包括成螺旋布置的手性向列型液晶材料的液晶裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術通常涉及液晶裝置，以及更具體涉及液晶單元形式的諸如顯示裝置的這種裝置，并進一步涉及具有液晶裝置的顯示裝置，包括液晶裝置的光波導器件，包括液晶裝置的可變光衰減器，包括液晶裝置的光學開關，用于控制偏振光傳輸的方法，以及另一種的液晶裝置。一種用于控制偏振光傳輸的液晶裝置，包括：手性向列型液晶，具有在電場不存在的情況下的成螺旋布置的液晶分子；以及用于施加電場的至少兩個電極，電場具有垂直于手性向列型液晶螺旋軸的分量，其中手性向列型液晶具有負介電各向異性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術除其它外通常涉及用于控制偏振光傳輸的液晶裝置、具有若干液晶裝置的顯示設備、包括液晶裝置的光波導器件、包括液晶裝置的可變光衰減器(VOA)、包括液晶裝置的光開關或光關斷器件、包括液晶裝置的激光器、用于控制光從液晶裝置輸出的方法、用于控制偏振光傳輸的方法，以及另外一種液晶裝置。
技術介紹
如今液晶商業應用于大型高清晰度平板電視屏幕中。現有技術的當前狀態的液晶顯示器(LCD)涉及具有特定刷新率的高清晰度圖像。液晶顯示器的發展是眾所周知的且在許多文獻報告中進行了詳細論述。在工程技術方面，諸如在主動背光的發展方面取得了明顯的進步，導致當今時代關注的相對較高性能。然而，目前液晶裝置仍然是基于用于研發顯示器的相同通用型液晶顯示器件。因此，仍然存在對諸如除其它外的速度、對比度、可控性和液晶裝置的大范圍均勻排列的特性方面的限制。因此，需求一種對于上述特性至少之一進行改進的液晶裝置。這適用于各個領域，包括顯示裝置和電信方面。為了用于理解本專利技術，下述公開內容被參照：-美國專利US?5,477,358，Rosenblatt等人，提交日為1993年6月21日；-美國專利US?5,602,662，Rosenblatt等人，提交日為1995年2月16日；-Physics?Letter，Blinov等人，1978年2月，卷.65A，編號1；-B.J.Broughton，M.J.Clarke，A.E.Blatch，H.J.Coles，J.Appl.Phys.98，034109(2005)；-“Fast?In-Plane?Switching?Mode?in?Cholesteric?Liquid?Crystals”，Barnik?and?Blinov，EuroDisplay?2007，S5-4；-“Electro-optical?characteristics?of?a?chiral?hybrid?in-plane?switching?liquid?crystal?mode?for?high?brightness”，Jin?Seong?Gwag等人，Optics?Express?vol.16，no.16，12226，公開日為2008年7月31日；-歐洲專利EP?1?766?461?B1，Flexoelectro-optic?liquid?crystal?device，Coles?H.，Coles?M.，Broughton?B.，Morris?S.，申請人Cambridge?Enterprise?Ltd.，與2006年1月12日公開的WO2006003441相關；-P.G.de?Gennes，The?Physics?of?Liquid?Crystals(牛津大學出版社，倫敦，1974年，第288頁，第2版)；-S.A.Jewell?and?J.R.Sambles，Phys.Rev.E，78，012701(2008)；-US2003/128305?A1，Isumi?Tomoo等人，Minolta，2003年07月10日公開；-JP09281484?A，Hisatake?Yuzo等人，Toshiba?Corp，1997-10-31公開；-Morris，Castles，Broughton，Coles，Proc.SPIE?6587，65871I(2007)；及-Davidson等人，Journal?of?Applied?Physics，Vol.99，093109，2006。本申請還涉及在本申請的優先日之后公開的下述文獻：-H.H.Lee，J.-S.Yu，J.-H.Kim，S.Yamamoto，and?H.Kikuchi，Appl.Phys.Lett.106，014503(2009)；及-F.Castles，S.M.Morris，and?H.J.Coles，Phys.Rev.E.80，031709(2009)；-Choi，Castles，Morris，Coles，Appl.Phys.Lett.95，193502(2009)；-Castles，Morris，Gardiner，Malik，Coles，J.Soc.Inf.Display?18，128(2010)；及-Coles，Morris，Choi，Castles，Proc.SPIE?7618，761814(2010)。
技術實現思路
