CN102033366A - 视角可控pmva液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种视角可控PMVA液晶显示器。该液晶显示器的PMVA液晶盒包括：上玻璃基板、下玻璃基板、上玻璃基板公共电极、下玻璃基板像素电极、上取向层、下取向层、液晶层、封边框胶；所述的上玻璃基板公共电极是一整块电极，覆盖整个上玻璃基板；下玻璃基板像素电极上蚀刻出无电极区域。所述的下玻璃基板像素电极上蚀刻出的无电极区域为矩形、圆形或任意多边形。本发明设计的PMVA液晶显示器只在下玻璃基板像素电极上蚀刻出无电极区域，工艺简单，通过改变上基板电极上的电压，获得视角宽窄可控的显示特性。

Description

视角可控PMVA液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种视角可控液晶显示模式，具体为一种视角可控PMVA液晶显示器(Patterned Multi-Domain Vertical Alignment Liquid Crystal Display)，简称为PMVA-LCD。

背景技术

传统MVA液晶显示器(Multi-Domain Vertical Alignment Liquid Crystal Display)，简称(MVA-LCD)，是在一侧玻璃基板制作出“脊”状物来使负性液晶分子在开态时倒向不同方向，从而获得宽视角特性。但是传统MVA液晶显示器在暗态时由于在“脊”状物周围的液晶分子会发生倾斜，导致暗态时会有漏光，这样一来就大大的降低了显示器的对比度。

传统PVA液晶显示器(Patterned Vertical Alignment Liquid Crystal Display)，简称(PVA-LCD)，分别在上、下玻璃基板蚀刻出条形无电极区域，利用上基板无电极区域与下基板无电极区域形成的斜向电场使负性液晶分子在开态时倒向不同方向，从而获得宽视角特性。当这些传统的的宽视角液晶显示器在实现窄视角特性时，往往采用子像素或者附加一个液晶开关盒来实现，在使用子像素方法时，将原来的子像素分为两个部分，一部分为正常显示，另外一部分作为视角可控部分，通过对视角可控部分的调制来实现整体显示的视角特性变化；对于使用附加液晶开关盒的方法，就是在一个宽视角的液晶显示器外侧放置一个液晶开关盒，液晶开关盒中的液晶为平行于基板排列时，可以实现显示器的宽视角特性，当液晶开关盒中的液晶为垂直于基板排列时，可以实现窄视角特性。这两种方法来实现视角可控的方法复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决传统MVA液晶显示器暗态漏光与简单实现视角可控的特性，提供一种具有视角可控的PMVA液晶显示器。本发明采用只在下玻璃基板像素电极上蚀刻无电极区域的方法，与传统的PVA模式具有相同的暗态效果。暗态时，所有的负性液晶分子完全处于垂直状态，在正交偏光片下，不会产生漏光；开态时，下玻璃基板像素电极上蚀刻出的无电极区域与上玻璃基板的公共电极产生倾斜电场，使负性介电各向异性液晶分子倒向不同方向，从而获得宽视角特性。在上玻璃基板公共电极上施加一个合适的偏置电压，就会得到一个具有窄视角特性的液晶显示器。通过调节上玻璃基板公共电极上施加的偏置电压，可以很方便的在宽视角模式与不同程度的窄视角模式之间调换。

本发明的技术解决方案如下：

一种视角可控PMVA液晶显示器(PMVA-LCD)，该液晶显示器包括：起偏器、检偏器、负C膜、第一λ/4双轴膜、第二λ/4双轴膜、半波双轴膜、PMVA液晶盒；其位置关系依次为：起偏器、半波双轴膜、第一λ/4双轴膜、PMVA液晶盒、负C膜、第二λ/4双轴膜、检偏器；光线依次通过起偏器、半波双轴膜、第一λ/4双轴膜、PMVA液晶盒、负C膜、第二λ/4双轴膜、检偏器。

所述的PMVA液晶盒包括：上玻璃基板、下玻璃基板、上玻璃基板公共电极、下玻璃基板像素电极、上取向层、下取向层、液晶层、封边框胶；其位置关系为：上玻璃基板、上玻璃基板公共电极、上取向层、液晶层、下取向层、下玻璃基板像素电极和下玻璃基板，上、下玻璃基板依靠封边框胶粘结在一起。

