CN101059626A - 穿透式液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种穿透式液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、一夹于该第一基板与第二基板之间的液晶层、一设置在该第一基板与液晶层之间的第一配向膜及一设置在该第二基板与液晶层之间的第二配向膜。该液晶层靠近该第一配向膜的液晶分子是垂直配向，其预倾角为70°～90°；该液晶层靠近该第二配向膜的液晶分子是水平配向，其预倾角为0°～15°。

Description

穿透式液晶显示装置

【技术领域】

本发明是关于一种穿透式液晶显示装置，尤其是关于一种具有混合配向(Hybrid alignment)结构的穿透式液晶显示装置。

【背景技术】

液晶显示装置因具有低辐射性、体积轻薄短小及耗电低等特点，已广泛应用在手机、个人数字助理、笔记型计算机、个人计算机及电视等领域，随着相关技术的成熟与创新，其种类日益繁多。

请参考图1，其是一种现有技术穿透式液晶显示装置的结构示意图。该穿透式液晶显示装置1包括一第一基板11、一与该第一基板相对设置的第二基板12及一夹于该第一基板11与第二基板12之间的液晶层13。

一公共电极122及一第二配向膜123层叠设置在该第二基板12的内表面，一第二延迟片124及一第二偏光板126层叠设置在该第二基板12的外表面。一像素电极112及一第一配向膜113层叠设置在该第一基板11的内表面，一第一延迟片114及一第一偏光板116层叠设置在该第一基板11的外表面。一背光源(图未示)设置在该第一偏光板116的外侧。

该第一、第二配向膜113、123为水平配向(HomogeneousAlignment)，第一偏光板116与第二偏光板126的偏振轴相互垂直。公共电极122与像素电极112为透明导电材料，如氧化铟锡(IndiumTin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。

该穿透式液晶显示装置1的液晶层13采用水平配向模式，由于第一、第二配向膜113、123与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，施加电压时，液晶分子需等待一段时间克服锚钩能后，才能沿垂直于第一、第二基板11、12的方向排列实现显示功能，因此该穿透式液晶显示装置1响应速度较慢。另外，该液晶显示装置1高达1V的临界电压及高于4V的工作电压使其耗电量大。

【发明内容】

为了克服现有技术中穿透式液晶显示装置响应速度慢以及耗能大的问题，本发明提供一种反应速度快且驱动电压低的穿透式液晶显示装置。

一种穿透式液晶显示装置，包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、一夹于该第一基板与第二基板之间的液晶层、一设置在该第一基板与液晶层之间的第一配向膜及一设置在该第二基板与液晶层之间的第二配向膜。其中，该液晶层靠近该第一配向膜的液晶分子是垂直配向，其预倾角为70°～90°；该液晶层靠近该第二配向膜的液晶分子是水平配向，其预倾角为0°～15°。

与现有技术相比较，本发明的穿透式液晶显示装置采用混合配向模式，使其临界电压降为0V，加电压之后，液晶分子能快速响应，且因为其液晶分子只需在一个平面内做偏转动作，所以驱动电压低。

【附图说明】

图1是一种现有技术穿透式液晶显示装置的结构示意图。

图2是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式结构示意图。

图3是第一实施方式的穿透式液晶显示装置开关时液晶分子的动作示意图。

图4是图3穿透式液晶显示装置的辉度与电压对比曲线图。

图5是本发明穿透式液晶显示装置第二实施方式结构示意图。

图6是本发明穿透式液晶显示装置第三实施方式结构示意图。

图7是本发明穿透式液晶显示装置第四实施方式结构示意图。

图8是本发明穿透式液晶显示装置第五实施方式结构示意图。

图9是本发明穿透式液晶显示装置第六实施方式结构示意图。

【具体实施方式】

请参考图2，其是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置2包括一第一基板21、一与该第一基板21相对设置的第二基板22及一夹于该第一基板21与第二基板22之间的液晶层23，该液晶层23的液晶分子是正型液晶(Positive Liquid Crystal)材料。

一像素电极212及一第一配向膜213层叠设置在该第一基板21的内表面，一公共电极222及一第二配向膜223层叠设置在该第二基板22的内表面。该液晶层23靠近该第一配向膜213的液晶分子是垂直配向，其预倾角为70°～90°，该液晶层23靠近该第二配向膜223的液晶分子是水平配向，其预倾角为0°～15°。

