專利名稱：一種對(duì)膽甾相液晶所存儲(chǔ)信息的擦除或?qū)懭敕椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶顯示領(lǐng)域，提供了一種對(duì)膽甾相液晶所存儲(chǔ)信息的擦除或?qū)懭敕椒ā?br> 背景技術(shù)：
液晶是一種各向異性的流體，于1888年被奧地利植物學(xué)家瑞尼澤爾發(fā)現(xiàn)。
液晶一般是由桿形分子、盤形分子等不具有球?qū)ΨQ性的分子組成的部分有序的物質(zhì)。它既不同于分子排列完全混亂的各向同性液體，也有別于分子排列完全有序的晶體。這種介于晶體與液體之間的分子排列以及分子本身的特殊形狀與性質(zhì)，導(dǎo)致了液晶呈現(xiàn)出介于液體與晶體，甚至遠(yuǎn)為復(fù)雜的特性。
然而，液晶在顯示方面的應(yīng)用是在被發(fā)現(xiàn)半個(gè)多世紀(jì)之后，借一個(gè)偶然機(jī)會(huì)才為人們所知的。1961年，美國RCA(美國無線電公司)普林斯頓實(shí)驗(yàn)室主攻微波固體元件的年輕學(xué)者G.Heilmer在對(duì)新課題——激光的研究中，與晶體打上了交道。為了研究外部電場(chǎng)對(duì)晶體內(nèi)部電場(chǎng)的作用，他想到了液晶。他在兩片透明導(dǎo)電玻璃之間夾上摻有染料的向列液晶。當(dāng)在液晶層的兩面施以電壓時(shí)，液晶層就由紅色變成了透明態(tài)。出身于電子學(xué)的他立刻意識(shí)到這一現(xiàn)象可以用來制造顯示設(shè)備。小組成員與他立即開始了夜以繼目的研究，他們相繼發(fā)現(xiàn)了液晶的其他特性，并研制成功一系列數(shù)字、字符的顯示器件。RCA公司也意識(shí)到液晶的重要價(jià)值，便對(duì)這一技術(shù)嚴(yán)格保密，直到1968年才對(duì)世界公布。
日本的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)敏銳地察覺到這一技術(shù)廣泛的應(yīng)用前景，在1971年，第一臺(tái)成型的液晶顯示器誕生(Schadt M，Helfrich W.1971.Appl.Phys.Lett.18127-128)，使用的就是當(dāng)今業(yè)界早已熟悉的TN-LCD(Twisted Nematic LiquidCrystal Display)。隨后，液晶顯示設(shè)備迅速走向普及化。1973年，現(xiàn)已是精工愛普生總裁的山崎淑夫經(jīng)過4年的苦心鉆研，開發(fā)出世界上第一塊液晶顯示式數(shù)字石英手表“精工石英06LC”，成了引領(lǐng)時(shí)代的創(chuàng)舉，也成為液晶成功應(yīng)用的里程碑。TN-LCD這一技術(shù)，到現(xiàn)在仍在廣泛應(yīng)用，我們?nèi)粘５氖直?、?jì)算器、來電顯示電話等地方仍是TN-LCD大展身手的舞臺(tái)。
進(jìn)入上世紀(jì)80年代，液晶顯示技術(shù)開始慢慢應(yīng)用到計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。1985年(Scheffer TJ，Nehring J，Kaufmann M，Amstutz H，Heimgartner D，Eglin P.1985.SID Dig.Tech.Pap.XVI120-123)，歐美提出了STN-LCD(SuperTwisted Nematic LCD，超扭曲向列液晶顯示器)，和尚不成熟的TFT-LCD(Thin-Film Transistors LCD，即薄膜晶體管液晶顯示器)技術(shù)。到80年代末，日本開始大規(guī)模生產(chǎn)STN-LCD，LCD工業(yè)開始飛躍。1993年，日本又掌握了TFT-LCD大規(guī)模制造技術(shù)，隨著面板制造成本的下降，液晶顯示器進(jìn)入市場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用變?yōu)榭赡堋?997年，高端的TFT-LCD技術(shù)發(fā)展，日本第三代TFT-LCD生產(chǎn)線的成熟，液晶顯示器也逐漸為業(yè)界和消費(fèi)者所接受。隨后，液晶顯示器制造的步伐越來越快，先是韓國、我國臺(tái)灣的加入、第四代液晶面板的成熟制造，再到現(xiàn)在第五代面板生產(chǎn)的成熟、第六代面板的上馬，液晶顯示器一下子成了人們的新寵。
