CN203573051U - 快速响应的共面转换模式液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种快速响应的共面转换模式液晶显示器，其组成包括：部件由上到下依次为：上偏振片、补偿膜、上基板、中间部分、下基板和下偏振片；中间部分包括电极层、透明凸起和液晶层，本实用新型通过引入凸起结构，使液晶层中的部分区域的厚度减小，根据响应时间与液晶层厚的平方成正比，因此液晶层中有厚度较小区域的液晶响应速度增快，同时也带动着厚度较大区域的响应速度增快，从而有效的提高了液晶分子的响应速度。

Description

快速响应的共面转换模式液晶显示器

技术领域

本实用新型涉及的是一种液晶显示技术领域的装置，具体是一种提高共面转换模式液晶显示器(IPS-LCD)的响应速度的装置。 

背景技术

近年来，随着显示技术的发展，液晶显示器越来越广泛地应用到如智能手机、平板电脑等便携式移动电子产品的显示设备中。 

共面转换液晶显示器（IPS-LCD）固有的优势包括可视角度大，并且由于液晶分子的排列样式保持水平排列，因而触摸时基本不出现色差（水波纹），因而更适合目前触屏设备使用。共面转换模式是针对在玻璃基板上水平配置的液晶，施加水平方向的横向电场，使得液晶分子在平行于玻璃基板的平面内旋转。主要的特点就是液晶分子以保持水平状态旋转来调整每个子像素的亮度，因此拥有了宽视角显示的特点。 

图1所示为现有的IPS-LCD的结构示意图。如图1所示，在现有的IPS-LCD中，液晶层位于上玻璃基板和下玻璃基板之间，在下玻璃基板上有“之”字形透明ITO电极，在上玻璃基板的上侧和下玻璃基板的下侧分别设置上偏光片和下偏光片。 

“之”字状电极的驱动方式，电极宽度、电极间距和液晶分子的摩擦角度可以根据需求做出适当调整。在电极上施加电压后，电极间产生水平电场，液晶分子在平面内转动，实现亮度的控制。随着工艺、材料和像素结构的发展，IPS显示技术的性能越来越完善。 

IPS显示模式以其优秀的视角特性，色彩还原效果，成为宽视角显示用TFT-LCD的理想显示技术。可以广泛地应用于台式机显示器，液晶电视等大屏幕液晶显示器。 

但是采用这种驱动模式，液晶的响应速度比较慢，会造成图像拖影的问题。IPS模式的响应速度也一直是IPS模式的最大的问题。本实用新型提出一种快速响应的IPS模式，以解决响应速度慢的问题。 

实用新型内容

基于现有的共面转换液晶显示器（IPS-LCD）所存在的响应速度慢的问题，本实用新型提出一种快速响应的IPS-LCD，该显示器在传统的IPS显示器中增加凸起结构，凸起可以减小相应位置的液晶层厚度，从而使响应时间变小，在下基板或者上基板内表面制作凸起，均有响应时间变小的结果；在一般的液晶显示器中，凸起结构往往会引起暗态漏光的现象，在此结构中，由于凸起的方向和液晶的初始排列方向相同，所以暗态漏光不存在，以达到快速响应的目的，并且能保持现有技术中的优点和实现工艺上的制作。 

本实用新型的技术方案为： 

一种快速响应的共面转换模式液晶显示器，其组成包括：部件由上到下依次为：上偏振 片、补偿膜、上基板、中间部分、下基板和下偏振片； 

中间部分包括电极层、透明凸起和液晶层，其位置为下述两种分布方式任一： 

分布方式一，电极层为像素（Pixel）电极和公共（Common）电极，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板的上表面，透明凸起带状分布在下基板上，当位置与电极重叠时，覆盖电极之上，液晶层充满上基板和下基板之间； 

或者，分布方式二，透明凸起带状分布在上基板下表面，所述的电极层包括Pixel电极和Common电极，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板的上表面，液晶层充满上基板和下基板之间。 

