TW201439281A

TW201439281A - 液晶介質

Info

Publication number: TW201439281A
Application number: TW102145696A
Authority: TW
Inventors: Graziano Archetti; Andreas Taugerbeck; Izumi Saito
Original assignee: Merck Patent Gmbh
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-10-16
Also published as: WO2014090362A1; US9580653B2; EP2931836B1; JP2016505669A; JP6472755B2; EP2931836A1; KR20150096449A; CN104837956A; TWI614329B; US20150322342A1; CN104837956B

Abstract

本發明係關於式I化合物及基於包含至少一種式I化合物之極性化合物之混合物之液晶介質，□其中R1、L1、L2及L3及m具有請求項1中所指定的定義，及該等LC混合物於動態矩陣顯示器(特定言之基於VA、PSA及PS-VA效應)之用途。

Description

液晶介質

本發明係關於一種液晶介質，其包含至少一種尤其用於VA-及PS-VA應用之自我對準添加劑。

該等自我對準添加劑係選自式I化合物：

其中R¹表示具有1至15個C原子之烷基或烷氧基，除此之外，其中此等基團中之一或多個CH₂基團各可相互獨立地經-C≡C-、-CF₂O-、- CH=CH-、、-O-、-CO-O-、-O-CO-置換，置換方式為O原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經鹵素置換；L¹、L²及L³各相互獨立地表示H、F、Cl、CF₃、CHF₂或具有1至5個碳原子之烷基，以F或烷基較佳，且m表示0、1、2、3、4、5或6。

特定言之，此類介質可用於基於ECB效應之具有動態矩陣定址之電光顯示器。

電控雙折射(ECB效應或亦為DAP(對準相之變形)效應)之原理首次描述於1971年(M.F.Schieckel and K.Fahrenschon,「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」,Appl.Phys.Lett.19(1971),3912)。隨後為J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20(1972),1193)及G.Labrunie and J.Robert(J.Appl.Phys.44(1973),4869)發表之文章。

J.Robert及F.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980),30)、J.Duchene(Displays 7(1986),3)及H.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982),244)發表之文章顯示：為了適用於基於ECB效應的高資訊顯示元件，液晶相必須具有高數值的彈性常數K₃/K₁比、高數值的光學各向異性△n及△ε-0.5的介電各向異性值。基於ECB效應的電光顯示元件具有垂面邊緣對準(VA技術=垂直對準(vertically aligned)。

除平面內切換(IPS；in-plane switching)顯示器(例如：Yeo,S.D.,paper 15.3：「An LC Display for the TV Application」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,第758及759頁)及俗稱的扭轉向列(TN；twisted nematic)顯示器以外，(例如)在多域垂直對準(MVA；multi-domain vertical alignment，例如：Yoshide,H.等人，paper 3.1：「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book I，第6至9頁，及Liu,C.T.等人，paper 15.1：「A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology...」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II，第750至753頁)、圖案化垂直對準(PVA；patterned vertical alignment，例如：Kim,Sang Soo,paper 15.4：「Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II，第760至763頁)、先進超視覺(ASV；advanced super view，例如：Shigeta,Mitzuhiro and Fukuoka,Hirofumi,paper 15.2：「Development of High Quality LCDTV」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,第754至757頁)模式下的使用ECB效應的顯示器(即，所謂的VAN(垂直對準向列)顯示器)亦已成為(特定言之)用於電視應用之當前最重要的三種新近類型的液晶顯示器之一。(例如)在Souk,Jun,SID Seminar 2004,seminar M-6：「Recent Advances in LCD Technology」,Seminar Lecture Notes,M-6/1至M-6/26及Miller,Ian,SID Seminar 2004,seminar M-7：「LCD-Television」,Seminar Lecture Notes,M-7/1至M-7/32中已比較該等技術的一般形式。雖然藉由過驅動的尋址方法已可顯著提高現代ECB顯示器之回應時間(例如：Kim,Hyeon Kyeong等人，paper 9.1：「A 57-in.Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application」,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book I,第106至109頁)，但仍未能滿意地解決(特定言之)對灰度切換實現視訊可相容回應時間的問題。

此效應於電光顯示元件中之工業應用需要必須符合各種要求的LC相。此處特別重要的是對水分、空氣及物理影響(例如熱、紅外線、可見光及紫外線輻射及直接及交變電場)的化學抗性。

另外，工業可用LC相需要具有適宜溫度範圍內的液晶中間相及低黏度。

迄今，沒有任一所揭示系列的具有液晶中間相的化合物是包括符合所有此等要求之單一化合物。因此，通常製備2至25(較佳3至18)種化合物之混合物以獲得可用作LC相的物質。然而，仍無法以此方式輕易地製備最佳相，因為迄今未獲得具有顯著負介電各向異性及充分長期安定性之液晶材料。

矩陣液晶顯示器(MLC顯示器)係已知的。可用於個別切換個別像素之非線性元件係(例如)主動元件(即電晶體)。在可區分以下兩種類型的情況下，則可使用術語「動態矩陣」：

1.位於矽晶圓基板上之金屬氧化物半導體(MOS；metal oxide semiconductor)電晶體。

2.位於玻璃板基板上之薄膜電晶體(TFT；thin-film transistor)。

在第1種類型中，所使用的電光效應通常係動態散射或賓主效應。使用單晶矽作為基板材料會限制顯示器尺寸，因為即使各部件顯示器之模塊組裝在接合處亦會產生問題。

在較佳的更具前景的第2種類型中，所使用的電光效應通常係TN效應。

兩種技術的區別如下：包含化合物半導體(如，例如CdSe)的TFT，或基於多晶或非晶矽的TFT。全世界正對後者技術進行深入研究。

將TFT矩陣施加至顯示器之一玻璃板之內側，而另一玻璃板內側則攜載透明相對電極。與像素電極之尺寸相比，該TFT極小且對影像無實質不利影響。此技術亦可延伸至全色功能顯示器，在全色功能顯示器中，鑲嵌的紅、綠及藍濾光片可加以佈置以使得濾光片元件與各可切換像素呈相對的方式。

此處術語MLC顯示器涵蓋具有積體非線性元件的任何矩陣顯示器，即，除動態矩陣以外，亦包含具有被動元件(例如變阻器或二極體(MIM=金屬-絕緣體-金屬))的顯示器。

此類MLC顯示器係特別適用於TV應用(例如袖珍電視機)或應用於汽車或飛機建構的高資訊顯示器。除有關對比度之角度相依性及回應時間的問題以外，MLC顯示器亦會出現因液晶混合物之不夠高的比電阻而產生的困難[TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORI-MACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,Proc.Eurodisplay 84,Sept.1984：A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,pp.141 ff.,Paris；STROMER,M.,Proc.Eurodisplay 84,Sept.1984：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,pp.145 ff.,Paris]。在降低電阻的情況下，MLC顯示器的對比度會變差。由於該液晶混合物之比電阻通常在MLC顯示器之壽命期間會因為與該顯示器內表面之相互作用而降低，因此對於在較長操作時間內必須具有可接受電阻值的顯示器而言，高(初始)電阻係非常重要的。

