液晶介質(zhì)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】液晶介質(zhì)
[0001] 本發(fā)明涉及液晶介質(zhì)（FK介質(zhì)），其用于電光學(xué)目的的用途，以及涉及包含該介質(zhì) 的FK顯示器。
[0002] 液晶主要在顯示器件中用作電介質(zhì)，因?yàn)檫@類(lèi)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)能通過(guò)施加的電壓 而改變?；谝壕У碾姽鈱W(xué)器件對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是極為熟知的且可以基于各種效 應(yīng)。這類(lèi)器件的實(shí)例是具有動(dòng)態(tài)散射的盒，DAP(排列相畸變）盒、賓/主盒、具有扭曲向列 結(jié)構(gòu)的TN盒、STN(超扭曲向列）盒、SBE(超雙折射效應(yīng)）盒和0MI (光學(xué)模式干涉）盒。 最為常見(jiàn)的顯示器件是基于Schadt-Helfrich效應(yīng)并且具有扭曲向列結(jié)構(gòu)。
[0003] 液晶材料必須具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性和對(duì)電場(chǎng)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產(chǎn)生短的尋址時(shí)間、低的閾值電壓和高的對(duì)比度。
[0004] 此外，它們應(yīng)當(dāng)在通常的操作溫度，即高于和低于室溫的最寬的可能范圍內(nèi)具有 合適的中間相，例如用于上述盒的向列型中間相或膽甾型中間相。因?yàn)橥ǔ⒁壕ё鳛槎?種組分的混合物使用，因此重要的是組分彼此易于混溶。其他性質(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(lèi)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。
[0005] 例如，對(duì)于具有集成的非線性元件以切換獨(dú)立像素的矩陣液晶顯示器（MFK顯示 器），期望具有大的正介電各向異性、寬的向列相、相對(duì)低的雙折射、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)。
[0006] 這類(lèi)矩陣液晶顯示器是已知的?？梢杂糜讵?dú)立地切換獨(dú)立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(yǔ)"有源矩陣"，其中可區(qū)分為以下兩種類(lèi)型：
[0007] 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。
[0008] 2.在作為基板的玻璃板上的薄膜晶體管（TFT)。
[0009] 將單晶硅作為基板材料使用限制了顯示器尺寸，因?yàn)樯踔潦遣煌诛@示器的模塊 組裝也會(huì)在接頭處導(dǎo)致問(wèn)題。
[0010]就優(yōu)選的更有前景的類(lèi)型2的情況來(lái)說(shuō)，所用的電光效應(yīng)通常是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(duì)于后一種 技術(shù)，全世界范圍內(nèi)正在進(jìn)行深入的工作。
[0011]將TFT矩陣施用于顯示器的一個(gè)玻璃板的內(nèi)部，而另一玻璃板在其內(nèi)部帶有透明 反電極。與像素電極的尺寸相比，TFT非常小且對(duì)圖像幾乎沒(méi)有不利作用。該技術(shù)還可以 推廣到全色功能的顯示器，其中將紅、綠和藍(lán)濾光片的鑲嵌物以使得濾光片元件與每個(gè)可 切換的像素相對(duì)的方式布置。TFT顯示器通常作為在傳輸中具有交叉的起偏器的TN盒來(lái)運(yùn) 行且是背景照明的。
[0012] 術(shù)語(yǔ)"MFK顯示器"在此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(wú)源元件的顯示器，如可變電阻或二極管（MIM =金屬-絕緣體-金屬）。
