TW201704456A - 液晶介質 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種基於極性化合物之混合物的負介電各向異性液晶介質，該介質包含至少一種式IA之化合物及至少一種選自式IB、IC及ID化合物之群的化合物， □□□□其中，R1A、R2A、R1B、R2B、R1C、R2C、R3C、R1D、R2D、 □，□，-Y1-5、a、b、c及d 具有如請求項1所述之含義，且係關於其用於尤其基於ECB、PALC、FFS或IPS效應之主動矩陣顯示器的用途。

Description

液晶介質
本發明係關於一種基於極性化合物之混合物的負介電各向異性液晶介質，該介質包含至少一種式IA之化合物
及至少一種選自式IB、IC及ID化合物之群的化合物，
其中，R1A與R1B 各自彼此獨立地表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有多達6個碳原子之烯基，而且其中該等基團中之一或多個CH2基團烯基，可以使O原子不直接彼此連結之方式由- O-、-S-、、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或 -O-CO-取代，R2A、R2B、R1C、R1D及R2D 各自彼此獨立地表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有多達6個碳原子的烷基或烯基，而且其中在該等基團中一或多個CH2基團可以使O原子不直接彼此連結之方式由- O-、-S-、、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取 代， 各自彼此獨立地表示
Y1、Y2、Y4及Y5 各自彼此獨立地表示F、Cl、CF3、CHF2、CH2F、OCF3、OCH2F、OCHF2或CN，Y3 表示H或CH3，R2C表示H或F，R3C表示H、CH3、C2H5或n-C3H7，a及b 各自彼此獨立地表示0、1或2，其中a+b1,c 表示1或2，且d 表示0或1。
該類型介質尤其可用於具有基於ECB效應之主動矩陣定址的光電顯示器及用於IPS(平面內切換)顯示器或FFS(邊界電場切換)顯示器。本發明之介質較佳地具有負介電各向異性。
電控雙折射原理(ECB效應或亦稱為DAP(配向相位形變)效應)首次闡述於1971(M.F.Schieckel及K.Fahrenschon，"Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields",Appl.Phys.Lett.19(1971),3912))。隨後J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20(1972),1193)及G.Labrunie與J.Robert(J.Appl.Phys.44(1973),4869)在其論文中對此加以闡述。
J.Robert與F.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980),30)、J.Duchene(Displays 7(1986),3)與H.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982),244)的論文表明為適用於基於ECB效應之高資訊顯示元件，液晶相之彈性常數K3/K1必須具有高比值，光學各向異性△n具有較高值且介電各向異性之值△ε-0.5。基於ECB效應之光電顯示器元件具有垂直邊緣配向(VA技術=垂直配向)。介電負性液晶介質亦可用於使用所謂IPS或FFS效應的顯示器。
使用ECB效應的顯示器(如同所謂VAN(垂直配向向列型)顯示器)，例如使用MVA(多域垂直配向，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，第一卷，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，第二卷，第750至753頁)、PVA(圖案化垂直配向，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，第二卷，第760至763頁)、ASV(先進超視覺，例如：Shigeta,Mitzuhiro及Fukuoka,Hirofumi,paper 