专利名称：液晶介质和液晶显示器的制作方法
专利说明液晶介质和液晶显示器 发明领域 本发明涉及液晶介质和含有这些液晶介质的液晶显示器，特别是通过有源矩阵寻址的显示器，且尤其是扭曲向列(TN)、面内切换(IPS)或边缘场切换(FFS)类型的显示器。
现有技术状况和有待解决的问题 液晶显示器(Liquid Crystal Displays-LCDs)用于许多信息显示领域。LCD用于直观式显示和投影式显示。作为光-电模式(elektrooptische Modi)，采用例如，扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、光学补偿弯曲(OCB)和电控双折射(ECB)以及它们的各种变型，以及其它模式。所有这些模式利用了实质上垂直于基底或液晶层的电场。除了这些模式之外，还存在利用实质上平行于基底或液晶层的电场的光-电模式，诸如面内切换(IPS)模式(公开于例如DE40 00 451和EP 0 588 568)，和边缘场切换(FFS)模式，其中存在强的所谓的“边缘场”，即紧靠电极边缘的强电场并且在整个基元之中电场同时具有强的垂直元件和强的水平元件)。这后两种光电模式尤其是用于现代桌面监视器中的LCD，且旨在用于电视机和多媒体应用中的显示器。依据本发明的液晶优选地用于这种类型的显示器。通常，在FFS显示器中使用具有稍微较低的介电各向异性值的正介电液晶介质，但是一些情形中在IPS显示器中也使用介电各向异性仅为约3或更低的液晶介质。
对于这些显示器，需要具有改进性能的新液晶介质。特别是对于许多类型应用而言必须改进响应时间。由此，需要具有较低粘度(η)、尤其是具有较低旋转粘度(γ1)的液晶介质。旋转粘度应为80mPa·s或更低，优选为60mPa·s或更低，且尤其是55mPa·s或更低。除了该参数之外，该介质必须具有有着适宜宽度和位置的向列相范围以及适当的双折射(Δn)，且介电各向异性(Δε)应足够高以容许相当低的操作电压。Δε应优选地大于3且极其优选地大于3，但是优选地不大于15且特别是不大于12，因为这可能阻碍至少是较高的电阻率。
依据本发明的显示器优选地通过有源矩阵(active matrix LCDs，简称AMDs)、优选通过由薄层传感器(TFTs)构成的矩阵来进行寻址。但是，依据本发明的显示器也可以有利地用在具有其它已知寻址机构的显示器中。
存在许多采用由低分子量液晶材料与聚合物材料一起构成的复合体系的不同显示器模式。例如，存在PDLC-(聚合物分散的液晶)、NCAP-(向列曲线校准相)和PN-(聚合物网络)体系，它们例如公开于WO91/05 029中；或者ASM-(轴对称微区)系统和其它。相对于这些，依据本发明特别优选的模式采用诸如在表面上取向的液晶介质本身。为了实现液晶材料的均匀取向，典型地将这些表面进行预热。依据本发明的显示器模式优选地采用实质上平行于复合层的电场。
适用于LCD且特别是用于IPS显示器的液晶组合物公开于例如JP07-181 439(A)、EP 0 667 555、EP 0 673 986、DE 195 09 410、DE 195 28 106、DE 195 28 107、WO 96/23 851和WO 96/28 521。但是，这些组合物具有严重缺陷。除了其它缺陷之外，它们的大多数导致不利的长响应时间，具有过小的电阻率值和/或需要过高的操作电压。
由此，存在对于具有适用于实际应用的性能(诸如宽的向列相范围、适宜的光学各向异性Δn(对应于采用的显示器类型)、高Δε和特别低的粘度)的液晶介质的相当大需求。
本发明的描述 令人吃惊地，现已发现能够实现具有适宜的高Δε、适宜相范围和Δn且不具有现有技术材料的缺陷、或者至少仅是显著较小程度地具有如此缺陷的液晶介质。
依据本申请的这些改进的液晶介质包含至少如下组分 -第一正介电组分，组分A，其包含一种或多种式I的正介电化合物
其中 R1表示具有1～7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2～7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，且优选烷基或链烯基， X1表示-CN、卤素、具有1～3个碳原子的卤代烷基或卤代烷氧基，或者具有2或3个碳原子的卤代链烯基或卤代链烯氧基，优选为F、Cl、-OCF3、-CF3或-O-CH＝CF2，更优选为F、Cl或-OCF3且极其优选为F， Y1表示＝N-、＝(CH)-或＝(CF)-，
彼此独立地并且，如果环A11或A12出现一次以上，则它们也彼此独立地，表示
优选
并且
还表示
Z11～Z13彼此独立地且，如果Z11或Z13出现一次以上，则它们也彼此独立地，表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选为-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或单键，且极其优选为单键， L11～L14彼此独立地表示H或F，优选地L11～L14中两个或更多个表示F，优选L11和/或L13表示F，且极其优选它们全部表示F，和 j和k彼此独立地表示0、1或2，但是其中 (j+k)表示0、1或2，优选表示0或1；和 -任选地，第二正介电组分，组分B，其包含一种或多种正介电化合物，优选地其介电各向异性大于3，优选地选自式II和III的化合物
其中， R2和R3彼此独立地表示具有1～7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2～7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，且R2和R3优选地表示烷基或链烯基，
至
彼此独立地表示
优选
L21、L22、L31和L32彼此独立地表示H或F，L21和/或L31优选地表示F， X2和X3彼此独立地表示卤素、具有1～3个碳原子的卤代的烷基或烷氧基，或者具有2或3个碳原子的卤代的链烯基或链烯氧基，优选为F、Cl、-OCF3或-CF3，极其优选为F、Cl或-OCF3， Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，优选为-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或单键，且极其优选为-COO-、反式-CH＝CH-或单键，和 l、m、n和o彼此独立地表示0或1；和 -任选地，介电中性组分，组分C，其包含一种或多种式IV的介电中性化合物
