JP3293138B2 - 双安定効果を持った液晶表示デバイス - Google Patents
双安定効果を持った液晶表示デバイスInfo
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- G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
- G09G2300/0469—Details of the physics of pixel operation
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶表示デバイスの分野に関する。
より正確には、本発明は、双安定効果を持った液晶表
示デバイスの分野に関する。
示デバイスの分野に関する。
液晶表示デバイスについては、すでに膨大な文献があ
る。
る。
何等制限するものではないが、例えば次の文献が挙げ
られる： （１）Europhysics Letters 25（７）,p.527−531,“単
安定−双安定表面転移でのネマチック液晶束縛（アンカ
リング）の臨界的挙動"M.Nobili et al.; （２）J.Phys.II France 5（1995）,p.531−560,“ネマ
チック液晶の双安定束縛上の表面壁"M.Nobil et al.; （３）Liquid Crystals 1992,Vol.12,No.3,p.515−520,
“ネマチック液晶における表面束縛破壊の動力学"A.Gha
rbi et al.; （４）Liquid Crystals 1991,Vol.10,No.2,p.289−293,
“ネマチック液晶における流れ誘起型の双安定束縛スイ
ッチング"R.Barberi et al.（これは双安定性束縛デバ
イスについて説明している）； （５）Appl.Phys.Letters 55（24），“ネマチック液晶
の電気的に制御された表面双安定性"R.Barberi et al.
（これは双安定束縛デバイスを説明している）； （６）Appl.Phys.Letters 60（９），“ネマチック液晶
における撓電的に制御された表面双安定スイッチング"
R.Barberi et al.; （７）Appl.Phys.Letters 62（25），“表面双安定ネマ
チック表示の固有のマルチプレックス性能"R.Barberi e
t al.; （８）Appl.Phys.Letters 40（11），“熱エレーサを用
いたマルチプレックス性双安定ネマチック液晶表示"G.
D.Bayd et al.; （９）Appl.Phys.Letters 37（12），“双安定ネマチッ
ク液晶記憶表示のしきい値およびスイッチング特性"Jul
ian Cheng et al.; （10）Appl.Phys.Letters 36（７），“液晶配向双安定
性とネマチック記憶効果"G.D.Boyd et al.; （11）J.Appl.Phys.52（４），“双安定液晶配置におけ
る電界効果の境界−層モデル"J.Cheng et al.; （12）J.Appl.Phys.52（４），“双安定スイッチングに
おける転傾の伝搬"J.Cheng et al.; （13）J.Appl.Phys.52（２），“転傾の表面ピニングと
双安定ネマチック記憶表示の安定性"J.Cheng et al.; （14）Appl.Phys.Letters 40（12），“双安定境界層形
状に基づくネマチック液晶記憶表示"J.Cheng et al.; （15）Appl.Phys.Letters 43（４），“双安定境界層液
晶表示のDCスイッチングの発見"R.B.Meyer et al.; （16）J.Appl.Phys.56（２），“液晶双安定境界層表示
におけるDCスイッチングの物理的機構"R.N.Thurston et
al.; （17）J.Appl.Phys.53（６），“新規な双安定ねじれネ
マチック液晶境界層表示の光学的特性"R.N.Thurston et
al.; （18）J.Appl.Phys.52（４），“新規な双安定液晶ねじ
れセル"D.W.Berreman et al.; （19）Appl.Phys.Letters 37（１），“新規な双安定コ
レステリック液晶表示"D.W.Berreman et al.; （20）Asia Display 95“受動−マトリックスアドレッ
シングにより駆動される双安定ねじれネマチック（BT
N）LCD"T.Tanaka et al.; （21）J.Appl.Phys.59（９），“双安定270゜ねじれ表
示における高速スイッチング"H.A.Van Sprang。
られる： （１）Europhysics Letters 25（７）,p.527−531,“単
安定−双安定表面転移でのネマチック液晶束縛（アンカ
リング）の臨界的挙動"M.Nobili et al.; （２）J.Phys.II France 5（1995）,p.531−560,“ネマ
チック液晶の双安定束縛上の表面壁"M.Nobil et al.; （３）Liquid Crystals 1992,Vol.12,No.3,p.515−520,
“ネマチック液晶における表面束縛破壊の動力学"A.Gha
rbi et al.; （４）Liquid Crystals 1991,Vol.10,No.2,p.289−293,
“ネマチック液晶における流れ誘起型の双安定束縛スイ
ッチング"R.Barberi et al.（これは双安定性束縛デバ
イスについて説明している）； （５）Appl.Phys.Letters 55（24），“ネマチック液晶
の電気的に制御された表面双安定性"R.Barberi et al.
（これは双安定束縛デバイスを説明している）； （６）Appl.Phys.Letters 60（９），“ネマチック液晶
における撓電的に制御された表面双安定スイッチング"
R.Barberi et al.; （７）Appl.Phys.Letters 62（25），“表面双安定ネマ
チック表示の固有のマルチプレックス性能"R.Barberi e
t al.; （８）Appl.Phys.Letters 40（11），“熱エレーサを用
いたマルチプレックス性双安定ネマチック液晶表示"G.
D.Bayd et al.; （９）Appl.Phys.Letters 37（12），“双安定ネマチッ
ク液晶記憶表示のしきい値およびスイッチング特性"Jul
ian Cheng et al.; （10）Appl.Phys.Letters 36（７），“液晶配向双安定
性とネマチック記憶効果"G.D.Boyd et al.; （11）J.Appl.Phys.52（４），“双安定液晶配置におけ
る電界効果の境界−層モデル"J.Cheng et al.; （12）J.Appl.Phys.52（４），“双安定スイッチングに
おける転傾の伝搬"J.Cheng et al.; （13）J.Appl.Phys.52（２），“転傾の表面ピニングと
双安定ネマチック記憶表示の安定性"J.Cheng et al.; （14）Appl.Phys.Letters 40（12），“双安定境界層形
状に基づくネマチック液晶記憶表示"J.Cheng et al.; （15）Appl.Phys.Letters 43（４），“双安定境界層液
晶表示のDCスイッチングの発見"R.B.Meyer et al.; （16）J.Appl.Phys.56（２），“液晶双安定境界層表示
におけるDCスイッチングの物理的機構"R.N.Thurston et
al.; （17）J.Appl.Phys.53（６），“新規な双安定ねじれネ
マチック液晶境界層表示の光学的特性"R.N.Thurston et
al.; （18）J.Appl.Phys.52（４），“新規な双安定液晶ねじ
れセル"D.W.Berreman et al.; （19）Appl.Phys.Letters 37（１），“新規な双安定コ
レステリック液晶表示"D.W.Berreman et al.; （20）Asia Display 95“受動−マトリックスアドレッ
シングにより駆動される双安定ねじれネマチック（BT
N）LCD"T.Tanaka et al.; （21）J.Appl.Phys.59（９），“双安定270゜ねじれ表
示における高速スイッチング"H.A.Van Sprang。
上掲の文献は本質的に、双安定束縛の破壊、束縛エネ
ルギ、および欠陥の伝搬により誘起される状態変化につ
いての研究に関連する。
ルギ、および欠陥の伝搬により誘起される状態変化につ
いての研究に関連する。
本発明の目的は、新規な双安定効果を得ることを可能
とするために液晶表示デバイスを改良することである。
とするために液晶表示デバイスを改良することである。
この目的は、本発明に従って、内側表面に透明電極が
設けられた二つの平行な透明プレートから構成され、液
晶材料を含有する表示デバイスによって達成され、その
特徴とするところは、上記表示デバイスが： −各プレート上で単安定束縛（monostable anchoring）
を規定する手段； −これらの束縛の少なくとも一方を、命令により、破壊
できる手段；および −この破壊後に、電界の不存在下で双安定ボリューム効
果（bistable volume effect）を誘起させることができ
る手段 を備えていることである。
設けられた二つの平行な透明プレートから構成され、液
晶材料を含有する表示デバイスによって達成され、その
特徴とするところは、上記表示デバイスが： −各プレート上で単安定束縛（monostable anchoring）
を規定する手段； −これらの束縛の少なくとも一方を、命令により、破壊
できる手段；および −この破壊後に、電界の不存在下で双安定ボリューム効
果（bistable volume effect）を誘起させることができ
る手段 を備えていることである。
外部電界の不存在下で安定な状態を維持するこれら二
つのボリューム組織（volume textures）は、プレート
上の単安定束縛と適合するものでなければならない。
つのボリューム組織（volume textures）は、プレート
上の単安定束縛と適合するものでなければならない。
一つの具体的実施態様によれば； −前記二つの平行プレートが互いに異なった束縛しきい
値を規定し［これらの束縛は、例えばプラナー（平行配
向）またはホメオトロピック（垂直配向）でよい］； −二つのプレートの間のデバイスの厚さは、これらのプ
レートの内面間で流体力学的な結合（coupling）が可能
となるほど十分に小さく；そして −二つのプレートの電極間に、書き込み電界パルスと第
２の電界を交互に印加できる手段が設けられ、ここで該
書き込み電界パルスは、この電界を遮断した後に、二つ
のプレート間の流体力学的結合から生ずるねじれた第１
の安定状態を規定するため、二つのプレート上の束縛を
破壊できるしきい値より大きく、該第２の電界は、均質
な第２の安定状態を規定するように、単一の束縛を破壊
できるかまたは二つのプレート上のチルトを開放するた
めに徐々に変動する落下縁部（falling edge）を持つこ
とができる前記しきい値よりも小さい。
値を規定し［これらの束縛は、例えばプラナー（平行配
向）またはホメオトロピック（垂直配向）でよい］； −二つのプレートの間のデバイスの厚さは、これらのプ
レートの内面間で流体力学的な結合（coupling）が可能
となるほど十分に小さく；そして −二つのプレートの電極間に、書き込み電界パルスと第
２の電界を交互に印加できる手段が設けられ、ここで該
書き込み電界パルスは、この電界を遮断した後に、二つ
のプレート間の流体力学的結合から生ずるねじれた第１
の安定状態を規定するため、二つのプレート上の束縛を
破壊できるしきい値より大きく、該第２の電界は、均質
な第２の安定状態を規定するように、単一の束縛を破壊
できるかまたは二つのプレート上のチルトを開放するた
めに徐々に変動する落下縁部（falling edge）を持つこ
とができる前記しきい値よりも小さい。
本発明のその他の特徴、目的、および利益は以下の詳
細な説明を読むことにより、また非制限的な例として示
す添付の図面を参照することにより、明らかになろう。
図中、 図1aおよび1bは、プラナー（平行）束縛によって得ら
れた二つの液晶組織を模式的に示す。
細な説明を読むことにより、また非制限的な例として示
す添付の図面を参照することにより、明らかになろう。
図中、 図1aおよび1bは、プラナー（平行）束縛によって得ら
れた二つの液晶組織を模式的に示す。
図２は、印加電界中における正の誘電異方性を持った
液晶分子の強制配向を示す。
液晶分子の強制配向を示す。
図３は、プレートに垂直な方向に関する電極面での分
子の角度と印加電界とを関係づける曲線を示す。
子の角度と印加電界とを関係づける曲線を示す。
図４は、印加電界パルスの継続時間に対して束縛を破
壊するための電界しきい値を関係づける曲線を示す。
壊するための電界しきい値を関係づける曲線を示す。
図5a、5b、5cおよび5dは、印加電界が徐々に減少して
いく時に引き続いて得られる４つの組織を模式的に示
す。
いく時に引き続いて得られる４つの組織を模式的に示
す。
図6a、6b、6cおよび6dは、上記とは対照的に、電界が
突然に遮断されたときに得られる組織を示す。
突然に遮断されたときに得られる組織を示す。
図７は、電界を解除した時にプレート近くに得られる
物質流れ（mass current）を模式的に示す。
物質流れ（mass current）を模式的に示す。
図８は、駆動電界の遮断時に一方のプレート付近に見
られる、もう一方のプレートの方まで広がっている局部
的な流動ずり（flow shear）を模式的に示す。
られる、もう一方のプレートの方まで広がっている局部
的な流動ずり（flow shear）を模式的に示す。
図９は、二つのプレート間の流体力学的結合の効果を
示す。
示す。
図10は、流体力学的結合によって得られる曲がり構造
を示す。
を示す。
図11は、図10の曲がり構造の緩和後に得られるねじれ
構造を示す。
構造を示す。
図12は、流体力学的結合の効果に起因する、第２のプ
レート上の分子のチルト（傾き）を示す。
レート上の分子のチルト（傾き）を示す。
図13、図14および図15は、束縛容易方向の間の各種の
相対的配向について、流体力学的結合の効果によって得
られる分子の方位配向と方位モーメントを模式的に示
す。
相対的配向について、流体力学的結合の効果によって得
られる分子の方位配向と方位モーメントを模式的に示
す。
図16は、単一束縛が破壊されたときに得られる組織を
模式的に示す。
模式的に示す。
図17は、互いに回転させた配向容易方向を持つ二つの
重なり合わせたプレートを模式的に示す。
重なり合わせたプレートを模式的に示す。
図18は、本発明に係るセルを模式的に示す。
図19は、本発明に係るマトリックス形成スクリーンを
模式的に示す。
模式的に示す。
図20、図21および図22は、電気駆動信号の３つのタイ
プを模式的に示す。
プを模式的に示す。
図23および図24は、それぞれ純粋な5CBとドープした5
CBについて、電界の持続時間に対する切替え電圧の曲線
を示す。
CBについて、電界の持続時間に対する切替え電圧の曲線
を示す。
図25、図26および図27は、表面近傍におけるネマチッ
ク配向ベクトルの３つの可能な配向を模式的に示す。
ク配向ベクトルの３つの可能な配向を模式的に示す。
図28、図29および図30は、ホメオトロピック（垂直）
束縛の３つの可能な組織を模式的に示す。
束縛の３つの可能な組織を模式的に示す。
図31および図32は、斜め束縛の２つの可能な組織を模
式的に示す。
式的に示す。
図33は、交互配置（interdigitated）電極により印加
された斜め電界によるスイッチング挙動を模式的に示
す。
された斜め電界によるスイッチング挙動を模式的に示
す。
図34は、斜めスイッチング電界の印加を可能にする別
の形態の手段であって、電極の抵抗に基づく手段を模式
的に示し、図35はこれらの電極の等価図を示す。
の形態の手段であって、電極の抵抗に基づく手段を模式
的に示し、図35はこれらの電極の等価図を示す。
図36は、補助駆動電極により得られる流体力学的効果
によって引き起こされるスイッチングを模式的に示す。
によって引き起こされるスイッチングを模式的に示す。
図37は、斜め束縛型の主プレートを備えた、本発明に
よるデバイスの４つの段階を模式的に示す。
よるデバイスの４つの段階を模式的に示す。
図38は、スタティック駆動電界の関数として表面分子
の角度を模式的に示す。
の角度を模式的に示す。
図39は、二つの表面の間の結合がない時に駆動電界を
停止した後の、同じ角度を時間の関数として示す。
停止した後の、同じ角度を時間の関数として示す。
図40は、このデバイスを消去するための駆動電界の例
を示す。
を示す。
図41は、最終的に図40に示す駆動電界による消去に至
る、このデバイスの３つの段階を模式的に示す。
る、このデバイスの３つの段階を模式的に示す。
図42は、消去用の駆動電界の別の例を示す。
図43は、図42に示す駆動電界によって消去に至る同じ
デバイスの４つの段階を示す。
デバイスの４つの段階を示す。
図44は、時間τ２の関数としての電圧U2のグラフであ
り、その結果として、書き込み／消去の状態を示す。
り、その結果として、書き込み／消去の状態を示す。
図45は、斜め束縛型の従プレートを備えた本発明にか
かるデバイスの書き込みに至る５つの段階を示す。
かるデバイスの書き込みに至る５つの段階を示す。
図46は、スタティック駆動電界の関数として表面分子
の角度の変化を示す。
の角度の変化を示す。
図47は、表面分子の配向を示す。
図48は、斜め束縛型の従プレートを備えた同じデバイ
スの消去に至る５つの段階を示す。
スの消去に至る５つの段階を示す。
図49は、電界の関数として表面分子の角度を示す。
図50は、セルの厚さの関数として自発的消去時間を示
す。
す。
図51は、ネマッチック／コレステリック混合系を含む
デバイスの光学的挙動を示す。
デバイスの光学的挙動を示す。
図52Aおよび52Bは、一つのプレートが斜め束縛型、別
のプレートがプラナー束縛型である場合の、それぞれ半
回転ねじれモードおよびねじれのない広がりモードにお
ける、二つの異なった弾性−エネルギー双安定組織を模
式的に示す。
のプレートがプラナー束縛型である場合の、それぞれ半
回転ねじれモードおよびねじれのない広がりモードにお
ける、二つの異なった弾性−エネルギー双安定組織を模
式的に示す。
図53Aおよび53Bは、両方のプレートが斜め束縛型であ
る場合の同様の図を示す。
る場合の同様の図を示す。
図54は、従来のデバイス（曲線ａ）と本発明に係るデ
バイス（曲線ｂ）について、駆動電圧の関数としてデバ
イスの光学応答の強度を模式的に示す。
バイス（曲線ｂ）について、駆動電圧の関数としてデバ
イスの光学応答の強度を模式的に示す。
図55は、パルスの継続時間の関数として書き込みしき
い値を示す。
い値を示す。
図56は、デバイスの光学応答の経時変化を示し、特に
比較的短い自発的消去時間を示す。
比較的短い自発的消去時間を示す。
図57、図58、図59および図60は、本発明に係るデバイ
スについての４つの駆動信号を模式的に示す。
スについての４つの駆動信号を模式的に示す。
流体力学的結合を利用する本発明の好適態様について
最初説明するが、この態様は、以下に説明する研究と実
験に基づくものである。
最初説明するが、この態様は、以下に説明する研究と実
験に基づくものである。
ネマチック液晶は、表示セルの二つの透明な閉じ込め
プレート10、12の上に同じ束縛条件で各種の組織を形成
することができる。例えば、単安定“プラナー”束縛と
呼ばれる直ちに得られる束縛の場合は、図1aおよび図1b
に示す二つの組織が得られる。図1aに示す組織では、液
晶分子20は溶液（volume）内で、またプレート10、12の
表面でいずれも互いに平行である。一方、図1bに示す組
