CN1979286A - 半穿透半反射式液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括：一第一基板，一与该第一基板相对设置的第二基板和一位于该第一基板与该第二基板之间的液晶层。一第一偏光板设置在该第一基板的一侧，且与该液晶层相对；一第二偏光板设置在该第二基板的一侧，且与该液晶层相对。一第一延迟片设置在该第一偏光板和第一基板之间，一第二延迟片设置在该第二偏光板和第二基板之间。其中，一第三延迟片设置在该第一延迟片和第一偏光板之间，一第四延迟片设置在该第二延迟片和第二偏光板之间。该半穿透半反射式液晶显示装置可进一步包括一盘状液晶分子膜设置在该第一延迟片和第一基板之间。该半穿透半反射式液晶显示装置具有高对比度，视角良好的特性。

Description

半穿透半反射式液晶显示装置
【技术领域】
本发明是关于一种液晶显示装置，特别是关于一种半穿透半反射式液晶显示装置。
【背景技术】
液晶显示装置因具有低辐射性、体积轻薄短小及耗电低等特点，所以在使用上日渐广泛，且随着相关技术的成熟及创新，其种类也日益繁多。
根据液晶显示装置所利用光源的不同，液晶显示装置可分为穿透式液晶显示装置与反射式液晶显示装置。穿透式液晶显示装置须在液晶显示面板背面设置一背光源来实现图像显示，但是，背光源的耗能约占整个穿透式液晶显示装置耗能的一半，所以穿透式液晶显示装置的耗能较大。反射式液晶显示装置能解决穿透式液晶显示装置耗能大的问题，但是在光线微弱的环境下很难实现图像显示。半穿透半反射式液晶显示装置能解决以上问题。
请参考图1，现有技术半穿透半反射式液晶显示装置1包括两相对设置的下基板11与上基板12、一液晶层13位于该下基板11与上基板12之间。一透明公共电极14及一配向层18依次设置在该上基板12的内表面，一上延迟片122及一上偏光板121依次设置在该上基板12的外表面。一透明电极17、一钝化层16、一反射电极15及一配向层19依次设置在该下基板11的内表面，其中该钝化层16及反射电极15具一开口151。一下延迟片112及一下偏光板111依次设置在该下基板11的外表面。
该上延迟片122和下延迟片112为四分之一波片(λ/4)，配向层18、19为水平配向(Homogeneous Alignment)，上偏光板121与下偏光板111的偏振方向互相垂直。反射电极15为高反射率的金属铝(Al)，透明公共电极14与透明电极17为透明导电材料如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。液晶层13具有不同的厚度，其中透明公共电极14与反射电极15间液晶层13的厚度为d11，透明公共电极14与透明电极17间液晶层13的厚度为d12，其中d12大约为d11的两倍。液晶层厚度为d11的区域为反射区域，液晶层厚度为d12的区域为穿透区域。
反射区域的液晶层13的光学延迟为：
Δn×d11＝λ/4
由于d12大约为d11的两倍，所以穿透区域的液晶层13的光学延迟为：
Δn×d12＝λ/2
其中Δn为液晶层13的双折射率，λ为光线的波长。
请参考图2，为半穿透半反射式液晶显示装置的亮态和暗态下的液晶分子排列示意图。未施加电压时液晶分子沿水平方向扭转排列，光线通过液晶层13时，其偏振方向受到扭转排列的液晶分子的扭转，可顺利通过上下偏光板121、111，所以该半穿透半反射式液晶显示装置1为亮态。由于反射区域的液晶层13的光学延迟为λ/4，穿透区域的液晶层13的光学延迟为λ/2，光线通过反射区域的液晶层13后因反射电极15的反射作用再次通过反射区域的液晶层13，其光程差与光线一次通过穿透区域的液晶层13一致。施加电压时液晶分子沿垂直于基板11、12的方向排列，光线通过液晶层13时，其偏振方向不发生改变，光线不可通过上偏光板121，所以该半穿透半反射式液晶显示装置1为暗态。液晶层13的相位延迟为0。通过施加不同值的电压可实现不同的灰阶显示。
但是，施加电压时，由于配向层18、19与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，配向层18、19附近的液晶分子并不能完全沿垂直于基板11、12的方向排列，使得该半穿透半反射式液晶显示装置1在暗态时存在漏光现象。
请参考图3，是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置1的驱动电压和穿透率的曲线图，当电压逐渐升高(达到5V时)，该半穿透半反射式液晶显示装置1的穿透率不为0，也就是说此时不能实现全黑，仍然有部份光线通过，无法实现暗态显示，从而影响其对比度及视角特性。
【发明内容】
为了克服现有技术中液晶显示装置对比度低及视角特性差的问题，本发明提供一种具高对比度及良好视角特性的半穿透半反射式液晶显示装置。
一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括：一第一基板，一与该第一基板相对设置的第二基板和一位于该第一基板与该第二基板之间的液晶层。一第一偏光板设置在该第一基板的一侧，且与该液晶层相对；一第二偏光板设置在该第二基板的一侧，且与该液晶层相对。一第一延迟片设置在该第一偏光板和第一基板之间，一第二延迟片设置在该第二偏光板和第二基板之间。其中，一第三延迟片设置在该第一延迟片和第一偏光板之间，一第四延迟片设置在该第二延迟片和第二偏光板之间。
该半穿透半反射式液晶显示装置可进一步包括一盘状液晶分子膜设置在该第一延迟片和第一基板之间。
