液晶介质的制作方法
【专利说明】液晶介质
[0001] 本申请是申请号为200980124099. 3的中国专利申请的分案申请。 发明领域
[0002] 本发明涉及包含至少一种可聚合化合物的液晶介质，其用于电光学目的的用途， 以及包含该介质的显示器件。
【背景技术】
[0003] 由于液晶的光学性质能通过施加的电压来调节，所以液晶主要用作为显示器件中 的电介质。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员非常熟知的且可基于各种效应。这类 器件的实例是具有扭曲向列结构的TN盒、STN( "超扭曲向列"）盒、ECB( "电控双折射"） 盒和IPS( "面内切换"）盒。
[0004] 最寻常的显示器件基于Schadt-Helfrich效应且具有扭曲向列结构，例如在TN和 STN盒中。它们可作为多路传输（multiplex)或有源矩阵显示器（AMD-TN、AMD=有源矩阵 驱动）来工作。
[0005] 就TN显示器来说，期望能够在盒中实现以下优点的液晶介质：扩大的向列相范围 (特别是向下直到低温），在极端低温下的可切换性（户外用途、汽车、航空电子技术）以及 对UV辐射增强的耐受性（更长的使用寿命）。然而，采用现有技术中可获得的介质，不可能 在保持其他参数的同时获得这些优点。
[0006] 就更加高度扭曲的STN显示器来说，期望能实现更大的多路传输性 (multiplexability)和/或更低的阈值电压和/或更宽的向列相范围（特别是在低温下） 的液晶介质。为此，迫切地期望进一步扩展可利用的参数范围（清亮点、近晶-向列型转变 点或熔点、粘度、介电参数、弹性参数）。
[0007] 除了其中用于重新排列的电场基本上垂直于液晶层而产生的已知液晶显示器 (TN、STN、ECB和IPS)外，也存在着其中电信号以使得电场具有平行于液晶层的显著分量的 方式产生的显示器。这类显示器称作IPS( "面内切换"）显示器，公开在例如W0 91/10936 中。
[0008] 包含已知液晶介质的TN显示器的特征在于不适当地长的响应时间且经常要过高 的工作电压。因此，存在着对于没有这些缺点或仅仅以减少的程度有这样的缺点的用于TN 显示器的液晶介质的需求。为此，存在着对于除了足够的相范围、在低温下低的结晶倾向、 低双折射率和足够的电阻外，特别是具有低阈值电压（V1CI)和小的响应时间的液晶材料的 特别需求。
[0009] TN显示器可以例如作为矩阵显示器来工作。
[0010] 矩阵液晶显示器是已知的。能用于各个切换各个像素的非线性元件的实例是有源 元件（即晶体管）。于是，使用术语"有源矩阵（activematrix)"，其中可区分为以下两种 类型：
[0011] 1.在作为基板的硅晶片上的M0S(金属氧化物半导体）或其它二极管。
[0012] 2.在作为基材的玻璃板上的薄膜晶体管（TFT)。
[0013] 将单晶硅作为基板材料使用限制了显示器尺寸，因为即使是各种分显示器 (part-displays)的模块组装也会在接头处导致问题。
[0014] 就优选的更有前景的类型2的情况来说，所用的电光学效应是TN效应。区分为两 种技术：包含化合物半导体例如CdSe的TFT，或基于多晶硅或非晶硅的TFT。对于后一种技 术，全世界范围内正在进行深入的工作。
[0015] 将TFT矩阵施用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 反电极。与像素电极的尺寸相比，TFT非常小且对图像几乎没有不利作用。该技术还可以 推广到全色功能的（fullycolour-capable)显示器，其中将红、绿和蓝滤光片的镶嵌物 (mosaic)以使得滤光片元件与每个可切换的像素相对的方式排列。
[0016]TFT显示器通常作为在透射中具有交叉的起偏器的TN盒（TN-TFT)来工作且是背 景照明的。
[0017] 术语"MLC显示器"在此处包括具有集成非线性元件的任何矩阵显示器，即除了有 源矩阵外，还有具有无源（passive)元件，如可变电阻或二极管（MIM=金属-绝缘体-金 属）的显示器。
[0018] 对于具有集成的非线性元件以切换各个像素的矩阵液晶显示器（MLC显示器），期 望例如具有大的正介电各向异性、宽的向列相、相对低的双折射率、很高的电阻率、良好的 UV和温度稳定性和低蒸气压的介质。
