EP0481032A1 - Flüssigkristallines medium - Google Patents

Flüssigkristallines medium

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Publication number
EP0481032A1
EP0481032A1 EP19910907534 EP91907534A EP0481032A1 EP 0481032 A1 EP0481032 A1 EP 0481032A1 EP 19910907534 EP19910907534 EP 19910907534 EP 91907534 A EP91907534 A EP 91907534A EP 0481032 A1 EP0481032 A1 EP 0481032A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ccp
compounds
pch
bch
medium according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19910907534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Wacore - Tamagawagakuen Rieger
Reinhard Hittich
Volker Reiffenrath
David Coates
Herbert Plach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of EP0481032A1 publication Critical patent/EP0481032A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3028—Cyclohexane rings in which at least two rings are linked by a carbon chain containing carbon to carbon single bonds
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    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/44—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3021—Cy-Ph-Ph-Cy

Definitions

  • the present invention relates to a liquid-crystalline medium, its use for electro-optical purposes and displays containing this medium.
  • Liquid crystals are mainly used as dielectrics in display devices, since the optical properties of such substances can be influenced by an applied voltage.
  • Electro-optical devices based on liquid crystals are well known to the person skilled in the art and can be based on various effects. Such devices are, for example, cells with dynamic scattering, DAP cells (deformation of aligned phases), guest / host cells, TN cells with a twisted nematic structure, STN cells (super-twisted nematiic), SBE cells ("super birefringence effect”) and OMI cells ("optical mode interference").
  • DAP cells deformation of aligned phases
  • guest / host cells guest / host cells
  • TN cells with a twisted nematic structure STN cells (super-twisted nematiic)
  • SBE cells super birefringence effect
  • OMI cells optical mode interference
  • the liquid crystal materials must have good chemical and thermal stability and good stability against electric fields and electromagnetic radiation. Furthermore, the liquid crystal materials should have a low viscosity and result in short response times, low threshold voltages and a high contrast in the cells. Furthermore, they should have a suitable mesophase at the usual operating temperatures, ie in the widest possible range below and above room temperature, for example a nematic or cholesteric mesophase for the above-mentioned cells. Since liquid crystals are generally used as mixtures of several components, it is important that the components are readily miscible with one another. Other properties, such as electrical conductivity, dielectric anisotropy and optical anisotropy, must meet different requirements depending on the cell type and area of application. For example, materials for cells with a twisted nematic structure should have positive dielectric anisotropy and low electrical conductivity.
  • matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for switching individual pixels (MLC displays)
  • MLC displays matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for switching individual pixels
  • Such matrix liquid crystal displays are known.
  • active elements ie transistors
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • TFT Thin film transistors
  • the TN effect is usually used as the electro-optical effect.
  • TFTs made of compound semiconductors such as CdSe or TFT's based on polycrystalline or amorphous silicon The latter technology is being worked on with great intensity worldwide.
  • the TFT matrix is applied to the inside of one glass plate of the display, while the other glass plate carries the transparent counter electrode on the inside. Compared to the size of the pixel electrode, the TFT is very small and practically does not disturb the image.
  • This technology can also be used for full color images be expanded, a mosaic of red, green and blue filters being arranged in such a way that one filter element each is opposite a switchable picture element.
  • the TFT displays usually work as TN cells with crossed polarizers in transmission and are illuminated from behind.
  • Such MFK displays are particularly suitable for TV applications (e.g. pocket TVs) or for high-information
  • the invention has for its object to provide media in particular for such MFK, TN or STN displays, which do not have the disadvantages indicated above or only to a lesser extent, and preferably at the same time have very high resistivities and low threshold voltages.
  • the invention thus relates to a liquid-crystalline medium based on a mixture of polar compounds with positive dielectric anisotropy, characterized in that it contains one or more compounds of the general formula I.
  • a 1 and A 2 each independently of one another trans-1, 4-cyclohexylene, 1,4-phenylene or 3-fluoro-l, 4-phenylene, Z -CH 2 CH 2 - or a single bond, LH or F, YH or F, XF, Cl, CF 3 , OCF 3 or OCHF 2 and R is alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl, each having up to 7 carbon atoms.
  • the invention also relates to electro-optical displays (in particular STN or MFK displays with two plane-parallel carrier plates which form a cell with a border, integrated non-linear elements for switching individual pixels on the carrier plates and a nematic liquid crystal mixture in the cell with a positive one dielectric anisotropy and high resistivity) containing such media and the use of these media for electro-optical purposes.