其中，Pixel电极为驱动电压，Common电极为0电压。 

所述的Pixel电极和Common电极宽度为1～4μm，间隔为5～9μm。 

所述的“之”字状电极与y轴方向之间的夹角为12°～25°。 

所述的透明凸起，截面为长方形、梯形或三角形；凸起的长方向排列可以为纵方向（y轴），此时所用液晶的介电各向异性为正；凸起的长方向排列也可以为横方向（x轴），此时所用液晶的介电各向异性为负。 

所述的梯形凸起为下底宽2～5μm，高1～2μm，上底宽1～4μm，间隔为1～5μm平行排列。 

所述的长方形凸起为宽1～5μm，高1～2μm，间隔1～5μm平行排列。 

所述的透明凸起的放置角度与液晶分子的方位角一致。 

所述的液晶层填充在基板之间，为正性液晶或负性液晶；液晶层厚度为3～5μm。 

所述的正性液晶具体参数为：γ=60mPa·s，△ε=10，K₁₁=10.87pN，K₂₂=9.5pN，K₃₃=15.37pN。 

所述的负性液晶具体参数为：γ=186mPa·s，△ε=-4.2，K₁₁=16.7pN，K₂₂=7.3pN，K₃₃=18.1pN。 

所述的补偿膜具体参数为：N_x=1.511，N_y=1.5095，N_z=1.51025，厚度为184μm。 

所述的液晶材料，不仅限于具有上述参数的液晶，也可以为其它液晶材料，上述参数只是为本实用新型的具体实施例做出解释。 

与现有技术对比，本实用新型通过引入凸起结构，使液晶层中的部分区域的厚度减小，根据响应时间与液晶层厚的平方成正比，因此液晶层中有厚度较小区域的液晶响应速度增快，同时也带动着厚度较大区域的响应速度增快，从而有效的提高了液晶分子的响应速度。在本实用新型实施例中，我们采用4μm的液晶层厚，由于透明凸起的1μm高度，从在液晶层中形成3μm的液晶层厚区域，通过这样的设计，可以使本实用新型的响应速度相比于不加透明凸起的液晶显示器结构的响应速度提高40%左右。通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应该知道，该附图说明仅仅是为了解释的目的设计，而不是作为本实用新型涉及范围的设定，这是因为其是作为参考而给出的。 

附图说明

下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明，其中： 

图1是传统IPS-LCD的结构图，图1（a）为俯视图，图1（b）为剖面图； 

图2是实施例1中，本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD结构图，图2（a）为俯视图，图2（b）为剖面图； 

图3是实施例1中传统IPS-LCD与本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的透过率随电压变化曲线图； 

图4是传统IPS-LCD在使用正性液晶层时的视角图； 

图5是实施例1中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD视角图； 

图6是实施例2中，本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD结构图图6（a）为俯视图，图6（b）为剖面图； 

图7是实施例3中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的结构图图7（a）为俯视图，图7（b）为剖面图； 

图8是实施例4中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的结构图； 

图9是实施例5中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的结构图，图9（a）为俯视图，图9（b）为剖面图； 

图10、11是实施例5中不同电极倾角下的最大灰度间的透过率与时间关系曲线对比图； 

图12是实施例2中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的视角图； 

图13是传统IPS-LCD使用正性液晶层时，在补偿膜作用下的伽马曲线图，图(a)、(b)、(c)、(d)分别对应φ为0°、30°、45°、90°情况下的伽马曲线图； 

图14是本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD使用正性液晶层时，在补偿膜作用下的伽马曲线图，图14(a)、图14(b)、图14(c)、图14(d)分别对应φ为0°、30°、45°、90°情况下的伽马曲线图； 

