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CN107945760B - 液晶显示面板及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

液晶显示面板及其驱动方法、显示装置 Download PDF

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CN107945760B
CN107945760B CN201810002654.6A CN201810002654A CN107945760B CN 107945760 B CN107945760 B CN 107945760B CN 201810002654 A CN201810002654 A CN 201810002654A CN 107945760 B CN107945760 B CN 107945760B
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light
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Abstract

本公开提供一种液晶显示面板及其驱动方法和制备方法、显示装置，涉及显示技术领域。该液晶显示面板包括对盒设置的第一基板和第二基板，以及位于二者之间的液晶分子和反射棱镜；所述第一基板和/或所述第二基板上设置有控制电极，用于产生电场以控制所述液晶分子形成液晶棱镜；其中，所述第一基板上还设置有第一遮光层，且所述第一遮光层在所述第一基板上的正投影与所述反射棱镜在所述第一基板上的正投影相互错开。本公开提供一种新的灰阶控制方法，可提高显示面板的透过率并降低功耗。

Description

液晶显示面板及其驱动方法、显示装置
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示面板及其驱动方法、显示装置。
背景技术
随着光学技术和半导体技术的发展，以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)为代表的平板显示器具有轻薄、反应速度快、对比度高、以及色纯度佳等特点，在显示领域占据了主导地位。
图1为现有技术中LCD装置10的结构示意图，其主要可以包括液晶显示面板101，贴附在液晶显示面板101两侧的偏光片102，以及位于液晶显示面板101入光侧的背光模组103。在图1所示的LCD结构中，两层偏光片的存在会使能量被大大吸收，使得最终的透过率仅有5％左右，从而造成LCD的功耗高、能量利用率低等问题。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种液晶显示面板及其驱动方法、显示装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种液晶显示面板，包括对盒设置的第一基板和第二基板，以及位于二者之间的液晶分子和反射棱镜；
所述第一基板和/或所述第二基板上设置有控制电极，用于产生电场以控制所述液晶分子形成液晶棱镜；
其中，所述第一基板上还设置有第一遮光层，且所述第一遮光层在所述第一基板上的正投影与所述反射棱镜在所述第一基板上的正投影相互错开。
本公开的一种示例性实施例中，所述反射棱镜包括树脂棱镜。
本公开的一种示例性实施例中，所述第二基板上还设置有第二遮光层，且所述第二遮光层在所述第二基板上的正投影与所述反射棱镜在所述第二基板上的正投影相互重叠。
本公开的一种示例性实施例中，所述控制电极包括第一电极和第二电极，且所述第一电极和所述第二电极中的至少一个为狭缝电极。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一电极设置在所述第一基板上，所述第二电极设置在所述第二基板上；
其中，所述第二电极与所述第二遮光层同层设置。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一基板还包括与所述反射棱镜对应设置的量子点层。
本公开的一种示例性实施例中，所述量子点层与所述第一遮光层同层设置。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一基板还包括与所述反射棱镜对应设置的彩色滤光层。
