具有暗态—优化双稳态向列型屏的显示装置以及阐明所述装置的方法

专利名称：：具有暗态—优化双稳态向列型屏的显示装置以及阐明所述装置的方法
技术领域：
：本发明涉及液晶显示装置领域，更确切地说，涉及一种双稳态向列型显示器的光学配置，其运作所依据的光学模式能够使这种显示器的暗态得到最大程度的优化。发明目的本发明的目的是获得一种具有高质量暗态的双稳态显示器，即，考虑到可能要附加到该单元上的某种压力，显示器在这种状态下的光传输率非常低。一般来说，暗态质量占有重要地位的光学模式是透射模式，不过这里计算的光学配置也能够产生一种按照准反射或反射模式运作的屏。现有技术在相差180°的两种织构之间转换的双稳态液晶显示器本发明考虑的这种双稳态液晶显示器类型是一种在两种织构之间进行转换的显示器，这两种织构在不施加电场(其双稳态性能的根源)情况下都是稳定的，相互间相差的角度为π。对该织构中之一，在其单元的两个表面上由液晶分子指向形成的角度ΦU约为0°至±20°。这些分子之间实际上是保持平行的，这种织构被称作U。第二种织构T具有扭转角ΦT＝ΦU±π。处于这种织构T的分子在单元的两个表面间产生的旋转约为±180°(±20°)。向列型液晶是手性化的，所以呈现出的自发螺距p0接近于其单元厚度d的4倍，以便能够平衡两种织构的能量。所以单元厚度d和自发螺距p0的比值，即d/p0，近似等于0.25+/-0.1，最好是0.25±0.005。在没有电场的情况下，它们所处的能量状态最低。迄今，已经描述过利用这个原理的两种显示器。文献[1]描述了一种通过施加特定形状的电场脉冲在两种织构U和T之间进行转换的显示器。这种显示器根据的是破坏液晶分子在排列表面之一上的顶端泊定(zenithalanchoring)(文献[2]和[3])，即，在落回一边或另一边之前，通过电场将分子提高，从而允许拥有要获得的两种织构U和T。这种情况下，为施加电场所需的电极结构是标准的，和液晶显示器TN或STN型所采用的相同。通常把这种显示器称作BiNem。文献[4]描述的显示器利用的也是泊定破坏(anchoringbreak)以及一种特殊的电极(称作“梳形电极”)，使得有可能获得电场的横向成分，即，与基片平行的成分。这种情况下两种织构之间的转换是通过该作者描述为方位角泊定破坏的效应进行的(文献[5]和[6])。对本发明来说转换方法不是基本的。事实上不论是什么转换模式(顶端或方位角泊定破坏)，液晶分子的织构都是一样的，转换总是发生在两种扭曲的织构之间，其中一种织构具有低扭转角ΦU，称为U，另一种具有高扭转角ΦT＝ΦU±π，称为T。而显示器的光学行为只是取决于液晶分子的织构。这些显示器的光学模式所附图1用图解表示出一种本发明能够应用的上述类型的液晶显示器。该显示器包括·在观察者这边的一个检偏器10，·对向列型液晶分子予以限界，间隔距离为d的两块平板20，30，以及·安排在显示器后面，即在观察者对面的一个起偏器40。图1给出的是正交参考坐标系x′，y′，z′，其方向x′和y′定义的平面垂直于光线传播的方向，而z′与该传播方向平行。平板20上分子的向列指向(即在该平板20上的泊定方向)用参考符号22表示。板30上的向列指向用32表示。平板20和30上的泊定要适应向列型液晶分子在各自的两个稳态U和T之间的转换，这两个稳态相互间的差别为一个大小约为π的扭转角，办法是按照前面所提及文献中所描述的已知模式，给平板20和30上配备的电极施加电信号。这样一种单元由以下参数表征-它的延迟Δnd，这是其液晶折射率的差值Δn和该单元厚度d的乘积，-它的扭转角Φ，-角度P和A，它们分别由P入射或后起偏器40和A出射或检偏器10(分析器)与一个固定的参考坐标形成(按照图1该坐标随意地与x′轴重合)。位于观察者这边的出射起偏器10总是透射型的。光学模式由后起偏器40的性质决定·在纯粹透射模式中，屏作为一种透明体进行工作，其光学结构为光源-屏-观察者。起偏器40是透射型的。·在准反射模式中，起偏器40是准反射的，即部分反射一部分偏振光透射出来，另一部分被反射。这可以使得屏，或者，当它由后光源照明时以透射模式运作，或者，当它没有后面的光而是利用环境光作为光源时以反射模式运作。·在反射模式中，起偏器40是反射型的。于是屏只是由该起偏器40反射的环境光照明。文献[4]和[6]对一个精确波长计算过透射光学模式，能够同时为这个波长(比如550nm)对两种织构中的一种获得光透射率T＝0(暗态)，而为另一种织构获得光透射率T＝1。本作者通过计算得到单元特征(Δnd，Φ，P和A)的几组数值。所有这些对应最短光学延迟Δnd的数值都示于所附的表1里。优化数值的这种计算是利用液晶单元的光透射率作为参数Δnd，Φ，P和A函数的解析形式来进行的，这种形式在许多出版物里都给出过(比如文献[7]和[8])。文献[8]给出的公式如下T(φ,λ)=cos2(α+β)-cos2Xcos2αcos2β[φXtanX-tan2α][φXtanX+tan2β]---[1]]]>其中X(φ,λ)=φ2+(πΔndλ)2---[2]]]>在这个公式中，α和β分别是起偏器40和分析器10与位于同一侧的液晶指向32，22各自形成的角度。