专利名称：液晶显示器件及液晶显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器件的制作方法和液晶显示器件，具体涉及采用具有自发极化的液晶制作液晶显示器件的方法和液晶显示器件。
背景技术：
随着面向信息社会的发展，已经使用小型电子装置和移动电子装置。为此就需要为这种电子装置提供尺寸小，重量轻，低功耗的显示单元，这样，与其他显示器件相比具有优越特性的液晶显示器件广泛的使用。
液晶显示器件主要分类为透射型和反射型。从视觉效果来看，使用背光的透射型液晶显示器件更广泛的采用，而使用滤色器的彩色液晶显示器件是主流。
作为彩色液晶显示器件，使用开关元件例如是TFT(薄膜晶体管)的TN(Twisted Nematic扭曲向列)型器件得到了广泛应用。尽管TFT驱动的TN-型彩色液晶显示器件具有高显示质量，但是液晶显示面板具有4％左右的低透射率。为了获得高显示屏幕亮度，需要有高亮度背光，因而功耗增大。此外，由于彩色显示是用滤色器实现的，单个象素需要由三个子象素组成，因而难以实现高分辨率显示，并且显示的彩色没有足够的纯度。为了解决这些问题，提出了基于场顺序彩色方案的彩色液晶显示器件。
因为基于场顺序彩色方案的彩色液晶显示器件不需要子象素，与滤色器型彩色液晶显示器件相比可易于实现高分辨率显示。另外，由于这种器件不使用滤色器，由光源发射的光的色彩可以照原样用于显示，并且显示的色彩具有很好的纯度。另外，由于光利用效率高，这种器件具有低功耗的特性。然而，为了实现基于场顺序彩色方案的彩色液晶显示器件，液晶必须具有高速响应。
为了获得高速响应的彩色液晶显示器件，本发明人等人对驱动具有由TFT自发极化液晶的方法进行了研究，与常规方法相比能够实现100到1000倍的高响应速度。具有自发极化的液晶特别是铁电液晶所具有的特性是液晶分子的长轴方向是通过施加电场改变的。因此，如果将使用铁电液晶的液晶平板夹在其极化轴线以直角彼此交叉的极化板之间，并且使用通过液晶分子长轴方向的变化造成的双折射来改变透射光的强度，就能提供显示。
由TFT驱动的液晶可以用双稳态型或单稳态型铁电液晶实现。在单稳态型中，该液晶的液晶分子的导向(director)的平均分子轴(液晶分子的倾斜方向)在不施加电压时是单方向对准的，这对于获得呈现液晶的一致取向的单稳态是特别重要的。
图8A，8B和8C表示单稳态铁电液晶的倾斜状态的概念图。图8A表示在对液晶施加的电场E等于零时的状态，也就是在不施加电压的状态；图8B表示在对液晶施加的电场E大于零时的状态，也就是在施加第一极性电压时的状态；而图8C表示在对液晶施加的电场E小于零时的状态，也就是在施加与第一极性电压相反的第二极性电压时的状态。箭头Rub表示对准薄膜(未示出)的摩擦方向，而液晶分子导向的平均分子轴LCMA是沿着在Rub方向具有基座的圆锥体C的脊线取向的。在图8B和8C中，用箭头表示了电场E方向的例子。
平均分子轴LCMA的一端被定位在圆锥体C的圆锥点Cp上，而平均分子轴LCMA的另一端沿着圆锥体C的脊线旋转。换句话说，在不施加电压时，液晶呈现单稳态(第一位置)，平均分子轴LCMA是单方向(例如是由图8A中圆锥体C基座外圆周上的一点Ca和圆锥点Cp限定的方向)对准的。在施加第一极性的电压时，液晶呈现是平均分子轴LCMA从单稳态位置向一侧(例如是在图8B中由圆锥体C基座外圆周上的一点Cb和圆锥点Cp限定的方向第二位置)按一个角度倾斜的状态，该角度对应于第一极性电压的幅度。当施加与第一极性相反的第二极性的电压时，液晶呈现平均分子轴LCMA保持第一位置的状态或是从单稳态位置向那一侧的相对侧(例如是在图8C中由圆锥体C基座外圆周上的一点Cc和圆锥点Cp限定的方向第三方向)倾斜的状态。
对于单稳态铁电液晶，一般来说，仅仅将液晶注入空的液晶平板，在显示器中使用的手性层列C相不可能获得液晶的均匀对准。其原因是，在手性层列C相下，平均分子轴LCMA可具有不同方向的两种状态。因此，一般地，在包括从cholesteric相(或是手性向列相)到手性层列相的过渡点的温度范围内施加电场强度约为1.5V/μm左右的DC电压，用电场对准自发极化的方向和对准平均分子轴LCMA的方向，从而实现均匀对准。在从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相(在过渡温度附近)的冷却过程中对液晶施加电场而获得单稳态被称作“对准处理”。