一第一光学补偿膜214及第一偏光板216层叠设置在第一基板21的外表面，一第二光学补偿膜224及第二偏光板226层叠设置在第二基板22的外表面。该第一、第二光学补偿膜214、224是双轴补偿膜(Biaxial Film)，该第一、第二偏光板216、226的偏振轴相互垂直。

请一并参考图3与图4，图3是该穿透式液晶显示装置2开关时液晶分子的动作示意图，图4是该穿透式液晶显示装置2的辉度与电压对比曲线图。未加电压时，液晶层23靠近该第一配向膜213的液晶分子是垂直配向，靠近该第二配向膜223的液晶分子是水平配向，液晶层23的光学延迟量为λ/2，光经过液晶层23之后其偏振态旋转90°，因第一、第二偏光板216、226的偏振轴相互垂直，所以光线可以通过第二偏光板226，此时该穿透式液晶显示装置2显示亮态。在第一、第二基板21、22之间加上驱动电压之后，液晶分子即开始偏转，  当该驱动电压达到3V时，因为第一、第二基板21、22之间电场的作用，液晶分子偏转至与第一、第二基板21、22垂直的状态，使液晶层23的相位延迟为零，光经过液晶层23之后其偏振态不发生改变，所以光线不能通过第二偏光板226，此时该穿透式液晶显示装置2显示暗态。

由于液晶层23的混合配向结构，施加电压时液晶分子无须克服锚钩能，所以液晶分子发生偏转的临界电压(Threshold Voltage)为0V。且由于液晶层23的垂直配向的配向力较弱，所以加电压后，液晶分子能快速偏转至其预定位置。

由于位于液晶层23的水平配向附近的液晶分子因其配向关系未能完全转至与第一、第二基板21、22垂直的状态，如此会对穿透式液晶显示装置2的显示对比度有一定的影响，所以由第一、第二光学补偿膜214、224对其相位进行补偿，可有效提高对比度并扩大视角。该液晶层23与第一、第二光学补偿膜214、224的相位延迟关系为：

${\mathrm{Ret}}_{\mathrm{LC}}\left(0V\right)-{\mathrm{Ret}}_{\mathrm{LC}}\left(V_{\mathrm{op}}\right)=\frac{\mathrm{\λ}}{2}\±\mathrm{m\λ},m=\mathrm{0,1,2}K$

         Ret_LC(V_op)+Ret₁(0°)+Ret₂(0°)＝mλ，m＝0，1，2K

在本实施例中：

${\mathrm{Ret}}_{\mathrm{LC}}\left(0V\right)-{\mathrm{Ret}}_{\mathrm{LC}}\left(3V\right)=\frac{\mathrm{\λ}}{2}$

         Ret_LC(3V)+Ret₁(0°)+Ret₂(0°)＝0

其中，Ret_LC是液晶层23的相位延迟量，Ret₁是第一光学补偿膜214的相位延迟量，Ret₂是第二光学补偿膜224的相位延迟量，V_op是工作电压，在本实施例中，V_op＝3V。

由于该穿透式液晶显示装置2采用混合配向模式，施加电压时液晶分子无须克服锚钩能，所以其临界电压为0V。且由于液晶层23的垂直配向的配向力较弱，所以加电压后，液晶分子能快速响应，并因为其液晶分子只需在一个平面内做偏转动作，无需扭转，所以驱动电压低，仅需3V即可。同时配合使用第一、第二光学补偿膜214、224，可对液晶层23的相位进行补偿，所以提高该穿透式液晶显示装置2的对比度并扩大其视角。

另外，该液晶层23的液晶分子可是负型液晶(Negative LiquidCrystal)材料。第一、第二光学补偿膜214、224还可是以下组合：第一光学补偿膜214是盘状液晶分子膜(Discotic Molecular Film)，第二光学补偿膜224是A板补偿膜；或第一光学补偿膜214是A板补偿膜，第二光学补偿膜224是盘状液晶分子膜；或第一、第二光学补偿膜214、224均是A板补偿膜。

请参考图5，是本发明的穿透式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置3与第一实施方式的穿透式液晶显示装置2的区别在于：一光学补偿膜314设置在该第一偏光板316与第一基板31之间，而第二偏光板326与第二基板32之间不设置光学补偿膜。

