CN109407429A - 显示器 - Google Patents

Abstract

一种显示器，其包含显示层、光闸层以及背光模块。显示层包含第一液晶层、多个第一像素电极以及彩色滤光层，其中第一像素电极与彩色滤光层分别位于第一液晶层的相对两侧面，或者，第一像素电极与彩色滤光层分别位于第一液晶层的同一侧面。光闸层包含第二液晶层、多个第二像素电极与共通电极层，且第二液晶层夹设于第二像素电极与共通电极层之间，其中光闸层分割出多个调光区域，每一调光区域内的第二像素电极的电位相同。背光模块提供光线于光闸层与显示层，且光闸层与显示层分别位于背光模块的同一侧面。

Description

显示器

技术领域

本公开涉及一种显示器。

背景技术

目前的显示器在对比度上受到硬件本身的限制而难以有进一步的突破，而导致在特定应用情境下对比度过低而使屏幕内容无法辨识。举例而言，在高亮度的环境中，显示器可能会反射外部光线，而使得整体画面过亮。基于成本考量，现有的硬件本身又难以再进一步突破，而使得上述问题难以克服。

发明内容

本公开涉及一种显示器，其包含显示层、光闸层以及背光模块。显示层包含第一液晶层、多个第一像素电极以及彩色滤光层，其中第一像素电极与彩色滤光层分别位于第一液晶层的相对两侧面，或者，第一像素电极与彩色滤光层分别位于第一液晶层的同一侧面。光闸层包含第二液晶层、多个第二像素电极与共通电极层，且第二液晶层夹设于第二像素电极与共通电极层之间，其中光闸层分割出多个调光区域，每一调光区域内的第二像素电极的电位相同。背光模块提供光线于光闸层与显示层，且光闸层与显示层分别位于背光模块的同一侧面。

本公开的另一面向亦涉及一种显示器，其包含显示模块、光闸层以及电压线。显示模块包含彩色结构层。光闸层叠设于显示模块，且光闸层包含液晶层、多个像素电极与共通电极层。液晶层设置于像素电极与共通电极层之间，其中光闸层分割出多个三角形区域。每一这些三角形区域内的所有这些像素电极共用一条这些电压线。

总结而言，本公开所提出的显示器于显示层上叠设一层光闸层，进一步改善显示器先天所具有的暗态漏光问题。此外，通过将光闸层内各个像素区域组合为调光区域，降低了制作光闸层所需的配线数量。最后，通过将调光区域设计为不同的几何形状，以适于不同的显示内容，有利于显示器的显示品质。

附图说明

图1示出依据本公开一实施方式的显示器的正视示意图。

图2示出图1中显示器的剖面图。

图3示出图2所示的第一像素电极层的电性示意图。

图4示出依据本公开一实施方式的显示层与光闸层在空间上的像素排列示意图。

图5A示出依据本公开一实施方式的光闸层中每个调光区域所包含的像素区域的示意图。

图5B示出图5A所示的实施方式的另一种实施方式。

图5C示出依据本公开另一实施方式的光闸层中每个调光区域所包含的像素区域的示意图。

图6示出依据本公开一实施方式的显示器的显示画面示意图。

附图标记说明：

100：显示器

110：显示层

111：第一液晶层

112：第一像素电极层

112a：第一像素电极

113：第一共通电极层

114：彩色滤光层

120：光闸层

121：第二液晶层

122：第二像素电极层

122a：第二像素电极

123：第二共通电极层

130：背光模块

C1、C2：圆圈图像

DR：调光区域

G1、G2……Gm：栅极线

P1、P2：像素区域

S1、S2……Sn：源极线

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出。并且，除非有其他表示，在不同附图中相同的元件符号可视为相对应的元件。这些附图的示出是为了清楚表达这些实施方式中各元件之间的连接关系，并非示出各元件的实际尺寸。

