Methode zur Einstellung der Dispersion von Flüssigkristallmedien sowie Flüssigkristallmedien und diese enthaltende elektrooptische Anzeigen
Die vorliegende Erfindung betrifft flüssigkristalline Mischungen sowie deren
Verwendung, insbesondere in verdrillten und hochverdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigen (englisch: Twisted Nematic, kurz: TN; bzw. Super Twisted Nematic, kurz: STN).
TN-Anzeigen sind bekannt, z.B. aus M. Schadt und W. Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127 (1971). STN-Anzeigen sind bekannt, z.B. aus EP 0 131 216 B1 ; DE 34 23 993 A1 ; EP 0 098 070 A2; M. Schadt und F. Leenhouts, 17. Freiburger Arbeitstagung Flüssigkristalle (8.-10.04.87); K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6); M. Schadt und F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1 ); K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied
Physics, Vol. 26, No. 11 , L 1784-L 1786 (1987); F. Leenhouts et al., Appl. Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987); H.A. van Sprang und H.G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987); T . Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984), M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (5), 236 (1987) und E.P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters Vol. 4 (1), pp. 1-8 (1986). Der Begriff STN umfasst hier jedes höher verdrillte Anzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrage nach zwischen 160° und 360°, wie beispielsweise die Anzeigeelemente nach Waters et al. (CM. Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) (1985) (3rd Intern. Display Conference, Kobe, Japan), die STN-LCD's
(DE OS 35 03 259), SBE-LCD's (T.J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 ( 984) 1021), OMI-LCD's (M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (1987), 236, DST-LCD's (EP OS 0 246 842) oder BW-STN- LCD's (K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6)).
In derartigen Flüssigkristallanzeigen werden die Flüssigkristalle als Dielektrika verwendet, deren optische Eigenschaften sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung reversibel ändern. Elektrooptische Anzeigen, die Flüssigkristalle als Medien verwenden sind dem Fachmann bekannt. Diese Flüssigkristallanzeigen verwenden verschiedene elektrooptische Effekte.
Die am weitesten verbreiteten konventionellen Anzeigen verwenden den TN-Effekt (Englisch „twisted nematic", mit einer um ca. 90° verdrillten nematischen Struktur), den STN-Effekt (Englisch „supertwisted nematic") oder den SBE-Effekt (Englisch „supertwisted birefringence effect"). Bei diesen und ähnlichen elektrooptischen Effekten werden flüssigkristalline Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie (Δε) verwendet.
Da bei Anzeigen im allgemeinen, also auch bei Anzeigen nach diesen Effekten, die Betriebsspannung möglichst gering sein soll, werden Flüssigkristallmedien mit einer relativ großen dielektrischen Anisotropie eingesetzt, die in der Regel überwiegend aus dielektrisch positiven Flüssigkristallverbindungen zusammengesetzt sind und allenfalls kleinere/geringere Anteile an dielektrisch neutralen Verbindungen enthalten.
Im Gegensatz zu den genannten konventionellen Anzeigen, die die genannten elektrooptischen Effekte benutzen, welche Flüssigkristallmedien mit positiver dielektrischer Anisotropie benötigen, gibt es andere elektrooptische Effekte, welche Flüssigkristallmedien mit negativer dielektrischer Anisotropie verwenden, wie z.B. der ECB-Effekt (Englisch „electrically controlled birefringence") und seine Unterformen DAP (Englisch „deformation of aligned p_hases"), VAN (Englisch „ ertically aligned nematics") und CSH (Englisch „color super homeotropic"). Diese sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Der in letzter Zeit verstärkt eingesetzte I PS-Effekt (Englisch „in-pjane switching) kann sowohl dielektrisch positive wie auch dielektrisch negative Flüssigkristallmedien verwenden, ähnlich wie auch (Englisch) „guest/host" also Gast/Wirt-Anzeigen, die Farbstoffe, je nach verwendetem Anzeigemodus, entweder in dielektrisch positiven oder in dielektrisch negativen Medien einsetzen können. Auch bei den in diesem Absatz genannten Flüssigkristallanzeigen sind sowohl die, die dielektrisch negative Flüssigkristallmedien verwenden, als auch die, die dielektrisch positive Flüssig- kristallmedien verwenden, Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Eine weitere vielversprechende Art von Flüssigkristallanzeigen sind sogenannte (Englisch) „axially Symmetrie microdomain"- (kurz ASM) Anzeigen die bevorzugt mittels Plasmaarrays angesteuert werden (PA LCDs von Englisch „plasma addressed liquid crystal displays"). Auch diese Anzeigen sind Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Die in den, die oben genannten und alle ähnlichen Effekte ausnutzenden Flüssigkristallanzeigen, eingesetzten Flüssigkristallmedien, bestehen in der Regel überwiegend und meist sogar weitestgehend aus Flüssigkristall- Verbindungen mit der entsprechenden dielektrischen Anisotropie, also bei dielektrisch positiven Medien aus Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie und bei dielektrisch negativen Medien aus Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie.
Für die Erzielung eines ausreichend guten Kontrasts muß die optische Verzögerung, das Produkt aus Doppelbrechung des Flüssigkristallmaterials (Δn) und Schichtdicke der Flüssigkristallschicht (d) einen Wert aufweisen, der an den jeweiligen verwendeten elektrooptischen Mode angepaßt ist.
Die Doppelbrechung von Flüssigkristallmaterialien hängt relativ stark von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Dieser Effekt wird auch Dispersion der Doppelbrechung genannt. Wegen diesem Effekt kann ein bestimmter einzelner, für einen elektrooptischen Anzeigemode bevor- zugter Wert der Doppelbrechung nur bei einer einzigen Wellenlänge eingestellt werden.
