JPS5958420A - Bistable liquid crystal display and switching of state ther-eof - Google Patents

Bistable liquid crystal display and switching of state ther-eof

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JPS5958420A
JPS5958420A JP15425783A JP15425783A JPS5958420A JP S5958420 A JPS5958420 A JP S5958420A JP 15425783 A JP15425783 A JP 15425783A JP 15425783 A JP15425783 A JP 15425783A JP S5958420 A JPS5958420 A JP S5958420A
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Japan
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liquid crystal
potential
electric field
substrates
crystal material
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JP15425783A
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ガリ−・デレイン・ボイド
ジユリアン・チエン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電気的にアドレス指定を行なう双安定形液晶デ
バイスに関スル。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD This invention relates to electrically addressed bistable liquid crystal devices.

発明の背景 双安定形ネマチック液晶を用いたストレイシ形ディスプ
レイのマトリックス・アドレシングは、従来は、連続的
な線状電極を用いて、熱的消去と書き込みについては電
界効果によるしきい値切り替えとを組み合せて実施して
いた。このディスプレイの記憶機能は、双安定性のディ
レクター構造に基づくものであり、この性費により保持
電位を印加しない状態でも記憶を保持することができる
BACKGROUND OF THE INVENTION Matrix addressing of stratiform displays using bistable nematic liquid crystals has conventionally used continuous linear electrodes, combined with thermal erasing and field-effect threshold switching for writing. It was carried out. The memory function of this display is based on a bistable director structure, which allows memory to be retained even when no retention potential is applied.

このタイプのディスプレイにおいては、各ディスプレイ
・セルがアドレス指定される速さ、つまり配列が切り替
えられる速さは、印加電位の大きさ、換言すると、印加
される電界強度に正比例している。従ってアドレス指定
の速さは、ディレクターが切り替わるしきい値を高電位
にし、印加電位がこれを越すようにした場合に高速にす
ることができる。アドレス指定を高速にするために印加
電位を高くすることが必要であるということは、液晶デ
ィスプレイを高速のマトリックス・アドレシングの用途
に用いる際の1つの障害になるものである。
In this type of display, the speed at which each display cell is addressed, and therefore the speed at which the array is switched, is directly proportional to the magnitude of the applied potential, or in other words, the strength of the applied electric field. Therefore, the speed of addressing can be increased if the threshold value at which the director switches is set to a high potential and the applied potential exceeds this threshold. The need for higher applied potentials for faster addressing is one obstacle in using liquid crystal displays for high speed matrix addressing applications.

発明の要約 双安定形ネマチック液晶ディスプレイにおいて、セル状
態を切り替える前に、あらかじめ低電位のプライミング
電位を印加すると、低い印加電位のもとて高速のアドレ
ス指定を実施できる。セル状態は、予備的に印加したし
きい値切り替え電位よりも高い書き込み電位を印加する
ことによって切り替えられる。
SUMMARY OF THE INVENTION In bistable nematic liquid crystal displays, applying a low priming potential before switching cell states allows for faster addressing at lower applied potentials. The cell state is switched by applying a write potential higher than the preliminarily applied threshold switching potential.

本発明の一つの実施例では、双安定形液晶ディスプレイ
のセルは対向した2枚の基板」二にそれぞれ直交するよ
うに配置した連続一様な線状電極によってアドレス指定
される5、セルを選択し、これに小さな垂直電界を印加
すると、一方の基板の近傍で整然と水平方向知配向した
ディレクターの配列にしよう乱を加えることになる。続
いてこのセルにこれより大きな垂直電界を印加し、この
ディレクターを垂直配列に切り替える。本実施例では、
プライミング・パルスを用いない場合のしきい値切り替
え電位よりも十分に低い電位によって、ミリ秒単位の速
いアドレス指定を実施することができた。
In one embodiment of the invention, the cells of a bistable liquid crystal display are addressed by continuous uniform linear electrodes disposed orthogonally on two opposing substrates. However, if a small vertical electric field is applied to this, it will cause disturbance to the orderly array of horizontally oriented directors near one of the substrates. A larger vertical electric field is then applied to the cell, switching the director to vertical alignment. In this example,
Potentials well below the threshold switching potential without priming pulses allowed for fast addressing on the order of milliseconds.

実施例の説明 液晶ディスプレイのセルは第1図の断面図に示されるよ
うに、基板10及び14、導体11及び15、所定のパ
ターンの傾斜配列面]、2,16及び17、並びに液晶
物質13かも構成される。さらにディスプレイ・セルの
上KM晶物質13のディレクターの状態に応じた領域が
示されている。第1図の状態は、水平(H)及び中立(
N)である。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS A cell of a liquid crystal display, as shown in the cross-sectional view of FIG. It may also be configured. Furthermore, the area of the KM crystal material 13 above the display cell is shown depending on the state of the director. The states in Figure 1 are horizontal (H) and neutral (
N).

基板10及び14は、導体]、I及び15を保持すると
ともに液晶物質13の容器の役目もはたしている。各基
板は主として透明な絶縁体たとえば、二酸化シリコンあ
るいはガラス等で構成される。
The substrates 10 and 14 hold the conductors], I and 15 and also serve as containers for the liquid crystal material 13. Each substrate is primarily composed of a transparent insulator such as silicon dioxide or glass.

