液晶介质制造技术

本发明专利技术涉及具有正介电各向异性的液晶(LC)介质和包含这些介质的液晶显示器(LCD)，尤其涉及通过有源矩阵寻址的显示器，和尤其涉及TN、PS

【技术实现步骤摘要】
液晶介质


[0001]本专利技术涉及具有正介电各向异性的液晶(LC)介质和包含这些介质的液晶显示器(LCD)，尤其涉及通过有源矩阵寻址的显示器，和尤其涉及TN、PS
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TN、STN、TN
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TFT、OCB、IPS、PS
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IPS、FFS、HB
‑
FFS、XB
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FFS、PS
‑
FFS、SA
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HB
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FFS、SA
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XB
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FFS、聚合物稳定化的SA
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HB
‑
FFS、聚合物稳定化的SA
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XB
‑
FFS、正性VA或正性PS
‑
VA型的LC显示器。

技术介绍

[0002]在许多领域中，液晶显示器(LCD)用于显示信息。LCD既用于直视显示器又用于投影型显示器。所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)和电控双折射(ECB)模式以及它们的各种变型，以及其它模式。所有这些模式都利用了基本上垂直于基板和液晶层产生的电场。
[0003]除了这些模式之外，还存在利用基本上平行于基板或液晶层的电场的电光模式。例如，WO91/10936公开了一种液晶显示器，其中电信号以电场具有平行于液晶层的显著分量的方式产生，并且自此已知其为面内切换IPS)显示器。操作这种显示器的原理例如由Journal of Applied Physics中的R.A.Soref，第45卷，第12号，第5466
‑
5468页(1974)所描述。
[0004]IPS显示器包含在具有平面取向的两个基板之间的液晶层，其中两个电极仅布置在两个基板之一上，并且优选地具有叉指型梳状结构。在向电极施加电压时，在电极之间产生具有平行于液晶层的有效分量的电场。这导致液晶分子在层平面中重配向。
[0005]例如，EP0588568公开了用于电极设计和IPS显示器寻址的各种可能形式。DE19824137同样描述了此类IPS显示器的各种实施方案。
[0006]用于该类型的IPS显示器的液晶材料描述于例如DE19528104中。
[0007]此外，已报道了所谓的“边缘场切换”(FFS)显示器(参见，特别是，S.H.Jung等人，Jpn.J.Appl.Phys.,第43卷，第3号，2004,1028)，其在同一基板上包含两个电极，其中一个以梳状方式构造，另一个是非结构性的。由此产生强的所谓“边缘场”，即，靠近电极边缘的强电场，以及在整个盒中具有强垂直分量又具有强水平分量的电场。FFS显示器具有低的对比度视角依赖性。FFS显示器通常包含具有正介电各向异性的液晶介质和通常为聚酰亚胺的配向层，该配向层为液晶介质的分子提供平面配向。
[0008]IPS和FFS电光模式的液晶显示器特别适用于现代台式监视器、电视机和多媒体应用。根据本专利技术的液晶介质优选用于这种类型的显示器。通常，具有相当低的介电各向异性值的介电正性液晶介质用于FFS显示器中，但在一些情况下，具有仅约3或甚至更小的介电各向异性的液晶介质也用于IPS显示器中。
[0009]通过HB
‑
FFS模式已经实现了进一步的改进。与传统FFS技术相比，HB
‑
FFS模式的独特特征之一在于其能够实现更高的透射率，这允许以更少的能量消耗操作面板。
[0010]最近开发的另一种模式是XB
‑
FFS模式，其中液晶介质另外包含具有低介电各向异性的极性液晶化合物。
[0011]适用于LCD，尤其是FFS和IPS显示器的液晶组合物是现有技术中已知的，例如，可从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中获知。然而，这些组合物具有某些缺点。除去其它缺陷之外，它们中的大多数导致不利的长寻址时间、具有不足的电阻率值和/或需要过高的工作电压。在本文中，不仅需要改进操作性能而且需要改进保存期限。
[0012]FFS和IPS显示器可以作为有源矩阵显示器(AMD)或无源矩阵显示器(PMD)来操作。在有源矩阵显示器的情况下，通常通过集成的、非线性的有源元件例如薄膜晶体管(TFT)，来寻址各个像素，而在无源矩阵显示器的情况下，通常通过现有技术中已知的多路传输方法来寻址各个像素。
[0013]优选地，根据本专利技术的显示器通过有源矩阵寻址，优选地通过TFT矩阵寻址。然而，根据本专利技术的液晶也可有利地用于具有其它已知寻址方式的显示器中。
[0014]面内切换(IPS)和边缘场切换(FFS)技术的典型应用是监视器、笔记本电脑、电视、移动电话、平板PC等。
[0015]IPS和FFS技术都具有优于其它LCD技术的某些优点，比如，例如，垂直配向(VA)技术，例如，对比度的宽视角依赖性。
