反射式液晶显示装置制造方法及图纸

反射式液晶显示装置包括一对衬底；和插在一对衬底中间的液晶层。液晶层包括液晶材料和二向色性颜料，而且在衬底附近的液晶分子长轴基本上与衬底平行。设定反射式液晶显示装置的多个参数，从而值Ｋ↓［Ｍ］、颜料浓度ｃ％和液晶层厚度ｄμｍ的乘积Ｋ↓［Ｍ］ｃｄ以满足下列关系：３．０Ｓ↑［２］－７．３Ｓ＋５．７≤Ｋ↓［ｍ］ｃｄ≤１４．７Ｓ↑［２］－１５．１Ｓ＋６．１５其中Ｋ↓［ｍ］是由基本上与液晶分子平行和垂直的线偏振光的吸收系数，和液晶层的有序参数Ｓ决定的值。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及实现亮显示的反射式液晶显示装置。液晶显示设备是非发光装置，它通过调整背景光和入射在装置上的光进行显示。因此，在液晶显示装置中的功率消耗是很低的。此外，它是薄型和轻型的。由于它具有这样优良的特性，所以它已广泛运用在诸如手表、计算器、计算机终端、文字处理器、TV等的信息显示装置中。近年来，正如创新成语“先进信息社会”所表达的，已经分布并传播不断增长的信息量。相应地，个人对于信息的私人收集和选择有着不断增加的需求量。在这样的环境下，对用于个人运用的诸如PDA的便携式信息设备有着广泛被认可的需求。曾渴望这样的设备，而现正在积极地开发。在这种便携式信息设备中，作为人与机器的界面的信息显示装置起重要作用，并认为它是设备中的关键装置。要求这种便携式信息设备的显示装置是薄型和轻型的，可以显示大量的信息，在可见度方面占优势，并且功率低消耗。已经开发了预期可以满足这些要求的液晶显示装置。特别是，由于反射式液晶显示装置有效地运用背景光(ambientlight)，所以它可以是合适的显示装置，从而充分地显示在液晶显示装置中固有的低功率消耗的特性。然而，当在不加背光(back light)的反射液晶显示设备中采用TN或STN模式(现今，它们是较佳的显示模式)时，需要将两个偏振器设置在装置中；因此导致暗显示。因此，只可在黑白反射式液晶显示装置中采用TN或STN模式，但是由于彩色反射式液晶显示装置必须设置有滤色器和偏振器，所以不在彩色反射式液晶显示装置中采用它，因而不能获得实际的亮度。于是，在传统上，在彩色反射式液晶显示装置中主要采用宾主(guest-host)模式(在下文中也称为“GH”模式)。在这种显示模式中，将二向色性颜料溶解在作为溶剂的液晶材料中，而且利用二向色性颜料的吸收系数的各向异性，进行显示。于是，通过用外加电场控制液晶分子的取向并且于此同时改变颜料分子的取向，不用任何偏振器或滤色器，即可以实现彩色显示。当简化在有或没有外加电压的情况下取向液晶分子的方式时，对于传统的反射式GH显示装置，已讨论了诸如显示的对比度和亮度的显示特性的改进。然而，由于在实践中，当在实际液晶显示装置中施加电压时，液晶分子以更加复杂的方式改变取向，所以在传统理论的基础上可能不曾充分地讨论特性的改进。根据本专利技术的一个方面，反射式液晶显示装置包括一对电极；和插在一对衬底中间的液晶层，其中具有正介电常数各向异性的液晶材料形成所述液晶层，在衬底附近的液晶材料分子的长轴基本上与衬底平行，而且液晶材料包括混合在其中的二向色性颜料。设定值KM、颜料浓度c％和液晶层厚度dμm的乘积KMcd以满足下列表达式。3.0S2-7.3S+5.7≤Kmcd≤14.7S2-15.1S+6.15其中值KM表示如下KM=3K1/(1+2S)或者KM=3K2/(1-S)，其中K1表示对于基本上与液晶分子平行的线偏振光的吸收系数；K2表示对于基本上与液晶分子垂直的线偏振光的吸收系数；而S表示包括混合在其中的二向色性颜料的液晶材料的有序参数(order parameter)，而且其中跨过液晶层施加的电压有效值在大约0到5V的范围内。在本专利技术的一个实施例中，将自然具有扭曲结构的手性(chiral)材料加入液晶材料，从而液晶层具有扭曲结构。下文中，将叙述由这种结构引起的本专利技术的功能。在反射式液晶显示装置中(如此设计所述的反射式液晶显示装置，从而值KM、颜料浓度c％和液晶层厚度dμm的乘积KMcd满足前面所提到的关系)，可以获得具有高亮度和高对比度的显示。此外，通过规定可以实现最佳亮度和高对比度的物理性能的范围，在设计反射式液晶显示装置方面提供更大的自由度，从而促进这种设计。此外，由于在没有外加电压的情况下，可以更加有效地吸收光，所以通过将手性材料加入液晶材料，可以实现具有甚至更高的对比度的显示。于是，这里叙述的专利技术使提供具有优良显示质量的反射式液晶显示装置的优点成为可能，同时优化参数，从而通过对于在有和没有外加电压的情况下液晶分子如何取向和二向色性颜料如何取向的详细试验，相容地实现高亮度和高对比度。通过参照附图，阅读并理解下列详细说明，本专利技术的这个和其它优点对于熟悉该
