DE69802975T2

DE69802975T2 - Flüssigkristallzusammensetzung und Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69802975T2
Application number: DE1998602975
Authority: DE
Inventors: Norihisa Hachiiya; Tetsuya Matsushita; Katsuyuki Murashiro; Etsuo Nakagawa; Fusayuki Takeshita
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JPH10219250A; EP0857774A2; EP0857774A3; EP0857774B1; DE69802975D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige nematische Flüssigkristallzusammensetzung sowie eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die diese Flüssigkristallzusammensetzung umfaßt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Flüssigkristallzusammensetzung, die für die verdrillte nematische Form (TN) oder die nematische Supertwist-Form (STN) geeignet ist, und betrifft eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung, die diese Flüssigkristallzusammensetzung umfaßt.

Technischer Hintergrund

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (LCD) wie etwa eine verdrillte nematische LCD (TN-LCD), eine nematische Supertwist-LCD (STN-LCD) und eine Aktivmatrix-LCD (AM-LCD) wurden nacheinander vorgeschlagen und praktischer Anwendung zugeführt.
Die für derartige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendeten TN- oder STN-Flüssigkristalle müssen
(1) eine nematische Flüssigkristallphase über einen breiten Temperaturbereich, einschließlich Raumtemperatur, aufweisen;
(2) eine niedrige Schwellenspannung haben, um die verbrauchte elektrische Energie zu verringern;
(3) niedrige Viskosität (η) haben, um die Ansprechzeit (τ) so weit wie möglich zu verkürzen;
(4) je nach Art der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen eine geeignete optische Anisotropie (Δn) aufweisen können; und
(5) chemisch stabil sein.
Seit einigen Jahren ist es dringend erforderlich, LCDs bereitzustellen, die der dynamischen Bildwiedergabe gerecht werden, und es wurden verschiedene Maßnahmen für jede der LCD-Anzeigeformen untersucht. Zum Beispiel wird von G. Bauer vorgeschlagen (berichtet in Cryst. Liq. 63, 45 (1981)), daß das Produkt (Δn·d) der optischen Anisotropie (Δn) eines in eine Zelle einzufüllenden Flüssigkristallmaterials, multipliziert mit der Dicke der Zelle (d) in um, auf einen bestimmten Wert (zum Beispiel Δn·d = 0,5 und Δn·d = 1,0) gesetzt wird bei Anzeigeformen mit einem TN-Flüssigkristall, bei dem die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle um 90º zwischen oberem und unterem Substrat verdrillt ist, um das Auftreten von Interferenzmustern auf der Zellenoberfläche zu vermeiden. Gemäß diesem Verfahren läßt sich der Wert von d verringern, wenn man ein Flüssigkristallmaterial mit einem großen Wert für Δn verwendet. Wird d klein, so wird die Ansprechzeit (τ) merklich verkürzt, da τ sowohl zur Viskosität (η) des Flüssigkristallmaterials als auch zum Quadrat der Zellendicke d direkt proportional ist. Es ist demnach sehr hilfreich, wenn die bei derartigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendeten Flüssigkristallzusammensetzungen einen hohen Wert für Δn und niedrige Viskosität aufweisen.
Andererseits wird bei den Anzeigeformen unter Verwendung eines nematischen Supertwist-Flüssigkristalls (STN), bei dem die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle um 180º bis 270º zwischen oberem und unterem Substrat verdrillt ist, vorgeschlagen von T. J. Scheffer et al. (Appl. Phy. Lett. 45(10), 1021 (1984)), die optische Weglänge der Doppelbrechung Δn·d auf einen bestimmten Wert eingestellt (zum Beispiel Δn·d = 0,85), da diese Formen besonders die Interferenzfarbe durch Wirkung der Doppelbrechung für die Anzeige nutzen. Gemäß diesem Verfahren wird bei Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Flüssigkristallmaterials die Ansprechzeit (τ) merklich verkürzt. Somit ist es auch bei STN-Flüssigkristallzusammensetzungen sehr hilfreich, wenn diese hohe Werte für Δn aufweisen.