因此，對具有極高比電阻且同時具有寬工作溫度範圍、短回應時間及可助於產生各種灰度的低臨限電壓的MLC顯示器仍有極大需求。

常用MLC-TN顯示器之缺點係由於其相對低對比度、相對高視角相依性及於此等顯示器中生成灰度之難度之故。

VA顯示器具有顯著更佳視角相依性且因此主要用於電視及監視器。然而，(特定言之)針對使用訊框速率(影像變化頻率/重複速率)大於60Hz的電視而言，此處仍需要提高回應時間。然而，與此同時，必須不會損害如(例如)低溫安定性的性質。

液晶(LC)混合物的可靠性係當今LCD工業中的主要問題之一。一主要態樣係液晶分子對自LCD的背光單元發射的光的安定性。LC材料的光誘導反應會引起稱作影像殘留的顯示缺陷。此大大降低LCD的壽命且係LCD工業中的主要可靠性標準之一。

例如，包含具有烯基部分的LC材料的液晶混合物通常在長期背光輻射期間顯示某種降解。此降解可藉由測量已經歷背光輻射指定時間段的LC混合物的電壓保持比(VHR)來觀察。

尤其對PS-VA技術而言，反應性液晶原(RM)之固化所需的其他輻射類型(例如UV光)亦可導致測試單元或顯示器的VHR值的降低。使用切割濾片以降低此效應具有有限的適用性。藉由增加固化光的波長，VHR提高，但與此同時，該等RM的反應速率會降低且此效應不符合LCD工業的要求。

因此，需要一種大大降低LC混合物之光誘導降解之解決方法。尤其就LCD性能而言，感興趣的是使用包含烯基側鏈的液晶化合物以實現較快切換時間且因此更佳活動圖像性能。尤其由於LCD TC明顯趨向較高訊框速率(例如200Hz或更高)，因此亦包括3D應用。

因此，本發明之目標係提供(特定言之)用於基於ECB效應的監視器及TV應用(尤其用於VA、PSA及PS-VA應用)且不會顯示上述缺點或僅顯示低程度的上述缺點的自我對準添加劑及液晶混合物。特定言之，必須確保監視器及電視亦在極高及極低溫度下操作且具有短回應時間且同時具有改良之可靠性行為，特定言之在長時間操作後不具有或具有顯著低影像殘留。

在習知VA顯示器中，需要聚醯亞胺(PI)層以引發LC的所需垂面定向。除顯著生產成本以外，PI與LC之間的不利相互作用通常會導致VA顯示器的電阻降低。可用LC分子的數量因此顯著減少，從而損害顯示器的總體切換性能(例如較高切換時間)。因此希望棄用PI，同時提供所需垂面定向。

現已發現：若將本發明LC介質用於LC顯示器(尤其不含任何定向層(聚醯亞胺層)的顯示器)中，則可實現此等及其他目標。

因此，本發明係關於式I化合物及包含至少一種式I化合物之具有改良之降解的液晶介質(較佳具有負介電各向異性(△ε))。

該種混合物非常適用於不含任何定向層的顯示器。液晶顯示裝置通常具有以下結構：其中液晶混合物以其液晶分子呈預定方向定向的方式密封於一對絕緣基板(例如玻璃基板)之間且於該液晶混合物側的各自基板上形成定向薄膜。通常使用聚醯亞胺(PI)作為定向薄膜的材料。該等LC分子的垂面定向係尤其為諸如PVA、PS-VA、VA等的LC模式所需且可藉由使用自我對準添加劑來實現而無需定向薄膜。與不含任何自我對準添加劑之LC混合物相比，本發明混合物顯示改良之光及溫度安定性。

在一較佳實施例中，本發明LC混合物包含至少一種自我對準添加劑及至少一種可聚合化合物(亦稱作反應性液晶原(RM))。該種LC混合物非常適用於不含PI的PS-VA顯示器。該等LC分子的對準係藉由自我對準添加劑引發且可藉由RM於適用於多域切換條件下的聚合作用來另外調整或安定所引發的定向(預傾斜)。藉由調整UV固化條件，可以一個單一步驟同時改良SWT及對比度。與填充於「典型」PI塗佈測試單元中的不含任何自我對準添加劑的LC混合物相比，經光應力(UV固化及背光照明(BLT))後的該混合物(VHR)的可靠性改良。另外，可藉由使用切割濾片在RM的聚合作用仍合理地快速且VHR值處於可接受水平的波長下進行UV固化。

本發明混合物較佳顯示具有澄清點70℃(較佳75℃，特定言之80℃)的極寬廣的向列相範圍、極有利的電容臨限值、相當高數值的保持比及同時於-20℃及-30℃下之極佳低溫安定性以及極低旋轉黏度及短回應時間。本發明混合物的特徵另外在於以下事實：除旋轉黏度γ₁改良以外，亦可觀察到用於改良回應時間之相對高數值的彈性常數K₃₃。

本發明混合物之一些較佳實施例係指示如下。

在式I化合物中，R¹較佳表示直鏈烷基(特定言之CH₃、C₂H₅、正C₃H₇、正C₄H₉、正C₅H₁₁、正C₆H₁₃)、另外烯氧基(特定言之OCH₂CH=CH₂、OCH₂CH=CHCH₃、OCH₂CH=CHC₂H₅)、烷氧基(特定言之OC₂H₅、OC₃H₇、OC₄H₉、OC₅H₁₁及OC₆H₁₃)。

在式I化合物中，L¹、L²及L³較佳各獨立地係H或F或具有1至5個碳原子之烷基。在式I化合物中，L¹、L²及L³最佳表示H。

m較佳係0或1。

較佳的式I化合物係子式I-1至I-36化合物：

R¹較佳表示具有1至7個C原子之直鏈烷基。

本發明混合物極特別包含至少一種選自以下子式化合物之群組之自我對準添加劑：

其中烷基表示具有1至7個C原子之直鏈烷基，以C₂H₅、正C₃H₇、正C₄H₉、正C₅H₁₁、正C₆H₁₃或正C₇H₁₅較佳，以正C₃H₇最佳。

尤其地，混合物包含式I-2a-1化合物：

藉由描述於有機化學標準著作(如(例如)Houben-Weyl,Methoden der Organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart)中的本身已知的方法來製備式I化合物。

可(例如)如下製備式I化合物：

本發明介質較佳包含一、二、三、四或多種(較佳一種)自我對準添加劑(較佳選自式I-1至I-36化合物)。

基於該整體混合物計，式I自我對準添加劑於該液晶介質中的用量較佳係0.01重量%(較佳0.1-10重量%)。以包含佔該總混合物之0.1-5重量%(較佳0.1-3重量%)的一或多種自我對準添加劑(尤其選自式I-1至I-36化合物之群組之添加劑)的液晶介質較佳。

對習知LC厚度(3至4μm)及用於顯示器工業之基板材料而言，使用較佳2.5至5重量%的式I化合物以產生LC層的完全垂面對準。特殊表面處理可允許顯著減少式I化合物含量，此意味著低於2.5重量%。

本發明液晶介質之較佳實施例係指示如下：

a)另外包含一或多種選自式IIA、IIB及IIC化合物之群組之化合物之液晶介質：

其中R^2A、R^2B及R^2C各相互獨立地表示H、具有至多15個C原子之烷基，該烷基係未經取代、經CN或CF₃單取代或經鹵素至少單取代，除此之外，其中)此等基團中的一或多個CH₂基團可經-O-、-S-、、-C≡C-、-CF₂O-、-OCF₂-、-OC-O-或-O-CO-置換，置換方式為O原子不直接相互連接； L^1-4各相互獨立地表示F、Cl、CF₃或CHF₂；Z²及Z^2’各相互獨立地表示單鍵、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-C₂F₄-、-CF=CF-、-CH=CHCH₂O-；p表示1或2；q表示0或1；且v表示1至6。

