TWI639684B - 液晶介質及含彼之電光顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於向列液晶介質，其包含a)一種內含一或更多式I化合物的介電負性液晶成分A， 其中各參數如在本文中的定義，及b)另一介電負性液晶成分B，且視需要c)一種介電中性液晶成分C，且視需要d)一種介電正性液晶成分D，且將此類介質使用於晶顯示器，及關於使用此類介質的液晶顯示器，尤其是ECB及IPS顯示器。

Description

液晶介質及含彼之電光顯示器
本發明係關於液晶顯示器，特別是主動矩陣液晶顯示器(AMDs或AMLCDs)，特別地關於那些使用內含薄膜電晶體(TFT)或壓敏電阻器的主動矩陣者。此外，本發明係關於用於此類型顯示器的液晶介質。此類型的AMD能使用各種主動式電子開關元件。最普遍者為使用三極開關元件的顯示器。此類也是在本發明中較佳者。此類型三極開關元件之實施例為MOS(金屬氧化物矽)電晶體或上述的TFT或壓敏電阻器。在TFT中，各種半導體材料，主要使用矽或供選擇地使用硒化鎘。尤其，使用多晶矽或非結晶形矽。對照於三極電子開關元件，2極開關元件的矩陣，例如MIM(金屬絕緣體金屬)二極體、環二極體或"背對背"二極體，也可使用於AMD。然而，亦如以下詳細說明者，此類一般為不佳的，因為經由AMD將達到較差的電光性質。
在此類型顯示器中用作為介電體的液晶，為那些於施加電壓之下彼光學性質能可逆地改變者。使用液晶作為介質的電光顯示器其已知於熟悉此技藝的專業人士。此類液 晶顯示器係使用各種電光效應。
最普遍的慣常顯示器係使用TN效應(扭轉向列，其具有可扭轉約90°的向列結構)，STN效應(超扭轉向列)或SBE效應(超扭轉雙折射效應)。在此類相似的電光效應中，係使用正性介電異向性(△ε)的液晶介質。
一般而言，包含使用此類效應的顯示器，因為顯示器中的操作電壓，應達到儘可能的低，故使用大介電異向性的液晶介質，其一般主要包含介電正性液晶化合物，且最多包含相對地小/低比例之介電中性化合物。
對照於慣常的利用該電光效應而須要液晶介質正性介電異向性的顯示器，也有其它電光效應，其係利用負性介電異向性的液晶介質，例如ECB效應(電氣控制雙折射)及其次要形式DAP(排列相的變形)，VAN(垂直排列向列)及CSH(色彩超類似型(super homeotropic))。此類即為本發明的應用物質。
至於PS(平面開關)效應，最近已有增高程度的應用，可使用介電正性與介電負性液晶介質兩者，相同於"賓/主型"顯示器，取決於使用的顯示器模式，其可使用介電正性或介電負性介質的染料。針對在本章節提及的液晶顯示器，那些使用介電負性液晶介質者亦為本發明的目標物質。
有更高程度希望類型的液晶顯示器是所謂的"軸向對 稱的微結構區"(縮寫為ASM)顯示器，其可較佳地經由電漿排列而顯示(電漿液晶顯示器，或PA LCDs)。此類顯示器亦為本發明的目標物質。
於上述中的液晶顯示器與所有利用相似效應之液晶顯示器中所使用的液晶介質，一般主要包含(且在大部分案例中甚至包含)，非常大量的其具有對應的介電異向性的液晶化合物，即當在介電正性介質中為正性介電異向性化合物，且當在介電負性介質中為負性介電異向性化合物。
在依據本發明所使用的介質中，典型地使用最顯著用量的介電中性液晶化合物，且一般僅有非常小量甚至沒有介電正性化合物，因為一般液晶顯示器應具有最低可能的定址電壓(addressing voltage)。為此緣故，一般極少使用或完全不使用具有介質相反介電異向性的液晶化合物。
先前技藝中的液晶介質帶有相對低雙折射值，相對地須要高操作電壓(開端電壓(V0)經常相對高的，在一些案例中高於2.2V)，且相對地須要較長反應時間，其經常是不充分的，尤其是針對可錄影的顯示器。此外，其通常不適合作高溫操作及/或具有不充分的低溫穩定性。如此，此向列的相經常僅延伸至低到-20℃，且在一些案例中甚至僅低到-10℃。
針對大部分而言，先前技藝的液晶介質針對△n帶有相對不適合的值，其經常顯著的小於0.11且在一些案例中為小於0.10。然而，該項小的△n值不特別地有利於VAN顯示器，因為彼須要使用其具有相對大的層厚在4 μm或更厚的小室，且如此造成針對許多用途有不可接受的長反應時間。如此，例如將大約0.30μm的d˙△n在使用於未扭轉指示器定向，或將大約0.40μm的d˙△n使用於90°扭轉。
然而，使用具有非常小層厚的小室將頻繁地造成顯示器的低產率。
在大部分案例中，使用於快開關顯示器的液晶介質中最適合△n值在介於0.105至0.15。此亦適用於IPS顯示器。
此外，先前技藝顯示器的反應時間經常太長。如此，必須改良，即降低液晶介質的黏度。此尤其適用於旋轉黏度，且非常特別適用於其在低溫下的值。降低流動黏度一般將會造成，尤其是當顯示器具有類似型(homeotropic)邊緣液晶配向(例如在ECB及VAN顯示器中)，將會造成於顯示器製作期間非常須要的填充時間之縮短。
例如，EP 1 146 104揭示針對包含如下式化合物的VAN顯示器液晶介質 烷基烷氧基
然而，此類介質帶有相對低的雙折射值，且同時有相對高的旋轉黏度值。如此將導致在顯示器中相對長的反應 時間。
GB 2,300,642揭示含有聯三苯且帶有極性末端取代基的負性介電異向性之液晶介質。然而，此類介質僅有低絕對值的介電異向性。且雖然彼涵蓋寬廣範圍的雙折射值，其所有均帶有相對高的黏度，尤其是高旋轉黏度，且如此造成會不利的反應時間。
