用于双稳态液晶器件中的液晶组合物的制作方法

专利名称：用于双稳态液晶器件中的液晶组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶组合物在双稳态液晶器件中和特别在顶点(zenithal)双稳态向列型液晶器件中的用途，向列型液晶介质，和包括该液晶组合物的双稳态液晶器件。
采用液体介质用于显示信息的电光学器件是公知的和用于许多种技术应用(对于综述，参见H.Kawamoto，Proc.IEEE，90，460(2002))。在这些器件中，向列型液晶器件是最突出的，例如存在扭转向列型(TN)液晶器件(M.Schadt和W.Helfrich，Appl.Phys.Lett.，18，127(1971))和超扭转向列型(STN)液晶器件(尤其参见T.J.Scheffer和J.Nehring，Appl.Phys.Lett.，48，1021(1984))。这些器件是单稳态的，即液晶介质由合适电压的施加而切换到开启状态，和当施加的电压下降到更低电压水平以下时允许切换到关闭状态。为显示复杂信息，电光学器件需要包括许多可以彼此独立地切换的像素。然而，当使用像素的直接或甚至多路寻址时，可以在向列型液晶显示器中寻址的元件数目，在第一种情况下受电连接件的边界几何尺寸要求的限制和在第二种情况下受器件的传输对电压曲线的陡度的限制。
可以通过向每个像素中引入薄膜晶体管(TFT)而克服此限制。这样的器件，也称为有源矩阵(AM)显示器，能够实现高数目像素的寻址和因此大面积高分辨率显示器的寻址和具有相对低的电压要求。这些器件的一些也是机械上相当稳定的和具有宽的温度范围。尽管这允许小和便携式电池作动力的显示器的构造，但对于某些应用，这些技术具有几个缺点。制造AM显示器仍然是包括复杂组合体装配的复杂工艺，这引起相当高的生产成本。由于器件不具有内在或内部存储器，要求甚至对于静态图像的显示器恒定更新。这引起相对高的功率消耗和，因此，相当差的电池寿命时间。采用显示仅有时变化的或在显示器的有限部分中变化的信息的便携式器件如移动电话、个人数字助理(PDA)、寻呼机、电子存放边缘标签等中，这是特别不需要的。
避免这些向列型液晶器件的限制和缺点的一种方案是使用具有内部存储器效应的显示器，如双稳态液晶器件。双稳态性意味着在器件内部的液晶介质分子可采用两种(或多种)不同的稳定态。因此，通过应用合适的寻址方案，将介质的液晶分子切换成第一稳定态，它甚至在寻址之后持续；另一种寻址方案的采用引起液晶分子采用同样在寻址之后持续的第二稳定态。
使用近晶型液晶材料的铁电式(Ferroelectric)液晶显示器可以制成双稳态器件。然而，它们具有几个缺点，如缺乏抗震动性，窄的操作温度范围，和引起制造难度的低电池间隙。因此，这些铁电式器件不能满足对上述便携式器件用的显示器的要求。
然而，不仅仅铁电式近晶型液晶能够用于双稳态器件中，而且向列型液晶也可以。除利用由向列型液晶采用的双稳态体(bulk)配置的其它方案(参见，例如，I.Dozov等人，″由固着断开而切换的双稳态向列型显示器(BiNem)的最新进展″，会议论文集SID 01(2001)，16.1，224和其中提及的参考文献)以外，在向列型液晶显示器中实现双稳态性的一种有希望的方式是使用可支持两种或更多种稳定态的表面排列。如在文献(参见，例如，J.C.Jones，G.Bryan-Brown，E.Wood，A.Graham，P.Brett和J.Hughes，″基于光栅排列的新型双稳态液晶显示器″，在″液晶材料，器件，和平板显示器″中，R.Shashidhar，B.Gnade，编者，SPIE的会议论文集，第3955卷(2000)，84和其中引用的参考文献)中讨论的那样，可以区分为两种类型，方位(azimuthal)和顶点双稳态性。
在第一种情况(即方位双稳态性)下，在显示器电池板(或衬底)之一的表面上具有光栅排列的显示器中液晶分子的指向矢(director)在两种稳定态下都平行于该板存在，那意味着在稳定态之间的切换在显示器电池板的平面内发生(参见，例如，WO 92/00546和WO 95/22077，后者描述了含有双光栅排列层的衬底的使用)。然而，发现再现稳定态的选择是困难的和切换过程一般要求高切换电压。
另一方面，当使用顶点双稳态表面时观察到顶点双稳态性(参见

图1；细小线表示由与表面光栅和适当的排列层的相互作用而取向的液晶分子的局部指向矢)。采用这样的表面，液晶分子的指向矢具有两种在相同方位平面(即垂直于显示器电池衬底表面的平面)内具有不同预倾角的可能构型。第一种状态是高倾斜态而第二种状态是低倾斜态。顶点双稳态表面的光栅由它的振幅a和它的节距L定义；典型的数值对于L是约1μm和对于a是约0.6-0.8μm(参见WO 97/14990和，对于更详细的情况，WO 02/08825；和J.C.Jones，G.Bryan-Brown，E.Wood，A.Graham，P.Brett和J.Hughes，″基于光栅排列的新型双稳态液晶显示器″，在″液晶材料，器件，和平板显示器″中，R.Shashidhar，B.Gnade，编者，SPIE的会议论文集，第3955卷(2000)，84)。
例如，可以通过采用垂面(homeotropic)排列层包覆光栅而诱导垂面取向；此取向保证液晶分子的指向矢不平行于光栅的凹槽而存在。尽管液晶分子指向矢的取向垂直于(局部)表面，即沿垂直于凹槽的方向随表面上的位置而变化，但在″本体″中的取向非常受两种状态下的相对表面排列的影响。可以通过施加简单的电脉冲达到从一种稳定态到另一种的切换，由此引起从黑显示器或像素到白显示器或像素的切换(或反之亦然)与适当的偏振器配置和延迟，和在施加相反极性的脉冲时发生回到初始状态的切换，由此引起从白到黑的切换(或反之亦然)。也可以通过使用相同极性但具有更高得多的电压的脉冲诱导切换(也称为″反向切换″)；然而，反向切换是在寻址方面限制顶点双稳态向列型器件操作的有害效果和因此对于反向切换需要尽可能高的电压。
一般情况下，为获得顶点双稳态性，两个显示器电池衬底中的仅一个具有表面光栅。相对的板可含如下表面提供液晶指向矢的垂面排列的表面(VAN模式，参见图2a))或诱导指向矢的平面排列的表面(扭转模式，参见图2b))，因此经过对于低倾斜态的电池在垂直于衬底的轴周围引起液晶指向矢的扭转。对于电池几何尺寸和配置，精确的电池参数，寻址方式，整个顶点双稳态器件的组装(包括偏振器的使用)等方面的详细情况，参见如下文献的公开内容WO 97/14990，E.L.Wood，G.P.Bryan-Brown，P.Brett，A.Graham，J.C.Jones，和J.R.Hughes，″适于便携式应用的顶点双稳态器件(ZBDTM)，SID 00 Digest(2000)，124，J.C.Jones，J.R.Hughes，A.Graham，P.Brett，G.P.Bryan-Brown，和E.L.Wood，″顶点双稳态器件朝向具有简单的LCD的电子书籍的目标″，IDW′00(2000)，301，J.C.Jones，S.M.Beldon和E.L.Wood，″在顶点双稳态LCD中的灰度等级实现超低功率彩色显示器的途径″，信息显示器协会的ASID会议2002的研讨会，新加坡，2002年九月；和在J.C.Jones，G.Bryan-Brown，E.Wood，A.Graham，P.Brett和J.Hughes，″基于光栅排列的新型双稳态液晶显示器″，在″液晶材料，器件，和平板显示器″中，R.Shashidhar，B.Gnade，编者，SPIE会议论文集，第3955卷(2000)，84，和其中引用的参考文献中给出的详细讨论。
在电光学器件中采用顶点双稳态性提供如下有吸引力的特征■与如下方面结合的在显示器上的图像保留而不用连续更新■高机械震动稳定性■由于显示器仅当图像变化时需要寻址而具有低功率消耗■对于无限分辨率的无穷多路传输性而不需要TFT元件■透射和反射模式是可能的■与塑料衬底一起使用的适合性除顶点双稳态显示器的组装和制造以外，顶点双稳态器件技术的另一个关键方面是在显示器电池内部使用的向列型液晶介质。
依赖于器件的具体用途，顶点双稳态器件和因此液晶介质必须或多或少地满足几个要求。由于迄今为止没有可预测要优化的物理变量的一致理论，经证明有用的是使用一套(半)经验参数用于评价液晶介质在顶点双稳态向列型器件中的可使用性。对于现有技术的液晶混合物，即Merck KGaA，Darmstadt，德国的MLC-6204-000，这些参数在脉冲持续时间τ的切换电压和具有相反极性的10和90％切换水平的所谓τ-V曲线中举例说明(参见图3)。
