TWI519631B - 液晶介質 - Google Patents

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Description

液晶介質
本發明係關於一種液晶介質、及其於電光目的之用途、包含該介質之顯示器及一種製備該液晶介質之方法。
液晶主要係作爲顯示裝置的電介質，這是因爲可藉由外加電壓改變該等物質的光學性質。基於液晶的電光裝置已為熟習此項技術者所熟知且可基於各種效應而運作。該等裝置之實例為具有動態散射之單元、DAP(排列相畸變)單元、賓體/主體單元、具有扭轉向列結構之TN單元、STN(超扭轉向列)單元、SBE(超雙折射效應)單元及OMI(光模干涉)單元。最普通的顯示裝置係基於沙特-黑弗裏希(Schadt-Helfrich)效應且具有扭轉向列結構。
液晶材料必須具有良好的化學及熱安定性且對電場及電磁輻射的良好安定性。此外，液晶材料應具有低黏度且在單元中產生短尋址時間、低電壓閥值與高對比度。
而且液晶材料在常用操作溫度下，即在高於及低於室溫之可能最寬範圍內應具有適宜的液晶相，例如上述單元的向列或膽固醇型液晶相。由於液晶一般係以多種組份的混合物使用，故重要的是組份彼此間容易混合。其他性質(諸如導電性、介電各向異性及光學各向異性)必須滿足各種取決於單元型及應用領域的要求。例如，具有扭轉向列結構的單元材料應具有正介電各向異性及低導電性。
例如，對於用於切換個別像素的具有積體非線性元件之矩陣液晶顯示器(MLC顯示器)，需要具有大的正介電各向異性、寬向列相、相對低的雙折射、極高的比電阻、良好的UV與溫度安定性及較低蒸汽壓之介質。
此類型矩陣液晶顯示器為已知。例如，可用於個別切換個別像素之非線性元件係主動元件(即，電晶體)。因而使用「主動矩陣」一詞，其可區分成兩種類型：
1.在作為基材的矽晶圓上之MOS(金屬氧化物半導體)或其它二極體。
2.在作為基材的玻璃板上之薄膜電晶體(TFTs)。
單晶矽作爲基材材料的使用會限制顯示器尺寸，這是因爲各種顯示器零件的模組式總成在連接處會產生問題。
就更有前途的類型2而言，其係較佳的，所利用的電光效應通常係TN效應。對兩種技術進行區分為：包含半導體化合物(諸如，CdSe)之TFTs，或基於多晶或無定形矽之TFTs。針對後者之技術，全世界正進行廣泛之研究。
TFT矩陣係應用於顯示器一個玻璃板的內部，而其它玻璃板則在其內部協載透明對向電極。與像素電極大小相比，TFT係非常小且幾乎對圖像無不良影響。此技術亦可用於可完全顯色的顯示器，其中紅、綠及藍濾光器的鑲嵌係排列成使得濾光器元件與各可切換像素相對。
TFT顯示器在透射時通常以具有交叉偏光板的TN單元操作且係具有背光。
文中術語MLC顯示器於本文包含任何具有積體非線性元件的矩陣顯示器，即，除主動矩陣外，亦包含具有被動元件(諸如變阻器或二極體(MIM=金屬-絕緣體-金屬))的顯示器。
此類型MLC顯示器尤其適於TV應用(例如，袖珍型TV)或作為高資訊顯示器適於電腦應用(筆記型)及在汽車或飛機結構中應用。除關於對比度的角度關係與響應時間之問題以外，由於液晶混合物之不夠高的比電阻，MLC顯示器亦出現問題[TOGASHI,S.,SEKOGU-CHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,Proc. Eurodisplay 84,1984.9:A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings(由雙級二極體環控制的210-288矩陣LCD),141 ff頁,Paris;STROMER,M.,Proc. Eurodisplay 84,1984.9:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays(電視液晶顯示器之矩陣尋址之薄膜電晶體之設計),145 ff頁,Paris]。隨著電阻值降低，MLC顯示器的對比度減小，且產生殘影消除問題。由於與顯示器內表面相互作用，液晶混合物之比電阻通常會降低MLC顯示器的壽命，為獲得可接受的使用壽命，高(初始)電阻非常重要。尤其，在低電壓混合物之情況下，迄今未能獲得極高的比電阻值。此外，進而重要的是隨著溫度升高及加熱及/或UV曝光後，比電阻展現最小可能的升高。先前技術的混合物之低溫性質亦尤其不利。另外要求即使在低溫下，亦不產生結晶及/或層列相，且黏度之溫度依存性應盡可能低。因此先前技術的MLC顯示器未能滿足如今之要求。
