專利名稱：包含單氟三聯(lián)苯化合物的液晶介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶介質(zhì)，涉及其用于電光學(xué)目的的用途，和涉及包含此介質(zhì)的電光學(xué)顯示器件。
由于液晶的光學(xué)性能可以由施加的電壓而影響，所以液晶特別用作顯示器件中的電介質(zhì)?；谝壕У碾姽鈱W(xué)器件是本領(lǐng)域技術(shù)人員特別公知的和可以基于各種不同的效果。這樣器件的例子是具有動(dòng)態(tài)散射的電池、DAP(對(duì)準(zhǔn)相的變形)電池、客體/主體電池、具有扭轉(zhuǎn)向列型結(jié)構(gòu)的TN電池、STN(超扭轉(zhuǎn)向列型)電池、SBE(超雙折射效果)電池和OMI(光學(xué)模式干涉)電池。最通常的顯示器件是基于Schadt-Helfrich效應(yīng)和具有扭轉(zhuǎn)向列型結(jié)構(gòu)。
液晶材料必須具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性和對(duì)電場(chǎng)和電磁輻射的良好穩(wěn)定性。此外，液晶材料應(yīng)當(dāng)具有低粘度和在電池中產(chǎn)生短尋址時(shí)間，低閾值電壓和高對(duì)比度。
它們應(yīng)當(dāng)此外在通常的操作溫度下，即在室溫以上和以下的最寬可能范圍中具有合適的介晶相(Mesophase)，例如對(duì)于上述電池的向列型或膽甾型介晶相。由于液晶通常作為多種組分的混合物使用，重要的是各組分容易彼此混溶。依賴于電池類型和應(yīng)用領(lǐng)域，其它性能，如電導(dǎo)率，介電各向異性和光學(xué)各向異性，必須滿足不同的要求。例如，用于具有扭轉(zhuǎn)向列型結(jié)構(gòu)的電池的材料應(yīng)當(dāng)具有正介電各向異性和低電導(dǎo)率。
例如，對(duì)于具有用于切換單個(gè)像素的集成非線性元件的矩陣液晶顯示器(MFK顯示器)，需要具有大的正介電各向異性，寬向列相，相對(duì)低雙折射，非常高比電阻，良好UV和溫度穩(wěn)定性和低蒸氣壓的介質(zhì)。
此類型的矩陣液晶顯示器是已知的。可用于單個(gè)像素的單獨(dú)切換的非線性元件是例如，有源元件(即晶體管)。下文使用術(shù)語“有源矩陣”，其中區(qū)分為兩種類型
1.在作為襯底的硅芯片上的MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)或其它二極管。
2.在作為襯底的玻璃板上的薄膜晶體管(TFT)。
由于甚至各種分顯示器的模塊式組合體在接合處導(dǎo)致問題，所以單晶硅作為襯底的使用限制了顯示器尺寸。
在更有希望的優(yōu)選類型2的情況下，使用的電光學(xué)效應(yīng)通常是TN效應(yīng)。區(qū)分為兩種技術(shù)由化合物半導(dǎo)體，例如CdSe構(gòu)成的TFT，或基于多晶或無定形硅的TFT。全世界范圍內(nèi)對(duì)后一種技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。
將TFT矩陣施用于顯示器的一個(gè)玻璃板的內(nèi)側(cè)，而另一個(gè)玻璃板在它的內(nèi)側(cè)帶有透明對(duì)電極。與像素電極的尺寸相比，TFT非常小和幾乎對(duì)圖像沒有干擾。此技術(shù)也可以擴(kuò)展到全色容性(farbtauglich)的顯示器，其中以一定的方式排布紅色，綠色和藍(lán)色濾色片的拼接件使得與每個(gè)濾色片元件相對(duì)地存在一個(gè)可切換的像素。
TFT顯示器通常作為在透射中帶有正交偏振器的TN電池操作和是背面照明的。
術(shù)語MFK顯示器在此覆蓋含有集成非線性元件的任何矩陣顯示器，即除有源矩陣外，還有含有無源元件，如變阻體或二極管的顯示器(MIM＝金屬-絕緣體-金屬)。
此類型的MFK顯示器特別適于TV應(yīng)用(例如袖珍電視)和適于計(jì)算機(jī)應(yīng)用(例如Laptop)用的高信息顯示器和適于汽車和飛機(jī)構(gòu)造中。除關(guān)于對(duì)比度和響應(yīng)時(shí)間的角度依賴性的問題以外，在MFK顯示器方面還產(chǎn)生由液晶混合物的不足夠高的比電阻引起的困難[TOGASHI，S.，SEKIGUCHI，K.，TANABE，H.，YAMAMOTO，E.，SORIMACHI，K.，TAJIMA，E.，WATANABE，H.，SHIMIZU，H.P roc.Eurodisplay 84，1984年9月，A 210-288，由雙級(jí)二極管環(huán)控制的矩陣LCD，第141頁(yè)以及后幾頁(yè)，巴黎；STROMER，M.，Proc.Eurodisplay 84，1984年9月電視液晶顯示器的矩陣尋址用薄膜晶體管的設(shè)計(jì)，第145頁(yè)及后幾頁(yè)，巴黎]。隨降低的電阻，MFK顯示器的對(duì)比度劣化，和可能產(chǎn)生“余像消除”的問題。由于與顯示器內(nèi)表面的相互作用，液晶混合物的比電阻通常在MFK顯示器的壽命內(nèi)下降，所以高(初始)電阻是非常重要的以獲得可接受的服務(wù)壽命。特別地在低伏混合物的情況下，迄今為止不可能實(shí)現(xiàn)非常高的比電阻。此外重要的是比電阻顯示隨增加的溫度和在加熱和/或UV曝光之后最小可能的增加。源自現(xiàn)有技術(shù)的混合物的低溫性能也是特別不利的。要求甚至在低溫下也不出現(xiàn)結(jié)晶和/或近晶相，和粘度的溫度依賴性盡可能低。已知的MFK顯示器不滿足這些要求。
因此一直存在對(duì)MFK顯示器的極大需求，該顯示器具有非常高的比電阻，同時(shí)具有大工作溫度范圍，甚至在低溫下也具有的短響應(yīng)時(shí)間和低閾值電壓，其不具有上述缺點(diǎn)，或僅具有這些缺點(diǎn)到較低的程度。
