CN104357062A

CN104357062A - 液晶介质

Info

Publication number: CN104357062A
Application number: CN201410482272.XA
Authority: CN
Inventors: M·维特克; B·舒勒; V·赖芬拉特; M·格贝尔; M·恰因塔
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: JP5542695B2; TWI464243B; JP2011514410A; DE102009009414A1; CN104194801B; EP2242819B1; WO2009103495A1; EP2242819A1; CN101945976A; US8834744B2; JP2013241601A; CN104194801A; US20110001089A1; JP5917445B2; KR20100125335A; CN104357062B; US20130327984A1; US8574456B2; KR101573097B1; TW200946650A

Abstract

本发明涉及一种液晶介质，其包含一种或多种式I的化合物其中R⁰，X⁰和L^1-6具有权利要求1中所述的含义，以及涉及它用于电光学液晶显示器的用途。

Description

液晶介质

本申请是中国专利申请200980105554.5的分案申请。

技术领域

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

背景技术

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是基于各种效果的。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(“twisted nematic”)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。此外，还有以与基板和液晶面平行的电场工作的盒，例如，IPS(“面内切换”)盒。特别是TN、STN、FFS(散射场切换)和IPS盒对于根据本发明的介质而言是当前商业上关注的应用领域。

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，它们应当在通常的工作温度，即高于和低于室温的最宽的可能范围内具有合适的介晶相(Mesophase)，例如用于上述盒的向列型或胆甾醇型介晶相。因为通常将液晶作为多种组分的混合物使用，因此重要的是组分能彼此易于混溶。更进一步的性质如导电性、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。能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)。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.在作为基材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，因为甚至是各种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侧，而另一玻璃板在其内侧带有透明反电极。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(voll farbtaugliche)图像显示，其中将红、绿和蓝滤光片的镶嵌物(Mosaik)以使得滤光片元件每个与可切换的像素相对的方式排列。

TFT显示器通常作为在透射中具有交叉的起偏器(Polarisatoren)的TN盒来运行且是背景照明的。

术语“MFK-显示器”在此处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(passive)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)和汽车或飞机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.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,Proc.Eurodisplay84,1984年9月:A210-288Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,p.141ff.,Paris；STROMER,M.,Proc.Eurodisplay84,1984年9月:Designof Thin Film Transistors for Matrix Adressing of TelevisionLiquid Crystal Displays,p.145ff.,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(after image)消除”的问题。因为由于与显示器内表面的相互作用，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。更重要的是，电阻率显示出随温度升高和在温度负载和/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。

除了使用背景照明的、即透射地和可能的透射反射地(transflektiv)操作的液晶显示器，反射式液晶显示器也是特别令人感兴趣的。这些反射式液晶显示器使用环境光用于信息显示。因此它们比具有相应尺寸和分辨率的背景照明的液晶显示器消耗明显更少的能量。因为TN效应特征在于非常良好的对比度，这类反射式显示器甚至可在明亮的环境条件中很好地识别。这是已经已知的简单的反射式TN显示器，如用于例如手表和袖珍计算器中的那些。然而，该原理还可用于高质、更高分辨率的有源矩阵控制的显示器，例如TFT显示器。在此，如已经在一般常规的透射TFT-TN显示器中的那样，低双折射率(Δn)的液晶的使用对于达到低光学延迟(d·Δn)是必需的。该低光学延迟产生通常可接受的对比度的低视角依赖性(参见DE 30 22 818)。在反射式显示器中，低双折射率液晶的应用甚至比在透射式显示器中更重要，因为在反射式显示器中光所穿越的有效层厚度为在具有相同层厚度的透射式显示器中的大约两倍。

对于TV和视频应用，要求具有快速响应时间的显示器以能够以接近真实的质量再现多媒体内容，例如电影和视频游戏。若使用具有低值粘度、特别是旋转粘度γ₁，以及具有高的光学各向异性(Δn)的液晶介质，则能特别达到这样短的响应时间。

因此，继续存在着对具有非常高的电阻率且同时具有大的工作温度范围、短响应时间(甚至在低温下)和低阈值电压的MFK-显示器的很大需求，这种显示器不显示出或仅仅较小程度地显示出这些缺点。

