CN108051961A - 一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置。通过与各电极连接的控制模块控制电极的电压,使液晶层形成液晶透镜,将入射到液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。从而可以在暗态显示时通过将光线汇聚,使得在遮光层宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。进而通过减小遮光层宽度,可以有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,特别是涉及一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置。
背景技术
现有技术中,为了使入射至液晶显示面板的光线为准直光线,采用取光部件对背光源出射的光线进行取光,该取光部件通常为取光光栅,通过取光光栅对光线的衍射和/或反射,使得经过取光光栅出射的光线具有一定的准直度。然而取光光栅的小孔衍射以及取光光栅加工时的工艺偏差等因素,都会影响从取光光栅射出的光线的准直度,导致光线存在发散角度。
因此,遮光层的宽度需要做的很大,以避免发散的光线导致显示面板暗态漏光。但是,遮光层宽度大将限制显示的分辨率及像素开口率,影响液晶光效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置,以解决遮光层宽度大,导致显示面板开口率低的问题。
一方面,提供了一种液晶显示面板,包括:
第一基板、第二基板、液晶层和电极层;
所述电极层包括多个分立的电极;
所述液晶显示面板还包括:
控制模块,与各电极连接,用于通过控制电极的电压,使所述液晶层形成液晶透镜,将入射到所述液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。
进一步地,所述控制模块,具体用于通过在一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,形成与所述一组电极对应的液晶透镜;其中,所述一组电极由至少三个邻近的电极组成,所述液晶透镜中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。
进一步地,所述控制模块,还用于通过控制电极的电压,使所述液晶层形成液晶光栅,将入射到所述液晶层的光线发散至第一基板并射出。
进一步地,所述控制模块,具体用于控制各电极周期中电极的电压相等,形成液晶光栅;其中,每个电极周期包括一个电极以及电极空隙,所述电极空隙是指相邻两个电极之间的空隙。
进一步地,所述液晶光栅对光线的衍射效率与所述液晶光栅的高度正相关。
进一步地,所述第一基板上遮光层的宽度,与所述液晶透镜的孔径以及焦距正相关。
进一步地,所述第二基板为导光板,所述第二基板的出光面上设置有至少一个取光部件;所述取光部件用于向液晶层入射光线。
另一方面,还提供了一种液晶显示装置,包括上述液晶显示面板。
又一方面,还提供了一种显示方法,应用于上述液晶显示面板,该方法包括:
在进行暗态显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第一电场,以使所述液晶层形成液晶透镜,将入射到所述液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。
进一步地,所述控制电极的电压,对液晶层施加第一电场的步骤,包括:在一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,以形成所述第一电场;其中,所述一组电极由至少三个邻近的电极组成。
进一步地,所述方法还包括:在进行灰阶显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第二电场,以使所述液晶层形成液晶光栅,将入射到所述液晶层的光线发散至第一基板并射出。
进一步地,所述控制电极的电压,对液晶层施加第二电场的步骤,包括:控制各电极周期中电极的电压相等,以形成所述第二电场。
进一步地,所述方法还包括:在进行灰阶显示时,通过控制所述第二电场的场强,调节所述液晶光栅的高度,以调节所述液晶显示面板在灰阶显示时的灰阶值。
与现有技术相比,本发明包括以下优点:
本发明提供了一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置,通过与各电极连接的控制模块控制电极的电压,使液晶层形成液晶透镜,将入射到液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。从而可以在暗态显示时通过将光线汇聚,使得在遮光层宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。进而通过减小遮光层宽度,可以有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