導体Jl及び15は、電昇が各基板に対して十分に垂直
になるように、各基板の内側に配置されている。導体1
1及び15はインターテジタル(@歯)形電極でも連続
一様な線状電極であってもよい。
The conductors Jl and 15 are placed inside each substrate so that the voltage rise is sufficiently perpendicular to each substrate. Conductor 1
1 and 15 may be interdigital (@teeth) type electrodes or continuous and uniform linear electrodes.

第1図は単に例示的に示しであるので、導体11及び1
5は連続一様な線状電極の場合を示1−ている。導体J
1は基板10の内側に形成され、また導体15は、基板
14の内側に同じように形成されるが、これは導体11
の方向と直交する方向に向いている。各導体は、それぞ
れの基板の内面に、通常の光学的リングラフィ技術を用
いて、蒸着又はエツチングによって薄膜として形成され
る。導体は、透過形のディスプレイ・セルでは、インジ
ウム酸化ススなどの透F3A膜が用いられ、また反射形
のディスプレイ・セルにおいては、導体には例えばアル
ミニウムの不透膜が用いられる。
Since FIG. 1 is shown merely by way of example, the conductors 11 and 1
5 shows the case of a continuous and uniform linear electrode 1-. conductor J
1 is formed inside the substrate 10, and a conductor 15 is similarly formed inside the substrate 14, but this is similar to the conductor 11.
It faces in a direction perpendicular to the direction of. Each conductor is formed as a thin film on the inner surface of its respective substrate by vapor deposition or etching using conventional optical phosphorography techniques. In a transmissive display cell, a transparent F3A film such as indium soot oxide is used as the conductor, and in a reflective display cell, an opaque film of aluminum, for example, is used as the conductor.

前述のとおり、導体11及び15は垂直電界、つまり、
各基板に対し、事実上垂直な電界を液晶物質13の中に
形成することになる。
As mentioned above, conductors 11 and 15 are connected to the vertical electric field, i.e.
A virtually perpendicular electric field will be created in the liquid crystal material 13 for each substrate.

この電界によって、液晶物質13は、電界強度があるし
きい値以上になるとディレクターが垂直配向の状態にな
る。(第5図参照)実、用土ディレクターを垂直配向か
ら水平配向に切り替えることも必要である。この切り替
えに対しては採用した導体の種類によって熱又は電界の
効果が適している。液晶物質に対して、水平電界を印加
するのは、インターデジタル形電極によって可能である
。これについては、例えば1982年6月2日に元部さ
れた米国特許4,333,708号を参照されたい。第
1図のような一様線状電極用の導体にお(・では、垂直
配向から水平配向への切り替えは、抵抗加熱による電熱
作用、例えば電極15に通電して、液晶物質を一旦等方
件の状態にした後、液晶物質が水平配向するように冷却
するこ♂によって達成される。
This electric field causes the liquid crystal material 13 to have its director vertically aligned when the electric field strength exceeds a certain threshold. (See Figure 5) In fact, it is also necessary to switch the soil director from a vertical orientation to a horizontal orientation. Depending on the type of conductor employed, thermal or electric field effects are suitable for this switching. Applying a horizontal electric field to the liquid crystal material is possible by means of interdigitated electrodes. See, for example, US Pat. No. 4,333,708, issued June 2, 1982. In the case of a conductor for a uniform linear electrode as shown in Fig. 1, switching from vertical alignment to horizontal alignment is achieved by electrothermal action using resistance heating, for example, by applying current to the electrode 15 and once isotropically dissolving the liquid crystal material. This is achieved by cooling the liquid crystal material so that it becomes horizontally aligned.

傾斜配列面12.16及び17は、各基板の内1目]]
面上に斜め蒸着を施した透明な酸化膜であって、液晶物
質]3の境界面の配列を決定する導体である。而12及
び16の組織によって基板垂線から測った傾斜角θ。は
22.5°から67.5°の範囲で決まる。
The inclined array surfaces 12, 16 and 17 are the first of each board]]
It is a transparent oxide film obliquely deposited on the surface, and is a conductor that determines the alignment of the boundary surface of the liquid crystal material. The inclination angle θ measured from the substrate normal by the structures 12 and 16. is determined in the range of 22.5° to 67.5°.

傾斜配列面17は、導体15の上に形成されており、而
12及び16に対して、傾斜状態は反対になっている。
The inclined arrangement surface 17 is formed on the conductor 15, and the inclined state is opposite to that of the conductor 12 and 16.

つまり、面17の組織は、基板垂線に対し、−〇。の傾
斜角となってい7a、このように傾きが逆になっている
ために、面17の横の縁が而16に交わる箇所において
傾斜方向の不連続点が生ずることになる。不連続点は第
1、第4及び第5図において、小さな円形の黒点で示さ
れている。
In other words, the structure of surface 17 is -0 with respect to the perpendicular to the substrate. The inclination angle is 7a, and since the inclination is reversed in this way, a discontinuity point in the inclination direction occurs at the location where the horizontal edge of the surface 17 intersects with the surface 16. Discontinuities are indicated by small circular black dots in Figures 1, 4 and 5.

