TW201317666A - 定址配置 - Google Patents

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Anthony Bernard Davey
William Alden Crossland
Daping Chu
Jonathan Paul Hannington
Terry Victor Clapp
Andriy Dyadyusha
Huan Xu
Mykhaylo Pivnenko
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Cambridge Entpr Ltd
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Abstract

光學裝置具有由列電極和欄電極所界定的像素矩陣配置，該等列和欄電極夾著界定的層列狀A液晶組成物；該裝置進一步包括連接成以交流驅動電壓來驅動列和欄電極的驅動電路，以及包括配置成使用三分之一定址方案來選擇像素的定址電路。

Description

定址配置
本發明是在光子學的領域。具體態樣關於使用層列狀A(smectic A)液晶組成物的光學裝置。於一非限定性的具體態樣，光學裝置是顯示器。於另一具體態樣，其係振幅空間光調變器。
光學裝置包含液晶組成物，其中不規則的狀態是由層列狀A動態散射的過程所產生，並且澄清的均勻狀態是由介電重新定向所感應。此種光學裝置可以用於提供可變量的光透射，其係局限於例如「像素」(pixel)或者跨越整個裝置，而不需要偏光器。
液晶具有的分子傾向於自我規則化而不凝固，因此獲得結晶的特性，即使它們仍會流動並且可以填滿容器。液晶的諸相廣泛而言是大致一系列的狀態，其中此種分子流體可以從均質液體直到它凝固成固體為止。一般而言，此種分子的典型特點將是強烈的異向性。此異向性所採取的形式可以考慮如下：分子的典型特點是高的長寬比，亦即長度遠大於寬度，因此像是「棒」(rod)或「條」(lath)，並且可以具有偶極特徵和異向性的偏極化能力。於這些情形，分子定向的平均方向稱為「指向」(director)。
向列狀(nematic)液晶代表了最常見的液晶材料，並且通常用於液晶平面螢幕裝置和平板顯示器。伸長向列狀液晶 原(mesogen)的長度或其他結構變化則極常造成它們在冷卻低於向列狀相時顯示進一步的相；並且在固化之前，於較低的溫度下，其典型特徵可以是「層狀流體」(layered fluid)。此種層狀液晶稱為「層列狀」液晶。在此，我們將僅考慮正常稱為「層列狀A」的材料，其縮寫為「SmA」液晶。舉例而言，典型的「5CB」(4’-戊基-4-雙苯甲腈)、「5OCB」(其係聯接醚的戊基，4’-戊氧基-4-雙苯甲腈)是向列狀，而「8CB」(4’-辛基-雙苯甲腈)和「8OCB」(4’-辛氧基-4-雙苯甲腈)皆在較高溫度的向列狀相底下展現SmA相；其中就縮寫「mCB」和「mOCB」而言，m代表整數，並且是指4-氰基-4’-正烷雙苯基和4-氰基-4’-正烷氧雙苯基當中分別之烷基鏈或烷氧基鏈的碳原子數目；舉例而言：8CB=4-氰基-4’-辛雙苯基；以及8OCB=4-氰基-4’-辛氧雙苯基。
形成SmA相的分子具有類似於形成向列狀相之分子的性質。它們類似棒狀並且經常具有正的介電異向性。為了感應出負的介電異向性而引入強的橫越偶極，則傾向於讓SmA相不穩定，並且可能導致增加化學不穩定性。
層列狀A液晶展現切換遲滯，如此當移除施加的電場時，介電重新定向(或層列狀結構的其他擾動)並未鬆弛。不像大多數的向列狀液晶結構，介電重新定向的SmA液晶停留於被驅動的狀態，直到施加進一步的力為止。
面板的形成可以採用平板(例如玻璃做的)，並且對這些板施加透明的導電層，其典型是由氧化銦錫(ITO)所做的， 導電層則連接於導體，如此則可以施加可變的電場。這二片板子可以形成面板，其舉例而言是由均勻直徑(典型而言例如5~15微米，此視想要的胞格厚度而定)的珠子所分開。這面板然後以膠做邊緣密封，但留有一或更多個孔洞以填充液晶材料。
