专利名称：液晶介质和电光显示器的制作方法
液晶介质和电光显示器本发明涉及液晶介质和其在液晶显示器中的用途，以及这些液晶显示器，特别是利用ECB (电控双折射)效应和垂面初始取向的介电负性液晶的液晶显示器。根据本发明的液晶介质的特征在于在根据本发明的显示器中的特别短的响应时间同时具有高的电压保持能力(“电压保持比”，简写为VHR)。电控双折射、ECB (电控双折射)效应或DAP (排列相畸变)效应的原理首次描述于 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电场中的畸变)〃，Appl.Phys.Lett.19(1971)，3912)。随后是 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)的文章已经显示，液晶相必须具有高数值的弹性常数比K3/K1、高数值的光学各向异性Λη和Δ ε ^-0.5的介电各向异性值以能够用于基于ECB效应的高信息显示元件。基于ECB效应的电光显示元件具有垂面的边缘取向(VA技术=垂直取向)。介电负性液晶介质还可以用于使用所谓的IPS效应的显示器。该效应在电光显示元件中的工业应用要求必须满足多重要求的液晶相。这里特别重要的是对湿气、空气和物理影响(例如热，红外、可见光和紫外区域的辐射，和直流和交变电场)的化学耐受性。此外，要求可以工业使用的液晶相具有在合适温度范围的液晶中间相和低粘度。迄今已经公开的具有液晶中间相的系列化合物中均未包括满足所有这些要求的单一化合物。因此通常制备 2-25，优选3-18个化合物的混合物以获得可以用作液晶相的物质。已知矩阵液晶显示器(MFK显示器)。作为用于个体像素的各自切换的非线性元件可以使用例如有源元件(即，晶体管)。随后论及术语“有源矩阵”，其中通常使用薄膜晶体管(TFT)，其通常被设置在作为基板的玻璃板上。区分两种技术:由化合物半导体(例如CdSe)构成的TFT或基于多晶硅和尤其无定形硅的TFT。目前，后一技术具有全球最大的商业重要性。将TFT矩阵施加于显示器的一个玻璃板的内侧，而另一玻璃板在其内侧带有透明的反电极。与象素电极的尺寸相比，TFT是非常小的并且实质上对图像不具有不利的作用。该技术还可以拓展用于全色显示器，其中将红色、绿色和蓝色滤光片的镶嵌物以各个滤光元件相对可转换的成像元件设置的方式来布置。在传输中迄今大部分使用的TFT显示器通常用交叉的起偏器来操作，并且是背景照明的。对于TV应用，使用了 IPS盒或ECB (或VAN)盒，然而对于监控器通常使用IPS盒或TN盒，并且对于“笔记本电脑(Note Books)”、“膝上型电脑(Lap Tops)”和对于移动应用而言通常使用TN盒。
这里术语MFK显示器包括任何具有集成的非线性元件的任何矩阵显示器，即，除了有源矩阵，还包括具有无源元件的显示器，例如变阻器或二极管(MIM=金属-绝缘体-金属)。这种MFK显示器特别适用于TV应用、监视器和“笔记本电脑”或适用于具有高信息密度的显示器，例如在汽车制造或飞机制造中的高信息密度显示器。除了关于对比度的角度依赖性和响应时间的问题，由于液晶混合物的不足够高的比电阻，在MFK显示器中也出现了困难[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 页起，Paris; STROMER, M.，Proc.Eurodisplay84, 1984年九月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressingof Television Liquid Crystal Displays,第 145 页起，Paris]。随着降低的电阻，MFK 显示器的对比度变差。因为液晶混合物的比电阻通常随着MFK显示器的寿命降低(这是由于与显示器 的内表面的相互作用所致)，所以高(初始)电阻对于必须在长的操作周期中具有可接受的电阻值的显示器而言是非常重要的。利用ECB效应的显示器，作为所谓的VAN(垂直取向向列型)显示器，已经本身被确定为除了 IPS(面内切换)显示器(例如:Yeo，S.D.，论文15.3:〃A LC Displayfor the TV Application^, SID2004International Symposium, Digest of TechnicalPapers, XXXV，第II辑，第758和759页)和长久已知的TN(扭曲向列型)显示器之外，当前最重要的三种更新类型的液晶显示器之一，特别是对于电视应用而言。应当被提及的最重要的结构形式为:MVA(多域垂直取向，例如:Yoshide，H.等，报告 3.1:"MVA LCD for Notebook or Mobile PCs..."，SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 I 辑，第 6-9 页，和 Liu, C.T.等，报告 15.l:"A46-1nch TFT-LCD HDTV Technology..."，SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II 辑，750-753 页)，PVA (图案垂直取向，例如:Kim, Sang Soo,报告 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art forLCD_TV〃，SID2004International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II辑，第 760-763 页)和ASV(高级超视角，例如:Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi,报告 15.2:"Development of High Quality LCDTV", SID2004InternationalSymposium, Digest of Technical Papers, XXXV,第 II 辑，第 754-757 页)。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中将这些技术以通常形式进行了比较。尽管现代ECB显示器的响应时间已经通过超速驱动(overdrive)的寻址方法获得显著改善，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页,但是获得适合视频的响应时间,特别是在灰阶的转换中，仍然是一个没有令人满意地解决的问题。ECB显不器,如ASV显不器,使用具有负性介电各向异性(Δ ε)的液晶介质，而TN和到此为止的所有常规IPS显示器使用具有正性介电各向异性的液晶介质。
在该类型的液晶显示器中，液晶被用作电介质，它的光学性能在施加电压时可逆地变化。因为在通常的显示器中，即在根据这些所述效应的显示器中，操作电压应当尽量地低，所以使用通常主要由液晶化合物组成的液晶介质，所用的液晶化合物全部具有相同的介电各向异性符号(Vorzeichen)并且具有介电各向异性最大可能的值。通常，采用最多相对小比例的中性化合物和尽可能不采用具有与所述介质相反的介电各向异性符号的化合物。在用于ECB显示器的具有负性介电各向异性液晶介质的情况下，因此主要地采用具有负性介电各向异性的化合物。采用的液晶介质通常主要由具有负性介电各向异性的液晶化合物组成和通常甚至基本上由具有负性介电各向异性的液晶化合物组成。在根据本申请使用的介质中，典型地采用最多显著量的介电中性液晶化合物和通常仅非常小量的介电正性化合物或甚至没有介电正性化合物，因为通常液晶显示器旨在具有尽可能低的寻址电压。下式的化合物TEMPOL:
权利要求
1.具有向列相和负介电各向异性的液晶介质，其包含 a)一种或多种式I的化合物
2.根据权利要求1的介质，特征在于，其包含一种或多种如权利要求1所述的式II化合物，其中R22表示乙烯基。
3.根据权利要求2的介质，特征在于，其包含如权利要求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.根据权利要求3的介质，特征在于，在整个介质中如权利要求3中所述的式II化合物的总浓度为25%或更多到45%或更少。
5.根据权利要求1至4的一项或多项的介质,特征在于,其包含一种或多种式ΙΙΙ-2-2的化合物
6.根据权利要求1至5的一项或多项的介质,特征在于,其包含一种或多种式II1-3-2的化合物
7.根据权利要求1至6的一项或多项的介质,特征在于,其包含一种或多种如权利要求1所述的式II1-4的化合物。
8.根据权利要求1至7的一项或多项的介质，特征在于，其额外地包含一种或多种手性化合物。
9.电光显示器或电光元件，特征在于，其含有根据权利要求1至8的一项或多项的液晶介质。
10.根据权利要求9的显示器，特征在于，其基于VA或ECB效应。
11.根据权利要求9或10的显示器，特征在于，其具有有源矩阵寻址器件。
12.根据权利要求1至8的一项或多项的液晶介质在电光显示器或在电光元件中的用途。
13.制备液晶介质的方法，特征在于使根据权利要求1的式I化合物与一种或多种根据权利要求1的式II化合物和一种或多种选自式II1-1至II1-4化合物的化合物混合。
14.稳定包含一种或多种根据权利要求1的式II化合物和一种或多种选自根据权利要求I的式II1-1至II1-4化合物的化合物的液晶介质的方法，特征在于，将式I化合物和任选地一种或多种选自式OH-1至0H-6化合物的化合物加入所述介质中，
全文摘要
本发明涉及一种具有向列相和负介电各向异性的液晶介质，其包含a)一种或多种式I化合物b)一种或多种式II化合物和c)一种或多种选自式III-1至III-4化合物的化合物其中参数具有权利要求1中所说明的含义，涉及其在电光显示器中，特别是在基于VA、ECB、PALC、FFS或IPS效应的有源矩阵显示器中的用途，含有这些液晶介质的该类型显示器，以及式I化合物用于稳定包含一种或多种式II化合物和一种或多种选自式III-1至III-4化合物的化合物的液晶介质的用途。
文档编号C09K19/44GK103249809SQ201180058353
公开日2013年8月14日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年12月10日
发明者M·格贝尔, E·蒙特尼格罗, 真边笃孝 申请人:默克专利股份有限公司