CN1922287A

CN1922287A - 液晶复合物

Info

Publication number: CN1922287A
Application number: CNA2005800058675A
Authority: CN
Inventors: R·A·M·希克梅特
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2007-02-28
Also published as: GB0404372D0; US20070141275A1; WO2005085389A1; KR20060133588A; JP2007525580A; EP1718716A1

Abstract

一种包含悬浮于液晶化合物中的不等轴微粒的液晶复合物。该复合物的特征在于该微粒相关于液晶化合物分子而配向，且微粒的取向可通过施加电场而可逆地改变。

Description

液晶复合物

本发明涉及液晶复合物，包括碟状、片状、棒状或椭圆体形状的不等轴微粒。更具体但非排他性而言，本发明涉及用于光阀、可切换镜、和其它显示与发光应用中的这些液晶复合物。

50多年以来，采用光阀和其它悬浮微粒设备来调制光，并可以用于许多目的，包括例如字母数字显示器、电视显示器、窗、镜子、眼镜等，以控制穿过其中的光数量。现有技术的常规光阀可被描述为由两个壁形成的元件，该两个壁间隔一小段距离，至少一个壁是透明的，该壁上具有通常为透明导电涂层形式的电极。元件包含“光阀悬浮物”，即悬浮于液体悬浮介质中的小微粒(通常为针状有机微粒)。

这种设备的工作原理在附图1中得以阐述。悬浮微粒设备1包括夹在一对玻璃基材5、7之间的针状有机微粒3层。各玻璃基材5、7在其内表面上涂覆了透明电极9、11。

在没有施加电场的情况下(V＝0)，液体悬浮物中的微粒表现出随机的布朗运动，从而进入该元件的的光束被反射、传输或吸收，这取决于微粒性质和浓度以及光的能量含量。当电场被施加通过光阀中的光阀悬浮物时(V＝U)，微粒得以配向，并且对于很多悬浮液，大部分光可以通过该元件。

当采用反射性微粒例如片材时，这种元件可以在反射和透明状态之间切换。在反射状态中，片材被配向使得它们的平面表面平行于玻璃基材表面，且在透明状态中，片材被配向使得它们的平面表面垂直于玻璃基材表面。通过施加电场容易将片材在高速下以一个方向配向。然而，在缺乏电场的情况下，片材由于布朗运动而缓慢地恢复随机取向。

液晶显示器(LCD)设备也是众所周知的，且常用于例如计算机的可视显示单元(VDU)和电视的很多电子设备制品中。液晶化合物(即具有液晶相的化合物和其他不具有液晶相但具有可用作液晶组合物组分的性能的化合物)也是众所周知的。例如，在液晶显示器中采用多组分共晶液晶混合物以获得所需热学和电学性能。

液晶显示器包括具有图案化电极的液晶元件。字母数字显示器被分段并直接寻址，而多路化也用于具有水平和垂直电极的显示器中。在主动矩阵显示的情况下，该显示器也包括二极管或晶体管阵列用于切换单个像素。近年来研发了不同的液晶(LC)元件；最重要的液晶显示器元件是TN元件(扭曲向列元件)，STN元件(超扭曲向列元件)，PDLC元件(聚合物弥散液晶元件)等。液晶元件通常采用向列型液晶，然而，也可利用近晶型液晶或胆甾型液晶。

所有上述液晶材料通常具有共性。它们具有棒状分子结构，刚性长轴和偶极子和/或容易偏振的取代基，从而提供了永久性偶极子或感生偶极子。

液晶状态的独特特征在于分子以相同方向配向的趋势，谓之指向矢。

液晶中的宏观取向可在处理界面处被感生。例如，在单轴摩擦表面上，液晶以单轴平面取向配向，而在某种聚合物或表面活性剂处理过的表面上，液晶垂直于表面配向。采用合适的取向感生层也可以感生倾斜取向。附图2显示了液晶元件21，其包括夹在表面25、27之间的液晶化合物23。在附图2a中，表面25、27由表面活性剂处理以形成层29，其强迫液晶垂直于经处理的表面取向。在附图2b中，表面25、27被单轴地摩擦，从而液晶组合物邻近摩擦的聚合物31。因此，液晶呈现出与该经处理的表面的单轴平行取向。

