液晶介质的制作方法
【专利说明】液晶介质
[0001] 本发明涉及液晶介质，特别是基于极性化合物的混合物的液晶介质，其包含至少 一种式I的化合物，
[0003] 其中各个基团各自彼此独立并且在每次出现时相同或不同地具有以下含义：
[0004] Rn表示具有2-12个C原子的烯基基团，
[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-亚环己基或1，4-亚苯基，其也可以被一个或两个相同或不同的 基团L1取代，
[0008] 和涉及其用于有源矩阵显示器，特别是基于VA、PSA、PS-VA、PA-VA、PALC、FFS、 PS-FFS、IPS或PS-IPS效应的有源矩阵显示器的用途·
[0009] 该类型介质特别可用于具有基于ECB效应的有源矩阵寻址的电光显示器并可用 于IPS (面内切换）显示器或FFS (边缘场切换）显示器.
[0010] 电控双拆射、ECB效应亦或DAP(配向相畸变）效应的原理首次描述于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) 〇这随 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)的论文中。
[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)的论文显示液晶相必须具有高数值的弹性常数K3A1K、高数值的光学各向异性Δη和 Δ ε <-〇. 5的介电各向异性值以适用于基于ECB效应的高信息显示器元件.基于ECB效 应的电光学显示器元件具有垂面边缘配向(VA技术=垂直配向）.介电负性液晶介质也可 以用于使用所谓IPS或FFS效应的显示器.
[0012] 除了 IPS(而内切换）显示器（例如：Yeo, S.D.，论文 15. 3 : " An LC Display for the TV Application" ，SID 2004 International Symposium,Digest of Technical Papers,XXXV,Book II,pp. 758&759)和长久H知的TN(相转向列)显示器之外，使用ECB效 应的显示器，如例如在MVA (多域垂而配向，例如:Yoshide，H.等，论文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，论文 15. I : " A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology." " ， SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers，XXXV，Book II，pp. 750to 753)、PVA (图案化垂而配向，例如:Kim，Sang Soo,论文 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(先讲超视 鱼，例如：Shigeta，Mitzuhiro 和 Fukuoka，Hirofumi，论文 15. 2 : " Development of High Quality LCDTV" ， SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers， XXXV，Book II，pp. 754至757)模式中的所谓的VAN(垂而配向向列）显示器,自身已确立 为当今最重要的三种较新型液晶显示器之一，特别是对于电视应用而言。该技术以一般形 式进行比较，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·虽 然现代ECB显示器的响应时间已通过在超速驱动下的寻址方法得以显著改善，例如：Kim， Hyeon kyeong 等，论文 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,但获得视频相容响应时间，特别是灰阶切换，仍为尚未得到满意解决的问题.
[0013] 该效应在电光显示器元件中的工业应用需要LC相，其必须满足多种要求.此处尤 为重要的是对水分、空气的化学耐受性和物理影响，例如热、红外线、可见光和紫外辐射以 及直流和交流电场.
[0014] 此外，工业可用LC相需要在适合的温度范围和低粘度下具有液晶介晶相.
[0015] 迄今公开的具有液晶介晶相的系列化合物均不包括符合全部这些要求的单一化 合物.因此，通常制备2-25种，优选3-18种化合物的混合物以获得可用作LC相的物质.然 而，还没有可能以该方式容易地制备最优相，因为目前还没有可用的具有显著介电负性各 向异性和适当长期稳定性的液晶材料.
[0016] 已知矩阵液晶显示器（MLC显示器）.可用于单像素单转换的非线性元件为，例如， 有源元件（即晶体管）.因而使用术语"有源矩阵"，其中可区分为以下两种类型：
[0017] 1.位于硅晶片（作为基板）上的MOS (金属氧化物半导体）晶体管
[0018] 2.位于玻璃板（作为基板）上的薄膜晶体管（TFT) ·
[0019] 在类型1的情况下，所用的电光效应通常为动态散射或宾主效应.使用单晶硅作 为基板材料限制了显示器的尺寸，因为多个分显示器的平滑模块化装配在接合处存在问 题·
[0020] 在更加有希望的类型2 (其为优选的）的情况下，所用的电光效应通常为TN效应.
[0021] 两种技术之间存在区别：包含化合物半导体（例如，CdSe)的TFT，或基于多晶或无 定形娃的TFT.后一技术正于全球范围内集中研发中.
[0022] TFT矩阵应用于显示器一个玻璃板的内侧，同时另一个玻璃板于其内侧携带透明 反电极.与像素电极的尺寸相比，TFT非常小并且几乎对影像无不利影响.该技术也可扩 展至全色功能显示器，其中红、绿和蓝色滤光器的镶嵌块以如此方式设置以致滤光器元件 相对于每个可转换像素.
[0023] 此处术语MLC显示器覆盖了带有整体非线性元件的任意矩阵显示器，即除了有源 矩阵之外，还有带有无源元件的显示器，例如变阻器或二极管（MIM =金属-绝缘体-金 属）·
[0024] 该类型MLC显示器特别适用于TV应用（例如袖珍TV)或用于汽车或飞机构造中 的高信息显示器.除了关于对比度的角度依赖性和响应时间的问题之外，MLC显示器也会 出现因液晶混合物不够高的比电阻而产生的问题[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].随着电阻的降低，MLC显示器的对比度变差.由于与显示器内表面的相互作 用，液晶混合物的比电阻通常随着MLC显示器的寿命下降，因而高（初始）电阻对于经长期 操作后必须具有可接受电阻值的显示器而言非常重要.