因此持續需求具有極高比電阻的MLC顯示器，同時即時在低溫及低電壓閥值下為大的工作溫度範圍、短響應時間，而不具有該等缺點，或即使有該等缺點也僅有最低程度。
除使用背光的液晶顯示器，亦即以透射式且若需要以透射反射式操作之顯示器以外，反射式液晶顯示器亦尤其令人感興趣。該等反射式液晶顯示器利用環境光線顯示資訊。因此其等明顯比具有相應大小與解析度的背光液晶顯示器消耗更少的能量。因爲TN效應之特徵係極佳的對比度，所以即使在明亮的環境條件下，亦可良好地辨識此類型反射式顯示器。已知簡易的反射式TN顯示器，可使用於例如手錶及袖珍式計算器。然而，該原理亦可應用於高品質、更高解析度的主動矩陣尋址顯示器，諸如TFT顯示器。此處，在常見的透射式TFT-TN顯示器中，需使用低雙折射(Δn)的液晶以達到低的光阻滯(d‧Δn)。此低的光阻滯通常導致對比度之可接受的低視角依存性(參考DE 30 22 818)。在反射式顯示器中，使用低雙折射的液晶比在透射式顯示器中更重要，這是因爲在具有相同層厚度的透射式顯示器中，光穿過的有效層厚度大約為反射式顯示器中的兩倍。
在TN(沙特-黑弗裏希，Schadt-Helfrich)單元中，需要在單元中促進下列優點之介質：
-延伸的向列相範圍(尤其降至低溫)
-儲存安定性，即使在極低的溫度下
-在極低的溫度下切換的能力(戶外使用、汽車、航空電子)
-對UV輻射增強的抵抗性(較長的使用壽命)
-反射式顯示器的低光學雙折射(Δn)。
獲自先前技術之介質未能在保有其它參數下，同時達到該等優點。
就超扭轉(STN)單元而言，需要具有更強的切換能力及/或更低的電壓閥值及/或更寬的向列相範圍(尤其在低溫下)之介質。爲此，急需進一步寬廣化可利用的參數範圍(澄清點、層列-向列轉化或熔點、黏度、介電參數、彈性參數)。
本發明之目的係提供尤其是MLC、TN或STN此類型顯示器之介質，其不具有上述缺點或僅有最低程度，及較佳的是同時具有極低電壓閥值、低黏度與高電壓保持率值(VHR)。
已發現若在顯示器中使用本發明之介質，可達到此目的。
因此，本發明係關於一種液晶介質，其較佳係基於正介電各向異性的極性化合物之混合物，其特徵在於其包含一種或多種式式I之化合物：
與一種或多種選自式式IA及IB之化合物：
其中R1、R2　各自獨立表示H、鹵化、經CN-取代或未經取代的具有1至15個C原子的烷基，另，其中該等基中一個或多個CH2基團可各自獨立由-C≡C-、-CO-、-CH=CH-、-O-、 以O原子彼此間未直接連接之方式取代，X1、X2　各自獨立，表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、鹵化烷基、鹵化烯基、鹵化烷氧基或鹵化烯氧基，每個具有至多6個C原子，且L1-4　各自獨立表示H或F。
式式I、IA及IB化合物可廣泛地應用。取決於取代基的選擇，該等化合物可作爲液晶介質主要由其組成的基材；然而，亦可於來自其它類型化合物的液晶基材中添加式式I及IA/IB化合物，以例如改變此類型電介質的電介質及/或光學各向異性及/或最優化其電壓閥值及/或黏度。根據本發明之混合概念使混合物因其極佳的長期安定性及Vth/γ1比而與先前技術區別。根據本發明之混合物尤其適於筆記型PC、PDA及其它可移動的應用。
於純態中，式式I、IA及IB化合物係無色的且在電光用途有利的溫度範圍內形成液晶中間相。其等係化學、熱及光安定。
如果式I/IA/IB中R1/2表示烷基及/或烷氧基，其可為直鏈或支鏈。其較佳係直鏈，具有1、2、3、4、5、6或7個C原子且因此較佳代表甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基，此外亦有辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
如果R1/2表示其中一個CH2基團已由-CH=CH-取代的烷基，其可為直鏈或支鏈。其較佳係直鏈且具有2至10個C原子。因此，其尤其代表乙烯基、丙-1-或-2-烯基、丁-1-、-2-或-3-烯基、戊-1-、-2-、-3-或-4-烯基、己-1-、-2-、-3-、-4-或-5-烯基、庚-1-、-2-、-3-、-4-、-5-或-6-烯基、辛-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、或-7-烯基、壬-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-或-8-烯基、癸-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-、-8-或-9-烯基。
