CN102998840A - 显示面板以及具有该显示面板的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，公开了一种显示面板，包括上基板、下基板以及位于所述上基板和下基板之间的蓝相液晶，其特征在于，所述上基板和所述下基板之间有间隔设置的多个光反射结构，所述光反射结构的光反射表面与所述上基板所成的角度为45°或135°，用于对透过所述下基板射入所述显示面板的光线进行反射。本发明通过在液晶盒内设置特殊设计的光反射结构，从而使得本发明的显示面板在垂直电场驱动下实现正常显示，解决了现有蓝相液晶显示面板所需驱动电压高的技术难题。

Description

显示面板以及具有该显示面板的显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种显示面板以及具有该显示面板的显示装置。
背景技术
蓝相液晶是液晶中的一个特殊相态，在不加电压时可等效认为呈球形，各向同性，不会对通过的光产生光程差；加电压时可等效认为被拉伸成粒状，且长轴与电场方向一致，各向异性，根据双折射原理（克尔效应），会对通过的光产生光程差。蓝相液晶具有以下优点：1、响应速度快（通常小于1ms），所以可以省去彩膜，实现场序色控；2、可直接利用电场诱导双折射原理实现显示，不需要取向层和摩擦处理；3、在不加电时蓝相液晶各向同性，暗态无漏光，视角宽。因此，蓝相液晶是一种有前景的液晶显示材料。
然而，由于显示器的光都是垂直经过液晶盒的，如果要使光产生双折射，就必须将蓝相液晶横向拉伸，所以现有的蓝相液晶显示装置的驱动方式基本上都是使用横向电场，例如平面转换（In-PlaneSwitching，IPS）模式。在这种模式下，蓝相液晶在位于同一平面的像素电极和公共电极附近被驱动拉伸而产生各向异性，由于液晶显示装置横向的长、宽尺寸要比其厚度大很多倍，在同等电压条件下，横向电场强度比垂直方向电场强度要小很多倍，且横向电场无法渗透到整个液晶层，因此横向电场驱动需要很大的驱动电压，所以现有的蓝相液晶显示装置存在驱动电压过高的技术难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何解决现有的蓝相液晶显示装置所存在的所需驱动电压过高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种显示面板，包括上基板、下基板以及位于所述上基板和下基板之间的蓝相液晶，所述上基板和所述下基板之间有间隔设置的多个光反射结构，所述光反射结构的光反射表面与所述上基板所成的角度为45°或135°，用于对透过所述下基板射入所述显示面板的光线进行反射。
优选地，所述光反射结构的纵截面为平行四边形，且各个光反射结构的光反射表面之间相互平行。
优选地，所述光反射结构的纵截面为等腰直角三角形，且相邻光反射结构中距离最近的两个光反射表面相互平行。
优选地，所述光反射结构的纵截面为等腰梯形，且相邻光反射结构中距离最近的两个光反射表面相互平行。
优选地，所述光反射结构的水平投影首尾相接。
优选地，所述上基板包括上偏振片、上四分之一波片和彩膜基板。
优选地，所述下基板包括薄膜晶体管阵列基板、下四分之一波片和下偏振片。
优选地，所述上偏振片与下偏振片的透过轴相互正交，所述上四分之一波片与下四分之一波片的光轴相互正交。
优选地，所述上四分之一波片的光轴与所述上偏光片的透过轴的夹角为45°，下四分之一波片的光轴与所述下偏光片的透过轴的夹角为45°。
优选地，所述光反射结构由不透光材料制成。
优选地，所述光反射结构与所述上基板上黑矩阵所对应位置的区域相接触。
本发明还提供了一种显示装置，包括所述的显示面板。
上述技术方案具有如下优点：本发明通过在液晶盒内设置特殊设计的光反射结构，从而使得本发明的显示面板在垂直电场驱动下实现正常显示，解决了现有蓝相液晶显示面板所需驱动电压高的技术难题。
附图说明
图1a是本发明实施例一的结构及其在不加电时的显示示意图；
图1b是本发明实施例一的结构及其在加电时的显示示意图；
图2a是本发明实施例二的结构及其在不加电时的显示示意图；
图2b是本发明实施例二的结构及其在加电时的显示示意图；
