发明名称 具双稳态效应之改良式液晶显示装置
摘要 本发明系关于一显示装置其包含两平行透明面板(10,材料(20),其特征为该显示装置包含:装置其在每一面板(10,12)上界定一单稳固定状态,装置(40)其可依指令破坏此类固定状态中之至少一个固定状态以及装置其可在此种破坏之后感应一双稳体积效应。
申请公布号 TW442695 申请公布日期 2001.06.23
申请号 TW085113958 申请日期 1996.11.14
申请人 乃莫提克股份有限公司 发明人 巴尔贝.里卡尔杜;杜拉沃.艾文;迪朗.乔治;马蒂内–拉格迪.菲力普;诺比利.莫鲁让;波萨沙特.埃里克
分类号 G02F1/133 主分类号 G02F1/133
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种显示装置,包含两平行透明面板(10,12),而该等面板于其内表面上设有透明电极以及包含一液晶材料(20),其中该显示装置包含:装置其于每一面板(10,12)上界定一单稳固定状态;装置(40)其可依指令破坏此类固定状态中之至少一固定状态;以及装置其可在此种破坏之后感应一双稳体积效应。2.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态破坏装置(40)适于破坏两面板(10,12)上之固定状态。3.如申请专利范围第1项之显示装置,其中单稳固定状态为平面式(Planar)者。4.如申请专利范围第1项之显示装置,其中单稳固定状态为垂直式(homeotropic)者。5.如申请专利范围第1项之显示装置,其中至少一单稳固定状态系相对于面板(10,12)而倾斜者。6.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态之一为垂直式且另一固定状态为平面式。7.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态之一为平面式且另一固定状态为倾斜式。8.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态之一为垂直式且另一固定状态为倾斜式。9.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态破坏装置包含可施加一电场之装置。10.如申请专利范围第9项之显示装置,其中固定状态破坏装置包含装置其可施加一垂直于面板(10,12)之电场。11.如申请专利范围第10项之显示装置,其中固定状态为平面式且液晶具有一正向电介质各向异性性质。12.如申请专利范围第10项之显示装置,其中固定状态为垂直式且液晶具有一负向电介质各向异性性质。13.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态破坏装置适于将液晶至于一不稳定状况其中液晶表面分子与面板(10,12)之表面之互相作用之弹性能量为最大。14.如申请专利范围第1项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其可施加一侧向电场至显示装置。15.如申请专利范围第14项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含面对面板(12)之面板(10)之一上之交叉电极(50,52)而该面板之固定状态被破坏,以及装置其可施加一驱动电压至此类电极中之至少一电极处而此可交替式加以选择。16.如申请专利范围第14项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含至少一电极(60)其具有至少一端缘(62)而该端缘较其中心部分(64)更具导电性。17.如申请专利范围第14项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含沿显示装置之端缘之电极。18.如申请专利范围第1项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其可产生一流体动力效应。19.如申请专利范围第18项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其可于已破坏之固定状态面板与液晶之间产生一剪切。20.如申请专利范围第19项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其可,例如,藉着利用一压电系统或藉着利用音波来产生面板之至少一部分之机械位移。21.如申请专利范围第19项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其可确保对面板之一机械横向应力。22.如申请专利范围第19项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其包括一沿着界定一图元之电极(P)而置放的辅助电极(C)。23.如申请专利范围第22项之显示装置,其中固定状态在辅助电极(C)上为倾斜者且设有装置其可选择式于图元电极(P)上之电场截止时施加一驱动电场至辅助电极或与图元电极(P)上之电场同时施加一驱动电场至辅助电极。24.如申请专利范围第19项之显示装置,其中可感应双稳体积效应之装置包含装置其界定两面板(10,12)间之流体动力连接。