就TN-(Schadt-Helfrich)盒来说，期望能于盒中实现以下优势的介质：

-拓宽的向列相范围(特别是直到低温)

-在极低温下切换的能力(户外应用、汽车、航空电子技术)

-提高的对紫外辐射的耐受性(更长的寿命)

-低阈值电压。

从现有技术中可获得的介质不能使得这些优势实现而同时保持其它参数。

就超扭曲(STN)盒来说，期望介质能实现更大的多路传输性(Multiplexierbarkeit)和/或更低的阈值电压和/或更宽的向列相范围(特别是在低温下)。为此，迫切地需要进一步扩展可利用的参数范围(清亮点、近晶-向列型转变点或熔点、粘度、介电值、弹性值)。

特别就用于TV和视频应用(例如LCD-TV、监视器、PDA、笔记本、游戏平台)的液晶显示器来说，要求响应时间显著缩短。在液晶盒中液晶介质的层厚度d(“cellap”)的减少理论上导致更快的相应时间，但要求具有更高双折射率Δn的液晶介质以确保足够的光学延迟(d·Δn)。然而现有技术已知的具有高双折射率的液晶材料，通常还同时具有高旋转粘度，这又会对响应时间有负面的影响。因此存在着对于同时具有快速响应时间、低旋转粘度和高双折射率的液晶介质的需求。

发明内容

本发明所基于的任务是提供特别是用于这类MFK-、TN-、STN-、FFS-或IPS-显示器的介质，其具有如上所述的期望的性质且不显示出或仅仅很小程度显示出如上所述的缺点。特别是，液晶介质应当在具有快速响应时间和低旋转粘度的同时具有高双折射率。此外，液晶介质当具有高清亮点、高介电各向异性和低阈电压。

现在已经发现如果使用包含一种或多种式I的化合物的液晶介质，能实现该任务。所述式I的化合物产生具有如上所述的期望性质的混合物。

本发明涉及一种液晶介质，其特征在于它包含一种或多种式I的化合物

其中

R⁰表示具有1到15个C原子的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH₂基团也可分别彼此独立地被-C≡C-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以使得O原子不直接彼此相连的方式代替，以及其中一个或多个H原子也可被卤素代替，

X⁰表示F、Cl、CN、SF₅、SCN、NCS、具有直至6个C原子的卤化烷基、卤化链烯基、卤化烷氧基或者卤化链烯氧基，和

L^1-6各自彼此独立地表示H或F。

令人惊奇地，已经发现包含式I的化合物的液晶介质具有良好的旋转粘度γ₁和清亮点之比，高的光学各向异性数值Δε和高双折射率Δn，以及快速响应时间、低阈值电压、高清亮点、高的正介电各向异性和宽的向列相范围。此外，式I的化合物非常易于溶解在液晶介质中。

式I的化合物具有宽的应用范围。取决于取代基的选择，它们能用作液晶介质的主要部分由其组成的基础材料；然而，也可将来自其它化合物类别的液晶基础材料加入式I的化合物中，以例如影响这类电介质的介电和/或光学各向异性和/或以优化其阈值电压和/或其粘度。

优选的式I的化合物是以下提及的：

其中R⁰具有如上所述的含义以及优选表示直链烷基。特别优选的是式I-2和I-4的化合物，优选其中R⁰表示C₂H₅、n-C₃H₇或者n-C₅H₁₁。

在纯净状态下，式I的化合物是无色的并且在有利于电光学应用的温度范围内形成液晶的介晶相。它们是在化学上和对热与光稳定的。

式I的化合物可通过本身已知的方法制备，如描述在文献(例如在标准著作，如Houben-Weyl,Methoden der Organischen Chemie[有机化学方法],Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart)中的，确切地说在对于所述反应已知的且适于所述反应的反应条件下制备。还可以利用在本文中未更详细提及而本身已知的变化形式。

若在上下文的式中的R⁰表示烷基和/或烷氧基，则其可以是直链或者支化的。其优选是直链的，具有2、3、4、5、6或者7个C原子，以及因此优选表示乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或者庚氧基，进一步地还有甲基、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氧基。