如此，已有連續的高需求，須要不帶有先前技藝介質缺點的液晶介質，或至少可顯著降低先前技藝介質缺點的程度。
出人意外地，據發現經由依據本發明的液晶介質可達成此目標。此類介質包含a)一種介電負性的液晶成分(成分A)，其包含一或更多式I之介電負性化合物 其中R11 為帶有1至7個碳原子的烷基，較佳者為正烷基，特別較佳者為帶有1至5個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的烷氧基，較佳者為正烷氧基，特別較佳者為帶有1至5個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原 子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，較佳者為帶有2至4個碳原子者，較佳者為烯氧基，R12 為帶有1至7個碳原子的烷基或烷氧基，較佳者為烷氧基，較佳者為正烷氧基且特別較佳者為帶有2至5個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，較佳者為帶有2至4個碳原子者，較佳者為烯氧基， 及若有存在之二者中之一 為且另一者為 較佳者 Z11與Z12 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH2-CF2-、-CF2-CH2-、-OCH2-、-CH2O--OCF2-、-CF2O-或單鍵，宜至少一項為單鍵且特別較佳者兩者均為單鍵，且n 為0或1，較佳者在1其中在第三苯基環中的一或更多H原子可視需要以F 原子取代，若 為或 且b)一種介電負性液晶成分(成分B)，其宜包含一或更多介電負性化合物)，其係選自由式II與III化合物所組成的類群 其中R21 為帶有1至7個碳原子的烷基，較佳者為正烷基且特別較佳者為帶有1至5個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的烷氧基，較佳者為正烷氧基且特別較佳者為帶有2至5個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，較佳者為帶有2至4個碳原子者，較佳者為烯氧基，R22 為帶有1至7個碳原子的烷基，較佳者為正烷基，特別較佳者為帶有1至3個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的烷氧基，較佳者為正烷氧基，特別較佳者為帶有2至5個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，較佳者為烯氧基，較佳 者為帶有2至4個碳原子者，Z21與Z22 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-C≡C-、-COO-、-CF2-CF2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CF2-O-、-O-CF2-或單鍵，較佳者為-CH2-CH2-或單鍵且特別較佳者為單鍵，m 為0或1 Z31與Z32 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-或單鍵，較佳者為-CH2-CH2-或單鍵且特別較佳者為單鍵，R31及R32 各自獨立為帶有1至7個碳原子的烷基，較佳者為正烷基且特別較佳者為帶有1至5個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的烷氧基，較佳者為正烷氧基且特別較佳者為帶有1至7個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烯氧基，較佳者為帶有2至4個碳原子者，且 較佳者 較佳者 或且 Z31與Z32 各自獨立為-CH2-CH2、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-C≡C-、-COO-、-CF2-CF2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CF2-O-、-O-CF2-或單鍵，較佳者為-CH2-CH2-或單鍵且特別較佳者為單鍵，且視需要c)一種介電中性的成分(成分C)，其中包含一或更多式IV之介電中性的化合物 其中R41及R42 各自獨立如以上於式II中針對R21的定義，Z41、Z42與Z43各自獨立為-CH2CH2-、-CH=CH-、-COO-或單鍵， 各自獨立為， o與p，各自獨立為0或1，但較佳者R41與R42 各自獨立為帶有1-5個碳原子的烷基或烷氧基或帶有2-5個碳原子的烯基， 各自獨立為 且非常特別宜在此類環中至少有二個為 及/或 其中二個相鄰的環非常特別宜直接地聯結且較佳者為 且視需要d)一或更多式V的介電正性化合物(成分D) 其中R5 為帶有1至7個碳原子的烷基或烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，Z51、Z52與Z53各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-或單鍵， 各自獨立為 X5 為F、OCF2H或OCF3，且Y51與Y52 各自獨立為H或F，Y51宜為F，且尤其是當其中X5=F或OCF2H，Y52宜為F，且q與r 各自獨立為0或1。
