專利名稱：應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于液晶顯示器技術領域，具體涉及ー種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器。
背景技術：
目前MEMS ((Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統(tǒng))作為一種早已公開的技術為人所知，但由于其結(jié)構(gòu)在應用于商業(yè)化的過程中存在難以克服的問題，因為，針對其商業(yè)化應用的研究正在不斷進行中。如圖1-1及圖1-2所示,展示了 MEMS技術方案的基本動作原理,對于圖1_1中所設置的顯示裝置為應用屈伸像素(telescopic pixel) 108的技術方案，設置有透明ITO電極107，從左至右放射通過背光源的平行背景光103，經(jīng)過玻璃104，但無法透射顯示裝置上所設置的第一鏡面(懸掛薄膜)105及第ニ鏡面106而被反射，因此，在觀察者101看來，屏幕102上呈現(xiàn)的是黑色畫面；而對于圖1-2中所設置的顯示裝置為應用屈伸像素(telescopicpixel) 108的技術方案，設置有透明ITO電極107，其第二鏡面106的設置保持不變，但對第ー鏡面(懸掛薄膜)105施加了電壓使其發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而在背光源平行背景光103照射到第ー鏡面105上時會形成帶有偏向角的反射光，反射光再經(jīng)第二鏡面106進行二次反射后被觀察者101所捕獲，從而實現(xiàn)投射光進行顯示的目的，從而該裝置可以作為顯示器來使用。基于這樣的技術原理的MEMS顯示方案，盡管多次被提供出來，但至今為止一直沒有成功的應用到商業(yè)化量產(chǎn)中。這主要是由于MEMS結(jié)構(gòu)對電極形成來說，其形成エ藝難度高，產(chǎn)率低且制造成本昂貴，因此，難以將其商業(yè)化量產(chǎn)。對于液晶透鏡(LC lens)，其光學特性與液晶顯示器相類似，在形成電極的面板之間充入液晶，根據(jù)外部施加的電壓來驅(qū)動液晶，使透過液晶的光線產(chǎn)生路徑差，從而使其焦距f發(fā)生變化。更具體的情況，如圖2所示，其中，k即為焦距f，而k(x)則表示為對f的對角線距離，該對角線距離為根據(jù)f 和垂直距離X來決定的對角線長度；角度Y是ー個與錨定能量W(X)的空間距離、施加電壓V以及電池間隙d相關的函數(shù)，這與液晶的絕緣性、弾性及光學常量相類似，對于某一特定的液晶，該角度Y可以被定義為
.I X 1『<、■ U —. I = arcianl —,
.1 I 其中，f為透鏡的焦距，當對作為透鏡的液晶單元施加固定的V，且d及f固定時，可以根據(jù)上述公式計算得到錨定能量W(X)的空間距離，而施加不同的電壓V則可以改變該焦距f。目前關于如何評價該可調(diào)節(jié)的液晶鏡面的潛在能力的研究正在不斷進行中。在已公開發(fā)表的文獻“SID2008 A Liquid Crystal Lens with Non-uniformAnchoring Energy (—種帶有不均勻的錨定能量的液晶透鏡)”中，提供了應用液晶透鏡的示例，使其在兩張玻璃基板之間，在已放入液晶的液晶透鏡結(jié)構(gòu)上，形成液晶顯示器結(jié)構(gòu)，進而來進行三維圖像的顯示效果；此時，液晶透鏡根據(jù)基板內(nèi)的電極結(jié)構(gòu)、液晶配向以及外部所施加的電壓，來實現(xiàn)凹透鏡及凸透鏡的作用功能。
此外，在已公開發(fā)表的文獻“SID2008 25. 3 Autostereoscopic2D/3D SwitchingDisplay Using Electric-Field-Driven LC Lens (ELC Lens)(應用了電場驅(qū)動液晶透鏡結(jié)構(gòu)的自動立體2D/3D開關顯示器)”中，提供了通過施加電場來調(diào)整焦距的兩種方法，如圖3-1及圖3-2所示，分別在開關關及開關開的狀態(tài)下，通過基于凸形結(jié)構(gòu)的液晶凸透鏡的變化來驅(qū)動透鏡透過光線的on/off犬態(tài)，而對于圖3-3及圖3-4，分別在開關關及開關開的狀態(tài)下，貝1J通過基于各向異性透鏡(anisotropic lens)的偏正開關來進行驅(qū)動。綜上所述，在目前的技術環(huán)境下，如何在MEMS結(jié)構(gòu)中，通過改變外加電壓來實現(xiàn)液晶透鏡的焦距調(diào)節(jié)，利用液晶透鏡的結(jié)構(gòu)和反射原理來調(diào)整光線的方向，從而獲得投射光線的目的，已引起了越來越的研究課題的關注。