CN115047673B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置，包括显示面板和背光模组，显示面板包括彩膜基板、阵列基板以及位于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层，彩膜基板包括叠设的公共电极和第一取向层，阵列基板包括叠设的线栅层、像素电极和第二取向层，液晶层包括液晶本体和掺入液晶本体内的染料液晶，背光模组包括设于背光模组远离显示面板的一侧的反射片，液晶显示装置包括反射模式和穿透反射模式。本实施例的液晶显示装置中，通过染料液晶和线栅层的搭配，可实现穿透反射两种显示模式，在环境光够亮时，可关闭背光模组，实现反射模式，既节能环保又护眼，在环境光不够亮时，可打开背光模组，实现穿透反射模式，对光线有更高的利用率，并能在亮态时提高显示亮度。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示装置。

背景技术

目前，依据液晶显示装置所利用的光源类型(背光源、外界光)的不同，液晶显示装置可分为透射式、反射式和半透半反式三种。其中，反射式液晶显示装置通过对入射至反射式液晶显示装置内的环境光反射来实现显示。

相关技术中，反射式液晶显示装置包括相对设置的彩膜基板和阵列基板，彩膜基板上设置有偏光片，彩膜基板和阵列基板之间有液晶层。液晶层中的液晶单体具有旋光性，可以让光的偏振方向旋转90°，而在液晶显示装置通电时，液晶单体由于电场的作用旋转，使液晶单体的长轴垂直于阵列基板，此时液晶单体不会改变光的偏振方向。在反射式液晶显示装置不通电的情况下，外界环境光通过液晶层后，液晶单体使光的偏振方向旋转90°，光到达玻璃基板上的像素电极层时会被反射，反射的光再次到达偏光片时，由于偏振方向发生偏转，即此时的光的偏振方向跟偏光片的透光轴方向垂直，光会被偏光片吸收，使液晶显示装置呈现暗态。在反射式液晶显示装置通电的情况下，液晶单体旋转，不改变光的偏振方向，光到达像素电极层时被反射，反射的光再次到达偏光片时，光的偏振方向跟偏光片的透光轴方向平行，光不会被吸收，使液晶显示装置呈现亮态。

但是光通过彩膜、偏光片时，绝大部分的能量被吸收，所以反射式液晶显示装置的反射率比较低，从而造成反射式液晶显示装置的亮度较暗。反射式液晶显示装置不能在暗室内使用，透射式液晶显示装置需搭配偏光片，会降低液晶显示装置穿透率，光利用率较低，影响显示效果。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种穿透反射双显示模式的液晶显示装置，以解决现有技术中显示面板光利用率较低的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供一种液晶显示装置，包括显示面板和背光模组，所述背光模组设于所述显示面板的一侧，所述显示面板包括彩膜基板、与所述彩膜基板相对设置的阵列基板以及位于所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层，所述彩膜基板包括叠设的公共电极和第一取向层，所述阵列基板包括叠设的线栅层、像素电极和第二取向层，所述液晶层包括液晶本体和掺入所述液晶本体内的染料液晶，所述背光模组包括反射片，所述反射片设于所述背光模组远离所述显示面板的一侧，所述液晶显示装置包括反射模式和穿透反射模式。

进一步地，在反射模式下，所述背光模组关闭，暗态显示时，所述染料液晶吸收进入显示面板的光线，亮态显示时，所述染料液晶和所述线栅层透过进入所述显示面板的第一方向光线，所述反射片反射透过所述染料液晶和所述线栅层的第一方向光线，所述染料液晶透过进入所述显示面板的第二方向光线，所述线栅层反射透过所述染料液晶的第二方向光线，所述第二方向垂直于所述第一方向；

在穿透反射模式下，所述背光模组打开，暗态显示时，所述线栅层透过所述背光模组发出的第一方向光线，并不透过所述背光模组发出的第二方向光线，所述染料液晶吸收透过所述线栅层的第一方向光线，亮态显示时，所述线栅层和所述染料液晶均透过所述背光模组发出的第一方向光线，所述线栅层反射所述背光模组发出的第二方向光线，所述反射片反射所述线栅层反射的第二方向光线并部分转换为第一方向光线，所述线栅层和染料液晶均透过所述反射片转换的第一方向光线。

进一步地，所述液晶本体为正性液晶，所述显示面板为TN型面板，所述第一取向层和所述第二取向层的配向方向相互垂直，且所述第一取向层或所述第二取向层的配向方向平行于所述线栅层的透过轴。

