專利名稱：一種透射輔助反射的透反式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，具體涉及一種透射輔助反射的透反式液晶顯示器。
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(gè)相對(duì)成熟的階段，無論從產(chǎn)量還是市場(chǎng)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(duì)信息顯示的即時(shí)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(jìn)和提高的方面?？梢曅?，概括地說也就是液晶顯示的對(duì)比度(contrast ratio)。它分為兩個(gè)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(duì)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(jī)，及手機(jī)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(duì)比度，對(duì)這種情況，目前的IXD還不具有良好的顯示效果，要讓一個(gè)液晶顯示器在上述兩種情況下同時(shí)具備較好的而且是一致的顯示對(duì)比度，即良好的顯示可視性，正是當(dāng)前IXD技術(shù)的一個(gè)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(qiáng)烈的室外，要具有較好的可視性，一個(gè)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(shí)現(xiàn)顯示，這不僅是一個(gè)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(chǎng)合使用不同的顯示方式，并達(dá)到無縫切換。這方面國內(nèi)外已經(jīng)并且正在進(jìn)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(gè)區(qū)域，透射和反射顯示中，光線在各自的區(qū)域中傳播。要求兩者的電光特性要具有較好的一致性， 即驅(qū)動(dòng)電壓-透射率(V-T)曲線，與驅(qū)動(dòng)電壓-反射率(V-R)曲線應(yīng)一致，以便使用同一套驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)達(dá)到在透射和反射式工作方式的無縫切換。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(dòng)響應(yīng)速度及閾值電壓，因而影響兩種顯示效果的一致性.
由于上述技術(shù)缺陷，早期的液晶層雙盒厚(dual cell gap (DCP))結(jié)構(gòu)已被單一液晶盒厚(single cell gap, SCP)結(jié)構(gòu)的TR-IXD所取代，即透射和反射部分具有相同的液晶層厚。這種SCP結(jié)構(gòu)要解決的主要問題是使透射和反射區(qū)域具有一致的電光特性。由于反射式液晶盒的固有結(jié)構(gòu)決定了其對(duì)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(duì)環(huán)境光能 (尤其是對(duì)室外陽光的)利用效率，應(yīng)該擴(kuò)大像素中有效反射的面積比率。另外，由于液晶像素結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的反射效率不高，單從增加面積作手并不能有效提高像素的反射亮度，即不能改善反射模式的顯示效果。而且，在環(huán)境亮度不太大但也不太小的情況下，若能增加透射光作為適當(dāng)補(bǔ)充，從而不必完全工作于全透(犧牲能量) 或全反(犧牲亮度)模式中，達(dá)到節(jié)能和改善顯示效果的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種對(duì)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，是采用新型的透射輔助反射(Transmission facilitated Reflection: TFR)的透反顯示器,記為TFR-TR-IXD。這種結(jié)構(gòu)采用垂直電場(chǎng)，電極分別位于上下基板。