TW201708506A - 液晶介質及含彼之液晶顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種液晶介質，其較佳具有向列相及0.5或更高之介電各向異性，該液晶介質具有特定介電特性，因為其具有- 在2或更高至低於8或更低之範圍內的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)且同時具有1.0或更高的該垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)與該介電各向異性(△ε)之比率，亦即(ε⊥/△ε)，或- 或8或更高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及26或更低的介電各向異性(△ε)，且較佳包含具有較高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及較高平均介電常數(εav.)之一或多種化合物，其於電光顯示器中之用途，特定言之，係用於基於IPS或FFS效應之主動矩陣式顯示器中；含有此類液晶介質的此類型之顯示器；及式I化合物之用途，其係用於改善包含一或多種另外的液晶原基化合物之液晶介質的透射率及/或反應時間。

Description

液晶介質及含彼之液晶顯示器
本發明係關於新穎液晶介質，特定言之，用於液晶顯示器中之新穎液晶介質，以及該等液晶顯示器，特定言之，使用共平面切換(in-plane switching，IPS)效應，或較佳使用正介電性液晶之邊緣場切換(fringe field switching，FFS)效應的液晶顯示器。該FFS效應偶爾亦稱為超級FFS(super grip FFS，SG-FFS)效應。對於此效應，使用正介電性液晶，其包含同時具有較高的平行於分子指向矢及垂直於分子指向矢之介電常數，由此引起較大平均介電常數及高介電比率，且較佳同時引起相對較小之介電各向異性的一或多種化合物。該等液晶介質視情況另外包含負介電性化合物、中性介電性化合物或兩者。該等液晶介質係以均質(亦即，平面)初始配向使用。根據本發明之液晶介質具有正介電各向異性且包含同時具有平行於及垂直於分子指向矢之較大介電常數的化合物。
該等介質係藉由各別顯示器之特別高的透射率及較短反應時間辨別，此係由其獨特之物理特性組合，尤其是其介電特性且特定言之，其較高的介電比率(ε⊥/△ε)值對應的較高(ε⊥/εav.)比率引起。此亦使得根據本發明之顯示器具有優良性能。
使用正介電性液晶之IPS及FFS顯示器係該領域中熟知的且已廣泛用於各種類型顯示器，如例如台式監視器及電視機，以及移動式應 用。
然而，近來使用負介電性液晶之IPS且特別是FFS顯示器被廣泛採用。FFS顯示器有時亦稱為或超亮FFS(ultra bright FFS，UB-FFS)。此類顯示器揭示於例如US 2013/0207038 A1中。該等顯示器係以相較於先前使用的具有正介電性液晶之IPS顯示器及FFS顯示器明顯增加之透射率為特徵。然而，該等使用負介電性液晶之顯示器具有嚴重不足，即，需要的操作電壓高於使用正介電性液晶之各別顯示器。用於UB-FFS之液晶介質具有-0.5或更低且較佳-1.5或更低之介電各向異性。
用於高亮度FFS(high brightness FFS，HB-FFS)之液晶介質具有0.5或更高且較佳1.5或更高之介電各向異性。同時包含負介電性及正介電性液晶化合物，或液晶原基化合物的用於HB-FFS之液晶介質揭示於例如US 2013/0207038 A1中。該等介質提供了相當大的ε⊥及εav.值，但其(ε⊥/△ε)比率相對較小。
然而，根據本申請案，具有呈均勻配向之正介電性液晶介質的IPS或FFS效應較佳。
此效應在電光顯示元件中之工業應用需要LC相，其必須滿足多個要求。此處特別重要的是針對水分、空氣及物理影響，諸如熱；紅外光、可見光及紫外光區域中之輻射；及直流電(DC)及交流電(AC)電場之耐化學性。
另外，可在工業上使用之LC相需要具有處於適合溫度範圍內及低黏度之液晶中間相。
迄今已經揭示的具有液晶中間相之一系列化合物中均不包括滿足所有該等要求之單一化合物。因此，一般製備兩種至25種、較佳三種至18種化合物之混合物以獲得可用作LC相之物質。
已知矩陣液晶顯示器(MLC顯示器)。可用於個別像素之個別轉換 的非線性元件為例如主動元件(亦即，電晶體)。術語「主動矩陣」則被使用，其中一般利用薄膜電晶體(TFT)，該等TFT一般佈置於作為基板之玻璃板上。
兩項技術之間之區別在於：包含化合物半導體，諸如CdSe或金屬氧化物(如ZnO)之TFT，或基於多晶且尤其是非晶矽之TFT。後一技術當前在全世界具有最大的商業價值。
將TFT矩陣應用於顯示器之一個玻璃板的內部，而另一玻璃板在其內部載有透明相對電極。相較於像素電極之大小，TFT極小且對影像實際上無不良影響。此技術亦可擴展至全色顯示器(fully colour-capable display)，其中紅色、綠色及藍色濾光片之嵌合體係以使得濾光片元件與每一可轉換像素相對之方式佈置。
迄今最常用之TFT顯示器通常以用於透射之交叉偏光器操作，且為背光的。對於TV應用，使用ECB(或VAN)單元或FFS單元，而監視器通常使用IPS單元或扭轉向列(twisted nematic，TN)單元，且筆記型電腦、膝上型電腦及移動式應用通常使用TN、VA或FFS單元。
術語MLC顯示器在此處涵蓋具有一體式非線性元件的任何矩陣顯示器，亦即，除主動矩陣以外，顯示器亦具有被動元件，諸如變阻器或二極體(MIM=金屬-絕緣體-金屬)。
此類型之MLC顯示器特別適於TV應用、監視器及筆記型電腦，或具有高資訊密度之顯示器，例如用於汽車製造或飛行器構造中。除有關對比度及反應時間之角度依賴性的問題以外，MLC顯示器中亦由於液晶混合物之比電阻不夠高而存在困難[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頁及其後，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頁及其後，Paris]。隨著電阻減小，MLC顯示器之對比度變差。由於液晶混合物之比電阻一般會因與顯示器內表面相互作用而隨MLC顯示器之壽命下降，故對於必須在長操作時間段內具有可接受之電阻值的顯示器，高(初始)電阻極其重要。
除IPS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，第II冊，第758及759頁)及早就已知之TN顯示器以外，使用ECB效應之顯示器已確立為所謂的垂直配向向列型(vertically aligned nematic，VAN)顯示器，此為當前最重要，特別是對於電視應用最重要的近期三種類型之液晶顯示器之一。
此處可提及的最重要設計為：多域垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA；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I冊，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II冊，第750至753頁)、圖案化垂直配向(patterned vertical alignment，PVA；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II冊，第760至763頁)及先進寬視角(advanced super view，ASV；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II冊，第754至757頁)。VA效應之更現代 的形式為所謂的光配向VA(photo-alignment VA，PAVA)及聚合物穩定之VA(polymer-stabilized VA，PSVA)。
在例如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中比較了該等技術之一般形式。儘管已藉由使用驅動加速之定址方法顯著改善現代ECB顯示器之反應時間，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，第I冊，第106至109頁，但視訊相容之反應時間之達成，尤其在灰度轉換方面，仍然為尚未圓滿解決之問題。
ECB顯示器，如ASV顯示器，使用具有負介電各向異性(△ε)之液晶介質，而TN及到目前為止的所有習知IPS顯示器使用具有正介電各向異性之液晶介質。然而，目前對於利用負介電性液晶介質之IPS及FFS顯示器之需求日益增加。
在此類型液晶顯示器中，液晶被用作介電質，其光學特性在施加電壓後可逆地改變。
由於在一般顯示器中，亦即，亦在依據所提及之該等效應之顯示器中，操作電壓應儘可能低，故利用一般主要由液晶化合物構成之液晶介質，所有該等化合物均具有相同介電各向異性正負號且具有介電各向異性之最高可能值。大體而言，採用至多相對較小比例的中性化合物，且若可能，不採用與該介質具有相反介電各向異性正負號之化合物。在液晶介質具有負介電各向異性之情況下，例如對於ECB或UB-FFS顯示器而言，由此主要採用具有負介電各向異性之化合物。採用的各別液晶介質一般主要由且通常甚至基本上由具有負介電各向 異性之液晶化合物組成。