液晶物質]3は、ディレクターの配列の変化を光学特性
の変化とするためにネマチック液晶体に多色性染料を混
合したものである。
Liquid crystal material] 3 is a nematic liquid crystal material mixed with a pleochroic dye in order to cause a change in the arrangement of the director to change the optical characteristics.

典型的なディスプレイの場合、液晶物質13は、シアノ
ヒフエニール(メルク化学社(Merk Chemic
al Company)のE7)0.5−20%の多色
性染料(メルク社のDS)を添加し基板間隔を10〜5
0μm、通常は20μmにして、その間にこの物質がは
さまれる。
For typical displays, the liquid crystal material 13 is cyanohyphenylated (Merk Chemical).
E7) Added 0.5-20% pleochroic dye (DS from Merck & Co., Ltd.) and adjusted the substrate spacing to 10-5.
0 μm, usually 20 μm, between which the material is sandwiched.

液晶物質13は正の異方性を呈する。物質13はまた、
添加物のない正の異方性を有する物質を用いて、光学特
性の変化は偏光子及び検光子を用いて検知する方法をと
ることもできる0 ある種の構造の基板に対しては、均質なねじりキラリテ
ィによって、全体的な配列構造に適当なバイアスをかけ
るために、ネマチック材料にある種のコレステリック中
間相の液晶物質を加え−これによって、ねじりドメイン
とねじり壁が混在するようにして、光学特性の劣化を防
ぐのが望ましいこ七が知られている。
The liquid crystal material 13 exhibits positive anisotropy. Substance 13 is also
It is also possible to use a material with positive anisotropy without additives and detect changes in optical properties using a polarizer and analyzer. In order to properly bias the overall ordered structure with a torsional chirality, some cholesteric mesophase liquid crystal material is added to the nematic material - this creates a mixture of torsional domains and torsional walls, which leads to optical It is known that it is desirable to prevent deterioration of characteristics.

第1図において、液晶物質13は、導体11及び15が
重なる領域において、ディレクターが水平配列の状態の
場合を示している。この水平配列領域をとり囲むように
、中立分離領域がある。中立分離領域は隣接する双安定
性のセルが2つの安定な状態のうちどちらか指定された
状態2つまりディレクターが水平配向又は垂直配向のい
ずれの状態にあるときでも、一定のディレクター構造を
保持する液晶物質の部分のことである。これらの領域は
、個々のセルをとり囲みディスプレイ・デバイスの各セ
ルを分離し、孤立させ、そして安定にするものである。
In FIG. 1, liquid crystal material 13 is shown in a horizontal alignment of directors in the area where conductors 11 and 15 overlap. A neutral separation area surrounds this horizontal arrangement area. The neutral separation region maintains a constant director structure when adjacent bistable cells are in one of two stable states, either designated state 2, i.e., the director is horizontally or vertically oriented. This refers to the part of the liquid crystal material. These regions surround the individual cells to separate, isolate, and stabilize each cell of the display device.

中立分離領域の理論は、J、チェノ(Cheng )に
よって「ディスクリネイションの表面束縛及び双安定形
ネマチック・ストレイシ・デバイスの安定性」の標題で
応用物理学会誌52巻pp・724〜727(1,98
1)に説明されている。
The theory of the neutral separation region was described by J. Cheng in the Journal of Applied Physics, Vol. 52, pp. 724-727 (1 ,98
1).

この他、第1図のディスプレイ・セルの作用、物理的特
性及び構造に関する情報は米国特許4.333.708
に掲載されている。
Additional information regarding the operation, physical properties and construction of the display cell of FIG. 1 is found in U.S. Pat.
Published in.

ディスプレイ・セルへのデータ・エントリは、セルの書
き込みとも言われるが、これは導体11及び15へ書き
込みパルス信号を供給することによって行われる。第1
図の装置に対しては、婁き込みパルス信号は、通常液晶
物質13の中に基板表面に対し垂直な電界を形成するよ
うな交流信号である。この印加電界が少なくともある時
間以上にわたりある切り替えしきい値を越えていると、
この電界によりディレクターは水平配向がら垂直配向に
切り替えられることになる。
Data entry into a display cell, also referred to as writing the cell, is accomplished by providing write pulse signals to conductors 11 and 15. 1st
For the illustrated device, the input pulse signal is typically an alternating current signal that creates an electric field in the liquid crystal material 13 perpendicular to the substrate surface. If this applied electric field exceeds a certain switching threshold for at least a certain amount of time, then
This electric field causes the director to be switched from horizontal to vertical orientation.

第1図のディスプレイ・セルにおける水平配向から垂直
配向への交流切り替え特性が第2図に示されているが、
印加電界の持続時間twは、2m5ecから■(6秒)
まで変えられている。この印加電位、つまり導体1】及
び15に印加する書き込みパルス信号に基づく両溝体間
の電界強度と書き込まれたセ/L、の割合の関係が、3
つの書き込みパルス信号の場合について画かれている。
The AC switching characteristics from horizontal to vertical orientation in the display cell of FIG. 1 are shown in FIG.
The duration tw of the applied electric field is from 2m5ec to ■ (6 seconds)
has been changed. The relationship between the electric field strength between both groove bodies based on this applied potential, that is, the write pulse signal applied to conductors 1 and 15, and the ratio of written SE/L is 3.
The case of two write pulse signals is illustrated.

