TW201728750A - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於包含一或多種式I之可聚合化合物之介電正性、較佳向列之介質□其中各參數具有在本文中給出之含義；關於由其所獲得之經聚合物穩定之介質；關於其在液晶顯示器中之用途；且關於此等顯示器，特定言之PSA-IPS、PSA-FFS及PSA-正VA顯示器。

Description

液晶介質及液晶顯示器
本發明係關於一種液晶介質，特定言之經聚合物穩定之介質，及含有此等介質之液晶顯示器，特定言之藉由主動型矩陣定址之顯示器，及特定言之共平面切換(in-plane switching，IPS)、邊緣場切換(fringe-field switching，FFS)或正△ε垂直配向(正VA)型顯示器，及更特定言之PS(聚合物穩定(polymer stabilised))或PSA(聚合物持續配向(polymer sustained alignment))型液晶顯示器。
目前所用之液晶顯示器(亦簡稱為LC顯示器、「顯示器」或「LCD」)通常為TN(扭轉向列(twisted nematic))型液晶顯示器。然而，此等液晶顯示器之缺點為對比度對視角具有強依賴性。
另外，已知所謂VA(垂直配向)顯示器，其具有較寬視角。VA顯示器之液晶單元在兩個透明電極之間含有液晶介質層，其中液晶介質之介電(DC)各向異性(△ε)通常為負值。在切斷狀態下，液晶層之分子與電極表面成直角配向(垂直)或具有傾斜之垂直配向。在對電極施加電壓時，平行於電極表面之液晶分子發生重配向。
此外，已知OCB(光學補償彎曲型(optically compensated bend))顯示器，其係基於雙折射效應且具有配向為所謂的「彎曲型」且各向異性通常為正性(DC)之液晶層。在施加電壓時，垂直於電極表面之液晶 分子發生重配向。另外，OCB顯示器通常含有一或多個雙折射光學延遲薄膜以防止在黑暗狀態下彎曲單元的不需要的透光度。與TN顯示器相比，OCB顯示器具有較寬視角及較短響應時間。
特定言之，已知IPS(平面內切換型)顯示器，其在兩個基板之間含有液晶層，僅一個基板具有通常具有梳形結構之電極層。在施加電壓時，藉此產生具有顯著的平行於液晶層之分量的電場。此使得層平面中之液晶分子發生重配向。
此外，已提出所謂的FFS(邊緣場轉換型)顯示器(尤其參見S.H.Jung等人，Jpn.J.Appl.Phys.，第43卷，第3期，2004年，1028)，其同樣地在同一基板上包含兩個電極，但與IPS顯示器形成對比，此等電極中僅一者係呈結構化(梳形)電極之形式，且另一電極係未結構化。藉此產生強的所謂「邊緣場」，亦即接近電極之邊緣的強電場，及遍及單元之具有強垂直分量及強水平分量兩者的電場。IPS顯示器以及FFS顯示器兩者之對比度具有低視角依賴性。
上述顯示器類型之另一發展為所謂的「PS」(「聚合物穩定」)顯示器，其亦稱為術語「PSA」(「聚合物持續配向」)。其中，將少量(例如0.3%，通常在0.1%至5%之範圍內，較佳至多3%)可聚合化合物添加至液晶介質中，且在利用施加電壓引入液晶單元中之後在電極之間通常藉由UV光聚合作用原位聚合或交聯。如(例如)在US 6,781,665中所描述，此等混合物可視情況亦包含引發劑。該引發劑(例如，來自Ciba之Irganox® 1076)較佳以0%至1%之量添加至包含可聚合化合物的混合物。已證明向液晶混合物中添加可聚合液晶原基化合物或液晶化合物(亦稱作「反應性液晶原基(reactive mesogens)」(RM))尤其適合。同時，PSA原理被用於各種經典液晶顯示器中。舉例而言，已知PSA-VA、PSA-OCB、PS-IPS/FFS及PS-TN顯示器。如在測試單元中可證明，PSA方法使得單元中液晶之初始配向穩定。在 PSA-OCB顯示器中，可因此有可能達成彎曲結構之穩定，從而使偏移電壓能夠降低或甚至完全省略。在PSA-VA顯示器之情況下，自顯示器表面之正交面量測之「預傾」降低，其對彼處之回應時間具有積極效應。在PSA顯示器之情況下，希望在液晶混合物中發生反應性液晶原基之聚合。其先決條件在於液晶混合物自身不包含任何可聚合組份。適合之可聚合化合物(例如)列於表G中。
另外，已證明所謂的正VA顯示器為尤其有利之實施例。在此等顯示器中，使用介電正性液晶介質。在無電壓初始狀態下液晶之初始配向在此處為垂直，亦即基本上與基板成直角。將電壓施加於交叉指形電極(interdigital electrode)會產生基本上平行於液晶介質層之電場，使得液晶轉變為基本上平行於基板之配向。此類型交叉指形電極亦常用於IPS顯示器中。相應聚合物穩定作用(PSA)亦在此等正VA顯示器中獲得成功。亦可達成回應時間大量減少。
特定言之，對於監視器及尤其TV應用，以及對於行動應用(行動TV)及「筆記型」TV(NBTV)，仍需要最佳化液晶顯示器之回應時間以及對比度及亮度(亦即，亦為透射)。PSA方法在此處可提供至關重要的優勢。在PSA-IPS、PSA-FFS及特定言之PSA-正VA之情況下，可在不會顯著地不利影響其他參數(諸如，特定言之此等顯示器之對比度的有利視角依賴性)下縮短回應時間。
包含液晶混合物(其具有正性介電各向異性)及聚合物之顯示器(例如)揭示於WO 2009/156118 A1中。
然而，已發現自先前技術已知之液晶混合物及RM關於在PSA顯示器中使用仍具有各種缺點。聚合較佳應藉助於UV光來進行，而無需添加光引發劑(photoinitiator)，此對於某些應用可能有利。另外，包含液晶混合物(下文亦稱作「液晶主體混合物」或亦簡稱為「主體混合物」)及可聚合組份之所選「材料系統」應具有最低的可能旋轉 黏度及最佳的可能電特性。在此處應強調所謂的「電壓保持率(voltage holding ratio)」(簡稱為VHR或HR)。關於PSA顯示器，UV光照射後之高VHR尤其至關重要，因為UV曝露通常為顯示器製造方法之必要部分，但當然亦以成品顯示器中「正常」曝露之形式出現。
然而，出現並非液晶混合物與可聚合組份之所有組合迄今均適於PSA顯示器之問題，因為(例如)VHR時常並不適用於TFT顯示器，或因為液晶混合物之配向的穩定並不令人滿意。
特定言之，需要具有對於實際應用具有顯著較少缺點之可用於PSA顯示器之新穎材料。
因此，對PSA顯示器(尤其IPS及FFS型)及用於此等顯示器之不展現上述缺點或僅以較小程度展現上述缺點且具有改良特性之液晶介質及可聚合化合物持續存在極大需求。特定言之，對PSA顯示器及用於PSA顯示器之有助於同時獲得高比電阻及大工作溫度範圍、短回應時間(甚至在低溫下)及低臨限電壓、大量灰影、高對比度及寬視角且亦具有高電壓保持率值(尤其亦在UV曝露之後)且尤其具有獲改良回應時間之材料存在極大需求。
本發明係基於以下目標：提供用於PSA顯示器之不具有以上所指示缺點或僅以較低程度具有以上所指示缺點且同時有助於獲得極高比電阻值、高VHR值、寬視角範圍、低臨限電壓及尤其短回應時間之新穎液晶混合物及新穎液晶介質。
此目標已根據本發明藉由如在本申請案中所述之液晶介質及液晶顯示器來達成。特定言之，已令人驚訝地發現在PSA顯示器中使用根據本發明之液晶介質能夠達成特別快的回應時間。
對於此等顯示器，一般且尤其在PSA-IPS及PSA-FFS顯示器之情況下，具有改良特性之新穎液晶介質係必要的。特定言之，對於許多類型之應用，必須改良定址時間。具有相對較低黏度(η)、尤其具有 相對較低旋轉黏度(γ1)之液晶介質因此係必要的。特定言之，對於監視器應用，旋轉黏度應為100mPa．s或100mPa．s以下，較佳80mPa．s或80mPa．s以下，較佳60mPa．s或60mPa．s以下，且尤其55mPa．s或55mPa．s以下。除了此參數以外，該等介質必須具有合適寬度及位置之向列相範圍及合適雙折射率(△n)，且介電各向異性(△ε)應足夠高以有助於相當低之操作電壓。△ε應較佳大於2且極佳大於3，但較佳不大於20，尤其較佳不大於15且特定言之極佳不大於12，因為此將阻礙至少相當高之比電阻。
對於作為筆記型電腦或其他行動應用之顯示器的應用，旋轉黏度應較佳為90mPa．s或90mPa．s以下，更佳為55mPa．s或55mPa．s以下，且尤其較佳50mPa．s或50mPa．s以下。
此處介電各向異性應較佳為3.0或3.0以上，較佳為4.0或4.0以上且尤其較佳為6.0或6.0以上。
對於作為電視之顯示器的應用，介電各向異性應較佳大於2且尤其較佳大於3，而較佳小於10，較佳小於8且尤其較佳小於5。此處澄清點應在自50℃或50℃以上至100℃或100℃以下的範圍中，且雙折射率應在自0.08或0.08以上至0.13或0.13以下之範圍中。
因此，對於具有適於實際應用之特性的液晶介質存在極大需求，該等適合特性為諸如寬向列相範圍、對應於所用顯示器類型之適合光學各向異性(△n)、適當高△ε及特別短的回應時間下尤其低之黏度。
現已令人驚訝地發現，可能獲得具有適當高△ε、適合相範圍及△n之液晶介質，其不具有先前技術之材料的缺點或至少僅以相當低的程度具有該等缺點。
