DE19943358A1

DE19943358A1 - Flüssigkristallzusammensetzungen und Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen

Info

Publication number: DE19943358A1
Application number: DE19943358A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Tomi; Fusayuki Takeshita; Etsuo Nakagawa
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2000-04-27
Also published as: US6335064B1; JP2000087040A; JP4206525B2

Abstract

Offenbart wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, die als erste Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formel (1-1) und (1-2) und als zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formeln (2-1) bis (2-3) umfaßt: DOLLAR F1 in denen R¶1¶, R¶2¶, R¶3¶, R¶4¶ und R¶5¶ unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; A¶1¶, A¶2¶, A¶3¶, A¶4¶, A¶5¶ und A¶6¶ unabhängig voneinander jeweils -CH¶2¶CH¶2¶- oder eine Einfachbindung darstellen, vorausgesetzt, daß mindestens eine der Gruppen A¶3¶ und A¶4¶ eine Einfachbindung ist; X¶1¶ und X¶3¶ unabhängig voneinander jeweils F, -OCF¶3¶ oder -OCF¶2¶H darstellen; und X¶2¶ und X¶4¶ unabhängig voneinander jeweils H oder F darstellen. Die Flüssigkristallzusammensetzung hat ein hohes Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen, ausreichende niedrige Schwellenspannung und große optische Anisotropie, während sie die allgemeinen Merkmale, die für den AM-LCD-Anzeigemodus verlangt werden, erfüllt.

Description

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Flüssigkristallzusammensetzung, die für einen Aktivmatrix-Modus (AM) geeignet ist, und auf eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung.

Stand der Technik

Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung des Aktivmatrix-Modus (AM-LCD) ist der Mittelpunkt der Aufmerksamkeit als die günstigste LCD, da sie eine hochauflösende Anzeige erlaubt. Sie wurde für einen Bildschirm von Laptop-Computern, einer digitalen Festbildkamera, einer digitalen Videokamera und dgl. angewendet.

Von den AM-LCD-Zusammensetzungen werden die folgenden Merkmale (1) bis (5) verlangt:

1. die Flüssigkristallzusammensetzung sollte in einem möglichst breiten Temperaturbereich eine nematische Phase aufweisen, um die Umgebungstemperatur, bei der die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung verwendet wird, auszudehnen. (Die Temperaturobergrenze der nematischen Phase wird soweit als möglich erhöht und die Temperaturuntergrenze der nematischen Phase wird soweit als möglich gesenkt.)
2. Die Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzung sollte so weit wie möglich verringert sein, um die Reaktionszeit der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung zu verringern.
3. Die optische Anisotropie (Δn) der Flüssigkristallzusammensetzung kann in Abhängigkeit von der Zelldicke (d) der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung einen geeigneten Wert annehmen, um den Kontrast der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung zu erhöhen.
4. Der spezifische Widerstand der Flüssigkristallzusammensetzung sollte erhöht sein und das Spannungshalteverhältnis einer Zelle, in der die Flüssigkristallzusammensetzung enthalten ist, sollte erhöht sein, um den Kontrast der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung zu erhöhen. Insbesondere das Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen sollte erhöht sein. Die Messung des Spannungshalteverhältnisses bei hohen Temperaturen entspricht einer Schnellalterungsprüfung, um die Haltbarkeit der Flüssigkristallzusammensetzung zu gewährleisten.
5. Die Schwellenspannung der Flüssigkristallzusammensetzung sollte verringert sein, um eine Batterie kleinerer Größe bereitzustellen, die als Energiequelle zum Betreiben der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung dient.

In Anbetracht dieses Hintergrundes offenbart die japanische Patent-Kokai Nr. 8-73857 Flüssigkristallzusammensetzungen, die hohe Spannungshalteverhältnisse, niedrige Schwellenspannung und eine mäßig große optische Anisotropie haben. Die japanische Patent-Kokai-Nr. 9-31460 offenbart auch Flüssigkristallzusammensetzungen, die insbesondere eine niedrige Schwellenspannung, gute Kompatibilität bei niedrigen Temperaturen und einen weiten Temperaturbereich einer nematischen Phase aufweisen.

Als Flüssigkristallverbindungen für die Niederspannungssteuerung in verschiedenen Modi einschließlich AM- und STN-Modi offenbart WO 96/11897 neue flüssigkristalline Verbindungen, die eine große dielektrische Anisotropie und sehr niedrige Viskosität haben, wie auch Flüssigkristallzusammensetzungen, die diese Verbindungen enthalten.

