提供一种液晶装置，包括以一种布置置于两个单元壁（４，６）之间的液晶材料（２）层，该布置使得该液晶材料（２）可以采用在没有外加电场的情况下仍持续的两种或更多种稳态液晶结构中的任何一种。该液晶装置可在两个模式下操作：第一模式，施加合适的锁定电压脉冲可以选择两种或更多种稳态液晶结构中的任何一种，第二模式，施加电场可以将液晶材料层从锁定的结构切换为被切换的结构，并且其中当所施加的电场去除时该液晶材料层将返回所述锁定的结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液晶装置，特别是涉及可以在两种不同模式中的任何一种下操作的液晶装置。液晶装置(LCD)通常包括容纳在一对单元壁(cell wall)之间的液晶材料薄层。单元壁的内表面通常涂有特定材料，或以某种方式使液晶具有一定的表面排列度。这样液晶本体将采用依赖于单元壁的表面排列特性以及各种其它因素的结构，其它因素例如液晶材料的类型和液晶层的厚度。一个单元壁或两个单元壁上的光学透明电极结构可以使电场施加到液晶层上。典型的液晶显示装置可以被设计为通过施加适当的电场可以选择两种或更多种液晶结构。将不同的液晶结构设计为是光学可区别的，使得液晶装置中可具有光学对比。例如，适当地位于一对偏振器之间的液晶装置可以具有一种使光穿过系统透射的结构以及阻止光穿过的结构。我们知道单稳态液晶装置，其中液晶分子只能具有一种稳定的结构。施加电场可以使液晶分子的结构畸变，但是一旦去除电场，液晶在经过一定的特征时间(通常为几十毫秒到几秒)后将返回其单一的稳定结构。扭转向列(TN)和超扭转向列(STN)LCD是单稳态装置的例子。可以通过施加适当的电压使该TN和STN装置切换为“通”状态，当所施加的电压减少到一定电平以下时，则该TN和STN装置将切换回“断”状态。应当注意术语“通”和“断”分别涉及施加高(即切换)电压和低(即非切换)电压，并不一定涉及所观察到的显示器的光透射。由于这些装置是单稳态的，因此功率损耗将导致图像的损失。可以利用行和列电极条在上和下单元表面上构成多像素TN和STN无源矩阵显示器，这使得该装置可以被多路复用。选择施加到行和列电极上的驱动电压，从而可以向显示器的各像素施加大量单独的RMS电压电平。如Alt和Pleschko在IEEE Trans ED 211974第146-155页中所述，在阈值转移方式下，典型TN装置的光学透射随RMS电压非线性地变化。利用RMS方法可被寻址的像素的最大数目由TN或STN装置的光学透射与电压之间的特征曲线来决定，在实际中，已经证明由于串扰效应和制造公差，很难制造具有显著大于大约500个信息线的无源矩阵STN显示器。而且还已经证明可以使用其它正交函数例如Walsh函数来实现无源寻址TN和STN显示器。已经发现在TN LCD中靠近各像素结合一驱动元件例如薄膜晶体管(TFT)或其它这样的非线性元件(例如背对背二极管，铁电层等)将显著地增加可被寻址的像素的总数目；这样的显示器称为有源矩阵。除了可被结合在TN显示器中的增加数目的像素，有源矩阵TN装置与多路复用的TN或STN显示器相比还具有很多其它优点，例如要求相对较低的操作电压，温度操作范围较宽以及提供灰度级的能力。TFT被切换的速度允许快速的顺序扫描显示器中的行和列，从而实现高速、视频速率、操作。由于利用TFT将各像素隔离，因此在有源矩阵装置中可以有效地去除串扰的影响。很多单稳态装置可以通过控制施加到液晶材料层的电压的幅度来获得灰度级。选择具有浅的透射-电压特性的TN液晶结构并施加驱动电压以产生中间传输电平，从而可以在有源矩阵TN装置中得到灰度级。像素还可包括存储电容器以允许保持电荷，从而在有限的时间段内保持施加在液晶上的电场。在TN有源矩阵装置中，液晶是单稳态的，随着施加在像素上的电场衰减，液晶将返回到弛豫的结构。因此，在有源矩阵TN显示器上保持一个图像需要规则地更新各像素以及施加连续的电源。有源矩阵TN装置今天通常在用于膝上型计算机、计算机监视器、便携式TV等的商用显示器中，并且本领域技术人员已知可以视频帧更新率以多灰度级工作的装置。对有源矩阵LCD技术的更多详细介绍可以参见例如R.G.Stewart(1996)有源矩阵LCD，信息显示协会，研究会报告纪要，第1卷，1996年5月13日，San Diego会议中心，CA，M5-1-35(P3.17-19)。