分子在液晶元件中的取向也可由向元件施加电场或磁场来控制。液晶混合物往往表现出介电各向异性。当在指向矢方向的介电常数大于在侧向方向的介电常数时，液晶混合物表现出正介电各向异性。当在指向矢方向的介电常数小于在侧向方向的介电常数时，液晶混合物表现出负介电各向异性。具有正介电各向异性的液晶混合物往往使其长轴(指向矢)沿着所施加场的方向取向，而具有负介电各向异性的液晶混合物往往使其长轴(指向矢)垂直于所施加场取向。

通过向含有液晶分子的元件施加电场或磁场，该指向矢可以在两种状态或取向之间逐渐切换，即液晶元件在预定方向上透明的“on态”，和液晶元件在预定方向上不透明的“off态”。

附图3a和3b阐述了常规扭曲向列型LC元件在透射模式中的操作。LC元件52由一对平行的透明板54和56(例如玻璃，当其涂覆透明导电材料如ITO(氧化锡铟)膜时用作电极)组成。200纳米厚的聚合物膜涂覆在ITO上以用作邻近LC分子的配向层。两块板之间的向列型LC绕垂直于板的轴(扭曲轴)螺旋状地旋转。若扭曲角为90°，例如LC分子使其指向矢58在一个板上处于x方向，在另一板上处于y方向。例如，在附图3a中，显示LC指向矢在邻近于板54处配向为y方向，在邻近于板56处配向为x方向；在这两种情况下，它们均平行于板平面。

附图3a和3b以分解形式阐述了单个元件52，其具有实际上形成了分开显示的连续体的连续LC层60。各连续层的LC指向矢均相对于在前的层有角度地扭曲，产生从一块板至另一块板的总“扭曲”。调制电压电源62通过开关64连接穿过相对板的电极。包含了图像或其它光学数据的非偏振输入光束66被引导通过偏振板68，使其在输入板54处进入元件时被偏振得平行于LC指向矢。在LC扭曲轴方向传输的线性偏振光的偏振平面沿LC分子旋转，从而该元件起偏振旋转器的作用。这已知为偏振旋转效应(PRE)。在元件出口处，光偏振已经旋转了90°(呈现90°LC扭曲角度)，从而其偏振70在元件出口处是以x方向。由另一偏振板72实现的分析仪的偏振平面是从偏振板68的偏振平面扭曲90°，其将偏振光束作为输出74透射。

当开关64关闭并且给元件电极板54和56施加调制电压时，在元件内建立了扭曲轴方向的电场。这引起LC分子向该电场倾斜。当施加的调制电压足够大到能产生90°LC倾斜的时候，LC分子的扭曲特征松弛(除了邻近于边界板表面的那些)，从而偏振旋转能力失活。这在附图3b中得以阐述，其中LC指向矢58倾斜90°，从而其平行于光束66并与边界板54和56成直角。结果，元件输出光束的偏振70’与光束在元件输入端的偏振相同，并且输出光束由正交偏振分析仪72阻挡。分析仪有效地充当了遮光器，其在没有电场的情况下透射光并当施加电场的时候阻挡光透射。仅部分倾斜LC分子的较低调制电压导致入射光的部分透射和部分阻挡。

通过用镜子替代板72，附图3a和3b中阐述的透射显示器可转换为反射系统。

以上所述液晶元件具有复杂的结构并产生了有局限的光切换功能。相似地，常规光阀也提供了有局限的光切换功能。

根据本发明一个方面，提供了包括悬浮于液晶化合物中的不等轴微粒的液晶复合物，特征在于该微粒关于液晶化合物分子而配向，且微粒的取向可通过施加电场而可逆地改变。

施加通过该复合物的电场感生了微粒取向的快速变化，且随后除去电场致使微粒切换回到其原始配向。由此，本发明允许了微粒在两个不同取向之间的快速且可逆的切换。

不等轴微粒可包括单一层材料或数层材料，该材料可以是金属、有机或无机材料。

复合物中采用的微粒形状是“不等轴的”，即微粒形状或结构使得微粒在一个取向上比在另一取向上截取更多的光。针状、棒状、板条状、碟状、椭圆体状或薄片形式的不等轴微粒都是合适的。由具有在可见光范围内有高度反射性的表面的材料构成的薄片尤其适用于可切换的镜子应用，而根据所需结果可采用任何类型的光吸收或光反射材料。铝和银是合适的高度反射性材料的例子。微粒也可以是多层介电材料，也已知为布拉格反射体，其反射可见光范围内的光而基本没有吸收损失。

