CN116904210A - 液晶介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有噻吩衍生物(被空间位阻胺或胺衍生物(HALS,受阻胺光稳定剂)稳定)的液晶材料(LC介质),以及含有这些LC材料的液晶显示器(LC显示器)。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有噻吩衍生物(被空间位阻胺或胺衍生物(HALS,受阻胺光稳定剂)稳定)的液晶材料(LC介质),以及含有这些LC材料的液晶显示器(LC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基于各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的盒,DAP(配向相畸变)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基于Schadt-Helfr ich效应并且具有扭曲向列结构。此外,还有以与基板和液晶平面平行的电场工作的盒,例如,IPS(面内切换)盒。
电控双折射、ECB(电控双折射)效应亦或DAP(配向相畸变)效应的原理首次描述于1971年(M.F.Schieckel和K.Fahrenschon,“Deformat ion of nemat ic l iquid crystals wi th vert ical or ientat ion in electrical fields”,Appl.Phys.Let t.19(1971),3912)。随后是J.F.Kahn(Appl.Phys.Let t.20(1972),1193)及G.Labrunie和J.Robert(J.Appl.Phys.44(1973),4869)的论文。
J.Robert和F.Clerc(SID 80Diges t Techn.Papers(1980),30)、J.Duchene(Displays 7(1986),3)以及H.Schad(SID 82Diges tTechn.Papers(1982),244)的论文已经显示液晶相必须具有高数值的弹性常数K3/K1之间的比、高数值的光学各向异性Δn和Δε≤-0.5的介电各向异性值以适用于基于ECB效应的高信息显示器元件。基于ECB效应的电光显示器元件具有垂面边缘配向(VA技术=垂直配向)。介电负性液晶介质也可用于使用IPS或FFS效应的显示器。
TN、VA、IPS和FFS盒是对于根据本发明的介质而言当前商业上令人关注的应用领域。
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。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。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(MLC显示器),期望具有大的正介电各向异性、宽的向列相、相对低的双折射率、非常高的电阻率、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)。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盒来运行且是背光照明的。
术语MLC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MLC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,MLC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 210-288Matr ix LCD Control led byDouble Stage Diode Rings,第141页,ff,Par is;STROMER,M.,Proc.Eurodisplay 84,1984年9月:Des ign of Thin Fi lm Trans is tors for Matr ix Address ing ofTelevis ion Liquid Crys tal Displays,pp.145ff,Par is]。随着降低的电阻,MLC显示器的对比度劣化,并且可能出现残留图像消除的问题。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MLC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和/或UV曝光后最小可能的增加。因此,来自现有技术的MLC显示器不满足当今的要求。
对于TV和视频应用,要求具有短响应时间的MLC显示器。特别地,如果使用具有低粘度值、特别是旋转粘度γ1的液晶介质,就能实现这样的短响应时间。然而,稀释添加剂通常会降低清亮点,从而降低介质的工作温度范围。
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MLC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)盒的情况中,期望有助于盒中的以下优点的介质:
-拓宽的向列相范围(特别是低至低温的)
-在极低温下切换的能力(户外应用、汽车、航空电子技术)
-提高的对紫外辐射的耐受性(更长的储存寿命)
-低阈值电压。
使用现有技术中可用的介质,背光不可能在同时保持其他参数的同时实现这些优点。
现有技术,例如说明书WO 2010/099853 A1和DE 10 2010 027 099A1公开了含噻吩的LC介质。WO 2010/099853A1公开了含有噻吩-2,5-二基单元的化合物,该单元直接与2-和/或6-取代的1,4-亚苯基单元连接。WO 2010/099853 A1所基于的目标是开发用于LC显示器的新型材料。该目的是通过提供以下通式化合物实现的
其中A0表示2,6-二氟-1,4-亚苯基单元,A1和A2除其他含义外,表示1,4-亚苯基或1,4-亚环己基单元,Z1和Z2表示桥接要素或单键。
所描述的具体实例是例如以下化合物(参见WO 2010/099853A1):
对于液晶显示器中的许多实际应用,包含噻吩化合物的已知液晶介质不够稳定。特别是,暴露在紫外线辐射下,甚至使用通常的背光照射,都会导致损害,尤其是电性能。因此,例如,电导率显著增加。
DE 10 2010 027 099 A1描述了LC介质,其包含WO 2010/099853中公开的化合物和下式的联噻吩基衍生物作为稳定剂。这些联噻吩基衍生物在此优选与下式的噻吩1,1-二氧化物衍生物组合使用
在上述两个式中,A1和A2表示例如1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,Z1和Z2除其他含义外表示例如单键。所描述的具体实例是以下化合物(参见DE 10 2010 027 099 A1):
已经提出使用所谓的“受阻胺光稳定剂”(简称HALS)来稳定液晶混合物。
在Ohkatsu,Y.,J.of Japan.Petroleum Institute,51,2008,第191至204页中参照其pKB值比较在氮原子上具有不同取代基的HALS。
此处公开以下类型的结构式。
下式的化合物TEMPOL:
为已知的,其在例如Miévi l le,P.等人,Angew.Chem.2010,122,第6318-6321页中提及。其可从不同制造商商购且用作例如聚合抑制剂,且特别是与UV吸收剂组合,在聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、涂层及PVC的前体的配制剂中用于光或UV防护。
DE 102011117937.6描述了具有负介电各向异性的液晶混合物,其包括770,下式的化合物用于稳定化。
DE 102011119144.9和PCT/EP2011/005692描述了液晶混合物,其尤其包括用于稳定化的HALS N-氧化物。
例如,WO 2009/129911 A1中也提出了具有负介电各向异性的向列相液晶混合物,其包含少量770作为稳定剂。然而,在某些情况下,相应的液晶混合物在某些实际应用中的性质不足。尤其是,它们有时在暴露于典型CCFL(冷阴极荧光灯)背光照射时没有足够的稳定性,或者在LTS(低温稳定性)方面存在问题。
在液晶介质中不同稳定剂的使用描述于例如JP(S)55-023169(A)、JP(H)05-117324(A)、WO 02/18515A1及JP(H)09-291282(A)中。
123,下式化合物也出于稳定的目的提出。
含有一种或两种HALS单元的介晶化合物公开于EP 1 1784 442A1中。
EP 3 271 440 A1公开了下式的介晶化合物
其中A0尤其表示2,6-二氟-1,4-亚苯基单元,A1和A2除其他含义外表示1,4-亚苯基或1,4-亚环己基单元,Z1和Z2表示例如桥接要素或单键,以及下式的HALS稳定剂
其中q尤其表示1或2。然而,即使通过将含有式I I化合物的混合物与不含此类化合物的混合物进行比较证明,噻吩化合物的稳定性已经显著改善,但仍然需要更高水平的稳定性,特别是在VHR方面。
作用机制的复杂性以及LC介质由至多十种或甚至更多种彼此化学上不同的单独物质组成的事实,即使对于本领域技术人员来说,选择合适的光稳定剂也是极其困难的(鉴于可用材料的多样性)。
发明内容
本发明的一个目的是提供介质,特别是用于这种类型的TN、VA或IPS显示器,这些介质具有上面所示的所需性质,并且不显示上面所示缺点,或者只是在较小程度上显示上面所示缺点。特别是,LC介质应具有快速响应时间和低旋转粘度,同时具有高介电各向异性和高双折射率。此外,LC介质应具有高的清亮点、宽的向列相范围和低阈值电压。
本发明的另一个目的是提供含噻吩的LC介质,其不表现出上述缺点,或者仅以小的程度表现出上述缺点。
令人惊讶的是,已经发现,上述目的可以通过在LC介质中,特别是在具有有源寻址的LC显示器中的LC介质中以及在TN、VA、IPS或FFS显示器中使用噻吩衍生物与HALS组合来实现。噻吩衍生物与下面所示的HALS的组合导致LC介质具有上面所示的所需的适当性质。
基于现有技术,本领域技术人员不会期望根据本发明的噻吩衍生物在具有固有非扭曲相的向列相LC介质中的使用,特别是在具有正介电各向异性的LC介质中,以及在TN、VA、IPS或FFS显示器中,添加HALS作为光稳定剂可改善性质,特别是快速响应时间和低旋转粘度,同时具有高介电各向异性、高双折射率和高电阻率以及优异的光稳定性。
因此,本发明涉及一种LC介质,其特征在于它包含一种或多种式I化合物
其中各个基团具有以下含义:
R1和R2表示H,F,Cl,Br,-CN,-NCS或具有1至12个C原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个CH2基团,包括末端C原子,可各自彼此独立地被-CH=CH-,-C≡C-, -O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,
A0,A1和A2各自彼此独立地表示亚苯基-1,4-二基,其中,此外,一个或两个CH基团可以被N替代和一个或者多个H原子可以被卤素,CN,CH3,CHF2,CH2F,CF3,OCH3,OCHF2或OCF3替代,环己烷-1,4-二基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可独立地被O和/或S替代和一个或多个H原子可被F替代,环己烯-1,4-二基,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,四氢吡喃-2,5-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基,其中A0优选表示2,6-二氟-1,4-亚苯基和A1优选表示1,4-亚环己基,1,4-亚苯基,2-氟-1,4-亚苯基,特别优选1,4-亚苯基,
