CN1064138C - 液晶器件 - Google Patents

Abstract

一种液晶器件，它是通过一对基片，和设置在两基片之间呈现出至少两种稳定状态的手性近晶型液晶所构成。至少基片中的一个要经过包括正方向和大体上与正方向相反的反方向的两方向上的单轴排列处理，将液晶以排列状态放置，使得液晶提供一视在倾角θa-它是在所述两稳态之间的半角、相对于基片表面的倾角H和预倾角α，并形成近晶层，它与基片表面法线成倾斜角δ，其满足：H/2＜θa≤H和H＞α+δ。根据这种液晶器件，沿基片所不期望的液晶分子的运动可有效地得到抑制。

Description

液晶器件

本发明涉及一种填充有手性近晶型液晶的液晶器件，并且它可用于如计算机、文字处理机和打字机的终端显示，电视接收机，摄象机的取景器，和用于放映机和液晶印刷机的光阀管。本发明进一步涉及一种配备有这种液晶器件的液晶设备。

Clark和Lagerwall已经提出了一种类型的液晶器件(美国专利号4，367，924等等)，它是利用铁电液晶分子折射率的各向异性结合极化管来控制光的传输。铁电液晶通常具有手性近晶型液晶分子C相(SmC^*)或H相(SmH^*)，并且在这种状态下，它显示出对应于施加于其上的电场而出现第一光学稳定态和第二光学稳定态，并且在无电场情况下保持这种状态的特性，也就是双稳定性，它还具有电场变化迅速响应的特性。因此，人们期望将其用于高速记忆型显示器件，特别是用以提供大面积高分辨显示。

就使用这种铁电液晶的液晶器件而言，至今人们仍期望发展这种技术，即适当控制液晶的排列状态以获得其均匀的排列状态，由此改善显示性能，如对比度。

进一步来说，在这种液晶器件中，除排列技术以外还出现了一些问题，其问题之一就是在器件驱动过程中会出现显示器件的局部变色或着色(通常是沿显示器件的侧面区域)。这种现象将参照图1A(铁电液晶器件的平面图)和图1B(器件中液晶分子特性的示意图)来加以描述。

特别是，当这种器件经连续驱动较长一段时间时，显示部分的侧面或边缘区域13会变色或着以黄色。这种现象不仅会有损于出现的图象，而且还会改变相关液晶象素的转换特性。人们已经发现，这种现象是由于液晶分子向着区域13运动从而增加了区域13处液晶层厚度(其也可叫做基片间间隔或单元厚度)而引起的。

由于我们的研究解决了上述问题，所以我们就有了一种推论，那就是液晶运动是由于电动力作用造成的，而其中电动力作用是由在驱动脉冲给出的AC电场中液晶分子偶极矩扰动所引起的。也可以设想，液晶分子运动方向12a或12b依赖于与摩擦方向10相结合的平均分子轴方向11a或11b，如图1B所示。

由于液晶分子运动方向取决于摩擦方向，并且在实际看来在基片界面上液晶分子的预倾状态是由摩擦决定的，可以设想，液晶分子的运动取决于近晶型结晶层弯曲的预倾状态或方向，而其是由于预倾引起的弹性能量变化所引起的以便稳定。

进一步来说，还发现了一种趋势，那就是液晶运动的方向和速率随着上述摩擦处理等控制下的界面控制力的大小而变化。

关于铁电液晶器件中排列状态的另一问题是，液晶分子的双稳态的第一稳定态和第二稳定态具有不同的稳度性程度，由此导致了用于两稳定态之间转换的电压阈值(电压脉冲的峰值或宽度)的不平衡。

上述两稳定态之间的差异在排列状态方面特别引人注意，它在基片界面上提供了小的液晶预倾角。这被认为是一种铁电液晶的实质问题，其完成了两稳态之间的转换，同时还受到基片界面和液晶分子之间的相互作用的影响。