Die Flüssigkristallverbindungen, die eine große dielektrischen Anisotropie haben, werden verwendet, um die Schwellenspannung der Flüssigkristallzusammensetzung zu reduzieren. Im allgemeinen erhöht die Verwendung der Flüssigkristallverbindungen, die große dielektrische Anisotropie haben, zur Herstellung der Flüssigkristallzusammensetzung die Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzung. Die Reaktionszeit ist proportional dem Quadrat eines Zellzwischenraums, wie es von E. Jakeman et al., Phys. Lett., 39A (1972) 69 vorgeschlagen wird. Dementsprechend wird die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung, die eine reduzierte Schwellenspannung hat, bei der Reaktionsgeschwindigkeit langsam. Zur Verringerung der Reaktionszeit ist es empfehlenswert, die Dicke (d) einer Zelle für die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung zu verringern. Allerdings ist es notwendig, einen Wert, der durch ein Produkt (Δn.d) aus der Zelldicke (d) und der optischen Anisotropie (Δn) der Flüssigkristallzusammensetzung ausgedrückt wird, auf einen vorgegebenen Wert von etwa 0,5 einzustellen, um so im ersten Minimalzustand für den TN-Modus einen hohen Kontrast zu erzielen, wie dies oben in Absatz (3) beschrieben ist. Eine Verringerung der Zelldicke erfordert einen Erhöhung der optischen Anisotropie der Flüssigkristallzusammensetzung.

Die Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai Nr. 8-73857 offenbart sind, haben die Probleme, daß die Schwellenspannung niedrig ist, die optische Anisotropie mäßig groß ist, die Temperaturobergrenze einer nematischen Phase aber zu niedrig ist und das Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen niedrig ist; oder sie haben die Probleme, daß die optische Anisotropie mäßig groß ist, die Temperaturobergrenze der nematischen Phase hoch ist, die Schwellenspannung allerdings zu hoch ist und das Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen niedrig ist, wie dies in den später angeführten Vergleichsbeispielen dargestellt wird.

Die in der japanischen Patent-Kokai Nr. 9-31460 offenbarten Zusammensetzungen haben die Probleme, daß die optische Anisotropie gering ist, die Schwellenspannung hoch ist und die Temperaturobergrenze der nematischen Phase niedrig ist, wie dies in den später aufgeführten Vergleichsbeispielen dargestellt wird. Bei den Flüssigkristallzusammensetzungen für AM-LCD, die in WO 96/11897 offenbart sind, haben die, in denen keine Verbindung mit einer Cyano-Gruppe als Endgruppe enthalten ist, die Probleme, daß die Schwellenspannung nicht ausreichend niedrig ist und daß die optische Anisotropie gering ist, wie dies in den später aufgeführten Vergleichsbeispielen gezeigt wird. (Die Verbindungen, die eine Cyano-Gruppe haben, können nicht Flüssigkristallzusammensetzung für AM-LCD eingesetzt werden, da das Spannungshalteverhältnis niedrig ist.)

Somit war keine Flüssigkristallzusammensetzung für AM-LCD bekannt, die den Anforderungen eines Haltens des Spannungshalteverhältnisses bei hohen Temperaturen auf einem hohen Wert, Aufweisen einer ausreichend niedrigen Schwellenspannung und einer großen optischen Anisotropie, während gleichzeitig die oben genannten Merkmale (1) bis (4) vorhanden sind, genügt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Flüssigkristallzusammensetzung, die insbesondere ein hohes Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen, ausreichend niedrige Schwellenspannung und große optische Anisotropie aufweist, während sie gleichzeitig die für AM-LCD verlangten Merkmale hat.

Durch unsere intensiven Untersuchungen an Zusammensetzungen, die verschiedene Flüssigkristallverbindungen verwenden, mit dem Ziel, die oben genannten Probleme zu lösen, haben wir festgestellt, daß die obige Aufgabe durch Verwendung der Flüssigkristallzusarnmensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Anzeigeeinrichtung für AM-LCD gelöst werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallzusammensetzung bereit, die als erste Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formeln (1-1) und (1-2); und als zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formeln (2-1) bis (2-3) umfaßt:

in denen R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ und A₆ unabhängig voneinander jeweils -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung darstellen, vorausgesetzt, daß mindestens eine der Gruppe A₃ und A₄ eine Einfachbindung ist; X₁ und X₃ unabhängig voneinander jeweils F, -OCF₃ oder -OCF₂H darstellen; und X₂ und X₄ unabhängig voneinander jeweils H oder F darstellen.

In einer Ausführungsform der Flüssigkristallzusammensetzung umfaßt die erste Komponente 20 bis 70 Gew.-% und die zweite Komponente 30 bis 80 Gew.-% des Gesamtgewichts der Flüssigkristallzusammensetzung.

