TWI503405B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種液晶介質及含有該等介質之液晶顯示器,尤其係藉由主動矩陣定址之顯示器,且特定言之係關於扭轉向列(TN)、平面內切換(IPS)或邊緣場切換(FFS)型顯示器。
液晶顯示器(LCD)係用於諸多資訊顯示之領域。LCD係用於直觀式顯示器及投影式顯示器兩者。所使用之電光模式係(例如)扭轉向列(TN)、超扭轉向列(STN)、光學補償彎曲(OCB)及電控雙折射(ECB)模式及其各種改良物、及其他模式。所有此等模式利用與基板或液晶層實質上垂直之電場。除此等模式以外,亦存在利用與基板或液晶層實質上平行之電場之電光模式,例如平面內切換(IPS)模式(揭示於例如DE 40 00 451及EP 0 588 568中)或邊緣場切換(FFS)模式,其中存在強烈的「邊緣場」,即,接近電極邊緣之強電場,及整個單元中具有強垂直分量及強水平分量之電場。此後兩種電光模式特別適用於現代桌上型監視器之LCD中,且希望用於電視機及多媒體應用之顯示器中。本發明液晶較佳用於此類型之顯示器中。一般,介電各向異性值相當低之介電正性液晶介質係用於FFS顯示器中,但在某些情況下,介電各向異性僅為約3或甚至更低之液晶介質亦用於IPS顯示器中。
對於此等顯示器而言,需要具有改善性質之新穎液晶介質。對於諸多類型之應用而言,尤其需要改善定址時間。因此,需要具有較低黏度(η),尤其係具有較低旋轉黏度(γ1
)之液晶介質。尤其針對監視器應用而言,旋轉黏度應係80 mPa‧s或更低,較佳係60 mPa‧s或更低,且尤其係55 mPa‧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的雙折射率(Δn),且介電各向異性(Δε)應足夠高以允許適當低的操作電壓。Δε較佳應大於2,且極佳係大於3,但是較佳不大於15,且尤其係不大於12,因為此將避免至少相當高的電阻率。
對於作為筆記型電腦之顯示器之應用或其他移動應用而言,旋轉黏度較佳應係120 mPa‧s或更低,且特別佳係100 mPa‧s或更低。此時,介電各向異性(Δε)較佳應大於8且特別佳係大於12。
本發明顯示器較佳係藉由主動矩陣(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。
存在多種使用低分子量液晶材料與聚合物材料之複合材料系統之不同顯示模式。存在(例如)聚合物分散液晶(PDLC)、向列曲線對準相(NCAP)及聚合物網路(PN)系統(如(例如)WO 91/05029中所揭示)、或軸向對稱微區(ASM)系統及其他模式。與此等相反,本發明之尤其佳模式使用本身在表面上定向之液晶介質。該等表面通常經預處理,以實現該液晶材料之均勻配向。本發明顯示模式較佳使用與該複合層實質上平行之電場。
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 96/23851及WO 96/28521中已知適用於LCD及尤其適用於IPS顯示器之液晶組合物。然而,該等組合物具有嚴重的缺點。除其他缺陷以外,其等大多數尤其產生不利的長定址時間,不足的電阻率值及/或需要過高的操作電壓。此外,需要改善LCD之低溫表現。本文需要改善操作特性及保存期限,及特定言之對可見光及UV輻射、及對熱,且尤其係對熱及光及/或UV輻射之組合之安定性。
可以名稱奧克立林(Octocrylene)購得之下式化合物2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯係已知且係用作(例如)化妝品調配物(例如,潤膚霜及防曬霜)中之UV保護劑:
WO 2009/129911 A提出化合物「DABCO」作為介電負性液晶混合物中除所謂之「HALS」以外之第二其他安定劑。
因此,亟需具有適用於實際應用之性質(例如,寬向列相範圍、對應於所使用之顯示器類型之適宜的光學各向異性Δn、高Δε及用於獲得特別短的回應時間之特別低黏度)之液晶介質。
已驚人地發現,可獲得具有適當高的Δε、適宜的相範圍及Δn之液晶介質,其不顯示先前技術材料之缺點,或至少僅顯示至顯著降低之程度。
已驚人地發現,化合物IB(DABCO)產生相當(在諸多情況下係足夠)安定的液晶混合物(甚至係呈個別化合物形式),且尤其在與式IA化合物組合時獲得極佳結果。
本發明之此等改良之液晶介質包含:
其中R11
表示含有1至12個碳原子之直鏈或分支鏈烷基,較佳係2-乙基己基,R12
及R13
各相互獨立地表示H、含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷基、或含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷氧基,較佳地,二者皆表示H,Y1
表示H、Cl或CN,較佳係CN,且A11
至A14
及B11
至B14
各相互獨立地表示H、F、含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷基、或含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷氧基,較佳全部表示H,或A11
至A14
中之一或多個表示伸苯基,且Z1
表示含有1至4個碳原子,較佳2或3個碳原子之伸烷基,特別佳係(-CH2
-)2
,或者,該兩對(B11
及B12
)及/或(B13
及B14
)亦可分別在各情況下一起形成二價基-B11
