专利名称：半穿透半反射式液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种液晶显示装置，尤其是关于一种半穿透半反射式液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置因具有低辐射性、体积轻薄短小及耗电低等特点，故于使用上日渐广泛，且随着相关技术的成熟及创新，其种类也日益繁多。
根据液晶显示装置所利用光源的不同，可分为穿透式液晶显示装置与反射式液晶显示装置。穿透式液晶显示装置须于液晶显示面板背面设置一背光源以实现图像显示，但是，背光源的耗能约占整个穿透式液晶显示装置耗能的一半，故穿透式液晶显示装置的耗能较大。反射式液晶显示装置能解决穿透式液晶显示装置耗能大的问题，但是在光线微弱的环境下很难实现图像显示。半穿透半反射式液晶显示装置能解决以上的问题。
请参阅图1，一种现有技术半穿透半反射式液晶显示装置1包括二相对的透明下基板11与上基板12、一液晶层13夹在该下基板11与上基板12之间。一透明公共电极14及一配向膜18依次设置在该上基板12的内侧表面，一上延迟片122及一上偏光板121依次设置在该上基板12的外侧表面。一透明电极17、一钝化层16、一反射电极15及一配向膜19依次设置在该下基板11的内侧表面，其中该钝化层16及反射电极15具一开口151。一下延迟片112及一下偏光板111依次设置在该下基板11的外侧表面。
该上延迟片122与下延迟片112为四分之一波长片(λ/4)，配向膜18、19为水平配向(Homogeneous Alignment)，上偏光板121与下偏光板111的偏振方向互相垂直。反射电极15为高反射率的金属铝(Al)，透明公共电极14与透明电极17为透明导电材料如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)。液晶层13具有不同的厚度，其中透明公共电极14与反射电极15之间的液晶层13为反射区，其厚度为d11，透明公共电极14与透明电极17之间液晶层13为穿透区，其厚度为d12，其中d12大约为d11的两倍。
反射区域的液晶层13的光学延迟为Δn·d11＝λ/4由于d12大约为d11的两倍，所以穿透区域的液晶层13的光学延迟为Δn·d12＝λ/2其中Δn为液晶层13的双折射率，λ是光线的波长。
请参阅图2，为半穿透半反射式液晶显示装置的亮态与暗态下的液晶分子排列示意图。未施加电压时液晶分子沿水平方向排列，由于反射区域的液晶层13的光学延迟为λ/4，穿透区域的液晶层13的光学延迟为λ/2，故该半穿透半反射式液晶显示装置1为亮态。施加电压时液晶分子沿垂直于基板11、12的方向排列，液晶层13的光学延迟为0，故该半穿透半反射式液晶显示装置1为暗态。通过施加不同值的电压可实现不同的灰阶显示。
但是，施加电压时，由于配向膜18、19与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，配向膜18、19附近的液晶分子并不能完全沿垂直于基板11、12的方向排列，而且光线经过该液晶层13会时，由于在反射区及穿透区的光程不同，存在光程差，所以产生光学延迟，使得该半穿透半反射式液晶显示装置1在暗态时存在漏光现象。请参阅图3，是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置1的电压与穿透率的曲线图，当电压逐渐升高(达到5伏特时)，该半穿透半反射式液晶显示装置1的穿透率不为0，也就是说此时不能实现全黑，仍然有部分光线通过，影响显示的正向对比，造成视角特性差，而且，该种液晶配向方式响应速度较慢，即显示动态画面时会有残留的影像，造成显示效果不佳。
发明内容为了克服现有技术中液晶显示装置响应速度慢的问题，本发明提供一种具快速响应的半穿透半反射式液晶显示装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种半穿透半反射式液晶显示装置包括一上基板、一下基板、一位于该上基板与该下基板之间的液晶层，该液晶层包括穿透区及反射区，该反射区的液晶层的厚度小于该穿透区液晶层的厚度，该液晶层为光学弯曲补偿结构。
本发明的半穿透半反射式液晶显示装置进一步包括一设置于上基板外侧的上偏光板，一设置于该下基板外侧的下偏光板，一设置于该上基板的外侧的第一上延迟片，一设置于该下基板的外侧的第一下延迟片，一分别设置于上偏光板与第一上延迟片之间及下偏光板与第一下延迟片之间的第二上延迟片与第二下延迟片。
本发明可进一步配合补偿膜，其中该第一上、下延迟片、第二上、下延迟片及补偿膜的位置可相互交换。
相比现有技术，本发明的有益效果是该半穿透半反射式液晶显示装置的液晶层为光学弯曲补偿结构，使得该液晶分子在电压的作用下，可以在较短时间内旋转，提高液晶分子的响应速度，从而改善该半穿透半反射式液晶显示装置的响应特性。配合第一、二上延迟片、第一、二下延迟片及补偿膜能够对施加电压时由于液晶分子并不完全垂直于基板排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的对比度，并且配合不同的补偿膜进一步提高视角特性。
图1是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的剖面示意图。
图2是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的亮态与暗态下的液晶分子排列示意图。
图3是现有技术半穿透半反射式液晶显示装置的穿透率与驱动电压关系曲线图。
图4是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的剖面示意图。
图5是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的剖面示意图。
