JPS5991418A - 液晶表示セル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は表示素子、とシわけ、双安定性液晶素示に関す
るものである。

発明の背景 双安定ネマチック液晶表示素子は一般に双安定状態間の
切換えを開始させる為に大きな電圧を必要とする。この
ように大きな切換え電圧を必要とする一つの重要な理由
は、回位構造をピンどめされたサイトから離して動かす
為にそれぞれの表示セルに十分な電気エネルギーを供給
しなければならないことである。

ネマチック液晶表示素子の一つの具体化例は、２つの状
態間で構造的な双安定性を示す。

米国特許第４，３３３，７０８号を参照のこと。

この２つの状態は、保持電圧がない状態で、別々に存在
するが、位相空間的に非等価であり、回位構造のピンど
めによって安定性をひきだしている。状態間の切換は大
きくて鋭い切換の閾値を超える切換電圧を印加するのに
応答して、ピンどめされたサイトから回位構造を離して
動かすことによって成就される。

このタイプの液晶表示素子の切換の限界電圧は大きい切
換電圧を印加する前に、表示中のいくつかの選ばれたセ
ルに小さな電圧で前もってバイアスをかけることによっ
て減少させることができる。

上述の表示素子では、相対的に大きな切換え電圧がいる
ことと回位運動による切換という問題がまだある。

発明の概要 例えば１０ボルト以下の小さな切換電圧をかけると、双
安定ネマチック液晶セルの２つの位相空間的に等価な水
平状態の間のスイッチングが始められるが、ここで、セ
ルは上部及び下部基板、両基板の間にとり入れだネマチ
ック液晶物質を含み、そして基板に完全に接続された要
素の組合せで、それが印加された特定の電圧の存在下で
液晶物質の方向子を実質的に隣接し、かつ、前もつ−Ｃ
決められた基板に平行な反転層をもつ非対称水平状態に
優先的に向けることができるようにしたものを含む。

本発明の一つの実施例では、液晶表示セルは、電導性の
小片のついだ上部及び下部の平行な基板と、その上にト
ポグラフ的な組織をもつ傾斜整列表面を含み、また、反
対方向の組織をもつ表面の間にとシ入れたネマチック液
晶を含み、そして、液晶物質を通して切換電場を発生さ
ぜるように電導性の小片に接続された可変電圧源を含む
。傾斜整列表面の部分に異なる表面頌斜角を用いて、切
換電場の影響下で、前もって決められた配向性方向子の
整列を隈先的に引きつけるようにする。セルＩｉ活性領
域とその活性領域をとり囲む隔離領域に分けられる。セ
ルの活性領域では、反対方向の組織をもつ傾斜整列表面
は、等しくない逆の傾斜境界条件を示し、そして反対方
向の組織をもつ傾斜整列表面の方位角の方向１（、ねじ
れ、あるいは角度差を示す。少なくとも１つの組織をも
つ傾斜整列表面では、活ト１ミ領域と、対応する隔離領
域の表面傾斜角の間に方向の不連続性がある。状態間の
スイッチングは臨界電圧より大きい第一電圧をセルにか
けるととによって行なわれ、配向性方向子を第一非対称
水平状態に並べさせる。第二状態への転移は第一電圧に
関連した第二電圧をセルにかけることによって行なわれ
、配向性方向子を第二非対称水平状態へ適描に整列させ
る。

実施例の説明 ネマチック液晶では、新しい双安定効果が示されていて
、そこでは２つの位相幾何学的に等価な状態が小さな保
持電圧をかけることによって維持される。それぞれの状
態は、対応する境界に隣接し、実質的１’ｃ水平に整列
した配向性方向子を含む境界反転層を示す。一つの状態
からもう一つの状態へのスイッチングには、これらの状
態が位相幾何学的に等価であるから、回位運動を必要と
しない。

液晶表示セルｌ’ｉ：第１図に示されている。この表示
セルは本発明の中の一実施例である。

このセルではそれぞれのトポグラフ的な組織をもつ傾斜
整列表面の異なる場所でいろいるな傾斜角を用いて前も
って決められた電場の影響下で、一つの状態がもう一方
の状態よシも有利になることを確実にしている。別の実
施例については後に簡学に記述する。

