專利名稱：反鐵電液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用AFLC(反鐵電液晶)的液晶顯示裝置，更確切地說，涉及一種能確?；叶蕊@示的AFLC顯示裝置。
采用鐵電液晶(FLC)的鐵電液晶顯示裝置由于它與采用向列液晶的TN液晶顯示(LCD)裝置相比具有更快的響應(yīng)速度和更寬的視角而受到了關(guān)注。
公知的FLC顯示裝置包括采用FLC的FLC顯示裝置和采用AFLC的AFLC顯示裝置。
AFLC顯示裝置利用AFLC所具有的排列狀態(tài)的穩(wěn)定性來顯示圖象。
下面將對(duì)此進(jìn)行具體討論。AFLC具有三種液晶(LC)分子的穩(wěn)定排列狀態(tài)。(1)當(dāng)施加到AFLC上的電壓等于或大于第一閾值時(shí)，液晶根據(jù)所施加的電壓極性成為LC分子處于第一方向的第一鐵電相或LC分子處于第二方向的第二鐵電相。(2)當(dāng)施加到AFLC上的電壓等于或小于比第一閾值低的第二閾值時(shí)，液晶成為處于第一和第二鐵電相之間的中間排列狀態(tài)的反鐵電相。如圖39所示，根據(jù)在反鐵電相中作為基準(zhǔn)的光軸，通過確定一對(duì)位于LCD裝置兩側(cè)的偏振片的傳輸軸方向，就可以根據(jù)所加的電壓通過控制光的傳輸來顯示圖象。
既使是所加電壓的變化象第一和第二閾值之間出現(xiàn)的變化那么持久AFLC也會(huì)保持在第一或第二鐵電相或反鐵電相。也就是說，AFLC具有存儲(chǔ)能力。傳統(tǒng)的AFLC顯示裝置是以利用這種存儲(chǔ)能力的簡單矩陣模式驅(qū)動(dòng)的。
利用使液晶從第一或第二鐵電相變成反鐵電相的電壓和使液晶從反鐵電相變?yōu)榈谝换虻诙F電相的電壓之間的差可以確定AFLC的存儲(chǔ)能力。電壓差越大，排列狀態(tài)的存儲(chǔ)能力越強(qiáng)。也就是說，隨著光學(xué)滯后特性增強(qiáng)存儲(chǔ)能力也增大。
因此，用簡單矩陣模式驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)AFLC顯示裝置使用了電壓差很大的AFLC。
但是，對(duì)于使用了具有高存儲(chǔ)能力的AFLC的傳統(tǒng)AFLC顯示裝置來說，無法隨意控制它的光傳輸。也就是說，幾乎無法控制顯示灰度，所以不能實(shí)現(xiàn)多層次顯示。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種AFLC顯示裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)清晰的灰度顯示。
為了達(dá)到這個(gè)目的，按照本發(fā)明第一種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子基本上處于第一排列方向的第一鐵電相，和LC分子基本上處于第二排列方向的第二鐵電相以及反鐵電相，該反鐵電相上具有處于第一排列方向的LC分子和處于第二排列方向的LC分子，第一排列方向和第二排列方向形成與由手性近晶相(Chiral Smectic Phase)形成的層的垂線方向相一致的指向矢平均方向，因此，處于第一排列方向和第二排列方向中一個(gè)方向上的那些LC分子在所加電壓的作用下轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)排列方向，這樣在短于可見光帶中光波長的范圍內(nèi)就形成了多個(gè)不同排列狀態(tài)的區(qū)域，而且指向矢的方向隨處于第一排列狀態(tài)的區(qū)域和處于第二排列狀態(tài)的區(qū)域的比例而變化。
為了達(dá)到這個(gè)目的，按照本發(fā)明第二種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片；面對(duì)第一基片的第二基片；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子基本上處于第一準(zhǔn)直方向的第一鐵電相，和LC分子基本上處于第二排列方向的第二鐵電相以及反鐵電相，該反鐵電相上具有處于第一排列方向的LC分子和處于第二排列方向的LC分子，第一排列方向和第二排列方向形成與由手性近晶相形成的層的垂線方向相一致的指向矢平均方向，因此，處于第一排列方向和第二排列方向中一個(gè)方向的那些LC分子在所加電壓作用下轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)排列方向，這樣在短于可見光帶中光波長的范圍內(nèi)就形成了多個(gè)不同排列狀態(tài)的區(qū)域，而且指向矢的方向隨處于第一排列狀態(tài)的區(qū)域與處于第二排列狀態(tài)的區(qū)域的比例而變化；和控制裝置，該裝置向液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制處于第一和第二排列狀態(tài)的區(qū)域比例，由此將反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
在本發(fā)明第一和第二種形式的AFLC顯示裝置中，反鐵電液晶的LC分子的狀態(tài)在所加電壓的作用下從第一和第二排列狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))中的一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，而且變化率與所施加的電壓有關(guān)。因此，通過調(diào)節(jié)所加電壓可以控制LC分子處于第一穩(wěn)態(tài)的微小區(qū)域和LC處于第二穩(wěn)態(tài)的微小區(qū)域的比例。反鐵電液晶導(dǎo)向體的方向隨該比例而改變。因此，可以將指向矢的方向控制在第一和第二排列方向之間的任一方向上。
按照本發(fā)明第三種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且通過LC分子的運(yùn)動(dòng)可使指向矢相對(duì)于該狀態(tài)發(fā)生變化，LC分子的運(yùn)動(dòng)是在所加電壓的作用下由相移先導(dǎo)(Phase Transition Precursor)引起的。
按照本發(fā)明第四種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片；面對(duì)第一基片的第二基片；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間狀態(tài)，而且通過LC分子的運(yùn)動(dòng)可使指向矢相對(duì)于該排列狀態(tài)發(fā)生變化，LC分子的運(yùn)動(dòng)是在所加電壓的作用下由相移先導(dǎo)引起的；和控制裝置，其向反鐵電液晶施加電壓并控制反鐵電液晶的相移先導(dǎo)，由此將反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
在本發(fā)明第三和第四種形式的AFLC顯示裝置中，反鐵電液晶的LC分子在在所加電壓的作用下借助相移先導(dǎo)而產(chǎn)生傾斜。反鐵電液晶指向矢的方向隨該傾角而改變。因此，可以將指向矢的方向控制在第一和第二排列方向之間的任一方向上以便改變LC層光軸的方向，由此來適當(dāng)?shù)乜刂骑@示。
按照本發(fā)明第五種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且通過使LC分子根據(jù)所加電壓在垂直于電場(chǎng)的方向上傾斜可使指向矢相對(duì)于排列狀態(tài)發(fā)生變化。
按照本發(fā)明第六種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片；面對(duì)第一基片的第二基片；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排例狀態(tài)，而且通過使LC分子根據(jù)所加電壓在垂直于電場(chǎng)的方向上傾斜可使指向矢相對(duì)于該排列狀態(tài)發(fā)生變化；和控制裝置，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制反鐵電液晶的各LC分子在垂直于電場(chǎng)方向上的傾斜量，由此將反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
在本發(fā)明第五和第六種形式的AFLC顯示裝置中，反鐵電液晶的LC分子在在垂直于電場(chǎng)的方向上隨所施加的電壓而產(chǎn)生傾斜。反鐵電液晶指向矢的方向隨該傾角而改變。因此，可以將指向矢的方向控制在第一和第二排列方向之間的任一方向上以便由此來控制顯示。
按照本發(fā)明第七種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電相的LC分子按近晶CA++相的雙螺旋結(jié)構(gòu)排列，反鐵電液晶具有中間排列狀態(tài)，該排列狀態(tài)處于鐵電相和反鐵電相之間，而且因施加電壓而引起的雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形使指向矢的排列狀態(tài)發(fā)生變化。
按照本發(fā)明第八種形式的AFLC顯示裝置包括第一基片，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶，其具有LC分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電相上的LC分子接近晶CA++相的雙螺旋結(jié)構(gòu)排列，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且通過施加電壓而引起的雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形使得指向矢相對(duì)于排列狀態(tài)發(fā)生變化控制裝置，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制反鐵電液晶雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形，由此將反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
在本發(fā)明第七和第八種形式的AFLC顯示裝置中，由反鐵電液晶的LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所施加的電壓而變形。反鐵電液晶指向矢的方向隨著這種變形而改變。因此，可以將指向矢的方向控制在第一和第二排列方向之間的任一方向上以便改變LC層光軸的方向，由此來適當(dāng)?shù)乜刂骑@示。
第一和第二種形式的LCD裝置、第三和第四種形式的LCD裝置、第五和第六種形式的LCD裝置、第七和第八種形式的LCD裝置均使用了液晶，這些液晶因LC分子相對(duì)于所加電壓產(chǎn)生不同的行為狀態(tài)而形成中間排列狀態(tài)。還可以使用反鐵電液晶，這種反鐵電液晶在隨所加電壓同時(shí)或連續(xù)發(fā)生的各種現(xiàn)象等綜合因素的作用下產(chǎn)生中間排列狀態(tài)。只要上述LC分子的行為狀態(tài)能構(gòu)成形成中間排列狀態(tài)的所有或至少一些因素，上述結(jié)果就能夠?qū)崿F(xiàn)。


圖1是表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述LCD裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是圖1所示LCD裝置底襯結(jié)構(gòu)的平面圖；圖3是表示偏振片的傳輸軸和LC分子排列方向之間關(guān)系的示意圖；圖4是表示由反鐵電液晶(AFLC)的LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是解釋密封在基片之間的LC分子的排列狀態(tài)的示意圖。
圖6A-6G表示按照第一實(shí)施例所述施加給AFLC顯示裝置的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖6A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖6B和6C是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖6D是用于解釋當(dāng)施加正向足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖6E和6F是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖6G是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖7是表示在比可見光帶中光波長短的距離內(nèi)形成的處于不同排列狀態(tài)下的多個(gè)微小區(qū)域的解釋性示意圖；圖8是當(dāng)向第一實(shí)施例中的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)，表示所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖9A-9I是表示第一實(shí)施例中AFLC顯示裝置的多個(gè)偏振微觀照片的示意圖，其中所加電壓按圖9A-9I的順序不斷增加。
圖10A-10C是用于解釋利用本發(fā)明驅(qū)動(dòng)AFLC顯示裝置的時(shí)基圖，其中圖10A表示門信號(hào)，圖10B表示數(shù)據(jù)信號(hào)而圖10C表示保持在每個(gè)象素中的電壓信號(hào)；圖11是表示當(dāng)用圖10A-圖10C所示的方法驅(qū)動(dòng)第一實(shí)施例的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖12是用于解釋LC分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的示意圖；圖13A-13E表示施加到本發(fā)明第二實(shí)施例的AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖13A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖13B是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖13C是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖13D是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖13E是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖14是表示當(dāng)向第二實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖15是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第二實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖16A-16E表示施加到本發(fā)明第三實(shí)施例的AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖16A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖16B是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖16C是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖16D是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖16E是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意17是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第三實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s.傳輸特性的曲線圖；圖18A-18G表示施加到本發(fā)明第四實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖18A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖18B和18C是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖18D是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖18E和18F是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖18G是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖19是表示當(dāng)向第四實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s.傳輸特性的曲線圖；圖20A-20I是表示第四實(shí)施例中AFLC顯示裝置的多個(gè)偏振微觀照片的示意圖，其中所加電壓按圖20A-20I的順序不斷增加。
