TW203651B - - Google Patents

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A 6 B 6 203651 五、發明説明（j ) 發明之領域 本發明是有關一種採用呈碟狀A相之液晶之光調變元 件，而特別有關一種藉著施用電場或磁場於含有呈碟狀A 相的液晶材料上，而調整光的透過量的元件。 發明之背景 採用鐵電液晶之各種型式的光調變元件已在以往被提 出。 至於驅動此種光調變元件的方法，有一種已知方法， 其中鐵電液晶之薄膜置於兩偏光板間（其偏光方向為彼此 垂直），而利用鐵電液晶之雙折射來進行光的調變〔參看 App 1 . Phys.Lett., 36 冊，899 頁（1 980)〕 ,此鐵電液晶在其不對稱碟狀C相時，具有層狀結構，並 被定向至其分子主軸與上述層間形成一値固定角度（意指 傾斜角），另外，鐵電液晶形成一螺旋結構，其中液晶材 料的主軸的方向逐漸改變，而透過光則被傳送通過液晶層 (圖 1 ) 〇 當此鐵電液晶材料放進一個具有約2 /im的缝的液晶 室中時，上述鐵電液晶材料為其基板所影繼，並如所允許 的被定向至與其基板平行，因此，可能有兩種定向方向（ 圖2 )。 當施加電場至初定向液晶材料時，藉著液晶材料之自 發性極化與電場間的相互作用，分子的主軸固定於一個方 向（圖3a),另外，若在相反方向，於經固定在一方向 的液晶材料施加電場，則其被定向於與上述方向不同的穩 ........................................._ ···.·¥...........................^....................^ .線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 甲 4 (210X297公犛）80. 5. 20,000張（H) 3 A 6 B 6 203651 五、發明説明（>) 定方向（圔3 b )。 一値光諝變元件可由偏光板與經此定向的液晶材料組 成，即，當液晶材料之經定向分子的方向，與偏光板之偏 光軸方向間形成的角度0為零時，通過此元件的透過光量 變成最小，而當角度Θ為45度時，透過光量變成最大， 因此，可藉著安排偏光板來形成一適當角度Θ而作光的調 雄 Ο 利用鐵電液晶之雙折射的光調變元件，具下列優點： (1)能源消耗低；（2)提供快速應答；（3)可保持 記億狀態；且與傳統液晶元件比起來，驅動電壓既陡峭且 低。因此，鐵電液晶在光諝變元件之領域内很有前途，特 別是顯示裝置。 但此光調變元件在目前並不實用，因（1)很難裂備 具有均勻厚度的薄膜元件；（2)很難控制具有優良應答 性的均一且相等的定向態；（3)液晶材料之定向態的耐 機械莪動度很小；（4 )顯示之梯度有困難，等·。另外， 關於記億態，其為此元件的優點，但只憑液晶材料分子與 基板表面的相互作用而判別兩倕相同的記億態，則存在著 許多困難。 曾有人提出一種宿主（q U e S t - h 〇 s t)型光調變元件， 來作為光調變元件的一種，其中光諝度是藉著在鐵電液晶 中混入二色性染料並利用染料的光吸收來進行〔參照"High-Speed Liquid Crystal Technique ”Katsumi Y0SHIN0 所著，CMC Publishing 出版（1 9 8 6)〕。 甲4(2]0乂297公釐）80. 5. 20,000張〇1) - 4 - .........................................~ :…^...........................^....................:線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 6 B 6 203651 五、發明説明（彳） 在此元件中，光調變是藉著當液晶分子之定位向隨著 電場改變，染料方向亦隨此改變而改變的影W而進行（圔 4),光的透過量可利用染料的二色性而藉一個偏光板來 控制。 但此液晶材料的初定向必須與利用雙折射者一般良好 ，因此，要像在利用雙折射之方法中般的控制其定向是困 難的。另外，因為使用染料，故此元件必需具相當的厚度 (數w m )以得到足夠的對比，則利用在基板表面之定向 力來控制其定向又更加的因難。除了上述者之外，使用不 對稱碟狀C相之顯示方法，亦具有下列問題1很難在具有 優良應答性之下，均一的定向其液晶材料；2此向定態易 為機械振動所破壊；3就如利用雙重雙折射的方法一般， 顯示梯度有困難。 隨著溫度的變化，液晶産生由固態經液晶態到液態之 各種相變化，已知有許多相狀態存於液晶相中（見”Newest Technique of Liquid Crystal”， Shoichi MATSUM0T0 與 I c h i y o s h i T S U N 0 D A 著，K o g y o C h o s a k a i C o .出版，L-t d . 1 983)0 例如，在光調變元件中使用鐵電液晶時，此鐵電液晶 介於兩個彼此相對的透明基板間，毎一基板皆具有電極， 而兩偏光板（其偏光方向彼此成直角）位於基板外側並允 許溫度改變，其中鐵電液晶保持在不對稱碟狀C相，當在 其上施加電場，分子主軸方向則改變而進行光的調變。 當鐵電液晶如上所述的用於光調變元件時，必需在最 甲 4 (210X297公釐）80. 5. 20,000張（H) - 5 - .........................................…：^...........................tT.....................i .線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 203651 A 6 B 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（丄〉 初步驟將鐵電液晶置於優良定向狀態。即，將液晶材料之 最初定向狀態定好，對得到一値具有優越特性的光調變光 件而言，是一個重要因素。至於鐵電液之初定向的方法， 已知的有溫度梯度法和表面處理法（見”High-Speed Liquid Crystal Technique ”，Katsumi Y0SHIN0 著， CMC pub-lishint 出版，1 9 8 6)。 此溫度梯度方法包括，逐漸在液晶材料周圍降低溫度 ,造成液晶材料始於隔板邊綠之電子晶膜的生長。 表面定向法包括，利用沉積於基板表面（例如，藉塗 覆或沉積）之定向控制膜來定向液晶之分子。 在許多例子中，為了定向液晶材料，將液晶材料在高 溫下加熱至液體，然後再降低溫度。 當液晶材料如上所述的藉著由其液態降溫而定向時， 在許多液晶相中，不對稱碟狀C相會立即由液態中出現， 但通常不對稱碟狀C層會由其他液相而出現。 具體的説，由高溫到低溫所出現的每一相是依其熱力 學穩定性而定。 液態一> 不對稱向列相一> 碟狀A相一> 不對稱碟狀 C相。 液態一> 不對稱向列相一> 不對稱碟狀C相。 液態一> 不對稱C相。 通常，鐵電液晶材料可利用其在使鐵電液晶呈不對稱 碟狀C相的溫度下，鐵電液晶材料之經定向的分子的主軸 會隨著電場等而改變的現象，而作為光調變元件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· -訂. 甲 4 (210X297公釐）肌 5. 20,〇〇〇張（H) 6 A 6 B 6 203651 五、發明説明（i) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 例如，已有記錄之如下或所示之化合物DOBAMBC: C(OHH0-Ph-CH = N-Ph-CH = CH-C0-CH-C^Hx