第１図のセルは全体の液晶表示の゛・中のほんの一部分
を含んでいる。第１図に示したように、液晶表示セルは
上部基板１０、下部基板１１、上部のトポグラフ的な組
織をもった傾斜整列表面２０、下部のトポグラフ的な組
織をもった傾斜整列表面２１、ネマチック液晶物質３０
．１部屯導体４０、そして下部電導体４１を含む３．ス
イッチングと保持用の電圧は上部電導体４０と下部電導
体４１に接続された可変電圧源５０からセルに供給され
る。

第１図の向きをみやすくするために第４図ないし第７図
に一組の基準ベクトル（Ｘ％　ｙ％Ｚ）を示す。

基板１０と１１は液晶物質３０を中に含有する為の手段
を与えると同時に、それぞれ、電導体４０および電導体
４１を支持する働きもする。各基板は主として酸化シリ
コンあるいはガラスちるいはその類似物質のような透明
な誘電体物質からなっている。

電導体４０と４１は、電場を実質的には各基板に垂直に
印加することが可能なように、それぞれの基板の向かい
合った内側の表面に配備されている。インターデジタル
（ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔａｌ　）電極も、連続の均一
な細長い片の電極も電導体４０と４１として用いるのに
適当な配備である。

図解する目的でのみ第１図に示されたように、電導体４
０と４１はお互いに直交して配置された連続の均一な細
長い電極である。電導体４０は上部基板１０の内側の表
面上に形成され、一方電導体４１は同様に下部基板１１
の内側の表面１（電導体４０の方向に直交する方向で形
成される３、各電導体はそれぞれの基板の内側の表面上
に通常の光転写技術で付着され、エツチングされて薄膜
として存在スル。透過型の表示セルには、酸化インジウ
ムすずのような透明な膜が用いられ、一方、反射型の表
示セルの場合には、一つの基板」二の導体には、例えば
、アルミニウムを含む不透明な膜が用いられる。

トポグラフ的な組織をもつ傾斜整列表面２０および２１
は、それぞれの表面に１隣接しだ液晶分子を既知の傾斜
整列【て誘導することに用いられる１、これらの表面（
Ｌｉまた、傾斜整列表面とも呼ばれている。表面２０と
２１は基板と電導体の内側の露出面上にある透明な非電
導性の層であり、液晶物質３０の配向性方向子の表面整
列を定義する為のものである。

表面２０と２１は酸化チタン、あるいは酸化シリコンの
ように、絶縁体として働く物質を、斜めから電子ビーム
で付着させるか、あるいは、加熱蒸着さ伊ることによっ
てそれぞれの基板上に完全に接続される。これはそれぞ
れの傾斜した整列表面に対して、均一に傾いだカラム状
のトポグラフィを生じさせる。表面２０と２１のそれぞ
れのトポグラフィは各基板の垂直方向（内側表面）から
測定した０°から９０°の範囲の表面傾斜角θ０を定義
する。

水平に配向した方向子の構造を支配的１（する為には４
５°より大きい表面傾斜角が望ましい。

傾斜整列表面２０と２１に関しては、第２図と第３図を
参照しながら後によシ完全に記述する。

液晶材料３０は少なくともある周波数領域では正の誘電
異方性をもつンそネマチック中間相（ｍｅｓｏｐｈａｓ
ｅ　）にある液晶物質である。例としてあげた表示セル
では、物質３０にはメルク化学会社（Ｍｅｒｃｋ　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　）のＥ７シアノビフエ
ニル試料が含まれている。

液晶物質３０は向いあった平行の基板の間にいれられて
いて、その基板の表面と表面の間の距離は２０μｍμ下
であり、典型的には約１０μｍである。

各表示セルは活性領域と非活性領域に分けられる。活性
領域は液晶物質３０のある容積で、適当に印加された市
場に応答して、状態間のスイッチングを可能にしている
部分を含む１．一般に、第１図に示したようなセルの型
では活性領域ｉｄ電導体４０と４１の重なりあっている
領域として定義される。第１図では活性領域の下部の境
界は表面２１上の斜線部で示されている。

