DE10050071A1 - Flüssigkristallzusammensetzung und Flüssigkristall-Anzeigelemente - Google Patents
Flüssigkristallzusammensetzung und Flüssigkristall-AnzeigelementeInfo
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine Flüssigkristallzusammensetzung, die verschiedene Eigenschaften erfüllt, die für AM-LCD erforderlich sind, und einen geeigneten DELTAn-Wert entsprechend der Zelldicke aufweist, insbesondere einen negativen und absolut großen wert der dielektrischen Anisotropie. Die Zusammensetzung umfasst als erste Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Verbindungen mit der allgemeinen Formel (I), die als zweite Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus den Verbindungen mit den allgemeinen Formel (II-1) und (II-2): DOLLAR F1 worin R·1· bis R·6· C¶1-10¶-Alkyl sind; Z¶1¶ bis Z¶5¶ eine Einfachbindung oder -CH¶2¶CH¶2¶- sind; die Ringe A·1· und A·2· eine 1,4-Phenylengruppe oder trans-1,4-Cyclohexylengruppe sind. Diese Erfindung beschreibt ebenfalls ein Flüssigkristallanzeigeelement, das diese Zusammensetzung umfasst.
Description
Diese Erfindung betrifft eine nematische
Flüssigkristallzusammensetzung, die insbesondere für ein
Flüssigkristall-Anzeigeelement vom aktiven Matrixtyp nützlich
ist und einen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie
aufweist, und ein Flüssigkristall-Anzeigeelement, dass diese
Flüssigkristallzusammensetzung umfasst.
In Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (LCD) können solche
Vorteile wie niedriger Verbrauch der elektrischen Energie,
Miniaturisierung und Gewichtsreduktion im Gegensatz zu einer
CRT (Anzeige vom Braun'schen Röhrentyp) erhalten werden, und
LCD wurden praktisch in verschiedenen Modi wie twisted nematic
(TN)-Modus, super-twisted nematic (STN)-Modus und
Dünnfilmtransistor (TFT)-Modus verwendet. Von diesen sind die
aktiven Matrix-LCD (AM-LCD) wie TFT der deutliche Gewinner von
flachen Anzeigen zusammen mit dem Fortschritt der
Colorisierung und hohen Genauigkeit.
Für diese AM-LCD-Flüssigkristallzusammensetzung sind die
folgenden Eigenschaften erforderlich:
- 1. ein hohes Spannungs-Halteverhältnis (VHR), das einen hohen Kontrast der LCD aufrecht erhalten kann;
- 2. einen breiten Bereich der nematischen Flüssigkristallphase, die mit der Änderung der Verwendungsumgebung in Einklang stehen kann;
- 3. die Fähigkeit, eine geeignete optische Anisotropie (Δn) entsprechend der Zelldicke aufzuweisen; und
- 4. die Fähigkeit, eine geeignete Schwellenspannung entsprechend dem Antriebskreislauf aufzunehmen.
Als Arbeitsmodus der AM-LCD wird hauptsächlich der TN-
Anzeigemodus verwendet, worin die Ausrichtung von
Flüssigkristallmolekülen zwischen oberen und unteren
Elektrodensubstraten um 90° gedreht ist, aber weil der
Blickwinkel des Modus eng ist, weist dieser Modus den Nachteil
auf, dass seine Anwendung für eine Anzeige mit einem großen
Schirm schwierig ist.
Demgemäss wurden die folgenden Techniken für die Modi
vorgeschlagen, um deren Sichtwinkel zu verbessern:
- a) IPS-Anzeigemodus, bei dem Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen einen homogenen Ausrichtungsstatus entfalten, wenn keine Spannung auferlegt wird, und ein Flüssigkristall-Molekül um 45 bis 90° in einer Ebene rotiert, wenn eine Spannung auferlegt wird (R. Kiefer, B. Weber, F. Windscheid und G. Baur, "In-Plane Switching of Nematic Liquid Crystals", JAPAN DISPLAY '92, S. 547), und
- b) VA-Anzeigemodus, worin eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung einen homeotropen Ausrichtungszustand entfaltet, wenn keine Spannung auferlegt wird, und zu einem Ausrichtungszustand in einer horizontalen Richtung wechselt, wenn die Spannung auferlegt wird (K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki und Y. Koike, "Development of Super-High-Image-Quality Vertical-Alignment-Mode LCD", SID 97 DIGEST, S. 845).
