DE102007042414A1 - Liquid crystal medium, useful e.g. in electro-optical liquid crystal displays, preferably twisted nematic displays and thin-film transistor displays, televisions and videos, comprises 5-cyclohexyl-2-phenyl-tetrahydro-pyran compound - Google Patents
Liquid crystal medium, useful e.g. in electro-optical liquid crystal displays, preferably twisted nematic displays and thin-film transistor displays, televisions and videos, comprises 5-cyclohexyl-2-phenyl-tetrahydro-pyran compound Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium (FK-Medium), sowie dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.The The present invention relates to a liquid-crystalline medium (FK medium), and to the same Use for electro-optical purposes and displays containing this medium.
Flüssigkristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflusst werden können. Elektrooptische Vorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-Zellen (Deformation aufgerichteter Phasen), Gast/Wirt-Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("super-twisted nematic"), SBE-Zellen ("superbirefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference"). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur.liquid Crystals are mainly used as dielectrics in display devices, because the optical properties of such substances by an applied Tension can be influenced. Electro-optical devices based on liquid crystals are well known to those skilled in the art and are capable of various effects based. Such devices are for example cells with dynamic scattering, DAP cells (Deformation of upright phases), guest / host cells, TN cells with twisted nematic ("twisted nematic ") structure, STN cells ("super-twisted nematic"), SBE cells ("superbirefringence effect ") and OMI cells ("optical mode interference"). The most common Display devices are based on the Schadt-Helfrich effect and have a twisted nematic structure.
Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung besitzen. Ferner sollten die Flüssigkristallmaterialien niedere Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze Ansprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast ergeben.The liquid crystal materials have to good chemical and thermal stability and good electrical stability Own fields and electromagnetic radiation. Furthermore, should the liquid crystal materials low viscosity have and in the cells short response times, low threshold voltages and give a high contrast.
Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d.h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispielsweise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwendung gelangen, ist es wichtig, dass die Komponenten untereinander gut mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genügen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.Farther they should be at usual Operating temperatures, i. in the widest possible area below and have a suitable mesophase above room temperature, for example for the above cells a nematic or cholesteric mesophase. Because liquid crystals usually used as mixtures of several components, It is important that the components mix well with each other are. Other properties, such as electrical conductivity, the dielectric anisotropy and the optical anisotropy must each be according to cell type and field of application different requirements suffice. For example, materials for cells should be twisted nematic Structure has a positive dielectric anisotropy and a low one electric conductivity exhibit.
Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nichtlinearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, breiten nematischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand, guter UV- und Temperaturstabilität und geringem Dampfdruck erwünscht.For example are for Matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for switching individual Pixels (MFK displays) Media with large positive dielectric Anisotropy, broad nematic phases, relatively low birefringence, very high resistivity, good UV and temperature stability and low Steam pressure desired.
Derartige Matrix-Flüssigkristallanzeigen 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) oder andere Dioden auf Silizium-Wafer als Substrat.
- 2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) or other diodes on silicon wafer as a substrate.
- 2. Thin-film transistors (TFT) on a glass plate as a substrate.
Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.The Use of single-crystal silicon as the substrate material restricts 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. 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.at the more promising type 2, which is preferred, is considered electro-optical Effect usually the TN effect used. There are two technologies: TFTs made of compound semiconductors such as. 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 TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.The TFT displays usually work as TN cells with crossed polarizers in transmission and are illuminated from behind.
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 für
Rechneranwendungen (Laptop) und im Automobil- oder Flugzeugbau. Neben
Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und
der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt
durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen
[
Neben
Flüssigkristallanzeigen,
die eine Hintergrundbeleuchtung verwenden, also transmissiv und
gegebenenfalls transflektiv betrieben werden, sind besonders auch
reflektive Flüssigkristallanzeigen
interessant. Diese reflektiven Flüssigkristallanzeigen benutzen
das Umgebungslicht zur Informationsdarstellung. Somit verbrauchen
sie wesentlich weniger Energie als hintergrundbeleuchtete Flüssigkristallanzeigen
mit entsprechender Größe und Auflösung. Da
der TN-Effekt durch einen sehr guten Kontrast gekennzeichnet ist,
sind derartige reflektive Anzeigen auch bei hellen Umgebungsverhältnissen
noch gut abzulesen. Dies ist bereits von einfachen reflektiven TN-Anzeigen,
wie sie in z. B. Armbanduhren und Taschenrechnern verwendet werden, bekannt.
Jedoch ist das Prinzip auch auf hochwertige, höher auflösende Aktiv-Matrix angesteuerte
Anzeigen wie z. B. TFT-Displays anwendbar. Hier ist wie bereits
bei den allgemeinen üblichen
transmissiven TFT-TN-Anzeigen die Verwendung von Flüssigkristallen
mit niedriger Doppelbrechung (Δn)
nötig,
um eine geringe optische Verzögerung
(d·Δn) zu erreichen.
Diese geringe optische Verzögerung
führt zu
einer meist akzeptablen geringen Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastes (vgl.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten auch bei tiefen Temperaturen und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.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 even at low temperatures and low threshold voltage, which do not show these disadvantages or only to a lesser extent.