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是在直下式背光源技術方案中，如何提供一種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)使圖像表現(xiàn)優(yōu)秀且造價低廉的液晶顯示器。(ニ)技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，包括彩膜基板以及陣列基板，所述液晶顯示器還包括液晶透鏡結(jié)構(gòu)，其設置于所述陣列基板與彩膜基板之間，其沿彩膜基板至陣列基板的方向依次包括上表面取向?qū)?、液晶層以及下表面取向?qū)?。所述液晶顯示器還包括第一反射板，其設置于彩膜基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上；第二反射板，其設置于陣列基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上；在所述彩膜基板及陣列基板上均設置有透明電極，所述透明電極用于對所述液晶層進行電壓控制。所述第一反射板設置為兩塊，所述兩塊第一反射板分別置于所述彩膜基板的兩端位置；所述第二反射板設置為ー塊，置于所述陣列基板的中間位置。所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凸透鏡結(jié)構(gòu)。所述第一反射板設置為ー塊，置于所述彩膜基板的中間位置；所述第二反射板設置為兩塊，所述兩塊第二反射板分別置于陣列基板的兩端位置。所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凹透鏡結(jié)構(gòu)。所述三塊反射板的尺寸之和設置為覆蓋所述彩膜基板。所述三塊反射板的尺寸之和設置為覆蓋所述陣列基板。所述陣列基板上設置有偏振片。所述液晶顯示器還包括直下式背光源結(jié)構(gòu)。(三)有益效果本發(fā)明技術方案提供一種應用了液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其通過在應用直下式背光源的液晶顯示器中設置凹形或凸型的液晶透鏡結(jié)構(gòu)，并利用外接電壓控制液晶層的排布，使得即使不設置偏振片，也可以使液晶展現(xiàn)顯示效果，并呈現(xiàn)出更高的亮度；此外，由于偏振片的設置存在相當大的自由度，可以僅在單面上設置偏振片，甚至可以雙面均不設置偏振片，因此可以有效降低液晶顯示器生產(chǎn)エ藝中的制造成本。


圖1-1及圖1-2為現(xiàn)有的MSNS結(jié)構(gòu)的示意圖；其中，101 :觀察者；102 :屏幕；103 平行背景光；104 :玻璃；105 :第一鏡面；106 :第二鏡面；107 :透明ITO電極；108 :屈伸像素；圖2為現(xiàn)有的液晶透鏡的原理示意圖；圖3-1至圖3-4為現(xiàn)有的液晶透鏡結(jié)構(gòu)中利用外加電壓調(diào)整焦距的示意圖；其中，301 :玻璃；302 :凹透鏡；303 :液晶層；304 :偏振片；305 :基片；306 :偏振活性微透鏡；307 偏振開關(TN)；圖4-1為初始狀態(tài)下包含凸型液晶透鏡的液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-2為通電狀態(tài)下包含凸型液晶透鏡的液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖；其中，401 :凸透鏡；402 :液晶層；403 偏振片；404 :第一反射板；405 :第二反射板；圖5-1為初始狀態(tài)下包含凹型液晶透鏡的液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-2為通電狀態(tài)下包含凹型液晶透鏡的液晶顯不器結(jié)構(gòu)不意圖；其中，501 :凹透鏡；502 :液晶層；503 偏振片；504 :第一反射板；505 :第二反射板；圖6為本發(fā)明提供的反射型基板的結(jié)構(gòu)不意圖；其中，601 :彩I旲基板反射板；602 陣列基板反射板；603 :液晶層；604 :電極。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步詳細描述。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，包括彩膜基板以及陣列基板，所述液晶顯示器還包括液晶透鏡結(jié)構(gòu)，其設置于所述陣列基板與彩膜基板之間，其沿彩膜基板至陣列基板的方向依次包括上表面取向?qū)印⒁壕右约跋卤砻嫒∠驅(qū)?