作为有关现有技术参考资料，有“AM-LCD”，Yoshihara等人的‘99 Digestof Technical Papers，p185(1999)’；和“SID”，Yoshihara等人的‘00 Digestof Technical Papers，p1176(2000)’。
发明内容
常规的对准处理存在的问题是，尽管施加了DC电压，仍然不能获得均匀的液晶对准，而且不能获得高对比度。认为这一问题是由支配液晶对准状态的其他因素造成的。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供使用具有自发极化的单稳态液晶特别是铁电液晶制作液晶显示器件的方法，以及这种液晶显示器件，它能够在对准处理中施加的电压(电场)的幅度中，在施加电压期间的处理温度、对准薄膜的构造以及液晶的相顺序当中规定相关性来实现液晶的均匀对准和高对比度。
本发明的另一个目的是提供使用具有自发极化的单稳态液晶特别是铁电液晶制作液晶显示器件的方法，在液晶显示器件中使用有源矩阵驱动方案，为每一个象素提供一个开关元件，通过对象素(最好是所有象素)施加相同的电压能够实现液晶的均匀对准和高对比度。
本发明的再一个目的是提供一种液晶显示器件，通过驱动液晶显示器件能够提供高质量的显示，按照场顺序彩色方案能够实现液晶的均匀对准和高对比度。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法是一种液晶显示器件的制作方法，它包括夹住具有自发极化的液晶的两个衬底；以及在衬底上形成的、用来对液晶施加电压的电极，其中在不施加电压时液晶呈现单稳态，液晶分子的导向的平均分子轴是单方向对准的，该方法的特征是在执行对准处理中在从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近施加强度不小于2V/μm(最好是不小于3V/μm)的电场，在加热该液晶之后执行该对准处理以获得单稳态。
按照本发明，在利用液晶制作液晶显示器件的方法中，液晶分子的导向的平均分子轴在不施加电压时呈现单稳态，在加热该液晶之后执行的对准处理中，在向手性层列C相的过渡温度附近施加电场强度不小于2V/μm的电场，以便能够提供制作液晶显示器件的方法，在对准处理期间能够减少对准缺陷并且实现均匀的对准状态和高对比度。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法的特征在于过渡温度附近的温度范围包括距过渡温度±2℃的温度范围。在本发明中，由于在对准处理中向手性层列C相的过渡温度附近的温度范围包括距过渡温度±2℃的温度范围，在对准处理中可能对液晶的温度变化提供富余量，因此使对准处理更加稳定。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法的特征在于液晶呈现相序，从高温侧到低温侧，或者是各向同性液相-cholesteric相(或是手性向列相)-手性层列C相，或是各向同性液相-cholesteric相-层列A相-手性层列C相。由于本发明使用具有以下相序的液晶各向同性液相-cholesteric相(或是手性向列相)-手性层列C相，或是各向同性液相-cholesteric相-层列A相-手性层列C相，可能易于用单稳态铁电液晶制成液晶显示器件。
按照本发明的液晶显示器件是以本发明的制作方法制成的液晶显示器件，其特征是分别在两个衬底上形成的对准薄膜的摩擦方向是彼此相等的。本发明的液晶显示器件的特征是对准薄膜的预倾斜角不大于2°。按照本发明，在对准薄膜的配置中，由于摩擦方向是按照平行摩擦形成的并且预倾斜角设置在不大于2°，因此可能实现均匀的对准处理，与反向平行摩擦相比具有较小的对准缺陷，并且提供具有高对比度的液晶显示器件。
