[发明专利]液晶显示装置

说明书

本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及采用向列液晶和聚合物取向膜的液晶显示装置。

采用液晶的显示装置的常规显示模式包括动态散射(DS)型，扭曲向列(TN)型，电控双折射(ECB)型，相变(PC)型，记忆型，宾—主(GH)型，表面稳定铁电性(SSF)型，Heilmayer型和Whitetyler型。这些模式根据将施加到液晶上的电信号转换为光信息的方法的不同而不同。

在这些模式当中，目前把主要采用向列液晶的TN型及其改进和超扭曲向列(STN)型应用于商业性显示装置物品，比如手表，手持计算器，文字处理器，个人计算机，电视和类似的物品。显示装置的这两种模式利用了液晶的旋光本领。

另一种已知的液晶显示装置是一种染料混合型，其利用了混合在液晶中的二色性染料的光吸收特性。Heilmayer型和Whitetyler型显示装置就是染料混合型显示装置。Heilmayer型利用了混合有二色性染料的液晶和一个单偏振板的组合。Whitetyler型利用了一种允许混合有二色性染料的液晶分子在衬片之间成螺旋形取向的手性掺杂剂，因而不需要偏振板。

然而，由于TN型，STN型，Heilmayer型和Whitetyler型液晶显示装置的工作原理是基于利用液晶分子的介电各向异性的场效应，所获得的响应时间是在几百至几十毫秒的量级。因此，向列液晶和显示模式装置的常规组合不能提供足够快的响应速度，而不适用于需要更快响应的比如一个CAD终端中。另外，它们的电—光效应起因于液晶分子的两个状态之间的转换，这两个状态就是一个液晶分子同一扭曲取向的状态和一个液晶分子相对于衬片平面竖直的状态。因此，由于该工作原理视角依赖于液晶分子的扭曲方向是不可避免的。

作为一种提供了更快响应的液晶显示装置，N.A.Clark和Lagerwall在《应用物理学报》第36，899页(1980年)，日本未审专利申请56-107216(1981年)和美国专利申请4,366,924中提出了表面稳定的铁电液晶显示装置。SSFLCD利用在由一种近晶型液晶的自发极化产生的极性和由一个电场产生的极性之间的电相互作用来使得液晶分子可以在其中运动的圆锥转向。这使得转换要比向列液晶快很多，并且提供了一个没有视角依赖性的优点。然而，还存在一些问题。问题在于近晶型液晶分子的层状结构使取向控制困难，一旦振动打乱了方向则很难恢复，还有类似的问题。

另外，由Georges，Durand提出了两种类型的采用向列液晶的双稳液晶显示装置。

如在PCT公开WO 91/11747所公开的那样，其中一个这种类型的液晶显示装置使用手性离子来产生驱动扭转。这种显示装置使用混合液晶中的右旋和左旋的手性离子以提供均匀的离子分布来通过施加电压产生驱动扭转。象SSFLCD一样，使用脉冲电场可以平行于衬片的平面使液晶分子转向。然而，若在此装置中使用了杂质离子，则在可靠性方面就会存在严重问题。

如在PCT WO 92/00546中所公开的那样，其它类型的显示装置采用由取向扭转造成的电挠曲极化来产生驱动扭转。这种装置没有任何由于杂质造成的严重问题，并且更可靠。象SSLCD一样，施加脉冲电场会平行于衬片的平面使转向液晶分子转向，并且这种装置的响应时间是大约100μsec。因为液晶分子平行于衬片的平面转向，没有视角依赖性。使用向列液晶消除了由SSFLCD带来的一些问题(比如取向控制困难和抗振性低)，并且工作温度范围宽。

在图10中，表示由Georges，Durand在《SID Precedings》606-607页(1991年)和《应用物理学报》1085-1086页，第60卷，第9篇(1992年)中报导的一个采用电挠曲电极化的向列双稳显示装置的结构。图10表示了该显示装置包括玻璃板7和8，液晶层9，透明电极10，SiO取向膜11和隔离物12。通过相对于衬片法线成74°角蒸发来沉积SiO取向膜，其厚度为30，并且隔离物的直径大约是1至3μm。这种条件稳定了液晶分子的方向C，即垂直于SiO蒸发方向且平行于衬片平面方向，如图11所示。然而，当通过添加手性掺杂剂而产生扭曲能时，出现了方向A和B，其中液晶分子相对于衬片平面倾斜θ°，其在衬片平面上的投影从SiO蒸发方向偏离α°和-α°。这是因为在交界面和液晶分子之间的紧固能低。