双稳定的铁电液晶池制造技术

已知的液晶池具有向列液晶构型，按照该构型，它们称之为ＴＮ或ＳＴＮ池。这样的液晶池确实适合于很多用途。然而，它们的图像质量很大程度地取决于使用者的视角。此外，如果打算在ＴＮ和ＳＴＮ池上显示或储存信息的话，那么需要连续施加信号电压。具有铁电，手性近晶液晶层的双稳定液晶池没有向列液晶池的这些缺点。可是，至今，几乎没有形成这样双稳定池的商业产品。特别地，这是因为它们非常不适合于可靠地储存信息或不能在该导向器的两个双稳定位置之间完全相等地开关。现在，本发明专利技术提出了一种新的正好避免了这些缺点的双稳定液晶池。从公开于ＥＰ－Ａ０４０５３４６中的ＳＢＦＬＣ液晶池出发，按照本发明专利技术的液晶池的特点在于：其液晶层（２１）含有聚合的分子并且是通过用光和交流电场处理形成的，使其具有两个相等的双稳定开关状态。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有铁电、手性近晶液晶层的液晶池-下面也称之为显示池-即按照权利要求1前序部分的液晶池。已知的液晶池具有向列液晶构型，并且根据该构型，它们被称之为TN或STN池。这里，TN是扭曲向列而STN是超扭曲向列。这样的液晶池适用于很多用途。可是，其图象质量很大程度地取决于使用者的视角。此外，如果它们被用于显示和储存信息，那么TN和STN需要连续地施加信号电压。这意味着没有能源该液晶池就不能用来储存和/或再现数据。一个这样用途的例子是银行或信用卡，该卡可以不用集成电池将通过写读装置传递的帐目余额储存进该卡中。具有铁电、手性近晶液晶层的液晶池属于不同类型的液晶池。实际上这种类型的液晶池具有折射液晶层(它在下文中也称之为SC*层)，和任选地形成螺旋构型，并且它受电场作用的影响或变形，致使其光学各向异性变化。已知的铁电液晶池具有一对透明板，这两个板一起包封着SC*层，每个板的表面结构使SC*层的分子取向，装有形成电场的电极并且每个均装有偏振片。这里，面向SC*层的表面结构对相邻的液晶分子有取向作用，如在下面更详细描述的。近晶层或平面垂直于铁电液晶池中的板。在文献中，这样的构型有时也称之为所谓的书架结构。可以用于铁电液晶显示池的液晶由不同的化学化合物的混合物组成。它们包括将手性特性赋予该混合物并决定着铁电性的所谓掺杂剂。特别地，手性近晶液晶混合物的区别在于属于近晶层并基本上相互平行排列的分子不被排列成垂直于近晶平面，而是相对于该平面的法线方向成一近晶倾斜角θ。SC*层的手性导致了该液晶分子的轴相互进行层与层的旋转，结果是形成螺距为p的螺旋线结构。如果不需要这样的螺旋线结构，那么必须通过书架结构的边缘或改性作用来抑制。在静止状态下，即没有施加电场的状态下，铁电显示池显示出一定的光透射率。如果将电压施加于电极上，扭转作用在各个近晶层上。这些扭转导致该分子的再取向，和因此导致各个近晶层的再取向，导致了光轴旋转。在实践中，通过测定开关角α可以确定随施加电压而变的光轴旋转。可是，手性近晶液晶混合物也具有其他性质。因此，它们显示出自发极化PS，即分子偶极矩的固有自发取向。这意味着施加于显示池的电场与显示出该自发极化有很强的相互作用，使得对于TN和STN池是已知的开关时间显著降低。在书架结构的情况下，倾斜近晶相的其他性质是显然的，在该结构中近晶平面(如已经提到的)垂直于显示表面。如果以这样的方式处理该玻璃表面，使得近晶层的分子的取向平行于边缘，那么显然对相对于该平面法线倾斜的该分子有两个可能性，即或者向前或者向后。两个位置与SC平面的法线成相同的角度，因此均与SC结构相容。这两种构型或状态是SC液晶双稳定的基础，即形成双稳定铁电液晶池的基础。铁电双稳定液晶池没有上述向列显示的缺点。因此，它们几乎不取决于视角并且能够在信息一记录完就与能源断开。在双稳定液晶池中，SC*层的铁电性可以在两种构型或状态之间来回地开关。同时，手性掺杂剂的自发取向的偶极矩产生自发极化PS，它又很强地作用于施加的电场。因此，该掺杂剂决定着双稳定池的短开关时间。已知的是当以例如在DHF池(这里，DHF是变形的螺旋铁电)中出现的形式形成螺旋线时，它对于双稳定液晶构型是不理想的。因此，对自发极化PS的大小要进行限制。事实上，含于混合物中的手性分子不仅产生自发极化而且促进SC结构旋转的倾向，这是双稳定液晶构型的缺点。因此，在这些基于Lagerwall和Clark(Appl.Phys.Lett.38，899，1980)的所谓表面稳定化铁电液晶(SSFLC)效应的双稳定显示池中，必须如此低地选择掺杂剂以使该分子与表面的相互作用要比该掺杂剂的旋转力的作用更强，阻止或抑制形成螺旋线。