專利名稱：液晶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶裝置，該裝置可以用作為電視接收器的顯示裝置、視頻攝象機(jī)的尋景器、計(jì)算機(jī)的終端監(jiān)視器、或液晶打印機(jī)的光閥(光閘)、投影器等。
眾所周知，采用TN(扭曲向列型)液晶的無源陣列驅(qū)動(dòng)型液晶顯示裝置是一種可用較低成本生產(chǎn)的裝置。但由于隨著驅(qū)動(dòng)線數(shù)量的增加會(huì)發(fā)生交調(diào)失真或使對(duì)比度降低，所以采用TN液晶的無源陣列驅(qū)動(dòng)型液晶裝置具有一定的局限性，因此它不適合于在要求高分辨率和大量驅(qū)動(dòng)線的例如液晶電視面板中作為顯示裝置。
已經(jīng)知道可以用一種具有雙穩(wěn)性的鐵電液晶裝置作為解決這種傳統(tǒng)TN-液晶裝置的基本問題的液晶裝置。在鐵電液晶裝置中，使用的是工作時(shí)呈手征層列相，例如手征層列C(SmC＊)相或手征層列H(SmH＊)相的液晶。液晶趨向于呈兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)中的一種穩(wěn)態(tài)而不容易出現(xiàn)中間分子位置。此外，在施加電場(chǎng)時(shí)這種液晶迅速呈現(xiàn)兩種穩(wěn)態(tài)中的一種，而在無電場(chǎng)作用的情況下則保持原來的狀態(tài)。通過采用具有這種特性的手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶來構(gòu)成液晶裝置，可以明顯改善傳統(tǒng)TN液晶裝置所存在的問題，包括視角特性不好的問題。
然而，在這種手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶裝置中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些有電場(chǎng)作用的場(chǎng)合下，存在液晶分子在平行于基片延長(zhǎng)部分的方向上運(yùn)動(dòng)的問題。運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是，出現(xiàn)因盒厚度(夾有液晶材料的一對(duì)基片之間的間隔)變化而在顯示的畫面上形成淺黃色調(diào)的現(xiàn)象(將這種現(xiàn)象稱為“變黃”)。這種想象不僅對(duì)顯示裝置是不希望的而且對(duì)任何其他光學(xué)調(diào)制裝置也都是不希望，因?yàn)樗鼤?huì)使光學(xué)特性變壞。
為了抑制這種液晶分子的運(yùn)動(dòng)，在EP-A0550846(相應(yīng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?7/988，830，1992，12，10)中提出將基片的內(nèi)表面磨毛的技術(shù)。
上述的內(nèi)表面磨毛技術(shù)仍然不能滿足需要。這是因?yàn)?，由于例如某些液晶在?nèi)表面不粗糙的情況下能夠形成比較好的排列質(zhì)量，所以將內(nèi)表面粗糙作為自然或動(dòng)態(tài)地抑制液晶分子運(yùn)動(dòng)的技術(shù)并不總是優(yōu)選的。
此外，雖然表面粗糙對(duì)于抑制在字符編輯時(shí)使用的普通顯示器的顯示變黃是有效的，但是在顯示某個(gè)特殊圖形的顯示畫面時(shí)仍然有發(fā)生變黃的傾向。
考慮到已有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的液晶裝置，在該裝置中幾乎不發(fā)生盒厚度的變化，此外還提供一種采用該液晶裝置的設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種即使出現(xiàn)液晶分子運(yùn)動(dòng)也幾乎不發(fā)生盒的實(shí)際厚度變化的液晶裝置，同時(shí)還提供一種采用這種液晶裝置的設(shè)備。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用途廣泛的液晶裝置，其中無論使用何種液晶材料和對(duì)其施用任何驅(qū)動(dòng)方法，盒的厚度均幾乎不發(fā)生變化;還提供一種采用該液晶顯示裝置的設(shè)備。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種具有極好可靠性和光學(xué)特性不會(huì)變壞的液晶裝置。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種由一對(duì)相對(duì)設(shè)置的基片構(gòu)成的液晶裝置，兩基片具有相對(duì)的內(nèi)表面和設(shè)在內(nèi)表面上的相對(duì)電極，在相對(duì)電極之間設(shè)置有手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶，所說的液晶裝置具有一個(gè)有效光調(diào)制區(qū)和位于有效光調(diào)制區(qū)外部的周邊區(qū);其中液晶分子在周邊區(qū)中的預(yù)傾角大于其在有效光調(diào)制區(qū)中的預(yù)傾角。
為了改善本發(fā)明的效果，可以選擇性地優(yōu)先添加以下特征。即，最好將兩基片中至少一個(gè)的內(nèi)表面磨毛。
還可以優(yōu)選使液晶分子在有效光調(diào)制區(qū)中具有至少為10°的大預(yù)傾角或至少為5°的小預(yù)傾角。
優(yōu)選將周邊區(qū)分成與有效光調(diào)制區(qū)相鄰接的第一區(qū)和處于第一區(qū)外部的第二區(qū)，以便使第一區(qū)中的液晶分子具有與在有效光調(diào)制區(qū)中的液晶分子基本相等的預(yù)傾角，并使第二區(qū)中的液晶分子具有比有效光調(diào)制區(qū)中的液晶分子大的預(yù)傾角。
最好是在基片之間散布一些粘結(jié)顆粒和隔離顆粒。
優(yōu)選向相對(duì)電極施加相對(duì)于參考電勢(shì)來說為雙極性的驅(qū)動(dòng)脈沖。
還可以優(yōu)選用掩蔽件對(duì)周邊區(qū)進(jìn)行光學(xué)遮蓋。
我們的研究結(jié)果表明，通過在有效光調(diào)制區(qū)外部的周邊區(qū)中使液晶分子以大預(yù)傾角的狀態(tài)排列，可以減小引起有效光調(diào)制區(qū)中盒厚度變化的液晶分子密度的不均勻性，使得液晶分子在周邊區(qū)中的遷移性提高。還發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)一些液晶分子從周邊區(qū)向低密度部分運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。
由此可見，與僅僅打算抑制液晶分子運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明旨在積極利用液晶分子的運(yùn)動(dòng)來防止盒厚度的變化，進(jìn)而防止出現(xiàn)變黃。
結(jié)果是，按照本發(fā)明，即使是使用了會(huì)引起盒厚度發(fā)生變化的液晶材料或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，或者即使顯示有引起盒厚度變化傾向的顯示畫面也幾乎不會(huì)出現(xiàn)因盒厚度變化而引起的變黃。
本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行說明的過程中顯得更加明顯。
