液晶介質和液晶顯示器的製作方法

2023-08-04 03:39:21 3

專利名稱：液晶介質和液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶介質，並涉及包含這些介質的液晶顯示器，尤其涉及通過有源矩陣尋址的顯示器，並特別涉及扭曲向列型的顯示器或平面內切換型顯示器。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)被廣泛用於顯示信息。LCD用於直視顯示器，以及用於投影型顯示器。所用的電光學模式為例如具有其多種變體的扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、光學補償彎曲(OCB)模式和電控雙折射(ECB)模式，以及其它模式。所有這些模式都採用基本上垂直於基板，相應地垂直於液晶層的電場。除了這些模式外，還有一些電光學模式，其採用基本上平行於基板，相應地平行於液晶層的電場，例如，平面內切換模式(如在例如DE 40 00 451和EP 0 588568中公開的)。這種電光學模式尤其用於現代臺式監視器的LCD並有望應用於多介質應用的顯示器。本發明的液晶優選用於這種類型的顯示器。
對於這些顯示器，需要具有改進性能的新型液晶介質。對於許多應用類型而言尤其必須改進響應時間。因此，需要具有較低粘度(η)，尤其是具有較低旋轉粘度(γ1)的液晶介質。在實際液晶介質中，旋轉粘度與介質的閾值電壓和操作電壓都相關。因此，例如對於具有清亮點為約75℃和閾值電壓為約2.0V的介質，旋轉粘度優選應當為75mPa·s或更低，優選60mPa·s或更低，並且尤其是55mPa·s或更低。除了該參數，所述介質還必須顯示出適當寬的向列相範圍，適當的雙折射(Δn)和介電各向異性(Δε)應當足夠高以允許合理低的操作電壓。Δε優選應當高於4並且非常優選高於5，但是優選不高於15並且特別是不高於12，因為這對於至少合理高的電阻率將是不利的。
本發明的顯示器優選通過有源矩陣(有源矩陣LCD，簡稱為AMD)，優選通過薄膜電晶體(TFT)的矩陣進行尋址。然而本發明的液晶還能有利地用於採用其它已知尋址方式的顯示器。
有多種不同的顯示器模式，其採用低分子量液晶材料連同聚合物材料一起構成的複合體系。這些為例如聚合物分散液晶(PDLC)體系，向列型曲線排列相(NCAP)體系，和聚合物網絡(PN)體系，例如公開於WO 91/05 029中的體系，或軸對稱微區(ASM)體系和其它體系。與這些相對照，本發明特別優選的模式採用在表面上取向的液晶介質自身。這些表面典型地被預處理以獲得液晶材料的均一排列。本發明的顯示器模式優選採用基本上平行於複合層的電場。
適用於LCD和尤其適用於IPS顯示器的液晶組合物從例如JP07-181 439(A)、EP 0 667 555、EP 0 673 986、DE 195 09 410、DE19528 106、DE 195 28 107、WO 96/23 851和WO 96/28 521中已知。然而，這些組合物確實具有嚴重的缺點。它們中的大部分，除了其它缺點外，尤其導致不利的長的響應時間，具有過低的電阻率值和/或需要過高的操作電壓。另外，許多現有的液晶材料在低溫下貯存時不是特別穩定。
因此，特別需要具有對於實際應用而言適當的性能，例如寬的向列相範圍，根據所用的顯示器模式適當的光學各向異性Δn，高的Δε和特別低的粘度的液晶介質。

發明內容
已經令人驚奇地發現，可以實現具有適當高的Δε，適當的相範圍，和Δn的液晶介質，其不顯示出現有技術材料的缺點或至少只在顯著更小的程度上顯示這些缺點。
本申請的這些改進的液晶介質包含至少如下組分-第一介電正性組分，組分A，其包含式I的介電正性化合物
其中，R1為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，或具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，並優選為烷基或烯基，最優選為烷基，X1為滷素，優選Cl或F，並且最優選Cl，L彼此獨立地為Cl或F，優選F，和n和m彼此獨立地各自為0-4的整數，優選為0、1或2，並且最優選它們之一為1並且另一個為0，和-第二介電正性組分，組分B，其包含一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，和-任選的介電中性組分，組分C，其包含一種或多種具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物。
在介質中組分A的濃度優選為0.1％-20％，更優選0.5％-15％，甚至更優選1％-10％，並且最優選1.5％-8％。
所述第一介電正性組分，組分A，優選包含式Ia的介電正性化合物，更優選其主要由式Ia的介電正性化合物組成，甚至更優選其基本上由式Ia的介電正性化合物組成，並最優選其完全由式Ia的介電正性化合物組成， 其中，R1和X1具有在上述式I中給定的各自的含義，和L11和L12之一為F，並且另一個為H。
