Derartige
Medien sind insbesondere für
elektrooptische Anzeigen mit einer Aktivmatrix-Addressierung basierend
auf dem ECB-Effekt sowie für
IPS-Anzeigen (In
plane switching) zu verwenden. Vorzugsweise besitzt das erfindungsgemäße Medium
eine negative dielektrische Anisotropie.
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 ≤ –0,5 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 (VA-Technologie = Vertical Aligned). Auch bei
Anzeigen, die den sogenannten IPS-Effekt verwenden, können dielektrisch
negative Flüsigkristallmedien
zum Einsatz kommen.
Für die technische
Anwendung dieses Effektes in elektrooptischen Anzeigeelementen werden 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 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 einen 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.
Es
besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen
mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich,
kurzen Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, mit deren Hilfe
verschiedene Graustufen erzeugt werden können.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde MFK-Anzeigen, nicht nur für Monitor-
und TV-Anwendungen, sondern auch für Mobiltelefone und Navigationssysteme,
welche auf dem ECB- oder auf dem IPS-Effekt beruhen, bereitzustellen,
die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem
Maße und
gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände aufweisen. Insbesondere
muss für
Mobiltelefone und Navigationssysteme gewährleistet sein, dass diese
auch bei extrem hohen und extrem niedrigen Temperaturen arbeiten.
Überraschenderweise
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.
Verbindungen der Formel I sind beispielsweise bekannt aus der WO
2002/055463.
Gegenstand
der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines
Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen, welches
mindestens eine Verbindung der Formel I enthält.
Die
erfindungsgemäßen Mischungen
zeigen sehr breite nematische Phasenbereiche mit Klärpunkten ≥ 85 °C, sehr günstige Werte
für die
kapazitive Schwelle, relativ hohe Werte für die Holding Ratio und gleichzeitig
sehr gute Tieftemperaturstabilitäten
bei –30 °C und –40 °C sowie sehr
geringe Rotationsviskositäten. Weiterhin
zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mischungen
durch ein gutes Verhältnis
von Klärpunkt
und Rotationsviskosität
und eine hohe negative dielektrische Anisotropie aus.
Einige
bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Mischungen
werden im folgenden genannt:
- a) R11 und/oder
R12 in den Verbindungen in der Formel I
bedeuten vorzugsweise H, Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit bis zu 6
C-Atomen, insbesondere bevorzugt bedeuten R11 und
R12 Alkyl, wobei der Alkylrest gleich oder
verschieden sein kann. R12 bedeutet ganz
besonders bevorzugt Alkoxy oder Alkenyloxy.
- b) Flüssigkristallines
Medium, worin R11 in Formel I vorzugsweise
folgende Bedeutungen hat: geradkettiges Alkyl, Vinyl, 1E-Alkenyl
oder 3-Alkenyl.
Falls R1 Alkenyl bedeutet,
so ist es vorzugsweise CH2=CH, CH3-CH=CH, C3H7-CH=CH, CH2=CH-C2H5 oder CH3-CH=CH-C2H5.
- c) Flüssigkristallines
Medium, welches ein, zwei, drei, vier oder mehr, vorzugsweise ein
oder zwei, Verbindungen der Formel I enthält.
- d) Flüssigkristallines
Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch
mindestens 2 Gew.%, vorzugsweise mindestens 4 Gew.%, besonders bevorzugt
2-20 %, beträgt.
- e) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IIA und/oder IIB enthält, worin
R2 die Bedeutung von R11 hat,
p
1 oder 2, und
v 1 bis 6
bedeutet.
- f) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen der Formel III enthält, worin
R31 und R32 jeweils
unabhängig
voneinander einen geradkettigen Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxyalkyl- oder
Alkoxyrest mit bis zu 12 C-Atomen, und Z Einfachbindung,
-CH2CH2-, -CH=CH-,
-CF2O-, -OCF2-,
-CH2O-, -OCH2-,
-COO-, -OCO-, -C2F4-,
-CF=CF-
bedeuten.
