TWI541333B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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艾爾維拉 蒙特尼果
齋藤泉
馬克 傑貝爾
麥克 強吉
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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含有該等介質之液晶顯示器，尤其藉由主動矩陣定址之顯示器且特定而言扭轉向列相(TN)、平面內切換(IPS)或邊緣場切換(FFS)型顯示器。
液晶顯示器(LCD)用於資訊顯示之多個領域中。LCD用於直視顯示器及投影型顯示器二者。使用諸如以下電光模式：扭轉向列相(TN)、超扭轉向列相(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。所有該等模式皆使用與基板或液晶層實質上垂直之電場。除該等模式以外，亦存在使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(如例如DE 40 00 451及EP 0 588 568中所揭示者)及邊緣場切換(FFS)模式，其中存在強「邊緣場」，即靠近電極邊緣並貫穿單元之強電場，亦即具有強垂直分量及強水平分量二者之電場。該後兩種電光模式尤其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。通常，具有較低介電各向異性值之介電正性液晶介質可用於FFS顯示器中，但在一些情形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。對於多種類型應用而言，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。尤其對於監視器應用而言，旋轉黏度應為80 mPa‧s或更小，較佳為60 mPa‧s或更小且尤其為55 mPa‧s或更小。除此參數以外，介質必須具有適宜寬度及位置之向列相範圍及適宜雙折射率(Δn)。另外，介電各向異性(Δε)應足夠高以使得可採用相當低之操作電壓。Δε較佳應大於2且極佳大於3，但較佳不超過15且尤其不超過12，此乃因此可防止至少相當高之電阻率。
對於作為筆記型電腦或其他移動應用之顯示器之應用而言，旋轉黏度應較佳為120 mPa‧s或更小且尤佳為100 mPa‧s或更小。此處，介電各向異性(Δε)應較佳大於8且尤佳大於12。
本發明顯示器較佳藉由主動矩陣(主動矩陣LCD，簡稱為AMD)定址，較佳藉由薄膜電晶體(TFT)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。
存在多種使用低分子量液晶材料以及聚合材料之複合系統之不同顯示模式。例如，該等顯示模式係聚合物分散液晶(PDLC)、向列曲線配向相(NCAP)及聚合物網絡(PN)系統(如例如WO 91/05 029中所揭示者)或軸向對稱微區(ASM)系統以及其他模式。與該等相反，根據本發明尤佳之模式使用如此定向於表面上之液晶介質。通常對該等表面實施預處理以獲得液晶材料之均勻配向。本發明顯示模式較佳使用與複合層實質上平行之電場。
適用於LCD且尤其適用於IPS顯示器之液晶組合物係自(例如)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獲知。然而，該等組合物具有嚴重缺陷。缺陷包括其大多不利地導致長定址時間、具有不足電阻率值及/或需要過高操作電壓。另外，業內需要改良LCD之低溫特性。此處需要操作性質以及存架壽命、且尤其對可見光及UV輻射以及對熱、且尤其對熱及光及/或UV輻射之組合之穩定性的改良。
已知具有下式之化合物TEMPOL：
其在(例如)Miville,P.等人，Angew. Chem. 2010,122，第6318-6321頁中有提及。其可自多個製造商購得，且作為(例如)存於聚烯烴、聚苯乙烯、聚醯胺、塗層及PVC之前體之調配物中之聚合抑制劑且尤其與UV吸收劑之組合、作為光或UV穩定劑而使用。
下式化合物：
係以名稱「Cyasorb UV-3852S」自Cytec,West Paterson,USA購得之產品的成份，其在例如用於汽車工業及庭院傢具之聚丙烯塑膠部分之調配物中用作光穩定劑。
按照製造商說明書，「Cyasorb UV-3853S」包含50%之存於LDPE樹脂中之HALS及多種HALS之混合物，其中Cyasorb UV-3853S中之烷基「R」基本上表示「C11至C20」烷基且主要表示「C16至C18」烷基。按照NA/867，09.01.2001，NICAS，Government of Australia，「Cyasorb UV-3852S」包含50%之聚乙烯且「Cyasorb UV-3852S」之HALS組份包含以下酸之酯：
然而，此類型化合物尚未用於液晶介質中。
許多液晶介質、尤其彼等具有較大極性或高介電各向異性者不滿足實際應用所需要之高穩定性要求。
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、對應於所用顯示器類型之適宜光學各向異性Δn、高Δε及特別低之黏度以獲得特別短之回應時間。
令人驚奇地，現已發現可獲得具有適宜高Δε、適宜相範圍及適宜Δn之液晶介質，其不具有先前技術材料之缺陷，或至少僅在顯著較低之程度上具有缺陷。