15.2："Development of High Quality LCDTV",SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV，第二卷，第754至757頁)模式者，已使其成為除IPS(平面內切換)(例如：Yeo,S.D.,paper 15.3："An LC Display for the TV Application",SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV，第二卷，第758及759頁)及習知之TN(扭轉向列型)顯示器外目前最重要的三種較新型類型的液晶顯示器(尤其用於電視應用)之一。吾人對該等技術之一般形式進行了比較，例如，參見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。儘管現代ECB顯示器之響應時間已藉由使用超頻功能定址方法得以顯著改良，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，第一卷，第106至109頁，但達成視頻相容響應時間(尤其對於灰階轉換)仍係一個尚未滿意解決的問題。
該效應在光電顯示元件中之工業應用需要必須滿足多種要求之LC相。此處尤其重要的是對潮濕、空氣及物理影響(例如，熱、紅外線、可見光及紫外線輻射和直流及交流電場)之化學抵抗性。
而且，要求工業上可用之LC相在適宜溫度範圍及低黏度下具有液晶中間相。
目前已知的具有液晶中間相的系列化合物無一包括滿足該等需求之單一化合物。因此，一般製備2至25種、較佳地3至18種化合物之混合物以獲得可用作LC相的物質。然而，由於迄今還沒有具有顯著負介電各向異性及足夠長期穩定性的液晶材料，因此以此方法難以製備最佳相。
矩陣液晶顯示器(MLC顯示器)已為人們所習知。可用於個別轉換 個別像素之非線性元件係(例如)主動元件(亦即電晶體)。因此使用術語"主動矩陣"，其中可在以下兩種類型間加以區分：
1. MOS(金屬氧化物半導體)電晶體，位於作為基板的矽晶圓上
2. 薄膜電晶體(TFT)位於作為基板的玻璃板上。
當為類型1時，所用光電效應通常係動態散射或客-主效應。由於即使是多個部分顯示器之模塊式組裝亦會導致連接處出現問題，因此使用單晶矽作為基板材料可限制顯示器大小。
當為更有希望之較佳類型2時，所用光電效應通常係TN效應。
在以下兩種技術間加以區別：包含化合物半導體(例如CdSe)的TFT或基於多晶矽或無定形矽的TFT。全世界正對後一種技術進行廣泛的研究。
將TFT矩陣施用於顯示器之一玻璃板內部，同時另一玻璃板在其內側載有透明反電極。與像素電極大小相比較，TFT極小並實質上對影像不具有不利作用。該技術亦可擴展至能顯示全彩色顯示器，其中佈置一紅、綠及藍濾色器之鑲嵌以便一濾色器元件與每一可轉換像素對置。
迄今所揭示之TFT顯示器通常作為其中交叉偏光板具有透射性之TN晶元運作並係從背面照亮。
本文術語MLC顯示器涵蓋任一具有積體非線性元件的矩陣顯示器，亦即除主動矩陣外，亦涵蓋具有被動元件(例如，壓敏電阻或二極體(MIM=金屬-絕緣體-金屬))的顯示器。
該類型之MLC顯示器尤其適合於TV應用(例如袖珍TV)或適用於汽車或航空器製造中的高資訊顯示器。除涉及反差比之角度依賴性及響應時間問題外，在MLC顯示器中亦出現由於液晶混合物比電阻不夠高而造成的困難[TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H., SHIMIZU,H.,Proc.Eurodisplay 84，1984年9月：A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings，第141頁，ff,Paris；STROMER,M.,Proc.Eurodisplay 84，1984年9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays，第145頁，ff,Paris]。隨著電阻降低，MLC顯示器之反差降格。由於液晶混合物之比電阻通常會因與顯示器內表面相互作用而在MLC顯示器使用壽命期間降低，因此對在長期運行期內必須具有可接受電阻值的顯示器而言，較高(初始)電阻極為重要。