其中位于下基板上的像素電極由兩部分構(gòu)成，在像素中央部位是由ITO構(gòu)成的透射區(qū)的電極，其周圍是構(gòu)成反射區(qū)的金屬電極，其同時(shí)用作反射區(qū)的光反射器，公共電極位于上基板，同樣由中央圓形ITO電極作為透射電極，旁邊適當(dāng)部位以一定形狀制作反射區(qū)電極。具體來說，本發(fā)明提出透射輔助反射的透反式液晶顯示器，它的每一個(gè)像素被分成透射和反射兩個(gè)區(qū)域，透射區(qū)位于像素的中央部分，透射區(qū)以外的部分為反射區(qū)，兩個(gè)區(qū)域由透射電極(I)和反射電極(2)構(gòu)劃分而成；在透射區(qū)的基板與背光板(3)之間裝有微透鏡(4)，以匯聚背光，增加其在透射區(qū)的光通量。當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí)，可以關(guān)閉背光，液晶面板利用較大的像素反射區(qū)進(jìn)行反射式顯示；當(dāng)環(huán)境亮度較低使反射式顯示效果較差時(shí)，可開啟背光，利用透射光補(bǔ)充反射光的不足，同時(shí)進(jìn)行透射和反射式顯示。因此，這種液晶顯示器具有適應(yīng)不同環(huán)境亮度的特點(diǎn)，可達(dá)到節(jié)能降耗并改善顯示效果的目的。本發(fā)明中，像素電極由中心透射電極(I) (ITO)和周圍反射電極⑵(金屬)構(gòu)成， 反射電極(2)同時(shí)作為反射顯示時(shí)的光反射器。本發(fā)明中，像素透射區(qū)的基板(3)下方加裝一微透鏡(4)，以增加透射區(qū)的光通量。本發(fā)明中，像素公共電極由透射區(qū)電極(5)和反射區(qū)電極(6)構(gòu)成；透射區(qū)電極 (5)為圓形，反射區(qū)電極(6)做成條狀或臂章形(chevron)。本發(fā)明的這種液晶顯示器像素結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了反射區(qū)的面積，縮小了透射區(qū)域的面積。為了有效利用背光源，在透射區(qū)基板下貼合一微透鏡，以增加像素的背光通量。具體的工作原理見實(shí)施實(shí)例。這種通過微透鏡增加透射光的方法，最早由Hun Ki SHIN于2007年提出，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)下基板與之相似，但不完全一樣，而主要的區(qū)別是在上基板電極。本發(fā)明的上基板電極分為透射區(qū)電極和反射區(qū)電極，透射區(qū)電極為圓形，反射區(qū)電極也被制成一定形狀(如條狀，或臂章形(chevron),所以也叫公共電極(common electrode),因?yàn)槠潆娢皇窍嗤?；而Hun Ki SHIN的上基板電極是均勻的整塊電極。
本發(fā)明提出的這液晶像素結(jié)構(gòu)，是以改善像素反射性能為目標(biāo)的，因此特別適合于強(qiáng)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(dòng)顯示設(shè)備如手機(jī)，平板電腦，及戶外的顯示儀器中的顯示屏。該種結(jié)構(gòu)的顯示器能有效提高對(duì)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為像素基板電極(pixel electrode)示意圖。其中，(a)俯視圖，(b)側(cè)視圖。圖2為公共電極基板的電極(common electrode)示意圖。其中，(a)正視圖，(b) 側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明液晶顯示器實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。其中，(a)簡(jiǎn)化的液晶像素結(jié)構(gòu)示意圖 (側(cè)視圖)；(b)簡(jiǎn)化的液晶像素結(jié)構(gòu)示意圖(三維側(cè)視圖)。圖中標(biāo)號(hào)I為透射電極(ΙΤ0)，2為反射電極，3為基板，4為像素微透鏡，5為透射區(qū)電極，6為反射區(qū)電極，7為上圓偏振片，8為補(bǔ)償膜(單軸-c)，9為上基板，10為公共電極，11為液晶層，12為像素電極，13為下基板，14為下圓偏振片，15為背光板，16為反射光。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)，按圖I及圖2中電極結(jié)構(gòu)制成垂直排列液晶盒，采用正交圓偏振片分別貼于上下基板外表面，并且在上基板與上偏振片之間加入補(bǔ)償膜.