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：该半穿透半反射式液晶显示装置的第一、第二、第三、第四延迟片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剩余光学相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的对比度。该半穿透半反射式液晶显示装置配合盘状液晶分子膜可进一步补偿不同视角下的对比度及色差，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的视角特性。
【附图说明】
图1是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的剖面示意图。
图2是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的亮态和暗态下的液晶分子排列示意图。
图3是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的穿透率和驱动电压关系曲线图。
图4是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的剖面示意图。
图5是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的反射区域的运作示意图。
图6是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的穿透区域的运作示意图。
图7是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的剖面示意图。
【具体实施方式】
请参考图4，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。该半穿透半反射式液晶显示装置200包括一第一基板220、一与第一基板220相对设置的第二基板210和一位于该第一、第二基板220、210之间的液晶层230；一设置在该液晶层230和该第一基板220之间的第一配向层225，一设置在该液晶层230和该第二基板210之间的第二配向层215。
其中，该液晶层230的液晶分子预倾角为0°～15°，该第一配向层225和该第二配向层215均为水平配向，且第一配向层225的摩擦方向与第二配向层215的摩擦方向平行。
该第一基板220的外侧表面依次设置一盘状液晶分子膜221、一第一延迟片222、一第三延迟片223和一第一偏光板224。该第二基板210的外侧表面依次设置一第二延迟片212、一第四延迟片213和一第二偏光板214。
该盘状液晶分子膜221的分子排列方向平行于第一、第二配向层225、215的摩擦方向。该盘状液晶分子膜221邻近第一基板220的分子预倾角θDLC为0°≤θDLC ≤45°，该盘状液晶分子膜221邻近第一延迟片222的分子预倾角θDLC为45°≤θDLC≤90°。
该第一延迟片222和第二延迟片212为四分之一波片，该第三延迟片223和第四延迟片213为二分之一波片。其中，该第三延迟片223的慢轴与第一偏光板224的穿透轴具一夹角θ1，该第一延迟片222的慢轴与第一偏光板224的穿透轴的夹角为2θ1±45°。该第四延迟片213的慢轴与该第二偏光板214的穿透轴具一夹角θ2，该第二延迟片212的慢轴与第二偏光板214的穿透轴的夹角为2θ2±45 °。
该第一偏光板224的穿透轴与该第二偏光板214的穿透轴垂直，当θ1＝θ2时，第一延迟片222的慢轴与第二延迟片212的慢轴垂直，第三延迟片223的慢轴与第四延迟片213的慢轴垂直。
一公共电极226设置在该第一基板220的内表面。该公共电极226为透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
一像素电极216和一钝化层219设置在该第二基板210的内表面，该像素电极216包括一反射电极217和一穿透电极218。当施加电压时，像素电极216和该公共电极226之间产生一垂直于第一、第二基板220、210的电场来控制液晶分子的偏转，用来显示图像。该反射电极217为具高反射率的金属材料，如铝，该穿透电极218为透明导电材料，如氧化铟锡，氧化铟锌。
该像素电极216、公共电极226和位于其中的液晶层230构成一像素区域。其中，与反射电极217所对应的像素区域为反射区域，与穿透电极218所对应的像素区域为穿透区域。外界环境光通过反射区域的液晶层230后通过反射电极217的反射作用再次通过反射区域的液晶层230而实现图像显示。其中，穿透区域液晶层的延迟为130nm～350nm，反射区域液晶层的延迟为65nm～175nm。
请参考图5，是该半穿透半反射式液晶显示装置200反射区域的运作示意图。未加电压时，外部环境光经过第一偏光板224后转变成偏振方向与第一偏光板224的穿透轴平行的线偏振光，该偏振光经过第三延迟片之后，偏振方向转过2θ角，仍为线偏振光。因第一延迟片222的慢轴与第一偏光板224的穿透轴成2θ+45°夹角，所以自第三延迟片223出射的线偏振光通过第一延迟片222后转变为圆偏振光。未施加电压时液晶层230的液晶分子沿水平方向排列，反射区域液晶层230的光学延迟为λ/4，圆偏振光通过液晶层230后由反射电极217反射并再次经过液晶层230，圆偏振光两次通过液晶层230的光学作用相当于二分之一波片，所以，圆偏振光通过液晶层230后转变为旋转方向相反的圆偏振光。该圆偏振光通过第一延迟片222后转变成偏振方向与第三延迟片223的慢轴成θ角的线偏振光，该线偏振光经过第三延迟片223后偏振方向顺时针转过2θ角，与第一偏光板224的穿透轴方向平行并能通过该第一偏光板224，此时该半穿透半反射式液晶显示器200显示亮态。
