專利名稱：全反射式液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示技術，尤其涉及一種全反射式液晶顯示器。
背景技術：
現有技術中的半反射半透過式在液晶顯示器的下基板上添加有反射層，使得環境 中的光線入射到反射層之后反射，然后從像素區域透射出去，從而達到顯示的目的。這種液 晶顯示技術存在問題是由于采用了偏振光的原理，所以發光效率低，亮度和對比度低。現有 技術中還提供液晶顯示器，采用了 E-ink公司為代表的電子墨水式技術，其主要原理是利 用靜電吸附的原理，控制電性相反的黑白兩色顆粒在像素區域上下位置，以實現對光線的 反射或吸收。此種液晶顯示器對比度高，顯示效果與紙張顯示類似，即可以顯示黑白圖像， 存在的問題是由于采用靜電吸附原理，容易產生殘像。
發明內容
本發明針對現有技術中存在的問題，提供一種全反射式液晶顯示器，對比度高，并 且能夠有效減輕殘像現象的發生。為了實現上述目的，本發明提供了一種全反射式液晶顯示器，包括相互對盒的第 一基板和第二基板，所述第一基板包括數據線和柵線，所述數據線和柵線限定的像素區域 中包括像素電極和薄膜晶體管，所述第一基板和第二基板之間夾設液晶分子，所述第二基 板包括透明電極和反射層，所述透明電極與所述像素電極之間形成電壓差，控制液晶反轉； 所述第一基板還包括吸光層，用于吸收光線；所述反射層設置在所述透明電極與液晶分子 之間，所述反射層的折射率介于液晶的尋常光折射率和異常光折射率之間。本發明提供的全反射式液晶顯示器，在透明電極和液晶分子之間設置反射層，當 需要使像素區域顯示白色時，通過控制施加在像素電極上的電壓，使得液晶的折射率小于 反射層的折射率，入射到反射層中的光線在反射層中發生全反射；當需要使像素區域顯示 黑色時，通過控制施加在像素電極上的電壓，使得液晶的折射率大于反射層的折射率，入射 到反射層中的光線穿過液晶被第一基板上的吸光層吸收通過這樣的方式，可以實現液晶顯 示器的黑白顯示，與現有技術中半反射半透過式液晶顯示器相比，本發明全反射式液晶顯 示器不需要背光源，充分利用了外界光線，從而極大程度上節約了能源，提高了顯示器的效 率，且亮度和對比度較高。與現有技術中采用了電子墨水技術的液晶顯示器相比，本發明全 反射式液晶顯示器通過第一基板上的TFT控制像素電極上電壓的施加，改善了由于靜電吸 附產生的殘像。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1所示為本發明全反射式液晶顯示器結構示意圖；圖2所示為本發明全反射式液晶顯示器第一實施例結構示意3
圖3所示為本發明全反射式液晶顯示器原理示意圖。
具體實施例方式如圖1所示為本發明全反射式液晶顯示器結構示意圖，該液晶顯示器包括相互對 盒的第一基板1和第二基板2，第一基板1上形成有數據線和柵線，柵線和數據線限定的像 素區域內形成有像素電極3和薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT) 4，第一基板1 和第二基板2之間夾設液晶分子9，第一電極上還設置有吸光層5，第二基板2上設置有透 明電極6，在透明電極6和液晶分子9之間設置有反射層20，反射層20的折射率介于液晶 的尋常光折射率和異常光折射率之間。如圖2所示為本發明全反射式液晶顯示器第一實施例結構示意圖，在該實施例 中，反射層具體為多個透明小球8，透明小球8嵌設在透明粘合層7中，透明粘合層起到將透 明小球8固定到第二基板2上的作用。透鏡小球8的折射率介于液晶的尋常光折射率和異 常光折射率之間。圖2中，透明小球8還可以通過其他方式固定到第二基板上，例如，可以采用其他 的透明固定裝置，將透明小球設置在透明電極6和液晶分子9之間。下面以圖2為例詳細介紹本發明全反射式液晶顯示器的工作原理。液晶在不同狀態下的折射率不同。液晶的折射率的計算公式如式(1)所示
d
_ . 22丄n = - \n0[lsin 9]~2 dZ(1)
d ine