其中 R41和R42彼此独立地具有对于上述式II中R2所述及的含义，优选地R41表示烷基且R42表示烷基或烷氧基，或者R41表示链烯基且R42表示烷基，
彼此独立地且在
出现两次的情形下，它们也彼此独立地表示
优选地，
中的一个或多个表示
Z41和Z42彼此独立地且，在Z41出现两次的情形下，它们也彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键，优选地它们中的一个或多个表示单键，和 p表示0、1或2，优选为0或1。
组分A优选地包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的式I正介电化合物组成，其中参数具有上述在式I中的各个含义且X1优选地表示F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的式I′、I″和I″′的正介电化合物组成
其中，参数具有以上在式I中给出的含义。
本发明的第一种特别优选的实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的式I′的正介电化合物组成。
本发明的另一种特别优选的实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的式I″的正介电化合物组成。
本发明的再一种特别优选的实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的式I′的正介电化合物以及一种或多种介电各向异性大于3的式I″的正介电化合物组成。
本发明的极其优选的实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式I′A、I′B和I′C，优选式I′A的这类化合物
其中，参数具有上述式I中给出的含义，但是在式I′B中j并不表示0。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式I′A-1和I′A-2的这类化合物
其中，参数具有上述式I中给出的各个含义，且在式I′A-2中参数L15和L16彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且L15优选地表示F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种式I′A-1的化合物。式I′A-1的化合物优选地选自式I′A-1a至I′A-1d的这类化合物
其中，R1和X1具有上述式I′A-1中给出的各个含义，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种I′A-2化合物。式I′A-2化合物优选地选自式I′A-2a～I′A-2n的这类化合物，优选地选自式I′A-2e～I′A-21的这类化合物，且极其优选地选自式I′A-21化合物
其中，R1和X1具有上述式I′A-2中给出的各个含义，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的另一特别优选的实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式I″A、I″B和I″C，优选式I″A和I″B的这类化合物
其中，参数具有上述式I中给出的含义，但是在式I″B中j并不表示0。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，且其选自式I″A-1和I″A-2的这类化合物
其中，参数具有上述式I中给出的各个含义，且在式I″A-2中参数L15和L16彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且L15优选地表示F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种式I″A-1化合物。式I″A-1化合物优选地选自式I″A-1a至I″A-1d的、特别优选式I″A-1d的这类化合物
其中，R1和X1具有上述式I″A-1中给出的各个含义，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的一个优选的实施方式中，组分A包含一种或多种式I″A-2化合物。式I″A-2化合物优选地选自式I″A-2a至I″A-2n的这类化合物，优选地选自式I″A-2e至I″A-21的这类化合物，且极其优选地选自式I″A-21化合物
其中，R1和X1具有上述式I″A-2中给出的各个含义，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种选自式I″B-1至I″B-3的、优选式I″B-2的化合物的化合物
其中，R1和X1具有式I″B中给出的各个含义，且在式I″B-3中参数L15和L16彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且L15优选地表示F和X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的另一个特别优选的实施方式中，组分A包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式I″′A、I″′B和I″′C的、优选式I″′A和I″′B的化合物
其中，参数具有式I中的上述含义，但是在式I″′B中j并不表示0。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式I″′A-1和I″′A-2的这类化合物
其中，参数具有上述式I中给出的各个含义，且在式I″′A-2中参数L15和L16彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且L15优选地表示F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种式I″′A-1的化合物。式I″′A-1化合物优选地选自式I″′A-1a至I″′A-1d的、特别优选式I″′A-1d的这类化合物
