[发明专利]制备双稳态向列液晶装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶装置领域，特别是在双稳态向列液晶显示器中使用的取向层。

发明目的

更具体地说，本发明的主要目的是使用一种或多种添加剂，所述添加剂可改进双稳态向列液晶显示器中的聚合物型取向层的性质。

背景技术

液晶显示器(LCD)越来越多地用于受到体积、重量和电能消耗限制的显示应用中。因此，人们可以发现其用于所有移动应用中，如笔记本电脑、电子书、掌上电脑和移动电话。

传统显示器的功能

在其最简单的形式中，用电力控制的显示器包括限制在两块基板之间的液晶材料，其中两块基板中至少一块是透明的。每个基板具有一个往往用玻璃制成的薄片，薄片下面沉积了导电电极(薄片和电极一起被称为衬底)，然后是一层被称为锚定的层，其也被称为取向层。能够对该取向层进行表面处理以定向液晶。取向层在邻近的液晶分子上施加一个恢复力矩，其使这些分子平行地朝着称为易轴的方向定向。取向层的形成往往是通过聚合物沉积，借助辊子涂刷，用于建立易轴方向。其通常是非常接近的刷的方向。此外，锚定的聚合物应为可溶性聚合物，以便适于在衬底上施用，从而在衬底上适合地进行润湿和覆盖。一旦沉积成薄膜，其必须为在液晶材料中不溶性的。

在薄片之间散布圆珠，圆珠的直径等于所期望的厚度(通常为1至6μm)，由此形成的晶盒厚度是恒定的。

通过在两个基板的电极之间施加一个电势差，液晶的取向随着电场的作用变化。由于液晶的光学各向异性，其方向的变化根据所赋予的振幅改变了显示器的光学特性。所有这些所谓“经典”的显示器具有一个共同的特点：通过中断外部电场，显示的信息迟早会消失。不论多大的电场强度，在取向层附近的分子的方向被固定，所述方向几乎平行于衬底。通过中断电场，这些固定的分子根据平衡状态的结构重新定向。借助分子在取向层上强锚定的液晶弹性消除了电场产生的变形，从而消除了所有信息。

双稳态液晶显示器的原理

在最近几年出现了新一代被称为“双稳态”的液晶显示器：其在无电场存在下，通过在两个稳定状态之间转换而进行工作。只需要在液晶结构从一个状态转换到另一个状态时施加外部电场。在无控制电信号的情况下，显示器保持原状。基于其工作原理，这种显示器消耗的能量与图像变化的次数成正比；因此，当图像变化的次数减少，用于显示器运行所需的能量趋于零。由于移动设备市场的拓展，这种显示器迅速发展。

多种双稳态显示器需要液晶分子可在板的附近改变方向并容易地从平行或几乎平行方向转为垂直或几乎垂直方向。公司ZBD开发的显示器是这一类型的典型(G.P.Bryan-Brown et al.Nature，399，338(1999))：在双稳态的一个状态下，在一个基板附近的分子一般是平行的；在另一种状态下，其是垂直的。转换要求在这两种状态之间容易地转换。

对于其它显示器，在转换期间，电场使邻近装置的两个基板之一或每个基板的分子方便地从几乎平行转变成与其之前垂直。有人说，这些装置通过锚定中断进行转换。已经由奥赛固体物理实验室(le Laboratoire de Physique des Solides d’Orsay)提出了基于使用双稳态表面的锚定中断的两种双稳态向列型液晶显示器，一种使用挠曲电效应选择转换后的稳态(FR 2 663 770)，另一种则使用电手性效应(un effet électro-chiral)(FR 2 657 699)。目前正在开发两种基于单稳态表面的锚定中断的双稳态向列显示器：由法国NEMOPTIC公司开发的BiNem显示器(EP 0859970和US 6327017)或由意大利LICET公司开发的SbiND显示器(EP0 773 468，US 5 995 173)。

锚定和锚定中断概念的定义

液晶分子在表面上的锚定和锚定中断概念是非常技术性的，其能够被明确表达。

锚定

在取向层的表面将液晶分子定向，称为锚定。锚定根源是液晶和表面之间的相互作用的各向异性。锚定可通过锚定能和表面对相邻液晶分子的优选强制方向表征。这个方向被称为易轴，由单位矢量或由具有垂直于衬底表面的Z轴的笛卡尔坐标系中的天顶角θ₀和方位角描述(见附图1)。如果向列型液晶分子的易轴垂直于衬底，则排列是垂直的。如果易轴平行于衬底，则排列是水平的。介于这两种情况之间的排列称为倾斜排列，其由易轴相对于衬底表面法向的角或其补角描述，所述的补角称为倾斜角(或预倾角)。