CN107422507A - 液晶显示面板与显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示面板与显示装置，包括：上基板，下基板，以及液晶层，所述上基板位于所述下基板朝向使用人员的一侧，所述上基板包括像素电极与第一电极，所述像素电极位于所述第一电极的朝向所述下基板的一侧，所述下基板包括反射电极，所述反射电极用于反射外部光线；彩色滤光片，位于所述反射电极的朝向所述上基板的一侧；在第一显示状态，所述像素电极具有数据电压，所述反射电极具有公共电压；在第二显示状态，所述反射电极具有字段显示电压，所述第一电极具有公共电压，且所述像素电极悬空。可以在同一液晶显示面板中实现黑白字段显示与彩色图像显示的自由切换，以及在黑白字段显示时降低功耗的目的。

Description

液晶显示面板与显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，且特别涉及一种液晶显示面板及其显示装置。

背景技术

随着显示面板在各种电子设备中的应用越来越普遍，例如显示面板已经在智能手机、平板个人计算机、膝上型计算机、数字相机、便携式摄像机、个人数字助理(PDA)和薄型电视机等设备上得到广泛应用，对显示面板的研究也越来越深入。

随着显示技术的发展，显示屏经历了从黑白到彩色的重大变革，给人们带来了丰富的感官体验。目前，常用的彩色显示器为液晶显示面板，传统液晶显示器的显像原理，是将液晶置于下基板和彩膜基板之间，靠其中两个电极间产生的电场的驱动，引起液晶分子的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，从而将图像显示出来。彩色液晶显示器，设置有彩色滤色片，每一个像素单元通常都由三个子像素构成，分别对应于彩色滤色片上的红(R)、绿(G)、蓝(B)三个色阻区，由驱动集成电路提供的图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)信号分别驱动相应的子像素，白色光源通过彩色滤光片上不同颜色的色阻时呈现不同颜色，实现彩色图像的显示。而且，传统红(R)、绿(G)、蓝(B)三色液晶显示器，通过驱动用集成电路设定不同驱动电压，驱动液晶显示器显示不同灰阶，功耗较高，如果采用降低频率的方式降低功耗，则会出现像素漏电，引起中间灰阶的显示亮度异常，进而导致图像颜色异常。

但是实际应用中，经常遇到需要显示黑白画面的情况，如当手机或者穿戴式设备手表等，处于待机状态时，也需要一部分或者全部显示面板处于黑白显示状态，用于显示时间或来电提示等，但是若用上述常规的彩色显示器显示黑白画面，会消耗较多的能量，造成电能浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在黑白字段显示与彩色图像显示之间切换、并可以降低黑白字段显示时的驱动功耗的液晶显示面板与显示装置。

首先，本发明提供一种液晶显示面板，包括：上基板，下基板，以及位于所述上基板与所述下基板之间的液晶层，所述上基板位于所述下基板的朝向使用人员的一侧，所述上基板包括像素电极与第一电极，所述像素电极位于所述第一电极的朝向所述下基板的一侧，所述下基板包括反射电极，所述反射电极用于反射外部光线，所述外部光线为从所述液晶显示面板外依次射向所述上基板、液晶层并入射至所述反射电极的光线；彩色滤光片，位于所述反射电极的朝向所述上基板的一侧；在第一显示状态，所述像素电极具有数据电压，所述反射电极具有公共电压；在第二显示状态，所述反射电极具有字段显示电压，所述第一电极具有公共电压，且所述像素电极悬空。

在本发明的一个实施方式中，上述第一电极复用为触控电极。

在本发明的一个实施方式中，在第一显示状态，上述第一电极具有与反射电极相同的公共电压。

在本发明的一个实施方式中，上述液晶显示面板在由第一显示状态切换为第二显示状态之前，先对液晶显示面板进行放电处理。

在本发明的一个实施方式中，上述液晶显示面板包括显示区与非显示区，上述上基板还包括位于非显示区的电极控制单元；上述反射电极包括多个字段显示电极块，该多个字段显示电极块分别通过引出走线电连接至电极控制单元。

在本发明的一个实施方式中，上述反射电极为金属电极，所述引出走线与所述反射电极同层形成。

在本发明的一个实施方式中，上述液晶显示面板还包括位于所述非显示区的密封胶，所述引出走线通过位于所述密封胶中的导电粒子电连接至所述电极控制单元。

在本发明的一个实施方式中，上述上基板还包括数据线与扫描线，所述数据线与扫描线交叉设置形成多个呈阵列排布的像素单元，所述像素单元包括多个子像素，每个所述子像素内设置有开关元件与像素电极，所述像素电极通过所述开关元件连接至对应的数据线。