現(xiàn)有的液晶顯示器，無論是TN、STN還是TFT，都是將液晶層夾在兩塊透明的導(dǎo)電膜或玻璃之間，膜或玻璃表面作適當(dāng)處理，使液晶分子做90°或270°旋轉(zhuǎn)，然后利用電場(chǎng)使液晶分子重新取向，從而對(duì)通過顯示器的光進(jìn)行調(diào)節(jié)，并與偏振濾光片、彩色濾光片相配合，就能實(shí)現(xiàn)顯示的效果。然而，由于在顯示模塊中要使用偏振片和背光板，這種顯示方式在可示角度、亮度等方面存在不可避免的缺陷，不能做成柔軟的顯示屏。另外，顯示器本身沒有記憶性，斷電后屏幕上的信息就消失了。而目前提出的記憶性顯示模式都是利用施加不同的電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)，如雙頻驅(qū)動(dòng)模式或多穩(wěn)態(tài)模式。在某些情況下，如用激光筆直接在屏幕上寫字，需要一種能實(shí)現(xiàn)熱擦除(寫入)的記憶性液晶顯示模式。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)膽甾相液晶所存儲(chǔ)信息的擦除或?qū)懭敕椒ǎ瑢?shí)現(xiàn)熱擦除(寫入)的記憶性液晶顯示模式。
膽甾相液晶的焦錐織構(gòu)是一種亞穩(wěn)態(tài)，由于動(dòng)力學(xué)原因，不容易向平面織構(gòu)轉(zhuǎn)變。然而，隨著螺距的增大，焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)的勢(shì)壘降低，容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。因此，如果膽甾相液晶螺距隨溫度升高而變大，則通過升溫改變螺距能夠使焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。
本發(fā)明使用一種螺旋扭曲力隨溫度升高而降低的手性化合物與向列相液晶混合成膽甾相液晶，其中，手性化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％-20％，將這種膽甾相液晶注入未作表面處理或作沿面取向處理(可用摩擦法、真空鍍膜法、化學(xué)法等)的液晶盒中，通過施加一個(gè)大于其閾值電壓、小于擊穿電壓的電場(chǎng)或由各向同性態(tài)降溫至室溫(15～30℃)的方法，使其處于焦錐織構(gòu)。
焦錐織構(gòu)是一種光散射的不透明狀態(tài)，具有記憶性，這是材料本身的特性。將這種膽甾相液晶溫度升高(可通過電熱板、激光束等)到擦除或?qū)懭霚囟?，根?jù)材料的不同以及擦除或?qū)懭霑r(shí)間的不同，擦除或?qū)懭霚囟葹樾∮谇辶咙c(diǎn)溫度40～1℃。結(jié)果液晶的螺距變大，焦錐織構(gòu)就會(huì)不穩(wěn)定，1小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)，如圖1所示；降低溫度到15～30℃，液晶的螺距變小，平面織構(gòu)在常溫下是長(zhǎng)期穩(wěn)定的，因此平面織構(gòu)這種排列方式就固定下來，回到了最初的狀態(tài)。所以，通過這種方式就可以實(shí)現(xiàn)膽甾相液晶的熱擦除(寫入)。
優(yōu)點(diǎn)或積極效果利用這種擦除(寫入)方法，可以在不利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)，不使用負(fù)性液晶或雙頻驅(qū)動(dòng)液晶的情況下，實(shí)現(xiàn)膽甾相液晶以較快的速度由焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)，有可能成為各種記憶性熱擦除(寫入)顯示器件的基礎(chǔ)。


