CN102944958B - 一种半透半反液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半透半反液晶显示装置，包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述第一基板和所述第二基板之间包括：透射区域和反射区域；所述透射区域和所述反射区域的液晶盒厚相等；所述第二基板上对应于透射区域的部分和对应于反射区域的部分,均设有像素电极和公共电极，所述像素电极和所述公共电极间隔设置；所述第一基板上对应于透射区域的部分设有一透明电极，所述透明电极上还设有一用于增强透射区域液晶盒内水平电场分量的覆盖层。本发明的方案可以实现光线通过透射区域和反射区域的相位延迟量的匹配，并最终达到半透半反的显示效果。

Description

一种半透半反液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器领域，特别是指一种半透半反液晶显示装置。

背景技术

根据采用光源类型的不同，液晶显示器可分为透射式、反射式和透反式。透反式显示器兼具透射式和反射式液晶显示器的优点，既可以在室内使用，也可以在室外使用。因此，它被广泛用于便携式移动电子产品的显示设备。

为了提升液晶显示器的显示质量，实现更高的对比度，更快的响应时间以及更宽的观看视角，具有快速应答特性的蓝相液晶材料逐渐受到重视，其中蓝相是一种介于各相同性态与胆甾相之间的一种液晶相，其存在的温度范围非常狭窄，大约只有1℃的温度区间。但是，近年来发现经过高分子稳定化以后的蓝相液晶存在温度范围会大大拓宽，基本可以满足作为液晶显示材料的使用温度范围。蓝相液晶显示器作为最具有潜能的下一代显示器，具有以下的革命性特征：（1）在不加电压的情况下，蓝相液晶是各相同性的，蓝相液晶显示器具有视野角大，暗态好的特点。（2）蓝相液晶显示器的理论响应时间可达到毫秒级以下，从而大大的提高了响应时间。（3）由于蓝相液晶的高分子稳定性，在不加电压的情况下是各相同性的，使得它不需要其他的各种液晶显示模式所必须的取向层，从而降低了制造成本，简化了制造工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种半透半反液晶显示装置，通过采用新的电极结构，可以实现透射区域和反射区域的光线通过液晶层的相位延迟量的相匹配，并最终达到半透半反的显示效果。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种半透半反液晶显示装置，包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述第一基板和所述第二基板之间包括：透射区域和反射区域；所述透射区域和所述反射区域的液晶盒厚相等；

所述第二基板上对应于透射区域的部分和对应于反射区域的部分均设有像素电极和公共电极，所述像素电极和所述公共电极间隔设置；

所述第一基板上对应于透射区域的部分设有一透明电极，所述透明电极上还设有一用于增强透射区域液晶盒内水平电场分量的覆盖层。

其中，所述透射区域的像素电极和公共电极间隔设置且间距相等，所述反射区域的像素电极和公共电极间隔设置且间距相等。

其中，所述覆盖层的厚度为第一预设值，所述透射区域的像素电极和公共电极的间距为第二预设值时，整个透射区域像素电极和公共电极之间的电场为强度均匀的水平电场。

其中，所述第一预设值的取值范围为：1.8微米~2.4微米。

其中，所述液晶层的液晶为正性液晶；

所述第一基板上还设有位于所述覆盖层上方，且对应于整个透射区域和反射区域的第一取向层；

所述第二基板上还设有位于对应于整个透射区域和反射区域的第二取向层。

其中，所述第一取向层和所述第二取向层的材料为使正性液晶竖直取向的聚酰亚胺材料。

其中，所述液晶层的液晶为蓝相液晶。

其中，第二基板上设置有对应于所述反射区域的的反射层。

其中，所述第二基板上还设置有对应于整个透射区域和反射区域并且覆盖所述反射层的绝缘层。

其中，所述第一基板上还设有第一偏振片，所述第二基板上还设有第二偏振片。

其中，所述覆盖层的材料为树脂材料。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过在第一基板上对应于透射区域的部分设有一透明电极；第二基板上对应于透射区域的部分和对应于反射区域的部分,均设有像素电极和公共电极，所述像素电极和所述公共电极间隔设置，所述透明电极上还设有一用于增强透射区域液晶盒内水平电场分量，同时吸收或者减小所述透明电极与所述像素电极之间的竖直电场的覆盖（OC）层。也就是说，整个透射区域采用新的电极结构，反射区域采用IPS模式的电极结构，从而可以实现透射区域和反射区域的光线通过液晶层的相位延迟量的匹配，最终实现半透半反的显示效果，且采用单盒厚的结构可简化工艺的难度。

