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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft flüssigkristalline Medien
und diese Medien enthaltende Flüssigkristallanzeigen, speziell
Anzeigen, die durch eine Aktivmatrix adressiert werden und insbesondere
Anzeigen des Typs Twisted Nematic (TN), In Plane Switching (IPS)
oder Fringe Field Switching (FFS).
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Stand der Technik und zu lösendes
Problem
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Flüssigkristallanzeigen
(Liquid Crystal Displays – LCDs) werden in vielen Bereichen
genutzt, um Informationen anzuzeigen. LCDs werden sowohl für
Direktsichtanzeigen als auch für Anzeigen des Projektionstyps verwendet.
Als elektrooptische Modi werden beispielsweise Twisted Nematic (TN),
Super Twisted Nematic (STN), Optically Compensated Bend (OCB) und
Electrically Controlled Birefringence (ECB) zusammen mit ihren verschiedenen
Modifikationen sowie andere verwendet. Alle diese Modi nutzen ein
elektrisches Feld, das im Wesentlichen rechtwinklig zu den Substraten
beziehungsweise zur Flüssigkristallschicht verläuft.
Neben diesen Modi gibt es auch elektrooptische Modi, die ein elektrisches
Feld nutzen, das im Wesentlichen parallel zu den Substraten beziehungsweise
der Flüssigkristallschicht verläuft, wie etwa
der In-Plane Switching (IPS) Modus (wie z. B. in
DE 40 00 451 und
EP 0 588 568 offenbart) und im Fringe
Field Switching (FFS) Modus, in dem ein starkes sogenanntes „fringe
field" vorliegt, also ein starkes elektrisches Feld nahe am Rand
der Elektronen und in der gesamten Zelle ein elektrisches Feld,
welches sowohl eine starke vertikale Komponente als auch eine starke
horizontale Komponente aufweist. Vor allem diese beiden letzteren
elektrooptischen Modi werden für LCDs in modernen Tischmonitoren
verwendet und sind für die Nutzung in Anzeigen für
Fernseher und Multimedia-Anwendungen vorgesehen. Die Flüssigkristalle
gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise
in Anzeigen dieser Art verwendet. Generell werden in FFS-Displays
dielektrisch positive, flüssigkristalline Medien mit eher kleineren
Werten der dielektrischen Anisotropie verwendet, aber auch bei IPS-Displays
werden teilweise flüssigkristalline Medien mit einer dielektrischen
Anisotropie von nur ca. 3 oder sogar darunter verwendet.
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Für
diese Anzeigen sind neue flüssigkristalline Medien mit
verbesserten Eigenschaften erforderlich. Insbesondere müssen
die Ansprechzeiten für viele Arten von Anwendungen verbessert
werden. Es sind daher flüssigkristalline Medien mit geringeren
Viskositäten (η), speziell mit geringeren Rotationsviskositäten
(γ1) erforderlich. Die Rotationsviskosität
sollte 80 mPa·s oder weniger, vorzugsweise 60 mPa·s
oder weniger und speziell 55 mPa·s oder weniger betragen.
Neben diesem Parameter müssen die Medien über
einen Bereich der nematischen Phase mit geeigneter Breite und Lage,
sowie eine geeignete Doppelbrechung (Δn) verfügen und
dielektrische Anisotropie (Δε) sollte hoch genug
sein, um eine einigermaßen niedrige Betriebsspannung zu
ermöglichen. Vorzugsweise sollte Δε höher
als 2 und sehr bevorzugt höher als 3, vorzugsweise jedoch
nicht höher als 15 und insbesondere nicht höher
als 12 liegen, da dies einem zumindest einigermaßen hohen
spezifischen Widerstand entgegenstehen würde.
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Vorzugsweise
werden die Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung
durch eine Aktivmatrix (active matrix LCDs, kurz AMDs), bevorzugt
durch eine Matrix aus Dünnschichttransistoren (TFTs), adressiert.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristalle
können jedoch in vorteilhafter Weise auch in Anzeigen mit
anderen bekannten Adressierungsmitteln verwendet werden.
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Es
gibt zahlreiche unterschiedliche Anzeigemodi, die Verbundsysteme
aus niedrigmolekularen Flüssigkristallmaterialien zusammen
mit Polymermaterialien verwenden. Es sind dies z. B. PDLC- (polymer
dispersed liquid crystal), NCAP- (nematic curvilinearily aligned
phase) und PN-Systeme (polymer network), wie beispielsweise in
WO 91/05 029 offenbart,
oder ASM-Systeme (axially symmetric microdomain) und andere. Im
Gegensatz hierzu verwenden die gemäß der vorliegenden
Erfindung speziell bevorzugten Modi das Flüssigkristallmedium
als solches, auf Oberflächen ausgerichtet. Diese Oberflächen
werden typischerweise vorbehandelt, um eine uniforme Orientierung
des Flüssigkristallmaterials zu erzielen. Die Anzeigemodi
gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden vorzugsweise
ein elektrisches Feld, das im Wesentlichen parallel zur Verbundschicht
verläuft.
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Flüssigkristallzusammensetzungen,
die sich für LCDs und speziell für IPS-Anzeigen
eignen, sind z. B. aus
JP
07-181 439 (A) ,
EP 0
667 555 ,
EP 0 673 986 ,
DE 195 09 410 ,
DE 195 28 106 ,
DE 195 28 107 ,
WO 96/23 851 und
WO 96/28 521 bekannt. Diese
Zusammensetzungen sind jedoch mit gravierenden Nachteilen behaftet.
Die meisten von ihnen führen, neben anderen Mängeln,
zu unvorteilhaft langen Ansprechzeiten, weisen zu geringe Werte
für den spezifischen Widerstand auf und/oder erfordern
Betriebsspannungen, die zu hoch sind.
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Es
besteht daher ein erheblicher Bedarf an flüssigkristallinen
Medien mit geeigneten Eigenschaften für praktische Anwendungen,
wie einem breiten nematischen Phasenbereich, geeigneter optischer
Anisotropie Δn entsprechend dem verwendeten Anzeigetyp,
einem hohen Δε und speziell geringen Viskositäten.
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Vorliegende Erfindung
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Überraschenderweise
wurde nun gefunden, dass flüssigkristalline Medien mit
einem geeignet hohen Δε, einem geeigneten Phasenbereich
und Δn verwirklicht werden können, welche die
Nachteile der Materialien des Standes der Technik nicht oder zumindest
nur in erheblich geringerem Maße aufweisen.
