[发明专利]液晶的多状态控制

说明书

一种多状态可变介电天线，包括：顶部电介质；底部电介质；顶部电介质和底部电介质之间的可变介电板；设置在可变介电板之上的多个导电器件；设置在底部电介质之下的RF馈源；其中，可变介电板包括：顶部粘合物；底部粘合物；设置在顶部粘合物和底部粘合物之间的可变介电常数材料，可变介电常数材料被分成多个像素，每个像素位于相应的导电器件之下，并且具有多个电极；多条导电线，每条导电线独立地连接到电极之一和一个控制器，使得单个像素的多个电极中的每一个独立地从控制器接收激活信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月30日提交的美国临时申请No.62/552,273的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本申请。

背景技术

1、技术领域

本公开总体上涉及液晶器件领域，具体地说，涉及液晶畴取向的控制。

2、相关技术

液晶可用于多种应用。液晶的一个特征是外部扰动会引起液晶系统的宏观属性的显著变化。仅举两个例子，这些宏观属性的变化可以用于光学和电学系统。电场和磁场都可以用来诱发这些变化。场的大小以及分子排列的速度是特定应用的重要特性。

在液晶器件中可采用特殊的表面处理，以强制偶极子分子的特定取向，从而定向指向矢。指向矢沿外电场排列的能力是由分子的电性引起的。在这方面，指向矢指的是无量纲单位矢量n，它表示在任何点附近分子的优选取向的方向。当分子的一端有一个净正电荷，而另一端有一个净负电荷时，就产生了永久性的电偶极子。当外加电场施加到液晶时，偶极分子倾向于沿着电场的方向定向。

在一般系统中，分子在松弛状态，即没有施加外加电场的状态下，沿一个方向排列。当需要改变时，施加合适的电场，使分子旋转与施加的场的强度相关的量。当不再需要这种效应时，电场被移除，并且分子回到其松弛状态。这两种作用可以被认为是电反应和化学反应：当施加电场时，发生电反应使分子旋转，并且当电场被移除时，化学反应使分子回到其松弛状态。然而，电反应比化学反应发生得快得多。因此，时间操作性不是对称的——“打开”比“关闭”快得多。

在光学系统(例如液晶显示器)中，这种不对称现象实际上是有利的，因为即使在刷新速度相对较慢的情况下，它也能保持平滑且可接受的图像。当将电位施加到电极上以“打开”像素时，指向矢迅速改变方向，并且允许光通过以将像素照亮到所需强度。当扫描进行到其他像素时，直到刷新序列中的下一个周期电位才施加到像素。然而，光仍然可以通过，因为指向矢的放松需要更长的时间，因此在完全关闭之前，下一个刷新周期再次施加了电位并保持平滑的图像，因为人眼看不到强度的微小下降。

有关使用电极控制液晶取向的更多信息，请参阅例如美国专利5,105,186和8,111,232以及美国专利公开2008/0024688。这些技术涉及平板显示器的向列相液晶的传统应用。

最近，申请人提出使用液晶来控制非光学器件的特性和操作。示例可见于美国专利7,466,269和7,884,766以及公开No.2018-0062238。在这种器件中，为了改变液晶层的介电常数，从而改变电子器件的操作特性，对指向矢的取向进行控制。然而，正如主题发明人所发现的，与传统技术相反，液晶的非对称操作在此类应用中是不期望的。主题发明人已确定，当控制电子器件的操作时，希望“关闭”过程与“打开”过程一样快。

因此，本领域中存在改进控制液晶中的指向矢的需要。

发明内容

为了提供对本发明的一些方面和特征的基本理解，包括了本发明的以下概述。本概述不是对本发明的广泛概述，并且因此，并不打算特别地标识本发明的关键或重要要素或界定本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些构思，作为下文呈现的更详细描述的前言。

公开的实施例提供了对液晶畴取向的改进控制。所公开的实施例利用多个电极，每个电极具有独立的控制线，以使畴系统可以快速地被置于所需状态。