其中
R1和R1*彼此獨立地分別表示具有1至15個碳原子的烷基或烷氧基基團,或具有3至5個碳原子的環(huán)烷基,此外其中在這些基團中的一個或多個CH2基團可以彼此獨立地分別被-C≡C-、-CF2O-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-、-O-CO-以使得氧原子不直接彼此相連的方式代替,并且此外其中一個或多個氫原子可以被鹵素代替。
此種介質(zhì)可以特別地用于具有基于ECB效應的有源矩陣尋址的電光顯示器和IPS(面內(nèi)切換)顯示器或FFS(邊緣場切換)顯示器。特別地,根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物適合在PS(聚合物穩(wěn)定)或PSA(聚合物穩(wěn)定配向)型液晶顯示器中使用。
電控雙折射,ECB效應或還有DAP(排列相畸變)效應的原理首次描述于1971年(M.F.Schieckel和K.Fahrenschon,"Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields",Appl.Phys.Lett.19(1971),3912)。接著還有J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20(1972),1193)以及G.Labrunie和J.Robert(J.Appl.Phys.44(1973),4869)的論文。
J.Robert和F.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980),30),J.Duchene(Displays 7(1986),3)和H.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982),244)的論文已經(jīng)表明,液晶相必須具有高數(shù)值的彈性常數(shù)比K3/K1,高數(shù)值的光學各向異性Δn和Δε≤-0.5的介電各向異性值,從而能適用于基于ECB效應的高信息顯示元件?;贓CB效應的電光顯示元件具有垂面的邊緣取向(VA技術(shù)=垂直配向)。介電負性的液晶介質(zhì)還可以用于利用所謂IPS或FFS效應的顯示器中。
利用ECB效應的顯示器,作為所謂的VAN(垂直配向向列型)顯示器,例如在結(jié)構(gòu)形式MVA(多疇垂直配向,例如:Yoshide,H.等,論文3.1:"MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...",SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第I輯,第6-9頁,和Liu,C.T.等,論文15.1:"A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology...",SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第II輯,第750-753頁),PVA(圖案垂直配向,例如:Kim,Sang Soo,論文15.4:"Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV",SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第II輯,第760-763頁),ASV(高級超視角,例如:Shigeta,Mitzuhiro和Fukuoka,Hirofumi,論文15.2:"Development of High Quality LCDTV",SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第II輯,第754-757頁)顯示器中,已經(jīng)本身被確定為除了IPS(面內(nèi)切換)顯示器(例如:Yeo,S.D.,論文15.3:"An LC Display for the TV Application",SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第II輯,第758和759頁)和長久已知的TN(扭曲向列型)顯示器之外,當前最重要的三類最新液晶顯示器之一,特別是對于電視應用而言。例如在Souk,Jun,SID Seminar 2004,Seminar M-6:"Recent Advances in LCD Technology",Seminar Lecture Notes,M-6/1to M-6/26,和Miller,Ian,SID Seminar 2004,Seminar M-7:"LCD-Television",Seminar Lecture Notes,M-7/1至M-7/32中將這些技術(shù)以通常形式進行了比較。盡管現(xiàn)代ECB顯示器的響應時間已經(jīng)通過超速驅(qū)動(overdrive)的尋址方法獲得顯著改善,例如:Kim,Hyeon Kyeong等,論文9.1:"A 57-in.Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application",SID 2004International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,第I輯,第106-109頁,但是獲得適合視頻的響應時間,特別是在灰階的切換中,仍然是一個沒有令人滿意地解決的問題。
在電光顯示元件中該效應的工業(yè)應用,要求液晶相必須滿足許多要求。此處特別重要的是對水分,空氣和物理影響如熱,紅外、可見光和紫外輻射和直流與交變電場的化學耐受性。
此外,工業(yè)上可用的液晶相要求在合適溫度范圍內(nèi)具有液晶介晶相和低粘度。
迄今公開的一系列具有液晶介晶相的化合物中不包括符合所有這些要求的單個化合物。因此,通常制備兩種到二十五種、優(yōu)選三種到十八種化合物的混合物,以獲得能用作液晶相的物質(zhì)。然而,因為迄今為止沒有具有顯著負介電各向異性和足夠的長期穩(wěn)定性的液晶材料可利用,所以以這種方式不可能容易地制備最佳的相。
矩陣液晶顯示器(MLC-顯示器)是已知的??捎糜趩蝹€像素獨立轉(zhuǎn)換的非線性元件,是例如有源元件(即晶體管)。于是,采用術(shù)語“有源矩陣”,其中能區(qū)分為兩種類型:
1.在作為襯底的硅晶片上的MOS(金屬氧化物半導體)晶體管。
2.在作為襯底的玻璃板上的薄膜晶體管(TFT)。
就類型1的情況而言,所用的電光效應通常是動態(tài)散射或賓-主效應。將單晶硅作為襯底材料使用限制了顯示器尺寸,因為甚至不同分顯示器的模塊化組裝也會在接頭處導致問題。
就優(yōu)選的更有前途的類型2的情況來說,所用的電光效應通常是TN效應。
在兩種技術(shù)之間有區(qū)別:包含化合物半導體例如CdSe的TFT,或基于多晶硅或非晶硅的TFT。對于后一種技術(shù),全世界范圍內(nèi)正在進行深入的研究。
將TFT矩陣施加于顯示器的一個玻璃板的內(nèi)側(cè)上,而另一玻璃板在內(nèi)側(cè)上帶有透明反電極。與像素電極的尺寸相比,TFT非常小且對圖像實際上沒有不利作用。該技術(shù)還可以推廣用于全色功能顯示器,其中將紅、綠和藍濾光片的鑲嵌塊以使得濾光元件與每個可切換像素相對置的方式排列。
術(shù)語“MLC-顯示器”在此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,還有具有無源元件的顯示器,例如可變電阻或二極管(MIM=金屬-絕緣體-金屬)。
這類MLC-顯示器特別適用于TV應用(例如袖珍電視)或用于汽車或航空器構(gòu)造中的高信息顯示器。除了關(guān)于對比度的角度依賴性和響應時間的問題之外,由于液晶混合物不夠高的比電阻,MLC-顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.,Proc.Eurodisplay 84,Sept.1984:A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,pp.141ff.,Paris;STROMER,M.,Proc.Eurodisplay 84,Sept.1984:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,pp.145 ff.,Paris]。隨著降低的電阻,MLC-顯示器的對比度劣化。因為由于與顯示器內(nèi)表面的相互作用,液晶混合物的比電阻通常隨MLC-顯示器的壽命下降,因此高的(初始)電阻對于必須在長運行時間內(nèi)具有可接受電阻值的顯示器而言是非常重要的。
