液晶介質的製作方法

2023-09-17 18:53:55

專利名稱：液晶介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶介質，及其用於電光學目的的用途，和涉及包含此介質的顯示器。
由於液晶的光學性能可以由施加的電壓而影響，所以液晶主要用作顯示器件中的電介質。基於液晶的電光學器件是本領域技術人員特別公知的和可以基於各種效果。這種器件的例子是具有動態散射的電池、DAP(對準相的變形)電池、客體/主體電池、具有扭轉向列型結構的TN電池、STN(超扭轉向列型)電池、SBE(超雙折射效果)電池和OMI(光學模式幹涉)電池。最通常的顯示器件是基於Schadt-Helfrich效應和具有扭轉向列型結構。
液晶材料必須具有良好的化學和熱穩定性和對電場和電磁輻射的良好穩定性。此外，液晶材料應當具有低粘度和在電池中產生短尋址時間、低閾值電壓和高對比度。
此外它們應當在通常的操作溫度下，即在室溫以下和以上的儘可能寬的範圍中具有合適的介晶相(Mesophase)，例如用於上述電池的向列型或膽甾型介晶相。由於液晶通常作為多種組分的混合物使用，所以重要的是各組分可容易地彼此混溶。依賴於電池類型和應用領域，進一步的性能，如電導率，介電各向異性和光學各向異性，必須滿足不同的要求。例如，用於具有扭轉向列型結構的電池的材料應當具有正介電各向異性和低電導率。
例如，對於具有開關單個像素的集成入的非線性元件的矩陣液晶顯示器(MFK顯示器)，需要具有大的正介電各向異性，寬向列相，相對低雙折射，非常高比電阻，良好UV和溫度穩定性和較低蒸氣壓的介質。
此類型的矩陣液晶顯示器是已知的。可用於單個像素的單獨開關的非線性元件可以使用例如，有源元件(即電晶體)。下面使用術語「有源矩陣」，其中可區分為兩種類型1.在作為襯底的矽晶片上的MOS(金屬氧化物半導體)或其它二極體。
2.在作為襯底的玻璃板上的薄膜電晶體(TFT)。
由於甚至各種分顯示器的模塊式組合體也在接口處導致問題，所以單晶矽作為襯底材料的使用限制了顯示器尺寸。
在更有希望的優選類型2的情況下，使用的電光學效應通常是TN效應。區分為兩種技術由化合物半導體，例如CdSe組成的TFT，或基於多晶或無定形矽的TFT。全世界對後面的技術進行了深入的研究。
將TFT矩陣施加於顯示器的一個玻璃板的內側，而另一個玻璃板在它的內側帶有透明反電極。與像素電極的尺寸相比，TFT非常小和幾乎對圖像沒有幹擾。此技術也可以擴展到全色容的圖像顯示，其中以一定的方式布置紅色，綠色和藍色濾光片的拼接結構使得每個濾光片元件與一個可開關的像素相對。
TFT顯示器通常作為在透射中帶有正交偏振器的TN電池操作且是由背面照明的。
術語MFK顯示器在此覆蓋含有集成入的非線性元件的任何矩陣顯示器，即除有源矩陣外，還有含有無源元件，如變阻體或二極體的顯示器(MIM＝金屬-絕緣體-金屬)。
此類型的MFK顯示器特別適於TV應用(例如袖珍電視機)或適於計算機用的高信息性顯示器(Laptop)和適於汽車或飛機構造中。除關於對比度和響應時間的角度依賴性的問題以外，MFK顯示器還產生由液晶混合物的不足夠高的比電阻決定的困難[TOGASHI，S.，SEKOGUCHI，K.，TANABE，H.，YAMAMOTO，E.，SORIMACHI，K.，TAJIMA，E.，WATANABE，H.，SHIMIZU，H.Proc.Eurodisplay 84，1984年9月由雙階二極體環控制的210-288矩陣LCD，第141頁及後幾頁，巴黎；STROMER，M.，Proc.Eurodisplay 84，1984年9月電視液晶顯示器的矩陣尋址用薄膜電晶體的設計，第145頁及後幾頁，巴黎]。隨降低的電阻，MFK顯示器的對比度劣化，和可能產生「餘像消除」的問題。由於與顯示器內表面的相互作用，液晶混合物的比電阻通常在MFK顯示器的壽命期間下降，所以高(初始)電阻是非常重要的以獲得可接受的服務壽命。特別地在低伏混合物的情況下，迄今為止不可能實現非常高的比電阻。此外重要的是比電阻在增加的溫度下和在加熱和/或UV曝光之後顯示儘可能小的增加。現有技術的混合物的低溫性能也是特別不利的。有要求甚至在低溫下也不出現結晶和/或近晶相，和粘度的溫度依賴性儘可能低。現有技術的MFK顯示器因此不滿足目前的要求。
因此持續存在對MFK顯示器的極大需求，該顯示器在與大工作溫度範圍的同時具有非常高的比電阻，甚至在低溫下也具有短響應時間和低閾值電壓，其不具有這些缺點，或僅在較低程度上具有這些缺點。
