CN104781370B - 液晶介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及式IA的化合物，并涉及液晶介质，特征在于其含有一种或多种式IA的化合物，其中RA、XA和Y1‑6具有权利要求1中所示的含义，并涉及其用于电光目的的用途，特别是用于快门眼镜、用于3D应用、在TN、PS‑TN、STN、OCB、ECB、IPS、PS‑IPS、FFS、PS‑FFS和PS‑VA‑IPS显示器中的用途。
Description
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是基于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 byDouble 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 LiquidCrystal 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。
除了使用背景照明的，即透射式和期望的话透射反射式工作的液晶显示器之外，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。这已经以简单的反射式TN显示器，如用于例如手表和袖珍计算器中的那些已知。然而，该原理还可用于高质量、更高分辨率的有源矩阵寻址的显示器，例如TFT显示器。在此，如已经在一般常规的透射式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)而言是必需的。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经过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大。
为了通过快门眼镜获得3D效果，特别地使用具有低旋转粘度和相应的高光学各向异性(Δn)的快速切换混合物。使用具有高光学各向异性(Δn)的混合物可以获得光电透镜系统，借助于所述光电透镜系统可以将显示器的2-维呈现转换为3-维自动立体呈现。
因此，继续存在着对具有非常高的电阻率同时也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。
在TN-(Schadt-Helfrich)盒中，期望有助于盒中的以下优势的介质：
-拓宽的向列相范围(特别是直到低温的)
-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UV辐射的耐受性(更长的服务寿命)
-低阈值(驱动)电压。
可从现有技术中获得的介质不能实现这些优点而在同时保留其它参数。现代LCD平板屏需要不断更快的响应时间，以能够真实地再现多媒体内容，例如电影和视频游戏。这些反过来需要具有非常低旋转粘度γ1与高光学各向异性Δn的向列型液晶混合物。为了获得所需的旋转粘度，寻找一种具有特别有利的γ1/清亮点比率且同时具有高Δn的高极性物质。
就超扭曲(STN)盒来说，期望促进更大的多路传输性和/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)的介质。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、介电参数、弹性参数)。
特别是在用于TV和视频应用(例如LCD-TV、监视器、PDA、笔记本、游戏控制台)的FK显示器的情况下，期望响应时间显著缩短。这需要具有低旋转粘度和高介电各向异性的FK混合物。同时，FK介质应当具有高清亮点，优选≥80℃。
本发明的目的是提供特别是用于这种类型的MFK、FFS、IPS、TN、PS-FFS、PS-IPS、正性VA或STN显示器的介质，其不表现出上述所示的缺点或仅仅在较小程度上表现，且优选具有快速响应时间和低旋转粘度，同时高清亮点以及高介电各向异性和低阈值电压。
现已发现，如果使用包含一种或多种式IA的化合物的FK介质，则可以实现该目的。式IA的化合物产生具有如上所述希望性质的LC(FK)混合物。
本发明涉及液晶介质，特征在于，其包含一种或多种式IA的化 合物。
其中
RA表示具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
XA表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和
Y1-6各自彼此独立地表示H或F。
令人惊奇地，已经发现包含一种或多种式IA的化合物的混合物具有高介电各向异性值Δε，且同时具有有利的旋转粘度γ1/清亮点的比值。因此，它们特别适合于实现具有低γ1和非常高清亮点的液晶混合物。此外，式IA的化合物显示良好的溶解性和在FK介质中非常好的相行为。根据本发明的的包含式IA的化合物的FK介质具有低旋转粘度、快速的响应时间、高清亮点、非常高的正介电各向异性、相对高的双折射和宽向列相范围。因此，它们特别适合于移动电话、TV和视频应用。
式IA的化合物具有广泛的应用。根据对取代基的选择，它们可以作为液晶介质的主要组成基材；但是，也可以将来自其它类化合物的液晶基材加入到式IA的化合物中，例如用以改变这种类型的电介质的介电性和/或光学各向异性，和/或用以优化其阈值电压和/或其粘度。
式IA的化合物具有相对低的熔点，显示出良好的相行为，在纯态下是无色的，且在有利于光电用途所处的温度范围内形成液晶中间相。它们是化学、热和光稳定的。
如果上下文的式中的RA表示烷基和/或烷氧基，其可以是直链或支链的。优选其是直链的，具有2、3、4、5、6或7个C原子，并因此优选表示乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基，此外甲基、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。RA和RB各自优选表示具有2-6个C原子的直链烷基。
氧杂烷基优选表示直链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。