不等轴微粒的厚度和长度之比优选至少1∶4，更优选至少1∶100。不等轴微粒的最小尺度如厚度优选为5nm-1μm，更优选5nm-100nm，不等轴微粒的最大尺度如长度优选为20nm-50μm，更优选100nm-10μm。

复合物优选包括10wt％或更少的不等轴微粒。

不等轴微粒的表面处理导致了这些微粒相对于它们悬浮于其中的液晶分子的宏观配向。如果微粒表面没有以合适的方式处理，则它们随机地取向。合适的表面处理包括用表面活性剂的处理，和例如单轴摩擦和光控配向的技术。这些和其它表面处理对本领域技术人员是众所周知的。

例如，对于银或金微粒，合适的表面活性剂包括含有一个或多个硫醇基团的化合物。由某些材料如铝或硅制成的微粒在其表面上表现出氧化物层。用于处理表现出氧化物层的微粒的合适表面活性剂包括含有一个或多个硅烷羧化物基团的化合物。也可使用具有例如磺酸或膦酸的酸基团的分子。

复合物优选置于两个基材之间，两个基材均经表面处理以感生液晶化合物分子宏观取向。合适的表面处理包括用表面活性剂处理，和例如单轴摩擦和光控配向的技术。如上，合适的表面处理对本领域技术人员而言是众所周知的。

基材优选经导电电极涂覆。基材的至少之一和其各自的电极优选对光是至少部分透明的。例如，基材可由玻璃制成并经氧化锡铟(ITO)涂覆。

根据本发明另一方面，提供了液晶元件，其包括：间隔开的第一和第二基材，至少一个基材是透明的；形成于各自的第一和第二基材上的第一和第二电极，至少一个电极是透明的；形成于各自的第一和第二电极上的第一和第二配向层；和根据前述权利要求任一项的液晶复合物，其置于两个基材之间。

第一和第二基材优选间隔一小段距离，例如小于5mm。配向层优选是经表面活性剂处理过的表面、经聚合物处理过的表面和经单轴摩擦过的表面中的至少之一。

根据本发明又一方面，提供了可逆地改变液晶复合物中不等轴微粒的取向的方法，该方法包括步骤：将微粒悬浮于液晶化合物中，其中微粒关于液晶化合物分子而配向；和施加通过复合物的电场。