附图说明
图1是现有技术的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图;
图2是本发明实施例提供的一种液晶显示面板的等效剖面基本结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种液晶显示面板的等效剖面结构示意图之一;
图4是本发明实施例提供的一种液晶透镜效果示意图之一;
图5是本发明实施例提供的一种液晶透镜效果示意图之二;
图6是本发明实施例提供的一种液晶透镜效果示意图之三;
图7是本发明实施例提供的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图之一;
图8是本发明实施例提供的一种液晶显示面板的等效剖面结构示意图之二;
图9是本发明实施例提供的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图之二;
图10是本发明实施例提供的一种液晶光栅效果示意图;
图11是本发明实施例提供的一种显示方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
参照图1,示出了现有技术中的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图。该液晶显示面板中的取光部件6与遮光层5相对设置,遮光层5的宽度为b,b=a+(h×tanθ+d)×2,其中,a为取光部件6的宽度,h为取光部件6所在表面与遮光层5的下表面之间的距离,θ为从取光部件6中射出的光线的角度,d为工艺偏差,c为透过区宽度,e为出光光栅单元宽度,f为防串色遮光层宽度,α为遮挡角,为透过角。因此,遮光层5的宽度需要做的很大,才能避免发散的光线导致显示面板暗态漏光。
针对上述缺陷,参照图2示出了本发明实施例提供的一种液晶显示面板的等效剖面结构示意图。本发明实施例提供了一种液晶显示面板。该液晶显示面板包括第一基板1、第二基板2、液晶层3和电极层4,该电极层4包括多个分立的电极。而且,该液晶显示面板还包括控制模块。该控制模块与各电极连接,用于通过控制电极的电压,使液晶层3形成液晶透镜,将入射到液晶层3的光线汇聚至第一基板1的遮光层5上。或者,通过控制电极的电压,使液晶层3形成液晶光栅,将入射到液晶层3的光线发散至第一基板1并射出。其中,该液晶透镜为通过控制电场使液晶分子偏转后形成的等效透镜。具体的,该电极层4可以位于第一基板1上,也可以位于第二基板2上。例如,该液晶显示面板可以选用AOC(Array on Color-filter)基板,即将电极层4制作在第一基板1上。并在该AOC基板与第二基板2之间设置液晶层3,从而简化了液晶显示面板的内部结构,减少了光源部件9发出的光线经过的膜层的数量,进而减小了光线的损耗,可以提高该液晶显示面板的透过率。在实际应用中,该液晶显示面板还可以包括填充层7和取向层8,其中,填充层7用于将取光部件6所在平面平坦化,取向层8用于向液晶层3中的液晶分子提供表面锚定能。
具体的,一方面,参照图3示出了在进行暗态显示时液晶显示面板的等效剖面结构示意图。控制模块可以通过在一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,形成与该一组电极对应的液晶透镜。其中,该一组电极由至少三个邻近的电极组成。当该液晶显示面板中驱动液晶分子偏转的电场为平行电场,且光线的偏振方向与液晶分子的长轴初始方向平行时,可以通过在一组电极中,控制中间电极的电压小于两端电极的电压,使得与该一组电极对应位置的液晶层3中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。从而使液晶层3形成凸透镜的等效相位形貌。或者,当该液晶显示面板中驱动液晶分子偏转的电场为垂直电场,且光线的偏振方向与液晶分子的长轴初始方向垂直时,可以通过在一组电极中,控制中间电极的电压大于两端电极的电压,使得与该一组电极对应位置的液晶层3中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。从而使液晶层3形成凸透镜的等效相位形貌。
通过在液晶显示面板处于暗态时形成该液晶透镜,并利用该液晶透镜将入射到液晶层3的光线进行汇聚,可以有效缩减暗态时第一基板1被光线照射的面积,从而使得在第一基板1的遮光层5宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。