若RA表示其中一个CH2基团已经被-CH＝CH-代替的烷基，则其可以是直链或支链的。优选其是直链的并具有2到10个C原子。因此，其特别是表示乙烯基，丙-1-或丙-2-烯基，丁-1-、丁-2-或丁-3-烯基，戊-1-、戊-2-、戊-3-或戊-4-烯基，己-1-、己-2-、己-3-、己-4-或己-5-烯基，庚-1-、庚-2-、庚-3-、庚-4-、庚-5-或庚-6-烯基，辛-1-、辛-2-、辛-3-、辛-4-、辛-5-、辛-6-或辛-7-烯基，壬-1-、壬-2-、壬-3-、壬-4-、壬-5-、壬-6-、壬-7-或壬-8-烯基，癸-1、癸-2-、癸-3-、癸-4-、癸-5-、癸-6-、癸-7-、癸-8-或癸-9-烯基。
如果RA表示被卤素至少单取代的烷基或烯基，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-位置。
在上下文的式中，XA优选是F、Cl或具有1、2或3个C原子的单或多氟代的烷基或烷氧基或者具有2或3个C原子的单或多氟代的烯基。XA特别优选为F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3、OCH＝CF2或CH＝CF2，非常特别优选F或OCF3，还有CF3、OCF＝CF2、OCHF2或OCH＝CF2。
特别优选式IA的化合物，其中XA表示F或OCF3，优选F。优选的式IA的化合物是其中Y1表示F的那些、其中Y2表示F的那些、其中Y3、Y4、Y5和Y6各自表示H的那些。
特别优选的式IA的化合物选自以下子式：
其中
RA和XA具有在权利要求1中所示的含义。RA优选表示具有1至6个C原子的直链烷基，尤其是乙基和丙基，进一步具有2至6个C原子的烯基。
XA优选表示F或OCF3。
非常特别优选的是子式IA-g的化合物，特别是如果XA＝F。
式IA的化合物是通过本身已知的方法如在文献(例如在标准著作中，如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[有机化学方法],Thieme-Verlag,Stuttgart)描述的方法制备，更确切地说在已知的和适合于所述反应的反应条件下。也可以在此使用自身已知的在此未详细提及的变化方案。
式IA的化合物例如可以按照如下制备：
方案1
本发明还涉及式IA的化合物。
对于根据本发明的混合物的优选实施方式说明如下：
-介质另外包含一种或多种式II和/或III的化合物
其中
R0表示具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原 子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和
Y1-6各自彼此独立地表示H或F，
各自彼此独立地表示
-式II的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F。特别优选的是式IIa和IIb的化合物，特别是其中X表示F的式IIa和IIb的化合物。
-式III的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F。特别优选的是式IIIa和IIIe的化合物，特别是式IIIa的化合物；
-介质另外包含一种或多种选自下式的化合物
其中
R0、X0和Y1-4具有上述所示的含义，和
Z0表示-C2H4-、-(CH2)4-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF 2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-或-OCF2-，在式V和VI中也表示单键，在式V和VIII中也表示-CF2O-，
R表示0或1，和
S表示0或1；
-式IV的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F或OCF3，还有OCF＝CF2、CF3和Cl；
-式V的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F或OCF3，还有OCHF2、CF3、OCF＝CF2和OCH＝CF2；
-式VI的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F，还有OCF3、CF3、CF＝CF2、OCHF2和OCH＝CF2；
-式VII的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有上述所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F，还有OCF3、CF3、OCHF2和OCH＝CF2；
-介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：
其中X0具有上述所示的含义，和
L表示H或F，
“alkyl”表示C1-6-烷基，
R'表示C1-6-烷基、C1-6-烷氧基或C2-6-烯基，和
"alkenyl"和"alkenyl*"各自彼此独立地表示C2-6-烯基。
-式IX-XII的化合物优选选自下式：
其中“alkyl”具有上述所示的含义。(O)alkyl表示"alkyl"或"Oalkyl"(＝烷氧基)
特别优选的是式IXa、IXb、IXc、Xa、Xb、XIa和XIIa的化合物。在式IXb和IXc中，“alkyl”优选彼此独立地表示n-C3H7、n-C4H9或n-C5H11，特别是n-C3H7。
-介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：
其中L1和L2具有上述所示的含义，且R1和R2各自彼此独立地表示正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或烯基，各自具有最多6个C原子，并且优选各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的烷基；在式XIII的化合物中，基团R1和R2的至少一个优选表示具有2至6个C原子的烯基。
-介质包含一种或多种式XIII的化合物，其中基团R1和R2的至少一个表示具有2至6个C原子的烯基，优选选自下式的那些：