如果R1/2表示其中一個CH2基團已由-O-取代且一個已由-CO-取代之烷基，則其等較佳為相鄰。因此，其等包含醯氧基-CO-O-或氧羰基-O-CO-。該等較佳係直鏈且具有2至6個C原子。因此，該等尤其表示乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧基甲基、丙醯氧基甲基、丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2-丙醯氧基乙基、2-丁醯氧基乙基、2-乙醯氧基丙基、3-丙醯氧基丙基、4-乙醯氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)乙基、3-(甲氧基羰基)丙基、3-(乙氧基羰基)丙基或4-(甲氧基羰基)丁基。
如果R1/2表示其中一個CH2基團已由未經取代或經取代的-CH=CH-取代且一個相鄰的CH2基團已由CO或CO-O或O-CO取代之烷基，則其可為直鏈或支鏈。其較佳係直鏈且具有4至12個C原子。因此，其尤其表示丙烯醯氧甲基、2-丙烯醯氧乙基、3-丙烯醯氧丙基、4-丙烯醯氧丁基、5-丙烯醯氧戊基、6-丙烯醯氧己基、7-丙烯醯氧庚基、8-丙烯醯氧辛基、9-丙烯醯氧壬基、10-丙烯醯氧癸基、甲基丙烯醯氧甲基、2-甲基丙烯醯氧乙基、3-甲基丙烯醯氧丙基、4-甲基丙烯醯氧丁基、5-甲基丙烯醯氧戊基、6-甲基丙烯醯氧己基、7-甲基丙烯醯氧庚基、8-甲基丙烯醯氧辛基或9-丙烯醯氧壬基。
如果R1/2表示由CN單取代的烷基或烯基，此等基較佳係直鏈。CN取代可在任何所需位置。
如果R1/2表示至少由鹵素單取代的烷基或烯基，此等基較佳係直鏈，且鹵素較佳係F或Cl。就多取代而言，鹵素較佳係F。所得的基亦包含全氟化基。就單取代而言，氟或氯取代基可在任何所需位置，但較佳係在ω-位置。
因在習用的液晶基材中更佳的溶解性，含有支鏈側基R1/2的化合物有時係重要的，但如果其等具有光學活性，尤其可作爲手性摻雜劑。此類型的層列化合物適合作爲鐵電材料的組份。
此類型的支鏈基團通常含有至多一個鏈分支。較佳的支鏈基R1/2係異丙基、2-丁基(=1-甲基-丙基)、異丁基(=2-甲基丙基)、2-甲基丁基、異戊基(=3-甲基-丁基)、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基、異丙氧基、2-甲基丙氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基及1-甲基庚氧基。
如果R1/2表示其中兩個或多個CH2基團已由-O-及/或-CO-O-取代之烷基，其可為直鏈或支鏈。其較佳為支鏈且具有3至12個C原子。因此，其尤其係雙羧甲基、2,2-雙羧乙基、3,3-雙羧丙基、4,4-雙羧丁基、5,5-雙羧戊基、6,6-雙羧己基、7,7-雙羧庚基、8,8-雙羧辛基、9,9-雙羧壬基、10,10-雙羧癸基、雙(甲氧基羰基)甲基、2,2-雙(甲氧基羰基)乙基、3,3-雙(甲氧基羰基)丙基、4,4-雙(甲氧基羰基)丁基、5,5-雙(甲氧基羰基)戊基、6,6-雙(甲氧基羰基)己基、7,7-雙(甲氧基羰基)庚基、8,8-雙(甲氧基羰基)辛基、雙(乙氧基羰基)甲基、2,2-雙(乙氧基羰基)乙基、3,3-雙(乙氧基羰基)丙基、4,4-雙(乙氧基羰基)丁基或5,5-雙(乙氧基羰基)己基。
式I、IA及IB化合物係由本身已知的方法製備，如文獻中描述(例如，在標準文獻中，諸如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart)，確切說，在已知的且適於該反應的反應條件下。文中亦可應用已知但文中未更詳細涉及的變更方式。例如按DE 102004021334 A1中所述製備式I化合物。
本發明亦係關於包含此類型介質的電光顯示器(尤其STN或MLC顯示器，其等具有兩個與框形成單元的平面式平行外板、在單元中一體化有切換個別像素的非線性元件、及置於單元内具有正介電各向異性與高比電阻的向列液晶混合物)，及該等介質於電光目的之用途。
