CN114545692A - 叠屏液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种叠屏液晶显示装置，包括第一、第二液晶显示面板、背光模组以及讯号驱动模组。第二液晶显示面板系通过胶合层接合于第一液晶显示面板之下表面，背光模组系配置于第二液晶显示面板之下方。讯号驱动模组系共同电性耦接于第一液晶显示面板与第二液晶显示面板，并提供驱动电压予所述第一、第二液晶显示面板，使所述第一、第二液晶显示面板中对应相同的像素位置使用相同之驱动电压。通过本发明所公开之技术方案，不仅可实现局部调光，提高屏幕的高动态范围，更可在降低已知制作成本的条件下解决现有技术具有背光驱动延迟的问题。

Description

叠屏液晶显示装置

技术领域

本发明系有关于一种局部调光技术方案，特别是关于一种使用叠屏结构并可降低其制作成本且不具有演算延迟的叠屏液晶显示装置。

背景技术

近年来采用发光二极管(LED)背光的液晶显示(LCD)面板技术，多年发展下来已臻成熟，不过基于其LCD面板中液晶层的先天特性，为了保留液晶分子扭转的余裕，LCD面板液晶层的分子与分子之间存在有足够的空隙，使得液晶层难以完全遮盖住背光光源，而会有所谓漏光的问题产生。为了解决漏光的问题并进一步提高画面的表现，现有技术遂有提出针对背光技术进行改良的解决方案，也就是从全尺寸的面板调光技术，改为分区的局部调光(Local dimming)。

一般来说，局部调光可以使屏幕暗的地方更暗，同时让屏幕的明亮部分保持明亮。这项技术可以使得显示画面中的亮部画面不过曝，而暗部区域细节亦不会消失，从而提高高动态范围(High Dynamic Range，HDR)。其中，针对局部调光的分区如果分的愈细，则将能呈现有更好的效果，也便是：暗的部分可以更暗，同时明亮的部分保持明亮。大抵而言，现有的背光模组，无论是采用侧光式或是直下式的背光模组，如果加入了局部调光(又称区域控光)的功能，便能藉由点亮或熄灭部分的LED，来达到控制画面中明暗层次的目的，使得所述亮的地方亮，而所述暗的地方暗。不过，基于侧光式背光模组，因为LED光源是分布在面板的四边，因此能够处理的控光区域实质上并无法达到十分精准。至于，直下式背光模组的局部调光技术，称之为FALD(full array local dimming)，由于每颗LED是采阵列式均匀地排列在面板的后方，因此能够更准确地依据画面中物体的位置，动态调整每一个背光区域的光源强弱，相较于侧光式局部调光来说，直下式局部调光对于背光的控制显然更为理想。

不过，尽管如此，直下式的局部调光技术仍有其遭遇到的问题：随着显示科技的与日渐进，面板尺寸与解析度的大幅提升，使得面板中每一个区域需要负责相当庞大数量的像素画面，因此很难实现精准「点到点」的调光效果，这将使得背光区域很可能会超出画面中物体原有的轮廓，在显示一些明暗对比较大的画面时，便会出现有光晕的现象。因此，为了解决现有局部调光的难题，业界目前提出有使用叠屏(dual cell)或次毫米发光二极管(mini LED)面板的两种解决方案。

Mini LED面板由于需要使用到动辄上万颗的次毫米发光二极管，因此所产生的热量是相当巨量且可观的，大多需要特别的散热设计，并且，其生产成本及维护机件的成本也相对地较为高昂。相较之下，Dual Cell则是运用两块薄膜电晶管液晶显示器(Thin filmtransistor liquid crystal display，TFT-LCD)将其贴合在一起，由此来达到像素等级的局部调光(Pixel level local dimming)效果。请参见附图1所示，第一液晶面板11与第二液晶面板12上下贴合并配置于背光模组14之上，第一液晶面板11用以控制显示画面中各个像素的颜色及灰阶，并透过第二液晶面板12来做背光亮度的调控。采用Dual Cell的局部调光技术方案，能够使背光区域的可调控数量精准到pixel等级，例如可高达2400万个区域的控制数量，因此可大幅提升观看的对比度，也使得呈现画面十分细致。不过，仍值得注意的问题是，传统的Dual Cell架构一般必须要经过微处理器(microprocessor，MCU)的前端处理，并且分别将不同的讯号传送到第一液晶面板11与第二液晶面板12进行控制，这在演算法和背光驱动上会产生有延迟的问题。除此之外，第一液晶面板11与第二液晶面板12都需要额外与其个别连接的控制电路及控制电路板，这在制作成本上也是一大问题。