本發明優選採用的式Ia化合物的各向同性折光指數(niso)為1.57或更大，其以niso＝(ne+2no)/3形式從折光指數ne和no計算而得，所述折光指數ne和no由所研究的化合物在ZLI-4792中的10％溶液外推而得。
特別優選的式Ia的化合物選自子式Ia-1至Ia-4， 其中，R1具有上述式I中給定的含義。
所述第二介電正性組分，組分B，優選包含具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，更優選其主要由具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，甚至更優選其基本上由具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，並最優選其完全由具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成。
該組分，組分B，優選包含選自式II和III的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，更優選其主要由選自式II和III的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，甚至更優選其基本上由選自式II和III的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，並最優選其完全由選自式II和III的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，
其中，R2和R3彼此獨立地為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，並且R2和R3優選為烷基或烯基， 至 彼此獨立地為 L21，L22，L31和L32彼此獨立地為H或F，優選L21和/或L31為F，X2和X3彼此獨立地為滷素、具有1-3個C原子的滷化烷基或滷化烷氧基，或具有2或3個C原子的滷化烯基或烯氧基，優選F、Cl、-OCF3或-CF3，最優選F、Cl或-OCF3，Z3為-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或單鍵，優選-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或單鍵，並且最優選-COO-、反式-CH＝CH-、反式或單鍵，和
l、m、n和o彼此獨立地為0或1。
在本發明優選的實施方案中，組分B包含選自式II-1和II-2化合物的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，更優選其主要由選自式II-1和II-2化合物的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，甚至更優選其基本上由選自式II-1和II-2化合物的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，並最優選其完全由選自式II-1和II-2化合物的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成， 其中參數具有上述式II中所給定的各自含義，並且在式II-1中，參數L23和L24彼此獨立地，並且獨立於其它參數地，為H或F。
組分B優選包含選自式II-1和II-2化合物的化合物，其中L21和L22，或L23和L24，都為F。
在優選的實施方案中，組分B包含選自式II-1和II-2化合物的化合物，其中L21、L22、L23和L24都為F。
優選組分B包含一種和/或多種式II-1的化合物。所述式II-1的化合物優選選自式II-1a至II-1i的化合物，

其中參數具有如上所給定的各自含義。
組分B優選包含選自式II-1a至II-1e化合物的化合物，其中L21和L22，和/或L23和L24，都為F。
在優選的實施方案中，組分B包含選自式II-1a至II-1e化合物的化合物，其中L21、L22、L23和L24都為F。
尤其優選的式II-1的化合物為 其中R2具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式II-2的化合物。優選所述式II-2的化合物選自式II-2a至II-2d的化合物，
其中參數具有如上所給定的各自含義，並優選L21和L22都為F，並且L31和L32都為H，或L21、L22、L31和L32都為F。
尤其優選的式II-2的化合物為，
其中R2具有如上所給定的含義。
在本發明另一個優選的實施方案中，組分B包含選自式III-1和III-2的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，更優選其主要由選自式III-1和III-2的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，甚至更優選其基本上由選自式III-1和III-2的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成，並最優選其完全由選自式III-1和III-2的一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物組成， 其中參數具有在上述式III中給定的各自含義。
