液晶介質(zhì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及包含至少一種式I的化合物的液晶介質(zhì)：其中R1具有權(quán)利要求1所述的含義；并且還涉及其在液晶介質(zhì)和光電液晶顯示器中的用途。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液晶介質(zhì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液晶介質(zhì)（LC介質(zhì)），其用于電光學(xué)目的的用途，以及涉及包含該介質(zhì) 的液晶顯示器。

【背景技術(shù)】
[0002] 液晶主要在顯示器件中用作電介質(zhì)，因?yàn)檫@類(lèi)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)能通過(guò)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(lái)說(shuō)是極為熟知的且可以基于各種效 應(yīng)。這類(lèi)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 結(jié)構(gòu)的TN盒、STN(超扭曲向列）盒、SBE(超雙折射效應(yīng)）盒和OMI (光學(xué)模式干涉）盒。 最為常見(jiàn)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。特別地，TN、STN、FFS(邊緣 場(chǎng)切換）和IPS盒是對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)而言當(dāng)前商業(yè)上令人關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003] 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。
[0004] 此外，它們應(yīng)當(dāng)在通常的操作溫度，即高于和低于室溫的最寬的可能范圍內(nèi)具有 合適的中間相，例如用于上述盒的向列型中間相或膽甾型中間相。因?yàn)橥ǔ⒁壕ё鳛槎?種組分的混合物使用，因此重要的是組分彼此易于混溶。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(lèi)型和應(yīng)用領(lǐng)域而滿(mǎn)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。
[0005] 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（MLC顯示 器），期望具有大的正介電各向異性、寬的向列相、相對(duì)低的雙折射率、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)。
[0006] 這類(lèi)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）。于是使用術(shù)語(yǔ)"有源矩陣"，其中可區(qū)分為以下兩種類(lèi)型：
[0007] 1.在作為基板的硅晶片上的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體）或其它二極管。
[0008] 2.在作為基板的玻璃板上的薄膜晶體管（TFT)。
[0009] 將單晶硅作為基板材料使用限制了顯示器尺寸，因?yàn)樯踔潦遣煌诛@示器的模塊 組裝也會(huì)在接頭處導(dǎo)致問(wèn)題。
[0010] 就優(yōu)選的更有前景的類(lèi)型2的情況來(lái)說(shuō)，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。
[0011] 將TFT矩陣施用于顯示器的一個(gè)玻璃板的內(nèi)部，而另一玻璃板在其內(nèi)部帶有透明 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(méi)有不利作用。該技術(shù)還可以 推廣到全色功能的顯示器，其中將紅、綠和藍(lán)濾光片的鑲嵌物以使得濾光片元件與每個(gè)可 切換的像素相對(duì)的方式布置。
[0012] TFT顯示器通常作為在傳輸中具有交叉的起偏器的TN盒來(lái)運(yùn)行且是背光照明的。
[0013] 術(shù)語(yǔ)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(wú)源元件的顯示器，如可變電阻或二極管（MM =金屬-絕緣體-金屬）。
[0014] 這類(lèi)MLC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(chē)或飛行器構(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(lài)性 問(wèn)題之外，由于液晶混合物不夠高的電阻率，MLC顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[TOGASHI，S. ,SEKI-GUCHI, K. , TANABE, H. , YAMAMOTO, E. , SORIMACHI, K. , TAJIMA, E. , WATANABE, H. , SHIMI ZU，H.，Proc. Eurodisplay 84, 1984年9月：A 210-288Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,第 141 頁(yè)及后續(xù)頁(yè)，Paris ;STR0MER, M.，Proc. Eurodisplay 84, 1984 年 9 月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp.l45ff·，Paris]。隨著降低的電阻，MLC顯示器的對(duì)比度劣 化，并且可能出現(xiàn)殘留影像消除的問(wèn)題。因?yàn)橛捎谂c顯示器內(nèi)部表面的相互作用，液晶混合 物的電阻率通常隨MLC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(lái)說(shuō)，至今不可能實(shí)現(xiàn)很高的電阻率值。此外重要 的是，電阻率顯示出隨溫度升高和在加熱和/或UV曝光后最小可能的增加。來(lái)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(lài)性要盡可能低。因此，來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)的MLC顯示器不滿(mǎn)足當(dāng)今的要求。
[0015] 除了使用背光照明的，即透射式和期望的話(huà)透反式（transflectively)工作的液 晶顯示器之外，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)尺寸和分辨率的背光照明的液晶顯示器消耗明顯 更少的能量。因?yàn)門(mén)N效應(yīng)特征在于非常良好的對(duì)比度，這類(lèi)反射式顯示器甚至可在明亮的 環(huán)境條件中很好地讀取。這已經(jīng)以簡(jiǎn)單的反射式TN顯示器，如用于例如手表和袖珍計(jì)算器 中的那些已知。然而，該原理還可用于高質(zhì)量、更高分辨率的有源矩陣尋址的顯示器，例如 TFT顯示器。在此，如已經(jīng)在一般常規(guī)的透射式TFT-TN顯示器中的那樣，低雙折射率（Λ η) 的液晶的使用對(duì)于達(dá)到低光學(xué)延遲（d· Λη)而言是必需的。該低光學(xué)延遲導(dǎo)致通?？山?受的對(duì)比度的低視角依賴(lài)性（參見(jiàn)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@示器中光所經(jīng)過(guò)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大。
[0016] 對(duì)于TV和視頻應(yīng)用，為了能夠以接近真實(shí)的質(zhì)量再現(xiàn)多媒體內(nèi)容，例如電影和視 頻游戲，要求具有快速響應(yīng)時(shí)間的顯示器。特別地，如果使用具有低粘度值、特別是旋轉(zhuǎn)粘 度Y 1，以及具有商光學(xué)各向異性（Δη)的液晶介質(zhì)，就能實(shí)現(xiàn)這樣的短響應(yīng)時(shí)間。
[0017] 為了通過(guò)快門(mén)眼鏡獲得3D效果，特別地使用具有低旋轉(zhuǎn)粘度和相應(yīng)的高光學(xué)各 向異性（Λη)的快速切換混合物。使用具有高光學(xué)各向異性（Λη)的混合物可以獲得光電 透鏡系統(tǒng)，借助于所述光電透鏡系統(tǒng)可以將顯示器的2-維呈現(xiàn)轉(zhuǎn)換為3-維自動(dòng)立體呈現(xiàn)。
[0018] 因此，繼續(xù)存在著對(duì)具有非常高的電阻率同時(shí)也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MLC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] 在TN(Schadt-Helfrich)盒的情況中，期望有助于盒中的以下優(yōu)點(diǎn)的介質(zhì)：
[0020] -拓寬的向列相范圍（特別是低至低溫的）
[0021] -在極低溫下切換的能力（戶(hù)外應(yīng)用、汽車(chē)、航空電子技術(shù)）
[0022] -提高的對(duì)紫外輻射的耐受性（更長(zhǎng)的儲(chǔ)存壽命）
[0023] -低閾值電壓。
[0024] 可從現(xiàn)有技術(shù)中獲得的介質(zhì)不能實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)而同時(shí)保持其它參數(shù)。
[0025] 就超扭曲（STN)盒而言，期望有助于更大的多路傳輸性和/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）的介質(zhì)。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-向列相轉(zhuǎn)變點(diǎn)或烙點(diǎn)、粘度、介電參數(shù)、彈性參數(shù)）。
[0026] 現(xiàn)代IXD的一個(gè)最重要的性質(zhì)是移動(dòng)圖像的糾正再現(xiàn)。如果使用的液晶介質(zhì)的響 應(yīng)速度太慢，那么這會(huì)導(dǎo)致在這種情況下顯示器中不期望的贗像。實(shí)質(zhì)上確定液晶混合物 的響應(yīng)時(shí)間的物理參數(shù)是旋轉(zhuǎn)粘度Y 1和彈性常數(shù)。后者對(duì)于保證LCD良好的黑色狀態(tài)也 是特別重要的。但是，通常，可以觀察到的是混合物的清亮點(diǎn)和由此產(chǎn)生的混合物的旋轉(zhuǎn) 粘度也隨著彈性常數(shù)的增加而增加，這意味著響應(yīng)時(shí)間的改進(jìn)是不可能的。特別是在用于 TV和視頻應(yīng)用（例如LCD TV、監(jiān)視器、PDA、筆記本電腦、游戲控制臺(tái)）的液晶顯示器的情 況下，希望響應(yīng)時(shí)間顯著縮短。減少液晶盒中的液晶介質(zhì)的層厚度d( "盒間隙"）理論上 得到更快的響應(yīng)時(shí)間，但是要求液晶介質(zhì)具有更高的雙折射率以確保足夠的光學(xué)延遲 (d · Δη)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中已知的高雙折射率的液晶材料一般同時(shí)也具有高旋轉(zhuǎn)粘度，其 反而對(duì)響應(yīng)時(shí)間有不利影響。
[0027] 因此，存在對(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】