圖21A-21E表示施加到本發(fā)明第五實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖21A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖21B是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖21C是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖21D是用于解當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)，LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖21E是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖22是表示當(dāng)向第五實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s.傳輸特性的曲線圖；圖23是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第五實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s.傳輸特性的曲線圖；圖24A-24C表示施加到本發(fā)明第六實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖24A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖24B是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖24C是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖25A-25G表示施加到本發(fā)明第七實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖25A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖25B和25C是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖25D是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖25E和25F是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖25G是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖26和27是表示當(dāng)向第七實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖28是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第七實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖29是表示帶有上述雙螺旋結(jié)構(gòu)的AFLC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖30A-30E表示施加到本發(fā)明第八實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖30A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖30B是用于解釋當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖30C是用于解釋當(dāng)施加正的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，圖30D是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖，和圖30E是用于解釋當(dāng)施加負(fù)的和足夠大的電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)的示意圖；圖31是表示當(dāng)向第八實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖32是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第八實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖33A-33B表示施加到本發(fā)明第九實(shí)施例中AFLC顯示裝置上的電壓和LC分子排列狀態(tài)之間的關(guān)系，其中圖33A是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)與當(dāng)施加正向電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)相比較的示意圖，圖33B是用于解釋當(dāng)不施加電壓時(shí)LC分子的排列狀態(tài)與施加負(fù)電壓時(shí)LC分子排列狀態(tài)相比較的示意圖；圖34是表示當(dāng)向第九實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖35是表示當(dāng)用圖10A-10C中所示方法驅(qū)動(dòng)第九實(shí)施例中的LCD裝置時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖36A-36D表示按照第九實(shí)施例中AFLC顯示裝置的干涉圖象，其中圖36A表示當(dāng)不施加電壓時(shí)的干涉圖象，圖36B和36C表示當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)的干涉圖象，而圖36D表示當(dāng)施加正的足夠大的電壓時(shí)的干涉圖象；圖37是表示當(dāng)向第十實(shí)施例的AFLC顯示裝置施加低頻三角波電壓時(shí)所加電壓v.s傳輸特性的曲線圖；圖38A-38C表示按照第十實(shí)施例中AFLC顯示裝置的干涉圖象，其中圖38A表示當(dāng)施加正向中等電壓時(shí)的干涉圖象，圖38B表示當(dāng)不施加電壓時(shí)的干涉圖象，而圖38C表示當(dāng)施加負(fù)的中等電壓時(shí)的干涉圖象；和圖39是表示傳統(tǒng)AFLC顯示裝置上所加電壓v.s.傳輸特性的曲線圖。
下面將參照附圖描述能夠提供任一中間排列狀態(tài)且適用于反鐵電液晶(以下稱作“AFLC”)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以及采用這種AFLC的有源矩陣型AFLC顯示裝置。第一實(shí)施例首先，討論按照本發(fā)明第一實(shí)施例所述AFLC顯示裝置的結(jié)構(gòu)。圖1是AFLC顯示裝置的剖面圖，圖2是基片的平面圖，該基片上形成有象素電極和激活元件。
這種AFLC顯示裝置是一種有源矩陣型AFLC顯示裝置，其包含一對(duì)透明基片(例如玻璃基片)11和12。在圖1中，將透明象素電極13和連接到象素電極13上的激活元件14以矩陣的形式設(shè)置在下部透明基片(以下稱為下部基片)11上。
激活元件14由例如薄膜晶體管(以下稱為“TFTs)構(gòu)成。每個(gè)TFT14均包括形成在下部基片11上的門電極、蓋住門電極的門絕緣膜、形成在門絕緣膜上的半導(dǎo)體層、形成在半導(dǎo)體層上的源電極、和漏電極。
如圖2所示，將門線(掃描線)15敷設(shè)在象素電極13的行之間并將數(shù)據(jù)線(灰度信號(hào)線)16敷設(shè)在象素電極13的列之間。將各TFTs14的門電極連接到相關(guān)的門線15上，而且將TFTs14的漏電極連接到相關(guān)的數(shù)據(jù)線16上。
通過端部15a將門線15連接到行驅(qū)動(dòng)器31，且通過端部16a將數(shù)據(jù)線16連接到列驅(qū)動(dòng)器32。行驅(qū)動(dòng)器31向門線15提供門信號(hào)(將在下面說明)以便進(jìn)行門線15的掃描。列驅(qū)動(dòng)器32根據(jù)所接收的顯示數(shù)據(jù)(灰度數(shù)據(jù))向數(shù)據(jù)線16提供與顯示數(shù)據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
門線15除了其端部15a之外全部被TFTs14的門絕緣膜(透明膜)覆蓋，而數(shù)據(jù)線16形成在該門絕緣膜上。在門絕緣膜上形成有由例如ITO或類似物制成的象素電極13而象素電極13的一端連接到與TFTs14相連的源電極上。
在圖1中，在上部透明基片(以下稱為上部基片)12上形成有與下部基片11上的各象素電極13相對(duì)的透明共用電極17。共用電極17由ITO或類似物制成而且該電極由一個(gè)單一的電極構(gòu)成，這個(gè)電極的面積覆蓋整個(gè)顯示區(qū)，其上加有基準(zhǔn)電壓Vo。象素電極13和共用電極17用于向夾在其中的液晶21施加電壓以便控制液晶(LC)分子的排列方向、控制LC分子的指向矢、和最終控制LC層的光軸。用這種方式即可控制顯示灰度。
將取向膜18和19設(shè)置在下部基片11和上部基片12的電極形成表面上。取向膜18和19是由有機(jī)高分子化合物，例如聚亞酰胺，構(gòu)成的均勻取向膜，它們的相對(duì)表面受過在相同方向(方向21C，下面將討論)上進(jìn)行“摩擦”的排列處理。
下部基片11和上部基片12的周邊部分通過邊框形密封件20粘合在一起。上述液晶21密封在由基片11和12之間的密封件20環(huán)繞的區(qū)域中。
液晶21由具有近晶CA++相的AFLC構(gòu)成。液晶21的層厚受到透明或黑色間隔件22的限制，在此間隔件22位于LC密封區(qū)內(nèi)。
當(dāng)施加了足夠高的電壓時(shí)，如圖3所示，AFLC21在所加電壓的極性影響下處于LC分子指向第一排列方向21A的第一鐵電相或處于LC分子指向與第一排列方向21A不同的第二排列方向21B的第二鐵電相。
當(dāng)不施加電壓時(shí)，AFLC21的指向矢(LC分子長軸的平均方向)處于反鐵電相，其中由SmCA++相形成的層垂直線基本上指向排列處理的方向21C。當(dāng)向AFLC21施加中等電壓時(shí)，AFLC21具有多種中間狀態(tài)。
將一對(duì)偏振片23和24設(shè)置在LCD裝置的頂部和底部。如圖3所示，將下部偏振片23的光軸(以下稱為“傳輸軸”)23A設(shè)在基本上平行于近晶層垂直線的方向上，近晶層與排列處理的方向21C實(shí)際上有一定的傾角。上部偏振片24的光軸(傳輸軸)24A基本上處在與下部偏振片23的傳輸軸23A垂直的方向上。
其偏振片23和24的傳輸軸23A和24A設(shè)置成圖3所示狀態(tài)的AFLC顯示裝置在鐵電相中實(shí)際上具有最大的透射比(亮度最大的顯示)，這時(shí)AFLC21的指向矢基本上處于第一或第二排列方向21A或21B。在反鐵電相中透射比變?yōu)樽钚?最暗的顯示)，這時(shí)AFLC21的指向矢基本上處于第三方向21C。
更確切地說，當(dāng)LC分子處于第一或第二方向21A或21B時(shí)，由于AFLC21的雙折射作用而使穿過入射側(cè)偏振片23的傳輸軸23A的線性偏振光變成非線性偏振光。該非線性偏振光投射到出射側(cè)的偏振片24上，而且使平行于出射側(cè)偏振片24傳輸軸24A的非線性偏振光分量射出，從而進(jìn)行較亮的顯示。
當(dāng)指向矢處于第三方向21C時(shí)，穿過入射側(cè)偏振片23的線性偏振光幾乎不會(huì)受到AFLC21雙折射作用的影響。而且，穿過入射側(cè)偏振片23的線性偏振光以線性偏振光的形式穿過AFLC21并且大部分被出射側(cè)的偏振片24吸收，從而進(jìn)行較暗的顯示。
當(dāng)AFLC21在視覺上處于中間狀態(tài)時(shí)，便獲得了沿指向矢方向的灰度。
下面將詳細(xì)討論AFLC的細(xì)節(jié)。
AFLC21由液晶組成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的近晶CA++相。在堆積狀態(tài)下，AFLC21具有如圖4所示的排列分子層狀結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)。與已往的鐵電液晶(FLC)分子不同，AFLC21中鄰接的LC分子具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是通過使每層的LC分子偏移一個(gè)錐面的約180度來實(shí)現(xiàn)的。AFLC21具有很強(qiáng)的反鐵電作用(使每層LC分子的排列方向反向的作用)和很強(qiáng)的鐵電作用(使各LC分子易于在鐵電相中與一個(gè)方向平行取向的作用)。應(yīng)注意的是，反鐵電作用是最強(qiáng)的。
把具有表(I)-(III)中所示主要結(jié)構(gòu)的液晶按例如5-50％(重量)的(I)和(II)，其余為(III)的混合比進(jìn)行混合，即可得到AFLC21。
表1
其中RfC1或C2氟代烷基，R1C3-C20直鏈或支鏈烷基，R2、R3、R4分別為氫，C1-C15直鏈或支鏈烷基，C2-C15直鏈或支鏈烯基，或C7-C10直鏈或支鏈芳烷基，X1羧基、醚基或單鍵，X2羧基、醚基、甲氧基或單鍵，X3羧基、甲氧基、醚基或單鍵，X4醚基、羧基或單鍵，
A、B分別為具有取代的6-元環(huán)的基團(tuán)，n0或1，R6取代的C1-C15烷基或烷氧基，R7取代的C1-C15烷基，Q醚基、羧基、尿烷或單鍵，和E苯環(huán)或嘧啶環(huán)。
