專利名稱：在液晶顯示器中的橫向離子抽吸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，尤其涉及存在于這種顯示器的液晶層中的離子的橫向傳輸和去除。
離子雜質(zhì)存在于所有類型的液晶顯示器中。這些雜質(zhì)導(dǎo)致圖像假象(artefact)，例如閃爍、串?dāng)_和圖像殘留，并還可能影響顯示器的壽命。
在STN型(超扭曲向列)液晶顯示器中，該情形尤其嚴(yán)重。最高的離子濃度在1020m-3的量級(jí)，導(dǎo)致串?dāng)_和圖像殘留的嚴(yán)重問題。
在LCoS(硅上液晶)投影顯示器中，最初的離子濃度要低得多，通常是在1017m-3的量級(jí)。然而，在這種顯示器的壽命期間，液晶分子被光化學(xué)地分離，引起離子濃度成倍量級(jí)的增加。最終這種高的離子濃度(通常由F-和Cl-構(gòu)成)將導(dǎo)致液晶層中的對(duì)準(zhǔn)的喪失和顯示器的壽命的結(jié)束。
液晶中的離子污染在其它的AMLCD(有源矩陣液晶顯示器)中也導(dǎo)致圖像殘留。人們知道AMLCD中的影像殘留問題已經(jīng)超過15年了(參見例如，Y.Nanno等人的，Characterisation of the sticking effect of TFT-LCDs，SID學(xué)報(bào)，卷31/4(1990))，并且該問題依然還沒有被完全解決。其中一個(gè)原因是事實(shí)上無法覺察的離子濃度(每十億個(gè)LC分子不到一個(gè)離子)足以擾亂液晶單元中的電場(chǎng)?？v使是達(dá)到最新技術(shù)發(fā)展水平的凈化材料和超凈間條件下的單元處理，也不能將液晶顯示器內(nèi)的離子濃度保持到足夠低的程度。
用于限制這些問題的公知方法集中在阻止離子從外部環(huán)境向內(nèi)擴(kuò)散到液晶顯示區(qū)域中。這通過使用具有DC電場(chǎng)的邊緣環(huán)電極(參見例如US20020060768、EP1055960、JP2002196355、JP05323336)，在顯示區(qū)域邊緣處的離子俘獲(吸收)材料(參見例如JP2000338505、JP04320211、JP03005723、JP2001201734、JP10177177)，或者圍繞顯示區(qū)域邊緣的雙壁(參見例如JP06175142)來實(shí)現(xiàn)。
然而，盡管這些方法的確減少了關(guān)于液晶的離子污染的問題，但是積極的效果仍然是有限的。
使用DC電場(chǎng)的邊緣環(huán)電極將確實(shí)向著電極吸引引入的離子。在那里，一些離子將吸附，但是其它離子將平行于DC電場(chǎng)擴(kuò)散。施加部分橫向DC電場(chǎng)(如在JP2002196355中所述的)將使得離子擴(kuò)散到顯示區(qū)域中變得稍微更困難，但是仍然不是不可能的，并且其需要相對(duì)高的驅(qū)動(dòng)電壓。使用這種方法的一般缺陷是它只對(duì)一種極性的離子起作用。事實(shí)上，甚至強(qiáng)迫具有相反極性的離子進(jìn)入顯示區(qū)域。另外，DC電場(chǎng)的長時(shí)間施加可能使液晶材料退化。
離子俘獲材料只俘獲偶然擴(kuò)散到這些材料的離子，沒有將離子引導(dǎo)到離子俘獲材料的機(jī)構(gòu)。
圍繞顯示區(qū)的雙壁最終對(duì)于離子來說也是可滲透的。在這個(gè)方法之后的想法是當(dāng)離子填充到顯示器時(shí)阻止它擴(kuò)散到液晶中。在顯示器的壽命期間，事實(shí)上雙壁也具有延遲離子擴(kuò)散的效果，但是最終離子還是將擴(kuò)散到顯示區(qū)域。
另外，如上所述，由于來自對(duì)準(zhǔn)層材料(顯示區(qū)域內(nèi)部)的擴(kuò)散和/或液晶材料的退化(由于可見光或者UV光曝光或者電場(chǎng)導(dǎo)致的分離)，所以不期望的離子污染不僅來自外圍環(huán)境，而且來自器件本身。因此，即使如在所述的現(xiàn)有技術(shù)提到的邊緣處的離子保護(hù)對(duì)于離子來說是完全不能滲透的，但是在液晶中仍將出現(xiàn)離子。
