专利名称：反铁电液晶面板及寻找层位移角的方法
技术领域：
本发明涉及用于液晶显示器装置等中的液晶面板。更确切地说，本发明涉及到采用反铁电液晶的能够不管温度变化一直保持良好的显示质量的反铁电液晶面板，以及寻找层位移角的方法。
反铁电液晶(以下缩写为AFLC)的特性是具有大的自发极化Ps。还已知在一对基板之间夹有AFLC的AFLC面板中，在不存在电场的情况下，AFLC分子以空间有序的方式，亦即，以层的方式自行对准。
1988年发现的AFLC材料，首先是作为与常规向列液晶相比，能实现无图象保留现象的模式的材料而被介绍的，图象保留现象是这样一种现象，其中在施加电压之前写入的信息，在液晶面板上保持可见。此后，为了利用这些材料的特性，已经进行了面板的开发。至此，已经进行了许多AFLC研究努力来开发具有大的自发极化的材料以及混合这些材料以便得到快的响应速度的技术，并在AFLC的性质，特别是其响应性质方面，已经得到了巨大的改进。
然而，随着具有良好显示特性的面板的开发的继续，已经证实，大概由于AFLC材料特有的层转换和层重新取向，出现了不同于铁电液晶的图象保留现象的图象保留现象。还发现当温度改变时，这一现象变的更为明显。
对于待要用于显示器中的AFLC盒，偏振轴处于彼此正交的尼科耳结构中的一对偏振片，将反铁电晶体盒夹在之间，而一个偏振片的偏振轴被设定成基本上与不存在电场时AFLC分子的平均方向相重合。借助于这样设定偏振片，能够得到不施加电场时产生黑色显示而施加电压时产生白色显示的AFLC面板。
然而，已经证实，在特定温度下得到的显示特性，随着温度的改变而改变，而且，即使恢复初始温度，也无法恢复其初始的特有数值，亦即，改变是不可逆的。由于这种现象引起黑度不同于初始黑色的黑度的黑色的产生，故称为“黑色电平(black level)的增大(＝反差比的降低)”，并且已经成为需要首先克服的问题，以便在宽的温度范围有可能工作。
然而，要克服温度变化引起的黑色电平的增大，还有另一个必须解决的大问题。亦即，必须保持作为AFLC模式的特点的快速响应和宽视角特性，同时又克服黑色电平的增大。因此，本发明的目的是提供一种无温度改变引起的黑色电平增大且对温度变化极为稳定的AFLC面板，同时保持其快速响应和宽视角特性。
为了达到上述目的，在本发明中，在通过将AFLC夹在一对基板之间而构成的AFLC面板中，加入用来形成基本上平行于AFLC基板法线的螺旋轴的手征性掺杂剂。
根据本发明，用来引进围绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂或用来引进围绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂，被加入到AFLC。
在最佳模式中，用来引进围绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂和用来引进围绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂，都被加入到AFLC。
本发明还提供了一种借助于通过用Jones矢量，根据从AFLC盒射出的输出光的亮度分布曲线的计算而对上人字形(upper chevron)层和下人字形层之间的位移角进行探测，来定量地确定黑色电平的增大程度的方法。
如上所述，本发明公开的技术涉及到在AFLC面板中加入用来形成平行于基板法线的螺旋轴的手征性掺杂剂，提供了下列效果。首先，大幅度改善了相同温度下得到的反差比本身。其次，引入了自恢复效应来修正通常形成的精细对准缺陷。第三，下面描述的阈值，亦即达到90％的光透射率时的电压得到了降低，方便了AFLC的驱动。除了这些效果外，还发现，能够有效地抑制对温度变化非常敏感的不可逆的黑色显示状态的改变。当这一技术被用于传统的面板制作工艺时，有可能稳定地提供具有良好特性的AFLC，同时又保持AFLC面板的特点，亦即快速响应、宽的视角和高的反差特性。
而且，由于能够计算得到上人字形层与下人字形层之间的位移角，故能够定量地确定手征性掺杂剂掺杂的效果，并能够定量地确定手征性掺杂剂掺杂的恰当水平。
图1示出了当反铁电液晶被用作液晶显示元件时，偏振片的排列。