使用此種胞格，則可以藉由填充面板(典型是在高於材料均向轉換的高溫)來形成SmA液晶層。於在此討論的SmA裝置，不需要校準層，不像向列狀裝置須要均勻的校準胞格。在填充和將此種SmA面板從室溫熱循環到高於均向轉換再回來時，液晶將展現諸相典型會有的紋理。然而，向列狀液晶在沒有表面校準時可能出現熟知的異離(Schlieren)紋理，其中的線缺陷或「絲線」(thread)會散射光；而於SmA液晶，因為SmA材料之層狀結構的緣故則形成「聚焦圓錐狀」(focal conic)紋理。折射率有劇烈的空間變化，這導致光散射。出現這些紋理乃肇因於折射率的異向性，這當光行進正交於平均分子方向之較可偏極化的軸時是最高的。折射率的變化造成光散射。當在交叉的偏光器之間來看時(在顯微鏡下)，也可以在不同分子定向的區域之間觀察到對比。
為了電定址SmA液晶面板，正常係施加交流(AC)電場。於非摻雜的材料，液晶(LC)之正的介電異向性將造成起初隨機校準的多個領域發生重新配置，而將液晶原校準於電場方向(垂直於玻璃表面)。面板將顯得澄清的，因為異向性分子的平均定向是垂直於玻璃層。對於大多數非摻雜的SmA材料而言，此狀況僅有藉由加熱胞格以破壞SmA校準 才會是可逆的。
如果適合的離子性摻雜物溶於SmA液晶主體，則在直流(DC)或低頻(譬如<200赫茲)電場的影響下，二正交力嘗試將層列狀A的指向加以定向：
(i)上述的介電重新定向會嘗試將SmA指向(其指出長分子軸的平均方向)校準於電場方向。
(ii)同時，離子移動經過SmA電解質則嘗試將層列狀A指向校準於離子比較容易行進的方向。
於SmA材料，這是發生於諸層裡，亦即正交於電場方向(也就是說，材料具有正的介電異向性和負的導電度異向性)。二競爭力導致液晶流體中的電流動不穩定性，其稱為「動態散射」(dynamic scattering)。於SmA材料，動態散射狀態強烈的散射光；並且相對於向列狀材料的類似狀態來看，動態散射狀態所產生的SmA結構瓦解在引發它的電脈衝已終止之後依然維持著。在澄清之均勻定向的狀態和離子輸送所感應之多領域的散射狀態之間的可逆性乃視這些過程運作的不同頻率領域而定。動態散射須要電場驅動離子通過液晶流體，因此僅發生於DC或低頻AC的驅動。
更高的頻率造成介電重新定向(離子無法在這些頻率下「移動」)，因而重新建立均勻定向的分子。
因此，於適當摻雜的SmA相(擁有正的介電異向性和負的導電度異向性)，組合介電重新定向(變成澄清的透明狀態)和動態散射(變成強烈的光散射狀態)可以形成電定址顯示器的基礎。高頻(典型1000赫茲)將SmA層驅動成光學澄清 的狀態，並且低頻(典型<200赫茲)將它驅動成光散射的狀態。此種顯示器的關鍵特色是這些光學狀態都使用短的電定址時間來設定，並且二狀態都持續得不明確，或者持續直到它們重新電定址為止。這在向列狀液晶的相關現象中則非事實。就是這種電光雙穩定性(或更正確的說是多重穩定性)的性質允許SmA動態散射顯示器做矩陣定址而不用像素電路，並且導致它們在頁面導向的顯示器或智慧視窗中有極低的功率消耗。
於具有多個x電極和多個y電極交叉來界定胞格矩陣之液晶裝置的背景下，現在將描述所謂的「三分之一選擇」(one third select)模式。於「三分之一選擇」模式的定址，所有y電極維持在第一電壓程度(例如接地)，例外的是它們輪流頻閃(strobed)以第二電壓程度。第一和第二電壓程度之間的差異是頻閃電壓(Vs)。x電極乃用於資料輸入，並且是個別選擇性的在第三和第四電壓程度(分別為+Vd和-Vd)之間切換。這種電壓程度配置使得當列電極yb正被閃頻時，跨越由欄電極xa與列電極yb之交叉區域所界定的液晶之元件體積xa yb所出現的電壓便是Vs+Vd=Ve(其係足以影響該體積之液晶材料的電壓)或是Vs-Vd的較小電壓，此視欄電極xa於閃頻脈衝期間是維持在第三或第四程度而定。於三分之一選擇模式的定址，讓Vs等於二倍的Vd。較小的電壓(Vs-Vd)便不足以影響該體積。