根據本發明之液晶混合物可顯著寬廣化可利用的參數範圍。澄清點、低溫下黏度、熱及UV安定性及介電各向異性之可達到的組合，遠優於先前技術的上述材料。
與先前技術中揭示的混合物相比，根據本發明之混合物具有更高澄清點、低γ1值、更低流動黏度值及在100℃下極高的VHR值。根據本發明之混合物較佳係適宜作爲監測器或(部分)反射式顯示器之TN-TFT混合物。
根據本發明之液晶混合物，雖然可保持向列相低至-30℃，最佳低至-40℃，且具有高於70℃，較佳高於75℃，最佳之澄清點，但同時使介電各向異性值，較佳，且可達到高比電阻值，可獲得極佳STN與MLC顯示器。尤其，該混合物之特徵在於低操作電壓。TN閥值低於1.5V，較佳低於1.3V，最佳。
顯然，適當選擇根據本發明之混合物的組份，亦可在較高電壓閥值下達到較高澄清點(例如高於110℃)或在較低電壓閥值下達到較低澄清點，且保持其它有利的性質。因此，黏度僅些微增加下，同樣可獲得具有更大Δε與附隨之低閥值的混合物。根據本發明之MLC顯示器，較佳係在第一Gooch與Tarry傳輸最小值下操作[C.H. Gooch and H.A. Tarry,Electron. Lett. 10,2-4,1974;C.H. Gooch and H.A. Tarry,Appl. Phys.,Vol. 8,1575-1584,1975]，其中，除最有利的電光性質外，諸如，特徵線的高陡峭度及對比度之低角度依存性(德國專利30 22 818)，在與第二最小值下類似的顯示器相同的閥值電壓下，較低的介電各向異性係足夠的。在第一最低值下，利用根據本發明之混合物，較之包含氰化合物的混合物，可達到更高的比電阻值。適當選擇個別組份及其等之重量比例，熟習此項技術者可利用簡單常規法，設定MLC顯示器的預定層厚度所需的雙折射。
在20℃下，根據本發明之混合物的旋轉黏度γ1較佳係<140mPa‧s，最佳<120mPa‧s。向列相範圍較佳係至少100℃，尤其至少110℃。此範圍較佳至少自-40°延伸至+75°。
液晶顯示器中需要短響應時間。此尤其應用於可再現影像的顯示器。對於此類型顯示器，需要至多16ms響應時間(總計：t開+t關)。響應時間的上限係由圖像更新頻率確定。
電壓保持率(HR)的測量值[S. Matsumoto等人，液晶5,1320(1989);K. Niwa等人，Proc. SID Conference,San Francisco,1984,6月,304頁(1984);G. Weber等人，液晶5,1381(1989)]顯示隨溫度升高，根據本發明之包含式I及IA/IB化合物之混合物與包含式氰苯環己烷或代替式IA化合物的式酯之類似混合物相比，顯示HR值明顯降低更小。
根據本發明之混合物宜包含極少(，尤其)之腈或不含腈。20℃時，根據本發明之混合物的保持率至少為98%，較佳係>99%。根據本發明之混合物的UV安定性亦係良好，即，其等暴露至UV，HR值明顯降低更小。
式1化合物中R1較佳表示具有1至7個C原子的直鏈烷基，尤其是CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11、n-C6H13、n-C7H15，此外1E或3-烯基，尤其是CH2=CH、CH3CH=CH、CH2=CHCH2CH2、CH3CH=CH-CH2CH2。
式I較佳包含式I-1至I-5之化合物：
其中n表示1、2、3、4、5、6或7。
式I之最佳化合物係式I與I-1至I-5之化合物。
其中X表示F或OCF3。
根據本發明之介質較佳包含至少一種式I-1及/或I-2之化合物。
式IA化合物較佳係式IA-1至IA-4化合物：
其中R2具有上述意義。
在該等較佳化合物中，最佳係式IA-1與IA-2之彼等。
式IB較佳化合物係式IB-1至IB-4之化合物：
其中R2具有上述意義。
在式I、IA及IB之化合物中1,4-經取代的環己烷環與相關的亞式較佳係1,4-反式-組態。
較佳實施例係如下述：
-該介質包含一種、兩種或多種選自包含式IA-1至IA-4之群的化合物；
-該介質包含一種、兩種或多種選自包含式IB-1至IB-4之群的化合物；
-該介質另包含一種或多種選自包含通式II至VI之群的化合物：