在本发明的一个实施方式中，上述像素单元至少包括第一子像素、第二子像素与第三子像素，分别对应于所述彩色滤光片的红色色阻、绿色色阻与蓝色色阻；每个所述字段显示电极块覆盖N个所述像素单元,其中，N为正整数。

另外，本发明还提供一种显示装置，包括上述任一种液晶显示面板。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：本发明提供的液晶显示面板，包括：上基板，下基板，以及位于所述上基板与所述下基板之间的液晶层，所述上基板包括像素电极与第一电极，所述像素电极位于所述第一电极的朝向所述下基板的一侧，所述下基板包括反射电极，所述反射电极用于反射外部光线，所述外部光线为从所述液晶显示面板外依次射向所述上基板、液晶层并入射至所述反射电极的光线；彩色滤光片，位于所述反射电极的朝向所述上基板的一侧；在第一显示状态，所述像素电极具有数据电压，所述反射电极具有公共电压；在第二显示状态，所述反射电极具有字段显示电压，所述第一电极具有公共电压，且所述像素电极悬空。可以在同一液晶显示面板中实现黑白字段显示与彩色图像显示的自由切换，以及在彩色图像显示时达到最佳显示效果、在黑白字段显示时降低功耗目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一实施例提供的液晶显示面板的示意图；

图2是本发明一实施例提供的液晶显示面板中上基板的示意图；

图3是本发明一实施例提供的字段显示电极块的示意图；

图4是本发明一实施例提供的液晶显示面板中连接方式示意图；

图5是本发明一实施例提供的触控电极的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种显示装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

首先，本申请提供一种液晶显示面板，具体请参考图1、2所示，图1是本发明一实施例提供的液晶显示面板的示意图，图2是本发明一实施例提供的液晶显示面板中上基板的示意图，包括上基板10、下基板20，以及位于上基板10与下基板20之间的液晶层30，液晶层30被密封于由上基板10与下基板20形成的盒状空间内，上基板10位于使用人员(观看者或者说触控人员)与下基板20之间，也即上基板位于下基板的朝向使用人员的一侧，例如，当该液晶显示面板为反射式液晶显示面板时，外部光线如日光等自然光从该液晶显示面板外依次射向上基板10、液晶层30、并入射至反射电极上，通过该反射电极反射至人眼，实现显示功能。

在本实施例中，例如，所述上基板可以为阵列基板，所述下基板可以为彩膜基板。

该液晶显示面板还包括显示区与围绕显示区设置的非显示区，其中，上基板10可以为图2所示的结构，具体的，所述上基板10为阵列基板，在所述液晶显示面板的显示区，上基板10包括上衬底101以及位于上衬底101上的驱动阵列，该驱动阵列包括多条平行设置的数据线DL与多条平行设置的扫描线GL，该多条数据线DL与多条扫描线GL交叉设置界定多个呈阵列排布的像素单元P，每个像素单元至少包括一个子像素Pn，每个子像素Pn包括至少一条扫描线GL、至少一条数据线DL、至少一个开关元件T以及至少一个像素电极11。在本实施例中，每个像素单元P至少包括三个子像素Pn，例如可以为第一子像素P1、第二子像素P2与第三子像素P3。其中，扫描线与数据线可选用金属材料，但本发明不限于此，也可以为合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其它导电材料的堆叠层。

每个开关元件T包括栅极、与栅极重叠的半导体沟道、设置在栅极与半导体沟道之间的栅绝缘层、以及分别与半导体沟道两侧电连接的源极与漏极。开关元件T的栅极与扫描线GL电连接,开关元件T的源极与数据线DL电连接。像素电极11与开关元件T的的漏极电连接。在本实施例中，栅极与扫描线可选择性地为同一膜层所形成；源极、漏极与数据线可选择性地为同一膜层所形成。然而，本发明并不以此为限，在其他实施例中，栅极与扫描线之间的膜层关系及/或源漏极与数据线之间的膜层关系可视实际的需求做其他适当设计。像素电极例如可以为透明导电层，该透明导电层的材质例如可以为铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物等透明导电材料。

进一步的，上基板10还包括位于上衬底101与像素电极11之间的第一电极12，第一电极12与像素电极11异层设置，像素电极11位于第一电极12的朝向下基板20的一侧，并通过至少一层绝缘层与第一电极12绝缘间隔设置。上基板10还包括驱动用集成电路，位于所述非显示区，数据线与扫描线例如可以直接或者通过周边布线电连接至集成电路上的对应信号接口。