本发明还提供了显示设备，可切换镜子，和用于改变来自光源的光束方向或形状的装置，其均包括了权利要求14的液晶元件。

为更好地理解本发明以上特征和优点，现纯粹地通过实施例来描述实施方案，并参考附图，其中：

图1显示了现有技术的悬浮微粒设备或光阀的截面结构；

图2a显示了现有技术的液晶元件截面，其中元件表面经表面活性剂处理过；

图2b显示了现有技术的液晶元件截面，其中元件表面经单轴摩擦过；

图3a和3b是阐述了常规扭曲向列型LC元件操作的简化分解透视图；

图4a、4b和4c显示了根据本发明的液晶元件截面；

图5a和5b显示了根据本发明的另一液晶元件截面；

图6a和6b显示了根据本发明的另一液晶元件截面；

图7a和7b显示了根据本发明的另一液晶元件截面；

图8示意性地显示了制备用于本发明实施方案中的不等轴微粒的第一方法；

图9示意性地显示了制备用于本发明实施方案中的不等轴微粒的第二方法；

图10示意性地显示了制备用于本发明实施方案中的不等轴微粒的第三方法；

图11显示了从元件上表面观察到的根据本发明液晶元件中的片材。微粒平行于元件表面取向；

图12显示了从元件上表面观察到的根据本发明液晶元件中的颗粒。微粒垂直于元件表面取向；

图13a和13b显示了在微粒加热到液晶材料澄清温度以上期间，在根据本发明的液晶元件中微粒的液晶感生取向；

图14显示了对根据本发明的液晶元件施加电压对通过该元件的光透射的影响；和

图15表示了连续改变在根据本发明的液晶元件中的不等轴微粒取向，这出现在施加通过该元件的电压时。

图4a-4c示意性地显示了根据本发明的液晶元件100。液晶元件100包括两个彼此相隔一小段距离的基材102、104，至少一个基材是透明的。各基材与电极106、108相连，至少一个电极是透明的。例如基材102、104可以是玻璃，电极106、108可以是ITO。包括悬浮于具有正介电各向异性的液晶化合物114中的不等轴微粒112的液晶复合物110置于两个基材之间。不等轴微粒112在液晶化合物114中均匀遍布。邻近复合物110的表面，即电极106、108被处理以配向液晶分子。在经单轴摩擦过的表面116、118上，液晶114呈现相对于表面102、104的单轴平面取向，如图4a所示。不等轴微粒112也经表面处理过，使得其相关于液晶化合物分子114而配向。在图4a中，由于用表面活性剂处理过表面，微粒112配向为其长轴垂直于液晶分子114的长轴。因此，在图4a中所示的休止态(V＝0)，不等轴微粒112呈现出相关于液晶分子114的确定配向。

如图4b所示，施加强度为V₁的电场引起具有正介电各向异性的液晶分子114以平行于施加电场的方向重新配向。不等轴微粒112，其取向与液晶分子114有关，也重新配向以保持垂直于液晶分子114。

如图4c所示，电场强度V₂的施加，其中V₂＞V₁，对液晶分子114的取向没有作用。然而，现在更强的电场引起不等轴微粒112以平行于施加电场的方向重新配向。因此，在图4c中，液晶分子114和不等轴微粒112的配向使得其长轴垂直于表面102，104。

当关闭电场时，液晶分子114和不等轴微粒112恢复了图4a中所示的取向。因此，本发明提供了不等轴微粒在两种确定取向的配向，和在这些取向之间的快速可逆切换。

对于本领域技术人员而言明显的是，电极106、108或基材102、104可能与复合物110相邻。然而，正是相邻于复合物的表面应当被处理以配向液晶分子。

图5a和5b示意性地显示了本发明的另一液晶元件120。液晶元件120包括两个彼此相隔一小段距离的基材102、104，至少一个基材是透明的。各基材与电极106、108相连，至少一个电极是透明的。包括悬浮于具有正介电各向异性的液晶化合物114中的不等轴微粒112的液晶复合物110置于两个基材之间。不等轴微粒112在液晶化合物114中均匀遍布。邻近复合物110的电极106、108的表面用表面活性剂122处理，其由此，如图5a中所示，在休止态(V＝0)，液晶114呈现出其长轴垂直于经处理过的表面的取向。不等轴微粒112也由表面活性剂进行过表面处理，从而其配向成其长轴垂直于液晶分子114的长轴。

如图5b所示，施加强度为V的电场并未引起液晶分子114重新配向，因为其具有正介电各向异性，且已经以平行于施加电场的方向配向。然而，如果电场施予的力足够大，且能够克服使得不等轴微粒112垂直于液晶分子114取向的力，则不等轴微粒112将以平行于施加电场的方向重新配向。因此，在图5b中，液晶分子114和不等轴微粒112均配向成其长轴垂直于表面102、104。

当关闭电场时(V＝0)，不等轴微粒112的取向将再次被液晶分子114引导，如图5a所示。

图6a和6b示意性地显示了本发明的另一液晶元件130。液晶元件130包括两个彼此相隔一小段距离的基材102、104，至少一个基材是透明的。各基材与电极106、108相连，至少一个电极是透明的。包括悬浮于具有负介电各向异性的液晶化合物134中的不等轴微粒113的液晶复合物110置于两个基材之间。不等轴微粒113在液晶化合物134中均匀遍布。邻近复合物110的电极106、108的表面用单轴摩擦132处理，其由此，如图6a中所示，液晶114呈现出其长轴平行于经处理过的表面的取向。不等轴微粒113也由单轴摩擦进行过表面处理，且配向成其长轴平行于液晶分子134的长轴。

如图6b所示，强度为V的电场施加并未引起液晶分子134重新配向，因为其具有负介电各向异性，且已经以垂直于施加电场的方向配向。然而，如果电场施予的力足够大，且能够克服使得不等轴微粒113平行于液晶分子134取向的力，则不等轴微粒113将以平行于施加电场的方向重新配向。