[0016]其它液晶介质的提供及其在具有高透射率、良好的黑色态和高对比度的显示器中的用途是现代FFS和IPS应用的核心挑战。此外，现代应用还需要良好的低温稳定性和快速的寻址时间。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的是提供液晶介质，尤其用于FFS和IPS显示器，也用于TN、正性VA或STN显示器，和尤其用于有源矩阵显示器如由TFT寻址的那些，其不显示以上指出的缺点或仅在较小程度上显示，和优选具有高电阻率、低阈值电压、高介电各向异性、良好的低温稳定性(LTS)、快速响应时间和低旋转粘度，和能够实现高亮度。
[0018]这通过提供如下文所述和要求保护的液晶介质来实现。
[0019]在FFS显示器的情况下，需要进一步优化响应时间、对比度、亮度和可靠性。然而，发现现有技术的液晶材料经常不能同时实现所有这些要求。
[0020]现已令人惊讶地发现，包含式I和Z化合物的组合的根据本专利技术的液晶介质显示出一些改进，特别是用于FFS模式显示器时，例如良好的溶解度和低的γ1/K1比，以及能够实现快速响应时间。
[0021]根据本专利技术的液晶介质尤其适用于基于介电正性液晶的FFS、HB
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FFS、XB
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FFS和IPS模式的液晶显示器及其聚合物稳定化的变体。
[0022]本专利技术涉及液晶介质，其特征在于其具有正介电各向异性并且包含一种或多种式I化合物
[0023][0024]其中各个基团在每次出现时相同或不同地并且各自彼此独立地具有以下含义：
[0025]R0表示未取代或优选被F或Cl卤代的具有1至15个C原子的直链、支链或环状烷基或烷氧基基团，其中这些基团中的一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被基团可以各自彼此独立地被
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C≡C
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、
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.液晶介质，其特征在于其具有正介电各向异性并且包含一种或多种式I化合物其中各个基团在每次出现时相同或不同地并且各自彼此独立地具有以下含义：R0表示未取代或卤代的具有1至15个C原子的直链、支链或环状烷基或烷氧基基团，其中这些基团中的一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被基团可以各自彼此独立地被
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C≡C
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、
‑
CF2O
‑
、
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OCF2‑
、
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CH＝CH
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、
‑
O
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
或
‑
O
‑
CO
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以使得O原子不彼此直接连接的方式替代，Y1，Y2表示H、F或Cl，其中Y1和Y2中的至少一个不同于H，Y5表示H或CH3。2.根据权利要求1所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的式I化合物
其中，Y5是H或CH3。3.根据权利要求1或2所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合
物其中“alkyl”为C1‑6烷基。4.根据权利要求1至3中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的化合物
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物其中各个基团在每次出现时相同或不同地并且各自彼此独立地具有以下含义：表示表示表示表示
表示R1，R2具有权利要求1中对于R0的给出的含义之一，R3具有对于R1的给出的含义之一，或X1，X1表示具有1、2或3个C原子的氟代烷基或烷氧基，Z
x
，Z
y
表示
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CH2CH2‑
、
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CH＝CH
‑
、
‑
CF2O
‑
、
‑
OCF2‑
、
‑
CH2O
‑
、
‑
OCH2‑
、
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
O
‑
CO
‑
、
‑
C2F4‑
、
‑
CF＝CF
‑
、
‑
CH＝CH
‑
CH2O
‑
或单键，Z
z
表示CH2O或单键，Y1表示O或S，L1‑4表示H、F或Cl，x，y表示0、1或2，其中x+y≤3，z表示0或1，其中在式B中，二苯并呋喃基或二苯并噻吩基还可以被甲基或甲氧基进一步取代，和其中式Y化合物包含至少一个为F或Cl的取代基L1‑4。6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的化合物其中L1、L2、R1、R2、Z
x
、Z