下基板20包括下衬底201，以及位于下衬底201上的反射电极21与彩色滤光片22，反射电极21位于彩色滤光片22的朝向下衬底201的一侧，也即彩色滤光片22位于反射电极21的朝向上基板10的一侧。反射电极21用于反射外部光线，所述外部光线例如为外部自然光，为从该液晶显示面板外依次射向上基板10、液晶层30并入射至反射电极21的光线。反射电极由具有导电能力的反光材料制成，例如反射电极利用铝、银等金属材料通过蒸镀形成，或者以铝、银等金属材料作为一种成分的化合物、合金等设置。

进一步的，反射电极21被分割形成多个字段显示电极块，所述集成电路还包括电极控制单元，多个字段显示电极块分别通过对应的引出走线电连接至集成电路上的电极控制单元。当反射电极为金属电极时，所述引出走线例如可以和反射电极同层形成，可以减少制程节省成本，同时降低了引出走线的电阻。

彩色滤光片22包括多个不同颜色的色阻，多个不同颜色的色阻呈阵列排布，分别对应于不同的子像素Pn，使得自每个子像素出射的光线显示与之对应的颜色。通过对彩色滤光片22内色阻的颜色的排列设置，使得每个像素单元内对应的多个子像素的颜色的叠加色为白色，例如可以设置为：每个像素单元包括第一子像素、第二子像素与第三子像素，第一子像素、第二子像素与第三子像素分别对应于彩色滤光片22上的红色色阻、绿色色阻与蓝色色阻，当某个像素单元内的子像素都处于开态时，该像素单元显示红色、绿色与蓝色的叠加色，也即白色。在本实施例中，每个字段显示电极块覆盖N个像素单元P，并与对应的像素电极11至少部分交叠，其中N为正整数。

本实施例只是以每个字段显示电极块覆盖整数个像素单元，且每个像素单元内多个子像素显示颜色的叠加色为白色进行举例说明，当然，在其它实施方式中也可以设置为，每个字段显示电极块覆盖非整数个像素单元，只要每个字段显示电极块覆盖范围内的所有子像素显示颜色的叠加色为白色即可。

相邻色阻间例如可以通过黑矩阵间隔设置，以防止发生混色现象的发生。

进一步的，上基板与下基板的靠近液晶层的一侧例如还分别设置有配向膜，用于给液晶层的液晶分子提供一初始配向。

进一步的，上基板与下基板的远离液晶层的一侧例如还分别设置有偏光装置，用于改变入射光或者出射光的偏振方向。

本发明提供的液晶显示面板可以分时的处于第一显示状态与第二显示状态，在集成电路内驱动信号的控制下，第一显示状态与第二显示状态可以自由切换。

当处于第一显示状态时，根据来自扫描线的扫描信号,并根据来自数据线的数据信号使得像素电极具有一数据电压，同时通过电极控制单元给反射电极提供一公共电压信号，使得反射电极具有一公共电压，也即在第一显示状态，反射电极复用为公共电极，从而在像素电极与反射电极之间形成一电位差。对于每个子像素，在像素电极与反射电极间的电位差的驱使下，液晶层的液晶分子发生旋转和/或扭曲等状态变化，并配合位于上基板与下基板上的偏光装置，使得每个子像素分时的具有关态和开态两种状态，当子像素处于关态时，光线不能通过该子像素，此时该子像素显示黑色；当子像素处于开态时，光线通过该子像素，此时该子像素显示与其对应的色阻的颜色，通过控制与各个子像素电连接的数据线提供的数据信号，使得每个子像素呈现不同图像需要的颜色，进而使得该液晶显示装实现彩色图像显示。

进一步的，当处于第一显示状态时，可以通过集成电路给第一电极提供一存储电压信号，使得第一电极与像素电极之间形成一存储电容，为每个像素单元提供存储电压。优选的，例如该存储电压信号为公共电压信号，也即此时第一电极具有一与反射电极相同的公共电压。

