本发明涉及一种新型的液晶显示技术，其采用具有负的介电异向性的手 征性向列相的液晶。

平板型液晶显示器是显示技术中的重要部分。由于具有高的分辨率和成 本低的特点，扭曲向列型(TN)和超扭曲向列型(STN)元件、铁电液晶 和液晶-聚合物散射型元件已经广泛应用在各种显示场合。上述技术中的每一 种都存在缺点。TN和STN液晶盒两者都需要复杂的表面处理，从而增加了 其制造难度和费用。由于TN液晶盒在接近液晶盒表面存在无法消除的双折射 现象，在暗状态下通常并不是很暗的。为了得到良好的对比度，TN和STN液 晶盒可能需要附加延迟或补偿层，这又进一步增加了制造的难度和费用。此 外，STN和TN液晶盒在电压接通状态下是暗的，在电压断开状态下是明 的，在多像元显示时使寻址方案复杂化。铁电液晶也需要精密的表面处理，并 且由于对机械震动敏感，从而限制了应用。对于聚合物-液晶显示器由于需要 聚合物，增加了制造的费用和复杂性。

本发明的目的在于提供一种与这些技术不同的经济的替换器件，它的优 点是成本低，关断状态非常暗，接通状态非常明显，具有优异的对比度，对于 低转换阈值电压的某些应用场合，能够用以产生本征的颜色透光度。

本发明提供一种替代TN和STN液晶盒的经济液晶盒，并具有许多优于 上述液晶盒的优点。首先，该器件特性依赖其垂直于表面的液晶分子排列，而 且比TN液晶盒要更简单地得到这种垂直于表面的分子排列。这就降低了操作 步骤的数量，使器件制造即简易又便宜。其次，本发明器件的暗或不透明“关 断”状态显现出优异的消光性并且对于垂直的入射光不会有残留的双折射。因 此，不透明状态远比TN元件所显现的暗得多，并且不需要实在的(positive) 延迟层。第三，该器件可以调节，以便得到趋于零的小的阈值电压并能显示灰 度。第四，作为在根据电压产生的电场下的发光强度与不存在电场时的发光强 度的比率的准直光对比度在垂直的入射角下超过3000∶1，其远远优于大多 数TN液晶盒。比外，这样一些对比度出现在暗显示的光线下。在暗背景下的 亮写入方式明显优于在亮显示例如TN液晶盒的暗写入方式。最后在颜色取决 于施加电压的场合，在某些结构中，优选显示颜色是可能的。通过调节液晶盒 参数，该器件可以用在很多的显示场合以及明显地比现在存在的各种技术更有 效地降低成本。

如上所述，本发明建立在具有负的介电异向性的手征向列相液晶材料基 础上。对于已经处理表面以便增进液晶分子垂直于表面排列特性的足够薄的液 晶盒，在整个液晶盒中手征性材料的螺距展开并且液晶显示均匀的垂直排列。 假如调节螺距，使得液晶的偶极子(director)沿着液晶盒的宽度产生近于90° 的方位角旋转，该器件就可以像一高对比度的光阀一样工作。在零电压时，分 子呈垂直取向，使得当插入到正交的偏振器之间时，垂直入射的光线将不能通 过液晶盒。由于在表面处不存在平面上的双折射层，本发明液晶盒的电场取消 状态通常比在TN或STN中看到的要更暗。

在足够高的电压下，液晶采取近于纯螺旋扭曲，在液晶盒的大部分内部 区域内，其偶极子近乎平行于液晶盒壁。通过液晶材料的偏振光将受到延迟和 旋转的综合作用，该旋转始终按照一接近液晶旋转方位角约90°的角度，并 且通过正交的偏振器显现出来。

