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一種液晶顯示裝置.pdf

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一種 液晶 顯示裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510374476.6

申請日:

2015.06.30

公開號:

CN104898339A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G02F 1/1347申請日:20150630|||公開
IPC分類號: G02F1/1347; G02F1/1337; G02F1/13363 主分類號: G02F1/1347
申請人: 上海天馬微電子有限公司; 天馬微電子股份有限公司
發明人: 張兵
地址: 201201上海市浦東新區匯慶路888、889號
優先權:
專利代理機構: 北京品源專利代理有限公司11332 代理人: 孟金喆; 胡彬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510374476.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.09.07|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種液晶顯示裝置,該裝置包括:光學層;位于光學層上的顯示液晶盒,顯示液晶盒包括相對設置的第一基板和第二基板,以及設置于第一基板和第二基板之間的第一液晶分子,光學層的偏光軸與第一液晶分子的排布方向的夾角為45°;位于第二基板背離第一基板一側上的補償液晶盒,補償液晶盒包括相對設置的第三基板和第四基板,以及設置于第三基板和第四基板之間的第二液晶分子,第二液晶分子的排布方向與第一液晶分子的排布方向相互垂直;位于第四基板背離第三基板一側上的面偏光片,面偏光片的偏光軸與第二液晶分子的排布方向的夾角為45°,面偏光片的偏光軸與光學層的偏光軸相互垂直。本發明提高了液晶顯示裝置的對比度。

權利要求書

權利要求書
1.  一種液晶顯示裝置,其特征在于,包括:
光學層;
位于所述光學層上的顯示液晶盒,所述顯示液晶盒包括相對設置的第一基板和第二基板,以及設置于所述第一基板和所述第二基板之間的第一液晶分子,所述光學層的偏光軸與所述第一液晶分子的排布方向的夾角為45°;
位于所述第二基板背離所述第一基板一側上的補償液晶盒,所述補償液晶盒包括相對設置的第三基板和第四基板,以及設置于所述第三基板和所述第四基板之間的第二液晶分子,所述第二液晶分子的排布方向與所述第一液晶分子的排布方向相互垂直;
位于所述第四基板背離所述第三基板一側上的面偏光片,所述面偏光片的偏光軸與所述第二液晶分子的排布方向的夾角為45°,所述面偏光片的偏光軸與所述光學層的偏光軸相互垂直。

2.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述光學層為底偏光片。

3.  根據權利要求2所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第二液晶分子的相位延遲量與所述第一液晶分子的相位延遲量均為λ/2,其中,所述λ為入射光的波長。

4.  根據權利要求2所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第一基板背離所述底偏光片一側上包括由多條相互交叉設置的數據線和掃描線劃分出的多個像素區域,所述像素區域包括透射區、臺階層和位于所述臺階層之上的反射區。

5.  根據權利要求4所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第一液晶分子包括位于所述透射區的第一子液晶分子和位于所述反射區的第二子液晶分子,所述第一子液晶分子的排布方向與所述第二子液晶分子的排布方向相同。

6.  根據權利要求5所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第二液晶分子的相位延遲量與所述第一子液晶分子的相位延遲量均為λ/2,所述第二子液晶分子的相位延遲量為λ/4,其中,所述λ為自然光或白光的波長。

7.  根據權利要求6所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述臺階層包括過渡層和金屬層,其中,所述過渡層靠近所述第二子液晶分子的一側設置有凹凸結構,并且所述金屬層位于所述過渡層的所述凹凸結構一側上,所述臺階層用于使得所述反射區在垂直于所述第一基板方向上的間隔間隙為所述透射區在垂直于所述第一基板方向上的間隔間隙的一半。

8.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述光學層為反射層。

9.  根據權利要求8所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第二液晶分子的相位延遲量與所述第一液晶分子的相位延遲量均為λ/4;或者,所述第一液晶分子的相位延遲量為λ/4,所述第二液晶分子的相位延遲量為λ/2,其中,所述λ為自然光的波長。

10.  根據權利要求9所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述反射層包括:
位于所述第一基板背離所述第二基板一側的過渡層,所述過渡層背離所述第一基板的一側具有凹凸結構;
位于所述過渡層的所述凹凸結構一側上的金屬層。

11.  根據權利要求7或10所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述過渡層的材料為光固化膠。

12.  根據權利要求1-10任一項所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述補償液晶盒還包括:位于所述第三基板靠近所述第二液晶分子一側的第一透明導電膜和位于所述第四基板靠近所述第二液晶分子一側的第二透明導電膜,所述 第一透明導電膜的第一端和所述第二透明導電膜的第一端電連接。

13.  根據權利要求12所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述補償液晶盒還包括:供電電源,該供電電源的正極和負極分別與所述第一透明導電膜的第二端、所述第二透明導電膜的第二端連接,并且該供電電源在低溫極限條件下正常工作;
當所述供電電源正常工作時,所述供電電源向所述第一透明導電膜和所述第二透明導電膜施加電壓。