图15是实施例6中本实用新型提出的快速响应IPS-LCD的结构图，图15（a）为俯视图，图15（b）为侧视图，图15（c）为剖面图； 

图16是实施例7中本实用新型提出的快速响应IPS-LCD的结构图，图16（a）为俯视图，图16（b）为侧视图，图16（c）为剖面图； 

图17是实施例6、实施例7与传统IPS-LCD在使用负性液晶时的V-T对比图。 

图18是传统IPS-LCD在使用负性液晶时的视角图； 

图19是实施例6中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的视角图； 

图20是实施例7中本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的视角图； 

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型达成预定实用新型目的的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例对本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD具体实施例及功效做出详细说明。 

本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。 

传统共面转换模式的液晶显示器如图1所示，具体包括：上偏振片1、补偿膜8、上基板2、正性液晶层3、Pixel电极4、Common电极5，下基板6和下偏振片7，其中：上偏振片1 的下表面与上基板2的上表面相连，补偿膜8夹与上基板2和尚偏光片1中间，下偏振片7的上表面与下基板6的下表面相连，Pixel电极4与Common电极5和下基板6相连。 

实施例1 

如图2所示，本实施例包括：上偏振片11、补偿膜19、上基板12、下基板17和下偏振片18，中间部分。中间部分包括：正性液晶层13、透明凸起14、Pixel电极15、Common电极16。其中：上偏振片11的下表面与上基板12的上表面相连，补偿膜19夹与上基板12和尚偏光片11中间，中间部分分布方式为：电极层为Pixel电极15和Common电极16，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板17的上表面，透明凸起14为带状分布在下基板17上，当位置与电极层重叠时，覆盖电极之上，液晶层13充满上基板12和下基板17之间。 

所述的上偏光片11为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏光片，型号为G1220DU，其厚度为230μm，吸收轴与水平方向夹角为90°。 

所述的补偿膜为液晶显示器所使用的双轴膜，其中N_x=1.511，N_y=1.5095，N_z=1.51025，厚度为184μm，慢轴与水平方向的夹角为0°。 

所述的正性液晶13填充在基板之间，具体参数为：γ=60mPa·s，△ε=10，K₁₁=10.87pN，K₂₂=9.5pN，K₃₃=15.37pN。预倾角为1°，方位角为90°，液晶层厚度最大处为4μm。 

所述的透明凸起14的截面为宽3μm、高1μm的长方形凸起结构，间隔为3μm并排平行排列，凸起排列的长方向与液晶分子的排列方向相同，均为y方向，如附图2(a)所示。 

所述的Pixel电极15和Common电极16为宽3μm，间隔8μm的透明ITO电极。形状为传统的“之”字形电极，电极斜边与y轴之间的夹角为18°。 

所述的下偏振片18型号与上偏光片1型号相同，厚度为230μm，吸收轴与水平方向夹角为90°。 

本实施例具体的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPSL-CD的响应时间。 

本实用新型中，我们使用了专业的模拟软件进行了模拟。模拟了传统IPS-LCD与本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的各种显示特性。具体的，包括透过率随电压变化的变化曲线图（V-T图），显示器的视角特性，透过率与响应时间曲线（T-T图），并且具体的模拟了各个灰度间的响应时间曲线，做出了对比，使本实用新型的有效收益变的更为明显： 

本实施例提出的快速响应的IPS-LCD与传统的IPS-LCD的V-T图如图3所示。本实施例中，驱动电压与传统IPS结构相比，提高了2.4V。但是由于本实施例中使用了正性液晶，实际生产中△ε可以做到更大，完全可以降低驱动电压，实现低驱动电压，以达到现有技术的要求。 

传统的IPS-LCD与本实施例提出的快速响应IPS-LCD的视角图如图4、图5所示：通过补偿膜补偿后，本实施例提出的快速响应的IPS-LCD与传统的IPS-LCD与的视角图近似。全视角对比度达到了100以上，并且绝大部分视角对比度达到了500以上。保留了传统IPS-LCD的宽视角的特性，很好的实现了宽视角显示。 

我们把透过率分为五个等级，透过率分别等于0，0.25，0.5，0.75和1.0倍的最大透过率， 并且分别标记为第0级灰度，第1级灰度，第2级灰度，第3级灰度，第4级灰度。 