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Diese
verbesserten flüssigkristallinen Medien gemäß der
vorliegenden Anmeldung enthalten mindestens die folgenden Komponenten:
- – eine dielektrisch positive Komponente,
Komponente A, enthaltend
- – eine oder mehrere dielektrisch positive Verbindungen
der Formel I worin
R11 und R12 unabhängig
voneinander Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy
mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes
Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 7 C-Atomen und vorzugsweise
Alkyl oder Alkenyl bedeutet, und
- – gegebenenfalls eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II und III worin
R2 und R3 unabhängig
voneinander Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy
mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes
Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und vorzugsweise R2 und
R3 Alkyl oder Alkenyl bedeuten, L21, L22, L31 und L32 unabhängig
voneinander H oder F, vorzugsweise L21 und/oder
L31 F bedeuten,
X2 und
X3 unabhängig voneinander Halogen,
halogeniertes Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 3 C-Atomen oder halogeniertes
Alkenyl oder Alkenyloxy mit 2 oder 3 C-Atomen, vor zugsweise F, Cl,
-OCF3 oder -CF3,
ganz bevorzugt F, Cl oder -OCF3 bedeuten,
Z3 -CH2CH2-,
-CF2CF2-, -COO-,
trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH2O- oder
eine Einfachbindung, vorzugsweise -CH2CH2-, -COO-, trans- -CH=CH- oder eine Einfachbindung
und ganz bevorzugt -COO-, trans- -CH=CH- oder eine Einfachbindung
bedeutet und
l, m, n und o unabhängig voneinander
0 oder 1 bedeuten, und
- – gegebenenfalls eine dielektrisch neutrale Komponente,
Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel
IV worin
R41 und R42 unabhängig
voneinander die oben unter Formel II für R2 angegebene
Bedeutung besitzen, vorzugsweise R41 Alkyl
und R42 Alkyl oder Alkoxy oder R41 Alkenyl und R42 Alkyl
bedeutet, unabhängig voneinander
und bei zweifachem Auftreten von auch diese unabhängig
voneinander vorzugsweise eines oder mehrere
von Z41 und Z42 unabhängig
voneinander und bei zweifachem Auftreten von Z41 auch
diese unabhängig voneinander -CH2CH2-, -COO-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-,
-CH2O-, -CF2O-,
-C≡C- oder eine Einfachbindung bedeuten, vorzugsweise eines
oder mehrere von ihnen eine Einfachbindung bedeutet/bedeuten und
p
0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere dielektrisch positive Verbindungen
der Formel I, worin die Parameter die jeweiligen oben angegebenen
Bedeutungen besitzen und vorzugsweise X1 F
bedeutet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel I,
worin die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen
besitzen und einer der Parameter R11 und
R12 Alkyl und der andere Alkyl oder Alkenyl,
bevorzugt beide Alkyl, bedeuten.
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Vorzugsweise
liegt die Gesamtkonzentration der Verbindungen der Formel I im Medium
im Bereich von 1% bis 50%, stärker bevorzugt von 1% bis
40%, noch stärker bevorzugt von 1% bis 30%. in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform liegt die Gesamtkonzentration
der Verbindungen der Formel I im Medium im Bereich von 2% bis 20%
und besonders bevorzugt von 4% bis 17%. Wird eine einzelne homologe
Verbindung der Formel I im Medium verwendet, so ist deren Konzentration
bevorzugt im Bereich von 1% bis 20%, werden zwei oder mehr homologe
Verbindungen der Formel I im Medium verwendet, so werden bevorzugt
2% bis 14% der einzelnen Homologen verwendet.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien gemäß der vorliegenden Erfindung
eine oder mehrere dielektrisch positive Verbindungen mit einer dielektrischen
Anisotropie von mehr als 3, ausgewählt aus der Gruppe der
Formeln II und III.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-3:
worin
die Parameter die jeweiligen oben unter Formel II angegebenen Bedeutungen
besitzen und in Formel II-1 die Parameter L
23 und
L
24 unabhängig voneinander und
von den anderen Parametern H oder F bedeuten und in Formel II-2
vorzugsweise
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Vorzugsweise
enthalten die Medien Verbindungen, die ausgewählt sind
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II-1 bis II-3, worin
L21 und L22 oder
L23 und L24 beide
F bedeuten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Medien
eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe
der Verbindungen der Formeln II-1 und II-2, worin L21,
L22, L23 und L24 alle F bedeuten.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-1,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln II-1a bis II-1j
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und L
25 bis L
28 unabhängig
voneinander H oder F, bevorzugt L
27 und
L
28 beide H, besonders bevorzugt L
26 H bedeuten.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe
der Verbindungen der Formeln II-1a bis II-1e, worin L21 und
L22 beide F und/oder L23 und
L24 beide F bedeuten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Medien
Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln II-1a bis II-1h, worin L21,
L22, L23 und L24 alle F bedeuten.
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Speziell
bevorzugte Verbindungen der Formel II-1 sind
worin
R
2 und X
2 die oben
angegebene Bedeutungen besitzen und X
2 bevorzugt
F bedeutet.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-2,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln II-2a bis II-2c
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und L
21 und L
22 vorzugsweise beide
F bedeuten.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-3,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln II-3a bis II-3e
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und L
25 und L
26 unabhängig
voneinander und von den anderen Parametern H oder F bedeuten und
vorzugsweise
in den Formeln II-3a und II-3b
L
21 und
L
22 beide F bedeuten,
in den Formeln
II-3c und II-3d
L
21 und L
22 beide
F und/oder L
23 und L
24 beide
F bedeuten und in Formel II-3e
L
21,
L
22 und L
25 F bedeuten.
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Speziell
bevorzugte Verbindungen der Formel II-3 sind
worin
R
2 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Formeln III-1 und III-2:
worin
die Parameter die jeweiligen oben unter Formel III angegebenen Bedeutungen
besitzen.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-1,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-1a und III-1b
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und die Parameter L
33 und L
34 unabhängig
voneinander und von den anderen Parametern H oder F bedeuten.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2a bis III-2j
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und die Parameter L
35 und L
36 unabhängig
voneinander und von den anderen Parametern H oder F bedeuten.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-1a
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-1a-1 bis III-1a-6:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-1b,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-1b-1 bis III-1b-4, vorzugsweise der Formel III-1b4:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-2a,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln II-2a-1 bis II-2a-5:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2b,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2b-1 und III-2b-2 und vorzugsweise der Formel III-2b-2:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2c,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2c-1 bis III-2c-5:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln III-2d und III-2e, vorzugsweise
ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln
III-2d-1 und III-2e-1:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2f,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2f-1 bis III-2f-5:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2g,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2g-1 bis III-2g-5:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2h,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2h-1 bis III-2h-5:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2i,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2i-1 und III-2i-2:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-2i,
vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen
der Formeln III-2j-1 und III-2j-2:
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den Verbindungen der Formeln III-1 und/oder
III-2 können die Medien gemäß der vorliegenden
Erfindung eine oder mehrere Verbindungen der Formel III-3 enthalten
worin
die Parameter die jeweiligen oben unter Formel III angegebenen Bedeutungen
besitzen und wobei die Verbindungen vorzugsweise ausgewählt
sind aus der Gruppe der Formeln III-3a und III-3b
worin
R
3 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die flüssigkristallinen Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente
B. Diese Komponente weist eine dielektrische Anisotropie im Bereich
von –1,5 bis 3 auf. Vorzugsweise enthält sie dielektrisch
neutrale Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie im Bereich
von –1,5 bis 3, stärker bevorzugt besteht sie überwiegend,
noch stärker bevorzugt besteht sie im Wesentlichen und
speziell bevorzugt besteht sie vollständig daraus. Vorzugsweise
enthält diese Komponente eine oder mehrere, stärker
bevorzugt besteht sie überwiegend, noch stärker
bevorzugt besteht sie im Wesentlichen und ganz bevorzugt besteht
sie vollständig aus dielektrisch neutralen Verbindungen
mit einer dielektrischen Anisotropie im Bereich von –1,5
bis 3, der Formel IV.
