DE102006036894A1 - Liquid-crystal medium with a negative dielectric anisotropy based on a mixture of polar compound, useful in an electro optical display comprises a bicyclohexyl compound - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft ein flüssigkristallines
Medium mit negativer dielektrischer Anisotropie auf der Basis eines
Gemisches von polaren Verbindungen, welches mindestens eine Verbindung
der Formel I, worin
R11 einen
unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder
mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest
mit bis zu 4 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O-
oder -O-CO- so ersetzt sein können, dass
O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
R12 einen
unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder
mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkenylrest mit
bis zu 5 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere
CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O-
oder -O-CO- so ersetzt sein können,
dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
bedeuten,
in
Mengen von ≥ 30
Gew.% bezogen auf das Medium,
enthält.The invention relates to a liquid-crystalline medium having negative dielectric anisotropy based on a mixture of polar compounds which comprises at least one compound of the formula I wherein
R 11 is an unsubstituted, an alkyl or alkenyl radical having up to 4 carbon atoms which is monosubstituted by CN or CF 3 or at least simply by halogen, where one or more CH 2 groups in these radicals are also represented by -O-, -S- . -C≡C, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -OC-O- or -O-CO- may be replaced so that O atoms are not directly linked to one another,
R 12 is an unsubstituted, an alkenyl radical having up to 5 carbon atoms which is monosubstituted by CN or CF 3 or at least simply by halogen, where one or more CH 2 groups are also substituted by -O-, -S-, -C≡C, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -OC-O- or -O-CO- may be replaced so that O atoms are not directly linked to one another,
mean,
in amounts of ≥ 30% by weight, based on the medium,
contains.
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.such Media are especially for Electro-optical displays based on active matrix addressing on the ECB effect as well as for IPS Displays (In plane switching). The medium according to the invention preferably has a negative dielectric anisotropy.
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).The Principle of electrically controlled birefringence, the ECB effect (electrically controlled birefringence) or DAP effect (deformation aligned phases) was first described in 1971 (M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields ", Appl. Phys. 19 (1971), 3912). This was followed by works by J.F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193) and G. Labrunie and 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.The work of J. Robert and F. Clerc (SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30), J. Duchene (Displays 7 (1986), 3) and H. Schad (SID 82 Digest Techn. Papers (1982). , 244) have shown that liquid-crystalline phases must have high values for the ratio of the elastic constants K 3 / K 1 , high values for the optical anisotropy Δn and values for the dielectric anisotropy Δε ≦ -0.5 in order to be based on highly informative display elements to be used on the ECB effect. Electro-optical display elements based on the ECB effect have a homeotropic edge orientation (VA technology = Vertical Aligned). Even with displays that use the so-called IPS effect, dielectric negative liquid crystal media can be used.
Anzeigen, die den ECB-Effekt verwenden haben sich als sogenannte VAN- (Vertically Aligned Nematic) Anzeigen in den Bauformen MVA (Multi-Domain Vertical Alignment, z.B.: Yoshide, H. et al., Vortrag 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch I, S. 6 bis 9 und Liu, C.T. et al., Vortrag 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technnology ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch II, S. 750 bis 753) und PVA (Patterned Vertical Alignment, z.B.: Kim, Sang Soo, Vortrag 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch II, S. 760 bis 763) neben ASV- (Avanced Super View, z.B.: Shigeta, Mitzuhiro und Fukuoka, Hirofumi, Vortrag 15.2: "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch II, S. 754 bis 757) Anzeigen und IPS- (In Plane Switching) Anzeigen (z.B.: Yeo, S.D., Vortrag 15.3: "A LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch II, S. 758 & 759), neben den lange bekannten neben TN- (Twisted Nematic) Anzeigen, als eine der drei zur Zeit wichtigsten neueren Typen von Flüssigkristallanzeigen insbesondere für Fernsehanwendungen etabliert. In allgemeiner Form werden die Technologien z.B. in Souk, Jun, SIDSeminar 2004, Seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 bis M-6/26 und Miller, Ian, SIDSeminar 2004, Seminar M-7: "LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 bis M-7/32, verglichen. Obwohl die Schaltzeiten moderner ECB-Anzeigen durch Ansteuerungsmethoden mit Übersteuerung (overdrive) bereits deutlich verbessert wurden, z.B.: Kim, Hyeon Kyeong et al., Vortrag 9.1: "A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Buch I, S. 106 bis 109, ist die Erzielung von videotauglichen Schaltzeiten insbesondere beim Schalten von Graustufen immer noch ein noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem.Displays that use the ECB effect have become known as VAN (Vertically Aligned Nematic) displays in the MVA (Multi-Domain Vertical Alignment, eg: Yoshide, H. et al., Lecture 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ... ", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6-9, and Liu, CT et al., Lecture 15.1:" A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology. ", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750-753) and PVA (Patterned Vertical Alignment, eg: Kim, Sang Soo, Lecture 15.4:" Super PVA Sets New State-of- the-Art for LCD-TV ", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760-763) in addition to ASV (Avanced Super View, eg: Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi, Lecture 15.2 : "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754-757) Displays and IPS (In Plane Switching) displays (eg: Yeo, SD, Vor 15.3: "A LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 & 759), in addition to the long-known alongside TN (Twisted Nematic) displays, as one of the three most important recent types of liquid crystal displays, especially for television applications. In general, the technologies will be used eg in Souk, Jun, SIDSeminar 2004, Seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26 and Miller, Ian, SIDSeminar 2004 , Seminar M-7: "LCD Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32, compared. Although the switching times of modern ECB displays have already been significantly improved by overdrive control methods, eg: Kim, Hyeon Kyeong et al., Lecture 9.1: "A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp 106-109, the achievement of video-compatible switching times is still an unsatisfactory problem, especially when switching grayscale.
