TWI471411B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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TWI471411B
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Brigitte Schuler
Volker Reiffenrath
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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及包含該等介質之液晶顯示器，尤其係關於藉由主動矩陣定址之顯示器且具體而言係關於扭曲向列(TN)、面內開關(IPS)或邊緣場開關(FFS)型顯示器。
液晶顯示器(LCD)可用於資訊顯示之多個領域。LCD可用於直視顯示器及投影型顯示器。使用諸如以下電-光模式：扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、光學補償彎曲(OCB)及電控雙折射(ECB)模式及其各種修改形式、以及其他模式。所有該等模式皆利用與基材或液晶層實質上垂直之電場。除該等模式外，亦存在利用與基材或液晶層實質上平行之電場的電-光模式，例如面內開關(IPS)模式(如例如德國專利第40 00 451號及歐洲專利第0 588 568號中所揭示者)及邊緣場開關(FFS)模式，其中存在強"邊緣場"，即靠近電極邊緣之強電場及在整個單元內具有強垂直分量及強水平分量之電場。該後兩種電-光模式尤其可用於現代桌上型監視器中之LCD且意欲用於電視機及多媒體應用中之顯示器。本發明液晶較佳用於此類型之顯示器。一般而言，具有相當低的介電各向異性值之介電正性液晶介質可用於FFS顯示器中，但在一些情況下介電各向異性僅為約3或甚至更低之液晶介質亦可用於IPS顯示器中。
對於該等顯示器而言，需要具有改良性質之新穎液晶介質。對於許多類型應用而言，尤其必須改良定址時間。因此，需要具有較低黏度(η)、尤其具有較低旋轉黏度(γ1 )之液晶介質。旋轉黏度應為80mPa‧s或更低，較佳為60mPa‧s或更低且尤其為55mPa‧s或更低。除此參數以外，該介質必須具有適宜寬度及位置之向列相範圍及適當雙折射(Δn)，且介電各向異性(Δε)應足夠高以獲得適當低的操作電壓。Δε較佳應大於2且極佳大於3，但較佳不大於20且尤其不大於14，此乃因此將防止至少稍高的電阻率。
本發明顯示器較佳藉由主動矩陣(主動矩陣LCD，簡稱為AMD)、較佳藉由薄膜電晶體(TFT)之矩陣來定址。然而，本發明液晶亦可有利地用於具有其他已知定址方式之顯示器中。
有各種使用低分子量液晶材料以及聚合材料之複合材料系統之不同顯示模式。舉例而言，有聚合物分散液晶(PDLC)、向列彎曲對準相(NCAP)及聚合物網絡(PN)系統(如例如WO 91/05 029中所揭示者)或軸對稱微結構域(ASM)系統及其他模式。與該等相反，本發明尤其佳之模式使用如此於表面上定向之液晶介質。通常對該等表面實施預處理以達成液晶材料之均勻對準。本發明之顯示模式較佳使用實質上與複合材料層平行之電場。
適用於LCD且尤其適用於IPS顯示器之液晶組合物可自(例如)以下文獻得知：日本專利第07-181 439(A)號、歐洲專利第0 667 555號、歐洲專利第0 673 986號、德國專利第195 09 410號、德國專利第195 28 106號、德國專利第195 28 107號、WO 96/23 851及WO 96/28 521。然而，該等組合物具有嚴重缺點。在其他缺陷中，其大多數不利地導致長響應時間、具有不足電阻率值及/或需要過高操作電壓。
因此，業內迫切需要具有適用於實際應用之性質的液晶介質，例如寬向列相範圍、對應於所用顯示模式之適宜光學各向異性Δn、高Δε及特別低之黏度。
 本發明
令人驚訝地，現在已發現可達成具有適宜高Δε、適宜相範圍及Δn之液晶介質，其未展示先前技術中材料之缺點、或至少僅在顯著較低之程度上展示。
本申請案之該等經改良液晶介質至少包含下列組份：
-第一介電中性或稍微正性組份，即組份A，其包含一或多種式I之介電中性或稍微正性化合物
其中R11 及R12 彼此獨立地表示F、Cl、具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，且較佳為F、Cl、烷基或烯基，且尤其佳為烷基或烯基，L11 至L15 中至少一個表示F或Cl，較佳為F，且其餘的L11 至L18 彼此獨立地表示H、F或Cl，較佳為H或F，
-介電正性組份，即組份B，其包含一或多種介電正性化合物，較佳具有大於3之介電各向異性，其較佳選自式II及III化合物之群：
其中R2 及R3 彼此獨立地表示具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，且R2 及R3 較佳表示烷基或烯基，
