Жидкокристаллическое устройство отображения

Жидкокристаллическое устройство отображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения, пригодному для режима отображения с регулируемым светопропусканием путем изгибной деформации жидкокристаллического слоя при приложении напряжения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Жидкокристаллическое устройство отображения характеризуется тонким профилем, малым весом и низким потреблением энергии и широко используется в разнообразных областях. Кроме того, его производительность в плане вывода изображения весьма повысилась с течением времени и достигла преимущества перед CRT (электронно-лучевой трубкой).

Режим отображения жидкокристаллического устройства отображения определяется тем, как жидкокристаллический материал выстроен в ячейках. В традиционных технологиях разнообразные режимы отображения известны как режимы отображения жидкокристаллического устройства отображения, такие как режим TN (Twisted Nematic, скрученный нематический жидкий кристалл), режим MVA (Multi-domain Vertical Alignment, изменение ориентации нескольких доменов относительно нормали к плоскости слоя), режим IPS (In-Plane Switching, плоскостная коммутация с изменением ориентации доменов в плоскости матричного слоя), режим OCB (Optically self-Compensated Birefringence, оптически самокомпенсированное двулучепреломление), и другие.

Огромное число жидкокристаллических устройств отображения с использованием такого режима отображения производится в массовом масштабе. В частности, в основном широко распространено, например, жидкокристаллическое устройство отображения, действующее согласно TN-режиму. Однако жидкокристаллическое устройство отображения, действующее согласно TN-режиму, должно быть усовершенствовано в плане медленного отклика, узкого угла обзора и прочего.

С другой стороны, в MVA-режиме в пиксельном электроде активно-матричной подложки создают щель, на противоэлектроде противоположной подложки создают выступы (ребра) для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла, и эти элементы формируют краевое поле для выстраивания молекул жидкого кристалла по множественным траекториям. Кроме того, в MVA-режиме направление, вдоль которого молекулы жидкого кристалла наклоняются при приложении напряжения, подразделяется на многочисленные направления (мультидомены), тем самым достигая широкого угла обзора (например, смотри Патентный Документ 1). Кроме того, поскольку MVA-режим представляет собой режим гомеотропной ориентации, в нем достигают более высокого контраста, чем в режимах TN, IPS и ОСВ. Однако MVA-режим может быть улучшен в отношении усложненного процесса производства и медленного отклика, подобно TN-режиму.

В качестве режима отображения, иного, нежели вышеописанные режимы, был предложен режим отображения, в котором используют нематический жидкий кристалл р-типа в качестве жидкокристаллического материала, и поперечное электрическое поле, генерируемое гребнеобразным электродом, применяют для введения жидкого кристалла в режим гомеотропной ориентации (который также будет называться далее как режим ТВА (Transverse Bend Alignment, поперечная изогнутая ориентация), чтобы разрешить технологические проблемы, связанные с MVA-режимом (например, смотри Патентные Документы 2-7).

ТВА-Режим также имеет следующие характеристики по сравнению с MVA-режимом. Во-первых, возможен высокоскоростной отклик. Более того, на основе гомеотропной ориентации может быть достигнут высокий контраст. Дополнительно, может быть достигнут широкой угол обзора. Кроме того, в ТВА-режиме, поскольку нет необходимости в регулировании ориентации с использованием выступов, и конфигурация пикселей проста, может быть упрощено изготовление. То есть могут быть снижены расходы.

В качестве способа регулирования ориентации жидкого кристалла с использованием тонкой структуры был найден способ формирования множественных наклонных поверхностей, обращенных к предварительно заданному направлению на поверхности ориентирующей пленки (например, смотри Патентный Документ 8). Кроме того, был открыт способ формирования неоднородностей, высоты которых периодически варьируются на поверхности подложки (например, смотри Патентный Документ 9).

Более того, был найден метод оценки энергии сцепления на основе метода порога насыщения (например, смотри Непатентный литературный источник 1).

