介晶化合物、液晶介质和液晶显示器的制造方法

文档序号:9400814
介晶化合物、液晶介质和液晶显示器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化合物、包含这些化合物的介质,并涉及包含这些介质作为光调制介 质的电光学显示器。优选地,本发明的化合物是介晶化合物且它们优选用于液晶介质中。特 别地,根据本发明的电光学显示器是在介晶调制介质呈光学各向同性相(优选呈蓝相)的 温度下操作的显示器。
[0002] 待解决的问题和现有技术状态
[0003] 电光学显示器和在显示器中操作时呈各向同性相的介晶光调制介质描述于DE 102 17 273A中。电光学显示器和在显示器中操作时呈光学各向同性蓝相的介晶光调制介 质描述于WO2004/046805中。
[0004] 在WO2008/128623A1中提出用于例如IPS显示器的液晶介质的下式化合物


[0020]US7, 070, 838描述了含有2-二-或-三氟甲基-1,4-苯基环的可聚合化合物及 其在可聚合混合物、LC聚合物及具有胆留醇相的LC显示器中及在光学膜中的用途。本文 还公开了具有以下结构的式la-2-19的具体化合物
[0022] 然而,未公开此化合物在用于LC显示器时的任何性质。另外,这样的化合物在稳 定蓝相或在PSA显示器中的用途在US7, 070, 838中未经描述并且非显而易见。
[0023] JP2005-015473A公开了含有不饱和间隔基团(亚炔基或亚烯基)的可聚合化 合物。本文还公开了含有经由CF2O桥连接的苯基环的式1-13-77至1-13-84、1-13-134、 1-13-135、1-56-9、1-56-10、1-56-23、1-56-24的具体化合物,还公开了其在生产光学各向 异性膜和在铁电LC介质中的用途。本文还公开了例如具有以下结构的具体化合物
[0025] 然而,这样的化合物在稳定蓝相或在PSA显示器中的用途在JP2005-015473A中未 经描述并且非显而易见。
[0026] 说明书US2009/0268143和US2010/0078593要求保护二氟氧基亚甲基桥接的可聚 合化合物作为用于各向异性膜的液晶混合物中的组分,该可聚合化合物含有具有介电负性 各向异性的环系统。
[0028] 然而,未公开这些化合物在用于LC显示器时的任何性质。另外,这样的化合物在 稳定蓝相或在PSA显示器中的用途在这些说明书中未经描述并且非显而易见。
[0029] 与熟知且广泛使用的使用呈向列相的液晶的显示器(如例如以扭转向列(TN)模 式、超扭转向列(STN)模式、具有其各种改良的电控双折射(ECB)模式和面内切换(IPS)模 式操作的液晶显示器(LCD))相比,这些参考文献中所述的介晶介质和显示器提供了若干 显著优点。在这些优点中,最为显著的是它们的快得多的切换时间和显著较宽的光学视角。
[0030] 然而,与使用呈另一液晶相的介晶介质的显示器(如例如在表面稳定的铁电液晶 显示器(SSFLCD)中呈近晶相)相比,DE10217273.0和W02004/046805的显示器的制造容易 地多。例如,它们不需要极薄盒间隙,且另外电光效应对盒间隙的微小变化并不十分敏感。
[0031] 然而,这些所提及专利申请中所述的液晶介质仍需要操作电压,其对一些应用而 言并不足够低。另外,这些介质的操作电压随温度而变化,且通常观察到在特定温度下随着 温度升高,电压急剧升高。这限制了呈蓝相的液晶介质于显示器应用的适用性。这些专利申 请中所述的液晶介质的另一缺点是他们的中等可靠性不足以用于要求极高的应用。例如, 该中等可靠性可以电压保持率(VHR)参数来表示,该参数在如上文所述的液晶介质中可低 于 90%。
[0032] 已报导一些化合物和组合物在胆留醇相与各向同性相之间具有蓝相,这通常可通 过光学显微镜观察到。观察到蓝相的这些化合物或组合物通常是展示出高手性的单一介晶 化合物或混合物。然而,所观察到的蓝相通常仅遍布于极小温度范围内(其通常小于rc 宽),和/或蓝相位于极不方便温度下。
[0033] 然而,为了操作W02004/046805的新颖快速切换显示模式,待使用的光调制介质 必须在涵盖环境温度的广泛温度范围内呈蓝相。因此,需要具有尽可能宽且便于定位的蓝 相的光调制介质。
[0034] 因此,强烈需要具有较宽相范围的蓝相的调制介质,其可通过以下方式来获得:通 过介晶化合物自身的适当混合物,或优选通过将具有适当介晶性质的主体混合物与在宽温 度范围内稳定蓝相的单一掺杂剂或掺杂剂混合物混合。
[0035] 总之,需要这样的液晶介质,其可在液晶显示器中操作,其在该介质呈蓝相的温度 下操作,其提供以下技术改良:
[0036] -降低的操作电压,
[0037] _操作电压对温度的降低的依赖性和
[0038] -经改良的可靠性,例如VHR。

【发明内容】

[0039] 令人惊奇地,现已发现呈现蓝相且包含以下各项的介晶介质,
[0040]第一组分(组分A),其由一种或多种式I-Z的化合物组成
[0042] 其中
[0043] R1为烷基,该烷基为直链或支链,优选具有1至20个C原子,未取代,经F、Cl或CN、 优选经F单取代或多取代,且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼此独立地经-0-^S-、-NR。1-、-SiR01R02-'-CO-、-COO-、-0C0-、-0C0-0-、-S-C0-、-C0-S-、-CY01 =CY〇2-或-C=C-以 使〇和/或S原子不直接彼此连接的方式任选地替代,其优选为具有1至9个C原子、优选 具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基、具有2至9个C原子、优选具有2至5个C原子 的烯基、烯基氧基或烷氧基烷基或具有优选至多9个C原子的卤化烷基、卤化烯基或卤化烷 氧基,优选为具有优选至多9个C原子的单氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基,最优 选为具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯基氧基或烷氧基烷基,
[0044] L1为H或F,优选为H,
[0045] X1 为CN、CF3或OCF3,优选为CF3SCN,最优选为CF3,
[0046] Y°$PY°2彼此独立地为F、Cl或CN,且另一选择为它们中之一可为H,且
[0047] 俨和R°2彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基,
[0048] 其中还涵盖了手性化合物,和优选地,
[0049]第二组分(组分B),其由一种或多种选自式I-U和I-M的化合物的化合物组成
[0050]
[0051] 其中
[0052]R1、L1和X\具有上文针对式I-Z给出的各个含义,
[0053] 其中还涵盖手性化合物,
[0054] 允许获得具有可接受的高清亮点和/或电压保持率对温度和/或UV负荷且尤其 对后者的相当尚的稳定性的介质。
[0055] 同时,所得介质的特征在于极高Ae值、极高乘积(Ae*An)值以及还有在低 温(deeptemperature)下有利的低黏度和良好稳定性。
[0056] 本发明的一方面是式I-Z的化合物
[0058] 其中
[0059] R1为烷基,该烷基为直链或支链,优选具有1至20个C原子,未取代,经F、Cl或CN、 优选经F单取代或多取代,且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼此独立地经-0-^S-、-NR。1-、-SiR01R02-'-CO-、-COO-、-0C0-、-0C0-0-、-S-C0-、-C0-S-、-CY01 =CY〇2-或-C=C-以 使〇和/或S原子不直接彼此连接的方式任选地替代,其优选为具有1至9个C原子、优选 具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基、具有2至9个C原子、优选具有2至5个C原子 的烯基、烯基氧基或烷氧基烷基或具有优选至多9个C原子的卤化烷基、卤化烯基或卤化烷 氧基,优选为具有优选至多9个C原子的单氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基,最优 选为具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯基氧基或烷氧基烷基,
[0060] L1为H或F,优选为H,
[0061] X1为CN、CF3或OCF3,优选为CF3或CN,最优选为CF3,
[0062] Y°$PY°2彼此独立地为F、Cl或CN,且另一选择为它们中之一可为H,且
[0063] 俨和R°2彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基,
[0064] 其中还涵盖手性化合物。
[0065]在本发明的优选实施方式中,介晶介质包含总浓度优选为10%或更大至45%或 更小的一或两种选自以下组分的组分:组分A和B。优选地,介质包含总浓度为15 %或更 大、优选20%或更大且最优选25%或更大至45%或更小的组分A和/或B。