Diese Anzeigemodi sind durch eine Antwort mit hoher
Geschwindigkeit und einem hohen Kontrast zusätzlich zu der
Realisierung des breiten Sichtwinkels gekennzeichnet und sie
haben ebenfalls das wesentliche Merkmal, dass
Flüssigkristallzusammensetzungen mit einem negativen Wert der
dielektrischen Anisotropie (Δε) verwendet werden können. Diese
Arbeitsmodi wenden einen elektrisch gesteuerten
Doppelbrechungsmodus an.
In diesem Fall ist es für den den Erhalt des optimalen
Kontrastes erforderlich, ein Produkt Δn . d des optischen
Anisotropiewertes (Δn) mit der Zelldicke (d) auf einen
gewissen Wert, z. B. etwa 0,275 µm einzustellen, aber weil die
Zelldicke (d) üblicherweise im Bereich von 3 bis 6 µm liegt,
muss der Δn-Wert in dem Bereich von etwa 0,05 bis 0,10 liegen.
Die Antwortzeit ist proportional zu dem Viskositätswert
(nachfolgend manchmal mit η abgekürzt) der
Flüssigkristallzusammensetzung, und daher ist zur Erreichung
einer Antwort mit hoher Geschwindigkeit eine
Flüssigkristallzusammensetzung mit einem kleinen η-Wert
erforderlich. Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich die
Schwellenspannung erniedrigt, wenn sich der absolute Wert der
dielektrischen Anisotropie (nachfolgend manchmal mit Δε
abgekürzt) erhöht. Daher ist eine
Flüssigkristallzusammensetzung mit einem negativen und einem
absolut großen Wert von Δε erforderlich.
Um derartige Erfordernisse und andere Erfordernisse
entsprechend den verschiedenen Zielen zu erfüllen, werden
Flüssigkristallzusammensetzungen intensiv untersucht, aber
bisher wurden sie noch nicht gefunden.
Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, eine
Flüssigkristallzusammensetzung mit einem geeigneten Wert von
Δn anzugeben, die für den oben erwähnten Anzeigemodus a) und
b) verwendbar ist, eine niedrige Viskosität, einen negativen
und absolut großen Wert von Δε, einen breiten Sichtwinkel und
eine breite nematische Flüssigkristall-Phase aufweist und die
somit ein hohes Spannungshalteverhältnis und andere
verschiedene Eigenschaften aufweist, die für die obige AM-LCD-
Flüssigkristall-Zusammensetzung erforderlich sind.
Die Lösung dieser Erfindung wird wie folgt beschrieben:
- 1. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend als erste
Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus den
Verbindungen mit der allgemeinen Formel (I) und als zweite
Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus den
Verbindungen mit der allgemeinen Formel (II-1) und (II-2):
worin R1, R3 und R5 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R2, R4 und R6 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z1 bis Z5 jeweils unabhängig eine Einfachbindung oder -CH2CH2- sind; die Ringe A1 und A2 jeweils unabhängig eine 1,4-Phenylengruppe oder eine trans-1,4- Cyclohexylengruppe sind; und wenn der Ring A2 eine 1,4- Phenylengruppe ist, kann zumindest ein Wasserstoffatom an der Seitenposition des Ringes durch ein Fluoratom ersetzt sein. - 2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1, worin die Mengen der ersten Komponente und der zweiten Komponente 3 bis 40 Gew.-% bzw. 3 bis 70 Gew.-% sind, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung.
- 3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1 oder 2,
worin die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin als dritte
Komponente zumindest eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus
den Verbindungen mit den allgemeinen Formeln (III-1), (III-2);
(III-3), (III-4), (III-5) und (III-6):
worin R7, R9, R11, R13, R15 und R17 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R8, R10, R12, R14 und R16 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R18 eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, worin ein -CH2- durch -O- ersetzt sein kann, oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und Q ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom ist. - 4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 3, worin die Menge der ersten Komponente, der zweiten Komponente und der dritten Komponente 3 bis 40 Gew.-%, 3 bis 70 Gew.-% bzw. 1 bis 80 Gew.-% sind, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung.