图2示出了反铁电液晶显示元件的光透射率如何随外加电压变化。
图3示出了反铁电液晶面板中的层结构和液晶分子。
图4示出了反铁电液晶面板中的层结构的侧视图。
图5示出了从图4顶部看到的反铁电液晶锥体的排列。
图6解释了如何获得反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图7示出了根据本发明第一实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图8示出了根据本发明第二实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图9示出了根据本发明第三实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图10示出了根据本发明第四实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图11示出了根据本发明第五实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图12示出了根据本发明第六实施例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图13示出了根据比较例的反铁电液晶面板的亮度分布曲线。
图14是一个表格，示出了本发明各个实施例和比较例中的标准偏差的变化量。
图15示出了各个实施例和比较例中的光透射率随时间的变化。
图16示出了由改变加入的手征性掺杂剂的重量比所得到的阈值的测量结果。
图17示出了φ＝0°时的亮度分布曲线。
图18示出了φ＝8°时的亮度分布曲线。
图19示出了经历低温之后的φ＝0°的亮度分布曲线。
图20示出了经历低温之前的液晶层结构和亮度分布曲线。
图21示出了经历低温之后的液晶层结构和亮度分布曲线。
图1示出了当反铁电液晶被用作显示元件时，偏振片的排列。液晶盒2被置于排列成正交尼科耳结构的偏振片1a和1b之间，使分子的平均长轴方向X，在不存在外加电场的情况下，基本上平行于偏振片1a的偏振轴a或偏振片1b的偏振轴b。然后，安置液晶面板，使当不施加电压时产生黑色显示，而当施加电压时产生白色显示。
当向这样排列的液晶盒施加电压时，其光透射率随外加电压变化，描绘出图2所示的一个环路。用V1表示当外加电压增大时，光透射率开始改变处的电压值，用V2表示光透射率达到饱和处的电压值，同时用V5表示当外加电压减小时，光透射率开始下降处的电压值。而且，当施加极性相反的电压时，用V3表示当外加电压的绝对值增大时，光透射率开始改变处的电压值，用V4表示光透射率达到饱和处的电压值，同时用V6表示当外加电压的绝对值减小时，光透射率开始改变处的电压值。如图2所示，当外加电压值大于反铁电液晶分子的阈值时，第一铁电状态被选择。当施加大于反铁电液晶分子的阈值的极性相反的电压时，选择第二铁电状态。在每个这些铁电状态中，当电压值降低到低于某个阈值时，反铁电状态被选择。能够构成反铁电液晶显示器，来产生反铁电状态中的黑色显示或反铁电状态中的白色显示。本发明可以用于二种工作模式。但以下给出的描述假设显示器被设定为产生反铁电状态中的黑色显示。
图3示意地示出了AFLC面板中的层结构和液晶分子。下列根据此图进行描述。
如图3(a)所示，当向一对其间包围有AFLC分子10的基板(20a和20b)施加电压时，各个AFLC分子以沿锥体侧表面的方式运动。以下将此锥体称为液晶锥体。液晶锥体有序地排列在基板之间，形成图3(a)所示的层(30a和30b)。也呈现AFLC分子似的自发极化的铁电液晶分子，也已知形成相似的层。但在不存在外加电场的情况下，所有的铁电液晶分子位于各个液晶锥体的侧表面上的相同的位置。另一方面，如图3(a)中各个液晶锥体上的箭头所示，AFLC分子以抵消自发极化的方式，在相邻层之间沿不同的方向取向。虽然在图3(a)中仅仅示出了二个层中的液晶锥体30a和30b，但第三层和其它层中的AFLC分子也如第一和第二层中那样，在相邻层之间沿不同的方向取向。图3(a)示意地示出了从基板20a的顶部看到的AFLC分子10以及自发极化的方向10a和10b。如所示，在奇数层亦即第一和第三层以及偶数层亦即第二和第四层之间的AFLC分子的位置和自发极化的方向不同。