VA顯示器具有顯著較好的視角依賴性并且因此主要用于電視機和監(jiān)視器。然而,這里仍然需要改進響應時間,特別地在用于具有大于60Hz的幀速率(圖像變化頻率/重復率)的電視方面。然而同時,一些性能例如低溫穩(wěn)定性不會劣化。
目前使用的液晶顯示器(LC顯示器)通常是TN(扭曲向列型)類型的那些。然而,這些具有對比度強烈的視角依賴性的缺點。除此之外,所謂的VA(垂直配向)顯示器是已知的,其具有更寬的視角。VA顯示器的液晶盒含有在兩個透明電極之間的一層液晶介質(zhì),其中液晶介質(zhì)通常具有負值的介電(DC)各向異性。在切斷狀態(tài),液晶層的分子垂直于電極表面取向(垂面地)或傾斜垂面地取向。在向電極施加電壓時,發(fā)生液晶分子平行于電極表面的再取向。此外,OCB(光學補償彎曲)顯示器是已知的,其基于雙折射效應和具有所謂“彎曲”取向和通常正的(DC)各向異性的液晶層。在施加電壓時,發(fā)生液晶分子垂直于電極表面的再取向。另外,OCB顯示器通常含有一個或多個雙折射光學延遲膜以避免在黑暗狀態(tài)下不希望的彎曲盒的光透過性。與TN顯示器相比,OCB顯示器具有更寬的視角和更短的響應時間。還已知IPS(面內(nèi)切換)顯示器,其在兩個基板之間含有液晶層,其中僅一個基板具有通常有梳型結(jié)構(gòu)的電極層。在施加電壓時,因此產(chǎn)生了具有顯著的平行于液晶層的分量的電場。這引起了液晶分子在層平面中的再取向。此外,已經(jīng)提出了所謂的FFS(邊緣場切換)顯示器(參見,尤其是S.H.Jung等,Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷,No.3,2004,1028),其同樣包含在相同基板上的兩個電極,但其中相比于IPS顯示器僅一個被構(gòu)造為結(jié)構(gòu)化(梳型)電極的形式,和另一個電極是非結(jié)構(gòu)化的。由此產(chǎn)生了強烈的所謂的“邊緣場”,即接近電極邊緣的強烈電場,并且在整個所述盒中產(chǎn)生具有強烈的垂直分量和強烈的水平分量二者的電場。IPS顯示器和FFS顯示器二者具有低的對比度視角依賴性。
在較新類型的VA顯示器中,液晶分子的均一配向被限制在液晶盒內(nèi)多個較小的疇域中。在這些疇之間可以存在向錯,也被稱為傾斜的疇。與常規(guī)VA顯示器相比,具有傾斜的疇的VA顯示器具有更大的對比度視角不依賴性和灰階。另外,這種類型的顯示器更易于生產(chǎn),因為不再需要用于在開啟狀態(tài)下使分子均一取向的額外的電極表面處理,例如通過擦拭。代替地,傾斜角或預傾斜角的優(yōu)選方向通過特殊構(gòu)造的電極控制。在所謂的MVA(多域垂直配向)顯示器中,這通常通過使電極具有突起(其引起了局部預傾斜)而實現(xiàn)。作為結(jié)果,液晶分子在施加電壓時在不同限定的盒區(qū)域在不同方向上平行于電極表面取向。由此實現(xiàn)了“受控的”切換,并且避免了干擾性的向錯線的形成。雖然這種布置改善了顯示器的視角,然而其導致了其的光透過性的降低。MVA進一步的發(fā)展僅在一個電極側(cè)使用突起,而相對置的電極具有狹縫,這改善了光透過性。有狹縫的電極在施加電壓時在液晶盒中產(chǎn)生了非均勻的電場,從而使得進一步實現(xiàn)了受控切換。為了進一步改善光透過性,可以增大“狹縫”和“突起”之間的間距,但這反過來導致響應時間的延長。在所謂的PVA(圖案化的VA)中,通過以狹縫來結(jié)構(gòu)化在相對側(cè)上的兩個電極使得完全不使用“突起”也是可行的,這導致對比度增加和光透過性改善,但這在技術(shù)上是困難的并且使得顯示器對于機械影響(敲打等)更加敏感。然而,對于許多應用,例如監(jiān)控器和尤其是TV屏幕,需要顯示器響應時間的縮短以及對比度和亮度(透射率)的改善。
進一步的發(fā)展是所謂的PS(聚合物穩(wěn)定)顯示器,其也已知為術(shù)語“PSA”(聚合物穩(wěn)定配向)。在這些顯示器中,將少量(例如0.3%,典型地<1%)的可聚合化合物加入液晶介質(zhì)中,并在填裝入液晶盒之后在于電極之間施加或不施加電壓的情況下使其通常通過UV光聚合而原位聚合或交聯(lián)。將可聚合的介晶或液晶化合物,也已知為“反應性介晶”(RM)加入到液晶混合物中已證實是特別適宜的。與此同時,PSA原理被用于多種經(jīng)典的液晶顯示器。因此,例如已知PSA-VA、PSA-OCB、PS-IPS、PS-FFS和PS-TN顯示器。可聚合化合物的原位聚合例如對于PSA-VA顯示器通常在施加電壓情況下進行,對于PSA-IPS顯示器在施加或不施加電壓的情況下進行。如在測試盒中可以驗證的那樣,PSA方法導致在盒中的預傾斜。因此在PSA-OCB顯示器的情況下,可以實現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化,從而使得可以不需要或者可以降低補償電壓。在PSA-VA顯示器的情況下,該預傾斜對響應時間有積極的作用。對于PSA-VA顯示器,可使用標準的MVA或PVA像素和電極布局。然而,另外例如采用僅一個結(jié)構(gòu)化的電極側(cè)而沒有凸起也可行,這顯著簡化了生產(chǎn)并同時產(chǎn)生良好的對比度,同時有著良好的透光性。PSA-VA顯示器描述在例如JP 10-036847 A、EP1 170 626 A2、EP 1 378 557 A1、EP 1 498 468 A1、US 2004/0191428 A1、US 2006/0066793 A1和US 2006/0103804 A1中。PSA-OCB顯示器例如描述在T.-J-Chen等人,Jpn.J.Appl.Phys.45,2006,2702-2704和S.H.Kim,L.-C-Chien,Jpn.J.Appl.Phys.43,2004,7643-7647中。PS-IPS顯示器描述在例如US 6,177,972和Appl.Phys.Lett.1999,75(21),3264中。PS-TN顯示器描述在例如Optics Express 2004,12(7),1221中。
特別是對于監(jiān)測器應用以及尤其是TV應用而言,仍然一如既往尋求響應時間以及液晶顯示器的對比度和亮度(即也是透射性)的優(yōu)化。PSA方法在此可以提供關(guān)鍵的優(yōu)點。特別是在PSA-VA的情況下,與在測試盒中可測量的預傾斜相關(guān)的響應時間的縮短可以在對其它參數(shù)沒有明顯不利影響的情況下實現(xiàn)。
然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn),由現(xiàn)有技術(shù)已知的液晶混合物在VA和PSA顯示器中使用時仍然具有一些缺點。因此,遠非每一個理想的可溶的RM都適合用于PSA顯示器,并且與采用預傾斜測量的直接PSA實驗相比通常難以找到更合適的選擇標準。如果期望通過UV光而不添加光引發(fā)劑的聚合(這對于某些應用可能是有利的),則選擇變得甚至更加少。另外,液晶混合物或選擇的液晶混合物(以下也被稱為“液晶主體混合物”)+可聚合組分的“材料體系”應當具有盡可能低的旋轉(zhuǎn)粘度和盡可能最佳的電性能,這里強調(diào)所謂的“電壓保持比”(VHR或HR)。與PSA顯示器相關(guān)的,在用UV光輻射之后的高的VHR是特別重要的,因為UV曝光是顯示器生產(chǎn)過程的一個必要部分,但自然地也會作為“普通”曝光發(fā)生在制成的顯示器中。
另外也產(chǎn)生了問題,即遠非所有的液晶混合物+可聚合組分的組合均適合于PSA顯示器,因為例如沒有產(chǎn)生傾斜或產(chǎn)生了不足夠的傾斜,或因為例如VHR對于TFT顯示器應用而言是不足夠的。
特別地值得期望的是提供用于PSA顯示器的新型材料,其產(chǎn)生了特別小的預傾斜角。特別理想的將是這樣的材料,其相比目前已知的材料在相同的曝光時間下在聚合期間產(chǎn)生更低的預傾斜角,和/或通過其的使用,可采用已知材料獲得的(更高)預傾斜角已經(jīng)可以在更短的曝光時間后實現(xiàn)。因此,顯示器的生產(chǎn)時間(生產(chǎn)節(jié)拍)可以被縮短并且生產(chǎn)過程的成本被降低。
因此,對于用于MLC-顯示器的具有非常高的比電阻且同時有大的工作溫度范圍、短的響應時間和低閾值電壓(以其可以產(chǎn)生多種灰階)的液晶混合物仍然存在巨大的需求。此外,應當可以在VA、IPS和FFS、PALC二者顯示器中和還在PS-VA、PSA、PS-IPS、PS-FFS顯示器中以及在所述模式的其他變型中(如SA-VA、SA-UB-FFS或-IPS、SA-HB-FFS或-IPS、SA-FFS或-IPS、PS-UB-FFS或-IPS和PS-HB-FFS或-IPS)采用該液晶混合物,并且它們不展現(xiàn)出上述缺點或僅低程度地顯示上述缺點,并且應當同時具有改善的性能。在PS-VA和PSA顯示器中,包括可聚合組分的液晶介質(zhì)應當能夠在MLC-顯示器中建立足夠的預傾斜并且應當具有相對較高的電壓保持比(VHR或HR)。