本申請案之此等獲改良液晶介質包含至少以下化合物： - 一或多種式I之可聚合化合物 其中：P11及P12 彼此獨立地為可聚合基團，較佳為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，Sp11及Sp12 彼此獨立地為具有1至10個C原子之間隔基團或單鍵，X11及X12 彼此獨立地為-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-或單鍵，L 在每次出現時彼此獨立地為H、F、Cl或具有1至5個C原子之烷基，較佳為H、F、Cl，r及s 彼此獨立地為0、1、2或3，t 為0、1或2，及- 一或多種選自式II及III的化合物之群、較佳各自具有大於3之介電各向異性的化合物之群的介電正性化合物：
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、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳表示烷基或烯基， 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氧基，較佳表示F、Cl、-OCF3、-O-CH2CF3、-O-CH=CH2、-O-CH=CF2或-CF3，極佳表示F、Cl、-O-CH=CF2或-OCF3，m 表示0、1、2或3，較佳表示1或2，且尤其較佳表示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、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且較佳表示烷基或烯基， 每次出現時彼此獨立地表示 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氧基、F、Cl、-OCF3、-O-CH2CF3、-O-CH=CH2、-O-CH=CF2或-CF3，極佳表示F、Cl、-O-CH=CF2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，且n 表示0、1、2或3，較佳表示1或3，且尤其較佳表示1，及- 視情況選用之一或多種式IV之介電中性化合物， 其中R41及R42 彼此獨立地具有以上在式II下針對R2所指示之含義，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， 彼此獨立且若出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示 較佳為以下各者中之一或多者： 表示Z41及Z42 彼此獨立，且若Z41出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示-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，且p 表示0、1或2，較佳表示0或1。
本申請案之液晶介質較佳包含一或多種至少單反應性可聚合化合物。在一尤其較佳實施例中，液晶介質包含一或多種二反應性可聚合化合物。
本申請案之液晶介質可視情況包含一或多種聚合引發劑，較佳一或多種光引發劑。以可聚合化合物之總濃度計，介質中引發劑之濃度或引發劑之總濃度較佳為0.001%至1%，較佳0.1%至10%。
本申請案之此等液晶介質較佳具有向列相。
本發明此外係關於包含如上文及下文所述之本發明之液晶混合物及一或多種較佳選自反應性液晶原基之可聚合化合物的液晶介質。
本發明此外係關於包含以下之液晶介質- 可聚合組份(組份A)，其包含一或多種較佳選自反應性液晶原基之可聚合化合物，及- (不可聚合)液晶組份(組份B)，在下文亦稱作「液晶主體混合物」或「主體混合物」，其係由包含5%一或多種如上文及下文所述之式II及/或式III化合物之本發明的液晶混合物組成。
本發明此外係關於本發明之液晶混合物及液晶介質於PS及PSA顯示器中之用途，特定言之於含有液晶介質之PS及PSA顯示器中之用途，其係用於藉由PA或PSA顯示器中之可聚合化合物較佳在未施加電場及/或磁場下原位聚合來改良回應時間。然而，可聚合化合物之聚合亦可在施加電場及/或磁場(較佳為電場)下進行。在此情況下所施加之電壓應相當低且特定言之在0V與所用電光效應之臨限電壓(Vth)之間的範圍內。
本發明此外係關於含有本發明之液晶介質之液晶顯示器，特定言之 PS或PSA顯示器，尤其較佳PS-IPS、PSA-IPS、PS-FFS或PSA-FFS顯示器或PS-正VA或PSA-正VA顯示器。
本發明此外係關於包含液晶單元之PS或PSA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；及定位於基板之間的包含聚合組份及低分子量組份之液晶介質層，其中聚合組份可藉由較佳在施加電壓下使一或多種在液晶單元之基板之間液晶介質中的可聚合化合物聚合獲得，且其中低分子量組份為如上文及下文所述之本發明之液晶混合物。
本發明此外係關於含有已藉由使可聚合化合物聚合來穩定之液晶介質的液晶顯示器。
本發明之顯示器較佳藉由主動型矩陣(主動型矩陣LCD(active matrix LCD)，簡稱AMD)、較佳藉由薄膜電晶體(TFT)矩陣定址。然而，本發明之液晶亦可以有利方式用於具有其他已知定址方式之顯示器中。
本發明此外係關於製備本發明之液晶介質之方法，其係藉由將一或多種低分子量液晶化合物或本發明之液晶混合物與一或多種可聚合化合物，及視情況與其他液晶化合物及/或添加劑混合而進行。
本發明此外係關於製造本發明之液晶顯示器之方法，其係藉由將本發明之液晶混合物與一或多種可聚合化合物，及視情況與其他液晶化合物及/或添加劑混合，將所得混合物引入如上文及下文所述之液晶單元中，及視情況在施加較佳在0V與Vth之間範圍內之電壓下且尤其較佳在不施加電壓下使可聚合化合物聚合而進行。
本發明此外係關於製造液晶顯示器之方法，其中在顯示器中藉由視情況在施加電壓下使可聚合化合物聚合來穩定本發明之介質。
下列含義適用於上文及下文：除非另有指示，否則術語「PSA」用以表示PS顯示器及PSA顯示器。
術語「傾斜」及「傾斜角」係關於液晶介質之分子相對於液晶顯示器(在本文中較佳為PS或PSA顯示器)中單元之表面的傾斜配向。傾斜角在此表示在液晶分子之縱向分子軸(液晶引向器(liquid-crystal director))與形成液晶單元表面之平面平行外板之表面之間的平均角度(<90°)。
術語「液晶原基基團」為熟習此項技術者所知且描述於文獻中，且表示由於自身之吸引及排斥相互作用之各向異性而因此基本上促成低分子量或聚合物質中液晶(LC)相之基團。含有液晶原基基團之化合物(液晶原基化合物)未必必須自身具有液晶相。液晶原基化合物亦可能僅在與其他化合物混合之後及/或在聚合之後展現液晶相特性。典型的液晶原基基團為(例如)硬質棒形或碟形單元。在Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)及C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中給出結合液晶原基化合物或液晶化合物使用之術語及定義的概述。
術語「間隔基團」或「間隔基」(上文及下文亦簡稱為「Sp」)為熟習此項技術者所知且描述於文獻中，例如，參見Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)及C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。除非另有指示，否則上文及下文之術語「間隔基團」或「間隔基」表示可聚合液晶原基化合物中使液晶原基基團與可聚合基團彼此連接的可撓性基團。
術語「反應性液晶原基」或「RM」表示含有液晶原基基團及適合於聚合之一或多個官能基團(亦被稱作可聚合基團或基團P)之化合 物。
術語「低分子量化合物」及「不可聚合化合物」表示通常為單體之化合物，其不含有適合於在為熟習此項技術者已知之通常條件下(特定言之，在用於RM之聚合之條件下)進行聚合的官能基團。
「不可聚合」意謂至少在用於使可聚合化合物聚合之條件下化合物對聚合反應為穩定的或無反應性。
出於本發明之目的，術語「液晶介質」意欲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」)意欲表示僅由不可聚合低分子量化合物，較佳兩種或兩種以上液晶化合物及視情況選用之其他添加劑(諸如對掌性摻雜劑或穩定劑)組成之液晶混合物。
尤其較佳為尤其在室溫下具有向列相之液晶混合物及液晶介質。
本發明之液晶混合物及液晶介質亦可包含熟習此項技術者已知且描述於文獻中之其他添加劑，諸如聚合引發劑、抑制劑、穩定劑、表面活性物質或對掌性摻雜劑。此等添加劑可為可聚合或不可聚合的。相應地將可聚合添加劑歸類於可聚合組份。相應地將不可聚合添加劑歸類為液晶混合物(主體混合物)或不可聚合組份。
為製造PSA顯示器，藉由視情況在施加較佳在自0V至Vth範圍內之電壓下，但尤其較佳在不施加電壓下，在液晶顯示器之基板之間的液晶介質中原位聚合來使可聚合化合物聚合或交聯(若化合物含有兩個或兩個以上可聚合基團)。可在一個步驟中進行聚合。亦有可能首先在施加電壓以使配向穩定下在第一步驟中進行聚合，且隨後在第二聚合步驟中，在不施加電壓下使在第一步驟中未反應之化合物聚合或交聯(「末端固化」)。