假定ΦP和ΦA是指向32和22与坐标系x′y′z′的x′轴形成的角度。则P＝α+ΦP和A＝β+ΦA(见图1)通过求得单元一个面上液晶指向22和另一个面上指向32之间的差值，可得到液晶单元织构扭转角的数值为Φ＝ΦA-ΦP还可以代替α和β而将公式[1]表示为A和P的函数。为简化符号表示，我们将采用起偏器40一边的液晶指向32沿x′轴，即，ΦP＝0和ΦA＝Φ，由此P＝α和A＝β+Φ文献[4]和[6]的作者们正在研究对于给定波长透射率为零的条件，以及当扭转角增加π，有可能得到最大透射率值1的条件。这两种计算所采用的延迟Δnd当然必须是相同的。这样得到作为波长函数的亮态和暗态的透射率分别在所附图2中给出。对全部可见光谱所计算的暗态和亮态的归一化亮度值也在表1中给出，表1还给出两种亮度的对比度CR。这些数值使得我们能够对于按照现有技术提出的配置与在本发明范畴内提出的配置进行比较。归一化亮度的计算如下L=∫T(λ)y‾(λ)s(λ)dλ∫y‾(λ)s(λ)dλ]]>其中T(λ)是液晶单元的光透射率，y(λ)是眼睛的灵敏度，s(λ)是光源的光谱，并假定它固定不变等于1(所谓的“平”谱)。这个计算模式是根据下述原则进行的-对一个固定波长寻求一些点，这些点对相差为π的全暗和全亮两种织构同时进行验证，以及-所有的单元参数都没有固定。发明描述本发明提出一种不同的方法，该方法能够为单元[ΦU；ΦT]获得一种暗态质量非常好的光学模式，并能够对某些工业限制条件加以考虑。本发明者提出，更精确地说，对实际单元应用这个方法，即，比如在排列层的一个层面上，考虑所谓的“有限的”方位角泊定(即不是无限强)。这种情况下两种织构相差的角度稍小于π。这样，本发明提出一种在没有电场情况下呈现两个稳定状态的向列型液晶显示装置，这两个稳定状态是通过泊定破坏获得的，该装置的特征在于，它包括两个起偏器，第一个起偏器置于观察者这边，另一个起偏器置于其液晶单元的反面，这两个起偏器取向的位移数值等于该单元的旋光本领+/-π/2，该旋光本领对应于最扭曲织构的效果。按照本发明其它的有利特征·光学延迟Δnd为240±80nm的数量级，·光学延迟Δnd为210±50nm的数量级，·当参考该单元相关面上向列型指向时，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围+/-(20°至70°)的范围内，同时，当参考此相同的向列型指向参考方向时，置于观察者这边起偏器的取向包含在含有+/-(20°至70°)的子范围的范围内，·对于左旋液晶，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围-70°至40°和20°至55°的范围内，同时置于观察者这边起偏器的取向包含在含有子范围-55°至20°和35°至70°的范围内，而对于右旋液晶，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围-55°至20°和40°至70°的范围内，同时置于观察者这边起偏器的取向包含在含有子范围-70°至35°和20°至55°的范围内，·两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，·两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-60°；-40°]U[30°；50°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；70°]范围内，·两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-30°]U[40°；60°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-40°]U[25°；50°]范围内，·两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-65°；-45°]U[25°；50°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-20°]U[40°；70°]范围内，·两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[45°；65°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-40°]U[20°；50°]范围内，·由掠过方向(brushingdirections)在它们自己之间形成的角度包含在10°和15°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