CN106033157A - 一种液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶显示装置，包括：背光源和设置在所述背光源之上的显示屏，在所述背光源与所述显示屏之间，或在所述显示屏之上设置有PDLC薄膜层；所述PDLC薄膜层包括聚合物液晶层和分别设置在所述聚合物液晶层上下两侧的上基板和下基板，且在所述上基板、所述下基板与所述聚合物液晶层之间均设置有一具有电极图形的电极层。本发明不需要对现有液晶模组进行太大改动，工艺简单易行，可实现的显示区域灵活多样且动态可控，避免了现有异型显示技术制作成本高，良率差，而且驱动复杂而且显示形状单一的缺点。

Description

一种液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示模组，特别是涉及一种采用PDLC(聚合物液晶)实现具有显示区域可调功能的液晶显示装置。

背景技术

传统的阴极射线管(CRT)显示已逐渐被液晶显示、OLED显示等平板显示技术所替代。而随着半导体工艺、液晶显示技术的不断进步，人们生活品味的不断提高，多样化的显示需求不断涌现，例如各种非矩形的异型显示等。异型显示特别是针对车载、智能移动终端等应用产品，具备显示区域可调性具有较大潜在需求。

通常液晶面板的显示器有效区域(Active area，简称AA区)都是矩形的，便于液晶显示面板生产制造过程中的切割。但往往在实际使用过程中，经常有需要用到圆形或其他不规则形状的显示需求，比如说汽车仪表盘的显示、航天机载有时需要梯形显示画面等。通常实现不规则显示是将液晶面板切割成所需要显示的形状，这种方法制作成本高，良率差，而且驱动相对复杂；而且需要对显示图像做特别处理，非常不利于实际应用。此类异型显示可参见以下发明中披露的内容：CN200580017309-非矩形显示器件、CN200410084123-非矩形显示器、CN200910203007-非矩形的像素阵列。

发明内容

本发明提出一种新的方法，通过在现有背光结构中增加带有电极图形的聚合物分散液晶(Polymer dispersed liquid crystals，简称PDLC，一种液晶/高分子复合电光材料)薄膜层，利用电控PDLC遮挡背光的方法形成各种所需要的图形显示区域。该方法不需要对现有液晶模组进行太大改动，工艺简单易行，可实现的显示区域灵活多样且动态可控，避免了现有异型显示技术制作成本高，良率差，而且驱动复杂而且显示形状单一的缺点。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种液晶显示装置，其中，包括：

背光源和设置在所述背光源之上的显示屏，在所述背光源与所述显示屏之间，或在所述显示屏之上设置有PDLC薄膜层；

所述PDLC薄膜层包括上基板和下基板，所述上基板和所述下基板之间设置有聚合物液晶层，且在所述上基板、所述下基板与所述聚合物液晶层之间均设置有一具有电极图形的电极层。

上述的液晶显示装置，其中，所述背光源依照直下式或侧光式的发光体进行发光；

所述发光体为CCFL或LED。

上述的液晶显示装置，其中，所述显示屏为TN、VA或IPS的液晶显示屏。

上述的液晶显示装置，其中，所述聚合物液晶层的材料包括多环芳烃、稠环芳烃或环多烯；

所述上基板和下基板的材质为玻璃或塑料；

所述电极层为镀有氧化铟锡的玻璃或塑料，或镀有具备氧化铟锡光学特性的具有透明电极的玻璃或塑料。

上述的液晶显示装置，其中，所述电极层的材料为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯。

上述的液晶显示装置，其中，所述显示屏还包括用于封装的周边封框胶，以及用于控制所述液晶显示装置厚度的隔离物。

上述的液晶显示装置，其中，所述背光源包括：

光源、导光部和位于所述导光部上的背光源膜片组；

所述背光源膜片组自下而上依次设置有第一棱镜片、下扩散片、第二棱镜片和上扩散片。

上述的液晶显示装置，其中，所述显示屏包括第一基板和位于所述第一基板之上的第二基板；

所述第一基板与第二基板之间自下而上依次设置有阵列基板膜层、第一配向层、第二配向层和CF基板膜层；

所述第一配向层和所述第二配向层之间封装有液晶材料层。

上述的液晶显示装置，其中，液晶显示装置包括的各层电极层电极图形的图案至少部分不相同。

上述的液晶显示装置，其中，各所述电极层分别受外部动态驱动电路的控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为目前的液晶显示器的截面图；

