CN1869771A - 穿透式液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种穿透式液晶显示装置，其包括：一第一基板，一第二基板，一液晶层设置在该第一基板与该第二基板之间，一第一偏光片设置在第一基板之外表面，一第二偏光片设置在第二基板的外表面，其中，该第一基板与第一偏光片之间设置一第一光学补偿构造，该第二基板与第二偏光片之间设置一第二光学补偿构造，该液晶层为光学弯曲补偿结构。

Description

穿透式液晶显示装置
【技术领域】
本发明是关于一种穿透式液晶显示装置。
【背景技术】
液晶显示装置因其具有低辐射性、轻薄短小及耗电低等特点，因而使用日渐广泛，且随着相关技术的成熟及创新，其种类也日益繁多。
请参阅图1，现有技术穿透式液晶显示装置1包括两相对的透明上基板10与下基板20、一液晶层30设置在该上基板10与下基板20之间。
一彩色滤光片40、一公共电极51及一上配向膜61依次设置在该上基板10的内表面，一上偏光板71及一上延迟片80设置在该上基板10的外表面。一像素电极52及一下配向膜62依次设置在该下基板20的内表面，一下偏光板72及一下延迟片90设置在该下基板20的外表面。一背光源(图未示)设置在该下偏光板72的外侧。
该上延迟片80与下延迟片90为四分之一波长片(入/4)，配向膜61、62为水平配向(Homogeneous Alignment)，上偏光板71与下偏光板72的偏振方向互相垂直。公共电极51与像素电极52为透明导电材料如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)。
然而，由于配向膜61、62与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，施加电压时，液晶分子需等待一段时间克服锚钩能后，才能沿垂直于基板10、20的方向排列实现显示功能，因此该液晶配向方式响应速度较慢，即显示动态画面时会有残留的影像，造成显示效果不佳。
【发明内容】
为了解决现有技术中由于液晶响应速度较慢使液晶显示装置显示效果不佳的问题，有必要提供一种克服液晶响应速度较慢以使显示效果良好的穿透式液晶显示装置。
本发明一个实施方式提供一种穿透式液晶显示装置，其包括：一第一基板，一第二基板，一液晶层设置在该第一基板与该第二基板之间，一第一偏光片设置在第一基板的外表面，一第二偏光片设置在第二基板的外表面，其中，该第一基板与第一偏光片之间设置一第一光学补偿构造，该第二基板与第二偏光片之间设置一第二光学补偿构造，该液晶层为光学弯曲补偿结构。
与现有技术相比，本发明的半穿透半反射式液晶显示装置具有如下优点：该穿透式液晶显示装置的液晶层设置为光学弯曲补偿(Optical Compensation Bend，OCB)结构，使得该液晶分子在电压的作用下，可以在较短时间内旋转，提高液晶分子的响应速度，从而改善该穿透式液晶显示装置的响应特性；配合上光学补偿构造及下光学补偿构造的使用，能够对施加电压时，由于液晶分子并不完全垂直于基板排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该穿透式液晶显示装置的对比度，并配合不同补偿片进一步提高视角。
【附图说明】
图1是现有技术穿透式液晶显示装置的结构示意图。
图2是本发明穿透式液晶显示装置的基本结构示意图。
图3是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。
图4是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式使用单波长光源时，对比度特性曲线示意图。
图5是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式在不同外加电压下，水平方向的穿透率特性曲线示意图。
图6是本发明穿透式液晶显示装置第一实施方式在不同外加电压下，垂直方向的穿透率特性曲线示意图。
图7是本发明穿透式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。
图8是本发明穿透式液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。
图9是本发明穿透式液晶显示装置第四实施方式的结构示意图。
图10是本发明穿透式液晶显示装置第四实施方式使用单波长光源时，对比度特性曲线示意图。
图11是本发明穿透式液晶显示装置第四实施方式在不同外加电压下，水平方向的穿透率特性曲线示意图。
图12是本发明穿透式液晶显示装置第四实施方式在不同外加电压下，垂直方向的穿透率特性曲线示意图。
【具体实施方式】
请参阅图2，是本发明穿透式液晶显示装置的基本结构示意图。该穿透式液晶显示装置100包括一上基板110、一与上基板110相对设置的下基板120、一设置在该两基板110、120间的液晶层130。
一彩色滤光片140、一公共电极151及一上配向膜161依次设置在该上基板110的内表面，一上偏光板171及一上光学补偿构造180设置在该上基板110的外表面。一像素电极152及一下配向膜162依次设置在该下基板120的内表面，一下偏光板172及一下光学补偿构造190设置在该下基板120的外表面。一背光源(图未示)设置在该下偏光板172的外侧。
该液晶层130包括多个正型液晶分子(双折射系数Δn＞0)。该液晶层130为光学弯曲补偿(Optical Compensation Bend，OCB)构造，其液晶分子为水平配向(Homogeneous A1ignment)，其液晶分子的预倾角为0度至15度，使得液晶分子更易旋转。
