CN102540577A - 一种垂直取向π盒液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直取向π盒液晶显示器，包括自上向下依次设置的上偏光片、上透明电极基板、上垂直取向定向层、液晶层、下垂直取向定向层、下透明电极基板和下偏光片，上透明电极基板和下透明电极基板相对设置并且两块基板上的电极组成了像素阵列，上垂直取向定向层和下垂直取向定向层相对设置并且摩擦方向相互平行；液晶层的四周设有边框胶；通电后液晶层的中间以上和以下液晶分子倾斜方向相反，在液晶层的中间位置以及最靠近定向层的液晶分子垂直取向。本发明的对比度高和视角宽广，其中对比度可以达到1000：1、视角可达到上下各120°、左右120°的范围；响应速度快，透过率从0%到90%的转换时间为8ms；能实现全黑底色。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，具体地说是一种提高显示性能的垂直取向π盒液晶显示器。
背景技术
目前已有很多技术应用于宽视角显示器，除了已经广泛应用的TN，还有另外一些其他液晶显示模式，比如垂直取向模式（VA模式）和π盒模式。
普通的VA模式采用垂直取向的定向层，摩擦方向反平行设置，定向层的预倾角很小，液晶分子和基板法线方向有一个小的夹角，液晶为负性各向异性材料，偏光片的吸收轴相互垂直设置，偏光片吸收轴和各自定向层的摩擦方向成45°。在不加电场的情况下，液晶排列几乎是和基板表面相互垂直，大致偏离基板法线方向1-10度，这就使得液晶材料对入射光几乎没有影响，当加上垂直设置的偏光片时显示器表现出黑色的底色；当给电极施加电压时，液晶分子就会倾斜到水平方向，经过偏光片的偏振光会被液晶层改变而进行光传输，就可以得到一个亮态。
传统的π盒模式采用平行取向材料做为定向层，采用平行摩擦，并相对于定向层有很小的预倾角，正介电各向异性材料以及交叉配置的偏光片，偏光片的吸收轴与摩擦方向成45°。π 盒LCD可以常黑模式工作，也可以常白模式工作，常黑模式和常白模式的区别仅在于屏的双折射不同，在此，我们以常黑模式来进行说明。由于使用了平行取向的定向层和小预倾角的平行摩擦，在施加低电压时，液晶分子会呈现的弯曲状态；当给电极施加高电压时 ，液晶指向被重新排列，由于是正介电各向异性液晶，液晶分子指向基本全部垂直于基板表面。因此屏的双折射发生改变，入射光透过屏得到一个亮态。
传统的TN和传统的VA液晶显示器都存在视角窄的缺陷，由于传统的π盒LCD是双折射效应工作模式，所以π盒LCD不能得到很好的黑态。因此，需要一种新的液晶显示模式，既能够提供宽视角，快速响应，又能作到很好的黑态和高对比度。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够做到扩大视角范围，提高响应速度，增加亮度，以及降低暗态的透光率来提高显示器的对比度的垂直取向π盒液晶显示器。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种垂直取向π盒液晶显示器，包括自上向下依次设置的上偏光片、上透明电极基板、上垂直取向定向层、液晶层、下垂直取向定向层、下透明电极基板和下偏光片，上透明电极基板和下透明电极基板相对设置并且两块基板上的电极组成了像素阵列，，上垂直取向定向层和下垂直取向定向层相对设置并且摩擦方向相互平行；所述液晶层的四周设有边框胶；所述上偏光片和下偏光片均是和液晶层光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟的偏光片，相位补偿值在200nm~500nm之间，每块偏光片的吸收轴和各自相对应的定向层的摩擦方向成45°。
本发明提供的是一种自补偿结构，在电场开（ON）和关（OFF）状态，邻近定向层的液晶分子都是垂直取向，这种自补偿结构，无论选择何种电压，液晶材料的上半部分总是补偿下半部分。电源提供电场（优选为2-8V）从而使得像素出现ON态和OFF态，OFF态的特征是通过垂直取向定向层铆定作用使液晶分子垂直于定向层排列；ON态的特征是液晶中间层以上的分子因为有一个预倾角，在受到电场作用，向一个方向倾倒，中间层以下的分子有一个相反的预倾角，在受到电场作用，向与液晶中间层以上分子的反方向倾倒，同时最靠近定向层的液晶分子和液晶层中间的分子仍然保持垂直排列。
所述透明电极基板上的电极为透明电极。
其中一片所述透明电极基板上的电极为反射电极。
所述反射电极的导电材料包括铝、银和铬中的任一种。
所述液晶层的材料包括负介电各向异性材料；以达到液晶垂直取向的目的。
所述液晶层的厚度为2～10μm；这样容易达到本发明液晶在ON态和OFF态时的显示模式。
所述液晶层的折射率的各向异性与厚度之积在200～500nm之间，这样容易达到本发明液晶ON态和OFF态时的显示模式。
所述上偏光片和下偏光片均是和液晶层光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟的偏光片，每块偏光片的吸收轴和各自相对应的定向层的摩擦方向成45°；能够实现全黑底色，视角宽广。
所述边框胶中设置硅球和导电的金球；硅球的目的达到预定的盒厚并保持盒厚均匀，金球的目的使上电极转移导通到下基板的引脚电极上，以方便驱动信号控制。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：1）对比度高和视角宽广，其中对比度可以达到1000：1、视角可达到上下各120°、左右120°的范围；2）响应速度快，透过率从0%到90%的转换时间8ms；3）能够实现全黑底色。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：如图1所示，一种垂直取向π盒液晶显示器，包括相对配置的上透明电极基板2和下透明电极基板6，上透明电极基板2和下透明电极基板6相对设置并且两块基板上的电极组成了像素阵列，在上透明电极基板2上设有上垂直取向定向层3，在下透明电极基板6上设有下垂直取向定向层5，上垂直取向定向层3和下垂直取向定向层5相对设置并且其摩擦方向平行；在上垂直取向定向层3和下垂直取向定向层5之间设有液晶层4，液晶层4的四周用边框胶10,11封固，在液晶层4内设有塑胶球，边框胶中设置硅球和导电的金球；在上透明电极基板2的外侧附着有上偏光片1，在下透明电极基板6的外侧附着有下偏光片7，两偏光片的吸收轴相互交叉设置；上偏光片1和下偏光片7均是和液晶层4光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟的偏光片，每块偏光片的吸收轴和各自相对应的定向层的摩擦方向成45°。
