Somit
besteht ein großer
Bedarf an Flüssigkristallmedien,
die die Nachteile der Medien aus dem Stand der Technik nicht, oder
zumindest in deutlich vermindertem Umfang, aufweisen.
Überraschend
wurde gefunden, dass Flüssigkristallanzeigen
realisiert werden konnten, die eine geringe Schaltzeit in ECB-Anzeigen
aufweisen und gleichzeitig eine ausreichend breite nematische Phase,
eine günstige
Doppelbrechung (Δn)
und eine hohe Voltage Holding Ratio aufweisen.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die geringe Schaltzeit der Anzeigen bevorzugt dadurch
realisiert, dass erfindungsgemäße Flüssigkristallmedien
verwendet werden, die einen geringen Wert von 0,25 ms oder weniger
für die
gemäß dem im
folgenden erläuterten
Verfahren berechneten Peak-Zeiten (tmax)
aufweisen.
Bevorzugt
beträgt
der Quotient aus der Peak-Zeit und dem Quadrat der Doppelbrechung
der Flüssigkristallmischung
(tmax/Δn2) der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien 22 ms oder
weniger. Dieser Quotient (tmax/Δn2), der den Einfluß der optimalen Schichtdicke
der Flüssigkristallanzeigen
berücksichtigt,
ist proportional zur Schaltzeit der Flüssigkristallmischungen in den
entsprechenden Anzeigen.
Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ist die Peak-Zeit (t
max)
die Zeit, die vergeht, bis der nach dem Anlegen eines kurzen, hohen
Spannungspulses an eine mit Flüssigkristall
gefüllte
Zelle durch die Zelle fließende
Strom in seinem zeitlichen Verlauf (I(t)) ein Maximum durchläuft. Sie
wird gemäß der vorliegenden Erfindung
wie folgt bestimmt. Zunächst
wird der zeitliche Verlauf des Stroms (I(t)) bzw. der Stromdichte
(I(t)/S) nach den folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet, wobei
Gleichung (1) den Strom in Abhängigkeit
vom Tiltwinkel des Flüssigkristalldirektors
und Gleichung (2) den Zusammenhang zwischen dem Tiltwinkel und der nach
Anlegen der Spannung vergangenen Zeit beschreibt.
mit:
S
= Elektrodenfläche
(diese ist für
die Bestimmung des Maximums von I(t) nicht erforderlich),
E
b = U/I (für die Berechnungen wird für die vorliegende
Erfindung U = 90V und I = 22 μm
angenommen),
θ
0 = Bulk-Tiltwinkel zum Zeitpunkt t = 0
θ
b = Bulk-Tiltwinkel
α
1 bis α
5 =
Leslie Viskositätskoeffizienten,
β
1 = α 2 / 1 + γ 2 / 2 + 2α
1γ
3,
β
2 = γ 2 / 1 + γ 2 / 2 – 2γ
1γ
3 β
3 = γ
2 – γ
3 β
4 = γ
2 + γ
3,
β
5 = γ
2 + α
1γ
3,
β
6 = α
1γ
1 + γ 2 / 2,
β
7 = α
1 + γ
3 γ
1 =.–α
2;
(Rotationsviskosität),
γ
2 = α
3 – α
2 und
γ
3 = α
3 + α
4 + α
5.
Für die Leslie
Viskositätskoeffizienten
werden für
die vorliegende Erfindung die folgenden Annahmen verwendet:
α1 = –10 mPas
und
α3 = 0 mPas.
Außerdem gilt
für α3 =
0 nach Parodi: α4 + α5 = –α2 +
2η2 also α4 + α5 = γ1 +
2η2.
Hier
wird zusätzlich
angenommen: η2 ≈ ρ·ν mit:
ρ = Dichte
(ca. 1 g/cm3) und
ν = Fließviskosität.
Zur
besseren Lesbarkeit sind die beiden Gleichungen (1) und (2) in der 1 noch
einmal angegeben.
Die
Bestimmung der Lage des Maximums tmax der
Funktion I(t) bzw. I(θb(t)) ist auf verschiedene Arten möglich. So
kann beispielsweise die Funktion I(t) numerisch berechnet und der
Wert und die Lage des Maximums numerisch ausgesucht oder graphisch
ermittelt werden. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden numerische Verfahren
bevorzugt und insbesondere bevorzugt wird eine entsprechende Mathematik-Software
Mathematica (z.B: Version 3) der Firma Wolfram Research, Inc., verwendet,
in die eine implizite Darstellung von I(t) eingegeben und das Maximum
von I(t) numerisch über
die Ableitung der Funktion nach der Zeit (dl/dt) ermittelt wird.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
haben einen Wert der Peak-Zeit
(tmax) von 0,25 ms oder weniger, besonders
bevorzugt von 0,20 ms oder weniger, noch mehr bevorzugt von 0,16
ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 0,13 ms oder weniger
und insbesondere bevorzugt von 0,12 ms oder weniger.
Bei
einem Δn
von 0,080±0,010
beträgt
der Wert tmax der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 0,18 ms oder weniger, besonders bevorzugt 0,16 ms oder
weniger, noch mehr bevorzugt 0,14 ms oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 0,12 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,10 ms
oder weniger.
Bei
einem Δn
von 0,100±0,010
beträgt
der Wert tmax der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 0,19 ms oder weniger, besonders bevorzugt 0,17 ms oder
weniger, noch mehr bevorzugt 0,15 ms oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 0,13 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,12 ms
oder weniger.
Bei
einem Δn
von 0,120±0,010
beträgt
der Wert tmax der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 0,20 ms oder weniger, besonders bevorzugt 0,18 ms oder
weniger, noch mehr bevorzugt 0,16 ms oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 0,14 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,13 ms
oder weniger.
Bei
einem Δn
von 0,150±0,020
beträgt
der Wert tmax der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 0,21 ms oder weniger, besonders bevorzugt 0,20 ms oder
weniger, noch mehr bevorzugt 0,18 ms oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 0,16 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,15 ms
oder weniger.
Bei
einem Δn
von 0,200±0,030
beträgt
der Wert tmax der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 0,25 ms oder weniger, besonders bevorzugt 0,22 ms oder
weniger, noch mehr bevorzugt 0,20 ms oder weniger, ganz besonders
bevorzugt 0,19 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,18 ms
oder weniger.
