TWI344982B - 1,4-di-(trans-4-cyclohexyl)benzene derivatives and their use in liquid crystal media and liquid crystal devices - Google Patents

Description

1344982 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種1,4-二-(反-4-環己基）苯衍生物及其於液 晶介質及液晶裝置中之用途。本發明另外有關一種包含丨，4_ 二-(反-4-環己基）苯衍生物之液晶顯示裝置，尤其是杻轉向 列（TN)及超杻轉向列（STN)液晶顯示器。 【先前技術】 1^顯示器係自例如 M. Schadt及 W. Helfrich, Appl. Phys. Lett.，18，127 (1971)得知。STN顯示器係自例如 EP Ο 13 1 216 B1、DE 34 23 993 A1、ΕΡ Ο 098 070 Α2、M. Schadt及F. Leenhouts, 17th Freiburg Congress on Liquid Crystals (8.-10.04.87)、K· Kawasaki 等人，SID 87 Digest 391 (20.6) ' M, Schadt及 F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1)、K. Katoh等人，Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26，No. 11，L 1784-L 1786 (1987)、F. Leenhouts等人，Appl. Phys, Lett. 50 (21)，1468 (1987)、H.A. van Sprang及 H.G· Koopman， J· Appl. Phys. 62 (5)，1734 (1987)、T. J. Scheffer及了· Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984) ' M. Schadt 及 F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (5)，236 (1987)及 E.P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters Vol.4 (1), pp. 1-8 (1986)得知。STN—辭在此涵蓋任何具有介於160°及360° 間之杻轉角的相對高扭轉顯示元件，諸如例如Waters等人 之顯示元件（C.M. Waters等人，Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) ( 1 985) (3rd Intern. Display Conference, Kobe, 90436.doc 1344982

Japan) ' STN-LCDs (DE-A 3 5 03 259) ' SBE-LCDs (T.J. Scheffer及 J. Nehring，Appi. Phys. Lett. 45 ( 1 984) 102 1)、 OMI-LCDs (M_ Schadt及 F_ Leenhouts，Appl. Phys. Lett. 50 ( 1987)，236，DST-LCDs (EP-A 0 246 842)或 BW-STN-LCDs (K. Kawasaki等人，SID 87 Digest 391 (20.6))。 與標準TN顯示器比較之下，STN顯示器之特徵係具有遠 較優越之電光學特性線陡度，同時具有較佳之反差比值及 遠較為低之反差比角度相依性。 特別重要的是具有極短響應時間之TN及STN顯示器，尤 其是在相對低溫下亦然者。為達到短響應時間，該液晶混 合物之旋轉黏度目前已使用具有相對高蒸氣壓而多半為單 變性之添加劑來最佳化。然而’所達之響應時間並非適於 每一種應用。 為了在本發明顯示器中達到陡峭之電光學特性，該液晶 混合物應於具有相對高值之彈性係數Κη/Κιι比例及相對低 值之Δε/ε±，其中Δε係為介電各向異性，且係為與縱向分 子轴垂直之介電常數。 除了反差比及響應時間之最佳化之外，此類混合物另需 有重要之必要條件： 1 .寬幅d/p限巾ΐ 2 ·高度之長期化學安定性 3 高電阻 4 .該臨限電壓之低頻率及溫度相依性。 所達之參數組合距適用值仍有一段距離，尤其是對多工 90436.doc 1344982 率介於約丨/400範圍内之高多工率STN顯示器、及多工率個 別介於約1 /64及1 /1 6範圍内之中-與低多工率sTN顯示器、 及TN顯示器而言。此情況之一部分原因是各種必要條件受 到材料參數之負面影響。 因此’仍極需一種符合前述必要條件之具有極短響應時 間且同時具有大幅操作溫度範圍、高度特性線陡度、良好 之反差比角度相依性及低臨限電壓的TN及STN顯示器，尤 其是中·及低-多工率STN顯示器。 【發明内容】 本發明目的係提供一種新穎之化合物及液晶介質，尤其 是使用於TN及STN顯示器者，其不具有前述缺點或較不具 有前述缺點’同時具有短響應時間（尤其是於低溫下）及極佳 陡度。 現在發現使用本發明1，4-二-(反-4-環己基）笨衍生物及含 該等化合物之液晶混合物可達到此項目的。 DE 44 26 799提及一種〖，心二-(反-4-環己基）苯衍生物，但 未揭示本發明之化合物或混合物β 本發明有關一種包含一或多種具有通式I之化合物的液 晶〉邑合物