-B12
-或-B13
-B14
-,其較佳含有3至5個碳原子,特別佳係呈伸烷基形式,特定言之係(-CH2
-)2
基,及或者,該兩個雙重對(A11
、A12
、B11
及B12
)及/或(A13
、A14
、B13
及B14
)亦可在各情況下一起形成四價基,其較佳含有3至5個碳原子,特別佳係呈伸烷基二基或伸烯基二基形式,特定言之係(=CH-CH=CH-CH=)基,及
其中R2
及R3
相互獨立地表示含有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,含有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
及R3
較佳表示烷基或烯基,
在各出現情況下相互獨立地表示:
較佳係
L21
、L22
、L31
及L32
相互獨立地表示H或F,L21
及/或L31
較佳表示F,X2
及X3
相互獨立地表示鹵素、含有1至3個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或含有2或3個碳原子之鹵化烯基或烯氧基,較佳係F、Cl、-OCF3
或-CF3
,極佳係F、Cl或-OCF3
,Z3
表示-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-或單鍵,較佳係-CH2
CH2
-、-COO-、反式-CH=CH-或單鍵且極佳係-COO-、反式-CH=CH-或單鍵,且m及n 相互獨立地表示0、1、2或3,m 較佳表示1、2或3,且n 較佳表示0、1或2且特佳係1或2,及
其中R41
及R42
相互獨立地具有針對以上式II之R2
所指定之含義,較佳地,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,
相互獨立地(且如果出現兩次,此等亦相互獨立)表示:
較佳地,中之一或多個表示,Z41
及Z42
相互獨立地(且如果Z41
出現兩次,則此等亦相互獨立)表示-CH2
CH2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-、-CF2
O-、-C≡C-或單鍵,較佳地,其等中之一或多個表示單鍵,且p 表示0、1或2,較佳係0或1。
特別佳的式I化合物係其中Y1
表示CN之化合物。在本文中以可以名稱奧克立林(Octocrylene)購得(例如,以名稱EusolexOCR購自Merck KGaA)之化合物2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯極佳。
該等式II及III化合物較佳係介電正性化合物,其等較佳具有大於3之介電各向異性。
該等式IV化合物較佳係介電中性化合物,其等較佳具有在-1.5至3範圍內之介電各向異性。
本發明液晶介質較佳包含總量為10 ppm至10,000 ppm,較佳係50 ppm至2000 ppm且極佳係100 ppm至1000 ppm之式IA及/或式IB化合物,較佳係式IA化合物。
此等化合物尤其適合用作液晶混合物中之安定劑。特定言之,其等使該等混合物在UV曝露後之「電壓保持比」(VHR或僅簡稱為HR)安定。
該等個別式II及/或III化合物係以1至20%,較佳係1至15%之濃度使用。如果在各情況下使用兩或多種均質化合物(即,同式化合物),則此等範圍係尤其適用。如果僅使用單一物質(即,僅一種式化合物之同系物),則其濃度可在2至20%,較佳3至14%之範圍內。
在本發明之一較佳實施例中,本發明介質在各情況下包含一或多種選自式IA-1及IA-2(較佳係式IA-1)化合物之群之式IA化合物:
其中R11
具有以上在式IA中所指定之含義。
在本發明之一極佳實施例中,本發明介質在各情況下包含一或多種選自式IA-1a及IA-2a(較佳係式IA-1a)化合物之群之式IA化合物:
在本發明之一較佳實施例中,本發明介質在各情況下包含一或多種選自式IB-1至IB-4(較佳係式IB-1及/或IB-3及/或IB-4,極佳係式IB-1)化合物之群之式IB化合物:
其中R11a
至R14a
及R11b
至R14b
各相互獨立地表示H、F、含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷基、或含有1至8個碳原子(較佳含有1至4個碳原子)之直鏈或分支鏈烷氧基,較佳全部表示H,或R11a
至R14a
中之一或多者表示伸苯基。
在本發明之一極佳實施例中,本發明介質在各情況下包含一或多種選自式IB-1a至IB-1g、IB-2a、IB-3a、IB-3b及IB-4a、IB-4(較佳係式IB-1a)化合物之群之式IB化合物:
除選自該等式IA及IB或其較佳的子式化合物之群之化合物以外,本發明介質較佳包含一或多種選自式II及III之群之介電各向異性大於3之介電正性化合物。
在本發明之一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種選自式II-1至II-4,較佳式II-1及/或II-2之化合物之群之化合物:
其中該等參數各具有以上在式II中所指定之含義,且L23
及L24
相互獨立地表示H或F,較佳地,L23
表示F,且具有針對所指定之含義中之一者,且在式II-1及II-4中,X2
較佳表示F或OCF3
,特別佳係F,且在式II-3中,
較佳相互獨立地表示及/或選自式III-1及III-2化合物之群之化合物:
