液晶显示面板、其驱动方法及包含其的液晶显示器的制造方法
【专利摘要】本发明是有关于一种液晶显示面板、其驱动方法及包含其的液晶显示器，其中，本发明的液晶显示面板包括：一第一基板，设有一第一电极层；一第二基板，设有一第二电极层，且该第一电极层是与该第二电极层相对设置；一蓝相液晶层，设置于第一基板与第二基板间；以及一遮光区，是设置于第二基板上；其中，通过对第一电极层与第二电极层间施加一偏压，使该蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过蓝相液晶层的光源聚焦于遮光区。
【专利说明】液晶显示面板、其驱动方法及包含其的液晶显示器【技术领域】
[0001]本发明是关于一种液晶显示面板、其驱动方法及包含其的液晶显示器，尤指一种以蓝相液晶层作为折射率梯度透镜的液晶显示面板、其驱动方法及包含其的液晶显示器。
【背景技术】 [0002]液晶显示器为一平面薄型的显示设备，因其具有薄型化的优势，故近年来已取代传统的阴极射线管显示器，而成为目前最为普及化的显示设备之一。
[0003]其中，液晶显示器主要包括一液晶显示面板及一背光模块，而背光模块主要是设置在液晶显示面板下方，即薄膜晶体管基板一侧，以提供一光源至液晶显示面板。经由控制像素的显示，而可于液晶显示器上呈现影像。
[0004]目前的液晶显示面板中所使用的液晶分子多为细长型棒状结构，其长轴方向具有极性，故当外加电场于液晶分子时，可使液晶分子转动而有不同的排列情形。此外，由于一般的背光源为非极化光，故目前的液晶显示面板的薄膜晶体管基板一侧需设置有一偏光片，以将背光进入液晶层前将非极化光转换成偏极化光；而后再通过液晶分子的转动，可调整通过液晶层的偏极化光是否可通过彩色滤光片基板侧的偏光片，而达到控制亮暗态的目的。
[0005]然而，于光线通过偏光片的过程中，至少有50%的背光会被设置在薄膜晶体管基板一侧的偏光片所吸收，而导致多半的背光造成浪费。
[0006]因此，目前亟需发展一种无需使用偏光片的液晶显示面板及包含其的显示器，以提升背光的利用率，进而达到低耗能的目的。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的是在提供一种液晶显示面板及包含其的液晶显示器，其无须设置一偏光片，故可提高背光的利用率。
[0008]本发明的另一目的是在提供一种液晶显示面板的驱动方法，以便能达到无须使用偏光片即可达到控制亮暗态的目的。
[0009]为达成上述目的,本发明的液晶显不面板,包括:一第一基板，是设有一第一电极层；一第二基板，是设有一第二电极层，且该第一电极层是与该第二电极层相对设置；一蓝相液晶层，包括一蓝相液晶，且蓝相液晶层是设置于第一基板与第二基板间；以及一遮光区，是设置于第二基板上。其中，通过对第一电极层与第二电极层间施加一偏压，使蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过蓝相液晶层的光源聚焦于遮光区。在此，第一基板为薄膜晶体管侧基板，而第二基板则为彩色滤光片侧基板。
[0010]更具体而言，第一电极层与第二电极层是分别具有一第一表面及一第二表面，且第一表面与第二表面是相互对应。此外，第一电极层的第一表面与第二电极层的第二表面于一第一区域中的距离是与于一第二区域中的距离不同；因此，当由第一基板的一侧照射一光源至蓝相液晶层中时，于第一电极层与第二电极层间所施加的偏压会于蓝相液晶层间产生非均勻电场，而使蓝相液晶层产生折射率梯度分布。
[0011]此外，本发明亦提供一种前述液晶显示面板的驱动方法，包括下列步骤:(A)提供前述的液晶显示面板；以及(B)施加一偏压于第一电极层与第二电极层间，利用在蓝相液晶层中产生的非均匀场，可在蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过蓝相液晶层的光源聚焦于遮光区。
[0012]本发明的液晶显示面板及其驱动方法，当未于第一电极层与第二电极层间施加偏压或偏压为零时，蓝相液晶层中的蓝相液晶具有光学等向性，此时元件各处折射率相等，且等效折射率椭球是为球体，故此时通过蓝相液晶层的光源不会产生偏折。因此，于此情形下，当由第一基板的一侧照射一光源至蓝相液晶层中时，光源不会被蓝相液晶聚焦，而显示面板呈现亮态。
