CN103235445B

CN103235445B - 反射型液晶显示装置

Info

Publication number: CN103235445B
Application number: CN201310162313.2A
Authority: CN
Inventors: 佘晓飞; 徐海彬; 董昆; 李强; 陈昭远; 赵楠之; 宋晓龙
Original assignee: Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-05-06
Also published as: CN103235445A

Abstract

本发明提供了一种反射型液晶显示装置，包含：上基板、下基板、上取向层、下取向层、夹在两层取向层间的液晶组合物，以及位于下基板外表面的反射材料，其中，液晶组合物包含染料、液晶化合物和手性剂，并且液晶组合物的颜色与反射材料的颜色为互补关系。本发明提出一个全新的反射型显示模式。采用染料液晶进行显示，摒弃了偏光片的使用，从根本上解决了反射率低的问题。同时，由于不使用偏光片，且无需使用增亮膜以提高反射率，成本也得到了极大的降低。本发明上基板、下基板之间设置有染料液晶；去掉了传统普通液晶显示器透明基板表面贴附的偏振片，结构更简单，同时光利用率大大提高，具有反射率高、全视角显示及成本低、生产制造简便的优点。

Description

反射型液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及到添加了染料与手性剂的反射型液晶显示装置。

背景技术

随着科学技术的发展和生活品质的提升，信息化产品已经深入我们生活的各个领域。而液晶显示器因为其体积小、无辐射、省电、无闪烁等等特点，广受市场欢迎。经过几十年的发展，其技术已经非常成熟，除了大型的电视、电脑，便携的手机之外，现在越来越多的白色家电也引入了液晶显示器。

比如电饭煲，现在市场上的电饭煲，都会使用一块液晶显示器，用以显示该电饭煲的功能、工作状态、倒计时等等各种信息，一目了然。这类显示器为了配合产品的整体外观效果，一般都会使用特定的颜色作为底色，比如橙色。

在现有技术中，白色家电的液晶显示器包含上下偏光片、上下基板、基板间的液晶层、增亮膜及油墨纸。由于应用特点，该产品使用的是反射模式，为了提高反射率，必须使用一层增亮膜（DBEF）。再加上其自身的这种多层结构，导致其成本非常高。

因此，为了解决以上问题，本发明提出了一个全新的显示模式。

发明内容

本发明提出了一个全新的显示模式。采用染料液晶进行显示，摒弃了偏光片的使用，从根本上解决了反射率低的问题。同时，由于不使用偏光片，且无需使用增亮膜，成本也得到了极大的降低。

本发明提供了一种液晶显示装置，包含：上基板、下基板、上取向层、下取向层、夹在两层取向层间的液晶组合物，以及位于下基板外表面的反射材料，其中，所述液晶组合物包含染料、液晶化合物和手性剂，所述染料的颜色与反射材料的颜色为互补关系。

所述反射材料为具有反射功能的材料，所述具有反射功能的材料包括纸、塑料、金属及其组合。

所述上基板、下基板各自独立地为刚性透明基板或者柔性透明基板。

所述染料包含选自蓝色染料、红色染料、绿色染料中的一种或几种。

所述刚性基板为透明玻璃基板。

所述柔性基板为透明塑料基板。

所述上基板和/或所述下基板包含透明导电层。

所述导电层设置在所述上基板、下基板的内表面上。

所述上取向层、下取向层均为垂直取向层；或者均为水平取向层。

在一些实施方案中，上取向层、下取向层均为垂直取向层。

在一些实施方案中，所述液晶为负性液晶。

在一些实施方案中，所述反射材料是具有反射功能的橙色纸。

在一些实施方案中，所述染料为蓝色染料。

在一些实施方案中，当所述反射材料的颜色是橙色时，染料为蓝色染料。

本发明与现有技术相比，本发明上基板、下基板之间设置有染料液晶组合物；去掉了传统普通液晶显示器透明基板表面贴附的偏振片，同时，利用反射材料与染料液晶组合物颜色互补关系，使得本发明的显示装置具有更高的反射率及更高的对比度，并且结构更简单，同时光利用率大大提高，具有反射率高、全视角显示以及成本低、生产制造简便的优点。

