一种多稳态液晶装置，所述多稳态液晶装置具有在一个或多个空腔内的液晶分子，其中在每一个空腔中形成至少一个高畸变的液晶区域（１００、１１０），所述畸变区域（１００、１１０）通过施加电场可在至少两种稳定状态之间切换，所述装置使得至少一种所述的稳定状态可以被用作反射模式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种多稳态反射液晶装置和包括这种装置的液晶显示器。
技术介绍
液晶材料(LCs)由优先相互平行排列并且能够通过施加的电场而被定 向的棒状分子组成。由分子的局部定向所引起的长程有序能够限定"指向 矢"，S卩，平均分子方向。这些分子的长轴和短轴表现出不同的光学性能， 因此一定的分子取向可以改变入射光的偏振和强度。可以将这些再取向和 偏振的效应与光学元件，如偏振和反射层一起使用，以制备光学装置，如 光学开关、可变相光栅或显示器。现有的LC装置通常具有两个带有半透明电极的透明基板，所述半透 明电极可以在每一基板的内侧上被图案化为像素，将液晶(LC)材料夹在它 们之间。如果一旦入射光穿过液晶层，该装置就用来反射入射光，而不是 处于透射模式，则可以将反射涂层安置在一个基板上。通常将光学偏振器 安置在一个或两个基板的外表面上。在液晶层和每一个电极/基板之间，采 用定向层来规定靠近基板的LC分子的取向。每一个像素可以利用施加在 像素排和列电极之间的电压进行"无源式"寻址，或者利用薄膜晶体管进行" 有源式"寻址，以选择性将电场横跨施加在单一像素上。这种电场可以用 于使液晶分子在两种取向状态之间切换，每一种取向状态对穿过LC层的 光都具有不同的影响，使得根据该状态，光可以透过一个或多个偏振器或 被一个或多个偏振器阻挡。实现这样的一种方法是采用扭转向列构型。在这些装置中，采用定向 层使靠近相对基板的LC分子在相互垂直的方向上取向。在其中不跨过像 素施加电场的情况下，在其从表面向表面移动时，靠近基板的垂直LC定 向导致LC取向扭转90。。这具有使光的偏振旋转90。的作用。当将偏振器 平行于在每一基板上的定向方向时，入射光变为最初被第一偏振器偏振在 一个方向上，然后光的偏振方向被LC旋转90°，以与在另一基板上的第二偏振器一致，以使光从像素输出。可以将滤色器安置在像素上以制备着 色的像素。当在像素的电极之间施加电场时，利用电场的方向使LC定向， 即正交于两个基板的平面。在这种情况下，由于LC分子被定向为平行于光的传播方向，因此不发生由LC构型引起的光偏振的变化。因此，来自第一偏振器的偏振光被在垂直方向上的第二偏振器阻挡。这种类型的装置 是"透射型"的，因为入射光从一侧的光源(g卩，在显示器模块中的背光)穿 过该装置到达另一侧的观察者。利用液晶装置显示信息的一种备选方法是使用"反射"LC装置。典型 的反射装置是以与透射型装置类似的方式构建的，不同之处在于离观察者 最远的偏振器被反射元件代替。光从与观察者相同侧的装置入射，并且首 先在一个方向上被偏振器偏振。可能的LC构型之一使得光的偏振方向被 LC旋转45。，然后光被反射元件反射，并且再次被LC旋转45。。光偏振 总共旋转90。意味着光被偏振器阻挡。当在像素电极之间施加电压时，发 生LC的重新取向，使得LC构型不影响光的偏振，并且入射光偏振，透 过LC，反射并且再次透过LC，而没有偏振方向的变化，使得偏振器允许 光被发射和观察到。可以将滤色器安置在像素上以制备着色的像素。当与其它显示器类型如阴极射线管相比时，LC显示器具有许多优点， 如非常平坦、轻而稳固。由此，它们对于小型便携式装置如移动电话和PDA是理想的。然而，由于需要施加恒定功率以将像素保持在一种状态下，它 们具有高能量的要求。而且，透射型显示器典型地需要来自光源的背光以 实现具有高对比度的明亮图像，转而进一步增加功耗，从而导致电池寿命 縮短。另外，由于这些系统利用面外切换(out of plane switching),其中在 电场的存在下LC分子自身与基板的平面垂直定向，因此当从侧面观察时， 双折射效应可能导致对比度的损失。得到的几何形状还可能导致由视差效 应引起的色彩失真。与上述装置相关的一些问题是通过多稳态或具体地通过反射双稳态 液晶技术解决的。