CN2862093Y

CN2862093Y - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN2862093Y
Application number: CN 200520119376
Authority: CN
Inventors: 姚怡安; 杨秋莲; 王品发
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2015-11-25

Abstract

本实用新型涉及一种液晶显示装置，其包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一公共电极、一像素电极、一第一上延迟片、一第一下延迟片、一第一偏光片及一第二偏光片，该液晶层夹在该第一基板与该第二基板之间，该公共电极设置在第一基板的内表面，该第一偏光片及第一上延迟片依次设置在第一基板的外表面，该像素电极设置在第二基板的内表面，该第二偏光片及第一下延迟片依次设置在第二基板的外表面，该像素电极、公共电极及夹在其中的液晶层构成一像素区域，该像素区域具一反射区域及一穿透区域，其中，该第一基板与第一上延迟片之间设置一第一上补偿片，该第二基板与第一下延迟片之间设置一第一下补偿片，该液晶层为光学弯曲补偿结构。

Description

液晶显示装置

【技术领域】

本实用新型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。

根据液晶显示装置所利用光源的不同，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的背面设置一背光源以实现图像显示，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的问题。

请参阅图1，一种现有技术液晶显示装置1包括两相对的透明上基板10与下基板20、一液晶层30夹在该上基板10与下基板20之间。

一公共电极41及一上配向膜51依次设置在该上基板10的内表面，一上延迟片81及一上偏光板91依次设置在该上基板10的外表面。一像素电极42及一下配向膜52依次设置在该下基板20的内表面，该像素电极42包括一透明电极43及一反射电极44，该透明电极43与反射电极44之间设置一钝化层60，其中该钝化层60及反射电极43具有一开口70。一下延迟片82及一下偏光板92依次设置在该下基板20的外表面。

该上延迟片81与下延迟片82为四分之一波片(λ/4)，配向膜51、52为水平配向(Homogeneous Alignment)，上偏光板91与下偏光板92的偏振方向互相垂直。反射电极44为高反射率的金属铝(Al)，公共电极41与透明电极43为透明导电材料如氧化铟锡(IndiumTin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。

该公共电极41、像素电极42及夹在其中的液晶层30构成一像素区域，该像素区域具有一反射区域及一穿透区域，与反射电极44对应的区域为反射区域，与开口70对应的区域为穿透区域。

液晶层30具有不同的厚度，位于反射区域的液晶层30厚度为d11，位于穿透区域的液晶层30厚度为d12，其中d12大约为d11的两倍。

反射区域的液晶层30的光学延迟为：

Δn*d₁₁＝λ/4

由于d12大约为d11的两倍，故穿透区域的液晶层30的光学延迟为：

Δn*d₁₂＝λ/2

其中Δn为液晶层30的双折射率，λ为光线的波长。

请一起参阅图2，为该液晶显示装置1的亮态与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排列，由于反射区域的液晶层30的光学延迟为λ/4，穿透区域的液晶层30的光学延迟为λ/2，所以该液晶显示装置1为亮态。施加电压时，液晶分子沿垂直于基板10、20的方向排列，液晶层30的光学延迟为0，故该液晶显示装置1为暗态。藉由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，由于配向膜51、52与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，配向膜51、52附近的液晶分子并不能完全沿垂直于基板10、20的方向排列，并且光线经过该液晶层30时，由于在反射区域及穿透区域的光程不同，存在光程差，所以产生光学延迟，使得该液晶显示装置1在暗态时存在漏光现象。请参阅图3，是现有技术液晶显示装置1的电压与穿透率的曲线图，当电压逐渐升高(达到5V时)，该液晶显示装置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，影响显示的正向对比。并且，该种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。

【实用新型内容】

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液晶显示装置。

一种液晶显示装置，其包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一公共电极、一像素电极、一第一上延迟片、一第一下延迟片、一第一偏光片及一第二偏光片，该液晶层夹在该第一基板与该第二基板之间，该公共电极设置在第一基板的内表面，该第一偏光片及第一上延迟片依次设置在第一基板的外表面，该像素电极设置在第二基板的内表面，该第二偏光片及第一下延迟片依次设置在第二基板的外表面，该像素电极、公共电极及夹在其中的液晶层构成一像素区域，该像素区域具一反射区域及一穿透区域，其中，该第一基板与第一上延迟片之间设置一第一上补偿片，该第二基板与第一下延迟片之间设置一第一下补偿片，该液晶层为光学弯曲补偿结构。