在根據本申請案使用之介質中，通常採用大量正介電性液晶化合物且一般僅採用極少量或甚至完全不採用負介電性化合物，因為預期液晶顯示器一般具有最低之可能定址電壓。同時，在一些情形中，可有利地使用少量中性介電性化合物。
US 2013/0207038 A1揭示用於HB-FFS顯示器之液晶介質，提出藉由另外併入負介電性液晶來改善使用具有正介電各向異性之液晶之FFS顯示器的效能。然而，此使得有必要向所得介質之總體介電各向異性補償該等化合物之負性比重。為此目的，必須增加正介電性材料之濃度，而正介電性材料濃度之增加又為在混合物中使用中性介電性化合物作為稀釋劑留下較少空間，或作為替代方案，必須使用具有較強正介電各向異性之化合物。該兩種替代方案均具有增加顯示器中液晶之反應時間的明顯缺點。
已經揭示用於IPS及FFS顯示器的具有正介電各向異性之液晶介質。在下文中將給出一些實例。
CN 104232105 A揭示介電比率(ε⊥/△ε)高達0.7的具有正介電各向異性之液晶介質。
WO 2014/192390亦揭示具有相當高的ε∥值但介電比率(ε⊥/△ε)僅為約0.5的具有正介電各向異性之液晶介質。
WO 2015/007131揭示具有正介電各向異性之液晶介質，其中一些的介電比率(ε⊥/△ε)為約0.7及略微更高，至多為0.88。
顯然，液晶混合物之向列相之範圍必須足夠寬以用於顯示器之預定應用。
顯示器中液晶介質之反應時間亦必須改善，亦即，縮短。此對於用於電視或多媒體應用之顯示器特別重要。為改善反應時間，過去曾反覆地提出優化液晶介質之旋轉黏度(γ1)，亦即，獲得具有最低可能 旋轉黏度之介質。然而，此處實現之結果不適於許多應用且因此需要發現其他優化方法。
該等介質對於極端負荷，特別是對於UV曝光及加熱之適當穩定性極為重要。特定言之，在應用於諸如移動式電話之移動設備中之顯示器的情況下，此可能至關重要。
迄今揭示之MLC顯示器除具有相對較差之透射率及相對較長之反應時間以外，亦具有其他缺點。該等缺點為例如在該等顯示器中其比較低的對比度、其相對較高之視角依賴性及難以再現灰階，尤其是當自傾斜視角觀察時，以及其不適當之VHR及其不足的使用壽命。需要對顯示器之透射率及其反應時間進行所期望之改善以便改善其能效，相應地使其能夠迅速地顯現動畫。
因此，仍特別需要具有極高比電阻，同時具有較大工作溫度範圍、較短反應時間及較低臨限電壓之MLC顯示器，藉助於該等顯示器，可產生各種灰度，且特定言之，其具有良好且穩定之VHR。
本發明之目的為提供不僅用於監視器及TV應用，而且亦用於移動應用(諸如電話及導航系統)之MLC顯示器，該等顯示器係基於ECB、IPS或FFS效應，不具有以上指示之缺點，或僅在較低程度上具有該等缺點，且同時具有極高比電阻值。特定言之，對於移動式電話及導航系統而言，必須確保其亦在極高及極低溫度下工作。
意外的是，已發現若在該等顯示元件中利用向列型液晶混合物，則有可能獲得具有較低臨限電壓及較短反應時間、足夠寬之向列相，有利地，相對較低之雙折射率(△n)，且同時具有高透射率、對於由加熱及由UV曝光引起之分解的良好穩定性，及穩定之高VHR的液晶顯示器，特定言之IPS及FFS顯示器，該等液晶混合物包含至少一種化合物，較佳兩種或兩種以上之式I化合物，較佳選自子式I-1、I-2、I-3及I-4化合物之群的化合物，尤佳子式I-2及/或I-3及/或I-4，更佳子式I-2 及/或I-4之化合物，且較佳另外包含選自式II及III化合物之群的至少一種化合物，較佳兩種或兩種以上化合物，前者較佳式II-1及/或II-2，及/或選自式IV及/或V之群之至少一種化合物，較佳兩種或兩種以上化合物，及較佳選自式VII至IX之群之一或多種化合物(所有化學式如下文中所定義)。
特定言之，此類型介質可用於IPS或FFS顯示器中具有主動矩陣式定址之電光顯示器。
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，其包含一或多種具有以下任一者之化合物- 在2或更高至8或更低範圍內的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)，及1.0或更高的垂直於指向矢之介電常數與介電各向異性之介電比率(ε⊥/△ε)，或- 8.0或更高，較佳26或更低的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)且較佳另外亦具有1.0或更高的垂直於指向矢之介電常數與介電各向異性之介電比率(ε⊥/△ε)。
1.0或更高的垂直於指向矢之介電常數與介電各向異性之比率(ε⊥/△ε)對應於2.0或更低的平行於指向矢之介電常數(ε∥)與垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)之比率，亦即，比率(ε∥/ε⊥)。
根據本發明之介質較佳另外包含選自式II及III化合物之群的一或多種化合物，較佳式II之一或多種化合物，另外更佳式III之一或多種化合物，且最佳另外地，選自式IV及V化合物之群的一或多種化合物，且再較佳地，選自式VI至IX之化合物之群的一或多種化合物(所有化學式如下所定義)。
根據本發明之混合物在清亮點70℃下展現極寬之向列相範圍，具有極有利的電容臨限值、相對較高的保持率值及同時在-20℃及-30℃下之良好低溫穩定性，以及極低的旋轉黏度。另外，根據本發明之混 合物係藉由清亮點及旋轉黏度之良好比率及相對較高的正介電各向異性辨別。
現已意外地發現，使用具有正介電各向異性之液晶的FFS型LC可使用專門選擇之液晶介質實現。該等介質係以特定物理特性組合表徵。其中最具決定性的是其介電特性且此處為高平均介電常數(εav.)、較高的垂直於液晶分子之指向矢之介電常數(ε⊥)、較高的介電各向異性值(△ε)，特定言之，相對較高的後兩個值之比率：(ε⊥/△ε)。
一方面，較佳根據本發明之液晶介質之介電各向異性值為0.5或更高，較佳為1.0或更高，或更佳為1.5或更高。另一方面，其介電各向異性較佳為26或更低。
較佳根據本發明之液晶介質的垂直於指向矢之介電常數值一方面為2或更高，更佳為8或更高，且另一方面較佳為20或更低。
根據本發明之液晶介質較佳具有正介電各向異性，其較佳在1.5或更高至20.0或更低之範圍內，更佳在3.0或更高至8.0或更低之範圍內，且最佳在4.0或更高至7.0或更低之範圍內。
根據本發明之液晶介質的垂直於液晶分子之指向矢之介電常數(ε⊥)較佳為5.0或更高，更佳為6.0或更高，更佳為7.0或更高，更佳為8.0或更高，更佳為9或更高，且最佳為10.0或更高。
根據本發明之液晶介質的介電比率(ε⊥/△ε)較佳為1.0或更高，更佳為1.5或更高且最佳為2.0或更高。
在本發明之一較佳實施例中，液晶介質較佳包含a)同時具有較高的垂直於指向矢及平行於指向矢之介電常數的一或多種化合物，該或該等化合物較佳選自式I化合物之群，其濃度較佳在1%至60%範圍內，更佳在5%至40%範圍內，尤佳在8%至35%範圍內， 其中 表示 表示 n表示0或1，R11及R12彼此獨立地表示較佳具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳為烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基，最佳為烷基、烷氧基或烯基氧基，且R11替代地表示R1且R12替代地表示X1，R1表示較佳具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳為烷基或烯基，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，後四個基團較佳具有1至4個C原子，較佳為F、Cl、CF3或OCF3，特定言之，對於式I-1及I-2，較佳為F，且對於式I-4，較佳為OCF3，及b)選自式II及III化合物之群，較佳選自介電各向異性分別超過3之化合物之群的一或多種正介電性化合物：
其中R2表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳為烷基或烯基，及
在每次出現時彼此獨立地表示 或，較佳為 L21及L22表示H或F，較佳L21表示F，X2表示鹵素；具有1至3個C原子之鹵化烷基或烷氧基；或具有2或3個C原子之鹵化烯基或烯基氧基，較佳為F、Cl、-OCF3、-O-CH2CF3、-O-CH=CH2、-O-CH=CF2或-CF3，極佳為F、Cl、-O-CH=CF2或-OCF3，M表示0、1、2或3，較佳為1或2且尤佳為1，R3表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳為烷基或烯基，
