一个双稳向列相液晶装置盒在至少一个盒壁上提供了一个表面准直光栅和在另一个盒壁上提供了表面处理。这样的处理可为垂向准直或具有或不具有准直方向的平面准直，以及零或非零预倾角。在单光栅上的表面外廓是不对称的，在其两个容许的准直排列中其沟槽的高宽比选择为在向列相材料中给出大致相等能量。单光栅可通过光刻过程或通过塑料材料模压而形成。通过直流脉冲与材料中可变电系数的耦合，或通过两个频率可寻址方案和一个适当的两个频率材料的使用，液晶盒被切换。液晶盒每边的偏振器在两个切换状态之间被分辨。盒壁可为刚性的或柔性的，并涂覆有电极结构，如以行和列形式给出在液晶盒上的可寻址象素的ｘ，ｙ矩阵。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请200410030468.1的分案申请。本专利技术涉及双稳向列相液晶装置。液晶装置一般包含一个夹在盒壁之间的液晶材料薄层。光学透明电极装在壁上使得一个电场被施加在层间并造成了液晶分子的重排。有三种已知的液晶材料类型，向列相、胆甾醇型和近晶相，每一种都具有不同的分子排列。本专利技术为采用向列相材料的装置。为了提供具有大量可寻址元素的显示器，通常把电极制造为置在一个壁上的一系列行电极和置在另一个盒壁上的一系列列电极。这些形成如可寻址元素或象素的x、y矩阵，并且对于扭曲向列型装置通常采用均方值寻址方法寻址。液晶装置的扭曲向列相和位相变化型通过施加合适的电压被设置在ON状态，以及当施加的电压降到某一较低电压值以下时被设置在OFF状态，即这些装置是单稳态的。对于扭曲向列相型装置(如美国专利US 4,596,446中90°或270°扭曲)，可被均方值寻址的元素数量通过装置透射率与电压曲线的陡度而被限制，对此Alt and Pleschko发表在IEEE Trans ED第ED21卷1974年146-155页有详细描述。改进象素数量的一种方法是将薄膜晶体管与每一相邻的象素结合；这种显示被称作为有源矩阵显示。向列相型装置的一个优点是相对低的电压要求。它们同样具有机械稳定性和具有宽的温度操作范围。这就容许制造小的并且可携带的以电池为能源的显示器。大显示器寻址的另一种方法是使用双稳液晶装置。采用近晶相液晶材料和适当的盒壁表面准直处理，铁电液晶显示器可装在双稳装置中。这样的装置是由下述等人描述的表面稳定的铁电液晶装置(SSFELCDs)L J Yu，H Lee，C S Bak and M M Labes，Phys Rev Lett36，7，388(1976)；R B Meyer，Mol Cryst Liq Cryst.40，33，(1977)；NA Clark and S T Lagerwall，Appl Phys Lett，36，11，899(1980)。铁电装置的一个缺点是需要相对大的电压来切换材料。这种高电压使得小的可携带的，电池驱动的显示器价钱昂贵。同样这样的显示器还有其它的问题如缺乏抗振性、温度范围有限和同样由电引起的缺点，比如针。如果采用向列相可完成双稳表面粘结则可制造具有上述技术优点而无上述问题的显示器。Durand等已经表明向列相可通过使用手性离子或可变电耦合在两种准直状态之间切换A Charbi，R Barberi，G Durand and PMartinot-Largarde，专利申请号No WO 91/11747，(1991)“双稳手性控制液晶光装置”，G Durand，R Barbei，M Giocondo，P Martinot-Largarde，专利申请号No WO 92/00546(1991)“表面双稳性由可变电效果控制的向列相液晶显示器”。这些摘要如下在专利申请WO 91/11747中一种装置具有如下描述的特征1.采用具有合适厚度的SiO涂层和蒸发角的两个表面制造的液晶盒使得两种稳定状态存在于每一表面上。而且在一个表面上的两种状态被设计成水平角相差45°并且表面被取向为水平角相差45°以及表面被取向为两个所产生的域的每一个都是非扭曲的。2.液晶盒(6μm厚)被填充掺有0.5％苯基奎宁溴化物和1.8％苯基乳酸的5CB。前者为具有左扭曲的正电的手性离子而后者具有右扭曲的负电的手性离子。浓度要保证最终混合具有很长的螺距以便于在薄的液晶盒中的状态是均匀的。3.施加110V直流电的脉冲40μs使得在两种状态切换。对于较长的脉冲观测到较低的阈值，如对于300μs脉冲观测到80V阈值。4.