-55°；-35°]U[35°；55°]范围内，优选[-40°；-50°]U[40°；50°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-45°；-25°]U[45°；70°]范围内，优选[-45°；-25°]U[50°；65°]，·由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在10°和15°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-35°；-55°]U[35°；55°]范围内，优选[-40°；-50°]U[40°；50°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-45°]U[25°；45°]范围内，优选[-65°；-50°]U[25°；45°]，·由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和10°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-65°；-40°]U[25°；50°]范围内，优选[-60°；-45°]U[30°；45°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-55°；-25°]U[35°；65°]范围内，优选[-50°；-30°]U[40°；60°]，·由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和10°之间，光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；65°]范围内，优选[-45°；-30°]U[45°；60°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-65°；-35°]U[25°；55°]范围内，优选[-60°；-40°]U[30°；50°]·由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和5°之间，光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-70°；-45°]U[20°；45°]范围内，优选[-65°；-50°]U[25°；40°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；65°]范围内，优选[-45°；-30°]U[45°；60°]，·由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和5°之间，光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-45°；-20°]U[45°；70°]范围内，优选[-40°；-25°]U[50°；65°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-65°；-40°]U[25°；50°]范围内，优选[-60°；-45°]U[30°；45°]。本发明还提出一个方法，用于通过泊定破坏使呈现两个稳定状态的向列型液晶显示装置中两个起偏器的取向优化化，该方法的特征在于，它包括的步骤由计算其单元的旋光本领和对这两个起偏器进行定位组成，其中第一个起偏器置于观察者这边，另一个起偏器置于其液晶单元的反面，并按照移动值等于该单元旋光本领+/-π/2取向，该旋光本领对应于最扭曲织构的效果。按照本发明方法的其它有利特征·计算旋光本领PR根据的关系是PR≅φ-arctg(φXtgX)---[3]]]>其中X(φ,λ)=φ2+(πΔndλ)2---[2]]]>·该方法包括的步骤组成如下-计算旋光本领PR，所应用的公式利用了光学延迟Δnd，扭转角Φ以及波长λ，-使出射起偏器(10)的取向A固定等于P+PR+/-π/2，P代表在观察者对面起偏器(40)的取向，PR代表旋光本领，-对于扭转角值大约为Φ+/-π，探求最后产生最高透射率值的P的数值，以及-由此推导出A。·透射率值由以下关系式定义Tas(φ,λ)=cos2(α+β)-cos2Xcos2αcos2β[φXtanX-tan2α][φXtanX+tan2β]---[1].]]>·根据以下关系式确定的优化扭转角值ΦOPT来计算旋光本领PRφOPt=π1-(Δndλ0)2---[6]]]>·根据被附加了方位角泊定的扭转角值计算旋光本领PR。·本方法包括一个调节起偏器角度的步骤，目的是改进所得亮态的比色中性。·根据合并了去耦(DE)的扭转角值计算旋光本领PR，该去耦(DE)是从有限方位角泊定产生的。