所述的上玻璃基板公共电极是一整块电极，覆盖整个上玻璃基板；下玻璃基板像素电极上蚀刻出无电极区域。

所述的下玻璃基板像素电极上蚀刻出的无电极区域为矩形、圆形或任意多边形；当为矩形时的边长为4～20μm，当为圆形时的直径为4～20μm，当为任意多边形时的内切圆的直径为4～20μm。

所述的每个下玻璃基板像素电极的长为240μm，宽为80μm，相邻两个像素电极的间距为10～20μm。

所述的液晶层的厚度是3～5μm，液晶层包括：负性液晶和间隔物。

所述的液晶层中负性液晶参数(MLC-6610)：K₁₁＝13.1pN，K₂₂＝5.5pN，K₃₃＝12.8pN，ε_∥＝3.6，ε_⊥＝6.7，n_o＝1.4837，n_e＝1.5813。

所述的液晶层中间隔物为球形树脂粉，球形树脂粉夹在上、下取向层中间，其直径为3～5μm。

所述的上、下取向层为聚酰亚胺材料，其厚度为50～100nm。

所述的PMVA液晶显示器所采用的起偏器和检偏器均为同一种型号的偏光片。

本发明与现有技术相比有如下的有益效果；

本发明设计的PMVA液晶显示器的特点是使用新设计的PMVA电极结构，只在下玻璃基板像素电极上蚀刻出无电极区域，工艺简单，省却了MVA液晶显示器制作“脊”状物和PVA液晶显示器需要分别在上、下玻璃基板分别蚀刻条状无电极区域的制作过程以及PVA液晶显示器的上、下玻璃基板电极的对位工艺；而且可以通过调节上玻璃基板公共电极上的偏置电压来实现宽视角与窄视角的切换。

附图说明

图1是本发明PMVA液晶显示器的结构示意图。

图2是本发明PMVA液晶显示器一个子像素的下玻璃基板像素电极部分的示意图：

(a)实施例1中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为边长为8μm的正方形且相邻两个正方形的间距为40μm；

(b)实施例2中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为直径8μm的圆形且相邻两个圆形的间距为40μm；

(c)实施例3中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为长16μm，宽8μm的矩形且相邻两个矩形的间距为40μm；

(d)实施例4中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为内切圆直径为8μm的正六边形且相邻两个正六边形的间距为40μm；

(e)实施例5中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为边长为8μm的正方形且相邻两个正方形的间距为80μm；

(f)实施例6中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为直径8μm的圆形且相邻两个圆形的间距为80μm；

(g)实施例7中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为长16μm，宽8μm的矩形且相邻两个矩形的间距为80μm；

(h)实施例8中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为内切圆直径为8μm的正六边形且相邻两个正六边形的间距为80μm。

(i)实施例9中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为边长为15μm的正方形且相邻两个正方形的间距为40μm；

(j)实施例10中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为直径15μm的圆形且相邻两个圆形的间距为40μm；

(k)实施例11中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为长20μm，宽15μm的矩形且相邻两个矩形的间距为40μm；

(l)实施例12中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为内切圆直径为15μm的正六边形且相邻两个正六边形的间距为40μm；

(m)实施例13中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为边长为15μm的正方形且相邻两个正方形的间距为80μm；

(n)实施例14中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为直径15μm的圆形且相邻两个圆形的间距为80μm；

(o)实施例15中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为长20μm，宽15μm的矩形且相邻两个矩形的间距为80μm；

(p)实施例16中下玻璃基板一个子像素的像素电极蚀刻的无电极区域为内切圆直径为15μm的正六边形且相邻两个正六边形的间距为80μm。

图3是本发明实施例1的PMVA液晶显示器在(a)宽视角模式关态时上基板公共电极与下基板像素电极施加电压的配置图(b)宽视角模式开态时上基板公共电极与下基板像素电极施加电压的配置图；(c)窄视角模式关态时上基板公共电极与下基板像素电极施加电压的配置图；(d)窄视角模式开态时上基板公共电极与下基板像素电极施加电压的配置图。

图4是本发明实施例1的PMVA液晶显示器在(a)宽视角模式关态时液晶分子指向矢分布图；(b)宽视角模式开态时液晶分子指向矢分布图；(c)窄视角模式关态时液晶分子指向矢分布图；(d)窄视角模式并态时液晶分子指向矢分布图。