JP2001066580公開了一種不同的方法，該方法基于顯示區(qū)域內(nèi)的壁設(shè)置來避免離子的橫向運(yùn)動(dòng)。其介紹了，由于LC層兩側(cè)的電勢(shì)差所以離子橫向移動(dòng)，導(dǎo)致了不均勻的離子分布。所介紹的內(nèi)壁系統(tǒng)事實(shí)上可以提供更均勻的離子分布，但是在總體上不影響液晶的總的離子污染。
因此，存在著對(duì)于有效降低有關(guān)LCD中離子污染問題的設(shè)置的需求。這種設(shè)置不僅應(yīng)當(dāng)保護(hù)液晶不受外界離子影響，而且還要除去出現(xiàn)在液晶中的任何離子。
為此目的，提出了現(xiàn)場(chǎng)(in situ)凈化技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)凈化，需要將離子橫向地傳輸?shù)斤@示器的邊緣。這里的一個(gè)想法是，為了通過移動(dòng)來傳輸離子，可以使用在邊緣產(chǎn)生的橫向電場(chǎng)。然而，由于顯示器尺寸大(對(duì)于STN顯示器至少是幾厘米)，所以需要好幾千伏來獲得1cm/hr的橫向離子速度。因此該方法是不可行的。
根據(jù)本發(fā)明人的新見解，使用可得到的電極和標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電壓(2.5V足夠了)可以獲得有效的橫向離子傳輸(速度為1cm/hr)。
本發(fā)明的離子傳輸?shù)幕A(chǔ)原理是橫向電場(chǎng)(也就是在上和下玻璃板上的電極之間)導(dǎo)致各向異性液晶材料中離子的橫向運(yùn)動(dòng)(即，向著顯示器的邊緣引導(dǎo))。這歸因于粘度的各向異性，導(dǎo)致與垂直于液晶指向矢相比，離子更容易(具有更高的遷移率)沿著液晶指向矢移動(dòng)。任何周期性的指向矢波動(dòng)將導(dǎo)致非閉合的離子軌道。這意味著，例如當(dāng)在驅(qū)動(dòng)中存在DC分量時(shí)，離子向上和向下移動(dòng)時(shí)的指向矢角度將不同。這將使得在向右和向左方向上的相應(yīng)的離子速度不同，導(dǎo)致凈的橫向離子位移。由此稱這種效果為離子抽吸。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了包括液晶層的液晶顯示器。液晶層具有各向異性的粘度，其取決于層中指向矢的排列。為了將離子從液晶層除去，該液晶顯示器還包括離子去除驅(qū)動(dòng)單元(例如，其可以是像素驅(qū)動(dòng)單元)。為此目的，該離子去除驅(qū)動(dòng)單元可操作用于在所述電極兩端施加均勻的交變電壓，導(dǎo)致跨過所述液晶層的均勻交變電場(chǎng)。由此，沿著逐漸交變的指向矢方向排列指向矢，并且沿著取決于所述電場(chǎng)和所述指向矢方向的逐漸交變的離子方向移動(dòng)離子。結(jié)果，離子在層內(nèi)部向著其邊緣逐漸橫向地移動(dòng)，并由此從液晶層除去。
當(dāng)然，用語均勻的電場(chǎng)指的是橫向方向，并且不必定指的是液晶層中的橫向(transversal)方向。LCD通常包括具有單獨(dú)電極的多個(gè)像素。為了本發(fā)明的目的，均勻的交變電壓是施加到對(duì)應(yīng)于將要從中除去離子的區(qū)域的多個(gè)像素的電壓。如果從整個(gè)顯示器中除去離子，均勻的電壓由此施加到每個(gè)像素。因此在具有包括多個(gè)像素的橫向延伸部的液晶層中產(chǎn)生(橫向)均勻的電場(chǎng)。當(dāng)然，在不同的像素之間可能存在小電壓和場(chǎng)變化，重要的問題是促進(jìn)了跨過不同像素的離子的橫向移動(dòng)。