其中，R1和X1具有上述式I″A-1中给出的各个含义，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
本发明的一个优选实施方式中，组分A包含一种或多种选自式I″′B-1至I″′B-3的、优选式I″′B-3的这类化合物的化合物
其中，R1和X1具有上述式I″′B中给出的各个含义，且在式I″′B-3中参数L15和L16彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且L15优选地表示F，且X1优选地表示F、CF3或OCF3且特别优选为F。
该介质中组分A的浓度范围优选为1～50％、更优选为2～40％、甚至更优选为4～35％且极其优选为5～30％。
依据本发明的介质优选地包含第二正介电组分、组分B。该第二介电组分、组分B优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由介电各向异性大于3的正介电化合物组成。
这种组分、组分B优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的、选自式II和III的这类正介电化合物组成。
本发明的一个优选实施方式中，组分B包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式II-1至II-3的这类化合物
其中，参数具有上述式II中给出的各个含义，且在式II-1中参数L23和L24彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且在式II-2中，
彼此独立地、优选地表示
组分B优选地包含选自式II-1至II-3的化合物的化合物，其中L21和L22或者L23和L24均表示F。
在一个优选实施方式中，组分B包含选自式II-1和II-2的这类化合物的化合物，其中L21、L22、L23和L24均表示F。
组分B优选地包含一种或多种式II-1的化合物。式II-1化合物优选地选自式II-1a至II-1j的这类化合物
其中，参数具有上述各个含义，且L25至L28彼此独立地表示H或F，优选地L27和L28均表示H，特别优选地L26表示H。
组分B优选地包含选自式II-1a至II-1e的这类化合物的化合物，其中L21和L22均表示F和/或L23和L24均表示F。
在一个优选实施方式中，组分B包含选自式II-1a至II-1h的这类化合物的化合物，其中L21、L22、L23和L24均表示F。
特别优选的式II-1化合物是
其中，R2和X2具有上述含义，且X2优选地表示F。
组分B优选地包含一种或多种式II-2的化合物。式II-2化合物优选地选自式II-2a至II-2c的这类化合物
其中，参数具有上述各个含义，且L21和L22优选地均表示F。
组分B优选地包含一种或多种式II-3化合物。式II-3化合物优选地选自式II-3a至II-3e的这类化合物
其中，参数具有上述各个含义，且L25和L26彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且优选地在式II-3a和II-3b中，L21和L22均表示F；在式II-3c和II-3d中，L21和L22均表示F和/或L23和L24均表示F；和在式II-3e中，L21、L22和L23表示F。
特别优选的式II-3化合物是
其中，R2具有上述含义。
本发明的另一优选实施方式中，组分B包含，更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物组成，其选自式III-1和III-2的这类化合物
其中，参数具有式III中所述的各个含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-1的化合物。式III-1化合物优选地选自式III-1a和III-1b的这类化合物
其中，参数具有上述各个含义，且参数L33和L34彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F。
组分B优选地包含一种或多种式III-2的化合物。式III-2化合物优选地选自式III-2a至III-2h的这类化合物
其中，参数具有上述各个含义，且参数L35和L36彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F。
组分B优选地包含一种或多种式III-1a的化合物，其优选地选自式III-1a-1至III-1a-6的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-1b的化合物，其优选地选自式III-1b-1至III-1b-4、优选III-1b4的化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式II-2a的化合物，其优选地选自式II-2a-1至II-2a-4的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-2b的化合物，其优选地选自式III-2b-1和III-2b-2、优选III-2b-2的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-2c的化合物，其优选地选自式III-2c-1至III-2c-5的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种选自式III-2d和III-2e的这类化合物的化合物，其优选地选自式III-2d-1和III-2e-1的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-2f的化合物，其优选地选自式III-2f-1至III-2f-5的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-2g的化合物，其优选地选自式III-2g-1至III-2g-5的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
组分B优选地包含一种或多种式III-2h的化合物，其优选地选自式III-2h-1至III-2h-5的这类化合物