Z1和Z2各自彼此独立地表示-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2H4-,-C2F4-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-CFHCFH-,-CFHCH2-,-CH2CFH-,-CF2CFH-,-CFHCF2-,-CH=CH-,-CF=CH-,-CH=CF-,-CF=CF-,-C≡C-或单键,和
m和n各自彼此独立地表示0,1,2或3,其中m+n优选1,2或3,特别优选1,
和一种或多种式H的化合物
其中
RH表示H,O.,CH3,OH或ORS,优选H或O.;
RS表示H,具有1至12个C原子的烷基或具有2至12个C原子的烯基;
R11在每次出现时,彼此独立地表示H,F,具有1-20个碳原子的直链或支链烷基链,其中一个-CH2-基团或者如果存在,多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和一个或者如果存在,多个-CH2-基团可被-CH=CH-或-C≡C-替代,和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,
R11优选表示H或烷基,特别优选烷基,尤其优选正烷基,非常特别优选正丁基,
R12在每次出现时,彼此独立地表示具有1-20个碳原子的直链或支链烷基链,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,含有环烷基或烷基环烷基单元的烃基和其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,或芳香族或杂芳族烃基,其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,
R12优选表示H,非支链烷基或支链烷基,特别优选H或非支链烷基,
R13在每次出现时,彼此独立地表示直链或支链烷基或酰基(具有1至10个C原子),优选正烷基,或具有6-12个C原子的芳族烃或羧酸基团,
R14在每次出现时,彼此独立地表示直链或支链烷基或酰基(具有1至10个C原子),优选正烷基,或具有6-12个C原子的芳族烃或羧酸基团,
R15在每次出现时,彼此独立地表示具有1至10个C原子的直链或支链烷基,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,
S11和S12在每次出现时,彼此独立地表示具有1至20个C原子的亚烷基,其为支链或优选直链,优选-(CH2-)n,具有1-20个C原子,优选1-10个C原子,特别优选具有1至8个C原子,其中一个-CH2-基团或者如果存在,多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和一个或者如果存在,多个-CH2-基团可被-CH=CH-或-C≡C-替代和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,或表示单键,
X11表示C,
Y11至Y14各自彼此独立地表示甲基或乙基、特别优选全部表示甲基或乙基并且非常特别优选甲基,
Z11至Z14在每次出现时,彼此独立地表示-O-,-(C=O)-,-O-(C=O)-,-(C=O)-O-,-O-(C=O)-O-,-(N-R13)-,-N-R13-(C=O)-或单键,如果S11是单键,但是Z11和Z12两者不同时表示-O-,和,然而,如果S12是单键,Z13和Z14两者不同时表示-O-,和,然而,如果-X11[-R11]o-是单键,Z12和Z13两者不同时为-O-,
Z11优选表示-O-,
Z13优选表示单键,
n*p表示整数3至10,优选至8,
p表示1或2,
o表示(3-p),
在其中p=1的情况下,
n表示3,4,5,6或8,特别优选4,6或8,非常特别优选4或6,和
m表示(10-n),和
在其中p=2的情况下,
n表示整数2至4,优选2或3,特别优选3,和
m表示(4-n),
表示具有(m+n)个结合位点的有机基团,优选具有高达4个结合位点,优选具有1至30
个C原子的烷二基,烷三基或烷四基单元,
其中除了分子中存在的m个基团R12外,但是独立于其地,一个其他的H原子可以被R12
代替或多个其他的H原子可以被R12代替,优选在每个末端C原子上具有一或两价的烷四基单元,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可以被-O-或-(C=O)-以使得两个O原子不直接彼此连接的方式代替,或者是具有至多10价的取代或未取代的芳族或杂芳族烃基,其中除了分子中存在的m个基团R12外,
但是独立于其地,一个其他的H原子可以被
R12代替或多个其他的H原子可以被R12代替,
并且在p=1的情况下,-X11[-R11]o-替代性地也可以表示单键。
本发明还涉及根据本发明的介质在电光器件中,特别是在LC显示器中的用途。
本发明还涉及包含根据本发明的LC介质的LC显示器,特别是TN、VA、IPS或FFS显示器。
优选的是包含式I化合物的介质,其中A0表示亚苯基-1,4-二基,其中,此外,一个或两个CH基团可以被N替代和一个或多个H原子可被卤素,CN,CH3,CHF2,CH2F,OCH3,OCHF2,CF3或OCF3替代,
特别优选其中
A0
表示
和非常特别优选其中
A0
表示
优选的式I化合物导致介质具有极高的清亮点、低旋转粘度、宽向列相、高双折射率和良好的稳定性。
在另一优选实施方案中,R0,R1和R2中的一个或多个选自 -S1-F,-O-S1-F,-O-S1-O-S2,其中S1为C1-12-亚烷基或C2-12-亚烯基和S2为H,C1-12-烷基或C2-12-烯基,和非常优选R0,R1和R2中的一个或多个选自/>
-OCH2OCH3,-O(CH2)2OCH3,-O(CH2)3OCH3,-O(CH2)4OCH3,-O(CH2)2F,-O(CH2)3F,-O(CH2)4F。
进一步优选式I的化合物,其中m和n表示0、1或2,特别优选0或1。特别优选式I的化合物,其中n表示0,即噻吩环是端环。进一步优选式I的化合物,其中m表示0、1或2,优选1或2并且非常特别优选1。
在式I中A1和A2特别优选表示亚苯基-1,4-二基,其也可被F单或多取代,以及环己烷-1,4-二基,四氢吡喃-2,5-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基。
在式I中Z1和Z2特别优选表示-CF2O-,-OCF2-或单键,特别是单键。
在式I中A1和A2特别优选表示
优选未取代的1,4-亚苯基,
其中L表示卤素,CF3或CN,优选F。
进一步优选式I的化合物,其中R1和R2各自彼此独立地表示H,F,Cl,Br,-CN,-SCN,-NCS,SF5,卤素,或具有1至8个,优选1至5个C原子的烷基、烯基或炔基,其各自任选被卤素取代,特别是被F取代。
式I中的特别优选的基团R1和R2表示H,卤素,或具有1至12个,优选1至8个C原子的烷基、烯基、炔基或烷氧基,其各自任选被卤素取代,特别是被F取代,特别优选H,F,具有1-8个C原子的烷基、烯基或炔基。优选地,至少有一个基团不是H,特别优选两个基团R1和R2不是H。R1非常特别优选等于烷基。R2进一步优选H,烷基或氟。非常特别优选地,R1为烷基和R2为H或烷基。R1,R2各自彼此独立地非常特别优选表示具有1-5个C原子的非支链烷基。如果R1和R2表示取代的烷基、烷氧基、烯基或炔基,则两个基团R1和R2中的C原子总数优选小于10。
优选的烷基是,例如,甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基。
优选的烯基是,例如,乙烯基、丙烯基、丁烯基和戊烯基。
优选的炔基是,例如,乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基和辛炔基。
优选的烷氧基是,例如,甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基。
卤素优选表示F或Cl。
特别优选的式I化合物是选自下列子式的那些化合物:
/>
/>
/>
其中R1和R2具有上面和下面所示的含义,和L1至L6独立地表示H或F。其中的R1和R2优选表示具有1至12个C原子的任选氟化的烷基、烯基、炔基或烷氧基,特别优选具有1至5个碳原子的任选氟化的烷基、烯基或炔基。在式中L2优选表示F。在式I 3至I11中,L3和L4优选表示H。在式I12至I16中,L3和L4优选表示F。根据本发明的优选介质包括选自式I 3和I5的化合物。
在式I及其上下文中更限定的式中,基团R1优选具有1至12个C原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个CH2基团,包括末端C原子,可各自彼此独立地被-CH=CH-,-C≡C-, -O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,更优选具有1至7个C原子的烷基或具有2至7个碳原子的烯基,环戊基甲基或环戊基。
在式I及其上下文中更限定的式中,基团R2优选具有1至12个C原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个CH2基团,包括末端C原子,可各自彼此独立地被-CH=CH-,-C≡C-, -O-,-S-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,基团-CF3,-OCF3或F,更优选甲基,乙基,正丙基,正丁基,CF3或F,最优选甲基,乙基或丙基。
此外,特别优选包含以下式I化合物的LC介质:
/>
最优选的式I化合物特别包括以下的一种或多种:
作为进一步的可能性,可以使用以下式I的化合物:
/>
/>
式I的化合物可以类似于本领域技术人员已知的方法进行制备,并在有机化学的标准著作中进行了描述,例如,在Houben Weyl,Methoden der organischen Chemie[有机化学方法],Thieme Ver lag,Stuttgart。
例如,从WO 2009/129915 A1,WO 2010/099853 A1和WO 2010/094455A1中已知式I的合适噻吩的合成。
在式H中,芳基表示具有4至40个C原子的芳族或杂芳族烃基,包括一个、两个、三个或四个包括稠环的芳族环,所述稠环可以直接连接或通过具有1至12个碳原子的亚烷基连接基团连接,其中一个或多个H原子任选地被具有1至6个C原子的烷基或烷氧基或具有2至6个碳原子烯基替代,或者任选地被CN、CF3或卤素替代,并且其中一个或多个CH2基团可以各自独立地被-O-,-S-,-NH-,-N(C1-C4-alkyl)-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-,-CH=CH-或-C≡C-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代。
优选的芳基是苯、萘、蒽、联苯、间三联苯、对三联苯和(苯基烷基)苯,其中烷基是具有1-12个C原子的直链烷基。
在式H的化合物中,基团N(R13)(R14)也可以优选为胺。
进一步优选式H的化合物,其中
p为2,
子中存在的m个基团R12之外,但是独立于其地,一个其他H原子也可以被R12代替或多个其他H原子也可以被R12代替,优选在两个末端C原子的每个上具有一或两价的烷四基单元,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可以被-O-或-(C=O)-以使得两个O原子不直接彼此键接的方式代替,或者是具有至多8价的取代或未取代的芳族或杂芳族烃基,其中除了分子中存在的m个基团R12外,但是独立于其地,一个其他的H原子可以被R12代替或多个其他的H原子可以被R12代替,
表示(联苯-1,1′,3,3′-四基),/>(苯-1,2,4,5-四基),
或-CH2-(CH-)-[CH2]q-(CH-)-CH2-(其中q∈{0,1,2,3,至16})或
>CH-[CH2]r-CH<(其中r∈{0,1,2,3,4,5至18}),
表示/>(苯-1,3,5-三基),/>(苯-1,2,4-三基)或>CH-[CH2]r-CH2-(其中r∈{0,1,2,3,4,5至18})或