各パルス信号の周波数は]、、 OKHzである点に注
目する必要がある。さらに各セルはさらに40μm平方
でそれぞれ10μm幅の中立分離領域のあるサブセル]
、 6 X l 6個に分割されこれによってセルの欠
陥を1個又は数個のサブセルに局限して、セル全体の切
り替え動作に支障をきたすのを防止している。
It should be noted that the frequency of each pulse signal is ],, OKHz. In addition, each cell is further subcelled with a neutral isolation region of 40 μm square and each 10 μm wide]
, 6 X l , thereby localizing cell defects to one or several subcells and preventing them from interfering with the switching operation of the entire cell.

第2図に示されているように、持続時間が実質的に無限
大の書き込みパルス信号(tw−■、但しこの場合は、
■は持続時間が6秒あるいはそれ以上を意味している。
As shown in FIG. 2, a write pulse signal of substantially infinite duration (tw-■, however, in this case,
■ means the duration is 6 seconds or more.

)のときに電界のしきい値は最少となり、そのしきい値
はディスクリネイションを各セルの周辺に束縛する強さ
で決められる。持続時間が有限の書き込みパルス信号(
tw < ” )に対しては持続時間−が短くなるに伴
ない、電界強度のしきい値は高いレベルに移動する。し
きい値がパルスの持続時間に依存するということは、ア
ドレス指定を高速にするため、つまり第1及び第2図に
関連して説明したような書き込みパルス信号によってア
ドレス指定した液晶ディスプレイ・セルの切り替えを高
速にするには、それガは高い電界が必要なことを意味す
る。
), the threshold value of the electric field is at its minimum, and the threshold value is determined by the strength of binding the disclination to the periphery of each cell. A write pulse signal of finite duration (
For tw < ”), the field strength threshold moves to higher levels as the duration - becomes shorter. The dependence of the threshold on the pulse duration makes addressing faster and faster. In order to achieve fast switching of liquid crystal display cells addressed by write pulse signals such as those described in connection with Figures 1 and 2, this means that high electric fields are required. do.

本発明の原理に従って、十分に低い電界強度のしきい値
及び第3図の切り替え信号R8W及びC8Wを(第1図
の)ディスプレイ・セルの導体11及び15に印加する
ことによって生ずる電位によって高速のアドレス指定が
実施できる。切り替え信号R8W及びCSWは、それぞ
れプライミング・パルス信号及び書き込みパルス信号に
よって合成されている。
In accordance with the principles of the present invention, a sufficiently low field strength threshold and the potential created by applying switching signals R8W and C8W of FIG. 3 to conductors 11 and 15 of the display cell (of FIG. Address specification can be performed. The switching signals R8W and CSW are synthesized by a priming pulse signal and a write pulse signal, respectively.

各プライミング・パルスは実質的に振幅がV。Each priming pulse has an amplitude of substantially V.

/ 2 Voltの一定値であり、t2秒継続し、また
各書き込みパルスは包絡線が実質的に一定であり、また
その持続時間はt、 −(t3t2 )秒となっている
/2 Volt and lasts for t2 seconds, and each write pulse has a substantially constant envelope and a duration of t, -(t3t2) seconds.

切り替え信号の典型的な例としては、第3図に示される
ように、周波数が1 / t、 Hzの交流信号を切り
取ったようなものである。振幅一定の切り替え信号は空
間電荷偏向効果を引き起し、そのため、印加電界を弱く
するので振幅一定の信号よりも包絡線を一定にできるよ
うな他の交流信号の方が望ましい。以下において、第4
及び第5図を参考にしつつ、信号C8W及びR8Wにつ
いて検討してみることにする。切り替信号R3W及びC
SWを成牛できる信号源は、関係者ならば容易に用意で
きるので、これについては詳しく述べないことにする。
A typical example of a switching signal is a cutout of an alternating current signal with a frequency of 1/t, Hz, as shown in FIG. Other alternating current signals that provide a constant envelope are preferable to constant amplitude signals because constant amplitude switching signals cause space charge deflection effects, which weaken the applied electric field. In the following, the fourth
Let us consider signals C8W and R8W while referring to FIG. Switching signals R3W and C
A signal source that can make SW mature can be easily prepared by anyone involved, so I will not discuss this in detail.

第4図は、信号CSW及びR8Wのプライミング・パル
ス部分により生じた電界E(電界の方向は矢印で示され
て(・る。)に基づく液晶物質13の挙動を示したもの
である。第4図には、いくつかの新しい領域が示されて
いる。即ちNA/Nは中立分離領域と非対称歪みの水平
配列領域(HA)の間の境界であり、またWは対称歪み
及び非対称歪みの水平配列領域Hs及びHAの間のドメ
イン壁を示している。
FIG. 4 shows the behavior of the liquid crystal material 13 based on the electric field E (the direction of the electric field is indicated by the arrow) caused by the priming pulse portion of the signals CSW and R8W. Several new regions are shown in the figure: NA/N is the boundary between the neutral separation region and the asymmetrically strained horizontal alignment region (HA), and W is the boundary between the symmetric and asymmetrically strained horizontal The domain wall between sequence regions Hs and HA is shown.