其中該等參數具有在式III中所指定之含義。
在一較佳實施例中,本發明介質或者或除該等式III-1及/或III-2化合物以外,包含一或多種式III-3化合物:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且該等參數L31
及L32
相互且與其他參數獨立地表示H或F。
本發明介質較佳包含一或多種選自式II-1至II-4化合物(其中L21
及L22
及/或L23
及L24
皆表示F)之群之化合物。
在一較佳實施例中,該介質包含一或多種選自式II-2及II-4化合物(其中L21
、L22
、L23
及L24
全部表示F)之群之化合物。
該介質較佳包含一或多種式II-1化合物。該等II-1化合物較佳係選自式II-1a至II-1f化合物之群:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且L23
至L25
相互且與其他參數獨立地表示H或F,且較佳地在該等式II-1d及II-1e化合物中,不包括該等式I化合物,且在式II-1a及II-1b中,L21
及L22
兩者皆表示F,在式II-1c及II-1d中,L21
及L22
兩者皆表示F及/或L23
及L24
兩者皆表示F,且在式II-1e中,L21
、L22
及L25
表示F且在各情況下,其他參數各具有以上所指定之含義。
尤佳的式II-1化合物係:
其中R2
具有以上所指定之含義。
該介質較佳包含一或多種式II-2化合物,其等較佳係選自式II-2a至II-2j化合物之群:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且L25
至L28
相互獨立地表示H或F,較佳地,L27
及L28
兩者皆表示H,特別佳地,L26
表示H,且其他參數各具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種選自式II-2a至II-2j化合物(其中L21
及L22
兩者皆表示F及/或L23
及L24
兩者皆表示F,且其他參數各具有以上所指定之含義)之群之化合物。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種選自式II-2a至II-2j化合物(其中L21
、L22
、L23
及L24
全部表示F且其他參數各具有以上所指定之含義)之群之化合物。
尤佳的式II-2化合物係以下各式化合物:
其中R2
及X2
具有以上所指定之含義,且X2
較佳表示F。
本發明介質較佳包含一或多種式II-3化合物,較佳選自式II-3a至II-3c化合物之群:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且L21
及L22
較佳兩者皆表示F。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式II-4(較佳係式II-4a)化合物,
其中該等參數具有以上所指定之含義,且X2
較佳表示F或OCF3
,特別佳係F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-1化合物,較佳係選自式III-1a及III-1b化合物之群:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且該等參數L33
及L34
相互且與其他參數獨立地表示H或F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-1a化合物,較佳係選自式III-1a-1至III-1a-6化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-1b化合物,較佳係選自式III-1b-1至III-1b-4(較佳係式III-1b-4)化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2化合物,其較佳係選自式III-2a至III-2j化合物之群:
其中該等參數具有以上所指定之含義,且較佳地,其中該等參數各具有以上所指定之含義,且該等參數L33
、L34
、L35
及L36
相互且與其他參數獨立地表示H或F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2a化合物,其較佳係選自式III-2a-1至III-2a-5化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2b化合物,較佳係選自式III-2b-1及III-2b-2(較佳係式III-2b-2)化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2c化合物,其較佳係選自式III-2c-1至III-2c-6化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種選自式III-2d及III-2e化合物之群,較佳係選自式III-2d-1及III-2e-1化合物之群之化合物:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2f化合物,較佳係選自式III-2f-1至III-2f-5化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2g化合物,其較佳係選自式III-2g-1至III-2g-5化合物之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2h化合物,其較佳係選自式III-2h-1至III-2h-3(較佳係式III-2h-3)化合物之群:
