(57)【要約】【課題】  キラルドーパントを添加した双安定液晶セルを垂直スイッチングして１８０°ツイスト状態を固定させ、前記１８０°ツイスト状態の前記双安定液晶セルを水平スイッチングしてスプレー状態にして高応用性の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置を提供する。【解決手段】  対向する上部基板及び下部基板と、前記上部基板上に形成された第１電極と、前記下部基板上に形成された第２電極と、前記第２電極上の形成された前記下部基板上に形成された保護膜と、前記保護膜が形成された第３電極と、前記上部基板と下部基板との間に形成された双安定キラルスプレーネマチック液晶とを含む。【選択図】  図４
2005070729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する上部基板及び下部基板と、
前記上部基板上に形成された第１電極と、
前記下部基板上に形成された第２電極と、
前記第２電極の形成された前記下部基板上に形成された保護膜と、
前記保護膜が形成された第３電極と、
前記上部基板と下部基板との間に形成された双安定液晶とを含むことを特徴とする双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項２】
所定の間隔を置いて互いに対向する上部基板及び下部基板と、
前記上部基板上に透明導電性金属で形成された第１透明電極と、
前記第１透明電極の形成された前記上部基板上に形成された第１配向膜と、
前記下部基板上に形成された第２透明電極と、
前記第２透明電極の形成された前記下部基板上に形成された保護膜と、
前記保護膜の形成された前記下部基板上に形成された第３透明電極と、
前記第３透明電極の形成された前記下部基板上に形成された第２配向膜と、
前記第１配向膜及び第２配向膜によって初期配向が成され、前記第１透明電極、第２透明電極及び第３透明電極に印加される駆動電圧に応じてスプレー状態又は１８０°ツイスト状態を有する双安定液晶とを含むことを特徴とする双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１透明電極、第２透明電極又は第３透明電極の少なくとも一つ以上がＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなることを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶セルがキラル添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１透明電極と第２透明電極は前記第１透明電極と第２透明電極との間に電圧差が発生する場合、垂直電気場を誘導することを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２透明電極と第３透明電極は前記第２透明電極と第３透明電極との間に電圧差が発生する場合、水平電気場を誘導することを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１及び第２配向膜が同一の方向にラビングされることを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１及び第２配向膜のプレチルト角がそれぞれ０〜２０°の範囲であることを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項９】
前記保護膜がシリコン化合物又はＢＣＢ(Benzocyclobutene)からなることを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１０】
前記上部基板又は下部基板上に形成される少なくとも一つ以上の薄膜トランジスタをさらに含んで能動的に駆動するか、或いは薄膜トランジスタを含まずに全て受動的に駆動することを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１１】
前記上部基板上で前記第１透明電極を駆動する第１薄膜トランジスタと、
前記下部基板上で第２透明電極又は第３透明電極を駆動する第２薄膜トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第２薄膜トランジスタに連結されない第２透明電極又は第３透明電極は共通電極として使用することを特徴とする請求項１１記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１透明電極を前記薄膜トランジスタに連結する場合、前記第２透明電極及び第３透明電極はスキャンライン又はデータラインにそれぞれ連結することを特徴とする請求項１０記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第３透明電極に前記薄膜トランジスタを連結する場合、前記第１透明電極及び第２透明電極はスキャンライン又はデータラインにそれぞれ連結することを特徴とする請求項１０記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１５】
