CN111679484A - 一种带有背光源的全反射式晶显示器 - Google Patents

一种带有背光源的全反射式晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有背光源的全反射式晶显示器，第二偏光片背向第二玻璃基板的一面上设有APF增亮膜；透明导光板的一面周围通过环形双面胶粘接在APF增亮膜上，且透明导光板、环形双面胶和APF增亮膜之间形成空气腔，透明导光板的另一面与反射式色片粘接。本发明突破传统的全反射式液晶显示器不能采用背光源只能使用前光源补光的技术局限性，巧妙利用第二偏光片APF增亮膜与反射式色片之间的空气层，把背光源的透明导光板光学贴合到反射式色片上，这样既不影响在有外界环境光下的显示效果，在无外界环境光下,又能通过透明导光板及反射式色片把背光源LED发出的光线反射到LCD内；在有无外界环境光的情况下都可以实现黑白及各种背景色的显示。

Description

一种带有背光源的全反射式晶显示器
技术领域
本发明涉及显示器领域，具体涉及一种带有背光源的全反射式晶显示器。
背景技术
目前的被动式黑白TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器技术，主要特点是成本低，缺点是对比度差、视角窄，需要控制器不断地扫描刷新才能维持显示状态，而且长期保持同一显示画面会导致显示残影等问题，使用寿命大幅降低。目前主流的主动式TFT液晶显示器与OLED显示器虽然对比度高、视角大，但功耗与成本是被动式黑白TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器的几倍，设备投资与开模费用更是TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器的几百倍，不适合个性化的显示器应用。
全反射式液晶显示器技术的核心是，外界环境光通过LCD的反射层对环境光反射后，透过偏光片或被偏光片吸收来实现黑白显示的，如果在没有外界环境光或环境光非常弱的情况下,就需要在显示器表面安装前光源进行补光来达到清晰的显示效果。安装前光源的缺点是，光的均匀性差，光的利用率非常低，安装工艺复杂而且结构不美观。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带有背光源的全反射式晶显示器，可以突破传统的全反射式液晶显示器不能采用背光源只能使用前光源补光的技术局限性，并实现对比度高、视角大的显示效果。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带有背光源的全反射式晶显示器，包括第一玻璃基板、第二玻璃基板、第一透明电极、第二透明电极、封胶框、液晶、第一偏光片、第二偏光片、环形双面胶、透明导光板、光学透明胶和反射式色片；所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板呈面对面间隔设置，所述第一透明电极设于所述第一玻璃基板面向所述第二玻璃基板的一面上，所述第二透明电极设于所述第二玻璃基板面向所述第一玻璃基板的一面上；所述封胶框呈环形结构，并设于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间周围，且所述封胶框、所述第一透明电极和所述第二透明电极之间形成密闭腔，所述密闭腔内填充有所述液晶；所述第一偏光片设于所述第一玻璃基板背向所述第二玻璃基板的一面上，所述第二偏光片设于所述第二玻璃基板背向所述第一玻璃基板的一面上，所述第二偏光片背向所述第二玻璃基板的一面上设有APF增亮膜；所述透明导光板的一面周围通过所述环形双面胶粘接在所述APF增亮膜上，且所述透明导光板、所述环形双面胶和所述APF增亮膜之间形成空气腔，所述透明导光板的另一面通过所述光学透明胶与所述反射式色片粘接在一起，所述透明导光板连接有带LED灯的驱动板。