令人驚奇地，本發明已發現，式I化合物且特定而言與其他穩定劑之組合使得液晶混合物相當、在許多情形下足夠穩定，該等其他穩定劑尤其係鄰-(第三丁基)苯酚衍生物或二-鄰-(第三丁基)苯酚衍生物，即含有下式結構要素之化合物
及/或含有下式結構要素之化合物
其中該等結構要素可視情況帶有額外取代基，較佳為烷基或鹵素。
本發明之該等改良液晶介質包含
-　一或多種選自式I化合物之群之化合物
其中R11至R14　各自彼此獨立地表示具有1至4個C原子之烷基，較佳地所有四者皆表示CH3，X1　表示H或O‧(即具有自由基電子之單價O原子)，較佳為O‧，Z1　表示-O-、-(CO)-O-、-O-(CO)-、-O-(CO)-O-、-NH-、-NY01-或-NH-(CO)-，Y1及Y01　各自彼此獨立地表示具有1至20個C原子、較佳具有1至10個C原子且尤佳具有1至5個C原子之直鏈或具支鏈烷基、以及環烷基、環烷基烷基或烷基環烷基，其中所有該等基團中之一或多個-CH2-基團可以分子中兩個O原子不彼此直接鍵結之方式經-O-替代，且，在Z1表示-O-(CO)-O-之情形下，Y1亦可表示
-　視情況一或多種選自式II及III化合物之群之化合物
其中R2及R3　彼此獨立地表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2至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，
在每次出現時彼此獨立地表示
較佳為
L21、L22、L31及L32彼此獨立地表示H或F，較佳地L21及/或L31表示F，X2及X3　彼此獨立地表示鹵素、具有1至3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2個或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-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-或單鍵，較佳為-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-或單鍵，且極佳為-COO-、反-CH=CH-或單鍵，且m及n　彼此獨立地表示0、1、2或3，m　較佳表示1、2或3，且n　較佳表示0、1或2，且尤佳為1或2，及
-　視情況一或多種式IV化合物
其中R41及R42　彼此獨立地具有上文針對式II對於R2所指示之含義，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，
彼此獨立，且若出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示
較佳地
中之一或多者表示，Z41及Z42　彼此獨立，且若Z41出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或單鍵，較佳地其中之一或多者表示單鍵，且p　表示0、1或2，較佳為0或1。
式II及III化合物較佳為介電正性化合物，其較佳具有大於3之介電各向異性。
式IV化合物較佳為介電中性化合物，其較佳具有介於-1.5至3範圍內之介電各向異性。
本申請案之液晶介質較佳包含總共10 ppm至10,000 ppm、較佳50 ppm至2000 ppm且極尤佳100 ppm至1000 ppm之式I化合物。
該等化合物極其適宜作為液晶混合物中之穩定劑。具體而言，其使UV暴露後混合物之「電壓保持率」(VHR或僅簡稱為HR)穩定。
式II及/或III之個別化合物係以1%至20%、較佳1%至15%之濃度使用。若在每一情形下使用兩種或更多種同系化合物(即具有相同式之化合物)，則該等限值尤其適用。若使用具有一種式之化合物之僅單一物質(即僅一種同系物)，則其濃度因此可介於2%至20%、較佳3%至14%範圍內。
在本發明之較佳實施例中，本發明介質在每一情形下包含一或多種選自式I-1至I-7化合物、較佳式I-1及/或I-2化合物之群之式IA化合物，
其中各參數具有上文針對式I所指示之含義。
在本發明之更佳實施例中，本發明介質在每一情形下包含一或多種選自以下化合物之群之式I化合物：
其中各對應參數具有上文針對式I所指示之含義，且R及R'各自彼此獨立地具有上文對於Y1所給出之含義，且較佳表示烷基，尤佳為正烷基。
在本發明之甚至更佳實施例中，本發明介質在每一情形下包含一或多種選自以下式I-1a-1、I-1a-2、I-1b-1至I-1b-4、I-5a-1、I-5a-2、I-6a-1及I-6a-2化合物之群、極尤佳選自式I-1a-1、I-1a-2、I-1b-1及I-1b-2化合物之群且最佳選自式I-1a-1及I-1a-2化合物之群的式I化合物，
除式I或其較佳子式之化合物以外，本發明介質較佳亦包含一或多種具有大於3之介電各向異性之選自式II及III之群的介電正性化合物。
在本發明之較佳實施例中，本發明介質包含一或多種化合物，其選自式II-1至II-4、較佳式II-1及/或II-2化合物之群，
其中各參數具有上文針對式II所指示之各別含義，且L23及L24彼此獨立地表示H或F，較佳地L23表示F，且具有對於下式所給出含義中之一者且在式II-1及II-4之情形下，X2較佳表示F或OCF3，尤佳為F，且在式II-3之情形下，及彼此獨立地較佳表示
及/或選自式III-1及III-2化合物之群：
其中各參數具有針對式III所給出之含義。