本發(fā)明的任務在于提供可以特別用于IPS、FFS、VA顯示器中和PS-VA顯示器中并且特別適用于監(jiān)視器和TV應用的液晶介質(zhì),所述液晶介質(zhì)不具有上述缺點或僅以降低程度具有上述缺點。特別地,對于監(jiān)視器和電視機而言必須保證它們即使在極度高和極度低的溫度下也能工作,同時具有短的響應時間和同時具有改善的可靠性性能,特別地在長運行時間后不具有圖像殘留或具有顯著降低的圖像殘留。
令人驚訝地,如果在優(yōu)選用于VA顯示器的液晶混合物中,特別是在具有負介電各向異性的液晶混合物中使用通式I的極性化合物,則可能改善旋轉(zhuǎn)粘度值并從而改善響應時間。此外,已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)在PS-VA和PSA顯示器中使用根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)實現(xiàn)了特別低的預傾斜角和理想傾斜角的快速建立。這已經(jīng)能夠在根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)的情況下通過預傾斜測量證明。特別地,已經(jīng)可以實現(xiàn)預傾斜而不添加光引發(fā)劑。另外,根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)相比由現(xiàn)有技術(shù)已知的材料展現(xiàn)了顯著更快的預傾斜角的產(chǎn)生,如已經(jīng)通過預傾斜角的取決于曝光時間的測量得到證明的那樣。
因此本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì),其包含至少一種式I的化合物。
在液晶介質(zhì)中式I的化合物同時具有非常低的旋轉(zhuǎn)粘度值和高的介電各向異性絕對值。因此可以制備液晶混合物,優(yōu)選VA和PS-VA混合物,其具有短的響應時間,同時良好的相性能和良好的低溫性能。
此外,本發(fā)明涉及包括上下文描述的根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物和一種或多種可聚合化合物(優(yōu)選選自反應性介晶)的液晶介質(zhì)。
此外,本發(fā)明涉及包括上下文描述的根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物和可通過聚合一種或多種可聚合化合物獲得的聚合物的液晶介質(zhì),所述可聚合化合物優(yōu)選選自反應性介晶。
此外本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì),其包括:
-可聚合組分A),其包含一種或多種可聚合化合物,優(yōu)選選自反應性介晶的可聚合化合物,和
-液晶組分B),以下也被稱為“液晶主體混合物”,其由根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物組成,該混合物包含如上下文所述的一種或多種式I的化合物。
此外,本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì),其包括:
-可由聚合可聚合組分A)獲得的聚合物,所述可聚合組分A)包括一種或多種可聚合化合物,優(yōu)選選自反應性介晶的可聚合化合物,和
-液晶組分B),以下也被稱為“液晶主體混合物”,其由根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物組成,該混合物包含如上下文所述的一種或多種式I的化合物。
此外,本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物在PS和PSA顯示器中的用途,特別是在含有液晶介質(zhì)的PS和PSA顯示器中的用途,用于在PSA顯示器中通過原位聚合一種或多種可聚合化合物在液晶介質(zhì)中產(chǎn)生傾斜角,優(yōu)選在施加電場和/或磁場的情況下、優(yōu)選在電場的情況下進行。
此外,本發(fā)明涉及含有根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)的液晶顯示器,特別是PS或PSA顯示器,特別優(yōu)選PSA-VA、PS-IPS或PS-FFS顯示器。
此外,本發(fā)明涉及含有由兩個基板和兩個電極以及位于基板之間的包含聚合的組分和低分子量組分的液晶介質(zhì)的層組成的液晶盒的PS或PSA類型的液晶顯示器,其中至少一個基板是對光透明的和至少一個基板具有電極,其中所述聚合的組分可通過在液晶盒的基板之間在液晶介質(zhì)中聚合一種或多種可聚合的化合物獲得,優(yōu)選在向電極施加電壓的情況下進行,其中所述低分子量組分是如上下文描述的根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物。
此外,本發(fā)明涉及制備根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物的方法,其中將至少一種式I的化合物與另外的介晶化合物和任選地與一種或多種可聚合的化合物和/或一種或多種添加劑和/或穩(wěn)定劑混合。
此外,本發(fā)明涉及液晶顯示器的制備方法,其中將根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物與一種或多種可聚合的化合物和任選地與另外的液晶化合物和/或添加劑和/或穩(wěn)定劑混合,將以此方式獲得的混合物引入到如上下文所述的具有兩個基板和兩個電極的液晶盒中,和將一種或多種可聚合物化合物聚合,優(yōu)選在施加電壓到電極的情況下聚合。根據(jù)本發(fā)明的混合物優(yōu)選顯示出非常寬的向列相范圍,其具有清亮點≥70℃、優(yōu)選≥75℃、特別是≥80℃,顯示出非常有利的電容性閾值、相對高的保持比值和同時在-20℃和-30℃下非常良好的低溫穩(wěn)定性以及非常低的旋轉(zhuǎn)粘度值和短的響應時間。此外,根據(jù)本發(fā)明的混合物因以下事實而出眾:除了旋轉(zhuǎn)粘度γ1的改善外,還可以觀察到相對高的彈性常數(shù)K33的值以改善響應時間。
以下給出根據(jù)本發(fā)明的混合物的一些優(yōu)選實施方案。
在式I化合物中,R1優(yōu)選表示直鏈烷基,特別為C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11、n-C6H13,另外還有烯基或烷氧基,例如CH2=CH、CH3CH=CH、CH3CH2CH=CH、C3H7CH=CH、OC2H5、OC3H7、OC4H9、OC5H11、OC6H13、和烯氧基,例如OCH2CH=CH2、OCH2CH=CHCH3、OCH2CH=CHC2H5。R1非常特別優(yōu)選表示C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11。
在式I的化合物中,R1*優(yōu)選表示直鏈烷基,特別是C2H5、C3H7、C4H9、C5H11、C6H13,以及烯基如CH2CH=CH2、CH2CH=CHCH3、CH2CH=CHC2H5。R1*非常特別優(yōu)選表示C2H5、C3H7、C4H9或C5H11。
優(yōu)選的式I的化合物是式I-1至I-3的化合物,
其中
alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團,alkoxy表示具有1-6個碳原子的直鏈烷氧基基團,和alkenyl表示具有2-6個碳原子的直鏈烯基基團。
在給出的子式I-1至I-3中,特別優(yōu)選的是式I-1的化合物。
根據(jù)本發(fā)明的混合物非常特別優(yōu)選包含至少一種選自下組的化合物:
在優(yōu)選的式I-1a至I-1h中,非常特別優(yōu)選的特別是式I-1b和I-1i的化合物。
式I和它的子式的化合物優(yōu)選以每同系物(per homologue)并基于混合物計1-15重量%的量、優(yōu)選2-10重量%的量使用。如果在根據(jù)本發(fā)明的混合物中使用多種式I的化合物,那么所有式I的化合物的總濃度是基于混合物計的1-30重量%,優(yōu)選是2-20重量%。
式I的化合物是已知的,并且例如公開在WO 2015/034018 A1中,并且可以根據(jù)在文獻中描述的方法制備。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)優(yōu)選包含一種、兩種、三種或更多種式I的化合物,優(yōu)選是一種或兩種,特別優(yōu)選是一種。
