CN101976006B - 低阈值电压和快速响应的ips-va液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器。该液晶显示器包括：两个偏光片、两个等厚度负C膜、液晶盒；所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括：玻璃基板、氧化铟锡电极、取向层、液晶材料、封边框胶和球形树脂粉；条状ITO电极设置为不相等的宽度，上基板上的电极宽度为下基板上电极宽度的2-4倍，并且上基板上的电极宽度不大于下基板上电极间距的一半，下基板上相邻电极间加电势相反的电压。本发明通过增大上基板上电极宽度，获得更大倾斜角的电场来实现了提高开响应速度，同时达到了降低阈值电压的目的，进一步实现了响应时间1ms的降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种低阈值电压和快速响应的液晶显示模式，具体为一种低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器。
背景技术
共面转换垂面排列液晶显示器(In-Plane Switching Vertical Alignment LCD)，简称(IPS-VALCD)，是利用下玻璃基板上的条状ITO电极间的电势差所产生的水平电场驱动液晶分子倾倒的液晶显示器。
传统的共面转换垂面排列液晶显示器(IPS-VA LCD)都是采用下玻璃基板上的条状ITO电极驱动模式，电极宽度和间距都比较大，透过率较低，阈值电压较大(～2.92V)，响应时间慢(大于15ms)，会造成驱动困难和图像拖影的问题。在专利申请号为201010229955.6的专利中，在减小电极宽度和保持电极间距的同时(传统IPS液晶显示器电极宽度为4μm，电极间距为10μm)，采用在与下玻璃基板条状ITO电极间隙中心位置所对应的上玻璃基板上加上与下玻璃基板相同宽度的条状ITO电极，利用上下玻璃基板条状ITO电极间的斜向电场达到提高开响应速度和降低阈值电压的目的，驱动电压大(～2.7V)，响应时间长(大于10ms)。
发明内容
本发明的目的在于解决传统共面转换垂面排列液晶显示器阈值电压大和响应速度慢的问题，提供一种低阈值电压和快速响应的液晶显示器。本发明属于一种具有快速响应和低阈值电压特性的共面转换垂面排列液晶显示器，在减小电极宽度和保持电极间距的同时(传统IPS液晶显示器电极宽度为4μm，电极间距为10μm)，采用在与下玻璃基板条状ITO电极间隙中心位置所对应的上玻璃基板上加上较宽的条状ITO电极(在专利申请号为201010229955.6的专利中，上下基板上的条状电极宽度相同)，利用上下玻璃基板条状ITO电极间更大倾斜角的斜向电场达到了提高开响应速度和降低阈值电压的目的，在专利申请号为201010229955.6的专利的有益效果基础上，进一步实现了响应时间1ms的降低，同时阈值电压降低了0.8V，同时电光曲线也平缓了，这有利于液晶显示器灰度显示的控制。
本发明的技术解决方案如下：
一种低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，该液晶显示器包括：两个偏光片(分为起偏器和检偏器)、两个等厚度负C膜、液晶盒；其位置关系依次为：起偏器、第一负C膜、液晶盒、第二负C膜和检偏器；光线依次通过起偏器、第一负C膜、液晶盒、第二负C膜和检偏器；
所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括：玻璃基板、氧化铟锡(ITO)电极、取向层、液晶材料、封边框胶和球形树脂粉；其位置关系为：最外层为两片玻璃基板，玻璃基板内表面为条状ITO电极，再向里是取向层，中间为液晶材料和间隔物；
其特征为条状ITO电极设置为不相等的宽度，上基板上的电极宽度为下基板上电极宽度的2-4倍，并且上基板上的电极宽度不大于下基板上电极间距的一半，下基板上相邻电极间加电势相反的电压。
所述的下玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W1＝1μm，电极间距为G＝9μm，上玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W2＝2～4μm，位于下玻璃基板条状ITO电极间隙中心位置上方。
所述的液晶盒中液晶层的厚度是4μm，液晶材料参数为：ε//＝14，ε⊥＝4，no＝1.4794，ne＝1.62，K11＝10.87pN，K22＝9.5pN，K33＝15.37pN，γ1＝0.1Pa·s；边界强锚定，上下两基板处液晶的预倾角度和方位角度都为90°和0°。
所述液晶盒中的间隔物为球形树脂粉间隔物，直径为4μm。
所述的液晶盒中的取向层为聚酰亚胺膜。
所述的两个负C膜的厚度均为24.5μm；折射率参数均为：ne＝1.483，no＝1.493。
所述的起偏器和检偏器均为理想偏光片。
