DE69305109T2

DE69305109T2 - Flüssigkristallzusammensetzung und sie enthaltende Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69305109T2
Application number: DE69305109T
Authority: DE
Inventors: Taku Hirose; Shinichi Sawada; Kanetsugu Terashima
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: KR940005784A; DE69305109D1; EP0571916B1; ATE143685T1; SG70953A1; US5358662A; JP2732335B2; EP0571916A1; JPH05331464A; AU3984293A; TW264511B; AU658738B2; CN1087664A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallzusammensetzung und ein Flüssigkristall-Arizeigeelement unter Verwendung derselben. Insbesondere betrifft die Erfindung eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung für Flüssigkristall-Anzeigeelemente gemäß einem aktiven Matrixmodus mit einem Bedarf an hoher Zuverlässigkeit sowie ein Flüssigkristall-Anzeigeelement unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Bezüglich der Entwicklung von LCDs (Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen) sind die beiden Parameter hohe Dichte der Anzeige (hoher Kontrast) und hohe Ansprechgeschwindigkeit zu erwähnen. Sie sind zusammen mit dem Anzeigemodus Gegenstand von Forschungsanstrengungen. Unter LCDs sind Flüssigkristallanzeigen mit aktiver Matrix (AM-LCD), wie TFT (Dünnfilmtransistor) und dergl., in bezug auf Färbung und höhere Dichte weit entwickelt und werden als bevorzugt für flache Anzeigefelder angesehen. Jedoch sind diese AM-LCDs in bezug auf Dichte, Ansprechgeschwindigkeit, Größe der Anzeigeflächen und dergl. den derzeit vorherrschenden CRTs weit unterlegen. Somit wurden Forschungsanstrengungen bezüglich verschiedener Elemente von AM-LCDs, wie Treiberschaltungen, Schaltelemente, Farbfilter und dergl., durchgeführt. Ferner besteht bei Flüssigkristallmaterialien ein Bedarf an verschiedenen speziellen Merkmalen, die durch herkömmliche Materialien, wie Biphenyle, PCHs und dergl. mit Cyanogruppen, nicht erreicht werden können.
Die Erfinder haben berücksichtigt, daß im Fall von Verbindungen mit einer oder mehreren Cyanogruppen als terminalen Gruppen oder Seitenketten diese Cyanogruppen eine bestimmte Wechselwirkung mit ionischen Verunreinigungen, die in Anzeigeelementen vorhanden sind, eingehen können, so daß es zu einem nachteiligen Einfluß auf die Werte für Strom und spezifischen Widerstand und somit auf den Anzeigekontrast kommt. Derartige Verbindungen mit einer Cyanogruppe bewirken eine Verminderung der Zuverlässigkeit der Elemente, führen zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs und zu einer Verringerung des spezifischen Widerstands in Verbindung mit der Treiberschaltung von zweipoligen oder dreipoligen Schaltelementen und verursachen im Hinblick auf spezielle Anzeigemerkmale der Elemente eine ungleichmäßige Anzeige und eine Verringerung des Kontrastes.
Beispielsweise steht der Kontrast des in Fig. 1 dargestellten TFT-Anzeigeelements in enger Beziehung zu dessen Signalspannungs-Halteeigenschaften. Die Signalspannungs- Halteeigenschaften beziehen sich auf das Ausmaß der Verringerung der Signaispannung, die TFT-Pixeln mit einem Gehalt an Flüssigkristallen in einer definierten Bildperiode eingeprägt ist.
Wenn die Signalspannung nicht vermindert wird, kommt es zu keiner Verringerung des Kontrastes. Ferner gilt bezüglich der Signalspannungs-Halteeigenschaften, daß je geringer die Speicherkapazität (Cs), die parallel zum Flüssigkristall (LC) und dem spezifischen Widerstand des LC bereitgestellt wird, ist, die Spannungs-Halteeigenschaften in synergistischer Weise umso schlechter sind. Insbesondere wenn der spezifische Widerstand eines Flüssigkristalls am unteren Grenzwert oder darunter liegt, verschlechtern sich die Spannungs- Halteeigenschaften exponentiell, wobei der Kontrast äußerst stark verringert wird. Insbesondere wenn aus Gründen der Vereinfachung des TFT-Herstellungsverfahrens oder dergl. keine Speicherkapazität hinzugefügt wird, kann ein Beitrag der Speicherkapazität nicht erwartet werden, so daß eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einem besonders hohen spezifischen Widerstand erforderlich ist.
Im Hinblick auf diesen Sachverhalt wird beispielsweise in JP- A-Hei-2-289682 eine Flüssigkristallzusammensetzung für AM- LCDs beschrieben, die nur aus Verbindungen ohne Cyanogruppen zusammengesetzt ist. Ferner werden in JP-A-Sho-63-61083 zahlreiche Zusammensetzungen beschrieben, deren Verbindungen in einer TN-Zusammensetzung nur aus Verbindungen ohne Cyanogruppen bestehen, verwendet.