Da
für die
jeweiligen Anwendungen der Flüssigkristallmedien
in den verschiedenen Anzeigetypen bzw. Bauformen zum Teil verschiedene
Werte der optischen Verzögerungen
(d·Δn) benötigt werden
und die Schaltzeit bei den meisten elektro-optischen Effekten umgekehrt
proportional zum Quadrat der Schichtdicke der Flüssigkristallzellen (d) ist,
ist ein weiterer Parameter zur Charakterisierung der entsprechenden
Flüssigkristallmedien
der Quotient aus der berechneten Peak-Zeit (tmax)
und dem Quadrat der Doppelbrechung (Δn), also: tmax /Δn2.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
haben bevorzugt einen Wert von tmax/Δn2 von 22 ms oder weniger, besonders bevorzugt
von 20 ms oder weniger, noch mehr bevorzugt von 18 ms oder weniger, ganz
besonders bevorzugt von 16 ms oder weniger und insbesondere von
15 ms oder weniger.
Bei
einer mittleren dielektrischen Konstante (εav.)
von 4,0±0,5
beträgt
der Wert tmax/Δn2 der
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bevorzugt 18 ms oder weniger, besonders bevorzugt 16 ms oder weniger,
noch mehr bevorzugt 14 ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt
12 ms oder weniger und insbesondere bevorzugt 10 ms oder weniger.
Bei
einem εav. von 5,0±0,5 beträgt der Wert t/Δn2 der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bevorzugt
19 ms oder weniger, besonders bevorzugt 17 ms oder weniger, noch
mehr bevorzugt 15 ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt 13 ms
oder weniger und insbesondere bevorzugt 12 ms oder weniger.
Bei
einem εav. von 6,0±0,5 beträgt der Wert t/Δn2 der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bevorzugt
22 ms oder weniger, besonders bevorzugt 20 ms oder weniger, noch
mehr bevorzugt 18 ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt 16 ms
oder weniger und insbesondere bevorzugt 14 ms oder weniger.
Bei
einem εav. von 7,0±0,5 beträgt der Wert t/Δn2 der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bevorzugt
24 ms oder weniger, besonders bevorzugt 22 ms oder weniger, noch
mehr bevorzugt 20 ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt 17 ms
oder weniger und insbesondere bevorzugt 14 ms oder weniger.
Bei
einem εav. von 8,0±0,5 beträgt der Wert t/Δn2 der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bevorzugt
26 ms oder weniger, besonders bevorzugt 23 ms der weniger, noch
mehr bevorzugt 21 ms oder weniger, ganz besonders bevorzugt 19 ms
oder weniger und insbesondere bevorzugt 16 ms oder weniger.
Flüssigkristallanzeigen,
die die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
enthalten bzw. verwenden sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Diese Anzeigen können
direkt, mittels einem Zeitmultiplexverfahren oder mittels einer
Aktiven Matrix, z.B. von TFTs (Thin Film Transistors), Varistoren oder Dioden, angesteuert
werden. Bevorzugt sind Anzeigen mit einer Aktiv Matrix Ansteuerung.
Außerdem ist
das entsprechende Verfahren zur Verringerung der Schaltzeit der
Anzeigen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
enthalten bevorzugt
- a) eine dielektrisch negative,
flüssigkristalline
Komponente (Komponente A), die bevorzugt eine oder mehrere dielektrisch
negative Verbindungen) der Formel I enthält worin
mindestens einer von und die anderen, soweit vorhanden,
jeweils unabhängig
voneinander dieselbe Bedeutung haben oder bevorzugt unabhängig voneinander, besonders bevorzugt und/oder, soweit vorhanden, R11 und
R12, unabhängig voneinander, Alkyl mit
1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt n-Alkyl, besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, Alkoxy mit
1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt n-Alkoxy, besonders bevorzugt n-Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen oder Alkoxyalkyl,
Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis
4 C-Atomen, bevorzugt Alkenyl, wobei in allen Gruppen eine oder
mehrere H-Atome durch Halogenatome, bevorzugt F-Atome, ersetzt sein
können,
L11 und L12, unabhängig voneinander,
C-F oder N, bevorzugt mindestens einer von L11 und
L12 C-F, besonders bevorzugt L11 und
L12 beide C-F,
Z11 und
Z12, jeweils unabhängig voneinander, -CH2-CH2-, -C≡C-, -CH=CH-,
-CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2-CF2-, -CF2-CH2-, -CF2-CF2-,-CO-O-, -O-CO-, -OCH2-,
-CH2O-, -OCF2, -CF2O- oder eine Einfachbindung, bevorzugt -CH2-CH2-, -CH=CH-,
-CH2-CF2-, -CF2-CH2-, -CF2-CF2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2, -CF2O- oder eine
Einfachbindung, besonders bevorzugt eine von Z11 und
Z12 -CH2-CH2- oder eine Einfachbindung und die andere
eine Einfachbindung, besonders bevorzugt beide eine Einfachbindung
und
n 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1
bedeuten und
- b) eine dielektrisch neutrale, flüssigkristalline Komponente
(Komponente B), die bevorzugt eine oder mehrere dielektrisch neutrale
Verbindungen) der Formel II enthält worin
R12 und R22, jeweils
unabhängig
voneinander, eine der für
R11 und R12 gegebene
Bedeutung haben und bevorzugt Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, bevorzugt
n-Alkyl und besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, Alkoxy
mit 1 bis 7 C-Atomen, bevorzugt n-Alkoxy und besonders bevorzugt
n-Alkoxy mit 2 bis 5 C-Atomen oder Alkoxyalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy
mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen, bevorzugt
Alkenyloxy,
Z21 bis Z23,
jeweils unabhängig
voneinander, eine der für
Z11 und Z12 gegebene
Bedeutung haben und bevorzugt -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- oder eine Einfachbindung,
bevorzugt -CH2-CH2-
oder eine Einfachbindung und besonders bevorzugt eine Einfachbindung, jeweils unabhängig voneinander, bevorzugt und, wenn vorhanden, p und q, jeweils unabhängig voneinander,
0 oder 1, bevorzugt (p + q) 0 oder 1, besonders bevorzugt q 0 und
insbesondere bevorzugt p und q beide 0,
bedeuten und optional
- c) eine chirale Komponente (Komponente C), die eine oder mehrere
chirale Verbindungen enthält.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1 bis I-5
worin
die Parameter die jeweilige oben bei Formel I angegebene Bedeutung
haben und bevorzugt
R
11 Alkyl oder
Alkenyl und
R
12 Alkyl, Alkenyl, Alkoxy
oder Alkenyloxy bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I-1, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1a bis I-1d, bevorzugt
der Formeln I-1b und/oder I-1d, besonders bevorzugt der Formel I-1d,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen
und