[0066] 在此实施方式中,介晶介质包含总浓度优选为5%或更大、优选7%或更大至20% 或更小、优选至15 %或更小的组分A和浓度优选为10 %或更大、优选15 %或更大至30 %或 更小、优选至25 %或更小的组分B。
[0067] 在本发明的优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种选自式I-Z-I至I-Z-6、尤 其优选式I-Z-2和/或I-Z-4、最优选式I-Z-3的式I-Z的化合物

[0070] 其中R1具有上文针对式I-Z给出的含义。
[0071] 在本发明的一优选实施方式中,介晶介质包含总浓度为15%或更大、优选20%或 更大且最优选25 %或更大至45 %或更小的组分A和(若存在)B。
[0072] 在此实施方式中,介晶介质包含总浓度优选为10%或更大、优选15%或更大至 30%或更小、优选至25%或更小的组分A和浓度优选为5%或更大、优选10%或更大至 30 %或更小、优选至25 %或更小的组分B。
[0073] 在本发明的另一优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种式I-A的化合物
[0074]
[0075] 其中
[0076] R1为烷基,该烷基为直链或支链,优选具有1至20个C原子,未取代,经F、Cl或CN、 优选经F单取代或多取代,且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼此独立地经-0-^S-、-NR。1-、-SiR01R02-'-CO-、-COO-、-0C0-、-0C0-0-、-S-C0-、-C0-S-、-CY01=CY〇2-或-C=C-以 使〇和/或S原子不直接彼此连接的方式任选地替代,其优选为具有1至9个C原子、优选 具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基、具有2至9个C原子、优选具有2至5个C原子 的烯基、烯基氧基或烷氧基烷基或具有优选至多9个C原子的卤化烷基、卤化烯基或卤化烷 氧基,优选为具有优选至多9个C原子的单氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基,最优 选为具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯基氧基或烷氧基烷基,
[0077]L11和L12彼此独立地为H或F,优选一者为F且另一者为H或F,且最优选两者均 为F,
[0078]Y°$PY°2彼此独立地为F、Cl或CN,且另一选择为它们中之一可为H,且
[0079] 俨和R°2彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基,
[0080] 其中还涵盖手性化合物。
[0081] 在本发明的此优选实施方式中,介晶介质优选包含浓度优选为1%至15%、浓度 最优选为2%至8%的一种或多种式I-A的化合物。
[0082] 在本发明的仍另一优选实施方式中,介晶介质另外或替代性地包含一种或多种式 I-A的化合物、一种或多种式I-E的化合物
[0084]LmSL°3彼此独立地为H或F,优选地LM为F和/或L°2为F,
[0085]R°为烷基,该烷基为直链或支链,未取代,经F、C1或CN、优选经F单取代或多取代, 且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼此独立地经一^^-厂冊^^^丨俨俨-厂⑶-、-C00-、-oco-、-0C0-0-、-S-C0-、-C0-S-、-CY。1=CY°2-或-CEC-以使 0 和 / 或S原子不直 接彼此连接的方式任选地替代,
[0086]Y01和Y°2彼此独立地为F、Cl或CN,且另一选择为它们中之一可为H,
[0087] 俨和R°2彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基,且
[0088] n为0或1。
[0089] 在本发明的此优选实施方式中,介晶介质优选包含浓度优选为2%至15%的一种 或多种式I-E-I的化合物,
[0093] 其中1?°具有上文针对式I-E给出的含义,且优选为正烷基,最优选为乙基、正丙 基、正丁基、正戊基或正己基或正庚基,最优选为乙基或正丙基。
[0094] 选自式I-A和I-E的化合物构成根据本申请的介质的任选第三组分(组分C)。