[0013]然而，当于第一电极层与第二电极层间施加偏压后，随着电场的增加，等效折射率椭球垂直方向与水平方向的轴长度差异也随的增加，且长轴方向是平行于电场方向。因此，当由第一基板的一侧照射一光源至蓝相液晶层中时，因第一电极层的第一表面与第二电极层的第二表面于不同区域的距离不同，故当施加一电压于第一电极层与第二电极层时，于蓝相液晶层中所形成的非均匀场，此非均匀场，除了可改变\外，更可改变n。，使元件各处的\及11。呈梯度变化。因此，蓝相液晶层所形成的折射率梯度透镜(GRIN Lens)，可造成光源的行进路径偏折，并聚焦于遮光区上，而显示面板呈现暗态。
[0014]除此之外，通过调整施加于第一电极层与第二电极层的电压大小，除了可转换亮暗态外，更可因光线聚焦程度不同而呈现灰阶状态。在此，电压大小并无特殊限制，只要能够达到转换亮暗态的功效即可。
[0015]由于本发明的液晶显示面板及其驱动方法，利用电压可改变蓝相液晶层的折射率，即可控制显示器的亮暗态，而无须使用偏光片。因此，相较于以往的液晶显示面板，本发明的液晶显示面板可防止偏光片吸收光线的缺点，进而提升背光利用率，而达到节省能源的功效。
[0016]于本发明的液晶显示面板及其驱动方法中，第一电极层与第二电极层是为一透明电极。于本发明中，透明电极可为本【技术领域】常用的透明电极，如ITO电极、IZO电极、或TCO电极。此外，第一基板与第二基板较佳为一透光基板，且可为一塑料基板或一玻璃基板。
[0017]第一电极层与第二电极层的形状并无特殊限制，只要于提供电压时，可于第一电极层与第二电极层层间形成非均匀场即可。较佳为，第一电极层是为一平板电极，而第二电极层是为一图案化电极；反之亦可；或者第一电极层与第二电极层均为平板电极，但第一区域及第二区域是有不同电阻。更佳为，第一电极层是为一平板电极，而第二电极层是为一图案化电极。此外，图案化电极的形状并无特殊限制，可为波浪电极、弯曲电极、条状电极、或具有开口的电极。较佳为，图案化电极是为具有一开口的电极；其中，开口的图案并无特殊限制，可为圆形、矩形、三角形、梯形、十字架型、弯曲形等。较佳为，开口是为一圆形开口。
[0018]于本发明的液晶显示面板及其驱动方法中，遮光区的设置位置只要是当提供电压时，光线所聚集的位置(即焦点位置)即可。遮光区的设置位置的例子包括，但不限于:第二基板的任一表面上、于第二基板上方且距离第二基板一特定距离、或彩色滤光片的黑色矩阵。较佳为，遮光区是设于第二基板上，且位于第二电极层的该开口中。更佳为，遮光区是设于第二基板的相对于第一电极层的表面上，且位于第二电极层的该开口中。[0019]此外，遮光区可为一吸光层、或一反射层。当遮光区为一吸光层时，则可直接将聚焦于遮光区的光效吸收；而当遮光区为一反射层时，则可将聚焦于遮光区的光反射回背光源，而更加提升背光的利用率。
[0020]再者，因蓝相液晶存在的温度范围较窄，故蓝相液晶层可还包括一稳定蓝相液晶的聚合物，以使蓝相液晶的蓝相存在温度范围增加。
[0021]于本发明的液晶显示面板及其驱动方法中，液晶显示面板可还包括一介电层一微透镜阵列，是设于该第二电极层上，且相对于第一电极层；由此，可帮助通过蓝相液晶层的光线的聚焦。
[0022]为了减少第一电极层与该第二电极层间反射的情形，该第一电极层及该第二电极层的厚度是为重要关键因素之一。其中，当夹置电极层的两侧材料的折射率同时较电极层材料折射率高或低时，更具体而言，电极层是设置在两个折射率均较电极层材料高的材料间、或两个折射率均较电极层材料低的材料间时，电极层的厚度的计算是如下式(I)所示。然而，当电极层一侧材料的折射率是较电极层材料低而另一侧材料的折射率较电极层材料高时，电极层的厚度的计算是如下式(II)所示。
[0023]电极层厚度=(入射光波长)/ (2x电极材料折射率)式(I)
[0024]电极层厚度=(入射光波长)/(4x电极材料折射率)式(II)
[0025]因人眼对于光线波长靠近绿色光波长最为敏感，故电极层厚度的计算主要是依据入射光波长为接近绿色光范围为较佳。在此，入射光波长范围可为460nm至620nm ;较佳为530nm至570nm ;更佳为接近绿色光波长范围的约550nm,特别是设计上会希望越接近550nm的波长范围的穿透率最高，以获得较佳的显示效果。以折射率为1.9的ITO作为电极层材料且入射光波长为550nm为例。当ITO电极是设置在两个折射率均较ITO材料高的材料间、或两个折射率均较ITO材料低的材料间时，ITO电极的厚度约为145nm ;而当ITO电极一侧材料的折射率是较电极层材料低而另一侧材料的折射率较ITO电极材料高时，ITO电极的厚度约为72nm。