其中該等參數具有以上所指定之含義,且X3
較佳表示F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2i化合物,其較佳係選自式III-2i-1及III-2i-2(較佳係式III-2i-2)化合物之群:
其中該等參數具有以上所指定之含義,且X3
較佳表示F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2j化合物,其較佳係選自式III-2j-1及III-2j-2(較佳係式III-2j-1)化合物之群:
其中該等參數具有以上所指定之含義。
或者或除該等式III-1及/或III-2化合物以外,本發明介質可包含一或多種式III-3化合物:
其中該等參數各具有以上在式III中所指定之含義。
該等化合物較佳係選自式III-3a及III-3b之群:
其中R3
具有以上所指定之含義。
本發明液晶介質較佳包含介電中性組分(組分C)。該組分具有在-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,更佳係主要由其組成,甚至更佳係基本上由其組成且尤佳係全部由其組成。該組分較佳包含一或多種介電各向異性在-1.5至3範圍內之介電中性式IV化合物,更佳係主要由其組成,甚至更佳係基本上由其組成且極佳係全部由其組成。
該介電中性組分(組分C)較佳包含一或多種選自式IV-1至IV-8化合物之群之化合物:
其中R41
及R42
各具有以上在式IV中所指定之含義,且在式IV-1、IV-6及IV-7中,R41
較佳表示烷基或烯基,較佳係烯基,且R42
較佳表示烷基或烯基,較佳係烷基;在式IV-2中,R41
及R42
較佳表示烷基;在式IV-5中,R41
較佳表示烷基或烯基,更佳係烷基,且R42
較佳表示烷基、烯基或烷氧基,更佳係烯基或烷氧基;且在式IV-4及IV-8中,R41
較佳表示烷基且R42
較佳表示烷基或烷氧基,更佳係烷氧基。
該介電中性組分(組分C)較佳包含一或多種選自式IV-1、IV-5、IV-6及IV-7化合物之群之化合物,較佳係一或多種式IV-1化合物及一或多種選自式IV-5及IV-6之群之化合物,更佳係一或多種式IV-1、IV-5及IV-6化合物,且極佳係一或多種式IV-1、IV-5、IV-6及IV-7化合物。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式IV-4化合物,更佳係選自其各子式CP-V-n及/或CP-nV-m及/或CP-Vn-m者,更佳係式CP-V-n及/或CP-V2-n者,且極佳係選自式CP-V-1及CP-V2-1之群。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式IV-5化合物,更佳係選自其各子式CCP-V-n及/或CCP-nV-m及/或CCP-Vn-m者,更佳係式CCP-V-n及/或CCP-V2-n,且極佳係選自式CCP-V-1及CCP-V2-1之群。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
在一類似的較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式IV-1化合物,更佳係選自其各子式CC-n-m、CC-n-V、CC-n-Vm、CC-V-V、CC-V-Vn及/或CC-nV-Vm者,更佳係式CC-n-V及/或CC-n-Vm,且極佳係選自式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。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係同樣如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
在可與先前實施例相同或不同之本發明之另一較佳實施例中,本發明液晶混合物包含組分C,其包含選自如上所示之式IV-1至IV-8化合物及視情況可選之式IV-9至IV-15化合物之群之式IV化合物,較佳係主要由其組成且極佳係全部由其組成:
其中R41
及R42
相互獨立地表示含有1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,含有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
表示H或F。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式IV-10化合物,更佳係選自其各子式CPP-3-2、CPP-5-2及CGP-3-2者,更佳係式CPP-3-2及/或CGP-3-2者,且極佳係式CPP-3-2者。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係同樣如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
本發明液晶介質較佳包含一或多種式V化合物,
其中R51
及R52
相互獨立地具有以上針對式II中之R2
所指定之含義,較佳地,R51
表示烷基且R52
