一种二阶散射液晶显示装置的制作方法

1.本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种二阶散射液晶显示装置。


背景技术：

2.液晶显示器具有低功耗，低电压且能与半导体ic很好配合，重量轻，厚度薄，寿命长等优点，因此液晶显示器不但广泛应用于工业及商业，而且已深入每个家庭的日常生活消费中。
3.现有的液晶显示器主要通过黑白对比的色差方式来实现信息的显示，这种显示方式虽然对比度高，显示效果清晰，但显示颜色(底色或笔段颜色)多为非柔和色(如黑色、蓝色、紫色)，其很难与白色家电的外形形成美观的搭配。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种二阶散射液晶显示装置，这种二阶散射液晶显示装置能够实现二阶亮度的显示，使其底色、显示颜色为亮度不同的柔和色，容易与白色家电的外形形成美观的搭配。采用的技术方案如下：
5.一种二阶散射液晶显示装置，包括背光源和液晶显示器，其特征在于：还包括散射板，所述背光源、液晶显示器、散射板自后至前依次设置；散射板上设有散射层；所述液晶显示器为散射型液晶显示器，散射型液晶显示器的显示区域包括活动区和非活动区，活动区能够被驱动为透明态或散射态，非活动区一直保持为透明态。
6.上述散射型液晶显示器的显示区域中，非活动区一直保持为透明态；活动区指的是像素、笔段或图标的显示区域，可通过施加电压来驱动为透明态或散射态；当活动区中驱动电压为零(或较低)时，活动区处于off态，此时整个显示区域均为透明态，当活动区中施加有足够电压，活动区处于on态，活动区为散射态，非活动区为透明态。
7.工作时，背光源发出的光线先通过液晶显示器的显示区域，再通过散射板上的散射层散射到液晶显示器的前方；由于非活动区一直保持为透明态，当活动区中驱动电压为零(或较低)时，活动区处于off态，此时整个显示区域均为透明态，背光源的光线通过散射板上的散射层产生一阶散射，形成较为柔和的底色；当活动区中施加有足够电压，活动区处于on态，活动区为散射态，穿过非活动区的背光源的光线，在散射板的作用下仍产生一阶散射，而穿过活动区的背光源的光线，则在活动区产生的一阶散射基础上，在散射板产生二阶散射，在活动区散射效果较强，形成的显示颜色较为柔和且其亮度与底色不同；由此，上述二阶散射液晶显示装置能够实现二阶亮度的显示，从前方观察时，可观察到两个区域因散射状态强弱的不同而呈现为亮度不同的两种散射状态，其底色和显示颜色可以为亮度不同的柔和色，其色彩容易与白色家电的外形形成美观的搭配。
8.优选方案中，所述散射层为白色散射层，所述背光源为白光光源。这样，可使二阶散射液晶显示装置的底色和显示颜色为白色，更易与白色家电的外形形成美观的搭配。
9.一种优选方案中，所述背光源为设置在液晶显示器后侧的面状光源。
10.另一种优选方案中，所述背光源为设置在液晶显示器后侧边的侧光源。这样，可保证背光源产生二阶散射的亮度必定大于其产生一阶散射的亮度。
11.上述背光源一般采用led灯或者包括led灯的组件。
12.优选方案中，所述散射板为透明玻璃板或透明塑料板，所述散射层为涂布或粘附在散射板后侧面上的光扩散层。
13.一种更优选方案中，所述光扩散层为乳白色或浅色的透光油墨涂层。
14.另一种更优选方案中，所述光扩散层为乳白色或浅色的透光树脂涂层。
15.优选方案中，所述散射板与所述液晶显示器之间通过透明胶层全贴合。这样可防止对光的散射造成影响，使各处散射更加一致。
16.优选方案中，所述散射型液晶显示器包括液晶盒和液晶层，液晶盒包括相互粘合的第一基板和第二基板，液晶层夹设在第一基板和第二基板之间，第一基板、第二基板的内侧面分别设有第一电极、第二电极，第一电极、第二电极存在交叠区域；液晶层包括相互混杂的第一液晶化合物和第二液晶化合物，第一液晶化合物为固化的液晶，第一液晶化合物的液晶分子具有固定的第一取向；第二液晶化合物为流体状态的液晶，第二液晶化合物的液晶分子具有第二取向。