附图说明

图1为本发明的一种单盒厚半透半反显示装置的实施例1不加电压时结构示意图；

图2为本发明的一种单盒厚半透半反显示装置的实施例1加电压时结构示意图；

图3是本发明提出的一种单盒厚半透半反显示装置的实施例2不加电压时结构示意图；

图4是本发明提出的一种单盒厚半透半反显示装置的实施例2加电压时结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1－图4所示，本发明的实施例提供一种半透半反液晶显示装置，包括：第一基板2（如彩膜基板）；与第一基板2相对设置的第二基板10（如阵列基板）；设置于第一基板2和第二基板10之间的液晶层5；第一基板2和第二基板10之间包括：透射区域和反射区域；所述透射区域和所述反射区域的液晶盒厚相等（即液晶层的厚度相等）；

其中，第二基板10上对应于透射区域的部分和对应于反射区域的部分,均设有像素电极和公共电极，所述像素电极和所述公共电极间隔设置；

第一基板2上对应于透射区域的部分设有一透明电极3（如透明导电薄膜ITO）；透明电极3上还设有一用于增强透射区域液晶盒内水平电场分量的覆盖（OC，Over Coater）层，该OC层同时还可以吸收或者减小透明电极与像素电极之间的竖直电场；所述第一基板2上与透明电极3以及OC层4对应的反射区域的部分，也布满OC层；其中，该OC采用树脂材料，最终保证透射区域和反射区域的液晶盒厚相等。

本发明的该实施例，通过在第一基板上对应于透射区域的部分采用新的电极结构设计，可以实现透射区域和反射区域的光线通过液晶层的相位延迟量的匹配，最终实现半透半反的显示效果，且采用单盒厚的结构可简化工艺的难度。

在本发明的第一实施列中，如图1和图2所示：

液晶层5的液晶为正性液晶；第一基板2上还设有位于OC层4上方，且对应于整个透射区域和反射区域的第一取向层11；第二基板10上还设有位于对应于整个透射区域和反射区域的第二取向层12；其中，第一取向层11和第二取向层12的材料为使正性液晶竖直取向的聚酰亚胺（以下简称PI）材料，如采用VA模式使正性液晶竖直取向的PI材料，不需要Rubbing（摩擦）工艺，直接依靠PI材料的作用使正性液晶分子的预倾角接近90°，也就是竖直取向。

反射区域的反射层8位于第二基板10的衬底基板中；该第二基板10上还设置对应于整个透射区域和反射区域并且覆盖反射层8的绝缘层13；可以将反射层8两边填平，使透射区域和反射区域的整体液晶盒厚相等。

所述第一基板2上还设有第一偏振片1，所述第二基板10上还设有第二偏振片9，使进入液晶层的光产生偏振态。

透射区域间隔设置的像素电极6和公共电极7之间的间距相等且均为d1，反射区域间隔设置的像素电极6和公共电极7之间的间距相等且均为d2；其中，d1可以等于d2，也可以小于d2；且该公共电极7可以是透明导电材料制成的透明电极。

如图1所示，当不加电时，当d1＝d2或者d1<d2时，透射区域和反射区域均没有电场，由于第一取向层11和第二取向层12的设置，使正性液晶层5中的液晶全部竖直取向，透射区域和反射区域的光线经过竖直取向的正性液晶层将不会产生相位延迟量。由于出射光线的偏振方向没有发生变化，所以将会被第一基板2上的第一偏振片1完全挡住，实现暗态的显示。

如图2所示，当加电时，d1＝d2或者d1<d2时，在透射区域，由于第一基板2上的透明电极以及OC层4的设置，增强了远离第二基板10上的电极位置处的电场强度，通过优化OC层的厚度，如1.8微米~2.4微米之间的任一值，且通过实验取得像素电极和公共电极之间的间距d1为第二预设值时，透射区域中整个液晶层中具有均匀的水平电场，由于该OC层4的设置，可以吸收或者阻挡该透明电极与第二基板10上的像素电极之间的垂直电场，并增强透射区域液晶盒内水平电场分量，这样能够在整个透射区的液晶盒内产生电场强度更加均匀的横向水平电场；该OC层4优选为树脂材料制作；

上述实验方法具体可以按照以下测试方法进行：

针对包含特定一种正性液晶的面板，确定OC层的厚度以及上述第二预设值的大小：首先，按照预先设定的几个值制造不同的测试面板，并且，这些测试面板中均填充一种正性液晶。其次，绘制这几个测试面板的透射区域和反射区域的V-T（电压-透过率）曲线特性，若一测试面板的透射区域和反射区域的曲线特性在误差范围内一致，则说明光线经过透射区域的相位延迟量大致为反射区的相位延迟量的2倍，那么该测试面板的OC层的厚度以及像素电极与公共电极之间的间距d1的大小就可以作为实际生产中的参考值。在本发明实施例中对上述值不加限定，而以实际生产中能够使得同一个像素区域的透射区域、反射区域的光线通过正性液晶层所产生的相位延迟量相匹配为准。

