液晶介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì)，其包含一種或多種式I的化合物其中R0,X0和L1-6具有權(quán)利要求1中所述的含義，以及涉及它用于電光學(xué)液晶顯示器的用途。
【專利說明】液晶介質(zhì)
[0001] 本申請(qǐng)是發(fā)明名稱為"液晶介質(zhì)"的中國(guó)專利申請(qǐng)200980105554. 5的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及液晶介質(zhì)（FK介質(zhì)），及其用于電光學(xué)目的的用途，以及包含該介質(zhì)的 液晶顯示器。

【背景技術(shù)】
[0003] 液晶主要在顯示器件中用作電介質(zhì)，因?yàn)檫@類物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)能通過施加的電壓 而改變?；谝壕У碾姽鈱W(xué)器件對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是極為熟知的且可以是基于各種效 果的。這類器件的實(shí)例是具有動(dòng)態(tài)散射的盒，DAP(排列相畸變）盒、賓/主盒、具有扭曲向 列（"twisted nematic"）結(jié)構(gòu)的TN盒、STN( "超扭曲向列"）盒、SBE( "超雙折射效應(yīng)"） 盒和0ΜΙ( "光學(xué)模式干涉"）盒。最為常見的顯示器件基于Schadt-Helfrich效應(yīng)并且具 有扭曲向列結(jié)構(gòu)。此外，還有以與基板和液晶面平行的電場(chǎng)工作的盒，例如，IPS( "面內(nèi)切 換"）盒。特別是TN、STN、FFS (散射場(chǎng)切換）和IPS盒對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)而言是當(dāng)前 商業(yè)上關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004] 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)和電磁福射的良好的穩(wěn)定性。 此外，液晶材料應(yīng)當(dāng)具有低粘度并在盒中產(chǎn)生短的尋址時(shí)間、低的閾值電壓和高的對(duì)比度。
[0005] 此外，它們應(yīng)當(dāng)在通常的工作溫度，即高于和低于室溫的最寬的可能范圍內(nèi)具有 合適的介晶相（Mesophase)，例如用于上述盒的向列型或膽甾醇型介晶相。因?yàn)橥ǔ⒁壕?作為多種組分的混合物使用，因此重要的是組分能彼此易于混溶。更進(jìn)一步的性質(zhì)如導(dǎo)電 性、介電各向異性和光學(xué)各向異性必須根據(jù)盒類型和應(yīng)用領(lǐng)域而滿足各種要求。例如，用于 具有扭曲向列結(jié)構(gòu)的盒的材料應(yīng)當(dāng)具有正的介電各向異性和低導(dǎo)電率。
[0006] 例如，對(duì)于具有集成的非線性元件以切換獨(dú)立像素的矩陣液晶顯示器（MFK-顯示 器），期望具有大的正介電各向異性、寬的向列相、相對(duì)低的雙折射、很高的電阻率、良好的 UV和溫度穩(wěn)定性和低蒸氣壓的介質(zhì)。
[0007] 這類矩陣液晶顯示器是已知的。能用于獨(dú)立地切換獨(dú)立像素的非線性元件的實(shí)例 是有源元件（即晶體管）。使用術(shù)語(yǔ)"有源矩陣"，其中可區(qū)分為以下兩種類型：
[0008] 1.在作為基板的硅晶片上的M0S (金屬氧化物半導(dǎo)體）或其它二極管。
[0009] 2.在作為基材的玻璃板上的薄膜晶體管（TFT)。
[0010] 將單晶硅作為基板材料使用限制了顯示器尺寸，因?yàn)樯踔潦歉鞣N分顯示器的模塊 組裝也會(huì)在接頭處導(dǎo)致問題。
[0011] 就優(yōu)選的更有前景的類型2的情況來說，所用的電光效應(yīng)通常是TN效應(yīng)。區(qū)分為 兩種技術(shù)：包含化合物半導(dǎo)體例如CdSe的TFT,或基于多晶娃或非晶娃的TFT。對(duì)于后一種 技術(shù)，全世界范圍內(nèi)正在進(jìn)行深入的工作。
[0012] 將TFT矩陣施用于顯示器的一個(gè)玻璃板的內(nèi)側(cè)，而另一玻璃板在其內(nèi)側(cè)帶有透明 反電極。與像素電極的尺寸相比，TFT非常小且對(duì)圖像幾乎沒有不利作用。該技術(shù)還可以 推廣到全色功能的（voll farbtaugliche)圖像顯示，其中將紅、綠和藍(lán)濾光片的鑲嵌物 (Mosaik)以使得濾光片元件每個(gè)與可切換的像素相對(duì)的方式排列。
[0013] TFT顯示器通常作為在透射中具有交叉的起偏器（Polarisatoren)的TN盒來運(yùn)行 且是背景照明的。
[0014] 術(shù)語(yǔ)"MFK-顯示器"在此處包括具有集成非線性元件的任何矩陣顯示器，即除了有 源矩陣外，還有具有無源（passive)元件的顯示器，如可變電阻或二極管（MM=金屬-絕 緣體-金屬）。