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Vorzugsweise
enthält die dielektrisch neutrale Komponente, Komponente
B, eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe
der Verbindungen der Formeln IV-1 bis IV-6
worin
R
41 und R
42 die
jeweiligen oben unter Formel IV angegebenen Bedeutungen besitzen
und in den Formeln IV-1, IV-5 und IV-6 R
41 vorzugsweise
Alkyl oder Alkenyl, vorzugsweise Alkenyl, und R
42 vorzugsweise
Alkyl oder Alkenyl, vorzugsweise Alkyl bedeutet, in Formel IV-2
R
41 und R
42 vorzugsweise
Alkyl bedeuten und in Formel IV-4 R
41 vorzugsweise
Alkyl oder Alkenyl, stärker bevorzugt Alkyl, und R
42 vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy, stärker
bevorzugt Alkoxy bedeutet.
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Vorzugsweise
enthält die dielektrisch neutrale Komponente, Komponente
B, eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe
der Verbindungen der Formeln IV-1, IV-4, IV-5 und IV-6, vorzugsweise eine
oder mehrere Verbindungen der Formel IV-1 und eine oder mehrere
Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IV-4
und IV-5, stärker bevorzugt jeweils eine oder mehrere Verbindungen
der Formeln IV-1, IV-4 und IV-5 und ganz bevorzugt jeweils eine
oder mehrere Verbindungen Formeln IV-1, IV-4, IV-5 und IV-6.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthält die
Komponente B vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel
IV-5, stärker bevorzugt ausgewählt aus ihren jeweiligen
Unterformeln der Formel CCP-V-n und/oder CCP-nV-m und/oder CCP-Vn-m,
stärker bevorzugt der Formel CCP-V-n und/oder CCP-V2-n
und ganz bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Formeln
CCP-V-1 und CCP-V2-1. Die Definitionen dieser Abkürzungen
(Akronyme) sind unten in Tabelle D angegeben, bzw. aus den Tabellen
A bis C zu ersehen.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform enthält
die Komponente B vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der
Formel IV-1, stärker bevorzugt ausgewählt aus
ihren jeweiligen Unterformeln der Formel CC-n-m, CC-n-V und/oder
CC-n-Vm, stärker bevorzugt der Formeln CC-n-V und/oder
CC-n-Vm und ganz bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der
Formeln CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V CC-3-V1, CC-4V1, CC-5-V1 und CC-3-V2.
Die Definitionen dieser Abkürzungen (Akronyme) sind ebenfalls
unten in Tabelle D angegeben, bzw. aus den Tabellen A bis C zu ersehen.
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Die
Konzentration der Verbindung der Formel CC-3-V in den erfindungsgemäßen
die Medien kann in einer bevorzugten Ausführungsform 50%
bis 65% betragen, besonders bevorzugt 55% bis 60%.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei der es sich um dieselbe wie die vorhergehende oder
um eine andere handeln kann, enthält die Komponente B der
Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegenden
Erfindung zusätzlich oder alternativ, bevorzugt zusätzlich,
zu einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IV-1 bis IV-6 wie oben
gezeigt eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IV-7 bis IV-14:
worin
R
41 und R
42 unabhängig
voneinander Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy
mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes
Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeuten und
L
4 H
oder F bedeutet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthält die
Komponente B vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel
IV-7, stärker bevorzugt ausgewählt aus ihren jeweiligen
Unterformeln der Formel CPP-3-2, CPP-5-2 und CGP-3-2, stärker
bevorzugt der Formel CPP-3-2 und/oder CGP-3-2 und ganz besonders
bevorzugt der Formel CPP-3-2. Die Definitionen dieser Abkürzungen
(Akronyme) sind unten in Tabelle D angegeben, bzw. aus den Tabellen
A bis C zu ersehen.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den Verbindungen der Formeln II und/oder
III kann die Komponente A der Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine oder mehrere dielektrisch positive Verbindungen
der Formel V enthalten
worin
R
5 Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes
Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder
fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und vorzugsweise Alkyl
oder Alkenyl bedeutet,
L
51 und L
52 unabhängig
voneinander H oder F bedeuten, vorzugsweise L
51 F
bedeutet, und
X
5 Halogen, halogeniertes
Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 3 C-Atomen oder halogeniertes Alkenyl
oder Alkenyloxy mit 2 oder 3 C-Atomen, vorzugsweise F, Cl, -OCF
3 oder -CF
3, ganz
bevorzugt F, Cl oder -OCF
3 bedeutet,
Z
5 -CH
2CH
2-,
-CF
2CF
2-, -COO-,
trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF- oder -CH
2O-,
vorzugsweise -CH
2CH
2-,
-COO- oder trans- -CH=CH- und ganz bevorzugt -COO- oder trans- -CH=CH-
bedeutet und
q 0 oder 1 bedeutet.
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Vorzugsweise
enthalten die Medien gemäß der vorliegenden Erfindung
eine oder mehrere Verbindungen der Formel V, vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V-1 und V-2
worin
die Parameter die jeweiligen oben angegebenen Bedeutungen besitzen
und die Parameter L
53 und L
54 unabhängig
voneinander und von den anderen Parametern H oder F bedeuten und
Z
5 vorzugsweise -CH
2CH
2- bedeutet.
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Vorzugsweise
sind die Verbindungen der Formel V-1 ausgewählt aus der
Gruppe der Verbindungen der Formeln V-1a und V-1b
worin
R
5 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
sind die Verbindungen der Formel V-2 ausgewählt aus der
Gruppe der Verbindungen der Formeln V-2a bis V-2d
worin
R
5 die oben angegebene Bedeutung besitzt.
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Vorzugsweise
enthalten die flüssigkristallinen Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung in der dielektrisch neutralen Komponente,
Komponente B, eine oder Verbindungen der Formel VI
worin
R
61 und R
62 unabhängig
voneinander die oben unter Formel II für R
2 angegebene
Bedeutung besitzen, vorzugsweise R
61 Alkyl
und R
62 Alkyl oder Alkenyl bedeutet,
und bei zweifachem Auftreten
bei jedem Auftretenunabhängig voneinander
vorzugsweise eines oder mehrere
von
Z
61 und
Z
62 unabhängig voneinander und
bei zweifachem Auftreten von Z
61 auch diese
unabhängig voneinander -CH
2CH
2-, -COO-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-,
-CH
2O-, -CF
2O- oder
eine Einfachbindung bedeuten, vorzugsweise eines oder mehrere von
ihnen eine Einfachbindung bedeutet/bedeuten, und
r 0, 1 oder
2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet.
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Vorzugsweise
die flüssigkristallinen Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VI-1 und VI-2
worin
R
61 und R
62 die
jeweiligen oben unter Formel VI angegebenen Bedeutungen besitzen
und R
61 vorzugsweise Alkyl bedeutet und
in Formel VI-1 R
62 vorzugsweise Alkenyl,
vorzugsweise -(CH
2)
2-CH=CH-CH
3, und in Formel VI-2 R
62 vorzugsweise
Alkyl bedeutet.