该上偏光板171的吸收轴(Absorption Axis)与液晶层130配向方向的夹角大致为45度，该下偏光板172的吸收轴与上偏光板171吸收轴的夹角大致为90度。
该公共电极151与像素电极152为透明导电材料如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。
请参阅图3，是本发明穿透式液晶显示装置100第一实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置200的上光学补偿构造280包括一第一上补偿片281及一第二上补偿片282，该第一上补偿片281、第二上补偿片282及上偏光板291依次设置在上基板210的外表面。该下光学补偿构造290包括一第一下补偿片291及一第二下补偿片292，该第一下补偿片291、第二下补偿片292及下偏光板272依次设置在下基板220的外表面。
该第一上补偿片281及第一下补偿片291为混合C-板补偿片(Hybrid C-plate Compensation Film)，该混合C-板补偿片由单光轴材料所制成(双折射系数Δn＜0)。该第二上补偿片282为双光轴补偿片(Biaxial Compensation Film)，该双轴补偿片由双光轴材料制成，可补偿双向的对比度。第二下补偿片292为C-板补偿片，该C-板补偿片由单光轴材料制成(双折射系数Δn＜0)。
其中，该第二上补偿片282的慢轴(Slow Axis)与下偏光板272吸收轴的夹角为0度。
施加电压时，平行于基板210的液晶分子逐渐重新排列至沿垂直于基板210、220方向排列，原本垂直于基板210则保持不动，所需克服的分子间作用力小，使得液晶分子的响应速度加快。
该穿透式液晶显示装置200配合使用第一上补偿片281、第二上补偿片282与第一下补偿片291、第二下补偿片292，能够对施加电压时由于液晶分子并不完全垂直于基板排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该穿透式液晶显示装置的对比度，并同时提高视角。
请参阅图4，是该穿透式液晶显示装置200使用单波长光源时，对比度特性曲线示意图。其中，该圆周方向为方位角(0度至360度)，径向方向为视角(0度至80度)，图中为对比度分别为30、50的曲线分布。从图中可知，对比度为30时，各个方向(方位角0度至360度)的视角均大于75度；对比度为50时，在水平方向(液晶层配向方向)与垂直方向的视角亦均大于75度。因此该穿透式液晶显示装置的对比度及视角良好。
请参阅图5、图6，分别是该穿透式液晶显示装置200在不同外加电压下，水平方向与垂直方向的穿透率特性曲线示意图。其中，该横轴方向为视角(-80度至80度)，纵轴方向为穿透率，图中为外加电压分别为V1＝1.5伏特、V2＝2伏特、V3＝3伏特、V4＝4伏特、V5＝7伏特的曲线分布。从图中可知，该穿透式液晶显示装置200于水平方向与垂直方向的区域，均具有良好的灰阶特性。
请参阅图7，是本发明穿透式液晶显示装置100第二实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置300的上光学补偿构造380包括一第一上补偿片381、一第二上补偿片382及一第三上补偿片383，该第一上补偿片381、第二上补偿片382、第三上补偿片383及上偏光板391依次设置在上基板310的外表面。该下光学补偿构造390包括一第一下补偿片391、一第二下补偿片392及一第三下补偿片393，该第一下补偿片391、第二下补偿片392、第三下补偿片393及下偏光板372依次设置在下基板320的外表面。
该第一上补偿片381及第一下补偿片391为混合C-板补偿片。该第二上补偿片382及第二下补偿片392为C-板补偿片。该第三上补偿片383及第三下补偿片393为A-板补偿片，该A-板补偿片由单光轴材料制成(双折射系数Δn＞0)。
其中，该第三上补偿片383及第三下补偿片393的慢轴均与下偏光板372吸收轴的夹角为0度。
请参阅图8，是本发明穿透式液晶显示装置100第三实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置400的上光学补偿构造480包括一第一上补偿片481、一第二上补偿片482及一第一上延迟片485，该第一上补偿片481、第二上补偿片482、第一上延迟片485及上偏光板471依次设置在上基板410的外表面。该下光学补偿构造490包括一第一下补偿片491、一第二下补偿片492及一第一下延迟片495，该第一下补偿片491、第二下补偿片492、第一下延迟片495及下偏光板472依次设置在下基板420的外表面。
该第一上补偿片481及第一下补偿片491为混合C-板补偿片。该第二上补偿片482及第二下补偿片492为C-板补偿片。该第一上延迟片485及第一下延迟片495为四分之一波片。
其中，该第一上延迟片485的慢轴与上偏光板471吸收轴的夹角为45度，第一下延迟片495的慢轴与第一上延迟片485慢轴的夹角为90度。
请参阅图9，是本发明穿透式液晶显示装置100第四实施方式的结构示意图。该穿透式液晶显示装置500与穿透式液晶显示装置400不同之处在于：该上光学补偿构造580进一步包括一第三上补偿片583，该第三上补偿片583设置在第一上延迟片585及上偏光板571之间。该第三上补偿片583为A-板补偿片，其慢轴与上偏光板571吸收轴的夹角为90度。
请参阅图10，是该穿透式液晶显示装置500使用单波长光源时，对比度特性曲线示意图。其中，该圆周方向为方位角(0度至360度)，径向方向为视角(0度至80度)，图中为对比度分别为10、100的曲线分布。从图中可知，对比度为10时，在水平方向与垂直方向的视角均大于80度；对比度为100时，在水平方向与垂直方向的视角亦均大于75度。因此该穿透式液晶显示装置的对比度及视角良好。
