[发明专利]液晶混合物和液晶单元及带偶极的染料对混合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶混合物，一种用于彩色液晶显示屏LCD的液晶单元，和用于液晶混合物的带偶极的染料的应用。

背景技术

液晶和液晶混合物可有广泛用途。液晶应用最普遍的一种是液晶显示屏LCD，尤其对笔记本电脑，但也越来越多地用于固定系统的台式计算机的监示器。

液晶显示屏的最重要的优点之一是，与其它显示器相比，其尺寸小，生成画面不闪烁，对使用者非常方便，尤其对使用者的眼睛有保护作用，特别是对于长时间工作于显示屏前的人。

液晶显示屏包括一阵列液晶单元。近年来，已发展有各种不同的液晶单元，最重要的液体显示单元是TN单元(扭曲向列型单元)、STN单元(超扭曲向列型单元)、PDLC单元(聚合物弥散液晶单元)等等。液晶单元通常采用向列型液晶，但是，也可采用近晶型液晶或胆甾醇型液晶。

所有上述的液晶材料一般都有共同特征。它们提供一种棒条状的分子结构，坚硬的长轴和偶极，和/或易于极化的取代基，因此可提供永久或诱导的偶极。

液晶态的明显特征是分子趋于沿相同方向朝向的趋势，被称为导向偶极(director)。液晶分子的这种趋于朝向沿导向偶极方向的趋势，导致了被称为各向异性的条件。此术语指的是材料的性能，尤其光传输性能，这取决于对它们进行测定的方向。液晶的各向异性的性质是造成其独特光学性质的主要原因。

在液晶单元和液晶显示屏中，分子的方向性可通过对液晶材料或混合物或液晶单元施加电或磁场加以控制。这些液晶分子，具有一种永久偶极或诱导偶极，其本身易于沿电磁场方向取向。

对液晶混合物或液晶单元施加电或磁场，一般分子可在两种状态或两种方向之间转换，一种为“接通状态”，此刻液晶单元优选方向是透明的，和一种“断开状态”，此刻液晶单元的优选方向是不透明的。

与液晶单元相关，透光度受各种效应的影响：对于TN单元(扭曲向列型单元)，液晶材料内的光偏振化会受影响，而在液晶材料的两侧提供了极化滤波器。液晶材料内的偏振化受不受影响，取决于外加电磁场，因此光可透射上述“接通状态”的两个极化滤波器，或不能透射通过“断开状态”极化滤波器。

对于PDLC单元(聚合物弥散液晶单元)，小液晶液滴被均匀分散在透明聚合物基体中。液晶液滴的直径与可见光波长不相上下。由于液滴直径小如膜厚，只要在“断开状态”下液晶和聚合物间的折射率失配足够的大，则第一方向(即在此方向透射对于液晶单元或显示屏的功能是主要的，因此，也称为功能方向或优选方向)发射出的光线在通过薄膜射出之前会被散射多次。在没有施加场的情况下，由于上述散射，薄膜会呈现为乳白色的。另一方面，在“接通状态”，当用一种场使单个液滴的导向偶极定向时，液滴内液晶的折射率会变得十分接近于聚合物基体材料的折射率，因此液晶材料在上述优选方向会变透明。而当取消该场时，液晶畴会恢复其初始方向，因为表面力的作用，也因为其空穴不是理想的球形。“断开状态”的散射度将取决于折射率失配量、液晶液滴的尺寸和数密度。

为了能显示彩色信息，液晶材料中要加入二色性染料。

一般说来，液晶尤其对有机分子是最好的溶剂。因此，在将少量几何各向异性的染料混合于液晶中时，该染料分子会与液晶各向异性分子间相互作用场耦联；它们倾向于按其分子长轴沿液晶导向偶极方向取向的方式而排列。当施加一种场，优选施加电场时，染料分子可以沿液晶方向转换。这种现象被称为“宾主相互作用”，因此各液晶单元被称为宾-主效应单元。

一方面使液晶单元或液晶显示屏的品质达到对比度好，彩色均匀，从而光学性质好，另一方面在单元从例如断开状态到接通状态或相反方向下转换时使液晶单元达到响应时间。

对上升时间(rise time)通常定义为，在施加场时液晶材料或单元达到接通传输状态所需的时间的90％。同样，对衰落时间定义为，在设定场为零时液晶材料达到接通传输状态所需要的时间的10％。快速响应时间，尤其对移动图像，而且也对具有图像变化的标准计算机的应用非常重要。

发明内容

因此，本发明目的在于提供用于液晶显示屏的一种液晶混合物和一种液晶单元，其可以提供具有极高响应的速度，短的上升时间和衰落时间。

本发明的这一目的是通过按照权利要求1的一种液晶混合物、按照权利要求20的用于彩色液晶显示屏(彩色LCD)的一种液晶单元和按照权利要求27的带永久偶极的染料在液晶混合物中的应用而实现的。权利要求书2-19，21-26和28-35涉及该液晶材料及各自单元的优选实施方案，并涉及带偶极的染料的应用。