如上所述，本发明的一个实施例提供一种液晶显示器件，其包含 液晶盒壁和在各液晶盒壁之间配置的手征性向列相液晶材料。液晶盒 壁包括：用于对液晶材料进行电方式寻址的部分以及用于对经其通过 的光产生平面偏振的部分。使每一个偏振器定向取向，以便使通过一 个偏振器的光的偏振方向垂直于通过另一个偏振器的光的偏振方向， 即二偏振器是正交的。液晶盒壁也要处理，以便增强液晶材料分子的 垂直排列。液晶材料具有负的介电异向性并且所包括的手征性材料足 够少，以使在不存在电场时，整个液晶盒中的液晶偶极子呈垂直排列。 在一个实施例中，各液晶盒壁间隔的距离为手征性向列相液晶螺距的 大约3/2，以便降低阈值电压。在一优选实施例中，液晶材料具有 的螺距，在存在电场的情况下，能够有效地使通过该液晶盒的光约旋 转90°。在另外一个实施例中，调节液晶盒的厚度，使得在两个可 能的本征偏振模之间的光的延迟接近2π即360°的整数倍，以便使 传输达到最大程度。

在另一个实施例中，至少处理一个液晶盒壁，以便增强相邻液晶 分子方位角倾斜的优选取向，最好平行于其中一个偏振器的取向。在 一个优选实施例中，处理液晶盒壁，通过在与液晶盒的法线成某一角 度的壁表面上喷覆含有玻璃分隔颗粒的氟氯烷，来增强优选的取向。 其它的使方位角倾斜优选取向的方式可以包括按一定角度沉积SiO2， 然后沉积表面活化剂，或者沉积交联聚合物，然后沉积表面活化剂。

手征性向列相液晶是具有负的介电异向性的向列相液晶和足以产 生所需螺距的手征性材料的混合物。适合的向列相液晶和手征性材料 都是可购买到的，并且就本说明书而言，这些对于本领域一般熟练的 技术人员是公知的。向列型液晶和手征性材料的数量将根据所使用的 液晶和手征性材料，以及工作模式和液晶盒厚度而变化。本领 域中的一个一般熟练技术人员将能够根据液晶的手征性材料掺杂的一 般原理来选择用于本发明的适当材料，例如利用在由Hoffman-La Roche公司出版的由Schadt等人在1990年所撰写的题为“为了保证最 佳螺距和补偿温度关系曲线，怎样掺杂形成液晶混合物”的一文中所 介绍的方法，此文在本申请中仅作为引用。对于高对于度的光阀，一 般应当选择手征性材料的百分比，以便使偶极子在液晶盒的厚度范围 内产生90°的旋转，尽管在特定的应用中也可以通过改变手征性材 料的数量来实现。

对于本领域的一般熟练技术人员来说，为增强液晶的垂直排列采 用适当的表面处理剂是公知的，其包括硅烷和表面活化剂。一种适宜 的表面活化剂是六癸基三甲基铵溴化物(HTAB)。

可以利用对本领域熟练技术人员所熟知的装置，例如有源矩阵、 双路转换电路和电极进行寻址。适宜的偏振器也是可购得的，就说明 书而言，这些对本技术领域一般熟练的技术人员是公知的。

在实施本发明时，制备液晶盒基片，然后利用例如环氧树脂或其 它材料按照常规方法围绕它们的边缘部分地进行密封。制备包含预期 数量的向列相液晶和手征性材料的溶液并将其注入液晶盒基片之间。 该液晶盒可以利用本领域的一般熟练技术人员公知的方法例如毛细作 用进行充注。一个优选的技术是真空充注液晶盒。这样改进了液晶盒 的均匀性并消除了液晶盒中的气泡。对于可电寻址的各元件，在注入 液晶之前，液晶盒壁利用透明电极例如铟锡氧化物覆盖。