ディスプレイ・セルの双安定領域に、導体15及び11
にそれぞれ印加される信号C8W及びR3Wのプライミ
ング・パルス部分に裏って生ずる電界Eが印加されると
、液晶物質13の配列は、而12及び17近傍の境界層
内で歪みを受けることになる。印加電界が増加すると液
晶物質13は全体的に電界に並行に配向するのに対し、
この歪みは厚さが電気的コヒーレンス距離ξの多数の境
界層の中に遂次とじ込められることになる。スプレィ・
ベント歪みによって、各基板の垂線から測つこ、局所的
な分子配列の方向φは、而12゜]6及び17から87
2以内ではφ。2φ〈π/2になる。さらにディレクタ
ーが水平自己向となる線(φ−π/2)は、領域H8内
で11デイスプレイ・セルの中間にあって、厚さカーξ
の境界層の内に存在するのに対して、領域HA内では水
平配向となる線はディスク1ノネイシヨンが束縛される
傾斜配列面即ち而17の近傍に存在する。
In the bistable region of the display cell, conductors 15 and 11
When an electric field E is applied that occurs behind the priming pulse portion of signals C8W and R3W applied to , respectively, the alignment of liquid crystal material 13 will be distorted in the boundary layer near 12 and 17. . As the applied electric field increases, the liquid crystal material 13 is oriented entirely parallel to the electric field, whereas
This distortion is successively confined within a number of boundary layers whose thickness is the electrical coherence distance ξ. Spray
Due to the bent strain, the direction of local molecular alignment φ measured from the perpendicular to each substrate is now 12°]6 and 17 to 87
φ within 2. 2φ<π/2. Furthermore, the line (φ-π/2) along which the director is horizontally self-oriented is located in the middle of 11 display cells in area H8, and has a thickness curve ξ
, while in the area HA the horizontally oriented line exists in the vicinity of the inclined alignment plane, i.e. 17, to which the disk 1 nation is constrained.

水平配列を非対称歪みの水平配列に歪ませるためには、
電界Eを成牛ずるために印加するプライミング電位Vは
、臨界電位VC以上でなければならない。以下に述べる
ディスプレイQセルにおいては、誘電異方性Δεが約]
3のシアノビフェニル試料からなる液晶物質J3に対し
て、電圧■。は10〜2. OVoltの範囲にある。
To warp a horizontal array into a horizontal array with asymmetric distortion,
The priming potential V applied to suppress the electric field E must be higher than the critical potential VC. In the display Q cell described below, the dielectric anisotropy Δε is approximately]
Voltage ■ for liquid crystal material J3 consisting of a cyanobiphenyl sample of 3. is 10-2. It is within the range of OVolt.

なお臨界電圧V。は5 Δεの関数で変化することに注
意する必要がある。
Note that the critical voltage V. It should be noted that 5 Δε varies as a function of Δε.

臨界電圧vcの詳しいことは、J、チェン(Cheng
)他による応用物理学会誌(JAppLphys、 )
 52巻(4)I)I)、2756〜2765 (19
8]−)に解説されている。
For more information on critical voltage vc, see J. Cheng.
) et al.'s Journal of Applied Physics (JAppLphys, )
Volume 52 (4) I) I), 2756-2765 (19
8]-).

ディスプレイ・セルにV より高いプライミング電位が
印加されると、短時間の間、液晶物質13内の分子運動
のため、先ず水平配列は対称歪みの水平配列H8になる
。vcを起シタ低い電位V、例えばシアノビフェニール
試料に対しては、2.0〜5.0Voltの範囲のVに
対して、液晶物質]3は全体的に印加電圧の影響を受け
てディレクターの水平配向線が垂直方向に移動すること
によって、H8から非対称歪みの水平配列曵に切り替え
られる。■ より太きいさらに高い電圧Vp、例えば、
5.QVolt以上のVpにおいては、ドメイン壁Wは
セルの活性領域の周辺に形成され、セルの周囲から内部
の方に伝ばんし、それに伴ないH8/N面からHA/N
而に切り替わる。
When a priming potential higher than V 2 is applied to the display cell, for a short period of time, due to molecular motion within the liquid crystal material 13, the horizontal alignment first becomes a symmetrically distorted horizontal alignment H8. For a low potential V, e.g. in the range of 2.0 to 5.0 Volt for a cyanobiphenyl sample, the liquid crystal material]3 is generally affected by the applied voltage and By moving the orientation line in the vertical direction, it is switched from H8 to a horizontally aligned shaft with asymmetrical distortion. ■ Higher voltage Vp, e.g.
5. At Vp higher than QVolt, the domain wall W is formed around the active region of the cell and propagates from the periphery to the inside of the cell, and along with this, the domain wall W is
Then it switches.

ドメイン壁Wの伝ばん方向は矢印18の示すとおりであ
る。
The direction of propagation of the domain wall W is as indicated by the arrow 18.

