专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种液晶显示装置，尤其涉及一种具有梯度折射率的膜状透镜的液晶 显示装置及其制造方法。
背景技术：
液晶显示器(IXD)的亮度是设计上重要的考量项目之一，而一般来说IXD的透过 率损失其中主要是因为开口率造成的。所以传统上，提高液晶显示器的亮度的方法一般是 增加开口率或是在背光模组中使用增亮膜。一般改善开口率问题可直接透过像素设计以及 解析能力高的制程能力来达到。但是，开口率有其极限，无法到达100%的开口率，所以这些 都无法完全消除因开口率而造成的透过率损失。而且，若利用增加开口率的方式来提高液 晶显示器的亮度时，不仅会提高工艺的难度，同时也会有增加成本负担的问题。另一个增加亮度的方法是使用透镜来改变光的行进方向，使得光线都射入开口 区。如此可以不需考虑开口率的问题来设计像素。请参见图1，图1所示为现有技术中的液 晶显示装置的示意图。液晶显示装置1包括背光摸组2和液晶显示面板3，液晶显示面板3 包括有第二基板4、第一基板5以及夹在两基板间的液晶层6，其中以在第二基板4上形成 的阵列块9示意液晶显示面板3的开口率。其中第一基板5上设置有多个可透光区域。在 液晶显示面板3的第二基板4的表面上制作微透镜(mirolens)阵列7，利用微透镜7微米 级以下的尺寸，再通过增加微透镜7的曲面结构的曲度来更加增加液晶显示装置1的亮度。 虽然微透镜7使得液晶显示面板3的开口率有一定程度的改善，但也由于微透镜7的尺寸 大小是微米级以下的尺寸，且其表面结构为曲面结构，所以在制作上不容易控制，因其需要 蚀刻来制作透镜3以及额外的平坦层8来补偿微透镜7的曲面。因此，如何在降低成本负担的情况下，且能同时不增加工艺控制的难度，进而提高 液晶显示器的亮度，为目前研发的重点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶显示装置，利用具有梯度折射率的膜 状透镜改善因开口率造成的穿透率下降，并改善显示面板的亮度及对比度。为达上述目的，本发明提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括背光模组、第 一基板、第二基板以及设置于第一基板和第二基板间的液晶层。背光模组具有光出射面；该 第一基板具有多个可透光区；第二基板与该第一基板相对设置，且该第二基板包括第三基 板以及具有梯度折射率的透镜。第三基板具有第一表面和第二表面，其中该第一表面和该 第二表面相对设置，且该第一表面临近该光出射面；具有梯度折射率的透镜设置于该第三 基板上，该透镜为膜状物，且该透镜的表面为平面。作为可选的技术方案，该透镜贴附于该第三基板的该第一表面。作为可选的技术方案，该透镜贴附于该第三基板的该第二表面。本发明还提供一种液晶显示装置的制造方法，该方法包括提供第三基板，该第三基板具有第一表面和第二表面，其中该第一表面和该第二表面相对设置；提供具有梯度折射率的透镜，其中该透镜为膜状物，且该透镜的表面为平面；以及将该具有梯度折射率的透 镜贴附于该第三基板上。作为可选的技术方案，该透镜贴附于该第三基板的第一表面。作为可选的技术方案，该透镜贴附于该第三基板的第二表面。本发明还提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括背光模组、第一基板以及 第二基板。背光模组具有光出射面；该第一基板具有多个可透光区；以及第二基板与该第 一基板相对设置，该第二基板包括具有梯度折射率的第四基板，该第四基板具有第一表面 和第二表面，其中该第一表面和该第二表面相对设置，且该第一表面临近该光出射面。作为可选的技术方案，该具有梯度折射率的第四基板利用集成光学方法形成。作为可选的技术方案，该集成光学方法为离子交换法。本发明还提供一种液晶显示装置的制造方法，该方法包括提供基板；以及利用集成光学方法将该基板与具有梯度折射率的透镜整合成该具有折射率梯度 的第四基板。关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1所示为现有技术中的液晶显示装置的示意图；图2所示为根据本发明的液晶显示装置的第一实施方式的示意图；图3所示为根据本发明的液晶显示装置的制造方法的第一实施方式的流程示意 图；图4所示为根据本发明的液晶显示装置的第二实施方式的示意图；图5所示为根据本发明的液晶显示装置的第三实施方式的示意图；图6所示为根据本发明的液晶显示装置的制造方法的第三实施方式的流程示意 图。
