CN101075026A - 半穿透半反射式液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该第一基板与该第二基板之间的液晶层，该液晶层掺杂有旋光性物质且界定穿透区和反射区。其中，该液晶层的液晶分子呈扭转π液晶模态。

Description

半穿透半反射式液晶显示装置

技术领域

本发明是关于一种半穿透半反射式液晶显示装置，尤其是关于一种半穿透半反射式液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置因具有低辐射性、体积轻薄短小和耗电低等特点，已经广泛应用在手机、个人数字助理、笔记本电脑、个人电脑和电视等领域，随着相关技术的成熟与创新，其种类日益繁多。

根据液晶显示装置所利用光源的不同，液晶显示装置可分为穿透式液晶显示装置与反射式液晶显示装置。穿透式液晶显示装置须在液晶显示面板背面设置一背光源以实现图像显示，然而，背光源的耗能约占整个穿透式液晶显示装置耗能的一半，所以穿透式液晶显示装置的耗能较大。反射式液晶显示装置能解决穿透式液晶显示装置耗能大的问题，但在光线微弱的环境下很难实现图像显示。半穿透半反射式液晶显示装置能解决以上的问题。

然而，半穿透半反射式液晶显示装置有可能同时存在反应速度慢、视角低等缺点，对于视讯产品尤为不利。针对该缺陷，各种广视角技术相应而生，如扭转向列液晶+视角扩大膜组合(TN+Film)技术、平面内切换(In-plane Switching，IPS)技术、多区域垂直排列(Multi-Domain Vertical Alignment，MVA)技术以及光学补偿弯曲排列(Optically Compensated B end，OCB)技术等等。其中，光学补偿弯曲排列技术以新开发的液晶材料与光学补偿膜作为核心材质，是一种高速反应的光学补偿技术，视角达160度以上，反应时间最快能缩短至10ms以内，而色纯度的改进是传统薄膜晶体管液晶显示器的三倍以上，多用在娱乐视听型液晶显示装置。

请参考图1，其是一种现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的结构示意图。该半穿透半反射式液晶显示装置1应用光学补偿弯曲排列技术，其包括两相对设置的第一基板11与第二基板12、一液晶层13夹于该第一基板11与第二基板12之间。一公共电极113和一第一配向膜116依次设置在该第一基板11的内侧表面，一第一延迟片111和一第一偏光板112依次设置在该第一基板11的外侧表面。一透明电极123、一钝化层124、一反射电极125和一第二配向膜126依次设置在该第二基板12的内侧表面，其中该钝化层124和反射电极125具一开口131。一第二延迟片121和一第二偏光板122依次设置在该第二基板12的外侧表面。

该第一、第二延迟片111、121为四分之一波片(λ/4)，第一、第二配向膜116、126为水平配向(Homogeneous Alignment)，第一偏光板112与第二偏光板122的偏振方向互相垂直。液晶层13具有不同的厚度，其中公共电极113与反射电极125之间的液晶层13为反射区，其厚度为d11，公共电极113与透明电极123之间的液晶层13为穿透区，其厚度为d12，其中d12大约为d11的两倍。

反射区的液晶层13的光学延迟为：

Δn.d11＝λ/4

由于d12大约为d11的两倍，所以穿透区的液晶层13的光学延迟为：

Δn.d12＝λ/2

其中Δn为液晶层13的双折射率，λ为光线的波长。

其中，该液晶层13的液晶分子是弯曲排列(Bend Alignment)，在与第一、第二基板11、12垂直的平面内，位于中间的液晶分子132垂直于第一、第二基板11、12，上下液晶分子是对称排列结构。

请参考图2，是该半穿透半反射式液晶显示装置1的动作示意图。液晶显示装置1在开机之前，其液晶分子处于伸展排列(SplayAlignment)状态，即所谓π液晶模态。开机之后，在正常显示工作开始之前，需在第一、第二基板11、12之间加一转换电压，使液晶分子从π液晶模态转换至弯曲排列状态，该过程即为初始化处理过程。当初始化处理完成，液晶分子处于弯曲排列状态，施加显示电压之后，由于液晶分子排列上下对称，液晶分子的流动效应将牵拉或推动整个液晶盒，达到加速的作用。

虽然半穿透半反射式液晶显示装置光学应用补偿弯曲排列模式在显示工作状态下反应速度较快，然而每次开机之后都需要进行初始化处理才能正常工作，由于该初始化时间太长，且当外加电压大于临界电压时，有些液晶分子无法从伸展排列状态转换至弯曲排列状态，如此严重影响应用光学补偿弯曲排列模式的液晶显示装置的工作。

