CN202929334U - 蓝相液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓝相液晶显示装置，涉及显示技术领域，该显示装置包括：第二基板、反射光线的第一基板及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，所述第一基板上设有第一电极，所述第二基板上设有偏振片和透明的第二电极，所述第一基板和所述第二基板之间还设有若干延伸成条状的反射部，所述若干反射部使得从第二基板入射的入射光线经一反射部反射后的光线垂直于所述入射光线，再经另一反射部反射后的光线平行于所述入射光线射向所述第一电极，经所述第一基板反射后，光线按原路返回射向所述第二基板，且所述偏振片的透过轴方向与所述反射部的延伸方向斜交。本实用新型实现了采用垂直电场驱动蓝相液晶显示装置。

Description

蓝相液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种蓝相液晶显示装置。

背景技术

蓝相液晶是液晶中的一个特殊相态，在不加电压时可等效认为呈球形，各向同性，不会对通过的光产生光程差；加电压时可等效认为被拉伸成椭球状，且长轴与电场方向一致，各向异性，根据双折射原理（克尔效应），会使通过的光产生光程差。蓝相液晶具有以下优点：

1、响应速度快（小于1ms），可以省去彩膜，实现场序色控；

2、可直接利用电场诱导双折射原理实现显示，不需取向层和摩擦处理；

3、在不加电时蓝相液晶各向同性，暗态无漏光，视角宽。因此，蓝相液晶是一种有前景的液晶显示材料。

因为显示器的光都是垂直经过液晶盒的，如果要使光产生双折射，就必须将蓝相液晶横向拉伸，所以现有的蓝相液晶显示装置的驱动方式基本上都是使用横向电场，例如平面转换（In-Plane Switching，IPS）模式，蓝相液晶在位于同一平面的像素电极和公共电极附近被驱动拉伸而产生各向异性。由于液晶显示装置横向的长、宽尺寸要比其厚度大很多倍，且横向电场无法渗透到整个液晶层，因此横向电场驱动需要很大的驱动电压，所以现有的蓝相液晶显示装置存在驱动电压过高的技术难点。

目前采用蓝相液晶的液晶显示面板无法采用垂直电场的原因是：液晶显示面板施加电压后，在液晶显示面板的阵列基板上的像素电极和对置基板上的公共电极之间所形成的垂直电场的作用下，蓝相液晶将在垂直方向上被拉伸，而偏振光通过该垂直方向拉伸的蓝相液晶后，其并没有相位的改变，偏振光通过蓝相液晶后的偏振状态与蓝相液晶显示面板未施加电压的情况相同，又由于液晶显示面板的上、下偏振片的吸收轴相互垂直，背光源发出的光线无法通过液晶显示面板，从而无法得到液晶显示面板的亮态，因此，不能仅通过这样的垂直电场来实现蓝相液晶显示面板的各灰阶的显示。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：如何实现垂直电场驱动的蓝相液晶显示装置。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种蓝相液晶显示装置，包括：第二基板、反射光线的第一基板及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，所述第一基板上设有第一电极，所述第二基板上设有偏振片和透明的第二电极，所述第一基板和所述第二基板之间还设有若干延伸成条状的反射部，所述若干反射部使得从第二基板入射的入射光线经一反射部反射后的光线垂直于所述入射光线，再经另一反射部反射后的光线平行于所述入射光线射向所述第一基板，经所述第一基板反射后，光线按原路返回射向所述第二基板，且所述偏振片的透过轴方向与所述反射部的延伸方向斜交。

其中，每个所述反射部上设置有两个反射面：第一反射面和第二反射面，相邻两个反射部中，第一反射部的第二反射面与第二反射部的第一反射面平行，且与所述第一基板成45°或135°角。

其中，所述反射部的截面为等腰直角三角形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面，相邻的两反射部中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与所述第一基板贴合，另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与所述第二基板贴合。

其中，所述相邻的两反射部中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在第一基板上，另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在所述第二基板上。

