CN100335945C - 一种对胆甾相液晶所存储信息的擦除或写入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对胆甾相液晶热擦除写入的方法，属于液晶显示领域，使用一种螺旋扭曲力随温度升高而降低的手性化合物与向列相液晶混合成胆甾相液晶，手性化合物质量分数：0.1%-20%，将这种胆甾相液晶注入未作表面处理或作沿面取向处理的液晶盒中，施加一个大于其阈值电压、小于击穿电压的电场或由各向同性态降温15～30℃的方法，使其处于焦锥织构；将这种胆甾相液晶温度升高到擦除或写入温度，擦除或写入温度为：小于清亮点温度40～1℃；实现胆甾相液晶的热擦除或写入。优点在于：可以在不利用电场、磁场，不使用负性液晶或双频驱动液晶的情况下，实现胆甾相液晶以较快的速度由焦锥织构转变为平面织构。

Description

一种对胆甾相液晶所存储信息的擦除或写入方法

技术领域

本发明属于液晶显示领域，提供了一种对胆甾相液晶所存储信息的擦除或写入方法。

背景技术

液晶是一种各向异性的流体，于1888年被奥地利植物学家瑞尼泽尔发现。

液晶一般是由杆形分子、盘形分子等不具有球对称性的分子组成的部分有序的物质。它既不同于分子排列完全混乱的各向同性液体，也有别于分子排列完全有序的晶体。这种介于晶体与液体之间的分子排列以及分子本身的特殊形状与性质，导致了液晶呈现出介于液体与晶体，甚至远为复杂的特性。

然而，液晶在显示方面的应用是在被发现半个多世纪之后，借一个偶然机会才为人们所知的。1961年，美国RCA(美国无线电公司)普林斯顿实验室主攻微波固体元件的年轻学者G.Heilmer在对新课题——激光的研究中，与晶体打上了交道。为了研究外部电场对晶体内部电场的作用，他想到了液晶。他在两片透明导电玻璃之间夹上掺有染料的向列液晶。当在液晶层的两面施以电压时，液晶层就由红色变成了透明态。出身于电子学的他立刻意识到这一现象可以用来制造显示设备。小组成员与他立即开始了夜以继日的研究，他们相继发现了液晶的其他特性，并研制成功一系列数字、字符的显示器件。RCA公司也意识到液晶的重要价值，便对这一技术严格保密，直到1968年才对世界公布。

日本的科研机构和企业敏锐地察觉到这一技术广泛的应用前景，在1971年，第一台成型的液晶显示器诞生(Schadt M，Helfrich W.1971.Appl.Phys.Lett.18：127-128)，使用的就是当今业界早已熟悉的TN-LCD(Twisted Nematic LiquidCrystal Display)。随后，液晶显示设备迅速走向普及化。1973年，现已是精工爱普生总裁的山崎淑夫经过4年的苦心钻研，开发出世界上第一块液晶显示式数字石英手表“精工石英06LC”，成了引领时代的创举，也成为液晶成功应用的里程碑。TN-LCD这一技术，到现在仍在广泛应用，我们日常的手表、计算器、来电显示电话等地方仍是TN-LCD大展身手的舞台。

进入上世纪80年代，液晶显示技术开始慢慢应用到计算机领域。1985年(Scheffer TJ，Nehring J，Kaufmann M，Amstutz H，Heimgartner D，Eglin P.1985.SID Dig.Tech.Pap.XVI：120-123)，欧美提出了STN-LCD(SuperTwisted Nematic LCD，超扭曲向列液晶显示器)，和尚不成熟的TFT-LCD(Thin-Film Transistors LCD，即薄膜晶体管液晶显示器)技术。到80年代末，日本开始大规模生产STN-LCD，LCD工业开始飞跃。1993年，日本又掌握了TFT-LCD大规模制造技术，随着面板制造成本的下降，液晶显示器进入市场实际应用变为可能。1997年，高端的TFT-LCD技术发展，日本第三代TFT-LCD生产线的成熟，液晶显示器也逐渐为业界和消费者所接受。随后，液晶显示器制造的步伐越来越快，先是韩国、我国台湾的加入、第四代液晶面板的成熟制造，再到现在第五代面板生产的成熟、第六代面板的上马，液晶显示器一下子成了人们的新宠。