在本發明另一較佳的具體實施例中，此介質包含一或更多式VI的介電負性化合物 其中R61與R62 各自獨立地同如上於式II中針對R21之定義，Z61、Z62與Z63各自獨立為-CH2CH2-、-CH=CH-、-COO-或單鍵，如下各者中至少一者 展現為，其中 L61及L62 至少一者為N且另一者為N或C-F，且其它 各自獨立為 q與r 各自獨立為0或1但較佳者R61與R62各自獨立為帶有1-5個碳原子的烷基或烷氧基或帶有2-5個碳原子的烯基， 除了至少一者為 各自獨立為， 且非常特別宜在此類環中至少有二個為 及/或 Z61、Z62與Z63 各自獨立為-CH2CH2-或單鍵，較佳者為單鍵。
在本發明另一較佳的具體實施例中，此介質包含一或更多式VII的介電負性化合物 其中R71與R72 為帶有1至7個碳原子的烷基，較佳者為正烷基且特別較佳者為帶有1至5個碳原子的正烷基， 帶有1至7個碳原子的烷氧基，較佳者為正烷氧基且特別較佳者為帶有2至5個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烯氧基，較佳者為帶有2至4個碳原子者，非常特別地較佳者兩者均為帶有1至5個碳原子的正烷氧基，且X7 為F、CI、CN或NCS，較佳者為F或CN，特別較佳者為CN。
各自獨立為 或較佳者為 或且 Z71與Z72 如於以上式III中Z31與Z32之定義，s 為0或1。
成分A宜主要含有，特別較佳者實質上完全地含有，且非常特別較佳者事實上完全地含有，一或更多式I之化合物。此類式I之化合物宜選自由式I-1至I-5之化合物所組成的類群，特別宜為由式I-1至I-3所組成的類 群：
其中R11、R12、Z11、Z12、 及具有相應的以上在式I中所給 予的意義，但Z12在式I-4及I-5中不是單鍵。
式I之化合物特別宜選自由式I-1a、I-1b、I-2a至I-2f及I-3a至I-3e之化合物所組成的類群，且非常特別宜為選自式I-1a、I-2a、I-2b、I-2c、I-3a，I-3b及I-3c之化合物所組成的類群，且特別宜為選自由式I-2a、I-2c、I- 3a及I-3c之化合物所組成的類群。
其中 R11及R12 同如上在式I中之定義，且R11宜為帶有1至7個碳原子的烷基或帶有2至7個碳原子的烯基，且R12宜為帶有1至7個碳原子的烷基，帶有1至7個碳原子的烷氧基或帶有2至7個碳原子的烯氧基。
在本發明中，配合引用各組成物的組分：-"包含"意指在組成物中相應組分之濃度宜在5%或更多，特別宜為10%或更多，且非常特別宜為20%或更多，-"主要包含"意指在組成物中相應組分之濃度宜在50%或更多，特別宜為55%或更多，且非常特別宜為60%或更多，-"實質上完全地包含"意指在組成物中相應組分之濃度宜在80%或更多，特別宜為90%或更多，且非常特別宜為95%或更多，及-"事實上完全地包含意指在組成物中相應組分之濃度宜在98%或更多，特別宜為99%或更多，且非常特別宜為100.0%。
此適用於下列兩者：帶有其組分而作為組成物之介質者(其可為各種成分與各種化合物)，與帶有其組分的成分(那些化合物)。
依據本發明的液晶介質宜包含一或更多各個選自至少二種不同式化合物，而該式係選自由式I-1、I-2及I-3之化合物所組成的類群，特別宜至少為一種選自各個此三式的化合物。
成分B宜主要含有，特別較佳者為實質上完全地含 有，且非常特別較佳者事實上完全地含有，一或更多由式II及III之化合物所組成的類群中化合物。
式II之化合物宜選自由式II-1至II-5之化合物所組成的類群，較佳者為II-1至II-3之化合物所組成的類群，
其中R21及R22同如上於式II中之定義，且R21 較佳者帶有1至7個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的正烷氧基或帶有2至7個碳原子的烯氧基，且 R22 較佳者為帶有1至7個碳原子的正烷氧基或帶有2至7個碳原子的烯基氧基，且在式I-1中及I-2中亦為帶有1至7個碳原子的正烷基，m 為0或1。
式III之化合物宜選自由式III-1至III-6b之化合物所組成的類群，較佳者為III-1至III-4之化合物所組成的類群，特別較佳者為III-1、III-4a及III-4b之化合物所組成的類群
其中R31、R32、Z31與Z32同如上於式III中之定義，且較佳者R31 為帶有1至7個碳原子的正烷基，帶有1至7個碳原子的正烷氧基，或帶有2至7個碳原子的烯氧基，R32 為帶有1至7個碳原子的正烷氧基或帶有2至7個碳原子的烯氧基，且在式I2與I3中，供選擇地為帶有1至7個碳原子的正烷基，且Z31與Z32各自獨立為-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CF2-O-或-O-CF2-。
式VII之化合物宜選自由式VII-1及VII-2之化合物所組成的類群
其中R11與R12 同如上在式VII中之定義，且較佳者為正烷基。
此液晶介質特別地宜包含一或更多選自由式II-1a至II-1c之化合物所組成的類群，特別較佳者為式II-1a及II-1c之化合物所組成的類群
其中R21與R22同如上於式II中之定義，且較佳者同如上於式II-1中之定義。
此液晶介質特別地宜包含一或更多式III之化合物，其係選自由式III-1a、III-3a、III-4a及III-6a之化合物所 組成的類群，較佳者為III-1a及III-4a之化合物所組成的類群，特別較佳者為III-1a。