在較佳實施例中，本發明介質另一選擇為或除式III-1及/或III-2化合物以外包含一或多種式III-3化合物，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且參數L31及L32彼此獨立且獨立於其他參數表示H或F。
本發明介質較佳包含一或多種選自式II-1至II-4化合物之群之化合物，其中L21及L22及/或L23及L24二者均表示F。
在較佳實施例中，該等介質包含一或多種選自式II-2及II-4化合物之群之化合物，其中L21、L22、L23及L24全部表示F。
該等介質較佳包含一或多種式II-1化合物。該等式II-1化合物較佳選自式II-1a至II-1f化合物之群，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且L23至L25彼此獨立且獨立於其他參數表示H或F，且在式II-1d及II-1e化合物之情形下，將式I化合物排除在外，且較佳地在式II-1a及II-1b中L21及L22二者均表示F，在式II-1c及II-1d中L21及L22二者均表示F及/或L23及L24二者均表示F，且在式II-1e中L21、L22及L25表示F，且在每一情形下其他參數具有上文所給出之各別含義。
尤佳之式II-1化合物係
其中R2具有上文所指示之含義。
該等介質較佳包含一或多種式II-2化合物，其較佳選自式II-2a至II-2j化合物之群，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且L25至L28彼此獨立地表示H或F，較佳地L27及L28二者均表示H，尤佳地L26表示H，且其他參數具有上文所給出之各別含義。
本發明介質較佳包含一或多種選自式II-2a至II-2j化合物之群之化合物，其中L21及L22二者均表示F及/或L23及L24二者均表示F，且其他參數具有上文所給出之各別含義。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種選自式II-2a至II-2j化合物之群之化合物，其中L21、L22、L23及L24全部表示F，且其他參數具有上文所給出之各別含義。
尤佳之式II-2化合物係下式化合物：
其中R2及X2具有上文所指示之含義，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，其較佳選自式II-3a至II-3c化合物之群，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且L21及L22較佳二者均表示F。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式II-4、較佳式II-4a化合物，
其中各參數具有上文所給出之含義，且X2較佳表示F或OCF3，尤佳為F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-1化合物，其較佳選自式III-1a及III-1b化合物之群，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且參數L33及L34彼此獨立且獨立於其他參數表示H或F。
本發明介質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具有上文所指示之含義。
本發明介質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、較佳式III-1b-4化合物之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2化合物，其較佳選自式III-2a至III-2j化合物之群，
其中各參數具有上文所給出之含義，且較佳地其中各參數具有上文所指示之各別含義，且參數L33、L34、L35及L36彼此獨立且獨立於其他參數表示H或F。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2a化合物，其較佳選自式III-2a-1至III-2a-5化合物之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明介質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、較佳式III-2b-2化合物之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2c化合物，其較佳選自式III-2c-1至III-2c-6化合物之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
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、較佳選自式III-2d-1及III-2e-1化合物之群之化合物，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明介質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具有上文所指示之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2g化合物，其較佳選自式III-2g-1至III-2g-5化合物之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明介質較佳包含一或多種式III-2h化合物，其較佳選自式III-2h-1至III-2h-3、較佳式III-2h-3化合物之群，