特别是，在由器件结构和液晶材料组成的液晶器件中，假设其具有较小预倾角的排列状态，通常的作法是对其间夹有铁电液晶的两层基片施加非对称排列处理，以便提高排列状态的均匀性，由此使得两基片中只有一个提供了单轴排列处理，而另一个提供了非单轴排列处理。在这种情况下，双稳态之间的稳定性差异会进一步受到经单轴排列处理的基片极性和液晶分子之间相互作用的影响，结果使人们观察到由于这些因素所造成的不令人满意的或不完全的双稳态，其成为一种明显的现象。

考虑到上述问题，本发明的目的就是提供一种使用手性近晶型液晶的液晶器件，其中提供一种令人满意的均匀液晶排列状态，以便提供一高对比度，在驱动过程中液晶分子的运动受到抑制，并且液晶的不平衡电压阈值得到缓和，从而提供了优良的双稳定性。

按照本发明，所提供的液晶器件，其包括：一对基片，和放置在两基片之间的可呈现至少有两种稳定状态的手性近晶型液晶；其中至少基片中的一个要经受两个方向上的单轴排列处理，这两个方向包括正方向和大体上与正方向相反的反方向；将液晶放置在排列状态中，使得液晶出现了一视在的倾角θa-它是所述两稳定状之间的角的一半相对于基片表面的倾角

和预倾角α，并且形成近晶层，其与基片表面的法线成倾斜角δ，并满足：

本发明的这些和其它的目的、特征和优点将结合附图和下面本发明的最佳实施例的描述而会更加明确。

图1A和1B是示意图，用以说明液晶分子的运动。

图2A和2B是示意图，用以说明按照本发明液晶器件中基片界面上液晶分子的单轴排列处理和表面预倾角之间的关系。

图3A和3B分别是一透视图和一侧面图，用以说明按照本发明施加于液晶器件上的摩擦处理。

图4是手性近晶型液晶状态的透视图，用以说明C1排列和C2排列。

图5A和5B是透视图，用以分别说明靠近基片界面以C1排列和C2排列的液晶排列状态。

图6是一截面图，用以说明适用于按本发明的液晶实施例的结构。

图7A是液晶器件透视图，用以说明计算液晶分子运动的方法，图7B示出了所使用的两电压波形，它们将分别在后面的实验例中加以描述。

图8和9分别是曲线图，其示出了按实验例所获得的器件平均预倾角｜αav｜与液晶分子运动速度之间的关系。

我们已知，在长期驱动手性近晶型液晶器件过程中，液晶分子运动的方向和速率与外部因素密切相关，如施加在液晶器件上电场的强度和频率以及温度。还会发现，运动还取决于液晶晶胞的内部因素，如基片界面上预倾的角度和方向，排列状态和其它特性，如自发极化Ps的大小，锥形角

的大小，和手性近晶型液晶分子的近晶结晶层的倾斜δ。

在这些因素中，温度、电场强度和电场频率具有与一定因素相交换的关系，如Ps，会影响响应速度，可通过设计因素来抑制，如液晶设备的帧频同负载比，再如使用液晶器件的显示装置，使得难以基于这些因素来做出显著的改进。

因此，我们通过单独地改变液晶材料的特性和器件的设计因素，其包括排列特性如预倾角α，来做出了广泛的研究，结果发现，获得均匀稳定的排列状态以提供高对比度是完全可能的，并且在液晶器件驱动过程中，通过控制预倾和近晶层倾斜角的方向性以便满足与液晶分子锥形角 一定关系还可抑制液晶分子的运动。

还发现致使液晶器件中液晶分子运动的上述因素还与器件经不平衡排列处理所出现的不令人满意的或不完全的双稳定性有关。特别是，不对称阈值取决于确定预倾角α和近晶层倾斜角方向性的一些因素，以致于已发现，可以基于液晶的物理特性来控制这些因素，从而明显减小对双稳定性的负作用。

尤其是，按照本发明，至少一个基片要在控制的方式下经受正和反两个方向的单轴排列处理，以便抑制或取消液晶分子由基片产生它们的头的趋势或方向性，抑制液晶分子的运动，并且建立预倾角α，明显的倾角θa，层的倾斜角δ和锥形角 之间的前述关系。进一步地说，由于以正和反两个方向进行单轴排列处理，所以取消了近晶层倾斜或弯曲的方向性，并且以抗外部因素的方式来抑制不平衡阈值的出现，同时完成优良的排列状态。

