JP2001100200A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

Info

Publication number
JP2001100200A
JP2001100200A JP2000277765A JP2000277765A JP2001100200A JP 2001100200 A JP2001100200 A JP 2001100200A JP 2000277765 A JP2000277765 A JP 2000277765A JP 2000277765 A JP2000277765 A JP 2000277765A JP 2001100200 A JP2001100200 A JP 2001100200A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display device
crystal display
angle
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000277765A
Other languages
English (en)
Inventor
Jongun Yu
ジョングン ユ
S Peiteru J
エス ペイテル ジェイ
Yonjin Kimu
ヨンジン キム
Sonu So
ソンウ ソ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Penn State Research Foundation
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Penn State Research Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd, Penn State Research Foundation filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of JP2001100200A publication Critical patent/JP2001100200A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553—Reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強誘電性液晶を利用した反射型液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 内側面と外側面を有して透明な第１基
板，前記第１基板の外側面に付着されていて偏光方向が
第１方向である偏光板，前記第１基板の内側面に形成さ
れていて透明な第１電極，前記第１電極の上に形成され
ていて液晶分子を第２方向に配向する第１配向膜，前記
第１基板の内側面と対向している内側面と外側面を有す
る第２基板，前記第２基板の内側面上に形成されていて
反射板の役割も兼ねる第２電極，前記第２電極上に形成
されていて液晶分子を第２方向と他の第３方向に配向す
る第２配向膜，前記第１配向膜と前記第２配向膜の間に
注入されている強誘電性液晶層を含む反射型液晶表示装
置において，前記強誘電性液晶層の液晶分子はその向か
う方向が前記第１配向膜表面から前記第２配向膜表面に
行くに連れ第２方向から第３方向に捩じれている反射型
液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し，特に強誘電性液晶物質を使用する反射型液晶表示装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置はネマチック相の液
晶を使用して製作するのが一般的であるが，応答速度が
遅くて動画像表現に限界がある。このような限界を克服
するために強誘電性のスメクチック相液晶を用いる液晶
表示装置が提案されている。以下に，強誘電性スメクチ
ック相液晶を用いる液晶表示装置について説明する。
【０００３】図１は強誘電性スメクチック相液晶を利用
した液晶表示装置の断面図である。
【０００４】上下二枚のガラス基板１００，１２０が互
いに対向しており，ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏ
ｘｉｄｅ）からなる透明電極１４０，１６０が上下基板
１００，１２０の内側面に各々形成されている。上下透
明電極１４０，１６０の上には各々配向膜１８０，２０
０が形成されている。この時，上下配向膜１８０，２０
０の配向方向は互いに垂直をなしている。ガラス基板１
００，１２０の外側面には各々偏光板２２０，２４０が
付着されており，この二つの偏光板２２０，２４０の偏
光方向は互いに垂直をなしている。上下ガラス基板１０
０，１２０の間には強誘電性液晶物質が注入されて液晶
層２６０を形成している。この時，液晶層２６０の両表
面に位置する液晶分子は配向膜１８０，２００の配向方
向にその安定した傾斜角（ｓｔａｂｌｅ ｔｉｌｔ ａ
ｎｇｌｅ）が一致するように配列されている。下部偏光
板２２０の下には，光源３１０と光源３１０からでてき
た光を分散させて，液晶セル内に発散する塗光板３２０