除使用背面照明，即透射地和如所需則為半透反射地操作的液晶顯示器以外，反射液晶顯示器也是特別令人感興趣的。這些反射液晶顯示器使用環(huán)境光用于信息顯示。它們因此比具有對(duì)應(yīng)尺寸和分辨率的背面照明的液晶顯示器消耗顯著更少的能量。由于TN效應(yīng)由非常良好的對(duì)比度表征，所以此類型的反射顯示器甚至在明亮的環(huán)境條件下也可良好地閱讀。這對(duì)于簡(jiǎn)單反射TN顯示器，例如其用于手表和便攜式計(jì)算器中那樣，是已知的。然而，該原理也可應(yīng)用于高價(jià)值，更高分辨率有源矩陣尋址的顯示器，例如，TFT顯示器。在此，如已在通常的常規(guī)透射式TFT-TN顯示器方面所述，低雙折射(Δn)的液晶的使用是必需的，以達(dá)到低光學(xué)延遲(d·Δn)。此低光學(xué)延遲導(dǎo)致大多數(shù)可接受地低的對(duì)比度的視角依賴性(參見DE-PS 3022818)。由于光穿過的有效層厚度在反射顯示器中是在具有相同層厚度的透射顯示器中的大約兩倍大，所以在反射顯示器中低雙折射的液晶的使用甚至比在透射顯示器中更重要。
除較低功率消耗(由于背面照明不是必需的)，反射顯示器相對(duì)于透射顯示器的優(yōu)點(diǎn)還有空間節(jié)省，它導(dǎo)致非常小的構(gòu)造深度和由于由背面照明而出現(xiàn)的不同加熱程度引起的溫度梯度的問題的降低。
在TN(Schadt-Helfrich)電池中，需要在電池中可實(shí)現(xiàn)如下優(yōu)點(diǎn)的介質(zhì)-擴(kuò)寬的向列相范圍(特別在低溫下)-在極低溫度(室外使用，汽車，航空電子設(shè)備)下切換的能力-對(duì)UV輻射的增加的耐受性(更長(zhǎng)的服務(wù)壽命)-低旋轉(zhuǎn)粘度，-低閾值(尋址)電壓和-對(duì)于較薄層厚度的高雙折射和因此較短的響應(yīng)時(shí)間。
用從現(xiàn)有技術(shù)可利用的介質(zhì)不可能在保持其它參數(shù)的同時(shí)達(dá)到這些優(yōu)點(diǎn)。
在較高扭轉(zhuǎn)(STN)電池的情況下，需要能夠達(dá)到更高多路傳輸性和/或更低閾值電壓和/或更寬向列相范圍(特別地在低溫下)的介質(zhì)。為此目的，急切需要可利用參數(shù)范圍(澄清點(diǎn)，近晶型-向列型轉(zhuǎn)變點(diǎn)或熔點(diǎn)，粘度，介電參數(shù)，彈性參數(shù))的進(jìn)一步擴(kuò)寬。
此外，監(jiān)視器和TV應(yīng)用中的趨勢(shì)是朝向越來越快的響應(yīng)時(shí)間。從顯示器制造商方面，通過使用更小層厚度的顯示器降低響應(yīng)時(shí)間。在恒定的光程長(zhǎng)度d·Δn下，這要求更大Δn的液晶混合物。此外，低旋轉(zhuǎn)粘度的液晶混合物的使用同樣導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間的縮短。
本發(fā)明的目的因此是提供介質(zhì)，其用于此類型MFK，TN或STN顯示器，優(yōu)選用于MFK和TN顯示器和特別優(yōu)選用于透射TN顯示器，它不具有上述缺點(diǎn)或僅具有上述缺點(diǎn)到較低的程度，和優(yōu)選同時(shí)具有非常低的旋轉(zhuǎn)粘度γ1和相對(duì)高的光學(xué)各向異性Δn。根據(jù)本發(fā)明的混合物優(yōu)選應(yīng)可在透射應(yīng)用中使用。
現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，如果根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)用于顯示器中，則可以達(dá)到這些目的。
本發(fā)明因此提供基于具有正或負(fù)介電各向異性的極性化合物的混合物的液晶介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種通式I的化合物
其中R1和R2各自彼此獨(dú)立地，相同或不同地是H、含有1-12個(gè)碳原子的烷基，該烷基是未取代的或由CN或CF3單取代或由鹵素至少單取代的，其中這些基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)還可以各自彼此獨(dú)立地由-O-、-S-、 -CH＝CH-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-以使得O原子不彼此直接連接的方式替代。
通式I的化合物具有寬的應(yīng)用范圍。這些化合物可用作液晶介質(zhì)主要由其組成的基礎(chǔ)材料；或它們也可以加入選自其它類型化合物的液晶基礎(chǔ)材料中，以例如影響此類型電介質(zhì)的介電和/或光學(xué)各向異性和/或以優(yōu)化它的閾值電壓和/或它的粘度。
在純物質(zhì)狀態(tài)下，通式I的化合物是無色的和在有利地位于電光學(xué)用途的溫度范圍中形成液晶介晶相。它們是化學(xué)、熱穩(wěn)定的和對(duì)光穩(wěn)定的。
如果R1和/或R2是烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是直鏈的，含有1、2、3、4、5、6、7、8或9個(gè)碳原子和因此優(yōu)選是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基或壬基，此外癸基、十一烷基或十二烷基。特別優(yōu)選是含有1-5個(gè)碳原子的基團(tuán)。
如果R1和/或R2是烷氧基，則這可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是直鏈的，含有1、2、3、4、5、6、7、8或9個(gè)碳原子和因此優(yōu)選是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基或壬氧基，此外癸氧基或十一烷氧基。