二基,己烷-1,6-二基,戊烷-1,5-二基,丁烷-1,4-二基,丙烷-1,3-二基,乙烷-1,2-二基,或
(1,4-亚苯基),/>(1,3-亚苯基),/>(1,2-亚苯基)或
(1,4-亚环己基)。
在本发明的优选实施方案中,在式H的化合物中,
表示
(联苯-1,1′,3,3′-四基)或
(苯-1,2,4,5-四基)
表示(苯-1,3,5-三基)或
(苯-1,2,4-三基),
乙烷-1,2-二基,丙烷-1,3-二基,丁烷
-1,4-二基,戊烷-1,5-二基,己烷-1,6-二基,庚烷-1,7-二基,辛烷-1,8-二基,
(1,4-亚苯基),
(1,3-亚苯基),
(1,2-亚苯基)或
(反式-1,4-亚环己基)和/或
-Z12-S11-Z11-在每次出现时,彼此独立地表示-O-,-S11-O-,-O-S11-O-,-(C=O)-O-S11-O-,-O-(C=O)-S11-O-,-O-(C=O)-S11-(C=O)-O-,-O-S11-(C=O)-O-,-(C=O)-O-S11-(C=O)-O-,或-(N-R13)-S11-O-,-N-R13-(C=O)-S11-(C=O)-O-或单键,优选-O-,-S11-O-,-O-S11-O-,-(C=O)-O-S11-O-,-O-(C=O)-S11-O-或-O-S11-(C=O)-O-,和/或
R11,如果存在的话表示烷基、烷氧基或H,优选H或烷基,和/或
R12表示H,甲基,乙基,丙基,异丙基或3-庚基,或环己基。
在本申请的优选的实施方案中,在式H的化合物中,
表示选自下式的基团
在本申请的优选的实施方案中,在式H的化合物中,
表示选自下式的基团
在本申请的优选的实施方案中,在式I的化合物中,其中p优选表示1,
表示优选-O-S11-O-,-S11-O-或-O-S11-,特别优选-O-S11-O-。
在本申请的优选的实施方案中,在式H的化合物中,基团
优选表示选自下式的基团
在本申请的另一个优选实施方案中,其可以与上述相同或不同,在式I的化合物中,
优选表示选自下式的基团
在本发明的可与上文所述那些相同或不同的另一优选的实施方案中,在式H的化合物中,基团
在每次出现时,彼此独立地表示
优选
在本发明的特别优选的实施方案中,在式H的化合物中,所有存在的基团
具有相同的含义。
在本发明的优选实施方案中,根据本发明的介质在每种情况下都包含一种或多种式H化合物,所述式H化合物选自下列式H-1至H-13的化合物组,优选选自式H-3,H-5,H-6,H-7,H-8,H-9,H-10,H-12和H-13的组,特别优选选自式H-6至H-9的化合物,并且非常特别优选式H-9,
/>
/>
/>
/>
在本发明的甚至更优选的实施方案中,根据本发明的介质在每种情况下包含一种或多种式H的化合物,所述化合物选自以下式H-1和/或H-3至H-7和/或H-8和/或H-9的化合物。
在本发明的甚至更优选的实施方案中,根据本发明的介质在每种情况下包含一种或多种式H的化合物,所述化合物选自以下式H-8和/或H-9的化合物。
在本发明的另一优选的实施方案中,根据本发明的介质至少在每种情况下包含一种或多种其中p表示1且n表示3、4、5或6,优选4且基团-Z11-S11-Z12-表示ω-双氧亚烷基,即-O-S11-O-的式H的化合物,这些介质具有优异的稳定性。
式H的化合物可以有利地并且优选地根据美国申请号15/883,976中给出的公开内容来制备。
该介质优选总共包含10ppm至3000ppm,优选50ppm至2000ppm,非常特别优选100至1000ppm的式H化合物。
优选地,根据本发明的介质包含选自式ST-1至ST-18的化合物组的化合物:
/>
/>
其中
RST表示H,具有1至15个C原子的烷基或烷氧基,其中,此外,在这些基团中一个或多个CH2基团可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-OCF2-,-CH=CH-,
-O-,-CO-O-,-O-CO-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可被卤素替代,
在每次出现时,相同或不同地,表示/>
ZST各自彼此独立地表示-CO-O-,-O-CO-,-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CH2-,-CH2CH2-,-(CH2)4-,-CH=CH-,-CH2O-,-C2F4-,-CH2CF2-,-CF2CH2-,-CF=CF-,-CH=CF-,-CF=CH-,-CH=CH-,-C≡C-或单键,
L1和L2各自彼此独立地表示F,Cl,CH3,CF3或CHF2,
p表示0,1或2,
q表示1,2,3,4,5,6,7,8,9或10。
在式ST的化合物中,特别优选式ST-3的化合物,特别是:
其中n=1,2,3,4,5,6或7,优选n
=3
其中n=1,2,3,4,5,6或7,优选n
=3
其中n=1,2,3,4,5,6或7,优选n
=1或7
在式ST-3a和ST-3b的化合物中,n优选表示3。在式ST-2a的化合物中,n优选表示7。
非常特别优选的本发明的混合物包含一种或多种稳定剂,其选自式ST-2a-1、ST-3a-1、ST-3b-1、ST-8-1、ST-9-1和ST-12的化合物组:
式ST-1至ST-19的化合物优选各自以基于混合物的0.005–0.5%的量存在于本发明的液晶混合物中。
如果根据本发明的混合物包含两种或更多种来自式ST-1至ST-15化合物组的化合物,则在两种化合物的情况下,基于混合物,浓度相应地增加到0.01–1%。
然而,基于本发明的混合物,式ST-1至ST-15的化合物的总比例不应超过3%。
根据本发明的特别优选的LC介质如下所示:
-LC介质,其额外包含一种或多种,优选介电正性化合物,其选自式II及III的化合物的组,优选为介电各向异性各自大于3的化合物,优选为一种或多种式II化合物:
其中
R2为具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,-O-,-S-,-(CO)-O-,-O-(CO)-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或H,
优选表示具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基、氟化烯基,具有3至5个C原子的环烷基,环烷基烷基、环烷基烷氧基,最优选烷基、环丙基、环戊基或烯基,
在每次出现时,彼此独立地表示
优选
L21和L22表示H或F,
L23表示H或CH3,优选H,
X2表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基,优选表示F、Cl、-OCF3、-O-CH2CF3、-O-CH=CH2、-O-CH=CF2或-CF3,非常优选表示F、Cl、-O-CH=CF2或-OCF3,
m表示0,1,2或3,优选1或2和特别优选2,
R3为具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,-O-,-S-,-(CO)-O-,-O-(CO)-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或H,
优选表示具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基、氟化烯基,具有3至5个C原子的环烷基,环烷基烷基、环烷基烷氧基,最优选烷基、环丙基、环戊基或烯基,
在每次出现时,彼此独立地为
优选
L31和L32,彼此独立地表示H或F,优选L31表示F,
L33为H或CH3,优选H,
X3表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基、或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基,F,Cl,-OCF3,-OCHF2,-O-CH2CF3,-O-CH=CF2,-O-CH=CH2或-CF3,非常优选F,Cl,-O-CH=CF2,-OCHF2或-OCF3,
Z3表示-CH2CH2-,-CF2CF2-,-COO-,反式-CH=CH-,反式-CF=CF-,-CH2O-或单键,优选-CH2CH2-,-COO-,反式-CH=CH-或单键和非常优选-COO-,反式-CH=CH-或单键,和
n表示0,1,2或3,优选1,2或3和特别优选1,
d)任选地,优选必须的,一种或多种介电中性化合物,其选自式IV及V的组:
其中
R41和R42,彼此独立地具有上文在式III下关于R3所示的含义,优选R41表示烷基且R42表示烷基、环丙基、环戊基或烷氧基,或R41表示烯基且R42表示烷基,
彼此独立且如果
出现两次,
则这些也彼此独立地表示
/>
优选地
中的一种或多种表示
Z41及Z42彼此独立地且若Z41出现两次,则这些基团也彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键,优选地其中的一或多者表示单键,
p表示0、1或2,优选为0或1,及R51及R52彼此独立地具有关于R41及R42所给定的含义之一,且优选表示具有1至7个C原子的烷基,优选为正烷基,尤其优选为具有1至5个C原子的正烷基,具有1至7个C原子的烷氧基,优选为正烷氧基,尤其优选为具有2至5个C原子的正烷氧基,具有2至7个C原子,优选具有2至4个C原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基,优选为烯氧基,
至/>
若存在,则各自彼此独立地表示
优选
Z51至Z53各自彼此独立地表示-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-或单键,优选为-CH2-CH2-、-CH2-O-或单键,且尤其优选为单键,
i和j各自彼此独立地表示0或1,
(i+j)优选表示0,1或2,更优选0或1,
其中相应的环,优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代,并且
e)又任选地,替代地或另外,一种或多种选自式VI至IX的组的介电负性化合物:
其中
R61表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,优选为直链烷基,更优选为正烷基,最优选为丙基或戊基,具有2至7个C原子的未取代的烯基,优选为直链烯基,尤其优选具有2至5个C原子,具有1至6个C原子的未取代的烷氧基或具有2至6个C原子的未取代的烯氧基或C3-5-环烷基-(CH2)0-1,
R62表示具有1至7个C原子的未取代的烷基、具有1至6个C原子的未取代的烷氧基、C3-5-环烷基氧基或具有2至6个C原子的未取代的烯氧基,且
L61,L62独立地为H或甲基,优选H,
l表示0或1,
R71表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,优选为直链烷基,更优选为正烷基,最优选为丙基或戊基;具有2至7个C原子的未取代的烯基,优选为直链烯基,尤其优选具有2至5个C原子或C3-5-环烷基-(CH2)0-1,
R72表示具有1至7个C原子,优选具有2至5个C原子的未取代的烷基;具有1至6个C原子,优选具有1、2、3或4个C原子的未取代的烷氧基;或具有2至6个C原子,优选具有2、3或4个C原子的未取代的烯氧基,且
L71,L72独立地为H或甲基,优选H,
独立地表示
R81表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,优选直链烷基,更优选正烷基,最优选丙基或戊基;具有2至7个C原子的未取代的烯基,优选直链烯基,尤其优选具有2至5个C原子,或C3-5-环烷基-(CH2)0-1,
R82表示具有1至7个C原子,优选具有2至5个C原子的未取代的烷基;具有1至6个C原子,优选具有1、2、3或4个C原子的未取代的烷氧基;具有2至6个C原子,优选具有2、3或4个C原子的未取代的烯氧基,或C3-5-环烷基氧基,
L81,L82独立地为H或甲基,优选H,
表示
优选
更优选
