CN106842705A - 高对比度液晶显示器及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种高对比度液晶显示器，包括一个液晶显示模块与一个背光模块，该背光模块具有一个反射板、一个扩散板、一个夹持于该反射板与该扩散板之间的一个导光板与一个LED光源，LED光源设置于导光板的一个侧边，扩散板具有密度均匀分布的多个网点，反射板具有密度均匀分布的多个网点，反射网点与扩散网点均匀地为LCD整个屏幕提供光源。本发明具有高对比度和高亮度，应用广泛。同时，本发明又提出一种电子装置，包含有一个壳体与一个高对比度液晶显示器，该壳体的透光率介于50％～80％之间。该电子装置不需要额外开设液晶屏所需的窗口，保证了产品良好的外观完整度，减少了产品的制造与装配工序，减少了生产制造成本。

Description

高对比度液晶显示器及电子装置
技术领域
本发明涉及控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置，尤其指一种液晶显示器。
背景技术
随着液晶显示技术的发展和广泛的应用需求，比如应用在户外的智能穿戴设备、交通标志、户外测量设备，都需要更高的对比度，对显示技术的性能提出了更高的要求。对比度越高，图像的锐利程度就越高，图像也就越清晰，显示器所表现出来的色彩也就越鲜明、层次感越丰富。
扭曲向列型液晶，即TN-LCD(Twisted Nematic LCD)，液晶分子扭曲角度为90度。双稳态扭曲向列型液晶，即BTN-LCD(Bistable Twist Nematic LCD)，为TN-LCD的改良。TN型液晶因上下偏光板的相对位置不同分为NB(Normally black：常黑状态)型和NW(Normally white：常亮状态)型液晶显示器。NB型液晶显示器即平时黑暗状态，通电后图案呈现光亮状态；反之即为NW型液晶显示器。目前市场上的BTN液晶的最高对比度比超过1000，但是远远不能满足应用需求，可视角度也比较窄，显示效果不理想。
经文献检索发现，中国专利公开号CN104849933A披露一种BTN液晶的现有技术，通过新的光学设计以及在向列型液晶中增加增白底色的材料，同时选择驱动芯片IC在程序驱动中进行高电压驱动，在液晶显示材料灌注前配入0.5-3.5％的黑色染料，使液晶在驱动过程中随电压的调整变化，得到白色背景高对比度。该专利技术虽然提高了对比度，但是工序复杂，增加了制造成本。更重要的是，该专利只适用于NW型液晶显示器，不适用于NB型液晶显示器。因此，现有技术在制作高对比度的NB型液晶显示器中存在缺陷，需要改进。
液晶显示器一般由液晶显示模块与背光模块组成，背光模块一般有冷阴极荧光灯和LED光源等类型，由于LED具有亮度高、亮度高、寿命长、发光均匀的优点，目前大部分的背光模块使用LED光源。通常LED光源是由单颗的LED离散的分布于PCB电路板上组成的线光源，相邻的LED光源之间有一定的间隔，且LED光源具有一定的发散角度，所以当LED的光线耦合到导光板或者扩散板时会出现明暗相间的条纹的问题。因此如何使LED光源均匀地扩散至整个LCD屏幕是亟待解决的问题。
经文献检索发现，中国专利公开号CN204650102U披露一种液晶显示背光源的现有技术，通过增加光源与光介质板之间的光程使得发射光线充分混合，以此解决LED的光线耦合到导光板或者扩散板时会出现明暗相间的条纹的问题。但是，该技术需要增加光介质板、反射膜、光学膜和反射镜或三角棱镜，增加了制造生产成本，实用性不强。
另外，目前普遍使用的显示屏需要额外开设液晶屏所需的窗口，比如电子秤的显示器这种小型电子装置，不但破坏了整个产品的外观完整度，而且导致整个液晶显示屏产品的制造与装配工序复杂繁多，生产制造成本高。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明提出一种高对比度液晶显示器，其具有超高亮度、超高对比度，性能稳定可靠，解决了以上不足。
本发明提出了一种高对比度液晶显示器，包括一个液晶显示模块与一个背光模块，背光模块具有一个反射板、一个扩散板、一个夹持于反射板与扩散板之间的一个导光板、与一个LED光源，LED光源设置于导光板的一个侧边，扩散板具有密度均匀分布的多个网点，距离LED光源较近的网点的直径较小，距离LED光源较远的网点的直径较大；