图2和图3为本发明在两种实施例中提供的液晶显示器截面图；

图4为本发明中PDLC薄膜层的具体示意图；

图5为液晶显示器的显示屏截面图；

图6为液晶显示器的背光源截面图；

图7为在一个实施例中背光源膜片组的截面图；

图8a和8b为PDLC薄膜层在关闭状态下第一、第二电极驱动电压示意图；

图9a和9b为PDLC薄膜层在打开状态下第一、第二电极驱动电压示意图；

图10a和10b为实施例一中对应PDLC薄膜层的第一、第二电极图案示意图；

图10c至10f为实施例一中可显示区域图案类型示意图；

图11a和11b为实施例二中对应PDLC薄膜层的第一、第二电极图案示意图；

图11c和11d为实施例二中可显示区域图案类型示意图；

图12a和12b为实施例三中对应PDLC薄膜层的第一、第二电极图案示意图；

图12c至12i为实施例三中可显示区域图案类型示意图；

图13a和13b为实施例四中对应PDLC薄膜层的第一、第二电极图案示意图；

图13c和13d为实施例四可显示区域图案类型示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图1示出了现有技术中一种液晶显示器的截面图，包括背光源200，液晶显示屏100。如果需要采用这种结构的显示器件进行显示，一般需要进行切割，具体缺陷在上文的背景技术中已有相关记载，在此不予赘述。

依据现有技术中液晶显示器件的种种缺陷，本发明提供了一种液晶显示装置，参照图2和图3所示，该液晶显示装置主要包括：背光源202和设置在背光源202之上的显示屏203，在背光源202与显示屏203之间，或在显示屏203之上设置有PDLC薄膜层300。同时，请继续参照图4所示，PDLC薄膜层300包括上基板305和下基板301，在上基板305和下基板301之间设置有聚合物液晶层303，在上基板305、下基板301与聚合物液晶层303之间均设置有一具有电极图形的电极层。也即在上基板305与聚合物液晶层303之间设置有一具有电极图形的第二电极层304，同样的，在下基板301与聚合物液晶层303之间设置有一具有电极图形的第一电极层302。本发明通过分别对聚合物液晶层303上下两侧的电极层进行独立控制，通过加载在第一电极层302和第二电极层304之间的电场来控制聚合物液晶层303的折射率，从而实现在透明态和不透明态之间切换，实现开关功能，而且随加载电压的变化，透过率可以呈现渐变特性，即还具备灰度调节功能。

其驱动方式如图8a和图8b、图9a和图9b所示。在第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)。第二电极层304加峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压V可根据需要从0-100V之间选取，不同的聚合物液晶材料所需要的驱动电压不同。其工作原理为在无外加电压时，即如图8a和图8b所示，第一电极和第二电极都为恒定公共电压(例如0V)，两电极间没有电压差。PDLC薄膜层中不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈无序状态，其有效折射率(no)与聚合物的折射率(np)不匹配，因此入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状态，我们称之为PDLC关闭状态，或者叫黑态。而如图9a和图9b所示，在施加了外电压后，即第一电极加恒定公共电压(例如0V)，第二电极加峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压V可根据需要从0-100V之间选取，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。液晶微粒的折射率no与聚合物的折射率基本匹配，无明显界面，近似构成均匀介质，所以入射光不发生散射，薄膜呈透明状，我们称之为PDLC打开状态，或者叫亮态。这样就可以达到通过控制加在PDLC上下电极间的电压来调节透射光的散射程度、亮度，实现开关及灰阶控制的目的。同时由于第一电极层302和第二电极层304为具有电极图形的电极层，通过驱动电路来分别控制各层电极层，即可实现显示复杂图案，不需要对现有液晶模组进行太大改动，工艺简单易行，可实现的显示区域灵活多样且动态可控的方法。能够简单有效的实现显示区域灵活可调，为液晶显示模组非规则显示应用开辟了新途径。