將AFLC21的層厚(盒縫)設(shè)定得小于AFLC21螺旋結(jié)構(gòu)的一個(gè)螺距(自然螺距)。由此，如圖5中的解釋性示圖所示，將AFLC21密封在雙螺旋結(jié)構(gòu)消失的基片11和12之間?？梢酝ㄟ^將盒縫設(shè)置得大于AFLC21中螺旋結(jié)構(gòu)的一個(gè)間隔并通過由穩(wěn)定取向膜18和19的表面而產(chǎn)生的表面穩(wěn)定效果來取消雙螺旋結(jié)構(gòu)。
圖6是用于解釋在所加電壓作用下LC分子排列狀態(tài)的示意圖。
每個(gè)LC分子都具有分子長軸處于第一排列方向21A和處于第二排列方向21B兩種排列狀態(tài)(如圖3所示)。
如圖6所示，當(dāng)未施加電壓時(shí)，LC分子交替地處于第一和第二排列方向21A和21B。也就是說，第一排列狀態(tài)和第二排列狀態(tài)是層層重復(fù)的。在這種情況下，在每一層中出現(xiàn)自發(fā)極化，但是相鄰層的永久偶極子朝向相反的方向，從而抵消了偶極矩。結(jié)果，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化，由此可建立反鐵電相。經(jīng)空間平均的AFLC21的光軸實(shí)際上與指向矢相重合(如圖3所示，近晶層(由近晶相形成的層)的垂直線方向21C)。
當(dāng)將等于或大于給定值Ec的電壓(飽和電壓)施加到AFLC21上時(shí)，如圖6D和6G所示，LC分子根據(jù)所加電壓的極性處于第一或第二排列狀態(tài)。在這種狀況下，幾乎所有LC分子的永久偶極子都處于形成自發(fā)極化的相同方向，而且AFLC21成為第一或第二鐵電相。
如上所述，AFLC21具有很強(qiáng)的鐵電作用。也就是說LC分子處于第一準(zhǔn)直狀態(tài)或第二排列狀態(tài)的能力很強(qiáng)。當(dāng)施加的正向電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，如圖6B和6C所示，一些處于第二排列狀態(tài)的LC分子根據(jù)所加電壓E的電平變?yōu)榈谝慌帕袪顟B(tài)。當(dāng)施加的電壓E增大時(shí)，排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)目(比例)也隨之增加。因此，隨著所加電壓的增加，AFLC21的指向矢(分子長軸的平均方向)朝著第一排列方向21A不斷變化。
當(dāng)施加小于飽和電壓Ec的負(fù)電壓E時(shí)，如圖6E和6F所示，處于第一排列狀態(tài)的一些LC分子根據(jù)所加電壓E的電平變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)。隨著所加電壓E的增大，排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)目(比例)也隨之增加。因此，隨著所加電壓絕對(duì)值的增加，LC分子指向矢的平均方向也不斷朝著第二排列方向21B變化。
換句話說，如圖7的解釋性視圖所示，當(dāng)向AFLC21施加電壓時(shí)，在短于可見光帶光波長的距離內(nèi)，形成LC分子處于第一排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域和LC分處于第二排列狀態(tài)的多個(gè)微形成LC分子處于第一排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域和LC分處于第二排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域。這些微小區(qū)域的面積或數(shù)目比隨所加電壓而變化。由于每個(gè)微小區(qū)域的尺寸都小于可見光帶內(nèi)的光波長，所以使多個(gè)微小區(qū)域的光學(xué)特性形成光學(xué)平均，從而使多個(gè)微小區(qū)域中的AFLC指向矢的平均方向基本上成為AFLC21的光軸。該光軸隨LC分子排列狀態(tài)的變化而連續(xù)變化，即，隨著從第一排列狀態(tài)變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)的LC分子的比例變化而變化，LC分子狀態(tài)的改變是由于所加電壓發(fā)生變化而引起的。
因此，具有上述結(jié)構(gòu)的AFLC顯示裝置的光學(xué)特性曲線在所加電壓為0伏左右時(shí)具有不平直部分，并隨所加電壓的增加而產(chǎn)生連續(xù)和平滑地變化。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。當(dāng)所加電壓的絕對(duì)值等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，透射率達(dá)到飽和。而且，滯后很小。
圖8表示在用表1所示液晶材料來調(diào)節(jié)I-SA轉(zhuǎn)換溫度為92℃，SA-SC++轉(zhuǎn)換溫度為68℃，自發(fā)極化率為130nc/cm2和錐角為54度的液晶組合物并用這種組合物作為AFLC21時(shí)，透射率和加到LCD裝置上的電壓之間的關(guān)系。
通過在相對(duì)的電極17和13之間施加+-20伏和0.1赫茲的三角波電壓即可獲得圖8所示的曲線。從曲線中可明顯看出，能夠穩(wěn)定地顯示中間灰度。
從例如圖9A-9I所示的顯示表面的放大視圖中可以看出，在這種LCD裝置中的LC分子根據(jù)所加電壓而產(chǎn)生與上述相同的行為。圖9I-9A表示顯示表面的變化，其變化順序是從未施加電壓的狀態(tài)到施加了足夠高的電壓狀態(tài)。
在未施加電壓時(shí)，如圖9I所示，大多數(shù)表面是“黑色”。也就是說，第一排列狀態(tài)下的LCD裝置和第二排列狀態(tài)下的LC分子幾乎是均勻存在的，而且AFLC21的指向矢(LC分子的平均排列方向)大約處于第一排列方向21A和第二排列方向21B之間的中間方向21C。
如圖9I-9B所示，隨著所加電壓的增加，在“黑色”區(qū)域面積減小的同時(shí)，“白色”區(qū)域的面積增大。各“白色”和“黑色”區(qū)域的透射率沒有改變。這意味著，處于第一或第二排列狀態(tài)的“黑色”區(qū)域的LC分子已經(jīng)變成一個(gè)小區(qū)接著一個(gè)小區(qū)的第二或第一排列狀態(tài)。也就是說，在某些小區(qū)中液晶相已經(jīng)變成鐵電相。
如圖9A所示，隨著所加電壓的進(jìn)一步增加，整個(gè)表面幾乎全變成了“白色”，即，AFLC21成為鐵電相，其中大部分LC分子處于第一和第二排列方向中的一個(gè)方向而且大部分LC分子指向同一個(gè)方向如上面所討論的，本實(shí)施例中AFLC21的LC分子根據(jù)所加電壓沿著錐面依次翻轉(zhuǎn)180度后，從第一或第二排列狀態(tài)變成第二或第一排列狀態(tài)。AFLC21的平均排列方向隨所加電壓而連續(xù)改變。透射率也同樣發(fā)生變化。因此，可以進(jìn)行任何灰度的顯示。
下面將說明使具有上述結(jié)構(gòu)的AFLC顯示裝置進(jìn)行灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。
圖10A表示由行驅(qū)動(dòng)器31向與第一行TFTs14相連的門線15施加的門信號(hào)的波形，圖10B表示由列驅(qū)動(dòng)器32向數(shù)據(jù)線16施加的數(shù)據(jù)信號(hào)的波形，而圖10C表示每個(gè)象素中保持的電壓。為了便于理解本發(fā)明，圖10B僅示出了第一行象素的數(shù)據(jù)信號(hào)，而沒有示出其它行的數(shù)據(jù)信號(hào)。
在圖10A-圖10C中，TF表示一幀周期，TS表示第一行象素的選擇周期，TO表示非選擇周期。每個(gè)選擇周期TS例如約為60微秒。
如圖10B所示，根據(jù)顯示灰度把極性相反但絕對(duì)值相同且電壓值為VD和-VD的驅(qū)動(dòng)脈沖(寫脈沖)在兩個(gè)連續(xù)幀的選擇周期TS內(nèi)加到數(shù)據(jù)線16上。也就是說，把一個(gè)為正電壓值+VD而另一個(gè)為負(fù)電壓值-VD的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖分別加在兩個(gè)連續(xù)幀的選擇周期TS內(nèi)。
相對(duì)于與加到共用電極17上的電壓具有相同電壓值的參考電壓Vo，驅(qū)動(dòng)脈沖的極性和電壓值與數(shù)據(jù)信號(hào)的極性和電壓值相同。
將寫電壓VD設(shè)定得稍稍低于使透射率飽和的飽和電壓EC，并將其控制在Vo-Vmax的范圍內(nèi)。
當(dāng)用具有圖10A和圖10B所示波形的門信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)AFLC裝置時(shí)，寫電壓VD通過TFTs14加到象素電極13上，TFTs14在每個(gè)選擇周期TS中由門信號(hào)接通。
如圖10C所示，當(dāng)使門信號(hào)截止和使時(shí)限變?yōu)榉沁x擇周期TO時(shí)，相關(guān)的TFTs14將斷開并將寫電壓VD保持在由相關(guān)象素電極13、共用電極17和兩電極之間的AFLC21形成的電容(象素電容)中。因此，如圖10C所示，將象素的透射率保持在與非選擇區(qū)TO中象素電容所具備的電壓相對(duì)應(yīng)的值。
按照本實(shí)施例，在LCD裝置中所加電壓v.s.的光學(xué)特性曲線沒有具體的閾值但與寫電壓VD的絕對(duì)值相對(duì)的透射率幾乎可以精確確定。因此，通過用改變寫電壓VD的絕對(duì)值的方式來控制透射率可以實(shí)現(xiàn)清晰的灰度顯示。
圖11表示當(dāng)用圖10A和10B所示TS＝60微秒的驅(qū)動(dòng)脈沖波形驅(qū)動(dòng)具有圖8所示光學(xué)特性的LCD裝置時(shí)，所加電壓VD和透射率之間的關(guān)系。從該曲線中可以看出，該驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓VD和根據(jù)寫電壓VD精確確定顯示灰度來不斷改變透射率，由此確保灰度顯示。
按照這種驅(qū)動(dòng)方法，可將適合單一象素?cái)?shù)據(jù)的電壓+VD和-VD施加到兩個(gè)連續(xù)幀中的AFLC上。因此，既使是相對(duì)于所加正向電壓的光學(xué)特性與相對(duì)于所加負(fù)向電壓的光學(xué)特性有所不同，也能觀測(cè)這些光學(xué)特性的平均特性。既使是相對(duì)于正向和負(fù)向電壓的光學(xué)特性彼此不同，也可形成清晰的灰度顯示。
當(dāng)向兩個(gè)連續(xù)幀中的AFLC21施加適合于單個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)的寫電壓+VD和-VD時(shí)，可防止DC電壓分量集中地加到AFLC21上。這樣就不會(huì)出現(xiàn)顯示過度(既使是不再向AFLC21施加電壓，也仍然保持顯示圖象)或AFLC退化的現(xiàn)象。第二實(shí)施例下面將說明按照本發(fā)明第二實(shí)施例所述的AFLC顯示裝置。
本實(shí)施例中AFLC顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)與圖1-3中所示第一實(shí)施例的AFLC顯示裝置大體上相同。
本實(shí)施例中的AFLC21由液晶構(gòu)成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。如圖4所示，堆積狀態(tài)下的AFLC21包含排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)。將AFLC21密封在已不存在由分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間(圖5所示的狀態(tài))。這一點(diǎn)與第一實(shí)施例中的AFLC基本相同。
應(yīng)該注意到，本實(shí)施例中AFLC21的特征在于，相鄰近晶層的LC分子間的相互作用非常弱。如圖4所示，由于這種很弱的相互作用，當(dāng)電場(chǎng)E加到AFLC21上時(shí)，由于永久偶極子和電場(chǎng)之間的相互作用，使AFLC21的分子開始沿由近晶層中的LC分子跟蹤的假想錐面運(yùn)動(dòng)，并呈電性不穩(wěn)定的鐵電相。也就是說，該AFLC成為反鐵電相和鐵電相的相移先導(dǎo)，其中LC分子的取向隨外部電場(chǎng)而不斷變化。
換句話說，反鐵電相和鐵電相的相移先導(dǎo)是指這樣一種現(xiàn)象，即，當(dāng)把電場(chǎng)加到反鐵電相的AFLC上時(shí)，在永久偶極子和電場(chǎng)的相互作用下，LC分子在螺旋形錐面上連續(xù)運(yùn)動(dòng)。正如從LC分子的行為狀態(tài)中可以看出的那樣，這種現(xiàn)象是LC分子在所加電壓作用下相對(duì)于基片發(fā)生傾斜變化，而且可以認(rèn)為傾斜角是如圖12中所示的初始傾斜角。
通過把以四氫化
鍵作為LC分子的主要結(jié)構(gòu)且兩側(cè)具有氧原子和氟原子的四氫化
體系的AFLC組合物與在分子兩側(cè)端處的取代基上具有氧原子和氟原子的液晶組合物或類似的液晶組合物相混合便能夠得到這種ALFC。
例如，通過將表2中所示的液晶組合物(I)和(II)分別以60％(重量)和40％(重量)的混合比進(jìn)行混合即可得到AFLC21。
這些液晶組合物包括具有負(fù)極性的氧原子和氟原子，在每個(gè)分子的端部取代基上夾有不對(duì)稱的碳原子。所以，在相鄰近晶層之間的分子存在相互作用。當(dāng)施加外部電場(chǎng)時(shí)，由于相移先導(dǎo)的作用而使LC分子開始沿錐面運(yùn)動(dòng)并隨外部電壓連續(xù)變化。當(dāng)外部電壓變得足夠大時(shí)，LC分子將重新排布成完整的鐵電相。該AFLC具有較小的滯后并具有連續(xù)的中間灰度，其中的滯后量用使反鐵電相變?yōu)殍F電相的電壓和使鐵電相變?yōu)榉磋F電相的電壓之間的差值表示。
下面將用分子的排列模式來說明LC分子相對(duì)于所加電壓的狀態(tài)。當(dāng)未施加電壓時(shí)，如圖13A所示，LC分子交替處于第一和第二排列方向21A和21B。在這種狀態(tài)下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是由于相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向，所以消除了偶極矩。因此，從整體的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化，由此建立了反鐵電相。AFLC的空間平均光軸指向近晶層的垂直線方向，該方向是LC分子的平均排列方向。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，處于第一或第二排列狀態(tài)的LC分子沿錐面運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜)并指向第二排列方向21B或第一排列方向21A從而變成第二或第一排列狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，相鄰層的永久偶極子均指向相同的方向，并產(chǎn)生自發(fā)極化，同時(shí)使AFLC21變成第一或第二鐵電相。