如果不考虑理论上的约束，本发明的液晶盒，由于改进了液晶盒 参数，可以具有趋于零的很小的阈值电压。当为了使具有负的介电异 向性的手征性向列相液晶形成垂直排列向被处理的液晶盒施加与该液 晶盒垂直的电场时，在液晶盒中存在三个表示自由能特征的项或参量。 合起来看，成双的弯曲弹性变形有利于垂直排列的形成，以及负的介 电极化率异向性有利于分子取向平行于液晶盒表面，引起公知的 Freedericksz相变，即在想使液晶畸变施加电场的情况下在某阈值电 压下产生的相变克服了该弹性能引起的变形。然而，手征性材料也具 有基(ground)态扭曲。假设初始为垂直排列，为了降低液晶能量和 实现扭曲，对于液晶仅有的方法是使液晶首先形成弯曲畸变。因此， 电场和手征性材料的扭曲趋势两者与弯曲弹性变形相竞争并降低阈值 电压。与阈值电压(Vth)和试件厚度无关的常规扭曲向列相液晶盒 不同，在本器件中的Vth是基态螺距Pbalk、试件厚度d和扭曲对弯 曲弹性系数的比值的函数。当螺距接近1.5×d时，这种液晶盒的Vth 可以小到趋于零。

在另一个实施例中，通过调节液晶盒参数，液晶盒的透光强度和 均匀度可以达到最大。良好的透光性可以通过使用其螺距能使通过液 晶盒的偏振光旋转90°的液晶盒和其厚度使得在本征偏振模之间的 光程差接近360°的整数倍的液晶盒得到。如果V＜Vth，进入液晶盒 的偏振光看起来是垂直取向的并且既不被旋转也没有被延迟。因此， 光不会通过在液晶盒相对侧上的正交的偏振器，并且器件在电场取消 状态下是暗的。由于在液晶盒中没有残留的双折射，不需要任何延迟 层电场取消状态对于垂直入射的光也是异常暗的。

如果V＞Vth，相对于该层法线会产生偶极子的倾斜。此外，该 偶极子呈螺旋状，它的轴线平行于基片法线。偏振光被旋转和延迟， 因此使光能够通过正交的偏振器。由于多分子具有负的介电异向性， 如果V＞Vth，具有2π的方位角倾斜退变，即偶极子可以从液晶盒 法线沿一方向倾斜。由于液晶处在绝热(adiabatic)极限内，其中 光电场(opticalfield)按螺旋线旋转，与在表面处的方位角取向无 关，将会发现在较高的电压下，这将不会影响液晶盒的可感觉的透光 度。然而，在刚好在Vth以上的较低电压下，再也不会达到光的绝热 极限。在这种状态下，该液晶盒显现Schlieren状织构。

接近液晶盒表面，在该处分子偶极子并不严格平行于液晶盒表面， 偶极子的方位角取向在沿着液晶盒表面的范围内逐点变化。当没有优 选方位角取向时，偶极子可取任一方位角方向。当偶极子的方位角取 向即不平行也不垂直于其中一个偏振器时，由偏振器显示的电场矢量 将分为两个分量，称为本征偏振模。每个本征偏振模将随偶极子产生 旋转，并在液晶盒的反向侧显现。此外，每个本征偏振模将按其自身 速度行进通过液晶盒，使得在两个本征偏振模之间将出现相位移即相 延迟，引起椭圆形偏振光。然而，在方位角取向平行于或垂直于偏振 器的情况下，电场矢量将不会分成两个本征偏振模。线性偏振光的单 个本征偏振模沿着液晶盒将旋转大约90°，并从正交的偏振器显现 出来。

假如在偶极子即不平行也不垂直于偏振器的区域内产生的两个本 征偏振模之间，不将总相移仔细调节到360°的某一整倍数，在这些 区域内通过液晶盒透过的光量将会降低。在较低的电压下，由于没有 达到绝热极限，在这些区域与那些偶极子平行或垂直于偏振器的区域 之间的透光度的差别导致形成可感觉的明暗区域。

在较高的电压下，在达到绝热极限的情况下，单 个的本征偏振模有效地旋转，以最大强度从正交的偏振器中显现也来， 该织构变得几乎是不可发觉的。此外，对于一特定的液晶盒，通过调 节液晶盒厚度，使得两个本征偏振模之间的相位移为360°的某一整 倍数，透光的强度和均匀度可以达到最大。在这种状态下，旋转90° 的线性偏振光由正交的偏振器显现出来。因此，在延迟为360°的某 一倍数的情况下，为了使由在偶极子即不垂直于也不平行于偏振器的 那些区域透过的光形成最大透光度，与各织构相关的对比度变得很小， 液晶盒看起来近于均匀明亮。

