DE10064995B4 - Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in einer elektrooptischen Anzeige - Google Patents

Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in einer elektrooptischen Anzeige Download PDF

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Abstract

Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, dass es
mindestens eine Verbindung der Formel I,
Figure 00000001
worin
R11 und R12 jeweils unabhängig voneinander 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-,
Figure 00000002
-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,
Figure 00000003
Z -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CF=CF-, -C2F4-, -COO-, -OCO- oder eine Einfachbindung
a 0 oder 1
bedeuten,
und
eine oder mehrere Verbindungen der Formel III und/oder der Formel IV,
Figure 00000004
worin
R31 und R32 jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1–12 C-Atomen bedeuten,...

Description

  • 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,
    Figure 00010001
    worin
    R11 und R12 jeweils unabhängig voneinander 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-,
    Figure 00010002
    -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,
    Figure 00020001
    Z -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CF=CF-, -C2F4-, -COO-, -OCO- oder eine Einfachbindung
    a 0 oder 1
    bedeuten,
    und
    eine oder mehrere Verbindungen der Formel III und/oder der Formel IV,
    Figure 00020002
    worin
    R31 und R32 jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1–12 C-Atomen bedeuten,
    Figure 00030001
    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-,
    Figure 00030002
    -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
    Alkenyl ein geradkettiger Alkenylrest mit 2–6 C-Atomen
    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 folgten 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 Digest 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 hochinformative 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 Anzeigeelementen 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 flüssigkristalliner Mesophase gibt es eine Einzelverbindung, die allen diesen Erfordernissen 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 nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte können 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 einkristallinem 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 elektrooptischer 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 amorphem 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 transparente 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 angeordnet ist, dass je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.
  • Die bisher bekannten TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polaristoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.
  • Der Begriff MFK-Anzeigen umfasst hier jedes Matrix-Display mit integrierten nichtlinearen Elementen, d. h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-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 Flüssigkristallmischung 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 akzeptable Widerstandswerte über eine lange Betriebsdauer aufweisen müssen.
  • Der Nachteil der bisher bekannten MFK-TN-Anzeigen beruht in ihrem vergleichsweise 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 Arbeitstemperaturbereich, 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 dielektrischer Anisotropie, welches mindestens eine Verbindung der Formel I und mindestens eine Verbindung der Formel III und/oder der Formel IV enthält. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium Verbindungen 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 , DE 197 48 819 A1 , DE 185 24 230 A1 und EP 0 903 391 A1 . Die Verwendung dieser Verbindungen in polaren Mischungen mit Δε < 0 für ECB-Anwendungen wird im Stand der Technik nicht beschrieben.
  • Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise ein oder mehrere Verbindungen der Formeln Ia bis Im
    Figure 00080001
    Figure 00090001
    Figure 00100001
    worin R11 die oben angegebenen Bedeutungen hat.
  • Die erfindungsgemäße Mischung zeigt sehr günstige Werte für die kapazitive Schwelle, relativ hohe Werte für die Holding Ratio, niedrige Rotationsviskositäten 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:
      Figure 00110001
      worin R2 die Bedeutung von R11 oder R12 hat, p 1 oder 2, und v 1 bis 6 bedeutet.
    • b) Medium, welches eine oder mehrere Verbindungen der Formel III,
      Figure 00110002
      worin R31 und R32 jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit bis zu 12 C-Atomen, und
      Figure 00120001
      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
      Figure 00120002
      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-,
      Figure 00130001
      -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 Gesamtgemisch mindestens 20 Gew.-% beträgt.
    • g) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel III im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.
    • h) Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel IV im Gesamtgemisch mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, beträgt.
    • i) Medium, welches mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IVa und/oder IVb enthält.
  • Figure 00130002
  • Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln IVaa–IVad und IVba–IVbe:
    Figure 00140001
    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.
    • j) Medium, welches zusätzlich eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IIIa bis IIIe enthält:
      Figure 00150001
      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.
    • k) 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.
    • l) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln,
      Figure 00160001
      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.
    • m) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Zweikernverbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Va bis Ve,
      Figure 00170001
      worin R15 bis R18 jeweils unabhängig voneinander 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-,