Flüssigkristallzusammensetzungen mit einem hohen Wert für Δn (zum Beispiel Δn ≥ 0,18) werden besonders für die Aktivadressierungssteuerungsform, die Form mit elektrisch gesteuerter Doppelbrechung etc. benötigt.
Um mit der Miniaturisierung von Produkten mit Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu einer transportablen Größe Schritt zu halten, wurden Flüssigkristallzusammensetzungen mit dem Ziel entwickelt, diese im Freien benutzen zu können. Um einer Verwendung im Freien standzuhalten, müssen die Flüssigkristallzusammensetzungen eine nematische Phase in einem Bereich aufweisen, der über dem der Umgebungstemperaturen liegt, bei denen die Flüssigkristallzusammensetzungen normalerweise eingesetzt werden. Von diesem Gesichtspunkt her ist es prinzipiell erforderlich, daß der obere Grenzwert der Übergangstemperatur der nematischen Phase der Flüssigkristallzusammensetzungen (Klärpunkt: TNI) gleich oder höher als 80ºC ist und der untere Grenzwert der Übergangstemperatur der nematischen Phase (TL) gleich oder unterhalb -30ºC ist.
Im Stand der Technik mit dem Ziel, Flüssigkristallzusammensetzungen über einen weiten Temperaturbereich zu verwenden, sind einige Flüssigkristallzusammensetzungen in DE 39 21 836 und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 58-134 046 offenbart. In DE 39 21 836 und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 58-134 046 ist jedoch nichts über einen hohen Wert für Δn offenbart.
Zudem findet sich in DE 39 21 836 und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 58-134 046 keine spezifische Offenbarung zu den Komponenten in den Flüssigkristallzusammensetzungen und zum Mischungsverhältnis der Komponenten in den Zusammensetzungen, das für das Zustandekommen der Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzungen erforderlich ist.
Zwar wurden Flüssigkristallzusammensetzungen je nach den verschiedenen Verwendungszwecken unermüdlich untersucht, doch ist es die jetzige Situation, die ständig neuartige Verbesserungen erfordert.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Flüssigkristallzusammensetzungen, die insbesondere einen hohen Wert für die optische Anisotropie (Δn), ausgezeichnete Mischbarkeit bei niedrigen Temperaturen und einen breiten Bereich mit nematischer Phase aufweisen, wobei sie verschiedenen Eigenschaften entsprechen, die für TN-LCD- oder STN-LCD-Anzeigeformen erforderlich sind.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen deutlich werden.
Die vorliegende Erfindung zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgaben läßt sich wie folgt umreißen:
(1) Eine Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend als erste Komponente wenigstens eine durch die allgemeine Formel (1-1) oder (1-2) dargestellte Verbindung
worin R¹ und R² unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeuten; und die Ringe A, B und C unabhängig voneinander 1,4-Phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß wenigstens einer der Ringe A, B und C 1,4- Phenylen bedeutet, worin H an der(den) Seitenposition(en) durch F ersetzt ist,
umfassend als zweite Komponente wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (2-a), (2-b), (2-c), (2-d) oder (2-e) dargestellt sind
worin R³ eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen
oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeutet, irgendeine bzw. zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen-Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; Z¹ -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeutet; Z² und Z³ -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeuten; Z&sup4; -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeutet; D¹ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder 1,3-Dioxan-trans-2,5-diyl bedeutet; D², D³, D&sup4;, D&sup6; und D&sup7; unabhängig voneinander trans- 1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeuten; D&sup5; trans-1,4- Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet, ein H an einer Seitenposition von 1,4-Phenylen durch F ersetzt sein kann; und q und m unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, und umfassend als dritte Komponente wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (3) dargestellten Verbindungen
R&sup4;-G¹-Z&sup5;-G²-R&sup5; (3)
worin R&sup4; und R&sup5; unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeuten, irgendeine bzw. zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen-Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; G¹ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4- Phenylen oder Pyrimidin-2,5-diyl bedeutet; G² trans-1,4- Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet; und Z&sup5; -C C-, -CH=CH-, -C&sub2;H&sub4;-, -COO- oder eine Einfachbindung bedeutet.
(2) Die in obigem Absatz (1) angegebene Flüssigkristallzusammensetzung, worin, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung, die Menge der ersten Komponente 3 bis 30%, die der zweiten Komponente 30 bis 70% und die der dritten Komponente 10 bis 50% beträgt.
(3) Die in obigem Absatz (1) oder (2) angegebene Flüssigkristallzusammensetzung, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung des weiteren wenigstens eine Verbindung umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (4) oder (5) dargestellten Verbindungen
R&sup6;-J¹-Z&sup6;-J²-Z&sup7;-J³-R&sup7; (4)
worin R&sup6; eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeutet, irgendeine bzw. zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen-Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; R&sup7; eine Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff- Atomen oder eine Alkoxymethyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff Atomen bedeutet; J¹ eine trans-1,4-Cyclohexylen-, 1,4-Phenylen- oder Pyrimidin-2,5-diyl-Gruppe bedeutet; J² trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet, ein H an einer Seitenposition von 1,4-Phenylen durch F ersetzt sein kann; J³ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder Pyrimidin-2,5-diyl bedeutet; Z&sup6; -C&sub2;H&sub4;-, -COO- oder eine Einfachbindung bedeutet; Z&sup7; -C C-, -COO-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung bedeutet; und Q¹ H oder F bedeutet.
(4) Die in einem der obigen Absätze (1) bis (3) angegebene Flüssigkristallzusammensetzung, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung des weiteren wenigstens eine Verbindung umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (6) oder (7) dargestellten Verbindungen
worin R&sup8; eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeutet; I trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet; Q², Q³ und Q&sup4; unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Z&sup8; und Z&sup9; unabhängig voneinander -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeuten; k 0 oder 1 ist; n 0, 1 oder 2 ist; und X F oder Cl bedeutet.
(5) Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, umfassend eine in einem der obigen Absätze (1) bis (4) angegebene Flüssigkristallzusammensetzung.