それぞれの活性領域をとりかこむ非活性領域Ｖｉ液晶物
質のある容積で、隣接する活性領域の構造に関係なく固
定した配向性方向子の構造を保持する部分である。それ
ぞれの非活性領域は、中性の隔離領域としても知られて
いるが、液晶表示の対応するセルのとシ囲んだ活性′領
域を分離し、隔離し、そして安定化する。中性隔離領域
の理論はジエイ・チェノ（Ｊ−Ｃｈｅｎｇ　）によるパ
回位構造の表面ビンどめと双安定性ネマチック蓄積型表
示の安定性゛じ’５ｕｒｆａｃｅ　　ｐｉｍｍｉｎｇ　
　ｏｆ　　Ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎｓ　　ａｎｄＳｔ
ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｂｉａｔａｌｌｅ　Ｎｅｍａｔ
ｉｃ　ＳｔｏｒａｇｅＤｉｓｐｌａｙｓ　”　）　Ｊ、
　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　５２　、　ｐｐ、　７２４−
７２７（１９８１）で説明されている。

図１に示ぢれだ基本的な表示セルの物理的観点とその組
立てに関する付加的な情報は、米国特許第４，３３３，
７０８号に含まれている。

可変電源５０はいくつかの電気信号を発生し、これらは
」二部電導体４０と下部電導体４１に供給され、液晶物
質を通して、実質的には基板１０と１１に垂直にいろい
ろなスイッチング電鴨を印加する。表示セルの活性領域
にかけられたスイッチング市場の特性によって、液晶物
質３０の配向性方向子の構造はねじれた水平構造（第５
図）を通して上部非対称水平状態（第６図）に、あるい
は、下部の非対称水平状態（第７図）に変換される。

非対称状態への切換が完成した後、電源５０は保持信号
を発生し、保持電圧によって表示セル中で非対称水平状
態を維持する。

電源５０によって発生した信号は一般に、一定の包絡線
信号の系統から、もつ（！：限定していえば、実質的に
一定の包絡線の、ゲイトのか＼つだＡＣパルス信号の系
統から得られる１、一定の包絡線ＡＣ信号は、一定振幅
信号、あるいはＤＣ信号より望ましいが、これは後者が
空間電荷分極効果を生じ、これが、印加電場の振幅を減
少させるからである。

本発明の原理にしたがって、スイッチングを実行するた
めには、電源５ｏからの信号は、以下により詳細に記述
する臨界電圧Ｖ　を基準にした電圧を発生する。この信
号は大きい３つの範ちゅう、即ち、書込信号、初期化あ
るいは消去信号、そして保持信号に区分される。電源５
０からの書込信号は表示セルにＶ　の大きさの電圧を供
給し、セルの第一の（土部またｄ下部の）非対称水平状
態への切換を開始させる。ここでＶｗは臨界電圧Ｖ。

をわずかに超えている。消去信号は表示セルにＶ　１ｔ
の大きさの電圧を供給し、セルの第二の（下部または上
部の）非対称水平状態への切換を開始させる。ここで、
ＶｏけＶｗよシも、まだ、Ｖ　ｃの約３倍（３ｖＣ）よ
りも大きい。保持信号は電源５ｏによって発生され配向
性方向子を、それが切換えられた特定の非対称水平状態
に維持する。保持信号はセルに大きさ■□の電圧を作シ
出すが、このＶＨは、少なくとも臨界電圧Ｖ。よりも太
きい。

第一と第二の非対称水平状態間の光学的コントラストを
改良するために、保持電圧の大きさＶＨを増加すること
ができる。注意すべきことは、電圧Ｖ　　、Ｖ Ｅ　　　Ｈ”Ｗ”Ｃけ液晶 表示セルの大きさと他の特性に依存していることである
。しかし、−例として、Ｅ７を含む薄いセル（基板間距
離１０μｍ）での望ましい電圧はＶ。−１５ボルト、Ｖ
Ｗは１．５ボルトと５０ボルトの間、Ｖ　Ｅは５．０ボ
ルトより」二、ｖＨＶｉｌｏ、０ボルトより下であるこ
とが知られている。可変電圧源５０．および、液晶表示
セルの双安定スイッチングに関するより詳しい情報は、
第５ない１〜第７図を参照して後に述べられている。