[0025] 因而仍然非常需要具有非常高比电阻同时具有宽工作温度范围、短响应时间和低 阈值电压的MLC显示器，借助其可产生多种灰阶.
[0026] 由于它们比较低的对比度，经常使用的MLC-TN显示器的缺点在于相对高的视角 依赖性和难于在这些显示器中产生灰阶.
[0027] VA显示器具有显著更好的视角依赖性并因此主要用于电视和监控器。然而，此处 仍然需要改善响应时间，特别是对于具有大于60Hz帧速率（图像改变频率/重复率）的电 视应用.然而，必须同时不削弱例如低温稳定性的性能。
[0028] 本发明的目的在于提供基于ECB效应或基于IPS或FFS效应的特别用于显示器和 TV应用且不会具有上述缺陷或仅以降低的程度具有该缺陷的液晶混合物。特别地，必须保 证监视器和电视在极高和极低的温度下也能操作并且同时具有短响应时间并且同时具有 改善的可靠性行为，特别是在长时间操作后不具有或具有显著降低的图像粘滞。
[0029] 令人惊讶地，如果通式I的极性化合物用于液晶混合物，特别是用于具有介电负 性各向异性、优选用于VA显示器的LC混合物，则可改善旋转粘度以及旋转粘度和弹性常数 的比例，从而改善响应时间。
[0030] 在具有介电负性各向异性的LC混合物中使用式I的化合物令人惊讶地产生了非 常低的旋转粘度以及旋转粘度和弹性常数比例的降低。因此可以制备具有短响应时间、 同时良好的相性能以及良好的低温行为的液晶混合物，优选VA、PS(=聚合物稳定）_VA、 PA(=光配向）-VA、IPS、PS-IPS、PS-FFS、FFS混合物，特别是UB-FFS (超高亮度边缘场切 换）混合物·
[0031] 因此，本发明涉及包含至少一种式I的化合物的液晶介质.本发明同样涉及式I 的化合物。
[0032] 根据本发明的混合物优选地展示出具有清亮点多70°C、优选多75°C、特别是 多80°C的非常宽的向列相范围，非常有利的电容阈值，相对高的保留率值和同时非常良好 的在-20°C和_30°C下的低温稳定性、以及非常低的旋转粘度值和短的响应时间.根据本发 明的混合物进一步通过以下事实区分：除了旋转粘度Y 1的改善，可观察到相对高的弹性常 数值K3W改善响应时间.特别地，根据本发明的混合物具有特别低的旋转粘度γ i和弹性 常数1(3的γ /K3比值，其是快速响应时间的指示.
[0033] 根据本发明的混合物的一些优选实施方案阐述于下.
[0034] 在式I的化合物中，Rn优选表示具有2-15个，优选2-6个C原子的直链烯基，特别 优选 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] 优选的式I的化合物选自以下子式：
[0037] 其中alkenyl表示具有2-6个C原子的直链烯基，和L1和L2各自彼此独立地表示 F 或 C1。
[0038] 特别优选式11、13和14的化合物.
[0039] 在子式 Il 至 14 的化合物中 "alkenyl" 优选表示 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] 特别优选的式I化合物选自以下子式：
[0041]
[0042] 其中L1和L 2各自彼此独立地表示F或Cl。
[0043] 在式I的化合物以及在子式Il至14和Ila至I4a中，优选L1= L2= F。
[0044] 根据本发明的介质优选包含一种、两种、三种、四种或更多种，优选一种、两种、三 种或四种式I的化合物。
[0045] 在本发明优选的实施方案中，液晶介质正好包含一种式I的化合物，优选式Il的 化合物或式14的化合物，特别是Ila的化合物或式I4a的化合物。
[0046] 在本发明进一步优选的实施方案中，液晶介质正好包含两种式I的化合物，优选 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，特别是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] 在本发明进一步优选的实施方案中，液晶介质正好包含三种式I的化合物，优选 式Il的化合物、式13的化合物和式14的化合物，特别是Ila的化合物、式I3a的化合物和 式I4a的化合物.
[0048] 在本发明进一步优选的实施方案中，液晶介质正好包含三种式I的化合物，优选 一种式Il的化合物和两种式13的化合物，特别是Ila的化合物、式I3a的化合物和式I3b 的化合物.
[0049] 在本发明进一步优选的实施方案中，液晶介质正好包含四种式I的化合物，优选 一种式Il的化合物和一种式14的化合物和两种式13的化合物，特别是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的化合物在液晶介质中优选以基于整个混合物计多lwt%，优选多5wt%，至 < 60wt %，优选< 40wt %的量使用·特别优选包含2-30wt %，优选5-15wt %的一种或多种 式I的化合物的液晶介质.
[0051] 根据本发明的液晶介质优选的实施方案阐述如下：
[0052] a)额外包含一种或多种选自式IIA、IIB和IIC化合物的化合物的液晶介质：
[0053]
[0054] 其中
[0055] R2A、R2B和R 2ε各自彼此独立地表示H、具有最多15个C原子的烷基或烯基，其为未 取代的、被CN或CF