当关闭电场时，不等轴微粒113的取向将再次被液晶分子134引导，如图6a所示。

图7a和7b示意性地显示了本发明的另一液晶元件170。液晶元件170包括两个彼此相隔一小段距离的基材102、104，至少一个基材是透明的。各基材与电极106、108相连，至少一个电极是透明的。例如基材102、104可以是玻璃，电极106、108可以是ITO。包括悬浮于具有负介电各向异性的液晶化合物134中的不等轴微粒112的液晶复合物110置于两个基材之间。不等轴微粒112在液晶化合物134中均匀遍布。邻近复合物110的电极106、108的表面176、178用表面活性剂处理，从而配向液晶分子，如图7a中所示，在表面176、178处液晶134呈现出相关于基材102、104的单轴垂直取向。不等轴微粒112也经表面处理过使得其相关于液晶化合物分子134而配向。在图7a中，由于用表面活性剂处理过表面，微粒112配向为其长轴垂直于液晶分子134的长轴。因此，在图7a中所示的休止态(V＝0)，不等轴微粒112呈现出相关于液晶分子134的确定配向。

如图7b所示，强度为V的电场施加引起具有负介电各向异性的液晶分子134以垂直于施加电场的方向重新配向。不等轴微粒112，其取向与液晶分子134有关，也重新配向以保持垂直于液晶分子134。进一步增加电场并未改变液晶分子或不等轴微粒的取向的方向。

当关闭电场时，液晶分子134和不等轴微粒112恢复了图7a所示的取向。

因此，图4-7中所示实施方案提供了不等轴微粒在两种确定取向的配向，和在这些取向之间的快速可逆切换。

对于本领域技术人员而言明显的是，在本发明范围内有许多实施方案，通过改变邻近于液晶复合物的表面和不等轴微粒的表面处理类型，可获得不同结果。选择的其它液晶类型将影响所得结果。例如，一些实施方案允许光在没有电压的情况下透射通过元件，但是当施加电场时阻挡光的透射。其它实施方案在未施加电压的时候反射光，但当施加电场的时候允许光的透射。

不等轴微粒可包括单一层材料或数层材料，该材料可以是金属、有机或无机材料。例如，微粒可包括反射某一谱带光的分层介电材料。它们可备选地由具有不同物理(例如光学)或化学表面性能的两个不同层组成。例如，刚性基材层可与光学反射性层结合。这种技术可用于增加反射性微粒的刚性。还可以合并以不同方式与不同分子反应的层。例如，可选择表面之一使得其专一地与极性分子反应，而另一表面可具有与非极性物质的高反应性。以这种方式，可制备具有特定极性和非极性表面的微粒。这种微粒的取向可容易受控。

现在描述本发明中采用的制备不等轴微粒的各种方法。本领域技术人员将认识到当制备由某些材料制成的微粒时，某些方法是优选的，因为一些方法制备在形状和尺寸上具有许多变化的微粒，而其它方法制备具有特定尺寸、形状和/或表面性质的微粒。一种方法是基于具有脱模涂层的基材顶部薄层的蒸发，随后是其脱模并研磨成小微粒尺寸。其它方法包括采用天然矿物例如云母，其也可被研磨。硅和铝微粒可在溶液中制备。

不等轴微粒也可通过晶体的生长而获得，尤其是针状晶体。采用合适表面活性剂时金属或其它无机材料的纳米棒也可在其在溶液中合成期间获得。采用这种方法也可制备碟和片状不等轴微粒。棒状微粒可以在模板中生长，随后该模板可除去，留下棒状微粒。其它不等轴微粒在采用具有成核位点的合适表面时可以从蒸汽相生长。

