TWI418615B - 雙穩態向列液晶顯示器 - Google Patents

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Hidetoshi Nakata
Takeshi Kuriyama
Kiyofumi Takeuchi
Haruyoshi Takatsu
Daniel Stoenescu
Jean-Claude Dubois
Ivan Dozov
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Dainippon Ink & Chemicals
Nemoptic
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Description

雙穩態向列液晶顯示器
本發明係關於一種可適用於雙穩態向列液晶顯示器之向列液晶組合物，及一種使用該組合物之雙穩態向列液晶顯示器。
液晶顯示器(LCD)因為其較薄、輕量且具有低功率消耗而逐漸用於各種顯示應用中。該等LCD具有液晶組合物經限制於兩個基板之間的結構，其中至少一基板為透明的。基板具備在其內面(相互面對表面)上用以對液晶組合物施加電場之電極層及執行有使液晶定向之定向處理的定向膜。此定向處理用來將液晶組合物定向及錨定於配向膜上。
藉由於兩個基板之電極之間施加超過Freedericksz轉變電壓之電場，液晶組合物之定向在電場之作用下變化。歸因於液晶組合物之雙折射率，該等定向變化改變顯示器之光學性質，且此外，藉由使用起偏振片，其用作顯示裝置。
該等LCD(被稱為"經典" LCD)具有下列特性：(1)當在顯示資訊之後切斷外部電場時，所顯示資訊亦消失；(2)配向膜用以將液晶分子排列為相對於配向膜而平行且相對於液晶分子而具有極強錨定力。由於此原因，甚至當施加電場時，配向膜附近之液晶分子亦基本上維持其相 對於配向膜之平行定向，而不重定向至電場之方向；及(3)當切斷電場時，回歸在電場施加之前的狀態。
已進行大量工作以藉由最佳化物理性質(包括溫度範圍、黏度、彈性、雙折射率、介電各向異性、Freedericksz轉變電壓，等等)來改良經典LCD之液晶組合物的效能。幾乎不可能使用單一化合物來最佳化上述特性，且因此，需要組合複數種化合物之混合物(參見Handbook of Liquid Crystals,Wiley－VCH Weinheim(1998))。
此外，對於該等經典LCD而言，無需嚴格地界定相對於配向層之液晶分子的錨定力，其中所需要的僅為此錨定應"強"，換言之，大於給定極限值(LZ <15 nm，其中LZ 在下文被界定)。已對此問題進行研究以在配向膜中獲得強錨定，其中使用若干已知配向層材料來提供強錨定(參見Liquid Crystals－Applications and Uses,World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.Singapore(1990))。
近年來，已對新一代向列顯示器(被稱為"雙穩態"向列顯示器)進行研究。在該等顯示器中，液晶分子在無任何外加電壓之情況下具有兩種穩定紋理(texture)。僅施加電壓歷時為於該等兩種定向狀態之間切換所需之時間。因此，不需要保持施加電壓以便維持顯示器。歸因於其操作原理，此類型之顯示器消耗與影像改變之數目成比例的能量。因此，隨著影像改變之頻率下降，為操作顯示器所需之功率趨向於零。此類型之顯示器將因此對於需要低功率 消耗之行動裝置而言極其有效。
已提出兩種類別之雙穩態顯示器，其中藉由基板上之定向膜而使穩態穩定。一種類別使用使分子定向於兩個方向上之定向膜(亦即，雙穩態定向膜)，另一種類別使用僅定向於一方向上之更簡單定向膜(亦即，單穩態定向膜)。藉由中斷分子至少於一定向膜上之錨定來獲得該等顯示器之兩種穩態之間的切換：外加電場使分子在表面扭矩為零且能量最大之方向上置於表面上。在移除電場之後，接近於膜之分子在穩定定向上復原，從而將主體中之分子驅動至一穩態或另一穩態。
由ZBD Displays Ltd.所開發之顯示裝置(G.P.Bryan－Brown等人，Nature,399,338(1999))使用雙穩態定向膜：接近於膜，在一穩態中，分子幾乎平行於基板而定向；在另一穩態中，分子幾乎垂直於基板。Orsay Solid State Physic Laboratory提出兩種使用使分子定向於兩種傾斜狀態中之雙穩態定向表面的雙穩態向列顯示器：換向使用彎電效應之法國專利申請公開案第2663770號，及使用電對掌性效應之法國專利申請公開案第2657699號。
已開發兩種使用單穩態定向膜且利用錨定中斷來換向之雙穩態向列顯示器：由法國Nemoptic Ltd.所開發之雙穩態向列(BiNem)顯示器(法國專利申請公開案第2740893號及第2740894號，及美國專利第6,327,017號)，及由意大利LICET Ltd.所開發之SBiND顯示器(歐洲專利申請公開案第0 773 468號、美國專利第5,995,173號，及日本未審查專利 申請公開案第H09－274205號)。
圖1中以圖解方式展示Nemoptic Ltd.之BiNem雙穩態顯示器的切換原理。其使用兩種紋理，一紋理為均一或稍微扭轉紋理T0 ，其中液晶分子彼此近似平行(±20°)，且另一紋理為T180 ，其與第一者相差180°±20°之扭轉。將向列以自生間距p0 對掌化，自生間距p0 經選擇為接近於晶胞厚度d之四倍以均衡兩種紋理之能量。在無電壓存在之情況下，該等兩種狀態在能量方面變成最小值。在存在高電壓之情況下，中斷分子於基板中之至少一者上(具體言之，於此基板上之配向膜上)的錨定且獲得液晶分子之幾乎垂直定向(H)。此定向狀態為轉變狀態(H)，且可切換至兩種穩態(T0 、T180 )中之任一者。緩慢地切斷電壓可藉由接近於兩個表面之分子之間的彈性耦合而導致改變成狀態T0 ，且快速地切斷電壓將藉由流體動力耦合而導致狀態T180 。
藉由錨定中斷而換向之雙穩態顯示器需要液晶混合物及定向膜之特殊性質：1)至少一配向膜上之錨定必須弱以允許藉由與驅動電子器件及向列混合物之不同化合物之電化學性質相容的外加電場進行中斷。
2)膜上之錨定不能太弱，因為穩態中之液晶紋理係藉由錨定而穩定。為了維持紋理，錨定扭矩需要高於由穩態中之主體紋理施加於表面上的彈性扭矩。
3)混合物之不同化合物的電化學穩定性必須高於經典LCD顯示器之電化學穩定性。實際上，在經典LCD中，外 加電壓僅使主體紋理失真；其接近於Freedericksz轉變電壓(使由向列彈性所維持之紋理失真的最小電壓)之兩倍或三倍。考慮到紋理穩定性之條件，錨定之中斷需要為Freedericksz轉變電壓之幾乎十倍的電壓。
4)混合物之黏度及彈性常數確定顯示器之光學回應時間。在藉由流體動力耦合來選擇狀態之狀況下，該等兩種參數對於換向而言亦為基本的。
5)必須獲得高光學折射率各向異性(0.14至0.20)以達成良好對比度，其中晶胞厚度小於經典LCD顯示器中之晶胞厚度。對於具有給定混合物及給定錨定之使用錨定中斷的雙穩態顯示器，用以中斷錨定之電壓與厚度成比例：為了降低電壓，較小厚度為必需的。