圖1A是按照本發(fā)明的液晶裝置最佳實(shí)施例的平面示意圖，圖1B是沿圖1A中A-A'線的剖面示意圖。
圖2A和2B是用于說明液晶分子在液晶裝置中運(yùn)動(dòng)的解釋性示圖。
圖3A和3B是用于說明液晶分子在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的液晶裝置中運(yùn)動(dòng)的解釋性示圖。
圖4是用于說明在本發(fā)明所用的手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶中出現(xiàn)的排列狀態(tài)的解釋性示圖。
圖5A和5B分別是說明在人字形蝶狀結(jié)構(gòu)的液晶結(jié)構(gòu)中進(jìn)行C1排列時(shí)導(dǎo)向偶極子的方向隨基片之間的位置變化而改變的解釋性示圖。
圖6A和6B是表示書架式蝶狀液晶結(jié)構(gòu)的示圖。
圖7A和7B是表示摩擦方法的示意圖。
圖8是包含本發(fā)明所述液晶裝置的圖象顯示設(shè)備的框圖。
圖9是包含本發(fā)明所述液晶裝置的圖象形成設(shè)備的示意圖。
圖10A是一組用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的液晶裝置之驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖，圖10B表示最終的顯示狀態(tài)。
圖11和12是分別表示本發(fā)明所述液晶裝置第一實(shí)施例的平面示意圖和剖面示意圖。
圖13-15是分別表示本發(fā)明所述液晶裝置第二至第四實(shí)施例的平面示意圖。
圖16是用于說明判斷液晶分子運(yùn)動(dòng)方式的平面示意圖。
本發(fā)明的液晶裝置基本上適用于各種類型的光調(diào)制，但可能尤其適用于一種在能夠用雙電平或多電平控制透過每個(gè)象素的透光度的光閘或光閥中使用的光調(diào)制。象素尋址電路可以是采用電極陣列的多路傳輸電路之一或一個(gè)使用光電導(dǎo)體薄膜的光敏尋址電路。
圖1A是本發(fā)明的液晶裝置最佳實(shí)施例的示意性平面圖，圖1B是沿圖1A中的A-A'線、從箭頭所示的方向觀察所看到的剖面示意圖。
參照?qǐng)D1A，液晶裝置(盒或面板)1如圖所示為平面形狀，其包括有效光調(diào)制區(qū)2、與區(qū)域2的外周相鄰的周邊區(qū)3、以及圍繞除注入口5之外的周邊區(qū)3的密封部分4，在液晶注入之后用密封件將注入口5密封。
參照?qǐng)D1B，液晶裝置包括由上基片1a和下基片11b構(gòu)成的基片對(duì)，每個(gè)基片上都帶有電極(未示出)。基片11a和11b上分別設(shè)有用于使液晶在周邊區(qū)3中具有較大的預(yù)傾角α2的周邊取向控制區(qū)13a和13b，以及用于使液晶在有效光調(diào)制區(qū)中具有較小預(yù)傾斜角α1的取向控制區(qū)14a和14b，其關(guān)系滿足α1＜α2。在基片11a和11b之間設(shè)置有液晶材料15，在常規(guī)的液晶盒結(jié)構(gòu)中，液晶材料15在電場(chǎng)的作用下能夠顯示手征層列相、并造成液晶分子運(yùn)動(dòng)。
在此，有效光調(diào)制區(qū)指的是包含大量象素的顯示區(qū)(其通過控制透過顯示裝置中各象素的透光度進(jìn)行顯示)，以及根據(jù)非顯示裝置，如光閥中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行光調(diào)制的區(qū)域。
根據(jù)我們的研究表明，在壓力增加的情況下能夠使液晶盒的厚度增加，而特別是在液晶盒側(cè)邊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)所導(dǎo)致的液晶分子在特定方向上的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起壓力的增加。據(jù)推測(cè)，這種引起液晶分子運(yùn)動(dòng)的力是在由連續(xù)的驅(qū)動(dòng)脈沖形成的AC型電場(chǎng)中因液晶分子偶極矩所導(dǎo)致的電動(dòng)力學(xué)作用而產(chǎn)生的。此外，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，如圖2A所示，液晶運(yùn)動(dòng)的方向22a和22b是由相對(duì)于摩擦方向20和平均的液晶分子軸向位置21a或21b確定的。由于液晶分子的運(yùn)動(dòng)方向與摩擦方向有關(guān)，所以假定上述現(xiàn)象取決于基片表面上的預(yù)傾斜狀態(tài)。參見圖2A和2B，標(biāo)號(hào)21a(或反方向的21b)表示平均的分子軸(導(dǎo)向偶極子)方向。當(dāng)液晶分子(此處描述的是具有負(fù)自發(fā)極化作用的分子)排列的方向提供平均分子軸21a，且被施加了不會(huì)引起分子軸轉(zhuǎn)為取向狀態(tài)21b的一定強(qiáng)度的AC電場(chǎng)時(shí)，在基片上的摩擦軸以同樣的方向20平行延伸的情況下，液晶分子有沿箭頭22a的方向運(yùn)動(dòng)的傾向。這種液晶運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象取決于液晶盒中的排列狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)際的液晶盒中，出現(xiàn)如圖2A所示的液晶運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)液晶分子在整個(gè)盒中排列成具有平均分子軸方向21a的狀態(tài)時(shí)，盒中的液晶分子有在AC的作用下沿箭頭22a的方向運(yùn)動(dòng)的傾向，即在圖中從右向左運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果是，液晶盒在區(qū)域23中的厚度逐漸增加并顯出帶有淡黃色的色調(diào)。如果液晶分子排列成具有平均分子軸21b的狀態(tài)，在AC作用下會(huì)引起液晶在相反的方向22b上的運(yùn)動(dòng)。在任一種情況下，所引起的液晶運(yùn)動(dòng)都是在垂直于摩擦方向的方向上，即在蝶狀結(jié)構(gòu)層延伸的方向上。已經(jīng)觀察到，除了上述蝶狀結(jié)構(gòu)層的方向之外，盒厚度的增加也會(huì)出現(xiàn)在垂直于蝶狀結(jié)構(gòu)層的方向上。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)在通過沿圖3A所示的方向及摩擦而形成的顯示面板上連續(xù)顯示黑(BL)和白(W)條紋圖案時(shí)，在顯示“黑色”(BL或暗)的區(qū)域中沿平均分子軸方向21a排列的液晶分子在箭頭a的方向上運(yùn)動(dòng)，形成了比周圍區(qū)域具有更大盒厚度的面板端區(qū)A。另一方面，在顯示“白色”(W或亮)的區(qū)域中按平均分子軸方向21b排列的液晶分子沿箭頭b的方向運(yùn)動(dòng)，在另一端上形成具有較大盒厚度的面板端區(qū)B。
與之相反，還發(fā)現(xiàn)，在將周邊區(qū)3設(shè)置在顯示區(qū)2(作為有效光調(diào)制區(qū))周圍且在周邊區(qū)中形成較大預(yù)傾斜取向狀態(tài)的情況下，在黑色顯示狀態(tài)下沿方向a運(yùn)動(dòng)的液晶分子能夠進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)到周邊區(qū)3，而且聚集在周邊區(qū)中的液晶分子能夠進(jìn)一步沿方向c和d運(yùn)動(dòng)。此外，液晶分子還能夠沿方向e運(yùn)動(dòng)。