圖1為加熱處于焦錐織構(gòu)的、螺距隨溫度升高而增大的液晶顯示器件，使加熱部分轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)的示意圖，需要注意的是隨著加熱部分的液晶分子排列發(fā)生變化，液晶顯示器件隨之由不透明的光散射狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯倪x擇性反射狀態(tài)。
圖2為CB15含量為8％的液晶螺距隨溫度改變的曲線。
圖3為實(shí)例中液晶器件的電壓-透過率曲線。
圖4為實(shí)例中液晶器件的溫度-透過率曲線。
具體實(shí)施例方式
值得注意的是，利用本發(fā)明所涉及的熱寫入(擦除)方法，液晶顯示器件的在寫入、擦除方式可以有多種選擇。如熱寫入、電擦除，熱寫入、熱擦除，電寫入、熱擦除等。
此處介紹四個(gè)以普通液晶混入手性化合物實(shí)現(xiàn)記憶性液晶顯示的實(shí)例。
前四個(gè)實(shí)例所用液晶、手性化合物以及表面取向方法均相同。所用液晶為石家莊實(shí)力克的SLC-1717，手性化合物為CB15?；旌虾蟮囊壕е蠧B15的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％，清亮點(diǎn)為85.4度。CB15的螺距隨著溫度的升高而增大，參見圖2。將液晶夾在兩塊透明的，經(jīng)過PVA處理并沿垂直方向摩擦(右旋)的ITO玻璃之間制成液晶盒，盒之間為PET間隔墊，盒厚度約為15um。
實(shí)例1電寫入、熱擦除無信息寫入時(shí)，液晶處于平面織構(gòu)(灌入液晶盒之后的狀態(tài))，在要寫入信息的區(qū)域，施加一個(gè)12V的電壓，使液晶排列為焦錐織構(gòu)，參見圖3，常溫下保存100小時(shí)后，透過率只升高了2.6％，有很好的記憶性，實(shí)現(xiàn)了信息的寫入；將液晶盒放在熱臺(tái)上升溫至攝氏60度，一分鐘后，液晶轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)，變透明，參見圖4，實(shí)現(xiàn)了信息的擦除。透明和不同明狀態(tài)通過升高溫度和施加電場(chǎng)可反復(fù)實(shí)現(xiàn)。此例中對(duì)比度大約為5.5。
實(shí)例2熱寫入、電擦除無信息寫入時(shí)，通過施加一個(gè)12V的電壓，使液晶處于焦錐織構(gòu)，在要寫入信息的區(qū)域，通過電熱板加熱使其溫度升到60度，一分鐘后，該區(qū)域便透明，實(shí)現(xiàn)了信息的寫入；在要擦除信息的區(qū)域施加12V的電壓，液晶轉(zhuǎn)變?yōu)榻瑰F織構(gòu)，并能長(zhǎng)期保持，從而實(shí)現(xiàn)了電擦除。
實(shí)例3熱寫入、熱擦除1無信息寫入時(shí)，液晶處于平面織構(gòu)的透明狀態(tài)，將要寫入信息的區(qū)域用電熱板加熱到90度，降溫后該區(qū)域處于焦錐織構(gòu)，呈現(xiàn)光散射狀態(tài)，在常溫下具有記憶性，實(shí)現(xiàn)熱寫入；擦除時(shí)，將被擦除區(qū)域用電熱板加熱到60度，一分鐘后，光散射的焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯钠矫婵棙?gòu)，在常溫下具有記憶性，實(shí)現(xiàn)熱擦除。
實(shí)例4熱寫入、熱擦除2不顯示信息時(shí)，液晶處于焦錐織構(gòu)的光散射狀態(tài)(通過施加一個(gè)12V的電壓實(shí)現(xiàn))，將要寫入信息的區(qū)域用電熱板加熱到60度，一分鐘后，該區(qū)域由光散射的焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯钠矫婵棙?gòu)，在常溫下具有記憶性，實(shí)現(xiàn)熱寫入；擦除時(shí)，將要擦除信息的部分加熱到90度，降溫后該區(qū)域處于焦錐織構(gòu)，呈現(xiàn)光散射狀態(tài)，在常溫下具有記憶性，實(shí)現(xiàn)熱擦除。