迄今所揭示MLC-TN顯示器之缺點係其相對較低的反差比、相對較高的視角依賴性及難以在該等顯示器中產生灰色梯度。
因此仍極需具有極高比電阻同時具有較大工作溫度範圍、較短響應時間及較低臨限電壓從而可借助該等條件產生多種灰色梯度的MLC顯示器。
本發明之目的係提供尤其用於監視器與TV應用的MLC顯示器，其係基於ECB或IPS效應，不具有上述缺點或所具有程度較輕且同時具有極高比電阻值。具體而言，必須保證監視器與電視亦可在極高與極低溫度下工作。
令人驚奇地，吾人已發現若在該等顯示器元件中使用包含至少一種式IA之化合物及至少一種選自式IB、IC及ID化合物之群的化合物的向列型液晶混合物可達成該目的。式IA之化合物可自(例如)歐洲專利第0 969 071 B1號、歐洲專利第1 362 839 A2號、德國專利第199 27 627 A1號、德國專利第101 57 674 A1號中瞭解。式IB之化合物可自(例如)英國專利第0 168 683 B1號及歐洲專利第0 122 389 B1號中瞭解。式IC之化合物可自(例如)WO 03/010120中瞭解。式ID之化合物可自(例如)德國專利第10 204 236號及德國專利第39 06 040號中瞭解。
因此，本發明係關於一種基於極性化合物之混合物的液晶介質，該混合物包含至少一種式IA之化合物及至少一種選自式IB、IC及ID化合物之群的化合物。
本發明之混合物表現出透明點70℃之極寬廣向列相範圍、極有利之電容性臨限值、相對較高之保持率值且同時在-30℃至-40℃下具有極佳之低溫穩定性以及極低旋轉黏度與較短響應時間。本發明混合物之進一步特徵在於以下事實：除旋轉黏度γ1之改良外，彈性常數K33之增加亦有助於改良響應時間。
本發明混合物之若干較佳實施例係如下所示：
a)式IA與IB中之R1A及R1B較佳地表示烯基，尤其係乙烯基、1E-烯基或3E-烯基，且尤其較佳地係CH2=CH、CH3CH=CH、C2H5CH=CH、C3H7CH=CH、CH2=CHC2H4、CH3CH=CHC2H4、CH=CHCH2、CH3CH=CHCH2、C2H5CH=CHCH2，R1A尤其表示CH2=CH。R1B尤其表示CH3CH=CH或CH2=CH。
R1C、R1D及R2D較佳地表示直鏈烷基，尤其係CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11，及n-C6H13、n-C7H15。
b)液晶介質包含一、二、三、四或更多種，較佳地一、二、或三種式IA之化合物。
c)液晶介質中式IA之化合物整體上在混合物中之比例為5重量%、較佳地至少10重量%、尤其較佳地15重量%。
若存在，式IB之化合物整體上在混合物中之比例較佳地為5重量%、尤其10重量%、極佳地20重量%。
若存在，式IC之化合物整體上在混合物中之比例較佳地為2重量%、尤其4重量%、極佳地5重量%。
若存在，式ID之化合物整體上在混合物中之比例較佳地為4重量 %、尤其8重量%、極佳地10重量%。
式IB、IC及/或ID之化合物在本發明混合物中之總比例較佳地為5重量%、尤其較佳地10重量%且極佳地15重量%。
d)式IA之較佳化合物係式IA-1至IA-54之化合物：
烷基表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基。
特別偏好使用式IA-1、IA-2、IA-3、IA-4、IA-11、IA-12、IA-13及IA-14之化合物。
在式IA及式IA-1至IA-54之子式的化合物中，Y1及Y2較佳地皆表示氟且Y3=H。
又特別偏好如下組合：Y1=F、Y2=Cl且Y3=H，Y1=Cl、Y2=F且Y3=H。
式IB之較佳化合物係式IB-1至IB-16之化合物：
式IC之較佳化合物係式IC-1至IC-16之化合物：
其中R1C較佳地表示直鏈烷基。特別偏好使用式IC-3之化合物，以及IC-1與IC-4。
式ID之較佳化合物係式ID-1至ID-6之化合物：
其中R1D較佳地表示具有1-7個碳原子之直鏈烷基且R2D較佳地表示具有1-7個碳原子之直鏈烷基或烷氧基。特別偏好使用式ID-1及ID-4之化合物。
e)液晶介質另外包含一或多種式IIA及/或IIB之化合物