Beste Art der Durchführung der Erfindung

Die Flüssigkristallverbindungen, die die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden, sollen nun eingehender beschrieben werden.
Als Verbindungen einer ersten Komponente der durch die allgemeine Formel (1-1) oder (1-2) dargestellten Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung seien vorzugsweise die folgenden Verbindungen genannt:
In diesen Formeln bedeuten R und R' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen.
Die durch die allgemeine Formel (1-1) oder (1-2) dargestellten Verbindungen besitzen ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und chemische Stabilität und werden eingesetzt zum Einstellen des nematischen Phasenbereichs, zum Einstellen von Δn und/oder zum Einstellen der Viskosität.
Als Verbindungen einer zweiten Komponente der durch die allgemeinen Formeln (2-1), (2-b), (2-c), (2-d) oder (2-e) dargestellten Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung seien vorzugsweise die folgenden Verbindungen genannt:
In diesen Formeln bedeutet R eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen, und R' bedeutet Alkandiyl oder Alkendiyl.
Von diesen Verbindungen werden die durch eine der Formeln (2-a-1), (2-a-2), (2-a-3), (2-a-4), (2-a-5), (2-a-8), (2-b-1), (2-b-2), (2-b-3), (2-c-1), (2-c-4), (2-c-5), (2-c-6), (2-c-9), (2-c-10), (2-c-11), (2-d-1), (2-d-2), (2-e-1) und (2-e-2) dargestellten Verbindungen besonders bevorzugt verwendet.
Die Verbindungen der zweiten Komponente haben eine besonders hohe positive dielektrische Anisotropie und werden hauptsächlich zur Senkung der Schwellenspannung und zur Verbesserung der Steilheit verwendet, die als STN- Eigenschaft wichtig ist.
Als Verbindungen einer dritten Komponente der durch die allgemeine Formel (3) dargestellten Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung seien vorzugsweise die folgenden Verbindungen genannt:
In diesen Formeln bedeuten R und R' unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe oder Alkenyl-Gruppe.
Von diesen werden die durch eine der Formeln (3-1), (3-2), (3-4), (3-5), (3-6), (3-8), (3-9), (3-13), (3-14), (3-18) und (3-19) dargestellten Verbindungen besonders bevorzugt als Verbindungen der allgemeinen Formel (3) verwendet.
Die durch die allgemeine Formel (3) dargestellten Verbindungen der dritten Komponente sind Verbindungen mit einem Zweiringsystem und haben negative oder geringe positive dielektrische Anisotropie. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (3) werden hauptsächlich zur Senkung der Viskosität und/oder zur Einstellung von Δn verwendet.
Als Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (4) oder (5) dargestellt werden, seien vorzugsweise die folgenden Verbindungen genannt:
In diesen Formeln bedeuten R und R' unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe oder eine Alkenyl-Gruppe.
Von diesen werden die durch eine der Formeln (4-1), (4-2), (4-3), (4-5), (4-6), (4-8), (4-9), (4-11), (4-12), (4-14), (4-15), (5-2) und (5-3) dargestellten Verbindungen besonders bevorzugt als Verbindungen der allgemeinen Formel (4) oder (5) bei der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (4) oder (5) sind Verbindungen mit Dreiring- oder Vierringsystem und haben negative oder geringe positive dielektrische Anisotropie. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (4) werden zur Verbreiterung des nematischen Phasenbereichs und/oder zur Einstellung von Δn und der Viskosität verwendet. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (5) werden zur Verbreiterung des nematischen Phasenbereichs und/oder zur Einstellung von Δn verwendet.
Als Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (6) oder (7) dargestellt werden, seien vorzugsweise die folgenden Verbindungen genannt:
In diesen Formeln bedeutet R eine Alkyl-Gruppe.
Als Verbindungen der allgemeinen Formel (6) werden die durch die Formeln (6-1), (6-2) oder (6-3) dargestellten Verbindungen besonders bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung verwendet. Als Verbindungen der allgemeinen Formel (7) werden die durch eine der Formeln (7-1), (7-5), (7-6), (7-7), (7-8), (7-9), (7-10), (7-11), (7-12), (7-13), (7-14), (7-15), (7-16), (7-17), (7-18), (7-19), (7-20) (7-21), (7-22), (7-24), (7-28), (7-30), (7-31) und (7-32) besonders bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (6) oder (7) haben positive dielektrische Anisotropie und werden insbesondere zur Senkung der Schwellenspannung und zur Verbesserung deren Temperaturabhängigkeit verwendet. Sie werden auch eingesetzt zur Einstellung der Viskosität, zur Einstellung von Δn und zur Verbreiterung des nematischen Phasenbereichs, etwa zur Anhebung des Klärpunkts.