另一方面，在白色顯示區(qū)中，伴隨著液晶沿方向b的運(yùn)動(dòng)，聚集在周邊區(qū)中的液晶分子能夠在方向cc和dd以及方向ee上運(yùn)動(dòng)。
可以推測(cè)到上述現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)楫?dāng)液晶分子以較大的預(yù)傾斜角排列時(shí)(也就是說接近垂直(homeotropic)排列時(shí))，沿面板表面形成的蝶狀結(jié)構(gòu)層趨于各向同性狀態(tài)，所以液晶分子以各向同性的方式響應(yīng)外部電場(chǎng)對(duì)它的作用而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。
結(jié)果是，在本發(fā)明的液晶面板中，既使是如圖3A所示因液晶分子運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致出現(xiàn)壓力的分布，該壓力分布也會(huì)如圖3B所示因液晶分子在周邊區(qū)域中產(chǎn)生各向同性的運(yùn)動(dòng)而減弱，從而可以抑制盒厚度沿面板邊部的增加。
圖3B表示一個(gè)最佳實(shí)施例，其中周邊區(qū)設(shè)置在面板的整個(gè)周邊上，但這不是必需的，可以將周邊區(qū)僅設(shè)置在例如圖3B所示面板的頂端和底端。
在其它優(yōu)選實(shí)施例中，可以優(yōu)先選擇性地采納以下特征。
最好是將構(gòu)成本發(fā)明的液晶裝置的至少一個(gè)基片的內(nèi)表面磨毛。這是因?yàn)椋绻ㄟ^磨毛的內(nèi)表面將液晶分子在有效光調(diào)制區(qū)中的運(yùn)動(dòng)抑制到一定程度，就能夠以良好的平衡由有效光調(diào)制區(qū)中的運(yùn)動(dòng)形成從周邊區(qū)注入液晶和將液晶釋放到周邊區(qū)的最佳條件。用于該目的的磨毛表面可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。
關(guān)于有效光調(diào)制區(qū)中的預(yù)傾斜角有兩種有效的設(shè)計(jì)思想，其中之一是，進(jìn)行取向處理以便提供10-25°范圍內(nèi)的預(yù)傾斜角。根據(jù)另一種設(shè)計(jì)思想，將預(yù)傾斜角抑制在最大為5°。前一種設(shè)計(jì)對(duì)快速形成人字紋的結(jié)構(gòu)是很有效的，其中，例如通過隨摩擦或間接蒸發(fā)而形成相互平行和實(shí)際上與構(gòu)成液晶裝置的一對(duì)基片方向一致的單向排列晶軸而使得蝶狀結(jié)構(gòu)層在基片之間呈彎曲狀。如此得到的大預(yù)傾斜角的人字紋結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是即使與粗糙的內(nèi)表面接觸，也不會(huì)很快地引起排列紊亂。后一種設(shè)計(jì)對(duì)快速形成書架式結(jié)構(gòu)是很有效的，這種書架式結(jié)構(gòu)通過形成相互平行并與對(duì)一對(duì)基片方向相對(duì)的單向排列晶軸或是通過僅相對(duì)于一個(gè)基片形成一個(gè)單向排列軸而使得蝶狀結(jié)構(gòu)層在基片之間沒有彎曲。在如此得到的小傾斜角書架結(jié)構(gòu)中，即使沒有粗糙的內(nèi)表面，液晶分子運(yùn)動(dòng)的速度也是比較小的，所以能夠很容易地實(shí)現(xiàn)向周邊區(qū)移動(dòng)速度和離開周邊區(qū)速度之間的平衡。就光學(xué)特性而言，小傾斜角的書架式結(jié)構(gòu)能夠提供更好的排列狀態(tài)。
按照本發(fā)明，不必將周邊區(qū)設(shè)置成圍繞整個(gè)有效光調(diào)制區(qū)的形式。在兩個(gè)橫向端或兩個(gè)縱向端，最好是在蝶狀結(jié)構(gòu)層延伸的方向上設(shè)置這種周邊區(qū)就足夠了。周邊區(qū)的寬度最好大于一個(gè)象素寬度。最好用掩蔽件或阻光件對(duì)周邊區(qū)進(jìn)行光學(xué)掩蔽以便基本上不產(chǎn)生光學(xué)調(diào)制。從理論上說只要周邊區(qū)具有比有效光調(diào)制區(qū)大的預(yù)傾斜角就足夠了，即使差別很小也行，這是由于在周邊區(qū)比在有效光調(diào)制區(qū)能夠獲得更大的移動(dòng)性。然而，最好是使該預(yù)傾斜角的差值至少為10°。為了便于液晶盒的生產(chǎn)，希望基本上為垂直排列。
周邊區(qū)可以包含一個(gè)其預(yù)傾斜角與有效光調(diào)制區(qū)的近似相等的分區(qū)。該分區(qū)最好布置在靠近有效光調(diào)制區(qū)的地方。
在周邊區(qū)可以象有效光調(diào)制區(qū)中那樣布置電極以便通過選擇性地施加電場(chǎng)來促進(jìn)液晶分子的運(yùn)動(dòng)。最好是借助與那些用于驅(qū)動(dòng)有效光調(diào)制區(qū)內(nèi)象素上的液晶的掃描信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來形成電場(chǎng)。
在制備液晶盒時(shí)，最好在基片之間散布隔離顆粒和粘結(jié)顆粒，以便抑制液晶分子在有效光調(diào)制區(qū)中的運(yùn)動(dòng)。
下面，將說明本發(fā)明中使用蝶狀結(jié)構(gòu)液晶的顯微結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，可以將包含人字紋結(jié)構(gòu)的層列相中的排列狀態(tài)描述成包括C1和C2的兩種排列狀態(tài)。參照?qǐng)D4，標(biāo)號(hào)31表示蝶狀結(jié)構(gòu)層，32表示C1排列區(qū)，33表示C2排列區(qū)。蝶狀結(jié)構(gòu)的液晶通常具有層狀結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)其從SmA(蝶狀結(jié)構(gòu)A)相變?yōu)镾mC(蝶狀結(jié)構(gòu)C)相或SmC＊(手征蝶狀結(jié)構(gòu)C)相時(shí)會(huì)引起層間隔的縮小，從而導(dǎo)致如圖4所示在上下基片11a和11b之間帶有彎曲的結(jié)構(gòu)(人字紋結(jié)構(gòu))。如圖所示，在與C1和C2排列相應(yīng)的兩種情況下會(huì)出現(xiàn)層31的彎曲。眾所周知，由于液晶分子在摩擦方向上以前端(導(dǎo)向端)從基片表面11a和11b朝上(或離開)的方式在方向A上產(chǎn)生摩擦而導(dǎo)致液晶分子在基片表面上排列成一定角度α(預(yù)傾角)。由于這種預(yù)傾斜，使C1和C2彼此之間的排列狀態(tài)因其彈性能不同而不相等，而且在一定的溫度下或當(dāng)施加機(jī)械應(yīng)力時(shí)在這些狀態(tài)之間會(huì)產(chǎn)生躍遷。從圖4所示的平面圖中觀察圖4所示的層狀結(jié)構(gòu)時(shí)，在摩擦方向A中看起來，從C1排列(32)變成C2排列(33)的邊界34象是鋸齒形閃電狀，將其稱為閃電形缺陷，而從C2排列(33)變成C1排列(32)的邊界35則構(gòu)成寬的較緩的曲線，將其稱為發(fā)夾形缺陷。