下面将更加详细地描述本发明的各个特征。

本发明器件的主要特征在于接触至少一个基片的液晶的界面要经受两个方向包括正方向和反方面的单轴排列处理。该单轴排列处理最好是通过摩擦提供在基片(电极板)上的绝缘层(排列控制层)或直接摩擦基片来完成。另外，该单轴排列处理还可通过斜向蒸发或按LB(Langmuir-Blodget)方法形成一薄膜来完成。

在本发明中，单轴排列处理是以正和反两个方向来进行的，以便不削弱排列控制力，而且可宏观地消除正和反方向的方向性，特别是影响液晶分子运动和不平衡阈值的预倾角的方向性。因此，应进行后者的单轴排列处理(即反方向上的)，以便不完全地去除前者单轴排列处理(即正方向上的)的痕迹。为此，应最好是在较弱的强度下(即较弱的摩擦强度下)来进行后者的单轴排列处理。在单轴排列处理依次变换方向地完成三次或多次情况下，处理强度最好是逐渐变弱。

特别地，在正方向然后在反方向上进行摩擦的情况下，最好是以反方向进行后者摩擦的强度是以正方向进行前者摩擦的约1／30-1／3倍。还可以在变换方向中进一步重复摩擦若干次。还是在这种情况下，最好是在处理的至少最后的一次或两次与前述处理的处理强度相比减弱处理的强度。

在本发明中，单轴排列处理与液晶分子最后的预倾角之间的关系现将参照图2A和2B来加以描述。特别是，图2A和2B分别表示一种状态，其中在基片21a上所形成的绝缘膜23a(排列控制层)要经过单轴排列处理就象相互相反的两个方向(即正和反)的摩擦，由此，使液晶分子1相对于排列控制膜23a的界面以前述角(预倾角)倾斜地排列。图2A所示状态中，几乎相同数量的液晶分子随正和反方向的处理而排列(倾斜)，以便提供基本为零的平均预倾角绝对值｜αav｜，也就是说，基本消除了预倾角的方向性。另一方面，图2B表示了一种状态，其中随一个方向(在本实施例中是正向)的单轴排列处理而倾斜的液晶分子数量大于随另一方向(在本实施例中是反向)的单轴排列处理而倾斜的液晶分子的数量，从而使平均预倾角的绝对值｜αav｜不等于零，也就是说，保留了一定程度的预倾角方向性。

现将参照图3A和3B来描述适用于本发明中作为单轴排列处理最佳实施例的摩擦的方法，图3A和3B分别是透视图和侧视图，其示出了摩擦安置在基片21a上的绝缘层23a的方法。参见图3A和3B，摩擦辊RB1用摩擦织物20来装面，并且其以任意方向(用n表示)绕其轴旋转，同时对基片21a施加压力，其取决于所压深度M(图3B)，并且将基片21a以所需方向并以所需速度(用V表示)馈送。

可以通过首先将基片21a的一端FSF作为前端以运动方向V来输送基片，然后将基片21a的另一端BSF作为前端以相同的运动方向V来输送基片，以此进行相互摩擦(即以正和反两个方向进行摩擦)。如果需要，还可以重复这种交替的输送(即以交替方向进行摩擦)。

而另一种方法，可以通过使用摩擦织物来摩擦基片21a(其上有排列控制膜23a)，同时调节压入深度M和基片输送速率V，来完成相互摩擦，而不用使用辊。

本发明的另一特征在于，以若干参数为特征的特殊排列状态可通过适当地选择器件结构包括排列膜材料和液晶材料来形成。

在本发明的液晶器件中，可建立扭曲排列状态和均匀排列状态，以便提供改善的亮度和对比度。均匀排列状态的特征在于表示转换条件的

的关系，它是由液晶材料和排列状态决定的，其中θa表示明显的倾斜角，它是两双稳态之间的角的一半， 表示倾斜角(锥形角) ，它是手性蝶状液晶锥形顶角的一半，其中液晶是以大块螺旋状形成的，即手性近晶型液晶的物理特性。