其中，PDLC是一种液晶/高分子复合电光材料，是一种具有明显的开关特性的光电材料，目前已广泛应用于电子窗帘、投影显示、透视显示、3D显示等各方面。PDLC膜是将向列相液晶微滴均匀分散在聚合物基体中而形成的光学薄膜，具有良好的电光特性，包括较低的阈值电压和饱和电压、较快的响应时间以及较高的对比度。方便制作成各种厚度的薄膜。不施加电场时，PDLC薄膜中液晶微滴的指向矢随机排列，由于光通过液晶微滴的寻常光折射率与通过聚合物基体的折射率(np)不匹配，光线在液晶和聚合物界面上发生多次反射和折射，PDLC薄膜呈不透明态；当沿着PDLC薄膜的法向方向施加电场时，液晶微滴的指向矢沿电场取向，如果选用液晶的寻常光折射率(no)与聚合物的折射率(np)相匹配，光线在膜内不发生反射和折射而直接透射出来，PDLC薄膜呈透明态。当电场关闭后，PDLC薄膜中液晶微滴里的液晶分子的指向矢在与高分子网络锚定能的作用下恢复随机指向，PDLC薄膜又变成不透明态。

在本发明一可选的实施例中，背光源依照直下式或侧光式的发光体进行发光，该发光体为可以为CCFL(cold cathode fluorescent lighting，冷阴极荧光灯)或LED(light-emitting diode，发光二极管)，包括各种白光LED，例如包括但不限于黄色荧光粉LED、红绿荧光粉LED、RGB三芯片封装的LED，可以是顶发光LED也可以是边发光LED。图2和图3示出的均是侧光式的背光源，即在面板两侧设置有光源(即发光体)201。

参照图6所示，背光源包括有光源201、导光板402和位于导光板402上的背光源膜片组403。背光模式按照光源的位置可以分为直下式和侧光式两种。目前大量应用的薄型化液晶显示模组背光的主流技术是采用侧光式LED背光模组。通过导光板将侧面入射的灯条发射的光导为均匀的面光源，入射至液晶面板。

在本发明一可选的实施例中，上述的显示屏可以是TN、VA、IPS等各种模式的液晶显示屏。

在本发明一可选的实施例中，聚合物液晶层的材料由液晶和高分子聚合物材料组成。此类聚合物包括但不限于光可聚合性化合物或其混合物，如多环芳烃、稠环芳烃、环多烯等材料。液晶材料可以为各种液晶材料。

在本发明一可选的实施例中，上述的第一电极层302和第二电极层304可以是镀有氧化铟锡的玻璃或镀有氧化铟锡的塑料，或镀有类似氧化铟锡光学特性的透明电极的玻璃或镀有类似氧化铟锡光学特性的透明电极的塑料。例如可以选用氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯等材料来作为上述的电极层。

在本发明一可选的实施例中，参照图7所示，图6中的背光源膜片组403自下而上依次包括第一棱镜片2032、下扩散片2031、第二棱镜片2033和上扩散片2034。背光源光膜片组403可以有很多种组合，包括但不限于扩散片、棱镜片、各种复合膜、微透镜膜、增量膜等。下扩散片作用是提升导光板出射的光均匀度，通常是高雾度的(雾度>90％)；棱镜片作用将导光板出射的光尽可能朝垂直棱镜片方向集光；上扩散片作用是将棱镜片出射的光再次均匀，进一步增强面光源的均匀度。

在本发明一可选的实施例中，参照图5所示，显示屏包括第一基板101和位于第一基板之上的第二基板107；第一基板101与第二基板107之间自下而上依次设置有阵列基板膜层102、第一配向层103、第二配向层105和CF(color filter，彩色滤光片)基板膜层106，且第一配向层103和第二配向层105之间还封装有液晶材料层104。虽然图5中未画出，但液晶显示屏还包括用于液晶材料封装的周边封框胶以及用于控制液晶盒厚的隔离物(间隙子)等。

