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CN105549266B - 一种液晶显示器 - Google Patents

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CN105549266B
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赵文卿
王倩
杨明
卢鹏程
高健
牛小辰
杨盛际
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Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
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Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种液晶显示器件，在显示时，通过控制单元根据图像数据对各子电极和第一透明电极施加电压产生电场，使液晶层中与各电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各电极单元中各子电极上的电压的大小控制微棱镜结构，以控制背光源的光经微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现通过控制微棱镜结构实现进入到预设视角范围内的光亮度，进而实现灰阶显示。并且由于各子电极的形状为曲线状或折线状，从而可以使微棱镜结构具有多个不同的折射方向，以使光线从多个角度出射，从而增大液晶显示器的视角范围，实现广视角显示。

Description

一种液晶显示器
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种液晶显示器。
背景技术
现有的液晶显示面板一般包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层、公共电极和像素电极，以及分别位于阵列基板和彩膜基板上的偏光片。
现有液晶显示面板的显示原理为通过阵列基板上的偏光片将自然光转换为线偏光，对像素电极和公共电极施加电压在液晶层的两侧形成电场，液晶层中的液晶分子在电场作用下发生旋转，从而改变线偏光的偏振状态，彩膜基板上的偏光片再对其进行检偏，而通过控制电场的大小可以控制偏振状态，偏振状态不同意味着从液晶显示面板中射出的光的透过率不同，从而实现图像的灰阶显示。
发明内容
本发明实施例提供了一种液晶显示器，用以实现广视角显示。
本发明实施例提供的一种液晶显示器，包括背光源、位于所述背光源出光侧的下基板，与所述下基板相对设置的上基板，位于所述上基板与所述下基板之间液晶层，位于所述下基板与所述背光源之间的第一偏光片；还包括：
位于所述上基板与所述下基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，
所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极包括若干电极单元，各所述电极单元包括多个平行设置的子电极，且各所述子电极的形状为曲线状或折线状；
所述控制单元用于在显示时，根据图像数据对各所述子电极和所述第一透明电极施加电压，使所述液晶层中与各所述电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各所述电极单元中各所述子电极上的电压的大小控制所述微棱镜结构，以控制所述背光源的光经所述所述微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，还包括位于所述上基板背离所述液晶层一侧的第二偏光片，且所述第二偏光片的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向平行。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，还包括位于所述液晶层背离所述下基板一侧的光色转换层；其中，
所述光色转换层用于将透过所述液晶层的、且与各所述微棱镜结构对应区域的光转换为至少一种颜色的光，且所述背光源的光透过所述光色转换层后转换为至少三种颜色的光。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述光色转换层为分光膜或彩色滤光膜。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述背光源发出的光为准直线光或平行光。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，还包括人眼追逐单元；
所述人眼追逐单元用于通过追踪目标人眼确定预设视角范围，并将确定的所述预设视角范围发送给所述控制单元；
所述控制单元根据所述预设视角范围调节施加在各所述电极单元中的各所述子电极的电压。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述第一透明电极位于所述上基板面向所述液晶层一侧，所述第二透明电极位于所述下基板面向所述液晶层一侧；或者，
所述第二透明电极位于所述上基板面向所述液晶层一侧，所述第一透明电极位于所述下基板面向所述液晶层一侧。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述微棱镜结构在沿所述液晶显示器的盒厚方向的等效光程厚度越厚，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述曲线状为波浪状。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，所述折线状为锯齿状。