優(yōu)選地，交變電壓是方波交變電壓。液晶的重定向不依賴于極性，由此方波和純的DC信號(hào)對(duì)指向矢具有相同的作用。然而，離子移動(dòng)依賴于極性。并且因此為了避免任何襯底上的離子累積(build-up)且避免電化學(xué)作用，優(yōu)選使用方波形狀的交變驅(qū)動(dòng)電壓。用語方波交變電壓僅僅旨在將該電壓與正弦電壓區(qū)分，并且當(dāng)然還包括接近于方波的電壓和疊加的方波，例如Alt & Pleshko波。因此，幾個(gè)驅(qū)動(dòng)波形是可能的。在有源矩陣驅(qū)動(dòng)中，通常優(yōu)選本質(zhì)上對(duì)稱的方波，然而在無源矩陣驅(qū)動(dòng)中(例如STN)，Alt &Pleshko波(或者由這種波衍生的)是優(yōu)選的選擇。相比較而言，正弦形電壓的確避免了離子的累積(和電化學(xué)作用)，但是將導(dǎo)致閃爍的圖像。
本發(fā)明的橫向離子傳輸對(duì)于在由離子渡越頻率和液晶切換頻率限定的頻率范圍中交變的電壓來說最有效。離子渡越頻率(ft)定義為允許離子在交變的半周期中橫穿整個(gè)單元間隙d(也就是液晶層的厚度)的最大頻率，并且它可以由μV/d2來近似，由離子的平均遷移率μ確定。液晶切換頻率(fs)定義為液晶指向矢的重定向可以跟隨施加的驅(qū)動(dòng)電壓的變化的最大頻率。該fs可以由ΔεV2/γd2近似，由液晶材料的介電各向異性Δε和旋轉(zhuǎn)粘度γ確定。優(yōu)選地，極性交替的頻率應(yīng)當(dāng)在由離子渡越頻率(ft)和液晶切換頻率(fs)限定的范圍內(nèi)。為了實(shí)際的目的，這意味著驅(qū)動(dòng)電壓頻率優(yōu)選應(yīng)當(dāng)在1-10Hz的范圍內(nèi)?？梢允褂贸Ｒ?guī)的像素電極來提供離子除去交變電場(chǎng)，并且可以通過在經(jīng)過了有助于向像素施加均勻交變電壓的簡(jiǎn)單變形之后的常規(guī)的像素驅(qū)動(dòng)單元來提供所述交變的驅(qū)動(dòng)電壓。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，交變電壓是偏置的交變電壓，并且由此交變電場(chǎng)是隨之產(chǎn)生的偏置交變電場(chǎng)。偏置電壓的施加導(dǎo)致對(duì)于不同的極性來說，指向矢重新定位是不同的，因?yàn)橹匦露ㄎ灰蕾囉谑┘拥碾妶?chǎng)的絕對(duì)值。對(duì)于低離子濃度，為了獲得凈的橫向傳輸，事實(shí)上需要在驅(qū)動(dòng)電壓中引入一些偏置或者不對(duì)稱。偏置可以在施加到交變電壓的DC分量中，或者在交變電壓中的占空比中。重要的是在相關(guān)的時(shí)間量程(由離子渡越和液晶切換頻率確定)中存在不對(duì)稱，使得離子軌跡不是閉合的。這意味著在更長的時(shí)間量程(例如幾個(gè)周期之后)中，DC分量實(shí)際上可以是交變的。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，顯示器件還包括用于加熱液晶層的裝置。這是有利的，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)加熱液晶可以改善離子的橫向移動(dòng)，并由此加速從液晶的去除它們。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，液晶層封裝在兩個(gè)研磨(rubbing)層之間，每個(gè)研磨層具有適合的研磨方向，以便于為離子提供所需的橫向方向。通過選擇適當(dāng)?shù)难心シ较颍梢杂绊憴M向離子傳輸?shù)姆较颉Ｍǔ?，離子移動(dòng)將在垂直于中間平面(半單元間隙)指向矢的方向。改變到扭曲的相反手性(handedness)將引導(dǎo)離子在完全相反的方向上運(yùn)動(dòng)。該實(shí)施例因此是有利的，因?yàn)榭梢砸龑?dǎo)離子向著任何期望的方向，例如向著沿液晶層的一側(cè)布置的離子吸收材料。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，顯示器件具有可尋址的顯示區(qū)域，并且還包括用于將離子保持在所述可尋址顯示區(qū)域之外的裝置。
