CN103969860A - 干涉调制型显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示技术领域的干涉调制型显示装置，包括：第一基板、第一电极、蓝相液晶、第二电极和第二基板，以及量子点背光源。其中：第一电极为共同电极，第二电极为有源驱动电路阵列(AM)或无源驱动电路阵列(PM)，通过改变加载于第一电极和第二电极的电压控制蓝相液晶的双折射以实现对色彩和光场强度的调制。本发明的显示装置不仅具有快速的响应能力、超低功耗、结构简单的优点，而且不需要偏光镜和彩色滤光膜，通过外加电压控制蓝相液晶的双折射，有效的控制其色彩和强度，即使在阳光照射下依旧色彩清晰艳丽。

Description

干涉调制型显示装置

技术领域

本发明涉及的是一种液晶显示技术领域的装置，具体是一种基于蓝相液晶的干涉调制型显示装置。

背景技术

各种便携式终端已经配备了先进通讯和显示设备。便携式终端的实例包括个人数字助理、便携式多媒体唱盘、数字多媒体播放器。便携式终端已大量采用液晶显示器(LCD)作为其平板显示设备。然而，液晶显示器仍然存在许多问题，例如视角范围小、响应时间慢、以及由于彩色滤光片和偏光片的使用而导致对光源的利用效率极低。

Philips研究实验室的G.N.Mol课题组尝试以反射型偏光镜代替吸收型偏光镜，反射的光用来补偿背光，以期得到较高的光利用率。台湾国立交通大学的H.‐P.D.Shieh课题组在实验室中没有使用偏光器，而采用了一种特制的液晶面板作为掩模板对灰度进行调制；另外，该课题组还尝试采用场序式色彩驱动的方式来取代滤光镜，但是这一改进也不可避免的使移动的物体产生色乱。1997年，美国Iridigm Display的Miles,M.W.提出了一种基于干涉仪调节器的反射式显示技术，这种技术可以在低功耗的前提下仍可获得良好的色彩再现，然而微机电系统固有的双稳态极大地限制了该种显示技术的分别率和色彩饱和度。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103728796，公开日2014.04.16，记载了一种显示基板和显示装置，显示基板包括基底和设于基底上方的第一电极和第二电极，所述第一电极呈封闭的环形，第二电极设于第一电极的环形内，第二电极的高度高于第一电极的高度。显示装置包括第一基板和蓝相液晶层以及上述显示基板，所述第一基板和显示基板相对设置，蓝相液晶层设于第一基板和显示基板之间。但该现有技术只是对目前液晶显示器中基板上电极形状进行了改进，降低了蓝相液晶的驱动电压，却仍然需要利用偏光片，并没有从根本上解决由偏光片引起的光源利用率低的难题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种干涉调制型显示装置，该显示装置不仅具有快速的响应能力、超低功耗、结构简单的优点，而且不需要偏光片和彩色滤光膜，通过外加电压控制蓝相液晶的双折射，有效地控制其色彩和强度，即使在阳光照射下依旧色彩清晰艳丽。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于蓝相液晶的干涉调制型显示装置，包括：第一基板、第一电极、蓝相液晶、第二电极和第二基板以及量子点背光源。其中：第一电极为共同电极，例如接地；第二电极为有源驱动电路阵列(AM)或者无源驱动电路阵列(PM)；通过改变加载于第一电极和第二电极之间的电压控制蓝相液晶的克尔效应以实现对色彩和强度的干涉调制。

所述的改变加载于第一电极和第二电极的电压控制蓝相液晶的克尔效应以实现调制的具体表达方式是：其中，Δn(E)为电致折射率差值，Δn_sat为饱和时的电致折射率差值，E为第一电极和第二电极之间的电场，E_s为饱和时的电场。

所述的第一电极和第二电极中的金属反射电极层的材料成分为：Al、Mo、Cr、Ag、Au、W、Ni、Cu及其合金中的一种或多种，反射电极层的厚度为0.1nm–500nm。

所述的蓝相液晶可以是普通的掺有手性剂的向列型液晶，也可以是聚合物稳定蓝相液晶(PSBPLC)。

所述的第一电极和第二电极之间的蓝相液晶盒厚为50nm‐5000nm。

本发明涉及一种基于上述调节器的显示装置，包括：量子点背光源与上述干涉光调节器。

量子点背光源的工作方式可以为电致发光(EL)或者光致发光(PL)。其中光致发光的背光源结构包括：铁框、LED灯条、导光板、反射片、扩散片和增亮膜等光学元件(图中未标示出)。

所述的光致发光模式的量子点可以使用条状的量子点玻璃管，或者也可以使用面状的量子点膜。

所述的光致发光的量子点背光源通过蓝光LED激发RG量子点玻璃管或者量子点膜发光。

所述的电致发光的量子点背光源通过将RGB三色量子点混合在同一层中发出白光。

所述的半导体量子点的化学元素为Ⅱ/Ⅵ族或者Ⅲ/Ⅴ族元素。

优选地，所述的半导体量子点材料包含多层的核/壳(core/shell)结构。

优选地，所述的半导体量子点材料为CdSe(核)/ZnS(壳)，红、绿、蓝三色所对应的发射波长分别为633nm、550nm和463nm。

所述的显示装置的光透射率T为： $T=\frac{1}{1+F{\sin }^2(\mathrm{\δ}/2)},F=\frac{4\mathrm{\ρ}}{{(1-\mathrm{\ρ})}^2},$ 其中F为精细度，反映了通过第一基板后的干涉条纹的细锐程度；δ为经过第一电极和第二电极两次反射的相位差；ρ为第一电极和第二电极的反射率；n_LC和d分别为蓝相液晶层的折射率和厚度；θ_i为量子点背光源的入射角。