織では、液晶分子20は180゜ねじれ構造を示し、すなわ
ち、それらの分子は、プレート10、12にまだ平行である
が、一方のプレート10から他のプレート12に向かって徐
々に180゜だけ回転する。
プレート10、12の上に同じ束縛条件で各種の組織を形成
することができる。例えば、単安定“プラナー”束縛と
呼ばれる直ちに得られる束縛の場合は、図1aおよび図1b
に示す二つの組織が得られる。図1aに示す組織では、液
晶分子20は溶液（volume）内で、またプレート10、12の
表面でいずれも互いに平行である。一方、図1bに示す組
織では、液晶分子20は180゜ねじれ構造を示し、すなわ
ち、それらの分子は、プレート10、12にまだ平行である
が、一方のプレート10から他のプレート12に向かって徐
々に180゜だけ回転する。
図1aおよび図1bのそのような二つの組織は、異なった
光学的特性を備えており、理論的には、それを用い、プ
レート10、12上の表面束縛条件を維持することによっ
て、偏光を伝送するとき、白および黒の二つの状態を規
定できる。一つの組織から別の組織へと連続的な変形が
起こるということではない［これらは“topologically
（位相的に）”異なっている］。つまり、そのようなこ
とが可能となるのは、熱攪拌に相当する高エネルギーバ
リアを表す欠陥を作り出すことによってだけである。も
し、二つ組織ａおよびｂのエネルギーが非常に異なって
いるならば、欠陥がない場合、そのような状態は常に安
定であると考えることができる。もし、表面に固着させ
ることによって、そのような欠陥が不動であるならば、
同様なことが起こる。二つのねじれ組織の双安定性を実
現する最も簡単な方法は、当業者にはよく知られてい
る。つまり、それらの二つ組織の中間にある自発的なね
じれに関してネマチック液晶をコレステリック相化する
ことから成る。
光学的特性を備えており、理論的には、それを用い、プ
レート10、12上の表面束縛条件を維持することによっ
て、偏光を伝送するとき、白および黒の二つの状態を規
定できる。一つの組織から別の組織へと連続的な変形が
起こるということではない［これらは“topologically
（位相的に）”異なっている］。つまり、そのようなこ
とが可能となるのは、熱攪拌に相当する高エネルギーバ
リアを表す欠陥を作り出すことによってだけである。も
し、二つ組織ａおよびｂのエネルギーが非常に異なって
いるならば、欠陥がない場合、そのような状態は常に安
定であると考えることができる。もし、表面に固着させ
ることによって、そのような欠陥が不動であるならば、
同様なことが起こる。二つのねじれ組織の双安定性を実
現する最も簡単な方法は、当業者にはよく知られてい
る。つまり、それらの二つ組織の中間にある自発的なね
じれに関してネマチック液晶をコレステリック相化する
ことから成る。
規定された単安定束縛に相当する組織の多重性（mult
iplicity）は、ネマチックまたはコレステリック液晶の
一般的な特性である。当業者には、同様なエネルギーを
もっているが、異なった光学的特性を備えた二つの組織
をこれらの組織から選ぶ方法は公知である。
iplicity）は、ネマチックまたはコレステリック液晶の
一般的な特性である。当業者には、同様なエネルギーを
もっているが、異なった光学的特性を備えた二つの組織
をこれらの組織から選ぶ方法は公知である。
本発明は、安定な画素（ピクセル）を形成でき、した
がって双安定液晶表示を可能とすべく、これらの二つの
組織の間に転移を行わせることを目的としている。
がって双安定液晶表示を可能とすべく、これらの二つの
組織の間に転移を行わせることを目的としている。
ここに、プラナー束縛について説明を続けると、前述
の文献［１］に示したように、プレートおよび正誘電異
方性のネマチック液晶、つまり、εａ＝ε//＝ε⊥＞
０、に対して直角方向の電界Ｅ、これは電界に沿った配
向を強制する、を用いることによって表面束縛を“破
壊”することができることは公知である。図２参照。束
縛を破壊する臨界的場は下記条件によって規定される。
の文献［１］に示したように、プレートおよび正誘電異
方性のネマチック液晶、つまり、εａ＝ε//＝ε⊥＞
０、に対して直角方向の電界Ｅ、これは電界に沿った配
向を強制する、を用いることによって表面束縛を“破
壊”することができることは公知である。図２参照。束
縛を破壊する臨界的場は下記条件によって規定される。
ζＫ＝ｌ ここに、ζＫは、K/ζK 2＝（εa/4π）E2で与えら
れ、Ｋは弾性曲率定数（〜10-6cgs）であり、ｌは頂点
（zenithal）束縛エネルギーを規定する外挿長さであ
る。このエネルギーは次のように表される。
れ、Ｋは弾性曲率定数（〜10-6cgs）であり、ｌは頂点
（zenithal）束縛エネルギーを規定する外挿長さであ
る。このエネルギーは次のように表される。
Ws＝（1/2）（K/l）cos2θＳ ここに、θＳは表面分子の角度である。
“強い”束縛の場合（ｌ〜1000Å）、ES〜5V/μｍで
あり、“弱い”束縛の場合（ｌ〜１μｍ）、ES〜0.5V/
μｍである。Ｅが増大してESに近づくと、表面角度θＳ
は90゜から０にまで急速に変わる。ESより上では、角度
θｓは０となり、表面は“破壊（broken）”されたと言
う。Ｅに対するθｓの曲線は、図３に示す。電界Ｅが長
さτのパスルの形で印加されると、長さτが短くなるに
つれ、しきい値が増大するが［前述の文献（３）参
照］、表面の動的変化が急速であるため、中位のままの
電圧でもっても表面束縛を破壊することが可能となる。
例えば、室温における5CB液晶（εａ〜10）の場合、時
間τ〜10μｓのとき、約3Vである。パルスの持続時間τ
に対するしきい値Esの曲線は図４に示す。
あり、“弱い”束縛の場合（ｌ〜１μｍ）、ES〜0.5V/
μｍである。Ｅが増大してESに近づくと、表面角度θＳ
は90゜から０にまで急速に変わる。ESより上では、角度
θｓは０となり、表面は“破壊（broken）”されたと言
う。Ｅに対するθｓの曲線は、図３に示す。電界Ｅが長
さτのパスルの形で印加されると、長さτが短くなるに
つれ、しきい値が増大するが［前述の文献（３）参
照］、表面の動的変化が急速であるため、中位のままの
電圧でもっても表面束縛を破壊することが可能となる。
例えば、室温における5CB液晶（εａ〜10）の場合、時
間τ〜10μｓのとき、約3Vである。パルスの持続時間τ
に対するしきい値Esの曲線は図４に示す。
両表面束縛が破壊されると、セルの組織は均一となっ
て（図２に示すように）、端を直立させた（end−on）
分子20ではねじれを保持できないから、最初の状態の記
憶はない。
て（図２に示すように）、端を直立させた（end−on）
分子20ではねじれを保持できないから、最初の状態の記
憶はない。
本発明の説明において用いる、組織を開始させるため
の効果は、動的効果であって、これは次のような研究成
果と検討結果に基づくものである。
の効果は、動的効果であって、これは次のような研究成
果と検討結果に基づくものである。
まず、前述のように、プレート10、20の二つの束縛が
破壊されたとする。つまり、電界がゆっくり低減するな
らば、いずれの場合にも、ゆっくりと変化する組織を規
定するために、系はその最も低いエネルギー状態を選ぶ
ことになる。
破壊されたとする。つまり、電界がゆっくり低減するな
らば、いずれの場合にも、ゆっくりと変化する組織を規
定するために、系はその最も低いエネルギー状態を選ぶ
ことになる。
図２に示す電界におかれるホメオトロピック配向から
開始するとして、これらの組織は常に、ゼロ電界におい
ては、図5dに示す非ねじれ状態に向かって進み、プラナ
ー配向となって、図5bと図5cとの間の中間状態を経由
し、そのとき、プレート10、12の二つの表面上の分子は
同じ方向に回転するとともに、平行状態を維持する。こ
れは、系の曲率および曲率エネルギーを最小とするプレ
ート10、12の間の弾性相互作用から生じる。
開始するとして、これらの組織は常に、ゼロ電界におい
ては、図5dに示す非ねじれ状態に向かって進み、プラナ
ー配向となって、図5bと図5cとの間の中間状態を経由
し、そのとき、プレート10、12の二つの表面上の分子は
同じ方向に回転するとともに、平行状態を維持する。こ
れは、系の曲率および曲率エネルギーを最小とするプレ
ート10、12の間の弾性相互作用から生じる。
一方、電界を突然遮断すると、得られる効果は、図６
に示すように、非常に異なったものである。
に示すように、非常に異なったものである。
動的効果は二つの特徴的時間によって制御される。つ
まり、体積特性時間τＶおよび表面特性時間τＳであ
る。
まり、体積特性時間τＶおよび表面特性時間τＳであ
る。
τＶは試片の厚さｄについての曲率弾性によって次の
ように一般的に与えられる。
ように一般的に与えられる。
l/τＶ＝K/d2η、ここでηは粘度（η＝0.1または１
ポアズ）である。
ポアズ）である。
τＳは同じ式で与えられるが、ｄは表面外挿長さｌに
よって置き換えられる。る。つまり、l/τＳ＝K/l2ηと
なる。
よって置き換えられる。る。つまり、l/τＳ＝K/l2ηと
なる。
１≪ｄの場合、τＳはτＶよりはるかに小さくなり、
例えば、ｄ＝１μｍであって、ｌ〜1000Åの場合、τＶ
＝1ms、τＳ＝10μｓである。
例えば、ｄ＝１μｍであって、ｌ〜1000Åの場合、τＶ
＝1ms、τＳ＝10μｓである。
電界Ｅが解除されると、二つの表面上の分子は、それ
らの時間τＳの期間中急速に回転し、一方、ボリューム
分子（volume molecules）は実質上動かない。この時間
スケールでは、プレート10、12の間の弾性結合は無視で
きるが、水力学的結合は見られる。分子の回転に伴って
質量流れ（mass current）が生じる。前述の文献（22）
参照。この流れは、厚さ〜１にわたって、各プレートに
近接して存在する。その速度ＶはほぼＶ＝l/τＳであ
る。そのような流れは図７に模式的に示す。
らの時間τＳの期間中急速に回転し、一方、ボリューム
分子（volume molecules）は実質上動かない。この時間
スケールでは、プレート10、12の間の弾性結合は無視で
きるが、水力学的結合は見られる。分子の回転に伴って
質量流れ（mass current）が生じる。前述の文献（22）
参照。この流れは、厚さ〜１にわたって、各プレートに
近接して存在する。その速度ＶはほぼＶ＝l/τＳであ
る。そのような流れは図７に模式的に示す。
ここで、プレート12がプレート10のしきい値Es10より
大きなしきい値Es12をもっているとする。この場合、プ
レート12に近接している分子20はプレート10に近接して
いる分子に先立ってプラナー状態に戻る傾向がある。さ
らに、プレート12に近接した表面分子が、θｓ＝０の配
向から安定なθｓ＝90゜の配向（プラナー配向と称され
る）にまで戻ることによって、図８に模式的に示すよう
に、長さｌに対して局所的流動ずり力Ｖを発生させる。
大きなしきい値Es12をもっているとする。この場合、プ
レート12に近接している分子20はプレート10に近接して
いる分子に先立ってプラナー状態に戻る傾向がある。さ
らに、プレート12に近接した表面分子が、θｓ＝０の配
向から安定なθｓ＝90゜の配向（プラナー配向と称され
る）にまで戻ることによって、図８に模式的に示すよう
に、長さｌに対して局所的流動ずり力Ｖを発生させる。
このずり力は、下記のように渦の緩和（水力学でのNa
vier−Stockes式）によって古典的に与えられる時間内
にセルの厚さｄにわたって拡散する。
vier−Stockes式）によって古典的に与えられる時間内
にセルの厚さｄにわたって拡散する。
l/τＤ＝η/d2ρ、ただし、ρは密度（ρ〜１）。
もし、τＤ＜τＳであれば、プレート12上での傾き
（tilting）に関する情報は、それが傾いている間にプ
レート10に到達し、したがって、これらのプレート10、
12は水力学的に結合する。この水力学的効果は、過渡的
なものであって、傾き時間τＳの間だけ持続されるにす
ぎない。
（tilting）に関する情報は、それが傾いている間にプ
レート10に到達し、したがって、これらのプレート10、
12は水力学的に結合する。この水力学的効果は、過渡的
なものであって、傾き時間τＳの間だけ持続されるにす
ぎない。
拡散時間τＤに対する速度プロファイルは、プレート
12からプレート10に向かって延びている。速度の大きさ
は、スライス１の運動がスライスｄに向かって分配され
ていることから、Ｖ〜Vl/dとなる。速度勾配v/dがプレ
ート10上に表れ、これが、プレート10上の分子に力を作
用させてｖの方向に傾きを引き起こす。
12からプレート10に向かって延びている。速度の大きさ
は、スライス１の運動がスライスｄに向かって分配され
ていることから、Ｖ〜Vl/dとなる。速度勾配v/dがプレ
ート10上に表れ、これが、プレート10上の分子に力を作
用させてｖの方向に傾きを引き起こす。
二つのプレート10、12の表面傾きの間の水力学的結合
はかなり強くすることができる。これについては後述す
る。この場合、好適傾きの様子は図９に示されており、
図中、二つの表面上の分子は反対方向に回転し、摩擦を
最小にすべく、セル内において全体として水力学的流れ
ｖは均一となる。したがって、二つのプレート10、12に
おける配向の間で180゜の回転が常に見られることにな
る。この回転は、図10に示すように、曲げであってもよ
く、その場合、一般に不安定であって、より低い弾性エ
ネルギーの180゜ねじれ状態、そして、したがって、、
図11に示すねじれ組織に変換される。
はかなり強くすることができる。これについては後述す
る。この場合、好適傾きの様子は図９に示されており、
図中、二つの表面上の分子は反対方向に回転し、摩擦を
最小にすべく、セル内において全体として水力学的流れ
ｖは均一となる。したがって、二つのプレート10、12に
おける配向の間で180゜の回転が常に見られることにな
る。この回転は、図10に示すように、曲げであってもよ
く、その場合、一般に不安定であって、より低い弾性エ
ネルギーの180゜ねじれ状態、そして、したがって、、
図11に示すねじれ組織に変換される。
水力学的結合が弱い場合、図１に示す組織ａ、ｂの一
方または他方を得る可能性はあるが、弾性相互作用によ
って、均一な組織が一般に得られる。
方または他方を得る可能性はあるが、弾性相互作用によ
って、均一な組織が一般に得られる。
結合力の効果について以下に説明する。
ここで、プレート12がプレート10よりも高いしきい値
Esを有するとする。もし束縛を破壊するために電界Esを
印加した後に、電界Ｅが突然ゼロにまで低減してしまう
と、プレート12上の分子はτＳの間に急速に回転し、ず
り力v/dをプレート10上に生じさせる。ただし、τＤ＜
τＳである。
Esを有するとする。もし束縛を破壊するために電界Esを
印加した後に、電界Ｅが突然ゼロにまで低減してしまう
と、プレート12上の分子はτＳの間に急速に回転し、ず
り力v/dをプレート10上に生じさせる。ただし、τＤ＜
τＳである。
（例えば、弾性結合、ヒステリシス等）の多くの理由
によって、プレート10上の分子は、プレート12上を（ω
ａ方向に）回転する分子に対して平行を維持しながら、
θｓ＝０の方向からθｓ＝90゜のプラナー安定位置にま
で降下しようとすることがある。この動きが続くなら、
最終的には均一な組織となる。溶液内において、速度勾
配によるずり力v/dは、分子にモーメント密度ηv/dを与
える。これらの体積モーメント合計が、表面モーメン
ト、（ηv/d）ｄ〜ηｖ＝ηVl/dとなり、図12に示すよ
うに、ωＨ方向に表面分子を回転させる。
によって、プレート10上の分子は、プレート12上を（ω
ａ方向に）回転する分子に対して平行を維持しながら、
θｓ＝０の方向からθｓ＝90゜のプラナー安定位置にま
で降下しようとすることがある。この動きが続くなら、
最終的には均一な組織となる。溶液内において、速度勾
配によるずり力v/dは、分子にモーメント密度ηv/dを与
える。これらの体積モーメント合計が、表面モーメン
ト、（ηv/d）ｄ〜ηｖ＝ηVl/dとなり、図12に示すよ
うに、ωＨ方向に表面分子を回転させる。
図11に示すようなねじれ構造を造る傾きを得るため
に、したがって、このようにして得た表面モーメント
は、（図12に示す）ωａ方向に回転する束縛モーメント
よりも大きくなければならない。
に、したがって、このようにして得た表面モーメント
は、（図12に示す）ωａ方向に回転する束縛モーメント
よりも大きくなければならない。
このときの条件は： （K/l）θＳ＜ηVl/dである。ここで、Ｖをl/τＳで置
き換えると、1/τＳ＝K/l2ηであるから、θＳ＜l/dと
なる。θＳは時間τＤにおける角度の変化の大きさ、従
って、τD/τＳ＝（Ｋρ／η２）（d2/l2）の大きさと
なる。このとき条件は:d/l＜（η2/Kρ）1/3となり、η
〜0.1ポアズであり、このため、ｄ＜20lとなる。もし、
ｌがほぼ1000Å（ｌ〜1000Å）であれば、ｄは２μｍよ
り小でなければならない。しかし、ｄ＝２μｍは試験片
の代表的な厚さであるから、この条件は達成することが
時には困難である。弱い束縛を用い、長い応答時間とす
ることが必要となる。
き換えると、1/τＳ＝K/l2ηであるから、θＳ＜l/dと
なる。θＳは時間τＤにおける角度の変化の大きさ、従
って、τD/τＳ＝（Ｋρ／η２）（d2/l2）の大きさと
なる。このとき条件は:d/l＜（η2/Kρ）1/3となり、η
〜0.1ポアズであり、このため、ｄ＜20lとなる。もし、
ｌがほぼ1000Å（ｌ〜1000Å）であれば、ｄは２μｍよ
り小でなければならない。しかし、ｄ＝２μｍは試験片
の代表的な厚さであるから、この条件は達成することが
時には困難である。弱い束縛を用い、長い応答時間とす
ることが必要となる。
本発明の説明において、セルの厚さｄは、好ましくは
５μｍ未満とすべきことが分かる。
５μｍ未満とすべきことが分かる。
本発明の説明において、束縛を水力学的に結合する方
法として、したがって、より効果的であって強力な束縛
を実現するように動作する方法が提案される。
法として、したがって、より効果的であって強力な束縛
を実現するように動作する方法が提案される。
従来は、θＳ頂点の束縛、これは一般には強いもので
あるが、これだけが考慮されてきた。しかしながら、規
定された方向における“プラナー”配向を採用するプレ
ートには好適な方位角（azimuthal）方向もある。この
方向に対する分子の方位角度をφとすると、表面エネル
ギーは： Ws＝1/2(K/l)cos2θＳ＋1/2(K/L)sin2θS sin2φ ここに、Ｌは方位角束縛エネルギーK/Lを規定する外挿
長さである。
あるが、これだけが考慮されてきた。しかしながら、規
定された方向における“プラナー”配向を採用するプレ
ートには好適な方位角（azimuthal）方向もある。この
方向に対する分子の方位角度をφとすると、表面エネル
ギーは： Ws＝1/2(K/l)cos2θＳ＋1/2(K/L)sin2θS sin2φ ここに、Ｌは方位角束縛エネルギーK/Lを規定する外挿
長さである。
一般に、方位角の項は、頂点の項よりも桁の小さい振
幅を持っている（前述の文献［１］参照）:Lはｌよりも
桁が大きい。下側のプレート10を上方から見ると、図13
に示すように、時間τＤが経過すると、表面分子が角度
θＳだけ傾いたと仮定してもよい。
幅を持っている（前述の文献［１］参照）:Lはｌよりも
桁が大きい。下側のプレート10を上方から見ると、図13
に示すように、時間τＤが経過すると、表面分子が角度
θＳだけ傾いたと仮定してもよい。
プレート10上のプラナー方向がＰであるとすると、分
子はその上でP1およびP2の二つの可能な状態をとること
ができる。半回転するがP1状態にはならないP2の状態に
分子を強制的に降下させるためには、図13に示すよう
