驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】在用于近晶A組合物液晶面板的驅(qū)動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)器形成可操作來(lái)以諧振頻率振蕩的諧振電路，以便使面板的近晶A液晶組合物有序化。
【專利說(shuō)明】驅(qū)動(dòng)電路
[0001]本發(fā)明屬于光子學(xué)領(lǐng)域。實(shí)施方式涉及用于含液晶材料的面板的驅(qū)動(dòng)電路。
[0002]實(shí)施方式涉及面板，其中無(wú)序態(tài)由SmA動(dòng)態(tài)散射的過(guò)程產(chǎn)生且清晰、一致的狀態(tài)由介電重取向產(chǎn)生。
[0003]上述的面板可以用于例如需要控制光透射一例如需要減少所透射過(guò)的日光的量的應(yīng)用中。
[0004]液晶具有的分子傾向于自行有序而不會(huì)凝固，且因此獲得晶體特性，即使它們?nèi)詴?huì)流動(dòng)并且可能填滿容器。液晶的各相大致是概括的狀態(tài)序列，其中此種分子流體可以從各向同性的液體直到它凝固成固體。一般而言，此種分子的典型特點(diǎn)將是強(qiáng)的各向異性。此各向異性所采取的形式可以考慮如下:分子的典型特點(diǎn)是高的長(zhǎng)寬比(即，長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度，因此像是“棒”或“條”)，并且可以具有偶極特征和可各向異性的極化性。在這些情形下，分子取向的平均方向被稱為“指向(director) ”。
[0005]向列相液晶代表了最常見(jiàn)的液晶材料，并且通常被用于液晶平面屏幕器件和平板顯示器。伸長(zhǎng)向列相介晶(mesogen)的長(zhǎng)度或其它結(jié)構(gòu)變化則經(jīng)常造成它們?cè)诘陀谙蛄邢嗬鋮s時(shí)顯示另外的相；并且在固化之前，并且在較低的溫度下，其典型特征可以是“層狀流體”。此種層狀液晶被稱為“近晶”液晶。在此，我們將僅考慮通常被稱為“近晶A”的材料，其縮寫為“SmA’液晶。例如，原型“5CB”(4’_戊基-4-聯(lián)苯基腈)、“50CB’(是醚鏈接的戊基，4’(戍氧基)-4-聯(lián)苯基臆)是向列相，“8CB’(4’_羊基-聯(lián)苯基臆)和“80CB’(4’-(羊氧基)-4-聯(lián)苯基腈)各自在較高溫度的向列相之下展現(xiàn)SmA相，其中就縮寫“mCB”和“mOCB”而目，111代表整數(shù)并且分別是指4-氰基-4’ -正燒基聯(lián)苯基和4-氰基-4’ -正燒氧基聯(lián)苯基中的烷基鏈或烷氧基鏈的碳原子數(shù)目；例如:
[0006]8CB=4_氛基-4' _羊基聯(lián)苯；及
[0007]80CB=4_氛基-4'-羊氧基聯(lián)苯
[0008]形成SmA相的分子具有類似于形成向列相的那些分子的性質(zhì)。它們類似棒狀并且經(jīng)常具有正介電各向異性。為了引起負(fù)介電各向異性而引入強(qiáng)的橫向偶極，則傾向于使SmA相不穩(wěn)定，并且可能導(dǎo)致增強(qiáng)的化學(xué)不穩(wěn)定性。
[0009]近晶A液晶展現(xiàn)其切換遲滯，使得當(dāng)移除施加的電場(chǎng)時(shí)，介電重取向(或近晶結(jié)構(gòu)的其它擾動(dòng))并未弛豫。不像大多數(shù)的向列相液晶結(jié)構(gòu)，介電重取向的SmA液晶保持在被驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)，直到施加另外的力。
[0010]面板可以通過(guò)采用平面的片材(例如玻璃)形成，并且對(duì)這些片材施加透明的導(dǎo)電層，該透明的導(dǎo)電層典型是由氧化銦錫制成的。導(dǎo)電層則連接于導(dǎo)體，使得可以施加可變場(chǎng)。這兩個(gè)片材可以形成為面板，其例如是由具有均勻直徑(典型而言，比如說(shuō)5-15微米，這取決于期望的晶胞厚度)的珠所分開(kāi)。所述面板然后用膠被邊緣密封，留有一個(gè)或多個(gè)孔以填充液晶材料。
