CN109448661A - 液晶显示装置及其局部调光驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示提供一种液晶显示装置及其局部调光驱动方法。液晶显示装置用于在一画面中显示亮态图像以及暗态图像。液晶显示装置包含：一对基板，对应设置；液晶层，设置在所述对基板之间，包含多个液晶分子；一对电极，分别设置在所述对基板上，用于产生驱动所述液晶分子偏转的电场；以及驱动单元，与所述对电极电性连接，用于传送电压信号至所述对电极，其中所述驱动单元传递不同频率的电压信号至对应显示所述亮态图像的所述对电极和对应显示所述暗态图像的所述对电极，使得位在对应所述亮态图像的区域的所述液晶分子和位在对应所述暗态图像的区域的所述液晶分子根据不同频率的电压信号产生不同的偏转角度。

Description

液晶显示装置及其局部调光驱动方法
技术领域
本揭示涉及显示装置领域，特别是涉及一种液晶显示装置及其局部调光驱动方法。
背景技术
随着科技的快速发展，使用者对显示技术的要求越来越高。液晶显示器因具有体积小、重量轻、画质高以及驱动电压低等优点而被广泛应用于各种信息、通讯及消费性电子产品中。在液晶显示器中，为了权衡对比度和响应速度，需对液晶分子进行配向，使液晶分子具有一定的预倾角。液晶分子的预倾角越大，响应时间也就越快。然而，液晶分子的预倾角越大，暗态亮度则会越高，从而影响对比度。因此，发展具有高动态对比度(high-dynamicrange，HDR)的显示器成为未来研究的重要方向之一。
为了提高液晶显示器的动态对比度，通常采用局部调光(local dimming)技术，来达到对液晶显示器的不同区域做不同程度辉度明暗变化的控制。具体来说，现有的局部调光技术是通过将背光模组区分为多个子区域，并且根据显示内容来单独控制多个子区域的亮暗，进而达到提高动态对比度的目的。
对于调光技术而言，大致可区分3大类，包含：0次元(0D)、1次元(1D)、2次元(2D)调节。传统的背光模组通常是0D调节，其只有关和开两种状态。局部调光技术则是指1D和2D调节，其能将背光模组的不同区域做不同程度的辉度明暗变化的控制，其中能将局部调光技术发挥到最佳的效果则属2D调节。然而，局部调光技术需采用直下式背光模组，不但会增加背光模组的厚度，也会增加背光驱动及背光模组与液晶面板的搭配性的复杂程度。再者，背光模组所能区分的子区域的尺寸也会因为采用的光源的尺寸大小而受限。
有鉴于此，有必要提出一种液晶显示装置及其局部调光驱动方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为解决上述现有技术的问题，本揭示的目的在于提供一种高对比度的液晶显示器，其通过采用双频液晶技术，并且以不同频率的交流电场驱动液晶显示器的对应区域，进而达到提高动态对比度的目的。藉此设计，无需采用传统的背光模组就可起到局部调光的效果。
为达成上述目的，本揭示提供一种液晶显示装置，用于在一画面中显示亮态图像以及暗态图像，包含：一对基板，对应设置；液晶层，设置在所述对基板之间，包含多个液晶分子；一对电极，分别设置在所述对基板上，用于产生驱动所述液晶分子偏转的电场；以及驱动单元，与所述对电极电性连接，用于传送电压信号至所述对电极，其中所述驱动单元传递不同频率的电压信号至对应显示所述亮态图像的所述对电极和对应显示所述暗态图像的所述对电极，使得位在对应所述亮态图像的区域的所述液晶分子和位在对应所述暗态图像的区域的所述液晶分子根据不同频率的电压信号产生不同的偏转角度。
本揭示其中之一优选实施例中，位在显示所述暗态图像的所述对电极接收低频电压信号进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板垂直。
本揭示其中之一优选实施例中，位在显示所述亮态图像的所述对电极接收高频电压信号进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板平行。
本揭示其中之一优选实施例中，所述液晶显示装置还包含一对配向膜，分别设置所述对电极上，其中所述对配向膜的材料包含可聚合性单体。
