专利名称：液晶介质及液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶介质和包含这些介质的液晶显示器，特别是通过有源矩阵寻址的显示器，尤其是扭曲向列型(TN)、面内切换型(IPS)或边缘场切换型(FFS)的显示器。
现有技术和要解决的技术问题 液晶显示器(LCD)被用于很多信息显示领域中。LCD既用于直视显示器，也用于投影型显示器。使用的电-光模式是，例如，扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、光学补偿弯曲(OCB)、电控双折射(ECB)模式和它们的各种变换方式，以及其他模式。所有这些模式利用基本上垂直于板材或液晶层的电场。除了这些模式之外，还有利用基本上平行于板材或液晶层的电场的电-光模式，如面内切换(IPS)模式(例如，在DE4000451和EP0588568中所公开的)和边缘场切换(FFS)模式，其中存在强“边缘场”，即，靠近电极边缘的强电场以及贯穿液晶盒的同时具有强垂直分量和强水平分量的电场。后两个电-光模式尤其被用于现代桌面监视器的LCD和被设计用于电视机和多媒体应用的显示器。本发明的液晶优选用在这类显示器中。通常，具有相当低介电各向异性值的介电正性液晶介质被用在FFS显示器中，但有时仅具有约3或甚至更小的介电各向异性的液晶介质也被用在IPS显示器中。
对这些显示器而言，需要具有改进性能的新液晶介质。对很多类型的应用来说尤其需要改进寻址时间。因此，具有更低粘度(η)、尤其具有更低旋转粘度(γ1)的液晶介质是需要的。尤其对监视器应用而言，旋转粘度应当为80mPa·s或更小，优选60mPa·s或更小，尤其55mPa·s或更小。除了该参数之外，所述介质必须具有适当宽度和位置的向列相范围以及合适的双折射率(Δn)，并且介电各向异性(Δε)应当足够高以允许合理地低工作电压。Δε应当优选大于2，非常优选大于3，但优选不超过15，尤其不超过12，因为这将防止至少相当高的电阻率。
对于作为用于笔记本或其它移动应用的显示器的应用而言，旋转粘度应当优选为120mPa·s或更小，尤其优选100mPa·s或更小。这里介电各向异性(Δε)应当优选大于8，尤其优选大于12。
本发明的显示器优选是通过有源矩阵寻址的(有源矩阵LCD，简称为AMD)，优选是通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址的。当然，本发明的液晶也可以有利地用在具有其他已知的寻址方式的显示器中。
存在很多不同的使用低分子量液晶材料和聚合物材料的复合材料体系的显示器模式。这些例如有聚合物分散液晶(PDLC)、弧线排列向列相(NCAP)和聚合物网络(PN)体系，如例如在WO91/05029中公开的，或轴对称微区(ASM)体系和其他体系。与这些相反的是，本发明特别优选的模式是使用在表面上取向的液晶介质本身。这些表面一般被预处理以获得液晶材料的均匀排列。本发明的显示器模式优选使用基本上平行于所述复合材料层的电场。
适用于LCD、尤其IPS显示器的液晶组合物是已知的，例如，在JP07-181439(A)、EP0667555、EP0673986、DE19509410、DE19528106、DE19528107、WO96/23851和WO96/28521中所述的。然而，这些组合物具有严重的缺陷。尤其它们中的大多数导致不利地长的响应时间、具有不足的电阻率值和/或需要过高的工作电压。另外，还需要改进LCD的低温行为。这里工作性能和保存期的改进均是必要的。
因此，非常需要具有实际应用所需的合适性能的液晶介质，所述性能如宽向列相范围、对应于所用显示器类型的合适的光学各向异性Δn、高Δε、以及针对特别短的响应时间的特别低粘度。
发明内容
令人惊奇地是，已经发现可能获得具有合适地高Δε、合适的相范围和Δn的液晶介质，其不具有现有技术中材料的缺点，或至少仅显示非常小的程度。
本申请的这些改进液晶介质至少包含以下组分 ——第一介电正性组分，组分A，其包含一种或多种式IA的介电正性化合物、一种或多种式IB的介电正性化合物和一种或多种式IC的介电正性化合物
其中 R1表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，优选烷基或烯基，
至
各自独立地表示
或
优选
或
优选表示
或
和
各自独立地优选表示
或
至
各自独立地表示
或
优选
表示
或
优选
或
和
各自独立地，表示
或
优选表示
或
和
优选表示
或
更优选
或
Z11至Z15各自独立地表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或单键，尤其优选-CF2O-或单键，和 Z13特别优选表示单键，和 Z14和Z15特别优选表示-CF2O-， L11和L12各自独立地表示H、F或C1，优选H或F，优选其一或两者表示F，尤其优选两者表示F，和 ——任选地第二介电正性组分，组分B，其包含一种或多种介电正性化合物，优选具有大于3的介电各向异性，优选选自式II和III的化合物
其中 R2和R3各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，R2和R3优选表示烷基或烯基，
至
每次出现，各自独立地，表示
或
优选
或
L21、L22、L31和L32各自独立地表示H或F，L21和/或L31优选表示F， X2和X3各自独立地表示卤素、具有1至3个碳原子的卤化烷基或烷氧基、或具有2或3个碳原子的卤化烯基或烯氧基，优选F、Cl、-OCF3或-CF3，非常优选F、Cl或-OCF3， Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，优选-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或单键，非常优选-COO-、反式-CH＝CH-或单键，和 m和n各自独立地表示0、1或3，优选1或3，尤其优选1，和 当X2不表示F或OCF3时m也可以表示2，和 当X3不表示F或OCF3和/或Z3不表示单键时，n也可以表示2，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各自独立地，具有如上在式II中针对R2所述的含义，优选R41表示烷基和R42表示烷基或烷氧基或R41表示烯基和R42表示烷基，