其中“alkyl”具有上述所示的含义；
-介质包含一种或多种下式的化合物：
其中R0、X0和Y1-4具有在式I中所示的含义，和
各自彼此独立地表示
和
表示
-式XV和XVI的化合物优选选自下式：
其中R0和X0具有如上所示的含义。
R0优选表示具有1至6个C原子的烷基。X0优选表示F，还有OCF3。特别优选的式XV和XVI的化合物及其子式是其中Y1表示F且Y2表示H或F的那些，优选F。根据本发明的混合物特别优选包含至少一种式XVa、XVf和/或XVIb的化合物。
-介质包含一种或多种式XVII的化合物，
其中R1和R2具有上述所示的含义，且优选各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的烷基。L表示H或F。
特别优选的式XVII的化合物是下列子式的那些
其中
alkyl和alkyl*各自彼此独立地表示具有1-6个C原子的直链烷基，特别是乙基、丙基和戊基，
alkenyl和alkenyl*各自彼此独立地表示具有2-6个C原子的直链烯基，特别是CH2＝CHC2H4、CH3CH＝CHC2H4、CH2＝CH和CH3CH＝CH。
特别优选的是式XVII-b和XVII-c的化合物。非常特别优选的是下式的化合物
-介质包含一种或多种下式的化合物：
其中R1和R2具有上述所示的含义，且优选各自彼此独立地表示具有1至6个C原子的烷基。L表示H或F；
-介质另外包含一种或多种选自下式的化合物：
其中R0和X0各自彼此独立地具有上述所示的含义之一，且Y1-4各自彼此独立地表示H或F。X0优选为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0优选表示烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或烯基，各自具有至多6个C原子。
根据本发明的混合物特别优选包含一种或多种式XXIV-a的化合物
其中R0具有如上所示的含义。R0优选表示直链烷基，特别是乙基、正丙基、正丁基和正戊基，且非常特别优选正丙基。在根据本发明的混合物中优选以0.5-20wt％、特别优选以1-15wt％的量使用式XXIV特别是式XXIV-a的化合物。
-介质另外包含一种或多种式XXIV的化合物，
其中R0、X0和Y1-6具有在权利要求3中所示的含义，s表示0或1，和
表示
在式XXIV中，X0还可以表示具有1-6个C原子的烷基或具有1-6个C原子的烷氧基。烷基或烷氧基优选为直链的。
R0优选表示具有1-6个C原子的烷基。X0优选表示F；
-式XXIV的化合物优选选自下式：
其中R0、X0和Y1具有如上所示的含义。R0优选表示具有1-6个C原子的烷基。X0优选表示F，且Y1优选为F；
-优选为
-R0是具有2至6个C原子的烷基或烯基；
-该介质包含一种或多种下式的化合物：
其中R0和X0具有如上所示的含义。R0优选表示具有1-6个C原子的烷基。X0优选表示F或Cl。在式XXV中，X0非常特别优选表示Cl。
-介质包含一种或多种下式的化合物：
其中R0和X0具有如上所示的含义。R0优选表示具有1-6个C原子的烷基。X0优选表示F。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式XXIX的化合物，其中X0优选表示F。在根据本发明的混合物中 优选以1-20wt％、特别优选1-15wt％的量使用式XXVII–XXIX的化合物。特别优选的混合物包含至少一种式XXIX的化合物。
-介质包含一种或多种下列式的嘧啶或吡啶化合物
其中R1和X0具有如上所示的含义。R1优选表示具有1-6个C原子的烷基。X0优选表示F。根据本发明的介质特别优选包含一种或多种式M-1的化合物，其中X0优选表示F。在根据本发明的混合物中优选以1-20wt％、特别优选1-15wt％的量使用式M-1–M-3的化合物。
进一步优选的实施方式如下所示：
-介质包含两种或更多种式IA的化合物，特别是式IA-g；
-介质包含1-30wt％、优选1-20wt％、特别优选1-15wt％的式IA的化合物；
-式II、III、IX-XIII、XVII和XVIII的化合物在整个混合物中的比例为40-95wt％；
-介质包含10-50wt％、特别优选12-40wt％的式II和/或III的化合物；
-介质包含20-70wt％、特别优选25-65wt％的式IX-XIII的化合物；
-介质包含4-30wt％、特别优选5-20wt％的式XVII的化合物；
-介质包含1-20wt％、特别优选2-15wt％的式XVIII的化合物；
-介质包含至少一种下式的化合物
-介质包含至少一种下式的化合物
-介质包含至少一种式IA的化合物和至少一种式IIIa的化合物。
-介质包含≥20wt％、优选≥24wt％、优选25-60wt％的式IXb的化合物，特别是式IXb-1的化合物，
-介质包含至少一种式IXb-1的化合物和至少一种式IXc-1的化合 物，
-介质包含至少一种式DPGU-n-F的化合物。
-介质包含至少一种式PPGU-n-F的化合物。
-介质包含至少一种式PGP-n-m的化合物，优选两种或三种化合物。
-介质包含至少一种具有以下结构的式PGP-n-2V的化合物
已经发现，优选1-20wt％、优选1-15wt％的式IA的化合物与常规液晶材料混合，但特别是与一种或多种式II至XXVIII的化合物混合，导致光稳定性显著增加和相对高的双折射值，其中同时观察到具有低近晶-向列型转变温度的宽向列相，由此改进存储寿命。混合物同时显示出非常低的阈值电压、非常好的曝露于UV时的VHR的值和非常高的清亮点。
在本申请中的术语“alkyl”或“alkyl*”包括具有1-6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、和己基。通常优选具有2-5个碳原子的基团。
术语“alkenyl”或“alkenyl*”包括具有2-6个碳原子的直链和支链的烯基，特别是直链基团。优选的烯基是C2-C7-1E-烯基、C4-C6-3E-烯基，特别是C2-C6-1E-烯基。特别优选的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、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、和5-己烯基等。通常优选具有最高5个碳原子的基团，特别是CH2＝CH、CH3CH＝CH。