17.上述散射型液晶显示器中，第二液晶化合物与第一液晶化合物相互混杂接触，第一液晶化合物对第二液晶化合物的液晶分子具有取向的作用。在自然状态下（即第一电极、第二电极没有施加电压不存在电场），第一液晶化合物、第二液晶化合物的液晶分子具有一致取向，可观察到off态显示区域为清澈的透明态；由于第一液晶化合物、第二液晶化合物在自然状态下具有一致取向，因而第一液晶化合物无需将第二液晶化合物封闭为液晶微滴，第二液晶化合物的比例可以大幅提高，使得电场对液晶层的作用非常灵敏，液晶层所需的驱动电压比较低。当在第一电极、第二电极施加足够电压时，在交叠区域的液晶层内形成电场，第一液晶化合物的取向不变，而第二液晶化合物各个液晶分子的第二取向随着电场改变而偏离第一取向，使得第二取向与第一取向不一致（第二液晶化合物中靠近第一液晶化合物的液晶分子偏转比较小，而远离第一液晶化合物的液晶分子的偏转比较多），光线穿过液晶层时，其需要通过不同取向的液晶介质，在光线的传播路径上，不同取向的液晶介质的折射率一般不同，光线可发生散射或反射，可观察到on态显示区域为不透明的浑浊态。这种散射型液晶显示器的off态显示区域为透明态，而on态显示区域为浑浊态，不仅能够降低液晶层所需的驱动电压，减小驱动电路的设计难度，而且其在设置黑色背景的情况下，可实现黑底白字的显示模式，具有较宽的应用范围。
18.一般地，所述第一基板、第二基板为透明玻璃基板或透明塑料基板；所述透明玻璃基板的厚度可以为0.3～2mm；所述透明塑料基板可以为pet塑料薄板或cpi膜；所述第一基板与第二基板之间通过密封胶圈粘合并形成对所述液晶层的密封；所述第一基板与第二基板之间设有用于保持所述液晶层厚度（一般为3μm—10μm）的垫隔物（如垫隔球）。
19.更优选方案中，所述第一液晶化合物包括多段线状体，多段线状体以有序或无序状态排列并相互交接在一起，所述第二液晶化合物填充在第一液晶化合物之外的空间中。
20.进一步更优选方案中，所述多段线状体交织成蜂窝状结构，蜂窝状结构存在多个孔洞，所述第二液晶化合物填充在第一液晶化合物所形成蜂窝状结构的孔洞之内。
21.再进一步更优选方案中，所述孔洞的尺寸为0.2μm～2μm。这样，可使第一液晶化合
物与第二液晶化合物充分混合，改善液晶层非透明态的散光性。
22.再进一步更优选方案中，所述第一液晶化合物与所述第二液晶化合物的体积比0.02～0.1：1。当第一液晶化合物、第二液晶化合物具有上述体积比时，液晶层的主要成分为第二液晶化合物，由于第二液晶化合物的占比大，使得电场对液晶层的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层所需的驱动电压更低(如在10v以下)。
23.更优选方案中，所述第一电极、第二电极为由透明导电薄膜图形化而成的透明导电层，透明导电层具有延伸出所述液晶层外的外接端。透明导电薄膜可以为ito薄膜，通过光刻进行图形化；第一电极与第二电极之间的交叠区域可做成像素或笔段的图形；第一电极、第二电极的外接端用来施加电压或驱动信号。
24.更优选方案中，所述第一液晶化合物、第二液晶化合物为具有双折射的向列相液晶或者其化合物；第一液晶化合物、第二液晶化合物具有与其液晶分子取向相一致的光轴，第一液晶化合物、第二液晶化合物在平行于光轴的方向、垂直于光轴的方向上分别具有第一折射率、第二折射率。通常，第一折射率大于第二折射率。
25.为了使液晶层保持自然状态下的透明度，进一步更优选方案中，所述第二液晶化合物的第二折射率与所述第一液晶化合物的第二折射率一致。