本发明人已经发现，对于一定的双折射，可以调节液晶盒厚度以 满足这种条件并使透过的光线强度最大。此外，假如将在一个表面处 的方位角倾斜配置得平行于该偏振器，即所谓的易轴，表面双折射可 忽略并只有一个本征偏振模存在，使得两个本征偏振模的问题完全消 失。为了提供该易轴，处理一个表面，因此沿着一优选的的方向的分 子倾斜也将起作用，降低或消除该织构的形成。含有玻璃分隔颗粒的 液体氟氯烷按一定角度例如从液晶盒法线成约35°在表面活性剂上 面喷覆，就能够形成这种易轴。其它可能的方式包括机械摩擦，沉积 非常少量的聚合物，以及使用其它表面处理剂例如硅烷。

由对各优选的实施例和附图的详细介绍，定会更加充分理解本发 明的很多附加特征和优点。

图1是在电场取消状态下的本发明的液晶盒的示意性概略断面图。

图2是在电场形成状态下的本发明的液晶盒的示意性概略断面图。

图3是表示存在电场时沿液晶盒的厚度的液晶取向的原理图。

图4和5是通过相对于液晶盒上的入射光的角度变化，由本发明 的液晶盒显示的对比度的曲线图。

图6是本发明的液晶盒响应施加电压的透光度的曲线图。

图7是通过改变入射光的角度，表示本发明液晶盒由于散入射光 而显示的对比度变化的曲线图。

图8是通过改变入射光的角度，表示本发明的另一种液晶盒显示 对比度的曲线图。

图9是图8中的液晶盒响应于施加电压的透光度变化曲线图。

图10是通过改变入射光的角度，表示图8中的液晶盒由于散射 入射光而显示的对比度变化的曲线图。

图11是通过改变入射光的入射角，本发明的液晶盒显示的对比 度变化的曲线图。

图12是本发明的另一种液晶盒响应于施加电压的透光度变化的 曲线图。

图1和2是本发明的液晶盒10分别处在阈值电压以上和以下的 示意性断面图。液晶11包含在用铟锡氧化物(ITO)14覆盖的玻 璃片12之间，该(ITO)14用作电极。在ITO上沉积一表面活化剂 层16，以诱导液晶分子18的垂直排列。正交的偏振器20、20′ 置于液晶盒壁12的外侧，以及将a·c电压源17连接到该单元， 以便利用ITO电极在液晶盒两侧施加电压。

图1表示液晶盒处在电场取消状态，其中V＜Vth。在这种状态 下，遍及液晶盒的分子偶极子维持平行于液晶盒法线。沿着液晶盒法 线的入射光由偏振器20或20′产生偏振。由于传播方向维持平行 于液晶偶极子，没有双折射以及因此没有光延迟。当光透出该液晶盒 时维持偏振并且为对侧的偏振器20或20′所吸收，对侧的偏振器 与第一个偏振器正交，故引起吸光。对于倾斜的入射光。该光相对于 分子偶极子成某一角度穿过液晶，因此产生某些延迟。在这种情况下， 某些光将通过正交的偏振器，引起在倾斜的角度下降低了对比度。图 2表示处在电场存在状态下的液晶盒，其中V＞Vth。在这种状态下， 分子趋于平行于液晶盒壁排列，即垂直于沿液晶盒法线方向施加的电 场排列。

图3是表示对于V＞Vth，分子取向作为沿液晶盒法线方向的位 置的函数的原理示意图。如图所示，表面处的分子处于平行液晶盒法 线的方向。极化倾斜角φ随着深入液晶盒的主体内部而增加，在中心 处达到最大，在该处分子或多或少处于平行于液晶盒壁的方向。此外， 分子围绕一平行于液晶盒法线的螺旋线轴线旋进，即沿所称方位角θ 旋进。例如当电压V明显大于Vth时，对于足够长的螺距，由于分子 双折射大和极化倾斜角大，由沿着液晶盒法线方向传播的光经受的有 效的双折射是大的。这就是“绝热极限”，其中光—电场矢量围绕螺 旋线旋转，即随着分子偶极子旋转。在这种状态下，近于表面的且随 液晶盒表面上的位置随机变化的初始方位角将不会影响感觉的光的透 光度。

