液晶介質(zhì)的制作方法
【專利說明】液晶介質(zhì)
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00980124099. 3的中國專利申請的分案申請。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及包含至少一種可聚合化合物的液晶介質(zhì)，其用于電光學(xué)目的的用途， 以及包含該介質(zhì)的顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于液晶的光學(xué)性質(zhì)能通過施加的電壓來調(diào)節(jié)，所以液晶主要用作為顯示器件中 的電介質(zhì)?；谝壕У碾姽鈱W(xué)器件是本領(lǐng)域技術(shù)人員非常熟知的且可基于各種效應(yīng)。這類 器件的實(shí)例是具有扭曲向列結(jié)構(gòu)的TN盒、STN( "超扭曲向列"）盒、ECB( "電控雙折射"） 盒和IPS( "面內(nèi)切換"）盒。
[0004] 最尋常的顯示器件基于Schadt-Helfrich效應(yīng)且具有扭曲向列結(jié)構(gòu)，例如在TN和 STN盒中。它們可作為多路傳輸（multiplex)或有源矩陣顯示器（AMD-TN、AMD=有源矩陣 驅(qū)動(dòng)）來工作。
[0005] 就TN顯示器來說，期望能夠在盒中實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)的液晶介質(zhì)：擴(kuò)大的向列相范圍 (特別是向下直到低溫），在極端低溫下的可切換性（戶外用途、汽車、航空電子技術(shù)）以及 對UV輻射增強(qiáng)的耐受性（更長的使用壽命）。然而，采用現(xiàn)有技術(shù)中可獲得的介質(zhì)，不可能 在保持其他參數(shù)的同時(shí)獲得這些優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 就更加高度扭曲的STN顯示器來說，期望能實(shí)現(xiàn)更大的多路傳輸性 (multiplexability)和/或更低的閾值電壓和/或更寬的向列相范圍（特別是在低溫下） 的液晶介質(zhì)。為此，迫切地期望進(jìn)一步擴(kuò)展可利用的參數(shù)范圍（清亮點(diǎn)、近晶-向列型轉(zhuǎn)變 點(diǎn)或熔點(diǎn)、粘度、介電參數(shù)、彈性參數(shù)）。
[0007] 除了其中用于重新排列的電場基本上垂直于液晶層而產(chǎn)生的已知液晶顯示器 (TN、STN、ECB和IPS)外，也存在著其中電信號以使得電場具有平行于液晶層的顯著分量的 方式產(chǎn)生的顯示器。這類顯示器稱作IPS( "面內(nèi)切換"）顯示器，公開在例如W0 91/10936 中。
[0008] 包含已知液晶介質(zhì)的TN顯示器的特征在于不適當(dāng)?shù)亻L的響應(yīng)時(shí)間且經(jīng)常要過高 的工作電壓。因此，存在著對于沒有這些缺點(diǎn)或僅僅以減少的程度有這樣的缺點(diǎn)的用于TN 顯示器的液晶介質(zhì)的需求。為此，存在著對于除了足夠的相范圍、在低溫下低的結(jié)晶傾向、 低雙折射率和足夠的電阻外，特別是具有低閾值電壓（V1CI)和小的響應(yīng)時(shí)間的液晶材料的 特別需求。
[0009] TN顯示器可以例如作為矩陣顯示器來工作。
[0010] 矩陣液晶顯示器是已知的。能用于各個(gè)切換各個(gè)像素的非線性元件的實(shí)例是有源 元件（即晶體管）。于是，使用術(shù)語"有源矩陣（activematrix)"，其中可區(qū)分為以下兩種 類型：
[0011] 1.在作為基板的硅晶片上的M0S(金屬氧化物半導(dǎo)體）或其它二極管。
