CN103033990B - 液晶面板以及透反式液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明属于液晶显示技术领域，涉及一种液晶面板以及包含该液晶面板的透反式液晶显示器。该液晶面板具有多个像素区域，所述每个像素区域包括至少一个次像素区域，每个所述次像素区域包括透射区和反射区，所述液晶面板包括有液晶层，所述透射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向与所述反射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向不相同，以使得所述透射区的相位延迟量与反射区的相位延迟量相匹配。该液晶面板在保证透射区和反射区的液晶盒盒厚相等的情况下，简化了液晶面板的制作工艺；且能够使透射区和反射区的色差较小以及色彩协调，提高了液晶显示器的显示品质。

Description

液晶面板以及透反式液晶显示器

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，涉及一种液晶面板以及包含该液晶面板的透反式液晶显示器。

背景技术

目前，液晶显示器（Liquid Crystal Display：简称LCD）以其优异的性能与成熟的技术成为市场上的主流产品。液晶显示器根据光源类型加以分类，可以分为透射式（transmissive）、反射式（reflective）和透反式（transflective，也称为半透射半反射式）。其中，透反式液晶显示器综合了反射式液晶显示器与透射式液晶显示器的优点，既适于在室内使用，也适于在室外使用，因此在便携式移动电子设备中得到了广泛的应用。

液晶面板是液晶显示器中的关键部件，液晶面板主要由彩膜基板和阵列基板对盒而成，所述彩膜基板和阵列基板之间填充液晶而构成液晶盒。透反式液晶显示器中，液晶面板具有多个像素区域，所述每个像素区域包括多个次像素区域，每个所述次像素区域包括透射区和反射区。当透反式液晶显示器处于反射工作模式时，进入反射区的光线两次经过反射区，而当透反式液晶显示器处于透射工作模式时，进入透射区的光线只一次经过透射区，这样，就造成不同工作模式下透反式液晶显示器中不同的光源发出的光线在反射区与透射区光路（光程）不同，使得不同工作模式下透射区与反射区的色差较大，导致透反式液晶显示器中显示的影像出现色彩不协调的情况。

上述问题产生的原因在于反射区与透射区中的光线由于光程不同而使得液晶的相位延迟量不匹配。为了改善色彩不协调的现象，目前，透反式液晶显示器中的液晶面板通常采用双盒厚间距设计方式，即使得对应反射区的液晶盒的盒厚为对应透射区的液晶盒的盒厚的一半，以保证反射区的液晶的相位延迟量与透射区的液晶的相位延迟量相等（即，使得通过两个区域的光线的相位延迟量能够匹配），从而保证透射区和反射区的色差较小以及色彩协调。但是这种结构的透反式液晶显示器由于液晶盒存在盒厚差异，导致液晶面板的制作工艺复杂，盒厚均匀性不易控制，而且在反射区和透射区的交界处可能因液晶盒盒厚的不同而使液晶分子产生畸形，从而造成采用常黑显示模式的液晶显示器暗态漏光严重，亮态画面的均匀性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中透反式液晶显示器存在的上述不足，提供一种液晶面板以及包含该液晶面板的透反式液晶显示器，该液晶面板在保证透射区和反射区的液晶盒盒厚相等的情况下，简化液晶面板的制作工艺；且能够使透射区和反射区的色差较小以及色彩协调，提高液晶显示器的显示品质。

为解决本发明的技术问题，本发明提供了一种液晶面板，该液晶面板具有多个像素区域，所述每个像素区域包括至少一个次像素区域，每个所述次像素区域包括透射区和反射区，所述液晶面板包括有液晶层，所述透射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向与所述反射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向不相同，以使得所述透射区的相位延迟量与反射区的相位延迟量相匹配。

优选的是，所述液晶面板还包括相对设置的彩膜基板与阵列基板、第一偏振片以及第二偏振片，所述第一偏振片设于所述彩膜基板远离液晶层的一侧，所述第二偏振片设于所述阵列基板远离液晶层的一侧，所述第一偏振片的透光轴与第二偏振片的透光轴平行。

优选的是，所述彩膜基板中还包括有与液晶层接触的第一取向层，所述阵列基板中还包括有与液晶层接触的第二取向层，在所述反射区，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角相同；在所述透射区，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角不相同。