各自彼此獨立地表示
或,較佳為
L21 、L22 、L31 及L32 彼此獨立地表示H或F，L21 及/或L31 較佳表示F，X2 及X3 彼此獨立地表示鹵素、具有1-3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2或3個C原子之鹵代烯基或烯氧基，較佳為F、Cl、-OCF3 或-CF3 ，極佳為F、Cl或-OCF3 ，Z3 表示-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，且極佳為-COO-、反-CH=CH-或單鍵，且l、m、n及o彼此獨立地表示0或1，及
-視情況第二介電中性組份，即組份C，其包含一或多種式IV之介電中性化合物
其中R41 及R42 彼此獨立地具有以上針對式II之R2 所指明之含義，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，且倘若出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示
較佳地一或多個
Z41 及Z42 彼此獨立，且倘若Z41 出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-、-C≡C-或單鍵，較佳地其中之一或多個表示單鍵，且p表示0、1或2，較佳為0或1。
組份A較佳包含一或多種介電各向異性在-1.5至10之範圍內、較佳在-1.5至3.5範圍內之式I之介電中性或稍微正性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，其中該等參數具有以上針對式I所指明之相應含義，且R11 及/或R12 較佳表示烷基且L11 尤其佳表示F。
在本發明第一尤其佳之實施例中，組份A包含一或多種介電各向異性在-1.5至3.5之範圍內之式I之介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成。
在本發明另一尤其佳之實施例中，組份A包含一或多種介電各向異性為3或更大之式I介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，該等化合物較佳選自化合物I-1至I-4之群：
其中各參數具有以上針對式I所給出之含義。
介質中組份A之濃度較佳在1%至40%範圍內，更佳為2%至30%，甚至更佳為3%至20%且極佳為4%至10%。
本發明之介質包含介電正性組份，即組份B。此介電正性組份(組份B)較佳包含介電各向異性大於3之介電正性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成。
此組份(組份B)較佳包含一或多種介電各向異性大於3之介電正性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，該等化合物係選自式II及III之群。
在本發明較佳實施例中，組份B包含一或多種介電各向異性大於3之介電正性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，該等化合物係選自式II-1至II-3化合物之群：
其中各參數具有以上針對式II所指明之相應含義，且在式II-1中參數L23 及L24 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F，且在式II-2中，
,彼此獨立地較佳表示
組份B較佳包含選自式II-1至II-3化合物之群之化合物，其中L21 及L22 或L23 及L24 二者皆表示F。
在較佳實施例中，組份B包含選自式II-1及II-2化合物之群之化合物，其中L21 、L22 、L23 及L24 皆表示F。
組份B較佳包含一或多種式II-1化合物。式II-1化合物較佳選自式II-1a至II-1j化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且L25 至L28 彼此獨立地表示H或F，較佳L27 及L28 二者皆表示H，尤其佳L26 表示H。
組份B較佳包含選自式II-1a至II-1e化合物之群之化合物，其中L21 及L22 二者皆表示F及/或L23 及L24 二者皆表示F。
在較佳實施例中，組份B包含選自式II-1a至II-1h化合物之群之化合物，其中L21 、L22 、L23 及L24 皆表示F。
尤其佳之式II-1化合物係
其中R2 及X2 具有上述含義，且X2 較佳表示F。
組份B較佳包含一或多種式II-2化合物。式II-2化合物較佳選自式II-2a至II-2c化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且L21 及L22 二者較佳皆表示F。