Bei TN-(Schadt-Helfrich)-Zellen sind Medien erwünscht, die folgende Vorteile in den Zellen ermöglichen:
- – erweiterter nematischer Phasenbereich (insbesondere zu tiefen Temperaturen)
- – Schaltbarkeit bei extrem tiefen Temperaturen (out-door-use, Automobil, Avionik)
- – erhöhte Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung (längere Lebensdauer)
- – kleine Schwellenspannung
- - extended nematic phase range (especially at low temperatures)
- - Switchability at extremely low temperatures (out-door-use, automotive, avionics)
- - increased resistance to UV radiation (longer life)
- - small threshold voltage
Mit den aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Medien ist es nicht möglich, diese Vorteile unter gleichzeitigem Erhalt der übrigen Parameter zu realisieren.With It is the media available from the prior art not possible, to realize these advantages while maintaining the other parameters.
Bei höher verdrillten Zellen (STN) sind Medien erwünscht, die eine höhere Multiplexierbarkeit und/oder kleinere Schwellenspannungen und/oder breitere nematische Phasenbereiche (insbesondere bei tiefen Temperaturen) ermöglichen. Hierzu ist eine weitere Ausdehnung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes (Klärpunkt, Übergang smektisch-nematisch bzw. Schmelzpunkt, Viskosität, dielektrische Größen, elastische Größen) dringend erwünscht.at twisted higher Cells (STN) are media desirable the one higher Multiplexibility and / or smaller threshold voltages and / or wider nematic phase ranges (especially at low temperatures) enable. For this purpose, a further expansion of the available parameter space (clearing point, transition smectic-nematic or melting point, viscosity, dielectric sizes, elastic sizes) urgently he wishes.
Insbesondere
bei FK-Anzeigen in Geräten
für mobile
Video-Anwendungen (z.B. Mobiltelefone, PDAs oder Notebooks mit Multimediafunktionen
wie Filme oder Videospiele) ist eine deutliche Verringerung der Schaltzeiten
gewünscht.
Gleichzeitig soll die Betriebsspannung möglichst niedrig sein, um den
Gesamtenergiebedarf des Gerätes
zu senken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die hierzu im Stand
der Technik verwendeten FK-Medien oft einen nicht ausreichenden
Voltage Holding Ratio (HR) bei Licht- und Temperaturbelastung, sowie
eine zu geringe Tieftemperaturstabilität (low temperature stability,
LTS) aufweisen. Dies führt
in den FK-Anzeigen zu Defekten wie Schlieren und dem sogenannten "Mura" (siehe hierzu
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für derartige MFK-, TN- oder STN-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen, und vorzugsweise gleichzeitig hohe HR-Werte, eine hohe Tieftemperaturstabilität, niedrige Schwellenspannung, einen hohen Klärpunkt und eine niedrige Doppelbrechung aufweisen. Ausserdem sollten die FK-Medien eine niedrige Rotationsviskosität besitzen, um schnelle Schaltzeiten zu ermöglichen.Of the Invention is based on the object media in particular for such Provide MFK, TN, or STN displays that conform to the above Do not show disadvantages or only to a lesser extent, and preferably at the same time high HR values, high low-temperature stability, low Threshold voltage, high clearing point and low birefringence exhibit. In addition, the FK media should have a low rotational viscosity, to enable fast switching times.
Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man FK-Medien enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I verwendet. Die Verbindungen der Formel I führen zu Mischungen mit den oben angegebenen gewünschten Eigenschaften.It It has now been found that this task can be solved when looking at FK media containing one or more compounds of the formula I used. The compounds of formula I lead to mixtures with the desired properties indicated above.
Gegenstand
der Erfindung ist ein flüssigkristallines
Medium, dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Verbindungen
der Formel I enthält, worin
R0 einen
halogenierten oder unsubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1
bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,-O-, -CO-O- oder -O-CO- so
ersetzt sein können,
dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
X0 F,
Cl, CN, SF5, SCN, NCS, halogenierter Alkylrest,
halogenierter Alkenylrest, halogenierter Alkoxyrest oder halogenierter
Alkenyloxyrest mit bis zu 6 C-Atomen, und
Y1,2 jeweils
unabhängig
voneinander H oder F bedeuten.The invention relates to a liquid-crystalline medium, characterized in that it contains one or more compounds of the formula I. contains, in which
R 0 is a halogenated or unsubstituted alkyl or alkoxy radical having 1 to 15 C atoms, wherein in these radicals also one or more CH 2 groups each independently of one another by -C≡C-, -CF 2 O-, -CH = CH - -O-, -CO-O- or -O-CO- may be replaced so that O atoms are not directly linked to one another,
X 0 is F, Cl, CN, SF 5 , SCN, NCS, halogenated alkyl radical, halogenated alkenyl radical, halogenated alkoxy radical or halogenated alkenyloxy radical having up to 6 C atoms, and
Y 1,2 each independently represent H or F.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen hohen Klärpunkt, eine hohe positive dielektrische Anisotropie, eine niedrige Doppelbrechung und einen breiten nematischen Phasenbereich. Überraschenderweise wurde gefunden, dass FK-Medien enthaltend Verbindungen der Formel I eine hohe LTS und einen hohen HR bei gleichzeitig niedriger Schwellenspannung, hohem Klärpunkt, niedriger Rotationsviskosität und dadurch bedingten schnellen Schaltzeiten aufweisen. Sie sind deshalb besonders gut für FK-Anzeigen in mobilen und Video-Anwendungen geeignet.The Compounds of the formula I have a high clearing point, a high positive dielectric anisotropy, a low birefringence and a broad nematic phase range. Surprisingly, it was found that LC media comprising compounds of the formula I have a high LTS and a high HR with simultaneously low threshold voltage, high clearing point, low rotational viscosity and thereby have fast switching times. you are therefore especially good for FK ads suitable for mobile and video applications.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten Anwendungsbereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten können sie als Basismaterialien dienen, aus denen flüssigkristalline Medien zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch den Verbindungen der Formel I flüssigkristalline Basismaterialien aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um beispielsweise die dielektrische und/oder optische Anisotropie eines solchen Dielektrikums zu beeinflussen und/oder um dessen Schwellenspannung und/oder dessen Viskosität zu optimieren.The Compounds of the formula I have a wide range of applications. Dependent on from the selection of substituents they can be used as base materials serve, from which liquid crystalline Media for the most part Part are composed; it can but also the compounds of the formula I liquid-crystalline base materials be added from other classes of compounds, for example the dielectric and / or optical anisotropy of such a dielectric to influence and / or its threshold voltage and / or its viscosity to optimize.
Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung günstig gelegenen Temperaturbereich. Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie stabil.The Compounds of the formula I are colorless in the pure state and form liquid crystalline Mesophases in a for the electro-optical use favorable located temperature range. Chemical, thermal and against light they are stable.
Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten Methoden dargestellt, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.The Compounds of the formula I are prepared by methods known per se as described in the literature (e.g., in the standard works as Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart), under reaction conditions, the for the said reactions are known and suitable. It can we also make use of known per se, not mentioned here variants.
Falls in den oben- und untenstehenden Formeln R0 einen Alkylrest und/oder einen Alkoxyrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig, hat 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und bedeutet demnach bevorzugt Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy oder Heptoxy, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Methoxy, Octoxy, Nonoxy, Decoxy, Undecoxy, Dodecoxy, Tridecoxy oder Tetradedoxy.If in the above and below formulas R 0 is an alkyl radical and / or an alkoxy radical, this may be straight-chain or branched. Preferably, it is straight-chain, has 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and thus preferably ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, hexoxy or heptoxy, furthermore methyl , Octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, methoxy, octoxy, nonoxy, decoxy, undecoxy, dodecoxy, tridecoxy or tetradedoxy.
Oxaalkyl bedeutet vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxymethyl), 2-(= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadexyl.oxaalkyl preferably denotes straight-chain 2-oxapropyl (= methoxymethyl), 2 - (= ethoxymethyl) or 3-oxabutyl (= 2-methoxyethyl), 2-, 3- or 4-oxapentyl, 2-, 3-, 4- or 5-oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- or 6-oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, or 7-oxo-octyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or 8-oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or 9-oxadexyl.
Falls R0 einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH2-Gruppe durch -CH=CH- ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Vinyl, Prop-1-, oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enyl.If R 0 is an alkyl radical in which one CH 2 group has been replaced by -CH = CH-, this may be straight-chain or branched. It is preferably straight-chain and has 2 to 10 C atoms. It therefore means especially vinyl, prop-1, or prop-2-enyl, but-1, 2- or but-3-enyl, pent-1, 2-, 3- or pent-4-enyl, hex 1-, 2-, 3-, 4- or hex-5-enyl, hept-1, 2-, 3-, 4-, 5- or hept-6-enyl, Oct-1, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- or oct-7-enyl, non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or non-8-enyl, Dec-1 -, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or dec-9-enyl.
Falls R0 einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig und Halogen ist vorzugsweise F oder Cl. Bei Mehrfachsubstitution ist Halogen vorzugsweise F. Die resultierenden Reste schließen auch perfluorierte Reste ein. Bei Einfachsubstitution kann der Fluor- oder Chlorsubstituent in beliebiger Position sein, vorzugsweise jedoch in ω-Position.If R 0 is an alkyl or alkenyl radical which is at least monosubstituted by halogen, this radical is preferably straight-chain and halogen is preferably F or Cl. In the case of multiple substitution, halogen is preferably F. The resulting radicals also include perfluorinated radicals. For single substitution, the fluoro or chloro substituent may be in any position, but preferably in the ω position.
