CN101910362A - 液晶介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于具有正介电各向异性的极性化合物的混合物的液晶介质，其特征在于，其含有一种或多种式(I)化合物以及一种或多种选自式(IA)和(IB)化合物的化合物，其中R1、R2、L1-4、X1和X2具有如权利要求1中所述的含义。
Description
发明领域
本发明涉及液晶介质，其用于电光目的的用途，含有这种介质的显示器，以及该液晶介质的制备方法。
背景技术
液晶尤其用作显示器件中的电介质，因为这种物质的光学性能可以通过施加的电压来改变。基于液晶的电光器件对于本领域技术人员而言是众所周知的，且可以基于各种效应。这种器件的实例是具有动态散射的盒、DAP(排列相畸变)盒、宾/主盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN(超扭曲向列)盒、SBE(超双折射效应)盒和OMI(光学模型干涉)盒。最常见的显示器件是基于Schadt-Helfrich效应且具有扭曲向列结构的。
液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性，以及具有良好的抗电场和电磁辐射稳定性。另外，液晶材料应具有低粘度且在盒中产生短的寻址时间、低的阈值电压和高的对比度。
另外，它们应在常规操作温度、即在高于和低于室温的尽可能宽的范围内具有适宜的介晶相，例如对于上述液晶盒而言是向列或胆甾介晶相。由于液晶通常以多种组分的混合物来使用，所以重要的是这些组分容易彼此混溶。其它性能如电导率、介电各向异性和光学各向异性，必须分别根据液晶盒类型和应用领域而满足各种要求。例如，用于具有扭曲向列结构的液晶盒的材料应具有正介电各向异性和低电导率。
例如，对于具有用于切换各个像素的集成非线性元件的矩阵液晶显示器(MFK显示器)，期望具有大的正介电各向异性、宽的向列相、相对低的双折射、极高的电阻率、良好的UV和温度稳定性以及较低的蒸气压的介质。
这类矩阵液晶显示器是已知的。作为分别切换各个像素的非线性元件，例如可以使用有源元件(即晶体管)。于是，使用术语“有源矩阵”，其中可以区分为两种类型：
1.在作为基质的硅晶片上的MOS(金属氧化物半导体)或其它二极管。
2.在作为基质的玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)。
将单晶硅作为基板材料使用限制了显示器尺寸，因为甚至是各种分显示器的模块组装也会在接头处导致问题。
就优选的更有前景的类型2的情况来说，所用的电光效应通常是TN效应。区分为两种技术：由化合物半导体例如CdSe构成的TFT，或基于多晶硅或非晶硅的TFT。对于后一种技术，全世界范围内正在进行深入的工作。
将TFT矩阵施用于显示器的一个玻璃板的内侧，而另一玻璃板在其内部带有透明反电极。与像素电极的尺寸相比，TFT非常小且对图像几乎没有不利作用。该技术还可以推广到全色功能的(voll farbtaugliche)显示器，其中将红、绿和蓝滤光片的镶嵌物(Mosaik)以使得滤光片元件与每个可切换的像素相对的方式排列。
TFT显示器通常作为在传输中具有交叉的偏振器(Polarisatoren)的TN盒来工作且是背景照明的。
术语“MFK显示器”在此处包括具有集成非线性元件的任何矩阵显示器，即除了有源矩阵外，还有具有无源元件的显示器，如可变电阻或二极管(MIM＝金属-绝缘体-金属)。
这类MFK显示器特别适用于TV应用(例如袖珍电视)或用于计算机应用(膝上型电脑)和汽车或飞机构造中的高信息显示器。除了关于对比度和响应时间的角度依赖性问题之外，由于液晶混合物不够高的电阻率，MFK显示器中也还产生一些问题[TOGASHI，S.，SEKOGUCHI，K.，TANABE，H.，YAMAMOTO，E.，SORIMACHI，K.，TAJIMA，E.，WATANABE，H.，SHIMIZU，H.，Proc.Eurodisplay 84，1984年9月：A 210-288Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings，pp.141 ff.，Paris；STROMER，M.，Proc.Eurodisplay 84，1984年9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays，pp.145 ff.