本公开的一种示例性实施例中，所述彩色滤光层与所述第一遮光层同层设置。
本公开的一种示例性实施例中，所述液晶显示面板还包括设置在所述第一基板背离所述第二基板一侧的散射层。
根据本公开的一个方面，提供一种显示装置，包括上述的液晶显示面板以及背光模组；
其中，所述背光模组包括背光源和线偏振器。
根据本公开的一个方面，提供一种液晶显示面板的驱动方法，用于驱动上述的液晶显示面板；所述驱动方法包括：
提供预设驱动电压至控制电极以产生一预设电场，所述预设电场控制液晶分子偏转预设角度以形成液晶棱镜；
所述液晶棱镜接收来自于背光模组的偏振光并进行反射，以使反射光线射向反射棱镜、透射光线射向第一遮光层；
所述反射棱镜接收所述反射光线并反射至所述液晶显示面板的出光侧，所述第一遮光层将所述透射光线吸收。
本公开示例性实施方式所提供的液晶显示面板及其驱动方法、显示装置，通过控制电极产生的电场来控制液晶分子形成不同形态的液晶棱镜，同时增加与液晶分子同层的反射棱镜，以使来自于背光模组的偏振光先经过液晶棱镜反射至反射棱镜，再经过反射棱镜反射至液晶显示面板的出光侧，从而实现光线的出射。这样一来，通过调节施加在控制电极上的电压来控制所形成的液晶棱镜的形态，可使一部分光线在液晶棱镜中经过反射而射向反射棱镜，进而被反射至出光侧，另一部分光线穿过液晶棱镜以射向第一遮光层，最终被第一遮光层吸收而无光线出射。
相比于传统的LCD结构，本示例实施方式中的液晶显示面板不仅提供了一种新型灰阶控制方式，而且以液晶棱镜和反射棱镜的组合替代传统结构中的上下偏光片，还能显著的提升液晶显示面板的透光率并降低其功耗。实验表明，该结构液晶显示面板的透光率可从5％提升至20％左右。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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示意性示出现有技术中LCD装置的结构示意图；
图2示意性示出本公开示例性实施例中液晶显示面板的结构示意图一；
图3示意性示出本公开示例性实施例中液晶显示面板的结构示意图二；
图4示意性示出本公开示例性实施例中液晶棱镜的模拟效果图；
图5示意性示出本公开示例性实施例中液晶棱镜的电极结构示意图一；
图6示意性示出本公开示例性实施例中液晶棱镜的电极结构示意图二；
图7示意性示出本公开示例性实施例中液晶显示面板的驱动方法流程图；
图8示意性示出本公开示例性实施例中L0灰阶的工作原理图；
图9示意性示出本公开示例性实施例中L255灰阶的工作原理图；
图10示意性示出本公开示例性实施例中液晶显示面板的制备方法流程图。
附图标记：
10-LCD装置；101-液晶显示面板；102-偏光片；103-背光模组；21-第一基板；210-第一衬底基板；211-第一遮光层；212-第一电极；213-第一取向层；214-彩色滤光层；215-散射层；216-量子点层；22-第二基板；220-第二衬底基板；221-第二遮光层；222-第二电极；223-第二取向层；23-液晶分子；230-液晶棱镜；24-反射棱镜。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免使本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图中各层的厚度和形状不反映真实比例，仅是为了便于说明本公开的内容。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
本示例实施方式提供了一种液晶显示面板，如图2和图3所示，包括对盒设置的第一基板21和第二基板22，以及位于二者之间且同层设置的液晶分子23和反射棱镜24。
在所述第一基板21和/或所述第二基板22上设置有控制电极，用于产生驱动液晶分子23偏转的电场，以控制液晶分子23形成不同形态的液晶棱镜230。图4示例性示出了液晶棱镜230的效果模拟图，即由液晶偏转而形成的延迟曲线；其中，横坐标代表坐标值即位置坐标，纵坐标代表每个位置处的nd值，n为液晶分子的折射率，d为液晶盒厚值。由此可知，本实施例通过控制不同位置处的液晶分子23偏转不同的倾角，即可实现特定形态的液晶棱镜230的效果。
其中，所述第一基板21上还可以设置第一遮光层211，且第一遮光层211在第一基板21上的正投影与反射棱镜24在第一基板21上的正投影相互错开。在同一子像素中，反射棱镜24可用于反射光线以使其出射，而第一遮光层211可用于吸收光线以使其无法出射。
