CN103018976B - 一种蓝相液晶显示器装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种蓝相液晶显示器装置，其结构包括：上偏振片、上基板、中间部分、下基板和下偏振片；其位置按照入射光线通过顺序由下至上依次为下偏振片、下基板、中间部分、上基板和上偏振片；中间部分的组成为蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极、第二Pixel电极、细缝，绝缘层、Common电极和凸起物。本发明通过引入细缝结构和底面Common电极，通过Pixel电极与Common电极形成的边缘场，有效地增加电极上方的光透过率，从而有效的增加了蓝相液晶显示器的光利用率。同时，可以将Pixel电极与其下方的Common电极作为存储电容使用，减少单独存储电容的制作，提高了蓝相液晶显示器的实际开口率（透光面积）。

Description

一种蓝相液晶显示器装置

技术领域

本发明设计的是一种液晶显示技术领域的装置，具体是一种增大蓝相液晶(BPLC)显示器透过率的装置。

背景技术

蓝相液晶显示器具有毫秒以下的响应时间、视角宽和对比度高的特点，并且在制作过程中不需要取向层，也不需要对液晶层厚度做很严格的限制，制作成本低，制造工艺更简单，从而被认为最有潜力成为下一代液晶显示器。传统蓝相液晶显示器是以共面转换液晶显示器的驱动电极形式来进行驱动的，需要制作存储电容来获得高的电压保持率，由于在电极和制作存储电容的区域只有少量的光透过，并且驱动电压也比较高。

采用带有细缝的像素电极和在像素电极下方设置公共电极，形成电极上方的透光和像素电极下的存储电容，增大了透光区域，提高了透光率，但是驱动电压，相比传统共面转换的驱动电极结构增大了。为了降低驱动电压，人们曾提出采用凸起物和凸起的电极结构来降低驱动电压，并通过优化凸起物形状，获得了较高的透过率和较低的驱动电压，但是由于整个像素还是需要制作额外的存储电容来保持电压，所以整体的透光率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种简单有效的提高光利用率的装置，同时驱动电压与传统共面转换电极结构的驱动电压差不多。本发明在凸起物上设置带细缝结构的Pixel电极及其下方的Common电极，通过调整细缝的宽度和条数，使其在凸起物上或者凸起物斜边上产生边缘场，有效的提高蓝相液晶显示器的光利用率，因为Pixel电极与Common电极构成存储电容，减少单独制作存储电容的部分，增大了液晶显示器的实际开口率。

本发明的技术方案为：

一种蓝相液晶显示器装置，其结构包括：上偏振片、上基板、中间部分、下基板和下偏振片；

其位置按照入射光线通过顺序由下至上依次为下偏振片、下基板、中间部分、上基板和上偏振片；中间部分的组成为蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极、第二Pixel电极、细缝，绝缘层、Common电极和凸起物，

其中上基板与下基板之间的中间部分为以下两中分布方式任一：

分布方式一：下基板的上表面上均匀间隔分布有凸起物，Common电极覆盖在凸起物上，绝缘层覆盖在Common电极和下基板上，第一Pixel电极与第二Pixel电极交相覆盖在均匀间隔的凸起物上面的绝缘层上面，第一Pixel电极或第二Pixel电极在凸起物上面的顶端与底端之间存在细缝；第一Pixel电极与第二Pixel电极加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

或者，分布方式二：下基板的上表面为等间距排列条形Common电极，下基板的空白部分和Common电极上面覆盖一层绝缘层，绝缘层进行压平处理，凸起物位于Common电极的正上方，凸起物的截面底部宽度小于Common电极，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4位于绝缘层6和凸起物10上方，第一Pixel电极3或第二Pixel电极4在凸起物的顶端和低端之间存在细缝5，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

所述凸起物横向截面形状为三角形或梯形，纵向投影形状为矩形或成“之”字状，高度为液晶层厚的一半，范围为：2-10μm；

所述的细缝是通过刻蚀ITO电极得到，细缝和细电极的宽度范围可根据Pixel电极大小与工艺进行调整，细缝的宽度通常在2-5μm，每条细电极的宽度为1-5μm。

所述的Pixel电极和Common电极的电极厚度范围是：20nm-250nm。

所述凸起物间距的范围是：5-20μm。

所述的液晶层厚度范围：5-20μm。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：通过引入细缝结构和底面Common电极，通过Pixel电极与Common电极形成的边缘场，有效地增加电极上方的光透过率，从而有效的增加了蓝相液晶显示器的光利用率。同时，可以将Pixel电极与其下方的Common电极作为存储电容使用，减少单独存储电容的制作，提高了蓝相液晶显示器的实际开口率（透光面积）。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应该知道，该附图仅仅是为了解释的目的设计，而不是作为本发明涉及范围的设定。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明，其中：