表一为传统IPS-LCD各个灰度间的响应时间，表二为本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的各个灰度间的响应时间。 

传统IPS-LCD的响应时间如表一所示： 

表一 

从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别为70.9ms、45.8ms、31.5ms、12.9ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别为35.6ms、26.3ms、10.7ms。从第2级灰度分别上升到第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别为24.9ms、11.9ms。从第3级灰度上升到第4级灰度，响应时间为14.7ms。 

下降时间分别为：从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间为10.1ms，从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别为43.1ms、10.7ms。从第3级灰度分别下降到第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别为31.7ms、40.4ms、11.4ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度第0级灰度，响应时间为25.2ms、30.8ms、38.7ms、12.3ms。 

本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的响应时间如表二所示： 

表二 

从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时 间分别为39.8ms、27.9ms、18.2ms、9.4ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别为20.8ms、14.7ms、7.2ms。从第2级灰度分别上升到第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别为13.9ms、7.6ms。从第3级灰度上升到第4级灰度，响应时间为8.7ms。 

下降时间分别为：从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间为6.4ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别为24.3ms、6.7ms。从第3级灰度分别下降到第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别为18.6ms、22.1ms、7.2ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度第0级灰度，响应时间为14.2ms、17.6ms、21.5ms、7.7ms。 

本实施例与现有的技术相比，其视角特性，电光特性基本没有变化，但是响应速度得到了较大的提高。 

从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了31.1ms、17.9ms、13.3ms、3.5ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了14.8ms、11.6ms、3.5ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了11.0ms、4.3ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了6.0ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了3.7ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了18.8ms、3.0ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了13.1ms、18.3ms、4.2ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了11ms、13.2ms、17.2ms、4.6ms。 

实施例2 

如图6所示，本实施例包括：上偏振片21、补偿膜29,、上基板22、下基板27和下偏振片28，中间部分。中间部分包括：正性液晶层23、透明凸起24、Pixel电极25、Common电极26。其中：上偏振片21的下表面与上基板22的上表面相连，补偿膜29夹在上基板22与上偏光片21中间，下偏振片28的上表面与下基板27的下表面相连，中间部分分布方式同实施例1中中间层的分布。 

不同之处为透明凸起24的截面为下底宽3μm、上底宽2μm、高1μm的梯形凸起结构，间隔为3μm并排平行排列。具体的，详见附图6说明。 

本实施例的其它特征与实施例1一样，具体的参见实施例1。 

本实施例具体的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPS-LCD的响应时间。 

与实施例1一样，我们模拟了本实施例的5个灰度间的响应时间。如图7所示：传统IPS-LCD与本实施例提出的快速响应的IPS-LCD最大灰度间的T-T图，通过凸起的引入，很好的提高了IPS-LCD的响应速度。 

具体的，本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的响应时间如表三所示： 

表三 

与表一对比得到，从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了24.0ms、13.9ms、10.7ms、2.7ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了10.6ms、9.0ms、2.3ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了8.2ms、3.3ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了5.1ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了2.9ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了14.5ms、3.1ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了10.2ms、14.2ms、3.3ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了8.7ms、10.2ms、13.4ms、3.7ms。 

实施例3 

如图7所示，本实施例包括：上偏振片31、补偿膜39、上基板32、下基板37和下偏振片38，中间部分。中间部分包括：液晶层33、透明凸起34、Pixel电极35、Common电极36。其中：上偏振片31的下表面与上基板32的上表面相连，补偿膜39夹在上基板32与上偏光片31中间，下偏振片38的上表面与下基板37的下表面相连。中间部分分布方式为：透明凸起34带状分布在上基板32下表面，所述的电极层包括Pixel电极35和Common电极36，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板的上表面，液晶层33充满上基板32和下基板37之间。 