其中，上透明电极基板2和下透明电极基板6均采用氧化铟锡（ITO）玻璃，在上透明电极基板2和下透明电极基板6上分别显影蚀刻形成电极图案8，9，或者其中一面也可用铝反射电极，反射电极的导电材料为铝、银和铬中的任一种。液晶为负介电常数各向异性液晶，负介电各向异性液晶材料包括是氟化材料，氟化材料优选江苏和成化学材料有限公司的SMG90200-100负介电常数各向异性液晶；液晶层4的厚度为3μm；液晶层4的折射率的各向异性与厚度之积为300nm。
上述显示器的制备方法的具体步骤如下：
1、将ITO透明电极基板显影蚀刻，形成ITO图案；
2、在上透明电极基板2和下透明电极基板6上分别涂Nissan的SE-4811垂直取向定向层；
3、固化后摩擦定向，摩擦方向平行设置；
4、印刷边框胶，中间喷撒6um衬垫塑胶球，贴合热压，制成稳定的的盒厚；
5、灌晶选择江苏和成化学材料有限公司的SMG90200-100负介电常数各向异性液晶；
6、贴片使用和液晶层4光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟偏光片，偏光片吸收轴和各自定向层的摩擦方向成45°；相位补偿值为135nm。
通过垂直取向的定向层、摩擦角度、负介电各向异性液晶、盒厚、偏光片及偏光片角度的搭配使得屏不点亮时底色全黑，点亮时能够实现视角宽广，响应快，亮度高和对比度高的优点，具体的说，对比度为100的等对比度曲线有40度的视角范围；透过率从0%到90%的转换时间为12.75ms；对比度可达到1000：1。
在上述制作步骤中，还应特别注意需做到以下几点：
（1）定向层印刷使用垂直取向的定向层；
（2）定向层各自的摩擦方向平行设置；
（3）液晶包括负介电各向异性液晶，优选包括一种氟化材料，液晶介电各向异性值包括在-2～-10之间、液晶层4的厚度设定包括在2～10μm之间；
（4）使用和液晶层4光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟偏光板。
经过以上工艺改进后的液晶显示器，不加电时液晶分子垂直排列，使得液晶材料对入射光几乎没有影响，当加上垂直设置的偏光片时，显示器就表现出黑色的底色，从而也实现了高对比度；加电后液晶中间层以上和中间层以下之间的反方向倾斜以及合适的偏光片补偿使得显示视角宽广；当显示器处于亮态，在中间层两侧的光线指向以相互补偿的方式旋转，较少的液晶材料发生偏转使像素在ON态和OFF态之间快速切换，这就使得快响应得以实现。
实施例2：与实施例1基本相同，所不同的是：液晶介电各向异性值为-2、液晶层4的厚度设定为2μm；上偏光片1和下偏光片7间的相位补偿值为200nm。
实施例3：与实施例1基本相同，所不同的是：液晶介电各向异性值为-10、液晶层4的厚度设定为10μm；上偏光片1和下偏光片7间的相位补偿值为500nm。
实施例4：与实施例1基本相同，所不同的是：液晶介电各向异性值为-7.5、液晶层4的厚度设定为8μm；上偏光片1和下偏光片7间的相位补偿值为400nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，包括自上向下依次设置的上偏光片（1）、上透明电极基板（2）、上垂直取向定向层（3）、液晶层（4）、下垂直取向定向层（5）、下透明电极基板（6）和下偏光片（7），上透明电极基板（2）和下透明电极基板（6）相对设置并且两块基板上的电极组成了像素阵列，上垂直取向定向层（3）和下垂直取向定向层（5）相对设置并且摩擦方向相互平行；所述液晶层（4）的四周设有边框胶；所述上偏光片（1）和下偏光片（7）均是和液晶层（4）光程差相匹配的相位补偿和双轴延迟的偏光片，相位补偿值在200nm~500nm之间，每块偏光片的吸收轴和各自相对应的定向层的摩擦方向成45°。
2. 根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述透明电极基板上的电极为透明电极。
3.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，其中一片所述透明电极基板上的电极为反射电极。
4.根据权利要求3所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述反射电极的导电材料包括铝、银和铬中的任一种。
5.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述液晶层（4）的材料包括负介电各向异性材料。
6.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述液晶层（4）的厚度为2～10μm。
7.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述液晶层（4）的折射率的各向异性与厚度之积在200～500nm之间。
8.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，所述边框胶中设置硅球和导电的金球。
9.根据权利要求1所述的垂直取向π盒液晶显示器，其特征在于，电场开时，所述液晶层（4）的中间以上和以下液晶分子倾斜方向相反，在液晶层（4）的中间位置以及最靠近定向层的液晶分子垂直取向形成ON态，电场关时，通过垂直取向的定向层铆定作用使液晶分子垂直于定向层排列形成OFF态。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120704 |