由于通过液晶盒的光的传播取决于折射率，偶极子的定位极化 倾斜角度、螺距、样品厚度和视角，很明显液晶盒的性能精密地决定 于各可调参数。为了得到优异的高对比的光阀和降低阈值电压，本发 明人已经发现与手征性液晶的螺距相关的液晶盒厚度的各种参数。

阈值电压是螺距对厚度比的函数。使用具有负的介电异向性 Δx＜0的手征性向列相液晶和由Pbulk＝2π/q0限定的主体中 的螺距Pbulk时，由如下公式(1)给出自由能： $F=\frac{1}{2}{K}_{33}{\left(\hat{n}\times ▿\times \hat{n}\right)}^2+\frac{1}{2}{K}_{22}{(\hat{n}·▿\times \hat{n}-q_0)}^2-\frac{1}{2}\mathrm{\Delta X}{(\bar{E}·\hat{n})}^2---\left(1\right)$ 其中K22和K33分别是扭曲和弯曲弹性系数，n是偶极子，E是施加 的电场。对于一个为垂直排列的足够薄的液晶盒，其中液晶盒厚度 (d)略小于螺距，并且在没有电场作用时，螺旋线展开，在整个液 晶盒中该偶极子垂直于液晶盒表面。取与表面垂直的方向为Z，在液 晶盒平面内的方向为X和Y，沿Z方向的电场将试图旋转偶极子，使 得E⊥n。这种作用将与弯曲弹性项相竞争，弯曲弹性力图维持均匀 的偶极子。假设偶极子与Z有小的偏向。液晶盒中的液晶偶极子的 Cartesian分量由如下公式(2)限定：

        nx＝sinsinθ≈sinθ

        ny＝sincosθ≈cosθ     (2)

        nt＝cos≈1 其中φ是距Z的极化角，θ是在X-Y平面内的方位角。根据φ和 θ，自由能变为： 在不存在手征性时，K22项消除。低于某一阈值电压，弯曲弹性项决 定自由能，对φ＝0，其取最小值，试件维持均匀。超过阈值电压， 与电场有关的项变得重要，对于φ≠0，F为最小，偶极子转动，使 得其不再与电场方向平行。在负性材料中，这种变化为通常的 Freedericksz相变。然而，手征性引入一与K22成比例的附加项。由 于胆甾相液晶在它的基本状态为螺旋形的，试件可以通过扭曲降低它 的自由能。尽管对于垂直排列(homeotropic)，这是不可能的，假 如形成少量弯曲，就可以形成扭曲。然后该偶极子从液晶盒的一个表 面到另一个表面，将围绕一个圆锥旋转，如图3所示。手征性有利于 形成非零的φ。在将对于θ的Euler-Lagrange方程应用到方程(3) 中的自由能时，会看到对于螺旋结构 ，对应一螺矩， 。应当注意，当保持方程(2)的近似值时，对于螺 矩与极角φ无关的假设仅适用于很少的φ。通过将最低的能量付里叶 分量φ＝φq1sinq1z代入到方程(3)，其中q1＝π/d1，会得到 $F_{q1}=[\frac{1}{2}{K}_{33}{q}_1^2+\frac{1}{2}{K}_{33}{\left(\frac{K_{22}{q}_0}{K_{33}}\right)}^2-K_{22}{q}_0\left(\frac{K_{22}{q}_0}{K_{31}}\right)+\frac{1}{2}\mathrm{\Delta X}{E}^2]{\phi }_{q_1}^2---\left(4\right)$ 应注意，异向性是负的，电压V=Ed，会得到一个Freedericksz阈值 电压的表达式： $V_{\mathrm{th}}^2=-\frac{{\pi }^2}{-\mathrm{\Delta X}}-(K_{33}-\frac{K_{22}^2{d}^2{q}_0^2}{K_{33}{\pi }^1})---\left(5\right)$ 方程(5)指出，对于一足够厚的液晶盒，阈值电压降为零。在临界 厚度 下会产生这种情况。由于K33通常为3K22，临 界厚度通常为主体液晶螺距Pbulk大约23。然而，这一条件一般 不会提供最大对比度，随着伴生Vth的增加，通过降低手征性掺杂剂， 可以改进对比度。