Alkenyl Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis
5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I-2, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-2a bis I-2d, bevorzugt
der Formeln I-2a und/oder I-2b, besonders bevorzugt der Formel I-2b,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen
und
Alkenyl Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis
5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I-3, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-3a bis I-3d, bevorzugt
der Formeln I-3b und/oder I-3d,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen
und
Alkenyl Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis
5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I-4, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-4a bis I-4d, bevorzugt
der Formeln I-4a und/oder I-4c, besonders bevorzugt der Formel I-4a,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit bis 1 bis
7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und
Alkenyl Alkenyl
mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel I-5, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-5a bis I-5d, bevorzugt
der Formeln I-5a und/oder I-5c, besonders bevorzugt der Formel I-5a,
worin
Alkyl
uns Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit bis 1 bis
5 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und
Alkenyl Alkenyl
mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II aus der
Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-8, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-6, bevorzugt
aus der Gruppe II-1 bis II-4 und besonders bevorzugt aus der Gruppe
II-2 und II-3,
worin
die Parameter die jeweilige oben bei Formel II angegebene Bedeutung
haben und
Y
1 H oder F bedeutet und
bevorzugt
R
21 Alkyl oder Alkenyl und
R
22 Alkyl,
Alkenyl oder Alkoxy, bevorzugt Alkyl oder Alkenyl, besonders bevorzugt
Alkenyl,
bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-1, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1a bis II-1e, bevorzugt
der Formeln II-1a und/oder Formeln II-1c und/oder II-1d, besonders
bevorzugt der Formeln II-1c und/oder II-1d und ganz besonders bevorzugt
der Formel II-1c und der Formel II-1d,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen
und
Alkenyl und Alkenyl',
unabhängig
voneinander, Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 5
C-Atomen
bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-2, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-2a bis II-2d, bevorzugt
der Formeln II-2a und/oder II-2b, besonders bevorzugt der Formel
II-2b,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen
und
Alkenyl Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis
5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-3, ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-3a bis II-3d, bevorzugt
der Formeln II-3a und/oder II-3d, besonders bevorzugt der Formel
II-3d,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit bis 1 bis
5 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und
Alkenyl Alkenyl
mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen bedeuten.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-4 ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-4a bis II-4d, bevorzugt
der Formeln II-4a und/oder II-4d, besonders bevorzugt der Formel
II-4d,
worin
Alkyl
und Alkyl', unabhängig voneinander,
Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Alkoxy Alkoxy mit bis 1 bis
5 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und
Alkenyl Alkenyl
mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen bedeuten.
Besonders
bevorzugt enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen) der Formel II-1, ausgewählt aus
der Gruppe
- – der Formeln II-1c, insbesondere
bevorzugt
- – der
Formel II-1 in der R21 Vinyl oder 1-Propenyl
und R22 Alkyl, bevorzugt n-Alkyl, besonders
bevorzugt R21 Vinyl und R22 Propyl
bedeuten und
- – der
Formeln II-1d, insbesondere bevorzugt
- – der
Formel II-1 in der R21 und R22,
unabhängig
voneinander, Vinyl oder 1-Propenyl, bevorzugt und R21 Vinyl
und besonders bevorzugt R21 und R22 Vinyl bedeuten.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-3, insbesondere
bevorzugt eine oder mehrere Verbindung(en), in denen R21 Vinyl
oder 1-Propenyl und R22 Alkyl, bevorzugt
n-Alkyl, besonders bevorzugt R21 Vinyl und
R22 Methyl bedeuten.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-5, insbesondere
bevorzugt eine oder mehrere Verbindung(en), in denen R21 Alkyl,
Vinyl oder 1-Propenyl und R22 Alkyl, bevorzugt
n-Alkyl bedeuten.
Für die vorliegende
Erfindung bedeutet im Zusammenhang mit der Angabe der Bestandteile
der Zusammensetzungen:
- – enthalten: die Konzentration
der betreffenden Bestandteile in der Zusammensetzung beträgt bevorzugt 10%
oder mehr, besonders bevorzugt 20% oder mehr,
- – überwiegend
bestehen aus: die Konzentration der betreffenden Bestandteile in
der Zusammensetzung beträgt
bevorzugt 50% oder mehr, besonders bevorzugt 55% oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 60% oder mehr,
- – im
wesentlichen vollständig
bestehen aus: die Konzentration der betreffenden Bestandteile in
der Zusammensetzung beträgt
bevorzugt 80% oder mehr, besonders bevorzugt 90% oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 95% oder mehr und
- – nahezu
vollständig
bestehen aus: die Konzentration der betreffenden Bestandteile in
der Zusammensetzung beträgt
bevorzugt 98% oder mehr, besonders bevorzugt 99% oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 100,0%.
Dies
gilt sowohl für
die Medien als Zusammensetzungen mit ihren Bestandteilen, die Komponenten und
Verbindungen sein können,
als auch für
die Komponenten mit ihren Bestandteilen, den Verbindungen.
Bevorzugt
besteht die Komponente A überwiegend,
besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig und ganz besonders bevorzugt
nahezu vollständig
aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel I, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1 bis I-5 und ganz besonders
bevorzugt ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1a bis I-5d.
Bevorzugt
besteht die Komponente B überwiegend,
besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig und ganz besonders bevorzugt
nahezu vollständig
aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-6, besonders
bevorzugt ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-4 und ganz
besonders bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1a bis II-4d.