表示烷基或烯基,(且如果其出現兩次,則在各情況下相互獨立)表示:
較佳地,一或多個表示,Z51
及Z52
相互獨立地(且如果Z51
出現兩次,其等亦相互獨立)表示-CH2
CH2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-、-CF2
O-或單鍵,較佳地,其等之一或多者表示單鍵,且r 表示0、1或2,較佳係0或1,特別佳係1。
該等式V化合物較佳係介電各向異性在-1.5至3範圍內之介電中性化合物。
本發明介質較佳包含一或多種選自式V-1及V-2化合物之群之化合物:
其中R51
及R52
各具有以上在式V下所指定之含義,且R51
較佳表示烷基,且在式V-1中,R52
較佳表示烯基,較佳係-(CH2
)2
-CH=CH-CH3
,且在式V-2中,R52
較佳表示烷基或烯基,較佳係-CH=CH2
、-(CH2
)2
-CH=CH2
或-(CH2
)2
-CH=CH-CH3
。
本發明介質較佳包含一或多種選自式V-1及V-2化合物(其中R51
較佳表示正烷基,且在式V-1中,R52
較佳表示烯基,且在式V-2中,R52
較佳表示正烷基)之群之化合物。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式V-1化合物,更佳係其子式PP-n-2Vm者,甚至更佳係式PP-1-2V1者。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
在一較佳實施例中,本發明介質包含一或多種式V-2化合物,更佳係其子式PGP-n-m、PGP-n-V、PGP-n-2Vm、PGP-n-2V及PGP-n-2Vm者,甚至更佳係其子式PGP-3-m、PGP-n-2V及PGP-n-V1者,極佳係選自式PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4、PGP-3-5、PGP-1-2V、PGP-2-2V及PGP-3-2V者。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義係同樣如以下表D中所指定,或自表A至C中顯而易見。
或者,或除該等式II及/或III化合物以外,本發明介質可包含一或多種介電正性之式VI化合物,
其中R6
表示含1至7個碳原子之烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基,含2至7個碳原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基,且較佳係烷基或烯基,
相互獨立地表示
L61
及L62
相互獨立地表示H或F,較佳地,L61
表示F,且X6
表示氫、含有1至3個碳原子之鹵化烷基或烷氧基或含有2或3個碳原子之鹵化烯基或烯氧基,較佳係F、Cl、-OCF3
或-CF3
,極佳係F、Cl或-OCF3
,Z6
表示-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-或-CF2
O-,較佳係-CH2
CH2
-、-COO-或反式-CH=CH-,且極佳係-COO-或反式-CH=CH-,且q 表示0或1。
本發明介質較佳包含一或多種式VI化合物,其較佳係選自式VI-1及VI-2化合物之群:
其中該等參數各具有以上所指定之含義,且該等參數L63
及L64
相互且與其他參數獨立地表示H或F,且Z6
較佳表示-CH2
-CH2
-。
該等式VI-1化合物較佳係選自式VI-1a及VI-1b化合物之群:
其中R6
具有以上所指定之含義。
該等式VI-2化合物較佳係選自式VI-2a至VI-2d化合物之群:
其中R6
具有以上所指定之含義。
此外,本發明液晶介質可包含一或多種式VII化合物,
其中R7
具有以上針對式II中之R2
所指定之含義,該等存在之環中之一者表示
較佳係
較佳地
且其他具有相同的定義,或相互獨立地表示
,較佳係
Z71
及Z72
相互獨立地表示-CH2
CH2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-、-CF2
O-或單鍵,較佳係其等中之一或多者表示單鍵,且極佳係兩者皆表示單鍵,t 表示0、1或2,較佳係0或1,更佳係1,且X7
具有以上針對式II中之X2
所指定之含義,或者,獨立於R7
,可具有針對R7
所指定之含義中之一者。
該等式VII化合物較佳係介電正性化合物。
此外,本發明液晶介質可包含一或多種式VIII化合物,
其中R81
及R82
相互獨立地具有以上針對式II中之R2
所指定之含義,且表示或,較佳係
Z81
及Z82
相互獨立地表示-CH2
CH2
-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH2
O-、-CF2
O-或單鍵,較佳係其等中之一或多者表示單鍵,且極佳係兩者皆表示單鍵,L81
及L82
相互獨立地表示C-F或N,較佳地,L81
及L82
中之一者或兩者皆表示C-F,且極佳係兩者皆表示C-F,且s 表示0或1。
該等式VIII化合物較佳係介電負性化合物。
本發明介質較佳包含一或多種式VIII化合物,其較佳係選自式VIII-1至VIII-3化合物之群:
其中R81
及R82
各具有以上在式VIII下所指定之含義。
在式VIII-1至VIII-3中,R81
較佳表示正烷基或1-E-烯基且R82
較佳表示正烷基或烷氧基。