优选的是，在所述透射区，所述第一取向层的取向角与所述第一偏振片的透光轴垂直，所述第二取向层的取向角与所述第二偏振片的透光轴平行；在所述反射区，所述第一取向层的取向角和所述第二取向层的取向角与所述第一偏振片的透光轴的夹角范围为30-60°。

进一步优选的是，所述液晶采用正性液晶。

更进一步优选的是，所述第一取向层和第二取向层采用聚酰亚胺系材料制成。

优选的是，所述液晶层对应所述反射区的部分的厚度和对应透射区的部分的厚度相等。

优选的是，所述阵列基板中还包括像素电极，所述像素电极为连续设置，或者，所述像素电极为间隔设置。

优选的是，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角通过光取向方式形成。

一种透反式液晶显示器，包括液晶面板以及与所述液晶面板相连的驱动电路，所述液晶面板采用上述的液晶面板。

本发明的有益效果是：本发明通过对液晶面板中透射区和反射区中取向层上取向角的设置，能保证透射区和反射区的液晶的相位延迟量的匹配，因此无需改变液晶面板中液晶盒的盒厚，在液晶层厚度保持一致的情况下，可以大大简化液晶面板的制作工艺，同时也改善了透反式液晶显示器的显示品质。

附图说明

图1为本发明实施例1中液晶面板不加电压时的示意图；

图2为本发明实施例1中液晶面板施加电压时的示意图；

图3为本发明实施例2中液晶面板不加电压时的示意图。

图中：1－第一偏振片；2－第一基板；3－公共电极；4－第一取向层；5-第二取向层；6-像素电极；7-反射层；8-第二偏振片；9－第二基板；10－液晶层；11－钝化层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明液晶面板以及透反式液晶显示器作进一步详细描述。

一种液晶面板，具有多个像素区域，所述每个像素区域包括至少一个次像素区域，每个所述次像素区域包括透射区和反射区，所述液晶面板包括有液晶层。其中，所述透射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向与所述反射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向不相同。

实施例1;

如图1、2所示，本实施例中所述液晶面板包括相对平行设置的彩膜基板和阵列基板，所述彩膜基板包括第一基板2、设置在第一基板2上的滤色膜层（图1、2中未示出）以及设置在所述滤色膜层上的公共电极3；所述阵列基板包括第二基板9、设置在第二基板9上的钝化层11以及设置在所述钝化层11上的像素电极6。其中，第二基板9上对应反射区的部分还设置有反射层7，所述钝化层11的厚度大于反射层7的厚度，所述反射层7埋设在钝化层11中。本实施例中，公共电极3和像素电极6均为整层连续设计，像素电极6与公共电极3形成竖直电场。

其中，彩膜基板和阵列基板之间设置有液晶层10，所述彩膜基板远离液晶层10的一侧设有第一偏振片1，所述阵列基板远离液晶层10的一侧设有第二偏振片8，其中第一偏振片1的透光轴与第二偏振片8的透光轴互相平行，即该液晶面板采用常黑显示模式。在透射区，第二偏振片8为起偏器，第一偏振片1为检偏器；在反射区，第一偏振片1既是起偏器又是检偏器。

在本实施例中，液晶层10中的液晶采用正性液晶，由于正性液晶是光学各向异性态的，因此需要在彩膜基板和阵列基板中相应的设置取向层。其中，所述彩膜基板中与液晶层的一侧接触的为第一取向层4，所述阵列基板中与液晶层的另一侧接触的为第二取向层5，本实施例的透射区和反射区中，第一取向层4和第二取向层5均使用水平取向的方式。但是，在透射区和反射区液晶分子初始取向的角度不同。具体的，在所述透射区，液晶分子的初始取向采用TN模式，所述第一取向层4的初始取向方向与所述第一偏振片1的透光轴方向垂直（即所述第一取向层4的初始取向方向的角度与所述第一偏振片1的透光轴的角度成90°），所述第二取向层5的初始取向方向与所述第二偏振片8的透光轴方向平行（即所述第二取向层5的初始取向方向的角度与所述第二偏振片8的透光轴的角度成0°），也即透射区的第一取向层4与第二取向层5的初始取向方向互相垂直，因此，使得透射区中靠近彩膜基板一侧的液晶分子的取向与所述第一偏振片1的透光轴的方向垂直（如图1中所示，透射区的液晶分子的长轴指向纸内），靠近阵列基板一侧的液晶分子的取向与所述第二偏振片8的透光轴的方向平行（如图1中所示，透射区的液晶分子的长轴平行纸面）；在所述反射区，液晶分子的初始取向采用ECB模式，液晶的初始取向的角度与第一偏振片1的透光轴成一定角度，所述第一取向层4和第二取向层5的初始取向方向与所述第一偏振片1的透光轴方向的角度范围为30°-60°，因此，使得反射区中的液晶分子的取向与所述第一偏振片1的透光轴成一定的倾斜角度（如图1中所示，反射区的液晶分子长轴方向的正投影长度介于透射区靠近阵列基板的液晶分子的正投影长度与靠近彩膜基板的液晶分子的正投影长度之间）。