本发明的有益效果为：在其他结构与申请号为2010229955.6相同的基础上，改变其电极结构，通过增大上基板上电极宽度，获得更大倾斜角的电场来实现了提高开响应速度，同时达到了降低阈值电压的目的，透过率比传统IPS-VA液晶显示器稍低，阈值电压降低了0.8V，与传统IPS-VA液晶显示器(虚线)响应时间对比，相同的液晶材料参数(除ne外)和液晶盒厚，传统IPS-VA液晶显示器的上升时间8.03ms，下降时间6.32ms，低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器的上升时间2.97ms，下降时间5.94ms，实现了开响应速度1.5倍以上的提高，在专利申请号为201010229955.6的专利的有益效果(上升时间3.87ms，下降时间6.28ms)基础上，进一步实现了响应时间1ms的降低。并通过使用两个厚度均为24.5μm，折射率参数为ne＝1.483，no＝1.493的负C膜进行膜补偿，视角与传统IPS液晶显示器相同。低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器在保持了传统IPS-VA液晶显示器的优良特性的同时，进一步降低了阈值电压，同时响应速度得到大幅度提高，这对解决由于响应时间慢而引起的图像拖影问题有重要意义，且工艺上简单易实现，是一种性能优良的新型液晶显示器。
附图说明
图1是本发明低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)和传统的IPS-VA液晶显示器(a)电极结构和亮态液晶分子分布示意图对比。
图2是本发明低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(实线)和传统的IPS-VA液晶显示器(虚线)相同的液晶参数(除ne外)和液晶盒厚，响应时间图对比。
图3是本发明低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(虚线)和传统的IPS-VA液晶显示器(实线)透过率与电压关系图对比。
图4是本发明低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)和传统的IPS-VA液晶显示器(a)透光区域与不透光区域平面图对比。
图5是本发明低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)和传统的IPS-VA液晶显示器(a)补偿后的对比度视角图对比。
具体实施方式
实施例1
本发明的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器样品盒的制作方法，按照以下步骤制作：
步骤1，刻蚀出条状ITO电极图形。
先在ITO导电玻璃上涂覆感光胶，再覆盖光刻掩膜版(光刻掩膜版是在胶片上制成与电极图形对应的黑白图案，曝光时使透明区光刻胶在光的作用下起反应)，然后通过紫外光进行照射，对ITO电极层进行选择性化学腐蚀，从而在ITO导电玻璃上得到与掩膜版完全对应的电极图形，既下玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W1＝1μm，电极间距为G＝9μm，上玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W2＝4μm，电极间距为G2＝6μm。
步骤2，取向层涂布及固化。
在刻蚀好的ITO导电玻璃上涂布取向剂(聚酰胺酸溶液)，形成均匀的膜层。然后预烘，将取向材料溶液中的溶剂加热使之挥发，留下固体的取向材料膜层，然后在300～350℃下固化1～2小时，脱水闭环生成聚酰亚胺膜，这样就形成了所需要的取向膜。
步骤3，下玻璃基板喷洒直径为4μm的球形树脂粉，上玻璃基板印刷封边框胶和导电胶。
在下玻璃基板上用喷粉机喷洒球形树脂粉，形成较均匀分布，来控制两玻璃基板之间的间距，上玻璃基板上采用丝网印刷方法来丝印边框胶和导电点胶，用来控制所制作液晶器件的大小和导通上下基板之间的公共电极。
步骤4，上下玻璃基板贴合并将边框胶固化。
在对位贴合机上将上下玻璃基板进行对位贴合，使上玻璃基板上的条状ITO电极位于下玻璃基板条状ITO电极间隙中心位置上方，使用热固化方法在200℃左右将边框胶固化，形成液晶空盒。
步骤5，灌注液晶材料并封口。
将空盒放置在抽真空的液晶灌注密闭室内，盒中的气体由封口处抽出，然后使注入孔(密封边框的缺口)接触液晶，液晶材料(Merck公司生产的MLC-6224-000)参数：ε//＝14，ε⊥＝4，no＝1.4794，ne＝1.62，K11＝10.87pN，K22＝9.5pN，K33＝15.37pN，γ1＝0.1Pa·s。利用毛细现象，就可将空盒的大部分容积注入液晶材料，再向液晶灌注室内充入经过充分干燥的氩气和氮气等惰性气体，利用惰性气体的压力使液晶材料完全充满液晶盒。采用密封胶粘接封口，通过冷冻的方法，让封口胶恰当地收缩带入封口内，再用紫外光照射固化。
步骤6，清洗玻璃表面并在液晶盒上下基板上贴上两个等厚度负C膜和上下偏光片(即起偏器和检偏器)。
刮胶和清洗，将液晶盒表面残留的一些封口胶、液晶和其他污物清除掉。然后就可以贴上两个等厚度负C膜和上下偏光片了。负C膜的折射率参数为：ne＝1.483，no＝1.493，两个负C膜的厚度都是24.5μm。模拟中，偏光片采用理想偏光片，起偏器的方位角为-45°，检偏器的方位角为45°，厚度为220μm。
最后得到这种低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器样品盒。
以上制作方法未述内容为公知技术，具体可以参照由北京邮电大学出版社出版、范志新编著的《液晶器件工艺基础》。