该光学补偿膜314是盘状液晶分子膜。该盘状液晶分子膜邻近第一基板31一侧的分子预倾角为45°～90°，另一侧的分子预倾角为0°～45°。

该光学补偿膜314对该穿透式液晶显示装置3的侧向视角有补偿作用，所以可扩大视角。

请参考图6，是本发明的穿透式液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置4与第二实施方式的穿透式液晶显示装置3的结构相似：该穿透式液晶显示装置4包括二光学补偿膜414、415层叠设置在第一基板41与第一偏光板416之间。邻近该第一基板41设置的光学补偿膜414是盘状液晶分子膜，另一光学补偿膜415是A板补偿膜。

请参考图7，是本发明的穿透式液晶显示装置第四实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置5与第一实施方式的穿透式液晶显示装置2的区别在于：第一偏光板516与第一基板51之间不设置光学补偿膜，而一光学补偿膜524设置在第二偏光板526与第二基板52之间。

该光学补偿膜524是盘状液晶分子膜。该盘状液晶分子膜邻近该第二基板52一侧的分子预倾角为0°～45°，另一侧的分子预倾角为45°～90°。

请参考图8，是本发明的穿透式液晶显示装置第五实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置6与第四实施方式的穿透式液晶显示装置5的结构相似：该穿透式液晶显示装置6包括二光学补偿膜624、625层叠设置在第二基板62与第二偏光板626之间。邻近该第二基板62设置的光学补偿膜624是盘状液晶分子膜，另一光学补偿膜625是A板补偿膜。

请参考图9，是本发明的穿透式液晶显示装置第六实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置7与第五实施方式的穿透式液晶显示装置6的结构相似：该穿透式液晶显示装置7包括一第一光学补偿膜714及一第三光学补偿膜715层叠设置在该第一基板71与第一偏光板716之间，一第二光学补偿膜724及一第四光学补偿膜725层叠设置在该第二基板72与第二偏光板726之间。该第一光学补偿膜714邻近第一基板71设置，该第二光学补偿膜724邻近第二基板72设置。

该第一、第二光学补偿膜714、724是盘状液晶分子膜，该第三、第四光学补偿膜715、725是A板补偿膜。该第一光学补偿膜714邻近第一基板71一侧的分子预倾角为45°～90°，另一侧的分子预倾角为0°～45°。该第二光学补偿膜724邻近该第二基板72一侧的分子预倾角为0°～45°，另一侧的分子预倾角为45°～90°。

该第一、第二光学补偿膜714、724可补偿该穿透式液晶显示装置7的侧向视角，该第三、第四光学补偿膜715、725可补偿该穿透式液晶显示装置7的正向视角，并降低正视角暗态亮度，可提高对比度。

Claims (10)

1.一种穿透式液晶显示装置，包括一第一基板、一与第一基板相对设置的第二基板、一夹于该第一基板与第二基板之间的液晶层、一设置在该第一基板与液晶层之间的第一配向膜及一设置在该第二基板与液晶层之间的第二配向膜，其特征在于：该液晶层靠近该第一配向膜的液晶分子是垂直配向，其预倾角为70°～90°；该液晶层靠近该第二配向膜的液晶分子是水平配向，其预倾角为0°～15°。

2.如权利要求1所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一偏光板及一第二偏光板，第一偏光板设置在第一基板与液晶层相对的一侧，该第二偏光板设置在第二基板与液晶层相对的一侧。

3.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一光学补偿膜及一第二光学补偿膜，该第一光学补偿膜设置在该第一偏光板与第一基板之间，该第二光学补偿膜设置在该第二偏光板与第二基板之间。

4.如权利要求3所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一、第二光学补偿膜是双轴补偿膜或A板补偿膜之一。

5.如权利要求3所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一、第二光学补偿膜之一是A板补偿膜，另一光学补偿膜是盘状液晶分子膜。

6.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一盘状液晶分子膜设置在该第一偏光板与第一基板之间，该盘状液晶分子膜邻近第一基板一侧的分子预倾角为45°～90°，另一侧的分子预倾角为0°～45°。

7.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一盘状液晶分子膜设置在该第二偏光板与第二基板之间，该盘状液晶分子膜邻近第二基板一侧的分子预倾角为0°～45°，另一侧的分子预倾角为45°～90°。

8.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一盘状液晶分子膜及一A板补偿膜层叠设置在该第一基板第一偏光板之间，该盘状液晶分子膜邻近第一基板设置。

9.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一盘状液晶分子膜及一A板补偿膜层叠设置在该第二基板与第二偏光板之间，该盘状液晶分子膜邻近第二基板设置。

10.如权利要求9所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一盘状液晶分子膜及一A板补偿膜层叠设置在该第一基板第一偏光板之间，该盘状液晶分子膜邻近第一基板设置。

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