图3(a)中的垂直于基板20a和20b的箭头40，是基板的法线，而由较早所述的手征性掺杂剂引入的螺旋轴，基本上平行于基板法线形成。因此，用箭头41表示手征性掺杂剂的螺旋方向。
下列方法被用来以简单的定量方式评估AFLC面板的黑色显示状态。
配备有CCD摄象机的偏光显微镜，被用来观察AFLC面板。AFLC面板的整个象素区上获取的图象，根据亮度被分类成各个级。沿x轴绘出亮度值，级从最小值0到最大值256。当x轴上各个亮度级处的象素总数沿y轴绘出时，就得到某种分布。借助于分析这一分布，能够定量地评估黑色显示状态中的层的条件。
通常，当温度改变时，AFLC呈现多个相。下面描述各个相。
图4是侧面图，示出了AFLC面板中的液晶层的结构。当向夹在一对基板(20a和20b)之间的液晶施加电压时，液晶锥体以有序的方式在基板之间自行对准，形成较早所述的层30a、30b等。各个层取人字形结构，各层在中央处稍许弯曲。在此图中，上部称为“上人字形”，而下部称为“下人字形”。垂直于液晶层平面的箭头1是层的法线。
图5示出了从图4顶部看到的液晶锥体的排列。以冷却工艺的形式来描述，(a)示出了各向同性相，其中在最高温度区中，在分子重心或沿长轴方向的分子中，都无有序度。随着温度的降低，出现(b)所示的向SmA相的跃迁，其中得到了重心和沿长轴方向的分子的某种程度的有序。当温度进一步降低时，得到(c)所示的向SmC*相或SmCA*相的跃迁，其中沿长轴方向的分子相对于层的法线倾斜，同时保持层结构不变。而最终状态是晶体。
在本发明的实施例中，如下所述制造AFLC面板。以1℃/min的速率，将借助于注入呈现各向同性相的反铁电液晶而得到的AFLC面板，冷却到30℃，AFLC的状态在此温度下改变成SmCA*相。接着，用30Hz的50V矩形波，对AFLC面板进行大约1分钟的电压处理，并用此AFLC面板作为初始状态样品。然后，在制冷器中将AFLC面板冷却到10℃，并保持在此状态一夜。然后，以大约10℃/min的速率，将AFLC面板加热回到30℃，并用此AFLC面板作为经历过低温的样品。
本发明人利用掺有手征性掺杂剂的反铁电液晶，在改变加入的手征性掺杂剂的种类和浓度的情况下，制备了多个这样的AFLC面板。然后，对各个AFLC面板的初始样品和经历过低温的样品，如较早所述的那样，用配备有CCD摄象机的偏光显微镜分析AFLC面板的整个象素区上的亮度分布。参照图6，将解释如何得到AFLC面板的亮度分布。在图6中，亮度沿横轴被绘成256等级(以下称为“密度”)。在横轴上，密度0意味着黑色，而密度256意味着白色。亮度随密度值增大而增大。纵轴表示具有横轴所示的密度的象素的数目。
用于本发明各个实施例中的液晶面板中的象素的数目为304964，并借助于对横轴上的各个密度值绘出象素的数目而得到图6所示的亮度分布曲线。如图6所示，此曲线基本上对称于中心线，在密度分布的中间值μ处，象素的数目最大。用＂A＂表示最大的象素数目，得到了代表象素数目为＂A/2＂水平处的密度分布的宽度的标准偏差σ。在AFLC面板中，标准偏差σ越小，则亮度变化越小，且越不倾向于“黑色电平增大”。
本发明人得到了“初始状态样品”和“经历过低温的样品”的亮度分布曲线，并进行了上述分析。下面描述其结果。
(实施例1)作为用来引入绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂的2％重量比的CM34(以下称为“右旋手征性掺杂剂”)，被加入到用作AFLC材料的MX59-1H(Mitsubishi气体化学品公司制造)。
图7示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个(图7(a))是初始状态样品的(以下称为“初始状态分布”)，另一个(图7(b))是经历过低温的样品的(以下称为“经历过低温的分布”)。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为5.5，而经历过低温的分布的标准偏差为11.3。