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Vorzugsweise
die flüssigkristallinen Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VI-1 und VI-2, worin
R61 vorzugsweise n-Alkyl bedeutet und in
Formel VI-1 R62 vorzugsweise Alkenyl und
in Formel VI-2 R62 vorzugsweise n-Alkyl
bedeutet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform die Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Verbindungen der Formel
VI-1, stärker bevorzugt ihrer Unterformel PP-n-2Vm, noch
stärker bevorzugt der Formel PP-1-2V1. Die Definitionen
dieser Abkürzungen (Akronyme) sind unten in Tabelle D angegeben,
bzw. aus den Tabellen A bis C zu ersehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform die Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Verbindungen der Formel
VI-2, stärker bevorzugt ihrer Unterformel PGP-n-m, noch
stärker bevorzugt ihrer Unterformel PGP-3-m, ganz bevorzugt
ausgewählt aus den Formeln PGP-3-2, PGP-3-3, PGP-3-4 und PGP-3-5.
Die Definitionen dieser Abkürzungen (Akronyme) sind ebenfalls
unten in Tabelle D angegeben, bzw. aus den Tabellen A bis C zu ersehen.
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Zusätzlich
können die Flüssigkristallmischungen gemäß der
vorliegenden Erfindung eine weitere optionale Komponente, Komponente
C, enthalten, die eine negative dielektrische Anisotropie aufweist
und dielektrisch negative Verbindungen enthält, vorzugsweise überwiegend
daraus besteht, stärker bevorzugt im Wesentlichen daraus
besteht und ganz bevorzugt vollständig daraus besteht,
vorzugsweise der Formel VII
worin
R
71 und R
72 unabhängig
voneinander die oben unter Formel II für R
2 angegebene
Bedeutung besitzen,
Z
71 und Z
72 unabhängig
voneinander -CH
2CH
2-,
-COO-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH
2O-,
-CF
2O- oder eine Einfachbindung bedeuten,
vorzugsweise eines oder mehrere von ihnen eine Einfachbindung bedeutet/bedeuten
und ganz bevorzugt beide eine Einfachbindung bedeuten,
L
71 und L
72 unabhängig
voneinander C-F oder N bedeuten, vorzugsweise eines oder mehrere
von ihnen C-F bedeutet/bedeuten und ganz bevorzugt beide C-F bedeuten,
und
s 0 oder 1 bedeutet.
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Zusätzlich
zu den bereits genannten Verbindungen können die Flüssigkristallmischungen
gemäß der vorliegenden Erfindung in Komponente
A eine oder mehrere Verbindungen der Formel VIII
worin
R
8 die oben unter Formel II für R
2 angegebene Bedeutung besitzt,
eines
von
und die anderen dieselbe
Bedeutung besitzen oder unabhängig voneinander
Z
81 und Z
82 unabhängig
voneinander -CH
2CH
2-,
-COO-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH
2O-,
-CF
2O- oder eine Einfachbindung bedeuten,
vorzugsweise eines oder mehrere von ihnen eine Einfachbindung bedeutet/bedeuten
und ganz bevorzugt beide eine Einfachbindung bedeuten,
t 0,
1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1, stärker bevorzugt 1 bedeutet,
und
X
8 die oben unter Formel II für
X
2 angegebene Bedeutung besitzt oder alternativ
unabhängig von R
8 die für
R
8 angegebene Bedeutung besitzen kann und
wovon
die Verbindungen der Formel I ausgenommen sind, enthalten.
-
In
dieser Anmeldung bedeutet enthalten im Zusammenhang mit Zusammensetzungen,
dass die betreffende Entität, d. h. das Medium oder die
Komponente, die angegebene Komponente oder Komponenten oder Verbindung
oder Verbindungen enthält, vorzugsweise in einer Gesamtkonzentration
von 10% oder mehr und ganz bevorzugt von 20% oder mehr.
-
Überwiegend
bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die betreffende Entität
55% oder mehr, vorzugsweise 60% oder mehr und ganz bevorzugt 70%
oder mehr der angegebenen Komponente oder Komponenten oder Verbindung
oder Verbindungen enthält.
-
Im
Wesentlichen bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die
betreffende Entität 80% oder mehr, vorzugsweise 90% oder
mehr und ganz bevorzugt 95% oder mehr der angegebenen Komponente
oder Komponenten oder Verbindung oder Verbindungen enthält.
-
Vollständig
bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die betreffende Entität
98% oder mehr, vorzugsweise 99% oder mehr und ganz bevorzugt 100,0%
der angegebenen Komponente oder Komponenten oder Verbindung oder
Verbindungen enthält.
-
Vorzugsweise
enthält die Komponente C, stärker bevorzugt besteht
sie überwiegend und ganz bevorzugt besteht sie vollständig
aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel VII, vorzugsweise
ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln
VII-1 bis VII-3
worin
R
71 und R
72 die jeweiligen
oben unter Formel VII angegebenen Bedeutungen besitzen.
-
In
den Formeln VII-1 bis VII-3 bedeutet R71 vorzugsweise
n-Alkyl oder 1-E-Alkenyl und R72 vorzugsweise
n-Alkyl oder Alkoxy.
-
Auch
andere mesogene Verbindungen, die oben nicht explizit genannt sind,
können gegebenenfalls und in vorteilhafter Weise in den
Medien gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Solche Verbindungen sind dem Fachmann bekannt.
-
Die
Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen bevorzugt einen Klärpunkt von 60°C
oder mehr, stärker bevorzugt von 65°C oder mehr
besonders bevorzugt von 70°C oder mehr und ganz besonders
bevorzugt von 75°C oder mehr, auf.
-
Das Δn
der Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt bei 589 nm (NaD) und 20°C vorzugsweise
im Bereich von 0,060 oder mehr bis 0,140 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,070 oder mehr bis 0,130 oder weniger,
noch stärker bevorzugt im Bereich von 0,080 oder mehr bis
0,125 oder weniger und ganz bevorzugt im Bereich von 0,090 oder
mehr bis 0,122 oder weniger.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung
beträgt das Δn der Flüssigkristallmedien
gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
0,080 oder mehr, stärker bevorzugt 0,090 oder mehr und
in einer besonderen Ausführungsform bevorzugt 0,100 oder
mehr.
-
Das Δε des
Flüssigkristallmediums gemäß der Erfindung
bei 1 kHz und 20°C beträgt vorzugsweise 2 oder
mehr, stärker bevorzugt 3 oder mehr und in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform 4 oder mehr und ganz bevorzugt
6 oder mehr. Insbesondere beträgt Δε 15
oder weniger.
-
Vorzugsweise
erstreckt sich die nematische Phase der erfindungsgemäßen
Medien mindestens von 0°C oder weniger bis 70°C
oder mehr, stärker bevorzugt mindestens von –20°C
oder weniger bis 70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens
von –30°C oder weniger bis 75°C oder
mehr und insbesondere mindestens von –40°C oder
weniger bis 75°C oder mehr.