90436.doc 1344982 其中 ，

Ra係為具有2至9個碳原子之烯基，

Rb係為具有1至12個碳原子之烧基’其未經取代、經CN 或CFS所單取代或至少經齒素所單取代’其中此等基團中之 一或多個CH2基團亦可個別由-〇-、-S-、 一〇>- ， · -CH=CH-、-C=C-、-C〇-、-C0-0-、-〇'C〇-或-0-C0-0-所 置換’使得0原子不會彼此直接鍵合， L個別係為F、Cl、CN或具有最多3個碳原子之單-或多鹵 鲁 化院基 '烷氧基、烯基或烯氧基，且 r 係為 〇、1 ' 2、3 或 4。 本發明另外有關一種新穎之通式I化合物。 本發明另外有關一種液晶顯示器’其具有 -與一框架一起形成一槽件之兩片外板， •玫置於該槽件中而具有正介電各向異性之向列液晶 混合物， -位於該外板内側上之電極層及配向層， 籲 介於位在外板表面上之分子的縱軸與該外板之間為〇度 至30度的仰角，及 _該槽件令之液晶混合物自配向層至配向層介於22.5。及 600之間的值之扭轉角， -一由下列組份所組成之向列液晶混合物 ， a)15至75重量％由一或多種介電各向異性大於+1 5之化 合物所組成之液晶組份a ； 5)25至85重量％由一或多種介電各向異性介於-1.5及+ 1.5 90436.doc 1344982 之間的化合物所組成之液晶組份B ； c) 0至20重量。/。由一或多種介電各向異性小於_1.5之化合 物所組成之液晶組份D ； d) 視需要使用之旋光性組份C，闬量係使得該薄層厚度 (外板間隔）與該對掌性向列液晶混合物之天然間距之間的 比例係為約0.2至1.3， 其特徵為該向列液晶混合物係包含至少一種前文及後文 所述之通式I化合物。 本發明亦有關一種含有本發明液晶混合物之TN及STN顯 示器’尤其是中-及低-多工率STN顯示器。 【實施方式】 通式Ϊ化合物可作為用於液晶顯示裝置之液晶混合物的 組份’例如習用DAP(配向相變形）或VA(垂直配向）模式之 LCDs ’如例如ECB(電控雙折射）、CSH(彩色超垂直）、VA 或VAC(垂直配向膽固醇）顯示器、mva(多功能部位垂直配 向）或PVA(圖案化垂直配向）顯示器；彎曲模式顯示器或混 合型顯示器，如例如〇CB(光學補償彎曲槽件或光學補償雙 折射率）、r_0CB(反射型〇CB)、ΉΑΝ(混合配向向列）或瓦_ 槽件（7Γ ·槽件）顯示器 '其他ΤΝ(扭轉向列）、ητν(高扭轉向 列）或STN(超扭轉向列）顯示器' amd-ΤΝ(主動陣列驅動型 ΤΝ)顯不器、lps(平面内切換）模式顯示器（亦稱為「超丁」 顯不器）、或使用各向同性狀態之液晶的顯示器（以下簡稱為 各向同性模式顯示器」，如DE 102 172 73及WO 02/93244 A1所述）、及相變化、賓主型、強誘電性、曲電性⑺ex〇electnc) 90436.doc 10 1344982 或膽固醇顯不器，如SSCT(表面安定化膽固醇結構）、. PSCT(聚合物安定化膽固醇結構）或基於「藍色相」之顯示 σσ 态 ° 此外’本發明化合物及液晶混合物可使用於雙定態式向 · 列顯示器中，例如該液晶材料藉由表面柵條、微柱或其他 . 裝置而具有控制配向或表面固定之顯示器，如斜如Η.

Yokoyama等人，Nature 2002, 420, ρ.159; G.P‘Bryan-Brown 等人，SID Dlgest V〇lume XXVIII，1997, ρ·37; s ❿議及 a φ

Ge1SOw，Appl. PhyS. Lett. 2002，80(19)，p.3635 或 US 2001/0012080 A1 中所描述。 TN及STN顯示器特佳。 通式I化合物可用以修飾液晶混合物之數種物性，諸如雙 折射、旋轉黏度及彈性係數’而改善該顯示裝置之光學性 能。尤其，該末端基團Ra或Rb中C = C雙鍵之存在減少碟狀 相性質。L側向取代基亦導致碟狀相抑制及較低熔點。 特佳通式I化合物卡r係為〇、i或2。 _ 其他較佳通式I化合物令r係為2 ’且苯基環之2，及3 -位置 或3-及5-位置或2-及6-位置係由L所取代。 其他較佳通式I化合物中Rb係為具有2至9個碳原子之稀 基0 通式I中之L以F、Cl、CN、CF3、〇CF3或〇CH3為佳，而 . 以F極佳。 其他較佳通式I化合物係選自下列通式la至Ie 00436.doc 1344982

la lb lc iL)r Η

RaS^y^^y^(^}~{^\-\_^rRbb

Id le 其中Raa及Rbb個別係為H、CH3、C2H5或n-C3H7，且烷基 係為具有1至8個碳原子之烷基。 特佳係為通式la及Ic之化合物，尤其是其中Raa及Rbb係為 Η或CH3，及通式Ie之化合物，尤其是其中Raa係為Η或CH3。 其他較佳通式I及la至Ie化合物中