本揭示还提供一种液晶显示装置的局部调光驱动方法，包含：提供液晶显示装置，其中所述液晶显示装置用于在一画面中显示亮态图像以及暗态图像；传送低频电压信号至对应显示所述暗态图像的区域使得对应的液晶分子偏转为平行电场方向；以及传送高频电压信号至对应显示所述亮态图像的区域使得对应的液晶分子偏转为垂直电场方向。
本揭示其中之一优选实施例中，提供液晶显示装置的步骤包含：提供一对基板；在所述对基板上分别设置电极；在所述对基板之间注入包含所述液晶分子；以及组装所述对基板。
本揭示其中之一优选实施例中，在所述对基板之间注入包含所述液晶分子的步骤中还包含：在所述对基板之间注入聚合物单体。
本揭示其中之一优选实施例中，组装所述对基板的步骤之后还包含：对所述电极传送所述高频电压信号，使所述液晶分子偏转为垂直电场方向；以及对所述液晶显示装置照射紫外光使得所述聚合物单体产生聚合反应，进而分别在所述对基板上形成具有引导液所述液晶分子形成预倾角的配向膜。
本揭示其中之一优选实施例中，提供液晶显示装置的步骤还包含：设置驱动单元，其中所述驱动单元与所述电极电性连接，用于传送电压信号至所述电极，使得所述电极产生驱动所述液晶分子偏转的电场。
本揭示其中之一优选实施例中，传送低频电压信号至对应显示所述暗态图像的区域的步骤还包含：传送所述低频电压信号至位在显示所述暗态图像的所述电极，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板垂直；以及传送高频电压信号至对应显示所述亮态图像的区域的步骤还包含：传送所述高频电压信号至位在显示所述亮态图像的所述电极，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板平行。
相较于先前技术，本揭示通过采用双频液晶技术，并且不同频率交流电场驱动控制不同的画面显示区域，可达到提高动态对比度的目的。藉此设计，无需采用传统的具有背光分区调节功能与结构的背光模组，即可实现局部调光的效果，进而可降低显示装置的厚度，同时还可以改善预倾角过大导致的暗态图像的亮度过高的问题。再者，本揭示的局部调光驱动方法不会因为光源的尺寸大小而受限，甚至可以实现调节区域的尺寸小至单一画素(pixel)的局部调光效果。
附图说明
图1显示一种根据本揭示优选实施例的液晶显示装置在未施加电压时的结构示意图；
图2显示一系列的画面的示意图；
图3显示图1的液晶显示装置在显示暗态图像的示意图；
图4显示图1的液晶显示装置在显示亮态图像的示意图；以及
图5到图8显示一系列的剖面图，其显示图1的液晶显示装置的制造流程。
具体实施方式
为了让本揭示的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本揭示优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
请参照图1，其显示显示一种根据本揭示优选实施例的液晶显示装置1在未施加电压时的结构示意图。常用液晶显示器有扭转向列型(Twist Nematic；TN)模式、垂直对齐(Vertical Alignment；VA)模式、平面方向转换(In-plane switching；IPS)模式、和边缘场开关(Fringe Field Switching；FFS)模式等。VA显示模式中的聚合物稳定垂直排列(Polymer stabilized vertical alignment，PSVA)技术，因其具有高对比度和响应速度快的优势，使得该技术被广泛应用。本揭示中的液晶显示装置1是以采用VA模式的显示装置来做说明，惟不局限于此。
液晶显示装置1包含第一基板10、第二基板20、液晶层30、第一电极40、第二电极50、第一配向膜60、第二配向膜70、和驱动单元80。第一基板10和第二基板20对应设置。可选地，第一基板10和第二基板20分别可为阵列基板或者是彩膜基板。液晶层30设置在第一基板10和第二基板20之间，包含多个液晶分子31。应当注意的是，液晶分子31为双频液晶分子。双频液晶分子可在不同频率下显示出不同的电性。举例来说，当施以低频交流电驱动时为正性液晶，即液晶分子的长轴会平行于电场方向。当施以高频交流电驱动时为负性液晶，即液晶分子的长轴会垂直于电场方向。第一电极40设置在第一基板10上，以及第二电极50设置在第二基板20上。第一配向膜60设置在第一电极40上，以及第二配向膜70设置在第二电极50上。第一配向膜60和第二配向膜70用于在未施加电压时引导液液晶分子31形成预倾角α。驱动单元80与第一电极40和第二电极50电性连接，用于传送电压信号至第一电极40和第二电极50，使得第一电极40和第二电极50产生驱动液晶分子31偏转的电场。
