Bistable nematic liquid crystal devices

Details Bistable nematic liquid crystal devices Bistable nematic liquid crystal devices

G - Physics

02

F

G02F 1/139 (2006.01) G02F 1/1337 (2006.01) G02F 1/1339 (2006.01)

Patent

CA 2182962

The invention provides a nematic liquid crystal device with two bistable switched states. The device comprises two cell walls carrying electrodes structures and enclosed a layer of a nematic liquid crystal material. The cell walls are treated to provide a bigrating on one or both walls. The bigrating is a shaped surface that permits liquid crystal molecules at a surface to lie in two different angular directions, e.g. 45° or 90° apart, in contrast with conventional surface alignments which align liquid crystal molecules in a single direction at a surface. For a cell with bigratings on both walls the two alignment direction on both walls are in register. Polarisers are arranged in front and behind the cell with their optical axes orthogonal and with the optical axis of one polariser parallel to one of the switched alignments. In this example, as the material is switched between the two alignment states the polariser transmits or blocks light. The bigratings may be symmetric or asymmetric, in which later case an amount of surface tilt is obtained. Appropriate surface tilt on both cell walls may give a splayed molecular configuration in both switched states. For splayed configurations, the device may be electrically switched using flexoelectric coupling. For other configurations the device may be switched by use of dc pulses in combination with chiral ions in the liquid crystal material. The bigratings may be produced by interferography, photolithography, embossing, ruling, or transferred from a carrier layer. A bigrating on one cell wall may be combined with a conventional monograting or e.g. rubbing alignment treatment on the other cell wall. In this case the material is twisted in both its switched states.

La présente invention concerne un dispositif à cristaux liquides nématiques caractérisé par deux états commutés bistables. Le dispositif comporte deux parois de cellule supportant des structures d'électrodes et renfermant une couche de matériau à cristaux liquides nématiques. Les parois des cellules sont traitées de sorte qu'un double réseau de diffraction soit formé sur l'une des parois ou les deux. Ce double réseau de diffraction est une surface d'une certaine forme permettant aux molécules de cristaux liquides en surface de s'orienter dans deux directions angulaires, par exemple à 45~ ou à 90~, à la différence des alignements de surface classiques selon lesquels les molécules de cristaux liquides en surface sont orientées dans une seule direction. Dans le cas d'une cellule à double réseau de diffraction sur chaque paroi, les sens d'alignement sur chaque paroi coïncident les uns avec les autres. Des polariseurs sont prévus devant et derrière les cellules, leurs axes optiques étant perpendiculaires à l'un des alignements commutés, et l'axe optique de l'un des polariseurs étant parallèle à ce dernier. Dans cet exemple, le polariseur émet ou bloque la lumière lorsque le matériau est commuté d'un état d'alignement à l'autre. Le double réseau de diffraction peut être symétrique ou asymétrique, et on obtient, dans le dernier cas, un certain angle d'inclinaison de la surface. Avec une inclinaison de surface appropriée pour chaque paroi de cellule, on peut donner une configuration moléculaire en évasement dans les deux états de commutation. Dans le cas des configurations évasées, la commutation électrique du dispositif peut être réalisée par couplage flexoélectrique. Dans le cas d'autres configurations, la commutation du dispositif peut se faire au moyen d'impulsions en courant continu combinées avec des ions chiraux dans le matériau à cristaux liquides. Pour réaliser le double réseau de diffraction, on utilise un procédé d'interférographie, de photolithographie, de nervurage, de traçage de lignes ou de transfert à partir d'une couche support. Un double réseau de diffraction sur une cellule peut être associé à un réseau de diffraction classique simple, ou, par exemple, à un traitement d'alignement par frottement sur l'autre paroi de cellule. Dans ce cas, le matériau conserve sa structure en hélice dans ses deux états de commutation.

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