首先，为最小化功率消耗，为允许更多灵活性伴随器件像素的寻址和为保持在标准STN驱动器的极限内，低切换场和相应地低操作电压对于从一个双稳定态到另一个的切换是期望的。为进行材料比较，对于特定的液晶混合物在提供顶点双稳态性的给定试验电池中，人们可确定源自切换电压V的脉冲(通常100μs脉冲持续时间)的切换场E，该切换电压V引起从如0到90％传输的传输变化(黑到白；B-W)。(一般情况下，人们也可以使用白到黑，W-B的100-10％传输变化转变，其中依赖于光栅形状和尺寸，它们的切换场可以高于或低于B-W转变。)为考虑经过光栅的电压降(它对于不同类型的光栅以及电池厚度而变化)，再次为比较的目的，修正实际测量的E数值以区别只是(just)经过液晶的场，得到对于100μs脉冲的修正切换场ELC@100μs。在此，当计算只是经过液晶的场时将1.5μm的附加因子加到电池厚度d中E100μs＝V100μs/d和ELC@100μs＝V100μs/(d+1.5)，其中d以μm计。
对于只是液晶的100μs脉冲，将ELC@100μs乘以最优电池间隙dopt(它可以通过使用TN第一次最小值条件dopt＝λ√3/(2Δn)与λ＝555nm而近似得到和Δn是液晶介质的光学各向异性)，得到对应于最优电池间隙的操作电压Vopt。ELC@100μs和因此Vopt依赖于使用的液晶介质。(最优电池间隙在此仅对于扭转模式考虑(参见图2b))，但也可以对于VAN模式进行比较(参见图2a))，其中依赖于偏振器配置，混杂状态的延迟匹配到半波板或四分之一波板(分别地，dΔn＝λ/2和dΔn＝λ/4)。
需要考虑的第二个经验参数是对应于最优电池间隙的操作窗ΔVopt。它描述了反向切换的效应当施加具有如400μs的给定时隙，和确定脉冲极性，如B-W的脉冲时，人们观察到在具体切换场数值下的所需切换和不是通过相反极性的脉冲，而是通过相同极性的脉冲在增加的切换场下诱导的进一步反向切换(如在此情况下的W-B)。对于技术的目的，显然地该操作窗应当尽可能宽以允许使用的驱动方案的更多灵活性和特别地关于达到良好的灰度等级操作(参见J.C.Jones，S.M.Beldon和E.L.Wood，″在顶点双稳态LCD中的灰度等级实现超低功率彩色显示器的途径″，信息显示器协会ASID会议2002的研讨会。)它可以由ΔELC@100μs表示，其是对于400μs脉冲而言在90％反向切换场和90％B-W切换场之间的修正差值ΔE400μs＝ΔV400μs/d和ΔELC@400μs＝ΔV400μs/(d+1.5)，其中d以μm计。
考虑被乘以ΔELC@400μs的最优电池间隙dopt，最终得到操作窗ΔVopt(doptΔELC@400μs＝ΔVopt)。
另一个参数，对应于最优电池间隙的光学响应时间τopt，描述了在施加电脉冲时液晶介质如何快速地在稳定态之间变化。它可以由如下方式确定在实际试验电池中使用100μs脉冲测量对于10-90％B-W转变的响应时间τ，然后为归一化试验数值，将τ乘以(dopt/d)2，得到τopt(其中dopt是如上用于Vopt计算的最优电池间隙和d是使用的试验电池的实际电池间隙)。W-B转变更快速得多(小于1ms)和因此当评定使用的液晶介质的性能时，B-W响应时间固然是最重要的。τopt越小，液晶介质的光学响应越快速。(约40ms或更小的)小τopt对于某些电光学应用是期望的，如显示移动的图像。甚至更优选对于特定的视频应用，τopt小于约16ms以致于不会观察到闪光。
具有极大重要性的再另一个参数是液晶介质的澄清点TNI该澄清点TNI描述在其下向列型混合物变成各向同性的温度。对于许多技术目的和为增加采用顶点双稳态性的电光学器件的可变性(和因此可能的应用)，需要具有高澄清点，优选至少80℃或更高的液晶介质。
在现有技术中已描述其在顶点双稳态器件中的用途的那些液晶介质不满足以上列出的所有参数。甚至已用于顶点双稳态器件中作为优选介质(WO 01/40853，实施例6；J.C.Jones，G.Bryan-Brown，E.Wood，A.Graham，P.Brett和J.Hughes，″基于光栅排列的新型双稳态液晶显示器″，在″液晶材料，器件，和平板显示器″中，R.Shashidhar，B.Gnade，编者，SPIE会议论文集，第3955卷(2000)，84)的液晶混合物MLC-6204-000(可购自Merck KGaA，Darmstadt，德国)具有的澄清点TNI仅为62.4℃，它对于用于许多可能的应用的顶点向列型双稳态器件中的使用是相当低的。
本发明因此遇到的问题是提供适用于双稳态液晶器件和特别适用于顶点双稳态向列型器件和具有改进的性能的液晶组合物。
此问题由液晶组合物在双稳态液晶器件中的用途而解决，该器件优选是顶点向列型液晶器件，其中该组合物包含■至少30wt％(基于组合物的总重量)的组分(α)，该组分(α)包含一种或多种具有介电各向异性Δε为至少25的化合物，其中至少25wt％(基于组合物的总重量)的该化合物具有介电各向异性Δε为至少40；和■至少5wt％(基于组合物的总重量)的组分(β)；其中该组分(β)包含至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物 其中a和b彼此独立地是0或1；R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71和R72彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；
L31是H或F；Z41是-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-； 和 彼此独立地是 或 是 或 是 或 其中L32和L33彼此独立地是H或F。
(如果不直接测量，则单一化合物的Δε数值可以从使用已知浓度(通常10wt％)的单一化合物在标准主体混合物(通常Merck KGaA，Darmstadt，德国的ZLI-4792)中测定的Δε数值外推获得，对于该主体混合物，初始混合物的Δε数值也是已知的。可以相似地获得单一化合物的其它参数。)优选该组分(α)包括至少一种通式I的化合物和/或至少一种通式II的化合物
其中c，d，e和f彼此独立地是0、1、2、3或4；R11是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R21是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z11和Z21彼此独立地是单键或-C≡C-。
本发明的进一步主题是一种双稳态液晶器件，该器件包括■两个外部衬底，该衬底与框架一起形成电池；■在该电池中存在的液晶组合物；■在该外部衬底的内侧上的具有排列层的电极结构，由此至少一个排列层包括排列光栅，该排列光栅允许该液晶组合物的分子(化合物)采取至少两种不同的稳定态，其中该电极结构与该排列层的组合体使得通过对该电极结构施加合适的电信号而达到在该至少两种不同稳定态之间的切换；■其中所述液晶组合物是如上下文所述和包含所述组分(α)和(β)的液晶组合物。
特别地，该双稳态液晶器件是顶点双稳态向列型液晶器件，其中在该外部衬底的内侧上的具有排列层的电极结构含有至少一个排列层，该排列层包括排列光栅，该排列光栅允许该液晶组合物的化合物(或分子的指向矢)采取至少两种在相同方位平面内具有不同预倾角的不同稳定态，其中该电极结构与该排列层的组合体使得通过对该电极结构施加合适的电信号而达到在该至少两种不同稳定态之间的切换。
将公认的是，以下主要关于以上液晶组合物在顶点双稳态向列型液晶器件中的使用描述本发明，尽管它也可以用于其它液晶器件，例如用于双稳态液晶器件，如尤其在WO 92/00546和WO 95/22077中公开的方位双稳态液晶器件。因此，对于顶点双稳态向列型液晶器件给出详细情况，但可以容易地适应于其它类型双稳态液晶器件的要求。
根据本发明的顶点双稳态向列型器件和用于顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物显示改进的成套参数，该参数尤其是操作电压，操作窗，光学响应时间和特别地澄清点。应当注意到，例如，用于本发明的顶点双稳态向列型器件的液晶组合物的澄清点显著高于先前用于顶点双稳态向列型器件中的液晶混合物的澄清点。操作电压和操作窗两者都在可用于顶点双稳态向列型器件的操作的范围内。
作为根据本发明的顶点双稳态向列型器件的一部分的电池可以是任何常规电池，该常规电池允许向列型液晶组合物采取至少两种不同的顶点双稳态。两种可能的稳定态在图1中图示说明。所述两种不同的顶点双稳态的特征为具有两个由液晶分子在相同方位平面内采用的不同预倾角。电池包括框架和两个外部衬底或板和含有在该衬底内侧上具有排列层的电极结构。这些排列层中的至少一个含有本领域技术人员已知的顶点排列光栅和例如，描述于WO 97/14990，WO 01/40853，WO02/08825，和J.C.Jones，等人，SPIE会议论文集，第3955卷(2000)，84。