本公开示例性实施方式所提供的液晶显示面板，通过控制电极产生的电场来控制液晶分子23形成不同形态的液晶棱镜230，同时增加与液晶分子23同层的反射棱镜24，以使来自于背光模组的偏振光先经过液晶棱镜230反射至反射棱镜24，再经过反射棱镜24反射至液晶显示面板的出光侧，从而实现光线的出射。这样一来，通过调节施加在控制电极上的电压来控制所形成的液晶棱镜230的形态，可使一部分光线在液晶棱镜230中经过反射而射向反射棱镜24，进而被反射至出光侧，另一部分光线穿过液晶棱镜230以射向第一遮光层211，最终被第一遮光层211吸收而无光线出射。
相比于传统的LCD结构，本示例实施方式中的液晶显示面板不仅提供了一种新型灰阶控制方式，而且以液晶棱镜230和反射棱镜24的组合替代传统结构中的上下偏光片，还能显著的提升液晶显示面板的透光率并降低其功耗。实验表明，该结构液晶显示面板的透光率可从5％提升至20％左右。
基于上述结构，参考图2和图3所示，所述第二基板22上还可以设置第二遮光层221，且第二遮光层221在第二基板22上的正投影与反射棱镜24在第二基板22上的正投影相互重叠。
这样一来，第二遮光层221便可以将反射棱镜24的底面遮挡住，以使来自于背光模组的偏振光仅能通过未被遮挡的区域进入第二基板22，从而避免光线由反射棱镜24对应的区域进入第二基板22，这样可以有效的防止在暗态显示即L0灰阶时该反射棱镜24底面的光线入射而影响显示画面的对比度。
其中，所述第一遮光层211和所述第二遮光层221均可以采用BM(Black Matrix，黑矩阵)材料制备而得，其对于光线具有良好的吸收效果。
本示例实施方式中，所述第一基板21可以包括第一衬底基板210，所述第二基板22可以包括第二衬底基板220，且第一衬底基板201和第二衬底基板220均可以为玻璃基板或者柔性基板。
本示例实施方式中，所述反射棱镜24可以为树脂棱镜，但不限于此，其还可以为玻璃棱镜等。由于所述反射棱镜24是设置在第二基板22内侧即靠近液晶分子23一侧的，考虑到制备工艺的难易程度，因此本实施例优选采用树脂棱镜作为所述反射棱镜24。
在图2和图3所示的剖视图中，所述反射棱镜24可以包括相互垂直的底面和侧面，以及面向液晶分子23的斜面。其中，所述反射棱镜24的斜面与底面之间的夹角可以设置在0～40°范围内，只要能将来自于液晶棱镜230的光线反射至液晶显示面板的出光侧且不被第一遮光层211吸收即可，其它不作具体限定。
本示例实施方式中，所述控制电极可以包括第一电极212和第二电极222，且第一电极212和第二电极222中的至少一个为狭缝电极，即多个电连接的条状电极。
在一种实施方式中，第一电极212和第二电极222可以设置在同一基板上且位于不同的图案层，例如均设置在第二基板22上且上下异层设置，此时一个为狭缝电极、另一个为板状电极，这样即可形成ADS(Advanced Dimensional Switching，高级超维场转换)模式电场。
在另一种实施方式中，第一电极212和第二电极222可以设置在同一基板上且位于相同的图案层，例如均设置在第二基板22上且同层间隔设置，此时两个均为狭缝电极，这样即可形成IPS(In-Plane Switching，平面切换)模式电场。
在又一种实施方式中，第一电极212和第二电极222可以设置在不同的基板上，例如一个设置在第一基板21上、另一个设置在第二基板22上，此时一个为狭缝电极、另一个为板状电极，这样即可形成TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式的电场。
以TN模式为例，图5和图6分别示出了不同电极设置方式所形成的液晶棱镜230效果图。第一电极212可以为板状电极并设置在第一基板21上，第二电极222可以为狭缝电极并设置在第二基板22上。基于此，考虑到制备工艺的限制可能会是狭缝电极的条形电极无法制作的很细，因此在图5所示的实施方式中，第二电极222可以设置为双层电极结构，或者在图6所示的实施方式中，第二电极222可以设置为三层电极结构，这样即可减小所形成的液晶棱镜230的宽度尺寸，以此增大液晶棱镜230的底角，从而保证光线能够实现更大程度的偏折。
需要说明的是：以上条形电极的尺寸需要根据实际的像素尺寸以及液晶棱镜230的要求效果进行设计，例如条形电极的最小工艺宽度为1.5微米，同层条形电极之间的最小间隙为2微米。
