DE10152831B4 - Liquid-crystalline medium and its use - Google Patents
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Abstract
Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthält worin R eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei auch ein oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, bedeutet, und eine oder mehrere Verbindungen der Formel XIX und/oder XXIe worin
R0 n-Alkyl, Alkoxy, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen,
X0 F,
Y1 und Y2 F,
R1a H, CH3, C2H5 oder n-C3H7, und
alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 7 C-Atomen
bedeuten.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 formula I. wherein R is an alkyl, alkoxy or alkenyl group having 1 to 12 C atoms, wherein also one or two non-adjacent CH 2 groups by -O-, -CH = CH-, -CO-, -OCO- or -COO - may be replaced so that O atoms are not directly linked together, and one or more compounds of formula XIX and / or XXIe wherein
R 0 n-alkyl, alkoxy, fluoroalkyl or alkenyl, each having up to 7 C atoms,
X 0 F,
Y 1 and Y 2 F,
R 1a is H, CH 3 , C 2 H 5 or nC 3 H 7 , and
alkyl is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms
mean.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium, sowie dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke.The present invention relates to a liquid-crystalline medium and its use for electro-optical purposes.
Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflußt 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 (”supertwisted nematic”), SBE-Zellen (”superbirefringence effect”) und OMI-Zellen (”optical mode interference”). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur.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 include, for example, dynamic scattering cells, DAP (out-of-phase deformation) cells, guest / host cells, twisted nematic (TN) cells, supertwisted nematic (STN) cells, SBE cells. Cells ("superbirefringence effect") and OMI cells ("optical mode interference"). The most common display devices are based on the Schadt-Helfrich effect and have a twisted nematic structure.
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.The liquid crystal materials must have good chemical and thermal stability and good stability against electric fields and electromagnetic radiation. Further, the liquid crystal materials should have low viscosity and provide short response times, low threshold voltages, and high contrast in the cells.
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.Furthermore, they should at normal operating temperatures, d. H. have a suitable mesophase in the broadest possible range below and above room temperature, for example, for the above-mentioned cells a nematic or cholesteric mesophase. Since liquid crystals are generally used as mixtures of several components, it is important that the components are readily miscible with each other. Other properties, such as electrical conductivity, dielectric anisotropy and optical anisotropy, must meet different requirements depending on the type of cell and the field of application. For example, materials for cells of twisted nematic structure should have positive dielectric anisotropy and low electrical conductivity.
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 und geringem Dampfdruck erwünscht.For example, for matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for single pixel switching (MFK displays), media with high positive dielectric anisotropy, broad nematic phases, relatively low birefringence, very high resistivity, good UV and temperature stability, and low vapor pressure are desired ,
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) oder andere Dioden auf Silizium-Wafer als Substrat.
- 2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) or other diodes on silicon wafer as a substrate.
- 2. Thin-film transistors (TFT) on a glass plate as a substrate.
Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.The use of monocrystalline silicon as a substrate material limits the display size, since the modular composition of various partial displays on the joints leads to problems.
Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektro-optischer 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.In the more promising Type 2, which is preferred, the TN effect is usually used as the electro-optic effect. A distinction is made between two technologies: TFTs made of compound semiconductors such as. B. CdSe or TFTs based on polycrystalline or amorphous silicon. The latter technology is being worked on worldwide with great intensity.
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.The TFT matrix is applied on the inside of one glass plate of the display, while the other glass plate on the inside carries the transparent counter electrode. 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 extended to fully color-capable image representations, wherein a mosaic of red, green and blue filters is arranged such that each one filter element is opposite to a switchable picture element.
Die TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.The TFT displays usually operate as TN cells with crossed polarizers in transmission and are backlit.
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).The term MFK displays here includes any matrix display with integrated nonlinear elements, i. H. in addition to the active matrix also displays with passive elements such as varistors or diodes (MIM = metal-insulator-metal).
Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für TV-Anwendungen (z. B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays für Rechneranwendungen (Laptop) und im Automobil- oder 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 Flüssigkristallmischung 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. Besonders nachteilig sind auch die Tieftemperatureigenschaften der Mischungen aus dem Stand der Technik. Gefordert wird, daß auch bei tiefen Temperaturen keine Kristallisation und/oder smektische Phasen auftreten und die Temperaturabhängigkeit der Viskosität möglichst gering ist. Die MFK-Anzeigen aus dem Stand der Technik genügen somit nicht den heutigen Anforderungen. Such MFK displays are particularly suitable for TV applications (eg pocket televisions) or for high-information displays for computer applications (laptops) and in the automotive or aircraft industry. In addition to problems with regard to the angle dependence of the contrast and the switching times, difficulties arise in MFK displays due to insufficiently high resistivity of the liquid-crystal mixtures [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 Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. With decreasing resistance, the contrast of a MFK display deteriorates and the problem of "after image elimination" may occur. Since the resistivity of the liquid crystal mixture decreases by interaction with the internal surfaces of the display, generally over the lifetime of an MFK display, high (initial) resistance is very important in order to obtain acceptable service lives. In particular, in low-volt mixtures, it has not been possible to realize very high resistivities. Furthermore, it is important that the resistivity shows the smallest possible increase with increasing temperature and after temperature and / or UV exposure. Also particularly disadvantageous are the low-temperature properties of the mixtures of the prior art. It is required that no crystallization and / or smectic phases occur even at low temperatures and that the temperature dependence of the viscosity is as low as possible. The MFK displays from the prior art thus do not meet today's requirements.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten auch bei tiefen Temperaturen und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.Thus, there is still a great need for MFK displays with very high resistivity at the same time large working temperature range, short switching times even at low temperatures and low threshold voltage, which do not show these disadvantages or only to a lesser extent.
Bei TN-(Schadt-Helfrich)-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)
- - extended nematic phase range (especially at low temperatures)
- - Switchability at extremely low temperatures (out-door-use, automotive, avionics)
- - increased resistance to UV radiation (longer life)
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.With the media available from the prior art, it is not possible to realize these advantages while maintaining the other parameters.
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.For higher-twisted cells (STN), media are desired which allow for higher multiplexability and / or lower threshold voltages and / or broader nematic phase ranges (especially at low temperatures). For this purpose, a further expansion of the available parameter space (clearing point, transition smectic-nematic or melting point, viscosity, dielectric values, elastic sizes) is urgently desired.
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.The invention has for its object to provide media especially for such MFK, TN or STN displays that do not have the disadvantages mentioned above, or only to a lesser extent, and preferably at the same time very high resistivities and low threshold voltages.
Für einige Anwendungen wäre es insbesondere wünschenswert, die Viskosität bei tiefen Temperaturen weiter zu senken. Dadurch werden noch schnellere Schaltzeiten erreicht.For some applications it would be particularly desirable to further lower the viscosity at low temperatures. As a result, even faster switching times can be achieved.
In den Druckschriften
Es wurde nun gefunden, daß die oben beschriebenen Aufgaben gelöst werden können, wenn man in Anzeigen erfindungsgemäße Medien verwendet.It has now been found that the objects described above can be achieved by using media according to the invention in displays.