，Paris]。随着降低的电阻，MFK显示器的对比度劣化，并且可能出现“残留影像消除(after image elimination)”的问题。因为由于与显示器内表面的相互作用，液晶混合物的电阻率通常随MFK显示器的寿命下降，所以高的(初始)电阻非常重要以获得可接受的使用寿命。特别是就低电压的混合物来说，至今不可能实现很高的电阻率值。此外重要的是，电阻率显示出随温度升高和在加热后和/或UV曝露后尽可能小的增加。来自现有技术的混合物的低温性能也是特别不利的。要求即使在低温下也不出现结晶和/或近晶相，以及粘度的温度依赖性要尽可能低。因此，来自现有技术的MFK显示器不满足当今的要求。
因此，总是存在着对具有非常高的电阻率且同时具有大的工作温度范围、短响应时间(甚至在低温下)和低阈值电压的MFK显示器的很大需求，这种显示器不显示出或仅仅较小程度地显示出这些缺点。
除了使用背光照明，即透射式和可能的半透射半反射式(transflektiv)工作的液晶显示器，反射式液晶显示器也是特别令人感兴趣的。这些反射式液晶显示器使用环境光用于信息显示。由此它们相对于具有相应尺寸和分辨率的背光照明的液晶显示器消耗明显更小的能量。由于TN效应的特征在于极好的对比度，所以这类反射式显示器甚至可以在明亮的环境条件下良好地阅读。已知简单的反射式TN显示器，例如用在手表和袖珍计算器中的那些。但是，该原理也可以应用于高品质、更高分辨率的有源矩阵工作的显示器，例如TFT显示器。在此，如已经在常见的通常透射的TFT-TN显示器的情况中那样，为了实现低的光学延迟(d·Δn)需要使用具有低双折射率(Δn)的液晶。这种低的光学延迟导致通常可接受的较小的对比度的视角依赖性(参见DE 3022818)。反射式显示器中，具有低双折射率的液晶的使用甚至比在透射式显示器中更重要，因为光所通过的有效层厚度在反射式显示器中是具有相同层厚的透射式显示器中的大约两倍。
就TN(Schadt-Helfrich)盒来说，期望能实现盒中的以下优势的介质：
-拓宽的向列相范围(特别是直到低温)
-即使在极低温度下的存储稳定性
-在极低温下切换的能力(户外应用、汽车、航空电子技术)
-提高的对UV辐射的耐受性(更长的寿命)
-对于反射式显示器而言低的光学双折射率(Δn)
从现有技术中可获得的介质不能使得这些优势实现而同时保持其它参数。
就超扭曲(STN)盒来说，期望介质能实现更大的多路传输性(Multiplexierbarkeit)和/或更低的阈值电压和/或更宽的向列相范围(特别是在低温下)。为此，迫切地需要进一步扩展可利用的参数范围(清亮点、近晶-向列型转变点或熔点、粘度、介电值、弹性值)。
发明描述
本发明的目的是提供介质，特别是用于这类MFK、TN或STN显示器的介质，其不具有或者仅仅极小程度地具有上述缺陷，且优选地同时具有极低的阈值电压、低粘度和高的电压保持比值(VHR)。
现已发现，如果在显示器中使用依据本发明的介质，可以实现这个目的。
由此，本发明的主题在于一种液晶介质，优选地基于正介电各向异性的极性化合物的混合物，其特征在于，其包含一种或多种式I化合物
以及一种或多种选自式IA和IB化合物的化合物，
其中，
R1、R2各自彼此独立地表示H，卤代、CN-取代的或者未取代的具有1～15个碳原子的烷基，并且这些基团中一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地由-C≡C-、-CO-、-CH＝CH-、-O-、
以使得O原子彼此并不直接相连的方式代替，
X1、X2各自彼此独立地表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、卤代烷基、卤代链烯基、卤代烷氧基或卤代链烯氧基，各自具有最高至6个碳原子，和
L1-4各自彼此独立地表示H或F。
式I、IA和IB的化合物具有广泛的应用。根据取代基的选择，这些化合物可以作为液晶介质主要由其组成的基础材料；但是，也能够将式I和IA/IB的化合物加到由其它类别化合物构成的液晶基础材料中，以例如影响这类电介质的介电和/或光学各向异性，和/或以优化其阈值电压和/或其粘度。依据本发明的混合构思导致与现有技术相比其特征在于它们非常良好的长期稳定性和它们的Vth/γ1比例的混合物。依据本发明的混合物特别适合于笔记本PC、PDA和其它移动应用。
纯净状态下，式I、IA和IB的化合物是无色的，且在对于电光应用而言证实有利的温度范围内形成液晶的介晶相。它们是化学、热学和对光稳定的。