在式IIA及IIB化合物中，Z²可具有相同或不同定義。在式IIB化合物中，Z²及Z^2'可具有相同或不同定義。

在式IIA、IIB及IIC化合物中，R^2A、R^2B及R^2C較佳各表示具有1至6個C原子之烷基，特定言之CH₃、C₂H₅、正C₃H₇、正C₄H₉、正C₅H₁₁。

在式IIA及IIB化合物中，L¹、L²、L³及L⁴較佳表示L¹=L²=F且L³=L⁴=F，另外L¹=F且L²=Cl，L¹=Cl且L²=F，L³=F且L⁴=Cl，L³=Cl且L⁴=F。式IIA及IIB中之Z²及Z²'較佳各相互獨立地表示單鍵、另外-C₂H₄-或-CH₂O-橋。

在式IIB中，若Z²=-C₂H₄-或-CH₂O-，則Z^2'較佳係單鍵；或若Z^2'=-C₂H₄-或-CH₂O-，則Z²較佳係單鍵。在式IIA及IIB化合物中，(O)C_vH_2v+1較佳表示OC_vH_2v+1、另外C_VH_2v+1。在式IIC化合物中，(O)C_vH_2v+1較佳表示C_vH_2v+1。在式IIC化合物中，L³及L⁴較佳各表示F。

較佳的式IIA、IIB及IIC化合物係指示如下：

其中烷基及烷基*各相互獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基。

本發明之特別佳混合物包含一或多種式IIA-2、IIA-8、IIA-14、IIA-29、IIA-35、IIB-2、IIB-11、IIB-16及IIC-1化合物。

式IIA及/或IIB化合物於該整體混合物中之比例較佳係至少20重量%。

本發明之特別佳介質包含至少一種式IIC-1化合物：

其中烷基及烷基*具有上述指定的定義，其含量較佳3重量%，特定言之5重量%及特別佳5-25重量%。

b)另外包含一或多種式III化合物之液晶介質：

其中R³¹及R³²各相互獨立地表示具有至多12個C原子之直鏈烷基、烷氧基烷基或烷氧基；且表示或 Z³表示單鍵、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-C₂F₄-、-C₄H₈-、-CF=CF-。

較佳的式III化合物係指示如下：

本發明介質較佳包含至少一種式IIIa及/或式IIIb化合物。

式III化合物於該整體混合物中之比例較佳係至少5重量%。

c)另外包含下式化合物之液晶介質：及/或及/或其含量較佳5重量%，特定言之10重量%。

另外，以包含以下化合物的本發明混合物較佳：

d)另外包含一或多種下式四環化合物之液晶介質：

其中R^7-10各相互獨立地具有請求項2中針對R^2A所指定的定義中之一者；且w及x各相互獨立地表示1至6。

以包含至少一種式V-9化合物之混合物特別佳。

e)另外包含一或多種式Y-1至Y-6化合物之液晶介質：

其中R¹⁴-R¹⁹各相互獨立地表示具有1至6個C原子之烷基或烷氧基；z及m各相互獨立地表示1-6；x表示0、1、2或3。

本發明介質特別佳包含一或多種式Y-1至Y-6化合物，其含量較佳5重量%。

f)液晶介質另外包含一或多種式T-1至T-21氟化三聯苯：

其中R表示具有1至7個C原子之直鏈烷基或烷氧基，且m=0、1、2、3、4、5或6且n表示0、1、2、3或4。

R較佳表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基。

本發明介質較佳包含含量為2-30重量%(特定言之5-20重量%)的式T-1至T-21三聯苯。

以式T-1、T-2、T-20及T-21化合物特別佳。在此等化合物中，R較佳表示各具有1至5個C原子之烷基、另外烷氧基。在式T-20化合物中，R較佳表示烷基或烯基，特定言之烷基。在式T-21化合物中，R較佳表示烷基。

若欲使該混合物的△n值>0.1，則較佳將三聯苯用於本發明混合物中。較佳混合物包含2-20重量%的一或多種選自化合物T-1至T-21之群組之三聯苯化合物。

g)另外包含一或多種式B-1至B-3聯苯的液晶介質：

其中烷基及烷基*各相互獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基；且烯基及烯基*各相互獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。

式B-1至B-3聯苯於該整體混合物中之比例較佳係至少3重量%，特定言之5重量%。

在式B-1至B-3化合物中，以式B-2化合物特別佳。

特別佳聯苯係：

其中烷基*表示具有1至6個C原子之烷基。本發明介質特別佳包含一或多種式B-1a及/或B-2c化合物。

h)包含至少一種式Z-1至Z-7化合物之液晶介質：

其中R及烷基具有上述所指定的定義。

i)包含至少一種式O-1至O-17化合物之液晶介質：

其中R¹及R²具有針對R^2A所指定的定義。R¹及R²較佳各相互獨立地表示直鏈烷基。

較佳介質包含一或多種式O-1、O-3、O-4、O-5、O-9、O-13、O-14、O-15、O-16及/或O-17化合物。

本發明混合物極特別佳包含(特定言之)含量為5-30%的式O-9、O-15、O-16及/或O-17化合物。

較佳的式O-15及O-16化合物係指示如下：

本發明介質特別佳包含式O-15a及/或式O-15b三環化合物及式O-16a至O-16d中之一或多種二環化合物。式O-15a及/或O-15b化合物及選自式O-16a至O-16d二環化合物中之一或多種化合物之總比例係5-40%，極特別佳15-35%。

極特別佳的混合物包含化合物O-15a及O-16a：

化合物O-15a及O-16a較佳以佔該整體混合物之15-35%(特別佳15-25%及特別佳18-22%)的濃度存在於該混合物中。

極特別佳的混合物包含化合物O-15b及O-16a：

化合物O-15b及O-16a較佳以佔該整體混合物之15-35%(特別佳15-25%及特別佳18-22%)的濃度存在於該混合物中。

極特別佳的混合物包含以下三種化合物：

化合物O-15a、O-15b及O-16a較佳以佔該整體混合物之15-35%(特別佳15-25%及特別佳18-22%)的濃度存在於該混合物中。

j)較佳的本發明液晶介質包含一或多種含有四氫萘基或萘基單元(如(例如)式N-1至N-5化合物)之物質：

其中R^1N及R^2N各相互獨立地具有請求項7中針對R^2A所指定的定義，較佳表示直鏈烷基、直鏈烷氧基或直鏈烯基；且Z¹及Z²各相互獨立地表示-C₂H₄-、-CH=CH-、-(CH₂)₄-、-(CH₂)₃O-、-O(CH₂)₃-、-CH=CHCH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH=CH-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-C₂F₄-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂-或單鍵。

k)較佳的混合物包含一或多種選自式BC二氟二苯并色滿化合物、式CR色滿、式PH-1及PH-2氟化菲、式BF氟化二苯并呋喃之群組之化合物：

其中R^B1、R^B2、R^CR1、R^CR2、R¹、R²各相互獨立地具有R^2A的定義。c係0、1或2。

本發明混合物較佳包含含量為3至20重量%(特定言之含量為3至15重量%)之式BC、CR、PH-1、PH-2及/或BF化合物。特別佳的式BC及CR化合物係BC-1至BC-7及CR-1至CR-5化合物：