在每次出現時彼此獨立地為 或，較佳為 L31及L32彼此獨立地表示H或F，較佳L31表示F，X3表示鹵素；具有1至3個C原子之鹵化烷基或烷氧基；或具有2或3個C原子之鹵化烯基或烯基氧基，較佳表示F、Cl、-OCF3、-OCHF2、-O-CH2CF3、-O-CH=CF2、-O-CH=CH2或-CF3，極佳表示F、Cl、-O-CH=CF2、-OCHF2或-OCF3，Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-或單鍵，較佳表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-或單鍵，且極佳表示-COO-、反-CH=CH-或單鍵，及n表示0、1、2或3，較佳表示1、2或3且尤佳表示1，及 c)選自式IV及V之群之視情況一或多種中性介電性化合物：
其中R41及R42彼此獨立地具有上文在式II下關於R2所示之含義，較佳R41表示烷基且R42表示烷基或烷氧基，或R41表示烯基且R42表示烷基， 彼此獨立地且若出現兩次，則其亦彼此獨立地表示 較佳 及中之一或多者表示 Z41及Z42彼此獨立地，且若Z41出現兩次，則其亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或單鍵，較佳其中一或多者表示單鍵，及p表示0、1或2，較佳表示0或1，及R51及R52彼此獨立地具有關於R21及R22所提供之含義之一，且較佳表示具有1至7個C原子之烷基，較佳為正烷基，尤佳為具有1至5個C原子之正烷基；具有1至7個C原子之烷氧基，較佳為正烷氧基，尤佳為具有2至5個C原子之正烷氧基；具有2至7個C原子，較佳具有2至4個C原子之烷氧基烷基、烯基或烯基氧基，較佳為烯基氧基， 若存在，則各自彼此獨立地表示 較佳表示 較佳 表示， 且若存在，則 較佳表示，Z51至Z53各自彼此獨立地表示-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-或單鍵，較佳表示-CH2-CH2-、-CH2-O-或單鍵，且尤佳表示單鍵，i及j各自彼此獨立地表示0或1，(i+j)較佳表示0、1或2，更佳表示0或1，且最佳表示1。
d)又視情況，或者或另外，選自式VI至IX之群之一或多種負介電性化合物：
其中R61表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基，較佳為直鏈烷基，更佳為正烷基，最佳為丙基或戊基；具有2至7個C原子的未經取代之烯基，較佳為直鏈烯基，尤佳具有2至5個C原子；具有1至6個C原子的未經取代之烷氧基；或具有2至6個C原子的未經取代之烯基氧基，R62表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基、具有1至6個C原子的未經取代之烷氧基或具有2至6個C原子的未經取代之烯基氧基，及l表示0或1，R71表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基，較佳為直鏈烷基，更佳為正烷基，最佳為丙基或戊基；或具有2至7個C原子的未經取代之烯基，較佳為直鏈烯基，尤佳具有2至5個C原子，R72表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子的未經取代之烷基；具有1至6個C原子，較佳具有1、2、3或4個C原子的未經取代之烷氧基；或具有2至6個C原子，較佳具有2、3或4個C原子的未經取代之烯基氧基，及 表示 R81表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基，較佳為直鏈烷基，更佳為正烷基，最佳為丙基或戊基；或具有2至7個C原子的未經取代之烯基，較佳為直鏈烯基，尤佳具有2至5個C原子，R82表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子的未經取代之烷基；具有1至6個C原子，較佳具有1、2、3或4個C原子的未經取代 之烷氧基；或具有2至6個C原子，較佳具有2、3或4個C原子的未經取代之烯基氧基， 表示 較佳表示 更佳表示 Z8表示-(C=O)-O-、-CH2-O-、-CF2-O-或-CH2-CH2-，較佳表示-(C=O)-O-或-CH2-O-，及o表示0或1，R91及R92彼此獨立地具有以上關於R72所提供之含義，R91較佳表示具有2至5個C原子，較佳具有3至5個C原子之烷基，R92較佳表示具有2至5個C原子之烷基或烷氧基，更佳表示具有2至4個C原子之烷氧基；或具有2至4個C原子之烯基氧基。
表示或， p及q彼此獨立地表示0或1，及(p+q)較佳表示0或1，且倘若 表示或，則替代地，較佳p=q=1。
根據本申請案之液晶介質較佳具有向列相。
較佳式I化合物係選自式I-1至I-4化合物之群：
其中R11及R12彼此獨立地表示較佳具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳表示烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基，最佳表示烷氧基或烯基氧基，R1表示較佳具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳表示烷基或烯基，及X1表示F、Cl、CN、NCS、氟化烷基、氟化、氟化烷氧基或氟化烯氧基，後四個基團較佳具有1至4個C原子，較佳為F、Cl、CF3或OCF3，特定言之，對於式I-1及I-2，較佳為F，且對於式I-4，較佳為OCF3。
式I-3化合物係根據WO 02/055463製備且含有兩個烷氧基(R11=>R1-O；R12=>R2-O)的式I-3化合物較佳係以鹼性化合物二苯并呋 喃為起始物，根據以下方案製備：(方案1)。
-方案1續-
方案1.合成具有兩個烷氧基端基的式I-3化合物
含有一個烷氧基(R1-O)及一個烷基(R2)的式I-3化合物(R11=>R1-O；R12=>R2)較佳係以鹼性化合物二苯并呋喃為起始物，根據以下方案製備：(方案2)。
方案2.合成具有一個烷基及一個烷氧基端基的式I-3化合物。基團R對應於諸如相應地縮短一個碳原子之R2之基團。
含有兩個烷基的式I-3化合物(R11=>R1；R12=>R2)較佳係以鹼性化合物二苯并呋喃為起始物，根據以下方案製備：(方案3)。
方案3.合成式I-3化合物。所用醛中之基團R對應於諸如相應地縮短一個碳原子之R2之基團。
式I-4化合物較佳係例如根據以下方案製備。
方案4.合成式I-4化合物。
本發明另外係關於根據本發明之液晶混合物及液晶介質之用途，其係用於IPS及FFS顯示器中，特定言之，用於含有液晶介質之SG-FFS顯示器中，用以改善反應時間及/或透射率。
本發明另外係關於一種含有根據本發明之液晶介質的液晶顯示器，特定言之，IPS或FFS顯示器，尤佳為FFS或SG-FFS顯示器。
本發明另外係關於一種包含液晶單元之IPS或FFS型液晶顯示器，該液晶單元由以下組成：兩個基板，其中至少一個基板透光且至少一個基板具有電極層；及位於該等基板之間的由液晶介質形成之層，該液晶介質包含聚合組分及低分子量組分，其中該聚合組分可藉由使一或多種可聚合化合物在位於該液晶單元之基板之間的液晶介質中聚合，較佳同時施加電壓而獲得，且其中該低分子量組分為如上文及下文所描述的根據本發明之液晶混合物。
根據本發明之顯示器較佳係藉由主動矩陣( a ctive m atrix LC D ，簡稱AMD)，較佳藉由薄膜電晶體(thin-film transistor；TFT)矩陣定址。然而，根據本發明之液晶亦可以有利的方式用於具有其他已知定址手 段之顯示器中。
本發明另外係關於一種用於製備根據本發明之液晶介質的方法，該方法係藉由將一或多種式I化合物，較佳選自式I-1至I-4化合物之群的一或多種式I化合物，與一或多種低分子量液晶化合物，或液晶混合物及視情況使用之其他液晶化合物及/或添加劑混合來進行。
上文及下文適用以下含義：除非另外指明，否則術語「FFS」用於表示FFS及SG-FFS顯示器。
術語「液晶原基基團」為熟習此項技術者已知的且描述於文獻中，且表示由於吸引及排斥相互作用之各向異性而基本上有助於低分子量或聚合物質中液晶(LC)相產生之基團。含有液晶原基基團之化合物(液晶原基化合物)本身不必具有液晶相。液晶原基化合物亦可僅在與其他化合物混合之後及/或聚合之後展現液晶相行為。典型液晶原基基團為例如剛性棒狀或盤狀單元。結合液晶原基或液晶化合物使用之術語及定義之概述提供於Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)及C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中。
上文及下文之術語「間隔基團」或簡稱「間隔基」，又稱「Sp」為熟習此項技術者已知的且描述於文獻中，參見例如Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)及C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.(2004),116,6340-6368中。除非另外指明，否則上文及下文之術語「間隔基團」或「間隔基」表示在可聚合液晶原基化合物中將液晶原基基團及可聚合基團彼此連接之可撓性基團。
出於本發明之目的，術語「液晶介質」意圖表示包含液晶混合物及一或多種可聚合化合物(諸如反應性液晶原基)之介質。術語「液晶混合物」(或「主體混合物」)意圖表示僅由不可聚合之低分子量化合物組成，較佳由兩種或兩種以上液晶化合物及視情況使用之其他添加 劑，諸如對掌性摻雜劑或穩定劑組成之液晶混合物。