是以，有鉴于此，本发明人有感于上述缺失之可改善，且依据多年来从事此方面相关经验，悉心观察且研究，并配合学理运用，而提出一种设计新颖且有效改善上述缺失之本发明，其揭露一种改良后之叠屏液晶显示结构，不仅可提升显示屏幕的高动态范围，实现局部调光之发明功效，相较于现有技术，更能有效节省制作成本。以下，关于本发明具体架构及实施方式将详述于下。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明其一目的在于提供一种创新的叠屏液晶显示装置，其针对现行的薄膜电晶管液晶显示结构作改良，相较于现有技术，本发明可通过采用单一个讯号驱动模组，同时达到控制显示面板之成像颜色、灰阶数与背光亮度的发明功效，相较于现有技术，具有成本低廉及降低系统复杂度等优势。

本发明之又一目的在于提供一种低成本叠屏液晶显示装置的改良结构，其包含有叠置的第一液晶显示面板与第二液晶显示面板，藉由所述第一、第二液晶显示面板使用共同同一组讯号驱动模组及驱动晶片的特性，可有效省却已知微处理器的使用，并同时减少驱动晶片的使用数量，由此实现本发明要求低成本之发明目的。

更甚者，本发明之再一目的在于提供一种低成本叠屏液晶显示装置的驱动方式，利用本发明所揭露之技术方案，基于第一液晶显示面板与第二液晶显示面板中对应相同的像素位置系由相同驱动电压所驱动，本发明可成功地控制显示面板中相同像素位置所对应灰阶及其成像颜色的调整时间系与其背光亮度的调整时间同步，解决现有技术迄今仍存在有背光驱动延迟的缺失。

除此之外，依据本发明所揭露的叠屏液晶显示装置，亦可与现有的触控功能作一结合，以更进一步地广泛应用于触控产品及其领域，藉此确信可增进本发明的产业效益与产业应用性。

鉴于以上，本发明主要系揭露一种改良后的dual cell结构与其驱动模组，其包含有：第一、第二液晶显示面板、背光模组以及讯号驱动模组的叠屏液晶显示装置。其中，所述第一液晶显示面板，具有用以成像的上表面以及相对于所述上表面的下表面。第二液晶显示面板系通过胶合层接合于所述第一液晶显示面板的所述下表面。背光模组系配置于所述第二液晶显示面板之下方。讯号驱动模组系共同电性耦接于所述第一液晶显示面板与第二液晶显示面板，并且，讯号驱动模组提供驱动电压予所述第一液晶显示面板与第二液晶显示面板，使所述第一液晶显示面板与第二液晶显示面板中对应相同的像素位置使用相同的驱动电压。

其中，所述胶合层的材质可为一光学透明胶。

第一液晶显示面板自其上表面到下表面之间依次包括有：上偏光板、上玻璃基板、彩色滤光片、透明导电薄膜层、液晶层、薄膜电晶管阵列、下玻璃基板以及下偏光板。

第二液晶显示面板自第一液晶显示面板之下表面到背光模组之间系依次包括有：上偏光板、上玻璃基板、透明导电薄膜层、液晶层、薄膜电晶管阵列、下玻璃基板以及下偏光板。

根据本发明的实施例，其中，第一液晶显示面板与第二液晶显示面板各自包含复数个像素，所述像素位置对应一个像素，并且所述像素由相同驱动电压所驱动。

其中，当所述驱动电压具有第一跨压时，所述第一跨压所对应的像素位置提供成像暗区；当所述驱动电压具有第二跨压时，所述第二跨压所对应的像素位置提供成像亮区。根据本发明之实施例，所述第二跨压大于所述第一跨压。

在一实施态样中，所述第一跨压可为0伏特，所述第二跨压可为5伏特。

因此，第一液晶显示面板控制所述像素位置的灰阶及其成像颜色，第二液晶显示面板控制所述像素位置所对应的背光亮度。并且，第一液晶显示面板调整所述像素位置的灰阶及其成像颜色的时间与第二液晶显示面板调整所述像素位置的背光亮度的时间同步。