其中，R3具有上述含义。
替换性地或者除了式III-1和/或III-2的化合物之外，依据本发明的该介质还可以包含一种或多种式III-3的化合物
其中，所述参数具有上述式III中给出的各个含义，且优选地选自式III-3a和III-3b的这类
其中，R3具有上述含义。
依据本发明的液晶介质优选地包含介电中性组分、组分C。这种组分的介电各向异性范围为-1.5至3。其优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且特别优选地完全由介电各向异性范围在-1.5至3的介电中性化合物组成。这种组分优选地包含一种或多种、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由介电各向异性范围在-1.5至3的式IV的介电中性化合物组成。
介电中性组分、组分C，优选地包含一种或多种选自式IV-1至IV-6的这类化合物的化合物
其中，R41和R42具有上述式IV中给出的各个含义，且在式IV-1、IV-5和IV-6中R41优选地表示烷基或链烯基、优选链烯基，且R42优选地表示烷基或链烯基、优选烷基，式IV-2中R41和R42优选地表示烷基，且式IV-4中R41优选地表示烷基或链烯基、更优选烷基，且R42优选地表示烷基或烷氧基、更优选烷氧基。
介电中性组分、组分C，优选地包含一种或多种选自式IV-1、IV-4、IV-5和IV-6的这类化合物的化合物，优选地是一种或多种式IV-1的化合物以及一种或多种式IV-4和IV-5的化合物，更优选地分别是一种或多种式IV-1、IV-4和IV-5的化合物，且极其优选地分别是一种或多种式IV-1、IV-4、IV-5和IV-6的化合物。
在一个的优选实施方式中，组分C优选地包含一种或多种式IV-5的化合物，更优选地选自式CCP-V-n和/或CCP-nV-m和/或CCP-Vn-m的、更优选式CCP-V-n和/或CCP-V2-n的且极其优选选自式CCP-V-1和CCP-V2-1的各个下位化学式(Unterformeln)。这些缩写(缩略)的定义在下表D中给出，或者从表A至C中可以看出。
同样优选的实施方式中，组分C优选地包含一种或多种式IV-1的化合物，更优选地选自式CC-n-m、CC-n-V和/或CC-n-Vm的、更优选式CC-n-V和/或CC-n-Vm的且极其优选选自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V、CC-3-V1、CC-4V1、CC-5-V1和CC-3-V2的各个下位化学式。这些缩写(缩略)的定义同样在下表D中给出，或者从表A至C中可以看出。
在本发明的另一优选实施方式(其可以与前一实施方式相同或者是不同)中，依据本发明的液晶混合物包含组分C，该组分包含选自如上所示的式IV-1至IV-6化合物的式IV化合物以及任选地包含式IV-7至IV-14的这类化合物，优选其主要由它们组成并且极其优选完全地由它们组成
其中， R41和R42彼此独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2至7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，和 L4表示H或F。
在一个优选实施方式中，组分C优选地包含一种或多种式IV-7的化合物，更优选地选自式CPP-3-2、CPP-5-2和CGP-3-2的、更优选式CPP-3-2和/或CGP-3-2的且极其优选式CPP-3-2的各个下位化学式。这些缩写(缩略)的定义在下表D中给出，或者从表A至C中可以看出。
替换地或者除了式II和/或III的化合物之外，依据本发明的介质可以在组分B之中包含一种或多种式V的正介电化合物
其中， R5表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2至7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，且优选时烷基或链烯基，
至
彼此独立地表示
L51和L52彼此独立地表示H或F，优选地L51表示F，和 X5表示卤素、具有1至3个碳原子的卤代的烷基或烷氧基，或者具有2或3个碳原子的卤代的链烯基或链烯氧基，优选为F、Cl、-OCF3或-CF3，极其优选为F、Cl或-OCF3， Z5表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-或-CH2O-，优选为-CH2CH2-、-COO-或反式-CH＝CH-，且极其优选为-COO-或反式-CH＝CH-，和 q表示0或1。
依据本发明的介质优选地包含一种或多种式V的化合物，优选地选自式V-1和V-2的这类化合物
其中，参数具有如上所述的各个含义，且参数L53和L54彼此独立地且与其它参数独立地表示H或F，且Z5优选地表示-CH2-CH2-。
式V-1的化合物优选地选自式V-1a和V-1b的这类化合物
其中，R5具有上述含义。
式V-2的化合物优选地选自式V-2a至V-2d的这类化合物
其中，R5具有上述含义。
依据本发明的液晶介质优选地包含额外的介电中性组分、组分D。这种组分的介电各向异性范围为-1.5至3。其优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且特别优选地完全由介电各向异性范围为-1.5至3的介电中性化合物组成。这种组分优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且特别优选地完全由介电各向异性范围为-1.5至3的、式VI的介电中性化合物组成
其中， R61和R62彼此独立地具有式II中对于R2所述的含义，优选地R61表示烷基且R62表示烷基或链烯基，
并且如果出现两次，在每次出现时彼此独立地表示
优选地，一个或多个
表示
Z61和Z62彼此独立地并且如果Z61出现两次时，它们也彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选地它们中一个或多个表示单键，和 r表示0、1或2，优选为0或1。
介电中性组分、组分D，优选地包含一种或多种选自式VI-1和VI-2的这类化合物的化合物
