CN212433544U - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液晶显示装置，包括：一液晶面板，具有一显示面以及一背面，且该显示面与该背面彼此相对；一背光源，设置于所述液晶面板的所述背面下；以及，一光调整结构，设置于所述液晶面板与所述背光源之间，用于调整一光线的前进方向，该光调整结构包括：一第一表面，附着于所述液晶面板的所述背面；以及一第二表面，相对于所述第一表面；其中，所述第二表面为不平坦的表面。

Description

液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种具有光调整结构的液晶显示装置。

背景技术

随着科技日新月异，便携式显示装置，例如：智能型手机(smart phone)、平板计算机(tablet PC)或是笔记型计算机(laptop PC)等，已成为了人们生活中必备的工具。随着其功能越来越多元，其中通常储存有私人资料，例如电话簿、相片或个人身份信息，而具有一定的隐密性。为了保护这些资料，已发展出将指纹传感器运用在便携式显示装置中。

在目前的指纹感测技术中，有发展出利用光线在自发光显示装置的出光面产生全反射的特性来达到指纹影像侦测的效果。然而，由于液晶显示装置中显示面板与背光模块之间具有空气介质，因此从背光模块所产生的光线不会在液晶显示装置的出光面产生全反射，以至于此种指纹感测技术无法应用在液晶显示装置中。因此，如何将指纹感测技术应用在液晶显示装置中仍是非常重要的议题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有光调整结构的液晶显示装置，以通过光调整结构改变光线的角度，进而达到光线在玻璃-空气界面产生全反射的现象，藉此达成例如指纹辨识的功能。

本实用新型为达上述目的提出以下技术方案：

一种液晶显示装置，包括：一液晶面板，具有一显示面以及一背面，且该显示面与该背面彼此相对；一背光源，设置于所述液晶面板的所述背面下；以及，一光调整结构，设置于所述液晶面板与所述背光源之间，用于调整一光线的前进方向，该光调整结构包括：一第一表面，附着于所述液晶面板的所述背面；以及一第二表面，相对于所述第一表面；其中，所述第二表面为不平坦的表面。

本实用新型还提供了另一种液晶显示装置，包括：一背光源，用于产生一光线；以及，一液晶面板，设置于所述背光源上，且该液晶面板包括：一薄膜晶体管基板；一彩色滤光片基板，其中所述薄膜晶体管基板与该彩色滤光片基板中的至少一个包括一扩散层，用来调整一光线的前进方向；以及，一液晶层，设置在所述薄膜晶体管基板与所述彩色滤光片基板之间。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的显示装置的剖视示意图；

图2是第一实施例的一变通实施例的显示装置的剖视示意图；

图3是本实用新型第二实施例的显示装置的剖视示意图；

图4是第二实施例的一变通实施例的显示装置的剖视示意图；

图5是第二实施例的另一变通实施例的显示装置的剖视示意图。

附图标记说明：

100:液晶显示装置

102:液晶面板

104:彩色滤光片基板

106:薄膜晶体管基板

108:显示介质层

110:薄膜晶体管

BL:背光源

BS:遮光层

CF:彩色滤光层

CFS:第一基板

CG:覆盖板

DE:像素电极

DL:扩散层

DP:扩散粒子

DS:显示面

EL:薄膜晶体管层

L2,L4,L5,L6,L7,L2’,L4’:光线

LA:光调整结构

OS:光学传感器

P1:棱镜部

P2:透镜部

RS:背面

S1:第一表面

S2:第二表面

SL:出光面

TFS:第二基板

X:水平方向

θ:夹角

入射角

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

本领域技术人员可经由参考以下的详细描述并同时结合附图理解本实用新型。须注意的是，为了使读者能容易了解及使附图简洁，本实用新型的附图只绘出液晶显示装置的一部分，且附图中的特定元件并非依照实际比例绘制。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本实用新型的保护范围。

应当理解的是，当元件或膜层被称为在另一个元件或膜层“上”或“连接到”另一个元件或膜层时，它可以直接在此另一元件或膜层上，或直接连接到此另一元件或膜层，或者两者之间存在有插入的元件或膜层。相反地，当元件被称为“直接”在另一个元件或膜层“上”或“直接连接到”另一个元件或膜层时，两者之间不存在有插入的元件或膜层。

