CN102087446A - 透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是该透反液晶显示器的透射区和反射区具有相同的盒厚；上基板包括上基板玻璃层、上基板四分之一波片、上基板二分之一波片和上基板偏振片；下基板包括下基板玻璃层、下基板四分之一波片、下基板二分之一波片和下基板偏振片；反射区的反射层置于下基板玻璃基板内部。设置反射区的凸起电极仅在下基板玻璃层之上，而透射区在上基板玻璃层之下和下基板玻璃层之上都有，且凸起电极由像素电极和公共电极相间排列组成，凸起电极的尺寸及相邻两凸起电极间的间隙均相同，并调整液晶盒厚，使得透反电光特性曲线相匹配，且工作电压低，视角宽。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体地说，本发明涉及透反液晶显示领域，尤指采用蓝相液晶的透反液晶显示器。
背景技术
液晶显示器可分为透射式、反射式和透反式三大类。透射液晶显示器采用背光源发光模式，在室内具有良好的显示效果，但是它耗电大且不适于在室外使用。反射液晶显示器采用周围环境光，节省了电力消耗，尤其在室外具有良好的显示效果，但在暗室里却无法使用。透反液晶显示器结合了透射和反射液晶显示器两者的优点。透反液晶显示器的每个子像素由透射区和反射区组成，透射区和反射区可独立工作，也可以在两种模式下共同工作。透反液晶显示器既可以在室内使用，也可以在室外使外。因此，它适合充当便携式移动电子产品的显示设备。
然而透反液晶显示器存在两个挑战性的问题。一个是如何解决显示器的色裂问题。为了解决这一问题，彩色时序技术被提出，在透射区直接采用红绿蓝三基色LED做背光源，可以实现彩色时序显示而不再需要彩色滤光膜，可使光效率和分辨率均增加约3倍，使得在同样的亮度下与其它显示设备相比功耗更低；这种技术需要液晶响应时间小于1ms，而普通的向列相液晶的响应时间在10ms左右，达不到彩色时序技术的响应时间要求。另一个问题是难以在透射区和反射区同时获得相同的透射和反射电光特性。由于透反液晶显示器的透射区采用背光源发光模式，光线仅需穿过液晶层一次；而反射区使用周围环境的光作为光源，因此光线需要穿过液晶层两次；这种状况使得光线在通过反射区时的相位延迟为透射区的2倍，造成了透射区和反射区难以同时获得相同的透射和反射电光特性。为了实现透射区和反射区的相位延迟相等，同时获得匹配得非常好的电光特性曲线可采用双盒厚透反液晶盒设计，即透射区的液晶盒厚为反射区液晶盒厚的2倍，使得光线在通过反射区时的相位延迟与透射区的相等，以达到在透射区和反射区同时获得相同的透射和反射电光特性的目的。但双盒厚透反液晶显示面板的制造工序复杂，而且由于液晶盒厚的不同造成透射区与反射区的响应时间不相等。
蓝相液晶与传统液晶相比具有诸多优点：（1）不需要任何取向层，这使得制造工艺大大简化，同时也降低了成本；（2）响应时间在亚毫秒级，有助于减少运动图像的模糊，更重要的是，在采用红绿蓝三基色 LED做背光源时，可以实现彩色时序显示，无需彩色滤光膜，使得在同样的亮度下与其它显示设备相比，功耗更低，可使光效率和分辨率均增加约3倍，使图像更加清晰，生产成本更彽；（3）蓝相液晶处于暗态时，是光学各向同性的，其视角宽且对称；（4）只要液晶盒厚度超过克尔效应所决定的最大穿透深度，透过率对液晶盒厚度的变化就不敏感，这种特性尤其适合于制造大屏幕液晶。
发明内容
本发明提出一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，包括：上基板10和下基板20，彼此相互平行放置，液晶层30在上下两基板之间，每个像素被划分为透射区和反射区，透射区和反射区的液晶层30均使用相同的蓝相液晶材料，透射区和反射区采用相同的液晶盒厚度d；上基板10包括上玻璃层11、上基板四分之一波片12、上基板二分之一波片13和上基板偏振片14；下基板20包括下基板玻璃层21、下基板四分之一波片22、下基板二分之一波片23和下基板偏振片24；其中上基板四分之一波片12和下基板四分之一波片22光轴方向相互平行，上基板二分之一波片13和下基板二分之一波片23光轴方向相互平行，上基板偏振片14和下基板偏振片24透光轴方向相互垂直；透明凸起电极25置于透射区的上基板玻璃层 11下和透射区及反射区的下基板玻璃层21上，透明凸起电极25由像素电极P和公共电极C相间排列组成，且相邻两透明凸起电极25间的间隙相等；反射区的反射层26置于下基板玻璃层21内部。