[0012] 2.在作為基材的玻璃板上的薄膜晶體管（TFT)。
[0013] 將單晶硅作為基板材料使用限制了顯示器尺寸，因?yàn)榧词故歉鞣N分顯示器 (part-displays)的模塊組裝也會(huì)在接頭處導(dǎo)致問題。
[0014] 就優(yōu)選的更有前景的類型2的情況來說，所用的電光學(xué)效應(yīng)是TN效應(yīng)。區(qū)分為兩 種技術(shù)：包含化合物半導(dǎo)體例如CdSe的TFT，或基于多晶硅或非晶硅的TFT。對于后一種技 術(shù)，全世界范圍內(nèi)正在進(jìn)行深入的工作。
[0015] 將TFT矩陣施用于顯示器的一個(gè)玻璃板的內(nèi)側(cè)，而另一玻璃板在其內(nèi)側(cè)帶有透明 反電極。與像素電極的尺寸相比，TFT非常小且對圖像幾乎沒有不利作用。該技術(shù)還可以 推廣到全色功能的（fullycolour-capable)顯示器，其中將紅、綠和藍(lán)濾光片的鑲嵌物 (mosaic)以使得濾光片元件與每個(gè)可切換的像素相對的方式排列。
[0016]TFT顯示器通常作為在透射中具有交叉的起偏器的TN盒（TN-TFT)來工作且是背 景照明的。
[0017] 術(shù)語"MLC顯示器"在此處包括具有集成非線性元件的任何矩陣顯示器，即除了有 源矩陣外，還有具有無源（passive)元件，如可變電阻或二極管（MIM=金屬-絕緣體-金 屬）的顯示器。
[0018] 對于具有集成的非線性元件以切換各個(gè)像素的矩陣液晶顯示器（MLC顯示器），期 望例如具有大的正介電各向異性、寬的向列相、相對低的雙折射率、很高的電阻率、良好的 UV和溫度穩(wěn)定性和低蒸氣壓的介質(zhì)。
[0019] 這類MLC顯示器特別適用于TV應(yīng)用（例如袖珍電視）和用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用（膝上 型電腦）和汽車或飛機(jī)構(gòu)造中的高信息顯示器。除了關(guān)于對比度和響應(yīng)時(shí)間的角度依賴性 方面的問題之外，由于液晶混合物不夠高的電阻率，MLC-顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[T0G ASHI,S.，SEKI⑶CHI,K.，TANABE,H.，YAMAMOTO,E.，SORIMACHI,K.，TAJIMA,E.，WATANABE,H. ,311頂1211，11.，？1'0。.￡111'0(118卩1&7 84，1984 年9月：八 210-288]\^1：1'1叉1^3)〇〇111：1'〇116(1匕7 DoubleStageDiodeRings,第 141 頁起，Paris;STR0MER，M.，Proc.Eurodisplay84,1984 年9 月:DesignofThinFilmTransistorsforMatrixAddressingofTelevision LiquidCrystalDisplays,第145頁起，Paris]。隨著降低的電阻，MLC-顯示器的對比度 劣化，并且可能出現(xiàn)殘留影像（afterimage)消除的問題。因?yàn)橛捎谂c顯示器內(nèi)表面的相互 作用，液晶混合物的電阻率通常隨MLC-顯示器的壽命下降，所以高的（初始）電阻非常重 要以獲得可接受的使用壽命。特別是就低電壓的混合物來說，至今不可能實(shí)現(xiàn)很高的電阻 率值。更重要的是，電阻率具有隨溫度升高和在加熱和/或UV曝露后的最小可能的增加。 來自現(xiàn)有技術(shù)的混合物的低溫性能也是特別不利的。要求即使在低溫下也不出現(xiàn)結(jié)晶和/ 或近晶相，以及粘度的溫度依賴性要盡可能低。已知的MLC顯示器不滿足這些要求。