电极结构与排列层以一定的方式组装，使得(在两种稳定态的情况下)可以通过向电极结构施加合适的电信号，由此向电池内部的液晶组合物施加该电信号而达到从一种稳定态到另一种的切换。通常，单一脉冲可以用作这样的合适电信号。详细情况是熟练技术人员已知的和描述于WO 97/14990，WO 01/40853，WO 02/08825，J.C.Jones，J.R.Hughes，A.Graham，P.Brett，G.P.Bryan-Brown，IDW′00(2000)，301，J.C.Jones，等人，SPIE会议论文集，第3955卷(2000)，84，和E.L.Wood，P.J.Brett，G.P.Bryan-Brown，A.Graham，R.M.Amos，S.Beldon，E.Cubero和J.C.Jones，″大面积、高分辨率的便携ZBD显示器″，SID02 Digest(2002)，22-25。
与含有光栅排列层的衬底相对的衬底可由于合适的表面处理而具有垂面排列(参见图2a))。在电脉冲施加时的切换是从高倾斜或垂直排列状态到低倾斜或混杂排列状态发生。如果在交叉的偏振器(与光栅方向成45°下)之间布置电池，则此切换得到黑到白(B-W)变化，其中当垂直排列状态用作半波板(dΔn＝λ/2)时，获得最亮的白色状态。此切换模式称为VAN模式。采用VAN模式的顶点双稳态器件对电池间隙变化非常不敏感。它们要求另外的光学补偿器以达到宽的视角。顶点双稳态器件的第二种切换模式称为TN模式(参见图2b))与含有光栅排列层的衬底相对的衬底含有，通常为磨光的(rubbed)聚酰亚胺的排列层，引起液晶分子在该衬底上的平面排列。
这依次引起液晶指向矢经过整个电池围绕它们的垂直于衬底的轴周围扭转。在施加电脉冲时的切换现在从低倾斜或扭转排列状态到高倾斜或混杂排列状态发生。如在平行的偏振器之间放置电池和使用轻微改进的TN第1最小值条件(如以上给出)，此切换得到黑到白(B-W)变化，解释了混杂状态的通常折射率的影响。由于高的法线入射对比率，在透射显示器中不要求用于达到宽视角的附加光学补偿器。因此，TN模式对于大多数顶点双稳态向列型器件的技术应用是优选的。也可以构造顶点双稳态反射显示器和甚至顶点双稳态半透反射(transflective)显示器。对于也关于使用的偏振器的详细情况，参考WO 97/14990，E.L.Wood，G.P.Bryan-Brown，P.Brett，A.Graham，J.C.Jones，和J.R.Hughes，SID 00(2000)，124，和E.L.Wood，P.J.Brett，G.P.Bryan-Brown，A.Graham，R.M.Amos，S.Beldon，E.Cubero和J.C.Jones，″大面积、高分辨率的便携ZBD显示器″，SID 02 Digest(2002)，22-25。
在本发明的上下文中和关于包含在用于本发明的双稳态液晶器件和特别用于顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中的化合物，术语″烷基″表示-只要它不在此说明书或权利要求书中别处以不同的方式定义-为具有1-15个碳原子的直链和支化烃(脂族)基，此烃基可以是未取代的或由独立地选自F、Cl、Br、I或CN的一个或多个取代基取代。这种包含脂族饱和基的″烷基″的子集也可以称为″链烷烃基(alkanyl)″。另外，″烷基″也意味着包括未取代或同样取代的烃基，其中一个或多个CH2基团由-O-(″烷氧基″，″氧杂烷基″)、-S-(″硫代烷基″)、-CH＝CH-(″烯基″)、-C≡C-(″炔基″)、-CO-O-或-O-CO-替换，使得没有相邻的杂原子(O，S)。优选，烷基是含有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子和是未取代或由F单取代或多取代的直链或支化饱和烃。更优选，烷基表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基；CF3、CHF2、CH2F、CF2CF3。最优选，烷基是最多至8个碳原子的直链烃。
由于烷基的一个或多个CH2基团可以如上所述由-O-替换，所以术语″烷基″也包括″烷氧基″和″氧杂烷基″部分。″烷氧基″表示″O-烷基″，其中氧原子直接连接到由烷氧基取代的基团或环上和烷基如以上所定义。特别地，″O-烷基″中的″烷基″表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、正庚基或正辛基，其中烷基非必要地由F取代。最优选，烷氧基是-OCH3、-OC2H5、-O-正C3H7、-O-正C4H9、-O-叔C4H9、-OCF3、-OCHF2、-OCHF或-OCHFCHF2。在本发明的上下文中，术语″氧杂烷基″包括烷基部分，其中至少一个非末端CH2基团由O以一定的方式替换，使得没有相邻的氧原子。优选，氧杂烷基包括通式CtH2t+1-O-(CH2)u-的直链基，其中t和u彼此独立地是1、2、3、4、5或6；特别地t是1或2和u是1-6的整数。
如果烷基的一个或多个CH2基团由硫替换，则获得″硫代烷基″。硫代烷基包括烷基部分，其中至少一个末端或非末端CH2基团由S(硫)以一定的方式替换，使得没有相邻的硫原子。优选，硫代烷基包括通式CtH2t+1-S-(CH2)u-的直链基，其中t是1、2、3、4、5或6和u是0、1、2、3、4、5或6；特别地t是1或2和u是0或1-6的整数。
在本发明的上下文中，术语″烯基″表示其中存在一个或多个-CH＝CH-部分的烷基。当存在两个-CH＝CH-部分时，此基团也可以称为″链二烯基″。烯基可包括2-15个碳原子和可以是直链或支化的。它可以是未取代的或由F、Cl、Br、I或CN单取代或多取代；它的一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子。如果烯基CH＝CH部分不是末端CH2＝CH基团，则它可以采用两种构型存在，即E-异构体和Z-异构体。一般情况下，优选E-异构体(反式)。优选，烯基包含2、3、4、5、6或7个碳原子和表示乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、2-丙烯基、2E-丁烯基、2E-戊烯基、2E-己烯基、2E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基和6-庚烯基。更优选的烯基是乙烯基、1E-丙烯基、3E-丁烯基。
在一个或多个CH2烷基基团由-C≡C-替换的情况下，获得炔基。同样，一个或多个CH2烷基基团由-CO-O-或-O-CO-替换是可能的。优选是这些基团中如下基团乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、己酰氧基、乙酰氧基甲基、丙酰氧基甲基、丁酰氧基甲基，戊酰氧基甲基、2-乙酰氧基乙基、2-丙酰氧基乙基、2-丁酰氧基乙基、2-乙酰氧基丙基、3-丙酰氧基丙基、4-乙酰氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基，戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)-乙基、3-(甲氧基羰基)-丙基、3-(乙氧基-羰基)-丙基或4-(甲氧基羰基)-丁基。
在本发明的上下文中，“卤素”表示F、Cl、Br和/或I。
用于本发明的(顶点)双稳态(向列型)液晶器件中的液晶组合物包含至少两种不同的组分，组分(α)和组分(β)。
组分(α)包含一种或优选多种具有25或更大，特别地30或更大的高介电各向异性Δε的化合物。至少25wt％，优选30wt％或更多(基于组合物的总重量)的组分(α)的化合物显示40或更大的介电各向异性Δε。至少30wt％(基于总组合物)的组分(α)需要由根据本发明的顶点双稳态向列型器件的液晶组合物包含。优选液晶组合物包括35wt％或更多，甚至更优选至少40wt％，再更优选至少45wt％，最优选50wt％或更多的该组分(α)。