優(yōu)選地,式I的化合物以基于全部混合物計的≥1重量%、優(yōu)選≥3重量%的量在液晶介質(zhì)中使用。特別優(yōu)選的是包含2-10重量%的一種或多種式I的化合物的液晶介質(zhì)。
優(yōu)選的根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)的實施方式在以下給出:
a)額外包含一種或多種選自式IIA、IIB和IIC化合物的化合物的液晶介質(zhì),
其中
R2A、R2B和R2C彼此獨立地分別表示H,具有最多至15個碳原子的烷基基團,其是未取代的、被CN或CF3單取代或被鹵素至少單取代的,此外在這些基團中的一個或多個CH2基團可以被-O-、-S-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-OC-O-或-O-CO-以氧原子不彼此直接相連的方式代替,
L1-4彼此獨立地分別表示F、Cl、CF3或CHF2,
Z2和Z2'彼此獨立地分別表示單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OC(O)-、-C2F4-、-CF=CF-、-CH=CHCH2O-,
p表示1或2,
q表示0或1,和
v表示1至6。
在式IIA和IIB的化合物中,Z2可以具有相同或不同的含義。在式IIB的化合物中,Z2和Z2’可以具有相同或不同的含義。
在式IIA、IIB和IIC的化合物中,R2A、R2B和R2C分別優(yōu)選表示具有1-6個碳原子的烷基,特別是CH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11。
在式IIA和IIB的化合物中,L1、L2、L3和L4優(yōu)選表示L1=L2=F和L3=L4=F,此外還有L1=F和L2=Cl、L1=Cl和L2=F、L3=F和L4=Cl、L3=Cl和L4=F。在式IIA和IIB中的Z2和Z2'彼此獨立地分別表示單鍵,以及還有-C2H4-橋。
如果在式IIB中Z2=-C2H4-,那么Z2'優(yōu)選是單鍵;或者如果Z2'=-C2H4-,那么Z2優(yōu)選是單鍵。在式IIA和IIB的化合物中,(O)CvH2v+1優(yōu)選表示OCvH2v+1,以及還有CvH2v+1。在式IIC的化合物中,(O)CvH2v+1優(yōu)選表示CvH2v+1。在式IIC的化合物中,L3和L4優(yōu)選分別表示F。
優(yōu)選的式IIA、IIB和IIC的化合物在以下給出:
其中alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團。
根據(jù)本申請?zhí)貏e優(yōu)選的混合物包含一種或多種式IIA-2、IIA-8、IIA-14、IIA-27、IIA-33、IIB-2、IIB-11和IIB-16的化合物。
式IIA和/或IIB的化合物在全部混合物中的比例優(yōu)選是至少20重量%。
特別優(yōu)選的根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)包含至少一種式IIC-1的化合物,
其中alkyl和alkyl*具有以上給出的含義,優(yōu)選以>3重量%、特別是>5重量%和特別優(yōu)選5-25重量%的量包含。
b)額外包含一種或多種式III的化合物的液晶介質(zhì),
其中
R31和R32彼此獨立地分別表示具有最多至12個碳原子的直鏈烷基、烷氧基烷基或烷氧基基團,和
表示
Z3表示單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-、-CF=CF-。
優(yōu)選的式III的化合物在以下給出:
其中
alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)優(yōu)選包含至少一種式IIIa和/或式IIIb的化合物。
式III的化合物在全部混合物中的比例優(yōu)選是至少5重量%。
c)額外包含下式的化合物的液晶介質(zhì)
和/或
和/或
優(yōu)選以≥5重量%、特別是≥10重量%的總量包含。
此外優(yōu)選的是包含下列化合物的根據(jù)本發(fā)明的混合物
d)額外包含一種或多種下式的四環(huán)化合物的液晶介質(zhì)
其中
R7-10彼此獨立地分別具有在權(quán)利要求2中對R2A給出的含義之一,和
w和x彼此獨立地分別表示1至6。
特別優(yōu)選的是包含至少一種式V-9的化合物的混合物。
e)額外包含一種或多種式Y(jié)-1至Y-6的化合物的液晶介質(zhì),
其中R14-R19彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的烷基或烷氧基基團;z和m彼此獨立地分別表示1-6;x表示0、1、2或3。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)特別優(yōu)選包含一種或多種式Y(jié)-1至Y-6的化合物,優(yōu)選以≥5重量%的量包含。
f)額外包含一種或多種式T-1至T-21的氟化三聯(lián)苯的液晶介質(zhì),
其中
R表示具有1-7個碳原子的直鏈烷基或烷氧基基團,并且m=0、1、2、3、4、5或6和n表示0、1、2、3或4。
R優(yōu)選表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)優(yōu)選以2-30重量%、特別是5-20重量%的量包含式T-1至T-21的三聯(lián)苯。
特別優(yōu)選的是式T-1、T-2、T-20和T-21的化合物。在這些化合物中,R優(yōu)選表示分別具有1-5個碳原子的烷基以及烷氧基。在式T-20的化合物中,R優(yōu)選表示烷基或烯基,特別是烷基。在式T-21的化合物中,R優(yōu)選表示烷基。
如果混合物的Δn值要≥0.1,則優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的混合物中使用所述三聯(lián)苯。優(yōu)選的混合物包含2-20重量%的一種或多種選自T-1至T-21的化合物的三聯(lián)苯化合物。
g)額外包含一種或多種式B-1至B-4的聯(lián)苯的液晶介質(zhì),
其中
alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團,和
alkoxy表示具有1-6個碳原子的直鏈烷氧基基團,
alkenyl和alkenyl*彼此獨立地分別表示具有2-6個碳原子的直鏈烯基基團。
式B-1至B-4的聯(lián)苯在全部混合物中的比例優(yōu)選是至少3重量%,特別是≥5重量%。
在式B-1至B-4的化合物中,式B-2的化合物是特別優(yōu)選的。
特別優(yōu)選的聯(lián)苯是
其中alkyl*表示具有1-6個碳原子的烷基基團。根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)特別優(yōu)選包含一種或多種式B-1a和/或B-2c的化合物。
h)包含至少一種式Z-1至Z-7的化合物的液晶介質(zhì),
其中R和alkyl具有之前給出的含義。
i)包含至少一種式O-1至O-16的化合物的液晶介質(zhì),
其中R1和R2具有對于R2A給出的含義。R1和R2優(yōu)選彼此獨立地分別表示直鏈烷基。
優(yōu)選的介質(zhì)包含一種或多種式O-1、O-3、O-4、O-5、O-9、O-13、O-14、O-15和/或O-16的化合物。
根據(jù)本發(fā)明的混合物非常特別優(yōu)選包含式O-9、O-15和/或O-16的化合物,特別是以5-30%的量包含。
優(yōu)選的式O-15和O-16的化合物在以下給出:
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)特別優(yōu)選包含式O-15a和/或式O-15b的三環(huán)化合物與一種或多種式O-16a至O-16d的雙環(huán)化合物的組合。式O-15a和/或O-15b與一種或多種選自式O-16a至O-16d的雙環(huán)化合物的化合物的組合基于混合物計的總比例是5-40%,非常特別優(yōu)選是15-35%。
非常特別優(yōu)選的混合物包含O-15a和O-16a的化合物:
化合物O-15a和O-16a優(yōu)選以基于全部混合物計的15-35%的濃度存在于混合物中,特別優(yōu)選15-25%、尤其優(yōu)選18-22%。
非常特別優(yōu)選的混合物包含化合物O-15b和O-16a:
化合物O-15b和O-16a優(yōu)選以基于全部混合物計的15-35%的濃度存在于混合物中,特別優(yōu)選15-25%和尤其優(yōu)選18-22%。
非常特別優(yōu)選的混合物包含下列三種化合物:
