CN102789102B - 一种蓝相液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓝相液晶显示装置，包括背光模组，和蓝相液晶面板，蓝相液晶面板包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的蓝相液晶层，背光模组的出光方向垂直于所述第一基板；所述蓝相液晶面板还包括位于第一基板一面的第一电极，位于第一基板另一面的第一基板耦合膜；位于第二基板一面的第二电极；第一电极与第二电极形成垂直电场；第一基板耦合膜将背光模组的直向光改为与垂直电场方向具有预定夹角的斜向光。上述蓝相液晶显示装置提高了蓝相液晶显示装置中蓝相液晶面板出射光的均匀性，且增加蓝相液晶面板的显示视角。

Description

一种蓝相液晶显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种蓝相液晶面板及蓝相液晶显示装置。
背景技术
蓝相液晶运用于液晶显示装置可以得到高性能的TFT-LCD显示器，相比于传统液晶，蓝相液晶具有其突出优点：蓝相液晶显示的理论响应时间可达到ms级以下，响应速度是普通向列相液晶的10倍，因此可以应用到需要快速响应速度的显示设备中，例如彩色时序显示；蓝相液晶不需要取向层，不但简化了制造工艺，也降低了生产成本等，因此引起了人们的广泛关注。
但是，目前的蓝相液晶显示装置中的蓝相液晶均为正型液晶，采用蓝相液晶的蓝相液晶显示装置只能局限于使用横向电场，请参考图1，图1为现有技术中一种蓝相液晶面板的结构示意图。
传统的蓝相液晶面板包括：阵列基板1、设置于阵列基板1的多个电极2、彩膜基板3、设置于彩膜基板3与阵列基板1之间的蓝相液晶层4。
现有技术中的蓝相液晶面板中，其多个电极2排列在阵列基板1上，通过相邻两电极2之间的电位差形成电场，电场分布情况如图1所示，与电极2的距离不同，则电场强度差别较大，因而阵列基板1与彩膜基板3之间的蓝相液晶层4中，距离阵列基板1较近的下层蓝相液晶分子42受到的电场作用力较大，偏转较大；而距离阵列基板1较远的上层蓝相液晶分子41受电场作用力较小，偏转较小，为了增大阵列基板1和彩膜基板3之间电场的均匀性，最大限度地减小距离阵列基板1较近的下层蓝相液晶分子42和距离阵列基板1较远的上层蓝相液晶分子41处电场方向以及电场强弱的差异，电极2需要施加更高的工作电压。
所以，现有技术中的蓝相液晶面板及蓝相液晶显示装置普遍存在因工作电压高导致功耗大的问题。
发明内容
本发明提供一种蓝相液晶面板及蓝相液晶显示装置，以降低蓝相液晶面板及蓝相液晶显示装置的工作电压，进而降低功耗。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种蓝相液晶面板，包括第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，所述第一基板和第二基板相对设置，还包括：
位于所述第一基板朝向蓝相液晶层的一面的第一电极，以及位于所述第一基板另一面的第一偏光片、第一基板耦合膜，所述第一偏光片位于所述第一基板和第一基板耦合膜之间；
位于所述第二基板朝向蓝相液晶层的一面的第二电极，以及位于所述第二基板另一面的第二偏光片，所述第一电极与第二电极用于形成垂直电场；
所述第一基板耦合膜上设有多个第一微结构棱镜，所述第一微结构棱镜的横截面的轮廓形状为三角形，所述第一微结构棱镜具有第一棱面和第二棱面，且垂直于第一基板入射的光线在第一棱面发生全反射，垂直于第一基板入射的光线在第二棱面不能发生全反射；
所述第一电极和所述第二电极中的一个为公共电极，另一个包括有多个像素电极。
优选地，所述第一微结构棱镜的第一棱面和第二棱面相互垂直，且第一棱面与所述第一基板之间的夹角为75°～65°。
优选地，所述第一棱面与所述第一基板之间的夹角为70°。
优选地，还包括第二基板耦合膜，所述第二偏光片位于所述第二基板和第二基板耦合膜之间，所述第二基板耦合膜上设有多个第二微结构棱镜。
优选地，还包括位于所述第二基板耦合膜背离所述第二偏光片的一侧的转向膜。
优选地，所述转向膜朝向所述第二基板耦合膜的一面设有多个扩散凸起。
优选地，所述扩散凸起的轮廓呈三角状。
优选地，所述扩散凸起的轮廓呈圆弧状。
优选地，所述第一基板耦合膜与所述第二基板耦合膜规格相同，且所述第一微结构棱镜与所述第二微结构棱镜反向设置。
本发明还提供了一种蓝相液晶显示装置，包括背光模组，还包括上述技术方案中提到的任一种蓝相液晶面板。
优选地，所述背光模组设有白色LED灯作为光源，所述蓝相液晶面板的第二基板设有彩色滤光片。
优选地，所述背光模组采用彩色LED灯作为光源。
