CN102338954A - 电控彩色滤色液晶光阀 - Google Patents

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陆红波
张俊
吕国强
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Abstract

本发明公开了一种电控彩色滤色液晶光阀，其特征是由四层透明基板呈夹芯状设置三层液晶层，包括自上而下顺次为第一透明基板、第一染料液晶层、第二透明基板、第二染料液晶层、第三透明基板、第三染料液晶层和第四透明基板；其中，第一染料液晶层、第二染料液晶层和第三染料液晶层是含有不同二色性染料的向列相液晶层，分别能吸收红、绿、蓝三种不同波长光。本发明可节省单个像素的空间，有效提高显示分辨率。

Description

电控彩色滤色液晶光阀
技术领域
本发明涉及彩色液晶显示装置，尤其是电控彩色滤色液晶光阀。
背景技术
随着近年来科技的飞速发展，液晶彩色显示器作为信息显示部件已经广泛地应用于个人的计算机、电视机、手机和数码相机等许多方面。传统液晶彩色显示器的彩色滤色装置是由R红、G绿、B蓝子像素平铺组合成像素，这种结构单个像素占据的空间大，难以达到较高的分辨率。
图1所示为常规的彩色滤色片的原理示意图。其中，红色子像素101、绿色子像素102和蓝色子像素103平铺排列，组成一个像素点，而彩色滤色片由若干个像素点组成，因此单个像素将会占据较大的空间，难以达到较高的分辨率。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，从结构上改进传统彩色滤色片，提供一种电控彩色滤色液晶光阀，以期节省单个像素的空间，提高显示的分辨率。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明电控彩色滤色液晶光阀的结构特点是由四层透明基板呈夹芯状设置三层液晶层，包括自上而下顺次为第一透明基板、第一染料液晶层、第二透明基板、第二染料液晶层、第三透明基板、第三染料液晶层和第四透明基板；所述第一染料液晶层、第二染料液晶层和第三染料液晶层是含有不同二色性染料的向列相液晶层，分别能吸收红、绿、蓝三种不同波长光。
本发明电控彩色滤色液晶光阀的结构特点也在于：
所述第一透明基板和第四透明基板在靠近液晶层一面镀有透明导电层，第二透明基板和第三透明基板双面均镀有透明导电层。
在第一透明基板与第一染料液晶层之间，第一染料液晶层与第二透明基板之间，第二透明基板与第二染料液晶层之间，第二染料液晶层与第三透明基板之间，第三透明基板与第三染料液晶层之间，以及第三染料液晶层与第四透明基板之间分别设置平面取向层，各平面取向层的方向一致。
设置在第一透明基板与第一染料液晶层之间的第一平面取向层与设置在第一染料液晶层与第二透明基板之间的第二平面取向层为反平行平面取向层；设置在第二透明基板与第二染料液晶层之间的第三平面取向层与设置在第二染料液晶层与第三透明基板之间的第四平面取向层为反平行平面取向层；设置在第三透明基板与第三染料液晶层之间的第五平面取向层与设置在第三染料液晶层与第四透明基板之间的第六平面取向层为反平行平面取向层。
在所述第一透明基板上设置线偏振片；所述线偏振片的偏振方向与各平面取向层方向一致。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明在结构上采用四层透明基板呈夹芯状设置三层液晶层，与传统的子像素平铺排列相比，节省了单个像素的空间，提高显示的分辨率；
2、本发明在第一透明基板与第一染料液晶层之间，第一染料液晶层与第二透明基板之间，第二透明基板与第二染料液晶层之间，第二染料液晶层与第三透明基板之间，第三透明基板与第三染料液晶层之间，以及第三染料液晶层与第四透明基板之间分别设置反平行平面取向层，这是为了含有二色性染料的液晶按照取向层的摩擦方向排列，并达到彩色滤色的目的。
3、本发明中由于二色性染料具有完全吸收偏振方向与之平行的偏振光，透过偏振方向与之垂直的偏振光的特点；同时混有二色性染料的液晶大致按照取向层的摩擦方向排列，因此必须选择线偏振片的偏振方向与取向层的方向一致，达到高的对比度。
附图说明
图1为已有结构示意图。
图2为本发明结构示意图。
图3a、图3b、图3c和图3d为本发明显示原理示意图。
图4为以透过蓝光波长为例示意图。
图5a、图5b和图5c分别为本发明第一、第二和第三吸收光谱图。
图中标号：101红色子像素；102绿色子像素；103蓝色子像素；1线偏振片；2第一透明基板；3第一染料液晶层；4第二透明基板；5第二染料液晶层；6第三透明基板；7第三染料液晶层；8第四透明基板；9第一平面取向层；10第二平面取向层；11第三平面取向层；12第四平面取向层；13第五平面取向层；14第六平面取向层。
具体实施方式
参见图2，本实施例中电控彩色滤色液晶光阀自上而下共有四层透明基板，分别为第一透明基板2、第二透明基板4、第三透明基板6以及第四透明基板8，线偏振片1位于表层；在第一透明基板2和第二透明基板4之间具有第一液晶层3，第二透明基板4和第三透明基板6之间具有第二液晶层5，第三透明基板6和第四透明基板8之间具有第三液晶层7；分别设置位于第一液晶层3和第一透明基板2之间的第一平面取向层9、位于第一液晶层3和第二透明基板4之间的第二平面取向层10、位于第二液晶层5和第二透明基板4之间的第三平面取向层11、位于第二液晶层5和第三透明基板6之间的第四平面取向层12、位于第三液晶层7和第三透明基板6之间的第五平面取向层13、位于第三液晶层7和第四透明基板8之间的第六平面取向层14；其中，第一平面取向层9与第二平面取向层10为反平行平面取向层；第三平面取向层11与第四平面取向层12为反平行平面取向层；第五平面取向层13与第六平面取向层14为反平行平面取向层。具体制作中，反平行平面取向层是采用摩擦方向相反的工艺。
本实施例中，第一液晶层3为含有吸收红色波长二色性染料的液晶，第二液晶层5为含有吸收绿色波长二色性染料的液晶，第三液晶层7为含有吸收蓝色波长二色性染料的液晶。
图3a、图3b、图3c和图3d所示为本实施例中电控彩色滤色液晶光阀的工作机理，利用液晶材料的宾主效应，将在分子长轴方向和短轴方向对可见光的吸收具有各向异性的二色性染料作为“宾”体，溶解于特定排列的作为“主”体的液晶中，借助于液晶分子在电场作用下发生的取向转动，带动一般呈棒状的二色性染料分子取向，迫使染料分子长轴同光矢量平行或垂直，使其吸光率发生变化，这样就可以通过电控的方式来控制染料对可见光的选择性吸收。
图3a中，在两透明基板之间未加电压，没有电场的作用，此时液晶分子和二色性染料分子的取向按照透明基板间的取向层排列，液晶分子和二色性染料分子的长轴同光矢量平行，光被吸收，吸收光谱示意图如图3c所示；
图3b中在两透明基板之间加电压，通过电场的作用，使得液晶分子的长轴同光矢量垂直，根据宾主效应，二色性染料分子的长轴也同光矢量垂直，光透过，吸收光谱示意图如图3d所示。
将三个溶解不同二色性染料(如红、绿、蓝三基色)的液晶盒叠加制备电控彩色滤色液晶光阀，通过电路控制液晶光阀，使其两层液晶屏处于吸收态，一层液晶处于透射态，从而实现彩色显示。如要显示蓝色图像，通过控制电路，使红色、绿色液晶屏处于吸收态，而蓝色液晶屏处于透射态，这样全光谱荧光屏发出光，经过红色、绿色液晶屏的吸收，只留下蓝色部分，显示蓝色图像。
图4是以透过蓝光为例的原理示意图，该图是在第一透明基板2和第二透明基板4、第二透明基板4和第三透明基板6之间不加电；在第三透明基板6和第四透明基板8之间加电。具有红、绿、蓝三种基色的自然光透射过线偏振片1，经过第一染料液晶层3，红色被吸收；经过第二染料液晶层5，绿色被吸收；经过第三染料液晶层7，蓝色透过。
图5是根据本发明的实施方案的第一、第二和第三吸收光谱图，图5a为吸收蓝波波长的光谱图，由图可知，其中心波长位于450nm左右；图5b为吸收绿波波长的光谱图，由图可知，其中心波长位于550nm左右；图5c为吸收红波波长的光谱图，由图可知，其中心波长位于650nm左右。
本发明可取代传统的彩色滤色片，应用于彩色显示。