优选地，透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶盒盒厚d≤15μm且d≥5μm。
优选地，所述液晶盒厚d=10μm。
优选地，所述透明凸起电极25的高度h=2μm。
优选地，透明凸起电极25的下底宽w 1 ≤4μm且w 1 ≥1μm。
优选地，所述透明凸起电极25的下底宽w 1 =2μm。
优选地，透明凸起电极25的上底宽w 2 ≤2μm且w 2 ≥0.5μm。
优选地，所述透明凸起电极25的上底宽w 2 =1μm。
优选地，相邻两透明凸起电极25间的间隙l≤10μm且l≥2μm。
优选地，所述相邻两透明凸起电极25间的间隙l=2μm。
附图说明
附图1为本发明的透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器的结构图。
附图2为本发明的透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器的透射率和反射率曲线图。
附图3为本发明的透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器的全视区对比度等高线图（光波长λ=550nm）。
上述各附图中的图示标号为：
10上基板，11上基板玻璃层，12上基板四分之一波片， 13上基板二分之一波片， 14上基板偏振片，20下基板，21下基板玻璃层，22下基板四分之一波片，23下基板二分之一波片， 24下基板偏振片，25透明凸起电极，26反射区反射层， 30 液晶层。
具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的一实施例提出一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器。如附图1所示，该透反蓝相液晶显示器的透射区和反射区具有相同的厚度d；上基板10包括上基板玻璃层11、上基板四分之一波片12、上基板二分之一波片13和上基板偏振片14；下基板20包括下基板玻璃层21、下基板四分之一波片22、下基板二分之一波片23和下基板偏振片24；上基板四分之一波片12和下基板四分之一波片22光轴方向相互平行，上基板二分之一波片13和下基板二分之一波片23光轴方向相互平行，上基板偏振片14和下基板偏振片24透光轴方向相互垂直；透明凸起电极25由像素电极P和公共电极C相间排列组成，且相邻两透明凸起电极25间的间隙相等；反射区反射层26置于下基板玻璃层21内部；透射区和反射区的液晶层30均使用相同的蓝相液晶材料。
设定下基板偏振片24透光轴方向为0°，下基板二分之一波片23光轴方向为75°，下基板四分之一波片22光轴方向为-75°，上基板四分之一波片12光轴方向为-75°，上基板二分之一波片13光轴方向为75°，上基板偏振片14透光轴方向为90°。
本实施例中，由于背光源仅通过透射区的液晶层30一次，而环境光穿过反射区的液晶层30两次，且蓝相液晶的穿透深度与电场有关，若液晶盒盒厚大于最大穿透深度，则对液晶的电光特性影响可忽略。通过设置凸起电极25，即将透明凸起电极25置于透射区的上基板玻璃层 11下和透射区及反射区的下基板玻璃层21上，透明凸起电极25由像素电极P和公共电极C相间排列组成，且相邻两透明凸起电极25间的间隙相等，并调整液晶盒厚d和透明凸起电极25的尺寸及间隙，实现了低工作电压、宽视角和高光效率，而且透反区的电光特性曲线匹配得非常好。
本发明的施例中使用的液晶材料的特性参数为：最大双折射=0.2，克尔常数K=12.68nm/V2，液晶盒厚d = 10μm。透明凸起电极25的下底宽w 1 = 2μm，上底宽w 2 = 1μm，高h = 2μm，相邻两透明凸起电极25间的间隙l = 2μm。所采用的波长λ=550nm。
附图2为本发明的透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器的透射区和反射区的电压—透射率（实线）、电压—反射率（虚线）、归一化透射率（带空心圆的实线）和归一化反射率曲线（带空心正方形的虚线）。由于背光源只通过透射区一次，而环境光穿过反射区两次，且蓝相液晶的穿透深度与电场有关，若液晶盒厚厚度大于最大穿透深度，则对液晶的电光特性影响可忽略。为了使得透射区和反射区的电光特性曲线匹配，在上述结构参数下，本施例选取液晶盒厚为10μm（大于2倍最大穿透深度）。通过将透明凸起电极25置于透射区的上基板玻璃层 11下和透射区及反射区的下基板玻璃层21上，透明凸起电极25由像素电极P和公共电极C相间排列组成，且相邻两透明凸起电极25间的间隙相等，使透反区的电光特性曲线实现匹配。显然，图2 中的透射区与反射区和电光特性曲线匹配得相当好，且当工作电压为7V时，光效率最大，此时的工作电压也较低。