組份B較佳包含一或多種式II-3化合物。式II-3化合物較佳選自式II-3a至II-3e化合物之群：
其中各參數具有以上所指明之相應含義，且L25 與L26 彼此獨立且獨立於其他參數，表示H或F，且較佳在式II-3a及II-3b中L21 及L22 二者皆表示F，在式II-3c及II-3d中L21 及L22 二者皆表示F及/或L23 及L24 二者皆表示F，且在式II-3e中L21 、L22 及L23 表示F。
尤其佳之式II-3化合物係
其中R2 具有上述含義。
在本發明另一較佳實施例中，組份B包含一或多種介電各向異性大於3之介電正性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，該等化合物係選自式III-1及III-2之群：
其中各參數具有以上針對式III所指明之相應含義。
組份B較佳包含一或多種式III-1化合物。式III-1化合物較佳選自式III-1a及III-1b化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且參數L35 及L36 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F。
組份B較佳包含一或多種式III-2化合物。式III-2化合物較佳選自式III-2a至III-2h化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且參數L35 及L36 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F。
組份B較佳包含一或多種式III-1a化合物，其較佳選自式III-1a-1至III-1a-6化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-1b化合物，其較佳選自式III-1b-1至III-1b-4化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2a化合物，其較佳選自式III-2a-1至III-2a-4化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2b化合物，其較佳選自式III-2b-1及III-2b-2化合物之群，較佳為III-2b-2：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2c化合物，其較佳選自式III-2c-1至III-2c-5化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種選自式III-2d及III-2e化合物之群之化合物，其較佳選自式III-2d-1及III-2e-1化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2f化合物，其較佳選自式III-2f-1至III-2f-5化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2g化合物，其較佳選自式III-2g-1至III-2g-5化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
組份B較佳包含一或多種式III-2h化合物，其較佳選自式III-2h-1至III-2h-5化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
本發明液晶介質較佳包含介電中性組份，即組份C。該組份具有在-1.5至3範圍內之介電各向異性。其較佳包含介電各向異性在-1.5至3範圍內之介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且尤其佳完全由其組成。此組份較佳包含一或多種介電各向異性在-1.5至3範圍內之式IV介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成。
介電中性組份(組份C)較佳包含一或多種選自式IV-1至IV-3化合物之群之化合物：
其中R41 及R42 具有以上針對式IV所指明之相應含義，且在式IV-1及IV-3中R41 較佳表示烷基或烯基，較佳為烯基，且R42 較佳表示烷基或烯基，較佳為烷基，且在式IV-2中R41 較佳表示烷基或烯基，更佳為烷基，且R42 較佳表示烷基或烷氧基，更佳烷氧基。
介電中性組份(組份C)較佳包含一或多種化合物IV-1及一或多種選自式IV-2及IV-3之群之化合物且極佳一或多種式IV-1、IV-2及IV-3中每一個之化合物。
在較佳實施例中，組份C較佳包含一或多種式IV-3化合物，該等化合物更佳選自其以下相應子式：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。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義闡述於下表D中或可自表A至C獲得。