如果R1和/或R2是氧雜烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是直鏈的，含有1、2、3、4、5、6、7、8或9個(gè)碳原子和因此優(yōu)選是直鏈2-氧雜丙基(＝甲氧基甲基)、2-(＝乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(＝2-甲氧基乙基)、2-，3-或4-氧雜戊基、2-，3-，4-或5-氧雜己基、2-，3-，4-，5-或6-氧雜庚基、2-，3-，4-，5-，6-或7-氧雜辛基、2-，3-，4-，5-，6-，7-或8-氧雜壬基、2-，3-，4-，5-，6-，7-，8-或9-氧雜癸基。
如果R1和/或R2是其中一個(gè)CH2基團(tuán)由-CH＝CH-替代的烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是直鏈的和含有2-10個(gè)碳原子。因此，它特別優(yōu)選是乙烯基、丙-1-或-2-烯基、丁-1-，-2-或丁-3-烯基、戊-1-，-2-，-3-或戊-4-烯基、己-1-，-2-，-3-，-4-或己-5-烯基、庚-1-，-2-，-3-，-4-，-5-或庚-6-烯基、辛-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-或辛-7-烯基、壬-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-，-7-或壬-8-烯基或癸-1-，-2-，-3-，-4-，-5-，-6-，-7-，-8-或癸-9-烯基。
如果R1和/或R2是其中一個(gè)CH2基團(tuán)由-O-替代和一個(gè)由-CO-替代的烷基，則這些優(yōu)選是相鄰的。這些物質(zhì)因此包含酰氧基-CO-O-或氧羰基-O-CO-。這些優(yōu)選是直鏈的和含有2-6個(gè)碳原子。因此，它們特別優(yōu)選表示乙酰氧基、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、3-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和/或R2是其中一個(gè)CH2基團(tuán)由未取代或取代-CH＝CH-替代和一個(gè)相鄰CH2基團(tuán)由-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代的烷基，則這可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是直鏈的和含有4-12個(gè)碳原子。因此，它特別優(yōu)選是丙烯酰氧基甲基、2-丙烯酰氧基乙基、3-丙烯酰氧基丙基、4-丙烯酰氧基丁基、5-丙烯酰氧基戊基、6-丙烯酰氧基己基、7-丙烯酰氧基庚基、8-丙烯酰氧基辛基、9-丙烯酰氧基壬基、10-丙烯酰氧基癸基、甲基丙烯酰氧基甲基、2-甲基丙烯酰氧基乙基、3-甲基丙烯酰氧基丙基、4-甲基丙烯酰氧基丁基、5-甲基丙烯酰氧基戊基、6-甲基丙烯酰氧基己基、7-甲基丙烯酰氧基庚基、8-甲基丙烯酰氧基辛基或9-甲基丙烯酰氧基壬基。
如果R1和/或R2是由CN或CF3單取代的烷基或烯基，則此基團(tuán)優(yōu)選是直鏈的。由CN或CF3的取代在任何所需的位置都是可能的。
如果R1和/或R2是由鹵素至少單取代的烷基或烯基，則此基團(tuán)優(yōu)選是直鏈的和鹵素優(yōu)選是F或Cl。在多取代的情況下，鹵素優(yōu)選是F。獲得的基團(tuán)也包括全氟化基團(tuán)。在單取代的情況下，氟或氯取代基可以在任何所需的位置，但優(yōu)選在ω-位。
具有適于聚合反應(yīng)的翼基團(tuán)R1和/或R2的通式I的化合物適于液晶聚合物的制備。
包含支化翼基團(tuán)R1和/或R2的通式I的化合物可偶而由于在常規(guī)液晶基礎(chǔ)材料中的更好溶解性而是重要的，但如果它們是旋光性的，則特別作為手性摻雜劑。此類型的近晶型化合物適于作為鐵電材料用的組分。
具有SA相的通式I的化合物例如適于熱尋址的顯示器。
此類型的支化基團(tuán)優(yōu)選包含不多于一個(gè)支鏈。優(yōu)選的支化基團(tuán)R1和/或R2是異丙基、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、1-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和/或R2是其中兩個(gè)或更多個(gè)CH2基團(tuán)由-O-和/或-CO-O-替代的烷基，則此可以是直鏈或支化的。它優(yōu)選是支化的和含有3-12個(gè)碳原子。因此，它特別優(yōu)選是雙羧基甲基、2，2-雙羧基乙基、3，3-雙羧基丙基、4，4-雙羧基丁基、5，5-雙羧基戊基、6，6-雙羧基己基、7，7-雙羧基庚基、8，8-雙羧基辛基、9，9-雙羧基壬基、10，10-雙羧基癸基、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)戊基。
R1和/或R2優(yōu)選彼此獨(dú)立地，相同或不同地是H、含有1-9個(gè)碳原子的直鏈烷基或含有2-9個(gè)碳原子的直鏈烯基。
通式I的化合物因此優(yōu)選選自如下子通式Ia-Id的化合物，其中子通式Ia是特別優(yōu)選的
其中在通式Ia-Id中，術(shù)語“烷基1”和“烷基2”在每種情況下彼此獨(dú)立地，相同或不同地表示氫原子或含有1-9個(gè)碳原子的烷基，優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的直鏈烷基，和術(shù)語“烯基1”和“烯基2”在每種情況下彼此獨(dú)立地，相同或不同地表示含有2-9個(gè)碳原子的烯基，優(yōu)選含有2-5個(gè)碳原子的直鏈烯基。
通式I的化合物因此特別優(yōu)選選自如下子結(jié)構(gòu)式I1-I25的化合物