Die Menge der bei der vorliegenden Erfindung zu verwendenden ersten Komponente beträgt vorzugsweise 3 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristallzusammensetzung. Ist die Menge kleiner als 3 Gew.-%, so läßt sich der Effekt eines hohen Werts für Δn - ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung - schwerlich erreichen, und übersteigt sie 30 Gew.-%, so wird die Mischbarkeit der Flüssigkristallzusammensetzungen bei niedrigen Temperaturen bisweilen schlecht. Die Menge der zweiten zu verwendenden Komponente beträgt vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristallzusammensetzung. Ist die Menge kleiner als 30 Gew.-%, so wird die Schwellenspannung der Flüssigkristallzusammensetzungen bisweilen hoch, und übersteigt sie 70 Gew.-%, so läßt sich der Effekt eines hohen Werts für Δn - ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung - schwerlich erreichen. Die Menge der dritten zu verwendenden Komponente beträgt vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristallzusammensetzung. Ist die Menge kleiner als 10 Gew.-%, so wird die Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzungen bisweilen hoch, und übersteigt sie 50 Gew.-%, so wird der nematische Bereich der Flüssigkristallzusammensetzungen bisweilen eng. Die Menge der zu verwendenden Verbindungen der allgemeinen Formel (4) oder (5) beträgt vorzugsweise weniger als 40 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristallzusammensetzung. Übersteigt die Menge 40 Gew.-%, so wird die Schwellenspannung der Flüssigkristallzusammensetzungen bisweilen hoch. Die Menge der zu verwendenden Verbindungen der allgemeinen Formel (6) oder (7) beträgt vorzugsweise weniger als 40 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristallzusammensetzung. Übersteigt die Menge 40 Gew.-%, so wird die Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzungen bisweilen hoch.
Je nach Zweck der zu verwendenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen können die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung neben den durch eine der allgemeinen Formeln (1) bis (7) dargestellten Verbindungen weitere Verbindungen zum Einstellen von Schwellenspannung, nematischem Phasenbereich, dielektrischer Anisotropie und Viskosität in einem solchen geeigneten Bereich umfassen, daß die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe von an sich üblichen Verfahren hergestellt werden. Im allgemeinen werden Verfahren herangezogen, bei denen verschiedene Komponenten bei hoher Temperatur ineinander gelöst werden. Je nach beabsichtigter Verwendung können die Flüssigkristallmaterialien der vorliegenden Erfindung durch Zugabe geeigneter Additive verbessert und optimiert werden. Derartige Additive sind in der Fachwelt wohlbekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. Normalerweise wird ein chirales Dotierungsmittel zugesetzt, um eine helikale Struktur der Flüssigkristalle herbeizuführen und so den erforderlichen Verdrillungswinkel einzustellen und Rückverdrillung zu vermeiden.
Weiterhin können die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als Flüssigkristallzusammensetzungen für den Gast-Wirt-Modus (GH) verwendet werden, indem ein dichroitischer Farbstoff wie etwa ein Farbstoff vom Merocyanin-Typ, Styryl-Typ, Azo-Typ, Azomethin-Typ, Azoxy-Typ, Chinophthalon-Typ, Anthrachinon-Typ oder Tetrazin-Typ zugesetzt wird. Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch für eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung mit nematischer, nichtlinear ausgerichteter Phase (NCAP) verwendet werden, die durch Mikroeinkapselung eines nematischen Flüssigkristalls hergestellt wird, sowie für eine Polymerdispersions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (PDLCD), die hergestellt werden durch Bildung von Polymeren mit dreidimensional vernetzter Struktur in einem Flüssigkristall. Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch für den Modus der elektrisch gesteuerten Doppelbrechung (ECB) oder der dynamischen Streuung (DS) eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen ausführlicher beschrieben werden. Es sei jedoch klar, daß der Umfang der vorliegenden Erfindung durch diese speziellen Beispiele in keiner Weise eingeschränkt wird. Die Mengen aller Verbindungen in den Flüssigkristallzusammensetzungen der Beispiele und Vergleichsbeispiele sind in Gewichtsprozent angegeben. Weiterhin werden die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Verbindungen gemäß der nachstehend in Tabelle 1 gezeigten Definition bezeichnet. Tabelle 1 Verfahren zur Bezeichnung der Verbindungen mit Symbolen R-(A&sub1;)-Z&sub1;- ..... -Zn-(An)-X Tabelle 1 (Fortsetzung)
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind die Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzungen gezeigt anhand des oberen Grenzwerts der Übergangstemperatur der nematischen Phase (Klärpunkt: TNI), des unteren Grenzwerts der Übergangstemperatur der nematischen Phase (TL), der Viskosität bei 20ºC (η&sub2;&sub0;) der optischen Anisotropie bei 25ºC (Δn), der dielektrischen Anisotropie bei 25C (Δ&epsi;) und der Schwellenspannung bei 25ºC (Vth). Der TL-Punkt würde beurteilt auf der Grundlage des Phasenzustands einer Probe der Flüssigkristallzusammensetzung 30 Tage nach Belassen der Flüssigkristallzusammensetzung in Gefriergeräten bei 0ºC, -10ºC, -20ºC bzw. -30ºC.