在本发明一可选的实施例中，液晶显示装置包括的各层电极层电极图形的图案至少部分不相同，进而能够满足显示复杂图形的需求。

在本发明一可选的实施例中，各电极层分别受外部动态驱动电路的控制。在本发明中，可以通过外部动态驱动电路来独立控制各层电极层，同时还可实现控制任意一电极层中不同区域的显示，满足更高层次的显示需求。

下面就本发明提供4个具体实施例进行进一步的阐述，在先说明，下列实施例的液晶模组结构均为图2所示，即PDLC薄膜层设置在背光源和显示屏之间；同时所采用的PDLC薄膜层均如图4所示结构。所不同的是实施例1-4分别具有各种不同的PDLC电极图案以形成不同的显示区域效果。包括多矩形、圆形、多圆形、非规则形等。需要说明的是根据需要可设定其他电极图形而真个显示模组的结构(如图2所示)和PDLC的驱动方式(如图5所示)都如本发明所描述。

实施例一

图10a和10b为本实施例中所采用的PDLC电极结构示意图。图中第一电极层302所对应的电极图形为整面电极，第二电极层304所对应的电极图形分为m×n个矩形区域，m、n均为自然数，本例中m＝2，n＝2，即一共4个区域，区域1-4相互独立由不同的电极引脚由外部电路控制，区域1-4可独立进行开关或灰阶调节。需要关闭的区域其驱动方式如图8a和8b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域也加恒定公共电压(例如0V)；同时需要打开的区域，其驱动方式如图9a和9b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域加载峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压值可根据需要从0-100V之间选取。如图10c～10f所示为本实施例可显示区域图案类型示意图，可形成各种组合显示。通过这些搭配可选择控制显示哪个矩形区域为显示区域。例如需要形成图10c所示图案，需要设定为区域1关闭，区域2-4打开。其他图案形成原理类似，可继续参照图10d、10e、10f，具体不予赘述。

实施例二

图11a和11b为本实施例中所采用的PDLC电极结构示意图。图中第一电极层302所对应的电极图形为整面电极，第二电极层304所对应的电极图形分为1个圆形区域，圆形区域的大小和位置可在原有显示屏的AA区内任意设置。本例中第二电极层304一共对应2个电极区域，区域1和区域2相互独立由不同的电极引脚由外部电路控制，区域1、区域2可独立进行开关或灰阶调节。需要关闭的区域其驱动方式如图8a和8b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域也加恒定公共电压(例如0V)；同时需要打开的区域，其驱动方式如图9a和9b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域加载峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压可根据需要从0-100V之间选取。如图11c和11d所示为本实施例可显示区域图案类型示意图。可形成2种组合显示，例如若要形成图11c所示图案，需要设定为电极区域1关闭，电极区域2打开。其他图案形成原理类似，可参照图11d，具体不予赘述。

实施例三

图12a和12b是本实施例中所采用的PDLC电极结构示意图。图中第一电极层302所对应的电极图形为整面电极，第二电极层304所对应的电极图形分为x(为自然数)个圆形区域，按A’×B’排列成A’行，B’列、A’、B’均为自然数。本例中A’＝2，B’＝3，总共6个圆形区域。圆形区域的大小和位置可在原有显示屏的AA区内任意设置。本例中第二电极层304一共对应7个电极区域，区域1-7相互独立由不同的电极引脚由外部电路控制，区域1-7可独立进行开关或灰阶调节。需要关闭的区域其驱动方式如图8a和8b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域也加恒定公共电压(例如0V)；同时需要打开的区域，其驱动方式如图9a和9b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域加载峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压V可根据需要从0-100V之间选取。如图12c～12i所示为本实施例部分可显示区域图案类型示意图，可形成多种组合显示，例如若要形成图12c所示图案，需要设定为电极区域7关闭，电极区域1-6打开，其他图案形成原理类似。需要说明的是7个显示区域可任意搭配操控是否显示，方便灵活，可继续参照图12d至图12i，根据实际需求来选择部分区域进行显示，具体不予赘述。