Патентный Документ 1: JP 11-242225 А

Патентный Документ 2: JP 57-618 А

Патентный Документ 3: JP 10-186351 А

Патентный Документ 4: JP 10-333171 А

Патентный Документ 5: JP 11-24068 А

Патентный Документ 6: JP 2000-275682 А

Патентный Документ 7: JP 2002-55357 А

Патентный Документ 8: JP 3-150530 А

Патентный Документ 9: JP 2005-331935 А

Непатентный источник информации 1: авторы Yoshikazu SASAKI и двое других, ”Surface anchoring energy of liquid crystal with negative dielectric anisotropy determined by saturation voltage method” («Поверхностная энергия сцепления жидкого кристалла с отрицательной диэлектрической анизотропией, определяемая методом напряжения насыщения»), Extended Abstracts (“Развернутые тезисы»); The 53rd Spring Meeting of The Japan Society of Applied Physics («53-я Весенняя Конференция Японского Общества Прикладной Физики»), (весна 2006 года, Технологический Институт Мусаши, 2006, стр.1365, №23а-Р-6

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее ТВА-режим будет взят в качестве примера для разъяснения проблем настоящего изобретения, но настоящее изобретение ТВА-режимом не ограничивается.

Авторы настоящего изобретения оказались первыми, кто обнаружил, что ориентация жидкого кристалла разрушается, и возникает дефект отображения, в особенности когда в ТВА-режиме подводят высокое напряжение, как показано на Фиг.10. На Фиг.10 ориентация жидкого кристалла разрушается в светлых участках. Когда напряжение не прилагают, получается черный экран, поскольку поляризаторы являются перпендикулярными друг другу, и яркое свечение в ответ на приложение напряжения начинается с положений, приближенных к электродам. Когда прилагают избыточное напряжение, ориентация жидкого кристалла разрушается в межэлектродной области, и происходит рассеяние светового потока (излучение хаотично поляризованного света). В это время нормально освещенные участки и участки, где ориентация нарушена и произошло рассеяние света, наблюдаются одновременно. Хотя наблюдение может быть удовлетворительно проведено вследствие разности в яркости, Фиг.10 показывает фотографию, сделанную, когда приложенное напряжение только что отключено, и в нормальных участках (то есть во время черного экрана) создана гомеотропная ориентация. В ТВА-режиме, как показано на Фиг.11, жидкий кристалл при приложении электрического поля выстраивается в ячейке в арочное (изогнутое) состояние. Кроме того, кривизна сформированного изгиба постепенно уменьшается по мере возрастания приложенного напряжения. Когда кривизна каждого изгиба чрезмерно уменьшается вследствие повышения приложенного электрического поля, увеличивается свободная энергия системы в ячейке. Поэтому считается, что система развивается по направлению, вдоль которого деформация изгиба устраняется, и тем самым разрушается изогнутая ориентация жидкого кристалла.

Настоящее изобретение разработано в плане вышеописанных существующих обстоятельств, и задачей настоящего изобретения является создание жидкокристаллического устройства отображения, которое может подавлять дефект отображения, возникающий вследствие нарушения ориентации жидкого кристалла.

Авторы настоящего изобретения провели исследования жидкокристаллического устройства отображения, которое может подавлять дефект отображения, возникающий вследствие нарушения ориентации жидкого кристалла, и они сосредоточили внимание на деформации жидкого кристалла, то есть легкости изменения ориентации жидкого кристалла. Кроме того, они обнаружили, что деформация жидкого кристалла может облегчаться уменьшением силы, связывающей жидкий кристалл на поверхности раздела с выравнивающим слоем, облегчая деформацию жидкого кристалла тем, что получают жидкокристаллический материал, который легко деформируется, и/или регулируют поверхность раздела на подложке, чтобы стимулировать деформацию жидкого кристалла. Более конкретно, деформация может быть облегчена (1) структурой, в которой жидкокристаллический материал имеет модуль упругости k33 при изгибе на уровне k33≤14 пН (пиконьютонов); (2) структурой, в которой ориентирующий слой имеет энергию сцепления не более 1,5×10^-4 Дж/м²; (3) структурой, в которой ориентирующий слой включает в себя ориентирующую пленку, имеющую фторсодержащую группу; (4) структурой, в которой ориентирующий слой включает в себя хемосорбционную пленку; (5) структурой, в которой ориентирующий слой включает в себя неоднородности, конфигурированные для контроля ориентации жидкокристаллического материала р-типа; (6) структурой, в которой жидкокристаллический материал р-типа содержит молекулы жидкого кристалла, которые предварительно наклонены, когда напряжение не приложено, по направлению, вдоль которого они отклоняются, когда прилагают напряжение; и (7) структурой, в которой гребнеобразный электрод имеет наклонный участок на своей поверхности на стороне жидкокристаллического слоя, или комбинацией этих структур. Авторы настоящего изобретения посчитали, что они нашли совершенное решение вышеописанных проблем, и тем самым создали настоящее изобретение.

