CN1157422A - 非补偿型液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新的液晶显示器件，确切的说一种非补偿型超扭曲液晶显示器，省缺光学补偿即可得较好的黑白反射显示，从而容易实现全彩色显示，属微电子技术领域。在起偏层的导电玻璃5上贴一偏振片1；液晶层2置于上下导电玻璃5、7上的起偏层3和反射层8之间；导电玻璃5上的偏振片1的偏振方向和相邻液晶层2的液晶分子排列方向夹角为90度。根据本项发明构思原理得到两种产品：一种黑白型反射式超扭曲液晶显示器；另一种产品，快速响应型反射式超扭曲液晶显示器。液晶盒下降至5微米响应时间达到80-100毫秒。

Description

非补偿型液晶显示器

本发明涉及一种新的液晶显示器件，确切的说一种非补偿型超扭曲液晶显示器，省缺光学补偿即可得较好的黑白反射显示，从而容易实现全彩色显示，属微电子技术领域。

现有技术中，常见的超扭曲液晶显示器(STN-LCD)，多路寻址能力强，可以显示大量信息，但由其设计原理得到的液晶显示器一般带色，不利于实现全彩色显示。全彩色显示可通过用一层或多层光学补偿层对液晶片进行光学补偿所得到的黑白显示后，加以滤色层来实现。这种超扭曲液晶显示器不仅成本高，还存在显示响应较慢、视角有限等缺点。

本项发明提出一种新的液晶显示器件一非补偿型超扭曲液晶显示器的原理，其设计目的在于，一，不需要进行复杂的光学补偿即可得较好的黑白反射显示，从而容易实现全彩色显示；其二，提高器件显响应特性，同时提高器件的寻址能力，降低生产成本均在本发明目的范围之内。

本发明任务是通过以下设计方案来实现的。本发明除包括：一个起偏层、一个反射层、一个置于起偏层与反射层之间的液晶层、一个靠近液晶层第一主表面的第一电极、一靠近液晶层第二主表面的第二电极，在将第一电极和第二电极接到电压源上，有一穿过液晶层的电压的结构特点外。本发明的突出特征在于：

(1)在导电玻璃5上贴一偏振片1；

(2)液晶层2置于上下导电玻璃5、7上的上下取向层3，9之间；  (3)在液晶盒的上导电玻璃5偏振片1的偏振方向和相邻液晶层2的液晶分子排列方向夹角为90度或0度；

(4)和以上所述的密封层6组成的液晶盒的上下基板处的液晶层分子在取向层3、9，彼此扭曲一确定的角度，当一束自然光线入射到偏振片1后，就变成线偏振光，其偏振方向与偏振片1的起偏方向一致，且液晶层2的扭曲角为一确定值。线偏振光的扭曲角为180度到250度之间和它的双折射率在0.07-0.25之间，液晶层厚度在3.5微米到10.0微米。液晶分子的双折射率和液晶层2厚度的乘积为0.5--0.8微米之间。

本发明产生的积极效果，除实现了本发明的目的之外，其效果还在于根据本项发明构思原理能得到非补偿超扭曲液晶显示两种产品：一种不需用其他光学补偿层及只用一片偏振片的黑白型反射式超扭曲液晶显示器，色散特性透过率高，响应速度以及视角范围比较好；通过附加办法可以实现全彩色显示；黑白型显示器件有很好的显示质量。电光曲线比扭曲向列相液晶显示(TN)的电光曲线陡峭得多，液晶盒呈亮态和暗态的切换过程也比一般的扭曲向列相液晶显示器快。另一种产品，快速响应型反射式超扭曲液晶显示器，不需用其他光学补偿层及只用一片偏振片。快速响应型显示器的原理与黑白型显示基本相同，只是由于降低了液晶盒厚度，使得出射光是椭圆偏振光，显示略带色。液晶盒厚下降至5微米，可使显示响应时间达到80-100毫秒。此项发明将为工业化生产降低成本和产品质量的提高产生异想不到的积极效果。

以下结合附图进一步说明本发明的技术内容。

图1，是本发明的设计原理示图。

图2，是本发明的快速响应型显示器特性曲线图。图3，是本发明黑白型显示器件的电光曲线III图。

图4，是图3黑白显示其亮暗态光谱IV曲线及曲线V图。

图5，是本发明的实施例2图。

图6，是本发明的实施例3图。

见图1，本发明的结构由偏振片1；上下导电玻璃5、7；上下取向层3、9；液晶层2；密封层6；反射层或反射电极8等所组成，图2，由本发明所得到的一种快速响应型显示器，图中显该显示器件响应特性曲线I、II。见图3，由本发明所得到的另一种黑白型显示器件的电光曲线III。见图4是图3本发明黑白型显示器件的黑白显示其亮暗态光谱IV曲线及V曲线。