-
In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,090 oder mehr bis 0,130 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,095 oder mehr bis 0,120 oder weniger
und ganz bevorzugt im Bereich von 0,100 oder mehr bis 0,115 oder
weniger, während Δε vorzugsweise im Bereich
von 2 oder mehr bis 12 oder weniger, vorzugsweise 10 oder weniger liegt.
-
In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,085 oder mehr bis 0,130 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,090 oder mehr bis 0,125 oder weniger
und ganz bevorzugt im Bereich von 0,095 oder mehr bis 0,120 oder
weniger, während Δε vorzugsweise 4 oder
mehr, stärker bevorzugt 6 oder mehr, noch stärker
bevorzugt 8,0 oder mehr beträgt und ganz bevorzugt im Bereich
von 8,0 oder mehr bis 10,0 oder weniger liegt.
-
In
dieser Ausführungsform erstreckt sich die nematische Phase
der erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise mindestens
von –20°C oder weniger bis 70°C oder
mehr, stärker bevorzugt mindestens von –20°C oder
weniger bis 70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens von –30°C
oder weniger bis 70°C oder mehr und insbesondere mindestens
von –40°C oder weniger bis 70°C oder
mehr.
-
In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,070 oder mehr bis 0,120 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,075 oder mehr bis 0,115 oder weniger
und ganz bevorzugt im Bereich von 0,080 oder mehr bis 0,110 oder
weniger, während Δε vorzugsweise 2,0
oder mehr beträgt, stärker bevorzugt im Bereich
von 3,0 oder mehr bis 14,0 oder weniger und ganz bevorzugt entweder
im Bereich von 4,0 oder mehr bis 6,0 oder weniger oder besonders
bevorzugt im Bereich von 6,0 oder mehr bis 11,0 oder weniger liegt.
-
In
dieser Ausführungsform erstreckt sich die nematische Phase
der erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise mindestens
von –20°C oder weniger bis 75°C oder
mehr, stärker bevorzugt mindestens von –30°C oder
weniger bis 70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens von –30°C
oder weniger bis 75°C oder mehr und insbesondere mindestens
von –30°C oder weniger bis 80°C oder
mehr.
-
In
einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,080 oder mehr bis 0,120 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,085 oder mehr bis 0,115 oder weniger
und ganz bevorzugt im Bereich von 0,090 oder mehr bis 0,110 oder
weniger, während Δε vorzugsweise 1,5
oder mehr beträgt, stärker bevorzugt im Bereich
von 2,0 oder mehr bis 8,0 oder weniger und ganz bevorzugt entweder
im Bereich von 2,0 oder mehr bis 6,0 oder weniger oder besonders
bevorzugt im Bereich von 2,0 oder mehr bis 4,0 oder weniger liegt.
-
In
dieser Ausführungsform erstreckt sich die nematische Phase
der erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise mindestens
von –20°C oder weniger bis 65°C oder
mehr, stärker bevorzugt mindestens von –30°C oder
weniger bis 70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens von –30°C
oder weniger bis 75°C oder mehr und insbesondere mindestens
von –30°C oder weniger bis 80°C oder
mehr.
-
In
einer fünften bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,110 oder mehr bis 0,150 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,120 oder mehr bis 0,140 oder weniger
und ganz bevorzugt im Bereich von 0,125 oder mehr bis 0,135 oder
weniger, während Δε vorzugsweise 2,0
oder mehr beträgt, stärker bevorzugt im Bereich
von 2,5 oder mehr bis 8,0 oder weniger und ganz bevorzugt entweder
im Bereich von 3,0 oder mehr bis 7,0 oder liegt.
-
In
dieser Ausführungsform erstreckt sich die nematische Phase
der erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise mindestens
von –20°C oder weniger bis 70°C oder
mehr, stärker bevorzugt mindestens von –30°C oder
weniger bis 70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens von –20°C
oder weniger bis 75°C oder mehr und insbesondere mindestens
von –30°C oder weniger bis 75°C oder
mehr.
-
In
einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das Δn der Flüssigkristallmedien
im Bereich von 0,110 oder mehr bis 0,150 oder weniger, stärker
bevorzugt im Bereich von 0,120 oder mehr bis 0,145 oder weniger
und ganz bevorzugt bei etwa 0,137 oder mehr bis 0,100 oder weniger,
vorzugsweise im Bereich von 2,0 oder mehr bis 8,0 oder weniger und
ganz bevorzugt entweder im Bereich von 3,0 oder mehr bis 7,0 oder
weniger liegt.
-
In
dieser Ausführungsform erstreckt sich die nematische Phase
der erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise mindestens
von -20°C oder weniger bis 70°C oder mehr, stärker
bevorzugt mindestens von –30°C oder weniger bis
70°C oder mehr, ganz bevorzugt mindestens von –30°C
oder weniger bis 75°C oder mehr und insbesondere mindestens
von –30°C oder weniger bis 80°C oder
mehr.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Komponente A vorzugsweise in einer
Konzentration von 1% bis 50%, stärker bevorzugt von 1%
bis 30%, stärker bevorzugt von 2% bis 30% und ganz bevorzugt
von 3% bis 30% der Gesamtmischung verwendet.
-
Die
Verbindungen der Formeln II und III werden vorzugsweise in einer
Gesamtkonzentration von 2% bis 60%, stärker bevorzugt von
3% bis 55%, noch stärker bevorzugt von 10% bis 40%, noch
stärker bevorzugt von 15% bis 35% und ganz bevorzugt von
25% bis 30% der Gesamtmischung verwendet.
-
Die
Verbindungen der Formel IV werden vorzugsweise in einer Gesamtkonzentration
von 0% bis 70%, stärker bevorzugt von 10%, bevorzugt von
15 bis 65%, noch stärker bevorzugt von 15%, bevorzugt von
20% bis 60% und ganz bevorzugt von 15% bis 55% der Gesamtmischung
verwendet.
-
Die
Verbindungen der Formel IV werden vorzugsweise in einer Gesamtkonzentration
von 0% bis 50%, stärker bevorzugt von 1% bis 40%, noch
stärker bevorzugt von 5% bis 30% und ganz bevorzugt von
7% bis 25% der Gesamtmischung verwendet.
-
Die
Komponente C wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0% bis
30%, stärker bevorzugt von 0% bis 15% und ganz bevorzugt
von 1% bis 10% der Gesamtmischung verwendet.
-
Gegebenenfalls
können die erfindungsgemäßen Medien weitere
Flüssigkristallverbindungen enthalten, um die physikalischen
Eigenschaften einzustellen. Solche Verbindungen sind dem Fachmann
bekannt. Ihre Konzentration in den Medien gemäß der
vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 0% bis 30%,
stärker bevorzugt 0,1% bis 20% und ganz bevorzugt 1% bis
15%.
-
In
der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wie oben genannt werden die Verbindungen der Formel I
vorzugsweise in einer Gesamtkonzentration von 1% bis 30%, stärker
bevorzugt von 3% bis 25% und ganz bevorzugt von 5% bis 20% der Gesamtmischung
verwendet, während die Verbindungen der Formel VI vorzugsweise
in einer Konzentration von 5% bis 40%, stärker bevorzugt
von 8% bis 35% und ganz bevorzugt von 10% bis 30% der Gesamtmischung
verwendet wird.