在圖3(a)的玻璃下基板(13)上按圖I用光刻法分別鍍制透射ITO電極(I)和反射金屬電極(2)，如圖1(a)所示。在圖3 (a)的玻璃上基板(9)上按圖2 (a)的形狀鍍制ITO電極，分為反射區(qū)電極
(5)和透射區(qū)電極(6)。再用垂直定向法處理兩基板的電極表面，制盒并灌注液晶，使之沿基板表面垂直排列，如圖3(a)中的液晶層(11)。在上基板(9)的表面分別帖附補(bǔ)償膜(8)和上圓偏振片(J)，并使上圓偏振片
(7)的通光軸方向垂直于紙面(即90° )。在下基板(13)的表面帖附下圓偏振片(14)，并使其通光軸平行于紙面..再在其上帖附微透鏡(4)。完成以上整體裝配，如圖3 (a)所示。反射工作時(shí)，環(huán)境光從像素上表面進(jìn)入液晶盒，穿過液晶層在像素反射電極
(2)上被反射出液晶盒，成為反射光(16);透射工作時(shí)，背光板(15)發(fā)出的光經(jīng)像素微透鏡匯聚，經(jīng)過上下基板電極的透射區(qū)，成為透射光.如圖3(b)所示。為簡(jiǎn)明起見，圖3(a)中的電極被簡(jiǎn)化。圖3(b)中顯示像素結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化的立體示意圖，其中的偏振片和補(bǔ)償膜未畫出。Robert Lv通過減少上基板中反射區(qū)電極的寬度并增加間隙的辦法，較好地實(shí)現(xiàn)了透射區(qū)和反射區(qū)光程的一致性。Zhibing Ge通過給反射區(qū)電極加偏壓的方法抑制反射區(qū)的垂直電場(chǎng)以減小反射區(qū)的有效光程，也同樣實(shí)現(xiàn)了透射區(qū)和反射區(qū)的光程的一致性。兩者都獲得了較一致的透射和反的電光特性。因此，本發(fā)明通過優(yōu)化電極設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)透射和反射光線的光程均勻性，進(jìn)而達(dá)到電光性能的一致性，實(shí)現(xiàn)以適量的透光對(duì)反射光的有效補(bǔ)充的目的。
權(quán)利要求
1.一種透射輔助反射的透反式液晶顯示器，其特征在于每一個(gè)像素被分成透射和反射兩個(gè)區(qū)域，透射區(qū)位于像素的中央部分，透射區(qū)以外的部分為反射區(qū)，兩個(gè)區(qū)域由透射電極⑴和反射電極⑵構(gòu)劃分而成；在透射區(qū)的基板⑶與背光板之間裝有微透鏡 (4)，以匯聚背光，增加其在透射區(qū)的光通量；當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí)，關(guān)閉背光，液晶面板利用較大的像素反射區(qū)進(jìn)行反射式顯示； 當(dāng)環(huán)境亮度較低使反射式顯示效果較差時(shí)，開啟背光，利用透射光補(bǔ)充反射光的不足， 同時(shí)進(jìn)行透射和反射式顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透射輔助反射的透反式液晶顯示器，其特征在于像素電極由中心透射電極(I)和周圍反射電極(2)構(gòu)成，反射電極(2)同時(shí)作為在反射顯示時(shí)的光反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透射輔助反射的透反式液晶顯示器，其特征在于像素公共電極由透射區(qū)電極(5)和反射區(qū)電極(6)構(gòu)成；透射區(qū)電極(5)為圓形，反射區(qū)電極(6) 為條形或臂章形。
全文摘要
本發(fā)明屬于液晶顯示器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透射輔助反射的透反式液晶顯示器。該液晶顯示器的每一個(gè)像素被分成透射和反射兩個(gè)區(qū)域，透射區(qū)位于像素的中央部分,像素的其余較大部分為反射區(qū)；在透射區(qū)的基板與背光板之間裝有微透鏡以匯聚背光,增加其在透射區(qū)的光通量。在環(huán)境亮度較高時(shí),可以關(guān)閉背光,液晶面板利用較大的像素反射區(qū)域進(jìn)行反射式顯示；當(dāng)環(huán)境亮度較低使反射式顯示效果較差時(shí),可開啟背光,利用透射光補(bǔ)充反射光的不足,同時(shí)進(jìn)行透射和反射式顯示。這種液晶顯示器具有適應(yīng)不同環(huán)境亮度的特點(diǎn),可達(dá)到節(jié)能降耗并改善顯示效果的目的。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK102591076SQ201210056249
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)