TWI465549B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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TWI465549B
TWI465549B TW096112174A TW96112174A TWI465549B TW I465549 B TWI465549 B TW I465549B TW 096112174 A TW096112174 A TW 096112174A TW 96112174 A TW96112174 A TW 96112174A TW I465549 B TWI465549 B TW I465549B
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Markus Czanta
Melanie Klasen-Memmer
Lars Lietzau
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Merck Patent Gmbh
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Description

液晶介質及液晶顯示器
本發明係關於液晶介質且係關於包含該等介質之液晶顯示器，尤其係關於由主動式矩陣進行定址之顯示器且特定言之係關於扭轉向列型(TN)顯示器或共平面切換型(IPS)顯示器。
液晶顯示器(LCD)已廣泛用來顯示資訊。LCD用於直觀式顯示器，亦用於投影式顯示器。所採用之電光模式(例如)為扭轉向列型(TN)模式、超扭轉向列型(STN)模式、光學補償彎曲型(OCB)模式及電控雙折射型(ECB)模式及其各種修改型以及其他模式。所有該等模式均使用大體上與基板(相應地與液晶層)垂直的電場。除該等模式外，亦存在採用大體上與基板(相應地與液晶層)平行之電場的電光模式，如共平面切換型模式(如在DE 40 00 451及EP 0 588 568中所揭示者)。該電光模式尤其可用於現代桌上型監視器之LCD，且被視為應用於多媒體應用之顯示器。根據本發明之液晶較佳係用於該類型之顯示器中。
對該等顯示器而言，需要具有改良性質之新穎液晶介質。回應時間尤其必須得到改良以用於許多類型應用。因而需要具有較低黏度(η)且尤其具有較低旋轉黏度(γ1 )之液晶介質。旋轉黏度應為75 mPa．s或低於75 mPa．s，較佳為60 mPa．s或低於60 mPa．s且尤其為55 mPa．s或低於55 mPa．s。除該參數外，該介質必須呈現適宜寬之向列相範圍，適當之雙折射率(△n)，且介電各向異性(△ε)應足夠高以允許適度低之工作電壓。△ε較佳應高於4，且極佳應高於5，然而較佳為不高於15且特別言之不高於12，此係因為如此將對至少適度高之比電阻不利。
根據本發明之顯示器較佳係由主動式矩陣進行定址(主動式矩陣LCD，簡稱AMD)，較佳係由薄膜電晶體(TFT)之矩陣進行定址。然而，本發明之液晶亦可有利地用於用其他已知定址方法之顯示器中。
目前已有各種使用低分子量液晶材料連同聚合材料一起之複合系統的不同顯示模式。該等系統(例如)為如WO 91/05 029中所揭示之聚合物分散液晶(PDLC)系統、向列曲線對齊相(NCAP)系統及聚合物網路(PN)系統，或為軸向對稱微疇(ASM)系統及其他系統。與該等系統相反，根據本發明之尤佳模式同樣使用液晶介質，然其在表面上定向。通常對該等表面進行預處理以達成液晶材料之一致排列。根據本發明之顯示模式較佳使用大體上與複合層平行之電場。
適於LCD且尤其適於IPS顯示器之液晶組合物係(例如)自JP 07－181 439(A)、EP 0 667 555、EP 0 673 986、DE 195 09 410、DE 195 28 106、DE 195 28 107、WO 96/23 851及WO 96/28 521中已知。然而該等組合物確實有顯著缺點。其中大多數缺陷導致回應時間不適當地長，具有過低之電阻率值且/或需要過高之工作電壓。
因而對具有用於實際應用之合適性質(諸如，寬廣向列相範圍、適當光學各向異性△n(根據所使用之顯示模式)、高△ε及尤其低之黏度)的液晶介質仍有相當大之需求。
現已令人驚訝地發現可獲得具有適宜高之△ε、合適之相範圍及△n的液晶介質，其不顯現先前技術材料的缺點，或確實至少能以顯著較低之程度顯現該等缺點。