前記上部基板又は下部基板の外部に、前記双安定液晶の配向を光学的に補償する位相遅延板をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１６】
ガラス基板及びプラスチック基板を前記上部基板又は下部基板に適用することができることを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【請求項１７】
２％以下のキラル添加剤を液晶に混合して０.２５以下のｄ／ｐを有することを特徴とする請求項２記載の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳しくは、双安定キラルスプレーネマチック液晶の応用性を高めることが可能な双安定キラルスプレーネマチック(chiral-splay nematic)液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会へ時代が急進展するにつれて、大量の情報を処理して表示するディスプレイ分野が発展しつつある。近代までブラウン管(cathode-ray tube：ＣＲＴ)が表示装置の主流になって発展を重ねてきている。ところが、最近、薄型化、軽量化、低消費電力化などの時代状況に応えるために、平板表示装置（フラットパネルディスプレイ）の必要性が台頭している。これにより、色再現性に優れる薄型のＴＦＴ液晶表示装置(Thin film transistor-liquid crystal display device)が開発された。
【０００３】
液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的異方性と分極を用いる。液晶は構造が細長いため、分子の配列に方向性を持っており、人為的に液晶に電気場を印加して分子配列の方向を制御することができる。
したがって、前記液晶の分子配列方向を任意に調節すると、液晶の分子配列が変わり、光学的異方性によって前記液晶の分子配列方向に応じて光の屈折度合が変わるため、画像情報を表現することができる。
次に、一般に液晶表示装置を構成する基本的な部品である液晶パネルの構造を説明する。
図１は一般的な液晶パネルを示す断面図である。液晶パネル２０は各種の素子を有する２枚の基板２、４が対応して配置されており、前記２枚の基板２、４の間に液晶層１０が介在した形を取っている。
【０００４】
前記液晶パネル２０は、色相を表現するカラーフィルタが形成された上部基板４と、前記液晶層１０の分子配列方向を変換させることが可能なスイッチング回路が内蔵された下部基板２とを含む。
前記上部基板４には、色を実現するカラーフィルタ層８と、前記カラーフィルタ層８を覆う共通電極１２とが形成されている。前記共通電極１２は液晶１０に電圧を印加する一側電極の役割をする。前記下部基板２は、スイッチングの役割をする薄膜トランジスタＳと、前記薄膜トランジスタＳから信号を受け取り、前記液晶１０に電圧を印加する他側電極の役割をする画素電極１４とから構成される。そして、前記上部基板４と前記下部基板２との間に注入される液晶１０の漏洩を防止するために、前記上部基板４と下部基板２の縁部はシーラント６で封着されている。
【０００５】
上述したようにディスプレイ分野で最も多く応用される液晶には、ネマチック(nematic)型、スメクチック(sumectic)型、コレステリック(cholesteric)型のような種類がある。
図２ａないし図２ｃは前記液晶の分子配列を示す図である。ここで、矢印方向は液晶配列方向を示す。図２ａはネマチック型液晶の分子配列を示す図で、多数の細長い糸のような配列をしている。ここで、前記ネマチック型液晶の分子配列は平行性を有し、位置の規則性がなく、分子側全体が一方に向いている。
【０００６】
図２ｂはスメクチック型液晶の分子配列を示す図で、粘液のような粘っこい性質をもっている。前記スメクチック型液晶は、前記ネマチック型液晶及びコレステリック型液晶に比べて分子配列の規則性が強い。また、前記スメクチック型液晶は、図２ｂに示すように、多数の層から構成され、各層は相互間に平行配列を取っている。
【０００７】
図２ｃはコレステリック型液晶の分子配列を示す図で、分子の軸が一方向に偏っている特性を有する。前記コレステリック型液晶は、前記スメクチック型液晶のように多数の層から構成され、ネマチック型液晶のように各層の内部では平行配列を取っている。
上述した各液晶の中でも、配列が整っていないとき、光を最も強く散乱させる性質持ちのネマチック型液晶がディスプレイ分野で最も大きい応用範囲を有している。この際、前記ネマチック液晶に光が進行する場合、進行光は分子軸の方向に偏向される。
このようにディスプレイ分野で応用される液晶は、次の条件が必要である。すなわち、
１）低温から高温までの温度範囲で液晶相を示し、幅広い温度範囲領域で使用可能なこと、
２）化学的安定性と光学的安定性に優れ、寿命が長いこと、
３）粘度が低く、応答速度が速いこと、