当处于第二显示状态时，将像素电极悬空设置，使得每个字段显示电极块(或者说反射电极)具有一字段显示电压，同时使得第一电极具有一公共电压，从而在字段显示电极块与第一电极之间形成一电位差，由于每个字段显示电极块覆盖整数个像素单元，对于每个像素单元，在字段显示电极块与第一电极形成的电位差驱使下，液晶层的液晶分子发生旋转和/或扭曲等状态变化，并配合位于上基板与下基板上的偏光装置，使得每个像素单元内的所有子像素同时处于关态或者开态，当该像素单元内的所有子像素同时处于关态时，光线不能通过该像素单元的全部子像素，此时该像素单元显示黑色，也即与该字段显示电极块对应的全部像素单元显示黑色；当该像素单元内的所有子像素同时处于开态时，光线通过该像素单元内的全部子像素，此时该像素单元显示所有子像素的叠加色，也即显示白色，同时与该字段显示电极块对应的全部像素单元显示白色。通过控制与各个字段显示电极块电连接的引出走线提供的字段显示信号，使得与每个字段显示电极块对应的区域呈现黑色或者白色，进而显示出由字段显示电极块的固定形状定义的黑白字段图案。在本发明中，所述字段显示电压包括一个高电压与一个低电压，相比于在常规的彩色液晶显示器中通过控制各个像素电极的数据电压改变每个子像素的显示灰阶来实现黑白字段显示，本实施例提供的液晶显示面板只需要根据显示字段的需要，给各个字段显示电极块提供一个高电压或者一个低电压控制每个字段显示电极块，使其对应区域处于开态或关态即可实现黑白字段显示，可降低该液晶显示面板中驱动电路的功耗，使得液晶显示面板具有可以相互切换的彩色图像显示与黑白字段显示的同时，实现彩色图像显示时的较佳显示效果，并降低了黑白字段显示时的驱动功耗。

进一步的，在由第一显示状态切换为第二显示状态之前，可以先对液晶显示面板进行放电处理。如果液晶显示面板需要在第一显示状态直接切换为第二显示状态，需要在由第一显示状态即将切换为第二显示状态之前，首先给像素电极和反射电极充入一放电电压，使得像素电极与反射电极之间的电位差为零，例如可以分别给像素电极与反射电极一个OV电压，释放掉液晶层内残留的电荷后再给反射电极充入字段显示电压，进入第二显示状态，防止第一显示状态残留的电荷影响第二显示状态的显示质量。

为了详细介绍黑白字段显示实现的原理，现以实现英文字母L为例进行描述，具体的，请参考图3所示，在液晶显示面板的部分显示区，设置有一个“L”形状的字段显示电极块211，当然，液晶显示面板的除该L形字段显示电极块211所在位置之外的显示区，也设置有与该L形字段显示电极块211绝缘的其它字段显示电极块(图中未示出)，所述其它字段显示电极块与该L形字段显示电极块211分别是反射电极21的一部分。L形字段显示电极块211通过引出走线212电连接至集成电路中的电极控制单元，该引出走线212可以为金属走线，当反射电极为金属电极时，该引出走线212例如可以和该反射电极同层形成。

当需要显示字母L时，将像素电极11悬空设置，同时使得第一电极12具有一公共电压，给L形字段显示电极块211提供一字段显示电压，使得L形字段显示电极块211与第一电极12之间产生一电位差，光线通过该区域的像素单元，与L形字段显示电极块211对应的全部像素单元同时处于开态，此时L形字段显示电极块211对应的显示区域显示白色；同时，给围绕该L形字段显示电极块211并与之绝缘的其它字段显示电极块提供另一字段显示电压，使得围绕该L形字段显示电极块211的其它字段显示电极块与第一电极12之间产生另一电位差，与围绕该L形字段显示电极块211的其它字段显示电极块对应的全部像素单元同时处于关态，光线不能通过该区域的像素单元，此时围绕该L形字段显示电极块211的其它字段显示电极块所对应的显示区域显示黑色，从而可以看到在黑色底板上显示的字母L。

当然，本实施例的图示只是以每个像素单元对应于红色色阻R、绿色色阻G、蓝色色阻B为例进行介绍，在其它实施方式中，也可以为其它颜色设置，只要满足每个像素单元内所有子像素显示颜色的叠加色为白色即可。

按照上述同样的原理，可以根据需要设置字段显示电极块的形状，用于显示不同的黑白图案。上述是通过一个字段显示电极块既可以拼成一个字母或者其它图案，当然也可以设置为，某个图案或者数字、字母由多个字段显示电极块组合而成，如数字8，可以由7个固定位置、固定形状的字段显示电极块组合而成，并可以通过控制各个字段显示电极块上的字段显示电压组成不同的数字。

在本发明的一实施方式中，如图4所示，本发明还提供一种电连接方式，在本实施例中，该液晶显示面板包括位于非显示区B、并围绕显示区A设置的密封胶31，密封胶31位于上基板与下基板之间，用以将液晶层密封在由上基板与下基板形成的盒状空间内。电极控制单元13位于上基板的非显示区域，多个字段显示电极块(也即反射电极)通过引出走线212电连接至位于上基板上的电极控制单元13，进一步的，密封胶31内设置有导电粒子32，引出走线212通过位于密封胶31内的导电粒子32电连接至电极控制单元13。所述导电粒子例如可以是一种外层镀有金属(如金、银等)的具有一定弹性的球形树脂粒子，以实现导电，封框胶中的多个导电粒子彼此之间不相接触，因此只能起到导通上下基板上的走线的作用，而无法进行横向导电。在第一显示状态，电极控制单元13通过引出走线212给各个字段显示电极块输入公共电压信号，使其具有一公共电压；在第二显示状态，电极控制单元13通过引出走线212给各个字段显示电极块输入字段显示信号，使得各个字段显示电极块根据显示图像的需要具有相同或者不同的字段显示电压。通常，该字段显示电压只有两个不同的电压脉冲，一高电压脉冲与一低电压脉冲，既可以实现黑白字段显示。

