CN102662282B - 一种蓝相液晶面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝相液晶面板和显示装置，涉及液晶面板的设计及制造领域，用以降低蓝相液晶面板的驱动电压并提高光效率。蓝相液晶面板包括：位于蓝相液晶层与所述第一偏振片之间的第一棱镜层，位于蓝相液晶层与所述第二偏振片之间的第二棱镜层；位于第二基板内侧的公共电极，位于第一基板内侧的栅线、第一数据线和第二数据线、以及由栅线、第一数据线、第二数据线所限定的像素单元；像素单元分为透射区和反射区，在透射区设置有第一像素电极，在反射区设置有第二像素电极和反射层；以使得在通电情况下，由第一数据线、第二数据线分别向第一像素电极、第二像素电极施加不同电压，透射区和反射区的光线通过蓝相液晶层所产生的光程差相同。

Description

一种蓝相液晶面板和显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶面板、显示装置的设计及制造领域，尤其涉及一种透反式蓝相液晶面板和显示装置。

背景技术

根据采用光源类型的不同，液晶显示装置可以分为透射式、反射式和透反式三种。其中，透反式液晶显示装置兼具透射式和反射式液晶显示装置的优点，因此广泛应用于电子产品的显示设备。

为了提升液晶显示器的显示质量，实现更高的对比度，更快的响应时间以及更宽的观看视角，具有快速应答特性的蓝相液晶材料逐渐受到重视。蓝相是一种介于各向同性相与胆甾相之间的一种液晶相，其存在的温度范围非常狭窄，大约只有1℃的温度区间。但是，近年来发现经过高分子稳定化以后的蓝相液晶存在温度范围会大大拓宽，基本可以满足作为液晶显示材料的使用温度范围。

蓝相液晶显示器作为最具有潜能的下一代显示器，具有以下特征：(1)蓝相液晶显示器具有视野角大，暗态好的特点。(2)蓝相液晶显示器的理论响应时间极短，可达到毫秒级以下。(3)蓝相液晶显示器不需要其他的各种液晶显示器所必须的取向层，从而降低了制造成本，简化了制造工艺。

但是，现有透反式蓝相液晶显示器一般采用双盒厚的结构，以保证透射区和反射区的光程差一致，并且存在两个很大的技术难题，驱动电压高和光效率低。

发明内容

本发明的实施例提供一种蓝相液晶面板和显示装置，用以降低透反式蓝相液晶面板的驱动电压并提高光效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种蓝相液晶面板，包括：对盒成型的第一基板和第二基板，以及夹置于两基板间的蓝相液晶层，位于所述第一基板外侧的第一偏振片，位于所述第二基板外侧的第二偏振片；所述蓝相液晶面板，还包括：位于所述蓝相液晶层与所述第一偏振片之间的第一棱镜层，位于所述蓝相液晶层与所述第二偏振片之间的第二棱镜层；位于所述第二基板内侧的公共电极，位于所述第一基板内侧的栅线、与所述栅线垂直的第一数据线和第二数据线、以及由所述栅线、所述第一数据线、所述第二数据线所限定的像素单元；所述像素单元分为透射区和反射区，在所述透射区设置有第一像素电极，在所述反射区设置有第二像素电极和反射层；以使得在通电情况下，由第一数据线、第二数据线分别向第一像素电极、第二像素电极施加不同电压，所述透射区和反射区的光线通过所述蓝相液晶层所产生的光程差相同。

本发明还提供了一种显示装置，其包括上述蓝相液晶面板。

本发明提供的透反式蓝相液晶面板和显示装置，首先通过设置在第一基板内侧的第一像素电极、第二像素电极和设置在第二基板内侧的公共电极，在通电的情况下就能够产生垂直电场，这样可以降低蓝相液晶显示器的驱动电压；其次，为实现蓝相液晶面板在垂直电场下的显示，本发明根据蓝相液晶面板的类型的不同，增设第一棱镜层和第二棱镜层，使得原本垂直基板入射的光线发生偏折，这样斜向的光线在经过垂直电场驱动下的蓝相液晶层时，就会相应产生光程差，从而实现通过垂直电场强度的变化控制光线的透过率；再者，由于同一像素单元中透射区的第一像素电极和反射区的第二像素电极的电压的大小可以分别得到控制，从而能够使得所述透射区和反射区的光线通过所述蓝相液晶层所产生的光程差相同，从而半透半反的显示。由于是垂直电场驱动，故而降低驱动电压并提高光效率；另外，由于本发明中采用的是单盒厚的结构，故可简化制作工艺的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种透射式蓝相液晶面板在不加电压时的结构示意图；