組分B優選包含一種或多種式III-1的化合物。式III-1的化合物優選選自式III-1a和III-1b的化合物，
其中參數具有如上給定的各自含義，並且參數L33和L34，彼此獨立地和獨立於其它參數地，為H或F。
組分B優選包含一種或多種式III-2的化合物。式III-2的化合物優選選自式III-2a至III-2h的化合物，

其中參數具有如上給定的各自含義，並且L35和L36彼此獨立地並獨立於其它參數地，為H或F。
組分B優選包含一種或多種式III-1a的化合物，所述化合物優選選自式III-1a-1至III-1a-6的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式II-2a的化合物，所述化合物優選選自式III-2a-1至III-2a-4的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式III-2b的化合物，所述化合物優選選自式III-2b-1至III-2b-6的化合物，
其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種選自式III-2c和III-2d化合物的化合物，所述化合物優選選自式III-2c-1和III-2d-1的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式III-2e的化合物，所述化合物優選選自式III-2e-1至III-2e-5的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式III-2f的化合物，所述化合物優選選自式III-2f-1至III-2f-5的化合物，
其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式III-2g的化合物，所述化合物優選選自式III-2g-1至III-2g-3的化合物，
其中R3具有如上給定的含義。
組分B優選包含一種或多種式III-2h的化合物，所述化合物優選選自式III-2h-1至III-2h-3的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
另外或除了式III-1和/或III-2化合物外，本發明的介質可包含一種或多種式III-3的化合物， 其中參數具有在上述式III中給定的各自含義，並優選式III-3a的化合物， 其中R3具有如上給定的含義。
本發明的液晶介質優選包含介電中性組分，組分C。該組分具有介電各向異性為-1.5至3。優選它包含具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物，優選主要由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，並更優選基本上由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，並特別優選完全由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成。該組分優選包含一種或多種式IV的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物，更優選主要由式IV的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，更優選基本上由式IV的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，並特別優選完全由式IV的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成， 其中，式I的化合物從式IV中排除，R41和R42彼此獨立地具有在上述式II中對R2給出的含義，優選R41為烷基和R42為烷氧基， 彼此獨立地，和在 出現兩次的情況下，這些同樣也彼此獨立地，為 優選 中至少一個為 Z41和Z42彼此獨立地，並且在Z41出現兩次的情況下，這些同樣也彼此獨立地，為-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，優選它們中的至少一個為單鍵，和，p為0、1或2，優選0或1。
所述介電中性組分，組分C，優選包含一種或多種選自式IV-1至IV-6化合物的化合物， 其中從式IV-1中排除式I的化合物，R41和R42具有在上述式IV中給出的各自含義，並且在式IV-1、IV-4和IV-5中，R41優選為烷基或烯基，優選烯基，和R42優選為烷基或烯基，優選烷基，在式IV-2中，R41和R42優選為烷基，和在式IV-3中，R41優選為烷基或烯基，優選為烷基，並且R42優選為烷基或烷氧基，優選為烷氧基。
