專利名稱：低閾值電壓和快速響應的ips-va液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低閾值電壓和快速響應的液晶顯示模式，具體為一種低閾值電壓 和快速響應的IPS-VA液晶顯示器。
背景技術：
共面轉換垂面排列液晶顯示器(In-PlaneSwitching Vertical Alignment LCD), 簡稱(IPS-VALCD)，是利用下玻璃基板上的條狀ITO電極間的電勢差所產生的水平電場驅 動液晶分子傾倒的液晶顯示器。傳統的共面轉換垂面排列液晶顯示器(IPS-VA IXD)都是采用下玻璃基板上 的條狀ITO電極驅動模式，電極寬度和間距都比較大，透過率較低，閾值電壓較大( 2.92V)，響應時間慢(大于15ms)，會造成驅動困難和圖像拖影的問題。在專利申請號為 201010229955.6的專利中，在減小電極寬度和保持電極間距的同時(傳統IPS液晶顯示 器電極寬度為4 μ m，電極間距為10 μ m)，采用在與下玻璃基板條狀ITO電極間隙中心位置 所對應的上玻璃基板上加上與下玻璃基板相同寬度的條狀ITO電極，利用上下玻璃基板條 狀ITO電極間的斜向電場達到提高開響應速度和降低閾值電壓的目的，驅動電壓大( 2. 7V)，響應時間長(大于IOms)。
發明內容
本發明的目的在于解決傳統共面轉換垂面排列液晶顯示器閾值電壓大和響應速 度慢的問題，提供一種低閾值電壓和快速響應的液晶顯示器。本發明屬于一種具有快速響 應和低閾值電壓特性的共面轉換垂面排列液晶顯示器，在減小電極寬度和保持電極間距的 同時(傳統IPS液晶顯示器電極寬度為4 μ m，電極間距為10 μ m)，采用在與下玻璃基板條 狀ITO電極間隙中心位置所對應的上玻璃基板上加上較寬的條狀ITO電極(在專利申請號 為201010229955.6的專利中，上下基板上的條狀電極寬度相同)，利用上下玻璃基板條狀 ITO電極間更大傾斜角的斜向電場達到了提高開響應速度和降低閾值電壓的目的，在專利 申請號為201010229955. 6的專利的有益效果基礎上，進一步實現了響應時間Ims的降低， 同時閾值電壓降低了 0. 8V，同時電光曲線也平緩了，這有利于液晶顯示器灰度顯示的控制。本發明的技術解決方案如下一種低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，該液晶顯示器包括兩個偏光 片(分為起偏器和檢偏器)、兩個等厚度負C膜、液晶盒；其位置關系依次為起偏器、第一 負C膜、液晶盒、第二負C膜和檢偏器；光線依次通過起偏器、第一負C膜、液晶盒、第二負C 膜和檢偏器；所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括玻璃基板、氧化銦錫(ITO)電極、取向 層、液晶材料、封邊框膠和球形樹脂粉；其位置關系為最外層為兩片玻璃基板，玻璃基板 內表面為條狀ITO電極，再向里是取向層，中間為液晶材料和間隔物；其特征為條狀ITO電極設置為不相等的寬度，上基板上的電極寬度為下基板上電極寬度的2-4倍，并且上基板上的電極寬度不大于下基板上電極間距的一半，下基板上相 鄰電極間加電勢相反的電壓。所述的下玻璃基板上的條狀ITO電極寬度為W1 = 1 μ m，電極間距為G = 9 μ m，上 玻璃基板上的條狀ITO電極寬度為W2 = 2 4μ m，位于下玻璃基板條狀ITO電極間隙中心 位置上方。所述的液晶盒中液晶層的厚度是4 μ m，液晶材料參數為ε // = 14，ε ±= 4，n。= 1. 4794，ne = 1· 62，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, y! = 0. lPa's ；邊界強錨 定，上下兩基板處液晶的預傾角度和方位角度都為90°和0°。所述液晶盒中的間隔物為球形樹脂粉間隔物，直徑為4μπι。所述的液晶盒中的取向層為聚酰亞胺膜。所述的兩個負C膜的厚度均為24. 5μπι;折射率參數均為:ne = 1. 483，η。= 1. 493。所述的起偏器和檢偏器均為理想偏光片。本發明的有益效果為在其他結構與申請號為2010229955. 