有关双稳态向列液晶显示器的改进方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种双稳态向列液晶矩阵显示器设备，其中到至少两种双稳定状态中的一种状态的转变是通过将液晶平行于设备表面位移而实现的，其特征在于，其包含用于寻址显示器设备的不同元件的系统，其特征在于，其包含用于寻址显示器设备的不同元件的系统，使得其不同时切换位于材料流动方向上的两个相邻元件。本发明专利技术还涉及一种显示方法。本发明专利技术使得能通过控制流体动力流动的扫描环以定义两个不同结构之间的边界，从而控制灰度级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液晶显示器的领域。更准确地说，本专利技术涉及双稳态向列液晶显示器(bistable nematicliquid-crystal displays)。本专利技术特别应用于具有锚接断裂(anchoringbreaking)的双稳态向列液晶显示器，其两种稳定的结构(textures)相差大约180°的扭曲。
技术介绍
已经提出了几种双稳态向列液晶设备。其中之一，也是本专利技术最特别应用的，称为“BiNem”。双稳态向列液晶显示出具有锚接断裂的双稳态向列，其两种稳定的结构相差180°的扭曲，被称为“BiNem”显示器，文件和对其进行了描述。依照该处理，BiNem显示器由空间螺旋的(chiralized)向列液晶层构成，该液晶层位于两个由玻璃基板所形成的基底中间，所述玻璃基板中的一个称为“主”基板MP，另一个称为“从”基板SP。分别位于每个基底上的行电极和列电极EL接收电控制信号并且允许垂直于其表面的电场施加到向列液晶上。锚接层ALs和ALW沉积在电极上。在主基板上，液晶分子的锚接ALs较强并且轻微倾斜，而在从基板上，锚接ALw较弱并且是平坦的或非常轻微地倾斜的。可以获得两种双稳态结构。它们彼此相差±180°的扭曲并且在拓扑上不相容(topologically incompatible)。其中一种称为U结构，其是均匀的或轻微扭曲的结构，而另一种称为T结构，其是扭曲的结构。向列的自然螺距(spontaneous pitch)选定为近似地等于晶格(cell)厚度的四分之一，以使U和T状态的能量基本相同。当没有电场时，没有其他较低能量的状态存在U和T状态表现出真正的双稳态性。在高电场中，获得了称为H的几乎是垂直配向的(homeotropic)结构。从表面上的分子接近基板表面垂直于基板，并且该锚接是“断裂的”。当电场切断时，晶格向双稳态U和T中的这种或那种变换(参见图1)。当所使用的控制信号接近主基板感生出液晶的强烈流动时，在主基板和从基板之间的流体动力耦合(hydrodynamic coupling)感生出T结构。如果不是这样，则借助于弱锚接的可能倾斜，通过弹性耦合获得U结构。在以下的描述中，可以了解到BiNem屏幕元件“切换”的发生是通过在电场切断时，液晶分子经过垂直状态(锚接断裂)然后变化成两种双稳态U和T中的一种。在从基板SP和主基板MP之间的流体动力耦合依赖于液晶的粘性(viscosity)。当电场关闭时，锚接在主基板MP上的分子返回平衡状态引起接近所述基板的流动。粘性导致该流动在少于一毫秒之内扩散过晶格的整个厚度。如果该流动在接近从基板SP处非常强，则那里的分子向感生出T结构的方向倾斜；它们在两个基板上以相反的方向转动。接近从基板SP的分子返回平衡状态是该流动的第二动力——它增强并帮助像素均匀地变化为T结构。因此，由于流动以及由此产生的液晶位移(displacement)，电场中的H结构转变为T结构，其中所述液晶位移是沿着分子在主基板MP上的锚接是倾斜的方向(参见图2)。在电场中的H结构中，两个基板之间的弹性耦合给予接近从基板SP的分子非常轻微的倾斜，即使所施加的电场趋向于将它们取向为垂直于基板。这是因为主基板MP上倾斜的强锚接使相邻的分子保持倾斜。接近主基板MP的倾斜通过液晶的取向弹性传递至从基板SP；在所述基板上，锚接的强度以及后者的任何倾斜增大了分子的倾斜。在关闭电场时，当流体动力耦合不足以克服接近从基板SP的分子的残余倾斜时，接近两个基板的分子通过向相同方向旋转而返回平衡状态获得了U结构。这两个旋转是同时的——它们在相反的方向上感生出相抵消的流动。