[发明专利]彩色液晶显示器

说明书

本发明涉及一种用于驱动液晶显示器，特别是涉及一种驱动利用OCB(光补偿双折射)技术用以实现宽的视角和高速响应特性的液晶显示器。

目前广泛用于TFT彩色液晶显示器(TFT/LCD)的扭曲向列相(TN)液晶盒存在的问题是它的视角小并且当从斜的方向观察LCD板面时出现图像的对比度或反差变差的现象。因此，有人试图通过将在LCD上的每个像元分成两个部分并使每个部分沿不同的方向取向的多畴法或者一种将像元分成多个部分的方法来实现宽的视角。此外，近年来相应于多媒体形式的出现需要一种动态图像处理功能，即高速传输在液晶显示器屏上的大量图像数据，并且希望改进液晶显示元件的高速响应特性。

近年来采用OCB液晶盒取代TN液晶盒作为液晶显示器元件的研究已经取得进展。在美国专利US-5410422和已公开未经审查的日本专利申请7-85254中介绍了OCB液晶盒的理论。通过采用OCB液晶盒技术，与多畴法(multidomain)相比较能够更易于实现宽的视角，此外，可以实现高速响应特性，其响应速度比常规的TN液晶盒高出一个数量级。图1是用于解释OCB液晶盒的结构的透视图。在顶部和底部玻璃基片之间装有弯曲取向的液晶材料。在两个玻璃基片外侧区域分别设置一个偏振片。在一个玻璃基片和一个偏振片之间设有相位差补偿膜。因此OCB的特征在于具有将弯曲取向的液晶盒与相位差补偿膜相结合形成的结构。

弯曲取向例如在图1的座标系统中表现为这样一种取向，其中液晶分子的取向几乎仅出现在XZ平面中。在这种弯曲取向液晶盒的情况下，因为即使施加的电压是变化的，顶部和底部液晶总是对称的，所以在XZ平面内的视角相关性呈现对称的特性。这是在液晶分子扭曲取向的TN型液晶盒所不具备的一个优点。因为在TN型液晶盒的情况下，液晶分子是扭曲排列的，因此存在三维空间中的相移，其校正是困难的。然而，弯曲取向液晶盒在一个平面内例如XZ平面已具有对称特性，其不需要校正并且利用相位差补偿薄膜足以在其余两个平面内校正相位差。相位差补偿薄膜是一种双光轴薄膜，它能够消除相位差，使得显示器具有宽视角。

然而，当由液晶显示的颜色的数量增加到两种或更多种时，仅利用上述技术不可能得到良好的显示特性。例如，当显示红(R)、绿(G)、和蓝(B)三种颜色时就会产生下面的问题。

通常，在弯曲状态下的光的相位差(光程差)是液晶盒上所施加电压V的函数。在这种情况下，光相差(偏移)表示当光通过液晶部分时在X方向相位和Y方向相位之间产生的差(在这种情况下，XY平面位于液晶板表面)。图2和图3简要表示为什么会产生相位差的原因。图2a是当施加的电压为0或较低时的沿液晶板的厚度方向的剖面图。当对液晶盒施加的电压为0或较低时，液晶分子呈现很强的弯曲取向，其中液晶分子朝向液晶盒的中部向上倾斜。图2b是图2a的顶视图。在图2a中所示的状态下，接近图2b中所示两侧电极的液晶分子沿X方向取向。图3a表示施加相对高的液晶盒施加电压时的液晶分子的取向。通过施加相对高的液晶盒施加电压，更多的液晶分子沿与电极平面垂直的方向取向。因此，如图3b中所示，当从顶部看时，较少的液晶分子沿X方向取向。按照弯曲取向方式，因为液晶分子原本在XZ平面取向，较少液晶分子沿Y方向取向。

液晶分子的取向改变了沿取向方向通过液晶的光的有效折射系数。由于按照OCB模式液晶分子仅在XZ平面内取向，随着施加较高的电压X方向的折射系数降低，但Y方向的折射系数不变。按照上述理论，施加的电压改变了在X和Y方向折射系数之间的相对大小。在液晶分子随着液晶盒施加电压的变化而呈现不同取向的情况下，按照液晶分子X方向取向的程度不同(见图2b和3b)X方向的折射系数是不同的。在图2b所示的情况下(施加低电压)，液晶更明显地沿X方向取向并且沿作为取向方向的X方向的折射系数增加。因此，与图3b所示的情况(施加高电压)相比，X方向的相位差相对增加。相位差是由表达式“exp(2πiΔnd/λ)”近似得到的。其中，“I”代表一个虚数，“Δn”表示折射系数，“d”表示液晶盒间隙，“λ”表示光的波长。液晶盒间隙“d”沿X方向和Y方向是相同的，光的波长“λ”是恒定的。因此，折射系数的变化Δn直接影响相位差。

在弯曲状态下的光的相位差R是液晶盒施加电压V的系数，可表示为R(V)。图4表示R(V)和液晶盒施加电压之间的关系曲线。随液晶盒施加电压的上升，光的相位差R(V)降低。这是因为当施加更高的电压时，液晶分子的取向趋于与基片相垂直，因此，折射系数所受影响较小，结果不易产生相位差。