Die Dispersion einer typischen Flüssigkristallmischung wird z. B. in Wu, T. S. et al., SPIE Vol. 684, „Liquid Crystals and Spatial Light Modulator Materials" (1986), S. 69-76 beschrieben. Bei kürzeren Wellenlängen steigt die Doppelbrechung stark an, während sie bei längeren Wellenlängen einem konstanten Grenzwert zustrebt. Eine weit verbreitete Darstellungsform für die Wellenlängenabhängigkeit der Doppelbrechung ist die Polynomentwicklung nach dem Quadrat der reziproken Wellenlänge, die Cauchy Formel, Formel (1):
Δn(λ) = Δn(∞)+ A-(1/λ2) + C-(1/λ4) (1)
worin: λ die Wellenlänge, Δn(λ) die Doppelbrechung bei der Wellenlänge λ, Δn(∞) die Doppelbrechung bei unendlicher Wellenlänge und A und C Konstanten sind.
Für die meisten Anwendungen kann das quadratische Glied (C-(1/λ4)) in erster Näherung vernachlässigt werden.
Für einige Anwendungen wird eine bestimmte Dispersion der Doppelbrechung des Flüssigkristallmaterials gefordert. Dies ist insbesondere bei STN-Displays mit optischen Verzögerungsschichten bzw. -filmen der Fall. Bei diesen Anzeigen hängen in der Regel unerwünschte Farbeffekte die bei verschiedenen bestimmten Blickwinkeln auftreten von der Wellenlängendispersion der Doppelbrechung des verwendeten Flüssigkristallmaterials ab. Bei vielen Anwendungen, wie zum Beispiel Monitor- oder Handy-Anwendungen sowie anderen tragbaren Kommunikationsgeräten, ist somit die Dispersion des Flüssigkristallmaterials ganz wesentlich für den Kontrast.
Die bekannten Flüssigkristallmischungen erfüllen die Anforderungen nicht oder in nicht ausreichendem Maße.
Somit bestand und besteht ein großer Bedarf an Flüssigkristallmedien, die die Nachteile der Medien aus dem Stand der Technik nicht, oder zumindest in deutlich vermindertem Umfang, aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Flüssig- kristallmaterialien bereitzustellen die eine bestimmte Dispersion der
Doppelbrechung aufweisen, sowie eine Methode bereitzustellen, solche Materialien zu erhalten.
Bei praktisch allen in Flüssigkristallanzeigen verwendeten Flüssigkristall- materialien handelt es sich nicht um Einzelverbindungen, sondern um Mischungen aus mehreren Einzelverbindungen. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass sich die Dispersion der Doppelbrechung einer Flüssigkristallmischung durch eine entsprechende Auswahl der verwendeten Verbindungen beeinflussen und somit gezielt auswählen läßt.
Unter Dispersion D eines flüssigkristallinen Mediums wird dabei im allgemeinen das Verhältnis der Doppelbrechung Δn bei einer Wellenlänge λ, zur Doppelbrechung Δn bei einer Wellenlänge λ2 verstanden, d.h.
D = Δn (λ1) / Δn (λ2).
In der vorliegenden Anmeldung bedeutet die Dispersion D° das Verhältnis der Doppelbrechung Δn bei 450 nm zur Doppelbrechung Δn bei 589 nm, jeweils bestimmt bei 20°C, d.h.
D° = Δn (450 nm, 20°C) / Δn (589 nm, 20°C).
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist somit eine Methode zur Einstellung der Dispersion D eines flüssigkristallinen Mediums, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einzelverbindungen so ausgewählt werden, dass das flüssigkristalline Medium eine Doppelbrechung Δn (589 nm, 20°C) im Bereich von 0,155 bis 0,175, vorzugsweise von 0,160 bis 0,170 und besonders bevorzugt von 0,161 bis 0,169, und eine Dispersion D° im Bereich von 1 ,13 bis 1 ,15, vorzugsweise im Bereich von 1 ,135 bis 1 ,145, aufweist.
Die Doppelbrechung einer Flüssigkristallmischung wird von den Doppelbrechungswerten der eingesetzten Verbindungen bestimmt. In grober Näherung ergibt sich die Doppelbrechung der Mischung als mit den jeweiligen Massenprozenten gewichteter arithmetischer Mittelwert der Doppelbrechungen aller eingesetzten einzelnen Verbindungen.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind auch Flüssigkristallmischungen, deren Doppelbrechung Δn (589 nm, 20°C) im Bereich von 0,155 bis 0,175 und deren Dispersion D° im Bereich von 1 ,13 bis 1 ,15 liegt.
Die Dispersion D° der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1 ,135 bis 1 ,145.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen haben vorzugsweise eine Doppelbrechung Δn (589 nm, 20°C) im Bereich von 0,160 bis 0,170 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,161 bis 0,169.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen enthalten vorzugsweise eine Komponente A bestehend aus Verbindungen mit einer hohen Doppelbrechung Δn und einer niedrigen dielektrischen Anisotropie Δε. Die Doppelbrechung Δn der Verbindungen dieser Komponente liegt im Bereich von 0,10 bis 0,50, vorzugsweise im Bereich von 0,13 bis 0,45 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,16 bis 0,40. Die dielektrische Anisotropie Δε liegt im Bereich von 0 bis +10, vorzugsweise im Bereich von +0,5 bis +8 und besonders bevorzugt im Bereich von +1 bis +6.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen enthalten vorzugsweise eine Komponente B bestehend aus Verbindungen mit einer mittleren Doppelbrechung Δn und einer hohen dielektrischen Anisotropie Δε. Die Doppelbrechung Δn der Verbindungen dieser Komponente liegt im Bereich von 0,03 bis 0,20, vorzugsweise im Bereich von 0,04 bis 0,19 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,18. Die dielektrische Anisotropie Δε liegt im Bereich von +10 bis +60 und vorzugsweise im Bereich von +11 bis +55.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen enthalten vorzugsweise eine Komponente C bestehend aus Verbindungen mit einer niedrigen Doppelbrechung Δn und einer niedrigen dielektrischen Anisotropie Δε. Die Doppelbrechung Δn der Verbindungen dieser Komponente liegt im Bereich von 0,02 bis 0,18, vorzugsweise im Bereich von 0,03 bis 0,16 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,04 bis 0,14. Die dielektrische Anisotropie Δε liegt im Bereich von -6 bis +10, vorzugsweise im Bereich von -4 bis +8 und besonders bevorzugt im Bereich von -2 bis +6.