尤佳為具有向列相，特定言之在室溫下之向列相的液晶混合物及液晶介質。
在本發明之一較佳實施例中，液晶介質包含介電各向異性超過3的一或多種正介電性化合物，其係選自式II-1及II-2化合物之群：
其中參數具有上文在式II下所指示之各別含義，且L23及L24彼此獨立地表示H或F，較佳L23表示F，及 具有關於所提供之含義之一，且在式II-1及II-2之情況下，X2較佳表示F或OCF3，尤佳為F，且在式II-2之情況下， 彼此獨立地較佳表示 及/或選自式III-1及III-2化合物之群：
其中參數具有在式III下所給之含義，且作為式III-1及/或III-2化合物之替代方案或除該等化合物外，根據本發明之介質可以包含一或多種式III-3化合物，
其中參數具有上文所指示之各別含義，且參數L31及L32彼此獨立地且與其他參數獨立地表示H或F。
液晶介質較佳包含選自式II-1及II-2化合物之群的化合物，其中L21及L22及/或L23及L24均表示F。
在一個較佳實施例中，液晶介質包含選自式II-2及II-3化合物之群的化合物，其中L21、L22、L23及L24皆表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式II-1化合物。式II-1化合物較佳係選自式II-1a至II-1e化合物之群，較佳為式II-1a及/或II-1b及/或II-1d，較佳式II-1a及/或II-1d或II-1b及/或II-1d，最佳式II-1d之一或多種化合物：
其中參數具有上文所指示之各別含義，且L25及L26彼此獨立地且與其他參數獨立地表示H或F，且較佳在式II-1a及II-1b中，L21及L22均表示F，在式II-Ic及II-1d中，L21及L22均表示F，及/或L23及L24均表示F，及在式II-1e中，L21、L22及L23表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式II-2化合物，該等化合物較佳選自式II-2a至II-2k化合物之群，較佳為各自具有式II-2a及/或II-2h及/或II-2j之一或多種化合物：
其中參數具有上文所指示之各別含義，且L25至L28彼此獨立地表示H或F，較佳L27及L28均表示H，尤佳L26表示H。
液晶介質較佳包含選自式II-1a至II-1e化合物之群的化合物，其中L21及L22均表示F，及/或L23及L24均表示F。
在一個較佳實施例中，液晶介質包含選自式II-1a及II-1i化合物之群的化合物，其中L21、L22、L23及L24皆表示F。
尤佳式II-2之化合物為下式之化合物，尤佳為式II-2a-1及/或II-2h-1及/或II-2k-2之化合物：
其中R2及X2具有上文所指示之含義，且X2較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1化合物。式III-1化合物較佳係選自式III-Ia至III-1j化合物之群，較佳選自式III-1c、III-1f、III-1g及III-1j：
其中參數具有以上給出之含義且較佳其中參數具有上文所指示之各別含義，參數L33及L34彼此獨立地且與其他參數獨立地表示H或F，且參數L35及L36彼此獨立地且與其他參數獨立地表示H或F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1c化合物，該等化合物較佳係選自式III-1c-1至III-1c-5化合物之群，較佳為式III-1c-1及/或III-1c-2之化合物，最佳為式III-1c-1之化合物：
其中R3具有上文所指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1f化合物，該等化合物較佳係選自式III-1f-1至III-1f-6化合物之群，較佳為式III-1f-1及/或III-1f-2及/或III-1f-3及/或III-1f-6化合物，更佳為式III-1f-3及/或III-1f-6化合物，更佳為式III-1f-6化合物：
其中R3具有上文所指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1g化合物，該等化合物較佳係選自式III-1g-1至III-1g-5化合物之群，較佳為式III-1g-3化合物：
其中R3具有上文所指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1h化合物，該等化合物較佳係選自式III-1h-1至III-1h-3化合物之群，較佳為式III-1h-3化合物：
其中參數具有以上給出之含義，且X3較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1i化合物，該等化合物較佳係選自式III-1i-1及III-1i-2化合物之群，較佳為式III-1i-2化合物：
其中參數具有以上給出之含義，且X3較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1j化合物，該等化合物較佳係選自式III-1j-1及III-1j-2化合物之群，較佳為式III-1j-1化合物：
其中參數具有以上所給之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-2化合物。式III-2化合物較佳係選自式III-2a及III-2b化合物之群，較佳為式III-2b化合物：
其中參數具有上文所指示之各別含義，且參數L33及L34彼此獨立地且與其他參數獨立地表示H或F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-2a化合物，該等化合物較佳係選自式III-2a-1至III-2a-6化合物之群：
其中R3具有上文所指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-2b化合物，該等化合物較佳係選自式III-2b-1至III-2b-4化合物之群，較佳為式III-2b-4化合物：
其中R3具有上文所指示之含義。
作為式III-1及/或III-2化合物之替代方案或除該等化合物外，根據本發明之介質可以包含一或多種式III-3化合物，
其中參數具有上文在式III下所指示之各別含義。
該等化合物較佳係選自式III-3a及III-3b之群：
其中R3具有上文所指示之含義。
根據本發明之液晶介質較佳包含介電各向異性在-1.5至3範圍內的一或多種中性介電性化合物，其較佳選自式VI、VII、VIII及IX之化合物之群。
在本申請案中，該等成分皆包括其各別同位素。特定言之，該等化合物中之一或多個H可經D置換，且在一些實施例中，此亦為尤佳的。相應化合物之相應地較高氘化程度能夠例如偵測及識別該等化合物。在一些情況下，此為極有幫助的，特別是在式I化合物之情況下。
在本申請案中，烷基尤佳表示直鏈烷基，特定言之，CH3-、C2H5-、n-C3H7-、n-C4H9-或n-C5H11-，及烯基尤佳表示CH2=CH-、E-CH3-CH=CH-、CH2=CH-CH2-CH2-、E-CH3-CH=CH-CH2-CH2-或E-(n-C3H7)-CH=CH-。
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自式VI-1及VI-2化合物之群的一或多種式VI化合物，較佳包含各自具有式VI-1之一或多種化合物及式VI-2之一或多種化合物，
其中參數具有上文在式VI下所指示之各別含義，且較佳在式VI-1中，R61及R62彼此獨立地表示甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基，亦或戊氧基，較佳為乙氧基、丁氧基或戊氧基，更佳為乙氧基或丁氧基，且最佳為丁氧基。
在式VI-2中，R61較佳表示乙烯基、1-E-丙烯基、丁-4-烯-1-基、戊-1-烯-1-基或戊-3-烯-1-基及正丙基或正戊基，及 R62表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子的未經取代之烷基，或較佳具有1至6個C原子，尤佳具有2或4個C原子的未經取代之烷氧基，且最佳為乙氧基，且在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自式VII-1至VII-3化合物之群的式VII之一或多化合物，較佳包含各自具有式VII-1之一或多種化合物及式VII-2之一或多種化合物，
其中參數具有上文在式VII下所指示之各別含義，且較佳R71較佳表示乙烯基、1-E-丙烯基、丁-4-烯-1-基、戊-1-烯-1-基或戊-3-烯-1-基、正丙基或正戊基，及R72表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子的未經取代之烷基，或較佳具有1至6個C原子，尤佳具有2或4個C原子的未經取代之烷氧基，且最佳為乙氧基。