に、P1、P2の中間における垂線であるyy'の他の側にお
ける分子の端部ｍを移動させるだけで十分である。この
ためには、P1、P2に沿ってｍを移動させてθＳを変更す
る代わりに、図13に示すように、円Ｃに沿って一定のθ
Ｓでｍを回転させることがより効果的である。これを行
うには、P1 P2に対する角度αだけ、上側プレート10の
容易束縛方向を回転するだけで十分である。速度ｖはα
方向にあり、最終配向ｆを形成する。過渡的速度勾配に
よって与えられたモーメントが、このとき、方位角の束
縛エネルギーの単一反応によってバランスされるから、
上記モーメントの条件は、小さなθＳの場合、次のよう
に書くことができる： K/lθS 2＜K/dθＳ 満足されるべき条件は、ここに、θＳ＜L/dである。
子はその上でP1およびP2の二つの可能な状態をとること
ができる。半回転するがP1状態にはならないP2の状態に
分子を強制的に降下させるためには、図13に示すよう
に、P1、P2の中間における垂線であるyy'の他の側にお
ける分子の端部ｍを移動させるだけで十分である。この
ためには、P1、P2に沿ってｍを移動させてθＳを変更す
る代わりに、図13に示すように、円Ｃに沿って一定のθ
Ｓでｍを回転させることがより効果的である。これを行
うには、P1 P2に対する角度αだけ、上側プレート10の
容易束縛方向を回転するだけで十分である。速度ｖはα
方向にあり、最終配向ｆを形成する。過渡的速度勾配に
よって与えられたモーメントが、このとき、方位角の束
縛エネルギーの単一反応によってバランスされるから、
上記モーメントの条件は、小さなθＳの場合、次のよう
に書くことができる： K/lθS 2＜K/dθＳ 満足されるべき条件は、ここに、θＳ＜L/dである。
Ｌは１よりも桁が大きいことから、結合条件はより容
易に満足される。かくして、最終的には、ｄφ＝ｄ
θ（L/l）1/3＞ｄθとなる。
易に満足される。かくして、最終的には、ｄφ＝ｄ
θ（L/l）1/3＞ｄθとなる。
二つのプレートには最適回転角度αが存在する。も
し、αが非常に小さい場合、P2に非常に近い傾き（180
゜−α〜180゜）が起こるが、最初の方位角回転モーメ
ントを与えることは困難となる：つまり、図14に示すよ
うに、系としてはθＳを変更することが好ましいが、有
効性は少ない。一方、αが90゜に近い場合、図15に示す
ように、最も大きな、可能な方位角モーメントが得られ
るが、得られる回転はわずか90゜であり、傾きを与える
には効果がない。これは、このような回転は、P1とP2と
の間の等しいエネルギーのライン上に系を単に置くだけ
であるからである。もし、蒸着SiOまたは同一方向にラ
ビングした重合体の場合のように、束縛が、平面内に規
定された極性をもっているならば、最適の値が存在する
が、それらは、約45゜あるいは約135゜である。
し、αが非常に小さい場合、P2に非常に近い傾き（180
゜−α〜180゜）が起こるが、最初の方位角回転モーメ
ントを与えることは困難となる：つまり、図14に示すよ
うに、系としてはθＳを変更することが好ましいが、有
効性は少ない。一方、αが90゜に近い場合、図15に示す
ように、最も大きな、可能な方位角モーメントが得られ
るが、得られる回転はわずか90゜であり、傾きを与える
には効果がない。これは、このような回転は、P1とP2と
の間の等しいエネルギーのライン上に系を単に置くだけ
であるからである。もし、蒸着SiOまたは同一方向にラ
ビングした重合体の場合のように、束縛が、平面内に規
定された極性をもっているならば、最適の値が存在する
が、それらは、約45゜あるいは約135゜である。
“1/2回転”ねじれを消去するためには、図1aに模式
的に示してあるように、もし速やかに行われるならば、
単一面の束縛だけを“破壊”することで十分であるが、
あるいは異なったしきい値を有しているとして、二つの
表面の傾きを時間をかけて切り離す（decouple）べく印
加電界をゆっくりと低減することで十分である。いずれ
の場合も、表面処理は二つのプレート10、12に異なった
束縛しきい値を与えるように選ばれる。
的に示してあるように、もし速やかに行われるならば、
単一面の束縛だけを“破壊”することで十分であるが、
あるいは異なったしきい値を有しているとして、二つの
表面の傾きを時間をかけて切り離す（decouple）べく印
加電界をゆっくりと低減することで十分である。いずれ
の場合も、表面処理は二つのプレート10、12に異なった
束縛しきい値を与えるように選ばれる。
このような1/2回転によるねじれを行う原理は次のよ
うな現象に基づくものである。図16に示すように、二つ
の表面のうちの一つだけが破壊される場合、あるいは二
つの束縛が時間間隔＞τＳで順次開放される場合、もは
や水力学的結合効果はない。弾性結合が支配的であっ
て、一方の表面の垂直方向の配向はねじれを維持するこ
とはできず、ねじれは消失する。したがって、1/2回転
によるねじれは消去される。
うな現象に基づくものである。図16に示すように、二つ
の表面のうちの一つだけが破壊される場合、あるいは二
つの束縛が時間間隔＞τＳで順次開放される場合、もは
や水力学的結合効果はない。弾性結合が支配的であっ
て、一方の表面の垂直方向の配向はねじれを維持するこ
とはできず、ねじれは消失する。したがって、1/2回転
によるねじれは消去される。
このような観察結果に基づいて、本発明者らは、それ
ぞれ異なったプラナー束縛A1およびA2（あるいはプラナ
ー成分をもった束縛）を与えるべく処理された二つのプ
レート10、12を利用して表示デバイスを作ること（実際
には画素を形成すること）を提案する。εａ＞０である
ネマチック相に結合されたこれらの束縛は、それぞれE1
およびE2という破壊しきい値をもっている。それらは、
図17に模式的に示すように、α＝45゜の位置にそれぞれ
置かれるか、あるいは０゜、90゜、180゜または270゜で
はなく、回転による水力学的結合を最適化する角度αの
位置に置かれる。
ぞれ異なったプラナー束縛A1およびA2（あるいはプラナ
ー成分をもった束縛）を与えるべく処理された二つのプ
レート10、12を利用して表示デバイスを作ること（実際
には画素を形成すること）を提案する。εａ＞０である
ネマチック相に結合されたこれらの束縛は、それぞれE1
およびE2という破壊しきい値をもっている。それらは、
図17に模式的に示すように、α＝45゜の位置にそれぞれ
置かれるか、あるいは０゜、90゜、180゜または270゜で
はなく、回転による水力学的結合を最適化する角度αの
位置に置かれる。
この角度αもまた、角度αだけねじれている最初の組
織と、角度180゜−αだけねじれている、いわゆる“1/2
回転”の最終の組織とをはっきりと対照的に示すように
選ばれる。書き込みのためには、これら二つのしきい値
以上の電界Ｅを、Ｅ＞E1およびＥ＞E2となるように印加
する。電界を突然に遮断しても、開始状態がα、あるい
は180゜−αであっても関係なく、水力学的結合の効果
によって、180゜−αの状態はまだ獲得されている。消
去するためには、E1とE2との間のパルスＥを印加して、
突然にパスルを遮断するか、あるいは二つのしきい値E1
およびE2よりも上のレベルであるが、その振幅がゆっく
りと低減するパスルを二つのプレート10、12上の傾きを
切り離すべく、印加する。上記α状態は、最初の状態が
αであっても、180゜−αであっても、常に得られる。
織と、角度180゜−αだけねじれている、いわゆる“1/2
回転”の最終の組織とをはっきりと対照的に示すように
選ばれる。書き込みのためには、これら二つのしきい値
以上の電界Ｅを、Ｅ＞E1およびＥ＞E2となるように印加
する。電界を突然に遮断しても、開始状態がα、あるい
は180゜−αであっても関係なく、水力学的結合の効果
によって、180゜−αの状態はまだ獲得されている。消
去するためには、E1とE2との間のパルスＥを印加して、
突然にパスルを遮断するか、あるいは二つのしきい値E1
およびE2よりも上のレベルであるが、その振幅がゆっく
りと低減するパスルを二つのプレート10、12上の傾きを
切り離すべく、印加する。上記α状態は、最初の状態が
αであっても、180゜−αであっても、常に得られる。
そのような駆動パルスを印加するように設計された供
給手段は、図18に符号40によって模式的に表す。
給手段は、図18に符号40によって模式的に表す。
そのような画素の二つの状態の間の光学的コントラス
トは、試片の厚さによって、また使用するポーラライザ
30とアナライザ32の配向（図18参照）によっても変わ
る。
トは、試片の厚さによって、また使用するポーラライザ
30とアナライザ32の配向（図18参照）によっても変わ
る。
この最適化の問題は、専門家には知られている。文献
23参照。実用上からは、各液晶およびセル毎に、二つの
状態のうちの一つに対してほとんど透明な画素を与え、
他の状態ではほとんど黒の画素を与えるポーラライザ3
0、32の配置がある。
23参照。実用上からは、各液晶およびセル毎に、二つの
状態のうちの一つに対してほとんど透明な画素を与え、
他の状態ではほとんど黒の画素を与えるポーラライザ3
0、32の配置がある。
上に説明したスィッチング系は、しきい値とほとんど
制限のない記憶を持っている。従って、原理的には、準
安定であって、限りなく多重化できる（multiplexabl
e）。マルチプレクサとしては、図19に模式的に示すよ
うに、横行（rows）と縦列（column）とから成るマトリ
ックス状のスクリーンにおいて、破壊することが最も困
難な表面の電圧の上しきい値であるＶ＝E1dよりはわず
かに小さい電圧を印加することで一つの横行きを開く
（open）ことで十分である。縦列には±ｖの電圧が印加
される。得られる電圧は、Ｖ−（±ｖ）＝Ｖ−ｖまたは
Ｖ＋ｖとなる。Ｖ−ｖは高いほうのしきい値より小さ
い。もし、|v|＜（E1−E2）ｄが選ばれるなら、Ｖ−ｖ
は小さいほうのしきい値よりも大きく、従って“消去”
することになる。Ｖ＋ｖは大きなしきい値より大きく、
従ってそれは“書き込む”ことになる。別のタイプの不
安定性、例えばFreedericks不安定性を生み出すことが
ある交番電圧の振幅（±ｖ）をその他の横行にかけない
ようにするために、できるだけ小さいｖを選ぶことは有
利である。そのためには、約１ボルトのｖ、代表的に
は、例えばｖ≦１ボルトが選ばれる。大きいほうのしき
い値はしたがって十分に規定され均一でなければならな
い。小さいほうのしきい値は余り制限的ではないが、系
を高速としておくためには小さすぎてもよくない。実用
上からは、束縛は、ボルトで言えば約１ボルトの領域に
あるしきい値を与えるものが選ばれる。代表的なしきい
値が10V/μｍの大きさであることから（文献１参照）、
２μｍ厚さのセルの場合には、しきい値は５％ないし10
％だけ異なるものでなければならない。
制限のない記憶を持っている。従って、原理的には、準
安定であって、限りなく多重化できる（multiplexabl
e）。マルチプレクサとしては、図19に模式的に示すよ
うに、横行（rows）と縦列（column）とから成るマトリ
ックス状のスクリーンにおいて、破壊することが最も困
難な表面の電圧の上しきい値であるＶ＝E1dよりはわず
かに小さい電圧を印加することで一つの横行きを開く
（open）ことで十分である。縦列には±ｖの電圧が印加
される。得られる電圧は、Ｖ−（±ｖ）＝Ｖ−ｖまたは
Ｖ＋ｖとなる。Ｖ−ｖは高いほうのしきい値より小さ
い。もし、|v|＜（E1−E2）ｄが選ばれるなら、Ｖ−ｖ
は小さいほうのしきい値よりも大きく、従って“消去”
することになる。Ｖ＋ｖは大きなしきい値より大きく、
従ってそれは“書き込む”ことになる。別のタイプの不
安定性、例えばFreedericks不安定性を生み出すことが
ある交番電圧の振幅（±ｖ）をその他の横行にかけない
ようにするために、できるだけ小さいｖを選ぶことは有
利である。そのためには、約１ボルトのｖ、代表的に
は、例えばｖ≦１ボルトが選ばれる。大きいほうのしき
い値はしたがって十分に規定され均一でなければならな
い。小さいほうのしきい値は余り制限的ではないが、系
を高速としておくためには小さすぎてもよくない。実用
上からは、束縛は、ボルトで言えば約１ボルトの領域に
あるしきい値を与えるものが選ばれる。代表的なしきい
値が10V/μｍの大きさであることから（文献１参照）、
２μｍ厚さのセルの場合には、しきい値は５％ないし10
％だけ異なるものでなければならない。
二つのプレート10、12についてわずかに異なった束縛
しきい値、つまり破壊電圧を作り出すためには、同じ表
面調整技術（例えば、SiO斜方蒸着法あるいは表面−ラ
ビングポリマー法）を用いるが、しきい値の極性を変え
ることが有利であろう。このように、しきい値に見られ
る小さな違いを相殺するかあるいは拡大することがほと
んど可能である。これを行うには、撓電効果またはイオ
ン輸送効果を利用してもよい。
しきい値、つまり破壊電圧を作り出すためには、同じ表
面調整技術（例えば、SiO斜方蒸着法あるいは表面−ラ
ビングポリマー法）を用いるが、しきい値の極性を変え
ることが有利であろう。このように、しきい値に見られ
る小さな違いを相殺するかあるいは拡大することがほと
んど可能である。これを行うには、撓電効果またはイオ
ン輸送効果を利用してもよい。
二つのプレート10、12上の二つの束縛はここに提案さ
れた機構において交代可能な役割を演じる。これら二つ
の束縛の間のしきい値に違いを与えることが、これは印
加電界の極性に関連するが、初めて意味をもつのは、セ
ルが最初は非対称であって、二つの別々のしきい値の電
界、E1＃E2、したがって、二つの異なったしきい値電圧
V1およびV2を持っている場合である。
れた機構において交代可能な役割を演じる。これら二つ
の束縛の間のしきい値に違いを与えることが、これは印
加電界の極性に関連するが、初めて意味をもつのは、セ
ルが最初は非対称であって、二つの別々のしきい値の電
界、E1＃E2、したがって、二つの異なったしきい値電圧
V1およびV2を持っている場合である。
しきい値を変更する第一の方法は、印加電界に比例し
て束縛力をシフトさせる撓電効果を使用することであ
る。文献24を参照。この効果の相対的な大きさは、e/
（Ｋ）1/2〜数10-1であって、これは中位あるいは小で
ある。
て束縛力をシフトさせる撓電効果を使用することであ
る。文献24を参照。この効果の相対的な大きさは、e/
（Ｋ）1/2〜数10-1であって、これは中位あるいは小で
ある。
より強力な極性効果はイオンドーピング法によって得
ることができる。その理由は、以下に示す実験によって
示すように、束縛エネルギーが極性によって決まるから
である。
ることができる。その理由は、以下に示す実験によって
示すように、束縛エネルギーが極性によって決まるから
である。
同じSiO蒸着法によって得られたプラナー束縛を持っ
た、45゜ねじれたセルを用意する。６μｍのセル厚さを
選ぶ。組織はねじれ組織であって、偏光はこの緩慢なね
じれを通過する。長さ100msで、規定された極性をもっ
た方形電気パルスを印加する。パルスの大きさはゼロＶ
から±40Vまで変化する。長時間が選ばれるが、これは
一方のプレートから他のプレートへセル内の全てのイオ
ンを確実に移行させるためである。セルは、二つのイオ
ン、すなわちNa+およびＴΦB-を与える10-3モルのナト
リウムテトラフェニルボレートをドープした、ペンチル
シアノビフェニル（5CB）を室温で含む。電界をかけて
いる間、各軸の配向および偏光中での複屈折が観察され
る。このようにして、いずれのプレートが破壊されたか
−それぞれの軸が他のプレートの方向に整列している
−、また二つの束縛が電界のどの値で破壊したかを決定
することができる。その結果、Na+イオンを引きつけて
いる表面が最初にＶ＝3V、つまり0.5V/μｍで破壊する
ことがわかるが、これは通常より大きさは小さい。他の
プレートはＶ＝30Vで破壊するが、これは電界の値では5
V/μｍであり、ほぼ通常の値である。
た、45゜ねじれたセルを用意する。６μｍのセル厚さを
選ぶ。組織はねじれ組織であって、偏光はこの緩慢なね
じれを通過する。長さ100msで、規定された極性をもっ
た方形電気パルスを印加する。パルスの大きさはゼロＶ
から±40Vまで変化する。長時間が選ばれるが、これは
一方のプレートから他のプレートへセル内の全てのイオ
ンを確実に移行させるためである。セルは、二つのイオ
ン、すなわちNa+およびＴΦB-を与える10-3モルのナト
リウムテトラフェニルボレートをドープした、ペンチル
シアノビフェニル（5CB）を室温で含む。電界をかけて
いる間、各軸の配向および偏光中での複屈折が観察され
る。このようにして、いずれのプレートが破壊されたか
−それぞれの軸が他のプレートの方向に整列している
−、また二つの束縛が電界のどの値で破壊したかを決定
することができる。その結果、Na+イオンを引きつけて
いる表面が最初にＶ＝3V、つまり0.5V/μｍで破壊する
ことがわかるが、これは通常より大きさは小さい。他の
プレートはＶ＝30Vで破壊するが、これは電界の値では5
V/μｍであり、ほぼ通常の値である。
実験は別のイオンを使っても繰り返えす。今度は、ネ
マチック相を、二つのイオン、Cl-およびTBA+を与える
テトラブチルアンモニウムクロライドでドープする。観
察結果によれば、Cl-を引きつける表面はそのしきい値
が1.5V/μｍにまで減少しているのが分かる。もし、こ
のネマチック相を、二つのイオン、Br-およびCTBA+を与
えるセチルトリブチルアンモニウムブロマイドでドープ
すると、CTBA+を引きつける表面の束縛エネルギーは、1
V/μｍにまで減少しているのが観察される。
マチック相を、二つのイオン、Cl-およびTBA+を与える
テトラブチルアンモニウムクロライドでドープする。観
察結果によれば、Cl-を引きつける表面はそのしきい値
が1.5V/μｍにまで減少しているのが分かる。もし、こ
のネマチック相を、二つのイオン、Br-およびCTBA+を与
えるセチルトリブチルアンモニウムブロマイドでドープ
すると、CTBA+を引きつける表面の束縛エネルギーは、1
V/μｍにまで減少しているのが観察される。
最初の二つのドーピング剤による効果は、SiO表面に
対する小さな無機イオンのより大きな親和力から理解す
ることができよう。これらのイオンは、外部電界が印加
されると束縛力を低減する表面に直角な電界を造り出
す。第三番目のドーピングは16−炭素セチル鎖の作用に
よって説明される。鎖のチャージ端が表面に付着すると
き、その鎖がプラナー束縛力を低減させる直角方向の配
列を誘起する。
対する小さな無機イオンのより大きな親和力から理解す
ることができよう。これらのイオンは、外部電界が印加
されると束縛力を低減する表面に直角な電界を造り出
す。第三番目のドーピングは16−炭素セチル鎖の作用に
よって説明される。鎖のチャージ端が表面に付着すると
き、その鎖がプラナー束縛力を低減させる直角方向の配
列を誘起する。
当業者であれば、しきい値E1およびE2をともに近接さ
せることは書き込み操作に有利であり、一方、しきい値
E1およびE2をさらに離すことは消去操作に有利であるこ
とは理解されよう。
せることは書き込み操作に有利であり、一方、しきい値
E1およびE2をさらに離すことは消去操作に有利であるこ
とは理解されよう。
実施態様 本発明者らは、ペンチルシアノビフェニル（5CB）ネ
マチック液晶による表示デバイスを製作した。これは室
温でネマチック相を呈し、εａ〜10＞０という大きな誘
電異方性を有するものである。
マチック液晶による表示デバイスを製作した。これは室
温でネマチック相を呈し、εａ〜10＞０という大きな誘
電異方性を有するものである。
この表示デバイスは、低抵抗（30Ω／平方）の透明電
極を与えるITO（インジウム錫酸化物）でもって処理し
た硝子プレート10、12から構成される。これらは、ほと