术语“氟代烷基”优选包括末端氟的直链基团，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。
术语“氧杂烷基”或“烷氧基”优选包括式CnH2n+1-O-(CH2)m的直链基团，其中n和m各自彼此独立地表示1至6。m也可以表示0。优选，n＝1且m＝1-6或m＝0且n＝1-3。
通过R0和X0含义的适当选择，寻址时间、阈值电压、传输特性线的陡度等能以所期望的方式改变。例如，1E-烯基、3E-烯基、2E-烯氧基等通常导致与烷基或烷氧基相比更短的寻址时间、改进的向列相倾向和弹性常数k33(弯曲)和k11(斜展)之间的更高比例。4-烯基、3-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Δε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其他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进效果，则上述式的化合物的总浓度越高。
在一个特别优选的实施方式中，根据本发明的介质包含式II至VIII的化合物(优选II、III、IV和V，特别是IIa和IIIa)，其中X0表示F、OCF3、OCHF2、OCH＝CF2、OCF＝CF2或OCF2-CF2H。
能用于本发明介质的上述式及其子式的各个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STN或MFK显示器，其具有两个平面平行的基板且所述基板与框架一起形成盒，用于切换在基板上各个像素的集成非线性元件，以及位于盒中的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学目的的用途。
根据本发明的液晶混合物使得能够获得的参数范围显著扩大。可获得的清亮点、低温下的粘度、对热和UV的稳定性和高光学各向异 性的组合比现有技术中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应用和TFT应用如移动电话和PDA。此外，根据本发明的混合物可以用于FFS、VA-IPS、OCB和IPS显示器中。
根据本发明的液晶混合物使得能够实现在保持低至-20℃以及优选低至-30℃、特别优选低至-40℃的向列相以及≥75℃、优选≥80℃的清亮点的同时，允许获得≤110mPa·s、特别优选≤100mPa·s的旋转粘度γ1，由此能够获得具有快速响应时间的优异的MFK显示器。旋转粘度在20℃下测定。
根据本发明的液晶混合物的介电各向异性Δε在20℃下优选≥+7，特别优选≥+8，尤其优选≥+10。另外，混合物的特征在于小的操作电压。根据本发明的液晶混合物的阈值电压优选≤2.0V。根据本发明的液晶混合物在20℃的双折射Δn优选≥0.09，特别优选≥0.10。
根据本发明的液晶混合物的向列相范围优选至少90°，特别是至少100°宽。该范围优选为至少从-25℃扩展到+70℃。
不言而喻，通过对根据本发明混合物的组分的适当选择，可以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留其它有益性质。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以及由此低的阈值的混合物。根据本发明的MFK显示器优选在第一Gooch和Tarry的透射最小值操作[C.H.Gooch and H.A.Tarry,Electron.Lett.10,2-4,1974；C.H.Gooch and 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30 22 818)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，较小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。技术人员通过各个组分及其重量比的适当选择，使用简单的路线方法，设定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 Crystals 5,1320(1989)；K.Niwa等,Proc.SID Conference,San Francisco,1984年6月,第304页(1984)；G.Weber等,Liquid Crystals 5,1381(1989)]已经表明，根据本发明的包含一种或多种式IA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一种或多种式IA化合物的类似混合物，具有在UV辐射下明显更小的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。
由起偏器、电极基板和表面处理的电极构成的本发明MFK显示器的构造相应于这类显示器的常规设计。术语“常规设计”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poly-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。
根据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IA的化合物与一种或多种式II-XXVIII的化合物或者与其他液晶化合物和/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。也可以混合组分在有机溶剂中的溶液，例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液，并在充分混合后再例如通过蒸馏除去溶剂。
