液晶介質的制作方法
【專利說明】液晶介質
[0001] 本發明涉及液晶介質，特別是基于極性化合物的混合物的液晶介質，其包含至少 一種式I的化合物，
[0003] 其中各個基團各自彼此獨立并且在每次出現時相同或不同地具有以下含義：
[0004] Rn表示具有2-12個C原子的烯基基團，
[0005] L1 和 L 2表示 F、Cl、CF 3、OCF3或 CHF 2，
[0006] η 表示 1 或 2，
[0007] A表示反式-1，4-亞環己基或1，4-亞苯基，其也可以被一個或兩個相同或不同的 基團L1取代，
[0008] 和涉及其用于有源矩陣顯示器，特別是基于VA、PSA、PS-VA、PA-VA、PALC、FFS、 PS-FFS、IPS或PS-IPS效應的有源矩陣顯示器的用途·
[0009] 該類型介質特別可用于具有基于ECB效應的有源矩陣尋址的電光顯示器并可用 于IPS (面內切換）顯示器或FFS (邊緣場切換）顯示器.
[0010] 電控雙拆射、ECB效應亦或DAP(配向相畸變）效應的原理首次描述于1971年 (M. F. Schieckel 和 K. Fahrenschon，" Deformtion of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields "，Appl. Phys. Lett. 19 (1971)，3912) 〇這隨 后描述于 J. F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972)，1193)及 G. Labrunie 和 J. Robert (J. Appl. Phys. 44(1973)，4869)的論文中。
[0011] J. Robert 和 F. Cl er c (S ID 80 Di ges t Techn. Paper s (1980)，30)、 J. Duchene(Displays 7 (1986)，3)以及 H. Schad(SID 82 Digest Techn. Papers (1982)， 244)的論文顯示液晶相必須具有高數值的彈性常數K3A1K、高數值的光學各向異性Δη和 Δ ε <-〇. 5的介電各向異性值以適用于基于ECB效應的高信息顯示器元件.基于ECB效 應的電光學顯示器元件具有垂面邊緣配向(VA技術=垂直配向）.介電負性液晶介質也可 以用于使用所謂IPS或FFS效應的顯示器.
[0012] 除了 IPS(而內切換）顯示器（例如：Yeo, S.D.，論文 15. 3 : " An LC Display for the TV Application" ，SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,pp. 758&759)和長久H知的TN(相轉向列)顯示器之外，使用ECB效 應的顯示器，如例如在MVA (多域垂而配向，例如:Yoshide，H.等，論文3. I : " MVA LCD for Notebook or Mobile Pcs···" ,SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers，XXXV，Book I，pp. 6 to 9,和 Liu，C.T.等，論文 15. I : " A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology." " ， SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers，XXXV，Book II，pp. 750to 753)、PVA (圖案化垂而配向，例如:Kim，Sang Soo,論文 15.4:" Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV" ，SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book ΙΙ,ρρ. 760to 763)、ASV(先講超視 魚，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，Book II，pp. 754至757)模式中的所謂的VAN(垂而配向向列）顯示器,自身已確立 為當今最重要的三種較新型液晶顯示器之一，特別是對于電視應用而言。該技術以一般形 式進行比較，例如，在 Souk，Jun，SID Seminar 2004，seminar M_6:〃 Recent Advances in LCD Technology "，Seminar Lecture Notes，M_6/l 至M-6/26,和Miller，Ian，SID Seminar 2004，seminar M_7:" LCD-Television" ,Seminar Lecture Notes，M_7/l至M-7/32 中·雖 然現代ECB顯示器的響應時間已通過在超速驅動下的尋址方法得以顯著改善，例如：Kim， Hyeon kyeong 等，論文 9.1: " A 57_in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application"， SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers，XXXV，Book I，pp.106 至109,但獲得視頻相容響應時間，特別是灰階切換，仍為尚未得到滿意解決的問題.
[0013] 該效應在電光顯示器元件中的工業應用需要LC相，其必須滿足多種要求.此處尤 為重要的是對水分、空氣的化學耐受性和物理影響，例如熱、紅外線、可見光和紫外輻射以 及直流和交流電場.
[0014] 此外，工業可用LC相需要在適合的溫度范圍和低粘度下具有液晶介晶相.