其中,相邻的两组电极可以共用一个电极。参照图4,示出了本发明实施例提供的一种液晶透镜效果示意图。在该液晶显示面板中,电极层4包括像素电极41、公共电极42和绝缘层43,液晶层3位于像素电极41和公共电极42之间,像素电极41可以设置于公共电极43的同一面上,也可以如图3所示交替设置于公共电极43的两面上。例如,当一组电极由五个邻近的像素电极41组成,且驱动液晶分子偏转的电场为平行电场时,对于相邻的两组电极A组电极和B组电极,该A组电极中第五个电极NO.5和B组电极中第一个电极NO.1可以为同一个电极。即一组电极中最后一个电极可以为相邻一组电极中第一个电极。若该一组电极中各电极的电压依次为V1、V2、V3、V4、V5,可以通过控制各电极的电压满足V1>V2>V3,且V5>V4>V3。使得中间电极的电压小于两端电极的电压,从而形成液晶透镜。优选的,一组电极中相对于中间电极对称的两个电极的电压可以相等,从而使得对应位置的液晶分子偏转角度相等,进而使得形成的液晶透镜为对称结构。其中,中间电极的电压小于两端电极的电压为整体分布特点,在实际应用中,各电极的电压在满足该整体分布特点前提下,相邻的两个电极的电压可以相等,即可以控制各电极的电压满足V1=V5≥V2=V4≥V3,以形成液晶透镜。在实际应用中,可以通过控制一组电极对应的电极数量,调整液晶透镜的孔径。例如,参照图5和图6分别示出了一组电极对应三个电极时的液晶透镜效果示意图和一组电极对应七个电极时的液晶透镜效果示意图。如图所示,通常一组电极对应的电极数量越多,液晶透镜的孔径也越大。
在实际应用中,参照图7,示出了本发明实施例提供的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图之一。如图7所示,取光部件6的宽度为a,遮光层5的宽度为b,液晶透镜的孔径为D,液晶透镜的焦距为F,取光部件6所在表面与遮光层5的下表面之间的距离为h。根据几何关系可知:
(b/2)/(D/2)=(F-h)/F。
即b=(1-h/F)×D。
因此,第一基板1上遮光层5的宽度b,与液晶透镜的孔径D以及焦距F正相关。可以根据液晶透镜的孔径D、液晶透镜的焦距F、以及取光部件6所在表面与遮光层5的下表面之间的距离h,确定第一基板1上遮光层5的宽度b。在实际应用中,液晶透镜的孔径可以大于或者等于取光部件6的宽度,以使从取光部件6出射的光线均能够经过液晶透镜。从而保障在液晶显示面板处于暗态时,入射到液晶层3的光线均能够汇聚至第一基板1的遮光层5上,有效避免显示面板暗态漏光。而且,在实际应用中,第一基板1上遮光层5的宽度b通常小于液晶透镜的孔径D,且该第一基板1上遮光层5的宽度b也小于取光部件6的宽度a。而现有技术中遮光层5的宽度b=a+(h×tanθ+d)×2。因此,本发明实施例中遮光层5的宽度相对于现有技术可以得到大幅缩减,从而有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
另一方面,参照图8示出了在进行灰阶显示时液晶显示面板的等效剖面结构示意图。参照图9,示出了本发明实施例提供的一种液晶显示面板中遮光层与取光部件的位置关系示意图之二。控制模块可以通过控制各电极周期中电极的电压相等,形成液晶光栅。入射至液晶层3的光线经过液晶光栅的衍射和折射,从第一基板1射出,可以实现液晶显示面板的灰阶显示。其中,每个电极周期包括一个电极以及电极空隙,该电极空隙是指相邻两个电极之间的空隙。液晶光栅对光线的衍射效率与液晶光栅的高度正相关。具体的,当电极上的电压增大时,将使得驱动液晶偏转的场强增大,从而将使得距离电极更远的液晶分子偏转。随着发生偏转的液晶分子增多,使得液晶光栅的高度增加,并且使得液晶光栅对光线的衍射效率增加。液晶光栅越高,液晶光栅对光线的衍射效率也就越大,液晶光栅对光线的衍射效率与液晶光栅的高度正相关。而且,随着液晶光栅对光线的衍射效率的提高,从第一基板1射出光线的强度也随之提高。因此,可以通过控制驱动液晶偏转的场强,调节液晶光栅的高度,进而调节液晶显示面板在灰阶显示时的灰阶值。例如,若该液晶显示面板存在L0-L255共256个灰阶,则可以通过控制各电极周期中电极的电压,对液晶显示面板的灰阶值在L0-L255间进行调节。
在实际应用中,一个电极周期内可以形成至少一个液晶光栅,从而使得液晶光栅最高点(pitch)的宽度较小。而且液晶光栅pitch越小,该液晶光栅的衍射效率越高。因此,可以通过增加每个电极周期内液晶光栅的数量或者减小电极周期的宽度,减小液晶光栅pitch,从而提高液晶光栅的衍射效率。例如,如图10所示,在平面电场的电极结构中,像素电极41和公共电极42位于液晶层3一侧,一个电极周期内可以形成两个液晶光栅,即每个像素电极41对应两个液晶光栅。在该情况下,液晶光栅pitch会比较小,衍射效率明显。在实际应用中,该平面电场的电极结构可以为高级超维场转换技术(Advanced Super DimensionSwitch,ADS)显示面板中的电极结构,也可以为平面转换(In-Plane Switching,IPS)或者垂直配向技术(Vertical Alignment,VA)等类型显示面板中的电极结构,本发明实施例对此不进行限定。