已经由本发明的发明人发现，组分(α)优选包括一种或多种通式I的化合物或一种或多种通式II的化合物或通式I和通式II两者的一种或多种化合物(可以存在的具有要求的高介电各向异性的其它化合物除外)。在本发明的一个优选实施方案中，组分(α)包含至少一种通式I的化合物但不包含通式II的化合物；在另一个优选的实施方案中，组分(α)包含至少一种通式II的化合物但不包含通式I的化合物。如果组分(α)包含至少一种通式I的化合物，则该通式I的化合物存在的总数量可以为至少5wt％，优选至少10wt％，更优选至少15wt％或更大。如果组分(α)包含一种通式II的化合物，则该通式II的化合物存在的数量可以为约5-30wt％，优选8-25wt％，更优选10-20wt％。然而，如果组分(α)包含多于一种的通式II的化合物，则这些化合物的总数量为约5-约55wt％，优选约8-约35wt％，更优选约9-约25wt％。
关于通式I的化合物，c和d可以彼此独立地是0、1、2、3或4，优选0、1或2；那意味着优选通式I的每个苯环可以是未取代的或可以由氟单取代或二取代。如果存在，则F取代基可以在取代苯环的任何位置。优选 和/或 彼此独立地是 其中L11和L12彼此独立地是H或F。另外，Z11可以是单键(使得CN基团直接连接到苯环上)或C≡C三键，由此形成苯环的-C≡C-CN取代基。优选Z11是单键。
优选通式I的化合物是如下化合物

其中R11如以上所定义。优选，在通式I和IA到IM中的R11是直链烷基，特别地含有1、2、3、4、5或6个碳原子的链烷烃基。非常优选的化合物为通式IA1的化合物，其中n＝1、2、3、4、5或6。
在组分(α)中单独或与彼此结合存在的通式I的化合物的特别优选例子是如下结构式I1到I3的化合物 优选在液晶组合物中含有所有三种化合物I1，I2和I3的混合物。例如，化合物I1显示37.5的介电各向异性Δε，而化合物I3的Δε为36.0。
关于通式I1的化合物，e和f可以彼此独立地是0、1、2、3或4，优选0、1或2；那意味着优选通式II的每个苯环可以是未取代的或由氟单取代或二取代。如果存在，则F取代基可以在取代的苯环的任何位置。优选 和/或 彼此独立地是 其中L21和L22彼此独立地是H或F。另外，Z21可以是单键(使得CN基团直接连接到苯环上)或C≡C三键，由此形成苯环的-C≡C-CN取代基。优选Z21是单键。
通式II的优选化合物是如下化合物

其中R21如以上所定义。优选，通式II和IIA到IIM中的R21是直链烯基，特别地含有2、3、4、5或6个碳原子和最优选含有末端C＝C双键。非常优选的化合物为具有通式IIB1的化合物，其中n＝2、3、4、5或6。
在组分(α)中单独或与彼此结合存在的通式II的化合物的特别优选例子是如下结构式II1-II4的化合物 通式II的最优选化合物是显示59.5的介电各向异性Δε的化合物II4。
关于组分(β)，该组分在本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中的存在数量为至少5wt％或更大。显然地，对于用于顶点双稳态向列型器件中的液晶混合物的高澄清点要求组分(β)。组分(β)包括通式III和/或通式IV和/或通式V和/或通式VI和/或通式VII的化合物。
其中a，b，R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71，R72，L31，Z41和由A，B，C，D，E和F指示的环如以上所定义。
关于通式III，优选a是1。优选通式III的化合物是如下通式的化合物
其中R31和R32如以上所定义。优选，在通式III和IIIA到IIIG中，R31和R32两者都彼此独立地是直链烷基，更优选含有2、3、4、5或6个碳原子的直链链烷烃基或烯基，特别地含有2-6个碳原子的直链链烷烃基，a是1和L31是H或F(对于通式III)。非常优选的化合物是通式IIID和IIIE的化合物。通式III的特别优选例子是结构式III1-III6的化合物
最优选通式III的化合物是化合物III2，III4和III6，和特别优选在液晶组合物中含有所有三种化合物的混合物。
在本发明的一些实施方案中，也可以优选通式III中的a是0。这样，优选通式III的化合物具有如下通式 其中R31和R32如以上所定义和优选彼此独立地是直链烷基，更优选含有2、3、4、5或6个碳原子的直链链烷烃基或烯基，甚至更优选含有2-6个碳原子的直链链烷烃基。特别地，R31是正丙基或正戊基和R32是乙基。
关于通式IV，优选的化合物是具有通式IVA和IVB的化合物，其中b是1以及具有通式IVC和IVD的化合物，其中b是0
其中R41，R42和Z41如以上所定义；Z41优选是-CO-O-或，在通式IVD的情况下，-OCH2-。R41和R42彼此独立地是直链烷基，更优选含有2、3、4、5或6个碳原子的直链链烷烃基或烯基，特别地含有2-6个碳原子的直链链烷烃基。更优选是通式IVB的化合物。特别优选通式IV的例子是结构式IV1-IV3以及结构式IV4和IV5和结构式IV6-IV8的化合物
特别优选在液晶组合物中含有化合物IV1，IV2和IV3的混合物。
优选，在通式V中，R51是直链烷基，更优选含有2、3、4、5或6个碳原子的直链链烷烃基或烯基，特别地含有2-6个碳原子的直链链烷烃基，和R52是直链烷基或，更优选含有1、2、3或4个碳原子的烷氧基。通式V的特别优选例子是通式V1-V6的化合物 其中n是1-6的整数，优选2、3或4，特别地是3。优选通式V的化合物是通式V2，V4和V6的化合物，其中n＝3(得到正丙基取代基)。优选在液晶组合物中含有所有三种化合物V2，V4和V6的混合物。
优选，在通式VI中，R61是直链烯基，特别是含有2、3、4或5个碳原子的直链烯基，和R62是含有1、2、3、4或5个碳原子的直链链烷烃基或烷氧基(通式VIA或VIB，其中n＝1，2，3，4，5和m＝1，2，3，4，5)。
优选通式VI的化合物是结构式VI1-VI4的化合物 特别优选是结构式VI1，VI3和VI4的化合物。它们可以单独使用或，更优选作为两种或三种化合物的混合物使用。
关于通式VII的化合物，特别的化合物具有如下通式
其中R71和R72如以上所定义。优选，R71和R72是含有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链烷基，特别地是链烷烃基。优选通式VII的化合物是 其中n和m彼此独立地是1、2、3、4、5或6。通式VII的化合物的特别优选例子是 组分(β)以5wt％或更大的数量用于包括在根据本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中。当组分(α)包含至少一种通式II的化合物时，优选液晶组合物包含8wt％或更多的组分(β)。当在组分(α)中不存在通式I的化合物时，甚至更优选是至少10wt％的组分(β)数量。在本发明的某些实施方案中，非常优选是15或20wt％或更大的组分(β)的总数量。
在本发明的实际实施方案中，组分(β)可包含通式III或IV或V或VI或VII中仅一种通式的一种或多种化合物。它也可以包含通式III-VII中的两种、三种或更多种通式的一种或多种化合物。它可以包含相等或不同数量的所使用的每种通式的化合物。优选组分(β)包含通式III，IV，V，VI或VII中的一种或两种通式的一种或多种化合物。如果包含有通式III-VII中两种通式的化合物，则任何组合都是可能的，即III+IV或III+V或III+VI或III+VII或IV+V或IV+VI或IV+VII或V+VI或V+VII或VI+VII；两种类型的化合物都可以采用相等的数量使用，或一种类型可以关于另一种为过量，例如以2∶1的比例使用。优选使用相等数量的两种类型化合物。在组分(β)中包含通式III，IV，V，VI和VII中的两种通式的化合物的情况下，也优选一种类型的化合物具有通式III。因此，特别优选的组合是III+IV，III+V，III+VI和III+VII。当组分(α)包含至少一种通式II的化合物时，优选组分(β)包含通式III，IV，V，VI和VII中的两种通式的化合物。
将公认的是，除通式I和II的那些化合物以外的其它化合物可以在组分(α)中存在，只要它们具有足够高的介电各向异性Δε和对以上说明的成套参数无害。
因此，优选用于本发明顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物的组分(α)也包含一种或特别地多种通式VIII的化合物 其中g和h彼此独立地是0、1、2、3或4；R81是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子(这意味着R11不包含任何烯基)；Z81是单键或-C≡C-。
关于通式VIII的化合物，g和h可以彼此独立地是0、1、2、3或4，优选0、1或2；那意味着优选通式VIII的每个苯环可以是未取代的或由氟单取代或二取代。如果存在，则F取代基可以在取代的苯环的任何位置。优选 和/或 彼此独立地是 其中L81和L82彼此独立地是H或F。另外，Z81可以是单键(使得CN基团直接连接到苯环上)或C≡C三键，由此形成苯环的-C≡C-CN取代基。优选Z81是单键。