具体实施例方式请参见图2，图2所示为根据本发明的液晶显示装置的第一实施方式的示意图。本 发明提供的液晶显示装置10包括背光模组12、第一基板15、第二基板14以及液晶层16。 背光模组12具有光出射面121，背光模组12为液晶显示面板13提供光源，光线最终至背光 模组12的光出射面121射出并进入液晶显示面板13。第一基板15具有多个可透光区，这 些可透光区所发射出的至少三种不同色光包含红绿蓝三色光。其中，第一基板15例如为彩 色滤光片基板。第二基板14包括第三基板17以及具有梯度折射率的透镜18，具有梯度折 射率的透镜18设置于第三基板17上。透镜18为膜状物，且其表面为平面，亦即不同于现 有技术中的曲面透镜。第二基板14与第一基板15相对设置，第二基板14例如为薄膜晶体 管阵列基板，且第一基板15和第二基板14间夹置着液晶层16。另外，本发明中以形成于第 二基板14上的阵列块19间的开口示意液晶显示面板13的开口率。第三基板17具有第一 表面171和第二表面172，其中第一表面171和第二表面172相对设置，且第一表面171临近背光模组12的光出射面121。请继续参见图2，本第一实施方式中，具有梯度(或渐变)折射率的膜状透镜18贴 附于第三基板17的第二表面172。
背光模组12投射出的光线进入第三基板17。接着，入射光经过具有梯度折射率的 膜状透镜18之后，经过膜状透镜的折射作用，光线在穿过第二基板14后，依序进入液晶层 16与第一基板15的可透光区，从而提高液晶显示装置的亮度。更具体的说，本发明利用光线在具有梯度(或渐变)折射率的膜状透镜18中满 足折射定律，让入射光线通过具有不同折射率的界质时，产生折射现象使得光线能更有效 地集中于液晶显示面板13的可透光区，以进一步提高光线的使用率，提高液晶显示器的亮度。请参见图3，图3所示为根据本发明的液晶显示装置的制造方法的第一实施方式 的示意图。本发明还提供一种液晶显示装置的制造方法，制造如上所述的第一实施方式中 的液晶显示装置。方法步骤如下首先，步骤S10，提供第三基板17，第三基板17具有第一 表面171和第二表面172，其中第一表面171和第二表面172相对设置。接着，步骤S11，提 供具有梯度折射率的透镜18，其中透镜18为膜状物，且透镜18的表面为平面，亦即不同于 现有技术中的曲面透镜，因而也不需要另外制作平坦层来补偿透镜的曲面。最后，步骤S12， 将具有梯度折射率的膜状透镜18贴附于第三基板17的表面，本实施方式中是将具有梯度 折射率的膜状透镜18贴附于第三基板17的第二表面172上。接着再进行显示面板后续的 线路制作。请参见图4，图4所示为根据本发明的液晶显示装置的第二实施方式的示意图。本 第二实施方式中，具有梯度(或渐变)折射率的膜状透镜18贴附于第三基板17的第一表 面 171。背光模组12投射出的光线进入具有梯度折射率的膜状透镜18，经过膜状透镜的 折射作用，光线进入第三基板17。接着，光线穿过第二基板14后，依序进入液晶层16与第 一基板15，入射光线通过具有不同折射率的界质时，产生折射现象使得光线能更有效地集 中于液晶显示面板10的可透光区，以进一步提高光线的使用率，提高液晶显示器的亮度。本第二实施方式中的液晶显示装置的制造方法与第一实施方式中的液晶显示装 置的制造方法相似，不同之处在于，于步骤S12时，将具有梯度折射率的膜状透镜18贴附于 第三基板17的第一表面171上。请参见图5，图5所示为根据本发明的液晶显示装置的第三实施方式的示意图。本 发明还提供一种液晶显示装置30，液晶显示装置30包括背光模组12、第一基板15以及第 二基板14。背光模组12具有光出射面121。第一基板15具有多个可透光区，且第二基板 14与第一基板15相对设置。第二基板14包括具有梯度折射率的第四基板21，第四基板具 21有第一表面211和第二表面212，其中第一表面211和第二表面212相对设置，且第一表 面211临近光出射面121。其中具有梯度折射率的第四基板21利用集成光学方法形成，集 成光学方法为离子交换法。即利用集成光学方法的离子交换法直接将具有梯度折射率的膜 状透镜和玻璃基板整合在一起。背光模组12投射出的光线进入具有梯度折射率的第四基 板21，经过具有梯度折射率的第四基板21的折射作用，光线穿过第四基板21后，依序进入 液晶层16与第一基板15，入射光线通过不同折射率的界质时，产生折射现象使得光线能更有效地集中于液晶显示装置30的可透光区，以进一步提高光线的使用率，提高液晶显示器 的亮度。请参见图6，图6所示为根据本发明的液晶显示装置的制造方法的第三实施方式 的示意图。本发明还提供一种液晶显示装置的制造方法，制造如上所述的第三实施方式中 的液晶显示装置。方法步骤如下首先，步骤S20，提供基板，基板例如为玻璃基板。接着， 步骤S21，提供具有梯度折射率的透镜18，其中该透镜为膜状物。