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)，其包含至少一種式I的化合物，其中R1具有權(quán)利要求1中所指明的含義，并且還涉及其在液晶介質(zhì)和電光液晶顯示器中的用途。
【專利說明】液晶介質(zhì)
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì)(LC介質(zhì))，其用于電光目的的用途，以及包含該介質(zhì)的液晶顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶主要在顯示設(shè)備中用作電介質(zhì)，因為這類物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)能受到施加的電壓的影響?；谝壕У碾姽鈱W(xué)器件對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是極為熟知的且可以基于各種效應(yīng)。這類器件的實例是具有動態(tài)散射的盒，DAP(排列相畸變(deformation of alignedphases))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工作的盒，例如IPS(面內(nèi)切換)盒。特別地，TN、STN、FFS(邊緣場切換)和IPS盒，是對于根據(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)定性和對電場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)生短的尋址時間、低的閾值電壓和高的對比度。
[0004]此外，它們應(yīng)當(dāng)在通常的操作溫度，即在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(mesophas e)，例如用于上述盒的向列型或膽甾型中間相。因為通常將液晶作為多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)電能力。
[0005]例如，對于具有集成的非線性元件以切換獨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)。
[0006]這類矩陣液晶顯示器是已知的。作為用于獨立地切換獨立像素的非線性元件，可以使用有源元件(即晶體管)。于是使用術(shù)語“有源矩陣(active matrix)”，其中可區(qū)分為以下兩種類型:
[0007]1.在作為基底的硅晶片上的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)或其它二極管。
[0008]2.在作為基底的玻璃板上的薄膜晶體管(TFT)。
[0009]將單晶硅作為基底材料使用限制了顯示器尺寸，因為甚至是各個分顯示器的模塊式組裝也會在接頭處導(dǎo)致問題。
[0010]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WSe的TFT,或基于多晶娃或非晶娃的TFT。對于后一種技術(shù)，全世界范圍內(nèi)正在進行深入的工作。
[0011]將TFT矩陣施加于顯示器的一個玻璃板的內(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(fully color-capable)顯示器,其中將紅、綠和藍濾光片的鑲嵌物(mosaic)以使得濾光片元件與每個可切換的像素對置的方式布置。
[0012]TFT顯示器通常作為在透射中具有交叉的偏振片的TN盒來運行且是背光照明的。
[0013]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(passive)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MLC顯示器特別適用于TV應(yīng)用(例如袖珍電視)或用于計算機應(yīng)用(膝上型電腦)和汽車或飛行器構(gòu)造中的高信息顯示器。除了關(guān)于對比度和響應(yīng)時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，MLC顯示器中也還產(chǎn)生一些困難[T0GASHI，S.，SEK1-GUCHI, K.，TANABE, H.，YAMAMOTO, E.，S0RIMACHI, K.，TAJIMA, E.，WATANABE, H.，SHIMIZU, H.，Proc.Eurodisplay84,1984 年 9 月:A210_288Matrix LCD Controlled byDouble Stage Diode Rings,pp.,Paris ;STR0MER，M.，Proc.Eurodisplay84，1984年9月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing ofTelevision LiquidCrystal Displays, pp.145ff., Paris]。隨著降低的電阻，MLC顯示器的對比度劣化,并且可能出現(xiàn)殘留影像消除的問題。因為由于與顯示器內(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說，至今不可能實現(xiàn)很高的電阻率值。此外重要的是，電阻率顯示出在升高的溫度下和在溫度負荷后和/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MLC顯示器不滿足當(dāng)今的要求。
[0015]除了使用背光照明，即以透射方式和如果期望的話透反射式運行的液晶顯示器之外，反射型液晶顯示器也是 特別令人感興趣的。這些反射型液晶顯示器使用環(huán)境光進行信息顯示。因而，與具有相應(yīng)尺寸和分辨率的背光照明的液晶顯示器相比，它們消耗的能量顯著更低。由于TN效應(yīng)的特征在于其對比度非常好，所以這類反射型顯示器甚至在明亮的環(huán)境條件下也可以很好地讀出。這在簡單的反射型TN顯示器中是已知的，例如用于手表和袖珍式計算器中的那些。然而，該原理還可以應(yīng)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。這里，如在通常為常規(guī)的透射型TFT-TN顯示器中已經(jīng)存在的那樣，使用低雙折射率(Λη)的液晶是必要的，以便獲得低的光學(xué)延遲(d.Λη)。這種低的光學(xué)延遲產(chǎn)生通?？山邮艿膶Ρ榷鹊牡鸵暯且蕾囆?參見DE3022818)。在反射型顯示器中，使用低雙折射率的液晶甚至要比在透射型顯示器中更重要，因為在反射型顯示器中光所通過的有效層厚度大約是具有相同層厚度的透射型顯示器中的兩倍。
[0016]對于TV和視頻應(yīng)用，需要具有快響應(yīng)時間的顯示器，以便能夠以接近真實的質(zhì)量重現(xiàn)多媒體內(nèi)容，例如電影和視頻游戲。特別是，如果使用具有低粘度值，特別是低旋轉(zhuǎn)粘度Y1以及具有高光學(xué)各向異性(Λη)的液晶介質(zhì)，則可以獲得這樣的短響應(yīng)時間。
[0017]為了借助于快門式眼鏡獲得3D效應(yīng)，特別使用具有低旋轉(zhuǎn)粘度和相應(yīng)較高光學(xué)各響異性(Λη)的快速切換的混合物。使用高光學(xué)各向異性(Λη)的混合物，可以獲得電光透鏡系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)可以將顯示器的二維表現(xiàn)形式轉(zhuǎn)變?yōu)槿S自動立體成像的表現(xiàn)形式。
[0018]因此，總是存在著對具有非常高的電阻率同時也具有大的工作溫度范圍、短響應(yīng)時間(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。
[0019]在TN(Schadt-Helfrich)盒的情況下,期望能在盒中實現(xiàn)以下優(yōu)點的介質(zhì):
[0020]-拓寬的向列相范圍(特別是直到低溫的)