んど接触するような蒸着角度75゜で、厚さ25Åおよび30
ÅであるSiO斜方蒸着法によって処理される。これはわ
ずかに異なる束縛力を備えたプラナー束縛を与える方法
として知られている。文献25参照。セルは厚さｄ＝1.5
μｍ、回転角度α＝45゜である。このセルの配置の形態
は図18に示す。
極を与えるITO（インジウム錫酸化物）でもって処理し
た硝子プレート10、12から構成される。これらは、ほと
んど接触するような蒸着角度75゜で、厚さ25Åおよび30
ÅであるSiO斜方蒸着法によって処理される。これはわ
ずかに異なる束縛力を備えたプラナー束縛を与える方法
として知られている。文献25参照。セルは厚さｄ＝1.5
μｍ、回転角度α＝45゜である。このセルの配置の形態
は図18に示す。
このセルは、45゜組織の場合、透過強度の大きい明る
い黄色を得ることができる。180゜−α＝135゜の状態の
場合、透過強度は小さく、非常に暗いブルーであって、
ほとんど黒色に近い色が得られた。
い黄色を得ることができる。180゜−α＝135゜の状態の
場合、透過強度は小さく、非常に暗いブルーであって、
ほとんど黒色に近い色が得られた。
モデルを試験するために、本発明者らは固定長さが30
0μｓで、０から40ボルトまで変化する振幅Ｖの方形パ
ルスを系に印加した。下降時間は１μｓ未満であった。
明るい色と暗い色（白色と黒色）のスイッチングは、Ｖ
＝24.5ボルトで得られた。黒色の状態から出発すると
き、本発明者らは同じこれらのパルスを使って黒色の状
態を得た。次に、この黒色の状態に同じ極性のパルスを
印加したが、その振幅は21.5ボルトであった。消去に相
当する、黒色−白色の転移が得られた。これと同じ21.5
ボルトのパルスでも、最初の白色の状態に対しては変化
を与えない。この系の最終状態は、したがって、同じ極
性の場合、Ｖの大きさにのみ依存する。このような挙動
は、本件発明者によれば、しきい値の一方が24.5Vより
わずかに小さく、他方が21.5Vより小さいという事実に
よって説明される。
0μｓで、０から40ボルトまで変化する振幅Ｖの方形パ
ルスを系に印加した。下降時間は１μｓ未満であった。
明るい色と暗い色（白色と黒色）のスイッチングは、Ｖ
＝24.5ボルトで得られた。黒色の状態から出発すると
き、本発明者らは同じこれらのパルスを使って黒色の状
態を得た。次に、この黒色の状態に同じ極性のパルスを
印加したが、その振幅は21.5ボルトであった。消去に相
当する、黒色−白色の転移が得られた。これと同じ21.5
ボルトのパルスでも、最初の白色の状態に対しては変化
を与えない。この系の最終状態は、したがって、同じ極
性の場合、Ｖの大きさにのみ依存する。このような挙動
は、本件発明者によれば、しきい値の一方が24.5Vより
わずかに小さく、他方が21.5Vより小さいという事実に
よって説明される。
系の挙動が駆動信号の最終の減少量によってのみ制御
されることを確認するために、本発明者らは次のような
実験を行った。
されることを確認するために、本発明者らは次のような
実験を行った。
まず、最初に、本発明者らは、図20に示すような、先
端が時間に対して連続的なパルスを用いた。
端が時間に対して連続的なパルスを用いた。
より具体的には、本発明者らは、安定時間（plateau
time）をτ＝100μｓとし、先端部の立上り時間（rise
time）τ’を０から300μｓまで変化させた。τ’＝０
では、Ｖ＝25ボルトで、系には、白色−黒色の転移が見
られ、もし、開始状態が黒色であれば、黒色−黒色とな
る。使用したτ’の全範囲において、上述のような挙動
は変わらず、しきい値は25ボルト±0.5ボルトのままで
ある。このことから、パルスの大きさ（振幅）および下
降時間だけが効果があることが分かる。
time）をτ＝100μｓとし、先端部の立上り時間（rise
time）τ’を０から300μｓまで変化させた。τ’＝０
では、Ｖ＝25ボルトで、系には、白色−黒色の転移が見
られ、もし、開始状態が黒色であれば、黒色−黒色とな
る。使用したτ’の全範囲において、上述のような挙動
は変わらず、しきい値は25ボルト±0.5ボルトのままで
ある。このことから、パルスの大きさ（振幅）および下
降時間だけが効果があることが分かる。
次に、本発明者らは、図21に示すような、時間に対し
て降下先端が連続的であるパルスを用いた。０＜τ’＜
30μｓの降下時間の場合、挙動は変わらない。これを超
えて、30＜τ’＜300μｓの場合、黒色から出発する
と、黒色−白色の消去が得られ、白色から出発すると、
白色が黒色に変わる。τ＝100μｓおよびτ’＝０の場
合には、しきい値Ｖ＝25ボルトとなる。このような挙動
からは、パスルのゆっくりとして降下する先端だけが消
去に有効であることが確認される。連続的に降下させる
ことにより、二つのしきい値のトリガリング（triggeri
ng）は時間がシフトする。21ボルトおよび25ボルトの場
合、時間のシフトは［（25−21）/25］×30μｓ〜５μ
ｓである。
て降下先端が連続的であるパルスを用いた。０＜τ’＜
30μｓの降下時間の場合、挙動は変わらない。これを超
えて、30＜τ’＜300μｓの場合、黒色から出発する
と、黒色−白色の消去が得られ、白色から出発すると、
白色が黒色に変わる。τ＝100μｓおよびτ’＝０の場
合には、しきい値Ｖ＝25ボルトとなる。このような挙動
からは、パスルのゆっくりとして降下する先端だけが消
去に有効であることが確認される。連続的に降下させる
ことにより、二つのしきい値のトリガリング（triggeri
ng）は時間がシフトする。21ボルトおよび25ボルトの場
合、時間のシフトは［（25−21）/25］×30μｓ〜５μ
ｓである。
この値は、表面チルト時間の推定値である。
同じ実験で二つのしきい値を本当に別々にするため
に、次に、本発明者らは、図22に示すように、振幅がＶ
およびV'であって、そして持続時間がτおよびτ’であ
る二重方形の形を持ったパルスを用いた。
に、次に、本発明者らは、図22に示すように、振幅がＶ
およびV'であって、そして持続時間がτおよびτ’であ
る二重方形の形を持ったパルスを用いた。
本発明者らは、この系が降下先端においてのみ切替え
られ、それ以前の効果の記憶を残さないように確実にす
るために、τ＝1msを選んだ。V'＝０で、白色−黒色ま
たは黒色−黒色の切替え（スイッチ）がＶ＝22ボルトで
得られた。
られ、それ以前の効果の記憶を残さないように確実にす
るために、τ＝1msを選んだ。V'＝０で、白色−黒色ま
たは黒色−黒色の切替え（スイッチ）がＶ＝22ボルトで
得られた。
次に、本発明者らは、しきい値より十分高くするため
に、Ｖ＝30ボルトを選んび、τ’＝0.5msとすることに
よってV'を変えた。30ボルト＞V'＞20ボルトの場合、黒
色の書き込みは、保存された。一方、20ボルト＞V'＞７
ボルトの場合、系は２方向カウンタとなり、つまり、白
色−黒色、または黒色−白色への切替え（swith−over
s）が行われる。Ｖがゼロから７ボルトの場合には、黒
色の書き込みが再びはっきりとする。
に、Ｖ＝30ボルトを選んび、τ’＝0.5msとすることに
よってV'を変えた。30ボルト＞V'＞20ボルトの場合、黒
色の書き込みは、保存された。一方、20ボルト＞V'＞７
ボルトの場合、系は２方向カウンタとなり、つまり、白
色−黒色、または黒色−白色への切替え（swith−over
s）が行われる。Ｖがゼロから７ボルトの場合には、黒
色の書き込みが再びはっきりとする。
本発明者らは、次に、Ｖのそれは維持しながら、V'の
極性を変えた。同じ挙動が観察された： −30ボルト＜V'＜−20ボルト：黒色での書き込み −20ボルト＜V'＜−７ボルト：“カウンタ”体制 − 7ボルト＜V'＜ ０ボルト：黒色での書き込み 本発明者らは、その研究によって裏付けられるとし
て、上記のカウンタ体制を不完全な消去、つまり系は最
初の状態を記憶しているとして説明する。
極性を変えた。同じ挙動が観察された： −30ボルト＜V'＜−20ボルト：黒色での書き込み −20ボルト＜V'＜−７ボルト：“カウンタ”体制 − 7ボルト＜V'＜ ０ボルト：黒色での書き込み 本発明者らは、その研究によって裏付けられるとし
て、上記のカウンタ体制を不完全な消去、つまり系は最
初の状態を記憶しているとして説明する。
この実験からの重要な結果は、V'＝−Ｖの場合、書き
込みが得られることである。これはτ’＝τ＝1msの場
合にも確認される。本発明者らは、したがって、AC駆動
が可能であることを示した。
込みが得られることである。これはτ’＝τ＝1msの場
合にも確認される。本発明者らは、したがって、AC駆動
が可能であることを示した。
本発明者らは、上記の試片についてＶ（τ）を測定し
た。5CBについては、Ｖの曲線の場合、図23に示してあ
るように、書き込み（τ）を観察した。固定した極性の
ときのこの書き込み／消去の挙動は、τ＝150μｓでも
満足される。さらに短い時間の場合、“カウンタ”体制
（regime）が観察される。
た。5CBについては、Ｖの曲線の場合、図23に示してあ
るように、書き込み（τ）を観察した。固定した極性の
ときのこの書き込み／消去の挙動は、τ＝150μｓでも
満足される。さらに短い時間の場合、“カウンタ”体制
（regime）が観察される。
この挙動を改善するために、本発明者らは、次に、厚
さ1.5μｍで、10-3モルのNa+TΦB-でドープした5CB液晶
を用いた。書き込みには正のパルスが、消去には負のパ
ルスを用いた。本例では、図24に示すように、30および
38ボルトで、10μｓという低い領域においても制御され
た書き込みおよび消去の体制が得られた。30μｓのと
き、消去および書き込みは22ボルトおよび26ボルトの場
合に得られた。
さ1.5μｍで、10-3モルのNa+TΦB-でドープした5CB液晶
を用いた。書き込みには正のパルスが、消去には負のパ
ルスを用いた。本例では、図24に示すように、30および
38ボルトで、10μｓという低い領域においても制御され
た書き込みおよび消去の体制が得られた。30μｓのと
き、消去および書き込みは22ボルトおよび26ボルトの場
合に得られた。
白色光では本発明者らは、二つの状態の間で20のコン
トラストを得た。
トラストを得た。
もちろん、本発明は、以上に説明した具体的な態様に
のみ制限されるものではなく、その精神に基づくどのよ
うな変更例をも包含するものである。
のみ制限されるものではなく、その精神に基づくどのよ
うな変更例をも包含するものである。
特に、本発明はネマチック液晶の使用にだけ制限され
るものではない。コレステリックタイプの液晶の使用を
も包含するものである。
るものではない。コレステリックタイプの液晶の使用を
も包含するものである。
さらに、水力学的結合によるスイッチングはプレート
上のプラナー束縛の使用にだけ制限されるものではな
く、ホメオトロピックまたは傾斜束縛をも包含するもの
である。
上のプラナー束縛の使用にだけ制限されるものではな
く、ホメオトロピックまたは傾斜束縛をも包含するもの
である。
さらに、より一般的には、すでに説明したように、本
発明は、水力学的結合によるスイッチングの使用に制限
されることはなく、束縛のうちの少なくとも一つに破壊
を引き起こし、引き続いて双安定ボリューム効果を誘起
することのできる手段から構成されるような、単安定束
縛デバイスをも包含するものである。
発明は、水力学的結合によるスイッチングの使用に制限
されることはなく、束縛のうちの少なくとも一つに破壊
を引き起こし、引き続いて双安定ボリューム効果を誘起
することのできる手段から構成されるような、単安定束
縛デバイスをも包含するものである。
さらに、本発明は、可能性のある多くの組織に適用さ
れる。
れる。
すでに知られているように、液晶セルを構成するプレ
ート10、12のそれぞれに適用される処理方法は、プラナ
ー束縛方向（プレートに平行なネマチック配向ベクト
ル、図25参照）、ホメオトロピック束縛方向（プレート
に直角なネマチック配向ベクトル、図26参照）、あるい
は傾斜束縛方向（プレートに対して傾斜したネマチック
配向ベクトル、図27参照）を与えるように設計してもよ
い。
ート10、12のそれぞれに適用される処理方法は、プラナ
ー束縛方向（プレートに平行なネマチック配向ベクト
ル、図25参照）、ホメオトロピック束縛方向（プレート
に直角なネマチック配向ベクトル、図26参照）、あるい
は傾斜束縛方向（プレートに対して傾斜したネマチック
配向ベクトル、図27参照）を与えるように設計してもよ
い。
これらの両プレートを自由に使用することで、各プレ
ート上の分子の単一束縛方向をもったいくつかの組織を
規定することが可能となる。
ート上の分子の単一束縛方向をもったいくつかの組織を
規定することが可能となる。
例えば、二つのプラナー束縛の場合、図1aに示すよう
に、均一プラナー組織を造ることが、あるいは図1bに示
すように、右あるいは左に半回転だけねじれた構造を造
ることが、あるいは実際に半回転を何回か行うことで、
プレートに平行になって残っていて、それらに直交する
軸の周りに徐々に回転するネマチック配向ベクトルを造
ることが、あるいは、その他、図10の模式的に示すよう
に、ネマチック配向ベクトルがプレートに対して平行に
はなっておらず、それに対して徐々に傾斜している曲げ
構造を造ることが可能である。
に、均一プラナー組織を造ることが、あるいは図1bに示
すように、右あるいは左に半回転だけねじれた構造を造
ることが、あるいは実際に半回転を何回か行うことで、
プレートに平行になって残っていて、それらに直交する
軸の周りに徐々に回転するネマチック配向ベクトルを造
ることが、あるいは、その他、図10の模式的に示すよう
に、ネマチック配向ベクトルがプレートに対して平行に
はなっておらず、それに対して徐々に傾斜している曲げ
構造を造ることが可能である。
二つのホメオトロピッック束縛の場合、ホメオトロピ
ック均一組織（図28参照）を得ることが、または、半回
転が一回（図29参照）あるいはそれ以上の曲げ組織を得
ることが可能である。これらの曲げ組織は、さらに、ね
じれを加えてもよい。図30参照。
ック均一組織（図28参照）を得ることが、または、半回
転が一回（図29参照）あるいはそれ以上の曲げ組織を得
ることが可能である。これらの曲げ組織は、さらに、ね
じれを加えてもよい。図30参照。
一般に、二つの任意の方向に二つの単安定表面束縛を
設けることで、異なった組織：つまり、単一のねじれと
単一の曲げによって、二つの任意の束縛方向を、図31に
示すように、直接接続している単一の組織、および、図
32に示すように、一つの表面から他の表面に進む１また
はそれ以上の半回転を付加することで上記の単一の組織
から区別される組織を得ることが可能となる。
設けることで、異なった組織：つまり、単一のねじれと
単一の曲げによって、二つの任意の束縛方向を、図31に
示すように、直接接続している単一の組織、および、図
32に示すように、一つの表面から他の表面に進む１また
はそれ以上の半回転を付加することで上記の単一の組織
から区別される組織を得ることが可能となる。
ネマチック配向ベクトルは図28ないし図32に矢印で模
式的に示してある。
式的に示してある。
図28と図29、または図30、図31と図32を比較すると、
二つのプレートの上の対応する矢印は反対方向に向いて
いることが分かる。物理的には、ネマチック液晶の表面
に対する相互作用は極性をもっていないため、二つの矢
印の反対方向はその表面に対しては等価である。しか
し、これらの矢印によって、例えは図28と図29または図
30、図31および図32の間に半回転だけ回転する、ボリュ
ーム組織の違いが、はっきりと目視できるようになる。
二つのプレートの上の対応する矢印は反対方向に向いて
いることが分かる。物理的には、ネマチック液晶の表面
に対する相互作用は極性をもっていないため、二つの矢
印の反対方向はその表面に対しては等価である。しか
し、これらの矢印によって、例えは図28と図29または図
30、図31および図32の間に半回転だけ回転する、ボリュ
ーム組織の違いが、はっきりと目視できるようになる。
さらに、これらの各種組織は、同じ束縛方向に対応す
るものであり、異なった光学的特性を備えており、それ
によってそれらは光学的に識別でき、黒色および白色表
示用の画素の二つの状態の一方として使用できる。
るものであり、異なった光学的特性を備えており、それ
によってそれらは光学的に識別でき、黒色および白色表
示用の画素の二つの状態の一方として使用できる。
すでに指摘したように、表面束縛を破壊してから、各
種組織の間のスイッチングが行われる。
種組織の間のスイッチングが行われる。
図３は、印加された電界Ｅの関数として、プラナー束
縛をもった表面分子の角度θの変化を示す。
縛をもった表面分子の角度θの変化を示す。
ES以上では、表面分子は、表面との相互作用の弾性エ
ネルギーが最大である状態にある。電界Ｅを遮断する
と、表面分子は最初のプラナー配向に再び戻るが、その
とき二つの異なった経路を選択することができる。図３
では、これらの二つの経路は正および負の角度の間のES
の下方の二又路（bifurcation）に対応するものであ
る。これらの二つの最終状態、つまりθ＝±90゜、は、
上に説明したように、表面については同じなのである。
しかし、それらは異なったボリューム組織を与える。つ
まり、追加的な180゜の回転は、最初の組織に対して半
回転のねじれが与えられた組織に相当する。もし、図面
の面に歪みが残っているならば、180゜曲げ組織が得ら
れる。図10参照。一般に、ねじれは曲げよりも容易であ
るから、この180゜曲げは図1bの180゜ねじれにまで連続
的に変わる。
ネルギーが最大である状態にある。電界Ｅを遮断する
と、表面分子は最初のプラナー配向に再び戻るが、その
とき二つの異なった経路を選択することができる。図３
では、これらの二つの経路は正および負の角度の間のES
の下方の二又路（bifurcation）に対応するものであ
る。これらの二つの最終状態、つまりθ＝±90゜、は、
上に説明したように、表面については同じなのである。
しかし、それらは異なったボリューム組織を与える。つ
まり、追加的な180゜の回転は、最初の組織に対して半
回転のねじれが与えられた組織に相当する。もし、図面
の面に歪みが残っているならば、180゜曲げ組織が得ら
れる。図10参照。一般に、ねじれは曲げよりも容易であ
るから、この180゜曲げは図1bの180゜ねじれにまで連続
的に変わる。
束縛を破壊してから、双安定効果を引き起こすことの
できるスイッチング手段の機能は、二つの対応する双安
定組織の一方または他方を、必要に応じて得るために、
配向ESの二又路を制御することである。
できるスイッチング手段の機能は、二つの対応する双安
定組織の一方または他方を、必要に応じて得るために、
配向ESの二又路を制御することである。
より一般的には、一方のプレート上では同じ束縛に相
当するとともに、他方のプレート上では半回転だけ異な
る二つの束縛に相当する、角度、弾性定数およびねじれ
力を変更することで得られる上述のいずれの双安定組織
に対しても、先に説明した二又路に似た、第二のプレー
ト上の表面エネルギーに対する分割ラインが存在する。
当するとともに、他方のプレート上では半回転だけ異な
る二つの束縛に相当する、角度、弾性定数およびねじれ
力を変更することで得られる上述のいずれの双安定組織
に対しても、先に説明した二又路に似た、第二のプレー
ト上の表面エネルギーに対する分割ラインが存在する。
束縛の破壊の目的は、強力な電界によって表面分子を
この分割ラインの近傍に持ちきたすことである。
この分割ラインの近傍に持ちきたすことである。
さらに、スイチング手段の機能は、小さな外部効果に
よって、この分割ラインのいずれかの側での系の運動を
制御することである。得られる二つの方向は表面に関し
ては等価であるが、二つの双安定組織の一方または他方