在同樣較佳實施例中，組份C較佳包含一或多種式IV-1化合物，該等化合物更佳選自其以下相應子式：式CC-n-m、CC-n-V及/或CC-n-Vm，更佳式CC-n-V及/或CC-n-Vm且極佳選自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V、CC-3-V1、CC-4-V1、CC-5-V1及CC-3-V2之群。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義亦闡述於下表D中或可自表A至C獲得。
在本發明另一較佳實施例中(其可與前一實施例相同或不同)，本發明液晶混合物包含組份C，其包含式IV化合物、較佳主要由其組成、且極佳完全由其組成，該等化合物係選自如上所述示IV-1至IV-3化合物及視情況式IV-4至IV-11之群：
其中R41 及R42 　彼此獨立地表示具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，且L4 　表示H或F。
在較佳實施例中，組份C較佳包含一或多種式IV-4化合物，該等化合物更佳選自其以下相應子式：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。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義闡述於下表D中或可自表A至C獲得。
或者或除式II及/或III化合物外，本發明介質可包含一或多種式V之介電正性化合物
其中R5 　表示具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，且較佳表示烷基或烯基，
彼此獨立地表示
L51 及L52 　彼此獨立地表示H或F，L51 較佳表示F，且X5 　表示鹵素、具有1-3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2或3個C原子之鹵代烯基或烯氧基，較佳為F、Cl、-OCF3 或-CF3 ，極佳為F、Cl或-OCF3 ，Z5 　表示-CH2 CH2- 、- CF2 CF2- 、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-或-CH2 O-，較佳為-CH2 CH2 -、-COO-或反-CH=CH-且極佳為-COO-或反-CH=CH-，且q　表示0或1。
本發明介質較佳包含一或多種式V化合物，其較佳選自式V-1及V-2化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且參數L53 及L54 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F，且Z5 較佳表示-CH2 -CH2 -。
式V-1化合物較佳選自式V-1a及V-1b之化合物之群：
其中R5 具有上述含義。
式V-2化合物較佳選自式V-2a至V-2d化合物之群：
其中R5 具有上述含義。
本發明液晶介質較佳包含額外(視情況第三)介電中性組份，即組份D。該組份具有在-1.5至3範圍內之介電各向異性。其較佳包含介電各向異性在-1.5至3範圍內之介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且尤其佳完全由其組成。該組份較佳包含一或多種介電各向異性在-1.5至3範圍內之式VI介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成，
其中R61 及R62 　彼此獨立地具有以上針對式II之R2 所指明之含義，較佳地R61 表示烷基且R62 表示烷基或烯基，且若其出現兩次，則每次出現彼此獨立地表示
較佳地一或多個
Z61 及Z62 　彼此獨立，且若Z61 出現兩次，則該等彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-或單鍵，較佳地其中之一或多個表示單鍵，且r　表示0、1或2，較佳為0或1。
介電中性組份(組份D)較佳包含一或多種選自式VI-1及VI-2化合物之群之化合物：
其中R61 及R62 具有以上針對式VI所指明之相應含義，且R61 較佳表示烷基，且在式VI-1中R62 較佳表示烯基，較佳為-(CH2 )2 -CH=CH-CH3 ，且在式VI-2中R62 較佳表示烷基。
介電中性組份(組份D)較佳包含一或多種選自式VI-1及VI-2化合物之群之化合物，其中R61 較佳表示正烷基，且在式VI-1中R62 較佳表示烯基，且在式VI-2中R62 較佳表示正烷基。