其中，各基具有下列意義：R0　表示H、正烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基、烯氧基或烯基，分別具有至多9個C原子，X0　表示F、Cl、具有至多6個C原子的鹵化烷基、烯基、烯氧基或烷氧基，Z0　表示-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-O(CH2)3-、-(CH2)3O-、-C2H4-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-、-OCH2-或-CH2O-，Y1-4　分別獨立表示H或F，r　表示0或1。
式IV之化合物較佳係：
-該介質另包含一種或多種選自包含通式VII至XI之群的化合物：
其中，R0、X0、Y1與Y2各自獨立具有對式II的上述意義中之一者。Y3與Y4各自獨立表示H或F。X0較佳係F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0較佳表示烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，分別具有至多6個C原子。
-該介質包含一種或多種式Ea至Ef之酯化合物：
其中R0具有對式II的上述意義；
-混合物中式IA/IB與I至VI化合物的比例總計至少為50重量%；
-混合物中式I化合物的比例總計係重量%，較佳係重量%，尤其重量%。
-混合物中式I化合物的比例總計係5至40，較佳係8至30重量%且最佳係10至30重量%；
-混合物中式IA化合物的比例總計為10至50，最佳係15至40重量%；
-混合物中式IB化合物的比例總計為1至20，最佳係2至10重量%；
-混合物中式II至VI化合物的比例總計為30至80重量%；
-該介質包含式II、III、IV、V或VI之化合物；
-R0係分別具有1或2至7個C原子的直鏈烷基或烯基；
-該介質基本係由式IA/IB及I至VI化合物組成；
-該介質另包含一種、兩種、三種或更多種(兩種或三種較佳)下列式的化合物
其中「烷基」與「烷基*」各自獨立表示具有1-9個C原子的直鏈或支鏈烷基。
在根據本發明之混合物中，式O1及/或O2化合物的比例較佳係5-10重量%。
-該介質較佳包含5-35重量%的化合物IVa。
-該介質較佳包含一種、兩種或三種式IVa化合物，其中X0表示F或OCF3。
-該介質較佳包含一種或多種式IIa至IIg之化合物：
其中，R0具有上述意義。在式IIa-IIg化合物中，R0較佳表示H、甲基、乙基、正丙基、正丁基或正戊基，及正己基或正庚基。
-(I+IA/IB):(II+III+IV+V+VI)重量比較佳係1:10至10:1。
-該介質基本係由選自包含通式IA/IB及I至XI之群的化合物組成。
-混合物中式IVb及/或IVc(其中，X0表示氟且R0表示C2H5、n-C3H7、n-C4H5或n-C5H11)化合物的比例總計為2至20重量%，尤其2至15重量%；
-該介質較佳包含一種、兩種或三種，及進而四種選自H1至H15(n=1-12)群的化合物同系物：
-該介質較佳包含化合物IIb，其中R0表示甲基；
-該介質包含低Δn化合物，較佳係選自包含式RI至RVII之群：
其中R*　表示正烷基、烯基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯氧基、分別具有至多9個C原子，烷基與烷基*各自獨立表示具有1-9個C原子的直鏈或支鏈烷基，及(O)　表示單鍵或-O-。
-該介質另包含一種、兩種或更多種含有稠環的式AN1至AN11之化合物：
其中R0具有上述意義；
-該介質另包含一種或多種式P-1至P-11之吡喃化合物：
其中R0具有上述意義。
-該介質包含一種或多種選自式P-1、H15與P-5的化合物：
該等化合物之總比例較佳係5至50重量%。
-該介質較佳包含一種或多種式D-1及/或D-2之二噁烷化合物：
其中R0具有上述意義。
較佳之混合物包含2-40%二噁烷。
術語「烷基」或「烷基*」涵蓋具有1-7個碳原子的直鏈與支鏈烷基，尤其直鏈基團甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基與庚基。具有2-5個碳原子的基團較佳。
術語「烯基」涵蓋具有2-7個碳原子的直鏈及支鏈烯基，尤其係直鏈基團。烯基較佳係C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基及C7-6-烯基，尤其係C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基與C5-C7-4-烯基。最佳烯基之實例係乙烯基、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-己烯基、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-庚烯基及其類似物。具有至多5個碳原子的基團較佳。
