CN1318155A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

在通常的黑色双重单元中，通过将驱动单元中的像素分割为相互之间最好被旋转180°的子象素来获得增强的灰度。

Description

液晶显示装置
本发明涉及一种液晶显示装置，它具有在偏振片和检偏片之间的，位于两透明基板之间带有扭曲结构的第一扭曲液晶材料层，像素被设置于两基板之间，以及一个补偿层。这种显示装置通常用于如自动显示，以及监视器等。
例如，美国专利USP5,287,207展示了一种此类显示装置的例子。该专利展示出一种双重单元，其中第二单元起补偿作用以获得最佳的反差。尽管这种类型的显示装置依据垂直通过的光线可以获得满意的反差，但当以一定角度观察时，这种双重单元显示出相当程度的灰度反相。
由此，本发明其中一个目的是减小或排除所述的灰度反相。
鉴于这一目的，根据本发明的显示装置，特征在于一个像素包括至少两个具有相同扭曲的子象素，从基板的横向看，扭曲的角度相互之间被旋转。从基板的横向看，相互之间的扭曲角度基本上旋转180度。由此，一个子象素的灰度效果看上去由另一个子象素的效果补偿。而且，在旋转不是180度的情况下，可获得取决于不同类型用途(例如用于驾驶员座舱或用于由不同的人从两个方向观看的显示装置)的增强。
最佳的扭曲角度为50至100度之间。
根据本发明液晶显示装置的第一优选实施例的特征在于补偿层具有与扭曲的液晶材料层相反扭曲的扭曲结构。补偿层最好具有与扭曲的液晶材料层相反的扭曲角度。
可以通过附加具有垂直于补偿层的光轴的延迟层得到进一步的增强。
还可以通过使用负双折射的材料，例如圆盘状(discotic)材料用于补偿层。
本发明上述以及其他方面的揭示将通过以下描述的相关实施例阐明。
附图中
图1是根据本发明显示装置的截面图，
图2为根据本发明显示装置某些部分的示意图，
图3为图1显示装置不同取向的示意图，
图4和5分别表示未利用和利用本发明手段的双重单元中作为视角函数的亮度，
图6表示不同的取向，以及
图7和8分别表示未使用和使用本发明手段的具有基于圆盘状(discotic)材料的补偿盒的显示装置中双绉单元的作为视角函数的亮度。
附图是示意性的并无按尺度绘制。相应的部分一般通过相同的数字进行标记。
图1的显示装置，由第一显示单元10与位于透明支撑板2,3之间的正各向异性液晶材料层11组成。在液晶材料的一侧电极12,13确定一个，例如，在支撑板2,3上呈现例如确定一个电极12、13的像素矩阵。像素可以直接通过行和列电极(阳极驱动)驱动。这个例子中，像素由图象电极12和反电极13的交迭部分确定，其中图象电极由经过行和列电极的转换元件(未示出)向像素提供像素电压(主动驱动)。驱动电压(选择和数据信号)被获得，例如通过将输入的信息8转换为所述的驱动电压，通过开关部件(未示出)施加于电极12,13上的驱动电路部件7而获得(此处示意性示出了通过设置于导线16,16’上的开关部件15)。在此例中同时还作为取向层的绝缘材料层14，，出现在层12,13上。层14在通过电极12,13的0伏电压下给予液晶分子一个扭曲角φ1。扭曲角φ1在50°和100°之间，本例中为90°。
本装置还包括一个补偿层，本例中，一个具有第二液晶材料层21的第二单元20，液晶材料位于两透明支撑板3,4之间，具有正各向异性介质。虽然可以简化制造，使双重单元保持较小的总厚度，支撑板3通常为单元10、20所共用，但并非是必需的，。用于绝缘和取向的层24位于支撑板3,4上。液晶材料21以及层24的定向效果选择为能使液晶分子相对于φ1获得一个扭曲角φ2。本例中取向的方向层14、24的相同。单元10和20处于偏振器6和检偏器5之间，其偏振方向相互垂直交叉。
根据本发明，像素中的一个取向层的部件14’以这种方式设置(例如，通过掩膜摩擦或蒸发沉积)，即两个复合像素中的液晶分子取向的方向基本上相差180°。图2中进一步示出支撑板2上的偏振器6，取向层的部件14’，位于支撑板3上的取向层14,24，位于支撑板4上的取向层24以及检偏器5。支撑板2上的取向层部件14’，支撑板3上的取向层14,24，以及支撑板4上的取向层24的取向方向分别通过数字27’,27”,27,28和29标记。其中方向27,28基本上垂直穿越其他的方向。
