CN112292438A - 液晶介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶介质，其包含一种或多种各自为式(I)和(II)的化合物
Description
本发明涉及用于液晶可切换透镜的液晶介质以及涉及能够通过所述可切换透镜显示3D图像的液晶显示器。
各种类型的液晶显示器(LCD)都是众所周知的，并且在市场上广泛可得。对于为观察者提供自然观看体验的显示图像的需求最近导致了能够用于电视机以及用于台式计算机和笔记本电脑的监视器和手持设备例如手机、平板电脑和便携式销售点显示器显示三维(3D)图像的显示器的引入。
有几种技术可以在此类显示器中渲染3D效果。可对各种技术作出初步的区分，所有这些技术都要求观察者戴上特殊眼镜以观察效果，而其他技术采用自动立体显示原理。后者不需要观察者戴眼镜，无论是有源型还是无源型眼镜。
对于某些观察者而言，戴眼镜的必要性相当不便，尤其是那些已经戴上光学(眼科)眼镜的人。
需要眼镜的3D渲染技术的另一个缺点是没有眼镜根本无法进行观察的事实，因此，可以同时正确观看显示器的最大观察者数量受到同时可用的眼镜数量的限制。此外，玻璃表面易于降解。此外，在有源型眼镜的情况下，需要在与显示图像的面板相匹配的时间将眼镜作为快门或偏振调节器进行主动和同步操作，需要不断地向眼镜提供同步信号。此外，除非通过“连线”观察者来提供能量供应，否则就必须经常给它们的电池充电，这可能会更加不舒服。由于各种类型的3D技术的要求观察者戴上特殊的眼镜的这些缺点，目前迫切需要能够渲染3D图像而无需使用眼镜的显示器。
这种“无眼镜”3D技术称为自动立体显示器。当前，至少有两种不同类型的这种显示器正在开发中。第一种类型使用所谓的“视差屏障”，以区分由两个单独的信息频道提供的分别由右眼和左眼观看的图像。所述视差屏障为每只眼睛阻挡为另一只眼睛创建的显示图像的光路。
第二种类型使用“透射透镜”来实现两个频道分离的这种效果。对于第二种类型，有两种不同的实际实现方式。
在本文中称为“RM透镜”的第一种方式中，透射透镜是通过取向的反应性介晶或反应性介晶的混合物的聚合形成各向异性的聚合物液晶透镜来实现的。然而，该技术需要使用额外的电光切换元件，例如液晶显示器，以提供光学图像的信息。反过来，这导致设计增加的复杂性和增加的生产成本。
如果RM透镜用于将2D图像转换为3D图像，或者反之亦然，则需要通常使用UV辐射将这些3D透镜光学粘合到切换偏振的面板上的额外工艺以附接3D透镜。因此，在许多应用中，所用LC介质的UV稳定性非常重要。通常将切换偏振的面板与粘合的RM透镜一起直接附接到优选是LCD的图像创建面板。
在本文称为“LC透镜”的第二种方式中，透射透镜是使用液晶介质形成的，所述液晶介质被电寻址并用于改变其光学状态并直接显示两个观察频道所需的光学信息。这种LC透镜通常直接粘合到图像产生面板上。
Δn是用于可切换3D LC镜头的LC混合物的关键参数，因为它主要影响3D图像的质量(深度)并确定所需的盒间隙。随着Δn的增加，其3D深度会越来越深，所使用的盒间隙可能会更小。这种减小的盒间隙有助于降低驱动电压并改进配向功率，特别是对于几十微米的相对较高的盒间隙而言。通常，取决于类型和应用，要求Δn值在0.15至0.4的范围内。
同样，对于“LC透镜”类型，也有两个可能的实施方案。在本文称为“聚合物模具”的第一种中，液晶材料被嵌入到聚合物材料的模具中。该聚合物材料可以是光学各向同性的或各向异性的，通常位于基板之一上。以将要实现的透射透镜的相反形状为液晶材料提供空间的方式来构造聚合物材料。通常，聚合材料形成反透射透镜的槽。
在第二种实施方案中，利用了被称为“电感应双折射”(简称为EIB)的效应。在这里，液晶材料被夹在一对基板之间，其中一个基板被电极覆盖，所述电极可以提供交流电压，从而在器件的平面中产生电场，就像在“面内切换”(IPS)显示器或“边缘场切换”(FFS)显示器中一样。
为了3D显示器的实际实现，必须克服在驱动技术和制造工艺方面的一些困难。特别地，必须提供满足要求规格的改进的液晶材料。在此，提出了用于可切换3D LC透镜的具有改进性能的液晶介质。
在塑料模具类型中，LC材料嵌入模具中。这种类型的LC透镜需要相对较高的通常在0.2～0.4的范围内的Δn值。另外，通常需要相对较高的为9或更大，或者优选甚至为40或更大的介电常数(Δε)值，以减小由相对较大的厚度或盒间隙引起的操作电压。而且，仅需要适度高的旋转粘度(γ1)。
在EIB类型中，LC分子的取向直接由施加的电压控制。因此，不需要极高的Δn值。通常，Δn值应在0.15至0.25的范围内。而且，不需要大的盒间隙。因此，高达5的适度高的正值的Δε对于这种类型的LC透镜也足够。但是，为了实现快速响应时间(τ)，需要低的γ1的值，特别是对于具有多个视点的器件。
由于通常在制造工艺中进行UV照射，因此在许多应用中，所用LC介质的UV稳定性非常重要。
迄今为止已知的LC组合物在此处设想的用途方面存在缺点。除了其他缺陷外，其中大多数导致光学响应的调制不利地小，响应慢或寻址能力不足，需要较高的操作电压或不足的稳定性，尤其是对UV照射的不足的稳定性。