N I 0 CHa 在63 — 92t：溫度範圍呈不對稱碟狀C相，而其經定向 之分子主軸在上述溫度範圍内，可隨電場，等而改變〔參 照 R.B.Meyer et al.,J.de.Phys.， 3 6 册，L-6 9 頁（ 1 9 7 5)〕。 但在不對稱碟狀C相中控制初定向，並保持如上述之 經定向狀態非常因難，此事實是實用上之最駸重的問題。 本發明之目的 本發明是為解決如前所述之先前技蓊所見之問題，本 發明之一目的為提供具下列優越特性之光諝變元件：（1 )液晶之初定向可容易進行；（2)液晶的超薄膜是不需 要的；（3)液晶材料之經定向態不易為機械菩動所破壞 ;與（4)可得到梯度特性。 發明之總論 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 依本發明之首先且基本之光調變元件包括一値液晶元 件，其包含有由兩個透明基板組成的室（每値基板在其一 表面上具有透明電掻），和呈碟狀A相的液晶材料。上述 基板經排列，使其透明電極彼此相對其間並具空隙，而隙 間則填有上述液晶材料，圖7表示此一光諝變元件。 依本發明之第二種基本光調變元件，包含一液晶元件 ，其包含有由兩透明基板组成的室（每個基板之一表面上 甲 4 (210X297公釐）80. 5. 20,000張（H〉 7 A 6 B 6 203651 五、發明説明（“） 具透明電極），和呈碟狀A相的液晶材料。上述基板排列 成其電極間具一空隙且彼此相對，隙間則熇以上述液晶材 料，偏光板至少配置於一値基板外側板，此一元件示於圖 7 〇 依本發明之第3種光調變元件，包含有偏光板（13 1 )和至少反射可見光的反射層（1 3 7 ),和液晶元件 。液晶元件包含有由兩透明基板（132)所組成之液晶 室〔每一基板之一表面上具有透明電極（134)〕，和 呈碟狀A相的液晶材料（133)。基板排列成其透明電 極板彼此相對其間並具一空隙，隙間《有上述液晶材料。 液晶元件介於上述偏光板（13 1)與上述反射層（13 7 )間；此元件示於圖1 3中。 依本發明之第4種光調變元件，包含有具有兩透明基 板（142)的液晶室〔每基板之一表面上具透明電極（ 1 4 5 )〕，和呈碟狀A相的液晶材料（1 4 3 )。基板 排列成其透明電極彼此相對其間並具一空隙，隙間填有上 述液晶材料，其中諝整由上述透明基板所形成之上述空間 的寬度，至上述液晶材料可藉上述透明基板壁的表面的影 堪而定向，其中具有下列寬高比（Ι/d)之纖維置於上 述液晶材料中： 3 ^ 1 / d ^ 1 0 0 其中d表纖維直徑，而1表纖雒之平均長度，圖14示此 光調變元件。 依本發明之第5種光調變元件，包含液晶元件，其包 甲 4 (2!0X297公釐）80. 5. 20,000張（H) _ g _ .........................................-:…裝...........................ΤΓ.....................) 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 203651 A 6 B 6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（^) 含有由兩透明基板（152)组成之室〔每基板之一表面 具一透明電極（155),並接著有一定向控制層〕，和 呈碟狀A相之液晶材料（153)。基板經排列成其透明 電極板（155)彼此相對其間並具一空隙，隙中《有上 述液晶材料（153),並以密封材料（157)密閉之 。定向控制層含一有機聚合物膜（其/3 —分散溫不低於上 述密封材料之硬化溫度），圔15示此光諝變元件。 依本發明之第6種光調變元件，含有液晶元件，其含 由兩透明基板組作之室（此基板之一表面具透明電極）， 和呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列並藉著至少一値間 隔板在其間形成空隙，且其透明電極彼此相對，上述空隙 中則《入上述液晶材料。間隔板是由藉著模製感光性聚亞 胺先質而得到之聚亞胺材料形成，單極化區（monodomain )是由上述間隔板與上述液晶間之介面效應所形成，圖7 示此光諝變元件。 依本發明之第7種光諝變元件，含有液晶元件和兩個 經排列使其僱光方向彼此垂直之偏光板（16 1)。液晶 元件含有由兩透明基板（162)組成之室〔每基板之一 表面上具一透明電極（165)和接著之鐵電層（166 )〕，和呈碟狀A相之液晶材料（1 6 3 )。基板經排列 使其透明電極彼此相對其間並具一空隙，隙中含有液晶材 料，並以密封材料密閉之，此元件示於圖16。 依本發明之第8種光調變元件，含有液晶元件，其含 有由兩透明基板（172)所組成之室〔每基板之一表面 甲 4 (210X297公釐）80. 5. 20,000張（H) - g - (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) •裝· •線· 203651 A 6 B 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（g) 具有透明電極（1 7 5 )〕，和呈碟狀A相之液晶材料（ 173)。基板經排列使其透明電極彼此相對其間並具一 空隙，隙中填以上述液晶材料。基板藉著2或多個同心0 一環間隔器（176)(其亦作為定向控制膜〕來保持其 間隔開的關僳，圖17示此光調變元件。 依本發明之第9種光調變元件含液晶元件，其含有由 兩透明基板（182)所成之室〔每基板之一表面具透明 一電極（185),和呈碟狀A相之液晶材料（186) 。基板經排列使其透明電極彼此相對其間並具一空隙，隙 中《有上述液晶材料。基板是藉最少一値梳狀間隔器（1 86)(其亦為定向控制膜）保持其隔開之關像，此元件 示於圖1 8。 依本發明之第10種光調變元件含液晶元件，其含有 由兩透明基板組成之室〔每基板之一表面具透明電極板〕 ，和呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼 此相對其間並具一空隙，隙中该以液晶材料；其中至少一 基板為可撓性，圖7示此光諝變元件。 依本發明之第11種光諝變元件含液晶元件，其含由 兩透明基板所組之室〔每基板之一表面具透明電極〕，和 呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼此相 對其間並具空隙，隙中填以上述液晶材料。至少一値基板 為滿足下列關#之可撓性基板： a /Et<〇.32 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 甲 4 (2]OX297公釐）80. 5. 20,000張（Η) -10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 203651 ^ _ b ο_ 五、發明説明（g) 其中t為可撓性基板之厚度（ππη ) ，E為可撓性基板之僳 數（kgf/ra2)，而a為間隔的寬度（mm),圖7表此示 件。 依本發明之第12種光調變元件含液晶元件，其含由 兩透明基板所成之室（每基板之一表面上具透明電極）， 和呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼此 相對而其間具一空隙，隙中填以上述之液晶材料。液晶材 料藉著加熱含於上述室中之上述材料至接近上述材料呈碟 狀A相之上限並施加DC偏壓至此加熱過之物質而初定向 化之，此一光件示於圖7。 依本發明之第13種光調變元件含液晶元件，其含兩 透明基板之室（每基板之一表面上具透明電極），和呈碟 狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼此相對， 其間並具寬度在1和3 « m之空隙，隙中琪以上述液晶材 料。基板是藉具有多數缺口 （以便將上述液晶材料置入上 述空間中）的間隔器保持分離關像，此元件示於圖1 0中 Ο 依本發明之第14種光調變元件含液晶元件，其含有 由兩透明基板所組之室（每基板之一表面上具透明電極） ，和呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極相 對，其間並具一空隙，隙中填以上述液晶材料。上述透明 基板之一上具非線性成份；圖11示此光調變元件。 依本發明之第15種光調變元件含液晶元件，其含具 兩透明基板之室（每基板之一表面具一透明電極），和呈 甲4(2;0><297公釐）肌 5.20,000張（1·!) - 11 - .......................................... …：g...........................可.....................ί ♦ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A 6 B 6 203651 五、發明説明（丨(?） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼此相對 ，其間並具一空隙，隙中填以上述液晶材料。上述透明基 板之一上具活性成份；此一元件示於圖1 1 ^ 依本發明之第16種光諝變元件含液晶元件，其含有 由兩透明基板所構成之室（每透明基板之一表面具透明電 極），和呈碟狀A相之液晶材料。基板經排列使其透明電 極彼此相對，其間並具一空隙，隙中填以上述液晶材料。 在上述之一透明電極上具有一有機薄膜（其具定向上述使 用之液晶材料的能力），此元件示於圖7。 -訂· 第17種光調變元件含液晶元件，其含有由二透明基 板組成之室（此基之一表面具一透明電極），和呈碟狀A 相之液晶材料。基板經排列使其透明電極彼此相對，其間 並具一空隙，隙中填以上述液晶材料。上述之一透明電極 具一無機薄膜（其具定向上述使用之液晶材料的能力）， 此元件示於圖7。 •線· 本發明之光諝變元件具此些優越特性：（1)初定向 可容易的達成；（2)超薄膜是不需要的；（3)經定向 態具高耐機械甚動度；（4)可得梯度性質。 附圖之簡述 圖1表每一鐵電液晶分子之主軸與碟狀柑之垂直方向 Z傾斜，作一傾斜角，而傾斜方向依毎一相之既定角度旋 轉，而形成螺旋結構。 圖2表在傳統薄膜元件中，兩不同方向之定向狀態是 可能的。 —-- 中4(2!.:)><297公釐）80.5.20,000張(^) -12- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 203651 A, ___B_6 五、發明説明（11) 圖3 (a)和3 (b)表在傳統薄膜元件中之光開關 Ο 圖4表傳統宿主（host-quest)型光轉換元件。 圖5和6為本發明之調變方法的圖示概論。 圖7示依本發明之元件的實施例之横切面視圖。 圖8為表示藉著改變施加之電壓而改變透過之光量的 例子。 圖9為MHP0BC之經誘發的傾斜角對溫度之依存性的例 子。 圖10示具有當作粘著劑和間隔板之作用而有8個缺 口的物質（其用於實施例5)的基板。 圖11一 （a)為液晶顯示器及薄膜晶導管的横切面 視圖，而圖11_ (b)為含有薄膜晶導管的圖示元件電 極的平面視圖。 圖12為依本發明而具有反射層之光調變元件的横切 面視圖。 圖13為依本發明而具有由纖維形成之間隔器的光調 變元件的横切面視圖。 圖14 (a)為依本發明而具有矩形間隔器（其有一 液晶材料用；入口，並以密封材料密封之）之光調變元件 之平面視圖；而圖14 (b)為示於圖14 (a)中之元 件沿著A — A線之横切面視圖。 圖15為依本發明而在一個透明電極上具有鐵電層的 光調變元件。 乎 4 (210X297公釐）80. 5. 20,000張（H) - 13 _ ........................................〆......^...........................-ΤΓ...................„ …痒 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A 6 B 6 203651

