CN108008563A - 具有光阀的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种包括光阀的液晶显示器(LCD)。本公开提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括：背光单元；光阀面板，其设置在背光单元前面并且包括多个第一单位像素区域；以及视频显示面板，其设置在光阀面板前面并且包括多个第二单位像素区域。

Description

具有光阀的液晶显示器
技术领域
本公开涉及一种包括光阀的液晶显示器(LCD)。具体地，本公开涉及具有用于光阀的第一液晶显示器和用于视频显示的第二液晶显示器的液晶显示器，其中增强了黑白对比度。
背景技术
得益于诸如重量轻、厚度薄和功耗低的特性，液晶显示器被广泛用于各种应用。液晶显示器用于便携式计算机、办公自动化设备、音频/视频设备、商用显示器等。大部分类型的液晶显示器，即透射型液晶显示器，通过利用电场控制液晶层的光传递来呈现视频图像。
作为代表性的平板显示器，液晶显示器被应用于各种领域。例如，可以将其应用于在被激活时显示视频图像并且在未被激活时通过显示器如透明玻璃示出背景图像的透明显示器。
图1是示出根据相关技术的液晶显示器的结构的透视图。根据相关技术的液晶显示器包括液晶显示面板LCDP和背光单元BLU。液晶显示面板LCDP包括：上偏光板PU和下偏光板PL，它们被设置成其透光轴彼此交叉；以及插入在这两个偏光板PU和PL之间的液晶面板LCP。
液晶面板LCP包括上基板SU、下基板SL和设置在这两个基板SU和SL之间的液晶层LC。在液晶面板LCP的上外表面和下外表面上分别附接有上偏光板PU和下偏光板PL。即使在图中未示出，上基板SU和下基板SL还可以包括限定以矩阵方式设置的像素区域的线和黑矩阵，以及用于驱动液晶层LC的公共电极和像素电极。此外，可以包括用于呈现颜色的各种滤色器。
上偏光板PU附接在上基板SU的外表面上，下偏光板PL附接在下基板SL的外表面上。为了呈现全黑色度，上偏光板PU和下偏光板PL优选地设置成它们的透光轴彼此垂直地交叉。
背光单元BLU设置在液晶显示面板LCDP下。背光单元BLU具有导光板LG和光源LS。光源LS设置在导光板LG的一侧，用于将光照射到导光板LG中。导光板LG将从光源LS接收到的光分送到导光板LG的整个区域上，并将大部分光发送到面对液晶显示面板LCDP的上表面。为此，可以在导光板LG的下表面上形成反射图案。
液晶显示器被应用于各种领域，而非仅应用于计算机监视器或电视机。近来，平板显示器被应用于汽车仪表板。要求汽车仪表板向驾驶员准确地和可视地提供各种数据和信息。因此，汽车仪表板的显示器优选地不受环境光的亮度的影响，而是可以准确地呈现视频数据的适当的色度和亮度。
此外，可能需要将触摸输入功能应用于汽车仪表板，以便驾驶员可以容易地且快速地检查和/或确认驾驶需要的各种数据。在进行触摸操作时，不允许引起仪表板上的视觉数据的劣化或失真的任何情形。随着液晶显示器被应用于各种领域，对于在任何情况下准确地且稳定地呈现视觉数据的平板显示器的需求正在增加。
发明内容
为了克服上述缺陷，本公开的目的是提供具有优异的对比度和稳定的全黑色度的液晶显示器。本公开的另一目的是提供一种具有优异的视频质量而在任何状况下都没有诸如moiré和/或mura的任何意外噪声的液晶显示器。
为了实现上述目的，本公开的一个实施方式提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器包括：背光单元；光阀面板，其设置在背光单元前面并且包括多个第一单位像素区域；以及视频显示面板，其设置在光阀面板前面并且包括多个第二单位像素区域。
在一些实施方式中，第一单位像素区域和第二单位像素区域彼此交叠成彼此错位。
在一些实施方式中，第一单位像素区域具有斜方形形状，并且第二单位像素区域具有方形形状。
在一些实施方式中，斜方形形状与方形形状的45度旋转形状相对应。
在一些实施方式中，第一单位像素区域的尺寸不同于第二单位像素区域的尺寸。
在一些实施方式中，第一单位像素区域具有选择成第二单位像素区域的尺寸的0.5倍至2.8倍中的任一倍数的尺寸。
在一些实施方式中，光阀面板包括：沿着斜方形形状在竖直方向上延伸的数据线；沿着斜方形形状在水平方向上延伸的栅极线；设置在斜方形形状的一角处的薄膜晶体管；以及像素电极，其连接至薄膜晶体管并且设置在所述多个第一单位像素区域中的每个内。