本发明提供的蓝相液晶面板，包括第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，所述第一基板和第二基板相对设置，还包括：
位于所述第一基板朝向蓝相液晶层的一面的第一电极，以及位于所述第一基板另一面的第一偏光片、第一基板耦合膜，所述第一偏光片位于所述第一基板和第一基板耦合膜之间；
位于所述第二基板朝向蓝相液晶层的一面的第二电极，以及位于所述第二基板另一面的第二偏光片，所述第一电极与第二电极用于形成垂直电场；
所述第一基板耦合膜上设有多个第一微结构棱镜，所述第一微结构棱镜的横截面的轮廓形状为三角形，所述第一微结构棱镜具有第一棱面和第二棱面，且垂直于第一基板入射的光线在第一棱面发生全反射，垂直于第一基板入射的光线在第二棱面不能发生全反射；
所述第一电极和所述第二电极中的一个为公共电极，另一个包括有多个像素电极。
为便于对上述结构的蓝相液晶面板的原理进行描述，下文中引入了背光模组的概念。
本发明提供的蓝相液晶面板，其第一基板设置的第一电极与第二基板设置的第二电极施加不同的电压，第一电极和第二电极之间由于电位不同而产生电场，且由于第一电极位于第一基板，而第二电极位于第二基板，第一基板和第二基板相对设置，因此电场方向垂直于第一基板和第二基板，为垂直电场。为便于描述，指定第二电极具有高电位，而第一电极具有低电位，则垂直电场由第二电极指向第一电极；由于第一电极和第二电极分别设置于第一基板和第二基板，电场方向由第二电极指向第一电极，穿越蓝相液晶层的垂直电场的电场强度以及电场均匀性良好，蓝相液晶层的蓝相液晶分子在垂直电场的作用下，其光轴的方向与电场方向相同；背光模组导出的直向光的方向垂直于液晶面板，直向光中，射向第一微结构棱镜的第一棱面的部分光线发生全反射，射向第一微结构棱镜的第二棱面，并通过第二棱面折射导入液晶面板，而直向光的另一部分光直接照射在第二棱面上，并经过第二棱面折射后导入液晶面板，此两部分光经第一微结构棱镜的第二棱面折射后形成与电场方向具有预定夹角的斜向光，斜向光经过第一偏光片偏振之后进入蓝相液晶层，蓝相液晶层内的蓝相液晶分子改变斜向光的相位延迟。
由于上述蓝相液晶面板的垂直电场由第一电极和第二电极形成，且第一电极设置于第一基板，第二电极设置于第二基板，向第一电极和第二电极通电之后，第一电极和第二电极产生的电场由具有较高电位的电极指向具有较低电位的电极，且电场方向垂直于蓝相液晶层，有效增加了整个液晶盒区域的电场强度，且垂直电场的均匀性良好，可以使蓝相液晶显示装置中的每一个像素区域内的蓝相液晶分子做出响应，使蓝相液晶分子在垂直于第一基板和第二基板的方向拉伸，同时第一基板耦合膜通过第一微结构棱镜改变了背光模组的直向光进入液晶盒的光线角度，使得蓝相液晶层中的蓝相液晶分子对入射的斜向光产生相位延迟，降低了蓝相液晶的工作电压。
所以，本发明提供的蓝相液晶面板具有较低的工作电压。
附图说明
图1为现有技术中一种蓝相液晶面板的结构示意图；
图2为本发明提供的蓝相液晶面板的结构示意图；
图3为本发明提供的蓝相液晶面板中第一基板耦合膜的结构以及耦合原理示意图；
图4为本发明提供的蓝相液晶面板中第二基板耦合膜的结构以及导光原理示意图；
图5为本发明提供的蓝相液晶面板中转向膜的结构以及转光原理示意图；
图6为本发明提供的蓝相液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
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做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。
下文论述中，为便于对该蓝相液晶面板的结构及原理进行描述，文中引入了“背光模组”的概念，背光模组15如图6中所示。
如图2和图3以及图6所示，本发明提供的蓝相液晶面板，包括第一基板12、第二基板22以及位于第一基板12和第二基板22之间的蓝相液晶层10，第一基板12和第二基板22相对设置，还包括：
位于第一基板12朝向蓝相液晶层10的一面的第一电极11，以及位于第一基板12另一面的第一偏光片13、第一基板耦合膜14，第一偏光片13位于第一基板12和第一基板耦合膜14之间；
位于第二基板22朝向蓝相液晶层10的一面的第二电极21，以及位于第二基板22另一面的第二偏光片23，第一电极11与第二电极21用于形成垂直电场；
第一基板耦合膜14上设有多个第一微结构棱镜141，第一微结构棱镜141的横截面的轮廓形状为三角形，第一微结构棱镜141具有第一棱面144和第二棱面143，且垂直于第一基板12入射的光线在第一棱面144发生全反射，垂直于第一基板12入射的光线在第二棱面143不能发生全反射；
第一电极11和第二电极21中的一个为公共电极，另一个包括有多个像素电极。