按照本发明的液晶显示器件是以本发明的制作方法制成的液晶显示器件，其特征是进一步包括以场顺序彩色方案驱动的背光，其中数据写入扫描电压和数据擦除扫描电压被施加在电极之间。由于液晶显示器件是由场顺序彩色方案驱动的，可能得到一种液晶显示器件，它能够提供具有高分辨率，高速响应和高彩色纯度的彩色显示。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法是一种液晶显示器件的制作方法，它包括具有象素电极的象素衬底；面对象素衬底放置的、具有公共电极的公共衬底；用来提供施加到象素电极的象素电压的数据线；通过导通和关断控制象素电极与数据线之间的连接和断开的开关元件；用来提供为控制开关元件导通和关断的控制电压的扫描线；以及夹在象素衬底和公共衬底之间的具有自发极化的液晶，其中在不施加电压时液晶呈现单稳态，液晶分子的导向的平均分子轴是单方向对准的，该方法的特征是对扫描线施加使开关元件导通的控制电压，并在所执行的对准处理中从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近对数据线施加DC电压，在加热该液晶之后执行该对准处理以获得单稳态。
在本发明中，由于用来导通开关元件的控制电压施加在扫描线上，而DC电压施加在数据线上，DC电压也可作为象素电压施加到象素上，并且在使用有源矩阵驱动方案的液晶显示器件中能够以简单和均匀的方式对液晶执行对准处理。在这种情况下，如果对所有象素施加DC电压，可能执行更加有效和均匀的对准处理。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法的特征在于由象素电压施加到液晶上的电场强度不小于2V/μm。在本发明中，由于施加电场强度不小于2V/μm的电场，能够提供液晶显示器件的制作方法，它可能在对准处理期间减少对准缺陷并具有均匀的对准。
按照本发明的液晶显示器件的制作方法，由于用来导通开关元件的控制电压和施加在象素上的DC电压是等电位的，能够提供液晶显示器件的制作方法，该方法可能在对准处理期间防止开关元件的特性恶化并且实现稳定的对准处理和均匀的对准。
根据以下参照附图的详细说明能够更加充分地理解本发明的上述及其他目的和特征。
图1A是表示对准处理中的电场与黑色透射比之间的关系的曲线；图1B是表示对准处理中的电场与对比度之间的关系的曲线；图2是表示在对准处理中施加低电场时的对准状态的显微照片；图3A和3B是表示在对准处理中施加高电场时的对准状态的显微照片；图4A是表示在实施例1的比较中在对准处理中施加的电压与黑色透射比之间的关系的曲线；
图4B是表示在实施例1的比较中在对准处理中施加的电压与对比度之间的关系的曲线；图5是表示按照实施例2的液晶显示器件的电压-透射比特性的曲线；图6是TFT-LCD的结构示意图，象素以矩阵形式安排；图7是表示使用场顺序彩色方案的液晶显示器件的驱动顺序的概念图；图8A，8B和8C是表示单稳态铁电液晶的倾斜状态的概念图。
具体实施例方式
以下的描述将根据说明本发明的一些实施例的附图来详细地说明本发明。
在清洗具有由ITO(铟锡氧化物)形成的1cm2电极面积的透明电极的玻璃衬底之后，在已经形成透明电极的玻璃衬底表面上施加聚酰亚胺，然后在200℃条件下烘焙一小时形成大约20nm的聚酰亚胺薄膜作为对准薄膜。至于对准薄膜的类型，聚酰亚胺薄膜相对于所使用的向列液晶具有1°，2°和6°的不同的预倾斜角。接着，用人造纤维织物摩擦聚酰亚胺薄膜的表面，然后将具有透明电极的两个玻璃衬底彼此面对放置，使它们的摩擦方向是平行的(摩擦方向是彼此相等的所谓平行摩擦)。在彼此面对放置时两个玻璃衬底之间的间隙用平均颗粒度为1.8μm的硅橡胶制成的垫片保持，从而产生用于测定的空白单元(测定空白单元)。注意，实际测量中该间隙大约2.0μm左右。
通过向测定空白单元注入液晶(具有自发极化的单稳态铁电液晶)产生测定单元，呈现的相序是从高温侧到低温侧各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相(手性向列(N*)相)-手性层列C(Sc*)相。在Iso相与N*相之间的过渡温度是108℃，在N*相与Sc*相之间的过渡温度是68℃，而自发极化的幅度是3.7nC/cm2。注意，液晶的相序也可以是各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相-层列A(SA)相-手性层列C(Sc*)相。
在Sc*相中，为了获得均匀的对准状态(单稳态)，测定单元加热到不低于68℃，也就是在N*相与Sc*相之间的过渡温度，在包括68℃也就是在N*相(高于手性层列C相的温度相)与Sc*相(在从高于手性层列C相的温度相到手性层列C相的过渡温度附近)之间的过渡温度的70到66℃(68±2℃)温度范围内施加DC电压来执行对准处理，然后该测定单元冷却到室温(25℃)。在对准处理中施加的DC电压范围是在3V和12V之间。在这种情况下，电场(电场强度)大约是1.5到6V/μm。注意，由于该施加电压的上限是由液晶的击穿电压确定的，没有必要将电场增加到等于或是大于该击穿电压。在普通的液晶中，用大约4到6V/μm的电场可实现足够均匀的对准状态。