图5是本发明实施例1的PMVA液晶显示器的归一化透过率与上下基板电极上的电压差的关系图。

图6是本发明实施例1的PMVA液晶显示器在(a)宽视角模式时的对比度视角图；(b)窄视角模式时的对比度视角图。

图7是本发明实施例1的PMVA液晶显示器在不同窄视角模式时的对比度视角图：

(a)实施例1中上玻璃基板公共电极偏置电压为2.3V时的对比度视角图；

(b)实施例1中上玻璃基板公共电极偏置电压为2.35V时的对比度视角图；

(c)实施例1中上玻璃基板公共电极偏置电压为2.4V时的对比度视角图。

具体实施方式

实施例1

本发明PMVA液晶显示器的结构为，如图1：

本发明PMVA液晶显示器包括：检偏器1、第二λ/4双轴膜2、负C膜3、上玻璃基板4、上玻璃基板公共电极5、上取向层6、间隔物7、液晶层8、封边框胶9、下取向层10、下玻璃基板像素电极11、下玻璃基板12、第一λ/4双轴膜13、半波双轴膜14、起偏器15。

本发明PMVA液晶显示器中上玻璃基板公共电极5为面电极，每个子像素的下玻璃基板像素电极11的长为240μm，宽为80μm。

本发明PMVA液晶显示器中每个子像素的下玻璃基板像素电极11上蚀刻出的无电极区域为正方形，每个正方形的边长为8μm，相邻两个正方形的间距为40μm，正方形的中心距离左边界或右边界20μm。

本发明PMVA液晶显示器中上取向层6和下取向层10的厚度为80nm。

本发明PMVA液晶显示器中上取向层6和下取向层10之间充满液晶层8，并在液晶层8内放置直径为4μm的间隔物7来控制液晶层的厚度。

本发明PMVA液晶显示器中的上玻璃基板4和下玻璃基板12依靠封边框胶9粘结在一起。

本发明PMVA液晶显示器中的起偏器15和检偏器1均采用理想偏光片，起偏器15的方位角为-45°，检偏器1的方位角为45°，厚度均为230μm。

本发明PMVA液晶显示器中的半波双轴膜14放置在起偏器15的上表面，厚度为184μm，方位角为-45°；第一λ/4双轴膜13放置在半波双轴膜14与下玻璃基板12之间，厚度为92μm，方位角为0°；负C膜3放置在上玻璃基板4的外表面，厚度为36μm；第二λ/4双轴膜2放置在负C膜3与检偏器1之间，厚度为92μm，方位角为90°。

本发明PMVA液晶显示器中的半波双轴膜14、第一λ/4双轴膜13与第二λ/4双轴膜2均采用参数为n_x＝1.5110，n_y＝1.5095，n_z＝1.51025的双轴膜。

本发明PMVA液晶显示器实施例1的样品盒制作方法，按照以下步骤制作：

步骤1，上玻璃基板制作公共电极，下玻璃基板像素电极蚀刻无电极区域。

上ITO导电玻璃保持ITO电极完整；在下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)。光刻掩膜版时，在掩膜版上刻出光刻出边长为8μm的正方形区域，相邻两个正方形的间距为40μm。然后再通过紫外光进行照射，对ITO电极层进行选择性化学腐蚀，从而在下ITO导电玻璃上得到与下掩膜版完全对应的图形。

步骤2，制作上、下取向层。

在清洗后的上玻璃基板公共电极、下玻璃基板像素电极的表面均匀涂覆一层厚度为80nm的聚酰亚胺材料；然后进行80～90℃的预烘处理，其目的是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，形成所需要的取向膜。最后经过摩擦取向就形成所需要的取向层。

步骤3，下玻璃基板喷洒间隔物(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直径为4μm的球形树脂粉，形成较均匀分布，来控制上、下玻璃基板的间距，上玻璃基板采用丝网印刷方法来丝印边框胶和导电胶，用来控制所制作PMVA液晶显示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，灌注液晶并封口。

将空盒放置在抽真空的液晶(MLC-6610)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，液晶材料参数：K₁₁＝13.1pN，K₂₂＝5.5pN，K₃₃＝12.8pN，ε_∥＝3.6，ε_⊥＝6.7，n_o＝1.4837，n_e＝1.5813。利用毛细现象，就可将空盒的大部分容积注入液晶，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、下玻璃基板贴附补偿膜和偏光片(即起偏器和检偏器)。