Die
chirale Verbindung oder die chiralen Verbindungen, die in Komponente
C der Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können,
werden ausgewählt
aus den bekannten chiralen Dotierstoffen. Bevorzugt besteht die
Komponente C überwiegend,
besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig und ganz besonders bevorzugt
nahezu vollständig
aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der folgenden Formeln III bis V
worin
R
31 bis R
43 und
R
5, jeweils unabhängig voneinander, die oben
bei Formel II für
R
21 gegebene Bedeutung besitzen, und alternativ
H, CN, F, Cl CF
3, OCF
3,
CF
2H oder OCF
2H
und mindestens einer von R
31 und R
32 eine chirale Gruppe bedeuten,
Z
31 bis Z
53 und
Z
5, jeweils unabhängig voneinander -CH
2CH
2-, -CH=CH-, -COO-,
-O-CO- oder eine Einfachbindung, bevorzugt Z
31,
Z
32, Z
41, Z
44 Und Z
45 eine Einfachbindung,
Z
33, Z
42 und Z
43 -COO- oder eine Einfachbindung, Z
42 bevorzugt -COO- und Z
43 und
Z
5 -O-CO-,
jeweils unabhängig voneinander,
s, t, u, v, und w, jeweils
unabhängig
voneinander, 0 oder 1, bevorzugt s und t beide 0 und u und v beide
1, bedeuten.
Die
Verbindungen der Formeln III bis V werden bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln III-1 bis III-3, IV-1 und
IV-2 bzw. V-1 und V-2,
worin
die Parameter jeweils die oben bei den Formeln III bis V gegebene
Bedeutung haben und bevorzugt
R
31 bis
R
5 Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy H, CN, F,
Cl, CF
3, OCF
3, CF
2H oder OCF
2H und
mindestens einer von R
31 und R
32 eine
chirale Gruppe, bevorzugt Isooctyloxy
Z
31 eine
Einfachbindung,
Z
33 in Formel III-2
eine Einfachbindung und in Formel III-3 -COO-,
Z
42 -COO-,
Z
43 -O-CO
m eine ganze Zahl von 1 bis
8, bevorzugt 6 und
l eine von m verschiedene ganze Zahl von
0 bis 8, bevorzugt 1,
bedeuten.
Insbesondere
bevorzugt werden die Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der folgenden Formeln III-1a, III-1b, III-2a bis III-2c und III-3a,
IV-1a und IV-2a bzw. V-1a und V-2a
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
insgesamt bezogen auf die Gesamtmischung 30 % oder mehr bis 85 %
oder weniger, bevorzugt 40 % oder mehr bis 80 % oder weniger, bevorzugt
50 % oder mehr bis 70 % oder weniger und besonders bevorzugt 60
% oder mehr bis 70 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 65
% oder mehr bis 69 % oder weniger an Komponente A, bevorzugt an
Verbindungen der Formel I und 15 % oder mehr bis 70 % oder weniger,
bevorzugt 20 % oder mehr bis 60 oder weniger, besonders bevorzugt
30 % oder mehr bis 50 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt
35 % oder mehr bis 45 % oder weniger an Komponente B, bevorzugt
an Verbindungen der Formel II, und 0 % oder mehr bis 15 % oder weniger,
bevorzugt 0 % oder mehr bis 10 oder weniger, besonders bevorzugt
0,1 % oder mehr bis 6 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt
1 % oder mehr bis 5 % oder weniger an Komponente C, bevorzugt an
Verbindungen, ausgewählt
aus der Gruppe der Formeln III bis V.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
insgesamt bezogen auf die Gesamtmischung
25 % oder mehr bis
45 % oder weniger, bevorzugt 30 % oder mehr bis 40 % oder weniger,
besonders bevorzugt 32 % oder mehr bis 39 % oder weniger und ganz
besonders bevorzugt 33 % oder mehr bis 37 % oder weniger an Verbindungen
der Formel I-1,
15 % oder mehr bis 45 % oder weniger, bevorzugt
18 % oder mehr bis 32 % oder weniger, besonders bevorzugt 20 % oder
mehr bis 30 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 21 % oder
mehr bis 25 % oder weniger an Verbindungen der Formel I-2,
0
% oder mehr bis 30 % oder weniger, bevorzugt 5 % oder mehr bis 25
oder weniger, besonders bevorzugt 10 % oder mehr bis 20 % oder weniger
und ganz besonders bevorzugt 13 % oder mehr bis 18 % oder weniger
an Verbindungen der Formel I-3,
0 % oder mehr bis 20 % oder
weniger, bevorzugt 0 % oder mehr bis 15 oder weniger, besonders
bevorzugt 0 % oder mehr bis 10 % oder weniger und ganz besonders
bevorzugt 0 % oder mehr bis 5 % oder weniger an Verbindungen, ausgewählt aus
der Gruppe der Formeln I-4 und I-5, bevorzugt der Formel I-4,
15
% oder mehr bis 45 % oder weniger, bevorzugt 20 % oder mehr bis
40 % oder weniger, besonders bevorzugt 25 % oder mehr bis 37 % oder
weniger und ganz besonders bevorzugt 30 % oder mehr bis 35 % oder
weniger an Verbindungen, ausgewählt
aus der Gruppe der Formeln II-1 und II-5, bevorzugt der Formel II-5,
0
% oder mehr bis 20 % oder weniger, bevorzugt 0 % oder mehr bis 15
oder weniger, besonders bevorzugt 0 % oder mehr bis 10 % oder weniger
und ganz besonders bevorzugt 0 % oder mehr bis 5 % oder weniger
an Verbindungen, ausgewählt,
aus der Gruppe der Formeln II-2 und II-4, bevorzugt der Formel II-4
und
0 % oder mehr bis 20 % oder weniger, bevorzugt 0 % oder
mehr bis 15 oder weniger, besonders bevorzugt 1 % oder mehr bis
12 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 3 % oder mehr bis
8 % oder weniger an Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Formeln
II-3 und II-6, bevorzugt der Formel II-6.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung
insgesamt 1 % oder mehr bis 40 % oder weniger, bevorzugt 3 % oder
mehr bis 30 % oder weniger, besonders bevorzugt 5 % oder mehr bis
25 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 10 % oder mehr bis
20 % oder weniger an Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Formeln
III, IV und V.
Hier,
wie in der gesamten vorliegenden Offenbarung und den Ansprüchen, bedeutet
der Begriff „Verbindungen", auch geschrieben
als „Verbindung(en)", sofern nicht explizit
anders angegeben, sowohl eine als auch mehrere Verbindungen.