在此等情況下，可以看出於閃頻期間跨越該元件體積所施加的電壓便是3Vd=Ve或Vd，並且在其他時間係等於 Vd。因此，當列電極正被閃頻的同時，資料的輸入是由出現在欄電極上的電位所決定。當任何非yb的列電極正被閃頻時，跨越元件體積xa yb所出現的電壓大小僅為Vd，因此它僅可以於關聯其所擁有列的閃頻期間被切換。
於某一方面，提供的是液晶裝置，其具有由列電極和欄電極所界定的像素矩陣配置，該等列和欄電極夾著液晶組成物，該裝置進一步包括連接成以交流驅動電壓來驅動列和欄電極的驅動電路，以及包括配置成選擇像素的定址電路；定址電路乃配置成使用所謂的「三分之一選擇」或「三分之一定址」技術來操作，其中它配置成施加第一交流電壓到要選擇的列或個別欄、施加第二交流電壓到要選擇的欄或個別列、施加第三交流電壓到要不選擇的欄或個別列，其中第一交流電壓的振幅實質為第二和第三交流電壓的二倍，第一和第二交流電壓為互相實質反相，並且第一和第三交流電壓為互相同相；該液晶組成物包括：(a)總共25~75重量%之一般式I的至少一種矽氧烷：
其中：p=1到10，譬如1到3，q=1到12，譬如6到10， t=0或1，k=2或3，A是苯環或環己環，其可以為相同或不同，並且對位鍵結在一起，R=C1-3烷基，譬如甲基，其可以為相同或不同，X=C1-12烷基，以及Z=F、Cl、Br、I、CN、NH2、NO2、NMe2、NCS、CH3、OCH3、CF3、OCF3、CH2F或CHF2，特別是CN；(b)總共0.001~1重量%之一般式II的至少一種四級銨鹽：
其中：T=甲基、矽基或矽氧烷基，v=1到30，舉例而言v=9到19，譬如十四基(v=13，T=甲基)或十六基(v=15，T=甲基)，R1、R2、R3可以為相同或不同，其係C1-4烷基，譬如甲基或乙基，以及Q-是氧化穩定的離子，特別是ClO4 -離子；(c)總共20~65重量%之至少一種可偏極化的線性分子，其具有烷基鏈，該分子具有一般式III：D-A’k-Y (III)
其中： D代表C1-16直鏈烷基或烷氧基，其可選擇性的包含一或更多個雙鍵，k=2或3，A’是苯基、環己基、嘧啶、1,3-二惡烷或1,4-雙環[2,2,2]辛環，其中每個A’可以為相同或不同並且對位鍵結在一起，終端環則附接於Y而可選擇性的為苯基，以及Y是位於A’k基團之終端環的對位，並且選擇自Z(關聯於公式I而定義如上)、C1-16直鏈烷基、C1-16直鏈烷氧基、OCHF2、NMe2、CH3、OCOCH3、COCH3；以及(d)總共2~20重量%(可選擇性的為5~15重量%)之一般式IV的至少一種側鏈液晶聚矽氧烷：
其中：a、b、c各獨立的具有0到100的數值，使得a+b+c的平均值範圍在3到200，譬如5到20；並且a使得公式Y-R2SiO-[SiR2-O]a的鏈單位代表0到25莫耳%之一般式IV的化合物，以及c使得公式[SiHR-O]c-R2SiO-Y的鏈單位代表0到15莫耳%之一般式IV的化合物，m=3到20，譬如4到12， t=0或1，k=2或3，A是苯環或環己環，其可以為相同或不同，並且環是對位鍵結在一起，R=C1-3烷基，譬如甲基，其各者可以為相同或不同，Y=C1-12烷基、發色團或綠透閃石狀(calamitic)液晶基團，其各者可以為相同或不同，以及Z係關聯於公式I而定義如上；其中選擇成分的份量和特性，使得組成物擁有層列狀A的層化結構，如X光繞射所偵測的。
此種組成物具有比較高的和良好定義的切換門檻。換言之，在組成物受到影響之前，包含組成物之胞格電極之間的電壓梯度必須達到良好定義的程度。此種組成物很適合在此所述的三分之一選擇技術，此乃因為切換門檻(有時稱為「誤差電壓」)夠高而允許這樣做，如下文將會描述。然而，該組成物也將適用於其他非「三分之一選擇」的電壓方案。所述的組成物已顯示隨著時間仍維持著切換門檻，並且接著在數百萬次切換事件之後還能夠操作。