術語「氟烷基」較佳涵蓋具有終端氟的直鏈基團，即，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。然而，不排除氟為其它位置者。
術語「氧雜烷基」較佳涵蓋式CnH2n+1-O-(CH2)m直鏈基，其中n與m各自獨立，表示1至6。較佳，n=1且m係1至6。
發現即使將相對小比例的式I及IA/IB化合物與習用的液晶材料，尤其與一種或多種式II、III、IV、V及/或VI化合物混合，會導致電壓閥值顯著降低及高VHR值(100℃)，同時發現寬向列相及低層列-向列轉化溫度，可改良使用壽命。最佳混合物除包含一種或多種式I及IA/IB化合物外，包含一個或多個式IV化合物，尤其式IVa化合物，其中X0表示F或OCF3。式IA/IB及I至VI化合物係無色、安定的且彼此間及與其它液晶材料易溶混。
式I、IA、IB與II+III+IV+V+VI化合物之最佳混合比例基本取決於所需性質、式I、IA、IB、II、III、IV、V及/或VI組份的選擇及可能存在的任何其它組份的選擇。
在上述範圍內的適當混合比可由參考單個組分的物質數據依個案容易地確定。
在根據本發明之混合物中，式IA/IB及I至XI化合物的總量並不特別限制。因此，為優化各種性質，該混合物可包含一個或多個其他組份。然而，對尋址時間與電壓閥值的影響一般越大，式IA/IB及I至XI化合物的總含量越高。
在最佳實施例中，根據本發明之介質包含式II至VI化合物(較佳II、III及/或IV，尤其IVa較佳)其中X0表示F、OCF3、OCHF2、OCH=CF2、OCF=CF2或OCF2-CF2H。式I及IA/IB化合物的有利協同效應將產生最有利的性質。尤其，包含式I、IA、IB及式IVa化合物之混合物由該等之低電壓閥值而被區分。
在根據本發明之介質中使用的式IA/IB及I至XVIII及該等亞式之個別化合物係已知或類似於已知化合物而製備。
根據本發明之MLC顯示器，來自偏光板、電極基板及表面經處理的電極的結構與此類型顯示器的常用設計一致。術語常用設計在文中被廣泛延伸及亦包含MLC顯示器的所有衍生及修飾，尤其包含基於多晶矽TFTs或MIM之矩陣顯示器元件。
然而，根據本發明之顯示器與基於扭轉向列單元的迄今習用顯示器之間的顯著區別在於液晶層液晶參數的選擇。
根據本發明使用之液晶混合物係以習用法製得。一般，將以較少量使用的組份之所需量溶於構成主成分的組份中，最好係在高溫下實施。亦可在有機溶劑(例如，丙酮、氯仿或甲醇)中混合組份溶液，及在充分混合後，再移除溶劑，例如藉由蒸餾。
電介質亦包含其它熟習此項技術者所熟知且在文獻中描述之添加劑，諸如，安定劑、UV過濾劑與抗氧化劑。例如，可加入0-15%多色性染料或手性摻雜劑。
因此，本發明另係關於一種製備如上及如下所述之液晶介質之方法，其特徵在於將一種或多種式I化合物及一種或多種選自式IA及IB的化合物與其他液晶共組份混合，且視需要加入添加劑。
本發明之實施例與變體之進一步組合可從申請專利範圍中獲得了解。
在本發明及以下實例中，藉由縮寫表示液晶化合物結構，轉化為化學式係根據下表A與B。所有基CnH2n+1與CmH2m+1分別為具有n及m個C原子的直鏈烷基；n與m係整數且較佳表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中的符號亦當然可理解。表A中，僅以縮寫表示母結構。在個別情況中，母結構縮寫係由破折號與取代基R1*、R2*、L1*、L2*及L3*之符號分隔：
表A與B表示較佳混合物組份。
表A：
表B：
最佳液晶混合物除式I及IA/IB化合物外，至少包含來自表B的一種、兩種、三種或四種化合物。
表C：
表C顯示可能的摻雜劑，其等一般加入根據本發明之混合物中。
表D
以下涉及可加入例如根據本發明之混合物中之安定劑。
下列實例用於解釋而非限制本發明。熟習此項技術者可從實例中收集在概述中未具體涉及的步驟細節，根據專業常識總結該等細節且應用於具體問題。
