CN1774492A - 液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件 - Google Patents

液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件 Download PDF

Info

Publication number
CN1774492A
CN1774492A CNA2004800100220A CN200480010022A CN1774492A CN 1774492 A CN1774492 A CN 1774492A CN A2004800100220 A CNA2004800100220 A CN A2004800100220A CN 200480010022 A CN200480010022 A CN 200480010022A CN 1774492 A CN1774492 A CN 1774492A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
metal
frequency
molecule
nanoparticle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800100220A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1774492B (zh
Inventor
小林骏介
户岛直树
依拉昆蒂斯儒田
白石幸英
佐野滋宣
马场淳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Publication of CN1774492A publication Critical patent/CN1774492A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1774492B publication Critical patent/CN1774492B/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/36Micro- or nanomaterials

Abstract

本发明涉及,具有:一对平行基板;在这些基板相面对的内侧面分别设置的导电膜;在这些导电膜相面对的内侧面,分别带有预倾角而设置的液晶取向膜;和在这一对液晶取向膜之间形成的液晶层,在该液晶层中,使液晶层相溶性粒子溶解或者分散,该液晶层相溶性粒子,由纳米粒子组成的核和在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子构成,在所述导电膜中,设置控制电路,其为了改变液晶层的光透射率,而对频率以及电压中的至少频率进行调制并施加电压的液晶元件、以及所述液晶相溶性粒子。

Description

液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件
技术领域
本发明涉及一种对于电光学响应,除驱动电压的振幅以外还具有频率依赖性的高速响应液晶元件、以及用于在该液晶元件中的液晶中掺杂的液晶相溶性粒子及其制造方法。
背景技术
在采用液晶的电光学元件或者显示元件中,向液晶单元填充液晶并使用。采用向列型液晶的液晶单元,主要作为矩阵显示液晶显示器(以下有些情况下称作“LCDs”),被广泛应用于计算机用监视器、电视以及便携式电话等移动机器的显示。
然而,采用向列型液晶的LCDs(以下有些情况下称作“NLCDs”),由于时间常数长为12微秒~200微秒,响应速度较慢,因此产生不能对应充分动态图像显示的问题。
作为使液晶元件的电光学响应高速化的方法,尝试采用①强介电性液晶、②向列弯曲模式、③挠曲电效应、④双频驱动等方式(参照M.Schadt,Mol.Cryst.Liq.Cryst.89(1982)77)。强介电性液晶、向列弯曲模式、挠曲电效应等,仅依赖于驱动电压的振幅或者其振幅的平均值,不依赖于频率。并且,双频驱动等方式,依赖于频率。
作为高速响应的LCDs,可知强介电性液晶,如“下一代液晶显示器”小林骏介编写、共立出版、2002年9月、第4章以及第8章所记载,通过小林骏介等编著的无缺陷高分子稳定强介电性液晶元件高速响应而实用性优良。然而,向列弯曲模式或挠曲电效应,还没有被实用化。
而且,虽然双频驱动方式,为通过液晶的混合物使电光学特性具有频率依赖性的方式,但是由于能够使用的液晶物质被限制,因此不能自由地选择频率的范围,动作电压较高,接通-断开的频率依赖性相反等点,还没有达到实用化。
本发明者们,注意到作为解决上述课题的方法为,假如可以频率调制方式驱动,则通过切换施加电场(电压)的频率,能够得到高速的电光学响应。根据该方式,通过改变以往所述方法中施加电场振幅,还能够使电光学响应的对比率连续改变,另外,与之同时,可通过有源矩阵方式对这样的频率调制方式的液晶元件进行驱动。
另一方面,表示频率调制响应的NLCDs已由小林骏介等作了报告(H.Yoshikawa et al,Jpn.J.Appl.Phys.,41(2002)L1315以及Y.Shiraishi etal,Appl.Phys.Lett.,81(2002)2845)。但是,该文献中仅采用钯纳米粒子,该体系中频率调制范围被限定在10赫兹至100赫兹,因此应用性以及实用性的范围被限定。
根据以上内容,优选提供一种通过切换施加电场的频率,从而可对高速的电光学响应的接通-断开进行控制,进而可使频率调制范围从数赫兹至数万赫兹以上任意进行变换的频率调制方式的液晶元件。
发明内容
本发明者们,鉴于上述情况进行了深入讨论的结果发现,动作模式方式仍然为以往各种采用的方式,通过在液晶层中分散添加由液晶分子或者类似液晶的分子保护的纳米粒子,从而能够使电光学响应具有较宽范围的频率依赖性,通过切换施加电场的频率,从而得到高速的电光学响应,这样以实现本发明。