图1A是表示对准处理中的电场与黑色透射比之间的关系的曲线。图1B是表示对准处理中的电场与对比度之间的关系的曲线。在图1A中，横坐标代表对准处理中的电场(V/μm)，纵坐标代表黑色透射比(％)。在图1B中，横坐标代表对准处理中的电场(V/μm)，纵坐标代表对比度。在各种情况下，以1°，2°和6°的预倾斜角作为参数。首先，将经过对准处理的测定单元夹在以交叉尼科尔(Nicol)状态安排的两个极化板之间，并且在25℃下测量黑色透射比(在施加0V时的透射比)和白色透射比(在施加10V时的透射比)。在图1A中表示在这个测量中得到的黑色透射比，而在图1B中表示用白色透射比除以黑色透射比(白色透射比/黑色透射比)获得的值作为对比度。
在图1A中，黑色透射比在对准处理中随着电场增加而下降。这表示，电场越大，对准的均匀性就越高。另外，可以懂得，2°和1°的预倾斜角能够获得比6°预倾斜角下更低的黑色透射比。如下所述，由于黑色透射比变低，对比度增加，。
在图1B中，可以懂得，为了实现100∶1的对比度，这认为是显示器件所需的最小对比度，在对准处理中需要施加2V/μm(4V电压)以上的电场。可以懂得，为了实现对于显示器件比较理想的对比度150∶1以上，在对准处理中需要施加3V/μm(6V电压)以上的电场。进而，为了实现对于显示器件更加理想的对比度200∶1以上，在对准处理中需要施加3.5V/μm以上的电场，并且预倾斜角要求在2°以下。还可以懂得，以1°的预倾斜角，可能获得不低于300∶1的高对比度。因此，预倾斜角最好不超过2°，更好的不超过1°。注意，预倾斜角的下限需要在可控制的范围内，例如是0.5°或0.3°左右。
图2是表示在对准处理中施加低电场时的对准状态的显微照片。以黑色状态表示在预倾斜角为1°且对准处理中的电场降低到1.5V/μm时获得的对准状态。这被观察为是在将测定单元夹在以交叉-Nicol状态安排的两个极化板之间并且将一个极化板的透射比轴与液晶的液晶分子长轴方向对准的情况下获得的状态。黑白点一起出现，看见无数微小缺陷，而且不能获得均匀的黑色状态。总之，可以懂得，由于在对准处理中施加低的电压对准处理是不充分的，并且不能获得均匀的对准状态。
图3A和3B是表示在对准处理中施加高电场时的对准状态的显微照片。图3A表示在一个极化板的透射比轴与液晶分子长轴方向对准时获得的状态，而为了参照图3B表示在一个极化板的透射比轴与该液晶分子长轴方向彼此不对准时获得的状态。用黑色状态表示在预倾斜角为1°且对准处理中的电场增加到5V/μm时获得的对准状态。这观察为在将测定单元夹在以交叉-Nicol状态安排的两个极化板之间并且将一个极化板的透射比轴对准液晶的液晶分子长轴方向获得的状态。与图2不同，观测图像的均匀性是高的，并且显示基本上均匀的黑色背景状态，因此显示出该液晶具有均匀的对准状态，即好的对准。注意，在散布的点上略微可见的白色小点是由于垫片造成的对准缺陷。另一方面，图3B表示的状态是在一个极化板的透射比轴与液晶的液晶分子长轴方向没有对准时的状态，以便在明亮状态下观测该对准状态。彗星状白色部份是由于垫片造成的，观测的图像与图3A相比稍微清楚，因为轴向没有对准。
以与实施例1的测定空白单元相同的方式制成一个比较的空白单元。条件上的差别仅仅是使用1°的预倾斜角，并且将具有透明电极的两个玻璃衬底彼此面对放置，使其摩擦方向是反向平行(摩擦方向是以彼此相反的方向上取向所谓的反向平行摩擦)。以与实施例1的测定单元相同的方式，通过向比较的空白单元注入液晶产生一个比较单元，该液晶从高温侧到低温侧呈现的相序是各向同性液相(Iso)-手性向列(N*)相-手性层列C(Sc*)相。
图4A是表示在实施例1的比较例中在对准处理中施加的电压与黑色透射比之间的关系的曲线。图4B是表示在实施例1的比较例中在对准处理中施加的电压与对比度之间的关系的曲线。在图4A中，横坐标代表对准处理中的电场(V/μm)，纵坐标代表对比度。首先，将经过对准处理的测定单元夹在交叉-Nicol状态安排的两个极化板之间，并且在25℃下测量黑色透射比(在施加0V时的透射比)和白色透射比(在施加10V时的透射比)。在图4A中表示在这个测量中得到的黑色透射比，而在图4B中表示用白色透射比除以黑色透射比(白色透射比/黑色透射比)获得的值作为对比度。