- g) Flüssigkristallines
Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formeln IIA und/oder
IIB im Gesamtgemisch mindestens 20 Gew.% beträgt.
- h) Flüssigkristallines
Medium, wobei der Anteil der Verbindungen der Formel III im Gesamtgemisch
mindestens 5 Gew.% beträgt.
- i) Flüssigkristallines
Medium, welches mindestens eine Verbindung ausgewählt aus
den Teilformeln I1 bis I9 enthält:
- j) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IIIa bis
IIIj enthält: worin
Alkyl
und
Alkyl* jeweils unabhängig
voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen, und
Alkenyl
und
Alkenyl* jeweils unabhängig
voneinander einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen
bedeuten.
Vorzugsweise
enthält
das erfindungsgemäße Medium
mindestens eine Verbindung der Formel IIIa, IIIb und/oder IIIe.
Besonders
bevorzugte Verbindungen der Formeln IIIe und IIIf werden nachfolgend
genannt:
Besonders
bevorzugte erfindungsgemäße Medien
enthalten eine Verbindung der Formel und/oder in Mengen von 30-60 Gew.%,
vorzugsweise 30-50 Gew.%.
- k) Flüssigkristallines
Medium, welches
2-20 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen
der Formel I und
20-80 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen
der Formeln IIA und/oder IIB
enthält bzw. daraus besteht, wobei
die Gesamtmenge der Verbindungen der Formeln Iund IIA und/oder IIB ≤ 100 Gew.%
beträgt.
- l) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Vierkernverbindungen der Formeln, worin
R7 und R8 jeweils
unabhängig
voneinander eine der in Anspruch 1 für R11 angegebenen
Bedeutung haben, und
w und x jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6
bedeuten,
enthält.
- n) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Y-1 bis Y-11 enthält,
worin
R13-R22 jeweils
unabhängig
voneinander, die für
R11 angegebenen Bedeutungen haben, und z
und m jeweils unabhängig
voneinander 1-6 bedeuten. RE bedeutet H,
CH3, C2H5 oder n-C3H7. x bedeutet 0, 1, 2 oder 3.
Insbesondere
bevorzugt enthält
das erfindungsgemäße Medium
eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Y-2, Y-3, Y-11 mit einer
Alkenylseitenkette.
- o) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen der Formeln vorzugsweise in Mengen von > 3 Gew.%, insbesondere ≥ 5 Gew.%,
und ganz besonders bevorzugt von 5-25 Gew.% enthält,
wobei
R23 die für
R11 angegebenen Bedeutungen hat und m 1-6
bedeutet.
- p) Flüssigkristallines
Medium enthaltend zusätzlich
ein oder mehrere fluorierte Terphenyle der Formeln T-1 bis T-22, worin
R
die für
R11 angegebenen Bedeutungen hat.
Vorzugsweise
ist R geradkettiges Alkyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl mit jeweils 1-6
C-Atomen, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2-6 C-Atomen. Vorzugsweise
bedeutet R Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl Methoxy, Ethoxy,
Propoxy, Butoxy, Pentoxy.
Das erfindungsgemäße Medium enthält die Terphenyle
der Formeln T-1 bis T-22 vorzugsweise in Mengen von 2-30 Gew.-%,
insbesondere von 5-20 Gew.-%.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen
der Formeln T-1, T-2, T-3 und T-22. In diesen Verbindungen bedeutet
R vorzugsweise Alkyl, ferner Alkoxy jeweils mit 1-5 C-Atomen.
Vorzugsweise
werden die Terphenyle in Mischungen mit einem Δn ≥ 0,10 in Kombination mit den
Verbindungen der Formeln I, IIA, IIB und III eingesetzt. Bevorzugte
Mischungen enthalten 2-20 Gew.-% Terphenyle und 5-60 Gew.-% der
Verbindungen der Formel IIA und/oder IIB.