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 Formel I. worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei auch ein oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, bedeutet,
und
eine oder mehrere Verbindungen der Formel XIX und/oder XXIe The invention thus relates to a liquid-crystalline medium based on a mixture of polar compounds having a positive dielectric anisotropy, characterized in that it contains one or more compounds of the formula I. where R is an alkyl group having 1 to 12 C atoms, whereby also one or two non-adjacent CH 2 groups may be replaced by -O-, -CH = CH-, -CO-, -OCO- or -COO-, that O atoms are not directly linked means that
and
one or more compounds of the formula XIX and / or XXIe
Die Verbindungen der Formel I bewirken in den erfindungsgemäßen Medien eine Verringerung der Schwellenspannung bei gleichzeitiger Optimierung des Tieftemperaturverhaltens.In the media according to the invention, the compounds of the formula I bring about a reduction in the threshold voltage while at the same time optimizing the low-temperature behavior.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten Anwendungsbereich. Diese Verbindungen können als Basismaterialien dienen aus denen flüssigkristalline Medien zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch Verbindungen der Formel I flüssigkristallinen Basismaterialien aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um beispielsweise die dielektrische und/oder optische Anisotropie eines solchen Dielektrikums zu beeinflussen und/oder um dessen Schwellenspannung und/oder dessen Viskosität zu optimieren.The compounds of the formula I have a wide range of applications. These compounds can serve as base materials from which liquid-crystalline media are predominantly composed; However, it is also possible to add compounds of the formula I to liquid-crystalline base materials from other classes of compounds in order, for example, to influence the dielectric and / or optical anisotropy of such a dielectric and / or to optimize its threshold voltage and / or its viscosity.
Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung günstig gelegenen Temperaturbereich. Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie stabil. Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten Methoden dargestellt, wie sie in der Literatur (z. B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.The compounds of the formula I are colorless in the pure state and form liquid-crystalline mesophases in a temperature range which is favorably located for the electro-optical use. Chemically, thermally and against light, they are stable. The compounds of the formula I are prepared by methods known per se, as described in the literature (for example in the standard works such as Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart), namely under Reaction conditions which are known and suitable for the said reactions. One can also make use of known per se, not mentioned here variants.
Offenbart werden 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. Die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke ist ein Gegenstand der Erfindung.Also disclosed are electro-optical displays (in particular STN or MFK displays with two plane-parallel support plates which form a cell with a border, integrated non-linear elements for switching individual pixels on the support plates and a nematic liquid-crystal mixture having positive dielectric anisotropy in the cell and high resistivity) containing such media. The use of these media for electro-optical purposes is an object of the invention.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine bedeutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes. So übertreffen die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Temperatur, thermischer und UV-Stabilität und dielektrischer Anisotropie bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.The liquid-crystal mixtures according to the invention enable a significant expansion of the available parameter space. Thus, the achievable combinations of clearing point, low temperature viscosity, thermal and UV stability and dielectric anisotropy far surpass previous prior art materials.
Die Forderung nach hohem Klärpunkt, nematischer Phase bei tiefer Temperatur, hohem γε und gleichzeitig niedriger Visokosität konnte bislang nur unzureichend erfüllt werden. Bisher bekannte Mischungen weisen zwar vergleichbar hohe Werte für den Klärpunkt und für Δε sowie eine günstige Doppelbrechung auf, besitzen aber immer noch nicht ausreichend niedrige Werte für die Rotationsviskosität γ1.The requirement for a high clearing point, nematic phase at low temperature, high γε and, at the same time, low viscosity has so far been insufficiently fulfilled. Although previously known mixtures have comparably high values for the clearing point and for Δε and a favorable birefringence, they still do not have sufficiently low values for the rotational viscosity γ 1 .
Andere Mischungs-Systeme besitzen vergleichbare Viskositäten und Werte von Δε, weisen jedoch nur Klärpunkte in der Gegend von 60°C auf. Other mixing systems have comparable viscosities and values of Δε, but have only clearing points in the region of 60 ° C.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es bei Beibehaltung der nematischen Phase bis –20°C und bevorzugt bis –30°C, besonders bevorzugt bis –40°C, Klärpunkte oberhalb 80°, vorzugsweise oberhalb 85°, besonders bevorzugt oberhalb 90°C, gleichzeitig dielektrische Anisotropiewerte Δε ≥ 5, vorzugsweise ≥ 7 und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende STN- und MKF-Anzeigen erzielt werden können. Insbesondere sind die Mischungen durch kleine Operationsspannungen gekennzeichnet. Die TN-Schwellen liegen unterhalb 2,0 V, vorzugsweise unterhalb 1,8 V, besonders bevorzugt < 1,6 V.The liquid-crystal mixtures according to the invention make it possible, while maintaining the nematic phase to -20 ° C and preferably to -30 ° C, particularly preferably to -40 ° C, clearing points above 80 °, preferably above 85 °, particularly preferably above 90 ° C, at the same time dielectric Anisotropiewerte Δε ≥ 5, preferably ≥ 7 and to achieve a high value for the resistivity, which excellent STN and MKF displays can be achieved. In particular, the mixtures are characterized by low operating voltages. The TN thresholds are below 2.0 V, preferably below 1.8 V, more preferably <1.6 V.
Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z. B. oberhalb 110°) bei höheren Schwellenspannung oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Ebenso können bei entsprechend wenig erhöhten Viskositäten Mischungen mit größerem Δε und somit geringeren Schwellen erhalten werden. Die 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 (
Die Rotationsviskosität γ1 bei 20°C ist vorzugsweise < 150 mPa·s, besonders bevorzugt < 130 mPa·s. Der nematische Phasenbereich ist vorzugsweise mindestens 90°, insbesondere mindestens 100°. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von –20° bis +80°.The rotational viscosity γ 1 at 20 ° C is preferably <150 mPa · s, more preferably <130 mPa · s. The nematic phase range is preferably at least 90 °, in particular at least 100 °. Preferably, this range extends at least from -20 ° to + 80 °.
Messungen des ”Capacity 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 Formeloder Ester der Formel Measurements of the Capacity Holding Ratio (HR) [p. 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)] have shown that mixtures according to the invention comprising compounds of the formula I have a significantly smaller decrease in HR with increasing temperature than analogous mixtures comprising instead of the compounds of the formula I cyanophenylcyclohexanes of the formula or esters of the formula
Außerdem hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I einen höheren Klärpunkt und höheres Δε aufweisen als analoge Mischungen enthaltend Cyanophenylcyclohexane der o. g. Formel. Im Vergleich zu den letztgenannten Mischungen weisen die erfindungsgemäßen Mischungen außerdem ein kleineres Δn auf, was für viele Anwendungen vorteilhaft ist.It has also been found that mixtures according to the invention comprising compounds of the formula I have a higher clearing point and higher Δε than analogous mixtures comprising cyanophenylcyclohexanes of the above-mentioned type. Formula. Compared to the latter mixtures, the mixtures according to the invention also have a smaller Δn, which is advantageous for many applications.
Auch die UV-Stabilität der erfindungsgemäßen Mischungen ist erheblich besser, d. h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter UV-Belastung.The UV stability of the mixtures according to the invention is significantly better, d. H. they show a much smaller decrease in HR under UV exposure.
Der Anteil der Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch der erfindungsgemäßen Medien ist vorzugsweise 2–55%, vorzugsweise 3–35% und besonders bevorzugt 5–15%.The proportion of the compounds of the formula I in the overall mixture of the media according to the invention is preferably 2-55%, preferably 3-35% and particularly preferably 5-15%.
Die einzelnen Verbindungen der Formeln I bis XII und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.The individual compounds of the formulas I to XII and their sub-formulas which can be used in the media according to the invention are either known or they can be prepared analogously to the known compounds.
Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben:
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II bis VII: worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben R0 n-Alkyl, Alkoxy, Fluoralkyl, Alkenyl oder Oxaalkenyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen, Z1 CF2O, C2F4 oder eine Einfachbindung, Z2 CF2O, C2F4 oder C2H4, X0 F, Cl, halogeniertes Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen, Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander H oder F, und r 0, oder 1.