Jedoch weisen LCDs unter Verwendung derartiger Zusammensetzungen eine hohe Schwellenspannung auf und sind somit für eine niedere Steuerspannung ungeeignet. Somit ist eine Treibspannung von nur 5 V schwer realisierbar und das LCD eignet sich nicht für eine Anzeige einer tragbaren, batteriebetriebenen Vorrichtung. Da ferner die Zusammensetzung eine hohe Viskosität aufweist und die Ansprechgeschwindigkeit des LCD gering ist, entstehen Nachteile insofern, als die Anzeigequalität im Fall einer Bewegtbildanzeige vermindert ist und eine Reaktion auf eine rasche Mausbewegung oder das Abrollen eines Dokuments in der Anzeige einer Textverarbeitungsvorrichtung unmöglich ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist es im Fall einer AM-LCD unter Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung, die nur aus Verbindungen ohne Cyanogruppen besteht, schwierig, eine niedere Schwellenspannung zur Durchführung eines Batteriebetriebs sowie eine rasche Ansprechgeschwindigkeit, die zur Erzielung einer hochwertigen Bewegtbildanzeige bei automatisierten Büroeinrichtungen ausreicht, zu erzielen, und gleichzeitig die Bedürfnisse eines geringen Stromverbrauchs und eines hohen spezifischen Widerstands zur Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit und der hohen Kontrasteigenschaften der LCD zu erfüllen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristallzusammensetzung bereitzustellen, die einen hohen spezifischen Widerstand und einen geringen Stromverbrauch aufweist und doch eine niedere Viskosität besitzt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Flüssigkristall-Anzeigeelement bereitzustellen, das sich der vorerwähnten Flüssigkristallzusammensetzung bedient und einen hohen Kontrast, eine hohe Zuverlässigkeit und eine rasche Ansprechzeit aufweist und sich für eine hochwertige Bewegtbildanzeige eignet und der raschen Bewegung einer Maus und dem Abrollen in einer automatisierten Bürovorrichtung folgen kann.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird folgendes bereitgestellt:
1. Eine Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend:
(1) eine erste Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthält
in der R&sub1; eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin eine oder zwei nicht benachbarte Methylengruppen durch ein oder mehr Sauerstoffatome substituiert sind und X ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom bedeutet, und
(2) eine zweite Komponente, die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV) und (V) enthält:
worin R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; jeweils die für R&sub1; definierte Bedeutung haben; R&sub6; und R&sub7; jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, worin eine oder zwei nichtbenachbarte Methylengruppen durch ein oder mehr Sauerstoffatome oder carboxylgruppen substituiert sein können; X&sub1; und X&sub2; jeweils ein Fluoratom, eine Trifluormethylgruppe, eine Trifluormethoxygruppe, eine Difluormethylgruppe oder eine Difluormethoxygruppe bedeuten;
Y&sub1; und Y&sub2; jeweils ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom bedeuten; Z&sub1;, Z&sub2; und Z&sub4; jeweils eine Einfachbindung, eine Carbonyloxygruppe oder eine Ethan-1,2-diylgruppe bedeuten;
Z&sub3;, Z&sub5; und Z&sub6; jeweils eine Einfachbindung, eine Carbonyloxygruppe, eine Ethan-1,2-diylgruppe oder eine Ethin- 1,2-diylgruppe bedeuten; und A eine 1,4-Cyclohexylengruppe oder eine 1,4-Phenylengruppe bedeutet, wobei mindestens ein Wasserstoffatom dieser Gruppen durch ein bzw. mehr Fluoratome substituiert sein kann,
wobei die erste und zweite Komponente in einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr in der Zusammensetzung vorliegen, mit der Maßgabe, daß die Zusammensetzung keine Cyanoverbindung enthält.
2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält.
3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) und mindestens eine Verbindung der Formel (III) enthält.
4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) mindestens eine Verbindung der Formel (III) und mindestens eine Verbindung der Formel (IV) enthält.
5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Abschnitt 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) mindestens eine Verbindung der Formel (III), mindestens eine Verbindung der Formel (IV) und mindestens eine Verbindung der Formel (V) enthält.
6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, enthaltend eine Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Definition in Abschnitt 1.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine entsprechende Schaltung eines TFT- Anzeigeelements. In dieser Fig. haben die Symbole folgende Bedeutungen: G: Gate-Elektrode, S: Source-Elektrode, D: Drain-Elektrode, Cs: Speicherkapazität, LC: Flüssigkristall, Vg: Abtastsignal, Vs: Anzeigesignal, Vc: Gleichstromspannung.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