与现有技术相比，本实用新型的液晶显示装置具有如下优点：该液晶显示装置的液晶层设置为光学弯曲补偿(OpticalCompensation 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，从而改善该液晶显示装置的响应特性。配合第一上延迟片及第一下延迟片的使用，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是一种现有技术液晶显示装置的剖面示意图。

图2是图1中液晶显示装置的亮态与暗态下的液晶分子排列示意图。

图3是图1中液晶显示装置的穿透率与驱动电压关系曲线图。

图4是本实用新型液晶显示装置的结构示意图。

图5是本实用新型液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。

图6、13、20、27、34、41分别是该液晶显示装置第一至六实施方式使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。

图7、14、21、28、35、42分别是该液晶显示装置第一至六实施方式使用单波长光源(λ＝560nm)时，反射区域的对比度特性曲线示意图。

图8、15、22、29、36、43分别是该液晶显示装置第一至六实施方式于方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域的穿透率特性曲线示意图。

图9、16、23、30、37、44分别是该液晶显示装置第一至六实施方式于方位角为0度、不同外加电压下，反射区域的穿透率特性曲线示意图。

图10、17、24、31、38、45分别是该液晶显示装置第一至六实施方式于方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域的穿透率特性曲线示意图。

图11、18、25、32、39、46分别是该液晶显示装置第一至六实施方式于方位角为90度、不同外加电压下，反射区域的穿透率特性曲线示意图。

图12是本实用新型液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。

图19是本实用新型液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。

图26是本实用新型液晶显示装置第四实施方式的结构示意图。

图33是本实用新型液晶显示装置第五实施方式的结构示意图。

图40是本实用新型液晶显示装置第六实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图4，是本实用新型液晶显示装置的结构示意图。该液晶显示装置100包括一上基板110、一与上基板110相对设置的下基板120、一位在该两基板110、120之间的液晶层130。

一公共电极141及一上配向膜151依次设置在该上基板110的内表面，一上光学补偿片组合181及一上偏光板191依次设置在该上基板110的外表面。一像素电极142及一下配向膜152依次设置在该下基板120的内表面，该像素电极142包括一透明电极143及一反射电极144，该透明电极143与反射电极144之间设置一钝化层160，其中该钝化层160及反射电极143具有一开口170。一下光学补偿片组合182及一下偏光板192依次设置在该下基板120的外表面。

该公共电极141、像素电极142及夹在其中的液晶层130构成一像素区域，该像素区域具有一反射区域及一穿透区域，与反射电极144对应的区域为反射区域，与开口170对应的区域为穿透区域。

液晶层130具有不同的厚度，位于反射区域的液晶层130厚度小于位于穿透区域的液晶层130厚度。

该液晶层130包括多个正型液晶分子(未标示)。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 Alignment)，预倾角为0度至15度，使得液晶分子更易旋转。

该上偏光板191的吸收轴(Absorption Axis)与液晶层130配向方向的夹角大致为0度，该下偏光板192的吸收轴与上偏光板191吸收轴的夹角大致为90度。

反射电极144为高反射率的金属铝(Al)，公共电极141与透明电极143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5，是本实用新型液晶显示装置100第一实施方式的结构示意图。该液晶显示装置200的上光学补偿片组合281包括一第一上补偿片283、一第二上补偿片284及一第一上延迟片285，该第一上补偿片283、第二上补偿片284、第一上延迟片285及上偏光板291依次设置在上基板210的外表面。下光学补偿片组合282包括一第一下补偿片287、一第二下补偿片288及一第一下延迟片289，该第一下补偿片287、第二下补偿片288、第一下延迟片289及下偏光板292依次设置在下基板220的外表面。

该第一上补偿片283及第一下补偿片287为C-板补偿片，该C-板补偿片由单轴晶体制成，可补偿正向的对比度。该第二上补偿片284及第二下补偿片288为A-板补偿片，该A-板补偿片由单轴晶体制成，可补偿负向的对比度。该第一上延迟片285及第一下延迟片289为四分之一波片。