实施例四

图13a和13b是本实施例中所采用的PDLC电极结构示意图。图中第一电极层302所对应的电极图形为整面电极，第二电极层304所对应的电极图形分为异形显示图案，该异形显示图案可根据需要设定若干独立控制的电极区域，本例中异形图案为国宝熊猫，为形成此图案，设定了总共11个独立控制的电极区域。其中电极区域1为背景区，电极区域2为熊猫头部，电极区域3和区域4为耳朵、电极区域5及区域6为分别熊猫两只前爪、电极区域7为嘴巴、电极区域8、9为眼睛、电极区域10、11为瞳孔。区域1-11相互独立由不同的电极引脚由外部电路控制，区域1-11可独立进行开关或灰阶调节。需要关闭的区域其驱动方式如图8a和8b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域也加恒定公共电压(例如0V)；同时需要打开的区域，其驱动方式如图9a和9b所示，第一电极层302加恒定公共电压(例如0V)，第二电极相应区域加载峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，电压V可根据需要从0-100V之间选取。通过独立控制区域1-11可形成各种熊猫图案的显示。如图13c至13d所示为本实施例示范的两种显示图案。第一种图案形成方式为关闭电极区域1、7、8、9，打开其余电极区域；第二种图案形成方式为关闭电极区域3、4、5、6、7、8、9，打开其余电极区域。部分可显示区域图案类型示意图。需要说明的是11个显示区域可任意搭配操控是否显示，方便灵活，可继续参照图13c至13d，根据实际需求来选择部分区域进行显示，具体不予赘述。

上述实施例仅用于说明本发明，对本发明的实施例作出的不偏离本发明精神的各种修改和替换，应视为落在本发明的保护范围内。

本发明的有益效果：

现有技术的液晶模组实现不规则显示区域的方法，通常是将液晶面板切割成所需要显示的形状，这种方法制作成本高，良率差，而且驱动相对复杂，灵活性差，而且需要对显示图像做特别处理，非常不利于实际应用。本发明专利上述实施例所给出的方法，通过在上、下基板与聚合物液晶层之间均设置有一具有电极图形的电极层，通过加载在两个电极层之间的电场来控制聚合物液晶层的折射率，从而实现在透明态和不透明态之间切换，实现开关功能，而且随加载电压的变化，透过率可以呈现渐变特性，即还具备灰度调节功能。本发明不需要对现有液晶模组进行太大改动，工艺简单易行，可实现的显示区域灵活多样且动态可控的方法。能够简单有效的实现显示区域灵活可调，为液晶显示模组非规则显示应用开辟了新途径。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

背光源和设置在所述背光源之上的显示屏，在所述背光源与所述显示屏之间，或在所述显示屏之上设置有PDLC膜层；

所述PDLC膜层包括上基板和下基板，所述上基板和所述下基板之间设置有聚合物液晶层，且在所述上基板、所述下基板与所述聚合物液晶层之间均设置有一具有电极图形的电极层。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光源依照直下式或侧光式的发光体进行发光；

所述发光体为CCFL或LED。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述显示屏为TN、VA或IPS的液晶显示屏。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述聚合物液晶层的材料包括多环芳烃、稠环芳烃或环多烯；

所述上基板和下基板的材质为玻璃或塑料；

所述电极层为镀有氧化铟锡的玻璃或塑料，或镀有具备氧化铟锡光学特性的具有透明电极的玻璃或塑料。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述电极层的材料为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述显示屏还包括用于封装的周边封框胶，以及用于控制所述液晶显示装置厚度的隔离物。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光源包括：

光源、导光部和位于所述导光部上的背光源膜片组；

所述背光源膜片组自下而上依次设置有第一棱镜片、下扩散片、第二棱镜片和上扩散片。

8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述显示屏包括第一基板和位于所述第一基板之上的第二基板；

所述第一基板与第二基板之间自下而上依次设置有阵列基板膜层、第一配向层、第二配向层和CF基板膜层；

所述第一配向层和所述第二配向层之间封装有液晶材料层。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，液晶显示装置包括的各层电极层电极图形的图案至少部分不相同。

10.如权利要求1至9任意一所述的液晶显示装置，其特征在于，各所述电极层分别受外部动态驱动电路的控制。