R&sub1; in der vorstehenden Formel (I) bedeutet, wie vorstehend erwähnt, eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei eine oder zwei nicht-benachbarte Methylengruppen durch ein bzw. mehr Sauerstoffatome substituiert sein können. Vorzugsweise bedeutet R&sub1; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.
Ferner kann die Formel (I) durch die nachstehenden Formeln (IA) oder (IB) wiedergegeben werden:
worin R&sub1; die vorstehend definierte Bedeutung hat und DFP die folgende Formel bedeutet:
wobei diese Definitionen auch für die folgenden ähnlichen Formeln gelten.
Die Verbindung der Formel (I) ist in JP-A-Hei-3-127748 beschrieben. Als spezielles Merkmal weist sie einen hohen Klärpunkt, einen breiten Flüssigkristall-Phasenbereich und eine niedrige Viskosität auf.
Als repräsentative Beispiele im Rahmen der Verbindungen der Formel (I) lassen sich Verbindungen der Formel (IA) oder (IB) erwähnen, worin R&sub1; eine lineare Alkylgruppe mit 3 Kohlenstoffatomen (d. h. eine Propylgruppe) bedeutet (diese Verbindungen werden als IA&sub3; bzw. IB&sub3; bezeichnet).
Gemische der Verbindungen IA&sub3; oder IB&sub3; mit dem handelsüblichen Cyclohexanbenzonitril-Flüssigkristall Zli-1083 (Handeisbezeichnung der Fa. E. Merck, nachstehend als "handelsüblicher Flüssigkristall 83" bezeichnet) wurden hergestellt, wobei die Gemische als IA&sub3;(P) bzw. IB&sub3;(P) bezeichnet wurden. Die physikalischen Eigenschaften von IA&sub3; (P), IB&sub3; (P) und des handelsüblichen Flüssigkristalls 83 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Die Zahlenwerte in Klammern geben extrapolierte Werte an.
Die in Tabelle 1 in Klammern gesetzten Werte wurden durch Extrapolation ermittelt, wobei die Werte der physikalischen Eigenschaften der Gemische unter Berücksichtigung des Mischungsgewichts in additiver Form bestimmt wurden.
Wie aus den extrapolierten Werten in Tabelle 1 hervorgeht, weisen IA&sub3; und IB&sub3; im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften Gemeinsamkeiten auf, wie eine positive dielektrische Anisotropie von 6,7 bzw. 6,0, hohe Klärpunkte von 123,6ºC bzw. 93,6ºC und geringe Viskositäten von 11,0 cP bzw. 22,4 cP für Materialien mit drei Ringen. Ein Gemisch (IB(E)), das durch Vermischen von drei Arten der Verbindungen der Formel (IB), worin R&sub1; Alkylgruppen mit 2, 3 bzw. 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, in einem Verhältnis von 1:1:1 erhalten worden ist, weist die in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Übergangspunkte von der Kristallphase zur nematischen Phase (CN(ºC)) und von der nematischen Phase zur isotropen Phase (NI(ºC)) auf. Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, ist es für die Verbindung der Formel (I) bei Verwendung von nur drei unter diese Formel fallenden Komponenten möglich, einen breiten Flüssigkristall- Temperaturbereich zu erzielen.
R&sub2; bedeutet in der vorstehenden Formel (II) eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei eine oder zwei nicht-benachbarte Methylengruppen durch Sauerstoffatome ersetzt sein können, und R&sub2; bedeutet vorzugsweise eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel (II) sind nachstehend aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln haben DFP und R&sub2; die vorstehend definierten Bedeutungen. Beispiele für besonders bevorzugte Verbindungen sind nachstehend aufgeführt:
Verbindungen der vorstehenden Formeln (IIA), (IIB) und (IIC), worin die Reste R&sub2; jeweils eine lineare Alkylgruppe mit 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, die jeweils als IIA&sub5;, IIB&sub5; und IIC&sub5; bezeichnet wurden, wurden jeweils im handelsüblichen Flüssigkristall 83 in einer Konzentration von 15 Gew.-% gelöst. Die Werte für die physikalischen Eigenschaften (extrapolierte Werte) sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, haben IIA&sub5;, IIB&sub5; und IIC&sub5; gemeinsame physikalische Eigenschaften, wie eine positive dielektrische Anisotropie von 9,6 bis 10,9 und niedrige Viskositäten von -8,2 bis -12,2 cP. Ferner weisen diese Verbindungen einen hohen spezifischen Widerstand auf.
Der Anteil der Verbindung der Formel (II) in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung beträgt geeigneterweise 30 Gew.-% oder weniger, wobei man die Verringerung des Klärpunkts und dergl., die mit der Zugabe der Verbindung verbunden ist, berücksichtigt.