- – Die Verbindungen der Formel IV sind vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe worin R0 und X0 die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 bevorzugt OCF3 oder F, besonders bevorzugt F bedeuten. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel IVa und IVf;
- – Die Verbindungen der Formel VI sind vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe worin R0 und X0 die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 bevorzugt OCF3 oder F, besonders bevorzugt F bedeuten. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel Via, VIb und VIc;
- – Die Verbindungen der Formel VII sind vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe worin R0 und X0 die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 bevorzugt OCF3 oder F, besonders bevorzugt F bedeuten. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel VIIa und VIIb;
- – Die Verbindungen der Formel II sind vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R0 und X0 die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 besonders bevorzugt F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2 bedeuten;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R0, X0, Y1 und Y2 die in Anspruch 2 angegeben Bedeutung haben, Y3 H oder F und X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3, OCHF2 ist, und X0 zusätzlich auch Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen bedeuten kann.
- – Das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R0 und X0 die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben, X0 zusätzlich auch Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen bedeuten kann, und die 1,4-Phenylenringe durch CN, Chlor oder Fluor substituiert sein können. Vorzugsweise sind die 1,4-Phenylenringe ein- oder mehrfach durch Fluoratome substituiert;
- Besonders bevorzugt sind die Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe worin R0 und X0 die in Formel XV und XVIII angegebene Bedeutung haben, L H oder F, vorzugsweise F, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, und X0 in Formel XVa, XVb und XVIIIa vorzugsweise F oder Cl, in Formel XVc und XVd vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen, bedeutet;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R0, Y1, Y2, X0 und r die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung besitzen, X eine der für X0 angegebenen Bedeutungen besitzt oder CN bedeutet, und L1 und L2 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
- Besonders bevorzugt sind die Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R0 und X0 die in Formel XIX und XX angegebene Bedeutung haben, R0 besonders bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, und X0 besonders bevorzugt F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F, in Formel XXd insbesondere OCF3, bedeuten;
- – Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und L H oder F bedeuten. In den Verbindungen der Formel XXII, XXIII und XXIV bedeuten R1 und R2 vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen.
- Besonders bevorzugt sind die Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R1a und R2a jeweils unabhängig voneinander H, CH3, C2H5 oder n-C3H7, alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 7 C-Atomen, s 0 oder 1 und L H oder F bedeuten.
- – R0 ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen;
- – Das Medium enthält Verbindungen ausgewählt aus den Formeln II, III, IV, V, VI, VII, XIX, XX, XXI, XXII, XIII und XXIV;
- – Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln VIa, VIb, VIc, VIIa und IVf;
- – Das Gewichtsverhältnis I: (II + III + IV + V + VI + VII) ist vorzugsweise 1:10 bis 10:1;
- – Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XIII und XIX bis XXIV;
- – Der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im Gesamtgemisch 2 bis 55 Gew.-%, insbesondere 3 bis 35 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%;
- – Der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis VII zusammen beträgt im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.-%;
- – Der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis VII und XIX bis XXIV im Gesamtgemisch beträgt 30 bis 95 Gew.-%;
- – Der Anteil an Verbindungen der Formel XIX beträgt im Gesamtgemisch weniger als 28%.
- The medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas II to VII: in which the individual radicals have the following meanings R 0 n-alkyl, alkoxy, fluoroalkyl, alkenyl or oxaalkenyl having in each case up to 9 C atoms, Z 1 CF 2 O, C 2 F 4 or a single bond, Z 2 CF 2 O, C 2 F 4 or C 2 H 4 , X 0 F, Cl, halogenated alkyl, alkenyl or alkoxy having 1 to 6 C atoms, Y 1 and Y 2 are each independently H or F, and r 0, or 1.