(实施例2)作为右旋手征性掺杂剂的4％重量比的CM34，被加入到与第一实施例中所用的相同的AFLC材料。
图8示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图8(a))，另一个是经历过低温的分布(图8(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为7.0，而经历过低温的分布的标准偏差为13.7。
(实施例3)作为用来引入绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂的2％重量比的胆甾基壬醇(CN，以下称为“左旋手征性掺杂剂”)，被加入到与第一实施例中所用的相同的AFLC材料。
图9示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图9(a))，另一个是经历过低温的分布(图9(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为7.8，而经历过低温的分布的标准偏差为14.6。
(实施例4)作为左旋手征性掺杂剂的4％重量比的CN，被加入到与第一实施例中所用的相同的AFLC材料。
图10示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图10(a))，另一个是经历过低温的分布(图10(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为7.3，而经历过低温的分布的标准偏差为13.7。
(实施例5)作为右旋手征性掺杂剂的1％重量比的CM34以及作为左旋手征性掺杂剂的1％重量比的CN，被加入到与第一实施例中所用的相同的AFLC材料。
图11示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图11(a))，另一个是经历过低温的分布(图11(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为7.8，而经历过低温的分布的标准偏差为16.5。
(实施例6)作为右旋手征性掺杂剂的2％重量比的CM34以及作为左旋手征性掺杂剂的2％重量比的CN，被加入到与第一实施例中所用的相同的AFLC材料。
图12示出了本实施例的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图12(a))，另一个是经历过低温的分布(图12(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为9.5，而经历过低温的分布的标准偏差为13.6。
(比较例)作为比较例，使用了与第一实施例中所用的相同的AFLC材料，而不添加任何手征性掺杂剂。
图13示出了此例子的AFLC面板的亮度分布曲线，一个是初始状态分布(图13(a))，另一个是经历过低温的分布(图13(b))。在此例子中，初始状态分布的标准偏差为8.8，而经历过低温的分布的标准偏差为21.4。
图14是一个表格，示出了上述各个实施例和比较例的标准偏差的变化量。
此表列出了初始状态分布的标准偏差(1)与经历过低温的分布的标准偏差(2)之间的差值。(1)与(2)之间的差值越小，依赖温度的黑色显示状态中的差别就越小。如从表中所示的结果可见，比之未加入手征性掺杂剂的比较例，在加入了一种或多种手征性掺杂剂的上述各个实施例中，初始状态分布的标准偏差(1)与经历过低温的分布的标准偏差(2)之间的差值较小，且黑色显示状态的温度依赖性降低了。具体地说，在加入了2％的右旋手征性掺杂剂和2％的左旋手征性掺杂剂的第六实施例中，得到了更好的结果。如较早描述的那样，标准偏差σ越小，亮度变化就越小，且越不倾向于“黑色电平增大”。