[0015] 這類MFK-顯示器特別適用于TV應(yīng)用（例如袖珍電視）或用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用（膝 上型電腦）和汽車或飛機(jī)構(gòu)造中的高信息顯示器。除了關(guān)于對(duì)比度和響應(yīng)時(shí)間的角度依 賴性問題之外，由于液晶混合物不夠高的電阻率，MFK-顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[T0G ASHI，S.，SEKI⑶CHI, Κ·，TANABE，Η·，YAMAMOTO, Ε·，S0RMACHI，Κ·，TAJIMA，Ε·，MTANABE，Η ·，SHIMIZU, H.，Proc. Eurodisplay84, 1984 年 9 月：A210-288Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, ρ· 141fT.，Paris ;STR0MER, M.，Proc. Eurodisplay84, 1984 年 9月：Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145ff.，Paris]。隨著降低的電阻，MFK-顯示器的對(duì)比度劣化，并且可 能出現(xiàn)"殘留影像（after image)消除"的問題。因?yàn)橛捎谂c顯示器內(nèi)表面的相互作用，液 晶混合物的電阻率通常隨MFK-顯示器的壽命下降，所以高的（初始）電阻非常重要以獲得 可接受的使用壽命。特別是就低電壓的混合物來說，至今不可能實(shí)現(xiàn)很高的電阻率值。更 重要的是，電阻率顯示出隨溫度升高和在溫度負(fù)載和/或UV曝露后最小可能的增加。來自 現(xiàn)有技術(shù)的混合物的低溫性能也是特別不利的。要求即使在低溫下也不出現(xiàn)結(jié)晶和/或近 晶相，以及粘度的溫度依賴性要盡可能低。因此，來自現(xiàn)有技術(shù)的MFK-顯示器不滿足當(dāng)今 的要求。
[0016] 除了使用背景照明的、即透射地和可能的透射反射地（transflektiv)操作的液 晶顯示器，反射式液晶顯示器也是特別令人感興趣的。這些反射式液晶顯示器使用環(huán)境光 用于信息顯示。因此它們比具有相應(yīng)尺寸和分辨率的背景照明的液晶顯示器消耗明顯更少 的能量。因?yàn)門N效應(yīng)特征在于非常良好的對(duì)比度，這類反射式顯示器甚至可在明亮的環(huán)境 條件中很好地識(shí)別。這是已經(jīng)已知的簡(jiǎn)單的反射式TN顯示器，如用于例如手表和袖珍計(jì)算 器中的那些。然而，該原理還可用于高質(zhì)、更高分辨率的有源矩陣控制的顯示器，例如TFT 顯示器。在此，如已經(jīng)在一般常規(guī)的透射TFT-TN顯示器中的那樣，低雙折射率（Λη)的液 晶的使用對(duì)于達(dá)到低光學(xué)延遲（d· Λη)是必需的。該低光學(xué)延遲產(chǎn)生通?？山邮艿膶?duì)比 度的低視角依賴性（參見DE 30 22 818)。在反射式顯示器中，低雙折射率液晶的應(yīng)用甚至 比在透射式顯示器中更重要，因?yàn)樵诜瓷涫斤@示器中光所穿越的有效層厚度為在具有相同 層厚度的透射式顯示器中的大約兩倍。
[0017] 對(duì)于TV和視頻應(yīng)用，要求具有快速響應(yīng)時(shí)間的顯示器以能夠以接近真實(shí)的質(zhì)量 再現(xiàn)多媒體內(nèi)容，例如電影和視頻游戲。若使用具有低值粘度、特別是旋轉(zhuǎn)粘度，以及具 有高的光學(xué)各向異性（△!〇的液晶介質(zhì)，則能特別達(dá)到這樣短的響應(yīng)時(shí)間。
[0018] 因此，繼續(xù)存在著對(duì)具有非常高的電阻率且同時(shí)具有大的工作溫度范圍、短響應(yīng) 時(shí)間（甚至在低溫下）和低閾值電壓的MFK-顯示器的很大需求，這種顯示器不顯示出或僅 僅較小程度地顯示出這些缺點(diǎn)。
[0019] 就TN-(Schadt-Helfrich)盒來說，期望能于盒中實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)勢(shì)的介質(zhì)：
[0020] -拓寬的向列相范圍（特別是直到低溫）
[0021] -在極低溫下切換的能力（戶外應(yīng)用、汽車、航空電子技術(shù)）
[0022] -提高的對(duì)紫外輻射的耐受性（更長(zhǎng)的壽命）
[0023] -低閾值電壓。
[0024] 從現(xiàn)有技術(shù)中可獲得的介質(zhì)不能使得這些優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)而同時(shí)保持其它參數(shù)。
[0025] 就超扭曲（STN)盒來說，期望介質(zhì)能實(shí)現(xiàn)更大的多路傳輸性 (Multiplexierbarkeit)和/或更低的閾值電壓和/或更寬的向列相范圍（特別是在低溫 下）。為此，迫切地需要進(jìn)一步擴(kuò)展可利用的參數(shù)范圍（清亮點(diǎn)、近晶-向列型轉(zhuǎn)變點(diǎn)或熔 點(diǎn)、粘度、介電值、彈性值）。
[0026] 特別就用于TV和視頻應(yīng)用（例如IXD-TV、監(jiān)視器、PDA、筆記本、游戲平臺(tái)）的液 晶顯示器來說，要求響應(yīng)時(shí)間顯著縮短。在液晶盒中液晶介質(zhì)的層厚度d("cellap"）的減 少理論上導(dǎo)致更快的相應(yīng)時(shí)間，但要求具有更高雙折射率Δη的液晶介質(zhì)以確保足夠的光 學(xué)延遲（d· Δη)。然而現(xiàn)有技術(shù)已知的具有商雙折射率的液晶材料，通常還同時(shí)具有商旋 轉(zhuǎn)粘度，這又會(huì)對(duì)響應(yīng)時(shí)間有負(fù)面的影響。因此存在著對(duì)于同時(shí)具有快速響應(yīng)時(shí)間、低旋轉(zhuǎn) 粘度和高雙折射率的液晶介質(zhì)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明所基于的任務(wù)是提供特別是用于這類MFK-、ΤΝ-、STN-、FFS-或IPS-顯示 器的介質(zhì)，其具有如上所述的期望的性質(zhì)且不顯示出或僅僅很小程度顯示出如上所述的缺 點(diǎn)。特別是，液晶介質(zhì)應(yīng)當(dāng)在具有快速響應(yīng)時(shí)間和低旋轉(zhuǎn)粘度的同時(shí)具有高雙折射率。此 夕卜，液晶介質(zhì)當(dāng)具有高清亮點(diǎn)、高介電各向異性和低閾電壓。