說明書

說明書一種液晶顯示裝置
技術領域
本發明涉及顯示技術領域,具體涉及一種液晶顯示裝置。
背景技術
隨著顯示技術的發展和需求增長,液晶顯示裝置廣泛應用于各種電器設備中。液晶顯示裝置具有體積小、重量輕等優點。現有液晶顯示裝置包括全透型液晶顯示裝置、半透型液晶顯示裝置和反射型液晶顯示裝置。
全透型液晶顯示裝置采用背光光源作為入射光,經過偏光片后形成偏振光,通過補償偏光片補償顯示液晶盒中偏振光的相位差。其缺陷在于,在外界強光下很難看清顯示內容,如果其所使用的補償偏光片已經停產,開發新的補償偏光片的成本很高。并且這種補償模式無法實現液晶溫度補償,在高低溫時對比度較差。
半透型液晶顯示裝置可采用背光或外界光(自然光)作為其入射光源,在室內或室外均能夠提供良好的顯示效果。現有半透型液晶顯示裝置的結構為像素區域設置為透光區和反射區,上下偏光片均帶有QWP和HWP光學膜,設計模式為常白模式。其缺陷在于,光學膜導致成本偏高,在高低溫情況下對比度衰減嚴重。
反射型液晶顯示裝置采用外界光(自然光)作為其入射光源,其顯示模式為常黑模式,增加QWP光學膜后其顯示模式為常白模式。其缺陷在于,無法實現溫度補償,高低溫時對比度差,而且補償偏光片成本偏高。
發明內容
本發明提供一種液晶顯示裝置,以解決現有技術的問題。
本發明提供的一種液晶顯示裝置,包括:
光學層;
位于所述光學層上的顯示液晶盒,所述顯示液晶盒包括相對設置的第一基板和第二基板,以及設置于所述第一基板和所述第二基板之間的第一液晶分子,所述光學層的偏光軸與所述第一液晶分子的排布方向的夾角為45°;
位于所述第二基板背離所述第一基板一側上的補償液晶盒,所述補償液晶盒包括相對設置的第三基板和第四基板,以及設置于所述第三基板和所述第四基板之間的第二液晶分子,所述第二液晶分子的排布方向與所述第一液晶分子的排布方向相互垂直;
位于所述第四基板背離所述第三基板一側上的面偏光片,所述面偏光片的偏光軸與所述第二液晶分子的排布方向的夾角為45°,所述面偏光片的偏光軸與所述光學層的偏光軸相互垂直。
本發明提供的一種液晶顯示裝置,包括光學層、顯示液晶盒、在顯示液晶盒上設置的補償液晶盒和面偏光片,其中,該補償液晶盒的液晶與顯示液晶盒的液晶相同,排布方向不同,通過顯示液晶盒與補償液晶盒配合使用的方法,通過未加電和加電時液晶顯示裝置的黑態顯示/白態顯示,提高了液晶顯示裝置的顯示對比度,同時補償液晶盒的加熱功能改善了液晶顯示裝置的高低溫對比度且拓寬了低溫工作溫度,同時補償液晶盒解決了補償偏光片已經停產的問題,降低了成本,本發明提供的液晶顯示裝置解決了現有技術的問題。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1a是本發明實施例提供的一種液晶顯示裝置的示意圖;
圖1b是本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖;
圖2a是本發明實施例提供的另一種液晶顯示裝置的示意圖;
圖2b是本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖;
圖3a是本發明實施例提供的再一種液晶顯示裝置的示意圖;
圖3b是本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖;
圖4a是本發明實施例提供的又一種液晶顯示裝置的示意圖;
圖4b是本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖;。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,以下將參照本發明實施例中的附圖,通過實施方式清楚、完整地描述本發明的技術方案,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
本發明第一實施例提供一種液晶顯示裝置,該實施例的技術方案適用于提高液晶顯示裝置的對比度的情況。
參考圖1a所示,為本發明實施例提供的一種液晶顯示裝置的示意圖。如圖 所示,該液晶顯示裝置包括:光學層110;位于該光學層110上的顯示液晶盒120,該顯示液晶盒120包括相對設置的第一基板121和第二基板122,以及設置于第一基板121和第二基板122之間的第一液晶分子123,該光學層110的偏光軸與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°;位于第二基板122背離第一基板121一側上的補償液晶盒130,該補償液晶盒130包括相對設置的第三基板131和第四基板132,以及設置于第三基板131和第四基板132之間的第二液晶分子133,該第二液晶分子133的排布方向與第一液晶分子123的排布方向相互垂直;位于第四基板132背離第三基板131一側上的面偏光片140,面偏光片140的偏光軸與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°,該面偏光片140的偏光軸與光學層110的偏光軸相互垂直。
優選的,在本實施例中,以光學層110的偏光軸的角度為45°,顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為0°,補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為90°,面偏光片140的偏光軸的角度為135°為例進行描述。
如上所述,已知液晶顯示裝置的成像必須依靠偏振光,而入射光或自然光通常是不具有偏極性的,因此光學層110需要將入射光轉換為偏振光,以便于液晶顯示裝置成像。由此可知光學層110具有偏光軸,當入射光通過光學層110時,光學層110能夠使入射光中振動方向與光學層110偏光軸方向一致的光通過并形成偏振光,而使入射光中振動方向與光學層110偏光軸垂直的光被光學層110吸收,如此光學層110將入射光轉換為振動方向固定且與其偏光軸方向一致的偏振光。