４）分子配列の秩序度が高く、表示コントラスト(contrast)の増大に適すること、
５）誘電異方性が大きく、低電圧動作に適することといった条件を満足する、ディスプレイ分野で使用可能な液晶である。
【０００８】
液晶の電気光学効果(electro-optic effect)は、電気的信号に応じて液晶セルの光学的性質が変わることにより光変調が発生する現象のことをいい、これらは液晶分子が電気場の印加によってある配列状態から他の配列状態に変わることに起因する。
現在、ディスプレイに適用される液晶の中でも、前述したネマチック型液晶が最も一般的である。前記ネマチック型液晶を応用するディスプレイは、前記ネマチック型液晶に電気場を印加したときに分子配列が連続して変わることに着目してディスプレイを配列したＴＮ(twisted nematic)型とＳＴＮ(super twisted nematic)型が主に用いられる。前記ＴＮ効果は液晶の分子長軸の電極面に平行となるように配向処理した２枚の透明電極上に９０°角度を持つようにセルを構成し、ここにネマチック型液晶を注入すると、一方の電極から他方の電極面に向かって分子の長軸方向に連続的に９０°捩れた配列状態である。前記ＳＴＮ効果はＴＮ効果に比べて連続的に捩れた角度のことをいう。ところが、素子の高集積化及び速い処理速度が求められることにより、液晶表示装置の視野角の確保、高速応答速度及び高コントラスト比などの優れた性能を有する新しいモードの液晶表示装置が必要とされた。このような理由で、ＢＴＮ−ＬＣＤ(Bistable Twisted Nematic-LCD)のような新しいモードの液晶表示装置を必要とすることになった。前記ＢＴＮ（以下、双安定という）液晶セルは、一般的なネマチック液晶にキラル物質を添加した液晶セルを意味する。従来の技術の双安定液晶表示装置は、ＳＴＮ−ＬＣＤのような既存の単純マトリックス駆動液晶表示装置(simple matrix addressing)に比べて広い視野角特性、高速応答特性及び高コントラスト比などの優れた性能を有する新しいモードの液晶表示素子であって、その動作原理は次の通りである。
【０００９】
図３ａは従来のスイッチング動作を示す流れ図で、初期１８０°ツイスト状態で配列している双安定液晶セルにリセット電圧ＶＲ(reset voltage)を印加すると、初期スプレー状態にある双安定液晶セルは垂直配列状態になる。
前記リセット電圧ＶＲによって垂直配列状態になった双安定液晶セルに選択電圧Ｖを印加すると、選択電圧の大きさに応じて３６０°ツイスト又は０°ツイストの準安定状態に転移する。
図３ｂは本発明のスイッチングによる液晶の動作を示す図で、初期スプレー配向が成された液晶に垂直に電圧をかけてから除去すると、バンド状態に転移された後、１８０°ツイスト状態にスイッチングされて安定な状態に留まっている。この際、水平に電圧を印加すると、１８０°ツイスト状態から初期状態の０°スプレー状態にさらに戻る。
【００１０】
このように従来の双安定液晶セルは、単に捩れ角の転移によってスイッチングされるので、ＴＮ−ＬＣＤ又はＳＴＮ−ＬＣＤに比べて視野角特性に優れるうえ、応答特性及びコントラストにも優れた液晶表示素子であって、単純マトリックス駆動だけでも動作が可能な利点がある。
ところが、従来の技術の双安定液晶表示装置は、３６０°ツイストの準安定状態がスプレー状態に比べて維持時間が短いため、前記３６０°ツイスト状態の維持時間を延長するための方法が必要であり、前記スプレー状態及び３６０°ツイスト状態を用いるための応用的な双安定液晶表示装置の構造が足りないという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、キラルドーパントを添加した双安定液晶セルを垂直スイッチングして１８０°ツイスト状態を固定させ、前記１８０°ツイスト状態の前記双安定液晶セルを水平スイッチングしてスプレー状態にして高応用性の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一側面は、対向する上部基板及び下部基板と、前記上部基板上に形成された第１電極と、前記下部基板上に形成された第２電極と、前記第２電極の形成された前記下部基板上に形成された保護膜と、前記保護膜が形成された第３電極と、前記上部基板と下部基板との間に形成された双安定キラルスプレーネマチック液晶とを含む、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置を提供する。
【００１３】
また、本発明の他の側面は、所定の間隔を置いて互いに対向する上部基板及び下部基板と、前記上部基板上に透明導電性金属で形成された第１透明電極と、前記第１透明電極の形成された前記上部基板上に形成された第１配向膜と、前記下部基板上に形成された第２透明電極と、前記第２透明電極の形成された前記下部基板上に形成された保護膜と、前記保護膜の形成された前記下部基板上に形成された第３透明電極と、前記第３透明電極の形成された前記下部基板上に形成された第２配向膜と、前記第１配向膜及び第２配向膜によって初期配向が成され、前記第１透明電極、第２透明電極及び第３透明電極に印加される駆動電圧に応じてスプレー状態又は１８０°ツイスト状態を有する双安定液晶とを含む、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置を提供する。