氧杂烷基优选表示直链的2-氧杂丙基(＝甲氧基甲基)，2-(＝乙氧基甲基)或3-氧杂丁基(＝2-甲氧基乙基)，2-、3-或4-氧杂戊基，2-、3-、4-或5-氧杂己基，2-、3-、4-、5-或6-氧杂庚基，2-、3-、4-、5-、6-或7-氧杂辛基，2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-氧杂壬基，2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-氧杂癸基。

如果R⁰表示其中CH₂基团已经被-CH＝CH-代替的烷基，则其可以是直链或支化的。其优选是直链的且具有2到10个C原子。因此，它特别表示乙烯基，丙-1-或2-烯基，丁-1-、-2-或-3-烯基，戊-1-、-2-、-3-或-4-烯基，己-1-、-2-、-3-、-4-或-5-烯基，庚-1-、-2-、-3-、-4-、-5-或-6-烯基，辛-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-或-7-烯基，壬-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-或-8-烯基，癸-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-、-8-或-9-烯基。这些基团也可以是单-或多卤化的。

如果R⁰表示被卤素至少单取代的烷基或链烯基，则该基团优选是直链的以及卤素优选是F或Cl。就多取代的情况来说，卤素优选是F。得到的基团还包括全氟基团。就单取代的情况来说，氟或氯取代基可以在任何要求的位置，但优选在ω-位。

在上下文的式中，X⁰优选是F、Cl或者具有1、2或3个C原子的单或多氟化烷基或烷氧基或者具有2或3个C原子的单或多氟化链烯基。X⁰特别优选是F、Cl、CF₃、CHF₂、OCF₃、OCHF₂、OCFHCF₃、OCFHCHF₂、OCFHCHF₂、OCF₂CH₃、OCF₂CHF₂、OCF₂CHF₂、OCF₂CF₂CHF₂、OCF₂CF₂CH₂F、OCFHCF₂CF₃、OCFHCF₂CHF₂、OCH＝CF₂、OCF＝CF₂、OCF₂CHFCF₃、OCF₂CF₂CF₃、OCF₂CF₂CClF₂、OCClFCF₂CF₃、CF＝CF₂、CF＝CHF或CH＝CF₂，非常特别优选是F或OCF₃。

特别优选的是其中X⁰表示F或者OCF₃的式I的化合物。进一步优选的式I的化合物是其中R⁰表示具有1到8个C原子的直链烷基或者烷氧基或者具有2到7个C原子的直链链烯基或者链烯氧基的那些。在式I的化合物中，L⁵和L⁶优选均表示H，L³优选表示F。L¹和L²优选都表示F。

更进一步优选的具体实施方案如下所述：

-所述介质另外包含一种或多种式II和/或III的中性化合物：

其中

A表示1,4-亚苯基或反-1,4-亚环己基，

a是0或1，以及

R³表示具有2到9个C原子的链烯基，

以及R⁴具有在式I中对于R⁰所述的含义，以及优选表示具有1到12个C原子的烷基或具有2到9个C原子的链烯基。

-式II的化合物优选选自下式：

其中R^3a和R^4a各自彼此独立地表示H、CH₃、C₂H₅或C₃H₇，以及“alkyl”表示具有1到8个C原子的直链烷基。特别优选式IIa和IIf的化合物，特别是其中R^3a表示H或CH₃的，和式IIc的化合物，特别是其中R^3a和R^4a表示H、CH₃或C₂H₅的。

特别优选的是式II的化合物，其在链烯基侧链中具有非末端的双键：

非常特别优选的式II的化合物是下式的化合物

-式III的化合物优选选自下式：

其中“alkyl”和R^3a具有如上所述的含义，且R^3a优选表示H或CH₃。特别优选式IIIb的化合物；

-所述介质优选另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中

R⁰和X⁰具有式I中所指明的含义，以及

Y^1-6各自彼此独立地表示H或F，

Z⁰表示-C₂H₄-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C₂F₄-、-CH₂CF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-CF₂O-或-OCF₂-，在式V和VI中也为单键，和

r表示0或1。

在式IV到VIII的化合物中，X⁰优选表示F或OCF₃，以及还有OCHF₂、CF₃、CF₂H、Cl、OCH＝CF₂。R⁰优选是具有直至6个C原子的直链烷基或链烯基。

