低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器

摘要

本发明公开了一种低工作电压高光效率的单盒厚透反蓝相液晶显示器，其特征是该透反液晶显示器的透射区和反射区具有相同的液晶盒厚度；上基板包括上基板玻璃层、上基板四分之一波片、上基板二分之一波片和上基板偏振片；下基板包括下基板玻璃层、下基板四分之一波片、下基板二分之一波片和下基板偏振片；反射区的反射层置于下基板玻璃基板内部。设置透明楔形电极的底边置于上基板玻璃层上和下基板玻璃层上，透明楔形电极直角边相对的区域为透射区，透明楔形电极斜角边相对的区域为反射区，且透射区相邻透明楔形电极的间隙小于反射区相邻透明楔形电极的间隙，透明楔形电极又由象素电极和公共电极相间排列组成，通过调整液晶盒厚度和透明楔形电极的高度和底边宽度及透射区和反射区相邻透明楔形电极的间隙，使得该单盒厚蓝相液晶显示器具有低工作电压、高光效率、宽视角等性能。

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，更具体地说，本发明涉及透反液晶显示领域，尤指采用蓝相液晶的透反液晶显示器。

背景技术

透反液晶显示器因其透射区采用背光源发光模式，反射区采用环境光的光源模式，使得在室内和户外都有良好可读性及色彩饱和度，被广泛应用于各种电子显示设备中。透反液晶显示器按其工作原理可分为单盒厚透反液晶显示器和双盒厚透反液晶显示器，其中单盒厚透反液晶显示器制作方便，但透射区和反射区相位延迟不容易匹配，双盒厚透反液晶显示器透射区和反射区相位延迟容易匹配，但制作困难。对于透反液晶显示器，快速响应时间、高对比度、宽视角和较小的色裂是衡量其显示效果的标准。传统透反液晶显示器采用的液晶可分为向列相、近晶相和胆甾相三种，通过设计象素中透射区和反射区的电极结构，可以获得较好的显示效果在此处键入技术领域描述段落。

对于快速移动场景，液晶显示器通常会出现图像拖尾和色裂等现象，都是因为响应时间不够快。为了解决透反液晶显示器的色裂问题，提出了彩色时序技术，在透射区采用红绿蓝三基色LED做背光源从而不需要彩色滤光膜。采用彩色时序技术可以使光效率和分辨率增加约三倍，使透反液晶显示器的功耗更低，但是这种技术需要液晶响应时间小于1ms，而常规液晶响应时间通常为10ms，达不到彩色时序技术的响应时间要求。

相比于传统液晶，蓝相液晶拥有诸多优点，可以解决上述问题并在其他方面有更好的效果：蓝相液晶不需要取向层，使得制造工艺大大简化；蓝相液晶的响应时间小于1ms，有助于减少运动图像的模糊而且也可以利用红绿蓝LED做背光源，实现彩色时序显示；蓝相液晶在不加电压时光学性质是各向同性的，这使得蓝相液晶显示器的视角很宽且对称。但是蓝相液晶显示器的普及存在两大障碍：（1）蓝相液晶显示器的驱动电压太高，不利于应用在便携式电子显示设备中；（2）蓝相液晶显示器的光效率低，观看效果不佳。

发明内容

本发明提出一种低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器，包括：上基板10和下基板20，彼此相互平行放置，液晶层30在上下两基板之间，每个象素被划分为透射区和反射区，透射区和反射区的液晶层30均使用相同的蓝相液晶材料，透射区和反射区采用相同的液晶盒厚度d；上基板10包括上基板玻璃层11、上基板四分之一波片12、上基板二分之一波片13和上基板偏振片14；下基板20包括下基板玻璃层21、下基板四分之一波片22、下基板二分之一波片23和下基板偏振片24；其中上基板四分之一波片12和下基板四分之一波片22光轴方向相互平行，上基板二分之一波片13和下基板二分之一波片23光轴方向相互平行，上基板偏振片14和下基板偏振片24透光轴方向相互垂直；透明楔形电极25的底边置于上基板玻璃层 11上和下基板玻璃层21上，透明楔形电极25直角边相对的区域为透射区，透明楔形电极25斜角边相对的区域为反射区，透明楔形电极25的顶部可以为尖状，也可以为弧形，还可以为平面，透明楔形电极25的顶部可接触上基板玻璃层11或下基板玻璃层21，也可与上基板玻璃层11或下基板玻璃层21有一定的距离，即透明楔形电极25的高度h小于或者等于液晶盒厚度d，透明楔形电极25又由象素电极（P）和公共电极（C）相间排列组成，且透射区相邻透明楔形电极25的间隙l_T小于反射区相邻透明楔形电极25的间隙l_R，反射区的反射层26置于下基板玻璃层21内部；

优选地，液晶盒厚度d≤5μm且d≥1μm。

优选地，所述液晶盒厚d=4μm。

优选地，透明楔形电极25的高度h≤5μm且h≥1μm。

优选地，所述透明楔形电极25的高度h=4μm。

优选地，透明楔形电极25的底边宽度w≤4μm且w≥1μm。

优选地，所述透明楔形电极25的底边宽度w=1μm。

优选地，透射区相邻两透明楔形电极25间的间隙l_T=3μm。

优选地，反射区相邻两透明楔形电极25间的间隙l_R=5μm。在此处键入技术领域描述段落。

附图说明

图1为本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的结构图。

附图2为本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的透射率和反射率曲线图。

附图3为本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的全视区对比度等高线图（光波长λ=550nm）。