其中烷基及烷基*各相互獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基，且烯基及烯基*各相互獨立地表示具有2至6個C原子之直鏈烯基。

以包含一、二或三種式BC-2化合物之混合物極特別佳。

l)較佳的混合物包含一或多種式In茚滿化合物：

其中R¹¹、R¹²、R¹³各相互獨立地表示具有1至6個C原子之直鏈烷基、烷氧基、烷氧基烷基或烯基；R¹²及R¹³另外表示H或鹵素；表示 i表示0、1或2。

在R¹²及/或R¹³表示鹵素的情況下，鹵素較佳係F。

較佳的式In化合物係下文指示的式In-1至In-16化合物：

以式In-1、In-2、In-3及In-4化合物特別佳。

式In及子式In-1至In-16化合物較佳以5重量%(特定言之5-30重量%及極特別佳5-25重量%)的濃度用於本發明混合物中。

m)較佳的混合物另外包含一或多種式L-1至L-11化合物：

其中R、R¹及R²各相互獨立地具有請求項7中針對R^2A所指定的定義，且烷基表示具有1至6個C原子之烷基。s表示1或2。

以式L-1及L-4(特定言之L-4)化合物特別佳。

式L-1至L-11化合物較佳以5-50重量%(特定言之5-40重量%及極特別佳10-40重量%)的濃度使用。

具有負介電各向異性之較佳混合物包含至少一種式P化合物：

其含量較佳為0.01-10重量%(特定言之0.01-5重量%)。

特別佳的混合物概念係指示如下：(所使用的首字母縮寫詞係解釋於表A中。此何處的n及m各相互獨立地表示1-6)。

本發明混合物較佳包含：-至少一種式I-2a-1自我對準添加劑：

其含量較佳為0.1-10重量%(特定言之2.5-5重量%)。

-CPY-n-Om(特定言之CPY-2-O2、CPY-3-O2及/或CPY-5-O2)，其濃度較佳>5%，特定言之10-30%，基於該整體混合物計，及/或-CY-n-Om(較佳CY-3-O2、CY-3-O4、CY-5-O2及/或CY-5-O4)，其濃度較佳>5%，特定言之15-50%，基於該整體混合物計，及/或-CCY-n-Om(較佳為CCY-4-O2、CCY-3-O2、CCY-3-O3、CCY-3-O1及/或CCY-5-O2)，其濃度較佳>5%，特定言之10-30%，基於整體混合物計，及/或-CLY-n-Om(較佳CLY-2-O4、CLY-3-O2及/或CLY-3-O3)，其濃度較佳>5%，特定言之10-30%，基於該整體混合物計，及/或 -CK-n-F(較佳CK-3-F，CK-4-F及/或CK-5-F)，其濃度較佳>5%，特定言之5-25%，基於該整體混合物計。

另外以包含以下混合物概念之本發明混合物較佳：(n及m各相互獨立地表示1-6。)

-CPY-n-Om及CY-n-Om，其等濃度較佳為佔整體混合物之10-80%，及/或-CPY-n-Om及CK-n-F，其等濃度較佳為佔整體混合物之10-70%，及/或-CPY-n-Om及CLY-n-Om，其等濃度較佳為佔整體混合物之10-80%，及/或-PYP-n-m(較佳為一、二或三種化合物)，其濃度較佳為佔整體混合物之1-20%。

及/或-PY-n-Om(較佳為一、二或三種化合物)，其濃度較佳為佔整體混合物之1-20%。

本發明另外係關於一種基於ECB、VA、PS-VA、PSA之具有動態矩陣定址之電光顯示器(較佳為不含PI的顯示器)，特徵為其包含如請求項1至12中之一或多項之介電液晶介質。

本發明液晶介質較佳具有自-20℃至70℃(特別佳自-30℃至80℃，極特別佳自-40℃至>90℃)的向列相。

此處表述「具有向列相」意指一方面於低溫下於對應溫度下未觀察到層列相及結晶作用且另一方面加熱時該向列相仍未出現澄清。於低溫下之研究係於流式黏度計中於對應溫度下進行並藉由在具有相當於電光用途之層厚度之測試單元中儲存至少100小時加以檢核。若於-20℃溫度下於對應測試單元中之儲存安定性係1000小時或更多，則該介質係稱作在此溫度下安定。在-30℃及-40℃的溫度下，對應時間分別係500小時及250小時。在高溫下，藉由習知方法於毛細管中測量澄清點。

該液晶混合物較佳具有至少60K的向列相範圍及於20℃下至多30mm²．s^-1的流動黏度ν₂₀。

該液晶混合物之雙折射率△n值通常係在0.07至0.16之間，較佳在0.08至0.13之間。

本發明液晶混合物具有-0.5至-8.0(特定言之-2.5至-6.0)的△ε，其中△ε表示介電各向異性。於20℃下的旋轉黏度γ₁較佳係165mPa．s，特定言之140mPa．s。

本發明液晶介質具有相對低臨限電壓值(V₀)。其等較佳在1.7V至3.0V之間，特別佳2.5V及特別佳2.3V。

就本發明而言，除非另有明確指示，否則術語「臨限電壓」係電容臨限值(V₀)，亦稱作弗雷德里克氏臨限值(Freedericks threshold)。

另外，本發明液晶介質於液晶單元中具有高數值的電壓保持比。

通常，具有低尋址電壓或臨限電壓之液晶介質比彼等具有較高尋址電壓或臨限電壓者顯示更低電壓保持比，反之亦然。

就本發明而言，術語「介電正性化合物」表示具有△ε>1.5的化合物，術語「介電中性化合物」表示彼等具有-1.5△ε1.5者及術語「介電負性化合物」表示彼等具有△ε<-1.5者。該等化合物之介電各向異性在此處係藉由將該等化合物之10%溶解於液晶主體中並測定所得混合物於1kHz下於各具有垂面及具有均勻表面對準之20μm層厚度的至少一種測試單元中之電容來測得。該測量電壓通常係0.5V至1.0V，但始終低於所研究的各自液晶混合物之電容臨限值。

用於本發明的所有溫度值係以℃為單位。

本發明混合物係適用於所有VA-TFT應用，如(例如)VAN、MVA、(S)-PVA、ASV、PSA(聚合物持續型VA)及PS-VA(聚合物安定型VA)。

本發明顯示器中之向列液晶混合物通常包含兩種組分A及B，其各自由一或多種個別化合物組成。

組分A具有顯著負介電各向異性且賦予該向列相-0.5的介電各向異性。較佳地，組分A包含式IIA、IIB及/或IIC化合物，另外式III化合物。

組分A之比例較佳在45至100%之間，特定言之在60至100%之間。

就組分A而言，較佳選擇一(或多)種具有△ε值-0.8的個別化合物。此值必須越負值，則A於該整體混合物中之比例越小。

組分B已顯示向列態及於20℃下不大於30mm²．s^-1(較佳不大於25mm²．s^-1)的流動黏度。

組分B中的特別佳的個別化合物係於20℃下具有不大於18mm²．s^-1(較佳不大於12mm²．s^-1)的極低黏度的向列液晶。

組分B係單變或互變向列、不具層列相且可防止出現層列相於液晶混合物中下降至極低溫度。例如，若將具有高向列態的各種材料添加至層列液晶混合物中，則可經由實現的層列相的抑制度比較此等材料之向列態。

