TWI504730B - 液晶介質及液晶顯示器 - Google Patents

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TWI504730B
TWI504730B TW098110505A TW98110505A TWI504730B TW I504730 B TWI504730 B TW I504730B TW 098110505 A TW098110505 A TW 098110505A TW 98110505 A TW98110505 A TW 98110505A TW I504730 B TWI504730 B TW I504730B
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Harald Hirschmann
Michael Wittek
Markus Czanta
Axel Jansen
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Merck Patent Gmbh
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
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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實質上與基材或液晶層垂直之電場。除該等模式外，亦存在利用實質上與基材或液晶層平行之電場的電-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。尤其對於監視器應用而言，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15且尤其不大於12，此乃因此將防止至少稍高的電阻率。
對於作為筆記型電腦之顯示器的應用或其他移動應用而言，旋轉黏度較佳應為120mPa‧s或以下且尤其佳100mPa‧s或以下。此處介電各向異性(Δε)較佳應大於8且尤其佳大於12。
本發明顯示器較佳藉由主動矩陣(主動矩陣LCD，簡稱為AMD)、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。
專利申請案EP 0 563 982 A2揭示通式
其中，在除許多其他可能性以外之每一情況下，R可表示H或烷基，R'可表示H，且Y可表示烷基，n及m二者均可表示0，環A可表示1,4-伸環己基，且因此X及X'二者均可表示H。
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定址時間、具有不足電阻率值及/或需要過高操作電壓。此外，需要改良LCD之低溫性質。此時既必需改良操作性質亦必需改良擱置壽命。
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及針對尤其短的響應時間之特別低的黏度。
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。
本發明該等經改良液晶介質包含
-一或多種式I化合物
其中R11 表示具有1-7個C原子之烷基或烷氧基、較佳具有1-5個C原子、尤其佳具有1-3個C原子之烷基，且R12 表示H或具有1-5個C原子之烷基、較佳具有1-3個C原子之烷基，及
-視情況一或多種選自式II及III之化合物之群之化合物：
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，且R2 及R3 較佳表示烷基或烯基，
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，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，且尤其佳1或2，及
-視情況一或多種式IV化合物
其中R41 及R42 　彼此獨立地具有上述針對式II之R2 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。
式I及IV化合物係較佳介電中性化合物，其較佳具有在-1.5至3範圍內的介電各向異性。
式II及III之化合物係較佳介電正性化合物，其較佳具有大於3之介電各向異性。
本申請案之液晶介質較佳包含總共1-40%、較佳3-35%且尤其佳5-25%之式I化合物。
式I之個別化合物以1-20%、較佳1-15%之濃度使用。
式II及/或III之個別化合物以1-20%、較佳1-15%之濃度使用。該等限制應用，尤其若在每一情況下使用兩種或更多種同源化合物(即，同一式之化合物)。若僅使用一個式之化合物的單一物質(即，僅一個同源物)，則其濃度可在2-20%、較佳3-14%之範圍內。
在本發明之較佳實施例中，本發明之介質在每一情況下包含一或多種選自式I-1至I-3、較佳式I-2之化合物之群之式I化合物：
其中R11 具有以上針對式I所指明之含義且較佳表示甲基、正丙基或正戊基，且尤其佳正丙基。
除選自式I化合物、或其較佳子式之群之化合物以外，本發明之介質較佳包含一或多種選自式II及III之群介電各向異性大於3之介電正性化合物。
在本發明之較佳實施例中，本發明之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：
其中各參數具有以上針對式II所指明之相應含義，且L23 及L24 彼此獨立地表示H或F，較佳L23 表示F，且具有針對所給出含義中的一個且，在式II-1及II-4之情況下，X2 較佳表示F或OCF3 、尤其佳F，且在式II-3之情況下與，彼此獨立地較佳表示
其中不包括式I化合物，及/或選自式III-1及III-2之化合物之群之化合物：
其中各參數具有針對式III所給出之含義。
在較佳實施例中，本發明之介質或者或除式III-1及/或III-2之化合物以外可包含一或多種式III-3化合物
其中各參數具有上述相應含義，且參數L31 及L32 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F。
本發明之介質較佳包含一或多種選自式II-1至II-4之化合物之群之化合物，其中L21 及L22 及/或L23 及L24 二者皆表示F。
在較佳實施例中，該介質包含一或多種選自式II-2及II-4化合物之群之化合物，其中L21 、L22 、L23 及L24 所有皆表示F。
該介質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-1e之化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且L23 至L26 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F，且較佳在式II-1a及II-1b中L21 及L22 二者皆表示F，在式II-1c及II-1d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-1e中L21 、L22 及L25 表示F，且在每一情況下其他參數具有以上給出之相應含義。
尤其佳之式II-1化合物係
其中R2 具有上述含義。