和
各自独立地，以及当
或
优选
和
的一个或多个表示
Z41和Z42各自独立地，以及当Z41出现两次时也各自独立地，表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-、-C≡C-或单键，优选它们中的一个或多个表示单键，和 p表示0、1或2，优选0或1。
组分A优选在每种情况下包含式IA、IB和IC的一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，其中所述参数具有如上式I中所述的相应含义，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成。
本申请的液晶介质优选总共包含 1至30％，优选2至20％的式IA的化合物， 1至30％，优选2至20％的式IB的化合物，和 1至30％，优选2至20％的式IC的化合物。
单个化合物的使用浓度为1至20％，优选1至15％。尤其如果在每种情况下使用两种或更多种同系物，即相同化学式的化合物，这些极限适用。如果只使用化学式所示化合物的单一物质，即仅一种同系物，它的浓度可以为2至20％，优选3至4％。
所述介质中组分A的浓度优选在10％至50％范围内，更优选12％至40％，甚至更优选15％至35％，非常优选从20％、优选从23％至30％。如果所述介质中使用IA、IB和IC各式的单一同系物，它的浓度优选在1％至20％范围内，如果所述介质中使用式IA、IB和/或IC各式的两种或更多种同系物，优选使用2％至15％单个同系化合物。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A在各自情况下包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IA-1和IA-2的化合物、选自式IB-1和IB-2的化合物、和选自式IC-1和IC-2的化合物，优选式IA-1、IB-2和IC-2的化合物
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IA-1a至IA-1d/IA-1g的化合物，优选选自式IA-1a和IA-1b的化合物
其中R1具有如上式I中所述的相应含义。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IA-2a至IA-2d的化合物，优选选自式IA-2a至IA-2b的化合物
其中R1具有如上式I中所述的相应含义。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IB-1a至IB-1c的化合物，优选选自式IB-1a和IB-1b的化合物
其中R1具有如上式I中所述的相应含义。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IB-2a至IB-2c的化合物，优选选自式IB-2a和IB-1c的化合物
其中R1具有如上式I中所述的相应含义。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IC-1a至IC-1c的化合物，优选选自式IC-1a和IC-1c的化合物，优选选自式IC-2c的化合物
其中R1具有如上式I中所述的相应含义。
在本发明的一个优选实施方案中，组分A包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成，所述化合物选自式IC-2a至IC-2f的化合物，优选选自式IC-2a、IC-2b、IC-2d、IC-2e和IC-2f的化合物，更优选选自式IC-2b、IC-2e和IC-2f的化合物
其中R1具有上述式I中所述的相应含义。
本发明的介质优选包含第二介电正性组分，组分B。所述第二介电正性组分，组分B，优选包含介电各向异性大于3的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成。
这个组分，组分B，优选包含一种或多种介电各向异性大于3、选自式II和III的介电正性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，以及非常优选完全由它们组成。
在本发明的一个优选实施方案中，组分B包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，所述化合物选自式II-1至II-4、优选式II-1和/或II-2的化合物
其中所述参数具有如上式II中所述的相应含义，L23和L24各自独立地表示H或F，优选L23表示F，和
具有针对
给出的含义之一，和 对于式II-1和II-4，X2优选表示F或OCF3，尤其优选F，和对于式II-3，
和
各自独立地，优选表示
或
和/或选自式III-1和III-2的化合物
其中所述参数具有式III中给出的含义， 和本发明的介质作为选择地或除式III-1和/或III-2的化合物之外可以包含一种或多种式III-3的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，参数L33和L34各自独立地且独立于其他参数地表示H或F。
组分B优选主要由所述化合物组成，甚至更优选基本上由所述化合物组成，和非常优选完全由所述化合物组成。