液晶显示模块设置于扩散板的上层，液晶显示模块包括一个透明的上结构层、一个透明的下结构层、以及夹持于上结构层与下结构层之间的一个液晶结构层。下结构层包括依序堆叠排列的一个第一偏光片、一个第一玻璃基板、一个第一二氧化硅层、一个第一ITO导电膜、一个第二二氧化硅层、以及一个第一配向膜，第一配向膜形成于液晶结构层的下表面；上结构层包括依序堆叠排列的一个第二配向膜、一个第三二氧化硅层、一个第二ITO导电膜、一个第四二氧化硅层、一个第二玻璃基板以及一个第二偏光片，第二配向膜形成于液晶结构层的上表面；液晶结构层包括封接胶、扭曲向列液晶、多个撒布间隔物、多个硅球与导电金粉，撒布间隔物与硅球均匀分布于扭曲向列液晶中，封接胶形成于扭曲向列液晶的周围、并粘合上结构层与下结构层。
本发明再提出一种电子装置，包含有一个壳体与一个上述的高对比度液晶显示器，壳体具有一个亚光塑料件，亚光塑料件完整覆盖于高对比度液晶显示器的上表面，亚光塑料件的厚度小于4厘米，亚光塑料件的透光率介于50％～80％之间。
本发明的有益效果在于：
本发明的特殊结构使之具有很多优异的性能。首先液晶显示模块其具有高亮度与高对比度，对比度能达到1500以上。因此，本发明特别适合使用在户外场合，如在太阳光照充足的情况下不会出现看不清的情况。背光模块不需要将LED正负极引线焊在PCB电路驱动板上，改变了以往通过人工焊接的方式安装LED，减少了制造工序。另外，本发明的背光模块为侧向式背光，通过扩散板与反射板之间的该电子装置不需要额外开设液晶屏所需的窗口，所以保证了产品的良好的整体外观完整度，减少了产品的制造与装配工序，即减少了生产制造成本。这些优异的性能使之应用广泛，例如穿戴式智能设备、交通标志、户外测量设备等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一较佳实施例，一种高对比度液晶显示器的具体结构组成示意图。
图2为高对比度液晶显示器显示原理示意图。
图3为本发明第二较佳实施例，一种为电子装置的组成示意图。
图3a为电子装置显示屏放大图。
图4为现有技术液晶屏开设窗口示意图
图5为本发明第二较佳实施例的液晶屏不需开设窗口示意图
图例说明：
高对比度液晶显示器 400
液晶显示模块 500
下结构层 510
第一偏光片 511
第一玻璃基板 512
第一二氧化硅层 513
第一ITO导电膜 514
第二二氧化硅层 515
第一配向膜 516
液晶结构层 520
液晶结构层的下表面 521
液晶结构层的上表面 522
撒布间隔物 523
扭曲向列液晶 524
封接胶 525
硅球 526
导电金粉 527
上结构层 530
第二偏光片 531
第二玻璃基板 532
第四二氧化硅层 533
第二ITO导电膜 534
第三二氧化硅层 535
第二配向膜 536
背光模块 600
反射板 610
反射网点 611
导光板 620
扩散板 630
扩散网点 631
LED光源 640
壳体 700
亚光塑料件 710
液晶显示器窗口 720
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明首先提出第一较佳实施例，为一种高对比度液晶显示器400，其结构组成是意图请参考图1。
高对比度液晶显示器400包括一个液晶显示模块500与一个背光模块600。背光模块为侧向式背光，具有一个反射板610、一个扩散板630、一个夹持于反射板610与扩散板630之间的一个导光板620、与一个LED光源640，LED光源640设置于导光板620的一个侧边，扩散板630具有密度均匀分布的多个网点631，反射板610具有密度均匀分布的多个网点632。其中，网点为不均匀凹凸点，网点密度约为4～16dpi。距离LED光源640较近的网点631的直径较小，距离LED光源640较远的网点632的直径较大；
液晶显示模块设置于扩散板630的上层，且液晶显示模块包括一个透明的上结构层530、一个透明的下结构层510、与夹持于上结构层530与下结构层510之间的一个液晶结构层520；
下结构层510包括依序堆叠排列的一个第一偏光片511、一个第一玻璃基板512、一个第一二氧化硅层513、一个第一ITO导电膜514、一个第二二氧化硅层515、以及一个第一配向膜516。第一配向膜516形成于液晶结构层的下表面521。
上结构层530与下结构层510在具体结构堆叠排列的顺序是对称的，包括依序堆叠排列的一个第二配向膜536、一个第三二氧化硅层535、一个第二ITO导电膜534、一个第四二氧化硅层533、一个第二玻璃基板532以及一个第二偏光片531，第二配向膜536形成于液晶结构层的上表面522。
液晶结构层520厚度优选为3微米～4微米，包括封接胶525、扭曲向列液晶524、多个撒布间隔物523、多个硅球526与导电金粉527，撒布间隔物523与硅球526均匀分布于扭曲向列液晶524中，封接胶525形成于扭曲向列液晶524的周围、并粘合第一配向膜516与第二配向膜536。扭曲向列液晶524的扭曲角为-5～5度或355～365度。另外，撒布间隔物523的粒径基本相同于液晶结构层520的厚度，导电金粉527与硅球526的粒径较液晶结构层520的厚度更大。