所述的透明凸起34的截面为宽1μm，高1μm的长方形凸起结构，间隔为3μm并排平行排列。具体的，详见附图7说明。 

本实施例的其它特征与实施例1一样，具体的参见实施例1。 

本实施例的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPS-LCD的响应时间。 

具体的，本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的响应时间如表四所示： 

表四 

与表一对比得到，从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了25.2ms、17.1ms、10.7ms、4.7ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了13.5ms、9.4ms、3.3ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了9.2ms、4.0ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了7.0ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了3.8ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了15.9ms、4.0ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了12.2ms、15.0ms、4.4ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了9.6ms、11.9ms、15.1ms、4.7ms。 

实施例4 

如图8所示，本实施例包括：上偏振片41、补偿膜49,、上基板42、液晶层43、下基板47和下偏振片48、中间部分。中间部分包括：透明凸起44、Pixel电极45、Common电极46。其中：上偏振片41的下表面与上基板42的上表面相连，补偿膜49夹与上基板42与上偏光片41中间，下偏振片48的上表面与下基板47的下表面相连，中间部分分布同实施例3的中间层的分布； 

不同之处为：透明凸起44的截面为下底宽3μm、高1μm，上底宽2μm的梯形凸起结构，间隔为3μm并排平行排列。具体的，详见附图8说明。 

所述的透明凸起44放置于上基板42下面，与上基板42的下表面相连。具体的见附图8说明。 

本实施例的其它特征与实施例1一样。具体的参见实施例1。 

本实施例具体的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPS-LCD的响应时间。 

具体的，本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的响应时间如表五所示： 

表五 

与表一对比得到，从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了18.7ms、10.3ms、8.4ms、4.0ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了8.4ms、7.1ms、3.5ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了6.4ms、3.5ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了4.6ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了3.0ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了11.4ms、3.2ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了8.6ms、11.3ms、3.4ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了6.8ms、9.3ms、11.8ms、3.7ms。 

实施例5 

如图9所示，本实施例包括：上偏振片51、补偿膜59、上基板52、下基板57和下偏振片58、中间部分。中间部分包括：正性液晶层53、透明凸起54、Pixel电极55、Common电极56。其中：上偏振片51的下表面与上基板52的上表面相连，补偿膜59夹与上基板52与上偏光片51中间，下偏振片58的上表面与下基板57的下表面相连，中间部分分布方式同实施例1中中间层的分布。 

不同之处为：所述的Pixel电极55与Common电极56电极与凸起长边之间夹角为β，β分别为12°15°、20°、25°，间隔8μm平行排列。 

所述的液晶分子的方位角为90°。 

本实施例的其它特征与实施例1一样，具体的参见实施例1。 

本实施例中，我们模拟了不同电极倾角下的传统IPS-LCD与本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的响应速度。 

如图10、11所示：电极夹角分别为12°、15°、20°和25°传统IPS-LCD与本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的最大灰度间的T-T图，快速响应的IPS-LCD的下降速度基本一致，上升速度对于传统的IPS-LCD也有相应的提高。相对于传统IPS-LCD，本实施例提出的 快速响应的IPS-LCD的效果是明显的：不管电极倾角为多少，快速响应的IPS-LCD显著提高了传统IPS-LCD的上升速度和下降速度。 

对于以上各实施例中的本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD在使用正性液晶层作为填充层的时候的其它特性，我们在这里做出统一说明。 

一，视角特性 

对于以上各个实施例中我们提出的快速响应的IPS-LCD的视角特性，我们使用了专业的模拟软件进行了模拟。如图12所示：我们选择实施例2中的实施方式做说明： 

通过补偿膜的补偿后，凸起的引入，并没有对传统的IPS-LCD的视角特性带来很大的影响，全视角范围实现了对比度大于100，其中绝大部分区域到达了500以上。 

二，伽马曲线特性 

以实施例2为例做出解释，如图13、14所示，图13是传统IPS-LCD的伽马曲线图。（a）、（b）、（c）、（d）分别φ=0°、30°、45°、90°时的伽马曲线。与之对应的图15中（a）、（b）、（c）、（d）是本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD分别为φ=0°、30°、45°、90°时的伽马曲线。通过对比得到，透明凸起层有效的改进了φ在各个角度下的伽马曲线特性。 