が配置されている。上下電極１４０，１６０には電圧信
号源２８０が連結されている。
【０００５】上下電極１４０，１６０に電圧が印加され
ない状態では，液晶分子は徐々に捩じれて液晶層２６０
の両表面では配向されたとおり互いに９０゜をなす。こ
の状態では，下部偏光板２２０を通過しながら線偏光さ
れた光が液晶層２６０を通過しながら偏光方向が回転し
て上部偏光板２４０に至った時は，上部偏光板２４０と
その偏光方向が一致して上部偏光板２４０によって遮断
されずに通過することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上下電極１４
０，１６０に電圧が印加されれば，液晶分子は上下配向
方向のある一方向に沿って並んで配列され，光の偏光方
向を回転させる機能を失うようになる。従って下部偏光
板２２０を通過しながら線偏光された光は上部偏光板２
４０によって全て遮断される。
【０００７】しかしこのような強誘電性スメクチック相
液晶を利用した透過型液晶表示装置は，自己光源３１０
を使用するために電力消費が多い。従って携帯用コンピ
ュータや携帯電話など低消費電力を必要とする製品に使
用するには不適である。
【０００８】結局，消費電力が少なく応答速度が速い強
誘電性液晶を利用した反射型液晶表示装置の開発が必要
である。
【０００９】本発明が解決しようとする技術的課題は強
誘電性液晶を利用した反射型液晶表示装置を提示するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明では一つの偏光板，反射板及びこれらの
間に配置される強誘電性液晶物質を含む反射型液晶表示
装置を提案する。具体的には，次のような反射型液晶表
示装置を提案する。
【００１１】内側面と外側面を有して透明な第１基板の
外側面に偏光方向が第１方向である偏光板が付着されて
おり，第１基板の内側面に透明な第１電極が形成されて
いて，第１配向膜が第１電極の上に形成されていて液晶
分子を第２方向に配向している。第１基板の内側面と対
向している内側面と外側面を有する第２基板の内側面上
に反射板の役割も兼ねる第２電極が形成されており，第
２電極上に液晶分子を第３方向に配向する第２配向膜が
形成されており，強誘電性液晶層が第１基板と前記第２
基板の間に注入されている。
【００１２】この時，強誘電性液晶層の液晶分子はその
向かう方向が第１基板表面から第２基板表面に行けば行
くほど第２方向から第３方向に捩じれているのが好まし
く，液晶層の光学的厚さ（△ｎ・ｄ）は１８０ｎｍから
４００ｎｍの間のある特定の値を有するのが好ましく，
強誘電性液晶物質はスメクチックＣ＊相である時に円錐
傾斜角が２０゜から３０゜の間のある特定の値を有する
のが良い。また第１方向と液晶分子の誘導された円錐の
中心線がなす角は０゜から４０゜の間，８０゜から１３
０゜の間及び１７０゜から１８０゜の間のある特定の角
度を有することができ，第２方向と第３方向がなす角度
は円錐傾斜角の２倍にするのが好ましい。また，液晶層
の光学的厚さは２６０ｎｍであり，液晶の円錐傾斜角は
２５゜から２７゜の間であり，第２方向と第３方向がな
す角度は５４゜であり，第１方向と前記第２方向は同じ
方向にすることもできる。
【００１３】強誘電性液晶物質の光学的厚さ（△ｎ・
ｄ）は７００ｎｍから８９０ｎｍの間のある特定の値を
有することができ，強誘電性液晶物質はスメクチックＣ
＊相である時円錐傾斜角が２０゜から４４゜の間のある
特定の値を有することができ，第１方向と液晶分子の誘
導された円錐の中心線がなす角は０゜から３０゜の間，
６５゜から１２０゜の間及び１５５゜から１８０゜の間
のある特定の角度をなすことができ，第２方向と第３方
向がなす角度は前記円錐傾斜角の２倍であるのが好まし
い。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下，図面を参考として本発明の
実施の一形態による強誘電性液晶を使用する反射型液晶
表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について説明す
る。
【００１５】図２は本発明の実施の一形態による反射型
液晶表示装置の断面図である。
【００１６】本発明の実施の一形態による反射型液晶表
示装置は上下二枚の基板１１，１２，一つの偏光板２０
及び強誘電性液晶層５０からなる。
【００１７】図２を見れば，ガラスなどの透明な上部基
板１２と下部基板１１が平行に配置されている。上部基
板１２の上面に偏光板２０が付着されており，上部基板
１２の下面には電界形成のための第１電極３２が形成さ
れており，第１電極３２の下には液晶分子の配向のため
の上部配向膜４２が形成されている。下部基板１１の上
面には第１電極３２と共に電界を形成するための第２電
極３１が形成されており，第２電極３１の上には下部配
向膜４１が形成されている。
【００１８】この時，第１電極３２はＩＴＯのような透
明な導電物質で形成し，第２電極３１はアルミニウムな
どのように光をよく反射する導電物質で形成して反射板
の役割も兼ねるようにする。
【００１９】また，上下部配向膜４１，４２は一般的に
アルキルフェノール（ａｌｋｙｌｐｈｅｎｏｌ），ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウムブロマイド（ｈｅｘａ