全文中百分比表示重量百分比。所有溫度係以攝氏溫度表示。Δn表示光學各向異性(589nm，20℃)，Δε表示介電各向異性(Δε=ε∥-ε⊥，其中ε∥表示與分子縱軸平行的介電常數且ε⊥表示與其垂直的介電常數)。20℃下，測定旋轉黏度γ1(mPa‧s)。V10表示10%透射的電壓(垂直於板表面的觀察方向)。在相當於兩倍V10值之操作電壓下，t開表示接通時間且t關表示斷開時間。Δn表示光學各向異性。除非明確表示，否則在20℃下，第一最小值時(即，約0.5μmΔn值)，於TN單元中測量電光數據。
實例M1
實例M2
實例M3
實例M4
實例M5
實例M6
實例M7

Claims (12)

  1. 一種液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種式I化合物： 及選自式IA及IB化合物之一種或多種化合物： 其中R1、R2 各自獨立，表示H、鹵化經CN-取代或未經取代之具有1至15個C原子的烷基，另，其中，該等基中一個或多個CH2基團可各自獨立地由-C≡C-、-CO-、-CH=CH-、-O-、、 或以O原子彼此間不直接連接之方式取代，X1、X2 各自獨立，表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、鹵化烷基、鹵化烯基、鹵化烷氧基或鹵化烯氧基，各者具有至多6個C原子，且 L1-4 各自獨立表示H或F；且另包含一種或多種式RI至RVII之化合物： 其中R* 表示正烷基、烯基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基或烯氧基、各者具有至多9個C原子，烷基與烷基* 各自獨立，表示具有1-9個C原子的直鏈或支鏈烷基，且(O) 表示單鍵或-O-。
  2. 如請求項1之液晶介質，其特徵在於其包含一種、兩種或多種式I-1至I-5之化合物： 其中X係如請求項1中定義且n表示1、2、3、4、5、6或7。
  3. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種式IA-1至IA-4之化合物： 其中R2係如請求項1中定義。
  4. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一種或多種式IB-1至IB-4之化合物： 其中R2如請求項1中定義。
  5. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其另包含一種或多種選自包含通式II、III、IV、V及VI之群之化合物： 其中，個別基具有下列意義：R0 表示H、正烷基、烷氧基、氧雜烷基、氟烷基、烯氧基或烯基，各者具有至多9個C原子，X0 表示F、Cl，具有至多6個C原子的鹵化烷基、烯基、烯氧基或烷氧基，Z0 表示-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C2H4-、-CH=CH-、-O(CH2)3-、-(CH2)3O-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-、-OCH2-或-CH2O-，Y1-4 各自獨立表示H或F，且r 表示0或1。
  6. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於該混合物中式IA/IB及I至VI化合物之比例總計至少為50重量%。
  7. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其另包含一種或多種式Ea至Ef之化合物： 其中R0具有如請求項4中表示之意義。
  8. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於其包含一種或多 種式IIa至IIg之化合物： 其中R0具有如請求項4中表示之意義。
  9. 如請求項1或2之液晶介質，其特徵在於該混合物中式I化合物之比例總計為5至40重量%。
  10. 一種如請求項1至9中任一項之液晶介質於光電目的之用途。
  11. 一種電光液晶顯示器，其包含如請求項1至9中任一項之液晶介質。
  12. 一種製備如請求項1至9中任一項之液晶介質之方法，其特徵在於在各情況下，將一種或多種式I之化合物及一種或多種選自式IA及IB的化合物與其他液晶共組份混合，且視需要加入添加劑。
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