CN101846840B - 一种透反式液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透反式液晶显示器，涉及显示技术，能够解决透反式液晶显示器中透射区和反射区的液晶层厚度不一致造成对比度下降的问题。本发明透反式液晶显示器包括：相对设置的彩膜基板和阵列基板；阵列基板与彩膜基板上正对的面上设有透明电极和反射层，透明电极所正对的区域为液晶显示器的透射区，反射层所正对的区域为液晶显示器的反射区；透射区和反射区中液晶层的厚度相同；所述透射区采用常白模式，所述反射区采用低扭曲向列型常白模式。本发明适用于液晶显示器的制造。

Description

一种透反式液晶显示器

技术领域

本发明涉及显示技术，特别是涉及一种透反式液晶显示器。

背景技术

液晶显示器(LCD)具有很多优点，例如，与纯平显示器(CRT)相比较薄，并且功耗较低。因此，液晶显示器在很多领域内已经替代了纯平显示器。

根据使用光源是内部光源还是外部光源，将液晶显示器分为透射式和反射式两种。透射式液晶显示器的液晶显示面板本身并不发光，而是以背光源作为光照部分。背光源通常设置在透射式液晶显示面板的背面或一侧，来自背光源的光根据液晶分子的排列显示图像，通常透射式液晶显示器的背光源将消耗液晶显示器总能耗的50％或以上。对于户外使用的液晶显示器或者是便携式的液晶显示器，通常采用反射式液晶显示面板，这种液晶显示器在阵列基板或彩膜基板上形成有反射器，用于反射环境光。当环境光线不足时，反射式液晶显示器的可见度很差。

既能够实现透射模式显示又能够实现反射模式显示的液晶显示器称为透反式液晶显示器。透反式液晶显示器既可以利用内部光源又可以利用外部光源，所以功耗较低。

传统的透反式液晶显示器适用于常白模式，即不提供电信号时，显示面板上呈现为亮态。如图1所示，为传统的透反式液晶显示器的结构示意图。在彩膜基板11和阵列基板12之间为液晶层，彩膜基板11和阵列基板12的外侧各设置有一偏振片141和142。其中，间隔物17和反射层16所在的左侧区域为反射区，透明电极15所在的右侧区域为透射区。可见，为了实现透反式液晶显示，传统的方法为采用双盒厚的方式，即为了在透射区域和反射区域获得相同的光程差Δnd，反射区的盒厚为透射区盒厚的一半，因此需要额外的间隔物17把反射层加高以满足液晶盒的盒厚要求。其中，Δn＝n_e-n_o，其中n_e和n_o分别为液晶层双折射现象中的寻常光折射率和非常光折射率，d为液晶层的厚度。对于传统的透反式液晶显示器，由于透射区和反射区连接区域液晶的排列不规则会造成对比度下降。

发明内容

本发明提供一种透反式液晶显示器，能够解决传统的透反式液晶显示器由于透射区和反射区连接区域液晶的排列不规则造成对比度下降的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种透反式液晶显示器，包括：

相对设置的彩膜基板和阵列基板，在所述彩膜基板和阵列基板相背离的外侧面上分别设有偏振片，所述偏振片的偏振方向之间的夹角为90°；所述阵列基板与所述彩膜基板正对的面上设有透明电极和反射层，所述透明电极所正对的区域为所述液晶显示器的透射区，所述反射层所正对的区域为所述液晶显示器的反射区。并且，所述透射区和反射区中液晶层的厚度相同；所述透射区采用常白模式，所述反射区采用低扭曲向列型常白模式。

本发明提供的透反式液晶显示器，由于透射区和反射区中液晶层的厚度相同，透射区采用常白模式，反射区采用低扭曲向列型常白模式，能够使得投射区和反射区在不加电时均为亮态，在加电时均为暗态，在液晶显示器中实现透反式的结合，在进行图像显示时能够提高画面的对比度，从而提高画面的显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统透反式液晶显示器的示意图；

图2为本发明的实施例透反式液晶显示器的示意图；

图3为低扭曲向列型液晶盒的poincaré球示意图；

图4为本发明的实施例透明电极和反射层的一种间隔布置方式的示意图；

图5为本发明的实施例透明电极和反射层的另一种间隔布置方式的示意图；

图6为本发明的实施例在单一像素单元内布置透明电极和反射层的示意图。

11，彩膜基板；12，阵列基板；13，液晶层；141，142，偏振片；15，透明电极；16，反射层；17，间隔物。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例透反式液晶显示器进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的实施例一种透反式液晶显示器，包括：相对设置的彩膜基板11和阵列基板12，在所述彩膜基板11和阵列基板12相背离的外侧面上分别设有偏振片141和142，偏振片141和142的偏振方向之间的夹角为90°；所述阵列基板12上与彩膜基板11正对的面上设有透明电极15和反射层16，所述透明电极15所正对的区域为所述液晶显示器的透射区，所述反射层16所正对的区域为所述液晶显示器的反射区。其中，所述透射区和反射区中液晶层13的厚度相同。透射区采用常白模式，反射区采用SBTN(Sub-Twisted Nematic，低扭曲向列型)常白模式。