ｄｅｃｙｌ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ
ｂｒｏｍｉｄｅ）などの界面活性剤やポリイミド（ｐｏ
ｌｙｌｍｉｄｅ）樹脂などを塗布したり，酸化ケイ素
（Ｓｉｏｘ）を四方蒸着したりラングミュア‐ブローゼ
ットフィルム積層方法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇ
ｅｔｔ ｆｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏ
ｄ）で配向吸着剤を塗布した後，所望の方向にラビング
（ｒｕｂｂｉｎｇ）して，両基板１１，１２の表面に存
在する液晶分子が基板１１，１２に水平に配向するよう
にする。本発明の実施の一形態ではＰＢＴ（ｐｏｌｙ
（１，４‐ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｂｔｈａｌａ
ｔｅ））を配向膜４１，４２として使用する場合と，ポ
リイミドを配向膜として使用することを示している。
【００２０】また偏光板２０は通過する光を線偏光させ
るのが好ましい。
【００２１】以上言及した事項以外にも色相を示すため
のカラーフィルタ，光がもれるのを防止するためのブラ
ックマトリックス，第２電極３１に電圧を印加したり電
圧印加を遮断するための薄膜トランジスタなど他の要素
が多数含まれるが，これは液晶表示装置分野の通常の知
識を有する者であれば容易に分かる事項であるので，詳
細説明は省略する。
【００２２】上下基板１１，１２の間の空間にはシスコ
（Ｃｈｉｓｓｏ）社が供給するＣＳ‐１０２９などのよ
うな強誘電性液晶物質が注入されて液晶層５０を形成し
ている。この時，液晶層５０は分子層（点線で境界を表
示する）を形成しているが，分子層の境界面は上下基板
１１，１２に対して垂直をなしている。また上部配向膜
４２に隣接した液晶分子は，下部配向膜４１に隣接した
液晶分子と約５４゜程度の角をなすように配向されてい
る。この時，上下部の配向膜４１，４２の配向角５４゜
は強誘電性液晶物質の円錐傾斜角（ｃｏｎｅ ｔｉｌｔ
ａｎｇｌｅ）の２倍になるように決定された値であっ
て円錐傾斜角が他の液晶物質を使用する場合にはそれに
基づいて配向角も変化する。また，上部配向膜４２また
は下部配向膜４１に隣接した液晶分子は偏光板２０の偏
光軸と平行に配向するのが好ましい。
【００２３】このような液晶表示装置で画像を表示する
方法を説明する。
【００２４】まず，強誘電性スメクチックＣ液晶の一般
的性質を説明する。
【００２５】まず，強誘電性スメクチックＣ液晶分子の
配向と電場に対する反応を図３を参考にして説明する。
【００２６】図３は本発明の実施の一形態による液晶表
示装置で分子の配列を示した図面であって一つの分子層
だけを拡大して図示しており，他の分子層も同一に配列
される。ここで×軸は分子層の境界面に垂直な軸であ
り，Ｙ軸は基板１１，１２に平行で×軸に対して反時計
方向に９０゜回転した軸であり，Ｚ軸は基板１１，１２
に垂直してＹ軸に対して反時計方向に９０゜回転した軸
である。
【００２７】図３で，液晶分子１６，１７，１８の位置
を次の各変数を使用して説明する。×軸と液晶分子の方
向子がなす角は”傾斜角”Θであり，方向子の×−Ｙ平
面に対する垂線の足が×軸となす角度は”水平角”θで
あり，方向子がＹ軸からＺ軸方向に回転した”回転角”
はΦである。
【００２８】下部基板１１と上部基板１２のラビング
（ｒｕｂｂｉｎｇ）方向が傾斜角（Θ）の２倍ぐらい差
が出るようにすれば，下部基板１１と上部基板１２の表
面での液晶分子の方向は互いに２Θの角度で開く。
【００２９】スメクチック上でスメクチック層は一定の
方向を維持しようとする性質があって他の液晶分子に比
べてねじれや屈曲変形をするのに多くのエネルギーを必
要とする。
【００３０】上部基板１２と下部基板１１のラビング方
向が図３のように互いに異なる場合には，液晶分子が有
することができる配向状態は次の通り三つを仮定するこ
とができる。第１はスメクチック層自体が変形される場
合であり，第２はスメクチック層自体は変形されないが
上下基板１１，１２の間に互いに方向が異なる小さい領
域を形成して液晶分子の方向が不連続的に変化する場合
であり，第３は下部基板１１から上部基板１２まで液晶
分子が連続的なねじれ配向をする場合である。この中か
ら第１と第２の場合には，巨視的に多くの欠陥（ｄｅｆ
ｅｃｔ）が観察されて，本発明で得ようとする効果が得
られない。第３の場合はスメクチック層が上部基板１２
と下部基板１１の液晶配向方向と互いに相互作用してエ
ネルギーが最少になる方向に配向された場合で本発明で
要求する配向状態である。
【００３１】結局，本発明における液晶分子は×軸とな
す角度がΘである直線が×軸について回転してなる円錐
（４０）の表面に沿って回転する形になる。
【００３２】従って，下部基板１１から中央地点までの
液晶分子の回転角は０゜から９０゜までの角度をな
し，中央から上部基板１２までの液晶分子は９０゜から
１８０゜までの回転角をなす。また，下部基板１１から
中央地点までの液晶分子の水平角θは＋Θから０゜まで