Vorzugsweise enthält Komponente A eine oder mehrere Verbindungen mit einer niedrigen dielektrischen Anisotropie Δε, die zwei Phenylringe
aufweisen, die entweder direkt miteinander verknüpft oder über eine Tolangruppe miteinander verbunden sind und vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe der folgenden Verbindungen
- mit zwei Phenylringen, die miteinander über eine Tolangruppe verknüpft sind und gegebenenfalls zusätzlich einen Cyclohexan- oder einen Phenylring aufweisen, - mit einem Cyclohexanring und zwei Phenylringen, und - mit zwei Cyclohexanringen und zwei Phenylringen.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente A überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren der genannten Verbindungen. Vorzugsweise enthält Komponente B eine oder mehrere Verbindungen mit einer hohen dielektrischen Anisotropie Δε, ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Verbindungen
- mit einem Cyclohexanring und einem Phenylring, - mit zwei Phenylringen, die gegebenenfalls über eine Brücke miteinander verknüpft sind, - mit zwei Cyclohexanringen und einem Phenylring, wobei die Phenylringe gegebenenfalls über eine Brücke miteinander verknüpft sind, und - mit einem Cyclohexanring und zwei Phenylringen.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente B überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren der genannten Verbindungen.
Vorzugsweise enthält Komponente C eine oder mehrere Verbindungen mit einer niedrigen dielektrischen Anisotropie Δε, ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Verbindungen - mit zwei Cyclohexanringen,
- mit zwei Cyclohexanringen und einem Phenylring, wobei die beiden Cyclohexanringe gegebenenfalls über eine Brücke miteinander verknüpft sind, und - mit drei Cyclohexanringen und einem Phenylring.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente C überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren der genannten Verbindungen.
Vorzugsweise enthält Komponente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln I bis IV
worin
R11 und R12, R21 und R22, R31 und R32, R4 und R42 jeweils unabhängig voneinander Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, sowie Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 7 C-Atomen,
R11, R21, R31 und R41 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
R12, R22, R32 und R42 besonders bevorzugt n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen,
Z11 und Z12, Z21, Z22 und Z23, Z31, Z32 und Z33, Z41, Z42 und Z43 jeweils unabhängig voneinander -CH2-CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CH20-, -OCH2-, -CF2O-, -OCFs-, -(CH2)4- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung oder im Fall von Z11, Z12 und Z22 zusätzlich vorzugsweise auch -C≡C-, und
m, n 0 oder 1 bedeuten,
wobei die Phenylringe in den Formeln I bis IV, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein können.
Besonders bevorzugt besteht Komponente A überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln I bis IV.
Vorzugsweise enthält Komponente B eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V bis VIII
worin
R , R61, R71 und R81 Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, sowie Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 7 C-Atomen, besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
R52, R62, R72 und R82 CN, Halogen oder fluoriertes Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 3 C-Atomen, vorzugsweise CN, F, Cl, CF3 oder OCF3, und besonders bevorzugt CN oder F,
Z51, Z61, Z71 und Z72, Z81 und Z82 jeweils unabhängig voneinander -CH2-CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CH20-, -OCH2-, -CF20-, -OCF2-, -(CH2) - oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung oder im Fall von Z61 und Z72 zusätzlich vorzugsweise auch -COO-, und
L51 und L52, L61 und L62, L71 und L72, L81, L82, L83 und L84 jeweils ' unabhängig voneinander, H oder F bedeuten, und
wobei in den Cyclohexanringen in den Formeln V, VII und VIII eine oder zwei nicht benachbarte, vorzugsweise zwei CH2-Gruppen durch O-Atome
ersetzt sein können und in dem linken Phenylring der Formel VI eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können.
Besonders bevorzugt besteht Komponente B überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V bis VIII.
Vorzugsweise enthält Komponente C eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX bis XI
worin
R91, R101 und R111 Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, sowie Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 7 C-Atomen, besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 7 C- Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen,
R∞ Rιo2 und Rn2 A)ky| odΘr A|koχy mit 1 bjs 15 c-Atomen, vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, sowie Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 7 C-Atomen, besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 7 C- Atomen, n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C- Atomen, oder im Fall von R102 zusätzlich vorzugsweise auch F,
Z91 und Z92, Z101 und Z102, Z111, Z1 2 und Z113 jeweils unabhängig voneinander -CH2-CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CH20-, -OCH2-, -CF20-, -OCF2-, -(CH2)4- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung oder im Fall von Z101 zusätzlich vorzugsweise auch -CH=CH-, und o 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 , bedeuten, wobei der Phenylring in den Formeln X und XI auch durch ein oder zwei F- Atome substituiert sein kann, der Phenylring in Formel X vorzugsweise in ortho-Stellung zur Gruppe R102.
Besonders bevorzugt besteht Komponente C überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX bis XI.
Im Folgenden werden Beispiele von Verbindungen angegeben, die besonders bevorzugt Bestandteile der Komponenten A, B und C sind.
Vorzugsweise enthält die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2, 11-1 bis II-3, 111-1 und IV-1 bis IV-3, besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2 sowie 11-1 bis II-3
worin die Parameter die oben unter Formel I angegebene Bedeutung haben und die Phenylringe in den Formeln, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein können,
worin die Parameter die oben unter Formel II angegebene Bedeutung haben und die Phenylringe in den Formeln, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein können,
worin die Parameter die oben unter Formel III angegebene Bedeutung haben und die Phenylringe in der Formel, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein können,
worin die Parameter die oben unter Formel IV angegebene Bedeutung haben und die Phenylringe in den Formeln, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein können.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente A überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2, 11-1 bis II-3, 111-1 und IV-1 bis IV-3, besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2 sowie 11-1 bis II-3.
