快速响应共面内切换的π晶胞液晶显示器制造技术

响应时间能比普通显示器快２～３倍的透射型液晶显示器，所述显示器把摩擦角调整到大于约２０度，较佳为约３０～４０度之间。所述显示器具有快速响应时间、增强的亮度和提高的灰阶线性度，同时还保持着宽的视角。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及透射型液晶显示器，尤其涉及使用大的摩擦角来缩短响应时间、降低阈值电压、增大显示亮度和提高灰阶线性度，同时保持宽的视角。背景与原有技术附图说明图1所示的液晶显示器(LCD)共面内切换法(IPS)已经专利技术了三十多年。与沿纵向(长度方向)加电场的扭曲向列型(TN)晶胞不同，IPS电场是沿槽向(交叉方向)的。液晶(LC)分子可在同一平面内旋转。因而IPS模式可呈现出宽视角和高对比度，且一直广泛应用于桌面计算机监视器与LCD电视监视器。参照图1，偏振器10的轴线在底板11中平行于LC对准并穿过检偏器12。LC对准即摩擦方向13与电极14成φ角，如图所示。Sorep分别在Applied Physics Letters(Vol.22，p.165(1973))和Journalof Applied Physics(Vol.45，p)。S466(1974)中发表了第一种IPS概念。1992年，Kiefer等人将这种工作原理延伸到显示器，结果发表于JapanDisplays，p.547(1992)。1995年，Oh-e与Kondo把这种IPS膜式应用到了薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。M.Oh-e与K.Kondo在Applied PhysicsLetters(Vol.67，3895(1995))和M.Oh-3、M.yoneya与K.Kondo在Journal ofApplied Physics(Vol.82，528(1997))上发表了两篇论文。此后，还发表了许多有关该论题的论文。在IPS模式中，考虑了两种LC对准法图2a所示的同质晶胞和图26所示的π晶胞。在图2a中，同质晶胞20呈现出各表面21上的LC预倾角(α)向同一方向倾斜，使大量LC定向器朝某一方向均匀的倾斜。另一方面，图2b所示的π晶胞22在顶基片23与底基片24的边界具有相反的预倾角。上述所有IPS模式都使用了同质LC晶胞结构。π晶胞22沿左(L)右(R)观察方向呈对称，而同质晶胞20呈不对称。Bos与Kochler/13eran在Molecular Crystals and Liquid Crystals(Vol.113，p.329(1984))上首先发表了π晶胞结构。π晶胞消除了LC定向器的回流，并实现了快速响应时间，但其施加的电场是纵向的，故要用偏压克服域的问题，并需要使用相位补偿薄膜来实施宽视角。在美国专利6,356,329B1中，Tamatani等人在IPS电极中应用了π晶胞结构，视角像IPS同质晶胞一样宽。IPS-π晶胞较之IPS同质晶胞的另一优点是减少了大斜角的色偏移，因为分子在水平方向的对准是对称的。但在颁给Tamatani等人申请的美国专利’329中，LC取向角相对于电极定为10°，其优点在于，通态电压低了，不过响应时间很慢，而响应时间对计算机和电视应用是个关键问题。S.H.Lee等人在Soc.Inf.Displays(Vol.28，711(1997))上发表了一篇报道摩擦角与响应时间的论文，他们研究的LC模式是同质晶胞，而不是本专利技术应用的π晶胞。而且S.H.Lee等人的研究结果表明，在φ～120°之后，响应时间基本上已饱和，因而响应时间达到一定的最小值，再增大φ也无剂于事。相反，在本专利技术中，令人惊奇地发现，把LC取向角(即摩擦角)增大到30～40°，响应时间与φ＝10°时相比可缩短为1/2～1/3，亮度提高33％以上而且恢阶度更线性，同时保持着宽视角。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种响应时间更快的新型IPSπ晶胞结构。本专利技术的第二目的是提供一种显示亮度更高的新型IPSπ晶胞。本专利技术的第三目的是提供一种灰阶特性更线性的新型IPSπ晶胞。