專利名稱：具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，特別涉及一種具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器采用平行排列的液晶排列結(jié)構(gòu)。這些液晶顯示器都包括一個具有液晶層的液晶盒，液晶分子以特定的角度平行排列在一對透明玻璃基板組成的液晶盒內(nèi)，在其中一個玻璃基板上制有梳狀電極，還包括一對夾著液晶盒的偏光片。
雖然傳統(tǒng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器具有很好的視角特性，但是其響應(yīng)速度比較慢，不太適合要求視頻響應(yīng)的液晶電視的應(yīng)用。更具體地說，共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器的響應(yīng)速度與液晶層的厚度、液晶的轉(zhuǎn)動粘滯系數(shù)和扭曲彈性常數(shù)以及液晶分子在盒內(nèi)的排列形式相關(guān)。傳統(tǒng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器的液晶分子為平行排列，導(dǎo)致該顯示方式的響應(yīng)速度由于扭曲彈性常數(shù)較小，與其倒數(shù)成正比關(guān)系的響應(yīng)速度很難提高，并且通過減小液晶層的厚度(生產(chǎn)工藝能承受的最小厚度)和改進液晶材料的轉(zhuǎn)動粘滯系數(shù)也不能夠使得各灰度的響應(yīng)速度達到視頻響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器。該液晶顯示器能實現(xiàn)在寬視角范圍內(nèi)的亮顯示和暗顯示，對比度高。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，本發(fā)明提供的液晶顯示器，包括一個液晶盒，一對1/4寬頻帶波片和一對偏光片；所述的液晶盒為一對相對的玻璃基板，玻璃基板的內(nèi)表面形成的取向?qū)?，兩玻璃基板之間的液晶層，以及在其中一片基板上制有梳狀電極，形成X軸方向電場，電極間距大于電極寬度和液晶層厚度；兩玻璃基板的外側(cè)依次是1/4寬頻帶波片和偏光片，當(dāng)液晶材料的介電各向異性為正時，其特征在于，液晶層內(nèi)的扭曲角度為180°，摩擦方向垂直于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸之間的交錯夾角為45°，兩1/4寬頻帶波片的光軸互相平行，兩偏光片的光軸互相平行，偏光片的光軸方向平行于基板上的摩擦方向或垂直于基板上的摩擦方向，即偏光片的光軸方向垂直于電場方向或平行于電場方向。
上述的顯示器，其特征在于，液晶層厚度為2～6微米，雙折射率Δn和液晶層厚度d之積Δnd值處于240～330nm。
本發(fā)明提供的另一種液晶顯示器，包括一個液晶盒，一對1/4寬頻帶波片；一對偏光片；所述的液晶盒為一對相對的玻璃基板，玻璃基板的內(nèi)表面形成的取向?qū)樱瑑刹ＡЩ逯g的液晶層，以及在其中一片基板上制有梳狀電極，形成X軸方向電場，電極間距大于電極寬度和液晶層厚度；兩玻璃基板的外側(cè)依次是1/4寬頻帶波片和偏光片，當(dāng)液晶材料的介電各向異性為負時，其特征在于，液晶層內(nèi)的扭曲角度為180°，摩擦方向平行于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸之間的交錯夾角為45°，兩1/4寬頻帶波片的光軸互相平行，兩偏光片的光軸互相平行，偏光片的光軸方向垂直于基板上的摩擦方向或平行基板上的摩擦方向，即偏光片的光軸方向垂直于電場方向或平行于電場方向。
上述的顯示器，其特征在于，液晶層厚度為2～6微米，雙折射率Δn和液晶層厚度d之積Δnd值處于240～330nm。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果根據(jù)本發(fā)明提供的顯示模式，當(dāng)向夾著液晶層的電極施加電壓時，液晶分子在玻璃基板平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，使得液晶層的光軸發(fā)生改變，從而改變經(jīng)過液晶層后光的偏振狀態(tài)，并由兩1/4寬頻帶波片和偏光片的配置來獲得液晶盒的透光率隨所加電壓的變化。因為液晶分子在玻璃基板平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所以在不同電壓作用下的液晶層的延遲量隨觀察視角變化很小。因此本發(fā)明的液晶顯示器可以實現(xiàn)在寬視角范圍內(nèi)的亮顯示和暗顯示，并且獲得寬視角范圍內(nèi)的高對比度。