-式IV的化合物优选选自下式：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。

优选，在式IV中R⁰表示具有1到8个C原子的烷基以及X⁰表示F、Cl、OCHF₂或OCF₃，以及OCH＝CF₂。在式IVb的化合物中，R⁰优选表示烷基或链烯基。在式IVd的化合物中，X⁰优选表示Cl，还有F。

-式V的化合物优选选自下式：

其中R⁰以及X⁰具有如上所述的含义。优选，在式V中R⁰表示具有1到8个C原子的烷基以及X⁰表示F；

-所述介质包含一种或多种式VI-1的化合物

特别优选选自下式的那些：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。优选，在式VI中R⁰表示具有1到8个C原子的烷基，以及X⁰表示F，还有OCF₃。

-该介质包含一种或多种式VI-2的化合物：

特别优选选自下式的那些：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。优选，在式VI中R⁰表示具有1到8个C原子的烷基和X⁰表示F；

-所述介质优选包含一种或多种式VII的化合物，其中Z⁰表示-CF₂O-、-CH₂CH₂-或-COO-，特别优选选自下式的那些：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。优选，在式VII中R⁰表示具有1到8个C原子的烷基，和X⁰表示F，以及还有OCF₃。

式VIII的化合物优选选自下式：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。R⁰优选表示具有1到8个C原子的直链烷基。X⁰优选表示F。

-所述介质另外包含一种或多种下式的化合物：

其中R⁰、X⁰、Y¹和Y²具有上面所述的含义，以及

各自彼此独立地表示

其中环A和B不同时表示亚环己基；

-式IX的化合物优选选自下式：

其中R⁰以及X⁰具有如上所述的含义。优选，R⁰表示具有1到8个C原子的烷基以及X⁰表示F。特别优选式IXa的化合物；

-所述介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中R⁰、X⁰以及Y^1-4具有如式I中所述的含义，并且

各自彼此独立地表示

-式X、XI和XII的化合物优选选自下式：

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。优选，R⁰表示具有1到8个C原子的烷基以及X⁰表示F。特别优选的化合物是其中Y¹表示F以及Y²表示H或F、优选F的那些；特别优选的是包含一种或多种其中X⁰＝F的式XIb的化合物的介质。

-该介质另外包含一种或多种以下式的化合物：

其中R¹和R²各自彼此独立地表示正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基，各具有不超过9个C原子，以及优选各自彼此独立地表示具有1到8个C原子的烷基。Y¹表示H或F。

优选的式XIII的化合物是选自下式的化合物：

其中

alkyl和alkyl^*各自彼此独立地表示具有1到6个C原子的直链烷基，以及

alkenyl和alkenyl^*各自彼此独立地表示具有2到6个C原子的直链链烯基。

特别优选的是包含一种或多种式XIII-1和/或XIII-3的化合物的介质。

-该介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中R⁰、X⁰、Y¹和Y²具有如上所述的含义。优选，R⁰表示具有1到8个C原子的烷基以及X⁰表示F或Cl；

-式XIV、XV和XVI的化合物优选选自下式的化合物

其中R⁰和X⁰具有如上所述的含义。R⁰优选表示具有1到8个C原子的烷基。在式XIV的化合物中，X⁰优选表示F或Cl。

-所述介质另外包含一种或多种下式D1和/或D2的化合物：

其中Y¹、Y²、R⁰和X⁰具有如上所述的含义。优选，R⁰表示具有1到8个C原子的烷基和X⁰表示F。特别优选下式的化合物

其中R⁰具有如上所述的含义且优选表示具有1到6个C原子的直链烷基，特别是C₂H₅、n-C₃H₇或n-C₅H₁₁。

-所述介质另外包含一种或多种下式的化合物：

其中Y¹、R¹和R²具有如上所述的含义，R¹和R²优选各自彼此独立地表示具有1到8个C原子的烷基；

-所述介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中X⁰、Y¹和Y²具有如上所述的含义，并且“alkenyl”表示C_2-7烯基。特别优选下式的化合物：