選自子結(jié)構(gòu)式I1-I25的化合物的特別優(yōu)選化合物在此是其中兩個(gè)烷基中碳原子總數(shù)目為4-6的化合物。這些是化合物I3-I5，I7-I9，I11-I13，I16，I17和I21。在此特別優(yōu)選是子通式I8，I9，I12和I13。
液晶介質(zhì)特別優(yōu)選包含一種，兩種或三種通式I的化合物。
在總混合物中通式I的化合物的比例為1-60wt％，優(yōu)選3-50wt％和特別優(yōu)選3-12wt％(實(shí)施方案A)或15-50wt％(實(shí)施方案B)。
通式I的化合物由自身已知的方法制備，如其在文獻(xiàn)中所述(例如在標(biāo)準(zhǔn)著作，如Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie(有機(jī)化學(xué)方法)，Georg-Thieme出版社，斯圖加特中所述)，更確切地在已知和適于該反應(yīng)的反應(yīng)條件下。也可以在此使用自身已知的在此未詳細(xì)提及的變化方案。
通式I的化合物優(yōu)選如在EP0132377A2中所述制備。
本發(fā)明也提供包含根據(jù)發(fā)明的介質(zhì)的電光學(xué)顯示器件(特別地含有如下部分的STN或MFK顯示器兩個(gè)平面平行的襯底板，它與框架一起形成電池，在襯底板上用于切換單個(gè)像素的集成非線性元件，和位于電池中具有正介電各向異性和高比電阻的向列型液晶混合物)，和提供這些介質(zhì)用于電光學(xué)目的的用途。除反射應(yīng)用以外，根據(jù)本發(fā)明的混合物也適于IPS(平面內(nèi)切換)應(yīng)用和OCB(光學(xué)控制的雙折射)應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物使得能夠?qū)⒖衫脜?shù)范圍顯著變寬。
旋轉(zhuǎn)粘度γ1和光學(xué)各向異性Δn的可達(dá)到的結(jié)合遠(yuǎn)優(yōu)于源自現(xiàn)有技術(shù)的目前材料。
對(duì)于高澄清點(diǎn)，在低溫下的向列相，低旋轉(zhuǎn)粘度γ1和高Δε的要求迄今為止僅可達(dá)到不足的程度。盡管體系例如，對(duì)比例2的可從Merck購(gòu)得的混合物，具有與根據(jù)本發(fā)明的混合物類似的性能，然而它們具有顯著更差的旋轉(zhuǎn)粘度γ1數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物使得可以在保持向列相低至-20℃，優(yōu)選低至-30℃和特別優(yōu)選低至-40℃的同時(shí)，達(dá)到高于65℃，優(yōu)選高于70℃和特別優(yōu)選高于75℃的澄清點(diǎn)，同時(shí)介電各向異性數(shù)值Δε≥4，優(yōu)選≥4.5，和達(dá)到高比電阻數(shù)值，由此能夠獲得優(yōu)異的STN和MFK顯示器。特別地，混合物的特征為低操作電壓。TN閾值低于2.0V，優(yōu)選低于1.9V和特別優(yōu)選低于1.8V。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物的光學(xué)各向異性Δn，在實(shí)施方案A的情況下優(yōu)選是≤0.100和特別優(yōu)選≤0.095。在實(shí)施方案B的情況下，光學(xué)各向異性優(yōu)選是≥0.160，特別優(yōu)選≥0.180和特別地≥0.200。
不言而喻的是通過根據(jù)本發(fā)明的混合物的組分的合適選擇，也可以在更高的閾值電壓下達(dá)到更高的澄清點(diǎn)或在更低的閾值電壓下達(dá)到更低的澄清點(diǎn)并保持其它有利的性能。同樣可以在相應(yīng)地稍微增加的粘度下，獲得具有更大Δε和因此更低閾值的混合物。根據(jù)本發(fā)明的MFK顯示器優(yōu)選在第一Gooch和Tarry透射最小值下操作[C.H.Gooch和H.A.Tarry，Electron.Lett.10，2-4，1974；C.H.Gooch和H.A.Tarry，Appl.Phys.第8卷，1575-1584，1975]，其中在此達(dá)到特別有利的電光學(xué)性能，例如特征線的高陡度和對(duì)比度的低角度依賴性(DE-PS3022818)。此外，與包含氰基化合物的混合物情況下相比，可以使用根據(jù)本發(fā)明的混合物在第一最小值下實(shí)現(xiàn)顯著更高的比電阻。通過單個(gè)組分和它們的重量比例的合適選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠使用簡(jiǎn)單的常規(guī)方法調(diào)節(jié)對(duì)于MFK顯示器的預(yù)定層厚度所必需的雙折射。
根據(jù)本發(fā)明的混合物在20℃下的旋轉(zhuǎn)粘度γ1優(yōu)選是≤180mPa·s，特別優(yōu)選≤160mPa·s。在具體的實(shí)施方案(實(shí)施方案A)中，旋轉(zhuǎn)粘度γ1特別優(yōu)選≤80mPa·s和特別是≤70mPa·s。比例γ1∶(Δn)2在此是優(yōu)選≤8000，特別優(yōu)選≤7000。在具體的實(shí)施方案(實(shí)施方案B)中，該比例特別優(yōu)選是≤5000和特別地≤4500。向列相范圍優(yōu)選是至少90℃和優(yōu)選至少?gòu)?20℃延伸到+70℃。
“電容量保持比”(HR)的測(cè)量[S.Matsumoto等人，LiquidCrystals5，1320(1989)；K.Niwa等人，Proc.SID Conference，舊金山，1984年6月，第304頁(yè)(1984)；G.Weber等人，LiquidCrystals5，1381(1989)]顯示，與包含通式 的氰基苯基環(huán)己烷或通式 的酯代替通式I的本發(fā)明化合物的類似混合物相比，包含通式I的化合物的根據(jù)本發(fā)明的混合物顯示顯著更小的隨升高的溫度而出現(xiàn)的HR降低。
根據(jù)本發(fā)明的混合物的UV穩(wěn)定性也顯著更好，即在UV輻射下它們顯示顯著更小的HR降低。
