CN107765480B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种显示装置。显示装置包括：第一基底，限定多个像素区域和围绕像素区域的非像素区域；腔限定层，设置在第一基底上，并且限定与像素区域对应的多个腔；绝缘层，设置在腔限定层上和腔中；液晶层，设置在腔中的绝缘层上；以及第二基底，设置在绝缘层上以覆盖液晶层。当液晶层没有被驱动时，液晶层具有与腔限定层的折射率相同的折射率。当液晶层被驱动时，液晶层具有比腔限定层的折射率大的折射率。

Description

显示装置

本申请要求于2016年8月19日提交的第10-2016-0105650号韩国专利申请以及于2017年6月15日提交的第10-2017-0076054号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明的实施例涉及一种显示装置和一种制造该显示装置的方法，更具体地，涉及一种具有改善的发光效率和减小的厚度的显示装置以及一种制造该显示装置的方法。

背景技术

一般地，显示装置通常包括用于通过利用光来显示图像的显示面板以及用于产生光并向显示面板提供光的背光单元。显示面板可以包括其上设置有多个像素的第一基底、面向第一基底的第二基底以及设置在第一基底和第二基底之间的图像显示层。背光单元可以是设置在显示装置的侧部的附近以产生光的边缘型背光单元。

图像显示层可以由像素驱动，从背光单元提供到显示面板的光的透射率可以由图像显示层来控制以显示图像。图像显示层可以是例如液晶层、电润湿层或电泳层。

边缘型背光单元通常包括用于产生光的光源、用于在朝向显示面板的上方向上引导从光源提供的光的导光板以及设置在导光板和显示面板之间的光学片。光学片可以在上方向上会聚从导光板提供的光。在这种边缘型背光单元中，光学片可以向显示面板提供会聚的光。在这样的显示装置中，使光偏振的偏振板可以设置在显示面板的上方和下方。

发明内容

在显示装置中，由于光学片和偏光板，显示装置的总厚度可以基本上是厚的。在这样的显示装置中，当光通过光学片和偏振板传播时，由于光学片和偏振板会发生光的损失，从而使显示装置的发光效率劣化。

发明的实施例可以提供一种具有改善的发光效率和减小的厚度的显示装置以及一种制造显示装置的方法。

在本发明的实施例中，显示装置包括：第一基底，限定多个像素区域和围绕所述多个像素区域的非像素区域；腔限定层，设置在第一基底上，腔限定层限定与像素区域对应的多个腔；绝缘层，设置在腔限定层上和腔中；液晶层，设置在腔中的绝缘层上；以及第二基底，设置在绝缘层上以覆盖液晶层。在这样的实施例中，当液晶层没有被驱动时，液晶层的折射率等于腔限定层的折射率。在这样的实施例中，当液晶层被驱动时，液晶层的折射率大于腔限定层的折射率。

附图说明

通过参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它的方面和特征将变得更加明显，在附图中：

图1是示出根据发明的实施例的显示装置的分解透视图；

图2是示出图1的像素的等效电路图；

图3是示出图1的显示面板的局部区域的剖视图；

图4是示出包括图3的像素区域的显示面板的平面图；

图5是示出限定图3的腔的腔限定层的透视图；

图6是示出显示面板的与光源相邻的区域的剖视图；

图7是示出在像素的截止状态下光的行进路径的剖视图；

图8是示出在像素的导通状态下光的行进路径的剖视图；

图9A、图9B、图10A和图10B是示出根据发明的实施例的显示装置中折射的光的范围的剖视图；

图11至图14是示出根据发明的实施例的制造显示装置的方法的剖视图；以及

图15是示出根据发明的可选择的实施例的显示装置的显示面板的局部区域的剖视图。

图16是示出根据发明的另一可选择的实施例的显示装置的分解透视图。

图17是示出图16的快门面板(shutter panel)的剖视图。

图18是示出当图16的显示装置在黑模式下操作时显示装置的剖视图。

图19是示出当图16的显示装置在白模式下操作时显示装置的剖视图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实现，并且不应该被解释为受限于这里阐述的实施例。相反，这些实施例被提供使得本公开将是彻底的和完整的，并将向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。同样的附图标记始终指示同样的元件。

将理解的是，当诸如层、区域或基底的元件被称作为“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者可以存在中间元件。相反，术语“直接”意味着不存在中间元件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任意组合和所有组合。

这里使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，而不意图进行限制。如这里使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(种/者)”和“所述(该)”也意图包括包含“至少一个”的复数形式。“或”意味着“和/或”。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或其变形或者“包括”和/或变形时，说明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相对术语来描述如图中示出的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含除了在图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可包括上方和下方两种方位。所述装置可以被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并因此相应地解释这里使用的空间相对描述符。

将理解的是，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个元件、组件、区域、层和/或部分区分开来。因此，在不脱离这里的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。

这里使用的“大约”或“近似”包括陈述的值，并意味着：考虑到正在被谈及的测量以及与具体量的测量有关的误差(即，测量***的局限性)，在由本领域的普通技术人员确定的具体值的可接受偏差范围之内。

这里参照作为理想示例性图示的剖视图和/或平面图来描述示例性实施例。在图中，为了清晰会夸大层和区域的厚度。因此，将期望例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，示例性实施例不应该被理解为受限于这里示出的区域的形状，而将包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，示出为矩形的蚀刻区域将通常具有倒圆或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状并且不意图对示例性实施例的范围进行限制。

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。

图1是示出根据发明的实施例的显示装置的分解透视图。

参照图1，显示装置600的实施例包括显示面板100、栅极驱动器200、印刷电路板300、数据驱动器400和光源500。显示面板100可以具有平行于第一方向DR1的长边，并且可以具有平行于与第一方向DR1相交的第二方向DR2的短边。光源500产生光并向显示面板100提供产生的光。显示面板100通过使用从光源500提供的光来显示图像。