在較佳實施例中，組份D較佳包含一或多種式VI-1化合物，該等化合物更佳具有其子式PP-n-2Vm、甚至更佳具有式PP-1-2V1。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義闡述於下表D中或可自表A至C獲得。
在較佳實施例中，組份D較佳包含一或多種式VI-2化合物，該等化合物更佳具有其子式PGP-n-m及PGP-n-mV、較佳其子式PGP-2-m、PGP-3-m及PGP-n-2V，其較佳選自式PGP-2-2、PGP-2-3、PGP-2-4、PGP-2-5、PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4、PGP-3-5、PGP-2-2V及PGP-3-2V且極佳選自式PGP-2-2、PGP-2-3、PGP-2-4、PGP-2-5、PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4及PGP-3-5。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義亦闡述於下表D中或可自表A至C獲得。
除組份A及B外，本發明液晶混合物較佳包含至少一種其他組份。此第三組份可為組份C及D中之一；所存在第三組份較佳為組份C。
當然，本發明混合物亦可包含所有四種組份A、B、C及D。
另外，本發明液晶混合物可包含另一可選組份，即組份E，其具有負介電各向異性且包含較佳具有式VII之介電負性化合物、較佳主要由其組成、更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成
其中R71 及R72 　彼此獨立地具有以上針對式II之R2 所指明之含義，
Z71 及Z72 　彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-或單鍵，較佳其中之一或多個表示單鍵且極佳兩個均表示單鍵，L71 及L72 　彼此獨立地表示C-F或N，較佳其中之一或多個表示C-F且極佳兩個均表示C-F，且s　表示0或1。
另外，本發明液晶混合物可包含另一可選組份，即組份F，其具有正介電各向異性且包含較佳具有式VIII之介電正性化合物、較佳主要由其組成、更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成
其中R8 具有以上針對式II的R2 所指明之含義，所存在的中的一個表示
較佳表示,且其他具有相同含義或彼此獨立地表示
Z81 及Z82 彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-或單鍵，較佳地其中之一或多個表示單鍵且極佳地兩者皆表示單鍵，t表示0、1或2，較佳為0或1，更佳為1，且X8 具有以上針對式II之X2 所指明之含義，或者可獨立於R8 地具有針對R8 所指明之含義且不包括式I化合物。
本發明液晶介質較佳包含組份A至E(較佳A至D，且極佳A至C，且具體而言選自式I至VIII、較佳I至V且極佳I至III及/或IV之化合物之群之化合物)、更佳主要由其組成、甚至更佳基本上由其組成、且極佳完全由其組成。
在此申請案中，當提及組合物包含時意指相關實體(即介質或組份)較佳以10%或更高且極佳20%或更高之總濃度包含所述組份或化合物。
在此情形中，主要由其組成意指相關實體包含55%或更多、較佳60%或更多且極佳70%或更多的所述組份或化合物。
在此情形中，基本上由其組成意指相關實體包含80%或更多、較佳90%或更多且極佳95%或更多之所述組份或化合物。
在此情形中，完全由其組成意指相關實體包含98%或更多、較佳99%或更多且極佳100.0%之所述組份或化合物。
組份E較佳包含一或多種式VII、較佳選自式VII-1至VII-3化合物之群之化合物、更佳主要由其組成、且極佳完全由其組成：
其中R71 及R72 具有以上針對式VII所指明之相應含義。
在式VII-1至VII-3中，R71 較佳表示正烷基或1E-烯基且R72 較佳表示正烷基或烷氧基。
亦可視需要且有利地將上文未明確提及之其他液晶原化合物用於本發明介質中。該等化合物已為熟悉此項技術者習知。
本發明液晶介質之澄清點較佳為60℃或更高，尤其佳為70℃或更高，且極佳為75℃或更高。
在589nm(NaD )及20℃下，本發明液晶介質之Δn值較佳在0.060或更高至0.150或更低之範圍內，更佳在0.070或更高至0.130或更低之範圍內，甚至更佳在0.080或更高至0.125或更低之範圍內，且極佳在0.090或更高至0.122或更低之範圍內。
在本申請案之較佳實施例中，本發明液晶介質之Δn較佳為0.080或更高，更佳為0.090或更高。
在1kHz及20℃下，本發明液晶介質之Δε較佳為2或更高，更佳為4或更高，且極佳為6或更高。具體而言，Δε為18或以下。
本發明介質之向列相較佳至少自0℃或更低擴展至65℃或更高，更佳至少自-20℃或更低擴展至70℃或更高，極佳至少自-30℃或更低擴展至75℃或更高，且尤其至少自-40℃或更低擴展至75℃或更高。