該混合物可視需要亦包含組分C，組分C包含具有△ε1.5的介電各向異性的化合物。此等所謂正性化合物於負介電各向異性混合物中之存在量通常係20重量%(基於該整體混合物計)。

熟習此項技術者自文獻資料已知各種適宜材料。以式III化合物特別佳。

另外，此等液晶相亦可包含多於18種組分，較佳18至25種組分。

本發明混合物包含一或多種式I化合物且較佳包含4至15種(特定言之5至12種，且特別佳<10種)式IIA、IIB及/或IIC及視需要III化合物。

除式I化合物及式IIA、IIB及/或IIC及視需要III化合物以外，亦可存在(例如)含量為佔該整體混合物之至多45%(但較佳至多35%，特定言之至多10%)的其他成分。

該等其他成分較佳係選自以下類別的向列或向列原物質(特定言之已知物質)：氧化偶氮苯、苄叉基苯胺、聯苯、三聯苯、苯甲酸苯酯或苯甲酸環己酯、環己烷羧酸苯酯或環己烷羧酸環己酯、苯基環己烷、環己基聯苯、環己基環己烷、環己基萘、1,4-雙環己基聯苯或環己基嘧啶、苯基-或環己基二噁烷、視需要經鹵化之芪、苄苯醚、二苯乙炔及經取代之肉桂酸醚。

適宜作為此類型液晶相之成分之最重要化合物之特徵為式IV：R²⁰-L-G-E-R²¹ IV

其中L及E各表示選自由以下形成之群組之碳環或雜環系統：經1,4-二取代之苯及環己烷環、經4,4’-二取代之聯苯、苯基環己烷及環己基環己烷系統、經2,5-二取代之嘧啶及1,3-二噁烷環、經2,6-二取代之萘、二-及四氫萘、喹唑啉及四氫喹唑啉。

G表示-CH=CH- -N(O)=N-

-CH=CQ- -CH=N(O)-

-C≡C- -CH₂-CH₂-

-CO-O- -CH₂-O-

-CO-S- -CH₂-S-

-CH=N- -COO-Phe-COO-

-CF₂O- -CF=CF-

-OCF₂- -OCH₂-

-(CH₂)₄- -(CH₂)₃-

或C-C單鍵；Q表示鹵素(較佳為氯)或-CN；且R²⁰及R²¹各表示具有至多18個(較佳至多8個)碳原子之烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基或烷氧基羰氧基，或其中一個基團另外表示CN、NC、NO₂、NCS、CF₃、SF₅、OCF₃、F、Cl或Br。

在大多數此等化合物中，R²⁰及R²¹係彼此不同，其中一個基團通常係烷基或烷氧基。所提及取代基之其他變型亦常見。可購得諸多該等物質或亦其混合物。可藉由文獻資料中已知方法來製備所有此等物質。

當然，熟習此項技術者亦明白本發明VA混合物亦可包含其中(例如)H、N、O、Cl及F已經對應同位素置換之化合物。

可另外將可聚合化合物(所謂的反應性液晶原(RM))(例如，如U.S.6,861,107中所揭示)添加至本發明混合物中，其濃度較佳為佔該混合物之0.12-5重量%(特別佳0.2-2重量%)。此等混合物可視需要亦包含引發劑，如(例如)U.S.6,781,665中所述。將該引發劑(例如購自Ciba的Irganox-1076)較佳以0-1%的量添加至包含可聚合化合物的混合物中。此類混合物可用於所謂的聚合物安定型VA模式(PS-VA)或PSA(聚合物持續型VA)，其中該等反應性液晶原之聚合作用意欲發生在液晶混合物中。此條件的前提係該液晶混合物自身不包含任何可聚合組分。

在本發明之一較佳實施例中，該等可聚合化合物係選自式M化合物： R^Ma-A^M1-(Z^M1-A^M2)_m1-R^Mb M

其中該等個別基團具有以下定義：R^Ma及R^Mb各相互獨立地表示P、P-Sp-、H、鹵素、SF₅、NO₂、烷基、烯基或炔基，其中該等基團R^Ma及R^Mb中之至少一者較佳表示或包含基團P或P-Sp-；P表示可聚合基團；Sp表示間隔基或單鍵；A^M1及A^M2各相互獨立地表示較佳具有4至25個環原子(較佳C原子)的芳族、雜芳族、脂環族或雜環族基團，其亦可涵蓋或包含稠合環且其可視需要經L單-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(R^x)₂、-C(=O)Y¹、-C(=O)R^x、-N(R^x)₂、視需要經取代之矽烷基、視需要經取代之具有6至20個C原子之芳基、或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換，以P、P-Sp-、H、OH、CH₂OH、鹵素、SF₅、NO₂、烷基、烯基或炔基較佳；Y¹表示鹵素，Z^M1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或單鍵；R⁰及R⁰⁰各相互獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基；R^x表示P、P-Sp-、H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換)、視需要經取代之具有6至40個C原子之芳基或芳氧基、或視需要經取代之具有2至40個C原子之雜芳基或雜芳氧基；m1表示0、1、2、3或4；且n1表示1、2、3或4；其中R^Ma、R^Mb及存在的取代基L中之至少一者(較佳一者、二者或三者，特別佳一者或二者)表示基團P或P-Sp-或包含至少一個基團P或P-Sp-。

特別佳的式M化合物係彼等具有以下定義者：R^Ma及R^Mb各相互獨立地表示P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO₂、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SF₅或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團各可相互獨立地經-C(R⁰)=C(R⁰⁰)-、-C≡C-、-N(R⁰⁰)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不相互直接連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、Br、I、CN、P或P-Sp-置換)，其中該等基團R^Ma及R^Mb中之至少一者較佳表示或包含基團P或P-Sp-；A^M1及A^M2各相互獨立地表示1,4-伸苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,7-二基、茀-2,7-二基、香豆素、黃酮(除此之外，其中此等基團中之一或多個CH基團可經N置換)、環己烷-1,4-二基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團可經O及/或S置換)、1,4-伸環己烯基、二環[1.1.1]戊烷-1,3-二基、二環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、茚滿-2,5-二基或八氫-4,7-亞甲基茚滿-2,5-二基，其中所有此等基團可未經取代或經L單-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(R^x)₂、-C(=O)Y¹、-C(=O)R^x、-N(R^x)₂、視需要經取代之矽烷基、視需要經取代之具有6至20個C原子之芳基、或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換；P表示可聚合基團；Y¹表示鹵素；R^x表示P、P-Sp-、H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換)、視需要經取代之具有6至40個C原子之芳基或芳氧基、或視需要經取代之具有2至40個C原子之雜芳基或雜芳氧基。