显示面板100包括第一基底110、面对第一基底110的第二基底120以及设置在基底110与第二基底120之间的第一图像显示层130。第二基底120可以设置在第一基底110之上。第一基底110和第二基底120可以包括玻璃。

多个像素PX、多条栅极线GL1至GLm以及多条数据线DL1至DLn设置在第一基底110上。这里，“m”和“n”是自然数。在图1中，为了易于且便于描述和例证的目的，仅示出了一个像素PX，但不限于此。在这样的实施例中，多个像素PX可以设置在第一基底110上。

栅极线GL1至GLm与数据线DL1至DLn绝缘且与数据线DL1至DLn相交。栅极线GL1至GLm在第一方向DR1上延伸以连接到栅极驱动器200。数据线DL1至DLn在第二方向DR2上延伸以连接到数据驱动器400。

像素PX设置在被栅极线GL1至GLm和与栅极线GL1至GLm相交的数据线DL1至DLn限定的区域中。像素PX基本上以矩阵形式布置并且连接到栅极线GL1至GLm和数据线DL1至DLn。

栅极驱动器200设置在第一基底110的在第一方向DR1上靠近第一基底110的一侧的预定区域中。栅极驱动器200与像素PX的晶体管可以通过同一工艺来同时设置或同时形成，并且栅极驱动器200可以以非晶硅薄膜晶体管(“TFT”)栅极驱动器电路(ASG)形式或氧化硅TFT栅极驱动器电路(“OSG”)形式安装在第一基底110上。

然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，栅极驱动器200可以以带载封装(TCP)型形成，以连接到第一基底110。TCP可以包括柔性印刷电路板和安装在柔性印刷电路板上的多个驱动芯片。可选择地，栅极驱动器200可以包括多个驱动芯片，并且可以以玻璃上芯片(COG)型安装在第一基底110上。

时序控制器(未示出)设置在印刷电路板300上。时序控制器可以以集成电路芯片型安装在印刷电路板300上，以连接到栅极驱动器200和数据驱动器400。时序控制器输出栅极控制信号、数据控制信号和图像数据。

栅极驱动器200通过控制线CL接收来自时序控制器的栅极控制信号。栅极驱动器200可以基于栅极控制信号产生多个栅极信号，并且可以将栅极信号顺序地输出到栅极线GL1至GLm。栅极信号通过栅极线GL1至GLm被提供到以与第一方向DR1对应的行为单位布置的像素PX。因此，可以以行为单位或在逐行的基础上来驱动像素PX。

数据驱动器400包括多个源极驱动芯片410。源极驱动芯片410设置或安装在柔性电路板420上，并且连接到印刷电路板300以及第一基底110的在第二方向DR2上与第一基底110的一侧相邻的预定区域。在这样的实施例中，数据驱动器400以TCP型连接到第一基底110和印刷电路板300。然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，数据驱动器400的源极驱动芯片410可以以COG型安装在第一基底110上。

数据驱动器400从时序控制器接收图像数据和数据控制信号。数据驱动器400响应于数据控制信号产生并输出与图像数据对应的模拟数据电压。数据电压通过数据线DL1至DLn提供给像素PX。

像素PX响应于通过栅极线GL1至GLm提供的栅极信号来通过数据线DL1至DLn接收数据电压。像素PX可以显示与数据电压对应的灰度，从而显示图像。

在实施例中，图像显示层130可以包括液晶层。然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，图像显示层130可以包括电润湿层或电泳层。在这样的实施例中，当没有驱动像素PX时，图像显示层130可以禁止或防止通过第一基底110提供的光被向上发射或输出。当通过栅极信号和数据电压驱动像素PX时，图像显示层130可以在向上的方向上发射或输出通过第一基底110提供的光，从而显示图像。稍后将参照图3更详细地描述图像显示层130。

光源500可以在第一方向DR1上延伸并且可以设置为在第二方向DR2上靠近第一基底110的侧表面。从光源500产生的光可以提供到第一基底110，可以在向上的方向引导提供到第一基底110的光。

光源500包括在第一方向DR1上延伸的光源基底510以及设置或安装在光源基底510上的多个光源单元520。光源单元520可以布置为在第一方向DR1上彼此间隔开恒定间隔。光源单元520设置为在第二方向DR2上面对第一基底110的侧表面。光源单元520产生光，从光源单元520产生的光被提供到第一基底110的侧表面。

图2是示出图1的像素的等效电路图。

为了易于且便于描述和例证的目的，图2示出了像素PX的与栅极线GLi和数据线DLj连接的晶体管TR以及被晶体管TR驱动的液晶层LC(即，图像显示层)。即使图中未示出，显示面板100的其它像素PX中的每个的元件也可以与图2中示出的像素PX的元件相同。

参照图2，像素PX包括与对应的栅极线(例如，第i条栅极线GLi)和对应的数据线(例如，第j条数据线DLj)连接的晶体管TR、连接到晶体管TR的液晶电容器Clc以及与液晶电容器Clc并联连接的存储电容器Cst。在可选择的实施例中，可以省略存储电容器Cst。这里，“i”和“j”是自然数。

晶体管TR可以设置在第一基底110上。晶体管TR包括连接到对应的栅极线GLi的栅电极、连接到对应的数据线DLj的源电极和连接到液晶电容器Clc和存储电容器Cst的漏电极。

液晶电容器Clc包括设置在第一基底110上的像素电极PE、设置在第二基底120上的共电极CE以及设置在像素电极PE和共电极CE之间的液晶层LC。液晶层LC可以用作电容器的介电材料。像素电极PE连接到晶体管TR的漏电极。