Die
einzelnen Verbindungen werden in den Mischungen in Konzentrationen
jeweils von 1 % oder mehr bis 30 % oder weniger bevorzugt von 2
oder mehr bis 30 % oder weniger und besonders bevorzugt von 4 % oder
mehr bis 16 % oder weniger eingesetzt.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthalten die Flüssigkristallmedien
insbesondere bevorzugt jeweils insgesamt
29 % bis 38 % an Verbindungen
der Formel I-1,
14 % bis 28 % an Verbindungen der Formel I-2,
3
% bis 17 % an Verbindungen der Formel I-3,
0 % bis 5 % an Verbindungen
der Formel I-4,
0 % bis 5 % an Verbindungen der Formel I-5,
28
% bis 42 % an Verbindungen der Formel II-1 und II-4,
0 % bis
5 % an Verbindungen der Formel II-2 und II-5 und
0 % bis 5
% an Verbindungen der Formel II-3 und II-6.
Ganz
besonders bevorzugt enthalten die Flüssigkristallmedien in dieser
Ausführungsform
jeweils insgesamt
31 % bis 36 % an Verbindungen der Formel
I-1,
17 % bis 23 % an Verbindungen der Formel I-2,
5 %
bis 15 % an Verbindungen der Formel I-3,
0 % bis 3 % an Verbindungen
der Formel I-4,
0 % bis 3 % an Verbindungen der Formel I-5,
30
% bis 37 % an Verbindungen der Formel II-1 und II-4,
0 % bis
2 % an Verbindungen der Formel II-2 und II-5 und
0 % bis 3
% an Verbindungen der Formel II-3 und II-6.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
die mit den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen für die bevorzugten
Konzentrationsbereiche identisch sein kann und bevorzugt identisch
ist, enthalten die Flüssigkristallmedien:
- • eine
oder mehrere Verbindungen der Formel I, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1 bis I-5, bevorzugt der
Formeln I-1 und/oder I-2 und/oder I-3 bevorzugt mit R11 n-Alkyl
oder Alkenyl, bevorzugt Alkenyl, besonders bevorzugt Vinyl und R12 Alkyl oder Alkoxy, bevorzugt Alkoxy, bevorzugt
– eine oder
mehrere Verbindungen der Formel I-1, worin R11 bevorzugt
n-Propyl oder n-Pentyl und R22 bevorzugt
Ethoxy bedeutet und/oder
– eine
oder mehrere Verbindungen der Formel I-2, worin R11 bevorzugt
Ethyl oder n-Butyl, bevorzugt n-Butyl und R22 bevorzugt
Ethoxy bedeutet und/oder
- • eine
oder mehrere Verbindungen der Formel II, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-6, bevorzugt
der Formeln II-1 und/oder II-3 und/oder I-5 und/oder II-6, bevorzugt
mit R21 n-Alkyl oder Alkenyl, bevorzugt
Alkenyl, besonders bevorzugt Vinyl und R22 Alkyl
oder Alkoxy, bevorzugt Alkoxy, besonders bevorzugt Methyl oder Propyl,
bevorzugt
– eine
oder mehrere Verbindungen der Formel II-1, worin R21 bevorzugt
Alkenyl, besonders bevorzugt Vinyl oder 1-Propenyl, ganz besonders
bevorzugt Vinyl und R22 bevorzugt Alkyl,
bevorzugt n-Alkyl und ganz besonders bevorzugt Propyl bedeuten und/oder
– eine oder
mehrere Verbindungen der Formel II-1, worin R21 und
R22 bevorzugt Alkenyl, besonders bevorzugt
Vinyl oder 1-Propenyl, ganz besonders bevorzugt R21 Vinyl
und insbesondere bevorzugt R21 und R22 beide Vinyl bedeuten und/oder
– eine oder
mehrere Verbindungen der Formel II-3, worin R21 bevorzugt
Alkenyl, bevorzugt Vinyl und R22 bevorzugt
Alkyl, bevorzugt Methyl bedeuten und/oder
– eine oder mehrere Verbindungen
der Formel II-5 und/oder
– eine
oder mehrere Verbindungen der Formel II-6 und/oder
- • eine
oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formel III und/oder.
- • eine
oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formel IV.
Hierbei
sind besonders bevorzugt Flüssigkristallmedien,
die
- – eine
oder mehrere Verbindungen der Formel I, bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe der Verbindungen der Formeln I-1 bis I-5, bevorzugt mit
R11 n-Alkyl und R12 Alkoxy,
und insbesondere jeweils pro Verbindung in Konzentrationen von 6
% oder mehr bis 20 % oder weniger je Verbindung und/oder
- – eine
oder mehrere Verbindungen der Formel II-1, insbesondere jeweils
pro Verbindung in Konzentrationen von 2 % oder mehr, bevorzugt 4
oder mehr bis 11 % oder weniger je Verbindung und/oder
- – eine
oder mehrere Verbindungen der Formeln II-3, II-2 und II-4 insbesondere
jeweils pro Verbindung in Konzentrationen von 2 % oder mehr, bevorzugt
4 % oder mehr bis 11 % oder weniger je Verbindung und/oder
- – eine
oder mehrere Verbindungen der Formeln III bis V, insbesondere jeweils
pro Verbindung in Konzentrationen von 0,1 % oder mehr, bevorzugt
0,4 % oder mehr bis 8 % oder weniger je Verbindung
enthalten.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
weisen bevorzugt eine nematische Phase von jeweils mindestens von –20 °C oder weniger
bis 70 °C
oder mehr, besonders bevorzugt von –30 °C oder weniger bis 80 °C oder mehr,
ganz besonders bevorzugt von –40 °C oder weniger
bis 85 °C
oder mehr und am allermeisten bevorzugt von –40 °C oder weniger bis 90 °C oder mehr
auf.
Hierbei
bedeutet der Begriff „eine
nematische Phase aufweisen" einerseits,
dass bei tiefen Temperaturen bei der entsprechenden Temperatur keine
smektische Phase und keine Kristallisation beobachtet wird und andererseits,
dass beim Aufheizen aus der nematischen Phase noch keine Klärung auftritt.