优选通式VIII的化合物是如下化合物

其中R81如以上所定义。优选，在通式VIII和VIIIA到VIIIM中的R81是直链烷基，特别地含有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子的直链链烷烃基。非常优选的化合物是具有通式VIIIA1和VIIIB1的化合物，其中n＝1、2、3、4、5或6，其中最优选是通式VIIIA1的化合物。
通式VIII的特别优选化合物是结构式VIII1-VIII6的化合物
在这些通式VIII化合物中，最优选是VIII1(介电各向异性Δε为53.7)，VIII2，VIII3(Δε＝44.9)和VIII4(Δε＝43.0)。如果存在，则通式VIII的化合物在用于本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中的总数量可以为约10wt％或更大(尽管甚至更小的数量也是可能的)，优选20wt％或更大，更优选约25-60wt％，再更优选约35-约55wt％。当作为混合物使用时，通式VIII的不同化合物可以采用几乎相等的数量包含在组分(α)中。例如，如果使用结构式VIII1-VIII4的化合物，则它们可以采用1∶1∶1∶1的比例被包含。
在本发明的另一个优选实施方案中，用于顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物的组分(α)包含至少一种通式IX的化合物 其中j是0或1；R91是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z91和Z92彼此独立地是单键或-C≡C-； 是 或 是 或 其中L91，L92，L93和L94彼此独立地是H或F。
由通式IX包括的优选类别化合物是通式IXA到IXE的化合物，其中Z91是单键
其中R91如以上所定义和优选表示含有1-8个碳原子的直链烷基，特别地含有2、3、4、5或6个碳原子的直链链烷烃基或烯基；Z92是C≡C三键或优选单键；和L91，L92，L93和L94是H或F，其中L91和L92优选是H。通式IXA到IXE的优选化合物是
其中R91如以上所定义。
通式IX的化合物的一些具体例子是
如果这些化合物在组分(α)中存在，则它们的总数量可以为约5-约45wt％。优选通式IXA到IXE中的仅一种类型化合物在用于本发明的液晶组合物中同时存在。
在本发明的另一个优选实施方案中，用于根据本发明的双稳态液晶器件中和特别用于顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物进一步包含3wt％或更多的组分(γ)，组分(γ)包含一种或多种具有光学各向异性Δn为至少0.20的化合物。已经发现，此组分(γ)的使用可降低液晶组合物的操作电压Vopt。一般情况下，组分(γ)可包含具有至少为0.20的Δn的任何(介晶型(mesogenic))化合物，它对用于顶点双稳态向列型液晶器件中重要的成套参数无害。优选组分(γ)包含Δn为至少0.20的二苯乙炔，特别地至少一种通式X的二苯乙炔化合物 其中k是0、1、2、3或4；R101和R102彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和 是 或 优选是通式XA的化合物 其中n和m彼此独立地是1、2、3、4、5或6和k是0、1或优选2。优选的例子是通式IXA1的化合物，其中n是2、3或4和m是1、2、3、4或5； 在这些化合物中，最优选是IXA1a和IXA1b 如果存在，则组分(γ)被包含的数量为至少3wt％和优选至少5wt％。
用于本发明双稳态液晶器件中和特别用于顶点双稳态向列型液晶器件中的液晶组合物如需要可包含用于调节该组合物几种性能的另外物质。例如，可以使用这些物质中的一些以调节液晶组合物的粘度。在某些实施方案中，用于根据本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物包含至少一种通式XI的化合物和/或至少一种通式XII的化合物和/或至少一种通式XIII的化合物和/或至少一种通式XIV的化合物 其中R111和R142彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R121，R131，R132和R141彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R122是未取代或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Y111是F、Cl、彼此独立地由卤素单取代或多取代的C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷氧基；L111和L112彼此独立地是H或F；和 和 彼此独立地是 或 这些化合物在液晶组合物中的精确特性和数量依赖于具体的混合物和所需的效果和可以容易地由熟练技术人员选择。
优选通式XI的化合物是通式XIA或XIB的化合物 其中n是2、3、4、5或6和Y111选自F、Cl、CF3和OCF3。通式XI的特别优选化合物是如下化合物 通式XI的最优选化合物是化合物XI1。
通式XII的优选化合物是通式XIIA，XIIB，XIIC，XIID，XIIE和XIIF的化合物 其中n是1、2、3、4、5或6和m是1、2、3、4、5或6。通式XII的化合物的具体例子是如下化合物

通式XIII的优选化合物是通式XIIIA或XIIIB的化合物 其中n是1、2、3、4、5、6、7或8和m是1、2、3、4、5或6。
通式XIII的化合物的特别优选例子是如下化合物 通式XIV的优选化合物是通式XIVA的化合物 其中n是1、2、3、4、5、6、7或8和m是2、3、4、5或6。通式XIV的化合物的具体例子是如下化合物
通式XIV的最优选化合物是化合物XIV2。
根据本发明用于顶点双稳态向列型液晶器件中的液晶组合物也可以包括具有介质介电各向异性Δε为约8-10或更大的介晶型物质，例如一种或多种通式XV的化合物和/或一种或多种通式XVI的化合物，优选数量最多至30wt％，更优选最多至20wt％ 其中R151和R161彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；
Y151和Y161彼此独立地是F，Cl，C1-C15链烷烃基，它由卤素单取代或多取代，或C1-C15烷氧基，它由卤素单取代或多取代；L151和L161彼此独立地是H或F；和Z151是-CO-O-、CH2O或CF2O。
优选这些化合物分别为通式XVA，XVB和XVIA的化合物 其中n在所有三种通式中是1、2、3、4、5、6或7。这些物质可如需要影响用于本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物的操作电压和操作窗两者。
根据本发明用于顶点双稳态向列型液晶器件中的液晶组合物也可包括一种或多种根据如下通式XVII-XXII的近晶型物质。这些化合物在液晶组合物中的精确特性和数量依赖于具体的混合物和所需的效果和可以容易地由熟练技术人员选择。

其中R171，R172，R181，R182，R201，R211和R221彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R191是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子(即R191不表示烯基)；L191，L192，L201，L202，L203，L204，L211，L212，L213，L214，L215，L216，L221，L222，L223和L224彼此独立地是H或F；和Y191，Y201，Y211和Y221彼此独立地是F，Cl，C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，它们彼此独立地由卤素单取代或多取代，或C1-C15烷氧基，其由卤素单取代或多取代。
通式XVII的优选化合物为通式XVIIA到XVIIC的化合物 其中n和m彼此独立地是1，2、3、4、5、6或7和p和q彼此独立地是2、3、4、5、6或7。更优选是通式XVIIA的化合物，其中n是2、3、4、5，特别地是3，和m是2、3、4、5、6，特别地是4，以及通式XVIIC的化合物，其中q和p彼此独立地是2、3、4或5，特别优选p和q两者都是2。