Z8表示-(C=O)-O-,-CH2-O-,-CF2-O-或-CH2-CH2-,优选-(C=O)-O-或-CH2-O-,和
o表示0或1,
R91和R92彼此独立地具有上文关于R72所给出的含义,
R91优选表示具有2至5个C原子,优选具有3至5个C原子的烷基,
R92优选表示具有2至5个C原子的烷基或烷氧基,更优选具有2至4个C原子的烷氧基;或具有2至4个C原子的烯氧基。
表示/>
p和q彼此独立地表示0或1,和
(p+q)优选表示0或1,
在
表示
的情况下
则替代地,优选p=q=1,
f)任选地,优选必须的,一种或多种式X化合物,优选浓度为1%-30%,更优选浓度为2%-20%,特别优选浓度为3%-10%,
其中
表示
在每次出现时彼此独立地表示/>
优选
n表示1或2,优选1,
R1表示优选具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基;具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,C3-5-环烷基,C3-5-环烷基-烷基,C3-5-环烷基-烷基氧基,优选烷基、烷氧基、烯基或烯氧基,更优选为烷基、烯基、烷氧基或烯氧基,且最优选为烷基,及
X1表示F、Cl、氟化烷基、氟化烯基、氟化烷氧基或氟化烯氧基,后四个基团优选具有1至4个C原子,更优选为F、Cl、CF3或OCF3,
其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代,和
g)同样任选地,优选必须的,替代地或另外,一种或多种式XI化合物:
其中
表示/>
/>
表示
优选
n表示0或1,
R11和R12彼此独立地表示优选具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,其中一个CH2基团可以被1,2-环丙基、1,3-环戊基或1,3-亚环戊烯基替代,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,且优选为烷基、烷氧基、烯基或烯氧基,最优选为烷基、烷氧基或烯氧基,且R11替代地表示R1且R12替代地表示X1,
R1表示优选具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,其中一个CH2基团可以被1,2-环丙基、1,3-环戊基或1,3-亚环戊烯基替代,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,且优选为烷基或烯基,和
X1表示F、Cl、氟化烷基、氟化烯基、氟化烷氧基或氟化烯氧基,后四个基团优选具有1至4个C原子,更优选F,Cl,CF3或OCF3,
其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代,
其中排除了式X的化合物。
任选地,根据本申请的介质包含一种或多种式L化合物的化合物,优选浓度为1%-40%,更优选浓度为2%-30%,特别优选浓度为3%-20%,
其中
RL1和R L2,彼此独立地表示,具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,优选一个CH2基团,在这些基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CF2O-,-OCF2-,-O-,-(CO)-O-,-O-(C=O)-,亚环丙基,1,3-亚环丁基,1,3-亚环戊基,1,3-亚环戊烯基替代,优选被亚环丙基或1,3-亚环戊基替代,优选一个CH2基团可被1,2-环丙基基团替代,被1,3-环戊基或被1,3-亚环戊烯基基团替代,
具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,优选烷基或烯基,其中一个-CH2-基团可被亚环丙基,1,3-亚环丁基,1,3-亚环戊基,1,3-亚环戊烯基替代,优选被亚环丙基或1,3-亚环戊烯基,以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中一个或多个H原子可被卤素替代,和
YL1和YL2,相同或不同地,表示H,F或Cl,优选YL1和YL2中的至少一个为H,优选YL2为H,和最优选YL1和YL2为H。
根据本申请的液晶介质优选具有向列相。
在整个本申请中且尤其针对R1,R2,R3,R41,R51,RL1等和RL2的定义,烷基意指这样的烷基,其可为直链或支链。这些基团中的每一者优选为直链,且优选具有1、2、3、4、5、6、7或8个C原子,且因此优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基或正庚基。
在烷基意指支链烷基的情况下,其优选意指2-烷基、2-甲基烷基或2-(2-乙基)-烷基,优选为2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基,特别是2-甲基丁基、2-甲基丁氧基4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基及2-十二烷基。这些基团最优选为2-己基及2-辛基。
各个支链基团(其产生手性化合物)在本申请中还称为手性基团。尤其优选的手性基团为2-烷基、2-烷氧基、2-甲基烷基、2-甲基烷氧基、2-氟烷基、2-氟烷氧基、2-(2-乙炔(ethin))-烷基、2-(2-乙炔)-烷氧基、1,1,1-三氟-2-烷基及1,1,1-三氟-2-烷氧基。
举例而言,尤其优选的手性基团为2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基,尤其为2-甲基丁基、2-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基已氧基、1-甲基已氧基、2-辛氧基、2-氧杂-3-甲基丁基、3-氧杂-4-甲基戊基、4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基、2-十二烷基、6-甲氧基辛氧基、6-甲基辛氧基、6-甲基辛酰氧基、5-甲基庚氧基羰基、2-甲基丁酰氧基、3-甲基戊酰氧基、4-甲基己酰氧基、2-氯丙酰氧基、2-氯-3-甲基丁酰氧基、2-氯-4-甲基戊酰氧基、2-氯-3-甲基戊酰氧基、2-甲基-3-氧杂戊基、2-甲基-3-氧杂己基、1-甲氧基丙基-2-氧基、1-乙氧基丙基-2-氧基、1-丙氧基丙基-2-氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、1,1,1-三氟-2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-辛基、2-氟甲基辛氧基。非常优选的为2-己基、2-辛基、2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-己基、1,1,1-三氟-2-辛基及1,1,1-三氟-2-辛氧基。
在本申请中,特别是对于RD的定义,烯基是指这样的烯基,其可以是直链或支链的,优选是直链的,并且优选具有2、3、4、5、6或7或8个C原子。优选地,它是乙烯基、1-E烯基或3-E烯基,最优选地是乙烯基,1-E-丙烯基、1-E-丁烯基、1-E-戊烯基、3-丁烯基或3-E-戊烯基。
如文献(例如在诸如Houben-Weyl,Methoden der Organischen Chemie[Methodsof Organic Chemis try],Georg-Thieme-Ver lag,Stuttgart中的标准著作)中所描述,通式PY,T和I I至IX的化合物由本身已知的方法制备,确切地说在已知及适用于该反应的反应条件下制备。可使用本身已知但未在此处更详细地提及的变型。
式Py的化合物可以如EP 2137154 A2和合成实施例中公开的那样合成。
优选如WO 2012/013281A1中公开的那样合成通式T的化合物。
本发明进一步涉及含有根据本发明的液晶介质的液晶显示器,特别是IPS或FFS显示器,特别优选FFS或SG-FFS显示器。
本发明进一步涉及包含液晶盒的IPS或FFS类型液晶显示器,所述液晶盒由两个基板(其中至少一个基板对光是透明的并且至少一个基板具有电极层)和位于所述基板之间的液晶介质的层组成,所述液晶介质包含聚合的组分和低分子量组分,其中聚合的组分可通过在液晶盒的基板之间的液晶介质中的一种或多种可聚合化合物的聚合获得,优选施加电压并且其中低分子量组分是上下文所描述的根据本发明的液晶混合物。
根据本发明的显示器优选通过有源矩阵(有源矩阵LCD,简称AMD)寻址,优选通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址。然而,根据本发明的液晶也可以有利的方式在具有其它已知寻址机构的显示器中使用。
本发明另外涉及一种制备根据本发明的液晶介质的方法,该方法通过将一种或多种式Py或其子式的化合物与一种或多种低分子量液晶化合物或液晶混合物且任选与其他液晶化合物及/或添加剂混合来进行。
上下文适用以下含义:
除非另有说明,术语“FFS”用于表示FFS和SG-FFS显示器。
术语“介晶基团”为本领域技术人员所已知并且描述于文献中,并且表示由于其吸引和排斥相互作用的各向异性,实质上有助于在低分子量或聚合型物质中引起液晶(LC)相的基团。含有介晶基团的化合物(介晶化合物)不必须本身具有液晶相。介晶化合物也可以仅在与其它化合物混合和/或在聚合之后展现出液晶相行为。典型的介晶基团例如为刚性棒状或盘状的单元。与介晶或液晶化合物相关使用的术语和定义的综述在PureAppl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出。
术语“间隔基团”或简称“间隔基”(在上下文中也被称为“Sp”)为本领域技术人员所已知并描述于文献中,参见例如Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。除非另有说明,上下文中术语“间隔基团”或“间隔基”表示在可聚合的介晶化合物中使介晶基团和可聚合基团彼此连接的柔性基团。
为了本发明的目的,术语“液晶介质”旨在表示包含液晶混合物和一种或多种可聚合化合物(例如反应性介晶)的介质。术语“液晶混合物”(或“主体混合物”)旨在表示仅由不可聚合的低分子量化合物,优选两种或更多种液晶化合物和任选的其它添加剂,例如手性掺杂剂或稳定剂组成的液晶混合物。
特别优选具有向列相(特别是在室温下)的液晶混合物和液晶介质。
在本发明的优选实施方案中,液晶介质包括一种或多种化合物,优选具有大于20的介电各向异性,选自式Py-A,更优选选自式Py-1至Py-5的化合物组:
或者
其中
R1为具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,-O-,-S-,-(CO)-O-,-O-(CO)-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或H,
A1在每次出现时,彼此独立地表示
优选
Z1彼此独立地相同或不同地,表示单键,-CH2O-,-(CO)O-,-CF2O-,-CH2CH2CF2O-,-CF2CF2-,-CH2CF2-,-CH2CH2-,-(CH2)4-,-CH=CH-,-CH=CF-,-CF=CF-或-C≡C-,其中不对称的桥可以定向至两侧,
L1,L2,L3,L4独立地为H,F或Cl,
L5为H,CH3或CH2CH3,优选H,
X为F,Cl,-CF3,-OCF3,-CN或-SCN,
a表示0,1或2,优选1,
b表示0,1或2,优选1,和
其中a+b为≤3,优选等于1,2或3,特别优选1或2。
这里特别优选其中a+b为1、2或3的式Py或Py-A的化合物。特别地,b是1,a是1。这里的基团A1优选地表示
特别优选/>
在式Py中,Py-A和Py-1至Py-5化合物是优选的,其中独立地:
b为1,
L2为F,
L3为H或F,优选F,和L4为F,
L5为H,
R1为具有1至7个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,或-O-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可被F替代,优选具有2至7个C原子的烷基。