束縛点(黒丸印の場所)付近の液晶物質13を、前述の
ようなハ配列又は凧及びH8配列の混合のいずれかに配
列にすることによって、ディスプレイ・セルを第5図に
示したような垂直配列に切り替えるのに必要な電位のし
きい値が引き下げられるこ七になる。これはHllZN
而と■(Alxとで応力に相違があるためで゛ある。前
者の面、部ちねじれ又はブロッホ壁の蓄積歪みエネルギ
ーは後者の而即ちスプレィ・ベント壁の蓄積歪みエネル
ギーよりも低い。従って、HA/N面は十分にプライミ
ングされた後ではプライミングのないH/N面よりも低
いしきい値の電界で十分である。
By arranging the liquid crystal material 13 near the constraint point (the location marked with a black circle) either in the C arrangement as described above or in a mixture of Kite and H8 arrangements, the display cell can be constructed as shown in FIG. This reduces the potential threshold required to switch to vertical alignment. This is HllZN
This is because there is a difference in stress between Alx and (Alx). The accumulated strain energy of the surface, part torsion or Bloch wall of the former is lower than that of the latter, that is, the spray vent wall. Therefore, After the HA/N plane is sufficiently primed, a lower threshold electric field is sufficient than the unprimed H/N plane.

特に、ブロッホ(ねじれ)壁Wは、H3/N而の歪みを
解放する役目をはたし、これがなければ、この面にスプ
レィ・ベント壁が残る。
In particular, the Bloch (twisted) wall W serves to relieve the distortion of H3/N, which would otherwise leave a spray vent wall on this surface.

ブロッホ壁がHsZN面に残っていれば、ブロッホ壁が
この面のエネルギーな低下させ、かつこれを安定にする
。液晶物質13に電界を印加すると、HsがHAに替る
に伴ない、ハルクエネルキーの差によって、壁面がセル
の中心部へと移動する。この移動によってエネルギーが
増加し、H8/N而がHA/N面に替るに伴ない新しい
面でのストレスが増加しこれによってこの面を不安定に
ししきい値電界を低くする原因になる。これらの変化は
ドメイン壁Wが移動しだすと同時に始まり、そしてこの
ドメイン壁が束縛点の相互作用域を出ると完了する。
If the Bloch wall remains on the HsZN surface, it lowers the energy of this surface and stabilizes it. When an electric field is applied to the liquid crystal material 13, as Hs replaces HA, the wall surface moves toward the center of the cell due to the difference in Halke energy. This movement increases energy, and as the H8/N plane replaces the HA/N plane, the stress on the new plane increases, which causes the plane to become unstable and lower the threshold electric field. These changes begin as soon as the domain wall W begins to move, and are completed when the domain wall leaves the interaction zone of the constraint point.

ドメイン壁Wの存在によってストレスが解放されるので
、これが存在すると、束縛点を安定化し、ドメイン壁W
が束縛点から十分な距離を離れるまで束縛点からデスク
リネイションに転位が発生するのを抑制する。それ酸ド
メイン壁及び束縛点との相互作用はストレスを解放する
のに有効でない。距離ではこの条件を満し、ドメイン壁
の寸法及びツイスト・コヒーレンス距離ξ2の幾何学的
意味から推測されるものである。ドメイン壁Wはプライ
ミング電位に基づく電界によってシアノビフェニール試
料の場合には1秒間当り数ミクロンの速さでディスプレ
イ・セルの中心部へ移動するのでドメイン壁Wは、距離
7<2μmを100Sec以内で移動できることになる
Since the stress is released by the presence of the domain wall W, its presence stabilizes the binding point and the domain wall W
Dislocations from the binding point to the disclination are suppressed until the binding point is far enough away from the binding point. Its interactions with the acid domain walls and binding points are not effective in releasing stress. The distance satisfies this condition and is inferred from the dimension of the domain wall and the geometric meaning of the twisted coherence distance ξ2. In the case of the cyanobiphenyl sample, the domain wall W moves to the center of the display cell at a speed of several microns per second due to the electric field based on the priming potential, so the domain wall W moves within 100 Sec over a distance of 7<2 μm. It will be possible.

それ故、信号C8W及びR8Wのプライミング部は、シ
アノビフェニール試料においてはt2 ’−1,00m
5ec以上でなければならない。
Therefore, the priming part of signals C8W and R8W is t2'-1,00 m in the cyanobiphenyl sample.
Must be 5ec or more.

第5図は、信号CSW及びR8Wの書き込み部分を印加
して、除去した後、つまり、時刻t3の後の垂直配列状
態になったディスプレイ・セルを示している。塩から垂
直配列あるいは複合HA/H8配列(第4図)から垂直
配列への転移は、書き込みパルス信号に基づく電界のも
とでは、自由に浮動するディスクリネーション・ループ
の自己収縮及び消滅に起因するものである。この書き込
みパルス信号に基づく交流電界の強さは第6図に示され
るようをて、プライミング電界を事前に印加しない場合
の同様の周波数及び持続時間の電界の強さよりも十分に
低くなる。
FIG. 5 shows the display cells in a vertically aligned state after application and removal of the write portions of signals CSW and R8W, ie, after time t3. The transition from salt to vertical alignment or composite HA/H8 alignment (Figure 4) to vertical alignment is due to self-contraction and annihilation of freely floating disclination loops under the electric field based on the write pulse signal. It is something to do. The strength of the alternating electric field based on this write pulse signal, as shown in FIG. 6, is well below the field strength of a similar frequency and duration without the prior application of a priming electric field.