y
、x和y具有权利要求5中给出的含义，a表示1或2，b表示0或1，表示L3、L4表示F或Cl，优选F。7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的化合物
其中L1、L2、R1和R2具有权利要求5中给出的含义，各自彼此独立地表示其中L5表示F或Cl和L6表示F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F或CHF2。8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的化合物其中L1、L2、R1、R3、Y1和X1具有权利要求5中给出的含义。9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自以下子式的化合物
其中，R1和X1具有权利要求5中给出的含义，“alkyl”表示具有1至6个碳原子的直链烷基，和(O)表示氧原子或单键。10.根据权利要求1至9中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物
其中各个基团彼此独立地并且在每次出现时相同或不同地具有以下含义：表示表示表示表示表示R0具有权利要求1中给出的含义之一，X0表示F，Cl，CN，SF5，SCN，NCS，具有至多6个C原子的卤代烷基、卤代烯基、卤代烷氧基或卤代烯氧基，和Y1‑6表示H或F，Y0表示H或CH3。11.根据权利要求1至10中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其另外包含一种或多种选自下式的化合物
其中R0，X0、Y1、Y2和Y5具有权利要求1和10中给出的含义，Y3和Y4彼此独立地具有对于Y1给出的含义之一，和Z0表示
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C2H4‑
、
‑
(CH2)4‑
、
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CH＝CH
‑
、
‑
CF＝CF
‑
、
‑
C2F4‑
、
‑
CH2CF2‑
、
‑
CF2CH2‑
、
‑
CH2O
‑
、
‑
OCH2‑
、
‑
COO
‑
或
‑
OCF2‑
，在式V和VI中也表示单键，在式V和VIII中也表示
‑
CF2O
‑
，r表示0或1，和s表示0或1。12.根据权利要求1至11中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物
其中R0具有权利要求10中给出的含义之一。13.根据权利要求1至12中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物选自下式的化合物其中X0具有权利要求10中给出的含义之一，并且L表示H或F，“alkyl”表示C1‑6烷基，R'表示甲基，C4‑6‑
烷基或C1‑6‑
烷氧基，其中，如果R'不同于C1‑6烷氧基，则式IX中的“alkyl”不是乙基或丙基，R”表示C1‑6‑
烷基，C1‑6‑
烷氧基或C2‑6‑
烯基，和“alkenyl”和“alkenyl*”各自彼此独立地表示C2‑6‑
烯基，并且在式X中，“alkenyl”表示C3‑6烯基。
14.根据权利要求1至13中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种式XIV的化合物其中R1和R2各自彼此独立地表示各自具有至多6个C原子的正烷基、烷氧基、氧杂烷基、氟代烷基或烯基。15.根据权利要求1至14中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种式XVI的化合物其中L、R1和R2具有权利要求5和13中所示的含义。16.根据权利要求1至15中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物其中L、R1和R2具有权利要求15中所示的含义。17.根据权利要求1至16中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物
其中R0、Y1‑5和X0各自彼此独立地具有权利要求10和11中所示的含义之一。18.根据权利要求1至17中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种
选自下式的化合物选自下式的化合物其中R1和X0具有权利要求5和10中所示的含义。19.根据权利要求1至18中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种选自下式的化合物其中L、R1和R2具有权利要求5中所示的含义。20.根据权利要求1至19中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其包含一种或多种式I化合物和一种或多种选自式Z1、Z2、Z3、Y、B、II、III、IV、VI、IX、X、XIV、XX、XII、XXIII、XXIX、XVI、XVIIa、XVIIb、XVIIc、XXXI和XXXIV的化合物。21.根据权利要求1至20中一项或多项所述的液晶介质，其特征在于其另外包含一种或
多种可聚合化合物。22.根据权利要求21所述的液晶介质，其特征在于所述可聚合化合物选自式MR
a
‑
B1‑
(Z
b
‑
B2)
m
‑
R
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
M其中各个基团在每次出现时相同或不同地并且各自彼此独立地具有以下含义：R
a
和R
b
是P、P
‑
Sp
‑
、H、F、Cl、Br、I、
‑
CN、
‑
NO2、
‑
NCO、
‑
NCS、
‑
OCN、
‑
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：