顯示液晶盒120位于光學層110上,因此入射光經過光學層110后形成的偏振光進入顯示液晶盒120,顯示液晶盒120包括相對設置的第一基板121和第二基板122、以及設置于第一基板121和第二基板122之間的第一液晶分子123, 補償液晶盒130位于顯示液晶盒120之上,該補償液晶盒130包括相對設置的第三基板131和第四基板132、以及設置于第三基板131和第四基板132之間的第二液晶分子133,所以偏振光通過顯示液晶盒120出射后,入射補償液晶盒130,再通過面偏光片140出射。在不加電場的情況下,顯示液晶盒120、補償液晶盒130中的液晶分子的排布方向均不變,在施加電場的情況下,顯示液晶盒120、補償液晶盒130中的液晶分子的排布方向均改變。因此在本實施例中需要分開討論施加電場和不施加電場情況下,液晶顯示裝置的工作原理。
對于不加電場的情況。已知光學層110的偏光軸與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°,且入射光經過光學層110后形成的偏振光的振動方向與光學層110偏光軸方向一致,因此入射光經過光學層110后形成的偏振光進入顯示液晶盒120時,該偏振光的振動方向與顯示液晶盒120中第一液晶分子123的排布方向的夾角也呈45°。
如上所述偏振光進入顯示液晶盒120后其振動方向與第一液晶分子123的排布方向呈45°夾角,基于液晶分子的雙折射規律,進入顯示液晶盒120內的偏振光會按照液晶的雙折射規律分成振動方向正交、傳播速度不同、折射率不等的兩束偏振光,即o光和e光,其中,o光的折射率在傳播過程中不變,e光的折射率在傳播過程中變化。由于o光和e光在顯示液晶盒120中的傳播速度不同,因此o光和e光在傳播過程中產生相位差,那么當o光和e光通過顯示液晶盒120的第二基板122出射并入射到補償液晶盒130下表面時,o光和e光之間存在相位差。
不同波長λ的光分成的o光和e光在顯示液晶盒120中的相位差不同,如波長λ1約為550nm的綠光分成的o光和e光在顯示液晶盒120中的相位差約為λ1/2,如波長λ2約為470nm的藍光分成的o光和e光在顯示液晶盒120中的相 位差超過λ2/2,如波長λ3約為600nm的紅光分成的o光和e光在顯示液晶盒120中的相位差小于λ3/2。若此時直接在顯示液晶盒120的第二基板122的上表面貼敷一片偏光片,該偏光片偏光軸與光學層110偏光軸平行,則綠光的o光和e光以λ1/2相位差出射顯示液晶盒120并入射偏光片,由于該偏光片偏光軸與光學層110偏光軸平行,因此o光和e光以λ1/2相位差出射偏光片,而對應藍色和紅色時,由于其相位差超出或小于其波長的一半,所以藍光和紅光出射偏光片時會導致漏光,造成液晶顯示裝置的底色非純黑色,進而無法實現理想的顯示效果。由此可知,在顯示液晶盒120上設置補償液晶盒130,用以補償o光和e光的相位差。
為了實現較為理想的顯示效果,補償液晶盒130需要將o光和e光的相位差補償回去。為了讓綠光、藍光、紅光分成的o光和e光在補償液晶盒130中補償相位差,則在此設置補償液晶盒130中第二液晶分子133的排布方向與顯示液晶盒120中第一液晶分子123的排布方向垂直。
當o光和e光通過顯示液晶盒120的第二基板122出射并入射到補償液晶盒130后,由于第二液晶分子133的排布方向與第一液晶分子123的排布方向垂直,那么入射的o光的振動方向經過第二液晶分子133的作用轉換為與其初始振動方向垂直的振動方向即入射e光的振動方向,入射的e光的振動方向經過第二液晶分子133的作用轉換為與其初始振動方向垂直的振動方向即入射o光的振動方向,由此可知,經過補償液晶盒130的補償后,入射的o光變為e光,入射的e光變為o光。補償液晶盒130將o光和e光的相位差補償回去,經過補償液晶盒130之后,綠光、藍光、紅光的o光和e光的相位差均為0,且其振動方向與光學層110的偏光軸方向平行。
在此其他不同波長的光經過顯示液晶盒120后,o光和e光產生相位差,入 射到補償液晶盒130后,補償液晶盒130將入射的o光變為e光、將入射的e光變為o光,以補償了相位差,從而使o光和e光的相位差為0。在此不做多示例。
當補償液晶盒130的o光和e光出射并入射面偏光片140后,由于面偏光片140的偏光軸與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°,且面偏光片140的偏光軸與光學層110的偏光軸相互垂直,因此出射的偏振光的振動方向與面偏光片140的偏光軸方向垂直,由此沒有光透出,所以液晶顯示裝置的底色為黑色,即黑態顯示,由于此時液晶顯示裝置不透光,所以黑態顯示亮度非常低。
對于施加電場的情況。顯示液晶盒120中的第一液晶分子123在電場作用下會變為垂直于第一基板121表面并豎立排布,那么偏振光入射后,第一液晶分子123不再對偏振光有相位延遲作用,那么平行于光學層110偏光軸的偏振光入射到補償液晶盒130的下表面時其振動方向不變。
入射到補償液晶盒130后,偏振光的振動方向與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°,因此該偏振光會按照液晶的雙折射規律分成振動方向正交、傳播速度不同、折射率不等的兩束偏振光,即o光和e光。該o光和e光在補償液晶盒130中產生相位差,以綠光為例,相位差為λ1/2,以藍光為例,相位差超過λ2/2,以紅光為例,相位差小于λ3/2。偏振光的振動方向發生90°的偏轉,此時該偏振光的振動方向與面偏光片140的偏光軸方向一致,光透出,所以液晶顯示裝置的底色為白色,即白態顯示,由于此時液晶顯示裝置的光透出,所以白態顯示亮度非常高。