90436.doc -12· 1344982 且L係如前文定義，以F尤佳。 若通式I中之W係為烷基或烷氧基，被其中末端cH2基團_ 係由-0-所置換，則此可為直鏈或分支鏈。以直鏈較佳，具 有2、3 ' 4、5、6 ' 7或8個碳原子，且因此較佳為乙基、丙 基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、· 丁乳基、戊氧基、己氧基、庚氧基、或辛氧基，另有例如 曱基、壬基、癸基、十-基、十二基、十三基、十四基、 十五基、壬氧基、癸氧基' --碳氧基、十二碳氧基 '十鲁 三碳氧基、或十四碳氧基。 其中一 CH2基團係由所置換之氧烷基較佳係為例如直 鏈2-氧丙基（=甲氧曱基）、2_(=乙氧曱基）或弘氧丁基（^_子 氧乙基）' 2-' 3_或4_氧戊基' 2_、3一 4一或5_氧己基、2_、 3-、4-、5-或 6-氧庚基、2_、3_、4_、5_、6_或7_氧辛基、2_、 3- 、4-、5-、6-、7-或 8-氧壬基或 2-、3…4-、5…6-、7_、 8-或9-氧癸基。 若…或Rb係為其中一或多個CH:基團被_CH=CH_所置換鲁 之烷基，則此可為直鏈或分支鏈。以直鏈為佳，具有2至1〇 個C原子，因此以乙烯基、丙-1-或丙-2-烯基、丁-“、2_或 丁烯基 '戊、_2-、3-或戊-4-烯基、己 _ι· ' 2_、3_、 4- 或己-5-稀基、庚2_、3_、4_、5-或庚稀基、辛〖—、· 2_、3_、4-、5_、6-或辛-7-烯基 '壬-1-、2-、3-、4-、5-、 6·、7-或壬-8_烯基、癸2_、3_、4_、5_、6_、7…8-或 癸-9-烯基為佳。 / 特佳稀基係為C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、c5_C7_4_ 90436.doc • 13 - 1344982 稀基' c6-c7-5-稀基及C7_6_稀基，尤其是CAW·稀基、 C〜E-唏基及c5_c7_4_稀基。特佳稀基之實例有乙缔 基、1E-丙烯基' 1E_丁烯基、1E_戊烯基' ie•己烯基、… 庚缔基、3·丁稀基、3E•戊烯基、瓜己稀基、3e_庚稀基、 4-戊烯基、4Z-己烯基、4E_己烯基、4Z_庚烯基、5•己烯基、 6,⑽基及其類者。通常以具有最多5虹原子之基團為佳。 若…係為其中一eh基團被置換且一被_c〇_置換之烷 基，則此等基團最好相鄰。是故，此等基團一起形成一羰 氧基-C0-0-或氧羰基-0_C0_。此基團最好係為直鏈且具有2 至6個C原子。因此較佳為乙醢氧基、丙藏氧基、丁酿氧基、 戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧曱基、丙醯氧甲基、丁醯氧 甲基、戊醞氧f基、2-乙醯氧乙基、2_丙醯氧乙基、2_ 丁醯 氧乙基、3 -乙醯氧丙基、3 -丙酿氧丙基' 4-乙醯氧丁基 '曱 氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基 '戊氧羰基、甲 氧幾基曱基、乙氧幾基曱基、丙氧幾基甲基、丁氣幾基甲 基、2-(甲氧羰基）乙基' 2.-(乙氧羰基）乙基' 2_(丙氧羰基） 乙基、3-(曱氧羰基）丙基、3-(乙氧羰基）丙基、4-(甲氧羰基）_ 丁基。 若Rb係為其中兩個或多個CH2基團被-〇-及/或_C00_置換 之烷基，則其可為直鏈或分支鏈。最好係為直鏈且具有3 至1 2個C原子。是故’最好為雙緩基-甲基、2,2-雙-竣基-乙 基' 3,3-雙-竣基-丙基' 4,4-雙-竣基-丁基、5,5-雙-緩基-戊 基、6,6-雙-羧基-己基、7,7-雙-羧基-庚基、雙-羧基-辛 基、9,9-雙-羧基-壬基、10,10-雙-羧基-癸基、雙_(甲氧羰基 90436.doc 曱基、2,2-雙-(甲氧羰基）_乙基、3,3_雙_(曱氧羰基）_丙基、 4,4-雙-(曱氧羰基> 丁基' 5，弘雙_(曱氧羰基广戊基、6,6_雙 ·(甲氧羰基）-己基、7,7-雙-(曱氧羰基 >庚基' 8,8-雙-(曱氧 碳基）-辛基、雙-(乙氧羰基）·曱基、2,2_雙_(乙氧羰基）·乙 基、3,3-雙-(乙氧羰基）_丙基' 4,4-雙·（乙氧羰基）·丁基' 5,5· 雙·（乙氧羰基）-己基。 若R係為經CN或CF3所單取代之烷基或烯基，則最好為 直鏈。CN或CF；5之取代可位於任何所需位置。 若Rb係為至少經鹵素所單取代之烷基或烯基，則最好為 直鍵。i素以F或C1為佳’若為多取代，則以F為佳。形成 之基團亦包括全氟化基團。若為單取代，則F或Ci取代基可 位於任何所需位置，但以位於ω _位置為佳。特佳之具有末 端F取代基的直鏈基團實例係為氟甲基、2_氟乙基、3_氟丙 基、4-氟丁基、5-氟戊基、6_氟己基及7_氟庚基。但不排除 F之其他位置。 鹵素係表示F ' CM' ，且以F*C1為佳。 通式I化合物可根據或如同本身已知之方法般合成，且係 在迷於有機化學之；^準著述中，諸如例如Houben-Weyl， Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart 中e有些特定較佳方法係插述於以下反應流程圖中。其他 方法可取自實施例。 90436.doc U5- 1344982 流程圖1 :

Br

1. t*BuLi

wherein L* is H or F.

流程圖2 .

90436.doc -16 - 1344982

甲酸銨 Pd /C

Ph-P'CH.OCH-Cf 3 < J KO已u/THF

HCI / THF

Ph3P#CH3 巳〆

BuLi / THF 或 KOBu/THF

本發明另一目的係為一種包含一或多種通式i化合物之 液晶混合物。於本發明液晶混合物中使用通式〗化合物導致 較低之碟狀相性質及低熔點，且產生具有高陡度及快速響 應時間（尤其於低溫下）之TN及STN顯示器。 除了通式I化合物外，本發明液晶混合物最好另外包人 或多種通式II之烯基化合物

R

其中 A係為M-伸苯基或反-1,4-伸環己基， a係為〇或1， R3係為具有2至9個碳原子之烯基，1 90436.doc -17 - 1344982 r4係如Rbm定義。 特佳之通式π化合物係選自下列通式者 R3a Λ_/ R3a _Ji

lla Η

Η R' 4a lib

R3a

\ur

R 4a lie R3a Λ_Υ

烷基 lid R3a )

烷基

He

R3a J

烷基

Ilf

R 3a

Hg 一垸基

90436.doc -18- 1344982 其中R3a&R “個別係為H、CH3、C2H5或n-C3H7 ,且烷基 係' 為具有1至8個碳原子之烷基。 特佳者為通式Ha之化合物’尤其是其中R3a&R4a係為η或 CH3 ’及通式IIe、IIf、jig、nh及in之化合物，尤其是其中 R3a係為Η或CH3。 介電各向異性係為_丨_5至+ 1 ·5(「介電中性」）之通式 化合物係為前述組份b之一部分。 除了通式I及II之化合物外’本發明液晶混合物最好另外 包含一或多種具有正介電各向異性之通式π*化合物