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.For the technical Application of this effect in electro-optical display elements become FK phases needed which must meet a variety of requirements. Especially important here the chemical resistance across from Moisture, air and physical influences such as heat, radiation in the infrared, visible and ultraviolet range and electric DC and Alternating fields.
Ferner wird von technisch verwendbaren FK-Phasen eine flüssigkristalline Mesophase in einem geeigneten Temperaturbereich und eine niedrige Viskosität gefordert.Further becomes technically usable FK phases a liquid crystalline Mesophase in a suitable temperature range and a low viscosity required.
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.In None of the previously known series of compounds with liquid-crystalline Mesophase there is a single compound that meets all these requirements equivalent. There are therefore usually mixtures of two to 25, preferably three to 18, compounds prepared to be used as FK phases To get substances. Optimal phases, however, were able to do this Way are not easily prepared, since so far no liquid crystal materials with clearly negative dielectric anisotropy and sufficient Long-term stability to disposal stood.
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.
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors on silicon wafer as a substrate.
- 2. Thin-film transistors (TFT) on a glass plate as a substrate.
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.at Type 1 is usually the dynamic one as an electro-optical effect Scatter or the guest host effect used. The usage of Single-crystal silicon as substrate material limits the display size, as well the modular composition of various partial displays on the Bumps to problems leads.
Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet.at the more promising type 2, which is preferred, is considered electro-optical Effect usually the TN effect used.
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.you distinguishes two technologies: TFTs of compound semiconductors such as e.g. CdSe or TFT's based on polycrystalline or amorphous silicon. At the latter Technology is being worked on worldwide with great intensity.
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.The TFT matrix is on the inside of a glass plate of the display upset while the other glass plate on the inside the transparent counter electrode wearing. Compared to the size of the pixel electrode is the TFT very small and disturbs the picture practically not. This technology can also be used for full color Image displays, with a mosaic of red, green and blue filters is arranged such that each one filter element lies opposite a switchable picture element.
Die bisher bekannten TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polaristoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.The Previously known TFT displays usually work as TN cells with crossed polaristors in transmission and are from behind illuminated.
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).Of the Term MFK displays here includes any matrix display with built-in nonlinear elements, i. in addition to the active matrix also ads with passive elements such as varistors or diodes (MIM = metal-insulator-metal).
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.Such MFK displays are particularly suitable for TV applications (eg pocket TV) or for high-information displays in automotive or aircraft. In addition to problems with regard to the angle dependence of the contrast and the switching times, MFK displays are subject to difficulties due to insufficiently high resistivity of the liquid-crystal mixtures [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 Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. As the resistance decreases, the contrast of a MFK display degrades. As a result of the interaction with the inner surfaces of the display, the specific resistance of the liquid-crystal mixture generally decreases over the lifetime of an MFK display A high (initial) resistance is very important for displays that must have acceptable resistance values over a long period of operation.
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.Of the Disadvantage of the previously known MFK TN displays is based in their comparatively low contrast, the relatively high viewing angle dependence and the difficulty in creating grayscale in these displays.
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.It There is still a great need for MFK ads with very high specific resistance and at the same time a large operating temperature range, short switching times and low threshold voltage, with their help different shades of gray can be generated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde MFK-Anzeigen, insbesondere für Monitor- und TV-Anwendungen, 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 Monitore und Fernseher gewährleistet sein, dass diese auch bei extrem hohen und extrem niedrigen Temperaturen arbeiten.Of the Invention is the object of MFK displays, in particular for monitor and TV applications based on the ECB or the IPS effect do not provide the disadvantages mentioned above or only to a lesser extent and at the same time have very high resistivities. Especially must for Monitors and TVs guaranteed be that even at extremely high and extremely low temperatures work.
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 in hohen
Konzentrationen enthalten. Verbindungen der Formel I sind beispielsweise
bekannt aus der
Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen, welches mindestens eine Verbindung der Formel I in Mengen von ≥ 30 Gew.% enthält.object the invention is thus a liquid crystalline Medium based on a mixture of polar compounds which at least one compound of the formula I in amounts of ≥ 30% by weight contains.