其中，该第二上补偿片284的慢轴(Slow Axis)与上偏光板291吸收轴的夹角为90度，该第一上延迟片285的慢轴与上偏光板291吸收轴的夹角为45度。该第二下补偿片288的慢轴与第二上补偿片284慢轴的夹角为0度，第一下延迟片289的慢轴与第一上延迟片285慢轴的夹角为90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的液晶分子则保持不动，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。

该液晶显示装置200配合使用第一上补偿片283、第二上补偿片284、第一上延迟片285与第一下补偿片287、第二下补偿片288、第一下延迟片289，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，提高该液晶显示装置的对比度，并同时提高视角。

请参阅图6、图7，分别是该液晶显示装置200使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域与反射区域的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、50、1000的曲线分布。从图中可知，该液晶显示装置的对比度及视角良好。

请参阅图8、图9，分别是该液晶显示装置200于方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域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，该液晶显示装置200在方位角为0度区域，无灰阶反转的现象发生。

该液晶显示装置200在方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图，请参阅图10、图11。从图中可知，该液晶显示装置200在方位角为90度区域，无灰阶反转的现象发生。因此，该液晶显示装置200具有较高穿透率。

请参阅图12，是本实用新型液晶显示装置100第二实施方式的结构示意图。该液晶显示装置300与液晶显示装置200不同之处在于：该上光学补偿片组合381进一步包括一第三上补偿片386，该第三上补偿片386设置在第一上延迟片385及上偏光板391之间。该第三上补偿片386为A-板补偿片，其慢轴与上偏光板391吸收轴的夹角为90度。

请参阅图13，是该液晶显示装置300使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。图14是反射区域的对比度特性曲线示意图。可知，该液晶显示装置300具有良好的对比度及视角。

请参阅图15、图16，分别是该液晶显示装置300在方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。图17、图18分别是方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。可知，因此，该液晶显示装置300无灰阶反转的现象发生。

请参阅图19，是本实用新型液晶显示装置100第三实施方式的结构示意图。该液晶显示装置400的上光学补偿片组合481包括一第一上补偿片483及一第一上延迟片485，该第一上补偿片483、第一上延迟片485及上偏光板491依次设置在上基板410的外表面。下光学补偿片组合482包括一第一下补偿片487及一第一下延迟片489，该第一下补偿片487、第一下延迟片489及下偏光板492依次设置在下基板420的外表面。

该第一上补偿片483及第一下补偿片487为双轴补偿片(BiaxialCompensation Film)，该双轴补偿片由双轴晶体制成。该第一上延迟片485及第一下延迟片489为四分之一波片。

其中，该第一上补偿片483的慢轴与上偏光板491吸收轴的夹角为90度，该第一上延迟片485的慢轴与上偏光板491吸收轴的夹角为45度。该第一下补偿片487的慢轴与第一上补偿片483慢轴的夹角为0度，第一下延迟片489的慢轴与第一上延迟片485慢轴的夹角为90度。

请参阅图20，是该液晶显示装置400使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。图21是反射区域的对比度特性曲线示意图。可知，该液晶显示装置400具有良好的对比度及视角。

请参阅图22、23，分别是该液晶显示装置400在方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。图24、图25分别是方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。可知，因此，该液晶显示装置400无灰阶反转的现象发生。

请参阅图26，是本实用新型液晶显示装置100第四实施方式的结构示意图。该液晶显示装置500与液晶显示装置400不同之处在于：该上光学补偿片组合581进一步包括一第三上补偿片586，该第三上补偿片586设置在第一上延迟片585及上偏光板591之间。该第三上补偿片586为A-板补偿片，其慢轴与上偏光板591吸收轴的夹角为90度。

请参阅图27，是该液晶显示装置500使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。图28是反射区域的对比度特性曲线示意图。可知，该液晶显示装置500具有良好的对比度及视角。

请参阅图29、图30，分别是该液晶显示装置500在方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。图31、图32分别是方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。可知，因此，该液晶显示装置500无灰阶反转的现象发生。

请参阅图33，是本实用新型液晶显示装置100第五实施方式的结构示意图。该液晶显示装置600的上光学补偿片组合681包括一第一上补偿片683、一第二上补偿片684及一第一上延迟片685，该第一上补偿片683、第二上补偿片684、第一上延迟片685及上偏光板691依次设置在上基板610的外表面。下光学补偿片组合682包括一第一下补偿片687、一第二下补偿片688及一第一下延迟片689，该第一下补偿片687、第二下补偿片688、第一下延迟片689及下偏光板692依次设置在下基板620的外表面。