现有的液晶显示器，无论是TN、STN还是TFT，都是将液晶层夹在两块透明的导电膜或玻璃之间，膜或玻璃表面作适当处理，使液晶分子做90°或270°旋转，然后利用电场使液晶分子重新取向，从而对通过显示器的光进行调节，并与偏振滤光片、彩色滤光片相配合，就能实现显示的效果。然而，由于在显示模块中要使用偏振片和背光板，这种显示方式在可示角度、亮度等方面存在不可避免的缺陷，不能做成柔软的显示屏。另外，显示器本身没有记忆性，断电后屏幕上的信息就消失了。而目前提出的记忆性显示模式都是利用施加不同的电场实现不同的显示状态，如双频驱动模式或多稳态模式。在某些情况下，如用激光笔直接在屏幕上写字，需要一种能实现热擦除(写入)的记忆性液晶显示模式。

发明内容

发明的目的在于提供一种对胆甾相液晶所存储信息的擦除或写入方法，实现热擦除(写入)的记忆性液晶显示模式。

胆甾相液晶的焦锥织构是一种亚稳态，由于动力学原因，不容易向平面织构转变。然而，随着螺距的增大，焦锥织构转变为平面织构的势垒降低，容易转变为平面织构。因此，如果胆甾相液晶螺距随温度升高而变大，则通过升温改变螺距能够使焦锥织构转变为平面织构。

本发明使用一种螺旋扭曲力随温度升高而降低的手性化合物与向列相液晶混合成胆甾相液晶，其中，手性化合物质量分数：0.1％-20％，将这种胆甾相液晶注入未作表面处理或作沿面取向处理(可用摩擦法、真空镀膜法、化学法等)的液晶盒中，通过施加一个大于平面织构到焦锥织构转变的阈值电压、小于击穿电压的电场或由各向同性态降温至室温(15～30℃)的方法，使胆甾相液晶处于焦锥织构。

焦锥织构是一种光散射的不透明状态，具有记忆性，这是材料本身的特性。将这种胆甾相液晶温度升高(可通过电热板、激光束等)到擦除或写入温度，根据材料的不同以及擦除或写入时间的不同，擦除或写入温度为：小于清亮点温度1～40℃。结果液晶的螺距变大，焦锥织构就会不稳定，1小时内转变为平面织构，如图1所示；降低温度到15～30℃，液晶的螺距变小，平面织构在常温下是长期稳定的，因此平面织构这种排列方式就固定下来，回到了最初的平面织构状态。所以，通过这种方式就可以实现胆甾相液晶的热擦除(写入)。

优点或积极效果

利用这种擦除(写入)方法，可以在不利用电场、磁场，不使用负性液晶或双频驱动液晶的情况下，实现胆甾相液晶以较快的速度由焦锥织构转变为平面织构，有可能成为各种记忆性热擦除(写入)显示器件的基础。

附图说明

图1为加热处于焦锥织构的、螺距随温度升高而增大的液晶显示器件，使加热部分转变为平面织构的示意图，需要注意的是随着加热部分的液晶分子排列发生变化，液晶显示器件随之由不透明的光散射状态转变为透明的选择性反射状态。

图2为CB15含量为8％的液晶螺距随温度改变的曲线。

图3为实例中液晶器件的电压-透过率曲线。

图4为实例中液晶器件的温度-透过率曲线。

具体实施方式

值得注意的是，利用本发明所涉及的热写入(擦除)方法，液晶显示器件的在写入、擦除方式可以有多种选择。如热写入、电擦除，热写入、热擦除，电写入、热擦除等。

此处介绍四个以普通液晶混入手性化合物实现记忆性液晶显示的实例。

前四个实例所用液晶、手性化合物以及表面取向方法均相同。所用液晶为石家庄实力克的SLC-1717，手性化合物为CB15。混合后的液晶中CB15的质量分数为8％，清亮点为85.4度。CB15的螺距随着温度的升高而增大，参见图2。将液晶夹在两块透明的，经过PVA处理并沿垂直方向摩擦(右旋)的ITO玻璃之间制成液晶盒，盒之间为PET间隔垫，盒厚度约为15um。