  • electro-optical displays in particular STN or MFK displays with two plane-parallel carrier plates which form a cell with a border, integrated non-linear elements for switching individual pixels on the carrier plates and a nematic liquid crystal mixture in the cell with a positive one dielectric anisotropy and high resistivity
  • liquid crystal mixtures according to the invention enable a significant expansion of what is available
  • the liquid-crystal mixtures according to the invention enable dielectric anisotropy values ⁇ > 3.5 at the same time at low viscosities at low temperatures (at -30 ° C ⁇ 600, preferably ⁇ 550 mPa.S; at -40 ° C ⁇ 1800, preferably ⁇ 1700 mPa.s) , preferably> 4.0, clearing points above 65 °, preferably above 70 ° and to achieve a high value for the specific resistance, as a result of which excellent STN and MKF displays can be achieved.
  • the MFK displays according to the invention preferably operate in the first transmission minimum according to Gooch and Tarry [CH Gooch and HA Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; CH Gooch and HA Tarry, Appl. Phys., Vol.
  • the first minimum can be clearly seen using the mixtures according to the invention Realize higher resistivities than with mixtures with cyan compounds.
  • the person skilled in the art can set the birefringence required for a given layer thickness of the MLC display by means of suitable routine selection of the individual components and their proportions by weight.
  • the viscosity at 20 ° C is preferably ⁇ 25 mPa.s.
  • the nematic phase range is preferably at least 70 °, in particular at least 80 °. This range preferably extends at least from -30 ° to + 70 °.
  • the UV stability of the mixtures according to the invention is also considerably better, ie they show a significantly smaller decrease in HR under UV exposure.
  • the threshold voltages (V Lh ) achieved are generally ⁇ 1.8 volts, preferably in the range 1.4 to 1.7 volts.
  • the media according to the invention are also distinguished by extraordinarily high elastic constants with very favorable viscosity values, which results in distinct advantages over media from the prior art, particularly when used in STN displays.
  • the media according to the invention are preferably based on several (preferably two or more) compounds of the formula I, i.e. the proportion of these compounds is> 25%, preferably> 40%.
  • - Medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas II, III and IV:
  • R alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl
  • - Medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas V to VIII:
  • Total mixture is 30 to 70% by weight -
  • the medium contains compounds of the formulas II and
  • the medium contains further compounds, preferably selected from the following group: -
  • the weight ratio I: (II + III - IV) is preferably 1: 4 to 1: 1.
  • alkyl includes straight chain and branched
  • Alkyl groups with 1-7 carbon atoms especially the straight-chain groups methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl. Groups with 2-5 carbon atoms are generally preferred.
  • alkenyl encompasses straight-chain and branched alkenyl groups having 2-7 carbon atoms, in particular the straight-chain groups. Alkenyl groups in particular are C 2 -C 7 -1E-
  • alkenyl groups are vinyl, 1E-propenyl, 1E-butenyl, 1E-pentenyl, 1E-hexenyl, 1E-heptenyl, 3-butenyl, 3E-pentenyl, 3E-hexenyl, 3E-heptenyl, 4-pentenyl, 4Z-hexenyl, 4E-hexenyl, 4Z-heptenyl, 5-hexenyl, 6-heptenyl and the like. Groups of up to 5 carbon atoms are generally preferred.
  • fluoroalkyl preferably encompasses straight chain groups with terminal fluorine, i.e. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorhexyl and 7-fluorohexyl.
  • fluorine i.e. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorhexyl and 7-fluorohexyl.
  • fluorine i.e. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorhexyl and 7-fluorohexyl.
  • other positions of the fluorine are not excluded.
  • the response times, the threshold voltage, the steepness of the transmission characteristics, etc. can be modified in a desired manner by a suitable choice of the meanings of R, X and Y.
  • R, X and Y For example, lE-alkenyl residues, 3E-alkenyl residues, 2E-alkenyloxy residues and the like generally lead to shorter response times, improved nematic tendencies and a higher ratio of the elastic constants k 33
  • k 33 / k 11 compared to alkyl or alkoxy residues.
  • 4-alkenyl residues, 3-alkenyl residues and the like generally give lower threshold voltages and smaller values of k 33 / k 11 compared to alkyl and alkoxy residues.
  • a group -CH 2 CH 2 -in Z 1 or Z 2 generally leads to higher values of k 33 / k 11 compared to a simple covalent bond. Higher values of k 33 / k 11 enable, for example, flatter transmission characteristics in TN cells with 90 ° twist (to achieve gray tones) and steeper transmission characteristics in STN, SBE and OMI cells (higher multiplexability) and vice versa.
  • the optimal quantitative ratio of the compounds of the formulas I and II + III + IV largely depends on the desired properties, on the choice of the components of the formulas I, II, III and / or IV and on the choice of further components which may be present. Suitable proportions within the range given above can easily be determined from case to case.
  • the total amount of compounds of the formulas I to XII in the mixtures according to the invention is not critical.
  • the mixtures can therefore contain one or more further components in order to optimize various properties.
  • the observed effect on the response times and the threshold voltage is generally greater the higher the total concentration of compounds of the formulas I to XII.