上述各附图中的图示标号为：

10上基板，11上基板玻璃层，12上基板四分之一波片， 13上基板二分之一波片， 14上基板偏振片，20下基板，21下基板玻璃层，22下基板四分之一波片，23下基板二分之一波片， 24下基板偏振片，25透明楔形电极，26反射区反射层， 30 液晶层。

具体实施例

下面详细说明本发明提出的一种低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明的一实施例提出一种低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器。如附图1所示，该透反蓝相液晶显示器的透射区和反射区具有相同的厚度d；上基板10包括上基板玻璃层11、上基板四分之一波片12、上基板二分之一波片13和上基板偏振片14；下基板20包括下基板玻璃层21、下基板四分之一波片22、下基板二分之一波片23和下基板偏振片24；上基板四分之一波片12和下基板四分之一波片22光轴方向相互平行，上基板二分之一波片13和下基板二分之一波片23光轴方向相互平行，上基板偏振片14和下基板偏振片24透光轴方向相互垂直；透明楔形电极25直角边相对的区域为透射区，透明楔形电极25斜角边相对的区域为反射区，透明楔形电极25的顶部可以为尖状，也可以为弧形，还可以为平面，透明楔形电极25的顶部可接触上基板玻璃层11或下基板玻璃层21，也可与上基板玻璃层11或下基板玻璃层21有一定的距离，即透明楔形电极25的高度h小于或者等于液晶盒厚度d，透明楔形电极25又由象素电极（P）和公共电极（C）相间排列组成，且透射区相邻透明楔形电极25的间隙l_T大于反射区相邻透明楔形电极25的间隙l_R；反射区反射层26置于下基板玻璃层21内部；透射区和反射区的液晶层30均使用相同的蓝相液晶材料。

设定下基板偏振片24透光轴方向为0°，下基板二分之一波片23光轴方向为75°，下基板四分之一波片22光轴方向为-75°，上基板四分之一波片12光轴方向为-75°，上基板二分之一波片13光轴方向为75°，上基板偏振片14透光轴方向为90°。

本实施例中，透明楔形电极25顶部为尖状，即为直角三角形，在透射区两透明楔形电极25直角边相对，产生很强的水平电场，使得背光源通过透射区液晶层30使产生较大的相位延迟，在反射区两透明楔形电极25斜角便相对，形成倾斜的平行电场，水平分量小于透射区，导致环境光通过反射区液晶层30的相位延迟小于透射区。由于背光源通过透射区液晶层30一次，而环境光穿过反射区的液晶层30两次，通过调整液晶盒厚度d、透明楔形电极25高度h、透射区相邻透明楔形电极25的间隙l_T以及反射区相邻透明楔形电极25的间隙l_R，实现了透射区和反射区相位延迟相等，得到低工作电压、高光效率、宽视角、透射区和反射区电光特性曲线匹配良好的蓝相液晶显示器。

本发明的施例中使用的液晶材料的特性参数为：最大双折射                                                =0.2，克尔常数K=12.68nm/V²，液晶盒厚度d = 4μm。透明楔形电极25的底边宽w₁ = 1μm，高h = 4μm，透射区相邻两透明楔形电极25间的间隙l_T=3μm，反射区相邻两透明楔形电极25间的间隙l_R=5μm。

附图2为本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的透射区和反射区的电压—透射率、电压—反射率、归一化透射率和归一化反射率曲线。为了使得透反区的电光特性匹配，在上述结构参数下，本施例选取液晶盒厚度d=4μm，透射区相邻透明楔形电极25的间隙l_T =3μm，反射区相邻透明楔形电极25的间隙l_R=5μm，使透射区和反射区的电光特性曲线实现匹配。显然，图2 中的透射区与反射区和电光特性曲线匹配得相当好，且当工作电压为9V时，光效率最大，反射区的光效率为72%，透射区的光效率为85%，此时的工作电压也较低。

附图3为本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的全视区对比度等高线图。由于蓝相液晶在不施加电压的条件下，液晶光学各向同性，结合上基板四分之一波片12，上基板二分之一波片13，下基板二分之一波片23，下基板四分之一波片22，使得整个液晶盒呈现出一个非常好的暗态。在施加电压的条件下，蓝相液晶变成光学各向异性，且液晶折射率椭球的光轴沿着电场的方向。由于透明楔形电极25的使用，使得透射区和反射区的水平电场都很大，导致电场诱导的双折射的水平分量较大且光学相位延迟增大，最后得到的光效率也增大。由附图3可知，本发明的低工作电压高光效率单盒厚透反蓝相液晶显示器的视角较宽且对称。特别是，透射区和反射区对比度为10：1的曲线几乎覆盖了整个视区，如附图3（a）所示；反射区在不加任何补偿膜的情况下，对比度曲线为10：1的视区达到了40^o，如附图3（b）所示。