Vorzugsweise enthält die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V-1 bis V-6, VI-1 bis VI-9, VII-1 bis VII-6 und VIII-1 bis VIII-7, besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln V-1 , V-3, VI-5, VIII-3 und VIII-4
worin die Parameter die oben unter Formel V angegebene Bedeutung haben,
worin R6 und R62 die oben unter Formel VI angegebene Bedeutung haben, Z61 -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CH20- oder -CF20-, vorzugsweise -COO-, bedeutet und der linke Phenylring in den Formeln, jeweils unabhängig voneinander auch einfach, zweifach oder mehrfach, vorzugsweise einfach oder zweifach durch F-Atome substituiert sein kann,
worin R71 und R72 die oben unter Formel VII angegebene Bedeutung haben, Z72 -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CH20- oder -CF20-, vorzugsweise -COO-, bedeutet, und in einem oder beiden der Cyclohexanringe in den Formeln eine oder zwei nicht benachbarte, vorzugsweise zwei CH2-Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können,
worin R81 und R82 sowie L8 bis L84 die oben unter Formel VIII angegebene Bedeutung haben, Z81 und Z82 -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CH20- oder -CF20-, vorzugsweise -COO-, bedeuten.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente B überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V-1 bis V-6, VI-1 bis VI-9, VII-1 bis VII-6 und Vlll-1 bis Vlll-7.
Vorzugsweise enthält die Komponente C eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX-1 bis IX-4, X-1 bis X-4 und XI-1 , besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln IX- 1 , X-1 , X-2, X-4 und XI-1
worin R91 und R92 die oben unter Formel IX angegebene Bedeutung haben, Z91 und Z92 -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CH20- oder -CF20- bedeuten, und in einem oder mehreren der Cyclohexanringe in den Formeln eine oder zwei nicht benachbarte, vorzugsweise zwei CH2- Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können,
worin R101 und R102 die oben unter Formel X angegebene Bedeutung haben, Z101 und Z102 -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CH20- oder -CF20-, vorzugsweise -CH=CH-, bedeuten, und in einem oder beiden der Cyclohexanringe in den Formeln eine oder zwei nicht benachbarte, vorzugsweise zwei CH2-Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können,
worin die Parameter die oben unter Formel XI angegebene Bedeutung haben und in einem oder mehreren der Cyclohexanringe in den Formeln eine oder zwei nicht benachbarte, vorzugsweise zwei CH2-Gruppen durch O-Atome ersetzt sein können.
Besonders bevorzugt besteht die Komponente C überwiegend und insbesondere im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren
Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX-1 bis IX-4, X-1 bis X-4 und XI-1 , besonders bevorzugt Verbindungen der Formeln IX-1 , X-1 , X-2, X-4 und XI-1.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 a und l-2a
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeuten.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln 11-1 bis II-3 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 11-1 a bis ll-3a
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeuten.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln V-1 bis V-6 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V-1 a bis V-1d, V-2a und V-2b, V-3a bis V-3f sowie V-6a und V-6b
C„ nH" 2n+1 H >— < o y-R 52 V-2a
wobei n 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeutet und R52 die oben unter Formel V angegebene Bedeutung hat, vorzugsweise jedoch CN, F, CF3 oder OCF3, besonders bevorzugt CN oder F, bedeutet.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln VI-4 bis VI-6 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Vl-4a und VI- 4b, Vl-5a und Vl-5b sowie Vl-6a bis Vl-6d
wobei n 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeutet.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln VII-1 bis VII-6 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Vll-1a bis VII- 6d
72
CnH2n,— < H H V-COO— ( O R Vll-4b
wobei n 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeutet und R72 die oben unter Formel VII angegebene Bedeutung hat, vorzugsweise jedoch CN, F, CF3 oder OCF3, besonders bevorzugt CN oder F, bedeutet.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formeln VIII-1 bis VIII- 5 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Vlll-1a bis Vlll-5a und insbesondere aus den Verbindungen der Formeln Vlll-3a und Vlll-4a
82 CnH2n+1 H O R Vlll-1 a
wobei n 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 bedeutet und R82 die oben unter Formel VIII angegebene Bedeutung hat, vorzugsweise jedoch CN, F, CF3 oder OCF3, besonders bevorzugt CN oder F, bedeutet.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungen der Formel IX-1 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX-1a bis IX-1g
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, bei Alkylgruppen 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 und bei Alkenyl- gruppen 2 bis 9, vorzugsweise 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2 und 3 bedeuten.
Besonders bevorzugt wird die Verbindung der Formel X-1 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln X-1a bis X-1g
C n H2n+1 H f \ H / θ — CmH2m.1 X-1b
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, bei Alkylgruppen 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 und bei Alkenyl- gruppen 2 bis 9, vorzugsweise 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2 und 3 bedeuten.
Besonders bevorzugt wird die Verbindung der Formel X-2 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln X-2a bis X-2c
wobei n bei Alkylgruppen 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 und bei Alkenylgruppen 2 bis 9, vorzugsweise 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2 und 3 bedeutet.
Besonders bevorzugt wird die Verbindung der Formel X-4 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln X-4a bis X-4f
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, bei Alkyl- und Alkoxy- gruppen 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 bis 3 und bei Alkenylgruppen 2 bis 9, vorzugsweise 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2 und 3 bedeuten.
Besonders bevorzugt wird die Verbindung der Formel XI-1 ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formel XI-1 a und XI-1 b
^n' '2n+1 A -G KA G> CmH2m+1 Xl-1a
CnH 2n+1 <A <y -f-® -A ,Λ CmH2m+1 Xl-1b
wobei n und m, jeweils unabhängig voneinander, 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5 und besonders bevorzugt 3 bis 5 bedeuten.