6)向列溫度範圍必須寬於目標操作範圍。實際上，通常，僅之前所列出之整個性質集合於液晶混合物之整個向列範圍內未被滿足：由TN－I (向列各向同性轉變溫度)及TX－N (自更有序液晶相或玻璃質或結晶固相朝向向列相之轉變溫度)所限制之範圍(△TN )。為了獲得所有該等性質，在技術上可接受之溫度範圍(以環境溫度為中心之50°至80°)內，混合物需要具有寬於此操作溫度範圍之向列溫度範圍△TN 。
針對表面上之液晶分子的錨定及錨定中斷概念具有高度技術性，且其可加以界定。液晶分子藉由表面之定向被稱作錨定。錨定源為液晶化合物與表面之間的相互作用之各向異性。錨定可以由與液晶分子相鄰之表面所引發的方向 性及其強度為特徵。此方向被稱作易磁化軸，且易磁化軸之方向n0 係由方位角(Φ0 )及天頂角(θ0 )界定(參見圖2)。向列液晶分子之平均定向方向接近易磁化軸。若無外部影響存在，則液晶分子平行於易磁化軸而定向以最小化與表面之相互作用能。此能量(錨定能量)可以下列方程式(1)被寫為第一近似值(A.Rapini及M.Papoular，J.Phys.(Fr)C4,30,54－56(1969))： 其中θ及Φ分別為向列引向器於表面上之天頂角及方位角，且WZ 及WA 分別為天頂及方位錨定能量之表面密度。
與向列材料之性能相比，方位錨定能量WA 更多地視藉由處理而在表面上所引發的各向異性而定。即使在雙穩態液晶顯示器中必需達成足夠方位錨定以維持扭轉紋理，吾人仍將不會開發此主題。
藉由錨定中斷而換向之雙穩態顯示器更常使用天頂錨定中斷。吾人將集中於此現象。
天頂錨定能量WZ 強烈地視表面及向列材料之化學性質而定。在大部分固體表面上，天頂錨定能量比方位錨定能量高一或兩個數量級。
若在體積上引向器之定向不同於易磁化軸之方向，則表面能不再為零且結果亦視主體彈性因子而定。表面能可以其外插長度(其為主體彈性因子與錨定能量之間的比率)為特徵。天頂錨定之外插長度係由LZ ＝K33 /WZ 表示，其中K33 為液晶之彎曲彈性常數。實務上，若LZ <15 nm，則認為天頂錨定強，且若LZ >25 nm，則認為天頂錨定弱。
可藉由外部電場或磁場來改良液晶分子之定向。舉例而言，藉由施加垂直於基板表面之電場，當晶胞中之液晶分子具有正介電各向異性時，其沿電場而定向(θ＝0)，且在無電場存在之情況下，其定向係幾乎平行於基板表面(θ＝近似90°)。在表面上，引向器天頂角隨著電場而連續地改變，且若電場超過臨界場EC ，則θ變成零。此狀態係稱作天頂錨定中斷，因為接近於表面之液晶分子的引向器不再受錨定扭矩或電扭矩影響。臨界場係以下列方程式(2)展示：
在式(2)中，WZ 為天頂錨定能量，K33 為彎曲彈性常數，且△ε為介電各向異性(相對於真空介電常數ε0 )。
此臨界場強度Ec 為驅動利用天頂錨定中斷之裝置所需之電場。具有高△ε值及高彎曲彈性但弱天頂錨定能量之混合物為控制該等裝置所需。
實務上，在天頂錨定中斷顯示器之狀況下，可用量值為造成天頂錨定中斷之電壓Uz 。亦即，臨界場與晶胞厚度之乘積。通常，調整雙穩態向列顯示器晶胞之厚度，使得其雙折射率等於在其通頻帶之中心處光的半波長。為了特徵化天頂錨定，使用中斷電壓臨限值Uλ/2 。其為具有光學厚度λ/2之晶胞的中斷電壓Uz 。Uλ/2 係以下列方程式(3)展 示。
在式(3)中，λ為通頻帶中心處光的波長，Wz 為天頂錨定能量，Lz 為天頂錨定外插長度，△n為波長λ中之折射各向異性，K33 為彎曲彈性常數，且△ε為介電各向異性。發明者認為當中斷電壓Uλ/2 為可在溫度範圍內由當前常用之驅動器所供應的電壓時，天頂錨定弱。實務上，此可由敍述以下項之經驗規則表示：若Uλ/2 小於或等於25伏特，則錨定弱。
天頂錨定能量係視配向膜之材料、表面處理之方法、所使用之液晶組合物及溫度而定。配向膜之性能可大幅影響天頂錨定能量。用於經典LCD中之聚醯亞胺定向膜展示對於大部分不同家族之向列化合物的強天頂錨定能量。舉例而言，於市售聚醯亞胺定向膜(由Nissan Chemicals Co.所製造之SE140)上，對於向列化合物戊基－氰基聯苯(5CB)之Lz ＝7 nm，天頂錨定強。另一方面，Nemoptic Ltd.已開發可提供對於5CB之弱天頂錨定(在20℃下Lz >25 nm)及對於其他向列化合物之弱天頂錨定的共聚物膜(歐洲專利申請公開案第1 259 854號及美國專利第7,067,180號)。在兩個專利文件中，藉由諸如摩擦之標準方法，可同時獲得中等或強方位錨定，從而產生對於T0 與T180 紋理兩者之良好穩定性。
日本未審查專利申請公開案第2005－133057號揭示液晶 組合物之一實例，其中天頂錨定弱。藉由組合nemoptic共聚物膜與特定液晶組合物，獲得低Uλ/2 ，且亦揭示在寬溫度範圍內具有向列相之組合。實際上，雙穩態顯示器之最佳化錨定性質視液晶配向層與液晶混合物兩者而定，但一些液晶混合物可產生與不同類型之配向層相容的良好錨定性質。
然而，在使用天頂錨定中斷之雙穩態向列顯示器中，向列相之溫度範圍與顯示器之操作溫度範圍不呈比例關係。亦即，在室溫下，甚至當工作電壓低時，若溫度依賴性高，則操作溫度範圍實際上亦變窄。實際上，尚未達成可在寬溫度範圍內操作之雙穩態向列顯示器。因此，存在對尋找可在寬操作溫度範圍內被活化之液晶組合物之組合的需要。
本發明鑒於上述情況而被達成，且將提供一種在用於雙穩態向列液晶顯示器時具有寬操作溫度範圍之向列液晶組合物及一種使用該組合物之雙穩態向列液晶顯示器作為其目標。
本發明係基於由於研究液晶化合物之各種組合而發現之下列研究結果來解決上述問題。
一種向列液晶組合物，其包含：a)至少20重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的一或多種化合物： 其中：R1 為具有2至7個碳原子之烷基或烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－、－COO－或－OCO－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；X1 為氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、三氟甲氧基或 二氟甲氧基(－OCHF2 )；Z1 及Z2 各自彼此獨立地為－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －、－C≡C－或單鍵；Z3 及Z4 各自彼此獨立地為－CH2 CH2 －、－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵；Z5 為－CH2 CH2 －、－CH＝CH－、－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵；Y1 至Y6 各自彼此獨立地為氫原子、氟原子、氯原子、三氟甲基或三氟甲氧基；環T1 為1,4－伸苯基或1,4－伸環己基，其中在該等基團之中，1,4－伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；m為0或1；且p及q為0或1，其限制條件為p＋q為0或1；b)5至50重量%之選自由通式BI至BXI所表示之化合物群B的一或多種化合物，及至少3重量%R2 及/或R3 為烯基之化合物：