在一些实施方式中，液晶显示器还包括设置在第一单位像素区域处的白色滤色器。
在一些实施方式中，所述多个第二单位像素区域中的每个包括多个子像素区域。
在一些实施方式中，第二单位像素区域的多个子像素区域包括：红色子像素；绿色子像素；以及蓝色子像素。
由于在显示面板与背光单元之间包括光阀，所以根据本公开的液晶显示器提供了在任何情况和环境条件下可以稳定地呈现全黑色度的优异视频质量和黑白对比度。由于光阀的第一单位像素区域被设置成与显示面板的第二单位像素区域不规则地交叠，所以根据本公开的液晶显示器没有诸如moiré或mura的光噪声图案。此外，由于光阀的第一单位像素区域的形状和尺寸与显示面板的第二单位像素区域的形状和尺寸不同，因此可以确保最大值的开口率。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是示出根据相关技术的液晶显示器的结构的透视图。
图2是示出根据本公开的具有光阀的液晶显示器的结构的截面图。
图3是示出根据本公开的第一实施方式的用于光阀的液晶面板的结构的平面图。
图4是示出根据本公开的第一实施方式的用于视频图像的液晶面板的结构的平面图。
图5是示出根据本公开的第二实施方式的具有光阀的液晶显示器中的用于光阀的液晶面板和用于视频图像的液晶面板的布置结构的平面图。
图6是示出根据本公开的第二实施方式的用于光阀的液晶面板的结构的平面图。
具体实施方式
参考附图，将描述本公开的优选实施方式。在详细描述中，相同的附图标记表示相同的元件。然而，本公开不受这些实施方式的限制，而是可以在不改变技术精神的情况下应用于各种改变或修改。在下面的实施方式中，为了便于说明而选择元件的名称并且可能与实际名称不同。
<第一实施方式>
参照图2，将对本公开的第一优选实施方式进行说明。图2是示出根据本公开的具有光阀的液晶显示器的结构的截面图。根据本公开的第一实施方式的具有光阀的液晶显示器包括液晶显示面板LCDP和背光单元BLU。
液晶显示面板LCDP包括下偏光板PL、光阀面板LV、视频显示面板RV和上偏光板PU。视频显示面板RV被设置在光阀面板LV上。
对于光阀面板LV和视频显示面板RV由液晶显示面板制成的情况，需要偏光板。例如，下偏光板PL设置在光阀面板LV的后表面下。上偏光板PU设置在视频显示面板RV的前表面上。
背光单元BLU设置在液晶显示面板LCDP下，即在下偏光板PL下。背光单元BLU包括导光板LG和光源LS。光源LS设置在导光板LG的一个侧表面处以向导光板LG提供光。导光板LG将从光源LS接收到的光分送到导光板LG的整个内部体积中，并且将大部分光发送到面对液晶显示面板LCDP的上侧。为此，在导光板LG的下表面还可以包括光反射图案。
此处，背光单元BLU是其中光源LS被布置成面对导光板LG的一个侧表面的边缘型背光单元。然而，本公开的背光单元BLU不限于边缘型，而是可以是其中光源被布置在导光板或漫射板下的直接型背光单元。即使在图中未示出，也可以在导光板LG的上表面上设置有一个或更多个光学片用于增强光的集中和漫射能力。
光阀LV用于增强黑色均匀性，即可以在液晶显示面板LCDP上的任意区域上以相同(或非常相似)的值呈现相同的黑色度。此外，这是为了增强白色度与黑色度之间的对比度(CR)。因此，优选的是，光阀面板LV不具有滤色器。
参照图3，将对其中光阀面板LV由液晶面板制成的情况进行说明。图3是示出根据本公开的第一实施方式的用于光阀的液晶面板的结构的平面图。在透明基板上，以矩阵方式设置有多个单位像素区域UP。单位像素区域UPL可以包括三个子像素区域SPL。
一个子像素区域SPL可以由在基板上在水平方向上延伸的栅极线GL与在基板上在竖直方向上延伸的数据线DL的交叉结构限定。在子像素区域SPL内，设置有薄膜晶体管T和像素电极PXL。薄膜晶体管T包括从栅极线GL分支的栅电极G、从数据线DL分支的源电极S以及漏电极D。像素电极PXL连接至漏电极D。
单位像素区域UPL可以具有其中水平线具有与竖直线相同的长度的四方形(或方形)形状。因此，子像素区域SPL可以具有其中水平线与竖直线的比例为1:3的矩形形状。
由于光阀面板LV用于呈现明暗度，因此在子像素区域SPL中不包括滤色器。所有子像素区域SPL都没有滤色器。另外地，如果需要，可以设置有白色滤色器。