該介質極其佳包含一或多種選自式II-1a-1、II-1a-2、II-1b-1及II-1d-1化合物之群之化合物。
該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之化合物之群：
其中各參數具有以上指明之相應含義，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，且其他參數具有以上給出之相應含義，且其中不包括式I化合物。
本發明之介質較佳包含一或多種選自式II-2a至II-2j之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且其他參數具有以上給出之相應含義。
在較佳實施例中，本發明之介質包含一或多種選自式II-2a至II-2j之化合物之群之化合物，其中L21 、L22 、L23 及L24 所有皆表示F且其他參數具有以上給出之相應含義。
尤其佳之式II-2化合物係以下式之化合物：
其中R2 及X2 具有上述含義，且X2 較佳表示F。
該介質極其佳包含一或多種選自式II-2a-1、II-2f-1、II-2i-1及II-2j-1化合物之群之化合物。
本發明之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：
其中各參數具有上述相應含義，且L21 及L22 二者較佳皆表示F。
在較佳實施例中，本發明之介質包含一或多種式II-4、較佳式II-4a之化合物
其中各參數具有以上所給出之含義，且X2 較佳表示F或OCF3 ，尤其佳F。
本發明之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：
其中各參數具有上述相應含義，且參數L33 及L34 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示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 具有上述含義。
本發明之介質較佳包含一或多種式III-Ib化合物，其較佳選自式III-1b-1至III-1b-4、較佳式III-1b-4之化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
本發明之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：
其中各參數具有以上所給出之含義且較佳其中各參數具有以上所指明之相應含義，且參數L33 、L34 、L35 及L36 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示H或F。
該介質極其佳包含一或多種選自式III-2a、III-2d、III-2f、III-2g及III-2i化合物之群之化合物。
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、較佳式III-2a-4化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
本發明之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之化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
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-5化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
本發明介質較佳包含一或多種選自式III-2d及III-2e化合物之群之化合物，其較佳選自式III-2d-1及III-2e-1、較佳式III-2d-1化合物之群：
其中R3 具有上述含義。
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 具有上述含義。
該介質極其佳包含一或多種選自式III-2f-1、III-2f-2及III-2f-4化合物之群之化合物。
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 具有上述含義。
該介質極其佳包含一或多種選自式III-2g-2、III-2g-4及III-2g-5、較佳式III-2g-2及III-2g-5化合物之群之化合物。
本發明之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之化合物之群：
其中各參數具有以上所給出之含義，且X3 較佳表示F。
本發明之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、較佳式III-2i-2之化合物之群：
其中各參數具有以上所給出之含義，且X3 較佳表示F或OCF3 。
本發明之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、較佳式III-2j-1之化合物之群：
其中各參數具有以上所給出之含義。
或者或除式III-1及/或III-2化合物外，本發明介質可包含一或多種式III-3化合物
其中各參數具有以上針對式III所指明之相應含義。
該等化合物較佳選自式III-3a及III-3b之群：
其中R3 具有上述含義。
本發明之液晶介質較佳包含介電中性組份，即組份C。此組份之介電各向異性在-1.5至3之範圍內。其較佳包含介電各向異性在-1.5至3之範圍內的介電中性化合物、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之範圍內的式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-6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、IV-5及IV-6中R41 較佳表示烷基或烯基、較佳烯基，且R42 較佳表示烷基或烯基、較佳烷基，在式IV-2中R41 及R42 較佳表示烷基，且在式IV-4中R41 較佳表示烷基或烯基、更佳烷基，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)較佳包含一或多種選自式IV-1、IV-4、IV-5及IV-6之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-4及IV-5之群之化合物，更佳一或多種式IV-1、IV-4及IV-5中每一個之化合物且極佳一或多種式IV-1、IV-4、IV-5及IV-6中每一個之化合物。
在較佳實施例中，本發明之介質包含一或多種式IV-5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，本發明之介質包含一或多種式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、CC-n-Vm、CC-V-V、CC-V-Vn及/或CC-nV-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、CC-3-V2及CC-V-V1之群且尤其佳選自式CC-3-V、CC-3-V1、CC-4-V1及CC-5-V1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)，本發明之液晶混合物包含式IV化合物，其選自如上所述示IV-1至IV-6及視情況式IV-7至IV-13之化合物之群：