组分B优选包含选自式II-1至II-4的化合物，其中L21和L22和/或L23和L24两者都表示F。
在一个优选实施方案中，组分B包含选自式II-2和II-3的化合物，其中L21、L22、L23和L24均表示F。
组分B优选包含一种或多种式II-1的化合物。式II-1的化合物优选选自式II-1a至II-1e的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，L25和L26各自独立地且独立于其他参数地表示H或F，和优选 在式II-1a和II-1b中 L21和L22两者都表示F， 在式II-1c和II-1d中 L21和L22两者都表示F和/或L23和L24两者都表示F，和 在式II-1e中 L21、L22和L23表示F。
尤其优选的式II-1的化合物是
其中R2具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式II-2的化合物，所述化合物优选选自式II-2a至II-2j的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，L25至L28各自独立地表示H或F，优选L27和L28两者都表示H，尤其优选L26表示H。
组分B优选包含选自式II-1a至II-1e的化合物，其中L21和L22两者都表示F和/或L23和L24两者都表示F。
在一个优选实施方案中，组分B包含选自式II-1a至II-1i的化合物，其中L21、L22、L23和L24都表示F。
式II-2的尤其优选的化合物是下式的化合物
其中R2和X2具有如上所述的含义，和X2优选表示F。
组分B优选包含一种或多种式II-3的化合物。这些式II-3的化合物优选选自式II-3a至II-3c的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，和L21和L22优选地两者都表示F。
在一个优选实施方案中，组分B包含一种或多种式II-4的化合物，优选式II-4a的化合物
其中所述参数具有如上给出的含义，和X2优选表示F或OCF3，尤其优选F。
组分B优选包含一种或多种式III-1的化合物。式III-1化合物优选选自式III-1a和III-1b的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，参数L33和L34各自独立地且独立于其他参数地表示H或F。
组分B优选包含一种或多种式III-1a的化合物，所述化合物优选选自式III-1a-1至III-1a-6的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-1b化合物，所述化合物优选选自式III-1b-1至III-1b-4的化合物，优选式III-1b-4的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2的化合物。式III-2的化合物优选选自式III-2a至III-2j的化合物
其中所述参数具有如上给出的含义，优选其中所述参数具有如上所述的相应含义，参数L35和L36各自独立地且独立于其他参数地表示H或F。
组分B优选包含一种或多种式III-2a的化合物，所述化合物优选选自式III-2a-1至III-2a-5的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2b的化合物，所述化合物优选选自式III-2b-1和III-2b-2的化合物，优选式III-2b-2化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2c的化合物，所述化合物优选选自式III-2c-1至III-2c-5的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种选自式III-2d和III-2e的化合物，所述化合物优选选自式III-2d-1和III-2e-1的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2f的化合物，所述化合物优选选自式III-2f-1至III-2f-5的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2g的化合物，所述化合物优选选自式III-2g-1至III-2g-5的化合物
其中R3具有如上所述的含义。
组分B优选包含一种或多种式III-2h的化合物，所述化合物优选选自式III-2h-1至III-2h-3的化合物，优选式III-2h-3的化合物
其中所述参数具有如上给出的含义，和X3优选表示F。
组分B优选包含一种或多种式III-2的化合物，所述化合物优选选自式III-2i-1和III-2i-2的化合物，优选式III-2i-2的化合物
其中所述参数具有如上给出的含义，和X3优选表示F。
组分B优选包含一种或多种式III-2j的化合物，所述化合物优选选自式III-2j-1和III-2j-2的化合物，优选式III-2j-1的化合物
其中所述参数具有如上给出的含义。
作为选择地或除了式III-1和/或III-2化合物之外，本发明的介质可以包含一种或多种式III-3的化合物
其中所述参数具有如上式III中所述的相应含义。
这些化合物优选选自式III-3a和III-3b
其中R3具有如上所述的含义。
本发明的液晶介质优选包含介电中性组分，组分C。该组分具有在-1.5至3的范围内的介电各向异性。它优选包含介电各向异性在-1.5至3范围内的介电中性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，尤其优选完全由它们组成。该组分优选包含一种或多种介电各向异性在-1.5至3范围内的式IV的介电中性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，非常优选完全由它们组成。