根據本發明之該等改良液晶介質係包含至少以下組份：－第一介電正性組份，組份A，其包含一或多種式I之介電正性化合物， 其中R1 為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且R2 與R3 較佳為烷基或烯基，為、或，較佳為或，X1 為鹵素、具有1至6個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，較佳為F、Cl、－OCF3 或－CF3 ，最佳為F、Cl或－OCF3 ，Y11 至Y14 彼此獨立地為H或F，Z11 至Z13 彼此獨立地為－CH2 CH2 －、－CF2 CF2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－、－CH2 O－、－OCH2 －、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵，較佳為－CH2 CH2 －、－COO－、反－CH＝CH－、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵，且最佳為－COO－、反－CH＝CH－、－CF2 O－、－OCF2 －或單鍵，Z11 至Z13 中之至少一者(較佳為一者)特定為－CF2 O－或－OCF2 －，且n為0或1，及－視情況使用(較佳者為必須包含)之第二介電正性組份，組份B，其包含一或多種介電各向異性大於3之介電正性化合物，該等介電正性化合物不包括式I之化合物，較佳係選自式II及式III之化合物之群， 其中R2 與R3 彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且R2 與R3 較佳為烷基或烯基， 彼此獨立地為 L21 、L22 、L31 及L32 彼此獨立地為H或F，較佳為L21 及/或L31 為F，X2 與X3 彼此獨立地為鹵素、具有1至6個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，較佳為F、Cl、－OCF3 或－CF3 ，最佳為F、Cl或－OCF3 ，Z3 為－CH2 CH2 －、－CF2 CF2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－、－CH2 O－或單鍵，較佳為－CH2 CH2 －、－COO－、反－CH＝CH－或單鍵，且最佳為－COO－、反－CH＝CH－、反－或單鍵，且l、m、n及o彼此獨立地為0或1，及－視情況使用(較佳者為必須包含)之介電中性組份，組份C，其包含一或多種式IV之介電中性化合物， 其中R41 與R42 彼此獨立地具有以上式II中所提供的R2 之含義，較佳為R41 為烷基且R42 為烷氧基，或R41 與R42 兩者皆為烷基，或R41 為烯基且R42 為烷基， 彼此獨立，且若 存在兩次則該等基團亦彼此獨立，為 較佳為 中之至少一者為 Z41 與Z42 彼此獨立，且若Z41 出現兩次則該等基團亦彼此獨立，為－CH2 CH2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－、－CH2 O－、－CF2 O－或單鍵，較佳為該等基團中之至少一者為單鍵，且p為0、1或2，較佳為0或1。
本發明亦係關於式I及其較佳子式之化合物。
較佳為組份A包含一或多種介電各向異性大於3的式I之介電正性化合物，該等介電正性化合物較佳為式I'之化合物且最佳係選自式I－1至式I－9(特定言之選自I－6、式I－8及式I－9)之化合物之群，更佳為組份A主要由該等介電正性化合物組成，甚至更佳為其基本上由該等介電正性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電正性化合物組成， 其中參數具有以上式I中所提供之各自含義，且式I－1至式I－9中之二噁烷－2,5－二基環視情況可由環己烷－1,4－二基環代替或由四氫吡喃－2,5－二基環代替，且較佳為Z13 為單鍵且較佳為X1 為F。
較佳為組份A在介質中之濃度係在1%至70%之範圍內，更佳係在2%至40%之範圍內，甚至更佳係在5%至20%之範圍內且最佳係在5%至16%之範圍內。
較佳為根據本發明之介質包含第二介電正性組份(組份B)。較佳為該第二介電正性組份(組份B)包含介電各向異性大於3之介電正性化合物，更佳為該組份B主要由該等介電正性化合物組成，甚至更佳為其基本上由該等介電正性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電正性化合物組成。
較佳為該組份(組份B)包含一或多種介電各向異性大於3、選自式II及式III之化合物之群的介電正性化合物，更佳為該組份B主要由該等介電正性化合物組成，甚至更佳為其基本上由該等介電正性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電正性化合物組成。
在本發明之一較佳實施例中，組份B包含一或多種介電各向異性大於3、選自式II－1及式II－2之化合物之群的介電正性化合物，更佳為該組份B主要由該等介電正性化合物組成，甚至更佳為其基本上由該等介電正性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電正性化合物組成， 其中參數具有以上式II中所提供之各自含義，且在式II－1中，參數L23 與L24 彼此獨立且獨立於其他參數地為H或F。
較佳為組份B包含選自式II－1及式II－2之化合物之群的化合物，其中L21 與L22 或L31 與L32 皆為F。