當(dāng)在垂直于基片11和12的主表面上施加小于飽和電壓Ec的正向電場(chǎng)E時(shí)，因電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的力作用在其分子長軸指向第二排列方向21B的LC分子上，并使LC分子沿錐面移動(dòng)預(yù)定的量(預(yù)定角度)。移動(dòng)量(移動(dòng)角度)與所加電壓的值相對(duì)應(yīng)。因?yàn)橛勺园l(fā)極化作用產(chǎn)生的力較大，所以分子長軸指向第一排列方向21A的LC分子并不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)向處于圖13A中實(shí)線所示排列狀態(tài)和AFLC21施加小于飽和電壓Ec的正向電壓E時(shí)，一些分子表現(xiàn)為圖13B中虛線所示的傾斜狀。每個(gè)分子的傾斜角與所加電場(chǎng)的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。
當(dāng)在AFLC21上施加絕對(duì)值小于飽和電壓Ec的負(fù)向電壓E時(shí)，由電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的力作用在分子長軸指向第一排列方向21A的LC分子上，并使LC分子沿錐面移動(dòng)預(yù)定的量(預(yù)定角度)。移動(dòng)量(移動(dòng)角度)與所加電壓的值相對(duì)應(yīng)。已經(jīng)處于第二排列方向21B的LC分子并不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)向處于圖13A中實(shí)線所示排列狀態(tài)的AFLC21施加電壓-E時(shí)，一些分子表現(xiàn)為如圖13D中虛線所示的傾斜狀。每個(gè)分子的傾斜角與所加電場(chǎng)的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。
從以上說明中可明顯看出，該實(shí)施例中AFLC21的分子隨著所加電壓沿錐面轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，通過控制所加電壓，就可以不斷改變LC分子或指向矢的平均排列方向。這樣，AFLC的光軸也能在第一排列方向21A和第三排列方向21C之間以及第二排列方向21B和第三排列方向21C之間連續(xù)變化。
因此，如圖14所示，通過在電極13和17之間施加約0.1赫茲這樣頻率很低的三角波電壓便可得到該實(shí)施例的AFLC顯示裝置，這種顯示裝置的光學(xué)特性曲線在所加電壓為零伏附近處具有不平的區(qū)域，其隨所加電壓絕對(duì)值的增加而連續(xù)變化，而且沒有閾值。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。當(dāng)所加電壓的絕對(duì)值等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，透射率基本上達(dá)到飽和。而且，滯后很小。實(shí)際上可以采用上述驅(qū)動(dòng)方法借助圖10A和10B所示的驅(qū)動(dòng)波形來驅(qū)動(dòng)該實(shí)施例的AFLC顯示裝置。圖15表示在將選擇周期TS設(shè)定為60微秒且用圖10A和10B中所示的驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)采用具有上述光學(xué)特性且I-SA轉(zhuǎn)換溫度為71℃，SA-SC++轉(zhuǎn)換溫度為57℃，自發(fā)極化率為176nc/cm2和錐角為63度的AFLC作為AFLC21的LCD裝置時(shí)透射率和所加電壓之間的關(guān)系。
從該曲線中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓VD來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓VD來精確確定顯示灰度。這樣，通過控制寫電壓VD就可確?；叶蕊@示。第三實(shí)施例下面將說明按照本發(fā)明第三實(shí)施例所述的AFLC顯示裝置。
該實(shí)施例中AFLC顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)大體上與圖1-3中所示第一實(shí)施例中AFLC顯示裝置的結(jié)構(gòu)相同。
該實(shí)施例中的AFLC21由液晶組成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。在堆積狀態(tài)下，AFLC21具有如圖4所示的排列分子層狀結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)。AFLC21是以這樣的狀態(tài)密封在基片11和12之間的，即，由分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)已經(jīng)不存在(圖5中所示的狀態(tài))。這些基本上與第一實(shí)施例中的AFLC相同。
ALFC21的特征在于，它的分子是繞分子長軸的旋轉(zhuǎn)力較強(qiáng)的分子，但是在施加電場(chǎng)時(shí)，其繞分子長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)受到電場(chǎng)的抑制，因此，使LC分子離開錐面并在垂直于電場(chǎng)的方向上(在圖12中的Y-Z平面中)產(chǎn)生傾斜。
下面將用圖16A-16E所示的模式說明LC分子相對(duì)于所加電壓的行為狀態(tài)。當(dāng)未加壓時(shí)，如圖16A所示，反鐵電作用(趨向于保持反鐵電相分子排列的作用)使LC分子交替指向第一和第二排列方向21A和21B。在這種狀態(tài)下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是由于相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向，所以消除了偶極矩。因此，從整體的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化，由此建立了反鐵電相。AFLC21的空間平均光軸實(shí)際上平行于近晶層的垂直線方向，該方向是LC分子的平均排列方向。
在這種情況下，盡管LC分子受到反鐵電相作用的限制，但是LC分子仍然繞它們的長軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)在垂直于底襯11和12主表面的方向上施加小于飽和電壓Ec的正向電壓時(shí)，LC分子繞其長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)受所加電壓的電平抑制并產(chǎn)生極化。極化與電場(chǎng)之間的相互作用使LC分子離開錐面在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生如圖16B中虛線所示的傾斜。
這時(shí)，處于第二排列方向21B的LC分子的傾斜角較大而處于第一排列方向21A的LC分子的傾斜角較小。然而，平均傾斜角大體上與所加電壓相對(duì)應(yīng)。
當(dāng)向AFLC21施加負(fù)電壓E時(shí)，分子在如圖16C中虛線所示的相反方向發(fā)生傾斜，這時(shí)，處于第一排列方向21A的LC分子的傾斜角較大而處于第二取向方向21B的LC分子的傾斜角較小。然而，平均傾斜角大體上與所加電壓相對(duì)應(yīng)。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，如圖16C和16E所示，LC分子在所加電壓的影響下指向從第一或第二排列方向21A或21B傾斜預(yù)定角度的方向。在這種情況下，相鄰近晶層的永久偶極子都指向相同的方向，并產(chǎn)生自發(fā)極化，從而建立起第一或第二鐵電相。在這種狀態(tài)下，LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)明顯受到所加電場(chǎng)的抑制，因此出現(xiàn)了較大程度的極化。
從以上描述可明顯看出，由于本實(shí)施例的AFLC21的分子轉(zhuǎn)動(dòng)受到所加電壓E的抑制，所以使LC分子在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜。因此，通過控制所加電壓，可以使指向矢在反鐵電相和鐵電相之間的中間狀態(tài)中不斷變化。這樣，可以使AFLC21的平均光軸基本上在第一排列方向21A和第二排列方向21B之間不斷變化。透射率基本上以同樣的方式相對(duì)于所施加的具有不同極性但具有相同絕對(duì)值的電壓發(fā)生變化。
因而，通過在電極13和17之間施加極低頻率的三角波電壓而獲得的本實(shí)施例中AFLC顯示裝置的光學(xué)特性曲線在所加電壓為零伏左右時(shí)具有不平的區(qū)域，其隨著所加電壓絕對(duì)值的增加而連續(xù)平滑地變化，且沒有閾值。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。當(dāng)所加電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，透射率基本上達(dá)到飽和。然而，當(dāng)施加的電壓增加時(shí)，由于LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受電場(chǎng)的抑制，所以排列狀態(tài)稍有改變且透射率稍有增加。而且滯后很小。
具有這種光學(xué)特性曲線的LCD裝置，可以根據(jù)所加電壓幾乎很準(zhǔn)確地確定顯示灰度，特別是可以得到任何灰度的顯示。因此，如上所述，通過使用有源矩陣型LCD裝置并將所加電壓基本保持在與每個(gè)象素非選擇周期中的顯示灰度相應(yīng)的特定值上就能獲得任何灰度的顯示。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法作為使具有上述結(jié)構(gòu)的LCD裝置完成灰度顯示的實(shí)際驅(qū)動(dòng)方法。
圖17表示在將選擇周期TS設(shè)定為60微秒且用圖10A和10B中所示的驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)采用具有上述特性且I-SA轉(zhuǎn)換溫度為68℃，SA-SCA++轉(zhuǎn)換溫度為54℃，自發(fā)極化率為132nc/cm2和錐角為60.8度的AFLC作為AFLC21的LCD裝置時(shí)透射率和所加電壓之間的關(guān)系。
從該曲線中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓VD來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓VD來具體確定顯示灰度。這樣，就可確?；叶蕊@示。第四實(shí)施例以上根據(jù)具有中間排列狀態(tài)的AFLC顯示裝置解釋了第一至第三實(shí)施例，所述中間排列狀態(tài)是通過(1)使處于第一或第二排列狀態(tài)的一些LC分子變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)，(2)在相移先導(dǎo)作用下LC分子沿錐面的行為狀態(tài)，或(3)在所加電壓的作用下LC分子離開錐面并沿垂直于電場(chǎng)的方向傾斜這三種情況形成的。
還有一種AFLC裝置，這種裝置是通過把出現(xiàn)的不止一種現(xiàn)象結(jié)合起來提供一種中間排列狀態(tài)。
下面將討論一種通過將(1)使處于第一或第二排列狀態(tài)的一些LC分子變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)，(2)在相移先導(dǎo)作用下LC分子沿錐面的行為狀態(tài)這兩種情況相結(jié)合得到的AFLC和使用這種AFLC的LCD裝置。
本實(shí)施例所述LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3中所示的實(shí)施例相同。
本實(shí)施例的AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，這種組合物具有能保持反鐵電相的較弱反鐵電作用和與鐵電相中類似的較強(qiáng)鐵電作用。
具有這種特性的AFLC21可通過將表3中(I)-(III)所示液晶主要結(jié)構(gòu)按20％(重量)的(I)、40％(重量)的(II)和40％(重量)的(III)這樣的混合比進(jìn)行混合而獲得。
這種AFLC21具有30度的錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相，在堆積狀態(tài)下，AFLC21具有已排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)。
表3
如果用這種液晶作為AFLC21，那么在未施加電壓時(shí)，LC分子交替指向如圖18A所示的第一和第二排列方向21A和21B。在這種狀態(tài)下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向。因此，消除了偶極矩，所以，從整體的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化且由此建立了反鐵電相。AFLC21的空間平均光軸指向LC分子的平均排列方向，即，由近晶相形成的層狀結(jié)構(gòu)的垂直線方向，該方向是基本上與指向矢一致的指向矢方向。
如上所述，本實(shí)施例的AFLC21具有很強(qiáng)的鐵電作用。也就是說，LC分子通常處于平行狀態(tài)。因此，如圖8所示，當(dāng)加到AFLC上的正向電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，受所加電壓E的電平影響，使一些處于第二排列狀態(tài)的LC分子變?yōu)榈谝慌帕袪顟B(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓E的增大而增加。
LC分子的永久偶極子與電場(chǎng)相互作用使處于第二排列狀態(tài)的LC分子沿圖18B和18C中虛線所示的錐面傾斜預(yù)定量(預(yù)定角度)。傾斜角與所加電壓的值相對(duì)應(yīng)。由于自發(fā)極化所產(chǎn)生的較強(qiáng)作用而使已處于第一排列方向21A的LC分子不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。
隨著所加正向電壓E的增大，處于第一排列狀態(tài)的LC分子的數(shù)量增加。同時(shí)，處于第二排列狀態(tài)的LC分子的傾斜角變大。因此，隨著所加電壓的增加，AFLC21的指向矢從近晶層的垂直線方向21C朝著第一排列方向不斷發(fā)生變化。
當(dāng)向AFLC21施加小于飽和電壓Ec的負(fù)電壓E時(shí)，如圖18E和18F所示，處于第一排列狀態(tài)的一些LC分子受所加電壓E的電平影響變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)。
處于第一排列狀態(tài)的LC分子在所加電壓的作用下沿錐面朝著第二排列方向21B傾斜。然而，由于與自發(fā)極化之間形成較強(qiáng)的作用而使已經(jīng)處于第一排列方向21A的LC分子不再產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。
隨著所加負(fù)電壓E的增加，處于第二排列狀態(tài)的LC分子的比例和處于第一排列狀態(tài)的LC分子的傾斜度都增加。因此，隨著所加負(fù)電壓E的增加，AFLC21的指向矢朝著第二排列方向21B不斷變化。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓E等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，如圖18D和18G所示，受所加電壓E的極性影響，LC分子或者處于第一排列狀態(tài)或者處于第二排列狀態(tài)。在這種情況下，相鄰近晶層的永久偶極子指向相同的方向，并產(chǎn)生自發(fā)極化，從而建立起第一或第二鐵電相。