[0015] 迄今公開的具有液晶介晶相的系列化合物均不包括符合全部這些要求的單一化 合物.因此，通常制備2-25種，優選3-18種化合物的混合物以獲得可用作LC相的物質.然 而，還沒有可能以該方式容易地制備最優相，因為目前還沒有可用的具有顯著介電負性各 向異性和適當長期穩定性的液晶材料.
[0016] 已知矩陣液晶顯示器（MLC顯示器）.可用于單像素單轉換的非線性元件為，例如， 有源元件（即晶體管）.因而使用術語"有源矩陣"，其中可區分為以下兩種類型：
[0017] 1.位于硅晶片（作為基板）上的MOS (金屬氧化物半導體）晶體管
[0018] 2.位于玻璃板（作為基板）上的薄膜晶體管（TFT) ·
[0019] 在類型1的情況下，所用的電光效應通常為動態散射或賓主效應.使用單晶硅作 為基板材料限制了顯示器的尺寸，因為多個分顯示器的平滑模塊化裝配在接合處存在問 題·
[0020] 在更加有希望的類型2 (其為優選的）的情況下，所用的電光效應通常為TN效應.
[0021] 兩種技術之間存在區別：包含化合物半導體（例如，CdSe)的TFT，或基于多晶或無 定形娃的TFT.后一技術正于全球范圍內集中研發中.
[0022] TFT矩陣應用于顯示器一個玻璃板的內側，同時另一個玻璃板于其內側攜帶透明 反電極.與像素電極的尺寸相比，TFT非常小并且幾乎對影像無不利影響.該技術也可擴 展至全色功能顯示器，其中紅、綠和藍色濾光器的鑲嵌塊以如此方式設置以致濾光器元件 相對于每個可轉換像素.
[0023] 此處術語MLC顯示器覆蓋了帶有整體非線性元件的任意矩陣顯示器，即除了有源 矩陣之外，還有帶有無源元件的顯示器，例如變阻器或二極管（MIM =金屬-絕緣體-金 屬）·
[0024] 該類型MLC顯示器特別適用于TV應用（例如袖珍TV)或用于汽車或飛機構造中 的高信息顯示器.除了關于對比度的角度依賴性和響應時間的問題之外，MLC顯示器也會 出現因液晶混合物不夠高的比電阻而產生的問題[TOGASHI，S.，SEKI⑶CHI，K.，TANABE，H.， YAMAMOTO, Ε·，SORIMACHI，Κ·，TAJIMA，Ε·，WATANABE，Η·，SHMIZU，Η·，Proc. Eurodisplay 84，Sept. 1984 :A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings， pp.141 ff. ,Paris ;STR0MER，M.，Proc. Eurodisplay 84,Sept. 1984 :Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays，pp. 145 ff. ,Paris].隨著電阻的降低，MLC顯示器的對比度變差.由于與顯示器內表面的相互作 用，液晶混合物的比電阻通常隨著MLC顯示器的壽命下降，因而高（初始）電阻對于經長期 操作后必須具有可接受電阻值的顯示器而言非常重要.
[0025] 因而仍然非常需要具有非常高比電阻同時具有寬工作溫度范圍、短響應時間和低 閾值電壓的MLC顯示器，借助其可產生多種灰階.
[0026] 由于它們比較低的對比度，經常使用的MLC-TN顯示器的缺點在于相對高的視角 依賴性和難于在這些顯示器中產生灰階.