25.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态破坏装置及双稳体积切换装置适于均匀地驱动一图元之整个表面。26.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态破坏装置及双稳体积切换装置中之至少一装置适于驱动一图元之可变部分。27.如申请专利范围第19项之显示装置,其中:面板(10,12)界定不同固定状态之临界値;两面板(10,12)间之装置之厚度系足够小以容许面板之内部表面间之流体动力连接;以及装置(40)其可于两面板之电极间交替式施加一高于可破坏两面板(10,12)上之固定状态的临界値之写入电场脉冲以便在中断此一电场之后,可界定一由两面板(10,12)间之流体动力连接所产生之扭转式第一稳态,以及一低于该可破坏一单一固定状态或具有一缓慢变化之下降端缘以便断开两面板上之倾斜的第二电场进而界定一均匀式第二稳态。28.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料(20)为一向列型(nematic)液晶。29.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料(20)为一胆甾醇型(cholesteric)液晶。30.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料(20)具有一正向电介质各向异性性质。31.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料之厚度(d)少于l/s,其中:l指示界定最高固定能量之外推长度;以及s指示表面分子之角度。32.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料之厚度(d)满足以下关系:d/l<(2/K)1/3其中:l指示界定最高固定能量之外推长度;指示黏度;K为弹性曲率常数;以及为密度。33.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料之厚度少于L/s,其中L指示界定方位固定能量之外推长度及s指示表面分子之角度。34.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料(20)之厚度(d)少于5m。35.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之简易固定状态之方向系非相互平行者。36.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之简易固定状态之方向系相互平行者。37.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之简易固定状态之方向系相互垂直者。38.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之简易固定状态之方向系非相互垂直者。39.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之简易固定状态之方向系转动约45或135者。40.如申请专利范围第27项之显示装置,其中形成一由行与列所组成之矩阵组态之萤幕以及特征为供应装置(40)适于藉着施加一略小于V=E1d之电压(最难破坏之表面之上电压临界値)至一行上以开启该行及适于施加一电压v<︱E1-E2︱d(即,一小于两表面之临界値间之电压差之电压)至诸列上。41.如申请专利范围第40项之显示装置,其中施加至诸列上之随时间而平均之电压系小于Freedericksz不稳定临界値。42.如申请专利范围第27项之显示装置,其中两面板(10,12)上之表面处理系适于界定固定状态临界値而该等临界値相差5至10%。43.如申请专利范围第27项之显示装置,其中固定状态临界値相关于施加电场之极性。44.如申请专利范围第27项之显示装置,其中液晶材料(20)系以离子加以掺杂而使其可能改善面板中之至少一面板上之分子的倾料临界値。45.如申请专利范围第44项之显示装置,其中离子系由包含四苯硼酸钠,氯化四丁铵及十六烷基三丁基溴化铵之组群中选出者。46.如申请专利范围第27项之显示装置,其中写入驱动电压之下降时间少于30s。47.如申请专利范围第27项之显示装置,其中擦拭驱动电压之下降时间大于30s。48.如申请专利范围第27项之显示装置,其中电子驱动装置(40)系适于施加一交流电压。49.如申请专利范围第5或7项之显示装置,其中包含装置其可施加写入电场脉冲而该等脉冲具有一大于用以破坏相对于倾斜固定状态主面板(10)之面板(12)上的固定状态之临界値的振幅。50.如申请专利范围第49项之显示装置,其中包含装置其可施加一擦拭电场其振幅逐渐递减以便藉着缺陷来克服用以破坏相对于倾斜固定状态面板(10)之面板(12)上的固定状态之临界値。51.如申请专利范围第49项之显示装置,其中包含装置其可施加一由两连续步骤组成之擦拭电场:一第一步骤显着地高于用以破坏相对于倾斜固定状态主面板(10)之面板(12)上之固定状态的临界値以及第二步骤仅略高于此固定状态破坏临界値以便在此第二步骤截止期间限制流体动力效应。