因此，需要具有改进的性能的新型液晶介质。特别地，必须改进光学响应的调制、响应时间、操作电压和稳定性。
另外，需要改进液晶介质的低温性能。在此既需要改进操作性能又需要改进存放期。
因此，对于具有适合于相应实际应用的性质的液晶介质有相当大的需求。本发明的一个目的是提供具有适合3D应用的性能的新材料，从而以改进的性能使应用成为可能。
特别地，本发明的目的是提供具有合适的性能，特别是合适的高双折射率的用于塑料模具类型的可切换透镜的材料。
本发明涉及液晶介质，其包含
a)一种或多种式I化合物
其中
R1表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
优选
L11和L12彼此独立地表示H或F，
L13表示H或甲基，
X1表示卤素，CN，具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基，或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯氧基，
m为0,1或2；
和
b)一种或多种式II化合物
其中
R21和R22表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
n是0或1，
L21至L23彼此独立地为H或F，
根据本发明的介质的特征在于高的清亮点，适当高的双折射率，适当的介电各向异性，电压保持率对温度和UV负载的高稳定性。
由于清亮温度高，根据本发明的介质特别适用于汽车应用。
根据本发明的介质的特征在于令人惊讶地高的非寻常折射率(ne)，其使得用于具有改进的2D图像清晰度的显示器的可切换透镜成为可能。
此外，与来自现有技术的用于3D应用的介质相比，根据本发明的介质的低介电各向异性令人惊讶地使具有减小的串扰同时保持足够高的双折射率的可切换透镜阵列成为可能。
在本发明的一个优选实施方案中，介质包含一种或多种式D化合物
其中
RD表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
XD表示F，CF3或OCF3，优选F，和
YD表示H或F，优选F。
优选的式D化合物为以下化合物D-1至D-8
优选地，式I化合物为选自式I-1和I-2的化合物
其中出现的基团具有以上对于式I所指示的含义，并且L14和L15彼此独立地表示H或F，并且优选地
R1表示H，具有1至7个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至7个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
L11表示F，
L12，L15相同或不同地表示H或F，
L14表示F，
X1表示F，Cl，CN，CF3，OCF3；
优选的式I-1化合物选自以下子式
其中R1具有以上指示的含义。
非常优选地，根据本发明的介质包含一种或多种选自以下子式的式I-1a-2化合物：
式I-2化合物优选选自式I-2a至I-2f的化合物：
其中出现的基团具有以上指示的含义；
优选地
L11和L12均表示F和/或L13和L14均表示F；特别优选地，L11至L14都表示F,
R1表示H，具有1至7个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至7个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
X1表示F，Cl，CN，CF3，OCF3。
特别优选的式I-2化合物是以下子式的化合物，非常特别优选式I-2f-1：
其中R1和X1具有以上给出的含义，并且优选地
R1表示甲基，乙基，正丙基，正丁基或正戊基，或环丙基，环丁基或环戊基，和
X1表示F。
式II化合物优选为选自式II-1至II-3的化合物，特别优选选自式II-3
其中出现的基团具有以上在式II中给出的含义，并且在式II-1和II-2中优选地
R21是具有至多7个C原子的正烷基或烯基，最优选具有1至5个C原子的正烷基，和
R22是具有1至6个C原子的正烷氧基或烯氧基，最优选具有1至4个C原子的正烷氧基，
并且在式II-3中优选地
R21是具有至多7个C原子的正烷基或烯基，最优选具有1至5个C原子的正烷基，和
R22是具有至多7个碳原子的正烷基或烯基，最优选具有至多5个碳原子的正烷基。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种式II-1化合物，优选选自式II-1a至II-1d的化合物，优选式II-1a和/或II-1d化合物，最优选式II-1a，
其中出现的基团具有以上给出的含义。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种式II-2化合物，优选选自式II-2a至II-2d的化合物，优选式II-2a和/或II-2d化合物，最优选式II-2a，