图1是实施例1的结构示意图，（a）为下基板表面的俯视图，（b）为剖面图；

图2是实施例1的V-T曲线图，方块线为现有的IPS结构，点线为凸起形电极，三角线为本实施例结构。

图3是实施例2的结构示意图，（a）为俯视图，（b）为剖面图；

图4是实施例2的V-T曲线图，方块线为现有的IPS结构，点线为凸起形电极，三角线为本实施例结构。

图5是实施例3的结构示意图，（a）为俯视图，（b）为剖面图；

图6是实施例3的V-T曲线图，方块线为现有的IPS结构，点线为凸起形电极，三角线为本实施例结构。

图7是实施例4的结构示意图，（a）为俯视图，（b）为剖面图；

图8是实施例4的V-T曲线图，方块线为现有的IPS结构，点线为凸起形电极，三角线为本实施例结构。

图9是传统IPS结构和本实施例结构中的透光区域图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施进一步描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下属的实施例。

实施例1

如图1所示（其中（a）为下基板表面的俯视图，（b）为剖面图），本实施例的蓝相液晶显示器装置的结构包括：上偏振片1、上基板2、蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极3、第二Pixel电极4、细缝5，绝缘层6、Common电极7、下基板8、下偏振片9和三角形凸起物10，

其中：

上部中上偏振片1的下表面与上基板2的上表面相连，下部中下偏振片9的上表面与下基板8的下表面相连，其它组成在上基板2与下基板8之间，其中下基板8的上表面上均匀间隔分布有凸起物10，Common电极7覆盖在凸起物10上，绝缘层6覆盖在Common电极7和下基板上，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4交相覆盖在均匀间隔的凸起物10上面的绝缘层6上面，第一Pixel电极3或第二Pixel电极4在凸起物上面的顶端与底端之间存在细缝5；第一Pixel电极3与第二Pixel电极4加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

所述上基板2与下基板8的间距为12μm。

凸起物为透明的氮化硅或者二氧化硅材料，其横向剖面形状为宽8μm，高4μm的三角形，纵向俯视形状为矩形，长度等于像素电极的长度，每列凸起物的间距为15μm。

所述细缝5是通过光刻工艺实现的，其俯视图为矩形，每个Pixel电极上分别刻蚀两条细缝5，外圈的电极整体宽度为10μm，外圈电极条宽度为1μm，中间的电极条为3μm，狭缝的宽度为2.5μm。

所述的第一Pixel电极3、第二Pixel电极4和Common电极7的电极为透明导电电极，材料为氧化铟锡材料或者其它透明导电材料，厚度为100nm，带有狭缝的第一Pixel电极3与第二Pixel电极4宽度和长度为10μm和40μm，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4间距为15μm。

所述的绝缘层材料为氮化硅或者二氧化硅材料，厚度为100nm。

所述的基板为薄膜晶体管液晶显示器所使用的玻璃基板。

所述的偏振片为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏振片，型号为G1220DU，其方位角度为正负45度（与电极长边之间的夹角）。

所述的蓝相液晶的科尔常数K=12.68nmV^-2，光波长λ=550nm。

所述的第一Pixel电极3、第二Pixel电极4与Common电极7构成存储电容。

本实施例与现有的IPS电极和凸起电极的V-T曲线(透过率随电压变化的变化曲线)如图2所示，本实施例形状电极透过率为0.237，三角形凸起形状电极透过率为0.203，普通IPS电极透过率为0.179。本实施例电极相比三角形凸起形状电极和普通IPS电极，透过率分别增加了16.7%和32.4%。本实施例的开态电压比普通IPS电极的开态电压大2.5V，通过改变电极间隙，很容易将驱动电压降下来。

本发明的制作方法内容为公知技术，具体可以参照由科学出版社、田民波叶峰著的《TFTLCD面板设计与构装技术》。

实施例2

如图3所示（其中（a）为下基板表面的俯视图，（b）为剖面图），本实施例的蓝相液晶显示器装置的结构包括：上偏振片1、上基板2、蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极3、第二Pixel电极4、细缝5，绝缘层6、Common电极7、下基板8、下偏振片9和三角形凸起物10，

其中：

上部中上偏振片1的下表面与上基板2的上表面相连，下部中下偏振片9的上表面与下基板8的下表面相连，其它组成在上基板2与下基板8之间，其中下基板8的上表面制作条形Common电极7，等间距排列，上面覆盖一层绝缘层6，绝缘层6进行压平处理，凸起物10位于Common电极7的正上方，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4位于绝缘层6和凸起物10上方，第一Pixel电极3或第二Pixel电极4在凸起物的顶端和低端之间存在细缝5，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