除至少一種通式I的化合物以外，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)另外包含一種或多種選自通式II-X的化合物
其中各基團(tuán)具有如下意義R0各含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基；X0F、Cl、含有1-6個(gè)碳原子的鹵代烷基或鹵代烷氧基、或含有2-6個(gè)碳原子的鹵代烯基；Z0-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C2H4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-或-C4H8-；
Y1，Y2，Y3，Y4，Y5和Y6各自彼此獨(dú)立地是H或F；r0或1，優(yōu)選1。
術(shù)語“烷基”包括含有1-9個(gè)碳原子的直鏈或支化烷基，優(yōu)選直鏈基團(tuán)甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基和壬基。特別優(yōu)選是含有1-5個(gè)碳原子的基團(tuán)。
術(shù)語“烯基”包括含有2-9個(gè)碳原子的直鏈和支化烯基，優(yōu)選含有2-7個(gè)碳原子的直鏈基團(tuán)。優(yōu)選的烯基是C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基和C7-6-烯基，特別地C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基和C5-C7-4-烯基。優(yōu)選的烯基的例子是乙烯基、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。特別優(yōu)選是含有最多至5個(gè)碳原子的基團(tuán)。
術(shù)語“氟烷基”優(yōu)選包括含有末端氟的直鏈基團(tuán)，即氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基和7-氟庚基。然而，不排除其它位置的氟。
術(shù)語“氧雜烷基”優(yōu)選包括通式CnH2n+1-O-(CH2)m的直鏈基團(tuán)，其中n和m各自彼此獨(dú)立地是1-6。優(yōu)選，n＝1和m＝1-6。
在通式II-X中， 優(yōu)選 或
通式II的化合物優(yōu)選是 其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基或烯基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基或含有2-5個(gè)碳原子的烯基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2。
通式III的化合物優(yōu)選是 其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基或烯基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基或含有2-5個(gè)碳原子的烯基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2。
通式IV的化合物優(yōu)選是
其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2，特別優(yōu)選F。
通式V的化合物優(yōu)選是
其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2，特別優(yōu)選F。特別優(yōu)選是通式Vc。
通式VII的化合物優(yōu)選是 其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2。
通式VIII的化合物優(yōu)選是
其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2，特別優(yōu)選F。
通式X的化合物優(yōu)選是 其中R0和X0可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R0是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和X0是F、OCF3、CF3或OCHF2，特別優(yōu)選F。
以下列出特別優(yōu)選的實(shí)施方案。
-介質(zhì)包含一種或多種通式II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX和/或X的化合物，優(yōu)選一種或多種通式IIa，IIb，IIc，IIIa，IVa，IVb，Vc，VIIa，VIIb，VIIIa，VIIIb和/或Xa的化合物。
-在總混合物中通式II-X的化合物的比例為20-70wt％，優(yōu)選30-60wt％和特別優(yōu)選35-55wt％。
-在總混合物中通式I-X的化合物的比例合起來為至少30wt％，優(yōu)選至少40wt％和特別優(yōu)選至少50wt％。
-介質(zhì)基本由通式I-X的化合物組成。
-I(II+III+IV+V+VI+VII+VIII+IX+X)重量比優(yōu)選為1∶10-10∶1。
通式I和II+III+IV+V+VI+VII+VIII+IX+X的化合物的最優(yōu)用量比基本上依賴于所需的性能，依賴于通式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX和/或X的組分的選擇和依賴于非必要存在的其它組分的選擇。在以上指示范圍內(nèi)的合適用量比可以容易地根據(jù)各自的具體情況確定。
除至少一種通式I的化合物和至少一種選自通式II-X的化合物以外，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)另外包含一種或多種選自通式XI-XVII的化合物