In den oben- und untenstehenden Formeln ist X0 vorzugsweise F, Cl oder ein- oder mehrfach fluoriertes Alkyl oder Alkoxy mit 1, 2 oder 3 C-Atomen oder ein- oder mehrfach fluoriertes Alkenyl mit 2 oder 3 C-Atomen bedeutet. X0 ist besonders bevorzugt F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 oder CH=CF2, ganz besonders bevorzugt F oder OCF3.In the formulas above and below X 0 is preferably F, Cl or mono- or polyfluorinated alkyl or alkoxy having 1, 2 or 3 C atoms or mono- or polyfluorinated alkenyl having 2 or 3 C atoms. X 0 is particularly preferably F, Cl, CF 3 , CHF 2 , OCF 3 , OCHF 2 , OCFHCF 3 , OCFHCHF 2 , OCFHCHF 2 , OCF 2 CH 3 , OCF 2 CHF 2 , OCF 2 CHF 2 , OCF 2 CF 2 CHF 2, OCF 2 CF 2 CHF 2, OCFHCF 2 CF 3, OCFHCF 2 CHF 2, OCF 2 CF 2 CF 3, OCF 2 CF 2 CClF 2, OCClFCF 2 CF 3 or CH = CF 2, very particularly preferably F or OCF 3 ,
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind ausgewählt aus folgenden Unterformeln worin R0 und X0 die in Formel I angegebene Bedeutung haben. Vorzugsweise bedeutet R0 geradkettiges Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, ferner Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen. X0 bedeutet vorzugsweise F oder OCF3, besonders bevorzugt F.Particularly preferred compounds of the formula I are selected from the following sub-formulas wherein R 0 and X 0 have the meaning given in formula I. Preferably, R 0 is straight-chain alkyl having 1 to 8 carbon atoms, further alkenyl having 2 to 7 carbon atoms. X 0 is preferably F or OCF 3 , more preferably F.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind im Folgenden angegeben:
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II und/oder III: worin R0, X0, Y1 und Y2 die in Formel I angegebene Bedeutung besitzen, Y3 und Y4 H oder F und
- – Die Verbindungen der Formel II sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel IIa und IIb;
- – Die Verbindungen der Formel III sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel IIIa;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0, X0 und Y1-4 die in Formel II angegebenen Bedeutungen besitzen, Z0 -C2H4-, -(CH2)4-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO- oder -OCF2-, in Formel V und VI auch eine Einfachbindung, in Formel V und VIII auch -CF2O-, und r 0 oder 1 bedeutet;
- – Die Verbindungen der Formel IV sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F oder OCF3;
- – Die Verbindungen der Formel V sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F;
- – Die Verbindungen der Formel VI sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F;
- – Die Verbindungen der Formel VII sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F;
- – Das Medium enthält ein oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus folgenden Formeln: worin L und X0 die oben angegebene Bedeutung besitzen,
- – Die Verbindungen der Formeln IX-XII sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin "Alkyl" die oben angegebene Bedeutung hat;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen bedeuten, und vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel: worin R0, X0 und Y1,2 die in Formel I angegebenen Bedeutungen besitzen, und bedeuten, wobei A und B nicht gleichzeitig Cyclohexylen bedeuten;
- – Die Verbindungen der Formel XV sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F;
- – Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel: worin R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung besitzen, und vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten, und L H oder F bedeutet;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R1,2 und Y1,2 die oben angegebenen Bedeutungen haben;
- – Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der Formel XVIII, worin R1 und/oder R2 Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeuten, vorzugsweise solche ausgewählt aus folgenden Formeln: worin "Alkyl" die oben angegebene Bedeutung hat;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 jeweils unabhängig voneinander eine der oben angegebenen Bedeutungen haben und Y1-4 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten. X0 ist vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2. R0 bedeutet vorzugsweise Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 8 C-Atomen. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel XXI.
- – Die Verbindungen der Formel XXI sind vorzugsweise ausgewählt aus folgenden Formeln: worin R0 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet R0 Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen und X0 F;
- – R0 ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen;
- – X0 ist F;
- – Das Medium enthält eine, zwei oder mehr Verbindungen der Formel I, insbesondere der Formel Ia, Ib oder Ic;
- – Das Medium enthält 2-40 Gew.%, bevorzugt 3-30 Gew.%, besonders bevorzugt 3-20 Gew.%, an Verbindungen der Formel I;
- – Das Medium enthält Verbindungen ausgewählt aus den Formeln I, II, III, IV, VI, IX-XII, XVIII und XXI;
- – Der Anteil an Verbindungen der Formeln II, III, IV, VI, IX-XII, XVIII und XXI im Gesamtgemisch beträgt 40 bis 95 Gew.%;
- – Das Medium enthält 5-60 Gew.%, besonders bevorzugt 10-50 Gew.% an Verbindungen der Formel II;
- – Das Medium enthält 2-40 Gew.%, besonders bevorzugt 5-30 Gew.% an Verbindungen der Formel III;
- – Das Medium enthält 1-30 Gew.%, besonders bevorzugt 2-20 Gew.% an Verbindungen der Formel IV;
- – Das Medium enthält 2-30 Gew.%, besonders bevorzugt 3-20 Gew.% an Verbindungen der Formel VI;
- – Das Medium enthält 2-40 Gew.%, besonders bevorzugt 3-30 Gew.% an Verbindungen der Formeln IX-XII und XVIII;
- – Das Medium enthält 1-20 Gew.%, besonders bevorzugt 1-15 Gew.% an Verbindungen der Formel XXI.