本例中，偏振器6的滤波轴26沿与取向方向27’(27”)成0°(180°)角度延伸。还可以取轴26和方向27之间的其他角度。层14、24的壁取向选择为使单元10(于0伏特)的中心与单元20的中心垂直相交。由于这种划分，两扭曲角φ1被引入单元10的子象素中，其角度，沿基板横视，相互间被充分转动了180度。如图3所示意。子象素的扭曲角通过取向方向27’,27和27”,27确定用于单元10。在一个子象素中，偏振光(向偏振器6的偏振方向26偏振)在0伏特时从方向27’到方向27被扭曲通过一个角度φ1，同时另一个子象素中，是从方向27”到方向27。第二单元20(扭曲角-φ1)中，作用于两个子象素的偏振方向被扭转回相同的角度，从方向28(平行于方向27)到方向29，使其不能以穿过方向25通过检偏器5(正常黑色)。
灰度作为这种双重单元视角的函数，已被这种两个子象素的组合得到建立。由于相互之间的对称设置，获得了对称的特性。如图4和5所示。图4展示了对于双重单元没有所述措施的不同驱动电压下的特性曲线作为视角的函数的亮度(具有60°扭曲角，d.Δn=330nm)。灰度的反转于起始于视角20°，并发生于所有灰度值。图5展示使用所述的措施的该双重单元的特性曲线。灰度的反转现在开始于视角50°以上，且仅发生于某些灰度值。
图6所示意的装置中，单元10的扭曲角φ1是90°，以及d.Δn=400nm。本例中第二单元20具有一个带有负极各向异体电介质的液晶材料的第二层面21。层24的取向效果被选择为使液晶分子排列为一个扭曲角-φ1。这样的单元20例如通过选择作为液体材料的圆盘状(discotic)液晶材料获得。本例中层21为液体，但还可以包括聚合物液晶材料。取向层24还可用于使圆盘状(discotic)分子在基板3区域上的方向达到曲线方向28，与基板3区域上异向性(calamatic)分子的曲线方向27横截。
图7展示了这种双重单元亮度作为包括有基于圆盘状(discotic)材料补偿层20的双重单元视角的函数，未使用所述措施，以及处于不同的驱动电压。图8展示了这种双重单元使用根据本发明的措施的特性曲线。
本发明当然不局限于展示的例子。例如，补偿单元20可以由具有扭曲(导向)结构的聚合物液晶薄膜代替液晶材料组成。
概要地讲，本发明产生于通过将被驱动单元中的像素分离为子象素，子象素相互间最佳地相互转动180°而产生的“正常黑色”双重单元中灰度的提高。
本发明基于上述所有每个发明特定特征以及这些特定特征的所有各种组合。

Claims (8)

1．一种液晶显示装置，具有位于偏振器和检偏器之间的扭曲液晶材料的第一层，扭曲结构位于两透明基板之间，像素被设置于两基板之间，还具有一个补偿层，其特征在于，一个像素至少包括两个具有相同扭曲的子象素，从基板横向上看，其扭曲角相互之间旋转。
2．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述扭曲角的值在50°和100°之间。
3．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，从基板横向上看，所述扭曲角相互之间基本上旋转180°。
4．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述补偿层具有与扭曲液晶材料层的扭曲相反的扭曲结构。
5．根据权利要求4的液晶显示装置，其特征在于，所述补偿层具有与扭曲液晶材料层的扭曲相反的扭曲角。
6．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述补偿层至少包括一个具有垂直于补偿层的光轴的延迟层。
7．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述补偿层包括负双折射材料。
8．根据权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，所述补偿层包括带有扭曲结构的液晶材料。
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