[发明专利]具有高对比度的近晶型液晶开关或显示设备

说明书

基于作为电光活性层的近晶型液晶混合物的显示器或电光显示设备正由于其高响应速度而日益重要。

为了近晶型液晶在电光或全光学单元中的应用，需要能够形成倾斜或正交近晶相且本身是光学活性的化合物，或通过用光学活性化合物掺杂尽管能形成这种近晶相但本身不是光学活性的化合物来诱导铁电或电临床(elektroklin)活性近晶相。所需相还应该在尽可能宽的温度范围内稳定以保证显示器具有宽的操作范围。尤其是，可获得的对比度应该在整个操作范围内尽可能高。液晶显示器原则上可作为有源或无源矩阵显示器操作。

在所谓的有源矩阵技术(AMLCD)中，非结构化基质通常与有源矩阵基质混合。电学非线性单元如薄膜晶体管被整合到有源矩阵基质的每个像素中。非线性单元也可以是二极管、金属-绝缘体-金属和类似单元，它们可有利地通过薄膜工艺来生产并描述于相关文献(参见例如T.Tsukuda，TFT/LCD：通过薄膜晶体管编址的液晶显示器，Gordon和Breach 1996，ISBN 2-919875-01-9以及其中引用的参考文件)。

有源矩阵LCD通常用近晶型液晶以TN(扭曲近晶)、ECB(电控双折射)、VA(垂直排列)、IPS(面内开关)或OCB(光学补偿弯曲)模式操作。在每种情况下，通过有源矩阵在每个像素上产生个体强度的电场，产生排列上的变化和因此的双折射变化，这又在偏振光光学可见。这些工艺的一个严重缺点在于视频能力差，即近晶型液晶的响应时间过慢。尤其是，近晶LCD不能够显示剧烈移动的图画，这例如描述于Sueoka等人(K.Sueoka，H.Nakamura和Y.Taira)的SID 1997，p.203-206，ISSN1083-1312/97/1701-0203。

为此以及其它原因，已经在WO97/12355或在Ferroelctrics1996，179，141-152中或由W.J.A.M.Hartmann(IEEE Trans.Electron.Device 1989，36，9；Pt.1，pp.1895-9和Dissertation，Eindhoven，荷兰，1990)提出了基于铁电液晶材料和有源矩阵单元组合的液晶显示器，但由于温度范围有限和难以再现近晶结构而在实践上并未成熟。

尽管Hartmann采用电荷控制的双稳性来显示近乎连续的灰度，但Nito等人已经提出了一种单稳定FLC几何(SID杂志，1/2，1993，pp.163-169)，其中FLC材料通过较高电压排列使得仅产生单个稳定位置，由此通过薄膜晶体管所施加的电场随后形成许多中间态。如果在正交起偏振器之间单元几何相配，这些中间态对应于许多不同亮度值(灰值)。

Nito等人的FLC的缺点在于出现条纹结构，这限制了该单元的对比度和亮度(参见前述引用文的图8)。另外，该方法仅在最高为倾斜角的最大值的角范围内产生开关，该角在Nito等人所用材料的情况下为约22°(参考165页，图6)，因此仅产生两个平行偏振器透射率(Transmission)的50％的最大透射率。

Terada等人已经提出了一种单稳定FLC构型(Terada，M.，Togano，T.，Asao，Y.，Moriyama，T.，Nakamura，S.，Iba，J.，在应用物理会议上提交，1999年3月28日，日本东京；摘要No.28p-V-8)。关于相，Terada等人将序列I-N-C(见下文定义)定义为“充分的”。但这些原型尚未适合在较大温度范围内实际使用。原因之一是，I-N-C实际上是一个必要而非充分条件，而且实际使用中的适应性对液晶提出许多其它条件。

本发明的一个目的是提供一种合适的手性近晶型液晶混合物和包含该合适手性近晶型液晶混合物的开关设备(Schaltvorrichtung)或显示设备，其中所述液晶混合物由于其优异的排列性能和特定的有利排列角而有可能在宽温度范围内获得非常高的对比度。

在宽温度范围内的甚高对比度的前提条件是LCD单元的极小暗透射率(Dunkeltransmission)。这本身又一方面仅在该混合物排列性能优异时才能获得，因为来自暗位置(Dunkelstellung)的方向子(Direktor)的任何缺陷或局部偏差都可明显降低对比度，另一方面在排列仅随着温度稍微变化时才能获得。如果考虑到例如-10℃至+60℃，优选0℃至+55℃，尤其是10℃至50℃的宽操作温度范围，这尤其适用。