虽然术语第一、第二、第三…可用于描述多种组成元件，但组成元件并不以此术语为限。此术语仅用于区别说明书内单一组成元件与其他组成元件。权利要求中可不使用相同术语，而依照权利要求中元件宣告的顺序以第一、第二、第三…取代。因此，在下文说明书中，第一组成元件在权利要求中可能为第二组成元件。

须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本实用新型精神的情况下，将数个不同实施例中的技术特征进行替换、重组、混合以获得其他实施例。

请参考图1，图1为本实用新型第一实施例的显示装置的剖视示意图。根据本实施例，图1所示的显示装置可为液晶显示装置100，其可包括液晶面板102以及背光源BL。液晶面板102可具有显示面DS以及背面RS，其中显示面DS以及背面RS为彼此相对的。详细来说，显示面DS可例如为图1中液晶面板102的上表面，且可显示影像，而背面RS可例如为液晶面板102的下表面(或是说后表面)。背光源BL设置在液晶面板102的背面RS下以提供液晶显示装置100光源，其中背光源BL例如可包括光源、导光板、扩散板等适合用于背光源BL的元件，但不以此为限。液晶面板102可包括彩色滤光片基板104、薄膜晶体管基板106以及显示介质层108。根据本实施例，彩色滤光片基板104可包括第一基板CFS以及彩色滤光层CF，但不以此为限。第一基板CFS的上表面可为液晶面板102的显示面DS，且第一基板CFS可例如包括硬性基板或软性基板。硬性基板例如可包括玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石或者其他适合作为基板的材料或前述的组合，而软性基板例如可包括聚酰亚胺(polyimide，PI)基板、聚碳酸(polycarbonate，PC)基板、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)基板等塑胶基板或其他适当的基板或其组合，但不以此为限。彩色滤光层CF设置在第一基板CFS下，且可例如包括红色、蓝色、绿色或其他适合颜色的彩色滤光层，但不以此为限。除了上述元件或膜层外，彩色滤光片基板104还可包括遮光层BS，其可定义出液晶面板102的透光区域，且可例如包括黑色矩阵(black matrix，BM)，但不以此为限。遮光层BS可例如在水平方向X上设置在彩色滤光层CF之间，但不限于此。须注意的是，虽然图1中彩色滤光片基板104包括彩色滤光层CF，但本实用新型并不以此为限。根据本实施例，如图1所示，薄膜晶体管基板106可包括第二基板TFS以及薄膜晶体管层EL。第二基板TFS可例如在液晶面板102中相对于第一基板CFS设置，且其材料可参考第一基板CFS的材料，故在此不再赘述。薄膜晶体管层EL可包括至少一个薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)110以及像素电极DE，其中薄膜晶体管110和像素电极DE可设置在第二基板TFS上。薄膜晶体管110例如可包括顶闸极式薄膜晶体管(top gate TFT)、底闸极式薄膜晶体管(bottom gate TFT)、多闸极式薄膜晶体管或上述薄膜晶体管的组合。像素电极DE例如可包括任何适合的透明导电材料，例如氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium zinc oxide，IZO)。根据本实施例，薄膜晶体管110可例如作为开关元件或驱动元件以控制液晶显示装置100的画面显示。具体来说，薄膜晶体管110可例如电连接到其所对应的像素电极DE，进而控制位于像素电极DE上的显示介质层108以显示影像。须注意的是，图1所示的薄膜晶体管110的位置仅为示例性的，本实用新型并不以此为限。在一些实施例中，薄膜晶体管110可例如对应于遮光层BS的正下方设置。显示介质层108设置在彩色滤光片基板104和薄膜晶体管基板106中，或是说，显示介质层108可设置在第二基板TFS与第一基板CFS之间。根据本实施例，由于图1中的显示装置可为液晶显示装置100，因此显示介质层108可例如包括液晶层，并透过像素电极DE上的电压改变液晶层中液晶分子的方向。