另一方面，还可以知道，手性近晶型液晶均匀排列状态可设定为C1排列(状态)和／或C2排列(状态)，如图4和图5A和5B所示。

特别是，手性近晶型液晶通常具有(近晶的)层状结构，其包括许多(近晶)层，每层均由许多分子组成，近晶层厚度(通常叫做“层间隔”)可以在冷却时收缩，致使引起由SmA(近晶A)相变到SmC(近晶C)相或SmC^*(手性近晶C)相的相变换，由此形成一种结构(所谓的“人字形结构”)，其中近晶层210在基片21a和21b之间的中点处被弯曲，如图4所示，而这种趋势取决于所使用的液晶材料。在人字形结构中，会出现两种液晶排列状态(C1排列(42)和C2排列(43))，它们是通过相对于液晶分子预倾角(如图4，5A和5B所示的α)的方向弯曲的上述近晶层210的弯曲方向上的差异而相互加以区别的。

进一步来说，以C1排列和C2排列附近的液晶分子的导向330会出现在分别由图5A和5B所示的锥形310上。由于摩擦的结果，使基片界面上的液晶分子形成一预倾角α(基片200与液晶分子330之间的角度)，使得它在摩擦方向上(即图4，5A和5B所示的单轴排列处理A的方向)伸出了它的头。因此，在液晶锥形角 ，预倾角α和层倾斜角δ(图5A和5B所示的基片法线320与液晶(或近晶)层210之间的角度)之间应满足下列关系。

在本发明中，除了上述特征以外，至少一个基片要经受正和反两个方向的单轴排列处理，以便消除液晶分子的预倾宏观方向性，实质上去除了致使液晶分子运动和不对称阈值的方向部分，所设置的器件条件便于允许进行C1排列和C2排列，减小了近晶层由于C1和C2排列共存造成的平均倾斜角，并提供了实质上无缺陷均匀的排列状态。特别是，设定的参数

，δ和α满足：

＞α+δ，以便于也允许C2排列。为了形成均匀的排列状态，最好是满

在本发明所给出的排列状态中，没有观察到上面所述的特别的有问题的缺陷出现。而另一方面，在本发明所允许的条件范围内，会观察到在微小的区域上如象素上的Z字形缺陷的增加，即α或δ的增加。通过观察，可以考虑到，在本发明中出现的缺陷可能是按下面的方法而出现的，也就是说，液晶的整个区域是由具有相互不同预倾角和层结构的区域组成的，并且每个区域的增长受到抑制，使得每个区域被抑制成一个微小区域。因此，当宏观地看整个区域时，液晶分子运动的方向性和各个区域的单稳定(即不对称阈值)的方向性被互相地抵消了。

进一步地说，通过在液晶层和排列控制膜之间界面上和整体相中的微观区域的观察，可以确信，上述的微小缺陷明显地消失或变成几乎不可识别，而参数α或δ也变得较小。

通过我们的各种实验结果，在预倾角α至多3度，近晶层倾斜角δ至多8度和锥形角

至多12度时，已获得了提供优良排列状态去除排列缺陷和抑制液晶分子的运动的极大效果。特别是在锥形角 至多22度时可获得更大效果。进一步来说，正象下述实例将要描述的那样，在抑制平均预倾角α(=αav)为至多2度时，可获得更好的结果。

在按照本发明的液晶器件中，液晶层最好设想为基本上书架的结构，在这种情况下，液晶排列的缺陷可以减少，以提供较高的亮度和较高的对比度。

顺言之，在本发明中，如果满足了

的条件，预倾角α可表示平均预倾角αav，它可通过上述的正和反方向的排列处理而获得。

在按照本发明的液晶器件中，有关液晶排列状态的上述器件条件可通过其它器件因素来实现，如液晶材料，用于排列控制层的材料和施加于基片对上的排列处理之间的关系。

用于本发明的液晶材料可以是手性近晶型液晶材料，如具有手生近晶相的液晶材料，包括手性近晶C相(SmC^*)作为代表，还有手性近晶H相(SmH^*)，I相(SmI^*)，K相(SmK^*)和G相(SmG^*)，它们可以在一些情况下也由SmC^*来代表。特别是，液晶材料例如可由一种组合物组成，它包括作为主要成分的介晶化合物，其具有联苯构架或苯嘧啶构架作为介原(mesogen)基团并且各种烃基可任意地由卤素取代作为侧链或端链，并且还有至少一种手性掺杂剂。