附图说明

图1表示本发明的液晶显示器的结构示意图；

图2表示染料的吸收光谱；

图3表示具有反射功能的橙色纸的反射光谱；

图4表示采用90度扭曲示意图；

图5表示采用180度扭曲示意图；

图6表示本发明显示器的视角图；

图7表示常规显示器的视角图。

具体实施方式

实施例中各测试项目的简写代号分别表示为：

Tsn（℃）低温储存相变温度

Cp（℃）清亮点（℃，向列-各向同性相转变温度）

Δn光学各向异性（589nm，20℃）

Viscosity体积粘度（mm²/s，在20℃下）

Δε介电各向异性（1KHz，25℃）

λ_max最大吸收波长（nm）

色彩中的互补色有红色与绿色互补，蓝色与橙色互补，紫色与黄色互补。在光学中指两种色光以适当地比例混合而能产生白色感觉时，则这两种颜色就称为“互为补色”。

德国生理学家黑林（EwaldHerring）于19世纪50年代提出颜色的互补处理（opponentprocess）理论，他认为人眼中有三对互补色处理机制，三对互补色是：蓝黄，红绿，黑白。每一对中两种不能同时出现，两种互补，只能有一种占上风。三对互补机制输出的信号大小比例不同，人眼色觉就不同。

两种色光（单色光或复色光）以适当地比例混合而能产生白色感觉时，则这两种颜色就称为“互为补色”。例如，波长为656mn的红色光和492nm的青色光为互为补色光；又如，品红与绿、黄与蓝、亦即三原色中任一种原色对其余两种的混合色光都互为补色。补色并列时，会引起强烈对比的色觉，会感到红的更红、绿的更绿。如将补色的饱和度减弱，即能趋向调和。

非发光物体的颜色（如颜料），主要取决于它对外来光线的吸收和反射，所以该物的颜色与照射光有关。一般把物体在白昼光照射下所呈现的颜色称为该物体的颜色。如果将白昼光照射在黄蓝两种颜色混合后的表面时，因黄颜料能反射白光中的红、橙、黄和绿四种色光，而蓝色光能吸收其中的红、橙和黄三种色光，结果使混合颜料显示绿色。这种颜色的混合与色光的加色混合不同，称为减色混合。能把白光完全反射的物体叫白体；能完全吸收照射光的物体叫黑体（绝对黑体）。

在本发明液晶显示装置中，液晶组合物中的染料可以由单一的二色性染料配制成组合染料（所述染料均可通过外购途径获得），并与液晶分子形成液晶组合物，所述的二色性染料为偶氮类或蒽醌类或者二者组合，在一些是实施方式中，所述染料选自表1中的一种或几种。所述染料均可通过外购途径获得。

表1染料分子结构及最大吸收波长

根据需要选择其中一种或多种单一染料配制成染料组合物，采取加热、超声波、悬浮等方式与液晶分子按比例混合、溶解，得到液晶组合物。

在下面的实施例中，为便于各液晶化合物的表达，用表2所列的代码液晶化合物的基团结构用表示：

表2液晶化合物的基团结构代码

以如下结构式的化合物为例：

该结构式如用表2所列代码表示，则可表达为：3CWO2，代码中的3表示左端烷基的C原子数，即表示该烷基为-C₃H₇；代码中的C代表环己烷基；代码中的W代表苯加二个侧位的F取代结构，代码中的O代表氧原子；代码中的2表示右端烷基的C原子数，即表示该烷基为-C₂H₅。

在本发明液晶组合物中，所述的液晶组合物为向列相液晶组合物，所包含的各种液晶组分均为本领域中已知的化合物，本领域的技术人员能够可以通过常规方法合成。

在一些本发明的实施方案中，所述手性剂选自下列化合物中的一种或几种：

以及

在一些本发明的实施方案中，染料与液晶化合物的重量百分比为0.5-5%，手性剂与液晶化合物的重量百分比为0.1-5%。

实施例

本发明的液晶显示器如图1所示，包括互相贴合的上基板、上导电层及上取向层和下基板、下导电层及下取向层，上下取向层间灌注一层添加手性剂的蓝色染料液晶。上基板和下基板的内表面分别设置ITO导电层，涂布垂直取向的取向层，并进行摩擦，以实现对液晶取向的控制；在液晶盒下面，搭配一张颜色与染料颜色互补的橙色反射纸。