第２図は上部傾斜整列表面２０を図１の線２−２に沿っ
た位置からみたものである。傾斜整列表面２０は活性領
域表面２ｏ１（太線の楕円）と隔離領域表面２０２（細
線の楕円）を含む。描かれた楕円は表面２０の傾斜した
地形図における傾斜した分子のカラムを表わしている。

活性領域２０１のいくつかの楕円の主軸に沿って、ベク
トルが描かれているが、これは各楕円の主軸即ち金属カ
ラムの分子軸を傾斜整列表面上に直交射影したものであ
る。

このベクトルは金属酸化物カラムの表面傾斜の方向、し
たがって、傾斜整列表面の方位角の変位の方向を示すと
いえよう。

活性領域表面の方位角の変位は基準線からの角度のズレ
として測定される。これらの図で、直線２１３け基準線
である。直線２０３は活性領域表面の方位角の変位の方
向が角度αであることを示しているが、ここでαとは一
９０°から＋９０’の間の鋭角である。

隔離領域表面の方位角の変位は対応する活性領域表面の
変位の方向線から測定される。

したがって、直線２０４は隔離領域表面２０２の方位角
の変位の方向は変位置線２０３から角度φ２であること
を示し２ている。

第３図は下部の傾斜整列表面２１を第１図の線３−３に
沿った位置からみたものである。

表面２１は活性領域表面２１１（太線の楕円）と隔離領
域表面２１２　（＃］＃の楕円）を含む。

基準線２１３は、また、活性領域表面２１１の方位角の
変位の方向を示し、しだがって、表面２１１の方位角の
変位はｏｏである。表面２１２の方位角の変位は角度φ
Ｉである。本発明で採用した実施例では、角度φ１とφ
２はそれぞれ実質的に１８００と００である。

表示セルの活性領域では、表面２ｏと２１は逆の傾斜境
界条件を形成する。逆の傾斜かおこるのは、表面２０１
の方位角の変位αが一９０°から＋９０°の間にあり、
それぞれの基板（内側の表面）の垂直から鋭角で測定す
るとき、表面２０１の表面傾斜角は表面２１１の表面傾
斜角と逆の極性をもっているからである。例えば、第２
図と第３図に示されたように、表面２０１に対する表面
傾余ｉ角は基板１０の内側表面の垂直から鋭角で、反時
計回りに測定するが表面２１１の傾斜角は基板１１の内
側表面の垂直から時計方向に測定する。十Ｖζ述べたよ
うに、表面２０１と２１１の表面傾斜角はそれぞれの基
板の垂直から、Ｏｏから９００の範囲の絶対値をもつこ
とが必要とされ、そしてできれば、４５°より大きい角
度であれば良い。更に、本発明の原理にとって、逆の傾
きが等しくなく、シだがって、表面２０１−の傾刷角の
絶対値が表面２１１の傾斜角の絶対値と異なることが重
要である。例として、表面２１１の傾斜角が表面２０１
の＃斜角よシ小さいことを仮定しよう。

一つの表面の傾斜角をもう一方に対して増加する為には
、プラズマ重合させたフッ化炭化水素（例えば、ポリテ
トラフルオロエチレンの３０人の層）の薄膜のような表
面反応剤（５ｕｒｆａｃｔａｎｔ　）を少なくとも活性
領域表面上に付着させて、より大きい傾斜角をもたせる
。

この型の表面処理については、ダブリュ、７−ル、ヘフ
ナ−（Ｗ、　Ｒ，Ｈｅ　ｆ　ｆ　ｎｅ　ｒ　）ら、Ａｐ
ｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　３６　（２）、ｐｐ−１４４
−１４６（１９８０）に記述されている。ディー・メイ
ヤーホーファ（Ｄ、　Ｍｅｙｅｒｈｏｆｅｒ　）のＡｐ
ｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、、　２９（１１）、ｐ
ｐ、６９１−６９２（１９７６）　　の論文に記述され
ているように、二重蒸着法もまた整列表面の調製に利用
しつる。