需要说明的是，我们仅对实施例2的视角特性和伽马曲线特性做出了说明，但是，其性质不仅只限于实施例2中的实施方式。对于以上实施例1到实施例5，其视角特性和伽马曲线特性基本相同，在此不做一一说明。 

实施例6 

传统IPS-LCD中液晶层可以为正性液晶层，也可以为负性液晶层作为填充层，本实施例主要对在使用负性液晶层作为填充层时的改进方案。 

如图15所示，本实施例包括：上偏振片61、补偿膜69,、上基板62、下基板67和下偏振片68、中间部分。中间部分包括：负性液晶层63、透明凸起64、Pixel电极65、Common电极66。其中：上偏振片61的下表面与上基板62的上表面相连，补偿膜69夹与上基板62与上偏光片61中间，下偏振片68的上表面与下基板67的下表面相连，中间部分分布方式为：电极层为Pixel电极65和Common电极66，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板67的上表面，透明凸起64为带状分布在下基板67上，当位置与电极层重叠时，覆盖电极之上，液晶层63充满上基板62和下基板67之间。 

所述的透明凸起64的截面为宽3μm、高1μm的长方形凸起结构，位于Pixel电极65与Common电极66的上面。如图15(a)所示，透明凸起为横向排列，即x轴方向，图15(b)为y轴方向上液晶盒的截面图，图15(c)为x轴方向上液晶盒的截面图。 

所述的负性液晶层63填充在基板之间，具体参数为：γ=186mPa·s，△ε=-4.2，K₁₁=16.7pN，K₂₂=7.3pN，K₃₃=18.1pN。预倾角为1°，方位角为0°，液晶层最大厚度处为4μm。 

所述的上偏振片61为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏光片，型号为G1220DU，其厚度为230μm，吸收轴与水平方向夹角为0°。 

所述的补偿膜69为液晶显示器所使用的双轴膜，其中N_x=1.511，N_y=1.5095，N_z=1.51025， 厚度为184μm，慢轴与水平方向的夹角为90°。 

所述的下偏振片68型号与上偏振片相同，厚度为230μm，吸收轴与水平方向之间的夹角为90°。 

本实施例的其它特征与实施例1一样，具体的参见实施例1。 

本实施例中，我们模拟了传统IPS-LCD与本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD在使用负性液晶时的各个灰度间的响应时间。 

本实施例具体的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPS-LCD的响应时间。 

具体的，如表六、表七所示，表六列出了传统IPS-LCD在使用负性液晶材料时的各个灰度间的响应时间，表七列出了本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD在使用负性液晶材料时的各个灰度间的响应时间。 

表六 

表七 

与表六、表七对比得到，从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了77.2ms、70.4ms、44.8ms、17.1ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了57.8ms、36.5ms、11.8ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了36.5ms、11.2ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了11.2ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了20.1ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了57.2ms、20.6ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了50.8ms、54.8ms、22.2ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了43.2ms、38.1ms、54.4ms、23.7ms。 

实施例7 

如图16所示，本实施例包括：上偏振片71、补偿膜79,、上基板72、下基板77和下偏振片78、中间部分。中间部分包括：负性液晶层73、透明凸起74、Pixel电极75、Common电极76。其中：上偏振片71的下表面与上基板72的上表面相连，补偿膜79夹与上基板72与上偏光片71中间，下偏振片78的上表面与下基板77的下表面相连，中间部分分布方式同实施例6中中间层的分布。 

不同之处为：所述的透明凸起74的截面为下底宽3μm、上底宽2μm、高1μm的梯形凸起结构，位于上基板72的下面，与上基板72的下表面连接。具体的参见附图16说明。 

本实施例的其它特征与实施例6一样，具体的参见实施例6。 

本实施例中，我们模拟了传统IPS-LCD与本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD在使用负性液晶时的各个灰度间的响应时间。 