以其中R^Ma及R^Mb中之一者或兩者皆表示P或P-Sp-的式M化合物尤其佳。

尤其用於PSA顯示器之適宜且較佳的液晶原共單體係選自(例如)下式：

其中該等個別基團具有以下定義：P¹、P²及P³各相互獨立地表示可聚合基團，其較佳具有上下文針對P所指定的定義中之一者，以丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、氧雜環丁烷、乙烯基、乙烯氧基或環氧基特別佳；Sp¹、Sp²及Sp³各相互獨立地表示單鍵或間隔基，其較佳具有上下文針對Sp所指定的定義中之一者，且特別佳表示-(CH₂)_p1-、-(CH₂)_p1-O-、-(CH₂)_p1-CO-O-或-(CH₂)_p1-O-CO-O-(其中p1係1至12的整數)，且其中在最後提及的基團中對相鄰環的連接經由O原子而發生；另外，其中該等基團P¹-Sp¹-、P²-Sp²-及P³-Sp³-中之一或多者可表示R^aa，限制條件為存在的基團P¹-Sp¹-、P²-Sp²-及P³-Sp³-中之至少一者不表示R^aa；R^aa表示H、F、Cl、CN或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團各可相互獨立地經-C(R⁰)=C(R⁰⁰)-、-C≡C-、-N(R⁰)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、CN或P¹-Sp¹-置換)，以具有1至12個C原子之視需要經單-或多氟化之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中該等烯基及炔基具有至少兩個C原子且該等分支鏈基團具有至少三個C原子)特別佳；R⁰、R⁰⁰各相互獨立地且在每次出現時相同或不同地表示H或具有1至12個C原子之烷基；R^y及R^z各相互獨立地表示H、F、CH₃或CF₃；X¹、X²及X³各相互獨立地表示-CO-O-、-O-CO-或單鍵；Z¹表示-O-、-CO-、-C(R^yR^z)-或-CF₂CF₂-；Z²及Z³各相互獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-、-OCF₂-或-(CH₂)_n-，其中n係2、3或4；L在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN或具有1至12個C原子之視需要經單-或多氟化之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，較佳為F；L'及L"各相互獨立地表示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；x表示0或1。

在式M1至M41化合物中，較佳係或其中L在每次出現時相同或不同地具有上文或下文中所指定的定義中之一者，且以F、Cl、CN、NO₂、CH₃、C₂H₅、C(CH₃)₃、CH(CH₃)₂、CH₂CH(CH₃)C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、COCH₃、COC₂H₅、COOCH₃、COOC₂H₅、CF₃、OCF₃、OCHF₂、OC₂F₅或P-Sp-較佳，以F、Cl、CN、CH₃、C₂H₅、OCH₃、COCH₃、OCF₃或P-Sp-極佳，以F、Cl、CH₃、OCH₃、COCH₃或OCF₃更佳，尤其為F或CH₃。

適宜的可聚合化合物係另外列示於(例如)表D中。以包含至少一種表D中所列示之可聚合物化合物之LC混合物尤其佳。

本發明液晶介質較佳包含總量為0.1至10%，較佳0.2至4.0%，特別佳0.2至2.0%的可聚合化合物。

以式M可聚合化合物特別佳。

該等可聚合化合物較佳係通常於至少一種適宜引發劑之存在下藉由光聚合作用(例如UV輻射)來聚合。適用於光聚合作用的條件及引發劑之適宜類型及含量係為熟習此項技術者已知且係描述於文獻資料中。適用於自由基聚合作用係(例如)市售光引發劑，例如Irgacure^®651、Irgacure^®184或Darocure^®1173(BASF)。該(等)可聚合化合物較佳包含0至5重量%(特別佳0.1至3重量%)的一或多種光引發劑。

至少兩種液晶化合物、至少一種自我對準添加劑及較佳與至少一種可聚合化合物(特定言之選自式M及/或式M1至M41中的一種)之組合會產生低臨限電壓、低旋轉黏度、於介質中之極佳低溫安定性(LTS)但同時高澄清點及高HR值，並增強於VA顯示器中之硬化或預傾斜角且無需任何對準層(例如聚醯亞胺層)。

本發明混合物可另外包含習知添加劑，如(例如)安定劑、抗氧化劑、UV吸收劑、奈米顆粒、微粒等。

本發明液晶顯示器之結構對應一般幾何結構，如(例如)EP 0 240 379中所述。以下實例係意欲解釋本發明且不限制其。在上下文中，百分比數據表示重量百分比。所有溫度係以攝氏度指示。

在該專利申請案全文中，1,4-伸環己基環及1,4-伸苯基環係描繪如下：或或

除式IIA及/或IIB及/或IIC化合物、一或多種式I化合物以外，本發明混合物較佳包含一或多種下文所指示的表A中的化合物。

以本身習知的方式製備可根據本發明使用的液晶混合物。通常，宜在高溫下，將以較少量使用的所需量組分溶解於組成該主要成分的組分中。亦可混合該等組分之有機溶劑(例如丙酮、氯仿或甲醇)之溶液並在徹底混合後(例如)藉由蒸餾再次移除溶劑。

可藉由適宜添加劑以使本發明液晶可用於迄今為止所揭示的(例如)ECB、VAN、GH或ASM-VA LCD顯示器中之任何類型之方式修飾本發明液晶相。

該等介電質亦可包含熟習此項技術者已知且描述於文獻資料中的其他添加劑，如(例如)UV吸收劑、抗氧化劑、奈米顆粒及自由基清除劑。例如，可添加0-15%的多色染料、安定劑或對掌性摻雜劑。適用於本發明混合物之安定劑係(特定言之)彼等描述於表B中者。

例如，可添加0-15%的多色染料，另外，可添加導電鹽(較佳為4-己氧基苯甲酸乙基二甲基十二烷基銨、四苯基硼酸四丁基銨或冠醚之錯合物鹽(參照例如Haller等人，Mol.Cryst.Liq.Cryst.第24卷，第249-258頁(1973)))以提高導電性或可添加物質以修飾該等向列相之介電各向異性、黏度及/或對準。此類物質係描述於(例如)DE-A 22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430及28 53 728中。

表B顯示可添加至本發明混合物中之可行摻雜劑。若該等混合物包含摻雜劑，則其用量為0.01-4重量%，較佳0.1-1.0重量%。

可以佔本發明混合物總量之至多10重量%(較佳0.01至6重量%，特定言之0.1至3重量%)之含量添加至該混合物中之安定劑係顯示於表C中。較佳的安定劑係(特定言之)BHT衍生物，例如2,6-二第三丁基-4-烷基苯酚及Tinuvin 770。

實例

以下實例意欲解釋本發明且未加以限制。在該等實例中，m.p.表示熔點且C表示液晶物質之澄清點(以攝氏度為單位)；此外，b.p.表示沸點；C表示結晶固體狀態，S表示層列相(該指數表示相類型)，N表示向列態，Ch表示膽固醇液晶相，I表示各向同性相，T_g表示玻璃轉化溫度。兩個符號之間的數字表示以攝氏度為單位的轉化溫度。

習知操作方式：添加水，使用二氯甲烷萃取該混合物，分離該等相，乾燥有機相並蒸發，並藉由結晶作用及/或層析法純化該產物。

實例1

步驟1.1

根據WO89/03821製備4-丙基-4'-溴-2-氟聯苯。

步驟1.2：2'-氟-4'-丙基-聯苯-4-羧酸

將29.3g(0.100mol)4-丙基-4'-溴-2-氟聯苯溶解於THF(800ml)中並冷卻至-70℃。添加66ml(0.105mol)正丁基鋰後，攪拌該反應30分鐘且隨後使CO₂物流通過該溶液，直至放熱反應終止。將該反應升溫至-10℃，倒入水中並用濃鹽酸酸化。使用甲基第三丁醚(MBT醚)萃取該混合物並於硫酸鈉上乾燥。蒸發溶劑並使該殘餘物自正庚烷再結晶，以獲得呈無色晶體的2'-氟-4'-丙基-聯苯-4-羧酸。