视频显示面板RV用于表示视频数据或信息。参照图4，将对其中视频显示面板RV由液晶面板制成进行说明。图4是示出根据本公开的第一实施方式的用于视频图像的液晶面板的结构的平面图。
视频显示面板RV可以具有与光阀面板LV的结构相同的结构。例如，在透明基板上可以以矩阵方式设置有多个单位像素区域UPR。一个单位像素区域UPR可以具有三个子像素区域SPR。
一个子像素区域SPR可以由在基板上在水平方向上延伸的栅极线GL与在基板上在竖直方向上延伸的数据线DL的交叉结构限定。在子像素区域SPR内，设置有薄膜晶体管T和像素电极PXL。薄膜晶体管T包括从栅极线GL分支的栅电极G、从数据线DL分支的源电极S以及漏电极D。像素电极PXL连接至漏电极D。
单位像素区域UPR可以具有其中水平线具有与竖直线相同的长度的方形形状。因此，子像素区域SPR可以具有其中水平线与竖直线的比例为1:3的矩形形状。
当视频显示面板RV向观察者提供视频图像时，优选地包括滤色器。例如，每个子像素区域SPR具有用于表示红色R、绿色G和蓝色B中的任一颜色的一个滤色器。
根据本公开的具有光阀的液晶显示器具有其中视频显示面板RV堆叠在光阀面板LV上的结构。例如，光阀LV的每个单位像素区域UPL可以与视频显示面板RV的每个单位像素区域UPR一一对应地对准。
在这种情况下，由于具有相同形状和尺寸的单位像素区域UPR和UPL彼此交叠，所以可能发生称为moiré或mura的光噪声图案。这些光噪声图案与视频数据或信息无关。这些可能会对观察者引起混淆或幻觉，使得观察者无法识别正确的视频信息。
此外，当连结光阀面板LV与视频显示面板RV时，单位像素区域UPR和UPL可能是错位的。在这种情况下，设置在单位像素区域UPR或UPL之间的黑矩阵具有更宽的区域。也就是说，由于对准容差，可能由黑矩阵覆盖更多的开口区域，使得开口率可能劣化。
为了解决开口率的劣化，光阀面板LV的单位像素区域UPL可以大于视频显示面板RV的单位像素区域UPR。例如，光阀面板LV包括尺寸比视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸大1.2至1.5倍的多个单位像素区域UPL。
在这种情况下，当光阀面板LV与视频显示面板RV接合时，光阀面板LV的单位像素区域UPL与视频显示面板RV的单位像素区域UPR未对准，但是彼此不规则地错位。由于光阀面板LV的单位像素区域UPL的面积比视频显示面板RV的单位像素区域UPR的面积大，所以可以减小黑矩阵区域。也就是说，视频显示面板RV的开口率不会降低。
然而，在该结构中，光阀面板LV的线与视频显示面板RV的线彼此平行。由于具有网格图案的线平行交叠，所以来自背光单元的光可能由于线的网格图案的衍射效应而形成诸如moiré和/或mura的光噪声图案。
<第二实施方式>
在下文中，参照图5，将对本公开的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，提出了如下的具有光阀的液晶显示器的结构，其中不会出现诸如moiré的光噪声图案并且开口率不会降低。图5是示出根据本公开的第二实施方式的具有光阀的液晶显示器中的用于光阀的液晶面板和用于视频图像的液晶面板的布置结构的平面图。由于截面图的结构与第一实施方式的截面图的结构相同，因此还可以参照图2。
根据本公开的第二实施方式的液晶显示器包括液晶显示面板LCDP和背光单元BLU。液晶显示面板LCDP包括下偏光板PL、光阀面板LV、视频显示面板RV和上偏光板PU。视频显示面板RV设置在光阀面板LV上。
对于光阀面板LV和视频显示面板RV由液晶显示面板制成的情况，需要偏光板。例如，下偏光板PL设置在光阀面板LV的后表面下。上偏光板PU设置在视频显示面板RV的前表面上。
背光单元BLU设置在液晶显示面板LCPD下，即在下偏光板PL下。背光单元BLU包括导光板LG和光源LS。光源LS设置在导光板LG的一个侧表面处以向导光板LG提供光。导光板LG将从光源LS接收到的光分送到导光板LG的整个内部体积中，并且将大部分光发送到面对液晶显示面板LCDP的上侧。为此，在导光板LG的下表面处还可以包括光反射图案。