发明内容

为了克服现有技术中具光学补偿弯曲排列模式的液晶显示装置初始化时间过长的问题，本发明提供一种初始化时间迅速的半穿透半反射式液晶显示装置。

一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该第一基板与第二基板之间的液晶层，该液晶层掺杂有旋光性物质且界定穿透区和反射区。其中，该液晶层的液晶分子呈扭转π液晶模态(Twist π Cell)。

与现有技术相比较，本发明的半穿透半反射式液晶显示装置耗能少，其采用光学补偿弯曲排列模式应用扭转π液晶模态，大大缩短该半穿透半反射式液晶显示装置的初始化处理过程所需的时间。

附图说明

图1是一种现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的结构示意图。

图2是图1所示的半穿透半反射式液晶显示装置的液晶分子运作示意图。

图3是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。

图4是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式由扭转π液晶模态转换至弯曲排列状态的运作示意图。

图5是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式与传统π液晶模态的液晶显示装置的亮度与电压对比曲线图。

图6是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式穿透区与反射区的亮度与电压对比曲线图。

图7是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参考图3，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。该半穿透半反射式液晶显示装置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和一夹于该第一基板21与第二基板22之间的液晶层23。该液晶层23是光学补偿弯曲排列结构(OCB)，其界定穿透区和反射区，穿透区的液晶层厚度大于反射区的液晶层厚度。

一第一配向膜218设置在该第一基板21与液晶层23之间，一第二配向膜228设置在该第二基板22与液晶层23之间。该第一配向膜218与第二配向膜228是水平配向且相互平行，该液晶层23邻近于该第一、第二配向膜218、228的液晶分子的预倾角为0°～15°。该液晶层23的液晶分子是正型单光轴材料并掺杂旋光性物质(Chiral)，且d/p＝0～1，其中，d是穿透区的液晶层厚度，p是旋光性物质的螺旋距(Pitch)。该旋光性物质使液晶层23的液晶分子在与第一、第二基板21、22平行的平面内发生扭转，邻近第一配向膜218处的液晶分子与邻近第二配向膜228处的液晶分子的扭转角度是180°左右，即该液晶层23的液晶分子呈扭转π液晶模态。该旋光性物质在初使化过程中还可加快液晶分子的扭转速度，使其迅速转换至弯曲排列状态。

一穿透电极226对应该穿透区设置在该第二基板22之上，一反射电极227对应该反射区设置在该第二基板22之上。在该反射电极227与第二基板22之间进一步设置一钝化层229。

一第一光学补偿膜214、一第一相位延迟片213和一第一偏光板212依次设置在该第一基板21的外侧表面，一彩色滤光片215和一公共电极216依次设置在该第一基板21的内侧表面。一第二光学补偿膜224、一第二相位延迟片223和一第二偏光板222依次设置在该第二基板22的外侧表面。该第一相位延迟片213与第二相位延迟片223均为宽带四分之一波片(Wide-band Quarter Wave Plate，WQWP)，该宽带四分之一波片是双光轴相位延迟片。

第一偏光板212的吸收轴(Absorption Axis)与第一配向膜218的摩擦配向方向(Rubbing Direction)的夹角为0°，第二偏光板222的吸收轴与第一偏光板212的吸收轴的夹角为90°。第一相位延迟片213的慢轴与第一偏光板212的吸收轴的夹角为45°，第二相位延迟片223的慢轴与第一相位延迟片213的慢轴相互垂直。

请参考图4，是该半穿透半反射式液晶显示装置2的运作示意图。未加电压时，液晶层23的初始状态是扭转π液晶模态。开机在第一、第二基板21、22之间加转换电压之后，液晶分子迅速由扭转π液晶模态转换至弯曲排列状态，形成光学补偿弯曲排列结构。所以扭转π液晶模态并无π液晶模态由伸展排列状态转换至弯曲排列状态的初始化时间过长的问题存在。

请参考图5，是该半穿透半反射式液晶显示装置2与传统π液晶模态的液晶显示装置的亮度与电压对比曲线图。当驱动电压过转换电压(VC)之后，半穿透半反射式液晶显示装置2与传统π液晶模态的液晶显示装置的液晶分子均成光学补偿弯曲排列结构，在显示工作状态时，其亮度与电压的曲线基本吻合。