请参见图1，其示出依据本公开一实施方式的显示器100的正视示意图。如图1所示，本实施方式的显示器100可设置于一般汽车的驾驶座前方，并显示各种行车相关信息，如时间、车速、剩余油量、车内温度等。相较于过往的指针式仪表板，显示器100能更灵活的呈现不同信息。具体而言，本实施方式中的显示器100为液晶显示器(liquid crystaldisplay，LCD)，但在其他实施方式中亦可替换为任何具有显示功能的显示模块。举例而言，显示模块内可包含有彩色结构层，而彩色结构层可为包含彩色滤光片的滤光层、包含有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)的有机发光层、包含发光二极管(light emitting diode，LED)的发光层，或上述任一者的其一或组合。

接下来请参照图2，其示出图1中显示器100的剖面图。如图2所示，显示器100主要包含显示层110、光闸层120以及背光模块130。显示层110包含第一液晶层111、第一像素电极层112、第一共通电极层113以及彩色滤光层114，其中第一像素电极层112与彩色滤光层114分别位于第一液晶层111的相对两侧面。光闸层120包含第二液晶层121、第二像素电极层122以及第二共通电极层123，其中第二液晶层121夹设于第二像素电极层122与第二共通电极层123之间。背光模块130提供光线至显示层110与光闸层120，且显示层110与光闸层120分别位于背光模块130的同一侧面。

图2中所示出的叠构图仅为举例，本公开并不以此为限。举例而言，显示器100亦可采用阵列上彩色滤光片(color filter on array，COA)结构。在此情形下，第一像素电极层112与彩色滤光层114将位于第一液晶层111的同一侧面。

接下来请参照图3，其示出图2所示的第一像素电极层112的电性示意图。如图2以及图3所示，第一像素电极层112内包含有多个第一像素电极112a(在图3中未实际示出)、多个薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、多条栅极线G1、G2……Gm以及多条源极线S1、S2……Sn。在本实施方式中，栅极线与源极线彼此垂直设置，呈矩阵式排列，其中矩阵的每一格为一个像素区域P1，其内设置有一个第一像素电极112a以及一个薄膜晶体管。薄膜晶体管电性连接至对应的栅极线、源极线以及第一像素电极112a。于图3的实施例中，栅极线与源极线分别为直线，且彼此实质上正交，然而，本发明不以此为限，举例来说，于另一实施例中，栅极线可为直线设计，而源极线则为类似锯齿形线条(zigzag)，使得栅极线与源极线彼此相交后，形成多个平行四边形或类似平行四边形的像素区域P1。

如图2以及图3所示，当一个薄膜晶体管所连接的栅极线与源极线同时受电压驱动，则其连接的第一像素电极112a亦将改变电位，促使夹设于第一像素电极层112与第一共通电极层113之间的第一液晶层111内的液晶分子改变排列方向，以此改变由背光模块130所发出光线的穿透率。通过上述方法，将能控制每个像素区域P1的灰阶值(gray-scale)。

在本实施方式中，显示层110的每个像素区域P1的灰阶值共有256阶。具体而言，显示层110可以通过调整每个第一像素电极112a的电位，来控制每个像素区域P1的透光率；而在一些实施方式中，可以通过一单位时间内每个第一像素电极112a的明暗时间比，来控制每个像素区域P1所呈现的平均明暗值。

如图2所示，彩色滤光层114与背光模块130位于第一液晶层111的相对两侧。彩色滤光层114内包含有多种颜色的滤光片，如红色(r)、绿色(g)以及蓝色(b)的滤光片。在一些实施方式中，彩色滤光层114中包含有红色、绿色、蓝色以及白色的滤光片。在本实施方式中，每个滤光片覆盖住一个像素区域P1，因此彩色滤光层114能将通过每个像素区域P1的光线转换为不同的颜色。如此一来，显示器100整体可通过空间混色的方式，呈现出彩色的画面。

