專利名稱：一種透射反射可切換的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶顯示器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透射反射可切換的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示(IXD)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段，已經(jīng)成為最重要的信息顯示技術(shù)，除了戶外墻幕類型的顯示之外，液晶顯示可以說是無處不在。當(dāng)前，LCD技術(shù)發(fā)展到了一個相對成熟的階段，無論從產(chǎn)量還是市場占有率都是前所未有的。但是隨著人們工作生活節(jié)奏的加快，對信息顯示的即時性要求越來越高，LCD技術(shù)的不完善方面便日漸明顯，比如室外明亮(或日光)環(huán)境下的顯示可視性(sunlight readability)問題及相應(yīng)的功耗(power consumption)問題，以及由于當(dāng)前IXD技術(shù)結(jié)構(gòu)本身造成的光能效率(light efficiency)極低(小于10%)的問題等.這些都是IXD技術(shù)急待改進和提高的方面?？梢曅裕爬ǖ卣f也就是液晶顯示的對比度(contrast ratio)，它分為兩個方面，一方面是正常顯示條件下，即環(huán)境亮度較低情況下的顯示對比度，現(xiàn)在的透射式液晶顯示技術(shù)已經(jīng)很好地滿足了一般的使用要求，如電腦屏幕，電視機，及手機等。另一方面是在環(huán)境明亮，或室外陽光照射情況下的顯示對比度，對這種情況，目前的IXD還不具有良好的顯示效果。要讓一個液晶顯示器在上述兩種情況下同時具備較好的而且是一致的顯示對比度，即良好的顯示可視性，正是當(dāng)前IXD技術(shù)的一個難題。目前主流的IXD主要是以背光透射為工作方式的透射式顯示，為能具有良好的顯示效果，一般要求環(huán)境亮度應(yīng)低于顯示屏幕的發(fā)光亮度。在明亮環(huán)境下，尤其是陽光強烈的室外，要具有較好的可視性，一個經(jīng)典的解決辦法是用反射式顯示，以充分利用環(huán)境中的光量來實現(xiàn)顯示，這不僅是一個顯示技術(shù)問題，也是節(jié)能的問題。因此，將兩者結(jié)合而形成的所謂透反式液晶顯示(Transflective LCD: TR-LCD)結(jié)構(gòu)，以便在不同的亮度場合使用不同的顯示方式，并達到無縫切換。這方面國內(nèi)外已經(jīng)并且正在進行大量的研究和探索。目前主要的研究方法是將屏幕上的液晶像素劃分為透射和反射兩個區(qū)域，透射和反射顯示中，光線在各自的區(qū)域中傳播。從結(jié)構(gòu)上講，為了使反射光線和透射光線在液晶盒中具有相同的光程，早期的透反式液晶像素具有不同的液晶層厚，即雙盒厚 (dual cell gap (DCP))結(jié)構(gòu)，透射區(qū)的液晶層厚度是反射區(qū)的兩倍。這種液晶盒內(nèi)由于基板不平整，不僅影響液晶的有效定向，增加了制造工藝上的復(fù)雜性，并且造成不同的驅(qū)動響應(yīng)速度及閾值電壓，因而影響兩種顯示效果的一致性。
由于上術(shù)技術(shù)缺陷，近年來，單一液晶盒厚(single cell gap, SCP)結(jié)構(gòu)的TR-IXD 成為研究的主流，即透射和反射部分具有相同的液晶層厚。由于反射式液晶盒的固有結(jié)構(gòu)決定了其對光能的有效反射效率比較低，一般不超過35%，若再加上彩色濾光膜，則反射效率將不超過12. 5%。因此，為提高對環(huán)境光能(尤其是對室外陽光的)利用效率，應(yīng)該擴大像素中有效反射的面積比率。針對這一問題，Ki-Han Kim等提出了一種可切換的(switchable)透反式顯示模式。其像素結(jié)構(gòu)中不劃分透射和反射區(qū)域，而是將整個像素在不同的亮度環(huán)境下，切換到相應(yīng)的顯示透射或反射模式。這樣可以最大限度地利用像素面積，使透射和反射區(qū)都得到有效地利用。Kim的結(jié)構(gòu)所利用的基本原理是膽甾相液晶(Choleteric Liquid Crystal, CLC)的焦錐結(jié)構(gòu)的反射率隨所加電場而改變的特性，即反射率的特性電控[nature]。將一個聚合物穩(wěn)定的CLC層晶像素的下基板(或上基板)，加不同的電壓.當(dāng)CLC具有高反射率時，可使液晶像素工作于反射模式，而當(dāng)所加電壓使CLC具有高透射率時，背光 (backlight)可以通過像素層，使之工作于透射模式下。因此通過對CLC層施加不同的電壓可實現(xiàn)像素顯示模式的切換。實際上，反射率的可電控性，不僅只有膽留相液晶焦錐結(jié)構(gòu)才有。全息聚合物分散液晶(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)的反射式Bragg 光柵同樣具有這種電控性質(zhì)。V. P. Tondiglia報導(dǎo)了他們制備的HPDLC反射Bragg光柵， 反射率達到99%.根據(jù)光傳播的耦合波理論，決定Bragg光柵反射率的一個重要因素是光柵中相鄰層物質(zhì)的折射率差。因此，只要使用的電場使得HPDLC Bragg光柵中液晶分子的取向發(fā)生改變，就可以對其反射率進行調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種對環(huán)境光能利用效率高、節(jié)能效果好的液晶顯示器。本發(fā)明提出的液晶顯示器，是基于反射式HPDLC Bragg光柵(Reflective HPDLC Bragg Grating: RHBG)的透反切換式液晶顯示器，記為RHBG-TR-IXD，其基本結(jié)構(gòu)如圖 I所示。它是在一種透反式液晶像素與背光板之間放置一反射率可電控的HPLDC光柵，以實現(xiàn)透射和反射模式的電控切換。這種結(jié)構(gòu)與Kim的結(jié)構(gòu)相比，具有異曲同工的效力。 