在TN(Schadt-Helfrich)電池中，需要在電池中實現如下優點的介質-加寬的向列相相範圍(特別是直到低溫)-貯存穩定，甚至在極低溫度下。
-在極低溫度下的可開關能力(室外使用，汽車，航空器)-對UV輻射的增加的抵抗力(更長久的服務壽命)。
用從現有技術中可利用的介質，不可能在保持其它參數的同時達到這些優點。
在較高扭轉電池(STN)的情況下，需要能夠實現更高多路傳輸性和/或更低閾值電壓和/或更寬向列相相範圍(特別地在低溫下)的介質。為此目的，急切需要對可利用參數空間(澄清點，近晶相-向列相轉變點或熔點，粘度，介電參數，彈性參數)的進一步延伸。
本發明的目的是提供介質，特別地用於此類型MFK，TN或STN顯示器的介質，它不具有上述缺點或僅在較低程度上具有上述缺點，和優選同時具有非常高的比電阻和低閾值電壓。
現在已經發現，如果根據本發明的介質用於顯示器中，則可以達到此目的。
本發明因此提供一種基於極性化合物的混合物的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式I的化合物 其中R1是含有1-15個碳原子的滷代或未取代烷基或烷氧基，其中此外在這些基團中一個或多個CH2基團可以各自彼此獨立地由-C≡C-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以使得O原子不彼此直接連接的方式替代，X是F、Cl、CN、SF5，含有最多至6個碳原子的滷代烷基、滷代烯基、滷代烷氧基或滷代烯氧基，和L1和L2各自彼此獨立地是H或F。
由於它們的突出之處為低旋轉粘度(γ1)和高Δn數值，所以基於具有正介電各向異性的極性化合物的混合物的根據本發明的混合物優選適於監視器和TV應用。根據本發明的混合物特別適於TN-TFT監視器應用和適用於含有5V驅動器或含有更高電壓驅動器的應用。由於通式I化合物的寬向列相和非常良好的γ1/TNI比例，根據本發明的混合物特別適於TN-TFT和IPS應用。
通式I的化合物具有寬的應用範圍和它們中的一些從公開文獻EP0 727406A1，WO95/30723和EP 0 571916A1是已知的。依賴於取代基的選擇，這些化合物可用作基礎材料，液晶介質主要由該基礎材料組成；然而，也可以將通式I的化合物加入選自其它化合物類別的液晶基礎材料，以例如，影響此類型的電介質的介電和/或光學各向異性和/或優化它的閾值電壓和/或它的粘度。
在純物質狀態下，通式I的化合物是無色的和在處於對電光學用途有利的溫度範圍內形成液晶介晶相。它們是化學、熱穩定的和對光穩定的。
通式I的化合物中的X優選是F、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CF2H、OCFHCFHCF3、OCH2CF2CF3、OCF2CF2CF3、OCF2CFHCFH2、OCF2CH2CF2H、OCFHCFHCF3、OCFHCFHCF2H、OCFHCH2CF3、OCH2CFHCF3、OCH2CF2CF2H、OCF2CFHCH3、OCF2CH2CFH2、OCFHCF2CH3、OCFHCFHCFH2、OCFHCH2CF3、OCH2CFHCF2H、OCF2CH2CH3、OCFHCFHCH3、OCFHCH2CFH2、OCFHCH2CFH2、OCH2CF2CH3、OCH2CFHCFH2、OCH2CH2CF2H、OCHCH2CH3、OCH2CFHCH3、OCH2CH2CF2H、OCClFCF3、OCClFCClF2、OCClFCFH2、OCFHCCl2F、OCClFCF2H、OCClFCClF2、OCF2CClH2、OCF2CCl2H、OCF2CCl2F、OCF2CClFH、OCF2CClF2、OCF2CF2CClF2、OCF2CF2CCl2F、OCClFCF2CF3、OCClFCF2CF2H、OCClFCF2CClF2、OCClFCFHCF3、OCClFCClFCF3、OCCl2CF2CF3、OCClHCF2CF3、OCClFCF2CF3、OCClFCClFCF3、OCF2CClFCFH2、OCF2CF2CCl2F、OCF2CCl2CF2H、OCF2CH2CClF2、OCClFCF2CFH2、OCFHCF2CCl2F、OCClFCFHCF2H、OCClFCClFCF2H、OCFHCFHCClF2、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CFHCF3、OCH2CClFCF3、OCCl2CF2CF2H、OCH2