本发明的有益效果是：本发明突破传统的全反射式液晶显示器不能采用背光源只能使用前光源补光的技术局限性，巧妙利用第二偏光片APF增亮膜与反射式色片之间的空气层，把背光源的透明导光板光学贴合到反射式色片上，这样既不影响在有外界环境光下的显示效果，在无外界环境光下,又能通过透明导光板及反射式色片把背光源LED(带LED灯的驱动板构成背光源LED)发出的光线均匀并高利用率的反射到LCD内，通过APF增亮膜对散射光的循环利用，可以使反射的光利用率提高30％以上；本发明在有外界环境光的情况下,背光源不工作，完全利用外界环境光的全反射实现清晰显示；在无外界环境光的情况下,启动背光源，利用背光源发出的光的全反射实现清晰显示，因此本发明在有无外界环境光的情况下都可以实现黑白及各种背景色的显示，对比度高、视角宽。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述透明导光板面向所述空气腔的一面上设有网点；或/和，所述透明导光板背向所述空气腔的一面为光面，且通过所述光学透明胶与所述反射式色片无缝粘接在一起。
采用上述进一步方案的有益效果是：透明导光板对反射光的吸收少，光的利用率高，其上表面的网点可以把背光源LED发出的光通过破坏全反射，将光线射至透明导光板正面，提高背光源光的利用率；透明导光板与反射式色片之间无空气层，减少界面之间的表面反射，在有外界环境光的情况下,外界环境光的反射损失小。
进一步，所述空气腔内填充有空气。
采用上述进一步方案的有益效果是：反射式色片反射的光通过透明导光板后，与APF增亮膜之间通过空气层形成多次漫反射，把反射式色片的反射光最大化的通过LCD盒，可以使显示器的底色更加明亮更接近反射式色片的颜色。
进一步，还包括位于所述密闭腔内的垂直配向定向层和平行配向定向层，所述垂直配向定向层设于所述第一透明电极上，所述平行配向定向层设于所述第二透明电极上，所述液晶填充于所述密闭腔内，并位于所述垂直配向定向层和所述平行配向定向层之间。
采用上述进一步方案的有益效果是：垂直配向定向层和平行配向定向层形成双稳态的向列相液晶排列结构，可以支持掉电下的显示，在维持显示信息时基本不用电，只在刷新显示内容时才需耗电，制造成本与被动式黑白TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器相差不大，但可以大幅度降低功耗，提升显示效果，降低总体成本。
进一步，所述垂直配向定向层面向所述密闭腔的一面呈锯齿形或波浪形光栅状，或/和，所述平行配向定向层面向所述密闭腔的一面呈平面。
采用上述进一步方案的有益效果是：垂直配向定向层制作为锯齿形或波浪形光栅形状，通过锯齿形或波浪形光栅将垂直配向定向层进行定位为低预倾角与高预倾角两个稳定状态，使得第一透明电极表面的液晶分子在不加电时可以获得垂直在加电时可以获得接近平行两个稳定排列状态。通过第二玻璃基板的第二透明电极表面设置的平行配向定向层的预倾角小于3°，在不加电时也可以使液晶分子沿摩擦方向平行于玻璃基板排列。通过第一玻璃基板的第一透明电极表面的光栅形状的垂直配向定向层与第二玻璃基板的第二透明电极表面设置的水平平行配向定向层相配合，使得第一玻璃基板与第二玻璃基板上下间隔层的液晶获得扭曲与混合排列两个稳定的排列结构，可以支持双稳态的向列相液晶排列在掉电的情况下还能稳定、准确的显示。
进一步，令LCD盒的厚度为d，液晶材料的双折射率为Δn，则Δn*d的取值范围为0.4≤Δn*d≤0.6，或为1.0≤Δn*d≤1.1。
采用上述进一步方案的有益效果是：可以减小LCD盒本身底色对显示器底色的影响，可以使显示器的底色更接近反射式色片的颜色，减小颜色失真。
进一步，所述第一偏光片为抗UV的透过轴角度为90°的全透过偏光片，所述第二偏光片为透过轴角度为0°且带有所述APF增亮膜的偏光片，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振角度垂直。
采用上述进一步方案的有益效果是：使得本发明液晶显示效果更好，显示识别度更高。
进一步，所述密闭腔内设有多个间隔球，多个所述间隔球分散于所述液晶中；或/和，所述封胶框内间隔设有多个硅球。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过间隔球均匀的放置在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间，充当液晶的间隔物，确保两基板之间的距离是均匀的，保证液晶的显示效果；通过硅球使得封胶框中的夹杂物含量最少，分布合适，形态适宜，以使得封胶框的结构更加稳定。
进一步，所述反射式色片具体为不同颜色的反射式色片，或/和所述透明导光板具体为PC或PMMA透明导光板。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过改变反射式色片的颜色而改变显示器的底色。