其中：R2 及R3 各自彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基或具有2至7個碳原子之烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－、－COO－或－OCO－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；Z6 為－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －、－C≡C－或單鍵；Z7 為－CH2 CH2 －、－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵； Z8 為－CH2 CH2 －、－CH＝CH－、－COO－、－OCO－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵；Z9 及Z10 各自彼此獨立地為－CH2 CH2 －、－COO－、－OCO－或單鍵；Y7 至Y14 各自彼此獨立地為氫原子、甲基、氟原子或氯原子；環T2 及T3 各自彼此獨立地為1,4－伸苯基或1,4－伸環己基，其中在該等基團之中，1,4－伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；且n為0或1；特徵在於確定用於向列液晶組合物中之上述化合物的相對比例以同時獲得組合物之下列物理特性：－大於或等於60℃的液晶組合物之向列各向同性液態轉變溫度(TN－I )；－大於或等於70℃的液晶組合物之向列溫度範圍(△TN )；－在20℃下大於或等於8×10－11 F/m之介電各向異性；及－雙穩態向列液晶顯示器之限制組合物之兩個基板中之至少一者上的弱天頂錨定力，其係由對於具有厚度(d)之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與厚度(d)之乘積(△n．d)在20℃下為275 nm。
本發明之液晶組合物可用於將其限制於兩個基板之間的 雙穩態向列液晶顯示器，其中基板中之至少一者具有弱天頂錨定且可獲得具有寬操作溫度範圍之雙穩態向列液晶顯示器。
以下將描述本發明之一實例。
在本發明之液晶組合物中，屬於上述化合物群A之通式AI至AVII的化合物為於終端上具有極性基之化合物，且為用於造成錨定中斷之重要化合物。
以下給出由通式AI至AVII所表示之化合物的尤其較佳狀況。
X1 較佳為氰基或氟原子。
Z1 及Z2 較佳為－COO－、－OCO－或單鍵。
Z3 及Z4 較佳為－COO－、－OCO－、－CH2 CH2 －或單鍵，且更佳為單鍵。
Z5 較佳為－COO－、－OCO－、－CH2 CH2 －或單鍵，且更佳為單鍵。
Y1 至Y6 較佳為氫原子或氟原子。
環T1 較佳為1,4－伸環己基。
R1 較佳為具有2至6個碳原子之烷基或烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－、－COO－或－OCO－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯，且更佳為具有2至5個碳原子之烷基或烯基。
又，以下給出通式AI至AVII之較佳狀況。
在通式AI及AII中，較佳地，X1 為氟原子，且Y1 至Y5 彼此 獨立地表示氫原子或氟原子。
在通式AIII中，較佳地，m表示0，且Z1 表示－COO－、－OCO－或單鍵，X1 為氰基，且Y1 至Y6 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
在通式AIV中，較佳地，m表示1，且Z1 及Z3 彼此獨立地表示－COO－、－OCO－或單鍵，X1 為氰基，且Y1 及Y2 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
在通式AV中，較佳地，p及q分別表示0及1，環T1 表示1,4－伸環己基，Z4 及Z5 彼此獨立地表示－CH2 CH2 －或單鍵，X1 為氟原子或氰基，且Y1 及Y2 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
在通式AVI中，較佳地，X1 為氟原子或氰基，且Y1 及Y2 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
在通式AVII中，較佳地，m表示1，且X1 為氟原子或氰基，且Y1 及Y2 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
更具體言之，下列化合物為較佳的。
在式I－1至I－69中，R4 為具有2至6個碳原子之烷基或烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯。又，R4 較佳為具有2至6個碳原子之烷基或烯基。此外，烷基或烯基較佳為直鏈烷基或烯基。
本發明之液晶組合物較佳含有至少20重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的一或多種化合物。
又，液晶組合物更佳含有至少30重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的一或多種化合物及至少20重 量%之由通式AIII或AIV所表示的化合物。
又，液晶組合物更佳含有至少50重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的一或多種化合物及至少30重量%之由通式AIII或AIV所表示的化合物。
又，液晶組合物更佳含有至少20重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的兩種或多種化合物。
在由通式AI至AVII所表示之化合物群A之中，具有大於或等於3.5×10－10 F/m之介電各向異性之化合物的含量較佳不大於25重量%。
為了改良液晶混合物之可靠性，除了本發明之通式AI至AVI的化合物以外，還可添加通式AVII之化合物。在該等實例中，在混合化合物群A或對應於其通式之兩種或多種化合物的狀況下，上述值係指兩種或多種化合物之總含量。又，在含有由通式AI至AVII所表示之化合物中之兩種或多種的狀況下，化合物中之每一者的R1 、X1 、Y1 至Y6 、Z1 至Z5 、T1 、m、p及q可彼此相同或不同。
在本發明之液晶組合物中，屬於上述化合物群B之通式BI至BXI的化合物為於終端上不具有極性基之化合物。
在該等化合物之中，組合物含有至少3重量% R2 及/或R3 為烯基之化合物。藉此，可改良致動電壓之溫度依賴性，且可加寬操作溫度範圍。
以下給出由通式BI至BXI所表示之化合物的尤其較佳狀況。
R2 及R3 較佳為具有1至6個碳原子之烷基或具有2至6個碳 原子之烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－、－COO－或－OCO－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯，且更佳為具有1至6個碳原子之烷基或具有2至6個碳原子之烯基。
Z6 較佳為－COO－、－OCO－、－C≡C－或單鍵，且更佳為－COO－、－OCO－或單鍵。
Z7 、Z8 、Z9 及Z10 較佳為－COO－、－OCO－、－CH2 CH2 －或單鍵。