In der vorliegenden Anmeldung bedeutet im Zusammenhang mit der Angabe der Bestandteile:
- „enthaltend": die Konzentration der betreffenden Bestandteile beträgt 5 % oder mehr, vorzugsweise 10 % oder mehr und besonders bevorzugt 20 % oder mehr,
- „überwiegend bestehend aus": die Konzentration der betreffenden Bestandteile beträgt 50 % oder mehr, vorzugsweise 55 % oder mehr und besonders bevorzugt 60 % oder mehr, und
- „im wesentlichen vollständig bestehend aus": die Konzentration der betreffenden Bestandteile beträgt 80 % oder mehr, vorzugsweise 90 % oder mehr und besonders bevorzugt 95 % oder mehr.
Dies gilt sowohl für die Komponenten mit ihren Bestandteilen, den
Verbindungen, als auch für die Medien als Zusammensetzungen mit ihren
Bestandteilen, die Komponenten und Verbindungen sein können.
Vorzugsweise besteht die Komponente A überwiegend und- besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln I und II, vorzugsweise der Formeln 1-1 und I-2 sowie 11-1 bis II-3. Dabei ist bei den Verbindungen dieser Formeln R11 und R21 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen und R12 und R22 vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen.
Vorzugsweise besteht die Komponente B überwiegend und besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln V, VI und VIII, vorzugsweise der Formeln V-1 , V-3, VI-5, VIII-3 und VIII-4. Dabei ist bei den Verbindungen dieser Formeln R51, R61 und R81 vorzugsweise n- Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen oder im Fall von R51 zusätzlich Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen. Außerdem ist der rechte Phenylring der Verbindungen der Formeln V, VI, VII und VIII vorzugsweise wie folgt substituiert
Vorzugsweise besteht die Komponente C überwiegend und besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IX, X und XI, vorzugsweise der Formeln IX-1 , X-1 , X-2, X-4 und XI-1. Dabei ist bei den Verbindungen dieser Formeln R91, R101 und R11 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C- Atomen und R92, R102 und R112 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen oder im Fall von R102 zusätzlich F.
Vorzugsweise erfolgt die Einstellung der Dispersion D des flüssigkristallinen Mediums, indem die Verbindungen der Komponenten- A und B wie folgt ausgewählt werden:
Die Verbindungen der Komponente A bilden mit ihren Anteilen das Äquivalent A, das sich berechnet, indem von dem Anteil der Verbindungen der Formel l-2a (in Gew.-%) ausgegangen wird und die Anteile aller weiteren Verbindungen der Komponente A (in Gew.-%) hinzugerechnet werden, allerdings jeweils dividiert durch das Verhältnis der
Doppelbrechung Δn (der Verbindung der Formel l-2a) / Doppelbrechung Δn (der jeweiligen Verbindung).
Die Verbindungen der Komponente B bilden mit ihren Anteilen das Äquivalent B, das sich berechnet, indem die Anteile aller Verbindungen der Komponente B (in Gew.-%) aufsummiert werden, allerdings jeweils dividiert durch das Verhältnis der Doppelbrechung Δn (der Verbindung der Formel l-2a) / Doppelbrechung Δn (der jeweiligen Verbindung).
Der Doppelbrechung Δn aller Verbindungen der Formel l-2a wird in der vorliegenden Anmeldung der Wert 0,370 zugrundegelegt (gemittelt aus den Werten für PPTUI-3-2 und PPTUI-3-4 aus der Tabelle C).
Ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallmedium mit einer Dispersion D, die erfindungsgemäß im Bereich von 1 ,13 bis 1 ,15, vorzugsweise im Bereich von 1 ,135 bis 1 ,145 liegen soll, wird erreicht, wenn:
- der Wert für das Äquivalent A < 28 ist und vorzugsweise im Bereich von 18 bis 27 liegt,
- der Wert für das Äquivalent B im Bereich von 5 bis 11 und vorzugsweise im Bereich von 6 bis 10 liegt, und
- das Verhältnis von B/A im Bereich von 0,18 bis 0,60 und vorzugsweise im Bereich von 0,20 bis 0,55 liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien insgesamt bezogen auf die Gesamtmischung
5 % bis 40 %, vorzugsweise 10 % bis 35 % und besonders bevorzugt 15 % bis 30 % an Komponente A, vorzugsweise an Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln I und II,
5 % bis 50 %, vorzugsweise 10 % bis 45 % unα oesonαers oevorzugt 15 % bis 40 % an Komponente B, vorzugsweise an Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln V, VI und VIII,
30 % bis 70 %, vorzugsweise 35 % bis 65 % und besonders bevorzugt
40 % bis 60 % an Komponente C, vorzugsweise an Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln IX, X und XI,
Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäßen Medien überwiegend und besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig aus den Komponenten A, B und C.
Hierbei werden die einzelnen Verbindungen in Konzentrationen jeweils von 1 % bis 25 %, vorzugsweise von 2 % bis 23 % und besonders bevorzugt von 3 % bis 21 % eingesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Flüssigkristallmedien insgesamt 0 % bis 35 % an Verbindungen der Formeln I und II,
10 % bis 45 % an Verbindungen der Formeln V, VI und VIII, und 35 % bis 65 % an Verbindungen der Formeln IX, X und XI.
Insbesondere enthalten die Flüssigkristallmedien in dieser Ausführungs- form insgesamt
15 % bis 30 % an Verbindungen der Formeln 1-1 und I-2 sowie 11-1 bis II-3, 15 % bis 40 % an Verbindungen der Formeln V-1 , V-3, VI-5, VIII-3 und VIII-4, und 40 % bis 60 % an Verbindungen der Formeln IX-1 , X-1 , X-2, X-4 und XI-1.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien weisen vorzugsweise Klärpunkte von > 80°C, besonders bevorzugt von > 90°C und insbesondere von > 100°C auf.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien weisen vorzugsweise nema- tische Phasen bis < -20°C, besonders bevorzugt bis < -30°C und insbesondere bis < -40°C auf.