其中出现的基团具有以上给出的含义。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种式II-3化合物，优选选自式II-3a至II-3d的化合物，优选式II-3c和/或II-3c和/或II-3d化合物，最优选式II-3d，
其中出现的基团具有以上给出的含义。
非常优选地，介质包含一种或多种式II-3d化合物。
优选地，根据本发明的介质包含一种或多种选自式III和IV化合物
其中R31，R32，R41和R42彼此独立地是烷基，所述烷基是直链或支链的，优选具有1至20个C原子，是未被取代的，被F、Cl或CN，优选被F单取代或多取代，并且其中一个或多个CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-，-S-，-CO-，-COO-，-OCO-，-OCO-O-，-S-CO-，-CO-S-，-CH＝CH-或-C≡C-使O和/或S原子不直接连接的方式替代，优选具有1至9个C原子，更优选具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基，或具有2至9个C原子，更优选具有2至5个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，或具有优选至多9个C原子的卤代烷基、卤代烯基或卤代烷氧基，优选为具有优选至多9个C原子的单氟代、二氟代或低氟代的烷基、烯基或烷氧基，最优选具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯氧基或烷氧基烷基，
Z31和Z32在每次出现时相同或不同地表示-CH2CH2-，-CF2CF2-，-CF2CH2-，-COO-，反式-CH＝CH-，反式-CF＝CF-，-CH2O-，-CF2O-，-C≡C-或单键，优选至少一个表示单键，
p为0或1。
优选地，根据本发明的液晶介质包含一种或多种式III化合物，优选选自式III-1至III-3的化合物：
其中参数具有以上给出的相应含义，并且优选地
Z31，Z32相同或不同地表示CH2O，-C(O)O-或单键，
R31表示各自具有1至9个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，或各自具有2至9个C原子的未氟代烯基、未氟代烯氧基或未氟代烷氧基烷基，优选为烷基，特别优选具有1至5个C原子的正烷基，
R32表示H，各自具有1至5个，优选1至3个，特别优选3个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，
p是0或1，
更优选地，
R31表示CnH2n+1或CH2＝CH-(CH2)Z，和
R32表示CmH2m+1或O-CmH2m+1或(CH2)Z-CH＝CH2，
其中
n和m彼此独立地表示0至20，优选1至9，并且特别优选1至5的范围内的整数，和
z表示0、1、2、3或4，优选0或2。
本文优选的(R31和R32)的组合特别是(CnH2n+1和CmH2m+1)和(CnH2n+1和O-CmH2m+1)。
优选地，根据本发明的液晶介质包含一种或多种式III-1化合物，优选选自式III-1a至III-1c的化合物，优选式III-1a和/或III-1c，最优选式III-1a，
其中参数具有以上给出的相应含义。
优选地，根据本发明的液晶介质包含一种或多种式III-2化合物，优选选自式III-2a至III-2d化合物，优选选自式III-2a，III-2b和III-2d，最优选式III-2a
其中参数具有以上给出的相应含义，
并且优选地，
R31表示各自具有1至15个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，或各自具有2至15个C原子的未氟代烯基、未氟代烯氧基或未氟代烷氧基烷基，优选烷基，特别优选正烷基，
R32表示H，各自具有1至5个，优选1至3个，特别优选3个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，
更优选地，
R31表示CnH2n+1或CH2＝CH-(CH2)Z，和
R32表示CmH2m+1或O-CmH2m+1或(CH2)Z-CH＝CH2，
其中
n和m彼此独立地表示0至15，优选1至7，并且特别优选1至5的范围内的整数，和
z表示0、1、2、3或4，优选0或2。
本文优选的(R31和R32)的组合特别是(CnH2n+1和CmH2m+1)和(CnH2n+1和O-CmH2m+1)。
优选地，根据本发明的液晶介质包含一种或多种式III-3化合物，优选选自式III-3a至III-3d化合物，特别优选式III-3a
其中L3表示H或F，优选F，并且R31和R32具有以上给出的含义，
并且优选地
R31表示各自具有1至15个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，或各自具有2至15个C原子的未氟代烯基、未氟代烯氧基或未氟代烷氧基烷基，优选烷基，特别优选正烷基，