-
In
dieser bevorzugten Ausführungsform enthalten die Medien
vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel VI und ganz
bevorzugt der Formel VI-2.
-
Speziell
in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wie oben genannt enthält die Komponente B vorzugsweise
eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV, stärker bevorzugt
der Formel IV-1, noch stärker bevorzugt ausgewählt
aus ihren jeweiligen Unterformeln der Formel CC-n-V und/oder CC-n-Vm,
stärker bevorzugt der Formel CC-n-V1 und/oder CC-n-V und
ganz bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Formeln CC-3-V,
CC-4-V, CC-5-V und CC-3-V1. Die Definitionen dieser Abkürzungen (Akronyme)
sind unten in Tabelle D angegeben.
-
Die
Flüssigkristallmedien enthalten vorzugsweise insgesamt
50% bis 100%, stärker bevorzugt 70% bis 100% und ganz bevorzugt
80% bis 100% und insbesondere 90% bis 100% einer oder mehrerer Verbindungen
ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln
I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII, vorzugsweise der Formeln I,
II, III, IV, V, VI und VII und besonders bevorzugt der Formeln I,
II, III, IV, V und VI.
-
In
der vorliegenden Anmeldung beschreibt der Ausdruck dielektrisch
positiv Verbindungen oder Komponenten mit Δε > 3,0, dielektrisch
neutral mit –1,5 ≤ Δε ≤ 3,0
und dielektrisch negativ mit Δε < –1,5. Δε wird bei
einer Frequenz von 1 kHz und 20°C bestimmt. Die dielektrische
Anisotropie der jeweiligen Verbindung wird aus den Ergebnissen einer
Lösung von 10% der jeweiligen einzelnen Verbindung in einer
nematischen Host-Mischung bestimmt. Wenn die Löslichkeit
der jeweiligen Verbindung in der Host-Mischung weniger als 10% beträgt,
wird die Konzentration auf 5% reduziert. Die Kapazitäten
der Testmischungen werden sowohl in einer Zelle mit homöotroper
als auch mit homogener Orientierung bestimmt. Die Schichtdicke beträgt
bei beiden Zelltypen ca. 20 μm. Die angelegte Spannung
ist eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz und einem Effektivwert
von typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, wird jedoch stets so ausgewählt,
dass sie unterhalb der kapazitiven Schwelle für die jeweilige
Testmischung liegt.
-
Δε ist
als (ε∥ – ε⊥)
definiert, während εDrchschn.
(ε∥ + 2ε⊥)/3 ist.
-
Als
Host-Mischung wird für dielektrisch positive Verbindungen
die Mischung ZLI-4792 und für dielektrisch neutrale sowie
für dielektrisch negative Verbindungen die Mischung ZLI-3086
verwendet, beide von Merck KGaA, Deutschland. Die absoluten Dielektrizitätskonstanten
der Verbindungen werden aus der Änderung der jeweiligen
Werte der Host-Mischung bei Zugabe der interessierenden Verbindungen
bestimmt. Die Werte werden auf eine Konzentration der interessierenden
Verbindungen von 100% extrapoliert.
-
Komponenten,
die bei der Messtemperatur von 20°C eine nematische Phase
aufweisen, werden als solche gemessen, alle anderen werden wie Verbindungen
behandelt.
-
Der
Ausdruck Schwellenspannung bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung
die optische Schwelle und ist für 10% relativen Kontrast
(V10) angegeben, der Ausdruck Sättigungsspannung
bezeichnet die optische Sättigung und ist für
90% relativen Kontrast (V90) angegeben,
in beiden Fällen, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes
angegeben ist. Die kapazitive Schwellenspannung (V0),
auch Freedericksz-Schwelle VFr genannt,
wird nur verwendet, wenn dies ausdrücklich genannt ist.
-
Die
in dieser Anmeldung angegebenen Parameterbereiche schließen
sämtlich die Grenzwerte ein, wenn nicht ausdrücklich
etwas anderes angegeben ist.
-
Die
unterschiedlichen für verschiedene Bereiche von Eigenschaften
angegebenen oberen und unteren Grenzwerte ergeben in Kombination
miteinander zusätzliche bevorzugte Bereiche.
-
In
der gesamten Anmeldung gelten, wenn nicht ausdrücklich
anders angegeben, die folgenden Bedingungen und Definitionen. Alle
Konzentrationen sind in Massenprozent angegeben und beziehen sich
jeweils auf die Gesamtmischung, alle Temperaturen und alle Temperaturunterschiede
sind in Grad Celsius bzw. Differenzgrad angegeben. Alle physikalischen
Eigenschaften werden nach „Merck Liquid Crystals,
Physical Properties of Liquid Crystals", Stand Nov. 1997, Merck
KGaA, Deutschland, bestimmt und sind für eine
Temperatur von 20°C aufgeführt, wenn nicht ausdrücklich
anders angegeben. Die optische Anisotropie (Δn) wird bei
einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt. Die dielektrische
Anisotropie (Δε) wird bei einer Frequenz von 1
kHz bestimmt. Die Schwellenspannungen sowie alle anderen elektrooptischen
Eigenschaften werden mit bei Merck KGaA, Deutschland, hergestellten
Testzellen bestimmt. Die Testzellen für die Bestimmung
von Δε besitzen eine Schichtdicke von circa 20 μm.
Bei der Elektrode handelt es sich um eine kreisförmige
ITO-Elektrode mit einer Fläche von 1,13 cm2 und
einem Schutzring. Die Ausrichtungsschichten sind SE-1211 von Nissan
Chemicals, Japan, für homöotrope Ausrichtung (ε∥)
und Polyimid AL-1054 von Japan Synthetic Rubber, Japan, für homogene
Ausrichtung (ε⊥). Die Bestimmung der Kapazitäten
erfolgt mit einem Frequenzgang-Analysegerät Solatron 1260
unter Verwendung einer Sinuswelle mit einer Spannung von 0,3 Vrms. Als Licht wird bei den elektrooptischen
Messungen weißes Licht verwendet. Dabei wird ein Aufbau
mit einem im Handel erhältlichen Gerät DMS der
Fa. Autronic-Melchers, Germany verwendet. Die charakteristischen
Spannungen wurden unter senkrechter Beobachtung bestimmt. Die Schwellenspannung
(V10), Mittgrauspannung (V50)
und Sättigungsspannung (V90) wurden
für 10%, 50% bzw. 90% relativen Kontrast bestimmt.
-
Die
Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden
Erfindung können weitere Zusatzstoffe und chirale Dotierstoffe
in den üblichen Konzentrationen beinhalten. Die Gesamtkonzentration
dieser weiteren Bestandteile liegt im Bereich von 0% bis 10%, vorzugsweise
0,1% bis 6%, bezogen auf die Gesamtmischung. Die Konzentrationen
der einzelnen verwendeten Verbindungen liegen vorzugsweise jeweils
im Bereich von 0,1% bis 3%. Die Konzentration dieser und ähnlicher
Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Werte und Konzentrationsbereiche
der Flüssigkristallkomponenten und -verbindungen der Flüssigkristallmedien
in dieser Anmeldung nicht berücksichtigt.