在多稳态液晶装置中，LC具有多于一个稳态的指向矢 分布(director configuration)。由此， 一旦切换至稳态，LC保持在该状态直 至施加电场而改变构型。这种类型的操作需要更小的功率，原因是仅仅供 给功率以变化状态，而不连续供给以保持状态。这种技术的反射方面消除了对背光的需要，从而进一步降低了功耗。在Thurston等的IEEE Transactions on Electronic Devices Ed-27，第11 期，2069- 2080页1980中，描述了具有多个可能的多稳态系统的LC装 置。特别是，描述了产生基板平面外扭曲的顶点(zenithal)多稳态装置。还 描述了依赖于在基板上的图案化的定向区域的面内多稳态装置。US 4，333，708描述了具有多种多稳态模式的双稳态LC装置的一个实例，所述多种多稳态模式涉及平行位于装置基板的奇数点或"向错"的移动。 EP 0,517,715和WO92/00546描述了双稳态LC装置的其它实例，其中使 用表面处理(SiO的蒸发)产生双稳态表面定向层。这种表面具有两种可能 的指向矢分布。通过在施加合适电压波形的情况下切换在表面上的指向 矢，在两种状态之间的切换是可能的。在US 5,796,459中描述了另一种可能的双稳态装置。这种装置具有已 经被处理的基板表面，使得一个或两个基板上存在双光栅(bigrating)。这种 双光栅配置形成了LC分子可以位于其上的两种可能的不同角度方向。WO 97/14990描述了双稳态装置的另一个实例。这具有在至少一个基板上的表 面定向单光栅。该表面单光栅具有导致对两种指向矢定向排列大致相等的 能量的凹槽高度与宽度之比。指向矢排列配置彼此不同主要在于指向矢与 基板的平面的角度。使用适合的电压脉冲来开关该装置。制造双稳态液晶装置的又一种方法包括将柱或孔的阵列安置在一个 基板上。在EP 1,271,225和EP 1,139,151中描述了这种类型的装置。柱或 孔的存在使得多种指向矢取向是稳定的。在指向矢取向之间的差别主要在 于距离基板主平面的指向矢角度的差别。在这些状态之间的切换是使用与 分子偶极子耦合的适合电压脉冲实现的。在所有上述装置中，每一种稳定的状态对光的偏振都具有不同的影 响，并且这可以与适当取向的偏振器一起使用以允许或阻挡光的透射。这 些系统可以在光透过装置或者从在装置背面的表面反射的情况下使用。可 以利用在亚像素水平的表面处理变化来实现灰度。尽管这些提供一些优于 常规的配置的优点，但是它们遭遇到下列情况:在面外进行切换，这可能 导致在倾斜观察角度下的对比度的损失以及由视差引起的色彩失真。上述装置中的一些可能包含LC缺陷区域。当将LC封闭在容器内时，分子取向受到容器表面的影响。这样可能导致在某些区域的冲突，从而导 致缺陷。在这些缺陷区域中，以使得形成与分子有序性降低相关的高畸变能结构的这种方式使分子自身定向，这被Repnik等在European Journal of Physics,第24巻，481-492页(2003)中论述过。根据诸如容器的尺寸和形 状、表面的表面状况(topography)、温度、外加电场和壁的表面能的因素， 液晶分子的几种构型可以是允许的。每一种构型可以具有变化的缺陷位置 和主体液晶分子的定向。然而，缺陷通常被认为是不宜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多稳态液晶装置，所述多稳态液晶装置具有在一个或多个空腔中的液晶分子，其中在每一个空腔内形成至少一个高畸变的液晶区域，所述一个或多个畸变区域在施加电场时可在至少两种稳定状态之间切换，所述装置使得所述稳定状态中的至少一种提供反射模式。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁戴维森，尼格尔摩川，
申请(专利权)人：斯特拉斯克莱德大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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