矽氧烷寡聚成分(a)可以是公式Ia的化合物：
其中X、R、p、q、t係關聯於公式I而定義如上，並且g和h各獨立的代表0、1或2，而j代表1、2或3，但 要求g+h+j是2或3。
側鏈矽氧烷液晶成分(d)可以是聚合物、共聚物或三元聚合物，而可以是一般式IVa的化合物：
其中a、b、c、m、t係如關聯於公式IV所定義，g=0、1或2，h=0、1或2，j=1、2或3，但要求g+h+j是2或3；每個R可以為相同或不同並且是烷基，譬如甲基；以及Y=C1-8烷基、發色團或綠透閃石狀液晶基團。
公式II的離子性陰離子(b)可以是公式IIa的化合物：
其中v、R1、R2、R3、Q係如申請專利範圍第1項而關聯於公式II所定義。
公式II的離子性陰離子可以是公式IIb的化合物：
其中v、R1、R2、R3、Q係如申請專利範圍第1項或 申請專利範圍第4項而關聯於公式II所定義，並且T’是矽基或矽氧烷基。
成分(c)可以包括有機綠透閃石狀液晶原，其展現向列狀或層列狀A液晶相。
至少一種可偏極化的線性分子成分(c)可以包括公式IIIa的化合物和/或公式IIIb的化合物：
其中a=1到15，b=1到13；f=0或1，j=1、2或3；g=0、1或2，h=0、1或2，但要求g+h+j不超過3。
組成物可以進一步包括：(e)總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠或藍染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
組成物可以包括：(f)高達10重量%之一或更多種減少黏滯性的溶劑或稀釋劑。
組成物可以進一步包括：(g)高達10重量%的至少一種分子，例如條形分子， 其不是液晶但可以併入配方裡而不劣化組成物的層列狀A層品質。
不是液晶的至少一種分子可以包括公式V的化合物：
組成物也可以包括：(h)總共高達50重量%(譬如高達40%)的至少一種改變雙折射的添加劑，譬如增加雙折射的添加劑，舉例而言：
其中R=C1-10烷基，n=0或1，
其中R=C1-10烷基，n=0或1，L是選擇自氫或C1-3烷基，並且X=CN、F、NCS、CF3、OCF3或C1-6烷基，或者
其中R是C1-6 10烷基；或者例如為降低雙折射的添加劑，舉例而言： 其中R是C1-6 10烷基， 其中R是C1-10烷基，或者 其中R是C1-10烷基。
改變雙折射的添加劑成分(h)之總量範圍和成分(c)之總量範圍可以在35~73重量%，譬如40~65重量%或45~60重量%。
組成物在20℃和589奈米下可以具有範圍在0.15到0.3的雙折射，最好為0.16到0.2，並且在不規則狀態下是不透明的、規則狀態下是澄清的。
組成物可以包括總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠、藍或黑染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
組成物(i)在20℃和589奈米下可以具有範圍在0.07到0.15的雙折射，最好是0.1到0.13，(ii)在不規則狀態下是半透明的，並且在規則狀態下是澄清的，以及(iii)包括總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠、藍或黑染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
參見圖1和2，液晶裝置100的具體態樣具有二互相隔開而相對的基板210、220，其夾著液晶材料200。於此具體態樣，二基板210、220對於可見光而言都是透明的並且是由玻璃所做成，因此一般是剛性的。於其他具體態樣，透明性和剛性是可能不需要的或者是所不欲的，並且某些具體態樣使用比較可撓之材料所做的基板，舉例而言為聚合物，例如PET。基板210和220是由周邊密封230而固定在一起，並且由間隔物(未顯示)維持隔開。