五、發明説明（I M 圖16 (a)為依本發明而具有同心之〇—環間隔器 的光諝變元件的平面視圖；而圖16 (b)表示於圖16 (a)之元件沿著A — A線的横切面視圖。 圖17 (a)表依本發明而具有梳狀間隔器的光調變 元件的平面圖；而圔17 (b)為示於17 (a)之元件 之沿著A — A線的横切面視圖。 本發明之詳細描述 現在，在以下更詳細的閜釋本發明之光調變元件。 本發明之光調變元件基本上包含一値液晶元件，而其 含有一個室和一呈碟狀A相的液晶材料；上述之室含有兩 片經排列使其平行其間並具一固定寬度之空間的透明基板 ,在每個上述基板的相對邊上具有透明電極，而上述液晶 置入上述空間中；位於上述基板表面之透明電極，經排列 使其彼此相對，且在其間形成置入液晶用的空隙。 至於本發明之透明基板，可使用與聚合物材料之透明 板。 當使用玻璃基板時，可在玻璃基板表面上供給一主要 包含，例如氣化矽，的襯底層，以防止因溶出之鹼性物質 ,而使液晶材料變質。 當使用玻璃基板時，透明基板的厚度通常在〇. 01 -1. Oran範圍内。 在本發明中，可使用可撓性之透明基板為透明基板， 而當使用可撓性之透明基板時，可以一或兩個基板為可撓 性。 甲 4 (2K)X297公釐）80. 5. 20,000張（H) - 14 - .........................................* :…^...........................•可....................一:線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消#合作社印裝 203651 A 6 B 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明 滿足下式所表之關僳的可撓性透明基板為較佳者： 丄 a -<0.32 E 其中t ( mm )為可撓性基板的厚度，E ( kg f / m2 )為可 撓性基板之傜數，而a (ππη)則為基板所形成之空間的寬 度。 至於可撓性透明基板，可用聚合物材料之薄膜；而在 每値基板之一表面上具有透明電極，此透明電極可藉著在 透明基板之表面上塗覆氧化錫絪（I TO)或諸如此類者 而形成；此透明電極可藉任何傳統方法而形成；而此透明 電極的厚度通常在1 ◦◦一 2000埃（A)之範圍内。 在位於透明基板之透明電極上，可提供上一層定向層 或鐵電層，例如，定向層可以是具有定向液晶之能力的有 機或無機薄膜。 有機薄膜的例子包括聚合物材料之薄膜，諸如聚乙烯 ,聚丙烯，聚酯，耐綸（Nylon),聚乙烯醇和聚亞胺；此 薄膜可藉在基板上聚合（等離子聚合），塗覆或粘著而形 成；另外，此有機薄膜亦可藉化學性的吸附有機矽烷偶合 劑或羧酸多核錯合物而形成。 無機薄膜的例子包括氣化物（諸如氣化矽，氣化鍺和 氧化鋁），氮化物（諸如氮化矽和其他半導體）的薄膜， 此無機薄膜可藉澱積或噴鍍來形成。 欲賦予此薄膜定向液晶的能力的方法包括在薄膜形成 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂- .線. 甲 4(2K)X297公釐）80. 5. 20,000張出） 15 203651 A 6 B 6 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之過程中賦予薄膜本身異方性或形態特異性的方法，和在 其製造後由外界之來源賦予薄膜這些特性；此方法之具髏 實例包括聚合物材料之定向膜的製備，氣化矽之間接澱積 和聚亞胺膜表面的摩擦。 定向控制層或鐵電層可提供位於透明基板上之透明電 極上，例如，此定向控制層可藉吸附有機矽烷偶合劑或羧 酸多環錯合物或藉將氣化矽間接金屬化來形成；另外，此 定向控制層可藉在透明電搔之表面塗覆上聚亞胺樹脂，然 後在一固定方向摩擦之而形成；此定向控制層可形成來作 為下文所述之間隔器。 兩片上述之透明基板經排列至其透明電極彼此相對， 並在上述基板間形成置入液晶材料之空隙。 訂· 空隙之寬度通常由1至1 0 w m，1 一 5/im者較佳 ;此空隙可藉，例如在兩片基板間置入間隔器，而形成。 .線· 至於間隔器，可用藉著葶製感光性聚亞胺先趨物所得 之聚亞胺型聚合物材料；當使用此種間隔器時，可因間隔 器及液晶材料間之介面效應而形單極化區（monodomain) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ,此處之a單極化區〃意指由一液晶分子均朝同一方向之 層所形成的區間。使用亦可作為定向控制層的間隔器而省 略其他特別的定向控制層經常是較合適的，做為定向控制 膜之間隔器可以為同心〇-環形或梳狀形，另外，亦可使 用具有多個可用來將液晶置入室中之缺口的間隔器。 除了間隔器，液晶亦與纖維一起使用，而藉著纖維的 存在使基板間形成空隙。 甲4(2!;)乂297公釐）80.5.20,000張旧） -16 - Α ό B 6 203651 五、發明説明（卜<) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳之缕維為其平均密度及平均長度間之關係滿足下 式者： 1 3 ^ -^10 0 d 其中d為纖維之直徑，而1為纖維之平均長度。 缕維之例子包括藉著將鹼玻璃紡絲而得者。 基板間所形成之空隙的寬度可藉纖雒而均勻的保持， 有一種微粒材料可與纖維共同使用，此微粒材料的例子包 括粒徑為1 一 1 Owm之三聚氰醛胺樹，尿素樹脂或ben-zoguanamine 樹脂。 此室以密封材料密封之，此密封材料之例子包括環氧 樹脂，矽_樹脂，經丙烯酸改良之環氣樹脂及經矽酮橡膠 改良之環氧樹脂。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 密封藉著使用可在用作定向控制層之聚合物材料膜之 >3 —分散溫度（或比此溫度低）熟化的樹脂來進行為佳。 此處之> 点一分散溫度〃意指彼此相鄰之聚合物的主鏈間 之交互作用改變且因此定向的聚合物改其方向時之溫度， 也就是說，低於—分散溫度時，聚合物的規則定向仍維 持著，反之，若高於/9 -分散溫度，則喪失了聚合物之規 則定向。 在具有上述結構之液晶室的空隙，填有液晶材料，此 本發明可用之液晶材料呈碟狀A相，即此液晶材料形成層 狀結構，而其分子之主軸與上述層之垂直方向相互平行。 甲 4 (2!，)X297公釐）80. 5. 20,000張（H) - 17 _ A 6 B 6 203651 五 '發明説明（丨匕） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當此呈碟狀A相之經定向的液晶材料以偏光顯徹鏡撿 視時，在不對稱C相中可觀察到之線形扇狀，扰動扇狀， 大理石花紋狀及司列倫（schlieren )微結構皆無法觀察 到，但可在碟狀A相中待別觀察到短棒狀，單扇狀及單多 角形之撤結構。 此碟狀A相具層狀結構，且其分子的主軸與上薄層之 垂直線平行，當施加一外場時（諸如：電場），分子的偶 極藉其繞著分子主軸的自由轉動而變相同；當分子主軸的 方向與偶極之方向變成相同時（圖5)，整個糸統的位能 增加而条統變得不穩定，因此，以造成位勢的改變而降低 位能，而此糸統是因一個其分子主軸以一固定傾斜角度與 此薄層之垂直線傾斜之狀態而穩定化（圖6);即，由外 場（諸如：電場）誘發之傾斜角β’變成不是零（θ’关 0)，此記錄於Physical Review Letters 3 8 册，8 4 8 頁（1 977) ，S.Garoff et al.著。 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 此呈碟狀A相之液晶材料置入由兩片透明基板（其彼 此相對並具有電極）所形成之室中，此液晶室可置於兩片 偏光方向互成直角的偏光板間。 溫度被改變以使得呈碟狀A相之液晶保持碟狀A相的 狀態；當在其上施加電場，液晶材料分子主軸的定向方向 改變並引起光透過的改變以達到光之諝變。 此具有碟狀A相並為本發明之光調變元件所用之液晶 材料包括具下式（I)之基本骨架的化合物： -18 _ 甲 4(2!ί)Χ297公釐）80. 5· 20,000$(H) C於請案 民囷科i月f夢 PI_；_ ____^6___ 五、發明説明（\*1) ? R ^@9^ ZQQ{(9y]-TiCQ0 V-广（ 在式（I)中，R為選自包含有烷基，烷氣基和鹵烷 基之群的基因，1為1或2, m為0, 1或2, η為0, 1或2,而Α為具有光學活性之不對稱碩原子，其由下式 (I )表之 X J* -(W)— C — γ ... (II) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部屮央標準χ,ίΜ工消赀合作社印31 其中X, Y和Z分別為一個選自含有鹵素原子，氫原子和 烷基之群者，W為伸烷基，而P為0或1。 在呈碟狀A相之液晶材料中（示於式I ),較佳者為 具式I且其中R為具有不多於20個磺原子的烷基，m為 1, η為1, P為0,而Χ,Υ和Z為不同原子或基圍之 化合物。 示於I而具有光學活性中心之基圃之較佳例子包括下 列基團。 19 - 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公_货) 203651 A ri B 6 五 明 説 明 發 • 2