如圖7所示，上述現(xiàn)象使本實(shí)施例的AFLC在比可見光帶中的光波長短的距離內(nèi)形成多個(gè)其中LC分子處于第一排列狀態(tài)的微小區(qū)域，和其中LC分子處于第二排列狀態(tài)和多個(gè)微小區(qū)域。這些區(qū)域的面積或其數(shù)量比隨所加電壓而變化。每個(gè)區(qū)域中AFLC21的指向矢均隨所加電壓而傾斜。
由于每個(gè)區(qū)域的尺寸小于可見光帶中的光波長，所以這些區(qū)域的光學(xué)特性趨于平均，因而AFLC21的指向矢的平均方向基本是AFLC21的光軸方向。該光軸在第一排列方向和第二排列方向之間隨著LC分子的不同排列而改變，LC分子取向的變化是因所加電壓變化引起的。
因此，使用本實(shí)施例的AFLC裝置即可實(shí)現(xiàn)灰度顯示。
圖19表示當(dāng)用0.1赫茲的三角波電壓驅(qū)動(dòng)作為AFLC21的AFLC顯示裝置時(shí)透射率的變化情況，其中AFLC顯示裝置使用了液晶組合物，該液晶組合物是用表3所示液晶組合物調(diào)整的。從圖20A-20I所示AFLC顯示裝置的顯示表面的角度看，上述分子的行為狀態(tài)也出現(xiàn)在本實(shí)施例的AFLC21中。
圖20A-2I表示從不施加電壓到施加足夠高的電壓的過程中顯示表面的變化。
如圖20I所示，當(dāng)不施加電壓時(shí)，大部分表面是“黑色”的，或處于屏蔽狀態(tài)，僅存在極少點(diǎn)綴式的“白色”或透光區(qū)。
如圖20I-20G所示，當(dāng)所加電壓逐漸增加時(shí)，雖然“黑色”區(qū)域和“白色”區(qū)域的面積幾乎不變，但是整個(gè)面積變得較亮。這表明，“黑色”區(qū)域中的LC分子沿錐面移動(dòng)并在所加電壓的作用下改變它的排列狀態(tài)。
如圖20C-20G所示，隨著所加電壓的進(jìn)一步增大，“白色”區(qū)域的面積增加而“黑色”區(qū)域的面積減小。這表明，“黑色”區(qū)域的LC分子(假設(shè)處于第二排列狀態(tài))已經(jīng)一個(gè)小區(qū)接著一個(gè)小區(qū)地變成第一排列狀態(tài)。也就是說，在某些小區(qū)內(nèi)的液晶相已經(jīng)變?yōu)殍F電相。此外，這表明，在所加電壓的作用下“黑色”區(qū)域中的LC分子沿錐面運(yùn)動(dòng)。
如圖20C-20A所示，隨著所加電壓的進(jìn)一步增大，“白色”區(qū)域的面積增加而“黑色”區(qū)域的面積減小。在該階段，“黑色”區(qū)域中的透射率幾乎不變。這表明，LC分子的排列狀態(tài)在微小區(qū)域的單元內(nèi)集中改變。
如上所述，按照本實(shí)施例的LCD裝置，通過控制所加電壓完成對(duì)(1)處于第一或第二排列狀態(tài)的一些LC分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)和(2)在相移先質(zhì)的作用下LC分子沿錐面的行為狀態(tài)這兩種情況的組合控制即可獲得中間排列狀態(tài)。
圖10A和10B中所示的驅(qū)動(dòng)方法也可用來驅(qū)動(dòng)該LCD裝置。第五實(shí)施例下面將說明按照第五實(shí)施例所述的AFLC和使用該AFLC的AFLC顯示裝置，其中所述的AFLC通過(1)使處于第一或第二排列狀態(tài)的一些LC分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)(3)根據(jù)所加電壓使LC分子離開錐面并向與電場(chǎng)垂直的方向傾斜這兩種狀態(tài)形成中間排列狀態(tài)。
本實(shí)施例所述LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3中所示實(shí)施例相同。
下面將描述本實(shí)施例的AFLC21。
這種AFLC21由例如液晶構(gòu)成，所述液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。如圖4所示，AFLC21包含排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和堆積狀態(tài)的雙螺旋結(jié)構(gòu)。如圖5所示，將AFLC21密封在雙螺旋結(jié)構(gòu)消失的基片11和12之間。這一點(diǎn)與第一至第四實(shí)施例中的AFLC基本相同。
本實(shí)施例的AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，該組合物具有較弱的能保持反鐵電相的反鐵電作用和與鐵電相中相類似的較強(qiáng)鐵電作用。也就是說，AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，這種組合物具有很強(qiáng)的使各分子通常處于平行方向的傾向。此外，液晶材料分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)力很強(qiáng)。
如果用這種類型的液晶作為AFLC21，那么如圖21A所示，當(dāng)不施加電壓時(shí)，分子交替指向第一和第二排列方向21A和21B。這種情況下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向。因此，消除了偶極矩，所以，從整體的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化且由此建立了反鐵電相。AFLC21的空間平均光軸指向近晶層(具有近晶相的層)的垂直線方向或LC分子的平均排列方向。
在這種狀態(tài)下，雖然LC分子受到反鐵電作用的影響，但分子仍繞它們的長軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，本實(shí)施例的AFLC21具有很強(qiáng)的鐵電作用。也就是說，使相鄰層的LC分子處于平行狀態(tài)的作用很強(qiáng)。因此，如圖21所示，當(dāng)加到AFLC21上的正向電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，受所加電壓的影響，一些處于第二排列狀態(tài)的LC分子變?yōu)榈谝慌帕袪顟B(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓E的增大而增加。
所加電壓抑制了LC分子繞其長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且導(dǎo)致出現(xiàn)自發(fā)極化。如圖21B中虛線所示，自發(fā)極化與電場(chǎng)的相互作用使LC分子離開錐面，并在與電場(chǎng)垂直的平面(圖12中的Y-Z平面)上產(chǎn)生朝向第一排列方向21A的傾斜。傾斜角隨所加電壓E的增大而增加。
當(dāng)所加電壓增大時(shí)，在因所加電壓增大而使處于第一排列狀態(tài)的LC分子增加和因抑制轉(zhuǎn)動(dòng)而使LC分子的傾斜度增加這兩種狀態(tài)的聯(lián)合作用下，AFLC21的指向矢朝著第一排列方向21A不斷變化。
如圖21C所示，當(dāng)加到AFLC21上的正向電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，幾乎所有LC分子都變成第一排列狀態(tài)。由于抑制轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的傾斜效果，使各LC分子都處于與第一排列方向21A傾斜預(yù)定角度的方向上。在這種情況下，相鄰層的永久偶極子朝向相同的方向，并出現(xiàn)自發(fā)極化，從而建立了第二鐵電相。在這種狀態(tài)下，LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受到所加電場(chǎng)相當(dāng)大的抑制，因而形成較大程度的極化。
如圖21D所示，當(dāng)加到AFLC21上的負(fù)電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，一些處于第一排列狀態(tài)的LC分子受所加電壓E的電平影響變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓的增大而增加。
在所加電壓的作用下抑制了LC分子繞其長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且導(dǎo)致出現(xiàn)自發(fā)極化。如圖21D中虛線所示，自發(fā)極化與電場(chǎng)的相互作用使LC分子在與電場(chǎng)垂直的方向上產(chǎn)生傾斜。
當(dāng)所加電壓增大時(shí)，在因所加負(fù)電壓增大而使處于第二排列狀態(tài)的LC分子增加和因抑制轉(zhuǎn)動(dòng)而使LC分子的傾斜度增加這兩種狀態(tài)的聯(lián)合作用下，AFLC21的指向矢朝著第二排列方向21B不斷變化。
如圖21E所示，當(dāng)加到AFLC21上的負(fù)向電壓E等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，LC分子都變成第二排列狀態(tài)。由于因抑制轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的傾斜效果，使各LC分子都處于與第二排列方向21B傾斜預(yù)定角度的方向上。在這種情況下，相鄰層的永久偶極子朝向相同的方向，并出現(xiàn)自發(fā)極化，從而建立了第二鐵電相。在這種狀態(tài)下，LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受所加電場(chǎng)相當(dāng)大的抑制，因而形成較大程度的極化。
由于本實(shí)施例中處于第一或第二排列狀態(tài)的一些AFLC分子在所加電壓的影響下變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)，所以在比可見光帶中的光波長短的距離內(nèi)LC分子的平均排列也隨之改變。也就是說，如圖7的實(shí)施例所示，在比可見光帶中的光波長短的距離內(nèi)形成LC分子處于第一排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域和LC分子處于第二排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域。這些小區(qū)域的面積和數(shù)量比例以及在各小區(qū)域中LC分子的傾斜角隨所加電壓而變化。
由于每個(gè)微小區(qū)域的尺寸都小于可見光帶內(nèi)的光波長，所以這些微小區(qū)域的光學(xué)特性是光學(xué)平均的。從而AFLC21的光軸隨LC分子排列變化而連續(xù)變化，或隨著從第一排列狀態(tài)變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)的LC分子的比例的變化而變化，LC分子排列狀態(tài)的改變是由于所加電壓發(fā)生變化而引起的。
因此，如圖22所示，通過在采用本實(shí)施例的AFLC的LCD裝置中的電極13和17之間施加約0.1赫茲的極低頻三角波電壓而獲得的光學(xué)特性曲線在所加電壓為0伏左右時(shí)具有不平直部分，而且，透射率隨所加電壓的變化而不斷改變，并且沒有閾值。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。當(dāng)所加電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，幾乎所有LC分子都指向第一排列狀態(tài)或是第二排列狀態(tài)而且透射率基本上達(dá)到飽和。由于抑制了LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致LC分子發(fā)生傾斜，所以使排列狀態(tài)隨所加電壓的增加而出現(xiàn)輕微的改變。這使得透射率稍有增加。而且滯后很小。
具有這種光學(xué)特性曲線的LCD裝置，可以根據(jù)所加電壓準(zhǔn)確地確定顯示灰度，特別是可以得到任何灰度的顯示。因此，如上所述，通過使用有源矩陣型LCD裝置并將所加電壓基本保持在與每個(gè)象素非選擇周期中的顯示灰度相應(yīng)的特定值上就能獲得任何灰度的顯示。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法來驅(qū)動(dòng)本實(shí)施例的AFLC顯示裝置。
圖23表示在按圖3所示狀態(tài)設(shè)定排列處理的方向和偏振片透射軸的方向且把選擇周期設(shè)定為60微秒的情況下，用圖10A和10B中所示的驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)采用具有上述特性且I-SA轉(zhuǎn)換溫度為71℃，SA-SC++轉(zhuǎn)換溫度為57℃，，自發(fā)極化率為176nc/cm2的AFLC作為AFLC21的LCD裝置時(shí)透射率和所加電壓之間的關(guān)系。
從圖23中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓來具體確定顯示灰度。這樣，就可確?；叶蕊@示。第六實(shí)施例下面將說第六實(shí)施例的AFLC和采用這種AFLC的AFLC顯示裝置，這種AFLC通過(2)在相移先導(dǎo)作用下LC分子沿錐面的行為狀態(tài)，或(3)在所加電壓的作用下LC分子離開錐面并沿垂直于電場(chǎng)的方向傾斜這兩種狀態(tài)形成中間排列狀態(tài)。
本實(shí)施例中LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3所示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。
這種AFLC21由例如液晶構(gòu)成，所述液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角并且具有按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。如圖4所示，AFLC21包含排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和堆積狀態(tài)的雙螺旋結(jié)構(gòu)。如圖5所示，將AFLC21密封在雙螺旋結(jié)構(gòu)消失的基片11和12之間。這些點(diǎn)與第一至第五實(shí)施例中的AFLC基本相同。
本實(shí)施例的AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，這種液晶組合物具有例如強(qiáng)反鐵電作用和弱鐵電作用等特性。也就是說，這種液晶具有比較弱的使各分子處于平行狀態(tài)的傾向。此外，液晶材料分子的自由旋轉(zhuǎn)力很強(qiáng)。
當(dāng)用這種類型的AFLC作為AFLC21時(shí)，如圖24A所示，在未施加電壓的情況下，LC分子交替地指向第一和第二排列方向21A和21B。在這種狀態(tài)下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向。由此消除了偶極矩，因此，從整體上看，并不存在自發(fā)極化，而且還建立了反鐵電相。AFLC21的空間平均光軸指向LC分子的平均排列方向或近晶層的垂直線方向，該方向是指向矢的方向。