具体的,液晶显示面板中的第二基板2可以为导光板,该第二基板2的出光面上设置有至少一个取光部件6,该取光部件6用于向液晶层3入射光线。使得从光源部件9出射的光线在导光板中全反射后,可以直接通过取光部件6将光线入射至液晶层3内,从而避免光线从导光板出射后,需经过玻璃等材质的基板折射,才能入射至液晶层3内。进而有效降低了基板对光线的损耗,提高了对光线的利用效率。其中,该光源部件9可包括灯条和耦合光栅。灯条位于光源部件9中远离导光板的一面,耦合光栅位于光源部件9中靠近导光板的一面。该耦合光栅用于将灯条发出的大角度光线收拢成较小发散角的光线,以确保光线的出射角度大于光线在导光板中全反射的临界角,从而使得由光源部件9入射到导光板中的光线能够在导光板中实现全反射传播。在该灯条的上部和/或下部还可设置有反射片,从而可以将从灯条的上部和/或下部发出的光反射至耦合光栅,提高光的利用率。在实际应用中,该光源部件9也可以为点光源、面光源等实现形式。光源部件9所提供的光线可以为白光,也可以为单色光。
综上所述,本发明实施例提供的液晶显示面板,通过与各电极连接的控制模块控制电极的电压,使液晶层3形成液晶透镜,将入射到液晶层3的光线汇聚至第一基板1的遮光层5上,或者通过控制电极的电压,使液晶层3形成液晶光栅,将入射到液晶层3的光线发散至第一基板1并射出。从而可以在暗态显示时通过将光线汇聚,使得在遮光层5宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。并且可以在灰阶显示时,通过减小遮光层5宽度,有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
此外,本发明实施例还提供了一种液晶显示装置,该液晶显示装置包括以上所述的液晶显示面板。具体地,该液晶显示装置可以为采用液晶显示面板实现显示功能的手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等产品或部件。
本发明实施例还提供了一种显示方法。该显示方法可以应用于上述液晶显示面板。参照图11,示出了本发明实施例提供的一种显示方法的流程图。
步骤1101,在进行暗态显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第一电场,以使液晶层形成液晶透镜。
在进行暗态显示时,可以通过控制电极的电压,对液晶层3施加第一电场,以使液晶层3形成液晶透镜。从而将入射到液晶层3的光线汇聚至第一基板1的遮光层5上,避免光线从遮光层5之间的透光区域射出导致暗态漏光。
具体的,可以通过控制各电极的电压分布,将电极层4上多个分立的电极划分为至少一组电极,并且在每一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,以形成第一电场。其中,该一组电极由至少三个邻近的电极组成。当该第一电场为平行电场,且光线的偏振方向与液晶分子的长轴初始方向平行时,可以通过在一组电极中,控制中间电极的电压小于两端电极的电压,使得与该一组电极对应位置的液晶层3中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。从而使液晶层3形成凸透镜的等效相位形貌。或者,当该第一电场为垂直电场,且光线的偏振方向与液晶分子的长轴初始方向垂直时,可以通过在一组电极中,控制中间电极的电压大于两端电极的电压,使得与该一组电极对应位置的液晶层3中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。从而使液晶层3形成凸透镜的等效相位形貌。通过在液晶显示面板处于暗态时形成该液晶透镜,并通过该液晶透镜将入射到液晶层3的光线进行汇聚,可以有效缩减暗态时第一基板1被光线照射的面积,从而使得在第一基板1的遮光层5宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。
步骤1102,在进行灰阶显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第二电场,以使液晶层形成液晶光栅。
在进行灰阶显示时,可以通过控制电极的电压,对液晶层3施加第二电场,以使液晶层3形成液晶光栅。从而将入射到液晶层3的光线发散至第一基板1并射出。遮光层5宽度减少,使得从第一基板1出射的光通量增加,从而有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