在一較佳實施例中，組份B包含選自式II－1及式II－2之化合物之群的化合物，其中L21 、L22 、L31 及L32 皆為F。
較佳為組份B包含一或多種式II－1之化合物。較佳為式II－1之化合物係選自式II－1a至式II－1e之化合物之群， 其中參數具有以上所提供之各自含義，且L23 與L24 彼此獨立且獨立於其他參數地為H或F。
較佳為組份B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 或L23 與L24 皆為F。
在一較佳實施例中，組份B包含選自式II－1a至式II－1e之化合物之群的化合物，其中L21 、L22 、L23 及L24 皆為F。
式II－1之化合物尤佳為 其中R2 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式II－2之化合物。較佳為式II－2之化合物係選自式II－2a至式II－2d之化合物之群， 其中參數具有以上所提供之各自含義，且L23 與L24 彼此獨立及獨立於其他參數地為H或F，且較佳為L21 與L22 皆為F且L23 與L24 皆為H或L21 、L22 、L23 及L24 皆為F。
式II－2之化合物尤佳為 其中R2 具有以上所提供之含義。
在本發明之另一較佳實施例中，組份B包含一或多種介電各向異性大於3、選自式III－1及式III－2之化合物之群的介電正性化合物，更佳為該組份B主要由該等介電正性化合物組成，甚至更佳為其基本上由該等介電正性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電正性化合物組成， 其中參數具有以上式III中所提供之各自含義。
較佳為組份B包含一或多種式III－1之化合物。較佳為式III－1之化合物係選自式III－1a及式III－1b之化合物之群， 其中參數具有以上所提供之各自含義，且參數L33 與L34 彼此獨立且獨立於其他參數地為H或F。
較佳為組份B包含一或多種式III－2之化合物。較佳為式III－2之化合物係選自式III－2a至式III－2g之化合物之群， 其中參數具有以上所提供之各自含義，且L32 至L36 彼此獨立且獨立於其他參數地為F或H。
較佳為組份B包含一或多種式III－1a之化合物，其較佳係選自式III－1a－1至式III－1a－6之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式II－2a之化合物，其較佳係選自式III－2a－1至式III－2a－4之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式II－2b之化合物，其較佳係選自式III－2b－1至式III－2b－5之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種選自式III－2c及式III－2d之化合物之群的化合物，其較佳係選自式III－2c－1及式III－2d－1之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式III－2e之化合物，其較佳係選自式III－2e－1至式III－2e－5之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式III－2f之化合物，其較佳係選自式III－2f－1至式III－2f－5之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為組份B包含一或多種式III－2g之化合物，其較佳係選自式III－2g－1至式III－2g－3之化合物之群， 其中R3 具有以上所提供之含義。
根據本發明之介質或者可包含一或多種式III－3之化合物，或除式III－1及/或式III－2之化合物之外可再包含一或多種式III－3之化合物， 其中參數具有以上式III中所提供之各自含義，且較佳為包含一或多種式III－3a之化合物， 其中R3 具有以上所提供之含義。
較佳為根據本發明之液晶介質包含一種介電中性組份(組份C)。該組份具有在－1.5至3之範圍內的介電各向異性。較佳為其包含介電各向異性在－1.5至3之範圍內的介電中性化合物，較佳為其主要由該等介電中性化合物組成，較佳為其基本上由該等介電中性化合物組成，且尤佳為其完全由該等介電中性化合物組成。較佳為該組份包含一或多種介電各向異性在－1.5至3之範圍內的式IV之介電中性化合物，更佳為該組份主要由該等介電中性化合物組成，更佳為其基本上由該等介電中性化合物組成，且尤佳為其完全由該等介電中性化合物組成。
較佳該介電中性組份(組份C)包含一或多種選自式IV－1至式IV－5之化合物之群的化合物， 其中R41 與R42 具有以上式IV中所提供之各自含義，且在式IV－1、式IV－4、式IV－5及式IV－6中，R41 較佳為烷基或烯基，較佳為烯基，且R42 較佳為烷基或烯基，較佳為烷基，在式IV－2中，R41 與R42 較佳為烷基，且在式IV－3中，R41 較佳為烷基或烯基，較佳為烷基，且R42 較佳為烷基或烷氧基，較佳為烷氧基。