除了上述的元件和/或膜层外，本实施例的液晶显示装置100还可包括设置在液晶面板102与背光源BL之间的光调整结构LA。换句话说，薄膜晶体管基板106可设置在彩色滤光片基板104与光调整结构LA之间，或是说第二基板TFS可设置在第一基板CFS与光调整结构LA之间，但不以此为限。光调整结构LA可包括任何折射率大于空气的折射率的材料，例如棱镜材料，但不以此为限。换句话说，光调整结构LA的折射率可大于空气的折射率。根据本实施例，光调整结构LA可包括第一表面S1和第二表面S2，其中第一表面S1附着于液晶面板102的背面RS(例如可透过胶材贴附到液晶面板102的背面RS，但不以此为限)，而第二表面S2可相对于第一表面S1，但不以此为限。在本实施例中，光调整结构LA的第二表面S2可例如为不平坦的表面。举例来说，如图1所示，光调整结构LA的第二表面S2可例如具有剖面呈锯齿形状的结构，使得第二表面S2可不平行于液晶面板102的显示面DS和/或背面RS，但不以此为限。在一些实施例中，光调整结构LA的第二表面S2可例如具有剖面呈金字塔形状或其他不规则形状的结构。如图1所示，当第二表面S2具有锯齿形状结构时，第二表面S2与液晶面板102的背面RS之间可具有夹角θ。举例来说，光调整结构LA可包括多个棱镜部(如图1中的棱镜部P1)，且每个棱镜部P1的表面与液晶面板102的背面RS之间可具有夹角θ。详细来说，夹角θ可被定义为第二表面S2与背面RS之间的夹角或是第二表面S2的延伸方向与背面RS之间的夹角(如图1所示)，但不以此为限。根据本实施例，夹角θ可例如大于5度且小于或等于70度(即5°<夹角θ≦70°)，但不以此为限。根据本实施例，由于光调整结构LA具有不平行于液晶面板102的背面RS的第二表面S2，因此可改变光线进入液晶面板102的角度。详细来说，如图1所示，当液晶面板下不包括光调整结构时，发射自背光源的光线可直接从背面射入液晶面板，由于背光源与液晶面板之间存在空气介质，因此射至背面的光线的入射角会约略与从液晶显示装置的出光面射出的光线的出射角相同，以至于光线不容易在出光面产生全反射。当手指设置于液晶显示装置的出光面时，光线在遇到手指凸纹与凹纹时会分别射至手指皮肤与空气中，因此均不易产生全反射，使得无法侦测到亮暗对比高的指纹影像。然而，在本实施例中，当液晶面板102包括光调整结构LA时，由于光调整结构LA包括第二表面S2，因此可改变发射自背光源BL的光线(例如光线L2)进入液晶面板102的相对角度，使得光线L2在液晶显示装置100的出光面SL可产生全反射的现象(如光线L2’所示，其中光线L2’示出了光线L2在出光面SL的前进方向)。举例来说，藉由光调整结构LA，行进方向与背面RS的法线方向的夹角大于42度的光线L2仍可进入液晶面板102，使得光线L2抵达液晶显示装置100的出光面SL时可具有大于42度的入射角

(在空气-玻璃界面的情形下，光线在玻璃介质中具有大于42度的入射角时可发生全反射)，进而使光线L2产生全反射的现象。因此，由于包括了光调整结构LA的液晶显示装置100可使光线产生全反射的现象，因此可将相关的指纹辨识装置应用在本实施例中的液晶显示装置100，但不以此为限。

除了上述的元件或膜层外，本实施例的液晶显示装置100还可包括覆盖板CG，设置在液晶面板102上，或是说覆盖板CG设置在液晶面板102的显示面DS上，其中上述的出光面SL可例如为覆盖板CG的上表面，但不以此为限。覆盖板CG可用于保护液晶面板102中的元件和/或膜层，且可例如包括玻璃材料，但不以此为限。此外，由于本实用新型的液晶显示装置100可包括指纹辨识功能，薄膜晶体管层EL中还可包括光学传感器OS以接收和发送与指纹辨识相关的信号。虽然图1中光学传感器OS与薄膜晶体管110设置在同一层，但本实用新型并不以此为限。在一些实施例中，光学传感器OS可设置在液晶面板102中任何适合的位置。再者，虽然图1中未示出，本实施例的液晶显示装置100还可包括其他适合的元件或膜层，例如偏光片、配向层等元件或膜层，但不以此为限。下述各实施例和变化实施例中的液晶显示装置的元件和膜层可参考本实施例，故之后不再赘述。