Die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann außerdem als dritte Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formel (3) enthalten:

worin R₆ und R₇ unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl- Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen. In einer Ausführungsform der Flüssigkristallzusammensetzung umfaßt die erste Komponente 20 bis 70 Gew.-%, umfaßt die zweite Komponente 30 bis 80 Gew.-% und umfaßt die dritte Komponente nicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung.

Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bereit, die jede der oben beschriebenen Flüssigkristallzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Bevorzugte Beispiele für die Verbindungen der Formel (1-1), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formeln (1-1-1) bis (1-1-12) einschließen:

in denen R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.

Bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formel (1-2), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formeln (1-2-1) bis (1-2-12) beinhalten:

in denen R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.

Bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formel (2-1), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formeln (2-1-1) bis (2-1-3) umfassen:

in denen R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.

Bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formel (2-2), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formeln (2-2-1) bis (2-2-2) umfassen:

in denen R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.

Bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formel (2-3), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formeln (2-3-1) bis (2-3-2) umfassen:

in denen R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.

Bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formel (3), die in der Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, können die der folgenden Formel (3-1) umfassen:

worin R und R' unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl- Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen.

Das Ziel einer Verwendung jeder Verbindung, die die Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung bildet, wird nachfolgend erläutert.

Die Verbindungen der Formel (1-1) werden dadurch charakterisiert, daß die dielektrische Anisotropie beträchtlich groß ist, die Viskosität relativ gering ist, die optische Anisotropie relativ groß ist und der spezifische Widerstand hoch ist. Somit werden die Verbindungen der Formel (1-1) dazu verwendet, die Viskosität relativ niedrig zu halten, die optische Anisotropie auf ein relativ hohes Level zu steigern und die Schwellenspannung auf ein beachtlich niedriges Level zu verringern, während das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird.

Die Verbindungen der Formel (1-2) werden dadurch charakterisiert, daß die dielektrische Anisotropie beachtlich groß ist, die Viskosität relativ niedrig ist, die optische Anisotropie relativ groß ist, der spezifische Widerstand hoch ist und die Temperaturobergrenze der nematischen Phase höher ist als die der Verbindungen der Formel (1-1). Somit werden die Verbindungen der Formel (1-2) zu dem Zweck verwendet, die Viskosität relativ niedrig zu halten und die Schwellenspannung auf ein beachtlich niedriges Level zu reduzieren, während das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird und ferner die Temperaturobergrenze einer nematischen Phase erhöht wird, während die optische Anisotropie relativ groß gehalten wird.

Die Verbindungen der Formel (2-1) werden dadurch gekennzeichnet, daß die positive dielektrische Anisotropie kleiner ist als die der Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2) und die Viskosität niedriger ist und der spezifische Widerstand höher ist als bei den Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2) und daß außerdem die optische Anisotropie geringer ist als die der Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2). So werden die Verbindungen der Formel (2-1) verwendet, um die Viskosität zu reduzieren, die Schwellenspannung und die optische Anisotropie einzustellen, während das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird.

Die Verbindungen der Formel (2-2) werden dadurch charakterisiert, daß die positive dielektrische Anisotropie geringer ist als die der Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2), die Viskosität niedriger ist als die der Verbindungen der Formeln (1-1) oder (1-2) und der spezifische Widerstand höher ist als der der Verbindungen der Formel (1-1) und (1-2) und außerdem die optische Anisotropie im wesentlichen gleich der der Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2) ist. So werden die Verbindungen der Formel (2-2) zum Zweck einer Reduzierung der Viskosität, einer Einstellung der Schwellenspannung und einer weiteren Erhöhung der optischen Anisotropie, während gleichzeitig das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird, verwendet.

Die Verbindungen der Formel (2-3) werden dadurch charakterisiert, daß die positive dielektrische Anisotropie geringer ist und der spezifische Widerstand höher ist als bei den Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2) und die Temperaturobergrenze der nematischen Phase höher ist als die der Verbindungen der Formel (2-2). Daher werden die Verbindungen der Formel (2-3) zum Zweck einer Erhöhung der. Temperaturobergrenze der nematischen Phase und einer Einstellung der Schwellenspannung, während das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird, verwendet.

Die Verbindungen der Formel (3) werden dadurch charakterisiert, daß die dielektrische Anisotropie annähernd Null ist, der spezifische Widerstand hoch ist, die optische Anisotropie beachtlich groß ist und die Temperaturobergrenze der nematischen Phase beachtlich hoch ist. Somit werden die Verbindungen der Formel (3) verwendet, um die Temperaturobergrenze der nematischen Phase zu erhöhen, die Schwellenspannung einzustellen und die optische Anisotropie zu erhöhen, während das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird.