То есть настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и жидкокристаллический материал, который составляет жидкокристаллический слой, имеет модуль упругости k33 при изгибе, который удовлетворяет условию k33≤14 пН.

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и первый ориентирующий слой имеет энергию сцепления не более 1,5×10^-4 Дж/м².

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и первый ориентирующий слой включает в себя ориентирующую пленку, имеющую фторсодержащую группу.

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и первый ориентирующий слой включает в себя хемосорбционную пленку.

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и первый ориентирующий слой имеет неоднородности, конфигурированные для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа, на своей поверхности, которая находится в контакте с жидкокристаллическим слоем.

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и жидкокристаллический материал р-типа включает в себя молекулы жидкого кристалла, которые предварительно наклонены, когда напряжение не приложено, в направлении, вдоль которого они предназначены отклоняться при приложении напряжения.

Кроме того, настоящее изобретение представляет жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя жидкокристаллический элемент отображения, включающий в себя пару подложек и жидкокристаллический слой, герметично размещенный между парой подложек, причем жидкокристаллический слой включает в себя жидкокристаллический материал р-типа, который гомеотропно ориентирован относительно поверхностей пары подложек, когда напряжение не приложено; одна из пары подложек включает в себя гребнеобразный электрод и первый ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; другая из пары подложек включает в себя второй ориентирующий слой, конфигурированный для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа; и гребнеобразный электрод, имеющий наклонный участок на своей поверхности на стороне жидкокристаллического слоя.

Термины «гомеотропный», «вертикальный» и производные из них термины не означают точной вертикальности, и сюда входит состояние, которое может трактоваться как подобное вертикальному и главным образом вертикальное состояние в плане эффектов настоящего изобретения. Более того, могут быть включены погрешности, которые, возможно, могут быть допущены в процессе изготовления.

Конфигурация жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению не является в особенности ограниченной в такой мере, насколько оно в основном включает в себя такие компоненты. Жидкокристаллическое устройство отображения может включать или может не включать другие компоненты.

Соответствующие варианты исполнения жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению могут быть надлежащим образом скомбинированы друг с другом. То есть каждый из вышеуказанных вариантов исполнения может надлежащим образом иметь конфигурацию других вариантов исполнения жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты исполнения жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению более подробно упомянуты ниже. Нижеследующие варианты исполнения могут быть скомбинированы между собой.

В плане более надежного достижения эффектов настоящего изобретения второй ориентирующий слой предпочтительно имеет энергию сцепления не более 1,5×10^-4 Дж/м².

Из тех же соображений, энергия сцепления первого ориентирующего слоя предпочтительно является не большей, чем 1×10^-4 Дж/м².

По тем же соображениям, энергия сцепления второго ориентирующего слоя предпочтительно не превышает 1×10^-4 Дж/м².

С той же точки зрения, второй ориентирующий слой предпочтительно включает в себя ориентирующую пленку, имеющую фторсодержащую группу.

С той же позиции, второй ориентирующий слой предпочтительно включает в себя хемосорбционную пленку.

Из тех же соображений, второй ориентирующий слой предпочтительно имеет неоднородности, конфигурированные для регулирования ориентации жидкокристаллического материала р-типа, на своей поверхности, которая находится в контакте с жидкокристаллическим слоем.

По тем же соображениям, модуль упругости k33 при изгибе предпочтительно удовлетворяет условию k33≤13 пН и более предпочтительно удовлетворяет условию k33≤12,5 пН.