環T2 及T3 較佳為1,4－伸環己基。
Y7 至Y14 較佳為氫原子或氟原子。
更具體言之，下列化合物為較佳的。
在式II－1至II－26中，R5 及R6 表示具有1至6個碳原子之烷基或具有2至6個碳原子之烯基，其中，此外，存在於烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經－O－取代，其中O原子彼此不直接鍵聯，且Y31 至Y35 表示氫原子、氟原子或甲基。
本發明之液晶組合物必須含有5至50重量%之選自由通式BI至BXI所表示之化合物群B的一或多種化合物。
又，液晶組合物更佳含有5至40重量%之選自由通式BI至BXI所表示之化合物群B的一或多種化合物。
又，液晶組合物較佳含有至少10重量%之由通式BVI至BVIII所表示的化合物。
詳言之，在由(II－10)或(II－24)所表示之化合物中，R5 及/或R6 更佳為具有2至7個碳原子之烯基，且液晶組合物更佳含有至少10重量%之該等化合物。
在該等實例中，在混合化合物群B或對應於其通式之兩種或多種化合物的狀況下，上述值係指兩種或多種化合物之總含量。又，在含有由通式BI至BXI所表示之化合物中之兩種或多種的狀況下，化合物中之每一者的R2 、R3 、Y7 至Y14 、Z6 至Z10 、T2 、T3 及n可彼此相同或不同。
液晶組合物之向列各向同性液態轉變溫度(TN－I )必須大 於或等於60℃。液晶組合物之TN－I 更佳大於或等於70℃。
又，為了使液晶顯示器獲得寬致動溫度範圍，液晶組合物展現向列相之溫度範圍(△T)本身必須較寬。為此，由上限溫度(TN－I )(向列液晶各向同性液態轉變溫度)與下限溫度(TX－N )(自更高度有序液晶相或玻璃質或結晶固相朝向向列相之轉變溫度)之間的差所界定之溫度範圍(△T)較佳大於或等於70℃，更佳大於或等於80℃，且更佳大於或等於90℃。
又，液晶組合物展現向列相之下限溫度(TX－N )較佳小於或等於－10℃且更佳小於或等於－20℃。
因為介電各向異性(ε0 △ε)愈大，致動電壓就愈低，所以液晶組合物在20℃下之介電各向異性必須大於或等於8×10－11 F/m。然而，當其變得過大時，發生可靠性問題。為此，介電各向異性在20℃下之值較佳為8×10－11 至6×10－10 F/m，更佳為1.3×10－10 至4.5×10－10 F/m，且更佳為1.7×10－10 至3.5×10－10 F/m。此外，ε0 △ε更佳為1.3×10－10 至3.0×10－10 F/m(△ε為15至35)。ε0 為真空介電常數。
在20℃下之折射率各向異性(△n)較佳為0.13至0.19，更佳為0.14至0.18，且更佳為0.15至0.18。
又，對於具有厚度(d)之晶胞，錨定中斷電壓Uλ/2 (如由方程式(3)所表示)必須小於或等於25伏特，使得折射率各向異性(△n)與厚度(d)之乘積(△n．d)為275 nm(在20℃之溫度下)且將組合物限制於雙穩態向列液晶顯示器之兩個基板之間，其中基板中之至少一者具有弱天頂錨定力。當乘積 (△n．d)為275 nm(在20℃下)時，錨定中斷電壓Uλ/2 更佳小於或等於20 V，且更佳小於或等於15 V。
在本發明之液晶組合物中：a)將液晶組合物限制於兩個基板之間，其中至少一基板具有弱天頂錨定，基板於其相互面對之內表面上具有電極，以便對兩個基板之間的液晶組合物施加電場，且至少一基板及電極為光學上透明的；b)施加用以形成在無電場存在下為穩定或亞穩定之至少兩種交替不同紋理的過程，其中紋理中之一者未扭轉或在－90°至＋90°之範圍內扭轉，而另一紋理以接近於180°之角度扭轉；c)在20℃下之乘積(△n．d)(d為液晶組合物層之厚度，△n為液晶組合物之折射率各向異性)為λ0 /2(λ0 表示顯示裝置之有效頻譜的中心波長)或λ0 之整數倍，或經設定成近似該等兩種類型之值中的任一者；d)藉由中斷與該等兩個基板中之至少一者的錨定，有可能於上述不同紋理之間切換，且在移除電場之後，其可由任一紋理保持，且因此可用於雙穩態向列液晶顯示裝置(例如，圖1所示之BiNem顯示器)。
在圖1所示之結構的液晶顯示器中，基板1為具有由透明導電材料(諸如，氧化銦錫(ITO))組成之電極層2的玻璃基板。藉由兩個基板1、1之配向膜3、4的錨定較佳對於兩者而言為單穩態的。又，至少一配向膜具有弱天頂錨定。假定天頂錨定之外插長度為LZ ，則當LZ 小於15 nm時，認為 天頂錨定強，且若LZ 大於25 nm，則認為天頂錨定弱。
通常用作具有強天頂錨定之配向膜3的配向膜材料包括聚醯亞胺、聚醯胺及SiO氣相沈積膜。如(例如)歐洲專利申請公開案第1 259 854號中所揭示，由聚氯乙烯(均聚物)或氯乙烯共聚物(共聚物)組成之材料適用作具有弱天頂錨定之配向膜4。用於氯乙烯共聚物之不同於氯乙烯的單體包括乙酸乙烯酯、乙烯基醚、丙烯酸酯，等等。
因為本發明使用前述液晶組合物作為限制於液晶顯示器之基板之間的液晶組合物，所以有可能獲得具有寬操作溫度範圍之雙穩態向列液晶顯示器。
具有弱天頂錨定之配向膜4較佳具有弱錨定，其係由對於具有厚度d之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與厚度(d)之乘積(△n．d)為275 nm(在20℃之溫度下)。藉此，液晶組合物可採用具有弱天頂錨定之至少兩種不同穩態，且可在施加合適電信號於電極層2上時達成兩種不同穩態之間的切換。此切換較佳為錨定中斷類型。
又，兩種不同穩態較佳為：為均一或稍微扭轉之第一穩定紋理(T0 )，其中液晶組合物之分子彼此至少近似平行；及第二穩定紋理(T180 )，其與第一者相差180°之扭轉或接近於180°之角度(參見圖1)。藉此，當將合適電信號施加至兩個電極層2時，可達成(T0 )與(T180 )之間的切換。此切換較佳係藉由中斷基板中之至少一者上的天頂錨定來達成。
在本發明之雙穩態向列液晶顯示器中，折射率各向異性 (△n)與晶胞厚度(d)之乘積(△n．d)較佳在20℃下為200至300 nm，且更佳為220至280 nm。因為藉由液晶組合物來確定在20℃下之折射率各向異性(△n)，所以有可能藉由調整基板與間隔物之間的間隙來獲得所要乘積(△n．d)。
實例
以下將利用實例來更詳細地解釋本發明，但本發明不受該等實例限制。又，以下實例及比較實例之組合物中的"%"意謂"重量%"。又，除非另有指定，否則向列相溫度範圍意謂自固相或脂狀液晶相－向列相轉變溫度至向列相－各向同性液相轉變溫度之溫度範圍(溫差)。
TN－I ：向列相－各向同性液相轉變溫度TX－N ：固相或脂狀液晶相－向列相轉變溫度△ε：在20℃下之介電各向異性△n：在20℃下之折射率各向異性
實例1
製備兩個具有ITO之玻璃基板作為用以限制液晶組合物之基板，其中將SiO2 (厚度：107 nm)氣相沈積於具有ITO之玻璃基板中之一者上，以便獲得高斜度之強天頂錨定，而於另一基板上利用下文所描述之方法將由下式(G)所表示之聚合物(氯乙烯異丁基－乙烯基－醚共聚物)塗佈至20 nm厚度，以便獲得弱天頂錨定力：
步驟1：藉由旋塗來施加在N－甲基吡咯啶酮與丁氧基乙醇之50/50混合物中經稀釋至0.75重量%之聚合物的溶液。
步驟2：在150℃下進行退火歷時1.5小時。
步驟3：使用100 W汞汽燈進行紫外線照射(λ＝254 nm)歷時2小時。