下述方面通常涉及采用具有負介電各向異性LC的實施例。根據本專利技術的第一方面，提供用于控制偏振光傳輸的液晶裝置，包括：手性向列型液晶(LC)，具有在電場不存在的情況下成螺旋布置的液晶分子；和至少兩個電極，其用于施加具有垂直于手性向列型液晶螺旋軸的分量的電場，其中手性向列型液晶具有負介電各向異性。更具體而言，液晶螺旋旋轉布置可能是由于電場和液晶介電耦合。因此，耦合可能是通過介電各向異性，而不是通過撓曲電系數。但是，在一些實施例中，可能會發現介質耦合與撓曲電耦合相結合。更具體的，在一些實施例中，撓曲電系數可被優化，例如，最小化或最大化，以便允許撓曲電耦合與介電耦合組合使用。(該段適用于本文所述的各個方面，包括使用負介電各向異性的那些方面和使用正介電各向異性的那些方面)。該方面的實施例(以及在此利用具有負介電各向異性的LC進行描述的任何其它方面)有至少下述的組合：至少一個或所有的短螺距，具有負介電各向異性的均勻直立螺旋(USH)以及平面電極。這種實施例可用作交叉偏振器之間的強度調制器。在此對短螺距的所有參考值可采用平均值，其中螺距比可控光的波長更短或優選地明顯更短，或者更具體的，比可見光波長更短，即比380nm短。該裝置可具有發出可控光的光源。這種液晶裝置的實施例可配置成控制非偏振光或偏振光的傳輸。實施例可具有下述特性的任意一個或多個，采用下述特性的一個或多個：LC分子布置建立聚合物；用于增加設備/方法的開關效應的介電耦合效應；至少一個偏振器，LC優選設置于交叉偏振器之間；LC是短螺距LC；光軸由所施加電場誘導，優選在交叉偏振器之間的，以便賦予開關效應；以及光軸統一傾斜到一個平面(例如，平行于電極的平面)內，優選在交叉偏振器之間，以便賦予開關(切換)效應；在施加電場時的非隨機光軸。可控量可以是一個傳輸的程度/傳輸量，例如，經過裝置的光比例，或由裝置衰減/吸收的光比例。此外或備選的，所述控制可以是控制光從設備輸出的方向。例如，可控光可以是圓形或橢圓偏振光。這可由螺旋<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.06.02 GB 0909422.8;2009.10.26 GB 0918745.11.用于控制偏振光傳輸的液晶裝置，包括：
手性向列型液晶，具有在電場不存在的情況下成螺旋布置的液晶分
子；以及
用于施加電場的至少兩個電極，電場具有垂直于手性向列型液晶螺
旋軸的分量；其中手性向列型液晶具有負介電各向異性。
2.用于控制光傳輸的液晶裝置，包括：
發出所述光的光源；
手性向列型液晶，具有在電場不存在的情況下成螺旋布置的液晶分
子；以及
用于施加電場的至少兩個電極，電場具有垂直于手性向列型液晶螺
旋軸的分量；其中手性向列型液晶具有負介電各向異性，且為具有短于
所述光的最短波長的螺距的液晶。
3.用于控制光從所述裝置輸出的液晶裝置，所述裝置包括：
手性向列型液晶，具有成螺旋布置的液晶分子和正介電各向異性；
用于施加電場的至少兩個電極，電場具有垂直于手性向列型液晶分
子螺旋軸的分量，手征向列優選具有短于所述光的最短波長的螺距；
液晶為分子的螺旋布置朝向與電場對準的方向旋轉，優選與本地電
場對準；
其中液晶以進一步包括聚合物的組分提供。
4.用于控制光從裝置輸出的液晶裝置，所述裝置包括手性向列型
液晶，其具有成螺旋布置的液晶分子和正介電各向異性；以及進一步包
括用于施加電場的至少兩個電極，電場具有垂直于手性向列型液晶分子
螺旋軸的分量；所述裝置包括：
液晶，從而在電場不存在的情況下，液晶的螺旋布置和光軸的
取向使得入射到裝置上的任意線性偏振光垂直于光軸和螺旋布置；以及
液晶包括具有聚合物的組分，聚合物在宿主型手性液晶中的濃度在
約0.1％至約30％w/w之間；
液晶，使得電場的施加將手性向列型液晶的螺旋布置和光軸與由電
極限定的平面對準或部分對準；
液晶是這樣的，以至于在移除電場之后，光軸和螺旋布置松弛返回
到施加電場之前的狀態。
5.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中所述手性向列型
液晶分子在電場存在的情況下成螺旋布置，在所述電場存在的情況下所
述布置的螺旋軸與施加到所述分子的所述電場對準。
6.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中所述液晶螺旋布
置介電耦合到電場以便在取決于電場方向的方向上將所述螺旋布置的螺
旋軸進行旋轉。
7.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，配置為使得在施加電
場時，手性向列型液晶的光軸在垂直于電場分量的平面內旋轉，旋轉優
選將光軸至少部分對準電場。
8.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中所述至少兩個電
極配置成大體完全垂直于手性向列型液晶螺旋軸來施加所述電場。
9.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，還包括發出可控所述