化合物O-15a、O-15b和O-16a以基于全部混合物計的15-35%的濃度存在于混合物中,特別優(yōu)選15-25%和尤其優(yōu)選18-22%。
j)優(yōu)選的根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)包含一種或多種含有四氫萘基或萘基單元的物質(zhì),例如式N-1至N-5的化合物,
其中R1N和R2N彼此獨立地分別具有對于R2A給出的含義,優(yōu)選表示直鏈烷基、直鏈烷氧基或直鏈烯基,和
Z1和Z2彼此獨立地分別表示-C2H4-、-CH=CH-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2-或單鍵。
k)優(yōu)選的混合物包含一種或多種選自式BC的二氟二苯并色滿、式CR的色滿、式PH-1和PH-2的氟化菲、式BF的氟化二苯并呋喃的化合物,
其中
RB1、RB2、RCR1、RCR2、R1、R2彼此獨立地分別具有R2A的含義。c是0、1或2。
根據(jù)本發(fā)明的混合物優(yōu)選以3至20重量%,特別是3至15重量%的量包含式BC、CR、PH-1、PH-2和/或BF的化合物。
特別優(yōu)選的式BC和CR的化合物是化合物BC-1至BC-7和CR-1至CR-5,
其中
alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團,和
alkenyl和alkenyl*彼此獨立地分別表示具有2-6個碳原子的直鏈烯基基團。
非常特別優(yōu)選的是包含一種、兩種或三種式BC-2的化合物的混合物。
l)優(yōu)選的混合物包含一種或多種式In的茚滿化合物,
其中
R11、R12和R13彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基、烷氧基、烷氧基烷基或烯基基團,
R12和R13另外還表示鹵素,優(yōu)選F,
表示
i表示0、1或2。
優(yōu)選的式In的化合物是以下給出的式In-1至In-16的化合物:
特別優(yōu)選的是式In-1、In-2、In-3和In-4的化合物。
式In和子式In-1至In-16的化合物優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的混合物中以≥5重量%、特別是5-30重量%、非常特別優(yōu)選5-25重量%的濃度使用。
m)優(yōu)選的混合物額外包含一種或多種式L-1至L-11的化合物,
其中
R、R1和R2彼此獨立地分別具有在權(quán)利要求2中對于R2A給出的含義,并且alkyl表示具有1-6個碳原子的烷基基團。s表示1或2。
特別優(yōu)選的是式L-1和L-4的化合物,特別是L-4。
式L-1至L-11的化合物優(yōu)選以5-50重量%,特別是5-40重量%,非常特別優(yōu)選10-40重量%的濃度使用。
n)所述介質(zhì)額外包含一種或多種式EY的化合物
其中R1、R1*、L1和L2具有在式I中給出的含義。在式EY的化合物中,R1和R1*優(yōu)選表示具有≥2個碳原子的烷氧基,并且L1=L2=F。特別優(yōu)選的是下式的化合物
特別優(yōu)選的是式EY-1至EY-12的化合物,特別是EY-2、EY-9和EY-10。
o)所述介質(zhì)額外包含一種或多種式To-1至To-12的二苯乙炔化合物,
其中
R1和R2彼此獨立地分別具有在權(quán)利要求1中的R1的含義,優(yōu)選表示直鏈烷基、烷氧基或烯基,特別是具有1至6個碳原子的直鏈烷基,
alkyl和alkyl*彼此獨立地分別表示具有1-6個碳原子的直鏈烷基基團,alkoxy表示具有1-6個碳原子的直鏈烷氧基基團,和alkenyl表示具有2-6個碳原子的直鏈烯基基團。
特別優(yōu)選的二苯乙炔是To-1、To-2、To-4、To-9、To-10和To-11的化合物。
非常特別優(yōu)選的混合物概念在以下給出:(使用的首字母縮略在表A中解釋。在此n和m彼此獨立地分別表示1-6)。
優(yōu)選的混合物概念優(yōu)選包含
-至少一種式I-1的化合物(首字母縮略:PPOY-n-Om);
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物和至少一種式PY-n-Om的化合物;優(yōu)選PPOY-3-O2和PY-3-O2;
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物和至少一種式CY-n-Om的化合物;優(yōu)選PPOY-3-O2和CY-3-O2;
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物和至少一種式CCY-n-Om的化合物,優(yōu)選PPOY-3-O2與至少一種選自式CCY-3-O2、CCY-3-O1、CCY-3-O3和CCY-4-O2的化合物的組合;
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物和至少一種式CPY-n-Om的化合物,優(yōu)選PPOY-3-O2與至少一種選自式CPY-2-O2、CPY-3-O2、CPY-3-O3、CPY-3-O4、CPY-4-O3和CPY-5-O3的化合物的化合物的組合;
-PPOY-3-O2與CPY-2-O2和/或CPY-3-O2的組合;
-PPOY-3-O2與CCY-3-1和/或CCY-2-1的組合;
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物與至少一種式CCH-nm的化合物,優(yōu)選PPOY-3-O2與至少一種選自式CCH-12、CCH-13、CCH-22、CCH-23、CCH-34和CCH-35的化合物的化合物的組合,
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物與式PP-n-m和/或PP-n-Vm的化合物,優(yōu)選PP-1-2V1、最優(yōu)選PPOY-3-O2與PP-1-2V1的組合;
-在每種情況下,至少一種式CPY-n-Om+CCY-n-Om+PPOY-n-Om的化合物;
-至少一種式PPOY-n-Om的化合物與CC-n-V1、優(yōu)選CC-3-V1的組合;
此外,優(yōu)選的是包含下列混合物組分的混合物:
-CPY-n-Om,特別是CPY-2-O2、CPY-3-O2和/或CPY-5-O2,優(yōu)選其濃度為基于全部混合物計的>5%、特別是10-30%,
和/或
-CY-n-Om,優(yōu)選CY-3-O2、CY-3-O4、CY-5-O2和/或CY-5-O4,優(yōu)選其濃度為基于全部混合物計>3%,特別是5-20%,
和/或
-CCY-n-Om,優(yōu)選CCY-4-O2、CCY-3-O2、CCY-3-O3、CCY-3-O1和/或CCY-5-O2,優(yōu)選其濃度為基于全部混合物計>5%,特別是7-20%,
和/或
-PY-n-Om,優(yōu)選PY-3-O2和/或PY-3-O4,優(yōu)選其濃度為基于全部混合物計>5%,特別是7-20%,
-PP-1-2V1,優(yōu)選其濃度為基于全部混合物計>1%,特別是2-10%,
此外,本發(fā)明涉及具有基于ECB、VA、PS-VA、PALC、IPS、PS-IPS、FFS或PS-FFS效應的有源矩陣尋址的電光學顯示器,其特征在于,其含有根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一項或多項的液晶介質(zhì)作為電介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)優(yōu)選具有≤-20℃至≥70℃、特別優(yōu)選≤-30℃至≥80℃、非常特別優(yōu)選≤-40℃至≥90℃的向列相。
術(shù)語“具有向列相”在此一方面指的是在低溫下在相應溫度下觀察不到近晶相和結(jié)晶,且另一方面在由向列相加熱時仍不出現(xiàn)澄清。低溫下的檢測在流動粘度計中在相應溫度下進行并且通過在具有對應于電光學應用的層厚度的測試盒中存儲至少100小時而進行檢驗。如果在相應測試盒中在-20℃的溫度下儲存穩(wěn)定性為1000h或更久,則該介質(zhì)被認為在此溫度下是穩(wěn)定的。在-30℃和-40℃的溫度下,相應的時間分別是500h和250h。在高溫下,清亮點在毛細管中通過常規(guī)方法來測量。
液晶混合物優(yōu)選具有至少60K的向列相范圍和在20℃下最多30mm2·s-1的流動粘度ν20。
在液晶混合物中,雙折射率Δn的值通常在0.07和0.16之間,優(yōu)選在0.08和0.12之間。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物具有-0.5至-8.0、特別是-2.5至-6.0的Δε,其中Δε表示介電各向異性。在20℃下的旋轉(zhuǎn)粘度γ1優(yōu)選為≤165mPa·s,特別是≤140mPa·s。