如上所述，本實(shí)施例中的AFLC具有很強(qiáng)的鐵電作用。也就是說，LC分子通常層層交替地處于第一排列方向21A和第二排列方向21B。因此，當(dāng)加到AFLC21上的電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，如圖24B或25C所示，各LC分子在錐面上所作的相應(yīng)于所加電壓的運(yùn)動(dòng)(相移先導(dǎo))和對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的抑制使處于第一排列狀態(tài)下的LC分子和處于第二排列狀態(tài)下的LC分子在保持層與層之間呈順序反向排列狀態(tài)的同時(shí)還發(fā)生傾斜度變化。因此，AFLC21中指向矢的方向在第一和第二排列方向之間不斷變化。
利用第一到第五中每個(gè)實(shí)施例的中間排列狀態(tài)可以顯示中間灰度。第七實(shí)施例下面將說明一種采用AFLC的AFLC顯示裝置，其中的AFLC通過把(1)使處于第一或第二排列狀態(tài)的一些LC分子轉(zhuǎn)換成第二或第一排列狀態(tài)，(2)在相移先導(dǎo)作用下LC分子沿錐面的行為狀態(tài)，和(3)LC分子根據(jù)所加電壓離開錐面并在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜這些狀態(tài)結(jié)合起來形成一種中間排列狀態(tài)。
本實(shí)施例所述的LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3所示實(shí)施例相同。
本實(shí)施例中的AFLC21由例如液晶組成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角和按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。如圖4所示，AFLC21具有堆積狀的已排列分子層狀結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)。如圖5所示，AFLC21密封在已不存在雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間的。這些基本上與第一至第五實(shí)施例中的AFLC相同。
本實(shí)施例的AFLC21具有能保持反鐵電相的較弱反鐵電作用和與在鐵電相中相似的較強(qiáng)鐵電作用。AFLC21還具有很強(qiáng)的繞分子長軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力。
通過將具有表4中(I)所示主要組合物的液晶和具有表4中(II)所示主要組合物的液晶分別以60％(重量)和40％(重量)的混合比進(jìn)行混合即可得到具有這種特性的AFLC21。該AFLC21的錐面角大約為30度。
表4
根據(jù)具有上述組合物的液晶，隨著所加電壓的變化，一些處于第一或第二排列狀態(tài)的LC分子變?yōu)榈诙虻谝慌帕袪顟B(tài)，處于第一或第二排列狀態(tài)的LC分子借助相移先導(dǎo)沿錐面運(yùn)動(dòng)，而且由于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受到抑制，從而可使LC分子在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜。因此，AFLC21的指向矢方向隨所加電壓而變化。
下面將參照?qǐng)D25所示模式，討論該AFLC中LC分子的排列狀態(tài)隨所加電壓變化的情況。
當(dāng)未施加電壓時(shí)，如圖25A所示，LC分子交替地處于第一和第二排列方向21A和21B。也就是說，第一排列狀態(tài)和第二排列狀態(tài)是層層重復(fù)的。在這種狀態(tài)下，在每一層上都出現(xiàn)自發(fā)極化，但是由于相鄰層上的永久偶極子朝向相反的方向，所以消除了偶極矩。因此，從整體的觀點(diǎn)看，并不存在自發(fā)極化，由此建立了反鐵電相。AFLC21的空間平均光軸處于LC分子的平均排列方向上，即，近晶層的垂直線方向或指向矢的方向上。
在這種情況下，盡管LC分子受到反鐵電作用的抑制但仍繞其長軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)施例的AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，這種液晶組合物具有例如與在鐵電相中相似的較強(qiáng)鐵電作用的特性。也就是說，AFLC21由液晶組合物構(gòu)成，該液晶組合物具有使各分子通常處于平行狀態(tài)的較強(qiáng)趨勢(shì)。
當(dāng)加到AFLC21上的正電壓E小于飽和電壓Ec時(shí)，如圖25B和25C所示，處于第二排列狀態(tài)的一些LC分子根據(jù)所加電壓E的電平變?yōu)榈谝慌帕袪顟B(tài)。隨著所加電壓E的增大，排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)目(比例)也隨著電壓E的增大而增加。
本實(shí)施例的AFLC21的反鐵電作用較弱。也就是說，用于保持反鐵電相中排列狀態(tài)的作用較弱。因此，當(dāng)在AFLC21上施中正電壓E時(shí)，處于第二排列狀態(tài)的LC分子在電場(chǎng)E和永久偶極子的作用下移動(dòng)(傾斜)預(yù)定的量(預(yù)定的角度)。由于自發(fā)極化產(chǎn)生的較大作用而使已經(jīng)處于第一排列方向的LC分子不再運(yùn)動(dòng)。
此外，LC分子繞長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)受到所加電壓的抑制，從而產(chǎn)生自發(fā)極化。自發(fā)極化與電場(chǎng)E之間的相互作用使LC分子在垂直于電場(chǎng)的平面上出現(xiàn)傾斜。該行為是LC分子離開錐面的運(yùn)動(dòng)。
如圖25B和25C中的虛線所示，由于上述現(xiàn)象的聯(lián)合作用，LC分子從未加電場(chǎng)時(shí)所處的第一排列方向21A或第二排列方向21B的排列狀態(tài)偏移。通過由電場(chǎng)引起的LC分子在錐面上的運(yùn)動(dòng)和因抑制轉(zhuǎn)動(dòng)引起的LC離開錐面的運(yùn)動(dòng)這兩種運(yùn)動(dòng)的總效果可確定處于第二排列狀態(tài)下的LC分子的傾斜角δ2，而通過抑制轉(zhuǎn)動(dòng)的程度可確定處于第一排列狀態(tài)下的LC分子的傾角δ1。傾角δ1和δ2隨所加電場(chǎng)E的強(qiáng)度而變化。
當(dāng)所加電壓增加時(shí)，在處于第一排列狀態(tài)的LC分子隨所加正向電壓E的增大而增加和各LC分子的傾斜度增大這兩種情況的聯(lián)合作用下，AFLC21從與近晶層垂直的方向朝第一排列方向21A不斷變化。
當(dāng)施加小于飽和電壓Ec的負(fù)向電壓E時(shí)，如圖25E和25F所示，一些處于第一排列狀態(tài)的LC分子在所加電壓E的電平作用下變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生變化的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓E的增大而增加。
在所加電壓E的作用下，LC分子借助相移先導(dǎo)沿錐面朝第二排列方向21B運(yùn)動(dòng)。然而，由于較大的自發(fā)極化作用，使已經(jīng)處于第二排列方向21B的LC分子并不運(yùn)動(dòng)。
此外，在所加電壓E的電平作用下，LC分子繞長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)受到抑制，從而引發(fā)自發(fā)極化。自發(fā)極化與電場(chǎng)的相互作用使LC分子在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜。
例如，如圖25E和25F中的虛線所示，由于LC分子沿錐面運(yùn)動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)受抑制，使各LC分子從第一或第二排列方向21A或21B偏移。通過使LC分子在錐面上傾斜和抑制分子轉(zhuǎn)動(dòng)可確定處于第一排列狀態(tài)的LC分子的傾斜角(偏移角)δ3，而且通過抑制分子轉(zhuǎn)動(dòng)可確定處于第二排列狀態(tài)的LC分子的傾角δ4。傾斜角δ3和δ4均隨所加電場(chǎng)的強(qiáng)度而改變。
隨著所加負(fù)電壓E的增大，處于第二排列狀態(tài)的LC分子的數(shù)量增加而且LC分子的傾斜角也增大。因此，隨著所加負(fù)電壓E的增加，AFLC21的指向矢從近晶層的垂直線方向朝著第二排列方向21B不斷改變。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，如圖25D和25G所示，LC分子根據(jù)所加電壓的極性變?yōu)榈诙帕袪顟B(tài)。在這種情況下，相鄰層的永久偶極子朝向相同的方向，并出現(xiàn)自發(fā)極化，從而建立了第一或第二鐵電相。在這種狀態(tài)下，LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受所加電場(chǎng)相當(dāng)大的抑制，因而形成較大程度的極化。
如圖7所示，由于上述LC分子聯(lián)合作用的結(jié)果，在比可見光帶中的波長短的距離內(nèi)，在AFLC21中形成了LC分子指向第一排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域和LC分子指向第二排列狀態(tài)的多個(gè)微小區(qū)域，這些微小區(qū)域的面積或區(qū)域的數(shù)量比隨所加電壓而變化。由相移先導(dǎo)引起的LC分子沿錐面的傾斜和因抑制分子轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的LC分子離開錐面的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致每個(gè)微小區(qū)域中AFLC21的指向矢產(chǎn)生傾斜。
由于每個(gè)微小區(qū)域的尺寸都小于可見光帶內(nèi)的光波長，所以這些微小區(qū)域的光學(xué)特性是光學(xué)平均的，從而AFLC21中指向矢的平均方向?qū)嶋H上成為AFLC的光軸方向。該光軸伴隨所加電壓的變化在第一排列方向和第二排列方向之間變化。
因此，如圖26或27所示，通過在采用表4中所示AFLC的LCD裝置中的電極13和17之間施加約0.1赫茲的極低頻三角波電壓而獲得的和在所加電壓為0伏左右時(shí)具有不平直部分的光學(xué)特性曲線，隨所加電壓絕對(duì)值的改變而不斷變化，并且沒有閾值。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。
當(dāng)把絕對(duì)值等于或大于飽和電壓Ec的電壓加到AFLC上時(shí)，幾乎所有LC分子都指向第一排列狀態(tài)或是第二排列狀態(tài)而且透射率基本上達(dá)到飽和。但是，由于抑制了LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致LC分子發(fā)生傾斜，所以既使是所加電壓E大于飽和電壓Ec之后，透射率也會(huì)稍有增加。而且滯后很小。
如上所述，本實(shí)施例的LCD裝置，可以根據(jù)所加電壓準(zhǔn)確地確定顯示灰度，特別是可以得到任何灰度的顯示。因此，如上所述，通過使用有源矩陣型LCD裝置并將所加電壓基本保持在與每個(gè)象素非選擇周期中的顯示灰度相應(yīng)的特定值上就能獲得任何灰度的顯示。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法來作為使本實(shí)施例的LCD裝置完成灰度顯示的實(shí)際驅(qū)動(dòng)方法。
圖28表示在用表4所示液晶組合物調(diào)整I-SA轉(zhuǎn)換溫度為68℃，SA-SCA++轉(zhuǎn)換溫度為54℃，自發(fā)極化率為138nc/cm2和傾斜角為30.4度(錐角為30.8度)的液晶組合物時(shí)寫電壓和透射率之間的關(guān)系，其中用這種液晶組合物作為雙螺旋結(jié)構(gòu)消失的AFLC，并采用圖10A和10B中所示的選擇周期為60微秒的驅(qū)動(dòng)方法。
從該曲線圖中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓來具體確定顯示灰度。這樣，就可確?；叶蕊@示。第八實(shí)施例雖然在第一至七實(shí)施例中是將液晶21置于不帶有螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間，但是也可以用帶有螺旋結(jié)構(gòu)的基片來密封上述液晶。下面將討論一種AFLC顯示裝置，這種顯示裝置是將AFLC21密封在具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間，而且可以利用由LC分子跟蹤的螺旋結(jié)構(gòu)的變形來形成中間排列狀態(tài)。
本實(shí)施例中LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3中所示的實(shí)施例相同。
本實(shí)施例中的AFLC21由例如液晶組成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角和按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相。而且AFLC21具有排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和堆積狀的雙螺旋結(jié)構(gòu)。這些基本上與第一至第五實(shí)施例中的AFLC相同。
將AFLC21中螺旋結(jié)構(gòu)的一個(gè)螺距設(shè)定的小于AFLC21的厚度(盒縫)，而且取向膜18和19之間的相互作用很弱。如圖29所示，將AFLC21密封在具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間。
圖30A-30E是用于解釋在所加電壓的作用下使LC分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的示意圖。這些視圖表示各LC分子在圖12所示Z-Y平面上的投影，其中Z是由每個(gè)LC分子跟蹤的錐面軸，而Y是基片主表面的方向，X軸是垂直于基片主表面的方向。
在不施加電壓的情況下，如圖30A所示，LC分子跟蹤兩條彼此偏移180度的螺旋。在這種情況下，相鄰層的永久偶極子朝向相反方向，因此偶極矩相互抵消。結(jié)果，不發(fā)生自發(fā)極化，并因此建立反鐵電相。AFLC的空間平均光軸指向近晶層(具有近晶相的層)的垂直線方向，該方向是LC分子的平均排列方向，即該光軸基本上指向經(jīng)過排列處理的方向21C。
當(dāng)在AFLC21上施加電壓時(shí)，如圖30B和30D所示，受所加電壓的極性和絕對(duì)值的影響，LC分子的永久偶極子與電場(chǎng)之間的相互作用使LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。該變形使平均光軸出現(xiàn)傾斜。
當(dāng)加在AFLC21上的電壓等于或大于所加的飽和電壓Ec時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)消失且LC分子受所加電壓極性的影響而具有第一或第二鐵電相，其中的LC分子指向第一或第二排列方向21A或21B。
按照具有這種結(jié)構(gòu)和工作特性的AFLC21，當(dāng)由LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)在所加電壓的影響下發(fā)生變形時(shí)，AFLC21的平均光軸不斷改變。光軸相對(duì)于所施加的極性不同但絕對(duì)值相同的電壓發(fā)生基本上相同的變化。