即,本发明中,提供一种液晶相溶性粒子,其特征在于,具有:核,其由1个或者多个纳米粒子组成;和保护层,其由在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子组成。
上述液晶相溶性粒子中,优选上述核的直径为1nm~100nm,而且,优选上述液晶分子或者类似液晶的分子的短轴宽度,相对上述核的直径为相等或者较短。
而且,本发明,提供一种液晶相溶性粒子的制造方法,其特征在于,上述纳米粒子为由金属组成的金属纳米粒子,在含有上述液晶分子或者类似液晶的分子的溶液中,使多个金属离子还原,在上述金属纳米粒子的周围使上述液晶分子或者类似液晶的分子结合而形成粒子。
这时,优选上述金属纳米粒子,由从Ag、Pd、Au、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Co、Ni、Sn以及Pb中选择的至少1种金属原子组成。并且,上述金属离子,优选将金属卤化物、醋酸金属盐、高卤酸金属盐、硫酸金属盐、硝酸金属盐、碳酸金属盐、草酸金属盐中的至少1种金属盐作为原材料。
本发明还提供一种液晶元件,其特征在于,其具有:一对平行基板;在这些基板相面对的内侧面中分别设置的导电膜;在这些导电膜相面对的内侧面,分别带有预倾角而设置的液晶取向膜;在这一对液晶取向膜之间形成的液晶层,在上述液晶层中,使上述液晶相溶性粒子溶解或者分散。
此时,优选在上述导电膜上,设置控制电路,其为了改变液晶层的光透射率,而对频率以及电压中的至少频率进行调制并施加电压,在施加电压保持一定的状态下,通过将施加电场的频率从低频切换到高频,从而电光学响应变为接通;通过从高频切换到低频,从而电光学响应变为断开。
本发明的液晶元件,由于在液晶层中,使液晶相溶性粒子溶解或者分散,该液晶相溶性粒子由纳米粒子组成的核、和在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子构成,通过切换施加电场的频率,从而能够对高速的电光学响应的接通-断开进行控制。
上述液晶元件中,优选伴随电光学响应的接通-断开的响应的时间常数在0.1毫秒~10毫秒的范围内,而且,优选电光学响应的频率调制范围在20赫兹~100千赫兹的范围内。还有,构成上述液晶相溶性粒子的纳米粒子,为从Ag、Pd、Au、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Co、Ni、Sn以及Pb中选择的至少1种金属原子。
本发明,还提供一种液晶元件的驱动方法,其特征在于,采用有源矩阵方式,驱动上述液晶元件。
根据本发明,液晶元件的电光学响应的接通-断开不仅可通过施加电压进行控制,还能够通过其频率进行控制。而且,通过改变纳米粒子的种类、组合以及浓度,从而能够从数赫兹到数百千赫兹之间自由选择可控制的频率范围。
本发明的液晶元件,通过切换施加电场的频率,从而与以往相比,可进行10倍至100倍的高速切换。这样的本发明的液晶元件,可与所有类型的工作模式对应,能够实现高速响应。该高速响应的方式,能够应用于向列型液晶显示器。而且,即使在强介电性液晶显示器的情况下,由于通过组合常介电性和强介电性而进行工作,因此通过应用本方式能够实现高速响应。这些液晶元件,全部可通过有源矩阵方式进行驱动。
附图说明
图1为表示本发明的液晶元件一例的概略剖视图。
图2为表示本发明的液晶相溶性粒子的一例的概略模式图。
图3为表示相对本发明实施例的施加实效值电压的相对光透射率的图。
图4为表示本发明实施例的电光学响应波形的图。
具体实施方式
以下,关于本发明的液晶元件详细地进行说明。
[1]液晶元件
本发明的液晶元件,具有:一对平行基板;在这些基板相面对的内侧面分别设置的导电膜;在这些导电膜相面对的内侧面,分别带有预倾(pre-tilt)角设置的液晶取向膜;和在这一对液晶取向膜之间形成的液晶层,在该液晶层中,使由纳米粒子组成的核、和在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子构成的液晶相溶性粒子溶解或者分散,这样制作的复合体(混合系)是一种液晶元件,其为了改变液晶层的光透射率,而设置了对频率以及电压中的至少频率进行调制并施加电压的控制电路,其特征在于,在使施加电压保持一定的状态下,通过将施加电场的频率从低频切换到高频,从而使作为光调制元件的电光学响应变为接通,通过从高频切换到低频,从而使电光学响应变为断开。这样通过改变电压,从而也改变电光学响应。
本发明中,通过在液晶层中使纳米粒子溶解或者分散,从而使液晶元件的电光学响应具有频率依赖性时,通过由液晶分子或者类似液晶的分子对该纳米粒子进行保护,从而可使液晶层的纳米粒子分散良好,可控制的频率范围在从数赫兹到数万赫兹以上的范围内可任意选择。
以下对如上所述纳米粒子能够给液晶元件的电光学响应赋予频率依赖性的原因进行说明。
在矩阵液晶和纳米粒子的界面中,通过施加交流电场形成振动电偶极子。因此,产生由纳米粒子引起的多余的德拜类型的介电分散。此时,由纳米粒子引起的多余的介电分散在近似ωτ=1的频率区域产生,其缓和时间,由下式提供,式中设矩阵液晶的介电常数为ε1,导电率为σ1,纳米粒子的介电常数为ε2,导电率为σ2
τ = 2 ϵ 1 + ϵ 2 2 σ 1 + σ 2
该现象作为与不均一电介质相关的Maxwell-Wagner效果而被公知,但本发明,通过纳米粒子的种类和浓度(每单位体积的粒子数量)对液晶层中的多余介电分散的缓和时间常数进行控制,这样就能够使液晶元件的电光学响应具有频率依赖性。本发明中,此时,通过由液晶分子或者类似液晶的分子对纳米粒子进行保护而使液晶层中的纳米粒子的分散良好,就能够较宽范围地进行频率调制。这时,如果是纳米粒子,则通过光照射,就能够改变光导电性这样的频率调制特性。