图15示出了当各个样品保持在30℃时，第一、第二、第四和第六实施例的经历过低温的样品的光透射率随时间的变化，以便与比较例的光透射率进行比较。(1)示出了比较例，(2)示出了第一实施例，(3)示出了第四实施例，(4)示出了第二实施例，而(5)示出了第六实施例。此图示出了各个样品的黑色显示状态中的光透射率的测量结果，并表明，光透射率的数值越小，黑色电平的增大就越被抑制，从而黑色显示状态越好。在仅仅使用MX59-1H的比较例(1)的情况下，经历过低温的样品的光透射率在整个时间内不变化。另一方面，在加入了右旋手征性掺杂剂和/或左旋手征性掺杂剂的实施例(2)-(4)的情况下，光透射率随时间下降。这意味着变化被降低了且透射率被恢复到了接近初始状态的水平。于是从图已经发现，借助于加入手征性掺杂剂，得到了更好的黑色显示并改善了反差比。当在偏光显微镜下观察此过程时，证实了用手征性掺杂剂掺杂的面板的结构从含有很多缺陷的结构变成了含有很少缺陷的结构。于是可以断定，在用手征性掺杂剂掺杂的AFLC面板的情况下，层结构经历了自行恢复过程，而不管AFLC面板是其层结构中引入了缺陷的经历过低温的面板还是未经历低温的面板。随着加入的手征性掺杂剂的数量的增加，这一倾向变得更为明显。
然而，若加入的手征性掺杂剂的量超过10％，则AFLC面板中的液晶将由于得到结构变化而呈现不同的相，且SmCA*相、SmA相和各向同性相的温度范围将大大改变。例如，AFLC呈现SmCA*相或SmA相的温度范围将变得更窄。从而将失去与AFLC面板的所希望的温度范围的兼容性。因此，加入的手征性掺杂剂的量应该保持在10％以内，最好是在5％以内。
图16示出了借助于分别改变加入到AFLC材料MX59-1H的右旋手征性掺杂剂(CM)和左旋手征性掺杂剂(CN)的重量比而得到的阈值的测量结果。此处的阈值是指光透射率为施加足够的电压时达到的光透射率的90％时的电压。
在图16中，横轴表示加入到反铁电液晶的手征性掺杂剂的百分比，而纵轴表示阈值，其中δV是加入特定浓度的手征性掺杂剂时的阈值与不加入手征性掺杂剂时的阈值之间的差值。比之作为不加入手征性掺杂剂时的值的阈值0(A)，加入大约2％的手征性掺杂剂时的阈值(B)约为-0.5％，而加入大约3.7％的手征性掺杂剂时的阈值(C)约为-0.8％。在此图中，δV的负号意味着阈值变成低于仅仅使用MX59-1H时的阈值，亦即驱动所需的电压降低了，这对于驱动是非常有利的。虽然此处未示出仅仅加入CN或CM的特定情况，但已经证实，当加入CN或CM时，阈值变得低于仅仅使用MX59-1H时的阈值。
下面描述通过分析图6得到的亮度分布曲线的计算而定量地确定“黑色电平的增大”的程度的方法。
Corona Publishing Co.出版的Katsumi Yoshino和MasanoriOzaki所著《液晶基础和显示器应用》一书，描述了Jones工艺，且88页1-4行的小节“3.7.4光通过均匀媒质传播的Jones向量的表示”指出“当考虑通过由偏振片与各向异性媒质组合构成的光学系统传输的光的偏振状态时，入射光由Jones向量表示，而光学元件由Jones矩阵表示。然后，借助于复用它们，找到输出光的Jones向量，从而得到偏振状态。”为了用方程的形式描述上述内容，用下列公式将输出光的Jones向量Vout与Jones矩阵W和Jones向量Vin联系起来Vout＝W×Vin……(1)此处，Jones矩阵W可以写成
W＝R(-φ)W(Γ)R(φ)=cosΦ-sinΦsinΦcosΦe-iΓ/200eiΓ/2cosΦsinΦ-sinΦcosΦ]]>=cosΓ/2-icos2ΦsinΓ/2-isin2ΦsinΓ/2-isin2ΦsinΓ/2cosΓ/2+icos2ΦsinΓ/2----(2)]]>其中，R(-φ)和R(φ)是旋转矩阵，W(Γ)是相位差为Γ的媒质的Jones矩阵，而φ是光轴与y轴构成的角。Y轴是位于垂直于光传播方向的xy平面内的轴，而相位差Γ由下式表示Γ＝2πΔnd/λ…… (3)其中Δnd是媒质唯一的光程差，而λ是入射光的波长。
当液晶盒被用作上述光学系统时，可以用Jones向量找到进入和离开液晶盒的入射光和输出光。例如，含有作为媒质的液晶的液晶盒被切成平坦的片，各个片足够薄，以致其光学性质可以被认为是均匀的。液晶盒的各个薄片可以想象成液晶薄板。当光入射在此液晶薄板上时，从入射光的Jones向量找到输出光的Jones向量。亦即，由于液晶盒由这种液晶薄板的叠层构成，故借助于相继获得各个薄板的入射光与输出光之间的关系，能够找到整个液晶盒的光学性质。