當(dāng)在一對(duì)帶有單向排列軸的基片11a和11b之間設(shè)置手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶時(shí)，其中的單向排列軸是經(jīng)過單向取向處理(如摩擦)等而形成的、基本相互平行且方向一致的軸，和當(dāng)液晶排列成滿足關(guān)系式 ＜α+δ……(1)的排列狀態(tài)時(shí)，其中 表示傾斜角(錐角的一半)，δ表示SmC＊層的傾角，則有四種狀態(tài)，每種狀態(tài)都具有C1排列狀態(tài)的人字紋結(jié)構(gòu)。這四種C1排列狀態(tài)與已知的C1排列狀態(tài)不同。此外，四種C1排列狀態(tài)中有兩個(gè)構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)(均勻排列)。在此，在無電場(chǎng)存在時(shí)，四種C1排列狀態(tài)中其間構(gòu)成滿足關(guān)系式 ＞θa＞ /2……(2)的明顯傾斜角的兩種排列狀態(tài)都被看作均勻狀態(tài)。
在此均勻狀態(tài)下，由于導(dǎo)向偶極子(director)的光學(xué)特性可以被認(rèn)為在基片之間不會(huì)扭曲。圖5A是說明在C1排列的各狀態(tài)下導(dǎo)向偶極子在基片之間的位置的示意圖。51-54分別表示從每個(gè)圓錐底部觀察一導(dǎo)向偶極子投影到圓錐底部的形式表示的偶極子在基片之間的位置變化。51和52處表示的是傾斜狀態(tài)，而53和54處表示的是認(rèn)為代表均勻排列狀態(tài)的導(dǎo)向偶極子的分布。如從圖5A所能看到的那樣，在代表均勻狀態(tài)的53和54處，上基片或下基片上分子的位置(導(dǎo)向偶極子)與傾斜狀態(tài)下的不同。圖5B表示C2排列的兩種狀態(tài)，在邊界處沒有觀察到兩者之間的轉(zhuǎn)換但能觀察到內(nèi)在的轉(zhuǎn)換。C1排列中的均勻態(tài)53和54比傳統(tǒng)的用于C2排列中的雙穩(wěn)態(tài)具有更大的傾角θa和更高的亮度以及更大的對(duì)比度。
與之相反，圖6A和6B示意性地表示書架式結(jié)構(gòu)的蝶狀層結(jié)構(gòu)，圖6A表示包含小預(yù)傾角(α1)的傾斜式書架結(jié)構(gòu)而圖6B表示大預(yù)傾角(α2＞α1)的傾斜式書架結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選使用在C1排列中預(yù)傾角至少為10°，最好為10°-25°，的大預(yù)傾角人字紋結(jié)構(gòu)，或使用預(yù)傾角最多為10°，最好至多為5°的小預(yù)傾角書架結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的液晶盒(裝置)由一對(duì)基片構(gòu)成，該基片可以是任何材料，只要至少其中之一是透明材料即可。這種透明基片材料例如可以包括玻璃、石英和塑料板。另一方面，不需要光透過的基片可以是包括金屬、半導(dǎo)體和絕緣材料在內(nèi)的任何材料，只要它具有合適的基片表面即可。
可以分別用于形成在基片對(duì)的相對(duì)電極中的至少一個(gè)是由透光導(dǎo)體構(gòu)成，合適的透光導(dǎo)體的例子包括氧化錫、氧化銦和氧化錫銦(ITO)。根據(jù)需要，可以用沿透光電極側(cè)面布置的具有低電阻率的金屬來補(bǔ)充透光電極。電極的厚度最好是40-200nm。
可以用取向膜(alignment film)涂覆基片，這種膜可以是有機(jī)材料膜，如聚酰亞胺、聚吡咯、聚乙烯醇、聚酰胺酰亞胺、聚脂酰亞胺、聚對(duì)二甲苯、聚脂、聚碳酸脂、聚乙烯醇縮乙醛、聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚苯胺、纖維素樹脂、丙烯酸樹脂和密胺樹脂;和無機(jī)膜，如間接蒸發(fā)的SiO膜。取向膜的厚度最好為約5-100nm。通過使液晶材料與取向膜適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合可以形成所需的預(yù)傾角，但最好是通過適當(dāng)?shù)剡x擇摩擦強(qiáng)度(如，摩擦強(qiáng)度，摩擦次數(shù)等)來獲得預(yù)期的預(yù)傾角。
在本發(fā)明中，還可以在取向膜下面設(shè)置絕緣膜。絕緣膜最好是由例如TixSiyOz(x+y+z＝1)、SiO2、TiO或Ta2O5等無機(jī)材料構(gòu)成。在基片的內(nèi)表面為磨毛表面的情況下，最好是在絕緣膜中散布一些氧化物的小微粒，如SiO2、Al2O3等。
用于形成粗糙內(nèi)表面的絕緣膜可以通過例如將其中包含分散細(xì)微粒的無機(jī)膜母體(例如包含比例為1∶10-10∶1，最好為約1∶1的鈦和硅)的溶液或懸浮液加到基片上，然后對(duì)其進(jìn)行烘焙來制備?？梢酝ㄟ^改變細(xì)微粒的散布密度和平均粒度以及覆蓋在細(xì)微粒上的絕緣膜的厚度來控制不平整度。用于形成粗糙內(nèi)表面的細(xì)微粒大小最好為約1-100nm。其中保留有細(xì)微粒的絕緣膜厚度最好是大20-30nm。
通過在基片上的周邊區(qū)域中設(shè)置絕緣膜和取向膜之一或兩者均設(shè)置，可以在該區(qū)中形成大預(yù)傾角的排列，最好是垂直排列，但是這些膜不經(jīng)過例如摩擦等單向排列的處理。
通過摩擦確定單向排列軸的方向以便在與排列軸的方向交叉的兩側(cè)上設(shè)置周邊區(qū)，由此，在蝶狀結(jié)構(gòu)層中運(yùn)動(dòng)的液晶分子可到達(dá)布置在蝶狀結(jié)構(gòu)層兩端上的一個(gè)的預(yù)傾角周邊區(qū)。
(液晶盒的制造)例如可以用下列方式制造液晶盒。
可以提供一對(duì)例如玻璃制的透明基片。每個(gè)基片上都設(shè)有通過蒸鍍，例如CVD(化學(xué)汽相淀積)、噴鍍或離子鍍等形成的透光導(dǎo)體膜，然后通過蒸鍍用絕緣膜涂覆條形電極。為了提供粗糙的內(nèi)表面，可以在膜上加入含有分散細(xì)微粒的無機(jī)薄膜母體溶液，并進(jìn)行焙燒和烘焙以形成具有粗糙表面的絕緣膜。然后，用旋涂器涂覆聚酰胺酸溶液，再進(jìn)行烘焙來形成取向膜。再對(duì)取向膜進(jìn)行摩擦處理。在經(jīng)過處理的那個(gè)基片上散步隔離微粒，并在除了形成注入口的部分上加周邊密封件，把另一個(gè)進(jìn)行類似處理的基片加在其上，如果需要的話還附加有散布粘結(jié)微粒的工序以便形成空盒。然后，通過注入口逐漸注入加熱到較高溫度相的液晶材料，填滿該空盒，并使其逐漸冷卻以產(chǎn)生到手征層列相的轉(zhuǎn)變。
可以通過在基片的整個(gè)內(nèi)表面上形成垂直排列的膜，然后在遮住構(gòu)成基片周邊區(qū)的保留部分的同時(shí)，選擇性地摩擦構(gòu)成基片顯示區(qū)的部分，或者是通過分別在基片的顯示區(qū)和周邊區(qū)上布置產(chǎn)生小預(yù)傾角的小預(yù)傾角取向膜和產(chǎn)生大預(yù)傾角的大預(yù)傾角取向膜來構(gòu)成具有不同預(yù)傾角的顯示區(qū)和周邊區(qū)。
除了上述使用含有分散細(xì)微粒的絕緣膜母體溶液的方法之外，還可以使用EP-A0550846(U.S.S.N 07/988，830)中公開的方法完成將基片內(nèi)表面磨毛的過程。
下面，將描述優(yōu)選的摩擦方式。