所述介電中性組分，組分C，優選包含選自式IV-1、IV-3、IV-4和IV-5化合物的一種或多種化合物，優選式IV-1的一種或多種化合物，和選自式IV-3和IV-4的一種或多種化合物，優選式IV-1、IV-3和IV-4中每個式的一種或多種化合物，並且最優選式IV-1、IV-3、IV-4和IV-5中每個式的一種或多種化合物。
所述介電中性組分，組分C，優選包含選自式IV-1a、IV-1b、IV-4a和IV-4b、IV-6a和IV-6b化合物的一種或多種化合物， 其中，R為具有1-5個，優選具有1-3個C原子的烷基，R』為H，或具有1-3個，優選具有1-2個C原子的烷基，優選H或甲基，和R」為H，或具有1-3個，優選具有1-2個C原子的烷基，優選H。
在本發明另一個優選的實施方案中，該實施方案可能與前述的一個實施方案相同或是不同的一個，本發明的液晶混合物包含組分C，該組分C包含選自式IV的化合物，優選主要由式IV的化合物組成，更優選基本上由式IV的化合物組成，並且最優選完全由式IV的化合物組成，所述化合物選自如上所示的式IV-1至IV-6的化合物，和任選地，式IV-7至IV-14的化合物，
其中，R41和R42彼此獨立地為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，和L4為H或F。
另選或除了式II和/或III的化合物外，本發明的介質可包含一種或多種式V的介電正性化合物， 其中，R5為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，並且R1優選為烷基或烯基， 至 彼此獨立地為 L51和L52彼此獨立地為H或F，優選L51為F，和X5為滷素、具有1-3個C原子的滷化烷基或烷氧基，或具有2或3個C原子的滷化烯基或烯氧基，優選為F、Cl、-OCF3或-CF3，最優選為F、Cl或-OCF3，Z5為-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-或-CH2O-，優選-CH2CH2-、-COO-或反式-CH＝CH-，並且最優選-COO-或-CH2CH2-，和q為0或1。
本發明的介質優選包含一種或多種式V的化合物，所述化合物優選選自式V-1和V-2的化合物， 其中參數具有如上給定的各自含義，並且參數L53和L54彼此獨立地，並獨立於其它參數地，為H或F，並且Z5優選為-CH2-CH2-。
式V-1的化合物優選選自式V-1a和V-1b的化合物， 其中R5具有如上給定的含義。
式V-2的化合物優選選自式V-2a至V-2d的化合物，
其中R5具有如上給定的含義。
本發明的液晶介質優選包含另一種介電中性組分，組分D。該組分具有介電各向異性為-1.5至3。
優選它包含具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物，優選主要由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，優選基本上由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，並且特別優選完全由具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成。該組分優選包含一種或多種式VI的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物，更優選主要由式VI的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，更優選基本上由式VI的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成，並且特別優選完全由式VI的具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物組成， 其中，R61和R62彼此獨立地具有在上述式II中對R2給出的含義，優選R61為烷基和R62為烷基或烯基， 和在其出現兩次的情況下，在每次出現的情況下彼此獨立地，為 優選至少一個 為 Z61和Z62彼此獨立地，並且在Z61出現兩次的情況下，同樣這些也彼此獨立地，為-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，優選它們中的至少一個為單鍵，和，r為0、1或2，優選為0或1。
所述介電中性組分，組分D，優選包含選自式VI-1和VI-2的化合物的一種或多種化合物， 其中R61和R62具有上述式VI中給定的各自含義，並且R61優選為烷基，和在式VI-1中，R62優選為烯基，優選為-(CH2)2-CH＝CH-CH3，和在式VI-2中，R62優選為烷基。
所述介電中性組分，組分D，優選包含選自式VI-1和VI-2的化合物的一種或多種化合物，其中R61優選為正烷基，和在式VI-1中，R62優選為烯基，和在式VI-2中，R62優選為正烷基。
除了組分A和B之外，本發明的液晶混合物優選還包含至少一種另外的組分。該第三組分可以是組分C和D中的任一種，優選所存在的該第三組分為組分C。
顯而易見，本發明的混合物還可包含所有組分A、B、C和D。