Hierbei bedeutet der Begriff eine nematische Phase aufweisen einerseits, dass bei tiefen Temperaturen bei der entsprechenden Temperatur keine smektische Phase und keine Kristallisation beobachtet wird und andererseits, dass beim Aufheizen aus der nematischen Phase noch keine Klärung auftritt. Die Untersuchung bei tiefen Temperaturen wird durch Lagerung in TN-Testzellen, mit einer Schichtdicke von 6 μm, für mindestens 100 Stunden überprüft. Bei hohen Temperaturen wird der Klärpunkt nach üblichen Methoden in Kapillaren gemessen.
Ferner sind die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien durch relativ hohe optische Anisotropien gekennzeichnet. Die Werte der Doppelbrechung liegen im Bereich von 0,155 bis 0,175, vorzugsweise im Bereich von 0,160 bis 0,170 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,161 bis 0,169.
Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien genau eingestellte Dispersionen D der optischen Anisotropie im Bereich von 1 ,13 bis 1 ,15 auf.
Diese bevorzugten Werte für die einzelnen physikalischen Eigenschaften werden auch jeweils miteinander kombiniert eingehalten. Besonders bevorzugt sind Flüssigkristallmedien mit den in der folgenden Tabelle zusammengestellten Eigenschaftskombinationen einer relativ geringen Rotationsviskosität (γ-i), bei gleichzeitig hohem Klärpunkt (T(N,I))
In der vorliegenden Anmeldung bedeutet "<" kleiner oder gleich, vorzugsweise kleiner und ">" größer oder gleich, vorzugsweise größer.
ln der vorliegenden Anmeldung bedeuten
trans-1 ,4-Cyclohexylen.
In der vorliegenden Anmeldung bedeuten „Verbindungen mit einer niedrigen dielektrischen Anisotropie Δε" solche Verbindungen mit einem Δε < +10, „Verbindungen mit einer hohen dielektrischen Anisotropie Δε" solche mit einem Δε im Bereich von +10 bis +60. Die dielektrische Anisotropie der Verbindungen wird dabei bestimmt, indem 10 % der jeweiligen Verbindung in einem flüssigkristallinen Host gelöst wird und von dieser Mischung die Kapazität in mindestens jeweils einer Testzelle mit 20 μm Schichtdicke mit homeotroper und mit homogener Oberflächenorientierung bei 1 kHz bestimmt wird. Die Meßspannung beträgt typischerweise 0,5 V bis 1 ,0 V, jedoch stets weniger als die kapazitive Schwelle der jeweiligen Flüssigkristallmischung.
Als Hostmischung sowohl für die Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten als auch der Doppelbrechung der einzelnen Verbindungen wird ZLI-4792 von Merck KGaA, Deutschland, verwendet.
Aus der Änderung der Dielektrizitätskonstanten der Hostmischung nach Zugabe der zu untersuchenden Verbindung und Extrapolation auf 100 % der eingesetzten Verbindung werden die Werte für die jeweiligen zu untersuchenden Verbindungen erhalten.
Aus der Änderung der Doppelbrechung der Hostmischung nach Zugabe der zu untersuchenden Verbindung und Extrapolation auf 100 % der eingesetzten Verbindung werden die Werte für die jeweiligen zu untersuchenden Verbindungen erhalten. Die Doppelbrechung wird an einer orientierten Probe in einem adaptierten Abbe-Refraktometer bestimmt. Als Orientierungsmittel wird eine Lösung aus Lecithin, erhältlich von Merck KGaA, verwendet. Die Doppelbrechung wird aus den Werten des
ordentlichen und des außerordentlichen Brechungsindex berechnet, die beide an der selben orientierten Probe bestimmt werden.
Der Begriff „Schwellenspannung" bezieht sich üblicherweise auf die optische Schwelle für 10 % relativen Kontrast (V10), sofern nicht explizit anders angegeben.
Alle angegebenen Prozentzahlen in dieser Anmeldung, soweit nicht explizit anders vermerkt, sind Gewichtsprozent und beziehen sich auf die entsprechende Mischung oder Mischungskomponente. Alle physikalischen Eigenschaften werden und wurden nach „Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland bestimmt und gelten für eine Temperatur von 20°C, sofern nicht explizit anders angegeben. Δn wird bei einer Wellenlänge von 589 nm und Δε bei einer Frequenz von 1 kHz bestimmt.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien können bei Bedarf auch weitere Zusatzstoffe, wie z.B. Stabilisatoren in den üblichen Mengen enthalten. Die eingesetzte Menge dieser Zusatzstoffe beträgt insgesamt 0 % bis 10 % bezogen auf die Menge der gesamten Mischung, vorzugsweise 0,1 % bis 6 %. Die Konzentrationen der einzelnen eingesetzten Verbindungen betragen vorzugsweise jeweils 0,1 % bis 3 %. Die Konzentration dieser und ähnlicher Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Konzentrationen sowie der Konzentrationsbereiche der Flüssigkristall- Verbindungen in den Flüssigkristallmedien nicht berücksichtigt.
Die Zusammensetzungen bestehen aus mehreren Verbindungen, vorzugsweise aus 3 bis 30, besonders bevorzugt aus 6 bis 20 und insbesondere aus 10 bis 16 Verbindungen, die auf herkömmliche Weise gemischt werden. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den Komponenten gelöst, die den Hauptbestandteil ausmachen, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur. Liegt die gewählte Temperatur über dem Klärpunkt des Hauptbestandteils, so ist die Vervollständigung des Lösungsvorgangs besonders leicht zu beobachten. Es ist jedoch auch möglich, die Flüssigkristallmischungen auf
anderen üblichen Wegen, z.B. unter Verwendung von Vormischungen oder aus sogenannten (Englisch) „Multi Bottle" Systemen herzustellen.