在Chandrasekhar的《液晶》(Cambridge University Press，1977)的p.187-中，描述了当胆甾液晶被用作液晶时的分析光学性质的方法。本发明借助于将此光学性质分析方法应用于反铁电液晶盒，并借助于从图6所示的亮度分布曲线获得以下所述的上人字形层与下人字形层之间的位移角θ，提供了定量地确定“黑色电平的增大”的程度的方法。
AFLC的层结构不同于胆甾液晶的层结构。当对AFLC应用上述分析方法时，必须考虑这一点。亦即，由于AFLC中的各个层在基板之间的中点处被弯曲，故必须获得各个上半和下半层结构亦即上人字形层和下人字形层的Jones向量。然后必须借助于考虑此二个Jones向量而写入Jones矩阵。
在本发明中，作为定量地评估输出光特性的方法，用较早指出的配备有CCD摄象机的偏光显微镜观察AFLC盒，以便得到亮度分布曲线。借助于从亮度分布获得密度分布的平均值μ和标准偏差σ，椐此计算输出光的Jones向量，并找到AFLC中的上下人字形层之间的位移角，能够定量地确定“黑色电平的增大”的程度。
此处，公式(2)的“其中”从句所述的光轴，被定义为对准处理方向，亦即AFLC分子的平均长轴方向，而y轴被定义为用于AFLC盒中的偏振片的吸收轴的方向。在公式(2)中，用φ表示光轴与y轴所成的角。当φ＝0°时，亮度分布曲线如图17所示。当φ＝8°时，亮度分布曲线如图18所示。当φ＝0°时，亮度分布无限接近0，并实际上观察不到图17所示的峰值，但借助于放大横轴，获得了图17所示的峰值。
亮度分布沿横轴(密度)的平均值，在图17中被指定为μ0，而在图18中被指定为μ8。同样，亮度分布的标准偏差，在图17中被指定为σ0，而在图18中被指定为σ8。从先前示于图4中的弯曲层结构中的上人字形层和下人字形层的输出光的各个Jones向量，各由μ和σ确定。在图18所示的具有φ＝8°的AFLC盒的情况下，可以如下表示Jones向量上人字形层的Jones向量J-up(μ8u，σ8u)下人字形层的Jones向量J-down(μ8d，σ8d)其中μ8u和σ8u分别是图18的AFLC盒的上人字形层的密度分布的平均值和标准偏差，而μ8d和σ8d分别是下人字形层的密度分布的平均值和标准偏差。
由于图17和18所示的亮度分布曲线各包括上下人字形层的性质，故从μ8u的值和μ8d的值得到了例如图18中的μ8的值。
如较早指出的那样，当考虑AFLC盒的Jones向量时，必须考虑上人字形层的Jones向量和下人字形层的Jones向量二者。因此，考虑到上人字形层和下人字形层，AFLC盒的Jones矩阵可以表示为M＝J-down(μd，σd)×J-up(μu，σu)×Ein……(4)其中Ein表示入射光的水平线性极化分量，可用下列2×1矩阵表示为Ein=01----(5)]]>因此，借助于将先前给出的公式(1)应用于AFLC盒，得到下列公式。
Vout＝M×Vin……(6)在上述公式(1)中的Jones矩阵W的情况下，形成液晶层的薄板的数目为1，但在公式(6)中的Jones矩阵M的情况下，薄板的数目为多个。
当AFLC盒经历低温时，得到图19所示的亮度分布曲线。
如可以看到，在图18和19的亮度分布曲线之间，出现密度分布的平均值的差别μ8对μ8＇和标准偏差的差别σ8对σ8＇。这些差别(μ8-μ8＇)和(σ8-σ8＇)大概是由于层结构和AFLC分子对准在AFLC盒经历低温时已经改变了而引起的。更具体地说，这些差别的出现大概是由于经历低温而使上下人字形层彼此已经相对位移了。
图20示出了经历低温之前的液晶层结构(a)和亮度分布曲线(b)；如所示，在上下人字形层之间没有位移。另一方面，图21示出了从低温经历恢复之后的液晶层结构(a)和亮度分布曲线(b)；如所示，上下人字形层彼此相对位移。如图21所示，上下人字形层位移一个角度θ，且标准偏差为σ＇。借助于组合上人字形层的亮度分布曲线u和下人字形层的亮度分布曲线d而构成亮度分布曲线(b)；由于它们彼此相对旋转了角度θ，故密度分布的标准偏差σ＇和平均值μ＇呈现较大的数值。亦即要考虑到由于通过角度θ旋转而引起了差别(μ-μ＇)和(σ-σ＇)。随着角度θ的增大，黑色电平的增大变得更为明显。因此，借助于定量地获得角度θ，能够确定黑色电平的增大程度。