【００１４】
ここで、前記双安定液晶はキラルドーパントをさらに含むことが好ましい。すなわち、キラルドーパントを含有する双安定液晶の初期スプレー状態から前記第１透明電極及び第２透明電極の駆動電圧の印加による垂直スイッチングを用いて前記双安定１８０°ツイスト状態に転移し、前記１８０°ツイスト状態の双安定液晶を前記第２透明電極及び第３透明電極の駆動電圧による水平スイッチングを用いてスプレー状態に制御することにより、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の安定状態で維持時間を高めて応用性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、キカルドーパントを添加した双安定液晶セルを垂直スイッチングして１８０°ツイスト状態を固定させ、前記１８０°ツイスト状態の前記双安定液晶セルを水平スイッチングしてスプレー状態にして応用性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置を説明する。ここで、本発明は、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置について説明しているが、本願発明の原理及び構成は光モジュレータにおいても使用できる。
図４は本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の概略断面図である。図４に示すように、本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、所定の間隔をおいて互いに対向する上部基板５０及び下部基板５２と、前記下部基板５２上にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)のような透明導電性金属で形成された第１透明電極５４と、前記第１透明電極５４の形成された前記上部基板５０上に形成された第１配向膜５６と、前記下部基板５２上に前記ＩＴＯのような透明導電性金属で形成された第２透明電極５８と、前記第２透明電極５８の形成された前記下部基板５２上にシリコン化合物又はＢＣＢ(Benzocyclobutene)などの絶縁物質で形成された保護膜６０と、前記保護膜６０の形成された前記下部基板５２上に前記ＩＴＯのような透明導電性金属で形成された少なくとも一つ以上の第３透明電極６２と、前記第３透明電極６２の形成された前記下部基板５２上に前記第１配向膜５６と同一の方向にラビングされた第２配向膜６４と、前記第１配向膜５６及び第２配向膜６４によって初期配向が成され、前記第１透明電極５４、第２透明電極５８及び第３透明電極６２に印加される駆動電圧に応じてスプレー状態及び１８０°ツイスト状態を有する双安定キラルスプレーネマチック液晶６６とを含んでなる。
【００１７】
ここで、前記第１透明電極５４及び第２透明電極５８に相異した前記駆動電圧を印加して２つの電極に電圧差が発生する場合、前記第１透明電極５４と第２透明電極５８との間に垂直電気場が誘導され、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６を垂直スイッチングし、前記第２透明電極５８及び第３透明電極６２に相異した前記駆動電圧を印加して２つの電極に電圧差が発生する場合、前記第２透明電極５８と第３透明電極６２との間に水平電気場が誘導され、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６を水平スイッチングすることができる。
【００１８】
また、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６は、所定の濃度（例えば、ｄ／ｐが約０.２５％未満）のキラルドーパントを含んでいる。このため、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の初期配向が前記第１配向膜５６及び第２配向膜６４の表面アンカーリングエネルギーによってスプレー状態を保つが、前記第１透明電極５４及び第２透明電極５８に所定の電圧Ｖｔｈ以上の前記駆動電圧を印加し、前記外部電圧を除去する場合、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６が準安定な１８０°ツイスト状態を有し、前記キラルドーパントの作用によって前記ツイスト状態を保持する。この際、前記上部基板５０及び下部基板５２のセルギャップ(Cell gap)を減らして準安定な前記１８０°ツイスト状態をさらに長期間持続させることができる。
【００１９】
したがって、本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、初期配向によるスプレー状態と前記キラルドーパントによるツイスト状態の２つの安定的な状態を得ることができる。