本发明制得的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)的电极结构及亮态液晶分子分布和传统IPS-VA液晶显示器(a)的电极结构及亮态液晶分子分布对比如图1所示，在与下玻璃基板条状ITO电极1和2间隙中心位置所对应的上玻璃基板上加上较宽的条状ITO电极3。低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(实线)与传统IPS-VA液晶显示器(虚线)响应时间对比如图2所示，相同的液晶材料参数(除ne外)和液晶盒厚，传统IPS-VA液晶显示器的上升时间8.03ms，下降时间6.32ms，低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器的上升时间2.97ms，下降时间5.94ms，实现了开响应速度1.5倍以上的提高，在专利申请号为201010229955.6的专利的有益效果基础上，进一步实现了响应时间1ms的降低。图3是低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(虚线)和传统的IPS-VA液晶显示器(实线)透过率与电压关系图对比，透过率稍有降低，低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器的阈值电压与传统的IPS-VA液晶显示器相比减小了0.8V，利于驱动。图4是低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)和传统的IPS-VA液晶显示器(a)透光区域与不透光区域平面图对比，两种显示器的透光区域与不透光区域几乎相同，导致两种显示器有相同的开口率。图5是低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器(b)和传统的IPS-VA液晶显示器(a)补偿后的对比度视角图对比，两种显示器的视角相同。
液晶层的厚度是4μm，液晶材料(Merck公司生产的MLC-6224-000)参数：ε//＝14，ε⊥＝4，no＝1.4794，ne＝1.62，K11＝10.87pN，K22＝9.5pN，K33＝15.37pN，γ1＝0.1Pa·s。边界强锚定，上下两基板处液晶的预倾角度和方位角都为90°和0°。两个负C膜的折射率参数为：ne＝1.483，no＝1.493，厚度都是24.5μm。模拟中，上下偏光片(即起偏器和检偏器)均采用理想偏光片。起偏器的方位角为-45°，检偏器的方位角为45°。
低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器的初始状态，液晶分子垂面排列，在正交偏光片和补偿膜的作用下，得到一个良好的暗态。在下玻璃基板的相邻条状ITO电极(1和2)上加上±7.8V的工作电压，同时，上玻璃基板上较宽的条状ITO电极不加电压，保持0V低电位，利用上下玻璃基板上的条状ITO电极间的斜向电场使液晶分子在开响应过程中快速倾斜，最终在共面电场的作用下，分子倾斜达到饱和状态，最终实现亮态。
实施例.2
上玻璃基板上的条状ITO电极宽度W2＝2μm，电极间距G2＝8μm，其他条件同实施例1，测得开响应时间3.04ms，在专利申请号为201010229955.6的专利的有益效果基础上，开响应时间也有近1ms的降低。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (7)
1.一种低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，该液晶显示器包括：两个偏光片、两个等厚度负C膜、液晶盒，其中两个偏光片分别为起偏器和检偏器；其位置关系依次为：起偏器、第一负C膜、液晶盒、第二负C膜和检偏器；光线依次通过起偏器、第一负C膜、液晶盒、第二负C膜和检偏器；
所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括：玻璃基板、氧化铟锡(ITO)电极、取向层、液晶材料、封边框胶和球形树脂粉；其位置关系为：最外层为两片玻璃基板，玻璃基板内表面为条状ITO电极，再向里是取向层，中间为液晶材料和球形树脂粉；
其特征为条状ITO电极设置为不相等的宽度，上基板上的电极宽度为下基板上电极宽度的2-4倍，并且上基板上的电极宽度不大于下基板上电极间距的一半，下基板上相邻电极间加电势相反的电压。
2.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述下玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W1＝1μm，电极间距为G＝9μm，上玻璃基板上的条状ITO电极宽度为W2＝2～4μm，位于下玻璃基板条状ITO电极间隙中心位置上方。
3.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述的液晶盒中液晶层的厚度是4μm，液晶材料参数为：ε//＝14，ε⊥＝4，no＝1.4794，ne＝1.62，K11＝10.87pN，K22＝9.5pN，K33＝15.37pN，γ1＝0.1Pa·s；边界强锚定，上下两基板处液晶的预倾角度和方位角度都为90°和0°。
4.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述液晶盒中的间隔物为球形树脂粉间隔物，直径为4μm。
5.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述的液晶盒中的取向层为聚酰亚胺膜。
6.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述的两个负C膜的厚度均为24.5μm；折射率参数均为：ne＝1.483，no＝1.493。
7.如权利要求1所述的低阈值电压和快速响应的IPS-VA液晶显示器，其特征为所述的起偏器和检偏器均为理想偏光片。
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