適合且較佳聚合方法為(例如)熱或光聚合，較佳為光聚合，尤其為UV光聚合。必要時，此處亦可添加一或多種引發劑。適合之聚合條 件及適合之引發劑類型及量為熟習此項技術者所知且描述於文獻中。舉例而言，市售光引發劑Irgacure 651®、Irgacure 184®、Irgacure 907®、Irgacure 369®或Darocure 1173®(全部購自Ciba AG)適於自由基聚合。若使用引發劑，則以混合物整體計，其比例較佳為0.001%至5%，尤其較佳為0.001%至1%。然而，亦可在不添加引發劑之情況下進行聚合。在另一較佳實施例中，液晶介質不包含聚合引發劑。
可聚合組份(組份A)或液晶介質(組份B)亦可包含一或多種穩定劑以防止例如在儲存或運輸期間RM發生不當自發聚合。穩定劑之適合類型及量為熟習此項技術者所知且描述於文獻中。舉例而言，來自Irganox®系列(Ciba AG)之市售穩定劑(諸如Irganox® 1076(同樣購自Ciba AG))尤其適合。若使用穩定劑，則以RM或可聚合組份A)之總量計，其比例較佳為10ppm-10,000ppm，尤其較佳為50ppm至500ppm。
可聚合化合物亦適於在無引發劑下聚合，此伴有相當大之優勢，諸如材料成本較低及尤其由可能殘餘量之引發劑或其降解產物對液晶介質造成之污染較少。
用於PSA顯示器之本發明之液晶介質較佳包含5%，尤其較佳3%，且較佳0.01%，尤其較佳0.1%可聚合化合物，特定言之上文及下文給出之式的可聚合化合物。
尤其較佳為包含一種、兩種或三種可聚合化合物之液晶介質。
此外，較佳為非對掌性可聚合化合物，及組份A)及/或B)之化合物僅選自由非對掌性化合物組成之群的液晶介質。
此外，較佳為可聚合組份(或組份A)包含一或多種含有一個可聚合基團(單反應性)之可聚合化合物及一或多種含有兩個或兩個以上，較佳兩個可聚合基團(二或多反應性)之可聚合化合物的液晶介質。
此外，較佳為可聚合組份或組份A)僅包含含有兩個可聚合基團(二 反應性)之可聚合化合物的PSA顯示器及液晶介質。
可將可聚合化合物個別地添加至液晶混合物中，但亦可能使用包含兩種或兩種以上待用於本發明之可聚合化合物之混合物。在使此等混合物聚合之情況下，形成共聚物。本發明此外係關於如以上及以下所述之可聚合混合物。可聚合化合物可為液晶原基或非液晶原基。尤其較佳為可聚合液晶原基化合物，亦稱為反應性液晶原基(RM)。
下文描述用於本發明之液晶介質及PSA顯示器的適合且較佳之RM。
本申請案之液晶介質較佳包含總共0.05%至10%，較佳0.1%至4.0%，尤其較佳0.2%至2.0%可聚合化合物，較佳式I之可聚合化合物。
式I之尤其較佳化合物選自其以下子式，式I-1至I-10：
其中：l、r、s及t具有上文給出之含義，且n及m 彼此獨立地為自1至18、較佳自2至5之整數。
術語「碳基」表示含有至少一個碳原子之單價或多價有機基團，其中其不含其他原子(諸如-C≡C-)或視情況含有一或多個其他原子，諸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge(例如羰基等)。術語「烴基團」表示額外含有一或多個H原子及視情況之一或多個雜原子(諸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge)之碳基團。
「鹵素」表示F、Cl、Br或I，較佳為F或Cl且尤其較佳為F。
碳或烴基團可為飽和或不飽和基團。不飽和基團例如為芳基、烯基或炔基。具有3個以上C原子之碳或烴基可為直鏈、支鏈及/或環狀且亦可含有螺連接或稠合環。
術語「烷基」、「芳基」、「雜芳基」等亦包括多價基團，例如伸烷基、伸芳基、伸雜芳基等。
術語「芳基」表示芳烴碳基團或由此衍生之基團。術語「雜芳基」表示含有一或多個雜原子之如上定義之「芳基」。
較佳碳及烴基為視情況經取代之具有1至40個、較佳1至25個、尤其較佳1至18個C原子之烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷基羰基、烷氧羰基、烷基羰氧基及烷氧基羰氧基；視情況經取代之具有6至40個、較佳6至25個C原子之芳基或芳氧基；或視情況經取代之具有6至40個、較佳6至25個C原子之烷基芳基、芳基烷基、烷基芳氧基、芳基烷氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰氧基及芳氧基羰氧基。
其他較佳碳及烴基為：C1-C40烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C40烯丙基、C4-C40烷基二烯基、C4-C40聚烯基、C6-C40芳基、C6-C40烷基芳基、C6-C40芳基烷基、C6-C40烷基芳氧基、C6-C40芳基烷氧基、C2-C40雜芳基、C4-C40環烷基、C4-C40環烯基等。尤其較佳為C1-C22烷基、C2-C22烯基、C2-C22炔基、C3-C22烯丙基、C4-C22烷基二烯基、C6-C12芳基、C6-C20芳基烷基及C2-C20雜芳基。
其他較佳碳基及烴基為具有1至40個、較佳1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基，其未經取代或經F、Cl、Br、I或CN單取代或多取代且其中一或多個不相鄰CH2基團可各自彼此獨立地以O及/或S原子彼此不直接連接之方式經-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(Rx)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換。
Rx較佳表示H、鹵素、具有1至25個C原子之直鏈、支鏈或環狀烷基鏈，另外，其中一或多個不相鄰C原子可經-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-置換且其中一或多個H原子可經氟、視情況經取代之具有6至40個C原子之芳基或芳氧基、或視情況經取代之具有2至40個C原子之雜芳基或雜芳氧基置換。
較佳烷基為(例如)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、2-甲基丁基、正戊基、第二戊基、環戊基、正己基、環己基、2-乙基己基、正庚基、環庚基、正辛基、環辛基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基、十二烷基、三氟甲基、 全氟正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。尤其較佳烷基為(例如)：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、2-甲基丁基、正戊基、第二戊基、正己基、2-乙基己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一基、正十二基。
較佳烯基為(例如)乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、環戊烯基、己烯基、環己烯基、庚烯基、環庚烯基、辛烯基、環辛烯基等。尤其較佳烯基為(例如)乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基。
較佳炔基為例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基等。
較佳烷氧基為(例如)甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一氧基、正十二氧基等。尤其較佳烷氧基為(例如)甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基及第三丁氧基。
較佳胺基為(例如)二甲胺基、甲胺基、甲基苯基胺基、苯基胺基等。
芳基及雜芳基可為單環或多環，亦即其可含有一個環(諸如苯基)或兩個或兩個以上環，該等環亦可稠合(諸如，萘基)或共價鍵結(諸如，聯苯)，或含有稠合環與連接環之組合。雜芳基含有一或多個較佳選自O、N、S及Se之雜原子。
尤其較佳為具有6至25個C原子之單環、雙環或三環芳基及具有2至25個C原子之單環、雙環或三環雜芳基，其視情況含有稠合環且視情況經取代。此外較佳為5員、6員或7員芳基及雜芳基，其中，另外，一或多個CH基團可以O原子及/或S原子不直接彼此連接的方式由N、 S或O置換。
可與熟習此項技術者已知且描述於有機化學標準著作(諸如Houben-Weyl,Meth-oden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Thieme-Verlag,Stuttgart)中的方法類似地製備可聚合化合物及RM。在上文及下文引用之文獻中給出其他合成方法。在最簡單之情況下，例如藉由使用含有基團P之相應酸、酸衍生物或鹵化化合物(諸如(甲基)丙烯醯氯或(甲基)丙烯酸)，在脫水試劑(諸如DCC(二環己基碳化二亞胺))存在下使2,6-二羥基萘或4,4'-二羥基聯苯酯化或醚化來進行此等RM之合成。