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自以下化合物之群的式VI-1之一或多種化合物：
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自以下化合物之群的式VI-2之一或多種化合物：
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自以下化合物之群的式VII-1之一或多種化合物：
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自以下化合物之群的式VII-2之一或多種化合物：
除式I或其較佳之子式之化合物外，根據本發明之介質較佳包含選自式VI及VII化合物之群的一或多種中性介電性化合物，其總濃度較佳在5%或更高至90%或更低，較佳10%或更高至80%或更低，尤佳20%或更高至70%或更低之範圍內。
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質在每一種情況下包含選自式VIII-1至VIII-3化合物之群的一或多種式VIII化合物，較佳包含各自具有式VIII-1之一或多種化合物及/或式VIII-3之一或多種化合物，
其中參數具有上文在式VIII下所指示之各別含義，且較佳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、正丙基或正戊基、烷基，較佳為乙基、正丙基或正戊基，及R82表示具有1至7個C原子，較佳具有1至5個C原子的未經取代之烷基，或具有1至6個C原子的未經取代之烷氧基。
在式VIII-1及VIII-2中，R82較佳表示具有2或4個C原子之烷氧基，且最佳為乙氧基，且在式VIII-3中，其較佳表示烷基，較佳為甲 基、乙基或正丙基，最佳為甲基。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式IV化合物
其中R41表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基或具有2至7個C原子的未經取代之烯基，較佳為n-烷基，尤佳其具有2、3、4或5個C原子，及R42表示具有1至7個C原子的未經取代之烷基、具有2至7個C原子的未經取代之烯基或具有1至6個C原子的未經取代之烷氧基，其均較佳具有2至5個C原子，較佳具有2、3或4個C原子的未經取代之烯基，更佳為乙烯基或1-丙烯基，且特別是乙烯基。
在一個尤佳實施例中，該介質包含選自式IV-1至IV-4化合物之群的一或多種式IV化合物，較佳為式IV-1化合物，
其中烷基及烷基'彼此獨立地表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子之烷基，烯基及烯基'彼此獨立地表示具有2至5個C原子，較佳具有2至4個 C原子，尤佳具有2個C原子之烯基，烯基'較佳表示具有2至5個C原子，較佳具有2至4個C原子，尤佳具有2至3個C原子之烯基，及烷氧基表示具有1至5個C原子，較佳具有2至4個C原子之烷氧基。
在一個尤佳實施例中，根據本發明之介質包含一或多種式IV-1化合物及/或一或多種式IV-2化合物。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式V化合物。
根據本發明之介質較佳包含總濃度如下所示之以下化合物：1至60wt%的選自式I化合物之群的一或多種化合物，及5至60wt%的一或多種式II化合物，其較佳係選自式II-1及II-2化合物之群，及/或5至25wt%的一或多種式III化合物，及/或5至45wt%的一或多種式IV化合物，及/或5至25wt%的一或多種式V化合物，及/或5至25wt%的一或多種式VI化合物，及/或5至20wt%的一或多種式VII化合物，及/或5至30wt%的一或多種式VIII化合物，其較佳係選自式VIII-1及VIII-2化合物之群，及/或0至60wt%的一或多種式IX化合物其中存在於該介質中的式I至IX之所有化合物的總含量較佳為95%或更高且更佳為100%。
後一情況適用於根據本申請案之所有介質。
在另一較佳實施例中，除式I或其較佳子式之化合物，及式VI及/或VII及/或VIII及/或IX之化合物外，根據本發明之介質亦較佳包含選自式IV及V化合物之群的一或多種中性介電性化合物，其總濃度較佳 在5%或更高至90%或更低，較佳10%或更高至80%或更低，尤佳20%或更高至70%或更低的範圍內。
在一個尤佳實施例中，根據本發明之介質包含總濃度在5%或更高至50%或更低之範圍內，較佳在10%或更高至40%或更低之範圍內的一或多種式II化合物，及/或總濃度在5%或更高至30%或更低之範圍內的一或多種式VII-1化合物，及/或總濃度在3%或更高至30%或更低之範圍內的一或多種式VII-2化合物。
較佳根據本發明之介質中式I化合物的濃度範圍為1%或更高至60%或更低，更佳為5%或更高至40%或更低，最佳為8%或更高至35%或更低。
在本發明之一較佳實施例中，介質中式II化合物之濃度範圍為3%或更高至60%或更低，更佳為5%或更高至55%或更低，更佳為10%或更高至50%或更低，且最佳為15%或更高至45%或更低。
在本發明之一較佳實施例中，介質中式VII化合物的濃度範圍為2%或更高至50%或更低，更佳為5%或更高至40%或更低，更佳為10%或更高至35%或更低，且最佳為15%或更高至30%或更低。
在本發明之一較佳實施例中，介質中式VII-1化合物的濃度範圍為1%或更高至40%或更低，更佳為2%或更高至35%或更低，或替代地為15%或更高至25%或更低。
在本發明之一較佳實施例中，若存在，則介質中式VII-2化合物的濃度範圍為1%或更高至40%或更低，更佳為5%或更高至35%或更低，且最佳為10%或更高至30%或更低。
本發明亦係關於含有根據本發明之液晶介質的電光顯示器或電光組件。較佳為基於VA、ECB、IPS或FFS效應，較佳基於VA、IPS或 FFS效應的電光顯示器，且特別是藉助於主動矩陣式定址裝置定址的該等顯示器。
因此，本發明同樣係關於根據本發明之液晶介質在電光顯示器中或電光組件中之用途，及用於製備根據本發明之液晶介質的方法，其特徵在於，將一或多種式I化合物與一或多種式II化合物，較佳與一或多種子式II-1及/或II-2化合物，及/或與一或多種式VII化合物，較佳與一或多種子式VII-1及/或VII-2化合物，尤佳與該等式II-1、II-2、VII-1及VII-2中之兩個或兩個以上，較佳三個或更多個不同式且尤佳全部四個式的一或多種化合物，及一或多種較佳選自式IV及V化合物之群之其他化合物，更佳與一或多種同時式IV及式V化合物混合。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式IV化合物，其係選自式IV-2及IV-3化合物之群，
其中烷基及烷基'彼此獨立地表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子之烷基，烷氧基表示具有1至5個C原子，較佳具有2至4個C原子之烷氧基。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式V化合物，其係選自式V-1及V-2，較佳式V-1化合物之群，
其中參數具有以上在式V下所給出之各別含義，且較佳R51表示具有1至7個C原子之烷基或具有2至7個C原子之烯基，及R52表示具有1至7個C原子之烷基、具有2至7個C原子之烯基或具有1至6個C原子之烷氧基，較佳為烷基或烯基，尤佳為烷基。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式V-1化合物，其係選自式V-1a及V-1b化合物之群，
其中烷基及烷基'彼此獨立地表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子之烷基，及烯基表示具有2至7個C原子，較佳具有2至5個C原子之烯基。
此外，本發明係關於一種用於減小液晶介質之雙折射之波長色散的方法，該液晶介質包含一或多種式II化合物，視情況包含選自式VII-1及VII-2化合物之群的一或多種化合物及/或一或多種式IV化合物及/或一或多種式V化合物，該方法之特徵在於，在該介質中使用一或多種式I化合物。
除式I至V化合物以外，亦可存在其他成分，例如其量佔混合物整體至多45%，但較佳佔至多35%，特定言之，佔至多10%。
根據本發明之介質亦可視情況包含正介電性組分，其總濃度以整個介質計較佳為20%或更低，更佳為10%或更低。
在一個較佳實施例中，以混合物作為整體計，根據本發明之液晶 介質總計包含1%或更高至20%或更低，較佳2%或更高至15%或更低，尤佳3%或更高至12%或更低的式I化合物，20%或更高至50%或更低，較佳25%或更高至45%或更低，尤佳30%或更高至40%或更低的式II及/或III化合物，及0%或更高至35%或更低，較佳2%或更高至30%或更低，尤佳3%或更高至25%或更低的式IV及/或V化合物，及5%或至50%或更低，10%或更高至45%或更低，較佳15%或更高至40%或更低的式VI及/或VII及/或VIII及/或IX化合物。