其中，R61和R62具有上述式VI中给出的各个含义，且R61优选地表示烷基且在式VI-1中R62优选地表示链烯基、优选-(CH2)2-CH＝CH-CH3，且在式VI-2中R62优选地表示烷基。
介电中性组分、组分D，优选地包含一种或多种选自式VI-1和VI-2的这类化合物的化合物，其中R61优选地表示正烷基，且在式VI-1中R62优选地表示链烯基，且在式VI-2中R62优选地表示正烷基。
在一个优选的实施方式中，组分D优选地包含一种或多种式VI-1的化合物，更优选其下位化学式PP-n-2Vm的，甚至更优选式PP-1-2V1的化合物。这些缩写(缩略)的定义在下表D中给出，或者可以从表A至C中看出。
在一个优选的实施方式中，组分D优选地包含一种或多种式VI-2的化合物，更优选其下位化学式PGP-n-m的，甚至更优选其下位化学式PGP-3-m的，极其优选地选自式PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4和PGP-3-5的化合物。这些缩写(缩略)的定义同样在下表D中给出，或者可以从表A至C中看出。
依据本发明的液晶混合物优选地除组分A和B之外包含至少一种其他的其它组分。这种第三组分可以是组分C和D中的一种，存在的第三组分优选是组分C。
依据本发明的混合物当然也可以含有所有四种组分A、B、C和D。
另外，依据本发明的液晶混合物可以包含另一种任选的组分、组分E，其具有负的介电各向异性且包含、优选地主要由、更优选地基本上由且极其优选地由优选式VII的负的介电化合物组成
其中， R71和R72彼此独立地具有上述式II中对于R2所述的含义，
表示
优选
表示
Z71和Z72彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选地它们中的一个或多个表示单键且极其优选地二者均表示单键， L71和L72彼此独立地表示C-F或N，优选地它们中的一个或多个表示C-F且极其优选地二者均表示C-F，和 s表示0或1。
另外，依据本发明的液晶混合物可以包含另外的任选组分、组分F，其具有正的介电各向异性，且包含、优选地主要由、更优选地基本上由且极其优选地完全由优选地式VIII的正介电化合物组成
其中，R8具有上述式II中对于R2给出的含义， 存在的
至
中的一个表示
优选地表示
优选地
表示
或者
表示
和其它具有相同含义或者彼此独立地表示
优选地表示
Z81和Z82彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选地它们中的一个或多个表示单键，且极其优选地二者均表示单键， t表示0、1或2，优选为0或1，更优选为1，和 X8具有上述式II中对于X2给出的含义，或者替换地、与R8独立地可以具有对于R8给出的所述含义，和 从中排除式I的化合物。
依据本发明的液晶介质优选地包含、更优选地主要由、甚至更优选地基本上由且极其优选地完全由组分A至E、优选地A至D且极其优选地A至C组成，且尤其是选自式I至VIII、优选I至V和极其优选地I至III和/或IV的这类化合物的化合物。
本申请中，与组合物有关的“包含”表示，相关的实体，即介质或组分，优选地以10％或更高且极其优选20％或更高的总浓度包含所示的组分或多个组分或者化合物或多个化合物。
上下文中，“主要由...组成”表示相关实体包含55％或更高、优选地60％或更高且极其优选地70％或更高的所述组分或多个组分或者化合物或多个化合物。
上下文中，“基本上由...组成”表示相关实体包含80％或更高、优选地90％或更高且极其优选地95％或更高的所述组分或多个组分或者化合物或多个化合物。
上下文中，“完全由...组成”表示相关实体包含98％或更高、优选地99％或更高且极其优选地100.0％的所述组分或多个组分或者化合物或多个化合物。
组分E优选地包含、更优选地主要由且极其优选地完全由一种或多种式VII的化合物组成，优选地选自式VII-1至VII-3的这类化合物
其中， R71和R72具有上述式VII中给出的各个含义。
式VII-1至VII-3中，R71优选地表示正烷基或1-E-链烯基，且R72优选地表示正烷基或烷氧基。
上面并未明确提及的其它介晶(mesogene)化合物也可以任选地且有利地用于依据本发明的液晶介质中。这些化合物是本领域技术人员众所周知的。
依据本发明的液晶介质的清亮点优选地为60℃或更高，特别优选地为70℃或更高，且非常特别优选地为75℃或更高。
依据本发明的液晶介质的Δn(589nm(NaD)和20℃下)范围优选地为0.060或更高到0.140或更低，更优选地范围为0.070或更高到0.130或更低，甚至更优选地范围为0.080或更高到0.125或更低，且极其优选地范围为0.090或更高到0.122或更低。
本申请的一个优选实施方式中，依据本发明的液晶介质的Δn优选地为0.080或更高，更优选地为0.090或更高。
依据本发明的液晶介质的Δε(1kHz和20℃下)优选为2或更高，更优选为4或更高，且极其优选为6或更高。特别地，Δε为15或更低。
依据本发明的介质的向列相优选地延伸覆盖至少从0℃或更低到65℃或更高、更优选地至少从-20℃或更低到70℃或更高、极其优选地至少从-30℃或更低到75℃或更高且特别地至少从-40℃或更低到75℃或更高。
本发明的第一种优选实施方式中，液晶介质的Δn范围为0.090或更高到0.130或更低，更优选地范围为0.095或更高到0.120或更低，且极其优选地范围为0.100或更高到0.115或更低，同时Δε范围优选地为2或更高到12或更低，优选为10或更低。
本发明的第二种优选实施方式中，液晶介质的Δn范围为0.085或更高到0.130或更低，更优选地范围为0.090或更高到0.125或更低，且极其优选地范围为0.095或更高到0.120或更低，同时Δε优选地为4或更高、更优选地为6或更高、甚至更优选地为8.0或更高，且极其优选地范围为8.0或更高到10.0或更低。
这种实施方式中，依据本发明的介质的向列相优选地延伸覆盖至少从-20℃或更低到65℃或更高、更优选地至少从-20℃或更低到70℃或更高、极其优选地至少从-30℃或更低到70℃或更高且特别地至少从-40℃或更低到70℃或更高。
本发明的第三种优选实施方式中，液晶介质的Δn范围为0.070或更高到0.120或更低，更优选地范围为0.075或更高到0.115或更低且极其优选地范围为0.080或更高到0.110或更低，同时Δε优选地为2.0或更高，更优选地范围为3.0或更高到14.0或更低，且极其优选地范围为4.0或更高到6.0或更低，或者特别优选地范围为6.0或更高到11.0或更低。