步驟4：在150℃下執行退火歷時30分鐘。
步驟5：進行利用覆蓋有天鵝絨布料之滾筒的刷洗過程(摩擦)以引發方位錨定。
將兩個基板結合在一起且間隔1.5 μm以形成BiNem型晶胞，且在添加對掌性摻雜物S－811(Merck Ltd.)以在下文所示之液晶組合物(H)中在25℃下達成6 μm自生間距之後，將其注入至晶胞中。
設定複數個量測溫度，以便量測操作溫度，且在每一溫度下，將具有5 ms脈寬之電壓以1 V階躍施加至晶胞，直至最大值30 V。藉由量測錨定中斷電壓，設定致動電壓且評估操作溫度範圍。
液晶組合物(H)為含有21重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝79.3℃、(TX－N )＝－16℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝95.3℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝3.66×10－10 F/m， 且折射率各向異性(△n)＝0.1506。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為225.9 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(H)的操作溫度範圍為－1至71℃，且操作溫度寬度為72℃。臨限電壓UZ 在20℃下為13.3 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.2 V。藉由下列方程式(4)來轉換當乘積(△n．d)為275 nm時之Uλ/2 。
實例2
使下文所示之液晶組合物(I)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(I)為含有21重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝73.9℃、(TX－N )＝－40℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝113.9℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.01×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.1586。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為237.9 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(I)的操作溫度範圍為0至60℃，其中操作溫度寬度為60℃。臨限電壓UZ 在20℃下為16.8 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為19.4 V。
實例3
使下文所示之液晶組合物(J)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(J)為含有35重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝71.3℃、(TX－N )＝－19℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝90.3℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.02×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.1588。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為238.2 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(J)的操作溫度範圍為－0 至60℃，其中操作溫度寬度為60℃。臨限電壓UZ 在20℃下為15.3 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為17.7 V。
實例4
使下文所示之液晶組合物(R)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(R)為含有34重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝63.3℃、(TX－N )＝－37℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝100.3℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝1.94×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.1615。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為242.25 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(R)的操作溫度範圍為－5至60℃，其中操作溫度寬度為65℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.5 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.5 V。
實例5
使下文所示之液晶組合物(S)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(S)為含有25重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝61.4℃、(TX－N )＝－39℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝100.4℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝1.94×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.1605。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為240.75 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(S)的操作溫度範圍為－8至57℃，其中操作溫度寬度為65℃。臨限電壓UZ 在20℃下為10.8 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為12.3 V。
實例6