因此，通过提供具有适当厚度和足够低的数量的手征性材料的液 晶盒，使得在不存在电场的情况下使液晶呈垂直排列，就可以得到本 发明的优异的光阀。确切地说，假如采用了这种几何形状参数，对于 一个平板型显示器，电场取消状态下在正交的偏振器之间就显得很暗。 超过阈值电压，其中φ≠0，以及偶极子具有精细的螺距dθ/dZ， 就会有一般的双折射和光一电场矢量的综合作用。光将会透过偏振器， 在电场存在的状态下，像元显现是亮点。当电压刚好超过Vth， 分子极化倾斜相对小，对于光的有效双折射部分相应也是小的。因而， 器件基本上作为一延迟型液晶盒工作。对于方位角取向如果没有优选 的易轴，沿液晶盒的表面，θ可能逐点地飘移。引起不希望的织构产 生。然而，对于超过阈值电压的适当电压，在大部液晶盒范围内，极 化倾斜角φ接近π/2，并且由于液晶盒延迟和旋转的综合作用，器 件可以工作在“绝热极限”内。由于透光度取决于光-电场矢量的总 的方位角旋转θ和延迟，得到近于均匀的亮度。因而，θ≈π/2会 趋于提供最大透光度，而液晶盒厚度为3/2螺距会形成最小阈值电 压。此外，当没有优选的方位角取向时，因此有两个本征偏振模，当 上述条件θ≈π/2被满足时得到对一特定液晶盒的最大透光度，以 及调节液晶盒厚度，使得两个偶极子之间的相位移是360°即2π的 整数倍。根据公式∫2π/λΔneff(Z)dZ≈2π。其中n是 有效双折射，Z是液晶盒厚度。

实例1

通过在其中一平板的表面上首先逐渐地均匀沉积少量的直径7μm 的玻璃丝(一般长度为20μm)制备由覆盖有ITO和表面活性剂 HTAB的二玻璃片构成的液晶盒。将第二玻璃片面向下置于第一片之上 并利用真空保持就位。然后液晶盒用可用U.V.(紫色线)可固化的环 氧树脂进行密封。在2cm×2cm的液晶盒表面范围内确定其均匀间隔 约为7±0.5μm。将自行粘附的正交的二偏振器置于液晶盒器壁的 外表面上，然后在室温下将CB 15手征性材料和ZLI-2806向列相 液晶注入该液晶盒。按照手征性材料和向列相液晶的合重，CB 15具 有的数量为0.99％。ZLI-2806具有的介电极化率异向性接近0.38， 双折射(率)为0.044。两种材料可由E.Merck购得。

在室温下，在光学显微镜下观察试件，可以看到优异的无缺陷的 垂直排列。施加60Hz的a.c电压，在1.75Vrms(有效值)下，材 料开始显现Schlieren状织构，液晶盒的透光度不均匀。随着电压增 加，在接近3V时，在正交的偏振器下方，液晶盒变得均匀明亮。

然后将液晶盒置于来自工作在波长λ＝6328的He-Ne激光 器的光束通道中。该光束顺序地通过第一偏振器、试件、第二正交的 偏振器、光调制器并进入光敏二极管探测器。探测器输出被送入锁定 放大器，其在317Hz的调制频率下定标。与探测器的光强成比例 的锁定放大器的输出利用数字电压表测量。