实例1：电写入、热擦除

无信息写入时，液晶处于平面织构(灌入液晶盒之后的状态)，在要写入信息的区域，施加一个12V的电压，使液晶排列为焦锥织构，参见图3，常温下保存100小时后，透过率只升高了2.6％，有很好的记忆性，实现了信息的写入；将液晶盒放在热台上升温至摄氏60度，一分钟后，液晶转变为平面织构，变透明，参见图4，实现了信息的擦除。透明和不同明状态通过升高温度和施加电场可反复实现。此例中对比度大约为5.5。

实例2：热写入、电擦除

无信息写入时，通过施加一个12V的电压，使液晶处于焦锥织构，在要写入信息的区域，通过电热板加热使其温度升到60度，一分钟后，该区域便透明，实现了信息的写入；在要擦除信息的区域施加12V的电压，液晶转变为焦锥织构，并能长期保持，从而实现了电擦除。

实例3：热写入、热擦除1

无信息写入时，液晶处于平面织构的透明状态，将要写入信息的区域用电热板加热到90度，降温后该区域处于焦锥织构，呈现光散射状态，在常温下具有记忆性，实现热写入；擦除时，将被擦除区域用电热板加热到60度，一分钟后，光散射的焦锥织构转变为透明的平面织构，在常温下具有记忆性，实现热擦除。

实例4：热写入、热擦除2

不显示信息时，液晶处于焦锥织构的光散射状态(通过施加一个12V的电压实现)，将要写入信息的区域用电热板加热到60度，一分钟后，该区域由光散射的焦锥织构转变为透明的平面织构，在常温下具有记忆性，实现热写入；擦除时，将要擦除信息的部分加热到90度，降温后该区域处于焦锥织构，呈现光散射状态，在常温下具有记忆性，实现热擦除。

实例5：

将下列物质：4-反式-4-丙基环己基-苯腈，4-反式-4-戊基环己基-苯腈，4-反式-4-庚基环己基-苯腈，4-反式-4-戊基环己基-4’-氰基联苯依次按照质量比24∶36∶25∶15混合成向列相液晶，再将以下物质按质量比1％与之混合成胆甾相液晶。

实验测得该胆甾相液晶60度的螺距为20度的四倍，在各向同性的状态下将其注入未取向的空盒中，降温至室温(约25度)，液晶处于焦锥织构，在60度保温约5分钟，焦锥织构转变为平面织构。

实例6：

将98％的SLC-1717和2％的手性联耐二酚(上图)混合成胆甾相液晶，清亮点约为85度，注入与实例一相同的液晶盒中，液晶盒由100度降温至30度(螺距约2.5um)，得到光散射的焦锥织构，升温至70度(螺距增大到3.3um)，20分钟后焦锥织构转变为平面织构。若升温至80度(螺距增大到3.7um)，10分钟后焦锥织构转变为平面织构。

Claims (2)

1、一种对胆甾相液晶所存储信息的擦除或写入方法，其特征在于：使用一种螺旋扭曲力随温度升高而降低的手性化合物与向列相液晶混合成胆甾相液晶，其中，手性化合物质量分数：0.1％-20％，将这种胆甾相液晶注入未作表面处理或作沿面取向处理的液晶盒中，通过施加一个大于平面织构到焦锥织构转变的阈值电压、小于击穿电压的电场或由各向同性态降温15～30℃的方法，使胆甾相液晶处于焦锥织构；将这种胆甾相液晶温度升高到擦除或写入温度，根据材料的不同以及擦除或写入时间的不同，擦除或写入温度为：小于清亮点温度1～40℃；结果液晶的螺距变大，焦锥织构就会不稳定，1小时内转变为平面织构，降低温度到15～30℃，液晶的螺距变小，平面织构在常温下是长期稳定的，因此平面织构这种排列方式就固定下来，回到了最初的平面织构状态；通过这种方式就可以实现胆甾相液晶的热擦除或写入。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的作沿面取向处理为摩擦法、真空镀膜法或化学法的处理。

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