可用於本發明之液晶介質之製備係以本身習知之方式進行，例如藉由混合一或多種上述化合物與一或多種如上定義之可聚合化合物，及視情況與其他液晶化合物及/或添加劑。一般而言，宜在高溫下將所需量的以較小量使用之組份溶解於構成主要成份之組份中。亦可能混合組份於有機溶劑中(例如丙酮、氯仿或甲醇中)之溶液，且(例如)藉由在充分混合後蒸餾再次移除溶劑。本發明此外係關於製備本發明之液晶介質的方法。
對熟習此項技術者不言而喻，本發明之液晶介質亦可包含例如H、N、O、Cl或F已經相應同位素置換之化合物。
本發明之液晶顯示器的結構對應於如在最初敍述之先前技術中所述的PSA顯示器之常見幾何結構。無突出之幾何結構為較佳，尤其另外彩色濾光片側之電極未經結構化且僅TFT側之電極具有狹縫的幾何結構。PS-VA顯示器之尤其適合且較佳之電極結構已例如在US 2006/0066793 A1中描述。
本發明之液晶混合物及液晶介質原則上適於任何類型之PS或PSA顯示器，尤其基於正介電各向異性液晶介質之顯示器，尤其較佳適於PSA-IPS或PSA-FFS顯示器。然而，熟習此項技術者亦將能夠不進行 創新步驟即可在例如因基本結構或因所用個別組件(例如基板、配向層、電極、定址元件、背光、偏光器、彩色濾光片、視情況存在之補償膜等)之本質、排列或結構而不同於上述顯示器之其他PS或PSA型顯示器中使用本發明之適合液晶混合物及液晶介質。
式II至V之個別化合物以1%至20%、較佳1%至15%之濃度使用。特定言之若在每一情況下使用兩種或兩種以上同系化合物，亦即同一式之化合物，則適用此等界限。若僅使用一式之化合物中的一種個別物質(亦即，僅一種同系物)，則其濃度可在自2%至20%且在一些化合物之情況下高達30%或30%以上的範圍中。
在本發明之一較佳實施例中，液晶介質包含一或多種選自式II-1及II-2之化合物之群的具有大於3之介電各向異性的介電正性化合物。
其中各參數具有上文在式II下指示之各別含義，且L23及L24彼此獨立地表示H或F，較佳L23表示F，且具有針對給出之含義中的一者且，在式II-1及II-2之情況下，X2較佳表示F或OCF3，尤其較佳表示F，且，及/或選自式III-1及III-2之化合物之群：
其中各參數具有在式III下給出之含義，且本發明之介質可包含一或多種式III-3之化合物替代式III-1及/或式III-2之化合物或除式III-1及/或式III-2之化合物外亦可包含一或多種式III-3之化合物， 其中各參數具有上文所指示之各別含義。
液晶介質較佳包含選自式II-1及II-2之化合物之群的化合物，其中L21與L22及/或L23與L24均表示F。
在一較佳實施例中，液晶介質包含選自式II-2之化合物之群的化合物，其中L21、L22、L23及L24均表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式II-1之化合物。式II-1之化合物較佳選自式II-1a至II-1e之化合物之群，較佳選自式II-1d之化合物之群：
其中各參數具有上文指示之各別含義，且L25及L26彼此獨立地且獨立於其他參數地表示H或F，且較佳地在式II-1a及II-1b中，L21與L22均表示F，在II-1c及II-1d中，L21與L22均表示F及/或L23與L24均表示F，且在式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之化合物，其較佳選自式II-2a至II-1j之化合物之群，較佳選自式II-1j之化合物之群：
其中各參數具有上文指示之各別含義，且L25至L28彼此獨立地表示H或F，較佳L27與L28均表示H，尤其較佳L26表示H。
液晶介質較佳包含選自式II-1a至式II-1e之化合物之群的化合物，其中L21與L22均表示F及/或L23與L24均表示F。
在一較佳實施例中，液晶介質包含選自式II-1a至式II-1i之化合物之群的化合物，其中L21、L22、L23及L24均表示F。
尤其較佳之式II-2之化合物為以下式之化合物：
其中R2及X2具有上文指示之含義，且X2較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1之化合物。式III-1之化合物較佳選自式III-1a至III-1j之化合物之群，較佳選自式III-1c、III-1f、III-1g及III-1j之化合物之群：
其中各參數具有上文給出之含義，且較佳其中各參數具有上文所指示之各別含義，且參數L33、L34、L35及L36彼此獨立地且獨立於其他參數地表示H或F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-Ic之化合物，其較佳選自式III-1c-1至III-1c-5之化合物之群，較佳選自式III-1c-3及III-1c-4之化合物之群：
其中R3具有上文指示之含義。
液晶介質較佳包含式一或多種III-1f之化合物，其較佳選自式III-1f-1至III-1f-5之化合物之群，較佳選自式III-1f-1、III-1f-2、III-1f-4及III-1f-5之化合物之群，更佳選自式III-1f-1、III-1f-4及III-1f-5之化合物之群：
其中R3具有上文指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1g之化合物，其較佳選自式III-1g-1至III-1g-5之化合物之群，較佳選自式III-1g-3之化合物之群：
其中R3具有上文指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1h之化合物，其較佳選自式III-1h-1至III-1h-3之化合物之群，較佳選自式III-1h-3之化合物之群：
其中各參數具有上文給出之含義，且X3較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1i之化合物，其較佳選自式III-1i-1及III-1i-2之化合物之群，較佳選自式III-1i-2之化合物之群：
其中各參數具有上文給出之含義，且X3較佳表示F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-1j之化合物，其較佳選自式III-1j-1及III-1j-2之化合物之群，較佳選自式III-1j-1之化合物之群：
其中各參數具有上文給出之含義。
液晶介質較佳包含式III-2之化合物中之一或多者。式III-2之化合物 較佳選自式III-2a及III-2b之化合物之群：
其中各參數具有上文指示之各別含義，且參數L33及L34彼此獨立地且獨立於其他參數地表示H或F。
液晶介質較佳包含一或多種式III-2a之化合物，其較佳選自式III-2a-1至III-2a-6之化合物之群：
其中R3具有上文指示之含義。
液晶介質較佳包含一或多種式III-2b之化合物，其較佳選自式III-2b-1至III-2b-4之化合物之群，較佳選自式III-2b-4之化合物之群：
其中R3具有上文指示之含義。
本發明之介質可包含一或多種式III-3之化合物替代式III-1及/或式III-2之化合物或除式III-1及/或式III-2之化合物外亦可包含一或多種式III-3之化合物 其中各參數具有上文在式III下指示之各別含義。
此等化合物較佳選自式III-3a及式III-3b之群：
其中R3具有上文指示之含義。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種介電各向異性在-1.5至3範圍內之較佳選自式IV及式V之化合物之群的介電中性化合物。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種選自式IV-1至式IV-6之化合物之群的化合物：
其中R41及R42具有上文在式IV下指示之各別含義，且在式IV-1、IV-5及IV-6中，R41較佳表示烷基或烯基，較佳表示烯基，且R42較佳表示烷基或烯基，較佳表示烷基，在式IV-2中，R41及R42較佳表示烷基，且在式IV-4中，R41較佳表示烷基或烯基，更佳表示烷基，且R42較佳表示烷基或烷氧基，更佳表示烷氧基。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種選自式IV-1、IV-4、IV-5及IV-6之化合物之群的化合物，較佳一或多種式IV-1之化合物及一或多種選自式IV-4及IV-5之群的化合物，更佳在各情況下一或多種式IV-1、IV-4及IV-5之化合物，且極佳在各情況下一或多種式IV-1、IV-4、IV-5及IV-6之化合物。