进一步，所述第一透明电极为COM电极，所述第二透明电极为SEG电极。
附图说明
图1为本发明一种带有背光源的全反射式晶显示器的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一玻璃基板，2、第二玻璃基板，3、第一透明电极，4、第二透明电极，5、封胶框，6、液晶，7、第一偏光片，8、第二偏光片，9、环形双面胶，10、透明导光板，11、光学透明胶，12反射式色片，13、密闭腔，14、APF增亮膜，15、空气腔，16、带LED灯的驱动板，17、网点，18、垂直配向定向层，19平行配向定向层，20、间隔球，21、硅球，22、IC板，23、ACF板，24、FPC板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种带有背光源的全反射式晶显示器，包括第一玻璃基板1、第二玻璃基板2、第一透明电极3、第二透明电极4、封胶框5、液晶6、第一偏光片7、第二偏光片8、环形双面胶9、透明导光板10、光学透明胶11和反射式色片12；所述第一玻璃基板1与所述第二玻璃基板2呈面对面间隔设置，所述第一透明电极3设于所述第一玻璃基板1面向所述第二玻璃基板2的一面上，所述第二透明电极4设于所述第二玻璃基板2面向所述第一玻璃基板1的一面上；所述封胶框5呈环形结构，并设于所述第一透明电极3和所述第二透明电极4之间周围，将所述第一透明电极3和第二透明电极4粘接在一起，且所述封胶框5、所述第一透明电极3和所述第二透明电极4之间形成密闭腔13，所述密闭腔13内填充有所述液晶6；所述第一偏光片7设于所述第一玻璃基板1背向所述第二玻璃基板2的一面上，所述第二偏光片8设于所述第二玻璃基板2背向所述第一玻璃基板1的一面上，所述第二偏光片8背向所述第二玻璃基板2的一面上设有APF增亮膜14；所述透明导光板10的一面周围通过所述环形双面胶9粘接在所述APF增亮膜14上，且所述透明导光板10、所述环形双面胶9和所述APF增亮膜14之间形成空气腔15，所述透明导光板10的另一面通过所述光学透明胶11与所述反射式色片12粘接在一起，所述透明导光板10连接有带LED灯的驱动板16，带LED灯的驱动板16位于空气腔15外。
本发明突破传统的全反射式液晶显示器不能采用背光源只能使用前光源补光的技术局限性，巧妙利用第二偏光片8上的APF增亮膜14与反射式色片12之间空气腔15中的空气层，把背光源的透明导光板10光学贴合到反射式色片12上，这样既不影响在有外界环境光下的显示效果，在无外界环境光下,又能通过透明导光板10及反射式色片12把背光源LED(带LED灯的驱动板16构成背光源LED)发出的光线均匀并高利用率的反射到LCD内，通过APF增亮膜14对散射光的循环利用，可以使反射的光利用率提高30％以上；本发明在有外界环境光的情况下,背光源不工作，完全利用外界环境光的全反射实现清晰显示；在无外界环境光的情况下,启动背光源，利用背光源发出的光的全反射实现清晰显示，因此本发明在有无外界环境光的情况下都可以实现黑白及各种背景色的显示，对比度高、视角宽。
在本具体实施例中，具有如下优选方案：
优选的，所述透明导光板10面向所述空气腔15的一面上设有网点17；或/和，所述透明导光板10背向所述空气腔15的一面为光面，且通过所述光学透明胶11与所述反射式色片12无缝粘接在一起。透明导光板10对反射光的吸收少，光的利用率高，其上表面的网点17可以把背光源LED发出的光通过破坏全反射，将光线射至透明导光板10正面，提高背光源光的利用率；透明导光板10与反射式色片12之间无空气层，减少界面之间的表面反射，在有外界环境光的情况下,外界环境光的反射损失小。
优选的，所述空气腔15内填充有空气。反射式色片12反射的光通过透明导光板10后，与APF增亮膜14之间通过空气腔15中的空气层形成多次漫反射，把反射式色片12的反射光最大化的通过LCD盒，可以使显示器的底色更加明亮更接近反射式色片的颜色。