本發明液晶介質較佳包含一或多種選自式I至VIII,較佳係式I至VII,且更佳係式I及II及/或III及/或IV及/或VI化合物之群之化合物。其等特別佳係主要由此等化合物組成,甚至更佳係基本上由其組成,且極佳係全部由其組成。
在本申請案中,與組合物有關之「包含」意指有關實體(即,該介質或該組分)較佳係以10%或更高且極佳20%或更高之總濃度包含所指定之組分或化合物。
就此而言,「主要由其組成」意指該有關實體包含55%或更多、較佳係60%或更多且極佳係70%或更多之所指定之組分或化合物。
就此而言,「基本上由其組成」意指該有關實體包含80%或更多、較佳係90%或更多且極佳係95%或更多之所指定之組分或化合物。
就此而言,「實質上完全由其組成」或「全部由其組成」意指該有關實體包含98%或更多、較佳係99%或更多且極佳係100%之所指定之組分或化合物。
以上未明確述及之其他液晶原化合物亦可視情況及有利地用於本發明介質中。此等化合物係熟習此項技術者已知。
本發明液晶介質之澄清點較佳為70℃或更高,更佳係75℃或更高,特別佳係80℃或更高且極佳係85℃或更高。
本發明介質之向列相較佳係至少自0℃或更低延伸至70℃或更高,更佳係至少自-20℃或更低延伸至75℃或更高,極佳係至少自-30℃或更低延伸至75℃或更高,且特定言之係至少自-40℃或更低延伸至80℃或更高。
在1 kHz及20℃下,本發明液晶介質之Δε較佳係2或更高,更佳係4或更高且極佳係6或更高。特定而言,Δε係20或更低。
在589 nm(NaD
)及20℃下,本發明液晶介質之Δn較佳係在0.070或更高至0.150或更低之範圍內,更佳係在0.080或更高至0.140或更低之範圍內,甚至更佳係在0.090或更高至0.135或更低之範圍內,且極佳係在0.100或更高至0.130或更低之範圍內。
在本發明之第一較佳實施例中,本發明液晶介質之Δn較佳係0.080或更高至0.120或更低,更佳係在0.090或更高至0.110或更低之範圍內,且極佳係在0.095或更高至0.105或更低之範圍內,同時,Δε較佳係在6或更高至11或更低之範圍內,較佳係在7或更高至10或更低之範圍內,且特別佳係在8或更高至9或更低之範圍內。
在此實施例中,本發明介質之向列相較佳係至少自-20℃或更低延伸至70℃或更高,更佳係至少自-20℃或更低延伸至70℃或更高,極佳係至少自-30℃或更低延伸至70℃或更高,且特定言之係至少自-40℃或更低延伸至70℃或更高。
在本發明之第二較佳實施例中,本發明液晶介質之Δn較佳係0.100或更高至0.140或更低,更佳係在0.110或更高至0.130或更低之範圍內,且極佳係在0.115或更高至0.125或更低之範圍內,同時Δε較佳係在7或更高至13或更低之範圍內,較佳係在9或更高至12或更低之範圍內,且特別佳係在10或更高至11或更低之範圍內。
在此實施例中,本發明介質之向列相較佳係至少自-20℃或更低延伸至80℃或更高,更佳係至少自-20℃或更低延伸至85℃或更高,極佳係至少自-30℃或更低延伸至80℃或更高,且特定言之係至少自-40℃或更低延伸至85℃或更高。
根據本發明,該等式I化合物較佳係以作為整體之混合物的1%至50%,更佳係1%至30%,更佳係2%至30%,更佳係3%至30%且極佳係5%至25%之總濃度一起用於該介質中。
該等選自式II及III之群之化合物較佳係以作為整體之混合物的2%至60%,更佳係3%至35%,甚至更佳係4%至20%且極佳係5%至15%之總濃度使用。
該等式IV化合物較佳係以作為整體之混合物的5%至70%,更佳係20%至65%,甚至更佳係30%至60%且極佳係40%至55%之總濃度使用。
該等式V化合物較佳係以作為整體之混合物的0%至30%,更佳係0%至15%,且極佳係1%至10%之總濃度使用。
該等式VI化合物較佳係以作為整體之混合物的0%至50%,更佳係1%至40%,甚至更佳係5%至30%且極佳係10%至20%之總濃度使用。
本發明介質可視情況包含其他液晶化合物,以調整物理性質。此等化合物係熟習此項技術者已知。其等於本發明介質中之濃度較佳係0%至30%,更佳係0.1%至20%且極佳係1%至15%。
在一較佳實施例中,本發明介質中之式CC-3-V化合物之濃度可係50%至65%,特別佳係55%至60%。
該液晶介質較佳總共包含50%至100%,更佳70%至100%且極佳80%至100%,且特定言之90%至100%之式I至VII化合物,較佳係選自該等式IA、IB及II至VI化合物之群,特別佳係該等式I至V,特定言之係該等式IA、IB、II、III、IV、V及VII且極佳係該等式IA、IB、II、III、IV及V化合物。其等較佳係主要由該等化合物組成,且極佳係實質上完全由其組成。在一較佳實施例中,該液晶介質在各情況下包含一或多種此等式之化合物。
在本申請案中,表述介電正性描述其中Δε>3.0之化合物或組分,介電中性描述彼等其中-1.5Δε3.0者,且介電負性描述彼等其中Δε<-1.5者。Δε係在1 kHz之頻率下且在20℃下測得。各化合物之介電各向異性係自含於向列型主體混合物中之各個別化合物之10%溶液的結果測得。如果各化合物於該主體混合物中之溶解度低於10%,則將濃度降為5%。該等測試混合物之電容係於具有垂直對準之單元及具有同質對準之單元中測定。兩種類型之單元之單元厚度係約20 μm。所施加之電壓係頻率為1 kHz,且有效值通常為0.5 V至1.0 V之矩形波,但是經常將其選擇為低於該各測試混合物之電容臨限值。
Δε係定義為(ε||
-ε⊥
),而εav.