- The compounds of the formula IV are preferably selected from the following group wherein R 0 and X 0 have the meaning given in claim 2, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms and X 0 is preferably OCF 3 or F, particularly preferably F , Particular preference is given to compounds of the formulas IVa and IVf;
- The compounds of the formula VI are preferably selected from the following group wherein R 0 and X 0 have the meaning given in claim 2, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms and X 0 is preferably OCF 3 or F, particularly preferably F , Particular preference is given to compounds of the formulas Via, VIb and VIc;
- The compounds of the formula VII are preferably selected from the following group wherein R 0 and X 0 have the meaning given in claim 2, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms and X 0 is preferably OCF 3 or F, particularly preferably F , Particular preference is given to compounds of the formulas VIIa and VIIb;
- The compounds of the formula II are preferably selected from the following group: wherein R 0 and X 0 have the meaning given in claim 2, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms and X 0 particularly preferably F, Cl, CF 3 , OCF 3 or OCHF 2 ;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following group: wherein R 0 , X 0 , Y 1 and Y 2 have the meaning given in claim 2, Y 3 is H or F and X 0 is preferably F, Cl, CF 3 , OCF 3 , OCHF 2 , and X 0 additionally also alkyl, Oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl each having 1 to 6 carbon atoms.
- The medium contains further compounds, preferably selected from the following group: wherein R 0 and X 0 have the meaning given in claim 2, X 0 additionally may also mean alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl each having 1 to 6 carbon atoms, and the 1,4-phenylene substituted by CN, chlorine or fluorine could be. Preferably, the 1,4-phenylene rings are mono- or polysubstituted by fluorine atoms;
- Particularly preferred are the compounds selected from the following group wherein R 0 and X 0 have the meaning given in formula XV and XVIII, LH or F, preferably F, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms, and X 0 in formula XVa, XVb and XVIIIa preferably F or Cl, in formula XVc and XVd preferably alkyl or alkoxy having 1 to 6 C atoms;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following group: wherein R 0 , Y 1 , Y 2 , X 0 and r have the meaning given in claim 2, X has one of the meanings given for X 0 or CN, and L 1 and L 2 are each independently H or F.
- The compounds are particularly preferably selected from the following group: in which R 0 and X 0 have the meaning given in formulas XIX and XX, R 0 particularly preferably n-alkyl having 1 to 8 C atoms or alkenyl having 2 to 7 C atoms, and X 0 particularly preferably F, Cl, CF 3 , OCF 3 or OCHF 2 , in particular F, in formula XXd, in particular OCF 3 , mean;
- - The medium additionally contains one or more compounds selected from the following group: wherein R 1 and R 2 are each independently alkyl or alkoxy having 1 to 8 carbon atoms or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms and LH or F. In the compounds of the formulas XXII, XXIII and XXIV, R 1 and R 2 are preferably alkyl or alkoxy having 1 to 8 C atoms.
- The compounds are particularly preferably selected from the following group: wherein R 1a and R 2a are each independently H, CH 3 , C 2 H 5 or nC 3 H 7 , alkyl is an alkyl group having 1 to 7 C atoms, s is 0 or 1 and L is H or F.
- - R 0 is straight-chain alkyl or alkenyl having 2 to 7 carbon atoms;
- The medium contains compounds selected from the formulas II, III, IV, V, VI, VII, XIX, XX, XXI, XXII, XIII and XXIV;
- The medium contains one or more compounds selected from the formulas VIa, VIb, VIc, VIIa and IVf;
- The weight ratio I: (II + III + IV + V + VI + VII) is preferably 1:10 to 10: 1;
- The medium consists essentially of compounds selected from the group consisting of the general formulas I to XIII and XIX to XXIV;
- - The proportion of compounds of formula I is in the total mixture 2 to 55 wt .-%, in particular 3 to 35 wt .-%, most preferably 5 to 15 wt .-%;
- - The proportion of compounds of formulas I to VII together in the total mixture is at least 50 wt .-%;
- - The proportion of compounds of formulas II to VII and XIX to XXIV in the total mixture is 30 to 95 wt .-%;
- - The proportion of compounds of formula XIX is less than 28% in the total mixture.