因此，可以确信的是，通过本发明所揭露之技术方案，其可有效节省已知微处理器的使用，达到低成本之发明功效，同时亦解决现有技术存在已久具有背光驱动延迟的问题。

除此之外，依据本发明所揭露的技术方案，第一液晶显示面板控制所述像素位置的灰阶，使所述像素位置可具有N种灰阶数，第二液晶显示面板控制所述像素位置所对应的背光亮度，使所述像素位置可具有M种背光亮度，本发明可实现：「N＝M」。举例而言，在本发明之一实施态样中，N＝M，可为：N＝M＝256。

另一方面而言，更进一步来说，就实际应用层面端而言，为了因应不同显示器结构之使用规范及成像需求，则所述之讯号驱动模组例如可包括电路基板以及配置于所述电路基板上的驱动晶片，通过所述驱动晶片提供第一液晶显示面板与第二液晶显示面板之讯号输入与讯号输出。

又或者，根据本发明之另一实施例，则其中所述讯号驱动模组亦可选择性地包括电路基板以及配置于所述电路基板上的复数个驱动晶片，以通过所述些驱动晶片提供第一液晶显示面板与第二液晶显示面板之讯号输入与讯号输出。

值得注意的是，本发明并不以此等驱动晶片配置之数量或设计型态为限制。大抵而言，所述等驱动晶片则皆可用于实现本发明叠屏液晶显示装置之结构中提供有高动态范围之局部调光的发明功效。

在下面的实施方式内容中，本申请人将进一步地藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当可使本领域之技术人士更加容易地了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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为现有技术中使用叠屏之第一、第二液晶显示面板结构之示意图。

图2为根据本发明实施例之叠屏液晶显示装置其系统架构示意图。

图3为本发明第一液晶显示面板与第二液晶显示面板之详细结构示意图。

图4为本发明第一液晶显示面板与第二液晶显示面板之对应像素位置之示意图。

图5为本发明藉由提供不同之驱动电压以呈现成像暗区与成像亮区之示意图。

图6为根据本发明另一实施例之叠屏液晶显示装置，其中仅设置有单一个驱动晶片之示意图。

附图标记：11第一液晶面板；12第二液晶面板；14背光模组；21上表面；22下表面；100

第一液晶显示面板；130胶合层；200第二液晶显示面板；222叠屏液晶显示装置；300背光模组；400讯号驱动模组；401电路基板；403,405驱动晶片；P1,P3上偏光板；G1,G3上玻璃基板；CF彩色滤光片；ITO1,ITO2透明导电薄膜层；CY1,CY2液晶层；TFT1,TFT2薄膜电晶管阵列；G2,G4下玻璃基板；P2,P4下偏光板；X1,X2,XN像素位置。

具体实施方式

以上有关于本发明的内容说明，与以下的实施方式用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。

承以前列先前技术所举，由于现有采用Dual Cell的局部调光技术架构，必须要经过微处理器(MCU)的前端处理，并且分别将不同的控制讯号传送到两个液晶显示面板进行控制，因此在算法和背光驱动上会产生有延迟的问题。因此，有鉴于改善此等缺失，本发明遂针对这些种种问题提出一种较佳的改良设计，其为一种创新的叠屏液晶显示装置，为了使贵审查委员能更佳地理解本发明所述之技术方案，首先，请配合参阅图2所示，其为根据本发明实施例之叠屏液晶显示装置其系统架构示意图，此种叠屏液晶显示装置222主要包括有叠置的第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200、背光模组300以及讯号驱动模组400。其中，第一液晶显示面板100具有用以成像之上表面21以及相对于所述上表面21之下表面22。第二液晶显示面板200通过胶合层130接合于第一液晶显示面板100的下表面22。根据本发明之实施例，所述胶合层130的材质可为一光学透明胶(Optical ClearAdhesive，OCA)。所述背光模组300系配置于第二液晶显示面板200的下方，以提供背光源及相应的背光亮度。本发明主要通过设计第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200共同受同一组讯号驱动模组400及芯片所驱动的特性，藉此可有效省却已知微处理器的使用，实现本发明降低系统架构成本之发明功效。

详细而言，请进一步参阅图3所示，其公开本发明第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200之详细结构示意图，具体而言，第一液晶显示面板100自其上表面21到下表面22之间系依次包括有：上偏光板P1、上玻璃基板G1、彩色滤光片CF、透明导电薄膜层ITO1、液晶层CY1、薄膜电晶管阵列TFT1、下玻璃基板G2以及下偏光板P2。