- 5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 3 oder 4,
worin die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin als vierte
Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus den
Verbindungen mit den allgemeinen Formeln (IV-1) und (IV-2)
umfasst
worin R19 und R21 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R20 und R22 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z6 bis Z8 jeweils unabhängig eine Einzelbindung oder -CH2CH2- sind; und der Ring B eine 1,4- Phenylengruppe oder eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe ist. - 6. Flüssigkristall-Anzeigeelement, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Abschnitte 1 bis 5.
In einer Flüssigkristallzusammensetzung haben Verbindungen,
die die erste Komponente mit der Formel (1) sind, einen Δn-
Wert in einem Bereich von 0,05 bis 0,12 und einen Δε-Wert in
dem Bereich von etwa -8 bis -4 und weisen eine ausgezeichnete
thermische Stabilität, chemische Stabilität und Kompatibilität
auf. Daher spielen sie eine Rolle bei der Verminderung der
Schwellenspannung und der Viskosität der
Flüssigkristallzusammensetzung für TFT, bei dem eine hohe
Zuverlässigkeit erforderlich ist. Jedoch liegt deren Klärpunkt
(Tc) in dem Bereich von etwa -30 bis 20°C, und daher ist die
Herstellung der Zusammensetzung mit einem negativen Δε-Wert
von diesen Verbindungen alleine nicht bevorzugt, weil der Tc-
Wert der resultierenden Zusammensetzung zu niedrig bleibt.
Unter der zweiten Komponente können die Verbindungen mit der
allgemeinen Formel (II-1) und (II-2) den oben beschriebenen
Nachteil überwinden, wenn sie zusammen mit der ersten
Komponente verwendet werden.
Das heißt, die zweite Komponente hat einen Δn-Wert in dem
Bereich von etwa 0,09 bis 0,18, einen Δε-Wert in dem Bereich
von etwa -8 bis -4 und einen Tc-Wert in dem Bereich von 90 bis
150°C und weist eine ausgezeichnete thermische Stabilität,
chemische Stabilität und Kompatibilität auf. Daher spielt sie
eine Rolle bei der Erhöhung des absoluten negativen Wertes von
Δε und bei der Erhöhung des Tc-Wertes der
Flüssigkristallzusammensetzung.
Unter der zweiten Komponente können die Verbindungen mit einer
der folgenden Formeln (II-1-1) bis (II-1-8) als geeignete
Beispiele von Verbindungen erwähnt werden, die in der
allgemeinen Formel (II-1) enthalten sind, und die Verbindungen
mit einer der folgenden Formeln (II-2-1) bis (II-2-10) können
als geeignete Beispiele von Verbindungen erwähnt werden, die
in der allgemeinen Formel (II-2) enthalten sind.
worin R3, R4, R5 und R6 die gleichen Bedeutungen wie oben
aufweisen.
Die Flüssigkristallzusammensetzung für AM-LCD mit der
Fähigkeit, das obige Ziel dieser Erfindung zu erreichen, kann
wahlweise durch Kombinieren von zumindest einer Verbindung der
ersten Komponente mit zumindest einer Verbindung der zweiten
Komponente hergestellt werden.
Unter der dritten Komponente haben die Verbindungen mit den
Formeln (III-1), (III-2), (III-3) und (III-4) einen Tc-Wert in
dem Bereich von etwa 10 bis 80°C, einen Δε-Wert von etwa 0 und
einen Δn-Wert in dem Bereich von etwa 0,01 bis 0,08, und daher
spielen sie die Rolle, dass sie hauptsächlich den Δn-Wert der
Zusammensetzung vermindern. Unter diesen spielen die
Verbindungen mit den Formeln (III-1) und (III-2) ebenfalls
eine Rolle bei der Verminderung der Viskosität der
Zusammensetzung.
Weiterhin weisen die Verbindungen mit den Formeln (III-5) und
(III-6) einen Δn-Wert in dem Bereich von etwa 0,10 bis 0,20,
einen Δε-Wert von etwa 0 und einen Tc-Wert in dem Bereich von
etwa 130 bis 260°C auf, und daher spielen sie insbesondere
eine Rolle bei der Erhöhung des Tc-Wertes der Zusammensetzung.
