[发明专利]聚合物网络稳定的弯电极化

说明书

技术领域

本发明涉及包含聚合物网络的液晶器件。本发明还涉及制备这种液晶器件的方法。

背景技术

常规向列型液晶器件和显示器的电光响应的重要特征是转换上升时间τ_上升和下降时间τ_下降，它们通常在几个毫秒的范围内。为人熟知的是，可以通过所施加的电场有效地控制τ_上升，但却不能有效地控制τ_下降。在许多液晶器件的应用，例如在3D LCD中，需要具有都优选在微秒区的τ_上升和τ_下降两者的液晶器件的快速转换。然而，在向列型液晶器件和显示器中达到如此快速的转换是困难并且非常复杂的任务，特别是在涉及τ_下降的情况下。

正如已知的，τ_下降强烈地依赖于液晶材料的性质、弹性常数和粘性。它还依赖于含有液晶的夹层单元的特征、单元间隙d和锚定强度W。在强锚定条件的存在下，τ_下降正比于单元间隙的平方，即d²，反之，如果锚定条件弱，那么τ_下降正比于d和1/W。降低单元间隙显然是一个降低τ_下降的可能方法。然而，由于LCD技术的限制，不容易采用这样的方法。

另一个降低τ_下降的可能方法是增加液晶与固体表面之间的接触面积。

一种已知的实现它的方法是，在液晶体内建立聚合物网络。这样，液晶/固体表面相互作用的回复力作用于在关闭所施加的电场之后在液晶中发生的弛豫过程上的效果被充分地放大，导致τ_下降的降低。

在US2010/0245723中描述了这种方法，它公开了扭曲向列型的液晶器件，其中，在液晶层的液晶分子中配置了聚合物网络。配置该聚合物网络，以使液晶分子偏向非扭曲态。

这将降低弛豫时间(从扭曲态至非扭曲态)，预期其产生根据US2010/0245723的液晶器件总响应时间(τ_上升+τ_下降)的减少。

然而，根据US2010/0245723的液晶器件中的聚合物网络将同时增加旋转时间(将液晶材料从非扭曲态转化为扭曲态的时间)。此外，与没有聚合物网络的情况比较，很可能的是引入聚合物网络将导致用于转换的阈电压上升。此外，通过提供聚合物网络可能引入不合乎需要的效果，如在根据US2010/0245723的液晶器件中，包括光散射和残余双折射，这些可能不利地影响液晶器件的光学性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的以上问题，并提供改良的液晶器件，所述液晶器件被构造为使短上升时间(当施加电场时)和短下降时间(当移除电场时，用于弛豫至初始的电场关闭状态的时间)成为可能。特别是，想要在减少有害的副作用(如上文提到的增加的阈电压、光散射和残余双折射)出现的情况下达到这一目的。

根据本发明的第一方面，因此提供了液晶器件，所述液晶器件包括第一基板；第二基板；和夹在第一基板与第二基板之间的液晶层，所述液晶层包含向列型液晶材料和聚合物网络；其中聚合物网络锚定至第一基板并且被构造为沿着平行于第一基板的线交替地引起向列型液晶材料的展曲变形和弯曲变形。

聚合物网络“锚定至第一基板”应当理解为意指在聚合物网络与第一基板面向液晶层的表面之间存在连接。

本发明基于这样的认识：在“电场关闭”状态(在此状态中，在液晶器件中不存在转换电场)中，液晶材料中弯电极化的存在降低了液晶器件的弛豫时间τ_下降。这背后的原理将在下文中的标题“理论说明”下进一步说明。本发明的发明人还认识到，在电场关闭状态中，即在液晶层中不存在电场的情况下，可以通过提供聚合物网络获得这样的弯电极化，所述聚合物网络锚定至液晶器件的基板之一，并且被构造为沿着平行于第一基板的线交替地引起向列型液晶材料展曲变形和弯曲变形。

本发明的发明人已经发现，上文提到的液晶器件的弛豫时间τ_下降的降低可以用聚合物网络实现，所述聚合物网络被构造为在邻接第一基板的薄区中交替地引起向列型液晶材料的展曲变形和弯曲变形。特别是，在其中产生展曲和弯曲变形的区域可以比对应于可见光波长的距离更薄。从而，可以获得降低的弛豫时间，而不引入任何光学干扰，如在背景技术部分中提到的光散射和/或残余双折射。