而反射区域中的电场则沿与第一基板2和第二基板10垂直的方向随着远离第二基板10上的电极而逐渐减弱。靠近第二基板10的液晶分子水平取向，而靠近第一基板2的液晶分子仍然竖直取向，但是，由于反射区的光将会两次通过液晶盒，所以反射区域的光线的实际光程会是单向光程的2倍。

若对偏振光的相位延迟量由液晶分子的水平方向的分量来决定：透射区域的光线通过液晶层产生的光程差为：△n1×dn，其中，△n1为透射区域的液晶的长轴的折射率与短轴的折射率的差，dn为光线经过液晶光程；

而反射区域光线通过液晶层产生的光程差为：△n2×dm，其中，△n2为反射区域的液晶的长轴的折射率与短轴的折射率的差，dm为光线经过液晶光程；

若要实现透反显示，需要光线通过透射区域的液晶的相位延迟量与光线通过反射区域的液晶的相位延迟量相匹配；

对于透射区域和反射区域来讲，若整个透射区域在水平电场的作用下液晶的△n是反射区域的2倍，即△n1/△n2＝2，透射区域光线通过液晶的光程是反射区域光线通过液晶的光程的一半，即dn＝dm/2；如整个液晶盒厚为d，dn＝d，dm＝2×单向光程＝2d，其中单向光程＝d，整体效果上看，△n1×dn＝△n2×dm；透射区域的液晶和反射区域的液晶的相位延迟量是相匹配的，并最终达到半透半反的显示效果。

在本发明的第二实施列中，如图3和图4所示，与上述第一实施例不同的是，所述液晶层5的液晶为蓝相液晶。

如图3所示，蓝相液晶在不加电时，呈各向同性态。入射光线经过各向同性态的蓝相液晶将不会产生相位延迟量。因此，可以省去第一取向层11和第二取向层12，简化制作工艺。

如图4所示，在透射区域，本发明采用新液晶模式的电极结构，在彩膜基板上设置透明电极（如ITO层），并在其表面增加一层OC层，这样能够在整个透射区的液晶盒内产生更加均匀的横向水平电场。

在反射区，本发明采用普通IPS模式的电极结构，电场强度由第二基板10至第一基板2会逐渐减小，因此会产生如图4所示的结果，靠近第二基板的蓝相液晶分子水平取向，而靠近第一基板2的液晶分子仍然呈各向同性态。

但是，由于反射区的光将会两次通过液晶盒，所以反射区域的光的实际路程是单向光程的2倍。可以通过优化OC层的厚度，来使透射区和反射区的光线通过液晶层产生的相位延迟量相同，就可以实现透射区和反射区的相位延迟量的匹配，并最终达到半透半反的显示效果。

本发明所采用的电极结构设计用一种简单的方法就可以实现半透半反的显示效果。采用单盒厚的结构可简化工艺的难度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半透半反液晶显示装置，包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述第一基板和所述第二基板之间包括：透射区域和反射区域；所述透射区域和所述反射区域的液晶盒厚相等；其特征在于，

所述第二基板上对应于透射区域的部分和对应于反射区域的部分均设有像素电极和公共电极，所述像素电极和所述公共电极间隔设置；

所述第一基板上对应于透射区域的部分设有一透明电极，所述透明电极上还设有一用于增强透射区域液晶盒内水平电场分量的覆盖层；

所述覆盖层的厚度为第一预设值，所述透射区域的像素电极和公共电极的间距为第二预设值时，整个透射区域像素电极和公共电极之间的电场为强度均匀的水平电场。

2.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述透射区域的像素电极和公共电极间隔设置且间距相等，所述反射区域的像素电极和公共电极间隔设置且间距相等。

3.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述第一预设值的取值范围为：1.8微米～2.4微米。

4.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述液晶层的液晶为正性液晶；

所述第一基板上在靠近所述液晶层的一侧还设有对应于整个透射区域和反射区域的第一取向层；

所述第二基板上在靠近所述液晶层的一侧还设有位于对应于整个透射区域和反射区域的第二取向层。

5.根据权利要求4所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层的材料为使正性液晶竖直取向的聚酰亚胺材料。

6.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述液晶层的液晶为蓝相液晶。

7.根据权利要求1-6所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述第二基板上设置有对应于所述反射区域的反射层。

8.根据权利要求7所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述第二基板上还设置有对应于反射区域和透射区域并且覆盖所述反射层的绝缘层。

9.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述第一基板上还设有第一偏振片，所述第二基板上还设有第二偏振片。

10.根据权利要求1所述的半透半反液晶显示装置，其特征在于，所述覆盖层的材料为树脂材料。