图2为图1所示的透射式蓝相液晶面板在施加电压时的结构示意图；

图3为图1所示的透射式蓝相液晶面板中像素单元的结构示意图。

附图标记：

001-第一基板，002-第二基板，003-蓝相液晶层，004-第一偏振片，005-第二偏振片，006-第一像素电极，007-第二像素电极，008-公共电极，009-反射层；

101-第一棱镜层，102-第二棱镜层；

300-栅线，301-第一数据线，302-第二数据线，303-第一薄膜晶体管，303a、303b、303c-第一薄膜晶体管的栅极、源极、漏极，304-第二薄膜晶体管，304a、304b、304c-第二薄膜晶体管的栅极、源极、漏极。

具体实施方式

现有技术中的蓝相液晶面板是由水平电场驱动的，这种蓝相液晶面板的驱动电压比较高。由于垂直电场(即垂直于基板的电场)的电场线更加均匀，有利于降低蓝相液晶面板的驱动电压，故而本发明提供一种由垂直电场驱动的蓝相液晶面板。

首先简要介绍蓝相液晶分子的特性。在不施加电压时，蓝相液晶分子具有各向同性特性；在施加电压时，蓝相液晶分子则沿着一个方向具有双折射特性，并且蓝相液晶分子沿电场的方向配向。

由于蓝相液晶分子的上述特性，使得若只是变换驱动电场的类型，并不能实现蓝相液晶面板的正常显示功能。具体的，在不加电压时，蓝相液晶分子呈各向同性态，这样，入射光线经过蓝相液晶层将不会产生光程差，也就不改变偏振方向。在施加电压时，蓝相液晶分子在垂直电场的作用下，其长轴沿该垂直电场的电场线的方向；这样，入射光线经过蓝相液晶层将不会产生光程差，同样也不能改变偏振方向。由于无论是否施加电压，入射光线的偏振方向都不会有所改变，从而就无法通过施加电压的大小控制光线的透过率，也就无法实现蓝相液晶面板的显示。

为使得蓝相液晶面板在垂直电场的驱动下，能够实现半透半反的显示，本发明提供了一种透反式蓝相液晶面板。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明实施例提供了一种蓝相液晶面板，包括：对盒成型的第一基板001和第二基板002，以及夹置于两基板间的蓝相液晶层003，位于所述第一基板外侧的第一偏振片004，位于所述第二基板外侧的第二偏振片005；

所述蓝相液晶面板还包括：位于所述蓝相液晶层003与所述第一偏振片004之间的第一棱镜层101，位于所述蓝相液晶层003与所述第二偏振片005之间的第二棱镜层102；位于所述第二基板内侧的公共电极008，位于所述第一基板内侧的栅线、与所述栅线垂直的第一数据线和第二数据线、以及由所述栅线、所述第一数据线、所述第二数据线所限定的像素单元；所述像素单元分为透射区和反射区，在所述透射区设置有第一像素电极006，在所述反射区设置有第二像素电极007和反射层009；以使得在通电情况下，由第一数据线、第二数据线分别向第一像素电极006、第二像素电极007施加不同电压，所述透射区和反射区的光线通过所述蓝相液晶层003所产生的光程差相同。需要说明的是，第一像素电极006和第二像素电极007的尺寸可以设置为相同，也可以设置为不同。

关于像素单元的结构图，可以参考图3。所述像素单元中还设置有第一薄膜晶体管303和第二薄膜晶体管304；其中，所述第一薄膜晶体管的栅极303a、源极303b和漏极303c分别电连接所述栅线300、所述第一数据线301和所述第一像素电极006，所述第二薄膜晶体管的栅极304a、源极304b和漏极304c分别电连接所述栅线300、所述第二数据线302和所述第二像素电极007。这样在通电情况下，第一数据线301可以向第一像素电极006施加电压，第二数据线302可以向第二像素电极007施加电压。优选的，所述第一数据线301和所述第二数据线302分置于所述像素单元的两侧。