[0028] 本發(fā)明的目的在于提供介質(zhì)，特別是用于這種類(lèi)型的MLC、TN、STN、0CB、正性VA、 FFS、PS(=聚合物穩(wěn)定的）-FFS、IPS、PS-IPS顯示器的介質(zhì)，其具有以上說(shuō)明的期望的性質(zhì) 并且不表現(xiàn)出或者僅僅在減少的程度上表現(xiàn)出以上說(shuō)明的缺點(diǎn)。特別地，該LC介質(zhì)應(yīng)當(dāng)在 相對(duì)高的雙折射率下同時(shí)具有快速響應(yīng)時(shí)間和低的旋轉(zhuǎn)粘度。此外，該LC介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有高 的清亮點(diǎn)，高的介電各向異性、低的閾值電壓和非常好的低溫穩(wěn)定性（LTS)。
[0029] 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LC介質(zhì)，則可以實(shí)現(xiàn)這一 目的。
[0030] 本發(fā)明涉及液晶介質(zhì)，其特征在于其包含一種或多種式I的化合物：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 液晶介質(zhì)，其特征在于其包含一種或多種式I的化合物： 其中
R1表示具有1至15個(gè)C原子的烷基或烷氧基，此外，其中這些基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)CH2 基團(tuán)可以各自相互獨(dú)立地以O(shè)原子不直接相互連接的方式被-C = C-、-CF2〇-、-CH = CH-、
-O-、-CO-O-、或-O-CO-代替，此外，其中一個(gè)或多個(gè)H原子可以被鹵素 代替。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的液晶介質(zhì)，其特征在于式I中R1表不直鏈燒基，此外，其中一個(gè)或 多個(gè)CH2基團(tuán)可以被-CH = CH-代替。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶介質(zhì)，其特征在于其包含至少一種選自式I-I至1-5的 化合物的化合物：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 式II和/或III的化合物： 其中
A表示1，4-亞苯基或反式-1，4-亞環(huán)己基， a表示O或1， R3表示具有2至9個(gè)C原子的烯基， 以及 R4具有權(quán)利要求1中R1所示的含義。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自下式的化合物的化合物：