R32表示H，各自具有1至5个，优选1至3个，特别优选3个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，更优选地，
R31表示CnH2n+1或CH2＝CH-(CH2)Z，和
R32表示CmH2m+1或O-CmH2m+1或(CH2)Z-CH＝CH2，
其中
n和m彼此独立地表示0至15，优选1至7，并且特别优选1至5的范围内的整数，和
z表示0、1、2、3或4，优选0或2。
在本发明的一个优选实施方案中，液晶介质包含一种或多种式IV化合物，优选式IV化合物，其中
R41为正烷基或烯基，更优选正烷基，并且最优选为CnH2n+1，和
R42为烯基，更优选为CH2＝CH-[CH2-]Z，CH3-CH2＝CH-[CH2-]Z，[-CH2]2-CH＝CH2或[-CH2]2-CH＝C-CH3，其中
n为0至15，优选1至7，特别优选1至5范围内的整数，和
z为0、1、2、3或4，优选0或2。
根据本发明的介质优选包含一种或多种式V化合物
其中
R5彼此独立地是烷基，所述烷基是直链或支链的，优选具有1至20个C原子，是未被取代的，或被F、Cl或CN，优选被F单或多取代，并且其中一个或多个CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-，-S-，-CO-，-COO-，-OCO-，-OCO-O-，-S-CO-，-CO-S-，-CH＝CH-或-C≡C-以使O和/或S原子不直接相互连接的方式替代，优选具有1至9个C原子，更优选具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基，或具有2至9个C原子，更优选具有2至5个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，或具有优选至多9个C原子的卤代烷基、卤代烯基或卤代烷氧基，优选具有优选至多9个C原子的单氟代、二氟代或低氟代的烷基、烯基或烷氧基，最优选具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯氧基或烷氧基烷基，
X5为卤素，CF3或OCF3，优选为F或OCF3，
Y01，Y02，R01和R02具有以上在式I中给出的相应含义，并且
i为0或1。
根据本发明的液晶介质包含一种或多种式I化合物，其优选选自式I-1至I-3的化合物，优选选自式I-1和I-2，并且更优选一种或多种各自为式I-1和式I-2的化合物。
根据本发明的液晶介质包含一种或多种式V化合物，其优选选自式V-1至V-3的化合物，优选选自式V-1和V-3，并且更优选一种或多种式V-1化合物，
其中出现的基团具有以上给出的含义，并且优选地
R5表示各自具有1至15个C原子的未氟代烷基或未氟代烷氧基，或各自具有2至15个C原子的未氟代烯基、未氟代烯氧基或未氟代烷氧基烷基，优选烷基，特别优选正烷基，和
X5表示F,CF3或OCF3，H，优选OCF3。
在一个优选实施方案中，根据本发明的液晶介质包含一种或多种式VI和VIA化合物
其中
R6彼此独立地是烷基，所述烷基是直链或支链的，优选具有1至20个C原子，是未被取代的，或被F、Cl或CN，优选被F单或多取代，并且其中一个或多个CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-，-S-，-CO-，-COO-，-OCO-，-OCO-O-，-S-CO-，-CO-S-，-CH＝CH-或-C≡C-以使O和/或S原子不直接相互连接的方式替代，优选具有1至9个C原子，优选具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基，或具有2至9个C原子，更优选具有2至5个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，或具有优选至多9个C原子的卤代烷基、卤代烯基或卤代烷氧基，优选具有优选至多9个C原子的单氟代、二氟代或低氟代的烷基、烯基或烷氧基，最优选具有优选至多9个C原子的正烷基，正烷氧基，烯基，烯氧基或烷氧基烷基，
X6为F,Cl,CF3或OCF3，优选F,
L61和L62彼此独立地为H或F，优选它们中的至少一个，更优选它们中的一个为F，
n为0或1，
Y01和Y02彼此独立地为F，Cl或CN，并且可替代地，它们中的一个可以为H，和
R01和R02彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基。
式VI化合物优选选自式VI-1至VI-3和VIA-1的化合物，优选选自式VI-1和VI-2，并且更优选一种或多种各自为式VI-1和VI-2化合物，
其中出现的基团具有以上在式I中给出的含义，并且优选地
R6为具有1至7个C原子的正烷基或烯基，最优选具有1至5个C原子的正烷基，和
X6为F，Cl，CF3，最优选F。
在本发明的一个优选的实施方案中，液晶介质包含一种或多种式I-1和II-3化合物。
上文未明确提及的其他介晶化合物也可任选地和有利地用于根据本发明的介质中。这样的化合物是本领域技术人员已知的。