Vergleichsbeispiel 1

Hergestellt wurde die folgende, in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 58-134 046 offenbarte Flüssigkristallzusammensetzung:
2O1-HBB-1 15,0%
3-HB-C 25,5%
5-HB-C 34,0%
7-HB-C 25,5%
TNI = 60,7ºC
-10ºC < TC < 0ºC
η&sub2;&sub0; = 24,8 mPa·s
Δn = 0,128
Vth = 1,66 V
Diese Flüssigkristallzusammensetzung hatte schlechte Mischbarkeit bei niedrigen Temperaturen und einen engen nematischen Phasenbereich. Zudem war An nicht hoch genug, und somit ist diese Flüssigkristallzusammensetzung nicht brauchbar.

Vergleichsbeispiel 2

Hergestellt wurde die folgende, in DE 39 21 836 offenbarte Flüssigkristallzusammensetzung:
5-HBB(F)B-3 10,0%
ZLI-1565 (hergestellt von Merck) 90,0%
TNI = 117,0ºC
-30ºC < TL < -20ºC
η&sub2;&sub0; = 17,6 mPa·s
Δn = 0,163
Δ&epsi; = 7,9
Vth = 2,63 V
Diese Flüssigkristallzusammensetzung hatte zwar einen hohen Klärpunkt, doch war ihre Mischbarkeit bei niedriger Temperatur schlecht. Diese Zusammensetzung ist somit nicht brauchbar. Zudem war ihre Schwellenspannung Vth hoch, und somit ist diese Flüssigkristallzusammensetzung auch in dieser Hinsicht nicht brauchbar.

Beispiel 1

5-HBB(F)-B-2 10,0%
V2-HB-C 10,0%
1V2-HB-C 10,0%
3-HB-C 25,0%
3-HHB-C 6,0%
3-HH-4 11,0%
4-BTB-O2 14,0%
5-BTH-O1 14,0%
TNI = 81,7ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 17,7 mPa·s
Δn = 0,169
Δ&epsi; = 7,6
Vth = 1,89 V
Diese Flüssigkristallzusammensetzung hatte ausgezeichnete Mischbarkeit bei niedriger Temperatur, einen breiten nematischen Phasenbereich und hohes Δn.

Beispiel 2

5-HBB(F)B-3 15,0%
3O1-BEB(F)-C 10,0%
2-BEB-C 10,0%
3-BEB-C 6,0%
2-HB(F)-C 10,0%
3-HB(F)-C 12,0%
2-HHB(F)-C 10,0%
3-HHB(F)-C 10,0%
3-HB-O2 12,0%
2-BTB-1 5,0%
TNI = 81,0ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 44,1 mPa·s
Δn = 0,140
Δ&epsi; = 18,3
Vth = 1,06 V

Beispiel 3

1O1-HBB-2 5,0%
V2-HB-C 12,0%
1V2-HB-C 12,0%
3-HB-C 6,0%
5-HB-C 10,0%
2-HHB-C 6,0%
3-HHB-C 6,0%
4-HHB-C 6,0%
5-HHB-C 6,0%
6-PyB-O5 2,5%
6-PyB-O6 2,5%
6-PyB-O7 2,5%
6-PyB-O8 2,5%
2-PyB-2 3,4%
3-PyB-2 3,3%
4-PyB-2 3,3%
2-BTB-1 11,0
TNI = 80,8ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 23,6 mPa·s
Δn = 0,154
Δ&epsi; = 9,0
Vth = 1,70 V

Beispiel 4

5-HBB(F)B-2 10,0%
1V2-BEB(F,F)-C 12,0%
3O1-BEB(F)-C 12,0%
1O1-HB-C 12,0%
2-HHB-C 4,0%
3-HHB-C 5,0%
5-HHB-C 7,0%
1O1-HH-5 5,0%
3-HEB-O4 3,2%
4-HEB-O2 2,5%
5-HEB-O1 2,5%
3-HEB-O2 2,0%
5-HEB-O2 1,6%
4-HEB-O4 3,2%
3-HHB-1 7,0%
3-HHB-O1 4,0%
3-H2BTB-2 4,0%
3-H2BTB-4 3,0%
TNI = 109,3ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 45,0 mPa·s
Δn = 0,145
Δ&epsi; = 20,5
Vth = 1,41 V

Beispiel 5

5-HBB(F)B-2 5,0%
2-BB-C 8,0%
4-BB-C 6,0%
2-HB-C 10,0%
3-HB-C 13,0%
2-HHB-C 4,0%
3-BHB-C 6,0%
3-HHEBB-C 2,0%
3-HBEBB-C 2,0%
2-BTB-O1 12,0%
3-HHB-3 15,0%
5-PyB-F 6,0%
3-PyBB-F 6,0%
3-HHB-F 5,0%
TNI = 98,2ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 24,7 mPa·s
Δn = 0,175
Δ&epsi; = 10,3
Vth = 1,72 V

