[发明专利]液晶化合物和液晶介质

说明书

本发明涉及具有O-杂环、三个部分氟化的苯环和环之间的-CF₂O-桥的液晶化合物。此外，本发明涉及用其制备的液晶介质并涉及含有这些介质的液晶显示器件(液晶显示器)。

液晶介质已经用于液晶显示器很久时间用于显示信息。例如在公开文献EP0819685A1、JP10-251186A、EP2028252A1、WO2004/048501A1、US2009/0237610A1和US2009/0059157A1中已经提出将具有其中包括O-杂环的4或5个环以及-CF₂O-桥的化合物用于液晶显示器件。此外，公开文献US2009/0059157A1公开了在光学各向同性的蓝相下操作的液晶显示器，和许多可能的作为液晶组分的化合物。这些公开内容没有详细披露根据本发明的化合物。

除了本领域技术人员众所周知的具有向列型液晶的显示器之外，基于具有蓝相的介质的应用也越来越多地被开发出来。它们特征在于特别短的响应时间。在其中利用液晶蓝相的电光效果的显示器应用中，参数Δε和Δn特别重要。

在这些相中快速切换操作的基础是所谓的Kerr效应。Kerr效应是由外部电场引起的光学透明和各向同性材料的双折射的变化。双折射的变化由下列等式给出：

Δn_induced=λ·K·E²

其中Δn_induced是诱导的双折射，K是Kerr常数，E是施加的电场。λ代表波长。对于在蓝相中的材料观察到异常高的Kerr常数。

Kikuchi等描述了Kerr常数依赖于液晶材料性质[H.Kikuchi等,Appl.Phys.Lett.2008,92,043119]。因此，Kerr常数与液晶介质的介电各向异性和双折射的乘积成正比：

K～Δn·Δε

为了快速切换过程和低切换电压，需要具有高Kerr常数值的材料，并因此要求高的Δn·Δε乘积值。

本发明的目的是提供具有用于液晶介质中的有利性质的化合物。特别地，它们应当适用于使用具有聚合物稳定的蓝相的介质的显示器中。这里要求材料能够快速切换，具有良好的电压保持比(VHR)，要求用于切换过程的低电压(V_op)，具有高清亮点，显示低滞后（Hysterese），具有低记忆效应并且对光和热曝露稳定。此外，各个化合物应当在向列型液晶介质中具有足够的溶解度，或者本身具有宽的向列相范围。

本发明进一步的目的是提供基本上没有酯化合物或者腈的液晶介质，以增加混合物的电阻及其长期稳定性。迄今已知的用于在光学各向同性的蓝相下操作的液晶介质有时包括例如下式的化合物，

其中n=3-5，

其应部分或者全部地被具有相似物理性质和突出的稳定性的化合物代替。

根据本发明，通过通式I的化合物实现了这些目的。令人吃惊地，已经发现用根据本发明的化合物可以获得液晶介质，其具有合适的向列相范围、高介电各向异性Δε和高Δn，其不具有或者至少仅仅在相当降低的程度上具有现有技术材料的缺点。对于纯向列型显示器，对高极性物质提出基本上相同的要求。

本发明包括式I的化合物

其中

L¹表示H或者F，优选F，

X表示O或者CH₂，

R¹表示具有1至15个C原子的未取代的烷基，其中在该基团中的一个或多个CH₂基团还可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或者-O-以O原子彼此不直接连接的方式代替，

并且

R²表示F、CF₃或者OCF₃，优选CF₃或者OCF₃。

根据本发明的化合物具有相对高的清亮点，极高的介电各向异性(Δε)，高光学各向异性(Δn)，和低旋转粘度。它们单独或者与其它介晶组分混合地，在宽的温度范围内具有向列相。这些性质使得它们适合在液晶介质中使用，例如用于TN-TFT、IPS、FFS、'蓝相'、HT-VA等类型的显示器的液晶介质，特征在于介质具有正介电各向异性，这是本领域技术人员所熟悉的。它们特别适合用于蓝相区域中的介质。