在本發明第一較佳實施例中，液晶介質之Δn在0.090或更高至0.140或更低之範圍內，更佳在0.095或更高至0.120或更低之範圍內且極佳在0.100或更高至0.115或更低之範圍內，同時Δε較佳在2或更高至12或更低之範圍內，較佳為10或更低。
在本發明第二較佳實施例中，液晶介質之Δn在0.085或更高至0.140或更低之範圍內，更佳在0.090或更高至0.125或更低之範圍內且極佳在0.095或更高至0.120或更低之範圍內，同時Δε較佳為4或更高，更佳為6或更高，甚至更佳為8.0或更高，且極佳在8.0或更高至10.0或更低之範圍內。
在此實施例中，本發明介質之向列相較佳至少自-20℃或更低擴展至70℃或更高，更佳至少自-20℃或更低擴展至70℃或更高，極佳至少自-30℃或更低擴展至70℃或更高，且尤其至少自-40℃或更低擴展至70℃或更高。
在本發明第三較佳實施例中，液晶介質之Δn在0.070或更高至0.150或更低之範圍內，更佳在0.075或更高至0.135或更低之範圍內，且極佳在0.080或更高至0.130或更低之範圍內，同時Δε較佳為2.0或更高，更佳在3.0或更高至14.0或更低之範圍內，且極佳在4.0或更高至6.0或更低之範圍內或尤其佳在6.0或更高至11.0或更低之範圍內。
在此實施例中，本發明介質之向列相較佳至少自-20℃或更低擴展至75℃或更高，更佳至少自-30℃或更低擴展至70℃或更高，極佳至少自-30℃或更低擴展至75℃或更高，且尤其至少自-30℃或更低擴展至80℃或更高。
在本發明第四較佳實施例中，液晶介質之Δn在0.080或更高至0.120或更低之範圍內，更佳在0.085或更高至0.115或更低之範圍內且極佳在0.090或更高至0.110或更低之範圍內，同時Δε較佳為1.5或更高，更佳在2.0或更高至8.0或更低之範圍內，且極佳在2.0或更高至6.0或更低之範圍內或尤其佳在2.0或更高至4.0或更低之範圍內。
在此實施例中，本發明介質之向列相較佳至少自-20℃或更低擴展至65℃或更高，更佳至少自-30℃或更低擴展至70℃或更高，極佳至少自-30℃或更低擴展至75℃或更高，且尤其佳至少自-30℃或更低擴展至80℃或更高。
根據本發明，所使用組份A在總混合物中之濃度較佳為1%至35%、更佳1%至25%、甚至更佳2%至20%、且極佳3%至15%。
所使用組份B在總混合物中之濃度較佳為2%至60%、更佳3%至55%、甚至更佳15%至50%且極佳20%至45%。
所使用組份C在總混合物中之濃度較佳為0%至70%、更佳10%至65%、甚至更佳20%至60%且極佳15%至55%。
所使用組份D在總混合物中之濃度較佳為0%至50%、更佳1%至40%、甚至更佳5%至30%且極佳10%至20%。
所使用組份E在總混合物中之濃度較佳為0%至30%、更佳0%至15%且極佳1%至10%。
本發明介質可視情況包含其他液晶化合物以調節物理性質。該等化合物已為熟悉此項技術者習知。其在本發明介質中之濃度較佳為0%至30%、更佳0.1%至20%且極佳1%至15%。
在上述本發明第一較佳實施例中，所使用組份A在總混合物中之濃度較佳為1%至65%、更佳3%至60%且極佳5%至57%，同時所使用組份D在總混合物中之濃度較佳為5%至40%、更佳10%至35%且極佳10%至30%。
在此較佳實施例中，介質較佳包含一或多種式VI且極佳式VI-2之化合物。
尤其在上述本發明第二較佳實施例中，組份C較佳包含一或多種式IV、更佳式IV-1、甚至更佳選自以下式之其相應子式之化合物：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。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義闡述於下表D中。
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%之組份A、B、C及/或D(較佳組份A、B、C及D)，該等組份進而包含一或多種式I、II、III、IV、V、VI及VII(較佳式I、II、III、IV、V及VI)化合物、較佳主要由其組成且極佳完全由其組成。
在本申請案中，表述介電正性闡述其中Δε>3.0之化合物或組份，介電中性闡述彼等其中者，且介電負性闡述彼等其中Δε<-1.5者。Δε係在1kHz之頻率及20℃下測定。各化合物之介電各向異性係由向列相主體混合物中相應個別化合物之10%溶液的結果來確定。若主體混合物中各化合物之溶解度低於10%，則濃度降低至5%。測試化合物之電容係在具有垂直對準之單元及具有水平對準之單元二者中測定。該兩種類型單元之厚度為約20μm。所施加電壓係頻率為1kHz之矩形波且有效值通常為0.5V至1.0V，然而其始終經選擇以低於相應測試混合物之電容臨限值。
Δε係定義為(ε││-ε⊥ )，而εav. 係(ε││+2ε⊥ )/3。