为了保证液晶面板中透射区与反射区之间的相位延迟差，需要严格控制透射区与反射区液晶分子的取向方向，由于透射区中第一取向层4和第二取向层5的初始取向角度已经确定，这就要求调整反射区中第一取向层4和第二取向层5的初始取向角度，初始取向角度的确定与正性液晶的性质（如：折射率性质，介电各向异性性质等）相关。具体可以按照以下测试方法针对包含特定一种正性液晶的面板，确定反射区中第一取向层4和第二取向层5的初始取向角度的关系。首先，按照预先设定的几个反射区中第一取向层4和第二取向层5的初始取向角度（角度范围为30°-60°）制造不同的测试面板，并且，这些测试面板中均填充一种正性液晶。其次，绘制这几个测试面板的透射区和反射区的V-T（电压-透过率）和V-R（电压-反射率）曲线特性，若一测试面板的透射区和反射区的曲线特性在误差范围内一致，则说明透射区的相位延迟大致为反射区的相位延迟的2倍，那么该测试面板的比例关系就可以作为实际生产中的参考值。

本实施例中，所述液晶层10对应所述反射区的部分的厚度和对应透射区的部分的厚度相等，即该液晶显示器为单盒厚透反式液晶显示器。由于所述液晶面板中的液晶盒的盒厚均匀，因此该液晶面板的制作工艺简单、优选所述液晶盒的盒厚范围为2-10μm。

一种包含上述液晶面板的透反式液晶显示器。本实施例中的透反式液晶显示器还包括背光源，所述背光源设置在液晶面板靠近阵列基板的一侧。

本实施例中透反式液晶显示器的工作过程分析如下：

图1为本实施例中液晶面板不加电压时的示意图。如图1所示，由于正性液晶是光学各向异性态的，因此图1中所示正性液晶的形状显示为椭圆形，透射区中的液晶分子从靠近阵列基板的0°偏转角度向彩膜基板逐渐形成90°偏转角度，反射区中的液晶分子在阵列基板与彩膜基板之间形成相同的偏转角度。

在透射区，由于第一取向层4的初始取向的角度与第一偏振片1的透光轴的角度成90°，第二取向层5的初始取向的角度与第二偏振片8（即起偏器）的透光轴平行。背光源的入射光从第二偏振片8入射后形成偏振光，偏振光经过液晶层10后到达第一偏振片1时，偏振方向转变90°，正好与第一偏振片1的透光轴成90°，即光的偏振面将与第一偏振片1（即检偏器）的透光轴垂直，光线被第一偏振片1完全挡住，光线无法从第一偏振片1的透光轴射出而进入人的视野，实现暗态的显示。

在反射区，液晶的初始取向的角度与第一偏振片1的透光轴成一定角度。从外界进入液晶面板的环境光第一次通过第一偏振片1（即起偏器）时，变成线偏振光，经过液晶层10时，偏转方向转过一定角度，当到达反射层7时被反射回入射方向，再次经过液晶层10后，偏转方向总共转过90°，即偏振光第二次通过第一偏振片1（即检偏器）时正好与第一偏振片的透光轴成90°，即光的偏振面将与第一偏振片1的透光轴垂直，光线被第一偏振片1完全挡住，光线无法从第一偏振片1的透光轴射出而进入人的视野，实现暗态的显示。即通过对液晶的初始取向的角度与第一偏振片的透光轴夹角的控制，使得从外界进入的环境光两次经过液晶盒后，实现暗态的显示。

