[發明專利]液晶介質和液晶器件

有效

• 申請號: 201110073064.0
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102199431A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 新井裕子;武田貴德;杉山靖;一之瀨秀男
• 申請（專利權）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號: C09K19/46
• 分類號: C09K19/46;G02F1/1333
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧毅

發明領域

本發明涉及液晶介質，優選涉及包含一種或多種介電正性化合物、一種或多種介電負性化合物和任選的一種或多種介電中性化合物的介電正性的向列型介質，其尤其可用于雙頻率尋址；并且涉及包含這些介質的液晶器件，尤其是快速切換的光學器件，例如可作為電光學快門工作的器件。

現有技術和所要解決的問題

液晶顯示器(LCD)廣泛用于顯示信息。LCD用于直視顯示器，以及用于投影型顯示器。用于大多數顯示器的電光學模式仍然是扭轉向列(TN)模式與其的各種變型。除了該模式，已經越來越多地使用超扭轉向列(STN)模式和近些年來的光學補償彎曲(OCB)模式和電控雙折射(ECB)模式與它們的各種變型，例如垂直配向向列(VAN)、圖案化ITO垂直配向向列型(PVA)-、聚合物穩定垂直配向向列(PSVA)-模式和多域垂直配向向列(MVA)-模式，以及其他。所有這些模式使用與基板、或者是與液晶層基本垂直的電場。除了這些模式，還有使用與基板、或者是與液晶層基本平行的電場的電光學模式，例如面內切換(短IPS)模式(如例如在DE4000451和EP0588568中公開的)和邊緣場切換(FFS)模式。特別地，后面提及的具有良好視角性能和改進的響應時間的電光學模式越來越多地應用于現代臺式監視器的LCD，并且甚至用于TV的顯示器和多介質應用，因此與TN-LCD競爭。

除了液晶的各種電光學效應在顯示器中的這些確立已久的應用，存在一些其他使用液晶的電光學器件。這些中有打印機，或者是掃描頭，波前校正器和至少還有電光學快門。后者可用于技術設備以及照相機中，并且近年來還用于能夠顯示三維(短3D)圖像的顯示器的快門。這類3D顯示器使用電光學快門以區分將信息傳送給觀察者眼睛之一或多個觀察者的分開的光通道。用于相應顯示器的一個相當直觀的實施方案使用由觀察者或者多個觀察者佩戴的眼鏡。在玻璃上，這些眼鏡的每一個負責對相應的眼睛“開”和“關”切換圖像。

另一個實施方案在整個顯示器前面使用單個快門。但是也已顯示了具有分成多個像素的快門的設計。

對于這類顯示器，液晶快門必須表現出特別快的響應時間。這些快速響應時間在許多情形下不能簡單地通過常規方式，例如使用具有小盒間隙的液晶盒、在升高的溫度下操作液晶盒或者使用“過驅動”來實現。

特別地，使器件從“開”狀態切換成“關”狀態的響應時間必須顯著改進。在大多數典型的電光學效應中，通過當中斷施加尋址電壓時液晶介質中的內回復力來造成從“開”狀態切換成“關”狀態。因此，不可能通過尋址方案影響該切換行為。僅僅有有限的可能性通過應用具有相對大彈性常數的液晶材料來增加相應的響應速度。

然而，僅改進器件的這些響應時間的更實際可行的方式是使用所謂的“雙頻率”(或“雙重頻率”)尋址。這里使用特征在于以下介電行為的特殊液晶介質。該介質在工作溫度下在一定尋址電壓頻率下的特征在于在平行于液晶指向矢的介電常數(ε_||)與垂直于液晶指向矢的介電常數(ε_⊥)之間具有正介電各向異性(Δε≡ε_||-ε_⊥)。當增加尋址電壓的頻率時，介電各向異性降低(由于介電松弛)并且介電各向異性將其符號從正變成負。因此，扭矩的方向通過電場變化影響液晶指向矢。

在所謂的“松弛頻率”下，介電各向異性改變其符號。在低于所述松弛頻率的頻率下，液晶介質是介電正性的并且因此指向矢平行于電場的方向配向，只要電場具有足夠高的場強度。(一些電光學效應確實展現出具有明顯閾值的電光學特性)。在高于所述松弛頻率的頻率下，液晶介質是介電負性的并且因此指向矢垂直于電場方向配向。

從該行為清楚地看出，采用在液晶盒中給定的電極構造，通過施加低于或高于液晶介質松弛頻率的工作電壓，液晶介質指向矢的切換方向可以倒轉，例如從垂直于表面到平行于表面并且反之亦然。因此，相應器件的“開”和“關”的切換過程由電場驅動。因此，指向矢取向的變化方向有源地(actively)切換，即通過施加的工作電壓控制。相應器件特征在于對于“開”和“關”切換的特別短的響應時間。

根據本發明的液晶(LC)優選用于使用雙頻率尋址的改進的LC器件。它們特別可用于作為快速切換的電光學器件，例如作為快門工作。