其中R31及R32同如上於式III中之定義，且較佳者如同以上於式III-1中至III-6中對應的定義。
此液晶介質特別地宜包含一或更多選自由式II-6與II-7之化合物所組成的類群
其中R21及R22同如上於式II中之定義，且較佳者同如上於式II-1中之定義。
此液晶介質特別地宜包含一或更多式III-2a之化合物
其中R31及R32同如上於式III中之定義，且較佳者同如上於式III-2中之定義。
成分C宜主要含有，特別較佳者為實質上完全地含有且非常特別較佳者事實上完全地含有一或更多式IV之化合物。此類式IV之化合物宜選自由式IV-1至IV-3之化合物所組成的類群
其中R41、R42、Z41、Z42、及係 各自如以上在式IV中對應的定義。
此液晶介質特別地宜包含一或更多選自由式IV-1a至 IV-1d、IV-1e、IV-2a’、IV-2a至IV-2e及IV-3a至IV-3c之化合物所組成的類群
其中n及m各自獨立為1至5，且o與p係各自相互地獨立為0至3，
其中R41與R42係各自如上在式IV1中所定義者，且苯環可視需要經氟化，但並非使此化合物相同於那些式II 及其取代式。R41宜為帶有1至5個碳原子的正烷基，特別較佳者為帶有1至3個碳原子，且R42宜為正烷基或帶有1至5個碳原子的正烷氧基或帶有2至5個碳原子的烯基。在此類之中，特別優先者為式IV1a至IV1d之化合物。
成分D宜主要含有，特別較佳者為實質上完全地含有且非常特別較佳者事實上完全地含有一或更多式V之化合物。此類式V之化合物宜選自由式V-1至V-4之化合物所組成的類群
其中R5、Z52、Z53及同如上針對式I的定 義，但較佳者R5 為有1-7個碳原子的烷基或帶有2-7個碳原子的烯基，較佳者為乙烯基或1E-烯基，Z52與Z53中的一個 為單鍵且另一者為-CH2CH2-、-COO-或單鍵，且
在一項較佳的具體實施例之中，此介質包含一或更多其精確地含有二個苯基環的化合物(其可經取代)，係選自由式I及VI所組成的類群，較佳者為選自由式I-1a、I-1a-i至I-1a-iii之化合物所組成的類群
其中R11及R12同如上在式I中之定義，較佳者如在 式I-1中之定義。
式I-VII之個別化合物與可使用於依據本發明的液晶顯示器的其它化合物，係已知的或可類似於由已知的方法本身而製備的已知的化合物，如那些敘述於Houben-Weyl，Methoden der organischen Chemie，Thieme-Verlag，Stuttgart，德國。
在一項較佳的具體實施例之中，依據本發明的液晶介質總共包含(此係基於混合物整體)
5%至85%，較佳者在10%至55%，且特別宜為10%至30%的成分A，較佳者為式I之化合物，5%至85%，較佳者10%至85%，特別宜為20%至80%，且非常特別宜為40%至75%的成分B，較佳者為式II及III之化合物，0%至50%，較佳者為0%至40%，特別宜為10%至40%，且非常特別宜為5%至25%的成分C，較佳者為式IV之化合物，及0%至40%，較佳者為0%至30%，特別宜為0%至20%，且非常特別宜為1%至10%的成分D，較佳者為式IV之化合物。
在此，如遍佈本發明，除非明確地另有說明，術語化合物(亦書寫為複數的化合物)，意指一個化合物與複數的化合物兩者。
在此使用的各個化合物各自的濃度在1%至25%，較佳者在2%至20%，且特別宜為4%至16%。在此的一項例外，為具有三個苯基環的化合物及具有四個六員環的化合 物。此類化合物使用的濃度各自在0.5%至15%，較佳者在1%至10%，且特別宜為1%至8%，以個別化合物計。當式I之化合物中n=0，針對在介質中個別化合物之比例的較佳濃度限制為1%至20%，較佳者在2%至15%，且特別宜為5%至12%。當式I之化合物中n=1，針對在介質中個別化合物之比例的較佳濃度限制為1%至30%，較佳者在2%至20%，且特別宜為8%至12%。
在一項較佳的具體實施例之中，此液晶介質特別地宜總共包含10%至35%的式I之化合物，50%至90%的式II及III之化合物，0%至40%的式IV之化合物，及0%至20%的式V之化合物。在此具體實施例中，液晶介質非常特別地宜總共包含15%至30%的式I之化合物，60%至80%的式II及III之化合物，0%至20%的式IV之化合物及0%至5%的式V之化合物。
在一項將別較佳的具體實施例之中，其可相同於且較佳者相同於上述本發明針對較佳的濃度範圍之較佳的具體實施例，此液晶介質包含：‧一或更多式I之化合物，較佳者其係選自由式I-2a至I-2c及I-3a至I-3c之化合物所組成的類群，及/或較佳者，與 ‧一或更多式II-1之化合物，及/或較佳者，與‧一或更多選自由式IV-1與IV-2之化合物所組成的類群，較佳者為-一或更多選自由式IV-1a至IV-1e、IV-2c及IV-2e之化合物所組成的類群，非常特別較佳者，係選自式IV-1c、IV-2c及IV-1d所組成的類群，且尤其是選自式IV-2c，及/或較佳者，與‧一或更多選自由式V至VII之化合物所組成的類群。