[0020] 因此，繼續(xù)存在著對具有非常高的電阻率且同時(shí)具有大的工作溫度范圍、短響應(yīng) 時(shí)間（甚至在低溫下）和低閾值電壓的MLC顯示器的很大需求，這種顯示器不具有或僅僅 以降低的程度地具有上述缺點(diǎn)。
[0021] 除了使用背景照明的即透射地和任選透射反射地操作的液晶顯示器，反射式液晶 顯示器也是特別令人感興趣的。這些反射式液晶顯示器使用環(huán)境光用于信息顯示。因此 它們比具有相應(yīng)尺寸和分辨率的背景照明的液晶顯示器消耗明顯更少的能量。因?yàn)門N效 應(yīng)特征在于非常良好的對比度，這類反射式顯示器甚至可在明亮的環(huán)境條件中很容易地識 另IJ。這是已經(jīng)已知的簡單的反射式TN顯示器，如用于例如手表和袖珍計(jì)算器中的那些。然 而，該原理還可用于高質(zhì)、更高分辨率的有源矩陣控制的顯示器，例如TFT顯示器。在此，如 已經(jīng)在一般常規(guī)的透射TFT-TN顯示器中的那樣，低雙折射率（An)的液晶的使用對于達(dá)到 低光學(xué)延遲（(!?An)是必需的。該低光學(xué)延遲產(chǎn)生通?？山邮艿膶Ρ榷鹊牡鸵暯且蕾囆?(參見DE30 22 818)。在反射式顯示器中，低雙折射率液晶的應(yīng)用甚至比在透射式顯示器 中更重要，因?yàn)樵诜瓷涫斤@示器中光所穿越的有效層厚度為具有相同層厚度的透射式顯示 器中的大約兩倍。
[0022] 反射式顯示器相對于透射式顯示器的優(yōu)點(diǎn)除了低能耗（因?yàn)椴恍枰彻猓┲猓?還在于節(jié)省空間（這導(dǎo)致非常小的物理深度）和減少了由于背光不同程度的加熱導(dǎo)致的溫 度梯度引起的問題。
[0023] 通常，上述類型的液晶材料必須具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性和對電場和電磁輻射 的良好的穩(wěn)定性。此外，液晶材料應(yīng)當(dāng)具有低粘度并在盒中提供短的尋址時(shí)間、低的閾值電 壓和高對比度。
[0024] 此外，它們應(yīng)當(dāng)在通常的工作溫度，即低于和高于室溫的最寬的可能范圍內(nèi)具有 合適的介晶相（mesophase)，例如用于上述盒的向列型或膽甾醇型介晶相。因?yàn)橥ǔ⒁壕?作為多種組分的混合物形式使用，因此重要的是組分能彼此易于混溶。其他的性質(zhì)如導(dǎo)電 性、介電各向異性和光學(xué)各向異性必須根據(jù)盒類型和應(yīng)用領(lǐng)域而滿足各種要求。例如，用于 具有扭曲向列結(jié)構(gòu)的盒的材料應(yīng)當(dāng)具有正的介電各向異性和低導(dǎo)電率。
[0025] 在TN(Schadt-Helfrich)盒中，期望在盒中有助于以下優(yōu)點(diǎn)的介質(zhì)：
[0026]-擴(kuò)展的向列相范圍（特別是向下直到低溫）
[0027]-在極其低的溫度下切換的能力（戶外用途、汽車、航空電子技術(shù)）
[0028]-對UV輻射提高的耐受性（更長的使用壽命）
[0029] _低閾值（驅(qū)動(dòng)）電壓
[0030] _快速響應(yīng)時(shí)間
[0031]-足夠高的雙折射率
[0032]-提供足夠高的電壓保持比（HR)的足夠高的電阻率
[0033]-在盒和顯示器中足夠高的預(yù)傾斜（pretilt)，特別是以避免取向上的缺陷。
[0034] 從現(xiàn)有技術(shù)中可獲得的介質(zhì)不能使得這些優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)而同時(shí)保持其它參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0035] 因此，本發(fā)明的目的在于提供用于這類MLC、TN、FFS或IPS顯示器，特別是用于 TN-TFT顯示器的介質(zhì)，其不具有上述缺點(diǎn)，或僅僅以降低的程度具有