また、前記第２透明電極５８及び第３透明電極６２に外部電圧を印加して電圧差が発生する場合、前記電圧差による水平電気場によって準安定的な１８０°ツイスト状態の前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の液晶方向子が０°のスプレー状態を持つように水平スイッチングされる。
【００２０】
この際、前記所定の電圧Ｖｔｈ以上の前記駆動電圧を前記第１透明電極５４及び第２透明電極５８に印加する場合、前記上部基板５０と下部基板５２との間に誘導される垂直電気場によって前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の液晶方向子が垂直配列(bend)状態を持つように垂直スイッチングされる。
このような垂直スイッチング及び水平スイッチングを用いて、各画素に印加される電圧を能動(active)又は受動(passive)的に駆動させることができるが、本発明の双安定液晶表示素子の駆動方法は次のように説明することができる。
【００２１】
図５ａないし図５ｃは本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の画素を示す概略断面図である。図５ａに示すように、第１透明電極５４が形成された上部基板５０に、前記第１透明電極５４を駆動する第１薄膜トランジスタＴ１を形成し、前記上部基板５０に対向する下部基板５２に、第３透明電極６２を駆動する第２薄膜トランジスタＴ２を形成し、第２透明電極５８を共通電極として用いて垂直スイッチング及び水平スイッチングなどを能動的に制御する。この際、前記第１薄膜トランジスタＴ１のターンオン動作によって前記垂直スイッチングを制御し、前記第２薄膜トランジスタＴ２のターンオン動作によって前記水平スイッチングを制御する。前記第１薄板トランジスタＴ１及び第２薄膜トランジスタＴ２のターンオン動作は、互いに排他的に制御される。一方、図示してはいないが、前記第１透明電極５４が形成された上部基板５０に、前記第１透明電極５４を駆動する第１薄膜トランジスタＴ１を形成し、前記上部基板５０に対向する下部基板５２に、第２透明電極５８を駆動する第２薄膜トランジスタＴ２を形成し、第３透明電極６２を共通電極として用いて垂直スイッチング及び水平スイッチングを能動的に制御する。
【００２２】
図５ｂに示すように、第１透明電極５４が形成された上部基板５０に、前記第１透明電極５４を駆動する薄膜トランジスタＴを形成する。薄膜トランジスタＴの共通電極としては前記下部基板の第２透明電極５８を用いて垂直スイッチングを能動的に制御する。水平スイッチングを制御するためには、下部基板５２に形成された第２透明電極５８を、共通電極として用いて、前記下部基板５２上に形成された第３透明電極６２に印加される信号に応じて水平にスイッチングさせる。図示してはいないが、前記第２透明電極５８をスキャンライン又はデータラインに連結して信号電極として使用し、前記第３透明電極６２を共通電極として使用してもよい。
【００２３】
この際、前記薄膜トランジスタＴのターンオン作業によって前記垂直スイッチングを制御し、前記第２透明電極５８に印加されたスキャン信号によって前記水平スイッチングを制御する。従って、前記薄膜トランジスタＴによって前記第１透明電極５４と第２透明電極５８の垂直スイッチングを能動的に制御し、前記第２透明電極５８と第３透明電極６２との間に印加された水平スイッチングを受動的に制御する。
【００２４】
図５ｃに示すように、第３透明電極６２が形成された下部基板５２に、前記第３透明電極６２を駆動する薄膜トランジスタＴを形成する。薄膜トランジスタＴの共通電極としては前記下部基板の第２透明電極５８を用いて水平スイッチングを能動的に制御する。また、前記上部基板５０に形成された第１透明電極５４をスキャンライン又はデータラインに連結して信号電極として用い、前記上部基板５０に対向する下部基板５２に形成された第２透明電極５８を共通電極として用いて垂直スイッチングを受動的に制御する。この際、前記薄膜トランジスタＴのターンオン作業によって前記水平スイッチングを制御し、前記第１透明電極５４に印加された信号によって前記垂直スイッチングを制御する。従って、前記薄膜トランジスタＴによって前記第３透明電極６２と第２透明電極５８の水平スイッチングを能動的に制御し、前記第１透明電極５４と第２透明電極５８との間に印加された信号電圧によって水平スイッチングを受動的に制御する。
【００２５】
図６は図４のドメイン写真を示す図である。第２透明電極５８及び第３透明電極６２を用いた水平スイッチングした後、双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の状態を考察すると、第３透明電極６２のパターンに起因して周期的に現われる２つのドメインがそれぞれ１８０°ツイスト状態及びスプレー状態を有する双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の状態であることが分る。