在本发明的优选实施方案中,液晶介质包括一种或多种优选介电正性的化合物,优选具有大于3的介电各向异性,选自式I I-1和I I-2的化合物组:
其中参数具有以上在式I I下指示的各自含义,和L24和L25,彼此独立地表示H或F,优选L24表示F,和
具有对于/>给出的含义之一
且在式II-1及II-2的情况下,X2优选表示F或OCF3,尤其优选为F,且在式II-2的情况下,
彼此独立地优选表示
和/或选自式III-1和III-2的化合物:
其中参数具有式III中所给出的含义,
和根据本发明的介质可替代式III-1和/或III-2化合物地或除了式III-1和/或III-2化合物之外,包含一种或多种式III-3的化合物
其中参数具有以上所述各自含义,和参数L31和L32,彼此独立地和与其他参数独立地,表示H或F。
液晶介质优选包含选自式I I-1和I I-2化合物的化合物,其中L21和L22和/或L24和L25均表示F。
在一个优选的实施方案中,液晶介质包含选自式I I-1和I I-2的化合物的化合物,其中L21,L22,L24和L25所有表示F。
液晶介质优选包含一种或多种式I I-1的化合物。式I I-1化合物优选选自式I I-1a至I I-1e化合物,优选一种或多种式I I-1a和/或I I-1b和/或I I-1d的化合物,优选式II-1a和/或I I-1d或I I-1b和/或I I-1d的化合物,最优选式I I-1d的化合物:
其中参数具有以上所述的各自含义,和L25和L26,彼此独立地和与其他参数独立地,表示H或F,和优选
在式I I-1a和I I-1b中,
L21和L22均表示F,
在式I I-1c和I I-1d中,
L21和L22均表示F和/或L23和L24均表示F,和
在式I I-1e中,
L21,L22和L23表示F。
和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
液晶介质优选包含一种或多种式I I-2的化合物,其优选选自式I I-2a至I I-2k的化合物,优选一种或多种各为式I I-2a和/或I I-2h和/或I I-2j的化合物:
/>
/>
其中参数具有以上所述各自含义,和L25至L28,彼此独立地表示H或F,优选L27和L28均表示H,特别优选L26表示H。
和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
液晶介质优选包含选自式I I-2a至I I-2k化合物的化合物,其中L21和L22均表示F和/或L23和L24均表示F。
在一个优选的实施方案中,液晶介质包含选自式I I-2a至I I-2k化合物的化合物,其中L21,L22,L23和L24所有表示F。
尤其优选的式I I-2化合物为以下式的化合物,特别优选式I I-2a-1和/或I I-2h-1和/或I I-2k-2:
/>
/>
其中R2和X2具有以上所述含义,和X2优选表示F。
液晶介质优选包含一种或多种式III-1化合物。式III-1化合物优选选自式III-1a至III-1j化合物,优选选自式III-1d,III-1g,III-1h,III-1j,III-1k和III-1m:
/>
/>
其中参数具有以上所给出的含义和优选其中
X3表示F,Cl,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的卤代烯基或烯氧基,F,Cl,-OCF3,-OCHF2,-O-CH2CF3,-O-CH=CF2,-O-CH=CH2或-CF3,优选表示F,-OCF3,或-CF3,L33和L34,彼此独立地表示H或F,
L35和L36,彼此独立地表示H或F,优选H。
液晶介质优选包含一种或多种式III-1c化合物,其优选选自式III-1c-1至III-1c-5化合物,优选式III-1c-1和/或III-1c-2,最优选式III-1c-1:
/>
其中R3具有以上所述含义和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
液晶介质优选包括一种或多种式III-1d的化合物,其优选选自式III-1d-1至III-1d-2的化合物组,优选式III-1d-1:
其中
R3为如上所限定,和X3为CF3,F或OCF3,优选CF3。
液晶介质优选包括一种或多种式III-1f的化合物,其优选选自式III-1g-1至III-1g-6的化合物组,优选式III-1f-1和/或III-1g-2和/或III-1g-3和/或Ⅲ-1g-6,更优选式III-1-3和/或者III-1g-6,更优选式III-1g-6:
/>
其中R3具有以上所述含义和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
液晶介质优选包括一种或多种式III-1g的化合物,其优选选自式III-1h-1至III-1h-5的化合物组,优选式III-1h-3的化合物组:
/>
其中R3具有以上所述含义和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
液晶介质优选包括选自式III-1j、III-1k和III-1m的一种或多种化合物,所述化合物优选选自式III-1j-1、III-1k-1、III-1m-1、优选式III-1i-1的化合物:
/>
其中参数具有以上所给出的含义,和X3优选表示F或-OCF3。
液晶介质优选包括一种或多种式III-1k的化合物,其优选选自式III-1m-1和III-1m-2的化合物,优选式III-1m-1的化合物:
其中参数具有以上所给出的含义和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种具有-1.5至3的介电各向异性的介电中性化合物,优选选自式VI,VII,VIII和IX化合物。
本申请中,元素全部包括它们各自的同位素。特别地,化合物中的一个或多个H可被D替代,且这在某些实施方案中也是特别优选的。相应化合物的增加的氘化程度可以,例如检测和识别化合物。
本申请中,
alkyl特别优选表示直链烷基,特别地CH3-,C2H5-,n-C3H7-,n-C4H9-或n-C5H11-,和
alkenyl特别优选表示CH2=CH-,E-CH3-CH=CH-,
CH2=CH-CH2-CH2-,E-CH3-CH=CH-CH2-CH2-或E-(n-C3H7)-CH=CH-。
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VI化合物,其选自式VI-1至VI-4化合物,优选一种或多种各自为式VI-2的化合物,
其中参数具有以上式VI中所给出的各自含义,和优选式VI-1中R61和R62彼此独立地表示甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基(也或者戊氧基),优选乙氧基、丁氧基或戊氧基,更优选乙氧基或丁氧基和最优选丁氧基;
式VI-2中
R61优选表示乙烯基、1-E-丙烯基、丁-4-烯-1-基、戊-1-烯-1-基或戊-3-烯-1-基和n-丙基或n-戊基和
R62表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团,优选具有2-5个C原子的,或优选是具有1-6个C原子的未取代烷氧基基团,特别优选具有2或4个C原子的,和最优选乙氧基,
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VII化合物,其选自式VI I-1至VI I-3化合物,优选一种或多种各为式VI I-1的化合物和一种或多种式VI I-2化合物,
其中参数具有以上式VI I中所给出的各自含义,和优选
R71表示乙烯基、1-E-丙烯基、丁-4-烯-1-基、戊-1-烯-1-基或戊-3-烯-1-基、n-丙基或n-戊基和
R72表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团,优选具有2-5个C原子的,或优选是具有1-6个C原子的未取代烷氧基基团,特别优选具有2或4个C原子的,和最优选乙氧基。
和其中相应的环,和优选亚苯基环,任选地各自可以被一个或两个烷基取代,优选被甲基和/或乙基取代,优选地被一个甲基取代。
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VI-1化合物,其选自以下化合物:
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VI-2化合物,选自以下化合物:
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VII-1化合物,其选自以下化合物:
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种式VII-2化合物,其选自以下化合物:
除了式Py或其优选的子式化合物,根据本发明的介质可包含一种或多种选自式VI和VII化合物的介电负性化合物,优选总浓度为5%或更大到90%或更小,优选10%或更大到80%或更小,特别优选20%或更大到70%或更小。
在本发明的优选实施方案中,各种情况下根据本发明的介质包含一种或多种选自式VIII-1至VIII-3化合物的式VIII化合物,优选一种或多种各为式VIII-1化合物和/或一种或多种式VIII-3化合物,
其中参数具有以上式VIII中所给出的各自含义,和优选
R81表示乙烯基、1-E-丙烯基、丁-4-烯-1-基、戊-1-烯-1-基或戊-3-烯-1-基、乙基、n-丙基或n-戊基、烷基,优选乙基、n-丙基或n-戊基和
R82表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团(优选具有1-5个C原子的),或具有1-6个C原子的未取代烷氧基基团。
式VIII-1和VIII-2中,R82优选表示具有2或4个C原子的烷氧基和最优选乙氧基和式VIII-3中其优选表示烷基,优选甲基、乙基或n-丙基,最优选甲基。
在一另外优选实施方案中,介质包含一种或多种式IV化合物,优选为式IVa化合物
其中
R41表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团或具有2-7个C原子的未取代烯基基团,优选正烷基基团,特别优选具有2,3,4或5个C原子,和
R42表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团,具有2-7个C原子的未取代烯基基团,或具有1-6个C原子的未取代烷氧基基团(均优选具有2-5个C原子),优选具有2,3或4个C原子的未取代烯基基团,更优选乙烯基基团或1-丙烯基基团和特别地乙烯基基团。
在特别优选的实施方案中,所述介质包含一种或多种式IV-1至IV-4化合物的式IV化合物,优选式IV-1,
其中
a lkyl和a lkyl'彼此独立地表示具有1-7个C原子的烷基,优选具有2-5个C原子的,
a lkenyl和a lkenyl'彼此独立地表示具有2-5个C原子的烯基基团,优选具有2-4个C原子的,特别优选2个C原子,
a lkenyl'优选表示具有2-5个C原子的烯基基团,优选具有2-4个C原子,特别优选具有2至3个C原子,和
a lkoxy表示具有1-5个C原子的烷氧基,优选具有2-4个C原子的。
在特别优选的实施方案中,根据本发明的介质包含一种或多种式IV-1化合物和/或一种或多种式IV-2化合物。
在进一步优选的实施方案中,介质包含一种或多种式V化合物。
在另一优选实施方案中,介质包含选自式XI-1和XI-2化合物组的一种或多种式XI化合物:
其中
R11和R12彼此独立地表示优选具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,其中一个CH2基团可被1,2-环丙基基团,被1,3-环戊基基团或被1,3-亚环戊烯基基团替代,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基和优选烷基、烷氧基、烯基或烯氧基,最优选烷氧基或烯基氧基,