較佳為介電中性組份(組份C)包含一或多種選自式IV－1、式IV－3、式IV－4及式IV－5之化合物之群的化合物，較佳為一或多種式IV－1之化合物及一或多種選自式IV－3及式IV－4之化合物之群的化合物，較佳為一或多種各為式IV－1、式IV－3及式IV－4之化合物，且最佳為一或多種各為式IV－1、式IV－3、式IV－4及式IV－5之化合物。
在可與先前實施例相同或不同的本發明之另一較佳實施例中，根據本發明之液晶混合物包含組份C，該組份C包含選自如上所示之式IV－1至式IV－5之化合物及視情況之式IV－6至式IV－13之化合物之群的式IV之化合物，較佳為該組份C主要由該等式IV之化合物組成，且最佳為其完全由該等式IV之化合物組成， 其中R41 與R42 彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且L4 為H或F。
根據本發明之介質或者可包含一或多種式V之介電正性化合物，或除式II及/或式III之化合物之外可再包含一或多種式V之介電正性化合物， 其中R5 為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，且R1 較佳為烷基或烯基， 彼此獨立地為 L51 與L52 彼此獨立地為H或F，較佳為L51 為F，且X5 為鹵素、具有1至3個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2或3個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，較佳為F、Cl、－OCF3 或－CF3 ，最佳為F、Cl或－OCF3 ，Z5 為－CH2 CH2 －、－CF2 CF2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－或－CH2 O，較佳為－CH2 CH2 －、－COO－或反－CH＝CH－，且最佳為－COO－或－CH2 CH2 －，且q為0或1。
較佳為根據本發明之介質包含一或多種式V之化合物，較佳係選自式V－1及式V－2之化合物之群， 其中參數具有以上所提供之各自含義，且參數L53 與L54 彼此獨立且獨立於其他參數地為H或F，且Z5 較佳為－CH2 －CH2 －。
式V－1之化合物較佳係選自式V－1a及式V－1b之化合物之群， 其中R5 具有以上所提供之含義。
式V－2之化合物較佳係選自式V－2a至式V－2d之化合物之群， 其中R5 具有以上所提供之含義。
較佳為根據本發明之液晶介質包含一種額外介電中性組份(組份D)。該組份具有在－1.5至3之範圍內的介電各向異性。較佳為其包含介電各向異性在－1.5至3之範圍內的介電中性化合物，較佳為其主要由該等介電中性化合物組成，較佳為其基本上由該等介電中性化合物組成，且尤佳為其完全由該等介電中性化合物組成。較佳為該組份包含一或多種介電各向異性在－1.5至3之範圍內的式VI之介電中性化合物，更佳為該組份主要由該等介電中性化合物組成，更佳為其基本上由該等介電中性化合物組成，且尤佳為其完全由該等介電中性化合物組成， 其中R61 與R62 彼此獨立地具有以上式II中所提供的R2 之含義，較佳為R61 為烷基且R62 為烷基或烯基，為，且若其出現兩次則在各出現處其彼此獨立地為 較佳為中之至少一者為，Z61 與Z62 彼此獨立，且若Z61 存在兩次，該等基團亦彼此獨立地為－CH2 CH2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－、－CH2 O－、－CF2 O－或單鍵，較佳為Z61 與Z62 中之至少一者為單鍵，且r為0、1或2，較佳為0或1。
較佳為介電中性組份(組份D)包含一或多種選自式VI－1及式VI－2之化合物之群的化合物， 其中R61 與R62 具有以上式VI中所提供之各自含義，且R61 較佳為烷基，且在式VI－1中，R62 較佳為烯基，較佳為－(CH2 )2 －CH＝CH－CH3 ，且在式VI－2中，R62 較佳為烷基。較佳為介電中性組份(組份D)包含一或多種選自式VI－1及式VI－2之化合物之群的化合物，其中較佳為R61 為正烷基，且在式VI－1中，R62 較佳為烯基，且在式VI－2中，R62 較佳為正烷基。
較佳為根據本發明之液晶混合物除組份A及組份B之外確實還含有至少一種其他組份。該第三組份可為組份C及組份D中之任一者，較佳為所存在之第三組份為組份C。
顯然，根據本發明之混合物亦可含有所有四種組份：組份A、組份B、組份C及組份D。
另外根據本發明之液晶混合物可包含另一視情況之組份(組份E)，其具有介電負性各向異性且包含較佳為式VII之介電負性化合物，較佳為該組份E主要由該等介電負性化合物組成，更佳為其基本上由該等介電負性化合物組成，且最佳為其完全由該等介電負性化合物組成， 其中R71 與R72 彼此獨立地具有以上式II中所提供的R2 之含義， 較佳為，為、、或 Z71 與Z72 彼此獨立地為－CH2 CH2 －、－COO－、反－CH＝CH－、反－CF＝CF－、－CH2 O－、－CF2 O－或單鍵，較佳為Z71 與Z72 中之至少一者為單鍵且最佳為兩者皆為單鍵，L71 與L72 彼此獨立地為C－F或N，較佳為L71 與L72 中之至少一者為C－F且最佳為L71 與L72 兩者皆為C－F，且k為0或1。