因此，如圖31所示，通過設(shè)置如圖3中所示的偏振片和在象素電極13與共用電極17之間施加約0.1赫茲的極低頻三角波電壓而獲得光學(xué)特性曲線在所加電壓為0伏左右時(shí)具有不平直部分，透射率隨所加電壓絕對(duì)值的增大而不斷變化，并且沒有閾值。此外，透射率曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。當(dāng)向AFLC21施加絕對(duì)值等于或大于飽和電壓Ec的電壓時(shí)，螺旋消失且透射率達(dá)到飽和。此外，滯后很小。
如上所述，具有這種光學(xué)特性的LCD裝置，可以根據(jù)所加電壓準(zhǔn)確地確定顯示灰度。通過使用有源矩陣型LCD裝置并將所加電壓基本保持在與每個(gè)象素非選擇周期中的顯示灰度相應(yīng)的特定值上就能獲得任何灰度的顯示。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法來作為使本實(shí)施例的LCD裝置完成灰度顯示的實(shí)際驅(qū)動(dòng)方法。
圖32表示在使用I-SA轉(zhuǎn)換溫度為92℃，SA-SCA++轉(zhuǎn)換溫度為68℃，自發(fā)極化率為130nc/cm2和傾斜角為27度(錐角為54度)且包含有可變形雙螺旋結(jié)構(gòu)的AFLC時(shí)，寫電壓和透射率之間的關(guān)系，其中按圖3設(shè)置排列處理的方向和偏振片透射軸的方向并采用圖10A和10B中所示的選擇周期為60微秒的驅(qū)動(dòng)方法。
從該曲線圖中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓來具體確定顯示灰度。這樣，就可確?；叶蕊@示。第九實(shí)施例存在一種AFLC，這種AFLC通過將第八實(shí)施例中出現(xiàn)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形和上述第一至第七實(shí)施例中所述LC分子的行為狀態(tài)相結(jié)合形成一種中間排列狀態(tài)。
下面將討論通形成中間狀態(tài)的AFLC和采用這種AFLC的AFLC顯示裝置，所述中間狀態(tài)是通過(a)在所加電壓作用下雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生變形(b)在所加電壓影響下LC分子離開錐面并在垂直于電場(chǎng)的方向傾斜這兩種狀態(tài)形成的。
本實(shí)施例中LCD裝置的結(jié)構(gòu)與圖1-3中所示的實(shí)施例相同。
本實(shí)施例中的AFLC21由例如液晶組成，該液晶具有30度-45度(理想的是35度或更大)的較大錐角和按I、SmA和SmCA++順序變化的SmCA++相，而且AFLC21具有已排列分子的層狀結(jié)構(gòu)和堆積狀的雙螺旋結(jié)構(gòu)。將AFLC21中螺旋結(jié)構(gòu)的一個(gè)螺距設(shè)定的小于AFLC21的厚度(盒縫)，而且將AFLC21密封在具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間。這些基本上與第一至第九實(shí)施例中的AFLC相同。
AFLC21與取向膜18和19的相互作用很弱，但AFLC21具有很強(qiáng)的繞每個(gè)分子長軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。
如圖30A-30E所示，本實(shí)施例與第八實(shí)施例相同，其AFLC中LC分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)在所加電壓的作用下發(fā)生變形。
當(dāng)在AFLC21上未施加電場(chǎng)時(shí)，各LC分子雖然受到反鐵電相作用的抑制，但仍然繞它們的長軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在垂直于基片11和12主表面的方向上施加電場(chǎng)E時(shí)，LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受到抑制，并產(chǎn)生自發(fā)極化，在極化和電場(chǎng)的作用下，LC分子在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜。當(dāng)向處于例如如圖33A中實(shí)線所示排列狀態(tài)的LC分子施加電場(chǎng)E時(shí)，分子在垂直于電場(chǎng)的平面上產(chǎn)生如圖中虛線所示的傾斜。傾斜角&與所加電場(chǎng)的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電場(chǎng)的方向反向時(shí)，圖33B中所示的傾斜方向也反向。換句話說，LC分子的傾斜角&受所加電場(chǎng)的影響而改變。
可以認(rèn)為，LC分子在所加電場(chǎng)E的影響下所產(chǎn)生的傾斜就是由每個(gè)LC分子跟蹤的錐面軸的傾斜(在圖12中Z-Y平面上的傾斜)。
根據(jù)本實(shí)施例的AFLC21，在所加電壓的影響下，雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形和錐面軸的傾斜同時(shí)發(fā)生，所以LC分子的平均排列方向在反鐵電相和鐵電相之間的中間狀態(tài)中不斷變化。由于AFLC21中螺旋結(jié)構(gòu)的螺距比可見光帶中的光波長短，所以在第一排列方向21A和第三方向之間以及在第二排列方向21B和第三方向之間平均光軸不斷變化。光軸相對(duì)于所施加的極性不同但絕對(duì)值相同的電壓所發(fā)生的變化基本上相同。
因此，如圖34所示，通過設(shè)置如圖3中所示的偏振片和在象素電極13與共用電極17之間施加約0.1赫茲的極低頻三角波電壓而獲得的光學(xué)特性曲線在所加電壓為0伏左右時(shí)具有不平直部分，而且透射率隨所加電壓絕對(duì)值的改變而不斷變化。此外，當(dāng)所加電壓足夠高時(shí)，出現(xiàn)螺旋結(jié)構(gòu)且透射率基本上飽和。然而當(dāng)因LC分子的轉(zhuǎn)動(dòng)受到抑制而使LC分子進(jìn)一步傾斜時(shí)，既使是施加的電壓足夠高透射率也只是稍有增加。而且，透射率的曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。此外，滯后很小。
具有這種光學(xué)特性的LCD裝置，可以根據(jù)所加電壓準(zhǔn)確地確定顯示灰度。因此，如上所述，通過使用有源矩陣型LCD裝置并將所加電壓基本保持在與每個(gè)象素非選擇周期中的顯示灰度相應(yīng)的特定值上就能獲得任何灰度的顯示。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法來作為使本實(shí)施例的LCD裝置完成灰度顯示的實(shí)際驅(qū)動(dòng)方法。
圖35表示在使用I-SA轉(zhuǎn)換溫度為83℃，SA-SCA++轉(zhuǎn)換溫度為74℃，自發(fā)極化率為261nc/cm2和傾斜角為32.3度(錐角為64.6度)且具有通過施加電壓使雙螺旋結(jié)構(gòu)變形和通過抑制LC分子轉(zhuǎn)動(dòng)使LC分子的長軸傾斜的AFLC時(shí)寫電壓和透射率之間的關(guān)系，其中按圖3所示設(shè)定取向處理的方向和偏振片傳輸軸的方向，并采用圖10A和10B中所示的選擇周期為60微秒的驅(qū)動(dòng)方法。
從該曲線圖中可明顯看出，這種LCD裝置和這種驅(qū)動(dòng)方法可通過改變寫電壓來使透射率連續(xù)變化并且可根據(jù)寫電壓來具體確定顯示灰度。這樣，就可確?；叶蕊@示。
這種AFLC中LC分子的上述行為狀態(tài)可以從LCD裝置的干涉圖象中看出。
圖36A-36D表示所加電壓和這種LCD裝置的干涉圖象之間的關(guān)系。圖36A表示未加電壓時(shí)的干涉圖象，圖36B和36C表示當(dāng)所加正向電逐漸增加時(shí)的干涉圖象，圖36D表示所施加的電壓為正向電壓且電壓足夠大時(shí)的干涉圖象。
在圖36A中，在上側(cè)、下側(cè)、和左側(cè)、右側(cè)出現(xiàn)均勻的亮區(qū)。這種情況表明液晶具有螺旋結(jié)構(gòu)。
當(dāng)施加的正向電壓逐漸增大時(shí)，如圖36B和36C所示，盡管仍保持對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但是右側(cè)變得更亮，左側(cè)變得較暗。這表明，雖然光軸保持為單軸，但是LC分子向右傾斜(向圖3中的第一排列方向21A)。
當(dāng)所加的電壓為正向電壓且電壓足夠高時(shí)，如圖36D所示，對(duì)稱結(jié)構(gòu)消失且只有右側(cè)變?yōu)榱羺^(qū)。這表明，螺旋消失且?guī)缀跛械腖C分子均指向鐵電相中的第一排列方向21A。
與圖36B-36D相比，隨著所加負(fù)電壓的增大，獲得的圖象相對(duì)于Y軸基本上呈對(duì)稱狀。這表明，當(dāng)施加負(fù)電壓時(shí)，LC分子在保持螺旋結(jié)構(gòu)的同時(shí)開始向左傾斜(朝著圖3中的第二排列方向)，而且當(dāng)所加的負(fù)電壓足夠高時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)消失，并使幾乎所有的LC分子處于鐵電相中的第二排列方向21B。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例的AFLC裝置，在所加電壓的作用下，由LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形并抑制了LC分子繞分子長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，使液晶的指向矢不斷變化，從而實(shí)現(xiàn)了任何灰度的顯示。第十實(shí)施例下面將討論按照另一個(gè)實(shí)施例的AFLC和采用這種AFLC的LCD裝置，所述的AFLC通過螺旋變形和LC分子在第一排列狀態(tài)與第二排列狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換這兩種情況的結(jié)合效果形成中間排列狀態(tài)。
可以直接使用具有例如表1所示結(jié)構(gòu)的AFLC作為本實(shí)施例的液晶。然而，應(yīng)該注意的是，將AFLC密封在具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間。
如果使用例如表1中所示的AFLC，那么在未加電壓的情況下，如圖30A所示，LC分子跟蹤兩條移位180度的螺旋。該AFLC21的空間平均光軸平行于近晶層的垂直線方向，即LC分子的平均排列方向。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)消失且LC分子在所加電壓的作用下變?yōu)長C分子指向第一或第二排列方向21A或21B的第一或第二鐵電相。
當(dāng)向AFLC21施加中等電平的電壓時(shí)，受所加電壓的極性和絕對(duì)值的影響，LC分子的永久偶極子與電場(chǎng)相互作用使LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生如圖30A-30E所示的變形。這種變形使平均光軸發(fā)生傾斜。
受所加電壓的極性和電平的影響，一些處于第一或第二排列狀態(tài)的LC分子變成第二或第一排列狀態(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生改變的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓E的增大而增加。
也就是說，受所加電壓影響而出現(xiàn)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形和LC分子排列的轉(zhuǎn)換，使得LC分子的平均排列方向隨所加電壓而不斷變化。
這基本上等同于雙螺旋結(jié)構(gòu)在所加電壓的影響下產(chǎn)生變形和螺旋軸隨所加電壓而發(fā)生傾斜(相對(duì)于近晶層的垂直線)。
因此，通過不斷改變LC分子的平均排列方向可以顯示任何中間灰度。第十一實(shí)施例可以用第七實(shí)施例中使用的AFLC，且保持螺旋結(jié)構(gòu)。
可以用例如具有表4中所示結(jié)構(gòu)的AFLC作為本實(shí)施例的液晶。然而應(yīng)注意到該AFLC上密封在保持著雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片11和12之間。
如果使用例如表4中所示的AFLC，那么在未加電壓的情況下，如圖30A所示，LC分子跟蹤兩條移位180度的螺旋。該AFLC21的空間平均光軸平行于近晶層的垂直線方向，即LC分子的平均排列方向。
當(dāng)加到AFLC21上的電壓等于或大于飽和電壓Ec時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)消失且LC分子在所加電壓極性的影響下變?yōu)長C分子指向第一或第二排列方向21A或21B的第一或第二鐵電相。
當(dāng)向AFLC21施加中等電平的電壓時(shí)，受所加電壓的極性和絕對(duì)值的影響，LC分子的永久偶極子與電場(chǎng)相互作用使LC分子跟蹤的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生如圖30A-30E所示的變形。這種變形使平均光軸發(fā)生傾斜。
受所加電壓E的極性和電平的影響，一些處于第一或第二排列狀態(tài)的LC分子變成第二或第一排列狀態(tài)。排列狀態(tài)發(fā)生改變的分子數(shù)量(比例)隨所加電壓E的增大而增加。
由于這些現(xiàn)象是同時(shí)發(fā)生的，所以AFLC21的指向矢隨所加電壓而不斷發(fā)生變化。這樣便可以通過控制所加電壓使LC分子的平均取向不斷變化，從而實(shí)現(xiàn)灰度圖象的顯示。
圖37表示所加電壓和透射率之間的關(guān)系，其中用具有表4所示組合物的AFLC作為保持著螺旋結(jié)構(gòu)的AFLC21，按圖3所示形式建立排列處理的方向和偏振片的移動(dòng)軸，并且在電極17和13之間施加約0.1赫茲的極低頻三角波電壓。
在所加電壓為零伏左右時(shí)光學(xué)特性曲線具有非平坦區(qū)，且透射率隨所加電壓絕對(duì)值的增大而連續(xù)平滑地變化。當(dāng)所加電壓足夠高時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)消失且透射率基本上飽和。然而，由于分子轉(zhuǎn)動(dòng)受到抑制而使LC分子進(jìn)一步傾斜，所以既使當(dāng)所加電壓足夠高透射率也仍然會(huì)稍有增加。而且，透射率的曲線相對(duì)于所加電壓的極性是對(duì)稱的。此外，滯后很小。因此，按照本實(shí)施例的LCD裝置，通過控制所加電壓可以顯示任意灰度的圖象。
可以用圖10A和10B中所示驅(qū)動(dòng)方法來作為使本實(shí)施例的LCD裝置完成灰度顯示的實(shí)際驅(qū)動(dòng)方法。
本實(shí)施例所述這種AFLC中LC分子的上述行為狀態(tài)可以從這種液晶的干涉圖象中看出。
例如，圖38B示出了未加電壓時(shí)的干涉圖。該圖中具有出現(xiàn)在上、下、左、右四個(gè)方向上的亮區(qū)。這意味著，當(dāng)未加電壓時(shí)存在螺旋結(jié)構(gòu)。