这样,就能够根据施加电场的频率改变连续显示的亮度。并且,可将驱动频率从低频切换到高频而使液晶元件的电光学响应接通;从高频切换到低频使液晶元件的电光学响应断开,与以往相比,能够实现10倍至100倍的高速响应。
图1为表示作为本发明的液晶元件一例的、通过有源矩阵方式驱动的液晶元件的概略剖视图。设置了一对平行基板1a、1b,和在其内侧面的透明导电膜3a、3b,在透明导电膜相面对的内侧面设置液晶取向膜4a、4b,在这些液晶取向膜4a、4b之间配置液晶层2。在液晶层2中使液晶相溶性粒子NP分散。并且,在基板1a上配置薄膜晶体管(TFT)Q7和像素电极PX(透明导电膜3a)。在上方的基板1b与液晶层接触的一侧配置黑条BS,在基板1b和液晶取向膜4b之间配置透明导电膜3b、滤色器5。并且,在两个基板的外侧配置两块偏光板6a、6b。以下,参照图1,对本发明的液晶元件的各个构成具体地进行说明。
(1)液晶层
本发明中采用的液晶层2,其构成为在矩阵液晶中使液晶相溶性粒子NP溶解或者分散,该液晶相溶性粒子由纳米粒子组成的核和在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子构成。在矩阵液晶和在纳米粒子的周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子的电介质各向异性,可为正或负,但为了可较宽范围进行频率调制,优选为相反。
作为矩阵液晶,可举出氰基联苯类、胆甾酯类、碳酸酯类、苯酯类、席夫碱类、联苯胺类、氧化偶氮苯类、具有手性基的强介电性液晶、液晶高分子等。
液晶相溶性粒子,如图2所示,由1个或多个纳米粒子组成的核11、和在核周围设置的保护液晶分子或者类似液晶的分子10组成的保护层12构成。
这里,由纳米粒子组成的核11的直径d,为1nm~100nm。
保护液晶分子或者类似液晶的分子10,如后述那样被进行各种选择,但是按照相对上述核11的直径,液晶分子或者类似液晶的分子10的短轴宽度与该直径相等或者较小那样设定。
纳米粒子,假如是小于100nm的粒径的纳米粒子则并没有特别限定,可列举金属纳米粒子、半金属纳米粒子、半导体纳米粒子、无机物纳米粒子或者有机物纳米粒子。这些纳米粒子,可以采用单独1个种类也可以是组合两个种类以上。作为半金属有Bi、Te等,作为半导体有Cds、CdSe,作为磁性粒子有FePt、CoPt、MPt、MPd,作为无机物有Fe2O3、TiO2、Al2O3、SiO2,作为有机物有C60系、碳化微电子管等。即使其中,由于能够实现较宽频率调制范围的电光学响应,因此优选采用金属纳米粒子,更优选例举从Ag、Pd、Au、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Co、Ni、Sn以及Pb中选择的至少1种金属原子。即使这些金属原子中,也会优选采用Ag、Pd以及Cu中的单独一种或者将其混合采用,尤其因为频率调制范围非常广这一点优选Ag,通过改变Ag和其它金属原子、例如Pd等种类的组合或浓度(每单位体积的粒子数量),就能够自由选择与用途相应的频率调制范围。
具体来说,选择戊基氰基联苯作为保护液晶分子,选择Ag作为金属纳米粒子,选择液晶分子与金属的摩尔比率为5~50、添加浓度为1wt%~3wt%。
上述情况下,虽然由Pd等金属离子构成核11,但是为了获得金属离子,可将上述金属的卤化物、醋酸金属盐、高卤酸金属盐、硫酸金属盐、硝酸金属盐、碳酸金属盐、草酸金属盐等各种酸的金属盐作为原材料。
在金属以外的化合物半导体或无机物(氧化物)的纳米粒子的状态下,通过在聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)的存在下执行这些整体(bulk)合成的反应,从而将其合成。
构成保护层12的液晶分子或者类似液晶的分子10,可采用例如4-氰基-4′-n-戊基联苯、4-氰基-4′-n-庚氧基(heptyloxy)联苯等氰基联苯类;乙酸胆甾酯、苯甲酸胆甾酯等胆甾酯类;4-羧基苯基乙基碳酸酯、4-羧基苯基-n-丁基碳酸酯等碳酸酯类;苯甲酸苯酯、邻苯二甲酸联苯酯等苯酯类;亚苄基-2-萘胺、4′-n-丁氧基亚苄基-4-乙酰基苯胺等席夫碱类;N,N′-双亚苄基联苯胺、p-二甲氧苯亚甲基联苯胺(dianisarbenzidine)等联苯胺类;4,4′-氧化偶氮茴香醚、4,4′-二-n-丁氧基氧化偶氮苯等氧化偶氮苯类;聚(p-对苯撑对苯二甲酰胺)等液晶高分子中的至少1种。还可采用与4-疏基-4′-n-联苯、4-氰基-4′-(ω-疏基戊基)联苯等液晶分子构造相似的类似液晶的分子。
这些液晶分子或者类似液晶的分子中,在使用金属纳米粒子的情况下,优选液晶分子或者类似液晶的分子10与金属的相互作用较强,例如可举出具有氰基、硫基、氨基、羧基等芳香族或者脂肪族的液晶分子或者类似液晶的分子。
液晶相溶性粒子,其形成为在含有液晶分子或者类似液晶的分子10的溶液中使多个金属离子还原,在核11的周围,使液晶分子或者类似液晶的分子结合。
液晶分子或者类似液晶的分子10的使用量,只要相对构成核11的金属的1摩尔,存在1摩尔或者以上则可,优选为1~50摩尔。另外,当液晶分子或者类似液晶的分子10为高分子的情况下,由换算成每个该单体单位的摩尔数决定使用量。
作为用于形成金属离子含有液的溶剂,可举出水、醇类、乙二醇类、醚类。
上述液晶相溶性粒子的液晶层中的含有量,可依据用途适当进行选择,然而其相对矩阵液晶在10wt%以下,优选在5wt%以下,更优选在1wt%以下。
(2)基板
基板1a、1b,优选其至少一方为透明,由厚度1mm左右的玻璃或者透光性树脂构成。
(3)导电膜
导电膜,其透明即可视光的穿透率较高,优选电传导度较大。具体来说,采用ITO、ZnO、In2O3-ZnO等材料,根据溅射法等成膜形成。
虽然导电膜作为液晶元件的电极发挥功能,但在通过有源矩阵方式对本发明的液晶元件进行驱动的情况下,在下方基板的内侧面设置的导电膜,为薄膜晶体管(TFT)等开关元件的二维阵列、和像素电极。