在本發(fā)明中，液晶盒具有被基板夾著的超扭曲排列的液晶層，液晶層的上下兩部分具有反對稱性，中間層的液晶分子在電場的作用下保持不動，相當(dāng)于整個液晶層可認為是由兩個具有上下固定邊界，層厚減半的液晶層組成，因此該液晶盒的響應(yīng)速度比傳統(tǒng)的平行排列的液晶盒的響應(yīng)速度快(包括上升速度和下降速度)。在使用普通的TFT用液晶材料的前提下，僅依靠液晶分子的排列結(jié)構(gòu)的改進，即能獲得快速的響應(yīng)速度。
在以下的敘述和指定的手段及其組合，也將體現(xiàn)出本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


圖1表示本發(fā)明實施例一的液晶顯示器的分解結(jié)構(gòu)透視圖；圖2是液晶顯示器的局部截面圖；圖3是圖1表示的液晶顯示器的視角范圍的視圖；圖4是圖1表示的液晶顯示器的八個灰度的響應(yīng)時間圖；圖5表示本發(fā)明實施例二的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖；圖6表示本發(fā)明實施例三的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖；圖7表示本發(fā)明實施例四的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖具體實施方式
下面的參考附圖作對本發(fā)明實施例的液晶顯示器進行描述。
圖1至4表示本發(fā)明的第一實施例。圖1是液晶顯示器的分解結(jié)構(gòu)透視圖，圖2是液晶顯示器的局部截面圖。
如圖1和2所示，本實施例的液晶顯示器由相對兩片玻璃基板2和3內(nèi)層之間夾著液晶層1，玻璃基板兩外側(cè)各有一片1/4寬頻帶波片5，在它外面是偏光片6，在下面玻璃基板3的內(nèi)表面設(shè)有梳狀電極4。梳狀電極4a，4b上的信號由TFT(薄膜晶體管)提供(未示出)。在玻璃基板2，3內(nèi)表面上分別設(shè)有取向?qū)?，經(jīng)過摩擦處理液晶材料獲得預(yù)定方向的取向排列。
本實施例的液晶顯示器是STN型液晶顯示器。通過在玻璃基板2，3內(nèi)表面的取向?qū)拥哪Σ撂幚砗凸嗳脒m當(dāng)?shù)囊壕Р牧?介電各向異性為正)，使其具有180°扭曲1。兩偏光片的光軸平行于鄰近的取向?qū)颖砻娴囊壕Х肿拥闹赶?，?/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸交錯成45°角，且互相平行。
當(dāng)梳狀電極之間無電壓差時，液晶層主要表現(xiàn)為一個旋光器和相位延遲片，經(jīng)過液晶層的光的偏振態(tài)發(fā)生了微小的變化，因此無電壓作用時該實施例表現(xiàn)為有光透過。當(dāng)一個小的電壓差存在時，該實施例可表現(xiàn)為黑態(tài)，當(dāng)較大的電壓差存在時，液晶層中液晶分子都趨向于沿電場方向排列1a時，液晶層僅表現(xiàn)為一個相位延遲片，由液晶層表現(xiàn)的光軸與1/4寬頻帶波片5和偏光片6的光軸之間的夾角關(guān)系，該實施例在較大的電壓差作用下表現(xiàn)為亮態(tài)，因此該實施例可作為顯示器進行顯示。
因為在液晶層內(nèi)的液晶分子是沿玻璃基板平面旋轉(zhuǎn)，所以具有上述布局的液晶顯示器可以在很寬的視角內(nèi)獲得很高的顯示對比度。如圖3所示為本實施例的一個具體實例的視角特性的計算結(jié)果。其視角上下范圍超過60°，左右范圍超過85°(對比度大于5)。
因為該實施例使用液晶分子的超扭曲排列結(jié)構(gòu)，液晶層在電場的作用下具有上下兩部分的反對稱性，并且中間層的液晶分子保持不動，相當(dāng)于該液晶層可認為是由兩個具有上下固定邊界，層厚減半的液晶層組成，因此該實施例的響應(yīng)速度為原來平行排列的液晶層的四分之一，故其具有比傳統(tǒng)共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器更快的響應(yīng)速度(包括上升速度和下降速度)。如圖4所示為本實施例的一個具體實例的動態(tài)響應(yīng)時間的計算結(jié)果(該實例中的液晶層厚為4μm)。圖中為本實例的8個灰度顯示的上升和下降過程，其下降時間約為6毫秒，上升時間小于12毫秒(透過率為最大透過率的1/8時響應(yīng)時間)。因為液晶層的響應(yīng)時間與液晶層厚的平方成正比關(guān)系，適當(dāng)減小液晶層厚度(工業(yè)生產(chǎn)中可減小到3μm，實驗室中可減小到2μm)可使得上升時間小于10毫秒，同時下降時間也減小，所以其上升時間和下降時間之和可小于16毫秒，從而實現(xiàn)全灰度的視頻響應(yīng)。