以上简介了显示器100的显示层110呈现彩色画面的技术手段，然而肇因于液晶本身的特性，在未施加电压的情形下，仍然会允许小部分的光线穿过，因此显示层110可能会产生暗态漏光的现象。暗态漏光使显示出的画面对比度降低，在某些应用情境下会造成内容无法辨识。以应用于行车环境中的显示器100为例，阳光可能会直射于显示器100最上层的盖板玻璃，而被盖板玻璃反射的光线又进一步使显示画面的对比度劣化至无法辨识的程度。

在本实施方式中，显示器100中所包含的光闸层120可以改善上述暗态漏光的问题。如图2所示，光闸层120的第二像素电极层122内包含有多个第二像素电极122a，每个第二像素电极122a对应至一个像素区域P2(可参考图4)。通过改变第二像素电极122a的电压来改变第二液晶层121的方向，即可控制光闸层120内不同像素区域P1的光线穿透率。通过调整光闸层120内各像素区域P2的光线穿透率，将能控制显示层110在暗态时所溢漏出的光线，改善显示器100整体因暗态漏光所导致的对比度降低。

具体而言可参考图4，其示出依据本公开一实施方式的显示层110与光闸层120在空间上的像素排列示意图。如图4所示，显示层110中具有多个像素区域P1，而光闸层120中具有多个像素区域P2。在本实施方式中，像素区域P1与像素区域P2皆为矩形，并以矩阵式排列，且两者尺寸相同。在一些实施方式中，亦可采用不同形状的像素区域P1与像素区域P2。举例而言，像素区域P1与像素区域P2本身可为三角形、六角形或其他多边形的设计。在一些实施方式中，像素区域P1与像素区域P2的尺寸可以是相异的，且两者之间可以对齐设置或交错设置。也就是说，显示层110与光闸层120的像素结构彼此之间可以是独立的，本领域人士可以依据实务需求进行各种变动。

举例而言，可以依据显示器100的使用情境，来调整光闸层120的像素结构。以本实施方式为例，在应用于行车状态下的显示器100，显示的信息以文字及简图为主，对比度的重要性更甚于分辨率。权衡制作成本之下，光闸层120中像素区域P2的密度可以小于显示层110中像素区域P1的密度，仍然能够在维持一定清晰度的前提下提升显示器100的明暗对比。

在分辨率需求更低的情形下，还可以进一步将光闸层120内的多个像素区域P2组合成一个调光区域DR以作为光闸层120的基本像素单元，来实现制作成本上的优势。具体而言请参照图5A，其示出依据本公开一实施方式的光闸层120中每个调光区域DR所包含的像素区域P2的示意图。

如图5A所示，在一些实施方式中，光闸层120中可以进一步分割出多个调光区域(dimming region，DR)，而每个调光区域DR内涵盖有多个像素区域P2。在本实施方式中，每个调光区域DR近似于等腰三角形。同时参照图2可以了解，每个调光区域DR在垂直投影至像素区域P2上的位置对应于数量为一个以上的第二像素电极122a。此外，同一个调光区域DR中所有像素区域P2内的第二像素电极122a彼此电性连接而维持为同电位。若对一个调光区域DR内的一个第二像素电极122a施加外部电压，调光区域DR内所有的第二像素电极122a将会同时改变电位，并同时改变对应至该调光区域DR的第二液晶层121的透光率。也就是说，在这样的实施方式中，光闸层120的最小像素单元并非像素区域P2，而是由多个像素区域P2所组成的调光区域DR。

在设计有调光区域DR的实施方式，大幅减少了栅极线以及源极线的数量，并缩减对应控制板的成本。举例而言，在图5A所示的实施方式中，每九个像素区域P2组成一个调光区域DR，而此调光区域DR仅需一条对应的栅极线以及源极线进行控制。换句话说，所使用的栅极线以及源极线的数量缩减为原先的三分之一。