  • the media according to the invention contain compounds of the formula II, III, V and / or VII (preferably II and / or III), in which X is CF 3 , OCF 3 or X means OCHF 2 .
  • X is CF 3 , OCF 3 or X means OCHF 2 .
  • the media according to the invention preferably contain compounds of the formulas II to VII mentioned above in which X, L and Y simultaneously mean F.
  • the media preferably contain compounds selected from the group consisting of the formulas V to VIII, where X is preferably OCHF 2 .
  • the media according to the invention can also contain a component A consisting of one or more compounds having a dielectric anisotropy of -1.5 to +1.5 of the general formula I '
  • R 1 and R 2 each independently of one another n-alkyl, n-alkoxy, ⁇ -fluoroalkyl or n-alkenyl with up to 9 carbon atoms, the rings A 1 , A 2 and A 3
  • Z 1 and Z 2 each independently of one another -CH 2 CH 2 -, C ⁇ E-, -CO-O-, -O-CO-, or a single bond, and m denotes 0, 1 or 2.
  • Component A preferably contains one or more compounds selected from the group consisting of III to 117: II1 II II II6 II
  • Component A preferably additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of 118 to II20: II II II II11 II I1 II II1 II
  • Component A also preferably contains one or more compounds selected from the group consisting of II21 to II25 and contains: II21 II II
  • R 1 and R 2 have the meaning given in formula V and the 1,4-phenylene groups in II21 to II25 each
  • mixtures of this type are preferred, whose component A is one or more compounds.
  • selected from the group consisting of II26, II27 and II28 contains: II26 II27 II28 wherein C r H 2r + 1 is a straight-chain alkyl group with up to 7
  • R 1 and R 2 have the meaning given for formula I 'and
  • liquid crystal mixtures which contain one or more compounds selected from the group consisting of III 'and IV:
  • the type and amount of polar compounds with positive dielectric anisotropy is not critical. The person skilled in the art can select suitable materials in simple routine tests from a wide range of known and in many cases also commercially available components and base mixtures.
  • the media according to the invention preferably contain one or more compounds of the formula I "
  • Z 1 , Z 2 and m have the meaning given for formula I ', Q 1 and Q 2 each independently of one another 1,4-phenylene, trans-1,4-cyclohexylene or 3-fluoro-1,4-phenylene or one of the radicals Q 1 and Q 2 also denotes trans-1,3-dioxane-2, 5-diyl, pyrimidine-2, 5-diyl, pyridine-2, 5-diyl or 1,4-cyclohexenylene, R ° n-alkyl, n-alkenyl, n-alkoxy or n-oxaalkyl, each with up to 9 carbon atoms, LH or F, YH or F and X 'is CN, halogen, CF 3 , OCF 3 or OCHF 2 .
  • the media according to the invention for STN or TN applications are based on compounds of the formula I "in which X 'is CN. It is understood that smaller or larger proportions of other compounds of the formula I"(X' ⁇ CN) come into question.
  • the structure of the STN or MFK display according to the invention from polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment corresponds to the design customary for such displays.
  • the term conventional construction is broadly encompassed here and also includes all modifications and modifications of the MLC display, in particular also matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
  • liquid crystal parameters of the liquid crystal layer A significant difference between the displays according to the invention and those previously used on the basis of the twisted nematic cell, however, is the choice of the liquid crystal parameters of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal mixtures which can be used according to the invention are prepared in a manner which is conventional per se. As a rule, the desired amount of the components used in smaller amounts is dissolved in the components which make up the main constituent, advantageously at elevated temperature. It is also possible to mix solutions of the components in an organic solvent, for example in acetone, chloroform or methanol, and to remove the solvent after thorough mixing, for example by distillation.
  • the dielectrics can also contain further additives known to the person skilled in the art and described in the literature. For example, 0-15% pleochroic dyes or chiral dopants can be added.
  • C means a crystalline, S a smectic, S B a smectic B, N a nematic and I the isotropic phase.
  • V 10 denotes the voltage for 10% transmission (viewing direction perpendicular to the plate surface).
  • t on denotes the switch-on time and t off the switch-off time at an operating voltage corresponding to 2.5 times the value of V 10 •
  • ⁇ n denotes the optical anisotropy and n o the refractive index.
  • the electro-optical data were recorded in a TN cell at the 1st minimum (ie at ad • ⁇ n value of 0.5) measured at 20 ° C, unless expressly stated otherwise.
  • the optical data were measured at 20 ° C, unless expressly stated otherwise.
  • Table A shows only the acronym for the base body.
  • a code for the substituents R 1 , R 2 , L 1 , L 2 and L 3 follows with a dash, separately from the acronym for the base body:

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Description

Flüssigkristallines Medium
Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium, dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.
Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beinflußt werden können. Elektrooptische Vorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-zellen (Deformation aufgerichteter Phasen), Gast/ Wirt- Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("super-twisted nematiic"), SBE- Zellen ("super-birefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference"). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur. Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung besitzen. Ferner sollten die Flüssigkristallmaterialien niedere Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze Ansprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast ergeben. Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d.h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispielsweise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwendung gelangen, ist es wichtig, daß die Komponenten untereinander gut mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genügen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, breiten nematischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand guter UV- und Temperaturstabilität des Widerstands und geringem Dampfdruck erwünscht. Derartige Matrix-Flüssigkristallanzeigen sind bekannt. Als nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte können beispielsweise aktive Elemente (d.h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:
1. MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistoren auf Sili- zium-Wafer als Substrat.
2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.
Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitern wie z.B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amorphem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.
Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die transparente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt-Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Technologie kann auch für voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart angeordnet ist, daß je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.
Die TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.
Der Begriff MFK-Anzeigen umfaßt hier jedes Matrix-Display mit integrierten nichtlinearen Elementen, d.h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-Metall).
Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für TV-Anwendungen (z.B. Taschenfernseher) oder für hochinformative
Displays für Rechneranwendungen (Laptop) und im Automobiloder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen [TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. Mit abnehmendem Widerstand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige und es kann das Problem der "after image elimination" auftreten. Da der spezifische Widerstand der Flϋssigkristallmischung durch Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im allgemeinen über die Lebenszeit einer MFK-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Anfangs)-Widerstand sehr wichtig, um akzeptable Standzeiten zu erhalten. Insbesondere bei low-volt-Mischungen war es bisher nicht möglich, sehr hohe spezifische Widerstände zu realisieren. Weiterhin ist es wichtig, daß der spezifische Widerstand eine möglichst geringe Zunahme bei steigender Temperatur sowie nach Temperatur- und/oder UV-Belastung zeigt. Die MFK-Anzeigen aus dem Stand der Technik genügen nicht den heutigen Anforderungen.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzer. Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.
Bei TN- (Schadt-Helfrieh)-Zellen sind Medien erwünscht, die folgende Vorteile in den Zellen ermöglichen:
- erweiterter nematischer Phasenbereich (insbesondere
zu tiefen Temperaturen)
- Schaltbarkeit bei extrem tiefen Temperaturen
(out-door-use, Automobil, Avionik) - Erhöhte Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung
(längere Lebensdauer) Mit den aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Medien ist es nicht möglich, diese Vorteile unter gleichzeitigem Erhalt der übrigen Parameter zu realisieren.
Bei höher verdrillten Zellen (STN) sind Medien erwünscht, die eine höhere Multiplexierbarkeit und/oder kleinere Schwellenspannungen und/oder breitere nematische Phasenbereiche (insbesondere bei tiefen Temperaturen) ermöglichen. Hierzu ist eine weitere Ausdehnung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes (Klärpunkt, Übergang smektisch-nematisch bzw.
Schmelzpunkt, Viskosität, dielektrische Größen, elastische Größen) dringend erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für derartige MFK-, TN- oder STN-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße, und vorzugsweise gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen aufweisen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in Anzeigen erfindungsgemäße Medien verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I
enthält, worin A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander trans-1, 4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder 3-Fluor-l, 4-Phenylen, Z -CH2CH2- oder eine Einfachbindung, L H oder F, Y H oder F, X F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2 und R Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen bedeutet.
Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen (insbesondere STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Widerstand), die derartige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine bedeutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden
Parameterraumes.
Die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Temperatur, thermischer und UV-Stabilität und dielektrischer Anisotropie bzw. Schwellspannung übertreffen bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.
Die Forderung nach hohem Klärpunkt, nematischer Phase bei -40 °C sowie einem hohen Δε konnte bislang nur unzureichend erfüllt werden. Systeme wie z.B. ZLI-3119 weisen zwar vergleichbaren Klärpunkt und vergleichbar günstige Viskositäten auf, besitzen jedoch ein Δε von nur +3. Andere Mischungs-Systeme besitzen vergleichbare Viskositäten und Werte von Δε, weisen jedoch nur Klärpunkte in der Gegend von 60 °C auf.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es bei niedrigen Viskositäten bei tiefen Temperaturen (bei -30 °C < 600, vorzugsweise < 550 mPa.S; bei -40 °C < 1800, vorzugsweise < 1700 mPa.s) gleichzeitig dielektrische Anisotropiewerte Δε > 3,5, vorzugsweise > 4,0, Klärpunkte oberhalb 65°, vorzugsweise oberhalb 70° und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende STN- und MKF-Anzeigen erzielt werden können.
Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z.B. oberhalb 90°) bei höheren Schwellenspannung oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten vorzugsweise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [C.H. Gooch und H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H. Gooch und H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975], wobei hier neben besonders günstigen elektrooptischen Eigenschaften wie z.B. hohe Steilheit der Kennlinie und geringe Winkelabhängigkeit des Kontrastes (DE-PS 30 22 818) bei gleicher Schwellenspannung wie in einer analogen Anzeige im zweiten Minimum eine kleinerere dielektrische Anisotropie ausreichend ist. Hierdurch lassen sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen im ersten Minimum deutlich höhere spezifische Widerstände verwirklichen als bei Mischungen mit Cyanverbindungen. Der Fachmann kann durch geeignete Wahl der einzelnen Komponenten und deren Gewichtsanteilen mit einfachen Routinemethoden die für eine vorgegebene Schichtdicke der MFK-Anzeige erforderliche Doppelbrechung einstellen.
Die Viskosität bei 20 °C ist vorzugsweise < 25 mPa.s. Der nematische Phasenbereich ist vorzugsweise mindestens 70°, insbesondere mindestens 80°. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -30° bis +70°.
Messungen des "Voltage Holding-ratio" (HR) [S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] haben ergeben, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine deutlich kleinere Abnahme des HR mit steigender Temperatur aufweisen als analoge Mischungen enthaltend anstelle den Verbindungen der Formel I Cyanophenylcyclohexane der Formel
Auch die UV-Stabilität der erfindungegemäßen Mischungen ist erheblich besser, d. h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter UV-Belastung. Die erzielten Schwellenspannungen (VLh) sind im allgemeinen < 1,8 Volt, vorzugsweise im Bereich 1,4 bis 1,7 Volt.
Die erfindungsgemäßen Medien zeichnen sich neben ungewöhnlich weitem nematischen Phasenbereich auch durch außerordentlich hohe elastische Konstanten bei sehr günstigen Viskositätswerten aus, wodurch insbesondere bei Verwendung in STN-Anzeigen deutlich Vorteile gegenüber Medien aus dem Stand der Technik resultieren.
Vorzugsweise basieren die erfindungsgemäßen Medien auf mehreren (vorzugsweise zwei oder mehr) Verbindungen der Formel I, d.h. der Anteil dieser Verbindungen ist > 25 %, vorzugsweise > 40 %.
Die einzelnen Verbindungen der Formeln I bis XII und deren Unterformein, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben:
- Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formel II, III und IV:
III
worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben:
R: Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit
jeweils bis zu 7 C-Atomen
X: F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2
L: H oder F
Y: H oder F r: 0 oder 1.
- Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln V bis VIII:
worin R, L, X und Y jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben. - Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der allgemeinen Formel IX bis XII:
worin R, L, X und Y jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben. - Der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis IV zusammen beträgt im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.-% - der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im
Gesamtgemisch 10 bis 50 Gew.-% - der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis IV im
Gesamtgemisch beträgt 30 bis 70 Gew.-% -
- das Medium enthält Verbindungen der Formeln II und
III oder IV - Rist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis
7 C-Atomen - das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen
der Formeln I bis IV - das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: - Das Gewichtsverhältnis I: (II + III - IV) ist verzugsweise 1 : 4 bis 1 : 1.
- Medium besteht im wesentlichen aus aus Verbindungen
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XII.
Es wurde gefunden, daß bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel I im Gemisch mit üblichen Flüssigkristallmaterialien, insbesondere jedoch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, III und/oder IV zu einer beträchtlichen Verbesserung der Ansprechzeiten und zu niedrigen Schwellenspannungen führt, webei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektischnematisch beobachtet werden. Die Verbindungen der Formeln I bis IV sind farblos, stabil und untereinander und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.
Der Ausdruck "Alkyl" umfaßt geradkettige und verzweigte
Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppe mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.
Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders Alkenylgruppen sind C2-C7-1E-
Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl und C7-6-AlkenyI, insbesondere C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.
Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigen Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheρtyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.
Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Reste der Formel CnH2n+1-O-(CH2)m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m I bis 6.
Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R, X und Y können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen lE-Alkenylreste, 3E-Alkenylre- ste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten k33
(bend) und k11 (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxy- resten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k33/k11 im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten. Eine Gruppe -CH2CH2-in Z1 bzw. Z2 führt im allgemeinen zu höheren Werte von k33/k11 im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k33/k11 ermöglichen z.B. flachere Transmissionskennlinien in TN-Zellen mit 90° Verdrillung (zur Erzielung von Grautönen) und steilere Transmissionskennlinien in STN-, SBE- und OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt.
Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III und/oder IV und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.
Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis XII in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf die Ansprechzeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der Formeln I bis XII ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel II, III, V und/oder VII (vorzugsweise II und/oder III), worin X CF3, OCF3 oder X OCHF2 bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der obengenannten Formeln II bis VII worin X, L und Y gleichzeitig F bedeuten.
Für STN-Anwendungen enthalten die Medien vorzugsweise Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Formeln V bis VIII, worin X vorzugsweise OCHF2 bedeutet.