[0013] 這類(lèi)MFK顯示器特別適用于TV應(yīng)用（例如袖珍電視）或用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用（膝上 型電腦）和汽車(chē)或飛行器構(gòu)造中的高信息顯示器。除了關(guān)于對(duì)比度和響應(yīng)時(shí)間的角度依 賴(lài)性問(wèn)題之外，由于液晶混合物不夠高的電阻率，MFK顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[TOGAS HI, S. , SEKI-GUCHI, K. , TANABE, H. , YAMAMOTO, E. , SORIMACHI, K. , TAJIMA, E. , WATANABE, H., 3111]\〇211，11.，？1'〇。.￡111'〇(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 Double Stage Diode Rings,第141 頁(yè)，Paris ;STROMER，M.，Proc. Eurodisplay 84, 1984年 9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,第145頁(yè)，Paris]。隨著降低的電阻，MFK顯示器的對(duì)比度劣化，并且 可能出現(xiàn)殘留影像消除的問(wèn)題。因?yàn)橛捎谂c顯示器內(nèi)部表面的相互作用，液晶混合物的電 阻率通常隨MFK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(lái)說(shuō)，至今不可能實(shí)現(xiàn)很高的電阻率值。此外重要的是，電 阻率顯示出隨溫度升高和在加熱后和/或UV曝露后最小可能的增加。來(lái)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(lài)性要盡可能低。因此，來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)的MFK顯示器不滿足當(dāng)今的要求。
[0014] 除了使用背景照明的，即透射式和期望的話透射反射式工作的液晶顯示器之外， 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 為T(mén)N效應(yīng)特征在于非常良好的對(duì)比度，這類(lèi)反射式顯示器甚至可在明亮的環(huán)境條件中很 好地識(shí)別。這已經(jīng)以簡(jiǎn)單的反射式TN顯示器，如用于例如手表和袖珍計(jì)算器中的那些已 知。然而，該原理還可用于高質(zhì)量、更高分辨率的有源矩陣尋址的顯示器，例如TFT顯示器。 在此，如已經(jīng)在一般常規(guī)的透射式TFT-TN顯示器中的那樣，低雙折射率（An)的液晶的使 用對(duì)于達(dá)到低光學(xué)延遲（(!? An)而言是必需的。該低光學(xué)延遲產(chǎn)生通常可接受的對(duì)比度 的低視角依賴(lài)性（參見(jiàn)DE 30 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@示器中光所經(jīng)過(guò)的有效層厚度為在具有相同層 厚度的透射式顯示器中的大約兩倍大。
[0015] 為了通過(guò)快門(mén)眼鏡獲得3D效果，特別地使用具有低旋轉(zhuǎn)粘度和相應(yīng)的高光學(xué)各 向異性（An)的快速切換混合物。使用具有高光學(xué)各向異性（An)的混合物可以獲得光電 透鏡系統(tǒng)，借助于所述光電透鏡系統(tǒng)可以將顯示器的2-維呈現(xiàn)轉(zhuǎn)換為3-維自動(dòng)立體呈現(xiàn)。 [0016] 因此，繼續(xù)存在著對(duì)具有非常高的電阻率同時(shí)也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MFK顯示器的很大需求，這種顯示器不顯示出或僅 僅較小程度地顯示出這些缺點(diǎn)。
[0017]在TN-(Schadt-Helfrich)盒中，期望有助于盒中的以下優(yōu)勢(shì)的介質(zhì)：
[0018]-拓寬的向列相范圍（特別是直到低溫的）
[0019]-在極低溫下切換的能力（戶(hù)外應(yīng)用、汽車(chē)、航空電子技術(shù)）
[0020] -提高的對(duì)UV輻射的耐受性（更長(zhǎng)的服務(wù)壽命）
[0021] -低閾值（驅(qū)動(dòng)）電壓。
[0022] 可從現(xiàn)有技術(shù)中獲得的介質(zhì)不能實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)而在同時(shí)保留其它參數(shù)。現(xiàn)代LCD 平板屏需要不斷更快的響應(yīng)時(shí)間，以能夠真實(shí)地再現(xiàn)多媒體內(nèi)容，例如電影和視頻游戲。這 些反過(guò)來(lái)需要具有非常低旋轉(zhuǎn)粘度Yi與高光學(xué)各向異性An的向列型液晶混合物。為了 獲得所需的旋轉(zhuǎn)粘度，尋找一種具有特別有利的y/清亮點(diǎn)比率且同時(shí)具有高An的高極 性物質(zhì)。
[0023] 就超扭曲（STN)盒來(lái)說(shuō)，期望促進(jìn)更大的多路傳輸性和/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）的介質(zhì)。為此，迫切地需要進(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)或恪點(diǎn)、粘度