Wie oben erwähnt, können Δn, die Viskosität und der nematische
Flüssigkristall-Phasenbereich der Zusammensetzung eingestellt
werden, indem die dritte Komponente zu der Zusammensetzung
gegeben wird, die die erste und zweite Komponente entsprechend
dieser Erfindung enthält. Es kann eine
Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt werden, die
insbesondere als Flüssigkristallzusammensetzung für AM-LCD
geeignet ist, die einen Tc-Wert in dem Bereich von etwa 60 bis
100°C, einen Δn-Wert in dem Bereich von 0,06 bis 0,12 und
einen Δε-Wert in dem Bereich von -6 bis -1 aufweist und die
eine niedrige Viskosität und einen breiten Bereich der
nematischen Flüssigkristallphase aufweist.
Unter der vierten Komponente haben die Verbindungen mit der
allgemeinen Formel (IV-1) einen Tc-Wert in dem Bereich von
etwa -20 bis 30°C, einen Δn-Wert in dem Bereich von 0,06 bis
0,12 und einen Δε-Wert in dem Bereich von -7 bis -3 und sie
weisen ebenfalls eine ausgezeichnete thermische und chemische
Stabilität auf. Die Verbindungen mit der allgemeinen Formel
(IV-2) haben einen Tc-Wert in dem Bereich von etwa 120 bis
180°C, Δn in dem Bereich von 0,08 bis 0,21 und einen Δε-Wert
in dem Bereich von -7 bis -4, und sie sind ebenfalls
ausgezeichnet bezüglich der thermischen und chemischen
Stabilität.
Diese Verbindungen mit den Formeln (IV-1) und (IV-2) spielen
eine Rolle bei der Verminderung der Schwellenspannung und der
Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzung für TFT, bei dem
eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, und sie sind
ebenfalls wirksam für die Feineinstellung des Δε-Wertes.
Während die vierte Komponente zu der Zusammensetzung, die
zumindest eine Verbindung der ersten Komponente und zumindest
eine Verbindung der zweiten Komponente enthält, oder zu der
Zusammensetzung gegeben werden kann, die weiterhin die dritte
Komponente enthält, kann hierdurch der Δn-Wert, die
Viskosität, Δε-Wert (negativer und absolut großer Wert) und
der Bereich der nematischen Flüssigkristallphase der
resultierenden Zusammensetzung entsprechend dem Zweck dieser
Erfindung eingestellt werden.
Nachfolgend werden die Mengen der jeweiligen Komponenten
erläutert, die verwendet werden. Zunächst ist die Menge der
ersten Komponente bevorzugt in dem Bereich von 3 bis 40 Gew.-%,
mehr bevorzugt 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Flüssigkristallzusammensetzung.
Wenn die Menge der ersten Komponente weniger als 3 Gew.-% ist,
entfaltet die resultierende Flüssigkristallzusammensetzung
einen negativen Δε-Wert, jedoch wird der absolute Wert
unvorteilhafterweise zu klein und die Schwellenspannung in
einigen Fällen hoch. Wenn auf der anderen Seite die Menge mehr
als 40 Gew.-% ist, neigt die resultierende Zusammensetzung
dazu, einen Nachteil aufzuweisen, weil die Kompatibilität bei
niedriger Temperatur gering ist und der Tc-Wert gegebenenfalls
niedrig ist.
Die Menge der zweiten Komponente ist bevorzugt in dem Bereich
von 3 bis 70 Gew.-%, mehr bevorzugt 5 bis 65 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung. Wenn die
Menge weniger als 3 Gew.-% ist, weist die resultierende
Flüssigkristallzusammensetzung einen negativen Δε-Wert auf,
wobei der absolute Wert in einigen Fällen unvorteilhafterweise
zu gering ist. Auf der anderen Seite weist die resultierende
Zusammensetzung einen Nachteil auf, wenn die Menge mehr als 70 Gew.-%
ist, weil die Kompatibilität bei niedriger Temperatur
manchmal schlecht ist.
Die Menge der dritten Komponente, die verwendet wird, ist
bevorzugt 80 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Flüssigkristallzusammensetzung. Das heißt, wenn die Menge
der zu verwendenden dritten Komponente mehr als 80 Gew.-% ist,
hat die resultierende Flüssigkristallzusammensetzung einen
Nachteil, dass der absolute Wert von Δε (negativ) zu klein und
die Schwellenspannung manchmal hoch wird.