其中R^3a具有如上所述的含义并且优选表示H；

-该介质另外包含一种或多种选自式XX到XXVI的四环化合物：

其中Y^1-4、R⁰以及X⁰各自独立地具有如上所述的含义之一。X⁰优选是F、Cl、CF₃、OCF₃或OCHF₂。R⁰优选表示烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基，各自具有直至8个C原子。

优选的介质包含一种或多种下式的化合物

其中alkyl以及alkyl^*各自彼此独立地表示具有1到6个C原子的直链烷基。

特别优选下式的化合物：

式XXVII的化合物优选以0.5-30重量％，特别是3-25重量％的量使用。

-优选地是

-R⁰优选是具有2到7个C原子的直链的烷基或链烯基；

-X⁰优选是F，以及OCF₃、Cl或CF₃；

-该介质优选包含一种、两种或三种式I的化合物；

-该介质优选包含一种或多种选自式I、II、III、V、VI-1、VI-2、XIII、XIV、XV、XVIII、XXIV、XXVI、XXVII化合物的化合物；

-该介质优选包含一种或多种式VI-1的化合物；

-该介质优选包含一种或多种式VI-2的化合物；

-该介质优选包含1-25重量％，优选2-20重量％，特别是2-15重量％的式I的化合物；

-式II-XXVII的化合物在整个混合物中比例为优选20到99重量％；

-该介质优选包含25-80重量％，特别优选30-70重量％的式II和/或III的化合物；

-该介质优选包含5-40重量％、特别优选10-30重量％的式V的化合物；

-该介质优选包含3-30重量％、特别优选6-25重量％的式VI-1的化合物；

-该介质优选包含2-30重量％、特别优选4-25重量％的式VI-2的化合物；

-该介质优选包含5-40重量％、特别优选10-30重量％的式XIII的化合物；

-该介质优选包含1-25重量％，特别优选2-15重量％的式XIV的化合物；

-该介质优选包含5-45重量％，特别优选10-35重量％的式XV的化合物；

-该介质优选包含1-20重量％，特别优选2-15重量％的式XVII的化合物；

-该介质另外包含一种或多种式St-1到St-3的化合物：

其中R⁰、Y¹、Y²以及X⁰具有如上所述的含义。R⁰优选表示直链烷基，优选具有1-6个C原子。X⁰优选是F或者OCF₃。Y¹优选表示F。Y²优选表示F。还优选其中Y¹＝F以及Y²＝H的化合物。优选将式St-1到St-3的化合物以3-30重量％，特别是5-25重量％的浓度用于根据本发明的混合物中。

-该介质另外包含一种或多种选自下式的嘧啶化合物：

其中R⁰优选是具有2-5个C原子的直链烷基。优选的混合物包含3-30重量％，特别是5-20重量％的一种或多种嘧啶化合物。

-特别优选的介质包含一种或多种下式的化合物

和/或

其中Y¹和Y²优选都表示氟；X⁰优选表示氟，以及还有OCF₃。化合物XIb和XXV中R⁰优选是具有1-6个C原子，特别是2-5个C原子的直链烷基。

-优选的介质包含至少一种式I的化合物，至少一种式XIb的化合物，至少一种式XXVI的化合物以及另外地至少一种下式的化合物

其中优选X⁰表示氟，还有OCF₃，以及R⁰表示具有1-6个C原子，特别是2-5个C原子的直链烷基。

已经发现，即使相对小的比例的式I的化合物与普通液晶材料混合，特别是与一种或多种式II到XXVII的化合物混合，也会导致光稳定性显著增加和低的双折射值，同时观察到具有低近晶-向列型转变温度的宽向列相，由此提高存储稳定性。该混合物同时显示出极低的阈值电压和非常好的曝露于UV的VHR的值。

在本申请中的术语“烷基(alkyl)”或“烷基^*(alkyl^*)”包括具有1-7个碳原子的直链和支链烷基，特别是直链基团甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常优选具有1到6个碳原子的基团。