在阅读下面的详细描述，并参考作为非-限制性的例子而附随的图形之后，本发明的其它特征、目的和优点将变得明显起来，其中-图1用图解表示一种适用于本发明的液晶单元，并对本描述其余部分所应用的角度进行定义，-图2表示利用本发明装置所得亮态(图2a)和暗态(图2b)分别作为波长函数的透射率，-图3用图解表示一种椭圆偏振的角度ψ和ω的特征，-图4表示对于未固定参数Φ，作为光学延迟函数的旋光本领，-图5表示在表2描述的配置(Δnd＝193mm)下作为波长函数的光透射率，其中图5a和图5b分别表示亮态和暗态。-图6用图解表示在分析器边和起偏器边的掠过方向，以及在方位角泊定无限强的情况下排列层上液晶分子的取向，-图7表示对于附加参数Φ，作为光学延迟函数的旋光本领，-图8表示在表3描述的配置(Δnd＝275mm，在Φu＝0°和ΦT＝-180°附加Φ)下作为α函数的光透射率，-图9表示在表3描述的配置(Δnd＝275mm，在Φu＝0°和ΦT＝-180°附加Φ)下作为波长函数的光透射率，其中图9a和图9b分别表示亮态和暗态，-图10表示在表3说明的配置(Δnd＝193mm，在Φu＝0°和ΦT＝-180°附加Φ)下作为波长函数的光透射率，其中图10a和图10b分别表示亮态和暗态，-图11用图解表示在位于分析器一侧的单元平板上有限方位角泊定情况下类似图3的一个视图。下面将对于透射模式进行优化计算。不过，本发明也完全适用于准反射或反射屏的生成，唯一的差别是后起偏器40的性质，其它全都一样。单元[ΦU；ΦT]透射模式优化化的计算方法首先，表征透射模式性能特点的是它的暗态质量。所以暗态的优化化不能只在一种波长上进行，而必须在全部可见光谱上进行。对一个固定波长的亮态来说，并不需要条件T＝1，屏是由后光源照亮的，只要在亮态方面的损失不太大，这种损失还是可以接受的。本发明遵循的方法由计算优化模式组成，该模式能为几个延迟数值Δnd产生最好的暗态。最后选取的延迟值将取决于在暗态质量和亮态质量之间希望的折中数值。在光学上织构T比织构U更稳定，因而为了获得暗态本发明者选择的是织构T。穿过液晶层后的偏振特征本发明者采用Poincaré形式，该形式能够描述可能有的不同偏振态，并利用一种称作Poincaré球的球面上的图来描述在单元里传播过程中偏振的演变(见文献[9]或[10])。这种非常有力的工具能够在三维空间进行演示，使得人们能更好地理解在透射模式中为暗态所采用的高度扭曲织构(扭转角约为π)液晶单元的光学效应。利用这个工具得到的主要结果为，对于单元延迟Δnd小于或等于λ/2(λ表示可见光光谱的一个波长)，织构T(扭转角ΦT约为π)相当于一种实质完善的旋光本领PR。这表示，无论什么样的入射偏振角P，出射偏振POUT总是弱的椭圆(几乎是直线)，且该椭圆的长轴相对P形成角度PR。出射偏振POUT是既定的任何一种偏振，因而是椭圆的，可用两个角度ψ和ω来表征。如图3所示，ψ是该椭圆长轴与x′形成的角度，而ω表征偏振椭圆率。我们有ψ＝P+PR利用Poincaré球还可以获得PR(近似值)和ω的解析形式。PR≅φ-arctg(φXtgX)---[3]]]>sin2ω＝2sinηsinX(cos2αcosηsinX+sin2αcosX)[4]其中cosη=φX]]>当X接近π时，公式[3]作为一级近似是有效的，在本发明范畴内所涉及的事例中，X接近π总是正确的。椭圆率ω的环状结构相当于在单元出射处可获得线性偏振，即，获得一种配置，在这种配置下，能够利用分析器获得完善的暗态或亮态。利用公式[3]有可能预知旋光本领的数值，这个事实使得能够计算出射偏振Pout的角度ψ。为了对起偏器40给定的取向P产生优化的暗态，分析器10的配置A是A垂直于ψ。即，A＝P+PR±π/2[5]椭圆率ω消失的条件是X＝π。即φOPt=π1-(Δndλ0)2---[6]]]>这样，当X是固定时，在Φ和Δnd之间存在着一种关系，这个关系使得能够获得一种线性出射偏振POUT，它保证当分析器10垂直于出射偏振时，对于一个给定波长λ能够获得完善的暗态。利用公式[6]对于给定延迟Δnd计算出的数值Φ将被称作ΦOPT。优化配置是对于单元延迟Δnd和给定波长λ计算的。在本发明范畴内计算优化配置的过程优选如下参数Φ未固定的情况利用公式[6]可以为选定的延迟计算优化的Φ值，ΦOPT。暗态的优化化从Δnd和λ0的固定数值(λ0是在可见光谱中选定的一个波长，比如550nm)出发，由公式[6]可确定ΦT＝ΦOPT，然后用公式[3]可计算旋光本领PR的严格数值。作为单元延迟函数的旋光本领PR的值在图4中给出。可以注意对于在190nm和320nm之间的延迟，PR在10°和35°之间变化。为了获得暗态，要求分析器10的取向A垂直于出射偏振POUT(公式[5])即，A＝P+PR±π/2优化亮态的研究在如公式[1]的透射率公式中，利用ΦU＝ΦT+π，将作为P(或α)函数的A(或β)用它的数值代入。余下的唯一变量就是P(或α)。再寻找能够产生最高T值的P(或α)的数值。一旦P被确定，则利用公式[5]可得到A的值。