图6是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第三实施方式的剖面示意图。
图7是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的剖面示意图。
图8是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的穿透区的运作示意图。
图9是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的反射区的运作示意图。
图10是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第五实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
请参阅图4，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。本发明半穿透半反射式液晶显示装置10包括一上基板22、一与上基板22相对设置的下基板21、一位于该二基板22、21间的液晶层23，该液晶层23包括多个正型液晶分子(未标示)。该液晶层包括穿透区及反射区，该反射区的液晶层的厚度小于该穿透区液晶层的厚度，该液晶层为光学弯曲补偿(Optical Compensation Bend，OCB)结构，该液晶层23的液晶分子的预倾角为0度至15度，使得液晶分子更容易旋转。
该上基板22的外侧表面依次设置一第一上延迟片521、一第二上延迟片522及一上偏光板32。该上基板22的内侧表面依次设置一公共电极221及一上配向膜42。该公共电极221为透明导电材料，如氧化铟锡或氧化铟锌。
该下基板21的外侧表面依次设置一第一下延迟片511、一第二下延迟片512及一下偏光板31。穿透电极46与反射电极45设置于该下基板21的内侧，一起构成像素电极，当施加电压时，像素电极与该公共电极221间产生一垂直于基板22、21的电场以控制液晶分子的偏转，实现图像显示。该穿透电极46为透明导电材料，如氧化铟锡，该反射电极45为具高反射率的金属材料，如铝。该反射电极45与该下基板21之间进一步设置一钝化层25，使得该反射区的液晶层的厚度小于该穿透区液晶层的厚度。
该像素电极、公共电极221及位于其中的液晶层23构成一像素区域。其中，与反射电极45所对应的像素区域为反射区域，与穿透电极46所对应的像素区域为穿透区域。外界环境光通过穿透区的液晶层23后通过反射电极45的反射作用再次通过穿透区的液晶层23而实现图像显示。
其中，该第一上延迟片521及第一下延迟片511为四分之一波长片(λ/4)，该第二上延迟片522及第二下延迟片512为二分之一波长片(λ/2)。
其中该第二上延迟片522的光轴与上偏光板32的偏振轴具一夹角θ1，则该第一上延迟片521的光轴与上偏光板32的偏振轴的夹角为2θ1±45°。该第二下延迟片512的光轴与该下偏光板31的偏振轴具一夹角θ2，该第一下延迟片511的光轴与下偏光板31的偏振轴的夹角为2θ2±45°。
θ1在8°～22°或68°～82°之间，θ2在8°～22°或68°～82°之间。当θ1＝θ2时，上偏光板32的偏振轴与下偏光板31的偏振轴垂直，第一上延迟片521的光轴与第一下延迟片511的光轴垂直，第二上延迟片522的光轴与第二下延迟片512的光轴垂直。
请参阅图5，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。本实施方式与第一实施方式的区别在于本实施方式进一步设置有一上补偿膜621，该上补偿膜621设置于该第一上延迟片521与该上基板22之间。
请参阅图6，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。本实施方式与第一实施方式的区别在于本实施方式进一步设置有一下补偿膜611，该下补偿膜611设置于该第一下延迟片511与该下基板21之间。
请参阅图7，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的结构示意图。本实施方式与第一实施方式的区别在于本实施方式进一步分别设置有一上补偿膜622及一下补偿膜612，该上补偿膜622设置于该第一上延迟片521与该上基板22之间，该下补偿膜612设置于该第一下延迟片511与该下基板21之间。该上补偿膜622及下补偿膜612为盘状分子膜。
请参阅图8，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的穿透区运作示意图。未施加电压时，外部环境光经过上偏光板32后转变成偏振方向与上偏光板32的偏振轴平行的线偏振光，波长为550nm的线偏振光通过第二上延迟片(二分之一波长片)522后偏振方向转过2θ角，仍为线偏振光。因第一上延迟片521(四分之一波长片)的光轴与上偏光板32的偏振轴成2θ+45°夹角，故自第二上延迟片522出射的线偏振光通过第一上延迟片521后转变为圆偏振光，其它波长的椭圆偏振光亦转变为圆偏振光，所以，几乎所有波长的线偏振光通过第一上延迟片521及第二上延迟片522后均转变为圆偏振光。未施加电压时液晶层23的液晶分子沿水平方向排列，上补偿膜622与穿透区液晶层23的光学延迟总和为λ/4，圆偏振光通过上补偿膜622及液晶层23后由反射电极45反射并再次经过液晶层23及上补偿膜622，圆偏振光两次通过液晶层23及上补偿膜622的光学作用相当于二分之一波长板，所以，圆偏振光通过液晶层23及上补偿膜622后转变为旋转方向相反的圆偏振光。
该圆偏振光通过第一上延迟片521后转变成偏振方向与第二上延迟片522的光轴成θ角的线偏振光，该线偏振光经过第二上延迟片522后偏振方向顺时针转过2θ角，与上偏光板32的偏振轴方向平行并能通过该上偏光板32，此时该半穿透半反射式液晶显示装置显示亮态。