本发明的液晶介质的清亮点优选为90℃或更高，更优选为95℃或更高，特别优选为100℃或更高。
根据本发明的介质的向列相优选延伸低至10℃或更低的低温，更优选低至0℃或更低，甚至更优选低至-10℃或更低，并且最优选低至-20℃或更低。同时，它优选延伸高至90℃或更高的高温，优选高至95℃或更高，更优选高至100℃或更高，并且特别是高至110℃或更高。
优选地，根据本发明的液晶介质在1kHz和20℃下的介电各向异性(Δε)在2至20，优选5至15，并且特别优选7至12的范围内。
根据本发明的液晶介质在589.3nm(NaD)和20℃下的Δn优选在0.100至0.400，更优选在0.110至0.300，甚至更优选在0.120至0.200或更小，并且非常特别优选在0.130至0.150的范围内。
根据本发明，式I化合物优选以整个混合物的5％或更高至60％或更低，更优选10％或更高至55％或更低，甚至更优选25％或更高到45％或更低，并且最优选30％或更高至40％或更低的总浓度用于液晶介质中。
特别地，式I-1化合物优选以整个混合物的5％或更高至50％或更低，更优选10％或更高至40％或更低，并且最优选20％或更高至30％或更低的总浓度用于液晶介质中，并且式I-2化合物优选以整个混合物的2％或更高至20％或更低，更优选3％或更高至18％或更低，甚至更优选5％或更高至15％或更低，并且最优选8％或更高至13％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式II化合物优选以整个混合物的5％或更高至30％或更低，更优选10％或更高至25％或更低，并且最优选15％或更高至20％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式D化合物优选以整个混合物的2％或更高至25％或更低，更优选4％或更高至20％或更低，甚至更优选5％或更高至15％或更低，并且非常优选7％或更高至10％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式III化合物优选以整个混合物的20％或更高至60％，更优选30％或更高至50％或更低，并且非常优选35％或更高至45％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式III-3化合物优选以整个混合物的0.5％或更高至10％，更优选1％或更高至8％或更低，甚至更优选2％或更高至6％或更低，并且非常优选3％或更高至4％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式IV化合物优选以整个混合物的0％或更高至20％或更低，更优选0％或更高至15％或更低，甚至更优选1％或更高至10％或更低，并且非常优选2％或更高至8％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式V化合物优选以整个混合物的2％或更高至25％或更低，更优选4％或更高至20％或更低，甚至更优选5％或更高至15％或更低，并且非常优选7％或更高至10％或更低的总浓度用于液晶介质中。
根据本发明，式VI化合物优选以整个混合物的0％或更高至20％或更低，更优选0％或更高至15％或更低，甚至更优选1％或更高至10％或更低，并且非常优选2％或更高至5％或更低的总浓度用于液晶介质中。
优选地，根据本发明的介质以在15％至50％，优选20％至40％，并且特别优选25％至30％的范围内的总浓度包含一种或多种式D化合物和一种或多种式I-1化合物。
优选地，根据本发明的介质以25％至60％，优选30％至50％，并且特别优选35％至40％的总浓度包含一种或多种式D化合物和一种或多种式I-1化合物以及一种或多种式I-2化合物。
在本发明的一个优选实施方案中，液晶介质包含
化合物CCQU-n-F和/或CDU-n-F中的一种或多种，和/或
化合物CDUQU-n-F中的一种或多种，和/或
化合物PPTUI-3-2和/或PPTUI-3-4中的一种或多种，和/或
化合物CC-3-O1和/或CC-3-O2和/或CP-3-O1和/或CP-3-O2中的一种或多种。
相应的缩写根据表A至C创建，并在表D中进行了说明。
本文中，表述介电正性描述其中Δε>3.0的化合物或组分，介电中性描述其中-1.5≤Δε≤3.0的那些，并且介电负性描述其中Δε<-1.5的那些。Δε在1kHz的频率和20℃下测定。相应化合物的介电各向异性是根据相应单个化合物在向列型主体混合物中的10％溶液的结果确定的。如果相应化合物在主体混合物中的溶解度小于10％，则将浓度降低至5％。在具有垂面配向的液晶盒和具有沿面配向的液晶盒中均测定了测试混合物的电容。两种类型的液晶盒的盒厚度均约为20μm。施加的电压是频率为1kHz且有效值通常为0.5V至1.0V的矩形波，但始终选择为低于相应测试混合物的电容阈值。
以下定义在此处适用。
Δε≡(ε||-ε⊥)且
ε平均≡(ε||+2ε⊥)/3.