在此基础上，为了减小液晶显示面板的整体厚度，第二电极222可以与第二遮光层221同层设置；其中，第二遮光层221可与反射棱镜24的位置相对，而第二电极222可与反射棱镜24的位置相错。
本示例实施方式中，第一基板21的内侧还可以设置第一取向层213，第二基板22的内侧还可以设置第二取向层223，第一取向层213和第二取向层223可用于限定液晶分子23的初始取向。
可选的，参考图2所示，第一基板21可以为阵列基板，其上还可以设置阵列排布的多个薄膜晶体管，用于为第二电极222提供所需的电压。第二基板22可以为彩膜基板，其上还可以设置彩色滤光层214，用于对光线进行滤色，使其分别形成红光、绿光和蓝光。
其中，所述彩色滤光层214的位置应与所述反射棱镜24的位置正对，以便于对反射棱镜24所反射的光线进行滤色。在此情况下，彩色滤光层214可与第一遮光层211同层设置，从而有利于减小液晶显示面板的整体厚度。
在此基础上，为了实现宽视角显示，所述液晶显示面板还可以包括设置在第一基板21背离第二基板22一侧的散射层215。该散射层215可将自彩色滤光层214区域出射的光线进行散射，从而实现宽视角彩色显示。
可选的，参考图3所示，第一基板21可以为阵列基板，其上还可以设置阵列排布的多个薄膜晶体管，用于为第二电极222提供所需的电压。第二基板22可以为彩膜基板，其上还可以设置量子点层216，用于在一定的电场或光压条件下受激发出彩色的光线例如红光、绿光和蓝光。
其中，所述量子点层216的位置应与所述反射棱镜24的位置正对，以便于接收反射棱镜24所反射的光线而受激发出彩色的光线。在此情况下，量子点层216可与第一遮光层211同层设置，从而有利于减小液晶显示面板的整体厚度。
本示例实施方式还提供了一种液晶显示面板的驱动方法，用于驱动上述的液晶显示面板进行图像的显示。如图7所示，该驱动方法可以包括如下步骤：
S1、提供预设驱动电压至控制电极以产生一预设电场，所述预设电场控制液晶分子23偏转预设角度以形成液晶棱镜230；
S2、所述液晶棱镜230接收来自于背光模组的偏振光并进行反射，以使反射光线射向反射棱镜24、透射光线射向第一遮光层211；
S3、所述反射棱镜24接收反射光线并反射至液晶显示面板的出光侧，所述第一遮光层211将透射光线吸收。
其中，所述控制电极可以包括第一电极212和第二电极222，第一电极例如可以为板状电极并设置在第一基板21上，第二电极222例如可以为狭缝电极并设置在第二基板22上。
本公开示例性实施方式所提供的液晶显示面板的驱动方法，通过调节施加在控制电极上的预设电压来控制所形成的液晶棱镜230的形态，可使一部分光线在液晶棱镜230中经过反射而射向反射棱镜24，进而被反射至出光侧，另一部分光线穿过液晶棱镜230以射向第一遮光层211，最终被第一遮光层211吸收而无光线出射。相比于传统LCD，本示例实施方式中的液晶显示面板的驱动方法不仅提供了一种新型灰阶控制方式，而且还能显著的提升液晶显示面板的透光率并降低其功耗。
下面结合图8和图9对本示例实施方式中液晶显示面板的驱动方法进行示例性说明。
图8为液晶显示面板在L0灰阶下的工作原理图。在显示L0灰阶图像时，可向第一电极212施加一恒定电压，而向第二电极222施加零电压即不施加电压，此时液晶分子23不会形成液晶棱镜230，因此来自于背光模组的偏振光不发生偏折而直接射向第一遮光层211，从而被第一遮光层211吸收而无光线出射。
图9为液晶显示面板在L255灰阶下的工作原理图。在显示L255灰阶图像时，仍向第一电极212施加一恒定电压，而向第二电极222施加预设电压，此时液晶分子23所形成的液晶棱镜230具有全反射角，因此来自于背光模组的偏振光入射到液晶棱镜230后会发生全反射而射向反射棱镜24，再被反射棱镜24反射至第一基板21的量子点层216，从而使得量子点层216受到激发而出射彩色的光线例如例如红光、绿光、或者蓝光。
基于上述原理，在需要显示L0～L255之间的任意灰阶图像时，只需调节施加给第二电极222的预设电压，以使液晶分子23形成不同形态即不同倾角的液晶棱镜230，从而控制反射光线的数量以实现对显示灰阶的控制。
本示例实施方式还提供了一种液晶显示面板的制备方法，如图10所示，所述制备方法可以包括：
S10、提供形成有第一遮光层211的第一基板21；
S20、提供形成有反射棱镜24的第二基板22，所述反射棱镜24在第一基板21上的正投影与第一遮光层211在第一基板21上的正投影相互错开；