其中各參數具有上文所給出之含義，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，其較佳選自式III-2i-1及III-2i-2、尤佳式III-2i-2化合物之群，
其中各參數具有上文所給出之含義，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，其較佳選自式III-2j-1及III-2j-2、尤佳式III-2j-1化合物之群，
其中各參數具有上文所給出之含義。
另一選擇為或除式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，
其中各參數具有上文針對式III所指示之各別含義。
該等化合物較佳選自式III-3a及III-3b之群，
其中R3具有上文所指示之含義。
本發明液晶介質較佳包含介電中性組份(組份C)。此組份具有介於-1.5至3範圍內之介電各向異性。其較佳包含具有介於-1.5至3範圍內之介電各向異性之介電中性化合物、更佳主要由其組成、甚至更佳地基本上由其組成且尤佳地完全由其組成。此組份較佳包含一或多種介電中性化合物，更佳主要由介電各向異性在-1.5至3範圍內之式IV之介電中性化合物組成、甚至更佳地基本上由其組成且極佳地完全由其組成。
該介電中性組份(組份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具有上文針對式IV所指示之各別含義，且在式IV-1、IV-6及IV-7中，R41較佳表示烷基或烯基，較佳為烯基，且R42較佳表示烷基或烯基，較佳為烷基。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，更佳為烷基，且R42較佳表示烷基、烯基或烷氧基，更佳為烯基或烷氧基，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，更佳為烷氧基。
該介電中性組份(組份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，更佳一或多種式IV-1、IV-5及IV-6中之每一者之化合物，且極佳一或多種式IV-1、IV-5、IV-6及IV-7中之每一者之化合物。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式IV-4化合物，其更佳選自式CP-V-n及/或CP-nV-m及/或CP-Vn-m之其各別子式，更佳具有式CP-V-n及/或CP-V2-n，且極佳選自式CP-V-1及CP-V2-1之群。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式IV-5化合物，其更佳選自式CCP-V-n及/或CCP-nV-m及/或CCP-Vn-m之其各別子式，更佳具有式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)之定義在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
在同樣較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式IV-1化合物，其更佳選自式CC-n-m、CC-n-V、CC-n-Vm、CC-V-V、CC-V-Vn及/或CC-nV-Vm之其各別子式，更佳具有式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、CC-3-V2及CC-V-V1之群。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義同樣在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
在本發明之另一較佳實施例(其可與先前實施例相同或為不同實施例)中，本發明之液晶混合物包含組份C，該組份C包含選自如上文所示式IV-1至IV-8及視情況式IV-9至IV-15化合物之群之式IV化合物、較佳主要由其組成、且極佳完全由其組成，
其中R41及R42　彼此獨立地表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2至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，本發明介質包含一或多種式IV-10化合物，其更佳選自式CPP-3-2、CPP-5-2及CGP-3-2之其各別子式，更佳具有式CPP-3-2及/或CGP-3-2，且極尤佳具有式CPP-3-2。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
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　彼此獨立地具有上文針對式II對於R2所指示之含義，較佳地R51表示烷基且R52表示烷基或烯基，若出現兩次，則在每一情形下在每次出現時彼此獨立地表示
較佳地一或多個
Z51及Z52　彼此獨立，且若Z51出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，較佳地其中之一或多者表示單鍵，且r　表示0、1或2，較佳為0或1，尤佳為1。