本发明提供的蓝相液晶面板，其第一基板12设置的第一电极11与第二基板22设置的第二电极21施加不同的电压，第一电极11和第二电极21之间由于电位不同而产生电场，且由于第一电极11位于第一基板12，而第二电极21位于第二基板22，第一基板12和第二基板22相对设置，因此电场方向垂直于第一基板12和第二基板22，为垂直电场。为便于描述，指定第二电极21具有高电位，而第一电极11具有低电位，则垂直电场由第二电极21指向第一电极11；由于第一电极11和第二电极21分别设置于第一基板12和第二基板22，电场方向由第二电极21指向第一电极11，穿越蓝相液晶层10的垂直电场的电场强度以及电场均匀性良好，蓝相液晶层10的蓝相液晶分子在垂直电场的作用下，其光轴的方向与电场方向相同；如图3所示，背光模组15导出的直向光151的方向垂直于液晶面板，直向光151中，射向第一微结构棱镜141的第一棱面144的部分光线发生全反射，射向第一微结构棱镜141的第二棱面143，并通过第二棱面143折射导入液晶面板，而直向光151的另一部分光直接照射在第二棱面143上，并经过第二棱面143折射后导入液晶面板，此两部分光经第一微结构棱镜141的第二棱面143折射后形成与电场方向具有预定夹角的斜向光152，实现了对直向光151的散射，增加了光线射出显示面板时的均匀性
斜向光152经过第一偏光片13偏振之后进入蓝相液晶层10，蓝相液晶层10内的蓝相液晶分子改变斜向光152的相位延迟。
由于上述蓝相液晶面板的垂直电场由第一电极11和第二电极21形成，且第一电极11设置于第一基板12，第二电极21设置于第二基板22，向第一电极11和第二电极21通电之后，第一电极11和第二电极21产生的电场由具有较高电位的电极指向具有较低电位的电极，且电场方向垂直于蓝相液晶层10，有效增加了整个液晶盒区域的电场强度，且垂直电场的均匀性良好，可以使蓝相液晶显示装置中的每一个像素区域内的蓝相液晶分子做出响应，使蓝相液晶分子在垂直于第一基板12和第二基板22的方向拉伸，同时第一基板耦合膜14通过第一微结构棱镜141改变了背光模组的直向光151进入液晶盒的光线角度，使得蓝相液晶层10中的蓝相液晶分子对入射的斜向光152产生相位延迟，降低了蓝相液晶的工作电压。
所以，本发明提供的蓝相液晶面板具有较低的工作电压。
当然，上述技术方案中提到的第一基板和第二基板可以为玻璃基板，也可以为聚苯乙烯等其它透明材料形成的透明衬底，这里不再一一赘述。
具体地，根据蓝相液晶分子的特性，为增强蓝相液晶分子对斜向光152的相位延迟，需要控制斜向光152与蓝相液晶分子的光轴之间的夹角，对斜向光152的入射方向的控制，可以通过对上述第一微结构棱镜141的第一棱面144和第二棱面143的设置方式进行限定来实现；具体的，如图3所示，第一微结构棱镜141的第一棱面144和第二棱面143相互垂直，且第一棱面144与第一基板12之间的夹角β为75°～65°。因此，第二棱面143与第一基板12之间的夹角α为15°～25°。
优选地，上述第一棱面144与第一基板12之间的夹角β为70°。
如图2和图4所示，优选实施方式中，在上述实施方式的基础上，本发明提供的蓝相液晶面板还包括第二基板耦合膜24，第二偏光片23位于第二基板22和第二基板耦合膜24之间，第二基板耦合膜24上设有多个第二微结构棱镜241。
具体的，第一基板耦合膜14的耦合原理如图3所示，第一基板耦合膜14中，背光模组15导出的直向光151中照射在第二棱面143的光线，经过第二棱面143的折射转换为斜向光152导入液晶面板，然后经过第一偏光片13偏振后进入液晶面板的蓝相液晶层10；直向光151照射在第一棱面144的光线会发生全反射，全反射的光线射向第二棱面143，再经过第二棱面143的折射转为斜向光152，经过第一偏光片13偏振后进入蓝相液晶层10；经过蓝相液晶层10相位延迟的斜向光152穿过第二基板22外侧面设置的第二偏光片23，并通过第二基板耦合膜24设置的第二微结构棱镜241导出，第二基板耦合膜241能够防止经过第二偏光片23的斜向光152发生全反射。
进一步地，如图2所示，为了提高上述蓝相液晶面板的显示效果，上述蓝相液晶面板还包括位于第二基板耦合膜24背离第二偏光片23的一侧的转向膜25。转向膜25的作用是将通过第二基板耦合膜24的斜向光153导出显示装置，转向膜25能够将通过第二基板耦合膜24导出的斜向光153转换为适于不同角度观察者的方向光154。具体原理及效果如图5所示。
具体的，上述转向膜25依靠其靠近第二基板耦合膜24的侧面设有的扩散凸起251实现对斜向光153的转向。
上述转向膜25的扩散凸起251的轮廓呈三角状，即扩散凸起251具有棱形结构。棱形结构的扩散凸起251可以将斜向光153转向为适于观察者正视角度的平行的方向光154。
进一步地，为了扩大蓝相液晶面板的视角，上述扩散凸起251的轮廓呈圆弧状。如图5所示。