C 與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

-C 其中，在靠近Ph Ph-C00-Ph-C00-之位置具有光學活 性中1 0之基團特別優越。 本發明可用之液晶材料的較佳例子包括下列化合物。 20 - 甲 4 (2丨0X297公釐）肌 5. 20,000張（Η) 203651

Λ 6 Β6 五、發明説明d)

Ci〇H21

Sob。^1§>。。。4§)^。。十 CHa (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 在本發明‘中，這些呈碟狀Α相之液晶化合物可單獨或 其中2或多種組合使用。 此被置入液晶室之空隙中之呈碟狀A相的液晶材料可 被定向，例如，藉著軸定向控制方法（諸如：使用定向控 制膜之表面處理方法或利用間隔器邊緣之溫度梯度法）。 液晶材料之初定向較好是在其液晶室保持近於液晶材料之 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210X297公龙) μ年（丨月-·^ 81年 il5_ 修正 A6 B6 經濟部中央標準局S工消費合作社印一衣 碟}#人$目明者1(#ά限的溫度下並於其上以DC偏壓施加電 場而進行。 通常，已置入液晶並己經初定向之液晶室，接著被置 入兩片偏光板間，上述之偏光板經排列以使其偏光方向互 相平行或垂直。 至於偏光板，可用藉著在碘的存在下定向樹脂膜（諸 如聚乙烯醇類樹脂膜，聚乙烯butyral類樹脂膜等）使此 膜吸收碘而賦予其偏光特性的偏光膜，此偏光膜之表面可 塗覆其他樹脂而形成多層結構。 圖7表光調變元件的實例，其中排有兩上述偏光板。 在圖7中，數字1表彼此偏光方向落於直角的偏光板，2 表透明基板，3表透明電極，4表控制元件厚度的間隔器 ，而5表呈碟狀A相的液晶材料。 其中之一個偏光板可以是至少在可見光區可反射光線 的反射層。 兩液晶元件可在兩偏光板間以並排之關傜排列，而使 透過光的阻滯值在0. 13 — 0. 26/im範圍内；在此 例中，一個元件的基板可與相鄰之另一値複合。 阻滯乃傜相關於一般光線和非常光線之光程（0Pt ie-a 1 path )間差異的值，當以'' d 〃表液晶盒間之盒隙並 以△ η 〃表雙折射率時，阻滯值係被定義為d X △ η。 當偏振器1之偏振方向、分析器2以及液晶盒4中液 晶3之取向方向如下圖Α及Β所示者，通過偏振器1、液 晶盒4和分析器2傳輸光之光強度T俱以下式表之：. ____ _ j·* 本纸張尺度適用中國國家標準罐NS}甲4規疼?97公》) 81.9.25,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝， 訂· •泉. 203651 A6 B6 五、發明説明（Μ ) τ β Σ s i η2 ( 2 c< ) X S i n2 ( 7T c3 X △ ΓΊ / 入） 而其隨著入射光波長λ之改變則示於圖c中。

圖..A

•波....長（《ra) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂· 丨線. 經濟部中央橾準局S工消費合作社印製 為了以照射白色之入射光I而得到通過偏振器1、液 晶盒4和分析器2之白色傳輸光，阻滯值（dxAn)須 大於或等於0. 13 ;如上述及圖C所示可知，於具有低 於◦. 13之阻滯值的光調變元件中，傳輸光之顔色會逐 漸顯出。 更詳盡地說明，阻滯值（dx^n)係決定光調變元 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4规崧X 297公笼） 81.9.25,001 A6 B6 203651 五、發明説明（ 件中顯示元件顔4的重要因素。 由上式〔I〕和圖c可知，穿透過顯示元件的光強度 τ#隨波長（亦即是光的顔色）而變。 因此，在可見光範圍内（400〜700nm)應可 得到強而恆常的穿透光。 此即是要控制阻滯值大於0 . 1 3的理由。 當阻滯值超過0 . 2 6時，液晶材料則顯示高黏度， 因而流動性降低影響光調變元件之生産性。 由上述可知，阻滯值可以液晶盒之盒隙d及盒中液晶 材料之雙折射率△ η所控制，再者，雙折射率△ η像隨著 入射光之波長及入射角而改變。 阻滯值可藉著適當改變液晶盒之盒隙d、盒中液晶材 料之種類、盒中液晶材料之取向而控制在〇 . 1 3到 ◦ . 26i/m的範圍之間。 通常，當鐵電液晶被均勻定向時，甚至當在碟狀A相 的溫度範圍内時施加電場，其經誘發之傾斜角Θ 仍大約 為零；但若使用化合物諸如MHP0BC者〔聯二苯一4 ’ 一羧 酸4’ 一 （1—甲庚氣羰基）苯基一 4 一辛氣酯，則上述 Θ ’變成十幾度，此Θ值在可作為光調變元件的液晶材料 之值的範圍内。 因此，當化合物（諸如上述化合物）被均勻定向且在 碟狀A相之溫度範圍内，施加電場於置於偏光板間的室時 ，則達到3光的調變。 當電壓被施加於此光調變元件時，透過光的量被改變 本紙張尺/1適用中國國家標準（CMS)甲4規疼（22〇4< 297 乂兑） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝- 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 81.9.25,000 A6 B6 203651 BC於光調變元件中之透過光量的變化的 例子，在此例中，分析器經排列使得當電場變成負的且分 子主軸之方向改時，此分析器之方向可與定向方向相符； 因此，當場強度變負時，透過光的強度最小。圖8亦示元 件中分子之定向方向。由圖8可知，光的調變進行得很有 效率，亦可知由電場強度與透過光量間之關俱很容易得到 梯度特性。 在以電場驅動光調變元件上，目前已被實用於顯示裝 置（其中採用向列液晶材料）之矩陣驅動，具有各種問題 ，其中，最嚴重的問題是稱為"串扰（cross falk)”的 現象，就是，當電場加於欲顯示之圖素或像素時，此電場 或多或少或影響在欲被顯示之圖素或像素附近的圖素或像 素；為克服此不欲産生之現象，依本發明之光調變元件採 用有利的非線性元件或有源元件，以達使用電場來單獨驅 動單獨圖素像素之目的；更仔細的說，例如，電阻器（諸 如變阻器，MIM (金靥一绝緣體一金屬）及二極髏之非線 性特性皆可利用來作為具有兩端之非線性元件。 具有三端元件之有源元件的例子包括TFT (薄膜電 晶體），Si—M〇S (Si—金屬氧化物半導體場效電 晶體）及 SOS(Silicon on Spphier)。 另外，定向之控制與不對稱碟狀C相比較非常簡單， 因在碟狀A相中之分子主軸是調整於同一方向。 碟狀A相之定向可在短時間内完作，因此，使用呈碟 狀A相液晶之光調變元件，可依與使用傳統向列液晶材料 纸張又度適用中國國家橒準（CNS)甲4規蒋（名1尽x?97公觉） 81.9.25,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本T ) 丨裝. 訂. 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 203651 Α6 Β6 經濟部中央標準局DEC工消費合作杜印製 之 (件‘ 同之方式而生産之。 當呈不對稱碟狀C相之液晶材料欲被置入約2 W m之 空隙中以形成不對稱碟狀C相時，其分子主軸之方向之兩 種方式穩定存在，因此，當進行單軸定向調整時，即失去 穩定狀態的平衡；問題是當進行雙軸定向調整以保持兩種 方向之穩定狀態的平衡時，無法得到良好之初定向；另一 方面，當使用碟狀A相進行光調變時，可藉單軸定向而達 到良好初定向之調整；另外，可藉施加正負電場而逹到相 等的開關。 通常，在碟狀A相之溫度範圍内，光轉換速率約1 // 秒且可得到非常快速之應答。 除了用作例子之呈碟狀A相之液晶化合物外，不呈鐵 電持性的液晶化合物可在本發明中共同使用；另外，染料 可與呈碟狀A相之液晶組成物混合，在此例中，考慮採用 染料之光吸收的方法來作為顯示方法，即，考慮在宿主条 統（host-guest system )中採用一 Η偏光板之顯不方法 〇 本發明之影礬 本發明之光調變元件具此些優越特性（1)初定向容 易達成；（2)不需特薄之膜；（3)定向態具有高的耐 機槭震動性；（4)具良好之梯度特性。 實施例 本發明藉著以下的實施例來作更進一步的說明，但不 因此而限制之。 (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝_ 訂· -線· 衣紙張尺茂適用中國國家標準（CNS)甲4规格四7 Κ笼 81.9.25,000 203651 A6 B6 • 明説明（彳） 實施例1 將具下式子之液晶化合物置入具有3. 6厚空之 間隔器的液晶室之空隙中，此室是介於經排列使其偏光方 向彼此成直角的兩偏光板間。