Die obigen Verbindungen für die jeweiligen Komponenten können
leicht durch Anwendung eines bekannten Verfahrens der
organischen Synthese wie folgt erhalten werden.
In dieser Hinsicht sind die Verbindungen mit der allgemeinen
Formel (I) der ersten Komponente und die Verbindungen mit der
Formel (II-1) oder (II-2) der zweiten Komponente solche mit
einem Pyranring, und diese Art von Verbindungen mit einer
solchen Struktur können von Verbindungen synthetisiert werden,
die durch Reaktion von Aldehydderivaten und
Bromessigsäureestern durch Anwendung der Reformatsky-Reaktion
erhalten werden (M. W. RATHKE et al., J. O. C., 35(11), 3966
(1970); J. F. RUPPERT et al., J. O. C., 39(2), 269 (1974)), ein
Verfahren von P. PICARD et al. (Synthesis, 550 (1981)) und ein
Verfahren von M. Yamaguchi et al. (Tetrahedron Lett., 25(11),
1159 (1984)), mit anschließender Hydrosilylierung der
Verbindungen (G. A. Kraus et al., J. Org. Chem., 46, 2417,
(1981); und G. A. Kraus et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun.,
1568, (1986)).
Unter den dritten Komponenten dieser Erfindung können die
Verbindungen mit der allgemeinen Formel (III-1) durch
Verfahren synthetisiert werden, die zum Beispiel in den
offengelegten japanischen Patentanmeldungen 70624/1984 und
16940/1985 beschrieben sind; die Verbindungen mit der
allgemeinen Formel (III-4) können durch ein Verfahren
synthetisiert werden, das zum Beispiel in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung 27546/1979 beschrieben ist, und
die Verbindungen mit der allgemeinen Formel (III-5) können
durch ein Verfahren synthetisiert werden, das zum Beispiel in
der offengelegten japanischen Patentanmeldung 165328/1982
beschrieben ist. Zusätzlich können die Verbindungen mit der
allgemeinen Formel (IV-1) oder (TV-2) der vierten Komponente
dieser Erfindung entsprechend einem Verfahren synthetisiert
werden, das zum Beispiel in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung 228037/1994 beschrieben ist.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen dieser Erfindung können
durch konventionelle Verfahren hergestellt werden. Zum
Beispiel werden Zusammensetzungen durch ein Verfahren
hergestellt, bei dem verschiedene Komponenten miteinander bei
hoher Temperatur aufgelöst werden.
Falls erforderlich können die Zusammensetzungen verbessert und
optimiert werden, indem dazu geeignete Additive entsprechend
der beabsichtigten Anwendung gegeben werden.
Solche Additive sind dem Fachmann gut bekannt und in
Literaturstellen und dgl. detailliert beschrieben.
Zusätzlich können die Zusammensetzungen für den Guest-Host
(GH)-Modus verwendet werden, indem ein dichroitischer
Farbstoff wie Mellocyanintyp, Styryltyp, Azotyp, Azomethintyp,
Azoxytyp, Chinophthalontyp, Anthrachinontyp oder Tetrazintyp
dazu gegeben wird.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen können für NCAP, das
durch Mikroeinkapselung eines nematischen Flüssigkristalls
hergestellt wird, oder für Polymer-dispergierte
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (PDLCD), dargestellt
durch Polymernetzwerk-Flüssigkristall-Anzeigegeräte (PNLCD),
hergestellt durch Bildung eines Polymers mit
dreidimensionaler, vernetzter Struktur in einem
Flüssigkristall, verwendet werden.
Weiterhin können die Flüssigkristallzusammensetzungen dieser
Erfindung für Flüssigkristallzusammensetzungen, zu denen
zumindest eine chirale Verbindung gegeben wird, für den
elektrisch gesteuerten Doppelbrechungs-(ECB)-Modus oder den
dynamischen Streuungs-(DS)-Modus verwendet werden.
Diese Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Beispiele näher erläutert.
In jedem Vergleichsbeispiel und Beispiel sind die Verbindungen
als Komponenten durch Symbole dargestellt, die auf den in
Tabelle 1 angegebenen Definitionen basieren, und % bedeutet
den Gehalt der Verbindungen, bezogen auf das Gewicht, wenn
nichts anderes angegeben ist.