Ein vorteilhaftes Komponentenverhältnis der Verbindungen, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen, und der Grund dafür wird nachfolgend erläutert.

Der Einbau einer großen Menge der Verbindungen der Formel (1-1) oder (1-2) in die Flüssigkristallzusammensetzung kann zu einer Erhöhung der Temperaturuntergrenze der nematischen Phase in der Flüssigkristallzusammensetzung führen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Verbindungen der Formel (1-1) oder (1-2) nicht mehr als 70 Gew.-% der Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen. Außerdem ist es wünschenswert, daß die Verbindungen der Formel (1-1) oder (1-2) nicht weniger als 20 Gew.-% der Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen, um die Schwellenspannung zu reduzieren, während gleichzeitig das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch gehalten wird.

Der Einbau einer großen Menge der Verbindungen der Formeln (2-1) bis (2-3) in die Flüssigkristallzusammensetzung kann zu einer Erhöhung der Temperaturuntergrenze der nematischen Phase in der Flüssigkristallzusammensetzung führen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Verbindungen der Formeln (2-1) bis (2-3) nicht mehr als 80 Gew.-% der Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen. Ferner ist es wünschenswert, daß die Verbindungen der Formeln (2-1) bis (2-3) nicht weniger als 30 Gew.-% der Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen, um die Viskosität zu reduzieren oder die Temperaturobergrenze der nematischen Phase zu erhöhen, während gleichzeitig das Spannungshalteverhältnis der Flüssigkristallzusammensetzung bei hohen Temperaturen hoch und die Schwellenspannung niedrig gehalten wird.

Der Einbau einer großen Menge der Verbindungen der Formel (3) in die Flüssigkristallzusammensetzung kann zu einer Erhöhung der Temperaturuntergrenze der nematischen Phase in der Flüssigkristallzusammensetzung und einer Erhöhung der Schwellenspannung führen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Verbindungen der Formel (3) nicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% der Flüssigkristallzusammensetzung ausmachen.

Jede der Verbindungen, die die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bilden, kann durch die Verfahren des Standes der Technik synthetisiert werden.

Was die Verbindungen der Formeln (1-1) und (1-2) angeht, so ist das Syntheseverfahren für die Verbindungen der Formeln (1-1-4) und (1-2-4) in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 9-72708 offenbart. Was die Verbindungen der Formeln (2-1), (2-2) und (2-3) angeht, so ist das Syntheseverfahren für die Verbindungen der Formeln (2-1-1), (2-2-1) und (2-3-2) in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 2-233626 offenbart. Was die Verbindungen der Formel (3) angeht, so ist das Syntheseverfahren für die Verbindungen der Formel (3-1) in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 2-237949 offenbart.

Andere Flüssigkristallverbindungen als die Verbindungen, die durch die oben angeführten Formeln dargestellt werden, können mit diesen im Gemisch in der Flüssigkristallzusammensetzung innerhalb des Bereichs, der das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt, verwendet werden. Der Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können chirale Dotierungsmittel, z. B. cholesterisches Nonanoat zum Zweck einer Induzierung der helikalen Struktur von Flüssigkristallmolekülen zugesetzt werden, um einen erforderlichen Twistwinkel einzustellen. Die Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung kann auch als Flüssigkristallzusammensetzung für den Gast-Wirt (guest host = GH)-Modus verwendet werden, indem dichroitische Farbstoffe, z. B. Merocyanine, Styryl-Derivate, Azo- Verbindungen, Azomethine, Azoxy-Verbindungen, Chinophthalone, Anthrachinone und Tetrazin-Derivate, usw. eingearbeitet werden. Die Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung kann auch als Flüssigkristallzusammensetzung für eine Anzeigeeinrichtung vom Polymer-Dispersionstyp und für den Modus der gesteuerten Doppelbrechung (ECB) und den Modus der dynamischen Lichtstreuung (DS) eingesetzt werden. Außerdem kann die vorliegende Erfindung als Flüssigkristallzusammensetzung für den Modus einer klaren Schaltung eingesetzt werden.

Die Flüssigkristallzusammensetzung der Erfindung wird nach einem per se herkömmlichen Verfahren hergestellt. Im allgemeinen kann ein Verfahren angewendet werden, in dem verschiedene Verbindungen bei erhöhter Temperatur vermischt und aufgelöst werden.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele, in denen alle Teile und Prozentangaben (%) auf das Gewicht bezogen sind, wenn dies nicht anders angegeben ist, näher erläutert.