请参阅图11、图12，分别是该穿透式液晶显示装置500在不同外加电压下，水平方向与垂直方向的穿透率特性曲线示意图。其中，该横轴方向为视角(-80度至80度)，纵轴方向为穿透率，图中为外加电压分别为V1＝1.5伏特、V2＝2伏特、V3＝3伏特、V4＝4伏特、V5＝7伏特的曲线分布。从图中可知，该穿透式液晶显示装置500于水平方向与垂直方向的区域，均无灰阶反转的现象发生。
本发明的各实施方式中，该第一上延迟片或第一下延迟片可使用一四分之一波片与一二分之一波片替换。
本发明穿透式液晶显示装置的液晶层设置为光学弯曲补偿结构，使得该液晶分子在电压的作用下，可以在较短时间内旋转，提高液晶分子的响应速度，从而改善该穿透式液晶显示装置的响应特性。配合上光学补偿构造及下光学补偿构造的使用，能够对施加电压时，由于液晶分子并不完全垂直于基板排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该穿透式液晶显示装置的对比度及视角。

Claims (17)

1.一种穿透式液晶显示装置，其包括：一第一基板、一第二基板、一液晶层、一第一偏光片及一第二偏光片，该液晶层设置在该第一基板与该第二基板之间，该第一偏光片设置在第一基板的外表面，该第二偏光片设置在第二基板的外表面，其特征在于：该第一基板与第一偏光片之间设置一第一光学补偿构造，该第二基板与第二偏光片之间设置一第二光学补偿构造，该液晶层为光学弯曲补偿结构。
2.如权利要求1所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该液晶层为水平配向，其液晶分子预倾角为0度至15度。
3.如权利要求2所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一偏光板的吸收轴与液晶层配向方向的夹角大致为45度，该第二偏光板的吸收轴与第一偏光板吸收轴的夹角大致为90度。
4.如权利要求1所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一光学补偿构造包括一第一上补偿片及一第二上补偿片，该第一上补偿片、第二上补偿片及第一偏光板依次设置于第一基板之外表面，该第一上补偿片为混合C-板补偿片。
5.如权利要求4所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二光学补偿构造包括一第一下补偿片及一第二下补偿片，该第一下补偿片、第二下补偿片及第二偏光板依次设置于第二基板之外表面，该第一下补偿片为混合C-板补偿片。
6.如权利要求5所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二上补偿片为双轴补偿片，该第二下补偿片为C-板补偿片。
7.如权利要求6所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二上补偿片之慢轴与第二偏光板吸收轴之夹角为0度。
8.如权利要求5所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一光学补偿构造进一步包括一第三上补偿片，该第三上补偿片设置于该第二上补偿片与第一偏光板之间。
9.如权利要求8所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二光学补偿构造进一步包括一第三下补偿片，该第三下补偿片设置于该第二下补偿片与第二偏光板之间。
10.如权利要求9所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二上补偿片及第二下补偿片为C-板补偿片，该第三上补偿片及第三下补偿片为A-板补偿片。
11.如权利要求10所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第三上补偿片及第三下补偿片之慢轴均与第二偏光板吸收轴之夹角为0度。
12.如权利要求5所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一光学补偿构造还包括一第一上延迟片，该第一上延迟片设置于该第二上补偿片与第一偏光板之间。
13.如权利要求12所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二光学补偿构造进一步包括一第一下延迟片，该第一下延迟片设置于该第二下补偿片与第二偏光板之间。
14.如权利要求13所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第二上补偿片及第二下补偿片为C-板补偿片，该第一上延迟片及第一下延迟片为四分之一波片。
15.如权利要求14所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一上延迟片之慢轴与第一偏光板吸收轴之夹角为45度。第一下延迟片之慢轴与第一上延迟片慢轴之夹角为90度。
16.如权利要求15所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第一光学补偿构造进一步包括一第三上补偿片，该第三上补偿片设置在第一上延迟片及第一偏光板之间。
17.如权利要求16所述的穿透式液晶显示装置，其特征在于：该第三上补偿片为A-板补偿片，其慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为90度。
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