总的流动是零。因此，在从H结构向U结构转变的过程中，总的来说没有液晶位移。BiNem显示器通常是n×m像素形成的矩阵屏幕，制备在沉积于主基底和从基底上的垂直导电带(conducting bands)的交叉处。通过结合行信号和列信号，多路复用信号的应用使得选择矩阵的n×m像素的文件状态成为可能首先，在行选择时间期间施加到像素的电压形成了脉冲，所述脉冲首先打破锚接，接着在第二阶段中确定像素的最终结构。通常在第二阶段期间，根据需要，所施加的电压或者突然被取消，使得压降足够感生出扭曲的T结构，或者是稳定地可能按步骤下降，从而产生均匀的结构U。确定压降速率的像素电压漂移(excursion)通常是较小的。它由所谓的“列”多路复用信号所产生并且包含图像信息。用于打破锚接的像素电压漂移是较大的。它由所谓的“行”多路复用信号所产生并且与图像内容无关。之后，用于施加“行”信号的显示器电极称为行电极，而用于施加“列”电压的电极称为列电极。通过施加多路复用信号，就有可能通过接连扫描屏幕的每一行并且通过同时施加用于确定所选定行的每一个像素的状态的列信号来选择一行的所有像素的结构。在光学上，U和T这两种状态是非常不同的，并且可使黑白图像以超过100的对比度显示出来。依照现有技术制备的BiNem显示器的局限性在某些情况下，实验上在依照先于本专利技术的技术而制备的黑白BiNem双稳态显示器中观察到切换缺陷。对像素的高倍放大观察有时显示在接近像素边缘的地方出现寄生的结构。该边缘效应可大大降低像素的切换、图像的清晰度以及它们的对比度。此外，当多路复用显示器时，难以获得良好的图像均匀性。显示器表面上的门限电压差量(dispersion of threshold voltages)有时超过了多路复用信号所允许的调节范围。对所寻址像素的切换缺陷的实验研究本专利技术来自于以下实验，其基于对上述缺陷的第一观察的详尽研究。制备了一些类似于公开文件所提出的BiNem显示器，以便识别边缘效应的原因并寻找其中的解决方案。制备了两种类型的测试工具，一种具有4×4像素而另一种具有160×160像素。对依照现有技术制备的4行×4列BiNem显示器的描述用于研究边缘效应的第一个BiNem显示器由空间螺旋的向列液晶层构成，该液晶层位于两个由玻璃基板所形成的基底中间。行电极L1、L2、L3和L4以及列电极R1、R2、R3和R4分别位于每一个基底上，这些电极接收电控制信号并允许垂直于表面的电场施加到该向列液晶。锚接层沉积在电极上。主基板上液晶分子的锚接较强并且轻微倾斜，而从基板上的锚接较弱并且是平坦的。按照常规，这些锚接层被刷过(brushed)以便确定液晶分子的方向和锚接。该BiNem双稳态显示器具有四个列电极和四个行电极，分别位于主基底MP(强锚接)和从基底SP(弱锚接)上，并且总共定义16个像素。电极的宽度大约为2mm，它们的长度大约为10mm，并且两个电极间的隔离大约为0.05mm。该显示器放置在两个线性偏振器之间，采用背照明设备在传输(transmission)过程中观察该整个装配。偏振器的轴近似地交叉并且与锚接层的公共排列方向成大约45°角。在这种配置中，U(均匀和轻微扭曲的)结构的光传输较高——其是开状态(并且看起来是明亮的)。T(扭曲的)结构的光传输较低——其是关状态(并且看起来是暗的)。该BiNem显示器被命名为AB4。依照现有技术的BiNem显示器具有平行于行电极的刷方向(主基板MP的刷方向平行于从基板SP的刷方向，但是方向相反)。制备了如图3所示的具有“平行”刷的AB4 BiNem显示器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双稳态向列液晶矩阵显示器设备，其中到两种双稳态中的至少一种状态的转变是通过平行于所述设备表面的液晶位移来实现的，其特征在于，其包含用于寻址所述显示器的不同元件的系统，使得其不同时切换在材料流动方向上邻近的两个元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P马丁诺拉加德，J安热勒，S若利，JD拉菲特，F勒布朗，C博迪，
申请(专利权)人：内莫普蒂公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]