的人员来说是显而易见的。附图说明图1示出根据本专利技术的值KMcd和有序参数S的最佳范围。图2是示出根据本专利技术的例子的液晶显示装置的结构示意图。图3是示出吸收系数相对于颜料分子的跃迁矩和长轴之间的角度的变化的曲线图。首先，叙述本专利技术的原理。在反射式液晶显示装置中，亮度和对比度成相互折衷的关系。即，当比起对比度更倾向于亮度时，结果对比度可能较低。类似地，当比起亮度更倾向于对比度时，结果显示可能较暗。将这类似地施于GH显示模式，其中，由颜料浓度决定对比度和亮度。即，一般来说，当增加颜料浓度时，不能获得高对比度。通常，包括颜料因而吸收光的媒体的透射T是颜料的吸收系数α、颜料浓度c和媒体的厚度d的函数。可用下列表达式表示透射T。T=e-αcd在GH显示模式中，基本上根据上述表达式表示的原理吸收光。然而，由于典型地用于GH显示模式的颜料呈现二向色性并溶解在液晶材料中，所以使它的分子取向复杂化。此外，在GH显示模式中，吸收系数α是有序参数S的函数，它大大影响了显示。即，对于给定的颜料，透射T是颜料浓度、元件(cell)厚度和有序参数的函数。当KM表示颜料跃迁矩的幅度；c表示颜料浓度；d表示液晶层的厚度；而S表示包含混合在其中的颜料的液晶材料的有序参数，并假设颜料的跃迁矩与颜料分子的长轴平行时，可将吸收系数K1和K2(分别对于具有与颜料分子的长轴方向平行的偏振的线偏振光和具有与它垂直的偏振的线偏振光)表示如下。K1=KM(1+2S)/3K2=KM(1-S)/3从理论上讲，颜料分子的跃迁矩相对于颜料分子的长轴成某一角，因而跃迁矩相对于颜料分子的长轴具有一些旋转自由度。因此，必须根据它的空间平均值讨论颜料分子的跃迁矩。然而，对于适用于实际应用的二向色性颜料，例如，对于含偶氮化合物颜料和含蒽醌颜料，在颜料分子的长轴和它的跃迁矩之间角度很小。此外，实际上，典型地将吸收系数作为对于相对于液晶材料的方向平行或垂直光的值来讨论。相应地，这里假设跃迁矩与颜料分子的长轴平行。图3示出计算依赖于颜料分子的跃迁矩和长轴之间的角度的吸收系数变化的结果。在图3中，横轴表示颜料分子的跃迁矩和长轴之间的角度β，而纵轴表示颜料分子对于具有与颜料分子的长轴平行的偏振的线偏振光的吸收系数。这里，当β=0(即，颜料的跃迁矩与它的长轴平行)时，将吸收系数归一化为值1。根据下列表达式，计算颜料分子的吸收系数。f(β)=Ssin2β/2+(1-S)/3+S(2-3sin2β)/2当将颜料混合在其中时，在表达式中的参数是GH液晶材料的有序参数S。从图3中可看到，当在向列相液晶材料中有序参数不大于0.9并将β设为15°或更小时，吸收系数的差小至7％或者更小，从而表观有序参数对于实际运用不至于太低。这就暗示了在实际应用中，可假设颜料的跃迁矩与颜料分子的长轴平行。当假设二向色性颜料分子在溶液中随机取向时，可将它的吸收系数表达如下α=(2K2+k1)/3在液晶材料中，使二向色性颜料分子的取向如液晶分子的取向，从而呈现二向色性。例如，当液晶分子和二向色性分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射式液晶显示装置，包括： 一对衬底；和 插在一对衬底的中间的液晶层，其中具有正介电常数各向异性的液晶材料形成所述液晶层，在所述衬底附近的所述液晶材料分子的长轴基本上与所述衬底平行，而且液晶材料包括混合在其中的二向色性颜料，其特征在于， 设定值Ｋ↓［Ｍ］、颜料浓度ｃ％和液晶层厚度ｄμｍ的乘积Ｋ↓［Ｍ］ｃｄ以满足 ３．０Ｓ↑［２］－７．３Ｓ＋５．７≤Ｋ↓［ｍ］ｃｄ≤１４．７Ｓ↑［２］－１５．１Ｓ＋６．１５ 其中所述值Ｋ↓［Ｍ］表示如下 Ｋ↓［Ｍ］＝３Ｋ↓［１］／（１＋２Ｓ） 或者 Ｋ↓［Ｍ］＝３Ｋ↓［２］／（１－Ｓ），其中 Ｋ↓［１］表示对于基本上与所述液晶分子平行的线偏振光的吸收系数；Ｋ↓［２］表示对于基本上与所述液晶分子垂直的线偏振光的吸收系数；和Ｓ表示包含混合在其中的所述二向色性颜料的所述液晶材料的有序参数，而且其中 跨过所述液晶层施加的电压有效值在大约０到５Ｖ的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤康尚，木村直史，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]