-
Die
erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien
bestehen aus mehreren Verbindungen, vorzugsweise aus 3 bis 30, stärker
bevorzugt aus 4 bis 20 und ganz bevorzugt aus 4 bis 16 Verbindungen.
Diese Verbindungen werden auf herkömmliche Weise gemischt.
In der Regel wird die gewünschte Menge der in der geringeren Menge
verwendeten Verbindung in der in der größeren
Menge verwendeten Verbindung gelöst. Liegt die Temperatur über
dem Klärpunkt der in der höheren Konzentration
verwendeten Verbindung, ist die Vervollständigung des Lösungsvorgangs
besonders leicht zu beobachten. Es ist jedoch auch möglich,
die Medien auf anderen üblichen Wegen, beispielsweise unter
Verwendung von so genannten Vormischungen, bei denen es sich z.
B. um homologe oder eutektische Mischungen von Verbindungen handeln
kann, oder unter Verwendung von so genannten „Multi-Bottle"-Systemen,
deren Bestandteile selbst gebrauchsfertige Mischungen sind, herzustellen.
-
Durch
Zugabe geeigneter Zusatzstoffe können die Flüssigkristallmedien
gemäß der vorliegenden Erfindung so modifiziert
werden, dass sie in allen bekannten Arten von Flüssigkristallanzeigen
verwendbar sind, entweder durch Verwendung der Flüssigkristallmedien
als solcher, wie TN-, TN-AMD, ECB-AMD, VAN-AMD, IPS-AMD, FFS-AMD
LCDs oder in Verbundsystemen, wie PDLC, NCAP, PN LCDs und speziell
in ASM-PA LCDs.
-
Alle
Temperaturen, wie z. B. der Schmelzpunkt T(K, N) bzw. T(K, S), der Übergang
von der smektischen (S) zur nematischen (N) Phase T(S, N) und der
Klärpunkt T(N, I) der Flüssigkristalle sind in
Grad Celsius angegeben. Alle Temperaturdifferenzen sind in Differenzgraden
angegeben.
-
In
der vorliegenden Erfindung und insbesondere in den folgenden Beispielen
sind die Strukturen der mesogenen Verbindungen durch Abkürzungen
angegeben, die auch als Akronyme bezeichnet werden. In diesen Akronymen
sind die chemischen Formeln unter Verwendung der folgenden Tabellen
A bis C wie folgt abgekürzt. Alle Gruppen C
nH
2n+1, C
mH
2m+1 und C
lH
2l+1 bzw. C
nH
2n-1, C
mH
2m-1 und C
lH
2l-1 bedeuten geradkettiges Alkyl bzw. Alkenyl,
vorzugsweise 1-E-Alkenyl, jeweils mit n, m bzw. I C-Atomen. In der
Tabelle A werden die für die Ringelemente der Kernstrukturen
der Verbindungen verwendeten Codes aufgeführt, während
in der Tabelle B die Verknüpfungsgruppen gezeigt sind.
Tabelle C gibt die Bedeutungen der Codes für die Endgruppen
der linken bzw. rechten Seite. In Tabelle D sind Beispielstrukturen
von Verbindungen mit ihren jeweiligen Abkürzungen zusammengestellt. Tabelle
A: Ringelemente
Tabelle
B: Verknüpfungsgruppen
E | -CH2CH2- | Z | -CO-O- |
V | -CH=CH- | ZI | -O-CO- |
X | -CF=CH- | O | -CH2-O- |
XI | -CH=CF- | OI | -O-CH2- |
B | -CF=CF- | Q | -CF2-O- |
T | -C≡C- | QI | -O-CF2- |
W | -CF2CF2- | T | -C≡C- |
Tabelle
C: Endgruppen
Linke
Seite | | Rechte Seite |
| Verwendung
allein |
-n- | CnH2n+1- | -n | -CnH2n+1 |
-nO- | CnH2n+1-O- | -nO | -O-CnH2n+1 |
-V- | CH2=CH- | -V | -CH=CH2 |
-nV- | CnH2n+1-CH=CH- | -nV | -CnH2n-CH=CH2 |
-Vn- | CH2=CH-CnH2n+1- | -Vn | -CH=CH-CnH2n+1 |
-nVm- | CnH2n+1-CH=CH-CmH2m- | -nVm | -CnH2n-CH=CH-CmH2m+1 |
-N- | N≡C- | -N | -C≡N |
-S- | S=C=N- | -S | -N=C=S |
-F- | F- | -F | -F |
-CL- | Cl- | -CL | -Cl |
-M- | CFH2- | -M | -CFH2 |
-D- | CF2H- | -D | -CF2H |
-T- | CF3- | -T | -CF3 |
-MO- | CFH2O- | -OM | -OCFH2 |
-DO- | CF2HO- | -OD | -OCF2H |
-TO- | CF3O- | -OT | -OCF3 |
-OXF- | CF2=CH-O- | -OXF | -O-CH=CF2 |
-A- | H-C≡C- | -A | -C≡C-H |
-nA- | CnH2n+1-C≡C- | -An | -C≡C-CnH2n+1 |
-NA- | N≡C-C≡C- | -AN | -C≡C-C≡N |
Verwendung
in Kombination mit weiteren
-...A...- | -C≡C- | -...A... | -C≡C- |
-...V...- | CH=CH- | -...V...- | -CH=CH- |
-...Z...- | -CO-O- | -...Z... | -CO-O- |
-...ZI...- | -O-CO- | -...ZI... | -O-CO- |
-...K...- | -CO- | -...K... | -CO- |
-...W...- | -CF=CF- | -...W... | -CF=CF- |
worin n und m jeweils ganze Zahlen bedeuten und
die drei Punkte „..." Platzhalter für andere Abkürzungen
aus dieser Tabelle sind.
-
In
der folgenden Tabelle werden Beispielstrukturen zusammen mit ihren
jeweiligen Abkürzungen angegeben. Diese werden gezeigt,
um die Bedeutung der Regeln für die Abkürzungen
zu demonstrieren. Weiterhin stellen sie Verbindungen dar, die vorzugsweise
verwendet werden. Tabelle
D: Beispielstrukturen
-
In
der folgenden Tabelle, Tabelle E, sind Beispielverbindungen zusammengestellt,
die in den mesogenen Medien gemäß der vorliegenden
Erfindung als Stabilisator verwendet werden können. Tabelle
E
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthalten die mesogenen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle E.
-
In
der folgenden Tabelle, Tabelle F, sind Beispielverbindungen zusammengestellt,
die in den mesogenen Medien gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise als chirale Dotierstoffe verwendet werden
können. Tabelle
F
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthalten die mesogenen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt
aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle F.
-
Vorzugsweise
enthalten die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden
Anmeldung zwei oder mehr, vorzugsweise vier oder mehr, Verbindungen
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen
der obigen Tabellen.