如之前所討論，液晶材料200是向熱性液晶層列狀A組成物，其展現由多層所構成的層列狀A相，其中在施加於電極之間的不同電場影響下，組成物的諸層校準可以變得更規則或更不規則。組成物具有穩定的狀態，其中組成物的諸層校準係有不同的規則，包括規則狀態、不規則狀態、中間狀態。組成物一旦由電場切換到給定的狀態，則當移除電場時仍實質保持於該狀態。
層列狀A液晶組成物可以是如專利合作條約申請案第US10/27328號所述的組成物，其主張基於美國專利申請案第61/314039號的優先權，則併於此以為參考。
液晶裝置100具有多條互相平行的欄電極110和多條互相平行的列電極120，後者大致配置成垂直於欄電極110。電極110、120分別配置在基板210和220之面向內的表面205和215上。欄電極110和列電極120之間的交出則界定出液晶裝置100的像素。
於此具體態樣，設定裝置100的尺寸，使得跨越像素之100伏特的總電壓係不足以影響液晶材料(例如造成狀態改變)。液晶材料厚度的典型範圍在2~50微米，譬如5~15微米。
本具體態樣可穿透可見光，因此電極110和120是透明的，其例如是由氧化銦錫(ITO)所做的。
於另一具體態樣，液晶裝置100是反射性裝置，其基板不可穿透可見光並且支持著反射性電極。適合此種基板的材料是矽。
於此具體態樣，該組互相平行的欄電極110和列電極120是條狀電極，其延伸跨越基板210、220的整個寬度/長度。選擇特定的像素可以藉由致能所要像素所在的列電極以及致能其所在的欄電極而進行。
實務上，例如經常一次選擇在單一列電極上的多個像素。
低頻fL(fL<200赫茲，典型使用50赫茲或60赫茲的主頻率)的電壓係用於使液晶組成物不規則。比較高的頻率fh(fh>1千赫茲，典型為2~4千赫茲)則施加在列和欄電極之間以使組成物變得規則。
於操作裝置100的一種方法，電路(未顯示)提供主頻率電壓給整個裝置100以將裝置100的所有像素加以不規則化。於具體態樣，這是藉由將主供應轉變為約150伏特的電壓並且施加所得的正弦波電壓在共同的列電極和共同的欄電極之間而達成。如稍後所解釋，雖然正弦波電壓不是 基本的，但有鑒於ac主波形則是方便的。
將裝置100不規則化之後，然後把選擇的像素加以澄清化以達到所要的顯示。
圖3是液晶裝置100的定址電路300之具體態樣的方塊圖，其於此具體態樣具有邏輯控制器330、欄波形產生器310、列波形產生器320。
邏輯控制器330具有輸入331、對欄波形產生器310的第一輸出332、對列波形產生器320的第二輸出333。輸入331係用於讓邏輯控制器330沿著預定列來選擇一組所要的像素。
於此具體態樣，將包含要澄清化之像素的單一列電極110a加以致能。為了這麼做，選擇的列電極110a乃供應以列選擇波形(圖4C)，其係頻率為2千赫茲、振幅行程從+100伏特到-100伏特的方波。
所有其他的列電極120則接地(圖4D)。
對於選擇的像素，欄電極110則以像素選擇波形(圖4A)來驅動，該波形的振幅行程從+50伏特到-50伏特、具有與列選擇波形相同的頻率但與之反相。對於未選擇的像素，欄電極110則供應以像素未選擇波形(圖4B)，其振幅行程從+50伏特到-50伏特、頻率相同於列選擇波形而與之同相。
將未選擇的列加以接地確保了電荷無法累積在未選擇的列電極上(此累積例如是由於串音或選擇已停止之後的殘餘電荷所致)；此種電荷可能導致足夠的電位差而影響未選擇之像素的狀態。
將未選擇的列加以接地也意謂那些列的所有像素將接受像素選擇波形或像素未選擇波形的欄電壓(於此情形，兩波形都具有從+50伏特到-50伏特的振幅行程)，其在此技藝中稱為「誤差電壓」(error voltage)。界定於本說明書的特殊組成物具有高的誤差電壓容許度，亦即像素將忍受高誤差電壓而不被影響。忍受高誤差電壓的能力意謂可以成功使用「三分之一選擇」方案。然而，組成物可以使用其他的驅動配置；舉例而言，較低或較高的電壓施加跨越未選擇的列，而非用於澄清化所選像素的三分之一電壓。