将蓝相液晶盒表面残留的一些封口胶、液晶和其他污物清除掉。然后就可以贴附补偿膜和偏光片了。首先在的液晶盒的下玻璃基板外表面贴附一个厚度为92μm、方位角为0°的λ/4双轴膜，然后在这个双轴膜的下表面贴附一个厚度为184μm、方位角为-45°的半波双轴膜，最后在半波双轴膜下表面贴附厚度为230μm、方位角为-45°的理想偏光片；在液晶盒的上玻璃基板外表面上贴附一个厚度为36μm的负C膜；然后再贴附一个厚度为92μm、方位角90°的λ/4双轴膜；最后贴附厚度为230μm、方位角为45°的理想偏光片。以上所使用的半波双轴膜和λ/4双轴膜的参数为：n_x＝1.5110，n_y＝1.5095，n_z＝1.51025。

最后得到这种PMVA液晶显示器实施例1的样品盒。

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》。

所得的实施例1中的PMVA液晶显示器得到的每个子像素的下玻璃基板像素电极蚀刻的无电极区域为边长为8μm的正方形，且相邻两个正方形的间距为40μm；所使用的液晶为Merck公司的MLC-6610型号液晶，具体参数为：K₁₁＝13.1pN，K₂₂＝5.5pN，K₃₃＝12.8pN，ε_∥＝3.6，ε_⊥＝6.7，n_o＝1.4837，n_e＝1.5813，液晶层厚度为4μm。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°。

实施例2

本发明PMVA液晶显示器的结构为，如图1：

本发明PMVA液晶显示器包括：检偏器1、第二λ/4双轴膜2、负C膜3、上玻璃基板4、上玻璃基板公共电极5、上取向层6、间隔物7、液晶层8、封边框胶9、下取向层10、下玻璃基板像素电极11、下玻璃基板12、第一λ/4双轴膜13、半波双轴膜14、起偏器15。

本发明PMVA液晶显示器中上玻璃基板公共电极5为面电极，每个子像素的下玻璃基板像素电极11的长为240μm，宽为80μm。

本发明PMVA液晶显示器中每个子像素的下玻璃基板像素电极11上蚀刻出的无电极区域为圆形，每个圆形的直径为8μm，相邻两个圆形的间距为40μm。

本发明PMVA液晶显示器中上取向层6和下取向层10的厚度为80nm。

本发明PMVA液晶显示器中上取向层6和下取向层10之间充满液晶层8，并在液晶层8内放置直径为4μm的间隔物7来控制液晶层的厚度。

本发明PMVA液晶显示器中的上玻璃基板4和下玻璃基板12依靠封边框胶9粘结在一起。

本发明PMVA液晶显示器中的起偏器15和检偏器1均采用理想偏光片，起偏器15的方位角为-45°，检偏器1的方位角为45°，厚度均为230μm。

本发明PMVA液晶显示器中的半波双轴膜14放置在起偏器15的上表面，厚度为184μm，方位角为-45°；第一λ/4双轴膜13放置在半波双轴膜14与下玻璃基板12之间，厚度为92μm，方位角为0°；负C膜3放置在上玻璃基板4的外表面，厚度为36μm；第二λ/4双轴膜2放置在负C膜3与检偏器1之间，厚度为92μm，方位角为90°。

本发明PMVA液晶显示器中的半波双轴膜14、第一λ/4双轴膜13与第二λ/4双轴膜2均采用参数为n_x＝1.5110，n_y＝1.5095，n_z＝1.51025的双轴膜。

本发明PMVA液晶显示器实施例2的样品盒制作方法，与实施例1的样品盒制作步骤相同。

最后得到这种PMVA液晶显示器实施例2的样品盒。

所得的实施例2中的PMVA液晶显示器得到的每个子像素的下玻璃基板像素电极蚀刻的无电极区域为直径为8μm的圆形，且相邻两个圆形的间距为40μm；所使用的液晶为Merck公司的MLC-6610型号液晶，具体参数为：K₁₁＝13.1pN，K₂₂＝5.5pN，K₃₃＝12.8pN，ε_∥＝3.6，ε_⊥＝6.7，n_o＝1.4837，n_e＝1.5813，液晶层厚度为4μm。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°。