R1表示优选具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,其中一个CH2基团可被1,2-环丙基基团替代,被1,3-环戊基基团替代或被1,3-亚环戊烯基基团替代,具有2至7个C原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,优选烷基或烯基,以及
X1表示F,Cl,CN,NCS,氟化烷基、氟化烯基、氟化烷氧基或氟化烯氧基,后四个基团优选具有1-4个C原子,优选F,Cl,CF3或OCF3,更优选F,CF3或OCF3和最优选地,CF3或OCF3。
根据本发明的介质优选以所示的总浓度包含以下化合物:
一种或多种式H的化合物,特别是式H-1的化合物,尤其是H-1-1的化合物,
任选的一种或多种式ST的化合物,特别是式ST-15和/或ST-18的化合物,以及
0-30重量%的一种或多种化合物,所述化合物选自式Py的化合物和
0-60重量%的一种或多种式II的化合物,优选选自式II-1和II-2的化合物和/或
0–60重量%的一种或多种式III的化合物,和/或
0–80重量%的一种或多种式IV的化合物,和/或
0–50重量%的一种或多种式V的化合物,和/或
0–20重量%的一种或多种式VI的化合物,和/或
0–20重量%的一种或多种式VII的化合物,和/或
0–20重量%的一种或多种式VIII的化合物,优选选自式VIII-1和VIII-2的化合物和/或
0–20重量%的一种或多种式IX的化合物,和/或
0-30重量%的一种或多种选自式X化合物的化合物。
后一个条件适用于根据本申请的所有介质。
在一个特别优选的实施方案中,根据本发明的介质包括
一种或多种式I的化合物,其总浓度范围为1%或更多至40%或更少,优选范围为5%或更多至25%或更少,和
一种或多种式H的化合物,特别是式H-1,尤其是H-1-1,其总浓度范围为10ppm至3000ppm,优选50ppm至2000ppm和非常特别优选100至1000ppm的式H的化合物,
和
一种或多种式ST的化合物,特别是式ST-15和/或ST-18,其总浓度范围为10ppm至3000ppm,优选50ppm至2000ppm和非常特别优选100至1000ppm的式H的化合物,和/或
一种或多种式II的化合物,其总浓度范围为5%或更多至50%或更少,优选范围为10%或更多至40%或更少,和/或
一种或多种式VII-1的化合物,其总浓度范围为5%或更多至30%或更少,和/或
一种或多种式VII-2的化合物,其总浓度范围为3%或更多至30%或更少和/或
一种或多种式XI的化合物,其总浓度范围为3%或更多至50%或更少,优选范围为5%或更多至30%或更少,和/或
一种或多种式X的化合物,其总浓度范围为3%或更多至50%或更少,优选范围为5%或更多至30%或更少。
优选在根据本发明的介质中式Py的化合物的浓度范围为1%或更多至20%或更少,更优选1.5%或更多至20%或更少,最优选2%或更多至10%或更少。
在本发明的优选实施方案中,在介质中式I I化合物的浓度范围为3%或更多至60%或更少,更优选5%或更多至55%或更少,更优选10%或更多至50%或更少和最优选地,15%或更多至45%或更少。
在本发明的优选实施方案中,在介质中式VI I化合物的浓度范围为2%或更多至50%或更少,更优选5%或更多至40%或更少,更优选10%或更多至35%或更少和最优选地,15%或更多至30%或更少。
本发明还涉及含有根据本发明的液晶介质的电光显示器或电光组件。优选为基于FFS,IPS,VA或ECB效应,优选基于IPS或FFS效应的电光显示器,且特别是借助于有源矩阵式寻址装置寻址的那些。
因此,本发明同样涉及根据本发明的液晶介质在电光显示器中或在电光组件中的用途,且涉及用于制备根据本发明的液晶介质的方法,其特征在于将一种或多种式I的化合物与一种或多种式H的化合物混合。
在另一优选实施方案中,该介质包含一种或多种选自式IV-2及IV-3的化合物的组的式IV化合物,
其中
a lkyl和alkyl',彼此独立地表示具有1-7个C原子的烷基,优选具有2-5个C原子的,
a lkoxy表示具有1-5个C原子的烷氧基,优选具有2-4个C原子的。
在进一步优选的实施方案中,所述介质包含一种或多种选自式V1至式V5的化合物,优选式V-3、V-4和V-5中的一种或多种的式V的化合物,
其中参数具有以上式V中所给出的含义,和优选
R51表示具有1-7个C原子的烷基或具有2-7个C原子的烯基,和
R52表示具有1-7个C原子的烷基,具有2-7个C原子的烯基或具有1-6个C原子的烷氧基,优选烷基或烯基。
在进一步优选的实施方案中,介质包含一种或多种式V-3的化合物,其中R51和R52基团中的至少一个是具有2-6个碳原子的烯基,优选选自下式的那些:
其中"Alkyl"具有上面给出的定义,并且优选为甲基或乙基。特别优选式V-3d的化合物。
在进一步优选的实施方案中,介质包括一种或多种选自式V-4a至V-4c的化合物的式V-4的化合物,
其中
a lkyl和a lkyl*各自独立地为具有1-6个碳原子的直链烷基,特别是甲基、乙基、正丙基和戊基。
液晶介质优选包括选自式V-4a、V-4b和V-4c的化合物组的两种、三种或更多种化合物。
在进一步优选的实施方案中,所述介质包含一种或多种式V-5的化合物,所述化合物选自式V-5a至V-5c的化合物,优选V-5a:
其中
alkyl和alkyl*各自独立地为具有1-6个碳原子的直链烷基,特别是甲基、乙基或正丙基,以及
alkenyl优选表示具有2至5个C原子,优选具有2至4个C原子的烯基,特别优选乙烯基。
除了式I、H、II至IX、L和X的化合物之外,还可以存在其他组分,例如以混合物整体的至多45%,但优选至多35%,特别是至多10%的量存在。
根据本发明的介质还可以任选地包括介电负性化合物,基于整个介质,其总浓度优选为20%或更低,更优选为10%或更低。
在一个优选实施方案中,根据本发明的液晶介质基于整个混合物总共包括:
总浓度范围为10ppm至3000ppm,优选50ppm至2000ppm和非常特别优选100至1000ppm的式H的化合物,和
1%或更多至35%或更少,优选2%或更多至30%或更少,特别优选5%或更多至25%或更少的式I的化合物,和
总计10ppm至3000ppm,优选50ppm至2000ppm和非常特别优选100至1000ppm的式ST的化合物,和/或
3%或更多至50%或更少,优选4%或更多至45%或更少,特别优选5%或更多至40%或更少的式II和/或III的化合物,和/或
40%或更多至70%或更少,优选50%或更多至65%或更少,特别优选55%或更多至65%或更少的式IV和/或V的化合物,和/或
0%或更多至30%或更少,0%或更多至20%或更少,优选0%或更多至15%或更少的式VI和/或VII和/或VIII和/或IX的化合物。
根据本发明的液晶介质可以包括一种或多种手性化合物。
本发明的特别优选的实施方案满足以下条件中的一个或多个,
其中首字母缩写(缩写)在表A至表C中进行了解释。
优选地,根据本发明的介质包含一种或多种式I化合物和一种或多种式H化合物,并满足以下一个或多个条件。
i.液晶介质的双折射率为0.060或更多,特别优选0.070或更多。
ii.液晶介质的双折射率为0.200或更少,特别优选0.180或更少。
iii.液晶介质的双折射率范围为0.090或更多至0.180或更少。
iv.式II的化合物在整个混合物中的总浓度为0.5%或更多,优选1%或更多,和优选14%或更少,特别优选9%或更少,和非常特别优选范围为1%或更多至6%或更少。
v.液晶介质包括一种或多种选自下式化合物的式IV化合物:CC-n-V和/或CC-n-Vm和/或CC-V-V和/或CC-V-Vn和/或CC-nV-Vn,特别优选CC-3-V,优选浓度为至多60%或更少,特别优选至多50%或更少,和任选地,除CC-3-V之外,一种或多种化合物CC-3-V1,优选浓度为至多15%或更少,和/或CC-3-2V1,优选浓度为至多15%或更少,和/或CC-4-V,优选浓度为至多40%或更少,特别优选至多30%或更少。
vi.介质包含式CC-n-V,优选CC-3-V的化合物,优选浓度为1%或更多至60%或更少,更优选浓度为20%或更多至55%或更少。
vii.液晶介质包含一种或多种式IV的化合物,优选式IV-1和/或IV-2,优选总浓度为20%或更多,特别是30%或更多,和非常特别优选40%或更多,和优选范围为46%至55%的式IV-1的化合物。
viii.式V的化合物在整个混合物中的总浓度为15%或更多,优选20%或更多,和优选范围为15%或更多至40%或更少,特别优选范围为20%或更多至30%或更少。
ix.式V-3的化合物在整个混合物中的总浓度优选5%或更多至25%或更少,优选5%或更多至15%或更少。
x.式V-4,优选V-4a至V-4c的化合物在整个混合物中的总浓度优选3%或更多至30%或更少,优选10%或更多至25%或更少。
xi.选自式V-5,优选V-5-a,和III-1d,优选III-1d-1的化合物在整个混合物中的总浓度优选2%或更多至20%或更少,优选4%或更多至15%或更少。
本发明另外涉及一种具有基于IPS、FFS或UB-FFS效应的有源矩阵寻址的电光显示器,其特征在于其含有根据本发明的液晶介质作为介电质。
液晶混合物的向列相范围优选具有至少70度的宽度。
旋转粘度γ1优选为350mPa·s或更小,优选为250mPa·s或更小,且尤其为150mPa·s或更小。
根据本发明的混合物适用于使用介电正性液晶介质的所有IPS及FFS-TFT应用,诸如XB-FFS。
根据本发明的液晶介质优选几乎完全由4至15种,特别是,5至12种且尤其优选10种或更少化合物组成。这些化合物优选选自式Py、T、II、III、IV、V、VI、VII、VIII及IX的化合物的组。
根据本发明的液晶介质还可任选地包含超过18种化合物。在此情况下,其优选包含18至25种化合物。
在一个优选实施方案中,根据本发明的液晶介质主要包含不含氰基的化合物,优选基本上由其组成且最优选几乎完全由其组成。
在一优选实施方案中,根据本发明的液晶介质包含选自式I,H,II,III,和IV和V的化合物的组,优选选自式I,H,II-1,II-2,III-1,III-2,IV,和V的化合物的组的化合物;其优选主要由所述式的化合物组成,尤其优选基本上由其组成且非常尤其优选几乎完全由其组成。
根据本发明的液晶介质在各情况下优选于至少-10℃或更低至70℃或更高,尤其优选为-20℃或更低至80℃或更高,非常尤其优选为-30℃或更低至85℃或更高且最优选为-40℃或更低至90℃或更高具有向列相。
此处表述“具有向列相”在一方面意指在低温下在相应的温度下未观察到近晶相和结晶,和在另一方面在从向列相加热时未发生清亮。在低温下的研究是在相应温度下流量式粘度计中进行,且通过在盒厚度对应于电光应用的测试盒中储存至少100小时进行检验。如果在相应的测试盒中在-20℃的温度下的储存稳定性为1000h或更长,则该介质被视为在该温度下稳定。在-30℃和-40℃的温度下,相应的时间分别为500h和250h。在高温下,通过常规方法在毛细管中测量清亮点。
在一个优选的实施方案中,根据本发明的液晶介质的特征在于在适中至低范围的光学各向异性值。双折射率值优选为0.075或更大至0.130或更小,特别优选0.085或更大至0.120或更小和非常特别优选0.090或更大至0.115或更小。
在此实施方案中,根据本发明的液晶介质具有正介电各向异性Δε,其优选在2.0或更大至20或更小,更优选至15或更小,更优选2.0或更大至10或更小,尤其优选2.0或更大至9.0或更小且非常尤其优选2.5或更大至8.0或更小范围内。
根据本发明的液晶介质优选具有相对较低的阈值电压(V0)值,其在1.0V或更高至5.0V或更低、优选至2.5V或更低、优选1.2V或更高至2.2V或更低、尤其优选1.3V或更高至2.0V或更低范围内。
另外,根据本发明的液晶介质在液晶盒中具有高的VHR值。
通常,此处具有低寻址电压或阈值电压的液晶介质相比具有更高寻址电压或阈值电压的那些具有更低的VHR,并且反之亦然。
各物理性能的这些优选值在各种情况下也优选通过根据本发明的介质彼此结合来保持。