像素电极PE可以包括透明导电材料或者由透明导电材料形成。在一个实施例中，例如，像素电极PE可以包括诸如氧化铟锡(“ITO”)、氧化铟锌(“IZO”)或氧化铟锡锌(“ITZO”)的透明导电材料。在实施例中，如图2中所示，像素电极PE可以具有非缝隙结构。然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，像素电极PE可以具有包括十字形主干部分和从主干部分辐射状地延伸的多个分支部分的缝隙结构。

在实施例中，共电极CE可以设置为覆盖第二基底120的基本整个部分。然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，共电极CE可以设置在第一基底110上。在这样的实施例中，像素电极PE和共电极CE中的至少一个可以包括缝隙。共电极CE可以包含透明导电材料或由透明导电材料形成。在一个实施例中，例如，共电极CE可以包括诸如ITO、IZO或ITZO的透明导电材料。

存储电容器Cst可以包括像素电极PE、从存储线(未示出)分支出的存储电极(未示出)以及设置在像素电极PE和存储电极之间的绝缘层。存储线可以设置在第一基底110上，并且可以与栅极线GL1至GLm同时地设置或形成在同一层中。存储电极可以与像素电极PE部分叠置。

像素PX还可以包括示出红色、绿色和蓝色中的一种的滤色器CF。在一个实施例中，例如，滤色器CF可以设置在第二基底120上，如图2中所示。然而，发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，滤色器CF可以设置在第一基底110上。

晶体管TR响应于通过栅极线GLi提供的栅极信号而导通。通过数据线DLj接收的数据电压通过导通的晶体管TR被提供到液晶电容器Clc的像素电极PE。共电压被施加到共电极CE。

通过数据电压和共电压之间的电压电平的差而在像素电极PE和共电极CE之间产生电场。液晶层LC的液晶分子被像素电极PE和共电极CE之间产生的电场驱动。可以通过被电场驱动的液晶分子来调节或控制透光率，从而显示图像。

在实施例中，具有恒定的电压电平的存储电压可以施加到存储线。然而发明的实施例不限于此。在可选择的实施例中，共电压可以施加到存储线。存储电容器Cst可以补偿充在液晶电容器Clc中的电压。

图3是示出图1的显示面板的局部区域的剖视图。图4是示出包括图3的像素区域的显示面板的平面图。图5是示出限定图3的腔的腔限定层的透视图。

为了易于且便于描述和例证的目的，图4示出显示面板100的平面区域，图5仅示出限定腔MC的腔限定层CDL。

参照图3、图4和图5，第一基底110包括第一基体基底SUB1、设置在第一基体基底SUB1上的晶体管TR以及连接到晶体管TR的像素电极PE。显示区域DA的每个像素PX的平面区域包括像素区域PXA和设置在像素区域PXA周围的非像素区域NPXA。

晶体管TR设置在非像素区域NPXA中。每个晶体管TR包括栅电极GE、半导体层SM、源电极SE和漏电极DE。每个晶体管TR的栅电极GE设置在第一基体基底SUB1上。第一基体基底SUB1可以包括玻璃。每个晶体管TR的栅电极GE连接到栅极线GL1至GLm中的对应一条。

第一绝缘层INS1设置在第一基体基底SUB1上，并且覆盖栅电极GE。第一绝缘层INS1可以是包括无机材料的无机绝缘层。在一个实施例中，例如，第一绝缘层INS1可以包括诸如氮化硅和/或氧化硅的无机绝缘材料。

每个晶体管TR的半导体层SM设置在覆盖栅电极GE的第一绝缘层INS1上。即使图中未示出，每个晶体管TR的半导体层SM也可以包括有源层和欧姆接触层。

每个晶体管TR的彼此间隔开的源电极SE和漏电极DE可以设置在半导体层SM和第一绝缘层INS1上。半导体层SM可以在源电极SE和漏电极DE之间形成导电沟道。每个晶体管TR的源电极SE连接到数据线DL1至DLn中的对应的一条。

第二绝缘层INS2设置在第一绝缘层INS1上并覆盖晶体管TR。第二绝缘层INS2可以被定义为钝化层。第二绝缘层INS2可以是无机绝缘层。第二绝缘层INS2覆盖半导体层SM的暴露在源电极SE和漏电极DE之间的部分。

第三绝缘层INS3设置在第二绝缘层INS2上。第三绝缘层INS3可以是包括有机材料的有机绝缘层，第三绝缘层INS3的顶表面可以具有平坦形状。接触孔被限定在第二绝缘层INS2和第三绝缘层INS3中，以暴露每个晶体管TR的漏电极DE的预定区域。

像素电极PE设置在第三绝缘层INS3上。像素电极PE被设置为分别对应于像素区域PXA(或者在显示面板100的厚度方向上与像素区域PXA叠置)。每个像素电极PE通过接触孔连接到晶体管TR中的对应一个的漏电极DE。

第二基底120包括第二基体基底SUB2、滤色器CF、黑矩阵BM和共电极CE。滤色器CF和黑矩阵BM设置在第二基体基底SUB2的下方(或者设置在第二基体基底SUB2的底表面上)。滤色器CF被设置为对应于像素区域PXA(或者在厚度方向上与像素区域PXA重叠)，黑矩阵BM被设置为对应于非像素区域NPXA(或者在厚度方向与非像素区域NPXA重叠)。

滤色器CF为通过像素区域PXA传播的光提供颜色。每个滤色器CF可以是红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器中的一个。彼此相邻的像素PX的滤色器CF可以具有不同的颜色，使得相邻的像素PX显示相互不同的颜色。