其中 R3係為具有2至7個碳原子之烯基， Q 係為 CF2、OCF2、CFH、OCFH或單鍵， Y係為F或C1，且 L1及L2個別係為Η或F。 特佳係通式II*之化合物’其中L1及/或l2係為F，且 係為F或〇CF3。 其他較佳通式II *化合物係其中R3係為具有2至7個（較佳 2、3、或4)個碳原子之1E-烯基或3E-烯基。 極佳者係為通式11 * a之化合物 90436.doc 1344982

其中R3a係為Η、CH3、C2H5或n-C3H7，尤其是Η或CH3。 具有大於+ 1.5之介電各向異性的通式II*極性化合物係為 前述組份A之一部分。

在用於本發明TN及STN顯示器之混合物中使用通式I、π 及Π*之化合物導致 •電-光學特性線之高陡度， •臨限電壓之低溫度相依性， •極快速之響應時間，尤其是於低溫下。 通式I、II及II*化合物大幅縮短（尤其是）TN及STN混合物 之響應時間’而同時增加陡度，並降低該臨限電壓之溫度 相依性。 本發明混合物另具有下列優點特性： -其具有低黏度， -其具有低臨限電壓及操作電壓，真 -其於低溫下在顯示器中具有長適用期β 最好包含一或多種選自以下通式之氱基化合物 90436.doc • 20* 1344982

90436.doc

1344982 其中 R係為具有1至丨2個碳原子之烧基、烧氧基或烯基，其中 此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別由_〇.、 -CH=CH-、-C〇-、-0C0-或-C00-所置換，使得〇原子不會 彼此直接鍵合，且 L1、L2及L3個別係為η或f » 此4化5物中之R以具有1至8個碳原子之烧基或烧氧基 或具有2至7個碳原子之烯基尤佳。 包含一或多種通式IIIb及/或1；[]^之化合物，另包含式inf 化合物的混合物極佳，尤其是其中"及/或。係為F。 較佳液晶混合物係包含—或多種組份八之化合物，以丨5% 至75%之比例為佳，尤其是2〇%至65%。此等化合物具有心 2+3之介電各向異性’尤其是心+8，特別是心+12。 較佳液晶昆合物包含—或多種之化合物’以2 5 %至 85%為佳。B群之化合物的特徵特別有其低旋轉黏度η值。 90436.doc •22, 1344982 j且份...B最好另外包含一或多種選自由以下通式之雙環化 合物所組成之群的化合物

90436.doc *23 - 1344982 及/或一或多種選自由以下通式之三環化合物所組成之 群的化合物

IV10 IV11

IV12 IV13 IV14 IV15

IV16 IV17 IV18 IV19 90436.doc -24 - 1344982

IV20 IV21 IV22 IV23 IV24 IV25 IV26 及/或一或多種選自由下列通式之四環化合物所組成之 群的化合物

-25 - 90436.doc 1344982

R1 IV29 IV30 IV31 IV32

IV33 其中 R1及R2個別係為具有1至1 2個碳原子之烷基、烷氧基或烯 基’其中此等基圏中之一或多個ch2基團亦可個別由_〇_、 -CH=CH-、-CO-、_〇c〇k〇〇·所置換，使得〇原子不會 彼此直接鍵合，且 L係為Η或F， 且其中通式1乂1〇至1乂19及通式1乂23至1¥33中之1，4-伸苯 基係視情況經F所單-或多取代。 特佳者是通式IV27至IV33之化合物，其中R1係為烷基且 R2係為烷基或烷氧基，尤其是烷氧基，其各具有1至7個碳 原子。其他較佳化合物係其中L係為F之通式IV27及IV33之 90436.doc -26- 1344982 化合物。 特佳化合物係為通式IV27及IV29之化合物。 通式IV1至IV33化合物中之R1及R2以具有1至12個碳原子 之直鍵院基或炫氣基特佳。 特佳之本發明混合物係包含一或多種通式IV24a及/或 IV24b之化合物

IV24a IV24b 其中R3a係如前文定義β 該混合物較佳係包含2至25重量％(尤其是2至丨5重量％) 之通式IV24a及/或IV24b之化合物。 另一較佳具體實例_，該液晶混合物係包含一或多種選 自包括通式Ta至Τι之群的二苯乙炔化合物

R

R

Ta

C=C

Tb

R R

Tc 90436.doc ·27· 1344982

其中R1及R2係如前述通式IV所定義， Z4係為-C0-0-、-CH2CH2-或單鍵，且 L1至L6個別係為Η或F。 特佳者係為通式Ta、Tb及Th之化合物。 Q0436.doc -28 - 1344982 選自由通式Ta及Tb所組成之群的化合物之比例以2至 3 0%為佳，3至20%極佳。通式Th化合物之比例以2至35%為 佳，4至25%極佳。 選自由Ta至Ti所組成之群的化合物之比例以2至5 5 %為 佳，而5至35%極佳。 另一較佳具體實例中，組份A或本發明液晶混合物最好另 外包含一或多種選自下列通式之3,4,5-三氟苯基化合物

-29 90436.doc 1344982

90436.doc -30- 1344982

R

F

Vm

F R

F F

Vn

R

R

Vp

R

Vq

R

F

Vr 90436.doc 1344982

Vs 及/或一或多種選自下列通式而具有極性末端基團之化 合物

R

Via

R

CF2〇

Via

R

F

Vlb

R

Vlb

R

F

Vic

R

Η

Vld 90436.doc -32 - 1344982

F

Vie

90436.doc -33 * 1344982

Vln

Vlo VIp

Vlq

Vlr

Vis 其中R係如通式III中定義，且L3及L4個別係為H或F。此 等化合物中之R最好係為具有1至8個碳原子之烷基或烷氧 90436.doc •34- 1344982 基。 特佳者係為通式Va、Vb、Vc、Vd、Vm及Vli之化合物’ 尤其是通式Vn、Va、Vm及Vli之化合物。 另~較佳具體實例中’該液晶昆合物係包含一或多種（尤 其是一、二或三種）具有通式VIIa及/或Vllb之雜環化合物