Die erfindungsgemäßen Mischungen zeigen sehr breite nematische Phasenbereiche mit Klärpunkten ≥ 70 °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 und niedrige Schaltzeiten. Die erfindungsgemäßen Mischungen, insbesondere solche, die ≥ 30 Gew.% anenthalten, zeichnen sich dadurch aus, dass zusätzlich zur Verbesserung der Rotationsviskosität γ1 eine Erhöhung der elastischen Konstanten K33 zur Verbesserung der Schaltzeiten beiträgt.The mixtures of the invention show very broad nematic phase ranges with clearing points ≥ 70 ° C, very favorable values for the capacitive threshold, relatively high values for the holding ratio and at the same time very good low-temperature stabilities at -30 ° C and -40 ° C and very low rotational viscosities and low switching times. The mixtures according to the invention, in particular those which contain ≥ 30% by weight contain, characterized in that in addition to improving the rotational viscosity γ 1, an increase in the elastic constant K 33 contributes to improving the switching times.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischungen werden im folgenden genannt:
- a) R11 in Formel I bedeutet vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl, insbesondere Ethyl, Propyl, Butyl, Vinyl, 1E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl. R12 in Formel I bedeutet vorzugsweise Vinyl, 1E-Alkenyl oder 3-Alkenyl, vorzugsweise CH2=CH.
- b) Flüssigkristallines Medium, welches ein, zwei, drei, vier oder mehr, vorzugsweise ein, zwei oder drei Verbindungen der Formel I enthält,
- c) Flüssigkristallines Medium, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch mindestens 30 Gew.%, vorzugsweise mindestens 35 Gew.%, besonders bevorzugt ≥ 38 Gew.%, beträgt.
- d) Flüssigkristallines Medium, welches zusätzlich eine Verbindung der Formel enthält, vorzugsweise in Mengen von ≤ 25 Gew.%.
- e) Flüssigkristallines Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IIA und/oder IIB enthält, worin R2 H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- oder -O-CO- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, 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-, 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: Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Medien enthalten eine Verbindung der Formelvorzugsweise in Mengen von 30-60 Gew.%, insbesondere 35-60 Gew.% und/oder eine Verbindung der Formelvorzugsweise in Mengen von 30-40 Gew.%, insbesondere von 35-40 Gew.%. Sofern die erfindungsgemäße sowohl eine Verbindung der Formel und eine Verbindung der Formelenthält, beträgt die Gesamtkonzentration dieser beiden Verbindungen in der Mischung ≥ 40 Gew.%, vorzugsweise ≥ 45 Gew.%, insbesondere ≥ 50 Gew.%.
- j) Flüssigkristallines Medium, welches mindestens eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe enthält.
- k) Flüssigkristallines Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IIIa bis IIIh enthält: worin Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen, und bedeuten. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium mindestens eine Verbindung der Formel IIIa, Formel IIIb und/oder Formel IIId.
- l) Flüssigkristallines Medium, welches 30-80 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I und 20-70 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Formeln IIA und/oder IIB enthält bzw. daraus besteht, wobei die Gesamtmenge der Verbindungen der Formeln I und IIA und/oder IIB ≤ 100 Gew.% beträgt.
- m) Flüssigkristallines Medium, welches zusätzlich eine oder mehrere Vierkernverbindungen der Formeln, worin R7 und R8 jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 2 für R2 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-R20 jeweils unabhängig voneinander, die für R2 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 und/oder Y-11 mit einer Alkenylseitenkette, vorzugsweise in Mengen von ≥ 5 Gew.%.
- 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 R21 die für R2 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 R2 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-4, 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. Der Anteil der Biphenyle der Formeln B-1 bis B-4 der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise mindestens 3 Gew.%, insbesondere ≥ 5 Gew.%. Von den Verbindungen der Formeln B-1 bis B-4 sind die Verbindungen der Formeln B-1 und B-4 insbesondere bevorzugt. Besonders bevorzugte Biphenyle sind worin R Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkenyloxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C-Atomen bedeutet und Alkenyl die oben angegebene Bedeutung hat. Insbesondere bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Medium eine oder mehrere 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 R22-23 die für R11 angegebenen Bedeutungenen haben und R24 CH3, C2H5 oder n-C3H7 und q 1 oder 2 bedeutet.
- s) Flüssigkristallines Medium enthaltend mindestens eine Verbindung der Formeln Z-1 bis Z-22, 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-9 enthalten und zusätzlich eine, zwei oder mehr Verbindungen der Formel II. Vorzugsweise enthalten derartige Mischungen ≥ 10 Gew.% an Verbindungen der Formel II.
- t) Flüssigkristallines Medium enthaltend mindestens eine Verbindung der Formeln 0-1 bis 0-12, worin R1 und R2 die für R2 angegebenen Bedeutungen haben, vorzugsweise bedeuten R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, ferner Alkenyl.
- u) 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 R1N und R2N jeweils unabhängig voneinander die für R2 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-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2- oder eine Einfachbindung bedeuten.