其中R2 表示H、未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有多達15個碳原子的烷基，而且其中該等基團中一或多個CH2可以 使O原子不直接彼此連結之方式由-O-、-S-、、-C≡C-、 -CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取代，L1-4各自獨立地表示F或Cl，Z2 表示一單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-， p 表示1或2；且v 表示1至6。
式IIA與IIB之較佳化合物如下所示。
在各情況下，式IIA與IIB之化合物中R2較佳地表示具有多達6個碳原子之直鏈烷基，尤其係CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11。 L1-4較佳地各自表示F。
f)液晶介質另外包含一或多種式III之化合物
其中R31及R32 各自彼此獨立地表示具有多達12個碳原子之直鏈烷 基、烷氧基烷基或烷氧基，且 表示，，，，
Z3 表示一單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-。
g)液晶介質中式IIA及/或IIB之化合物整體上在混合物中之比例係至少20重量%。
h)液晶介質中式III之化合物整體上在混合物中之比例係至少5重量%。
i)液晶介質另外包含一或多種選自式IIIa至IIIh之化合物：
其中烷基及烷基* 各自彼此獨立地表示具有1-6個碳原子之直鏈烷基。
本發明之介質較佳地包含至少一種式IIIa、式IIIb及/或式IIId之化合物。
j)液晶介質包含或由以下構成：5-80 重量%之一或多種式IA之化合物，其結合選自式IB、IC及ID之化合物之群的至少一或多種化合物，5-80 重量%之一或多種式IIA及/或IIB之化合物，其中式IA、IB、IC、ID及IIA及/或IIB化合物之總量係100重量%。
k)液晶介質另外包含一或多種下式的四環化合物
其中R7及R8 各自彼此獨立地具有一種請求項2中所指R2之含義，且w及x 各自彼此獨立地表示1至6。
l)液晶介質另外包含一或多種式Y-1至Y-8之化合物
其中R13-R20各自彼此獨立地表示具有1-6個碳原子之烷基或烷氧基；z及m各自彼此獨立地表示1-6。
本發明之介質尤其較佳地以5重量%之量包含一或多種式Y-1至Y-8之化合物。
m)液晶介質另外較佳地以>3重量%、尤其5重量%、且極佳地5-25重量%之量包含一或多種下式之化合物
其中R21表示具有1-7個碳原子之烷基或烷氧基，且m表示1-6。
n)液晶介質另外包含一或多種式T-1至T-22之氟化三聯苯
其中R表示具有1-7個碳原子之直鏈烷基或烷氧基且m表示1-6。
R較佳地表示甲基、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。
本發明之介質較佳地以2-30重量%、尤其5-20重量%之量包含式T-1至T-22之三聯苯。
特別偏好使用式T-1、T-2、T-3及T-22之化合物。在該等化合物中，R較佳地表示各自具有1-5個碳原子之烷基、以及烷氧基。
若期望混合物之△n值0.1，則較佳地在本發明之混合物中使用三聯苯。較佳混合物包含2-20重量%之一或多種選自化合物T-1至T-22之群的三聯苯化合物。
o)液晶介質另外包含一或多種式B-1至B-3之聯苯，
其中烷基及烷基* 各自獨立地表示具有1至6個碳原子之直鏈烷基，且烯基及烯基* 各自獨立地表示具有2至6個碳原子之直鏈烯基。
式B-1至B-3之聯苯整體上在混合物中之比例較佳地為至少3重量%、尤其5重量%。
式B-1至B-3之化合物中，特別偏好使用式B-2之化合物。
尤其較佳的聯苯係
其中烷基*表示具有1-6個碳原子之烷基。本發明之介質尤其較佳地包含一或多種式B-1a及/或B-2c之化合物。
p)液晶介質包含至少一種式Z-1至Z-16之化合物。
其中R及烷基具有上文所指之含義。
q)液晶介質包含至少一種式O-1至O-13之化合物
其中R1及R2具有R2A所指之含義，R1及R2較佳地各自彼此獨立地表示直鏈烷基以及烯基。
較佳介質包含一或多種式O-1、O-3、O-4、O-9及/或O-13之化合物。
r)本發明之較佳液晶介質包含一或多種含四氫萘基或萘基單元的物質，例如式N-1至N-5之化合物
其中R1N及R2N各自彼此獨立地具有R2A所指之含義，較佳地表示直鏈烷基、直鏈烷氧基或直鏈烯基，且Z、Z1及Z2各自彼此獨立地表示-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-或一單鍵。