С той же точки зрения, молекулы жидкого кристалла предпочтительно являются смежными с первым ориентирующим слоем.

С той же позиции, наклонный участок предпочтительно наклонен в направлении, вдоль которого молекулы жидкого кристалла, включенные в жидкокристаллический материал р-типа, предназначены быть отклоненными при приложении напряжения.

Фторсодержащая группа предпочтительно представляет собой CF₂-группу.

Введение фторсодержащей группы (функциональной группы на основе фтора) обусловливает снижение поверхностной энергии, тем самым обеспечивая возможность беспрепятственного вращения молекул жидкого кристалла. Кроме того, поскольку действие этой фторсодержащей группы усиливается по мере возрастания количества атомов фтора, введение CF₂-группы является очень эффективным.

А именно неоднородности предпочтительно выстроены двумерно в пикселе.

Более конкретно, неоднородности предпочтительно создают жидкокристаллический слой с предварительно заданным углом наклона. То есть жидкокристаллический слой предпочтительно имеет предварительный наклон, сформированный неоднородностями, когда напряжение не приложено.

Жидкокристаллический слой предпочтительно имеет предварительный наклон под углом, не меньшим 87° и меньшим 90°. Угол предварительного наклона, меньший, чем 87°, может обусловливать низкую степень контрастности.

Более конкретно, жидкокристаллический материал р-типа предпочтительно представляет собой нематический жидкокристаллический материал р-типа.

В соответствии с жидкокристаллическим устройством отображения согласно настоящему изобретению, может быть подавлен дефект отображения, возникающий вследствие разрушения ориентации жидкого кристалла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет перспективный схематический вид, показывающий базовую конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения согласно Варианту 1 исполнения.

Фиг.2 представляет схематический вид поперечного сечения жидкокристаллического устройства отображения согласно Варианту 1 исполнения, показывающий один пример распределения потенциала в ячейке, когда приложено напряжение.

Фиг.3 представляет схематический вид поперечного сечения жидкокристаллического устройства отображения согласно Варианту 1 исполнения, показывающий один пример распределения ориентации жидкого кристалла в ячейке, когда приложено напряжение.

Фиг.4 представляет схематический вид поперечного сечения, показывающий базовую конфигурацию жидкокристаллического элемента отображения согласно Примеру 1.

Фиг.5 представляет вид сверху для разъяснения ориентации осей пропускания и направления приложения электрического поля в жидкокристаллическом устройстве отображения Примера 1.

Фиг.6 представляют схематические виды, показывающие тонкие структуры в жидкокристаллическом элементе отображения Примера 6, где Фиг.6(а) представляет вид сверху, Фиг.6(b) представляет вид с правой стороны, и Фиг.6(с) представляет вид с нижней стороны.

Фиг.7 представляют схематические виды поперечных сечений подложки согласно Примеру 7 для разъяснения, как две области формируют облучением поляризованными ультрафиолетовыми лучами в Примере 7, где Фиг.7(а) показывает первое облучение, и Фиг.7(b) показывает второе облучение.

Фиг.8 представляет перспективный концептуальный вид подложки в Примере 7 для разъяснения взаимосвязи между направлением облучения поляризованными ультрафиолетовыми лучами и ориентацией при создании угла предварительного наклона молекул жидкого кристалла.

Фиг.9 представляет микрофотографию жидкокристаллического элемента отображения согласно Примеру 1 для разъяснения стабильности изгиба в жидкокристаллическом элементе отображения Примера 1.

Фиг.10 представляет микрофотографию жидкокристаллического элемента отображения в традиционном ТВА-режиме для разъяснения стабильности изгиба в жидкокристаллическом элементе отображения в традиционном ТВА-режиме.

Фиг.11 представляет схематический вид поперечного сечения жидкокристаллического устройства отображения в ТВА-режиме, показывающий один пример ориентации жидкого кристалла, когда приложено напряжение.

Фиг.12 представляет схематический вид поперечного сечения, показывающий конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения согласно Варианту исполнения 2.

Фиг.13 представляет схематический вид сверху, показывающий конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения согласно Варианту 1 или 2 исполнения.

Фиг.14 представляет вид сверху поперечного сечения, показывающий еще одну конфигурацию жидкокристаллического устройства отображения согласно Примеру 7.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании энергию сцепления рассчитывают с использованием ячейки с параллельными пластинчатыми электродами путем измерения емкости ячейки при изменении приложенного напряжения, и затем наносят на график dC/dV относительно 1/V. Для подробностей смотри Непатентный литературный источник 1.

Ячейка с параллельными пластинчатыми электродами представляет собой стандартный испытательный элемент, имеющий две стеклянных подложки, каждая из которых имеет прозрачный электрод на всей своей поверхности, и жидкокристаллический слой, который размещен между подложками со вставленными между ними заполнителями. Кроме того, на поверхности каждой из двух стеклянных подложек на стороне жидкокристаллического слоя формируют ориентирующий слой, который должен быть измерен. Здесь на двух стеклянных подложках обычно формируют одинаковые ориентирующие слои.

Угол предварительного наклона измеряют с использованием прибора Optipro, который представляет собой эллипсометр, производимый фирмой Shintech Inc. Метод измерения был следующим: состояние поляризации (параметры Стокса) проходящего света измеряли при полярном угле от -30° до +30° в ориентации, в которой молекулы жидкого кристалла наклонены, и угол предварительного наклона в измеряемом образце определяли подбором кривой взаимозависимости между углом предварительного наклона, рассчитанного на основе оптического моделирования, и состояния поляризации.

Настоящее изобретение будет описано далее более подробно на основе вариантов исполнения с привлечением чертежей. Здесь настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами исполнения.

(Вариант 1 исполнения)

В жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему варианту исполнения распределение интенсивности электрического поля формируют в ячейке приложением электрического поля, тем самым достигая изогнутой ориентации жидкого кристалла. Дополнительно, жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему варианту исполнения представляет собой жидкокристаллическое устройство отображения, в котором электрическое поле прилагают к гомеотропно ориентированному нематическому жидкому кристаллу р-типа (нематическому жидкому кристаллу, имеющему положительную диэлектрическую анизотропию) в поперечном направлении относительно поверхности подложки, в которой приложением электрического поля формируют изогнутую упорядоченную последовательность. Кроме того, ориентация выстраивания молекул жидкого кристалла определяется электрическим полем. Электрическое поле может иметь компонент, параллельный поверхности подложки.

Далее, жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему варианту исполнения включает в себя жидкокристаллический элемент отображения (ячейку), схему задающего генератора и заднюю подсветку (осветительное устройство). Конфигурации схемы задающего генератора и задней подсветки являются такими же, как у этих компонентов в традиционных устройствах. Поэтому описание этих конфигураций здесь опущено.

Как показано на Фиг.1, жидкокристаллический элемент отображения согласно настоящему варианту исполнения имеет две прозрачных подложки, то есть подложку (верхнюю подложку) 11 и подложку (нижнюю подложку) 12, и жидкокристаллический материал, содержащий нематический жидкий кристалл р-типа (который далее для простоты также будет называться как «молекулы жидкого кристалла») 15, герметично размещенный между двумя прозрачными подложками 11 и 12 с образованием жидкокристаллического слоя.

Более того, на подложках 11 и 12 размещают ориентирующие слои 13 и 14, которые представляют собой элементы, конфигурированные для регулирования ориентации жидкокристаллического материала, в особенности нематического жидкого кристалла 15 р-типа. Ориентирующие слои 13 и 14 ориентируют жидкокристаллический материал, в особенности нематический жидкий кристалл 15 р-типа, главным образом гомеотропно к основным поверхностям подложек 11 и 12, когда электрическое поле (напряжение) не приложено.

Поэтому нематический жидкий кристалл 15 р-типа гомеотропно ориентирован, когда напряжение не приложено. Более конкретно, длинная ось каждой молекулы 15 жидкого кристалла вблизи ориентирующих слоев 13 и 14 ориентирована главным образом гомеотропно обращенной к основным поверхностям подложек 11 и 12. Следует отметить, что в режиме отображения согласно настоящему варианту исполнения точное регулирование угла предварительного наклона не требуется.

Далее, на подложке 12 формируют гребнеобразный электрод 16. Гребнеобразный электрод 16 имеет такую конфигурацию, что гребнеобразная группа общих электродов и гребнеобразная группа пиксельных электродов размещены на противоположных сторонах обращенными друг к другу. Группа общих электродов включает в себя многочисленные общие электроды, параллельные между собой, и соответствующие общие электроды соединены друг с другом в краевой области пикселя (или субпикселя). Сигнал (общий сигнал), совместный для соответствующих пикселей (или субпикселей), подается на группу общих электродов. Группа пиксельных электродов также включает в себя многочисленные пиксельные электроды, параллельные между собой, и соответствующие пиксельные электроды соединены друг с другом в краевой области пикселя (или субпикселя). Группу пиксельных электродов создают в связи с каждым пикселем (или каждым субпикселем), и сигнал изображения подается на группу пиксельных электродов в соответствии с каждым пикселем (или каждым субпикселем) в предварительно заданное время.

Более того, на наружных основных поверхностях двух подложек 11 и 12, соответственно, размещают поляризаторы 17 и 18.

Такую конфигурацию ячейки раскрывает Патентный Документ 2. Кроме того, Патентные Документы 4 и 5 представляют конфигурацию, в которой формируют изогнутое электрическое поле приложением электрического поля, и образуются два домена, каждый из которых имеет на 180° различающиеся ориентации директора, тем самым достигая характеристик широкого угла обзора.

Дополнительно, авторы настоящего изобретения уже подали заявку, которая включает в себя достижение высокого коэффициента пропускания, широкого угла обзора и быстрого отклика оптимизацией ширины L электрода и межэлектродного расстояния S (зазора между электродами) в гребнеобразном электроде 16, и толщины жидкокристаллического слоя d (плоскопараллельного зазора между подложками в ячейке). Однако, как описано выше, существует проблема стабильности ориентации, когда прилагают высокое напряжение.

В режиме отображения согласно настоящему варианту исполнения производят градацию отображения между изогнутой ориентацией, когда прилагают высокое напряжение, и гомеотропной ориентацией, когда напряжение не прилагают. В этот момент максимальная кривизна зависит от приложенного напряжения, и она возрастает по мере увеличения интенсивности электрического поля. То есть максимальную кривизну, когда прилагают высокое напряжение, можно регулировать на основе ширины L электрода, межэлектродного расстояния S, толщины d жидкокристаллического слоя и прочих факторов. Поэтому максимальную кривизну, когда прилагают высокое напряжение, можно настроить на значение в ОСВ-режиме или на более высокое значение, благодаря чему может быть достигнут более быстрый отклик, чем в ОСВ-режиме. Используемая здесь кривизна означает «степень изгиба» и в физическом смысле не определяется.

Однако, если «степень изгиба» является более высокой, чем требуется, изогнутая ориентация разрушается, как если бы изгибали стержень. С другой стороны, в настоящем варианте исполнения стабильное состояние изогнутой ориентации может быть достигнуто, например, снижением энергии сцепления ориентирующих слоев 13 и 14. Это эквивалентно состоянию, в котором тонкая стеклянная пластинка немедленно ломается, когда ее изгибают, но пластиковая пластина для энтомологических экспонатов не ломается, даже если ее сильно изгибают.

Фиг.2 показывает эквипотенциальные кривые в ячейке, когда прилагают напряжение 7 В. В это время молекулы 15 жидкого кристалла выстраиваются в соответствии с этим распределением интенсивности электрического поля и изгибающей силой от поверхности раздела. Фиг.3 показывает состояние в этот момент. Молекулы 15 жидкого кристалла в ответ на приложение напряжения непрерывно переходят из гомеотропной ориентации в изогнутую ориентацию. Более подробно, линия напряженности электрического поля в зазоре гребнеобразного электрода 16 изгибается в виде полуокружности, когда прилагают электрическое поле, тем самым формируя изогнутое (арочное) электрическое поле. Поэтому, как показано на Фиг.3, молекулы 15 жидкого кристалла выстраиваются по дуге с образованием арочной картины в направлении толщины подложки. В результате показано двойное лучепреломление в отношении света, проходящего в направлении, вертикальном к поверхностям подложек.

