CN102955277B - 一种增强pdlc显示器对比度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增强PDLC显示器对比度的方法，包括以下步骤：首先对PDLC层的两端施加电场，并调节所施加电场的电压逐渐增大。在所施加电压幅值范围内均匀选取若干个电压值，并维持这些电压值不变而对电场频率进行由小到大的调节，并分别测量计算出对比度，即可得到对比度关于电压与频率的二维函数。然后在所得的二维函数上均匀选取若干点，测量计算得到对比度关于电压、频率以及占空比的三维函数，取该三维函数的最大值即为PDLC显示器对比度的最大值。本发明提供的方法，通过改变施加电场的性能，而不需要改变PDLC层的本身所用材料，能够灵敏的调节PDLC显示器的对比度，同时还可以使PDLC显示器的对比度达到最优效果。

Description

一种增强PDLC显示器对比度的方法

技术领域

本发明涉及一种增强显示器对比度的方法，具体为一种能够调节PDLC液晶显示器对比度的方法，属于电子领域。

背景技术

PDLC是一种液晶以微滴形式均匀分散在高分子基质中的液晶/高分子复合材料，它具有电场可调控性。通过在该器件上施加电场，可使其在电场的开关作用下显示出透明与散射两种状态，它具有良好的电光特性，具有高敏感性、宽动态范围、高分辨率、快速响应等优点。在逐步的研究中，人们发现了它在显示器件应用中的可能性，就将它作为传统显示器的改良者。

通常情况下，由于在PDLC膜的制作过程中受聚合物的柔性，聚合物与衬底间热胀差别的影响，且为满足弯曲和展曲的弹性形变能最小，稳定性最高，聚合物包囊中的液晶微滴呈现为被拉长的椭圆形，其双极轴取向于椭圆长轴方向。此时双极轴的方位是随机的。

PDLC的工作原理如下：常态下，PDLC膜中的液晶微滴的指向矢构型可以分为径向构型、轴向构型以及双极构型。而聚合物母体是光学上各项同性材料，液晶微滴的矢量结构由聚合物-液晶界面处两者相互作用决定。当加上足够的驱动电压时，液晶指向矢受电场作用沿电场方向呈现一致的平行排列，从而所有的液晶微滴中的液晶微滴指向矢一致。此时液晶微滴与聚合物折射率达到完全匹配状态，高分子聚合物和液晶微滴之间没有散射，因此光透过率增加。如果外加电场E充分大，垂直透过率将达到最大，为开态；当外加电场消失时，由于液晶微滴与高分子聚合物界面之间的锚定作用，液晶微滴指向矢杂乱，所有微滴也是无序的排列。由于液晶微滴是强的光学各项异性和介电各项异性材料，液晶微滴的寻常光折射率与聚合物折射率失配，因此微滴和高分子聚合物之间互相发生散射作用。且由于膜比较厚，比液晶尺寸大得多，所以在光穿出膜之前将受到多次散射，类似于磨砂玻璃，此时入射光垂直透过率极低，PDLC外观表现为不透明的乳白状态，即为关态。

PDLC是非发光型显示器件，因此对比度是衡量其显示性能的最重要的参数，其对比度的定义式可表示为：

CR=I_max／I_min

其中I_max——在电压作用下的最大透过率

I_min——在散射态的最小透过率

其中散射态的最小透过率取决于材料自身特性，在电压作用下的最大透过率也与材料性能有关。材料性能如响应时间、电压保持率等均会对PDLC显示器的性能产生一定影响，但目前通过改变材料来增加显示器的对比度是一个比较困难的问题，而研究如何通过改变外加电场的条件来增加显示器的对比度是本领域的研究热点。

发明内容

本发明提供了一种增强PDLC显示器对比度的方法，该方法通过人为控制电场的电压、频率及占空比，能够对PDLC显示器的对比度进行调节，使其达到最佳显示性能。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种增强PDLC显示器对比度的方法，包括以下步骤：

（（1）、对PDLC层的两端施加电场，并调节所施加电场的电压逐渐增大，随着电压增大，PDLC显示器的对比度也随之改变；

（2）、在（1）所施加电压幅值范围内均匀选取若干个电压值，任意取其中某一电压值，并维持该电压值不变而对电场频率进行由小到大的调节，并分别测量计算出对比度，即可得到该电压值下不同电场频率所对应的对比度，按同样方法分别对余下的各个电压值分别进行电场频率调节，从而获得对比度关于电压与频率的二维函数；

（3）、在（2）所得的二维函数上均匀选取若干个点，则每一个点对应唯一电压值及频率值，任意选取其中某个点，并维持该点所对应的电压值与频率值不变而对电场信号的占空比进行由小到大的调节，并分别测量计算出对比度，即可得到该电压值与频率值下不同占空比所对应的对比度，按同样方法分别对余下各点分别进行占空比的调节，从而获得对比度关于电压、频率以及占空比的三维函数；

（4）、取（3）中所得三维函数的最大值即为PDLC显示器对比度的最大值，此时所对应的电压、频率以及占空比即为该显示器的最佳电压、最佳频率以及最佳占空比。

步骤（2）中选取的电压值个数不少于10个。步骤（3）中选取的点数不少于10个。

本发明提供的增强PDLC显示器对比度的方法，通过改变施加电场的性能，而不需要改变PDLC层的本身所用材料，能够灵敏的调节PDLC显示器的对比度，同时还可以使PDLC显示器的对比度达到最优效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。

现有的PDLC显示器中PDLC层均作为光控开关层来控制开关的转换，通过在PDLC层上施加电压，使PDLC层中的液晶微滴在电场作用下克服高分子聚合物基体对它的锚定能，从而使液晶微滴的指向矢发生改变。