CF2CClF2、OCF2CClFCH3、OCF2CFHCCl2H、OCF2CCl2CFH2、OCF2CH2CCl2F、OCClFCF2CH3、OCFHCF2CCl2H、OCClFCClFCFH2、OCFHCFHCCl2F、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CF2CFH2、OCH2CF2CCl2F、OCCl2CFHCF2H、OCClHCClFCF2H、OCF2CClHCClH2、OCF2CH2CCl2H、OCClFCFHCH3、OCF2CClFCCl2H、OCClFCH2CFH2、OCFHCCl2CFH2、OCCl2CF2CH3、OCH2CF2CClH2、OCCl2CFHCFH2、OCH2CClFCFCl2、OCH2CH2CF2H、OCClHCClHCF2H、OCH2CCl2CF2H、OCClFCH2CH3、OCFHCH2CCl2H、OCClHCFHCClH2、OCH2CFHCCl2H、OCCl2CH2CF2H、OCH2CCl2CF2H、CH＝CF2、CF＝CF2、OCH＝CF2、OCF＝CF2、CH＝CHF、OCH＝CHF、CF＝CHF、OCF＝CHF，特別地F、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、C2F5、C3F7、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CF2H、OCF2CF2CF3或OCF2CHFCF3。
在通式I的化合物中，X優選是F或OCF3。L1和L2優選是H。R1優選是烯基。
如果通式I中的R1是烷基和/或烷氧基，則它可以是直鏈或支化的。它優選是直鏈的，含有2、3、4、5、6或7個碳原子和因此優選是乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基，此外還有甲基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、甲氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷基。
氧雜烷基優選是直鏈2-氧雜丙基(＝甲氧基甲基)、2-(＝乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(＝2-甲氧基乙基)、2-，3-，或4-氧雜戊基、2-，3-，4-或5-氧雜己基、2-，3-，4-，5-或6-氧雜庚基、2-，3-，4-，5-，6-或7-氧雜辛基、2-，3-，4-，5-，6-，7-或8-氧雜壬基、2-，3-，4-，5-，6-，7-，8-或9-氧雜癸基。
如果R1是其中一個CH2基團由-CH＝CH-替代的烷基，則它可以是直鏈或支化的。它優選是直鏈的和含有2-10個碳原子。因此，它特別是乙烯基、丙-1-或丙-2-烯基、丁-1-，-2-或丁-3-烯基、戊-1-，-2-，-3-或戊-4-烯基、己-1-，-2-，-3-，-4-或己-5-烯基、庚-1-，-2-，-3-，-4-，-5-或庚-6-烯基、辛-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-或辛-7-烯基、壬-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-，-7-或壬-8-烯基、癸-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-，-7-，-8-或癸-9-烯基。R1優選是CH2＝CH、CH3CH＝CH、CH2＝CHCH2CH2或CH3CH＝CHCH2CH2。
如果R1是其中一個CH2基團由-O-替代和一個由-CO-替代的烷基，則這些優選是相鄰的。這些因此包含醯氧基-CO-O-或氧羰基-O-CO-。這些優選是直鏈的和含有2-6個碳原子。因此，它們特別是乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧基甲基、丙醯氧基甲基、丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2-丙醯氧基乙基、2-丁醯氧基乙基、3-乙醯氧基丙基、3-丙醯氧基丙基、4-乙醯氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)乙基、3-(甲氧基羰基)丙基、3-(乙氧基羰基)丙基或4-(甲氧基羰基)丁基。
