CN1637513A - 具有视频响应的共面转换液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有视频响应的共面转换液晶显示器，属于液晶显示器技术。该液晶显示器包括一个液晶盒，一对1/4宽频带波片和一对偏光片；当液晶材料的介电各向异性为正时，扭曲角度为180°，摩擦方向垂直于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴交错夹角为45°，偏光片的光轴方向垂直于基板的摩擦方向或平行基板的摩擦方向；当液晶材料的介电各向异性为负时，扭曲角度为180°，摩擦方向平行于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴交错夹角为45°，偏光片的光轴方向垂直于基板的摩擦方向或平行基板的摩擦方向。本发明的液晶显示器能实现在宽视角范围内的亮显示和暗显示，对比度高，响应速度快，达到视频显示的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，特别涉及一种具有视频响应的共面转换液晶显示器。
背景技术
传统的共面转换液晶显示器采用平行排列的液晶排列结构。这些液晶显示器都包括一个具有液晶层的液晶盒，液晶分子以特定的角度平行排列在一对透明玻璃基板组成的液晶盒内，在其中一个玻璃基板上制有梳状电极，还包括一对夹着液晶盒的偏光片。
虽然传统的共面转换液晶显示器具有很好的视角特性，但是其响应速度比较慢，不太适合要求视频响应的液晶电视的应用。更具体地说，共面转换液晶显示器的响应速度与液晶层的厚度、液晶的转动粘滞系数和扭曲弹性常数以及液晶分子在盒内的排列形式相关。传统的共面转换液晶显示器的液晶分子为平行排列，导致该显示方式的响应速度由于扭曲弹性常数较小，与其倒数成正比关系的响应速度很难提高，并且通过减小液晶层的厚度(生产工艺能承受的最小厚度)和改进液晶材料的转动粘滞系数也不能够使得各灰度的响应速度达到视频响应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有视频响应的共面转换液晶显示器。该液晶显示器能实现在宽视角范围内的亮显示和暗显示，对比度高。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，本发明提供的液晶显示器，包括一个液晶盒，一对1/4宽频带波片和一对偏光片；所述的液晶盒为一对相对的玻璃基板，玻璃基板的内表面形成的取向层，两玻璃基板之间的液晶层，以及在其中一片基板上制有梳状电极，形成X轴方向电场，电极间距大于电极宽度和液晶层厚度；两玻璃基板的外侧依次是1/4宽频带波片和偏光片，当液晶材料的介电各向异性为正时，其特征在于，液晶层内的扭曲角度为180°，摩擦方向垂直于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴之间的交错夹角为45°，两1/4宽频带波片的光轴互相平行，两偏光片的光轴互相平行，偏光片的光轴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，即偏光片的光轴方向垂直于电场方向或平行于电场方向。
上述的显示器，其特征在于，液晶层厚度为2～6微米，双折射率Δn和液晶层厚度d之积Δnd值处于240～330nm。
本发明提供的另一种液晶显示器，包括一个液晶盒，一对1/4宽频带波片；一对偏光片；所述的液晶盒为一对相对的玻璃基板，玻璃基板的内表面形成的取向层，两玻璃基板之间的液晶层，以及在其中一片基板上制有梳状电极，形成X轴方向电场，电极间距大于电极宽度和液晶层厚度；两玻璃基板的外侧依次是1/4宽频带波片和偏光片，当液晶材料的介电各向异性为负时，其特征在于，液晶层内的扭曲角度为180°，摩擦方向平行于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴之间的交错夹角为45°，两1/4宽频带波片的光轴互相平行，两偏光片的光轴互相平行，偏光片的光轴方向垂直于基板上的摩擦方向或平行基板上的摩擦方向，即偏光片的光轴方向垂直于电场方向或平行于电场方向。