步驟1.3：(2'-氟-4'-丙基-聯苯-4-基)-甲醇

將1.45g(38mmol)氫化鋁鋰放置於含有甲苯(10ml)的燒瓶中，並滴加12.0g(46.0mmol)2'-氟-4'-丙基聯苯-4-羧酸之THF(250ml)溶液。於室溫下攪拌該反應過夜並隨後使用2M鹽酸(100ml)於冰浴下小心水解。添加MTB醚(50ml)後，分離水層並用MTB醚萃取三次。使用飽和碳酸氫鈉溶液沖洗合併的有機層並於硫酸鈉上乾燥。蒸發溶劑並使用庚烷/乙酸乙酯(8：2)使該粗製產物濾過矽石。自正庚烷進行結晶，獲得呈無色晶體之(2'-氟-4'-丙基-聯苯-4-基)-甲醇。

在上下文中，V₀表示於20℃下之電容臨限電壓[V]

△n表示於20℃及589nm下測得的光學各向異性

△ε表示於20℃及1kHz下之介電各向異性

cl.p.表示澄清點[℃]

K₁表示於20℃下的「延展」變形的彈性常數[pN]

K₃表示於20℃下的「彎曲」變形的彈性常數[pN]

γ₁表示於20℃下測得的旋轉黏度[mPa．s]，其藉由旋轉方法於磁場中測得

LTS表示於測試單元中測得的低溫安定性(向列相)

用於測量臨限電壓的顯示器具有間隔20μm的兩個平面平行外板及位於該等外板內側上的具有上覆對準層JALS-2096(其實現該等液晶之垂面對準)的電極層。

除非另有明確指示，否則本申請案中之所有濃度係關於對應混合物或混合物組分。除非另有明確指示，否則所有物理性質係根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」,status November 1997,Merck KGaA,Germany中所述來測定且應用於20℃溫度。

除非另有指示，否則份或百分比數據表示重量份或重量百分比。

混合物實例

就製造本發明實例而言，使用以下主體混合物H1至H9：

實例M1

將式I-2a-1(3.5%)化合物添加至向列主體混合物H1中。將所得混合物均勻化並填充至「無對準」測試單元(單元厚度d~4.0μm，兩側均有ITO塗層(在多域切換中為結構ITO)，無對準層及無鈍化層)。

該LC混合物顯示相對於該等基板之表面進行自發垂面(垂直)定向。該定向係安定，直至可可逆地切換澄清點及所得VA單元。需要正交偏振器以顯示該切換。

藉由使用添加劑(例如式I-2a-1化合物)，基於△ε<0及垂面定向之組合之PVA、MVA及其他類似顯示技術不再需要對準層(例如無PI塗層)。

實例1P a)：實例M1之LC混合物之聚合物安定作用

將可聚合衍生物RM-1(0.3%)添加至實例M1之向列LC混合物中。將所得混合物均勻化並填充至「無對準」測試單元(單元厚度d~4.0μm，兩側均有ITO塗層(在多域切換中為結構ITO)，無對準層及無鈍化層)。

LC混合物顯示相對於該等基板之表面進行自發垂面(垂直)定向。在對所得VA單元施加高於光學臨限值的電壓後，以UV光(15分鐘， 100mW/cm²)處理該單元。該可聚合衍生物聚合，且因此，垂面自定向係經安定且該混合物的傾斜係經調整。甚至在高溫下亦可可逆地切換所得PSA-VA單元。與未經聚合的系統相比，該切換時間會減少。

可添加(例如0.001%)的添加劑(例如Irganox 1076(BASF))以防止自發性聚合作用。可於聚合作用期間使用UV切割濾片以防止損傷該等混合物(例如340nm切割濾片)。

藉由使用添加劑(例如式I-2a-1化合物)組合RM-1，基於△ε<0及垂面定向之組合之PSA、PS-VA及其他類似顯示技術不再需要對準層。

實例1P b)：實例M1之LC混合物之聚合安定作用

將可聚合衍生物RM-43(0.3%)添加至實例M1之向列LC混合物中。將所得混合物均勻化並填充至「無對準」測試單元(單元厚度d~4.0μm，兩側均有ITO塗層(在多域切換中為結構ITO)，無對準層及無鈍化層)。根據實例1P a)處理所得單元並獲得類似結果。

藉由使用添加劑(例如式I-2a-1化合物)組合RM-43，基於△ε<0及垂面定向之組合之PSA、PS-VA及其他類似顯示技術不再需要對準層。

實例M2至M9及2P a)至9P b)

將式I-2a-1(3.5%)化合物添加至向列主體混合物H2-H9中。將所得8種混合物均勻化並填充至「無對準」測試單元(單元厚度d~4.0μm，兩側均有ITO塗層(在多域切換中為結構ITO)，無對準層及無鈍化層)。

該等LC混合物顯示相對於該等基板之表面進行自發性垂面(垂直)定向。該定向係安定，直至可可逆地切換澄清點及所得VA單元。需要正交偏振器以顯示該切換。

將可聚合衍生物RM-1(0.3%)或RM-43(0.3%)添加至實例M2-M9之向列LC混合物中。將所得混合物均勻化並填充至「無對準」測試單元(單元厚度d~4.0μm，兩側均有ITO塗層(在多域切換中為結構ITO)，無對準層及無鈍化層)。根據實例1P a)處理所得單元。獲得等效結果。

實例1P c)至9P f)

與(例如)1P a)至9 P b)類似的混合物的獲得係藉由將向列LC混合物M1至M9與RM34(0.3%)、RM37(0.3%)、RM64(0.3%)或RM71(0.3%)混合並獲得混合物1P c)至9P f)。根據實例1P a)處理此等混合物。在所有情況下，發現切換時間得到改良。