根據本發明之液晶介質可以包含一或多種對掌性化合物。
尤佳本發明之實施例滿足以下條件中之一或多個，其中首字母縮寫詞(縮寫)解釋於表A至C中且以表D中之實例說明。
較佳根據本發明之介質滿足以下條件中之一或多個。
i.液晶介質之雙折射率為0.060或更高，尤佳為0.070或更高。
ii.液晶介質之雙折射率為0.200或更低，尤佳為0.180或更低。
iii.液晶介質之雙折射率在0.090或更高至0.120或更低之範圍內。
iv.液晶介質包含一或多種尤佳式I-1化合物。
v.混合物整體中式II化合物的總濃度為25%或更高，較佳為30%或更高，且較佳在25%或更高至49%或更低之範圍內，尤佳在29%或更高至47%或更低之範圍內，且極佳在37%或更高至44%或更低之範圍內。
vi.液晶介質包含一或多種式II化合物，其選自具有下式之化合物之群：CC-n-V及/或CC-n-Vm及/或CC-V-V及/或CC-V-Vn及/或CC-nV-Vn，尤佳式CC-3-V，其濃度較佳為至多60%或更低，尤佳為至多 50%或更低，且視情況另外具有式CC-3-V1，其濃度較佳為至多15%或更低，及/或式CC-4-V，其濃度較佳為至多24%或更低，尤佳為至多30%或更低。
vii.該等介質包含式CC-n-V，較佳式CC-3-V化合物，其濃度較佳為1%或更高至60%或更低，其濃度更佳為3%或更高至35%或更低。
viii.混合物整體中式CC-3-V化合物的總濃度較佳為15%或更低，較佳為10%或更低或20%或更高，較佳為25%或更高。
ix.混合物整體中式Y-nO-Om化合物的總濃度為2%或更高至30%或更低，較佳為5%或更高至15%或更低。
x.混合物整體中式CY-n-Om化合物的總濃度為5%或更高至60%或更低，較佳為15%或更高至45%或更低。
xi.混合物整體中式CCY-n-Om及/或CCY-n-m，較佳具有CCY-n-Om化合物的總濃度為5%或更高至40%或更低，較佳為1%或更高至25%或更低。
xii.混合物整體中式CLY-n-Om之化合物的總濃度為5%或更高至40%或更低，較佳為10%或更高至30%或更低。
xiii.液晶介質包含一或多種式IV，較佳式IV-1及/或IV-2化合物，其總濃度較佳為1%或更高，特定言之為2%或更高，且極佳為3%或更高至50%或更低，較佳為35%或更低。
xiv.液晶介質包含一或多種式V，較佳式V-1及/或V-2化合物，其總濃度較佳為1%或更高，特定言之2%或更高，且極佳為15%或更高至35%或更低，較佳至30%或更低。
xv.混合物整體中式CCP-V-n，較佳CCP-V-1化合物的總濃度為5%或更高至30%或更低，較佳為15%或更高至25%或更低。
xvi.混合物整體中式CCP-V2-n，較佳CCP-V2-1化合物的總濃度 為1%或更高至15%或更低，較佳為2%或更高至10%或更低。
本發明另外係關於一種基於VA、ECB、IPS、FFS或UB-FFS效應的具有主動矩陣式定址之電光顯示器，其特徵在於，其含有根據本發明之液晶介質作為介電質。
液晶混合物之向列相範圍較佳具有至少70度之寬度。
旋轉黏度γ1較佳為350mPa．s或更低，較佳為250mPa．s或更低，且特定言之為150mPa．s或更低。
根據本發明之混合物適於使用正介電性液晶介質之所有IPS及FFS-TFT應用，諸如SG-FFS。
根據本發明之液晶介質較佳幾乎完全由4至15種，特定言之，5至12種且尤佳10種或更少化合物組成。該等化合物較佳係選自式I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII及IX化合物之群。
根據本發明之液晶介質亦可視情況包含超過18種化合物。在此情況下，其較佳包含18至25種化合物。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶介質主要包含不含氰基之化合物，較佳基本上由其組成且最佳幾乎完全由其組成。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶介質包含選自式I、II及III、IV及V及VI至IX化合物之群，較佳選自式I-1、I-2、I-3、I-4、II-1、II-2、III-1、III-2、IV、V、VII-1、VII-2、VIII及IX化合物之群的化合物；其較佳主要地，尤佳基本上且極佳幾乎完全由具有該等式之化合物組成。
根據本發明之液晶介質的向列相在每一種情況下較佳為至少-10℃或更低至70℃或更高，尤佳為-20℃或更低至80℃或更高，極佳為-30℃或更低至85℃或更高且最佳為-40℃或更低至90℃或更高。
表述「具有向列相」在此意思指：一方面，在低溫，在相應溫度下未觀察到近晶相及結晶，且另一方面，在加熱時在向列相外不發生 清除。在低溫下之研究係在相應溫度下於流量式黏度計中進行，且藉由在單元厚度對應於電光應用之測試單元中儲存至少100小時進行檢驗。若在-20℃溫度下在相應測試單元中之儲存穩定性為1000小時或更長時間，則認為該介質在此溫度下穩定。在-30℃及-40℃溫度下，相應時間分別為500小時及250小時。在高溫下，藉由習知方法在毛細管中量測清亮點。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶介質係藉由在中等至較低範圍中之光學各向異性值表徵。雙折射率值較佳在0.075或更高至0.130或更低之範圍內，尤佳在0.085或更高至0.120或更低之範圍內且極佳在0.090或更高至0.115或更低之範圍內。
在此實施例中，根據本發明之液晶介質具有正介電各向異性及相對較高的介電各向異性△ε絕對值，△ε範圍較佳為0.5或更高，較佳為1.0或更高，更佳為2.0或更高至20或更低，更佳至15或更低，更佳為3.0或更高至10或更低，尤佳為4.0或更高至9.0或更低，且極佳為4.5或更高至8.0或更低。
根據本發明之液晶介質較佳具有範圍為1.0V或更高至2.5V或更低，較佳為1.2V或更高至2.2V或更低，尤佳為1.3V或更高至2.0V或更低的相對較低之臨限電壓(V0)值。
在另一較佳實施例中，根據本發明之液晶介質較佳具有相對較高的平均介電常數值(εav.≡(ε∥+2ε⊥)/3)，其範圍較佳為8.0或更高至25.0或更低，較佳為8.5或更高至20.0或更低，再更佳為9.0或更高至19.07或更低，尤佳為10.0或更高至18.0或更低，且極佳為11.0或更高至16.5或更低。
此外，根據本發明之液晶介質在液晶單元中具有較高的VHR值。
在新鮮填充之單元中，在20℃下，在該等單元中，該等介質之VHR值大於或等於95%，較佳大於或等於97%，尤佳大於或等於98% 且極佳大於或等於99%，且在烘箱中在100℃下5分鐘之後，在該等單元中，該等VHR值大於或等於90%，較佳大於或等於93%，尤佳大於或等於96%且極佳大於或等於98%。
大體而言，此處具有低定址電壓或臨限電壓之液晶介質的VHR低於具有較高定址電壓或臨限電壓之該等液晶介質的VHR，且反之亦然。
在每一種情況下，個別物理特性之該等較佳值較佳亦係藉由根據本發明之介質彼此之組合來維持。
在本申請案中，除非另外明確指明，否則術語「化合物(compounds/compound(s)」意思指一種及複數種化合物。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶介質包含一或多種式I化合物，及一或多種式II，較佳式PUQU-n-F、CDUQU-n-F、APUQU-n-F及PGUQU-n-化合物，及/或一或多種式III，較佳式CCP-n-OT、CGG-n-F及CGG-n-OD化合物，及/或一或多種式V，較佳式CC-n-V、CCP-n-m、CCP-V-n、CCP-V2-n及CGP-n-n化合物，及/或一或多種式VI，較佳式Y-n-Om、Y-nO-Om及/或CY-n-Om化合物，其係選自式Y-3-O1、Y-4O-O4、CY-3-O2、CY-3-O4、CY-5-O2及CY-5-O4化合物之群，及/或視情況，較佳強制性地，一或多種式VII-1化合物，其較佳選自式CCY-n-m及CCY-n-Om，較佳式CCY-n-Om化合物之群，較佳選自式CCY-3-O2、CCY-2-O2、CCY-3-O1、CCY-3-O3、CCY-4-O2、CCY-3-O2及CCY-5-O2化合物之群，及/或視情況，較佳強制性地，一或多種式VII-2，較佳式CLY-n-Om化 合物，其較佳選自式CLY-2-O4、CLY-3-O2、CLY-3-O3化合物之群，及/或一或多種式VIII，較佳具有式CZY-n-On及CCOY-n-m化合物，及/或一或多種式IX，較佳式PYP-n-m化合物，及/或視情況，較佳強制性地，一或多種式IV化合物，其較佳選自式CC-n-V、CC-n-Vm及CC-nV-Vm，較佳CC-3-V、CC-3-V1、CC-4-V、CC-5-V及CC-V-V化合物之群，尤佳選自化合物CC-3-V、CC-3-V1、CC-4-V及CC-V-V之群，極佳為化合物CC-3-V，及視情況另外存在化合物CC-4-V及/或CC-3-V1及/或CC-V-V，及/或視情況，較佳強制性地，一或多種式V，較佳式CCP-V-1及/或CCP-V2-1化合物。