图3a是本发明实施例三的结构及其在不加电时的显示示意图；
图3b是本发明实施例三的结构及其在加电时的显示示意图。
其中，101、上基板；102、下基板；103：蓝相液晶；104、光反射结构；105、上偏振片；106、上四分之一波片；107、彩膜基板；108、公共电极；109、下偏振片；110、下四分之一波片；111、TFT基板；112、像素电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
如图1a~图1b所示，本发明实施例一提供一种显示面板，包括上基板101、下基板102以及位于上基板101与下基板102之间的蓝相液晶103，所述上基板101与下基板102之间有等间隔设置的多个光反射结构104，所述光反射结构104的光反射面与上基板101所成的角度为45°或135°，用于对透过所述下基板射入所述显示面板的光线进行反射。
当入射光透过下基板102射入显示面板时，所述光反射结构104的光反射面对光线进行第一次反射，经过第一次反射的光线方向改为水平方向（本实施例中假设上、下基板均为水平方向放置，光线为竖直向上射入显示面板中），经过另一个光反射结构104的光反射面的第二次反射，变为竖直向上的光线透过上基板101射出。这样的结构，使得在施加垂直电场（垂直于基板）时，蓝相液晶被垂直拉伸，由于蓝相液晶的特性，经过第一次反射的光线在通过被垂直拉伸的蓝相液晶时，偏振方向发生改变，再经第二次反射后射出；由此，实现了通过调整入射光和出射光的偏振方向的差别来控制光的透过率的目的，从而实现了不同灰阶的显示。由于是通过垂直电场来驱动液晶，因此避免了利用水平电场驱动液晶过程中驱动电压高的技术难题。
光反射结构104可以是具有与上基板成45°或135°角度反射面的任意结构，本实施例中，如图1a和1b所示，光反射结构104的纵截面为等腰直角三角形，具有两个光反射面，且相邻的光反射结构104中距离最近的两个光反射表面相互平行，光反射结构104的水平投影首尾相接，即相邻的两个光反射结构104的水平投影可以连成一条线，这样才能使得透过下基板射入显示面板的光线正好经过两次反射后射出。
本实施例中，所述上基板101从上到下依次包括上偏振片105、上四分之一波片106、彩膜基板107和公共电极108，上四分之一波片106的光轴与上偏光片105的透过轴的夹角为45°。所述彩膜基板107上设有黑矩阵（未示出），所述光反射结构104与所述上基板上黑矩阵所对应位置的区域相接触，从而使得光反射结构104的引入不影响到光反射结构104未与上基板101接触区域的正常透光。
本实施例中，所述下基板102从下到上依次包括下偏振片109、下四分之一波片110、薄膜晶体管TFT基板111和像素电极112，下四分之一波片110的光轴与下偏光片109的透过轴的夹角为45°，且上偏振片105与下偏振片109的透过轴相互正交，上四分之一波片106与下四分之一波片110的光轴也相互正交。
本实施例中，光反射结构104由不透光材料，例如导电制成，也可以由其他材料制成结构体，然后在结构体上涂覆反射膜层，如金属层，具体工艺上，可以通过构图工艺形成所述光反射结构104。当光反射结构104由导电材料制成时，需要在公共电极之下以及像素电极之上分别加上绝缘层，以防止光反射结构导通上、下基板从而造成短路；当光反射结构104由非导电材料制成时，不需要加上绝缘层。
本实施例中，公共电极108和像素电极112为相对设置的平板电极，用于提供垂直电场。
可以在本发明实施例一提供的面板的上基板与下基板之间施加垂直方向的电场来驱动蓝相液晶，从而控制显示面板的显示，工作原理在下面结合附图进行描述。
如图1a所示，在不加电时，蓝相液晶此时是各向同性，不改变光的偏振态。背光源发出的光经过导光板垂直射向显示面板，经过下偏振片时成为具有某一偏振态的线性偏振光，假定为0°线偏振光，经过下四分之一波片时相位改变π/2，成为左旋偏振光；再继续经过TFT基板和像素电极，相位不发生变化；进入各向同性的液晶盒后，被某一光反射结构104的反射面反射，相位改变π，成为右旋偏振光；由于光反射结构104的反射面与水平方向所成的角度为45°或135°，所以反射后的光线将水平传播经过各向同性的蓝相液晶，相位不发生改变，仍然为右旋偏振光，该右旋偏振光射到相邻光反射结构104的反射面时相位再改变π，成为左旋偏振光，反射后的光线沿垂直方向传播，经过上四分之一波片后相位改变π/2，由于上四分之一波片106与下四分之一波片110的光轴相互正交，所以相位改变π/2后光线成为0°线性偏振光；由于上偏振片和下偏振片的透光轴正交放置，此时0°的偏振光正好被上偏振片吸收，呈暗态。
