CN2325846Y - 多畴结构铁电液晶器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于液晶显示技术领域,是一种多畴结构铁电液晶器件。它由两块导电玻璃基片、四周用聚合物玻璃微珠作间隔、中间为铁电液晶层,经环氧树脂封固而成。其中每块导电基片上覆有一层由可溶性有机半导体化合物掺杂的聚酰亚胺刚性膜构制的聚合物取向层。本器件具有良好的对比度、双稳记忆性和稳定性,可用来发展空间光调制器和各种固定显示器等,在实时图像光信息处理、虚拟现实三维立体显示、光计算机、大屏幕投影广告等领域有广泛应用。

Description

多畴结构铁电液晶器件

本实用新型属液晶显示技术领域，尤其是一种多畴结构的铁电液晶器件。

目前，液晶显示器件已在每一个可能的应用领域得到了广泛的利用，这包括从简单的计时器、手表、游戏机，到越来越复杂和高级的彩色电视、折叠式计算机显示屏等等。相应地，对高品质的液晶显示器件的要求也越来越高。为满足这一要求，人们已经研制出了有源矩阵显示、超扭曲向列相液晶显示(STN-LCD)、铁电液晶显示(FLCD)等一系列高品质液晶显示器件。

铁电液晶器件，特别是表面稳定模式的铁电液晶显示器件，具有快速响应、双稳和记忆的特点，在其基础上研制开发的FLCD与STN LCD相比，具有高密度、大信息量、高对比度、宽视角等不可比拟的优越性，因而有望取代其它类型的平板显示器件，成为二十一世纪信息社会的主导信息媒介产品。

铁电液晶的理想组态是在手性近晶C相呈现书架式结构，并且以单畴形式存在，但铁电液晶分子经取向后往往形成人字形缺陷和之字形缺陷，这很大地降低了器件的电光特性。FLCD在电场开关过程中产生的表面电荷，如果不能及时得以释放，将在器件内部产生极化场，促使器件发生迟豫和退化，影响到器件的双稳记忆性。另外，近晶C相较向列相更为有序，在初始取向状态获得的缺陷难以自发愈合，在电、光和机械的冲击下，都将会形成永久性缺陷，直接影响到器件的性能和使用寿命。

本实用新型的目的在于设计一种结构简单、制作方便、性能良好且稳定的多畴铁电液晶器件。

本实用新型设计的铁电液晶器件由两片导电玻璃基片、四周用聚合物微珠作间隔、中间有铁电液晶层，并经环氧树脂封固而成。其中，每块导电玻璃上覆有一层聚合物取向层。该取向层为由可溶性有机半导体化合物酞菁或萘酞菁掺杂的聚酰亚胺刚性膜。两块导电玻璃按取向层的摩擦方向面对面叠加放置。本液晶器件的导电玻璃基片厚度为0.7～1.5mm，其上的聚合物取向层厚度为0.001～0.01μm，中间一层铁电液晶材料层厚度为1.5～5μm。本液晶器件根据需要制成不同面积的大小，最大面积为3.5×3.5cm²。其结构如图所示。本实用新型是一种具有均匀多畴排列的铁电液晶器件，因而具有良好的对比度、双稳记忆性和稳定性。本实用新型可用来发展空间光调制器，应用于实时图像的光信息处理、虚拟现实三维立体显示、高保真平板液晶电视以及光计算机等高科技领域。另外，可以利用其记忆效应，发挥其固定显示不耗电的优点，在固定显示器件领域，如大屏幕投影街头广告、超市电子价目表、机场和车站的时刻表等方面得到广泛的应用。

本实用新型制作步骤如下：

将光、热稳定性良好的可溶性有机半导体化合物酞菁或萘酞菁以摩尔比0.1∶1～20∶1的比例掺杂于聚酰亚胺酸溶液中。将掺杂后的聚酰亚胺酸溶液滴加在导电玻璃基片表面，在匀胶机上旋转，使溶液旋涂在基片上，形成取向层前体。该前体在150℃左右高温下经预烘和亚胺化后，获得掺杂聚酰亚胺刚性膜。覆有膜层的基片可采用丝绒滚筒摩擦，得到掺杂聚合物摩擦取向层。两片经以上相同处理过程得到的取向玻璃基片，按照摩擦方向相互平行的方向叠合放置，四边用聚合物微珠作间隔层，并用环氧树脂粘封，同时留有进样口，利用毛细作用进入基片间隙。所选用的铁电液晶材料为由席夫碱、非席夫碱、偶氮、联苯和芳香酯系列的铁电性和非铁电性液晶混和而成。为保证器件中铁电液晶取向的均匀性，所选用的液晶最好在降温过程中具有各向同性→手性向列相→近晶A相→手性近晶C相的相序。待降温和注入过程结束，同样用环氧树脂封固进样口，这样一个多畴结构的铁电液晶盒构制完毕。

附图为本器件的结构剖视图。

其中1为导电玻璃基片，2为掺杂聚酰亚胺刚性膜，3为聚合物微珠边框，4为铁电液晶层。

实施例：两块导电玻璃基片氧化锡铟(ITO)材料，厚度为1.0mm。掺杂有机半导体化合物采用四-叔丁基酞菁锡，以摩尔比0.5∶1的比例溶解于聚酰亚胺酸的二甲基乙酰胺溶液中。溶液滴加在导电玻璃基片表面，并以3,000转/分钟的速率在匀胶机上旋涂，厚度控制在0.005μm，而后基片在150℃下预烘1小时，再在200℃下亚胺化2小时，形成聚酰亚胺刚性膜。亚胺化后的玻璃基片在15克力/厘米的丝绒滚筒摩擦力下完成摩擦过程，形成取向层。经相同方法处理的两基片按摩擦方向相同的方向叠合放置，并用直径2.0μm的聚合物微珠作间隔，四周用环氧树脂固定预封。待环氧树脂固化后，铁电液晶材料(BDH的SCE-13)在毛细作用下自进样口注入盒的间隙。进样结束后，同样用环氧树脂封固好进样口，这样铁电液晶盒构制完成。此时液晶层厚度大约2.0μm。上述结构的铁电液晶器件在其初始取向状态呈现均匀的铁电液晶多畴。器件在±20V,10Hz的方波电压下对比度为82∶1；在脉冲宽度1ms，周期20ms的双极脉冲作用下的记忆比为100∶1，达到完全的双稳性。另外，器件在电场开关作用下或者静止放置下，多畴结构稳定，没用明显的退化，而且电光特性不变，具有较好的稳定性。

Claims (3)

1、一种铁电液晶器件，由两块导电玻璃基片、四周用聚合物微珠作边框间隔、中间注入有铁电液晶层，并经环氧树脂封固而成，其特征在于每块导电玻璃基片上覆有一层聚合物取向层，该取向层为由可溶性有机半导体化合物酞菁或萘酞菁掺杂的聚酰亚胺刚性膜，两块导电玻璃基片按取向层的摩擦方向面对面叠加放置，每块导电基片的厚度为0.7～1.5mm，其上的聚合物取向层厚度为0.001～0.01μm，中间的铁电液晶材料层厚度为1.5～5μm。

2、根据权利要求1所述的铁电液晶器件，其特征在于中间的铁电液晶材料由席夫碱、非席夫碱、偶氮、联苯和芳香酯系列的铁电性和非铁电性液晶混和而成。

3、根据权利要求2所述的铁电液晶器件，其特征在于所选用的铁电液晶在降温过程中具有各向同性→手性向列相→近晶A相→手性近晶C相的相序。

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