如果式I/IA/IB中R1/2表示烷基和/或烷氧基，则它们可以是直链或支化的。优选其是直链的，具有1、2、3、4、5、6或7个碳原子且由此优选地表示甲基、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、另外还有辛基、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表示其中一个CH2基团被-CH＝CH-代替的烷基，则它们可以是直链或支化的。优选其是直链的且具有2～10个碳原子。由此，其特别地表示乙烯基，丙烯-1-基或丙烯-2-基，丁烯-1-、-2-或-3-基，戊烯-1-、-2-、-3-或-4-基，己烯-1-、-2-、-3-、-4-或-5-基，庚烯-1-、-2-、-3-、-4-、-5-或-6-基，辛烯-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-或-7-基，壬烯-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-或-8-基，癸烯-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-、-8-或-9-基。
如果R1/2表示其中一个CH2基团被-O-代替且一个被-CO-代替的烷基，则它们优选是相邻的。因此它们含有酰氧基-CO-O-或者氧基羰基-O-CO-。它们优选是直链的且具有2～6个碳原子。由此，它们特别地表示乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、己酰氧基、乙酰氧基甲基、丙酰氧基甲基、丁酰氧基甲基、戊酰氧基甲基、2-乙酰氧基乙基、2-丙酰氧基乙基、2-丁酰氧基乙基、2-乙酰氧基丙基、3-丙酰氧基丙基、4-乙酰氧基丁基、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表示其中一个CH2基团被未取代的或取代的-CH＝CH-代替且相邻CH2基团被CO或CO-O或O-CO取代的烷基，则它们可以是直链或支化的。优选其是直链的且具有4～12个碳原子。由此，其特别地表示丙烯酰基氧基甲基、2-丙烯酰基氧基乙基、3-丙烯酰基氧基丙基、4-丙烯酰基氧基丁基、5-丙烯酰基氧基戊基、6-丙烯酰基氧基己基、7-丙烯酰基氧基庚基、8-丙烯酰基氧基辛基、9-丙烯酰基氧基壬基、10-丙烯酰基氧基癸基、甲基丙烯酰基氧基甲基、2-甲基丙烯酰基氧基乙基、3-甲基丙烯酰基氧基丙基、4-甲基丙烯酰基氧基丁基、5-甲基丙烯酰基氧基戊基、6-甲基丙烯酰基氧基己基、7-甲基丙烯酰基氧基庚基、8-甲基丙烯酰基氧基辛基或者9-甲基丙烯酰基氧基壬基。
如果R1/2表示被CN单取代的烷基或链烯基，则这些基团优选是直链的。在任意期望的位置上被CN取代。
如果R1/2表示被卤素至少单取代的烷基或链烯基，则这些基团优选是直链的，且卤素优选是F或Cl。多取代的情形下，卤素优选为F。所得基团也包含全氟化的基团。在单取代的情形下，氟或卤取代基可以在任意期望的位置处，但是优选在ω-位。
具有支化侧基R1/2的化合物有时可能会由于在传统液晶基础材料中的更好溶解性而是重要的，但是特别是当它们是光学活性时作为手性掺杂剂的形式。这类近晶化合物适合作为铁电材料的组分。
这类支化基团通常含有不超过一个链分支。优选的支化基团R1/2是异丙基、2-丁基(＝1-甲基丙基)、异丁基(＝2-甲基丙基)、2-甲基丁基、异戊基(＝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、异丙氧基、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-甲基己氧基和1-甲基庚氧基。
如果R1/2表示其中两个或更多个CH2基团被-O-和/或-CO-O-取代的烷基，则它们可以是直链或支化的。优选其是支化的且具有3～12个碳原子。由此，其特别地是双羧基甲基、2，2-双羧基乙基、3，3-双羧基-丙基、4，4-双羧基丁基、5，5-双羧基戊基、6，6-双羧基己基、7，7-双羧基庚基、8，8-双羧基辛基、9，9-双羧基壬基、10，10-双-羧基癸基、双(甲氧基羰基)甲基、2，2-双(甲氧基羰基)乙基、3，3-双(甲氧基羰基)丙基、4，4-双(甲氧基羰基)丁基、5，5-双-(甲氧基羰基)戊基、6，6-双(甲氧基羰基)己基、7，7-双(甲氧基-羰基)庚基、8，8-双(甲氧基羰基)辛基、双(乙氧基羰基)甲基、2，2-双(乙氧基羰基)乙基、3，3-双(乙氧基羰基)丙基、4，4-双-(乙氧基羰基)丁基、5，5-双(乙氧基羰基)己基。