Die erfindungsgemäßen Medien können ferner eine Komponente A enthalten bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1,5 bis +1,5 der allgemeinen Formel I'
worin
R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl, n-Alkoxy, ω-Fluoralkyl oder n-Alkenyl mit bis zu 9 C-Atomen, die Ringe A1, A2 und A3
jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, 2- oder 3-Fluor-1,4-phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander -CH2CH2-, C≡E-, -CO-O-, -O-CO-, oder eine Einfachbindung, und m 0, 1 oder 2 bedeutet.
Komponente A enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III bis 117: II1 II II II II6 II
worin R1 und R2 die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben.
Vorzugsweise enthält Komponente A zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 118 bis II20: II II II II11 II I1 II II1 II
II II
worin R1 und R2 die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in II8 bis II17 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können. Ferner enthält Komponente A vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II21 bis II25 enthält: II21 II II
II 4
II
worin R1 und R2 die bei Formel V angerebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in II21 bis II25 jeweils
unabhängig voneinander auch durch Flucr ei-- oder mehrfach substituiert sein können.
Schließlich sind derartige Mischungen bevorzugt, deren Komponente A eine oder mehrere Verbindunger. ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II26, II27 und II28 enthält: II26 II27 II28 worin CrH2r+1 eine geradkettige Alkylgruppe mit bis zu 7
C-Atomen ist.
In einigen Fällen erweist sich der Zusatz von Verbindungen der Formel
worin
R1 und R2 die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und
Z° eine Einfachbindung, -CH2CH2-, oder
bedeutet. zur Unterdrückung smektischer Phasen als vorteilhaft, obwohl hierdurch der spezifische Widerstand erniedrigt werden kann. Zur Erzielung von für die Anwendung optimaler Parameterkombinationen kann der Fachmann leicht feststellen, ob und falls ja in welcher Menge diese Verbindungen zugesetzt sein können. Normalerweise werden weniger als 15 %, insbesondere 5-10 % verwendet. Ferner bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III' und IV enthalten:
V'
worin R1 und R2 die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben.
Die Art und Menge der polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie ist an isch nicht kritisch. Der Fachmann kann unter einer großen Palette bekannter und in vielen Fällen auch kommerziell verfügbarer Komponenten und Basisgemische in einfachen Routineversuchen geeignete Materialien auswählen. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel I"
worin Z1, Z2 und m die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben, Q1 und Q2 jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 3-Fluor-1,4-phenylen- oder einer der Reste Q1 und Q2 auch trans-1,3-Dioxan-2, 5-diyl, Pyrimidin-2, 5-diyl, Pyridin-2, 5-diyl oder 1,4-Cyclohexenylen bedeutet, R° n-Alkyl, n-Alkenyl, n-Alkoxy oder n-Oxaalkyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen, L H oder F, Y H oder F und X' CN, Halogen, CF3, OCF3 oder OCHF2 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform basieren die erfindungsgemäßen Medien für STN- oder TN-Anwendungen auf Verbindungen der Formel I" worin X' CN bedeutet. Es versteht sich, daß auch kleinere oder größere Anteile von anderen Verbindungen der Formel I" (X' ≠ CN) in Frage kommen. Für MFK-Anwendungen enthalten die erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise nur bis zu ca. 10 % an Nitrilen der Formel I" (vorzugsweise jedoch keine Nitrile der Formel I", sondern Verbindungen der Formel I' mit X' = Halogen, CF3, OCF3 oder OCHF2). Diese Medien basieren vorzugsweise auf den Verbindungen der Formeln II bis XII.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen STN- bzw. MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht. Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.
C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, SB eine smektisch B, N eine nematische und I die isotrope Phase.