Beispiel 6

5-HBB(F)B-2 5,0%
3O1-HBB-2 4,0%
2-HB(F)-C 11,0%
3-DB-C 10,0%
4-HEB-3 1,6%
4-HEB-4 1,2%
4-HEB-5 0,7%
5-HEB-1 0,6%
5-HEB-5 0,9%
2-PyB-2 6,7%
3-PyB-2 6,7%
4-PyB-2 6,6%
2-HHB-C 10,0%
3-HHB-C 5,0%
3-HHB(F)-C 8,0%
3-PyBH-2 4,0%
2-PyBH-3 4,0%
4-PyBB-3 6,0%
3-HEBEB-1 2,0%
5-PyB(F)-F 4,0%
3-HBB(F,F)-F 2,0%
TNI = 86,1ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 38,2 mPa·s
Δn = 0,150
Δ&epsi; = 10,8
Vth = 1,49 V

Beispiel 7

5-HBB(F)B-2 10,0%
5-HBB(F)B-3 5,0%
2-HB(F)-C 15,0%
2-HHB(F)-C 13,0%
3-HHB(F)-C 13,0%
3O1-HBE(F)-C 2,0%
3-HB(F)EB(F)-C 2,0%
2-BTB-O1 4,0%
3-BTB-O1 4,0%
4-BTB-O1 4,0%
4-BTB-O2 4,0%
5-BTB-O1 4,0%
2-HHB(F)-F 3,4%
3-HHB(F)-F 3,3%
5-HHB(F)-F 3,3%
2-H2HB(F)-F 4,0%
3-H2HB(F)-F 2,0%
5-H2HB(F)-F 4,0%
TNI = 118,2ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 46,0 mPa·s
Δn = 0,163
Δ&epsi; = 11,5
Vth = 1,59 V

Beispiel 8

1O1-HBB-4 5,0%
V2-HB-C 12,0%
1V2-HB-C 11,0%
1V2-BEB(F,F)-C 11,0%
5-HBB-C 4,0%
3-HBEB(F,F)-C 2,0%
2-BTB-1 8,0%
4-BTB-O2 8,0%
5-BTB-O1 6,0%
3-HH-4 6,0%
3-HB(F)TB-2 5,0%
3-HB(F)TB-3 6,0%
3-HB(F)VB-3 6,0%
1O1-HBBH-3 2,0%
3-HB-CL 3,0%
3-HHB-CL 5,0%
TNI = 86,4ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 25,1 mPa·s
Δn = 0,184
Δ&epsi; = 12,3
Vth = 1,53 V

Beispiel 9

5-HBB(F)B-2 7,0%
3-HB(F)-C 5,0%
2O1-BEB(F)-C 5,0%
3O1-BEB(F)-C 10,0%
V-HB-C 10,0%
1V-HB-C 10,0%
5-BBB-C 3,0%
2-BTB-O1 5,0%
3-HB-O2 5,0%
V2-HH-3 5,0%
V-HH-4 5,0
V-HHB-1 10,0%
1V2-HBB-2 10,0%
3-HHB-1 10,0%
TNI = 84,1ºC
TL < -30ºC
η&sub2;&sub0; = 23,6 mPa·s
Δn = 0,144
Δ&epsi; = 9,9
Vth = 1,43 V
Gemäß vorliegender Erfindung können Flüssigkristallzusammensetzungen bereitgestellt werden, die insbesondere hohe optische Anisotropie aufweisen, bei niedrigen Temperaturen ausgezeichnet mischbar sind und einen breiten nematischen Phasenbereich aufweisen, wobei sie den verschiedenen Eigenschaften entsprechen, die für TN-LCD- oder STN-LCD- Anzeigeformen erforderlich sind.