加电时蓝相液晶此时是各向异性，且处于垂直拉伸状态，当光垂直经过时没有相位变化，当光水平穿过时将会有相位改变。背光源发出的光垂直射向显示面板，经过下基板时相位变化和上述不加电下一样，从下基板出来的仍然为左旋偏振光；该左旋偏振光垂直进入液晶盒时，蓝相液晶处于垂直拉伸态从而不改变光的偏振态，直到被某一光反射结构104的反射面反射，相位改变π，成为右旋偏振光，反射后的光线将水平传播，经过各向异性的蓝相液晶，产生光程差δnd。根据克尔效应，δn=λKE2（λ为入射光波长，K为克尔常数，E为电场强度，数值等于公共电极与像素电极间电压U除以液晶盒厚d）。比如当δnd=λ/2时，光的相位改变π，右旋偏振光成为左旋偏振光，射到相邻光反射结构104的反射面时相位再改变π，成为右旋偏振光，同样，由于光反射结构104的反射面与水平方向所成的角度也为45°或135°，反射后的光线沿垂直方向传播，经过上四分之一波片后相位改变π/2，由于上四分之一波片106与下四分之一波片110的光轴相互正交，所以相位改变π/2后光线成为90°线性偏振光；由于上偏振片和下偏振片的透光轴正交放置，此时90°的线性偏振光正好可以从上偏振片完全透过，呈亮态。通过像素电极与公共电极间施加的电压来获得不同的场强，蓝相液晶对光的相位也就有不同的改变，由此得到一系列灰阶。如上所述，当光程差δnd=λ/2时光完全通过，为最亮态。
实施例二
如图2a~图2b所示，在本发明实施例二中，光反射结构的纵截面为腰与水平方向所成的角度为45°或135°的等腰梯形，其亮态和暗态的显示原理如实施例一中所述，在此不做赘述。
实施例二的方案中，由于光反射结构具有不透光的上底面，而实施例一的方案中，光反射结构没有上底面，因此，实施例一的光透过率比实施例二更高。因此，实施例一为更优选的实施方案。
实施例三
如图3a~图3b所示，本发明实施例一提供了一种显示面板，包括上基板101、下基板102以及位于上基板101与下基板102之间的蓝相液晶103，所述上基板101与下基板102之间有等间隔设置的多个光反射结构104，所述光反射结构104的光反射面与上基板101所成的角度为45°或135°，用于对透过所述下基板射入所述显示面板的光线进行反射。
在本实施例中，光反射结构104的纵截面为平行四边形，具有两个光反射表面，且各个光反射结构104的光反射表面之间相互平行，光反射结构104的水平投影首尾相接，即相邻的两个光反射结构104的水平投影可以连成一条线，这样才能使得透过下基板射入显示面板的光线正好经过两次反射后射出。
所述上基板101从上到下依次包括上偏振片105、上四分之一波片106、彩膜基板107和公共电极108，上四分之一波片106的光轴与上偏光片105的透过轴的夹角为45°。所述彩膜基板107上设有黑矩阵（未示出），光反射结构104的非光反射表面与所述上基板上黑矩阵所对应位置的区域相接触，从而使得光反射结构104的引入不影响到光反射结构104未与上基板101接触区域的正常透光。
本实施例中，所述下基板102从下到上依次包括下偏振片109、下四分之一波片110、薄膜晶体管TFT基板111和像素电极112，下四分之一波片110的光轴与下偏光片109的透过轴的夹角为45°，且上偏振片105与下偏振片109的透过轴相互正交，上四分之一波片106与下四分之一波片110的光轴也相互正交。
本实施例中，光反射结构104由不透光材料，例如导电材料制成，也可以由其他材料制成所述结构体，然后在所述结构体相互平行的表面上涂覆反射膜层，如金属层，具体工艺上，可以通过构图工艺形成所述光反射结构104。当光反射结构104由导电材料制成时，需要在公共电极之下以及像素电极之上分别加上绝缘层，以防止光反射结构导通上、下基板从而造成短路；当光反射结构104由非导电材料制成时，不需要加上绝缘层。