图8示意性地显示了制备用于本发明实施方案中的不等轴微粒的第一方法。该方法可以采用多种技术执行，例如胶印、微触印刷和喷墨印刷。在所有这些技术中，除了喷墨印刷以外，图案化表面或油墨以图案化方式(印花)转移到的表面用于将油墨140转移到包括待图案化的层的另一表面142上。该油墨可用作正性光刻胶或负性光刻胶，这取决于油墨类型。若油墨用作负性光刻胶，则将通过从没有被油墨140覆盖或改性的那些区域蚀刻而选择性地除去待图案化的层142的材料。若油墨用作正性光刻胶，则提供更高蚀刻抗性的第二油墨层仅被施加到尚未改性的表面区域(例如通过经由从溶液的自组装的沉积)上。在此情况下，随后的蚀刻步骤中，材料从由第一油墨(具有较低蚀刻抗性的油墨)改性的那些区域除去。其它油墨蚀刻方案也是可行的，包括已沉积到表面上的油墨的局部(图案化)化学改性。

重要的是待图案化的层142在其下具有脱模层144(在待图案化的层142和基材146之间)。随后脱模层144可在合适溶剂中溶解，产生分散于溶剂中游离的图案化结构物148(各种形状和尺寸的微粒)，如图8所示。油墨140可以或可以不通过该溶剂的溶解除去。视需要，油墨140也可在另一后续工艺步骤中除去。

也可以采用喷墨印刷来产生所需图案。在那种情况下油墨140可以微滴形式被带到待图案化的层142顶部。进一步的工艺类似于以上说明。然而，由于其连续本质，喷墨印刷技术通常较慢。

也可用光学平版印刷术使光刻胶材料层图案化，该光刻胶材料层采用光掩膜覆盖了待图案化的层142。在形成了光刻胶层之后，待图案化的层142可以被蚀刻并且具有各种形状和尺寸的颗粒148通过上述相同的方式制备。

图9示意性地显示了制备用于本发明实施方案中的不等轴微粒的第二方法。采用掩膜150来将微粒152的层沉积到具有脱模层156的基材154上。随后脱模层156溶解，从而制备各种形状和尺寸的游离颗粒153。

掩膜150也可在基材154顶部上生产，如图10所示。在此情况下，沉积在掩膜150顶部的微粒152可通过合适的溶剂除去，从而提供游离颗粒153，而沉积在粘附层160上的材料158并未被除去。还可以采用反向技术，其中沉积的材料粘附于掩膜表面150上并且在掩膜表面150之间沉积的材料158被脱模。

本发明各种形状和尺寸的微粒的表面改性是关键的，表面改性的本质是决定液晶复合物内微粒取向的重要因素。

微粒表面的恰当表面处理是本领域技术人员已知的，包括例如单轴摩擦、光控配向和用表面活性剂处理的技术。例如，金微粒可由如下所示的氰基联苯基硫醇分子(I)处理：

由分子(I)处理的微粒取向为垂直于液晶分子的方向。微粒可备选地由以下所示的联苯基硫醇分子(II)处理：

由分子(II)处理的微粒取向为平行于液晶分子的方向。

技术人员将认识到很多其它已知的表面处理是可行的。技术人员也将认识到以上示例性的处理可适用于液晶元件的基材。

为稳定微粒悬浮物并避免微粒沉降或粘结到元件表面，聚合液晶也可包括到液晶混合物中。还有利的是原位交联这种聚合物以得到更好的稳定。

现通过实施例描述本发明的多个备选实施方案。

在第一实施例中，将由以上氰基联苯基硫醇分子(I)处理过的金片置于含有液晶分子E7(Merck，Darmstadt)的元件中。E7是公知的液晶混合物，其含有具有氰基联苯基和氰基三联苯基基团的分子。元件表面由聚合物Sunever聚酰胺型626(Nissan chemica1s，Japan)覆盖，已知该聚合物感生液晶相对于表面的垂直配向。因此，元件中的液晶分子立即成为垂直于元件表面取向并且该片材立即呈现出垂直于液晶分子的取向，如图5所示。图11显示了从元件上表面观察的片材表示。因此，很明显，片材平行于元件表面取向。片材的这一取向与片材表面上的分子偶极和液晶分子偶极之间的相互作用有关。

在第二实施例中，金片由以上联苯基硫醇分子(I I)处理并置于含有具有单轴取向的液晶分子Zli2857(Merck，Darmstadt)的元件中，如图5a所示。Zli2857是具有负介电各向异性并含有具有侧向偶极的分子(例如以下所示的分子(III))的混合物：