Außerdem werden die Verbindungen, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet werden, durch die Symbole, die unten aufgeführt sind, ausgedrückt.

Bezeichnung der Verbindungen unter Verwendung der Symbole:

R-(A₁)-Zl-. . .-Z_n-(A_n)-X

Als Merkmale der Flüssigkristallzusammensetzung wurden die Obergrenze der Umwandlungstemperatur der nematischen Phase als T_NI ausgedrückt, die Untergrenze der Umwandlungstemperatur der nematischen Phase als T_c ausgedrückt, die Viskosität als η ausgedrückt, die optische Anisotropie als Δn ausgedrückt, die Schwellenspannung als Vth ausgedrückt, das Spannungshalteverhältnis bei 25°C als VHR(25) ausgedrückt, das Spannungshalteverhältnis bei 100°C als VHR(100) ausgedrückt, das Spannungshalteverhältnis bei 120°C als VHR(120) ausgedrückt und die Reaktionszeit als τ ausgedrückt.

T_NI wurde bestimmt, indem die Temperatur einer nematisch/isotropen Phasenumwandlung während des Temperaturerhöhungsprozesses unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops gemessen wurde. T_c wurde durch eine Flüssigkristallphase beurteilt, die auftrat, nachdem die Flüssigkristallzusammensetzung für 30 Tage in einem Gefrierschrank bei 10°C, 0°C, -10°C, -20°C, -30°C bzw. -40°C stehen gelassen worden war. Wenn z. B. eine Flüssigkristallzusammensetzung bei -20°C in einem nematischen Zustand ist und bei -30°C in einem kristallisierten oder smektischen Zustand ist, wurde T_c der Flüssigkristallzusammensetzung als < -20°C ausgedrückt. η wurde bei 20°C gemessen. Δn wurde bei 25°C unter Verwendung einer Lampe mit einer Wellenlänge von 589 nm als Lichtquelle gemessen. Vth wurde bei 25°C gemessen.

Vth bezieht sich auf den Wert der Spannung, die angelegt wird, wenn eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 32 Hz im normalen Weißmodus, der eine Zelle mit einem Zellabstand von (0,4/Δn) µm und einen Twistwinkel von 80° verwendet, angelegt wird, und die Durchlässigkeit für Licht, das durch die Zelle geht, 90% wird. Das Spannungshalteverhältnis wurde in Übereinstimmung mit dem Flächenverfahren bestimmt.

τ wurde bei einer angelegten Spannung gemessen, bei der der Anstieg der Reaktionszeit des Flüssigkristalls (τ an) und der Abfall der Reaktionszeit des Flüssigkristalls (τ aus) gleich wurde, wenn Cholesterylnonanoat der Flüssigkristallzusammensetzung zugesetzt worden war, so daß die Ganghöhe in der Drehung 80 µm wurde, und die so hergestellte Zusammensetzung in eine Zelle mit einem Zellabstand von (0,4/Δn) µm und einem Twistwinkel von 90° gegeben wurde, auf die eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 32 Hz angelegt wurde. In diesem Fall wurde τ bei 25°C gemessen und als Summe der Werte τ aus und τ an definiert.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Die Zusammensetzung (Beispiel 6) mit der höchsten T_NI der Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 8-73857 offenbart sind, wurde in folgender Weise hergestellt.

2-HBEB(F,F)-F	5%
3-HBEB(F,F)-F	5%
5-HBEB(F,F)-F	5%
3-BBEB(F,F)-F	5%
2-HHB-CL	5%
4-HHB-CL	10%
5-HHB-CL	5%
3-H2BB(F,F)-F	10%
5-H2BB(F,F)-F	10%
3-HBB(F,F)-F	10%
5-HBB(F,F)-F	10%
3-HH2B(F,F)-F	5%
2-HHBB(F,F)-F	5%
2-HH2BB(F,F)-F	5%
4-HH2BB(F,F)-F	5%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 113,6°C
T_c = <0°C
η = 38,3 mPa.s
Δn = 0,133
Vth = 1,64 V
VHR(25) = 98,3%
VHR(120) = 90,1%
τ= 40 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine hohe T_NI, eine große Δn und eine relativ kurze Reaktionszeit, aber eine hohe Vth, ein niedriges VHR bei hohen Temperaturen und eine hohe T_c.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Die Zusammensetzung (Beispiel 2) mit der niedrigsten Vth der Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 8-73857 offenbart. sind, wurde in folgender Weise hergestellt.