例如，該離子保持裝置可以設(shè)置為圍繞所述可尋址顯示區(qū)域的至少一部分的邊緣環(huán)電極。在這種情況下，離子去除驅(qū)動(dòng)單元可用于跨過邊緣環(huán)電極施加偏置交變電壓，使得離子被阻止在可尋址顯示區(qū)域外部的邊緣環(huán)電極之間。作為邊緣環(huán)電極的替換物，顯示器件可以在所述可尋址顯示器區(qū)域外部設(shè)置離子俘獲材料。這是有利的，因?yàn)殡x子被有效地捕獲在外部并由此被阻止重新進(jìn)入可尋址顯示區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種在液晶顯示器中從液晶層去除離子的方法。為了本發(fā)明方法的成功運(yùn)行，液晶層必須具有取決于液晶中指向矢的排列的各向異性的粘度。本發(fā)明的方法包括步驟
施加橫跨液晶層的偏置的交變電場(chǎng)；同步影響沿著交變的指向矢的方向排列指向矢；并沿著交變的離子方向移動(dòng)離子，該方向依賴于所述電場(chǎng)以及所述指向矢方向。由此離子逐漸地在層內(nèi)部橫向移動(dòng)。因此，本發(fā)明的方法提供了從液晶顯示器的液晶層去除離子的有利的方法。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，交變的電場(chǎng)是偏置的交變電場(chǎng)。上面描述了使用偏置電場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在屏幕保護(hù)模下執(zhí)行該方法。在顯示器的正常運(yùn)行周期之間，例如當(dāng)顯示器處于待機(jī)模式時(shí)有利地激活該屏幕保護(hù)模式。再擴(kuò)散過程通常比離子抽吸過程大約慢100倍。因此，即使在繁重的使用過程中，顯示器也只需要在小部分時(shí)間處于屏幕保護(hù)模式。例如，以正常操作重復(fù)運(yùn)行顯示器59分鐘，其后在屏幕保護(hù)模式下運(yùn)行顯示器僅僅一分鐘，這補(bǔ)償了在液晶中出現(xiàn)的任何離子，并由此將離子總數(shù)保持在完全可接受的程度。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在制造液晶顯示器件的過程中執(zhí)行該方法。由此，和不提供任何主動(dòng)的從液晶層去除離子的常規(guī)制造工藝相比，可以基本上緩解關(guān)于離子雜質(zhì)的要求。僅在制造過程中執(zhí)行該方法所具有的額外優(yōu)點(diǎn)是單獨(dú)的電極和驅(qū)動(dòng)裝置可以施加交變的電場(chǎng)。由此，利用本發(fā)明的方法可以制造常規(guī)顯示器設(shè)計(jì)。如果要在制造過程中執(zhí)行該方法，則可以提供圍繞和封裝液晶層的可尋址部分的UV可聚合壁，且借助于離子去除之后的UV照射來使其聚合，并由此俘獲液晶層的相關(guān)部分之外的離子。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括對(duì)液晶層進(jìn)行加熱的步驟，由此改善離子的橫向移動(dòng)。加熱液晶是非常有效的溫度每升高10度，橫向移動(dòng)通常增加大約2倍。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，偏置的交變電場(chǎng)包括連續(xù)改變極性的直流電壓分量。由此，消除了涉及在液晶層兩端長時(shí)間施加直流電場(chǎng)的問題。正負(fù)分量例如可以在分鐘的時(shí)間量程(例如正2分鐘和負(fù)2分鐘)上交替。