黑矩阵BM阻挡在显示图像时不期望被看见的非像素区域NPXA的光。黑矩阵BM阻止可能由在与非像素区域NPXA相邻的像素区域PXA的边缘处的液晶分子的异常行为而发生的光泄露。在这样的实施例中，黑矩阵BM可以有效地阻止或防止可能发生在滤色器CF的与非像素区域NPXA相邻的边缘处的混合的色彩。

共电极CE设置在滤色器CF和黑矩阵BM下方，第四绝缘层INS4设置在共电极CE下方。第四绝缘层INS4可以包括无机绝缘层或有机绝缘层。

在实施例中，设置在第一基底110和第二基底120之间的图像显示层130可以包括液晶层LC。在实施例中，限定多个腔MC的腔限定层CDL可以设置在第三绝缘层INS3上。通过腔限定层CDL限定腔MC以暴露像素电极PE的预定区域。在腔限定层CDL的顶表面处，每个腔MC的直径可以在大约4微米至大约5微米的范围内。腔限定层CDL可以通过对有机材料进行图案化来设置或形成。用于形成腔限定层CDL的有机材料可以包括光致抗蚀剂(或光敏树脂)。

腔限定层CDL的限定每个腔MC的内侧表面IS可以与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面形成倾斜角θs。倾斜角θs可以在大约55度至大约75度的范围内。在这样的实施例中，腔限定层CDL的内侧表面IS可以是相对于由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面具有倾斜角θs(在大约55度至大约75度的范围内)的倾斜的表面。

腔MC可以与像素区域PXA叠置，并且可以具有圆台形状。在实施例中，如图5中所示，每个腔MC的直径可以朝向其顶端逐渐变大。在这样的实施例中，如图3中所示，每个腔MC的剖面可以具有倒梯形形状。第五绝缘层INS5设置在像素区域PXA的腔限定层CDL和第一基底110上。第五绝缘层INS5可以设置在腔MC中的像素电极PE上。第五绝缘层INS5可以是无机绝缘层。

液晶层LC可以设置在每个腔MC中的第五绝缘层INS5上。液晶层LC可以包含多个液晶分子LCM。当未驱动像素PX或像素电极PE和共电极CE之间没有产生电场时，液晶分子LCM可以相对于由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面垂直地取向。第二基底120设置在第五绝缘层INS5上以覆盖液晶层LC。

图6是示出显示面板的与光源相邻的预定区域的剖视图。

参照图6，密封层SL设置在第一基底110和第二基底120之间。密封层SL设置在非显示区域NDA中以围绕显示区域DA，并且使第一基底110和第二基底120彼此结合。

光源500的光源单元520可以设置为面对第一基体基底SUB1的侧表面。光源单元520的在与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面垂直的方向上的厚度(或者光源单元520在显示面板100的厚度方向上的长度)可以等于第一基体基底SUB1的厚度。

当光源单元520与第一基体基底SUB1间隔开第一距离D10时，从光源单元520朝向第一基体基底SUB1的侧表面发射的光可以以相对于第一基体基底SUB1的侧表面的法线在大约零度(0度)至大约48度的范围内的角度被提供到第一基体基底SUB1的侧表面。提供到第一基体基底SUB1的光可以在第一基体基底SUB1中被引导。第一距离D10可以被设定为大约5厘米(cm)。

图7是示出在像素的截止状态下光的行进路径的剖视图。图8是示出在像素的导通状态下光的行进路径的剖视图。

参照图7，未驱动像素PX的操作可以对应于截止状态，并且可以被定义为黑模式。在黑模式下，不驱动晶体管TR，并且也不驱动液晶层LC。在黑模式下，液晶层LC的液晶分子LCM保持处于垂直取向状态。

在实施例中，可以包括玻璃或可以由玻璃形成的第一基体基底SUB1和第二基体基底SUB2、可以包括有机绝缘材料或可以由有机绝缘材料形成的第三绝缘层INS3和腔限定层CDL以及未驱动的液晶层LC可以具有彼此相同的折射率。在一个实施例中，例如，第一基体基底SUB1、第二基体基底SUB2、第三绝缘层INS3、腔限定层CDL和未驱动的液晶层LC的折射率可以为大约1.5。

像素电极PE、共电极CE以及无机绝缘层的第一绝缘层INS1、第二绝缘层INS2、第四绝缘层INS4和第五绝缘层INS5的折射率大于第一基体基底SUB1、第二基体基底SUB2、第三绝缘层INS3、腔限定层CDL和液晶层LC的折射率。可以包括有机材料或可以由有机材料形成的滤色器CF的折射率可以大于第一基体基底SUB1的折射率，并且小于无机绝缘层的折射率。

第一基体基底SUB1的底表面平行于由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面。第一光L1以相对于第一基体基底SUB1的底表面的第一角度θ1行进，第二光L2以相对于第一基体基底SUB1的底表面的第二角度θ2行进。这里，第二角度θ2大于第一角度θ1。第一角度θ1和第二角度θ2中的每个可以等于或大于大约17度并且可以等于或小于大约48度。

在第一基体基底SUB1中以第一角度θ1行进的第一光L1可以在具有折射率比第一基体基底SUB1的折射率大的介质(例如，像素电极PE、共电极CE以及无机绝缘层的第一绝缘层INS1、第二绝缘层INS2、第四绝缘层INS4和第五绝缘层INS5)处，以大于第一角度θ1的角度被折射，但可以在具有折射率与第一基体基底SUB1的折射率相同的介质(例如，第二基体基底SUB2、第三绝缘层INS3、腔限定层CDL和未驱动的液晶层LC)中再次以第一角度θ1行进。

在第一基体基底SUB1中以第二角度θ2行进的第二光L2也可以在具有折射率比第一基体基底SUB1的折射率大的介质处以大于第二角度θ2的角度被折射，但是可以在具有折射率与第一基体基底SUB1的折射率相同的介质中再次以第二角度θ2行进。