Die Untersuchung bei tiefen Temperaturen wird in einem Fließviskosimeter
bei der entsprechenden Temperatur durchgeführt sowie durch Lagerung in
Testzellen einer der elektrooptischen Anwendung entsprechenden Schichtdicke für mindestens
100 Stunden überprüft. Wenn
die Lagerstabilität
bei einer Temperatur von –20°C in einer
entsprechenden Testzelle 1.000 h oder mehr beträgt, wird das Medium als bei
dieser Temperatur stabil bezeichnet. Bei Temperaturen von –30°C bzw. –40°C betragen
die entsprechenden Zeiten 500 h bzw. 250 h. Bei hohen Temperaturen
wird der Klärpunkt
nach üblichen
Methoden in Kapillaren gemessen.
Ferner
sind die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
durch Werte der optischen Anisotropien im mittleren bis niedrigen
Bereich gekennzeichnet.
Die
Werte der Doppelbrechung liegen bevorzugt im Bereich von 0,065 oder
mehr bis 0,130, besonders bevorzugt im Bereich von 0,070 bis 0,100
und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,075 bis 0,090.
In
einer überlappenden,
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegen Werte der Doppelbrechung liegen
bevorzugt im Bereich von 0,060 oder mehr bis 0,120, besonders bevorzugt im
Bereich von 0,070 bis 0,090 und ganz besonders bevorzugt im Bereich
von 0,075 bis 0,085.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
haben eine negative dielektrische Anisotropie und weisen relativ
hohe Werte des Betrags der dielektrischen Anisotropie (|Δε|) auf, die
bevorzugt im Bereich von 2,7 oder mehr bis 5,3 oder weniger, bevorzugt
bis 4,5 oder weniger, bevorzugt von 2,9 oder mehr bis 4,5 oder weniger,
besonders bevorzugt von 3,0 oder mehr bis 4,0 oder weniger und ganz
besonders bevorzugt von 3,5 oder mehr bis 3,9 oder weniger liegen.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
weisen relativ kleine Werte für
die Schwellenspannung (V0) im Bereich von
1,7 V oder mehr bis 2,5 V oder weniger, bevorzugt von 1,8 V oder
mehr bis 2,4 V oder weniger, besonders bevorzugt von 1,9 V oder
mehr bis 2,3 V oder weniger und ganz besonders bevorzugt von 1,95
V oder mehr bis 2,1 V oder weniger.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
weisen bevorzugt relativ niedrige Werte der mittleren dielektrischen
Anisotropie (εav. ≡ (ε|| + 2ε⫠)/3)
auf, die bevorzugt im Bereich von 5,0 oder mehr bis 7,0 oder weniger,
bevorzugt von 5,5 oder mehr bis 6,5 oder weniger, noch mehr bevorzugt
von 5,7 oder mehr bis 6,4 oder weniger, besonders bevorzugt von
5,8 oder mehr bis 6,2 oder weniger und ganz besonders bevorzugt
von 5,9 oder mehr bis 6,1 oder weniger liegen.
Außerdem weisen
die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
hohe Werte für
die Voltage Holding Ratio in Flüssigkristallzellen
auf.
Diese
sind in frisch gefüllten
Zellen bei 20°C
in den Zellen größer oder
gleich 95 %, bevorzugt größer oder
gleich 97 %, besonders bevorzugt größer oder gleich 98 % und ganz
besonders bevorzugt größer oder gleich
99 % und nach 5 Minuten im Ofen bei 100°C in den Zellen größer oder
gleich 90 %, bevorzugt größer oder
gleich 93 %, besonders bevorzugt größer oder gleich 96 % und ganz
besonders bevorzugt größer oder gleich
98 %.
In
der Regel weisen dabei Flüssigkristallmedien
mit einer geringen Ansteuerspannung bzw. Schwellenspannung eine
geringere Voltage Holding Ratio auf als solche mit einer größeren Ansteuerspannung
bzw. Schwellenspannung und umgekehrt.
Diese
bevorzugten Werte für
die einzelnen physikalischen Eigenschaften werden von den erfindungsgemäßen Medien
bevorzugt auch jeweils miteinander kombiniert eingehalten.
Für die vorliegende
Erfindung bedeutet "≤" kleiner oder gleich,
bevorzugt kleiner und "≥" größer oder gleich,
bevorzugt größer.
Für die vorliegende
Erfindung bedeuten
trans-1,4-Cyclohexylen.
Für die vorliegende
Erfindung bedeuten die Begriffe „dielektrisch positive Verbindungen" solche Verbindungen
mit einem Δε > 1,5, „dielektrisch
neutrale Verbindungen" solche
mit –1,5 ≤ Δε ≤ 1,5 und „dielektrisch negative" Verbindungen solche
mit Δε < –1,5. Hierbei
wird die dielektrische Anisotropie der Verbindungen bestimmt, indem
10 % der Verbindungen in einem flüssigkristallinen Host gelöst werden
und von der resultierenden Mischung die Kapazität in mindestens jeweils einer
Testzelle mit 20 μm
Schichtdicke mit homeotroper und mit homogener Oberflächenorientierung
bei 1 kHz bestimmt wird. Die Meßspannung
beträgt
typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, sie ist jedoch stets niedriger als
die kapazitive Schwelle der jeweiligen untersuchten Flüssigkristallmischung.
Als
Hostmischung für
dielektrisch positive und dielektrisch neutrale Verbindungen wird
ZLI-4792 und für
dielektrisch negative Verbindungen ZLI-2857, beide von Merck KGaA,
Deutschland, verwendet. Aus der Änderung
der Dielektrizitätskonstante
der Hostmischung nach Zugabe der zu untersuchenden Verbindung und Extrapolation
auf 100 % der eingesetzten Verbindung werden die Werte für die jeweiligen
zu untersuchenden Verbindungen erhalten. Die zu untersuchende Verbindung
wird zu 10% in der Hostmischung gelöst. Wenn die Löslichkeit
der Substanz hierzu zu gering ist, wird die Konzentration schrittweise
solange halbiert, bis die Untersuchung bei der gewünschten
Temperatur erfolgen kann.
