[发明专利]液晶参数与盖板厚度间有优化关系的等离子体编址显示屏

说明书

本申请要求1996年7月12日提交的美国临时申请60/021677的权利。

本发明涉及具有液晶参数与盖板厚度之间优化关系的等离子体编址液晶显示屏。

美国专利5077553公开了一种用于编址数据存储元件的装置。美国专利5077553所示装置的实际操作如图2所示。

图2的显示屏包括，从下面开始，偏振器2、沟道基片4、盖板6(通常称为微板)、扭转向列(TN)液晶材料层10、平行透明数据驱动电极阵列(在图2中只能看到其中之一，标为12)、承载数据驱动电极的上基片14、和上偏振器16。沟道基片2一般由玻璃制成并在其上主表面形成有多条平行沟道20。沟道20充填有可离子化气体，例如氦。在每条沟道20设置地电极和选通电极(未示出)。沟道20与数据驱动电极正交，数据驱动电极与沟道交叉(垂直屏面观看)的区域形成分离的屏面单元26。每个屏面单元可认为是包括层10和上下偏振器2和16的多个元件。在彩色显示屏的情况下，屏面单元包括层10与上基片14之间的滤色器(未示出)。界定屏单元的显示屏上表面区域构成显示屏的单个象素28。

如美国专利5077553所述，在一条沟道内的选通和地电极之间建立起适合的电位差时，沟道内的气体形成等离子体，在盖板6的下表面提供导电通路。如果数据驱动电极为地电位，在TN液晶材料的体积单元中无明显的电场，象素认为是截止，而如果数据驱动电极为实质不同于地的电位，则在液晶材料的体积单元中存在明显的电场，象素被认为是导通。在屏面之下设置扩展光源(未示出)。象素截止时，上偏振器通过从液晶材料的体积单元接收的光，象素发光，如果象素导通，上偏振器阻挡从液晶材料的体积单元接收的光，象素不发光。在相邻屏面单元之间设置黑色环绕材料(未示出)，以便吸收散射光和使导通象素与截止象素与间保特最大的对比度。

图3所示的简单扭转向列(TN)液晶显示屏包括：其上分别具有电极阵列44、46的上下基片40、42，分别按行和列相互垂直取向的两个电极阵列；和在两个基片之间的TN液晶材料层48。由行和列电极的交叉区域限定象素的矩形矩阵。在图2所示PALC显示屏的情形，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。在屏面之下设置扩展光源(未示出)，象素截止时(在行与列电极之间无电位差)，上偏振器通过从液晶材料的体积单元接收的光，象素发光，如果象素导通，上偏振器阻挡从液晶材料的体积单元接收的光，象素不发光。

TN液晶材料的制造者通常用三个电压值V₉₀、V₅₀和V₁₀来标志其材料。V₉₀是必须加在图3所示类型的简单TN单元的行电极与列电极之间的电压，用于在正常的黑色模式，把位于行和列电极的交叉点的象素从截止态转换为90％的透射。同样，电压V₅₀和V₁₀分别是为了在正常的黑色模式，把单元从截止态转换为50％透射和10％透射所必须施加的电压。V₁₀、V₅₀和V₉₀的值一般是1.5伏、2.0伏和3.1伏。简单TN单元工作所需电压的动态范围因此只有2伏左右。

图2所示PALC显示屏的屏元件在截止与导通态之间转换的物理机制与图3所示简单TN液晶显示屏的屏元件的相同。但是，在PALC显示屏中，等离子体作为行电极，因而行电极与列电极之间的电位差分布在盖板与液晶材料层之间。因此，电压V_th(PALC显示屏的屏元件实质通过所有光的最大电压)与电压V_on(屏元件实质阻挡所有光的最大电压)之间的动态范围实际上大于简单TN单元的对应电压。

在许多已在文献中公开的PALC显示中，V_th与V_on之间的差V_动态是30伏以上。若V_动态值降至25伏以下将是可取的，最好低至18伏，因为这将有利于降低数据驱动电极之间的串扰、降低功率损耗，和降低驱动数据驱动电极的电路成本。但是，涉及PALC显示屏的文献未给出V_动态与屏的定量或可定量特征之间的关系，例如使人们可设计V_动态具有期望值的PALC显示屏。

TN液晶材料的制造者可以在不影响PALC显示屏的光学特性的条件下实施对该材料的垂直和平行介电常数的低度控制，在不影响显示屏的光学特性的条件下可以改善盖板的厚度和介电常数。但是，液晶层厚度影响屏的光学特性及电特性。