- v) Bevorzugte Mischungen enthalten eine oder mehrere Difluorbenzochroman-Verbindungen der Formel BC worin RB1 und RB2 jeweils unabhängig voneinander die Bedeutung von R2 aufweisen, vorzugsweise in Mengen von 3 bis 20 Gew.%, insbesondere in Mengen von 3 bis 15 Gew.%. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel BC sind die Verbindungen BC-1 bis BC-7, 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. Ganz besonders bevorzugt sind Mischungen enthaltend eine, zwei oder drei Verbindungen der Formel BC-2.
- a) R 11 in formula I is preferably alkyl or alkenyl, in particular ethyl, propyl, butyl, vinyl, 1E-alkenyl or 3E-alkenyl. R 12 in formula I is preferably vinyl, 1E-alkenyl or 3-alkenyl, preferably CH 2 = CH.
- b) liquid-crystalline medium which contains one, two, three, four or more, preferably one, two or three compounds of the formula I,
- c) Liquid-crystalline medium, wherein the proportion of compounds of the formula I in the total mixture is at least 30% by weight, preferably at least 35% by weight, particularly preferably ≥ 38% by weight.
- d) liquid-crystalline medium which additionally contains a compound of the formula contains, preferably in amounts of ≤ 25 wt.%.
- e) liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds of the formulas IIA and / or IIB, in which R 2 denotes H, an unsubstituted alkyl or alkenyl radical having up to 15 C atoms, which is monosubstituted by CN or CF 3 or at least simply by halogen, where one or more CH 2 groups in these radicals are also represented by -O-, -S-, -C≡C-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -OC-O- or -O-CO- may be replaced so that O atoms are not directly linked together, p 1 or 2, and v 1 to 6 means.
- f) liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds of the formula III, wherein R 31 and R 32 each independently represent a straight-chain alkyl, alkoxyalkyl or alkoxy radical having up to 12 C atoms, and Z single bond, -CH 2 CH 2 -, -CH = CH-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -COO-, -OCO-, -C 2 F 4 -, -CF = CF- mean.
- g) liquid-crystalline medium, wherein the proportion of compounds of the formulas IIA and / or IIB in the total mixture is at least 20% by weight.
- h) liquid-crystalline medium, wherein the proportion of the compounds of the formula III in the total mixture is at least 5% by weight.
- i) Liquid-crystalline medium which contains at least one compound selected from the sub-formulas I1 to I9: Particularly preferred media according to the invention contain a compound of the formula preferably in amounts of 30-60 wt.%, In particular 35-60 wt.% And / or a compound of formula preferably in amounts of 30-40% by weight, in particular of 35-40% by weight. If the inventive both a compound of formula and a compound of the formula contains, the total concentration of these two compounds in the mixture ≥ 40 wt.%, Preferably ≥ 45 wt.%, In particular ≥ 50 wt.%.
- j) liquid-crystalline medium containing at least one or more compounds from the group contains.
- k) Liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds selected from the formulas IIIa to IIIh: wherein alkyl and alkyl * each independently represent a straight-chain alkyl radical having 1-6 C atoms, and mean. The medium according to the invention preferably contains at least one compound of the formula IIIa, formula IIIb and / or formula IIId.
- l) liquid-crystalline medium which contains 30-80% by weight of one or more compounds of the formula I and 20-70% by weight of one or more compounds of the formulas IIA and / or IIB, wherein the total amount of the compounds of the formulas I and IIA and / or IIB ≤ 100% by weight.
- m) liquid-crystalline medium which additionally contains one or more quaternary compounds of the formulas, wherein R 7 and R 8 each independently have one of the meanings given in claim 2 for R 2 , and w and x are each independently 1 to 6, contains.
- n) Liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds of the formulas Y-1 to Y-11 wherein R 13 -R 20 each independently of one another have the meanings given for R 2 , and z and m are each independently 1-6. R E is H, CH 3 , C 2 H 5 or nC 3 H 7 . x is 0, 1, 2 or 3. Particularly preferably, the medium according to the invention contains one or more compounds of the formulas Y-2, Y-3 and / or Y-11 with an alkenyl side chain, preferably in amounts of ≥ 5% by weight.
- o) liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds of the formulas preferably in amounts of> 3% by weight, in particular ≥ 5% by weight, and very particularly preferably of 5-25% by weight, where R 21 has the meanings given for R 2 and m is 1-6.
- p) liquid-crystalline medium additionally containing one or more fluorinated terphenyls of the formulas T-1 to T-22, wherein R has the meanings given for R 2 . Preferably, R is straight-chain alkyl, alkoxy or alkoxyalkyl each having 1-6 C atoms, alkenyl or alkenyloxy having 2-6 C atoms. Preferably R is methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy. The medium according to the invention contains the terphenyls of the formulas T-1 to T-22, preferably in amounts of 2-30% by weight, in particular of 5-20% by weight. Particular preference is given to compounds of the formulas T-1, T-2, T-3 and T-22. In these compounds R preferably denotes alkyl, furthermore alkoxy in each case with 1-5 C atoms. The terphenyls are preferably used in mixtures with a Δn ≥ 0.10 in combination with the compounds of the formulas I, IIA, IIB and III. Preferred mixtures contain 2-20% by weight of terphenyls and 5-60% by weight of the compounds of the formula IIA and / or IIB.