计算示例-暗态的改进由这些考虑出发，在有关现有技术推荐的数值方面，看起来单元延迟Δnd的降低能够显着改进暗态的质量，需要付出的代价是穿透-状态(亮态)方面的损失。所附表2表示了为获得可见光谱上的优化暗态，被佳化单元的几个理论参数组，这是按照前面描述的方法进行计算的。在Δnd＝193nm情况下，可以看出相对表1(现有技术)的常规解决方案，对比度增加了3倍，在亮态方面的损失代价为20％。图5给出对于表2描述的Δnd＝193nm事例所得到的暗态和亮态各自作为波长函数的透射率。在兰色区暗态的光谱改善很多，代价是将会稍带蓝色的亮态的“平坦”度较小。但是，表2给出的值对应于理论值。实际上，液晶单元工业制造方法要对真正的泊定和扭转角附加多个限制条件，对此必须予以考虑。考虑约束附加Φ在无限强方位角泊定的实际情况下，单元各个面20，30上的指向22，32是由这个面上所采用排列层(比如聚酰亚胺化学类型)的掠过方向决定的。实际上，对于无限强方位角泊定，液晶指向排列得是和掠过方向平行的(见图6)。这种情况下，精确的Φ值是通过在生产显示器的机器上把两个排列层的掠过方向予以固定来得到的，从而它们在它们自己之间形成一个角度Φ。单元掠过方向的角度是能够被附加的，从而能够附加ΦU和ΦT来解决单元安装方便或者操作满意方面的问题。这种情况下，按照“暗态优化而亮态方面不损失过多”的准则，利用如[1]的解析公式，并不容易计算出对P和A的优化配置。而本发明者提出的方法能够比较容易进行这种计算。先对附加的ΦT值计算旋光本领，然后和前面一样，对附加的ΦU，把从公式[5]得出作为P函数的值A引入公式[1]，接着寻找使透射率达到最大的P值。用附加Φ计算的示例以下作为示例采用ΦT＝-π即ΦU＝0°(反平行于掠过方向)，且λ＝550nm。在这个情况下，α＝P和β＝A。图7给出了作为单元延迟函数旋光本领的计算值。通过与Φ是优化的图4比较，可以看出，在一级近似下PR基本上取决于延迟，也取决于Φ的值。例1Δnd＝275nm对PR＝19.2°和β＝α+PR±π/2进行计算。图8给出对ΦU＝0°计算的透射率T。给出最大T值的α的值为(见图8)α＝-54°由此β＝55°α＝36°由此β＝-35°这两个配置是等价的。其亮态和暗态的光透射率在图9中给出。该配置的性能在表3中给出。例2Δnd＝193nm利用和例1同样的方式，计算PR＝10.17°α＝-50°由此β＝55°α＝40°由此β＝-40°其亮态和暗态的光透射率在图10中给出。该配置的性能在表3中给出。对这两个延迟事例，发现它们对附加的Φ有相同的趋势，而当Φ未固定时对于193nm暗态比较好，代价是光亮程度下降，亮态的“平坦度“减少。有限方位角泊定的实际情况当方位角泊定是有限时(不是无限强)，由于液晶混合物的掺杂是手性性的，作用在分子上的弹性力接近表面，这种弹性力使这些分子“去耦”，即，液晶的指向不再与掠过方向严格平行，而是位移了一个称作“弹性去耦”的角度DE。为简化说明，假定一个单独的泊定层具有有限的方位角泊定，而另一个层具有无限强的方位角泊定。去耦将沿低值扭转角ΦU的绝对值减少的方向上移动，从而就成为，比如，当ΦU＞0，ΦU-DE，以及沿高值扭转角ΦT的绝对值减少的方向上移动，就成为，比如，当ΦT＜0，ΦT+DE(见图11)。由掠过方向在它们自己之间形成的角度称为Φ*。由于去耦，我们有ΦT-ΦU＝-π+2.DE弹性去耦与方位角泊定力按照下面的关系式直接相关，其中方位角泊定力是用其外推长度Laz表征的DE=π.Laz2d]]>有限方位角泊定通常具有的Laz约在100-200nm，即DE包含在几度之内，大致为15°。参数DE是一个可通过实验进行测量的物理参数，因而可假定是已知的。本发明者为以下例子选择的DE值为5°和10°。参数Φ*不固定的情况现在来计算作为去耦DE函数的优化Φ*值以及相应的光学配置。对各延迟Δnd由公式[6]定义的高扭转角的优化值称为ΦOPT。高扭转角ΦT的有效值为(参照图11)ΦT＝-π+Φ*+DE我们需要ΦT＝ΦOPT由此Φ*＝π+ΦOPT-DE先对(Δnd，ΦOPT)计算旋光本领，然后对ΦU＝Φ*-DE将A和P之间的关系引入公式[1]，再用绘图方法找到使透射率最大的P值。用Δnd＝193nm的计算示例这个事例中，和旋光本领11.5°对应的ΦOPT的值为-168.5°。对应各个去耦值优化配置的计算和结果在表4中给出。我们发现这些结果与表2的接近，这是所预期的，因为在两种情况下都可以将单元配置得使ΦT等于能够保证良好暗态的优化Φ。用Δnd＝275nm的计算示例这个事例中，和旋光本领24°对应的ΦOPT的值为-156°。对应各个去耦值优化配置的计算和结果在表5中给出。由于延迟程度比较严重，对比度不太好，不过仍然保持为正确值(＞200)，因为可以将单元配置得使ΦT等于优化Φ。参数Φ*为附加的情况单元的掠过方向Φ*是能够被附加的，比如通过工业方法进行附加。