s)較佳混合物包含一或多種式BC之二氟二苯并二氫吡喃化合物及/或式CR之二氫吡喃
其中RB1、RB2、RCR1及RCR2各自彼此獨立地具有R2A之含義。本發明之混合物較佳地以3至20重量%、尤其以3至15重量%之量包含式BC及/或CR之化合物。
尤其較佳的式BC及CR化合物係BC-1至BC-7及CR-1至CR-5之化合物
其中烷基及烷基* 各自獨立地表示具有1至6個碳原子之直鏈烷基，且烯基及烯基* 各自彼此獨立地表示具有2-6個碳原子之直鏈烯基。極佳的混合物包含一、二或種式BC-2之化合物。
本發明亦係關於具有基於ECB或FFS效應之主動矩陣定址的光電顯示器，其特徵在於其含有請求項1至10中一或多項所述之液晶介質作為介電質。
本發明之液晶介質較佳地具有自-20℃至70℃、尤其較佳地自-30℃至80℃、極佳地自-40℃至90℃之向列相。
此處術語"具有向列相"意為，一方面在相應溫度之低溫下觀察不到碟狀相及結晶且另一方面在加熱時向列相不出現透明。在相應溫度下使用流量式黏度儀實施低溫研究並藉由保存於具有相應光電應用之層厚度的測試晶元內達至少100小時來檢查。
若在-20℃之溫度下相應測試晶元中之保存穩定性達1000h或更長，則認為該介質在該溫度下係穩定的。在-30℃及-40℃之溫度下，相應時間分別係500h與250h。在高溫下，在毛細管中藉由習用方法量測透明點。
該液晶混合物較佳地具有至少60K之向列相範圍及且在20℃下具 有最高30mm2‧s-1之流動黏度v20。
在液晶混合物中雙折射值△n一般介於0.07至0.16之間，較佳地介於0.08至0.12之間。
本發明之液晶混合物具有-0.5至-8.0、尤其-3.0至-6.0之△ε，其中△ε表示介電各向異性。在20℃下旋轉黏度γ1較佳地150mPa‧s、尤其120mPa‧s。
本發明之液晶介質具有相對較低之臨限電壓值(V0)。其較佳地在1.7V至2.5V之範圍內、尤其較佳地2.4V且極佳地2.2V。
除另外明確指明外，對於本發明，術語"臨限電壓"指電容性臨限值(V0)，亦稱為弗裏德裏克茲(Freedericksz)臨限。
而且，本發明之液晶介質在液晶晶元內具有高電壓保持率值。
一般而言，具有低定址電壓或臨限電壓之液晶介質較彼等具有較高定址電壓或臨限電壓者表現出更低的電壓保持率且反之亦然。
對於本發明，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者且術語"介電負性化合物"表示彼等具有△ε<-1.5者。此處化合物之介電各向異性係藉由以下方法測定：將10%的化合物溶解於液晶基質中並在1kHz下具有垂直及水平表面配向之20μm層厚度的各情況下在至少一個測試晶元中測定所得混合物的電容。量測電壓典型地為0.5V至1.0V，但總低於所研究各液晶混合物之電容性臨限值。
用於介電正性與介電中性化合物之基質混合物係ZLI-4792且用於介電負性化合物之基質混合物係ZLI-2857，二者皆購自德國Merck KGaA。擬研究之各化合物之值係自添加擬研究之化合物後基質混合物之介電常數變化並外推至使用100%該化合物所獲得。將10%擬研究之化合物溶解於基質混合物中。若該物質之溶解性太低而難以達成此目的，則將濃度逐步減半直至可在期望溫度下實施該研究。
本發明所指之所有溫度值以℃表示。
在Merck KGaA生產之測試晶元中測定電壓保持率。該等量測晶元具有鈉鈣玻璃基板且係用聚醯亞胺配向層所產生(購自Japan Synthetic Rubber，日本之AL-3046)。層厚度均為6.0μm。透明ITO電極面積為1cm2。
本發明之混合物適用於所有VA-TFT應用，例如VAN、MVA、(S)-PVA及ASV。其另外亦適用於具有負△ε之IPS(平面內切換)、FFS(邊界電場切換)及PALC應用。
本發明顯示器中向列型液晶混合物一般包含兩種組份A與B，該組份自身又係由一或多種單獨化合物組成。
組份A具有顯著的負介電各向異性並可得到介電各向異性-0.5之向列相。除式IA之一或多種化合物外，其較佳地包含一或多種式IC、ID、IIA、IIB之化合物。
組份A之比例較佳地介於45-100%，尤其介於60-100%。
對組份A而言，較佳地選擇具有△ε值-0.8之一種(或多種)單獨化合物。必須係該值越負，則A在混合物中之整體比例越小。
