DE10064995A1

DE10064995A1 - Flüssigkristallines Medium

Info

Publication number: DE10064995A1
Application number: DE10064995A
Authority: DE
Inventors: Melanie Klasen; Clarissa Weller; Matthias Bremer; Detlef Pauluth; Hans-Rolf Duebal; Barbara Hornung; Wolfgang Schmidt; Rainer Wingen
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2000-12-23
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2020-12-24
Also published as: US6929834B2; DE10064995B4; WO2002051963A1; TWI239996B; US20040099842A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie, welches mindestens eine Verbindung der Formel I, DOLLAR F1 worin R·11· und R·12·, Ring A, Z, a, L·1· und L·2·, die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben, DOLLAR A enthält, DOLLAR A sowie seine Verwendung für eine Aktivmatrix-Anzeige, basierend auf dem ECB-Effekt.

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit negativer dielektrischer Ani sotropie, welches mindestens eine Verbindung der Formel I,

worin
R¹¹ und R¹² jeweils unabhängig voneinander einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenyl rest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander H oder F,

Z -CF₂O-, -OCF₂-, -C∼C-, -CF=CF-, -C₂F₄-, COO-, -OCO- oder eine Einfachbindung
a 0 oder 1
bedeuten,
enthält.

Derartige Medien sind insbesondere für elektrooptische Anzeigen mit einer Aktivmatrix-Addressierung basierend auf dem ECB-Effekt zu verwenden. Ferner sind sie für IPS-modes (In plane switching), bei denen dielektrisch negative Flüssigkristallmischungen verwendet werden, sowie für ASM (Axially Symmetric Microdomaine)-Anzeigen, die bevorzugt mittels Plasmaarrays angesteuert werden (PALC: Plasma Addressed Liquid Crystals) einsetzbar.

Das Prinzip der elektrisch kontrollierten Doppelbrechung, der ECB-Effekt (electrically controlled birefringence) oder auch DAP-Effekt (Deformation aufgerichteter Phasen) wurde erstmals 1971 beschrieben (M. F. Schieckel und K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912). Es folg ten Arbeiten von J. F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193) und G. Labrunie und J. Robert (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869).

Die Arbeiten von J. Robert und F. Clerc (SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30), J. Duchene (Displays 7 (1986), 3) und H. Schad (SID 82 Di gest Techn. Papers (1982), 244) haben gezeigt, dass flüssigkristalline Phasen hohe Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten K₃/K₁ hohe Werte für die optische Anisotropie Δn und Werte für die dielektrische Anisotropie Δε Werte -0,5 und -5 aufweisen müssen, um für hochinforma tive Anzeigeelemente basierend auf dem ECB-Effekt eingesetzt werden zu können. Auf dem ECB-Effekt basierende elektrooptische Anzeigeelemente weisen eine homöotrope Randorientierung auf.

Für die technische Anwendung dieses Effektes in elektrooptischen Anzei geelementen werden Flüssigkristall (FK)-Phasen benötigt, die einer Vielzahl von Anforderungen genügen müssen. Besonders wichtig sind hier die chemische Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Luft und physikalischen Einflüssen wie Wärme, Strahlung im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich und elektrische Gleich- und Wechselfelder.

Ferner wird von technisch verwendbaren FK-Phasen eine flüssigkristalline Mesophase in einem geeigneten Temperaturbereich und eine niedrige Viskosität gefordert.

In keiner der bisher bekannten Reihen von Verbindungen mit flüssigkri stalliner Mesophase gibt es eine Einzelverbindung, die allen diesen Erfor dernissen entspricht. Es werden daher in der Regel Mischungen von zwei bis 25, vorzugsweise drei bis 18, Verbindungen hergestellt, um als FK- Phasen verwendbare Substanzen zu erhalten. Optimale Phasen konnten jedoch auf diese Weise nicht leicht hergestellt werden, da bisher keine Flüssigkristallmaterialien mit deutlich negativer dielektrischer Anisotropie und ausreichender Langzeitstabilität zur Verfügung standen.