其中，第一玻璃基板512与第二玻璃基板532为硼硅玻璃，为了配合液晶结构层200的厚度，第一玻璃基板120与第二玻璃基板320的厚度优选为0.5微米～0.7微米之间。硼硅玻璃具有较低的热膨胀率、较佳的热稳定性、较高的透光率。第一ITO导电膜514和第二ITO导电膜534，即氧化铟锡膜，为了阻止玻璃基板上的钠离子向扭曲向列液晶里扩散，在镀ITO导电膜之前，镀上一层二氧化硅层。第一配向膜516与第二配向膜536为聚亚酰胺，其作用使扭曲向列液晶524的分子旋转方向一致性更好，给扭曲向列液晶分子提供的预倾角为85～95度，第一ITO导电膜514与第二ITO导电膜534预先形成有镂空的图案，其厚度为300～400埃。
液晶显示模块500属于NB型液晶。其显示原理如下：
本发明的第一偏光片511与第二偏光片531的方向是互相平行的。扭曲向列液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列。当扭曲向列液晶524在不施加电场时，入射光经过第一偏光片511后通过液晶结构层520，入射光变成偏光，此时偏光被扭曲向列液晶524按扭曲角旋转；离开扭曲向列液晶524时，其偏光方向已按扭曲角旋转，而第二偏光片531与第一偏光片511的方向一致，因此光线不能顺利通过，整个电极面呈现黑暗的状态。当给扭曲向列液晶524施加一个电场，每个液晶分子的光轴转向与电场方向一致，扭曲向列液晶524因此失去了旋光的能力，来自入射偏光片的偏光，其偏光方向与另一偏光片的偏光方向一致，光线能够顺利通过，电极面因此呈现光亮的状态。
高对比度液晶显示器的背光模块600的显示原理请参考图2，具体如下：
本发明的背光模块最上层为为扩散板630，扩散板630具有密度均匀分布的多个网点631，LED光源640发出光源至扩散网点，光源经扩散网点631向整个导光板620扩散，LED光源经过导光板转90度从导光板正面射出，反射板610将导光板620底面露出的光线反射回导光板620中，提高光的使用效率。扩散网点631与反射网点611的大小是相对应的关系，即都是在离LED越近的地方网点越小，而在离LED越远的地方网点越大。通过这样的网点大小设计使反射网点与扩散网点均匀地为LCD整个屏幕提供光源。
在使用状态中，背光模块600放置于液晶显示模块500下层和PCB电路驱动板上层，光源LED640使用SMT技术焊接在PCB电路驱动板上。同时，光源LED640可以被各种颜色的贴片封裝，即本发明能够轻易配合不同颜色的光源，而形成不同颜色的高对比度液晶显示器。
高对比度液晶显示器的背光模块600不需要将LED正负极引线焊在PCB电路驱动板上，改变了以往通过人工焊接的方式安装LED，减少了制造工序。另外，本发明的背光模块600为侧向式背光，只需要在导光板的一个侧边设置一个LED光源即可，不需要在两边都设置一个LED光源即可达到光源均匀地扩散至整个LCD屏幕的效果。本发明制作方法简单，成本低廉，应用广泛。如下所述的电子装置即为其中的一个实施例。
本发明提出的液晶显示器的使用效果请参考图3与图3a，具体原理如下：当给高对比度液晶显示器通电后，液晶显示器显示出高对比度的ITO导电膜预先形成的镂空图案。图案穿过覆盖于高对比度液晶显示器的上表面的壳体700，壳体700的透光率介于50％～80％之间。因此，人眼从壳体外就可以看到适合于人眼的对比度的图案。另外，通过控制PCB驱动电路主板可以使其图案产生变化，比如从阿拉伯数字8换成其他任何阿拉伯数字。
另外，请见图3，本发明进一步提出第二较佳实施例，为一种电子装置，包含有一个壳体700与一个上述高对比度液晶显示器400，壳体具有一个亚光塑料件710，亚光塑料件710完整覆盖于高对比度液晶显示器的上表面，亚光塑料件710的厚度小于4厘米，亚光塑料件的透光率介于50％～80％之间。一般的液晶显示器，当覆盖透光率介于50％～80％之间的亚光塑料件710时，液晶的图案或画面是不可能穿透亚光塑料件710而显示出来的。但本发明的高对比度液晶显示器400具有高亮度与高对比度，液晶的图案或画面便可以穿透亚光塑料件710，这会在实际电子产品应用时，简化相当多的制程工序，并使电子产品更为美观。
现有技术的电子装置在使用到液晶显示器时，如图4所示，都需要额外开设液晶显示器所需的窗口720，因此增加了生产工序。本发明提出的电子装置可以是电子秤，因为液晶显示器400的高对比度，不需要额外开设液晶屏所需的窗口，如图5所示，只需覆盖一个透光的亚光塑料件710即可从外面看到适合于人眼对比度的图案。所以，本电子装置保证了产品的良好的整体外观完整度，减少了产品的制造与装配工序，即减少了生产成本，使制造更容易。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高对比度液晶显示器(400)，包括一个液晶显示模块(500)与一个背