本实施例中，公共电极108和像素电极112为相对设置的平板电极，用于提供垂直电场。
可以在本发明实施例提供的面板的上基板与下基板之间施加垂直方向的电场来驱动蓝相液晶，从而控制显示面板的显示，其亮态和暗态的显示原理如实施例一中所述，在此不做赘述。
相对于实施例一、二的方案而言，本实施例三的方案中，由于光反射结构为单方向排布、且与上基板接触的区域较小，因此对光透过率影响较小，从而显示效果较好，但制作方法更难些。
若从技术效果、制作方法两方面综合考虑，实施例一、二的方案虽然透过率会存在问题，但是由于制作方法比实施例三容易些，因此可以作为最优选的实施方案。而由实施例二中的分析可知，实施例二的方案在透过率方面稍逊于实施例一，因此可以作为次优选的实施方案。本实施例三可以作为第三优选的实施方案。
实施例四
本发明的实施方式还提供了一种显示装置，所述显示装置包括如上述任一实施例所述的显示面板。
所述显示装置可以为：液晶显示器、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
由以上实施例可以看出，本发明通过在液晶盒内设置特殊设计的光反射结构，从而使得本发明的显示面板在垂直电场驱动下实现正常显示，解决了现有蓝相液晶显示面板所需驱动电压高的技术难题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种显示面板，包括上基板、下基板以及位于所述上基板和下基板之间的蓝相液晶，其特征在于，所述上基板和所述下基板之间有间隔设置的多个光反射结构，所述光反射结构的光反射表面与所述上基板所成的角度为45°或135°，用于对透过所述下基板射入所述显示面板的光线进行反射。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构的纵截面为平行四边形，且各个光反射结构的光反射表面之间相互平行。
3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构的纵截面为等腰直角三角形，且相邻光反射结构中距离最近的两个光反射表面相互平行。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构的纵截面为等腰梯形，且相邻光反射结构中距离最近的两个光反射表面相互平行。
5.如权利要求3或4所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构的水平投影首尾相接。
6.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述上基板包括上偏振片、上四分之一波片和彩膜基板。
7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述下基板包括薄膜晶体管阵列基板、下四分之一波片和下偏振片。
8.如权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述上偏振片与下偏振片的透过轴相互正交，所述上四分之一波片与下四分之一波片的光轴相互正交。
9.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述上四分之一波片的光轴与所述上偏光片的透过轴的夹角为45°，下四分之一波片的光轴与所述下偏光片的透过轴的夹角为45°。
10.如权利要求1~4，6~9中任一项所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构由不透光材料制成。
11.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述光反射结构与所述上基板上黑矩阵所对应位置的区域相接触。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1~11中任一项所述的显示面板。
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