式V化合物較佳係具有介於-1.5至3範圍內之介電各向異性之介電中性化合物。
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具有上文針對式V所指示之各別含義，且R51較佳表示烷基，且在式V-1中，R52較佳表示烯基，較佳為-(CH2)2-CH=CH-CH3，且在式V-2中，R52較佳表示烷基或烯基，較佳為-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化合物之群之化合物，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。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式V-1化合物，其更佳具有其子式PP-n-2Vm，甚至更佳具有式PP-1-2V1。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
在較佳實施例中，本發明介質包含一或多種式V-2化合物，其更佳具有其子式PGP-n-m、PGP-n-V、PGP-n-2Vm、PGP-n-2V及PGP-n-2Vm，甚至更佳具有其子式PGP-3-m、PGP-n-2V及PGP-n-V1，極佳選自式PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4、PGP-3-5、PGP-1-2V、PGP-2-2V及PGP-3-2V。該等縮寫(首字母縮略詞)之定義同樣在下表D中指示或可自表A至C明瞭。
另一選擇為或除式II及/或III化合物以外，本發明介質可包含一或多種式VI之介電正性化合物，
其中R6　表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟彼此獨立地表示有2至7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基，且較佳為烷基或烯基，至，彼此獨立地表示
L61及L62　彼此獨立地表示H或F，較佳地L61表示F，X6　表示鹵素、具有1至3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2個或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，Z6　表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-或-CF2O-，較佳為-CH2CH2-、-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VI化合物，其較佳選自式VI-1及VI-2化合物之群，
其中各參數具有上文所指示之各別含義，且參數L63及L64彼此獨立且獨立於其他參數表示H或F，且Z6較佳表示-CH2-CH2-。
式VI-1化合物較佳選自式VI-1a及VI-1b化合物之群，
其中R6具有上文所指示之含義。
式VI-2化合物較佳選自式VI-2a至VI-2d化合物之群，
其中R6具有上文所指示之含義。
另外，本發明液晶介質可包含一或多種式VII化合物，
其中R7　具有上文針對式II對於R2所指示之含義，所存在環至中之一者表示
較佳為
較佳地
而其他具有相同含義或彼此獨立地表示
，較佳為
Z71及Z72　彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，較佳地其中之一或多者表示單鍵，且極佳地二者均表示單鍵，t　表示0、1或2，較佳為0或1，更佳為1，且X7　具有上文針對式II對於X2所指示之含義，或另一選擇為可獨立於R7具有對於R7所指示含義中之一者。
式VII化合物較佳係介電正性化合物。
另外，本發明液晶介質可包含一或多種式VIII化合物，
其中R81及R82　彼此獨立地具有上文針對式II對於R2所指示之含義，且表示或，較佳為
表示
Z81及Z82　彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，較佳地其中之一或多者表示單鍵，且極佳地二者均表示單鍵，L81及L82　彼此獨立地表示C-F或N，較佳地L81及L82中之一者或二者表示C-F，且極佳地二者均表示C-F，且s　表示0或1。
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，其較佳選自式VIII-1至VIII-3化合物之群，
其中R81及R82　具有上文針對式VIII所指示之各別含義。
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、較佳式I至VII且更佳式I及II及/或III及/或IV及/或VI化合物之群的化合物。其尤佳主要由該等化合物組成、甚至更佳基本上由其組成且極佳完全由其組成。
在本申請案中，與組合物有關之「包含」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一或多種所指示組份或化合物。
就此而言，「主要由...組成」意指相關實體包含55%或更高、較佳60%或更高且極佳70%或更高之一或多種所指示組份或化合物。
就此而言，「基本上由...組成」意指相關實體包含80%或更高、較佳90%或更高且極佳95%或更高之一或多種所指示組份或化合物。