这种实施方式中，依据本发明的介质的向列相优选地覆盖延伸至少从-20℃或更低到75℃或更高、更优选地至少从-30℃或更低到70℃或更高、极其优选地至少从-30℃或更低到75℃或更高且特别地至少从-30℃或更低到80℃或更高。
本发明的第四种优选实施方式中，液晶介质的Δn范围为0.080或更高到0.120或更低，更优选地范围为0.085或更高到0.115或更低，且极其优选地范围为0.090或更高到0.110或更低，同时Δε优选地为1.5或更高，更优选地范围为2.0或更高到8.0或更低，且极其优选地范围为2.0或更高到6.0或更低，或者特别优选地范围为2.0或更高到4.0或更低。
这种实施方式中，依据本发明的介质的向列相优选地延伸覆盖至少从-20℃或更低到65℃或更高、更优选地至少从-30℃或更低到70℃或更高、极其优选地至少从-30℃或更低到75℃或更高且特别地至少从-30℃或更低到80℃或更高。
本发明的第五种优选实施方式中，液晶介质的Δn范围为0.090或更高到0.140或更低，同时Δε范围为2.0或更高到14.0或更低。
依据本发明，组分A的使用浓度优选为整个混合物的1至50％、更优选地为1至30％、甚至更优选地为2至30％且极其优选地为3至30％。
组分B的使用浓度优选地为整个混合物的2至60％、更优选地为3至55％、甚至更优选地为15至50％且极其优选地为20至45％。
组分C的使用浓度优选地为整个混合物的0至70％、更优选地为10至65％、甚至更优选地为20至60％且极其优选地为15至55％。
组分D的使用浓度优选地为整个混合物的0至50％、更优选地为1至40％、甚至更优选地为5至30％且极其优选地为10至20％。
组分E的使用浓度优选地为整个混合物的0至30％、更优选地为0至15％且极其优选地为1至10％。
为了调节物理性能，依据本发明的介质可以任选地包含其它液晶化合物。这些化合物是本领域技术人员众所周知的。它们在依据本发明的介质中的浓度优选地为0至30％、更优选地为0.1至20％且极其优选地为1至15％。
在上述本发明的第一种优选实施方式中，组分A的使用浓度优选地为整个混合物的1至65％、更优选地为3至60％且极其优选地为5至57％，同时组分D的使用浓度优选地为整个混合物的5至40％、更优选地为10至35％且极其优选地为10至30％。
这种优选实施方式中，该介质优选地包含一种或多种式VI的且极其优选地式VI-2的化合物。
尤其是在上述本发明的第二种优选实施方式中，组分C优选地包含一种或多种式IV的、更优选地式IV-1的化合物，甚至更优选地选自式CC-n-V和/或CC-n-Vm、更优选地式CC-n-V1和/或CC-n-V的且极其优选地选自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V和CC-3-V1的各个下位化学式。这些缩写(缩略)的定义在下表D中给出。
该液晶介质优选地包含总计50至100％、更优选地70至100％且极其优选地80至100％且特别地90至100％的组分A、B、C和D，优选地组分A、B和C，且其又包含、优选地主要由且极其优选地完全由一种或多种式I、II、III、IV、V、VI和VII的，优选式I、II、III、IV、V或VI的化合物组成。
本申请中，术语“正介电”描述的是具有Δε＞3.0的化合物或组分，“介电中性”描述的是-1.5≤Δε≤3.0的那些，且“负介电”描述了Δε＜-1.5的那些。在1kHz频率和20℃下测量Δε。由各个单独的化合物在向列宿主(Host-)混合物中的10％溶液的结果确定各个化合物的介电各向异性。如果各个化合物在宿主混合物中的溶解度小于10％，则将浓度降低到5％。同时在具有垂面排列的盒(Zelle)中和具有沿面排列的盒中确定试验混合物的电容。两种类型盒中层厚度为约20微米。施加的电压是矩形波，其频率为1kHz且有效值一般为0.5至1.0V，但是总是选择使得其低于各个试验混合物的电容阈值。
Δε定义为(ε||-ε⊥)，同时ε平均定义为(ε||+2ε⊥)/3。
对于正介电化合物作为宿主混合物采用混合物ZLI-4792，且对于介电中性和负介电化合物作为宿主混合物采用混合物ZLI-3086，二者均来自Merck KGaA，德国。由添加入感兴趣的化合物时宿主混合物的各个数值的变化来确定化合物的绝对介电常数。将该数值外推为感兴趣的化合物的100％浓度。
如此测量在20℃测量温度下具有向列相的组分，类似于化合物地处理所有其它组分。
倘若在两种情况下没有相反指示，本申请中术语“阈值电压”指的是光学阈值且描述的是10％相对对比值(Kontrast)(V10)，且术语“饱和电压”指的是光学饱和且描述的是90％相对对比值(V90)。当明确提及时，仅使用电容阈值电压(V0)，也称作Freedericksz-阈值(VFr)。
本申请中给出的参数范围均包括极限值，除非有明确的相反指示。
对于性能的各个范围给出的不同上下限值可彼此组合产生额外的优选范围。
本申请之中，适用如下条件和定义，除非有明确的相反指示。所有浓度是以重量百分比计给出的，且均以整个混合物计，所有温度和所有温差都是以摄氏度或摄氏度差值来描述的。所有物理性能是依据“Merck Liquid Crystals，Physical Properties of LiquidCrystals”，1997年11月版(Stand)，Merck KGaA，德国来测定的且是针对温度20℃来描述的，除非有明确的相反指示。在波长589.3nm下测量光学各向异性(Δn)。在频率1kHz下测量介电各向异性(Δε)。采用Merck KGaA，德国生产的测试单元确定阈值电压以及所有其它光电性能。用于确定Δε的测试单元具有大约20μm的层厚度。电极是环形ITO电极，其面积为1.13cm2且具有护圈。取向层是来自Nissan Chemicals，日本的SE-1211(用于垂面排列(ε||)，和来自Japan Synthetic Rubber，日本的聚酰亚胺AL-1054(用于沿面排列(ε⊥))。采用Solatron 1260频率响应(Frequenzgang-)分析仪测量电容，其中采用电压为0.3Vrms的正弦波。光电测量中使用的光是白光。此过程中采用具有从Autronic-Melchers，德国公司商购获得的DSM仪器的方案。在垂直观察下测量特征电压。分别对于10％、50％或90％相对对比值测定阈值电压(V10)、中灰电压(V50)和饱和电压(V90)。