光的光源，其中液晶具有短于所發出光的最短波長的螺距，優選短于約
380nm。
10.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中螺旋布置具有這
樣的螺距，以至于在不存在所述電場分量的情況下大體完全阻斷所述偏
振光傳輸通過所述手性向列型液晶。
11.根據權利要求10所述的液晶裝置，其中所述大體完全阻斷是
阻斷至少約95％的偏振光。
12.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中螺距小于380nm，
優選小于約260nm，更優選小于約150nm。
13.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中手性向列型液晶
具有這樣的厚度以至于在電場存在的情況下所述偏振光大體傳輸通過所
述手性向列型液晶。
14.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，配置成通過所述電場
的施加來操作成具有一定的比率，在電場存在的情況下所述偏振光的傳
輸與在電場不存在的情況下所述偏振光的傳輸的比率大于約1000∶1，優
選大于約6000∶1。
15.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，配置成通過所述電場
的施加來操作成在少于約50ms，優選少于約1ms的時間內將所述螺旋布
置與所述電場分量大體完全對準。
16.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，配置成通過移除所述
電場來操作成在少于約50ms、優選小于約100us的時間內大體完全恢復
所述螺旋布置的對準。
17.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，還包括：
至少兩個偏振器，每一偏振器具有一個偏振軸，其中所述兩個偏振
器為交叉偏振器；以及
所述手性向列型液晶設置于所述交叉偏振器之間。
18.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中液晶包括具有聚
合物的組分，所述聚合物用于穩定液晶的分子布置，優選地減少裝置的
開關響應時間。
19.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中手性向列型液晶
包括染料，諸如分色染料，多色性熒光染料和/或多種不同顏色的染料。
20.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，具有包括所述手性向
列型液晶和聚合物的組分。
21.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，包括至少一個反射器，
其中所述至少一個反射器優選是金屬的，電介質的，有色的，吸收性和/
或熒光性的。
22.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中至少兩個電極處
于大體同一平面內。
23.根據任一前述權利要求所述的液晶裝置，其中液晶介電耦合電
場，以便將分子的螺旋布置朝向與電場對準的方向旋轉。
24.包括若干根據權利要求1至23中任一項所述的液晶裝置的顯
示裝置。
25.包括根據權利要求1至23中任一項所述的液晶裝置的光波導
裝置。
26.包括根據權利要求1至23中任一項所述的液晶裝置的可變光
衰減器。
27.包括根據權利要求1至23中任一項所述的液晶裝置的光學開
關或光閥。
28.包括根據權利要求1至23中任一項所述的液晶裝置的激光器，
其中手性向列型液晶包括諸如激光染料、熒光染料和/或量子點的采光
器。
29.用于光從液晶裝置輸出的方法，包括：
將電場施加到所述裝置的手性向列型液晶的液晶分子的螺旋布置；
所述螺旋布置旋轉以便將所述布置的螺旋軸對準所述電場；
其中所述手性向列型液晶具有負介電各向異性，以及所述螺旋布置
具有小于380nm的螺距。
30.根據權利要求29所述的方法，其中所述液晶螺旋布置介電耦
合電場，以便將所述螺旋布置的螺旋軸在取決于電場方向的方向上旋轉，
優選所述旋轉是均勻的。
31.根據權利要求29或30所述的方法，還包括移除所述電場以便
將螺旋軸返回到施加所述電場之前存在的取向。
32.根據權利要求29至31任一項所述的方法，其中通過將電位差
施加到處于鄰近液晶的大體同一面內的至少兩個電極來施加電場。
33.控制偏振光傳輸的方法，包括：
跨過設置于交叉偏振器之間的手性向列型液晶來施加電場，其中液
晶在電場不存在的情況下具有負介電各向異性和成螺旋布置的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔秀石，弗林·卡斯特爾斯，斯蒂芬·莫里斯，達明安·加德納，哈里·科爾斯，
申請(專利權)人：劍橋企業有限公司，
類型：發明
國別省市：