の角度をなし，中央から上部基板１２までの液晶分子は
０゜から−Θまでの回転角をなす。
【００３３】結局，二つの基板１１，１２の表面にある
分子の間の回転角Φは１８０゜になり，水平角θの差異
は２Θで二つの基板１１，１２の間の配向角度の差異と
同一である。
【００３４】次に，二つの基板１１，１２の間に高い電
圧を印加した場合の液晶分子配列の変化を説明する。
【００３５】二つの基板１１，１２の間に電圧を印加し
て液晶分子に電場をかけると液晶分子の長さ方向に対し
て垂直をなしている液晶分子の分極べクター（ｐｏｌａ
ｒｉｚａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）が電場に対して平行
になろうとする性質によって液晶分子は電場に対して垂
直に配列しようとする。一方，スメクチック液晶の性質
によって液晶方向子は継続して一定の傾斜角を維持しよ
うとする。従って，液晶分子は誘導された円錐の表面に
沿って電場に垂直方向に配列して，この時経路が近い方
向を選んで配列する。結局全ての液晶分子は上部配向膜
４２または下部配向膜４１の配向方向と並んで配列され
て液晶層５０の下面から上面に行くにつれ形成されてい
た液晶分子のねじれが完全に解かれるようになる。
【００３６】ところが電場の強さが弱い場合には，液晶
分子のねじれが一部だけ解かれるようになる。つまり，
ここで液晶分子の配列が変更する程度は印加した電圧の
大きさに依存し，この大きさの変化によって液晶物質は
連続的な電気光学効果を示す。
【００３７】次に，このような構造を有する本発明の実
施の一形態による液晶表示装置の作用を図４を参考とし
て詳細に説明する。
【００３８】図４は光が液晶セルを通過しながら行われ
るストークスパラメータ（Ｓｔｏｋｅｓ ｐａｒａｍｅ
ｔｅｒ）の変化を示した図である。
【００３９】液晶物質に電場が加えられない場合には，
図４に示したように，入射光は偏光板２０を通過して入
射して線偏光され，入射偏光は線偏光に対応する赤道上
に位置する。光が液晶物質の中を距離ｄだけ進行して下
部基板１１の反射板３１に至る間に，光の偏光は円偏光
に変化して円偏光に対応する下側極に位置する。反射板
３１に至った光は反射されて位相が１８０゜リタデイシ
ョン（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）して，光の偏光は球の
反対側極，つまり，上側極に移動する。反射された光は
再び液晶物質の中を距離ｄだけ進行して上部基板１２に
至る間に光の偏光は円偏光から再び線偏光に変化する。
従って，光の偏光は球の赤道上に再び置かれるようにな
るが，その位置は最初に入射する時の位置とは正反対と
なる。これは光の偏光方向が９０゜回転したことを意味
するので，光は偏光板２０を通過する過程で全て吸収さ
れ，結局出射光はなくなる。
【００４０】ところが第１電極３２と第２電極３１との
間に互いに異なる電位がかかることによって電場が形成
されれば，液晶分子は電場に影響を受けて新たな配列を
する。もし，電場が十分に強くて液晶分子のねじれが完
全に解かれた場合には，光が偏光板２０を通じて入射し
ながら偏光された光が液晶物質を通過しながら偏光状態
の変化から殆どない。従って，光は反射板３１で反射さ
れる過程で１８０゜の位相だけが変化し，再び偏光板２
０に到達して偏光板２０によって遮断されずに出射す
る。
【００４１】電場が十分に強くなくて液晶層５０内に形
成されている液晶分子のねじれが完全に解けない場合に
はある程度の偏光状態の変化が起こるのは起こるが，電
場が印加されない場合のように反射されて出る出射光の
偏光が入射光の偏光と９０゜にはならないので一定の量
以上の出射光が存在する。
【００４２】次に，以上のように電場が印加されない状
態で出射光の量が０になって完全に暗い状態になり，電
場が印加されればその電場の強さによって出射光の量が
順次増加するようにして充分な階調表示をすることがで
きるようにする理想的な条件を見てみる。
【００４３】強誘電性液晶物質を使用した反射型液晶表
示装置を具現するための理想的な条件を探すにあたって
多様な変数が存在し得る。つまり，円錐傾斜角（ｃｏｎ
ｅｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ），配向角，液晶物質の複屈折
程度，偏光板の偏光の種類及び偏光軸の方向などが変数
になる。ここで，偏光板の偏光の種類は線偏光で，偏光
軸の方向は上下配向膜中の一つの配向方向と一致すると
仮定する。また，計算上でスメクチック液晶層は上下基
板と垂直をなすと仮定する。
【００４４】このような仮定の下で円錐傾斜角とセルの
複屈折量（ｄ△ｎ）を変数として計算を行う。計算上で
ストークスパラメータ（Ｓｔｏｋｅｓ ｐａｒａｍｅｔ
ｅｒ）は｜Ｓ３｜＝１とする。
【００４５】まず，ストークスパラメータを｜ｓ３｜＝
１にきめた理由について見てみる。ストークスパラメー
タは次のような四つの時間平均値からなる。 Ｓ０＝《（Ａｘ）２十（Ａｙ）２》， Ｓ１＝《（Ａｘ）２−（Ａｙ）２》， Ｓ２＝２《ＡｘＡｙｃｏｓδ》， Ｓ３＝２《ＡｘＡｙｓｉｎδ》。
【００４６】ここでＡｘ，Ａｙは光の進行方向をｚ軸方
向とする時各々ｘ軸成分とｙ軸成分の振幅であり，δは