- The medium additionally contains one or more compounds of the formula II and / or III: wherein R 0 , X 0 , Y 1 and Y 2 have the meaning given in formula I, Y 3 and Y 4 H or F and
- The compounds of the formula II are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl having 1 to 8 carbon atoms and X 0 F. Particularly preferred are compounds of formula IIa and IIb;
- The compounds of the formula III are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl having 1 to 8 carbon atoms and X 0 F. Particularly preferred are compounds of formula IIIa;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following formulas: wherein R 0 , X 0 and Y 1-4 have the meanings given in formula II, Z 0 -C 2 H 4 -, - (CH 2 ) 4 -, -CH = CH-, -CF = CF-, -C 2 F 4 -, -CH 2 CF 2 -, -CF 2 CH 2 -, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -COO- or -OCF 2 -, in formula V and VI also a single bond, in formula V and VIII are also -CF 2 O-, and r is 0 or 1;
- The compounds of the formula IV are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl having 1 to 8 C atoms and X 0 F or OCF 3 ;
- The compounds of the formula V are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl of 1 to 8 carbon atoms and X 0 F;
- The compounds of the formula VI are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl of 1 to 8 carbon atoms and X 0 F;
- The compounds of the formula VII are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl of 1 to 8 carbon atoms and X 0 F;
- - The medium contains one or more compounds selected from the following formulas: wherein L and X 0 have the abovementioned meaning,
- The compounds of the formulas IX-XII are preferably selected from the following formulas: wherein "alkyl" has the meaning given above;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following formulas: wherein R 1 and R 2 are each independently n-alkyl, alkoxy, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl each having up to 9 C atoms, and preferably each independently of one another are alkyl having 1 to 8 C atoms;
- The medium additionally contains one or more compounds of the following formula: wherein R 0 , X 0 and Y 1.2 have the meanings given in formula I, and where A and B are not simultaneously cyclohexylene;
- The compounds of the formula XV are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl of 1 to 8 carbon atoms and X 0 F;
- The medium contains one or more compounds of the following formula: wherein R 1 and R 2 have the meaning given above, and preferably each independently of one another are alkyl having 1 to 8 C atoms, and L is H or F;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following formulas: wherein R 1,2 and Y 1,2 have the meanings given above;
- The medium contains one or more compounds of the formula XVIII in which R 1 and / or R 2 are alkenyl having 2 to 7 C atoms, preferably those selected from the following formulas: wherein "alkyl" has the meaning given above;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 each independently have one of the meanings given above and Y 1-4 each independently represent H or F. X 0 is preferably F, Cl, CF 3 , OCF 3 or OCHF 2 . R 0 is preferably alkyl, alkoxy, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl, each having up to 8 carbon atoms. Particular preference is given to compounds of the formula XXI.
- The compounds of the formula XXI are preferably selected from the following formulas: wherein R 0 and X 0 have the meanings given above. Preferably, R 0 is alkyl of 1 to 8 carbon atoms and X 0 F;
- R 0 is straight-chain alkyl or alkenyl having 2 to 7 C atoms;
- - X 0 is F;
- The medium contains one, two or more compounds of the formula I, in particular of the formula Ia, Ib or Ic;
- The medium contains 2-40% by weight, preferably 3-30% by weight, particularly preferably 3-20% by weight, of compounds of the formula I;
- The medium contains compounds selected from the formulas I, II, III, IV, VI, IX-XII, XVIII and XXI;
- The proportion of compounds of the formulas II, III, IV, VI, IX-XII, XVIII and XXI in the total mixture is 40 to 95% by weight;
- The medium contains 5-60% by weight, more preferably 10-50% by weight, of compounds of the formula II;
- The medium contains 2-40% by weight, more preferably 5-30% by weight, of compounds of the formula III;
- The medium contains 1-30% by weight, more preferably 2-20% by weight, of compounds of the formula IV;
- The medium contains 2-30% by weight, more preferably 3-20% by weight, of compounds of the formula VI;
- The medium contains 2-40% by weight, more preferably 3-30% by weight, of compounds of the formulas IX-XII and XVIII;
- The medium contains 1-20% by weight, more preferably 1-15% by weight, of compounds of the formula XXI.
Es wurde gefunden, dass bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel I im Gemisch mit üblichen Flüssigkristallmaterialien, insbesondere jedoch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formeln II bis XXIII zu einer beträchtlichen Erhöhung der Lichtstabilität und zu niedrigen Werten für die Doppelbrechung führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet werden, wodurch die Lagerstabilität verbessert wird. Gleichzeitig zeigen die Mischungen sehr niedrige Schwellenspannungen und sehr gute Werte für die VHR bei UV-Belastung.It was found to already have a relatively low proportion of compounds of the formula I in admixture with conventional Liquid crystal materials, but especially with one or more compounds of the formulas II to XXIII increase the light stability and too low values for the birefringence leads, where at the same time broad nematic phases with low transition temperatures smectic-nematic be observed, whereby the storage stability is improved. simultaneously the mixtures show very low threshold voltages and very good values for the VHR at UV exposure.
Der Ausdruck "Alkyl" bzw. "Alkyl*" umfasst geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.Of the The term "alkyl" or "alkyl *" includes straight-chain and branched alkyl groups of 1-7 carbon atoms, especially the straight-chain groups methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, Hexyl and heptyl. Groups of 1-6 carbon atoms are in general prefers.