本发明的实施例透反式液晶显示器，由于透射区和反射区中液晶层的厚度相同，并且透射区采用常白模式，反射区采用SBTN常白模式，能够在液晶显示器中实现透反式的结合，在进行图像显示时能够提高画面的对比度，从而提高画面的显示质量。

在上述实施例的基础上，透射区和反射区的面积相等为本发明的实施例的一种优选方式。现举例透射区采用TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)常白模式对本发明的实现原理进行说明。TN常白模式的液晶显示器中，液晶层的扭曲角为90°。

如图2所示，当液晶层上未施加电压时，从偏振片142进入透射区的光线成为线偏振光，由于阵列基板12与彩膜基板11上的取向膜(图中未示出)的作用，所述线偏振光在液晶层13中旋转90°正好可以从偏振器141射出，因此液晶显示面板表现为亮态。对于透反式液晶显示器来说，透射区和反射区在不加电或加电时应当有同样的亮态或暗态。

当液晶层上未施加电压时，从偏振片141进入反射区的线偏振光到达反射层16时仍为线偏振光，被反射层16反射后偏振状态保持不变，第二次通过液晶层后光线的偏振状态与进入液晶层时一致，能够从偏振片141出射，所以液晶显示面板表现为亮态。

反射区液晶层采用53°扭曲角时，反射层能够获得最大的反射率。以下将具体说明本发明的实施例中的反射区在采用53°SBTN型液晶显示模式的原理。以下所介绍的内容可以参考王新久著、科学出版社出版的《液晶光学和液晶显示》一书。

TN型液晶盒的重要参数包括：液晶扭曲角φ，液晶的双折射Δn，盒厚d等。

TN型液晶显示器中反射层16的反射率R表示为：

$R=1-{\left[\frac{2\mathrm{\α}}{1+{\mathrm{\α}}^2}{\mathrm{Sin}}^2\left(\mathrm{\φ}\sqrt{1+{\mathrm{\α}}^2}\right)\right]}^2---\left(1\right)$

其中， $\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\φ}}\·\frac{\mathrm{\Δnd}}{\mathrm{\λ}}---\left(2\right)$

λ是入射光束的波长。

当 $\mathrm{\Δnd}=\mathrm{\λ}\sqrt{m^2-{\left(\frac{\mathrm{\φ}}{\mathrm{\π}}\right)}^2},$ (m＝1，2，3......)时，反射率R最大。

由(1)(2)、以及反射率最大的条件，可以推知：

若φ＝53°时，Δnd＝0.50μm时，反射层16的反射率在不加电状态下最大。而φ＝53°时，Δnd＝0.50μm即为一种SBTN型液晶显示。

如图3所示，还可以用poincaré(彭加莱)球来说明53°SBTN型液晶盒的工作原理。图中曲线A和B分别表示不加电压时液晶指向矢的变化和光线偏振态的变化。对于表示光线偏振态的点来说，在poincaré球上落在赤道的点表明光线为线偏振光，落在圆心上的点表明光线为圆偏振光。从偏振片141进入液晶层的光线非常接近线偏振光，如图中的N1点所示。在到达反射片时仍然为线偏振光，如图中的N2所示，并且正好扭转了液晶分子的扭曲角度。返程时，光线偏振态的轨迹与前进时相反，即光线的偏振态沿着曲线B恢复到原来的状态，则回到N1点，因而出射光正好通过偏振片。

本发明的实施例的最优选方式为，反射区中液晶层的扭曲角为53°，相应的光学延迟量为0.50μm时，即在53°SBTN模式下反射区在断电时反射率最高。在液晶显示器的实际制作时，存在透过率、工艺、视角等方面的因素，因而，本发明的实施例优选反射区中的液晶层的扭曲角为40°～75°，相应的光学延迟量为：0.50μm～0.54μm，在这种情况下反射区在断电状态下反射率较高且为亮态。

当给液晶层施加电压时，由于透射区是TN模式，通过偏振片142得到的线偏振光经过液晶层13时偏振状态没有发生变化，因而被上面的偏振片141阻挡无法出射，此时液晶显示面板表现为暗态。

而此时从偏振片141进入反射区的线偏振光经过液晶层13的作用成为圆偏振光，从反射层反射回来的圆偏振光经过液晶层13的作用再成为线偏振光，且与第一次从偏振片141出射的线偏振光相比旋转90°，被偏振片141阻挡无法出射，从而液晶显示面板也表现为暗态。同样可以通过poincaré球看出这个结果。

如图3所示，加电压后，液晶指向矢的轨迹为曲线C，光线偏振态的轨迹为曲线D。光线遇到反射片时，表示光线偏振态的点几乎正好落在北极(圆中央)，即变为圆偏振光。那么返回后将落到poincaré球的赤道180°处，即点N3处，说明此时到达偏振片141的光线虽为线偏振光，但偏振方向与偏振片141的偏振方向之间呈90°角，光线被偏振片阻挡，液晶盒呈暗态。

