[發明專利]扭曲向列相液晶裝置

無效

• 申請號: 95192461.3
• 申請日: 1995-01-30
• 公開（公告）號: CN1041241C
• 公開（公告）日: 1998-12-16
• 發明（設計）人: G·P·布賴恩－布朗;D·G·麥唐奈爾;M·J·陶勒
• 申請（專利權）人: 英國國防部
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02F1/139
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王勇,張志醒

本發明涉及液晶裝置排列。這種裝置一般由包含在裝置壁之間的一薄層液晶材料構成。形成在盒壁上的光學透明電極結構使得作用在這一層液晶上的電場將液晶分子重新取向成為一種通導(ON)狀態。一旦撤掉電場這些液晶分子就恢復到它們的關閉(OFF)狀態。

有三種已知類型的液晶材料，即向列相、膽甾相和近晶相液晶，它們分別具有不同的分子取向。

本發明涉及采用向列相或長螺距膽甾相液晶材料的液晶裝置和對裝置壁的表面排列處理。這種表面排列處理使與盒壁接觸的液晶分子沿著一定的排列方向進行排列。通過將這些排列方向設置為正交方向，可以迫使液晶在其電壓關斷狀態下具有扭曲結構。這種液晶裝置被稱為扭曲向列相液晶裝置。在向列相液晶材料中加入少量膽甾相液晶材料使之具有選定的扭曲方向以確保液晶裝置中的液晶分子具有均勻的扭曲。此外還可以制成具有大于90°的扭曲角的液晶裝置；例如在US-4,596,446中描述的超扭曲向列相液晶裝置，或270°扭曲向列相液晶裝置。排列處理的另一個要求是使在液晶盒壁處的液晶分子還具有一定的表面傾角。這種表面傾角對于確保某些液晶裝置，例如在GB-1,472,247和1,478,592中所描述的液晶裝置的均勻顯示是必要的。

為了使用大量的可尋址單元進行顯示，通常在一個壁上設置一組行電極，在另一個壁上設置一組列電極。這些電極構成可尋址單元或象素的x，y矩陣，一般采用rms尋址方法進行尋址。由于材料和液晶盒參數的限制，可以多路尋址的象素的數目存在一個上限。增加象素數目的一種方式是在每個象素附近設置薄膜晶體管；這種顯示器稱為有源矩陣顯示器。

有一種導致排列的方法稱為摩擦方法，這種方法使用一塊軟布單向摩擦具有或不具有聚合物層的液晶盒壁。液晶分子沿摩擦方向排列，根據聚合物層的情況通常具有大約2°或者更大的表面傾角。這種摩擦方法的缺點是它會產生灰塵，這些灰塵降低顯示區域的品質，并且對于已經形成在液晶盒壁上的薄膜晶體管造成靜電和機械損傷。

另一種已知的排列技術為斜蒸技術，如斜蒸SiO技術，根據蒸發方向的角度不同，這種方法可以產生零表面傾角，或較大的傾角如30°。這種技術在大量制造時是很麻煩的，但是更重要的問題是它在液晶盒壁的整個大面積上難于形成均勻的排列方向和表面傾角。

由于這些原因，非常需要開發非摩擦排列技術。這些排列技術包括采用Langmuir?Bloggett技術(H.Ikeno等人，日本應用物理雜志第27卷，第495頁，1988年)；在基板上施加磁場(N.Koshida和S.Kikui，應用物理通信雜志，第40卷，第541頁，1982年)；或者采用通過機械拉伸形成的具有光學各向異性的聚合物膜(H.Aiyama等，分子晶體與液晶，第72卷，127頁，1981年)；或者用偏振光照射(M.Schadt等人，日本應用物理雜志，第31卷，2155頁，1992年)。并且已經制成了只有一個表面經過摩擦的扭曲向列相結構(Y.Toko等，日本顯示雜志92期491頁)。

制成熱色顯示的短螺距膽甾相液晶材料是借助于嵌入塑料液晶盒壁中形成壓紋的光柵結構排列的，這在GB-2,143,323中給予了介紹(McDonnell，1983年)。過去利用光柵來實現預傾排列是采用一個炫耀光柵與一個正弦光柵交叉(E.S.Lee等，SID?93文摘，957頁)。液晶偶極子沿著正弦光柵的溝槽分布，之后在形成預傾角的炫耀光柵的溝槽上分布。

本發明的目的在于提出一種扭曲向列相液晶裝置，其中通過液晶材料的扭曲常數與光柵排列的結合使得液晶材料具有非零表面傾角。

根據本發明，對于扭曲向列相型液晶盒，例如具有45°、90°、180°、270°、360°、或更大扭曲角，或者中間扭曲角的液晶盒，只用一個炫耀光柵形成排列方向和表面傾斜度。

根據本發明的一種扭曲向列相液晶盒包括：

將一層液晶材料封閉在其中的兩個液晶盒壁；

位于兩個壁上的電極結構；

形成在兩個液晶盒壁上為液晶分子提供排列方向和表面傾角的表面排列結構；

液晶盒壁這樣設置，使得排列方向彼此之間的角度不等于零；

其特征在于：

在至少一個液晶盒壁上具有光柵以提供表面排列方向，該光柵具有不對稱形狀的溝槽。

液晶材料層所具有的膽甾相液晶螺距和厚度使得扭曲角不等于液晶盒壁上的表面排列方向之間的夾角，從而光柵排列與液晶材料的彈性扭曲常數結合，使液晶材料具有排列和非零表面傾角。

該不對稱排列結構可以具有近似為鋸齒波形的橫截面形狀。