其中各個(gè)基團(tuán)具有如下含義R1和R2彼此獨(dú)立地，相同或不同地，是各含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基、正烷氧基或烯基；Z1和Z2彼此獨(dú)立地，相同或不同地，是單鍵、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C2H4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-或-C4H8-，優(yōu)選各自是單鍵。
通式XI的化合物優(yōu)選是 其中R1和R2可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R1是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基或烯基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基或含有2-5個(gè)碳原子的烯基，和R2是含有最多至9個(gè)碳原子的烯基，特別優(yōu)選含有2-5個(gè)碳原子的烯基。
通式XIa的特別優(yōu)選化合物是
其中R1可采用上文所示的含義，但優(yōu)選是含有1-5個(gè)碳原子的正烷基。
特別優(yōu)選是通式XIa1和XIa2的化合物。
通式XII的化合物優(yōu)選是 其中R1和R2可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R1是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和R2是含有最多至9個(gè)碳原子的烷氧基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的烷氧基。
通式XIII的化合物優(yōu)選是 其中R1和R2可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R1是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基，和R2是含有最多至9個(gè)碳原子的烯基，特別優(yōu)選含有2-5個(gè)碳原子的烯基。
通式XV的化合物優(yōu)選是
其中R1和R2可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R1是含有最多至9個(gè)碳原子的烯基，特別優(yōu)選含有2-5個(gè)碳原子的烯基，和R2是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基。
以下指示特別優(yōu)選的實(shí)施方案。
-介質(zhì)包含一種或多種通式XI，XII，XIII，XIV，XV，XVI和/或XVII的化合物，優(yōu)選一種或多種通式XIa，XIb，XIIa，XIIIa和/或XVa的化合物。
-在總混合物中通式XI-XVII的化合物的比例為5-70wt％，優(yōu)選10-60wt％和特別優(yōu)選10-30wt％(實(shí)施方案B)或35-55wt％(實(shí)施方案A)。
-在總混合物中通式I-XVII的化合物的比例合起來為至少50wt％，優(yōu)選至少70wt％和特別優(yōu)選至少90wt％。
-介質(zhì)基本上由通式I-XVII的化合物組成。
在根據(jù)本發(fā)明的混合物中通式I-XVII的化合物的總數(shù)量不是關(guān)鍵的?；旌衔锟梢虼税环N或多種另外的組分以優(yōu)化各種不同的性能。然而，通式I-XVII的化合物的總濃度越高，觀察到的對(duì)旋轉(zhuǎn)粘度和光學(xué)各向異性的作用通常越大。
此外，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)可另外包含一種或多種選自通式XVIII的化合物 其中R1和R2可采用上文所示的含義。然而優(yōu)選，R1和R2是含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基，特別優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的正烷基。
在總混合物中通式XVIII的化合物的比例為最多至10wt％。
此外，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)可另外包含一種或多種選自通式XIX-XXVI的化合物

其中R0，X0，Y1，Y2，Y3，Y4和Z0各自彼此獨(dú)立地具有上文指示的含義。優(yōu)選，X0是F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。R0優(yōu)選是各含有最多至6個(gè)碳原子的烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，和Z0優(yōu)選是單鍵或-CH2-CH2-。Y1，Y2，Y3和Y4各自彼此獨(dú)立地是H或F。
可用于根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)中的通式II-XXVI和它們的子通式的各個(gè)化合物是已知的或可以類似于已知化合物而制備。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)液晶材料，但特別地與一種或多種通式II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX和/或X的化合物混合形式下的相對(duì)小比例的通式I化合物就已導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)粘度γ1的顯著降低和導(dǎo)致更高的光學(xué)各向異性Δn的數(shù)值，由此能夠達(dá)到顯示器的更快響應(yīng)時(shí)間，其中同時(shí)觀察到具有低的近晶型-向列型轉(zhuǎn)變溫度的寬向列相，由此引起貯存穩(wěn)定性的改進(jìn)。通式I-X的化合物是無色，穩(wěn)定的和容易彼此混溶和容易與其它液晶材料混溶。根據(jù)本發(fā)明的混合物另外突出之處為非常高的澄清點(diǎn)。