光模块(600)，其特征在于：
该背光模块(600)具有一个反射板(610)、一个扩散板(630)、一个夹持于该反射板(610)与该扩散板(630)之间的一个导光板(620)、与一个LED光源(640)，该LED光源(640)设置于该导光板(620)的一个侧边，该扩散板(630)具有密度均匀分布的多个扩散网点(631)，反射板(610)具有密度均匀分布的多个反射网点(632)，距离该LED光源(640)较近的扩散网点(631)和反射网点(632)的直径较小，距离该LED光源(640)
较远的扩散网点(631)和反射网点(632)的直径较大；
该液晶显示模块(500)设置于该扩散板(630)的上层，且该液晶显示模块(500)包括一个透明的上结构层(530)、一个透明的下结构层(510)、与夹持于该上结构层(530)与该下结构层(510)之间的一个液晶结构层(520)；
该液晶结构层(520)包括封接胶(525)、扭曲向列液晶(524)、多个撒布间隔物(523)、多个硅球(526)与导电金粉(527)，该撒布间隔物(523)与该硅球(526)均匀分布于该扭曲向列液晶(524)中，该封接胶(525)形成于该扭曲向列液晶(524)的周围、并粘合该上结构层(530)与该下结构层(510)。
2.根据权利要求1所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块(500)的该扭曲向列液晶(524)的预倾角为85～95度；
该液晶显示模块的该下结构层(510)包括依序堆叠排列的一个第一偏光片(511)、一个第一玻璃基板(512)、一个第一二氧化硅层(513)、一个第一ITO导电膜(514)、一个第二二氧化硅层(515)、以及一个第一配向膜(516)，该第一配向膜(516)形成于该液晶结构层(520)的下表面(521)；
该液晶显示模块的该上结构层(530)包括依序堆叠排列的一个第二配向膜(536)、一个第三二氧化硅层(535)、一个第二ITO导电膜(534)、一个第四二氧化硅层(533)、一个第二玻璃基板(532)以及一个第二偏光片(531)，该第二配向膜(536)形成于该液晶结构层(520)的上表面(522)。
3.根据权利要求2所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该扭曲向列液晶(524)的扭曲角为355～365度。
4.根据权利要求2所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该扭曲向列液晶(524)的扭曲角为-5～5度。
5.根据权利要求3或4所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该液晶结构层(520)的厚度为3微米～4微米。
6.根据权利要求5所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该撒布间隔物(523)的粒径基本相同于该该液晶结构层(520)的厚度，该导电金粉(527)与该硅球(526)的粒径较该液晶结构层(520)的厚度更大。
7.根据权利要求6所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该第一玻璃基板(512)与该第二玻璃基板(532)为硼硅玻璃。
8.根据权利要求7所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该第一玻璃基板(512)与该第二玻璃基板(532)的厚度为0.5微米～0.7微米。
9.根据权利要求8所述的高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该液晶显示模块的该第一ITO导电膜(514)与该第二ITO导电膜(534)预先形成有镂空的图案，厚度为300～400埃。
10.一种电子装置，包含有一个壳体(700)与一个高对比度液晶显示器(400)，其特征在于：该高对比度液晶显示器(400)为权利要求1至9其中任一项所述的高对比度液晶显示器(400)，该壳体(700)具有一个亚光塑料件(710)，该亚光塑料件(710)完整覆盖于该高对比度液晶显示器(400)的上表面，该亚光塑料件(710)的厚度小于4厘米，该亚光塑料件(710)的透光率介于50％～80％之间。
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