[0027] VA顯示器具有顯著更好的視角依賴性并因此主要用于電視和監控器。然而，此處 仍然需要改善響應時間，特別是對于具有大于60Hz幀速率（圖像改變頻率/重復率）的電 視應用.然而，必須同時不削弱例如低溫穩定性的性能。
[0028] 本發明的目的在于提供基于ECB效應或基于IPS或FFS效應的特別用于顯示器和 TV應用且不會具有上述缺陷或僅以降低的程度具有該缺陷的液晶混合物。特別地，必須保 證監視器和電視在極高和極低的溫度下也能操作并且同時具有短響應時間并且同時具有 改善的可靠性行為，特別是在長時間操作后不具有或具有顯著降低的圖像粘滯。
[0029] 令人驚訝地，如果通式I的極性化合物用于液晶混合物，特別是用于具有介電負 性各向異性、優選用于VA顯示器的LC混合物，則可改善旋轉粘度以及旋轉粘度和彈性常數 的比例，從而改善響應時間。
[0030] 在具有介電負性各向異性的LC混合物中使用式I的化合物令人驚訝地產生了非 常低的旋轉粘度以及旋轉粘度和彈性常數比例的降低。因此可以制備具有短響應時間、 同時良好的相性能以及良好的低溫行為的液晶混合物，優選VA、PS(=聚合物穩定）_VA、 PA(=光配向）-VA、IPS、PS-IPS、PS-FFS、FFS混合物，特別是UB-FFS (超高亮度邊緣場切 換）混合物·
[0031] 因此，本發明涉及包含至少一種式I的化合物的液晶介質.本發明同樣涉及式I 的化合物。
[0032] 根據本發明的混合物優選地展示出具有清亮點多70°C、優選多75°C、特別是 多80°C的非常寬的向列相范圍，非常有利的電容閾值，相對高的保留率值和同時非常良好 的在-20°C和_30°C下的低溫穩定性、以及非常低的旋轉粘度值和短的響應時間.根據本發 明的混合物進一步通過以下事實區分：除了旋轉粘度Y 1的改善，可觀察到相對高的彈性常 數值K3W改善響應時間.特別地，根據本發明的混合物具有特別低的旋轉粘度γ i和彈性 常數1(3的γ /K3比值，其是快速響應時間的指示.
[0033] 根據本發明的混合物的一些優選實施方案闡述于下.
[0034] 在式I的化合物中，Rn優選表示具有2-15個，優選2-6個C原子的直鏈烯基，特別 優選 CH2= CH-、CH2= CHCH2CH2-' CH3-CH = CH-、CH3-CH2-CH = CH-、CH3-(CH2)2-CH = CH-、 CH3- (CH2) 3-CH = CH-或 CH3-CH = CH- (CH2) 2_·
[0035] 優選的式I的化合物選自以下子式：
[0037] 其中alkenyl表示具有2-6個C原子的直鏈烯基，和L1和L2各自彼此獨立地表示 F 或 C1。
[0038] 特別優選式11、13和14的化合物.
[0039] 在子式 Il 至 14 的化合物中 "alkenyl" 優選表示 CH2= CH-、CH2= CHCH 2CH2-、 CH3-CH = CH-、CH3-CH2-CH = CH-、CH3-(CH2)2-CH = CH-、CH3-(CH2)3-CH = CH-或 CH3-CH = CH- (CH2) 2-·
[0040] 特別優選的式I化合物選自以下子式：
[0041]
[0042] 其中L1和L 2各自彼此獨立地表示F或Cl。
[0043] 在式I的化合物以及在子式Il至14和Ila至I4a中，優選L1= L2= F。
[0044] 根據本發明的介質優選包含一種、兩種、三種、四種或更多種，優選一種、兩種、三 種或四種式I的化合物。
[0045] 在本發明優選的實施方案中，液晶介質正好包含一種式I的化合物，優選式Il的 化合物或式14的化合物，特別是Ila的化合物或式I4a的化合物。
[0046] 在本發明進一步優選的實施方案中，液晶介質正好包含兩種式I的化合物，優選 Il的化合物和式13的化合物，或Il的化合物和式14的化合物，特別是Ila的化合物和式 I3a的化合物，或Ila的化合物和式I4a的化合物.
[0047] 在本發明進一步優選的實施方案中，液晶介質正好包含三種式I的化合物，優選 式Il的化合物、式13的化合物和式14的化合物，特別是Ila的化合物、式I3a的化合物和 式I4a的化合物.
[0048] 在本發明進一步優選的實施方案中，液晶介質正好包含三種式I的化合物，優選 一種式Il的化合物和兩種式13的化合物，特別是Ila的化合物、式I3a的化合物和式I3b 的化合物.
[0049] 在本發明進一步優選的實施方案中，液晶介質正好包含四種式I的化合物，優選 一種式Il的化合物和一種式14的化合物和兩種式13的化合物，特別是Ila的化合物、式 I3a的化合物、式I3b的化合物和式I4a的化合物.
[0050] 式I的化合物在液晶介質中優選以基于整個混合物計多lwt%，優選多5wt%，至 < 60wt %，優選< 40wt %的量使用·特別優選包含2-30wt %，優選5-15wt %的一種或多種 式I的化合物的液晶介質.
[0051] 根據本發明的液晶介質優選的實施方案闡述如下：
[0052] 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：
[0053]
[0054] 其中
[0055] R2A、R2B和R 2ε各自彼此獨立地表示H、具有最多15個C原子的烷基或烯基，其為未 取代的、被CN或CF