Weiterhin sind die Daten der Eigenschaften der
Flüssigkristall-Zusammensetzungen durch Tc (Klärpunkt), TL
(untere Temperaturgrenze der nematischen
Flüssigkristallphase), Δn (optischer Anisotropiewert: bestimmt
bei 25°C), Δε (dielektrischer Anisotropiewert: bestimmt bei
25°C), η20 (Viskosität: bestimmt bei 20°C), VHR (25°C)
(Spannungshalteverhältnis bei 25°C) und VHR (80°C)
(Spannungshalteverhältnis bei 80°C) gezeigt.
In dieser Hinsicht wurde der TL-Wert durch Beobachten der
Flüssigkristallphase einer jeden Zusammensetzung nach
Stehenlassen in Kühlschränken bei 0°C, -10°C, -20°C, -30°C und
-40°C für 30 Tage bewertet. Der Δε-Wert (= ε∥ - ε┴) wurde durch
Messen des ε∥ (dielektrische Konstante in der Richtung der
Symmetrieachse) und des ε┴ (dielektrische Kontakte in der
Richtung, die senkrecht zur Symmetrieachse steht) bei jeder
Zelle, in der Flüssigkristalle einer homeotropen Ausrichtung
unterworfen waren, und bei jeden Zelle bestimmt, bei der
Flüssigkristalle einer homogenen Ausrichtung unterworfen
waren. Zusätzlich wurde die Messung des VHR (25°C) und VHR
(80°C) mit einer tatsächlich hergestellten TN-Zelle (als
ausgerichteter Film, PIA-5210, hergestellt von Chisso
Corporation) und durch Verwendung eines Flächenverfahrens
durchgeführt, bei dem die Haltezeit 16,6 ms gehalten wird.
In Beispiel 26 der offengelegten japanischen Patentanmeldung
228037/1994 ist die folgende Zusammensetzung offenbart, bei
der eine Verbindung mit einem negativen Δε verwendet wird.
3-HBB(2F, 3F)-101: 10,0%
ZLI-1132 (kommerziell erhältliche Flüssigkristalle von Merck Co.): 90,0%
3-HBB(2F, 3F)-101: 10,0%
ZLI-1132 (kommerziell erhältliche Flüssigkristalle von Merck Co.): 90,0%
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 74,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,139
Δε = 9,7
η20 = 29,2 (mPa.s)
VHR (25°C) = 95,8
VHR (80°C) = 48,5
Tc = 74,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,139
Δε = 9,7
η20 = 29,2 (mPa.s)
VHR (25°C) = 95,8
VHR (80°C) = 48,5
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, weist diese
Zusammensetzung einen positiven Δε-Wert und ein ziemlich
niedriges Spannungshalteverhältnis (VHR) auf.
In Beispiel 27 der offengelegten japanischen Patentanmeldung
228037/1994 wird die folgende Zusammensetzung offenbart, bei
der eine Verbindung mit einem negativen Δε verwendet wird.
5-HHB(2F, 3F)-101: 10,0%
ZLI-1132: 90,0%
5-HHB(2F, 3F)-101: 10,0%
ZLI-1132: 90,0%
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 77,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,133
Δε = 9,7
η20 = 29,1 (mPa.s)
VHR (25°C) = 96,1
VHR (80°C) = 48,7
Tc = 77,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,133
Δε = 9,7
η20 = 29,1 (mPa.s)
VHR (25°C) = 96,1
VHR (80°C) = 48,7
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, weist diese
Flüssigkristallzusammensetzung einen positiven Δε-Wert und ein
ziemlich niedriges Spannungshalteverhältnis (VHR) auf.
Weil die Zusammensetzungen, die in den Vergleichsbeispielen 1
und 2 offenbart sind, eine große Menge der Verbindungen mit
einer Cyanogruppe enthalten, ist der Wert des
Spannungshalteverhältnisses (VHR) gering, so dass diese
Zusammensetzungen nicht für AM-LCD verwendet werden.
Zusätzlich ist der Δε-Wert ebenfalls positiv und somit nicht
der gewünschte negative Wert.