，所述液晶顯示器還包括直下式背光源結(jié)構(gòu)。所述液晶顯示器還包括第一反射板，其設置于彩膜基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上；第二反射板，其設置于陣列基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上；在所迷彩膜基板及陣列基板上均設置有透明電極，所述透明電極用于對所述液晶層進行電壓控制。所述第一反射板及第ニ反射板的材料選擇可以為金屬等可對光線阻斷并進行反射的材料。如圖4-1及圖4-2所示，所述第一反射板404可以設置為兩塊，所述兩塊第一反射板404分別置于所述彩膜基板的兩端位置；所述第二反射板405設置為ー塊，置于所述陣列基板的中間位置。所述兩塊第一反射板404與所述ー塊 第二反射板405的尺寸設置為該三塊反射板尺寸之和覆蓋所述彩膜基板。此時，將所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凸透鏡401結(jié)構(gòu)。此處，凸透鏡結(jié)構(gòu)或者凹透鏡的設置過程也非常簡易，如圖所示，把曲折面向上設置的話，就起到凸透鏡的作用，然后收集投射的光；而將曲折面向下設置的話，則起到凹透鏡的作用，然后把投射的光擴散出去。
這樣，如圖4-1所示，將該凸型液晶透鏡應用于直視反射型液晶顯示器中，在初始狀態(tài)通過取向?qū)訉⒁壕нM行垂直配向，在開關沒有對上下電極進行通電的初始狀態(tài)，不便用偏振片，由背光源直射進入的光線首先部分由第二反射板405阻隔反射，然后剩下透過液晶層402結(jié)構(gòu)的光線會直進，再由第一反射板404全部反射，從而可實現(xiàn)黑屏狀態(tài)面，當然也可以如圖中所示的在陣列基板的一面上設置偏振片403 ;而如圖4-2所示，在開關對上下電極進行通電來使液晶層402起反應，進而液晶根據(jù)上下電極而移動，這樣就會發(fā)生阻滯(retardation)，因而光線的進行方向會改變，直射進入的光線由呈凸透鏡的液晶透鏡進行驅(qū)動，使得光線路徑轉(zhuǎn)移，一部分路徑轉(zhuǎn)移的光線就會直接透過，另一部分光線則會經(jīng)反射過程來透光，從而顯示屏展現(xiàn)出灰色、白色等其他色彩，從而實現(xiàn)顯示效果。
此外,如圖5-1及圖5-2所不,所述第一反射板504也可以設置為一塊，置于所述彩膜基板的中間位置；所述第二反射板505設置為兩塊，所述兩塊第二反射板505分別置于陣列基板的兩端位置。所述兩塊第一反射板504與所述ー塊第二反射板505的尺寸設置為該三塊反射板尺寸之和覆蓋所述彩膜基板。此時，將所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凹透鏡501結(jié)構(gòu)。這樣，如圖5-1所示，將該凹型液晶透鏡應用于直視反射型液晶顯示器中，在初始狀態(tài)通過取向?qū)訉⒁壕нM行垂直配向，在開關通電情況下，不使用偏振片，由背光源直射進入的光線首先部分由第二反射板505阻隔反射，然后剩下透過液晶層502結(jié)構(gòu)的光線會直進，再由第一反射板504全部反射，從而可實現(xiàn)黑屏狀態(tài)，當然也可以如圖中所示的在陣列基板的一面上設置偏振片503 ;而如圖5-2所示，在開關斷電情況下，液晶是根據(jù)上下電極而移動，這樣就會發(fā)生阻滯(retardation)，因而光線的進行方向會改變，直射進入的光線由呈凹透鏡的液晶透鏡進行驅(qū)動，使得光線路徑轉(zhuǎn)移，一部分路徑轉(zhuǎn)移的光線就會直接透過，另一部分光線則會經(jīng)反射過程來透光，從而顯示屏展現(xiàn)出灰色、白色等其他色彩，從而實現(xiàn)顯示效果。當然，在上述技術方案中，可僅在所述陣列基板上設置偏振片或者在所述彩膜基板及陣列基板上均不設置，盡管附圖4-1至附圖5-2中展示出設置有偏振片的情況，但應該可以理解到，即使不設置偏振片，也依舊可以達到實現(xiàn)選擇性透光的功能，并且還可獲得更高亮度的IXD顯示效果。如圖6 所不，為在一般的 TFT-LCD(Thin film transistor liquid crystaldisplay，液晶平板顯示器)應用上述液晶透鏡結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本發(fā)明所提出的新型反射型結(jié)構(gòu)顯示器的情況。其實際上為體現(xiàn)彩色顯示的ー種例子。其中，在陣列基板(Array)上，形成有透明電極604來對液晶層603進行控制，且在陣列基板上形成有陣列基板反射板(Metal BM)602(即前述的第二反射板)，在彩膜(color filter)基板上也形成有彩膜基板反射板601 (即前述的第一反射板)。其中，“R”、