请参照图2，其显示一系列的画面M1～M4的示意图。本揭示的液晶显示装置1可用于显示多种画面M1～M4。举例来说，液晶显示装置1可用于显示整面皆为暗态图像B的画面M1、显示整面皆为亮态图像W的画面M2、和显示包含暗态图像B和亮态图像W的画面M3和M4。画面M3和M4的显示是通过本揭示的局部调光驱动方法来实现。本揭示的局部调光驱动方法详细说明如下。
请参照图3，其显示图1的液晶显示装置1在显示暗态图像B的示意图。当液晶显示装置1在一个画面(如图2的画面M1、M3、和M4)中显示包含暗态图像B时，驱动单元80会导通并且传送低频电压信号至位在显示暗态图像B的第一电极40和第二电极50，进而使得对应的液晶分子31偏转为平行电场方向，即液晶分子31的长轴与第一基板10和第二基板20垂直。
请参照图4，其显示图1的液晶显示装置1在显示亮态图像W的示意图。当液晶显示装置1在一个画面(如图2的画面M2、M3、和M4)中显示包含亮态图像W时，驱动单元80会导通并且传送高频电压信号至位在显示亮态图像W的第一电极40和第二电极50，进而使得对应的液晶分子31偏转为垂直电场方向，即液晶分子31的长轴与第一基板10和第二基板20平行。
如图3和图4所示，在一个面画中，本揭示的驱动单元80传递不同频率的电压信号至对应显示亮态图像W的电极和对应显示暗态图像B的电极，使得位在对应亮态图像W的区域的液晶分子31和位在对应暗态图像B的区域的液晶分子31根据不同频率的电压信号产生不同的偏转角度。因此，通过本揭示的液晶显示装置1搭配局部调光驱动方法来做1次元(1D)和2次元(2D)的调节，进而完成画面M3和M4的显示。局部调光驱动方法能将液晶显示装置1的不同区域做不同程度的辉度明暗变化的控制，其中能将局部调光技术发挥到最佳的效果则属2D调节，即显示画面M4。
请参照图5到图8，其显示一系列的剖面图，用于显示图1的液晶显示装置1的制造流程。如图5所示，首先，提供第一基板10和第二基板20，其中第一基板10和第二基板20分别可为阵列基板或者是彩膜基板。接着，在第一基板10上设置第一电极40，以及在第二基板20上设置第二电极50。接着，在第一基板10和第二基板20之间注入包含液晶分子31和聚合物单体P的混合物，其中液晶分子31和聚合物单体P是散乱无序地散布在第一基板10和第二基板20之间。应当注意的是，液晶分子31为双频液晶分子。接着，对盒组装第一基板10和第二基板20，以及设置驱动单元80，其中驱动单元80与第一电极40和第二电极50电性连接。
接着，如图6所示，对第一电极40和第二电极50传送高频电压信号，使液晶分子31偏转为垂直电场方向，即液晶分子31的长轴与第一基板10和第二基板20平行。
接着，如图7所示，对液晶显示装置1照射紫外光UV使得所述聚合物单体P产生聚合反应，进而分别在第一基板10和第二基板20上形成具有引导液所述液晶分子形成预倾角α的第一配向膜60和第二配向膜70。
接着，如图8所示，移除施加的电场，进而完成液晶显示装置1的制作。可以理解的是，聚合物单体P的一端与基板表面的无机材料，如电极800具有亲和力，能够吸附在基板表面。并且，聚合物单体P的另外一端与液晶分子31有极强的作用力，由此引导液晶分子300会在基板表面形成均一配向。优选地，液晶分子300会与基板表面夹有一预倾角α。
综上所述，本揭示通过采用双频液晶技术，并且不同频率交流电场驱动控制不同的画面显示区域，可达到提高动态对比度的目的。藉此设计，无需采用传统的具有背光分区调节功能与结构的背光模组，即可实现局部调光的效果，进而可降低显示装置的厚度，同时还可以改善预倾角过大导致的暗态图像的亮度过高的问题。再者，本揭示的局部调光驱动方法不会因为光源的尺寸大小而受限，甚至可以实现调节区域的尺寸小至单一画素(pixel)的局部调光效果。