[0026]上述电极层厚度是用以举例说明，然而，第一电极层与第二电极层的厚度并非一定值，且与电极层及其两侧材料的折射率相关。
[0027]除上述的液晶显示面板及其驱动方法外，本发明更提供一种应用上述液晶显示面板及其驱动方法的液晶显示设备，包括前述的液晶显示面板；且可还包括一背光模块，是设置于液晶显示面板下方，即第一基板侧。其中，背光模块可为本【技术领域】已知的背光模块，故在此不再赘述。较佳为，本发明的液晶显示设备中所使用的背光模块，是为可提供准直背光源的背光模块。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为能更清楚地说明本发明，以下列举较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中:
[0029]图1是本发明实施例1的液晶显示面板的施加偏压后的剖面示意图。
[0030]图2是本发明实施例1的液晶显示面板的施加偏压前的立体分解示意图。
[0031]图3是本发明实施例2的液晶显示面板的施加偏压前的立体示意图。
[0032]图4是本发明实施例3的液晶显示面板的施加偏压后的剖面示意图。[0033]图5是本发明实施例4的液晶显示面板的第二基板上的第二电极层的立体示意图。
[0034]图6是本发明实施例5的液晶显示面板的第二基板上的第二电极层的立体示意图。
[0035]图7是本发明实施例6的液晶显示设备示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0037]实施例1
[0038]图1是本实施例的液晶显示面板的施加偏压后的剖面示意图，图2是本实施例的液晶显示面板的施加偏压前的立体分解示意图。
[0039]请同时参考图1和图2,本实施例的液晶显不面板包括:一第一基板11，是设有一第一电极层12,且第一电极层12是具有一第一表面121 ;—第二基板15,相对于第一基板11平行配置，第二基板15是设有一第二电极层14，第二电极层14具有一第二表面141，且第二表面141是与第一电极层12的第一表面121相互对应；一蓝相液晶层13,包括一蓝相液晶，且蓝相液晶层13是设置于第一基板11与第二基板15间；以及一遮光区16，是设置于第二基板15的相对于第一电极层12的表面上。其中，第一电极层12的第一表面121与第二电极层14的第二表面141于一第一区域R1中的距离L1是与第一电极层12的第一表面121与第二基板15于一第二区域R2中的距离L2不同。其中第二电极层14的图案化形状，可为波浪电极、弯曲电极、条状电极、或具有开口的电极，只需第一区域R1与第二区域R2的电极层图案不同即可。较佳为，图案化电极是为具有一开口的电极；其中，开口的图案并无特殊限制；而L1和L2会因电极图案或开口图案不同而有不同的变化，故而不限制第一电极层或第二电极层是否为均匀厚度，此时L2的距离则以电极层的平均厚度为基准，只要L1和L2距离不同即可达成不同的折射率变化，符合设计需求即可。因此，当由第一基板11的一侧照射一光源至蓝相液晶层13中时，通过对第一电极层12与第二电极层14间施加一偏压，以对蓝相液晶层13产生折射率梯度分布，以将通过蓝相液晶层13的光源聚焦于遮光区
16。在此,第一基板11为薄膜晶体管侧基板，而第二基板15则为彩色滤光片侧基板。于本实施例中，遮光区16设置于开口 142中，但于其他实施例中，遮光区16亦可设置于非开口142中而较不会影响开口率，例如为彩色滤光片的黑色矩阵。端视其第一区域R1及第二区域民的位置设计以及设定聚焦的位置而定。
[0040]于本实施例中，第一基板11与第二基板15均为玻璃基板，第一电极层12与第二电极层14均为ITO电极。其中，第一电极层12是为一平板电极，而第二电极层14是为一图案化电极，第二电极层14具有一形状为圆形的开口 142，且遮光区16是位于第二电极层14的开口 142中且为通电压后光线所聚集的位置。此外，蓝相液晶层13除了蓝相液晶外，还包括一稳定蓝相液晶的聚合物。
[0041]如图2所示，当未于第一电极层与第二电极层间施加电压时，蓝相液晶层13中的蓝相液晶具有光学等向性，此时通过蓝相液晶层的光源不会产生偏折。因此，当由第一基板11的一侧照射一光源至蓝相液晶层13中时(请参考图1的箭号所示)，光源不会被蓝相液晶聚焦而呈现亮态。