通式XVIII的优选化合物为通式XVIIIA的化合物 其中n是1，2、3、4、5、6或7和p是2、3、4、5、6或7。更优选是通式XVIIIA的化合物，其中n是1、2、3、4或5和p是2、3、4和5；特别优选的CnH2n+1是甲基、乙基或正丙基和CpH2p-1是-CH2-CH2-CH＝CH2或-CH2-CH2-CH＝CH-CH3基团，后者优选具有E-构型的C＝C双键。
通式XIX的优选化合物是通式XIXA和XIXB的化合物
其中n是1、2、3、4、5、6或7和Y191是F、Cl、CF3或OCF3。更优选是通式XIXB的化合物，其中n是2、3、4、5、6或7和Y191是F。
通式XX的优选化合物是通式XXA到XXG的化合物
其中n是1、2、3、4、5、6或7和Y201是F、Cl、CF3或OCF3。更优选是通式XXB，XXC和XXD的化合物，其中n是2、3、4、5、6或7和Y201是F。
通式XXI的优选化合物是通式XXIA到XXIJ的化合物
其中n是1、2、3、4、5、6或7和Y211是F、Cl、CF3或OCF3。更优选是通式XXID的化合物，其中n是2、3、4、5、6或7和Y211是F。
通式XXII的优选化合物是通式XXIIA或XXIIB的化合物 其中n是1，2、3、4、5、6或7和Y211是F、Cl、CF3或OCF3。更优选是通式XXIIB的化合物，其中n是2、3、4、5、6或7和Y121是F。
进一步优选用于本发明使用的液晶组合物是向列型液晶组合物。
本领域技术人员将公认，除在此说明书中更详细公开的那些以外，根据本发明使用的液晶组合物也可以包括另外的(介晶型)化合物。可以使用很多种介晶型化合物，只要它们对根据本发明的双稳态液晶组合物的用途重要的成套参数无害。
本发明的进一步主题是一种液晶介质，该介质包含■至少一种以上定义的通式I的化合物；和■至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物，所有的化合物都如以上定义。
该介质非必要地包含至少一种以上定义的通式VIII的化合物。
本发明的再进一步主题是一种液晶介质，该介质包含■至少一种以上定义的通式II的化合物；和■至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物，所有的化合物都如以上定义。
该介质非必要地包括至少一种以上定义的通式VIII的化合物。
用于本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物也可以包含数量为0-3wt％的旋光组分(ζ)作为掺杂剂。此手性掺杂剂可用于除去TN模式中的反向扭转域。存在很多种适合作为组分(ζ)组元的化合物，它们都容易获得。例示的物质是胆甾醇壬酸酯(CN)、S-811、S-1011和S-2011和CB15(Merck KGaA，Darmstadt，德国)。尽管S-811可能是优选的掺杂剂，但掺杂剂的具体选择不是关键问题。
用于本发明的顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物也可以包含一种或多种光稳定剂和/或添加剂，如本领域已知的多色染料。
用于双稳态液晶器件中的液晶组合物中的所有化合物可以市购或可以容易地由本领域技术人员已知和描述于有机合成的标准教科书例如，描述于Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie(有机化学方法)，Georg-Thieme出版社，Stuttgart的方法制备。通过应用标准方案和技术制备液晶组合物。一般情况下，通常在高温下，将所需数量的少量组分溶于主要组分中。或者，可以混合各组分在有机溶剂如丙酮、氯仿或甲醇中的溶液，和其后可以，如通过蒸馏，除去溶剂。同样，根据本发明的双稳态器件的制造遵循熟练技术人员已知的标准技术。
在本说明书和下述实施例中，通过使用首字母缩略词描述公开的介晶型化合物的结构。该首字母缩略词可以根据表A和B转变成化学式。在这些表中，基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别含有n和m个碳原子的直链烷基。烯基具有反式构型。根据表B的编码是不证自明的。在表A中，仅显示母体结构的首字母缩略词。在单个情况下，在母体结构的首字母缩略词后，通常由连字符，与以下给出的取代基R1，R2，L1和L2的编码分隔开
表A
表B


表C表C显示非必要地在用于本发明顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中存在的掺杂剂(组分(ζ))。


表D表D显示非必要地在用于本发明顶点双稳态向列型器件中的液晶组合物中存在的稳定剂。




在此给出的百分比是wt％和除另外说明以外一般涉及组合物或混合物的总数量。除非另外说明，温度以摄氏度(℃)给出。TNI表示在其下向列型介质变成各向同性的澄清点。Δn是光学各向异性(双折射)(在589nm，20℃下)。Δε表示介电各向异性(在1kHz，20℃下)。K1是斜展(splay)弹性常数，和K3是弯曲(bend)弹性常数，两者都以pN给出。在VAN顶点双稳态向列型电池中测定电光学数据。除另外说明的以外，测量在20℃下进行。Vopt是由Vopt＝ELC@100μs·dopt(其中dopt(以μm计)是λ√3/(2Δn)；λ＝555nm)而衍生自修正切换场ELC@100μs(在25℃下，在具有实际电池间隙d为约2.8-约5μm的顶点双稳态试验电池中，100μs脉冲)的修正操作电压(以V计)。ΔVopt是在400μs脉冲下对于B-W-切换和反向切换的修正的操作窗(以V计)，它从与以上定义的dopt相乘的试验切换场窗ΔELC@400μs(在25℃下，400μs脉冲)计算得到。光学响应时间τopt(以ms计)从τopt＝τ·d2opt/d2计算，其中τ是试验响应时间，dopt如上所定义和d是试验电池间隙。
如下实施例应当进一步说明以上所述和在权利要求书中描述的本发明，而不意味着限制它的范围。
实施例通过称出适当重量数量(重量/重量百分比)的单个组分而制备试验样品。然后通过加热成各向同性相和充分混合而均匀化样品。然后将混合物与给定浓度的氧化铝一起搅拌和然后过滤(0.2μm)以只是留下液晶混合物。向列相到各向同性相的转变温度(或澄清点，TNI)，介电各向异性(Δε)，双折射(Δn)，斜展和弯曲弹性常数(K1和K3)，和旋转粘度(γ1)如在Merck小册子″液晶的物理性能-测量方法的描述(PhysicalProperties of Liquid Crystals-Description of the measurementmethods)″，编者为W.Becker(1998)中所述测定。单一化合物的数值从使用已知浓度(通常10wt％单一化合物)在标准主体混合物中测定的那些数值外推，对于该主体混合物，初始混合物数值也是已知的。使用简单试验装置和VAN型试验电池测量每种混合物在顶点双稳态向列型器件中的电光学性能。这要求具有连接到示波器上的安装的光检测器的透射模式显微镜。这允许监测通过正交偏振器的传输。将试验电池安装在显微镜下的加热台上以允许在25℃下的测量。(变化持续时间和电压)的双极电脉冲用于保证没有施加到电池上的净d.c.电压。每个脉冲的后沿(和因此极性)因此决定最终的切换状态(依赖于持续时间和电压)。必需两个信号发生器以保证首先选择正确的初始状态，其中第一信号触发第二个(具有适当的相差)。通过在连接到试验电池之前使信号发生器的输出通过放大器而放大两个信号。对于B-W转变，对于各种脉冲持续时间，测量对于10和90％传输变化和反向90和10％传输变化要求的电压。对于W-B转变，对于各种脉冲持续时间，仅测量90和10％传输变化要求的电压。一旦已知0和100％传输水平，就在示波器中设定这些水平(即黑和白)，和它们也可用于确定转变的光学响应时间(对于10-90％传输变化)。
采用典型地3-5μm的电池间隙，以透射模式和采用正交偏振器使用VAN型试验电池。由于变化的电池厚度和不同混合物Δn数值，不优化延迟，而由于它仅降低了对比度，所以这不是决定性的。
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
实施例10
实施例11
实施例12
实施例13
实施例14
实施例15
实施例16
实施例17
实施例18
实施例19
实施例20
实施例21
对比例在与根据本发明的实施例相似的条件下测试MLC-6204(MerckKGaA，Darmstadt)
权利要求