在一些实施方式中，调光区域DR的数量较少，每个调光区域DR可以分别电性连接至一条电压线，外部控制板可以直接通过各条电压线控制每个调光区域DR的透光率。在一些情况下，光闸层120的分辨率仅需达到显示层110的分辨率的1/40，仍可实现本公开所阐述的效果。以采用分辨率为720*1280的显示层110为例，光闸层120则包含了18*32个调光区域DR，总共仅需576条电压线即可，在边框配线上亦不会造成问题。单纯使用电压线控制调光区域DR，可以省略薄膜晶体管的成本，在制造成本上有显着的优势。在这种实施方式中，第二共通电极层123还可对应制作为一整面的电压板，进一步简化制造程序。

如图5A所示，在本实施方式中，每个等腰三角形以顶点对顶点，底边对底边的方式衔接。也就是说，三角形的调光区域DR各自的底边共同形成一直线，且每六个三角形的调光区域DR共用一个顶点。

在其他实施方式中，等腰三角形可以以其他方式衔接。举例而言，可参考图5B，其示出图5A所示的实施方式的另一种实施方式。在图5B中，调光区域DR的三角形顶点在直列方向上彼此对齐。在此情形下，每三个三角形的调光区域DR共用一个顶点，而该顶点位于另一个三角形的调光区域DR的底边上。在其他实施方式中，调光区域DR亦可近似为正三角形、直角三角形或其他能够铺满整个光闸层120的平面的三角形。

在不同的实施方式中，三角形的尺寸可依据实务需求设计。举例而言，若等腰三角形中一个边长为L，则另外两个边的长度可介于0.85L～1.15L之间。

接下来请参考图5C，其示出依据本公开另一实施方式的光闸层120中每个调光区域DR所包含的像素区域P2的示意图。在图5C所示的实施方式中，每个调光区域DR近似为正六边形，而这些正六边形彼此蜂巢式地衔接。

上述图5A至图5C简介了不同调光区域DR的形状。在图5A至图5C中，调光区域DR仅由10至12个像素区域P2组成，因此光闸层120具有很高的分辨率。然本公开并不以上述为限，本领域人士可以依据显示器100实际尺寸的大小，以及显示层110对应的分辨率来调整每个调光区域DR的尺寸。

举例而言，在前述的实施方式中，光闸层120的分辨率为显示层110的分辨率的1/40。也就是说，光闸层120中可以由40个像素区域P2组合出一个调光区域DR。由较多像素区域P2所组合出的调光区域DR可以组合出很趋近于实际正三角形、正四边形、正六边形或甚至其他几何形状的调光区域DR。

在此可以参照图6。图6示出依据本公开一实施方式的显示器100的显示画面示意图。在图6中，为了简洁起见而省略了显示层110，而仅示出示出光闸层120与显示层110所显示出的图像(圆圈图像C1)的对应关系。

如图6所示，光闸层120由多个正三角形的调光区域DR组成，而这些调光区域DR依据显示层110显示的图像改变调光区域DR的光线穿透率。举例而言，在图6中显示层110显示出一个圆圈图像C1，光闸层120则使圆圈图像C1通过的调光区域DR的穿透率增加，而在光闸层120上产生了圆圈图像C2。如图6所示，由于显示层110的分辨率较高，因此产生的圆形图像C1具有很平滑的轮廓，而光闸层120的分辨率较低，因此产生的圆形图像C2的轮廓有部分呈现锯齿型。在本实施方式中，圆圈图像C2完整涵盖了圆圈图像C1，而使得圆圈图像C1能够由通过光闸层120而显示出来。

不同形状的调光区域DR适合表现不同轮廓形状的图像，因此本领域人士可以依据显示层110实际的显示内容，使显示器100搭载适当的光闸层120。举图6所示的实施方式为例，显示器100搭载了具有正三角形调光区域DR的光闸层120，正三角形的调光区域DR可以更好的显示出圆圈图像C1，此乃肇因于正三角形或在平面上斜向拼接，因此更适于显示具有斜向延伸线条的图形。同样地，采用正六边形的调光区域DR亦具有上述效果，于此便不重复示出。