本發明的液晶混合物額外可包含另一種任選的組分，組分E，該組分E具有負介電各向異性，並包含介電負性化合物，優選主要由介電負性化合物組成，更優選基本上由介電負性化合物組成，並且最優選完全由介電負性化合物組成，所述介電負性化合物優選為式VII， 其中，R71和R72彼此獨立地具有在上述式II中對R2給出的含義， 為 優選為 為 Z71和Z72彼此獨立地，為-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，優選它們中的至少一個為單鍵，並最優選兩個都是單鍵，L71和L72彼此獨立地，為C-F或N，優選它們中的至少一個為C-F，並且最優選它們兩個都是C-F，和k為0或1。
本發明的液晶介質優選包含組分A至E並特別是選自式I至VII化合物的化合物，優選主要由組分A至E並特別是選自式I至VII化合物的化合物組成，並且最優選完全由組分A至E並特別是選自式I至VII化合物的化合物組成。
在本申請中的「包含」在組成方面意思是指所涉及的實體，例如所述介質或所述組分，包含所涉及的所述一種或多種組分，或所述一種或多種化合物，優選以總濃度為10％或更多，並且最優選20％或更多。
在此方面，「主要由......組成」意思是指所涉及的實體包含55％或更多，優選60％或更多，和最優選70％或更多的所涉及的所述一種或多種組分或所述一種或多種化合物。
在此方面，「基本上由......組成」意思是指所涉及的實體包含80％或更多，優選90％或更多，和最優選95％或更多的所涉及的所述一種或多種組分或所述一種或多種化合物。
在此方面，「完全由......組成」意思是指所涉及的實體包含98％或更多，優選99％或更多，和最優選100.0％的所涉及的所述一種或多種組分或所述一種或多種化合物。
組分E優選包含一種或多種式VII的化合物，優選主要由一種或多種式VII的化合物組成，和最優選完全由一種或多種式VII的化合物組成，所述式VII的化合物優選選自式VII-1至VII-3的化合物，
其中，R71和R72具有在上述式VI中給定的各自含義。
在式VII-1至VII-3中，R71優選為正烷基或1-E-烯基，並且R72優選為正烷基或烷氧基。
同樣，上文中沒有明確提及的其它介晶(mesogenic)化合物也可任選地和有利地用於本發明的介質中。這些化合物對於本領域技術人員而言是已知的。
本發明的液晶介質的一般性特徵為清亮點為60℃或更高，優選70℃或更高，更優選75℃或更高，特別是80℃或更高。
本發明的液晶介質在589nm(NaD)和20℃下的Δn優選為0.060或更高至0.160或更低，更優選為0.070或更高至0.125或更低，並且最優選為0.080或更高至0.115或更低。
本發明的液晶介質在1kHz和20℃下的Δε優選為3.0或更高，更優選為4.0或更高。
本發明介質的向列相的範圍優選至少從0℃或更低至70℃或更高，更優選至少從-20℃或更低至70℃或更高，最優選至少從-30℃或更低至75℃或更高，和特別是至少從-40℃或更低至75℃或更高。
在本發明第一個優選的實施方案中，液晶介質的Δn為0.110或更高至0.140或更低，更優選為0.115或更高至0.135或更低，並且最優選為0.120或更高至0.130或更低，而Δε優選為4.0或更高至7.0或更低。在該實施方案中，介質優選包含一種或多種式II和/或式III-2f的化合物，和/或它們優選不包含具有端CF3基團或端OCF3基團的聯苯化合物，和/或具有清亮點為60℃或更高。
在本發明第二個優選的實施方案中，液晶介質的Δn為0.085或更高至0.125或更低，更優選為0.090或更高至0.120或更低，並且最優選為0.095或更高至0.115或更低，而Δε優選為5.0或更高，優選為6.0或更高，更優選為7.0或更高，甚至更優選為8.0或更高，和最優選為5.0或更高至12.0或更低。
在該實施方案中，本發明介質的向列相的範圍優選至少從-20℃或更低至70℃或更高，更優選至少從-20℃或更低至70℃或更高，最優選至少從-30℃或更低至70℃或更高，和特別是至少從-40℃或更低至70℃或更高。
在本發明的第三個優選實施方案中，液晶介質的Δn為0.070或更高至0.120或更低，更優選為0.075或更高至0.115或更低，並且最優選為0.080或更高至0.110或更低，而Δε優選為4.0或更高，更優選為4.0或更高至14.0或更低，和最優選為4.0或更高至12.0或更低，或者特別優選為6.0或更高至11.0或更低。
在該實施方案中，本發明介質的向列相的範圍優選至少從-20℃或更低至75℃或更高，更優選至少從-30℃或更低至70℃或更高，最優選至少從-30℃或更低至75℃或更高，和特別是至少從-30℃或更低至80℃或更高。
優選本發明介質在-20℃的溫度下在散裝(bulk)中的貯存穩定性(LTS散裝)為120h或更長，更優選500h或更長，和最優選1,000h或更長。
更優選本發明介質在-30℃的溫度下在散裝中的貯存穩定性(LTS散裝)為120h或更長，更優選500h或更長，和最優選1,000h或更長。
最優選本發明介質在-40℃的溫度下在散裝中的貯存穩定性(LTS散裝)為120h或更長，更優選250h或更長，和最優選500h或更長。
本發明介質在-20℃的溫度下，更優選在-30℃的溫度下，和最優選在-40℃的溫度下，在盒中的貯存穩定性(LTS盒)優選為250h或更長，更優選500h或更長，和最優選1,000h或更長。
在「晶種(seed)」試驗後，PUQU-2-F的濃度的相對變化優選為15％或更少，更優選8％或更少，甚至更優選3％或更少，和最優選0.1％或更少。
在「晶種」試驗後，PUQU-3-F的濃度的相對變化優選為10％或更少，更優選5％或更少，甚至更優選3％或更少，和最優選0.1％或更少。
所用組分A的濃度優選為總混合物的1％至15％，更優選2％至10％，更優選2％至8％，和最優選3％至7％。
所用組分B的濃度優選為總混合物的10％至70％，更優選15％至65％，更優選20％至60％，和最優選30％至50％。
所用組分C的濃度優選為總混合物的15％至85％，更優選30％至80％，更優選35％至70％，和最優選40％至60％。
所用組分D的濃度優選為總混合物的0％至40％，更優選0％至30％，更優選0％至20％，和最優選4％至15％。
所用組分E的濃度優選為總混合物的0％至30％，優選0％至15％，和最優選1％至10％。
任選地，為了調節物理性能，本發明介質可包含另外的液晶化合物。這些化合物是本領域技術人員已知的。它們在本發明介質中的濃度優選為0％至30％，更優選0％至20％，和最優選1％至15％。
液晶介質優選包含50％至100％，更優選70％至100％，和最優選80％至100％，和特別是90％至100％的組分A、B、C和D的總量，優選組分A、B和C的總量，其又分別包含式I、II、III、IV、V、VI和VII的一種或多種化合物，優選主要分別由式I、II、III、IV、V、VI和VII的一種或多種化合物組成，和最優選分別完全由式I、II、III、IV、V、VI和VII的一種或多種化合物組成，所述化合物優選式I、II、III、IV、V和VI的化合物。
在本申請中，術語「介電正性」意思是化合物或組分的Δε＞3.0，「介電中性」指具有-1.5≤Δε≤3.0，和「介電負性」指具有Δε＜-1.5。Δε是在頻率為1kHz和在20℃下測定的。各化合物的介電各向異性由各單個化合物在向列型主體混合物中的10％溶液的結果確定。在相應化合物在主體混合物中的溶解度小於10％的情況下，將所述濃度降至5％。試驗混合物的電容在具有垂面排列和具有沿面排列的盒(cell)兩者中確定。兩種類型的盒的盒間隙為約20μm。施加的電壓為具有頻率為1kHz的矩形波，並且均方根值典型地為0.5V至1.0V，但是總是將其選擇為低於相應試驗混合物的電容閾值。
對於介電正性化合物，混合物ZLI-4792，和對於介電中性，以及介電負性化合物，混合物ZLI-3086，它們都是Merck KGaA，德國的產品，分別用作主體混合物。這些化合物的介電常數由在加入所研究的化合物時主體混合物的各自值的變化確定。將所述值外推至所研究化合物的濃度為100％。
對在20℃測量溫度下具有向列相的組分的自身進行測量，所有其它組分如化合物那樣處理。
術語「閾值電壓」在本申請中指光學閾值，並對於10％相對對比度(V10)給出，並且術語「飽和電壓」指光學飽和，並對於90％相對對比度(V90)給出，上述兩種情況都是指在如果沒有另外明確說明的情況下。電容閾值電壓(V0)，也稱Freedericksz閾值(VFr)，其僅在如果明確提及時使用。
在本申請中給出的參數的範圍都包括極限值，除非另外明確說明。
在整個本申請中，除非另外明確說明，所有濃度以質量百分比計給出並相對於各自的完整混合物計，所有溫度以攝氏度(攝氏溫度)計給出，並且所有溫度差以攝氏度計給出。所有物理性能根據「MerckLiquid Crystals，Physical Properties of Liquid Crystals(Merck液晶，液晶的物理性能)」，Status 1997年11月，Merck KGaA，德國已經測定和被確定，並對於20℃的溫度給出，除非另外明確說明。光學各向異性(Δn)在波長為589.3nm下測定。介電各向異性(Δε)在頻率為1kHz下測定。閾值電壓，以及所有其它電光學性能已用在Merck KGaA，德國製備的試驗盒測定。用於確定Δε的試驗盒具有約20μm的盒間隙。電極為圓形ITO電極，具有1.13cm2的面積和保護環。取向層為用於垂面取向(ε‖)的卵磷脂和得自JapanSynthetic Rubber的用於沿面取向(ε⊥)的聚醯亞胺AL-1054。電容用採用具有0.3Vrms電壓的正弦波的頻率響應分析器Solatron 1260確定。在電光學測量中使用的光為白光。所用的裝置為可商購的Autronic Melchers，德國的裝置。特性電壓已經在垂直觀察下確定。閾值電壓(V10)、中灰度電壓(V50)和飽和電壓(V90)已經分別對於10％、50％和90％的相對對比度進行測定。
本發明的液晶介質可包含通常濃度的另外的添加劑和手性摻雜劑。這些另外的成分的總濃度基於總混合物計為0％-10％，優選0.1％-6％。所用的單個化合物的濃度各優選為0.1％-3％。對於本申請中液晶介質的液晶組分和化合物的濃度的數值和範圍，這些添加劑和類似添加劑的濃度不考慮在內。