5-HHEB(F,F)-F	5%
2-HBEB(F,F)-F	5%
3-HBEB(F,F)-F	5%
5-HBEB(F,F)-F	5%
3-BBEB(F,F)-F	5%
4-BBEB(F,F)-F	5%
5-BBEB(F,F)-F	5%
4-HEB(F,F)-F	10%
4-HB-CL	10%
7-HB(F)-F	3%
7-HB(F,F)-F	9%
3-HBB(F,F)-F	10%
5-HHB(F,F)-F	10%
3-H₂BB(F,F)-F	13%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 46,1°C
T_c = < -10°C
η = 36,3 mPa.s
Δn = 0,096
Vth = 0,91 V
VHR(25) = 98,3%
VHR(100) = 92,3%
τ= 60 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine niedrige Vth, eine niedrige T_NI, bei hohen Temperaturen ein niedriges VHR, eine niedrige Δn und eine lange Reaktionszeit.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Die Zusammensetzung (Beispiel 5) mit der höchsten T_NI der Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 9-31460 offenbart sind, wurde in der folgenden Weise hergestellt.

3-HHB(F,F)-F	10%
4-HHB(F,F)-F	5%
3-H2HB(F,F)-F	10%
5-H2HB(F,F)-F	9%
3-HH2B(F,F)-F	11%
5-HH2B(F,F)-F	7%
3-HBB(F,F)-F	8%
5-HBB(F,F)-F	8%
3-H2BB(F,F)-F	4%
5-H2BB(F,F)-F	4%
3-HBEB(F,F)-F	3%
4-HBEB(F,F)-F	3%
3-HHEB(F,F)-F	3%
4 -HHEB(F,F)-F	4%
5-HHEB(F,F)-F	4%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 83,7°C
T_c = < -30°C
η = 28,5 mPa.s
Δn = 0,090
Vth = 1,21 V
VHR(25) = 98,3%
VHR(100) = 91,8%
τ = 59 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine relativ hohe T_NI, eine hohe Vth, eine niedrige Δn und eine lange Reaktionszeit.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Die Zusammensetzung (Beispiel 7) mit der niedrigsten Vth der Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 9-31460 offenbart sind, wurde in der folgenden Weise hergestellt.

7-HB(F,F)-F	7%
3-HHB(F,F)-F	7%
3-H2HB(F,F)-F	3%
3-HH2B(F,F)-F	7%
5-HH2B(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	21%
5-HBB(F,F)-F	21%
2-HBEB(F,F)-F	3%
3-HBEB(F,F)-F	5%
5-HBEB(F,F)-F	3%
3-HHEB(F,F)-F	10%
4-HHEB(F,F)-F	3%
5-HHEB(F,F)-F	5%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 61,4°C
T_c = < -30°C
1 = 30,7 mPa.s
Δn = 0, 094
Vth = 1,05 V
VHR(25) = 98,3%
VHR(100) = 92,5%
τ = 51 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine niedrige Vth, eine niedrige T_NI, eine niedrige Δn und bei hohen Temperaturen ein niedriges VHR.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Die Zusammensetzung (Beispiel 12) mit der größten Δn der Zusammensetzungen, die in der japanischen Patent-Kokai-Nr. 9-31460 offenbart sind, wurde in der folgenden Weise hergestellt.

7-HB(F,F)-F	9%
3-HHB(F,F)-F	10%
3-HH2B(F,F)-F	7%
5-HH2B(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	18%
5-HBB(F,F)-F	18%
3-HBEB(F,F)-F	5%
5-HBEB(F,F)-F	3%
3-HHEB(F,F)-F	8%
5-HHEB(F,F)-F	5%
2-HHBB(F,F)-F	4%
3-HHBB(F,F)-F	4%
5-HH2BB(F,F)-F	4%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 78,3C
T_c = < -30°C
η = 30,2 mPa s
Δn = 0,103
Vth = 1,21 V
VHR(25) = 98,4%
VHR(100) = 91,5%
τ = 49 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine relativ geringe Δn, eine hohe Schwellenspannung und ein niedriges VHR bei hohen Temperaturen.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Die Zusammensetzung (Beispiel 36) mit der niedrigsten Vth der Zusammensetzungen, die in WO 96/11897 offenbart sind, wurde in der folgenden Weise hergestellt.

3-HBCF2OB(F,F)-F	5%
5-HBCF2OB(F,F)-F	10%
5-HBCF2OB-CF3	5%
5-HBCF2OB(F)-F	5%
3-HBCF2OB-OCF3	5%
7-HB(F,F)-F	8%
3-HHB(F,F)-F	6%
4-HHB(F,F)-F	3%
3-H2HB(F,F)-F	10%
4-H2HB(F,F)-F	6%
5-H2HB(F,F)-F	6%
3-HH2B(F,F)-F	10%
5-HH2B(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	5%
5-HBB(F,F)-F	5%
3-HHBB(F,F)-F	3%
3-HH2BB(F,F)-F	3%

Die obigen Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 61, 8°C
T_c = < -20°C
η = 23,6 mPa.s
Δn = 0,083
Vth = 1,50 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,6%
τ = 40 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine geringe Viskosität, aber eine geringe Δn, eine hohe Schwellenspannung und eine niedrige T_NI.