如果R1是其中一個CH2基團由未取代或取代-CH＝CH-替代和相鄰的CH2基團由CO或CO-O或O-CO替代的烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優選是直鏈的和含有4-12個碳原子。因此，它特別是丙烯醯氧基甲基、2-丙烯醯氧基乙基、3-丙烯醯氧基丙基、4-丙烯醯氧基丁基、5-丙烯醯氧基戊基、6-丙烯醯氧基己基、7-丙烯醯氧基庚基、8-丙烯醯氧基辛基、9-丙烯醯氧基壬基、10-丙烯醯氧基癸基、甲基丙烯醯氧基甲基、2-甲基丙烯醯氧基乙基、3-甲基丙烯醯氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基、5-甲基丙烯醯氧基戊基、6-甲基丙烯醯氧基己基、7-甲基丙烯醯氧基庚基、8-甲基丙烯醯氧基辛基、9-甲基丙烯醯氧基壬基。
如果R1是由CN或CF3單取代的烷基或烯基，則此基團優選是直鏈的。由CN或CF3的取代是在任何所需的位置上。
如果R1是由滷素至少單取代的烷基或烯基，則此基團優選是直鏈的，和滷素優選是F或Cl。在多取代的情況下，滷素優選是F。所得基團也包括全氟化基團。在單取代的情況下，氟或氯取代基可以在任何所需的位置上，但優選在ω-位置上。
包含支化翼基團R1的化合物可偶而由於在常規液晶基礎材料中的更好溶解度而是重要的，但如果它們是旋光性的，則特別地作為手性摻雜劑。此類型的近晶化合物適於作為鐵電材料的組分。
此類型的支化基團通常包含不多於一個支鏈。優選的支化基團R1是異丙基、2-丁基(＝1-甲基丙基)、異丁基(＝2-甲基丙基)、2-甲基丁基、異戊基(＝3-甲基丁基)、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基、異丙氧基、2-甲基丙氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基和1-甲基庚氧基。
如果R1是其中兩個或更多個CH2基團由-O-和/或-CO-O-替代的烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優選是支化的和含有3-12個碳原子。因此，它特別是雙羧基甲基、2，2-雙羧基乙基、3，3-雙羧基丙基、4，4-雙羧基丁基、5，5-雙羧基戊基、6，6-雙羧基己基、7，7-雙羧基庚基、8，8-雙羧基辛基、9，9-雙羧基壬基、10，10-雙羧基癸基、雙(甲氧基羰基)甲基、2，2-雙(甲氧基羰基)乙基、3，3-雙(甲氧基羰基)丙基、4，4-雙(甲氧基羰基)丁基、5，5-雙(甲氧基羰基)戊基、6，6-雙(甲氧基羰基)己基、7，7-雙(甲氧基羰基)庚基、8，8-雙(甲氧基羰基)辛基、雙(乙氧基羰基)甲基、2，2-雙(乙氧基羰基)乙基、3，3-雙(乙氧基羰基)丙基、4，4-雙(乙氧基羰基)丁基、5，5-雙(乙氧基羰基)己基。
通式I的化合物由自身已知的、如在文獻中(例如在標準著作，如Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie(有機化學方法)，Georg-Thieme出版社，斯圖加特中)所述的方法，更確切地說是在已知和適於該反應的條件下製備。也可以在此使用自身已知的在此未詳細提及的變化方案。通式I的化合物可以例如，如在WO95/30723中所述製備。
本發明也提供包含此類型介質的電光學顯示器(特別地帶有如下部分的STN或MFK顯示器兩個平面平行載體板，所述載體板與框架一起形成電池；在載體板上用於開關單個像素的集成入的非線性元件；和位於電池中具有正介電各向異性和高比電阻的向列型液晶混合物)，以及這些介質用於電光學目的的用途。
根據本發明的液晶混合物能夠實現可利用參數空間的顯著加寬。
可達到的澄清點，在低溫下的粘度，熱和UV穩定性和介電各向異性的結合遠超過現有技術中的目前材料。
對於高澄清點，在低溫下的向列相和高Δε的要求迄今為止僅在不足的程度上得到滿足。儘管體系，例如ZLI-3119，具有可比的澄清點和可比地有利的粘度，然而它們的Δε僅為+3。其它混合物體系具有可比的粘度和Δε數值，但僅具有60℃左右的澄清點。
根據本發明的液晶混合物，在保持向列相低至-20℃和優選低至-30℃，特別優選低至-40℃的同時，能夠實現大於60℃，優選大於65℃，特別優選大於70℃的澄清點，同時還有≥6，優選≥8的介電各向異性值Δε，和達到比電阻的高數值，由此能夠獲得優異的STN和MFK顯示器。特別地，混合物的特徵為低操作電壓。TN閾值通常低於2.0V，優選低於1.9V，特別優選≤1.8V。