に至る。
よって、この分割ラインのいずれかの側での系の運動を
制御することである。得られる二つの方向は表面に関し
ては等価であるが、二つの双安定組織の一方または他方
に至る。
表面を破壊するためには、適宜手段を選ぶ：電界がプ
レートに直角であるならば、プラナー束縛を破壊すべ
く、液晶が正誘電異方性を持つことが必要であり、それ
により分子は電界に平行に配列する；あるいはホメオト
ロピック束縛を破壊すべく、材料は負誘電異方性を持つ
ことが必要である。
レートに直角であるならば、プラナー束縛を破壊すべ
く、液晶が正誘電異方性を持つことが必要であり、それ
により分子は電界に平行に配列する；あるいはホメオト
ロピック束縛を破壊すべく、材料は負誘電異方性を持つ
ことが必要である。
注目すべき点は、表面破壊の重要なかつ一般的特性は
迅速性ということである：つまり、対応する緩和時間は
マイクロ秒の範囲にある。それらはネマチックセルの厚
さからは独立している。
迅速性ということである：つまり、対応する緩和時間は
マイクロ秒の範囲にある。それらはネマチックセルの厚
さからは独立している。
各種の可能な組織の間のスイッチングを可能とする多
くの手段、つまり、ESにおける配向の分岐を制御可能と
する手段について以下に説明する。
くの手段、つまり、ESにおける配向の分岐を制御可能と
する手段について以下に説明する。
ここで、プラナー束縛がその分岐点の上方で破壊され
たとする。表面分子はプレートに直角をなしている。電
界が遮断される場合、分子は二つの平衡状態、＋90゜お
よび−90゜の一方または他方にまで降下して戻る。スイ
ッチング手段の機能は、これらの二つの状態の配向の最
終方向を制御することである。これらの手段の目的は、
分子を一方の側もしくは他方の側に傾かせるために、小
さなモーメントを分子に加えることである。このような
モーメントは、電界の遮断時と同時にあるいはその直後
のいずれかに適用することができるが、分割ラインに分
子が近接している間は作用していなければならない。
たとする。表面分子はプレートに直角をなしている。電
界が遮断される場合、分子は二つの平衡状態、＋90゜お
よび−90゜の一方または他方にまで降下して戻る。スイ
ッチング手段の機能は、これらの二つの状態の配向の最
終方向を制御することである。これらの手段の目的は、
分子を一方の側もしくは他方の側に傾かせるために、小
さなモーメントを分子に加えることである。このような
モーメントは、電界の遮断時と同時にあるいはその直後
のいずれかに適用することができるが、分割ラインに分
子が近接している間は作用していなければならない。
そのようなモーメントを発生させる第一の方法は、セ
ルに横方向の電界を与えることから成る。
ルに横方向の電界を与えることから成る。
そのような横方向電界それ自身はいくつかの手段でう
ることができる。
ることができる。
最初の例では、横方向電界を、図33に模式的に示すよ
うに、束縛が破壊されたプレート12の方を向いたプレー
トのうちの一つのプレート10の上に設けた交互配置形電
極50、52の利用して印加することができる。平均電界は
頂部と底部とにおける二つのプレート10、12の間に印加
されている。横方向電界は得られる電界に小さな斜め方
向成分を与える。その信号に応じて傾斜電界E1またはE2
が得られる。
うに、束縛が破壊されたプレート12の方を向いたプレー
トのうちの一つのプレート10の上に設けた交互配置形電
極50、52の利用して印加することができる。平均電界は
頂部と底部とにおける二つのプレート10、12の間に印加
されている。横方向電界は得られる電界に小さな斜め方
向成分を与える。その信号に応じて傾斜電界E1またはE2
が得られる。
垂直線の中心に小さい角度だけシフトされる電界E1ま
たはE2を印加すると、プラナー状態１または２への降下
を制御可能にできる。これらの二つの状態は表面に対し
ては等価であるが、組織については異なっている。
たはE2を印加すると、プラナー状態１または２への降下
を制御可能にできる。これらの二つの状態は表面に対し
ては等価であるが、組織については異なっている。
第２の方法によれば、横方向電界は、セルの縁部に沿
って設けられた電極を用いて印加してもよい。
って設けられた電極を用いて印加してもよい。
第３の方法によれば、横方向電界は、プレート10、12
に設けられた透明電極の抵抗から生じるものであっても
よい。図34に示すように、この場合、電極60の一つは少
なくとも一つの端部62、好ましくは二つの端部62を備
え、それらは中央部64よりも一層導電性である。束縛を
破壊するに必要な電気信号Ｖは、液晶の表面抵抗Ｒおよ
びキャパシタンスＣから構成されるRC回路を通って送ら
れる。図34および図35参照。周波数の高い時には、信号
は速やかに減衰し、また画素が電極の端部として現れて
傾めの電界を与える。低い周波数のときには減衰は見ら
れず、電界は垂直である。このような機構はFR−Ａ−86
06916に記述されている。両方向に傾斜した電界は、二
重−横方向−制御画素を用いることによって得られる：
つまり、画素の半透明電極の導電性端部の一方または他
方に、信号V1またはV2を与える。V1は右側の配向を、V2
は左側の配向を与える。
に設けられた透明電極の抵抗から生じるものであっても
よい。図34に示すように、この場合、電極60の一つは少
なくとも一つの端部62、好ましくは二つの端部62を備
え、それらは中央部64よりも一層導電性である。束縛を
破壊するに必要な電気信号Ｖは、液晶の表面抵抗Ｒおよ
びキャパシタンスＣから構成されるRC回路を通って送ら
れる。図34および図35参照。周波数の高い時には、信号
は速やかに減衰し、また画素が電極の端部として現れて
傾めの電界を与える。低い周波数のときには減衰は見ら
れず、電界は垂直である。このような機構はFR−Ａ−86
06916に記述されている。両方向に傾斜した電界は、二
重−横方向−制御画素を用いることによって得られる：
つまり、画素の半透明電極の導電性端部の一方または他
方に、信号V1またはV2を与える。V1は右側の配向を、V2
は左側の配向を与える。
前述の配向モーメントを発生させる第２の方法は、水
力学的効果を利用することから成る。
力学的効果を利用することから成る。
この場合には、平衡状態に戻る時点で、破壊された束
縛を備えたプレートとネマチック相との間に小さなずり
力ｖを発生させる。
縛を備えたプレートとネマチック相との間に小さなずり
力ｖを発生させる。
これは、例えば圧電系の効果であるいは音波の効果
で、プレートの全てあるいは一部を機械的に変位（disp
lacement）させることによって、実現してもよい。
で、プレートの全てあるいは一部を機械的に変位（disp
lacement）させることによって、実現してもよい。
ネマチック相はプレートに近接する速度勾配に感受性
があり、ｖの方向（v1またはv2）に依存して、二又路の
一方の側にあるいは他方の側において降下する。
があり、ｖの方向（v1またはv2）に依存して、二又路の
一方の側にあるいは他方の側において降下する。
ずり力ｖは、また、二つのプレートの間の流動によっ
て発生させてもよく、これはどのようなもので発生させ
てもよく、例えばプレートに直交するスクリーンに単に
押しつけるだけであってもよい。
て発生させてもよく、これはどのようなもので発生させ
てもよく、例えばプレートに直交するスクリーンに単に
押しつけるだけであってもよい。
このとき系は圧力検出器を構成する。圧力を二つの双
安定組織の一方に関連する電気的特性に転換することに
よって、スクリーンに書き込むために用いてもよい。
安定組織の一方に関連する電気的特性に転換することに
よって、スクリーンに書き込むために用いてもよい。
別の方法は、いくつかの分子を傾かせることによって
引き起こされるずり流れ（shear current）を利用する
ことから成る。この効果はずり力が傾きを制御する先述
の効果と反対である。
引き起こされるずり流れ（shear current）を利用する
ことから成る。この効果はずり力が傾きを制御する先述
の効果と反対である。
これを行うには、図36に示すように、例えば、方形の
画素と相並んで線型駆動電極ｃを用いればよい。
画素と相並んで線型駆動電極ｃを用いればよい。
ｃの位置では束縛が例えば斜めになっているが、一
方、Ｐの位置ではプラナーとなっている。
方、Ｐの位置ではプラナーとなっている。
画素に印加された電界の作用によって、束縛Ｐは破壊
される。
される。
もし電界Ｅが遮断されるときに、駆動電界E'が横電極
に加えられるなら、電界E'の作用によってｃの再配向に
基づく流れｖが、画素Ｐの配向を状態１に切り換える。
に加えられるなら、電界E'の作用によってｃの再配向に
基づく流れｖが、画素Ｐの配向を状態１に切り換える。
もし、一方で、電界E'がＥと同時に印加され、また同
じ時に遮断されるならば、E'によって生じた流れは反対
方向、−ｖを向いており、したがって、画素は状態２に
切替えられる。
じ時に遮断されるならば、E'によって生じた流れは反対
方向、−ｖを向いており、したがって、画素は状態２に
切替えられる。
水力学的結合を利用するとともに面−面の二つの束縛
を破壊することから成る別の方法はすでに説明した。
を破壊することから成る別の方法はすでに説明した。
もちろん、本発明は、破壊の後にホメオトロピックに
なるプラナー形態の場合において先に説明した二又路制
御の例にだけ限定されるものではない。
なるプラナー形態の場合において先に説明した二又路制
御の例にだけ限定されるものではない。
実際、すでに説明したように、本発明はまたホメオト
ロピックな形態あるいは休止の状態に傾いている形態に
おける分岐（bifurcations）を制御することにも適用さ
れる。
ロピックな形態あるいは休止の状態に傾いている形態に
おける分岐（bifurcations）を制御することにも適用さ
れる。
さらに、チルティングは、水力学的結合の場合におい
てすでに説明したように、頂点表面（zenithal surfac
e）角度θばかりでなく、方位角（azimuthal angle）φ
を含ませることによって、二つの次元で行ってもよい。
−90゜から＋90゜に等しい角度θの回転は、φの単に18
0゜の回転と解釈することもできる。このことは、明確
な方位角の方向を持った、横方向の電界あるいは横方向
の水力学的流れを持った結合の場合には重要である。
てすでに説明したように、頂点表面（zenithal surfac
e）角度θばかりでなく、方位角（azimuthal angle）φ
を含ませることによって、二つの次元で行ってもよい。
−90゜から＋90゜に等しい角度θの回転は、φの単に18
0゜の回転と解釈することもできる。このことは、明確
な方位角の方向を持った、横方向の電界あるいは横方向
の水力学的流れを持った結合の場合には重要である。
さらに注目されることは、黒−白の表示を形成するた
めには、同時に画素の全表面にわたって、あるいは灰色
の色調の表示を形成するためには、この画素の可変部分
にわたって、スイチィングを行ってもよい。
めには、同時に画素の全表面にわたって、あるいは灰色
の色調の表示を形成するためには、この画素の可変部分
にわたって、スイチィングを行ってもよい。
画素の可変部分だけを駆動することは、画素に対する
非均一破壊電界を用いることによって、あるいは二又路
における分岐を制御する非均一手段を用いることによっ
て、実現するようにしてもよい。
非均一破壊電界を用いることによって、あるいは二又路
における分岐を制御する非均一手段を用いることによっ
て、実現するようにしてもよい。
最後に、次の点も注目される。すなわち、配置によっ
ては、束縛破壊手段および双安定ボリューム効果をもた
らすことができる手段、これについてはすでに説明した
が、それらを、単安定束縛だけとともにではなく、多方
向安定の、例えば双安定の束縛とともに用いることがで
きる。
ては、束縛破壊手段および双安定ボリューム効果をもた
らすことができる手段、これについてはすでに説明した
が、それらを、単安定束縛だけとともにではなく、多方
向安定の、例えば双安定の束縛とともに用いることがで
きる。
ここまでの説明において、重要であるとして具体的に
示してきたことは、プラナー束縛を破壊することで、二
つの双安定ボリューム組織の間の転移が制御可能となる
ことである。つまり、この場合には、完全な破壊が起こ
ると、すなわち、電界において表面上の分子は電界に沿
って、二又路の分岐点を通過して、正確に配向する。傾
斜束縛を破壊することは、これもすでに言及したが、こ
れと異なる。つまり、部分破壊であり、分子は電界の方
向に移動するが、それに到達することはなく、また二又
路の分岐点を通過することもない。
示してきたことは、プラナー束縛を破壊することで、二
つの双安定ボリューム組織の間の転移が制御可能となる
ことである。つまり、この場合には、完全な破壊が起こ
ると、すなわち、電界において表面上の分子は電界に沿
って、二又路の分岐点を通過して、正確に配向する。傾
斜束縛を破壊することは、これもすでに言及したが、こ
れと異なる。つまり、部分破壊であり、分子は電界の方
向に移動するが、それに到達することはなく、また二又
路の分岐点を通過することもない。
本発明の範囲内において、傾斜束縛のこの部分的破壊
の利用については以下に詳述する。
の利用については以下に詳述する。
傾斜束縛プレートは二つの異なった役割のいずれかま
たは両方を果たすようにしてもよい。
たは両方を果たすようにしてもよい。
１）エミッタとしての役割（“主プレート”）−この場
合は、傾斜束縛プレートは他のプレートを駆動する作用
をなす。主プレートは二又路の分岐点を決して通過する
ことはなく、電界の遮断時には、非常に強力で急速なず
り流れを放出しながら元の配向に常に戻る； ２）レシーバとして役割（“従プレート”）−この場合
は、電界がプレート上の傾斜束縛を部分的に破壊する
が、二又路の分岐点に持ちきたすかぎり破壊することは
ない。しかしながら、主プレートによって引き起こされ
た水力学的あるいは弾性的な効果によってそれを越える
ことができるようにするために、二又路の分岐点に極く
近接してくるだけである。
合は、傾斜束縛プレートは他のプレートを駆動する作用
をなす。主プレートは二又路の分岐点を決して通過する
ことはなく、電界の遮断時には、非常に強力で急速なず
り流れを放出しながら元の配向に常に戻る； ２）レシーバとして役割（“従プレート”）−この場合
は、電界がプレート上の傾斜束縛を部分的に破壊する
が、二又路の分岐点に持ちきたすかぎり破壊することは
ない。しかしながら、主プレートによって引き起こされ
た水力学的あるいは弾性的な効果によってそれを越える
ことができるようにするために、二又路の分岐点に極く
近接してくるだけである。
ここで、まず、傾斜束縛の主プレートの場合について
説明する。
説明する。
水力学的効果をより効果的にするためには、急速ずり
力供給源として、傾斜束縛プレート10を用いることが可
能である。このプレート10はしたがって水力学的結合に
よって、例えば、プラナー束縛をもったものとして選ば
れる他のプレート12を駆動する。図37参照。
力供給源として、傾斜束縛プレート10を用いることが可
能である。このプレート10はしたがって水力学的結合に
よって、例えば、プラナー束縛をもったものとして選ば
れる他のプレート12を駆動する。図37参照。
ここで、破壊電界を印加する前に、セルの組織は、ね
じれはないが、非対称な束縛のためにわずかな広がりね
じれをもったものとする。図37a参照。例えば、プレー
トに直角をなす破壊電界において、二つの表面を引張り
ながら、分子は電界にほとんど平行になるように配向す
る。しきい値EC2より上では（図37b参照）、プラナー表
面12は破壊され、θS2＝０が得られる。傾斜表面10上の
分子は、電界に対して常に小さな角度θS1にある：つま
り、傾斜プレートの場合、表面破壊しきい値は存在せ
ず、プレートは二又路の分岐点を通過することはない。
図38参照。
じれはないが、非対称な束縛のためにわずかな広がりね
じれをもったものとする。図37a参照。例えば、プレー
トに直角をなす破壊電界において、二つの表面を引張り
ながら、分子は電界にほとんど平行になるように配向す
る。しきい値EC2より上では（図37b参照）、プラナー表
面12は破壊され、θS2＝０が得られる。傾斜表面10上の
分子は、電界に対して常に小さな角度θS1にある：つま
り、傾斜プレートの場合、表面破壊しきい値は存在せ
ず、プレートは二又路の分岐点を通過することはない。
図38参照。
電界がＥ＞EC2のときに突然に遮断される場合、その
とき非平衡状態にある傾斜プレート10は、急速に傾いて
最初の配向にまで戻る。図39参照。角度θS1は、その高
い初期値θ01から、θS1≒θ01 exp（t/τＳ）のよう
に、指数関数的に増大する。その後に、傾斜束縛によっ
て与えられる値に飽和する。一方、プラナープレート12
は、ｔ＝０のとき不安定な平衡状態にあり、ゆっくりと
傾く：つまり、θS2もまた指数関数的に増大するが、ば
らつきによって決定される非常に小さな角度θO2からで
ある。
とき非平衡状態にある傾斜プレート10は、急速に傾いて
最初の配向にまで戻る。図39参照。角度θS1は、その高
い初期値θ01から、θS1≒θ01 exp（t/τＳ）のよう
に、指数関数的に増大する。その後に、傾斜束縛によっ
て与えられる値に飽和する。一方、プラナープレート12
は、ｔ＝０のとき不安定な平衡状態にあり、ゆっくりと
傾く：つまり、θS2もまた指数関数的に増大するが、ば
らつきによって決定される非常に小さな角度θO2からで
ある。
プレート10、12のそれぞれにより生じるずり力は、時
間に関して角度の微分に比例する。傾斜プレート10の場
合、それはかなり大きい（θ01/τＳ≫θ02/τＳの大き
さである）。このように後者のプレートが主プレートに
なる：つまり、そのずり流れは試片20への拡散後に、プ
ラナー従プレート12を二又路の分岐点を越えて駆動す
る。図37c参照。したがって、半回転曲げが試片20に見
られ、それによりねじれ半回転への変換が行われる。図
37d参照。
間に関して角度の微分に比例する。傾斜プレート10の場
合、それはかなり大きい（θ01/τＳ≫θ02/τＳの大き
さである）。このように後者のプレートが主プレートに
なる：つまり、そのずり流れは試片20への拡散後に、プ
ラナー従プレート12を二又路の分岐点を越えて駆動す
る。図37c参照。したがって、半回転曲げが試片20に見
られ、それによりねじれ半回転への変換が行われる。図
37d参照。
別法として、この半回転を消去するためには、二つの
プレート10、12の間の水力学的結合を阻止することが必
要である。これを行う一つの方法は、図40に示すよう
に、しきい値UC2を横切る電圧を徐々に低減することで
ある。
プレート10、12の間の水力学的結合を阻止することが必
要である。これを行う一つの方法は、図40に示すよう
に、しきい値UC2を横切る電圧を徐々に低減することで
ある。
パルスの最初の部分の期間中に、つまり、ｔ＝０から
τ１の期間中に、プラナープレート12の束縛は破壊さ
れ、その最初の組織如何に係わらず、図37aまたは図41a
のようなほとんどホメオトロピックな組織が得られる。
しきい値を通過してのゆっくりした降下（τ≫τＳ）
は、主プレート10による水力学的効果をほとんど無効と
している。従プレート12は、そのため、弱い弾性スタテ
ィック結合によって駆動されることになり（図41b参
照）、このことは均一最終組織には常に好ましい（図41
c参照）。
τ１の期間中に、プラナープレート12の束縛は破壊さ
れ、その最初の組織如何に係わらず、図37aまたは図41a
のようなほとんどホメオトロピックな組織が得られる。
しきい値を通過してのゆっくりした降下（τ≫τＳ）
は、主プレート10による水力学的効果をほとんど無効と