使下文所示之液晶組合物(T)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(T)為含有12重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝71.8℃、(TX－N )＝－35℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝106.8℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝1.97×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.148。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為222 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(T)的操作溫度範圍為－5至65℃，其中操作溫度寬度為70℃。臨限電壓UZ 在20℃下為16.1 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為19.9 V。
實例7
使下文所示之液晶組合物(U)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(U)為含有29重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝68.0℃、(TX－N )＝－36℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝104.0℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝1.90×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.169。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為253.5 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(U)的操作溫度範圍 為－6至62℃，其中操作溫度寬度為68℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.8 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.1 V。
實例8
使下文所示之液晶組合物(V)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(V)為含有20重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝67.1℃、(TX－N )＝－33℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝100.1℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.05×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.168。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為252 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(V)的操作溫度範圍為－6至61℃，其中操作溫度寬度為67℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.6 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為15.9 V。
實例9
使下文所示之液晶組合物(W)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(W)為含有22重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝64.8℃、(TX－N )＝－33℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝97.8℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝1.8×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.170。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為255 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(V)的操作溫度範圍為－5至60℃，其中操作溫度寬度為65℃。臨限電壓UZ 在20℃下為15.5 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時 經轉換成Uλ/2 )為16.7 V。
實例10
使下文所示之液晶組合物(M)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(M)為含有6重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝62.4℃、(TX－N )＝－34℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝96.4℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.03×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.137。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為206 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(M)的操作溫度範圍為－5至60℃，其中操作溫度寬度為65℃。臨限電壓UZ 在20℃下為12.0 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.0 V。
實例11
使下文所示之液晶組合物(N)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(N)為含有6重量%之具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝66.0℃、(TX－N )＝－35℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝101.0℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.14×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.143。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為215 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(N)的操作溫度範圍為－5至60℃，其中操作溫度寬度為65℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.0 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為17.9 V。