理所當然的是通過根據本發明的混合物的組分的合適選擇，還可以在更高的閾值電壓下達到更高的澄清點(例如大於110℃)或在更低的閾值電壓下達到更低的澄清點，其中保持其它有利的性能。在相應地輕微地增加的粘度下，同樣可以獲得具有更大Δε和因此低閾值的混合物。根據本發明的MFK顯示器優選在第一Gooch和Tarry傳輸最小值下操作[C.H.Gooch和H.A.Tarry，Electron.Lett.10，2-4，1974；C.H.Gooch和H.A.Tarry，Appl.Phys.第8卷，1575-1584，1975]，其中在此除特別有利的電光學性能，例如特徵線的高陡度和對比度的低角度依賴性以外(DE-PS 3022818)，在與在第二最小值下的類似顯示器中相同的閾值電壓下較低的介電各向異性是足夠的。與包括氰基化合物的混合物情況下相比，由此使得能夠使用根據本發明的混合物在第一最小值下實現顯著更高的比電阻。通過單個組分和它們的重量比例的合適選擇，本領域技術人員能夠使用簡單的常規方法調節對於MFK顯示器的預定層厚度所必需的雙折射。
在20℃下的流動粘度v20是優選＜60mm2·s-1，特別優選＜50mm2·s-1。根據本發明的混合物在20℃下的旋轉粘度γ1是優選＜120mPa·s，特別優選＜100mPa·s，非常特別優選＜80mPa·s。向列相相範圍優選是至少90°，特別地至少100°。此範圍優選至少從-20°延伸到+80°。
在液晶顯示器中，期望短響應時間。這特別適用於能夠進行視頻再現的顯示器。對於此類型的顯示器，要求最大為25ms的響應時間(總和t開+t關)。響應時間的上限由圖像刷新頻率確定。
「電壓保持比」(HR)的測量[S.Matsumoto等人，Liquid Crystals5，1320(1989)；K.Niwa等人，Proc.SID Conference，舊金山，1984年6月，第304頁(1984)；G.Weber等人，Liquid Crystals 5，1381(1989)]已表明，與包含通式 的氰基苯基環己烷或通式 的酯代替通式I的化合物的類似混合物相比，包含通式I的化合物的根據本發明的混合物顯示明顯更小的隨增加的溫度的HR降低。
根據本發明的混合物的UV穩定性也顯著更好，即在UV輻射下它們顯示明顯更小的HR降低。
根據本發明的混合物優選包含少量(≤10wt％)或不包含腈。在20℃下根據本發明的混合物的保持比數值是優選＞98％，特別地＞99％。
通式I的特別優選化合物是通式I-1到I-15的化合物

其中R1如通式I中所定義。
在這些優選的化合物中，特別優選是通式I-1，I-2，I-3和I-4的那些，特別地通式I-1和I-2的那些。
通式I-1到I-15的化合物中的R1優選是烯基，特別地1-烯基或3-烯基。R1特別優選是CH3CH＝CH或CH＝CH。
優選的實施方案如下所示-介質包含一種，兩種或更多種通式I-1到I-15的化合物；-介質包含化合物 -介質優選包含一種或多種通式K的雙核化合物
其中R0，X0，L1和L2如以上所定義和Z0是單鍵、-COO-、-OOC-、-OCF2-、-C2F4-、-CF2O-、-CF＝CF-、-C2H4-、-(CH2)4-、-OCH2-或-CH2-。
混合物中化合物K的比例是5-40％，優選5-30％，特別地5-20％。
特別優選的雙核化合物是通式K-1到K-27的化合物


-介質另外包含一種或多種選自通式II-VI的化合物
其中單個基團具有如下意義R0是正烷基、氧雜烷基、烷氧基、氟烷基、烯氧基或烯基，各自含有最多至9個碳原子，X0是F、Cl、含有最多至6個碳原子的滷代烷基、滷代烯基、滷代烯氧基或滷代烷氧基，Z0是-C2F4-、-CF＝CF-、-C2H4-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-或-OCF2-，Y1到Y4各自彼此獨立地是H或F，r是0或1。
通式IV的化合物優選是 或 -介質另外包含一種或多種選自通式VII-XIII的化合物
其中R0，X0和Y1-4各自彼此獨立地如在權利要求3中所定義。X0優選是F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0優選是烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，各自含有最多至6個碳原子。