VERGLEICHSBEISPIEL 7

Die Zusammensetzung (Beispiel 37) mit der größten Δn der Zusammensetzungen, die in WO 96/11897 offenbart sind, wurden in der folgenden Weise hergestellt.

3-HBCF2OB(F,F)-F	5%
3-HBCF2OB-OCF3	5%
3-HB-CL	4%
5-HB-CL	4%
7-HB-CL	5%
2-HHB-CL	6%
3-HHB-CL	7%
5-HHB-CL	6%
2-HBB(F)-F	6%
3-HBB(F)-F	6%
5-HBB(F)-F	12%
3-HBB(F,F)-F	13%
5-HBB(F,F)-F	13%
3-H2HB(F)-CL	3%
3-HB(F)TB-2	3%
3-HB(F)VB-2	2%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 89,3°C
T_c = < -20°C
η = 21,9 mPa. s
Δn = 0,128
Vth = 2,08 V
VHR(25) = 98,4%
VHR(100) = 93,5%
τ = 30 ms.

Diese Zusammensetzung hatte eine geringe Viskosität und eine große Δn, allerdings eine hohe Schwellenspannung und bei hohen Temperaturen ein etwas niedriges VHR.

BEISPIEL 1

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

2-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	15%
3-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	15%
4-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	15%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%

Zweite Komponente

3-HBB(F,F)-F	10%
2-HHBB(F,F)-F	5%
3-HHBB(F,F)-F	5%
4-HHBB(F,F)-F	5%
5-HHBB(F,F)-F	5%
3-HH2BB(F,F)-F	5%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 84,2°C
T_c = < -20°C
η - 44,0 mPa.s
Δn = 0,106
Vth = 1,04 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,1%
τ= 5 7 ms.

Diese Zusammensetzung hatte ein hohes VHR bei hohen Temperaturen, eine niedrige Vth, eine große Δn und ein schnelles τ.

BEISPIEL 2

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

3-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	6%
5-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%

Zweite Komponente

3-HHB(F,F)-F	5%
3-H2HB(F,F)-F	5%
4-H2HB(F,F)-F	5%
5-H2HB(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	19%
5-HBB(F,F)-F	19%
2-HHBB(F,F)-F	4%
3-HHBB(F,F)-F	4%
4-HHBB(F,F)-F	3%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 80,6°C
T_c = < -30°C
η = 39,0 mPa.s
Δn = 0,110
Vth = 1,20 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,8% τ= 40 ms.

BEISPIEL 3

Die folgende Flüssigkristallzusammensetzung wurde hergestellt.

Erste Komponente

2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
2-HH2B(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%
3-HH2B(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%

Zweite Komponente

3-HBB(F,F)-F	27%
5-HBB(F,F)-F	27%
3-H2BB(F,F)-F	5%
5-H2BB(F,F)-F	5%
2-HHBB(F,F)-F	4%
3-HHBB(F,F)-F	4%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 77,1°C
T_c = < -20°C
η = 44,0 mPa.s
Δn = 0,123
Vth = 1,19 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 96,2%
τ= 45 ms.

BEISPIEL 4

Die folgende Flüssigkristallzusammensetzung wurde hergestellt.

Erste Komponente

3-HB(F,F)CF2OB(F)-OCF3	4%
4-HB(F,F)CF2OB(F)-OCF3	4%
5-HB(F,F)CF2OB(F)-OCF3	3%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%

Zweite Komponente

3-HH2B(F,F)-F	5%
3-H2HB(F,F)-F	5%
4-H2HB(F,F)-F	5%
5-H2HB(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	19%
5-HBB(F,F)-F	19%
2-HHBB(F,F)-F	4%
3-HHBB(F,F)-F	4%
4-HHBB(F,F)-F	3%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 84,0°C
T_c = < -30°C
η = 38,0 mPa.s
Δn = 0,112
Vth = 1,23 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 96,0%
τ = 38 ms.

BEISPIEL 5

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

2-HHB(F,F)CF2OB(F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F)-F	5%
2-HHB(F,F)CF2OB(F)-OCF3	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F)-OCF3	5%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%

Zweite Komponente

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 79,3°C
T_c = < -20°C
η = 42,0 mPa.s
Δn = 0,125
Vth = 1,20 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,5%
τ = 42 ms.