依据本发明的液晶介质可以包含常用浓度的其它添加剂和手性掺杂剂。这些其它成分的总浓度范围为0至10％、优选为0.1至6％，基于整个混合物计。使用的各个化合物的浓度各自优选地以0.1至3％存在。本申请中在描述液晶介质的液晶组分和液晶化合物的数值和浓度范围时，并不考虑这些添加剂和类似添加剂的浓度。
依据本发明的液晶介质由多种化合物、优选地3至30种、更优选地4至20种且极其优选地4至16种化合物组成。这些化合物以传统方式混合。通常，将期望数量的以较少量使用的化合物溶解于以较大量使用的化合物中。如果温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点，则特别容易观察到溶解过程的完全实现。但是，也能够以其它传统方式制备该介质，例如采用所谓的预混合，其中可以例如指的是化合物的均质混合物或共晶混合物，或者采用所谓的“多桶(Multi-Bottle)”系统，其成分本身是即用即制型混合物。
通过添加适宜添加剂，依据本发明的液晶介质可以以这种方式进行改性，即，使得它们可以用于所有已知类型的液晶显示器，或者通过使用液晶介质本身如TN-、TN-AMD、ECB-AMD、VAN-AMD、IPS-AMD、FFS-AMD LCD，或者是用于复合体系如PDLC、NCAP、PN LCD且特别是用于ASM-PA LCD中。
所有温度，例如液晶的熔点T(K，N)或T(K，S)、从近晶(S)到向列(N)相的过渡T(S，N)以及清亮点T(N，I)，均是以摄氏度描述的。所有温差是以差值度描述的。
本发明中且特别是在如下实施例中，通过缩写的方式来描述液晶化合物的结构。在这些缩略中，如下采用下表A至C来简述化学式。所有基团CnH2n+1、CmH2m+1和ClH2l+1或者CnH2n-1、CmH2m-1和ClH2l-1表示直链烷基或链烯基、优选地表示1-E-链烯基，其分别具有n、m或l个碳原子。表A列出了用于化合物核结构的环元素的代码，同时表B显示了键接基团。表C列出了左侧或右侧端基的代码的含义。表D显示了化合物的示例性结构以及它们的各个缩写。
表A环元素
表B键接基团 E-CH2CH2- Z -CO-O- V-CH＝CH- ZI-O-CO- X-CF＝CH- O -CH2-O- XI-CH＝CF- OI-O-CH2- B-CF＝CF- Q -CF2-O- T-C≡C-QI-O-CF2- W-CF2CF2- T -C≡C- 表C端基 右侧， 左侧 单独使用 -n-CnH2n+1--n --CnH2n+1 -nO- CnH2n+1-O- -nO-O-CnH2n+1 -V-CH2＝CH--V -CH＝CH2 -nV- CnH2n+1-CH＝CH- -nV-CnH2n-CH＝CH2 -Vn- CH2＝CH-CnH2n+1--Vn-CH＝CH-CnH2n+1 -nVm- CnH2n+1-CH＝CH-CmH2m- -nVm -CnH2n-CH＝CH-CmH2m+1 -N-N≡C- -N -C≡N -S-S＝C＝N--S -N＝C＝S -F-F- -F -F -CL- Cl- -CL-Cl -M-CFH2- -M -CFH2 -D-CF2H- -D -CF2H -T-CF3--T -CF3 -MO- CFH2O- -OM-OCFH2 -DO- CF2HO- -OD-OCF2H -TO- CF3O- -OT-OCF3 -OXF- CF2＝CH-O- -OXF -O-CH＝CF2 -A-H-C≡C- -A -C≡C-H -nA- CnH2n+1-C≡C- -An-C≡C-CnH2n+1 -NA- N≡C-C≡C- -AN-C≡C-C≡N 共同使用 -...A...- -C≡C- -...A... -C≡C- -...V...- CH＝CH- -...V... -CH＝CH- -...Z...- -CO-O- -...Z... -CO-O- -...ZI...- -O-CO- -...ZI... -O-CO- -...K...- -CO--...K... -CO- -...W...- -CF＝CF--...W... -CF＝CF- 其中，n和m各自表示整数，且三个点“...”是用于该表中其它缩写的位置间隔符。
下表显示了示例性结构以及它们的各个缩写。显示这些是为了阐述缩写规则的含义。此外，它们还表示优选使用的化合物。
表D示例性结构
在下表、表E中，列举了可以在依据本发明的介晶介质中用作稳定剂的示例性化合物。
表E
本发明的一个优选实施方式中，该介晶介质包含一种或多种选自表E的这类化合物的化合物。
在下表、表F中，列举了可以在依据本发明的介晶介质中优选地用作手性掺杂剂的示例性化合物。
表F
在本发明的一个优选实施方式中，该介晶介质包含一种或多种选自表F的这类化合物的化合物。
依据本申请的介晶介质优选地包含两种或更多种、优选地四种或更多种选自上面几张表的化合物组的化合物。
依据本发明的液晶介质优选地包含 -七种或更多种、优选地八种或更多种、优选地具有不同结构式的选自表D的这类化合物的化合物。
实施例 如下实施例阐述了本发明，而非以任意方式对其进行限定。
但是，由物理性能，本领域技术人员明了，能够获得何种性能且可以将它们在何种范围内进行改进。特别的，也就是说，对于技术人员而言能够很好地定义能够优选实现的各种性能的组合。