首先测量当施加到试件上的电压为0时垂直入射的光的强度，然 后将3Vrmv，60Hz的电压加到液晶盒上，再次测量光强。将对 比度取为I(V＝3V)/I(V＝0)。在3V下在液晶盒上存在 电场时，通过测量垂直入射的He-Ne激光器激光，测定液晶盒的 透光度。将这一强度除以通过一个铟锡氧化物(电极)的光的强度， 该铟锡氧化物覆盖置于两个平行的偏振器之间的玻璃片。后一测量接 近模拟通过液晶盒的理想透光度。对于这个实例得到为20％的透光 度。然后将液晶盒围绕一平行于偏振器的轴线在试件的平面内旋转， 再次测量对比度。在旋转角度高达60°下重复进行这一过程，对测 试结果绘图，如图4所示、由图4可以看出，液晶盒具有优异的对比 度，在20°附近超过2000∶1，在60℃附近维持100∶1以上。

然后，使液晶盒重新取向，使得相对偏振器旋转轴线成45°并 处在液晶盒的平面内。图5表示其对比度。由于在电场取消状态下对 于倾斜透过液晶盒的光很大程度上增加了透光度，在视角超过25° 时，对比度变得相当差。这里，光的偏振是常规的和超常规的方式混 合体，因此使得在电场消除状态在倾斜入射光的情况下产生延迟。将 这一状况与图4所示进行对比，在图4中所示的情况下，光的偏振对 于倾斜入射光或者是纯粹超常规或者是纯粹常规方式的，并且因此， 在电场取消状态下，只有很少或没有光透过该正交的偏振器。

然后将液晶盒旋转回到与入射光垂直的状态，测量作为施加电压 函数的激光透过强度。这一测量结果表示在图6中。这里发现所有的 结果在60Hz＜ν＜10000Hz的范围内均与驱动频率无关。发现 阈值电压Vth为1.75V，对于I(90％)/I(10％)的电压比 接近1.45。

通过利用触发开关转换接通和断开a.c电压和利用数字存储示 波器观测信号，测定透光强度的上升和下降时间。在接通3Vrms电 压之后，在光强开始增加之前，会有大约200ms的延迟，接着经过 150ms上升到最大光强的90％。在断开电压时，透光强度立即开 始衰减，在大约70ms内下降到最大值的10％。对于3.6V信号， 光强上升没有延迟，并且在300ms范围内，光强接近线性上升达到 最大值的90％。

然后，将激光在液晶盒上扩展形成大约直径为2cm的光点。在 液晶盒的前方置一块用于散射光的磨光玻璃，接着是一0.8cm直径的 掩膜。直接在液晶盒之后大约0.6cm距离处，置一具有大约1cm2的 接收区的宽面积的探测器。使用未经调制的光。在这里，测量作为角 度函数的对比度I(V＝3V)/I(V＝0)。测试结果表示在图 7中。对于垂直入射光，达到对比度超过约50∶1。在60°入射 光下，对比度约大于10∶1。

实例2

按上述实例中所述的方式制备一个液晶盒，其中液晶材料是一种 混合物，按重量计，在ZLI-2806中所含CB 15为1.65％。在这一 液晶盒上，进行在上述实例中介绍的对比度和光强与电压相对关系的 实验。尽管在图8中所示对于He-Ne激光得到的对比度比在实例 1中所用的低手征性材料有所降低，但这个液晶盒在55°的角度附 近仍然具有100∶1以上的对比度。这个液晶盒对比度具有的对比度的 降低是由于较密的螺距，其导致光的旋转大于π/2，使得大部分光 不能通过正交的偏振器。所幸的是，当入射角距法线接近40°时， 所示对比度出现峰值，测量在垂直入射光的情况下光强相对电压的关 系，其结果表示在图9中。正如对于这种有更高手征性的材料所希望 的，阈值电压小于在实例1中的材料的阈值电压，大约1.25V。由于 使用在前述实施例中的材料，超过Vth会出现光强的慢上升，不过使 用这种材料，在低于大约3V的电压下仍会有可观察到的织构。这是 因为液晶盒还没有达到它的“绝热极限”。图10表示这种液晶盒对 于He-Ne激光的对比度。在这种较高的手征性下，与实例1中的 材料的且如图7中表示的对比度相比对比度明显降低。