從偏振器，電極基板和具有表面處理的電極的根據(jù)本發(fā)明的MFK顯示器的構(gòu)造對(duì)應(yīng)于此類型顯示器的通常設(shè)計(jì)。術(shù)語“通常設(shè)計(jì)”在此寬泛地理解和也包括MFK顯示器的所有衍生型和改進(jìn)型，特別地還包括基于多晶Si TFT或MIM的矩陣顯示器元件。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的顯示器和迄今為止基于扭轉(zhuǎn)向列型電池的常規(guī)顯示器之間的主要差異在于液晶層的液晶參數(shù)的選擇。
采用自身已知的常規(guī)方式制備可以根據(jù)本發(fā)明使用的液晶混合物。通常，將所需數(shù)量的以較小數(shù)量使用的組分溶于構(gòu)成主要成分的組分中，優(yōu)選在升高的溫度下。也可以混合各組分在有機(jī)溶劑中，例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液，和在充分混合之后再次除去溶劑，例如通過蒸餾。
電介質(zhì)也可包含其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知和文獻(xiàn)中描述的添加劑。例如，可以加入0-15％多色染料和/或手性摻雜劑。
在本申請(qǐng)中和在以下的實(shí)施例中，通過首字母縮略詞指示液晶化合物的結(jié)構(gòu)，其中對(duì)化學(xué)式的轉(zhuǎn)換根據(jù)下表A和B進(jìn)行。所有的基團(tuán)CnH2n+1和CmH2m+1是分別含有n或m個(gè)碳原子的直鏈烷基；n和m優(yōu)選是0、1、2、3、4、5、6或7。表B中的編碼是不證自明的。在表A中，僅指示母體結(jié)構(gòu)的首字母縮略詞。在個(gè)別情況下，母體結(jié)構(gòu)的首字母縮略詞由劃線，與取代基R1，R2，L1和L2的編碼分隔開。
在表A和B中可找到根據(jù)本發(fā)明的混合物構(gòu)思的優(yōu)選混合物組分。
表A


表B









表C表C顯示優(yōu)選加入到根據(jù)本發(fā)明的混合物中的可能摻雜劑。


表D以下提及例如可以加入到根據(jù)本發(fā)明的混合物中的穩(wěn)定劑。




除一種或多種通式I的化合物以外，特別優(yōu)選的混合物包含一種，兩種，三種，四種，五種或更多種選自表B的化合物。
以下實(shí)施例意于解釋本發(fā)明而不限制本發(fā)明。上下文中，百分比數(shù)據(jù)是重量百分比。所有的溫度以攝氏度給出。Kp.表示澄清點(diǎn)。
Δn表示光學(xué)各向異性(589nm，20℃)。除非另外明確說明，光學(xué)數(shù)據(jù)在20℃下測(cè)量。Δε表示介電各向異性(Δε＝ε‖-ε，其中ε‖表示平行于分子縱軸的介電常數(shù)和ε表示與其垂直的介電常數(shù))。除非另外明確說明，電光學(xué)數(shù)據(jù)在TN電池中在第1最小值下(即在0.5μm的d·Δn數(shù)值下)在20℃下測(cè)量。旋轉(zhuǎn)粘度γ1(mPa·s)在20℃下測(cè)量。
V10表示在10％的相對(duì)對(duì)比度下的閾值電壓，即特征電壓，V50表示在50％的相對(duì)對(duì)比度下的特征電壓和V90表示在90％的相對(duì)對(duì)比度下的特征電壓。V0表示電容閾值電壓。除非另外說明，扭轉(zhuǎn)是90°。
彈性常數(shù)K1和K3在20℃下測(cè)定。K3/K1是的彈性常數(shù)K3和K1比例。
實(shí)施例實(shí)施例1
實(shí)施例2
實(shí)施例3
實(shí)施例4
實(shí)施例5
實(shí)施例6
實(shí)施例7
實(shí)施例8
實(shí)施例9
實(shí)施例10
實(shí)施例11
實(shí)施例12
實(shí)施例13
實(shí)施例14
實(shí)施例15
實(shí)施例16
實(shí)施例17
實(shí)施例18
實(shí)施例19
實(shí)施例20
實(shí)施例21
對(duì)比例1
實(shí)施例22
實(shí)施例23
實(shí)施例24
實(shí)施例25
實(shí)施例26
實(shí)施例27
實(shí)施例28
實(shí)施例29
實(shí)施例30
實(shí)施例31
對(duì)比例2
實(shí)施例32
實(shí)施例33
實(shí)施例34
實(shí)施例35
實(shí)施例36
實(shí)施例37
實(shí)施例38
實(shí)施例39
實(shí)施例40
實(shí)施例41
實(shí)施例42
實(shí)施例43
實(shí)施例44
實(shí)施例45
實(shí)施例46
實(shí)施例47
實(shí)施例48
實(shí)施例49
實(shí)施例50
實(shí)施例51
實(shí)施例52
實(shí)施例53
實(shí)施例54
實(shí)施例55
實(shí)施例56
實(shí)施例57
實(shí)施例58
實(shí)施例59
實(shí)施例60
實(shí)施例61
實(shí)施例62
實(shí)施例63
實(shí)施例64
實(shí)施例65
實(shí)施例66
實(shí)施例67
實(shí)施例68
實(shí)施例69
實(shí)施例70
實(shí)施例71
實(shí)施例72
實(shí)施例73
實(shí)施例74
實(shí)施例75
實(shí)施例76
實(shí)施例77
實(shí)施例78
實(shí)施例79
實(shí)施例80
實(shí)施例81
實(shí)施例82