优选的，本发明还包括位于所述密闭腔13内的垂直配向定向层18和平行配向定向层19，所述垂直配向定向层18设于所述第一透明电极3上，所述平行配向定向层19设于所述第二透明电极4上，所述液晶6填充于所述密闭腔13内，并位于所述垂直配向定向层18和所述平行配向定向层19之间。垂直配向定向层18涂布设于第一透明电极3上,平行配向定向层19涂布设于第二透明电极4上，这样的设计可以使得垂直配向定向层18和平行配向定向层19设置更加稳定。垂直配向定向层18和平行配向定向层19形成双稳态的向列相液晶排列结构，可以支持掉电下的显示，在维持显示信息时基本不用电，只在刷新显示内容时才需耗电，制造成本与被动式黑白TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器相差不大，但可以大幅度降低功耗，提升显示效果，降低总体成本。
进一步，所述垂直配向定向层18面向所述密闭腔13的一面呈锯齿形或波浪形光栅状，或/和，所述平行配向定向层19面向所述密闭腔13的一面呈平面。垂直配向定向层18制作为锯齿形或波浪形光栅形状，通过锯齿形或波浪形光栅将垂直配向定向层18进行定位为低预倾角与高预倾角两个稳定状态，使得第一透明电极3表面的液晶分子在不加电时可以获得垂直在加电时可以获得接近平行两个稳定排列状态。需要说明的是，液晶响应时间主要受到基板表面处理的影响，对基板进行适当处理之后，向列相液晶的指向矢会沿着某一从优方向取向，这一方向就叫做预倾角。通过第二玻璃基板2的第二透明电极4表面设置的平行配向定向层19的预倾角小于3°，在不加电时也可以使液晶分子沿摩擦方向平行于玻璃基板排列。通过第一玻璃基板1的第一透明电极3表面的光栅形状的垂直配向定向层18与第二玻璃基板2的第二透明电极4表面设置的水平平行配向定向层19相配合，使得第一玻璃基板1与第二玻璃基板2之间密闭腔13内的液晶6获得扭曲与混合排列两个稳定的排列结构，可以支持双稳态的向列相液晶排列在掉电的情况下还能稳定、准确的显示。在维持显示信息时基本不用电，只在刷新显示内容时才需要耗电。
进一步，令LCD盒的厚度为d，液晶材料的双折射率为Δn，则Δn*d的取值范围为0.4≤Δn*d≤0.6，或为1.0≤Δn*d≤1.1。这样做可以减小LCD盒本身底色对显示器底色的影响，可以使显示器的底色更接近反射式色片的颜色，减小颜色失真。通过优化LCD盒厚(d)与液晶材料的双折射率(Δn)等参数设计，使Δn*d值在0.50左右或1.0—1.1之间，比如Δn*d值在1.0—1.1可以实现类似TN的黑白显示，在维持显示信息时基本不用电，只在刷新显示内容时才需要耗电。
优选的，所述第一偏光片7为抗UV的透过轴角度为90°的全透过偏光片，所述第二偏光片8为透过轴角度为0°且带有所述APF增亮膜的高透过偏光片，所述第一偏光片7与所述第二偏光片8的偏振角度垂直。这样可以使得本发明液晶显示效果更好，显示识别度更高。需要说明的是，抗UV偏光片是指可以将98％以上的380nmUV光吸收掉的偏光片。APF(Advanced Polarizer Film)是由3M开发的一种多层膜反射式偏光片，该多层膜通常和吸收式偏光片贴合在一起，贴在液晶显示器的第二玻璃基板上，可以使反射式色片反射的光利用率提高30％以上。
优选的，所述密闭腔13内设有多个间隔球20，多个所述间隔球20分散于所述液晶6中；或/和，所述封胶框5内间隔设有多个硅球21。通过间隔球20均匀的放置在第一玻璃基板1和第二玻璃基板2之间，充当液晶6的间隔物，确保第一玻璃基板1和第二玻璃基板2之间的距离是均匀的，保证液晶6的显示效果；通过硅球21使得封胶框5中的夹杂物含量最少，分布合适，形态适宜，以使得封胶框5的结构更加稳定。
优选的，所述反射式色片12具体为不同颜色的反射式色片，或/和所述透明导光板10具体为PC或PMMA透明导光板。通过改变反射式色片12的颜色而改变显示器的底色。
优选的，所述第一透明电极3为COM电极，所述第二透明电极4为SEG电极。
优选的，所述第二透明电极4上还设有IC板22和ACF板23，所述ACF板23上设有FPC板24，所述IC板22、所述ACF板23和所述FPC板24均位于密闭腔13外。
本发明在全反射式晶显示器上设计背光源，在有外界环境光的情况下,背光源不工作，完全利用外界环境光的全反射实现清晰显示；在无外界环境光的情况下,启动背光源，利用背光源发出的光的全反射实现清晰显示。本发明突破了全反射液晶显示器只能在有外界环境光的情况下使用的局限性。