在本發明之一尤佳實施例中，根據本發明之介質包含一或多種式IX化合物，式IX化合物在液晶混合物中亦非常適合作為穩定劑，尤其在p=q=1且環A9=1,4-伸苯基時。特定言之，其使該等混合物之VHR對UV曝光穩定。
在一個較佳實施例中，根據本發明之介質包含選自式IX-1至IX-4，極佳式IX-1至IX-3化合物之群的一或多種式IX化合物，
其中參數具有在式IX下所給之含義。
在另一較佳實施例中，該介質包含一或多種式IX-3，較佳式IX-3-a化合物，
其中烷基及烷基'彼此獨立地表示具有1至7個C原子，較佳具有2至5個C原子之烷基。
倘若將具有式IX之化合物用於根據本申請案之液晶介質中，則其較佳以20%或更低，更佳以10%或更低且最佳以5%或更低之濃度存在，且對於個別(亦即，同種)化合物，其濃度較佳為10%或更低且更佳為5%或更低。
對於本發明，除非在個別情況下另外指明，否則結合組合物各成分之說明應用以下定義：- 「包含」：組合物中所討論之成分之濃度較佳為5%或更高，尤佳為10%或更高，極佳為20%或更高，- 「主要由……組成」：組合物中所討論之成分之濃度較佳為50%或更高，尤佳為55%或更高且極佳為60%或更高，- 「基本上由……組成」：組合物中所討論之成分之濃度較佳為80%或更高，尤佳為90%或更高且極佳為95%或更高，及- 「幾乎完全由……組成」：組合物中所討論之成分之濃度較佳為98%或更高，尤佳為99%或更高且極佳為100.0%。
此同時適用於呈具有其成分之組合物形式的介質，該等組合物可 為組分及化合物；以及具有其成分之組分，化合物。僅就個別化合物相對於介質整體之濃度而言，術語包含意思指：所討論之化合物之濃度較佳為1%或更高，尤佳為2%或更高，極佳為4%或更高。
對於本發明，「」意思指小於或等於，較佳為小於，且「」意思指大於或等於，較佳為大於。
對於本發明，
表示反-1,4-伸環己基，且
表示1,4-伸苯基。
對於本發明，表述「正介電性化合物」意思指△ε>1.5之化合物，表述「中性介電性化合物」意思指-1.5△ε1.5之該等化合物，且表述「負介電性化合物」意思指△ε<-1.5之該等化合物。在此處，化合物之介電各向異性係藉由以下步驟測定：將10%化合物溶解於液晶主體中，且在1kHz下，在每一種情況下在至少一個單元厚度為20μm之測試單元中測定所得具有垂直及均勻表面配向之混合物之電容。量測電壓通常為0.5V至1.0V，但始終低於所研究之各別液晶混合物之電容臨限值。
用於正介電性及中性介電性化合物的主體混合物為ZLI-4792且用於負介電性化合物之主體混合物為ZLI-2857，兩者均來自德國之Merck KGaA。待研究之各別化合物的值係由添加待研究化合物之後主體混合物介電常數之變化且外推至100%所用化合物獲得。將待研究化合物以10%之量溶解於主體混合物中。若該物質之溶解度太低而無法用於此目的，則在各步驟中濃度減半，直至可在所需溫度下進行該研究。
必要時，根據本發明之液晶介質亦可進一步包含常用量之添加劑，諸如穩定劑及/或多色(例如雙色)染料及/或對掌性摻雜劑。以整個混合物之量計，該等添加劑之用量較佳為總計0%或更高至10%或更低，尤佳為0.1%或更高至6%或更低。所用個別化合物之濃度較佳為0.1%或更高至3%或更低。當指定液晶介質中液晶化合物之濃度及濃度範圍時，一般就不考慮該等添加劑及類似添加劑之濃度。
在一個較佳實施例中，根據本發明之液晶介質包含聚合物前驅物，其包含一或多種反應性化合物，較佳反應性液晶原基，且必要時，該等液晶介質亦進一步包含常用量之添加劑，諸如聚合反應引發劑及/或聚合反應減速劑。以整個混合物之量計，該等添加劑之用量總計為0%或更高至10%或更低，較佳為0.1%或更高至2%或更低。當指定液晶介質中液晶化合物之濃度及濃度範圍時，就不用考慮該等添加劑及類似添加劑之濃度。
該等組合物由複數種化合物，較佳3種或更多種至30種或更少，尤佳6種或更多種至20種或更少，且極佳10種或更多種至16種或更少化合物組成，該等化合物係以習知方式混合。一般而言，將以較少量使用的所需量之組分溶解於構成該混合物之主要成分的組分中。此在經升高的溫度下進行是有利的。若所選溫度高於主要成分之清亮點，則特別容易觀察到溶解操作之完成。然而，亦可以其他習知方式，例如使用預混物，或由所謂的「多瓶系統(multi-bottle system)」製備液晶混合物。
根據本發明混合物會顯現清亮點為65℃或更高之極寬向列相範圍、極有利的電容臨限值、相對較高的保持率值且同時展現在-30℃及-40℃下極佳之低溫穩定性。另外，根據本發明混合物可藉由低旋轉黏度γ1加以辨別。
對於熟習此項技術者不言而喻的是，用於VA、IPS、FFS或PALC 顯示器中的根據本發明之介質亦可包含例如H、N、O、Cl、F已經相應同位素置換之化合物。
根據本發明之液晶顯示器之結構對應於如在例如EP-A 0 240 379中所述之常見幾何形狀。
根據本發明之液晶相可藉助於適合添加劑改質，其方式為使其可用於迄今已揭示的任何類型(例如IPS及FFS)LCD顯示器中。
下表E指示可添加至根據本發明之混合物中的可能摻雜劑。若該等混合物包含一或多種摻雜劑，則其用量為0.01%至4%，較佳為0.1%至1.0%。
下表F中顯示可例如添加至根據本發明之混合物中的穩定劑，其量較佳為0.01%至6%，特定言之為0.1%至3%。
出於本發明之目的，除非另外明確指出，否則所有濃度均以重量百分比指示，且除非另外明確指明，否則相對於作為整體之相應混合物或亦作為整體之混合物組分計。在此上下文中，術語「混合物」描述液晶介質。
除非另外明確指明，否則本申請案中指示的所有溫度值，諸如熔點T(C,N)、近晶相(S)至向列相(N)之相變T(S,N)及清亮點T(N,I)係以攝氏度(℃)指示，且所有溫度差異相應地係以度數差異(°或度)指示。
對於本發明，除非另外明確指定，否則術語「臨限電壓」係關於電容臨限值(V0)，亦稱為弗雷德里克臨限值(Freedericks threshold)。
除非在每一種情況下另外明確指明，否則所有物理特性均係且已根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」,Status 1997年11月，Merck KGaA,Germany來測定且適用於20℃溫度，且△n係在436nm、589nm及633nm下測定且△ε係在1kHz下測定。
電光特性，例如臨限電壓(V0)(電容量測值)，以及切換行為，均係在Merck Japan製造之測試單元中測定。量測單元具有鈉鈣玻璃基板 且利用聚醯亞胺配向層(SE-1211及稀釋劑**26(混合比1：1)，均來自Nissan Chemicals,Japan)以ECB或VA結構進行構建，其已經垂直於彼此進行摩擦並實現液晶之垂直配向。透明、實際上呈正方形之ITO電極的表面積為1cm2。
除非另外指明，否則對掌性摻雜劑並未添加至所用液晶混合物中，但後者亦特別適於需要此類型摻雜之應用。
旋轉黏度係使用旋轉永久磁體方法測定且流動黏度係在改良之烏氏黏度計(Ubbelohde viscometer)中測定。對於液晶混合物ZLI-2293、ZLI-4792及MLC-6608(所有產品均來自Merck KGaA,Darmstadt,Germany)，在20℃下測定的旋轉黏度值分別為161mPa．s、133mPa．s及186mPa．s，且流動黏度值(ν)分別為21mm2．s-1、14mm2．s-1及27mm2．s-1。
除非另作明確規定，否則出於實用之目的，材料之色散可便利地以本申請案通篇使用之以下方式表徵。雙折射率值係在20℃溫度下在若干固定波長下，於接觸該材料之稜鏡側面上使用改良之阿貝折射計(Abbé refractometer)以垂直配向之表面測定。雙折射率值係在436nm(各別選擇的低壓汞燈之光譜線)、589nm(鈉「D」線)及633nm(HE-Ne雷射器(與衰減器/擴散器組合使用以防止損害觀測者之眼睛)之波長)特定波長值下測定。在下表中，△n係在589nm下給出且△(△n)係以△(△n)=△n(436nm)-△n(633nm)給出。
除非另外明確指明，否則使用以下符號：V0 臨限電壓，在20℃下之電容[V]，ne 在20℃及589nm下量測之非常折射率，no 在20℃及589nm下量測之普通折射率，△n 在20℃及589nm下量測之光學各向異性，λ 波長λ[nm]， △n(λ) 在20℃及波長λ下量測之光學各向異性，△(△n) 如下所定義之光學各向異性變化：△n(20℃,436nm)-△n(20℃,633nm)，△(△n*) 如下所定義的「光學各向異性之相對變化」：△(△n)/△n(20℃,589nm)，ε⊥ 在20℃及1kHz下，垂直於指向矢之介電磁感率，ε∥ 在20℃及1kHz下，平行於指向矢之介電磁感率，△ε 在20℃及1kHz下之介電各向異性，T(N,I)或cl.p. 清亮點[℃]，ν 在20℃下量測之流動黏度[mm2．s-1]，γ1 在20℃下量測之旋轉黏度[mPa．s]，k11 彈性常數，在20℃下之「傾斜」變形[pN]，k22 彈性常數，在20℃下之「扭轉」變形[pN]，k33 彈性常數，在20℃下之「彎曲」變形[pN]，LTS 在測試單元中測定的相之低溫穩定性，VHR 電壓保持率，△VHR 電壓保持率之降低，及Srel VHR之相對穩定性，以下實例解釋本發明，而不限制本發明。不過，其向熟習此項技術者顯示了較佳混合物概念與較佳採用之化合物及其各別濃度以及其彼此之組合。此外，實例說明可獲得的特性及特性組合。