In der vorstehenden Formel (III) bedeutet R&sub3; eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei ein Kohlenstoffatom in der Gruppe oder zwei nicht-benachbarte Kohlenstoffatome durch Sauerstoffatome ersetzt sein können. Vorzugsweise handelt es sich bei der Gruppe um eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (III) sind nachstehend aufgeführt:
Nachstehend sind Beispiele für besonders bevorzugte Verbindungen aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln haben R&sub3; und DFP die vorstehend definierten Bedeutungen. Diese Verbindungen weisen für das Dreiringsystem einen hohen Klärpunkt, eine positive dielektrische Anisotropie und eine niedrige Viskosität sowie einen hohen spezifischen Widerstand auf.
In der vorstehenden Formel (IV) können R&sub4; und R&sub5; gleich oder verschieden sein. Sie bedeuten Alkyl- oder Alkenylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen&sub1; wobei ein Kohlenstoffatom in den Gruppen oder zwei nicht-benachbarte Kohlenstoffatome durch Sauerstoffatome ersetzt sein können. Vorzugsweise handelt es sich bei den Gruppen um lineare Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere um lineare Alkyl oder Alkoxygruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.
Nachstehend sind Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (IV) aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln haben R&sub4; und R&sub5; die vorstehend definierten Bedeutungen.
Beispiele für besonders bevorzugte Verbindungen sind nachstehend aufgefuhrt:
In den vorstehenden Formeln haben R&sub4; und R&sub5; die vorstehend definierten Bedeutungen.
Diese Verbindungen besitzen einen hohen Klärpunkt, eine niedrige Viskosität und eine neutrale dielektrische Anisotropie.
Der Anteil der Verbindung der Formel (IV) in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung beträgt geeigneterweise 30 Gew.-% oder weniger, wobei man den Anstieg der Schwellenspannung und dergl., die sich bei der Zugabe der Verbindung ergeben, berücksichtigt.
In der vorstehenden Formel (V), können R&sub6; und R&sub7; gleich oder verschieden sein und jeweils Alkyl- oder Alkenylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei eine CH&sub2;-Gruppe in den Gruppen oder zwei nicht-benachbarte CH&sub2;-Gruppen durch Sauerstoffatome oder COO-Gruppen ersetzt sein können. Vorzugsweise handelt es sich um eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere um eine lineare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für bevorzugte Verbindungen der Formel (V) sind nachstehend aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln haben R&sub6; und R&sub7; die vorstehend definierten Bedeutungen.
Beispiele für besonders bevorzugte Verbindungen sind nachstehend aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln haben R&sub6; und R&sub7; die vorstehend definierten Bedeutungen.
Diese Verbindungen besitzen eine sehr niedrige Viskosität, eine neutrale dielektrische Anisotropie und eine überlegene Verträglichkeit. Sie tragen in hohem Maße zu einer Erhöhung des spezifischen Widerstands der Zusammensetzung bei.
Der Anteil der Verbindung der Formel (V) in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung beträgt in geeigneter Weise 25 Gew.-% oder weniger, wobei man die Erhöhung der Schwellenspannung und dergl., die sich durch Zugabe dieser Verbindung ergeben, berücksichtigt.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung kann weitere Flüssigkristallverbindungen oder Nichtflüssigkristallverbindungen enthalten, je nach dem Aufgabengebiet, in dem die Flüssigkristallelemente unter Verwendung dieser zusammensetzung einzusetzen sind und um die Schwellenspannung der Spannungs-Transmissions-Kennlinie, den Flüssigkristall-Temperaturbereich, die optische Anisotropie, die dielektrische Anisotropie, die Viskosität und dergl., einzustellen. Die Menge dieser zusätzlichen Verbindungen liegt in einem Bereich, der die erfindungsgemäße Wirkung nicht beeinträchtigt.
Beispiele für derartige Verbindungen sind nachstehend aufgeführt:
In den vorstehenden Formeln bedeuten R und R' jeweils eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Die vorstehenden Verbindungen können in geeigneten Kombinationen aus zwei oder mehr Arten eingesetzt werden.