1.液晶组合物在双稳态液晶器件中的用途，该组合物包含■至少30wt％(基于组合物的总重量)的组分(α)，该组分(α)包含一种或多种具有介电各向异性Δε为至少25的化合物，其中至少25wt％(基于组合物的总重量)的该化合物具有介电各向异性Δε为至少40；和■至少5wt％(基于组合物的总重量)的组分(β)；其中该组分(β)包含至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物 其中a和b彼此独立地是0或1；R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71和R72彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；L31是H或F；Z41是-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-； 和 彼此独立地是 或 是 或 是 或 其中L32和L33彼此独立地是H或F。
2.根据权利要求1的液晶组合物的用途，其中所述双稳态液晶器件是顶点双稳态向列型液晶器件。
3.根据权利要求1或2中任意一项的液晶组合物的用途，其中所述组分(α)包含至少一种通式I的化合物和/或至少一种通式II的化合物 其中c，d，e和f彼此独立地是0、1、2、3或4；R11是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R21是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z11和Z21彼此独立地是单键或-C≡C-。
4.根据权利要求1-3中任意一项的液晶组合物的用途，其中所述组分(α)包含至少一种通式VIII的化合物 其中g和h彼此独立地是0、1、2、3或4；R81是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z81是单键或-C≡C-。
5.根据权利要求1-4中任意一项的液晶组合物的用途，其中所述组分(α)包含至少一种通式IX的化合物 其中j是0或1；R91是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z91和Z92彼此独立地是单键或-C≡C-； 是 或 是 或 其中L91，L92，L93和L94彼此独立地是H或F。
6.根据权利要求1-5中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物进一步包含■至少3wt％(基于组合物的总重量)的组分(γ)，该组分(γ)包含一种或多种具有光学各向异性Δn为至少0.20的化合物。
7.根据权利要求6的液晶组合物的用途，其中所述组分(γ)包含至少一种通式X的化合物 其中k是0、1、2、3或4；R101和R102彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和 是 或
8.根据权利要求1-7中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物进一步包含至少一种通式XI的化合物和/或至少一种通式XII的化合物和/或至少一种通式XIII的化合物和/或至少一种通式XIV的化合物 其中R111和R142彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R121，R131，R132和R141彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R122是未取代或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Y111是F、Cl、彼此独立地由卤素单取代或多取代的C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷氧基；L111和L112彼此独立地是H或F；和 和 彼此独立地是 或
9.根据权利要求1-8中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物包含至少50wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(α)。
10.根据权利要求1-9中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物包含至少50wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(α)，其中至少30wt％(基于组合物的总重量)的所述化合物具有介电各向异性Δε为至少40。
11.根据权利要求1-10中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物包含所述组分(α)的至少一种通式II的化合物和至少8wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(β)。
12.根据权利要求6-11中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物包含至少5wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(γ)。
13.根据权利要求1-12中任意一项的液晶组合物的用途，其中该液晶组合物包含至少一种通式XV和/或通式XVI和/或XVII和/或通式XVIII和/或通式XIX和/或通式XX和/或通式XXI和/或通式XXII的化合物 其中R151，R161，R171，R172，R181，R182，R201，R211和R221彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R191是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Y151，Y161，Y191，Y201，Y211和Y221彼此独立地是F、Cl、彼此独立地由卤素单取代或多取代的C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷氧基；L151，L161，L191，L192，L201，L202，L203，L204，L211，L212，L213，L214，L215，L216，L221，L222，L223和L224彼此独立地是H或F；和Z151是-CO-O-、CH2O或CF2O。
14.一种液晶介质，其包含■至少一种通式I的化合物 其中c和d彼此独立地是0、1、2、3或4；R11是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z11是单键或-C≡C-；■至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物 其中a和b彼此独立地是0或1；R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71和R72彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和L31是H或F；Z41是-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-； 和 彼此独立地是 或 是 或 是 或 其中L32和L33彼此独立地是H或F。
15.一种液晶介质，其包含■至少一种通式II的化合物 其中e和f彼此独立地是0、1、2、3或4；R21是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z21是单键或-C≡C-；■至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物 其中a和b彼此独立地是0或1；R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71和R72彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和L31是H或F；Z41是-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-； 和 彼此独立地是 或 是 或 是 或 其中L32和L33彼此独立地是H或F。