还有,在与上方的基板1b的液晶层接触的一侧配置的黑条,吸收外部光线使来自屏幕的反射光变少(降低外光的影响),使来自背面的光通过双凸透镜,高效地透射到屏幕的前面。黑条,由例如树脂黑或反射率较低的铬等的金属等组成,按照使滤色器5的R、G、B各个色素层之间(边界)区分的方式而设置。
(4)液晶取向膜
液晶取向膜为,被执行处理以使根据液晶元件的工作模式而赋予带有预倾角的水平定向或垂直定向,其可设置在两块基板中的至少一方的基板上。液晶取向膜,由例如通过涂布焙烧聚酰亚胺等的一般公知的方法等而形成。
(5)偏光板、滤色器等
虽然在基板两侧设置偏光板6a、6b,但当采用反射型时,可在下侧的基板1a上配置光反射板,可用一块偏光板。
而且,在基板1b和导电膜3b之间,设置滤色器5,用于显示R、G、B(红、绿、蓝)的颜色。
本发明中采用的控制电路,为能够对频率以及电压中的至少频率进行调制并施加电压的电路。
液晶取向膜4a、4b之间的单元间隙为5μm左右。另外,图1中,对形成单元间隙的隔离物以及对各个单元密封液晶的密封剂省略图示。
[2]液晶元件的特性
本发明的液晶元件,因具有上述构成,从而在使施加电压保持一定的状态下,通过将施加电场的频率从低频切换到高频,使电光学响应接通;通过从高频切换到低频,使电光学响应断开。
通过这样能够对电光学响应的接通-断开进行控制的原因,是因为通过由控制电路给导电膜以及像素电极之间施加给定的电压,从而改变在液晶层含有的液晶相溶性粒子的液晶分子的定向方向,依据此时的施加电场的频率而对定向角度进行调整。矩阵液晶的液晶分子还定向在与液晶相溶性粒子的类似液晶的分子正交的方向,并改变透射液晶层的光的散射。这样,本发明的液晶元件的光透射率便与施加电场的频率对应而被调制。
本发明中,随着电光学响应的接通-断开的响应的时间常数为0.02毫秒~10毫秒,优选为0.1毫秒~5毫秒,更优选在0.1毫秒~1毫秒的范围内,可通过调整液晶相溶性粒子中采用的纳米粒子的种类或组合、以及在采用两个种类以上的纳米粒子的情况下通过调整其浓度,从而能够得到与用途对应的电光学响应时间常数。
而且,本发明中,电光学响应的频率调制范围,为20赫兹~100千赫兹,优选为20赫兹~50千赫兹,更优选在20赫兹~10千赫兹的范围内,在通过调整液晶相溶性粒子中采用的纳米粒子的种类或组合、以及在采用两个种类以上的纳米粒子的情况下通过调整其浓度,从而能够得到与用途对应的频率调制。
本发明的液晶元件,如上所述可在较宽的范围内设定频率调制,如果适当选择施加电压的值,则由于还可连续改变电光学响应的对比率,因此还能够得到中间调的电光学响应。此时,由于通过频率调制本身或者与电压振幅调制的组合,使频率调制的范围扩大了,因而可增大其选择的自由度,从而便可实现中间调。
另外,本发明的液晶元件的工作模式没有特别限定,在采用扭曲向列(TN)LCD、STN-LCD、VAN-LCD等向列型液晶的工作模式、采用FLCD等手性近晶型液晶等强介电性液晶的工作模式中,如果是一种矩阵液晶的介电性或者其各向异性依赖于施加电压的频率的系列,则通过切换施加电压的频率就能够进行响应速度的改善。
[3]液晶元件的驱动方法
接着,关于采用有源矩阵方式对本发明的液晶元件进行驱动的方法进行说明。
作为通过有源矩阵方式进行驱动的液晶元件,采用在上述液晶元件中的下方基板上配置有薄膜晶体管(TFT)Q7和像素电极PX(透明导电膜3a)的机构。
有源矩阵方式中,如上所述分别对在每个像素中设置的多个漏电极和栅电极、以及在液晶层的相面对侧的导电膜,施加给定的电压并对液晶元件进行驱动。
例如,给X-Y矩阵显示的Xi电极施加栅极信号、给Yj电极施加信号电压。此时施加信号电压Vij(ti、Δt、fj k)。本发明中,此时通过将频率fj k切换为fj 1fj 2,从而可实现液晶元件的电光学响应的接通-断开。
而且,这时通过改变信号电压Vij(ti、Δt、fj k)的振幅,从而能够得到中间调的电光学响应。这里信号电压,时间在tIt之间、振幅为Vij,且其频率fj k
另外,本发明,并不限于上述实施方式。上述实施方式为例示,具有与本发明的权利要求范围内记载的技术思想实质上相同的构成,取得同样的作用效果的任何方式,都包含在本发明的技术范围内。
[实施例]
以下表示实施例,对本发明进一步具体说明。
(实施例1)
通过将TN-LCD、ECB(TB)-LCD、GH-LCD,作为采用向列型液晶的LCDs,确认本发明的效果。以下,表示采用TN-LCD的例子。
采用戊基氰基联苯(以下称作“5CB”)作为矩阵液晶,其中液晶的厚度5μm、采用银(Ag)作为纳米粒子,采用5CB作为保护纳米粒子的液晶来制作液晶元件。
通过下述的方法,测定相对施加实效值电压的光相对透射率以及电光学响应波形。结果如图3以及图4所示。
[1]相对施加实效值电压的光相对透射率
当Ag纳米粒子为1wt%时,将频率作为参数,测定相对施加实效值电压的光相对透射率。
[2]电光学响应波形
表示当实效值施加电压为4V时,作为频率f1=10赫兹、f2=12千赫兹,f1→f2(上升,明→暗),f2→f1(下降、暗→明)的电光学响应波形。上升响应时间为2.6毫秒、下降响应时间为9.2毫秒。

Claims (12)

1、一种液晶相溶性粒子,其特征在于,具有:
核,其由1个或者多个纳米粒子组成;和
保护层,其由在核周围设置的液晶分子或者类似液晶的分子组成。
2、根据权利要求1所述的液晶相溶性粒子,其特征在于,
所述核的直径为1nm~100nm。
3、根据权利要求1所述的液晶相溶性粒子,其特征在于,
所述液晶分子或者类似液晶的分子的短轴宽度,相对所述核的直径相等或较小。
4、一种液晶相溶性粒子的制造方法,其特征在于,
所述纳米粒子为由金属组成的金属纳米粒子,在含有所述液晶分子或者类似液晶的分子的溶液中,使多个金属离子还原,并在所述金属纳米粒子的周围,使所述液晶分子或者类似液晶的分子结合,形成粒子。