根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)具有相對低的閾值電壓(V0)值。其優(yōu)選在1.7V到3.0V的范圍內(nèi),特別優(yōu)選≤2.5V以及非常特別優(yōu)選≤2.3V。
對于本發(fā)明,除非另有明確說明,術(shù)語“閾值電壓”涉及電容性閾值(V0),也稱為Freedericks閾值。
另外,根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)在液晶盒中具有相對高的電壓保持比數(shù)值。
通常,具有低尋址電壓或閾值電壓的液晶介質(zhì)顯示出比具有較高尋址電壓或閾值電壓的那些液晶介質(zhì)更低的電壓保持比,并且反之亦然。
對于本發(fā)明,術(shù)語“介電正性化合物”表示具有Δε>1.5的那些化合物,術(shù)語“介電中性化合物”表示具有-1.5≤Δε≤1.5的那些,以及術(shù)語“介電負性化合物”表示具有Δε<-1.5的那些。此處,化合物的介電各向異性通過以下方式確定:將10%的化合物溶解在液晶主體中并在于每種情形下具有20μm層厚和具有垂面的和具有沿面的表面取向的至少一個測試盒中在1kHz下測量所得混合物的電容。測量電壓一般為0.5V到1.0V,但其總低于各個受試的液晶混合物的電容性閾值。
本發(fā)明中指明的所有溫度值均以℃計。
根據(jù)本發(fā)明的混合物適于所有的VA-TFT應用,例如VAN、MVA、(S)-PVA、ASV、PSA(聚合物支持的VA)和PS-VA(聚合物穩(wěn)定的VA)。此外,它們還適用于具有負Δε的IPS(面內(nèi)切換)和FFS(邊緣場切換)。
在根據(jù)本發(fā)明的顯示器中,向列液晶混合物通常包含兩種組分A和B,所述組分本身由一種或多種單個化合物組成。
組分A具有顯著的負介電各向異性并賦予向列相以≤-0.5的介電各向異性。除了一種或多種式I化合物外,其優(yōu)選還包含式IIA、IIB和/或IIC的化合物,以及還包含式III的化合物。
組分A的比例優(yōu)選在45和100%之間,特別是在60和100%之間。
對于組分A,優(yōu)選選擇一種(或多種)具有Δε值≤-0.8的單個化合物。該值必須越負,則A在整個混合物中的比例越小。
組分B具有顯著的向列性和在20℃下不大于30mm2·s-1、優(yōu)選不大于25mm2·s-1的流動粘度。
組分B中特別優(yōu)選的單個化合物是在20℃下具有不大于18mm2·s-1、優(yōu)選不大于12mm2·s-1的流動粘度的極低粘性的向列液晶。
組分B是單變型或互變型向列相,其不具有近晶相,且能在直至非常低的溫度下防止在液晶混合物中出現(xiàn)近晶相。例如,如果將高向列性的各種材料加入近晶液晶混合物中,則這些材料的向列性可以通過獲得的近晶相抑制程度來進行比較。
所述混合物還可任選包含組分C,其包括具有Δε≥1.5的介電各向異性的化合物?;谡麄€混合物計,這些所謂的正性化合物通常以≤20wt%的量存在于負介電各向異性的混合物中。
許多合適的材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員從文獻中已知的。特別優(yōu)選的是式III的化合物。
此外,這些液晶相還可包含大于18種組分,優(yōu)選18到25種組分。
除了一種或多種式I化合物之外,該相優(yōu)選還包含4到15、特別是5到12、以及特別優(yōu)選<10種的式IIA、IIB和/或IIC的化合物和任選的式III化合物。
除了式I化合物以及式IIA、IIB和/或IIC和任選的III的化合物外,還可添加其它成分,例如以最多至整個混合物的45%、但優(yōu)選至多35%、特別是至多10%的量添加。
該其它成分優(yōu)選選自向列型或向列性物質(zhì),特別是已知物質(zhì),選自氧化偶氮苯、亞芐基苯胺、聯(lián)苯、三聯(lián)苯、苯甲酸苯基酯或苯甲酸環(huán)己基酯、環(huán)己烷羧酸苯基酯或環(huán)己烷羧酸環(huán)己基酯、苯基環(huán)己烷、環(huán)己基聯(lián)苯、環(huán)己基環(huán)己烷、環(huán)己基萘、1,4-雙環(huán)己基聯(lián)苯或環(huán)己基嘧啶、苯基二噁烷或環(huán)己基二噁烷、任選鹵代的芪、芐基苯基醚、二苯乙炔和取代的肉桂酸酯。
可考慮作為這類液晶相成分的最重要的化合物可由式IV表征
R20-L-G-E-R21 IV
其中L和E各自表示選自由1,4-二取代的苯環(huán)和環(huán)己烷環(huán),4,4'-二取代的聯(lián)苯、苯基環(huán)己烷和環(huán)己基環(huán)己烷體系,2,5-二取代的嘧啶和1,3-二噁烷環(huán),2,6-二取代的萘,二和四氫化萘,喹唑啉和四氫喹唑啉組成的組的碳環(huán)或雜環(huán)體系,
或C-C單鍵,Q表示鹵素,優(yōu)選氯,或者-CN,和R20和R21分別表示具有多至18個,優(yōu)選多至8個碳原子的烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基或烷氧基羰氧基,或者這些基團中的一個表示CN、NC、NO2、NCS、CF3、SF5、OCF3、F、Cl或Br。
這些化合物的大多數(shù)中,R20和R21彼此不同,這些基團中的一個通常是烷基或烷氧基。建議的取代基的其它變化形式也是常用的。許多這樣的物質(zhì)或其混合物是可商購獲得的。所有這些物質(zhì)可通過文獻中已知的方法制備。
對技術(shù)人員來說不言而喻的是,根據(jù)本發(fā)明的VA、IPS或FFS混合物也可包含其中例如H、N、O、Cl和F已經(jīng)被相應同位素代替的化合物。
可以根據(jù)本發(fā)明使用的液晶介質(zhì)以本身常規(guī)的方式制備,例如通過將一種或多種上述化合物與如上所定義的一種或多種可聚合化合物和任選地與另外的液晶化合物和/或添加劑混合。通常,將理想量的以較少量使用的組分溶解在構(gòu)成主要成分的組分中,有利地在提高的溫度下進行。也可以混合在有機溶劑中的組分的溶液,例如在丙酮、氯仿或甲醇中的,并且在通過充分混合之后例如通過蒸餾再除去溶劑。此外,本發(fā)明涉及制備根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的混合物此外還可以包含常規(guī)添加劑或助劑,例如穩(wěn)定劑、抗氧化劑、UV吸收劑、納米粒子、微粒等。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)對應于通常的幾何結(jié)構(gòu),如例如在EP-A0240379中描述的。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)對應于通常用于PSA顯示器的幾何結(jié)構(gòu),如在開頭引用的現(xiàn)有技術(shù)中描述的。沒有突起的幾何結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的,特別是其中此外在濾色器側(cè)上的電極是未結(jié)構(gòu)化的并且僅在TFT側(cè)上的電極具有狹縫的那些。特別適合的和優(yōu)選的PS-VA顯示器的電極結(jié)構(gòu)例如描述在US2006/0066793A1中。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物與上下文中所述的經(jīng)聚合的化合物的組合在根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)中實現(xiàn)了低閾值電壓、低旋轉(zhuǎn)粘度值和非常良好的低溫穩(wěn)定性以及保留了高清亮點和高HR值,并且允許在PSA顯示器中快速建立特別低的預傾斜角。特別地,與現(xiàn)有技術(shù)中的介質(zhì)相比,在PSA顯示器中的液晶介質(zhì)顯示了顯著降低的響應時間,特別地還有灰階響應時間。
還可將例如公開在U.S.6,861,107中的可聚合化合物,所謂的反應性介晶(RM)以基于混合物計優(yōu)選0.01-5wt%、尤其是0.01-1wt%和特別優(yōu)選0.01-0.5wt%的濃度加入到根據(jù)本發(fā)明的混合物中。這些混合物還可任選地包含例如描述于U.S.6,781,665中的引發(fā)劑。引發(fā)劑,例如Ciba Chemicals公司的Irganox-1076優(yōu)選以0-1%的量加入到包含可聚合化合物的混合物中。這類混合物可用于所謂的聚合物穩(wěn)定的VA模式(PS-VA)或PSA(聚合物支持的VA),其中反應性介晶的聚合應在液晶混合物中進行。其前提是,液晶混合物本身不包含任何可聚合的組分。