用于介电正性化合物的主体混合物是混合物ZLI 4792，并且用于介电中性和介电负性化合物的是混合物ZLI-3086，均来自Merck KGaA，Germany。化合物的介电常数的绝对值由添加目标化合物后主体混合物相应值的变化测量。这些值外推至目标化合物的浓度为100％。
如此测量在20℃的测量温度下具有向列相的组分。将所有其他组分像化合物一样处理。
本文中，除非另有明确说明，否则在所有情况下，表述“阈值电压”指的是光学阈值，并且是对于10％的相对对比度(V10)指出的，“中灰电压”是对于50％的相对对比度(V50)的电压，表述“饱和电压”指光学饱和，并且是对于90％的相对对比度(V90)指出的。所有特征电压对于垂直观察测定。电容性阈值电压(V0)也称为Freedericks阈值(VFr)仅在明确提及的情况下使用。
本文中，除非另外明确说明，否则以下条件和定义适用。所有浓度均以重量百分比表示，并且相对于相应的整个混合物，所有温度均以摄氏度表示，并且所有温度差均以度数差表示。除非另有明确说明，有物理性能都是根据“Merck Liquid Crystals,PhysicalProperties of Liquid Crystals(默克液晶，液晶的物理性能)”，1997年十一月状况，Merck KGaA，德国测定的，并且是对于20℃的温度引述的。光学各向异性(Δn)在589.3nm的波长处测定。介电各向异性(Δε)在1kHz的频率下测定。阈值电压以及所有其他电光性能，是使用Merck KGaA，Germany生产的测试盒测定的。用于测定Δε的测试盒的盒厚度约为20μm。电极是面积为1.13cm2且具有保护环的圆形ITO电极。用于垂面取向(ε||)的取向层是来自Nissan Chemicals,Japan的SE-1211，和用于沿面取向(ε⊥)的取向层是来自JapanSynthetic Rubber，Janpan的聚酰亚胺AL-1054。使用Solatron 1260频率响应分析仪使用电压为0.3Vrms的正弦波测定电容。
在电光测量中使用的光是白光。这里使用的是使用可从Autronic-Melchers,Germany商购获得的DMS仪器进行的设置。特征电压是在垂直观察下测定的。阈值电压(V10)、“中灰电压”(V50)和饱和电压(V90)是分别对于10％、50％和90％相对对比度测定的。
在本文中，除非另有明确说明，否则术语“化合物”表示一种化合物和多种化合物。
根据本发明的液晶介质优选在每种情况下具有至少-20℃至80℃，优选-30℃至85℃，并且非常特别优选-40℃至100℃的向列相。表述具有向列相，在此意指一方面在相应的温度下在低温下未观察到近晶相和结晶，另一方面在加热时没有从向列相发生清亮。在低温下的研究在流动粘度计中在相应的温度下进行，并通过在厚度为5μm的测试盒中存储至少100小时来进行检查。在高温下，通过常规方法在毛细管中测定清亮点。
液晶介质的清亮点(T(N，I))优选为90℃或更高，更优选为95℃或更高，并且特别优选为100℃或更高。
本发明的液晶介质的特征还在于合适的旋转粘度(γ1)。旋转粘度优选为350mPa·s或更低，更优选为300mPa·s或更低，甚至更优选为280mPa·s或更低，并且最优选为250mPa·s或更低。优选地，介质的旋转粘度尽可能低。然而，可能的实际下限可以是100mPa·s或更高，或者甚至150mPa·s或更高。
在相应的几何结构中，优选的液晶材料对于3D透镜，尤其是聚合物模具类型的3D透镜具有出色的性能。
术语“烷基”优选涵盖各自具有1至15个碳原子的直链和支链烷基以及环烷基，特别是直链基团甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基和庚基，以及环丙基和环己基。通常优选具有2至10个碳原子的基团。
术语“烯基”优选涵盖具有2至15个碳原子的直链和支链烯基，特别是直链基团。特别优选的烯基是C2-至C7-1E-烯基，C4-至C7-3E-烯基，C5-至C7-4-烯基，C6-至C7-5-烯基和C7-6-烯基，特别是C2-至C7-1E-烯基，C4-至C7-3E-烯基和C5-至C7-4-烯基。进一步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，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。通常优选具有至多5个碳原子的基团。