在图6所示的实施方示中，每个调光区域DR的灰阶值共有2阶。也就是说，依据显示层110所显示的图像，每个调光区域DR的透光率为100％或0％。在一些实施方式中，光闸层120的灰阶值可以超过2，以此进一步调整显示层110所显示画面的明暗对比。举例而言，若灰阶值为3，每个调光区域DR的透光率可以为100％、50％或0％，如此一来在图6的实施方式中，可以依据圆圈图像C1在每个调光区域DR所占据的比例，来决定每个调光区域DR的透光率。如此一来，可以使显示层110所呈现的图像边缘实现渐层效果，视觉上较为柔和。

总结而言，本公开所提出的显示器于显示层上叠设一层光闸层，进一步改善显示器先天所具有的暗态漏光问题。此外，通过将光闸层内各个像素区域组合为调光区域，降低了制作光闸层所需的配线数量。最后，通过将调光区域设计为不同的几何形状，以适于不同的显示内容，有利于显示器的显示品质。

本公开已由范例及上述实施方式描述，应了解本发明并不限于所公开的实施方式。相反的，本发明涵盖多种变动及近似的布置(如，此领域中的通常技艺者所能明显得知者)。因此，附加的权利要求应依据最宽的解释以涵盖所有此类变动及近似布置。

Claims (11)

1.一种显示器，包含：

一显示层，包含一第一液晶层、多个第一像素电极以及一彩色滤光层，其中多个第一像素电极与该彩色滤光层分别位于该第一液晶层的相对两侧面，或者，多个第一像素电极与该彩色滤光层分别位于该第一液晶层的同一侧面；

一光闸层，包含一第二液晶层、多个第二像素电极与一共通电极层，且该第二液晶层夹设于所述多个第二像素电极与该共通电极层之间，其中该光闸层分割出多个调光区域，每一所述多个调光区域内的所述多个第二像素电极的电位相同；以及

一背光模块，提供一光线于该光闸层与该显示层，且该光闸层与该显示层分别位于该背光模块的同一侧面。

2.如权利要求1所述的显示器，其中所述多个调光区域的每一者为三角形，其三角形任一边长为L，另两边长为0.85L～1.15L，且其三角形亦可为等腰三角形或正三角形。

3.如权利要求2所述的显示器，其中每一排的所述多个等腰三角形各自的底边共同形成一直线。

4.如权利要求3所述的显示器，其中每六个所述多个等腰三角形共用一顶点。

5.如权利要求3所述的显示器，其中每三个所述多个等腰三角形共用一顶点，且该顶点位于所述多个等腰三角形中一者的一底边上。

6.如权利要求1所述的显示器，其中所述多个调光区域为三角形、正三角形或正六边形。

7.如权利要求1所述的显示器，还包含多个电压线，每一所述多个调光区域内的所有所述多个第二像素电极共用至少一的所述多个电压线。

8.一种显示器，包含：

一显示模块，包含一彩色结构层；以及

一光闸层，叠设于该显示模块，并该光闸层包含一液晶层、多个像素电极与一共通电极层，且该液晶层设置于所述多个像素电极与该共通电极层之间，其中该光闸层分割出多个三角形区域；

多个电压线，每一所述多个三角形区域内的所有所述多个像素电极共用至少一的所述多个电压线。

9.如权利要求8所述的显示器，其中所述多个三角形区域为等腰三角形。

10.如权利要求8所述的显示器，其中每一所述多个三角形区域在垂直投影方向上的位置对应于数量为一个以上的该像素电极。

11.如权利要求8所述的显示器，其中该彩色结构层可为一滤光层、一有机发光层、一发光二极管的其中择一或其组合。