根據(jù)本發(fā)明的IPS和PSA顯示器具有兩個電極,優(yōu)選以透明層的形式的電極,其中將它們施加到形成液晶盒的基板的一個或兩個上。在此,或者將各一個電極施加兩個基板的每一個上,如例如在根據(jù)本發(fā)明的PSA-VA、PSA-OCB或PSA-TN顯示器中,或者將兩個電極施加到兩個基板的僅一個上而另一個基板不具有電極,如例如在根據(jù)本發(fā)明的PSA-IPS或PSA-FFS顯示器中。
在本文中使用以下含義:
除非另外說明,術(shù)語“PSA”用于表示PS顯示器和PSA顯示器。
術(shù)語“活性層”和“可轉(zhuǎn)換層”表示在電光顯示器(例如液晶顯示器)中的層,其包含一種或多種具有結(jié)構(gòu)和光學各向異性的分子,例如液晶分子,其在外部刺激(如電場或磁場)下改變其取向,導致層對于偏振或非偏振光的透過率的改變。
在此所用的術(shù)語“傾斜”和“傾斜角”理解為表示相對于液晶顯示器(這里優(yōu)選PSA顯示器)中盒的表面液晶介質(zhì)的液晶分子的傾斜的取向。這里傾斜角表示在液晶分子的分子縱軸(液晶指向矢)和形成液晶盒的平面平行的外體板表面之間的平均角度(<90°)。這里,傾斜角的低值(即,與90°角有大的偏差)對應于大的傾斜。合適的傾斜角的測量方法在實施例中給出。除非另有說明,上下文中公開的傾斜角值涉及這種測量方法。
在本文中使用的術(shù)語“反應性介晶”和“RM”被理解為表示含有介晶或液晶骨架,和與其連接的一種或多種官能基團的化合物,所述官能基團適合于聚合并且也表示為“可聚合基團”或“P”。
除非另外說明,在本文中使用的術(shù)語“可聚合化合物”被理解為表示可聚合的單體化合物。
在本文中使用的術(shù)語“低分子量化合物”被理解為表示單體的和/或不通過聚合反應制備的化合物,其與“聚合化合物”或“聚合物”相對。
在本文中使用的術(shù)語“不可聚合的化合物”被理解為表示不含在通常用于RM的聚合反應的條件下適于聚合反應的官能基團的化合物。
術(shù)語“介晶基團”對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的和在文獻中描述,并且表示由于其吸引和排斥的相互作用的各向異性本質(zhì)上有助于在低分子量或聚合物質(zhì)中引起液晶(LC)相的基團。含有介晶基團的化合物(介晶化合物)本身不必要必須具有液晶相。介晶化合物還可以僅在與其它化合物混合之后和/或聚合之后顯示液晶相行為。典型的介晶基團例如為剛性的棒或盤狀單元。與介晶或液晶化合物相關(guān)使用的術(shù)語和定義的概述在Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中給出。
術(shù)語“間隔基團”,上下文中也被稱為“Sp”,對所述領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的并且描述在文獻中,參見例如Pure Appl.Chem.73(5),888(2001)和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。除非另有說明,上下文中術(shù)語“間隔基團”或“間隔基”表示在可聚合的介晶化合物中相互連接介晶基團和可聚合基團的柔性基團。
為了本發(fā)明的目的,術(shù)語“液晶介質(zhì)”意欲表示包含液晶混合物和一種或多種可聚合化合物(例如反應性介晶)的介質(zhì)。術(shù)語“液晶混合物”(或“主體混合物”)意欲表示僅由不可聚合的、低分子量化合物,優(yōu)選兩種或更多種液晶化合物和任選另外的添加劑例如手性摻雜劑或穩(wěn)定劑組成的液晶混合物?!安豢删酆稀币庵钢辽僭谟糜诳删酆匣衔锞酆系臈l件下對聚合反應穩(wěn)定或不反應的化合物。
特別優(yōu)選的是具有向列相,特別是在室溫下具有向列相的液晶混合物。
優(yōu)選的包含至少一種式I化合物的PS混合物的特點特別在于以下:
○基于整個混合物計,可聚合組分的濃度為0.01-5wt%、特別地0.01-1wt%和特別優(yōu)選地0.01-0.5wt%。
○液晶介質(zhì)不包含具有末端烯氧基的化合物(-O-CH=CH2)。
○含有根據(jù)本發(fā)明的PS混合物的PS-VA或PSA顯示器優(yōu)選具有85-89°、特別優(yōu)選地87-89°的預傾斜角。
在根據(jù)本發(fā)明的VA型顯示器中,切斷狀態(tài)下的液晶介質(zhì)層中的分子垂直于電極表面取向(垂面地)或具有傾斜垂面的取向。在向電極施加電壓時,發(fā)生液晶分子的分子縱軸平行于電極表面的再取向。
用于VA類型顯示器中的根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物在20℃和1kHz下具有負介電各向異性△ε,其優(yōu)選為-0.5至-10、特別是-2.5至-7.5。
用于VA類型顯示器中的根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物中的雙折射△n優(yōu)選在0.16以下,特別優(yōu)選在0.06-0.14之間,特別地在0.07和0.12之間。
根據(jù)本發(fā)明的液晶混合物和液晶介質(zhì)還可以包含本領(lǐng)域技術(shù)人員已知和描述在文獻中的另外的添加劑和助劑,例如聚合引發(fā)劑、抑制劑、穩(wěn)定劑、表面活性物質(zhì)或手性摻雜劑。這些可以是可聚合的或不可聚合的??删酆系奶砑觿┫鄳乇环诸惖娇删酆系慕M分或組分A)中。不可聚合的添加劑相應地被分類到液晶混合物(主體混合物)或不可聚合的組分或組分B)中。
液晶混合物和液晶介質(zhì)可以包含例如一種或多種手性摻雜劑,優(yōu)選地選自下表B中的化合物。
此外,可以將0-15%、優(yōu)選0-10%的選自多向色性染料,納米粒子,導電鹽,復合鹽和用于改變向列相的介電各向異性、粘度和/或取向的物質(zhì)的一種或多種添加劑添加到液晶介質(zhì)中。合適和優(yōu)選的導電鹽例如為4-己氧基苯甲酸乙基二甲基十二烷基銨、四苯基硼酸四丁基銨或冠醚的絡合物鹽(參見例如Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.24,249-258,1973)。這種類型的物質(zhì)描述在例如DE A 22 09 127、DE A 22 40 864、DE A 23 21 632、DE A 23 38 281、DE A 24 50 088、DE A 26 37 430和DE A 28 53 728中。
為了生產(chǎn)PSA顯示器,在施加電壓下在液晶顯示器的基板之間于液晶介質(zhì)中通過原位聚合將可聚合的化合物聚合或交聯(lián)(如果化合物含有兩個或更多個可聚合的基團)。該聚合可以在一個步驟中進行。也可以首先在施加電壓的情況下在第一步驟中進行聚合以產(chǎn)生預傾斜角,并且隨后在第二聚合步驟中在不施加電壓情況下聚合或交聯(lián)在第一步驟中未反應的化合物(“最終固化”)。
合適和優(yōu)選的聚合方法例如為熱聚合或光聚合,優(yōu)選光聚合,特別是UV光聚合。如果必要,這里也可以添加一種或多種引發(fā)劑。適合的聚合條件,和引發(fā)劑適合的類型和量對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的并且描述在文獻中。例如可商購獲得的光引發(fā)劑或(Ciba AG)適于自由基聚合。如果采用了引發(fā)劑,則其比例優(yōu)選為0.001-5%、特別優(yōu)選0.001-1%。然而,該聚合也可以在不添加引發(fā)劑的情況下進行。在進一步優(yōu)選的實施方案中,液晶介質(zhì)不包含聚合引發(fā)劑。
可聚合組分A)或液晶介質(zhì)還可以包含一種或多種穩(wěn)定劑以防止不希望的RM的自發(fā)聚合,例如在存儲或運輸過程中。穩(wěn)定劑的適合的類型和量對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的并且描述在文獻中。例如系列(Ciba AG)如1076的可商購獲得的穩(wěn)定劑是特別合適的。如果采用穩(wěn)定劑,則基于RM或可聚合組分A)的總量計,它們的比例優(yōu)選為10-10000ppm、特別優(yōu)選50-500ppm。
可聚合化合物也適用于不含引發(fā)劑的聚合,其伴有相當大的優(yōu)勢,例如更低的材料成本和特別地更小的由可能殘余量的引發(fā)劑或其降解產(chǎn)物導致的液晶介質(zhì)的污染。
特別優(yōu)選的是包含一種、兩種或三種可聚合化合物的液晶介質(zhì)。
此外,優(yōu)選的是非手性的可聚合的化合物以及其中組分A)和/或B)的化合物僅選自非手性化合物的液晶介質(zhì)。