通常，由此可以使用重疊的電極來產(chǎn)生完全橫向的電場(chǎng)，其在橫向尺寸對(duì)離子的兩種極性具有相同的凈的方向的作用。在驅(qū)動(dòng)中使用AC方波頂上的DC分量，代替常規(guī)的AC驅(qū)動(dòng)電壓。在不影響離子抽吸的方向性的情況下甚至可以使使用的DC分量的極性交替。離子上的凈力垂直于施加的電場(chǎng)，并且作為抽吸的結(jié)果，離子由此在橫向方向上移動(dòng)。
使用本發(fā)明的設(shè)置，甚至可以在制造過程中減輕處理需求，并且允許更高的后處理離子污染，因?yàn)檫^多的離子將最終被從顯示區(qū)域抽吸出去。這種效果將充分地增加來自制造工藝的產(chǎn)量。
引人關(guān)注的是注意到，根據(jù)一般的概念，以及在例如JP2001066580中公開的，用產(chǎn)生橫向電場(chǎng)的平均電勢(shì)的差來解釋液晶內(nèi)部離子的橫向移動(dòng)。而本發(fā)明是根據(jù)以下發(fā)現(xiàn)，即，液晶提供離子遷移率的各向異性。實(shí)際上，離子傾向于在液晶中在某個(gè)方向上移動(dòng)。
現(xiàn)在參考所附的用于說明的附圖來更具體地說明本發(fā)明，其中

圖1和2是對(duì)好單元和壞單元示出不同驅(qū)動(dòng)頻率下的傳輸-電壓曲線的圖；圖3是示出了離子濃度和T-V曲線的頻率依賴性之間的實(shí)驗(yàn)相關(guān)性的曲線；圖4示出了典型STN指向矢輪廓的橫截面；圖5示出了具有九個(gè)列舉的像素的顯示器；圖6是示出了圖5所示的像素中的離子濃度的曲線；圖7是類似于圖6的曲線，但是是針對(duì)對(duì)于所有九個(gè)像素同時(shí)采用離子抽吸的情況；圖8和9示出了抽吸時(shí)(左邊)和再擴(kuò)散過程中(右邊)的可尋址區(qū)域中的離子濃度；圖10示出了本發(fā)明的顯示器的橫截面，其中通過利用邊緣環(huán)電極的主動(dòng)抽吸將離子保持在可尋址區(qū)域的外面；圖11示出了本發(fā)明的顯示器的橫截面，其中借助于離子俘獲材料將離子保持在可尋址區(qū)域外面；圖12示出了本發(fā)明的顯示器的橫截面，其中在制造過程中借助于可聚合的壁將離子保持在可尋址區(qū)域外面；圖13示出了適用于本發(fā)明的離子抽吸的各種驅(qū)動(dòng)電壓。
為了舉例說明關(guān)于離子污染的問題，在圖1和圖2中示出了STN液晶顯示器的特定情況。圖1是示出了在離子污染程度低(5E19個(gè)離子/m3)的STNLCD中傳輸對(duì)頻率有限的依賴性的曲線。作為比較，圖2是示出了在離子污染(5E20個(gè)離子/m3)的STN LCD中傳輸對(duì)頻率很大的依賴性的相應(yīng)曲線。從圖1和圖2，由此可以觀察到的是，太高的離子濃度使傳輸-電壓曲線與頻率的相關(guān)性增加。與頻率相關(guān)的傳輸-電壓曲線反過來導(dǎo)致明顯的串?dāng)_和圖像殘留假象。
在圖3中，對(duì)于離子濃度和頻率依賴性之間的關(guān)系繪制出了最近實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。該曲線來源于如圖1和圖2中所示的那些測(cè)試結(jié)果。在給出的傳輸?shù)燃?jí)dV(10％)和dV(90％)，發(fā)現(xiàn)了60Hz和2000Hz之間相應(yīng)的電壓偏移。在對(duì)具有不同離子濃度的不同樣品收集這些偏移之后，已經(jīng)確立了圖3的關(guān)系。從這些結(jié)果可以推斷出，為了避免典型的STN顯示器中明顯的串?dāng)_假象，離子濃度應(yīng)當(dāng)?shù)陀诖蠹s5·1019m-3。常規(guī)的制造工藝不能獲得這個(gè)值，即使使用清潔的處理?xiàng)l件和凈化的液晶材料。