- q) liquid-crystalline medium additionally containing one or more biphenyls of the formulas B-1 to B-4, wherein alkyl and alkyl * each independently represent a straight-chain alkyl radical having 1-6 C atoms, and alkenyl and alkenyl * each independently of one another denote a straight-chain alkenyl radical having 2-6 C atoms. The proportion of the biphenyls of the formulas B-1 to B-4 of the total mixture is preferably at least 3% by weight, in particular ≥ 5% by weight. Of the compounds of the formulas B-1 to B-4, the compounds of the formulas B-1 and B-4 are particularly preferred. Particularly preferred biphenyls are wherein R is alkyl, alkenyl, alkoxy, alkoxyalkyl, alkenyloxy having 1 or 2 to 6 carbon atoms and alkenyl has the meaning given above. With particular preference, the medium according to the invention contains one or more compounds of the formulas B-1a and / or B-2c.
- r) liquid-crystalline medium which additionally contains one or more compounds of the formulas preferably in amounts of> 3% by weight, in particular ≥ 5% by weight, and very particularly preferably of 5-25% by weight, where R 22-23 have the meanings given for R 11 and R 24 is CH 3 , C 2 H 5 or nC 3 H 7 and q is 1 or 2.
- s) liquid-crystalline medium containing at least one compound of the formulas Z-1 to Z-22, wherein R and alkyl have the meanings given above and p is 1 or 2, preferably in amounts of ≥ 5 wt.%, In particular ≥ 10 wt.%. Particular preference is given to media which contain one, two or more compounds of the formulas Z-1 to Z-9 and additionally one, two or more compounds of the formula II. Preferably, such mixtures contain ≥ 10% by weight of compounds of the formula II.
- t) liquid-crystalline medium comprising at least one compound of the formulas 0-1 to 0-12, wherein R 1 and R 2 have the meanings given for R 2 , preferably R 1 and R 2 are each independently of the other straight-chain alkyl, further alkenyl.
- u) Preferred liquid-crystalline media according to the invention contain one or more substances which have a tetrahydronaphthyl or naphthyl unit, for example the compounds of the formulas N-1 to N-5, wherein R 1N and R 2N each independently of one another have the meanings given for R 2 , preferably straight-chain alkyl, straight-chain alkoxy or straight-chain alkenyl, and Z, Z 1 and Z 2 each independently of one another represent -C 2 H 4 -, -CH = CH -, - (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 3 O-, -O (CH 2 ) 3 -, -CH = CHCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH = CH-, -CH 2 O, -OCH 2 -, -COO-, -OCO-, -C 2 F 4 -, -CF = CF-, -CF = CH-, -CH = CF-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CH 2 - or mean a single bond.
- v) Preferred mixtures contain one or more difluorobenzochroman compounds of the formula BC wherein R B1 and R B2 each independently have the meaning of R 2 , preferably in amounts of 3 to 20 wt.%, In particular in amounts of 3 to 15 wt.%. Particularly preferred compounds of the formula BC are the compounds BC-1 to BC-7, wherein alkyl and alkyl * each independently represent a straight-chain alkyl radical having 1-6 C atoms, and alkenyl and alkenyl * each independently a straight-chain alkenyl radical having 2-6 C atoms. Very particular preference is given to mixtures containing one, two or three compounds of the formula BC-2.
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 10 enthält.One Another object of the invention is an electro-optical display with an active matrix addressing based on the ECB effect, characterized in that it is a liquid-crystalline dielectric Medium according to one of the claims 1 to 10 contains.
Das erfindungsgemäße flüssigkristalline Medium weist bevorzugt eine nematische Phase von ≤ 20 °C bis ≥ 70 °C, besonders bevorzugt von ≤ 30 °C bis ≥ 80 °C, ganz besonders bevorzugt von ≤ 40 °C bis ≥ 90 °C auf.The Inventive liquid-crystalline Medium preferably has a nematic phase of ≤ 20 ° C to ≥ 70 ° C, especially preferably from ≤ 30 ° C to ≥ 80 ° C, especially preferably from ≤ 40 ° C to ≥ 90 ° C on.
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.in this connection means the term "one have nematic phase "on the one hand, that at low temperatures at the corresponding temperature no smectic phase and no crystallization is observed and on the other hand, that when heating up from the nematic phase, no clarification yet. The investigation at low temperatures is done in a flow viscometer carried out at the appropriate temperature and by storage in Test cells of the electro-optic application corresponding layer thickness for at least 100 hours checked. If the storage stability at a temperature of -20 ° C in a corresponding test cell is 1,000 hours or more the medium is said to be stable at this temperature. At temperatures from -30 ° C or -40 ° C the corresponding times are 500 h or 250 h. At high temperatures becomes the clearing point according to usual Methods measured in capillaries.