ｘ軸成分とｙ軸成分の位相差であり，二重括弧（《》）
は時間平均値であることを示す。
【００４７】ストークスパラメータが意味することを知
るためにいくつかの場合を見てみる。
【００４８】まず，偏光されていない光の場合にはＡｘ
とＡｙは無作為の値を有するＳ０は２《（Ａｘ）２》に
なり，Ｓ１は０になる。これを正規化（ｎｏｒｍａｌｉ
ｚｅ）するとＳ０＝１になる。またδが時間に対して無
作為値を有するので，Ｓ２とＳ３も０になる。つまり，
ストークスベクター（１，０，０，０）は偏光されない
光を示す。
【００４９】ｘ軸に線偏光された光の場合には，Ａｙが
０であるので正規化したストークスベクターは（１，
１，０，０）になり，ｙ軸に線偏光された光の場合に
は，Ａｘが０であるので正規化したストークスベクター
は（１，−１，０，０）になる。
【００５０】右手（ｒｉｇｈｔｈａｎｄ）円偏光された
光の場合にはδ＝−（１／２）πであるので正規化した
ストークスベクターは（１，０，０，−１）であり，左
手（ｌｅｆｔｈａｎｄ）円偏光された光の場合にはδ＝
（１／２）πであるので正規化したストークスベクター
は（１，０，０，１）がになる。
【００５１】結局，｜ｓ３｜＝１である場合は，光が完
全に円偏光される場合である。また，ジョーンズ（Ｊｏ
ｎｅｓ）行列を用いて｜ｓ３｜＝１±ｘになる多様な場
合を光学的な厚さ（ｄ△ｎ），円錐傾斜角及び偏光板の
角（誘導された円錐の中心線と偏光板の偏光方向がなす
角度）を変数として計算する。
【００５２】この時，計算はセルを多数の層（ｌａｙｅ
ｒ）に分けて各層で傾き角（ｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ）と
ねじれ角（ｔｗｉｓｔ ａｎｇｌｅ）を求め，Ｊｏｎｅ
ｓ行列を使用して数値的に計算する。この場合に回転角
（Φ）は０゜から１８０゜まで一定に変わると仮定す
る。
【００５３】このような計算の結果が図５に示されてい
る。図５は変数Ｓ３を円錐傾斜角に対する関数で光学的
な厚さ（ｄ△ｎ）が異なる多数の場合について示してい
る。
【００５４】図５によれば，最適条件｜ｓ３｜＝１は円
錐傾斜角が２７゜になる液晶物質を使用する時に得るこ
とができ，最適条件での光学的厚さ（ｄ△ｎ）は２６０
ｎｍである。
【００５５】上記の計算結果を土台として，図２に示し
た構造の反射型液晶表示装置を製造して実験を進行し
た。つまり，表１に示された物質常数を有する強誘電性
液晶物質ＣＳ−１０２９を使用して液晶表示装置を製造
して実験を進行した。
【００５６】
【表１】
【００５７】表１に示されているように，ＣＳ−１０２
９は円錐傾斜角が２５゜であるので計算上の最適条件２
７゜とは少しの差が出る。光学異方性（ｏｐｔｉｃａｌ
ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）が０．１６であるから光学的
厚さ（ｄ△ｎ）が２６０ｎｍが最適になるためには，セ
ル間隔が１．６２μｍになるべきであるが，実験では
１．４μｍの間隔で製造した。これは適切なスベーサの
不存在によってスベーサを使用せずに液晶表示装置を製
造した関係で，正確な間隔の調節が難しかったためであ
る。一方，これとは違って次適条件を使用することによ
って画面が多少彩られて現れることを甘受して，より実
際に適用可能な条件を得ることができ，また光学異方性
値がさらに小さい液晶物質を使用することによってもよ
り具現しやすいセル間隔を有する液晶表示装置を作るこ
とができる。
【００５８】また，上下配向膜の配向は５４゜になるよ
うにした。この時，配向方向は図６に示したように四つ
の場合があり得，この四つの場合を全て製作して実験し
た。実験の結果，図６のＡ１とＡ２の場合にはコレステ
イック相（ｃｈｏｌｅｓｔｅｉｃ ｐｈａｓｅ）が温度
を順次に低くしてスメクチック相（ｓｍｅｃｔｉｃｐｈ
ａｓｅ）にいたって，ねじれ構造（ｔｗｉｓｔｅｄ ｓ
ｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する一つの領域が現れ，Ｂ１と
Ｂ２の場合にはコレステイック相で二つの領域が現れて
ＳｍＣ＊相（強誘電性ｓｍｅｃｔｉｃ Ｃ ｐｈａｓ
ｅ）でも維持できる。このうちの一つの領域は複屈折構
造（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
を示し，他の一つは捩じれた構造を示す。コレステイッ
ク相の状態で交差偏光子（ｃｒｏｓｓ ｐｏｌａｒｉｚ
ｅｒｓ）を通じて見る時，暗く現れる領域はＳｍＣ＊相
では明るい島の形態で現れて捩じれた構造を有する。コ
レステイック相で明るい領域で現れる領域はＳｍＣ＊相
では暗い領域で現れて複屈折構造を有する。
【００５９】電気光学的特性を偏光板の偏光方向を誘導
された円錐の中心と一致させた状態に配列した液晶表示
装置を対象にして偏光顕微鏡（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ
ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と光検出器（ｏｐｔｉｃａｌ
ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を使用して測定した結果が図７に示