實(shí)施例83
實(shí)施例84
實(shí)施例85
實(shí)施例86
實(shí)施例87
實(shí)施例88
實(shí)施例89
實(shí)施例90
實(shí)施例91
實(shí)施例92
實(shí)施例93
實(shí)施例94
實(shí)施例95
實(shí)施例96
實(shí)施例97
實(shí)施例98
實(shí)施例99
實(shí)施例100
實(shí)施例101
實(shí)施例102
實(shí)施例103
實(shí)施例104
實(shí)施例105
實(shí)施例106
實(shí)施例107
實(shí)施例108
實(shí)施例109
實(shí)施例110
實(shí)施例111
實(shí)施例112
實(shí)施例113
實(shí)施例114
實(shí)施例115
實(shí)施例116
實(shí)施例117
實(shí)施例118
實(shí)施例119
權(quán)利要求
1.基于具有正或負(fù)介電各向異性的極性化合物的混合物的液晶介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種通式I的化合物 其中R1和R2各自彼此獨(dú)立地，相同或不同地是H、含有1-12個(gè)碳原子的烷基，該烷基是未取代的或由CN或CF3單取代或由鹵素至少單取代的，其中這些基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)還可以各自彼此獨(dú)立地由-O-、-S-、 -CH＝CH-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-以使得O原子不彼此直接連接的方式替代。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于在通式I的化合物中，R1和/或R2彼此獨(dú)立地，相同或不同地是H、含有1-9個(gè)碳原子的直鏈烷基或含有2-9個(gè)碳原子的直鏈烯基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種選自子通式Ia-Id的化合物的化合物 其中術(shù)語“烷基1”和“烷基2”在每種情況下彼此獨(dú)立地，相同或不同地表示氫原子或含有1-9個(gè)碳原子的烷基，優(yōu)選含有1-5個(gè)碳原子的直鏈烷基，和術(shù)語“烯基1”和“烯基2”在每種情況下彼此獨(dú)立地，相同或不同地表示含有2-9個(gè)碳原子的烯基，優(yōu)選含有2-5個(gè)碳原子的直鏈烯基。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種選自子結(jié)構(gòu)式I1-I25的化合物的化合物
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于在總混合物中通式I的化合物的比例為1-60wt％。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它另外包含一種或多種選自通式II-X的化合物的化合物 其中各個(gè)基團(tuán)具有如下含義R0各含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基；X0F、Cl、含有1-6個(gè)碳原子的鹵代烷基或鹵代烷氧基，或含有2-6個(gè)碳原子的鹵代烯基；Z0-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C2H4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-或-C4H8-；Y1，Y2，Y3，Y4，Y5和Y6各自彼此獨(dú)立地是H或F；r0或1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的介質(zhì)，其特征在于在總混合物中通式II-X的化合物的比例為20-70wt％。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種選自通式XI-XVII的化合物的化合物 其中各個(gè)基團(tuán)具有如下含義R1和R2彼此獨(dú)立地，相同或不同地是各含有最多至9個(gè)碳原子的正烷基、正烷氧基或烯基；Z1和Z2彼此獨(dú)立地，相同或不同地是單鍵、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C2H4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-或-C4H8-。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的介質(zhì)，其特征在于在總混合物中通式XI-XVII的化合物的比例為5-70wt％。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的液晶介質(zhì)用于電光學(xué)目的的用途。
11.一種電光學(xué)顯示器件，其包含根據(jù)權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)的液晶介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于具有正或負(fù)介電各向異性的極性化合物的混合物的液晶介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種通式(I)的化合物，其中R
文檔編號(hào)G02F1/13GK1823151SQ200480019888
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者真邊篤孝, E·杜馬茨, E·珀奇, V·賴芬拉特, M·黑克邁爾 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司