-介質另外包含一種或多種通式E-a到E-d的化合物 其中R0如在權利要求3中所定義；-通式E-a到E-d的化合物的比例優選為10-30wt％，特別地15-25wt％；-在總混合物中通式I-VI的化合物一起的比例是至少50wt％；-在總混合物中通式I的化合物的比例是0.5-40wt％，特別優選1-30wt％；-在總混合物中通式II-VI的化合物的比例是30-80wt％；
優選是 或 -介質包含通式II、III、IV、V和/或VI的化合物；-R0是含有2-7個碳原子的直鏈烷基或烯基；-介質基本上由通式I-VI和XIII的化合物組成。
-介質包含優選選自通式XIV-XVIII的另外化合物
其中R0和X0如以上所定義。其中1，4-亞苯基環可附加由CN、氯或氟取代。1，4-亞苯基環優選由氟原子單取代或多取代。
-介質另外包含一種、兩種、三種或更多種，優選兩種或三種如下通式的化合物 其中「烷基」和「烷基」如以下所定義。在根據本發明的混合物中通式01和/或02的化合物的比例是優選5-10wt％。
-介質優選包含5-35wt％化合物IVa。
-介質優選包含一種、兩種或三種通式IVa的化合物，其中X0是F或OCF3。
-介質優選包含一種或多種通式IIa-IIg的化合物
其中R0如以上所定義。在通式IIa-IIg的化合物中，R0優選是甲基、乙基、正丙基、正丁基和正戊基。
-介質優選包含一種或多種通式Q-1到Q-15的含有CF2O橋接的雙核和/或三核化合物

其中R0如以上所定義。
特別優選是化合物Q-12，此外還有Q-6。
根據本發明的混合物優選包含3-20％，特別地3-15％通式Q-1到Q-15的化合物。
-(I)∶(II+III+IV+V+VI)重量比例優選是1∶10-10∶1。
-介質基本上由選自通式I-XIII的化合物組成。
-在總混合物中其中X0是氟和R0是CH3、C2H5、正C3H7、正C4H9或正C5H11的通式IVb和/或IVc的化合物的比例是2-20wt％，特別地2-15wt％。
-介質優選包含通式II-VI的化合物，其中R0是甲基。
介質特別優選包含如下結構式的化合物 -介質優選包含一種、兩種或更多種，優選一種或兩種如下通式的二噁烷(Dioxon)化合物 -介質另外包含一種、兩種或更多種通式Z-1到Z-8的雙核化合物
其中R1a和R2a各自彼此獨立地是H、CH3、C2H5或正C3H7。R0，烷基和烷基*如在權利要求3中或以下所定義。
通式Z-5的特別優選化合物是
在所述雙核化合物中，特別優選是化合物Z-1、Z-2、Z-5、Z-6、Z-7和Z-8。根據本發明的混合物優選包含5-40％，特別地5-30％的通式Z-1到Z-8的化合物。
-介質另外還包含一種或多種通式P-1到P-8的化合物

其中R0如以上所定義。
-介質另外包含一種、兩種或更多種通式AN1-AN11的含有稠環的化合物
其中R0如以上所定義。
已經發現，與常規液晶材料，但特別地與一種或多種通式II、III、IV、V和/或VI的化合物混合的相對低比例的通式I的化合物已導致閾值電壓的相當大的降低和導致低雙折射數值，其中同時觀察到寬向列相與低的近晶相-向列相轉變溫度，由此改進貯存穩定性。特別優選是除一種或多種通式I的化合物以外還包含一種或多種通式IV的化合物，特別地其中X0是F或OCF3的通式IVa的化合物的混合物。通式I-VI的化合物是無色的，穩定的和與彼此容易混溶和與其它液晶材料容易混溶的。
術語「烷基」或「烷基」覆蓋含有1-7個碳原子的直鏈和支化烷基，特別是直鏈基團甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常優選是含有1-5個碳原子的基團。
術語「烯基」覆蓋含有2-7個碳原子的直鏈和支化烯基，特別地直鏈基團。優選的烯基是C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基和C7-6-烯基，特別地C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基和C5-C7-4-烯基。特別優選的烯基的例子是乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基等。通常優選是含有最多至5個碳原子的基團。
術語「氟烷基」優選覆蓋含有末端氟的直鏈基團，即氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基和7-氟庚基。然而，不排除其它位置的氟。