Zusammenfassung

Offenbart werden Flüssigkristallzusammensetzungen, die insbesondere hohe optische Anisotropie aufweisen, bei niedrigen Temperaturen ausgezeichnet miteinander mischbar sind und einen breiten nematischen Phasenbereich aufweisen, wobei sie den verschiedenen Eigenschaften entsprechen, die für TN-LCD- oder STN-LCD-Anzeigeformen erforderlich sind; und die eine ersten Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente umfassen, wobei die erste Komponente wenigstens eine durch die allgemeine Formel (1-1) oder (1-2) dargestellte Verbindung
umfaßt, worin
R¹ und R² unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeuten; und die Ringe A, B und C unabhängig voneinander 1,4-Phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß wenigstens einer der Ringe A, B und C 1,4- Phenylen bedeutet, worin H an einer Seitenposition durch F ersetzt ist.

Claims

1. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend als erste Komponente wenigstens eine durch die allgemeine Formel (1-1) oder (1-2) dargestellte Verbindung

worin R¹ und R² unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeuten; und die Ringe A, B und C unabhängig voneinander 1,4-Phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß wenigstens einer der Ringe A, B und C 1,4-Phenylen bedeutet, worin H an der(den) Seitenposition(en) durch F ersetzt ist,

umfassend als zweite Komponente wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (2-a), (2-b), (2-c), (2-d) oder (2-e) dargestellt sind

worin R³ eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff Atomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff- Atomen bedeutet, irgendeine oder zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen-Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; Z¹ -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeutet; Z² und Z³ -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeuten; Z&sup4; -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeutet; D¹ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder 1,3- Dioxan-trans-2,5-diyl bedeutet; D², D³, D&sup4;, D&sup6; und D&sup7; unabhängig voneinander trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4- Phenylen bedeuten; D&sup5; trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4- Phenylen bedeutet, ein H an einer Seitenposition von 1,4-Phenylen durch F ersetzt sein kann; und q und m unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, und

umfassend als dritte Komponente wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (3) dargestellten Verbindungen

R&sup4;-G¹-Z&sup5;-G²-R&sup5; (3)

worin R&sup4; und R&sup5; unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkenyl- Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeuten, irgendeine oder zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen- Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; G¹ trans- 1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder Pyrimidin-2,5-diyl bedeutet; G² trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet; und Z&sup5; -C C-, -CH=CH-, -C&sub2;H&sub4;-, -COO- oder eine Einfachbindung bedeutet.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, worin, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkristallzusammensetzung, die Menge der ersten Komponente 3 bis 30%, die der zweiten Komponente 30 bis 70% und die der dritten Komponente 10 bis 50% beträgt.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung des weiteren wenigstens eine Verbindung umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (4) oder (5) dargestellten Verbindungen

R&sup6;-J¹-Z&sup6;-J²-Z&sup7;-J³-R&sup7; (4)

worin R&sup6; eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff- Atomen bedeutet, irgendeine oder zwei oder mehr nichtbenachbarte Methylen-Gruppen (-CH&sub2;-) in der Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe durch ein Sauerstoff-Atom (-O-) ersetzt sein können; R&sup7; eine Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkoxymethyl-Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoff-Atomen bedeutet; J¹ eine trans-1,4- Cyclohexylen-, 1,4-Phenylen- oder Pyrimidin-2,5-diyl- Gruppe bedeutet; J² trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4- Phenylen bedeutet, ein H an einer Seitenposition von 1,4-Phenylen durch F ersetzt sein kann; J³ trans-1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder Pyrimidin-2,5-diyl bedeutet; Z&sup6; -C&sub2;H&sub4;-, -COO- oder eine Einfachbindung bedeutet; Z&sup7; -C C-, -COO-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung bedeutet; und Q¹ H oder F bedeutet.

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung des weiteren wenigstens eine Verbindung umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den durch die allgemeine Formel (6) oder (7) dargestellten Verbindungen

worin R&sup8; eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff Atomen bedeutet; I trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4- Phenylen bedeutet; Q², Q³ und Q&sup4; unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Z&sup8; und Z&sup9; unabhängig voneinander -COO-, -C&sub2;H&sub4;- oder eine Einfachbindung bedeuten; k 0 oder 1 ist; n 0, 1 oder 2 ist; und X F oder Cl bedeutet.

5. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine in einem der Ansprüche 1 bis 4 definierte Flüssigkristallzusammensetzung.