[發明專利]液晶裝置

在審

• 申請號: 201580055050.2
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN106796374A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 大平·褚;李昆
• 申請（專利權）人: 劍橋企業有限公司
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02F1/137
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 牟靜芳,鄭霞

本發明涉及液晶裝置以及形成液晶裝置的方法。

液晶(LC)裝置在許多應用領域中是公知的。例如，一種常見的用法是以顯示裝置的形式，通常用于例如在視覺顯示單元或電視中顯示圖像或其他信息。通常，當前可商購的基于LC的裝置使用向列型液晶材料，其中在施加電場時，液晶材料內的個體棒形分子以共同取向對齊，使得每個分子(導向劑(director))的長軸線是平行的。此類裝置需要連續的功率消耗以用于使分子保持在該定向狀態，并且因此被稱為單穩態的。對于某些應用，例如半靜態信息顯示器，對于維持該狀態的功率消耗的需求可能是缺點，并且然后，裝置的單穩態性對于其他應用例如智能嵌裝玻璃(smart glazing)而言是缺點。

其他類型的液晶材料能夠具有與單穩態行為相對的雙穩態行為，其中材料在兩種狀態下是穩定的。其一個例子是近晶型液晶材料，一般地，其特征在于形成具有明確定義的層狀結構的液晶相。在層內，液晶材料的分子表現出取向有序(正如上文的向列型液晶)和位置有序的程度。按照發現的順序，近晶型A液晶材料是最常見的近晶型液晶相，其在取向有序和位置有序的組合下，表現出許多有用的電-光效應。在液晶相內，通常發現分子與層正交，但具有隨機取向分布。為了形成裝置，這些液晶相被包括在由單元壁界定的單元中，該單元壁具有設置在其內表面上的電極結構。有必要采用與向列型LC的簡單場尋址(simple field addressing)不同的裝置尋址模式。為了本討論的目的，推測動態散射模式通過在液晶制劑內的共摻雜的離子體系誘導。

由于分子結構內的離子運動優先沿著層而不是跨躍層，所以近晶型A相的層狀構造為液晶材料賦予獨特的電-光性質。特別地，在低頻電場(<100Hz)的存在下，離子摻雜劑的流動誘導高度散射的不透明狀態，其中液晶分子的分布是隨機的。在較高或增加的頻率電場(>1kHz)的存在下，離子運動被漸次減弱，導致使分子在層內介電重新取向(dielectric reorientation)成對齊狀態，造成液晶看起來清晰。這兩種操作模式產生了材料的雙穩態行為。近晶型A相的層狀結構和相對高的粘度使分子在零場中在清晰狀態或不透明狀態下都是穩定的，使得能夠設想到并入此類液晶的低功率消耗的雙穩態電-光裝置。

因此，在使用中，為了在不透明狀態和清晰狀態之間切換，必須對近晶型A材料施加電場。通常，這種切換花費幾百毫秒的量級，這取決于裝置的大小和施加的電壓。切換速度傾向于與液晶裝置的尺寸成反比，其中觀察性證據表明液晶分子的散射從裝置的邊緣傳播。因此，對于諸如測量幾米跨度(several metres across)的面板的大型裝置，切換速度可以具有幾秒鐘的量級，因為在導致不透明狀態的分子散射的傳播中會有可評估的時間延遲，并且反之亦然。這種散射的速度可以通過增大施加的電壓而增大，盡管這具有以下缺點：太高的施加的電壓產生了局部熱點或熱影響區(HAZ)，其中可能發生液晶結構的電弧作用。因此，這種散射過程的效率顯然是產生可用的大型液晶裝置的能力的限制因素。

之前在WO01/40853中在雙穩態顯示裝置中提供改進的光學亮度方面已經考慮了該效率。公開了包括向列型液晶相的頂點雙穩態裝置(zenithal bistable device)(ZBD)，其在液晶單元內的一個或兩個電極結構上承載對準層(alignment layer)。多種表面特征用于形成由單穩態的垂面排列的區域分開的對準區域。對準區域形成具有不同的預傾角值的雙穩態對準的區域，歸因于由表面特征產生的分子對準的局部變化。表面特征可以是光柵結構的區域、來自電極表面的突起或電極表面中的盲孔。發現由此類局部散射變化產生的光學性能被大大改進。

然而，雖然因此應理解的是，通過經由提供此類表面特征改變電極結構的表面粗糙度可以影響散射狀態的光學性質，但是切換性質，特別是切換速度，仍然待被優化。因此，合意的是，不僅能夠產生光學上令人滿意的大型低功率雙穩態液晶裝置，而且能夠以對于使用者不可察覺的速度切換它們。

本發明旨在通過提供液晶裝置來解決這些問題，所述液晶裝置包括：由第一單元壁和第二單元壁界定的液晶材料層，所述第一單元壁設置有第一電極結構并且所述第二單元壁設置有第二電極結構，并且所述第一單元壁和所述第二單元壁被分開了距離d_c，其中所述液晶材料層與多個缺陷產生位點相關聯。