就切換事件的長期來看，這些特殊組成物能夠忍受維持高程度的誤差電壓也是極為重要的。
將會看到在任一瞬間，所選的像素具有跨越它們的列選擇波形之電壓和欄選擇波形之電壓的總和(圖4E)。這將是振幅行程從+150伏特到-150伏特、2千赫茲的電壓。同樣在任一瞬間，未選擇的像素具有跨越它們的列選擇波形321之電壓和欄未選擇波形312之電壓的總和(圖4F)。這將是振幅行程從+50伏特到-50伏特、2千赫茲的電壓。50伏特的電壓係不足以對不要澄清化的像素造成任何效應，因為它係低於層列狀A液晶組成物的選擇門檻。
另一方面，所選像素上的電壓行程係高於液晶組成物的門檻，據此將選擇的像素加以澄清化。
於此具體態樣，正弦波形乃用於直列狀和聚焦圓錐狀的控制液晶裝置100，此係由於比起方波形而言有較低的尖峰電流要求，其部分係由於較不快速的升降時間所致。
於此具體態樣，主正弦波形乃用於使像素不規則，並且2千赫茲的正弦波形乃用於澄清化像素。DC平衡可以藉由在零交叉點來開始和停止波形而維持。
範例：25毫米的正方形測試胞格之電容差不多為10微微法拉第(nF)，並且需要300伏特之峰對峰50/60赫茲dc平衡正弦波形施加達差不多1秒來達到散射狀態。於此期間，材料呈現出差不多2萬的平行洩漏電阻。完全澄清化需要差不多1~4千赫茲之dc平衡波形在相同的峰對峰電壓下施加達幾毫秒。
所花的時間乃相依於胞格厚度和頻率二者，例如較高的胞格厚度可能要花較長的時間來澄清/散射。隨著用於特定胞格的澄清化頻率有所增加，所需的電壓可以降低或者澄清化時間可以減少。由於散射頻率朝向dc下降，故所需的電壓可以降低或者散射時間可以下降。
驅動波形可以有不同的形狀，雖然方形(配合受控制的邊緣時間)或正弦波是最容易產生的。DC平衡避免了液晶材料劣化。施加波形之後立刻能將電極接地(而非任其浮動)的能力也是一項要求。
驅動波形可以是方波，也可以是正弦、三角形和其他波形及其組合。施加到欄和所選(多條)列之波的形狀不須要相同，只要符合高於和低於門檻電壓的均方根(RMS)要求即可；並且對於長期可靠度而言，跨越液晶的訊號乃長期為dc平衡的。對稱的波形比較容易產生，並且dc平衡可以藉 由在零交叉點開始和停止波形以及包括整數個週期而維持。雖然正弦波並沒有與方波快速升降時間相同的尖峰電流要求，但是需要較高的尖峰電壓以提供相同的RMS電壓。
未選擇的列乃連接到波形0伏特(零，接地)，以避免電容耦合電壓超過門檻電壓或擾亂DC平衡。當不施加波形時，良好的實務係將所有的列和欄接地以改善壽命。用於像素化顯示器或未像素化之大面板的波形產生器能夠驅動交流的正負電壓跨越液晶胞格，並且也將兩側固持於相同的電壓，其通常是但未必是接地(0伏特)。
光學裝置可以包括由前述二或更多個液晶裝置所組成的堆疊，該等裝置係堆疊在彼此的頂部上。於範例，每個裝置中的向熱性液晶層列狀A組成物係：(i)包括總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠、藍或黑染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分；以及(ii)選擇在20℃和589奈米下展現範圍在0.08到0.15的低雙折射，譬如0.1到0.13。
100‧‧‧液晶裝置
110‧‧‧欄電極
110a、120‧‧‧列電極
200‧‧‧液晶材料
205‧‧‧表面
210‧‧‧基板
215‧‧‧表面
220‧‧‧基板
230‧‧‧周邊密封
300‧‧‧定址電路
310‧‧‧欄波形產生器
320‧‧‧列波形產生器
330‧‧‧邏輯控制器
331‧‧‧輸入
332‧‧‧第一輸出
333‧‧‧第二輸出
圖1是液晶裝置之具體態樣的示意圖；圖2是沿著圖1之線II-IIA的截面；圖3顯示圖1裝置之驅動和定址配置的方塊圖。
圖4A~4F顯示圖3配置所提供的多樣波形。
於圖式，相同的參考符號是指相同的部件。
100‧‧‧液晶裝置
110‧‧‧欄電極