在实践中，这意味着螺旋线的螺距必须显著地大于液晶层的层厚度d。通过表面力和由掺杂剂的旋转能力产生的这些力的部分补偿而产生的结构的相对弱的稳定化意味着可以用很少能量就实现双稳定开关，但这样实现的状态是非常不稳定的。因此，甚至相对小的电或机械干扰就可以“翻转”(flip)该状态，即引起在这两种双稳定构型之间来回地开关。因此，SSFLC显示池非常不适合于安全的长时间储存。所谓的短螺距双稳定铁电显示池(SBFLC)提供了这一问题的解决方法。在该显示池中，用电脉冲使液晶层具有某种形状，致使生产出Z字形调制的近晶层，抑制螺旋线的形成。因此，该显示池比已知的SSFCL池对振动反应的程度明显更小。这种类型的显示池公开于，例如EP-A 0405346中。SSFLC和SBFLC显示池两者还具有其它严重问题。在该池中，信息被烧毁(burn in)。实际上如果该池保留在相同状态很长时间，那么由于自发极化的电场，在靠近触点处产生电荷云形式的离子杂质。这些三维电荷和可能附加影响的表面电荷改变了用于进一步开关的池的相应工作点。叠影或甚至双稳定性的损失是其后果。现在已经发现如果使用导电取向层和省去通常在TN和STN显示池中的差导电或甚至是绝缘的层，可以降低这些三维电荷作用或使其处于较低的极限状态。然而，该液晶具有连接到两个触点的低电阻，戏剧性地增加了由灰尘等造成短路的危险。影响SC*层的螺旋线或导向器(director)结构的另一个可能性是使用可聚合分子的混合物。这里的目的是在形成或生产液晶池时通过聚合方法将导向器结构稳定或冷冻在最佳的构型。这可以通过将小百分比的可聚合分子与液晶混合物混合来实现，该可聚合分子本身又具有至少一个反应中心，并当暴露于UV光时引发聚合反应。该聚合导致形成卷成紧密螺旋状和任选地也进行交联(它导致形成网)的长分子丝，并因此在聚合反应开始时冷冻存在的导向器结构。这一方法已经在US-A 5434685中描述了。然而，在现有出版物中描述的技术限于SSFCL显示池，即具有长螺距p的液晶混合物。此外，在公开于US-A 5434685中的液晶池中，两种稳定状态中的一种(即在该状态聚合该液晶混合物)总是比另一种状态更稳定，在以这种方式操作液晶池期间，这导致需要的驱动电压不希望的不对称并甚至导致损失双稳定性。在公开于US-A 5434685中的液晶池中，聚合也可以最后引起相分离，即在该情况下，液晶以小液滴的形式沉淀。由J.W.Doane.D.K.Yang和L.C.Chien在Conf.Reports IDRC，SID，page 175(1991)中所描述的显示池是这一情况的例子。从EP-A 0405346出发，本专利技术的目的是提供一种双稳定的液晶池，该液晶池具有双稳定液晶池的基本优点，即几乎与视角无关、短的开关时间和无需能源就可储存数据，此外该液晶池还没有上述双稳定SSFCL和SBFCL显示池的缺点。按照本专利技术，这一目的是用具有权利要求1特征的液晶池来实现的。本专利技术还涉及生产按照本专利技术的液晶池的方法，并涉及显示装置和含有这样液晶池的卡片，即具有权利要求9特征的方法，具有权利要求11特征的显示装置和如权利要求13的卡片。本专利技术有利的实施方案在各从属权利要求中是显而易见的。令人意想不到的发现是用适当选择的参数和适当的液晶组合物，在SBFCL显示池中使用形成聚合物的分子具有比预期大得多的优点。还发现在聚合过程中，当用相等强度从两面照射该液晶池并同时用交流(AC)电压在两种饱和状态之间来回地开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有铁电的、手性近晶的、双折射液晶层（２１）和偏振片装置的双稳定液晶池，该池（２０）具有一对平行板（２２，２３），该板包封着液晶层（２１），并且每个板的表面结构使液晶层（２１）的分子取向并装有用于形成电场的电极（２６，２７），该液晶层（２１）的层厚度为ｄ，自发极化Ｐ↓［Ｓ］＞５０ｎＣ／ｃｍ↑［２］和饱和开关角α＞４５度，其中该液晶层（２１）含有聚合的分子并且其中层厚度ｄ大于无池状态时未聚合液晶层的螺旋螺距ｐ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J芳夫施林格，M莎特，
申请(专利权)人：罗利克有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]