这个情况下ΦT的有效值为(参照图11)ΦT＝-π+Φ*+DE先对相应的ΦT值计算旋光本领，然后和前面一样，对ΦU＝Φ*-DE，把由公式[5]得到的作为P的函数的A值引入公式[1]，再找到使透射率最大的P值。对于附加Φ*等于0的事例，表6和表7给出延迟值为193nm和275nm的结果。弹性去耦的效果使高值扭转角ΦT的值减小，使得ΦT接近ΦOPT的值(对193nm事例为-168.5°，对275nm为-156°)。从而当去耦增加时对比度改善。对于193nm和DE＝10°，这几乎就是ΦOPT，所以所得到的对比度值896非常接近于用ΦOPT得到的值(916)。本发明的派生对透射模式计算的配置也适用于准反射或反射模式。所计算的角度相同，只是在光源一边起偏器40的性质P随模式而有差别。这些模式都支持暗态，从而在亮度方面具有的亮态不是优化。为了稍加改变亮态的比色，可以在起偏器40和10的计算位置附近对它们的位置进行调节，条件是，要使得它们之间的关系(由旋光本领给出)能保证最好的暗态。旋光本领PR是扭转角Φ(接近π)和单元延迟的函数。所以取决于PR值的P和A之间的角度在很大程度上取决于单元的延迟数值。表1根据现有技术(文献[4]US2003/0076455)单元[Φ；Φ-π]的透射光学模式表2能够改进暗态的解决方案示例表3在附加扭转角为-π时使暗态优化化的解决方案示例表4在(Δnd＝193nm；ΦOPT＝-168.5°；λ＝550nm)时，对不同弹性去耦值的解决方案示例表5在(Δnd＝275nm；ΦOPT＝-156°；λ＝550nm)时，对不同弹性去耦值的解决方案示例表6在附加Φ*为0°时对(Δnd＝193nm；λ＝550nm)不同弹性去耦值的解决方案示例。表7在附加Φ*为0°时对(Δnd＝275nm；λ＝550nm)不同弹性去耦值的解决方案示例。以上各表给出的值都是和左旋织构对应的。当液晶是右旋时，本发明当然也是有效的。对右旋织构分别要将ΦU和ΦT，以及旋光本领PR的符号颠倒过来。在这种情况下，通过把ΦU和ΦT以及PR的符号予以颠倒即可获得同等的配置。通过把P和A的符号予以颠倒，可得到起偏器40和分析器10的优化取向。作为举例，与左旋情况的表5，6和7相对应的右旋值分别在下面表8，9和10中给出。表8在(Δnd＝275nm；ΦOPT＝-156°；λ＝550nm)时，对不同弹性去耦值的解决方案示例-右旋液晶情况。表9在附加Φ*为0°时对(Δnd＝193nm；λ＝550nm)不同弹性去耦值的解决方案示例-右旋液晶情况。表10在附加Φ*为0°时对(Δnd＝275nm；λ＝550nm)不同弹性去耦值的解决方案示例-右旋液晶情况。参考文献文献[1]patentFR-A-2740894文献[2]”FastbistablenematicdisplayUsingmonosatblesurfaceanchoringswitching”ProceedingSID1997，p41-44文献[3]”Recentimprovementofbistablenematicdisplaysswitchedbyanchoringbreaking”SPIEvol.3015(1997)，p61-69文献[4]patentUS2003/0076455文献[5]”Dynamicflow，brokensurfaceanchoring，andswitchingbistabilityinthree-terminaltwistednematicliquidcrystaldisplays”，JournalofAppliedPhysics，vol.90，no.6，p3121-3123(2001)文献[6]”Threeterminalbistabletwistednematicliquidcrystaldisplays”，AppliedPhysicsletters，vol.77，no.23，p3716-3718，December2000文献[7]H.L.Ong”Originandcharacteristicsoftheopticalpropertiesofgeneraltwistednematicliquidcrystaldisplays”，J.Appl.Phy.64，614(1988)文献[8]P.YehandC.Gu“Opticsofliquidcrystaldisplays”，Wiley，NewYork，1999文献[9]PoincareH.，Théoriemathématiquedelalumiére，GauthiersVillars(1889)文献[10]SchurcliffW.A.“Polarizedlight，productionanduse”HarvardUniversityPress(1966)权利要求1.在没有电场情况下通过泊定破坏得到呈现两个稳定状态的向列液晶显示装置，这两个稳定状态对应于液晶分子的两种织构，它们的扭转在绝对值上相差为150°至180°，该装置的特征在于，它包括两个起偏器(10，40)，第一个起偏器(10)置于观察者这边，另一个起偏器(40)置于其液晶单元的反面，这两个起偏器取向偏离的数值等于该单元的旋光本领+/-π/2，该旋光本领对应于最扭曲织构的效果。