本发明实施例提供的上述液晶显示器件，在显示时，通过控制单元根据图像数据对各子电极和第一透明电极施加电压产生电场，使液晶层中与各电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各电极单元中各子电极上的电压的大小控制微棱镜结构，以控制背光源的光经微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现通过控制微棱镜结构实现进入到预设视角范围内的光亮度，进而实现灰阶显示。并且由于各子电极的形状为曲线状或折线状，从而可以使微棱镜结构具有多个不同的折射方向，以使光线从多个角度出射，从而增大液晶显示器的视角范围，实现广视角显示。
附图说明
图1a和图1b分别为本发明实施例提供的液晶显示器的结构示意图；
图2a至图2d分别为本发明实施例提供的液晶显示器中微棱镜结构实现灰阶显示的原理示意图；
图3a至图3d分别为本发明实施例提供的液晶显示器中微棱镜结构实现灰阶显示的原理示意图；
图4a至图4g分别为本发明实施例提供的液晶显示器中微棱镜结构实现灰阶显示的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的一种液晶显示器中微棱镜结构与对应子电极上电压的关系示意图；
图6a和图6b分别为本发明实施例提供的液晶显示器中子电极的形状示意图；
图7a和图7b分别为本发明实施例提供的液晶显示器的结构示意图；
图8a和图8b分别为本发明实施例提供的液晶显示器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种液晶显示器，如图1a和图1b所示，背光源01，位于背光源01出光侧的下基板02，与下基板02相对设置的上基板03，位于上基板03与下基板02之间液晶层04，位于下基板02与背光源01之间的第一偏光片05；还包括：
位于上基板03与下基板02之间且分别位于液晶层04两侧的第一透明电极06和第二透明电极，以及用于向第一透明电极06和第二透明电极施加电压的控制单元(图中未示出)；其中，
第一透明电极06为面状电极；第二透明电极包括若干电极单元07，且各电极单元07包括多个平行设置的子电极070，且各子电极070的形状为曲线状或折线状；
控制单元用于，在显示时根据图像数据对各子电极070和第一透明电极06施加电压，使液晶层04中与各电极单元07对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各电极单元07中各子电极070上的电压的大小控制微棱镜结构，以控制背光源01的光经微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例。
本发明实施例提供的上述液晶显示器件，在显示时，通过控制单元根据图像数据对各子电极和第一透明电极施加电压产生电场，使液晶层中与各电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各电极单元中各子电极上的电压的大小控制微棱镜结构，以控制背光源的光经微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现通过控制微棱镜结构实现进入到预设视角范围内的光亮度，进而实现灰阶显示。并且由于各子电极的形状为曲线状或折线状，从而可以使微棱镜结构具有多个不同的折射方向，以使光线从多个角度出射，从而增大液晶显示器的视角范围，实现广视角显示。
需要说明是，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，出射光线在预设视角范围内的能量分布比例是指背光源中的光经一个微棱镜结构折射后的出射光线中射到预设视角范围内的出射光线的能量占该微棱镜结构折射后的所有出射光线能量的比例。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图la所示，第一透明电极06位于上基板03面向液晶层04一侧，第二透明电极(图中各07)位于下基板02面向液晶层04一侧；
或者，如图lb所示，第二透明电极(图中各07)位于上基板03面向液晶层04一侧，第一透明电极06位于上基板03面向液晶层04一侧，在此不作限定。
下面结合具体实施例，对本发明的原理进行详细说明。需要说明的是，本实施例中是为了更好的解释本发明，但不限制本发明。
具体分别以位于目标人眼左侧、右侧、和正对侧区域中的微棱镜结构为例说明通过控制微棱镜结构实现控制微棱镜结构的出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现灰阶显示的原理。
具体如图2a至图2d所示，当目标人眼位于微棱镜结构10的右侧时，微棱镜结构10向右折射的光进入目标人眼：如图2a所示，当微棱镜结构10为直角三角形棱镜时，且直角三角形棱镜的斜边在靠近目标人眼一侧时，微棱镜结构10折射出的光全部射向目标人眼方向，即进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为100％，因此可以实现高灰阶显示；如图2b所示，当微棱镜结构10为等腰三角形棱镜时，微棱镜结构10折射出的光一半射向目标人眼方向，即进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为50％，因此可以实现中灰阶显示；如图2c所示，当微棱镜结构10为普通三角形棱镜时，且普通三角形棱镜的最短边在靠近目标人眼一侧，微棱镜结构10折射出的光小部分射向目标人眼方向，假设进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为20％，因此可以实现中低灰阶显示；如图2d所示，当微棱镜结构10为直角三角形棱镜时，且直角三角形棱镜的其中一条直角边在靠近目标人眼一侧，微棱镜结构10折射出的光被全反射，即没有光线射向目标人眼方向，因此可以实现低灰阶显示。