在上述技術方案的基礎上,以光學層110的偏光軸的角度為45°、顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為0°、補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為90°、面偏光片140的偏光軸的角度為135°為基礎,將 光學層110、顯示液晶盒120、補償液晶盒130、面偏光片140一同旋轉某一角度,則形成的液晶顯示裝置還可以正常顯示。例如,將光學層110、顯示液晶盒120、補償液晶盒130、面偏光片140一同旋轉30°,則光學層110的偏光軸的角度為15°、顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為-30°、補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為60°、面偏光片140的偏光軸的角度為105°。不同種角度的組合模式在此不再一一贅述,只要同時保證:光學層110的偏光軸的角度與顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向在垂直于光學層110的方向上呈45°、光學層110的偏光軸的角度與面偏光片140的偏光軸的角度相互垂直、顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向與補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向相互垂直以及補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向與面偏光片140的偏光軸的角度在垂直于光學層110的方向上呈45°即可。
液晶顯示裝置的對比度是指其黑態顯示亮度與白態顯示亮度的比率,該比率越大,如黑態顯示亮度為1、白態顯示亮度為254,則說明液晶顯示裝置的對比度越高,該比率越小,如黑態顯示亮度為90、白態顯示亮度為165,則說明液晶顯示裝置的對比度越低。本發明第一實施例提供的一種液晶顯示裝置,在不加電場時液晶顯示裝置不漏光,黑態顯示亮度非常低,在施加電場后液晶顯示裝置透光,白態顯示亮度非常高,所以液晶顯示裝置的對比度提高。此外現有液晶顯示裝置為正顯模式,本發明屬于負顯模式,即加電場后白態顯示,因此有效提高了液晶顯示裝置的對比度。
在上述技術方案的基礎上,為了提高本實施例液晶顯示裝置在高低溫時的對比度,本實施例還提供一種溫度補償液晶顯示裝置,如圖1b所示,為本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖。
在圖1a所示液晶顯示裝置的基礎上,液晶顯示裝置的補償液晶盒130還包括:位于第三基板131靠近第二液晶分子133一側的第一透明導電膜151和位于第四基板132靠近第二液晶分子133一側的第二透明導電膜152,第一透明導電膜151的第一端和第二透明導電膜152的第一端電連接。補償液晶盒130還包括:供電電源150,該供電電源150的正極和負極分別與第一透明導電膜151的第二端、第二透明導電膜152的第二端連接,并且該供電電源150在低溫極限條件下正常工作;當供電電源150正常工作時,供電電源150向第一透明導電膜151和第二透明導電膜152施加電壓。
如上所述,當液晶顯示裝置處于低溫-30~-40℃的極限溫度時,液晶顯示裝置啟動供電電源150工作,此時供電電源150向第一透明導電膜151的第二端和第二透明導電膜152的第二端施加電壓,由于第一透明導電膜151的第一端和第二透明導電膜152的第一端短接,因此第一透明導電膜151和第二透明導電膜152在供電電源150作用下產生熱量,實現了加熱功能,因此本實施例將補償液晶盒130作為加熱器,在極限低溫時啟動補償液晶盒130進行加熱,實現了液晶顯示裝置的底色在高低溫時有效補償,以及在高低溫時實現高對比度。本實施例采用液晶溫度補償,與現有技術中液晶顯示裝置在高低溫時對比度變化大相比,有效提高了高低溫時顯示對比度,且補償液晶盒130的加熱功能使液晶顯示裝置能夠在極寒環境下應用。
本實施例提供的一種液晶顯示裝置,包括光學層110、顯示液晶盒120、在顯示液晶盒120上設置的補償液晶盒130和面偏光片140,其中,該補償液晶盒130的液晶與顯示液晶盒120的液晶相同,排布方向不同,通過顯示液晶盒120與補償液晶盒130配合使用的方法,通過未加電和加電時液晶顯示裝置的黑態顯示/白態顯示,提高了液晶顯示裝置的顯示對比度。此外,當補償液晶盒130 還包括供電電源150、第一透明導電膜151和第二透明導電膜152時,補償液晶盒130的加熱功能改善了液晶顯示裝置的高低溫對比度且拓寬了低溫工作溫度,同時補償液晶盒130解決了補償偏光片已經停產的問題,降低了成本,解決了現有技術的問題。
參考圖2a所示,為本發明實施例提供的另一種液晶顯示裝置的示意圖。
在上述技術方案的基礎上,可選該光學層為偏光片,該偏光片位于顯示液晶盒120的底部,且為了與面偏光片140對應,也可稱為底偏光片111,因此可選該光學層為底偏光片111。偏光片具有固定的偏光軸,能使不具偏極性的自然光產生偏振化并轉換成偏振光。
當光學層為底偏光片111時,入射光可選為背光,且可以根據背光的不同調整入射光顏色,也可以選擇單一顏色的背光,此時該液晶顯示裝置為全透型液晶顯示裝置,入射光不能是環境光,那么λ為背光的波長。在此可選背光為白色光,其原因在于,白色光的偏振光分成的o光和e光在顯示液晶盒120或補償液晶盒130中的相位差為λ/2,其中,λ為白光波長。