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，本發明之介質包含一或多種式IV-8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且極其佳式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。
本發明之液晶介質較佳包含一或多種式V化合物
其中R51 及R52 　彼此獨立地具有以上針對式II之R2 指明之含義，較佳R51 表示烷基且R52 表示烷基或烯基，且倘若其出現兩次，則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，且倘若Z51 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-或單鍵，較佳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，尤其佳為1。
式V化合物係介電各向異性在-1.5至3之範圍內的較佳介電中性化合物。
本發明之介質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 具有以上針對式V所指明之相應含義，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-(CH2 )2 -CH=CH2 或-(CH2 )2 -CH=CH-CH3 。
本發明之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，本發明之介質包含一或多種式V-1化合物，該等化合物更佳選自其子式PP-n-2V及PP-n-2Vm之群、甚至更佳選自其子式PP-1-2V及/或PP-1-2V1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。
在較佳實施例中，本發明之介質包含一或多種式V-2化合物，更佳其子式PGP-n-m、PGP-n-2V及PGP-n-2Vm，甚至更佳其子式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，本發明之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1-7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L61 表示F，且X6 　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 ，Z6 　表示-CH2 CH2 -、-CF2 CF2 -、-COO-、反-CH=CH-、反-CF=CF-、-CH2 O-或-CF2 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。
本發明之介質包含一或多種式VI化合物，其較佳選自式VI-1及VI-2化合物之群：
其中各參數具有上述相應含義，且參數L63 及L64 彼此獨立且獨立於其他參數並且表示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-2d化合物之群：
其中R6 具有上述含義。
式VI-2化合物較佳選自式VI-2a至VI-2d化合物之群：
其中R6 具有上述含義。
此外，本發明之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之R2 所指明之含義，所存在的
且其他具有相同含義或彼此獨立地表示
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 　具有以上針對式II之X2 所指明之含義，或者可獨立於R7 地具有針對R7 所指明之含義。
式VII化合物係較佳介電正性化合物。
此外，本發明之液晶介質可包含一或多種式VIII化合物
其中R81 及R82 　彼此獨立地具有上述針對式II的R2 指明之含義，且
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，較佳其中之一或多個表示單鍵且極佳二者均表示單鍵，L81 及L82 　彼此獨立地表示C-F或N，較佳L81 及L82 中之一或二者表示C-F且極佳二者均表示C-F，且s　表示0或1。
式VIII化合物係較佳介電負性化合物。
本發明之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 　具有以上針對式VIII所指明之相應含義。
在式VIII-1至VIII-3中，R81 較佳表示正烷基或1E-烯基且R82 較佳表示正烷基或烷氧基。
本發明之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之化合物之群之化合物。該等尤其佳主要由該等化合物組成，甚至更佳基本上由該等化合物組成且極佳完全由該等化合物組成。
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該(等)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%或更多之所述該(等)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%或更多之所述該(等)組份或化合物。
在此情形中，「實質上完全由其組成」或「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%之所述該(等)組份或化合物。
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，更佳為65℃或更高，尤其佳為70℃或更高，且極其佳為75℃或更高。
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20或更低。
在589nm(NaD )及20℃下，本發明液晶介質之Δn較佳在0.070或更高至0.150或更低之範圍內，更佳在0.080或更高至0.140或更低之範圍內，甚至更佳在0.090或更高至0.135或更低之範圍內，且極其佳在0.100或更高至0.130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。
在本發明此較佳實施例中，液晶介質之Δn較佳在0.090或更高至0.120或更低之範圍內，更佳在0.095或更高至0.115或更低之範圍內，且極佳在0.100或更高至0.105或更低之範圍內，同時Δε較佳在5或更高至11或更低之範圍內，較佳在6或更高至10或更低之範圍內且尤其佳在7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95℃或更高。
根據本發明，所用所有式I化合物在總混合物中之總濃度較佳為1%至50%、更佳1%至30%、甚至更佳2%至30%且極佳3%至30%。