其中R0及R7係如前文定義，且Y係為F或C1。 選自由Vila及Vllb所組成之群的化合物之比例以2至35% 為佳，尤其是5至20%。 若需要’則該液晶混合物係包含旋光性組份C，含量使得 該薄層厚度（該外板之間隔）與該對掌性向列液晶混合物之籲 天然螺距之間的比例大於〇, 2。熟習此項技術者已知有多種 對掌性#雜劑’其中有些係市售品，諸如例如Merck KGaA,

Darmstadt所售之壬酸膽固醇酯、s-8U、S-10U、S-20 11及 CB15。摻雜劑之選擇本身不重要β 組伤C之化合物的比例最好係由〇至丨〇 y。，尤其是〇至5 %， 而由0至3%特佳。 ^ 本發明混合物亦可視情況包含最高達20%之一或多種具 有低於-2之介電各向異性的化合物(組份d) 0 90436.doc -35· 卫之化合物，則此等最好係為一或多 氣伸笨基之化合物，例如de-A 38 07 863、38 07 864 或 38 07 908之 右d >昆合物包含組份 種含有結構單元2 3 _二 07 80 1、38 〇7 86 1、 化合物。特佳係為國際專利 結構單元的二笨乙炔。 申請案WO 88/075 1 4之含有此種 其他已知 DE-A 34 07 之組份D化合物係為例如DE-A 32 3 1 707或 〇13之2,3 -二氰基氬醌衍生物或含有

F

CN -〇 結構單元之環己烷衍生物。 本發月液曰曰顯示器最好不含组份〇之化合物。 在R及R至R7之定義中，「烯基」一辭係涵蓋直鏈及分支 鏈烯基，尤其是直鏈基團β特佳烯基係為C2_C7_1E_烯基、 C4 C7-3E-稀基、c5_C7_4_ 烯基、c6_C7_5-烯基及 C7_6_ 烯基， 尤其是C2-C7-1E-烯基、c4_c7_3E_烯基及c5_c7_4_烯基。 較佳稀基之實例有乙烯基' 1E-丙烯基、1E_丁烯基、1E_ 戊烯基、1E-己烯基、1E_庚烯基、3_丁烯基、3E_戊烯基、 3E•己稀基、3E-庚烯基、4-戊烯基' 4Z-己烯基、4E-己烯基、 4Z-庚烯基、5_己烯基、6_庚烯基及其類者。通常以具有最 多5個後原子之基團較佳。 在特佳具體實例中，該液晶混合物係包含 -一或多種通式I之化合物，其中該笨基環之2-及3_位置或 3-及5-位置或2-及6-位置係由L所取代，且/或其中Rb係為具 90436.doc •36- 有2至9個碳原子之烯基， -一或多種通式I之化合物，其中L係為F、α、CN、CF3、 〇CF3! 〇CH3，以F極佳， -一或多種選自通式la至Ie之化合物， -一或多種選自通式Ila至ΙΠ之化合物， -一或多種具有通式II*a之化合物， -一或多種選自通式Illb、IIIc及Illf之化合物， -一或多種選自通式Ta、Tb及Th之化合物， -一或多種選自通式IV24a及IV24b之化合物， -5至30%，較佳6至20%之通式I化合物； -10至50%，較佳1〇至40%之通式II及II*化合物； -7至45%，特佳是1〇至30%之通式Ta、Tb及Th之化合物； -2至25%，特佳3至20%之通式IV24a及IV24b化合物； -8至4〇%，較佳10至3〇%之通式Ilia至Illh化合物。 通式II至VII、II*、Ta-Ti及其輔式之個別化合物或其他可 使用於本發明TN及STN顯示器之混合物中的化合物係已 知’或可如同已知化合物般製備。 本發明混合物之特徵—尤其是使用於高值薄層厚度之TN 及STN顯示器時—為極低之總響應時間（tt〇t=t〇n + t〇ff)。 本發明TN及S TN槽件中所使用之液晶混合物係為介電正 值’ Δε 2.1。特佳者為& $ 3之液晶混合物，尤其是Δε^5。 本發明液晶混合物具有較佳之臨限電壓V I o/o/w及旋轉黏 度Yl值。若預先決定了光徑差d. 之值’則薄層厚度d之 值係由光學各向異性Δη決定。尤其是在相對高d . Δη值下， 90436.doc •37· 1344982 通常最好使用具有相對高之光學各向異性值的本發明液晶 混合物，因為可接著選擇相對低之4值，產生更佳之響應時 :值。然而含有本發明具有較小心值之液晶品合物的本 心明液aa顯示器亦具有較佳響應時間值之特徵。 本發明液晶混合物另一特徵是較佳之電_光學特性線陡 度值’且可於高多工率下操作，尤其是在高於2〇。。之溫度。 此外’本發明液晶混合物具有高度安定性，及較佳之電阻 值及臨限電壓頻率相依性值。本發明液晶顯示器具有大幅 操作溫度範圍及良好之反差比角度相依性。 本發明液晶顯示元件自偏振器、電極基板及電極（具有表 面處理’使得與其相鄰之液晶分子的優先配向（定向子）通常 各自一電極向另一電極扭轉16(r至72〇。之值）之結構係對 應於此類顯示元件之一般結構.此情況下，「―般結構」— 辭係廣義用辭，亦涵蓋TN及STN槽件之所有衍生物及修許 形式，尤其亦涵蓋矩陣型顯示元件及含有附加磁極之顯示 元件》 位於該兩外板上之表面仰角可相同或相異。以相同仰角 較佳。較佳TN顯示器在位於該外板表面上之分子縱軸與該 外板之間具有0。至7。之預仰角，以0 〇1。至5。為佳，尤其是 0.1至2 。在STN顯示器中，該預仰角係為1。至3〇。，以上。 至12為隹’尤其是3"*至丨〇°。 該槽件中ΤΝ混合物之扭轉角具有介於22.^與17〇。之間 的值，以介於45。及13〇。之間為佳，尤其是介於8〇。及115。 之間。該槽件令STN混合物自配向層至配向層之杻轉角係 90436.doc • 38， 具有介於丨00及600。之間的值，以介於17〇。及3〇〇。之間為 佳，尤其是[80。及270。之間。