用於介電正性化合物之主體混合物係混合物ZLI-4792，且用於介電中性及介電負性混合物之主體混合物係混合物ZLI-3086，二者皆來自Merck KGaA,Germany。化合物之介電常數係自添加所關注化合物後主體混合物之相應值的變化來確定。將該等值外推至所關注化合物之100%濃度。
如此量測在20℃之量測溫度下具有向列相之組份；所有其他組份皆如化合物一樣處理。
在本申請案中表述臨限電壓係指光學臨限值且係針對10%之相對反差比(V10 )，且表述飽和電壓係指光學飽和且係針對90%之相對反差比(V90 )，在兩種情況中另外明確表明之情形除外。電容臨限電壓(V0 ，亦稱為Freedericksz-臨限值(VFr ))僅在明確提及時使用。
除非另外明確說明，否則在本申請案中所給出參數之範圍皆包括極限值。
所述用於各性質範圍之不同上限及下限值彼此結合產生其他較佳範圍。
除非另外明確說明，否則在整個本申請案中，皆使用以下條件及定義。所有濃度皆以重量百分比表述且係關於相應混合物整體，所有溫度皆以攝氏度表示且所有溫度差皆以度數差表示。所有物理性質皆根據"Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals"，Status Nov. 1997，Merck KGaA,Germany確定，且除非另外明確說明，否則針對20℃之溫度下。光學各向異性(Δn)係在589.3nm之波長下測定。介電各向異性(Δε)係在1kHz之頻率下測定。臨限電壓及其他電光特性係利用在Merck KgaA，Germany生產之測試單元來測定。用於測定Δε之測試單元具有約20μm之單元厚度。電極係具有1.13cm2 面積及保護環之圓形ITO電極。定向層係來自Nissan Chemicals,Japan之SE-1211(用於垂直定向(ε｜｜))及來自Japan Synthetic Rubber,Japan之聚醯亞胺AL-1054(用於平行定向(ε⊥ ))。電容係利用Solatron 1260頻率響應分析器使用0.3Vrms 電壓之正弦波來測定。電光量測中所用光係白光。本文使用利用來自Autronic-Melchers,Germany之市售DSM(顯示器量測系統)儀器之配置。已在垂直觀察下測定特徵電壓。已分別在10%、50%及90%相對反差比下測定臨限(V10 )、中間灰度(V50 )及飽和(V90 )電壓。
本發明液晶介質可以常規濃度包含其他添加劑及對掌性摻雜劑。以總混合物計，該等其他成份之總濃度在0%至10%之範圍內，較佳為0.1%至6%。所用個別化合物各自之濃度較佳在0.1%至3%之範圍內。在本申請案中當提供液晶介質之液晶組份及化合物之值及濃度範圍內時並未考慮該等及類似添加劑之濃度。
本發明液晶介質係由複數種化合物、較佳3至30種、更佳4至20種且極佳4至16種化合物組成。該等化合物係以常用方式混合。通常，將以較少量使用之化合物的所需量溶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之澄清點，則尤其易於觀察到溶解過程的完成。然而，亦可以其他常用方式製備介質，例如使用可為(例如)化合物之類似或低共熔混合物之所謂預混合、或使用所謂"多瓶系統"，其成份自身為即用型混合物。
藉由添加適宜添加劑，本發明液晶介質可經改良以便其可用於所有原樣使用液晶介質之已知液晶顯示器類型中(例如TN、TN-AMD、ECB-AMD、VAN-AMD、IPS-AMD、FFS-AMD LCD)，或用於複合系統中(例如PDLC、NCAP、PN LCD)且尤其用於ASM-PA LCD中。
所有溫度，例如液晶之熔點T(C,N)或T(C,S)、自層列相(S)至向列相(N)之轉變溫度T(S,N)及澄清點T(N,I)皆以攝氏度引用。所有溫度差皆以度數差表示。
在本發明且尤其在以下實例中，液晶原化合物之結構係由縮寫(亦稱為首字母縮略詞)來表示。在該等首字母縮略詞中，使用下表A至C將化學式縮寫如下。所有基團Cn H2n+1 、Cm H2m+I 及Cl H2l+1 或Cn H2n-1 、Cm H2m-1 及Cl H2l-1 皆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列出用於化合物核心結構之環單元之代碼，而表B展示連接基團。表C列出左側或右側末端基團之代碼之含義。表D結合化合物各自的縮寫展示其闡釋性結構。
其中n及m各自表示整數，且三個點"…"係用於來自此表之其他縮寫之間隔。
下表結合其各自的縮寫展示闡釋性結構。展示該等結構以闡釋縮寫規則的含義。此外其代表較佳使用之化合物。
下表(表E)展示可用作本發明液晶原介質中之穩定劑之闡釋性化合物。
在本發明較佳實施例中，液晶原介質包含一或多種選自表E之化合物之群之化合物。
下表(表F)展示較佳可用作本發明液晶原介質中之對掌性摻雜劑之闡釋性化合物。
在本發明較佳實施例中，液晶原介質包含一或多種選自表F之化合物之群之化合物。