Matrix-Flüssigkristallanzeigen (MFK-Anzeigen) sind bekannt. Als nichtli neare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte kön nen beispielsweise aktive Elemente (d. h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:

1. MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistoren auf Silizium-Wafer als Substrat.
2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.

Bei Typ 1 wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise die dynamische Streuung oder der Guest-Host-Effekt verwendet. Die Verwendung von ein kristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.

Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektro optischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet.

Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitern wie z. B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amor phem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.

Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die trans parente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt- Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Technologie kann auch für voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart an geordnet ist, dass je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement ge genüber liegt.

Die bisher bekannten TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polaristoren in Transmission und sind von hinten beleuch tet.

Der Begriff MFK-Anzeigen umfasst hier jedes Matrix-Display mit integrier ten nichtlinearen Elementen, d. h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isola tor-Metall).

Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für Monitore, TV- Anwendungen (z. B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays in Automobil- oder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen [TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. Mit abnehmendem Widerstand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige. Da der spezifische Widerstand der Flüssig kristallmischung durch Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im allgemeinen über die Lebenszeit einer MFK-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Anfangs)-Widerstand sehr wichtig für Anzeigen, die akzep table Widerstandswerte über eine lange Betriebsdauer aufweisen müssen.

Der Nachteil der bisher bekannten MFK-TN-Anzeigen beruht in ihrem ver gleichsweise niedrigen Kontrast, der relativ hohen Blickwinkelabhängigkeit und der Schwierigkeit in diesen Anzeigen Graustufen zu erzeugen.

Aus der EP 0 474 062 sind MFK-Anzeigen basierend auf dem ECB-Effekt bekannt. Die dort beschriebenen FK-Mischungen basierend auf 2,3-Difluorphenyl-Derivaten, welche eine Ester-, Ether- oder Ethylbrücke enthalten, und weisen niedrige Werte der "voltage holding ratio" (HR) nach UV-Belastung auf.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstem peraturbereich, kurzen Schaltzeiten, niedrigen Rotationsviskositäten und niedriger Schwellenspannung, mit deren Hilfe verschiedene Graustufen erzeugt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, MFK-Anzeigen, welche auf dem ECB-Effekt beruhen, bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände aufweisen.

Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in diesen Anzeigeelementen nematische Flüssigkristallmischungen verwendet, die mindestens eine Verbindung der Formel I enthalten.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit negativer dielektri scher Anisotropie, welches mindestens eine Verbindung der Formel I enthält. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium Verbin dungen der Formel I, worin R¹¹ und/oder R¹² Alkyl oder Alkoxy bedeuten. Insbesondere bedeuten R¹¹ und R¹² Alkoxy mit 2 bis 7 C-Atomen, L¹ und L² sind vorzugsweise H.

Verbindungen der Formel I sind beispielsweise bekannt aus der DE-A-195 00 768. Die Verwendung dieser Verbindungen in polaren Mischungen mit Δε<0 wird im Stand der Technik nicht beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise ein oder mehrere Verbindungen der Formeln Ia bis Im

worin R¹¹ die oben angegebenen Bedeutungen hat.

Die erfindungsgemäße Mischung zeigt sehr günstige Werte für die kapazi tive Schwelle, relativ hohe Werte für die Holding Ratio, niedrige Rotations viskositäten und gleichzeitig eine sehr gute Tieftemperaturstabilität.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischungen werden im folgenden genannt:

a) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II enthält:
worin
R² die Bedeutung von R¹¹ oder R¹² hat,
p 1 oder 2, und
v 1 bis 6
bedeutet.
b) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel III,
worin
R³¹ und R³² jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit bis zu 12 C-Atomen, und
bedeutet,
enthält.
c) Medium, welches zwei, drei, vier oder mehr, vorzugsweise zwei oder drei, Verbindungen der Formel I enthält.
d) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, beträgt.
e) Medium, welches mindestens eine Verbindung der Formel IV
worin
R⁴¹ einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
bedeutet, enthält.
f) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel II im Ge samtgemisch mindestens 20 Gew.-% beträgt.
g) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel III im Ge samtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.
h) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel IV im Ge samtgemisch mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, beträgt.
i) Medium, welches mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IVa und/oder IVb enthält.

Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln IVaa-IVad und IVba-IVbe:

worin
Alkenyl und Alkenyl* jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiger Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen, und
Alkyl ein geradkettiger Alkylrest mit 1-6 C-Atomen
bedeuten.

a) Medium, welches zusätzlich eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln Illa bis Ille enthält:
worin
Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen,
bedeuten.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium mindestens eine Verbindung der Formel IIIa und/oder der Formel IIIb.

a) Medium, welches im wesentlichen aus
3-25 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I,
20-70 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel II,
0-20 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel III,
5-40 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IV
besteht.
b) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln,
worin
R¹³ und R¹⁴ jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 1 für R¹¹ und R¹² angegebenen Bedeutung haben, und
w und x jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6
bedeuten,
enthält.
c) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Zweikernver bindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Va bis Ve,
worin
R¹⁵ bis R¹⁸ jeweils unabhängig voneinander einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindes tens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und
R^E H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇
bedeuten,
enthält.

Von den Verbindungen der Formeln Va bis Ve sind besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln Va, Vd und Ve.

a) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Dreikernver bindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VIa bis VIo,
worin
R²³ bis R³⁶ einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und
s 1 bis 6 bedeutet,
enthält.

Von den genannten Verbindungen werden vorzugsweise in den erfindungsgemäßen Medien ein oder mehrere Verbindungen der Formeln VIa, VId, VIf und/oder VIg eingesetzt.

a) Medium enthaltend zusätzlich ein oder mehrere Verbindungen der Formel,
worin R Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C- Atomen bedeutet.
b) Medium enthaltend zusätzlich ein oder mehrere Tolane der Formel I1 und/oder T2,
worin
R^3T und R^4T jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy, Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkylalkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen
bedeuten.
c) Hochpolare Mischungen enthalten neben ein oder mehreren Verbin dungen der Formel I ein oder mehrere, vorzugsweise ein oder zwei, Ester oder Nitrile der Formeln
worin m und n jeweils unabhängig voneinander 1-12 bedeuten. Derartige Mischungen sind insbesondere für den IPS-mode mit Δε < 0 geeignet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrooptische Anzeige mit einer Aktivmatrix-Addressierung basierend auf dem ECB-Effekt, da durch gekennzeichnet, dass sie als Dielektrikum ein flüssigkristallines Me dium nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthält.

Vorzugsweise weist die Flüssigkristallmischung einen nematischen Pha senbereich von mindestens 60 K und eine Fließviskosität ν₂₀ von maximal 30 mm².s^-1 bei 20°C auf.

Die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung weist ein Δε von etwa -0,5 bis -8,0, insbesondere von etwa -3,0 bis -5,0 auf, wobei Δε die dielektrische Anisotropie bedeutet. Die Rotationsviskosität γ₁ ist vorzugsweise < 225 mPa.s, insbesondere < 180 mPa.s.

Die Doppelbrechung Δn in der Flüssigkristallmischung liegt, in der Regel, zwischen 0,04 und 0,15, vorzugsweise zwischen 0,06 und 0,12. Die Dielektrizitätskonstante ε_∥ ist größer oder gleich 3, vorzugsweise 3,2 bis 8,5.

Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebenen Zusätze enthalten.

Beispielsweise können 0-15% pleochroitische Farbstoffe zugesetzt wer den, ferner Leitsalze, vorzugsweise Ethyldimethyldodecylammonium-4- hexoxybenzoat, Tetrabutylammoniumtetraphenylboranat oder Komplex salze von Kronenethern (vgl. z. B. Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Band 24, Seiten 249-258 (1973)) zur Verbesserung der Leitfähigkeit oder Sub stanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen. Derartige Substanzen sind z. B. in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 und 28 53 728 beschrieben. Weiterhin können der Mischung UV-Stabilisatoren und Antioxidantien zugesetzt werden.

Die einzelnen Komponenten der Formel I, II, III und IV der erfindungs gemäßen Flüssigkristallphasen sind entweder bekannt oder ihre Herstel lungsweisen sind für den einschlägigen Fachmann aus dem Stand der Technik ohne weiteres abzuleiten, da sie auf in der Literatur beschriebe nen Standardverfahren basieren.