隔離領域では、表面２０と２１は境界条件を形成するが
、ここで、表面傾斜角はもしφ２〈αで、９０°〈φ１
〈２７０°ならば、それぞれの基板の内側表面の垂線に
対して鋭角で測定するとき、同じ向きに傾いている。即
ち、隔離領域表面２０２と２１２はそれぞれの基板の垂
線から反時計回りに測定するとき、鋭角の表面傾斜角を
もっている。（第２図及び第３図）更に、製作の容易さ
から、表面２０１と２０２の表面傾斜角は等しく作られ
、その結果として、表面２１２の傾斜角と極性及び大き
さの等しい傾斜整列表面２０に沿った均一な傾斜を形成
することがわかった。

上の記述と第３図から明白なように１．傾斜の反転、あ
るいは交互傾斜の条件が下部傾斜整列表面２１にあるこ
とになる。との傾斜の反転は、活性領域表面２１１と隔
離領域表面２１２０表面傾斜角の間の面間境界にそって
、配向の不連続性をひきおこす。配向の不連続性は、配
向性方向子の垂直構造へのスイッチングを抑圧するため
の回位構造のピンとめに、有利であるし、また、一つの
型の状態間スイッチングＴ用いられる表面２１１付近の
分域壁の核化に適している。

−Ｅ部および下部の傾斜整列表面は、液晶表示セルの双
安定スイッチングにとって個々においても、まだ、組合
せでも重要である。上部および下部の傾斜整列表面は、
表示セル中に十分な非対称性を導入して、ある特定の切
換電場の存在下で、一方の非対称水平状態が、他方のよ
りも選択的に安定化するように、そしてそれら非対称状
態の光学的微分を与えるように作られる。特に、上部と
下部の活性領域表面の方位角の変位の間の差が双安定状
態間の光学的微分を与える。活性領域表面の表面１川斜
角の差が一つの非対称水平状態を適当な電場の条件の下
で、より大きい表面傾斜角をもつ表面の近くに存在させ
るようにしむける。最後に、隔離領域と活性領域表面の
表面傾斜角の間により大きい配向の不連続性を示す傾斜
整列表面はもう一方の非対称水平状態を適当な電場の条
件下で、対応する活性領域のよシ近くに存在させるよう
にする。これらの特徴は、以下の第４図ないし第７図を
参照することによってよシ明らかになるであろう。

第４図は表示セルの活性領域の液晶物質の部分が三次元
的な図であり、配向性方向子がねじれのない水平構造に
あるように描かれている。これは、液晶物質の配向性方
向子が電場のないとき、この構造をとっていると考えら
れるから、静止構造といえる。境界層の平面部分４０１
は実質的に表面２１１の表面傾斜角に向いた液晶物質の
方向子を含み、一方、境界層の平面部分４０３は表面２
０１の表面傾斜角に向いだ方向子を含む。反転層の平面
部分４０２はそれぞれの基板表面に対して実質的に水平
あるいは実質的に平行になった配向性方向子を含む。

簡単の為、第４図は平面部分４０２が反転層の共乎面配
向性方向子の一部分であることがわかるのパ十分な詳細
だけを示している。

明らかに平面部分４０２に平行な同一の平面部分が沢山
あり、これらが全体の反転層を形作っている。同様に、
平面部分４０１と４０３もそれぞれに平行な同一の平面
部分が沢山あり、それぞれ表面２０と２１で境界層を形
作っている。このような詳細の単純化は第５．６．７図
にも適用されている。