利用印刷技术或射流自装配技术被转移到装置衬底上的半导体电路的使用也可以形成分立的半导体电路，这些电路可以寻址两个或更多显示像素。这种装置的说明可以参见2000年9月25-28日在PalmBeach Florida USA举行的(2000)第20届国际显示器研究会议的论文集第415-418页中R.G.Stewart的论文。US06120588说明了电泳墨水也可与TFT结合使用。使用TFT有源矩阵可以去除由电泳墨水导致的串扰的影响，它的状态之间不具有明显的阈值。这些装置也在第20届IDRC会议，84-87中由K.Amundsen和P Drzaic(2000)进行了说明。另一种已知类型的LCD装置是双稳态装置。在双稳态LCD中，在没有施加电场的情况下，液晶材料可具有两个不同的稳定的结构。对双稳态LCD的研究主要在于他们存储图像的固有能力以及高的多路复用能力。这使得不需要具有昂贵有源矩阵背板的装置并且这实现每次传送一行的无源寻址。对双稳态液晶层施加合适的电场可以实现在其所具有的两个稳态结构之间进行切换，也就是所谓的“锁定”。下文中“锁定”用于表示液晶从一个稳态结构到另一个稳态结构的转变，从而在去除所施加的电压后还能保持该状态，同时“切换”表示对液晶结构的任何场诱发的变化，其包括单稳态切换效应。双稳态液晶装置几乎仅利用无源矩阵技术来寻址；显示器是利用上下单元表面上的行和列电极条构成的，这允许该装置可被复用。在没有功率的情况下存储图像的固有能力可能允许一次一线构建合成图像，并使双稳态装置可以在需要低能耗的应用中大受欢迎，这些低能耗应用例如膝上型计算机、PDA和移动电话装置。双稳态液晶显示器的例子包括如N A Clark和S T Lagerwall，Appl.Phys.Lett.，36，11，899’(1980)中所述的表面稳定的铁电液晶(SSFLC)装置。铁电液晶装置通常是无源寻址的，但是由于FLC材料可以在两个稳态结构中极为快速的锁定，因此他们也可与有源矩阵背板组合从而产生具有非常快速帧时间的装置，参见例如(2000)第20届IDRC会议论文集((2000)Proceeding of the 20thIDRC)第13-17页J.Xue和M.A.Handschy的论文。还有已经论证了(见US5604616)可以伪双稳态方式操作胆甾型显示器。可以通过施加高电压使该显示器从第一稳定状态电锁定为第二稳定状态。一旦将该装置锁定为第二稳定状态，则它可以被有效的“冻结”在该状态，并只可能通过加热该装置使其温度高于液晶材料的各向同性温度，实现可靠地重新选择第一稳定状态。该第一和第二稳定状态都是具有不同程度的整体扭转的扭转向列结构。在所谓的向列模式下操作该装置可以实现装置从稳定状态中的任何一个的RMS切换。US5604616中的装置不具有任何真正的双稳态操作的优点，例如这样的装置不允许只利用电寻址技术，使在没有施加电源时存留的图像被写入并随后多次重新写入。在专利申请WO91/11747(“双稳态电手征控制的液晶光学装置”)和WO92/00546(“具有由弯电效应控制的表面双稳定性的向列液晶显示器”)中可以看出通过利用手征离子或弯电耦合可以使向列液晶具有两个稳定状态并在两个稳定状态之间切换。WO97/14990教导了怎样利用给定设计的光栅来构造天顶双稳态装置(ZBD)，从而使向列液晶分子可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液晶装置，包括以一种布置置于两个单元壁之间的液晶材料层，该布置使得该液晶材料可以采用在没有外加电场的情况下仍持续的两种或更多种稳态液晶结构中的任何一种，该液晶装置可在两种模式下操作：第一模式，其中合适的锁定电压脉 冲的施加可以选择两种或更多种稳态液晶结构中的任何一种，第二模式，其中电场的施加可以将液晶材料层从锁定的结构切换为被切换的结构，并且其中当所施加的电场去除时该液晶材料层将返回所述锁定的结构。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JC琼斯，
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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