している。従プレート12は、そのため、弱い弾性スタテ
ィック結合によって駆動されることになり（図41b参
照）、このことは均一最終組織には常に好ましい（図41
c参照）。
例えば、試片20において先に得られた半回転を消去す
るという同じ効果を得る別の方法は、二つの段階をもっ
た矩形電気信号を用いることである。図42参照。ここ
で、最初の組織は、パルスの最初の部分で消去される。
図43a参照。図42の０からτ１まで。ｔ＝τ１のとき
に、電圧はしきい値UC2のわずかに上のU2にまで突然降
下する。主プレート10は強力な過渡的な水力学的流動を
生じる。図43b参照。この流れは徐々に消失する。束縛
は、破壊位置において直角方向のままである。弾性効
果、これはこの配置では永久的であるが、その弾性効果
がそれを克服し、パルスの終点において従プレート12
は、均一組織に対する電界なしで緩和されている配向を
すでに選んでいる。図43c参照。ｔ＝τ１＋τ２のとき
の電界の突然の遮断は、常に小さな水力学的効果を生じ
るが、しかし、プラナープレート12上の束縛が極めて弱
い場合には（UC2＜UC1）、水力学的結合は余りに弱いた
め、弾性スタティック効果に抗することができない。最
終組織は再び均一となる。図43d参照。
るという同じ効果を得る別の方法は、二つの段階をもっ
た矩形電気信号を用いることである。図42参照。ここ
で、最初の組織は、パルスの最初の部分で消去される。
図43a参照。図42の０からτ１まで。ｔ＝τ１のとき
に、電圧はしきい値UC2のわずかに上のU2にまで突然降
下する。主プレート10は強力な過渡的な水力学的流動を
生じる。図43b参照。この流れは徐々に消失する。束縛
は、破壊位置において直角方向のままである。弾性効
果、これはこの配置では永久的であるが、その弾性効果
がそれを克服し、パルスの終点において従プレート12
は、均一組織に対する電界なしで緩和されている配向を
すでに選んでいる。図43c参照。ｔ＝τ１＋τ２のとき
の電界の突然の遮断は、常に小さな水力学的効果を生じ
るが、しかし、プラナープレート12上の束縛が極めて弱
い場合には（UC2＜UC1）、水力学的結合は余りに弱いた
め、弾性スタティック効果に抗することができない。最
終組織は再び均一となる。図43d参照。
傾斜主プレート10によって引き起こされる書き込みと
消去の効果を試験するため、本発明者らは薄いセル（厚
さｄ＝1.5μｍ）を作った。主プレート10には、プレー
ト10へのSiOのグレージング蒸着法によって造った強力
な傾斜束縛（θS1≒55゜）を選んだ。弱いプラナー束縛
は、適宜条件でSiOを蒸着することで従プレート12上に
造った。二つの束縛のプラナー成分は互いに平行になる
ように選んだが、しかしこのような配置は必須ではな
い。二つの組織は、ネマチック液晶5CB、つまり均一組
織（図37a参照）、および半回転ねじれ組織（図37d参
照）でもって試片を充填するときに自発的に造られる。
このねじれ組織はより大きなエネルギーを有しており、
したがって、数秒以内で欠陥の移動によって消去され
る。このように、いずれの試片であっても自発的に均一
となる。
消去の効果を試験するため、本発明者らは薄いセル（厚
さｄ＝1.5μｍ）を作った。主プレート10には、プレー
ト10へのSiOのグレージング蒸着法によって造った強力
な傾斜束縛（θS1≒55゜）を選んだ。弱いプラナー束縛
は、適宜条件でSiOを蒸着することで従プレート12上に
造った。二つの束縛のプラナー成分は互いに平行になる
ように選んだが、しかしこのような配置は必須ではな
い。二つの組織は、ネマチック液晶5CB、つまり均一組
織（図37a参照）、および半回転ねじれ組織（図37d参
照）でもって試片を充填するときに自発的に造られる。
このねじれ組織はより大きなエネルギーを有しており、
したがって、数秒以内で欠陥の移動によって消去され
る。このように、いずれの試片であっても自発的に均一
となる。
ここで、電圧Ｕおよび継続時間τの矩形パルスをプレ
ート10、12の間に印加する。Ｕ＝UC2（τ）になるま
で、つまり、プレート12のプラナー束縛の破壊しきい値
に至るまで、過渡的なまばたき（nictitation）が観察
されるだけで、組織には何等変化はない。一方、Ｕ≧U
C2のときには（この場合には動的束縛破壊しきい値UC2
は、τ＝100μｓで、20.8Vに等しい）、半回転がセルの
全表面に書き込まれる。もし、同じパルスがねじれ組織
に適用されると、最終状態は常にねじれたままである。
矩形パルスはしたがって半回転を書き込むために用いる
ことができる。消去のためには、U1＝24V、τ１＝100μ
ｓ、U2とτ２が変化する図42のパルスを適用する。も
し、τ２＜50μｓであるならば、消去は決して起こら
ず、矩形パルスの場合のように、半回転が書き込まれ
る。τ２が延長されると、U2には、半回転が消去される
電圧の範囲が常に存在する。図44参照。
ート10、12の間に印加する。Ｕ＝UC2（τ）になるま
で、つまり、プレート12のプラナー束縛の破壊しきい値
に至るまで、過渡的なまばたき（nictitation）が観察
されるだけで、組織には何等変化はない。一方、Ｕ≧U
C2のときには（この場合には動的束縛破壊しきい値UC2
は、τ＝100μｓで、20.8Vに等しい）、半回転がセルの
全表面に書き込まれる。もし、同じパルスがねじれ組織
に適用されると、最終状態は常にねじれたままである。
矩形パルスはしたがって半回転を書き込むために用いる
ことができる。消去のためには、U1＝24V、τ１＝100μ
ｓ、U2とτ２が変化する図42のパルスを適用する。も
し、τ２＜50μｓであるならば、消去は決して起こら
ず、矩形パルスの場合のように、半回転が書き込まれ
る。τ２が延長されると、U2には、半回転が消去される
電圧の範囲が常に存在する。図44参照。
同じタイプの別の試片を用いて、図40に示すように、
電圧を徐々に降下させて消去を試みた。30μｓよりも短
い降下時間τ２のとき、半回転の書き込みを観察した。
電圧Ｕを変更せずにτ２を延長すると、常に均一な最終
組織が得られた。
電圧を徐々に降下させて消去を試みた。30μｓよりも短
い降下時間τ２のとき、半回転の書き込みを観察した。
電圧Ｕを変更せずにτ２を延長すると、常に均一な最終
組織が得られた。
このような観察結果から、上述のモデルが確認され、
傾斜束縛の主プレート10を用いることが半回転を書き込
むにも消去するにも非常に有効な手段であることが分か
る。０゜および90゜の間のねじれを予め与えたセルの場
合にも、同様の結果が得られた。これはプレートの一方
を他方に対して回転することによって得られ、すでに述
べたように、このような形態は水力学的結合を促進す
る。
傾斜束縛の主プレート10を用いることが半回転を書き込
むにも消去するにも非常に有効な手段であることが分か
る。０゜および90゜の間のねじれを予め与えたセルの場
合にも、同様の結果が得られた。これはプレートの一方
を他方に対して回転することによって得られ、すでに述
べたように、このような形態は水力学的結合を促進す
る。
次に、傾斜束縛の従プレートの場合について説明す
る。
る。
傾斜束縛の従プレート12の有用性を理解するために、
両プレート10、12の上の分子が傾斜束縛を有するセルに
おける束縛の破壊を分析してみる（図45参照）：すなわ
ち、傾斜の角度θは主プレート10ではより大きく、従プ
レート12ではかなり小さい。
両プレート10、12の上の分子が傾斜束縛を有するセルに
おける束縛の破壊を分析してみる（図45参照）：すなわ
ち、傾斜の角度θは主プレート10ではより大きく、従プ
レート12ではかなり小さい。
図45aの“均一”な（ねじれのない）組織から開始す
る。プレート10、12に直交する電界において、二つのプ
レート10、12上の分子は垂直状態に向かって移動するが
それに到達することはない（図45bおよび図46参照）：
つまり、両表面にとって、二又路の分岐点は垂直状態の
他方の側にある。図47参照。図47では、Γｈは水力学的
モーメントを、ΓＳは弾性モーメントを、そしてｍは束
縛エネルギーの最大の方向（二又路）を表す。
る。プレート10、12に直交する電界において、二つのプ
レート10、12上の分子は垂直状態に向かって移動するが
それに到達することはない（図45bおよび図46参照）：
つまり、両表面にとって、二又路の分岐点は垂直状態の
他方の側にある。図47参照。図47では、Γｈは水力学的
モーメントを、ΓＳは弾性モーメントを、そしてｍは束
縛エネルギーの最大の方向（二又路）を表す。
ここで電界は、両表面10、12上の分子をほとんど垂直
状態になるように（θS1≒０、θS2≒０）配向するため
に十分強力なものと仮定する。図45b参照。電界を遮断
するとき、大きな弾性表面モーメント、ΓＳ≒（K/l1）
α１が主プレート10に作用する。ここで、l1はプレート
10での束縛力である。このプレート10上の分子は、大き
なずり流れを放出しながら、最初の位置に向かって傾く
（チルト）。従プレート12に伝えられる水力学的モーメ
ントΓｈはK/dの大きさを有し、垂直状態を経由して分
子を傾かせようとする。図45c参照。Ｋα2/l2の大きさ
を有する弾性表面モーメントΓＳはこれに反対する。こ
こで、l2はプレート12上の束縛力を表す。この形態の場
合の半回転を書き込むときの条件がしたがって得られ
る：つまり、K/d＞Ｋα2/l2、即ちα２＜l2/dであり、
結局、傾斜した従プレート12は、もしその束縛が弱く、
またその電界がないときの傾斜角度θ２が90゜に非常に
近いならば（ほとんどプラナー状態）、効率的に駆動さ
れる。もしその場合には、図45dの半回転曲げ、および
最終的には図45cのねじれ半回転が得られる。
状態になるように（θS1≒０、θS2≒０）配向するため
に十分強力なものと仮定する。図45b参照。電界を遮断
するとき、大きな弾性表面モーメント、ΓＳ≒（K/l1）
α１が主プレート10に作用する。ここで、l1はプレート
10での束縛力である。このプレート10上の分子は、大き
なずり流れを放出しながら、最初の位置に向かって傾く
（チルト）。従プレート12に伝えられる水力学的モーメ
ントΓｈはK/dの大きさを有し、垂直状態を経由して分
子を傾かせようとする。図45c参照。Ｋα2/l2の大きさ
を有する弾性表面モーメントΓＳはこれに反対する。こ
こで、l2はプレート12上の束縛力を表す。この形態の場
合の半回転を書き込むときの条件がしたがって得られ
る：つまり、K/d＞Ｋα2/l2、即ちα２＜l2/dであり、
結局、傾斜した従プレート12は、もしその束縛が弱く、
またその電界がないときの傾斜角度θ２が90゜に非常に
近いならば（ほとんどプラナー状態）、効率的に駆動さ
れる。もしその場合には、図45dの半回転曲げ、および
最終的には図45cのねじれ半回転が得られる。
消去を行うには、電界をねじれ半回転組織に再び印加
する。図48a参照。電界内ではそれは半回転曲げに変換
され（図48b参照）、このため分子はほとんど試片全体
にわたって電界に沿って配向できる。しかし、従プレー
ト12の近傍では、ほとんどプラナー配向である薄い領域
が残留する。この領域は組織内で位相的にブロックされ
る：つまり、その存在は、二つの束縛の相対的配向およ
び最初のボリューム組織によってきまる。大きな（弾性
および電気）エネルギーがプラナー領域に蓄えられ、そ
して、得られるモーメントはプレート12に向かって表面
において分子を引張り、もはや垂直状態のほうには向か
ない：つまり、このようにして、プラナー領域は試片か
ら“排除”され、エネルギーは低減してゆく（図48bお
よび図48c参照）。
する。図48a参照。電界内ではそれは半回転曲げに変換
され（図48b参照）、このため分子はほとんど試片全体
にわたって電界に沿って配向できる。しかし、従プレー
ト12の近傍では、ほとんどプラナー配向である薄い領域
が残留する。この領域は組織内で位相的にブロックされ
る：つまり、その存在は、二つの束縛の相対的配向およ
び最初のボリューム組織によってきまる。大きな（弾性
および電気）エネルギーがプラナー領域に蓄えられ、そ
して、得られるモーメントはプレート12に向かって表面
において分子を引張り、もはや垂直状態のほうには向か
ない：つまり、このようにして、プラナー領域は試片か
ら“排除”され、エネルギーは低減してゆく（図48bお
よび図48c参照）。
電界の関数としての表面角度θS2の挙動は、図49に模
式的に示すが、これは電界はなく、θ２は大きく、そし
て負であるとしている（｜θ2|＞90゜、θ２＜０、図49
の点Ａ）。電界内では、図49に示すように、｜θ2|は減
少し（経路ABC）、そして束縛エネルギーが最大で、し
たがって束縛モーメントがゼロであるθ２＋90゜の方向
に向かって分子は移動する。電界の臨界値Ecにおいて
は、束縛モーメントはもはや電気モーメントをバランス
させることはできず、表面は不安定となる：つまり、θ
S2が経路CDに切替え（図49参照）、分子はこのとき垂直
線の他の側にいる。図48d参照。もし、電界がここで
（水力学的結合を排除するために）徐々に減少するなら
ば、θS2は経路DE（図49参照）をとり、この系の最終状
態は図48eに示すねじれのない組織である。半回転は消
去されている。
式的に示すが、これは電界はなく、θ２は大きく、そし
て負であるとしている（｜θ2|＞90゜、θ２＜０、図49
の点Ａ）。電界内では、図49に示すように、｜θ2|は減
少し（経路ABC）、そして束縛エネルギーが最大で、し
たがって束縛モーメントがゼロであるθ２＋90゜の方向
に向かって分子は移動する。電界の臨界値Ecにおいて
は、束縛モーメントはもはや電気モーメントをバランス
させることはできず、表面は不安定となる：つまり、θ
S2が経路CDに切替え（図49参照）、分子はこのとき垂直
線の他の側にいる。図48d参照。もし、電界がここで
（水力学的結合を排除するために）徐々に減少するなら
ば、θS2は経路DE（図49参照）をとり、この系の最終状
態は図48eに示すねじれのない組織である。半回転は消
去されている。
本発明者らによって見出されたこの消去機構は、傾斜
主プレート10と最初の組織との弾性相互作用によって引
き起こされた従プレート12上の傾斜束縛の破壊を利用す
る。最初の組織は、もしボリューム内にプラナー領域を
含むならば、この機構だけで消去できる。一方、そのよ
うな組織に書き込みを行うには、他の手段、例えば水力
学的効果を利用する必要がある：つまり、従プレート12
の束縛の弾性破壊は、過渡的な不可逆現象であって、経
路CDに沿った通路（図49参照）は一方通行の通路であ
る。
主プレート10と最初の組織との弾性相互作用によって引
き起こされた従プレート12上の傾斜束縛の破壊を利用す
る。最初の組織は、もしボリューム内にプラナー領域を
含むならば、この機構だけで消去できる。一方、そのよ
うな組織に書き込みを行うには、他の手段、例えば水力
学的効果を利用する必要がある：つまり、従プレート12
の束縛の弾性破壊は、過渡的な不可逆現象であって、経
路CDに沿った通路（図49参照）は一方通行の通路であ
る。
他方、点Ｃを越える前に電界を遮断すると、θS2はＡ
に戻り、電解の遮断後も組織はねじれたままである。こ
の理由は、もし、電界が低すぎて点Ｃを越えることがで
きないならば、再書き込みが起こるからである。
に戻り、電解の遮断後も組織はねじれたままである。こ
の理由は、もし、電界が低すぎて点Ｃを越えることがで
きないならば、再書き込みが起こるからである。
傾斜従プレート12の有用性を明らかにするために、本
発明者らは、傾斜主プレート10（SiOを蒸着させ、この
表面に対する分子の傾き角度がほぼ35゜）（θ２＝90−
35＝55゜）を備えたいくつかの薄い試片（ｄ≒1.5μ
ｍ）を製作した。従プレートは異なったラビングポリマ
ーを使って製作した（傾斜角度α２は２゜および10
゜）。
発明者らは、傾斜主プレート10（SiOを蒸着させ、この
表面に対する分子の傾き角度がほぼ35゜）（θ２＝90−
35＝55゜）を備えたいくつかの薄い試片（ｄ≒1.5μ
ｍ）を製作した。従プレートは異なったラビングポリマ
ーを使って製作した（傾斜角度α２は２゜および10
゜）。
水力学的結合によって半回転の書き込みを促進するた
めに、プレートのうちの一方を他方に対して回転するこ
とで、プリねじり角度φ（０゜から90゜の間）を与え
た。すでに説明したように、このようなプリねじりは水
力学的効果の助けになる。半回転の書き込みは、80゜に
近いφで40〜50Vの電圧の場合に観察された。このよう
に書き込みが困難であるのはポリマーの束縛が非常に大
きな束縛エネルギーを有しているという事実によるもの
である。
めに、プレートのうちの一方を他方に対して回転するこ
とで、プリねじり角度φ（０゜から90゜の間）を与え
た。すでに説明したように、このようなプリねじりは水
力学的効果の助けになる。半回転の書き込みは、80゜に
近いφで40〜50Vの電圧の場合に観察された。このよう
に書き込みが困難であるのはポリマーの束縛が非常に大
きな束縛エネルギーを有しているという事実によるもの
である。
一方、いずれの形態の場合でも、本発明者らは、弾性
的過渡的な破壊によって、ボリューム内にプラナー領域
を含む最初の構造の消去を観察した。したがって、傾斜
した従プレートを用いて、低い束縛エネルギーおよび低
い傾斜をもっているという条件下で、双安定ボリューム
組織の書き込みおよび消去を行うことができる。
的過渡的な破壊によって、ボリューム内にプラナー領域
を含む最初の構造の消去を観察した。したがって、傾斜
した従プレートを用いて、低い束縛エネルギーおよび低
い傾斜をもっているという条件下で、双安定ボリューム
組織の書き込みおよび消去を行うことができる。
上述のデバイスに用いた二つのボリューム組織は双安
定性である：つまり、外部からの電界が存在しない場
合、表面破壊あるいは欠陥による以外では、別の、より
エネルギーの低い組織への組織への転移は行われない。
したがって、外部電界もまたいずれの欠陥も存在しない
場合、それぞれの組織は、二つの組織の位相的な不適合
性のために、非常に長期間にわたって安定である。
定性である：つまり、外部からの電界が存在しない場
合、表面破壊あるいは欠陥による以外では、別の、より
エネルギーの低い組織への組織への転移は行われない。
したがって、外部電界もまたいずれの欠陥も存在しない
場合、それぞれの組織は、二つの組織の位相的な不適合
性のために、非常に長期間にわたって安定である。
しかし、実際にはこれら二つの組織は、特にネマチッ
ク液晶の場合には、非常に異なったエネルギーをもつこ
とがある。このことから、より速くあるいはそれほど速
くなく移動する欠陥が作られることがあり、自発的に高
エネルギー組織を消去し、他を書き込むことになる。も
し、デバイスに長時間の記憶が求められるのであれば、
用途によってはこのような特性は望ましくないことがあ
る。
ク液晶の場合には、非常に異なったエネルギーをもつこ
とがある。このことから、より速くあるいはそれほど速
くなく移動する欠陥が作られることがあり、自発的に高
エネルギー組織を消去し、他を書き込むことになる。も
し、デバイスに長時間の記憶が求められるのであれば、
用途によってはこのような特性は望ましくないことがあ
る。
欠陥の移動によって引き起こされる自発的な消去に要
する時間は、いくつかの因子によって決まる：つまり、
セルの厚さ、画素の大きさ、キラルのドーパント、形態
（予め付与するプリねじれが大きいかあるいは少ない
か）等である。これらの因子のうちのいくつかは、自発
的消去時間を長くするため、あるいは短くするために、
調整することができる。例えば、図50は、自発的消去時
間τｅのセル厚さに対する依存を示す。これは、２×2m
m2の画素で、半回転ねじれ組織のドープされていない5C
Bネマチックであって、プリねじれ（pretwist）のみら
れない均一な組織に転換する。これから分かることは、