上述蓝相液晶层003包括蓝相液晶分子。所述第一棱镜层101和所述第二棱镜层102均为能够使光线发生折射的任意形状的透明层，但由于第一棱镜层101位于反射区的部分不起作用，故而第一棱镜层101位于反射区的部分可以是任意形状，当然，若是第一棱镜层101只包含位于透射区的部分也是可以的。

所述第二棱镜层102可以只存在于反射区，但本发明实施例中为使得透射区出射光线的传播方向仍垂直于基板，故优选的，所述第二棱镜层102位于所述透射区的部分与所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分形状一致且相对设置。在本发明所有实施例中，所谓相对设置是指，两棱镜层形状相同的一个面均作为各自棱镜层的内侧，形状相同的另一个面均作为各自棱镜层的外侧。示例的，参考图1、2，第一棱镜层101位于透射区的部分和第二棱镜层102位于透射区的部分的形状一致，均包括平面和折面两个面，且两者的平面均作为各自棱镜层的外侧，两者的折面均作为各自棱镜层的内侧；当然，反之也是可以的。这样就使得斜向的光线在经过第二棱镜层102后又变为垂直于基板的出射光线。

在上述提供的任一蓝相液晶面板的基础上，优选的，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分与所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分折射程度一致；也就是说，在透射区垂直基板入射的光经第一棱镜层101位于透射区的部分折射后的倾斜程度，与在反射区垂直基板入射的光经第二棱镜层102位于反射区的部分第一次折射后的倾斜程度一致。从而，在第一棱镜层101和第二棱镜层102采用相同的材料的情况下，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分与所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分形状一致，以保证两者的折射程度一致；由于反射区和透射区的大小可能不一致，故而该形状是指除大小之外的形状。并且，此种情况下在通电时，所述第一像素电极006和所述公共电极008的压差大于所述第二像素电极007和所述公共电极008的压差。

优选的，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分的两个面分别为平面和对称三角波状折面；所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分的两个面分别为平面和对称三角波状折面。在本发明所有实施例中，对称三角波状折面均作如下解释：所谓对称三角波状折面为，横截面为对称三角波且各相邻两侧面的交线相平行的折面，并且，对称三角波状折面的各个侧面的侧面倾斜角度均相等，所谓侧面倾斜角是指侧面与基板平面的夹角。

进一步优选的，第一棱镜层101的平面为该第一棱镜层101的外侧，对称三角状折面为内侧；同时第二棱镜层102(包括：位于透射区的部分和位于反射区的部分)的平面作为该第二棱镜层102的外侧，对称三角波状折面作为内侧。这样使得光线在经过第一棱镜层或第二棱镜层，只在经过对称三角波状折面时，改变一次光的传播方向。当然，若是第一棱镜层101的折面作为该第一棱镜层101的外侧，平面作为内侧，同时第二棱镜层102的折面作为该第二棱镜层102的外侧，平面作为内侧也是可以的。

进一步优选的，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度，图1、2中用a1表示，其范围为30°～60°；所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度，图1、2中用a2表示，其范围为30°～60°。

更进一步优选的，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度，与所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度相同，也就是a1＝a2；在第一棱镜层101和第二棱镜层102采用相同材料的情况下，此时可以保证两者的折射程度一致；优选的，两者的侧面倾斜角度均为42.5°，也就是a1＝a2＝42.5°。

优选的，上述第一棱镜层101和所述第二棱镜层102的材料分别为玻璃、硅晶片材料、高分子材料或树脂材料。优选为第一棱镜层101和所述第二棱镜层102采用相同的材料。

另外，从原理上来讲，第一棱镜层101可以位于蓝相液晶层003与第一偏振片004之间任一层的位置，但为了尽量减少增置的第一棱镜层对液晶面板制作工艺的影响，优选的，参考图示，将第一棱镜层101位于第一基板001和第一偏振片004之间。