Claims

一種基於極性化合物之混合物之液晶介質，其特徵在於其包含至少一種式I化合物：其中R¹表示具有1至15個C原子之烷基或烷氧基，除此之外，其中此等基團中之一或多個CH₂基團各可相互獨立地經-C≡C-、- CF₂O-、-CH=C、-、、-O-、-CO-O-、-O-CO-置換，置換方式為O原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經鹵素置換；L¹、L²及L³各相互獨立地表示H、F、Cl、CF₃、CHF₂或具有1至5個碳原子之烷基，以F或烷基較佳，且m表示0、1、2、3、4、5或6。
如請求項1之液晶介質，其中其包含至少一種式I化合物及至少一種可聚合化合物。
如請求項1或2之液晶介質，其中該混合物包含佔該整體混合物之0.01至10重量%的式I化合物。
如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該式I化合物係選自式I-1a至I-3a化合物之以下群組：其中烷基表示具有1至7個C原子之直鏈烷基。
如請求項1至4中任一項之液晶介質，其中該可聚合化合物係選自式M化合物：R^Ma-A^M1-(Z^M1-A^M2)_m1-R^Mb M其中該等個別基團具有以下定義：R^Ma及R^Mb各相互獨立地表示P、P-Sp-、H、鹵素、SF₅、NO₂、烷基、烯基或炔基，其中該等基團R^Ma及R^Mb中之至少一者較佳表示或包含基團P或P-Sp-；P表示可聚合基團；Sp表示間隔基或單鍵；A^M1及A^M2各相互獨立地表示較佳具有4至25個環原子(較佳C原子)的芳族、雜芳族、脂環族或雜環族基團，其亦可涵蓋或包含稠合環且其可視需要經L單-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(R^x)₂、-C(=O)Y¹、-C(=O)R^x、-N(R^x)₂、視需要經取代之矽烷基、視需要經取代之具有6至20個C原子之芳基、或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換，以P、P-Sp-、H、OH、CH₂OH、鹵素、SF₅、NO₂、烷基、烯基或炔基較佳；Y¹表示鹵素；Z^M1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或單鍵；R⁰及R⁰⁰各相互獨立地表示H或具有1至12個C原子之烷基；R^x表示P、P-Sp-、H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、P或P-Sp-置換)、視需要經取代之具有6至40個C原子之芳基或芳氧基、或視需要經取代之具有2至40個C原子之雜芳基或雜芳氧基；m1表示0、1、2、3或4；且n1表示1、2、3或4；其中基團R^Ma、R^Mb及存在的取代基L中之至少一者(較佳一者、二者或三者，特別佳一者或二者)表示基團P或P-Sp-或包含至少一個基團P或P-Sp-。
如請求項1至5中任一項之液晶介質，其中該式M之可聚合化合物係選自式M1至M41化合物之群組：其中該等個別基團具有以下定義：P¹、P²及P³各相互獨立地表示可聚合基團，其較佳具有上下文針對P所指定的定義中之一者，以丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟丙烯酸酯基、氧雜環丁烷、乙烯基、乙烯氧基或環氧基特別佳；Sp¹、Sp²及Sp³各相互獨立地表示單鍵或間隔基，其較佳具有上下文針對Sp所指定的定義中之一者，且特別佳表示-(CH₂)_p1-、-(CH₂)_p1-O-、-(CH₂)_p1-CO-O-或-(CH₂)_p1-O-CO-O-(其中p1係1至12的整數)，且其中在最後提及的基團中對相鄰環的連接經由O原子而發生；另外，其中該等基團P¹-Sp¹-、P²-Sp²-及P³-Sp³-中之一或多者可表示R^aa，限制條件為所存在的基團P¹-Sp¹-、P²-Sp²-及P³-Sp³-中之至少一者不表示R^aa；R^aa表示H、F、Cl、CN或具有1至25個C原子之直鏈或分支鏈烷基(除此之外，其中一或多個非相鄰CH₂基團各可相互獨立地經-C(R⁰)=C(R⁰⁰)-、-C≡C-、-N(R⁰)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換，置換方式為O及/或S原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經F、Cl、CN或P¹-Sp¹-置換)，以具有1至12個C原子之視需要經單-或多氟化之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其中該等烯基及炔基具有至少兩個C原子且該等分支鏈基團具有至少三個C原子)特別佳；R⁰及R⁰⁰各相互獨立地且在每次出現時相同或不同地表示H或具有1至12個C原子之烷基；R^y及R^z各相互獨立地表示H、F、CH₃或CF₃；X¹、X²及X³各相互獨立地表示-CO-O-、-O-CO-或單鍵；Z¹表示-O-、-CO-、-C(R^yR^z)-或-CF₂CF₂-；Z²及Z³各相互獨立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-CF₂O-、-OCF₂-或-(CH₂)_n-，其中n係2、3或4；L在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、CN或具有1至12個C原子之視需要經單-或多氟化之直鏈或分支鏈烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基；L'及L"各相互獨立地表示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；x表示0或1。
如請求項1至6中任一項之液晶介質，其中其另外包含一或多種選自式IIA、IIB及IIC化合物之群組之化合物：其中R^2A、R^2B及R^2C各相互獨立地表示H、具有至多15個C原子之烷基，該烷基係未經取代、經CN或CF₃單取代或經鹵素至少單取代，除此之外，其中此等基團中的一或多個CH₂基團可經-O-、- S-、、-C≡C-、-CF₂O-、-OCF₂-、-OC-O-或-O-CO-置換，置換方式為O原子不直接相互連接；L^1-4各相互獨立地表示F、Cl、CF₃或OCF₂；Z²及Z^2’各相互獨立地表示單鍵、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-C₂F₄-、-CF=CF-、-CH=CHCH₂O-；(O)C_VH_2V+1表示OC_VH_2V+1或C_VH_2V+1；p表示1或2；q表示0或1；且v表示1至6。
如請求項1至7中任一項之液晶介質，其中其另外包含一或多種式III化合物：其中R³¹及R³²各相互獨立地表示具有至多12個C原子之直鏈烷基、烷氧基烷基或烷氧基；且表示或 Z³表示單鍵、-CH₂CH₂-、-CH=CH-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-C₂F₄-、-C₄H₉-、-CF=CF-。
如請求項1至8中任一項之液晶介質，其中該介質另外包含至少一種式L-1至L-11化合物：其中R、R¹及R²各相互獨立地具有請求項7中針對R^2A所指定的定義，且烷基表示具有1至6個C原子之烷基；(O)-烷基表示O-烷基或烷基；且s表示1或2。
如請求項1至9中任一項之液晶介質，其中該介質另外包含一或多種式T-1至T-21三聯苯：其中R表示具有1至7個C原子之直鏈烷基或烷氧基；(O)C_mH_2m+1表示OC_mH_2m+1或C_mH_2m+1；且m表示1-6。
如請求項1至10中任一項之液晶介質，其中該介質另外包含一或多種式O-1至O-17化合物：其中R¹及R²各相互獨立地具有如請求項7中針對R^2A所指定的定義。
如請求項1至11中任一項之液晶介質，其中該介質另外包含一或多種式In之茚滿化合物：其中R¹¹、R¹²、R¹³表示具有1至5個C原子之直鏈烷基、烷氧基、烷氧基烷基或烯基；R¹²及R¹³另外亦表示H或鹵素；表示 i表示0、1或2。
一種製備如請求項1至12中任一項之液晶介質之方法，其特徵在於將至少一種自我對準化合物與至少兩種液晶化合物及視需要與至少一種可聚合化合物及視需要與一或多種添加劑混合。
一種如請求項1至12中任一項之液晶介質於電光顯示器中之用途。
如請求項14之液晶介質之用途，其在電光顯示器中用於自我對準VA模式。
一種具有動態矩陣定址之電光顯示器，其特徵在於其包含如請求項1至12中任一項之作為介電質之液晶介質。
如請求項16之電光顯示器，其中其係VA、PSA或PS-VA顯示器。
一種式I化合物：其中R¹表示具有1至15個C原子之烷基或烷氧基，除此之外，其中此等基團中之一或多個CH₂基團各可相互獨立地經-C≡C-、- CF₂O-、-CH=CH、、-O-、-CO-O-、-O-CO-置換，置換方式為O原子不直接相互連接，且除此之外，其中一或多個H原子可經鹵素置換；L¹、L²及L³各相互獨立地表示H、F、Cl、CF₃、CHF₂或具有1至5個碳原子之烷基；且m表示0、1、2、3、4、5或6。
如請求項18之化合物，其係選自式I-1至I-36化合物之群組：其中R¹具有請求項18中所指定的定義。