圖5是本發(fā)明第二實施例的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖。此液晶顯示器與第一實施例的液晶顯示器的不同之處在于偏光片的光軸的方向不同，此實施例中的兩偏光片的光軸均與鄰近的玻璃基板表面的液晶分子的指向方向垂直。其工作原理與第一實施例相同，具有與第一實施例相同的特性。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖。此液晶顯示器與第一實施例的液晶顯示器的不同之處是使用的液晶為介電各向異性為負的材料和摩擦方向不同。液晶分子在電場的作用下傾向于與電場方向垂直的方向排列，因此要求其摩擦方向與第一實施例的摩擦方向垂直，其工作原理與第一實施例相同，具有與第一實施例相同的特性。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)透視圖。此液晶顯示器與第三實施例的液晶顯示器的不同之處在于偏光片的光軸的方向不同，此實施例中的兩偏光片的光軸與鄰近的玻璃基板表面的液晶分子的指向方向平行。其工作原理與第三實施例相同，具有與第三實施例相同的特性。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解出現(xiàn)另外的優(yōu)點和改型。因此，本發(fā)明在其較寬范圍界限方面并不局限于具體細節(jié)和在此顯示并描述的各種實施例。因此，在不脫離由所附的權(quán)利要求及等同物限定的本發(fā)明一般原理的實質(zhì)和范圍的前提下可以做各種修改。
權(quán)利要求
1.一種具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器，包括一個液晶盒，一對1/4寬頻帶波片和一對偏光片；所述的液晶盒為一對相對的玻璃基板，玻璃基板的內(nèi)表面形成的取向?qū)?，兩玻璃基板之間的液晶層，以及在其中一片基板上制有梳狀電極，形成X軸方向電場，電極間距大于電極寬度和液晶層厚度；兩玻璃基板的外側(cè)依次是1/4寬頻帶波片和偏光片，當(dāng)液晶材料的介電各向異性為正時，其特征在于，液晶層內(nèi)的扭曲角度為180°，摩擦方向垂直于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸之間的交錯夾角為45°，兩1/4寬頻帶波片的光軸互相平行，兩偏光片的光軸互相平行，偏光片的光軸方向平行于基板上的摩擦方向或垂直于基板上的摩擦方向，即偏光片的光軸方向垂直于電場方向或平行于電場方向。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，液晶層厚度為2～6微米，雙折射率和液晶層厚度d之積Δnd值處于240～330nm。
3.一種具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器，包括一個液晶盒，一對1/4寬頻帶波片；一對偏光片；所述的液晶盒為一對相對的玻璃基板，玻璃基板的內(nèi)表面形成的取向?qū)?，兩玻璃基板之間的液晶層，以及在其中一片基板上制有梳狀電極，形成X軸方向電場，電極間距大于電極寬度和液晶層厚度；兩玻璃基板的外側(cè)依次是1/4寬頻帶波片和偏光片，當(dāng)液晶材料的介電各向異性為負時，其特征在于，液晶層內(nèi)的扭曲角度為180°，摩擦方向平行于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸之間的交錯夾角為45°，兩1/4寬頻帶波片的光軸互相平行，兩偏光片的光軸互相平行，偏光片的光軸方向垂直于基板上的摩擦方向或平行于基板上的摩擦方向，即偏光片的光軸方向垂直于電場方向或平行于電場方向。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示器，其特征在于，液晶層厚度為2～6微米，雙折射率和液晶層厚度d之積Δnd值處于240～330nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有視頻響應(yīng)的共面轉(zhuǎn)換液晶顯示器，屬于液晶顯示器技術(shù)。該液晶顯示器包括一個液晶盒，一對1/4寬頻帶波片和一對偏光片；當(dāng)液晶材料的介電各向異性為正時，扭曲角度為180°，摩擦方向垂直于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸交錯夾角為45°，偏光片的光軸方向垂直于基板的摩擦方向或平行基板的摩擦方向；當(dāng)液晶材料的介電各向異性為負時，扭曲角度為180°，摩擦方向平行于電場方向，1/4寬頻帶波片的光軸與偏光片的光軸交錯夾角為45°，偏光片的光軸方向垂直于基板的摩擦方向或平行基板的摩擦方向。本發(fā)明的液晶顯示器能實現(xiàn)在寬視角范圍內(nèi)的亮顯示和暗顯示，對比度高，響應(yīng)速度快，達到視頻顯示的要求。
文檔編號G02F1/1335GK1637513SQ200410093860
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者孫玉寶, 張志東, 馬紅梅 申請人:河北工業(yè)大學(xué)