較佳為根據本發明之液晶介質包含組份A至E，較佳包含組份A至D且最佳包含組份A至C，更佳為該液晶介質主要由該等組份組成，更佳為其基本上由該等組份組成，且最佳為其完全由該等組份組成，且該液晶介質特定言之由選自式I至式VII(較佳為式I至式V，且最佳為式I至式III)之化合物之群的化合物組成。
本申請案中之"包含"於本文中意謂所提及之實體(例如，介質或組份)含有組份或所述之化合物，較佳含有總濃度為10%或10%以上的組份或所述之化合物且最佳含有總濃度為20%或20%以上的組份或所述之化合物。
在本文中"主要由…組成"意謂所提及之實體含有55%或55%以上的組份或所述之化合物，較佳含有60%或60%以上的組份或所述之化合物，且最佳含有70%或70%以上的組份或所述之化合物。
在本文中"基本上由…組成"意謂所提及之實體含有80%或80%以上的組份或所述之化合物，較佳含有90%或90%以上的組份或所述之化合物，且最佳含有95%或95%以上的組份或所述之化合物。
在本文中"完全由…組成"意謂所提及之實體含有98%或98%以上的組份或所述之化合物，較佳含有99%或99%以上的組份或所述之化合物，且最佳含有100.0%的組份或所述之化合物。
組份E較佳包含一或多種式VII之化合物，其較佳係選自式VII－1至式VII－3之化合物之群，較佳為該組份E主要由該等式VII之化合物組成，且最佳為其完全由該等式VII之化合物組成， 其中R71 與R72 具有以上式VI中所提供之各自含義。
在式VII－1至式VII－3中，R71 較佳為正烷基或1－E－烯基且R72 較佳為正烷基或烷氧基。
以上未明確提及之其他液晶原基化合物亦可視情況且有利地用於根據本發明之介質中。該等化合物對此領域中之專家而言係已知的。
根據本發明之液晶介質的特徵為清澈點為70℃或大於70℃，較佳為75℃或大於75℃且特定言之為80℃或大於80℃。
根據本發明之液晶介質的於589 nm(NaD )及20℃下之△n較佳係在大於或等於0.060之值至小於或等於0.135之值的範圍內，更佳係在大於或等於0.070之值至小於或等於0.125之值的範圍內且最佳係在大於或等於0.080之值至小於或等於0.120之值的範圍內。△n為0.11或小於0.11(較佳為0.10或小於0.10)之介質特定較佳。
根據本發明之液晶介質的於1 kHz及20℃下之△ε較佳為4.0或大於4.0，更佳為6.0或大於6.0且最佳為6.0或大於6.0。特定言之△ε為10.0或大於10.0，較佳為11.0或大於11.0。
較佳為本發明介質之向列相至少在小於或等於0℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，更佳至少在小於或等於－20℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，最佳至少在小於或等於或－30℃之溫度至大於75℃之溫度延伸且特定言之至少在小於或等於－40℃之溫度至大於75℃之溫度延伸。
在本發明之第一較佳實施例中，液晶介質之△n係在大於或等於0.090之值至小於或等於0.125之值的範圍內，更佳係在大於或等於0.095之值至小於或等於0.120之值的範圍內，且最佳係在大於或等於0.100之值至小於或等於0.115之值的範圍內，而△ε較佳係在大於或等於4.0之值至小於或等於7.0之值的範圍內。
在本發明之第二較佳實施例中，液晶介質之△n係在大於或等於0.085之值至小於或等於0.130之值的範圍內，更佳係在大於或等於0.090之值至小於或等於0.125之值的範圍內，且最佳係在大於或等於0.095之值至小於或等於0.120之值的範圍內，而△ε較佳為6.0或大於6.0，更佳為7.0或大於7.0，甚至更佳為8.0或大於8.0，且最佳係在大於或等於8.0之值至小於或等於10.0之值的範圍內。
在該實施例中，較佳為本發明介質之向列相至少在小於或等於－20℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，更佳至少在小於或等於－20℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，最佳至少在小於或等於－30℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，且特定言之至少在小於或等於－40℃之溫度至大於70℃之溫度延伸。
在本發明之第三較佳實施例中，液晶介質之△n係在大於或等於0.070之值至小於或等於0.120之值的範圍內，更佳係在大於或等於0.075之值至小於或等於0.115之值的範圍內，且最佳係在大於或等於0.080之值至小於或等於0.110之值的範圍內，而△ε較佳為4.0或大於4.0，更佳係在大於或等於4.0之值至小於或等於14.0之值的範圍內且最佳係在大於或等於4.0之值至小於或等於6.0之值的範圍內或特定較佳係在大於或等於6.0之值至小於或等於11.0之值範圍內。