時間τｅが広い範囲にわたって（0.1秒ないし１秒）厚
さとともに変化することであり、これは用途に応じて調
整してもよい。自発的消去時間τｅは、セルのプリねじ
れφによってまた調整してもよい。例えば、φ＝90゜の
ときに、二つの組織のエネルギーは拡大し、τｅは無限
大に向かう。
する時間は、いくつかの因子によって決まる：つまり、
セルの厚さ、画素の大きさ、キラルのドーパント、形態
（予め付与するプリねじれが大きいかあるいは少ない
か）等である。これらの因子のうちのいくつかは、自発
的消去時間を長くするため、あるいは短くするために、
調整することができる。例えば、図50は、自発的消去時
間τｅのセル厚さに対する依存を示す。これは、２×2m
m2の画素で、半回転ねじれ組織のドープされていない5C
Bネマチックであって、プリねじれ（pretwist）のみら
れない均一な組織に転換する。これから分かることは、
時間τｅが広い範囲にわたって（0.1秒ないし１秒）厚
さとともに変化することであり、これは用途に応じて調
整してもよい。自発的消去時間τｅは、セルのプリねじ
れφによってまた調整してもよい。例えば、φ＝90゜の
ときに、二つの組織のエネルギーは拡大し、τｅは無限
大に向かう。
しかしながら、厚さおよびプリねじれはまた、電界に
よって引き起こされた表面転移の場合には、重要な因子
である。したがって、他の手段によって、特に低濃度の
コレステリック相を添加することでネマチック相に引き
起こされた自発的ねじれによって、τｅを制御すること
は好ましい。
よって引き起こされた表面転移の場合には、重要な因子
である。したがって、他の手段によって、特に低濃度の
コレステリック相を添加することでネマチック相に引き
起こされた自発的ねじれによって、τｅを制御すること
は好ましい。
本発明者らは、自発的消去時間τｅを制御するため
に、ネマチック−コレステリック混合物のいくつかの試
片を製作した。図51は、半回転（180゜ねじれ）組織が
書き込まれたとき、およびそれが消去された（ねじれの
ない均一組織の）ときのそのような試片の光学的挙動を
示す。二つの組織のエネルギーは、コレステリックを数
パーセント添加することでほとんど等しくした。その結
果、時間τｅは数時間に延長されたが、これは図面のス
ケールに比べれば、非常に長いものである。
に、ネマチック−コレステリック混合物のいくつかの試
片を製作した。図51は、半回転（180゜ねじれ）組織が
書き込まれたとき、およびそれが消去された（ねじれの
ない均一組織の）ときのそのような試片の光学的挙動を
示す。二つの組織のエネルギーは、コレステリックを数
パーセント添加することでほとんど等しくした。その結
果、時間τｅは数時間に延長されたが、これは図面のス
ケールに比べれば、非常に長いものである。
それらのエネルギーを等しくすることで双安定組織の
自発的消去時間を延長できる可能性はこれまで説明して
きた。それによれば、双安定性の主要利益の一つを使用
可能とする：つまり、電界を遮断すると、最終の組織は
あいまいに保存されるか、あるいは各用途に特有のデバ
イスのリフレッシュ時間τｒに比較して非常に長い時間
τｅの間だけ少なくとも保存される。用途によっては、
τｒは非常に長いかあるいははっきりしない。例えば、
ある種の携帯用装置（モバイル電話、個人用電子オーガ
ナイザ、電子手帳等）の表示スクリーンは節電のために
時々できるかぎり間をあけてリフレッシュしなければな
らない。そのような場合、τｅ→∞とする必要があろ
う。
自発的消去時間を延長できる可能性はこれまで説明して
きた。それによれば、双安定性の主要利益の一つを使用
可能とする：つまり、電界を遮断すると、最終の組織は
あいまいに保存されるか、あるいは各用途に特有のデバ
イスのリフレッシュ時間τｒに比較して非常に長い時間
τｅの間だけ少なくとも保存される。用途によっては、
τｒは非常に長いかあるいははっきりしない。例えば、
ある種の携帯用装置（モバイル電話、個人用電子オーガ
ナイザ、電子手帳等）の表示スクリーンは節電のために
時々できるかぎり間をあけてリフレッシュしなければな
らない。そのような場合、τｅ→∞とする必要があろ
う。
しかし、性質上、規則的かつしばしばのリフレッシュ
を求める用途もある。例えば、ビデオ表示の場合、τｒ
＝20〜40ms（イメージ繰り返し時間）が求められる。こ
の場合、すでに説明した双安定ネマチック表示を新規な
準安定モードで用いてもよい。後で示すように、そのよ
うな準安定モードの表示は、通常のデバイスの場合、大
きな利益をもたらすことができる。
を求める用途もある。例えば、ビデオ表示の場合、τｒ
＝20〜40ms（イメージ繰り返し時間）が求められる。こ
の場合、すでに説明した双安定ネマチック表示を新規な
準安定モードで用いてもよい。後で示すように、そのよ
うな準安定モードの表示は、通常のデバイスの場合、大
きな利益をもたらすことができる。
最初の実施例によれば、この準安定動作モードを造り
出すために、二つの準安定組織が選ばれ（図52参照）、
そのうちの一つ（図52A参照）は、他方（図52B参照）の
場合よりかなり大きな、電界のない（field−free）弾
性エネルギーをもっている。プレート10上の傾斜束縛お
よびプレート12上のプラナー束縛に対応するなんら限定
的意味を持たない例として、図52Bの低エネルギー組織
Ｂはねじれがなく、わずかに広がった組織であり、図52
Aの組織Ａは半回転ねじれ組織である。
出すために、二つの準安定組織が選ばれ（図52参照）、
そのうちの一つ（図52A参照）は、他方（図52B参照）の
場合よりかなり大きな、電界のない（field−free）弾
性エネルギーをもっている。プレート10上の傾斜束縛お
よびプレート12上のプラナー束縛に対応するなんら限定
的意味を持たない例として、図52Bの低エネルギー組織
Ｂはねじれがなく、わずかに広がった組織であり、図52
Aの組織Ａは半回転ねじれ組織である。
外部の電界が存在しない場合、組織Ａは準安定であ
る：つまり、特性時間τｅ内に、核形成および欠陥の伝
播によって組織Ｂに転移する。時間τｅは、例えば、プ
レート上の欠陥の核形成中心の密度を制御することによ
り、あるいはネマチックのキラル化（chiralization）
により、τｅ＝τｒ、リフレッシュ時間、となるように
調整される。このような方法で、組織Ａは、一旦書き込
まれても、τｒの後、つまりイメージの終了時には、自
己消去される。束縛を破壊するために、ここでは単一の
機構だけ、つまり組織Ａに書き込む機構が要求されてい
る。この例の場合、すでに説明した水力学的結合を使用
してもよい。
る：つまり、特性時間τｅ内に、核形成および欠陥の伝
播によって組織Ｂに転移する。時間τｅは、例えば、プ
レート上の欠陥の核形成中心の密度を制御することによ
り、あるいはネマチックのキラル化（chiralization）
により、τｅ＝τｒ、リフレッシュ時間、となるように
調整される。このような方法で、組織Ａは、一旦書き込
まれても、τｒの後、つまりイメージの終了時には、自
己消去される。束縛を破壊するために、ここでは単一の
機構だけ、つまり組織Ａに書き込む機構が要求されてい
る。この例の場合、すでに説明した水力学的結合を使用
してもよい。
準安定モードのデバイスの第２の非制限的例を図53に
示す。今度は、二つのプレート10、12上には反対の傾斜
束縛を選ぶ。組織Ａは、従プレート12上の束縛の不可逆
的な過渡的破壊によって書き込まれてもよい。電界Ｅ＞
ECでは、プレート12上の束縛は破壊し、θS2は、すでに
説明したように、二又路の他の側に飛び越えて行く。こ
の具体的例では水力学的結合および弾性結合は互いに反
対しないが、他方、互いに協力して、組織Ａに書き込み
を行う。書き込みは非常に効率的となり高速で行われ、
そしてしきい値ECは低減する。
示す。今度は、二つのプレート10、12上には反対の傾斜
束縛を選ぶ。組織Ａは、従プレート12上の束縛の不可逆
的な過渡的破壊によって書き込まれてもよい。電界Ｅ＞
ECでは、プレート12上の束縛は破壊し、θS2は、すでに
説明したように、二又路の他の側に飛び越えて行く。こ
の具体的例では水力学的結合および弾性結合は互いに反
対しないが、他方、互いに協力して、組織Ａに書き込み
を行う。書き込みは非常に効率的となり高速で行われ、
そしてしきい値ECは低減する。
上述の準安定の束縛−破壊の表示は、特に、以下のよ
うな利益を有する。
うな利益を有する。
準安定表示は、無限記憶の場合を除いて、本例では時
間τｅに制限される表面双安定性のあらゆる利益をもっ
ている。書き込み時間τｉは非常に短く、代表的には、
Ｕ≒20ボルトの場合、ほぼ０μｓである。
間τｅに制限される表面双安定性のあらゆる利益をもっ
ている。書き込み時間τｉは非常に短く、代表的には、
Ｕ≒20ボルトの場合、ほぼ０μｓである。
慣用のネマチック表示と比較して準安定表示の第１の
利益は、そのはっきりしたしきい値である。
利益は、そのはっきりしたしきい値である。
慣用の表示では、組織の変化（および光学的応答の変
化）は、強いかつ短いパルスの適用で得られる。パルス
直後の光学的応答は、図54に（曲線ａ）、印加電圧の関
数としてプロットして示す。Ｕ＜UC、しきい値、のと
き、光学的応答が得られ、その大きさが電圧とともに増
大する。しきい値は非常に分散されており、組織にゆっ
くりした転換をもたらす。駆動電圧の期間中および経過
後、中間状態の全連続体を経由する。このような広がり
は連続応答系のマルチプレックス速度（multiplexing r
ate）を著しく制限する。
化）は、強いかつ短いパルスの適用で得られる。パルス
直後の光学的応答は、図54に（曲線ａ）、印加電圧の関
数としてプロットして示す。Ｕ＜UC、しきい値、のと
き、光学的応答が得られ、その大きさが電圧とともに増
大する。しきい値は非常に分散されており、組織にゆっ
くりした転換をもたらす。駆動電圧の期間中および経過
後、中間状態の全連続体を経由する。このような広がり
は連続応答系のマルチプレックス速度（multiplexing r
ate）を著しく制限する。
本発明による準安定表示では、しきい値UCは非常には
っきりとしている（図54の曲線ｂ）：つまり、もはや、
Ｂ→Ａのように連続的な転換は見られず、したがって、
表示は、“絶対的な（all or nothing）”モードでの書
き込みを行う。光学的応答に対して漸進的特徴を与える
ことのある中間的状態は存在しない。当業者であれば知
っているように、そのようなはっきりしたしきい値は、
無限のマルチプレックスを可能とする。これは古典的な
ボリューム表示と比較して非常に重要な利点である。
っきりとしている（図54の曲線ｂ）：つまり、もはや、
Ｂ→Ａのように連続的な転換は見られず、したがって、
表示は、“絶対的な（all or nothing）”モードでの書
き込みを行う。光学的応答に対して漸進的特徴を与える
ことのある中間的状態は存在しない。当業者であれば知
っているように、そのようなはっきりしたしきい値は、
無限のマルチプレックスを可能とする。これは古典的な
ボリューム表示と比較して非常に重要な利点である。
ネマチック液晶ボリューム表示と比較したときの本発
明の別の利点は、駆動パルスの継続時間および電圧を変
えることなく、用途に応じて消去時間τｅが調整可能で
あることである。例えば、表面破壊しきい値に関係な
く、コレステリック相のドーピングによって、あるいは
欠陥の核形成中心の密度調整によってτｅの制御が可能
である。これと対照的に、慣用のネマチックボリューム
表示においては書き込み時間τｉと、電界のないときの
消去時間τｅと、そしてしきい値電圧UCの間に関係があ
る：つまり、誘電異方性の大きいネマチックの場合、τ
ｅ＝τi UC 2/U0 2、またはU0≒1Vである。急速書き込み
（τｉ〜10μｓ）およびビデオ速度の消去（τｅ〜40m
s）の場合、ネマチックボリューム表示ではUC≒60Vが得
られる。これは本発明の準安定表示の場合、わずかUC≒
15Vであることと比較される。図55参照。
明の別の利点は、駆動パルスの継続時間および電圧を変
えることなく、用途に応じて消去時間τｅが調整可能で
あることである。例えば、表面破壊しきい値に関係な
く、コレステリック相のドーピングによって、あるいは
欠陥の核形成中心の密度調整によってτｅの制御が可能
である。これと対照的に、慣用のネマチックボリューム
表示においては書き込み時間τｉと、電界のないときの
消去時間τｅと、そしてしきい値電圧UCの間に関係があ
る：つまり、誘電異方性の大きいネマチックの場合、τ
ｅ＝τi UC 2/U0 2、またはU0≒1Vである。急速書き込み
（τｉ〜10μｓ）およびビデオ速度の消去（τｅ〜40m
s）の場合、ネマチックボリューム表示ではUC≒60Vが得
られる。これは本発明の準安定表示の場合、わずかUC≒
15Vであることと比較される。図55参照。
本発明者らは、ドープされていない5CB液晶を使っ
て、前述の第１の実施例に対応する図52の形態のセルを
製作した。主プレート10は傾斜しており（SiO、グレイ
ジング蒸着、θS1〜55゜）、従プレート12はプラナー
（SiO、θS2＝90゜）である。セルの厚さは、プラナー
プレート12に置かれたボールスペーサ（ｄ＝1.5μｍ）
によって規定される。組織Ａ（ねじれ半回転）は短い矩
形パルスを使って書き込みが行われる。このセル（図55
参照）における書き込みしきい値が非常に低いことは、
傾斜主プレート10によってもたらされる水力学的制御が
有効であることをを確認させるものである。自発的な消
去は、スペーサボール上での欠陥の核生成によって生じ
るものであり、その密度は、正当的に短い消去時間τｅ
〜300msを得るために非常に高くなるように選ばれる。
図56参照。
て、前述の第１の実施例に対応する図52の形態のセルを
製作した。主プレート10は傾斜しており（SiO、グレイ
ジング蒸着、θS1〜55゜）、従プレート12はプラナー
（SiO、θS2＝90゜）である。セルの厚さは、プラナー
プレート12に置かれたボールスペーサ（ｄ＝1.5μｍ）
によって規定される。組織Ａ（ねじれ半回転）は短い矩
形パルスを使って書き込みが行われる。このセル（図55
参照）における書き込みしきい値が非常に低いことは、
傾斜主プレート10によってもたらされる水力学的制御が
有効であることをを確認させるものである。自発的な消
去は、スペーサボール上での欠陥の核生成によって生じ
るものであり、その密度は、正当的に短い消去時間τｅ
〜300msを得るために非常に高くなるように選ばれる。
図56参照。
前述の第２の実施例に対応する第２のセルでは、本発
明者らは、図53の形態で、弾性破壊を用いることによっ
て、書き込みの試験を行った。このセルには純粋な5CB
が充填されており、弾性効果が厚さに決定的に依存しな
いことを示すために、より厚くしてある（ｄ＝3.3μ
ｍ）。主プレート10は非常に傾斜した束縛（SiO、グレ
イジング蒸着、θS1〜55゜）を備えたおり、一方、従プ
レート12は蒸着されたSiOの上にPVAの薄膜をデポジショ
ンさせることで製作するが、これはわずかに傾斜してい
る（θS2〜86゜）。この場合も、半回転状態のときの書
き込みしきい値は非常に低く（τｉ〜10μｓのとき、EC
＝11v/μｍ）、束縛破壊の弾性機構の有効性を示してい
る。この厚いセルではτｅ〜3sが測定される。
明者らは、図53の形態で、弾性破壊を用いることによっ
て、書き込みの試験を行った。このセルには純粋な5CB
が充填されており、弾性効果が厚さに決定的に依存しな
いことを示すために、より厚くしてある（ｄ＝3.3μ
ｍ）。主プレート10は非常に傾斜した束縛（SiO、グレ
イジング蒸着、θS1〜55゜）を備えたおり、一方、従プ
レート12は蒸着されたSiOの上にPVAの薄膜をデポジショ
ンさせることで製作するが、これはわずかに傾斜してい
る（θS2〜86゜）。この場合も、半回転状態のときの書
き込みしきい値は非常に低く（τｉ〜10μｓのとき、EC
＝11v/μｍ）、束縛破壊の弾性機構の有効性を示してい
る。この厚いセルではτｅ〜3sが測定される。
本発明による、交番電界での励起方法について以下詳
述する。
述する。
実用上の理由から、液晶表示は、印加電圧の平均値が
できるだけ低いような“交番（alternating）”信号に
よって、好ましくは、駆動されなければならない。それ
によって、表示の寿命を制限するような不可逆的な電気
化学的効果をさけることができる。本発明者らは、実験
により、表面破壊の原因として、“極性（polar）”信
号と“交番（alternating）”信号との均等性を示し
た。このことは物理的には、表面に伝えられるボリュー
ムモーメントが主として誘電体（〜E2）に由来するもの
であって、電界の信号に依存しないという事実による。
できるだけ低いような“交番（alternating）”信号に
よって、好ましくは、駆動されなければならない。それ
によって、表示の寿命を制限するような不可逆的な電気
化学的効果をさけることができる。本発明者らは、実験
により、表面破壊の原因として、“極性（polar）”信
号と“交番（alternating）”信号との均等性を示し
た。このことは物理的には、表面に伝えられるボリュー
ムモーメントが主として誘電体（〜E2）に由来するもの
であって、電界の信号に依存しないという事実による。
例として本発明者らは、書き込みの場合、図57に示し
たように、“極性”信号は、振幅Vp＝13V、持続時間τ
＝40μｓを有しており、図58に示したように、これが、
Va＝13.4に非常に近い振幅と同じ持続時間を有している
方形“交番”信号と等価であることを示した。
たように、“極性”信号は、振幅Vp＝13V、持続時間τ
＝40μｓを有しており、図58に示したように、これが、
Va＝13.4に非常に近い振幅と同じ持続時間を有している
方形“交番”信号と等価であることを示した。
同じ証拠は消去信号にも観察される：つまり、極性電
圧V'＝5Vおよびτ＝240μｓで消去が行われ、一方、ほ
ぼV'＝5.3の交番電圧は同じ消去を行う。
圧V'＝5Vおよびτ＝240μｓで消去が行われ、一方、ほ
ぼV'＝5.3の交番電圧は同じ消去を行う。
本発明者らは、図59と図60に示すように、反対の相の
二つの“交番”信号の間に小さい違いを観察した。この
ような違いは、表面束縛破壊に対する撓電性の寄与が小
さいことに由来する。例えば、V+＝5.8およびτ＝240μ
ｓである図59の信号は半回転を書き込み、図60における
同じ振幅および同じ持続時間をもった信号V-は消去を行
うことを本発明者らは観察する。このことは、実用上、
極性信号の極性を用いることによって、すでに述べたよ
うに、交番信号の相だけを使用して表面破壊を起こすこ
とを可能とする。
二つの“交番”信号の間に小さい違いを観察した。この
ような違いは、表面束縛破壊に対する撓電性の寄与が小
さいことに由来する。例えば、V+＝5.8およびτ＝240μ
ｓである図59の信号は半回転を書き込み、図60における
同じ振幅および同じ持続時間をもった信号V-は消去を行
うことを本発明者らは観察する。このことは、実用上、
極性信号の極性を用いることによって、すでに述べたよ
うに、交番信号の相だけを使用して表面破壊を起こすこ
とを可能とする。
（22）P.G.de Gennes、“液晶の物理学"Clarendon Pres
s,Oxford,1974 （23）Journal of Applied Physics,Vol.64,No.2,pp.61
4−628,1988,“通常のねじれたネマチック液晶表示の光
学的特性の由来と特徴"H.L.Ong （24）Journal of Physics Letters,Vol.46,pp.L195−L
200,1985,“ハイブリッド整列ネマチック液晶セルにお
けるリニア撓電・光効果"N.V.Madhusudana,G.Durand （25）Europhysics Letters,Vol.5,No.8,pp.697−702,1