在一較佳實施例中，本發明之液晶介質較佳包含一或多種式IV-1之化合物，更佳選自其各別子式：式CC-n-m及/或CC-n-Om及/或CC-n-V及/或CC-nV-m及/或CC-Vn-m，更佳式CC-n-m及/或CC-n-V及/或CC-nV-m，且極佳選自式CC-3-1、CC-3-2、CC-3-3、CC-3-4、CC-3-5、CC-3-O1、CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V及CC-3-V1之群的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在一較佳實施例中，本發明之液晶介質較佳包含一或多種式IV-4之化合物，更佳選自其各別子式：式CP-V-n及/或CP-nV-m及/或CP-Vn-m，更佳式CP-nV-m及/或CP-V2-n，且極佳選自式CP-2V-1、CP-1V-2及CP-V2-1之群的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在一較佳實施例中，本發明之液晶介質較佳包含一或多種式IV-5之化合物，更佳選自其各別子式：式CCP-V-n及/或CCP-nV-m及/或CCP- Vn-m，更佳式CCP-V-n及/或CCP-V2-n，且極佳選自式CCP-V-1及CCP-V2-1之群的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在一同樣較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式IV-1之化合物，更佳選自其各別子式：式CC-n-m、CC-n-Om、CC-n-V、CC-n-Vm、CC-V-V、CC-V-Vn及/或CC-nV-Vm，更佳式CC-n-m及/或CC-n-V及/或CC-n-Vm，且極佳選自式CC-3-1、CC-3-2、CC-3-3、CC-3-4、CC-3-5、CC-3-O1、CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V及CC-3-V1之群且特定言之選自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V、CC-3-V1、CC-4-V1、CC-5-V1、CC-3-V2及CC-V-V1之群的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義同樣指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在與前述一個較佳實施例或另一較佳實施例相同的另一較佳實施例中，本發明之液晶混合物包含式IV之化合物，其選自如以上所展示之式IV-1至IV-6之化合物之群且視情況選自式IV-7至IV-14之化合物之群，較佳選自式IV-7及/或IV-14之化合物之群：
其中：R41及R42 彼此獨立地表示烷基、烷氧基、具有1至7個C原子之氟化烷基或氟化烷氧基、烯基、烯氧基、具有2至7個C原子之烷氧基烷基或氟化烯基，且L4 表示H或F。
在一較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式IV-7之化合物，更佳選自其各別子式：式CPP-3-2、CPP-5-2及CGP-3-2，更佳式CPP-3-2及/或CGP-3-2，且極佳式CPP-3-2的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在一較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式IV-14之化合物，更佳選自其各別子式：式CPGP-3-2、CPGP-5-2及CPGP-3-4，更佳式CPGP-3-2及/或CPGP-3-2，且極其較佳式CPGP-5-2的化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
本發明之液晶介質較佳另外包含一或多種介電各向異性在-1.5至3 範圍內之式V之介電中性化合物， 其中：R51及R52 彼此獨立地具有上文在式II下對R2指示之含義，較佳R51表示烷基且R52表示烷基或烯基，每次出現時彼此獨立地表示 較佳一或多個表示Z51及Z52 彼此獨立，且若Z51出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，較佳其中一或多者表示單鍵， 且r 表示0、1或2，較佳表示0或1，尤其較佳表示1。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種選自式V-1及V-2、較佳式V-1之化合物之群的化合物：
其中R51及R52 具有上文在式V下所指示之含義，且R51較佳表示烷基且在式V-1中R52較佳表示烯基，較佳-(CH2)2-CH=CH-CH3，且在式V-2中R52較佳表示烷基、-(CH2)2-CH=CH2或-(CH2)2-CH=CH-CH3。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種選自式V-1及V-2之化合物之群的化合物，其中R51較佳表示烷基且在式V-1中R52較佳表示烯基且在式V-2中R52較佳表示n-烷基。
在一較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式V-1之化合物，更佳其子式PP-n-2Vm之化合物，又更佳式PP-1-2V1之化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
在一較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式V-2之化合物，更佳其子式PGP-n-m、PGP-n-2V及PGP-n-2Vm，又更佳其子式PGP-3-m、PGP-n-2V及PGP-n-V1，極佳選自式PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4、PGP-3-5、PGP-1-2V、PGP-2-2V及PGP-3-2V之化合物。此等縮寫(縮寫字)之定義同樣指示於下文表D中或自表A至表C顯而易見。
本發明之液晶介質較佳包含選自式I至V且較佳選自式I至IV之化合物之群的化合物，更佳主要由其組成、又更佳基本上由其組成且極佳完全由其組成。
除了式I化合物以外，本發明之液晶混合物亦較佳包含式II及/或III 之化合物，較佳式II之化合物及式III之化合物。本發明之液晶混合物尤其較佳另外包含一或多種式IV及/或式V之化合物，尤其較佳式IV之化合物。
本發明之混合物在每一情況下可顯然亦包含一或多種五個式(式I至V)且甚至所有該五個式(式I至V)之化合物。
在本申請案中，關於組合物之「包含」意謂所討論之實體(亦即一般為介質)包含總濃度較佳為10%或10%以上且極佳為20%或20%以上之指定化合物。
就此而論，「主要由...組成」意謂所討論之實體包含55%或55%以上，較佳60%或60%以上且極佳70%或70%以上指定化合物。
就此而論，「基本上由...組成」意謂所討論之實體包含80%或80%以上，較佳90%或90%以上且極佳95%或95%以上指定化合物。
就此而論，「完全由...組成」意謂所討論之實體包含98%或98%以上，較佳99%或99%以上且極佳100.0%指定化合物。
上文未明確提及之其他液晶原基化合物可視情況且宜亦用於本發明之介質中。此等化合物為熟習此項技術者所知。
本發明之液晶介質較佳具有65℃或65℃以上、更佳70℃或70℃以上、仍更佳80℃或80℃以上、尤其較佳85℃或85℃以上且極其較佳90℃或90℃以上的澄清點。
本發明之介質之向列相較佳至少自0℃或0℃以下延伸至65℃或65℃以上，更佳至少自-20℃或-20℃以下延伸至70℃或70℃以上，極佳至少自-30℃或-30℃以下延伸至70℃或70℃以上，且尤其至少自-40℃或-40℃以下延伸至90℃或90℃以上。在個別較佳實施例中，本發明之介質之向列相可能有必要延伸至100℃或100℃以上之溫度且甚至延伸至110℃或110℃以上。
在1kHz及20℃下，本發明之液晶介質的△ε較佳為2或2以上，更佳 為4或4以上。特定言之，△ε為10或10以下，但在正性VA顯示器之情況下亦可高達30至30以下。
在589nm(NaD)及20℃下，本發明之液晶介質的△n較佳範圍為自0.080或0.080以上至0.120或0.120以下，更佳範圍為自0.085或0.085以上至0.115或0.115以下，甚至更佳範圍為自0.090或0.090以上至0.110或0.110以下，且極其較佳範圍為自0.095或0.095以上至0.105或0.105以下。
對於電視機應用之IPS顯示器，較佳使用驅動電壓為約15.6V或約18V之驅動器。
式II及式III之化合物較佳以混合物整體之2%至60%，更佳3%至35%且極其較佳4%至30%之濃度使用。
式IV及V之化合物較佳以混合物整體之2%至70%、更佳5%至65%、甚至更佳10%至60%且極其較佳自10%(較佳自15%)至55%的濃度使用。
本發明之介質可視情況包含其他液晶化合物以調節物理特性。該等化合物為熟習此項技術者所知。其在本發明之介質中之濃度較佳為0%至30%、更佳為0.1%至20%且極佳為1%至15%。
視情況，本發明之液晶介質除了式I之化合物以外另外包含一種反應性化合物或多種反應性化合物，其中每一者可為液晶原基化合物或非液晶原基各向同性化合物。
且，視情況，本發明之液晶介質另外包含聚合引發劑，其較佳為光引發劑。