配向性方向子の整列は、ねじれのない水平構造から、表
示セルの間の電圧を増加するにしたがって、一連の一意
的な電圧に依存した水平構造を通して、ねじれた水平構
造へと移ってゆく。双安定非対称水平状態は、表示セル
に臨界電圧以上の電圧が印加されるまで抑止されている
。臨界電圧Ｖ。は、それ以上では液晶Ｃ吻質３０が水平
構造に関して双安定的にふるまうような電圧として定義
される。臨界電圧は以下に記述されている。境界層と反
転層が完全に分離していると仮定し、単位体積あたりの
ｆｆ１めに曲げる（　５ｐｌａｙ−ｂｅｎｄ　）ねじれ
のエネルギーを次のように表わす。

ここで、ξは電気的コヒーレンス長であり、これは平均
の斜めまけ係数（ｓｐｌａｙ−ｂｅｎｄｍｏｄｕｌｕｓ
　）ｋ　　と誘電異方性ΔＥをもった液晶分子が印加さ
れた電場Ｅの方向に平行になるように回転するのに特徴
的な距離として定義される。それぞれの境界層の単位体
積あたりのエネルギー密度は下の表に示すように、特定
の層の厚みに比例する。

境界（５ｕ１．５０３）ξ／２　　　　Ｕ０ξ／２反転
（５０２）　　　　　２ξ　　　　　２Ｕｏξ＝ｔｒｏ
ξ 境界反転（５０４，５０５）　７ξ　　　　２」二の表
から明らかなように、第５図に示されたねじれの水平構
造は、単位面積あだシの全エネルギーとして３Ｕｏなる
値をもち、一方、第６．７雫の非対称水平状態はそれぞ
れ単位面積あたりの全エネルギーとして２Ｕｏξなる値
をもつことになる。しかし、ここに提出された議論は、
かけられた電場に対して、境界層と反転層が表示セルの
全体の厚みｄだけしみこんでいる場合には正しくない。

したがって、セルの厚みｄは少なくとも３ξに等しく、
寸だ臨界ポテンシャルは次の関係式で与えられる。

Ｖ　　＝ｄＥ　　＝３ξＥ ＣＣＣ シアノビフェニルＥ７の試別で、表面傾斜角の絶対直が
約５３°のとき臨界電圧ＶＣは約１、５から１．７ボル
トである。

表示セルに臨界電圧Ｖ。より大きい電圧が印加されると
、活性領域の配向性方向子は第５図に示されたように、
ねじれた水平構造に変換される。ねじれた水平構造は、
下部境界層の平面部分５０１、反転層の平面部分５０２
、及び、上部境界層の平面部５０３を含み、これ以後、
それぞれを下部境界層５０１、反転層５０２、及び、上
部境界層５０３と呼ぶことにする。この状態は不安定で
あるが、それは反転層５０２が上部境界層５０３にしみ
こんで（第６図）上部非対称水平状態を形成するか、あ
るいは、下部境界層５０１にしみこんで（第７図）下部
非対称水平状態を形成することによって、配向性方向子
構造の全体の弾性エネルギーと誘電エネルギーが低下し
うるからである。結果として生じた非対称状態はどちら
も等しいエネルギーをもち、位相空間的に等価であり、
ねじれた水平構造によって表わされるエネルギー障壁に
よって分けられている。

もし、ねじれた水平構造においてセルに印加される電圧
が電源５０からの書き込み信号に対応するｖｗであるな
らば、ねじれた水平構造（第５図）から第６図に示した
上部非対称状態へ変換される。この変換は反転層５０２
の境界層５０３への直接的な垂直運動によって起こる１
、この結果として、表面２０の活性領域表面２０１に隣
接した境界反転層５０４を形成させるが、これは表面２
０１の表面傾斜角が表面２１１の表面傾斜角よシも大き
いからである。続いて保持電圧■　が電源５０からの保
持信号を経てセル（（印加され、上部非対称水平状態を
維持する。境界反転層５０４の配向性方向子は、基板の
垂直線と活性領域表面２０１の方位角の変位、即ち、直
線２０３を含む平面内にある。

