[发明专利]彩色液晶显示器

说明书

本发明一般涉及液晶材料及显示器，更具体地说，本发明涉及一种新的手性液晶显示器和显示材料。

以前已经提出过手性液晶显示器和显示材料，它通常由夹在塑料片内的胆甾相液晶构成。美国专利3，585，381号（1971年6月15日颁发）公开了一种变色显示器，其中的胆甾相液晶是封在适当的膜内。据称，通过在膜上加一个与所包封的液晶层折射率匹配并一致的顶层，彩色的反差及纯度得到了改善。一个相关专利3，600，064号公开了将胆甾相液晶掺到聚合物基质中的各种封装步骤。这些专利提出了用电激发或电场调节颜色的可能性;但是，所公开的胆甾醇酯的介电各向异性小，对施加的电场响应迟钝。另外，这些专利未披露颜色是如何改变的，它可能只是反射光的波长移动或是液晶相变成反射相。

美国专利3，620，889号（1971年11月16日颁发）公开了另一类体系，其中的胆甾相液晶是夹在塑料中。该体系在受热或冷却时会变得透明或不透明，同时发生颜色的变化现象。美国专利4，101，207号（1978年7月18日颁发）公开了另一种体系，其中的胆甾相液晶掺合在聚合物内。如在该专利的实例中所公开的，膜被放在透明电极之间并且在施加电压时显示出动态散射效应。

法国专利申请74，30349号（公布号2，343，234）公开了分散在水不溶性聚合物中的各种胆甾相液晶材料。这些材料基本上是温度敏感的，而且所公开的胆甾醇酯由于介电各向异性小看来对电是不敏感的。

在美国专利4，671，618、4，673，255、4，685，771和4，688，900中公开了关于在透光的聚合物基质中夹裹向列相液晶微滴的最近发展，这些专利的公开内容在这里引用作为参考。在这些专利中所公开的发展是光调制材料制备成液晶微滴的相分离分散体。液晶在聚合物中的相分离可以通过聚合、热诱导或溶剂蒸发来进行。这类材料被称作聚合物分散的液晶材料（PDLC）。

PDLC材料通常用具有正介电各向异性的向列相液晶制成。它的寻常折光率通常与聚合物的折光率相匹配，于是在有电场的状态下，显示器或显示材料象是可见的或透明的，因为微滴的光轴排列得与电场方向平行，而与观看表面垂直。在无电场的状态下，微滴的光轴的取向和排列是无规的，于是入射光被散射，显示材料或显示器象是不透明的。

本发明的目的之一是提供一种电学上可编址的新型液晶彩色显示器，它可以在环境光线下以反射方式工作，或在透射光下以透射方式工作。

本发明的另一目的是提供一种电学上可编址的、新型的扁片状或板状液晶彩色显示器。

本发明的又一目的是提供一种新的电学上可编址的液晶彩色显示器，它在无电场的状态下是半透明的或散射光的，而在有电场的状态下则反射彩色或透过彩色。

上述目的通过一种液晶彩色显示器得到实现，该显示器含有至少一片由分散在聚合物基质中的液晶相微滴构成的液晶材料，这种液晶处于胆甾相，并且具有负介电各向异性。这种新的显示材料的特点还在于，施加的电场使胆甾相液晶的螺旋平面垂直于电场方向排列，结果选择性地反射某一波长的光，而此波长由胆甾相液晶的螺距决定。在无电场的状态下，聚合物-液晶的边界条件导致液晶取向体构型或无规取向，于是入射光无选择性地被散射，材料变成半透明的或散射光的。

利用在美国专利4，671，618、4，673，255、4，685，771和4，688，900中所公开的相分离方法将液晶微滴分散在聚合物介质中。聚合物可以是热固型的，例如经催化剂或紫外线固化的热固型环氧树脂，或是从范围广泛的热塑性塑料中选择包括用非交联性固化剂固化的改性环氧树脂。如在上述专利中更充分地公开的，液晶的相分离和最终微滴的形成可以通过以下方法实现：将液晶溶在聚合物前体中，然后将聚合物前体聚合;将其中溶有液晶的聚合物熔体冷却;或是将液晶与聚合物溶在一种共同的溶剂中，然后将溶剂蒸发。

构成微滴的液晶可以是不同液晶材料的混合物，它们中的一种或多种单独地并不是胆甾相液晶。成功地实施本发明的基本要求是混合物而不是任何一种单独的组分显示胆甾型液晶相。因此，应该明白，在说明书与权利要求中所用的“胆甾相”和“手性”这些名词包括单一液晶材料，也包括显示出胆甾相的混合物。

因为新型显示器的工作原理依赖于液晶分子转到与施加电场的方向相垂直，从而螺旋平面一般与观看平面相平行，所以液晶必须具有强的或大的负介电各向异性。负介电各向异性的强度在大约-3以上被认为是令人满意的。在实例中公开的已发现是令人满意的那些材料，其负介电各向异性约为-4。