与第一棱镜层101的位置类似，第二棱镜层102可以位于蓝相液晶层003与第二偏振片005之间任一层的位置，但为了尽量减少增置的第二棱镜层对液晶面板制作工艺的影响，优选的，参考图示，将第二棱镜层102位于第二基板002和第二偏振片005之间。

下面，针对上述提供的蓝相液晶面板如何实现半透半反显示进行详述。

图1为蓝相液晶面板在不加电压时的结构示意图。在透射区，垂直于基板的入射光线经过第一偏振片004成为线偏振光，该线偏振光在经过第一棱镜层101后成为斜向的光线，斜向的光线经过各向同性态的蓝相液晶层003不会产生光程差，若第一偏振片004和第二偏振片005的偏振方向呈90度夹角，出射光线会被第二偏振片005完全挡住；与此同时，在反射区，垂直于基板的入射光线经过第二偏振片005成为线偏振光，该线偏振光在第一次经过第二棱镜层102后成为斜向的光线，斜向的光线经过各向同性态的蓝相液晶层003不会产生光程差，再次经过第二棱镜层102的折射，斜向的光线的传播方向将调整为垂直于基板的出射光线，出射光线的偏振方向由于反射的缘故发生转变90度的变化，所以出射光线会被第二偏振片005完全挡住，从而在反射区和透射区实现暗态的显示。

图2为蓝相液晶面板在加电压时的结构示意图。在透射区，垂直于基板的入射光线经过第一偏振片004成为线偏振光，该线偏振光在经过第一棱镜层101后成为斜向的光线，与此同时，在反射区，垂直于基板的入射光线经过第二偏振片005成为线偏振光，该线偏振光在第一次经过第二棱镜层102后成为斜向的光线。由于光线经过反射区蓝相液晶层的传播距离d₂约为光线经过透射区蓝相液晶层的传播距离d₁的2倍，即大概d₂＝2d₁；又由于蓝相液晶层003的双折射率与光线的倾斜角度和垂直电场的电场强度有关，其中，所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分与所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分的材料和形状分别决定了光线在透射区和反射区的倾斜角度，并且第一像素电极006的电压和第二像素电极007的电压分别决定了透射区和反射区的垂直电场的强度，故而在第一棱镜层101和第二棱镜层102材料和形状一定的情况下，可以通过调整第一像素电极006的电压和第二像素电极007的电压以使得光线经过透射区蓝相液晶层的双折射率Δn₁大致为光线经过反射区蓝相液晶层的双折射率Δn₂的2倍，即大概Δn₁＝2Δn₂，最终保证光线经过透射区所产生的光程差与光线经过反射区的所产生的光程差相等，即Δn₁d₁＝Δn₂d₂，能够实现蓝相液晶面板半透半反的显示。

进一步的，按照优选方案：所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分与所述第二棱镜层102位于所述反射区的部分折射程度一致。这种情况下，光线经过透射区蓝相液晶层的双折射率Δn₁与第一像素电极006和公共电极008的压差成正比，光线经过反射区蓝相液晶层的双折射率Δn₂与第二像素电极007和公共电极008的压差成正比。由于d₂＝2d₁，故而第一像素电极006和公共电极008的压差必须大于第二像素电极007和公共电极008的压差，以使得大概Δn₁＝2Δn₂，最终保证光线经过透射区所产生的光程差与光线经过反射区的所产生的光程差相等。

进一步的，按照优选方案：所述第二棱镜层102位于所述透射区的部分与所述第一棱镜层101位于所述透射区的部分形状一致且相对设置。这样反射区和透射区的出射光线均垂直于基板，使得显示效果更加均匀。

需要说明的是，为清楚地描述本发明所要保护的结构，故与本发明不相关的结构在各实施例及附图中做简化或省略处理，并且在各实施例及附图中做简化或省略处理的结构都是本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下容易得到的，故在本实施例不加赘述。