一方、ねじれた水平構造において、セルに印加される電
圧が、電源５０からの消去信号に対応する■　であるな
らば、ねじれた水平構造は図７に示しだ下部非対称水平
状態へ転換される。この転換は、表面２１１と２１２の
間の面の不連続性の故に、表面２１の上の活性領域表面
２１１の外側の周辺に隣接した境界反転層５０５の核化
によってひきおこされる。分域壁は内側の方に向けて、
核化したサイトの不連続部からセルの中心に向かつて伝
播し、下部非対称水平状態へのスイッチングを完成させ
る。ひき続き保持電圧ｖＨが、電源５０からの保持信号
を経てセルに印加され、下部非対称水平状態を維持する
。境界反転層５０５の配向性方向子は、基板の垂直線活
性領域表面２１１の方位角の変位、即ち、基準線２１３
を含む平面内にある。非対称水平状態間の切換、たとえ
ば、上部から下部へ、あるいは下部から上部への切換は
セルにかけるＡＣ保持電圧を切り、液晶物質３０を瞬間
的（（ねじれた水平構造（第５図）か、ねじれのない水
平構造（第４図）に緩和さぜることによって行なう。短
い緩和肋間の後、ＤＣ−書込み信号か、ＤＣ消去信号が
セルに供給されて、切換を適当に開始させる。

ここで注意すべきことは、セルは臨界電圧Ｖｃ以下の電
圧あるいはわずかに上の電圧の存在下でも実質的にねじ
れのない水平構造に緩和するであろうということである
。したがって、状態間の切換は、セルにかける電圧を保
持電圧から臨界電圧のわずかに上か下に下げることによ
っても成しつる。

表示セルの操作にとって、どちらの非対称状態において
も、配向性方向子が垂直構造への切換が妨げられている
方が有利である。可変電圧源５０を回位構造の分離がお
こる限界電圧以下で働かせることによって、垂直構造の
切換を防ぐことができる。この限界型は一般に、６０ボ
ルトのオーダーにあることがわかっている。

図には示されていないが、線形偏光子と、おそらく、固
定の減速板の適当な組合せを用いれば、非対称状態間の
光学的コントラストを高めることができる。

上述したように、本発明の一つの例としてとりあげた実
施例は、傾斜整列表面での表面傾斜角の差を利用して記
述している。この詳細な記述から、明白なように、他の
手段を１吏つてセルの上部と下部表面の間の対称性をこ
わし、液晶物質中により大きな応力をうみ出すように表
面上の分域壁の核形成をさせるととも可能である。例え
ば、それぞれの傾斜整列表面の隔離領域と活性領域表面
の方位角の変位の差（φＩ、φ２）を表示セルの構造の
中に、活性領域内で不等価な逆に傾斜した境界条件と共
にまぜこむことが可能である。φ２が１φ１ｍｏｄ１８
０°１より太きいとし、活性領域表面２０１の表面傾斜
角が活性領域表面２１１０表面傾斜角よシ大きいとし、
そして、それぞれの隔離領域における表面傾斜角が平行
な傾斜境界条件をつくる為に９０°であると仮定しよう
。このような実施例では、液晶物質は表面２０よりも表
面２１の方により大きい応力をもつようになる。しだが
って、分域壁は消去信号をセルに印加すると、表面２１
の近くで容易に核化する。書き込みは全く同じ方法で、
第一に記述した実施例で行なわれる。

本発明のいくつかの実施例について記述ｌ〜てきたけれ
ども、当業者にとってみれば、これまで示し、かつ記述
した詳廁のいろいろな修正を本発明の精神と範囲からは
ずれることなくやれるであろう。

例えば、状態間のスイッチングはいろいろなスイッチン
グの信号の立上が少時間をかえること罠よって行なうこ
とができるであろう。

特に、書込み信号は長い立上がり時間をもち、臨界電圧
Ｖ。の下の電圧から保持電圧Ｖ１１へゆっくり増加する
信号表して生成することができる。同様に消去信号は、
臨界電圧Ｖ　の下から保持電圧■□へ急速に増加する、
高速の立上がり信号として生成することかできる。