Alle
angegebenen Werte für
Temperaturen für
die vorliegende Erfindung sind in °C und alle Temperaturdifferenzen
entsprechend Differenzgrad angegeben, sofern nicht explizit anders
angegeben.
Der
Begriff „Schwellenspannung" bezieht sich für die vorliegende
Erfindung auf die kapazitive Schwelle (V0),
auch Freedericksz-Schwelle genannt, sofern nicht explizit anders
angegeben. In den Beispielen wird auch, wie allgemein üblich, die
optische Schwelle für
10 % relativen Kontrast (V10) bestimmt und
angegeben.
Die
elektrooptischen Eigenschaften, z.B. die Schwellenspannung (V0) (kapazitive Messung) und die optische
Schwelle (V10) werden, ebenso wie das Schaltverhalten,
in bei der Merck KGaA hergestellten Testzellen bestimmt. Die Messzellen
haben Substrate aus Natriumglas (Sodalime Glas) und sind in einer
ECB- bzw. VA-Konfiguration mit Polyimidorientierungsschichten (SE-1211
mit Verdünner
**26 (Mischungsverhältnis
1:1) beide der Firma Nissan Chemicals, Japan), die senkrecht zueinander
gerieben sind, ausgeführt.
Die Fläche der
durchsichtigen, nahezu quadratischen Elektroden aus ITO beträgt 1 cm2. Die Schichtdicke der verwendeten Testzellen
wird entsprechend der Doppelbrechung der untersuchten Flüssigkristallmischung
so ausgewählt,
dass die optische Verzögerung
(0,33±0,01) μm beträgt. Die
Polarisatoren, von denen sich jeweils einer vor bzw. hinter der
Zelle befindet, bilden mit ihren Absorptionsachsen einen Winkel
von 90° zueinander
und sind mit diesen Achsen parallel zu der Reiberichtung an ihrem
jeweils benachbarten Substrat. Die Schichtdicke beträgt meist
ca. 4,0 μm.
Die Zellen werden unter Normaldruck mittels Kapillarität gefüllt und
unversiegelt untersucht. Die verwendeten Flüssigkristallmischungen sind,
wenn nicht anders angegeben, nicht mit einem chiralen Dotierstoff
versetzt, sie eignen sich aber auch besonders für Anwendungen, in denen eine
solche Dotierung erforderlich ist.
Die
elektrooptischen Eigenschaften und die Schaltzeiten der Testzellen
werden in einem Meßgerät DMS 301
der Firma Autronic-Melchers, Karlsruhe, Deutschland, bei einer Temperatur
von 20°C
bestimmt. Die verwendete Ansteuerwellenform ist eine Rechteckwelle
mit einer Frequenz von 60 Hz. Die Spannung wird als Vrms (root mean square)
angegeben. Bei der Messung der Schaltzeiten wird die Spannung von
0 V zum zweifachen Wert der optischen Schwelle (2V10)
erhöht
und umgekehrt. Die angegebenen Schaltzeiten gelten für die gesamte
Zeit, die von der Änderung
der Spannung bis zum Erreichen von 90 % der jeweiligen gesamten Änderung
der Lichtintensität
vergeht, also τon = t(0%->90%)
und τoff ≡ t(100%->10%), umfassen also
auch die jeweiligen Totzeiten (delay times). Da die Einzelschaltzeiten
von der Ansteuerspannung abhängen,
werden zur Verbesserung der Vergleichbarkeit der Ergebnisse auch
die Summe der beiden Einzelschaltzeiten (Σ = τon + τoff)
bzw. die mittlere Schaltzeit (τav. = (τon + τoff)/2) angegeben.
Die
Voltage Holding Ratio wird in bei der Merck KGaA hergestellten Testzellen
bestimmt. Die Messzellen haben Substrate aus Natriumglas (Sodalime
Glas) und sind mit Polyimidorientierungsschichten (AL-3046 der Firma
Japan Synthetic Rubber, Japan) mit einer Schichtdicke von 50 nm,
die senkrecht zueinander gerieben sind ausgeführt. Die Schichtdicke beträgt einheitlich
6,0 μm.
Die Fläche
der durchsichtigen Elektroden aus ITO beträgt 1 cm2.
Alle
Konzentrationen sind für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung, soweit nicht explizit anders
vermerkt, in Massenprozent angegeben und beziehen sich auf die entsprechende
Mischung oder Mischungskomponente. Alle physikalischen Eigenschaften
werden und wurden nach "Merck
Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997,
Merck KGaA, Deutschland bestimmt und gelten für eine Temperatur von 20 °C, sofern
nicht explizit anders angegeben. Δn
wird bei 589 nm und Δε bei 1 kHz
bestimmt.
Die
Rotationsviskosität
wird mit der Methode des rotierenden Permanentmagneten und die Fließviskosität in einem
modifizierten Ubbelohde-Viskosimeter
bestimmt. Für
die Flüssigkristallmischungen
ZLI-2293, ZLI-4792
und MLC-6608, alle Produkte der Firma Merck KGaA, Darmstadt, Dezútschland,
betragen die bei 20°C
bestimmten Werte der Rotationsviskosität 161 mPa·s, 133 mPa·s bzw.
186 mPa·s
und die der Fließviskosität (ν) 21 mm2s·–1 14
mm2s·–1 bzw.
27 mm2s·–1.
Die
Voltage Holding Ratio wird bei 20 °C und nach 5 Minuten im Ofen
bei 100 °C
bestimmt. Die verwendete Spannung hat eine Frequenz von 60 Hz.
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
können
bei Bedarf auch weitere Zusatzstoffe wie z.B. Stabilisatoren, pleochroitische
Farbstoffe und chirale Dotierstoffe (als Komponente C) in den üblichen
Mengen enthalten. Die eingesetzte Menge dieser Zusatzstoffe beträgt insgesamt
0 % oder mehr bis 10 % oder weniger bezogen auf die Menge der gesamten
Mischung bevorzugt 0,1 % oder mehr bis 6 % oder weniger. Die Konzentration
der einzelnen eingesetzten Verbindungen beträgt bevorzugt 0,1 % oder mehr
bis 3 % oder weniger. Die Konzentration dieser und ähnlicher
Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Konzentrationen sowie der Konzentrationsbereiche
der Flüssigkristallverbindungen
in den Flüssigkristallmedien
nicht berücksichtigt.