所述上基板2与下基板8的间距为12μm。

凸起物为透明的氮化硅或者二氧化硅材料，其剖面形状为宽8μm，高4μm的三角形，俯视形状为矩形，长度等于像素电极的长度，每列凸起物的间距为17μm。

所述细缝5是通过光刻工艺实现的，其俯视图为矩形，每个Pixel电极上分别刻蚀两条细缝5，外圈的电极整体宽度为10μm，外圈的电极条宽度为1μm，中间的电极条为3μm，细缝宽度为2.5μm。

所述的第一Pixel电极3、第二Pixel电极4和Common电极7的电极为透明导电电极，材料为氧化铟锡材料或者其它透明导电材料，厚度都是100nm，电极宽度和长度为10μm和40μm，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4间距为15μm。

所述的绝缘层材料为氮化硅或者二氧化硅材料，厚度为100-200nm。

所述的基板为薄膜晶体管液晶显示器所使用的玻璃基板。

所述的偏振片为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏振片，型号为G1220DU，其方位角度为正负45度（与电极长边之间的夹角）。

所述的蓝相液晶的科尔常数K=12.68nmV^-2，光波长λ=550nm。

所述的第一Pixel电极、第二Pixel电极与Common电极构成存储电容。

本实施例与现有的IPS电极和凸起电极的V-T曲线(透过率随电压变化的变化曲线)如图4所示，本实施例形状电极透过率为0.223，三角形凸起形状电极透过率为0.203，普通IPS电极透过率为0.179。本实施例电极相比三角形凸起形状电极和普通IPS电极，透过率分别增加了9.9%和24.6%。本实施例的开态电压比普通IPS电极的开态电压减小了0.5V。

本发明的制作方法内容为公知技术，具体可以参照由科学出版社、田民波叶峰著的《TFTLCD面板设计与构装技术》。

实施例3

如图5所示（其中（a）为下基板表面的俯视图，（b）为剖面图），本实施例的蓝相液晶显示器装置的结构包括：上偏振片1、上基板2、蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极3、第二Pixel电极4、细缝5，绝缘层6、Common电极7、下基板8、下偏振片9和梯形凸起物10，

其中：

上部中上偏振片1的下表面与上基板2的上表面相连，下部中下偏振片9的上表面与下基板8的下表面相连，其它组成在上基板2与下基板8之间，其中下基板8的上表面制作条形Common电极7，等间距排列，上面覆盖一层绝缘层6，绝缘层6进行压平处理，凸起物10位于Common电极7的正上方，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4位于绝缘层6和凸起物10上方，第一Pixel电极3或第二Pixel电极4在凸起物的顶端和低端之间存在细缝5，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

所述上基板2与下基板8的间距为12μm。

凸起物的为透明的氮化硅或者二氧化硅材料，其剖面形状为下宽8μm，上宽为3μm，高4μm的梯形，俯视形状为矩形，长度等于像素电极的长度，每列凸起物的间距为15μm。

所述细缝5是通过光刻工艺实现的，其俯视图为矩形，每个Pixel电极上分别刻蚀两条细缝5，外圈的电极整体宽度为10μm，外圈电极条宽度为1μm，中间的电极条为3μm，细缝宽度为2.5μm。

所述的第一Pixel电极3、第二Pixel电极4和Common电极7的电极为透明导电电极，材料为氧化铟锡材料或者其它透明导电材料，厚度都是100nm，电极宽度和长度为10μm和40μm，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4间距为15μm。

所述的绝缘层材料为氮化硅或者二氧化硅材料，厚度为100nm。

所述的基板为薄膜晶体管液晶显示器所使用的玻璃基板。

所述的偏振片为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏振片，型号为G1220DU，其方位角度为正负45度（与电极长边之间的夹角）。

所述的蓝相液晶的科尔常数K=12.68nmV^-2，光波长λ=550nm。

所述的第一Pixel电极、第二Pixel电极与Common电极构成存储电容。

本实施例与现有的IPS电极和凸起电极的V-T曲线(透过率随电压变化的变化曲线)如图6所示，本实施例形状电极透过率为0.219，梯形凸起形状电极透过率为0.207，普通IPS电极透过率为0.179。本实施例电极相比梯形凸起形状电极和普通IPS电极，透过率分别增加了5.8%和22.3%。本实施例的开态电压比普通IPS电极的开态电压减小了1.0V。

本发明的制作方法内容为公知技术，具体可以参照由科学出版社、田民波叶峰著的《TFTLCD面板设计与构装技术》。

实施例4

如图7所示（其中（a）为下基板表面的俯视图，（b）为剖面图），本实施例包括：上偏振片1、上基板2、蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极3、第二Pixel电极4、细缝5，绝缘层6、Common电极7、下基板8、下偏振片9和三角形凸起物10，其中：上偏振片1的下表面与上基板2的上表面相连，下偏振片9的上表面与下基板8的下表面相连，Common电极7位于下基板上表面，等间距排列，上面覆盖一层绝缘层6，绝缘层6进行压平处理。凸起物10位于Common电极上，Pixel电极位于最上层，像素电极形成“之”字状。