同様のやり方で、状態間スイッチングに液晶物質３０の
２周波数的性質を利用することも可能である。三周波数
操作では、電圧ｖｗの低周波数信号は書込みに用いられ
、電圧■９の低周波数信号は消去に用いられ、そして高
周波信号は実質的にねじれのない水平構造への緩和を加
速することに用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液晶表示セルの三次元的な概観図、 第２図は、第１図の線２−２からみた、」二部のトポグ
ラフ的な組織をもつ傾斜整列表面２０を示す概念図、 第３図は、第１図の線３−３からみた、下部のトポグラ
フ的な組織をもつ頌余１整列表面２１を示す概念図、 第４図ないし第７図は、本発明の原理に従って、第１図
の表示セルの活性領域内の種々な水平配向方向子の整列
を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 第一基板・・１０、第二基板・・１１、ネマチック液晶
物質・・・３０、 第一基板上のトポグラフ的な組織をもつ傾斜整列表面・
・・２０、 第二基板上のトポグラフ的な組織をもつ傾斜整列表面・
・・２１゜ ＦＩＧ、４ ４０１ ＦｌＧ、５ ＦＩＧ、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第一電位の影響下で第一状態に、そして第二電位の
   影響下で第二状態へ切換可能な液晶表示セルであって、
   第一、第二基板及び両県板の間にとり入れた配向性方向
   子をもつネマチック液晶物質を含み、 該液晶表示セルは、配向性方向子の反転層を第一基板に
   実質的に隣１妾しまだ平行になるように選択的に誘引し
   、その結果該方向子を該第−状態に整列させるようにす
   るだめの、各基板に一体的に接続された手段を含むこと
   を特徴とする液晶表示セル。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された表示セルＩＣお
   いて、 該誘引手段が、各基板の内側表面の少なくとも一部に、
   隣接する基板の垂線から鋭角の表面傾斜角をもって均一
   に傾斜したトポグラフ的な組織をもつ表面を含み、 第一基板上のトポグラフ的な組織をもつ表面の傾斜角が
   、第二基板上のトポグラフ的な組織をもつ表面の傾斜角
   よりも大きく、そして、反対の極性をもっていて、両方
   のトポグラフ的な組織をもつ表面が等しくない、逆の傾
   斜境界条件を形成するととを特徴とする液晶表示セル。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された表示セルにおい
   て、それぞれのトポグラフ的な組織をもつ表面が前もっ
   て決められた基準線に関して、ある方位角の変位をもつ
   ことを特徴とする液晶表示セル。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された表示セルにおい
   て、第一基板上のトポグラフ的な組織をもつ表面は方位
   角の変位α・を゛もち、αばもっばら、−９０°から＋
   ９０°の範囲にあり、そして、第二基板上のトポグラフ
   的な組織をもつ表面は０°の方位角の変位をもつことを
   特徴とする液晶表示セル。 ５、特許請求の範囲前記各項のいずれか１項に記載の表
   示セルにおいて、該反転層が該第二基板に実質的に隣接
   しかつ平行になるように該反転層を選択的に誘引し、そ
   の結果該方向子を該第二状態に整列さぜるようにするだ
   めの、各基板に一体的に接続された第二の手段を含むと
   Ｌを特徴とする液晶表示セル。 ６、　特許請求の範囲第５項に記載された表示セルにお
   いて、該第二の誘引手段が、該第二基板の内側の表面で
   該第−の部分を囲んだ第二の部分の上に、隣接する基板
   の垂線から鋭角の表面傾斜角で、均一に傾斜したトポグ
   ラフ的な組織をもつ表面を含み、その表面の第二部分の
   角度が、同じ表面の第一部分の角度と反対の極性をもつ
   でいて、そこで、配向の不連続性が形成されるようにな
   っていることを特徴とする液晶表示セル。 ７、特許請求の範囲第６頃に記載された表示セルにおい
   て、該第二の誘引手段が各基板の内側の表面で、そ・れ
   ぞれの第一の部分をとり囲む第二の部分で、同じ基板の
   第一の部分の上のトポグラフ的な組織をもつ表面に関し
   である方位角の変位を含むことを特徴とする液晶表示セ
   ル。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された表示セルにおい
   て、該第一基板の内側表面の該第二部分に対する方位角
   の変位が該第二基板の内側表面の該第二部分に対する方
   位角の変位よシ大きいことを特徴とする液晶表示セル。