在黑模式下，在第一基体基底SUB1中以第一角度θ1行进的第一光L1和以第二角度θ2行进的第二光L2可以在未驱动的液晶层LC中再次分别以第一角度θ1和第二角度θ2行进。在这样的实施例中，经第五绝缘层INS5传播的第一光L1和第二光L2中的每个的入射角可以小于临界角。因此，经第五绝缘层INS5传播的第一光L1和第二光L2可以进入腔限定层CDL中。

以第一角度θ1行进的第一光L1可以行进到黑矩阵BM，并且可以在黑矩阵BM中被吸收。以第二角度θ2行进的第二光L2可以行进到第二基体基底SUB2。

当以等于或小于大约48度的角度行进的光被提供到第一基体基底SUB1和第二基体基底SUB2的每个中时，光不传播到第一基体基底SUB1和第二基体基底SUB2的每个的外部，而是在第一基体基底SUB1和第二基体基底SUB2中的每个与空气层AIR之间的界面处全反射，或被黑矩阵BM阻挡。因此，以第二角度θ2行进的第二光L2在第二基体基底SUB2的顶面被全反射，并且不输出到显示面板100的外部。结果，在黑模式下不显示图像。

参照图8，驱动像素PX的操作可以对应于导通状态，并且可以被定义为白模式。数据电压通过晶体管TR施加到像素电极PE，共电压施加到共电极CE，因此，驱动液晶层LC。当液晶层LC被驱动时，液晶层LC的液晶分子LCM可以从垂直取向被驱动到水平取向。

当液晶层LC被驱动时液晶层LC的折射率可以大于当液晶层LC未被驱动时液晶层LC的折射率。在一个实施例中，例如，当液晶层LC被驱动时，液晶层LC的折射率可以大于大约1.5且等于或小于大约1.75。当液晶层LC被驱动时，液晶层LC的折射率大于第一基体基底SUB1和第二基体基底SUB2、第三绝缘层INS3和腔限定层CDL的折射率，并且小于像素电极PE、共电极CE以及第一绝缘层INS1、第二绝缘层INS2、第四绝缘层INS4和第五绝缘层INS5的折射率。

在第一基体基底SUB1中以第一角度θ1行进的第一光L1可以在折射率增大的液晶层LC处以大于第一角度θ1的角度被折射。在白模式下，经第五绝缘层INS5传播的第一光L1的入射角可以大于临界角，因此，第一光L1可以在第五绝缘层INS5和腔限定层CDL之间的界面处被全反射。在第五绝缘层INS5和腔限定层CDL之间的界面处被反射的第一光L1可以向上行进，并且可以穿过第二基体基底SUB2，因此，第一光L1可以被输出到显示面板100的外部。

在第一基体基底SUB1中以第二角度θ2行进的第二光L2可以在折射率增大的液晶层LC处以大于第二角度θ2的角度被折射。在白模式下，经第五绝缘层INS5传播的第二光L2的入射角可以大于临界角，因此，第二光L2可以在第五绝缘层INS5和腔限定层CDL之间的界面处被全反射。在第五绝缘层INS5和腔限定层CDL之间的界面处反射的第二光L2可以向上行进，并且可以穿过第二基体基底SUB2，因此，第二光L2可以被输出到显示面板100的外部。因此，可以在白模式下显示图像。

施加到共电极CE的共电压可以具有恒定的电压电平，施加到像素电极PE的数据电压可以基于所显示的灰度而具有各种电压电平。由于液晶层LC的折射率根据施加到像素电极PE的数据电压和施加到共电极CE的共电压之间的差异而变化，所以当数据电压改变时，液晶层LC的折射率可以被设定为各种值。

当像素PX被驱动时，液晶层LC的折射率可以大于大约1.5，并且可以随着像素电极PE的数据电压和共电极CE的共电压之间的差的增大而进一步增大。在一些实施例中，液晶层LC的折射率可以具有大约1.75的最大值。

使行进到液晶层LC的光被折射的角度随着液晶层LC的折射率的增大而增大。在第五绝缘层INS5和腔限定层CDL之间的界面处被全反射的光的量可以根据在液晶层LC中传播的光的折射角而改变。因此，在这样的实施例中，可以根据施加到像素电极PE的数据电压的电压电平来显示灰度。

图9A、图9B、图10A和图10B是示出在根据本发明的实施例的显示装置中折射的光的范围。

为了易于且便于描述和例证的目的，图9A、图9B、图10A和图10B示出了对应于第一基体基底SUB1的第一介质M1、对应于液晶层LC的第二介质M2以及对应于腔限定层CDL的第三介质M3。图9A和图10A中示出的第二介质M2的折射率等于在未驱动液晶层LC时液晶层LC的折射率。图9B和图10B中示出的第二介质M2的折射率等于在液晶层LC被驱动时液晶层LC的折射率。

参照图9A，在实施例中，第一介质M1、第二介质M2和第三介质M3具有彼此相同的折射率。对应于腔限定层CDL的第三介质M3的内侧表面IS可以与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面形成倾斜角θs。倾斜角θs可以是大约70度。

在第一介质M1中，第三光L3和第四光L4相对于第一介质M1的底表面分别以预定角度行进。第三光L3与第一介质M1的底表面之间的角度可以大于第四光L4与第一介质M1的底表面之间的角度。第三光L3和第四光L4可以是在第一介质M1中相对于第一介质M1的底表面以大约17度至大约48度的范围内的角度行进的光中的任何两个。第一介质M1的底表面可以平行于由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面。