尤其在下述本發明之第二較佳實施例中，液晶介質較佳包含一或多種式IV之化合物，更佳式IV-1之化合物，甚至更佳選自其各別子式：式CC-n-V及/或CC-n-Vm，更佳式CC-n-V1及/或CC-n-V，且極佳選自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V及CC-3-V1之群的化合物。此等縮寫(縮 寫字)之定義指示於下文表D中。
本發明之介質中式CC-3-V之化合物之濃度較佳為20%至60%，且尤其較佳為25%至55%。
液晶介質較佳包含總共50%至100%、更佳70%至100%且極佳80%至100%且尤其90%至100%一或多種式I、II、III、IV及V、較佳式I、II、III及IV或V之化合物，較佳主要由其組成且極佳完全由其組成。
關於式IV及/或V、較佳式IV之化合物之使用，本發明具有兩個不同實施例。
在此等較佳實施例之第一者中，液晶混合物包含一或多種攜帶一或多個非末端烯基之式IV及/或式V(諸如CC-3-V1、PP-1-2V1及CCP-2V-1)之化合物，但僅包含少量至無攜帶一或多個末端烯基之此等式(諸如CC-3-V、CCP-V-1及PGP-2-2V)的化合物。事實上，此實施例之液晶混合物較佳包含攜帶一或兩個非末端烯基之式IV及/或式V化合物，及/或含有烷基端基及烷基或烷氧基端基之此等式的化合物。式IV及/或式V化合物形成之組份較佳主要由以下組成，更佳基本上由以下組成且極佳完全由以下組成：含有一或兩個非末端烯基之化合物，及/或含有烷基端基及烷基或烷氧基端基之化合物，較佳含有一或兩個非末端烯基之化合物。因此含有一或多個非末端烯基之相應化合物在液晶混合物中及較佳在此組份中之比例較佳為5%或5%以上，較佳為10%或10%以上，且較佳為70%或70%以下，較佳為60%或60%以下。
在此等較佳實施例之第二者中，液晶混合物除了第一較佳實施例中已述之式IV及/或V之化合物以外亦包含一或多種此等式之攜帶一或多個末端烯基之化合物或包含一或多種此等式之攜帶一或多個末端烯基之化合物替代第一較佳實施例中已述之式IV及/或V化合物。在此實施例中，液晶混合物較佳包含攜帶一或兩個末端烯基之式IV及/或V之化合物。式IV及式V之化合物形成之組份較佳主要由以下組成，更佳基 本上由以下組成且極佳完全由以下組成：含有一或兩個末端烯基之化合物。含有一或多個末端烯基之相應化合物在液晶混合物且較佳在此組分中的比例接著較佳為10%至70%，較佳高達60%。
下文中給出本發明之較佳實施例之液晶介質的條件。此等較佳條件可個別地滿足或較佳彼此組合地滿足。其二元組合較佳，而其三元或更高組合尤其較佳。
- 介質包含少於1%之式II之化合物，抑或較佳甚至完全無式II之化合物。
- 替代上文直接給出之條件，介質包含一或多種式II之化合物，較佳選自式II-1及II-2之化合物之群、較佳選自式II-1d及II-2j之化合物之群且II-2j特定言之為式II-2j-2的化合物，且在此情況下，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自1%或1%以上至15%或15%以下，較佳自1.5%或1.5%以上至10%或10%以下，且最佳自2%或2%以上至5%或5%以下。
- 介質包含一或多種選自式III-1、較佳式III-1f、較佳式III-1f-1、III-1f-4及III-1f-5、最佳式III-1f-1及/或III-1f-4之化合物之群的化合物，且在此情況下較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自2%或2%以上至20%或20%以下，較佳自3%或3%以上至15%或15%以下，且最佳自4%或4%以上至12%或12%以下。
- 介質包含一或多種式III-1f-1之化合物，且在此情況下，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自1%或1%以上至15%或15%以下，較佳自2%或2%以上至10%或10%以下，且最佳自3%或3%以上至8%或8%以下。
- 介質包含一或多種式II1-1f-4之化合物，且在此情況下，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自3%或3%以上至20%或20%以下，較佳自4%或4%以上至15%或15%以下，且最佳自6%或6%以上至 12%或12%以下。
- 介質包含一或多種式III-1f-5之化合物，且在此情況下，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自3%或3%以上至20%或20%以下，較佳自4%或4%以上至15%或15%以下，且最佳自6%或6%以上至12%或12%以下。
- 介質包含一或多種式IV之化合物，較佳選自式IV-1及IV-5之化合物之群，較佳式CC-n-V1及/或CC-n-V及/或CCP-V-1及/或CCP-V2-1，更佳式CC-3-V及/或CC-3-V1及/或CCP-V-1及/或CCP-V2-1，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自45%或45%以上至65%或65%以下，較佳自50%或50%以上至60%或60%以下，且最佳自53%或53%以上至58%或58%以下。
- 介質包含式CC-3-V之化合物，且較佳此化合物在介質中之總濃度範圍為自20%或20%以上至55%或55%以下，較佳自20%或20%以上至30%或30%以下抑或自45%或45%以上至55%或55%以下。
- 介質包含式CC-3-V1之化合物，且較佳此化合物在介質中之總濃度範圍為自2%或2%以上至10%或10%以下，較佳自4%或4%以上至8%或8%以下。
- 介質包含式CCP-V-1及/或CCP-2V-1之化合物，且較佳存在於介質中的此等化合物中每一者之濃度範圍為自5%或5%以上至20%或20%以下，較佳自10%或10%以上至15%或15%以下。
- 介質包含一或多種式V、較佳式V-1、較佳式PP-1-2V1之化合物，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自5%或5%以上至10%或10%以下。
- 液晶介質之澄清點為80℃和80℃以上，更佳為90℃和90℃以上，且較佳介質包含一或多種具有四個六員環之化合物，較佳此等化合物選自式III-1h、III-1i、III-1j及IV-14、較佳式III-1h-3及/或III-1j-1 及/或CPGP-3-2及/或CPGP-5-2及/或CPGP-3-4之化合物之群，較佳此等化合物在介質中之總濃度範圍為自1%或1%以上至12%或12%以下，較佳自2%或2%以上至8%或8%以下。
- 介質包含一或多種式IV-14、較佳式CPGP-3-2及/或CPGP-5-2及/或CPGP-3-4、較佳式CPGP-5-2之化合物，且較佳存在於介質中之每一此等化合物的濃度範圍為自1%或1%以上至7%或7%以下，較佳自2%或2%以上至5%或5%以下。
- 介質包含一或多種式IV-7之化合物，較佳選自式CPP-3-2、CPP-5-2及CGP-3-2、更佳式CPP-3-2及/或CGP-3-2且極其較佳式CPP-3-2之群，且較佳存在於介質中之每一此等化合物的濃度範圍為自2%或2%以上至15%或15%以下，較佳自5%或5%以上至9%或9%以下。
在本申請案中，表達「介電正性」描述△ε>3.0之化合物或組份，「介電中性」描述-1.5△ε3.0之化合物或組份，且「介電負性」描述△ε<-1.5之化合物或組份。△ε係在1kHz之頻率及在20℃下測定。各別化合物之介電各向異性係根據各別個別化合物於向列主體混合物中之10%溶液而測定。若各別化合物於主體混合物中之溶解度小於10%，則將濃度降至5%。測試混合物之電容在具有垂直配向之單元中及在具有水平配向之單元中均測定。兩種類型之單元的層厚度均為約20μm。所施加之電壓為頻率為1kHz且有效值通常為0.5V至1.0V之矩形波，但其總是選為低於各別測試混合物之電容臨限值。
△ε係定義為(ε∥-ε⊥)，而εav.為(ε∥+2ε⊥)/3。
用於介電正性化合物之主體混合物為混合物ZLI-4792而用於介電中性及介電負性化合物之主體混合物為混合物ZLI-3086，兩者均來自Merck KGaA,Germany。化合物之介電常數絕對值係根據添加相關化合物時主體混合物之各別值的變化測定。將該等值外推至濃度為100%的相關化合物。
如此在20℃之量測溫度下量測具有向列相之組份，將所有其他組份當作化合物處理。
表述臨限電壓(Vth)在本申請案中係指光學臨限值且關於10%相對對比度(V10)引用，且表述飽和電壓係指光學飽和且關於90%相對對比度(V90)引用，除非在兩種情況下另外明確規定。亦稱為佛萊德里克斯臨限值(Freedericks threshold)(VFr)之電容臨限電壓(V0)僅當明確提及時才使用。
除非另外明確規定，否則在本申請案中指示之參數範圍均包括界限值。
對於各種特性範圍指示之不同上限值及下限值彼此組合產生其他較佳範圍。