2.按照权利要求1的装置，其特征在于，其光学延迟Δnd为240+/-80nm的数量级。3.按照权利要求1或2之一的装置，其特征在于，当参考其单元相关面上向列型指向时，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围+/-(20°至70°)的范围内，同时，当参考此相同的向列型指向参考方向时，置于观察者这边起偏器的取向包含在含有+/-(20°至70°)的子范围的范围内。4.按照权利要求1-3之一的装置，其特征在于，对于左旋液晶，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围-70°至40°和20°至55°的范围内，同时置于观察者这边起偏器的取向包含在含有子范围-55°至20°和35°至70°的范围内，而对于右旋液晶，置于观察者对面起偏器的取向包含在含有子范围-55°至20°和40°至70°的范围内，同时置于观察者这边起偏器的取向包含在含有子范围-70°至35°和20°至55°的范围内。5.按照权利要求1-4之一的装置，其特征在于，两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间。6.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-60°；-40°]U[30°；50°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；70°]范围内。7.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-30°]U[40°；60°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-40°]U[25°；50°]范围内。8.按照权利要求6或7的装置，考虑到它们与权利要求1或3-5的依赖关系，其特征在于，其光学延迟Δnd为210±50nm的数量级。9.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，其光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-65°；-45°]U[25°；50°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-20°]U[40°；70°]范围内。10.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，两个稳态之一的分子的扭转角包含在0°和15°之间，其光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[45°；65°]范围内，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-40°]U[20°；50°]范围内。11.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在10°和15°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-55°；-35°]U[35°；55°]范围内，优选[-40°；-50°]U[40°；50°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-45°；-25°]U[45°；70°]范围内，优选[-45°；-25°]U[50°；65°]。12.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在10°和15°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-35°；-55°]U[35°；55°]范围内，优选[-40°；-50°]U[40°；50°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-70°；-45°]U[25°；45°]范围内，优选[-65°；-50°]U[25°；45°]。13.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和10°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-65°；-40°]U[25°；50°]范围内，优选[-60°；-45°]U[30°；45°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-55°；-25°]U[35°；65°]范围内，优选[-50°；-30°]U[40°；60°]。