实例3

除了液晶盒使用在ZLI-4330向列相液晶(E.Merck)中含1.0％ 的CB 15的混合物注入液晶盒以外，以在实例1中所述的方式制备一 个液晶盒。这种材料具有高得多的双折射(Δn-0.147)，稍小一些 的介电异向性(Δx＝-0.15)以及粘度小于实例1中的ZLI-2806粘 度的三分之一。因而，对于较小的激化倾斜角将会达到“绝热极限” 并且延迟较大。由于较低的介电异向性的影响，对于这种元件的阈值 电压大约为3V。

利用电场形成用的4V电压，对于垂直入射He-Ne激光的对 比度接近800∶1。如图11所示。由于具有较大的双折射，与实例1 中的材料相比，在倾斜入射光下，暗透光状态则较明亮。在40°角 下，对比度约为4，在20°下，对比度为1.3。然而，由于使用的 延迟层或具有稍低双折射的材料，对比度随角度的迅速降低可以被减 缓。

由于更完全的绝热旋转和较大的双折射，垂直入射的He-Ne激光的透光度至少为85％，是相当大的。由于具有很低的粘度，响 应时间快得多。接通时间为30ms数量级，尽管在器件对电压反映 之前存在很短的延迟，该延迟取决于施加的电压。关断时间约50ms。

在显微镜下利用白光观察液晶盒。在4V下，透过的光呈白色。在 较高的电压下观察颜色，随着施加电压的增加，从黄色对橙色到红色。 颜色效果的出现来自光谱中的一个部分的优先延迟超过另一部分。为 了降低织构，在一个表面处的偶极子的方位角取向相对于偏振器理想 状况应约为45℃，提供两个相等幅值的本征偏振模。另外，光旋转 应为90°。因此，准直的光的高透光度和颜色的结合在彩色投影器 件中有用的。

实例4

除了在表面活化剂处理的表面处利用倾斜喷射的氟氯烷沉积玻璃 分隔颗粒以外，像在前述实例中一样，构成另一种7μm宽的液晶盒。 从距玻璃40cm处相对基片法线约成55°喷射氟氯烷。

利用几种稀释剂得到的ZLI-2806中CB 15的混合物被注入液晶 盒。因此精确的浓度是未知的，尽管根据CB 15和ZLI-2806的合重， 按重量计，CB 15可能接近1.9％。这种浓度与仅为0.35V的Vth的 情况是接近的。利用光学显微镜在没有电场的情况下观察垂直排列的 织构，尽管有几个缺陷存在，其中推测有大的氟氯烷滴击中表面并破 坏了HTAB表面活化剂。对于V＞Vth的情况，在刚好超过阈值电压时 仅观察到有少量的织构。代之以看到一些条状的多少平行的暗的区域， 约长100μm，在其它的均匀的亮背景中沿着试件的长度走向。在较 暗的条和较亮的背景之间的对比度随电压的升高而降低。确信氟氯烷 处理剂对均匀的背景是较敏感的，以及各条可能是由于氟氯烷的较大 微滴或玻璃丝沿表面滑动造成的。最终可以证明这种作用在对方位角 取向提供易轴方面是有用的，因此消除了当电压刚好超过Vth时形成 的区域结构或组织并使得可以用于灰度显示。图12表示光强与用于 准直垂直入射He-Ne激光的电压跟踪相互关系曲线。最大对比度 接近50∶1，当接近其浓度时，即在该浓度下Vth趋于0时，对比 度连续下降。

根据前述公开内容，对于本技术领域的一般熟练技术人员来说， 本发明很明显可有很多改型和变化。例如，通过利用更薄的液晶盒、 更低粘度的材料以及通过调节弹性系数对粘度比，例如通过向混合物 添加适当的聚合物液晶，可以使接通时间改进并达最佳。通过利用相 似的方法，以及通过利用这样一些材料，它们的介电异向性的符号是 与频率相关的，也可以改进关断时间。采用相似方式，通过改变弯曲 弹性系数对扭曲弹性系数的比，例如通过利用聚合物掺杂可以调节阈 值电压以及超过阈值电压的旋光特性。因此可理解，在所提出的权利 要求的范围内，可以按与已经详细表示和介绍的不同的方式实施本发 明。