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.The liquid-crystal mixture preferably has a nematic phase range of at least 60 K and a flow viscosity ν 20 of at most 30 mm 2 · s -1 at 20 ° C.
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.The liquid-crystal mixture according to the invention has a Δ∈ of -0.5 to -8.0, in particular of -3.0 to -6.0, where Δ∈ denotes the dielectric anisotropy. The rotational viscosity γ 1 is preferably <200 mPa · s, in particular <170 mPa · s.
Die Werte der Doppelbrechung Δn in der Flüssigkristallmischung liegen in der Regel zwischen 0,07 und 0,16, vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,12.The Values of birefringence Δn in the liquid crystal mixture are usually between 0.07 and 0.16, preferably between 0.08 and 0.12.
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 bis ≥ 5,3 liegen.The Liquid-crystal media according to the invention have a negative dielectric anisotropy and have relative high values of the amount of dielectric anisotropy (| Δε |), the preferably in the range of ≥ 2.7 to ≥ 5.3 lie.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien weisen relativ kleine Werte für die Schwellenspannung (V0) auf. Vorzugsweise sind sie im Bereich von 1,7 V bis 2,5 V, besonders bevorzugt ≤ 2,3 V und ganz besonders bevorzugt ≤ 2,2 V.The liquid-crystal media according to the invention have relatively small values for the threshold voltage (V 0 ). Preferably, they are in the range of 1.7V to 2.5V, more preferably ≤ 2.3V, and most preferably ≤ 2.2V.
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 ≥ 95 %, bevorzugt ≥ 97 %, und ganz besonders bevorzugt ≥ 99 % und nach 5 Minuten im Ofen bei 100 °C in den Zellen ≥ 90 %, bevorzugt ≥ 93 % und ganz besonders bevorzugt ≥ 98 %.In addition, show the liquid-crystal media according to the invention high values for the voltage holding ratio in liquid crystal cells on. These are in freshly filled Cells at 20 ° C in the cells ≥ 95 %, preferably ≥ 97 %, and most preferably ≥ 99 % and after 5 minutes in the oven at 100 ° C in the cells ≥ 90%, preferably ≥ 93% and most preferably ≥ 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.In usually have liquid crystal media with a low drive voltage or threshold voltage a lower voltage holding ratio than those with a larger drive voltage or threshold voltage and vice versa.
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.For the present Invention means the terms "dielectrically positive links "such Compounds with a Δε> 1.5, "dielectrically neutral Compounds "such with -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5 and "dielectrically negative" compounds such with Δε <-1.5. This is determines the dielectric anisotropy of the compounds by 10 % of the compounds in a liquid-crystalline Host solved and from the resulting mix the capacity in at least one test cell each with 20 μm Layer thickness with homeotropic and with homogeneous surface orientation at 1 kHz is determined. The measuring voltage is typically 0.5 V to 1.0V, but always lower than the capacitive threshold the respective examined liquid crystal mixture.
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 Dielektrizitätskonstanten 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.When Host mix for becomes dielectrically positive and dielectrically neutral compounds ZLI-4792 and for dielectrically negative compounds ZLI-2857, both from Merck KGaA, Germany, used. From the change the dielectric constant the host mixture after addition of the compound to be investigated and Extrapolation to 100% of the compound used will be the values for the obtained respective compounds to be examined. The to be examined Compound is 10% dissolved in the host mix. If the solubility the substance is too low, the concentration is gradual halved until the examination at the desired Temperature can be done.
Alle angegebenen Werte für Temperaturen für die vorliegende Erfindung sind in °C.All specified values for Temperatures for the present invention is in ° C.
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.The term "threshold voltage" for the present invention refers to the capacitive threshold (V 0 ), also called Freedericksz threshold, unless explicitly stated otherwise. Also, in the examples, the optical threshold for 10% relative contrast (V 10 ) is determined and reported, as is common practice.
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.The electro-optical properties, eg the threshold voltage (V 0 ) (capacitive measurement) and the optical threshold (V 10 ), as well as the switching behavior, are determined in test cells manufactured at Merck KGaA. The measuring cells have substrates of sodium glass (sodalime glass) and are in an ECB or VA configuration with polyimide orientation layers (SE-1211 with thinner ** 26 (mixing ratio 1: 1) both from Nissan Chemicals, Japan) which are perpendicular to each other are rubbed, executed. The area of the transparent, nearly square electrodes made of ITO is 1 cm 2 . The layer thickness of the test cells used is selected according to the birefringence of the investigated liquid crystal mixture so that the optical retardation is (0.33 ± 0.01) μm. The polarizers, one of which is located in front of and behind the cell, form with their absorption axes an angle of 90 ° to each other and are parallel to the rubbing direction at their respective adjacent substrate with these axes. The layer thickness is usually about 4.0 microns. The cells are filled under normal pressure by capillarity and examined unsealed. The liquid crystal mixtures used are not mixed with a chiral dopant unless otherwise stated, but they are also particularly suitable for applications in which such a doping is required.