されている。
【００６０】図７に示されているように，電圧の変化に
よる反射光の量の変化を示すグラフは二つの曲線で現れ
る。第１曲線（Ａ）は電圧が約ＯＶになる時反射光の量
が最低になり，第２曲線（Ｂ）は電圧が約２Ｖになる時
反射光の量が最低になる。このように二つの曲線が現れ
る原因は明確ではないが，一種のヒステリシス（ｈｉｓ
ｔｅｒｉｓｉｓ）であるように思われる。
【００６１】図７に現れた二つの曲線（Ａ，Ｂ）は全て
電圧の変化によって反射光量が変化するのを示してい
る。結論的に電圧の調節を通じた階調表示が可能である
ことを示す。ただし，実際的な駆動電圧の波形を設計す
る時は二つの曲線が現れるという点を考慮しなければな
らない。
【００６２】以上の実験では偏光板の偏光方向を液晶分
子の方向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ ａｘｉｓ）と一致させ
た場合だけを考慮したが，これは実験の便宜のためのも
のであって他の配置も可能である。それだけでなく光学
的厚さ（ｄ△ｎ）と円錐傾斜角も変化させることができ
る。このような多様な変化の可能性を図８と図９を通じ
て説明する。
【００６３】図８は偏光方向と液晶分子の誘導された円
錐の中心線がなす角（偏光板の角）とセルの光学的厚さ
を共に考慮して階調表示が可能な領域を示したグラフで
あり，図９は強誘電性液晶分子の円錐傾斜角とセルの光
学的厚さとを共に考慮して階調表示が可能な領域を示し
たグラフである。
【００６４】図８を見れば，光学的厚さが約１８０ｎｍ
から４００ｎｍの間である時の偏光板の角は０゜から約
４０゜の間，約８０゜から１３０゜の間及び約１７０゜
から１８０゜の間の特定の角度で階調表示が可能であ
り，光学的厚さが約７００ｎｍから８９０ｎｍの間であ
る時の偏光板の角は０゜から約３０゜の間，約６５゜か
ら１２０゜の間及び約１５５゜から１８０゜の間の特定
の角度で階調表示が可能であることが示される。
【００６５】図９を見れば，光学的厚さが約１８０ｎｍ
から４００ｎｍの間である時円錐傾斜角は２０゜から３
０゜の間の特定の角度を有する時及び光学的厚さが約７
００ｎｍから８９０ｎｍの間である時の円錐傾斜角は２
０゜から４４゜の間の特定の角度を有する時の階調表示
が可能であることが示される。
【００６６】この時，光学的厚さと偏光板の角度及び円
錐傾斜角の全てを同時に考慮しなければならない。
【００６７】前記図７の電気光学的効果を示した例の場
合，光学的厚さが２６０ｎｍ，円錐傾斜角が２５゜，偏
光板の角度が２５゜（液晶の方向子と偏光方向を一致さ
せたので誘導された円錐の中心とは円錐傾斜角程度の角
をなす）である。このような条件は図８と図９に黒い点
で表示されたように階調表示が可能な幾多の条件中の一
つであることが分かる。
【００６８】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かる液晶表示装置の好適な実施形態について説明した
が，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれ
ば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内に
おいて各種の変更例または修正例に想到し得ることは明
らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範
囲に属するものと了解される。
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば強誘電性液晶物質を使用
した反射型液晶表示装置を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による強誘電性液晶物質を使用する
透過型液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態による強誘電性液晶物質
を使用する反射型液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態による液晶表示装置で分
子の配列を示した図面として一つの分子層だけを拡大し
て示した斜視図である。
【図４】光が液晶セルを通過する過程でのストークスパ
ラメータが変化することを示した概念図である。
【図５】Ｓ３を円錐傾斜角に対する関数で光学的な厚さ
が異なる多数の場合について示しているグラフである。
【図６】上下配向膜の可能な配向方向を示す図面であ
る。
【図７】本発明の実施の一形態による反射型液晶表示装
置において電圧の変化による反射光量の変化を示すグラ
フである。
【図８】本発明の実施の一形態による反射型液晶表示装
置における偏光板の角とセルの光学的厚さを共に考慮し
て階調表示が可能な領域を示したグラフである。
【図９】本発明の実施の一形態による反射型液晶表示装
置において強誘電性液晶分子の円錐傾斜角とセルの光学
的厚さを共に考慮して階調表示が可能な領域を示したグ
ラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユ ジョングン 大韓民国京畿道軍浦市山本洞（番地なし) 雪岳アパート859棟2403号 (72)発明者 ジェイ エス ペイテル アメリカ合衆国ペンシルベニア州，ステー ト カレッジ，サウス プー ストリート 1316 (72)発明者 キム ヨンジン 大韓民国大邱市壽城区晩村洞995−３番地 エイアイディアパート２棟408号 (72)発明者 ソ ソンウ 大韓民国釜山市水營区望美洞（番地なし) 三星アパート２棟1407号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内側面と外側面を有して透明な第１基板
    と，前記第１基板の外側面に付着され偏光方向が第１方
    向である偏光板と，前記第１基板の内側面に形成され透
    明な第１電極と，前記第１電極の上に形成され液晶分子
    を第２方向に配向する第１配向膜と，前記第１基板の内
    側面と対向する内側面と外側面を有する第２基板と，前
    記第２基板の内側面上に形成され反射板としても機能す
    る第２電極と，前記第２電極上に形成され液晶分子を第
    ２方向と他の第３方向に配向する第２配向膜と，前記第
    １配向膜と前記第２配向膜の間に注入されている強誘電
    性液晶層とを含む反射型液晶表示装置において，前記強
    誘電性液晶層の液晶分子はその向かう方向が前記第１配
    向膜表面から前記第２配向膜表面に行けば行くほど第２
    方向から第３方向に捩じれていることを特徴とする，反
    射型液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記液晶層の光学的厚さ（△ｎ・ｄ）は
    １８０ｎｍから４００ｎｍの間のある特定の値を有する
    請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記強誘電性液晶物質はスメクチックＣ
    ＊相である時円錐傾斜角が２０゜から３０゜の間のある
    特定の値を有する請求項２に記載の反射型液晶表示装
    置。
  4. 【請求項４】 前記第１方向と前記液晶分子の誘導され
    た円錐の中心線がなす角は０゜から４０゜の間，８０゜
    から１３０゜の間及び１７０゜から１８０゜の間のある
    特定の角度をなす請求項３に記載の反射型液晶表示装
    置。
  5. 【請求項５】 前記第２方向と前記第３方向がなす角度
    は前記円錐傾斜角の２倍である請求項４に記載の反射型
    液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記液晶層の光学的厚さは２６０ｎｍで
    あり，前記液晶の円錐傾斜角は２５゜から２７゜の間で
    あり，前記第２方向と前記第３方向がなす角度は５４゜
    であり，前記第１方向と前記第２方向は同じ方向である
    請求項４に記載の反射型液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記強誘電性液晶物質の光学的厚さ（△
    ｎ・ｄ）は７００ｎｍから８９０ｎｍの間のある特定の
    値を有する請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記強談電性液晶物質はスメクチックＣ
    ＊相である時円錐傾斜角が２０゜から４４゜の間のある
    特定の値を有する請求項７に記載の反射型液晶表示装
    置。
  9. 【請求項９】 前記第１方向と前記液晶分子の誘導され
    た円錐の中心線がなす角は０゜から３０゜の間，６５゜
    から１２０゜の間及び１５５゜から１８０゜の間のある
    特定の角度をなす請求項８に記載の反射型液晶表示装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記第２方向と前記第３方向がなす角
    度は前記円錐傾斜角の２倍である請求項９に記載の反射
    型液晶表示装置。
JP2000277765A 1999-09-13 2000-09-13 反射型液晶表示装置 Pending JP2001100200A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1999P39054 1999-09-13
KR1019990039054A KR100312684B1 (ko) 1999-09-13 1999-09-13 강유전성 액정 물질을 사용하는 반사형 액정 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001100200A true JP2001100200A (ja) 2001-04-13

Family

ID=19611266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000277765A Pending JP2001100200A (ja) 1999-09-13 2000-09-13 反射型液晶表示装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2001100200A (ja)