在該實施例中，較佳為本發明介質之向列相至少在小於或等於－20℃之溫度至大於75℃之溫度延伸，更佳至少在小於或等於－30℃之溫度至大於70℃之溫度延伸，最佳至少在小於或等於－30℃之溫度至大於75℃之溫度延伸，且特定言之至少在小於或等於－30℃之溫度至大於80℃之溫度延伸。
組份A較佳係以總混合物之1%至65%的濃度而使用，更佳係以總混合物之2%至60%的濃度而使用，更佳係以總混合物之3%至50%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之5%至40%的濃度而使用。
組份B較佳係以總混合物之10%至60%的濃度而使用，更佳係以總混合物之15%至55%的濃度而使用，更佳係以總混合物之20%至50%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之20%至45%的濃度而使用。
組份C較佳係以總混合物之0%至70%的濃度而使用，更佳係以總混合物之10%至60%的濃度而使用，更佳係以總混合物之20%至50%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之15%至40%的濃度而使用。
組份D較佳係以總混合物之0%至50%的濃度而使用，較佳係以總混合物之1%至40%的濃度而使用，更佳係以總混合物之5%至30%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之10%至20%的濃度而使用。
組份E較佳係以總混合物之0%至30%的濃度而使用，較佳係以總混合物之0%至15%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之1%至10%的濃度而使用。
本發明之介質視情況可包含其他液晶化合物以便調節物理性質。該等化合物對專家而言係已知的。其在根據本發明之介質中的濃度較佳為0%至30%，更佳為0%至20%，且最佳為1%至15%。
在以上所提及的本發明之第一較佳實施例中，組份A較佳係以總混合物之40%至65%的濃度而使用，更佳係以總混合物之45%至60%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之50%至57%的濃度而使用，而組份D較佳係以總混合物之5%至40%的濃度而使用，較佳係以總混合物之5%至40%的濃度而使用，較佳係以總混合物之10%至35%的濃度而使用，且最佳係以總混合物之15%至30%的濃度而使用。
在該較佳實施例中，介質較佳包含一或多種式VI之化合物且最佳包含一或多種式VI－2之化合物。
尤其在以上所提及的本發明之第二實施例中，組份C較佳包含一或多種式IV之化合物，更佳包含一或多種式IV－1之化合物，更佳包含一或多種式CC－n－V及/或式CC－n－Vm之化合物，更佳包含一或多種式CC－n－V1及/或式CC－n－V之化合物，且最佳包含一或多種選自式CC－3－V、CC－4－V、CC－5－V及CC－3－V1之化合物之群的化合物。
較佳為液晶介質含有共50%至100%且更佳含有共70%至100%且最佳含有共80%至100%且特定言之含有共90%至100%之組份A、組份B、組份C及組份D(較佳為組份A、組份B及組份C)，該等組份又含有一或多種式I、式II、式III、式IV、式V、式VI及式VII(較佳為式I、式II、式III、式IV、式V及式VI)之化合物，較佳為該等組份主要由該等化合物組成且最佳為其完全由該等化合物組成。
在本申請案中，術語介電正性意謂化合物或組份之△ε大於3.0，介電中性意謂△ε大於等於－1.5且小於等於3.0，且介電負性意謂△ε小於－1.5。△ε係在頻率為1 kHz時且於20℃下測定。各別化合物之介電各向異性係自各別獨立化合物於向列主體混合物中之10%溶液的結果測定。若各別化合物於該主體混合物中之溶解度小於10%，則將濃度降至5%。測試混合物之電容係在垂直配向及水平配向之單元中測定。兩種類型單元之單元間隙大致為20 μm。所施加之電壓為頻率為1 kHz且均方根值通常為0.5 V至1.0 V之矩形波，然而始終將其選擇為在各別測試混合物之電容臨限值之下。
Merck KGaA,Germany之混合物ZLI－4792(用於介電正性化合物)及混合物ZLI－3086(用於介電中性化合物以及用於介電負性化合物)係分別用作主體混合物。化合物之介質電容率係自添加目標化合物後主體混合物之各自值的變化來測定。用外推法求目標化合物之濃度為100%時之值。同樣在20℃之量測溫度下對具有向列相之組份進行量測，所有其他組份係如化合物一樣進行處理。
若未另有明確說明，則術語臨限電壓在本申請案中係指光學臨限值且係針對10%相對對比度而提供(V10 )且術語飽和電壓係指光學飽和值且係針對90%相對對比度而提供(V90 )。亦稱為弗裏德裏克茲(Freedericksz)臨限值(VFr )之電容臨限電壓(V0 )僅當明確提及時才使用。