第6図の結果は、ディスプレイ・セルのパラメーターを
第2図に関連づけたものであり、ここで交流電界の周波
数はI KHz (1/ t+)である。例えばプライ
ミンクされたセルでは]、 OOVolt (3Vo)
、2.0 m5ec (tW)の書き込みパルス信号で
完全にアドレス指定され切り替えられるのに対して、プ
ライミングされていないセルに対しては155 Vol
t (3Vo)が必要である。第6図から、プライミン
ク信号によって液晶物質13の分子配列を乱すことがで
きれば、低い印加電位あるいは電界強度のもとでミリ秒
オーターのアドレス指定を可能にすることができること
が明らかて゛ある。
The results in FIG. 6 relate the display cell parameters to FIG. 2, where the frequency of the alternating electric field is I KHz (1/t+). For example, in a primed cell], OOVolt (3Vo)
, fully addressed and switched with a write pulse signal of 2.0 m5ec (tW), whereas 155 Vol for unprimed cells.
t (3Vo) is required. It is clear from FIG. 6 that if the molecular alignment of the liquid crystal material 13 can be disturbed by the priming signal, millisecond auto-addressing can be made possible at low applied potentials or electric field strengths.

この種のディスプレイ・セルにプライミング・パルス信
号を採用するもう1つの利点は、マルチプレックス動作
、例えば2:1あるいは3:]のマルチプレックスにお
いて明瞭て゛ある。耳」ち、プライミングされたディス
プレイに対して選択しない信号レベルの下限、つまり2
.0 m sec (tw)のアドレス指定の55Vo
ltに対して34 Voltは、しきい値開線の尾部か
ら離れたところで表面欠陥によるスプリマス・スイッチ
ングを防止する働きがある。それ故アドレス指定の速さ
をそこなうことなく低い電界でのスイッチングが可能に
なる。
Another advantage of employing a priming pulse signal in this type of display cell is evident in multiplex operation, such as a 2:1 or 3:] multiplex. The lower limit of the signal level that will not be selected for the primed display, i.e. 2
.. 55Vo with 0 msec (tw) addressing
The 34 Volt vs. lt serves to prevent spurious switching due to surface defects away from the tail of the threshold open line. Therefore, switching at low electric fields is possible without compromising addressing speed.