本发明提供的蓝相液晶面板，首先通过设置在第一基板内侧的第一像素电极、第二像素电极和设置在第二基板内侧的公共电极，在通电的情况下就能够产生垂直电场，这样可以降低蓝相液晶显示器的驱动电压；其次，为实现蓝相液晶面板在垂直电场下的显示，本发明根据蓝相液晶面板的类型的不同，增设第一棱镜层和第二棱镜层，使得原本垂直基板入射的光线发生偏折，这样斜向的光线在经过垂直电场驱动下的蓝相液晶层时，就会相应产生光程差，从而实现通过垂直电场强度的变化控制光线的透过率；再者，由于同一像素单元中透射区的第一像素电极和反射区的第二像素电极的电压的大小可以分别得到控制，从而能够使得所述透射区和反射区的光线通过所述蓝相液晶层所产生的光程差相同，从而半透半反的显示。

本实施例还提供一种显示装置，其包括上述任一种蓝相液晶面板，所述显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或者部件。

本发明所有实施例中所涉及的棱镜层都可以采用如下方法完成制作：

方法一、采用模具制作棱镜层。

具体的，先采用湿法刻蚀或机械加工等方式制作出模具，再使用制作好的模具采用浇注成型或转印成型的方式制作棱镜层。

方法二、采用现有的硬模涂布技术来制作棱镜层。

具体的，首先采用具有类似棱镜凸起结构的光栅辊对未固化的原料膜材施加机械的压力，使其在光栅辊的转印作用下形成棱镜层的结构；然后，经过UV或红外等一系列的固化工艺过程形成棱镜层。

方法三、采用软膜成型技术来制作棱镜层。

具体的，采用具有类似棱镜凸起所对应的凹陷结构的光栅辊，先由光栅辊上面的滴头将原料滴到凹陷结构内，使其在光栅辊的凹陷结构内形成棱镜的结构，再转印到相应的基板上。然后，经过UV或红外等一系列的固化工艺过程形成棱镜层。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种蓝相液晶面板，包括：对盒成型的第一基板和第二基板，以及夹置于两基板间的蓝相液晶层，位于所述第一基板外侧的第一偏振片，位于所述第二基板外侧的第二偏振片；其特征在于，还包括：位于所述蓝相液晶层与所述第一偏振片之间的第一棱镜层，位于所述蓝相液晶层与所述第二偏振片之间的第二棱镜层；所述第一棱镜层至少设置于透射区，所述第二棱镜层至少设置于反射区；位于所述第二基板内侧的公共电极，位于所述第一基板内侧的栅线、与所述栅线垂直的第一数据线和第二数据线、以及由所述栅线、所述第一数据线、所述第二数据线所限定的像素单元；所述像素单元分为透射区和反射区，在所述透射区设置有第一像素电极，在所述反射区设置有第二像素电极和反射层；以使得在通电情况下，由第一数据线、第二数据线分别向第一像素电极、第二像素电极施加不同电压，所述透射区和反射区的光线通过所述蓝相液晶层所产生的光程差相同。

2.根据权利要求1所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第二棱镜层位于所述透射区的部分与所述第一棱镜层位于所述透射区的部分形状一致且相对设置。

3.根据权利要求2所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述透射区的部分与所述第二棱镜层位于所述反射区的部分折射程度一致；

所述第一像素电极和所述公共电极的压差大于所述第二像素电极和所述公共电极的压差。

4.根据权利要求1-3任一项所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述透射区的部分的两个面分别为平面和对称三角波状折面；

所述第二棱镜层位于所述反射区的部分的两个面分别为平面和对称三角波状折面。

5.根据权利要求4所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述透射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度的范围为30°～60°；

所述第二棱镜层位于所述反射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度的范围为30°～60°。

6.根据权利要求4所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述透射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度，与所述第二棱镜层位于所述反射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度相同。

7.根据权利要求6所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述透射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度，与所述第二棱镜层位于所述反射区的部分的对称三角波状折面的侧面倾斜角度均为42.5°。

8.根据权利要求4所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层的平面为外侧，对称三角波状折面为内侧；

所述第二棱镜层的平面为外侧，对称三角波状折面为内侧。

9.根据权利要求1-3任一项所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层位于所述第一基板和所述第一偏振片之间；所述第二棱镜层位于所述第二基板和所述第二偏振片之间。

10.根据权利要求1-3任一项所述的蓝相液晶面板，其特征在于，所述第一棱镜层和所述第二棱镜层的材料分别为玻璃、硅晶片材料、高分子材料或树脂材料。

11.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求1-10任一项所述的蓝相液晶面板。