5、根据权利要求4所述的液晶相溶性粒子的制造方法,其特征在于,
所述金属纳米粒子,由从Ag、Pd、Au、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Co、Ni、Sn以及Pb中选择的至少1种金属原子组成。
6、根据权利要求4所述的液晶相溶性粒子的制造方法,其特征在于,
所述金属离子,将金属卤化物、醋酸金属盐、高卤酸金属盐、硫酸金属盐、硝酸金属盐、碳酸金属盐、草酸金属盐中的至少一种金属盐作为原材料。
7、一种液晶元件,其特征在于,
具有:一对平行基板;在这些基板相面对的内侧面分别设置的导电膜;在这些导电膜相面对的内侧面,分别带有预倾角而设置的液晶取向膜;和在这一对液晶取向膜之间形成的液晶层,
在所述液晶层中,使权利要求1~3任一项所述的液晶相溶性粒子溶解或分散。
8、根据权利要求7所述的液晶元件,其特征在于,
在所述导电膜上,设置控制电路,该电路为了改变液晶层的光透射率,而对频率以及电压中的至少频率进行调制并施加电压,在施加电压保持一定的状态下,通过将施加电场的频率从低频切换到高频,从而电光学响应变为接通;通过从高频切换到低频,从而电光学响应变为断开。
9、根据权利要求8所述的液晶元件,其特征在于,
随着电光学响应的接通-断开的响应的时间常数,在0.1毫秒~10毫秒的范围内。
10、根据权利要求8所述的液晶元件,其特征在于,
电光学响应的频率调制范围在20赫兹~100千赫兹的范围内。
11、根据权利要求8所述的液晶元件,其特征在于,
构成所述液晶相溶性粒子的纳米粒子,为从Ag、Pd、Au、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Co、Ni、Sn以及Pb中选择的至少1种金属原子。
12、一种液晶元件的驱动方法,其特征在于,
采用有源矩阵方式,驱动权利要求8中所述的液晶元件。
CN2004800100220A 2003-04-14 2004-04-13 液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件 Expired - Fee Related CN1774492B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003109567A JP4392186B2 (ja) 2003-04-14 2003-04-14 高速度応答液晶素子および駆動方法
JP109567/2003 2003-04-14
PCT/JP2004/005238 WO2004092302A1 (ja) 2003-04-14 2004-04-13 液晶相溶性粒子、その製造方法、および液晶素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1774492A true CN1774492A (zh) 2006-05-17
CN1774492B CN1774492B (zh) 2012-04-25

Family

ID=33295924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2004800100220A Expired - Fee Related CN1774492B (zh) 2003-04-14 2004-04-13 液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7771799B2 (zh)
JP (1) JP4392186B2 (zh)
KR (1) KR100816570B1 (zh)
CN (1) CN1774492B (zh)
DE (1) DE112004000608T5 (zh)
WO (1) WO2004092302A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7961262B2 (en) 2006-12-13 2011-06-14 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
CN104749825A (zh) * 2015-04-16 2015-07-01 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶盒及其制作方法、显示装置
CN105623675A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 北京航空航天大学 氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005018053A (ja) * 2003-06-03 2005-01-20 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶表示装置
JP4610387B2 (ja) * 2005-03-23 2011-01-12 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP4911658B2 (ja) * 2003-10-22 2012-04-04 学校法人東京理科大学 液晶電気光学素子の駆動方法
JP2005247921A (ja) * 2004-03-02 2005-09-15 Chisso Corp 微粒子を含有する液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子
JP2006292970A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Nano Opt Kenkyusho:Kk 液晶電気光学素子とその温度特性安定化法