如圖2a所示,該液晶顯示裝置包括:底偏光片111;位于該底偏光片111上的顯示液晶盒120,該顯示液晶盒120包括相對設置的第一基板121和第二基板122,以及設置于第一基板121和第二基板122之間的第一液晶分子123,該底偏光片111的偏光軸與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°;位于第二基板122背離第一基板121一側上的補償液晶盒130,該補償液晶盒130包括相對設置的第三基板131和第四基板132,以及設置于第三基板131和第四基板132之間的第二液晶分子133,該第二液晶分子133的排布方向與第一液晶分子123的排布方向相互垂直;位于第四基板132背離第三基板131一側上的面偏光片140,面偏光片140的偏光軸與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°, 該面偏光片140的偏光軸與底偏光片111的偏光軸相互垂直。在本實施例中,以底偏光片111的偏光軸的角度為45°,顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為0°,補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為90°,面偏光片140的偏光軸的角度為135°為例進行描述。本實施例中,補償液晶盒130取代了補償偏光片,解決了補償偏光片停產問題,無需開發新的補償偏光片。
如上所述,由于背光分成的o光和e光在顯示液晶盒120或補償液晶盒130中的相位差為λ/2,因此可選的,設置補償液晶盒130中第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2,設置顯示液晶盒120中第一液晶分子123的相位延遲量為λ/2。由此可知,顯示液晶盒120中o光和e光的相位差通過補償液晶盒130補償了回去。
本實施例提供的液晶顯示裝置在不通電時的工作原理為,背光經過底偏光片111后形成線性偏振光,該線偏振光振動方向與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°,因此該線性偏振光形成等量的o光和e光,o光和e光在第一液晶分子123中傳輸速度的不同導致了o光和e光之間有相位差。已知第一液晶分子123的相位延遲量和第二液晶分子133的相位延遲量均為λ/2,因此補償液晶盒130對o光和e光進行相位補償。補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向與顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向垂直,則顯示液晶盒120傳輸過來的偏振光o光和e光經過補償液晶盒130時會o光e光互換,即o光轉換為e光,e光轉換為o光,所以相位差被補償液晶盒130補償回去。當偏振光到達第四基板132時,偏振光的振動方向與底偏光片111平行。面偏光片140與底偏光片111的偏光軸垂直,則未漏光,液晶顯示裝置底色為純黑色,即黑態顯示,在外界強光和室內暗黑情況下,該全透型液晶顯示裝置在不加電時均處于純黑色的黑態顯示模式。
本實施例提供的液晶顯示盒在通電時的工作原理為,顯示液晶盒120中的第一液晶分子123的排布方向變為垂直于第一基板121表面且豎立排布,那么顯示液晶盒120不再對偏振光有相位延遲,偏振光的振動方向以平行于底偏光片111偏光軸的方向到達補償液晶盒130的第三基板131的下表面,且振動方向不變。由于第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2,以及偏振光與第二液晶分子133的排布方向夾角為45°,因此偏振光分成等量的o光和e光,并在補償液晶盒130中發生λ/2的相位延遲。已知綠光的相位差為λ/2,藍光的相位差超過λ/2,而紅光的相位差不到λ/2,因此經過補償液晶盒130后,綠光、藍光、紅光的相位差均為0,且偏振光的振動方向會近似翻轉90°,近似與面偏光片140平行,則偏振光全部透過面偏光片140,液晶顯示裝置的底色為白色,即白態顯示。在外界強光和室內暗黑情況下,該全透型液晶顯示裝置在加電時均處于白色的白態顯示模式。
如上所述為全透型液晶顯示裝置的工作原理,即在不通電時為純黑色,黑態顯示亮度非常低,在通電時為白色,白態顯示亮度非常高,因此無論在外界強光下還是在室內暗黑情況下,其顯示對比度均非常優異,對比度高。
在上述技術方案的基礎上,為了提高本實施例液晶顯示裝置在高低溫時的對比度,本實施例還提供一種溫度補償液晶顯示裝置,如圖2b所示,為本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖。
基于圖2a所示液晶顯示裝置,該溫度補償液晶顯示裝置的補償液晶盒130還包括:位于第三基板131靠近第二液晶分子133一側的第一透明導電膜151和位于第四基板132靠近第二液晶分子133一側的第二透明導電膜152,第一透明導電膜151的第一端和第二透明導電膜152的第一端電連接。補償液晶盒130還包括:供電電源150,該供電電源150的正極和負極分別與第一透明導電膜 151的第二端、第二透明導電膜152的第二端連接,并且該供電電源150在低溫極限條件下正常工作;當供電電源150正常工作時,供電電源150向第一透明導電膜151和第二透明導電膜152施加電壓。如此本實施例實現了液晶溫度補償,可在-30~-40的極低溫度下改善對比度,即在低溫情況下,對液晶加熱,改善并提高了液晶顯示裝置的高低溫對比度、拓展了低溫工作溫度。
本實施例采用在顯示液晶盒120上增加一個補償液晶盒130,其中,該補償液晶盒130的液晶與顯示液晶盒120的液晶相同,相位延遲量設置相同,排布方向正交。通過顯示液晶盒120與補償液晶盒130配合使用的方法,提高了液晶顯示裝置的顯示對比度,此外補償液晶盒130的加熱功能改善了液晶顯示裝置的高低溫對比度且拓寬了低溫工作溫度,解決了現有補償偏光片停產的問題,無需研發新的補償偏光片、降低了成本。
