專利名稱：快速響應和高透過率的ips-va液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(FR-IPS-VA IXD)，特 別涉及一種快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示模式，在傳統(tǒng)液晶顯示模式的基礎上， 在與下玻璃基板條狀ITO像素電極間隙中心位置所對應的上玻璃基板上加上條狀ITO公 共電極，利用上下玻璃基板條狀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(tài)。
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像素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。它具有優(yōu)良的寬視角特性，可以廣泛地應用于臺式機 顯示器，液晶電視等大屏液晶顯示器。傳統(tǒng)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像素電極驅動模式，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。

實用新型內容本實用新型的目的在于解決傳統(tǒng)共面轉換垂面排列液晶顯示器透過率低和響應 速度慢的問題，提供一種高透過率和快速響應的液晶顯示器。本實用新型屬于一種具有快 速響應和高透過率特性的共面轉換垂面排列液晶顯示器(FR-IPS-VA LCD)，在減小電極寬 度和保持電極間距的同時(傳統(tǒng)IPS液晶顯示器電極寬度為4μπι，電極間距為ΙΟμπι)，采 用在與下玻璃基板條狀ITO像素電極間隙中心位置所對應的上玻璃基板上加上條狀ITO公 共電極，利用上下玻璃基板條狀ITO電極間的斜向電場達到了提高開響應速度的目的，實 現了開響應速度1倍以上的提高，同時實現了低閾值電壓和高透過率，且保持了傳統(tǒng)共面 轉換垂面排列液晶顯示器的寬視角特性。本實用新型的技術解決方案如下一種快速響應和高透過率的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 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(條狀ITO電 極)、取向層、液晶層、封邊框膠和間隔物；其位置關系為最外層為兩片玻璃基板，下玻璃 內表面為條狀ITO像素電極，上玻璃內表面為條狀ITO公共電極，再向里是取向層，中間為 液晶層和間隔物。所述的液晶盒中的兩個條狀ITO電極相同，均為電極寬度為W = 1 4μ m，電極 間距為G = 4 20 μ m，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，且下玻璃基板條狀ITO電極相鄰電極(pixel 1和pixel 2)間加電勢相反的 電壓。所述的液晶盒中上下玻璃基板內表面上的條狀ITO電極中優(yōu)選電極寬度為W = Ιμπι,電極間距為G = 9μπι0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,η0 = 1. 4794，ne = 1. 6，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, y! = 0. IPa · 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21 μ m ；折射率參數均為ne = 1. 483，n0 = 1. 493。所述的起偏器和檢偏器均為理想偏光片。上面所述的快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器樣品盒的制作方法，其步 驟如下步驟1，刻蝕出條狀ITO電極圖形；步驟2，取向層涂布及固化；步驟3，取向層摩擦處理；步驟4，下玻璃基板噴球形樹脂粉，上玻璃基板印刷封邊框膠；步驟5，上下玻璃基板貼合并將封邊框膠固化；步驟6，灌注液晶材料并封口 ；步驟7，清洗玻璃表面并貼合兩個負C膜，以及起偏器和檢偏器，最后得到該快速 響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器樣品盒。本實用新型的有益效果為使用新設計的FR-IPS電極結構，利用上下玻璃基板條 狀ITO電極間的斜向電場實現了提高開響應速度的目的，透過率與傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器 幾乎相等，閾值電壓降低了 0. 2V，與傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器(虛線)響應時間對比，相同的 液晶材料參數和液晶盒厚，傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器的上升時間8. 03ms，下降時間6. 32ms, 快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器的上升時間3. 87ms，下降時間6. 28ms，實現了開 響應速度1倍以上的提高。并通過使用兩個厚度均為21 μ m，折射率參數為Iie= 1.483，η。 =1. 493的負C膜進行膜補償，視角與傳統(tǒng)IPS液晶顯示器相同?？焖夙憫透咄高^率的 IPS-VA液晶顯示器在保持了傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器的優(yōu)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 有深刻意義，且工藝上簡單易實現，是一種性能優(yōu)良的新型液晶顯示器。

圖1是本實用新型快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統(tǒng)的 IPS-VA液晶顯示器(a)電極結構和亮態(tài)液晶分子分布示意圖對比。圖2是本實用新型快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(實線)和傳統(tǒng)的 IPS-VA液晶顯示器(虛線)在相同的液晶參數和液晶盒厚，響應時間圖對比。圖3是本實用新型快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(虛線)和傳統(tǒng)的 IPS-VA液晶顯示器(實線)透過率與電壓關系圖對比。[0027]圖4是本實用新型快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統(tǒng)的 IPS-VA液晶顯示器(a)透光區(qū)域與不透光區(qū)域平面圖對比。圖5是本實用新型快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統(tǒng)的 IPS-VA液晶顯示器(a)相同補償后的對比度視角圖對比。
具體實施方式
本實用新型的快速響應和高透過率的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(qū)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 全對應的圖形。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(fā)，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(huán)生成聚酰亞胺膜，這樣就形成了所需要的取向膜。步驟3，取向層摩擦處理。在取向膜上用絨布向一個方向摩擦，液晶層中的液晶分子在垂面排列的情況下有 一個小的傾斜的角度。步驟4，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5，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6，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. 6，K11 = 10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, y != 0. IPa · s。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7，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，n。= 1.493， 兩個負C膜的厚度都是21 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。最后得到這種快速響應和高透過率的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》。本實用新型制得的快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(b)的電極結構及 亮態(tài)液晶分子分布和傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器(a)的電極結構及亮態(tài)液晶分子分布對比如 圖1所示，在與下玻璃基板條狀ITO像素電極1和2間隙中心位置所對應的上玻璃基板 上加上條狀ITO公共電極3?？焖夙憫透咄高^率的IPS-VA液晶顯示器(實線)與傳統(tǒng) 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和液晶盒厚，傳 統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器的上升時間8. 03ms,下降時間6. 32ms,快速響應和高透過率的IPS-VA 液晶顯示器的上升時間3. 87ms，下降時間6. 28ms，實現了開響應速度1倍以上的提高。圖 3是快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(虛線)和傳統(tǒng)的IPS-VA液晶顯示器(實 線)透過率與電壓關系圖對比，在透過率幾乎相同的情況下快速響應和高透過率的IPS-VA 液晶顯示器有較低的閾值電壓，利于驅動。圖4是快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示 器(b)和傳統(tǒng)的IPS-VA液晶顯示器(a)透光區(qū)域與不透光區(qū)域平面圖對比，兩種顯示器的 透光區(qū)域與不透光區(qū)域幾乎相同，導致兩種顯示器有相同的開口率。圖5是快速響應和高 透過率的IPS-VA液晶顯示器(b)和傳統(tǒng)的IPS-VA液晶顯示器(a)相同補償后的對比度視 角圖對比，通過相同的膜補償后，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 χ/ = 14，ε 丄=4，η。= 1· 4794，ne = 1· 6，K11 = 10. 87ρΝ, K22 = 9. 5ρΝ, K33 = 15. 37ρΝ, γ!= 0. lPas。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21 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°?？焖夙憫透咄高^率的IPS-VA液晶顯示器的初始狀態(tài)，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(tài)。在下玻璃基板的相鄰條狀ITO電極 (pixel 1和pixel 2)上加上士5. 4V的工作電壓，同時，上玻璃基板上的條狀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(tài)，最終實現亮態(tài)。本實用新型未述及之處適用于現有技術。
權利要求1.一種快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器，其特征為該液晶顯示器包括兩個 偏光片(分為起偏器和檢偏器)、兩個負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。
2.如權利要求1快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的液晶盒 是垂面排列的液晶盒，包括玻璃基板、氧化銦錫電極(條狀ITO電極)、取向層、液晶層、封 邊框膠和間隔物；其位置關系為最外層為兩片玻璃基板，下玻璃內表面為條狀ITO像素電 極，上玻璃內表面為條狀ITO公共電極，再向里是取向層，中間為液晶層和間隔物。
3.如權利要求1快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的液晶盒中 的兩個條狀ITO電極相同，均為電極寬度為W = 1 4 μ m，電極間距為G = 4 20 μ m，上 玻璃基板上的條狀ITO公共電極位于下玻璃基板條狀ITO像素電極間隙中心位置上方，且 下玻璃基板條狀ITO電極相鄰電極(pixel 1和pixel 2)間加電勢相反的電壓。
4.如權利要求1快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的液晶盒中 上下玻璃基板內表面上的條狀ITO電極的寬度為W=Iym,電極間距為G = 9 μ m。
5.如權利要求1快速響應和高透過率的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，η0 = 1. 4794, ne = 1.6，K11 =10. 87pN, K22 = 9. 5pN, K33 = 15. 37pN, Y1 = O. IPas ；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°。
6.如權利要求1快速響應和高透過率的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。
7.如權利要求1快速響應和高透過率的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。
8.如權利要求1快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器，其特征為所述的兩個負C 膜的厚度均為21 μ m ；折射率參數均為ne = 1. 483，n0 = 1. 493。
9.如權利要求1快速響應和高透過率的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。
專利摘要本實用新型為一種快速響應和高透過率的IPS-VA液晶顯示器(FR-IPS-VA LCD)，該液晶顯示器包括兩個偏光片(分為起偏器和檢偏器)、兩個負C膜、液晶盒；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、氧化銦錫電極(條狀ITO電極)、取向層、液晶層、封邊框膠和間隔物；其位置關系為最外層為兩片玻璃基板，下玻璃內表面為條狀ITO像素電極，上玻璃內表面為條狀ITO公共電極，再向里是取向層，中間為液晶層和間隔物。本實用新型在保持了傳統(tǒng)IPS-VA液晶顯示器的優(yōu)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深刻意義，且工藝上簡單易實現，是一種性能優(yōu)良的新型液晶顯示器。
文檔編號G02F1/13363GK201780434SQ201020262418
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權日2010年7月19日
發(fā)明者孫玉寶, 楊國強 申請人:河北工業(yè)大學