110a、120‧‧‧列電極

Claims (17)

  1. 一種光學裝置，其具有由列電極和欄電極所界定的像素矩陣配置，該等列和欄電極夾著液晶組成物，該裝置進一步包括連接成以交流驅動電壓來驅動列和欄電極的驅動電路，以及包括配置成選擇像素的定址電路；定址電路乃配置成使用所謂的「三分之一定址」來操作，其中它配置成施加第一交流電壓到要選擇的列或個別欄、施加第二交流電壓到要選擇的欄或個別列、施加第三交流電壓到不選擇的欄或個別列，其中第一交流電壓的振幅實質為第二和第三交流電壓的二倍，第一和第二交流電壓為互相實質反相，並且第一和第三交流電壓為互相同相；該液晶組成物包括：(a)總共25~75重量%之一般式I的至少一種矽氧烷： 其中：p=1到10，譬如1到3，q=1到12，譬如6到10，t=0或1，k=2或3，A是苯環或環己環，其可以為相同或不同，並且對位鍵結在一起，R=C1-3烷基，譬如甲基，其可以為相同或不同， X=C1-12烷基，以及Z=F、Cl、Br、I、CN、NH2、NO2、NMe2、NCS、CH3、OCH3、CF3、OCF3、CH2F或CHF2，特別是CN；(b)總共0.001~1重量%之一般式II的至少一種四級銨鹽： 其中：T=甲基、矽基或矽氧烷基，v=1到30，舉例而言v=9到19，譬如十四基(v=13，T=甲基)或十六基(v=15，T=甲基)，R1、R2、R3可以為相同或不同，其係C1-4烷基，譬如甲基或乙基，以及Q-是氧化穩定的離子，特別是ClO4 -離子；(c)總共20~65重量%之至少一種可偏極化的線性分子，其具有烷基鏈，該分子具有一般式III：D-A’k-Y (III)其中：D代表C1-16直鏈烷基或烷氧基，其可選擇性的包含一或更多個雙鍵，k=2或3，A’是苯基、環己基、嘧啶、1,3-二惡烷或1,4-雙環[2,2,2]辛環，其中每個A’可以為相同或不同並且對位鍵結在一 起，終端環則附接於Y而可選擇性的為苯基，以及Y是位於A’k基團之終端環的對位，並且選擇自Z(關聯於公式I而定義如上)、C1-16直鏈烷基、C1-16直鏈烷氧基、OCHF2、NMe2、CH3、OCOCH3、COCH3；以及(d)總共2~20重量%(可選擇性的為5~15重量%)之一般式IV的至少一種側鏈液晶聚矽氧烷： 其中：a、b、c各獨立的具有0到100的數值，使得a+b+c的平均值範圍在3到200，譬如5到20；並且a使得公式Y-R2SiO-[SiR2-O]a的鏈單位代表0到25莫耳%之一般式IV的化合物，以及c使得公式[SiHR-O]c-R2SiO-Y的鏈單位代表0到15莫耳%之一般式IV的化合物，m=3到20，譬如4到12，t=0或1，k=2或3，A是苯環或環己環，其可以為相同或不同，並且環是對位鍵結在一起，R=C1-3烷基，譬如甲基，其各者可以為相同或不同， Y=C1-12烷基、發色團或綠透閃石狀液晶基團，其各者可以為相同或不同，以及Z係關聯於公式I而定義如上；其中選擇成分的份量和特性，使得組成物擁有層列狀A的層化結構，如X光繞射所偵測的。
  2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中矽氧烷寡聚成分(a)是公式Ia的化合物： 其中X、R、p、q、t係關聯於公式I而定義如上，並且g和h各獨立的代表0、1或2，而j代表1、2或3，但要求g+h+j是2或3。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的裝置，其中側鏈矽氧烷液晶成分(d)可以是聚合物、共聚物或三元聚合物，而是一般式IVa的化合物： 其中a、b、c、m、t係如關聯於公式IV所定義，g=0、1或2，h=0、1或2，j=1、2或3，但要求g+h+j是2或3；每個R可以為相同或不同並且是烷基，譬如甲基；以及Y=C1-8烷基、發色團或綠透閃石狀液晶基團。