本发明的技术原理将结合所述两种液晶显示器实施例作进一步说明。由偏振片1；上下导电玻璃5、7；上下取向层3、9；液晶层2；密封层6；反射层或反射电极8等所组成，见图1。

实施过程如下：首先在上下两片透明导电玻璃5、7上经过光刻方法制备所需要的图形，在这两片上下导电玻璃5、7上涂布一层取向层3、9(例如聚酰亚胺等材料)后，进行使沿面液晶分子按一定方向排列的摩擦，并使上下基板处液晶分子的锚泊方向彼此相差一定角度，液晶盒内液晶分子由上至下呈扭曲排列，见图1中2。之后在上下基板中间放置一些确定直径的衬垫料，在每个器件周边涂一层密封料6，后将两片导电玻璃5、7贴合在一起，形成具有确定空隙的液晶盒。密封材料6固化后，在两片导电玻璃5、7之间的空隙内的玻璃盒外表面贴偏振片1，使其偏振方向与上玻璃片5上的分子锚泊方向平行或垂直。在液晶盒下玻璃7外表面贴反射片，也可以将液晶盒下导电玻璃7内表面的透明电极改变为反射电极，或者在液晶盒下导电玻璃片7上另外蒸镀一层反射层8。

非补偿型超扭曲液晶显示器黑白显示的原理：当一束自然光线入射到该显示器件时，首先经过偏振片变成线偏振光，其偏振方向与偏振片的起偏方向一致，进入液晶盒后，由于液晶层的扭曲角为一确定值(180度到250度之间)和它的双折射率以及液晶盒的厚度满足一定条件(双折射率在0.07-0.25左右，液晶层厚度在3.5微米到10.0微米)，在由液晶层出射的光经过反射层反射，再次通过液晶层后，出射光仍然是线偏振光，而且偏振方向与偏振片的方向一致，此时，液晶盒呈亮态；当在液晶盒两端加上一定大小的电压后，液晶分子的光轴方向发生偏转，入射的自然光线首先经过偏振片变成线偏振光，其偏振方向与偏振片起偏方向相一致，在进入液晶后，由于液晶层的扭曲角和它的双折射以及液晶盒的厚度满足适当条件(同上所述)，从上到下发生不同偏转的液晶分子将使得入射进液晶盒的光线在出射时几乎完全被偏振片阻挡住，此时液晶盒呈暗态。此亮态和暗态的切换过程比一般的扭曲向列相液晶显示器快。

快速响应型显示器的原理与黑白型显示基本相同，只是由于降低液晶盒厚，使得出射光是椭圆偏振光，显示略带色(见图2曲线)。液晶盒厚下降至5微米，可使显示响应时间达到80--100毫秒。

本项发明涉及的黑白型显示器件的结构和制作中有如下特点：第一点，该黑白型超扭曲液晶显示器件的电光曲线比扭曲向列相液晶显示(TN)的电光曲线陡峭得多，与一般的超扭曲液晶显示器的相当，见图3中的曲线III；第二点，它的开关状态为黑白显示，其透过率的色散特性见图4的曲线IV；第三点，透过率高，响应速度快以及视角范围大；第四点，通过附加办法可以实现全彩色显示；这些特点表示该黑白型显示器件有很好的显示质量。第五点，可以用适当的反射电极代替反射片；第六点，只用一片偏振片，偏振片的偏振方向和相邻的液晶分子排列方向的夹角为90度或0度；以上第五和第六两点会降低生产成本以及简化工艺过程，并会适度改善显示质量。第七点，液晶层厚度在3.5微米到10.0微米左右；第八点，所用向列相液晶的双折射率Δn(Δn＝n₀ ^－n，n₀和n分别为平行和垂直于液晶光轴的折射率)在0.07-0.25左右，双折射率n与液晶层的厚度的乘积在0.5微米至0.8微米之间；第九点，上下基板处液晶分子的方向彼此相差一定的角度，此角度在210度到250度之间；第十点，上下基板处液晶分子的取向与基板成一定的预倾角。