电介质还可以包含所属领域技术人员已知的且记载在文献中的其他添加剂，例如UV稳定剂如来自Ciba Chemicals的例如 770，抗氧化剂例如TEMPOL，微粒，自由基清除剂、纳米颗粒等。例如可以加入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。
可以将可聚合化合物(所谓的反应性介晶(RM))，例如公开于U.S.6,861,107中的，基于所述混合物以0.12-5wt％、特别优选0.2-2wt％的浓度进一步加入到根据本发明的混合物中。这些混合物也可任选地包含引发剂，如例如在U.S.6,781,665中所述的。优选将引发剂例如来自Ciba的Irganox-1076以0-1％的量添加到包含可聚合化合物的混合物中。这种类型的混合物可用于所谓的聚合物稳定(PS)模式，其中所述反应性介晶的聚合应在例如用于PS-IPS、PS-FFS、PS-TN、PS-VA-IPS的液晶混合物中发生。其前提是，液晶混合物本身并不包含任何可聚合组分。
在本发明优选的实施方式中，可聚合化合物为选自式M的化合物
RMa-AM1-(ZM1-AM2)m1-RMb M
其中各个基团具有下列含义：
RMa和RMb彼此独立地表示P、P-Sp-、H、卤素、SF5、NO2、烷基、烯基或炔基，其中基团RMa和RMb的至少一个优选表示或含有基团P或P-Sp-。
P表示可聚合基团，
Sp表示间隔基团或单键，
AM1和AM2各自彼此独立地表示优选具有4至25个环原子、优选C原子的芳族、杂芳族、脂环族和杂环基团，其还可以包含或含有稠环，且其可以任选地被L单或多取代，
L表示P、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(＝O)N(Rx)2、-C(＝O)Y1、-C(＝O)Rx、-N(Rx)2，任选取代的甲硅烷基，具有6至20个C原子的任选取代的芳基，或具有1至25个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰氧基，其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，优选P、P-Sp-、H、OH、CH2OH、卤素、SF5、NO2、烷基、烯基或炔基，
Y1表示卤素，
ZM1表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH＝CH-、 -CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-、-COO-、-OCO-CH＝CH-、CR0R00或单键，
R0和R00各自彼此独立地表示H或具有1至12个C原子的烷基，
Rx表示P，P-Sp-，H，卤素，具有1至25个C原子的直链、支链或环烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接相邻的方式代替，并且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，具有6至40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基，或具有2至40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基，
m1表示0、1、2、3或4，和
n1表示1、2、3或4，
其中至少一个，优选一个、两个或三个，特别优选一个或两个基团RMa、RMb和存在的取代基L表示基团P或P-Sp-或含有至少一个基团P或P-Sp-。
特别优选的式M的化合物是这样的，其中
RMa和RMb各自彼此独立地表示P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SF5，或具有1至25个C原子的直链或支链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以各自彼此独立地被-C(R0)＝C(R00)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替，并且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-代替，其中至少一个基团RMa和RMb优选表示或含有基团P或P-Sp-，
AM1和AM2各自彼此独立地表示1,4-亚苯基，萘-1,4-二基，萘-2,6-二基，菲-2,7-二基，蒽-2,7-二基，芴-2,7-二基，香豆素，黄酮，其中在这些基团中的一个或多个CH基团可以被N替代，环己烷-1,4-二基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以被O和/或S代替，1,4-亚环己烯基，双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基，双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基，螺[3.3]庚烷-2,6-二基，哌啶-1,4-二基，十氢萘-2,6-二基，1,2,3,4-四氢萘-2,6- 二基，茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基，其中所有这些基团可以是未取代的或被L单或多取代，
L表示P、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(＝O)N(Rx)2、-C(＝O)Y1、-C(＝O)Rx、-N(Rx)2，任选取代的甲硅烷基，具有6至20个C原子的任选取代的芳基，或具有1至25个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基或烷氧基羰氧基，其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，
P表示可聚合基团，
Y1表示卤素，