組份B具有顯著的向列性及在20℃下不大於30mm2‧s-1、較佳地不大於25mm2‧s-1之流動黏度。
組份B中尤其較佳的單獨化合物係在20℃下具有不大於18mm2‧s-1、較佳地不大於12mm2‧s-1之流動黏度的極低黏度向列型液晶。
組份B具有單向轉變性或互變性向列型、不具有碟狀相並能防止在降至極低溫時在液晶混合物中產生碟狀相。舉例而言，若將多種高度向列性材料添加至碟狀液晶混合物中，則該等材料之向列性可經由對所達成之碟狀相的抑制程度來進行比較。
熟習此項技術者可自文獻中瞭解多種適宜的材料。特別偏好使用式III之化合物。
而且，該等液晶相亦可包含多於18種組份，較佳地18至25種組份。
該等相較佳地包含4至15種、尤其5至12種、且尤其較佳地<10種式IA、IB、IC、ID、IIA及/或IIB及視情況III之化合物。
除式IA、IB、IC、ID、IIA及/或IIB及III之化合物外，亦可以(例如)整體上達混合物之45%、但較佳地達35%、尤其達10%之量存在其他成份。
其他成份較佳地選自向列型或向列性物質，尤其係選自以下類別之已知物質：氧化偶氮苯、亞苄基苯胺、聯苯、三聯苯、苯基或環己基苯甲酸酯、苯基或環己基環己烷甲酸酯、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、苯基或環己基二氧雜環己烷，視情況鹵代二苯乙烯、苄基苯基醚、二苯乙炔及經取代的肉桂酸酯。
適合用作液晶相成份之最重要的該類化合物之特徵如式IV R9-L-G-E-R10 IV
其中L及E各表示由選自下述之群之物質形成的碳環或雜環系統：1,4-二取代苯及環己烷環、4,4'-二取代聯苯、苯基環己烷及環己基環己烷系統、2,5-二取代嘧啶及1,3-二氧雜環己烷環、2,6-二取代萘、二及四氫萘、喹唑啉及四氫喹唑啉，
或C-C單鍵，Q表示鹵素(較佳地為氯)、或-CN，且R9及R10各表示具有多達18個、較佳地多達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，或該等基團之一個另外可表示CN、NC、NO2、NCS、CF3、SF5、OCF3、F、CI或Br。
在大部分該等化合物中，R9及R10彼此不同且該等基團之一個通常係烷基或烷氧基。所提供取代基之其他變化形式亦很常見。許多該等物質或其混合物可購得。所有該等物質可依照文獻已知之方法製備。
對熟習此項技術者不言而喻的係，本發明之VA、IPS、FFS或PALC混合物亦包含其中(例如)H、N、O、Cl及F已由相應同位素取代的化合物。
另外可以較佳地0.12-5重量%、尤其較佳地0.2-2%(基於混合物)之濃度朝本發明之混合物添加可聚合化合物(所謂主動液晶元(RM)，例如揭示於美國專利第6,861,107號中者)。該類混合物可用於所謂聚合物穩定的VA模式中，其中意欲在液晶混合物中進行該等主動液晶元之聚合。達此目的之先決條件係液晶混合物自身不包含任何可聚合的組份，例如含有烯基側鏈的化合物。
本發明液晶顯示器之結構符合闡述於(例如)歐洲專利第EP-A 0 240 379號中之普通幾何學。
以下實例意欲闡釋本發明而非對其加以限制。在上下文中，百分數表示重量百分比；所有溫度皆以攝氏度表示。
除式IA之化合物及選自式IB、IC及ID之化合物之群的一或多種化合物外，本發明之混合物較佳地包含一或多種下述化合物。
使用以下縮寫：(n、m、z：各自彼此獨立地表示1、2、3、4、5或6)
可根據本發明使用之液晶混合物係以其本身已為吾人習知之方式製備。一般而言，將所需量之以較少量使用的組份溶解於構成主要成份之組份中，該溶解在高溫下實施較為有利。亦可混合該等組份存於一有機溶劑(例如，丙酮、氯仿或甲醇)中之溶液，且在充分混合後再藉由(例如)蒸餾去除該溶劑。
藉由適宜添加劑，可以使其能應用於目前已揭示的(例如)ECB、VAN、IPS、GH或ASM-VA LCD之任何類型的顯示器的方法對本發明之液晶相進行修改。
該等介電質亦可包含其他熟習此項技術者習知並於文獻中有闡述 的添加劑，例如，UV吸收劑、抗氧化劑及自由基清除劑。舉例而言，可添加0-15%之多色染料、穩定劑或對掌性摻雜劑。