所述上基板2与下基板8的间距为12μm。

所述细缝5是通过光刻工艺实现的，其俯视图为矩形，每个Pixel电极上分别刻蚀两条细缝5，外圈的电极整体宽度为10μm，电极条宽度为1μm，中间的电极条为3μm，细缝宽度为2.5μm。

所述的第一Pixel电极3、第二Pixel电极4和Common电极7的电极为透明导电电极，材料为氧化铟锡材料或者其它透明导电材料，厚度都是100nm，电极宽度和长度为10μm和40μm，第一Pixel电极3与第二Pixel电极4间距为15μm。

所述的绝缘层材料为氮化硅或者二氧化硅材料，厚度为100nm。

所述的基板为薄膜晶体管液晶显示器所使用的玻璃基板。

所述的偏振片为薄膜晶体管液晶显示器所使用的偏振片，型号为G1220DU，其方位角度为正负45度（与电极长边之间的夹角）。

所述的蓝相液晶的科尔常数K=12.68nmV^-2，光波长λ=550nm。

所述的第一Pixel电极、第二Pixel电极与Common电极构成存储电容。

所述的Pixel电极、Common电极与凸起物设计成之字状。

凸起物的为透明的氮化硅或者二氧化硅材料，其剖面形状为宽8μm，高4μm的三角形，俯视形状为与像素电极图形相符的之字形，长度等于像素电极的长度，每列凸起物的间距为17μm。

本实施例与现有的IPS电极和凸起电极的V-T曲线(透过率随电压变化的变化曲线)如图8所示，本实施例之字状三角形凸起带狭缝的电极透过率为0.146，之字状三角形凸起形状电极透过率为0.133，之字状普通IPS电极透过率为0.12。之字状三角形凸起带狭缝的电极相比之字状三角形电极和之字状普通IPS电极，透过率分别增加了9.8%和21.7%。本实施例的开态电压比普通IPS电极的开态电压减小了1.0V。

本发明的制作方法内容为公知技术，具体可以参照由科学出版社、田民波叶峰著的《TFTLCD面板设计与构装技术》。

以上各实施例计算中均未考虑存储电容面积对透过率的影响，考虑到存储电容面积，本发明的各实施例的透过率将更大，存储电容面积对比如图9所示，(a)为传统IPS结构，(b)为本实施例，像素透光范围为矩形包围面积。

Claims (6)

1.一种蓝相液晶显示器装置，其特征为该装置包括：上偏振片、上基板、中间部分、下基板和下偏振片；

其位置按照入射光线通过顺序由下至上依次为下偏振片、下基板、中间部分、上基板和上偏振片；中间部分的组成为蓝相液晶(BPLC)、第一Pixel电极、第二Pixel电极、细缝，绝缘层、Common电极和凸起物；

其中上基板与下基板之间的中间部分为以下两中分布方式任一：

分布方式一：下基板的上表面上均匀间隔分布有凸起物，Common电极覆盖在凸起物上，绝缘层覆盖在Common电极和下基板上，第一Pixel电极与第二Pixel电极交相覆盖在均匀间隔的凸起物上面的绝缘层上面，第一Pixel电极或第二Pixel电极在凸起物上面的顶端与底端之间存在细缝；第一Pixel电极与第二Pixel电极加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙；

或者，分布方式二：下基板的上表面为等间距排列条形Common电极，下基板的空白部分和Common电极上面覆盖一层绝缘层，绝缘层进行压平处理，凸起物位于Common电极的正上方，凸起物的截面底部宽度小于Common电极，第一Pixel电极与第二Pixel电极位于绝缘层和凸起物上方，第一Pixel电极或第二Pixel电极在凸起物的顶端和低端之间存在细缝，第一Pixel电极与第二Pixel电极加极性相反电势，蓝相液晶填充在上基板和下基板之间的空隙。

2.如权利要求1所述的蓝相液晶显示器装置，其特征为所述凸起物横向截面形状为三角形或梯形，纵向投影形状为矩形或成“之”字状，高度为液晶层厚的一半，范围为：2-10μm。

3.如权利要求1所述的蓝相液晶显示器装置，其特征为所述的细缝是通过刻蚀ITO电极得到，细缝的宽度在2-5μm，每条细电极的宽度为1-5μm。

4.如权利要求1所述的蓝相液晶显示器装置，其特征为所述的Pixel电极和Common电极的电极厚度范围是：20nm-250nm。

5.如权利要求1所述的蓝相液晶显示器装置，其特征为所述凸起物间距的范围：5-20μm。

6.如权利要求1所述的蓝相液晶显示器装置，其特征为所述的液晶层厚度范围：5-20μm。