圖7A和7B分別是示意性說明摩擦處理方式的透視圖和側(cè)面圖。參照這些圖，摩擦設(shè)備(未完全示出)包括摩擦滾120，該摩擦滾由柱狀滾筒121和纏在滾子121周圍的摩擦織物(例如用尼龍繩編織的織物122)構(gòu)成。當(dāng)沿方向B移動(dòng)玻璃基片11a(或11b)或在相反的方向上移動(dòng)滾子120時(shí)，摩擦滾120沿方向c滾動(dòng)并同時(shí)以規(guī)定的壓力與基片11a(或11b)上取向膜14a(或14b)相接觸。結(jié)果是，取向膜14a(或14b)與被賦予取向控制能的摩擦滾120產(chǎn)生摩擦。該取向控制能最初可以通過作用在摩擦滾120和基片11a(或11b)之間的接觸力來控制，而一般情況下可以通過向上或向下移動(dòng)摩擦滾120來改變摩擦織物122相對(duì)于取向膜14a(14b)壓下的深度ε(圖7B)來控制。除了壓入深度ε之外，還可以通過改變滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，滾筒的進(jìn)給速度(相對(duì)于基片)和摩擦操作的次數(shù)來控制包含設(shè)定預(yù)傾角的取向條件。
其次，與本文有關(guān)的表示液晶盒排列特征的參數(shù)是根據(jù)由下述方法測(cè)得的值而得到的。
實(shí)際傾傾斜角θ的測(cè)量將一個(gè)樣品液晶盒夾在正交尼科爾偏光鏡之間并向其施加明顯大于脈沖閾值電壓的雙極性脈沖(例如，在單脈沖閾值電壓為10伏和50毫微秒的情況下，用10伏和10赫茲的AC脈沖)。在供電的情況下，使樣品盒相對(duì)于偏光鏡水平轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)測(cè)量透過盒的透光率以便找出第一消光位置(具有最低透光率的位置)和第二消光位置。
視傾角θa的測(cè)量向夾在正交尼科爾偏光鏡之間的樣品液晶盒施加過閾值電壓的單極性單泳沖，然后，在沒有電場(chǎng)的情況下使其相對(duì)于偏光鏡水平轉(zhuǎn)動(dòng)以找出第一消光位置。然后，向液晶盒施加超出其閥值的、相反極性的單脈沖，并使其在沒有電場(chǎng)的情況下相對(duì)于偏光鏡轉(zhuǎn)動(dòng)以找出第二消光位置。測(cè)得的視傾角θa是第一個(gè)和第二個(gè)消光位置構(gòu)成的角度的一半。
預(yù)傾角α的測(cè)量根據(jù)Jpn.J.Appl.Phys.Vol 19(1980)，No.10，short Notes 2013中所述的晶體轉(zhuǎn)動(dòng)方法進(jìn)行測(cè)量。
更具體地說，將一對(duì)在相互平行和相反方向上摩擦過的基片彼此放置成命使其構(gòu)成一個(gè)間隙為20μm的盒，然后用在10-55℃的溫度范圍內(nèi)通過將80%(重量)的鐵電液晶(由Chisso K.K制造的“CS-1014)”與20%用下列公式表示的化合物。
相混合得到的呈SmA相的液晶混合物填滿液晶盒。
為了進(jìn)行測(cè)量，使液晶面板在垂直于基片對(duì)和包含取向處理軸(摩擦軸)的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)期間，用氦-氖激光束照射面板，該氦氖激光束具有一個(gè)偏光面，該偏光面在與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的方向上與轉(zhuǎn)動(dòng)平面構(gòu)成45℃角，由此，用光電二極管對(duì)從反面穿出偏光鏡的透射光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，所述偏光鏡的透射軸平行于入射偏光面。
通過模擬使由干涉形成的透射光的光強(qiáng)光譜適合下列公式(3)和(4)，從而得到預(yù)傾角α。
在上述公式中，各符號(hào)具有以下含義No正常射線的折射率，Ne異常射線的折射率，φ液晶面板的轉(zhuǎn)角，T(φ)透射光強(qiáng)度，d盒厚度，和λ入射光的波長(zhǎng)。
下面將描述包含本發(fā)明的液晶裝置的圖象顯示設(shè)備。
圖8是這種圖象顯示設(shè)備，特別是它的控制系統(tǒng)的框圖。參見圖8，顯示設(shè)備包括顯示裝置20，該顯示裝置20由包含上述有效顯示區(qū)2和周邊區(qū)3以及可任意選用的正交尼科爾偏光鏡(或在使用反射型顯示裝置時(shí)的一個(gè)偏光鏡)和背面照明的液晶裝置(面板)1構(gòu)成。該顯示設(shè)備還包括含有譯碼器和多個(gè)開關(guān)的掃描線驅(qū)動(dòng)電路201;含有閂鎖電路、移位寄存器和開關(guān)的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路202;用于向電路201和202提供多電平參考電壓的參考電壓發(fā)生電路203;包含用于保存圖象數(shù)據(jù)的CPU和RAM的控制電路204;和用于提供輸入圖象數(shù)據(jù)的圖象信號(hào)源210，例如圖象傳感器或執(zhí)行應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)。
下面將描述包含本發(fā)明的液晶裝置的圖象形成設(shè)備。圖9是這樣一個(gè)圖象形成設(shè)備的示意圖。參見圖9，該圖象形成設(shè)備包括一個(gè)用于在光敏部件213上形成靜電圖象的照射裝置(exposuremeans)210，光敏部件213由光電導(dǎo)體(例如含碳的加氫非晶硅或有機(jī)光電導(dǎo)體)構(gòu)成。照射裝置210包括與光閥陣列或矩陣相結(jié)合的上述液晶裝置，其背后放置有光源215。該圖象形成設(shè)備進(jìn)一步包括用顯象器在光敏部件213上顯出靜電圖象以便在光敏部件213上形成調(diào)色劑圖象的顯象裝置211。將光敏部件上形成的調(diào)色劑圖象轉(zhuǎn)移到記錄介質(zhì)(如普通紙)214上。用清除裝置212除去在光敏部件213上剩余的調(diào)色劑。
可以用圖10A中示意性地表示的一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)本發(fā)明上述液晶裝置。圖10A中所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括從掃描線驅(qū)動(dòng)電路(圖8中的201)分別供給掃描線S1、S2和S3的掃描信號(hào)S1、S2和S3;從數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路(圖8中的202)供給數(shù)據(jù)線Ⅰ的數(shù)據(jù)信號(hào);和組合電壓波形Ⅰ-S1、Ⅰ-S2、Ⅰ-S3，它們分別供給處于數(shù)據(jù)與掃描線S1、S2和S3交叉點(diǎn)上的象素，以便形成如圖10B所示由白(W)、黑(B)和白(W)象素構(gòu)成的顯示狀態(tài)。
下面將參照


本發(fā)明所述液晶裝置(面板)的幾個(gè)具體實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所述液晶面板的平面圖，圖12是沿圖11中線B-B'的剖面圖。參照這兩個(gè)附圖，液晶面板包括由上基片11a和下基片11b形成的基片對(duì)，兩個(gè)基片彼此平行設(shè)置而且其上分別帶有厚度為大約400-2500A°的透明電極12a和12b。在該實(shí)施例中，在與周邊區(qū)3相對(duì)應(yīng)的基片11a和11b的部分上涂覆含100-1000A°-dia的、厚度約為100-1000A°的絕緣膜13a和13b。為了在周邊區(qū)3上形成比設(shè)有條形電極12a和12b且被周邊區(qū)3包圍的顯示區(qū)2中大的預(yù)傾角，可為了在周邊區(qū)3中形成與基片垂直的排列，使用溶液形成了二氧化硅顆粒。此外，在與顯示區(qū)2和周邊區(qū)3相對(duì)應(yīng)的基片11a和11b上涂覆取向膜11a和11b，并在其之間設(shè)置鐵電液晶15。為了使鐵電液晶15在顯示區(qū)2中取向而對(duì)顯示區(qū)2中的取向膜14a和14b進(jìn)行了選擇性地取向處理。鐵電液晶的排列狀態(tài)不僅受取向處理?xiàng)l件的影響而且還受取向膜下面的表面狀態(tài)的影響。在該實(shí)施例中，當(dāng)鐵電液晶在顯示區(qū)中形成上述均勻排列時(shí)，如果對(duì)取向膜進(jìn)行取向處理，那么周邊區(qū)中的鐵電液晶將以較大的預(yù)傾角排列，或者與基片垂直排列。這已經(jīng)被我們的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。還可能用另一種方法在周邊區(qū)中實(shí)現(xiàn)這種排列狀態(tài)。