Ein konkretes Beispiel für eine erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung ist eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer ersten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthält, und einer zweiten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält. Die jeweiligen Anteile der ersten Komponente und der zweiten Komponente, die in der Flüssigkristallzusammensetzung verwendet werden, betragen vorzugsweise 10 bis 95 Gew.-% bzw. 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Der Gesamtanteil der ersten Komponente und der zweiten Komponente beträgt vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%. Insbesondere betragen die Anteile der ersten Komponente und der zweiten Komponente 20 bis 80 Gew.-% bzw. 10 bis 30 Gew.-%, wobei der Gesamtanteil der ersten Komponente und der zweiten Komponente mindestens 50 Gew.-% beträgt.
Ein weiteres konkretes Beispiel für die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung ist eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer ersten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthält, einer zweiten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält, und einer dritten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (III) enthält. Die jeweiligen Anteile der ersten Komponente, der zweiten Komponente und der dritten Komponente in der Flüssigkristallzusammensetzung betragen vorzugsweise 10 bis 95 Gew.-%, 3 bis 30 Gew.-% und 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wobei der Gesamtanteil der ersten Komponente, der zweiten Komponente und der dritten Komponente vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% beträgt. Insbesondere betragen die jeweiligen Anteile der ersten, zweiten und dritten Komponente 20 bis 80 Gew.-%, 10 bis 30 Gew.-% bzw. 10 bis 50 Gew.-%, wobei der Gesamtanteil der ersten, zweiten und dritten Komponente mindestens 60 Gew.-% beträgt.
Ein weiteres konkretes Beispiel für die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung ist eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer ersten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthält, einer zweiten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält, einer dritten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (III) enthält, und einer vierten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (IV) enthält. Die jeweiligen Anteile der ersten, zweiten, dritten und vierten Komponente in der Flüssigkristallzusammensetzung betragen vorzugsweise 10 bis 95 Gew.-%, 3 bis 30 Gew.-%, 5 bis 90 Gew.-% bzw. 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wobei der Gesamtanteil der ersten, zweiten, dritten und vierten Komponente vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% beträgt. Insbesondere betragen die jeweiligen Anteile der ersten, zweiten, dritten und vierten Komponente 20 bis 80 Gew.-%, 10 bis 30 Gew.-%, 10 bis 50 Gew.-% bzw. 10 bis 30 Gew.-%, wobei der Gesamtanteil der ersten, zweiten, dritten und vierten Komponente mindestens 70 Gew.-% beträgt.
Ein weiteres konkretes Beispiel für die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung ist eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einer ersten Komponente, die mindestens eine Verbindung de Formel (I) enthält, einer zweiten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält, einer dritten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (III) enthält, einer vierten Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (IV) enthält, und einer fünften Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (V) enthält. Die jeweiligen Anteile der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Komponente in der Flüssigkristallzusammensetzung betragen vorzugsweise 10 bis 95 Gew.-%, 3 bis 30 Gew.-%, 5 bis 90 Gew.-%, 3 bis 30 Gew.-% bzw. 3 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wobei der Gesamtanteil der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Komponente vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% beträgt. Insbesondere betragen die jeweiligen Anteile der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Komponente 20 bis 80 Gew.-%, 10 bis 30 Gew.-%, 10 bis 50 Gew.-%, 10 bis 30 Gew.-% bzw. 3 bis 18 Gew.-%, wobei der Gesamtanteil der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Komponente mindestens 70 Gew.-% beträgt.