通过TechWiz LCD(Sanayi公司开发)软件模拟计算了以上2种实施例的PMVA液晶显示器在宽视角模式与窄视角模式的显示特性。在宽视角模式与窄视角模式，上玻璃基板公共电极与下玻璃基板像素电极在关态与开态时的加电配置如图3：宽视角模式，暗态时，上玻璃基板公共电极与下玻璃基板像素电极施加0V电压如图3(a)，液晶分子指向矢分布如图4(a)；开态时，上玻璃基板公共电极上施加0V电压，下玻璃基板像素电极上施加4.4V驱动电压如图3(b)，液晶分子指向矢分布如图4(b)；窄视角模式，暗态时，上玻璃基板公共电极上施加-2.3V电压，下玻璃基板像素电极上施加0V电压如图3(c)，液晶分子指向矢分布如图4(c)；开态时，上玻璃基板公共电极上施加-2.3V电压，下玻璃基板像素电极上施加2.1V驱动电压如图3(d)，液晶分子指向矢分布如图4(d)。

通过软件模拟计算得到实施例1中的PMVA液晶显示器的归一化透过率与上下基板之间电压差的关系图，如图5。PMVA液晶显示器的归一化的最大透过率达到了91.7％。

通过软件模拟计算得到实施例1中的PMVA液晶显示器在宽视角模式的对比度视角图，如图6(a)。PMVA液晶显示器在宽视角模式时水平方向上对比度大于50比1的区域的视角要大于±80°，竖直方向上对比度大于30比1的区域的视角大于±80°。

通过软件模拟计算得到实施例1中的PMVA液晶显示器在窄视角模式的对比度视角图，如图6(b)。PMVA液晶显示器在窄视角模式时水平和竖直方向上对比度大于10比1的区域的视角小于±40°。

通过调节施加在实施例1中的PMVA液晶显示器上玻璃基板公共电极偏置电压为2.3V、2.35V、2.4V，来得到不同窄视角，如图7。当实施例1中的PMVA液晶显示器上玻璃基板公共电极偏置电压为2.3V时，水平和竖直方向上对比度大于10比1的区域的视角为±40°，如图7(a)；当实施例1中的PMVA液晶显示器上玻璃基板公共电极偏置电压为2.35V时，水平和竖直方向上对比度大于10比1的区域的视角为±30°，如图7(b)；当实施例1中的PMVA液晶显示器上玻璃基板公共电极偏置电压为2.4V时，水平和竖直方向上对比度大于10比1的区域的视角为±20°，如图7(c)。

实施例3-16

各实施例无电极区域形状、间距等相关数据如图2c-p，其它同实施例1.

实施例2-16的模拟结果与实施例1相近。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种视角可控PMVA液晶显示器(PMVA-LCD)，其特征为该液晶显示器包括：起偏器、检偏器、负C膜、第一λ/4双轴膜、第二λ/4双轴膜、半波双轴膜、PMVA液晶盒；其位置关系依次为：起偏器、半波双轴膜、第一λ/4双轴膜、PMVA液晶盒、负C膜、第二λ/4双轴膜、检偏器；光线依次通过起偏器、半波双轴膜、第一λ/4双轴膜、PMVA液晶盒、负C膜、第二λ/4双轴膜、检偏器。

所述的PMVA液晶盒包括：上玻璃基板、下玻璃基板、上玻璃基板公共电极、下玻璃基板像素电极、上取向层、下取向层、液晶层、封边框胶；其位置关系为：上玻璃基板、上玻璃基板公共电极、上取向层、液晶层、下取向层、下玻璃基板像素电极和下玻璃基板，上、下玻璃基板依靠封边框胶粘结在一起；

所述的上玻璃基板公共电极是一整块电极，覆盖整个上玻璃基板；下玻璃基板像素电极上蚀刻有无电极区域。

2.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的下玻璃基板像素电极上蚀刻出的无电极区域为矩形、圆形或任意多边形；当为矩形时的边长为4～20μm，当为圆形时的直径为4～20μm，当为任意多边形时的内切圆的直径为4～20μm。

3.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的每个下玻璃基板像素电极的长为240μm，宽为80μm，相邻两个像素电极的间距为10～20μm。

4.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的液晶层的厚度是3～5μm，液晶层包括：负性液晶和间隔物。

5.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的液晶层中负性液晶参数(MLC-6610)：K₁₁＝13.1pN，K₂₂＝5.5pN，K₃₃＝12.8pN，ε_∥＝3.6，ε_⊥＝6.7，n_o＝1.4837，n_e＝1.5813。

6.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的液晶层中间隔物为球形树脂粉，球形树脂粉夹在上、下取向层中间，其直径为3～5μm。

7.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的上、下取向层为聚酰亚胺材料，其厚度为50～100nm。

8.如权利要求1所述的视角可控PMVA液晶显示器，其特征为所述的PMVA液晶显示器所采用的起偏器和检偏器均为同一种型号的偏光片。

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