可以在透明電極12a(和/或12b)和取向膜14a(和/或14b)之間設(shè)置厚度為例如200-3000A°的絕緣膜(例如Sio2、TiO2或Ta2O5膜)。基片11a和11b之間的間隔可以用分散在液晶層15中、平均直徑為約1.5μm的二氧化硅顆粒進(jìn)行控制，并用密封粘結(jié)劑17將基片11a和11b彼此粘接起來。
(實(shí)施例2)圖13表示對(duì)上述實(shí)施例1進(jìn)行改進(jìn)后的實(shí)施例2。在該實(shí)施例中，提供有掃描信號(hào)的電極12a和提供有數(shù)據(jù)信號(hào)的電極12b分別延伸到左右周邊區(qū)和上下周邊區(qū)。而且，周邊區(qū)的所有四個(gè)側(cè)面都能受雙極脈沖的作用而驅(qū)動(dòng)。
結(jié)果，根據(jù)該實(shí)施例，在周邊區(qū)中的液晶不會(huì)出現(xiàn)象一個(gè)穩(wěn)態(tài)那樣的偏斜，而且可以使液晶分子在周邊區(qū)中平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)從而增強(qiáng)了防止變黃的能力。
(實(shí)施例3)圖14表示對(duì)實(shí)施例2進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)后的實(shí)施例3。在該實(shí)施例中，將周邊區(qū)3分成鄰近顯示區(qū)2的內(nèi)框區(qū)32a和包圍內(nèi)框區(qū)32a的外框區(qū)32b。在此，對(duì)內(nèi)框區(qū)中的基片11a和11b進(jìn)行與在顯示區(qū)2中同樣的取向處理，以便使其最終的預(yù)傾角與顯示區(qū)中的相等。另一方面，對(duì)外框區(qū)32b中的基片11a和11b進(jìn)行大預(yù)傾角處理，以便使外框區(qū)32b中的液晶形成至少為20℃的大預(yù)傾角。
在該實(shí)施例中，對(duì)內(nèi)、外框區(qū)32a和32b進(jìn)行光學(xué)掩蔽以便使得由該區(qū)域中的液晶引起的光學(xué)變化不明顯。
可以通過在相應(yīng)部分的至少一個(gè)基片11a或11b上設(shè)置遮光(即光學(xué)掩蔽)膜或通過在由固定有顯示面板的外殼遮住的部分上設(shè)置周邊區(qū)來實(shí)現(xiàn)這種掩蔽。
(實(shí)施例4)圖15表示對(duì)實(shí)施例2進(jìn)行改進(jìn)后的實(shí)施例4。在該實(shí)施例中，在靠近顯示區(qū)四邊的周邊區(qū)中處于掃描電極12a和數(shù)據(jù)電極12b的交叉處形成有掩蔽的象素。此外，在四個(gè)角32℃上填充密封粘接劑以便將周邊區(qū)分成四個(gè)(上、下、左和右)包含被掩蔽的象素的分離周邊區(qū)。
在該實(shí)施例中，向所有電極(也包括那些構(gòu)成被掩蔽象素的電極)施加雙極脈沖，這些脈沖相對(duì)于特定的參考電勢(shì)(例如分配到未被選擇掃描電極上的電勢(shì))有正和負(fù)電壓。
如上所述，不必將周邊區(qū)設(shè)置成包圍顯示區(qū)的所有四個(gè)邊，而且如果所形成的周邊區(qū)的寬度為顯示區(qū)中至少一個(gè)象素的寬度就能夠避免變黃。然而，考慮到通過重新驅(qū)動(dòng)而長(zhǎng)時(shí)間地形成一個(gè)特定的顯示圖案(如條形圖案或全黑或全白顯示狀態(tài))的情況，需要形成一個(gè)如圖11-14所示的用于包住顯示區(qū)整個(gè)周邊的周邊區(qū)。為了防止在與顯示區(qū)的邊緣相一致的小預(yù)傾角取向區(qū)和大預(yù)傾角取向區(qū)之間的邊界處出現(xiàn)突變時(shí)可能出現(xiàn)的問題，和防止出現(xiàn)影響顯示區(qū)中顯示質(zhì)量的不良后果，最好如圖14所示的實(shí)施例那樣設(shè)置一個(gè)小預(yù)傾角的內(nèi)框區(qū)。在這種情況下，比較合適的是使內(nèi)框區(qū)和外框區(qū)相似，具有至少一個(gè)象素的寬度。在圖15的實(shí)施例中形成的被掩蔽象素可以構(gòu)成與顯示區(qū)中相類似的小預(yù)傾角區(qū)。
下面將根據(jù)實(shí)驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明所涉及的液晶裝置的一些性能進(jìn)行說明。
實(shí)例1通過濺射，在兩個(gè)平面尺寸為300mm×300mm和厚度為1.1mm的玻璃基片上分別涂覆厚約1500A°的ITO(氧化錫錮)膜，然后通過平版印刷步驟將其制成條形電極。
進(jìn)一步在條形電極上涂覆約900A°厚的Ta2O5膜以便通過濺射形成短路保護(hù)。然后，如圖13所示，在每個(gè)基片的顯示區(qū)2和圍繞顯示區(qū)2的周邊區(qū)3上通過曲面印刷涂覆包含直徑約450A°二氧化硅粒子(由Shokubai kasei K.K生產(chǎn)的“PAM606EP”)的絕緣膜母體溶液，并且在300℃焙烘約1小時(shí)從而形成約200A°厚的不平整絕緣膜。然后，在包含每個(gè)基片顯示區(qū)和周邊區(qū)的整個(gè)表面上通過曲面印刷涂覆聚酰亞胺母體溶液(由日立化成K.K.生產(chǎn)的LQ1800”)，并在約270℃下烘焙約1小時(shí)以便模仿形成約200A°厚的聚酰亞胺取向臘，然后用尼龍繩編織的摩擦織物對(duì)膜上除了周邊區(qū)的其它部分進(jìn)行摩擦處理。接著，在經(jīng)過上述處理的兩個(gè)基片之一上散布約為1.5μm直徑的二氧化硅顆粒，而對(duì)所用的另一個(gè)基片則是在其除了留下注入口5之外的周邊上用曲面印刷的方法涂覆密封粘接劑，由此使得基片上的摩擦方向?qū)嶋H上彼此平行且方向一致。(一般情況下，可以將摩擦方向設(shè)計(jì)成彼此相交)。這樣就制成了一個(gè)其顯示區(qū)對(duì)角尺寸約為15英寸的空白面板。在這個(gè)階段，面板仍然保留著注入口5，通過該部分可以將液晶注入。
就液晶的注入而言，將空面板放入一個(gè)注入器中，注入器的內(nèi)部可以被加熱或壓縮。然后將注入器排空使空面板內(nèi)部形成真空，并將液晶送至面板的注入口。
然后，將注入器內(nèi)的溫度升高以降低液晶的粘滯度并使注入器中的壓力增加，由此通過注入口將所采用的液晶注入到面板中。液晶注入完成之后，將面板冷卻到SmC＊相溫度，然后用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑塞住注入口從而制好該實(shí)例的液晶面板。所用的液晶是表現(xiàn)出下列相轉(zhuǎn)換序列的嘧啶基混合鐵電液晶。
晶體 (-8.5℃)/() SmC＊(67℃)/() SmA (88℃)/() Ch. (94℃)/() Iso.