本申请中,术语“化合物(compound)”,也写作“一种或多种化合物(compound(s))”,既指单一的也指多种的化合物,除非另有明确说明。
对于本发明,应用以下定义以说明组合物的组成,除非在各个情况下另有指明:
-“包含”:组合物中讨论中的成分浓度优选5%或更大,特别优选10%或更大,非常特别优选20%或更大,
-“主要由……组成”:组合物中讨论中的成分浓度优选50%或更大,特别优选55%或更大和非常特别优选60%或更大,
-“基本上由……组成”:组合物中讨论中的成分浓度优选80%或更大,特别优选90%或更大和非常特别优选95%或更大,和
-“实质上完全由……组成”:组合物中讨论中的成分浓度优选98%或更大,特别优选99%或更大和非常特别优选100.0%。
这既适用于作为具有其成分(其可以是化合物组以及单独化合物)的组合物的介质,并且也适用于具有其相应成分(化合物)的化合物组。只有当涉及相对于作为整体的介质的各个化合物的浓度时,术语“包含”意指:讨论中的一种或多种化合物的浓度优选1%或更大,特别优选2%或更大,非常特别优选4%或更大。
对于本发明,“≤”意指小于或等于,优选小于,和“≥”意指大于或等于,优选大于。
对于本发明,
表示反式-1,4-亚环己基,
表示顺式-1,4-亚环己基及反式-1,4-亚环己基的混合物,
且
及/>表示1,4-亚苯基。
在整个申请中,1,3-亚环戊烯基为选自下式的基团的部分
/>
优选
最优选
对于本发明,表述“介电正性化合物”意指具有Δε>1.5的化合物,表述“介电中性化合物”意指具有-1.5≤Δε≤1.5的化合物和表述“介电负性化合物”意指具有Δε<-1.5的化合物。此处化合物的介电各向异性通过将10%的化合物溶解于液晶主体中并且在1kHz下在至少一个具有垂面表面配向和具有沿面表面配向的具有20μm盒厚度的测试盒中测量所得混合物在每种情况下的电容而测定。测量电压通常为0.5V至1.0V,但总是低于所研究的各液晶混合物的电容阈值。
用于介电正性和介电中性化合物的主体混合物为ZLI-4792并且用于介电负性化合物的主体混合物为ZLI-2857,二者均来自Merck KGaA,德国。待研究各化合物的值由在添加待研究化合物之后主体混合物的介电常数的变化并且外推至100%所采用的化合物而获得。以10%的量将待研究化合物溶解于主体混合物中。如果物质的溶解度对于该目的太低,则逐步将浓度减半直到研究可在期望的温度下进行。
如果必要,根据本发明的液晶介质也可以通常的量包含其它添加剂,例如稳定剂和/或多色性染料,例如二色性染料和/或手性掺杂剂。所采用的这些添加剂的量优选总计为0%或更大至10%或更小,基于整个混合物的量计,特别优选0.1%或更大至6%或更小。所采用的各化合物的浓度优选0.1%或更大至3%或更小。当指定液晶介质中液晶化合物的浓度和浓度范围时,通常不考虑这些和类似添加剂的浓度。
在一个优选的实施方案中,根据本发明的液晶介质包含聚合物前体,所述聚合物前体包含一种或多种反应性化合物,优选反应性介晶,并且如果需要也以通常的量进一步包含其他添加剂,例如聚合引发剂和/或聚合缓和剂。基于整个混合物的量计,所采用的这些添加剂的量总计为0%或更大至10%或更小,优选0.1%或更大至2%或更小。当指定液晶介质中液晶化合物的浓度和浓度范围时,不考虑这些和类似添加剂的浓度。
所述组合物由多种化合物组成,优选3种或更多种至30种或更少种,特别优选6种或更多种至20种或更少种和非常特别优选10种或更多种至16种或更少种化合物,它们以常规的方式混合。通常,将所期望量的以较少量使用的组分溶解于组成混合物主要成分的组分中。这有利地在升高的温度下进行。如果所选择的温度高于主要成分的清亮点,则特别容易观察到溶解操作完成。然而,也可以其它常规的方式制备液晶混合物,例如使用预混合或由所谓的“多瓶体系”制备。
根据本发明的混合物展现出具有65℃或更高的清亮点的非常宽的向列相范围,非常有利的电容阈值,相对高的保持率值以及同时在-30℃和-40℃下非常良好的低温稳定性。此外,根据本发明的混合物的特征在于低的旋转粘度γ1。
对本领域技术人员不言而喻的是用于VA、IPS、FFS或PALC显示器的根据本发明的介质还可以包含其中例如H,N,O,Cl,F已被相应同位素替代的化合物。
根据本发明的FFS液晶显示器的结构对应于一般的几何结构,如例如US 2002/0041354 A1中所描述的。
根据本发明的液晶相可通过适合的添加剂以它们可在迄今所公开的任何类型例如IPS和FFS LCD显示器中使用的方式变化。
为了本发明的目的,除非另有明确说明,所有浓度以重量百分比表示,且除非另有明确说明,所有浓度相对于作为整体的相应混合物或相对于还是作为整体的混合物成分。上下文中,术语“混合物”描述的是液晶介质。
除非另有明确说明,本申请中所述所有温度的值,例如熔点T(C,N),从近晶(S)相到向列(N)相的转变T(S,N)以及清亮点T(N,I),以摄氏温度(℃)表示并且所有的温度差异相应地以差示度(°或度)表示。
对于本发明,术语“阈值电压”指的是电容性阈值(V0),也称为Freeder icks-阈值,除非另外明确说明。
所有物理性能是并且已经依据“Merck Liquid Crys tals,Phys ical Properties of Liquid Crys tals”,Status 1997年11月,Merck KGaA(德国)测定的,并且适用于温度20℃,且Δn在436nm、589nm和633nm下测定,和Δε在1kHz下测定,除非每种情形下另有明确说明。
电光性能,例如阈值电压(V0)(电容性测量)(这是切换行为)是在Merck Japan生产的测试盒中测量的。所述测量盒具有钠钙玻璃基板并且在具有聚酰亚胺配向层的ECB或VA配置中构造(具有稀释剂**26的SE-1211(混合比1:1),均来自Nissan Chemicals,日本),其已彼此垂直摩擦并且影响液晶的垂面配向。透明的、几乎正方形的ITO电极的表面积为1cm2。
除非另有说明,不将手性掺杂剂添加至所使用的液晶混合物中,但后者也特别适用于其中这种类型的掺杂是必需的应用中。
旋转粘度使用旋转永久磁体方法测量并且流动粘度在改进的乌氏粘度计中测量。对于液晶混合物ZLI-2293、ZLI-4792和MLC-6608(所有都是来自Merck KGaA,Darms tadt,德国的产品),在20℃下测定的旋转粘度值分别为161mPa·s,133mPa·s和186mPa·s,和流动粘度值(ν)分别为21mm2·s-1,14mm2·s-1和27mm2·s-1。
对于实际目的,材料的色散(dispers ion)可方便地以以下方式表征,除非另有明确说明,其在整个申请中使用。双折射率值在20℃的温度下在几个固定波长下使用改进的阿贝折射计测定,其中垂面配向的表面在棱镜的侧面上与材料接触。双折射率值在436nm(低压汞灯的各所选光谱线)、589nm(钠“D”线)和633nm(HE-Ne激光器的波长,该激光器与衰减器/扩散器组合使用以防止对观察者的眼睛造成伤害)的特定波长值下测定。在下表中,Δn在589nm处给出和Δ(Δn)作为Δ(Δn)=Δn(436nm)-Δn(633nm)给出。
除非另有明确说明,使用以下符号:
V0阈值电压,电容性[V],在20℃下,
ne在20℃和589nm下测量的非寻常折射率,
no在20℃和589nm下测量的寻常折射率,
Δn在20℃和589nm下测量的光学各向异性,
λ波长λ[nm],
Δn(λ)在20℃和波长λ下测量的光学各向异性,
Δ(Δn)光学各向异性的变化,定义为:
Δn(20℃,436nm)-Δn(20℃,633nm),
Δ(Δn*)“光学各向异性的相对变化”,定义为:
Δ(Δn)/Δn(20℃,589nm),
ε⊥在20℃和1kHz下垂直于指向矢的电介质极化率,
ε||在20℃和1kHz下平行于指向矢的电介质极化率,
Δε在20℃和1kHz下的介电各向异性,
T(N,I)或clp.清亮点[℃],
ν在20℃下测量的流动粘度[mm2·s-1],
γ1在20℃下测量的旋转粘度[mPa·s],
k11弹性常数,在20℃下“展曲”变形[pN],
K22弹性常数,在20℃下“扭曲”变形[pN](K22≈1/2K11 ),
K33弹性常数,在20℃下“弯曲”变形[pN],
Kav。平均弹性常数,在20℃下[pN],本文中限定为
Kav。≡(3/2 K11+K33)/3≈(K11+K22+K33)/3,
LTS在测试盒中测量的,相的低温稳定性,
VHR电压保持率,
ΔVHR电压保持率的降低,和
Srel VHR的相对稳定性,
以下实施例解释了本发明,而不是限制它。然而,它们向本领域技术人员显示了使用优选待采用的化合物和其各自浓度以及其彼此组合的优选混合物构思。此外,实施例阐明了可获得的性能和性能组合。
对于本发明和在以下实施例中,液晶化合物的结构通过缩略词表示,根据下表A至C转成化学式。所有基团CnH2n+1,CmH2m+1和ClH2l+1或CnH2n,CmH2m和ClH2l为直链烷基基团或亚烷基基团,各种情况下各自具有n,m和l个C原子。优选地,n,m和l彼此独立地为1,2,3,4,5,6或7。表A显示了化合物核的环要素的代码,表B列举了桥接单元,和表C列举了分子左手和右手端基的符号含义。缩略词由具有任选连接基团的环要素的代码,之后是第一连字符以及左手端基代码,和第二连字符以及右手端基代码组成。
表A:环要素
/>
/>
表B:桥接单元
表C:端基
/>
其中n及m各自表示整数,且三点“...“是来自此表的其他缩写的占位符。
除式B化合物以外,根据本发明的混合物优选包含一种或多种如下所述的化合物的化合物。
使用以下缩写:
(n、m、k及l各自彼此独立地为整数,优选为1至9,优选为1至7,k及l可能还可为0,且优选为0至4,更优选为0或2,且最优选为2,n优选为1、2、3、4或5,在组合“-nO-”中其优选为1、2、3或4,优选为2或4,m优选为1、2、3、4或5,在组合“-Om”中其优选为1、2、3或4,更优选为2或4。组合“-lVm”优选为“2V1”。
实施例
使用的稳定剂
770(对比)S-3混合物实施例
为了测量VHR,将相应的混合物填充到电光测试盒中,该电光测试盒由具有大约20nm厚的ITO层和100nm厚的聚酰亚胺层的两个AF玻璃基板组成。
VHR是在60℃下,施加1V/60Hz的电压,在给定时间之前和之后进行测量的。应力前后VHR的差异根据以下来表示:
ΔVHR=VHR(应力后)–VHR(初始)
热应力通常会导致LC混合物中VHR的降低,因此应力后VHR值的绝对降低越小,显示器应用的性能就越好。
主体混合物–H-1
根据下表制备以下混合物:
并加入10%w/w的根据上述首字母缩写表的PUS-3-2,得到主体混合物H-1。
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
H-1 | ΔVHR/% | 95.1 | 19.5 |
主体混合物–H-2
根据下表制备以下混合物:
并添加10%w/w的根据上述首字母缩写表的PUS-2-2,得到主体混合物H-2。
混合物M-1
向混合物H-1中添加0.03%w/w的稳定剂S-1,得到混合物M-1。
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
M-1 | ΔVHR/% | 73.5 | 82.4 |
对比混合物CM-1
向混合物H-1中添加0.03%w/w的770,得到对比混合物CM-1,与混合物M-1对比。
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
CM-1 | ΔVHR/% | 40.1 | 66.0 |
混合物M-2
向混合物H-1中添加0.1%w/w的S-1,得到混合物M-2
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
M-2 | ΔVHR/% | 82.9 | 74.6 |
混合物M-3
向混合物H-1中添加0.1%w/w的S-2,得到混合物M-4。
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
M-3 | ΔVHR/% | 78.9 | 83.8 |
对比混合物CM-2