具体如图3a至图3d所示，当目标人眼位于微棱镜结构10的左侧时，微棱镜结构10向左折射的光进入目标人眼：如图3a所示，当微棱镜结构10为直角三角形棱镜时，且直角三角形棱镜的斜边在靠近目标人眼一侧时，微棱镜结构10折射出的光全部射向目标人眼方向，即进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为100％，因此可以实现高灰阶显示；如图3b所示，当微棱镜结构10为等腰三角形棱镜时，微棱镜结构10折射出的光一半射向目标人眼方向，即进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为50％，因此可以实现中灰阶显示；如图3c所示，当微棱镜结构10为普通三角形棱镜时，且普通三角形棱镜的最短边在靠近目标人眼一侧，微棱镜结构10折射出的光小部分射向目标人眼方向，假设进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为20％，因此可以实现中低灰阶显示；如图3d所示，当微棱镜结构10为直角三角形棱镜时，且直角三角形棱镜的其中一条直角边在靠近目标人眼一侧，微棱镜结构10折射出的光被全反射，即没有光线射向目标人眼方向，因此可以实现低灰阶显示。
具体如图4a至图4g所示，当目标人眼位于微棱镜结构10的正对侧时，微棱镜结构10向正前方折射的光进入目标人眼：如图4a所示，当微棱镜结构10为矩形棱镜时，微棱镜结构10折射出的光全部射向目标人眼方向，即进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为100％，因此可以实现高灰阶显示；如图4b至4e所示，当微棱镜结构10为梯形棱镜时，且梯形棱镜比较短的底边在靠近目标人眼一侧时，微棱镜结构10折射出的光部分射向目标人眼方向，因此可以实现中灰阶显示，具体射向目标人眼的比例可以通过调节梯形棱镜两底边的相对长度实现，假设图4b和图4c进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为60％，图4d和图4e进入目标人眼的出射光线的能量分布比例为30％；如图4f和图4g所示，当微棱镜结构10为三角形棱镜时，微棱镜结构10没有沿正前方折射的光出射，即没有光线射向目标人眼方向，因此可以实现低灰阶显示。
上面仅是通过通过举例具体的微棱镜结构说明如何通过控制微棱镜结构在预设视角范围内的出射光线的能量分布比例实现灰阶显示的原理，具体微棱镜结构还可以是其它能使实现本发明实施例方案的结构，而微棱镜结构通过根据图像数据控制第一透明电极和各子电极的大小进行控制，在此不作限定。另外图2a至图4g中的眼睛仅是为了演示目标人眼所在的方向，在具体实施时眼睛的大小会对应很多个微棱镜结构的。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，图2a至图4g中的微棱镜结构均是以微棱镜结构在面向人眼一侧具有一个棱面为例进行说明的。
进一步，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，微棱镜结构在沿液晶显示器的盒厚方向的等效光程厚度越厚，施加在微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。以微棱镜结构为直角棱镜为例，如图5所示，假设一个电极单元07中包括有四个平行设置的子电极070，且子电极070为直线状，则在图5中，由左至右，四个子电极070上的电压分别为V1、V2、V3和V4，且V1>V2>V3>V4，微棱镜结构10的等效光程厚度越来越厚。其中图5中是以子电极070形状为直线状为例进行说明的。由图5中可以看出，当子电极070形状为直线状时形成的直角棱镜出射光的方向比较少，相应的观看视角比较小。
因此本发明实施例提供的上述液晶显示器中，子电极为曲线状或折线状，通过形成具有多个折射方向的微棱镜结构，从而增加观看视角范围。并且，在具体实施时，子电极具有的方向越多，观看视角越大。
较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图6a所示，子电极070的曲线状为波状状。
或者，较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图6b所示，子电极070的折线状为锯齿状。
本发明实施例提供的上述液晶显示器，由于是利用微棱镜结构在预设视角范围内的出射光线的能量分布比例在控制灰阶的，而背光源的光一般为圆偏光，因此需要通过设置在下基板上的第一偏光片将背光源的光转换为线偏光后，才能通过控制微棱镜结构精确控制其在预设视角范围内的出射光线的能量分布比例。
进一步地，在具体实施时，要通过控制微棱镜结构控制其在预设视角范围内的出射光线的能量分布比例，需要保证背光源射向液晶棱镜显示面板的光的入射方向是一致的，因此较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，背光源发出的光为准直线光或平行光。
进一步地，为了实现彩色显示，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图7a和图7b所示，还包括位于液晶层04背离下基板02一侧的光色转换层08，光色转换层08用于将透过液晶层04的、且与各微棱镜结构对应区域的光转换为至少一种颜色的光，且背光源01的光透过光色转换层08后转换为至少三种颜色的光。