比較實例1
使下文所示之液晶組合物(P)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(P)為不含有具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝61.3℃、(TX－N )＝－25℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝86.3℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.28×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.157。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為235.5 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(P)的操作溫度範圍為－0至50℃，其中操作溫度寬度為50℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.1 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.5 V。
比較實例2
使下文所示之液晶組合物(Q)取代實例1中之液晶組合物(H)且經受類似評估。
液晶組合物(Q)為不含有具有烯基之選自化合物群B之化合物的液晶組合物。此液晶組合物之性質值為(TN－I )＝61.0℃、(TX－N )＝－20℃及向列液晶溫度範圍(△TN )＝81.0℃。又，介電各向異性(ε0 △ε)＝2.57×10－10 F/m，且折射率各向異性(△n)＝0.156。因此，此晶胞之乘積(△n．d)為234 nm。
此BiNem型晶胞中之液晶組合物(Q)的操作溫度範圍為5至50℃，其中操作溫度寬度為45℃。臨限電壓UZ 在20℃下為14.2 V。此臨限電壓UZ (當乘積(△n．d)為275 nm時經轉換成Uλ/2 )為16.7 V。
表1展示評估上文所描述之實例及比較實例中所製備之液晶組合物之性質值的結果，及評估使用該等液晶組合物所製造之液晶顯示器之性質的結果。
表1
藉由將實例與比較實例進行比較，可見，對於實例而言，BiNem型晶胞之操作溫度範圍較寬。亦即，在本發明中之液晶材料之組合的情況下，有可能獲得在雙穩態向列液晶顯示器中具有寬操作溫度範圍之液晶組合物。
儘管以上已描述且說明本發明之較佳實施例，但應瞭解，該等者僅例示本發明且不被認為作為限制。可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下進行添加、省略、取代及其他修改。因此，本發明不被認為受上述描述限制，且僅受附加申請專利範圍之範疇限制。
工業應用性
本發明之液晶組合物可適用於將組合物限制於兩個基板之間的雙穩態向列液晶顯示器，其中基板中之至少一者具有弱天頂錨定，且可獲得具有寬操作溫度範圍之雙穩態向列液晶顯示器。
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧ITO電極層
3‧‧‧具有強錨定之配向膜
4‧‧‧具有弱錨定之配向膜
圖1為展示雙穩態向列液晶顯示器藉由錨定中斷之操作的圖式。
圖2為解釋錨定之方向的圖式。
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧ITO電極層
3‧‧‧具有強錨定之配向膜
4‧‧‧具有弱錨定之配向膜
H‧‧‧幾乎垂直定向
T0 ‧‧‧第一穩定紋理
T180 ‧‧‧第二穩定紋理

Claims (9)

  1. 一種雙穩態向列液晶顯示器，其包含向列液晶組合物，該向列液晶組合物包含：a)至少20重量%之選自由通式AI至AVII所表示之化合物群A的一或多種化合物： 其中： R1 為具有2至7個碳原子之烷基或烯基，其中，此外，存在於該烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經-O-、-COO-或-OCO-取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；X1 為氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、三氟甲氧基或二氟甲氧基(-OCHF2 )；Z1 及Z2 各自彼此獨立地為-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-或單鍵；Z3 及Z4 各自彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z5 為-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Y1 至Y6 各自彼此獨立地為氫原子、氟原子、氯原子、三氟甲基或三氟甲氧基；環T1 為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基，其中在該等基團之中，該1,4-伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；m為0或1；且p及q為0或1，其限制條件為p+q為0或1；b)5至50重量%之選自由通式BI至BXI所表示之化合物群B的一或多種化合物，及至少3重量%之R2 及/或R3 為烯基之該等化合物： 其中： R2 及R3 各自彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基或具有2至7個碳原子之烯基，其中，此外，存在於該烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經-O-、-COO-或-OCO-取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；Z6 為-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-或單鍵；Z7 為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z8 為-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z9 及Z10 各自彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-或單鍵；Y7 至Y14 各自彼此獨立地為氫原子、甲基、氟原子或氯原子；環T2 及T3 各自彼此獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基，其中在該等基團之中，該1,4-伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；且n為0或1；特徵在於確定用於該向列液晶組合物中之該等上述化合物的相對比例以同時獲得該組合物之下列物理特性：大於或等於60℃的該液晶組合物之向列各向同性液態轉變溫度(TN-I )； 大於或等於70℃的該液晶組合物之向列溫度範圍(△TN )；在20℃下大於或等於8×10-11 F/m之介電各向異性；及一雙穩態向列液晶顯示器之限制該組合物之兩個基板中之至少一者上的弱天頂錨定力，其係由對於一具有厚度(d)之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與該厚度(d)之乘積(△n．