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, IV, V, VI und/oder VII zu einer beträchtlichen Erniedrigung der Schwellenspannung und zu niedrigen Werten für die Doppelbrechung führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet werden, wodurch die Lagerstabilität verbessert wird. Bevorzugt sind insbesondere Mischungen, die neben ein oder mehrerer Verbindungen der Formel I ein oder mehrere Verbindungen der Formel IV enthalten, insbesondere Verbindungen der Formel IVa, worin X0 F oder OCF3 bedeutet. Die Verbindungen der Formeln I bis VII sind farblos, stabil und untereinander und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.It has been found that even a relatively small proportion of compounds of the formula I in admixture with conventional liquid crystal materials, but in particular with one or more compounds of the formula II, III, IV, V, VI and / or VII to a considerable lowering of the threshold voltage and resulting in low values of birefringence, while simultaneously observing broad nematic phases with low transition temperatures smectic-nematic, thereby improving storage stability. Particular preference is given to mixtures which, in addition to one or more compounds of the formula I, contain one or more compounds of the formula IV, in particular compounds of the formula IVa, in which X 0 denotes F or OCF 3 . The compounds of the formulas I to VII are colorless, stable and readily miscible with one another and with other liquid crystal materials.
Der Ausdruck ”Alkyl” umfaßt geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1–7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 2–5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkyl" includes straight-chain and branched alkyl groups having 1-7 carbon atoms, especially the straight-chain groups of methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl. Groups of 2-5 carbon atoms are generally preferred.
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-Alkenyl, 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.The term "alkenyl" includes straight-chain and branched alkenyl groups having 2-7 carbon atoms, especially the straight-chain groups. Especially alkenyl groups are C 2 -C 7 1E-alkenyl, C 4 -C 7 3E-alkenyl, C 5 -C 7 -alkenyl, C 6 -C 7 -5-alkenyl and C 7 -6-alkenyl, in particular C 2 -C 7 -1E-alkenyl, C 4 -C 7 -EE-alkenyl and C 5 -C 7 -alkenyl. Examples of preferred 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.
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-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.The term "fluoroalkyl" preferably includes straight-chain fluoro-end-capped groups, d. H. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl and 7-fluoroheptyl. Other positions of the fluorine are not excluded.
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 1 bis 6. The term "oxaalkyl" preferably includes straight-chain radicals of the formula C n H 2n + 1 -O- (CH 2 ) m , wherein n and m are each independently 1 to 6. Preferably, n = 1 and m is 1 to 6.
Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R0 und X0 können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste, 3E-Alkenylreste, 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. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k33/k11 im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten.By suitably selecting the meanings of R 0 and X 0 , the response times, the threshold voltage, the transconductance of the transmission characteristics etc. can be modified in the desired manner. For example, 1E-alkenyl radicals, 3E-alkenyl radicals, 2E-alkenyloxy radicals and the like generally lead to shorter response times, improved nematic tendencies and a higher ratio of the elastic constants k 33 (bend) and k 11 (splay) compared to alkyl or alkoxy. 4-Alkenyl radicals, 3-alkenyl radicals and the like generally give lower threshold voltages and smaller values of k 33 / k 11 compared to alkyl and alkoxy radicals.
Eine -CH2CH2-Gruppe führt im allgemeinen zu höheren Werten 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.A -CH 2 CH 2 group generally results in higher values of k 33 / k 11 compared to a single covalent bond. Higher values of k 33 / k 11 allow z. B. flatter transmission characteristics in TN cells with 90 ° twist (to achieve shades of gray) and steeper transmission characteristics in STN, SBE and OMI cells (higher multiplexability) and vice versa.
Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV + V + VI + VI hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III, IV, V, VI und/oder VII und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.The optimum ratio of the compounds of the formulas I and II + III + IV + V + VI + VI depends largely on the desired properties, on the choice of the components of the formulas I, II, III, IV, V, VI and / or VII and from the choice of other optional components. Suitable proportions within the range given above can be easily determined on a case-by-case basis.
Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis XXIV 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 XXIV ist.The total amount of compounds of formulas I to XXIV in the mixtures according to the invention is not critical. The mixtures may therefore contain one or more other components to optimize various properties. However, the observed effect on the response times and the threshold voltage is generally greater the higher the total concentration of compounds of formulas I to XXIV.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel II bis VII (vorzugsweise II, III und/oder IV, insbesondere IVa), worin X0 F, OCF3, OCHF2, F, OCH=CF2, OCF=CF2 oder OCF2-CF2H bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften. Insbesondere Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I und der Formel IVa zeichnen sich durch ihre niedrigen Schwellenspannungen aus.In a particularly preferred embodiment, the media of the invention comprise compounds of Formula II to VII (preferably II, III and / or IV, in particular IVa) wherein X 0 is F, OCF 3, OCHF 2, F, OCH = CF 2, OCF = CF 2 or OCF 2 -CF 2 H means. A favorable synergistic effect with the compounds of the formula I leads to particularly advantageous properties. In particular, mixtures comprising compounds of the formula I and of the formula IVa are distinguished by their low threshold voltages.
Der Aufbau der 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.The structure of the MFK display consisting of polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment corresponds to the construction customary for such displays. In this case, the term of the usual construction is broad and includes all modifications and modifications of the MFK display, in particular matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.However, a significant difference of the displays to the usual on the basis of the twisted nematic cell is the choice of the liquid crystal parameters of the liquid crystal layer.
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.The preparation of the liquid crystal mixtures which can be used according to the invention is carried out in a conventional manner. In general, the desired amount of the components used in lesser amount is dissolved in the constituent of the main component, expediently at elevated temperature. It is also possible to use solutions of the components in an organic solvent, e.g. B. in acetone, chloroform or methanol, to mix and remove the solvent after mixing again, for example by distillation.
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.The dielectrics may 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 may be added.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender 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 und L2:
Bevorzugte Mischungskomponenten finden sich in den Tabellen A und B. Tabelle A: Tabelle B: Preferred mixture components are given in Tables A and B. TABLE A Table B:
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Darin werden folgende Abkürzungen verwendet:
Fp. bedeutet Schmelzpunkt, Klp. = Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand, N = nematische Phase, S = smektische Phase und I = isotrope Phase. Die Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstemperaturen [°C] dar. V10,0,20 bezeichnet die Spannung [V] für 10% Transmission bei 0° Blickwinkel (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche) und 20°C. ton bezeichnet die Einschaltzeit und toff die Ausschaltzeit [ms] bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2-fachen Wert von V10. Δn bezeichnet die optische Anisotropie und no den Brechungsindex bei 589 nm. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie bei 1 kHz (Δε = ε|| – ε⊥, wobei ε|| die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε⊥ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet). γ1 bedeutet die Rotationsviskosität [mPa·sec]. 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. Alle oben genannten Daten wurden bei 20°C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. It uses the following abbreviations:
Mp means melting point, clp. = Clearing point. Furthermore, K = crystalline state, N = nematic phase, S = smectic phase and I = isotropic phase. The data between these symbols represent the transition temperatures [° C]. V 10,0,20 denotes the voltage [V] for 10% transmission at 0 ° viewing angle (viewing direction perpendicular to the plate surface) and 20 ° C. t on denotes the switch-on time and t off the switch-off time [ms] at an operating voltage corresponding to twice the value of V 10 . Δn denotes the optical anisotropy and n o the refractive index at 589 nm. Δε denotes the dielectric anisotropy at 1 kHz (Δε = ε || -ε ⊥ , where ε || the dielectric constant parallel to the longitudinal molecular axes and ε ⊥ the dielectric constant perpendicular to it ). γ 1 means the rotational viscosity [mPa · sec]. The electro-optical data were measured in a TN cell in the 1st minimum (ie at a d · Δn value of 0.5) at 20 ° C, if not expressly stated otherwise. All data above was measured at 20 ° C, unless expressly stated otherwise.
Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Beispiel 1 Ein flüssigkristallines Medium enthaltend
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