JP5079220B2 (ja) * 2005-05-02 2012-11-21 宇部マテリアルズ株式会社 液晶電気光学装置
TW200728818A (en) * 2006-01-26 2007-08-01 Ind Tech Res Inst Wide viewing angle liquid crystal display and a method for achieving wide viewing angle effect
TW200740961A (en) * 2006-01-31 2007-11-01 Ube Industries Dispersions containing liquid crystal compatible particles, pastes prepared therefrom, and processes for production of both
JP5303868B2 (ja) * 2006-06-06 2013-10-02 宇部興産株式会社 ニッケルを含有する液晶相溶性粒子及びそのペースト並びにそれらの製法
TW200811051A (en) * 2006-07-27 2008-03-01 Ube Industries Periodic table group XI or XII metal chalcogenide nanoparticles and production process thereof
JP5019847B2 (ja) * 2006-10-30 2012-09-05 学校法人東京理科大学 液晶相溶性粒子含有液晶及び液晶表示装置
KR101277192B1 (ko) 2007-03-09 2013-06-20 삼성디스플레이 주식회사 강유전 복합체, 그 제조방법 및 이를 포함하는액정표시장치
GB0706756D0 (en) * 2007-04-05 2007-05-16 Imp Innovations Ltd Improvements in organic field-effect transistors
JP2008257047A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Nano Loa Inc 液晶デバイスおよび液晶デバイスの駆動方法
JP2009025485A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置
JP2009025484A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Stanley Electric Co Ltd 液晶相溶性粒子含有液晶及び液晶表示装置
JP4982896B2 (ja) * 2007-08-23 2012-07-25 学校法人東京理科大学 液晶添加剤及びその使用方法ならびに液晶表示素子
JP5283254B2 (ja) * 2007-12-26 2013-09-04 学校法人東京理科大学 液晶組成物及びスイッチング素子
JP2009249469A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Ube Ind Ltd 金属カルコゲナイドナノ粒子を含有する液晶材料及びそれを含む液晶表示装置
TWI435322B (zh) * 2008-05-14 2014-04-21 Univ Nat Taiwan 資料儲存裝置及其儲存方法
WO2012037445A2 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Drexel University Novel applications for alliform carbon
US20140080040A1 (en) * 2009-03-10 2014-03-20 Drexel University Holographic polymer dispersed liquid crystals
US9625878B2 (en) 2009-03-10 2017-04-18 Drexel University Dynamic time multiplexing fabrication of holographic polymer dispersed liquid crystals for increased wavelength sensitivity
US9752932B2 (en) 2010-03-10 2017-09-05 Drexel University Tunable electro-optic filter stack
DE102011105936A1 (de) * 2010-07-15 2012-01-19 Merck Patent Gmbh Flüssigkristalline Medien und Flüssigkristallanzeigen mit polymerstabilisierter homöotroper Ausrichtung
EP2606101B1 (de) * 2010-08-19 2016-06-08 Merck Patent GmbH Flüssigkristallines medium und flüssigkristallanzeigen
WO2012086567A1 (ja) * 2010-12-23 2012-06-28 シャープ株式会社 液晶組成物、液晶表示パネル、液晶表示装置および液晶組成物の製造方法
CN102722047A (zh) * 2012-06-15 2012-10-10 中能柔性光电(滁州)有限公司 利用掺杂向列相液晶材料实现降低液晶器件开启电压的方法