对于透射区来说，除了采用TN常白模式外，在本发明的其它实施例中，还可以采用ECB(Electrically Controlled Birefringence，电控双折射)平行排列模式。对于ECB平行排列模式来说，当上下两个偏振片正交时，如果给液晶层施加电压，则液晶层中的有效折射率各向异性随液晶分子的排列而发生变化，于是光程差发生变化。因而可以用电压来控制透射光强，从而实现与反射区相应的液晶显示面板的亮态和暗态的同步。

本发明的实施例透反式液晶显示器由于透射区和反射区中液晶层13的厚度相同，因而在进行图像显示时能够提高画面的对比度，提高画面的显示质量，从而能够在单一盒厚的情况下实现透反式显示。并且本发明实施例的透反式液晶显示器的制造工艺简单，与传统的技术相比，能够减少生产成本，提高生产效率。

如图4所示，在本发明的一较佳实施例中，透反式液晶显示器中反射层16和透明电极15可以间隔布置于阵列基板上，从而相应形成和数据线平行的带状分布的反射层和透射层。每个区域的宽度可以包括一个像素单元或多个像素单元。在这种情况下，可以对透射区和反射区的液晶层采用不同的控制电压。例如，透射区中的液晶层采用5V电压控制，反射区中的液晶层采用4.5V电压控制。要实现这个方案，需要为反射区和透射区中的像素单元施加不同的像素电压。通过采用不同的电压进行调制，从而能够将透射区和反射区中的画面灰度调节一致，提高液晶显示器的画面显示质量。

其中，透射区采用TN常白模式，所述反射区采用SBTN型常白模式。同样地，本实施例中，反射区中液晶层的扭曲角可以为40°～75°。

还可以将透明电极15和反射层16进行如图5所示的间隔设置，从而相应形成间隔布置的透射区和反射区。同样地，本实施例中，透射区和反射区中液晶层的厚度相同，透射区采用TN常白模式，而反射区中液晶层的扭曲角为40°～75°。

在本发明另一较佳实施例中，本发明的实施例采用在每个像素单元内分别设置透射区和反射区的方式。具体地如图6所示，在阵列基板上将每个像素单元分成四个区域，其中两个区域中设置了透明电极15，相应形成透射区；另两个区域设置了反射层16，相应形成反射区。透射区和反射区中液晶层的厚度相同，并且每个像素单元中，透射区采用TN常白模式，反射区采用液晶层的扭曲角为40°～75°的TN常白模式。

在单个像素单元上形成透射区和反射区，可以通过现有的掩膜技术来实现。利用掩膜技术可以在每个像素单元内分别形成透明电极和反射层。配合掩膜技术和光控取向等技术，能够实现在反射区和透射区中具有不同的液晶层的扭曲角。并且在每个像素单元内设置的反射区和透射区的个数、以及每个区相应的面积大小也不受限制。

本实施例能够实现在单个像素单元中透射区和反射区的结合，进行图像显示时能够提高画面的对比度，提高画面的显示质量，从而在单一盒厚的情况下实现透反式显示。本发明的实施例的工艺简单，与传统的技术相比，能够减少生产成本，提高生产效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种透反式液晶显示器，包括：相对设置的彩膜基板和阵列基板，在所述彩膜基板和阵列基板相背离的外侧面上分别设有偏振片，所述偏振片的偏振方向之间的夹角为90°；所述阵列基板上与所述彩膜基板正对的面上设有透明电极和反射层，所述透明电极所正对的区域为所述液晶显示器的透射区，所述反射层所正对的区域为所述液晶显示器的反射区；

其特征在于，所述透射区和反射区中液晶层的厚度相同；所述透射区采用常白模式，所述透射区中液晶层的扭曲角为90°，所述反射区采用低扭曲向列型常白模式，所述低扭曲向列型指所述反射区中液晶层的扭曲角为40°～75°。

2.根据权利要求1所述的透反式液晶显示器，其特征在于，在所述液晶显示器的显示区域中，所述透射区和反射区的面积相等。

3.根据权利要求1所述的透反式液晶显示器，其特征在于，在所述液晶显示器的显示区域中，所述反射区和透射区间隔设置，且所述反射区和透射区的个数相等。

4.根据权利要求1所述的透反式液晶显示器，其特征在于，在每个像素单元内，所述透射区和反射区的面积相等。

5.根据权利要求4所述的透反式液晶显示器，其特征在于，在每个像素单元内，所述透射区和反射区的个数相等。

6.根据权利要求1所述的透反式液晶显示器，其特征在于，在所述液晶显示器的显示区域中，所述透射区和反射区平行于数据线间隔带状设置，所述透射区和反射区中液晶层的控制电压不同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的透反式液晶显示器，其特征在于，所述反射区中液晶层的扭曲角为53°。

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