需要说明的是，这里一种颜射的光相当于现有液晶显示器中的一个子像素，因此在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，一个微棱镜结构对应至少一个子像素，而液晶显示器包括至少三种颜色的子像素，例如三原色的红色子像素、蓝色子像素和绿色子像素，在此不作限定。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，一个微棱镜结构对应一个子像素，即光色转换层在与各微棱镜结构对应的区域仅转换成一种颜色的光。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图7a所示，光色转换层08可以内嵌于上基板03与下基板02之间，当然光色转换层08也可以设置于上基板03背向液晶层04一侧，在此不作限定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，光色转换层08为分光膜或彩色滤光膜，在此不作限定。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图8a和图8b所示，还包括位于上基板03背离液晶层04一侧的第二偏光片09，且第二偏光片09的透光轴方向与第二偏光片09的透光轴方向平行，这样通过第二偏光片09进一步对液晶显示器出射光进行线偏光作用，可以有效提高显示效果。
进一步地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，只能将预设视角范围固定在某一范围内，这样控制单元根据图像数据控制各微棱镜结构在该预设视角范围内的出射光线的能量分布比例。这样当目标人眼超出该预设视角范围时，就不能正常进行观看了。因此较佳地，本发明实施例提供的上述液晶显示器中，还包括人眼追逐单元；
人眼追逐单元用于通过追踪目标人眼确定预设视角范围，并将确定的预设视角范围发送给控制单元；
控制单元根据预设视角范围调节施加在各电极单元中的各子电极的电压。
本发明实施例提供的上述液晶显示器，在显示时，通过控制单元根据图像数据对各子电极和第一透明电极施加电压产生电场，使液晶层中与各电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各电极单元中各子电极上的电压的大小控制微棱镜结构，以控制背光源的光经微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现通过控制微棱镜结构实现进入到预设视角范围内的光亮度，进而实现灰阶显示。并且由于各子电极的形状为曲线状或折线状，从而可以使微棱镜结构具有多个不同的折射方向，以使光线从多个角度出射，从而增大液晶显示器的视角范围，实现广视角显示。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，包括背光源、位于所述背光源出光侧的下基板，与所述下基板相对设置的上基板，位于所述上基板与所述下基板之间的液晶层，位于所述下基板与所述背光源之间的第一偏光片；其特征在于，还包括：
位于所述上基板与所述下基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，
所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极包括若干电极单元，各所述电极单元包括多个平行设置的子电极，且各所述子电极的形状为曲线状或折线状；
所述控制单元用于在显示时根据图像数据对各所述子电极和所述第一透明电极施加电压，使所述液晶层中与各所述电极单元对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，并通过控制各所述电极单元中各所述子电极上的电压的大小控制所述微棱镜结构，以控制所述背光源的光经所述微棱镜结构折射后出射光线在预设视角范围内的能量分布比例，从而实现通过控制所述微棱镜结构实现进入到预设视角范围内的光亮度，进而实现灰阶显示。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包括位于所述上基板背离所述液晶层一侧的第二偏光片，且所述第二偏光片的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向平行。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包括位于所述液晶层背离所述下基板一侧的光色转换层；其中，
所述光色转换层用于将透过所述液晶层的、且与各所述微棱镜结构对应区域的光转换为至少一种颜色的光，且所述背光源的光透过所述光色转换层后转换为至少三种颜色的光。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，所述光色转换层为分光膜或彩色滤光膜。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述背光源发出的光为准直线光或平行光。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包括人眼追逐单元；
所述人眼追逐单元用于通过追踪目标人眼确定预设视角范围，并将确定的所述预设视角范围发送给所述控制单元；
所述控制单元根据所述预设视角范围调节施加在各所述电极单元中的各所述子电极的电压。
7.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一透明电极位于所述上基板面向所述液晶层一侧，所述第二透明电极位于所述下基板面向所述液晶层一侧；或者，
所述第二透明电极位于所述上基板面向所述液晶层一侧，所述第一透明电极位于所述下基板面向所述液晶层一侧。
8.如权利要求1所述液晶显示器，其特征在于，所述微棱镜结构在沿所述液晶显示器的盒厚方向的等效光程厚度越厚，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。
9.如权利要求1-8任一项所述液晶显示器，其特征在于，所述曲线状为波浪状。
10.如权利要求1-8任一项所述液晶显示器，其特征在于，所述折线状为锯齿状。
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