舉例而言，可添加0-15%之多色染料，可添加其他導電鹽(較佳地，乙基二甲基十二烷基4-己氧基苯甲酸銨、四丁基四苯基硼酸銨或冠醚的複鹽(參見，例如Haller等人，Mol.Cryst.Liq.Cryst，第24卷，第249-258頁(1973)))以改良電導性或可添加物質以修改介電各向異性、黏度及/或向列相之配向。該類物質闡述於(例如)德國專利第DE-A 22 09 127號、第DE-A 22 40 864號、第DE-A 23 21 632號、第DE-A 23 38 281號、第DE-A 24 50 088號、第DE-A 26 37 430號及第DE-A 28 53 728號中。
表A展示可添加至本發明混合物中之可能的摻雜劑。若該混合物包含摻雜劑，則其以0.01-4重量%、較佳地以0.1-1.0重量%之量應用。
可以(例如)基於該混合物總重量之達10重量%、較佳地0.01-6重量%、尤其0.1-3重量%之量朝本發明混合物添加之穩定劑如表B所示。
以下實例意欲闡釋本發明而非對其加以限制。在上下文中，V0 表示20℃下之臨限電壓、電容性[V]。
△n 表示在20℃及589nm下量測之光學各向異性
△ε 表示在20℃及1kHz下之介電各向異性
cl.p. 表示透明點[℃]
k1 表示在20℃下之"張開"形變彈性常數[pN]
K3 表示在20℃下之"彎曲"形變彈性常數[pN]
γ1 表示藉由磁場旋轉方法測定的20℃下量測之旋轉黏
度[mPa‧s]
LTS 表示測試晶元中測定的低溫穩定性(向列相)
HR(20) 表示20℃下之電壓保持率[%]
HR(100) 表示100℃下5min後之電壓保持率[%]
HR(UV) 表示UV暴露後之電壓保持率[%]
用於量測臨限電壓的顯示器具有兩個相距20μm的平面平行外板及在該等外板內側具有SE-1211疊加配向層(Nissan Chemicals)的電極層，其可影響液晶的垂直配向。
除另外明確指明外，該應用中之所有濃度皆基於相應混合物或混合物組份。除另外明確指明外，所有物理性質按照"Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals"(狀態：1997年12月，Merck KGaA,Germany)所述進行測定並使用於20℃溫度。
混合物實例 實例1
實例2

Claims (13)

  1. 一種液晶介質，其特徵在於其包含至少一種式IA之化合物 及至少一種選自式IB、IC及ID之化合物之群的化合物 其中R1A 表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有多達6個碳原子之烯基，而且其中該等基團中一或多個CH2基團可以使O原子不直接彼此連結之方式經-O-、-S-、 、-C≡C-、 -CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取代，R2A、R1C,R1D及R2D 各自彼此獨立地表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有多達6個碳原子之烷基或烯基，而且其中該等基團中一或多個CH2基團可以使O原子不直接彼此連結之方 式經-O-、-S-、、-C≡C-、-CF2O-、- OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取代， 各自彼此獨立地表示 Y1、Y2、Y4及Y5 各自彼此獨立地表示F、Cl、CF3、CHF2、CH2F、OCF3、OCH2F、OCHF2或CN，Y3 表示H或CH3，R2C 表示H或F，R3C 表示H、CH3、C2H5或n-C3H7，a及b 各自彼此獨立地表示0、1或2，其中a+b1，c 表示1或2，且d 表示0或1； 其中式IB之化合物係選自式IB-1至IB-16之化合物：
  2. 如請求項1之液晶介質，其另外包含一或多種式IIA及/或IIB之化合物 其中R2 表示H或未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有至多15個碳原子之烷基或 烯基，且視情況其中一或多個CH2基團彼此獨立地以使O原子不彼此連結之方式經-O-、-S- 、、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、 或-O-CO-O-取代，L1、L2、L3及L4 各自獨立地表示F或Cl，Z2 表示一單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-或-CF=CF-，p 表示1或2；且v 表示1至6。