Die nematischen Flüssigkristallmischungen in den erfindungsgemäßen Anzeigen enthalten in der Regel zwei Komponenten A und B, die ihrerseits aus einer oder mehreren Einzelverbindungen bestehen.

Die Komponente A weist eine deutlich negative dielektrische Anisotropie auf und verleiht der nematischen Phase eine dielektrische Anisotropie von ≦ -0,3. Sie enthält bevorzugt Verbindungen der Formeln I und II.

Der Anteil der Komponente A liegt vorzugsweise zwischen 45 und 100%, insbesondere zwischen 60 und 100%.

Für Komponente A wird vorzugsweise eine (oder mehrere) Einzelverbin dung(en) gewählt, die einen Wert von Δε ≦ -0,8 haben. Dieser Wert muss umso negativer sein, je kleiner der Anteil A an der Gesamtmischung ist.

Die Komponente B weist eine ausgeprägte Nematogenität und eine Fließ viskosität von nicht mehr als 30 mm².s^-1, vorzugsweise nicht mehr als 25 mm².s^-1 bei 20°C auf.

Besonders bevorzugte Einzelverbindungen der Komponente B sind extrem niedrig viskose nematische Flüssigkristalle mit einer Fließviskosität von nicht mehr als 18, vorzugsweise nicht mehr als 12 mm².s^-1, bei 20°C.

Komponente B ist monotrop oder enantiotrop nematisch, weist keine smektischen Phasen auf und kann in Flüssigkristallmischungen das Auf treten von smektischen Phasen bis zu sehr tiefen Temperaturen verhin dern. Versetzt man beispielsweise eine smektische Flüssigkristallmischung mit jeweils verschiedenen Materialien mit hoher Nematogenität, so kann durch den erzielten Grad der Unterdrückung smektischer Phasen die Ne matogenität dieser Materialien verglichen werden.

Dem Fachmann sind aus der Literatur eine Vielzahl geeigneter Materialien bekannt. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel III.

Daneben können diese Flüssigkristallphasen auch mehr als 18 Kompo nenten, vorzugsweise 18 bis 25 Komponenten, enthalten. Vorzugsweise enthalten die Phasen 4 bis 15, insbesondere 5 bis 12, Verbindungen der Formeln I, II und optional III.

Neben Verbindungen der Formeln I, II III und IV können auch noch andere Bestandteile zugegen sein, z. B. in einer Menge von bis zu 45% der Gesamtmischung, vorzugsweise jedoch bis zu 35%, insbesondere bis zu 10%.

Die anderen Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus den ne matischen oder nematogenen Substanzen, insbesondere den bekannten Substanzen, aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Bi phenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexan-car bonsäurephenyl- oder -cyclohexylester, Phenylcyclohexane, Cyclohexyl biphenyle, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylnaphthaline, 1,4-Bis-cyclo hexylbiphenyle oder Cylohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren.

Die wichtigsten als Bestandteile derartiger Flüssigkristallphasen in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formei VII charakterisie ren,

R⁹-L-G-E-R¹⁰ VII

worin L und E je ein carbo- oder heterocyclisches Ringsystem aus der aus 1,4-disubstituierten Benzol- und Cyclohexanringen, 4,4'-disubstituierten Biphenyl-, Phenylcyclohexan- und Cyclohexylcyclohexansystemen, 2,5-disubstituierten Pyrimidin- und 1,3-Dioxanringen, 2,6-disubstituierten Naphthalin, Di- und Tetrahydronaphthalin, Chinazolin und Tetrahydro chinazolin gebildeten Gruppe,

G

-CH=CH-	-N(O)=N-
-CH-CQ-	-CH=N(O)-
-C∼C-	-CH₂-CH₂-
-CO-O-	-CH₂-O-
-CO-S-	-CH₂-S-
-CH=N-	-COO-Phe-COO-

oder eine C-C-Einfachbindung, Q Halogen, vorzugsweise Chlor, oder -CN, und R⁹

und R¹⁰

jeweils Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxycar bonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder ei ner dieser Reste auch CN, NC, NO₂

, NCS, CF₃

, OCF₃

, F, Cl oder Br bedeuten.

