[发明专利]一种透射反射可切换的液晶显示器

说明书

技术领域

本发明属于液晶显示器技术领域，具体涉及一种透射反射可切换的液晶显示器。

背景技术

液晶显示(LCD)技术发展到现阶段, 已经成为最重要的信息显示技术, 除了户外墙幕类型的显示之外, 液晶显示可以说是无处不在。当前, LCD 技术发展到了一个相对成熟的阶段, 无论从产量还是市场占有率都是前所未有的。但是随着人们工作生活节奏的加快, 对信息显示的即时性要求越来越高, LCD 技术的不完善方面便日渐明显, 比如室外明亮(或日光)环境下的显示可视性 (sunlight readability) 问题及相应的功耗(power consumption)问题, 以及由于当前LCD 技术结构本身造成的光能效率(light efficiency)极低(小于10%)的问题等. 这些都是LCD技术急待改进和提高的方面。

可视性, 概括地说也就是液晶显示的对比度(contrast ratio)，它分为两个方面, 一方面是正常显示条件下, 即环境亮度较低情况下的显示对比度，现在的透射式液晶显示技术已经很好地满足了一般的使用要求, 如电脑屏幕, 电视机, 及手机等。另一方面是在环境明亮, 或室外阳光照射情况下的显示对比度, 对这种情况, 目前的LCD 还不具有良好的显示效果。 要让一个液晶显示器在上述两种情况下同时具备较好的而且是一致的显示对比度, 即良好的显示可视性, 正是当前LCD 技术的一个难题。 

目前主流的LCD主要是以背光透射为工作方式的透射式显示, 为能具有良好的显示效果, 一般要求环境亮度应低于显示屏幕的发光亮度。在明亮环境下, 尤其是阳光强烈的室外, 要具有较好的可视性, 一个经典的解决办法是用反射式显示, 以充分利用环境中的光量来实现显示, 这不仅是一个显示技术问题, 也是节能的问题。 因此, 将两者结合而形成的所谓透反式液晶显示(Transflective LCD: TR-LCD)结构, 以便在不同的亮度场合使用不同的显示方式, 并达到无缝切换。 这方面国内外已经并且正在进行大量的研究和探索。

目前主要的研究方法是将屏幕上的液晶像素划分为透射和反射两个区域, 透射和反射显示中, 光线在各自的区域中传播。 从结构上讲,为了使反射光线和透射光线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层厚, 即双盒厚(dual cell gap(DCP))结构, 透射区的液晶层厚度是反射区的两倍。 这种液晶盒内由于基板不平整, 不仅影响液晶的有效定向, 增加了制造工艺上的复杂性, 并且造成不同的驱动响应速度及阈值电压, 因而影响两种显示效果的一致性。  

由于上术技术缺陷, 近年来,单一液晶盒厚(single cell gap, SCP)结构的TR-LCD 成为研究的主流, 即透射和反射部分具有相同的液晶层厚。

由于反射式液晶盒的固有结构决定了其对光能的有效反射效率比较低, 一般不超过35%, 若再加上彩色滤光膜, 则反射效率将不超过12.5%。 因此, 为提高对环境光能(尤其是对室外阳光的)利用效率, 应该扩大像素中有效反射的面积比率。

针对这一问题, Ki-Han Kim等提出了一种可切换的(switchable)透反式显示模式。其像素结构中不划分透射和反射区域, 而是将整个像素在不同的亮度环境下, 切换到相应的显示透射或反射模式。 这样可以最大限度地利用像素面积, 使透射和反射区都得到有效地利用。

Kim 的结构所利用的基本原理是胆甾相液晶(Choleteric Liquid Crystal, CLC)的焦锥结构的反射率随所加电场而改变的特性, 即反射率的特性电控[nature]。将一个聚合物稳定的CLC 层晶像素的下基板(或上基板), 加不同的电压. 当CLC 具有高反射率时, 可使液晶像素工作于反射模式, 而当所加电压使CLC具有高透射率时, 背光(backlight)可以通过像素层, 使之工作于透射模式下。 因此通过对CLC 层施加不同的电压可实现像素显示模式的切换。