介电中性组分，组分C，优选包含一种或多种选自式IV-1至IV-6的化合物
其中R41和R42具有如上式IV中所述的相应含义，和在式IV-1、IV-5和IV-6中R41优选表示烷基或烯基，优选烯基，R42优选表示烷基或烯基，优选烷基，在式IV-2中R41和R42优选表示烷基，在式IV-4中R41优选表示烷基或烯基，更优选烷基，R42优选表示烷基或烷氧基，更优选烷氧基。
介电中性组分，组分C，优选包含一种或多种选自式IV-1、IV-4、IV-5和IV-6的化合物，优选一种或多种式IV-1的化合物和一种或多种选自式IV-4和IV-5的化合物，更优选式IV-1、IV-4和IV-5的每一式的一种或多种化合物，非常优选式IV-1、IV-4、IV-5和IV-6的每一式的一种或多种化合物。
在一个优选实施方案中，组分C优选包含一种或多种式IV-5的化合物，更优选选自其相应的子式式CCP-V-n和/或CCP-nV-m和/或CCP-Vn-m，更优选式CCP-V-n和/或CCP-V2-n，非常优选选自式CCP-V-1和CCP-V2-1。这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述，或是在表A至C中显而易见的。
在又一优选实施方案中，组分C优选包含一种或多种式IV-1的化合物，更优选选自其相应的子式式CC-n-m、CC-n-V、CC-n-Vm、CC-V-V、CC-V-Vn和/或CC-nV-Vm，更优选式CC-n-V和/或CC-n-Vm，非常优选选自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V、CC-3-V1、CC-4-V1、CC-5-V1、CC-3-V2和CC-V-V1。同样地，这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述，或是在表A至C中显而易见的。
在本发明的另一优选实施方案中，该方案可以和前一个相同或不同，本发明的液晶混合物包含组分C，该组分C包含选自如上所示式IV-1至IV-6的化合物和任选地式IV-7至IV-14的化合物的式IV化合物，优选主要由它们组成，非常优选完全由它们组成
其中 R41和R42各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，和 L4表示H或F。
在一个优选实施方案中，组分C优选包含一种或多种式IV-7的化合物，更优选选自其相应的子式式CPP-3-2、CPP-5-2和CGP-3-2，更优选式CPP-3-2和/或CGP-3-2，非常尤其优选式CPP-3-2。这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述，或是在表A至C中显而易见的。
作为选择地或除了式II和/或III化合物之外，本发明的介质可以包含一种或多种式V的介电正性化合物
其中 R5表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，优选表示烷基或烯基，
至
各自独立地表示
或
L51和L52各自独立地表示H或F，L51优选表示F，和 X5表示卤素、具有1至3个碳原子的卤化烷基或烷氧基、或具有2或3个碳原子的卤化烯基或烯氧基，优选F、C1、-OCF3或-CF3，非常优选F、Cl或-OCF3， Z5表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或-CF2O-，优选-CH2CH2-、-COO-、或反式-CH＝CH-，非常优选-COO-或反式-CH＝CH-，和 q表示0或1。
本发明的介质优选包含一种或多种式V的化合物，所述化合物优选选自式V-1和V-2的化合物
其中所述参数具有如上所述的相应含义，参数L53和L54各自独立地且独立于其他参数地表示H或F，Z5优选表示-CH2-CH2-。
式V-1的化合物优选选自式V-1a和V-1b的化合物
其中R5具有如上所述的含义。
式V-2的化合物优选选自式V-2a至V-2d的化合物
其中R5具有如上所述的含义。
本发明的液晶介质优选包含附加的介电中性组分，组分D。该组分具有在-1.5至3范围内的介电各向异性。它优选包含介电各向异性在-1.5至3范围内的介电中性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，尤其优选完全由它们组成。该组分优选包含一种或多种介电各向异性在-1.5至3范围内的式VI介电中性化合物，更优选主要由它们组成，甚至更优选基本上由它们组成，非常优选完全由它们组成。
其中， R61和R62各自独立地具有如上在式II中针对R2所述的含义，优选R61表示烷基和R62表示烷基或烯基，
以及如果其出现两次，每次出现时各自独立地，表示
或
优选地一个或多个
表示
Z61和Z62各自独立地，以及当Z61出现两次时也各自独立地，表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选它们中的一个或多个表示单键，和 r表示0、1或2，优选0或1，尤其优选1。
介电中性组分，组分D，优选包含一种或多种选自式VI-1和VI-2的化合物
其中R61和R62具有如上在式VI中所述的相应含义，R61优选表示烷基，在式VI-1中R62优选表示烯基，优选-(CH2)2-CH＝CH-CH3，和在式VI-2中R62优选表示烷基、-(CH2)2-CH＝CH2或-(CH2)2-CH＝CH-CH3。
介电中性组分，组分D，优选包含一种或多种选自式VI-1和VI-2的化合物，其中R61优选表示正烷基，在式VI-1中R62优选表示烯基，而在式VI-2中R62优选表示正烷基。
在一个优选实施方案中，组分D优选包含一种或多种式VI-1的化合物，更优选其子式PP-n-2Vm的化合物，甚至更优选式PP-1-2V1的化合物。这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述，或是在表A至C中显而易见的。