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den unten angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 86,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,095
Δε = -5,0
η20 = 39,9 (mPa.s)
VHR (25°C) = 98,7
VHR (80°C) = 98,0
Tc = 86,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,095
Δε = -5,0
η20 = 39,9 (mPa.s)
VHR (25°C) = 98,7
VHR (80°C) = 98,0
Es wird festgestellt, dass diese Zusammensetzung einen
insbesondere negativen und absolut großen Wert von Δε und ein
sehr hohes Spannungs-Halteverhältnis (VHR) im Vergleich zu den
Vergleichsbeispielen 1 und 2 aufweist. Demzufolge ist die
Zusammensetzung für Anzeigesysteme der oben beschriebenen Modi
a) und b) geeignet.
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den unten angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 85,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,085
Δε = -3,1
η20 = 24,0 (mPa.s)
VHR (25°C) = 98,9
VHR (80°C) = 98,3
Tc = 85,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,085
Δε = -3,1
η20 = 24,0 (mPa.s)
VHR (25°C) = 98,9
VHR (80°C) = 98,3
Es wird festgestellt, dass diese Zusammensetzung einen
negativen und absolut großen Wert von Δε, eine niedrige
Viskosität und einen extrem hohen Wert des
Spannungshalteverhältnisses aufweist.
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den unten angegebenen Mengen wurde hergestellt
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 91,2 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,100
Δε = -1.4
η20 = 31,9 (mPa.s)
VHR (25°C) = 99,0
VHR (80°C) = 98,4
Tc = 91,2 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,100
Δε = -1.4
η20 = 31,9 (mPa.s)
VHR (25°C) = 99,0
VHR (80°C) = 98,4
Es wird festgestellt, dass die Zusammensetzung einen negativen
Δε Wert und einen extrem hohen Wert des
Spannungshalteverhältnisses aufweist.
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den angegebenen Mengen wird hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 70,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,094
Δε = -1.9
η20 = 33,3 (mPa.s)
VHR (25°C) = 99,0
VHR (80°C) = 98,4
Tc = 70,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,094
Δε = -1.9
η20 = 33,3 (mPa.s)
VHR (25°C) = 99,0
VHR (80°C) = 98,4
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den unten angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 92,7 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,097
Δε = -3,9
η20 = 44,6 (mPa.s)
Tc = 92,7 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,097
Δε = -3,9
η20 = 44,6 (mPa.s)
Eine Flüssigkristallzusammensetzung mit den folgenden
Komponenten in den unten angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 86,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,099
Δε = -3,8
η20 = 43,1 (mPa.s)
Tc = 86,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,099
Δε = -3,8
η20 = 43,1 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 82,6 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,099
Δε = -6,0
η20 = 52,5 (mPa.s)
Tc = 82,6 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,099
Δε = -6,0
η20 = 52,5 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 75,4 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,079
Δε = -1.0
η20 = 19,4 (mPa.s)
Tc = 75,4 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,079
Δε = -1.0
η20 = 19,4 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 60,1 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -1.4
η20 = 23,3 (mPa.s)
Tc = 60,1 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -1.4
η20 = 23,3 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 94,7 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,094
Δε = -3,8
η20 = 43,8 (mPa.s)
Tc = 94,7 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,094
Δε = -3,8
η20 = 43,8 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 84,4 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,089
Δε = -3,9
η20 = 40,2 (mPa.s)
Tc = 84,4 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,089
Δε = -3,9
η20 = 40,2 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 72,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -1.2
η20 = 16,2 (mPa.s)
Tc = 72,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -1.2
η20 = 16,2 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 62,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -2,0
η20 = 21,0 (mPa.s)
Tc = 62,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,076
Δε = -2,0
η20 = 21,0 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 96,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,095
Δε = -3,9
η20 = 40,7 (mPa.s)
Tc = 96,3 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,095
Δε = -3,9
η20 = 40,7 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 73,8 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,084
Δε = -4,3
η20 = 35,4 (mPa.s)
Tc = 73,8 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,084
Δε = -4,3
η20 = 35,4 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 73,6 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,086
Δε = -4.2
η20 = 34,7 (mPa.s)
Tc = 73,6 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,086
Δε = -4.2
η20 = 34,7 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 70,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,092
Δε = -6.2
η20 = 48,4 (mPa.s)
Tc = 70,0 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,092
Δε = -6.2
η20 = 48,4 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 79,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,087
Δε = -3,8
η20 = 28,2 (mPa.s)
Tc = 79,9 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,087
Δε = -3,8
η20 = 28,2 (mPa.s)
Die Zusammensetzung mit den folgenden Komponenten in den unten
angegebenen Mengen wurde hergestellt:
Die Eigenschaften dieser Zusammensetzung waren wie folgt:
Tc = 78,8 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,089
Δε = -3,5
η20 = 27,0 (mPa.s)
Tc = 78,8 (°C)
TL < -20°C
Δn = 0,089
Δε = -3,5
η20 = 27,0 (mPa.s)
Wie oben erläutert kann diese Erfindung eine
Flüssigkristallzusammensetzung mit den Eigenschaften ergeben,
die verschiedene Eigenschaften erfüllt, die für AM-LCD
erforderlich sind, und einen geeigneten Δn-Wert entsprechend
der Zelldicke, insbesondere einen negativen und absolut großen
Wert der dielektrischen Anisotropie, einen breiten Bereich der
nematischen Flüssigkristallphase, ein hohes
Spannungshalteverhältnis und eine niedrige Viskosität
aufweist.