26.为了使液晶层具有更好的透明度，再进一步更优选方案中，所述第二液晶化合物的第一折射率与所述第一液晶化合物的第一折射率一致。液晶固化而成的第一液晶化合物，其第一折射率和第二折射率容易设置为与第二液晶化合物一致(容易通过一般的液晶调配方法可得到所需的折射率)，在自然状态下，第一液晶化合物、第二液晶化合物的取向和光轴也保持一致，液晶显示器的背底区域以及off显示区域均为清澈的透明态。
27.通常，所述第一液晶化合物为正性液晶、中性液晶或负性液晶；所述第二液晶化合物为液晶分子受电场作用时倾向与电场平行的正性液晶。
28.更优选方案中，所述第一液晶化合物由预先配向的液晶分子通过交联反应固化而成。第一液晶化合物的液晶分子可以为端部修饰有非饱和基团(如
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ch=ch2)的向列型液晶分子，在制造过程中，可在液晶中添加光敏剂，将上述液晶设置在第一基板、第二基板之间形成液晶层(可通过真空灌注、滴灌等一般液晶显示器常用方法进行设置)，再照射紫外光，使第一液晶化合物的液晶分子发生交联反应而固化。在第一液晶化合物固化前，液晶层在第一基板和第二基板内表面的作用下已具有确定的取向(如水平取向或垂直取向，具体与第一基板和第二基板内表面的材料有关（还可通过加热重配向等工艺进一步稳定其取向），当第一液晶化合物被固化时，其取向在第一液晶化合物中被固定(后续不受电场影响)，而第二液晶化合物受到第一基板和第二基板内表面和第一液晶化合物的作用，也会在自然状态下保持统一的取向。
29.在第二液晶化合物为正性液晶的情况下，更优选方案中，所述第一液晶化合物、第二液晶化合物为水平取向。更优选方案中，所述第一基板、第二基板的内侧面均设有水平取向层。进一步更优选方案中，所述水平取向层为水平取向聚酰亚胺涂层。
30.本实用新型的二阶散射液晶显示装置能够实现二阶亮度的显示，从前方观察时可观察到两个区域因散射状态强弱的不同而呈现为亮度不同的两种散射状态，其底色和显示颜色可以为亮度不同的柔和色，其色彩容易与白色家电的外形形成美观的搭配。
附图说明
31.图1是本实用新型优选实施方式实施例一的结构示意图。
32.图2是图1的立体图。
33.图3是本实用新型优选实施方式实施例一中散射型液晶显示器的结构示意图。
34.图4是图3的剖面示意图。
35.图5是图3所示散射型液晶显示器中第一液晶化合物的结构示意图。
36.图6是图5第一液晶化合物的液晶分子及其固化的反应示意图。
37.图7是图3所示pdlc显示器中off态显示区域的液晶排列示意图。
38.图8是图3所示pdlc显示器中on态显示区域的液晶排列示意图。
39.图9是本实用新型优选实施方式实施例二的结构示意图。
具体实施方式
40.实施例一
41.如图1、图2所示，这种二阶散射液晶显示装置，包括背光源1、散射型液晶显示器2和散射板3，背光源1、散射型液晶显示器2、散射板3自后至前依次设置；散射板3上设有散射层31；散射型液晶显示器2的显示区域201包括活动区2011和非活动区2012，活动区2011能够被驱动为透明态或散射态，非活动区2012一直保持为透明态。
42.在本实施例中，背光源1为设置在散射型液晶显示器2后侧的面状白光光源。背光源1一般采用led灯或者包括led灯的组件。
43.在本实施例中，散射板3为透明玻璃板或透明塑料板，散射层31为涂布或粘附在散射板3后侧面上的光扩散层，光扩散层为乳白色或浅色的透光油墨涂层或透光树脂涂层。
44.在本实施例中，散射板3与散射型液晶显示器2之间通过透明胶层32全贴合。这样可防止对光的散射造成影响，使各处散射更加一致。
45.参考图3