本申请中的术语“链烯基(alkenyl)”或“链烯基^*(alkyl^*)”包括具有2-7个碳原子的直链和支化的链烯基，特别是直链基团。优选的链烯基是C₂-C₇-1E-链烯基、C₄-C₇-3E-链烯基、C₅-C₇-4-链烯基、C₆-C₇-5-链烯基和C₇-6-链烯基，特别是C₂-C₇-1E-链烯基、C₄-C₇-3E-链烯基和C₅-C₇-4-链烯基。特别优选的链烯基的实例是乙烯基、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。通常优选具有直到5个碳原子的基团。

在本申请中的术语“氟代烷基”包括包含至少一个氟原子的直链基团，优选是端基氟，即氟代甲基、2-氟代乙基、3-氟代丙基、4-氟代丁基、5-氟代戊基、6-氟代己基和7-氟代庚基。然而，不排除氟的其它位置。

本申请中的术语“氧杂烷基”或“烷氧基”包括式C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m的直链基团，其中n和m彼此独立地表示1到6。m也可以表示0。优选，n＝1和m＝1-6或m＝0和n＝1-3。

通过R⁰和X⁰含义的适当选择，寻址时间(Ansprechzeiten)、阈值电压、传输特性线的陡度等能以要求的方式改变。例如，1E-链烯基、3E-链烯基、2E-链烯氧基等通常导致与烷基和烷氧基相比更短的寻址时间、改善的向列相倾向和弹性常数k₃₃(弯曲)和k₁₁(斜展(splay))之间的更高比例。4-链烯基、3-链烯基等通常给出与烷基和烷氧基相比更低的阈值电压和更低的k₃₃/k₁₁值。根据本发明的混合物的特征特别在于高K₁值，以及由此与现有技术的混合物相比具有显著更快的响应时间。

上面提及的式子的化合物的最佳混合比基本上取决于所期望的性质、上述式子的组分的选择和任何可能存在的其他组分的选择。

在如上所述范围内合适的混合比能容易地随情况不同而确定。

上述式的化合物在本发明混合物中的总量不重要。因此，混合物可包含一种或多种进一步的组分以用于优化各种性质。然而，通常观察到的对混合物性质所期望的改善效果越大，则上述式的化合物的总浓度越高。

在特别优选的实施方案中，根据本发明的介质包含式IV到VIII的化合物，其中X⁰表示F、OCF₃、OCHF₂、OCH＝CF₂、OCF＝CF₂或OCF₂-CF₂H。与式I的化合物的有利协同作用导致特别有益的性质。特别是，包含式I、VI和XI的化合物的混合物特征在于其低的阈值电压。

能用于本发明介质的上述式及其子式的各种化合物是已知的或能类似于已知化合物来制备。

本发明还涉及电光显示器例如TN、STN、FFS、OCB、IPS、TN-TFT或MFK-显示器，其具有两个平面平行的外板所述外板与框架一起形成盒，用于切换在外板上各个像素的集成非线性元件，以及在盒中具有正介电各向异性和高电阻率的向列型液晶混合物，该混合物包含该类介质，以及本发明涉及这些介质用于电光目的的用途。

根据本发明的液晶混合物使得可用的参数范围显著扩大。可实现的清亮点、低温下的粘度、热和UV稳定性以及高光学各向异性的组合比来自现有技术中的迄今为止的材料优越得多。

根据本发明的混合物特别适用于移动式应用和高-Δn-TFT应用如PDA、笔记本、LCD-TV和监视器。

在保持直至-20℃且优选直至-30℃、特别优选直至-40℃的向列相以及≥70℃、优选≥75℃的清亮点的情况下，本发明的液晶混合物能同时使得能够实现旋转粘度γ₁≤120mPa·s、特别优选100mPa·s，并由此使得能够获得具有快速响应时间的优良的MFK-显示器。

根据本发明的液晶混合物的介电各向异性Δε优选≥+5，特别优选≥+10。另外，该混合物的特征在于低的工作电压。根据本发明的液晶混合物的阈值电压优选≤1.5V，特别是≤1.2V。根据本发明的液晶混合物的双折射Δn优选≥0.10，特别优选≥0.11。