下面描述找出上下人字形层位移时的旋转角度θ的方法。
首先，例如得到图18所示的具有φ＝8°的液晶盒的初始状态亮度分布。接着，从这样得到的亮度分布曲线获得μ8和σ8，并找到输出光的Jones向量Vout。由于已知入射光的Jones向量Vin，故从下列公式得到初始状态分布的具有φ＝8°的液晶盒的Jones矩阵M＝Vout/Vin…… (7)
此时，可以用公式(4)表示M。公式(4)包含元素φ，此时，φ＝8°。
然后，得到图18所示的具有φ＝8°的液晶盒的经历过低温的亮度分布曲线。根据这样得到的经历过低温的亮度分布曲线，获得输出光的V＇out。由于已知入射光的Jones向量V＇in，故从下列公式得到经历过低温的分布曲线的具有φ＝8°的液晶盒的Jones矩阵M＇M＇＝V＇out/V＇in…… (8)此时，M＇可以表示为M＇＝J-down(μd＇，σd＇)×J-up(μu＇，σu＇)×Ein…… (9)由于公式(9)包含元素φ，故从公式(9)得到φ(角度)的值。假设结果是φ＝α，则上下人字形层之间的位移角度θ为θ＝α-8°于是能够找到θ的值。
上面的描述已经涉及到φ＝8°的情况，但若不知道φ的值，则可以借助于得到初始状态分布的φ值与经历过低温的分布的φ值之间的差值，来找到角度θ。
对于掺有手征性掺杂剂的液晶盒，借助于找到经历低温之后的上下人字形层之间的位移角θ，能够定量地验证手征性掺杂剂掺杂的效果。还能够定量地确定手征性掺杂剂掺杂的恰当水平。
在第一到第六实施例中，当从初始状态分布亦即经历低温之前的亮度分布曲线，以及经历过低温的分布亦即从低温经历恢复之后的亮度分布曲线，得到θ时，在任何一个实施例中，θ的值在±5°之内。已经发现，若上下人字形层之间的旋转位移保持在±5°之内，则对显示特性不发生明显的影响。还发现，若角度能够保持在±2.5°之内，则能够进一步增进效果。
权利要求
1.一种通过将反铁电液晶夹在一对基板之间而构成的反铁电液晶面板，其特征在于，把用来形成基本上平行于基板法线的螺旋轴的手征性掺杂剂加入到所述反铁电液晶中。
2.如权利要求1所述的反铁电液晶面板，其特征在于，把用来引入绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂或用来引入绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂，加入到所述反铁电液晶中。
3.如权利要求1所述的反铁电液晶面板，其特征在于，把用来引入绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂以及用来引入绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂，都加入到所述反铁电液晶中。
4.如权利要求1-3中任何一个所述的反铁电液晶面板，其特征在于，所述被加入的一种或多种手征性掺杂剂的量为10％或更少。
5.一种通过计算寻找用作光学系统的反铁电液晶盒中的上人字形层与下人字形层之间的位移角的方法，该方法包括下列步骤得到输出光的Jones向量；从所述输出光的Jones向量和入射光的已知Jones向量，得到所述液晶盒的Jones矩阵的值；以及根据所述的值计算所述位移角。
6.如权利要求5所述的通过计算寻找位移角的方法，其特征在于，所述输出光的Jones向量从所述输出光的亮度分布曲线上的密度分布的平均值μ和标准偏差σ得到。
全文摘要
为了获得没有温度变化引起的黑色电平增大的反铁电液晶面板,通过将反铁电液晶夹在一对基板之间,并将用来形成基本上平行于基板法线的螺旋轴的手征性掺杂剂加入到反铁电液晶,构成液晶面板。把用来引入绕螺旋轴的右旋扭曲的手征性掺杂剂和用来引入绕螺旋轴的左旋扭曲的手征性掺杂剂,之一或者二者,加入到反铁电液晶中。而且,可得到从液晶盒射出的输出光的Jones向量,并通过计算可打到上人字形层与下人字形层之间的位移角。
文档编号G02F1/141GK1273644SQ99801042
公开日2000年11月15日 申请日期1999年6月30日 优先权日1998年6月30日
发明者铃木康 申请人:西铁城时计株式会社