- q) Flüssigkristallines
Medium enthaltend zusätzlich
ein oder mehrere Biphenyle der Formeln B-1 bis B-5, worin
Alkyl, Alkyl*, Alkenyl und Alkenyl* die oben angegebenen Bedeutungen
haben.
Der Anteil der Biphenyle der Formeln B-1 bis B-5 der
Gesamtmischung beträgt
vorzugsweise mindestens 3 Gew.-%, insbesondere ≥ 5 Gew.-%.
Von den Verbindungen
der Formeln B-1 bis B-5 sind die Verbindungen der Formeln B-1 und
B-4 insbesondere bevorzugt.
Bevorzugte Biphenyle sind ebenfalls worin
R
Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkenyloxy mit 1 bzw. 2 bis
6 C-Atomen bedeutet
und Alkenyl die oben angegebene Bedeutung hat. Insbesondere enthält das erfindungsgemäße Medium
eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Verbindungen der
Formeln B-1a und/oder B-2c.
- r) Flüssigkristallines
Medium, welches zusätzlich
eine oder mehrere Verbindungen der Formeln vorzugsweise in Mengen von > 3 Gew.%, insbesondere > 5 Gew.%, und ganz
besonders bevorzugt von 5-25 Gew.% enthält,
wobei
R24-25 die für R11 angegebenen
Bedeutungen haben und R26 CH3,
C2H5 oder n-C3H7 und q 1 oder
2 bedeutet.
- s) Flüssigkristallines
Medium enthaltend zusätzlich
mindestens eine Verbindung der Formeln Z-1 bis Z-21, worin
R
und Alkyl die oben angegebenen Bedeutungen haben und p 1 oder 2
ist,
vorzugsweise in Mengen von ≥ 5 Gew.-%, insbesondere ≥ 10 Gew.-%.
Insbesondere
bevorzugt sind Medien, die eine, zwei oder mehr Verbindungen der
Formeln Z-1 bis Z-13 enthalten und zusätzlich eine, zwei oder mehr
Verbindungen der Formel II. Vorzugsweise enthaften derartige Mischungen ≥ 10 Gew.-%
an Verbindungen der Formel II.
- t) Flüssigkristallines
Medium enthaltend mindestens eine Verbindung der Formeln O-1 bis
O-12, worin
R1 und R2 die für R11 angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise
bedeuten R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander
geradkettiges Alkyl, ferner Alkenyl.
Bevorzugte erfindungsgemäße flüssigkristalline
Medien enthalten eine oder mehrere Substanzen, die eine Tetrahydronaphthyl-
oder Naphthyl-Einheit aufweisen, wie z.B. die Verbindungen der Formeln
N-1 bis N-5 worin
R1 und R2 jeweils
unabhängig
voneinander die für
R11 angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise
geradkettiges Alkyl, geradkettiges Alkoxy oder geradkettiges Alkenyl
bedeuten, und Z, Z1 und Z2 jeweils
unabhängig
voneinander
-C2H4-,
-CH=CH-, -(CH2)4-,
-(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-,
-OCO-, -C2F4-, -CF=CF-,
-CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- oder eine Einfachbindung
bedeuten.
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrooptische Anzeige
mit einer Aktivmatrix-Adressierung basierend auf dem ECB-Effekt,
dadurch gekennzeichnet, dass sie als Dielektrikum ein flüssigkristallines
Medium nach einem der Ansprüche
1 bis 9 enthält.
Vorzugsweise
weist die Flüssigkristallmischung
einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60 K und eine Fließviskosität v20 von maximal 30 mm2·s–1 bei
20 °C auf.
Die
erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung
weist ein Δε von –0,5 bis –8,0, insbesondere
von –3,0 bis –6,0 auf,
wobei Δε die dielektrische
Anisotropie bedeutet. Die Rotationsviskosität γ1 ist
vorzugsweise < 200 mPa·s, insbesondere < 170 mPa·s.