Die
Zusammensetzungen bestehen aus mehreren Verbindungen, bevorzugt
aus 3 oder mehr bis 30 oder weniger, besonders bevorzugt aus 6 oder
mehr bis 20 oder weniger und ganz besonders bevorzugt aus 10 oder
mehr bis 16 oder weniger Verbindungen, die auf herkömmliche
Weise gemischt werden. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer
Menge verwendeten Komponenten in den Komponenten gelöst, die den
Hauptbestandteil der Mischung ausmachenden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise
bei erhöhter
Temperatur. Liegt die gewählte
Temperatur über
dem Klärpunkt
des Hauptbestandteils, so ist die Vervollständigung des Lösungsvorgangs
besonders leicht zu beobachten. Es ist jedoch auch möglich, die
Flüssigkristallmischungen
auf anderen üblichen
Wegen, z.B. unter Verwendung von Vormischungen oder aus einem sogenannten „Multi
Bottle System" herzustellen.
Die
nachstehenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung,
ohne sie zu beschränken. In
den Beispielen sind der Schmelzpunkt T (C,N), der Übergang
von der smektischen (S) zur nematischen (N) Phase T(S,N) und der
Klärpunkt
T(N,I) einer Flüssigkristallsubstanz
in Grad Celsius angegeben.
Für die vorliegende
Erfindung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der
Flüssigkristallverbindungen
durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische
Formeln gemäß folgender Tabellen
A bis C erfolgt. Alle Reste C
nH
2n+1,
C
mH
2m+1 und C
lH
2l+1 bzw. C
nH
2n, C
mH
2m und C
lH
2l, sind geradkettige Alkylreste bzw. Alkylenreste
jeweils mit n, m bzw. l C-Atomen. In Tabelle A sind die Ringelemente
der Kerne der Verbindung codiert, in Tabelle B sind die Brückenglieder
aufgelistet und in Tabelle C sind die Bedeutungen der Symbole für die linken
bzw. rechten Endgruppen der Moleküle aufgelistet. In Tabelle
D sind exemplarisch Molekülstrukturen
und deren Abkürzungen
aufgelistet. Tabelle
A: Ringelemente
Tabelle
B: Brückenglieder
Tabelle
C: Endgruppen
worin
n und m jeweils ganze Zahlen und die drei Punkte „..." Platzhalter für andere
Abkürzungen
aus dieser Tabelle sind.
Tabelle E
Stabilisatoren,
die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden
können, werden
nachfolgend genannt.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten die erfindungsgemäßen Medien
eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Tabelle E.
Tabelle F
In
der Tabelle F werden chirale Dotierstoffe genannt, die bevorzugt
in den erfindungsgemäßen Mischungen
eingesetzt werden.
und die anderen, soweit vorhanden, jeweils unabhängig voneinander dieselbe Bedeutung haben oder
bevorzugt unabhängig voneinander,
besonders bevorzugt
und/oder, soweit vorhanden,
R11 und R12, unabhängig voneinander, Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, bevorzugt n-Alkyl, besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, bevorzugt n-Alkoxy, besonders bevorzugt n-Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen oder Alkoxyalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen, bevorzugt Alkenyl, wobei in allen Gruppen eine oder mehrere H-Atome durch Halogenatome, bevorzugt F-Atome, ersetzt sein können, L11 und L12, unabhängig voneinander, C-F oder N, bevorzugt mindestens einer von L11 und L12 C-F, besonders bevorzugt L11 und L12 beide C-F, Z11 und Z12, jeweils unabhängig voneinander, -CH2-CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2-CF2-, -CF2-CH2-, -CF2-CF2-,-CO-O-, -O-CO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2, -CF2O- oder eine Einfachbindung, bevorzugt -CH2-CH2-, -CH=CH-, -CH2-CF2-, -CF2-CH2-, -CF2-CF2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2, -CF2O- oder eine Einfachbindung, besonders bevorzugt eine von Z11 und Z12 -CH2-CH2- oder eine Einfachbindung und die andere eine Einfachbindung, besonders bevorzugt beide eine Einfachbindung und n 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1 bedeuten und
jeweils unabhängig voneinander,
bevorzugt
und, wenn vorhanden,
p und q, jeweils unabhängig voneinander, 0 oder 1, bevorzugt (p + q) 0 oder 1, besonders bevorzugt q 0 und insbesondere bevorzugt p und q beide 0, bedeuten und optional
worin
s, t, u, v, und w, jeweils unabhängig voneinander, 0 oder 1, bevorzugt s und t beide 0 und u und v beide 1, bedeuten.
worin die Parameter jeweils die oben bei den Formeln III bis V gegebene Bedeutung haben und bevorzugt
Tabelle B: Brückenglieder
Tabelle C: Endgruppen
worin n und m jeweils ganze Zahlen und die drei Punkte „..." Platzhalter für andere Abkürzungen aus dieser Tabelle sind.
und die anderen, soweit vorhanden, jeweils unabhängig voneinander die selbe Bedeutung haben oder
R11 und R12, unabhängig voneinander, Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, oder Alkoxyalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2 bis 7 C-Atomen, wobei in allen Gruppen eine oder mehrere H-Atome durch Halogenatome ersetzt sein können, L11 und L12, unabhängig voneinander, C-F oder N, Z11 und Z12, jeweils unabhängig voneinander, -CH2-CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2-CF2-, -CF2-CH2-, -CF2-CF2-, -CO-O-, -O-CO-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2, -CF2O- oder eine Einfachbindung, n 0, 1 oder 2 bedeuten und b) eine dielektrisch neutrale, flüssigkristalline Komponente (Komponente B) enthält, die eine oder mehrere dielektrisch neutrale Verbindungen) der Formel II enthält
worin R21 und R22, jeweils unabhängig voneinander, eine der für R11 und R12 gegebene Bedeutung haben Z21 bis Z23, jeweils unabhängig voneinander, auch diese voneinander unabhängig eine der für Z11 und Z12 gegebene Bedeutung haben
jeweils unabhängig voneinander,
p und q, jeweils unabhängig voneinander, 0 oder 1 bedeuten und optional c) eine chirale Komponente (Komponente C) enthält.