Rx表示P，P-Sp-，H，卤素，具有1至25个C原子的直链、支链或环烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接相邻的方式代替，并且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P或P-Sp-代替，具有6至40个C原子的任选取代的芳基或芳氧基，或具有2至40个C原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基。
非常特别优选的是式M的化合物，其中RMa和RMb的一个或者两个表示P或P-Sp-。
用于根据本发明的液晶介质和PS模式显示器的合适和优选的RM选自例如下式：
其中各个基团具有下列含义：
P1和P2各自彼此独立地表示可聚合基团，优选具有上下文为P所示的含义之一，特别优选丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟代丙烯酸酯基、氧杂环丁烷基、乙烯氧基或环氧基，
Sp1和Sp2各自彼此独立地表示单键或间隔基团，优选具有上下文为Sp所示的含义之一，且特别优选-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-或-(CH2)p1-O-CO-O-，其中p1是1至12的整数，且其中上述基团对所述相邻环的连接是经由O原子发生，其中基团P1-Sp1-和P2-Sp2-的一个还可以表示Raa，
Raa表示H，F，Cl，CN或具有1至25个C原子的直链或支链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团也可以彼此独立地被-C(R0)＝C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子以彼此不直接连接的方式代替，其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、CN或P1-Sp1-代替，特别优选具有1至12个C原子的直链或支链的任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷基羰基氧基(其中烯基或炔基具有至少两个C原子且支链基团具有至少三个C原子)，
R0、R00各自彼此独立地且每次出现时相同或不同地表示H或具有1至12个C原子的烷基，
Ry和Rz各自彼此独立地表示H、F、CH3或CF3，
ZM1表示-O-、-CO-、-C(RyRz)-或-CF2CF2-，
ZM2和ZM3各自彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-(CH2)n-，其中n为2、3或4，
L在每次出现时相同或不同地表示F、Cl、CN或具有1至12个C原子的直链或支链的任选单或多氟代的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷基羰基氧基，优选F，
L'和L"各自彼此独立地表示H、F或Cl，
r表示0、1、2、3或4，
s表示0、1、2或3，
t表示0、1或2，和
x表示0或1。
合适的可聚合化合物例如列在表E中。
根据本申请的液晶介质优选包含总计0.01-10％、优选0.2-4.0％、特别优选0.2-2.0％的可聚合化合物。
特别优选的是式M的可聚合化合物。
因此，本发明涉及根据本发明的混合物在电光显示器中的用途，并涉及根据本发明的混合物在快门眼镜中，特别是3D应用的用途，以及在TN、PS-TN、STN、TN-TFT、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFS和PS-VA-IPS显示器中的用途。
在本申请和以下实施例中，液晶化合物的结构通过首字母缩略语来标明，并按照表A转换成化学式。所有基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别具有n或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，仅指出了母结构的首字母缩略语。在个别情况下，母结构的首字母缩略语之后由短划线隔开地接有取代基R1*、R2*、L1*和L2*的编码。
优选的混合物组分示出在表A和B中。
表A
表B
在下式中，n和m各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12，特别是2、3、5，还有0、4、6。
特别优选的是除式IA和IB的化合物外还包含至少一种、两种、三种、四种或更多种来自表B的化合物的液晶混合物。
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
可以以0-10重量％的量加入到例如本发明的混合物中的稳定剂如下所示。
表E
表E列出可优选被用作根据本发明的FK介质中的反应性介晶化合物的实例化合物。如果根据本发明的混合物包含一种或多种反应性化合物，优选以0.01-5wt％的量使用它们。可能需要添加引发剂或两种或更多种引发剂的混合物用于聚合。优选以基于所述混合物0.001-2wt％的量添加引发剂或引发剂混合物。合适的引发剂例如为Irgacure(BASF)或Irganox(BASF)。
在本发明的优选实施方式中，介晶介质包含一种或多种选自表E的化合物的化合物。
下列混合物实施例意于解释而非限定。
上下文中，百分比数据表示重量百分比。所有温度都以摄氏度(℃)表示，F.p.表示熔点，F.p.＝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589nm和20℃下的光学各向异性，
-γ1表示在20℃下的旋转粘度(mPa·s),
-Δε表示在20℃和1kHz下的介电各向异性((Δε＝ε||-ε⊥，其中ε||表示平行于指向矢的介电常数，ε⊥表示垂直于纵向分子轴的介电常数)，
-V10表示在10％的透射率(垂直于板表面的视角)的电压(V)，(阈值电压)，其在TN盒(90度扭转)中在第一最小值(即在0.5μm的dΔn)及在20℃下测定，
-V0表示在反平行摩擦盒中在20℃下用电容法测定的Freederick阈值电压。
所有物理性质按照“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of LiquidCrystals”,Status Nov.1997,Merck KGaA(德国)测定或已经测定，并适用于20℃的温度，除非另外明确指明。