6相同的基礎上，改變 其電極結構，通過增大上基板上電極寬度，獲得更大傾斜角的電場來實現了提高開響應速 度，同時達到了降低閾值電壓的目的，透過率比傳統IPS-VA液晶顯示器稍低，閾值電壓降 低了 0.8V，與傳統IPS-VA液晶顯示器(虛線)響應時間對比，相同的液晶材料參數(除ηε 外)和液晶盒厚，傳統IPS-VA液晶顯示器的上升時間8. 03ms，下降時間6. 32ms，低閾值電 壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器的上升時間2. 97ms，下降時間5. 94ms,實現了開響應 速度1.5倍以上的提高，在專利申請號為201010229955.6的專利的有益效果(上升時間 3. 87ms，下降時間6. 28ms)基礎上，進一步實現了響應時間Ims的降低。并通過使用兩個厚 度均為24. 5 μ m,折射率參數為ne = 1. 483，n0 = 1. 493的負C膜進行膜補償，視角與傳統 IPS液晶顯示器相同。低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器在保持了傳統IPS-VA 液晶顯示器的優良特性的同時，進一步降低了閾值電壓，同時響應速度得到大幅度提高，這 對解決由于響應時間慢而引起的圖像拖影問題有重要意義，且工藝上簡單易實現，是一種 性能優良的新型液晶顯示器。
圖1是本發明低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統的IPS-VA 液晶顯示器(a)電極結構和亮態液晶分子分布示意圖對比。圖2是本發明低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(實線)和傳統的 IPS-VA液晶顯示器(虛線)相同的液晶參數(除ηε外)和液晶盒厚，響應時間圖對比。圖3是本發明低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(虛線)和傳統的 IPS-VA液晶顯示器(實線)透過率與電壓關系圖對比。圖4是本發明低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統的IPS-VA 液晶顯示器(a)透光區域與不透光區域平面圖對比。圖5是本發明低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統的IPS-VA 液晶顯示器(a)補償后的對比度視角圖對比。
具體實施例方式實施例1本發明的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器樣品盒的制作方法，按照 以下步驟制作步驟1，刻蝕出條狀ITO電極圖形。先在ITO導電玻璃上涂覆感光膠，再覆蓋光刻掩膜版(光刻掩膜版是在膠片上制 成與電極圖形對應的黑白圖案，曝光時使透明區光刻膠在光的作用下起反應)，然后通過紫 外光進行照射，對ITO電極層進行選擇性化學腐蝕，從而在ITO導電玻璃上得到與掩膜版 完全對應的電極圖形，既下玻璃基板上的條狀ITO電極寬度為W1 = Ium,電極間距為G = 9 μ m，上玻璃基板上的條狀ITO電極寬度為W2 = 4 μ m，電極間距為G2 = 6 μ m。步驟2，取向層涂布及固化。在刻蝕好的ITO導電玻璃上涂布取向劑(聚酰胺酸溶液)，形成均勻的膜層。然 后預烘，將取向材料溶液中的溶劑加熱使之揮發，留下固體的取向材料膜層，然后在300 350°C下固化1 2小時，脫水閉環生成聚酰亞胺膜，這樣就形成了所需要的取向膜。步驟3，下玻璃基板噴灑直徑為4 μ m的球形樹脂粉，上玻璃基板印刷封邊框膠和 導電膠。在下玻璃基板上用噴粉機噴灑球形樹脂粉，形成較均勻分布，來控制兩玻璃基板 之間的間距，上玻璃基板上采用絲網印刷方法來絲印邊框膠和導電點膠，用來控制所制作 液晶器件的大小和導通上下基板之間的公共電極。步驟4，上下玻璃基板貼合并將邊框膠固化。在對位貼合機上將上下玻璃基板進行對位貼合，使上玻璃基板上的條狀ITO電極 位于下玻璃基板條狀ITO電極間隙中心位置上方，使用熱固化方法在200°C左右將邊框膠 固化，形成液晶空盒。 步驟5，灌注液晶材料并封口。