係(ε||
+2 ε⊥
)/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化合物者係混合物ZLI-3086,兩者皆購自Merck KGaA,Germany。該等化合物之介電常數之絕對值係自在添加該等受關注化合物時該主體混合物之各個值之變化測得。將該等值外推至100%之受關注化合物濃度。
以此方式測量在20℃之測量溫度下具有向列相之組分,所有其他係如化合物般進行處理。
除非另外明確說明,否則在兩種情況下,本申請案中之表述臨限電壓係指光學臨限值且係針對10%相對對比度(V10
)而引述,且表述飽和電壓係指光學飽和且係針對90%相對對比度(V90
)而引述。如果明確述及,則僅使用電容臨限電壓(V0
),其亦稱為弗雷德里克斯(Freedericks)臨限值(VFr
)。
除非另外明確說明,否則本申請案中所指定之參數範圍全部包括端值。
針對性質之各種範圍所指定之不同的上限值及下限值與另一者之組合產生其他較佳範圍。
除非另外明確說明,否則在整篇申請案中,適用以下條件及定義。所有濃度係以重量百分比表示,且係關於作為整體之各混合物,所有溫度係以攝氏度引述,且所有溫度差係以度數差異引述。除非另外明確說明,否則所有物理性質係根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」,Status 1997年11月,Merck KGaA,Germany測得,且係針對20℃之溫度而引述。光學各向異性(Δn)係在589.3 nm之波長下測得。介電各向異性(Δε)係在1 kHz之頻率下測得。臨限電壓及所有其他電光特性係使用在Merck KGaA,Germany製造之測試單元測得。用於測定Δε之測試單元具有約20 μm之單元厚度。該電極係具有1.13 cm2
之面積及護圈之圓形ITO電極。該等定向層係購自Nissan Chemicals,Japan之SE-1211(針對垂直定向(ε∣∣
))及購自Japan Synthetic Rubber,Japan之聚醯亞胺AL-1054(針對平行定向(ε⊥
))。電容係使用Solatron 1260頻率回應分析儀(使用電壓為0.3 Vrms
之正弦波)測得。用於電光測量之光係白光。本文使用一利用可購自Autronic-Melchers,Germany之DMS儀器之裝置。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,測定臨限電壓(V10
)、中灰色電壓(V50
)及飽和電壓(V90
)。
本發明液晶介質可以通常濃度包括其他添加劑及對掌性摻雜劑。此等其他成分之總濃度係占作為整體之混合物的0%至10%,較佳係0.1%至6%。所使用之個別化合物之濃度各較佳係在0.1%至3%之範圍內。當提及本發明液晶介質之液晶組分及化合物之值及濃度範圍時,不考慮此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組成,較佳係3至30種,更佳係4至20種且極佳係4至16種化合物。以習知方式混合此等化合物。一般,將以較小量使用之所需量化合物溶於以較大量使用之化合物中。如果溫度高於以較高濃度使用之化合物之澄清點,則特別容易觀測到該溶解過程之完成。然而,亦可以其他習知方式製備該介質,例如,使用所謂之預混合物,其可係(例如)化合物之同系或共熔混合物,或使用所謂之「多瓶」系統,其成分本身係立即可用之混合物。
藉由添加適宜的添加劑,可以該方式改良本發明液晶介質,以使得其等可用於所有已知類型之液晶顯示器中,其使用該液晶介質本身,如TN、TN-AMD、ECB-AMD、VAN-AMD、IPS-AMD、FFS-AMDLCD,或用於複合系統中,如PDLC、NCAP、PNLCD且尤其係用於ASM-PALCD中。
該等液晶之所有溫度(例如熔點T(C,N)或T(C,S)、自層列(S)相至向列(N)相之轉變T(S,N)、及澄清點T(N,I))係以攝氏度引述。所有溫度差係以度數差異引述。
在本發明且尤其係在以下實例中,藉由縮寫(亦稱為首字母縮略詞)指示該等液晶原化合物之結構。在此等首字母縮略詞中,使用以下表A至C,將化學式縮寫如下。所有基團Cn
H2n+1
、Cm
H2m+1
及Cl
H2l+1
或Cn
H2n-1
、Cm
H2m-1
及Cl
H2l-1
分別表示各具有n、m及l個碳原子之直鏈烷基或烯基,較佳係1E-烯基。表A列舉用於該等化合物之核心結構之環元素之代碼,而表B顯示連接基團。表C提供針對左手或右手末端基之代碼之定義。該等首字母縮略詞係由該等環元素,及視情況可選之連接基,接著第一連字號及左手末端基之代碼、及第二連字號及右手末端基之代碼組成。表D顯示說明性化合物結構,及其各自的縮寫。
其中n及m各表示整數,且該三點「...」係此表格中之其他縮寫之預留位置。
下表顯示說明性結構及其各自的縮寫。顯示其等係為了說明該等縮寫規則之定義。此外,其等亦代表所使用之較佳化合物。