其中，所述蓝相液晶层的厚度与等腰三角形的以斜边为底的高的高度相等。

其中，所述若干反射部在所述第一基板所在的平面上的投影彼此相接。

其中，所述反射部的截面为等腰梯形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面。

其中，所述反射部的截面为平行四边形，所述平行四边形的两个相对的边分别设置在所述第一基板和所述第二基板上，另外两个相对的边分别为第一反射面和第二反射面。

其中，所述第一电极由反光材料制成。

其中，所述偏振片的透过轴与所述反射部的延伸方向之间的夹角为45°。

（三）有益效果

本实用新型采用第二电极和反射性第一电极提供垂直电场，在蓝相液晶层设置反射部，第一电极提供垂直电场的同时可以反射光线，光线在反射部之间反射，蓝相液晶在垂直电场作用下拉伸，折射率产生各向异性，光线在水平方向上经过蓝相液晶，蓝相液晶改变光的偏振态，实现了通过控制产生垂直电场的电压来驱动蓝相液晶显示装置显示的目的，而且本实用新型中，光线横向穿过蓝相液晶时光程一致，相位延迟得以保证，从而可以可靠地实现反射式显示模式。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种蓝相液晶显示装置亮态时的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的一种蓝相液晶显示装置暗态时的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的另一种蓝相液晶显示装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的又一种蓝相液晶显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实施例的蓝相液晶显示装置100如图1所示，包括：第一基板、第二基板及位于第一基板和第二基板之间的蓝相液晶层。其中，第一基板可以反射光线，其由下到上依次包括：阵列基板101、第一电极102（通常为像素电极，且优选地由反光材料制成）和绝缘层103。第二基板由上到下依次包括：偏振片107、彩膜106（也可以不用彩膜）、第二电极105（通常为公共电极）和绝缘层104。若干蓝相液晶108形成蓝相液晶层。

为了实现垂直电场驱动蓝相液晶分子，本实施例中，在第一基板和第二基板之间还设置有若干延伸成条状的反射部109（即横截面为一定形状的条状），且从垂直于基板的方向上看，反射部109的延伸方向与偏振片107的透过轴方向斜交（即不垂直且不平行）。第一基板上可以单独制作反射层以反射光线，为节省材料和工序，本实施例中，将第一电极102设为反射式电极，即第一电极102的表面涂有反射材料或本身采用反射性导电材料制作。若干反射部109使得从第二基板入射的入射光线经一反射部109反射后的光线垂直于入射光线，再经另一反射部109反射后的光线平行于入射光线射向第一电极102，经第一电极102反射后，光线按原路返回射向第二基板。

本实施例的反射部109的截面为等腰直角三角形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面，相邻的两反射部109中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与第一基板贴合，另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与所述第二基板贴合，即相邻两个反射部109正反交替地设置在第一基板和第二基板之间。而且，优选地，从垂直于基板的方向上看，偏振片107的透过轴方向与反射部109的延伸方向之间的夹角为45°。

为了方便制作，相邻的两反射部109中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在第一基板上，反射部109与第一基板一体形成。另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在所述第二基板上，反射部109与第二基板一体形成。

进一步地，为了达到更好的显示效果，若干反射部109在第一基板所在的平面上的投影彼此相邻接，使从第二基板垂直入射的环境光都能经过反射部109的反射面的反射。而且蓝相液晶层的厚度与等腰三角形的以斜边为底的高相等，这样不会有光线经一个反射部109反射后被反射到与其间隔的反射部109上。

由于反射部109的截面为等腰直角三角形，等腰直角三角形的斜边所在的面平行于第一基板，因此，两腰所在的面分别与第一基板呈45°和135°夹角。当环境光从第二基板射向蓝相液晶显示装置100时，在一个反射部109的一个反射面进行第一次反射，之后水平经过蓝相液晶层射入相邻的反射部的一个反射面进行第二次反射，被第一基板上的第一电极102反射后原路逆向射向第二基板。通过在第一基板和第二基板上施加电压，第一基板和第二基板之间形成垂直电场，蓝相液晶108在垂直电场作用下拉伸，折射率产生各向异性，从而控制蓝相液晶显示装置100的明暗状态，其亮态时的示意图如图1所示，暗态时的示意图如图2所示。具体工作原理如下（以下均以偏振片的透过轴为45°进行说明）：

如图1所示，为本实施例的蓝相液晶显示装置100在不加电时的截面示意图。蓝相液晶108此时是各向同性，不会造成光的相位延迟，光线垂直穿过或者水平穿过时均不改变光的偏振态。环境光从第二基板垂直射向该蓝相液晶显示装置100，经过偏振片时成为45°线性偏振光；再继续经过彩膜106、第二电极105和绝缘层104，垂直进入各向同性的蓝相液晶盒后光的相位不发生改变。当光线被某一反射部109的第二反射面反射后传播方向变为与第一基板平行，即水平方向，偏振态仍为45°，从而水平传播经过各向同性的蓝相液晶108；射到相邻反射部109的第一反射面时偏振态不发生改变，但是传播方向改变90°，即沿垂直第一基板方向传播。当光线照射到在第一基板的第一电极102上时，环境光再次被反射从而沿上述光路返回射向第二基板，照射到第二基板的偏振片107上，由于光在传输过程中，始终为45°的线性偏振光，正好从偏振片107透过，因此蓝相液晶显示装置100呈亮态。