  3. 如請求項1之液晶介質，其中在該式IA化合物中，Y1及Y2皆表示氟且Y3=H，或Y1=F、Y2=Cl且Y3=H，或Y1=Cl、Y2=F且Y3=H。
  4. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其另外包含一或多種式III之化合物 其中R31及R32 各自彼此獨立地表示具有至多12個碳原子之直鏈烷基、烷氧基烷基或烷氧基， 表示，，，， 或，且 Z3 表示一單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-或-CF=CF-。
  5. 如請求項1之液晶介質，其包含至少一種式IA-1至IA-54之化合物 其中Y1及Y2各自彼此獨立地表示F、Cl、CF3、CHF2、CH2F、OCF3、OCH2F、OCHF2或CN，且烷基表示具有1-6個碳原子之直鏈烷基。
  6. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其另外包含至少一種式IB-1至IB-16之化合物
  7. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其另外包含至少一種式IC-1至IC-16之化合物 其中R1C表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有至多6個碳原子之烷基或烯基，且視情況其中一或多個CH2基團各自彼此獨立地以使O原子不直接彼此連結之方式經-O- 、-S-、、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取 代。
  8. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其另外包含至少一種式ID-1至ID-6之化合物 其中R1D及R2D 各自彼此獨立地表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有至多6個碳原子之烷基或烯基，且視情況其中一或多個CH2基團各自彼此獨立地以使O原子不直接彼此 連結之方式經-O-、-S-、、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、- OC-O-或-O-CO-取代。
  9. 如請求項1之液晶介質，其另外包含一或多種式IIA及/或IIB之化合物 其中R2 表示H、未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有至多15個碳原子的烷基，且視情況其中一或多個CH2各自彼此獨立地以使O原子不直接彼此連結之方式由-O-、-S-、 、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或- O-CO-取代，L1、L2、L3及L4 各自獨立地表示F或Cl， Z2 表示一單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-或-CF=CF-，p 表示1或2；且v 表示1至6。
  10. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其另外包含至少一種式O-1至O-13化合物 其中R1及R2各自獨立地表示表示未經取代、經CN或CF3單取代或至少經鹵素單取代的具有至多6個碳原子的烷基或烯基，且其中一或多個CH2以使O原子不直接彼此連結之方式視情況由-O-、- S-、、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-取代。
  11. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該式IA化合物整體上在該介質中之比例係5重量%。
  12. 一種製備如請求項1至11中任一項之液晶介質的方法，其包含將至少一或多種式IA化合物與至少一或多種式IB、IC及ID之化合物及視情況其他液晶化合物及/或添加劑相混合。
  13. 一種具有基於ECB、PALC、FFS或IPS效應之主動矩陣定址之光電顯示器，其包含如請求項1至11中任一項之液晶介質作為介電質。
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