在此特別優先者為液晶介質，其中包含-一或更多式I之化合物，較佳者其係選自由式I-2a、I-2c、I-3a及I-3c之化合物所組成的類群，較佳者其中R11為正烷基且R12為烷氧基或烷基，且尤其是在各案例中每種化合物的濃度在6%至15%，及/或-一或更多式II-1a及/或II-1c之化合物，尤其是在各案例中每種化合物的濃度在4%至20%，較佳者在各案例中一或更多化合物其中R21為有1-5個碳原子的烷基且R22帶有1-4個碳原子，及/或-一或更多式II-1a之化合物，尤其是在各案例中濃度在3%至15%的每種化合物，較佳者在各案例中一或更多化合物其中R31為帶有1至3個碳原子的烷基，且R32為帶有1至4個碳原子的烷氧基，及/或-一或更多式IV-1a至IV-1c及/或IV-2c之化合物，較佳者為式IV-1c及/或IV-2c之化合物。
若有需求，此類介質可包含一或更多選自由式V之化合物所組成的類群。
在各案例中依據本發明的液晶介質宜帶有向列的相，其溫度在-20℃至70℃，特別宜為-30℃至80℃，且非常特別宜為-40℃至90℃，且最佳在-40℃至105℃。
在此術語"帶有向列的相"意指在低溫下，在對應的溫度下觀察，首先沒有脂狀液晶相且沒有結晶，且其次在由向列的相加熱中也沒有澄清發生。於低溫下在流動黏度計之中採用對應的溫度執行此研究，且經由在測試小室貯存至少100小時而檢查，該小室中具有對應於電光應用的層厚。在高溫下，採用慣常的方法於毛細管測量清澈點。
此外，依據本發明的液晶介質之特色在於相對高的光學異向性數值。雙折射值較佳者在介於0.090至0.080，特別較佳者在介於0.105至0.160，且非常特別較佳者在介於0.110至0.150。
此外，依據本發明的液晶介質具有低值的開端電壓(V0)，較佳者為低於或等於2.2V，較佳者為少於或等於2.0V，特別較佳者在低於或等於1.9V且非常特別較佳者在低於或等於1.85V。
針對個別地物理性質，在各案例中也相互合併地觀察到此類較佳的值。
如此，依據本發明的液晶介質，例如帶有90℃或更低的清澈點，且介電異向性(| △ε |)之值在5或更低、 -針對0.15或更低的雙折射，旋轉黏度在260mPa˙s或更低，-針對0.12或更低的雙折射，旋轉黏度在223mPa˙s或更低，且-針對0.10或更低的雙折射，旋轉黏度在211mPa˙s或更低。
當70℃或更低的清澈點，且介電異向性之值(| △ε |)在3.5或更低，依據本發明的液晶介質具有-針對0.15或更低的雙折射，旋轉黏度在155mPa˙s或更低，-針對0.12或更低的雙折射，旋轉黏度在120mPa˙s或更低，-針對0.11或更低的雙折射，旋轉黏度在118mPa˙s或更低，且-針對0.10或更低的雙折射，旋轉黏度在115mPa˙s或更低。
上述的尺寸限制獨立地適用於式I、II及III之化合物，使用於依據本發明的液晶介質的式I及II之化合物針對每項個別物質的濃度至高達約25%，且式III之化合物使用濃度至高達約20%，較佳者為至高達16%，以每項個別物質計。式I之化合物，較佳者為式I-1至I-3，其使用濃度宜至高達約15%，較佳者為至高達10%，以每項個別物質計。
在本發明中，"≦"意指少於或等於，較佳者為少於， 且"≧"意指大於或等於，較佳者為大於。
在本發明中，
代表反-1,4-伸環己基。
在本發明中，術語介電正性化合物意指△ε>1.5的化合物，介電中性的化合物意指那些其中-1.5≦△ε≦1.5，且介電負性化合物意指那些其△ε<-1.5。在此各項化合物的介電異向性之測定，係經由在一液晶主體之中溶解10%的該項化合物，且以1kHz測定此混合物之電容，此係在在至少一厚20μm且帶有類似型(homeotropic)表面排列的測試小室中，且在至少一厚20μm且帶有均質的表面排列的測試小室中。測量的電壓典型地為0.5V至1.0V，但總是低於相應的液晶混合物之電容開端。
用於介電正性及介電中性的化合物的主體混合物為ZLI-4792，且用於介電負性化合物的主體混合物為ZLI-2857，兩者均產自德國默克KgaA公司。於加入待研究化合物之後，主體混合物的介電常數改變，且外插至所用化合物的100%含量，而得到相應的待研究化合物之值。
術語開端電壓通常係關於針對10%相對對比的光學開端(V10)，除非明確地另有說明。
然而，關於負性介電異向性之液晶混合物，術語開端電壓在本發明中係用於電容開端電壓(V0)，也已知為費德瑞克(Freedericksz)開端，除非明確地另有說明。
在此申請案中，除非明確地另有說明，所有濃度為重量份，且係相對於對應的混合物或混合物成分。所有物理性質係依據如下標準測定："默克液晶，液晶之物理性質"，1997年十一月，德國默克KGaA公司，且使用20℃之溫度，除非明確地另有說明。△n是在589nm測定，且及△ε是在1kHz測定。
針對負性介電異向性液晶介質，開端電壓測定為電容開端V0(也已知為費德瑞克(Freedericksz)開端)，此係在由德國默克KGaA公司製作的測試小室中，帶有類似型(homeotropic)液晶配向，採用產自Nissan Chemicals的排列層SE 1211。
此介電體也可包含已知於熟悉此技藝的專業人士且敘述於文獻中之其它添加劑。
例如，可加入0-15%重量計的多色染料，此外，也有用以改進傳導度導電性鹽類，較佳者為乙基二甲基十二碳銨4-己基-氧基苯甲酸鹽、四丁銨四苯基硼酸鹽或絡合冠醚鹽類(例如Haller等人，Mol.Cryst.Liq.Cryst.24，249-258(1973))，或用以改良介電異向性、黏度及/或向列相排列的物質。此類型的物質例如記述於DE-A 22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430及28 53 728。