Der Ausdruck "Alkenyl" bzw. "Alkenyl*" umfasst geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Bevorzugte Alkenylgruppen sind C2-C7-1E- Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl und C7-6-Alkenyl, insbesondere C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl. Beispiele besonders bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkenyl" or "alkenyl *" includes straight-chain and branched alkenyl groups having 2-7 carbon atoms, in particular the straight-chain groups. Preferred alkenyl groups are C 2 -C 7 -1E-alkenyl, C 4 -C 7 3E-alkenyl, C 5 -C 7 -alkenyl, C 6 -C 7 -5-alkenyl and C 7 -6-alkenyl, in particular C 2 -C 7 -1E-alkenyl, C 4 -C 7 -EE-alkenyl and C 5 -C 7 -alkenyl. Examples of particularly preferred alkenyl groups are vinyl, 1E-propenyl, 1E-butenyl, 1E-pentenyl, 1E-hexenyl, 1E-heptenyl, 3-butenyl, 3E-pentenyl, 3E-hexenyl, 3E-heptenyl, 4-pentenyl, 4Z-hexenyl , 4E-hexenyl, 4Z-heptenyl, 5-hexenyl, 6-heptenyl and the like. Groups of up to 5 carbon atoms are generally preferred.
Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfasst vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigem Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.Of the The term "fluoroalkyl" preferably includes straight-chain groups with terminal Fluorine, i. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl and 7-fluoroheptyl. Other positions However, the fluorine are not excluded.
Der Ausdruck "Oxaalkyl" bzw. "Alkoxy" umfasst vorzugsweise geradkettige Reste der Formel CnH2n+1-O-(CH2)m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. m kann auch 0 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m 1-6 oder m = 0 und n = 1-3.The term "oxaalkyl" or "alkoxy" preferably comprises straight-chain radicals of the formula C n H 2n + 1 -O- (CH 2 ) m , in which n and m are each independently of one another from 1 to 6. m can also mean 0. Preferably, n = 1 and m is 1-6 or m = 0 and n = 1-3.
Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R0 und X0 können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste, 3E-Alkenylreste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten k33 (bend) und k11 (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k33/k11 im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten. Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich insbesondere durch hohe K1-Werte aus und besitzen somit deutlich schnellere Schaltzeilen als die Mischungen aus dem Stand der Technik.By suitably selecting the meanings of R 0 and X 0 , the response times, the threshold voltage, the transconductance of the transmission characteristics etc. can be modified in the desired manner. For example, 1E-alkenyl radicals, 3E-alkenyl radicals, 2E-alkenyloxy radicals and the like generally lead to shorter response times, improved nematic tendencies and a higher ratio of the elastic constants k 33 (bend) and k 11 (splay) compared to alkyl or alkoxy. 4-Alkenyl radicals, 3-alkenyl radicals and the like generally give lower threshold voltages and smaller values of k 33 / k 11 compared to alkyl and alkoxy radicals. The mixtures according to the invention are distinguished in particular by high K 1 values and thus have significantly faster switching lines than the mixtures from the prior art.
Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der oben genannten Formeln hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der oben genannten Formeln und der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten ab.The optimal ratio The compounds of the above formulas depends largely on the desired Properties, from the choice of components of the above formulas and the choice of other optionally present components.
Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.suitable proportions within the range given above can be easy from case to case be determined.
Die Gesamtmenge an Verbindungen der oben genannten Formeln in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf die gewünschte Verbesserung der Eigenschaften der Mischung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der oben genannten Formeln ist.The Total amount of compounds of the above formulas in the mixtures according to the invention is not critical. The mixtures can therefore one or more other components are included to optimize various properties. The observed effect on the desired improvement of the properties however, the higher the total concentration, the larger the mixture is usually to compounds of the above formulas.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel II bis VIII (vorzugsweise II, III, IV und VI, insbesondere IIa, IIIa und Via), worin X0 F, OCF3, OCHF2, OCH=CF2, OCF=CF2 oder OCF2-CF2H bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften. Insbesondere Mischungen enthaltend Verbindungen der Formeln I, IIa, IIIa und Via zeichnen sich durch ihre niedrige Schwellenspannung aus.In a particularly preferred embodiment, the media of the invention comprise compounds of the formula II to VIII (preferably II, III, IV and VI, in particular IIa, IIIa and Via), wherein X 0 is F, OCF 3, OCHF 2, OCH = CF 2, OCF = CF 2 or OCF 2 -CF 2 H means. A favorable synergistic effect with the compounds of the formula I leads to particularly advantageous properties. In particular, mixtures containing compounds of the formulas I, IIa, IIIa and Via are distinguished by their low threshold voltage.
Die einzelnen Verbindungen der oben genannten Formeln und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.The individual compounds of the above formulas and their sub-formulas, in the media of the invention can be used are either known or they can be analogous to the known ones Connections are made.
Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen, wie z. B. STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Widerstand), die derartige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke.object The invention also electro-optical displays, such. B. STN or MFK displays with two plane-parallel support plates, with one border forming a cell, integrated non-linear elements to the circuit individual pixels on the carrier plates and a nematic liquid crystal mixture in the cell with positive dielectric anisotropy and high specificity Resistance) containing such media and the use this media for electro-optical purposes.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine bedeutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes. Die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Temperatur, thermischer und UV-Stabilität und hoher optischer Anisotropie übertreffen bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.The Liquid crystal mixtures according to the invention enable a significant extension of the available parameter space. The achievable combinations of clearing point, viscosity at low temperature, thermal and UV stability and high optical anisotropy by far previous materials from the prior art.