2式(1)中；是液晶折射率，％是液晶的尋常光折射率，為液晶的異常光折射率， d為光線經過的液晶層厚度，z軸垂直于液晶層表面，e為液晶分子指向與z軸的夾角，液 晶分子一般為棒形極性分子，當分子集合在一起時，分子長軸總是趨向于互相平行，即有一 個擇優方向，該方向的單位矢量稱為液晶的指向，沿液晶長軸方向和短軸方向的宏觀物理 性質不同，即液晶具有各向異性。一般定義沿液晶分子長軸方向為平行方向，沿分子短軸方 向為垂直方向，液晶分子沿平行方向折射率n〃和沿垂直方向的折射率ru不同。液晶由于 具有光學各向異性，所以液晶具有雙折射特性。液晶中的折射光分為兩條，一條光的折射遵 循折射定律，稱為尋常光線或0光線，對應的折射率為IV另一條光的折射行為不遵循折射 定律，稱為非常光線或e光線，對應的折射率為~。對于向列相和近晶相液晶(向列相和近 晶相為液晶的排列狀態)，液晶的尋常光折射率％與沿垂直方向的折射率ru相同，液晶的 異常光折射率I與沿平行方向折射率n〃相同。對于膽留相液晶，液晶的尋常光折射率％ 和液晶的異常光折射率I與液晶沿垂直方向的折射率ru和沿平行方向折射率n〃之間的 關系遵循其他的公式，此處不再贅述。對于公式(1)，當e = o度時，液晶折射率當e =90度時，液晶折射率 G = 。液晶分子兩側電壓差不同，9大小不同。可見液晶折射率介于 和 之間。如圖3所示為本發明全反射式液晶顯示器原理示意圖，圖3中所示的是一個像素 區域的情況。當第一基板1上的像素電極3和第二基板2上的透明電極6上不加電壓時 (如P1部分所示)，液晶分子9的指向與Z軸之間的夾角為90度，液晶的折射率為rv當第 一基板1上的像素電極3和第二基板2上的透明電極6上施加電壓時(如P2部分所示)，二者之間形成一電壓差A，液晶分子9的指向與Z軸之間的夾角為eA，液晶的折射率為 d
射率和異常光折射率之間，為了使該像素區域的液晶兩側不施加電壓時顯示黑色，施加電 壓時顯示白色，應當使>ng> nA，其中ng為透明小球8的折射率。液晶兩側不施加電壓 時，ne > ng，所以當光線10從不同角度入射至透明小球內時，一部分會發生反射，另一部分 穿過透明小球入射到第一基板上的吸光層上，被吸光層吸收，這時對應像素區域顯示黑色。 當第一基板1上的像素電極3和第二基板2上的透明電極6上施加電壓，使得液晶分子兩側 的電壓差為A時，液晶分子9的指向與Z軸之間的夾角為0 A，ng > nA，所以部分角度的光線 入射到透明小球8中時，在透明小球經過多次全反射之后從透明小球反射出去，而不會透 過透明小球入射到第一基板上的吸光層被吸收掉，這時對應的像素區域顯示白色。為了使 該像素區域的液晶兩側不施加電壓時顯示黑色，施加電壓時也顯示黑色，應當使ne>nA> ng，。液晶兩側不施加電壓時，n6>ng，所以當光線10從不同角度入射至透明小球內時，一 部分會發生反射，另一部分穿過透明小球入射到第一基板上的吸光層上，被吸光層吸收，這 時對應像素區域顯示黑色。當第一基板1上的像素電極3和第二基板2上的透明電極6上 施加電壓，使得液晶分子兩側的電壓差為A時，液晶分子9的指向與Z軸之間的夾角為e A， ng < nA,當光線10從不同角度入射至透明小球時，一部分會發生反射，另一部分穿過透明小 球入射到第一基板上的吸光層上，被吸光層吸收，這時對應像素區域顯示黑色。通過控制施 加在像素電極上的電壓，可以實現像素區域黑色或白色的顯示。從以上對于本發明液晶顯示器工作原理的描述中可以看出，將透明小球的折射率 設置在液晶的尋常光折射率和異常光折射率之間，當需要使像素區域顯示白色時，通過控 制施加在像素電極上的電壓，使得液晶的折射率小于小球的折射率，入射到小球中的光線 在小球中發生全反射；當需要使像素區域顯示黑色時，通過控制施加在像素電極上的電壓， 使得液晶的折射率大于小球的折射率，入射到小球中的光線穿過液晶被第一基板上的吸光 層吸收。通過這樣的方式，可以實現液晶顯示器的黑白顯示，與現有技術中半反射半透過式 液晶顯示器相比，本發明全反射式液晶顯示器亮度和對比度高。與現有技術中采用了電子 墨水技術的液晶顯示器相比，本發明全反射式液晶顯示器通過第一基板上的TFT控制像素 電極上電壓的施加，改善了由于靜電吸附產生的殘像。