实施例
实施例M1
实施例M2
实施例M3
Claims (20)
1.液晶介质，特征在于其包含一种或多种式IA的化合物，
其中
RA表示具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，此外，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
XA表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，
Y1-2各自彼此独立地表示H或F，和
Y3-6各自彼此独立地表示H。
2.根据权利要求1的液晶介质，特征在于其包含一种或多种选自式IA-g至IA-i的化合物
其中RA和XA具有权利要求1所示的含义。
3.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式II和/或III的化合物，
其中
R0表示各自具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和
Y1-5各自彼此独立地表示H或F，
各自彼此独立地表示
4.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式IV至VIII的化合物
其中
R0表示各自具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和
Y1-4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-或-OCF2-，在式V和VI中也表示单键，在式V和VIII中也表示-CF2O-，
r表示0或1，和
s表示0或1。
5.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式IX至XII的化合物，
其中X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，
L表示H或F，
“alkyl”表示C1-6-烷基，
R'表示C1-6-烷基、C1-6-烷氧基或C2-6-烯基，和
“alkenyl”和“alkenyl*”各自彼此独立地表示C2-6-烯基。
6.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式XIII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、氟代烷基或烯基，其各自具有至多6个C原子。
7.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式XVII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、氟代烷基或烯基，各自具有至多8个C原子，且L表示H或F。
8.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式XXVII、XXVIII和XXIX的化合物，
其中
R0表示各自具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基。
9.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自式XIX、XX、XXI、XXII、XXIII和XXIV的化合物，
其中
R0表示各自具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
X0表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，且
Y1-4各自彼此独立地表示H或F。
10.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其包含≥20wt％的式IXb的化合物，
其中alkyl表示C1-6-烷基。
11.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于基于所述混合物其包含1-30wt％的一种或多种式IA的化合物。
12.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种选自UV稳定剂、掺杂剂和抗氧剂的添加剂。
13.根据权利要求1或2的液晶介质，特征在于其另外包含一种或多种可聚合化合物。
14.制备根据权利要求1至13任一项的液晶介质的方法，特征在于将一种或多种如权利要求1中所定义的式IA的化合物与其他介晶化合物和任选地还与一种或多种添加剂和/或至少一种可聚合化合物混合。
15.根据权利要求1至13任一项的液晶介质用于电光目的的用途。
16.根据权利要求15的液晶介质用于快门眼镜、用于3D应用、在TN、PS-TN、STN、OCB、ECB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFS和PS-VA-IPS显示器中的用途。
17.含有根据权利要求1至13任一项的液晶介质的电光液晶显示器。
18.式IA的化合物，
其中
RA表示具有1至15个C原子的卤代或未取代的烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-以O原子彼此不直接连接的方式代替，
XA表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、各自具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和
Y1-2各自彼此独立地表示H或F，和
Y3-6各自彼此独立地表示H。
19.式IA-g至IA-i的化合物
其中
RA和XA具有权利要求18中所示的含义。
20.根据权利要求18或19的式IA的化合物，特征在于
RA表示具有1至6个C原子的直链烷基或具有2至6个C原子的烯基，和XA表示F或OCF3。
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