[0042]如图1所示，当于第一电极11层与第二电极层14间施加偏压后，因第二电极层14具有一开口 142，故所形成的非均匀场可造成蓝相液晶层13有折射率梯度的变化，而可作为一折射率梯度透镜，使得由第一基板11的一侧所提供的光源(如箭号所示)行进路径偏折，并聚焦于遮光区16上呈现暗态。于本实施例中，当施加偏压后，折射率的变化是为外围折射率较小，且越往开口 142中心处折射率越大。但于其他实施例中，折射率的变化亦可自中心处越往外围折射率越小，端视设计需求。
[0043]因此，本实施例的液晶显示面板，通过形成一非均匀场，可利用蓝相液晶所形成的折射率梯度透镜，调整光线聚焦程度，而使显示面板呈现亮态、暗态或灰阶状态。由此，相较于已知的液晶显示面板，本实施例的液晶显示面板无须另外使用偏光片，故可避免偏光片吸光的情形，而提升背光模块使用效率。
[0044]实施例2
[0045]图3是本实施例的液晶显示面板的施加偏压前的立体示意图。如图3所示，本实施例的液晶显示面板的结构及驱动方法是与实施例1相同，除了于第二电极层14下方且相对于第一电极层12还设有一微透镜阵列17 ;由此可帮助通过蓝相液晶层13的光线的聚焦。于其他实施例中，该微透镜阵列亦可设置于第二电极层14与第二基板15之间，端视设计的需求。
[0046]实施例3
[0047]图4是本实施例的液晶显示面板的施加偏压后的剖面示意图。如图4所示，本实施例的液晶显示面板的结构及驱动方法是与实施例1相同，除了于第二电极层14下方且相对于第一电极层12还设有一介电层19，以帮助通过蓝相液晶层13的光线的聚焦。此外，本实施例的液晶显示面板未设有实施例1的遮光区，而是将穿过蓝相液晶层13的光线聚焦于彩色滤光片18的黑色矩阵上，以黑色矩阵达到吸收光线的功效。
[0048]实施例4
[0049]图5是本实施例的液晶显示面板的第二基板上的第二电极层的立体示意图。由于本实施例的液晶显示面板的结构及驱动方法是与实施例1相同，故附图仅揭示与实施例1不同之处。如图5所示，本实施例的第二基板15上的第二电极层14的开口 142，是为一十字型开口。于此实施例中，遮光区可设置于开口中(图未示)。于其他实施例中，遮光区可设置于电极层外围(图未示)，而不影响开口率。
[0050]实施例5
[0051]图6是本实施例的液晶显示面板的第二基板上的第二电极层的立体示意图。由于本实施例的液晶显示面板的结构及驱动方法是与实施例1相同，故附图仅揭示与实施例1不同之处。如图5所示，本实施例的第二基板15上的第二电极层14的开口 142，是为一“侧人字”型开口，是如一回力棒型开口。于此实施例中，遮光区可设置于开口中(图未示)。于其他实施例中，遮光区可设置于电极层外围(图未示)，而不影响开口率。
[0052]实施例6
[0053]图7为本实施例的的液晶显示设备示意图,其中本实施例的的液晶显示设备7是包括前述的液晶显示面板。
[0054]上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种液晶显示面板,包括: 一第一基板，设有一第一电极层； 一第二基板，设有一第二电极层，且该第一电极层与该第二电极层相对设置； 一蓝相液晶层，包括一蓝相液晶，且该蓝相液晶层设置于该第一基板与该第二基板间；以及 一遮光区，设置于该第二基板上； 其中，通过对该第一电极层与该第二电极层间施加一偏压，使该蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过该蓝相液晶层的一光源聚焦于该遮光区。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一电极层为一平板电极，且该第二电极层为一图案化电极。
3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其中该第二电极层具有一开口。
4.如权利要求3所述的液晶显示面板，其中该遮光区设于该第二基板上，且位于该第二电极层的该开口中。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该遮光区为一吸光层、或一反射层。
6.如权利要求1所述的液晶显示面板，还包括一介电层或一微透镜阵列，设于该第二电极层上。