进一步地说，作为适合于出现上述书架结构的液晶材料，最好是使用显示出小的层倾斜角δ和大的锥形角

的液晶材料。这种液晶材料的例子可包括那些不显示或只显示出抑制了胆甾(Ch)相的液晶材料。这种液晶材料例如可包括介晶化合物，它具有由环状结构组成的介原基团，如萘构架或苯嘧啶构架，和碳氟链基团。其特别的例子可包括具有环状结构的手性介晶化合物，如苯嘧啶、苯甲酸苯酯、联苯、萘等的构架，并且还有氟烃链基团，特别是端部的全氟烃基，如在美国专利号4，886，619中所公开的；和具有环状结构构架的和氟烃链基团的手性介晶化合物，特别是端部的全氟烃基。

按照本发明，在液晶器件的基片上形成的排列控制层可以由一种有机聚合物膜组成，如聚酰亚胺，聚酰胺，聚乙烯醇或聚酯，或是由一种无机材料膜组成，如硅氧化物，或氮化硅。特别选用的材料如聚酰亚胺(即由Toray K．K．出售的“LP-64”)或聚酰胺，它们可提供小的预倾角趋向。

图6表示一种结构，其适用于按照本发明的液晶器件实例中。参照图6，液晶器件包括一对基片21a和21b，其上具有连续透明的电极22a或22b和排列控制层23a或23b，以及手性近晶型液晶25，和放置在基片之间的间隔珠24。

至少基片21a和21b中的一个应当是透明的，例如可包括玻璃(作为优选实例)，聚合物，石英，金属如Si或Al，半导体或绝缘材料。透明电极22a和22b例如可包括氧化锡，氧化铟或氧化铟锡(ITO)。

排列控制层23a和23b可包括如上所述的有机材料或无机材料，至少其一要经受正和反两个方向的单轴排列处理，以便提供至多为3度最好至多为2度的小的预倾角α(=αav)。顺便地说，在透明电极21a(或21b)与排列控制层23a(或23b)之间可插入防短路的绝缘层22a(或22b)，如，T_a2O₅，S_iO₂或S_iN。

间隔24可以包括微细颗粒，如矾土或硅石。基片对的周围可用密封元件(未示出)来密封，如环氧树脂，用以提供一单元结构，其中可填充液晶25。

如此形成的液晶单元结构可夹在一对极化器26a和26b之间。在极化器26a和26b之一的外侧还可提供一反光(未示出)，以为了提供透射型器件。

在具有上述结构的液晶器件的优选实施例中，一对基片21a和21b可提供一非对称排列处理，使得只有基片21a和21b中的一个经受正和反两个方向上的单轴排列处理，而另一个提供的是非单轴排列表面，如材料的排列控制膜与反向排列控制层相同或不同均不经受单轴排列处理，并且可将不显示胆甾相的液晶材料插入到基片之间，由此形成一均匀无缺陷的排列状态。

这里所讨论的预倾角α(=αav)和层倾斜角δ的参数是按下列方法测定的，并且液晶分子的运动程度是按下列方法计算的。预倾角α

按照结晶旋转法进行测量，如在日本应用物理杂志，Vol．19(1980)，No．10，简释2013中所描述的。

特别是，通过提供一对相对的基片来制备一试样元件，使得位于两基片界面上的液晶倾斜是相互平行和相同的，然后将假定SmA相的液晶混合物在10-55℃温度范围内填充到间隔中，其中混合物是通过将80wt．％的铁电液晶(由Chisso K．K．制造的“CS-1014”)与由下式表示的20wt．％的化合物加以混合而获得的，其化合物分子式：