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图8，散射型液晶显示器2包括液晶盒21和液晶层22，液晶盒21包括相互粘合的第一基板211和第二基板212，液晶层22夹设在第一基板211和第二基板212之间，第一基板211、第二基板212的内侧面分别设有第一电极213、第一电极214，第一电极213、第一电极214存在交叠区域215；液晶层22包括相互混杂的第一液晶化合物221和第二液晶化合物222，第一液晶化合物221为固化的液晶，第一液晶化合物221的液晶分子具有固定的第一取向；第二液晶化合物222为流体状态的液晶，第二液晶化合物222的液晶分子具有第二取向；当第一电极213、第一电极214没有施加电压不存在电场时，第二取向与第一取向相一致，当第一电极213、第一电极214施加电压产生电场时，第二取向随电场改变而偏离第一取向。
46.上述散射型液晶显示器2中，由于第二液晶化合物222与第一液晶化合物221相互混杂接触，第一液晶化合物221对第二液晶化合物222的液晶分子具有取向的作用，由于第一液晶化合物221、第二液晶化合物222在自然状态下（即第一电极213、第一电极214没有施加电压不存在电场）具有一致取向，可观察到off态显示区域为清澈的透明态；由于第一液晶化合物221、第二液晶化合物222在自然状态下具有一致取向，因而第一液晶化合物221无需将第二液晶化合物222封闭为液晶微滴，第二液晶化合物222的比例可以大幅提高，使得电场对液晶层22的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层22所需的驱动电压比较低。当在第
一电极213、第一电极214施加足够电压产生电场时，第一液晶化合物221的取向不变，而第二液晶化合物222各个液晶分子的第二取向随着电场改变而偏离第一取向，使得第二取向与第一取向不一致（第二液晶化合物222中靠近第一液晶化合物221的液晶分子偏转比较小，而远离第一液晶化合物221的液晶分子的偏转比较多），光线穿过液晶层22时，其需要通过不同取向的液晶介质，在光线的传播路径上，不同取向的液晶介质的折射率一般不同，光线可发生散射或反射，可观察到on态显示区域为不透明的浑浊态。
47.在本实施例中，第一基板211、第二基板212为透明玻璃基板或透明塑料基板（透明塑料基板可以为pet塑料薄板或cpi膜）；透明玻璃基板的厚度为0.3～2mm；液晶层22的厚度为3μm—10μm；第一基板211与第二基板212之间通过密封胶圈216粘合并形成对液晶层22的密封。
48.在本实施例中，第一液晶化合物221包括多段线状体2211，多段线状体2211以有序或无序状态排列并交织成蜂窝状结构，蜂窝状结构存在多个孔洞2212，孔洞2212的尺寸为0.2μm～2μm;第二液晶化合物222填充在第一液晶化合物221所形成蜂窝状结构的孔洞2212之内，第一液晶化合物221与第二液晶化合物222的体积比0.02～0.1：1。这样，可使第一液晶化合物221与第二液晶化合物222充分混合，改善液晶层22非透明态的散光性；当第一液晶化合物221、第二液晶化合物222具有上述体积比时，液晶层22的主要成分为第二液晶化合物222，由于第二液晶化合物222的占比大，使得电场对液晶层22的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层22所需的驱动电压比较低(如在10v以下)。
49.在本实施例中，第一电极213、第一电极214为由透明导电薄膜图形化而成的透明导电层，透明导电层具有延伸出液晶层22外的外接端。透明导电薄膜可以为ito薄膜，通过光刻进行图形化；第一电极213与第一电极214之间的交叠区域215可做成像素或笔段的图形；第一电极213、第一电极214的外接端用来施加电压或驱动信号。