Die
Doppelbrechung Δn
in der Flüssigkristallmischung
liegt in der Regel, zwischen 0,07 und 0,16, vorzugsweise zwischen
0,08 und 0,12.
Die
erfindungsgemäßen Mischungen
sind für
alle VA-TFT-Anwendungen geeignet, wie z.B. VAN, MVA, (S)-PVA, ASV.
Weiterhin sind sie für
IPS (In plane switching)-, FFS (Fringe field switching)- und PALC-Anwendungen
mit negativem Δε geeignet.
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 ≤ –0,5. Sie
enthält
bevorzugt Verbindungen der Formeln I, IIA, IIB und/oder III.
Der
Anteil der Komponente A liegt 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 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, und besonders
bevorzugt < 10, Verbindungen
der Formeln I, IIA und/oder IIB und optional III.
Neben
Verbindungen der Formeln I, IIA und/oder IIB und III 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 Zimtsäureestern.
Die
wichtigsten als Bestandteile derartiger Flüssigkristallphasen in Frage
kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formel IV charakterisieren,
R9-L-G-E-R10 IV 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 Tetrahydrochinazolin 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- |
| -CF2O- | -CF=CF- |
| -OCF2- | -OCH2- |
| -(CH2)4- | -(CH2)3O- |
oder eine C-C-Einfachbindung, Q Halogen, vorzugsweise
Chlor, oder -CN, und R
9 und R
10 jeweils
Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit bis
zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder einer dieser
Reste auch CN, NC, NO
2, NCS, CF
3,
OCF
3, 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 VA-, IPS-, FFS- oder PALC-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 begrenzen.
Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; alle
Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.
Vorzugsweise
enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen
neben den Verbindungen der Formeln I eine oder mehrere Verbindungen
der nachfolgend genannten Verbindungen.
Folgende
Abkürzungen
werden verwendet:
(n, m, z: jeweils unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4,
5 oder 6)
Die
Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren
Flüssigkristallmischungen
erfolgt in an sich üblicher
Weise. In der Regel wird die gewünschte
Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den
Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch
möglich,
Lösungen
der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder
Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel
nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
Die
Dielektrika können
auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene
Additive, wie z.B. UV-Absorber, Antioxidantien, Nanopartikel, Radikalfänger, enthalten.
Beispielsweise können 0-15
pleochroitische Farbstoffe, Stabilisatoren oder chirale Dotierstoffe
zugesetzt werden.
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.
In
der Tabelle A werden mögliche
Dotierstoffe angegeben, die den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden
können.
Sofern die Mischungen einen Dotierstoff enthalten, wird er in Mengen
von 0,01-4 Gew.%,
vorzugsweise 0,1-1,0 Gew.%, eingesetzt. Tabelle
A
Stabilisatoren,
die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden
können, werden
nachfolgend in Tabelle B genannt. Tabelle
B
Die
folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.
Vor- und nachstehend 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]
K1 elastische Konstante, "Splay"-Deformation bei 20 °C [pN]
K3 elastische
Konstante, "Bend"-Deformation bei
20 °C [pN]
LTS
Low temperature stability (nematische Phase), bestimmt in Testzellen
Die
zur Messung der Schwellenspannung verwendete Anzeige weist zwei
planparallele Trägerplatten im
Abstand von 20 μm
und Elektrodenschichten mit darüberliegenden
Orientierungsschichten aus SE-1211 (Nissan Chemicals) auf den Innenseiten
der Trägerplatten
auf, welche eine homöotrope
Orientierung der Flüssigkristalle
bewirken.