Mittels geeigneter Zusatzstoffe können die erfindungsgemäßen Flüssig- kristallphasen derart modifiziert werden, dass sie in jeder bisher bekannt gewordenen Art von LCD-Anzeige, insbesondere TN- und STN-Anzeige, einsetzbar sind.
Alle angegebenen Werte für Temperaturen in dieser Anmeldung sind °C und alle Temperaturdifferenzen entsprechend Differenzgrad, sofern nicht explizit anders angegeben.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Abkürzungen (Acronyme) angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß der folgenden Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+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:
Code für R , R1 R2 L1 L2 L3 R2, 9 L2, L3 nm CnH2n+ι CmH2rn+ι H H H nOm CnH2n+ι OCmH2m+ι H H H nO.m OCnH2n+1 CmH2rn+ι H H H nmFF CnH2n+ι CnηH2m+ι H F F nOmFF CnH2n+ι OCmH2m+ι H F F n CnH2n+ι CN H H H nN.F CnH2n+ι CN F H H nN.F.F CnH2n+ι CN F F H nF CnH2n+ι F H H H nF.F CnH2n+ι F F H H nF.F.F CnH2n+ι F F F H nOF OCnH2n+1 F H H H nCI CnH2n+ι Cl H H H nCI.F CnH2n+ι Cl F H H nCI.F.F CnH n+ι Cl F F H nCF3 CnH2n+ι CF3 H H H nCF3.F CnH2n+ι CF3 F H H nCF3.F.F CnH2n+ι CF3 F F H nOCF3 CnH2n+ι OCF3 H H H nOCF3.F CnH n+ι OCF3 F H H nOCF3.F.F CnH2n+ι OCF3 F F H nOCF2 CnH2n+ι OCHF2 H H H nOCF2.F CnH2n+ι OCHF2 F H H nOCF2.F.F CnH2n+ι OCHF2 F F H nS CnH2n+ι NCS H H H nS.F CnH2n+ι NCS F H H nS.F.F CnH2n+ι NCS F F H rVsN CrH r+ι-CH=CH-C3H2s- CN H H H rEsN CrH2r+ι-0-C3H2s- CN H H H
Tabelle A
CECP ECCP
BECH EBCH
HP CP
Tabelle B:
CCZU-n-X CDU-n-X (X = F, Cl oder OCF3) (X = F, Cl oder OCF3)
Inm
CGP-n-X CGG-n-X (X = F, Cl oder OCF
3) (X = F, Cl oder OCF
3)
CHE
ECBC-nm
Cn 2n+1
Cm 2m+1
Cπ
H2π+1
C 2°-
Cm
H2m+1
ECCH-nm CCH-n1Em
T-nFX GP-n-X (X = F, Cl oder OCF
3) (X = F, Cl oder OCF
3)
PGIGI-n-X GGP-n-X (X = F, Cl oder OCF
3) (X = F, Cl oder OCF
3)
CVCP-n-m
CVCP-V-m
CVCP-V-Om
CCG-V-F
CCG-Vn-F
CPP-V-m
CH2=CH- (CH 2 ) n " ~^)~~{_^ °mH2-1
CC-n-V
CπH2n+1 \ ~~\ V-CH=CH-CmH2m+1
CC-n-Vm
CnH2n+1 _y _ ^V- (CH2)-CH=CH2
CC-V-V
CH
2= =CH-(CH
2)
n -^
~(^ - (CH
2)
m-CH =CH, CC-Vn-mV
CC-nV-mV
T-n.Fm
PGU-n-X (X = F, Cl oder OCF
3)
CCOC-n-m
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien fünf oder mehr, besonders bevorzugt sechs oder mehr und insbesondere
sieben oder mehr Verbindungen ausgewählt aus den Formeln der Tabellen A und B.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien drei oder mehr, besonders bevorzugt vier oder mehr und insbesondere fünf oder mehr Verbindungen ausgewählt aus den Formeln der Tabelle B.
Diese Verbindungen sind vorzugsweise Verbindungen von verschiedenen Formeln aus diesen Tabellen.
Die Δn- und Δε-Werte der in den Beispielen eingesetzten flüssigkristallinen Verbindungen sind in der folgenden Tabelle C angegeben. Sie wurden durch Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten. Die exakten Bestimmungsmethoden sind in Tabelle C angegeben.
Tabelle C
: Die Δn- und Δε-Werte dieser Verbindungen wurden durch Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 10 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90 % aus dem kommerziell erhältlichen Flüssigkristall ZLI 4792 (Fa. Merck, Darmstadt) bestanden. : Die Δn- und Δε-Werte dieser Verbindungen wurden durch Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 5 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 95 % aus dem kommerziell erhältlichen Flüssigkristall ZLI 4792 (Fa. Merck, Darmstadt) bestanden. : Die Δn- und Δε-Werte dieser Verbindungen wurden durch Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 10 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90 % aus dem kommerziell erhältlichen Flüssigkristall NP 1132 (Fa. Merck, Darmstadt) bestanden.
Beispiele
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichts- prozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. T (N, I) bedeutet Klärpunkt.
Δn bezeichnet die optische Anisotropie bei 589 nm bzw. 450 nm. Die optischen Daten wurden bei 20°C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Δε bezeichnet die dielektrische
Anisotropie (Δε = ε - εj., wobei ε]{ die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet). Die elektrooptischen Daten wurden in einer STN-Zelle mit 240 Grad Verdrillung bei einem d • Δn-Wert von 0,85 μm und einem d/P- Wert von 0,53 bei 20°C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Die Rotationsviskosität γi (mPa-s) wurde bei 20°C bestimmt.
V10 bezeichnet die Schwellenspannung, d.h. die charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 10%. Die Verdrillung (twist) beträgt 240 Grad, sofern nicht anders angegeben.