式I、IA和IB的化合物通过本身已知的方法来制备，如文献中所述的那些(例如在标准读物如Houben-Weyl，Methoden derorganischen Chemie，Georg-Thieme-Verlag，Stuttgart中的)，更确切说是在对于所述反应已知且适合的反应条件下。在此也可以采用本身已知的变化形式，但是在此未更详细地进行说明。式I化合物例如根据文献DE 102004021334A1中所述那样制备。
本发明还涉及含有这类介质的电光显示器(特别是STN或MFK显示器，其具有两个平面平行的载体板(其与边框一起形成液晶盒)，在载体板上用于切换各个像素的集成非线性元件，以及位于该盒中的正介电各向异性且高电阻率的向列液晶混合物)，以及这些介质用于电光目的的用途。
依据本发明的液晶混合物使得能显著扩展可利用的参数范围。可获得的清亮点、低温下粘度、热和UV稳定性以及介电各向异性的组合大大优于现有技术中的迄今为止的材料。
相对于现有技术中公开的混合物，依据本发明的混合物具有更高的清亮点、低的γ1值、更低的流动粘度值和100℃下极高的VHR值。依据本发明的混合物优选地适合作为用于监视器或(部分)反射式显示器的TN-TFT混合物。
依据本发明的液晶混合物，在保持低到-30℃、特别优选地低到-40℃的向列相的情况下具有高于70℃、优选地高于75℃、特别优选地≥80℃的清亮点，同时介电各向异性值Δε≥6、优选地≥8，且实现高电阻率值，由此能获得优异的STN和MFK显示器。特别地，该混合物特征在于低的工作电压。TN阈值低于1.5V、优选地低于1.3V、特别优选地≤1.2V。
显而易见，通过适当选择依据本发明的混合物的组分，也能够实现在更高阈值电压下的更高清亮点(例如高于110℃)，或者在更低阈值电压下的更低清亮点，同时保持其它有利的性能。在相应地仅仅略微增加的粘度下，同样可以获得具有较高Δε以及由此的低阈值的混合物。根据本发明的MFK显示器优选以第一Gooch和Tarry透射最小值工作[C.H.Gooch和H.A.Tarry，Electron.Lett.10，2-4，1974；C.H.Gooch and H.A.Tarry，Appl.Phys.，第8卷，1575-1584，1975]，其中除了特别有利的电光学性质，例如特性线的高陡度和对比度的低角度依赖性(德国专利3022818)外，较低的介电各向异性在与以第二最小值的类似显示器相同的阈值电压下是足够的。这使得使用本发明的混合物在第一最小值下能够获得比包含氰基化合物的混合物的情况显著更高的电阻率值。通过各个组分及其重量比的适当选择，所属技术领域的技术人员能够采用简单的路线方法调节得到对于MFK显示器的预先确定的层厚度所需的双折射值。
依据本发明的混合物在20℃下的旋转粘度γ1优选地＜140mPa·s，特别优选地＜120mPa·s。向列相范围优选为至少100°、特别是至少110°。该范围优选地至少从-40°延伸到+75°。
对于液晶显示器，期望短的响应时间。这点特别地适用于旨在能够复制视频的显示器。对于这类显示器，要求至多16ms的响应时间(总和：ton+toff)。响应时间的上限由图像刷新频率决定。
电压保持比(HR)的测量[S.Matsumoto等，Liquid Crystals5，1320(1989)；K.Niwa等，Proc.SID Conference，San Francisco，1984年6月，p.304(1984)；G.Weber等，Liquid Crystals 5，1381(1989)]已经表明，根据本发明的包含式I和IA/IB化合物的混合物相比于包含式
的氰基苯基环己烷或式
的酯而不是式IA化合物的类似混合物，显示出随着温度升高的明显更小的HR下降。
依据本发明的混合物优选地包含少量的(≤20％、特别地≤10％)或者不包含腈类。依据本发明的混合物的保持率在20℃下为至少98％、优选地＞99％。依据本发明的混合物的UV稳定性也是显著更好的，即它们在暴露于UV时显示显著更小的HR降低。
式I化合物中R1优选地表示具有1～7个碳原子的直链烷基，特别是CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11、n-C6H13、n-C7H15，另外还有1E-或3-链烯基，特别是CH2＝CH、CH3CH＝CH、CH2＝CHCH2CH2、CH3CH＝CH-CH2CH2。