本发明中对PDLC层的两端施加电场，并调节所施加电场的电压逐渐增大，当PDLC显示器上刚开始显示出图像时，此时的电压为阈值电压，在此电压下PDLC层中的液晶微滴指向矢受电场作用刚开始发生转向。

随着电压增大，PDLC显示器的透过率也随之改变，在PDLC显示器的透过率无法继续增大时停止电压调节，将该处电压值记做饱和驱动电压。

饱和驱动电压是指使PDLC层中液晶微滴指向矢转向达到极限，即其方向与电场方向完全一致的驱动电压值。此时达到最大透过率，也就是在材料的最小透过率一定的情况下，此时显示器的明暗反差是最大的。由此可见，要使PDLC能够正常工作，施加的电压范围必定在阈值电压与饱和驱动电压之间。

在上述电压范围内均匀选取尽可能多的电压值，本实施例中选取15个，任意选取其中某一电压值，并在PDLC两端施加该电压，维持该电压值不变而对电场频率进行由小到大的调节，则该电压值下每一电场频率值可以测得最大透过率与最小透过率，再由对比度定义式可计算出对应的对比度。接下来按同样方法分别对电压范围内余下的各个电压值分别进行电场频率的调节并测量计算出相应对比度，即可获得对比度关于电压与频率的二维函数。

在上述二维函数上均匀选取尽可能多的点，本实施例中选取14个，则每一个点对应唯一电压值以及频率值。任意选取其中某个点，并在PDLC两端施加该电压与频率，维持该电压值与频率值不变而对电场信号的占空比进行由大到小的调节，则该电压值与频率值下每一占空比值均可测得最大透过率与最小透过率，再由对比度定义是可以计算出对应的对比度。接下来按同样的方法分别对二维函数上余下各点分别进行电场信号占空比的调节并测量出响应对比度，即可获得对比度关于电压、频率以及占空比的三维函数。

上述三维函数的最大值即为PDLC显示器对比度的最大值，此值即为该显示器的最优对比度。此值所对应的电压、电场频率以及电场信号的占空比相对于该PDLC材料达到最佳匹配状态。此时的电压、频率以及占空比即为该显示器的最佳电压、最佳频率以及最佳占空比。

当对PDLC两端施加电压时，液晶指向矢受电场作用将进行一定程度的转向，此时透过率增大，PDLC呈现开态，显示器可以显示图像。当外加电场消失时，由于液晶微滴与高分子聚合物界面之间的锚定作用，液晶微滴指向矢恢复杂乱取向，液晶微滴和高分子聚合物之间互相发生散射作用，PDLC呈现乳白色，显示器外观上无法看到图像。

PDLC开关态相互转换的频率取决于所施加的电场频率。显然，电场频率必须达到一定数值才可以使肉眼观测到连续图像信息。但是，若电场频率过快，造成液晶微滴转向过快，即PDLC开关态转换过快，就会导致人眼观测图像显示模糊，也就造成显示器对比度的降低。

在维持饱和驱动电压以及最佳频率的基础上，还可以调节施加的电场信号的占空比，使占空比配合电压与频率达到最佳值， PDLC显示器的对比度从而得到进一步提高。

由前面所述内容可知：只有在PDLC两端加上足够的驱动电压，液晶微滴才会发生转向，使光透过率增加，显示器为开态。由于有占空比的存在，显示器工作过程中只有当周期电信号中有电信号输出，且输出电压高于阈值电压时，显示器才表现为明态，而若没有电信号输出或输出电压低于阈值电压时，显示器均表现为暗态。

由视觉原理知道，人眼对像素点的平均灰度感觉可取决于它的明/暗占空比。一定范围内占空比数值越大，肉眼感觉开态的透过率越大，在关态透过率不变的状况下，显示器对比度也随之变大。也就是说，对像素点明/暗占空比进行调节能实现对显示器灰度的控制，即对显示器对比度的控制。

因此，要使PDLC显示器有更好的对比度，除了PDLC的材料的选取之外，还应注意电压大小、频率的选用以及对占空比的控制。将这三种因素结合起来能够使PDLC显示器达到最佳的显示效果。

Claims (3)

1.一种增强PDLC显示器对比度的方法，至少包括步骤(1)、对PDLC层的两端施加电场，并调节所施加电场的电压逐渐增大，随着电压增大，PDLC显示器的对比度也随之改变；其特征在于该方法还包括以下步骤：

(2)、在(1)所施加电压幅值范围内均匀选取若干个电压值，任意取其中某一电压值，并维持该电压值不变而对电场频率进行由小到大的调节，并分别测量计算出对比度，即可得到该电压值下不同电场频率所对应的对比度，按同样方法分别对余下的各个电压值分别进行电场频率调节，从而获得对比度关于电压与频率的二维函数；

(3)、在(2)所得的二维函数上均匀选取若干个点，则每一个点对应唯一电压值及频率值，任意选取其中某个点，并维持该点所对应的电压值与频率值不变而对电场信号的占空比进行由小到大的调节，并分别测量计算出对比度，即可得到该电压值与频率值下不同占空比所对应的对比度，按同样方法分别对余下各点分别进行占空比的调节，从而获得对比度关于电压、频率以及占空比的三维函数；

(4)、取(3)中所得三维函数的最大值即为PDLC显示器对比度的最大值，此时所对应的电压、频率以及占空比即为该显示器的最佳电压、最佳频率以及最佳占空比。

2.根据权利要求1所述的增强PDLC显示器对比度的方法，其特征在于：步骤(2)中选取的电压值个数不少于10个。

3.根据权利要求1所述的增强PDLC显示器对比度的方法，其特征在于：步骤(3)中选取的点数不少于10个。