  4. 如申請專利範圍第1到3項中任一項的裝置，其中公式II的離子性陰離子(b)是公式IIa的化合物： 其中v、R1、R2、R3、Q係如申請專利範圍第1項而關聯於公式II所定義。
  5. 如申請專利範圍第1到4項中任一項的裝置，其中公式II的離子性陰離子是公式IIb的化合物： 其中v、R1、R2、R3、Q係如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第4項而關聯於公式II所定義，並且T’是矽基或矽氧烷基。
  6. 如申請專利範圍第1到5項中任一項的裝置，其中成分(c)包括有機綠透閃石狀液晶原，其展現向列狀或層列狀A液晶相。
  7. 如申請專利範圍第1到6項中任一項的裝置，其中至少一種可偏極化的線性分子成分(c)包括公式IIIa的化合物 和/或公式IIIb的化合物： 其中a=1到15，b=1到13；f=0或1，j=1、2或3；g=0、1或2，h=0、1或2，但要求g+h+j不超過3。
  8. 如申請專利範圍第1到7項中任一項的裝置，其中組成物包括：(e)總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠或藍染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
  9. 如申請專利範圍第1到8項中任一項的裝置，其中組成物包括：(f)高達10重量%之一或更多種減少黏滯性的溶劑或稀釋劑。
  10. 如申請專利範圍第1到9項中任一項的裝置，其中組成物包括：(g)高達10重量%的至少一種分子，例如條形分子，其不是液晶但可以併入配方裡而不劣化組成物的層列狀A層品質。
  11. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中不是液晶的至少一種分子可以包括公式V的化合物：
  12. 如申請專利範圍第1到11項中任一項的裝置，其亦包括：(h)總共高達50重量%(譬如高達40%)的至少一種改變雙折射的添加劑，譬如增加雙折射的添加劑，舉例而言： 其中R=C1-10烷基，n=0或1， 其中R=C1-10烷基，n=0或1，L是選擇自氫或C1-3烷基，並且X=CN、F、NCS、CF3、OCF3或C1-6烷基，或者 其中R是C1-6 10烷基；或者例如為降低雙折射的添加劑，舉例而言： 其中R是C1-6 10烷基， 其中R是C1-10烷基，或者 其中R是C1-10烷基。
  13. 如申請專利範圍第12項的裝置，其中改變雙折射的添加劑成分(h)之總量範圍和成分(c)之總量範圍在35~73重量%，譬如40~65重量%或45~60重量%。
  14. 如申請專利範圍第1到13項中任一項的裝置，其在20℃和589奈米下具有範圍在0.15到0.3的雙折射，最好為0.16到0.2，並且在不規則狀態下是不透明的、規則狀態下是澄清的。
  15. 如申請專利範圍第14項的裝置，其包括總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠、藍或黑染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
  16. 如申請專利範圍第1到14項中任一項的裝置，其(i)在20℃和589奈米下具有範圍在0.07到0.15的雙折射，最好是0.1到0.13，(ii)在不規則狀態下是半透明的，並且在規則狀態下是澄清的，以及(iii)包括總共高達10重量%之至少一種正或負的雙色性染料，其可選擇性的為青綠、黃、洋紅、紅、綠、藍或黑染料或發光性染料(譬如螢光或磷光染料)，該染料係校準於組成物的鄰近液晶原成分。
  17. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置，其中電極之間的間隔範圍在2~50微米，例如5~15微米。
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