此外，為了計(jì)算在上面制造的液晶面板的顯示區(qū)和周邊區(qū)中的預(yù)傾角值，準(zhǔn)備了由兩結(jié)基片構(gòu)成的兩種實(shí)驗(yàn)液晶面板。每對(duì)基片都具有與設(shè)置有上面所制面板的基片對(duì)一樣的表面薄層。此外，以與上面相同的方式(但其間隔為20μm)沿一個(gè)方向分別對(duì)一對(duì)基片進(jìn)行摩擦，使它們的摩擦方向相互平行但方向相反，接著用如下所示方法注入液晶從而形成用于測(cè)量預(yù)傾角的實(shí)驗(yàn)面板，該預(yù)傾角是與該實(shí)例的面板顯示區(qū)相應(yīng)的預(yù)傾角。對(duì)另一對(duì)基片不沿一個(gè)方向進(jìn)行摩擦但也使它們相隔20μm，然后用如下所述方法填入液晶從而形成測(cè)量預(yù)傾角用的實(shí)驗(yàn)面板，該預(yù)傾角是與實(shí)例中的面板周邊區(qū)相應(yīng)的預(yù)傾角。
所用的液晶是在10-55℃溫度范圍內(nèi)通過將80%(重量)的鐵電液晶(由Chisso K.制造的“CS-1014”)與20%(重量)用下式 表示的化合物相混合得到的呈SmA相的液晶混合物。
用上述方式測(cè)得的與顯示區(qū)相應(yīng)的預(yù)傾角是17.5°而與周邊區(qū)相應(yīng)的預(yù)傾角為58.5°。在該實(shí)例的實(shí)際液晶面板中，顯示區(qū)中形成均勻的排列狀態(tài)，而在周邊區(qū)中則構(gòu)成因正交尼科爾偏光鏡作用基本上不產(chǎn)生亮態(tài)的排列狀態(tài)。
其次，為了判斷液晶分子在液晶面板中的運(yùn)動(dòng)程度，如圖16所示在沿與面板的摩擦方向R相垂直的方向上形成兩個(gè)條狀區(qū)S1和S2。在條狀區(qū)S1中，液晶分子均勻地排列成出現(xiàn)平均分子軸a位置狀態(tài)的一種穩(wěn)定狀態(tài)，在條狀區(qū)S1中，液晶分子均勻地排列成出現(xiàn)平均分子軸b位置狀態(tài)的另一種穩(wěn)態(tài)。在這種狀態(tài)下，向面板連續(xù)施加脈沖寬度為25μsec和電壓幅度為40伏、的且脈沖保持和間歇時(shí)間比為1/2的矩形AC脈沖約20小時(shí)。此后，在A和B兩點(diǎn)上，即顯示區(qū)兩端側(cè)的兩點(diǎn)上測(cè)量盒的厚度。結(jié)果，與施加上述電場(chǎng)之前的盒厚度相比，在所有點(diǎn)上都沒發(fā)現(xiàn)盒的厚度發(fā)生變化。
比較例用與實(shí)例1相同的方式制備液晶面板，但是不在周邊區(qū)布置含有二氧化硅顆粒的非平整絕緣膜，而是對(duì)其進(jìn)行與顯示區(qū)中類似的摩擦。用與實(shí)例1同樣的方法進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果表明，顯示區(qū)上的預(yù)傾角是17.6°而周邊區(qū)上的預(yù)傾角是17.3°。兩個(gè)區(qū)中的排列狀態(tài)都是均勻狀態(tài)。
然后，用與實(shí)例1相同的方法判斷液晶分子的運(yùn)動(dòng)情況，與施加電場(chǎng)前的值相比較，部分A和B處顯示的盒厚度分別增加35%和39%。
實(shí)例2在該實(shí)例中，通過使用用于在周邊區(qū)中形成與基片垂直排列狀態(tài)的、垂直排列的媒體來制備液晶面板。更具體地說，用與實(shí)例1相同的方式對(duì)兩個(gè)基片進(jìn)行處理直至提供Ta2O5膜的步驟。然后，在每個(gè)基片上涂覆與實(shí)例1中形成的膜相同的聚酰亞胺取向膜。然后對(duì)兩個(gè)基片進(jìn)行彼此都適用的摩擦處理并用與實(shí)例1相同的方法注入液晶從而制得液晶面板。
在該面板中，顯示區(qū)中形成均勻排列而周邊區(qū)中形成基本上相垂直的排列。
然后，用與實(shí)例1相同的方法判斷液晶分子的運(yùn)動(dòng)情況，其中與施加電場(chǎng)之前的狀態(tài)相比，在A和B兩點(diǎn)處沒有發(fā)現(xiàn)盒厚度的變化。
實(shí)例3除了在不包含直徑為450A的二氧化硅顆粒的情況下構(gòu)成溶液涂覆型絕緣膜、使用含氟鐵電液晶、和使基片相互作用以便使摩擦方向相互平行且相反之外，用與實(shí)例1相類似的方法制備具有圖13所示的平面圖案和包含有圖6A所示排列成書架結(jié)構(gòu)的蝶狀結(jié)構(gòu)液晶的液晶面板。
顯示區(qū)中的預(yù)傾角是2°-3°，而周邊區(qū)的預(yù)傾角是58.5°。
在基片周邊區(qū)的內(nèi)表面沒磨毛的情況下，完全看不到與實(shí)例1相似或甚至比其更輕程度的變黃或盒厚度的變化。
在改變摩擦應(yīng)力的同時(shí)所進(jìn)行的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，預(yù)傾角不超過5°的面板能夠得到很好的特性。
實(shí)例5在改變?nèi)∠蚰げ牧虾湍Σ翍?yīng)力后重復(fù)實(shí)例1來制備幾個(gè)具有C1均勻排列的人字結(jié)構(gòu)和在顯示區(qū)有不同預(yù)傾角的液晶面板。
在這種情況下，與在顯示區(qū)含有二氧化硅顆粒而構(gòu)成的粗糙內(nèi)表面相配合且在顯示區(qū)中具有10°或更大(特別是15°-25°)預(yù)傾角的液晶面板表現(xiàn)出了很好的抗變黃能力。
實(shí)例6用與實(shí)例1相似的方法，制備帶有如圖14所示含經(jīng)摩擦處理的內(nèi)框區(qū)32a和不給摩擦處理的外框區(qū)32b的周邊區(qū)的液晶面板。
在內(nèi)框區(qū)中預(yù)傾角為17°。
用與實(shí)例1相同的方法根據(jù)液晶分子的運(yùn)動(dòng)來評(píng)價(jià)面板，但前提是向構(gòu)成內(nèi)框區(qū)的電極施加與顯示區(qū)相同的信號(hào)。
結(jié)果是，甚至在連續(xù)施加電場(chǎng)超過6小時(shí)之后也沒觀察到盒厚度的變化成變黃。
實(shí)例7通過適當(dāng)?shù)馗淖儗?shí)例1來分別制備具有下列特性的樣品液晶面板。具有圖11所示平面圖案、在顯示區(qū)和周邊區(qū)的預(yù)傾角都是18°并具有粗糙內(nèi)表面的面板。具有如圖11所示的平面圖案而未進(jìn)行表面磨毛的絕緣膜的面板。具有如圖11所示的平面圖案、包含人字紋結(jié)構(gòu)的液晶、顯示區(qū)中的預(yù)傾角分別為18°(B1)和8°(B2)的面板。具有如圖11所示的平面圖案，包含書架式結(jié)構(gòu)的液晶，顯示區(qū)中的預(yù)傾角分別為2°(C1)和6°(C2)的面板。具有如圖11所示的平面圖案和粗糙內(nèi)表面的面板。具有如圖11所示的平面圖案并且在顯示區(qū)和周邊區(qū)中除了隔離顆粒外還包含分散的粘結(jié)顆粒的面板。具有如圖14所示的平面圖案在無內(nèi)表面粗糙處理的情況下制得的面板。具有如圖14所示的平面圖案，包含人字紋結(jié)構(gòu)的液晶，在顯示區(qū)中的預(yù)傾角分別為18°(G1)和8°(G2)的面板。具有如圖14所示的平面圖案，包含書架結(jié)構(gòu)的液晶，在顯示區(qū)中的預(yù)傾角分別為2°(H1)和6°(H2)的面板。
具有如圖14所示的平面圖案和粗糙內(nèi)表面的面板。具有圖14所示的平面圖案并且在顯示區(qū)和周邊區(qū)中除了包含隔離顆粒外還包含分散的粘結(jié)顆粒的面板。具有圖14所示的平面圖案，具有粗糙的內(nèi)表面，包含預(yù)傾角為18°的人字紋結(jié)構(gòu)液晶和包含粘結(jié)顆粒的面板。在內(nèi)表面不進(jìn)行粗糙處理的情況下制得的具有圖15所示平面結(jié)構(gòu)的面板。