附加的适当定向偏振造成一种状态显示黑色而另一种显示白色，对比度大约为20。5.还提到一种变形的装置，它在具有不同的顶点粘结能的单稳态表面造成短螺距的手性离子混合物。在4μm液晶盒中对于脉冲超过50V观测到180°扭曲状态和均匀状态之间的切换。在专利申请WO 92/00546中一种装置具有如下描述的特征采用具有合适厚度的SiO涂层和蒸发角的两个表面制造液晶盒使得两种稳定状态存在于每一表面上。而且在一个表面上的两种状态被设计成方位角相差45°，并且表面被取向为两个所产生域的每一个都是非扭曲的。表面同样以这样的方式被取向使得在一个表面上预倾角状态与无标号状态位于另一个表面的无标号状态对直，反之亦然。当填充5CB时，两种状态如图7B和7C所示。沿1μm液晶盒施加14V直流电的脉冲100μs使得在状态之间切换。最终的状态依赖于由于与可变电偏振的耦合的脉冲的符号。在两种方向上的切换观测到同样的电压阈值。被Durand使用得到双稳准直的表面是一个以精确倾斜角蒸发的SiO薄层。可是这种方法缺点为任何蒸发角、层厚的偏差或甚至任何沉积参数都趋于制造具有唯一单稳准直的表面。对于大面积显示器，这使得独特倾斜蒸发技术不稳定，或非常困难。专利US 4,333,708描述一个多稳液晶装置，其中盒壁靠模加工后提供一个单一点的排列。这样的衬底构造提供了导向偶极子准直的多稳结构，因为旋错必须被移到在稳定结构切换。通过施加电场达到切换。另一个双稳向列相装置在GB.2,286,467-A中被描述。它使用在至少一个盒壁上精确形成的双光栅。当适当的电信号被施加在液晶盒电极上如在专利申请NO.WO.92/00546中描述的直流与可变电偏振耦合，双光栅容许液晶分子采用两个不同角准直方向。因为在两个倾斜状态导向偶极子在层平面上非常接近，在导向偶极子和可变电分量之间的耦合可很小，这就在某些环境中阻碍了切换。根据本专利技术，通过表面处理至少一个盒壁以容许向列相液晶分子采取在同一水平平面上两个预倾角的其中一个，上述缺点可被克服。液晶盒可在这两种状态之间电切换以使得信息显示可在掉电之后仍存在。下面解释同一水平平面；使盒壁位于x，y平面，这意味着正交于盒壁的是z轴。在同一水平平面上的两个预倾角意味着在相同x，z平面上的两个不同的分子位置。根据本专利技术双稳向列相液晶装置包括两个盒壁，包含一个液晶材料层；位于两个壁上的电极；两个盒壁的相对表面上的表面准直，为液晶分子提供准直；用于区分液晶材料切换状态的装置；具有如下特征一个表面准直光栅位于至少一个盒壁上，它容许液晶分子在相同的水平平面采取两种不同的预倾角；具有这样的排列，当适当的电信号被施加在电极后可存在两种稳定液晶分子结构。光栅具有一个对称或不对称的沟槽外形。光栅可具有一个不对称的沟槽外形，该沟槽外形将产生一个小于90°的预倾角，比如50°到90°。一个不对称的外形可被定义为不存在h值的表面ψx(h-x)＝ψx(h+x)......(1)对于所有的x值，ψ是描述表面的函数。光栅可被施加于两个盒壁上并且在每一个壁上形状可相同也可不同。另外光栅外形可在每一个象素区域内变化，和/或在电极之间的内象素间隙内变化。一个或者两个盒壁可涂覆表面活化剂如lethecin。在一个或两个稳定分子结构中液晶材料可为非扭曲的。盒壁可由相对厚的非柔性材料形成，如玻璃，或一个或两个盒壁可由柔性材料，如薄层玻璃，或塑料柔性材料，如聚烯烃或聚丙烯形成。塑料盒壁可被模压在其内表面上以提供一个光栅。此外，模压可提供小的墩(例如1-3μm高和5-50μm或以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双稳向列液晶装置，包括：第一盒壁和第二盒壁，所述第一盒壁和所述第二盒壁包围了液晶材料层，其中所述第一盒壁具有被处理以便为液晶材料的分子提供双稳预倾角度的第一表面，所述第二盒壁具有被处理以便为液晶材料的分子提供单稳配向的第一表面，其中所述双稳向列液晶装置提供了两个稳定的且光学上可区别的液晶配置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：GP布赖恩布朗，CV布朗，JC乔内斯，
申请(专利权)人：ZBD显示器有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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