在一个优选实施方案中，组分D优选包含一种或多种式VI-2的化合物，更优选其子式PGP-n-m、PGP-n-2V和PGP-n-2Vm的化合物，甚至更优选其子式PGP-3-m、PGP-n-2V和PGP-n-V1的化合物，非常优选选自式PGP-3-2、PGP-3-3、PGP-3-4、PGP-3-5、PGP-1-2V、PGP-2-2V和PGP-3-2V的化合物。同样地，这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述，或是在表A至C中显而易见的。
本发明的液晶混合物优选包含除组分A和B之外的至少一种其它组分。该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。
本发明的混合物当然也可以包含所有四种组分A、B、C和D。
另外，本发明的液晶混合物可以包含其它的任选组分，组分E，该组分具有负介电各向异性并包含介电负性化合物，优选主要由它们组成，更优选基本上由它们组成，非常优选完全由它们组成，所述介电负性化合物优选式VII的化合物
其中 R71和R72各自独立地具有如上在式II中针对R2所述的含义，
表示
或
优选地
表示
或
Z71和Z72各自独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选它们中的一个或多个表示单键，非常优选两者都表示单键， L71和L72各自独立地表示C-F或N，优选它们中的一个或多个表示C-F，非常优选两者都表示C-F，和 s表示0或1。
另外，本发明的液晶混合物可以包含其它的任选组分，组分F，该组分具有正介电各向异性并包含介电正性化合物，优选主要由它们组成，更优选基本上由它们组成，非常优选完全由它们组成，所述介电正性化合物优选式VIII的化合物
其中 R8具有如上在式II中针对R2所述的含义， 存在的
至
之一表示
或
优选地
优选地表示
和其他具有相同的含义，或各自独立地表示
或
优选地
或
Z81和Z82各自独立地表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，优选它们中的一个或多个表示单键，非常优选两者都表示单键， t表示0、1或2，优选0或1，更优选1，和 X8具有如上在式II中针对X2所述的含义，或者作为选择地，独立于R8地，可以具有针对R8所述的含义，并且 从其中排除式I的化合物。
本发明的液晶介质优选包含以下，更优选主要由以下组成，甚至更优选基本上由以下组成，非常优选完全由以下组成组分A至E，优选地A至D，非常优选地A至C，尤其选自式I至VIII的化合物，优选I至V的化合物，非常优选I至III和/或IV的化合物。
本申请中，与组合物有关的“包含”表示相关实物，即介质或组分，优选以10％或更大的总浓度、非常优选以20％或更大的总浓度包含所述一种或多种组分或者一种或多种化合物。
就此而论，“主要由......组成”表示相关实物包含55％或更多，优选60％或更多，非常优选70％或更多的所述一种或多种组分或者一种或多种化合物。
就此而论，“基本上由......组成”表示相关实物包含80％或更多，优选90％或更多，非常优选95％或更多的所述一种或多种组分或者一种或多种化合物。
就此而论，“完全由......组成”表示相关实物包含98％或更多，优选99％或更多，非常优选100.0％的所述一种或多种组分或者一种或多种化合物。
组分E优选包含一种或多种式VII的化合物，更优选主要由它们组成，非常优选完全由它们组成，所述化合物优选选自式VII-1至VII-3的化合物
其中 R71和R72具有如上在式VII中所述的相应含义。
在式VII-1至VII-3中，R71优选表示正烷基或1E-烯基，和R72优选表示正烷基或烷氧基。
上面未明确提及的其他介晶基元化合物(mesogenic compound)也可以任选地和有利地用于本发明的介质中。这些化合物对本领域的技术人员而言是已知的。
本发明的液晶介质优选具有60℃或更高，更优选65℃或更高，尤其优选70℃或更高，非常尤其优选75℃或更高的清亮点。
本发明的介质的向列相优选至少从0℃或更低延伸至70℃或更高，更优选至少从-20℃或更低延伸至75℃或更高，非常优选至少从-30℃或更低延伸至75℃或更高，尤其至少从-40℃或更低延伸至80℃或更高。
在1kHz和20℃，本发明的液晶介质的Δε为优选2或更大，更优选4或更大，非常优选6或更大。特别地，Δε为20或更小。
在589nm(NaD)和20℃，本发明的液晶介质的Δn优选在0.070或更大到0.150或更小的范围内，更优选在0.080或更大到0.140或更小的范围内，甚至更优选在0.090或更大到0.135或更小的范围内，非常尤其优选在0.100或更大到0.130或更小的范围内。
在本申请的第一优选实施方案中，本发明的液晶介质的Δn优选是0.080或更大，更优选0.090或更大。
在本发明的该第一优选实施方案中，液晶介质的Δn优选在0.090或更大到0.120或更小的范围内，更优选在0.095或更大到0.115或更小的范围内，非常尤其优选在0.100或更大到0.105或更小的范围内，而Δε优选在4或更大到11或更小的范围内，优选在5或更大到9或更小的范围内，尤其优选在6或更大到8或更小的范围内。
在该实施方案中，本发明的介质的向列相优选至少从-20℃或更低延伸至70℃或更高，更优选至少从-20℃或更低延伸至70℃或更高，非常优选至少从-30℃或更低延伸至70℃或更高，尤其至少从-40℃或更低延伸至95℃或更高。
在本发明的第二优选实施方案中，液晶介质的Δn在0.115或更大到0.140或更小的范围内，更优选在0.120或更大到0.135或更小的范围内，非常尤其优选在0.125或更大到0.130或更小的范围内，而Δε为优选6或更大，更优选7或更大，非常优选在8.5或更大到10或更小的范围内。