其中n、m及l較佳相互獨立地表示1至7。
下表(表E-1)顯示可存在於本發明液晶原介質中且可用作取代基之說明性化合物。
在本發明之一較佳實施例中,該液晶原介質包含一或多種選自表E-2化合物之群之化合物。
下表(表E-2)顯示可用作本發明液晶原介質中之其他安定劑之說明性化合物。
在本發明之一較佳實施例中,該液晶原介質包含一或多種選自表E-2化合物之群之化合物。
下表(表F)顯示可用作本發明液晶原介質中之較佳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,該液晶原介質包含一或多種選自表F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上表中之化合物組成之群之化合物。
- 明液晶介質較佳包含七種或更多種,較佳八種或更多種個別化合物,較佳係選自表D化合物之群之三種或更多種,特別佳四種或更多種不同式之化合物。
以下實例闡述本發明,且不以任何方式限制本發明。
然而,物理性質顯示熟習此項技術者可實現何種性質,及其等可在何種範圍內改良。因此,特定言之,可實現之各種性質之較佳組合對於熟習此項技術者而言係經明確定義。
製備具有如下表中所指定之組成及性質之液晶混合物。
製備該混合物(混合物M1)並分成四份。在不添加其他化合物之情況下,研究第一份。將100 ppm、500 ppm或1000 ppm之待研究化合物添加至該混合物之其他三份中。在各情況下,用對準層AL-16301(Japan Synthetic Rubber(JSR),Japan)填充兩個測試單元,且研究其電壓保持比。測定初始值及在購自Heraeus,Germany之Suntest儀器中UV曝露2小時後之值。在各情況下,在烘箱中持續5分鐘之後,於100℃之溫度下測定HR。結果係示於下表中。
實例1.1至1.3混合物(其等全部包含式IA化合物)之特徵尤其為對UV輻射之極佳安定性。在此三種混合物中,安定性隨著該化合物EusolexOCR之濃度的增加而增加。
藉由熱試驗檢測溫度安定性。為此,測定在曝露於熱之前及之後的HR。在液晶材料塊上,進行熱曝露。為此,將2 g該材料儲存於150℃溫度之烘箱中之密封玻璃瓶中達4 h。
將混合物M2分成四份,且如實例1中所述進行研究。結果係示於下表中。
實例2.1至2.3混合物(其等全部包含式IA化合物)之特徵尤其為對UV輻射之極佳安定性。在此三種混合物中,安定性隨著該化合物EusolexOCR之濃度的增加而增加。
將混合物M3分成四份,且如實例1中所述進行研究。結果係示於下表中。
實例3.1至3.3混合物(其等全部包含式IA化合物)之特徵尤其為對UV輻射之極佳安定性。在此三種混合物中,安定性隨著該化合物EusolexOCR之濃度的增加而增加。
在另一實例中,使用化合物DABCO代替混合物M3中之EusolexOCR。此處濃度為500 ppm。此外,此處進行24 h之UV輻射。
此處,在24 h之UV輻射後,該化合物DABCO之安定化作用係特別明顯。
上述實例之此等混合物之特徵為有利的應用特性且極適於IPS模式顯示器。
在此混合物中使用EusolexOCR獲得相當之結果。
研究以下8種化合物在實例3混合物M3中之作用。在各情況下,使用10 ppm及100 ppm之相關化合物。
在此等研究中,於某些情況下觀測到在使用10 ppm之該等物質時,HR之初始值略微提高,例如,特定言之在使用比較例5之化合物時。在使用100 ppm之該等物質時,此效果係甚至更加顯著。
然而,該有利作用在UV輻射後未能保持,相反地,HR的降低程度甚至比在純主體混合物中更大。此處經測試之所有其他化合物獲得類似的不利結果。
Claims (10)
- 一種液晶介質,其特徵為其包含:選自式IA及IB化合物之群之一或多種化合物,
- 如請求項1之液晶介質,其中更包含:一或多種式IV化合物,
- 如請求項1之液晶介質,其中該介質中之式I化合物之總濃度係1%至50%。
- 如請求項1之液晶介質,其中其包含一或多種如請求項1中所指定之式II化合物。
- 如請求項1之液晶介質,其中其包含一或多種如請求項1中所指定之式III化合物。
- 如請求項1至5中任一項之液晶介質,其中更包含一或多種介電中性之式V化合物:
- 一種液晶顯示器,其特徵為其含有如請求項1至6中任一項之液晶介質。
- 如請求項7之液晶顯示器,其中其係藉由主動矩陣定址。
- 一種如請求項1至6中任一項之液晶介質之用途,其係用於液晶顯示器。
- 一種製備如請求項1至6中任一項之液晶介質之方法,其特徵為將一或多種如請求項1之式IA及/或IB及式II及/或III化合物與一或多種如請求項2至6中任一項之化合物及/或一或多種其他液晶原化合物及/或一或多種添加劑混合。
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