具体的,可以通过控制各电极的电压分布,将电极层4上多个分立的电极划分为多个电极周期,并且控制各电极周期中电极的电压相等,以形成第二电场。在进行灰阶显示时,通过控制该第二电场的场强,可以调节液晶光栅的高度,以调节液晶显示面板在灰阶显示时的灰阶值。在实际应用中,当该第二场强增大时,可以使距离电极更远的液晶分子偏转。随着发生偏转的液晶分子增多,使得液晶光栅的高度增加,并且使得液晶光栅对光线的衍射效率增加。液晶光栅越高,液晶光栅对光线的衍射效率也就越大,液晶光栅对光线的衍射效率与液晶光栅的高度正相关。而且,随着液晶光栅对光线的衍射效率的提高,从第一基板1射出光线的强度也随之提高,从而可以通过控制该第二电场的场强,调节液晶光栅的高度,进而调节液晶显示面板在灰阶显示时的灰阶值。
综上所述,本发明实施例提供的显示方法,通过在进行暗态显示时,控制电极的电压,对液晶层3施加第一电场,以使液晶层3形成液晶透镜,将入射到所述液晶层3的光线汇聚至第一基板1的遮光层5上。并通过在进行灰阶显示时,控制电极的电压,对液晶层3施加第二电场,以使液晶层3形成液晶光栅,将入射到液晶层3的光线发散至第一基板1并射出。从而可以在暗态显示时通过将光线汇聚,使得在遮光层5宽度减小的情况下,仍然能够有效避免显示面板暗态漏光。并且可以在灰阶显示时,通过减小遮光层5宽度,有效提升显示面板的开口率,增大液晶对光的利用效率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种液晶显示面板及其显示方法和液晶显示装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (13)
1.一种液晶显示面板,其特征在于,包括:
第一基板、第二基板、液晶层和电极层;
所述电极层包括多个分立的电极;
所述液晶显示面板还包括:
控制模块,与各电极连接,用于通过控制电极的电压,使所述液晶层形成液晶透镜,将入射到所述液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述控制模块,具体用于通过在一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,形成与所述一组电极对应的液晶透镜;其中,所述一组电极由至少三个邻近的电极组成,所述液晶透镜中位于中间的液晶相位大,位于两端的液晶相位小。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述控制模块,还用于通过控制电极的电压,使所述液晶层形成液晶光栅,将入射到所述液晶层的光线发散至第一基板并射出。
4.根据权利要求3所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述控制模块,具体用于控制各电极周期中电极的电压相等,形成液晶光栅;
其中,每个电极周期包括一个电极以及电极空隙,所述电极空隙是指相邻两个电极之间的空隙。
5.根据权利要求4所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述液晶光栅对光线的衍射效率与所述液晶光栅的高度正相关。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述第一基板上遮光层的宽度,与所述液晶透镜的孔径以及焦距正相关。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示面板,其特征在于,
所述第二基板为导光板,所述第二基板的出光面上设置有至少一个取光部件;
所述取光部件用于向液晶层入射光线。
8.一种液晶显示装置,其特征在于,包括如权利要求1-7中任一项所述的液晶显示面板。
9.一种显示方法,其特征在于,应用于如权利要求1-7中任一项所述的液晶显示面板,该方法包括:
在进行暗态显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第一电场,以使所述液晶层形成液晶透镜,将入射到所述液晶层的光线汇聚至第一基板的遮光层上。
10.根据权利要求9所述的显示方法,其特征在于,所述控制电极的电压,对液晶层施加第一电场的步骤,包括:
在一组电极中,控制中间电极的电压不同于两端电极的电压,以形成所述第一电场;
其中,所述一组电极由至少三个邻近的电极组成。
11.根据权利要求9所述的显示方法,其特征在于,所述方法还包括:
在进行灰阶显示时,控制电极的电压,对液晶层施加第二电场,以使所述液晶层形成液晶光栅,将入射到所述液晶层的光线发散至第一基板并射出。
12.根据权利要求11所述的显示方法,其特征在于,所述控制电极的电压,对液晶层施加第二电场的步骤,包括:
控制各电极周期中电极的电压相等,以形成所述第二电场。
13.根据权利要求12所述的显示方法,其特征在于,所述方法还包括:
在进行灰阶显示时,通过控制所述第二电场的场强,调节所述液晶光栅的高度,以调节所述液晶显示面板在灰阶显示时的灰阶值。
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