在整個本申請案中，除非另外明確規定，否則適用以下條件及定義。所有濃度均以重量百分比表示且係關於各別混合物整體，所有溫度均以攝氏度引用且所有溫差均以差度引用。除非另外明確規定，否則所有物理特性均根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」，Status 1997年11月，Merck KGaA,Germany來測定，且係針對20℃之溫度引用。光學各向異性(△n)係在589.3nm之波長下測定。介電各向異性(△ε)係在1kHz之頻率下測定。臨限電壓以及所有其他電光特性均使用Merck KGaA,Germany製造之測試單元來測定。用於測定△ε之測試單元具有約20μm之單元厚度。電極為具有1.13cm2之面積及護環的圓形ITO電極。配向層為來自Nissan Chemicals,Japan之SE-1211用於垂直配向(ε∥)及來自Japan Synthetic Rubber,Japan之聚醯亞胺AL-1054用於水平配向(ε⊥)。電容係使用Solatron 1260頻率反應分析器，使用電壓為0.3Vrms之正弦波來測定。電光量測中所用之光為白光。在本文中使用利用來自Autronic-Melchers,Germany之市售DMS儀器的裝備。已在垂直觀測下測定特徵 電壓。已分別針對10%、50%及90%相對對比度測定臨限(V10)、中灰(V50)及飽和(V90)電壓。
本發明之液晶混合物及液晶介質可例如包含常用濃度之一或多種較佳選自由下表F之化合物組成之群的對掌性摻雜劑。以混合物整體計，此等對掌性摻雜劑之總濃度係在0%至10%，較佳0.1%至6%之範圍內。所用個別化合物之濃度各自較佳在0.1%至3%之範圍內。當在本申請案中引用液晶介質之液晶組份及化合物之值及濃度範圍時，不將此等及類似添加劑之濃度列入考慮。
此外，可將0%至15%，較佳0%至10%之一或多種選自包含以下之群的添加劑添加至液晶介質中：多色染料、奈米粒子、導電鹽、錯鹽及改變向列相之介電各向異性、黏度及/或配向之物質。合適且較佳的導電鹽為(例如)乙基二甲基十二烷基銨4-六氧苯甲酸鹽、四苯硼四丁基銨或冠醚之錯鹽(參見，例如，Haller等人之Mol.Cryst.Liq.Cryst.24，249-258，1973)。此類型之物質描述於例如DE-A-22 09 127、DE-A-22 40 864、DE-A-23 21 632、DE-A-23 38 281、DE-A-24 50 088、DE-A-26 37 430及DE-A-28 53 728中。
本發明之液晶混合物係由複數種化合物，較佳3至30種，更佳4至20種，且在包含烯基化合物之液晶混合物的情況下極佳4至16種化合物組成。此等化合物係以習知方式混合。一般而言，將所需量以較小量使用之化合物溶解於以較大量使用之化合物中。若溫度高於以較高濃度使用之化合物的澄清點，則尤其易於觀察到溶解過程之完成。然而，亦可能以其他習知方式製備介質，例如使用所謂預混合物，其可為例如化合物之同系或共熔混合物，或使用所謂「多瓶(multibottle)」系統，其成份本身為即用混合物。
藉由添加適合添加劑，本發明之液晶介質可以使其可用於所有已知類型之液晶顯示器(按原樣使用液晶介質，諸如TN、TN-AMD、ECB- AMD、VAN-AMD、IPS-AMD、FFS-AMD及正VA LCD)中，或用於複合系統(諸如PDLC、NCAP、PN LCD)中及尤其用於PSA-IPS、PSA-FFS及正VA LCD中之方式經改質。
較佳在顯示器中藉由以UV輻射照射預定時間來使可聚合化合物聚合。在一較佳實施例中，此處對顯示器施加電壓。所施加電壓較佳為交流電壓(通常具有1kHz)，較佳範圍為自0.1V至10V，尤其較佳範圍為自0.5V至5V。在一尤其較佳實施例中，所施加電壓低於液晶混合物之臨限電壓(V10)，且極其較佳在聚合期間不施加電壓。在實例中，除非另外明確指示，否則使用50mW/cm2汞汽燈。強度係使用具有365nm帶通濾波器之標準UV計(Ushio UNI-Meter)量測。
液晶之所有溫度，諸如熔點T(C,N)或T(C,S)，自近晶(S)轉變為向列(N)相T(S,N)及澄清點T(N,I)均以攝氏度引用。所有溫差均以差度引用。
在本發明中且尤其在以下實例中，藉助於亦稱為縮寫字之縮寫指示液晶原基化合物之結構。在此等縮寫字中，如下使用下表A至C來縮寫化學式。所有基團CnH2n+1、CmH2m+1及C1H21+1或CnH2n-1、CmH2m-1及C1H21-1均表示直鏈烷基或烯基，較佳表示1E-烯基，其各自分別具有n、m及1個C原子。表A列出用於化合物之核心結構之環元素的編碼，而表B展示連接基團。表C給出左手或右手端基之編碼的含義。表D展示化合物之說明性結構連同其各別縮寫。
其中n及m各自表示整數，且三點「...」為來自此表之其他縮寫的間隔基。
下表展示說明性結構以及其各別縮寫。展示此等結構及縮寫以說明縮寫規則之含義。其另外表示較佳使用之化合物。
下表，表E展示可在本發明之液晶原基介質中用作穩定劑之說明性化合物。
在本發明之一較佳實施例中，液晶原基介質包含一或多種選自來自表E之化合物之群的化合物。
下表，表F展示可較佳在本發明之液晶原基介質中用作對掌性摻雜劑之說明性化合物。
在本發明之一較佳實施例中，液晶原基介質包含一或多種選自來自表F之化合物之群的化合物。
下表，表G展示可在本發明之液晶原基介質中較佳用作反應性液晶原基化合物之說明性化合物。
式I之化合物
其他反應性化合物
在本發明之一較佳實施例中，液晶原基介質包含一或多種選自來自 表G之化合物之群的化合物。
本申請案之液晶原基介質較佳包含兩種或兩種以上，較佳四種或四種以上選自由來自上表之化合物組成之群的化合物。
本發明之液晶介質較佳包含-七種或七種以上，較佳八種或八種以上化合物，較佳具有三種或三種以上，較佳四種或四種以上不同式之化合物，該等化合物係選自來自表D之化合物之群，及/或-一或多種，較佳兩種或兩種以上具有不同式之化合物，該等化合物係選自來自表G之化合物之群。
實例
下列實例解釋本發明，而不以任何方式對其進行限制。然而，其向熟習此項技術者展示較佳混合物概念與較佳欲使用之化合物，及其各別濃度及其彼此之組合。
物理特性使熟習此項技術者明瞭將達成何特性及其可在何範圍內修改。特定言之，如此對熟習此項技術者說明可較佳達成之各種特性的組合。
實例1
製備具有下表中指示之組成及特性之液晶混合物(A)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。該混合物劃分為五份。第一份直接引入IPS單元中並進行研究。替代地將分別為0.30%、0.50%、1.0%及2.0%的式 之反應性液晶原基RM-1添加至混合物之其他四份中每一者。將所得混合物引入IPS單元中，且反應性液晶原基藉由UV輻射聚合。此處不使用引發劑。此處所使用之照射強度為45mW/cm2，此值係自標準條件導出。在每一情況下，使用5分鐘之倍數的照射時間。在UV照射期間，不將電壓施加於單元。隨後研究單元。結果展示於下表，表2中。
實例2
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物B)。
此混合物極其高度適用於IPS模式及FFS模式顯示器。如實例1中，將混合物劃分為數份，此處劃分為四份。第一份直接引入FFS單元(層厚度3.6μm，W=4.0μm，L=6.0μm，傾斜角2°，狹縫角度10°)並進行研究。替代地將分別為0.30%、0.50%及1.0%之反應性液晶原基RM-1(已用於實例1中)添加至混合物之其他三份中每一份。亦在此處不添加光引發劑。將所得混合物引入FFS單元中，且反應性液晶原基藉由UV輻射聚合。未使用引發劑。此處根據標準條件照射強度為50mW/cm2且施加照射歷時5分鐘時間。在UV照射期間，不將電壓施加於單元。隨後研究單元。結果展示於下表，表4中。
實例3
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物C)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表6中。
實例4
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物D)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例1中，將混合物劃分為十份。如在實例1中所描述處理及研究各別份。然而，在此，將分別為0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.50%、1.0%、2.0%及3.0%之反應性液晶原基RM-1(已在實例1中使用)添加至混合物之另外四份中每一份。此處，另外，研究所得混合物在低溫下在密封瓶中大批儲存時的穩定性。結果展示於下表，表8中。
實例5
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物E)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表10中。
實例6