參考圖3a所示,為本發明實施例提供的再一種液晶顯示裝置的示意圖。
設定當前該液晶顯示裝置為半透型液晶顯示裝置,那么半透型液晶顯示裝置具有透射區和反射區,其中透射區利用背光的透射光進行顯示,該背光為白光,反射區利用環境光的反射光進行顯示。當處于較黑暗的環境中時,半透型液晶顯示裝置利用背光的透射光進行顯示,當處于明亮的環境中時,半透型液晶顯示裝置利用環境光的反射光進行顯示。
在圖1a所示技術方案的基礎上,可選光學層為底偏光片111。當光學層為底偏光片111時,若背光的亮度強于環境光的亮度,則入射光可選為背光,半透型液晶顯示裝置入射光為背光時,該背光須為白光,則入射光波長λ為對應的白光波長。若背光的亮度低于環境光的亮度,則入射光可選為環境光,環境光即為自然光,入射光波長λ為對應的自然光波長波長。由此可知,半透型液晶顯示裝置的入射光為背光或環境光中較強的光。
如圖所示,該液晶顯示裝置包括:底偏光片111;位于該底偏光片111上的顯示液晶盒120,該顯示液晶盒120包括相對設置的第一基板121和第二基板122,以及設置于第一基板121和第二基板122之間的第一液晶分子123,該底偏光片111的偏光軸與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°;位于第二基板122背離第一基板121一側上的補償液晶盒130,該補償液晶盒130包括相對設置的第三基板131和第四基板132,以及設置于第三基板131和第四基板132之間的第二液晶分子133,該第二液晶分子133的排布方向與第一液晶分子123的排布方向相互垂直;位于第四基板132背離第三基板131一側上的面偏光片140,面偏光片140的偏光軸與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°,該面偏光片140的偏光軸與底偏光片111的偏光軸相互垂直。在本實施例中,以底偏光片111的偏光軸的角度為45°,顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為0°,補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為90°,面偏光片140的偏光軸的角度為135°為例進行描述。與現有半透型液晶顯示裝置的結構相比,本實施例無需在底偏光片111和面偏光片140上貼附QWP和HWP光學膜,由此降低了生產成本。
對于半透型液晶顯示裝置中的顯示液晶盒120,第一基板121背離底偏光片111一側上包括由多條相互交叉設置的數據線和掃描線劃分出的多個像素區域,像素區域包括透射區124、臺階層125和位于臺階層125之上的反射區126,即半透型液晶顯示裝置包括透射區域和反射區域,透射區域的工作原理與全透型液晶顯示裝置類似,反射區域的工作原理與反射型液晶顯示裝置類似。對應透射區域和反射區域的液晶分子,具體地第一液晶分子123包括位于透射區124的第一子液晶分子127和位于反射區126的第二子液晶分子128,第一子液晶分子127的排布方向與第二子液晶分子128的排布方向相同。
需要說明的是,當入射光為背光時,半透型液晶顯示裝置的透射區124實現顯示模式。對于透射區124和對應的第一子液晶分子127,顯示液晶盒120中的第一子液晶分子127使偏振光產生相位差,補償液晶盒130中對應透射區124的第二液晶分子133需對該偏振光產生的相位差進行補償,由此實現半透型液晶顯示裝置利用背光的透射光進行顯示的目的,因此第二液晶分子133的相位延遲量與第一子液晶分子127的相位延遲量均為λ/2。具體地,當偏振光入射顯示液晶盒120時,第一子液晶分子127的雙折射規律使得偏振光分為振動方向正交的o光和e光,o光和e光產生相位差,為λ/2;補償液晶盒130需要對顯示液晶盒120中o光和e光的相位差λ/2進行補償,因此第二液晶分子133的相位延遲量與第一子液晶分子127的相位延遲量均為λ/2時,補償液晶盒130實現對顯示液晶盒120中o光和e光相位差的補償,當偏振光出射補償液晶盒130時,偏振光的相位差為0。
需要說明的是,臺階層125包括過渡層1251和金屬層1252,其中,過渡層1251靠近第二子液晶分子128的一側設置有凹凸結構,并且金屬層1252位于過渡層1251的凹凸結構一側上,臺階層125用于使得反射區126在垂直于第一基板121方向上的間隔間隙為透射區124在垂直于第一基板121方向上的間隔間隙的一半。
當入射光為自然光時,半透型液晶顯示裝置的反射區126實現顯示模式。對于反射區126和對應的第二子液晶分子128,第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2,第二子液晶分子128的相位延遲量為λ/4,其中,λ為自然光的波長。由于反射區126位于臺階層125之上,且臺階層125的厚度為顯示液晶盒120盒厚的一半,并且顯示液晶盒120與補償液晶盒130中的液晶分子除排布方向不同之外,其余之處全部相同,因此顯示液晶盒120中偏振光分成o光和e光 產生的相位差應為o光和e光在補償液晶盒130中產生的相位差的一半。由此可知,顯示液晶盒120中第二子液晶分子128的相位延遲量應為補償液晶盒130中第二液晶分子133的相位延遲量的一半。已知第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2,那么第二子液晶分子128的相位延遲量為λ/4,顯示液晶盒120中o光和e光的相位差為λ/4,補償液晶盒130中o光e光調換且相位差為λ/2,經過補償液晶盒130后相位差被補償。