元件表面覆盖了聚合物Sunever聚酰胺型626(Nissan chemicals，Japan)，已知该聚合物感生液晶相对于表面的垂直配向。因此，元件中的液晶分子立即成为垂直于元件表面取向，并且该微粒立即呈现出平行于液晶分子的取向，并成为垂直于元件表面的取向。这显示了偶极的相互作用在决定微粒相关于液晶分子的取向方向方面的重要性。

在第三实施例中，金片由氰基联苯基硫醇分子处理，如第一实施例。然而，经处理的片材置于含有E7液晶分子(其长轴平行于邻近的单轴摩擦过的聚合物表面(JSR AL1051)配向)的元件中，如图4a所示。该片材立即如预期那样呈现出垂直于液晶分子的取向。图12是从元件上表面观察的片材表示。因此，很明显，片材垂直于元件表面取向。

片材由液晶感生的取向的进一步证据可在将片材加热到液晶材料的澄清温度以上期间而观察到。该效应显示在图13a和13b的表示中。在图13a中，液晶分子在室温下垂直于元件表面取向。一旦加热液晶到澄清温度以上，该片材呈现出平行于元件表面的取向，如图13b所示。

图14和15显示了对上述第一实施例的元件施加5V电脉冲的结果。图14显示了一旦施加电压，片材飞速旋转并配向在施加电场的方向。观察到通过元件的光透射的增加。一旦除去电压，片材很快回到初始取向状态，在此极少的光透射通过元件。图15是当施加电压时出现的片材连续改变取向的表示。

应理解到本详细说明公开了更宽范围的本发明的特定实施方案，并无意于限制。有很多处于随后权利要求所述的本发明范围内的其它实施方案，而且这些实施方案对于本领域技术人员而言都是显而易见的。

Claims

1.一种液晶复合物(110)，其包括悬浮于液晶化合物(114，134)中的不等轴微粒(112，113)，特征在于该微粒相关于液晶化合物分子而配向，且微粒的取向可通过施加电场而可逆地改变。

2.权利要求1的液晶复合物，其中微粒表面由表面活性剂处理。

3.权利要求2的液晶复合物，其中表面活性剂包括含有一个或多个硫醇基团的化合物。

4.权利要求2的液晶复合物，其中表面活性剂包括含有一个或多个硅烷基团的化合物。

5.权利要求1的液晶复合物，其中微粒表面经单轴摩擦来处理。

6.权利要求1的液晶复合物，其中微粒表面经光控配向来处理。

7.权利要求1-6中任一项的液晶复合物，其中微粒厚度为5nm-1μm，微粒长度为20nm-50μm。

8.权利要求1-7中任一项的液晶复合物，其中微粒表面反射可见光。

9.权利要求1-7中任一项的液晶复合物，其中微粒表面吸收可见光。

10.权利要求1-9中任一项的液晶复合物，其中微粒的厚度和长度之比为至少1∶5。

11.权利要求1-10中任一项的液晶复合物，其中微粒是复合物重量的10％或更少。

12.权利要求1-11中任一项的液晶复合物，其中微粒是金属微粒。

13.权利要求1-12中任一项的液晶复合物，其中微粒长度小于1μm，微粒已经从溶液中合成。

14.一种液晶元件(100，120，130，170)，其包括：

间隔开的第一和第二基材(102，104)，至少一个基材是透明的；

形成于各自的第一和第二基材上的第一和第二电极(106，108)，至少一个电极是透明的；

形成于各自的第一和第二电极上的第一和第二配向层(116，118，122，132，176，178)；和

根据前述权利要求任一项的液晶复合物(110)，其置于两个基材之间。

15.一种可逆地改变液晶复合物(110)中不等轴微粒(112，113)的取向的方法，该方法包括步骤：

将微粒悬浮于液晶化合物中，其中微粒相关于液晶化合物分子配向；和

施加通过复合物的电场。

16.权利要求15的方法，还包括处理微粒表面的初始步骤。

17.权利要求15或16的方法，还包括在施加电场的步骤之前将悬浮物带入两个平行基材(102，104)之间的步骤。

18.包括权利要求14的液晶元件(100，120，130，170)的显示设备。

19.包括权利要求14的液晶元件(100，120，130，170)的可切换镜子。

20.用于改变来自光源的光束方向或形状的装置，包括权利要求14的液晶元件(100，120，130，170)。