式I优选地包括式I-1～I-5的化合物：
其中，n表示1、2、3、4、5、6或7。
特别优选的式I化合物是式I或I-1～I-5的化合物，其中X表示F或OCF3。
优选的是包含至少一种式I-1和/或I-2的化合物的依据本发明的介质。
优选的式IA化合物是式IA-1～IA-4的化合物：
其中R2具有如上所述的含义。
这些优选的化合物中，特别优选式IA-1和IA-2的那些。
优选的IB化合物是式IB-1～IB-4的化合物：
其中R2具有如上所述的含义。
式I、IA和IB以及相关子式的化合物中1，4-取代的环己烷环优选是1，4-反式构型的。
优选的实施方式如下所示：
-所述介质包含一种、两种或更多种选自式IA-1～IA-4的化合物；
-所述介质包含一种、两种或更多种选自式IB-1～IB-4的化合物；
-所述介质另外包含一种或多种选自通式II～VI的组的化合物：
其中，各个基团具有如下含义：
R0表示H、正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基、链烯基氧基或链烯基，各自具有最高至9个碳原子，
X0表示F、Cl，具有最高至6个碳原子的卤代烷基、链烯基、链烯基氧基或烷氧基，
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各自彼此独立地表示H或F，
r表示0或1。
式IV化合物优选是
-所述介质另外包含一种或多种选自通式VII～XI的组的化合物：
其中R0、X0、Y1和Y2各自彼此独立地具有如上关于式II所述的含义之一。Y3和Y4各自彼此独立地表示H或F。X0优选为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0优选表示烷基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基，各自具有最高至6个碳原子。
-所述介质包含一种或多种式Ea～Ef的酯化合物：
其中R0具有如上关于式II所述的含义；
-式IA/IB以及I～VI化合物总共在整个混合物中的比例为至少50重量％；
-式I化合物在整个混合物中的比例≥5重量％、优选地≥10重量％、特别地≥12重量％；
-式I化合物在整个混合物中的比例为5～40重量％，优选为8～30重量％，且特别优选为10～30重量％；
-式IA化合物在整个混合物中的比例为10～50重量％，优选为15～40重量％；
-式IB化合物在整个混合物中的比例为1～20重量％，优选为2～10重量％；
-式II～VI化合物在整个混合物中的比例为30～80重量％；
优选为
-所述介质包含式II、III、IV、V或VI的化合物；
-R0是分别具有1或2～7个碳原子的直链烷基或链烯基；
-所述介质基本上由式IA/IB和I～VI的化合物组成；
-所述介质另外包含一种、两种、三种或更多种，优选两种或三种下式的化合物
其中“Alkyl”和“Alkyl*”各自彼此独立地表示具有1～9个碳原子的直链或支化烷基。
式O1和/或O2的化合物在依据本发明的混合物中的比例优选为5～10重量％。
-所述介质优选地包含5～35重量％的化合物IVa。
-所述介质优选地包含一种、两种或三种式IVa的化合物，其中X0表示F或OCF3。
-所述介质优选地包含一种或多种式IIa～IIg的化合物：
其中R0具有如上所述的含义。式IIa～IIg的化合物中，R0优选地表示H、甲基、乙基、正丙基、正丁基或正戊基，另外还有正己基或正庚基。
-(I+IA/IB)∶(II+III+IV+V+VI)重量比优选为1∶10～10∶1。
-所述介质基本上由选自通式IA/IB和I～XI的组的化合物组成。
-式IVb和/或IVc的且其中X0表示氟且R0表示C2H5、n-C3H7、n-C4H5或n-C5H11)的化合物在整个混合物中的比例为2～20重量％，特别地为2～15重量％；
-所述介质优选地包含一种、两种或三种、以及四种选自组H1～H15(n＝1～12)的化合物同系物：
-所述介质优选地包含化合物IIb，其中R0表示甲基；
-所述介质包含低Δn化合物，优选地选自下式RI～RVII：
其中
R*表示正烷基、链烯基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基氧基，各自具有最高至9个碳原子，