具體的工作原理見實施實例。具體來說，本發(fā)明是一種透射反射可切換的透反式液晶顯示器，它是在一種常規(guī)的透反式液晶面板I與背光板3之間增加一塊反射率可電調(diào)節(jié)的電控反射器2。當(dāng)電控反射器2的控制電壓使其具有高反射率時，液晶面板I可利用環(huán)境光進行反射式顯示，這時可以關(guān)閉背光板電源；當(dāng)電控反射器2的控制電壓使其具有低反射率時，背光板3發(fā)出的光可穿透電控反射器2為液晶面提供光源進行透射式顯示；這樣可根據(jù)環(huán)境亮度進行相應(yīng)的透反式切換，達到節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明中，所述的液晶面板I為具有垂直排列((Homeotropic) Vertical Alignment: VA)、多疇垂直排列(Multiple vertical alignment: MVA)、面內(nèi)切換(In plane switching: IPS)、邊緣場切換(fringe field switching: FFS)方式工作的液晶面板。面板中包括補償膜。本發(fā)明中，所述的電控反射器2采用反射式聚合物分散液晶Bragg光柵 (Reflective Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal Bragg Grating: RHBG)。本發(fā)明中，所述的背光板3為通用液晶顯示器背光板。本發(fā)明提出的這液晶像素結(jié)構(gòu)，特別適合于強光或高亮度環(huán)境如戶外的顯示應(yīng)用。這種像素結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，可成為移動顯示設(shè)備如手機，平板電腦，及戶外的顯示儀器中的顯示屏。該種結(jié)構(gòu)的顯示屏能有效提高對環(huán)境光能的利用效率，起到節(jié)能降耗并改善顯示效果的作用。


圖I為透反切換式液晶顯示面板結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為具有可透反顯示的垂直排列液晶盒結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為透反切換式液晶顯示工作示意圖。其中，(a)反射式工作模式，(b)透射式工作模式。圖中標(biāo)號1為液晶顯不面板，2為電控反射器,3為背光板,4為上圓偏振片,5為補償膜(單軸-c) ,6為上玻璃基板,7為公共電極,8為液晶層,9為像素電極,10為下玻璃基板，11為下圓偏振片。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明提出的透反可切換式液晶顯示器，用全息法制備一塊反射式聚合物分散液晶Bragg光柵，并為其加配控制電源V及控制開關(guān)K，選擇一種液晶顯示面板結(jié)構(gòu)，如垂直排列的液晶盒，結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。其結(jié)構(gòu)自上而下依次為上圓偏振片 4，補償膜(單軸_c)5，上玻璃基板6，公共電極7，液晶層8，像素電極9，下玻璃基板10，下圓偏振片11。再選擇一塊背光板按圖I組裝，如圖3所示。K為電源開關(guān)，V為控制電源。當(dāng)電控反射器2的控制電源開關(guān)K打開時，反射器具有高反射率，此時液晶顯示面板可利用環(huán)境光進行反射式顯示，而背光源關(guān)閉，如圖3 (a)所示。當(dāng)電控反射器2的控制電源開關(guān)K閉合時，反射器具有高透射率，此時背光源開啟，液晶顯示面板進行透射式顯示，如圖3 (b)所示。這樣可根據(jù)環(huán)境亮度進行相應(yīng)的透反式切換，達到節(jié)能降耗的目的。
權(quán)利要求
1.一種透射反射可切換的液晶顯示器，其特征在于是在一種透反式液晶面板(I)與背光板(3)之間增加一塊反射率可電調(diào)節(jié)的電控反射器(2)而組成；當(dāng)電控反射器(2)的控制電壓使其具有高反射率時，液晶面板(I)利用環(huán)境光進行反射式顯示，這時可以關(guān)閉背光板電源；當(dāng)電控反射器(2)的控制電壓使其具有低反射率時，背光板(3)發(fā)出的光穿透電控反射器(2)為液晶面提供光源進行透射式顯示。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的透射反射可切換的液晶顯示器，其特征在于所述的液晶面板(I)為具有垂直排列、多疇垂直排列、面內(nèi)切換、邊緣場切換方式工作的透反式液晶面板， 面板中包括補償膜。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的透射反射可切換的液晶顯示器，其特征在于所述的電控反射器(2)為反射式聚合物分散液晶Bragg光柵。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的透射反射可切換的液晶顯示器，其特征在于所述的背光板(3)為通用液晶顯示器背光板。
全文摘要
本發(fā)明屬于液晶顯示器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透射反射可切換的液晶顯示器。該液晶顯示器結(jié)構(gòu)為,在一種可透射可反射式(透反式)工作的液晶面板與背光板之間增加一塊反射率可電調(diào)節(jié)的電控反射器。當(dāng)反電控射器在控制電壓下具有高反射率時,液晶面板可利用環(huán)境光進行反射式顯示；當(dāng)電控反射器的控制電壓使其具有低反射率時,背光源可穿透反射器為液晶面提供光源進行透射式顯示。這樣可根據(jù)環(huán)境亮度進行相應(yīng)的透反式切換,達到節(jié)能降耗的目的。
文檔編號G02F1/133GK102591063SQ201210056248
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者劉建華, 張克, 程文凱 申請人:復(fù)旦大學(xué)