向混合物H-1中添加0.1%w/w的770,得到对比混合物CM-2对比,与混合物M-2和M-3对比。
混合物 | 初始 | 1000小时后 | |
CM-2 | ΔVHR/% | 67.9 | 53.2 |
混合物M-4
向混合物H-1中添加10%w/w的混合物M-2,得到混合物M-4。
混合物M-5
向混合物H-1中添加10%w/w的混合物M-3,得到混合物M-5。
对比混合物CM-3
向混合物H-1中添加10%w/w的混合物CM-2,得到对比混合物CM-3,与混合物M-4和M-5对比。
混合物M-6
向混合物H-2中添加0.1%w/w的S-1,得到混合物M-6.混合物M-7
根据下表制备以下混合物,得到混合物M-7
混合物M-8
根据下表制备以下混合物,得到混合物M-8
/>
Claims (13)
1.LC介质,其特征在于其包含一种或多种式I的化合物,
其中各个基团具有以下含义:
R1和R2表示H,F,Cl,Br,-CN,-SCN,-NCS,SF5或具有1至12个C原子的直链或支链烷基,其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-CH=CH-,-C≡C-,-O-,-CO-,-CO-O-,-O-CO-,-O-CO-O-以使得O原子不直接彼此连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可被F,Cl或Br替代,
A0,A1和A2各自彼此独立地表示亚苯基-1,4-二基,其中,此外,一个或两个CH基团可以被N替代和一个或多个H原子可被卤素,CN,CH3,CHF2,CH2F,CF3,OCH3,OCHF2或OCF3替代,环己烷-1,4-二基,其中,此外,一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地被O和/或S替代和一个或多个H原子可被F替代,环己烯-1,4-二基,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,四氢吡喃-2,5-二基或1,3-二噁烷-2,5-二基,
Z1和Z2各自彼此独立地表示-CF2O-,-OCF2-,-CH2O-,-OCH2-,-CO-O-,-O-CO-,-C2H4-,-C2F4-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-CFHCFH-,-CFHCH2-,-CH2CFH-,-CF2CFH-,-CFHCF2-,-CH=CH-,-CF=CH-,-CH=CF-,-CF=CF-,-C≡C-或单键,
m和n各自彼此独立地表示0,1,2或3,
和
一种或多种式H的化合物
其中
RH表示H,O.,CH3,OH或ORS,
RS表示具有1至12个C原子的烷基或具有2至12个C原子的烯基;
R11在每次出现时,彼此独立地表示H,F,具有1-20个碳原子的直链或支链烷基链,其中一个-CH2-基团或者如果存在,多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和一个或者如果存在,多个-CH2-基团可被-CH=CH-或-C≡C-替代,和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,
R12在每次出现时,彼此独立地表示具有1-20个碳原子的直链或支链烷基链,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,含有环烷基或烷基环烷基单元的烃基和其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,或芳香族或杂芳族烃基,其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,
R13在每次出现时,彼此独立地表示直链或支链烷基或酰基,其具有1至10个C原子,
R14在每次出现时,彼此独立地表示直链或支链烷基或酰基,其具有1至10个C原子,
R15在每次出现时,彼此独立地表示具有1至10个C原子的直链或支链烷基,其中一个-CH2-基团或多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,
S11和S12在每次出现时,彼此独立地表示具有1至20个C原子的亚烷基,其为支链或直链,其中一个-CH2-基团或者如果存在,多个-CH2-基团可被-O-或-C(=O)-替代,但两个相邻的-CH2-基团不能被-O-替代,和一个或者如果存在,多个-CH2-基团可被-CH=CH-或-C≡C-替代和其中一个H原子或多个H原子可被F,OR13,N(R13)(R14)或R15替代,或表示单键,
X11表示C,
Y11至Y14各自彼此独立地表示甲基或乙基,
Z11至Z14在每次出现时,彼此独立地表示-O-,-(C=O)-,-O-(C=O)-,-(C=O)-O-,-O-(C=O)-O-,-(N-R13)-,-N-R13-(C=O)-或单键,如果S11是单键,但是Z11和Z12两者不同时表示-O-,和,然而,如果S12是单键,Z13和Z14两者不同时表示-O-,和然而,如果-X11[-R11]o-是单键,Z12和Z13两者不同时为-O-,
n*p表示整数3至10,
p表示1或2,
o表示(3-p),
在其中p=1的情况下,
n表示3,4,5,6或8,和
m表示(10-n),和
在其中p=2的情况下,
n表示整数2至4,和
m表示(4-n),
表示具有(m+n)个结合位点的有机基团,其
中除了分子中存在的m个基团R12外,但是独
立于其地,一个其他的H原子可以被R12代替
或多个其他的H原子可以被R12代替,其中一
个-CH2-基团或多个-CH2-基团可以被-O-或
-(C=O)-以使得两个O原子不直接彼此连接的方式代替,或者是具有至多10价的取代
或未取代的芳族或杂芳族烃基,其中除了分
子中存在的m个基团R12外,但是独立于其
地,一个其他的H原子可以被R12代替或多个
其他的H原子可以被R12代替,
并且在p=1的情况下,-X11[-R11]o-替代性地也可以表示单键。
2.根据权利要求1所述的LC介质,其特征在于其包含一种或多种选自化合物I1至I16的式I的化合物,
其中R1,R2和L1至L6具有权利要求1中指示的含义。
3.根据权利要求1或2所述的LC介质,其特征在于,式H的化合物选自以下式H-1至H-13的化合物,
4.根据权利要求1-3中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,其还包含一种或多种式II和/或III的化合物:
其中
R2为具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,-O-,-S-,-(CO)-O-,-O-(CO)-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或H,
在每次出现时,彼此独立地表示
L21和L22表示H或F,
L23为H或CH3,
X2表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基,
m表示0,1,2或3,
R3为具有1至15个C原子的烷基,其中一个或多个CH2基团,包括末端C原子,在该基团中可各自彼此独立地被-C≡C-,-CH=CH-,-O-,-S-,-(CO)-O-,-O-(CO)-以使得O或S原子彼此不直接连接的方式替代,和其中,此外,一个或多个H原子可以被F或Cl替代,或H,
在每次出现时,彼此独立地为
L31和L32,彼此独立地表示H或F,
L33为H或CH3,
X3表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基、或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基,
Z3表示-CH2CH2-,-CF2CF2-,-COO-,反式-CH=CH-,反式-CF=CF-,-CH2O-或单键,和
n表示0,1,2或3。
5.根据权利要求1-4中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,其还包含一种或多种选自下式的化合物,
其中
R41和R42,彼此独立地具有上文在式III下关于R3所示的含义,
彼此独立且如果
出现两次,
则这些也彼此独立地表示
Z41和Z42彼此独立地且如果Z41出现两次,则这些基团也彼此独立地表示-CH2CH2-,-COO-,反式-CH=CH-,反式-CF=CF-,-CH2O-,-CF2O-,-C≡C-或单键,
p表示0,1或2,和
R51和R52,彼此独立地具有关于R41和R42所给出的含义之一,
至/>
如果存在,则各自彼此独立地表示
Z51至Z53各自彼此独立地表示-CH2-CH2-,-CH2-O-,-CH=CH-,-C≡C-,-COO-或单键,
i和j各自彼此独立地表示0或1,
(i+j)表示0,1或2,
其中相应的环任选地各自可以被一个或两个烷基取代。
6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,其还包含一种或多种选自下式的化合物,
其中
R61表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,
R62表示具有1至7个C原子的未取代的烷基、具有1至6个C原子的未取代的烷氧基、C3-5-环烷基氧基或具有2至6个C原子的未取代的烯氧基,
L61,L62独立地为H或甲基,
l表示0或1,
R71表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,
R72表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,
L71,L72独立地为H或甲基,
独立地表示
R81表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,具有1至6个C原子的未取代的烷氧基,
R82表示具有1至7个C原子的未取代的烷基,具有1至6个C原子的未取代的烷氧基,
L81,L82独立地为H或甲基,
表示
Z8表示-(C=O)-O-,-CH2-O-,-CF2-O-或-CH2-CH2-,
o表示0或1,
R91和R92彼此独立地具有上文关于R72所给出的含义,
R91表示具有2至5个C原子的烷基,
R92表示具有2至5个C原子的烷基或烷氧基,或具有2至4个C原子的烯氧基,
表示/>
p和q彼此独立地表示0或1,和
(p+q)表示0或1,
在
表示
的情况下,
则替代地,p=q=1。
7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,其包含一种或多种式IVa的化合物
其中
R41表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团或具有2-7个C原子的未取代烯基基团,和
R42表示具有1-7个C原子的未取代烷基基团,具有2-7个C原子的未取代烯基基团,或具有1-6个C原子的未取代烷氧基基团。
8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,所述式I的化合物在整个介质中的总浓度为1%至25%。
9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的LC介质,其特征在于,所述LC介质中式H的化合物的总浓度在10ppm至10000ppm的范围内。
10.根据权利要求1至9中一项或多项所述的LC介质在电光器件中的用途。
11.包含根据权利要求1至9中一项或多项所述的LC介质的LC显示器。
12.根据权利要求11所述的显示器,其特征在于其基于IPS或FFS效应。
13.根据权利要求1至9中一项或多项所述的LC介质的制备方法,其特征在于将一种或多种式I的化合物与一种或几种式H的化合物混合。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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