为了使第二基板耦合膜24能够更好地与经过第一基板耦合膜14耦合后的斜向光152匹配，第一基板耦合膜14与第二基板耦合膜24规格相同，且第一微结构棱镜141与第二微结构棱镜241反向设置。首先，第一基板耦合膜14和第二基板耦合膜24具有相同的规格，且反向设置，如图1、图3以及图4所示，第二基板耦合膜24可以对经过相位延迟的斜向光152进行进一步地折射，扩散其射出的角度范围，增加蓝相液晶面板的视角，同时，便于生产组装。
第一基板耦合膜14上相邻两个第一微结构棱镜141的横截面中，与第一基板12接触的长度小于液晶面板中每一个亚像素单元的宽度。
如图6所示，在上述技术方案的基础上，本发明还提供了一种蓝相液晶显示装置，包括背光模组15，还包括上述技术方案中提到的任一种蓝相液晶面板。该蓝相液晶显示装置也具有上述蓝相液晶面板的技术效果，其原理这里不再赘述。
上述蓝相液晶显示装置中显示彩色的方案有多种，如：
背光模组15设有白色LED灯作为光源，而蓝相液晶面板的第二基板22设有彩色滤光片。
当然，还可以直接使用采用彩色LED灯作为光源的背光模组15，第二基板就不用设置彩色滤光片，能够简化蓝相液晶显示装置的结构。
需要说明的是，上述技术方案中提到的第一基板形成有本领域技术人员公知的TFT阵列结构。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种蓝相液晶显示装置，包括背光模组，其特征在于，还包括蓝相液晶面板，所述蓝相液晶面板包括第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，所述第一基板和第二基板相对设置，所述背光模组的出光方向垂直于所述第一基板；所述蓝相液晶面板还包括：
位于所述第一基板朝向蓝相液晶层的一面的第一电极，以及位于所述第一基板另一面的第一偏光片、第一基板耦合膜，所述第一偏光片位于所述第一基板和第一基板耦合膜之间；
位于所述第二基板朝向蓝相液晶层的一面的第二电极，以及位于所述第二基板另一面的第二偏光片，所述第一电极与第二电极用于形成垂直电场；
所述第一基板耦合膜上设有多个第一微结构棱镜，所述第一微结构棱镜的横截面的轮廓形状为三角形，所述第一微结构棱镜具有第一棱面和第二棱面，且垂直于第一基板入射的光线在第一棱面发生全反射，垂直于第一基板入射的光线在第二棱面不能发生全反射；
所述第一电极和所述第二电极中的一个为公共电极，另一个包括有多个像素电极。
2.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述第一微结构棱镜的第一棱面和第二棱面相互垂直，且第一棱面与所述第一基板之间的夹角为75°～65°。
3.根据权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述第一棱面与所述第一基板之间的夹角为70°。
4.根据权利要求1～3任一项所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，还包括第二基板耦合膜，所述第二偏光片位于所述第二基板和第二基板耦合膜之间，所述第二基板耦合膜上设有多个第二微结构棱镜。
5.根据权利要求4所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，还包括位于所述第二基板耦合膜背离所述第二偏光片的一侧的转向膜。
6.根据权利要求5所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述转向膜朝向所述第二基板耦合膜的一面设有多个扩散凸起。
7.根据权利要求6所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述扩散凸起的轮廓呈三角状。
8.根据权利要求6所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述扩散凸起的轮廓呈圆弧状。
9.根据权利要求4所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述第一基板耦合膜与所述第二基板耦合膜规格相同，且所述第一微结构棱镜与所述第二微结构棱镜反向设置。
10.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述背光模组设有白色LED灯作为光源，所述蓝相液晶面板的第二基板设有彩色滤光片。
11.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述背光模组采用彩色LED灯作为光源。
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