14.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和10°之间，其光学延迟Δnd＝200+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；65°]范围内，优选[-45°；-30°]U[45°；60°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-65°；-35°]U[25°；55°]范围内，优选[-60°；-40°]U[30°；50°]。15.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和5°之间，其光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于左旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-70°；-45°]U[20°；45°]范围内，优选[-65°；-50°]U[25°；40°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-50°；-25°]U[40°；65°]范围内，优选[-45°；-30°]U[45°；60°]。16.按照权利要求1-5之一的装置，其特征在于，由掠过方向在它们自己之间形成的角度包含在0°和5°之间，其光学延迟Δnd＝280+/-40nm，对于右旋液晶，在观察者对面起偏器的取向包含在[-45°；-20°]U[45°；70°]范围内，优选[-40°；-25°]U[50°；65°]，同时在观察者这边起偏器的取向包含在[-65°；-40°]U[25°；50°]范围内，优选[-60°；-45°]U[30°；45°]。17.按照权利要求1-18之一的装置，其特征在于，其单元厚度d和液晶分子自发螺距p0之间的比值近似等于0.25+/-0.1，最好是0.25±0.05。18.通过泊定破坏在没有电场情况下，使所得呈现两个稳定状态的向列型液晶显示装置中两个起偏器(10，40)的取向优化化的方法，这两个稳定状态对应于液晶分子的两种织构，它们的扭转在绝对值上相差为150°至180°，该方法的特征在于，它包括的步骤由计算其单元的旋光本领和对这两个起偏器(10，40)进行定位组成，其中第一个起偏器(10)置于观察者这边，另一个起偏器(40)置于其液晶单元的反面，并按照移动值等于该单元旋光本领+/-π/2取向，该旋光本领对应于最扭曲织构的效果。19.按照权利要求18的方法，其特征在于，计算该旋光本领根据的关系式是PR≅φ-arctg(φXtgX)---[3]]]>其中X(φ,λ)=φ2+(πΔndλ)2---[2]]]>20.按照权利要求18或19之一的方法，其特征在于，该方法包括的步骤组成如下-计算旋光本领PR，所应用的公式利用了光学延迟Δnd，扭转角Φ以及波长λ，-使出射起偏器(10)的取向A固定等于P+PR+/-π/2，P代表在观察者对面起偏器(40)的取向，PR代表旋光本领，-考虑弹性去耦，在无限方位角泊定或者扭转角值等于Φ+/-π-2。DE的情况下，对于扭转角值等于Φ+/-π，探求最后产生最高透射率值的P的数值，以及-由此推导出A。21.按照权利要求18-20之一的方法，其特征在于，其透射率值是由以下关系式定义的Tas(φ,λ)=cos2(α+β)-cos2Xcos2αcos2β[φXtanX-tan2α][φXtanX+tqan2β].]]>22.按照权利要求18-21之一的方法，其特征在于，其旋光本领PR的计算所根据的优化扭转角值ΦOPT是根据下面关系式确定的φopt=π1-(Δndλ0)2---[6]]]>23.按照权利要求18-22之一的方法，其特征在于，其旋光本领PR的计算所根据的扭转角值被附加了方位角泊定。24.按照权利要求18-23之一的方法，其特征在于，它包括一个调节起偏器角度的步骤，目的是改进所得亮态的比色中性。25.按照权利要求18-24之一的方法，其特征在于，其旋光本领PR的计算所根据的扭转角值合并了从有限方位角泊定产生的去耦(DE)。全文摘要本发明涉及一种具有两种稳定状态的向列型液晶显示装置，所述的两种稳定状态对应于液晶分子的两种织构，它们扭转角的绝对值相差为150°至180°，该装置的特征在于，它包括两个起偏器(10，40)，其中一个(10)置于观察者这边，另一个(40)置于其液晶单元的反面。这两个起偏器取向偏离的数值等于该单元的旋光本领+/－π/2，所述旋光本领对应于最扭曲织构效果。文档编号G02F1/139GK1906530SQ200480040995公开日2007年1月31日申请日期2004年11月25日优先权日2003年11月28日发明者C·茹贝尔,D·斯特内斯库,A·卡顿,P·达维申请人:尼莫普蒂克公司