为了测量，液晶元件在垂直于基片对的平面上并包括排列处理轴而旋转，在旋转过程中，用具有相对于与旋转面垂直方向上的旋转面成45度角的极化面的氦氖激光束来照射元件，由此通过具有平行于极化面的透光轴的极化器而由另一侧上的光电二极管来测量透光强度。

在垂直于晶胞和入射光束方向之间成角φx，其用以提供干涉图中一族双曲线的中点，由此获得的φx可代入下列等式以得到预倾角α， $\sin 2\mathrm{\α}=\frac{-2{\sin \mathrm{\φ}}_x}{(n_o+n_e)\sqrt{1-{({\sin \mathrm{\φ}}_x/n_o)}^2}}$

其中n_o表示普通光线的折射率，n_e表示非常光线的折射率。在SmC^*相中层倾斜角δ

将大约70μm厚的多块玻璃板经受排列处理，并且将各板相互形成一间隔，其用手性近晶型液晶加以填充，并冷却形成排列，将最后形成的元件进行普通X射线照射分析，用以计算层倾斜角δ。液晶分子运动。

将参照图7A和7B来描述测量方法，其中图7A是选取的液晶元件的示意平面图，图7B表示施加到试样元件上的信号。

将通过一种方法(按照或不按照本发明)制备的一对基片相互接触，使得排列处理方向40设置为垂直于印刷的相互平行的条形间隔43，其间的间隙可用液晶来填充，在两侧上不用密封，以形成一试样元件。然后，将硅油44滴在两个未密封侧上作为液晶分子运动的标志或指示，并且记录的波形42或42a(脉冲电压=20V，脉冲宽度=30μsec(1．2倍于阈值)，偏压比=1／3，负载比=1／1000)如图7B所示，将其施加到元件上，使得最终的液晶分子轴沿方向41或41a排列，如图7A所示。当由于驱动而使液晶分子运动时，硅油会被拉入元件中以指示液晶分子运动的程度。在下面描述的实验中，液晶分子运动的速率可通过进入元件的标志的距离来计算。

现在，将基于实验例来更详细地描述本发明。例1

将两个1．1mm厚的玻璃基片每个均提供约150nm厚ITO透明电极膜分别用聚酰亚胺先质(由Toray K．k．制造的“LP-64”)的NMP／nBC(=2／1)混合物溶剂的0．7wt％溶液来涂覆，其可滴在其上通过在2700rpm下旋涂20sec，然后在80℃下干燥5分钟，并在270℃下热烘1小时，以形成5nm厚的排列控制膜。

将十二对基片每个采用上述方法提供了排列控制膜，对其采用图3A和3B所示设备用尼龙布摩擦采进行排列，各对基片首先从正方向在摩擦强度RS(=NM(2πrn／v-1))=214(mm)下进行摩擦，其中N：用于基片的摩擦数量(次数)，M：摩擦辊压入基片的深度(mm)，r：摩擦辊的半径(mm)，n：摩擦辊的旋转速度(RPM)，和V：基片馈送速率(mm／min)(图3A和3B)。然后将各基片在反方向上在摩擦强度RS2由321(mm)到7(mm)变化下进行摩擦。由此处理的各对基片显示出预倾角α(=｜αav｜)，如后面示出的表1所示。

然后，将具有平均粒径1．5μm的硅粒分散在经过了上述排列处理的每对基片的一个上，并且将另一基片叠放在其上，使得它们的正摩擦方向(和负摩擦方向也是一样)是平行的并且相互一致的，以形成一单元。

然后，将每个单元用混合物液晶A来填充，其表现出在温度增加时Cry→Smc^*→SmA→Iso。的相转换系列。在30℃下手性近晶相时，各参数分别为倾角(锥形角)

至少25度，明显的倾角θa至少20度，自发极化(Ps)为20nc／cm²和近晶层倾斜角δ为6．5度。填充是用各向同性相的混合物液晶A来进行的，并且最终的元件是在0．5℃／min的速率下逐渐冷却到室温来完成排列的。