本实施例通过对液晶分子初始取向角度的设置，使得经过透射区的光线会产生比反射区更大的有效折射率，也就是有效折射率△n_透=2×△n_反，即透射区中液晶的有效折射率为反射区中液晶的有效折射率的2倍；而反射区的光线因为被反射的缘故相当于两次经过液晶层，也就是实际光程d_反=2×d_透，即反射区的光线的实际光程为透射区的光线的实际光程的2倍。由于相位延迟量=有效折射率×实际光程，即△n_透×d_透=△n_反×d_反，因此使得透射区和反射区的液晶的相位延迟量相等，也就实现了透射区和反射区的相位延迟量的匹配，并最终达到半透半反的显示效果。

图2为本实施例中液晶面板施加电压时的示意图。如图2所示，透射区和反射区的正性液晶分子由于受竖直电场的影响而竖直排列。

在透射区，液晶面板被施加外电场后，背光源的入射光经第二偏振片8（起偏器）后形成偏振光，经过竖直排列的液晶层10到达第一偏振片1（即检偏器），此时，该偏振光的偏振方向不发生偏转，不会产生相位延迟量，由于第二偏振片8的透光轴与第一偏振片1的透光轴相互平行，因此，光线能从第一偏振片1的透光轴射出而进入人的视野，实现亮态的显示。

在反射区，液晶面板被施加外电场后，从外界进入液晶面板的环境光从第一偏振片1（即起偏器）后形成偏振光，经过竖直排列的液晶层10到达反射层，该偏振光的偏振方向不发生偏转，不会产生相位延迟量；当到达反射层7时被反射回入射方向，再次经过竖直排列的液晶层10后，该偏振光的偏振方向仍未发生偏转，不会产生相位延迟量，因此该偏振光再次到达第一偏振片1（即检偏器）时能从第一偏振片1的透光轴射出而进入人的视野，实现亮态的显示。

本实施例中，所述第一取向层4和第二取向层5采用聚酰亚胺系材料制成。在第一取向层4和第二取向层5上形成不同的取向角时，使用光取向方式形成。

光取向方式是采用线偏振或非偏振的紫外光辐照涂敷有光敏材料的玻璃基板，在各向异性光反应发生后得到的各向异性薄膜以诱导液晶分子有序排列，目前通常采用线偏振紫外光作为辐照光源，简单来说，光取向方式首先利用狭缝掩模（mask）获得光强度呈周期性变化的线偏振紫外光，然后朝一个方向扫描辐照涂敷有光敏材料取向膜的玻璃基板，获得平行有序排列的液晶取向效果。光取向技术具有以下优点：(1)对于平面系LCD来说，光取向克服了摩擦取向存在的问题，不产生灰尘及碎屑；(2)可最大限度地利用现有的取向薄膜涂敷设备、优化生产工艺；(3)可应用于柔性基板，在柔性显示上具有应用价值；(4)利用掩模多次辐照，可获得液晶的多畴(Multi-domain)取向以拓宽LCD的视角，这是摩擦取向难以实现的。

按照发生各向异性光反应的类型不同，光敏取向膜材料可以分为以偶氮苯基团为代表的光异构型，以肉桂酸酯、查耳酮基团为代表的光二聚型，以环丁烷二酐型聚酰亚胺为代表的光降解型。

本实施例中，液晶面板中第一取向层的取向角和第二取向层的取向角分别形成，具体包括：

步骤S1）：遮住第一取向层或第二取向层对应着反射区或透射区的区域，在未被遮住的透射区或反射区的区域采用光取向处理形成设定的初始取向角度；

步骤S2）：遮住第一取向层或第二取向层已形成设定的初始取向角度的透射区或反射区的区域，在未遮住的反射区或透射区的区域采用光取向处理形成设定的初始取向角度。

即在形成彩膜基板上的第一取向层或阵列基板上的第二取向层后，分两次分别形成其上的初始取向角度。但是，对于第一取向层或第二取向层上是先形成反射区的初始取向角度还是透射区的初始角度不做限定；同时，对于先形成第一取向层的初始角度还是先形成第二取向层的初始角度不做限定，在实际生产中可灵活选定形成顺序。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，在本实施例的液晶面板中，对应着所述透射区和所述反射区的像素电极没有电连接，即所述像素电极为间隔设置；而且，在本实施例中，所述透射区与所述反射区所施加的电压不相同。如图3所示，对应着所述透射区的像素电极为第一像素电极61，对应着所述反射区的像素电极为第二像素电极62。