KR (1) KR100312684B1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7145616B2 (en) * 2004-08-27 2006-12-05 Nano Loa, Inc. Transflective liquid crystal device
JP5465827B2 (ja) 2007-09-07 2014-04-09 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 強誘電性液晶表示装置
KR20160044694A (ko) 2014-10-15 2016-04-26 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6250735A (ja) * 1985-08-29 1987-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置
JPH05297374A (ja) * 1992-04-15 1993-11-12 Idemitsu Kosan Co Ltd 液晶光学素子及びその表示方法
JPH07333616A (ja) * 1994-05-31 1995-12-22 Samsung Electron Devices Co Ltd 強誘電性液晶表示素子
JPH10307292A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Fujitsu Ltd 液晶表示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6250735A (ja) * 1985-08-29 1987-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置
JPH05297374A (ja) * 1992-04-15 1993-11-12 Idemitsu Kosan Co Ltd 液晶光学素子及びその表示方法
JPH07333616A (ja) * 1994-05-31 1995-12-22 Samsung Electron Devices Co Ltd 強誘電性液晶表示素子
JPH10307292A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Fujitsu Ltd 液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR100312684B1 (ko) 2001-11-03
KR20010027351A (ko) 2001-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4080245B2 (ja) 液晶表示装置
JP5323013B2 (ja) 液晶表示装置
JP3851941B2 (ja) 視野改良用遅延膜を有するｎｗタイプの液晶ディスプレイ
KR101147127B1 (ko) 액정표시장치 및 그 구동방법
KR100251514B1 (ko) 콜레스테롤성 액정 장치
US6678027B2 (en) Fringe field switching mode LCD
JP3321617B2 (ja) Ｉｐｓモードの液晶表示装置
GB2321718A (en) LIquid crystal display
US20100208176A1 (en) Wide Viewing Angle Transflective Liquid Crystal Displays
JP4714187B2 (ja) 液晶表示装置
US7009677B2 (en) LCD device implementing FLCP orientation film
KR20060018773A (ko) 반투과형 표시장치 및 그 형성 방법
JP4357622B2 (ja) 液晶表示装置
JP2001100200A (ja) 反射型液晶表示装置
JP4714188B2 (ja) 液晶表示装置
JP4749391B2 (ja) 液晶表示装置
WO2007032347A1 (ja) 液晶表示素子
KR19990083350A (ko) 반사형액정표시장치
KR100308158B1 (ko) 멀티도메인액정표시소자
JP2007249244A (ja) 液晶表示装置
JP4076780B2 (ja) 液晶表示装置
KR100674231B1 (ko) 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치
JPH10307292A (ja) 液晶表示装置
KR20050061643A (ko) 액정 표시 장치
JP2000227591A (ja) 反射型液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070823

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20081209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100907

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110215