Die „helical twisting power" HTP der Mischungen wird nach der Grandjean- Cano Methode durch Zusatz von 1 Gew.-% des Dotierstoffs S-811 (Merck KGaA, Darmstadt) in einer Keil-Zelle mit antiparalleler Orientierung und einem Keilwinkel von ca. 2° bei 20°C bestimmt, wobei der Winkel der Zelle durch Mehrfachreflexion eines Helium-Neon-Lasers ermittelt wird.
Beispiel 1
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
PCH-3N.F.F 5,0 Klärpunkt [°C] = 114,0
CP-1V-N 12,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1881
PCH-3 15,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1657
CC-3-V1 6,0 D° = 1 ,135
CC-5-V 6,0 V10 (20°C) [V] = 2,48
CCP-V-1 13,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,6
CCP-V2-1 7,5
CVCP-V-1 5,0
CVCP-V-01 5,0
CVCP-1V-01 5,0
PPTUI-3-2 20.5
Σ 100,0
Beispiel 2
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften
Abkürzung Gew.-%
ME2N.F 4,0 Klärpunkt [°C] = 109,5
ME3N.F 6,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1882
PCH-3N.F.F 20,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1649
CC-3-V1 8,0 D° = 1 ,141
CCG-V-F 5,0 Δε (20°C, 1 kHz) = 14,6
CCP-V-1 11 ,0 γi (20°C) [mPas] = 177
CCP-V2-1 10,0 V10 (20°C) [V] = 1 ,65
CVCP-V-1 4,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,7
CVCP-V-01 4,0
CVCP-1V-01 4,0
CCPC-33 3,0
PPTUI-3-2 21 ,0
Σ 100,0
Beispiel 3
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
PCH-3N.F.F 5,0 Klärpunkt [°C] = 106,0
CP-1V-N 12,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1884
PCH-3 13,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1651
CC-3-V1 6,0 D° = 1 ,141
CC-5-V 13,0 V10 (20°C) [V] = 2,46
CCP-V-1 13,0 HTP (20°C) [μm'1] = -11 ,2
CVCP-V-1 5,0
CVCP-V-01 5,0
CVCP-1V-01 5,0
PPTUI-3-2 20,0
PPTUI-3-4 3,0
Σ 100,0
Beispiel 4
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
PCH-3N.F.F 13,0 Klärpunkt [°C] = 103,0
CP-1V-N 10,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1898
CC-5-V 18,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1658
CCG-V-F 14,0 D° = 1 ,145
CCP-V-1 3,0 V10 (20°C) [V] = 2,20
CVCP-V-1 5,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,5
CVCP-V-01 5,0
CVCP-1V-01 5,0
PPTUI-3-2 20,0
PPTUI-3-4 7O
Σ 100,0
Beispiel 5
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
CGU-2-F 6,0 Klärpunkt [°C] = 116,5
CGU-3-F 5,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1921
CGU-5-F 5,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1688
CCP-V-1 12,0 D = 1 ,138
CCG-V-F 15,0 Δε (20°C, 1 kHz) = 6,7
CVCP-V-1 3,0 γi (20°C) [mPas] = 187
CVCP-V-01 4,0 V10 (20°C) [V] = 2,34
CVCP-1V-01 3,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,5
PCH-3N.F.F 8,0
PTP- 102 4,0
PTP-201 4,0
PTP-301 4,5
PPTUI-3-2 14,0
CCPC-33 4,0
CCPC-34 4,0
CC-5-V
Σ 100,0
Verqleichsbeispiel 1
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
PCH-3N.F.F 16,0 Klärpunkt [°C] = 105,0
CC-5-V 21 ,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1942
CCG-V-F 14,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1677
CCP-V-1 4,0 D° = 1 ,158
CVCP-V-1 5,0 V10 (20°C) [V] = 2,41
CVCP-V-01 5,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,1
CVCP-1V-01 5,0
PPTUI-3-2 20,0
PPTUI-3-4 10,0
Σ 100,0
Verαleichsbeispiel 2
Es wird eine Flüssigkristallmischung hergestellt. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften dieser Mischung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Verbindung/ Konzentration/ Physikalische Eigenschaften Abkürzung Gew.-%
CGU-2-F 9,0 Klärpunkt [°C] = 117,0
CGU-3-F 9,0 Δn (20°C, 450 nm) = 0,1851
CGU-5-F 9,0 Δn (20°C, 589 nm) = 0,1641
BCH-3F.F.F 5,0 DL = 1 ,128
BCH-32 8,0 V10 (20°C) [V] = 2,10
CCG-V-F 13,0 HTP (20°C) [μm"1] = -11 ,4
PCH-3N.F.F 7,0
PTP- 102 5,0
PTP-201 5,0
PTP-301 3,0
CPTP-301 5,0
CBC-33 5,0
CBC-53 4,0
CBC-55 4,0
CVCP-V-1 3,0
CVCP-V-01 3,0
CVCP-1V-01 3,0
Σ 100,0
Die Äquivalente A und B der Komponenten A und B in den Flüssigkristallmischungen der obigen Beispiele und Vergleichsbeispiele werden gemäß der in der Beschreibung offenbarten Methode sowie der in Tabelle C offenbarten Werte bestimmt.
Die Werte für die Äquivalente A und B, das Verhältnis von B/A sowie die Dispersion D° der Mischungen sind für alle Beispiele in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
E = erfindungsgemäßes Beispiel V = Vergleichsbeispiel
Wie die obige Tabelle zeigt, erfüllen die erfindungsgemäßen Beispiele sämtliche Kriterien in Bezug auf A, B sowie B/A. Folglich liegen auch die Dispersionen aller erfindungsgemäßen Beispiele in dem gewünschten Bereich von 1 ,13 bis 1 ,15.
Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 hingegen verdeutlichen, dass wenn auch nur einer der Parameter A, B und B/A nicht die gewünschten Kriterien erfüllt, konsequenterweise auch die Dispersion nicht im gewünschten Bereich liegt.