[发明专利]液晶介质

说明书

本发明涉及液晶介质(FK介质)，其用于电光学目的的用途，以及涉及包含该介质的FK显示器。

液晶主要在显示器件中用作电介质，因为这类物质的光学性质能通过施加的电压而改变。基于液晶的电光学器件对本领域技术人员来说是极为熟知的且可以基于各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的盒，DAP(排列相畸变)盒、宾/主盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN(超扭曲向列)盒、SBE(超双折射效应)盒和OMI(光学模式干涉)盒。最为常见的显示器件基于Schadt-Helfrich效应并且具有扭曲向列结构。

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产生短的寻址时间、低的阈值电压和高的对比度。

此外，它们应当在通常的操作温度，即高于和低于室温的最宽的可能范围内具有合适的中间相，例如用于上述盒的向列型中间相或胆甾型中间相。因为通常将液晶作为多种组分的混合物使用，因此重要的是组分彼此易于混溶。其他性质如导电性、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。

例如，对于具有集成的非线性元件以切换独立像素的矩阵液晶显示器(MFK显示器)，期望具有大的正介电各向异性、宽的向列相、相对低的双折射、很高的电阻率、良好的UV和温度稳定性和低蒸气压的介质。

这类矩阵液晶显示器是已知的。可以用于独立地切换独立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”，其中可区分为以下两种类型：

1.在作为基板的硅晶片上的MOS(金属氧化物半导体)或其它二极管。

2.在作为基板的玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)。

将单晶硅作为基板材料使用限制了显示器尺寸，因为甚至是不同分显示器的模块组装也会在接头处导致问题。

就优选的更有前景的类型2的情况来说，所用的电光效应通常是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。

将TFT矩阵施用于显示器的一个玻璃板的内部，而另一玻璃板在其内部带有透明反电极。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显示器，其中将红、绿和蓝滤光片的镶嵌物以使得滤光片元件与每个可切换的像素相对的方式布置。

TFT显示器通常作为在传输中具有交叉的起偏器的TN盒来运行且是背景照明的。

术语“MFK显示器”在此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，还有具有无源元件的显示器，如可变电阻或二极管(MIM＝金属-绝缘体-金属)。

这类MFK显示器特别适用于TV应用(例如袖珍电视)或用于计算机应用(膝上型电脑)和汽车或飞行器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问题之外，由于液晶混合物不够高的电阻率，MFK显示器中也还产生一些困难[TOGASHI,S.,SEKI-GUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,Proc.Eurodisplay 84,1984年9月:A 210-288Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,第141页,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页,Paris]。随着降低的电阻，MFK显示器的对比度劣化，并且可能出现残留影像消除的问题。因为由于与显示器内部表面的相互作用，液晶混合物的电阻率通常随MFK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。此外重要的是，电阻率显示出随温度升高和在加热后和/或UV曝露后最小可能的增加。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。因此，来自现有技术的MFK显示器不满足当今的要求。