CC.O- 匕·~· · 一0 二· ν·. w 〇 0 - r. - C Λ r. (請先閲讀背面之注意事項-S-填寫本頁) 丨裝， 經濟部中央棣準局员工消費合作社印製 此液晶化合物在溫度不高於6 ου下呈碟狀Α相。 在將液晶材料置入液晶室中後，此室被加熱至6 0 t ，以使液晶化合物變成液體，以5亡/ h r的冷卻速率逐 漸冷卻此室（溫度梯度法），而得到良好之初定向，且透 過此室之光的阻滯值是0. 2 6 /iiri。在其上施加電場， 則可觀察到誘發傾斜（分子主軸之定向方向之改變）；圖 9示誘發傾斜θ’之溫度依存性；在451C下在+ 30V 可觀察到明亮（開）狀態，而在—3 ◦ V則為黒暗（關） 狀態，明亮狀態及黒暗狀態之亮度對比為2 2倍為更高； 在4510下，光學應答速率為20w秒。 若使用此元件，則可提供具有良好初定向及高應答速 率之光調變元件。 實施例2 將聚亞胺（PIQ-5 4〇0,Hifachi Kasei KK 之産品 丨訂 .線· 本紙張尺茂通用中國國家標準（CN—S) T4规格（公5^2^7^:¾) 81.9.25.000 203651 A6 B6 經濟部t央揉準局8工消費合作社印*'衣 、.至Λ發明説明（/) )溶於N—甲基一吡咯烷酮内，以裂備聚乙胺含量為1· 2 %之塗覆溶液。 在位於玻璃基板之一表面的IT◦透明電極之表面上 ，藉著轉速2 0 0 〇rpm的旋轉塗覆方法，塗覆上塗覆溶 液。 經驗覆之玻璃基板在325T下加熱30分鐘，以熟 化聚亞肢，如，此則形成1 50 — 200Α厚之聚亞胺膜 〇 以耐编（Nylon )布在一方向摩擦聚亞胺膜之表面， 以賦聚亞胺膜以定向液晶材料的性質。 依此法.製備兩片基板。 另外，將環氣樹脂（LCB-3 0 4 B EHC生産）以1 3 8 : 3 0重量比例混以熟化劑（LCB- 3 1 0 B, EHC生産） ，以製備環氧樹脂黏著劑。 藉著絲筛印（silk screening printing ),將環氯 樹脂粘著劑施用於一値具有I TO且其上有聚亞胺膜形成 之基板周圍部分（施於聚亞胺膜之表面），以在基板周圍 部分形成粘著部分。 另外，將細分絲纖維（GP— 2 0, EHC生産）分散於佛 利昂（Freon )中（其量是使産生1 wU纖雒者），而得 到一間隔器分散體，此纖具1 / d的值=約1 0 ,其中d 為直徑，1為長度。 此間隔分散體被噴在已形成粘著部分之基板表面上， 使得每個液晶材料含1 w t %纖維（相對比），將兩K基 本紙張又度通用中國國家標準（CNS)甲4規恪（2必X 297公穿） 81.9.25,000 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 203651 A6 B6 板(亞έ膜彼此相對，其在5 〇1C下加熱15分 鐘，601下15分鐘，70*0下15分鐘，80t：下1 5分鐘，125t：下30分鐘，170¾下60分鐘，以 促進黏合，由此製備一液晶室，此形成之液晶室具有約2 m之空隙。 此液晶室介於經排列使其偏光方向彼此垂直之兩偏光 板間。 將具有下式之液晶化合物

COC-C -C.H 1 ° •W ···、, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝· 經濟部中央標準局S工消費合作社印5衣 置入此室之空隙中，此化合物在6 ου或更低之溫度下呈 碟狀Α相。 當置入液晶化合物後，在6 0 °C下加熱此室使液晶化 合物變成液體，使用溫度梯度法，以約1 υ/ m i η之冷卻 速率逐漸冷卻此化合物，以促進液晶材料之良好初定向， 透過此室之光的阻滯值是0. 21um。 在液晶化合物呈碟狀A相之狀態下，施加電場於經此 獲得之光調變元件，可觀察到誘發傾斜（分子主軸定向方 向之改變）。 在45它下，當施加+30V之電壓時，得到明亮（ 丨線· 本纸張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格（20X297公釐） 81.9.25,000 203651 A6 B6 開）五叙％月，蠢ά-3〇ν之電腰時，得到黑暗（關）狀 態。 此光調變元件之明亮狀態與黑暗狀態之亮度對比為2 4,在25¾下，光學應答速率為25 w秒；含有具特性 3S1/d蠤100之纖雒之光調變元件，同時具有液晶 材料之良好初定向狀態及高應答速率。 實施例3 除了使用反射板（由鋁所製）來取代一片偏光板外， 重覆實施例2中之步驟，以製備光調變元件（此反射板置 於室之一外倒，而偏光板則位於其另一外側）。 即，置入室中之液晶化合物為例2中所用之化合物。

經濟部中央櫺準居R工消費合作社印5衣 在置入液晶化合物後，將此室加熱到6 0 υ，以與實 施例2相同之方式使化合物變成液體，藉溫度梯度法，以 1 1C / m i η之冷卻速率逐漸冷卻此室，如此促進液晶材料 之良好初定向，透過此室之光的阻滯值是〇. 19 ^m。 在其液晶化合物呈碟狀A相之狀態下，施加電場於此 所得之光調變元件，可觀察到誘發傾斜（分子主軸之定向 方向的改變）。 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格 81-9.25,000 A6 B6 203651 五、發明説明 (jh 在45¾下，當施加+30V之電壓時，光調變元件 顯示明亮（開）狀態，當施加一30V之電壓時，則為黑 暗（關）狀態。 此元件之明亮狀態與黑暗狀態之亮度對比值為24 ; 在451C下，光學應答速度為4 1 w秒。 此具有偏光板及反射板（至少反射可見光）之光調變 元件具有良好之開關對比及高應答速度。 實施例4 除了當液晶室以約1 之冷卻速率逐漸冷卻時 ，施加30V之DC於此室外，重覆實施例2之步驟。 即，置入液晶室中之液晶化合物為實施例2中所用之 化合物。 (諳先閲讀背面之注意事項再埸寫灰頁) 丁

% 經濟部中央櫺準局S工消費合作社印製 置入此化合物後，加熱此液晶室至6 Ο υ ,以與實施 例2相同之方式使化合物變成液體。 此化合物可在DC電壓下，藉溫度梯度法來適當的初 定向，此初定向比例為6 3 ,此初定向之比例為在此液晶 元件在顯微鏡之轉盤上旋轉時，最明亮時之透過光（L m-ax)與最黑暗時之透過光（L min )強度之比例。透過此 太纸張尺度適用中國國家櫺準（CNS)甲4規珞（£dx 乂贷 81.9.25,000 % Α6 Β6 室(值 4 ο . 2 ◦ ϋ m。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本Γ ; 在其液晶化合物呈碟狀A相之狀態下，施加電場於此 所得之光調光元件，則可觀察到誘發傾斜角（分子主軸定 向方向的改變）。 在451C下，施加+ 30V之電壓時，可觀察到明亮 (開）狀態，施加—30V之電壓時，可觀察到黑暗狀態 (關.）〇 實施例5 除了環氯樹脂，熟化劑笈控製空隙（室的縫）之珠粒 是以1 38 : 30 : 3之重量比例混合以製備環氣樹脂粘 著劑外，重覆實施例2之步驟，藉著能使粘著劑部分具a -a 缺口 （如圖8所示）之方式的絲篩印刷法，將此黏 著劑施加於一個基板上（聚亞胺膜之表面上），經此製備 之液晶元件具2 w m之厚度；除了液晶化合物是經缺口置 入室中外，依與實施例2相同之方式製備光調變元件。 此置入液晶室之液晶化合物與實施例2中所用之化合 物相同。

經濟部中央標準局R工消费合作社印製 經缺口將化合物置入室中後，加熱此室至6 01C，以 表纸張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（32x297公楚 經濟部中央標準局DK工消費合作社印製 A6 B6 使此體，以llc/min之冷卻速率逐漸冷卻 此室，藉此可促進液晶材料之良好初定向（初定向比例： 16),透過此室之光的阻滯值是◦.17um。 在其液晶化合物呈碟狀A相之狀態下，施加電場於此 所得之光調變元件，刖可觀察到誘發傾斜（分子主軸定向 方向之改變）。 在45Ό下，當施加+30V電壓時，可觀察到明亮 (開）狀態，而當施加一30V電壓時，則可觀察到黒暗 (關）狀態。 此光調變元件之明亮狀態及黑暗狀態之亮度的對比為 1 8 ;在451下，光學應答速度為33秒。 藉著使用具有多數缺口之間隔器的液晶室，可得到具 良好初定向比例及高應答速度的光調變元件。 實施例6 將下列液晶化合物

c:- 置入液晶室中（其玻璃基板上具有有源元件），如圖1 1 所示者製備。 在置入化合物後，加熱液晶室至6 0 C ,以使液晶化 ----Γ---------.-----------裝—I·----ΤΓ------0 - ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家櫺準（CNS)甲4規袼X ?97公贷） 81.9.25,000 A6 B6 經濟部中央揉準扃R工消費合作社印製 合#ά%明產，易1 之冷卻速率逐漸冷卻此室， 藉此可得良好之初定向（對比：8),透過此室之光的阻 滞值是0. 19it/m。 在碟狀A相之狀態下，施加電場於此室，則可觀察到 誘發傾斜（分子主軸之定向方向的改變）；在45它下， 施加+ 30V時，可得明亮（開）狀態，而在一30V時 ，可得黑暗（關）狀態；當兩相鄰之圖素分別作為選擇圖 素及非選擇圖素時，對比為7。 實施例7 以下列方式製備液晶室。在具有I Τ Ο透明電極膜的 玻璃基板上，採用與實施例2相同之方式作聚亞胺塗覆及 定向過程，在另一具有IT◦透明電極膜之玻璃基板上， 進行氣化矽之間接金屬化。 兩Η由此所得之玻璃基板（具定向液晶之能力）彼此 強迫以製備估計用之室；此塗覆有聚亞胺薄膜之玻璃基板 之表面，藉絲篩印刷以塗覆環氣樹脂黏著劑，而使兩基板 彼此接合以控制室的縫；環氧樹脂粘著劑是藉將粘著劑基 質（adhesive base ) (LCB-3 04B，EHC 産品）與熟化 劑（LCB — 3 1 0 B，EHC 産品）及珠粒（GP- 2 0，EHC 産品）以1 3 8 : 3 0 : 3之比例混合而使用；珠粒是用 來控制其室的縫塗覆環氣樹脂黏著劑於兩玻璃基板之一， 並以使其透明基板彼此相對的方式黏附於另一基板上，在 下列熟化條件下使黏著劑熟化，加熱在5 0它下進行1 5 分鐘，601C下15分鐘，70它下15分鐘，8〇t下 (請先閲讀背面之注意事項再填寫衣Ϊ) 裝· 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规狢（岛4 X 297 i：笼） 81.9.25,000 Α6 Β6 五、免_明説明（一） 1 5分為，125Ό下30分鐘，1701360分鐘。 將由此製備之具有約2 /im之缝的室插入兩片經排列 使其偏光方向彼此垂直之偏光板間。 將下列液晶

• · 广 二* w — t — - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本T) •裝· 經濟部中央揉準局8工消費合作社印製 置入液晶室中；置入此化合物後，加熱此室至6 〇1C,以 使此化合物變成液態，而以1 °C / m i η之冷卻速率逐漸冷 卻液晶，藉此得到良好初定向（對比：7 ),透過室之光 的阻滯值是0. 20um。 在其為碟狀A相之狀態下，施加電場於其上，可觀察 到誘發傾斜（分子主軸定向方向的改變）；在451下， 於+ 3 0 ° V下可得到明亮（開）狀態，於一 3 ◦ V F可 得黑暗（關）狀態，明亮狀態及黑暗狀態之亮度之對比為 8 ; 45°C下，光學應答時間為63/u秒。 因此，具透明基板（其具無機薄膜以提供其定向液晶 之能力）之光調變元件，呈良好初定向並具高應答速度。 實施例1所用液晶化合物之製備如下： 製備奮旃例1 合成2 — 〔4'_ (R — 1 〃 一甲基庚氧基）苯氧基 丨線. 本紙張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格（35 X 297 X發） 81.9.25,000 203651 A6 B6 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印髮 j、發明説明（神） 幾基一6 —癸基某。 第一步 於7 〇〇下擬拌一内含1 1. 4克（50毫莫耳）4 一笮氧基甲酸鹽，36. 6毫升（◦. 5莫耳）氯化亞破 ，Ο. 1毫升二甲替甲醯胺（DMF)的混合物2小時， 再加熱迴流1小時。 對混合物加熱迴流的目的，係在去除未反應的氣化亞 砚，而得到産物氯化（4 —笮氧基）甲基苯。 第二步 將12. 3克（50毫莫耳）第一步所得的氣化（4 —笮氣基）甲基苯溶於100毫升四氫呋喃（THF)中 0 將所得氯化（4-笮氧基）甲基苯溶液，一滴一滴地 加入攪拌中之6. 5克（50毫莫耳）R — 2 —辛醇、 60. 4毫升（◦. 75毫莫耳）吡啶的混合溶液。 持續攪拌24小時，可得一含有反應産物的溶液，此 溶液被倒入水中，經由乙醚萃取出反應産物。 反應産物傜藉由移去溶液中的乙_而得，所得粗糙産 物經由乙烷中再结晶，則可得1 2 . 8 4克（3 7 . 8毫 莫耳）1 甲基庚氧基一4 一笮氧基甲酸鹽。 在常壓下通氫氣於内含12. 84克（37. 8毫莫 耳）1 / 一甲基庚氧基一 4 一笮氧基甲酸鹽（為第二步的 産物）、2. 49克把/磺活性觸媒（含5%把）， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本F ; 丨裝· 訂· 丨線· 本紙張又度適用中國國家櫺準（CNS)甲i規樁297公鏠） 81.9.25,000 203651 A6 B6 1 #6¾月#混合物8小時。 將钯觸媒和碩載體一起濾除，即得一含反應産物的溶 液，經濃縮此過濾液，得到9. 57克（37. 8毫莫耳 )1 一甲基庚氧基一 4 一苄氧基甲酸鹽。 第四步 將内含0. 25克（1. 2毫莫耳）N, —二氣 乙基羰二醯亞胺的5毫升二氯甲烷溶液，一滴一滴地加入 内含0. 3 12克（1毫莫耳）6 —癸基一 2 —羧基棻、 0. 304克（1毫莫耳）1 一甲基庚氣基一 4_羥基苯 甲酸鹽（為第三步的産物）、0. 012克（0. 1毫莫 耳）4 一 N, N —二甲基胺吡啶、10毫升二氣甲烷的混 合物，搅拌此溶液1小時，再讓此混合物在常溫下反應5 小時。 將該混合物過濾並濃縮。 經柱型分離法，可得所要産物0 . 5 5克2 — 〔 4 / 一 （R— 1 甲基庚氧基）苯氣基羰基〕一 6 —癸基棻 〇 經濟部中央櫺準局员工消费合作社印製 梨備奮旃例2 合成2— 〔4/— (R—1 〃一甲基庚氣基）苯氧羰 基〕一 6 —癸氧基棻。 笛一至三步 足夠量的1 -甲基庚氧基一 4 一羥基苯甲酸鹽傜由實 施例1中相同的製程製得。 筮四步 81.9.25,000 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中a國家標準（CNS)甲4规狢（δΐ!7 X ?97公犛） 203651· A6 B6 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 五二發明説明（>) _ 於7〇t：下，將一内含0. 66克（2毫莫耳）6_ 癸基一2—羧基棻、1. 5毫升（20毫莫耳）氡化亞破 、0. 02毫升二甲替甲醛胺的混合物攪拌2小時，再加 熱迴流1小時。 藉加熱迴流此混合物，除去未反應的氣化亞碩，則j可 得産物6 —癸氣基某—2 —羧酸氣。 笛艽击 於40Ό下，將20毫升四氫呋喃加入一内含〇. 6 克（4毫莫耳）1 一甲基庚氧基一 4 一涇基苯甲酸鹽（為 第三步産物）、◦. 69克（2毫契耳）6 —癸氣基某一 2—羧酸氯、2. 41毫升（3◦毫某耳）吡啶的搜拌混 合液中，讓此溶液在4 0 Ό反應3小時，再倒人水中c 經由乙醚萃取出反應産物，再用水洗並濃縮。 籍柱型分離法可得◦. 56克所要産物2 — [4 -( R—1 〃一甲基庚氣基）苯氧羧基〕一6 —癸氧基某。 卜h較奮旆例1 合成6 — 〔4，一 （4 〃 一癸氧基苯基環己烷羧基） _1，2, 3，4一四氣某一2—錢酸r— 1’’，_三氣 甲基乙基酯（化合物A)。 笛一步 加熱迴流一含有44克（0. 2莫耳）4，一翔基苯 基環己院一4 一矮酸、26. 4克（〇. 4莫耳）85% 的氳氧化評、3. ◦克（2 ◦毫莫耳）碘化納、36 ◦克 乙醇、1 8 0克蒸腊水的混合物2 〇小時，待此反應混合 (請先閲讀背面之注意事項再璜寫本，. 裝· 11 線. 本纸張尺度適用中囷國家櫺準（CNS)甲.1規狢（2¾¾ X ?97 81.9.25,000 A6 B6 經濟部中央標準局S工消費合作社印¾ 五、發明説明) 物冷卻，再倒入水中，並用36%氣化氫水溶液酸化，産 生的沈澱物經過濾、用乙烷清洗後，可得67. 2克（ 〇 . 187毫莫耳）4' 一癸氣基苯基環己烷一 4 一羧酸 Ο 第；i 將一内含0. 25克（1. 2毫莫耳）N，—二 環己基数二醒亞胺的5毫升二氯甲院，一滴一滴地加入一 含有0. 36克（1毫莫耳）4/ 一癸氣基苯基環己烷一 4 一羧酸（為第一步産物）、◦. 36克（1毫莫耳）1 ,2, 3，4 一四氫一6 —經基奚一2 —矮酸R — lf’' 一三氣甲基庚基酯、0. 012克（0.1毫莫耳）4一 N， N—二甲基胺吡啶、10毫升二氮甲烷的混合液中， 在2小時的加入過程中須不停的攪拌混合溶液，再讓此混 合物於常溫反應1 9小時。 將反應混合物過濾，並將過濾液濃縮，經柱型分離法 可得0. 58克一透明半固體的6 — 〔4 一 （4 " 一庚氧 基苯基環己烷羧基）一1，2，3, 4_四氫化棻一2 — 矮酸R — 1 _三氣甲基庚基酯（化合物A),其化學 式如下：