16.根据权利要求14或15中任意一项的液晶介质，其特征在于该介质进一步包含至少一种通式VIII的化合物 其中g和h彼此独立地是0、1、2、3或4；R81是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z81是单键或-C≡C-。
17.一种双稳态液晶器件，其包含■两个外部衬底，该衬底与框架一起形成电池；■在该电池中存在的液晶组合物；■在该外部衬底的内侧上的具有排列层的电极结构，其中至少一个排列层包含排列光栅，该排列光栅允许该液晶组合物的化合物采取至少两种不同的稳定态，其中该电极结构与该排列层的组合体使得通过对该电极结构施加合适的电信号而达到在该至少两种不同稳定态之间的切换；■其中该液晶组合物包含●至少30wt％(基于组合物的总重量)的组分(α)，该组分(α)包含一种或多种具有介电各向异性Δε为至少25的化合物，其中至少25wt％(基于组合物的总重量)的该化合物具有介电各向异性Δε为至少40；和●至少5wt％(基于组合物的总重量)的组分(β)；其中该组分(β)包含至少一种通式III的化合物和/或至少一种通式IV的化合物和/或至少一种通式V的化合物和/或至少一种通式VI的化合物和/或至少一种通式VII的化合物 其中a和b彼此独立地是0或1；R31，R32，R41，R42，R51，R52，R61，R62，R71和R72彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和L31是H或F；Z41是-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-； 和 彼此独立地是 或 是 或 是 或 其中L32和L33彼此独立地是H或F。
18.根据权利要求17的双稳态液晶器件，其中■该器件是顶点双稳态向列型液晶器件；和■在所述外部衬底内侧上的具有排列层的所述电极结构含有至少一个包含排列光栅的排列层，该排列光栅允许该液晶组合物的化合物采取至少两种在相同方位平面内具有不同预倾角的不同稳定态。
19.根据权利要求17或18中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述组分(α)包含至少一种通式I的化合物和/或至少一种通式II的化合物 其中c，d，e和f彼此独立地是0、1、2、3或4；R11是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R21是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z11和Z21彼此独立地是单键或-C≡C-。
20.根据权利要求18-19中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述组分(α)包含至少一种通式VIII的化合物 其中g和h彼此独立地是0、1、2、3或4；R81是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z81是单键或-C≡C-。
21.根据权利要求17-20中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述组分(α)包含至少一种通式IX的化合物 其中j是0或1；R91是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Z91和Z92彼此独立地是单键或-C≡C-； 是 或 是 或 其中L91，L92，L93和L94彼此独立地是H或F。
22.根据权利要求17-21中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物进一步包含■至少3wt％(基于组合物的总重量)的组分(γ)，该组分(γ)包含一种或多种具有光学各向异性Δn为至少0.20的化合物。
23.根据权利要求22的双稳态液晶器件，其中所述组分(γ)包含至少一种通式X的化合物 其中k是0、1、2、3或4；R101和R102彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；和 是 或
24.根据权利要求17-23中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物进一步包含至少一种通式XI的化合物和/或至少一种通式XII的化合物和/或至少一种通式XIII的化合物和/或至少一种通式XIV的化合物 其中R111和R142彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C2-C15烯基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R121，R131，R132和R141彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R122是未取代或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；Y111是F、Cl、彼此独立地由卤素单取代或多取代的C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷氧基；L111和L112彼此独立地是H或F；和 和 彼此独立地是 或
25.根据权利要求17-24中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物包含至少50wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(α)。
26.根据权利要求17-25中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物包含至少50wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(α)，其中至少30wt％(基于组合物的总重量)的所述化合物具有介电各向异性Δε为至少40。
27.根据权利要求17-26中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物包含所述组分(α)的至少一种通式II的化合物和至少8wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(β)。
28.根据权利要求22-27中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物包含至少5wt％(基于组合物的总重量)的所述组分(γ)。
29.根据权利要求17-28中任意一项的双稳态液晶器件，其中所述液晶组合物包含至少一种通式XV和/或通式XVI和/或XVII和/或通式XVIII和/或通式XIX和/或通式XX和/或通式XXI和/或通式XXII的化合物 其中R151，R161，R171，R172，R181，R182，R201，R211和R221彼此独立地是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子；R191是未取代或由CN或卤素单取代或多取代的C1-C15烷基且其中一个或多个CH2基团可以彼此独立地由-O-、-S-、-C≡C-、-CO-O-、-OC-O-替换，使得没有彼此相邻的杂原子(即R191不表示烯基)；Y151，Y161，Y191，Y201，Y211和Y221彼此独立地是F、Cl、彼此独立地由卤素单取代或多取代的C1-C15链烷烃基或C2-C15烯基，或由卤素单取代或多取代的C1-C15烷氧基；L151，L161，L191，L192，L201，L202，L203，L204，L211，L212，L213，L214，L215，L216，L221，L222，L223和L224彼此独立地是H或F；和Z151是-CO-O-、CH2O或CF2O。
全文摘要
本发明涉及液晶组合物在双稳态液晶器件中和特别在顶点双稳态向列型液晶器件中的用途，向列型液晶介质，和包含该液晶组合物的双稳态液晶器件，其中该液晶组合物包含至少30wt％(基于组合物的总重量)的组分(α)，该组分(α)包含一种或多种具有介电各向异性Δε为至少25的化合物，其中至少25wt％(基于组合物的总重量)的该化合物具有介电各向异性Δε为至少40；和至少5wt％的组分(β)。
文档编号C09K19/02GK1732245SQ200380108014
公开日2006年2月8日 申请日期2003年11月19日 优先权日2002年12月11日
发明者M·弗朗西斯, M·J·古尔丁, D·约内斯库, C·肖特, J·C·琼斯, S·贝尔多 申请人:默克专利股份有限公司