図７ａは本発明に係る双安定キラルスプレーネマチック液晶セルをスイッチングするために使用された駆動電圧のパルスを示す図、図７ｂは時間の関数による双安定キラルスプレーネマチック液晶セルの透過度を示す図である。
【００２６】
図７ａを参照すると、「Ｖｓｔ」と「Ｖｔｓ」はそれぞれ０°スプレー状態から準安定な１８０°ツイスト状態に変換するための垂直電圧と、それとは逆に前記１８０°ツイスト状態から０°スプレー状態に変換するための水平電圧を示すもので、前記ＶｓｔとＶｔｓがそれぞれ５.５秒を周期として変わって双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置に供給される。図７ｂに示すように、前記ＶｓｔとＶｔｓがそれぞれ約２０Ｖ程度の駆動電圧で前記０°スプレー状態と１８０°ツイスト状態にそれぞれスイッチングされる。また、駆動パルス幅がそれぞれＶｓｔに対して１５０ｍｓ、Ｖｔｓに対して７００ｍｓであれば、駆動パルス幅が短くなると、駆動電圧は高くなり、前記駆動パルス幅が長くなると、駆動電圧は低くなることが分った。
【００２７】
一方、光学補償バンド(Optical Compensated Bend:以下、「ＯＣＢ」という)を実現するために、第１及び第２配向膜５６、６４が対称に傾いたバンド配向が形成されるように配向処理されている。より具体的には、前記第１及び第２配向膜５６、６４の表面はプレチルト角が数°〜１０°程度となるように互いに平行で同一の方向にラビングされている。
この際、前記バンド配向は、前記双安定キラルネマチック液晶６６層の中心部分において液晶分子がＸ−Ｚ軸の平面に捩れることもある。また、前記上部基板５０又は下部基板５２の外部に、前記双安定キラルスプレーネマチック液晶６６の配向を光学的に補償するために位相遅延板がさらに設置される。
【００２８】
したがって、ＯＣＢモードを有する双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、前記上部基板５０及び下部基板５２にそれぞれ形成された第１透明電極５４と第２透明電極５８との間にバンド配向が形成されていれば、印加された駆動電圧の変化に対する液晶分子の変化が速いので、応答速度の高速化が得られる。
図８は透過型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の構造を概略的に示す図である。本発明の透過型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、光源から流入される光を一定の方向に偏光させる第１偏光板と、前記第１偏光板の透過軸に光軸方向が２２.５°の角度となるように位置し、λ／２の位相遅延値を有する第１位相遅延板と、前記第１偏光板の透過軸に光軸方向が６７.５°の角度となるように位置し、λ／２の位相遅延値を有する双安定キラルスプレーネマチック液晶６６セルと、前記第１偏光板の透過軸と垂直の透過軸を持つように位置する第２偏光板とを含んでなる。
【００２９】
図９は双安定キラルスプレーネマチック液晶セルを有する双安定液晶表示装置のシミュレーション結果を示すグラフ、図１０は双安定キラルスプレーネマチック液晶セルを有する双安定液晶表示装置の実験結果を示すグラフである。ここで、横軸は波長(wave length)、縦軸は光透過率(transmittance)である。
図９及び図１０に示すように、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置のシミュレーション結果及び実験結果、波長に関係なく光透過率がほぼ一定であり、これにより波長による分散が少ないことが分る。この際、それぞれの上側のグラフは明るい状態における光透過率を示し、下側のグラフは暗い状態における光透過率を示す。また、シミュレーションはＤＩＭＯＳというプログラムを用いて行い、実験は分光器を用いて行った。
【００３０】
図１１は反射型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の構造を概略的に示す図である。本発明の反射型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置は、光源から流入される光を一定の方向に偏光させる第１偏光板と、前記第１偏光板の透過軸に光軸方向が１５°の角度となるように位置し、λ／２の位相遅延値を有する第１位相遅延板と、前記第１偏光板の透過軸に光軸方向が７５°の角度となるように位置し、λ／４の位相遅延値を有する双安定キラルスプレーネマチック液晶６６セルと、入射光を反射させる反射板とを含んでなる。
【００３１】
図１２はキラルスプレー液晶セルを有する反射型双安定液晶表示装置のシミュレーション結果を示すグラフ、図１３はキラルスプレー液晶セルを有する反射型双安定液晶表示装置の実験結果を示すグラフである。ここで、横軸は波長、縦軸は光透過率である。