附图3(a)和(b)分别为本发明透射区和反射区的等对比度曲线。由于蓝相液晶在不施加电压的条件下，液晶光学各向同性，结合上基板四分之一波片12，上基板二分之一波片13，下基板二分之一波片23，下基板四分之一波片22，使得整个液晶盒呈现出一个非常好的暗态。在施加电压的条件下，蓝相液晶变成光学各向异性，且液晶折射率椭球的光轴沿着电场的方向。由于透明凸起电极25的使用，使得电场诱导的双折射的水平分量较大且光学相位延迟增大，最后得到的光效率也增大。由附图3可知，该单盒厚透反蓝相液晶显示器的视角较宽且对称，特别的，在不加任何补偿膜的情况下，透射区对比度为10：1的曲线几乎覆盖了整个视区，反射区，等对比度为10：1的曲线覆盖了40o的视角范围。
Claims (10)
1.一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，包括：
上基板(10)和下基板(20)，彼此平行放置，液晶层(30)在上下两基板之间，每一个像素被划分为透射区和反射区，透射区和反射区的液晶层(30)均使用相同的蓝相液晶材料，透射区和反射区采用相同的液晶盒厚度d；
上基板(10)包括上基板玻璃层(11)、上基板四分之一波片(12)、上基板二分之一波片(13)和上基板偏振片(14)；
下基板(20)包括下基板玻璃层(21)、下基板四分之一波片(22)、下基板二分之一波片(23)和下基板偏振片(24)；
其中上基板四分之一波片(12)和下基板四分之一波片(22)光轴方向相互平行，上基板二分之一波片(13)和下基板二分之一波片(23)光轴方向相互平行，上基板偏振片(14)和下基板偏振片(24)透光轴方向相互垂直；
透明凸起电极（25）置于透射区的上基板玻璃层 （11）下和透射区及反射区的下基板玻璃层（21）上，透明凸起电极（25）由像素电极（P）和公共电极（C）相间排列组成，且相邻透明凸起电极（25）的间隙相等；
反射区的反射层（26）置于下基板玻璃层（21）内部。
2.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，所述液晶盒厚d≤15μm且d≥5μm。
3.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，所述液晶盒厚d=10μm。
4.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，透明凸起电极(25)的高度h=2μm。
5.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，透明凸起电极（25）的下底宽w 1 ≤4μm且w 1 ≥1μm。
6.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，所述透明凸起电极（25）的下底宽w 1 =2μm。
7.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，透明凸起电极(25)的上底宽w 2 ≤2μm且w 2 ≥0.5μm。
8.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，所述透明凸起电极（25）的上底宽w 2 =1μm。
9.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，相邻两透明凸起电极（25）间的间隙l≤10μm且l≥2μm。
10.根据权利要求1所述的一种透反电光特性曲线相匹配的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是，所述相邻两透明凸起电极（25）间的间隙l=2μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111228 Termination date: 20141231 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |