專利名稱：液晶參數(shù)與蓋板厚度間有優(yōu)化關(guān)系的等離子體編址顯示屏的制作方法
本申請(qǐng)要求1996年7月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/021677的權(quán)利。
本發(fā)明涉及具有液晶參數(shù)與蓋板厚度之間優(yōu)化關(guān)系的等離子體編址液晶顯示屏。
美國(guó)專利5077553公開(kāi)了一種用于編址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件的裝置。美國(guó)專利5077553所示裝置的實(shí)際操作如圖2所示。
圖2的顯示屏包括，從下面開(kāi)始，偏振器2、溝道基片4、蓋板6(通常稱為微板)、扭轉(zhuǎn)向列(TN)液晶材料層10、平行透明數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極陣列(在圖2中只能看到其中之一，標(biāo)為12)、承載數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極的上基片14、和上偏振器16。溝道基片2一般由玻璃制成并在其上主表面形成有多條平行溝道20。溝道20充填有可離子化氣體，例如氦。在每條溝道20設(shè)置地電極和選通電極(未示出)。溝道20與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極正交，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極與溝道交叉(垂直屏面觀看)的區(qū)域形成分離的屏面單元26。每個(gè)屏面單元可認(rèn)為是包括層10和上下偏振器2和16的多個(gè)元件。在彩色顯示屏的情況下，屏面單元包括層10與上基片14之間的濾色器(未示出)。界定屏單元的顯示屏上表面區(qū)域構(gòu)成顯示屏的單個(gè)象素28。
如美國(guó)專利5077553所述，在一條溝道內(nèi)的選通和地電極之間建立起適合的電位差時(shí)，溝道內(nèi)的氣體形成等離子體，在蓋板6的下表面提供導(dǎo)電通路。如果數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極為地電位，在TN液晶材料的體積單元中無(wú)明顯的電場(chǎng)，象素認(rèn)為是截止，而如果數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極為實(shí)質(zhì)不同于地的電位，則在液晶材料的體積單元中存在明顯的電場(chǎng)，象素被認(rèn)為是導(dǎo)通。在屏面之下設(shè)置擴(kuò)展光源(未示出)。象素截止時(shí)，上偏振器通過(guò)從液晶材料的體積單元接收的光，象素發(fā)光，如果象素導(dǎo)通，上偏振器阻擋從液晶材料的體積單元接收的光，象素不發(fā)光。在相鄰屏面單元之間設(shè)置黑色環(huán)繞材料(未示出)，以便吸收散射光和使導(dǎo)通象素與截止象素與間保特最大的對(duì)比度。
圖3所示的簡(jiǎn)單扭轉(zhuǎn)向列(TN)液晶顯示屏包括其上分別具有電極陣列44、46的上下基片40、42，分別按行和列相互垂直取向的兩個(gè)電極陣列；和在兩個(gè)基片之間的TN液晶材料層48。由行和列電極的交叉區(qū)域限定象素的矩形矩陣。在圖2所示PALC顯示屏的情形，在下基片40之下有下偏振器50，在上基片之上有上偏振器52。在屏面之下設(shè)置擴(kuò)展光源(未示出)，象素截止時(shí)(在行與列電極之間無(wú)電位差)，上偏振器通過(guò)從液晶材料的體積單元接收的光，象素發(fā)光，如果象素導(dǎo)通，上偏振器阻擋從液晶材料的體積單元接收的光，象素不發(fā)光。
TN液晶材料的制造者通常用三個(gè)電壓值V90、V50和V10來(lái)標(biāo)志其材料。V90是必須加在圖3所示類型的簡(jiǎn)單TN單元的行電極與列電極之間的電壓，用于在正常的黑色模式，把位于行和列電極的交叉點(diǎn)的象素從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為90％的透射。同樣，電壓V50和V10分別是為了在正常的黑色模式，把單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為50％透射和10％透射所必須施加的電壓。V10、V50和V90的值一般是1.5伏、2.0伏和3.1伏。簡(jiǎn)單TN單元工作所需電壓的動(dòng)態(tài)范圍因此只有2伏左右。
圖2所示PALC顯示屏的屏元件在截止與導(dǎo)通態(tài)之間轉(zhuǎn)換的物理機(jī)制與圖3所示簡(jiǎn)單TN液晶顯示屏的屏元件的相同。但是，在PALC顯示屏中，等離子體作為行電極，因而行電極與列電極之間的電位差分布在蓋板與液晶材料層之間。因此，電壓Vth(PALC顯示屏的屏元件實(shí)質(zhì)通過(guò)所有光的最大電壓)與電壓Von(屏元件實(shí)質(zhì)阻擋所有光的最大電壓)之間的動(dòng)態(tài)范圍實(shí)際上大于簡(jiǎn)單TN單元的對(duì)應(yīng)電壓。
在許多已在文獻(xiàn)中公開(kāi)的PALC顯示中，Vth與Von之間的差V動(dòng)態(tài)是30伏以上。若V動(dòng)態(tài)值降至25伏以下將是可取的，最好低至18伏，因?yàn)檫@將有利于降低數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極之間的串?dāng)_、降低功率損耗，和降低驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極的電路成本。但是，涉及PALC顯示屏的文獻(xiàn)未給出V動(dòng)態(tài)與屏的定量或可定量特征之間的關(guān)系，例如使人們可設(shè)計(jì)V動(dòng)態(tài)具有期望值的PALC顯示屏。
TN液晶材料的制造者可以在不影響PALC顯示屏的光學(xué)特性的條件下實(shí)施對(duì)該材料的垂直和平行介電常數(shù)的低度控制，在不影響顯示屏的光學(xué)特性的條件下可以改善蓋板的厚度和介電常數(shù)。但是，液晶層厚度影響屏的光學(xué)特性及電特性。
TN液晶顯示屏的對(duì)比度取決于視角。TNLC顯示屏的實(shí)際應(yīng)用之一是膝上型計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器。通常認(rèn)為膝上型計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器應(yīng)能在法線左側(cè)45°、法線右側(cè)45°、法線上側(cè)30°和法線下側(cè)10°的角度范圍內(nèi)提供10∶1的對(duì)比度。所得多面體限定出期望的視角實(shí)體。PALC顯示屏的實(shí)際應(yīng)用與TNLC顯示屏的應(yīng)用有某種程度的重疊，因此在某些情形，對(duì)PALC顯示屏的視角實(shí)體的要求類似于對(duì)TNLC顯示屏的要求。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種等離子體編址液晶顯示屏，包括溝道基片，蓋板，扭轉(zhuǎn)向列液晶材料層，上基片和位于上基片下表面的電極陣列，其中[2.43(V90-V50)+V50][1+dTDdLC·ϵ1ϵTD]-0.9V10[1+dTDdLC·ϵ⊥ϵTD]≤25]]>這里，VX是在正常黑色模式中將使簡(jiǎn)單TN液晶單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為X％透明度的電壓，dID是蓋板厚度，dLC是液晶層厚度，εTD是蓋板的介電常數(shù)，ε⊥是液晶材料的垂直介電常數(shù)，ε1是液晶材料的平行介電常數(shù)，dLCΔnLC在約0.4～0.5的范圍，ΔnLC是液晶材料的折射率差。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種等離子體編址液晶顯示屏的操縱方法，所述顯示屏包括溝道基片，蓋板，扭轉(zhuǎn)向列液晶材料層，上基片，位于上基片下表面的電極陣列，所述方法包括用動(dòng)態(tài)范圍小于約25伏并由下式給出的電壓驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極[2.43(V90-V50)+V50][1+dTDdLC·ϵ1ϵTD]-0.9V10[1+dTDdLC·ϵ⊥ϵTD]]]>這里，VX是在正常黑色模式將使簡(jiǎn)單TN液晶單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為X％透明度的電壓，dTD是蓋板厚度，dLC是液晶層厚度，εTD是蓋板的介電常數(shù)，ε⊥是液晶材料的垂直介電常數(shù)，ε1是液晶材料的平行介電常數(shù)，dLCΔnLC在約0.4～0.5的范圍，ΔnLC是液晶材料的折射率差。
為了更好地了解本發(fā)明，并展示本發(fā)明是如何實(shí)施的，以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明的等離子體編址液晶顯示屏的部分剖面示意圖。
圖2是已有技術(shù)的等離子體編址液晶顯示屏的部分剖面示意圖。
圖3是已有技術(shù)的扭轉(zhuǎn)向列液晶顯示屏的部分剖面示意圖。
在幾幅圖中，相同參考標(biāo)號(hào)代表對(duì)應(yīng)部件。
在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，取向和定位的詞，例如上側(cè)和下側(cè)，是用來(lái)建立一種與附圖相關(guān)的取向，并不是絕對(duì)含意的限制。
圖1展示了一種PALC彩色顯示屏，其中在淀積數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極12之前，在上基片14的下表面上設(shè)置濾色材料。因此，每個(gè)屏單元26包括位于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極與上基片14之間的濾色器30。圖1還展示了相鄰濾色器間的黑色圍繞材料34。在屏單元26內(nèi)，TN液晶材料層10由蓋板6和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極12約束。所以，在屏單元26中，從溝道20至上基片14的部件序列由蓋板6、層10、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極12和濾色器30按此順序組成。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)及分析發(fā)現(xiàn)，為了使屏單元從截止轉(zhuǎn)換至導(dǎo)通所必須在具有圖1所示構(gòu)型的PALC顯示屏的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極與地電極之間施加的電壓信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍由下式給出
公式1這里，VX(X＝10，50或90)是將使在正常黑色模式的簡(jiǎn)單TN液晶單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為X％透明度的電壓，dTD是蓋板厚度，dLC是液晶層厚度，εTD是蓋板的介電常數(shù)，ε⊥是液晶材料的垂直介電常數(shù)，ε1是液晶材料的平行介電常數(shù)。對(duì)于給定的V動(dòng)態(tài)值，在公式1的關(guān)系保持正確的t維空間中存在一個(gè)表面。此外，對(duì)于具有商業(yè)上可接受的構(gòu)型的視角實(shí)體，dLCΔnLC≈0.4-0.5公式2這里ΔnLC是液晶材料的尋常與非尋常折射率之差。
dLCΔnLC的值取決于期望的視角實(shí)體并取決于對(duì)準(zhǔn)層相對(duì)于上基片的下表面的前傾角。通常，開(kāi)始把dLCΔnLC設(shè)定為約0.45左右，然后反復(fù)調(diào)節(jié)dLC值直到獲得期望的視角實(shí)體。
對(duì)于VX值已知的給定TN液晶材料，可簡(jiǎn)化公式1。例如，對(duì)于市售TN液晶材料，V10、V50和V90的值一般是1.5伏、2.0伏3.1伏，因此V動(dòng)態(tài)＝4.673R.ε1-1.35R.ε⊥+3.323這里，R=dTDdLC·ϵTD]]>如果V動(dòng)態(tài)的期望值是20伏，則R.ε⊥＝3.4615.R.ε1-12.353
ΔnLC的值在約0.04～0.16，對(duì)于給定的液晶材料，根據(jù)公式2，特定的ΔnLC值將設(shè)定dLC值的范圍。然后可以選取dTD、εTD、ε⊥和ε1各值，返回V動(dòng)態(tài)的期望值。如果發(fā)現(xiàn)不可接受的視角實(shí)體的各值的具體選擇，可以改變dLC，但可調(diào)節(jié)dTD使R保持恒定。
由此可見(jiàn)，如果除了dTD、εTD和液晶材料的垂直，及平行介電常數(shù)之外的其余常數(shù)根據(jù)光學(xué)要求預(yù)先確定，則可根據(jù)實(shí)際值的限制調(diào)節(jié)dTD和介電常數(shù)的值，達(dá)到V動(dòng)態(tài)的特定值。
PALC顯示屏的蓋板厚度一般約為30μm，但可以制造厚度小于20μm的益板，甚至厚度可小至5μm，尤其是采用如共同未決的臨時(shí)申請(qǐng)60/018000所記載的就地減薄工藝。公式1為預(yù)測(cè)V動(dòng)態(tài)的改變?cè)谏w板厚度上的作用提供了合理及定量的基礎(chǔ)。例如，采用除dTD之外的可變的適當(dāng)值時(shí)，公式1顯示通過(guò)減少蓋板厚度30μm～5μm，V動(dòng)態(tài)可以減小至少50％。還可使人確定，為了提供與蓋板厚度的給定變化等效的作用，其它參數(shù)應(yīng)如何改變，及改變到什么程度。
應(yīng)該了解，本發(fā)明并不限于已說(shuō)明的具體實(shí)施例，在不脫離由權(quán)利要求書(shū)及其其同物所限定的本發(fā)明范圍的條件下可以做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種等離子體編址液晶顯示屏，包括溝道基片，蓋板，扭轉(zhuǎn)向列液晶材料層，上基片，和位于上基片的下表面的電極陣列，其中[2.43(V90-V50)+V50][1+dTDdLC·ϵ1ϵTD]-0.9V10[1+dTDdLC·ϵ⊥ϵTD]≤25]]>這里，VX是正常黑色模式中將使簡(jiǎn)單TN液晶單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為X％透明度的電壓，dID是蓋板厚度，dLC是液晶材料層厚度，εTD是蓋板的介電常數(shù)，ε⊥是液晶材料的垂直介電常數(shù)，ε1是液晶材料的平行介電常數(shù)，dLCΔnLC在約0.4～0.5的范圍，ΔnLC是液晶材料的折射率差。
2.一種等離子體編址液晶顯示屏的操縱方法，所述顯示屏包括溝道基片，蓋板，扭轉(zhuǎn)向列液晶材料層，上基片，位于上基片的下表面的電極陣列，所述方法包括，用動(dòng)態(tài)范圍小于約25伏并由下式給出的電壓驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電極，[2.43(V90-V50)+V50][1+dTDdLC·ϵ1ϵTD]-0.9V10[1+dTDdLC·ϵ⊥ϵTD]]]>這里，VX是正常黑色模式中將使簡(jiǎn)單TN液晶單元從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為X％透明度的電壓，dIP是蓋板厚度，dLC是液晶材料層厚度，εTD是蓋板的介電常數(shù)，ε⊥是液晶材料的垂直介電常數(shù)，ε1是液晶材料的平行介電常數(shù)，dLCΔnLC在約0.4～0.5的范圍，ΔnLC是液晶材料的折射率之差。
全文摘要
一種等離子體編址液晶顯示屏,包括溝道基片、蓋板、扭轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)液晶材料層、上基片、位于上基片的下表面的電極陣列,這里,V
文檔編號(hào)G09G3/36GK1195154SQ97117818
公開(kāi)日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者K·J·伊爾西辛, T·S·布澤克, P·C·馬丁 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司