不加电时，器件处于不工作状态，自然光从外界进入上基板，依次通过上导电层、上取向层、液晶材料、下取向层、下导电层、下基板，到达具有反射功能的橙色纸，然后反射再次经过两面基板、电极、取向层和液晶层。由于此时染料分子与液晶分子取向相同，均处于垂直于基板表面的状态，与入射光线平行，因此对光线没有吸收作用。绝大多数光线都被反射回来，呈现反射纸的橙色。

加电工作时，液晶分子在电场作用下倾倒。由于手性剂的存在，在倾倒的同时会发生扭曲排列，带动染料分子也产生水平且扭曲的排列，从而对入射光线进行吸收。由于染料是蓝色的，光线经过液晶之后，将呈现蓝色；到达具有反射功能的橙色纸，蓝色部分被吸收，从而实现了黑色。

液晶采用负性液晶，负性液晶的组成及配比，如表3所示，性能参数如下表4。染料与液晶化合物的重量百分比为1.2%，手性剂与液晶化合物的重量百分比为0.8%。液晶盒厚度为6.0μm，液晶盒采用270度扭曲摩擦。

负性主体液晶100g中，加入蓝色染料-1，组成染料液晶，其组成配比如表3所示。蓝色染料-1（1.2g）的组成为：染料编号32：1.2g。

表3负性液晶的组成及配比

液晶化合物（以代码表示）	重量百分比
		3CCEWO2	6
3CEWO1	18
		4CCECC3	2
3CCEW1	7
		3CWO2	7
2CPWO2	5
		3CWPO2	5
3PWP2	3
		3CWO4	6
5CWO4	8
		3CC(CN)5	8
3CCWO2	7
		5CCWO2	6
4CCWO2	6
		3CCWO3	6
染料编号32	1.2
		R-811/S-811	0.8

表4液晶材料性能参数

染料液晶的吸收光谱，如图2所示，具有反射功能的橙色纸的反射光谱，如图3所示。

采用扭曲的目的是为了实现对自然光的全吸收。若采用无扭曲，或者较小扭曲时，由于染料不能把所有方向的光都进行吸收而有漏光，会导致工作状态时黑态不够黑，对比度不高。而采用180度以上扭曲时，可以实现对所有方向的光线进行吸收，达到较高对比度，如图4和图5所示。

同时，由于本发明的产品采用的原理与常规显示器不同，非双折射器件，因此其还具备另一个特性，就是没有视角依赖性的问题，如图6所示；常规显示器的视角图，如图7所示。

由于采用了这样的设计，本发明可以不需要使用偏光片而使液晶实现显示，并且可以达到很高的反射率。经过实测，在相同环境下，市售某款电饭煲所使用的常规显示器的反射率最大只能达到12%，而本发明的产品可以轻松实现25%以上的反射率。

本发明所使用的材料均为商用材料，均可从市售途径购得。

以上实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助和理解本发明的方法及其核心思想；同时，本领域的一般技术人员，依据本发明思想，在其具体方式及其应用范围上均会有改变之处，综上所述，说明书的信息不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种液晶显示装置，包含：上基板、下基板、上取向层、下取向层、夹在两层取向层间的液晶组合物，以及位于下基板外表面的反射材料，其中，所述液晶组合物包含染料、液晶化合物和手性剂，所述染料的颜色与所述反射材料的颜色为互补关系，并且所述液晶组合物为负性液晶组合物。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述上基板、下基板各自独立地为刚性透明基板或者柔性透明基板。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述上取向层、下取向层均为垂直取向层；或者均为水平取向层。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述反射材料为具有反射功能的材料，所述具有反射功能的材料选自纸、塑料、金属或其组合。

5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述刚性透明基板为透明玻璃基板。

6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述柔性透明基板为透明塑料基板。

7.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述上基板和/或所述下基板包含透明导电层。

8.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述上取向层、下取向层均为透明垂直取向层。

9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述透明导电层设置在所述上基板、下基板的内表面上。

10.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述染料选自蓝色染料、红色染料、绿色染料或其组合。

11.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述反射材料是具有反射功能的橙色纸。

12.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，所述染料为蓝色染料。

13.根据权利要求1-12之一所述的液晶显示装置，其特征在于，当所述反射材料的颜色是橙色时，所述染料为蓝色染料。