      Figure 00180001
      -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und RE H, oder CH3, Alkyl Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten, enthält.
  • Von den Verbindungen der Formeln Va bis Ve sind besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln Va, Vd und Ve.
    • n) Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Dreikernverbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VIa bis VIl,
      Figure 00180002
      Figure 00190001
      Figure 00200001
      worin R23 bis R33 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-,
      Figure 00200002
      -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, Alkyl Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, bedeuten enthält.
  • Von den genannten Verbindungen werden vorzugsweise in den erfindungsgemäßen Medien ein oder mehrere Verbindungen der Formeln VIa, VId, VIf und/oder VIg eingesetzt.
    • o) Medium enthaltend zusätzlich ein oder mehrere Verbindungen der Formel,
      Figure 00210001
      worin R Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C-Atomen bedeutet.
    • p) Medium enthaltend zusätzlich ein oder mehrere Tolane der Formel T1 und/oder T2,
      Figure 00210002
      worin R3T und R4T jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy, Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkylalkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten.
    • q) Hochpolare Mischungen enthalten neben ein oder mehreren Verbindungen der Formel I ein oder mehrere, vorzugsweise ein oder zwei, Ester oder Nitrile der Formeln
      Figure 00220001
      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 die Verwendung eines flüssigkristallinen Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Dielektrikum in einer elektrooptischen Anzeige mit einer Aktivmatrix-Addressierung basierend auf dem ECB-Effekt.
  • Vorzugsweise weist die Flüssigkristallmischung einen nematischen Phasenbereich 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 werden, ferner Leitsalze, vorzugsweise Ethyldimethyldodecylammonium-4-hexoxybenzoat, Tetrabutylammoniumtetraphenylboranat oder Komplexsalze von Kronenethern (vgl. z. B. Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Band 24, Seiten 249–258 (1973)) zur Verbesserung der Leitfähigkeit oder Substanzen 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 erfindungsgemäßen Flüssigkristallphasen sind entweder bekannt oder ihre Herstellungsweisen sind für den einschlägigen Fachmann aus dem Stand der Technik ohne weiteres abzuleiten, da sie auf in der Literatur beschriebenen Standardverfahren basieren.
  • Die nematischen Flüssigkristallmischungen in den 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 biegt vorzugsweise zwischen 45 und 100%, insbesondere zwischen 60 und 100%.
  • Für Komponente A wird vorzugsweise eine (oder mehrere) Einzelverbindungen) 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 Fließviskosität 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 Auftreten von smektischen Phasen bis zu sehr tiefen Temperaturen verhindern. Versetzt man beispielsweise eine smektische Flüssigkristallmischung mit jeweils verschiedenen Materialien mit hoher Nematogenität, so kann durch den erzielten Grad der Unterdrückung smektischer Phasen die Nematogenität 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 Komponenten, vorzugsweise 18 bis 25 Komponenten, enthalten. Vorzugsweise enthalten die Phasen 4 bis 15, insbesondere 5 bis 12, Verbindungen der Formeln I, II und 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 nematischen oder nematogenen Substanzen, insbesondere den bekannten Substanzen, aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexan-carbonsäurephenyl- oder -cyclohexylester, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylnaphthaline, 1,4-Bis-cyclohexylbiphenyle 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 Formel VIl charakterisieren, R9-L-G-E-R10 VIlworin 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 Tetrahydrochinazolin gebildeten Gruppe,
    G -CH=CH- -N(Ο)=N-
    -CH-CQ- -CH=N(Ο)-
    -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 Alkoxycarbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder einer dieser Reste auch CN, NC, NO2, NCS, CF3, OCF3, F, Cl oder Br bedeuten.
  • Bei den meisten dieser Verbindungen sind R9 und R10 voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten sind gebräuchlich. 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 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 begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; 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)
    Figure 00270001
    Figure 00280001
    Figure 00290001
    Figure 00300001
    Figure 00310001
    Figure 00320001
  • Weiterhin bedeuten:
    • Vo
    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 Elektrodenschichten mit darüberliegenden Orientierungsschichten aus Lecithin auf den Innenseiten der Trägerplatten auf, welche eine homeotrope Orientierung der Flüssigkristalle bewirken.
  • Mischungsbeispiele
  • Beispiel 1
    Figure 00330001
  • Beispiel 2
    Figure 00330002
  • Beispiel 3
    Figure 00340001
  • Beispiel 4
    Figure 00340002
  • Beispiel 5
    Figure 00350001
  • Beispiel 6
    Figure 00360001
  • Beispiel 7
    Figure 00370001
  • Beispiel 8
    Figure 00370002
  • Beispiel 9
    Figure 00380001
  • Beispiel 10
    Figure 00380002
  • Beispiel 11
    Figure 00390001
  • Beispiel 12
    Figure 00390002
  • Beispiel 13
    Figure 00400001
  • Beispiel 14
    Figure 00400002
  • Beispiel 15 (IPS-Mischung)
    Figure 00410001
  • Beispiel 16 (IPS-Mischung)
    Figure 00410002
  • Beispiel 17
    Figure 00420001
  • Beispiel 18
    Figure 00420002
  • Beispiel 19
    Figure 00430001
  • Beispiel 20
    Figure 00430002
  • Beispiel 21
    Figure 00440001
  • Beispiel 22
    Figure 00440002
  • Beispiel 23
    Figure 00450001
  • Beispiel 24
    Figure 00450002
  • Beispiel 25
    Figure 00460001
  • Beispiel 26
    Figure 00460002
  • Beispiel 27
    Figure 00470001
  • Beispiel 28
    Figure 00480001
  • Beispiel 29
    Figure 00490001