根据本发明的液晶混合物的向列相范围优选具有至少90°，特别是至少100°的宽度。该范围优选至少从-25℃扩展到+70℃。

不言而喻，通过本发明混合物组分的适当选择，在较高阈值电压下实现较高的清亮点(例如超过100℃)或在较低的阈值电压下实现较低的清亮点并保持其它有益性质也是可能的。在相应地仅仅略微增加的粘度下，同样可以获得具有较高Δε以及因此低阈值的混合物。根据本发明的MFK-显示器优选在第一Gooch和Tarry传输最小值下操作[C.H.Gooch und H.A.Tarry,Electron.Lett.10,2-4,1974；C.H.Gooch und H.A.Tarry,Appl.Phys.,第8卷,1575-1584,1975]，其中除了特别有利的电光学性质，例如特性线的高陡度和对比度的低角度依赖性(德国专利3022818)外，在与在第二最小值下的类似显示器中相同的阈值电压下，较低的介电各向异性是足够的。由此使得使用本发明的混合物在第一最小值下能够获得比包含氰基化合物的混合物的情况显著更高的电阻率值。通过各个组分及其重量比的适当选择，技术人员能够采用简单的路线方法设定为MFK-显示器的预先确定的层厚度所需的双折射率。

电压保持比(HR)的测量[S.Matsumoto等,Liquid Crystals5,1320(1989)；K.Niwa等,Proc.SID Conference,San Francisco,1984年6月,第304页(1984)；G.Weber等,Liquid Crystals5,1381(1989)]已经表明，根据本发明的包含式I化合物的混合物相比于包含式的氰基苯基环己烷或式的酯而不是式I化合物的类似混合物，具有在UV曝露下明显更小的HR下降。

根据本发明的混合物的光稳定性和UV稳定性显著更佳，即它们显示出在曝露于光或UV时显著较小的HR下降。甚至在混合物中低浓度的式I的化合物(<10重量％)，与现有技术的混合物相比也将HR提高6％或更多。

来自起偏器、电极基板和表面处理的电极的本发明MFK-显示器的构造相应于这类显示器的常规结构。术语“常规结构”在此处广义理解并且也包括MFK-显示器的所有派生物和变形形式，特别是包括基于多-Si TFT或MIM的矩阵显示元件。

然而，根据本发明的显示器和迄今的基于扭曲向列盒的常规显示器之间的显著差异在于液晶层的液晶参数的选择。

能按照本发明使用的液晶混合物以本身常规的方法制备，例如通过将一种或多种式I的化合物与一种或多种式II-XXVII的化合物或者与其他的液晶化合物和/或添加剂混合。通常，将以较小量使用的期望数量的组分有利地在升高的温度下溶于构成主要部分的组分中。也可以将组分在有机溶剂例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液混合，以及在充分混合后再例如通过蒸馏除去溶剂。

介电材料还可以包含本领域技术人员已知的和记载在文献中的其他添加剂，例如UV稳定剂如来自Ciba公司的抗氧化剂、自由基清除剂、纳米颗粒等。例如，能加入0-15％的多色性染料或手性掺杂剂。合适的稳定剂和掺杂剂在下面的表C和D中提及。

在本申请和以下实施例中，液晶化合物的结构通过缩略语来标明，并按照下面的表A和B转换成化学式。所有基团C_nH_2n+1和C_mH_2m+1是分别具有n和m个C原子的直链烷基；n、m和k是整数以及优选表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中的编码是显而易见的。在表A中，仅指出了母结构的缩略语。在个别情况下，母结构的缩写之后由短划线隔开地接有取代基R^1*、R^2*、L^1*和L^2*的编码。

优选的混合物组分列于表A和B中。

表A

表B

特别优选液晶混合物除式I的化合物外包含至少一种、两种、三种、四种或更多种来自表B的化合物。

表C

表C说明了通常加入根据本发明的混合物中的可能的掺杂剂。该混合物优选包含0-10重量％，特别是0.01-5重量％以及特别优选0.01-3重量％的掺杂剂。

表D

可以例如0-10重量％的量加入根据本发明的混合物的稳定剂如下所述。

其中n＝1，2，3，4，5，6或7

其中n＝2，3，4，5，优选n＝5

以下实施例用来说明发明而不是限制它。

在上下文中，百分比数据表示重量百分比。所有温度以摄氏度表示。Fp.表示熔点，Kp.＝清亮点。此外，K＝结晶态，N＝向列相，S＝近晶相和I＝各向同性相。在这些符号间的数据代表转变温度。此外，