在图4A和4B中，随着对准处理中电场的增加出现黑色透射比稍有下降和对比度稍有改善的趋势。然而，看不到象实施例1(图1A和1B)中那样明显的改变。关于具体的数值，对于实施例1中4V/μm的电场，黑色透射比是0.04％，而在比较例中的黑色透射比高且稍小于0.2％。对于实施例1中4V/μm的电场，对比度是250，而在比较例中低达50左右。特性的如此恶化是由于反向平行摩擦方向，它造成对准状态均匀性的下降、对准缺陷以及由缺陷引起光的泄漏。总之，在两个衬底上形成的对准薄膜的摩擦方向需要彼此相同。
以与实施例1相同的方法制成不同于实施例1的具有电极图形的空白平板。电极图形的基本规格是640×480象素，电极面积是6×10-5cm2，而面板的对角线尺寸是3.2英寸。同样为各个象素形成作为开关元件的TFT，而预倾斜角仅设置在1°。
通过向空白平板中注入液晶制成测定面板(液晶显示器件)，从高温侧到低温侧该液晶呈现相序各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相-手性层列C(Sc*)相。Iso相与Ch相之间的过渡温度是108℃，Ch相与Sc*相之间的过渡温度是68℃，而自发极化的幅度是3.7nC/cm2。
在加热液晶达到Ch相(80℃)后，在通过以1℃/分固定该冷却速率将液晶冷却到室温(25℃)的冷却过程中，在包括68℃即Ch相与Sc*相之间的过渡温度的73到63℃(68℃±5℃)的温度范围内施加10V的DC电压(5V/μm的电场)来执行对准处理。使执行对准处理的温度范围宽于实施例1的理由是消除温度变化的影响，因为测定面板的面积(面板尺寸)比测定单元大。达到均匀对准状态的实施例2的测定面板呈现的300∶1对比度。测定面板被夹在以交叉-Nicol状态安排的两个极化薄膜之间，并且在不施加电压时的平均分子轴LCMA基本上对准极化薄膜的极化轴，形成黑暗状态。
图5是表示按照实施例2的液晶显示器件的电压-透射比特性的曲线。横坐标代表通过TFT施加的电压，而纵坐标代表对应于透射比的发射光强度(任意单元中)。执行测量使得在施加第一极性电压(正电压)时获得高透射比(发射的光强度)。施加第二极性电压(负电压)的发射光强度基本上指示零，而施加第一极性的10V电压的发射光强度是100，这样液晶显示器件能提供清晰的显示。
以下的描述说明本发明应用于使用有源矩阵驱动方案的液晶显示器件(有源矩阵液晶显示器件，以下称为TFT-LCD)。由于作为液晶显示器件的TFT～LCD的基本结构与实施例1和实施例2是相同的，着重解释其主要特征。注意，作为液晶(具有自发极化的单稳态铁电液晶)，可能使用呈现以下相序的液晶从高温侧到低温侧，各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相(手性向列N*相)-手性层列C(Sc*)相，或是呈现以下相序的液晶各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相-层列A(SA)相-手性层列C(Sc*)相。
图6是一种TFT-LCD的结构示意图，图中表示以矩阵形式安排的象素。实施例3的TFT-LCD具有640×480象素，但是为了便于理解表示了以矩阵形式安排的2×2象素。在象素衬底(未示出)上形成对应于各个象素的象素电极P11，P12，P21和P22。作为开关元件的薄膜晶体管(以下称为TFT)11，12，21和22分别连接到象素电极P11，P12，P21和P22。由于象素电极P11，P12，P21和P22以及TFT11，12，21和22是在象素衬底上形成的，象素衬底也称为TFT衬底。放置在其上面形成公共电极Pc的公共衬底(未示出)面对于象素衬底。象素电极P11，P12，P21和P22及公共电极Pc被制成透明电极，并且彼此面对地安排，对液晶施加电压(电场)。液晶是夹在公共衬底和象素衬底之间(在公共电极Pc与象素电极P11，P12，P21和P22之间)。