Beispiele

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Vergleichsbeispielen und Beispielen näher beschrieben.
Die Schwellenspannung der Spannungs-Transmissions-Kennlinie bedeutet eine Spannung (prozentualer Absorptionsanteil: 10%) für den Fall, daß die Lichttransmission in Richtung der optischen Achse senkrecht zur Anzeigeoberfläche 90% beträgt. Die Spannung wird als Vth angegeben. Der spezifische Widerstand eines Flüssigkristalls ist ein Wert, der durch Einfüllen eines Flüssigkristalls in eine Flüssigkeitszelle der Fa. Ando Electrics Co., Ltd. (Typ LE-21), anschließendes Anlegen einer Gleichstromspannung von 10 Volt an die Zelle unter Verwendung einer Gleichstromspannungsquelle (Typ HP41408 der Fa. Hewlett Packard Co., Ltd.), die mit einem Picoamperemeter ausgerüstet ist. Der Anfangswert wird als (Ωcm) angegeben. Der Wert nach einem Erwärmungstest auf 80ºC (1000 Stunden) wird als H angegeben. Der Flüssigkristall wurde für den Erwärmungstest in einem Pyrex-Glasgefäß bei 80ºC unter einer Stickstoff-Gasatmosphäre gehalten. Was die Zeit des Erwärmungstests betrifft, werden 1000 Stunden im allgemeinen als eine geeignete Zeitspanne für einen Wert nahe am Sättigungswert angesehen. Weitere Tests auf Zuverlässigkeit, Wetterbeständigkeit und insbesondere DV- Lichtechtheit wurden weggelassen. Der Grund hierfür ist, daß die Probleme durch eine Beeinträchtigung durch Licht als voll gelöst angesehen werden können, da kürzlich UV- Lichtabschirmfilter entwickelt wurden.
In den nachstehenden Vergleichsbeispielen und Beispielen wurden die Flüssigkristallzusammensetzungen jeweils gemäß der gleichen Rezeptur hergestellt. Unter "%" sind "Gew.-%" zu verstehen.

Vergleichsbeispiel a

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus den folgenden drei bekannten Difluorphenylbicyclohexan-Verbindungen der Formel (III) hergestellt:
Die Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel b

Eine Flüssigkristallzusammensetzung aus den folgenden Verbindungen wurde hergestellt: Verbindung der Formel (II) Verbindungen der Formel (III)
bekannte Difluorphenylcyclohexylethan-Verbindungen
bekannte Difluorbiphenylcyclohexan-Verbindungen
und die bekannte Fluorphenylbicyclohexanverbindung
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Vergleichsbeispiel c

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindung der Formel (II) Verbindungen der Formel (III)
bekannte Difluorbiphenylcyclohexanverbindungen Verbindungen der Formel (IV)
und Verbindung der Formel (V)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Beispiel 1

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I):
und Verbindungen der Formel (II)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Beispiel 2

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I) Verbindungen der Formel (II) Verbindungen der Formel (III)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Beispiel 3

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I) Verbindungen der Formel (II) Verbindungen der Formel (III)
und Verbindungen der Formel (IV)
Die physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I) Verbindungen der Formel (II) Verbindungen der Formel (III) Verbindungen der Formel (IV)
und Verbindung der Formel (V)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.

Beispiel 5

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I) Verbindung der Formel (II) Verbindungen der Formel (III) Verbindungen der Formel (IV)
und Verbindung der Formel (V)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.