就此而言，「實質上完全由...組成」或「完全由...組成」意指相關實體包含98%或更高、較佳99%或更高且極佳100%之一或多種所指示組份或化合物。
亦可視情況且有利地將上文未明確提及之其他液晶原(mesogenic)化合物用於本發明介質中。該等化合物已為熟習此項技術者所習知。
本發明液晶介質較佳具有70℃或更高、更佳75℃或更高、尤佳80℃或更高且極尤佳85℃或更高之澄清點。
本發明介質之向列相較佳至少自0℃或更低擴展至70℃或更高，更佳至少自-20℃或更低擴展至75℃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或更大，更佳係3或更大，甚至更佳係4或更大，且極佳係6或更大。Δε較佳係30或更小，Δε尤佳係20或更小。
在589 nm(NaD)及20℃下，本發明液晶介質之Δn較佳介於0.070或更大至0.150或更小之範圍內，更佳介於0.080或更大至0.140或更小之範圍內，甚至更佳介於0.090或更大至0.135或更小之範圍內，且極尤佳介於0.100或更大至0.130或更小之範圍內。
在本申請案之第一較佳實施例中，本發明液晶介質之Δn較佳為0.080或更大至0.120或更小，更佳介於0.090或更大至0.110或更小之範圍內，且極尤佳介於0.095或更大至0.105或更小之範圍內，而Δε較佳介於6或更大至11或更小之範圍內，較佳介於7或更大至10或更小之範圍內，且尤佳介於8或更大至9或更小之範圍內。
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。
在本申請案之第二較佳實施例中，本發明液晶介質之Δn較佳介於0.100或更大至0.140或更小之範圍內，更佳介於0.110或更大至0.130或更小之範圍內，且極尤佳介於0.115或更大至0.125或更小之範圍內，而Δε較佳介於7或更大至13或更小之範圍內，較佳介於9或更大至12或更小之範圍內，且尤佳介於10或更大至11或更小之範圍內。
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80℃或更高，更佳至少自-20℃或更低擴展至85℃或更高，極佳至少自-30℃或更低擴展至80℃或更高，且尤其至少自-40℃或更低擴展至85℃或更高。
根據本發明，介質中所使用之總體式I化合物在總混合物中之總濃度較佳為1%至50%，更佳為1%至30%，更佳為2%至30%，更佳為3%至30%且極佳為5%至25%。
所使用之選自式II及III之群之化合物在總混合物中之總濃度較佳為2%至60%，更佳為3%至35%，甚至更佳為4%至20%且極佳為5%至15%。
所使用之式IV化合物在總混合物中之總濃度較佳為5%至70%，更佳為20%至65%，甚至更佳為30%至60%且極佳為40%至55%。
所使用之式V化合物在總混合物中之總濃度較佳為0%至30%，更佳為0%至15%且極佳為1%至10%。
所使用之式VI化合物在總混合物中之總濃度較佳為0%至50%，更佳為1%至40%，甚至更佳為5%至30%且極佳為10%至20%。
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。該等化合物已為熟習此項技術者所習知。其在本發明介質中之濃度較佳為0%至30%，更佳為0.1%至20%且極佳為1%至15%。
在較佳實施例中，式CC-3-V化合物在本發明介質中之濃度可為50%至65%，尤佳為55%至60%。
該等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%之式I至VII化合物，其較佳選自式IA、IB及II至VI化合物之群，尤佳具有式I至V，尤其具有式IA、IB、II、III、IV、V及VII，且極尤佳具有式IA、IB、II、III、IV及V。其較佳主要由該等化合物組成且極佳實質上完全由該等化合物組成。在較佳實施例中，該等液晶介質在每一情形下包含一或多種該等式中之每一者之化合物。
在本申請案中，用辭介電正性描述Δε>3.0之化合物或組份，介電中性描述-1.5Δε3.0之化合物或組份，且介電負性描述Δε<-1.5之化合物或組份。Δε係在1 kHz之頻率及20℃下測定。各別化合物之介電各向異性係根據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。若主體混合物中各別化合物之溶解度低於10%，則濃度降低至5%。測試混合物之電容係在具有垂直配向之單元及具有平行配向之單元二者中測定的。該兩種類型單元之單元厚度均為約20 μm。所施加電壓係頻率為1 kHz之矩形波且均方根值通常為0.5 V至1.0 V，但其始終經選擇以低於各別測試混合物之電容臨限值。
Δε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化合物之主體混合物係混合物ZLI-3086，二者均來自Merck KGaA,Germany。化合物之介電常數的絕對值係自添加目標化合物後主體混合物之各別值之變化來測定。將該等值外推至100%之目標化合物之濃度。
照此量測在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)，在兩種情形下另外明確說明之情形除外。電容臨限電壓(V0，亦稱作Freedericks臨限值(VFr))僅在明確提及時使用。
除非另外明確說明，否則本申請案中所指示之參數範圍皆包括極限值。