[0019] 这类MLC显示器特别适用于TV应用（例如袖珍电视）和用于计算机应用（膝上 型电脑）和汽车或飞机构造中的高信息显示器。除了关于对比度和响应时间的角度依赖性 方面的问题之外，由于液晶混合物不够高的电阻率，MLC-显示器中也还产生一些困难[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 页起，Paris;STR0MER，M.，Proc.Eurodisplay84,1984 年9 月:DesignofThinFilmTransistorsforMatrixAddressingofTelevision LiquidCrystalDisplays,第145页起，Paris]。随着降低的电阻，MLC-显示器的对比度 劣化，并且可能出现残留影像（afterimage)消除的问题。因为由于与显示器内表面的相互 作用，液晶混合物的电阻率通常随MLC-显示器的寿命下降，所以高的（初始）电阻非常重 要以获得可接受的使用寿命。特别是就低电压的混合物来说，至今不可能实现很高的电阻 率值。更重要的是，电阻率具有随温度升高和在加热和/或UV曝露后的最小可能的增加。 来自现有技术的混合物的低温性能也是特别不利的。要求即使在低温下也不出现结晶和/ 或近晶相，以及粘度的温度依赖性要尽可能低。已知的MLC显示器不满足这些要求。
[0020] 因此，继续存在着对具有非常高的电阻率且同时具有大的工作温度范围、短响应 时间（甚至在低温下）和低阈值电压的MLC显示器的很大需求，这种显示器不具有或仅仅 以降低的程度地具有上述缺点。
[0021] 除了使用背景照明的即透射地和任选透射反射地操作的液晶显示器，反射式液晶 显示器也是特别令人感兴趣的。这些反射式液晶显示器使用环境光用于信息显示。因此 它们比具有相应尺寸和分辨率的背景照明的液晶显示器消耗明显更少的能量。因为TN效 应特征在于非常良好的对比度，这类反射式显示器甚至可在明亮的环境条件中很容易地识 另IJ。这是已经已知的简单的反射式TN显示器，如用于例如手表和袖珍计算器中的那些。然 而，该原理还可用于高质、更高分辨率的有源矩阵控制的显示器，例如TFT显示器。在此，如 已经在一般常规的透射TFT-TN显示器中的那样，低双折射率（An)的液晶的使用对于达到 低光学延迟（(!?An)是必需的。该低光学延迟产生通常可接受的对比度的低视角依赖性 (参见DE30 22 818)。在反射式显示器中，低双折射率液晶的应用甚至比在透射式显示器 中更重要，因为在反射式显示器中光所穿越的有效层厚度为具有相同层厚度的透射式显示 器中的大约两倍。
[0022] 反射式显示器相对于透射式显示器的优点除了低能耗（因为不需要背光）之外， 还在于节省空间（这导致非常小的物理深度）和减少了由于背光不同程度的加热导致的温 度梯度引起的问题。
[0023] 通常，上述类型的液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性和对电场和电磁辐射 的良好的稳定性。此外，液晶材料应当具有低粘度并在盒中提供短的寻址时间、低的阈值电 压和高对比度。
[0024] 此外，它们应当在通常的工作温度，即低于和高于室温的最宽的可能范围内具有 合适的介晶相（mesophase)，例如用于上述盒的向列型或胆甾醇型介晶相。因为通常将液晶 作为多种组分的混合物形式使用，因此重要的是组分能彼此易于混溶。其他的性质如导电 性、介电各向异性和光学各向异性必须根据盒类型和应用领域而满足各种要求。例如，用于 具有扭曲向列结构的盒的材料应当具有正的介电各向异性和低导电率。
[0025] 在TN(Schadt-Helfrich)盒中，期望在盒中有助于以下优点的介质：
[0026]-扩展的向列相范围（特别是向下直到低温）
[0027]-在极其低的温度下切换的能力（户外用途、汽车、航空电子技术）
[0028]-对UV辐射提高的耐受性（更长的使用寿命）
[0029] _低阈值（驱动）电压
[0030] _快速响应时间
[0031]-足够高的双折射率
[0032]-提供足够高的电压保持比（HR)的足够高的电阻率
[0033]-在盒和显示器中足够高的预倾斜（pretilt)，特别是以避免取向上的缺陷。
[0034] 从现有技术中可获得的介质不能使得这些优点实现而同时保持其它参数。
【发明内容】
[0035] 因此，本发明的目的在于提供用于这类MLC、TN、FFS或IPS显示器，特别是用于 TN-TFT显示器的介质，其不具有上述缺点，或仅仅以降低的程度具有