用各個(gè)樣品制得10個(gè)面板并根據(jù)下列項(xiàng)目對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)(1)向這些面板分別連續(xù)施加電場(chǎng)20小時(shí)、40小時(shí)和60小時(shí)后在所有10個(gè)參考樣品的面板出現(xiàn)變黃后的變黃程度;(2)用顯示區(qū)側(cè)端邊處出現(xiàn)的取向缺陷來評(píng)價(jià)取向狀態(tài);(3)用在兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間轉(zhuǎn)換的兩個(gè)方向之間的閾值差來評(píng)價(jià)單穩(wěn)狀態(tài)。
經(jīng)與參考樣品面板分別對(duì)比后，將結(jié)果概括列在下列表中，其中◎表示6個(gè)或更多個(gè)面板表現(xiàn)出較好的特性，○表示2-5個(gè)面板表現(xiàn)出較好的特性，△表示0-1個(gè)面板表現(xiàn)出較好的特性。
樣品 在以下時(shí)間之后變黃 取向 單穩(wěn)態(tài)20,小時(shí) 40小時(shí) 60小時(shí)A ◎ ○ △ ○ △B1 ◎ ◎ ○ △ ○B(yǎng)2 ◎ ○ ○ △ △C1 ◎ ◎ ◎ ○ △C2 ◎ ○ ○ △ △D ◎ ○ ○ △ △E ◎ ◎ ○ △ △F ◎ ○ △ ◎ △G1 ◎ ◎ ○ ◎ ○G2 ◎ ○ ○ ◎ △H1 ◎ ◎ ◎ ◎ △H2 ◎ ○ ○ ◎ △I ◎ ○ ○ ◎ △J ◎ ◎ ○ ◎ △K ◎ ◎ ◎ ◎ ○L ○ △ △ △ △
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)使顯示區(qū)周圍的周邊區(qū)中的預(yù)傾角大于顯示區(qū)中的預(yù)傾角或?qū)⒅苓厖^(qū)中的液晶設(shè)置成與基片相垂直的排列狀態(tài)以便防止或抑制由于連續(xù)施加電場(chǎng)而引起的沿液晶裝置(面板)出現(xiàn)的局部壓差，由此可避免產(chǎn)生盒厚度變化或伴隨盒厚度變化而出現(xiàn)的變黃。
權(quán)利要求
1.一種液晶裝置，包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的具有相對(duì)的內(nèi)表面和設(shè)在內(nèi)表面上的相對(duì)的電極基片，以及設(shè)置于相對(duì)的電極之間的手征蝶狀結(jié)構(gòu)的液晶，所說的液晶裝置具有有效光調(diào)制區(qū)和在有效光調(diào)制區(qū)外面的周邊區(qū)；其中，液晶分子在周邊區(qū)中的預(yù)傾角大于液晶分子在有效光調(diào)制區(qū)中的預(yù)傾角。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于所說的手征蝶狀結(jié)構(gòu)的液晶由在電場(chǎng)的作用下能沿基片的表面運(yùn)動(dòng)的液晶分子構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于至少一個(gè)基片的內(nèi)表面是磨毛了的。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于有效光調(diào)制區(qū)中液晶分子的預(yù)傾角至少為10°。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于有效光調(diào)制區(qū)液晶分子的預(yù)傾角最多為5°。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于周邊區(qū)包含與有效光調(diào)制區(qū)鄰接的第一區(qū)和在第一區(qū)外部的第二區(qū)，第一區(qū)中的液晶分子的預(yù)傾角基本上等于有效光調(diào)制區(qū)中的預(yù)傾角，而第二區(qū)中液晶分子的預(yù)傾角大于有效光調(diào)制區(qū)中的預(yù)傾角。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于在基片之間散步許多粘接顆粒和隔離顆粒。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于根據(jù)參考電勢(shì)向相對(duì)的電極施加由雙極驅(qū)動(dòng)脈沖構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于用掩蔽件對(duì)周邊區(qū)進(jìn)行光學(xué)遮蓋。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的液晶裝置，其特征在于至少一個(gè)基片上具有分散在其上的細(xì)顆粒和蓋在細(xì)顆粒上以提供粗糙表面的取向膜，細(xì)顆粒的平均粒徑為1-100nm。
11.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的液晶裝置，其特征在于所說的手征蝶狀結(jié)構(gòu)液晶是鐵電液晶。
12.一種圖象形成設(shè)備，包括含有權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述液晶裝置的照射裝置、受照射裝置照射的光敏裝置、顯象裝置，和轉(zhuǎn)換裝置。
13.一種圖象顯示設(shè)備，包括含有權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述液晶裝置的顯示裝置、用于向顯示裝置提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置，和至少一個(gè)偏光鏡。
14.一種圖象顯示設(shè)備，包括含有權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述液晶裝置的顯示裝置、向顯示裝置提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置、至少一個(gè)偏光鏡，和用于提供顯示圖象信號(hào)的圖象源。
15.如權(quán)利要求14所述的圖象顯示設(shè)備，其特征在于所說的圖象源包括一個(gè)圖象傳感器。
16.如權(quán)利要求14所述的圖象顯示設(shè)備，其特征在于所說的圖象源包括一個(gè)計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種由一對(duì)相對(duì)設(shè)置的基片構(gòu)成的液晶裝置，所述基片對(duì)具有相對(duì)的內(nèi)表面和在內(nèi)表面上相對(duì)的電極，相對(duì)的電極之間設(shè)置有手征蝶狀結(jié)構(gòu)的液晶。該液晶裝置具有有效光調(diào)制區(qū)和在有效光調(diào)制區(qū)外部的周邊區(qū)。在該裝置中，周邊區(qū)中液晶分子的預(yù)傾角大于有效光調(diào)制區(qū)中液晶分子的預(yù)傾角。其結(jié)果是有效地抑制了因?yàn)橐壕Х肿友匮b置的外延運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的局部壓力不均勻或盒厚度變化。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1099148SQ9410539
公開日1995年2月22日 申請(qǐng)日期1994年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
發(fā)明者小寺泰人, 堀田薰央, 羽生由紀(jì)夫, 三原正, 森直 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社