分別代表“紅色(Red)”、“緑色(Green) ”、“藍色(Blue)”。在顯示器運行初期狀態(tài)下，在畫面上看液晶是垂直排列的，開始階段不加入電極電壓時，顯示器維持黑屏狀態(tài)；而通過施加電場使液晶得到反應并反射光，以液晶透鏡(圖上是凸透鏡)形態(tài)發(fā)揮作用從而實現(xiàn)顯示，來呈現(xiàn)灰色或白色等色彩。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，包括彩膜基板以及陣列基板，其特征在于，所述液晶顯示器還包括 液晶透鏡結(jié)構(gòu)，其設置于所述陣列基板與彩膜基板之間，其沿彩膜基板至陣列基板的方向依次包括上表面取向?qū)?、液晶層以及下表面取向?qū)印?br> 2.如權(quán)利要求I所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述液晶顯示器還包括 第一反射板，其設置于彩膜基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上； 第二反射板，其設置于陣列基板朝向所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面上； 在所述彩膜基板及陣列基板上均設置有透明電極，所述透明電極用于對所述液晶層進行電壓控制。
3.如權(quán)利要求2所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述第一反射板(404)設置為兩塊，所述兩塊第一反射板(404)分別置于所述彩膜基板的兩端位置； 所述第二反射板(405)設置為一塊，置于所述陣列基板的中間位置。
4.如權(quán)利要求3所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凸透鏡(401)結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述第一反射板(504)設置為一塊，置于所述彩膜基板的中間位置； 所述第二反射板(505)設置為兩塊，所述兩塊第二反射板(505)分別置于陣列基板的兩端位置。
6.如權(quán)利要求5所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)設置為凹透鏡(501)結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求3或5所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述三塊反射板的尺寸之和設置為覆蓋所述彩膜基板。
8.如權(quán)利要求3或5所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述三塊反射板的尺寸之和設置為覆蓋所述陣列基板。
9.如權(quán)利要求3或5所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述陣列基板上設置有偏振片。
10.如權(quán)利要求I所述的應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，其特征在于，所述液晶顯示器還包括直下式背光源結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用液晶透鏡結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，屬于液晶顯示器技術領域。所述液晶顯示器包括彩膜基板、陣列基板以及設置于所述陣列基板與彩膜基板之間的液晶透鏡結(jié)構(gòu)，所述液晶透鏡結(jié)構(gòu)沿彩膜基板至陣列基板的方向依次包括上表面取向?qū)?、液晶層以及下表面取向?qū)印Ｆ渫ㄟ^在應用直下式背光源的液晶顯示器中設置凹形或凸型的液晶透鏡結(jié)構(gòu)，并利用外接電壓控制液晶層的排布，使得即使不設置偏振片，也可以使液晶展現(xiàn)顯示效果，并呈現(xiàn)出更高的亮度；此外，由于偏振片的設置存在相當大的自由度，可以僅在單面上設置偏振片，甚至可以雙面均不設置偏振片，因此可以有效降低液晶顯示器生產(chǎn)工藝中的制造成本。
文檔編號G02F1/1335GK102650790SQ20111020936
公開日2012年8月29日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者李潤復 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 合肥京東方光電科技有限公司