Alkyl和Alkyl*各自彼此独立地表示具有1～9个碳原子的直链或支化烷基，和
(O)表示单键或-O-。
-所述介质另外包含一种、两种或更多种式AN1～AN11的具有稠合环的化合物：
其中R0具有如上所示的含义；
-所述介质另外包含一种或多种式P-1～P-11的吡喃化合物：
其中R0具有如上所示的含义。
-所述介质包含一种或多种选自式P-1、H15和P-5的化合物：
这些化合物总的比例特别优选为5～50重量％。
-所述介质优选地包含一种或多种式D-1和/或D-2的二噁烷化合物：
其中R0具有如上所述的含义。
优选的混合物包含2～40％的二噁烷。
术语“烷基(Alkyl)”或“烷基*(Alkyl*)”包括具有1-7个碳原子的直链和支链的烷基，特别是直链基团甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常优选具有2-5个碳原子的基团。
术语“链烯基(Alkenyl)”包括具有2-7个碳原子的直链和支化的链烯基，特别是直链基团。优选的链烯基是C2-C7-1E-链烯基、C4-C7-3E-链烯基、C5-C7-4-链烯基、C6-C7-5-链烯基和C7-6-链烯基，特别是C2-C7-1E-链烯基、C4-C7-3E-链烯基和C5-C7-4-链烯基。特别优选的链烯基的实例是乙烯基、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-庚烯基等。通常优选具有不超过5个碳原子的基团。
术语“氟代烷基”优选包括具有末端的氟的直链基团，即氟代甲基、2-氟代乙基、3-氟代丙基、4-氟代丁基、5-氟代戊基、6-氟代己基和7-氟代庚基。然而，不排除氟的其它位置。
术语“氧杂烷基”优选包括式CnH2n+1-O-(CH2)m的直链基团，其中n和m彼此独立地表示1到6。优选，n＝1和m＝1-6。
已经发现，即使相对小的比例的式I和IA/IB的化合物与普通液晶材料混合，但特别是与一种或多种式II、III、IV、V和/或VI的化合物混合，也会导致阈值电压的显著降低和高的VHR值(100℃)，同时观察到具有低的近晶-向列过渡温度的宽向列相，由此改进了存储稳定性。优选的特别是除了一种或多种式I和IA/IB化合物之外还包含一种或多种式IV化合物、特别是其中X0表示F或OCF3的式IVa化合物的混合物。式IA/IB和I～VI的化合物是无色的、稳定的，并且容易彼此和与其它液晶材料混溶。
式I、IA、IB和II+III+IV+V+VI化合物的最佳混合比例很大程度上取决于期望的性能，式I、IA、IB、II、III、IV、V和/或VI组分的选择以及可能存在的任意其它组分的选择。
上述范围之内的适宜混合比例可以通过参考各个组分的物质数据而逐个情况地来简单确定。
依据本发明的混合物中式IA/IB和I～XI化合物的总量并不是关键的。因此，该混合物可以出于优化各种性能的目的而包括一种或多种其它组分。但是，通常在寻址时间和阈值电压方面观察到的效果越大，则式IA/IB和I～XI化合物的总浓度越高。
特别优选的实施方式中，依据本发明的介质包含式II～VI的化合物(优选II、III和/或IV，特别是IVa)，其中X0表示F、OCF3、OCHF2、F、OCH＝CF2、OCF＝CF2或OCF2＝CF2H。与式I和IA/IB化合物的有利协同作用导致特别有益的性能。特别地，包含式I、IA、IB的和式IVa化合物的混合物的特点在于它们的低阈值电压。
可以用于依据本发明的介质中的式IA/IB和I～XVIII及其子式的各个化合物或是已知的，或是可以类似于已知化合物那样来制备。
依据本发明的MFK显示器由偏振器、电极基板和表面处理过的电极构成，该结构对应于这类显示器的常规构造方式。术语“常规构造方式”在此宽泛地理解，且该术语还包括MFK显示器的所有衍生形式和改进形式，特别是也包括基于poly-Si TFT或MIM的矩阵显示器元件。
但是，依据本发明的显示器与迄今为止基于扭曲向列盒的传统显示器的显著区别在于液晶层液晶参数的选择。
可以依据本发明使用的液晶混合物以本身常规的方式来制备。通常，将以较少量使用的期望数量的组分溶解于构成主要组成的组分中，且有利地在升高的温度下进行。也能够将组分溶液混合在有机溶剂，例如丙酮、氯仿或甲醇中，并在彻底混合之后再次除去溶剂，例如通过蒸馏。
该电介质也可以包括对于本领域技术人员而言公知的且在文献中描述过的其它添加剂，例如稳定剂、UV过滤剂、抗氧剂。例如，可以加入0～15％的多向色性染料或手性掺杂剂。