本专利技术的第四目的是提供一种阈值电压更低的新型IPSπ晶胞。通过以下对附图示意示例的目前较佳的实施例的详述，本专利技术其它诸目的与优点就更清楚了。附图简介图1示出共面切换模式一典型的现有技术液晶晶胞结构。图2a示出α＝预倾角的现有技术同质晶胞。图2b示出α＝预倾角的现有技术π晶胞。图3a示出应用同质晶胞的IPS液晶显示器的均匀对比度轮廓。图3B示出应用π晶胞的IPS液晶显示器的均匀对比度轮廓。图4A示出IPSπ晶胞φ＝10°的电压与透光度的关系。图4b示出IPSπ晶胞φ＝30°的电压与透光度的关系。图5示出IPSπ晶胞在各种摩擦角时的电压与透光度的关系。图6示出IPSπ晶胞在不同摩擦角时的模拟的响应时间。图7比较3IPSπ晶胞与同质晶胞在各种摩擦角时的上升时间。图8示出φ＝10°和30°的IPSπ晶胞的灰阶比较。图9比较了φ＝30°和10°的IPSπ晶胞的亮度。图10a示出φ＝30°的IPSπ晶胞模拟的视角、均匀对比度轮廓。图10b示出φ＝10°的IPSπ晶胞模拟的视角、均匀对比度轮廓。较佳实施例的描述在详细说明本专利技术所披露的实施例之前，应理解本专利技术在应用方面并不限于所示具体结构的细节，因为本专利技术还可以有其它实施例。而且，本文使用的术语用于描述，不用于限制。本专利技术所提供的新型器件结构适用于实现快速响应时间、更高的高度和更线性的灰阶，同时保持宽的视角。图1示出一典型的共面切换结构，偏振器主轴线平行于LC对准(即摩擦)方向。LC摩擦方向即LC定向器与IPS电极成φ角，如在美国专利6,356,329131中，φ＝10°，在电压切断态中，背光被检编器吸收而造成常黑态。电压接通时，LC定向器以电场方向定向，因而光透射交叉的偏振器。交叉的偏振器是两个光轴定为90°的偏振器，在此情况下，当不加电压时，在光通过第一偏振器后，它被第二偏振器(即检偏器)阻断，器件呈现黑态。对LC加电压，LC的相位延迟变化，光通过偏振器漏出。在IPS模式中，可用两种LC对准法实现常黑显示同质晶胞和π晶胞。图2a示出同质晶胞的LC排列，图2b示出π晶胞的LC排列，主要差别在于预倾角(α)。由于预倾角作用，LC定向器多数对准是不同的，使其物理特性截然不同。从右或左观看时，π晶胞呈对称，但同质晶胞不对称，因此在大斜角时，IPSπ晶胞呈现出比同质晶胞更弱的色移。除了不同的预倾角外，图3a和3b在同样条件下比较了同质与π晶胞的视角。实际上，π晶胞呈现更大更宽的视角。本专利技术主要关注于图2b所示的IPSπ晶胞结构。具体地说，发现大的摩擦角对显示器有重要影响。摩擦角或方向是液晶分子的对准方向，摩擦基片表面上的对准层可使LC分子变得均匀。首先观察到透光度特性与摩擦方向有关。图4a与4b分别对φ＝10°和30°的IPSπ晶胞绘制了电压与透光度的关系。模拟时使用了下列参数LC混合物Merck MLC-6692(双折射Δn＝0.085，介质的各向异性Δε＝10.3，旋转粘性r1＝0.1Pas)；LC晶胞间隙d＝4μm，电板宽度ω＝4μm，电极间隙(中心距)l＝8μm。计算使用的三种波长是红(R)＝650nm、绿(G)＝550nm和蓝(B)＝450nm。在φ＝10°(图4a)与φ＝30°(图4b)时，两种IPSπ晶胞对红绿蓝(RGB)三基色都呈现出相对弱的色散，这对显示器应用是个希望的特征。图5示出对透光度的进一步研究，图中绘出了IPSπ晶胞在不用的摩擦角φ＝5、10、20、30和40和50°时的电压与透光度的关系。该LC的指标为“M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进快速响应共面切换π晶胞液晶显示器的方法，其特征在于，包括步骤：提供一具有液晶取向角（摩擦角）的π晶胞液晶显示器；和把摩擦角增大到大于约２０度来加快显示器的响应时间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：ST吴，TX吴，Q洪，X朱，R卢，
申请(专利权)人：中佛罗里达州大学研究基金会股份有限公司，友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]