7.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中当夹置该第一电极层或该第二电极层的两侧材料的折射率同时较该第一电极层或该第二电极层的电极材料的折射率高或低时，该第一电极层或该第二电极层的厚度符合下式(I): 厚度=(入射光波长)/(2x电极材料折射率)式(I)。
8.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中当该第一电极层或该第二电极层的一侧材料的折射率较该第一电极层或该第二电极层的电极材料的折射率低，而该第一电极层或该第二电极层的另一侧材料的折射率较该电极材料的折射率高时，该第一电极层或该第二电极层的厚度符合下式(II): 厚度=(入射光波长)/(4x电极材料折射率)式(II)。
9.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该遮光区为该第二基板外侧的黑色矩阵。
10.一种液晶显示面板的驱动方法，包括下列步骤: (A)提供一液晶显示面板，该液晶显示面板包括: 一第一基板，设有一第一电极层； 一第二基板，设有一第二电极层，且该第一电极层与该第二电极层相对设置； 一蓝相液晶层，包括一蓝相液晶，且该蓝相液晶层设置于该第一基板与该第二基板间；以及 一遮光区，设置于该第二基板上；以及 (B)施加一偏压于该第一电极层与该第二电极层间，以在该蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过该蓝相液晶层的一光源聚焦于该遮光区。
11.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中该第一电极层为一平板电极，且该第二电极层为一图案化电极。
12.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中该第二电极层具有一开口。
13.如权利要求11所述的液晶显示面板的驱动方法，其中该遮光区设于该第二基板上，且位于该第二电极层的该开口中。
14.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中该遮光区为一吸光层、或一反射层。
15.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中该液晶显示面板还包括一介电层一微透镜阵列，设于该第二电极层上。
16.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中当夹置该第一电极层或该第二电极层的两侧材料的折射率同时较该第一电极层或该第二电极层的电极材料的折射率高或低时，该第一电极层或该第二电极层的厚度符合下式(I): 厚度=(入射光波长)/(2x电极材料折射率)式(I)。
17.如权利要求10所述的液晶显示面板的驱动方法，其中当该第一电极层或该第二电极层的一侧材料的折射率较该第一电极层或该第二电极层的电极材料的折射率低，而该第一电极层或该第二电极层的另一侧材料的折射率较该电极材料的折射率高时，该第一电极层或该第二电极层的厚度符合下式(II): 厚度=(入射光波长)/(4x电极材料折射率)式(II)。
18.如权利要求10所述的驱动方法，其中该遮光区为该第二基板外侧的黑色矩阵。
19.一种液晶显示设备,包括: 一液晶显示面板，包括: 一第一基板，设有一第一电极层； 一第二基板，设有一第二电极层，且该第一电极层与该第二电极层相对设置； 一蓝相液晶层，包括一蓝相液晶，且该蓝相液晶层设置于该第一基板与该第二基板间；以及 一遮光区，设置于该第二基板上； 其中，通过对该第一电极层与该第二电极层施加一偏压，使该蓝相液晶层产生折射率梯度分布，以将通过该蓝相液晶层的一光源聚焦于该遮光区。
20.如权利要求19所述的液晶显示设备，其中该第二电极层具有一开口。
【文档编号】G02F1/1335GK103543552SQ201210236521
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2012年7月10日
【发明者】杨界雄, 翁睿哲 申请人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美电子股份有限公司