因此，本发明另外涉及制备如上下文中所述的液晶介质的方法，其特征在于将一种或多种式I化合物以及一种或多种选自式IA和IB的化合物，与其它液晶共组分混合，并任选地加入添加剂。
本发明实施方式和变形的其它组合得自于权利要求。
本申请和如下实施例中，液晶化合物的结构通过首字母简略词的方式来表示，依据下表A和B转变为化学式。所有基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别具有n和m个碳原子的直链烷基；n和m为整数且优选地表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中编码是不言而喻的。表A中，仅仅给出了母结构的首字母缩略词。各种情形下，母结构的首字母缩略词之后(通过破折号分开)是取代基R1*、R2*、L1*、L2*和L3*的代码：
表A和B中给出了优选的混合物组分。
表A：
表B：
特别优选除了式I和IA/IB的化合物之外还包含至少一种、两种、三种或四种选自表B的化合物的液晶混合物。
表C：
表C中显示了通常加到依据本发明的混合物中的可能的掺杂剂。
表D
下面列举了可以例如加到依据本发明的混合物中的稳定剂。
以下实施例旨在解释而非限定本发明。本领域技术人员能够从实施例中获得在一般性描述中未具体说明的过程的细节，依据普通专业知识概括这些细节并将它们应用于其具体问题。
上下文中，百分比数据表示重量百分比。所有温度以摄氏度计来表示。Δn表示光学各向异性(589nm，20℃)，Δε表示介电各向异性(Δε＝ε||-ε⊥，其中ε||表示平行于分子纵轴的介电常数，且ε⊥表示垂直于分子纵轴的介电常数)。旋转粘度γ1(mPa.s)在20℃下测定。V10表示10％透射率时的电压(垂直于板表面的观察方向)。ton表示在对应于2.0倍V10值的操作电压下的接通时间且toff表示切断时间。Δn表示光学各向异性。电光学数据在TN液晶盒中在20℃下于第一最小值(即在d·Δn值为0.5μm时)下测量，除非另有明确说明。
实施例M1
CCQG-2-F 7％清亮点[℃]： 79
CCQG-3-F 7％Δn[589nm，20℃]： 0,069
CCQU-2-F 13％Δε[1kHz，20℃]： 16,2
CCQU-3-F 14％γ1[mPa·s，20℃]：166
CCQU-5-F 13％V10[V]：0,93
ACQU-2-F 18％
ACQU-5-F 15％
PUQU-2-F 4％
CC-4-V 3％
CDUQU-3-F 6％
实施例M2
CCQU-2-F 13％清亮点[℃]： 87
CCQU-3-F 14％Δn[589nm，20℃]：0,078
CCQU-5-F 13％Δε[1kHz，20℃]：14,5
ACQU-2-F 8％γ1[mPa·s，20℃]：137
ACQU-5-F 7％V10[V]： 1,07
CDUQU-3-F 10％
PUQU-2-F 6％
CCGU-3-F 8％
CC-4-V 15％
CCG-V-F 6％
实施例M3
CCQU-2-F 12％清亮点[℃]： 83
CCQU-3-F 14％Δn[589nm，20℃]： 0,078
CCQU-5-F 13％Δε[1kHz，20℃]： 22,4
ACQU-5-F 33％γ1[mPa·s，20℃]：230
CDUQU-3-F 15％V10[V]： 0,86
PUQU-2-F 4％
PUQU-3-F 4％
CCG-V-F 5％
实施例M4
CCP-3F.F.F 7％清亮点[℃]： 89
CCP-5F.F.F 6％Δn[589nm，20℃]： 0,070
CCQU-2-F 13％Δε[1kHz，20℃]：19,4
CCQU-3-F 14％V10[V]： 0,96
CCQU-5-F 13％
ACQU-2-F 16％
ACQU-5-F 16％
CDUQU-3-F 11％
CCOC-4-3 4％
实施例M5
CCP-1F.F.F 6％清亮点[℃]： 80,5
CCP-2F.F.F 8％Δn[589nm，20℃]：0,0805
CCP-3F.F.F 9％Δε[1kHz，20℃]：18,0
CCP-5F.F.F 5％γ1[mPa·s，20℃]：
PUQU-2-F 6％V10[V]： 0,90
PUQU-3-F 5％
CCQU-2-F 13％
CCQU-3-F 14％
CCQU-5-F 13％
CDUQU-3-F 15％
CC-4-V 4％
CCPC-33 2％
实施例M6
CC-4-V 18％清亮点[℃]： 75,5