在本发明的另一实施方式中，如图5所示，该液晶显示面板还可以具有触控功能，在触控阶段，其第一电极复用为触控电极，形成一自电容式或者互电容式触控结构。以自电容为例，第一电极被分割形成多个相互绝缘的触控电极121，多个相互绝缘的触控电极121呈阵列排布，各触控电极121分别通过触控信号线S电连接至触控芯片用以接收检测信号的端口，所述触控芯片例如可以位于非显示区内的集成电路内。用户触摸时，对应于触摸位置的触控电极121与地之间的电容会发生变化，进而使得触摸位置的触控电极121上的检测信号会发生变化，触控芯片可通过接收到的检测信号，确定触控位置，使该液晶显示面板执行相应的操作。其中触控电极(也即第一电极)为透明导电层，该透明导电层的材质例如可选用铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。触控信号线S例如可以通过与扫描线同层形成，或者可以和数据线同层形成，当然也可以通过另外设置的金属走线形成，以减少触控电阻，提高触控检测的灵敏性。

该液晶显示面板例如能够使用ECB、TN、VA模式等的各种模式。

上述液晶显示面板为反射式液晶显示面板。本发明还提供一种显示装置，包括上述液晶显示面板，可以通过反射外部光线如太阳光显示画面，进一步降低功耗，且可以提高强日光环境下的彩色图像显示质量，并降低黑白字段显示时的驱动功耗。该显示装置例如为手机或者穿戴式显示装置。图6为一种穿戴式显示装置的示意图，当该穿戴式显示装置处于待机状态时可以通过黑白字段显示显示时间及来电提示等信息，开机后显示彩色画面，实现彩色图像显示与黑白字段显示之间的切换，并降低黑白字段显示时的驱动功耗。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：

上基板，下基板，以及位于所述上基板与所述下基板之间的液晶层，所述上基板位于所述下基板朝向使用人员的一侧，所述上基板包括像素电极与第一电极，所述像素电极位于所述第一电极的朝向所述下基板的一侧，所述下基板包括反射电极，所述反射电极用于反射外部光线；

彩色滤光片，位于所述反射电极的朝向所述上基板的一侧；

在第一显示状态，所述像素电极具有数据电压，所述反射电极具有公共电压；在第二显示状态，所述反射电极具有字段显示电压，所述第一电极具有公共电压，且所述像素电极悬空。

2.如权利要求1所述液晶显示面板，其特征在于，所述第一电极复用为触控电极。

3.如权利要求1所述液晶显示面板，其特征在于，在第一显示状态，所述第一电极具有与所述反射电极相同的公共电压。

4.如权利要求1所述液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板在由第一显示状态切换为第二显示状态之前，先对所述液晶显示面板进行放电处理。

5.如权利要求1所述液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板包括显示区与非显示区，所述上基板还包括位于所述非显示区的电极控制单元；

所述反射电极包括多个字段显示电极块，所述多个字段显示电极块分别通过引出走线电连接至所述电极控制单元。

6.如权利要求5所述液晶显示面板，其特征在于，所述反射电极为金属电极，所述引出走线与所述反射电极同层形成。

7.如权利要求6所述液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板还包括位于所述非显示区的密封胶，所述引出走线通过位于所述密封胶中的导电粒子电连接至所述电极控制单元。

8.如权利要求5所述液晶显示面板，其特征在于，所述上基板还包括数据线与扫描线，所述数据线与扫描线交叉设置形成多个呈阵列排布的像素单元，所述像素单元包括多个子像素，每个所述子像素内设置有开关元件与像素电极，所述像素电极通过所述开关元件连接至对应的数据线。

9.如权利要求8所述液晶显示面板，其特征在于，每个所述像素单元至少包括第一子像素、第二子像素与第三子像素，分别对应于所述彩色滤光片的红色色阻、绿色色阻与蓝色色阻；

每个所述字段显示电极块覆盖N个所述像素单元,其中，N为正整数。

10.一种显示装置，包括如权利要求1-9任一项所述的液晶显示面板。