液晶介質和電光顯示器的製作方法

2023-07-01 14:41:31

專利名稱：液晶介質和電光顯示器的製作方法
液晶介質和電光顯示器本發明涉及液晶介質和其在液晶顯示器中的用途，以及這些液晶顯示器，特別是利用ECB (電控雙折射)效應和垂面初始取向的介電負性液晶的液晶顯示器。根據本發明的液晶介質的特徵在於在根據本發明的顯示器中的特別短的響應時間同時具有高的電壓保持能力(「電壓保持比」，簡寫為VHR)。電控雙折射、ECB (電控雙折射)效應或DAP (排列相畸變)效應的原理首次描述於 1971 年(M.F.Schieckel 和 K.Fahrenschon，"Deformation of nematic liquidcrystals with vertical orientation in electrical fields (具有垂直取向的向列型液晶在電場中的畸變)〃，Appl.Phys.Lett.19(1971)，3912)。隨後是 J.F.Kahn(App1.Phys.Lett.20 (1972)，1193)以及 G.Labrunie 和 J.Robert (J.Appl.Phys.44 (1973)，4869)的文.1V.早。J.Robert 和 F.CI erc (SID80D i ge st Techn.Papers (1980) , 30) , J.Duchene (Displays7 (1986), 3)和 H.Schad (SID82Digest Techn.Papers (1982), 244)的文章已經顯示，液晶相必須具有高數值的彈性常數比K3/K1、高數值的光學各向異性Λη和Δ ε ^-0.5的介電各向異性值以能夠用於基於ECB效應的高信息顯示元件。基於ECB效應的電光顯示元件具有垂面的邊緣取向(VA技術=垂直取向)。介電負性液晶介質還可以用於使用所謂的IPS效應的顯示器。該效應在電光顯示元件中的工業應用要求必須滿足多重要求的液晶相。這裡特別重要的是對溼氣、空氣和物理影響(例如熱，紅外、可見光和紫外區域的輻射，和直流和交變電場)的化學耐受性。此外，要求可以工業使用的液晶相具有在合適溫度範圍的液晶中間相和低粘度。迄今已經公開的具有液晶中間相的系列化合物中均未包括滿足所有這些要求的單一化合物。因此通常製備 2-25，優選3-18個化合物的混合物以獲得可以用作液晶相的物質。已知矩陣液晶顯示器(MFK顯示器)。作為用於個體像素的各自切換的非線性元件可以使用例如有源元件(即，電晶體)。隨後論及術語「有源矩陣」，其中通常使用薄膜電晶體(TFT)，其通常被設置在作為基板的玻璃板上。區分兩種技術:由化合物半導體(例如CdSe)構成的TFT或基於多晶矽和尤其無定形矽的TFT。目前，後一技術具有全球最大的商業重要性。將TFT矩陣施加於顯示器的一個玻璃板的內側，而另一玻璃板在其內側帶有透明的反電極。與象素電極的尺寸相比，TFT是非常小的並且實質上對圖像不具有不利的作用。該技術還可以拓展用於全色顯示器，其中將紅色、綠色和藍色濾光片的鑲嵌物以各個濾光元件相對可轉換的成像元件設置的方式來布置。在傳輸中迄今大部分使用的TFT顯示器通常用交叉的起偏器來操作，並且是背景照明的。對於TV應用，使用了 IPS盒或ECB (或VAN)盒，然而對於監控器通常使用IPS盒或TN盒，並且對於「筆記本電腦(Note Books)」、「膝上型電腦(Lap Tops)」和對於移動應用而言通常使用TN盒。
這裡術語MFK顯示器包括任何具有集成的非線性元件的任何矩陣顯示器，即，除了有源矩陣，還包括具有無源元件的顯示器，例如變阻器或二極體(MIM=金屬-絕緣體-金屬)。這種MFK顯示器特別適用於TV應用、監視器和「筆記本電腦」或適用於具有高信息密度的顯示器，例如在汽車製造或飛機製造中的高信息密度顯示器。除了關於對比度的角度依賴性和響應時間的問題，由於液晶混合物的不足夠高的比電阻，在MFK顯示器中也出現了困難[TOGASHI, S.，SEKI⑶CHI, K.，TANABE, H.，YAMAMOTO, E.，S0RIMACHI, K.，TAJIMA, E.，WATANABE, H.，SHIMIZU, H.，Proc.Eurodisplay84, 1984 年九月:A210-288MatrixLCD Controlled by Double Stage Diode Rings,第 141 頁起，Paris; STROMER, M.，Proc.Eurodisplay84, 1984年九月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressingof Television Liquid Crystal Displays,第 145 頁起，Paris]。隨著降低的電阻，MFK 顯示器的對比度變差。因為液晶混合物的比電阻通常隨著MFK顯示器的壽命降低(這是由於與顯示器 的內表面的相互作用所致)，所以高(初始)電阻對於必須在長的操作周期中具有可接受的電阻值的顯示器而言是非常重要的。利用ECB效應的顯示器，作為所謂的VAN(垂直取向向列型)顯示器，已經本身被確定為除了 IPS(面內切換)顯示器(例如:Yeo，S.D.，論文15.3:〃A LC Displayfor the TV Application^, SID2004International Symposium, Digest of TechnicalPapers, XXXV，第II輯，第758和759頁)和長久已知的TN(扭曲向列型)顯示器之外，當前最重要的三種更新類型的液晶顯示器之一，特別是對於電視應用而言。應當被提及的最重要的結構形式為:MVA(多域垂直取向，例如:Yoshide，H.等，報告 3.1:"MVA LCD for Notebook or Mobile PCs..."，SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 I 輯，第 6-9 頁，和 Liu, C.T.等，報告 15.l:"A46-1nch TFT-LCD HDTV Technology..."，SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II 輯，750-753 頁)，PVA (圖案垂直取向，例如:Kim, Sang Soo,報告 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art forLCD_TV〃，SID2004International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II輯，第 760-763 頁)和ASV(高級超視角，例如:Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi,報告 15.2:"Development of High Quality LCDTV", SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II 輯，第 754-757 頁)。例如在Souk, Jun, SID Seminar2004, Seminar M_6:"Recent Advances inLCD Technology", Seminar Lecture Notes,M-6/1 至 M-6/26，和 Miller,Ian,SIDSeminar2004, Seminar M_7:〃LCD_Television〃，Seminar Lecture Notes, M-7/1 至 M-7/32中將這些技術以通常形式進行了比較。儘管現代ECB顯示器的響應時間已經通過超速驅動(overdrive)的尋址方法獲得顯著改善，例如:Kim, Hyeon Kyeong 等，Paper9.1: 〃A57_in.Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID2004International Symposium, Digestof Technical Papers, XXXV, Book I,第106-109頁,但是獲得適合視頻的響應時間,特別是在灰階的轉換中，仍然是一個沒有令人滿意地解決的問題。ECB顯不器,如ASV顯不器,使用具有負性介電各向異性(Δ ε)的液晶介質，而TN和到此為止的所有常規IPS顯示器使用具有正性介電各向異性的液晶介質。
在該類型的液晶顯示器中，液晶被用作電介質，它的光學性能在施加電壓時可逆地變化。因為在通常的顯示器中，即在根據這些所述效應的顯示器中，操作電壓應當儘量地低，所以使用通常主要由液晶化合物組成的液晶介質，所用的液晶化合物全部具有相同的介電各向異性符號(Vorzeichen)並且具有介電各向異性最大可能的值。通常，採用最多相對小比例的中性化合物和儘可能不採用具有與所述介質相反的介電各向異性符號的化合物。在用於ECB顯示器的具有負性介電各向異性液晶介質的情況下，因此主要地採用具有負性介電各向異性的化合物。採用的液晶介質通常主要由具有負性介電各向異性的液晶化合物組成和通常甚至基本上由具有負性介電各向異性的液晶化合物組成。在根據本申請使用的介質中，典型地採用最多顯著量的介電中性液晶化合物和通常僅非常小量的介電正性化合物或甚至沒有介電正性化合物，因為通常液晶顯示器旨在具有儘可能低的尋址電壓。下式的化合物TEMPOL:
權利要求
1.具有向列相和負介電各向異性的液晶介質，其包含 a)一種或多種式I的化合物
2.根據權利要求1的介質，特徵在於，其包含一種或多種如權利要求1所述的式II化合物，其中R22表示乙烯基。
3.根據權利要求2的介質，特徵在於，其包含如權利要求2所述的式II化合物，其中R21表示η-丙基和R22表示乙烯基。
4.根據權利要求3的介質，特徵在於，在整個介質中如權利要求3中所述的式II化合物的總濃度為25%或更多到45%或更少。
5.根據權利要求1至4的一項或多項的介質,特徵在於,其包含一種或多種式ΙΙΙ-2-2的化合物
6.根據權利要求1至5的一項或多項的介質,特徵在於,其包含一種或多種式II1-3-2的化合物
7.根據權利要求1至6的一項或多項的介質,特徵在於,其包含一種或多種如權利要求1所述的式II1-4的化合物。
8.根據權利要求1至7的一項或多項的介質，特徵在於，其額外地包含一種或多種手性化合物。
9.電光顯示器或電光元件，特徵在於，其含有根據權利要求1至8的一項或多項的液晶介質。
10.根據權利要求9的顯示器，特徵在於，其基於VA或ECB效應。
11.根據權利要求9或10的顯示器，特徵在於，其具有有源矩陣尋址器件。
12.根據權利要求1至8的一項或多項的液晶介質在電光顯示器或在電光元件中的用途。
13.製備液晶介質的方法，特徵在於使根據權利要求1的式I化合物與一種或多種根據權利要求1的式II化合物和一種或多種選自式II1-1至II1-4化合物的化合物混合。
14.穩定包含一種或多種根據權利要求1的式II化合物和一種或多種選自根據權利要求I的式II1-1至II1-4化合物的化合物的液晶介質的方法，特徵在於，將式I化合物和任選地一種或多種選自式OH-1至0H-6化合物的化合物加入所述介質中，
全文摘要
本發明涉及一種具有向列相和負介電各向異性的液晶介質，其包含a)一種或多種式I化合物b)一種或多種式II化合物和c)一種或多種選自式III-1至III-4化合物的化合物其中參數具有權利要求1中所說明的含義，涉及其在電光顯示器中，特別是在基於VA、ECB、PALC、FFS或IPS效應的有源矩陣顯示器中的用途，含有這些液晶介質的該類型顯示器，以及式I化合物用於穩定包含一種或多種式II化合物和一種或多種選自式III-1至III-4化合物的化合物的液晶介質的用途。
文檔編號C09K19/44GK103249809SQ201180058353
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月11日 優先權日2010年12月10日
發明者M·格貝爾, E·蒙特尼格羅, 真邊篤孝 申請人:默克專利股份有限公司