请参考图6，是该半穿透半反射式液晶显示装置2穿透区与反射区的亮度与电压的对比曲线图。因光学补偿弯曲排列结构有自我补偿作用，并且相位延迟片和光学补偿膜均有补偿视角的作用，当驱动电压过转换电压之后，穿透区与反射区的亮度随电压的变化基本一致，所以该半穿透半反射式液晶显示装置2的出光均匀。

该半穿透半反射式液晶显示装置2耗能少，其采用光学补偿弯曲排列模式应用扭转π液晶模态，大大缩短该半穿透半反射式液晶显示装置2的初始化过程所需的时间。且因为光学补偿弯曲排列模式的自我补偿作用，以及相位延迟片和光学补偿膜均有补偿视角的作用，其视角也可大大提高。

另外，该半穿透半反射式液晶显示装置2的穿透区与反射区液晶层厚度可相等。该第一、第二光学补偿膜214、224可是单光轴相位延迟片、双光轴相位延迟片或盘状液晶分子膜(CompensationFilm)。该光学补偿膜与相位延迟片的总和可为多个，且在第一、第二基板21、22的外侧的光学补偿膜与相位延迟片的总和的个数可相等，也可不等，可根据最佳视角补偿来选择。

请参考图7，是本发明的半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。该半穿透半反射式液晶显示装置3与第一实施方式的半穿透半反射式液晶显示装置2的区别在于：进一步包括一第三相位延迟片311设置在第一相位延迟片313和一第一偏光板312之间，一第四相位延迟片321设置在第二相位延迟片323和一第二偏光板322之间，该第一、第二相位延迟片313、323是四分之一波片，该第三、第四相位延迟片311、321是二分之一波片。

其中，该第三相位延迟片311的慢轴与第一偏光板312的吸收轴的夹角为10°～20°，该第四相位延迟片321的慢轴与第二偏光板322的吸收轴的夹角为10°～20°。该第三相位延迟片311的慢轴与第一相位延迟片313的慢轴的夹角为55°～65°，该第四相位延迟片321的慢轴与该第二相位延迟片323的慢轴的夹角为55°～65°。

Claims (10)

1.一种半穿透半反射式液晶显示装置，包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该第一基板与该第二基板之间的液晶层，该液晶层掺杂有旋光性物质且界定穿透区和反射区，其特征在于：该液晶层的液晶分子呈扭转π液晶模态。

2.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：d/p＝0～1，d是该穿透区的液晶层厚度，p是该旋光性物质的螺旋距。

3.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一设置在该第一基板与该液晶层之间的第一配向膜和一设置在该第二基板与该液晶层之间的第二配向膜，该第一配向膜与该第二配向膜是水平配向且相互平行，该液晶层邻近该第一、第二配向膜的液晶分子的预倾角是0°～15°。

4.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一设置在该第一基板背离该液晶层的一侧的第一偏光板、一设置在该第二基板背离该液晶层的一侧的第二偏光板、一设置在该第一偏光板与该第一基板之间的第一相位延迟片和一设置在该第二偏光板与该第二基板之间的第二相位延迟片，该第一偏光板的吸收轴与该第一配向膜的摩擦配向方向的夹角为0°。

5.如权利要求4所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该第一相位延迟片的慢轴与该第一偏光板的吸收轴的夹角为45°，该第二相位延迟片的慢轴与该第一相位延迟片的慢轴相互垂直。

6.如权利要求5所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该第一、第二相位延迟片是宽带四分之一波片，该宽带四分之一波片是双光轴相位延迟片。

7.如权利要求6所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括至少一设置在该第一偏光板与该第一基板之间的光学补偿膜，该光学补偿膜是单光轴相位延迟片、双光轴相位延迟片和盘状液晶分子膜之一。

8.如权利要求7所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括至少一设置在该第二偏光板与该第二基板之间的光学补偿膜，该光学补偿膜是单光轴相位延迟片、双光轴相位延迟片和盘状液晶分子膜之一。

9.如权利要求4所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一设置在该第一相位延迟片与该第一偏光板之间的第三相位延迟片，一设置在该第二相位延迟片与该第二偏光板之间的第四相位延迟片，该第一、第二相位延迟片是四分之一波片，该第三、第四相位延迟片是二分之一波片。

10.如权利要求9所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该第三相位延迟片的慢轴与该第一偏光板的吸收轴的夹角为10°～20°，该第四相位延迟片的慢轴与该第二偏光板的吸收轴的夹角为10°～20°，该第三相位延迟片的慢轴与该第一相位延迟片的慢轴的夹角为55°～65°，该第四相位延迟片的慢轴与该第二相位延迟片的慢轴的夹角为55°～65°。

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