Beispiel 6

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt: Verbindungen der Formel (I) Verbindung der Formel (II) Verbindungen der Formel (III)
und Verbindung der Formel (V)
Die Eigenschaften der Zusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

Beispiel 7

Beispiel 8

Eine Flüssigkristallzusammensetzung wurde aus folgenden Verbindungen hergestellt. Verbindungen der Formel (I) Verbindungen der Formel (II) Verbindungen der Formel (III) Verbindungen der Formel (IV) Verbindungen der Formel (V)
und eine weitere Verbindung
Die Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. Tabelle 4 Tabelle 5
Bei einem Vergleich der Vergleichsbeispiele a bis c mit den Beispielen 1 bis 8 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen in bezug auf verschiedene Eigenschaften, insbesondere in bezug auf die Viskosität, erheblich verbessert sind. Wird ferner die erste Komponente in geeigneter Weise mit der zweiten bis fünften Komponente kombiniert, ist es möglich, Eigenschaften, die für Flüssigkristall-Anzeigeelemente erforderlich sind, insbesondere geeignete Werte für den Klärpunkt und die Schwellenspannung, zu erzielen.

Wirkung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung zeichnet sich durch Eigenschaften, wie einen hohen spezifischen Widerstand und eine geringe Viskosität aus, wobei ein geringer Stromverbrauch erhalten bleibt. Daneben besitzen sie geeignete Werte für den Klärpunkt und die Schwellenspannung. Somit läßt sich die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung in geeigneter Weise für Flüssigkristall-Anzeigeelemente, insbesondere für AM-LCD, einsetzen.
Ferner weisen die erfindungsgemäßen Flüssigkristall- Anzeigeelemente unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung mit den vorerwähnten Eigenschaften einen hohen Kontrast, eine hohe Zuverlässigkeit und dennoch eine rasche Ansprechzeit auf. Somit ist es möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für OA bereitzustellen, die sich in hohem Maße für die Darstellung von bewegten Bildern, rasche Mausbewegungen oder das Abrollen von Dokumenten eignet.

Claims

1. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend:

(1) eine erste Komponente, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthält

in der R&sub1; eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin eine oder zwei nicht benachbarte Methylengruppen durch ein oder mehr Sauerstoffatome substituiert sind und X ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom bedeutet, und

(2) eine zweite Komponente, die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV) und (V) enthält:

worin R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; jeweils die für R&sub1; definierte Bedeutung haben; R&sub6; und R&sub7; jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, worin eine oder zwei nichtbenachbarte Methylengruppen durch ein oder mehr Sauerstoffatome oder Carboxylgruppen substituiert sein können; X&sub1; und X&sub2; jeweils ein Fluoratom, eine Trifluormethylgruppe, eine Trifluormethoxygruppe, eine Difluormethylgruppe oder eine Difluormethoxygruppe bedeuten;

Y&sub1; und Y&sub2; jeweils ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom bedeuten; Z&sub1;, Z&sub2; und Z&sub4; jeweils eine Einfachbindung, eine Carbonyloxygruppe oder eine Ethan-1,2-diylgruppe bedeuten;

Z&sub3;, Z&sub5; und Z&sub6; jeweils eine Einfachbindung, eine Carbonyloxygruppe, eine Ethan-1,2-diylgruppe oder eine Ethin- 1,2-diylgruppe bedeuten; und A eine 1,4-Cyclohexylengruppe oder eine 1,4-Phenylengruppe bedeutet, wobei mindestens ein Wasserstoffatom dieser Gruppen durch ein bzw. mehr Fluoratome substituiert sein kann,

wobei die erste und zweite Komponente in einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr in der Zusammensetzung vorliegen, mit der Maßgabe, daß die zusammensetzung keine Cyanoverbindung enthält.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) enthält.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II) und mindestens eine Verbindung der Formel (III) enthält.

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II), mindestens eine Verbindung der Formel (III) und mindestens eine Verbindung der Formel (IV) enthält.

5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponente mindestens eine Verbindung der Formel (II), mindestens eine Verbindung der Formel (III), mindestens eine Verbindung der Formel (IV) und mindestens eine Verbindung der Formel (V) enthält.

6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, enthaltend eine Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Definition in Anspruch 1.