为了驱动液晶以保证透射区与反射区之间的相位延迟差，需要严格控制透射区与反射区对应的电极上施加的电压大小或电场强度，在通电情况下，可以由第一数据线、第二数据线分别向第一像素电极61、第二像素电极62施加不同电压，至于施加给两像素电极的电压值的确定与正性液晶的性质（如：折射率性质，介电各向异性性质等）相关。具体可以按照以下测试方法针对包含特定一种正性液晶的面板，确定两电压值的比例关系。首先，预先制造测试面板，该测试面板中填充一种正性液晶。其次，通过第一数据线给透射区的第一像素电极61施加电压，通过第二数据线给反射区的第二像素电极62施加电压，分别绘制该测试面板的透射区和反射区的V-T（电压-透过率）和V-R（电压-反射率）曲线特性，分析两区域的曲线特性，并且依次得到在各个透过率一致的位置处所对应的第一、第二数据线的电压值。在实施例中对上述施加给两像素电极的电压值不加限定，以实际生产中能够使得同一像素区域的透射区和反射区的光线通过正性液晶层所产生的相位延迟量相同为准。

采用这样一种结构的液晶显示面板，第一像素电极通过第一数据线进行供电，第二像素电极通过第二数据线进行供电。这样一来，通过改变第一像素电极与第二像素的驱动电压即可以有效控制液晶层所产生的相位延迟量，从而大大增加了液晶显示面板控制的灵活性。

本实施例中液晶面板的其他结构与实施例1相同，这里不再详述。

一种包含本实施例所述液晶面板的透反式液晶显示器。

本发明通过对液晶面板中在透射区和反射区的取向层上采用不同初始取向角度，使得透射区和反射区中液晶的相位延迟量得到匹配，从而使液晶面板中可采用单盒厚实现透反式液晶显示，降低了液晶面板的制作工艺的难度；同时，提高了光效率和光透过率，同时也改善了透反式液晶显示器的显示品质。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液晶面板，该液晶面板具有多个像素区域，所述每个像素区域包括至少一个次像素区域，每个所述次像素区域包括透射区和反射区，所述液晶面板包括有液晶层，其特征在于，所述透射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向与所述反射区对应的液晶层中液晶的初始取向方向不相同，以使得所述透射区的相位延迟量与反射区的相位延迟量相匹配；所述液晶面板还包括相对设置的彩膜基板与阵列基板、第一偏振片以及第二偏振片，所述第一偏振片设于所述彩膜基板远离液晶层的一侧，所述第二偏振片设于所述阵列基板远离液晶层的一侧，所述第一偏振片的透光轴与第二偏振片的透光轴平行；所述彩膜基板中还包括有与液晶层接触的第一取向层，所述阵列基板中还包括有与液晶层接触的第二取向层，在所述反射区，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角相同；在所述透射区，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角不相同。

2.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于，在所述透射区，所述第一取向层的取向角与所述第一偏振片的透光轴垂直，所述第二取向层的取向角与所述第二偏振片的透光轴平行；在所述反射区，所述第一取向层的取向角和所述第二取向层的取向角与所述第一偏振片的透光轴的夹角范围为30-60°。

3.根据权利要求2所述的液晶面板，其特征在于，所述液晶采用正性液晶。

4.根据权利要求3所述的液晶面板，其特征在于，所述第一取向层和第二取向层采用聚酰亚胺系材料制成。

5.根据权利要求1－4任一所述的液晶面板，其特征在于，所述液晶层对应所述反射区的部分的厚度和对应透射区的部分的厚度相等。

6.根据权利要求1－4任一所述的液晶面板，其特征在于，所述阵列基板中还包括像素电极，所述像素电极为连续设置，或者，所述像素电极为间隔设置。

7.根据权利要求1-4任一所述的液晶面板，其特征在于，所述第一取向层的取向角与所述第二取向层的取向角通过光取向方式形成。

8.一种透反式液晶显示器，包括液晶面板以及与所述液晶面板相连的驱动电路，其特征在于，所述液晶面板采用权利要求1-7任一所述的液晶面板。