V10 bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche). ton bezeichnet die Einschaltzeit und toff die Ausschaltzeit bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2,5-fachen Wert von V10 • Δn bezeichnet die optische Anisotropie und no den Brechungsin- dex. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie (Δε = - wobei die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε1 die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet. Die elektrooptischen Daten wurden in einer TN-Zelle im 1. Minimum (d.h. bei einem d • Δn-Wert von 0,5) bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Die optischen Daten wurden bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristailverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender Tabellen A und B erfolgt. Alle Rest CnH2n+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die
Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In
Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R1, R2, L1, L2 und L3:
Tabelle A:
Beispiel 1
PCH-3 9 % Tc 70 °C
EBCH-3F 10 % Δn = 0,09
EBCH-3F.F 12 %
BECH-3F.F 9 %
CCP-2OCF3 5 %
CCP-3OCF3 13 %
CCP-4OCF3 5 %
CCP-5OCF3 12 %
CCB-3F.F 2 %
CCB-5F.F 3 %
PCH-5F 10 %
PCH-6F 10 %
Beispiel 2
PCH-3Cl 15 %
PCH-5Cl 10 %
PCH-3Cl.F 10 %
BECH-3F.F 10 %
CCP-2F.F 10 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 % Beispiel 3
PCH-3Cl 12 %
PCH-5Cl 10 %
PCH-3Cl.F 10 %
BECH-3F.F 8 %
CCP-2F.F 8 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 %
BCH-3F.F 12 %
BCH-5F.F 10 %
Beispiel 4
EPCH-3F.F 10 %
EPCH-5F.F 8 %
B-3F.F 8 %
B-5F.F 7 %
CCP-2F.F 15 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
BCH-3F.F 10 %
BCH-5F.F 10 %
CCEB-3F.F 4 %
CCEB-5F.F 4 % Beispiel 5
EPCH-3Cl.F 5 % Tc = 66 °C
EPCH-5Cl.F 5 % Δn = 0.08
PCH-5F 11 % η20 = 14 mPa.s
PCH-7F 13 % Vth = 1.6 V
CCP-2OCF3 9 %
CCP-3OCF3 12 %
CCP-4OCF3 7 %
CCP-5OCF3 12 %
BCH-3.FCF3 5 %
ECH-5.FCF3 5 %
CCB-2.FF 3 %
BCH-5F.F 13 %
Beispiel 6
PCH-7F 10 %
EPCH-5F.F 9 %
EPCH-7F.F 8 %
CCP-2OCF3 9 %
CCP-3OCF3 12 %
CCP-4OCF3 7 %
CCP-5OCF3 12 %
BCH-3F.F 12 %
BCH-5F.F 10 %
BCH-3.FCF3 5 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 % Beispiel 7
PCH-5F 10 % Tc = 65 °C
PCH-7F 15 % Δn - 0.10
EPCH-7F.F 5 % Vth = 1.7 V
EPCH-5F.F 5 %
CCP-20CF3 9 %
CCP-30CF3 12 %
CCP-50CF3 12 %
BCH-3F.F 13 %
BCH-30CF2.F 8 %
BCH-3.FOCF2 7 %
CCB-3.FF 4 %
Beispiel 8
B-3F.F 10 %
B-5F.F 8 %
PCH-3Cl 8 %
PCH-5Cl 10 %
CCP-2F.F 10 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
BCH-3.FCl 8 %
BCH-3.FCl 10 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 %
CCP-30CF3 6 % Beispiel 9
PCH-5Cl 10 %
PCH-3Cl.F 8 %
PCH-5Cl.F 8 %
CCP-20CF2.F 10 %
CCP-30CF2.F 12 %
CCP-50CF2.F 12 %
BCH-3.FF 6 %
BCH-3.FCF3 8 %
BCH-3F.F 10 %
CCB-2F.F 3 %
CCB-3F.F 3 %
CBC-33F 3 %
CCB-53F 4 %
CBC-55F 3 %
Beispiel 10
PCH-30CF2 10 %
PCH-50CF2 8 %
PCH-5F 10 %
PCH-6F 5 %
PCH-7F 5 %
CCP-20CF2.F 8 %
CCP-30CF2.F 12 %
CCP-40CF2.F 7 %
CCP-50CF2.F 10 %
BCH-3.FCl 8 %
BCH-5.FCl 8 %
CCB-2.FF 3 %
CBC-33F 3 %
CBC-53F 3 % Beispiel 11
PCH-3Cl 10 %
PCH-5Cl 10 %
B-3F.F 6 %
B-5F.F 6 %
CCP-2F.F 8 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
BCH-3F.F 14 %
BCH-5F.F 10 %
CCEB-3F.F 4 %
CCEB-5F.F 4 %
CCB-3.FF 2 %
CCB-5.FF 2 %
Beispiel 12
PCH-3Cl 11 % Tc = 80 °C
PCH-4Cl 10 % Δn = 0.10
PCH-5Cl 16 % η20 = 14 cst
CCP-20CF3 8 % Vth = 1.6 V
CCP-30CF3 12 %
CCP-40CF3 7 %
CCP-50CF3 10 %
BCH-3F.F 10 %
BCH-5F.F 10 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 % Beispiel 13
PCH-3Cl.F 12 %
PCH-5Cl.F 10 %
EPCH-3F.F 10 %
EPCH-5F.F 10 %
CCP-3F.F 15 %
CCP-5F.F 12 %
BCH-3F.F 12 %
