[其他]具有层列相的封装液晶

说明书

技术领域

本发明涉及液晶，尤其是具有层列相的封装液晶。此外，本发明还涉及应用该封装液晶的装置和该封装液晶及其装置的制造方法。

背景技术

液晶已被广泛地应用于各种装置中，包括光学器件，例如，可视显示。这些器件通常需要较低的功率并具有令人满意的响应时间，可提供适当的反差，并且比较便宜。使液晶能够应用到如可视显示中的特性，就在于一方面液晶可传输光线，另一方面液晶可散射和/或吸收光线，这取决于当电场施加到液晶材料两端时液晶结构的排列（或不规则的排列）。在美国专利3322485中给出了对电场敏感的液晶材料及其应用的例子。

某些液晶材料是对温度敏感的，根据液晶材料的温度而改变其光学特性。

本发明将在下文中揭示关于液晶材料特别是既对电场敏感又对温度敏感的液晶材料的应用。

通常液晶具有三种类型，即胆甾型，向列型和层列型。在本申请的发明所描述的最佳实施例中涉及的是具有层列相的液晶材料的应用。本发明还可包括既有层列相又有向列相的液晶材料。

胆甾型、向列型和层列型液晶材料的不同特性在已有技术中已被描述了。已知的液晶材料的一个特性是它的可逆性，特别在此应指出向列型液晶材料是可逆的，但胆甾型液晶材料是不可逆的。可逆的向列型液晶材料的一个特点是如将电场施加在液晶材料上以后再消除，液晶材料将恢复它的原始结构。另一方面，层列型液晶材料在电场消除后将保持它的结构。

为了增加液晶材料的反差，也许还有其它的性能，多向色性染料可同液晶材料混和形成溶液。多向色性染料的分子通常与液晶材料的分子相结合，因此，该多向色性染料以类似于液晶材料的方式亦随变化参数如加电场或加热与否而具有光学的特性。在美国专利3499702和3551026中描述了在液晶材料中应用多向色性染料的例子。

液晶材料的一个重要特性是各向异性。各向异性材料在不同的方向具有不同的物理性质。例如，液晶在光学上是各向异性的，即它们的折射率随入射光的传播方向和偏振方向而变化。

液晶材料还具有电学上的各向异性，例如，对于层列型液晶材料来说，当液晶结构中的分子平行于电场时其介电常数是一个值，而当液晶结构中的分子垂直于电场时其介电常数可能变为另一个值。由于该介电值是排列方式的函数，则将其作为“介电系数”可能要比通常的“介电常数”更恰当些。其它型式的液晶材料亦具有相似的特性。

胆甾型液晶封装的一些简要论述记述在美国专利3720623、3341466和2800457中，其中后两篇专利在第一篇专利中被引用。

以前，应用液晶的装置，如可视显示或其它装置，都具有较小的尺寸。应用液晶的大尺寸的装置，例如广告牌的显示或标志，由于一些原因一直没有被令人满意地制造出来。一个原因是液晶的流动性，（液晶材料可以流动以造成具有不同厚度的显示区域）。所以，显示装置的光学特性可能不够均匀，在不同的显示部分具有变化的反差特性，等等。厚度的变化同样也引起了液晶装置的光学特性方面的变化或产生层次。此外，液晶层厚度的变化将引起液晶电学性质的相应变化，如容抗和阻抗的变化，进一步降低了大尺寸液晶装置的均匀度。液晶层电学性质的变化还可引起加在液晶材料两端的有效电场的相应变化和/或在一个恒定电场下液晶层电学性质的变化将在不同厚度的液晶区域上做出不同的响应。

多向色性显示，即一种在其中将多向色性染料和液晶材料溶解在一起，具有不需要应用偏振器的优点。但是，该多向色性的装置在只应用向列型液晶材料时存在反差相对较低的缺点。虽然，在以前还发现，将胆甾型液晶材料同染料一起添加到向列型液晶材料中可改善反差特性。参见怀特等人的文章：《应用物理学杂志》，第45卷，No.11，1974年11月，第4718-4723页。但胆甾型材料在电场消失时将不会恢复到它原始的无电场的形式。

在液晶材料的溶液中包含多向色性染料还会遇到另一个问题，那就是不论液晶材料是何种特殊型式，在“有场”条件下染料对光的吸收作用不是零。更确切地说在“有场”条件下这种吸收作用可归结为一个所谓的有序参数，它联系着一个染料之间相对排列的函数，或者就是这个函数。液晶材料的光传输特性是液晶材料厚度的指数函数。特别是，液晶材料的“导通”状态或称为“有场”或“激发”状态是液晶材料的厚度的指数函数，并且“吸收”状态或称为“无”状态也是一个关于厚度的不同的指数函数。