Die erfindungsgemäßen Mischungen sind insbesondere für mobile Anwendungen und low-Δn-TFT-Anwendungen, wie z. B. Mobiltelefone und PDAs geeignet.The mixtures according to the invention are in particular for mobile applications and low Δn TFT applications, such as As mobile phones and PDAs suitable.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es, bei Beibehaltung der nematischen Phase bis -20°C und bevorzugt bis -30°C, besonders bevorzugt bis -40°C, und des Klärpunkts ≥ 70°C, vorzugsweise ≥ 75°C, besonders bevorzugt ≥ 80°C, gleichzeitig dielektrische Anisotropiewerte Δε ≥ +8, vorzugsweise ≥ +10 und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende MFK-Anzeigen erzielt werden können. Insbesondere sind die Mischungen durch kleine Operationsspannungen gekennzeichnet.The liquid-crystal mixtures according to the invention make it possible to maintain the nematic phase at -20 ° C. and preferably at -30 ° C., more preferably at -40 ° C., and at the clearing point ≥ 70 ° C., preferably ≥ 75 ° C., more preferably ≥ 80 ° C at the same time to achieve dielectric anisotropy values Δ∈ ≥ +8, preferably ≥ +10 and a high value for the resistivity, whereby excellent MFK displays can be achieved. In particular, the blends are small in operation marked.
Die Schwellenspannung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ist vorzugsweise ≤ 1.5 V, besonders bevorzugt ≤ 1.3 V.The Threshold voltage of the liquid crystal mixtures according to the invention preferably ≤ 1.5 V, more preferably ≤ 1.3 V.
Die Doppelbrechung Δn der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ist vorzugsweise ≤ 0,11, besonders bevorzugt ≤ 0,10.The Birefringence Δn the liquid crystal mixtures according to the invention is preferably ≤ 0.11, especially preferably ≤ 0.10.
Die Rotationsviskosität γ1 der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen bei 20°C ist vorzugsweise ≤ 180 mPa·s, besonders bevorzugt ≤ 140 mPa·s.The rotational viscosity γ 1 of the liquid-crystal mixtures according to the invention at 20 ° C. is preferably ≦ 180 mPa · s, more preferably ≦ 140 mPa · s.
Der nematische Phasenbereich der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ist vorzugsweise mindestens 90°, insbesondere mindestens 100° breit. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -20° bis +75°C.Of the nematic phase range of the liquid crystal mixtures according to the invention preferably at least 90 °, in particular at least 100 ° wide. Preferably, this range extends at least from -20 ° to + 75 ° C.
Es
versteht sich, dass durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch
höhere
Klärpunkte
(z.B. oberhalb 100°C)
bei höheren
Schwellenspannungen oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen
unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert
werden können.
Ebenso können
bei entsprechend wenig erhöhten
Viskositäten
Mischungen mit größerem Δε und somit
geringen Schwellen erhalten werden. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten
vorzugsweise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry
[
Messungen
des "Voltage Holding-ratio" (HR) [
Die Lichtstabilität und UV-Stabilität der erfindungsgemäßen Mischungen ist erheblich besser, d.h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter Licht- bzw. UV-Belastung. Bereits geringe Konzentrationen der Verbindungen (< 10 Gew.%) der Formel I in den Mischungen erhöhen die HR gegenüber Mischungen aus dem Stand der Technik um 6% und mehr.The light stability and UV stability the mixtures according to the invention is considerably better, i. e. they show a much smaller decrease of the HR under light or UV exposure. Already low concentrations of compounds (<10 % By weight of the formula I in the mixtures increase the HR compared to mixtures the prior art by 6% and more.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefasst und umfasst auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.Of the Structure of the MFK display according to the invention made of polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment corresponds to the for Such ads usual Construction. The term of the usual construction is here far including all modifications and modifications of the MFK display, in particular also matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.One significant difference of the displays of the invention to the usual however, based on the twisted nematic cell, there exists the choice of liquid crystal parameters the liquid crystal layer.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise, beispielsweise indem man eine oder mehrere Verbindungen der Formel I mit einer oder mehreren Verbindungen der Formeln II-XXIII oder mit weiteren flüssigkristallinen Verbindungen und/oder Additiven mischt. 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 liquid crystal mixtures which can be used according to the invention are prepared in a conventional manner, for example by mixing one or more compounds of the formula I with one or more compounds of the formulas II-XXIII or with further liquid-crystalline compounds and / or additives. In general, the desired amount of the components used in lesser amount is dissolved in the constituent of the main component, expediently at elevated temperature. It is also possible solutions of the components in an organic solvent, for example in acetone, chloroform or Me ethanol, and to remove the solvent again after thorough mixing, for example by distillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze, wie z. B. UV-Stabilisatoren wie Tinuvin® der Fa. Ciba, Antioxidantien, Radikalfänger, Nanopartikel, etc. enthalten. Beispielsweise können 0-15% pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden. Geeignete Stabilisatoren und Dotierstoffe werden nachfolgend in den Tabellen C und D genannt.The dielectrics may also other, known in the art and described in the literature additives such. As UV stabilizers such as Tinuvin ® Fa. Ciba, antioxidants, radical scavengers, nanoparticles, etc. included. For example, 0-15% pleochroic dyes or chiral dopants may be added. Suitable stabilizers and dopants are mentioned below in Tables C and D.