本發明液晶混合物亦適用為膽固醇液晶顯示器中之液晶 介質，尤其是ssct(「表面安定化膽固醇結構」）&psCT(「裝 &物女疋化膽固醇結構」）顯示器’如W〇92/19695、US 5,384,〇67、US 5,453,863、US 6，172,720或 US 5,661，533所 述。膽固醇液晶顯示器一般含有由向列組份及旋光性組份 所組成之膽固醇液晶介質，其具有遠高κΤΝ及STN顯示器 之螺旋扭轉，且圓形偏振光具有選擇性反射。該反射波長 仏以該膽固醇螺旋螺距與膽固醇液晶介質之平均折射率的 乘積來表示。 就此言之，可將一或多種對掌性摻雜劑添加於本發明液 晶混合物中，選擇其扭轉力及摻雜劑濃度以使形成之液晶 介質於室溫下具有膽固醇相，且具有在電磁光譜之可見 光、uv*IR區内（尤其是介於4〇〇及8〇〇奈米之間）之反射波 長。 適當之摻雜劑係熟習此項技術者已知且係市售品，諸如 例如壬酸膽固醇酯（CN)、CB15' R/S_8U、R/S_1(m、 如w〇 R/S-20H , R/S-3011^r/S-4011 (Merck KGaA, Darmstadt) 〇 4別適合者係為包含對掌性糖基團之高度杻轉性摻雜劑， 2其是二脫水己糖醇衍生物，諸如例如異山梨糖醇、異甘 硌糖醇或異伊地醇之衍生物，以WO 98/00428所揭示之山梨 醇行生物為佳。其他較佳係為包含氩化苯偶因基團之摻 雜劑’如GB 2,328,207 ;對掌性聯茬基衍生物 90436.doc -39 - 1344982 〇2/94805所述；對掌性聯莕酚縮醛衍生物，如w〇 〇2/34739 所述，對掌性TADDOL衍生物，如w〇02/06265所述；及含 a至少一個氟化鍵合基團及一末端或中心對掌性基團之對 草性#雜劑，如W002/06196及W0 02/06195所述。 · 右添加兩種或多種摻雜劑，則此等可具有相同或相反之 ’ 扭轉’及相同或相異符號之線性杻轉溫度係數。 包含本發明液晶混合物以作為向列組份，及一或多種對 掌性摻雜劑以作為旋光性組份之膽固醇液晶介質係為本發 _ 明另一目的。本發明另一目的係為含有前述膽固醇液晶介 貝之膽固醇液晶顯示器，尤其是SSCT& pSCT顯示器。 了使用於本發明之液晶混合物係依本身習知之方式製 備。通常，將使用較少量之所需量的組份溶解於構成主成 伤之組伤中，以於尚溫下為佳。亦可混合該組份於有機溶 劑（例如丙_、氣仿或曱醇）中之溶液，以在充分混合之後再 藉由（例如）蒸餾來移除溶劑。 該介電質亦可包含其他熟習此項技術者已知且描述於文 _ 獻中之添加劑。例如，可添加〇至丨5%多色性染料、安定劑、 抗氧化劑、紫外線吸收劑等。 此應用及以下實施例t，該液晶化合物之結構係由頭字 言表示根據下表A及B轉換成化學試。所有基團1 及CmH2m+—,皆為個別具有^及m個碳原子之直鏈烷基。該烯基 係具有反式結構❶表B中之編碼本身即很明顯。表A中，僅 ， 出示親代結構之頭字語。在各情況下，親代結構之頭字語 之後有以破折號分隔之下表使闬於取代基R1、R2、L1、L2 90436.doc •40. 1344982 及L3的編號。

R1，R2, L1，L2, L3之編碼 R1 R2 U L2 L3 nm Cn^2n+1 H H H nO.m 〇CnH2n+l CmH2m+1 H H H nOm CnH^n+l 〇CmH2m+1 H H H 门 Cp|H2n+1 CN H H H nN.F CnH2n+1 CN H H F nN.F.F CnH2n+1 CN H F F nF CnH2n+1 F H H H nOF 〇CnH2n+l F H H H nF.F CnH2n+i F H H F nmF CnH2n+1 CniH2m+1 F H H nOCF3 CnH2n+1 〇CF3 H H H n-Vm CnH2n+l -CH=CH-CmH2m+i H H H nV-Vm CnH2n+rCH=CH- -CH=CH-CmH2m+1 H H H

該丁N及S TN顯示器最好含有包含一或多種來自表A及B 之化合物的液晶混合物。 表 A : (L1，L2 ’ L3 = H或 F) R1

CBC

CH

90436.doc -4卜 1344982

HP

Κ3·η

CCH 表B :