术语“氟代烷基”优选涵盖具有末端氟的直链基团，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。但是，不排除氟的其他位置。
术语“氧杂烷基”或“烷氧基烷基”优选涵盖式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10的整数。优选地，这里的n为1，m为1至6。
含有乙烯基端基的化合物和含有甲基端基的化合物的旋转粘度低。
根据本发明的液晶介质可以通常浓度包含另外的添加剂和手性掺杂剂。这些另外的成分的总浓度在基于总体混合物计的0％至10％，优选0.1％至6％的范围内。所用的单个化合物的浓度各自优选在0.1％至3％的范围内。当指出根据发明的液晶介质中的液晶组分和化合物的值和浓度范围时，不考虑这些和类似的添加剂的浓度。
根据本发明的液晶介质由多种化合物组成，优选由3至30，更优选4至20，和非常优选4至15种化合物组成。将这些化合物以常规方式混合。通常，将需要量的以较小量使用的化合物溶解在以较大量使用的化合物中。如果温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点，则特别容易观察到溶解过程的完成。然而，还可以通过其它常规途径制备介质，例如使用所谓的预混合物，其例如可以是化合物的同系物或共晶混合物，或者使用所谓的“多瓶”体系，其成分自身是即可使用的混合物。
所有的温度，例如，液晶的熔点T(C,N)或T(C,S)，从近晶(S)到向列(N)相的转变点T(S,N)和清亮点T(N,I)，都以摄氏度指出。所有温度差都以度数差指出。
在本发明中和尤其在如下实施例中，借助于也被称为首字母缩略词的缩写指示所述介晶化合物的结构。在这些首字母缩略词中，使用下表A至C如下所述那样缩写化学式。所有基团CnH2n+1、CmH2m+1和ClH2l+1或CnH2n-1、CmH2m-1和ClH2l-1相应地表示具有n、m或l个C原子的直链烷基或烯基，优选1-E-烯基，其中n，m和l彼此独立地相应表示1至9，优选1至7，或2至9，优选2至7的整数。CoH2o+1表示具有1至7，优选1至4个C原子的直链烷基，或者具有1至7，优选1至4个C原子的支链烷基。
表A显示了用于化合物的核心结构的环要素的编码，而表B显示了连接基团。表C给出了对于在左手或右手侧上端基的编码的含义。表D显示了具有其各自的缩写的化合物的示例性结构。
表A：环要素
表B：连接基团
表C：端基
其中n和m各自是整数，且三个点“...”是用于来自该表的其它缩写的占位符。
下表显示了示例性结构连同它们各自的缩写。示出这些以便说明缩写规则的含义。它们还表示优选使用的化合物。
表D：示例性结构
示例性结构显示了特别优选使用的化合物。
本文中，
且
优选2或4,最优选2,且
优选1。
下表，表E显示了在根据本发明的液晶介质中可以作为稳定剂使用的示例性化合物。这些和类似的化合物在介质中的总浓度优选为5％或更低。
表E
在本发明的一个优选的实施方案中，液晶介质包含一种或多种选自表E的化合物。
根据本发明的液晶介质优选包含两种或更多种，优选四种或更多种选自以上表中的化合物。
根据本发明的液晶介质优选包含
-七种或更多种的，优选八种或更多种的优选具有三种或更多种，优选四种或更多种选自表D的不同式的化合物。
实施例
以下实施例解释本发明，而不以任何方式对其进行限制。然而，所述物理性质使本领域技术人员清楚可以实现什么性质以及可以在什么范围内对其进行改变。特别地，由此对于本领域技术人员而言很好地定义了可以优选实现的各种性质的组合。
实施例
如下制备向列液晶混合物C1、N1、N2和N3：
比较实施例C1
混合物实施例N1
混合物实施例N2
混合物实施例N3
混合物N1至N3非常适合用于3D透镜，尤其是塑料模具类型的。
表1显示了与由介质C-1制造的透镜相比，由液晶混合物N-1制造的LC透镜的厚度随施加电压的变化。透镜在施加电场时变平。
不希望受理论的束缚，设想的是，就根据本发明的介质N1而言，由于ε||的较低值，为了实现给定厚度，需要较高电压是必需的。令人惊讶的是，尽管切换电压较高，但在器件中观察到的串扰却较少。
表1
Claims (14)
1.液晶介质，其特征在于，其包含
a)一种或多种式I化合物
其中
R1表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基，烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且所有这些中的一个或多个H原子可以被氟替代，