在象素衬底的行方向上形成扫描线(栅极线)Ls1和Ls2，并且将扫描线Ls1连接到TFT11和12的栅极电极，而扫描线Ls2连接到TFT21和22的栅极电极。扫描线Ls1对TFT11和12的栅极电极提供(施加)用于控制TFT11和12导通和关断(开和关)的控制电压，而扫描线Ls2对TFT21和22的栅极电极提供(施加)用于控制TFT21和22导通和关断(开和关)的控制电压。总之，TFT11和12的导通和关断是由扫描线Ls1控制的，而TFT21和22的导通和关断是由扫描线Ls2控制的。
在象素衬底的列方向上形成数据线(源线)Ld1和Ld2，并且数据线Ld1连接到TFT11和21的源电极，而数据线Ld2连接到TFT12和22的源电极。因此，数据线Ld1可通过TFT11和21提供(施加)象素电压给象素电极P11和P21，而数据线Ld2可通过TFT12和22提供(施加)象素电压给象素电极P12和P22。总之，数据线(Ld1，Ld2)与象素电极(P11，P12，P21，P22)之间的连接和断开是由TFT(11，12，21，22)的导通和关断控制的，使得在连接期间从数据线(Ld1，Ld2)施加象素电压给象素电极(P11，P12，P21，P22)。
TFT-LCD具有0.1mm×0.1mm的象素间距，640×480象素，和64mm×48mm(对角线是3.2英寸)的显示区域。在其上面形成公共电极(Pc)的公共衬底表面上以及在其上面形成象素电极(P11，P12，P21，P22)的象素衬底表面上施加聚酰亚胺，然后在200℃下烘焙1小时形成大约20nm的聚酰亚胺薄膜。使用相对于向列液晶具有1°的预倾斜角的聚酰亚胺薄膜作为对准薄膜。通过用人造纤维织物摩擦对准薄膜的表面，然后将两个衬底即公共衬底和象素衬底彼此面对地上下放置，同时用平均颗粒度为1.8μm的硅橡胶制成的垫片保持两个衬底之间的间隙，产生空白平板。产生的空白平板的间隙在实际测量中大约是2.0μm。
通过向产生的空白平板注入液晶(液晶材料)产生液晶平板，该液晶呈现的相序是从高温侧到低温侧，各向同性液相(Iso)-cholesteric(Ch)相-手性层列C(Sc*)相。Iso相与Ch相之间的过渡温度是108℃，Ch相与Sc*相之间的过渡温度是68℃，而自发极化的幅度是3.7nC/cm2。在Sc*相，为了获得均匀的对准状态(单稳态)，在将已经注入液晶的液晶平板加热到呈现Ch相的温度(例如是80℃)，即比Sc*相的高的温度相之后，以1℃/分的冷却速率使其冷却。
在实施例3中，在冷却过程中液晶具有73℃和63℃之间的温度(以1℃/分的冷却速率大约要10分钟，在从比手性层列C相的高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近)的温度范围中，对所有扫描线施加5V的DC电压(提供控制电压)，对所有数据线施加4V的DC电压(提供象素电压)，并且对公共电极(公共电极线)施加0V的电压。注意，用于连接扫描线和数据线的象素衬底电位均衡线(Lds)和用来连接象素衬底电位均衡线(Lds)与公共电极线(Lc)的衬底之间的电位均衡线(Ldsc)是事先断开的。由于在安装(连接)驱动器(液晶驱动电路)之前执行作为对准处理施加的电压，完全不需要考虑对驱动器的影响和驱动器的特性。
在这个电压施加状态下，所有开关元件(TFT)都处在导通状态，并且对所有象素电极施加象素电压(由数据线通过开关元件给象素施加电压)。另外，对夹在两个衬底即公共衬底和象素衬底之间的液晶施加由象素电压和该衬底之间的间隙所确定的幅度的电场。由于象素电压是4V，而公共电极的电压是0V，施加在夹层液晶是4V。由于间隙是2μm，施加在液晶上的电场强度大约是2V/μm。
TFT-LCD是夹在以交叉-Nicol状态安排的两个极化板之间，而在30℃下测量黑色透射比(在施加0V时)和在施加10V时测量白色透射比。结果，在整个显示区域上获得均匀的对准状态，但是在黑色显示下看到一些不规则对准。但是，可能保证0.08％的黑色透射比和8.80％的白色透射比，以及110的对比度。110的对比度对于作为液晶显示器件的实际应用是足够的值。另外，可能在对准处理之后检查光学特性，然后仅仅为优良产品连接极化板并安装驱动器，这样能降低制造成本。
在实施例1中的不规则对准的原因可考虑如下。在对准处理后TFT的Vg-Id特性(水平栅极电压Vg对垂直漏极电流Id的特性)与对准处理之前相比被移到了高电压侧(栅极门限电压升高)，在TFT中产生电压降，因此，施加在(象素电极和公共电极之间的)液晶上的电压下降，并且不能对液晶施加对准处理所需的足够电压。可以认为TFT的Vg-Id特性向高电压侧偏移是因为由温度以及在对准处理中对TFT施加DC电压所造成的TFT特性恶化。