在上述技術方案的基礎上,可選地過渡層1251的材料為光固化膠,其原因在于,光固化膠的固化速度可控、便于流水線作業,且在固化過程中無有機揮發物、固化率極高,由此通常作為透明物之間,以及透明物與非透明物之間的粘接。
本實施例提供的液晶顯示裝置在不通電時的工作原理為,入射光為背光時,經過底偏光片111后形成的線性偏振光在透射區124中形成o光和e光且具有相位差。第二液晶分子133的排布方向與第一子液晶分子127的排布方向垂直,則o光和e光經過補償液晶盒130時會o光e光互換,相位差被補償液晶盒130補償回去。當偏振光出射第四基板132時,偏振光的振動方向與底偏光片111平行。面偏光片140與底偏光片111的偏光軸垂直,由于透射區124僅為顯示液晶盒120的一部分區域,反射區126僅能對自然光進行反射,因此液晶顯示裝置為半透黑態模式。通電時第一液晶分子123的排布方向變為垂直于第一基板121表面且豎立排布,那么顯示液晶盒120不再對偏振光有相位延遲,偏振光在補償液晶盒130中分成等量的o光和e光,并發生相位延遲,偏振光的振動方向發生近似90°翻轉與面偏光片140平行,則入射的偏振光全部透過面偏光片140,液晶顯示裝置為白態模式。
綜上所述,本實施例提供的液晶顯示裝置在不通電時的工作原理為,入射 光為環境光時,經過反射區126反射后形成的線性偏振光分為o光和e光且具有相位差。第二液晶分子133的排布方向與第二子液晶分子128的排布方向垂直,則o光和e光經過補償液晶盒130時會o光e光互換,相位差被補償液晶盒130補償回去。面偏光片140與底偏光片111的偏光軸垂直,由于反射區126僅為顯示液晶盒120的一部分區域,透射區124不對自然光進行透射,因此液晶顯示裝置為半透黑態模式。通電時第一液晶分子123的排布方向變為垂直于第一基板121表面且豎立排布,那么顯示液晶盒120不再對偏振光有相位延遲,偏振光在補償液晶盒130中分成等量的o光和e光,并發生相位延遲,偏振光的振動方向發生近似90°翻轉與面偏光片140平行,則入射的偏振光全部透過面偏光片140,液晶顯示裝置為白態模式。
在上述方案的基礎上,將面偏光片140、補償液晶盒130、顯示液晶盒120、底偏光片111都一同轉相同的角度,如45°,旋轉之后的液晶顯示裝置也可以實現半透型液晶顯示裝置的正常顯示。此外,半透型液晶顯示裝置在暗黑情況下,將背光作為入射光,加電時顯示白態模式,不加電時顯示黑態模式,在外界強光作用下,將外界光作為入射光,加電時顯示白態模式,不加電時顯示黑態模式,提高了其對比度。
在上述技術方案的基礎上,為了提高本實施例液晶顯示裝置在高低溫時的對比度,本實施例還提供一種溫度補償液晶顯示裝置,如圖3b所示,為本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖。
基于圖3a所示液晶顯示裝置,該溫度補償液晶顯示裝置的補償液晶盒130還包括:位于第三基板131靠近第二液晶分子133一側的第一透明導電膜151和位于第四基板132靠近第二液晶分子133一側的第二透明導電膜152,第一透明導電膜151的第一端和第二透明導電膜152的第一端電連接。補償液晶盒130還 包括:供電電源150,該供電電源150的正極和負極分別與第一透明導電膜151的第二端、第二透明導電膜152的第二端連接,并且該供電電源150在低溫極限條件下正常工作;當供電電源150正常工作時,供電電源150向第一透明導電膜151和第二透明導電膜152施加電壓。如此本實施例實現了液晶溫度補償,可在-30~-40的極低溫度下改善對比度,即在低溫情況下,對液晶加熱,改善并提高了液晶顯示裝置的高低溫對比度、拓展了低溫工作溫度。
本發明實施例增加了一個補償液晶盒130,且設置顯示液晶盒120中第一子液晶分子127的相位延遲量與第二子液晶分子128的相位延遲量不相等,背光形成的偏振光經過透射區124被補償液晶盒130補償之后相位差為0,以及自然光形成的偏振光經過反射區126被補償液晶盒130補償之后相位差為0,且該半透型液晶顯示裝置的黑態模式與白態模式提高了其對比度,補償液晶盒130的加熱功能還實現了高低溫時液晶的有效補償,實現高低溫的高對比度、避免了高低溫情況下對比度衰減的情況,且可在低溫-30~-40℃極限溫度下正常工作、拓展了低溫工作溫度。
參考圖4a所示,為本發明實施例提供的又一種液晶顯示裝置的示意圖。本發明第四實施例提供一種液晶顯示裝置,該實施例的技術方案適用于提高反射型液晶顯示裝置的對比度的情況。
設定當前該液晶顯示裝置為反射型液晶顯示裝置,可選該光學層為反射層112。當光學層為反射層112時,反射層112可對自然光進行反射,以使自然光作為液晶顯示裝置的入射光。
如圖所示,該液晶顯示裝置包括:反射層112;位于該反射層112上的顯示液晶盒120,該顯示液晶盒120包括相對設置的第一基板121和第二基板122,以及設置于第一基板121和第二基板122之間的第一液晶分子123,該反射層 112的偏光軸與第一液晶分子123的排布方向的夾角為45°;位于第二基板122背離第一基板121一側上的補償液晶盒130,該補償液晶盒130包括相對設置的第三基板131和第四基板132,以及設置于第三基板131和第四基板132之間的第二液晶分子133,該第二液晶分子133的排布方向與第一液晶分子123的排布方向相互垂直;位于第四基板132背離第三基板131一側上的面偏光片140,面偏光片140的偏光軸與第二液晶分子133的排布方向的夾角為45°,該面偏光片140的偏光軸與反射層112的偏光軸相互垂直。在本實施例中,以反射層112的偏光軸的角度為45°,顯示液晶盒120的第一液晶分子123的排布方向為0°,補償液晶盒130的第二液晶分子133的排布方向為90°,面偏光片140的偏光軸的角度為135°為例進行描述。本發明增加了補償液晶盒130,不需要通過補償偏光片進行相位補償且不需要增加QWP光學膜,因此相應降低了生產成本。