在该实施方案中，本发明的介质的向列相优选至少从-20℃或更低延伸至70℃或更高，非常优选至少从-30℃或更低延伸至70℃或更高，尤其至少从-40℃或更低延伸至75℃或更高。
在本发明的第三优选实施方案中，液晶介质的Δn在0.115或更大到0.140或更小的范围内，更优选在0.120或更大到0.135或更小的范围内，非常优选在0.125或更大到0.130或更小的范围内，而Δε为优选6或更大，更优选7或更大，非常优选在8.5或更大到10或更小的范围内，液晶介质的Δn在0.070或更大到0.120或更小的范围内，更优选在0.075或更大到0.115或更小的范围内，非常尤其优选在0.080或更大到0.110或更小的范围内，而Δε为优选3.5或更大，优选在4.0或更大到7.0或更小的范围内，更优选在4.5或更大到6.0或更小的范围内，尤其优选在5.0或更大到5.5或更小的范围内。
在该实施方案中，本发明的介质的向列相优选至少从-20℃或更低延伸至75℃或更高，更优选至少从-30℃或更低延伸至70℃或更高，非常优选至少从-30℃或更低延伸至75℃或更高，尤其至少从-30℃或更低延伸至80℃或更高。
在本发明的第四优选实施方案中，该实施方案尤其适用于2.5V驱动器或3.3V驱动器的笔记本的显示器，液晶介质的Δn优选在0.090或更大到0.130或更小的范围内，更优选在0.100或更大到0.120或更小的范围内，非常尤其优选在0.115或更大到0.120或更小的范围内，而Δε为优选10或更大，和对于采用2.5V驱动器的应用，优选在15或更大到22或更小的范围内，更优选在16或更大到20或更小的范围内，尤其优选在17或更大到19或更小的范围内，和对于采用3.3V驱动器的应用，优选在10或更大到25或更小的范围内，更优选在11或更大到14或更小的范围内，尤其优选在12或更大到13或更小的范围内。
在该实施方案中，本发明介质的向列相优选至少从-10℃或更低延伸至70℃或更高，更优选至少从-30℃或更低延伸至75℃或更高，尤其至少从-40℃或更低延伸至80℃或更高。
依照本发明，组分A优选以占整个混合物的1％到50％，更优选1％到30％，甚至更优选2％到30％，非常优选3％到30％的浓度使用。
组分B优选以占整个混合物的2％到60％，更优选3％到35％，甚至更优选4％到20％，非常优选5％到15％的浓度使用。
组分C优选以占整个混合物的5％到70％，更优选20％到65％，甚至更优选30％到60％，非常优选40％到55％的浓度使用。
组分D优选以占整个混合物的0％到50％，更优选1％到40％，甚至更优选5％到30％，非常优选10％到20％的浓度使用。
组分E优选以占整个混合物的0％到30％，更优选0％到15％，非常优选1％到10％的浓度使用。
本发明的介质可以任选地包含其它的液晶化合物以调节物理性能。这些化合物对本领域技术人员而言是已知的。它们在本发明的介质中的浓度为优选0％到30％，更优选0.1％到20％，非常优选1％到15％。
在本发明的上述第一优选实施方案中，组分A优选以占整个混合物的1％到65％，更优选3％到60％，非常优选5％到57％的浓度使用，而组分D优选以占整个混合物的5％到40％，更优选10％到35％，非常优选10％到30％的浓度使用。
在该优选实施方案中，所述介质优选包含一种或多种式VI的化合物，非常尤其优选式VI-2的化合物。
特别地，在本发明的上述第二优选实施方案中，组分C优选包含一种或多种式IV的化合物，更优选式IV-1的化合物，甚至更优选选自其相应子式式CC-n-V和/或CC-n-Vm，更优选式CC-n-V1和/或CC-n-V，非常优选选自式CC-3-V、CC-4-V、CC-5-V和CC-3-V1。这些缩写(首字母缩略词)的定义如在下表D中所述。
在一个优选实施方案中，本发明的介质中式CC-3-V化合物的浓度可以是50％到65％，尤其优选55％到60％。
液晶介质优选总共包含50％到100％，更优选70％到100％，非常优选80％到100％，尤其90％到100％的组分A、B、C和D，优选组分A、B和C，其依次包含一种或多种式IA、IB、IC、II、III、IV、V、VI和VII的化合物，优选主要由它们组成，非常优选完全由它们组成，所述化合物优选式IA、IB、IC、II、III、IV、V和VI的化合物。
在本申请中，术语“介电正性”描述Δε>3.0的化合物或组分，“介电中性”描述-1.5≤Δε≤3.0的化合物或组分，以及“介电负性”描述Δε<-1.5的化合物或组分。Δε在1kHz的频率和20℃确定。相应化合物的介电各向异性以相应单个化合物在向列相主体混合物中的10％溶液的结果确定。如果相应化合物在主体混合物中的溶解度低于10％，则浓度被降至5％。试验混合物的电容通过在具有垂面排列的液晶盒和具有平行排列的液晶盒中确定。两种类型液晶盒的层厚为约20μm。施加的电压是具有1kHz的频率和通常0.5V到1.0V的有效值的矩形波，但它总是被选择低于相应试验混合物的电容阈值。
Δε定义为(ε‖-ε⊥)，而εav.是(ε‖+2ε⊥)/3。
用于介电正性化合物的主体混合物是混合物ZLI-4792，用于介电中性和介电负性化合物的主体混合物是混合物ZLI-3086，两者均来自德国的Merck KGaA。所述化合物的介电常数的绝对值通过加入所关注的化合物时主体混合物的相应值的变化确定。该值外推至所关注的化合物的100％浓度。
同样地测量在20℃的测量温度具有向列相的组分，所有其他都如同化合物那样处理。
除非明确地另有说明，本申请中的表述“阈值电压”是指光学阈值并对于10％相对对比度(V10)而引述，表述“饱和电压”是指光学饱和并对于90％相对对比度(V90)而引述。电容阈值电压(V0)，也称为Freedericks阈值(VFr)，仅在特别提及时才使用。
本申请中所述参数的范围均包括极限值，除非另有说明。