相对于第一介质M1的底表面以预定的角度行进的第三光L3和第四光L4在没有被全反射的情况下(即，保持其角度的同时)穿过第二介质M2。在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处，第三光L3和第四光L4的入射角小于临界角θc。因此，第三光L3和第四光L4在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处没有被全反射，而是行进到第三介质M3中。

参照图9B，第二介质M2的折射率大于第一介质M1的折射率和第三介质M3的折射率。从第一介质M1的底表面以预定角度行进的第三光L3和第四光L4在第一介质M1和第二介质M2之间的界面处以大于预定角度的角度被全部地折射，并且穿过第二介质M2。

在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处，第三光L3的入射角可以大于临界角θc。然而，在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处，第四光L4的入射角可以小于临界角θc。因此，第三光L3在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处被全反射。然而，第四光L4在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处没有被全反射，而是传播到第三介质M3中。因此，当第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角为大约70度时，以大约17度至大约48度范围内的角度行进的第三光L3可以在第二介质M2和第三介质M3之间的界面被全反射，而以大约17度至大约48度范围内的另一角度行进的第四光L4不会在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处被全反射。

参照图10A，在可选择的实施例中，第一介质M1、第二介质M2和第三介质M3可以具有彼此相同的折射率，第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角θs可以是大约60度。

从第一介质M1的底表面以预定角度行进的第三光L3和第四光L4在没有全反射的情况下或者保持其角度的同时穿过第二介质M2。因为在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处，第三光L3和第四光L4的入射角小于临界角θc，所以第三光L3和第四光L4在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处没有被全反射，而行进到第三介质M3中。

参照图10B，第二介质M2的折射率大于第一介质M1的折射率和第三介质M3的折射率，第三光L3和第四光L4以较大的角度在第一介质M1和第二介质M2的界面处折射，以行进到第二介质M2中。

在第二介质M2和第三和M3之间的界面处，第三光L3的入射角可以大于临界角θc。在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处，第四光L4的入射角也可以大于临界角θc。因此，第三光L3和第四光L4在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处被全反射。在这样的实施例中，当第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角为大约60度时，以从大约17度到大约48度的范围内的角度行进的光中的第三光L3和第四光L4在第二介质M2和第三介质M3之间的界面处被全反射。

在上述的这样的实施方式中，在第三介质M3的内侧表面IS处的被全反射的光的量可以随着第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角的增大而减小。在这样的实施方式中，在第三介质M3的内侧表面IS处被全反射的光的量可以随着第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角的减小而增大。

图9B和图10B仅示出了与当液晶层LC被驱动时折射率比液晶层LC的折射率小的腔限定层CDL对应的第三介质M3。然而，即使第五绝缘层INS5设置在第三介质M3上，在第三介质M3的内侧表面IS处被全反射的光的量也可以与参照图9B和图10B描述的操作类似地根据第三介质M3的内侧表面IS的倾斜角来改变。

在发明的一些实施例中，腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角可被设定在大约55度至大约75度的范围内。当腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角被设定在大约55度至大约75度的范围内并且驱动液晶层LC时，在第一基体基底SUB1中相对于第一基体基底SUB1的底表面以从第一角度到第二角度的范围内的角度行进的光可以在腔限定层CDL的内侧表面IS处被全反射。这里，第二角度大于第一角度。第一角度可以被定义为光在腔限定层CDL的内侧表面IS处被全反射的最小角度。第二角度可以被定义为光在腔限定层CDL的内侧表面IS处被全反射的最大角度。

当腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角度为大约55度时，第一角度可以被设定为大约17度，第二角度可以被设定为大约48度。随着腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角增大，第一角度可以增大为大于约17度。当腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角在大约55度至大约75度的范围内时，第二角度可以为大约48度。当腔限定层CDL的内侧表面IS的倾斜角被设定在从大约55度到大约75度的范围内时，用户可以正常地观看图像。

结果，在腔限定层CDL的内侧表面IS处的被全反射的光可以是在第一基体基底SUB1中相对于第一基体基底SUB1的底表面以从大约17度至大约48度的范围内的角度行进的光。

在本发明的一些实施例中，光源500直接向第一基底110提供光。在这样的实施例中，腔限定层CDL设置在第一基底110上。液晶层LC设置在腔MC中。因此，可以实现黑模式和白模式。在这种实施例中，光在没有光学片、导光板和偏振板的情况下被提供到显示面板，从而显示图像。因此，可以基本减小显示装置600的总厚度，并且不会发生由光学片和偏振板造成的光损失，从而提高发光效率。

图11至图14是示出根据发明的一些实施例的制造显示装置的方法的剖视图。

参照图11，在制造显示装置的方法的实施例中，准备第一基体基底SUB1，在非像素区域NPXA的第一基体基底SUB1上设置晶体管TR。设置第三绝缘层INS3以覆盖晶体管TR。在第三绝缘层INS3上设置像素电极PE，以对应于像素区域PXA。像素电极PE连接到晶体管TR。结果，可以制造第一基底110。

参照图12，在第一基底110上设置限定腔MC的腔限定层CDL。在这样的实施例中，可以在第一基底110上设置光致抗蚀剂，可以通过曝光工艺和显影工艺去除光致抗蚀剂的与像素区域PXA对应的部分，以形成限定腔MC的腔限定层CDL。

腔MC可以具有圆台形状，每个腔MC的直径可以从每个腔MC的底端朝向顶端逐渐变大。结果，每个腔MC的剖面可以具有倒梯形形状。在这样的实施例中，如上所述，腔限定层CDL的限定每个腔MC的内侧表面IS可以相对于第一基体基底SUB1的底表面具有大约55度至大约75度的范围内的倾斜角。