術語「氧雜烷基」優選覆蓋通式CnH2n+1-O-(CH2)m的直鏈基團，其中n和m各自彼此獨立地是1-6。優選，n＝1和m是1-6。
通過R0和X0的意義的合適選擇，可以採用期望的方式改進尋址時間，閾值電壓，傳輸特徵線的陡度等。例如，與烷基或烷氧基相比，1E-烯基、3E-烯基、2E-烯氧基等通常導致更短的尋址時間，改進的向列相傾向和更高的彈性常數k33(彎曲)和k11(斜展)的更高比例。與烷基和烷氧基相比，4-烯基、3-烯基等通常得到更低的閾值電壓和更小的k33/k11數值。
與單共價鍵相比，-CH2CH2-基團通常導致更高的k33/k11數值。更高的k33/k11數值例如實現具有90°扭轉的TN電池中更平的傳輸特徵線(以達到灰度)，和STN，SBE和OMI電池中更陡的傳輸特徵線(更高的多路傳輸性)，和反之亦然。
通式I和II+III+IV+V+VI的化合物的最優數量比基本上依賴於期望的性能，依賴於通式I，II，III，IV，V和/或VI的組分的選擇，和依賴於任選存在的任何其它組分的選擇。
在以上給出的範圍內的合適數量比可以容易地根據特定情況而確定。
根據本發明的混合物中通式I-XIII的化合物的總數量不是關鍵性的。混合物可因此包含一種或多種另外的組分，用於將各種性能優化的目的。然而，一般，通式I-XIII的化合物的總濃度越高，對尋址時間和閾值電壓觀察到的效果越大。
在特別優選的實施方案中，根據本發明的介質包含通式II-VI(優選II，III和/或IV，特別地IVa)的化合物，其中X0是F、OCF3、OCHF2、OCH＝CF2、OCF＝CF2或OCF2-CF2H。與通式I的化合物的有利協同作用導致特別有利的性能。特別地，包含通式I和通式IVa的化合物的混合物的突出之處為它們的低閾值電壓。
可用於根據本發明的介質中的通式I-XVIII和它們的亞通式的單個化合物是已知的或可以類似於已知化合物而製備。
由偏振器，電極基板和具有表面處理的電極構成的根據本發明的MFK顯示器的構造對應於對此類型顯示器常規的構造方式。術語「常規構造方式」在此寬泛地理解和也覆蓋MFK顯示器的所有衍生型和改進型，特別還包括基於多晶Si TFT或MIM的矩陣顯示器元件。
然而，在根據本發明的顯示器和迄今為止基於扭轉向列型電池的常規顯示器之間的主要差異在於液晶層的液晶參數的選擇。
採用自身常規的方式製備可以根據本發明使用的液晶混合物。通常，將所需數量的以較小數量使用的組分溶於構成主要成分的組分中，有利地在升高溫度下。也可以將各組分在有機溶劑中，例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液混合，和在充分混合之後再次除去溶劑，例如通過蒸餾。
電介質也可以進一步包含本領域技術人員已知和文獻中描述的添加劑。例如，可以加入0-15％的多色染料，UV穩定劑，抗氧劑或手性摻雜劑。合適的摻雜劑和穩定劑列於表C和D中。
C表示結晶相，S表示近晶相，SC表示近晶C相，N表示向列相和I表示各向同性相。
V10表示10％傳輸的電壓(垂直於板表面的視線)。t開表示在對應於V10的2.0倍數值的操作電壓下的接通時間和t關表示斷開時間。Δn表示光學各向異性。Δε表示介電各向異性(Δε＝ε‖-ε⊥，其中ε‖表示平行於分子縱向軸的介電常數和ε⊥表示與其垂直的介電常數)。只要沒有另外明確說明，電光學數據在TN電池中在第1最小值下(即在0.5μm的d·Δn數值下)在20℃下測量。只要沒有另外明確說明，光學數據在20℃下測量。
在本申請中和在以下的實施例中，通過首字母縮略詞指示液晶化合物的結構，其中對化學式的轉換根據下表A和B進行。所有的基團CnH2n+1和CmH2m+1是含有n或m個碳原子的直鏈烷基；n和m是整數和優選是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中的編碼是不證自明的。在表A中，僅指示母體的首字母縮略詞。在個別情況下，母體的首字母縮略詞後面用破折號與取代基R1*，R2*，L1*和L2*的編碼分隔開。
在表A和B中可找到優選的混合物組分。
表A


表B



特別優選是除通式I的化合物以外，還包含至少一種、兩種、三種或四種表B中的化合物的液晶混合物。
表C表C中顯示以0.1-10wt％，特別地0.1-6wt％的濃度通常加入到根據本發明的混合物中的可能的摻雜劑。

表D
以下給出例如可以加入到根據本發明的混合物中直至最大量10wt％，優選0.001-8wt％，特別地0.05-5wt％的穩定劑。