CCP-Vn-m CCP-V-m 90436.doc -42- 1344982

F

F CnH2n CCG-V-F CPP-nV-m

PTTP-nm

CPC-nV-Vm

表C 表c出示一般使用於本發明混合物中的摻雜劑：

90436.doc • 43- 1344982 CM 21 c3h7

ch2-ch-c2h5 ch3 CM 33

CM 44

RIS 811 R7S2011

R/S 1011

R/S 3011 R/S 4011

表D 可添加於本發明混合物之安定劑係出示於下文： -44- 90436.doc 1344982

90436.doc • 45 - 1344982

90436.doc • 46 - 1344982

90436.doc -47 1344982

90436.doc -48 - 1344982

以下實施例係用以說明本發明，而非限制。使用下列縮 寫： clp.清亮點（向列-各向同性相轉變溫度） s -N碟狀-向列相轉變溫度 V2〇 流動黏度（mm2/s除非另有陳述，否則於2〇°C ) △ η 光學各向異性（589奈米，20。〇 △ ε 介電各向異性（1 kHz，20°C ) Υι 旋轉黏度（mPa . s，於20°C ) S 特性線陡度=(v9Q/v1Q-i) . 100[〇/o] vi〇臨限電壓=於10%相對反差比下之特性 V9〇 於90°/。相對反差比下之特性電壓 ton + toff 電壓 tave_ -(平均響應時間) t〇n+t〇ff ton 自連通至達到最大反差比之90%的時間 toff自斷開至達到最大反差比之1 0%的時間 mux 多工率 • 49 - 90436.doc 1344982 tst〇re以小時計之低溫儲存安定性（-2〇。(：，-3〇°c ’，4〇°C) 前文及後文中，所有溫度皆以。C表示。該等苜分比係為 重量百分比。所有值皆以20。〇計，除非另有陳述。除非另 有陳述，否則該等顯示器具有240 β之扭轉角，係於1 /64多 工率及1/9偏壓下定址。 實施例1 化合物（1)係如反應流程圖2所示般地合成。

(1) (CPC-V-V) 產率為71.7%。HPLC之後的純度係為99.9%。 Κ 122Ν 128.6 I Δη=0.1050 Δε= 1.2 Yi = 97.8 實施例2 化合物（2a)-(2c)可如反應流程圖1所示般地合成。模擬此 等化合物之物性且出示於下文。

F

(2a) K85 N 1〇〇 | Δπ = 0.122, ne= 1.427 Δε = 1.8, £|| = 3.867 90436.doc -50- 1344982

(2b) K 90 N 110 ί Δπ = 0.126, ne = 1.435 Δε — 2.3, Gy = 4.444 (2c)

Κ 65 Ν 85 I Δη = 0.108, ne = 1.413 Δε ~ 2.2, £[| ~ 4.378 對照例1 調配以下液晶混合物 PCH-3N.F.F 10.00 % Clp.: + 88.0 °C ME2N.F 2.00 % Δη : 0.1618 ME3N.F 2.00 % Δε : + 12.2 ME4N.F 10.00 % Vi〇 : 1.65 V CC-5-V 10.00 % S : 1.068 CCG-V-F 18.00 % tsum [- 20°C]: 2900 ms CCP-V-1 8.00 % tsum [+20°C]: 220 ms CCP-V2-1 5.00 % CVCP-V-1 4.00 % CVCP-V-01 4.00 % CVCP-1V-01 2.00 % PTP-102 5.00 % PTP-201 3.00 % PTP-301 3.00 % PPTUI-3-2 14.00 % 實施例3 調配以下液晶混合物 % Clp. : +91.5°C % Δπ : 0.1554 -5I - CPC-V-V 10.00 對照例1 90 00 90436.doc 1344982

V10 : 1.80 V S : 1.048 該混合物具有較對照例1之混合物改善之陡度S。 實施例4 調配以下液晶）¾合物 CPC-V-V 10.00 % Clp.; + 86.5 °C PCH-3N.F.F 10.00 % Δη : 0.1606 ME2N.F 3.00 % Δε : + 13.1 ME3N.F 3.00 % Vi〇 : 1.55 V ME4N.F 10.00 % S : 1.037 CC-5-V 7.00 % tsum [+20°C]： 260 ms CCG-V-F 12.00 % CCP-V-1 7.00 % CCP-V2-1 5.00 % CVCP-V-1 3.00 % CVCP-V-01 3.00 % CVCP-1V-01 3.00 % PTP-102 4.00 % PTP-201 4.00 % PTP-301 3.00 % PPTUI-3-2 13.00 % 該混合物具有較對照例1混合物改善之陡度S及較低之臨 限電壓v10。 對照例5 調配以下液晶混合物

CPC-V-V 10.00 % Clp.: + 87,5 °C PCH-3N.F.F 10.00 % △n : 0.1627 ME2N.F 2.00 % Vl〇 : 1.72 V 〇2 90436.doc 1344982 ME3N.F 2.00 % S : 1.052 ME4N.F 9.00 % tsum [- 20°C]: 2700 ms CC-5-V 9.00 % tsum [+20°C]: 220 ms CCG-V-F 11.00 % CCP-V-1 7.00 % CCP-V2-1 6.00 % CVCP-V-1 3.00 % CVCP-V-01 3.00 % CVCP-1V-01 • 2.00 % PTP-102 4.00 % PTP-201 4.00 % PTP-301 4.00 % PPTUI-3-2 14.00 % 該混合物具有較對照例1混合物改善之陡度s及較快速之 切換時間。 -53 - 90436.doc

Claims (1)

1344982 第093103630號專利申請案 申請專利範圍替換本(100年4月） 公告本、申請專利範圍：

厂一種液晶介質’其特徵為其包含一或多種通式丨之化合物

其中 Ra係為具有2至9個碳原子之烯基， Rb係為具有1至12個碳原子之烷基，其未經取代、經 CN或CF3所單取代或至少經鹵素單取代，其中此等基團中 之一或多個CH2基團亦可個別獨立由·〇_、_s， -CH=CH-、-CeC-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-〇_(：〇·〇- 所置換’使得〇原子不會彼此直接鍵合， L個別係獨立為F、Cl、CN或具有最多3個碳原子之單_ 或多齒化烧基、烧氧基、稀基或稀氧基，且 r 係為1、2、3或4，及 一或多種通式II化合物

其中 Α係為ι，4-伸苯基或反-ΐ,4_伸環己基， 係為0或1， 係為具有2至9個碳原子之烯基，且 係為具有1至12個碳原子之烷基，其未經取代 90436-1000406.doc 1344982 CN或CF3所單取代或至少經鹵素單取代，其中 之一或多個CH2基團亦可個別獨立由_〇_、 -CH=CH- ' -C= C 此等基團中