52.如申请专利范围第1项之显示装置,其中固定状态在两面板(10,12)上为倾斜者。53.如申请专利范围第52项之显示装置,其中固定状态之倾斜角在一主面板(10)上为大以及对一从动面板(12)而言则较小。54.如申请专利范围第52项之显示装置,其中包含装置其可施加写入电场脉冲而该等脉冲具有一大于用以破坏两面板(10,12)上之固定状态之临界値的振幅。55.如申请专利范围第52项之显示装置,其中包含装置其可施加一擦拭电场而该电场具有一大于用以破坏倾斜固定状态从动面板(12)之临界値的振幅。56.如申请专利范围第49项之显示装置,其中两面板(10,12)上之固定状态于关闭状态时具有一预扭转而有利于流体动力效应。57.如申请专利范围第1项之显示装置,其中参数例如胞元之厚度、图元之尺寸,对掌性掺杂质及预扭转均适于界定一所希之自然擦拭时间。58.如申请专利范围第57项之显示装置,其中两面板(10,12)上之固定状态系扭转90。59.如申请专利范围第57项之显示装置,其中液晶包含一向列型/胆甾醇型混合物。60.如申请专利范围第1项之显示装置,其中对一亚稳运作而言,面板(10,12)具有两织构具有一远大于另一织构之无电场弹性能量。61.如申请专利范围第60项之显示装置,其中两织构相关于一面板(10)上之倾斜固定状态及另一面板(12)上之平面固定状态。62.如申请专利范围第60项之显示装置,其中两织构相关于每一面板上之倾斜固定状态。63.如申请专利范围第60项之显示装置,其中两织构相关于一略微倾斜之非扭转式织构及另一半圈扭转式织构。64.如申请专利范围第60项之显示装置,其中包含面板(10,12)间之球状间隔件而有利于缺陷之成核化。图式简单说明:第一图a与第一图b系图示平面式固定状态所获致之两向列型(nematic)(丝状)液晶织构;第二图系揭示在一施加之电场中具有正向电介质各向异性性质之液晶分子之强迫排列;第三图系揭示有关电极表面处之分子相关于面板之法线及施加之电场的角度之曲线;第四图系揭示有关破坏固定状态用之场临界値相对于施加之场脉冲期间之曲线;第五图a、第五图b、第五图c与第五图d系图示当施加之电场渐减时所依序获致之4组织构;第六图a、第六图b、第六图c与第六图d系图示当对比于,电场突然截止时所获致之织构;第七图系图示当电场关闭时接近一面板所获致之质量流;第八图系代表一相邻于面板之局部流动剪切以及在截止驱动电场时尽可能远离另一面板而朝外伸展;第九图系揭示两面板间之流动动力连接;第十图系揭示藉着流体动力连接所获致之弯折结构;第十一图系揭示在松弛第十图中之弯折结构后所获致之扭转结构;第十二图系揭示因流体动力连接之效应所致之第二面板上之分子倾斜;第十三图,第十四图与第十五图系图示分子之方位取向及因简易固定方向间之各种相对取向用之添体动力连接效应所获致之方位力矩;第十六图系图示当一单一固定状态被破坏时所获致之结构;第十七图系图示两具有简易取向方向之重叠面板相互旋转;第十八图系图示本发明之胞元;第十九图系代表本发明之矩阵组态之萤幕;第二十图、第二十一图与第二十二图系代表三种型式之电氧驱动信号;第二十三图与第二十四图系代表分别供纯5CB及掺杂式5CB用之切换电压相对于电场期间之曲线;第二十五图、第二十六图与第二十七图系图示向列型管理员之三种可能取向;第二十八图、第二十九图与第三十图系图示垂直固定状态用之三种可能织构;第三十一图与第三十二图系图示倾斜固定状态用之两种可能织构;第三十三图系图示由交叉型电极所施加之倾斜电场所造成之切换;第三十四图系图示另一不同型式之装置使其可能施加一倾斜切换电场,此乃基于电极之电阻且第三十五图代表此类充极之等效图;第三十六图系图示藉着辅助驱动电极所获致之流体动力效应所造成之切换;第三十七图系代表本发明之装置之4阶段,包含一倾斜固定主面板;第三十八图系图示表面分子角度为驱动电场之函数;第三十九图系图示相同角度为时间之函数;第四十图系代表一擦拭此装置用之驱动电场;第四十一图系代表相同装置之3阶段,以擦拭作为结束;第四十二图系代表擦拭用驱动电场之另一实例;第四十三图系代表相同装置之4阶段,藉着第四十二图中所揭示之驱动电场而导致擦拭;第四十四图系代表电压为时间之函数之图以及因此揭示写入/擦拭状态;第四十五图系代表本发明之装置之5阶段,包含一倾斜固定从动面板以及导致写入;第四十六图系代表表面分子角度变化为驱动电场之函数;第四十七图系代表表面分子之取向;第四十八图系代表相同倾斜固定从动面板装置之5步骤,导致擦拭;第四十九图系代表表面分子之角度为电场之函数;第五十图系代表擦拭时尚为胞元厚度之函数;第五十一图系揭示一含向列型/胆甾醇型(cholesteric)混合物之装置之光学行为;第五十二图A与第五十二图B系图示分别处于半扭转模式与非扭转斜面模式中之两不同弹性能量式双稳织构,而一面板上具有一倾斜固定状态以及另一面板上具平面固定状态;第五十三图A与第五十三图B系代表两面板上均为倾斜固状态之类似视图;第五十四图系代表装置之光学响应强度为驱动电压之函数;第五十五图系代表写入临界値为脉冲期间之函数;第五十六图系代表装置在时间上之行为,以及特别揭示一相当短促之擦拭时间;以及第五十七图,第五十八图,第五十九图与第六十图系图示本发明之装置用之4组驱动信号。
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