在本發明及以下實例中，液晶化合物之結構係藉助於首字母縮寫詞指示，其中根據下表A至C進行化學式之變換。所有基團CnH2n+1、CmH2m+1及ClH2l+1或CnH2n、CmH2m及ClH2l均為直鏈烷基或伸烷基，在每一種情況下分別具有n、m及l個C原子。較佳n、m及l彼此獨立地為1、2、3、4、5、6或7。表A顯示化合物核之環元件的代碼，表B列出 橋連單元，且表C列出分子之左側及右側端基之符號。首字母縮寫詞由以下構成：視情況帶有連接基團之環元件的代碼，繼之以第一連字符及左側端基之代碼，以及第二連字符及右側端基之代碼。表D顯示化合物之說明性結構及其各別縮寫。
其中n及m各自表示整數，且三點「...」係來自此表之其他縮寫之佔位符。
除式I化合物以外，根據本發明之混合物較佳包含以下所提及之化合物中之一或多種化合物。
使用以下縮寫：(n、m及l彼此獨立地各自為整數，較佳為1至6，l亦可為0且較佳為0或2)
表D具有高ε⊥的例示性，較佳式I化合物：
表E顯示較佳用於根據本發明之混合物中的對掌性摻雜劑。
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質包含選自表E中之化合物之群的一或多種化合物。
表F顯示除式I化合物外，較佳可用於根據本發明之混合物中的穩定劑。此處參數n表示在1至12範圍內之整數。特定言之，所示酚衍生物可因其充當抗氧化劑而用作另外的穩定劑。
在本發明之一較佳實施例中，根據本發明之介質包含選自表F中之化合物之群的一或多種化合物，特定言之，選自具有以下兩式之化合物之群的一或多種化合物
實例
以下實例解釋本發明而不以任何方式限制本發明。然而，物理特性使得熟習此項技術者瞭解可達成之特性及其可變化之範圍。特定言之，熟習此項技術者由此充分確定可較佳獲得之各種特性之組合。
化合物實例
具有較高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及高平均介電常數(εav.)之例示性化合物例示於以下化合物實例中。
化合物實例1.1及1.2
式I-1之化合物為例如
此化合物(CK-3-F)具有85℃之熔點、-8.4之△ε及13.4之εav.。
此化合物(CK-5-F)具有K 74℃ N(63.7℃)I之相序、-7.8之△ε及12.2之εav.。
化合物實例2
式I-2化合物為例如
此化合物(YG-2O-F)具有69℃之熔點、僅+1.0之△ε及已達13.4之εav.。
化合物實例3及4
式I-3化合物為例如
此化合物(B-2O-O5)具有57℃之熔點、-13.7之△ε及甚至17.9之εav.。
此化合物(B-4O-O5)具有類似較佳特性。
化合物實例5
式I-4之化合物為例如
此化合物(B-5O-OT)具有64℃之熔點、僅-3.7之△ε及甚至18.6之εav.。
混合物實例
以下揭示例示性混合物。
實例1
製備且研究以下混合物(M-1)。
此混合物，即混合物M-1具有2.2之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中極佳之透射率為特徵，並顯示出極短的反應時間。
實例2
製備且研究以下混合物(M-2)。
此混合物，即混合物M-2具有1.7之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例3
製備且研究以下混合物(M-3)。
此混合物，即混合物M-3具有1.7之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例4
製備且研究以下混合物(M-4)。
此混合物，即混合物M-4具有1.5之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例5
製備且研究以下混合物(M-5)。
此混合物，即混合物M-5具有1.8之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例6
製備且研究以下混合物(M-6)。
此混合物，即混合物M-6具有1.3之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例7
製備且研究以下混合物(M-7)。
附註：t.b.d.：待測定
此混合物，即混合物M-7具有1.5之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。
實例8
製備且研究以下混合物(M-8)。
此混合物，即混合物M-8具有2.1之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中極佳之透射率為特徵，並顯示出極短的反應時間。
實例9
製備且研究以下混合物(M-9)。
附註：t.b.d.：待測定。
此混合物，即混合物M-9具有2.0之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出極短的反應時間。
實例10
製備且研究以下混合物(M-10)。
此混合物，即混合物M-10具有1.5之介電比率(ε⊥/△ε)且以在FFS顯示器中較佳之透射率為特徵，並顯示出較短的反應時間。

Claims (15)

  1. 一種液晶介質，其具有向列相及0.5或更高之介電各向異性(△ε)，其中其具有在2或更高至8或更低之範圍內的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)且同時具有1.0或更高的該垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)與該介電各向異性(△ε)之比率，亦即(ε⊥/△ε)，或8或更高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及26或更低之介電各向異性(△ε)。
  2. 如請求項1之介質，其中其具有在2或更高至低於8或更低之範圍內的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)且同時具有1.0或更高的該垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)與該介電各向異性(△ε)之比率，亦即(ε⊥/△ε)。
  3. 如請求項1之介質，其中其具有8或更高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及26或更低之介電各向異性(△ε)。
  4. 如請求項3之液晶介質，其中其具有1.0或更高的該垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)與該介電各向異性(△ε)之比率，亦即(ε⊥/△ε)。
  5. 如請求項1至4中任一項之液晶介質，其中其具有20或更低的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)。
  6. 如請求項5之液晶介質，其中其包含具有較高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及較高平均介電常數(εav.)之一或多種化合物。
  7. 如請求項1至6中任一項之介質，其中其包含具有較高的垂直於指向矢之介電常數(ε⊥)及較高平均介電常數(εav.)之一或多種化合物，該或該等化合物為式I化合物 其中表示 表示 n表示0或1，R11及R12彼此獨立地表示烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，及R11另一種情況是表示R1且R12另一種情況是表示X1，R1表示較佳具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基；具有2至7個C原子之烯基、烯基氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，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。
  8. 如請求項7之介質，其中該介質整體中該等式I化合物的總濃度為1%或更高至60%或更低。
  9. 如請求項1至8中任一項之介質，其中其另外包含一或多種對掌性化合物。
  10. 一種電光顯示器或電光組件，其中其包含如請求項1至9中任一項之液晶介質。
  11. 如請求項10之顯示器，其中其係基於IPS或FFS模式。
  12. 如請求項10或11之顯示器，其中其含有主動矩陣定址裝置。
  13. 一種如請求項1至9中任一項之介質的用途，其係用於電光顯示器中或電光組件中。
  14. 如請求項10至12中任一項之顯示器，其中其為移動式顯示器。
  15. 一種用於製備如請求項1至9中任一項之液晶介質的方法，其中係將一或多種式I化合物與一或多種另外的液晶原基化合物混合。
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