In
der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind
die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen
durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische
Formeln gemäß folgender Tabellen
A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und
CmH2m+1 sind geradkettige
Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen; n und m sind ganze Zahlen und
bedeuten vorzugsweise 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder
12. Die Codierung gemäß Tabelle
B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben.
Im Einzelfall folgt getrennt von Acronym für den Grundkörper mit
einem Strich ein Code für
die Substituenten R1*, R2*,
L1* und L2*:
Bevorzugte Mischungskomponenten finden sich in den Tabellen A und B. Tabelle A Tabelle B Preferred mixture components are given in Tables A and B. TABLE A Table B
Besonders bevorzugt sind flüssigkristalline Mischungen, die neben den Verbindungen der Formeln I mindestens ein, zwei, drei, vier oder mehr Verbindungen aus der Tabelle B enthalten.Particular preference is given to liquid-crystalline mixtures which, in addition to the compounds of the formulas I contain at least one, two, three, four or more compounds from Table B.
Tabelle CTable C
In der Tabelle C werden mögliche Dotierstoffe angegeben, die in der Regel den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden. Vorzugsweise enthalten die Mischungen 0-10 Gew.%, insbesondere 0,01-5 Gew.% und besonders bevorzugt 0,01-3 Gew.% an Dotierstoffen.In Table C becomes possible Specified dopants, which are usually the mixtures of the invention be added. Preferably, the mixtures contain 0-10% by weight, in particular 0.01-5% by weight and particularly preferably 0.01-3% by weight Dopants.
Tabelle DTable D
Stabilisatoren, die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen in Mengen von 0-10 Gew.% zugesetzt werden können, werden nachfolgend genannt.stabilizers, For example, the inventive mixtures in amounts of 0-10% by weight can be added are mentioned below.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.The The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it.
Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Fp. bedeutet Schmelzpunkt, Kp. = Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand, N = nematische Phase, S = smektische Phase und I = isotrope Phase. Die Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstemperaturen dar. Weiterhin bedeutet
- – Δn die optische Anisotropie bei 589 nm und 20°C),
- – γ1 die Rotationsviskosität (mPa·s) bei 20°C,
- – V10 die Spannung (V) für 10% der Transmissionsänderung (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche), (Schwellenspannung),
- – V90 die Spannung (V) für 90% der Transmissionänderung (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche),
- – Δε die dielektrische Anisotropie bei 20°C und 1 kHz (Δε = ε∥ – ε⊥ wobei ε∥ die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε⊥ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet),
- – HR die "voltage holding ratio" [%] und
- – LTS die "low temperature stability" (Phase), bestimmt in Testzellen.
- Δn the optical anisotropy at 589 nm and 20 ° C),
- - γ 1 the rotational viscosity (mPa · s) at 20 ° C,
- V 10 the voltage (V) for 10% of the transmission change (viewing direction perpendicular to the plate surface), (threshold voltage),
- V 90 the voltage (V) for 90% of the transmission change (viewing direction perpendicular to the plate surface),
- Δε is the dielectric anisotropy at 20 ° C. and 1 kHz (Δε = ε ∥ -ε ⊥ where ε ∥ means the dielectric constant parallel to the longitudinal molecular axes and ε ⊥ the dielectric constant perpendicular thereto),
- - HR the "voltage holding ratio" [%] and
- - LTS the "low temperature stability" (phase), determined in test cells.
Die
elektro-optischen Daten werden in einer TN-Zelle im 1. Minimum (d.h.
bei einem d·Δn-Wert von 0,5 μm) bei 20°C gemessen,
sofern nicht ausdrücklich
etwas anderes angegeben wird. Die optischen Daten werden bei 20°C gemessen,
sofern nicht ausdrücklich
etwas anderes angegeben wird. Alle physikalischen Eigenschaften
werden nach
Die Mischung weist gegenüber den Mischungen aus Vergleichsbeispiel 1 und 2 eine deutlich höhere LTS auf, bei vergleichbaren Werten für den Klärpunkt, die Doppelbrechung, die dielektrische Anisotropie, die Rotationsviskosität und die Schwellenspannung. Außerdem zeigt sie einen hohen HR-Wert.The Mixture faces the mixtures of Comparative Examples 1 and 2 a significantly higher LTS on, at comparable values for the clearing point, birefringence, dielectric anisotropy, rotational viscosity and Threshold voltage. Furthermore it shows a high HR value.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-09-06 DE DE102007042414A patent/DE102007042414A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010015824B4 (en) | 2009-04-30 | 2021-12-30 | Merck Patent Gmbh | Liquid crystal medium and liquid crystal display |
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DE102007042415A1 (en) | Liquid crystal medium, useful in electro-optical purposes, preferably liquid crystal displays e.g. twisted nematic display, thin-film transistor display and super twisted nematic cell, comprises one or more phenyl compounds | |
DE102007045661A1 (en) | Liquid crystal medium useful for electrooptic purposes comprises p-quaterphenyl derivatives |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130403 |