进一步地，所述液晶本体为负性液晶，所述显示面板为VA型面板，所述公共电极上开设有凹部或凸部。

进一步地，所述凹部或所述凸部沿“十”字形、“一”字形或者“1”字形延伸。

进一步地，所述阵列基板在朝向所述液晶层的一侧上由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元，每个所述像素单元内对应设有至少一个所述凹部或至少一个所述凸部。

进一步地，所述第一取向层设于所述彩膜基板靠近所述液晶层的一侧，所述公共电极设于所述第一取向层远离所述液晶层的一侧；所述线栅层设于所述第二取向层远离所述液晶层的一侧。

进一步地，所述彩膜基板还包括第一衬底和色阻层，所述色阻层设于所述第一衬底靠近所述液晶层的一侧，所述公共电极位于所述色阻层和所述第一取向层之间；所述阵列基板还包括第二衬底，所述像素电极设于所述第二取向层与所述线栅层之间，所述第二取向层覆盖于所述像素电极上，所述线栅层设于所述第二衬底上，所述线栅层设于所述第二衬底靠近所述液晶层的一侧或所述线栅层设于所述第二衬底远离所述液晶层的一侧。

进一步地，所述背光模组还包括导光板和光源，所述导光板设于所述反射片靠近所述显示面板的一侧，所述光源位于所述导光板的入光侧。

进一步地，所述液晶显示装置还包括防炫膜，所述防炫膜设于所述显示面板远离背光模组的一侧；所述背光模组还包括扩散片，所述扩散片设于所述导光板远离所述反射片的一侧。

本发明有益效果在于：通过染料液晶和线栅层的搭配，可实现穿透反射两种显示模式，在环境光够亮时，可关闭背光模组，实现反射模式，既节能环保又护眼，在环境光不够亮时，可打开背光模组，实现穿透反射模式，对光线有更高的利用率，并能在亮态时提高显示亮度。

附图说明

图1是本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图；

图2是图1所示液晶显示装置的显示面板的结构示意图。

图3是图1所示液晶显示装置的线栅层的一实施例结构示意图。

图4是图1所示显示面板的线栅层的另一实施例结构示意图。

图5是图1所示液晶显示装置反射模式下的暗态示意图。

图6是图1所示液晶显示装置反射模式下的亮态示意图。

图7是图1所示液晶显示装置穿透反射模式下的暗态示意图。

图8是图1所示液晶显示装置穿透反射模式下的亮态示意图。

图9是本发明第二实施例的液晶显示装置的显示面板的结构示意图。

图10是图9所示液晶显示装置在不加电状态下的俯视示意图。

图11是图9所示液晶显示装置在加电状态下的俯视示意图。

图12是图9所示液晶显示装置的显示面板的另一实施例的结构示意图。

图13是本发明第三实施例的液晶显示装置的结构示意图。

图14是图13所示液晶显示装置的显示面板的结构示意图。

图15是图1所示液晶显示装置的平面结构示意图之一。

图16是图1所示液晶显示装置的平面结构示意图之二。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的显示面板及液晶显示装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

第一实施例

图1是本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图。如图1所示，本发明提供的第一实施例的液晶显示装置包括显示面板10和背光模组30，背光模组30设于显示面板10的一侧，显示面板10包括彩膜基板11、与彩膜基板11相对设置的阵列基板12以及位于彩膜基板11与阵列基板12之间的液晶层14。彩膜基板11包括叠设的第一衬底112、公共电极114和第一取向层116，公共电极114和第一取向层116均设于第一衬底112的一侧。阵列基板12包括叠设的第二衬底122、线栅层124、像素电极125和第二取向层126，线栅层124、像素电极125和第二取向层126设于第二衬底122一侧。第一取向层116和第二取向层126的配向方向相互垂直，且第一取向层116或第二取向层126的配向方向平行于线栅层124的透过轴。背光模组30包括反射片302，反射片302设于背光模组30远离显示面板10的一侧。液晶层14包括液晶本体142和掺入液晶本体142内的染料液晶144。

本实施例中，第一取向层116设于彩膜基板11靠近液晶层14的一侧，公共电极114设于第一取向层116远离液晶层14的一侧。可以理解，第一取向层116和公共电极114的位置也可以交换。

具体地，彩膜基板11还包括色阻层117以及将色阻层117间隔开的黑矩阵118，色阻层117包括红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的色阻材料，并对应形成红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的子像素。具体地，色阻层117设于第一衬底112靠近液晶层14的一侧，公共电极114位于色阻层117和第一取向层116之间。

本实施例中，线栅层124设于第二取向层126远离液晶层14的一侧。

具体地，线栅层124设于第二衬底122靠近液晶层14的一侧，像素电极125设于第二取向层126与线栅层124之间，第二取向层126覆盖于像素电极125上。可以理解，线栅层124、像素电极125和第二取向层126也可其他顺序叠设。