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物F)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物 劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表12中。
實例7
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物G)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物 劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表14中。
實例8
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物H)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表16中。
實例9
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物I)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例1中，將混合物劃分為若干份。然而此處將混合物劃分為六份。如此研究第一份。對於剩餘五份，添加兩種不同反應性液晶原基。第一者為實例1中所使用之反應性液晶原基RM-1，而第二者為如以上所定義之式RMA-3化合物。兩種反應性液晶原基RM-1及RMA-3濃度比率保持恆定在2.5， 而所用RM-1濃度替代地分別為0.25%、0.50%、0.75%、1.00%及1.25%。如在實例1中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表18中。
實例10
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物J)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例4中，將混合物劃分為10份。如在實例4中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表20中。
實例11
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物K)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份，除了此處RM-1之最低濃度已由0.25%改變至0.30%以外。結果展示於下表，表22中。
實例12
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物L)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表24中。
實例13
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物M)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例11中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表26中。
實例14
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物N)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表28中。
實例15
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物O)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。該混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表30中。
實例16
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物P)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表32中。
實例17
製備具有下表中指示之組成及特性之另一液晶混合物(液晶混合物Q)。
此混合物極其高度適用於IPS模式顯示器。如在實例2中，將混合物劃分為四份。如在實例2中所描述來處理及研究各別份。結果展示於下表，表34中。

Claims (15)

  1. 一種具有正介電各向異性之液晶介質，其特徵在於其包含一或多種式I之可聚合化合物 其中P11及P12 彼此獨立地為可聚合基團，Sp11及Sp12 彼此獨立地為具有1至10個C原子之間隔基團或單鍵，X11及X12 彼此獨立地為-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-或單鍵，L 在每次出現時彼此獨立地為H、F、Cl或具有1至5個C原子之烷基，r及s 彼此獨立地為0、1、2或3，t 為0、1或2，及一或多種式II-2之介電正性化合物： 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、烯氧 基、烷氧基烷基或氟化烯基， 每次出現時彼此獨立地表示 L21、L22、L23及L24彼此獨立地表示H或F，及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氧基，及一或多種式IV之介電中性化合物， 其中R41及R42 彼此獨立地具有上文在式II下針對R2所指示之含 義， 彼此獨立，且若出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示 Z41及Z42 彼此獨立，且若Z41出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或單鍵，且p 表示0、1或2。
  2. 如請求項1之介質，其中式I之該等可聚合化合物在該介質中的濃度範圍為自0.05%至10%。
  3. 如請求項1及2中任一項之介質，其中除了式I之該等化合物以外，其另外包含其他可聚合化合物。
  4. 如請求項1之介質，其中其包含一或多種式II之介電正性化合物 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、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基， 每次出現時彼此獨立地表示 L21及L22 彼此獨立地表示H或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氧基，且m 表示0、1、2或3，其中該式II化合物不為請求項1所指示之該式II-2化合物。
  5. 如請求項1、2及4中任一項之介質，其中其包含一或多種式III之介電正性化合物 其中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、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基， 每次出現時彼此獨立地表示 L31及L32 彼此獨立地表示H或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氧基，Z3 表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-或單鍵，且n 表示0、1、2或3。
  6. 如請求項1、2及4中任一項之介質，其中其包含一或多種如請求項1中所指示之該式IV之介電中性化合物。
  7. 如請求項1、2及4中任一項之介質，其中其包含一或多種式V之介電中性化合物 其中R51及R52 彼此獨立地具有在請求項1中之式II下針對R2所指示之含義，若其出現兩次，則每次出現時彼此獨立地表示 Z51及Z52 彼此獨立，且若Z51出現兩次，則此等基團亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，且r 表示0、1或2。
  8. 一種液晶顯示器，其特徵在於其含有如請求項1至7中任一項之介質。
  9. 一種顯示器，其特徵在於其含有如請求項1至7中任一項之介質，該介質已藉由該(該等)可聚合化合物之聚合作用穩定化。
  10. 如請求項8或9之顯示器，其中其係藉由主動型矩陣定址。
  11. 如請求項8或9之顯示器，其中其為PS-IPS或PS-FFS顯示器。
  12. 如請求項8或9之顯示器，其中其為PS正VA顯示器。
  13. 一種如請求項1至7中任一項之介質之用途，其係用於液晶顯示器中。
  14. 一種製造液晶顯示器之方法，其特徵在於使如請求項1至7中任一項之介質藉由該可聚合化合物或該等可聚合化合物之聚合作 用在該顯示器中穩定化。
  15. 如請求項14之方法，其中在該可聚合化合物或該等可聚合化合物之該聚合期間不施加電壓。
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