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 % bis > 90 %) und τoff ≡t(100 % bis > 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.The electro-optical properties and the switching times of the test cells are determined in a measuring device DMS 301 from the company Autronic-Melchers, Karlsruhe, Germany, at a temperature of 20 ° C. The drive waveform used is a square wave with a frequency of 60 Hz. The voltage is given as V rms (root mean square). When measuring the switching times, the voltage is increased from 0 V to twice the optical threshold (2V 10 ) and vice versa. The specified switching times apply to the entire time that elapses from the change in the voltage until 90% of the respective total change in light intensity has been reached, ie τ on ≡t (0% to> 90%) and τ off ≡t (100%). to> 10%), so include the respective dead times (delay times). Since the individual switching times depend on the control voltage, the sum of the two individual switching times (Σ = τ on + τ off ) or the mean switching time (τ av = (τ on + τ off ) / 2) are also improved to improve the comparability of the results . specified.
Die Voltage Holding Ratio wird in den 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.The Voltage Holding Ratio is determined in the test cells produced at Merck KGaA. The measuring cells have substrates made of sodium glass (sodalime glass) and are made with polyimide orientation layers (AL-3046 from Japan Synthetic Rubber, Japan) with a layer thickness of 50 nm, which are rubbed perpendicular to each other. The layer thickness is uniformly 6.0 microns. The area of the transparent electrodes made of ITO is 1 cm 2 .
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.The mixtures according to the invention are for all VA TFT applications are suitable, e.g. VAN, MVA, (S) -PVA, ASV. Furthermore, they are for IPS (in-plane switching), FFS (fringe field switching) and PALC applications suitable with negative Δε.
Die nematischen Flüssigkristallmischungen in den erfindungsgemäßen Anzeigen enthalten in der Regel zwei Komponenten A und B, die ihrerseits aus einer oder mehreren Einzelverbindungen bestehen.The nematic liquid-crystal mixtures in the displays of the invention usually contain two components A and B, which in turn consist of one or more individual connections.
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.The Component A has a distinctly negative dielectric anisotropy and gives the nematic phase a dielectric anisotropy from ≤ -0.5. It contains preferably compounds of the formulas I, IIA, IIB and / or III.
Der Anteil der Komponente A liegt vorzugsweise zwischen 45 und 100 %, insbesondere zwischen 60 und 100 %.Of the Proportion of component A is preferably between 45 and 100%, in particular between 60 and 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.For component A is preferably one (or more) individual compounds selected) have a value of Δε ≤ -0.8. This value must be the more negative, the smaller the proportion A is the total mixture is.
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.The component B has a pronounced nematogeneity and a flow viscosity of not more than 30 mm 2 .s -1 , preferably not more than 25 mm 2 .s -1 , at 20 ° C.
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.Particularly preferred individual compounds of component B are extremely low-viscosity nematic liquid crystals having a flow viscosity of not more than 18, preferably not more than 12 mm 2 · s -1 , at 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.Component B is monotropic or enantiotropic nematic, has no smectic phases and can prevent the occurrence of smectic phases in liquid crystal mixtures up to very low temperatures. If, for example, a smectic liquid-crystal mixture is added, each with different Ma With high nematogeneity, the degree of suppression of smectic phases can be used to compare the nematogeneity of these materials.
Dem Fachmann sind aus der Literatur eine Vielzahl geeigneter Materialien bekannt. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel III.the The skilled person is from the literature a variety of suitable materials known. Particular preference is given to compounds of the formula III.
Daneben können diese Flüssigkristallphasen auch mehr als 18 Komponenten, vorzugsweise 18 bis 25 Komponenten, enthalten.Besides can these liquid crystal phases also more than 18 components, preferably 18 to 25 components, contain.
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.Preferably contain the phases 4 to 15, in particular 5 to 12, and especially preferably <10, compounds of the formulas I, IIA and / or IIB and optionally 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 %.Next Compounds of formulas I, IIA and / or IIB and III may also still other ingredients to be present, for. B. in an amount of up to 45% of the total mixture, but preferably up to 35%, in particular up to 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.The Other ingredients are preferably selected from the nematic or nematogenic substances, in particular the known substances from the classes of azoxybenzenes, benzylideneanilines, biphenyls, terphenyls, Phenyl or cyclohexyl benzoates, cyclohexane-carboxylic acid phenyl or cyclohexyl esters, phenylcyclohexanes, cyclohexylbiphenyls, cyclohexylcyclohexanes, Cyclohexylnaphthalenes, 1,4-biscyclohexylbiphenyls or cyclohexylpyrimidines, Phenyl or cyclohexyl dioxanes, optionally halogenated stilbenes, Benzylphenyl ethers, tolans and substituted cinnamic acid esters.