Claims (5)

1.一种电控彩色滤色液晶光阀，其特征是由四层透明基板呈夹芯状设置三层液晶层，包括自上而下顺次为第一透明基板(2)、第一染料液晶层(3)、第二透明基板(4)、第二染料液晶层(5)、第三透明基板(6)、第三染料液晶层(7)和第四透明基板(8)；所述第一染料液晶层(3)、第二染料液晶层(5)和第三染料液晶层(7)是含有不同二色性染料的向列相液晶层，分别能吸收红、绿、蓝三种不同波长光。
2.根据权利要求1所述电控彩色滤色液晶光阀，其特征在于所述第一透明基板(2)和第四透明基板(8)在靠近液晶层一面镀有透明导电层，第二透明基板(4)和第三透明基板(6)双面均镀有透明导电层。
3.根据权利要求1所述电控彩色滤色液晶光阀，其特征是在第一透明基板(2)与第一染料液晶层(3)之间，第一染料液晶层(3)与第二透明基板(4)之间，第二透明基板(4)与第二染料液晶层(5)之间，第二染料液晶层(5)与第三透明基板(6)之间，第三透明基板(6)与第三染料液晶层(7)之间，以及第三染料液晶层(7)与第四透明基板(8)之间分别设置平面取向层，各平面取向层的方向一致。
4.根据权利要求1和要求3所述电控彩色滤色液晶光阀，其特征是设置在第一透明基板(2)与第一染料液晶层(3)之间的第一平面取向层(9)与设置在第一染料液晶层(3)与第二透明基板(4)之间的第二平面取向层(10)为反平行平面取向层；设置在第二透明基板(4)与第二染料液晶层(5)之间的第三平面取向层(11)与设置在第二染料液晶层(5)与第三透明基板(6)之间的第四平面取向层(12)为反平行平面取向层；设置在第三透明基板(6)与第三染料液晶层(7)之间的第五平面取向层(13)与设置在第三染料液晶层(7)与第四透明基板(8)之间的第六平面取向层(14)为反平行平面取向层。
5.根据权利要求3或4所述电控彩色滤色液晶光阀，其特征是在所述第一透明基板(2)上设置线偏振片(1)；所述线偏振片(1)的偏振方向与各平面取向层方向一致。
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