将由此制备的各液晶元件按上述方法进行液晶分子运动速度的测量，结果均包含在表1和图8中予以示出(曲线图表示运动速度相对于平均预倾角｜αav｜的曲线)。

正象从结果所知道的，当预倾角｜αav｜被控制在至多2度时，液晶分子的运动速度可以被抑制并且效果是明显的。例2

与例1类似地提供十二对1．1mm厚的玻璃基片，将每个基片提供约150nm厚的ITO透明电极膜，将每对中的第一个基片用聚酰亚胺光质(由Toray K．K．制造的“LP-64”)的NMP／nBC(=2／1)混合物溶剂的0．7wt％溶液涂覆，可将其滴在基片上在2700rpm下旋涂20sec．，随后在80℃下干燥5分钟，并在270℃下热烘1小时，以形成5nm厚的排列控制膜。

将如此采用上述方法提供了排列控制膜的十二个第一基片使用图3A和3B所示的设备用尼龙布摩擦来进行排列处理，使得它们首先在正方向上在摩擦强度RS1=214(mm)下进行摩擦，然后再在反方向上在摩擦强度RS2由321(mm)变成7(mm)下进行摩擦。

单独地，将十二对中的十二个第二基片分别用硅烷偶联剂(“ODS-E”)的乙醇的0．5wt％溶液涂覆，可将其滴在基片上在2000rpm下旋涂20sec，而不进行摩擦处理。

由此处理的各对基片可呈现出预倾角α(=｜αav｜)，其示于用于例1的表1中，它是在一些实验结果的基础上在相同摩擦条件下获得的。

然后，将具有平均粒径1．5μm的硅粒分散到每对基片中的一个上，其后将另一基片叠放在其上，以形成一单元。

然后，将每个单元用与例1所用相同的各向同性相的混合物液晶A在真空下通过注入来填充，随后在0．5℃／min的速率下逐渐冷却到室温，以完成排列。

采用上述方法，对由此制备的各液晶元件进行液晶分子运动速度的测量，其结果包含在表1和图9中(曲线图示出了运动速度相对于平均预倾角｜αav｜的曲线)。

当将预倾角｜αav｜控制为至多2度时，液晶分子运动速度可被抑制，并且效果是显著的。正象由结果所知道的，液晶分子运动速度甚至比例1中的还要慢，这可以归结于基片对之间非对称排列层结构，其可减少引起运动的转矩。

表1例3

按与例1相同的方法提供十二对基片并进行排列处理。

然后，将具有平均直径1．5μm的硅粒分散到每对基片中的一个上，并将另一基片叠放在其上，使得它们的正摩擦方向(和反摩擦方向也一样)是相互平行和相对的(即以逆平行布置)。

按与例1相同的方法计算液晶分子运动。

结果，液晶分子的运动在预倾角｜αav｜≤2度时也可有效地得到抑制。

顺言之，通过上述例1-3，液晶分子运动在平均预倾角α至多为2度下甚至在施加的电压和温度具有一定程度的改变时也可以得到有效地抑制，甚至在单元厚度增至约2μm时也可以观察到这种趋势。另外，这种具有至多2度的平均预倾角的单元也表现出在双稳态之间转换阈值不对称的降低。由此，就足以证明，本发明目的已经达到了。

正象由上述实验结果所知道的，按照本发明的液晶器件，致使液晶层厚度改变的液晶分子的运动可以得到有效地抑制，并且可实现优良的转换特性，也可实现均匀一致的排列状态以提供高的对比度。因此，按照本发明的液晶器件适于构成液晶设备，如光阈管和显示设备，可与各种适用的驱动电路相结合。

Claims (28)

1．一种液晶器件，它包括：一对基片，和设置在两基片之间可呈现出至少两种稳定状态的手性近晶型液晶；其中至少一个基片要受到沿着包括正方向和大体上与正方向相反的反方向的两个方向的单轴排列处理；并且将液晶以排列状态放置，致使液晶提供了一视在倾角θa-它是所述两稳态之间的角的一半、相对于基片表面的倾角