根据第二实施方式的具有光阀的液晶显示器具有关于光阀面板LV和视频显示面板RV的连结结构的特征。具体地，该特征在于光阀面板LV的单位像素区域UPL与视频显示面板RV的单位像素区域UPR之间的交叠的结构。在图5中，为了清楚地示出第二实施方式的特征，示出了这些单位像素区域的结构。
视频显示面板RV可以具有与第一实施方式的结构相同的结构，并且可以以与第一实施方式的方法相同的方法进行设置。此处，不再重复视频显示面板RV的详细结构的描述。然而，光阀面板LV可以具有与第一实施方式的结构不同的结构。例如，光阀面板LV包括具有菱形形状并且以矩阵方式设置的多个单位像素区域。视频显示面板RV包括具有方形形状并且以矩阵方式设置的多个单位像素区域UPR。
光阀面板LV的斜方形单位像素区域UPL与视频显示面板RV的方形单位像素区域UPR交叠。例如，光阀面板LV的单位像素区域UPL可以具有水平对角线和竖直对角线为331μm(微米)的菱形(或斜方形)形状。因此，光阀面板LV的单位像素区域UPL可以是水平线和竖直线为234μm(微米)的方形旋转45度的斜方形。光阀面板LV的单位像素区域UPL可以不具有子像素区域，而是具有一个像素体。
视频显示面板RV的单位像素区域UPR可以具有水平线和竖直线为234μm(微米)的方形形状。视频显示面板RV的单位像素区域UPR可以具有至少三个子像素区域SPR。例如，一个子像素区域SPR可以具有水平线为78μm(微米)并且竖直线为234μm(微米)的矩形。
由于光阀面板LV的单位像素区域UPL和视频显示面板RV的单位像素区域UPR具有彼此不同的形状并且彼此交叠，所以来自背光单元的光可能不会被单位像素区域的图案衍射。因此，在第二实施方式中没有示出第一实施方式中引起的诸如moiré和/或mura的光噪声。
可以对光阀面板LV的单位像素区域UPL与视频显示面板RV的单位像素区域UPR之间的交叠或对准方法进行各种定义。例如，光阀面板LP的单位像素区域UPL中的斜方形的任一个角可以与视频显示面板RV的单位像素区域UPR的方形形状的任何边线对应。另外地，当斜方形的一个角可能与方形的任一个角相对应时，光阀面板LV与视频显示面板RV接合。
优选地，斜方形和方形可以在任何状况下交叠，即它们是不规则地设置的。例如，光阀面板LV的单位像素区域UPL的斜方形的一个角可以设置在视频显示面板RV的单位像素区域UPR的内侧的任意点处。斜方形的角可以恰好设置在方形的中心。更优选地，为了具有不规则布置，如图5所示，可以将光阀面板LV的单位像素区域UPL的斜方形的一角设置成从视频显示面板RV的单位像素区域UPR的方形的中心点向一侧移位。
在上述描述中，为了方便起见，光阀面板LV的单位像素区域UPL的斜方形与视频显示面板RV的单位像素区域UPR的方形具有相同的尺寸。然而，为了更有效地防止光噪声，光阀面板LV的单位像素区域UPL的尺寸可以与视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸不同。例如，光阀面板LV的单位像素区域UPL的尺寸可以为视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸的两倍。另外地，光阀面板LV的单位像素区域UPL可以具有为视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸的任意有理数倍的尺寸。
详细地，光阀面板LV的单位像素区域UPL的尺寸可以为视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸的1.2至1.8倍。另外地，斜方形的尺寸可以是方形的尺寸的2.2至2.8倍。对于其他示例，光阀面板LV的单位像素区域UPL的尺寸可以为视频显示面板RV的单位像素区域UPR的尺寸的0.5至0.9倍。尺寸比可以选择为0.5、0.7、0.9、1.2、1.5、1.8、2.2或2.8中的任何一个值。也就是说，考虑到制造工艺和产品应用领域，尺寸比可以选择在0.5倍至2.8倍之间。
在下文中，参照图6，将对根据本公开的第二实施方式的包括在液晶显示器中的光阀面板的一个示例进行说明。图6是示出根据本公开的第二实施方式的用于光阀的液晶面板的结构的平面图。
参照图6，根据第二实施方式的光阀面板包括以矩阵方式设置在基板上的多个像素区域。像素区域有菱形或斜方形形状。