図１２及び図１３に示すように、双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置のシミュレーション結果及び実験結果、波長に関係なく光透過率がほぼ一定であり、これにより波長による分散が少ないことが分る。この際、それぞれの上側のグラフは明るい状態における光透過率を示し、下側のグラフは暗い状態における光透過率を示す。また、シミュレーションはＤＩＭＯＳというプログラムを、実験は分光器を用いてそれぞれ行った。
【００３２】
以上、特許請求の範囲がよりよく理解できるように本発明の特徴と技術的利点を多少幅広く概説し、本発明の特許請求の範囲を構成する付加的な特徴と利点についても説明した。開示された本発明の概念と特定の実施例が、本発明と類似の目的を行うための他の構造の設計又は修正の基本として直ちに使用できるということは、当該技術分野で通常の知識を有する者に認識されるべきである。
【００３３】
また、本発明で開示された発明の概念と実施例が、本発明の同一目的を行うために他の構造に修正又は設計するための基礎として、当該技術分野で通常の知識を有する者によって使用できるであろう。また、当該技術分野で通常の知識を有する者による修正又は変更された等価構造は、特許請求の範囲で定められる発明の思想又は範囲から逸脱することなく、様々な変化、置換及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一般的な液晶表示装置を示す断面図である。
【図２ａ】一般的なネマチック型液晶の分子配列を示す図である。
【図２ｂ】一般的なスメクチック型液晶の分子配列を示す図である。
【図２ｃ】一般的なコレステリック型液晶の分子配列を示す図である。
【図３ａ】一般的な双安定ネマチック液晶セルの駆動方法を示す流れ図である。
【図３ｂ】本発明のスイッチングによる液晶の動作を示す図である。
【図４】本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の概略断面図である。
【図５ａ】本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の画素を示す概略断面図である。
【図５ｂ】本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の画素を示す概略断面図である。
【図５ｃ】本発明の双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の画素を示す概略断面図である。
【図６】図４のドメイン写真を示す図である。
【図７ａ】本発明に係る双安定キラルスプレーネマチック液晶セルをスイッチングするために使用された駆動電圧のパルスを示す図である。
【図７ｂ】時間の関数による双安定キラルスプレーネマチック液晶セルの透過度を示す図である。
【図８】透過型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の構造を概略的に示す図である。
【図９】双安定キラルスプレーネマチック液晶セルを有する双安定液晶表示装置のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】双安定キラルスプレーネマチック液晶セルを有する双安定液晶表示装置の実験結果を示すグラフである。
【図１１】反射型双安定キラルスプレーネマチック液晶表示装置の構造を概略的に示す図である。
【図１２】キラルスプレー液晶セルを有する反射型双安定液晶表示装置のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】キラルスプレー液晶セルを有する反射型双安定液晶表示装置の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
５０    上部基板
５２    下部基板
５４    第１透明電極
５６    第１配向膜
５８    第２透明電極
６０    保護膜
６２    第３透明電極
６４    第２配向膜
６６    双安定キラルスプレー液晶
【図１】
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【図２ａ】
2005070729.tif 000004
【図２ｂ】
2005070729.tif 000005
【図２ｃ】
2005070729.tif 000006
【図３ａ】
2005070729.tif 000007
【図３ｂ】
2005070729.tif 000008
【図４】
2005070729.tif 000009
【図５ａ】
2005070729.tif 000010
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
2005070729.tif 000012
【図６】
2005070729.tif 000013
【図７ａ】
2005070729.tif 000014
【図７ｂ】
2005070729.tif 000015
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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