上述的显示器，其特征在于，液晶层厚度为2～6微米，双折射率Δn和液晶层厚度d之积Δnd值处于240～330nm。
本发明的优点和效果：根据本发明提供的显示模式，当向夹着液晶层的电极施加电压时，液晶分子在玻璃基板平面内转动，使得液晶层的光轴发生改变，从而改变经过液晶层后光的偏振状态，并由两1/4宽频带波片和偏光片的配置来获得液晶盒的透光率随所加电压的变化。因为液晶分子在玻璃基板平面内转动，所以在不同电压作用下的液晶层的延迟量随观察视角变化很小。因此本发明的液晶显示器可以实现在宽视角范围内的亮显示和暗显示，并且获得宽视角范围内的高对比度。
在本发明中，液晶盒具有被基板夹着的超扭曲排列的液晶层，液晶层的上下两部分具有反对称性，中间层的液晶分子在电场的作用下保持不动，相当于整个液晶层可认为是由两个具有上下固定边界，层厚减半的液晶层组成，因此该液晶盒的响应速度比传统的平行排列的液晶盒的响应速度快(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，仅依靠液晶分子的排列结构的改进，即能获得快速的响应速度。
在以下的叙述和指定的手段及其组合，也将体现出本发明的目的和优点。
附图说明
图1表示本发明实施例一的液晶显示器的分解结构透视图；
图2是液晶显示器的局部截面图；
图3是图1表示的液晶显示器的视角范围的视图；
图4是图1表示的液晶显示器的八个灰度的响应时间图；
图5表示本发明实施例二的液晶显示器分解结构透视图；
图6表示本发明实施例三的液晶显示器分解结构透视图；
图7表示本发明实施例四的液晶显示器分解结构透视图
具体实施方式
下面的参考附图作对本发明实施例的液晶显示器进行描述。
[第一实施例]
图1至4表示本发明的第一实施例。图1是液晶显示器的分解结构透视图，图2是液晶显示器的局部截面图。
如图1和2所示，本实施例的液晶显示器由相对两片玻璃基板2和3内层之间夹着液晶层1，玻璃基板两外侧各有一片1/4宽频带波片5，在它外面是偏光片6，在下面玻璃基板3的内表面设有梳状电极4。梳状电极4a，4b上的信号由TFT(薄膜晶体管)提供(未示出)。在玻璃基板2，3内表面上分别设有取向层7，经过摩擦处理液晶材料获得预定方向的取向排列。
本实施例的液晶显示器是STN型液晶显示器。通过在玻璃基板2，3内表面的取向层的摩擦处理和灌入适当的液晶材料(介电各向异性为正)，使其具有180°扭曲1。两偏光片的光轴平行于邻近的取向层表面的液晶分子的指向，两1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴交错成45°角，且互相平行。
当梳状电极之间无电压差时，液晶层主要表现为一个旋光器和相位延迟片，经过液晶层的光的偏振态发生了微小的变化，因此无电压作用时该实施例表现为有光透过。当一个小的电压差存在时，该实施例可表现为黑态，当较大的电压差存在时，液晶层中液晶分子都趋向于沿电场方向排列1a时，液晶层仅表现为一个相位延迟片，由液晶层表现的光轴与1/4宽频带波片5和偏光片6的光轴之间的夹角关系，该实施例在较大的电压差作用下表现为亮态，因此该实施例可作为显示器进行显示。
因为在液晶层内的液晶分子是沿玻璃基板平面旋转，所以具有上述布局的液晶显示器可以在很宽的视角内获得很高的显示对比度。如图3所示为本实施例的一个具体实例的视角特性的计算结果。其视角上下范围超过60°，左右范围超过85°(对比度大于5)。
因为该实施例使用液晶分子的超扭曲排列结构，液晶层在电场的作用下具有上下两部分的反对称性，并且中间层的液晶分子保持不动，相当于该液晶层可认为是由两个具有上下固定边界，层厚减半的液晶层组成，因此该实施例的响应速度为原来平行排列的液晶层的四分之一，故其具有比传统共面转换液晶显示器更快的响应速度(包括上升速度和下降速度)。如图4所示为本实施例的一个具体实例的动态响应时间的计算结果(该实例中的液晶层厚为4μm)。图中为本实例的8个灰度显示的上升和下降过程，其下降时间约为6毫秒，上升时间小于12毫秒(透过率为最大透过率的1/8时响应时间)。因为液晶层的响应时间与液晶层厚的平方成正比关系，适当减小液晶层厚度(工业生产中可减小到3μm，实验室中可减小到2μm)可使得上升时间小于10毫秒，同时下降时间也减小，所以其上升时间和下降时间之和可小于16毫秒，从而实现全灰度的视频响应。
[第二实施例]
图5是本发明第二实施例的液晶显示器分解结构透视图。此液晶显示器与第一实施例的液晶显示器的不同之处在于偏光片的光轴的方向不同，此实施例中的两偏光片的光轴均与邻近的玻璃基板表面的液晶分子的指向方向垂直。其工作原理与第一实施例相同，具有与第一实施例相同的特性。
[第三实施例]
图6是根据本发明第三实施例的液晶显示器分解结构透视图。此液晶显示器与第一实施例的液晶显示器的不同之处是使用的液晶为介电各向异性为负的材料和摩擦方向不同。液晶分子在电场的作用下倾向于与电场方向垂直的方向排列，因此要求其摩擦方向与第一实施例的摩擦方向垂直，其工作原理与第一实施例相同，具有与第一实施例相同的特性。
[第四实施例]
图7是根据本发明第四实施例的液晶显示器分解结构透视图。此液晶显示器与第三实施例的液晶显示器的不同之处在于偏光片的光轴的方向不同，此实施例中的两偏光片的光轴与邻近的玻璃基板表面的液晶分子的指向方向平行。其工作原理与第三实施例相同，具有与第三实施例相同的特性。
对于本领域的技术人员很容易理解出现另外的优点和改型。因此，本发明在其较宽范围界限方面并不局限于具体细节和在此显示并描述的各种实施例。因此，在不脱离由所附的权利要求及等同物限定的本发明一般原理的实质和范围的前提下可以做各种修改。
Claims (4)
1、一种具有视频响应的共面转换液晶显示器，包括一个液晶盒，一对1/4宽频带波片和一对偏光片；所述的液晶盒为一对相对的玻璃基板，玻璃基板的内表面形成的取向层，两玻璃基板之间的液晶层，以及在其中一片基板上制有梳状电极，形成X轴方向电场，电极间距大于电极宽度和液晶层厚度；两玻璃基板的外侧依次是1/4宽频带波片和偏光片，当液晶材料的介电各向异性为正时，其特征在于，液晶层内的扭曲角度为180°，摩擦方向垂直于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴之间的交错夹角为45°，两1/4宽频带波片的光轴互相平行，两偏光片的光轴互相平行，偏光片的光轴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，即偏光片的光轴方向垂直于电场方向或平行于电场方向。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，液晶层厚度为2～6微米，双折射率和液晶层厚度d之积Δnd值处于240～330nm。
3、一种具有视频响应的共面转换液晶显示器，包括：一个液晶盒，一对1/4宽频带波片；一对偏光片；所述的液晶盒为一对相对的玻璃基板，玻璃基板的内表面形成的取向层，两玻璃基板之间的液晶层，以及在其中一片基板上制有梳状电极，形成X轴方向电场，电极间距大于电极宽度和液晶层厚度；两玻璃基板的外侧依次是1/4宽频带波片和偏光片，当液晶材料的介电各向异性为负时，其特征在于，液晶层内的扭曲角度为180°，摩擦方向平行于电场方向，1/4宽频带波片的光轴与偏光片的光轴之间的交错夹角为45°，两1/4宽频带波片的光轴互相平行，两偏光片的光轴互相平行，偏光片的光轴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，即偏光片的光轴方向垂直于电场方向或平行于电场方向。
4、如权利要求3所述的显示器，其特征在于，液晶层厚度为2～6微米，双折射率和液晶层厚度d之积Δnd值处于240～330nm。
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