[0011]使用上述晶胞，則SmA液晶層可以通過(guò)填充面板(典型是在高于材料各向同性轉(zhuǎn)換的高溫下)來(lái)形成。在本文討論的SmA器件中，不需要對(duì)準(zhǔn)層，不像需要均勻?qū)?zhǔn)晶胞的向列相器件。在填充和將此種SmA面板從室溫?zé)嵫h(huán)到高于各向同性轉(zhuǎn)換并且再回來(lái)時(shí)，液晶將展現(xiàn)各相典型會(huì)有的紋理(texture)。然而，向列相液晶在沒(méi)有表面對(duì)準(zhǔn)時(shí)可能出現(xiàn)熟知的紋影紋理，其中線缺陷或“絲線”散射光，在SmA液晶中，因?yàn)镾mA材料的層狀結(jié)構(gòu)的緣故，形成“聚焦圓錐狀”紋理。折射率有劇烈的空間變化，這導(dǎo)致光散射。出現(xiàn)這些紋理由折射率的各向異性造成，這在光行進(jìn)正交于平均分子方向的較可極化的軸時(shí)是最高的。折射率的變化造成光散射。當(dāng)在交叉的偏光器之間來(lái)看時(shí)(在顯微鏡下)，也可以在不同分子定向的區(qū)域之間觀察到對(duì)比。
[0012]為了電尋址SmA液晶面板，通常施加交流(AC)場(chǎng)。在未摻雜的材料中，LC (液晶)的正介電各向異性將造成起初隨機(jī)排列的多域發(fā)生重排，以將介晶與場(chǎng)方向(垂直于玻璃表面)對(duì)準(zhǔn)。面板將顯得清晰，因?yàn)楦飨虍愋苑肿拥钠骄∠虼怪庇诓Ａ?。?duì)于大多數(shù)未摻雜的SmA材料而言，此狀況僅通過(guò)加熱晶胞以破壞SmA對(duì)準(zhǔn)才是可逆的。
[0013]如果適合的離子摻雜劑被溶解于SmA液晶主體(host)中，則在DC (直流)或低頻(例如< 200赫茲)電場(chǎng)的影響下，兩種正交力試圖將近晶A的指向加以定向:
[0014]i)如上所述的介電重取向試圖將SmA指向(其表示長(zhǎng)分子軸的平均方向)對(duì)準(zhǔn)于電場(chǎng)方向。
[0015]ii)同時(shí)，離子移動(dòng)經(jīng)過(guò)SmA電解質(zhì)試圖將近晶A指向?qū)?zhǔn)于離子較容易行進(jìn)的方向。
[0016]在SmA材料中,這發(fā)生于各層中，即正交于場(chǎng)方向(也就是說(shuō),材料具有正介電各向異性和負(fù)的導(dǎo)電各向異性)。二個(gè)競(jìng)爭(zhēng)力導(dǎo)致液晶流體中的電水力不穩(wěn)定性，其被稱為“動(dòng)態(tài)散射”。在SmA材料中，動(dòng)態(tài)散射狀態(tài)強(qiáng)烈地散射光并且(與向列相材料的類似狀態(tài)相比)動(dòng)態(tài)散射狀態(tài)所產(chǎn)生的SmA結(jié)構(gòu)瓦解在引發(fā)它的電脈沖已終止之后依然維持著。在清晰的均勻定向的狀態(tài)和離子輸送所引起的多域散射狀態(tài)之間的可逆性取決于這些過(guò)程運(yùn)作的不同頻率域。動(dòng)態(tài)散射需要場(chǎng)驅(qū)動(dòng)離子通過(guò)液晶流體，因此僅發(fā)生于DC或低頻率AC驅(qū)動(dòng)。
[0017]更高的頻率造成介電重取向(離子無(wú)法在這些頻率下“移動(dòng)”)，因而重新建立均勻取向的分子。
[0018]因此，在適當(dāng)摻雜的SmA相(擁有正介電各向異性和負(fù)導(dǎo)電各向異性)中，介電重取向(變成清晰的透明狀態(tài))和動(dòng)態(tài)散射(變成強(qiáng)烈的光散射狀態(tài))的組合可以形成電尋址顯示器的基礎(chǔ)。高頻(典型> 1000赫茲)將SmA層驅(qū)動(dòng)成光學(xué)清晰的狀態(tài)并且低頻(典型< 200赫茲)將它驅(qū)動(dòng)成光散射的狀態(tài)。此種顯示器的關(guān)鍵特征是這些光學(xué)狀態(tài)都使用短的電尋址時(shí)間來(lái)設(shè)定，并且這兩種光學(xué)狀態(tài)都無(wú)限期地持續(xù)，或者持續(xù)直到它們重新電尋址為止。在向列相液晶的相關(guān)現(xiàn)象中并不是這樣。就是這種電光雙穩(wěn)定性(或更準(zhǔn)確地說(shuō)是多重穩(wěn)定性)的性質(zhì)允許SmA動(dòng)態(tài)散射顯示器做矩陣尋址而不用像素電路，并且導(dǎo)致它們?cè)陧?yè)面導(dǎo)向的顯示器或智能窗口中有極低的功率消耗。