d)在20℃下為275nm，該向列液晶組合物係定位於兩個基板之間，從而形成一晶胞，且於該等基板之內側上具備配向膜及電極結構，其中至少一配向膜具有一弱天頂錨定力，該弱天頂錨定力係由對於一具有厚度(d)之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與該厚度(d)之乘積(△n．d)在20℃下為275nm，藉此允許該液晶組合物採用至少兩種不同穩態，且在將一合適電信號施加至該等電極結構時達成該兩種穩態之間的切換。
  2. 一種雙穩態向列液晶顯示器，其包含向列液晶組合物，該向列液晶組合物包含：a)至少20重量%之選自由通式AI至AVI所表示之化合物群A的一或多種化合物：[化學物3] 其中：R1 為具有2至7個碳原子之烷基或烯基，其中，此外，存在於該烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經-O-、-COO-或-OCO-取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；X1 為氰基、氟原子、氯原子、三氟甲基、三氟甲氧基或二氟甲氧基(-OCHF2 )；Z1 及Z2 各自彼此獨立地為-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-或單鍵； Z3 及Z4 各自彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z5 為-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵：Y1 至Y6 各自彼此獨立地為氫原子、氟原子、氯原子、三氟甲基或三氟甲氧基；環T1 為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基，其中在該等基團之中，該1,4-伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；m為0或1；且p及q為0或1，其限制條件為p+q為0或1；b)5至50重量%之選自由通式BI至BXI所表示之化合物群B的一或多種化合物，及至少3重量%R2 及/或R3 為烯基之該等化合物：[化學物4] 其中：R2 及R3 各自彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基或具有2至7個碳原子之烯基，其中，此外，存在於該烷基或烯基中之一或多個亞甲基可各自獨立地經-O- 、-COO-或-OCO-取代，其中O原子彼此不直接鍵聯；Z6 為-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-或單鍵；Z7 為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z8 為-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵；Z9 及Z10 各自彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-COO-、-OCO-或單鍵；Y7 至Y14 各自彼此獨立地為氫原子、甲基、氟原子或氯原子；環T2 及T3 各自彼此獨立地為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基，其中在該等基團之中，該1,4-伸苯基可未經取代或可具有氟原子、氯原子、甲基、三氟甲基或三氟甲氧基中之一或多者作為取代基；且n為0或1；特徵在於確定用於該向列液晶組合物中之該等上述化合物的相對比例以同時獲得該組合物之下列物理特性：大於或等於60℃的該液晶組合物之向列各向同性液態轉變溫度(TN-I )；大於或等於70℃的該液晶組合物之向列溫度範圍(△TN )；在20℃下大於或等於8×10-11 F/m之介電各向異性；及 一雙穩態向列液晶顯示器之限制該組合物之兩個基板中之至少一者上的弱天頂錨定力，其係由對於一具有厚度(d)之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與該厚度(d)之乘積(△n．d)在20℃下為275nm，該向列液晶組合物係定位於兩個基板之間，從而形成一晶胞，且於該等基板之內側上具備配向膜及電極結構，其中至少一配向膜具有一弱天頂錨定力，該弱天頂錨定力係由對於一具有厚度(d)之晶胞而言小於或等於25伏特之錨定中斷電壓Uλ/2 界定，使得折射率各向異性(△n)與該厚度(d)之乘積(△n．d)在20℃下為275nm，藉此允許該液晶組合物採用至少兩種不同穩態，且在將一合適電信號施加至該等電極結構時達成該兩種穩態之間的切換。
  3. 如請求項1之雙穩態向列液晶顯示器，其中在20℃下之該介電各向異性為1.3×10-10 F/m至3.0×10-10 F/m。
  4. 如請求項1之雙穩態向列液晶顯示器，其中：在通式AI及AII中，X1 為氟原子；在通式AIII中，m表示0，Z1 表示-COO-、-OCO-或單鍵，且X1 為氰基；在通式AIV中，m表示1，且Z1 及Z3 彼此獨立地表示-COO-、-OCO-或單鍵，且X1 為氰基；在通式AV中，p及q分別表示0及1，環T1 表示1,4-伸環 己基，Z4 及Z5 彼此獨立地表示-CH2 CH2 -或單鍵，且X1 為氟原子或氰基；在通式AVI中，X1 為氟原子或氰基；且在通式AI至AVI中，Y1 至Y6 彼此獨立地表示氫原子或氟原子。
  5. 如請求項1之雙穩態向列液晶顯示器，其特徵在於含有至少10重量%之由該通式BVI或BVIII所表示的該等化合物。
  6. 如請求項1或2之雙穩態向列液晶顯示器，其中該雙穩態向列液晶顯示器為一錨定中斷類型。
  7. 如請求項1或2之雙穩態向列液晶顯示器，其中該裝置使用至少兩種穩定紋理，其中第一穩定紋理為均一或稍微扭轉，其中該液晶組合物之分子在0±20°之範圍內彼此至少近似平行，且第二穩定紋理與該第一者相差一180°±20°之扭轉，其中在將一合適電信號施加至該等電極結構時達成該第一穩定紋理與該第二穩定紋理之間的切換。
  8. 如請求項7之雙穩態向列液晶顯示器，其中藉由中斷該等基板中之至少一者上的該天頂錨定來達成該兩種穩定紋理之間的切換。
  9. 如請求項1或2之雙穩態向列液晶顯示器，其中藉由該兩個基板之該等配向膜錨定對於兩者而言係單穩態的。
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