本実施例を種々に変更することは可能である。例えばプ
ライミング電位V、がV。つまり糊き込み電位の1/3
に等しいならば信号CS W及びR8Wの発生部の設計
を簡単にすることは可能であろう。さらに大きなアレー
のディスプレイ・セルを取り扱う場合には最初のプライ
ミング電位を各セルに個々に順次加えるよりも全アレー
に印加する方が実用的となる。
Various modifications to this embodiment are possible. For example, the priming potential V is V. In other words, 1/3 of the glue potential
, it would be possible to simplify the design of the generator of the signals CSW and R8W. When dealing with larger arrays of display cells, it becomes more practical to apply the initial priming potential to the entire array rather than to each cell individually and sequentially.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、双安定形ネマチック液晶ディスプレイのセル
の断面図であって液晶のディレクターは水平に配向して
いる。 第2図は、種々の持続時間の書き込みパルス信号に対す
る交流スイッチング特性曲線を示す図である。 第6図は、第1図のセルの導体に用いるのC二連するプ
ライミング信号と書き込みパルス信号との組合せの例を
示した図である。 第4図及び第5図は第1図のセルが第6図の信号(二よ
り発生した電界(二基づきディレクターが再配列される
状況を示した図である。 第6図はプライミングを行ったデ゛イスプレイ・セルと
行わないデ゛イスプレイ・セルC二ついて、交流スイッ
チング特性を比較した図である。 〔主要部分の符号の説明〕 基     板    ・ ・ ・  10.14液晶
物質  ・・・ 1ろ
FIG. 1 is a cross-sectional view of a bistable nematic liquid crystal display cell with the liquid crystal director oriented horizontally. FIG. 2 shows AC switching characteristic curves for write pulse signals of various durations. FIG. 6 is a diagram showing an example of a combination of the C double priming signal and the write pulse signal used for the conductor of the cell shown in FIG. 1. Figures 4 and 5 are diagrams showing the situation in which the cells in Figure 1 are rearranged based on the electric field generated by the signal in Figure 6 (Figure 6). This is a diagram comparing the AC switching characteristics of a display cell and a non-display cell C. [Explanation of symbols of main parts] Substrate 10.14 Liquid crystal material 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 第1及び第2の基板と; 前記2枚の基板の間で配向されたディレクターを有する
ネマチック中間相の液晶物質と; 所定のパターンでディレクターが配向するよう加工され
た前記各基板の内面上を含む双安定形液晶ディスプレイ
において、前記液晶物質の第1の選定部分のディレクタ
ーを第1の指定状態の歪み配列にするように第1のプラ
イミング電界を前記液晶物質中に発生する手段(第3図
のt。−t2の間の信号)と; 第1の選定部分のディレクターの配列を第1の指定状態
の歪み配列から第2の指定状態に切り替えるように第2
の電界を前記液晶物質中に発生する書き込み手段(t2
−t3の間の信号)によって特徴づけられる双安定形液
晶ディスプレイ。 2、特許請求の範囲第1項記載のディスプレイ装置にお
いて、 前記第1の電界は前記両基板間の第1の電位差によって
発生し、該第1の電位差は臨界電位よりも大きく、第1
のしきい値切り替え電位よりも実質的に低いことを特徴
とするディスプレイ装置。 6、特許請求の範囲第2項記載のディスプレイ装置にお
いて、 前記第2の電界は前記両基板間の第2の電位差によって
発生され、該第2の電位差は第1のしきい値切り替え電
位であり、第2のしきい値切り換え電位よりも低いこと
を特徴とするディスプレイ装置。 4、第1及び第2の基板と、前記2枚の基板の間に配向
されたディレクターを有するネマチック中間相の液晶物
質と、所定のパターンでディレクターが配向するように
加工された前記各基板の内面とを含む型の双安定形液晶
ディスプレイの状態スイッチング方法において、 前記液晶物質の第1の選択された部分のディレクターを
第1の指定状態の歪み配列にするように第1のプライミ
ング電界を前記液晶物質中に発生し、 第1の選定部分のディレクターの配列を第Jの指定状態
の歪み配列から第2の指定状態に切り替えるように第2
の電界を前記液晶物質中に発生するようにしたこ吉を特
徴とする双安定形液晶ディスプレイの状態スイッチング
方法。 5、特許請求の範囲第4項記載の方法において、 前記第1の電界は前記両基板間の第1の電位差により生
じ、該第1の電位差は臨界電位より大きく、第1のしき
い値切り替え電位よりも実質的に低いことを特徴とする
方法。 6、特許請求の範囲第5項記載の方法において、 前記第2の電界は前記両基板間の第2の電位差により生
じ、該第2の電位差は第1のしきい値切り替え電位であ
って、第2のしきい値切り替え電位よりも低いことを特
徴とする方法。
[Claims] 1. A first and second substrate; a nematic intermediate phase liquid crystal material having a director oriented between the two substrates; processed so that the director is oriented in a predetermined pattern; a bistable liquid crystal display comprising on an inner surface of each of said substrates, applying a first priming electric field in said liquid crystal material to cause a director of a first selected portion of said liquid crystal material to be in a strained alignment in a first specified state; (signal between t.-t2 in FIG. 3);
writing means (t2
- a bistable liquid crystal display characterized by a signal between t3). 2. The display device according to claim 1, wherein the first electric field is generated by a first potential difference between the two substrates, the first potential difference is larger than a critical potential, and the first electric field is generated by a first potential difference between the two substrates.
A display device characterized in that the threshold switching potential of the display device is substantially lower than the threshold switching potential of the display device. 6. The display device according to claim 2, wherein the second electric field is generated by a second potential difference between the two substrates, and the second potential difference is a first threshold switching potential. , a second threshold switching potential. 4. first and second substrates, a nematic intermediate phase liquid crystal material having a director oriented between the two substrates, and each of the substrates processed so that the director is oriented in a predetermined pattern; a method for state switching of a bistable liquid crystal display of the type comprising: applying a first priming electric field to the director of the first selected portion of the liquid crystal material in a distorted alignment of a first specified state; generated in the liquid crystal material, the second selected portion is configured to switch the director arrangement of the first selected portion from the distorted arrangement of the Jth designated state to the second designated state.
1. A state switching method for a bistable liquid crystal display, characterized in that an electric field of 1 is generated in the liquid crystal material. 5. The method according to claim 4, wherein the first electric field is caused by a first potential difference between the two substrates, the first potential difference is greater than a critical potential, and the first threshold switching A method characterized in that the electrical potential is substantially lower than the electrical potential. 6. The method according to claim 5, wherein the second electric field is caused by a second potential difference between the two substrates, and the second potential difference is a first threshold switching potential, A method characterized in that the switching potential is lower than the second threshold switching potential.
JP15425783A 1982-08-25 1983-08-25 Bistable liquid crystal display and switching of state ther-eof Pending JPS5958420A (en)

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US411305 1982-08-25

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594464A (en) * 1992-05-07 1997-01-14 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device having two metastable states and driving method therefor
US6072558A (en) * 1992-07-16 2000-06-06 Seiko Epson Corporation Electrooptical element switchable between a plurality of metabstable states
US6252571B1 (en) 1995-05-17 2001-06-26 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device and its drive method and the drive circuit and power supply circuit device used therein

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE58908399D1 (en) * 1988-08-12 1994-10-27 Hoffmann La Roche Method and device for accelerated driving of liquid crystal cells of the DHF type.

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4333708A (en) * 1979-11-30 1982-06-08 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Mechanically multistable liquid crystal cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594464A (en) * 1992-05-07 1997-01-14 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device having two metastable states and driving method therefor
US5900852A (en) * 1992-05-07 1999-05-04 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device having two metastable states and driving method therefor
US6072558A (en) * 1992-07-16 2000-06-06 Seiko Epson Corporation Electrooptical element switchable between a plurality of metabstable states
US6252571B1 (en) 1995-05-17 2001-06-26 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device and its drive method and the drive circuit and power supply circuit device used therein

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