[0019]CN-1 1533162和WO 2009 / 111919公開(kāi)了用于控制光的電控制介質(zhì)，該電控制介質(zhì)包括兩個(gè)塑料薄膜層和提供在兩個(gè)薄膜層之間的混合物層?；旌衔飳佑山б壕?、聚合分子材料及添加劑組成。導(dǎo)電電極層被提供在兩個(gè)塑料薄膜層的側(cè)面且液晶分子通過(guò)控制尺寸、施加到導(dǎo)電電極層的電壓的頻率和作用時(shí)間展示不同的對(duì)齊狀態(tài)，使得用于光的電控制的介質(zhì)可以在模糊屏蔽狀態(tài)和全透明狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換且甚至可以在不同的灰色水平的多個(gè)漸進(jìn)狀態(tài)中轉(zhuǎn)換。任選地，本發(fā)明的方面明確地排除公開(kāi)在本說(shuō)明書中的布置。[0020]如果晶胞的兩個(gè)側(cè)面可以被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，則單個(gè)面板的方波驅(qū)動(dòng)可能是簡(jiǎn)單的。靜止時(shí)兩側(cè)面是接地的。為了提供方波，一個(gè)側(cè)面被采取正電源，而另一個(gè)側(cè)面被接地，然后條件被反過(guò)來(lái)。這具有在不必跟蹤兩個(gè)電壓電源的情況下dc平衡被維持且僅僅依賴于方波時(shí)機(jī)的精確性。
[0021]然而，存在與任何方波系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)題。對(duì)于近晶A液晶材料所需的驅(qū)動(dòng)電壓通常是高的(通常±100-150伏特)，該驅(qū)動(dòng)電壓可以在邊緣處導(dǎo)致非常大的瞬態(tài)電流。邊緣處電壓的變化比例需要被限制或控制，以保護(hù)液晶及透明的導(dǎo)電涂層，通過(guò)串連電阻或控制上拉和下拉電流的電流。這必須小心地進(jìn)行以維持dc平衡。
[0022]250X250mm(10;/ X10")單個(gè)面板可以具有~I μ F電容。100微秒內(nèi)在-450和+150伏特之間轉(zhuǎn)換的上升和下降次數(shù)意味著名義上3安培的電流流。
[0023]對(duì)于示范性的2kHz清晰化波形(clearing waveform),這從150伏特供電電源給出~3 / 4安培的平均電流。具有2kHz頻率的“被供電的(powered)”正弦波驅(qū)動(dòng)將從電源產(chǎn)生2.7安培的RMS電流。這在驅(qū)動(dòng)器、導(dǎo)電涂層及液晶中被消耗一產(chǎn)生不希望的熱效應(yīng)，且因此需要冷卻。
[0024]在一方面，提供有用于近晶-A組合物液晶面板的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器形成可操作來(lái)以諧振頻率振蕩的諧振電路，以便使面板的近晶A液晶組合物有序化。
[0025]液晶面板可以形成諧振電路的一部分。
[0026]驅(qū)動(dòng)器可以具有用于市電電源的節(jié)點(diǎn)，以便使近晶A組合物液晶無(wú)序化。
[0027]驅(qū)動(dòng)器還可以包括提高Q的電抗器。
[0028]電抗器可以 包括平行于面板的電容。
[0029]在另一方面，提供有驅(qū)動(dòng)包括中間夾有近晶A液晶組合物的兩個(gè)基板的面板的方法，每個(gè)基板具有各自的面板電極，該方法包括以諧振方式驅(qū)動(dòng)面板以引起液晶組合物的