所指示之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，否則在整篇本申請案中，皆使用以下條件及定義。所有濃度皆表示為重量百分比且係關於各別總混合物，所有溫度皆以攝氏度表示且所有溫度差皆以度數差表示。所有物理性質皆係根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」，Status，1997年11月，Merck KGaA,Germany測定，且除非另外明確說明，否則係在20℃之溫度下引用。光學各向異性(Δn)係在589.3 nm之波長下測定。介電各向異性(Δε)係在1 kHz之頻率下測定。臨限電壓以及所有其他電光性質係利用在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20 μm之單元厚度。電極係具有1.13 cm2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⊥))。電容係利用頻率回應分析器Solatron 1260使用0.3 Vrms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DMS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。基於總混合物，該等其他成份之總濃度介於0%至10%、較佳0.1%至6%之範圍內。所用個別化合物之濃度各自較佳介於0.1%至3%之範圍內。在本申請案中，該等及類似添加劑之濃度並不計入液晶介質之液晶組份及化合物之濃度值及範圍內。
本發明液晶介質由複數種化合物、較佳3種至30種、更佳4種至20種且極佳4種至16種化合物組成。該等化合物係以習用方式加以混合。通常，將以較少量使用之期望量化合物溶解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之完成。然而，亦可以其他習用方式製備介質，例如使用可為(例如)化合物之同系或低共熔混合物之所謂預混合物、或使用所謂的「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，可將本發明液晶介質改良為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(S)相至向列(N)相之轉變溫度T(S,N)及澄清點T(N,I))皆係以攝氏度表示。所有溫度差皆係以度數差表示。
在本發明中且尤其在下列實例中，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CnH2n+1、CmH2m+1及ClH2l+1或CnH2n-1、CmH2m-1及ClH2l-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個、m個及l個C原子。表A列示用於化合物核心結構之環要素之代碼，而表B展示連接基團。表C給出左手側或右手側末端基團之代碼之含義。首字母縮略詞係由具有可選連接基團之環要素之代碼、隨後第一連字符及左手側末端基團之代碼、及第二連字符以及右手側末端基團之代碼構成。表D結合化合物之各別縮寫展示其闡釋性結構。
表A：環要素
其中n及m各自表示整數，且三個點「...」係該表格其他縮寫之佔位符。
下表結合各別縮寫展示闡釋性結構。展示該等結構以闡釋縮寫規則之含義。此外其代表較佳使用之化合物。
其中n、m及l較佳彼此獨立地表示1至7。
下表(表E)展示可用作本發明液晶原介質中之額外穩定劑之闡釋性化合物。
在本發明之較佳實施例中，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。
在本發明之較佳實施例中，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。
本申請案之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、較佳八種或更多種選自表D之化合物之群之個別化合物，其較佳具有三種或更多種、尤佳四種或更多種不同式。
實例
下列實例闡釋本發明而非以任何方式對其加以限制。
然而，該等物理性質展示熟習此項技術者可達成之性質及其可修改之範圍。具體而言，由此熟習此項技術者可明確界定較佳可達成之各種性質之組合。
製備具有如下表中所述組成及性質之液晶混合物。
物質實例
以下物質係本申請案之較佳的式I物質。
使用實例 使用實例1： 比較實例1及使用實例1.1至1.3
製備此混合物(混合物M1)並分成四份。第一份在不添加額外化合物下進行研究。將100 ppm、200 ppm或500 ppm之待研究化合物(此處為式I-1a-2化合物)添加至另外三份混合物中。在每一情形下，將四個測試單元填充配向層AL-16301(Japan Synthetic Rubber(JSR),Japan)並針對其電壓保持率進行研究。此處在來自Heraeus,Germany之Suntest儀器中測定初始值及UV暴露2小時後之值。在每一情形下，HR係在100℃之溫度下在烘箱中於5分鐘後量測。結果概述於下表中。
使用實例1.1至1.3之混合物(全部皆包含式I化合物)尤其因對UV輻照之出色穩定性而與眾不同。在該三種混合物中，穩定性隨式I-1a-2化合物濃度之增加而增強。
藉由熱測試來檢測溫度穩定性。為此，在加熱之前及之後測定HR。對大量液晶材料實施加熱。為此，將2 g材料在150℃之溫度下在烘箱中於密封玻璃瓶中儲存4 h。
使用實例2： 比較實例2.0及使用實例2.1
混合物M1係如使用實例1中來製備且在此情形下分成兩份。第一份在不添加額外化合物下進行研究。將500 ppm之待研究化合物(此處為式I-1a-1化合物)添加至第二份混合物中。兩份混合物均如使用實例1標題下所述來研究。結果概述於下表中。
比較實例2與比較實例1之主體HR之差異可歸因於量測方法之再現性。在量測系列內，在一實例及相關比較量測中再現性顯著較佳(約1/2至1/3倍大)，且因此變化範圍相應地顯著較低。
比較實例C3.0至C3.3
混合物M1係如使用實例1中來製備且再次分成四份。第一份在不添加額外化合物下進行研究。與使用實例1中一樣，將100 ppm、200 ppm或500 ppm之待研究化合物(此處為式Z化合物)
添加至另外三份混合物中。各份混合物均如使用實例1標題下所述來研究。結果概述於下表中。
此處，非常明顯的是，此化合物對混合物之HR沒有或實質上沒有穩定作用。
使用實例4： 比較實例4.0及使用實例4.1
混合物M1係如使用實例2中來製備且分成兩份。第一份在不添加額外化合物下進行研究。將500 ppm之待研究化合物(此處為來自Cytec,West Paterson,USA之化合物「Cyasorb UV3852S」)添加至第二份混合物中。兩份混合物均如使用實例1標題下所述來研究。結果概述於下表中。
與實例1及2情形下相比，此處之穩定效應較不明顯。然而，此處應注意，Cyasorb UV3852-S中式I化合物之濃度僅為50%，且該等化合物主要具有長鏈烷基或烯基且因此具有高分子量。與實例1及2中所用之化合物相比，含活性N分子單元之平均濃度因此同樣較低。

Claims (12)

  1. 一種液晶介質，其特徵在於其包含一或多種式I化合物 其中R11至R14 各自彼此獨立地表示具有1至4個C原子之烷基，X1 表示O‧，Z1 表示-O-、-(CO)-O-、-O-(CO)-、-O-(CO)-O-、-NH-、-NY01-或-NH-(CO)-，Y1及Y01 各自彼此獨立地表示具有1至20個C原子之直鏈或具支鏈烷基、以及環烷基、環烷基烷基或烷基環烷基，其中所有該等所提及基團中之一或多個-CH2-基團可以分子中並無兩個O原子彼此直接鍵結之方式經-O-替代，且在Z1表示-O-(CO)-O-之情形下，Y1可另一選擇為亦表示
  2. 如請求項1之介質，其中其包含一或多種選自式II及III化合物之群之化合物 其中R2及R3 彼此獨立地表示具有1至7個C原子之烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基、具有2至7個C原子之烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟代烯基， 在每次出現時彼此獨立地表示 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至3個C原子之鹵代烷基或烷氧基或具有2個或3個C原子之鹵代烯基或烯氧基，Z3 表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-或單鍵，且m及n 彼此獨立地表示0、1、2或3。
  3. 如請求項1或2之介質，其中其包含一或多種式IV化合物 其中R41及R42 彼此獨立地具有上文請求項2中針對式II對於R2所指示之含義， 彼此獨立，且若 出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示 Z41及Z42 彼此獨立，且若Z41出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或單鍵，且p 表示0、1或2。
  4. 如請求項1或2之介質，其中該等式I化合物在該介質中之總濃度介於10ppm至10,000ppm範圍內。
  5. 如請求項1或2之介質，其中該等式I化合物係選自式I-1至I-7化合物之群之化合物 其中各參數具有請求項1中所指示之含義。
  6. 如請求項1或2之介質，其中其包含一或多種如請求項2中所指示之式II化合物。
  7. 如請求項1或2之介質，其中其包含一或多種如請求項2中所指示之式III化合物。
  8. 如請求項1或2之介質，其中其包含一或多種式V之介電中性化合物 其中R51及R52 彼此獨立地具有請求項2中針對式II對於R2所指示之含義， 在每次出現時彼此獨立地表示 Z51及Z52 彼此獨立，且若Z51出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示-CH2CH2-、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2O-、-CF2O-或單鍵，且r 表示0、1或2。
  9. 一種液晶顯示器，其特徵在於其含有如請求項1至8中任一項之介質。
  10. 如請求項9之顯示器，其中其係藉由主動矩陣來定址。
  11. 一種如請求項1至8中任一項之介質之用途，其用於液晶顯示器中。
  12. 一種製備如請求項1至8中任一項之介質之方法，其特徵在於使一或多種如請求項1中所給出之式I化合物與一或多種如請求項2及3中任一項中所提及之化合物及/或一或多種額外液晶原化合物及/或一或多種添加劑混合。
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