Как описано выше, при обычном управлении жидкокристаллический слой всегда проявляет изогнутую ориентацию, и быстрый отклик может быть достигнут как отклик между различными тонами. Кроме того, поскольку сформированы два домена, которые имеют различающиеся на 180° ориентации директора, может быть достигнута характеристика широкого угла обзора.

В случае выполнения обычного управления изогнутая ориентация не разрушается. Однако в некоторых случаях ориентация жидкого кристалла может нарушаться, когда, например, нельзя пренебречь влиянием поперечного электрического поля при управлении TFT (с элементами на тонкопленочных транзисторах).

Дополнительно, авторы настоящего изобретения нашли, что изогнутая ориентация молекул жидкого кристалла разрушается в случае, когда ориентация жидкого кристалла чрезмерно изгибается. Они также обнаружили, что разрушение ориентации жидкого кристалла может быть эффективно подавлено приданием самому жидкокристаллическому материалу способности приспосабливаться к изгибающему напряжению, ослаблением энергии сцепления на поверхностях раздела между ориентирующими слоями 13 и 14 и жидкокристаллическим слоем, отклонением угла наклона ориентации жидкого кристалла на каждой из этих поверхностей раздела в направлении линии напряженности электрического поля или сочетанием этих способов.

Конкретные способы являются следующими:

(1) Применяют жидкокристаллический материал, модуль упругости k33 при изгибе которого удовлетворяет условию k33 ≤ 14 пН.

(2) Регулируют энергию сцепления ориентирующих слоев 13 и 14 на значение не более 1,5×10^-4 Дж/м².

(3) Применяют ориентирующую пленку, имеющую фторсодержащую группу, в качестве каждого из ориентирующих слоев 13 и 14.

(4) Применяют хемосорбционную пленку в качестве каждого из ориентирующих слоев 13 и 14.

(5) Применяют в качестве каждого из ориентирующих слоев 13 и 14 тонко-структурированный слой для регулирования ориентации.

(6) Предварительно наклоняют молекулы жидкого кристалла в направлении, вдоль которого они отклоняются при приложении напряжения.

(7) Наклоняют поверхность гребнеобразного электрода на стороне жидкокристаллического слоя.

Эти способы далее будут описаны более подробно.

Согласно способу (1) может быть облегчена деформация молекул жидкого кристалла. То есть применение деформируемого жидкокристаллического материала, имеющего относительно малое значение k33, позволяет легко изменять ориентацию жидкого кристалла. Поэтому дефект отображения, возникающий вследствие разрушения ориентации жидкого кристалла, может быть подавлен.

В плане подавления разрушения ориентации жидкого кристалла предпочтительно меньшее значение k33, и, более конкретно, более предпочтительна величина k33 на уровне 13 пН или ниже, более предпочтительно 12,5 пН или ниже, и в особенности предпочтительно 12 пН или ниже.

С другой стороны, нижний предел для k33 естественным образом ограничен структурой жидкого кристалла. Более подробно, жидкокристаллический материал, значение k33 которого является меньшим, чем от 6 пН до 8 пН, реализовать нельзя. Поэтому значение k33 предпочтительно составляет 6 пН или более, и более предпочтительно 8 пН или выше.

Кроме того, в случае, когда сохраняют физические свойства жидкого кристалла, за исключением k33, например, анизотропию показателя преломления Δn и анизотропию диэлектрической проницаемости Δε, жидкий кристалл склонен к упругой деформации по мере снижения k33. Поэтому при уменьшении величины k33 может быть снижено управляющее напряжение.

Для цели улучшения стабильности ориентации жидкого кристалла физические свойства жидкокристаллического материала, за исключением k33, не являются в особенности ограниченными, и они могут быть настроены надлежащим образом. Примеры жидкокристаллического материала, пригодного для используемого в настоящем варианте