若須要，依據本發明的液晶介質亦可包含其它的添加劑且採用慣常量的對掌性摻雜物。此類摻雜物的使用量總共在0%至10%，此係基於整體混合物用量，較佳者為0.1 %至6%。個別化合物之使用濃度宜在0.1至3%。當在指出液晶介質中液晶化合物的濃度及濃度範圍，此類及相似的添加劑之濃度並不列入考量。
可加入依據本發明混合物中的摻雜物，係如下指出者：
由複數的化合物所組成的組成物，較佳者佔3至30，特別宜佔6至20，且非常特別宜佔10至16百分此的化合物，其混合係採用習用的方法。一般而言，將所欲求含量的成分，以較小的量溶於構成主要組分的成分中，有利地此係在高溫下溶解。若選擇的溫度高於主要組分的清澈點，將特別易於觀察溶解程序的完成。然而，也可能以其它慣常的方式製備液晶混合物，例如使用預混合或採用所謂的"多瓶系統"。
藉由適合的添加劑，可改良依據本發明的液晶相，以使其可應用於任何類型的迄今已揭示之之ECB、VAN、IPS、GH或ASM-PA LCD顯示器。
如下實施例係用以闡明本發明，而並非代表限制。在各實施例中，液晶物質的熔點T(C,N)、由脂狀(S)相轉移至向列(N)相T(S,N)及清澈點T(N,I)係以攝氏度表示。
除非明確地另有說明，以上與以下的百分比為百分重量，且物理性質係於20℃之值，除非明確地另有說明。
除非另外說明，所有以上與以下的百分比為百分重量，且物理性質係於20℃之值，除非明確地另有說明。
在本申請案中所有指出的溫度值為℃，且所有溫度差異係對應的微差溫度，除非明確地另有說明。
在本發明中及在如下的實施例中，液晶化合物之結構係經由首字母縮略字表示，化學式的轉化係依據如下表A與B而發生。所有基團CnH2n+1與CmH2m+1為直鏈烷基基團，而其分別地帶有n個與m個碳原子。在表B中的編 碼係本身明顯的。在表A中，僅指出母結構的首字母縮略字。在個別案例中，接著為針對母結構首字母縮略字，由聯字符號隔開取代基R1、R2、L1及L2的編碼：
依據本發明的液晶介質宜包含五或更多個，特別較佳者為六或更多個，且非常特別較佳者七或更多個化合物，而此化合物係選自表A及B中之式。
依據本發明的液晶介質宜包含二或更多個，特別較佳者為三或更多個，且非常特別較佳者四或更多個化合物，而此化合物係選自表A之式。
依據本發明的液晶介質宜包含三或更多個，特別較佳者為四或更多個，且非常特別較佳者五或更多個化合物，而此化合物係選自表B之式。
此類化合物宜為不同於上列各表中之式的化合物。
實施例
以下實施例係用以闡明本發明而，並非代表限制。在上文與下文中，百分比係指重量百分比。所有溫度指出係以攝氏度表示。△n意指光學異向性(589nm，20℃)，△ε意指介電異向性(1kHz，20℃)，H.R.意指電壓維持比例(於100℃，在烤箱中於5分鐘之後，1V)，且開端電壓V0係於20℃測定。
比較例1
製備在GB 2300642中實施例3之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
將此液晶介質引入帶有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器具有相對高的定址電壓與相對長的反應時間。
實施例1
製備具有與比較例1相似組成的液晶混合物。此混合物包含如同比較例事實上相同的化合物與事實上相同的濃度。主要的改變係使用依據本發明式I的氟化聯三苯，取代比較混合物中帶有末端極性取代基的側向氟化之聯三 苯。此實施例混合物的清澈點及雙折射係設定為對應於比較例之值。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要低定址電壓且開關可快於內含比較例1之混合物。
作為三個最後提及化合物的代替物，其係有利的可能使用於三個PYG-n-m、PGIY-n-0m或PGIY-n-n類型的相同物之各案例中或其組合物的案例中。
比較例2
製備在GB2300642中實施例5之液晶混合物。此混 合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1中，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示器具有相對高的定址電壓與相對長的反應時間。
實施例2
製備具有與比較實施例1相似組成的液晶混合物。此混合物包含如在較例中相同濃度的相同化合物。惟一改變係使用依據本發明式I的氟化聯三苯，取代比較混合物中帶有末端極性取代基的側向氟化之聯三苯。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要較低的定址電壓且開關可快於內含比較例2之混合物。
實施例3
製備具有如在實施例2中相似的清澈點及相似的雙折射之液晶混合物。如在實施2例中，再一次使用依據本發明的式I之聯三苯化合物，但此次有完全地不同之共成分。依據本發明的此混合物組成物優於實施例2。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要更低的定址電壓且開關甚至可快於內含實施例2之混合物。
比較例3
製備在GB2300642中實施例6之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入帶有TFT定址的VA顯示器中。
實施例4