Bei den meisten dieser Verbindungen sind R⁹ und R¹⁰ voneinander ver schieden, wobei einer dieser Reste meist eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten sind ge bräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden herstellbar.

Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die erfindungsgemäße ECB-Mischung auch Verbindungen enthalten kann, worin beispielsweise H, N, O, Cl, F durch die entsprechenden Isotope ersetzt sind.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen entspricht der üblichen Geometrie, wie sie z. B. in EP-OS 0 240 379, beschrieben wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu be grenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtspro zent; alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen neben den Verbindungen der Formel I eine oder mehrere Verbindungen der nachfolgend genannten Verbindungen.

Folgende Abkürzungen werden verwendet:
(n, m = 1-12; z = 1-6)

Weiterhin bedeuten:
V_o Schwellenspannung, kapazitiv [V] bei 20°C
Δn die optische Anisotropie gemessen bei 20°C und 589 nm
Δε die dielektrische Anisotropie bei 20°C und 1 kHz
cp. Klärpunkt [°C]
γ₁ Rotationsviskosität gemessen bei 20°C [mPa.s]
LTS Tieftemperaturstabilität (Low temperature stability) [h]
HR Voltage Holding Ratio (nach 5 Minuten bei 100°C, 1 V) [%]

Die zur Messung der Schwellspannung verwendete Anzeige weist zwei planparallele Trägerplatten im Abstand von 20 µm und Elektroden schichten mit darüberliegenden Orientierungsschichten aus Lecithin auf den Innenseiten der Trägerplatten auf, welche eine homeotrope Orientierung der Flüssigkristalle bewirken.

Mischungsbeispiele

Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3

Beispiel 4

Beispiel 5

Beispiel 6

Beispiel 7

Beispiel 8

Beispiel 9

Beispiel 10

Beispiel 11

Beispiel 12

Beispiel 13

Beispiel 14

Beispiel 15 (IPS-Mischung)

Beispiel 16 (IPS-Mischung)

Beispiel 17

Beispiel 18

Beispiel 19

Beispiel 20

Beispiel 21

Beispiel 22

Beispiel 23

Beispiel 24

Beispiel 25

Beispiel 26

Beispiel 27

Beispiel 28

Beispiel 29

Claims

1. Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von pola ren Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel I,
worin
R¹¹ und R¹² jeweils unabhängig voneinander einen unsubsti tuierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substi tuierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig vonein ander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander H oder F,
Z -CF₂O-, -OCF₂, -C∼C-, -CF=CF-, -C₂F₄-, COO-, -OCO- oder eine Einfachbindung
a 0 oder 1
bedeuten,
enthält.

2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätz lich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II,
worin
R² die für R¹¹ und R¹² angegebene Bedeutung besitzt,
p 1 oder 2, und
v 1 bis 6
bedeutet,
enthält.

3. Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel III,
worin
R³¹ und R³² jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-12 C-Atomen bedeuten, und
bedeutet,
enthält.

4. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel IV enthält,
worin
R⁴¹ einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substi tuierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
bedeutet,
enthält.

5. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass es ein, zwei oder drei Verbindungen der Formel I enthält.

6. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.

7. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel II im Gesamtgemisch mindestens 20 Gew.-% beträgt.

8. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel III im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.

9. Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den For meln IIIa bis IIIe enthält,
worin
Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen,
bedeuten.

10. Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass es mindestens eine Verbindung der Formel IIIa und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IIIb enthält.

11. Flüssigkristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Va bis Ve
worin
R¹⁵ bis R¹⁸ jeweils unabhängig voneinander, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen min destens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
R^E H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇
bedeutet,
enthält.

12. Flüssigkristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Ver bindungen aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VIa bis VIo,
worin
R²³ bis R³⁶ einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -C∼C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und
s 1 bis 6
bedeuten,
enthält.

13. Flüssigkristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen aus
3-25 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I,
20-70 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel II,
0-20 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel III,
5-40 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IV
besteht.

14. Elektrooptische Anzeige mit einer Aktivmatrix-Adressierung basie rend auf dem ECB-Effekt, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Die lektrikum ein flüssigkristallines Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthält.