[发明专利]液晶显示装置及其驱动方法

说明书

本发明涉及一种利用AFLC(反铁电型液晶)的LCD(液晶显示)装置，特别涉及一种能够进行灰度显示的AFLC显示装置及其驱动方法。

利用FLC(亚铁电型液晶)的亚铁电型液晶显示装置，由于其较之利用向列型液晶的TN(扭转向列)液晶显示装置具有更快的响应以及更宽的视角，而受到关注。

已知的FLC显示装置包括利用FLC的FLC显示装置和利用AFLC的AFLC显示装置。

AFLC显示装置，通过采用AFLC所具有的三种稳定取向状态来显示图象。

下面详细讨论这个问题。AFLC就LC(液晶)分子的取向而论，具有第一到第三稳定状态：(1)在第一和第二稳定状态下，当将一个等于或高于第一阈值的电压施加到AFLC上时，根据所施加电压极性的不同，液晶呈现LC分子取向于第一方向的第一亚铁电相或LC分子取向于第二方向的第二亚铁电相；且(2)在第三稳定取向状态下，当将一个等于或低于第二阈值(小于第一阈值)的电压施加到AFLC上时，液晶呈现液晶分子取向不同于第一及第二亚铁电相的反铁电相。以反铁电相时液晶层的光轴为基础，确定好一对偏振板(在LCD装置每侧上分别设置一个)的透射轴方向，以便能够使显示装置在根据所施加电压控制光透射率的同时显示图象。

只要施加电压值落在第一和第二阈值之间的范围内，即使施加电压发生变化，AFLC也仍保持第一/第二亚铁电相或反铁电相。此性能称为记忆性能，利用这种记忆性能，可用简单矩阵方法驱动传统的AFLC显示装置。

AFLC的这种记忆性能，是由使液晶相位从第一/第二亚铁电相变换到反铁电相的电压和使液晶相位从反铁电相变换到第一/第二亚铁电相的电压之间的幅值差决定的。此电压间的差值越大，记忆性能就越好。换句话说，液晶光学特性的滞后越明显，记忆性能就越好。

由此，以简单矩阵方法驱动的传统AFLC显示装置，使用的是上述这种电压幅值之差较大的AFLC液晶。

但使用这种具有极好记忆性能的AFLC的传统AFLC显示装置，其光透射率几乎无法随意控制。也就是说，控制显示灰度几乎是不可能的，无法实现多-灰度显示。

因此本发明的一个目的，是提供一种能获得高对比度灰度显示的AFLC显示装置。

根据实现上述目的的本发明的第一方面，提供一种液晶显示装置，该装置包括：

在其上形成第一电极的第一衬底；

在其上形成第二电极的第二衬底；

一个液晶层，是通过在第一和第二衬底之间、密封一种松散状态下呈现手性近晶相的反铁电型液晶而形成的；

取向装置，用于液晶层液晶分子的取向，该取向应使液晶层处于正铁电相状态，其中，处于第一状态(取向于第一方向)的液晶分子和处于第二状态(取向于第二方向)的液晶分子，在液晶层内按预定的顺序出现；以及

在第一和第二电极之间施加电压、从而改变处于正铁电相的液晶层导向子方向的装置。

根据上述结构，由于每一取向膜和液晶之间的相互作用，密封在衬底之间的液晶层呈现正铁电相，其中取向于第一状态的液晶分子和取向于第二状态的液晶分子按预定的顺序出现。在液晶层未施加电压的情况下，处于正铁电相的液晶层，其导向子取第一和第二方向之间的中间方向。当有电压施加到液晶层上时，液晶分子根据施加电压而取向于第一或第二状态。液晶层导向子的方向根据施加电压而持续变化。借助一对偏振板来检测导向子方向的改变，便可以根据所施加电压来控制液晶显示装置的透射率。液晶显示装置的这种设计能够改变处于正铁电相导向子的方向。在这种情况下，施加电压决定了显示灰度。通过给液晶层施加相应于所需灰度的电压，便可按所需灰度显示图象。

使液晶层处于正铁电相的取向装置，包括形成于衬底相对内表面上、并具有使反铁电型液晶分子按正铁电相排列的取向力的取向膜。由反铁电型液晶构成的液晶层液晶分子，由于与液晶层和液晶分子相接触的构件之间的互相作用而引起的表面效应，而处于亚铁电状态。

除了取向膜以外，取向装置还包括设定液晶层厚度的装置，其所设定的液晶层厚度必须具有使液晶分子能按正铁电顺序排列的取向力。此结构可确保提高正铁电相的稳定性。为了实现上述液晶显示装置，最好使取向力值几乎等于液晶分子间的分子间作用力值。此外，取向膜的表面能扩散力最好为30到50dyn/cm，而取向膜的范德瓦力最好为3到20dyn/cm。

此外，最好是：

松散状态下呈现手性近晶相的液晶，具有双螺旋结构；

当液晶密封在第一和第二衬底之间时，双螺旋结构受到破坏；并且