無(wú)序化。
[0030]液晶組合物可以是展示由多個(gè)層構(gòu)成的近晶型A相的熱致液晶組合物，其中:在電極之間施加的不同電場(chǎng)的影響下，組合物的層的排列可以變得更有序或更無(wú)序，組合物具有穩(wěn)定的狀態(tài)，在該穩(wěn)定的狀態(tài)中，組合物的層的排列被以包括有序態(tài)、無(wú)序態(tài)或中間態(tài)的不同的方式排序，這種組合物是使得一旦通過(guò)電場(chǎng)轉(zhuǎn)換到給定的狀態(tài)，則當(dāng)場(chǎng)被去除時(shí)它基本上仍然處于那種狀態(tài)。
[0031]組合物可以包括溶解在SmA液晶主機(jī)中的離子摻雜劑。
[0032]組合物可以包括，按重量％計(jì):
[0033](a)總共25-75%的至少一種具有通式I的硅氧烷:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種用于近晶A組合物液晶面板的驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器形成可操作來(lái)以諧振頻率振蕩的諧振電路，以便使所述面板的所述近晶A液晶組合物有序化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其中所述液晶面板形成所述諧振電路的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其具有用于市電電源的節(jié)點(diǎn)，以便使所述面板的所述近晶A液晶組合物無(wú)序化。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)器，其還包括提高Q的電抗器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)器，其中所述電抗器包括平行于面板的電容器。
6.一種驅(qū)動(dòng)面板的方法，所述面板包括夾有顯示近晶A特性的液晶組合物的兩個(gè)基板，每個(gè)基板具有各自的面板電極，所述方法包括以諧振方式驅(qū)動(dòng)所述面板以使所述液晶組合物無(wú)序化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)器或根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述液晶組合物是顯示由多個(gè)層構(gòu)成的近晶型A相的熱致性液晶組合物，其中在電極之間施加的不同電場(chǎng)的影響下，所述組合物的層的排列可以變得更有序或更無(wú)序，所述組合物具有穩(wěn)定的狀態(tài)，在該穩(wěn)定的狀態(tài)中，所述組合物的層的排列被以包括有序態(tài)、無(wú)序態(tài)及中間態(tài)的不同的方式排序，所述組合物是使得一旦通過(guò)電場(chǎng)轉(zhuǎn)換到給定狀態(tài)，則當(dāng)所述場(chǎng)被去除時(shí)它大體仍然處于那種狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)器或根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述組合物包括溶解在SmA液晶主體中的離子摻雜劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)器或根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述組合物包括，按重量％計(jì): (a)總共25-75%的至少一種具有通式I的硅氧烷:
【文檔編號(hào)】G09G3/36GK103827954SQ201280045103
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月14日
【發(fā)明者】約翰·R·摩爾, W·A·克羅斯蘭德, 大平·褚 申請(qǐng)人:劍橋企業(yè)有限公司