例1，以黑白型非补偿显示设计的点阵显示器按上述实施方法制备显示行数为64，列数为240的点阵显示器。

液晶：CHISSO公司4100-100

        no＝1.4955  n＝0.1198

扭曲角：240度，左旋

盒厚：7微米

该显示器可实现黑白多级灰度显示其亮暗态光谱分别见图4IV曲线及曲线V，光电曲线见图3曲线III。

实施例2，

以反射层为导电电极的显示器由于非补偿型显示器只需用一片偏振片，使其结构得到简化，使反射层制作在液晶盒内部成为可能，该方法可消除液晶器在反射显示时存在的阴影，图5将反射层制作在液晶盒内部的显示器结构。图5所示为直接用反射层作为导电层的显示结构，该方法在处理显示器背面图形时需用特殊设计手段，将显示部分与非显示部分用细缝分隔开，适于制作点阵型显示，该种结构对导电膜厚度要求不高，可降低导电玻璃制造成本。

实施例3，同实施例2，将反射层制作在液晶盒内部的显示器结构，直接用反射层作为导电层，在反射层8之上再制作导电层11的显示结构，该方法先在导电玻璃上，以蒸镀或溅射法制作反射层，再在反射层上以SiO等材料制造绝缘层，在绝缘层上制作导电层。使用的方法与普通导电玻璃相同。

实施例4：

以黑白型非补偿显示加滤色膜实现投影显示器在以往的反射式液晶投影显示器中，由于液晶显示器的视区偏上或偏下，在投影系统内液晶显示器的放置需倾斜一定角度，视觉效果不佳，而黑白型非补偿液晶显示器的视角分布较正，在制作投影显示时，则不需倾斜放置，可得到良好的显示。

实施5：

以快速响应型显示设计的点阵显示器为了提高超扭曲液晶显示器的响应速度，常使用降低液晶盒厚的方法，但在超扭曲显示的光学设计中，液晶盒的光学延迟量nd偏高(如180度扭曲液晶显示的nd优化结果为0.95)，当降低液晶盒厚的同时需将液晶的双折射率相应地提高，以满足nd为定数，而选取大双折射率的液晶不仅较为困难，也损失了液晶显示的其它性能。在黑白型非补偿液晶显示的光学设计中，nd值较小(如180度扭曲液晶显示的优化结果)，该结果使得设计者可在普通超扭曲液晶中进行挑选，从而保证了显示器的显示品质。

Claims (6)

1.一种非补偿型液晶显示器，包括：

一个起偏层；

一个反射层；

一个置于起偏层与反射层之间的液晶层，它包括有正介电各向异性的向列液晶和扭曲结构的手性材料；

一个靠近液晶层第一主表面的第一电极；

一个靠近液晶层第二主表面的第二电极，在将第一电极和第二电极接到电压源上，有一穿过液晶层的电压，其特征在于：

1)在起偏层的导电玻璃(5)上贴一偏振片1；

2)液晶层2置于上下导电玻璃5、7上的起偏层3和反射层8之间；

3)在液晶盒的上导电玻璃5偏振片1的偏振方向和相邻液晶层2的液晶分子排列方向夹角为90度；

4)和以上所述的密封层6组成的液晶盒的上下基板处的液晶层2的液晶分子在取向层3、9取向彼此扭曲一确定的角度，自然光线入射到偏振片1变成线偏振光，其偏振方向与偏振片1的起偏方向一致，且液晶层2的扭曲角为一确定值。

2.根据权利要求1所述的一种非补偿型反射式黑白显示器，其特征在于：上述的液晶层2的液晶分子的扭曲角在210度到250度之间和它的双折射率在0.07-0.25之间，液晶层2厚度在3.5微米到10.0微米。

3.根据权利要求1所述的一种非补偿型反射式快速响应显示器，其特征在于上述的液晶层分子的扭曲角在180度到220度之间和它的双折射率在0.07-0.25之间，液晶层2厚度的乘积为0.5--0.8微米之间。

4.根据权利要求1所述的一种非补偿型液晶显示器，其特征在于上述靠近液晶层2的下导电玻璃7上制备反射电极。

5.根据权利要求1所述的一种非补偿型液晶显示器，其特征在于上述的液晶盒的上下基板处的液晶层2的液晶分子的预倾角为5度。

6.根据权利要求1或4所述的一种非补偿型液晶显示器，其特征在于上述的液晶盒下导电玻璃片7的导电层下制备一层反射层8。

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