-
Die
Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten vorzugsweise
- – sieben
oder mehr, vorzugsweise acht oder mehr Verbindungen, vorzugsweise
Verbindungen mit drei oder mehr, vorzugsweise vier oder mehr unterschiedlichen
Formeln, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der
Tabelle D.
-
Beispiele
-
Die
folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung,
ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.
-
Aus
den physikalischen Eigenschaften wird dem Fachmann jedoch deutlich,
welche Eigenschaften zu erzielen sind und in welchen Bereichen sie
modifizierbar sind. Insbesondere ist also die Kombination der verschiedenen
Eigenschaften, die vorzugsweise erreicht werden können,
für den Fachmann gut definiert.
-
Beispiel 1
-
Es
wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung
und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
Zusammensetzung | Physikalische
Eigenschaften |
Verbindung | T(N,
I) = 73°C |
Nr. | Abkürzung | | |
1 | P(NF)P-2-4 | 8,0 | ne(20°C, 589,3 nm) = 1,6221 |
2 | PGU-3-F | 5,0 | Δn(20°C,
589,3 nm) = 0,1280 |
3 | PUQU-3-F | 4,0 | |
4 | APUQU-3-F | 9,0 | ε∥(20°C,
1 kHz) = 7,2 |
5 | CC-3-V | 40,0 | Δε(20°C,
1 kHz) = 4,3 |
6 | CC-3-V1 | 7,0 | |
7 | PP-1-2V1 | 6,0 | γ1(20°C) = 52 mPa·s |
8 | CCP-V-1 | 6,0 | |
9 | PGP-2-3 | 5,0 | V10(20°C) = 2,06 V |
10 | PGP-2-4 | 5,0 | V90(20°C) = 2,99 V |
11 | PGP-2-5 | 5,0 | |
Σ | | 100,0 | V |
-
Diese
Mischung eignet sich sehr gut für Anzeigen im TN-Modus
und insbesondere für Anzeigen zur Anwendung als Monitor
für einen PC.
-
Beispiel 2
-
Es
wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung
und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
Zusammensetzung | Physikalische
Eigenschaften |
Verbindung | T(N,
I) = 76°C |
Nr. | Abkürzung | | |
1 | P(NF)P-2-4 | 8,0 | ne(20°C, 589,3 nm) = 1,6350 |
2 | PGU-3-F | 9,0 | Δn(20°C,
589,3 nm) = 0,1384 |
3 | PUQU-3-F | 3,0 | |
4 | APUQU-3-F | 8,0 | ε∥(20°C,
1 kHz) = 7,8 |
5 | CC-3-V | 36,0 | Δε(20°C,
1 kHz) = 4,8 |
6 | CC-3-V1 | 7,0 | |
7 | PP-1-2V1 | 5,0 | γ1(20°C) = 59 mPa·s |
8 | CCP-V-1 | 6,0 | |
9 | PGP-2-3 | 5,0 | V10(20°C) = 2,03 V |
10 | PGP-2-4 | 6,0 | V90(20°C) = 2,94 V |
11 | PGP-2-5 | 7,0 | |
Σ | | 100,0 | |
-
Diese
Mischung eignet sich sehr gut für Anzeigen im TN-Modus
und insbesondere für Anzeigen zur Anwendung als PC-Monitor.
-
Beispiel 3
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Es
wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung
und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
Zusammensetzung | Physikalische
Eigenschaften |
Verbindung | T(N,
I) = 74,5°C |
Nr. | Abkürzung | | |
1 | P(NF)P-2-4 | 7,0 | ne(20°C, 589,3 nm) = 1,6006 |
2 | PGU-2-F | 2,5 | Δn(20°C,
589,3 nm) = 0,1120 |
3 | PUQU-3-F | 15,0 | |
4 | CCGU-3-F | 1,5 | ε∥(20°C,
1 kHz) = 9,0 |
5 | APUQU-2-F | 6,0 | Δε(20°C,
1 kHz) = 6,1 |
6 | CC-3-V | 35,0 | |
7 | CC-3-V1 | 11,5 | γ1(20°C) = 55 mPa·s |
8 | CCP-V-1 | 11,5 | |
9 | CCP-V2-1 | 3,0 | k1(20°C) = 12,9 pN |
10 | PGP-2-3 | 7,0 | k3/k1(20°C)
= 0,99 |
Σ | | 100,0 | |
| | | V0(20°C) = 1,56 V |
-
Diese
Mischung eignet sich sehr gut für Anzeigen im IPS-Modus
und insbesondere für Anzeigen zur Anwendung als PC-Monitor.
-
Beispiel 4
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Es
wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung
und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
Zusammensetzung | Physikalische
Eigenschaften |
Verbindung | T(N,
I) = 73,5°C |
Nr. | Abkürzung | | |
1 | P(NF)P-2-4 | 7,5 | ne(20°C, 589,3 nm) = 1,5962 |
2 | PGU-2-F | 2,5 | Δn(20°C,
589,3 nm) = 0,1088 |
3 | PUQU-3-F | 19,5 | |
4 | CCGU-3-F | 6,0 | ε∥(20°C,
1 kHz) = 8,9 |
5 | CC-3-V | 43,0 | Δε(20°C,
1 kHz) = 5,8 |
6 | CC-3-V1 | 6,0 | |
7 | CCP-V-1 | 3,0 | γ1(20°C) = 51 mPa·s |
8 | CPP-3-2 | 10,0 | |
9 | CPPC-3-3 | 2,5 | |
Σ | | 100,0 | |
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Diese
Mischung eignet sich sehr gut für Anzeigen im IPS-Modus
und insbesondere für Anzeigen zur Anwendung als PC-Monitor.
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Beispiel 5
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Es
wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung
und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
Zusammensetzung | Physikalische
Eigenschaften |
Verbindung | T(N,
I) = 69°C |
Nr. | Abkürzung | | |
1 | P(NF)P-2-4 | 7,0 | ne(20°C, 589,3 nm) = 1,5990 |
2 | PGU-2-F | 8,0 | Δn(20°C,
589,3 nm) = 0,1095 |
3 | PUQU-2-F | 9,0 | |
4 | PUQU-3-F | 9,0 | ε∥(20°C,
1 kHz) = 8,8 |
5 | CC-3-V | 33,0 | Δε(20°C,
1 kHz) = 5,8 |
6 | CC-3-V1 | 13,0 | |
7 | CCP-V-1 | 13,0 | γ1(20°C) = 47 mPa·s |
8 | CPP-3-2 | 8,0 | |
Σ | | 100,0 | k1(20°C) = 12,2 pN |
| | | k3/k1(20°C)
= 0,94 |
| | | V0(20°C) = 1,52 V |
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Diese
Mischung eignet sich sehr gut für Anzeigen im IPS-Modus
und insbesondere für Anzeigen zur Anwendung als PC-Monitor.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4000451 [0002]
- - EP 0588568 [0002]
- - WO 91/05029 [0005]
- - JP 07-181439 A [0006]
- - EP 0667555 [0006]
- - EP 0673986 [0006]
- - DE 19509410 [0006]
- - DE 19528106 [0006]
- - DE 19528107 [0006]
- - WO 96/23851 [0006]
- - WO 96/28521 [0006]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „Merck
Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Stand
Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland [0098]