Claims (12)

  1. Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel I,
    Figure 00500001
    worin R11 und R12 jeweils unabhängig voneinander 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-,
    Figure 00500002
    -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,
    Figure 00510001
    Z -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CF=CF-, -C2F4-, -COO-, -OCO- oder eine Einfachbindung a 0 oder 1 bedeuten, und eine oder mehrere Verbindungen der Formel III und/oder der Formel IV,
    Figure 00510002
    worin R31 und R32 jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylalkoxy-, Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1–12 C-Atomen bedeuten,
    Figure 00520001
    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-,
    Figure 00520002
    -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, Alkenyl ein geradkettiger Alkenylrest mit 2–6 C-Atomen bedeuten, enthält.
  2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II,
    Figure 00520003
    worin R2 die für R11 und R12 angegebene Bedeutung besitzt, p 1 oder 2, und v 1 bis 6 bedeuten, enthält.
  3. Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine, zwei oder drei Verbindungen der Formel I enthält.
  4. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.
  5. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel II im Gesamtgemisch mindestens 20 Gew.-% beträgt.
  6. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Verbindungen der Formel III im Gesamtgemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt.
  7. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IIIa bis IIIe enthält,
    Figure 00530001
    Figure 00540001
    worin Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1–6 C-Atomen, bedeuten.
  8. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel IIIa und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IIIb enthält.
  9. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Va bis Ve,
    Figure 00540002
    Figure 00550001
    worin R15 bis R18 jeweils unabhängig voneinander 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-,
    Figure 00550002
    -C≡C-, -CO-, -CO-C-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, RE H oder CH3, Alkyl Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, bedeuten enthält.
  10. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VIa bis VIl,
    Figure 00550003
    Figure 00560001
    Figure 00570001
    worin R23 bis R33 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-,
    Figure 00570002
    -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, s 1 bis 6, und Alkyl Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, bedeuten, enthält.
  11. Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
  12. Verwendung des flüssigkristallinen Mediums nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 in einer elektrooptischen Anzeige mit einer Aktivmatrix-Adressierung basierend auf dem ECB-Effekt.
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