[发明专利]聚合物分散型铁电液晶显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器(LCD)，具体地说，涉及一种通过将铁电液晶(FLC)分散在聚合物基质中所构成的新颖LCD。

背景技术

显象管(Braun)通常用作诸如电视机等的图象显示设备的显示器。然而，显象管尺寸过大，功耗很高。因此，尤其是对于便携式显示器领域，近年来广泛采用了平板显示器(FDP)。在这些FDP中，最广泛采用的是LCD。LCD是一种典型的利用液晶(LC)的例如介电各向异性的电光特性的非辐射型显示器。

液晶按其分子结构分为层列相、向列相和胆甾相。其中，层列和向列LC能用于显示的用途。但是层列LC不容易排齐，在受热或振动的情况下排齐也不稳定，因此大多数实用的LCD采用向列LC。

作为向列LCD，已经采用了TN(扭转向列)或STN(超扭转向列)LCD。TN或STN LCD是通过使LC分子朝LC层的上下表面的相对扭转方向排齐而构成的，而且已被广泛采用。但是，它们不能达到快捷的响应速度，以及例如为获得高分辨率及大屏幕所必需的宽视角的可视性。因此，这些向列LCD不容易获得全色或动态图象。此外，它们不容易受激励，由于简单矩阵型向列LCD的光学响应取决于所加电压的平方，导致所选象素和未选象素之间没有多少电平差。因此，向列LCD由于图象质量不令人满意而最多只能用于便携式电视或笔记本型计算机的监视器。于是，开发出一种有源矩阵型TFT(薄膜晶体管)LCD，它能利用激励元件的阵列独立地切换各象素而快速工作。但是它有高度复杂的结构，需要高生产成本及难以制造大屏幕。

所有上述LCD需要LC分子朝LC分界面的规定方向排齐，以及采用独立的偏振器，用以缩窄视角及降低亮度。因此就开发出聚合物分散型(PD)LCD。它采用了把向列LC的超微细滴分散在聚合物基质中的结构。由于向列LC响应于外电场而具有正介电各向异性，所以当不施加电场时，它散射入射光而保持不透明状态。当施加电场时，LC微滴的LC分子朝一个方向排齐，而呈透明状态，允许光线透过。由于PD LCD不采用偏振器，从而导致简单结构、高亮度及宽视角。此外，它的聚合物结构能以低生产成本形成高强度的适应性强的大LCD。然而在这种PD LCD中，激励电压是通过聚合物基质加到LC上的，从而呈现高工作电压、大功耗和低对比度。结果，它能用来控制窗口(window)的采光，但不适用于诸如电视机等的图象显示器。

所有上述LCD利用了LC的介电各向异性，而其电光特性只取决于所加电压的强度，与其极性无关。相比之下，即使不加电场，铁电材料也自发偏振，呈现两种稳定状态的所谓双稳结构。最近据极导，手性C相的层列LC呈现出具有很高自发偏振的铁电现象，它适用于铁电LCD(FLCD)。

在FLCD中，LC分子的方向在两种状态之间变化，但不改变分子结构，因而不管LC的粘度如何都呈现非常快的响应速度。尽管向列LCD有几十或几百毫秒(ms)的响应速度，但是FLCD表现出快得多的几十微秒(μs)的响应速度。因此，FLCD克服了STN LCD的信息内容的限制，而且与TFT LCD相比减少了生产成本以及最初投资。

但是，手性C相层列LC不易排齐，排齐的结构容易受外来振动或热量而改变，这样就导致可靠性低。

另外，为了防止由手性特性所引起的LC的螺旋运动以及为了使LC朝规定方向排齐，应减少LC的厚度，即两个衬底之间的间隙。因此传统的FLCD在两衬底之间形成1-2μm的间隙，称之为表面稳定(SS)FLCD。但是在整个大面积上均匀地保持这种小间隙是很困难的，因此实际上是不可能制造大FLCD，尤其是SS FLCD的。

尽管其它的电压相关LCD可以通过控制电场强度来表达灰度级，但是FLCD不能表示本征灰色级，由于FLCD按照外电场的极性只有LC分子排齐方向的两种状态。

发明内容

考虑到上述各种传统的LCD的缺陷，为了对PD LCD和FLCD取长补短，本发明的目的是提供一种新颖的聚合物分散型铁电液晶显示器(PDF LCD)。

为了达到上述目的，根据本发明的PDF LCD具有两个以规定间隙相对的衬底，衬底上分别设有彼此相对的两个栅极，两个衬底之间充填了LC层，其特征在于：

LC层是通过将铁电LC微滴分散在聚合物基质中所构成的。

根据本发明的一个方面，铁电LC是手性C相层列LC。

根据本发明的另一个方面，充填在衬底之间的LC在其各分界面上朝规定方向排齐，而且通过摩擦排列层而排得最整齐。