50.在本实施例中，第一液晶化合物221、第二液晶化合物222为具有双折射的向列相液晶或者其化合物；第一液晶化合物221、第二液晶化合物222具有与其液晶分子取向相一致的光轴，第一液晶化合物221、第二液晶化合物222在平行于光轴的方向、垂直于光轴的方向上分别具有第一折射率、第二折射率，第一折射率大于第二折射率，第二液晶化合物222的第二折射率与第一液晶化合物221的第二折射率一致，第二液晶化合物222的第一折射率与第一液晶化合物221的第一折射率一致。液晶固化而成的第一液晶化合物221，其第一折射率和第二折射率容易设置为与第二液晶化合物222一致(容易通过一般的液晶调配方法可得到所需的折射率)，在自然状态下，第一液晶化合物221、第二液晶化合物222的取向和光轴也保持一致，散射型液晶显示器2的背底区域以及off态显示区域均为清澈的透明态。
51.在本实施例中，第一液晶化合物221为正性液晶、中性液晶或负性液晶；第二液晶化合物222为液晶分子受电场作用时倾向与电场平行的正性液晶。
52.在本实施例中，第一液晶化合物221由预先配向的液晶分子通过交联反应固化而成。第一液晶化合物221的液晶分子可以为端部具有非饱和基团(如
‑
ch=ch2)的向列型液晶分子，在制造过程中，可在液晶中添加光敏剂，将液晶设置在第一基板211、第二基板212之间形成液晶层22(可通过真空灌注、滴灌等一般液晶显示器常用方法进行设置)，再照射紫外光，使第一液晶化合物221的液晶分子发生交联反应而固化。在第一液晶化合物221固化前，液晶层22在第一基板211和第二基板212内表面的作用下已具有确定的取向(如水平取
向或垂直取向，具体与第一基板211和第二基板212内表面的材料有关（还可通过加热重配向等工艺进一步稳定其取向），当第一液晶化合物221被固化时，其取向在第一液晶化合物221中被固定(后续不受电场影响)，而第二液晶化合物222受到第一基板211和第二基板212内表面和第一液晶化合物221的作用，也会在自然状态下保持统一的取向。
53.在本实施例中，第一液晶化合物221、第二液晶化合物222为水平取向；第一基板211、第二基板212的内侧面均设有水平取向层217，水平取向层217为水平取向聚酰亚胺涂层。
54.下面简述一下本二阶散射液晶显示装置的工作原理：
55.工作时，背光源1发出的光线先通过散射型液晶显示器2的显示区域201，再通过散射板3上的散射层31散射到散射型液晶显示器2的前方；由于非活动区2012一直保持为透明态，当活动区2011中驱动电压为零(或较低)时，活动区2011处于off态，此时整个显示区域201均为透明态，背光源1的光线通过散射板3上的散射层31产生一阶散射，形成较为柔和的底色；当活动区2011中施加有足够电压，活动区2011处于on态，活动区2011为散射态，穿过非活动区2012的背光源1的光线，在散射板3的作用下仍产生一阶散射，而穿过活动区2011的背光源1的光线，则在活动区2011产生的一阶散射基础上，在散射板3产生二阶散射，在活动区2011散射效果较强，形成的显示颜色较为柔和且其亮度与底色不同；由此，上述二阶散射液晶显示装置能够实现二阶亮度的显示，从前方观察时，可观察到两个区域因散射状态强弱的不同而呈现为亮度不同的两种散射状态，其底色和显示可以为亮度不同的柔和色，其色彩容易与白色家电的外形形成美观的搭配。
56.实施例二
57.参考图9，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，背光源1为设置在散射型液晶显示器2后侧边的侧光源。这样，可保证背光源1产生二阶散射的亮度必定大于其产生一阶散射的亮度。
58.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。