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本r) 丨裝· 訂· .線. 衣紙張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格297公贷） 81.9.25,000 203651* 經濟部中央揉準局R工消费合作社印製 將化合物A熔融，填入一液晶盒的盒隙内，此液晶室 具有一對透明的電極，每一電極上具有一150A厚的聚 醒亞胺（P I Q — 5 4 0 0, Hitachi Kasei Kogyo KK産 品）控制膜，藉由擦動此膜而改變控制膜的排列方向成同 一方向。 用實施例2所掲示的製法，製備内填化合物A的液晶 室，但此時須加熱此液晶盒至8 0 C，再以1 t： /分的速 度冷卻，即可得—2wrri的盒距。 置液晶盒於偏光板間，經排列使其偏光方向彼此垂直 ，即製成一光調變元件。 詳优光镅荽元件 液晶材質的流動性傺在填入液晶盒時判斷而得，而光 調變元件的阻滯值、穿透光顔色，傜在化合物A為碟狀A 相時量得。 結果列於下表。 hh較啻施例2 所使用化合物B係由下列的化學式所表示，其為Merck 公司所出售商品K24、具有碟狀A相。 因此液晶化合物太黏稠了，以致無法填入如比較賁施 例1中所製備的2 m盒距内。 (請先閲讀背面之注意事項再瑣寫本K) 裝· 訂. .線. 本紙張尺茂適用中國國家標準（CXS) 規菘} 81.9.25.000 203651 A6 B6 五0¾明，説S (法彳4得其光調變元件的阻滞值 和穿透光顔色 結果列於下表。 屮龄管掄例3 合成4一 〔4'—( 一 6 " — n_癸氧基—2 2 3 4 四氫

一棻氣基）笮氧基苯甲酸一R 1… _ 笛一步 三氣甲基庚基酯（化合物C) 在20Ό通氮氣下，攪拌内含3. 86克（11. 8 毫莫耳）6_n —癸氧基一棻一 2 —羧酸和130毫升1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本？) —裝， 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 ，2 —二乙氣基乙烷的混合物，並加入 -原子）金屬鈉與其反應，再將此混合 將10克（114毫莫耳）異戊醇 該混合物中，該滴入過程須超過1小時 1 1小時，待反應混合物冷卻至室溫， 留的金屬鈉，再加2 0 %氯化氫溶液酸 將1 0 0毫升的水加入反應混合物 中分離出來，並以水不斷的洗有機相。 於低壓下濃縮有機相，則得4 . 2 體經由甲苯中再結晶，則得2 . 9 5克 )纯化的1, 2, 3, 4—四氫 6 羧酸。 筚二步 將内含1. 03克（5毫莫耳）Ν 3克（1 3 ◦毫克 物加熱迴流。 ,一滴一滴地加於 ，再於迴流下反應 加入乙醇以分解殘 化該溶液。 中，把有機相由其 5克的固體，此固 (8 . 8 9毫莫耳 η —庚氣基棻一 2 Ν 二環己基 訂. .線. L纸張又度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格（冷dx 297公兌） 81.9.25,000 203651 Α6 Β6 經濟部中央揉準局sr工消費合作社印製 m 毫升的二氛甲烷溶液，一滴一滴地加入 一含有1. 66克（5毫莫耳）1，2, 3, 4 —四氫一 6 — η_癸氧基棻~2 -羧酸（為第一步的産物）、 1. 14克（5毫莫耳）4 一羥基苯甲酸笮基酯、 〇.12克（1毫莫耳）4 一 Ν, Ν —二甲基胺吡啶、 20毫升二氛甲烷混合物，該滴入過程須超過1小時，再 讓此混合物在常溫反應10小時。 所得反應混合物經過濾、濃缩，再由柱型分離法，即 得2. 32克（4. 28毫莫耳）白色固體的4 一 （1 / ,2>, 3>, —四氫一—癸氣基棻氧基）苯甲 酸苄基酯。 第三步 在常壓通氫氣於攪拌中的〇. 45克（1毫莫耳）4 —(1>, 2-, 3，，4/ 一四氫一6< —癸氣基棻氧 基）苯甲酸苄基酯、1克含有5%粑的活性觸媒（Pd/ C) 、 30毫升四氫呋喃混合物中8小時。 加過濾助劑（Sella ite)過濾反應混合物，並將過濾 液濃縮，則可得1 . 5 9克（3 . 5 2毫莫耳）4 一 （ 1' 2' 3' 4' —四氫一 6'— η —癸氣基棻氣 基）苯甲酸。 第四步 將内含0. 12克（1毫莫耳）Ν, Ν' —二環己基 幾二酵亞胺的2毫升二氯甲院溶液，一滴~滴地加入一含 有 0. 45 克（1 毫莫耳）4 一 （1' 2' 3 一， 衣紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4规格（為£χ 297 W贷） 81.9.25,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本r) -裝. 訂. 丨線· A6 2〇3^51 _B6 _ 4五二(6^) - n—庚氣基奚氣基）苯甲酸（為第三 步的産物）、〇. 30克（1毫契耳）4 一羥基苯甲酸R 一 1 / 一三氟甲基庚基酯、0. 012克（0. 1毫莫耳 )4一N, N—二甲基胺吡啶、10毫升二氣甲烷的混合 物中，此滴入過程須攪拌且其時間要超過1小時，再譲此 混合物於常溫反應8小時。 過濾反應所得混合物，並將過濾液濃縮，經由柱型分 離法，可得0. 52克無色半固體的4 一〔4/ — (1 〃 ，2 ' 3 "，4 四氫一6 "― η-癸氣基一 2 某氣基）苯甲酸一 R — l'u —三氟甲基庚基酯（化合物 C)，其化學式表示如下： (請先閲讀背面之注意事項再蟥寫本貝) 丨裝.