當前該液晶顯示裝置為反射型液晶顯示裝置,反射層112可對自然光進行反射,以使自然光作為液晶顯示裝置的入射光,因此入射光波長λ為對應的自然光波長。自然光并非單一顏色的入射光個,而是一般由多種顏色光組成,如波長為λ1的綠光分成的o光和e光在顯示液晶盒120中的相位差約為λ1/2,波長λ2的藍光相位差超過λ2/2,波長λ3的紅光相位差小于λ3/2。
如上所述,反射光在顯示液晶盒120中傳播時,不同顏色光的相位差不同,在此可選設置第二液晶分子133的相位延遲量與第一液晶分子123的相位延遲量均為λ/4,那么當反射光在顯示液晶盒120產生相位差后,補償液晶盒130將顯示液晶盒120的相位差補償一部分,使得反射光的振動方向與面偏光片140的偏光軸方向平行,反射型液晶顯示裝置顯示常白模式。
需要說明的是,在此還可選第一液晶分子123的相位延遲量為λ/4,第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2,其中,λ為自然光的波長,使得反射光在顯示 液晶盒120中的相位差為λ/4,相應的經過補償液晶盒130的補償之后,相位差為0,反射光的振動方向與面偏光片140的偏光軸方向垂直,反射型液晶顯示裝置顯示常黑模式。
對于反射層112,具體地,該反射層112包括:過渡層113和金屬層114。其中,位于第一基板121背離第二基板122一側的過渡層113,其背離第一基板121的一側具有凹凸結構;金屬層114位于過渡層113的凹凸結構一側上。反射層112的原理和結構與現有技術類似,在此不做贅述。可選地過渡層113的材料為光固化膠。
綜上所述,本實施例提供的反射型液晶顯示裝置在不通電時的工作原理為,入射光為環境光時,經過反射區反射后形成的反射光分為o光和e光且具有相位差。第二液晶分子133的相位延遲量為λ/4、第一液晶分子123的相位延遲量為λ/4,則o光和e光經過補償液晶盒130時會o光e光互換,補償液晶盒130補償λ/4的相位差,因此液晶顯示裝置為白態模式。或者,第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2、第一液晶分子123的相位延遲量為λ/4,則o光和e光經過補償液晶盒130時會o光e光互換,補償液晶盒130將相位差補償回去,因此液晶顯示裝置為黑態模式。
通電時第一液晶分子123的排布方向變為垂直于第一基板121表面且豎立排布,那么顯示液晶盒120不再對偏振光有相位延遲,偏振光在補償液晶盒130中分成等量的o光和e光,并發生相位延遲。當第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2時,相位差為λ/2,偏振光的振動方向發生近似90°翻轉與面偏光片140平行,則入射的偏振光全部透過面偏光片140,液晶顯示裝置為白態模式。當第二液晶分子133的相位延遲量為λ/4時,相位差為λ/4,偏振光的振動方向與面偏光片140垂直,則反射光未透出面偏光片140,液晶顯示裝置為黑態模式。
在上述方案的基礎上,將面偏光片140、補償液晶盒130、顯示液晶盒120、底偏光片111都一同轉相同的角度,如45°,旋轉之后的液晶顯示裝置也可以實現半透型液晶顯示裝置的正常顯示。此外,反射型液晶顯示裝置的黑態模式和白態模式的對比也提高和改善了反射型液晶顯示裝置的對比度。
在上述技術方案的基礎上,為了提高本實施例液晶顯示裝置在高低溫時的對比度,本實施例還提供一種溫度補償液晶顯示裝置,如圖4b所示,為本發明實施例提供的溫度補償液晶顯示裝置的示意圖。
基于圖4a所示液晶顯示裝置,該溫度補償液晶顯示裝置的補償液晶盒130還包括:位于第三基板131靠近第二液晶分子133一側的第一透明導電膜151和位于第四基板132靠近第二液晶分子133一側的第二透明導電膜152,第一透明導電膜151的第一端和第二透明導電膜152的第一端電連接。補償液晶盒130還包括:供電電源150,該供電電源150的正極和負極分別與第一透明導電膜151的第二端、第二透明導電膜152的第二端連接,并且該供電電源150在低溫極限條件下正常工作;當供電電源150正常工作時,供電電源150向第一透明導電膜151和第二透明導電膜152施加電壓。如此本實施例實現了液晶溫度補償,可在-30~-40的極低溫度下改善對比度,即在低溫情況下,對液晶加熱,改善并提高了液晶顯示裝置的高低溫對比度、拓展了低溫工作溫度。
需要說明的是,若反射型液晶顯示裝置的顯示液晶盒120中設置有臺階層時第二液晶分子133的相位延遲量為λ/2、第一液晶分子123的相位延遲量為λ/4;也可將補償盒更改為λ/2實現常黑模式。
本發明實施例提供的反射型液晶顯示裝置,通過增加第二液晶分子133排布方向與顯示液晶盒120第一液晶分子123排布方向正交的補償液晶盒130,且第二液晶分子133的相位延遲量與第一液晶分子123的相位延遲量相同,為λ/2。 反射光通過面偏光片140后實現未通電時常白模式。本發明提供了液晶顯示裝置的對比度,改善了高低溫時的對比度,拓展了低溫工作溫度。
注意,上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解,本發明不限于這里所述的特定實施例,對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此,雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明,但是本發明不僅僅限于以上實施例,在不脫離本發明構思的情況下,還可以包括更多其他等效實施例,而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。

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