如图2所示，为本实施例的蓝相液晶显示装置100在加电时的截面示意图。蓝相液晶108此时是各向异性，且处于垂直拉伸状态。环境光从第二基板垂直射向蓝相液晶显示装置100，经过偏振片107时成为45°线性偏振光。再继续经过彩膜106、第二电极105和绝缘层104，该线性偏振光垂直进入液晶盒时，蓝相液晶108处于垂直拉伸态，从而不改变光的偏振态，直到被某一反射部109的第二反射面反射，光线将水平传播，线性偏振光以45°夹角经过各向异性的蓝相液晶108，将产生光程差Δnd（Δn为此时蓝相液晶的折射率差，d为两个反射部之间的水平距离）。根据克尔效应：Δn=λKE²，λ为入射光波长，K为克尔常数，E为电场强度，E在数值等于上下电极电压U除以液晶盒厚h。比如当Δnd=λ/4时，光的相位改变π/2，45°偏振光成为左旋圆偏振光。该左旋圆偏振光在照射到相邻反射部109的第一反射面时再被反射成为右旋圆偏振光，且传播方向改变90°垂直射向第一基板，在第一基板的第一电极102上再次被反射后右旋圆偏振光变左旋圆偏振光，传播方向改为垂直向上。如前所述的原理，再次经过该相邻反射部109的第一反射面→λ/4延迟的液晶→该反射部109的第二反射面，使光成为135°线性偏振光，正好被偏振片107完全吸收，无法出射，因此蓝相液晶显示装置100呈暗态。

通过控制第一电极102和第二电极105之间的电压来获得不同的场强，蓝相液晶108对光的相位也就有不同的改变，由此得到一系列灰阶。如上所述，Δnd=λ/4时光完全吸收，为最暗态。

本实施例采用第二电极105和第一电极102提供垂直电场，在蓝相液晶层设置反射部109，第一电极102提供垂直电场的同时可以反射光线，光线在反射部109之间反射，蓝相液晶108在垂直电场作用下拉伸，折射率产生各向异性，光线经过蓝相液晶108，蓝相液晶108改变光的偏振态，因此实现了通过控制产生垂直电场的电压来驱动蓝相液晶显示装置100显示的目的。

以上实施例是本实用新型优选的实施例，本实用新型并不限于上述实施例，只要保证每个反射部上设置有两个反射面（第一反射面和第二反射面），相邻两个反射部中，第一反射部的第二反射面与第二反射部的第一反射面平行，且与所述第一基板成45°或135°角即可。例如：实施例1中的等腰直角三角形可以换成平行四边形，如图3所示，反射部的截面为平行四边形，平行四边形的两个相对的边分别设置在所述第一基板和所述第二基板上，另外两个相对的边分别为第一反射面和第二反射面。实施例1中的等腰直角三角形也可以换成底角为45°的等腰梯形，如图4所示，反射部的截面为等腰梯形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种蓝相液晶显示装置，包括：第二基板、反射光线的第一基板及位于所述第一基板和所述第二基板之间的蓝相液晶层，其特征在于，所述第一基板上设有第一电极，所述第二基板上设有偏振片和透明的第二电极，所述第一基板和所述第二基板之间还设有若干延伸成条状的反射部，所述若干反射部使得从第二基板入射的入射光线经一反射部反射后的光线垂直于所述入射光线，再经另一反射部反射后的光线平行于所述入射光线射向所述第一基板，经所述第一基板反射后，光线按原路返回射向所述第二基板，且所述偏振片的透过轴方向与所述反射部的延伸方向斜交。

2.如权利要求1所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，每个所述反射部上设置有两个反射面：第一反射面和第二反射面，相邻两个反射部中，第一反射部的第二反射面与第二反射部的第一反射面平行，且与所述第一基板成45°或135°角。

3.如权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述反射部的截面为等腰直角三角形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面，相邻的两反射部中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与所述第一基板贴合，另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面与所述第二基板贴合。

4.如权利要求3所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述相邻的两反射部中，其中一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在第一基板上，另一个的等腰直角三角形的斜边所在的面设置在所述第二基板上。

5.如权利要求3所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述蓝相液晶层的厚度与等腰三角形的以斜边为底的高的高度相等。

6.如权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述若干反射部在所述第一基板所在的平面上的投影彼此相接。

7.如权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述反射部的截面为等腰梯形，两腰所在的面分别为第一反射面和第二反射面。

8.如权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述反射部的截面为平行四边形，所述平行四边形的两个相对的边分别设置在所述第一基板和所述第二基板上，另外两个相对的边分别为第一反射面和第二反射面。

9.如权利要求1所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述第一电极由反光材料制成。

10.如权利要求1~9中任一项所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片的透过轴与所述反射部的延伸方向之间的夹角为45°。

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