施加电压时，液晶分子沿垂直于第一、第二基板220、210的方向排列，使液晶层230的相位延迟为零，圆偏振光通过液晶层230后由反射电极217反射并再次经过液晶层230后偏振状态不发生改变，该圆偏振光通过第一延迟片222后转变为线偏振光，该线偏振光的偏振方向与第一偏光板224的穿透轴成90°+2θ角，该线偏振光通过第三延迟片223后，其偏振方向与第一偏光板224的穿透轴成90°角，与第一偏光板224的穿透轴垂直，所以，光线不能通过第一偏光板224，该半穿透半反射式液晶显示器200显示暗态。
请参考图6，是该半穿透半反射式液晶显示器200穿透区域的运作示意图。穿透区域的运作过程与反射区域的运作过程大致相同，穿透区域的液晶层230的光学延迟为λ/2，所以，效果与光线两次通过反射区域的液晶层230相同。
由于第一、第二、第三、第四延迟片222、212、223、213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剩余光学相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该半穿透半反射式液晶显示装置200的对比度。且盘状液晶分子膜221可补偿不同视角下的对比度及色差，提高该半穿透半反射式液晶显示装置200的视角特性。
请参考图7，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。该液晶显示装置300与第一实施方式的液晶显示装置200的区别在于：该液晶显示装置300进一步设置有另一盘状液晶分子膜311，该盘状液晶分子膜311设置于第二延迟片312与第二基板310之间。
该盘状液晶分子膜311的分子排列方向平行于第一、第二配向层325、315的摩擦方向。该盘状液晶分子膜311邻近第二基板310的分子预倾角θDLC为0°≤θDLC≤45°，该盘状液晶分子膜311邻近第二延迟片312的分子预倾角θDLC为45°≤θDLC≤90°。

Claims (10)

1.一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括：一第一基板，一与该第一基板相对设置的第二基板和一位于该第一基板与该第二基板之间的液晶层；一第一偏光板设置在该第一基板的一侧，且与该液晶层相对；一第二偏光板设置在该第二基板的一侧，且与该液晶层相对；一第一延迟片设置在该第一偏光板和第一基板之间；一第二延迟片设置在该第二偏光板和第二基板之间；其特征在于：其进一步包括一第三延迟片设置在该第一延迟片和第一偏光板之间，一第四延迟片设置在该第二延迟片和第二偏光板之间。
2.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：其进一步包括一盘状液晶分子膜设置在该第一延迟片和第一基板之间。
3.如权利要求2所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一设置在该液晶层和该第一基板之间的第一配向层，一设置在该液晶层和该第二基板之间的第二配向层，该第一配向层摩擦方向与该第二配向层摩擦方向平行。
4.如权利要求3所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该盘状液晶分子膜的分子排列方向平行于第一、第二配向层的摩擦方向，该盘状液晶分子膜邻近第一基板的分子预倾角θDLC为0°≤θDLC≤45°，该盘状液晶分子膜邻近第一延迟片的分子预倾角θDLC为45°≤θDLC≤90°。
5.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：第一、第二延迟片为四分之一波片，第三、第四延迟片为二分之一波片。
6.如权利要求5所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：第一偏光板的穿透轴与第三延迟片的慢轴具一夹角θ1，第一延迟片的慢轴与第一偏光板的穿透轴的夹角为2θ1±45°，第二偏光板的穿透轴与第四延迟片的慢轴具一夹角θ2，第二延迟片的慢轴与第二偏光板的穿透轴的夹角为2θ2±45 °。
7.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：其进一步包括一公共电极设置在第一基板的内表面，一像素电极设置在第二基板的内表面，该像素电极、公共电极及位于其中的液晶层形成一像素区域，该像素区域具一穿透区域及一反射区域，该穿透区域液晶层的延迟为130nm～350nm，该反射区域液晶层的延迟为65nm～175nm。
8.如权利要求7所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该像素电极包括一反射电极及一穿透电极，该反射电极为具高反射率的金属电极，该穿透电极为透明导电电极。
9.如权利要求2所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：其进一步包括另一盘状液晶分子膜设置在该第二延迟片与第二基板之间。
10.如权利要求9所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于：该盘状液晶分子膜的分子排列方向平行于第一、第二配向层的摩擦方向，该盘状液晶分子膜邻近第二基板的分子预倾角θDLC为0°≤θDLC≤45°，该盘状液晶分子膜邻近第二延迟片的分子预倾角θDLC为45°≤θDLC≤90°。
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