详细地，在基板上，存在在竖直方向上延伸的数据线DL和在水平方向上延伸的栅极线GL。数据线DL具有沿着斜方形的竖直连续边的V形。此外，栅极线GL具有沿着斜方形的水平连续边的V形。薄膜晶体管T可以位于其中栅极线GL和数据线DL交叉的斜方形的一个角处。
薄膜晶体管T包括栅电极G、源电极S和漏电极D。栅电极G可以具有从栅极线GL分支的矩形形状。源电极S从数据线DL分支并且与栅电极G的一个侧部交叠。如图6所示，源电极S可以具有“E”形状。漏电极D被设置成与源电极S以预定距离分隔开。如图6所示，漏电极D可以具有相反的“C”形状。
薄膜晶体管T的漏电极D连接至像素电极PXL。像素电极PXL设置在由数据线DL和栅极线GL包围的区域内。像素电极PXL可以具有与光阀面板LV的单位像素区域UPL的形状相对应的斜方形形状。
图6示出了薄膜晶体管T在具有斜方形形状的单位像素区域的一个角处具有小的矩形形状。然而，薄膜晶体管T的形状不限于这种形状。例如，薄膜晶体管T可以具有三角形形状。另外地，薄膜晶体管T可以具有区段形状(segment shape)并且被设置成与光阀面板LV的单位像素区域UPL的斜方形的任何一边交叠。优选的是，光阀面板LV的薄膜晶体管T具有使视频显示面板RV的开口率的减小最小的形状。此外，光阀面板LV的薄膜晶体管T的位置可以被限定为使视频显示面板RV的开口率的减小最小。
虽然已经参照附图详细描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员将会理解，本发明可以在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下以其他具体形式实现。因此，应当注意，前述实施方式在所有方面仅仅是说明性的并且不应被理解为限制本发明。本发明的范围由所附权利要求而不是本发明的详细描述来限定。在权利要求的含义和范围内进行的所有改变或修改或其等同内容应被理解为落在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，包括：
背光单元；
光阀面板，其设置在所述背光单元前面并且包括多个第一单位像素区域；以及
视频显示面板，其设置在所述光阀面板前面并且包括多个第二单位像素区域。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其中，所述第一单位像素区域和所述第二单位像素区域彼此交叠成彼此错位。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一单位像素区域具有菱形形状，以及
其中，所述第二单位像素区域具有方形形状。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，
其中，所述菱形形状与所述方形形状的45度旋转形状相对应。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其中，所述第一单位像素区域的尺寸不同于所述第二单位像素区域的尺寸。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中，所述第一单位像素区域具有被选择成所述第二单位像素区域的尺寸的0.5倍至2.8倍中的任一倍数的尺寸。
7.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中，所述光阀面板包括：
沿着所述菱形形状在竖直方向上延伸的数据线；
沿着所述菱形形状在水平方向上延伸的栅极线；
设置在所述菱形形状的一角处的薄膜晶体管；以及
像素电极，其连接至所述薄膜晶体管并且设置在所述多个第一单位像素区域中的每个内。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括：
设置在所述第一单位像素区域处的白色滤色器。
9.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述多个第二单位像素区域中的每个包括多个子像素区域。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器，其中，所述第二单位像素区域的所述多个子像素区域包括：
红色子像素；
绿色子像素；以及
蓝色子像素。
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