圖2中，透明小球的材料可以是折射率為1. 54的BaK2玻璃，相應的液晶材料的折 射率分別可以是nQ= 1.49,ne = 1. 60，透明小球之間的距離可以為0. 1 y m 100 y m。第一基板通常是陣列基板，本發明中第一基板與現有技術中陣列基板的區別之 處在于，在陣列基板上還設置有一層吸光層，用于吸收光線，使得相應像素區域顯示黑色。 第一基板上可以按照現有技術中的方法，制作柵線、數據線、像素電極和薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)等，可以在第一基板制作完成后，在第一基板的背部貼附一層 吸光層。第二基板的制作工藝可以是在透明基板上沉積一層透明導電層，透明導電層的 材料可以是氧化銦錫(IT0)或氧化銦鋅(IZ0)，通過構圖工藝形成透明電極的圖形，然后在 基板上沉積一層透明粘合層，再在透明粘合層中嵌設透明小球，透明粘合層將透明小球固
5定。將第一基板和第二基板對盒后，在其中注入液晶，完成液晶顯示器的制作。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和范圍。
權利要求
一種全反射式液晶顯示器，包括相互對盒的第一基板和第二基板，所述第一基板包括數據線和柵線，所述數據線和柵線限定的像素區域中包括像素電極和薄膜晶體管，所述第一基板和第二基板之間夾設液晶分子，所述第二基板包括透明電極和反射層，所述透明電極與所述像素電極之間形成電壓差，控制液晶反轉；其特征在于，所述第一基板還包括吸光層，用于吸收光線；所述反射層設置在所述透明電極與液晶分子之間，所述反射層的折射率介于液晶的尋常光折射率和異常光折射率之間。
2.根據權利要求1所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，所述反射層包括多個透 明小球，所述透明小球的折射率介于液晶的尋常光折射率和異常光折射率之間。
3.根據權利要求2所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，還包括透明粘合層，設置在所述透明電極和透明小球之間，所述多個透明小球嵌設在所述透 明粘合層中。
4.根據權利要求3所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，所述透明小球的直徑大 于所述透明粘合層的厚度。
5.根據權利要求2-4中任一權利要求所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，所述 吸光層設置在所述第一基板的外側。
6.根據權利要求2-4中任一權利要求所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，所述 透明小球之間的距離為0. 1 μ m 100 μ m。
7.根據權利要求5所述的全反射式液晶顯示器，其特征在于，所述透明電極的材料為 氧化銦錫或氧化銦鋅。
全文摘要
本發明涉及一種全反射式液晶顯示器，包括相互對盒的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之間夾設液晶分子，所述第一基板還包括吸光層，用于吸收光線；所述第二基板包括透明電極和反射層，透明電極形成在所述第二基板上，用于與所述像素電極之間形成電壓差，控制液晶反轉；反射層設置在所述透明電極與液晶之間，所述反射層的折射率介于液晶的尋常光折射率和異常光折射率之間。本發明全反射式液晶顯示器亮度和對比度高。與現有技術中采用了電子墨水技術的液晶顯示器相比，改善了由于靜電吸附產生的殘像。
文檔編號G02F1/1335GK101852942SQ200910081118
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者王章濤, 趙繼剛, 邱海軍, 閔泰燁, 高文寶 申請人:北京京東方光電科技有限公司