CC-3-V1 8％Δn[589nm，20℃]： 0,091
CCQU-2-F 13％Δε[1kHz，20℃]： 14,6
CCQU-3-F 12％γ1[mPa·s，20℃]：102
CCQU-5-F 10％V10[V]： 1,10
PUQU-2-F 8％
PUQU-3-F 10％
PGP-2-3 4％
CDUQU-3-F 12％
CCGU-3-F 5％
实施例M7
CC-4-V 18％清亮点[℃]： 82,5
CC-3-V1 8％Δn[589nm，20℃]： 0,093
CCQU-2-F 4％Δε[1kHz，20℃]： 12,9
CCQU-3-F 11％γ1[mPa·s，20℃]：102
CCQU-5-F 10％V10[V]：1,20
CCP-20CF3 6％
CCP-30CF3 6％
PUQU-2-F 7％
PUQU-3-F 9％
PGP-2-3 5％
CDUQU-3-F 12％
CCGU-3-F 4％
Claims (13)
1.液晶介质，其特征在于，其包含一种或多种式I化合物
以及一种或多种选自式I A和IB化合物的化合物，
其中，
R1、R2各自彼此独立地表示H，卤代、CN-取代的或者未取代的具有1～15个碳原子的烷基，并且这些基团中一个或多个CH2基团也可以各自彼此独立地由-C≡C-、-CO-、-CH＝CH-、-O-、
以使得O原子彼此并不直接相连的方式代替，
X1、X2各自彼此独立地表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、卤代烷基、卤代链烯基、卤代烷氧基或卤代链烯氧基，各自具有最高至6个碳原子，和
L1-4各自彼此独立地表示H或F。
2.权利要求1的液晶介质，其特征在于，其包含一种、两种或更多种式I-1～I-5的化合物：
其中X如权利要求1中所定义，且
n表示1、2、3、4、5、6或7。
3.权利要求1或2的液晶介质，其特征在于，其包含一种或多种式IA-1～IA-4的化合物：
其中R2如权利要求1中所定义。
4.权利要求1～3中一项或多项的液晶介质，其特征在于，其包含一种或多种式IB-1～IB-4的化合物：
其中R2如权利要求1中所定义。
5.权利要求1～4中一项或多项的液晶介质，其特征在于，其另外包含一种或多种选自通式II、III、IV、V和VI的组的化合物：
其中，各个基团具有如下含义：
R0表示H、正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基、链烯基氧基或链烯基，各自具有最高至9个碳原子，
X0表示F、Cl，具有最高至6个碳原子的卤代烷基、链烯基、链烯基氧基或烷氧基，
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各自彼此独立地表示H或F，和
r表示0或1。
6.权利要求1～5中一项或多项的液晶介质，其特征在于，式IA/IB以及I～VI化合物总共在整个混合物中的比例为至少50重量％。
7.权利要求1～6中一项或多项的液晶介质，其特征在于，其另外包含一种或多种式Ea～Ef化合物：
其中R0具有权利要求4中所述的含义。
8.权利要求1～7中一项或多项的液晶介质，其特征在于，其包含一种或多种式IIa～IIg化合物：
其中R0具有权利要求4中所述的含义。
9.权利要求1～8中一项或多项的液晶介质，其特征在于，其另外包含一种或多种式RI～RVII的化合物：
其中，
R*表示正烷基、链烯基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或链烯基氧基，各自具有最高至9个碳原子，
Alkyl和Alkyl*各自彼此独立地表示具有1～9个碳原子的直链或支化烷基，和
(O)表示单键或-O-。
10.权利要求1～9中一项或多项的液晶介质，其特征在于，式I化合物在整个混合物中的比例为5～40重量％。
11.权利要求1～10中一项或多项的液晶介质用于电光学目的的用途。
12.含有权利要求1～10中一项或多项的液晶介质的电光液晶显示器。
13.制备权利要求1～10中一项或多项的液晶介质的方法，其特征在于，每种情形下使一种或多种式I化合物以及一种或多种选自式IA和IB的化合物与其它液晶共用组分混合，并任选地加入添加剂。
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Application publication date: 20101208 |