以上仅是本揭示的优选实施方式，应当指出，对于所属领域技术人员，在不脱离本揭示原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本揭示的保护范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，用于在一画面中显示亮态图像以及暗态图像，其特征在于，包含：
一对基板，对应设置；
液晶层，设置在所述对基板之间，包含多个液晶分子；
一对电极，分别设置在所述对基板上，用于产生驱动所述液晶分子偏转的电场；以及
驱动单元，与所述对电极电性连接，用于传送电压信号至所述对电极，其中所述驱动单元传递不同频率的电压信号至对应显示所述亮态图像的所述对电极和对应显示所述暗态图像的所述对电极，使得位在对应所述亮态图像的区域的所述液晶分子和位在对应所述暗态图像的区域的所述液晶分子根据不同频率的电压信号产生不同的偏转角度。
2.如权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，位在显示所述暗态图像的所述对电极接收低频电压信号，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板垂直。
3.如权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，位在显示所述亮态图像的所述对电极接收高频电压信号，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板平行。
4.如权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置还包含一对配向膜，分别设置所述对电极上，其中所述对配向膜的材料包含可聚合性单体。
5.一种液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，包含：
提供液晶显示装置，其中所述液晶显示装置用于在一画面中显示亮态图像以及暗态图像；
传送低频电压信号至对应显示所述暗态图像的区域，使得对应的液晶分子偏转为平行电场方向；以及
传送高频电压信号至对应显示所述亮态图像的区域，使得对应的液晶分子偏转为垂直电场方向。
6.如权利要求5的液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，提供液晶显示装置的步骤包含：
提供一对基板；
在所述对基板上分别设置电极；
在所述对基板之间注入包含所述液晶分子；以及
组装所述对基板。
7.如权利要求6的液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，在所述对基板之间注入包含所述液晶分子的步骤中还包含：在所述对基板之间注入聚合物单体。
8.如权利要求7的液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，组装所述对基板的步骤之后还包含：
对所述电极传送所述高频电压信号，使所述液晶分子偏转为垂直电场方向；以及
对所述液晶显示装置照射紫外光使得所述聚合物单体产生聚合反应，进而分别在所述对基板上形成具有引导液所述液晶分子形成预倾角的配向膜。
9.如权利要求6的液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，提供液晶显示装置的步骤还包含：设置驱动单元，其中所述驱动单元与所述电极电性连接，用于传送电压信号至所述电极，使得所述电极产生驱动所述液晶分子偏转的电场。
10.如权利要求9的液晶显示装置的局部调光驱动方法，其特征在于，传送低频电压信号至对应显示所述暗态图像的区域的步骤还包含：传送所述低频电压信号至位在显示所述暗态图像的所述电极，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板垂直；以及
传送高频电压信号至对应显示所述亮态图像的区域的步骤还包含：传送所述高频电压信号至位在显示所述亮态图像的所述电极，进而使得对应的液晶分子偏转为与所述对基板平行。
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