具体地，阵列基板12还包括第一绝缘层128，第一绝缘层128设于线栅层124与像素电极125之间。

具体地，请一并参照图2，阵列基板12在朝向液晶层14的一侧上由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元，像素单元与子像素对应设置，每个像素单元内设有像素电极125和薄膜晶体管，像素电极125通过薄膜晶体管与邻近薄膜晶体管的数据线电性连接。其中，薄膜晶体管包括栅极132、有源层133、漏极134以及源极135，栅极132与扫描线位于同一层并电性连接，源极135与数据线电性连接，漏极134与像素电极125通过接触孔电性连接。具体地，第二绝缘层136覆盖于线栅层124上，第一绝缘层128覆盖于源极135、漏极134上。具体地，栅极132上还覆盖有第三绝缘层137，栅极132与有源层133通过第三绝缘层137隔离开，有源层133、漏极134以及源极135均设于第三绝缘层137上。

具体地，第一衬底112、第二衬底122可以用玻璃、丙烯酸和聚碳酸酯等材料制成。公共电极114以及像素电极125的材料可以为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等。

本实施例中，请参照图3和图4，线栅层124的透过轴可为0°(即平行于扫描线的横向)或90°(即平行于数据线的纵向)。当然，线栅层124的透过轴也可为其他角度。具体地，在图3中，线栅层124上设有横向条纹，在图4中，线栅层124上设有纵向条纹。光线射向线栅时，垂直于条纹方向的光线透过线栅层，而平行于条纹方向的光线被线栅层反射。具体地，线栅层124可为金属线栅层。

本实施例中，液晶层14的液晶本体142为正性液晶，显示面板为TN型面板。在不通电时，液晶层14的液晶本体142随第一取向层116和第二取向层126的配向方向取向，呈扭转状态，染料液晶跟随液晶本体142的方向旋转；在通电时，液晶本体142根据压差大小朝竖直方向转动一定角度，染料液晶144跟随液晶本体142的方向旋转。染料液晶144具有长轴吸光强，短轴吸光弱的特点。

本实施例中，彩膜基板11和阵列基板12之间还设有隔垫物15，以起到支撑作用。

本实施例中，液晶显示装置还包括防炫膜50，防炫膜50设于显示面板10远离背光模组30的一侧。

本实施例中，背光模组30还包括导光板304和光源305，导光板304设于反射片302靠近显示面板10的一侧，光源305位于导光板304的入光侧，由此形成侧光式背光模组。

具体地，背光模组30还包括扩散片306，扩散片306设于导光板304远离反射片302的一侧。

在反射模式下(通常环境光较强)，关闭背光模组30的光源305，请参照图5，当彩膜基板11和阵列基板12之间无压差时，从上方进入的环境光的X向(第二方向)光线和Y向(第一方向)光线均进入，所有光线均被吸收，显示为暗态；请参图6，当彩膜基板11和阵列基板12之间施加压差时(通常为公共电极施加0V电压，像素电极施加幅值为U0的交流电压)，液晶分子根据压差大小竖起一定角度，从上方进入的环境光的X向光线穿过液晶层14后射向线栅层124，由于X向光线平行于线栅层124的条纹，因此X向光线被线栅层124反射再经过液晶层14射出，从上方进入的环境光的Y向光线穿过液晶层14后射向线栅层124，由于Y向光线垂直于线栅层124的条纹，因此Y向光线穿过线栅层124射向反射片302，再经反射片302反射后再经过线栅层124、液晶层14射出，显示为亮态，这样，无论是X向光线还是Y向光线都经反射后射出，提升了液晶显示装置的亮度。

在穿透反射模式下(通常环境光较弱，例如为暗室)，打开背光模组30的光源305，请参照图7，当彩膜基板11和阵列基板12之间无压差时，背光模组30发出的光线的X向光线不能穿过线栅层124，背光模组30发出的光线的Y向光线穿过线栅层124后进入液晶层14后被染料液晶分子吸收，显示为暗态；请参照图8，当彩膜基板11和阵列基板12之间施加压差时(通常为公共电极施加0V电压，像素电极施加幅值为U0的交流电压)，液晶分子根据压差大小竖起一定角度，背光模组30发出的光线的X向光线不能穿过线栅层124，而由线栅层124反射，然后再次被反射片302反射，经反射片302反射后的部分光线转换为Y向光线，并穿过线栅层124、液晶层14射出，背光模组30发出的光线的Y向光线穿过线栅层124后进入液晶层14并穿过液晶层14射出，显示为亮态，这时，部分光线经过二次反射后射出，可提高液晶显示装置的亮度。可以理解，在穿透反射模式下，环境光也会按照与反射模式时同样的方式进入液晶显示装置，在此不再赘述。