CN102732267A (zh) * 2012-06-15 2012-10-17 中能柔性光电(滁州)有限公司 通过ZnO纳米粒子掺杂并用于液晶显示器的液晶器件
CN102732268A (zh) * 2012-06-15 2012-10-17 中能柔性光电(滁州)有限公司 利用掺杂向列相液晶材料降低液晶器件上升沿响应时间的方法
CN103472611B (zh) * 2013-09-05 2016-05-25 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示面板及其制作方法、显示装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370647A (en) * 1980-02-15 1983-01-25 Texas Instruments Incorporated System and method of driving a multiplexed liquid crystal display by varying the frequency of the drive voltage signal
US4701024A (en) * 1985-12-02 1987-10-20 Dai-Ichi Seiko Kabushiki Kaisha Liquid crystal material including magnetic particles and method of producing the same
US4836654A (en) * 1986-06-30 1989-06-06 Casio Computer Co., Ltd. Drive method for a dual-frequency, dielectric anisotropy liquid crystal optical device
JP2676508B2 (ja) * 1986-09-12 1997-11-17 コニカ株式会社 液晶表示装置
JPH06110043A (ja) * 1992-09-25 1994-04-22 Asahi Glass Co Ltd トラン系液晶化合物を用いる液晶表示素子及び投射型液晶表示装置
US5645758A (en) 1994-04-14 1997-07-08 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Liquid crystal composition, liquid crystal device using the same, light controlling element, recording medium, and light shutter
JPH0815680A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Mitsubishi Electric Corp 高分子分散液晶複合膜およびその製造方法並びにそれを用いた高分子分散液晶光学素子
US5932309A (en) * 1995-09-28 1999-08-03 Alliedsignal Inc. Colored articles and compositions and methods for their fabrication
US5759230A (en) * 1995-11-30 1998-06-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nanostructured metallic powders and films via an alcoholic solvent process
US6078303A (en) * 1996-12-19 2000-06-20 Colorado Microdisplay, Inc. Display system having electrode modulation to alter a state of an electro-optic layer
US6067185A (en) * 1997-08-28 2000-05-23 E Ink Corporation Process for creating an encapsulated electrophoretic display
IL123468A (en) 1998-02-26 2001-08-26 Yissum Res Dev Co Methods for the preparation of nanosized material particles
JP4502415B2 (ja) * 1998-04-14 2010-07-14 新日本石油株式会社 コレステリック液晶薄膜で覆われた微粒子
US6262129B1 (en) * 1998-07-31 2001-07-17 International Business Machines Corporation Method for producing nanoparticles of transition metals
JP2001075081A (ja) * 1998-12-28 2001-03-23 Canon Inc 表示素子
US6254662B1 (en) * 1999-07-26 2001-07-03 International Business Machines Corporation Chemical synthesis of monodisperse and magnetic alloy nanocrystal containing thin films
JP2001337351A (ja) * 2000-03-24 2001-12-07 Shunsuke Kobayashi 液晶表示装置