製備具有與比較例3有相似組成的液晶混合物。主要的改變包含使用依據本發明式I的氟化聯三苯，取代比較混合物中帶有末端極性取代基的側向氟化之聯三苯。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入帶有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要較低的定址電壓且開關可快於內含比較例3之混合物。然而，此混合物的雙折射不是依據本發明的最佳範圍中，但替代為顯著較高的且如此須要使用具有特別薄層的小室。
比較例4
製備在EP 1 146 104中實施例10之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示器具有相對長的反應時間。
實施例5
製備具有與比較例4有相似組成的液晶混合物。此混合物包含如同比較例事實上相同化合物且事實上相同之濃度。主要的改變係使用依據本發明式I的氟化聯三苯。將此實施例之混合物的清澈點、雙折射及介電異向性設定為對應於比較例4之值。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上，於相同定址電壓下其開關顯著地快於內含比較例4之混合物者。
比較例5
製備在EP 1146104中實施例2之液晶混合物。
此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將液晶介質引入帶有TFT定址的顯示器中。此顯示具有高定址電壓與相對長的反應時間。
實施例6
製備與比較例5有相似組成的液晶混合物。此混合物包含如同比較例事實上相同的化合物且事實上相同之濃度。主要的改變係使用依據本發明式I的氟化聯三苯。將此實施例之混合物的清澈點、雙折射及介電異向性設定對應於比較例5之值。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上，其開關可快於內含比較例5之混合物者。
實施例7
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可迅速地開關。
實施例8
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可迅速地開關。
實施例9
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可迅速地開關。
實施例10
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓且可相對迅速地開關。
實施例11
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓且可相對迅速地開關。
實施例12
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓，且可非常迅速地開關。
實施例13
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要低的定址電壓且迅速地開關。
實施例14
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓且迅速地開關。
實施例15
製備依據一項本發明較佳具體實施例的液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓，且可非常迅速地開關。
實施例16
製備依據本發明的具有與實施例15相似組成之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上，其可在高溫下操作，須要相對低的定址電壓且然而相對迅速地開關。
實施例17
製備依據本發明之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓，且可非常迅速地開關。
實施例18
製備依據本發明具有先前實施例(實施例17)相似的化合物及相似的組成之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要比先前的實施例(實施例17)低的定址電壓，且同時事實上儘可能迅速地開關。
實施例19
製備另一依據本發明其具有與二個先前實施例(實施例17及18)相似的化合物及相似的組成之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其須要相較於實施例17稍微較低的定址電壓，且可在非常高溫下操作，且同時仍可相對迅速地開關。
實施例20
製備另一依據本發明其具有與三個先前實施例(實施例17至19)相似的化合物及相似組成之液晶混合物。在此另可提高混合物的清澈點，尤其是經由加入四個六員環(CBC-33)的化合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要如同實施例17事實上相同的定址電壓，且可在比先前實施例(實施例19)更高的溫度下操作，且同時仍可相對迅速地開關。
實施例21
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其是基於其事實上須要相對低的定址電壓，且可非常迅速地開關。
實施例22
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例23
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例24