CO- ' -C0-0- 9 所置換’使得o原子不會彼此直接鍵合。 2. 如申請專利範圍第丨項之液晶介質，其特徵為其包含至少 一種通式I化合物，其中該苯基環係於2_及3位置或於3 及5-位置或於2-及6-位置由L所取代，且/或其中Rb係為具 有2至9個碳原子之烯基。 、 3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶介質，其特徵為其包含 至少一種通式I化合物’其中L係為F、Cl、CN、CF 或 OCH3 〇 4.如申請專利範圍第丨或2項之液晶介質，其特徵為其包含 至少一種選自下列通式之通Si化合物

90436-1000406.doc S 1344982

其中Raa及Rbb個別係獨立為Η、CH3、C2H5或只 且烷基係為具有1至8個碳原子之烷基。 5. 如申請專利範圍第1或2項之液晶介質，其特徵為 至少一種通式II*之化合物 其包含

II* R3係為具有2至7個碳原子之烯基， Q 係為 CF2、〇CF2、CFH、OCFH或單鍵， Y係為F或C1，且 L1及L2個別係為η或F。 6·如申請專利範圍第1或2項之液晶介質，其特徵為复 至少一種選自以下通式之化合物 ’’’、其包含

90436-1000406.doc 1344982

lllc lllf 其中 R係為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基或烯基， 其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別被_〇_、 -CH=CH-、-CO-、-0CO-或-COO-所置換，使得〇原子不 會彼此直接鍵合，且 L1及L2個別係獨立為Η或F。 7.如申請專利範圍第1或2項之液晶介質’其特徵為其包含 至少一種選自下列通式之化合物

1至8個碳原子之烷基。 8.如申請專利範圍第1或2項之液晶介質，其特徵為其 至少一種選自下列通式之化合物 90436-1000406.doc 1344982

其中 Rl及R2個別係獨立為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧 基或缚基’其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別 被-〇-、-CH=CH-、-CO-、-0C0-或-C00-所置換，使得 〇 原子不會彼此直接鍵合。 9·如申請專利範圍第1或2項之液晶介質’其特徵為其包含 -一或多種通式I之化合物， -一或多種選自通式II之化合物， -視情況使用之一或多種通式II*化合物

〇CFH或單鍵， R3係為具有2至7個碳原子之埽基， Q 係為 CF2、OCF2、CFH、〇CFH ^ Y係為F或C1，且 90436-I000406.doc -5- 1344982 L1及L2個別係為Η或F， -一或多種選自通式Illa-IIIh之化合物

Ilia lllb lllc llld

llle R

C00

CN lllf 90436-1000406.doc -6 - s 1344982

其中 R係為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基或烯基， 其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別被·〇_、 -CH=CH-、_CO_、_〇CO_或_C00_所置換，使得〇原子不 會彼此直接鍵合，且 L1、L2及L3個別係獨立為η或ρ， -一或多種選自通式Ta-Th之化合物

90436-1000406.doc 1344982

F F R2 Tg F

其中 R1及R2 係為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基或稀 基，其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別被 -0-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-所置換，使得〇原 子不會彼此直接鍵合， Z4為-C0-0-，、-CH2CH2-或一單鍵，及 L1至L6個別係獨立為Η或F，及 -視情況使用之一或多種通式IV24之化合物

IV24 其中 R1及R2 係為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基或稀 90436-1000406.doc S 1344982 基’其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別被 _0_、_CH=CH-、-CO_、-0C0 -或- C00-所置換，使得 〇原 子不會彼此直接鍵合。 10.如申請專利範圍第i或2項之液晶介質，其特徵為其包人 -5至30%之通式I化合物， -10至50%之通式II及II*化合物

R3係為具有2至7個碳原子之烯基， Q 係為 CF2、〇CF2、CFH、OCFH或單鍵， Y係為F或C1，且 L1及L2個別係為Η或F， -7至45%之通式Ta、Tb及Th化合物

90436-1000406.doc 1344982 其中 R1及R2個別係獨立為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧 基或烯基，其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別 被-0-、-CH=CH-、-CO-、-0C0-或-COO-所置換，使得 0 原子不會彼此直接鍵合’

-2至25%之通式IV24a及IV24b之化合物

其中R3a係為Η、CH3、C2H5或n-C3H7，且烷基係為具有 1至8個碳原子之烷基。 -8至40%之通式Ilia至Illh化合物

R

CN Ilia lllb 90436-1000406.doc -10- s 1344982

lllc Hid

llle

其中 R 係為具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基或烯基， 其中此等基團中之一或多個CH2基團亦可個別被-Ο-、 -CH=CH-、-CO-、-0C0-或-C00-所置換，使得0原子不 90436-1000406.doc -11 - 1344982 會彼此直接鍵合，且 L1、L2及L3個別係獨立為η或F。 11. 一種通式I化合物，' η

其中 Ra係為具有2至9個碳原子之烯基，

R係為具有1至12個碳原子之烷基，其未經取代、經 CN或CF3所單取代或至少經鹵素單取代，其中此等基團中 之一或多個CH2基團亦可個別獨立由_〇_、-S_、， -CH=CH-、_C^C-、-CO-、-C0-0-、-O-CO-或-0-C0-0- 所置換，使得〇原子不會彼此直接鍵合， L個別係獨立為F、CN或具有最多3個碳原子之單_ 或多鹵化烷基、烷氧基、烯基或烯氧基，且 r 係為1、2、3或4， 其中該苯基環係於2-及3_位置或於3_及5_位置或於2·及 6-位置由L所取代，且/或其tRb係為具有2至9個碳原子之 如申請專利範圍第u項之化合物，其中[係卜⑴⑶、 cf3、〇CF3 或 〇CH3。 13. 一種如巾請專利11圍第1幻〇項中任-項之液晶介質於 電-光學方面之用途。 質於 14·:種含有如申請專利範圍第1至10項中任-項之液晶介 貝的電-光學液晶顯示器。 90436-1000406.doc •12·