本发明有效的实现同时对色彩和强度进行调制，无需采用偏光镜和彩色滤光膜，成功的降低了所需的能耗，具有结构简单、超低功耗以及响应速度快的优点。

附图说明

图1为实施例1的结构图；

图2为实施例1中半导体量子点的RGB三原色图谱；

图3为实施例1中n_LC＝1.650时的透射光谱；

图4为实施例1中n_LC＝1.650时的透射光谱强度随波长的变化；

图5为蓝相液晶的双折射对背景光透射光强度的调制。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于蓝相液晶的干涉调制型显示装置，包括：第一基板1、第一电极2、蓝相液晶3、第二电极4和第二基板5，以及量子点背光源6。其中：第一电极2为共同电极，例如接地；第二电极4为有源驱动电路阵列(AM)或者无源驱动电路阵列(PM)；通过改变加载于第一电极2和第二电极4之间的电压控制蓝相液晶的克尔效应以实现对色彩和强度的干涉调制。

所述的改变加载于第一电极2和第二电极4的电压控制蓝相液晶的克尔效应以实现调制的具体表达方式为：其中，Δn(E)为电致折射率差值，Δnsat为饱和时的电致折射率差值，E为第一电极和第二电极之间的电场，Es为饱和时的电场。

所述的第一电极2和第二电极4中的反射金属层材料为：Al，反射率为80％，反射电极层的厚度为160nm。

所述的蓝相液晶是聚合物稳定蓝相液晶(PSBPLC)，具体组成为：三羟甲基三丙烯酸酯单体(TMPTA)、N‐乙烯吡咯烷酮、N‐苯基甘氨酸、玫瑰红(Rose Bengal)、向列型液晶，其中每种物质所占的质量百分比分别为：21.9wt％，7.5wt％，1wt％，0.6wt％，69wt％。

所述的第一电极2和第二电极4之间蓝相液晶的液晶盒厚为500nm。

所述的量子点背光源6为光致发光。其中光致发光的背光源结构包括：铁框、LED灯条、导光板、反射片、扩散片和增量膜等光学元件(图中未标示出)。

所述的半导体量子点为条状的量子点玻璃管。

所述的光致发光的量子点背光源通过蓝光LED激发RG量子点玻璃管发光。

所述的量子点背光源的发射波长对应红、绿、蓝三色的半峰宽依次为：33nm，29nm，15nm。本实施例中采用了CdSe/ZnS量子点半峰宽数值，但不限于该种量子点，如图2所示。由于量子点的半峰宽狭窄，从而避免由干涉光调节器选择波长引起的彩色偏移问题。

所述的显示装置的光透射率为： $T=\frac{1}{1+F{\sin }^2(\mathrm{\δ}/2)},F=\frac{4\mathrm{\ρ}}{{(1-\mathrm{\ρ})}^2},$ 其中F为精细度，反映了通过第一基板1后的干涉条纹的细锐程度；δ为经过第一电极2和第二电极4两次反射的相位差；ρ为第一电极2和第二电极4的反射率；n_LC和d分别为蓝相液晶层3的折射率和厚度；θ_i为量子点背光源6的入射角。

如图3所示为当n_LC＝1.650时的透射光谱。在本实施例中，所用到参数的值分别设为：ρ＝80％，n_LC＝1.650，d＝500nm，θ_i＝0°，即背景光为垂直入射的情况，该图采用matlab软件模拟。

如图4所示，本实施例的透射光谱强度随入射波长的变化曲线。在本实施例中，所用到参数的值分别设为：ρ＝80％，n_LC＝1.650，d＝500nm，θ_i＝0°，即背景光为垂直入射的情况。将半导体量子点中心发射波长为550nm的图谱与此透射图谱两者相乘，即可得到通过该显示装置的透射光强度。该图采用matlab软件模拟。

如图5所示，蓝相液晶3的双折射对透射光强度的调制。通过改变外加电压控制蓝相液晶3的双折射，无需经过偏光镜和彩色滤光膜，即可实现对光场强度的调制。该图采用matlab软件模拟。

Claims (7)

1.一种干涉调制型显示装置，其特征在于，包括：

第一基板；

第一电极，位于第一基板一侧，为共同电极；

蓝相液晶，位于第一电极与第二电极之间；

第二电极，位于第二基板一侧，为有源驱动电路阵列或无源驱动电路阵列；

第二基板；

量子点背光源，用于提供窄带的三色背光；

其中，通过改变加载于第一电极和第二电极之间的电压控制蓝相液晶的克尔效应以实现对色彩和强度的干涉调制。

2.如权利要求1所述的干涉调制型显示装置，其特征是，所述的第一电极和第二电极中的金属反射电极层的材料成分为：Al、Mo、Cr、Ag、Au、W、Ni、Cu及其合金中的一种或多种，反射电极层的厚度为0.1nm–500nm。

3.如权利要求1所述的干涉调制型显示装置，其特征是，所述的蓝相液晶可以是普通的掺入手性剂的向列型液晶，也可以是聚合物稳定蓝相液晶。

4.如权利要求1所述的干涉调制型显示装置，其特征是，位于第一电极和第二电极之间的蓝相液晶的盒厚为50nm‐5000nm。

5.如权利要求1所述的干涉调制型显示装置，其特征是，量子点背光源的工作方式可以为电致发光或者光致发光，其中：光致发光的背光源结构包括：铁框、LED灯条、导光板、反射片、扩散片和增亮膜等光学元件。

6.如权利要求5所述的量子点背光源，其特征是，所述的量子点材料的化学元素为Ⅱ/Ⅵ族或Ⅲ/Ⅴ族元素。

7.如权利要求5所述的量子点背光源，其特征是，所述的光致发光模式的量子点背光源采用条状的量子点玻璃管或面状的量子点膜。