作為例子，在圖4中，繪制出STN顯示器的指向矢輪廓的典型橫截面，示出了扭曲的指向矢41、正離子42和負(fù)離子44。通過用方波電壓(具有交替的極性)來驅(qū)動(dòng)，假如在圖4的指向矢角度下，將不僅上下地，而且左右地清掃正離子?？偟膩碚f，正離子將沿著如箭頭43所示的Z字形路徑行進(jìn)，而負(fù)離子44將沿著路徑45行進(jìn)。
為了證明在STN單元中真的產(chǎn)生這種效果，對(duì)于圖5中示意性地示出的九像素顯示單元已經(jīng)進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)。如此顯示單元具有像素11、12、13、21、22、23、31、32和33。首先，只對(duì)像素22施加抽吸(2.5V AC、0.5V DC和20ms幀時(shí)間)。結(jié)果示于圖6中，從中明顯可見的是，大數(shù)量的離子從像素22重新定位到右側(cè)鄰近的像素(主要是到23，而且少量到13和33)。
第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明借助于離子抽吸可以橫向地重新定位離子。所有像素上的離子的平均濃度保持恒定。離子在電極上還沒有重新結(jié)合或者吸附，而只是橫向移動(dòng)。
為了證明離子抽吸的有效性，對(duì)所有像素進(jìn)行抽吸(2.5V AC、0.5V DC和10ms幀時(shí)間)，并將結(jié)果示于圖7中?？梢钥吹降氖牵趲讉€(gè)小時(shí)內(nèi)，在整個(gè)顯示器的可尋址區(qū)域中的離子濃度減少了5倍。最初不在規(guī)格之內(nèi)(并由此顯示出串?dāng)_)的這種STN顯示器在離子抽吸之后也有效地低于臨界離子濃度。
在圖7中，已經(jīng)向著可尋址區(qū)域的邊緣抽吸離子。在圖8中示出了離子抽吸的速度。將交變電壓設(shè)置為2.5V，并且將幀時(shí)間設(shè)置為10ms。在前4個(gè)小時(shí)不施加DC分量，并在接下來的四個(gè)小時(shí)施加0.5V DC。從圖7明顯可見的是，當(dāng)施加DC分量時(shí)，抽吸實(shí)際上進(jìn)行得更快。這里應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于圖4的具體指向矢取向，是施加正還是負(fù)的DC分量是不重要的。對(duì)于兩種DC極性而言，所有的離子將向右移動(dòng)。平均來說，可以獲得1cm/hr的橫向離子速度。
相比較，在圖9中示出了重?cái)U(kuò)散工藝的速度。由于重?cái)U(kuò)散是由離子擴(kuò)散引起的，因此這將進(jìn)行得非常慢(大約1cm/wk)。因此，重?cái)U(kuò)散進(jìn)行得比抽吸慢100倍，并且由此本發(fā)明的離子抽吸不是時(shí)間臨界(time critical)。
為了使得橫向離子抽吸更有用，設(shè)想幾個(gè)實(shí)施例，以便將離子保持在可尋址區(qū)域的邊緣外部。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用離子抽吸驅(qū)動(dòng)模式作為屏幕保護(hù)。例如，在移動(dòng)電話中，這還將對(duì)最需要的用戶起作用，因?yàn)榧词蛊聊槐Ｗo(hù)每小時(shí)只工作一分鐘，在59分鐘的過程中最壞情況的離子擴(kuò)散也容易通過1分鐘的離子抽吸來得到抵消(參見圖8和9)。
在圖10中示出了另一個(gè)實(shí)施例。圖10這樣示出了本發(fā)明的顯示單元900的橫截面。顯示單元900包括被離子902污染并且夾在兩個(gè)基板904、905之間的液晶層901。電極903設(shè)置在液晶層的相對(duì)側(cè)并且是在顯示單元的可尋址區(qū)域906的外部。根據(jù)該實(shí)施例，使用邊緣環(huán)電極來連續(xù)地抽吸離子，以便將離子保持在可尋址區(qū)域906的外部。