参照图13，在腔限定层CDL以及第一基底110的通过腔MC暴露的像素电极PE上设置第五绝缘层INS5。在腔MC中的第五绝缘层INS5上设置液晶层LC。液晶层LC设置在像素区域PXA中。

参照图14，在第五绝缘层INS5上设置第二基底120以覆盖液晶层LC，从而可以制造显示装置600。

图15是示出根据发明的可选择的实施例的显示装置的显示面板的局部区域的剖视图。

为了易于且便于描述和例证的目的，除了第五绝缘层INS5之外，图15中的剖视图与图3中示出的剖视图基本相同。已经利用与上面用来描述图3中示出的显示装置的显示面板的实施例的附图标记相同的附图标记来标示图15中示出的相同的元件或同样的元件，在下文中将省略或简化对所述元件的任何重复的详细描述。

在实施例中，如图3中所示，第五绝缘层INS5设置在腔限定层CDL和第一基底110的像素电极PE上。在可选择的实施例中，参照图15，省略了第五绝缘层INS5。在这样的实施例中，限定腔MC的腔限定层CDL可以设置在显示面板100'的第一基底110上，液晶层LC可以设置在腔MC中，第二基底120可以设置在腔限定层CDL上以覆盖液晶层LC。在省略了第五绝缘层INS5的这样的实施例中，如参照图9A、图9B、图10A和图10B描述的，光可以在腔限定层CDL的内侧表面IS处被全反射，以显示图像。

图16是示出根据本发明的另一可选择的实施例的显示装置的分解的透视图。图17是示出图16的快门面板(shutter panel)的剖视图。

为了易于且便于描述和例证的目的，图17示出了与图3中的剖视图基本对应的剖视图。

参照图16和图17，显示装置700的示例性实施例包括快门面板SP和设置在快门面板SP上的显示面板DP。除了滤色器CF之外，快门面板SP具有与图1的显示装置600的元件和功能基本相同的元件和基本相同的功能。在示例性实施例中，如图3中所示，显示装置600包括设置在显示面板100的第二基体基底SUB2下方的滤色器CF。在可选择的示例性实施例中，如图17中所示，快门面板SP包括设置在第二基体基底SUB2下方的替代滤色器CF的多个第六绝缘层INS6。第六绝缘层INS6可以是有机绝缘层，并且可以设置为与像素区域PXA对应(或者与像素区域PXA在厚度方向上重叠)。快门面板SP的其他元件与图1和图3中示出的显示装置600的对应元件基本相同。

快门面板SP产生光并向显示面板DP提供产生的光。在一个示例性实施例中，例如，因为除了滤色器CF之外快门面板SP具有与图1的显示装置600的元件相同的元件，所以快门面板SP包括光源500并且在向上的方向上输出从光源500产生的光。快门面板SP还包括图1中示出的栅极驱动器200、数据驱动器400和印刷电路板300。与上面参照图7和图8描述的显示装置600的像素PX的操作类似，快门面板SP可以在黑模式和白模式下操作。

当快门面板SP在黑模式下操作时，快门面板SP不发光或不输出光。当快门面板SP在白模式下操作时，快门面板SP发光或输出光。因为快门面板SP不包括滤色器CF，所以快门面板SP不显示图像。然而，与普通的背光单元类似，快门面板SP产生光并向显示面板DP提供产生的光。

显示面板DP包括第一基底SB1、面向第一基底SB1的第二基底SB2以及设置在第一基底SB1和第二基底SB2之间的液晶层LCY。第一基底SB1包括在第一方向DR1上延伸的多条栅极线G1至Gm、在第二方向DR2延伸的多条数据线D1至Dn以及与栅极线G1至Gm和数据线D1至Dn连接的多个像素PIX。在图16中，为了易于且便于描述和例证的目的，示出了一个像素PIX，但不限于此。在这样的实施例中，多个像素PIX可以设置在第一基底SB1上。

即使图16中未示出，像素PIX的像素电极也设置在第一基底SB1上，并且滤色器和共电极设置在第二基底SB2上。滤色器对应于像素PIX(或与像素PIX重叠)，共电极面对像素电极。在这样的实施例中，图16的显示面板DP可以不包括图3中示出的腔限定层CDL。

显示装置700包括栅极驱动器GD、数据驱动器DD以及设置为驱动显示面板DP的印刷电路板PCB。栅极驱动器GD、数据驱动器DD和印刷电路板PCB与图1中示出的栅极驱动器200、数据驱动器400和印刷电路板300基本相同。

在这样的实施例中，栅极驱动器GD设置在第一基底SB1上并且连接到栅极线G1至Gm。数据驱动器DD包括多个源极驱动芯片S-IC。源极驱动芯片S-IC设置或安装在柔性电路板FPCB上，以连接到第一基底SB1。连接到第一基底SB1的源极驱动芯片S-IC连接到第一基底SB1的数据线D1至Dn。

设置在印刷电路板PCB上的时序控制器(未示出)输出栅极控制信号、数据控制信号和图像数据。栅极驱动器GD通过控制线CNL从时序控制器接收栅极控制信号，并响应于栅极控制信号产生多个栅极信号。栅极信号通过栅极线G1至Gm被提供到像素PIX。

数据驱动器DD从时序控制器接收图像数据和数据控制信号，并响应于数据控制信号产生与图像数据对应的数据电压。数据电压通过数据线D1到Dn被提供到像素PIX。

像素PIX响应于栅极信号接收数据电压并显示与数据电压对应的灰度。像素PIX的液晶层可以被栅极信号和数据电压驱动，可以通过被驱动的液晶层LCY来调节或控制透光率，从而显示图像。

图18是示出当图16的显示装置在黑模式下操作时显示装置的剖视图。图19是示出当图16的显示装置在白模式下操作时显示装置的剖视图。为了易于且便于描述和例证的目的，图18和图19示出了与图17中的剖视图对应的剖视图。