本發明的液晶介質由多種化合物，優選3-30種，更優選4-20種和最優選4-16種化合物組成。這些化合物以常規方式混合。通常，將所需量的以較少量使用的化合物溶解於以較大量使用的化合物中。如果溫度高於以較高濃度使用的化合物的清亮點，特別容易觀察到完全的溶解過程。然而還可能通過其它常規方法，例如用所謂的預混合物或用所謂的多瓶體系製備所述介質，所述預混合物可以為例如多種化合物的同系或低共熔混合物，所述多瓶體系的成分是準備好以使用混合物自身。
通過添加合適的添加劑，本發明的液晶介質可以如下方式改性使得它們可用於所有已知類型的液晶顯示器，其使用液晶介質本身，例如TN-、TN-AMD、ECB-AMD、VAN-AMD、IPS和OCB LCD，並且特別是可用於複合體系，如PDLC、NCAP、PN LCD，和特別是可用於ASM-PA LCD。
所述液晶的熔點T(C，N)、從近晶相(S)到向列相(N)的轉變T(S，N)和清亮點T(N，I)以攝氏度計給出。
在給定溫度T下本發明介質在散裝中的貯存穩定性(LTS散裝)通過目測檢查測定。將2g所研究介質填充於適當尺寸的密閉的玻璃容器(瓶)中，該容器放置於在預定溫度下的冰箱中。每24h檢查該瓶子的近晶相和結晶的出現。對於每種物質和在每個溫度下，貯存2個瓶子。如果在兩個相應瓶子中的至少一個中觀察到結晶或近晶相的出現，則終止試驗，並記錄在觀察到較高有序相出現的那次檢查之前的最後一次檢查的時間作為各自的貯存穩定性。
為了確定在給定溫度T下本發明介質在LC盒中的貯存穩定性(LTS盒)，將該介質填充入具有取向層和具有約3cm2的表面積、約3cm2的電極面積和6μm盒間隙的TN型LC試驗盒中。所述盒在由所述LC覆蓋的區域中沒有間隔物。只在邊緣使用密封間隔物。將所述盒密封，將偏振器連接到所述盒上，並將盒放置於在預定溫度下的帶有窗口和內部照明的冰箱的冷凍箱中。通常對於所研究的每個溫度，將3個盒中的每個盒填充有給定的LC。對冷凍箱內部的盒每24h通過窗口目測檢查近晶相和結晶的出現。這裡同樣，記錄在給定的試驗盒組中第一個盒中觀察到出現較高有序相的那次檢查之前的最後一次檢查的時間作為各自的貯存穩定性。
對於所謂的「晶種」試驗，將1g所研究的各混合物中的每種在散裝中保持在20℃的溫度下，並隨後用微小晶種晶體PUQU-2-F(1-10mg)摻雜，在20℃的溫度下貯存96h。然後通過目測檢查關於晶體的體積是否已增長或其是否沒有變化或甚至減小方面而研究該樣品。然後通過GC-MS分析剩餘的向列型液晶混合物，並將該混合物的組成與摻雜前各自散裝材料的組成相比較。
本發明的液晶介質優選包含，一種或多種式Ia-4的化合物，和/或一種或多種式II，優選式II-2的化合物和最優選選自子式II-2a-2和II-2d-1的化合物，和/或一種或多種式III，優選式III-2的化合物和最優選選自子式III-2f-3、III-2f-4和III-2f-5的化合物，和/或-種或多種式IV-1，優選子式IV-1b的化合物，和/或一種或多種式VI，優選子式VI-2的化合物。
在本申請中，和特別是在如下實施例中，所述液晶化合物的結構由縮寫，也稱為首字母縮略詞表示。所述縮寫向相應的結構的轉換直接根據下述兩個表A和B進行。所有基團CnH2n+1和CmH2m+1是分別具有n或m個C原子的直鏈烷基。表B的解釋是不證自明的。表A僅列出所述結構的核心的縮寫。單個化合物由所述核心的縮寫後面連接連字符和如下指明取代基R1、R2、L1和L2的代號表示

表A
表B






本發明的液晶介質優選包含，-七種或更多種，優選八種或更多種選自表A和B的化合物的優選具有不同結構式的化合物，和/或-一種或多種，更優選兩種或更多種，優選三種或更多種選自表A的化合物的優選具有不同結構式的化合物，和/或-三種或更多種，更優選四種或更多種，更優選五種或更多種選自表B的化合物的優選具有不同結構式的化合物。
具體實施例方式
實施例下文中給出的實施例是舉例說明本發明，而不是以任何方式限制它。
然而，組合物的物理性能向本領域技術人員舉例說明可獲得何種性能，並且在何範圍內它們可以被改進。因此，特別是可優選獲得的各種性能的組合對本領域技術人員而言是清楚限定的。
實施例1實現了具有下表給出的組成和性能的液晶混合物。

該混合物具有有利的物理性能，例如Δn、特性電壓和適度低的旋轉粘度。因此，它同樣好地適用於以TN模式操作的顯示器。它還具有在-30℃的溫度下的向列相下優異的穩定性。
對比例2實現具有下表給出的組成和性能的液晶主體混合物。

將在散裝下的該混合物保持在20℃的溫度下並用微小的PUQU-2-F晶種晶體摻雜，在20℃的溫度下貯存96h，然後通過GC-MS分析剩餘的向列相液晶混合物。
所得結果與實施例2的結果一起示於下表中用於比較。
實施例2實施例2.1和2.2向對比例2的混合物中加入2％和5％擇一的GP-2-CL，並檢查各自混合物。
結果示於下表中。

注釋n.p.不存在對比例3實現了具有下表給出的組成和性能的液晶主體混合物。

將在散裝下的混合物保持在20℃的溫度下並用微小的PUQU-2-F晶種晶體摻雜，在20℃的溫度下貯存96h，然後通過GC-MS分析剩餘的向列相液晶混合物。
所得結果與實施例3的結果一起示於下表中用於比較。
實施例3實施例3.1和3.2向對比例3的混合物中加入2％和5％擇一的GP-2-CL，並檢查各自混合物。
結果示於下表中。

注釋n.p.不存在實施例4實現了具有下表給出的組成和性能的液晶混合物。

該混合物具有有利地低的Δn值，高的Δε值，和低的旋轉粘度。因此，它非常好地適用於以IPS模式操作的顯示器。它還具有在低溫下的向列相的良好穩定性。
實施例5實現了具有下表給出的組成和性能的液晶混合物。

該混合物具有有利地低的Δn值，高的Δε值，和低的旋轉粘度。因此，它非常好地適用於以IPS模式操作的顯示器。它還具有在低溫下的向列相的良好的穩定性。
權利要求
1.液晶介質，其特徵在於其包含-第一介電正性組分，組分A，其包含式I的介電正性化合物 其中，R1為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，或具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，X1為滷素，L彼此獨立地為Cl或F，和n和m彼此獨立地各自為0-4的整數，和-第二介電正性組分，組分B，其包含一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，和-非必要的介電中性組分，組分C，其包含一種或多種具有介電各向異性為-1.5至3的介電中性化合物。
2.權利要求1的液晶介質，其特徵在於在介質中組分A的濃度為0.1％-20％。
3.權利要求1和2中至少一項的液晶介質，其特徵在於所述介電正性組分，組分B，包含一種或多種選自式II和III化合物的化合物， 其中R2和R3彼此獨立地為具有1-7個C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2-7個C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基， 至 彼此獨立地為 L21，L22，L31和L32彼此獨立地為H或F，X2和X3彼此獨立地為滷素、具有1-3個C原子的滷化烷基或烷氧基，或具有2或3個C原子的滷化烯基或烯氧基，Z3為-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或單鍵，和l、m、n和o彼此獨立地為0或1。
4.權利要求1至3中至少一項的液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種如在權利要求2中給出的式II的化合物。
5.權利要求1至4中至少一項的液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種如在權利要求2中給出的式III的化合物。
6.權利要求1至5中至少一項的液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種式IV的介電中性化合物， 其中，R41和R42彼此獨立地具有在權利要求2中的式II中對R2給出的含義， 彼此獨立地，和在 出現兩次的情況下，這些同樣也彼此獨立地，為 Z41和Z42彼此獨立地，並且在Z41出現兩次的情況下，這些同樣也彼此獨立地，為-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，和，p為0、1或2。
7.權利要求1至6中至少一項的液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種式V的化合物， 其中，R61和R62彼此獨立地具有在權利要求3中的式II中對R2給出的含義， 和在其出現兩次的情況下，在每次出現的情況下都彼此獨立地，為 Z61和Z62彼此獨立地，並且在Z61出現兩次的情況下，這些同樣也彼此獨立地，為-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，和，r為0、1或2。
8.液晶顯示器，其特徵在於其包含權利要求1-7中至少一項的液晶介質。
9.權利要求8的液晶顯示器，其特徵在於其通過有源矩陣尋址。
10.權利要求1-7中至少一項的液晶介質用於液晶顯示器中的用途。
全文摘要
本發明涉及介電正性液晶介質，其包含－第一介電正性組分，組分A，其包含式I的介電中性化合物，其中參數具有說明書中給出的含義，和第二介電正性組分，組分B，其包含一種或多種具有介電各向異性大於3的介電正性化合物，和非必要的介電中性組分，組分C，其包含一種或多種具有介電各向異性為－1.5至3的介電中性化合物；並涉及它們在液晶顯示器中的用途，以及涉及包含這些介質的液晶顯示器，特別是涉及有源矩陣顯示器，和特別涉及TN和IPS顯示器。
文檔編號G02F1/1362GK101037599SQ200710088569
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月16日 優先權日2006年3月17日
發明者M·柯贊塔, H·赫施曼, P·克施, V·雷芬拉斯, M·瑞特, C·霍克, 大桐小百合, 中島紳二 申請人:默克專利股份有限公司