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例25
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例26
取基於攙添混合物總重0.80%之對掌性的摻雜物S-4011，加入實施例25之液晶混合物中。所生成的對掌性的混合物的清澈點為80.5℃，與在20℃時12.1μm的膽固醇瀝青。如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例27
取基於攙添混合物總重0.85%之對掌性的摻雜物摻雜物S-2011，加入實施例25之液晶混合物中。所生成的對掌性的混合物的清澈點為80.5℃，與在20℃時11.6μm的膽固醇瀝青。如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例28
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可 在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例29
製備依據本發明另一項較佳具體實施例之液晶混合物。此混合物之組成與物理性質展示於下表中。
如見於比較例1，將此液晶介質引入具有TFT定址的VA顯示器中。此顯示器為卓越的，尤其基於事實上其可在非常高溫下操作且須要相對低的定址電壓，且可迅速地開關。
實施例30
將實施例28中之混合物與如在實施例26中之對掌性 摻雜物相混合，且使用在一VA顯示器之中。
實施例31
將實施例29中之混合物與如在實施例26中之對掌性摻雜物相混合，且使用在一VA顯示器之中。

Claims (12)

  1. 一種向列液晶介質，其包含a)一種介電負性的液晶成分(成分A)，其包含一或多種式I-1之介電負性化合物 其中R11及R12 各自獨立為帶有1至7個碳原子的烷基、帶有1至7個碳原子的烷氧基或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，Z12 為-CH2-CH2-，-CH2-CF2-、-CF2-CH2-、-OCH2-、-CH20-、-OCF2-、-CF2O-或單鍵，及b)另一介電負性液晶成分(成分B)，其包含一或多種式III之介電負性化合物， 其中R31及R32 各自獨立為帶有1至7個碳原子的烷基、帶有1至7個碳原子的烷氧基或帶有2至7個碳原子 的烯氧基，為 或Z31與Z32 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-C≡C-、-COO-、-CF2-CF2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CF2-O-、-O-CF2-、或單鍵，其中該成分B包含一或多種式II的介電負性化合物 其中R21及R22 各自獨立為帶有1至7個碳原子的烷基或烷氧基或帶有2至7個碳原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，Z21、Z22 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或單鍵，m 為0或1。
  2. 如申請專利範圍第1項之向列液晶介質，其中在式II中， m為0。
  3. 如申請專利範圍第1項之向列液晶介質，其中在式II中， m為1。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶介質，其包含一或多種式III之化合物 其中R31及R32 各自獨立為帶有1至7個碳原子的烷基、帶有1至7個碳原子的烷氧基或帶有2至7個碳原子的烯氧基， 為 或Z31與Z32 各自獨立為-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、或單鍵。
  5. 如申請專利範圍第1項之液晶介質，其包含c)一種介電中性的液晶成分C。
  6. 如申請專利範圍第5項之液晶介質，其中該成分C包含一或多種式IV之介電中性的化合物 其中R41及R42 各自獨立為如式II中針對R21的定義，Z41、Z42與Z43各自獨立為-CH2CH2-、-CH=CH-、-COO-或單鍵， 及 各自獨立為， 或且o與p 各自獨立為0或1。
  7. 一種內含申請專利範圍第1項至第6項中至少一項之液晶介質的電光顯示器，其包含一或多種選自下列三式PY-n-(O)m、CCP-n(O)mFF及CPY-n-(O)m之群組中的二或三種不同化學式的化合物
  8. 如申請專利範圍第7項之內含液晶介質的電光顯示器，其包含一或多種選自下列二式CC-n-V及CC-n-Vm之群組中的化合物
  9. 一種內含申請專利範圍第1項至第8項至少一項中所定義之液晶介質的電光顯示器。
  10. 如申請專利範圍第9項之顯示器，其為主動矩陣顯示器。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項之顯示器，其為ECB或IPS顯示器。
  12. 一種如申請專利範圍第1項至第9項至少一項中所定義之液晶介質的用途，其係用於電光顯示器。
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