L11和L12彼此独立地表示H或F，
L13表示H或甲基，
X1表示卤素，具有1至3个C原子的卤代烷基或烷氧基，或具有2或3个C原子的卤代烯基或烯氧基，
m为0，1或2；
和
b)一种或多种式II化合物
其中
R21和R22表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且其中一个或多个H原子可以被氟替代，
n是0或1，
L21至L23彼此独立地为H或F。
2.根据权利要求1的液晶介质，其中所述一种或多种式I化合物选自式I-1和I-2
其中
L14和L15彼此独立地表示H或F，
并且其它基团具有在权利要求1中对于式I所给出的含义。
3.根据权利要求1或2的液晶介质，其中所述介质包含一种或多种式D化合物
其中
RD表示H，具有1至12个C原子的烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可被
替代，并且其中一个或多个H原子可以被氟替代，
XD表示F，CF3或OCF3，和
YD表示H或F。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的液晶介质，其中所述介质包含一种或多种式V化合物
其中
R5为具有1至20个C原子的烷基，所述烷基是直链或支链的，是未被取代的，或被F，Cl或CN单或多取代的，并且其中一个或多个CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-，-S-，-CO-，-COO-，-OCO-，-OCO-O-，-S-CO-，-CO-S-，-CH＝CH-或-C≡C-以使O和/或S原子不直接相互连接的方式替代，
X5为卤素，CF3或OCF3，
i为0或1。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的液晶介质，其中所述介质包含一种或多种选自式II-1，II-2或II-3化合物的化合物
其中出现的基团具有权利要求1中给出的含义。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的液晶介质，其中所述介质包含一种或多种式III化合物
其中
其中R31，R32为具有1至20个C原子的烷基，所述烷基是直链或支链的，是未被取代的，被F，Cl或CN单取代或多取代的，并且其中一个或多个CH2基团任选地在每种情况下彼此独立地被-O-，-S-，-CO-，-COO-，-OCO-，-OCO-O-，-S-CO-，-CO-S-，-CH＝CH-或-C≡C-使O和/或S原子不直接连接的方式替代，
至
彼此独立地为
Z31和Z32在每次出现时相同或不同地表示-CH2CH2-，-CF2CF2-，-CF2CH2-，-COO-，反式-CH＝CH-，反式-CF＝CF-，-CH2O-，-CF2O-，-C≡C-或单键，
p为0、1或2。
7.根据权利要求6的液晶介质，其中所述介质包含式III-3化合物
其中出现的基团具有在权利要求6中对于式III给出的含义。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的液晶介质，其中所述介质具有90℃或更高的清亮点。
9.根据权利要求1至8中一项或多项的液晶介质，其中所述介质具有在1kHz和20℃下测定的在2至20的范围内的介电各向异性。
10.根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质的制备方法，其特征在于将在权利要求1和3中定义的一种或多种式I化合物，一种或多种式II化合物和一种或多种式D化合物与一种或多种其他化合物和/或与一种或多种添加剂混合。
11.根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质在3D透镜中的用途。
12.3D透镜，其特征在于，其包含根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质。
13.包含一个或多个根据权利要求12的3D透镜的液晶显示器。
14.通过寻址一个或多个根据权利要求12的3D透镜来操作3D液晶显示器的方法。
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