针对各种性能范围所述的不同上限值和下限值彼此组合形成了额外的优选范围。
在整个申请中，采用以下条件和定义，除非另有说明。所有浓度以重量百分比表示，并且涉及整个相应混合物，所有温度均以摄氏度引述，所有的温度差以差值度数引述。所有的物理性能都是按照“Merck LiquidCrystals，Physical Properties of Liquid Crystals”，Status Nov.1997，德国Merck KGaA进行测定，并对于20℃的温度引述，除非另有明确说明。光学各向异性(Δn)在589.3nm波长下测定。介电各向异性(Δε)在1kHz的频率下测定。阈值电压和所有其他电-光性能使用德国Merck KGaA生产的试验液晶盒测定。用于测定Δε的试验液晶盒具有约20μm的液晶盒厚度。电极是带有保护环的、面积为1.13cm2的圆形ITO电极。垂面取向(homeotropic orientat ion，ε‖)的取向层是来自日本Nissan Chemicals的SE-1211，沿面取向(homogeneousorientation，ε⊥)的取向层是来自日本Japan Synthetic Rubber的聚酰亚胺AL-1054。使用Solatron 1260频率响应分析仪测定电容，该分析仪使用电压0.3Vrms的正弦波。电-光测量中使用的光是白光。这里使用了采用来自德国Autronic-Melchers的市售可得的DMS仪器的设备。特性电压已在垂直观察下测定。阈值电压(V10)、中灰度电压(V50)和饱和电压(V90)分别对于10％、50％和90％相对对比度而测定。
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。基于整个混合物，这些其它组分的总浓度在0％到10％，优选0.1％到6％的范围内。所使用的单个化合物的浓度各自优选在0.1％到3％的范围。在本申请中引述液晶介质的液晶组分和化合物的数值和浓度范围时，未考虑这些和类似添加剂的浓度。
本发明的液晶介质由多种化合物组成，优选3到30，更优选4到20，非常优选4到16种化合物。这些化合物以常规方法混合。通常，将以较少量使用的所需量的化合物溶解在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，尤其容易观察到溶解过程的完成。当然，也可以用其他常规方法制备所述介质，例如使用所谓的预混物，其可以例如是化合物的同系或低共熔混合物，或使用所谓的“多瓶(multibottle)”体系，其组分本身是即用型混合物。
通过加入合适的添加剂，本发明的液晶介质可以被改进以使得它们可用于所有已知类型的液晶显示器，其使用液晶介质本身，例如TN、TN-AMD、ECB-AMD、VAN-AMD、IPS-AMD、FFS-AMD LCD，或者以复合体系使用液晶介质，例如PDLC、NCAP、PN LCD，尤其ASM-PA LCD。
所有温度，如液晶的熔点T(C，N)或T(C，S)、近晶相(S)向向列相(N)的转变温度T(S，N)和清亮点T(N，I)都以摄氏度引述。所有温度差都以差值度数引述。
在本发明中，尤其在下列实施例中，介晶基元化合物的结构通过缩写，也称为首字母缩略词表示。在这些首字母缩略词中，化学式如下使用表A至C缩写。所有基团CnH2n+1、CmH2m+1和C1H21+1或CnH2n-1、CmH2m-1和C1H21-1分别表示各自具有n、m和1个碳原子的直链烷基或烯基，优选1E-烯基。表A列出了用于化合物的核心结构的环要素的代码，而表B给出了连接基团。表C给出了用于左端基或右端基的代码的含义。表D显示了化合物的说明性结构和它们的相应缩写。
表A环要素
表B连接基团 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端基团 左边 单独使用右边 -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 和其他一起使用 -...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，三点“...”是用于来自该表的其他缩写的间隔。
下表显示了说明性结构和它们的相应缩写。这些描述是为了说明缩写规则的含义。此外它们代表了优选使用的化合物。
表D说明性结构
下表，表E，显示了本发明介晶基元介质中可用作稳定剂的说明性化合物。
表E
在本发明的一个优选实施方案中，介晶基元介质包含一种或多种选自表E的化合物。
下表，表F，显示了在本发明的介晶基元介质中可优选用作手性掺杂剂的说明性化合物。
表F
在本发明的一个优选实施方案中，介晶基元介质包含一种或多种来自表F的化合物。
本申请的介晶基元介质优选包含两种或更多种、优选四种或更多种化合物，所述化合物选自上述表中的化合物。
本发明的液晶介质优选包含 ——七种或更多种、优选八种或更多种化合物，优选具有三种或更多种、优选四种或更多种不同化学式的化合物，所述化合物选自来自表D的化合物。
实施例 以下实施例说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
然而，这些物理性能向本领域技术人员显示了可以获得何种性能以及它们可以在何种范围内改变。因此，特别地，可以优选获得的各种性能的结合对于本领域的技术人员而言是清楚的。
实施例1 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在具有高清亮点(宽工作温度范围)的计算机监测器(5V驱动器)中使用的显示器。
实施例2 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在具有高清亮点(宽工作温度范围)的计算机监测器(5V驱动器)中使用的显示器。
实施例3 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(4V驱动器)中使用的显示器。