施加电压时，外部环境光通过上偏光板32后进入液晶层23前的运作过程与未施加电压时一致。施加电压时，液晶分子沿垂直于基板22、21的方向排列，靠近基板的残留相位延迟由上补偿膜622补偿，使液晶层23与上补偿膜622总和的相位延迟为零，圆偏振光通过液晶层23后由反射电极45反射并再次经过液晶层23及上补偿膜622后偏振状态不发生改变，该圆偏振光通过第一上延迟片521后转变为线偏振光，该线偏振光的偏振方向与第一上延迟片521的光轴成45°角，与第二上延迟片522的光轴成90°+θ度角。该线偏振光通过第二上延迟片522后，偏振方向旋转180°+2θ度角，与上偏光板32的偏振轴垂直，所以，光线不能通过上偏光板32，该半穿透半反射式液晶显示装置显示暗态。
请参阅图9，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第四实施方式的反射区运作示意图。由于第二下延迟片512对入射的线偏振光具补偿作用，所以，大部分可见光通过第一下延迟片511时转变为圆偏振光，有效提高光的利用率。上补偿膜、下补偿膜622、612能够对施加电压时液晶分子并不完全垂直于基板22、21排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的对比度及视角特性。该下补偿膜612与上补偿膜622亦可补偿不同视角下的对比度及色差，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的视角特性。
本发明的实施方式中，该上补偿膜622、第一上延迟片521及第二上延迟片522位置可交换，同样，该下补偿膜612、第一下延迟片511及第二下延迟片521位置亦可交换。
由于第二下延迟片512对入射的线偏振光具补偿作用，所以，大部份可见光通过第一下延迟片511时转变为圆偏振光，有效提高光的利用率。
本发明的该半穿透半反射式液晶显示装置的液晶层设置为光学弯曲补偿结构，使得该液晶分子在电压的作用下，可以在较短时间内旋转，提高液晶分子的响应速度，从而改善该半穿透半反射式液晶显示装置的响应特性。配合第一、二上延迟片、第一、二下延迟片及补偿膜能够对施加电压时由于液晶分子并不完全垂直于基板排列而造成的相位延迟进行补偿，从而减少暗态时的漏光现象，提高该半穿透半反射式液晶显示装置的对比度，并配合不同补偿膜进一步提高视角。
请参阅图10，是本发明半穿透半反射式液晶显示装置第五实施方式的结构示意图。本实施方式与第一实施方至第四实施方式的区别在于本实施方式中具有一第一下延迟片511，该第一下延迟片511为一个四分之一波长片(λ/4)，具有一第一上延迟片512，该第一上延迟片512为一个四分之一波长片(λ/4)。
权利要求
1.一种半穿透半反射式液晶显示装置，其包括一上基板、一下基板、一位于该上基板与该下基板之间的液晶层，该液晶层包括穿透区及反射区，该反射区的液晶层的厚度小于该穿透区液晶层的厚度，其特征在于该液晶层为光学弯曲补偿结构。
2.根据权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于进一步包括一设置于该上基板的外侧的第一上延迟片，该第一上延迟片为四分之一波长片，一设置于该下基板的外侧的第一下延迟片，该第一下延迟片为四分之一波长片。
3.根据权利要求2所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于进一步包括一设置于上基板外侧的上偏光板，一设置于该下基板外侧的下偏光板。
4.根据权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于该液晶层的液晶分子预倾角为0度至15度。
5.根据权利要求2所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于进一步包括一设置于该第一上延迟片与该上基板之间的上补偿膜。
6.根据权利要求2所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其进一步包括一设置于该第一下延迟片与该下基板之间的下补偿膜。
7.根据权利要求3所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于其进一步包括设置于该上偏光板与该液晶层间的第一上延迟片及第二上延迟片，设置于该下偏光板与液晶层间的第一下延迟片及第二下延迟片。
8.根据权利要求7所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于该第二上延迟片为二分之一波长片，该第二下延迟片为二分之一波长片。
9.根据权利要求7所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于该第二上延迟片的光轴与上偏光板的偏振轴具一夹角θ1，该第一上延迟片的光轴与上偏光板的偏振轴的夹角为2θ1±45°。
10.根据权利要求7所述的半穿透半反射式液晶显示装置，其特征在于该第二下延迟片的光轴与该下偏光板的偏振轴具一夹角θ2，该第一下延迟片的光轴与下偏光板的偏振轴的夹角为2θ2±45°。
全文摘要
一种半穿透半反射式液晶显示装置包括一上基板、一下基板、一位于该上基板与该下基板之间的液晶层，该液晶层包括穿透区及反射区，该反射区的液晶层的厚度小于该穿透区液晶层的厚度，该液晶层为光学弯曲补偿结构。
文档编号G02F1/133GK1797105SQ20041009195
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者杨秋莲, 向瑞杰, 凌维仪 申请人:群康科技(深圳)有限公司, 群创光电股份有限公司