S30、在第一基板21与第二基板22之间填充液晶分子23。
其中，在第一基板21和/或第二基板22上还形成有控制电极，用于产生电场以控制液晶分子23形成液晶棱镜230。
本公开示例性实施方式所提供的液晶显示面板的制备方法，通过控制电极产生的电场来控制液晶分子23形成不同形态的液晶棱镜230，同时增加与液晶分子23同层的反射棱镜24，以使来自于背光模组的偏振光先经过液晶棱镜230反射至反射棱镜24，再经过反射棱镜24反射至液晶显示面板的出光侧，从而实现光线的出射。相比于传统的LCD结构，本示例实施方式中的液晶显示面板不仅提供了一种新型灰阶控制方式，而且以液晶棱镜230和反射棱镜24的组合替代传统结构中的上下偏光片，还能显著的提升液晶显示面板的透光率并降低其功耗。实验表明，该结构液晶显示面板的透光率可从5％提升至20％左右。
需要说明的是：所述液晶显示面板的制备方法的具体细节已经在对应的液晶显示面板中进行了详细的描述，这里不再赘述。
本示例实施方式还提供了一种显示装置，包括上述的液晶显示面板以及背光模组。
所述背光模组可以包括光源、导光板、光学膜片、以及线偏振器等部件。其中，所述线偏振器可以设置在光源的出光侧，以将光源出射的自然光转变为线偏振光之后再进入导光板；或者，所述线偏振器也可以设置在背光模组的出光侧，以将背光模组的出射光线转变为线偏振光后直接入射至液晶显示面板。
需要说明的是：所述背光模组可以为直下式背光模组或者为侧入式背光模组，本实施例对此不作限定。
所述显示装置例如可以包括手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，本公开对此不进行特殊限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括对盒设置的第一基板和第二基板，以及位于二者之间的液晶分子和反射棱镜；
所述第一基板和/或所述第二基板上设置有控制电极，用于产生电场以控制所述液晶分子形成液晶棱镜；
其中，所述第一基板上还设置有第一遮光层，且所述第一遮光层在所述第一基板上的正投影与所述反射棱镜在所述第一基板上的正投影相互错开；
所述第二基板上还设置有第二遮光层，且所述第二遮光层在所述第二基板上的正投影与所述反射棱镜在所述第二基板上的正投影相互重叠。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述控制电极包括第一电极和第二电极，且所述第一电极和所述第二电极中的至少一个为狭缝电极。
3.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一电极设置在所述第一基板上，所述第二电极设置在所述第二基板上；
其中，所述第二电极与所述第二遮光层同层设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一基板还包括与所述反射棱镜对应设置的量子点层，所述量子点层与所述第一遮光层同层设置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一基板还包括与所述反射棱镜对应设置的彩色滤光层。
6.根据权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于，所述彩色滤光层与所述第一遮光层同层设置。
7.根据权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板还包括设置在所述第一基板背离所述第二基板一侧的散射层。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的液晶显示面板以及背光模组；
其中，所述背光模组包括背光源和线偏振器。
9.一种液晶显示面板的驱动方法，用于驱动权利要求1-7任一项所述的液晶显示面板；其特征在于，所述驱动方法包括：
提供预设驱动电压至控制电极以产生一预设电场，所述预设电场控制液晶分子偏转预设角度以形成液晶棱镜；
所述液晶棱镜接收来自于背光模组的偏振光并进行反射，以使反射光线射向反射棱镜、透射光线射向第一遮光层；
所述反射棱镜接收所述反射光线并反射至所述液晶显示面板的出光侧，所述第一遮光层将所述透射光线吸收。
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