KR100379250B1 (ko) * 2000-12-04 2003-04-08 한국과학기술연구원 나노 단위 크기의 금속 입자가 함유된 고분자 복합 소재및 그 제조 방법
JP3693647B2 (ja) * 2001-02-08 2005-09-07 日立マクセル株式会社 金属合金微粒子及びその製造方法
US6645444B2 (en) * 2001-06-29 2003-11-11 Nanospin Solutions Metal nanocrystals and synthesis thereof
DE10135114A1 (de) 2001-07-19 2003-02-13 Univ Muenchen L Maximilians Elektrisch steuerbarer Lichtmodulator mit einer Materialzusammensetzung basierend auf in elektrooptischen Medien eingebetteten Nanopartikeln
JP4104892B2 (ja) * 2001-08-31 2008-06-18 直樹 戸嶋 液晶表示装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7961262B2 (en) 2006-12-13 2011-06-14 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
CN104749825A (zh) * 2015-04-16 2015-07-01 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶盒及其制作方法、显示装置
CN104749825B (zh) * 2015-04-16 2018-01-30 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶盒及其制作方法、显示装置
CN105623675A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 北京航空航天大学 氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20050079296A1 (en) 2005-04-14
JP2004347618A (ja) 2004-12-09
WO2004092302A1 (ja) 2004-10-28
KR20060014032A (ko) 2006-02-14
CN1774492B (zh) 2012-04-25
KR100816570B1 (ko) 2008-03-24
US7771799B2 (en) 2010-08-10
JP4392186B2 (ja) 2009-12-24
DE112004000608T5 (de) 2006-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1774492A (zh) 液晶相溶性粒子及其制造方法以及液晶元件
US7518700B2 (en) Display element and display device
KR100982454B1 (ko) 액정 디스플레이 소자
US20080106689A1 (en) Display Element And Display Device
JP4176722B2 (ja) 表示素子および表示装置
JP5242390B2 (ja) 液晶光学素子および液晶光学素子の製造方法
JP2006291016A (ja) 液晶相溶性ナノロッドとその製造方法及び液晶媒体並びに液晶素子
TW200424685A (en) Liquid crystal display device
CN100447638C (zh) 液晶显示装置及其生产方法
JP2006343697A (ja) 表示パネルおよび表示装置
EP2322978A1 (en) Reflection type liquid crystal display device
CN1234801C (zh) 液晶混合物和液晶单元及带偶极的染料对该混合物的应用
JP3477678B2 (ja) コロイダル液晶複合材料を用いる表示デバイスおよび電気−光学デバイス
TW201243448A (en) Liquid crystal display panel, liquid crystal display device, and liquid crystal display cell
CN1181384C (zh) 反射型铁电液晶显示器及其驱动方法
JPH09503601A (ja) 高分子分散型強誘電性液晶表示装置
CN1797148A (zh) 共平面开关模式液晶显示器件及其制造方法
JP2006195112A (ja) 液晶素子とそれを用いた調光素子および液晶表示装置
CN112015018A (zh) 一种调光器件及其制备方法
JP4494072B2 (ja) 表示装置
WO2009154021A1 (ja) 液晶パネルおよび液晶表示装置
KR101276004B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조 방법
JPH10195445A (ja) 液晶表示素子
JP4196663B2 (ja) 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
JP4082585B2 (ja) 液晶表示素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120425

Termination date: 20150413

EXPY Termination of patent right or utility model