當(dāng)施加正向電壓時(shí)，如圖38A所示，圖38B中所示的左右亮區(qū)彼此相連而上下亮區(qū)仍然分離。這意味著，LC分子沿錐面運(yùn)動(dòng)，所以在某種程度上螺旋結(jié)構(gòu)消失。進(jìn)一步說，如圖38C所示，通過使所加電壓的極性轉(zhuǎn)向(變?yōu)樨?fù)極性)可以用近點(diǎn)對(duì)稱的方式使干涉圖象轉(zhuǎn)向。
通過以上描述可明顯看出，在所加電壓的作用下，液晶分子在錐面上傾斜，并且由于抑制了轉(zhuǎn)動(dòng)而使分子離開錐面。
因此，在用這種液晶作為AFLC21的情況下，由于具有圖38中所示的特性，所以能夠顯示任意灰度。
雖然上面描述了本發(fā)明的第一至第十一實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，而是可以作出很多其它形式的改進(jìn)。
例如，施加到LCD裝置上的驅(qū)動(dòng)波形并不限于圖10A和10B所示的那些波形，而是可以根據(jù)需要改變。例如，雖然在圖10A和10B所示的方法中是在相對(duì)單個(gè)顯示數(shù)據(jù)的兩個(gè)連續(xù)幀內(nèi)向液晶施加兩個(gè)極性相反的脈沖，但是也可以向用于單個(gè)顯示數(shù)據(jù)的液晶施加一個(gè)寫脈沖。
可以將偏振片23的透射軸23A和偏振片24的透射軸24A設(shè)置得相互平行。偏振片的光軸可以是吸收軸。此外可以將一個(gè)偏振片的光軸設(shè)置成平行于或垂直于第一或第二排列方向21A或21B，而將另一個(gè)偏振片的光軸設(shè)置成平行于或垂直于前一個(gè)偏振片的光軸。
本發(fā)明并不限于用TFT作為激活元件的AFLC顯示裝置，其也適合于用MIM作為激活元件的AFLC顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種反鐵電液晶顯示裝置，包括第一基片(11)，其上設(shè)有多個(gè)象素電極(13)和多個(gè)與象素電極相連的激活元件(14)；第二基片(12)，其上形成有與所說象素電極相對(duì)的共用電極(17)；和密封在所說第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子基本上處于第一排列方向的第一鐵電相，和液晶分子基本上處于第二排列方向的第二鐵電相以及反鐵電相，該反鐵電相中具有處于第一排列方向的液晶分子和處于第二排列方向的液晶分子，其指向矢的平均方向與由手性近晶相形成的層的垂直線方向相一致， 因此，處于第一排列方向和第二排列方向中一個(gè)方向上的那些液晶分子在所加電壓的作用下轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)排列方向，這樣在短于可見光帶中光波長的范圍內(nèi)就形成了多個(gè)不同排列狀態(tài)的區(qū)域，而且指向矢的方向隨處于第一排列狀態(tài)的區(qū)或與處于第二排列狀態(tài)的區(qū)域的比例而變化。
2.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說的鐵電相區(qū)域和反鐵電相區(qū)域并存。
3.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說的反鐵電液晶是通過用螺旋結(jié)構(gòu)消失的手性近晶CA相密封液晶構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說的反鐵電液晶具有在所加電壓的作用下借助相移先導(dǎo)沿預(yù)定錐面運(yùn)動(dòng)的液晶分子。
5.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說的反鐵電液晶具有在所加電壓的作用下沿垂直于電場(chǎng)方向產(chǎn)生傾斜運(yùn)動(dòng)的液晶分子。
6.如權(quán)利要求4所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說的反鐵電液晶具有在所加電壓的作用下沿垂直于電場(chǎng)方向產(chǎn)生傾斜運(yùn)動(dòng)的液晶分子。
7.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
8.如權(quán)利要求4所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
9.如權(quán)利要求5所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
10.如權(quán)利要求6所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
11.如權(quán)利要求1所述的反鐵電液晶顯示裝置，進(jìn)一步包括第一偏振片(23)，其光軸所指方向?qū)嶋H上與近晶CA-相層的垂直線方向相平行或相垂直；和第二偏振片(24)，其通過所述的液晶面對(duì)所說第一偏振片而且第二偏振片的光軸處于與所說第一偏振片的所說光軸相平行或相垂直的狀態(tài)。
12.一種反鐵電液晶顯示裝置，包括第一基片(11)，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片(12)，其上形成有與所說象素電極相對(duì)的共用電極(17)；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且通過液晶分子的運(yùn)動(dòng)可使指向矢相對(duì)于該狀態(tài)發(fā)生變化，液晶分子的運(yùn)動(dòng)是在所施加的電壓的作用下由相移先導(dǎo)引起的。
13.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中把所說的反鐵電液晶密封在近晶CA++相中雙螺旋結(jié)構(gòu)消失的基片之間，而且反鐵電液晶的液晶分子借助于相移先導(dǎo)在垂直于電場(chǎng)的表面上發(fā)生傾斜，所說電場(chǎng)是通過施加的電壓產(chǎn)生的。
14.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中把所說的反鐵電液晶密封在近晶CA++相中保持有雙螺旋結(jié)構(gòu)的基片之間，而且反鐵電液晶的液晶分子在所加電壓的作用下沿著由所說液晶分子在交替受到足夠大和不同極性的電壓時(shí)的軌跡畫出的假想錐面發(fā)生傾斜。
15.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說反鐵電液晶的液晶分子在所加電壓的作用下沿著由所說液晶分子在交替受到足夠大且不同極性的電壓時(shí)的軌跡畫出的假想錐面移動(dòng)實(shí)際上小于180度的角度。
16.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中所說反鐵電液晶的液晶分子受所加電壓的影響在垂直于電場(chǎng)的方向上傾斜。
17.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
18.如權(quán)利要求16所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
19.如權(quán)利要求12所述的反鐵電液晶顯示裝置，進(jìn)一步包括第一偏振片(23)，其光軸所指方向?qū)嶋H上與近晶CA++相層的垂直線方向相平行或相垂直；和第二偏振片(24)，其通過所述的液晶面對(duì)所說第一偏振片而且第二偏振片的光軸處于與所說第一偏振片的所說光軸相平行或相垂直的狀態(tài)。
20.一種反鐵電液晶顯示裝置，包括第一基片(11)，其上設(shè)有多個(gè)象素電極(13)和多個(gè)與象素電極相連的激活元件(14)；第二基片(12)，其上形成有與所說象素電極相對(duì)的共用電極(17)；和密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，所說反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間狀態(tài)，而且通過所說液晶分子受所加電壓影響在垂直于電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜可以使指向矢相對(duì)于中間狀態(tài)發(fā)生變化。
21.如權(quán)利要求20所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中由于所加電場(chǎng)和自發(fā)極化之間的相互作用而使繞分子長軸的轉(zhuǎn)動(dòng)受到限制，所以使所說反鐵電液晶的液晶分子在垂直于所說電場(chǎng)的方向上產(chǎn)生傾斜。
22.如權(quán)利要求20所述的反鐵電液晶顯示裝置，其中借助雙螺旋結(jié)構(gòu)把所說的反鐵電液晶密封在基片之間，而且反鐵電液晶具有其中所說雙螺旋結(jié)構(gòu)隨所加電壓產(chǎn)生變形的手性近晶相。
23.如權(quán)利要求20所述的反鐵電液晶顯示裝置，進(jìn)一步包括第一偏振片(23)，其光軸所指方向與所說反鐵電相中所說液晶分子的平均排列方向相平行或相垂直；和第二偏振片(22)，其通過所述的液晶面對(duì)所說第一偏振片而且第二偏振片的光軸處于與所說第一偏振片的所說光軸相平行或相垂直的狀態(tài)。
24.一種反鐵電液晶顯示裝置，包括第一基片(11)，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片(12)，其上形成有與所說象素電極相對(duì)的共用電極(17)；和密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列狀態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及其中所說液晶分子按近晶CA++中的雙螺旋結(jié)構(gòu)排列的反鐵電相，所說反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間狀態(tài)，而且通過雙螺旋結(jié)構(gòu)在所加電壓影響下產(chǎn)生的變形可以使指向矢相對(duì)于中間狀態(tài)發(fā)生變化。
25.如權(quán)利要求24所述的反鐵電液晶顯示裝置，進(jìn)一步包括第一偏振片(23)，其光軸所指方向與所說反鐵電相中所說液晶分子的平均排列方向相平行或相垂直；和第二偏振片(24)，其通過所述的液晶面對(duì)所說第一偏振片而且第二偏振片的光軸處于與所說第一偏振片的所說光軸相平行或相垂直的狀態(tài)。
26.一種反鐵電液晶顯示裝置包括第一基片(11)；面對(duì)第一基片的第二基片(12)；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子基本處于第一排列狀態(tài)的第一鐵電相和液晶分子基本處于第二排列狀態(tài)的第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電相中由處于第一排列狀態(tài)的液晶分子和處于第二排列狀態(tài)的液晶分子形成的指向矢的平均方向與由手性近晶相形成的層的垂直線方向相一致，因此，處于第一排列方向和第二排列方向中一個(gè)排列方向上的那些分子在所加電壓的影響下轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)排列方向，這樣就在比可見光帶中的光波長短的距離內(nèi)形成了多個(gè)不同排列狀態(tài)的區(qū)域，而且所說指向矢的方向隨著第一排列狀態(tài)區(qū)域和第二排列狀態(tài)區(qū)域之間的比例而變化；和控制裝置(13，14，17)，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制處于第一和第二排列狀態(tài)的區(qū)域比例，由此將反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
27.一種反鐵電液晶顯示裝置包括第一基片(11)；面對(duì)第一基片的第二基片(12)；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，所說反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且由于在所加電壓作用下液晶分子借助相移先導(dǎo)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所以使指向矢相對(duì)于中間排列狀態(tài)而變化；和控制裝置(13，14，17)，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制所說反鐵電液晶的所說相移先導(dǎo)，由此將所說反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到所說第一和第二排列方向之間的任一方向上。
28.一種反鐵電液晶顯示裝置包括第一基片(11)；面對(duì)第一基片的第二基片(12)；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，所說反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間排列狀態(tài)，而且通過在所加電壓作用下液晶分子沿垂直于電場(chǎng)的方向傾斜，而使指向矢相對(duì)于中間排列狀態(tài)發(fā)生變化；和控制裝置(13，14，21)，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制所說反鐵電液晶的各液晶分子在垂直于所說電場(chǎng)的方向上的傾斜量，由此將所說反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到所說第一和第二排列方向之間的任一方向上。
29.一種反鐵電液晶顯示裝置包括第一基片(11)，其上設(shè)有多個(gè)象素電極和多個(gè)與象素電極相連的激活元件；第二基片(12)，其上形成有與象素電極相對(duì)的共用電極；密封在第一和第二基片之間的反鐵電液晶(21)，其具有液晶分子排列態(tài)彼此不同的第一和第二鐵電相，以及反鐵電相，反鐵電相上的液晶分子按近晶CA++相的雙螺旋結(jié)構(gòu)排列，所說反鐵電液晶具有處于鐵電相和反鐵電相之間的中間狀態(tài)，而且通過所加電壓而引起的雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形使指向矢相對(duì)于排列態(tài)發(fā)生變化?？刂蒲b置(13，14，17)，該裝置向反鐵電液晶施加電壓并改變所施加的電壓以便控制所說反鐵電液晶雙螺旋結(jié)構(gòu)的變形，由此將所說反鐵電液晶指向矢的方向調(diào)整到第一和第二排列方向之間的任一方向上。
全文摘要
一種反鐵電液晶顯示裝置包括有源矩陣型LC盒和盒內(nèi)的反鐵電液晶。處于第一和第二排列方向中一個(gè)上的液晶分子在所加電壓的作用下轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)方向，這樣在比可見光帶中的光波長短的距離內(nèi)形成了多個(gè)不同排列狀態(tài)的區(qū)域，且所說指向矢的方向隨處于第一排列狀態(tài)的區(qū)域和處于第二排列狀態(tài)的區(qū)域之間的比例而改變。在相移先導(dǎo)的作用下液晶分子根據(jù)所加電壓沿預(yù)定的錐面運(yùn)動(dòng)。因此，在所加電壓的作用下，液晶分子可以產(chǎn)生傾斜。
文檔編號(hào)G02F1/141GK1164665SQ9610539
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者田中富雄, 吉田哲志, 小倉潤, 下田悟 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)公司