實(shí)例5將下列物質(zhì)4-反式-4-丙基環(huán)己基-苯腈，4-反式-4-戊基環(huán)己基-苯腈，4-反式-4-庚基環(huán)己基-苯腈，4-反式-4-戊基環(huán)己基-4’-氰基聯(lián)苯依次按照質(zhì)量比24∶36∶25∶15混合成向列相液晶，再將以下物質(zhì)按質(zhì)量比1％與之混合成膽甾相液晶。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得該膽甾相液晶60度的螺距為20度的四倍，在各向同性的狀態(tài)下將其注入未取向的空盒中，降溫至室溫(約25度)，液晶處于焦錐織構(gòu)，在60度保溫約5分鐘，焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。
實(shí)例6 將98％的SLC-1717和2％的手性聯(lián)耐二酚(上圖)混合成膽甾相液晶，清亮點(diǎn)約為85度，注入與實(shí)例一相同的液晶盒中，液晶盒由100度降溫至30度(螺距約2.5um)，得到光散射的焦錐織構(gòu)，升溫至70度(螺距增大到3.3um)，20分鐘后焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。若升溫至80度(螺距增大到3.7um)，10分鐘后焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)膽甾相液晶所存儲(chǔ)信息的擦除或?qū)懭敕椒?，其特征在于使用一種螺旋扭曲力隨溫度升高而降低的手性化合物與向列相液晶混合成膽甾相液晶，其中，手性化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％-20％，將這種膽甾相液晶注入未作表面處理或作沿面取向處理的液晶盒中，通過施加一個(gè)大于其閾值電壓、小于擊穿電壓的電場(chǎng)或由各向同性態(tài)降溫15～30℃的方法，使其處于焦錐織構(gòu)；將這種膽甾相液晶溫度升高到擦除或?qū)懭霚囟?，根?jù)材料的不同以及擦除或?qū)懭霑r(shí)間的不同，擦除或?qū)懭霚囟葹樾∮谇辶咙c(diǎn)溫度40～1℃；結(jié)果液晶的螺距變大，焦錐織構(gòu)就會(huì)不穩(wěn)定，1小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)，降低溫度到15～30℃，液晶的螺距變小，平面織構(gòu)在常溫下是長(zhǎng)期穩(wěn)定的，因此平面織構(gòu)這種排列方式就固定下來，回到了最初的狀態(tài)；通過這種方式就可以實(shí)現(xiàn)膽甾相液晶的熱擦除或?qū)懭搿?br> 2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的作沿面取向處理為摩擦法、真空鍍膜法或化學(xué)法的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)膽甾相液晶熱擦除寫入的方法，屬于液晶顯示領(lǐng)域，使用一種螺旋扭曲力隨溫度升高而降低的手性化合物與向列相液晶混合成膽甾相液晶，手性化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％－20％，將這種膽甾相液晶注入未作表面處理或作沿面取向處理的液晶盒中，施加一個(gè)大于其閾值電壓、小于擊穿電壓的電場(chǎng)或由各向同性態(tài)降溫15～30℃的方法，使其處于焦錐織構(gòu)；將這種膽甾相液晶溫度升高到擦除或?qū)懭霚囟?，擦除或?qū)懭霚囟葹樾∮谇辶咙c(diǎn)溫度40～1℃；實(shí)現(xiàn)膽甾相液晶的熱擦除或?qū)懭?。?yōu)點(diǎn)在于可以在不利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)，不使用負(fù)性液晶或雙頻驅(qū)動(dòng)液晶的情況下，實(shí)現(xiàn)膽甾相液晶以較快的速度由焦錐織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫婵棙?gòu)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1773329SQ20051008663
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者楊槐, 耿君, 董辰, 馬征, 石琳, 高建勛, 曹暉, 王立萍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)