本实施例具体的有效收益为：与传统IPS结构的显示器相比较，本实用新型有效的提高了IPS-LCD的响应时间。 

具体的，如表八所示，表八列出了本实施例提出的快速响应的IPS-LCD的各个灰度间的响应时间。 

表八 

与表六对比得到，从第0级灰度分别上升到第1级灰度、第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了57.7ms、48.8ms、31.1ms、14.3ms。从第1级灰度分别上升到第2级灰度、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了41.7ms、27.9ms、11.0ms。从第2级灰度分别上升、第3级灰度、第4级灰度，响应时间分别提高了27.0ms、10.7ms。从第3级灰度第4级灰度，响应时间提高了10.4ms。 

从第1级灰度下降到第0级灰度，响应时间分别提高了16.6ms。从第2级灰度分别下降到第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了41.3ms、18.2ms。从第3级灰度分别下降、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了36.5ms、40.2ms、18.2ms。从第4级灰度分别下降到第3级灰度、第2级灰度、第1级灰度、第0级灰度，响应时间分别提高了34.8ms、35.0ms、41.2ms、18.6ms。 

对实施例6、实施例7做出统一说明： 

如图17所示，本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD在使用负性液晶时，与传统的IPS-LCD在使用负性液晶时，通过适当的实施方式，可以做到透过率基本没有变化，电压变大。但是，由于成熟的液晶材料技术，负性液晶的△ε也可以做到更小的参数，降低驱动电压完全没有问题。 

如图18、19、20所示，通过对传统IPS-LCD与实施例6和实施例7提出的快速响应的IPS-LCD的视角图对比得到，通过相同的补偿膜补偿后，本实用新型提出的快速响应的IPS-LCD的视角跟传统IPS-LCD的视角情况基本相同，全视角对比度达到100以上，大部分区域视角对比度达到500以上。很好的满足了宽视角显示的要求。 

综上：本实用新型的提出快速响应的IPS-LCD具有较低的驱动电压，视角与传统的IPS-LCD的视角基本相同，且凸起的引入，对于伽马曲线有较好的改进。但是响应速度得到了大幅度的提高（灰度间响应速度提高约40%），这对解决由于响应速度慢而引起的图像拖影问题有重要意义。且工艺上能够实现，更有利于IPS-LCD的发展与应用，是一种性能优良的新型液晶显示器。 

Claims (8)

1.一种快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为该显示器的组成包括：部件由上到下依次为：上偏振片、补偿膜、上基板、中间部分、下基板和下偏振片； 

中间部分包括电极层、透明凸起和液晶层，其位置为下述两种分布方式任一： 

分布方式一，电极层为像素电极和公共电极，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板的上表面，透明凸起带状分布在下基板上，当位置与电极重叠时，覆盖电极之上，液晶层充满上基板和下基板之间； 

或者，分布方式二，透明凸起带状分布在上基板下表面，所述的电极层包括像素电极和公共电极，两种电极均为传统“之”字形电极，平行并排排列，间隔排列在下基板的上表面，液晶层充满上基板和下基板之间； 

其中，像素电极为驱动电压，公共电极为0电压。 

2.如权利要求1所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的像素电极和公共电极宽度为1～4μm，间隔为5～9μm。 

3.如权利要求1所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的“之”字状电极与y轴方向之间的夹角为12°～25°。 

4.如权利要求1所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的透明凸起，截面为长方形、梯形或三角形；凸起的长方向排列可以为纵方向，即y轴方向，此时所用液晶的介电各向异性为正；凸起的长方向排列也可以为横方向，即x轴方向，此时所用液晶的介电各向异性为负。 

5.如权利要求4所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的梯形凸起为下底宽2～5μm，高1～2μm，上底宽1～4μm，间隔为1～5μm平行排列。 

6.如权利要求4所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的长方形凸起为宽1～5μm，高1～2μm，间隔1～5μm平行排列。 

7.如权利要求1所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的透明凸起的放置角度与液晶分子的方位角一致。 

8.如权利要求1所述的快速响应的共面转换模式液晶显示器，其特征为所述的液晶层填充在基板之间，为正性液晶或负性液晶；液晶层厚度为3～5μm。 

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