此外,優(yōu)選的是其中可聚合組分或組分A)包含一種或多種具有一個可聚合基團(單反應性)的可聚合化合物和一種或多種具有兩個或更多個、優(yōu)選兩個可聚合基團(二或多反應性)的可聚合化合物的液晶介質(zhì)。
此外,優(yōu)選的是PSA顯示器和液晶介質(zhì),其中可聚合組分或組分A)僅包含具有兩個可聚合基團(二反應性)的可聚合化合物。
可以將可聚合化合物單一地添加到液晶介質(zhì)中,但也可以使用包含兩種或更多種根據(jù)本發(fā)明的可聚合化合物的混合物。在聚合這種混合物的情況下形成共聚物。此外本發(fā)明涉及上下文中提及的可聚合的混合物??删酆系幕衔锟梢允墙榫Щ蚍墙榫У摹L貏e優(yōu)選的是可聚合的介晶化合物,也被稱為反應性介晶(RM)。
根據(jù)本發(fā)明用于液晶介質(zhì)和PSA顯示器中的合適和優(yōu)選的RM在以下描述。
除了式IIA和/或IIB和/或IIC的化合物、一種或多種式I的化合物,根據(jù)本發(fā)明的混合物優(yōu)選還包含一種或多種下表A給出的一種或多種化合物。
表A
使用下列縮寫:
(n、m、m'、z:彼此獨立地分別是1、2、3、4、5或6;(O)CmH2m+1表示OCmH2m+1或CmH2m+1)
AIK-n-F
BCH-nm
BCH-nmF
BCN-nm
C-1V-V1
CY-n-Om
CY(F,Cl)n-Om
CY(Cl,F)-n-Om
CCY-n-Om
CCY(F,Cl)n-Om
CCY(Cl,F)-n-Om
CCY-n-m
CCY-V-m
CCY-Vn-m
CCY-n-OmV
CBC-nmF
CBC-nm
CCP-V-m
CCP-Vn-m
CCP-nV-m
CCP-n-m
CPYP-n-(O)m
CYYC-n-m
CCYY-n-(O)m
CCY-n-O2V
CCH-nOm
CCP-n-m
CY-n-m
CCH-nm
CC-n-V
CC-n-V1
CC-n-Vm
CC-2V-V2
CVC-n-m
CC-n-mV
CCOC-n-m
CP-nOmFF
CH-nm
CEY-V-n
CEY-n-m
CEY-n-Om
CVY-V-n
CY-V-On
CY-n-O1V
CY-n-OC(CH3)=CH2
CCN-nm
CY-n-OV
CCPC-nm
CCY-n-zOm
CPY-n-(O)m
CPY-V-Om
CQY-n-(O)m
CQIY-n-(O)m
CCQY-n-(O)m
CCQIY-n-(O)m
CPQY-n-(O)m
CPQIY-n-(O)m
CPYG-n-(O)m
CCY-V-Om
CCY-V2-(O)m
CCY-1V2-(O)m
CCY-3V-(O)m
CCVC-n-V
CPYG-n-(O)m
CPGP-n-m
CY-nV-(O)m
CENaph-n-Om
COChrom-n-Om
COChrom-n-m
CCOChrom-n-Om
CCOChrom-n-m
CONaph-n-Om
CCONaph-n-Om
CCNaph-n-Om
CNaph-n-Om
CETNaph-n-Om
CTNaph-n-Om
CK-n-F
CLY-n-Om
CLY-n-m
LYLI-n-m
CYLI-n-m
LY-n-(O)m
COYOICC-n-m
COYOIC-n-V
CCOY-V-O2V
COY-n-Om
COY-n-m
CCOY-V-O3V
CCOY-V-Om
CCOY-n-Om
D-nOmFF
PCH-nm
PCH-nOm
PGIGI-n-F
PGP-n-m
PYP-n-mV
PYP-n-m
PYP-n-Om
PPYY-n-m
YPY-n-m
YPY-n-mV
PY-n-(O)m
PP-n-Om
PP-n-m
C-DFDBF-n-(O)m
DFDBC-n(O)-(O)m
Y-nO-Om
Y-nO-OmV
Y-nO-OmVm'
可根據(jù)本發(fā)明使用的液晶混合物可以本身是常規(guī)的方式制備。通常,將所需量的以較小量使用的組分溶于構(gòu)成為主要成分的組分中,有利地在升高的溫度下進行。也可以混合組分在有機溶劑(例如丙酮、氯仿或甲醇)中的溶液,并在充分混合后再除去溶劑,例如通過蒸餾。
借助于合適的添加劑,能以這樣的方式改性根據(jù)本發(fā)明的液晶相:使其可用于迄今為止已經(jīng)公開的任何類型例如ECB、VAN、IPS、GH或ASM-VA的LCD顯示器中。
所述電介質(zhì)還可以包含本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的和描述在文獻中的另外的添加劑,例如UV吸收劑、抗氧化劑、納米顆粒和自由基清除劑。例如可加入0-15%的多色性染料、穩(wěn)定劑或手性摻雜劑。用于根據(jù)本發(fā)明的混合物的合適穩(wěn)定劑特別為列于表B中的那些。
例如,可加入0-15%的多色性染料,還可以加入導電鹽,優(yōu)選4-己氧苯甲酸乙基二甲基十二烷基銨、四苯基硼酸四丁基銨或冠醚的絡合物鹽(參見例如Haller等,Mol.Cryst.Liq.Cryst.第24卷,第249-258頁(1973))以改善傳導性,或者可以加入一些物質(zhì)以改變介電各向異性、粘度和/或向列相的取向。這類物質(zhì)描述在例如DE-A 22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430和28 53 728中。
表B中顯示了能加入根據(jù)本發(fā)明的混合物中的可能的摻雜劑。如果該混合物包含摻雜劑,則其以0.01-4重量%、優(yōu)選以0.1-1.0重量%的量使用。
表B
可以以基于混合物的總量計最多至10重量%、優(yōu)選0.01至6重量%、特別是0.1至3重量%的量加入例如根據(jù)本發(fā)明的混合物的穩(wěn)定劑顯示在表C中。優(yōu)選的穩(wěn)定劑特別是BHT衍生物,例如2,6-二-叔丁基-4-烷基苯酚,和Tinuvin 770,以及Tunivin P和Tempol。
表C
表C顯示了可能的可以加入根據(jù)本發(fā)明的液晶介質(zhì)中的穩(wěn)定劑。
(在此n表示1至12的整數(shù),優(yōu)選1、2、3、4、5、6、7或8,末端甲基沒有示出)。
所述液晶介質(zhì)優(yōu)選包含0至10重量%、特別是1ppm至5重量%、特別優(yōu)選1ppm至1重量%的穩(wěn)定劑。所述液晶介質(zhì)優(yōu)選包含一種或多種選自來自表C的化合物的穩(wěn)定劑。
工作實施例:
下列實施例用于解釋本發(fā)明而不對其進行限制。
除非另外明確說明,所有在本申請中給出的溫度值,例如熔點T(C,N)、近晶(S)相到向列(N)相的轉(zhuǎn)變溫度T(S,N)和清亮點T(N,I)都以攝氏度(℃)給出。M.p.表示熔點,cl.p.=清亮點。此外,C=液晶態(tài),N=向列相,S=近晶相和I=各向同性相。這些符號之間的數(shù)字表示轉(zhuǎn)變溫度。
作為用于測量式I化合物的光學各向異性Δn的主體混合物使用商業(yè)購得的混合物ZLI-4792(Merck KGaA公司)。使用商業(yè)購得的混合物ZLI-2857測量介電各向異性Δε。待研究化合物的物理數(shù)據(jù)在加入待研究的化合物和外推至100%使用的化合物之后由主體混合物的介電常數(shù)的變化獲得。取決于溶解性,一般而言將10%待研究的化合物溶于主體混合物中。
除非另外說明,份數(shù)或百分比數(shù)據(jù)表示重量份或重量百分比。
在上文和下文中,
Vo 表示閾值電壓,在20℃下電容性的[V],
ne 表示在20℃和589nm下的非尋常折射率,
no 表示在20℃和589nm下的尋常折射率,
Δn 表示在20℃和589nm下的光學各向異性
ε⊥ 表示在20℃和1kHz下垂直于指向矢的電介質(zhì)極化率,
ε|| 表示在20℃和1kHz下平行于指向矢的電介質(zhì)極化率,
Δε表示在20℃和1kHz下的介電各向異性
cl.p.,T(N,I) 表示清亮點[℃]
γ1 表示在20℃測得的旋轉(zhuǎn)粘度[mPa·s],其通過旋轉(zhuǎn)法在磁場中測得,
K1 表示彈性常數(shù),在20℃下的“斜展”變形[pN]
K3 表示彈性常數(shù),在20℃下的“彎曲”變形[pN]
LTS 表示低溫穩(wěn)定性(向列相),其在測試盒中測定。
HR20 表示20℃下的電壓保持比[%]和
HR100 表示100℃下的電壓保持比[%]。
在本申請中所有濃度涉及的是對應的混合物或混合物組分,除非另有明確說明。除非另有明確說明,所有物理性質(zhì)根據(jù)“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals”,Status November 1997,Merck KGaA,(德國)中所述地來測定并適用于20℃的溫度。
除非另有明確說明,本申請中所有濃度和%值(除了HR、對比度和透射率)以重量百分比表示并涉及相應的包含全部固體或液晶組分而不含溶劑的整體混合物。
混合物實施例
實施例M1
實施例M2