另外，本发明是采用方位双稳态向列液晶显示技术(Zenithal Bistable NematicLCD)制作的显示器可以实现黑白及各种背景色的显示，在有无外界环境光的情况下都可以实现黑白及各种背景色的显示，对比度高、视角宽，在维持显示信息时基本不用电，只在刷新显示内容时才需耗电。制造成本与被动式黑白TN(扭曲)或STN(超扭曲)液晶显示器相差不大，但可以大幅度降低功耗，提升显示效果，降低总体成本，此种显示器可广泛应用于电子书、电子标签、户外信息显示、智慧电表、智能手表、遥控器及物联网等领域。可以节能环保，可以产生卓越的社会与经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：包括第一玻璃基板、第二玻璃基板、第一透明电极、第二透明电极、封胶框、液晶、第一偏光片、第二偏光片、环形双面胶、透明导光板、光学透明胶和反射式色片；所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板呈面对面间隔设置，所述第一透明电极设于所述第一玻璃基板面向所述第二玻璃基板的一面上，所述第二透明电极设于所述第二玻璃基板面向所述第一玻璃基板的一面上；所述封胶框呈环形结构，并设于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间周围，且所述封胶框、所述第一透明电极和所述第二透明电极之间形成密闭腔，所述密闭腔内填充有所述液晶；所述第一偏光片设于所述第一玻璃基板背向所述第二玻璃基板的一面上，所述第二偏光片设于所述第二玻璃基板背向所述第一玻璃基板的一面上，所述第二偏光片背向所述第二玻璃基板的一面上设有APF增亮膜；所述透明导光板的一面周围通过所述环形双面胶粘接在所述APF增亮膜上，且所述透明导光板、所述环形双面胶和所述APF增亮膜之间形成空气腔，所述透明导光板的另一面通过所述光学透明胶与所述反射式色片粘接在一起，所述透明导光板连接有带LED灯的驱动板。
2.根据权利要求1所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述透明导光板面向所述空气腔的一面上设有网点；或/和，所述透明导光板背向所述空气腔的一面为光面，且通过所述光学透明胶与所述反射式色片无缝粘接在一起。
3.根据权利要求1所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述空气腔内填充有空气。
4.根据权利要求1至3任一项所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：还包括位于所述密闭腔内的垂直配向定向层和平行配向定向层，所述垂直配向定向层设于所述第一透明电极上，所述平行配向定向层设于所述第二透明电极上，所述液晶填充于所述密闭腔内，并位于所述垂直配向定向层和所述平行配向定向层之间。
5.根据权利要求4所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述垂直配向定向层面向所述密闭腔的一面呈锯齿形或波浪形光栅状，或/和，所述平行配向定向层面向所述密闭腔的一面呈平面。
6.根据权利要求4所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：令LCD盒的厚度为d，液晶材料的双折射率为Δn，则Δn*d的取值范围为0.4≤Δn*d≤0.6，或为1.0≤Δn*d≤1.1。
7.根据权利要求1-3、5-6任一项所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述第一偏光片为抗UV的透过轴角度为90°的全透过偏光片，所述第二偏光片为透过轴角度为0°且带有所述APF增亮膜的偏光片，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振角度垂直。
8.根据权利要求1-3、5-6任一项所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述密闭腔内设有多个间隔球，多个所述间隔球分散于所述液晶中；或/和，所述封胶框内间隔设有多个硅球。
9.根据权利要求1-3、5-6任一项所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述反射式色片具体为不同颜色的反射式色片，或/和所述透明导光板具体为PC或PMMA透明导光板。
10.根据权利要求1-3、5-6任一项所述的带有背光源的全反射式晶显示器，其特征在于：所述第一透明电极为COM电极，所述第二透明电极为SEG电极。
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