Die
wichtigsten als Bestandteile derartiger Flüssigkristallphasen in Frage
kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formel IV charakterisieren,
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.In most of these compounds R 9 and R 10 are different from each other, wherein one of these radicals is usually an alkyl or alkoxy group. Other variants of the proposed substituents are in use. Many such substances or mixtures thereof are commercially available. All these substances can be prepared by literature methods.
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.It goes without saying the person skilled in the art that the inventive VA, IPS, FFS or PALC mixture may also contain compounds in which, for example, H, N, O, Cl, F are replaced by the corresponding isotopes.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen entspricht der üblichen Geometrie, wie sie z.B. in EP-OS 0 240 379, beschrieben wird.Of the Structure of the liquid crystal displays according to the invention corresponds to the usual Geometry, as e.g. in EP-OS 0 240 379, is described.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. Before and after percentages are by weight; All temperatures are in degrees Celsius.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen neben den Verbindungen der Formeln I eine oder mehrere Verbindungen der nachfolgend genannten Verbindungen.Preferably contain the mixtures according to the invention in addition to the compounds of the formulas I one or more compounds the following compounds.
Folgende
Abkürzungen
werden verwendet:
(n, m, z: jeweils unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4,
5 oder 6) The following abbreviations are used:
(n, m, z: each independently 1, 2, 3, 4, 5 or 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.The Preparation of the invention usable liquid crystal mixtures takes place in per se usual Wise. In general, the desired Amount of components used in lesser amount in the Main component making up components solved, expedient at elevated temperature. It is also possible, solutions the components in an organic solvent, e.g. in acetone, Chloroform or methanol, to mix and the solvent after mixing to remove again, for example by distillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Additive, wie z. B. UV-Absorber, Antioxidantien, Nanoteilchen, Radikalfänger, enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe, Stabilisatoren oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.The Dielectrics can also further, known in the art and described in the literature Additives, such as. As UV absorbers, antioxidants, nanoparticles, radical scavengers included. For example, 0-15 % pleochroic dyes, stabilizers or chiral dopants be added.
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 Sub stanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen. Derartige Substanzen sind z. B. in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 und 28 53 728 beschrieben.For example can 0-15% pleochroic dyes are added, further conductive salts, preferably ethyldimethyldodecylammonium 4-hexoxybenzoate, tetrabutylammonium tetraphenylboranate or complex salts of crown ethers (see, e.g., Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages 249-258 (1973)) for improvement the conductivity or substances for change dielectric anisotropy, viscosity and / or orientation the nematic phases. Such substances are z. B. in the DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 and 28 53 728.
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.In Table A becomes possible Indicated dopants, which are added to the mixtures of the invention can. If the mixtures contain a dopant, it is in quantities from 0.01-4% by weight, preferably 0.1-1, 0 wt.% Used.
Tabelle A Table A
Stabilisatoren, die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden können, werden nachfolgend in Tabelle B genannt.stabilizers, which are added, for example, the mixtures of the invention can become hereinafter referred to in Table B.
Tabelle B (n = 1-12) Table B (n = 1-12)
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]
K1 elastische Konstante, "Splay"-Deformation bei 20 °C, [pN]
K3 elastische
Konstante, "Bend"-Deformation bei
20 °C, [pN]
γ1 Rotationsviskosität gemessen
bei 20 °C
[mPa·s],
bestimmt nach dem Rotationsverfahren in einem magnetischen Feld
LTS
Tieftemperaturstabilität
[Low temperature stability (nematische Phase)], bestimmt in TestzellenThe following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. Above and below mean
V o threshold voltage, capacitive [V] at 20 ° C
Δn is the optical anisotropy measured at 20 ° C and 589 nm
Δε the dielectric anisotropy at 20 ° C and 1 kHz
cp. Clearing point [° C]
K 1 elastic constant, "Splay" deformation at 20 ° C, [pN]
K 3 elastic constant, "Bend" deformation at 20 ° C, [pN]
γ 1 Rotational viscosity measured at 20 ° C [mPa · s], determined by the rotation method in a magnetic field
LTS low temperature stability (nematic phase), determined in test cells
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.The The display used to measure the threshold voltage has two plane parallel support plates in Distance of 20 μm and electrode layers with overlying Orientation layers from SE-1211 (Nissan Chemicals) on the insides the carrier plates on which a homeotropic Orientation of liquid crystals cause.
Mischungsbeispiele Beispiel 1 Mixing Examples Example 1
Beispiel 2 Example 2
Beispiel 3 Example 3
Beispiel 4 Example 4
Beispiel 5 Example 5
Beispiel 6 Example 6
Beispiel 7 Example 7
Beispiel 8 Example 8
Claims (12)
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-
2006
- 2006-08-04 DE DE102006036894A patent/DE102006036894A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
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EP3246375A1 (en) * | 2008-12-22 | 2017-11-22 | Merck Patent GmbH | Liquid crystalline medium |
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