最后，步骤S22，利用集成 光学方法将基板与具有梯度折射率的透镜18整合成具有折射率梯度的第四基板21。在将 具有折射率梯度的第四基板21做好后再在第四基板21上进行后续的阵列制程，即在第四 基板21上做各种线路。综上所述，本发明利用具有梯度折射率的膜状透镜，将光线导入显示面板发光区 中，从而改善因开口率造成的穿透率下降，进而改善显示面板的亮度及对比度。而且在像素 设计上不需考虑因开口率过小而透过率下降问题。此外，背光模块亮度也可以下降，电流下 降而功率损耗减低达到省电功效。而且梯度折射率的膜状透镜形成的制程简易，只需要镀 一道膜或者利用集成光学方法将梯度折射率的膜状透镜与玻璃基板整合在一起，不需蚀刻 以及额外平坦层。
藉由以上具体实施方式
的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而 并非以上述所揭露的具体实施方式
来对本发明的权利要求范围加以限制。相反地，其目的 是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的权 利要求范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相 等性的安排。
权利要求
一种液晶显示装置，其特征在于该液晶显示装置包括背光模组，具有光出射面；第一基板，该第一基板具有多个可透光区；第二基板，与该第一基板相对设置，且该第二基板包括第三基板，具有第一表面和第二表面，其中该第一表面和该第二表面相对设置，且该第一表面临近该光出射面；以及具有梯度折射率的透镜，设置于该第三基板上，该透镜为膜状物，且该透镜的表面为平面；以及液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于该透镜贴附于该第三基板的该第一表面。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于该透镜贴附于该第三基板的该第二表面。
4.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于该方法包括提供第三基板，该第三基板具有第一表面和第二表面，其中该第一表面和该第二表面 相对设置；提供具有梯度折射率的透镜，其中该透镜为膜状物，且该透镜的表面为平面；以及 将该具有梯度折射率的透镜贴附于该第三基板上。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于该透镜贴附于该第三基板的第一表面。
6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于该透镜贴附于该第三基板的第二表面。
7.一种液晶显示装置，其特征在于该液晶显示装置包括 背光模组，具有光出射面；第一基板，该第一基板具有多个可透光区；以及 第二基板，与该第一基板相对设置，该第二基板包括具有梯度折射率的第四基板，该第四基板具有第一表面和第二表面，其中该第一表面 和该第二表面相对设置，且该第一表面临近该光出射面。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于该具有梯度折射率的第四基板利用 集成光学方法形成。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于该集成光学方法为离子交换法。
10.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于该方法包括 提供基板；以及利用集成光学方法将该基板与具有梯度折射率的透镜整合成该具有折射率梯度的第 四基板。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置包括背光模组、第一基板、第二基板以及液晶层。背光模组具有光出射面；第一基板具有多个可透光区，且第一基板与第二基板相对设置；第二基板包括第三基板以及具有梯度折射率的透镜。第三基板具有第一表面和第二表面，其中该第一表面和该第二表面相对设置，且该第一表面临近该光出射面。具有梯度折射率的透镜设置于该第三基板上，且该透镜为膜状物。液晶层设置于该第一基板与该第二基板之间。本发明利用具有梯度折射率的膜状透镜将光线导入显示面板的发光区中，改善因开口率造成的穿透率下降，并改善显示面板亮度及对比度。
文档编号G02F1/1335GK101846846SQ20091013065
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者林敬桓, 柳俐萍, 胡至仁, 邱钟响 申请人:友达光电股份有限公司