BCH-30CF3 8 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5FF 3 %
CBC-33F 3 %
CBC-55F 2 %
Beispiel 14
PCH-7F.F 1 0 %
PCH-5F.F 1 2 %
B-3F.F 6 %
B-5F.F 6 %
CCP-2F.F 10 %
CCP-3F.F 12 %
CCP-5F.F 12 %
BCH-3F.F 10 %
BCH-5F.F 10 %
CCEB-3F.F 3 %
CCEB-5F.F 3 %
CBC-33F 3 %
CBC-53F 3 % Beispiel 15
PCH-3Cl.F 11 % Tc = 71 ºC
PCH-5Cl.F 10 % Δn = 0.09 PCH-7F 10 % η20 = 18 mPa.s
CCP-20CF3 9 % Vth = 1.6 V
CCP-30CF3 12 %
CCP-40CF3 7 %
CCP-50CF3 12 %
BCH-3F.F 10 %
BCH-5F.F 8 %
BCH-3.FCF3 5 %
CCB-3.FF 3 %
CCB-5.FF 3 %
Beispiel 16
B-3F.F 9 %
B-5F.F 6 %
PCH-3Cl 15 %
PCH-5Cl 15 %
CCP-2F 8 %
CCP-3F 8 %
CCP-2F.F 14 %
BCH-3F.F 15 %
CCEB-3F.F 5 %
CCEB-5F.F 5 % Beispiel 17
PCH-5F 7 % Tc = 77 °C
PCH-7F 15 % Δn = 0.10
EPCH-5F.F 7 % Vth = 1.7 V
EPCH-5Cl.F 5 %
CCP-3F 6 %
CCP-5F 4 %
BCH-3F.F 11 %
BCH-30CF3 11 %
CCB-3.FF 4 %
CCP-20CF3 6 %
CCP-30CF3 12 %
CCP-50CF3 12 %
Beispiel 18
B-3F.F 9 %
B-5F.F 6 %
PCH-3Cl 15 %
PCH-5Cl 15 %
CCP-2F.F 12 %
CCP-3F.F 10 %
CCP-5F.F 8 %
BCH-3F.F 15 %
CCEB-3F.F 5 %
CCEB-2F.F 5 % Beispiel 19
PCH-5F 11 % Tc = 70 °C
PCH-7F 12 % Δn = 0.09
EPCH-5F.F. 5 % Vth = 1.7 V
EPCH-5Cl.F 5 %
CCP-3Cl.F 6 %
CCP-3F.F 6 %
BCH-3F.F 10 %
BCH-5F.F 8 %
BCH-3OCF3 5 %
CCB-3.FF 4 %
CCP-2OCF3 9 %
CCP-3OCF3 12 %
CCP-4OCF3 7 %
Beispiel 20
PCH-5F 10 % Tc = 70 °C
PCH-6F 7 % Δn = 0.143
PCH-7F 10 % Vth = 2.7 V
BCH-3CL.F 12 % η20 = 21 mPa.s
BCH-5CL.F 10 %
BCH-2CL.F.F 10 %
BCH-3CL.F.F 14 %
BCH-5CL.F.F 11 %
CCB-3F .F 5 %
CCB-4F.F 5 %
CCB-5F.F 6 % Beispiel 21
PCH-5F 6 % Tc = 87 °C
PCH-7F 7 % Δn = 0.082
PCH-302 4 % Vth = 1,55 V
CCP-2F.F 6 % η20 = 17 mPa.s
CCP-3F.F 10 %
CCP-5F.F 7 %
CCP-2F.F.F 8 %
CCP-3F.F.F 10 %
CCP-5F.F.F 9 %
CCP-3CF3.F.F 12 %
CCP-5CF3.F.F 11 %
CCECP-3F.F 5 %
CCECP-5F.F 5 %
Beispiel 22
PCH-5F 8,00 Tc = 98 °C
PCH-7F 6,00 Δn = 0.107
CCP-3OCF3 8,00 Vth = 2,10 V
CCP-4OCF3 4,00 η20 = 22 mPa.s
CCP-5OCF3 9,00
CCP-3CL.F.F 10,00
CCP-5CL.F.F 9,00
CCP-3CL.F 11,00
CCP-5CL.F 9,00
BCH-3F.F 12,00
BCH-5F.F 10,00
CCB-3.FF 2,00
CCB-5.FF 2,00

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I
I enthält, worin A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander trans-1, 4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen oder 3-Fluor-1,4- Phenylen, Z -CH2CH2 oder eine Einfachbindung, L H oder F,
Y H oder F, X F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2 und R Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen bedeutet.
2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II, III und IV enthält: II
worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben:
R: Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit
jeweils bis zu 7 C-Atomen
X: F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2
L: H oder F
Y: H oder F r: 0 oder 1.
3. Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln V bis VIII enthält: II worin R, r, L, X und Y jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben.
4. Medium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis IV zusammen im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.% beträgt.
5. Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch 10 bis 50 Gew.-% beträgt.
6. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis IV im Gesamtgemisch 30 bis 70 Gew.% beträgt.
7. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XII besteht.
8. Verwendung des flüssigkristallinen Mediums nach
Anspruch 1 für elektrooptische Zwecke.
9. Elektrooptische Flüssigkristallanzeige enthaltend ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 1.
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