总之，可以认为，由于对准处理中的加热温度是在从Ch相到Sc*相的过渡温度附近并且高于室温，并且由于长时间在高温下在栅极(扫描线)和源极(数据线)之间提供电位差(在施加到扫描线的5V与施加到数据线的4V之间有1V之差)，电子被截留在TFT的栅极绝缘膜中，并且出现栅极门限电压位移。
在实施例3中，在冷却过程中液晶具有73℃到63℃之间的温度(以1℃/分的冷却速率大约要10分钟，在从比手性层列C相高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近)的温度范围中，对所有扫描线(提供控制电压)和所有数据线(提供象素电压)同时施加4V的DC电压，并且对公共电极(公共电极线)施加0V的电压。由于所有扫描线和所有数据线是由象素衬底电位均衡线(Lds)彼此连接的，可能对数据线施加与控制电压电位相同的象素电压。因此，如果从象素衬底电位均衡线(Lds)和公共电极线(Lc)上断开衬底间电位均衡线(Ldsc)，可能施加4V给象素电极侧，而施加0V给公共电极侧。由于在安装(连接)驱动器(液晶驱动电路)之前执行作为对准处理的施加电压，完全不需要考虑对驱动器的影响和驱动器的特性。
在这个电压施加状态下，所有开关元件(TFT)都处在导通状态，并且对所有象素电极施加象素电压(数据线通过开关元件对象素施加象素电压)。另外，对夹在两个衬底即公共衬底和象素衬底之间的液晶施加由象素电压和衬底之间的间隙确定的幅度的电场。由于象素电压是4V，而公共电极的电压是0V，施加在夹层液晶是4V。由于间隙有2μm，施加在液晶上的电场强度大约是2V/μm。
TFT-LCD是夹在以交叉-Nicol状态安排的两个极化板之间，并在30℃测量黑色透射比(在施加0V时)，以及在施加10V时测量白色透射比。因此，在整个显示区域上获得均匀的对准状态，并且能够获得0.06％的黑色透射比和8.90％的白色透射比，以及148的对比度。特别是，与实施例1的对比度相比该对比度有明显的改善。另外，可能在对准处理之后检查光学特性，然后仅仅给优良产品连接极化板和安装驱动器，这样能降低制造成本。
与例2不同，改变在过渡温度附近的电压施加条件，使得所有扫描线和所有数据线同时处在0V，而给公共电极(公共电极线)施加4V的电压作为DC电压。换句话说，在例3中，控制电压和象素电压的电位为零并且低于公共电极的电位。注意，其他条件与例2相同。在与例2相同的条件下测量该特性。因此，在整个显示区域获得均匀的对准状态，并且获得0.05％的黑色透射比，8.80％的白色透射比和176的对比度。与例2相比获得更高的对比度。
在例3中，由于控制电压和象素电压(DC电压)的电位被设置低于公共电极的电位，控制电压和象素电压的电位比公共电极的电位低，因此能稳定对准处理。另外，将控制电压和象素电压(DC电压)的电位设置为零，能够执行更加稳定的对准处理。
图7是表示使用场顺序彩色方案的液晶显示器件的驱动顺序的概念图。通过组合能够以时分方式发射红(R)、绿(G)和蓝(B)色光的背光BL和液晶显示面板LCP制作能由场顺序彩色方案驱动的液晶显示器件。液晶显示面板LCP与实施例2的测定面板相同。
由场顺序彩色方案驱动的背光BL分别在周期T1，T2和T3中以时分方式接通红(R)、绿(G)和蓝(B)色。对应于周期T1，T2和T3形成子场SFR，SFG和SFB。分别在子场SFR，SFG和SFB中显示红色屏、绿色屏和蓝色屏，并且显示在一场1F中通过组合各色的屏幕获得的合成屏幕(认为是由人类视觉的剩余图像效应获得的合成屏幕)，能够提供彩色显示。在周期T4，T5和T6及其之后以相同的方式重复这种操作，从而提供彩色显示。注意，每个周期T1，T2和T3大约是1/180秒以内，而一场1F大约是1/60秒以内。
给(在电极之间即公共电极与象素电极之间)的液晶显示面板LCP施加的电压设置在0V±7V的范围内，然后用正极性电压执行数据写入扫描，并且用具有负极性并且与数据写入扫描中使用的基本相等的幅度的电压执行数据擦除扫描(擦除黑色写入)。利用场顺序彩色方案设计用于施加驱动电压的液晶显示器件，可能实现具有高质量的液晶显示器件，诸如具有高对比度，高亮度和高彩色纯度显示。至于背光BL的光源，使用易于调节亮度和切换的红、绿和蓝半导体发光二极管。不用说，本发明也能应用于使用微型滤色器替代场顺序彩色方案的彩色液晶显示器件。