实施例4 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在计算机监测器(6V驱动器)中使用的显示器。
实施例5 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是3.3V驱动器)中使用的显示器。
实施例6 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
实施例7 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
实施例8 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
实施例9 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
实施例10 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中的显示器。
实施例11 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
实施例12 制备具有如下表所述组成和性能的液晶混合物。
该混合物非常适用于TN模式的显示器，尤其是用于在笔记本(尤其是2.5V驱动器)中使用的显示器。
权利要求
1、一种液晶介质，特征在于它包含以下组分
——第一介电正性组分，组分A，其包含一种或多种式IA的介电正性化合物、一种或多种式IB的介电正性化合物和一种或多种式IC的介电正性化合物
其中
R1 表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，
至
各自独立地表示
或
至
各自独立地表示
或
表示
或
和
各自独立地表示
或
Z11至Z15 各自独立地表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-、-CF2O-或单键，
L11和L12 各自独立地表示H、F或Cl，和
——任选地第二介电正性组分，组分B，其包含一种或多种介电正性化合物，优选选自式II和III的化合物
其中
R2和R3 各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氟化烷基或氟化烷氧基，具有2至7个碳原子的烯基、烯氧基、烷氧基烷基或氟化烯基，
至
每次出现，各自独立地，表示
或
L21、L22、L31和L32 各自独立地表示H或F，
X2和X3 各自独立地表示卤素、具有1至3个碳原子的卤化烷基或烷氧基、或具有2或3个碳原子的卤化烯基或烯氧基，
Z3 表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，和
m和n各自独立地表示0、1或3，和
当X2不表示F或OCF3时m也可以表示2，和
当X3不表示F或OCF3和/或Z3不表示单键时，n也可以表示2，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 各自独立地具有如上在式II中针对R2所述的含义，
和
各自独立地，以及当
现两次时，它们也各自独立地，表示
或
Z41和Z42，各自独立地，以及当Z41出现两次时它们也各自独立地，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。
2、根据权利要求1所述的液晶介质，特征在于介质中组分A的浓度在5％到40％范围内。
3、根据权利要求1和2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Z13表示单键的式IA的化合物。
4、根据权利要求1至3中一项或多项所述的液晶介质，特征在于它包含一种或多种如权利要求1中所述的式II的化合物。
5、根据权利要求1至4中一项或多项所述的液晶介质，特征在于它包含一种或多种如权利要求1中所述的式III的化合物。
6、根据权利要求1至5中一项或多项所述的液晶介质，特征在于它包含一种或多种如权利要求1中所述的式IV的介电中性化合物。
7、根据权利要求1至6中一项或多项所述的液晶介质，特征在于它包含介电中性组分，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 各自独立地具有如权利要求3中针对式II的R2所述的含义，
以及如果其出现两次，则每次出现时各自独立地，表示
或
Z61和Z62，各自独立地，以及当Z61出现两次时它们也各自独立地，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。
8、一种液晶显示器，特征在于它含有根据权利要求1至7中一项或多项所述的液晶介质。
9、根据权利要求8所述的液晶显示器，特征在于它通过有源矩阵寻址。
10、根据权利要求1至7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
本发明涉及液晶介质及液晶显示器。本发明涉及介电正性液晶介质，所述介质包含介电正性组分，组分A，该组分在每种情况下包含三个化学式IA、IB和IC的一种或多种介电正性化合物，其中所述参数具有说明书中所述的含义，和任选地第二介电正性组分，组分B，该组分包含一种或多种介电各向异性大于3的介电正性化合物，以及任选地介电中性组分，组分C；并且涉及含有这些介质的液晶显示器，尤其有源矩阵显示器，特别是TN、IPS和FFS显示器。
文档编号C09K19/08GK101508896SQ20091012676
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者M·维特克, B·舒勒, R·格劳里奇 申请人:默克专利股份有限公司