Z Einfachbindung, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- bedeuten.
worin Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen, und Alkenyl und Alkenyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeuten. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium mindestens eine Verbindung der Formel IIIa, IIIb und/oder IIIe. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln IIIe und IIIf werden nachfolgend genannt:
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Medien enthalten eine Verbindung der Formel
und/oder
in Mengen von 30-60 Gew.%, vorzugsweise 30-50 Gew.%.
enthält, worin R13-R22 jeweils unabhängig voneinander, die für R11 angegebenen Bedeutungen haben, und z und m jeweils unabhängig voneinander 1-6 bedeuten. RE bedeutet H, CH3, C2H5 oder n-C3H7. x bedeutet 0, 1, 2 oder 3. Insbesondere bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Y-2, Y-3, Y-11 mit einer Alkenylseitenkette.
worin R die für R11 angegebenen Bedeutungen hat. Vorzugsweise ist R geradkettiges Alkyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl mit jeweils 1-6 C-Atomen, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2-6 C-Atomen. Vorzugsweise bedeutet R Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy. Das erfindungsgemäße Medium enthält die Terphenyle der Formeln T-1 bis T-22 vorzugsweise in Mengen von 2-30 Gew.-%, insbesondere von 5-20 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln T-1, T-2, T-3 und T-22. In diesen Verbindungen bedeutet R vorzugsweise Alkyl, ferner Alkoxy jeweils mit 1-5 C-Atomen. Vorzugsweise werden die Terphenyle in Mischungen mit einem Δn ≥ 0,10 in Kombination mit den Verbindungen der Formeln I, IIA, IIB und III eingesetzt. Bevorzugte Mischungen enthalten 2-20 Gew.-% Terphenyle und 5-60 Gew.-% der Verbindungen der Formel IIA und/oder IIB.
worin R Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkenyloxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C-Atomen bedeutet und Alkenyl die oben angegebene Bedeutung hat. Insbesondere enthält das erfindungsgemäße Medium eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln B-1a und/oder B-2c.
vorzugsweise in Mengen von > 3 Gew.%, insbesondere > 5 Gew.%, und ganz besonders bevorzugt von 5-25 Gew.% enthält, wobei R24-25 die für R11 angegebenen Bedeutungen haben und R26 CH3, C2H5 oder n-C3H7 und q 1 oder 2 bedeutet.
worin R und Alkyl die oben angegebenen Bedeutungen haben und p 1 oder 2 ist, vorzugsweise in Mengen von ≥ 5 Gew.-%, insbesondere ≥ 10 Gew.-%. Insbesondere bevorzugt sind Medien, die eine, zwei oder mehr Verbindungen der Formeln Z-1 bis Z-13 enthalten und zusätzlich eine, zwei oder mehr Verbindungen der Formel II. Vorzugsweise enthaften derartige Mischungen ≥ 10 Gew.-% an Verbindungen der Formel II.
worin R1 und R2 die für R11 angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise bedeuten R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, ferner Alkenyl. Bevorzugte erfindungsgemäße flüssigkristalline Medien enthalten eine oder mehrere Substanzen, die eine Tetrahydronaphthyl- oder Naphthyl-Einheit aufweisen, wie z.B. die Verbindungen der Formeln N-1 bis N-5
worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander die für R11 angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise geradkettiges Alkyl, geradkettiges Alkoxy oder geradkettiges Alkenyl bedeuten, und Z, Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- oder eine Einfachbindung bedeuten.
-C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- oder -O-CO- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
a) einen 1,4-Cyclohexenylen- oder 1,4-Cyclohexylenrest, worin eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- oder -S- ersetzt sein können, b) einen 1,4-Phenylenrest, worin eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, c) einen Rest aus der Gruppe Piperidin-1,4-diyl-, 1,4-Bicyclo[2,2,2]-octylen-, einen Naphthalin-2,6-diyl, Decahydronaphthalin-2,6-diyl, 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl, Phenanthren-2,7-diyl, Fluoren-2,7-diyl, wobei die Reste a), b) und c) ein oder mehrfach durch Halogenatome substituiert sein können, bedeuten, enthält.
-C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, p 1 oder 2, und v 1 bis 6 bedeutet, enthält.
Z Einfachbindung, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- bedeuten, enthält.
worin R11 die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen hat, und Alkyl einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeutet, enthält.