第二液晶显示面板200自第一液晶显示面板100的下表面22到背光模组300之间系依次包括有：上偏光板P3、上玻璃基板G3、透明导电薄膜层ITO2、液晶层CY2、薄膜电晶管阵列TFT2、下玻璃基板G4以及下偏光板P4。

根据本发明之实施例，讯号驱动模组400共同电性耦接于所述第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200，图3所示之实施例中，讯号驱动模组400包括电路基板(printed circuit board，FPC)401以及配置于所述电路基板401上的多个驱动晶片(driver IC)403，以通过等复数个驱动晶片403提供第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200的讯号输入与讯号输出。请一并配合参阅图4所示，其中，第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200各自包含复数个像素(pixel)与对应之像素位置X1,X2…XN，其中每一个像素位置X1,X2…XN系对应一像素，以藉由这些像素及像素位置X1,X2…XN提供成像影像所需的信息，包括：成像颜色、灰阶以及背光亮度等。

根据本发明所揭露的技术方案，讯号驱动模组400用以提供驱动电压予所述第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200，使所述第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200中对应相同的像素位置X1,X2…XN使用相同之驱动电压，并且由相同之驱动电压所驱动。因此，第一液晶显示面板100可控制每个像素位置X1,X2…XN的灰阶及其成像颜色，第二液晶显示面板200则可控制每个像素位置X1,X2…XN所对应的背光亮度。

为了使贵审查委员能够更明确的理解本发明所揭露的驱动方式，以下本申请人提供进一步的说明，请配合参阅图5所示，在图5所示的实施例中，本发明举像素位置X1,X2作为一示性例进行说明。详细来看，当讯号驱动模组400所提供的驱动电压具有第一跨压，例如为0伏特时，由于第二液晶显示面板200中的像素位置X1受第一跨压(0伏特)所驱动而关闭背光亮度，同时，第一液晶显示面板100中的像素位置X1受第一跨压(0伏特)所驱动而提供最暗的成像颜色，因此，所述第一跨压(0伏特)所对应之像素位置X1便在显示屏幕上提供成像暗区。

相对地，当讯号驱动模组400所提供的驱动电压具有第二跨压，例如为5伏特时，由于第二液晶显示面板200中的像素位置X2受第二跨压(5伏特)所驱动而开启背光亮度，同时，第一液晶显示面板100中的像素位置X2受第二跨压(5伏特)所驱动而提供最亮的成像颜色，因此，所述第二跨压(5伏特)所对应之像素位置X2便在显示屏幕上提供成像亮区。

是以，依据此驱动方式，本发明可以控制每一个像素位置对应一个独立的背光调整与独立的成像颜色调整，从而使得成像面上暗的地方更暗，明亮的部分更亮，使亮区的画面不过曝，暗区的画面其区域细节亦不会消失，足以验证本发明实现高动态范围(HDR)的卓越成效。

同时，基于第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200中对应相同的像素位置X1,X2…XN系使用相同之驱动电压，并受相同之驱动电压及其跨压所驱动，本发明可通过设置同一组讯号驱动模组400来达到同时控制第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200的目的，也就省却了已知微处理器的使用，达到低成本之发明功效。

更甚者，基于第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200系受同一组讯号驱动模组400及驱动电压所驱动，因此，第一液晶显示面板100调整所述像素位置的灰阶及其成像颜色的时间也会与第二液晶显示面板200调整所述像素位置的背光亮度的时间达到同步，也就是同时间作动。在此情况下，可以确信的是，本发明也就解决了现有技术存在已久具有背光驱动延迟的缺失。

又更进一步而言，为了进一步改善现有局部调光技术所具有的光晕问题，本发明系可设计第一液晶显示面板100控制每个像素位置的灰阶数为N种，第二液晶显示面板200控制每个像素位置所对应的背光亮度为M种，使所述像素位置可呈现N种灰阶数与M种背光亮度，其中，在本发明之一实施态样中，N＝M，可为：N＝M＝256。因此，相较于现有技术，本发明明显可针对显示画面切的更为细致，同时使成像影像的画面更为平顺，解决现有技术多有光晕的缺失。

另一方面而言，请参照图6所示，其为根据本发明另一实施例之叠屏液晶显示装置之结构示意图，与图3不同的是，在图6所示的实施例中，讯号驱动模组400亦可选择性地由电路基板401以及配置于所述电路基板401上的单一个驱动晶片405所组成，则在此实施例中，本发明亦可通过使用单一个驱动晶片405提供第一液晶显示面板100与第二液晶显示面板200之讯号输入与讯号输出，从而更进一步地减少驱动晶片的使用数量，达到低成本之发明功效，以更加提升本发明之发展性与产业应用性。大抵来说，本技术领域具通常知识之人士当可在本发明所教示之技术思想下自行修饰其变化例，包括：驱动晶片的使用数量、类型、及布置走线等细节；唯在本发明之均等且不脱离本发明之发明精神下，仍应隶属于本发明之发明范畴。

因此，鉴于上述种种本发明所列举之技术方案，本发明可以有效地降低现有系统架构的装置成本，并同时维持极佳的影像高动态范围，实现局部调光的发明目的，大幅改善先前技术所存在已久之缺失。

故，可以确立的是，通过本发明所公开之技术特征及其技术手段，不仅具有符合产业需求的功效，更可广泛兼用于不限于背光源是否为二极管元件的显示器装置上，皆可应用本发明，唯本发明所能应用之范畴亦不以此为限。

值得提醒的是，根据本发明所教示之技术方案，本领域具通常知识者当可在其实际实施层面上自行变化其设计，而皆属于本发明之发明范围。本发明在前述段落中所列举出之数个示性例，其目的是为了善加解释本发明主要之技术特征，而使本领域人员可理解并据以实施之，惟本发明当不以所述些示性例为限。

因而，综上所述，根据本发明所揭露之技术方案，确实具有极佳之产业利用性及竞争力。显见本发明所揭露之技术特征、方法手段与达成之功效系显著地不同于现行方案，实非为熟悉所述项技术者能轻易完成者，故应具备有专利要件。

Claims (10)

1.一种叠屏液晶显示装置，其特征在于，包括：

第一液晶显示面板，具有用以成像的上表面以及相对于所述上表面的下表面；

第二液晶显示面板，其通过胶合层接合于所述第一液晶显示面板的下表面；

背光模组，配置于所述第二液晶显示面板的下方；

以及讯号驱动模组，其系共同电性耦接于所述第一液晶显示面板与所述第二液晶显示面板，所述讯号驱动模组系提供驱动电压予所述第一液晶显示面板与所述第二液晶显示面板，使所述第一液晶显示面板与所述第二液晶显示面板中对应相同的像素位置使用相同的所述驱动电压。

2.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述讯号驱动模组包括电路基板以及配置于所述电路基板上的驱动晶片，通过所述驱动晶片提供所述第一液晶显示面板与所述第二液晶显示面板之讯号输入与讯号输出。

3.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第一液晶显示面板自其上表面到下表面之间依次包括：上偏光板、上玻璃基板、彩色滤光片、透明导电薄膜层、液晶层、薄膜电晶管阵列、下玻璃基板以及下偏光板，所述第一液晶显示面板系控制每个像素位置的灰阶及其成像颜色。

4.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第二液晶显示面板自所述第一液晶显示面板的下表面到所述背光模组之间系依次包括：上偏光板、上玻璃基板、透明导电薄膜层、液晶层、薄膜电晶管阵列、下玻璃基板以及下偏光板，所述第二液晶显示面板系控制每个像素位置所对应的背光亮度。

5.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第一液晶显示面板与所述第二液晶显示面板各自包含复数个像素，每个像素位置对应一个像素，并且每各像素由相同的驱动电压所驱动。

6.根据权利要求5所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，当驱动电压具有第一跨压时，所述第一跨压所对应的所述像素位置提供成像暗区，当所述驱动电压具有第二跨压时，所述第二跨压所对应的所述像素位置提供成像亮区，所述第二跨压系大于所述第一跨压。

7.根据权利要求6所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第一跨压为0伏特。

8.根据权利要求6所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第二跨压为5伏特。

9.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第一液晶显示面板控制所述像素位置的灰阶及其成像颜色，所述第二液晶显示面板控制所述像素位置所对应的背光亮度，且所述第一液晶显示面板调整像素位置的灰阶及其成像颜色的时间系与所述第二液晶显示面板调整像素位置的背光亮度的时间同步。

10.根据权利要求1所述叠屏液晶显示装置，其特征在于，所述第一液晶显示面板控制每个像素位置的灰阶，使每个像素位置具有N种灰阶数，所述第二液晶显示面板系控制每个像素位置所对应的背光亮度，使每个像素位置具有M种背光亮度，且N＝M。

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