作為邊緣環(huán)電極的替換物，圖11示出了在可尋址區(qū)域外部使用離子俘獲材料的代替實(shí)施例。圖11如此示出了包括被離子1002污染的液晶層1001的LCD單元1000的橫截面。液晶夾在基板1004、1005之間并用離子俘獲材料1003封起來。由此將從可尋址區(qū)域1006抽吸的離子俘獲在離子俘獲材料1003中。
還考慮了制造LCD的發(fā)明方法，并在圖12中示出。圖12這樣示出了對(duì)應(yīng)于圖10和11中所示的那些的橫截面，只是作為代替，在可尋址區(qū)域的邊緣處具有UV可聚合壁1101。在用液晶填充單元之后，將電極驅(qū)動(dòng)一定的時(shí)間，以便將離子抽吸到可尋址區(qū)域外部。然后通過UV照射，壁的聚合可能發(fā)生，在這之后離子將保持被俘獲在可尋址區(qū)域外部。當(dāng)然也可以設(shè)想到UV可聚合材料之外的其它可聚合材料。
還可以在進(jìn)行離子抽吸的同時(shí)對(duì)液晶進(jìn)行加熱。結(jié)果顯示出，溫度每升高10℃，抽吸速度增加大約2倍。這可以通過向面板內(nèi)部或者外部的附加ITO(氧化銦錫)軌道施加電流來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，使用偏置的交變抽吸電壓，抽吸效果是相當(dāng)顯著的。為了減輕有關(guān)通過液晶層長時(shí)間施加DC電壓的問題，優(yōu)選以交變的極性施加DC。這例如可以在分鐘的時(shí)間量程上完成，并且因?yàn)槌槲c極性無關(guān)，所以不影響抽吸。
可以通過研磨方向和扭曲的手性來控制抽吸過程中離子位移的橫向方向。利用這些參數(shù)可以控制抽吸的方向(在整個(gè)360°范圍內(nèi))。根據(jù)這些參數(shù)，可以將所有的離子移動(dòng)到右邊或者左邊?；蛘?，可以使所有的正離子在一個(gè)方向上移動(dòng)，使負(fù)離子在相反的方向上移動(dòng)。對(duì)于小于180°的扭曲角，可以實(shí)現(xiàn)后者。通常，離子運(yùn)動(dòng)將在垂直于中間平面(半單元間隙)指向矢的方向上。變化到扭曲的相反手性將引導(dǎo)離子在完全相反的方向上運(yùn)動(dòng)。在圖13中示出了各種驅(qū)動(dòng)電壓。1201示出了包括方波AC電壓和連續(xù)DC電壓的偏置的或者不對(duì)稱的電壓。1202示出了類似的電壓，但是其中DC電壓隨時(shí)間改變極性。然而DC在比方波AC電壓(例如每秒十次)更大的時(shí)間量程(例如每分鐘一次)上改變極性。1203示出了沒有DC分量的不對(duì)稱方波。相反，方波AC分量的正的部分基本上長于負(fù)的部分。最后，1204示出了具有疊加DC分量的Alt & Pleshko波分量。
本質(zhì)上，本發(fā)明涉及在液晶顯示器件中從液晶層去除離子42、44污染。借助于利用了液晶的各向異性粘度的所謂的離子抽吸來去除離子。借助于交變的電場(chǎng)在液晶層中上下抽吸離子。交變的電場(chǎng)同時(shí)改變液晶中指向矢41的排列。液晶中的粘度和指向矢方向有關(guān)，并且由此使離子在非閉合的軌跡43、45中移動(dòng)。使用非對(duì)稱的或者偏置的交變電場(chǎng)可以進(jìn)一步改善本發(fā)明的離子抽吸。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件(900)，包括液晶層(901)，該液晶層具有依賴于所述液晶層中的指向矢(41)的排列的各向異性的粘度，所述液晶顯示器件還包括用于在所述液晶層(901)兩端施加均勻交變電場(chǎng)的裝置，由此沿著交變的指向矢的方向排列所述指向矢(41)，并且所述電場(chǎng)沿著取決于所述電場(chǎng)和所述指向矢方向的交變離子方向來驅(qū)動(dòng)離子(902、42、44)，由此所述離子在所述液晶層內(nèi)逐漸被橫向驅(qū)動(dòng)(43、45)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件(900)，其中所述交變電場(chǎng)(1203)是偏置的交變電場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件(900)，所述器件還包括用于加熱所述液晶層并由此改善所述離子的橫向移動(dòng)的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件(900)，所述顯示器件還包括用于將離子保持在可尋址(906)的顯示區(qū)域(903、1003、1101)外部的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件(900)，其中用于施加均勻的交變電場(chǎng)的所述裝置包括設(shè)置在所述液晶層的相對(duì)側(cè)上的像素電極，以及可操作用于驅(qū)動(dòng)所述像素的像素驅(qū)動(dòng)單元。
6.一種用于從液晶顯示器件(900)中的液晶層(901)去除離子(902、42、44)的方法，所述層具有取決于所述液晶中的指向矢(41)的排列的各向異性的粘度，其中所述方法包括步驟在所述液晶層(901)兩端橫向施加均勻交變電場(chǎng)(1201、1202、1203、1204)；所述電場(chǎng)同時(shí)具有沿著交變的指向矢方向排列指向矢(41)并且沿著取決于所述電場(chǎng)以及所述指向矢方向的交變離子方向移動(dòng)所述離子(902、42、44)的作用，使得離子在所述層內(nèi)逐漸橫向地移動(dòng)(43、45)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述交變電場(chǎng)是偏置的交變電場(chǎng)(1203)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述偏置的交變電場(chǎng)(1202)包括直流分量，并且所述方法還包括改變所述直流分量的極性的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在專用的屏幕保護(hù)模式下進(jìn)行所述施加均勻交變電場(chǎng)的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述液晶顯示器件的制造過程中進(jìn)行所述施加均勻交變電場(chǎng)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括借助于UV照射使圍繞和封裝所述液晶層的所述可尋址部分的UV可聚合壁(1101)聚合，并由此俘獲該液晶層的所述可尋址部分外部的離子。
全文摘要
本發(fā)明涉及從液晶顯示器(900)中的液晶層(901)去除離子(42、44、902)污染。借助于利用了液晶的各向異性粘度的所謂的離子抽吸來去除離子(42、44、902)。借助于交變的電場(chǎng)在液晶層中來回抽吸離子(42、44、902)。交變的電場(chǎng)同時(shí)改變液晶中的指向矢(41)的排列。液晶中的粘度和指向矢的方向相關(guān)，并且由此使離子在非閉合的軌跡(43、45)中移動(dòng)。使用非對(duì)稱的或者偏置的交變電場(chǎng)可以進(jìn)一步改善本發(fā)明的離子抽吸。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK1849549SQ200480024482
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者阿爾溫·R·M·韋許爾雷恩, 克里斯蒂安·奈伊特斯, 戈蘭·斯托伊梅諾維奇 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司