请参考图2，图2为本实用新型第一实施例的一变通实施例的显示装置的剖视示意图。本变通实施例与图1所示的第一实施例主要的差异之一在于光调整结构具有不同的形状。图2中液晶显示装置100的元件和膜层可参考第一实施例，故在此不再赘述。如图2所示，在本变通实施例中光调整结构LA的第二表面S2可例如具有多个曲面，或是说第二表面S2具有剖面呈半圆形状的结构，详细来说，光调整结构LA可例如包括复数个透镜部P2，且透镜部P2的表面可例如为球面，但不以此为限。根据本实施例，由于液晶面板102下包括光调整结构LA，其中光调整结构LA包括半球面的第二表面S2，因此当发射自背光源BL的光线进入光调整结构LA的第二表面S2时，可改变光线的入射角度。详细来说，如图2所示，当液晶显示装置100包括光调整结构LA时，由于光调整结构LA的第二表面S2包括剖面呈半圆形状的结构，因此当光线(例如光线L4)垂直于第二表面S2射入时，其前进方向不会改变，或者，当光线不垂直于第二表面S2射入时，其前进方向可改变，其中上述情况皆可使光线前进的方向与原本不具备光调整结构LA时光线入射液晶面板102的方向不同，藉此允许行进方向与背面RS的法线方向的夹角大于42度的光线L2进入液晶面板102，并使得光线L4在液晶显示装置100的出光面SL可产生全反射的现象(如光线L4’所示，其中光线L4’示出了光线L4在出光面SL的前进方向)，但不以此为限。同样地，由于本变通实施例的液晶显示装置100包括光调整结构LA，因此光线L4抵达液晶显示装置100的出光面SL时(此时可为光线L4’)可具有大于42度的入射角，藉此使光线L4产生全反射的现象。因此，由于包括了光调整结构LA的液晶显示装置100可使光线产生全反射的现象，因此可将相关的指纹辨识装置应用在本变通实施例中的液晶显示装置100，但不以此为限。须注意的是，虽然图2中光调整结构LA的第二表面S2可例如具有多个独立的半圆形状结构，或是说第二表面S2可直接接触于第一表面S1，但本实用新型并不以此为限。在一些实施例中，第二表面S2可具有曲面形状的结构，而第二表面S2可不接触于第一表面S1。

请参考图3和图4，图3为本实用新型第二实施例的显示装置的剖视示意图，图4为本实用新型第二实施例的一变通实施例的显示装置的剖视示意图。本实用新型的第二实施例与图1所示的第一实施例主要的差异在于光调整结构的种类以及设置位置。如图3所示，液晶显示装置100可包括用以产生光线的背光源BL、设置在背光源BL上的液晶面板102以及设置在液晶面板102中的显示介质层108，但不以此为限。液晶面板102可包括彩色滤光片基板104和薄膜晶体管基板106，其中显示介质层108可设置在薄膜晶体管基板106与彩色滤光片基板104之间，但不以此为限。根据本实施例，如图3所示，液晶显示装置100还可包括扩散层DL，其中扩散层DL设置在彩色滤光片基板104中。详细来说，彩色滤光片基板104可包括第一基板CFS以及彩色滤光层CF，其中扩散层DL可例如设置在彩色滤光层CF与第一基板CFS之间，但不以此为限。在一些实施例中，扩散层DL可包括扩散粒子DP或其他适合用于散射光线的材料，以将通过扩散层DL的光线散射。详细来说，如图3所示，当光线L5进入扩散层DL中，扩散层DL可将光线L5扩散，并产生如图3所示的光线L6和/或光线L7，其中由于光线L6和光线L7在液晶显示装置100的出光面SL的入射角可例如大于42度，因此光线L6和光线L7可在出光面SL产生全反射的现象，藉此让使用全反射光线的指纹辨识装置能够应用在本实施例的液晶显示装置上，但不以此为限。须注意的是，虽然图3中示出的是扩散层DL位于彩色滤光片基板104中的结构，但本实用新型并不以此为限。举例来说，在一些实施例中，如图4所示，扩散层DL可设置在薄膜晶体管基板106中。详细来说，薄膜晶体管基板106可包括第二基板TFS以及薄膜晶体管层EL，其中扩散层DL可设置在第二基板TFS与薄膜晶体管基板EL之间，但不以此为限。在一些实施例中，当薄膜晶体管基板106中设置有扩散层DL时，彩色滤光片基板104也可设置有另一扩散层DL，但不限于此。或者，在一些实施例中，当第一基板CFS和/或第二基板TFS包括多层结构时，扩散层DL可设置在第一基板CFS或第二基板TFS的多层结构之间，即扩散层DL可设置在第一基板CFS或第二基板TFS中，但不以此为限。图3和图4中液晶显示装置100中的元件或膜层的材料及设置位置可参考图1所示的第一实施例，故在此不再赘述。