本实施例的液晶显示装置中，通过染料液晶144和线栅层124的搭配，可实现穿透反射两种显示模式，在环境光够亮时，可关闭背光模组，实现反射模式，既节能环保又护眼，在环境光不够亮时，可打开背光模组，实现穿透反射模式，对光线有更高的利用率，并能在亮态时提高显示亮度。

第二实施例

本发明第二实施例的液晶显示装置的显示面板的结构和第一实施例的液晶显示装置的显示面板的结构相似，区别之处在于，请参照图9，在本实施例中，显示面板10为VA型面板，公共电极114上开设有凹部1142，也就是说，液晶层14的部分区域在通电时也不会形成电场，这时会使不同区域的液晶分子形成如图9所示的不同角度，一方面无需rubbing，另一方面可进行色偏补偿，使各个视角的显示效果都更好。

本实施例中，请一并参照图10，凹部1142可沿“十”字形延伸。可以理解，凹部1142也可沿“一”字形延伸或沿“1”字形延伸，或者沿其他形状延伸。

本实施例中，每个像素单元内对应设有至少一个凹部1142。对于尺寸较大的像素单元，每个像素单元内可设置多个凹部1142。

本实施例中，液晶分子采用负性液晶，当彩膜基板11和阵列基板12之间无压差时，如图10所示，液晶分子根据凹部1142的排布方向沿不同角度排列，且液晶分子均竖起一定角度，染料液晶144对光线的吸收较弱；当彩膜基板11和阵列基板12之间施加压差时，如图11所示，液晶分子朝平躺的方向偏转，染料液晶144对光线的吸收较强。

在本实施例中，在反射模式下(通常环境光较强)，关闭背光模组30的光源305，当彩膜基板11和阵列基板12之间施加压差时(通常为公共电极施加0V电压，像素电极施加幅值为U0的交流电压)，从上方进入的环境光的X向光线和Y向光线均进入，所有光线均被吸收，显示为暗态；当彩膜基板11和阵列基板12之间无压差时，液晶分子根据压差大小竖起一定角度，从上方进入的环境光的X向光线穿过液晶层14后射向线栅层124，由于X向光线平行于线栅层124的条纹，因此X向光线被线栅层124反射再经过液晶层14射出，从上方进入的环境光的Y向光线穿过液晶层14后射向线栅层124，由于Y向光线垂直于线栅层124的条纹，因此Y向光线穿过线栅层124射向反射片302，再经反射片302反射后再经过线栅层124、液晶层14射出，显示为亮态，这样，无论是X向光线还是Y向光线都经反射后射出，提升了液晶显示装置的亮度。

在穿透反射模式下(通常环境光较弱，例如为暗室)，打开背光模组30的光源305，当彩膜基板11和阵列基板12之间施加压差时(通常为公共电极施加0V电压，像素电极施加幅值为U0的交流电压)，背光模组30发出的光线的X向光线不能穿过线栅层124，背光模组30发出的光线的Y向光线穿过线栅层124后进入液晶层14后被染料液晶分子吸收，显示为暗态；当彩膜基板11和阵列基板12之间无压差时，液晶分子根据压差大小竖起一定角度，背光模组30发出的光线的X向光线不能穿过线栅层124，而由线栅层124反射，然后再次被反射片302反射，经反射片302反射后的部分光线转换为Y向光线，并穿过线栅层124、液晶层14射出，背光模组30发出的光线的Y向光线穿过线栅层124后进入液晶层14并穿过液晶层14射出，显示为亮态，这时，部分光线经过二次反射后射出，可提高液晶显示装置的亮度。

可以理解，在另一实施例中，请参照图12，公共电极114上也可不开设有凹部1142，本实施例中，每个像素单元内对应而形成一个凸部1144，能起到和凹部1142一样的作用，在此不再赘述。对于尺寸较大的像素单元，每个像素单元内可设置多个凸部1144。

本实施例的其他结构与第一实施例相似，在此不再赘述。

本实施例的液晶显示装置中，通过染料液晶和线栅层的搭配，同样可实现穿透反射两种显示模式，在环境光够亮时，可关闭背光模组，实现反射模式，既节能环保又护眼，在环境光不够亮时，可打开背光模组，实现穿透反射模式，对光线有更高的利用率，并能在亮态时提高显示亮度。