除非另有明確說明，否則在本申請案中所給出之參數的範圍皆包括極限值。
貫穿本申請案，除非另有明確說明，否則所有濃度係以質量百分比提供，且與各別完整混合物相關，所有溫度係以攝氏溫度提供，且所有溫差係以攝氏溫度提供。除非另有明確說明，否則所有物理性質係根據"Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals"，時間：1997年11月，Merck KGaA，Germany進行測定且提供溫度為20℃時之物理性質。光學各向異性(△n)係在波長為589.3 nm時測定。介電各向異性(△ε)係在頻率為1 kHz時測定。臨限電壓以及所有其他電光性質已用Merck KGaA,Germany製造之測試單元進行測定。用於測定△ε之測試單元具有大致20 μm之單元間隙。電極為面積為1.13 cm2 且具有一保護環之圓形ITO電極。定向層對於垂直定向(ε∥)為卵磷脂且對於平行定向(ε⊥ )為自Japan Synthetic Rubber獲得之聚醯亞胺AL－1054。電容係以使用電壓為0.3 Vrms 之正弦波的頻率響應分析儀Solatron 1260進行測定。用於電光量測中之光為白光。所使用之設備為可自Otsuka,Japan購得之設備。特徵電壓已在垂直觀測下測定。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。
根據本發明之液晶介質可含有以通常濃度存在之其他添加劑及對掌性摻雜劑。以混合物總量計，該等其他成分之總濃度係在0%至10%範圍內，較佳係在0.1%至6%之範圍內。所使用之獨立化合物的濃度較佳各係在0.1%至3%之範圍內。對本申請案之液晶介質之液晶組份及化合物的濃度之值及範圍而言，未考慮該等添加劑及類似添加劑之濃度。
根據本發明之發明性液晶介質係由若干種化合物組成，較佳係由3至30種化合物組成，更佳係由4至20種化合物組成，且最佳係由4至16種化合物組成。該等化合物係以習知方式進行混合。通常將以較少量使用的所需量之化合物溶解於以較大量使用之化合物中。若溫度係在以較高濃度使用之化合物的清澈點之上，則特別容易觀測到溶解過程之完成。然而亦可能藉由其他習知方式製備該介質，例如，使用所謂的預混合物，其可例如為化合物之均質或共熔混合物之；或使用所謂的多瓶系統，該等系統中之成份自身為即用混合物。
藉由添加合適添加劑，根據本發明之液晶介質可以如下方式進行改質：使得其可用於所有已知類型的液晶顯示器(任一同樣使用液晶介質之液晶顯示器，如TN－、TN－AMD、ECB－AMD、VAN－AMD、IPS及OCB LCD)，且特定言之可用於複合系統(如PDLC、NCAP、PN LCD)，且尤其可用於ASM－PA LCD。
液晶的熔點T(C,N)、自介晶(S)相轉變至向列(N)相之溫度T(S,N)及清澈點T(N,I)係以攝氏溫度提供。
在本申請案中且尤其在以下實例中，液晶化合物之結構係藉由亦稱為首字母縮寫之縮寫表示。根據以下兩表(表A及表B)可簡便地將縮寫轉換為相應結構。所有基團Cn H2n＋1 與Cm H2m＋1 為分別具有n、m個碳原子的直鏈烷基。表B之解釋自身顯而易見。表A僅列出用於結構核心之縮寫。獨立化合物係藉由核心之縮寫繼之以連字符以及接著的表示取代基R1 、R2 、L1 及L2 之代碼來表示：
根據本發明之液晶介質較佳含有：－七種或七種以上(較佳為八種或八種以上)較佳為不同式之化合物，該等化合物係選自表A及表B中之化合物之群，及/或－一或多種(更佳為兩種或兩種以上，最佳為三種或三種以上)較佳為不同式之化合物，該等化合物係選自表A中之化合物之群，及/或－三種或三種以上(更佳為四種或四種以上，更佳為五種或五種以上)較佳為不同式之化合物，該等化合物係選自表B中之化合物之群。
在以下所提供之實例係在不以任何方式限制本發明之狀況下對本發明進行闡明。
然而，物理性質之組合向專家說明可達成之性質及可對其進行修改之範圍。可較佳達成之各種性質的組合因而尤其對於專家而言被恰當界定。
實例1
獲得具有下表中所提供之組成及性質的液晶混合物。
該混合物具有有利低之△n值、適度高之△ε值及非常低之旋轉黏度。因此其非常良好地適合用於以IPS模式工作之顯示器。
實例2
獲得具有下表中所提供之組成及性質的液晶混合物。
該混合物具有相當低之△n值、相當高之△ε值及較低之旋轉黏度。因此其非常良好地適合用於以IPS模式工作之顯示器。

Claims (20)