將空盒放置在抽真空的液晶灌注密閉室內，盒中的氣體由封口處抽出，然后使注 入孔(密封邊框的缺口)接觸液晶，液晶材料(Merck公司生產的MLC-6224-000)參數ε // =14，ε 丄=4，η。= 1. 4794，ne = 1. 62，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, y! =0. lPa'So利用毛細現象，就可將空盒的大部分容積注入液晶材料，再向液晶灌注室內充 入經過充分干燥的氬氣和氮氣等惰性氣體，利用惰性氣體的壓力使液晶材料完全充滿液晶 盒。采用密封膠粘接封口，通過冷凍的方法，讓封口膠恰當地收縮帶入封口內，再用紫外光 照射固化。步驟6，清洗玻璃表面并在液晶盒上下基板上貼上兩個等厚度負C膜和上下偏光 片(即起偏器和檢偏器)。刮膠和清洗，將液晶盒表面殘留的一些封口膠、液晶和其他污物清除掉。然后就 可以貼上兩個等厚度負C膜和上下偏光片了。負C膜的折射率參數為ne = 1. 483，n0 = 1. 493，兩個負C膜的厚度都是24. 5 μ m。模擬中，偏光片采用理想偏光片，起偏器的方位角 為-45°，檢偏器的方位角為45°，厚度為220 μ m。最后得到這種低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器樣品盒。以上制作方法未述內容為公知技術，具體可以參照由北京郵電大學出版社出版、范志新編著的《液晶器件工藝基礎》。本發明制得的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(b)的電極結構及亮 態液晶分子分布和傳統IPS-VA液晶顯示器(a)的電極結構及亮態液晶分子分布對比如圖1 所示，在與下玻璃基板條狀ITO電極1和2間隙中心位置所對應的上玻璃基板上加上較寬 的條狀ITO電極3。低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(實線)與傳統IPS-VA 液晶顯示器(虛線)響應時間對比如圖2所示，相同的液晶材料參數(除ηε外)和液晶盒 厚，傳統IPS-VA液晶顯示器的上升時間8. 03ms，下降時間6. 32ms，低閾值電壓和快速響應 的IPS-VA液晶顯示器的上升時間2. 97ms，下降時間5. 94ms,實現了開響應速度1. 5倍以 上的提高，在專利申請號為201010229955. 6的專利的有益效果基礎上，進一步實現了響應 時間Ims的降低。圖3是低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(虛線)和傳統的 IPS-VA液晶顯示器(實線)透過率與電壓關系圖對比，透過率稍有降低，低閾值電壓和快 速響應的IPS-VA液晶顯示器的閾值電壓與傳統的IPS-VA液晶顯示器相比減小了 0. 8V，利 于驅動。圖4是低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統的IPS-VA液晶顯 示器(a)透光區域與不透光區域平面圖對比，兩種顯示器的透光區域與不透光區域幾乎相 同，導致兩種顯示器有相同的開口率。圖5是低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器 (b)和傳統的IPS-VA液晶顯示器(a)補償后的對比度視角圖對比，兩種顯示器的視角相同。液晶層的厚度是4 μ m，液晶材料(Merck公司生產的MLC-6224-000)參數ε // = 14，ε 丄=4，η。= 1. 4794，ne = 1. 62，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, y!= 0. lPa's.邊界強錨定，上下兩基板處液晶的預傾角度和方位角都為90°和0°。兩個負C 膜的折射率參數為ne= 1.483，η。= 1.493，厚度都是24.5 μ m。模擬中，上下偏光片(即 起偏器和檢偏器)均采用理想偏光片。起偏器的方位角為-45°，檢偏器的方位角為45°。低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器的初始狀態，液晶分子垂面排列，在 正交偏光片和補償膜的作用下，得到一個良好的暗態。在下玻璃基板的相鄰條狀ITO電極 (1和2)上加上士7. 8V的工作電壓，同時，上玻璃基板上較寬的條狀ITO電極不加電壓，保 持OV低電位，利用上下玻璃基板上的條狀ITO電極間的斜向電場使液晶分子在開響應過程 中快速傾斜，最終在共面電場的作用下，分子傾斜達到飽和狀態，最終實現亮態。實施例.2上玻璃基板上的條狀ITO電極寬度W2 = 2 μ m，電極間距G2 = 8 μ m，其他條件同實 施例1，測得開響應時間3. 04ms，在專利申請號為201010229955. 6的專利的有益效果基礎 上，開響應時間也有近Ims的降低。本發明未述及之處適用于現有技術。
權利要求
一種低閾值電壓和快速響應的IPS VA液晶顯示器，該液晶顯示器包括兩個偏光片(分為起偏器和檢偏器)、兩個等厚度負C膜、液晶盒；其位置關系依次為起偏器、第一負C膜、液晶盒、第二負C膜和檢偏器；光線依次通過起偏器、第一負C膜、液晶盒、第二負C膜和檢偏器；所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括玻璃基板、氧化銦錫(ITO)電極、取向層、液晶材料、封邊框膠和球形樹脂粉；其位置關系為最外層為兩片玻璃基板，玻璃基板內表面為條狀ITO電極，再向里是取向層，中間為液晶材料和間隔物；其特征為條狀ITO電極設置為不相等的寬度，上基板上的電極寬度為下基板上電極寬度的2 4倍，并且上基板上的電極寬度不大于下基板上電極間距的一半，下基板上相鄰電極間加電勢相反的電壓。
2.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述下 玻璃基板上的條狀ITO電極寬度為W1 = 1 μ m，電極間距為G = 9 μ m，上玻璃基板上的條狀 ITO電極寬度為W2 = 2 4μ m，位于下玻璃基板條狀ITO電極間隙中心位置上方。
3.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述 的液晶盒中液晶層的厚度是4 μ m，液晶材料參數為ε // = 14，ε ±= 4，η。= 1. 4794, ne = 1. 62，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, Y1 = O. lPa.s ；邊界強錨定，上下兩基板 處液晶的預傾角度和方位角度都為90°和0°。
4.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述液 晶盒中的間隔物為球形樹脂粉間隔物，直徑為4 μ m。
5.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的 液晶盒中的取向層為聚酰亞胺膜。
6.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的 兩個負C膜的厚度均為24. 5 μ m ；折射率參數均為ne = 1. 483，n0 = 1. 493。
7.如權利要求1所述的低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的 起偏器和檢偏器均為理想偏光片。
全文摘要
本發明為一種低閾值電壓和快速響應的IPS-VA液晶顯示器。該液晶顯示器包括兩個偏光片、兩個等厚度負C膜、液晶盒；所述的液晶盒是垂面排列的液晶盒，包括玻璃基板、氧化銦錫電極、取向層、液晶材料、封邊框膠和球形樹脂粉；條狀ITO電極設置為不相等的寬度，上基板上的電極寬度為下基板上電極寬度的2-4倍，并且上基板上的電極寬度不大于下基板上電極間距的一半，下基板上相鄰電極間加電勢相反的電壓。本發明通過增大上基板上電極寬度，獲得更大傾斜角的電場來實現了提高開響應速度，同時達到了降低閾值電壓的目的，進一步實現了響應時間1ms的降低。
文檔編號G02F1/1343GK101976006SQ20101056059
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者孫玉寶, 楊國強 申請人:河北工業大學