所用選自式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3%至35%、甚至更佳4%至20%且極佳5%至15%。
所用式IV化合物在總混合物中之總濃度較佳為5%至70%、更佳20%至65%、甚至更佳30%至60%且極佳40%至55%。
所用式V化合物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%。
所用式VI化合物在總混合物中之總濃度較佳為0%至50%、更佳1%至40%、甚至更佳5%至30%且極佳10%至20%。
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%、尤其佳55%至60%。
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%的式I至 VII之化合物，該等化合物較佳選自式I至VI、尤其佳式I至V、尤其式I、II、III、IV、V及VII且極其佳式I、II、III、IV及V之化合物之群。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，液晶介質在每一情況下包含一或多種該等式中每一個之化合物。
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。相應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。若主體混合物中相應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。該兩種類型單元之單元厚度為約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化合物之主體混合物系混合物ZLI-3086，二者皆來自Merck KGaA,Germany。化合物介電常數之絕對值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Freedericks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額外較佳範圍。
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，否則引用20℃之溫度下之性質。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。臨限電壓及所有其他電光性質利用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。該等化合物係以習用方式混合。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的澄清點，則尤其易於觀察到溶解過程的完成。然而，亦可以其他習用方式製備介質，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物、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如此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-PALCD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+1 及C1 H21+1 或Cn H2n-1 、Cm H2m-1 及C1 H21-1 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。首字母縮略詞係由具有可選連接基團之環單元的代碼、之後第一連字符及左手末端基團之代碼、及第二連字符及右手末端基團之代碼組成。表D展示化合物之闡釋性結構連同其相應縮寫。
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。
下表展示闡釋性結構以及其相應縮寫。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定較佳可達成之各種性質之組合。
製備具有下表中所述組成及性質之液晶混合物。
實例1
此混合物極其適用於TN模式之顯示器、尤其用於具有3-5伏特操作電壓之驅動器的顯示器。然而，其亦極其適用於IPS模式之顯示器。
實例2
此混合物極其適用於TN模式之顯示器、尤其用於具有5-7伏特操作電壓之驅動器的顯示器。
實例3
此混合物極其適用於TN模式之顯示器、尤其用於具有5-6伏特操作電壓之驅動器的顯示器。

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 表示具有1-7個C原子之烷基或烷氧基，且R12 表示H或具有1-3個C原子之烷基；及一或多種選自式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1-7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，至每次出現時彼此獨立地表示 或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m及n 彼此獨立地表示0、1、2或3。
  2. 如請求項1之介質，其中係
  3. 如請求項2之介質，其包含其中R12 表示甲基之一或多種式I化合物。
  4. 如請求項1至3中任一項之介質，其包含一或多種式IV化合物 其中 R41 及R42 彼此獨立地具有以上在請求項2中針對式II之R2 所指明之含義，及彼此獨立，且倘若 出現兩次，則該等亦彼此獨立地表示 或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。
  5. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其中式I化合物在該介質中之總濃度在1%至30%之範圍內。
  6. 如請求項1至3中任一項之介質，其包含一或多種式II化合物。
  7. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其包含一或多種式III化合物。
  8. 如請求項1至3中任一項之液晶介質，其包含一或多種式V介電中性化合物 其中R51 及R52 彼此獨立地具有以上在請求項2中針對式II之R2 所指明之含義，每次出現彼此獨立地表示 或 Z51 及Z52 彼此獨立，且倘若Z51 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-或單鍵，且 r 表示0、1或2。
  9. 一種液晶顯示器，其特徵在於其包含如請求項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中任一項之介質在液晶顯示器中之用途。
  12. 一種製備如請求項1至8中任一項之介質之方法，其特徵在於將一或多種如請求項1中所提及之式I化合物及一或多種如請求項1中所提及之式II及/或式III化合物與一或多種如請求項28中任一項中所提及之化合物及/或一或多種其他液晶化合物及/或一或多種添加劑混合。
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