和预倾角α，并形成近晶层，这些近晶层与基片表面的法线构成一倾斜角δ，并满足：

液晶提供至多2度的平均预倾角α。

2．按照权利要求1的器件，其中所述单轴排列处理包括摩擦。

3．按照权利要求1的器件，其中满足

的关系。

4．按照权利要求1的器件，其中液晶提供至多8度的平均近晶层倾斜角δ。

5．按照权利要求1的器件，其中在基片对之间形成许多象素，并且象素中的液晶形成了不同预倾角的区域，并且在象素上提供了至多2度的平均预倾角α。

6．按照权利要求1的器件，其中在基片对之间形成许多象素，并且液晶在象素中形成不同近晶层倾斜区域，并且提供了至多8度的平均近晶层倾斜角。

7．按照权利要求1的器件，其中所述单轴排列处理是摩擦处理，它首先在正方向上进行，然后在小于正方向的摩擦强度下在反方向上进行。

8．按照权利要求7的器件，其中将正方向上的摩擦强度和反方向上的摩擦强度设置在30∶1至3∶1的比值范围。

9．按照权利要求1的器件，其中所述单轴排列处理是摩擦处理，它是在多次循环下进行的，每次包括在该连续过程中正方向上的摩擦处理和反方向上的摩擦处理。

10．按照权利要求9的器件，其中摩擦处理是在多次循环中在连续地减弱摩擦强度下进行的。

11．按照权利要求9的器件，其中手性近晶型液晶具有相的转变系列，其不包括胆甾相。

12．按照权利要求1的器件，其中将基片对中的一个进行单轴排列处理，而另一个保留非单轴表面。

13．按照权利要求12的器件，其中单轴排列处理是摩擦处理。

14．按照权利要求12的器件，其中手性近晶型液晶具有相的转变系列，其不包括胆甾相。

15．一种液晶器件，它包括：一对基片，和设置在两基片之间具有相转变系列不包括胆甾相的手性近晶型液晶；其中至少基片中的一个要进行包括正方向和大体上与正方向相反的反方向两个方向上的单轴排列处理；液晶提供了至多为2度的平均预倾角α。

16．按照权利要求15的器件，其中所述单轴排列处理包括摩擦。

17．按照权利要求15的器件，其中液晶提供了至多为8度的平均近晶层倾斜角δ。

18．按照权利要求15的器件，其中在基片对之间形成许多象素，并且象素中的液晶形成了不同预倾的区域，还提供了在象素上至多2度的平均预倾角α。

19．按照权利要求15的器件，其中在基片对之间形成许多象素，并且液晶在象素中形成了不同近晶层倾斜区域，还提供了至多为8度的平均近晶层倾斜角。

20．按照权利要求15的器件，其中所述单轴排列处理是摩擦处理，它首先是在正方向上进行，然后在小于正方向的摩擦强度下在反方向上进行。

21．按权利要求20的器件，其中将正方向上的摩擦强度和反方向上的摩擦强度设置在30∶1至3∶1的比值范围内。

22．按照权利要求15的器件，其中所述单轴排列处理是摩擦处理，它是在多次循环下进行的，每次包括在该连续过程中正方向上的摩擦处理和反方向上的摩擦处理。

23．按照权利要求22的器件，其中摩擦处理是在多次循环中在连续地减弱摩擦强度下进行的。

24．按照权利要求15的器件，其中将基片对中的一个进行单轴排列处理，并且另一个保留非单轴表面。

25．按照权利要求24的器件，其中单轴排列处理是摩擦处理。

26．一种液晶设备，它包括：按照权利要求1-25中任一个的液晶器件，和用以驱动液晶器件的装置。

27．按照权利要求1或15的器件，其中所述手性近晶型液晶具有相转变序列：各向同性相，近晶A相、手性近晶相和晶体。

28．按照权利要求1或15的器件，其中所述手性近晶型液晶包括液晶材料，所述液晶材料包括具有由环状结构组成的介原基因和碳氟链基因的介晶化合物。

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