[0028] 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果使用包含一種或多種式I的化合物的液晶介質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)該任 務(wù)。所述式I的化合物產(chǎn)生具有如上所述的期望性質(zhì)的混合物。
[0029] 本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì)，其特征在于它包含一種或多種式I的化合物
[0030]

【權(quán)利要求】
1.液晶介質(zhì)，其特征在于它包含： -一種或多種式I的化合物
其中 R° 表示具有1到15個(gè)C原子的烷基或烷氧基，其中這些基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè) CH2基團(tuán)也可分別彼此獨(dú)立地被-C Ξ C-、-CF20-、-CH = CH-、
-0-、-C0-0-或-0-C0-以使得0原子不直接彼此相連的方式代替，以及其中一個(gè)或多個(gè)Η原 子也可被鹵素原子代替， Χ°表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、具有直至6個(gè)C原子的鹵化烷基、鹵化鏈烯基、鹵化 燒氧基或者齒化鏈稀氧基，和 LM各自彼此獨(dú)立地表示Η或F ;以及 -一種或多種選自下式VI-2、VII-la、VII-lb、IX、X-XII和XXVI的化合物：
其中 R°和X°具有式I中所指明的含義，和 γκ各自彼此獨(dú)立地表示Η或F;
其中 R°和Χ°具有式I中所指明的含義；
其中R'X'Y1和Y2具有上面所述的含義，以及
各自彼此獨(dú) 立地表示
其中環(huán)Α和Β不問時(shí)表不亞環(huán)己基；
其中 R°、X°以及廣4具有如式I中所述的含義，并且
各自彼此獨(dú)立地表示
其中 R°與X°具有權(quán)利要求1中所述的含義，以及Y1和Y2各自彼此獨(dú)立地表示Η或F。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述式I的化合物選自以下這些：
其中 X°是F、C1或者具有1、2或3個(gè)C原子的單或多氟化烷基或烷氧基或者具有2或3個(gè) C原子的單或多氟化鏈烯基，和 R°表示具有1到8個(gè)C原子的直鏈烷基或者烷氧基或者具有2到7個(gè)C原子的直鏈鏈 烯基或者鏈烯氧基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述的式VI-2的化合物選自以下這 些：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述的式IX的化合物選 自以下這些：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述的式X的化合物選自 以下這些：
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述的式XI的化合物選 自以下這些：

7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述的式XII的化合物選 自以下這些：
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含一種或多種 下式的化合物
和/或
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含1-25重 量％的一種或多種式I的化合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含一種或多 種式VI-1的化合物
其中R°和X°具有如權(quán)利要求1中的含義和γΗ各自彼此獨(dú)立地表示Η或F。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含3-30重 量％的一種或多種式VI-1的化合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含2-30重 量％的一種或多種式VI-2的化合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于其另外包含一種或多種 式II和/或III的化合物：
其中 Α表示1，4-亞苯基或反-1，4-亞環(huán)己基， a是0或1， R3表示具有2到9個(gè)C原子的鏈烯基， 以及R4具有在權(quán)利要求1中對(duì)于R°所述的含義。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)包含25-80重 量％、優(yōu)選30-70重量％的式II和/或III的化合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的液晶介質(zhì)，其特征在于，所述液晶介質(zhì)包含至少 一種選自如下的穩(wěn)定劑：


【文檔編號(hào)】C09K19/52GK104194801SQ201410324550
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2008年2月20日
【發(fā)明者】M·維特克, B·舒勒, V·賴芬拉特, M·格貝爾, M·恰因塔 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司