Diese Verbindung hatte ein hohes VHR bei hohen Temperaturen, eine niedrige Vth, eine große Δn und ein schnelles τ.

BEISPIEL 6

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

3-HB(F,F)CF2OB(F)-F	3%
3-HB(F,F)CF2OB(F)-OCF2H	2%
3-HB(F,F)CF2OB(F,F)-OCF3	2%
3-H2B(F,F)CF2OB(F,F)-F	2%
3-HB(F,F)CF2OB(F,F)-OCF2H	2%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	5%

Zweite Komponente

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 85,3°C
T_c = < -20°C
η = 38, 5 mPa.s
Δn = 0,120
Vth = 1,21 V
VHR(25) = 98,5%
VHR(100) = 95,9%
τ= 36 ms

BEISPIEL 7

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

2-H2B(F,F)CF2OB(F)-F	2%
3-H2B(F,F)CF2OB(F)-OCF3	2%
2-H2B(F,F)CF2OB(F,F)-OCF3	2%
2-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	10%
3-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	14%
4-HB(F,F)CF2OB(F,F)-F	15%
2-HHB(F,F)CF2OB(F)-OCF2H	2%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-OCF3	2%
2-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%
3-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%
4-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%
5-HHB(F,F)CF2OB(F,F)-F	4%

Zweite Komponente

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 85,0°C
T_c = < -20°C
η = 41,0 m.Pa s
Δn = 0,110
Vth = 1,12 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,3%
τ = 52 ms.

BEISPIEL 8

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

Zweite Komponente

3-HBB(F,F)-F	10%
2-HHBB(F,F)-F	5%
3-HHBB(F,F)-F	5%
4-HHBB(F,F)-F	5%
5-HHBB(F,F)-F	5%

Dritte Kompnente

5-HBB(F)B-2

5%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_c = 84,2°C
T_NI = < -20°C
η= 43,6 mPa.s
Δn = 0,111
Vth = 1,12 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 96,1%
τ = 49 ms. Diese Zusammensetzung hatte ein hohes VHR bei hohen Temperaturen, eine niedrige Vth, eine große Δn und ein schnelles τ.

BEISPIEL 9

Es wurde die folgende Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt.

Erste Komponente

Zweite Komponente

3-HHB(F,F)-F	5%
3-H2HB(F,F)-F	5%
4-H2HB(F,F)-F	5%
5-H2HB(F,F)-F	5%
3-HBB(F,F)-F	19%
5-HBB(F,F)-F	19%

Dritte Komponente

5-HBB(F)B-2	6%
5-HBB(F)B-3	5%

Die obige Zusammensetzung hatte die folgenden Merkmale:
T_NI = 80,6°C
T_c = < -20°C
η = 36, 8 mPa.s
Δn = 0,121
Vth = 1,26 V
VHR(25) = 98,7%
VHR(100) = 95,5%
τ = 39 ms.

Wie in den obigen Beispielen gezeigt wurde, kann die vorliegende Erfindung Flüssigkristallzusammensetzungen für AM-LCD bereitstellen, die insbesondere ein hohes Spannungshalteverhältnis bei hohen Temperaturen, ausreichend niedrige Schwellenspannung und große optische Anisotropie haben, während sie gleichzeitig ausreichende allgemeine Merkmale, die für den AM-LCD-Anzeigemodus verlangt werden, aufweisen.

Claims

1. Flüssigkristallzusammensetzung, die als erste Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formeln (1-1) und (1-2); und als zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formeln (2-1) bis (2-3) umfaßt:
in denen R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ und A₆ unabhängig voneinander jeweils -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung darstellen, vorausgesetzt, daß mindestens eine der Gruppen A₃ und A₄ eine Einfachbindung ist; X₁ und X₃ unabhängig voneinander jeweils F, -OCF₃ oder -OCF₂H darstellen; und X₂ und X₄ unabhängig voneinander jeweils H oder F darstellen.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, die außerdem als dritte Komponente mindestens eine der Verbindungen der folgenden Formel (3):
worin R₆ und R₇ unabhängig voneinander jeweils eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, umfaßt.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die erste Komponente 20 bis 70 Gew.-% und die zweite Komponente 30 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung, umfaßt.

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 3, die außerdem als dritte Komponente nicht mehr als 20% mindestens einer der Verbindungen der Formel (3), bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung, umfaßt.

5. Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die die Flüssigkristallzusammensetzung, die in einem der Ansprüche 1 bis 4 offenbart ist, verwendet.