  1. 一種液晶介質，其特徵在於其包含：- 第一介電正性組份，組份A，其包含一或多種式I之介電正性化合物， 其中R1 為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，為或X1 為鹵素、具有1至6個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，Y11 至Y14 彼此獨立地為H或F，Z11 至Z13 彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵，且n 為0或1，該介質包含除組份A以外的一或多種額外組份，其係選自如下之組份： - 第二介電正性組份，組份B，其包含一或多種介電各向異性大於3之介電正性化合物，該等介電正性化合物不包括式I之化合物，且係選自式II及式III之化合物之群， 其中R2 與R3 彼此獨立地為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基， 彼此獨立地為 L21 、L22 、L31 及L32 彼此獨立地為H或F，X2 與X3 彼此獨立地為鹵素、具有1至6個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，Z3 為-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-或單鍵，且l、m、n及o彼此獨立地為0或1，及- 介電中性組份，組份C，其包含一或多種式IV之介電中性化合物，該等化合物不包括式III之化合物， 其中R41 與R42 彼此獨立地具有以上式II中所提供的R2 之含義， 彼此獨立，且若 存在兩次則該等基團亦彼此獨立，為 Z41 與Z42 彼此獨立，且若Z41 存在兩次則該等基團亦彼此獨立，為-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-或單鍵，且p 為0、1或2。
  2. 如請求項1之液晶介質，其中n為1且為
  3. 如請求項1之液晶介質，其中n為1且為
  4. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該組份A於該介質中之濃度係在5質量%至60質量%之範圍內。
  5. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中組份A包含一或多種式I'之化合物， 其中參數具有請求項1中所提供之各自含義。
  6. 如請求項1之液晶介質，其中組份A包含一或多種選自式I-1至I-9之化合物之群的化合物， 其中參數具有請求項1中所提供之各自含義。
  7. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該介質包含一或多種如請求項1中所提供的式II之化合物。
  8. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該介質包含一或多種如請求項1中所提供的式III之化合物。
  9. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該介質包含一或多種如請求項1中所提供的式IV之介電中性化合物。
  10. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中該介質包含組份D，該組份D包含一或多種式VI之化合物，該等化合物不包括式III之化合物， 其中R61 與R62 彼此獨立地具有請求項1中之式II中所提供的R2 之含義，為，且若其出現兩次則在各出現處其彼此獨立為 Z61 與Z62 彼此獨立，且若Z61 存在兩次則該等基團亦彼此獨立，為-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-或單鍵，且r 為0、1或2。
  11. 一種液晶顯示器，其特徵在於其包含如請求項1至10中任一項之液晶介質。
  12. 如請求項11之液晶顯示器，其中該顯示器由一主動式矩陣進行定址。
  13. 一種如請求項1至10中任一項之液晶介質之用途，其用於一液晶顯示器中。
  14. 一種式I之化合物， 其中R1 為具有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基、具有2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，為或X1 為鹵素、具有1至6個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或具有2至6個碳原子之鹵化烯基或烯氧基，Y11 至Y14 彼此獨立地為H或F，Z11 至Z13 彼此獨立地為-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -或單鍵，且n 為1，其中存在的Z11 至Z13 中之一或多者為-CF2 O-或-OCF2 -。
  15. 如請求項14之化合物，其中為
  16. 如請求項14之化合物，其中為
  17. 如請求項14之化合物，其中Z11 係-CF2 O-。
  18. 如請求項14至17中之任一項之化合物，其中n係1。
  19. 如請求項14至17中之任一項之化合物，其中該化合物係式I'化合物，
  20. 如請求項14之化合物，其中該化合物係選自式I-1至I-9之化合物之群的化合物，
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