本發明液晶原介質較佳包含兩種或更多種、較佳四種或更多種選自由來自上表之化合物組成之群之化合物。
本發明液晶介質較佳包含
-七種或更多種、較佳八種或更多種化合物，較佳具有三種或更多種、較佳四種或更多種不同式且選自來自表D之化合物之群之化合物。
實例
以下實例闡釋本發明而不以任何方式限制本發明。
然而，物理性質展示熟悉此項技術者可達成之性質及其可改良之範圍。具體而言，由此可為熟悉此項技術者清晰界較佳可達成之各種性質之組合。
實例1
製備具有下表中所述組成及性質之液晶混合物。
此混合物極其適用於以TN模式作業之顯示器、尤其適用於監視器。
實例2
製備具有下表中所述組成及性質之液晶混合物。
此混合物極其適用於以TN模式作業之顯示器、尤其適用於監視器。
實例3
製備具有下表中所述組成及性質之液晶混合物。
此混合物極其適用於以TN模式作業之顯示器、尤其適用於監視器。
實例4
製備具有下表中所述組成及性質之液晶混合物。
此混合物極其適用於以TN模式作業之顯示器、尤其適用於監視器。

Claims (10)

  1. 一種液晶介質，其特徵在於其包含以下組份- 第一介電中性組份，即組份A，其包含一或多種式I之介電中性或稍微正性化合物 其中R11 及R12 彼此獨立地表示F、Cl、具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，L11 至L15 中至少一個表示F或Cl，且其餘的L11 至L18 彼此獨立地表示H、F或Cl，及- 介電正性組份，即組份B，其包含一或多種選自式II及III化合物之群之介電正性化合物： 其中 R2 及R3 彼此獨立地表示具有1-7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2-7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基， 彼此獨立地表示 L21 、L22 、L31 及L32 彼此獨立地表示H或F，X2 及X3 彼此獨立地表示鹵素、具有1-3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2或3個C原子之鹵代烯基或烯氧基，Z3 表示-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF- 、-CH2 O-或單鍵，且l、m、n及o 彼此獨立地表示0或1，及- 視情況第二介電中性組份，即組份C，其包含一或多種式IV之介電中性化合物 其中R41 及R42 彼此獨立地具有以上針對式II的R2 指明之含義， 彼此獨立，且倘若出現兩 次，則該等亦彼此獨立地表示 Z41 及Z42 彼此獨立，且倘若Z41 出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-、-C≡C-或單鍵，且 p 表示0、1或2；其中式II之化合物相異於式I之化合物。
  2. 如請求項1之液晶介質，其特徵在於組份A在該介質中之濃度係在1%至40%之範圍內。
  3. 如請求項1及2中任一項之液晶介質，其特徵在於組份A包含一或多種式I化合物，其中R11 與R12 彼此獨立地表示烷基或烯基。
  4. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一或多種如請求項1中所指明之式II化合物。
  5. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一或多種如請求項1中所指明之式III化合物。
  6. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一或多種如請求項1中所指明之式IV介電中性化合物。
  7. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含介電中性組份，即組份D，其包含一或多種式VI之介電中性化合物 其中R61 及R62 彼此獨立地具有如請求項1中針對式II之R2 所指明之含義，，且若其出現兩次，則每次出現彼此獨立地 表示 Z61 與Z62 彼此獨立，且倘若Z61 出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2 CH2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-、-CF2 O-、-C≡C-或單鍵，且r 表示0、1或2；其中式VI之化合物相異於式I之化合物。
  8. 一種液晶顯示器，其特徵在於其包含如請求項1至7中任一項或多項之液晶介質。
  9. 如請求項8之液晶顯示器，其特徵在於其係藉由主動矩陣來定址。
  10. 一種如請求項1至7中任一項或多項之液晶介質在液晶顯示器中之用途。
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