[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UV輻射的耐受性(更長的壽命)
[0023]-低閾值電壓。
[0024]可從現(xiàn)有技術(shù)中獲得的介質(zhì)不能在實現(xiàn)這些優(yōu)點的同時保留其它參數(shù)。
[0025]就超扭曲(STN)盒來說,期望能實現(xiàn)更高的多路傳輸性(multiplexability)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，迫切地需要進一步擴展可利用的參數(shù)范圍(清亮點、近晶-向列型的轉(zhuǎn)變或熔點、粘度、介電參數(shù)、彈性參數(shù))。
[0026]現(xiàn)代IXD的一個最重要的性質(zhì)是運動圖像的準(zhǔn)確再現(xiàn)。如果所用液晶介質(zhì)的響應(yīng)速度太低，則這導(dǎo)致在這類內(nèi)容顯示中出現(xiàn)不期望的偽假象(ar tefact S)。本質(zhì)上決定液晶混合物響應(yīng)時間的物理參數(shù)是旋轉(zhuǎn)粘度Yl以及彈性常數(shù)。后者對于確保LCD的優(yōu)良黑狀態(tài)也是特別重要的。然而，通常，觀察到混合物的清亮點以及由此混合物的旋轉(zhuǎn)粘度也隨著彈性常數(shù)的增加而增加，表明改善響應(yīng)時間是不可能的。特別是在用于電視和視頻應(yīng)用的液晶顯示器的情形下(例如LCD-TV，監(jiān)視器，PDA，筆記本，游戲控制臺)，期望顯著地減少響應(yīng)時間。液晶盒中液晶介質(zhì)的層厚度d(“盒間隙”)的降低理論上導(dǎo)致更快的響應(yīng)時間，但是需要液晶介質(zhì)具有更高的雙折射率Λη，以便確保適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)延遲((1.Λη)。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還具有高的旋轉(zhuǎn)粘度，這反過來對響應(yīng)時間產(chǎn)生負面影響。
[0027]因此，存在著對同時具有快響應(yīng)時間，低旋轉(zhuǎn)粘度和相對高雙折射率的液晶介質(zhì)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本發(fā)明所基于的目的是提供特別用于這種類型的MLC、TN、STN、0CB、正VA、FFS、PS (=聚合物穩(wěn)定的)-FFS、IPS、PS-1PS顯示器的介質(zhì)，其具有上述期望的性質(zhì)，并且不會表現(xiàn)出上述缺點或僅在較低程度上表現(xiàn)出上述缺點。特別是，該液晶介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有快響應(yīng)時間和低旋轉(zhuǎn)粘度，同時具有較高雙折射率。另外，液晶介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有高清亮點、高介電各向異性、低閾值電壓以及非常好的低溫穩(wěn)定性(LTS)。
[0029]目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用包含一種或多種式I化合物的液晶介質(zhì)，則可以實現(xiàn)上述目標(biāo)。
[0030]本發(fā)明涉及一種液晶介質(zhì)，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)，特征在于其包含一種或多種式I化合物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶介質(zhì)，特征在于，式I中的R1表示直鏈烷基，其中另外地一個或多個CH2基團可以被-CH=CH-代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶介質(zhì)，特征在于，其包含選自式1-1至1-5化合物的至少一種化合物，
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含一種或多種式II和/或式III的化合物，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4 一項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自下式化合物的一種或多種化合物，
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式IV至VIII化合物的一種或多種化合物，
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式Va至Vj化合物的一種或多種化合物，
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式V1-1a至V1-1d化合物的一種或多種化合物，
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式V1-2a至V1-2f化合物的一種或多種化合物，
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9 一項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式X和/或XI化合物的一種或多種化合物，
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式XII化合物的一種或多種化合物，
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11一項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其額外地包含選自式XIII至XVI化合物的一種或多種化合物，
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，其包含1-30重量％的式I化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13—項或多項的液晶介質(zhì),特征在于,其額外包含一種或多種UV穩(wěn)定劑和/或抗氧化劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14一項或多項的液晶介質(zhì),特征在于,其額外包含一種或多種可聚合的化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15—項或多項的液晶介質(zhì)，特征在于，可聚合的化合物選自RM-1至 RM-83:
17.制備根據(jù)權(quán)利要求1-16—項或多項的液晶介質(zhì)的方法，特征在于，將一種或多種式I化合物與至少一種其它的介晶化合物，以及任選地與一種或多種添加劑和/或一種或多種可聚合的化合物混合。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-16—項或多項的液晶介質(zhì)用于電光學(xué)目的的用途。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的液晶介質(zhì)的用途，用于TN、STN、TN-TFT、OCB、IPS、PS-1PS、FFS、PS-FFS顯示器、快門式眼鏡、LC透鏡和正VA顯示器。
20.包含根據(jù)權(quán)利要求1-16—項或多項的液晶介質(zhì)的電光液晶顯不器。
21.式I的化合物， 其中
22.根據(jù)權(quán)利要求21的式1-1至1-5的化合物，
【文檔編號】C09K19/46GK103666481SQ201310596151
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】M·格貝爾, H·赫施曼, L·利曹, V·雷芬拉特, S·舍恩, B·舒勒 申請人:默克專利股份有限公司