[0095] 在此各个实施方式中,介晶介质包含总浓度优选为15%或更大、优选20%或更大 至50 %或更小、优选至45 %或更小的所有三种组分(组分A至C)。
[0096] 在本发明的优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种式I-T的化合物
[0098] 其中
[0099] R1具有上文针对式I-U给出的含义,且
[0100] L1为H或F,优选为F。
[0101] 在本发明的优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种选自式I-T-I和I-T-2化 合物的式I-T化合物
[0102]
[0103] 其中
[0104]R1具有上文针对式I-T给出的含义,且优选为正烷基,最优选为乙基、正丙基、正丁 基、正戊基或正己基。
[0105] 在本发明的另一优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种式I-N的化合物
[0107] 其中
[0108]R1具有上文针对式I-U给出的含义,且
[0109]L1为H或F,优选为F。
[0110] 在本发明的另一优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种选自式I-N-I和 I-N-2化合物的式I-N化合物
[0112] 其中
[0113] R1具有上文针对式I-N给出的含义,且优选为正烷基,最优选为乙基、正丙基、正丁 基、正戊基或正己基。
[0114] 已进一步发现介晶介质,其另外包含一种或多种式I-M和/或I-U的化合物和任 选地I-A和/或I-T和/或I-N和/或I-E的化合物或它们各自优选子式的化合物、一种 或多种式II的化合物
[0116] 其中
[0117] m为0或 1
[0118] L21至L23彼此独立地为H或F,优选地L21和L22均为F和/或L23为F,
[0119] R2为烷基,该烷基为直链或支链,优选具有1至20个C原子,未取代,经F、Cl或CN、 优选经F单取代或多取代,且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼此独立地经-0-^S-、-NR。1-、-SiR01R02-'-CO-、-COO-、-0C0-、-0C0-0-、-S-C0-、-C0-S-、-CY01 =CY〇2-或-C=C-以 使〇和/或S原子不直接彼此连接的方式任选地替代,其优选为具有1至9个C原子、优选 具有2至5个C原子的正烷基或正烷氧基、具有2至9个C原子、优选具有2至5个C原子 的烯基、烯基氧基或烷氧基烷基或具有优选至多9个C原子的卤化烷基、卤化烯基或卤化烷 氧基,优选为具有优选至多9个C原子的单氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基,最优 选为具有优选至多9个C原子的正烷基、正烷氧基、烯基、烯基氧基或烷氧基烷基,
[0120] Y01和Y°2彼此独立地为F、Cl或CN,且另一选择为它们中之一可为H,
[0121] 俨和R°2彼此独立地为H或具有1至12个C原子的烷基,且
[0122]X2为F或CF3,
[0123] 其中还涵盖手性化合物,允许获得具有可接受的高清亮点和/或电压保持率对温 度和/或UV负荷且尤其对后者相当高的稳定性的介质。
[0124] 优选地,式II的化合物选自式II-I和II-2的化合物

[0127] 其中R2和X2具有上文针对式II给出的各个含义,且极性端基X2在式II-I中优 选为CF3且在式II-2中其优选为F。
[0128] 在本发明的优选实施方式中,根据本发明的介质另外包含一种或多种式III的化 合物
[0130] 其中R3具有上文针对式I-U的R1给出的含义,且极性端基优选为F。
[0131] 在本发明的优选实施方式中,介晶介质包含一种或多种式III的化合物、优选一 种或多种如下化合物:其中R3具有上文针对式III给出的含义,且更优选为正烷基,更优选 为乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基,且最优选为正丁基。
[0132] 优选地,根据本发明的介质另外包含一种或多种选自式IV和V的化合物的化合物
[0134] 其中
[0135] R4和R5彼此独立地为烷基,该烷基为直链或支链,优选具有1至20个C原子,未 取代,经F、Cl或CN、优选经F单取代或多取代,且其中在每一情形下一个或多个CH2基团彼 此独立地经-〇-
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