请参考图5，图5为本实用新型第二实施例的另一变通实施例的显示装置的剖视示意图。本变通实施例与图3所示的第二实施例主要的差异之一在于扩散层的设置位置。如图5所示，本变通实施例的液晶显示装置100可不包括图3所示的扩散层，且液晶显示装置100的彩色滤光层CF中可包括扩散粒子DP，但不以此为限。由于彩色滤光层CF中包括扩散粒子DP，因此光线通过彩色滤光层CF后同样可产生具有较大入射角的光线，使得光线在出光面SL可产生全反射的现象，其中产生全反射现象的原理可参考上述第二实施例，故不再赘述。须注意的是，虽然图5中示出的是所有彩色滤光层CF中皆包括扩散粒子DP的结构，但本实用新型并不以此为限。在一些实施例中，扩散粒子DP可根据指纹辨识装置设置的需求设置在具有特定颜色或特定位置的一部分的彩色滤光层CF中，而其余部分的彩色滤光层CF可不包括扩散粒子DP，但不以此为限。

综上所述，本实用新型提供了一种液晶显示装置，其中液晶显示装置可包括光调整结构或设置在液晶面板内的扩散层。藉由光调整结构和扩散层，光线的前进方向可被调整，并可实现在液晶显示装置的出光面产生全反射的现象。如此一来，使用光线的全反射的指纹辨识装置可应用到本实用新型中的液晶显示装置。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

一液晶面板，具有一显示面以及一背面，且该显示面与该背面彼此相对；

一背光源，设置于所述液晶面板的所述背面下；以及，

一光调整结构，设置于所述液晶面板与所述背光源之间，用于调整一光线的前进方向，该光调整结构包括：一第一表面，附着于所述液晶面板的所述背面；以及一第二表面，相对于所述第一表面；其中，所述第二表面为不平坦的表面。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二表面具有剖面呈锯齿形状的结构。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二表面具有剖面呈金字塔形状的结构。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二表面具有剖面呈半圆形状的结构。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述光调整结构的折射率大于空气的折射率。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶面板包括：

一彩色滤光片基板；

一薄膜晶体管基板，设置于所述彩色滤光片基板与所述光调整结构之间；以及，

一液晶层，设置在所述薄膜晶体管基板与所述彩色滤光片基板之间。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括一覆盖板，设置于所述液晶面板的所述显示面上。

8.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

一背光源，用于产生一光线；以及，

一液晶面板，设置于所述背光源上，且该液晶面板包括：一薄膜晶体管基板；一彩色滤光片基板，其中所述薄膜晶体管基板与该彩色滤光片基板中的至少一个包括一扩散层，用来调整一光线的前进方向；以及，一液晶层，设置在所述薄膜晶体管基板与所述彩色滤光片基板之间。

9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管基板还包括：

一第一基板；以及，

一薄膜晶体管层，设置于所述第一基板与所述液晶层之间，且所述扩散层设置于该薄膜晶体管层与所述第一基板之间。

10.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述彩色滤光片基板还包括：

一第二基板；以及，

一彩色滤光层，设置于所述第二基板与所述液晶层之间，且所述扩散层设置于该彩色滤光层与所述第二基板之间。

11.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述彩色滤光片基板还包括：

一第二基板；以及，

一彩色滤光层，设置于所述第二基板与所述液晶层之间，且所述扩散层设置于该彩色滤光层中。

12.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括一覆盖板，设置于所述液晶面板上。

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