参照图18，图18中示出的快门面板SP的黑模式操作与图7中示出的显示面板100的黑模式操作基本相同。当快门面板SP在黑模式下操作时，快门面板SP中产生的光L1和L2在快门面板SP中被阻挡，并且不提供到显示面板DP。因此，显示装置700可以在黑模式下操作。

参照图19，图19中示出的快门面板SP的白模式操作与图8中示出的显示面板100的白模式操作基本相同。当快门面板SP在白模式下操作时，快门面板SP中产生的光L1和L2穿过快门面板SP，以提供到显示面板DP。因此，显示装置700可以在白模式下操作。

通常，对比度被定义为最亮屏幕与最暗屏幕的比率。颜色再现范围可以随着对比度的增大而增大，因此，可以向用户提供更高质量的图像。为了增大对比度，具有传播(白模式)和阻挡(黑模式)在背光单元中产生的光的光快门功能的附加快门面板(以下被称为“常规快门面板”)可以设置在显示面板和背光单元之间。亮屏(白模式)和暗屏(黑模式)之间的亮度的差可以通过这样的传统的快门面板而增大。

然而，这样的传统的快门面板具有与显示面板的元件基本相同的元件，并且设置在背光单元和显示面板之间。背光单元中产生的光可以在穿过背光单元的光学构件时会聚，并随后可以被输出。然而，当光穿过光学构件时，会发生光的损失。此外，当光穿过传统的快门面板时，会额外地发生光的损失。因为由于光的损失而减少了光的亮度，所以会减少由显示装置产生的图像的亮度。此外，因为添加了传统的快门面板，所以会增加显示装置的总厚度。

根据发明的示例性实施例，如上面参照图16和18描述，显示装置700的快门面板SP可以执行背光单元的功能和光快门的功能。因此，快门面板SP可以防止显示装置700的亮度减小，并且可以改善显示装置700的对比度。在这样的实施例中，因为没有使用执行光快门功能的附加面板，所以可以减小显示装置700的总厚度。

根据发明的一些实施例，可以利用不使用导光板、光学片和偏振板而直接提供到显示面板的光来显示图像，从而可以改善显示装置的发光效率，并且可以减少显示装置的厚度。

虽然已经参照示例性实施例描述了发明，但是对于本领域技术人员明显的是，在不脱离发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变化和修改。因此，应当理解的是，上述实施例不是限制性的，而是示例性的。因此，本发明的范围由权利要求及其等同物的最广泛的许可解释来确定，而不受前述描述的局限或限制。

Claims (12)

1.一种显示装置，所述显示装置包括：

第一基底，限定多个像素区域和围绕所述多个像素区域的非像素区域；

腔限定层，设置在所述第一基底上，其中，所述腔限定层限定与所述多个像素区域对应的多个腔；

绝缘层，设置在所述腔限定层上和所述多个腔中；

液晶层，设置在所述多个腔中的所述绝缘层上；

第二基底，设置在所述绝缘层上以覆盖所述液晶层；以及

光源，与所述第一基底的基体基底的侧表面间隔开预定的距离，

其中，当所述液晶层没有被驱动时，所述液晶层的折射率等于所述腔限定层的折射率，

其中，当所述液晶层被驱动时，所述液晶层的折射率大于所述腔限定层的折射率，

其中，光源向所述第一基底的所述基体基底的所述侧表面提供光。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，

所述绝缘层包括无机材料，以及

所述腔限定层包括有机材料。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，

当所述液晶层没有被驱动时，所述液晶层的折射率为1.5，以及

当所述液晶层被驱动时，所述液晶层的折射率大于1.5且等于或小于1.75。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述液晶层的折射率和所述腔限定层的折射率小于所述绝缘层的折射率。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，

所述多个腔中的每个腔具有圆台形状，

所述多个腔中的每个腔的直径从其底部向其顶部逐渐变大，以及

所述多个腔中的每个腔的剖面具有倒梯形形状。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述腔限定层的限定所述多个腔中的每个腔的内侧表面是倾斜的表面，所述倾斜的表面相对于所述第一基底的底表面具有从55度至75度的范围内的倾斜角。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，在所述光源和所述第一基底的所述基体基底之间的所述预定的距离为5厘米。

8.根据权利要求6所述的显示装置，其中，从所述光源朝向所述第一基底的所述基体基底的所述侧表面发射的光相对于所述第一基底的所述基体基底的底表面形成从零度至48度的范围内的角。

9.根据权利要求6所述的显示装置，其中，

当所述液晶层没有被驱动时，相对于所述第一基底的所述底表面以从第一角度至第二角度的范围内的角度在所述第一基底中行进的光穿过所述液晶层和所述腔限定层，以及

当所述液晶层被驱动时，以从所述第一角度至所述第二角度的所述范围内的所述角度在所述第一基底中行进的所述光穿过所述液晶层并且在所述腔限定层的所述内侧表面处被全反射。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，

所述腔限定层的所述内侧表面的所述倾斜角为55度，

所述第二角度大于所述第一角度，

所述第二角度为48度，以及

所述第一角度为17度。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，随着所述腔限定层的所述内侧表面的所述倾斜角增大到大于55度，所述第一角度增大到大于17度。

12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，

所述第一基底包括：

多个像素电极，对应于所述多个像素区域；以及

多个晶体管，连接到所述多个像素电极，

所述第二基底包括：

共电极，面对所述多个像素电极，并且所述液晶层置于所述共电极和所述多个像素电极之间，

所述液晶层包括对于所述第一基底的底表面垂直地取向的多个液晶分子，以及

当所述液晶层被驱动时，所述多个液晶分子从垂直取向被驱动为水平取向。

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