[發(fā)明專利]非手性近晶相C型液晶顯示器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 96119272.0
• 申請(qǐng)日: 1996-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN1153959A
• 公開（公告）日: 1997-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李信斗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電管株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G09F9/00
• 分類號(hào): G09F9/00
• 代理公司: 柳沈知識(shí)產(chǎn)權(quán)律師事務(wù)所
• 代理人: 李曉舒

本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，具體來說，涉及一種采用非手性C型液晶的液晶顯示器。

通常，由于晶體分子的位置和取向固定，所以晶體具有位置有序性及方向有序性。但是當(dāng)晶體溶化變成無向性的液體時(shí)，這兩種有序性消失。液晶相或狀態(tài)與晶體及液體的不同之處在于它只有方向有序性或具有方向有序性和部分位置有序性。

由于液晶相的材料具有取向有序性而且其分子具有非對(duì)稱形狀，所以將它稱作具有起因于其取向的不同物理特性的各向異性材料。

典型液晶的分子為細(xì)長(zhǎng)棒狀。分子的長(zhǎng)軸被稱作分子軸而且平均來說分子趨于自行排列成分子軸平行。沿平均分子軸的方向被表示為“指向矢”，取向有序度用分子軸和指向矢間的關(guān)系來度量。即，(3cos²θ-1)/2的平均值作為有序參數(shù)被用來度量取向有序度，其中θ為各分子軸與指向矢間的夾角。有序參數(shù)典型值大約在0.3和0.9之間，而且隨著液晶材料溫度的增加而有序參數(shù)減小。

按有序的類型將液晶分成三類，即，向列相液晶，膽甾相或手性(cHIRal)向列相液晶以及近晶相液晶。

向列相液晶具有取向有序性但沒有位置有序性。向列相液晶分子的位置混亂，但是在向列相中存在對(duì)分子平均來說是平行的分子間作用力。由于分子具有上下對(duì)稱性，所以在傳統(tǒng)的向列相液晶中沒有表現(xiàn)出鐵電性以致不可能發(fā)生來自分子偶極矩的凈偏振。向列相液晶通常被用在顯示器中。

手性向列相液晶常常被認(rèn)為不同于膽甾相液晶，但是由于這兩種液晶的物理特性具有某些共同點(diǎn)，因此沒有必要對(duì)這兩種液晶加以區(qū)分。這兩種液晶具有類似的引起平均分子軸在空間沿垂直于指向矢的方向旋轉(zhuǎn)的分子間的力。手性向列相液晶中出現(xiàn)的這種特性被稱為“手征性(chirality)”，平均分子軸旋轉(zhuǎn)一圈的距離為“間距”。顯然通過定向處理非手性向列相液晶也能具有被扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，手性向列相材料用在顯示器中以及微波或電磁場(chǎng)的檢測(cè)中。

近晶相液晶比起上面兩種液晶具有更有序的結(jié)構(gòu)，形成近晶相層。近晶相液晶不但具有取向有序性而且也具有部分位置有序性。因此，在與層垂直的方向或?qū)臃ň€方向上分子位置具有循環(huán)性，但是在層平面中它們沒有大范圍的位置有序性。

在近晶相的液晶當(dāng)中，斜手性近晶相的液晶顯示出鐵電性，如，近晶相C^*型液晶。最近，鐵電型液晶已得到了廣泛的研究。近晶相C^*型液晶是具有相對(duì)于層法線傾斜的分子軸的液晶。近晶相C^*型液晶的分子具有旋光性以致它們沿層法線形成螺旋結(jié)構(gòu)。近晶相C^*型液晶在與指向矢和層法線垂直的方向上顯示出自發(fā)偏振。近晶相C^*型液晶相對(duì)于垂直指向矢的軸具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性而且相對(duì)于近晶相層的表面具有反向?qū)ΨQ性。然而，如果分子具有手性部分，在近晶相C^*型相中反向?qū)ΨQ性受到破壞，而且橫向偶極矩產(chǎn)生自發(fā)偏振。由于近晶相C^*型相的分子沿層法線螺旋排列，所以一個(gè)循環(huán)或一個(gè)間距中的宏現(xiàn)平均自發(fā)偏振為零。這樣，這種鐵電型液晶被稱為不規(guī)則鐵電型材料。在外部電場(chǎng)作用下螺旋結(jié)構(gòu)能被扭轉(zhuǎn)，而且超過臨界場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)完全松散，因此導(dǎo)致宏觀自發(fā)偏振。鐵電型液晶顯示器(以后稱為鐵電型LCD)具有諸如定向困難、易毀壞近晶相層等這類問題。

液晶具有諸如電極化率和磁化率這樣的各向異性物理特性。如上所述，這是因?yàn)榉肿泳哂蟹菍?duì)稱棒狀因而在空間存在各向異性分子力。

例如，沿指向矢方向的電極化率不同于垂直指向矢方向的電極化率。由于電極化率不同，介電常數(shù)也不同。

設(shè)沿指向矢的介電常數(shù)為∈₁，與指向矢垂直方向的介電常數(shù)為∈₂。那么，用Δ∈＝∈₁-∈₂來定義介電各向異性數(shù)。正介電各向異性數(shù)是Δ∈＞0的情況，而負(fù)介電各向異性數(shù)是Δ∈＜0的情況。當(dāng)電場(chǎng)作用到液晶時(shí)，電位移D＝∈₂E+Δ∈(n·E)n。靜電能為-∫D·dE＝-(1/2)∈₂E²－(1/2)Δ∈(n·E)²該靜電能與彈性能對(duì)抗以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果，具有正介電各向異性的液晶指向矢趨于同作用的電場(chǎng)平行，而具有負(fù)介電各向異性的液晶指向矢趨于同作用的電場(chǎng)垂直。

LCD采用液晶的各向異性特性。下面對(duì)具有扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式的傳統(tǒng)LCD詳細(xì)地加以描述。