其中R3a和R4a各自相互獨(dú)立地表示H、CH3、C2H 5或C3H7，且"alkyl "表示具有1至8個(gè) C原子的直鏈烷基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自式IV至VIII的化合物的化合物：

其中 R°表示具有1至15個(gè)C原子的烷基或烷氧基，此外，其中這些基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)CH2 基團(tuán)可以各自相互獨(dú)立地以〇原子并不直接相互連接的方式被-c = c-、-cf2o-、-ch = ch-、
_，-0-、-CO-O-或-O-CO-代替，此外，其中一個(gè)或多個(gè)H原子可以被鹵素 代替， X°表示F，C1，具有1至6個(gè)C原子的單-或多氟代烷基或烷氧基，具有2至6個(gè)C原 子的單-或多氟代烯基或烯氧基， YM各自相互獨(dú)立地表示H或F， Z0 表示-C2H4-、-(CH2)4-、-CH = CH-、-CF = CF-、-C2F4-'-CH2CF2-'-CF 2CH2-'-CH2O-'-OC H2-、-COO-、-CF2O-或-OCF2-,在式V和VI中其還是單鍵，以及 r表示0或1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自式Va至Vj的化合物的化合物：

其中R°和X°具有權(quán)利要求6所述的含義。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自式VI-Ia至VI-Id的化合物的化合物：
其中Rtl和X°具有權(quán)利要求6所述的含義。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自式VI-2a至VI-2f的化合物的化合物：
其中R°和X°具有權(quán)利要求6所述的含義。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多種 選自式X和/或XI的化合物的化合物：
其中R°和X°具有權(quán)利要求6所述的含義， Y14各自相互獨(dú)立地表示H或F，并且
各 自相 互獨(dú)立 地表示
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種選自式ΧΠ 的化合物的化合物：
其中 R1和R2各自相互獨(dú)立地表不各自具有最多9個(gè)C原子的燒基、稀基、燒氧基、氧雜燒基、 氟烷基或烯氧基，且Y1表示H或F。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種選自式ΧΠΙ至XVI的化合物的化合物：

其中R°、X°、Y1和Y2具有權(quán)利要求6所述的含義。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種選自下式的化合物的化合物：

14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種選自式Dl、D2、D3、D4和D5的化合物的化合物：

其中Y1、Y2、R°和X°具有權(quán)利要求6所述的含義。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其包含1-30重量％ 的式I的化合物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種UV穩(wěn)定劑和/或抗氧劑。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于其還包含一種或多 種可聚合化合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)，其特征在于可聚合化合物選自 RM-I 至 RM-83 :





19. 制備根據(jù)權(quán)利要求1至18中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)的方法，其特征在于將一種 或多種式I的化合物與至少一種其他介晶化合物和任選地與一種或多種添加劑和/或一種 或多種可聚合化合物混合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)用于光電目的的用途。
21. 根據(jù)權(quán)利要求 20 的液晶介質(zhì)在 TN、STN、TN-TFT、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFS 顯 示器、用于3D效果的快門(mén)眼鏡、LC透鏡和正性VA顯示器中的用途。
22. 包含根據(jù)權(quán)利要求1至18中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的液晶介質(zhì)的光電液晶顯示器。
23. 式I的化合物：
其中R1具有權(quán)利要求1所述的含義。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的式I-I至1-5的化合物

【文檔編號(hào)】G02F1/1333GK104371739SQ201410401181
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】馬克·格貝爾, 拉斯·利曹, 薩比恩·肖恩, 安德列亞斯·珀勒 申請(qǐng)人:默克專(zhuān)利股份有限公司