-Δn表示在20℃和589nm下的光学各向异性，

-γ₁表示在20℃下的旋转粘度(mPa·s),

-V₁₀表示对于10％传输(视角垂直于板表面)的电压(V)，(阈值电压)，

-Δε表示在20℃和1kHz下的介电各向异性(Δε＝ε_||-ε_⊥，其中ε_||表示平行于分子纵轴的介电常数，ε_⊥表示垂直于分子纵轴的介电常数)。

电光学数据在20℃下以第一最小值(即，以0.5μm的d·Δn值)在TN盒中测量，除非另有明确说明。光学数据在20℃下测量，除非另有明确说明。所有物理性质按照“Merck Liquid Crystals，PhysicalProperties of Liquid Crystals”，1997年11月的状态，Merck KGaA，德国来测定并且适用20℃的温度，除非另有明确说明。

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

实施例9

实施例10

实施例11

实施例12

实施例13

实施例14

实施例15

实施例1-15特别适用于TN-TFT-应用。

实施例16(IPS-混合物)

实施例17(IPS-混合物)

实施例18(OCB-混合物)

实施例19(OCB-混合物)

Claims

1.液晶介质，其特征在于它包含一种或多种式I的化合物

其中

R⁰表示具有1到15个C原子的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH₂基团也可分别彼此独立地被-C≡C-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以使得O原子不直接彼此相连的方式代替，以及其中一个或多个H原子也可被卤素原子代替，和

X⁰表示F、Cl、CN、SF₅、SCN、NCS、具有直至6个C原子的卤化烷基、卤化链烯基、卤化烷氧基或者卤化链烯氧基，

L^1-6各自彼此独立地表示H或F；

其中L⁴和L⁶均独立地表示H和液晶介质包含以整个混合物计1-25重量％的式I的化合物；以及

其另外包含一种或多种式II和/或III的化合物：

其中

A表示1,4-亚苯基或反-1,4-亚环己基，

a是0或1，

R³表示具有2到9个C原子的链烯基，

以及R⁴具有式I中对于R⁰所述的含义；

其中式I化合物选自以下式I-1到I-4的化合物

其中R⁰具有如上所述含义。

2.根据权利要求1的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自下式化合物的化合物：

其中R^3a和R^4a各自彼此独立地表示H、CH₃、C₂H₅或C₃H₇，以及“alkyl”表示具有1到8个C原子的直链烷基。

3.根据权利要求1到2的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自式IV到VIII的化合物的化合物：

其中

R⁰和X⁰具有权利要求1中所指明的含义，以及

Y^1-6各自彼此独立地表示H或F，

r表示0或1。

4.根据权利要求1到3的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自式Va到Vg的化合物的化合物：

其中R⁰和X⁰具有权利要求1所述的含义。

5.根据权利要求1到4的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自式VI-1a到VI-1d的化合物的化合物：

其中R⁰和X⁰具有权利要求1中所述的含义。

6.根据权利要求1到5的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自式VI-2a到VI-2f的化合物的化合物：

其中R⁰和X⁰具有权利要求1中所述的含义。

7.根据权利要求1到6的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中

R¹和R²各自彼此独立地表示正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基，各具有直至9个C原子，以及Y¹表示H或F。

8.根据权利要求1到7的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种选自下式的化合物：

其中R⁰、X⁰、Y¹和Y²具有权利要求1或3中所述的含义。

9.根据权利要求1到8的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种式XIb的化合物

和/或

一种或多种式XXVI的化合物

其中

R⁰与X⁰具有权利要求1中所述的含义，以及Y¹和Y²各自彼此独立地表示H或F。

10.根据权利要求1到9的任一项的液晶介质，其特征在于它另外包含一种或多种UV稳定剂和/或抗氧化剂。

11.根据权利要求1到10的任一项的液晶介质用于电光学目的的用途。

12.包含根据权利要求1到10的任一项的液晶介质的电光学液晶显示器。

13.制备根据权利要求1到10的任一项的液晶介质的方法，其特征在于将式I的一种或多种化合物与至少一种其他的液晶化合物和任选的添加剂混合。