Claims (6)
1. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend als erste
Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus
Verbindungen mit der allgemeinen Formel (I), und als zweite
Komponente zumindeste eine Verbindung, ausgewählt aus den
Verbindungen mit der allgemeinen Formel (II-1) und (II-2)
worin R1, R3 und R5 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R2, R4 und R6 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z1 bis Z5 jeweils unabhängig eine Einfachbindung oder -CH2CH2- sind; die Ringe A1 und A2 jeweils unabhängig eine 1,4-Phenylengruppe oder eine trans-1,4- Cyclohexylengruppe sind; und wenn der Ring A2 eine 1,4- Phenylengruppe ist, kann zumindest ein Wasserstoffatom an der Seitenposition des Ringes durch ein Fluoratom ersetzt sein.
worin R1, R3 und R5 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R2, R4 und R6 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z1 bis Z5 jeweils unabhängig eine Einfachbindung oder -CH2CH2- sind; die Ringe A1 und A2 jeweils unabhängig eine 1,4-Phenylengruppe oder eine trans-1,4- Cyclohexylengruppe sind; und wenn der Ring A2 eine 1,4- Phenylengruppe ist, kann zumindest ein Wasserstoffatom an der Seitenposition des Ringes durch ein Fluoratom ersetzt sein.
2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die
Mengen der ersten Komponente und der zweiten Komponente 3 bis
40 Gew.-% bzw. 3 bis 70 Gew.-% sind, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung.
3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2,
worin die Flüssigkristallzusammensetzung als dritte Komponente
zumindest eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus den
Verbindungen mit den allgemeinen Formeln (III-1), (III-2);
(III-3), (III-4), (III-5) und (III-6):
worin R7, R9, R11, R13, R15 und R17 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R8, R10, R12, R14 und R16 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R18 eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, worin ein -CH2- durch -O- ersetzt sein kann, oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und Q ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom ist.
worin R7, R9, R11, R13, R15 und R17 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R8, R10, R12, R14 und R16 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R18 eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, worin ein -CH2- durch -O- ersetzt sein kann, oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und Q ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom ist.
4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 3, worin die
Menge, der ersten Komponente, der zweiten Komponente und der
dritten Komponente 3 bis 40 Gew.-%, 3 bis 70 Gew.-% bzw. 1 bis
80 Gew.-% sind, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Flüssigkristallzusammensetzung.
5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4,
worin die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin als vierte
Komponente zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus den
Verbindungen mit den allgemeinen Formeln (IV-1) und (IV-2),
umfasst:
worin R19 und R21 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R20 und R22 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z6 bis Z8 jeweils unabhängig eine Einfachbindung oder -CH2CH2- sind; und der Ring B eine 1,4- Phenylengruppe oder eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe ist.
worin R19 und R21 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; R20 und R22 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind; Z6 bis Z8 jeweils unabhängig eine Einfachbindung oder -CH2CH2- sind; und der Ring B eine 1,4- Phenylengruppe oder eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe ist.
6. Flüssigkristall-Anzeigeelement, umfassend eine
Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis
5.
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