由于本发明在不脱离其基本特征的精神下可以以多种形式实施，因此这些实施例是说明性的而并非限定性的，由于本发明的范围是由所附的权利要求书而不是以上的描述限定的，落入权利要求书界定范围内的所有变更或是在此范围内的等效物都属于该权利要求书的保护范围。
权利要求
1.一种液晶显示器件的制作方法，该液晶显示器件包括夹住具有自发极化的液晶的两个衬底；以及在衬底上形成的、用于施加电压给液晶的电极，在不施加电压时该液晶呈现单稳态，其中在单稳态中液晶分子的导向的平均分子轴单方向对准，所述方法包括以下步骤加热该液晶；并且在执行对准处理中在从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近施加电场强度不小于2V/μm的电场，在加热液晶之后执行该对准处理以获得单稳态。
2.按照权利要求1的液晶显示器件的制作方法，其特征是该电场的电场强度不小于3V/μm。
3.按照权利要求1的液晶显示器件的制作方法，其特征在于该过渡温度附近的温度范围包括该过渡温度±2℃的温度范围。
4.按照权利要求1的液晶显示器件的制作方法，其特征在于该液晶呈现相序，从高温侧到低温侧或是各向同性液相-cholesteric相-手性层列C相，各向同性液相-手性向列相-层列A相-手性层列C相，或是各向同性液相-cholesteric相-层列A相-手性层列C相。
5.利用权利要求1的液晶显示器件的制作方法制作的一种液晶显示器件，其特征是包括分别在两个衬底上形成的对准薄膜，其中所述对准薄膜的摩擦方向彼此相同。
6.按照权利要求5的液晶显示器件，其特征是所述对准薄膜的预倾斜角不大于2°。
7.利用权利要求1的液晶显示器件的制作方法制作的一种液晶显示器件，其特征是包括由场顺序彩色方案驱动的背光，其中数据写入扫描电压和数据擦除扫描电压施加在该电极之间。
8.一种液晶显示器件的制作方法，该液晶显示器件包括具有象素电极的象素衬底；面对所述象素衬底放置的、具有公共电极的公共衬底；用于提供施加给所述象素电极的象素电压的数据线；通过导通和关断控制所述象素电极与所述数据线之间的连接和断开的开关元件；用于提供控制开关元件导通和关断的控制电压的扫描线；以及夹在所述象素衬底和所述公共衬底之间具有自发极化的液晶，其中在不施加电压时所述液晶呈现单稳态，在单稳态中液晶分子的导向的平均分子轴单方向对准，该方法包括以下步骤加热该液晶；并且对所述扫描线施加用于导通所述开关元件的控制电压，并在对准处理中从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近对所述数据线施加DC电压，在加热该液晶之后执行该对准处理以获得单稳态。
9.按照权利要求8的液晶显示器件的制作方法，其特征在于以DC电压施加给该液晶的电场强度不小于2V/μm。
10.按照权利要求8的液晶显示器件的制作方法，其特征在于用来导通开关元件的该控制电压和该DC电压是等电位的。
11.按照权利要求10的液晶显示器件的制作方法，其特征在于该控制电压和该DC电压的电位低于所述公共电极的电位。
12.按照权利要求10的液晶显示器件的制作方法，其特征在于该控制电压和该DC电压的电位是零。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示器件的制作方法，能够实现具有自发极化的单稳态铁电液晶的均匀对准，并且提供一种液晶显示器件。从高温侧到低温侧，呈现的相序或者各向同性液相－cholesteric相－手性层列C相，各向同性液相－手性向列相－手性层列C相或者各向同性液相－cholesteric相－层列A相－手性层列C相的液晶(具有自发极化的单稳态铁电液晶)是夹在具有透明电极和对准薄膜的两个玻璃衬底之间，对准薄膜的预倾斜角不大于2°且摩擦方向是平行的。在加热该液晶之后为获得单稳态而执行的对准处理中，在从比手性层列C相更高的温度相到手性层列C相的过渡温度附近施加电场，其电场强度不小于2V/μm。
文档编号G02F1/1368GK1484082SQ0315239
公开日2004年3月24日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年8月30日
发明者吉原敏明, 只木进二, 白户博纪, 清田芳则, 牧野哲也, 笠原滋雄, 别井圭一, 一, 也, 二, 则, 纪, 雄 申请人:富士通株式会社