988,“粗固体表面の秩序電気と傾斜ネマチック配向"M.M
onkade,M.Boix,G.Durand
s,Oxford,1974 （23）Journal of Applied Physics,Vol.64,No.2,pp.61
4−628,1988,“通常のねじれたネマチック液晶表示の光
学的特性の由来と特徴"H.L.Ong （24）Journal of Physics Letters,Vol.46,pp.L195−L
200,1985,“ハイブリッド整列ネマチック液晶セルにお
けるリニア撓電・光効果"N.V.Madhusudana,G.Durand （25）Europhysics Letters,Vol.5,No.8,pp.697−702,1
988,“粗固体表面の秩序電気と傾斜ネマチック配向"M.M
onkade,M.Boix,G.Durand
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドゾフ，イワン フランス国、Ｆ−91190ジフ−スール− イベット、リュー・ドゥ・マドリッド、 55 (72)発明者 デュラン，ジョルジュ フランス国、Ｆ−91400オルセー、リュ ー・ドゥ・シャトーフォール、16 (72)発明者 マルティノ−ラガルド，フィリップ フランス国、Ｆ−91460マルクシス、リ ュー・マスナ−ドゥロシュ、29テール (72)発明者 ノビリ，モーリツィオ フランス国、Ｆ−33600ペサック、アブ ニュー・アルベール−シュワイツェル、 132、セ・エール・ペ・ペ (72)発明者 ポロサ，エリック フランス国、Ｆ−34080モンペリエ、リ ュー・デ・トネル、８ (72)発明者 レリディス，ロアニス スイス国、ＣＨ−1015ローザンヌ、エコ ル・ポリテクニーク・フェデラル・ド ゥ・ローザンヌ、アンスティテュ・ド ゥ・ジェニー・アトミク、デパルトマ ン・ドゥ・フィジーク（番地なし) (72)発明者 ジオコンド，ミケレ イタリア国、Ｉ−86036アルカバカタ・ ディ・レンデ、ウニベルシタ・デラ・カ ラブリア、ディパルティメント・ディ・ フィジカ（番地なし) (56)参考文献 特開 昭62−18522（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開18180（ＥＰ，Ａ１) Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅ ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．52，Ｎ ｏ．４，ｐｐ．3032−3039 Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｖ ｏｌ．10，Ｎｏ．２，ｐｐ．289−293 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141
Claims (63)
- 【請求項１】内側表面に電極が設けられた二つの平行な
透明プレート（10、12）から構成され、ネマティック液
晶材料（20）を含有する表示デバイスであって： −各プレート（10、12）上で単安定束縛を規定する手
段； −これらの束縛の少なくとも一方を、命令により、破壊
して、最初の単安定束縛方向に直交するように一時的に
分子が再配向できるようにする手段；および −この破壊後に、ともに同じ単安定束縛方向を備えた二
つの異なる構造のうちのいずれか一方を選択して、双安
定ボリューム効果を誘起させる手段 を備えていることを特徴とする表示デバイス。 - 【請求項２】前記束縛を破壊する手段（40）が両プレー
ト（10、12）上の束縛を破壊するに適することを特徴と
する請求の範囲第１項記載のデバイス。 - 【請求項３】前記単安定束縛がプラナーであることを特
徴とする請求の範囲第１項または第２項記載のデバイ
ス。 - 【請求項４】前記単安定束縛がホメオトロピックである
ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の
デバイス。 - 【請求項５】前記単安定束縛の少なくとも一つがプレー
ト（10、12）に対して傾斜していることを特徴とする請
求の範囲第１項または第２項記載のデバイス。 - 【請求項６】前記束縛の一方がホメオトロピックであ
り、他方がプラナーであることを特徴とする請求の範囲
第１項および第２項のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項７】前記束縛の一方がプラナーであり、他方が
傾斜していることを特徴とする請求の範囲第１項および
第２項のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項８】前記束縛の一方がホメオトロピックであ
り、他方が傾斜していることを特徴とする請求の範囲第
１項および第２項のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項９】前記束縛破壊手段が、電界を印加できる手
段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項ない
し第８項の１に記載のデバイス。 - 【請求項１０】前記束縛破壊手段が、プレート（10、1
2）に対して垂直方向に電界を印加できる手段を備えて
いることを特徴とする請求の範囲第９項記載のデバイ
ス。 - 【請求項１１】前記束縛がプラナーであって、液晶が正
誘電異方性を備えていることを特徴とする請求の範囲第
10項記載のデバイス。 - 【請求項１２】前記束縛がホメオトロピックであって、
液晶が負誘電異方性を備えていることを特徴とする請求
の範囲第10項記載のデバイス。 - 【請求項１３】前記束縛破壊手段が、液晶の表面分子と
プレート（10、12）の表面との相互作用の弾性エネルギ
ーが最大となる不安定状況に、液晶を置くのに適するこ
とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第12項の１に記
載のデバイス。 - 【請求項１４】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、デバイスに横方向電界を印加できる手段を備
えていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第13
項の１に記載のデバイス。 - 【請求項１５】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、一方のプレート（10）上に設けられ、その束
縛が破壊された他方のプレート（12）を向いている交互
配置電極（50、52）と、交代して選ばれる、それらの電
極の少なくとも１に駆動電圧を印加できる手段とを備え
ていることを特徴とする請求の範囲第14項に記載のデバ
イス。 - 【請求項１６】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、中央部（64）よりも一層導電的である少なく
とも１の端部（62）を有する少なくとも１の電極（60）
を備えていることを特徴とする請求の範囲第14項に記載
のデバイス。 - 【請求項１７】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、デバイスの端部に沿って電極を備えているこ
とを特徴とする請求の範囲第14項に記載のデバイス。 - 【請求項１８】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、水力学的効果を発生させることのできる手段
を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし
第13項の１に記載のデバイス。 - 【請求項１９】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、束縛の破壊されるプレートに近接した液晶分
子にずり力を発生させることのできる手段を備えている
ことを特徴とする請求の範囲第18項に記載のデバイス。 - 【請求項２０】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、例えば圧電系を用いることによって、あるい
は音波を用いることによって、プレートの少なくとも一
部を機械的に変位させることのできる手段を備えている
ことを特徴とする請求の範囲第19項に記載のデバイス。 - 【請求項２１】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、プレートに対して横断方向の機械的応力を確
保できる手段を備えていることを特徴とする請求の範囲
第19項に記載のデバイス。 - 【請求項２２】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、画素を規定する電極（Ｐ）に並んで配置され
た補助電極（Ｃ）を含む手段を備えていることを特徴と
する請求の範囲第19項に記載のデバイス。 - 【請求項２３】前記束縛は前記補助電極（Ｃ）では傾斜
しており、画素電極（Ｐ）への電界が遮断されるときに
該補助電極へ駆動電界を印加するか、あるいは画素電極
（Ｐ）上の電界と同じ時に該補助電極に駆動電界を印加
するかを選択して行う手段を備えていることを特徴とす
る請求の範囲第22項に記載のデバイス。 - 【請求項２４】前記の双安定ボリューム効果を誘起させ
る手段が、二つのプレート（10、12）の間に流体力学的
結合を規定する手段を備えていることを特徴とする請求
の範囲第18項または第19項に記載のデバイス。 - 【請求項２５】前記の束縛破壊手段および双安定ボリュ
ームスイッチング手段が、画素の全表面を均質に駆動さ
せるのに適することを特徴とする請求の範囲第１項ない
し第24項の１に記載のデバイス。 - 【請求項２６】前記の束縛破壊手段および双安定ボリュ
ームスイッチング手段の少なくとも一方が、画素の可変
部分を駆動するのに適することを特徴とする請求の範囲
第１項ないし第24項の１に記載のデバイス。 - 【請求項２７】請求の範囲第19項または第24項のデバイ
スであって、 −プレート（10、12）が互いに異なった束縛しきい値を
規定し； −二つのプレート（10、12）の間のデバイスの厚さは、
これらのプレートの内側表面間で流体力学的な結合が可
能となるほど十分に小さく；そして −二つのプレートの電極間に、書き込み電界パルスと第
２の電界を交互に印加できる手段（40）が設けられ、こ
こで該書き込み電界パルスは、この電界を遮断した後
に、二つのプレート間の流体力学的結合から生ずる第１
のねじれ安定状態を規定するため、二つのプレート上の
束縛を破壊できるしきい値より大きく、該第２の電界
は、第２の均質安定状態を規定するように、単一の束縛
を破壊できるかまたは二つのプレート上のチルトを開放
するために非常にゆっくりと変動する降下縁部を持つこ
とができる前記しきい値よりも小さい。 - 【請求項２８】前記液晶材料（20）が正誘電異方性を備
えていることを特徴とする請求の範囲第27項に記載のデ
バイス。 - 【請求項２９】前記液晶材料の厚さ（ｄ）が、l/θＳよ
り小さく、ここに、 ｌが頂点束縛エネルギーを規定する外挿長さを表し、そ
して θＳが表面分子の角度を表す ことを特徴とする請求の範囲第27項および第28項に記載
のデバイス。 - 【請求項３０】前記液晶材料の厚さ（ｄ）が、d/l＜
（η2/Kρ）1/3の関係式を満足し、ここに、 ｌが頂点束縛エネルギーを規定する外挿長さを表し、 ηが粘度を表し、 Ｋが弾性曲率定数を表し、そして ρが密度を表す ことを特徴とする請求の範囲第27項ないし第29項の１に
記載のデバイス。 - 【請求項３１】前記液晶材料の厚さが、L/θＳより小さ
く、ここに、Ｌは方位角束縛エネルギーを規定する外挿
長さを表し、そしてθＳは表面分子の角度を表すことを
特徴とする請求の範囲第27項ないし第30項の１に記載の
デバイス。 - 【請求項３２】前記液晶材料（20）の厚さ（ｄ）が、５
μｍより薄いことを特徴とする請求の範囲第27項ないし
第31項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３３】前記二つのプレート（10、12）上の束縛
容易方向が互いに平行でないことを特徴とする請求の範
囲第27項ないし第32項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３４】前記二つのプレート（10、12）上の束縛
容易方向が互いに平行であることを特徴とする請求の範
囲第27項ないし第32項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３５】前記二つのプレート（10、12）上の束縛
容易方向が互いに直交することを特徴とする請求の範囲
第27項ないし第32項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３６】前記二つのプレート（10、12）上の束縛
容易方向が互いに直交しないことを特徴とする請求の範
囲第27項ないし第34項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３７】前記二つのプレート（10、12）上の束縛
容易方向がほぼ45゜あるいは135゜回転していることを
特徴とする請求の範囲第27項ないし第36項の１に記載の
デバイス。 - 【請求項３８】横行と縦列とから成るマトリックス状の
スクリーンを構成し、供給手段（40）が、破壊すること
が最も困難な表面の電圧の上しきい値であるＶ＝E0dよ
りはわずかに小さい電圧を印加することで横行を開くの
に適しており、また、±ｖ＜±|E1−E2|dの電圧、すな
わち、二つの面のしきい値の間の電圧の差異より小さな
電圧を縦列に印加するのに適していることを特徴とする
請求の範囲第27項ないし第37項の１に記載のデバイス。 - 【請求項３９】前記縦列に印加される電圧が、時間に対
して平均して、Freedericksz不安定性のしきい値より小
さいことを特徴とする請求の範囲第38項記載のデバイ
ス。 - 【請求項４０】前記二つのプレート（10、12）の表面処
理が、５ないし10％だけ異なる束縛しきい値を規定する
のに適することを特徴とする請求の範囲第27項ないし第
39項の１に記載のデバイス。 - 【請求項４１】前記束縛しきい値が、印加された電界の
極性に依存することを特徴とする請求の範囲第27項ない
し第40項の１に記載のデバイス。 - 【請求項４２】前記液晶材料（20）が、プレートの少な
くとも一方の上の分子のチルトしきい値を変更すること
が可能なイオンをドープされていることを特徴とする請
求の範囲第27項ないし第41項の１に記載のデバイス。 - 【請求項４３】前記イオンが、ナトリウムテトラフェニ
ルボレート、テトラブチルアンモニウムクロライド、お
よびセチルトリブチルアンモニウムブロマイドから成る
群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第42項に記
載のデバイス。 - 【請求項４４】書き込み駆動電圧の降下時間が30μｓよ
り短いことを特徴とする請求の範囲第27項ないし第43項
の１に記載のデバイス。 - 【請求項４５】消去駆動電圧の降下時間が30μｓより長
いことを特徴とする請求の範囲第27項ないし第44項の１
に記載のデバイス。 - 【請求項４６】電気駆動手段（40）が交番電圧を印加す
るに適することを特徴とする請求の範囲第27項ないし第
45項の１に記載のデバイス。 - 【請求項４７】傾斜束縛の主プレート（10）に対向する
プレート（12）上の束縛を破壊するしきい値よりも大き
な振幅の書き込み電界パルスを印加できる手段を備えて
いることを特徴とする請求の範囲第５項または第７項の
１に記載のデバイス。 - 【請求項４８】傾斜束縛の主プレート（10）に対向する
プレート（12）上の束縛を破壊するしきい値を、デフォ
ルトにより、通り越えるために、その振幅が徐々に低減
する消去電界を印加する手段を備えていることを特徴と
する請求の範囲第47項に記載のデバイス。 - 【請求項４９】第１の段階は、傾斜束縛の主プレート
（10）に対向するプレート（12）上の束縛を破壊するし
きい値より著しく高く、そして第２の段階は、この第２
の段階の遮断の期間中の水力学的効果を制限するため
に、この束縛破壊のしきい値よりわずかに高いだけの、
二つの連続する段階から成る消去電界を印加できる手段
を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求の
範囲第47項に記載のデバイス。 - 【請求項５０】二つのプレート（10、12）について束縛
が傾斜している請求の範囲第１項に記載のデバイス。 - 【請求項５１】束縛の傾斜角度が主プレート（10）では
大きく、従プレート（12）では小さいことを特徴とする
請求の範囲第50項に記載のデバイス。 - 【請求項５２】プレート（10、12）の両者の束縛破壊の
しきい値よりも大きな振幅の書き込み電界パルスを印加
できる手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第
50項または第51項に記載のデバイス。 - 【請求項５３】傾斜束縛の従プレート（12）の束縛破壊
のしきい値よりも大きな振幅の消去電界を印加する手段
を備えていることを特徴とする請求の範囲第50項ないし
第52項の１に記載のデバイス。 - 【請求項５４】二つのプレート（10、12）の束縛が、休
止状態で、水力学的効果に有利なプリねじれを含むこと
を特徴とする請求の範囲第47項ないし第53項の１に記載
のデバイス。 - 【請求項５５】セルの厚さ、画素の大きさ、キラルのド
ーパントおよびプリねじれなどの因子が所望の自発的消
去時間を規定するに適することを特徴とする請求の範囲
第１項ないし第54項の１に記載のデバイス。 - 【請求項５６】二つのプレート（10、12）の束縛が90゜
ねじれていることを特徴とする請求の範囲第55項記載の
デバイス。 - 【請求項５７】前記液晶がネマチック／コレステリック
混合物であることを特徴とする請求の範囲第55項および
第56項のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項５８】準安定動作の場合、プレート（10、12）
上の束縛が、電界の不存在下で、二つの組織を規定し、
その一つが他よりかなり大きい弾性エネルギーを有して
いることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第57項の
１に記載のデバイス。 - 【請求項５９】前記二つの組織が一方のプレート（10）
では傾斜束縛に相当し、他方のプレート（12）ではプラ
ナー束縛に対応することを特徴とする請求の範囲第58項
記載のデバイス。 - 【請求項６０】前記二つの組織が各プレートにおいて傾
斜束縛に相当することを特徴とする請求の範囲第58項記
載のデバイス。 - 【請求項６１】前記二つの組織が、一方はわずかに広が
った非ねじれ組織に、他方が半回転ねじれ組織に相当す
ることを特徴とする請求の範囲第58項ないし第60項の１
に記載のデバイス。 - 【請求項６２】プレート（10、12）の間に、欠陥の核生
成に好ましいボールスペーサを備えていることを特徴と
する請求の範囲第58項ないし第61項の１に記載のデバイ
ス。 - 【請求項６３】LCD分子の組織がボリュームプラナー領
域を含み、デバイスが、ボリュームプラナー領域をもっ
た安定組織を別の安定組織に転換するために、不可逆的
破壊のしきい値より大きな振幅の電界パルスを印加でき
る手段を含むことを特徴とする請求の範囲第51項記載の
デバイス。
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