该第一上补偿片683及第一下补偿片687为混合C-板补偿片(Hybrid C-plate Compensation Film)，该混合C-板补偿片由单轴晶体制成。该第二上补偿片684及第二下补偿片688为C-板补偿片。该第一上延迟片685及第一下延迟片689为四分之一波片。

其中，该第一上延迟片685的慢轴与上偏光板691吸收轴的夹角为45度。第一下延迟片689的慢轴与第一上延迟片685慢轴的夹角为90度。

请参阅图34，是该液晶显示装置600使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。图35是反射区域的对比度特性曲线示意图。可知，该液晶显示装置600具有良好的对比度及视角。

请参阅图36、图37，分别是该液晶显示装置600在方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。图38、图39分别是方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。可知，因此，该液晶显示装置600具有较高穿透率。

请参阅图40，是本实用新型液晶显示装置100第六实施方式的结构示意图。该液晶显示装置700与液晶显示装置600不同之处在于：该上光学补偿片组合781进一步包括一第二上补偿片786，该第二上补偿片786设置在第一上延迟片785及上偏光板791之间。该第二上补偿片786为A-板补偿片，其慢轴与上偏光板791吸收轴的夹角为90度。

请参阅图41，是该液晶显示装置700使用单波长光源(λ＝560nm)时，穿透区域的对比度特性曲线示意图。图42是反射区域的对比度特性曲线示意图。可知，该液晶显示装置700具有良好的对比度及视角。

请参阅图43、图44，分别是该液晶显示装置700在方位角为0度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。图45、图46是方位角为90度、不同外加电压下，穿透区域与反射区域的穿透率特性曲线示意图。可知，因此，该液晶显示装置700，无灰阶反转的现象发生。

本实用新型的各实施方式中，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。

本实用新型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，从而改善该液晶显示装置的响应特性。配合第一上延迟片及第一下延迟片的使用，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，提高该液晶显示装置的对比度及视角。

Claims

1.一种液晶显示装置，其包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一公共电极、一像素电极、一第一上延迟片、一第一下延迟片、一第一偏光片及一第二偏光片，该液晶层夹在该第一基板与该第二基板之间，该公共电极设置在第一基板的内表面，该第一偏光片及第一上延迟片依次设置在第一基板的外表面，该像素电极设置在第二基板的内表面，该第二偏光片及第一下延迟片依次设置在第二基板的外表面，该像素电极、公共电极及夹在其中的液晶层构成一像素区域，该像素区域具一反射区域及一穿透区域，其特征在于：该第一基板与第一上延迟片之间设置一第一上补偿片，该第二基板与第一下延迟片之间设置一第一下补偿片，该液晶层为光学弯曲补偿结构。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：位在反射区域的像素电极为反射电极，位在穿透区域的像素电极为穿透电极；该反射电极高于该穿透电极，使得位于反射区域的液晶层厚度少于位于穿透区域的液晶层厚度。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，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。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，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0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。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一上补偿片及第一下补偿片为双轴补偿片，该第一上延迟片及第一下延迟片为四分之一波片。

6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一上补偿片的慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为90度，该第一上延迟片的慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为45度；该第一下补偿片的慢轴与第一上补偿片慢轴的夹角为0度，第一下延迟片的慢轴与第一上延迟片慢轴的夹角为90度。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：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二偏光板之间。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，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。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第二上补偿片及一第二下补偿片，该第二上补偿片设置在第一上补偿片与第一上延迟片之间，该第二下补偿片设置在第一下补偿片与第一下延迟片之间。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一上补偿片及第一下补偿片为C-板补偿片，该第二上补偿片及第二下补偿片为A-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。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：该第二上补偿片的慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为90度，该第一上延迟片的慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为45度；该第二下补偿片的慢轴与第二上补偿片慢轴的夹角为0度，第一下延迟片的慢轴与第一上延迟片慢轴的夹角为90度。

12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于：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。

13.如权利要求12所述的液晶显示装置，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。

14.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一上补偿片及第一下补偿片为混合C-板补偿片，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所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一上延迟片的慢轴与第一偏光板吸收轴的夹角为45度。第一下延迟片的慢轴与第一上延迟片慢轴的夹角为90度。

16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于：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。