实施例1 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例2 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例3 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例4 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例5 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例6 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例7 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例8 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例9 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例10 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例11 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例12 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例13 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例14 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例15 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例16 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例17 制备了具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
实施例18 制备具有下表中所示组成和性能的液晶混合物。
这种混合物非常适用于以IPS或FFS模式操作的显示器。
权利要求
1、液晶介质，特征在于，其包含
正介电组分、组分A，其包含一种或多种式I的正介电化合物
其中
R1表示具有1～7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2～7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，
X1表示-CN、卤素、具有1～3个碳原子的卤代烷基或卤代烷氧基，或者具有2或3个碳原子的卤代链烯基或卤代链烯氧基，
Y1表示＝N-、＝(CH)-或＝(CF)-，
和
彼此独立地并且，如果环A11或A12出现多次，则它们也彼此独立地，表示
Z11～Z13彼此独立地且，如果Z11或Z13出现多次，则它们也彼此独立地，表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CF2O-、-CH2O-或单键，
L11～L14彼此独立地表示H或F和
j和k彼此独立地表示0、1或2，但是其中
(j+k)表示0、1或2。
2、权利要求1所述的液晶介质，特征在于，其包含
第二正介电组分、组分B，其包含一种或多种正介电化合物，优选地选自式II和III的化合物
其中，
R2和R3彼此独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟代烷基或氟代烷氧基，具有2至7个碳原子的链烯基、链烯氧基、烷氧基烷基或氟代链烯基，
至
彼此独立地表示
L21、L22、L31和L32彼此独立地表示H或F，
X2和X3彼此独立地表示卤素、具有1至3个碳原子的卤代的烷基或烷氧基，或者具有2或3个碳原子的卤代的链烯基或链烯氧基，
Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，
l、m、n和o彼此独立地表示0或1。
3、权利要求1或2所述的液晶介质，特征在于，其包含
介电中性组分、组分C，其包含一种或多种式IV的介电中性化合物
其中
R41和R42彼此独立地具有上述式II中对于R2所给出的含义，
和
彼此独立地并且在
出现两次的情形下，它们也彼此独立地表示
Z41和Z42彼此独立地且在Z41出现两次的情形下，它们也彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键，和
p表示0、1或2。
4、权利要求1至3中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，该介质中组分A的浓度范围为1至50％。
5、权利要求1至4中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，组分A包含一种或多种其中X1表示F的式I化合物。
6、权利要求2至5中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，其包含一种或多种如权利要求2中所示的式II化合物。
7、权利要求2至6中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，其包含一种或多种如权利要求2中所示的式III化合物。
8、权利要求3至7中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，其包含一种或多种如权利要求3中所示的式IV的介电中性化合物。
9、权利要求1至8中一项或多项所述的液晶介质，特征在于，其包含介电中性组分、组分D，其包含一种或多种式VI的介电中性化合物
其中
R61和R62彼此独立地具有权利要求3中关于式II中R2所给出的含义，
并且如果出现两次时，在每次出现时彼此独立地表示
Z61和Z62，彼此独立地并且如果Z61出现两次时，它们也彼此独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，和
r表示0、1或2。
10、液晶显示器，特征在于其含有权利要求1至9中一项或多项所述的液晶介质。
11、权利要求10所述的液晶显示器，特征在于其通过有源矩阵来寻址。
12、权利要求1至9中一项或多项所述的液晶介质在液晶显示器中的用途。
全文摘要
本发明涉及正介电液晶介质，其包含正介电组分、组分A，其包含式(I)的正介电化合物(参数具有说明书中所示的含义)；和任选地第二正介电组分、组分B，其包含一种或多种介电各向异性大于3的正介电化合物；以及任选地介电中性组分、组分C。本发明还涉及含有所述介质的液晶显示器，特别是有源矩阵显示器，且尤其是TN、IPS和FFS显示器。
文档编号C09K19/34GK101663373SQ200880013010
公开日2010年3月3日 申请日期2008年4月1日 优先权日2007年4月24日
发明者M·克赞塔, A·托戈贝克, R·班德, L·利曹 申请人:默克专利股份有限公司