剪備光調礬元件 訂· .線. 經濟部中央櫺準局S工消费合作社印製 含有液晶盒（其盒距為2 tini)的光調變元件，其製 程與比較實施例1中所掲示的相同，但於此用化合物C取 代化合物A，填入液晶盒内。 評估光謳變元件 液晶材質的流動性傜在填入液晶盒時判斷而得，而光 調變元件的阻滯值、穿透光顔色，像在化合物C為不對稱 碟狀C相（SmC* )時量得。 更進一步地，光調變元件的光響應時間和對比係用實 施例1中所掲示的方法，在化合物c為不對稱碟狀C相（ 表纸張尺茂適用中國國家標準（CNS)甲4規尨（|^父797父笼） 81.9.25,000 203651 五、發明説明（“η S m C + )時量得。 结果列於下表。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本T ) 丨裝_ ’ Γ訂. 丨線. 經濟部中央標準局s工消費合作社印製 4 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297 2贷） 81.9.25,000 03651 五、發明説明（4)) A6 B6 經濟部中央標準扃8工消費合作社印製 盒隙 [以m] 阻滞ί直 ί um'] 光逛應時間 [«秒] 對比 輸光之 顔色及 *液晶材料之 流3Url生 比$馆例1 2 〇. 11 ― — + ] ^ i j W 例 5 〇. 1 Ύ 3 3 1 S +白色 質例 3 2 Ο . 2 0 4 1 24 +白色 來良好 實例 T 〇. 2 1 β 3 1 I 1 ί S +白色 宵例 2 2 〇. 2 1 2 5 j 2 4 +白色 米良好 K1 例 1 3.6 〇. 2 Β 1 2〇 1 2 2 +白色 X 良5T- hb'tasr^i2 2 〇. 3 Ο 1 ― 1 ί +未测 米不良 -4 5 " (請先閲讀背面之注意事項再埸寫本Ϊ 丨裝. 訂. —線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297 K兑） 81.9.25,000 203651 A6 B6

經濟部中央標苹局貝工消費合作社印«'1农 由上表所示可知，於本案申請專利範圍第1項中所請 求包含碟狀A相液晶材料且具有持定阻滯值之光調變元件 具有優異之光電性質，如光饗應時間及對比，並具有優異 之生産性，此乃由於於所述之阻滯值範圍中，本案之液晶 材料具有優異之流動性，再者，本案所請求之光調變元件 係可藉著照射白色之入射光而得到白色之傳輸光。 在上面的實施例和比較實施例中，液晶盒的外尺寸長 為2. 5公分、寬為2. 2公分、厚為1. 5糎米.，且此 液晶盒具有一對厚◦. 7糎米的玻璃基板。 上面實施例和比較實施例中，光調變元件所用的偏光 片，偽由Nitto Denko K.K.所出産，出售的，其商品名為 NPF d—39,係為碘的單一方向薄膜叠層而成，層 與層間以聚乙烯醇縮醛與透明的保護層（如三乙醯醋酸鹽 )相黏而成。 上面實施例和比較實施例中，一對偏光片的偏光方向 係依液晶盒中液晶的偏轉方向而改變，且此二偏光片的偏 光方向傜互相垂直。 -46 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X) •裝· 線. 本纸張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.25,000

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 中文申請專利範圍修正本 民國81年2月呈 t 1. 一種光諝變元件，其包含一液晶元件及兩個經排 列使其偏光方向彼此垂直或平行之偏光板；上述液晶元件 包含有由兩透明片基板組成之室（毎個基板之一表面上具 有透明電極），及呈碟狀A相之液晶材料，基板經排列使 其透明電極彼此相對而其間具一空隙（其間填以上述液晶 材料並以閉封材料閉封之），其中經過液晶元件之透過光 的阻滯值在◦. 13 — 26/zm範圍内。 2. 如申請專利範圍第1項之光諝變元件，其中一値 偏光板是反射可見光的反射層。 3. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中所述 透明基板所形成之空隙的寬度經調整至使上述液晶材料可 藉上述透明基板之邊面效應而定向，且其中在上述液晶材 料中，分散有具有下列寬高比（Ι/d)之纖維： 3 ^ 1 / d ^ 1 0 0 其中d表纖維直徑，而1表纖維平均長度，所述纖維 的含置是佔所述之液晶材料的0. 05至5重量％。 4. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其含有一 液晶元件；此液晶元件含由兩透明片基板組成之室其中每 個基板表面依序有一透明電極及一定向控制層，且上述定 向層含有一其Θ -分散溫度不低於上述閉封材料之固化溫 , ....................................... .............良.......:·-....................訂........^ ................^ (請先聞讀背面之注意事項再填商本頁) 木紙張尺度適;丨丨十W «家捃半（CNS)>p4规格（210x202公;^) _ δ 6 3 % ABC D 經濟部中夬標準局員工消費合作杜印製 六、申請專利範園 度之有機高聚合物膜。 5. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中上述 基板藉一個間隔器來排列使在其間形成空隙，並使透明電 極彼此相對，上述空隙中填以上述液晶材料/其中上述之 間隔器是經由藉摹製感光性聚醛亞胺先質而得之聚亞胺材 料製得，且其中之單極化區（monodomain)是藉上述先質 及液晶材料間之介面效應而形成。 6. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中每基 板的表面上依序有具一透明電極，及一強介電層。 7. 如申請專利範圍第1項之光諝變元件，其中上述 基板是藉2至1 000値同心0·^環間隔器（其亦作為定 向控制膜）來保持其隔離之關係。 8. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中上述 基板是藉一値梳狀間隔器（其亦作為定向控制膜）來保持 隔離之關係。 9. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中一或 二個基板為可撓性者。 10. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中一 或二値基板為滿足下列關係之可撓性基板： /Et> <0. 32 其中t為可撓性基板之厚度（m) , E為可撓性基板之僳 數（kgf/m2)，而a為空隙之寬度（咖1) 0 1 1.如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中上 述液晶材料藉著在靠近材料呈碟狀A相之上限下加熱包含 木紙张尺度適川t W W家標準（CNS)〒4规格（210 X 2迟公營） ...................................................良..............................ίτ——.................味 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁> ^ •«K-uillUK'.UUMIHKi.i: 2 AI B7 C7 D7 經濟部中央標準局員工消費合作托印製 六、申請專利苑SI 於上述室中之材料，並施加DC偏壓於此加熱過之材料， 以達其初期定向。 12. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，上述基 板經排列使其透明電極彼此相對，其間並具一空隙（寬度 範圍為1一 3 /im間），空隙間填以上述液晶材料；其中 上述基板是藉一値具有多數値缺口以置入上述液晶材料的 間隔器來保持其隔離關俗。 13. 如申請專利範圍第1項之光諝變元件，其中上 述透明基板中之一個具有一値非線性元件。 14. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中上 述透明基板中之一値具有一個活性元件。 15. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中上 述透明電極中之一個具有一無機薄膜，而此膜具有定向上 述液晶材料之能力。 16. 如申請專利範圍第1項之光調變元件，其中液 晶係具下述之式（I )11必⑬卜0。傅十A 其中R係烷基、烷氧基或鹵烷基， 又係1或2 , m係0 , 1或2， η係0 , 1或2 ,且 Α* 俗為一具有光學活性不對稱碩原子之基圍，且可 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) “· ίτ— 木紙張尺度適州十W W家櫺準(CNS)T4规格(210x291 公吃）_ AT «2〇3^^· ct _；___D7 六、申功專利範® 以下式表之： X U -(W)-— G — γ Z 其中X, Y和Z像彼此不同且傜選自於由鹵素、氫和 烷基所組成之族群中的基團， W偽伸烷基，以及 P像0或1。 17. 如申請專利範圍第3項之光調變元件，其中液 晶材料中所贪之纖維是由齡性玻“所製。 18. 如申請專利範圍第16項之光調變元件，其中液 晶係具下式： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k_ ’打— Η

   經濟部中央標爭局員工消費合作社印裂 本紙張尺度適川中W W家梂準（CNS) ιρ4规格(210x297公犮）