第三实施例

本发明第三实施例的液晶显示装置的显示面板的结构和第一实施例的液晶显示装置的显示面板的结构相似，区别之处在于，请参照图13和图14，线栅层124设于第二衬底122远离液晶层14的一侧，也就是说，线栅层124在液晶盒外成膜。可以理解，第二实施例中的线栅层124也可在液晶盒外成膜。

图15与图16为本发明实施例中液晶显示装置的平面结构示意图，请参图15和图16，该液晶显示装置设有切换按键60，用于供用户向该液晶显示装置发出显示模式切换请求。切换按键60可以是实体按键(如图15所示)，也可以为软件控制或者应用程序(APP)来实现切换功能(如图16所示)。当用户需要在在反射模式和穿透反射模式之间切换时，可以通过操作切换按键60向该液晶显示装置发出相应显示模式切换请求，最终由驱动芯片62控制打开或关闭背光模组的电信号。可以理解，液晶显示装置还可包括用于感应环境光强度的感应元件，当感应到环境光强度大于某个预设值时，控制模块可自动控制背光模组关闭，采用反射模式显示，当感应到环境光强度小于某个预设值时，控制模块可自动控制背光模组打开，采用穿透反射模式显示。

在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括显示面板（10）和背光模组（30），所述背光模组（30）设于所述显示面板（10）的一侧，所述显示面板（10）包括彩膜基板（11）、与所述彩膜基板（11）相对设置的阵列基板（12）以及位于所述彩膜基板（11）与所述阵列基板（12）之间的液晶层（14），所述彩膜基板（11）包括依次叠设的第一衬底（112）、色阻层（117）、公共电极（114）和第一取向层（116），所述阵列基板（12）包括依次叠设的第二衬底（122）、线栅层（124）、第一绝缘层（128）、像素电极（125）和第二取向层（126），所述液晶层（14）包括液晶本体（142）和掺入所述液晶本体（142）内的染料液晶（144），所述背光模组（30）包括反射片（302），所述反射片（302）设于所述背光模组（30）远离所述显示面板（10）的一侧，所述液晶显示装置包括反射模式和穿透反射模式；

在反射模式下，所述背光模组（30）关闭，暗态显示时，所述染料液晶（144）吸收进入显示面板（10）的光线，亮态显示时，所述染料液晶（144）和所述线栅层（124）透过进入所述显示面板（10）的第一方向光线，所述反射片（302）反射透过所述染料液晶（144）和所述线栅层（124）的第一方向光线，所述染料液晶（144）透过进入所述显示面板（10）的第二方向光线，所述线栅层（124）反射透过所述染料液晶（144）的第二方向光线，所述第二方向垂直于所述第一方向；

在穿透反射模式下，所述背光模组（30）打开，暗态显示时，所述线栅层（124）透过所述背光模组（30）发出的第一方向光线，并不透过所述背光模组（30）发出的第二方向光线，所述染料液晶（144）吸收透过所述线栅层（124）的第一方向光线，亮态显示时，所述线栅层（124）和所述染料液晶均透过所述背光模组（30）发出的第一方向光线，所述线栅层（124）反射所述背光模组（30）发出的第二方向光线，所述反射片（302）反射所述线栅层（124）反射的第二方向光线并部分转换为第一方向光线，所述线栅层（124）和染料液晶（144）均透过所述反射片（302）转换的第一方向光线，所述液晶本体（142）为正性液晶，所述显示面板（10）为TN型面板，所述第一取向层（116）和所述第二取向层（126）的配向方向相互垂直，且所述第二取向层（126）的配向方向平行于所述线栅层（124）的透过轴。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述阵列基板（12）在朝向所述液晶层（14）的一侧上由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一取向层（116）设于所述彩膜基板（11）靠近所述液晶层（14）的一侧，所述公共电极（114）设于所述第一取向层（116）远离所述液晶层（14）的一侧；所述线栅层（124）设于所述第二取向层（126）远离所述液晶层（14）的一侧。

4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述色阻层（117）设于所述第一衬底（112）靠近所述液晶层（14）的一侧所述线栅层（124）设于所述第二衬底（122）靠近所述液晶层（14）的一侧或所述线栅层（124）设于所述第二衬底（122）远离所述液晶层（14）的一侧。

5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光模组（30）还包括导光板（304）和光源（305），所述导光板（304）设于所述反射片（302）靠近所述显示面板（10）的一侧，所述光源（305）位于所述导光板（304）的入光侧。

6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置还包括防炫膜（50），所述防炫膜（50）设于所述显示面板（10）远离背光模组（30）的一侧；所述背光模组（30）还包括扩散片（306），所述扩散片（306）设于所述导光板（304）远离所述反射片（302）的一侧。