[发明专利]液晶电光器件

说明书

本发明涉及一种液晶器件，尤其是涉及铁电液晶器件。

迄今所公知的是采用扭曲向列液晶来设计电光显示器。所用的液晶材料呈层状，借助邻接液晶层的矩阵电极排列细分成许多象素。可是，在以时间多路传输方式进行工作的过程中，由于毗邻象素之间会发生串扰，象素数量或密度受到实质上的限制。

通过为每个象素配置薄膜晶体管而进行转换，这种驱动型式被称为有源矩阵系统。可是，由于制造过程复杂，如果想要降低成本，是很难生产出具有大面积的显示器的。

克拉克（Clerk）等人企图解决先有技术器件的上述不足之处，在4，367，924号美国专利中提出了一种铁电液晶器件。图1是表示先有技术器件中的液晶分子作用的说明性简图。铁电液晶被安插在一对玻璃衬11和11′之间，其内侧配有一个由In₂O₃，SnO₂或ITO（氧化铟锡）组成的电极装置。液晶被放置在衬底之间，因此各分子层12如图所示，垂直于衬底而形成。液晶相是器件理想地在室温下被驱动的空间螺旋层列相C。液晶分子取两个稳定位置Ⅰ和Ⅱ，如图2中所示，这两个位置与该层的法线形成角θ和-θ。

分子的位置根据垂直于衬底的外加电场而在两个稳定位置之间转换，于是可以根据各象素间的差分双折射形成可见图象。这种型式的显示器件的一个特征是双稳定性，利用这种双稳定性，即使所加信号消失后，各液晶分子的位置仍被保持与以前状态相同，直至重新以反向施加另一种信号。即它们可以起记忆元件的作用。

对于这种铁电液晶器件，为了具有遍及整个显示区的驱动能力，需要在一对衬底之间的整个液晶层获得无不完整性的液晶的均匀状态。具备这种条件的液晶层下文称为“单畴”。

不完整性和缺陷是由于取向控制膜的小瑕疵，在衬底上形成的电极排列的隔离层不均匀性，及其他原因而引起的。为了避免出现这种不完整性和缺陷，用温度梯度法已经研制出单畴，在单畴中，液晶的晶体结构是从显示区的一端向内一维地展开的。

可是，在梯度温度法的适当温度梯度应用中，只有当器件的显示面积超过几平方厘米时，层列相从隔离层边缘的外延生长才是有效的。此外，即使形成大面积的单畴，晶体的方向也并不排列成完全平行于衬底，而与衬底平面形成倾角。由于这个原因，液晶分子层往往会弯曲，引起曲折的结构。在曲折结构的折叠平面的两侧可能发生由外电场引起的相反方向的转换。经常观测到，均匀的显示和驱动性能受阻于这种曲折结构。

本发明人用由空间螺旋层列相C液晶（铁电液晶）组成的液晶显示器已经反复进行了试验。可是他们未能满意地驱动显示器及获得清晰的图象。这种故障据推测是由于象素之间的相互作用。引起相互作用的主要原因可能是桥接毗邻象素的准单晶（均匀有序无不连续性）区。换言之，一个象素的转换通过桥接象素之间的单晶区可能影响相邻象素。

本发明的一个目的是提供一种在象素清晰情况下被驱动的液晶器件。

为了达到上述和其他的目的，在由手信层列状液晶层组成的各象素中形成微畴。微畴是一些几微米宽和几百微米长的区域，其中的分子以单晶形式而取向，但微畴间的界面形成不连续性，这种不连续性阻止了一个微畴的有序性对于其他微畴的影响。各象素是由许多微畴组成的。各微畴中液晶分子的位置借助加于其上的电场而能个别地进行转换。微畴之间的相互作用受到所加电场的影响，无电场的邻近微畴则按照微畴 之间的界面而受到抑制。

这种改良的结构的生产方法是在较高温度下将一种合成液晶材料介于一对内侧配有取向控制表面的衬底之间，在该温度下，液晶材料处于各向同性相，逐渐冷却液晶材料，使得微畴发展成有序的排列。

与液晶分子沿一特定方向排列的传统结构不同，根据本发明的分子是沿各个方向排列的，从而形成许多微畴。最好，所述微畴对行方向的平均尺寸比所述象素小一个或更多的数量级。

图1是表示介于衬底之间的液晶分子状况的说明性简图。

图2是表示液晶分子的两个稳定位置的示意图。

图3是由手信层列状结构液晶材料组成的液晶器件剖视图。

图4是表示液晶层中的微畴晶体结构的示意图。

图5（A）和5（B）是利用彼此正交放置，且夹入液晶结构的起偏振光片，在根据本发明的层列状结构A相中20微米厚的液晶结构的两个部位上所拍摄的，放大200倍的微畴的显微照片。

图6（A）和6（B）是利用彼此正交设置，且夹入液晶结构的起偏振光片，在根据本发明的层列状结构C相20微米厚的液晶结构的两个部位上所拍摄的，放大200倍的微畴的显微照片。