以下實施例意於解釋本發明而不限制本發明。以上和以下表示的百分比數據是重量百分比。所有的溫度以攝氏度給出。m.p.表示熔點，cl.p.＝澄清點。此外，C＝結晶態，N＝向列相，S＝近晶相和I＝各向同性相。在這些符號之間的數據表示轉變溫度。Δn表示光學各向異性(589nm，20℃)。流動粘度v20(mm2/sec)和旋轉粘度γ1(mPa·s)各自在20℃下測量。
實施例M1
實施例M2
實施例M3
實施例M4
實施例M5
實施例M6
實施例M7
實施例M8
實施例M9
實施例M10
實施例M11
實施例M12
實施例M13
實施例M14
實施例M15
實施例M16
實施例M17
實施例M18
實施例M19
實施例M20
實施例M21
實施例M22
實施例M23
實施例M24
實施例M25
實施例M26
實施例M27
實施例M28
實施例M29
權利要求
1.一種基於極性化合物的混合物的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式I的化合物 其中R1是含有1-15個碳原子的滷代或未取代烷基或烷氧基，其中此外在這些基團中一個或多個CH2基團可以各自彼此獨立地由-C≡C-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以使得O原子不彼此直接連接的方式替代，X是F、Cl、CN、含有最多至6個碳原子的滷代烷基、滷代烯基、滷代烷氧基或滷代烯氧基，和L1和L2各自彼此獨立地是H或F。
2.根據權利要求1的液晶介質，其特徵在於在通式I的化合物中R1＝烯基。
3.根據權利要求1或2的液晶介質，其特徵在於它包含一種、兩種或更多種通式I-1到I-15的化合物 其中R1如權利要求1中所定義。
4.根據權利要求1-3中任一項的液晶介質，其特徵在於它包含一種、兩種或更多種通式Z-1到Z-8的雙核化合物 其中R1a和R2a各自彼此獨立地是H、CH3、C2H5或正C3H7，以及烷基和烷基*各自彼此獨立地是含有1-7個碳原子的直鏈或支化烷基。
5.根據權利要求1-4中任一項的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式Q-1到Q-15的化合物 其中R0是正烷基、氧雜烷基、烷氧基、烯氧基、氟烷基或烯基，各自含有最多至9個碳原子。
6.根據權利要求1-5中任一項的液晶介質，其特徵在於它另外包含一種或多種選自通式II、III、IV、V和VI的化合物 其中各基團具有如下含義R0是正烷基、氧雜烷基、烷氧基、烯氧基、氟烷基或烯基，各自含有最多至9個碳原子，X0是F、Cl、含有最多至6個碳原子的滷代烷基、滷代烯基、滷代烯氧基或滷代烷氧基，Z0是-C2F4-、-CF＝CF-、-C2H4-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-或-OCF2-，Y1到Y4各自彼此獨立地是H或F，r是0或1。
7.根據權利要求6的液晶介質，其特徵在於在總混合物中通式I-VI的化合物一起的比例是至少50wt％。
8.根據權利要求1-7中至少一項的液晶介質，其特徵在於它另外包含一種或多種通式K-1到K-27的化合物 其中R0如權利要求6中所定義。
9.根據權利要求1-8中至少一項的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式IIa-IIg的化合物 其中R0如權利要求6中所定義。
10.根據權利要求1-9中任一項的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式O1和O2的化合物 其中烷基和烷基*各自彼此獨立地是含有1-7個碳原子的直鏈或支化烷基。
11.根據權利要求1-10中至少一項的液晶介質，其特徵在於在總混合物中通式I的化合物的比例是0.5-40wt％。
12.根據權利要求1-11中至少一項的液晶介質用於電光學目的的用途。
13.一種電光學液晶顯示器，其包含根據權利要求1-11中至少一項的液晶介質。
全文摘要
本發明涉及一種基於極性化合物的混合物的液晶介質，其特徵在於它包含一種或多種通式(I)的化合物，其中R
文檔編號C09K19/30GK1791659SQ200480013856
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月14日 優先權日2003年5月21日
發明者M·黑克梅爾, V·賴芬拉特, I·薩伊託 申請人:默克專利股份有限公司