• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft nematische Flüssigkristallmischungen, die wenigstens eine Verbindung der Formel I enthalten worin R11 und R12 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, sowie diese enthaltende Flüssigkristallanzeigen.
    公开号:DE102004003508A1
    申请号:DE200410003508
    申请日:2004-01-23
    公开日:2004-08-26
    发明作者:Harald Dr. Hirschmann；Volker Reiffenrath
    申请人:Merck Patent GmbH；
    IPC主号:G02F1-13
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft neue Flüssigkristallmischungen,ihre Verwendung in Flüssigkristallanzeigen,insbesondere in verdrillten und hochverdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigen(englisch: Twisted Nematic, kurz: TN; bzw. Supertwisted Nematic,kurz: STN) mit sehr kurzen Schaltzeiten und guten Steilheften undWinkelabhängigkeiten,sowie Flüssigkristallanzeigenenthaltend die neuen Mischungen.
    [0002] TN-Anzeigen sind bekannt, z.B. ausM. Schadt und W. Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127 (1971). STN-Anzeigensind bekannt, z.B. aus EP0 131 216 B1 ; DE34 23 993 A1 ; EP0 098 070 A2 ; M. Schadt und F. Leenhouts, 17. FreiburgerArbeitstagung 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.J. 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 verdrillteAnzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrage nach zwischen160° und360°, wiebeispielsweise die Anzeigeelemente nach Waters et al. (C.M. Waterset al., Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) (1985) (3rd Intern. DisplayConference, Kobe, Japan), die STN-LCD's (DE OS 35 03 259), SBE-LCD's (T.J. Schefferund J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (1984) 1021), OMI-LCD's (M. Schadt undF. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (1987), 236, DST-LCD's (EP OS 0 246 842)oder BW-STN-LCD's (K. Kawasaki etal., SID 87 Digest 391 (20.6)).
    [0003] STN-Anzeigen zeichnen sich im Vergleichzu Standard-TN-Anzeigen durch wesentlich bessere Steilheiten derelektrooptischen Kennlinie und, bei mittleren und höheren Multiplexraten,beispielsweise 32 bis 64 und höher,durch bessere Kontrastwerte aus. Dagegen ist in TN-Anzeigen im allgemeinender Kontrast aufgrund des besseren Dunkelwertes höher unddie Winkelabhängigkeitdes Kontrastes geringer als in STN-Anzeigen mit niedrigen Multiplexratenvon beispielsweise weniger als 32.
    [0004] Von besonderem Interesse sind TN-und STN-Anzeigen mit sehr kurzen Schaltzeiten insbesondere auchbei tieferen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeitenwurden bisher die Rotationsviskositäten der Flüssigkristallmischungen optimiertunter Verwendung von meist monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampfdruck.Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.
    [0005] Zur Erzielung einer steilen elektrooptischenKennlinie in den erfindungsgemäßen Anzeigensollen die Flüssigkristallmischungenrelativ großeWerte fürdas Verhältnisder elastischen Konstanten K33/K11, sowie relativ kleine Werte für Δε/ε⊥ aufweisen,wobei Δε die dielektrischeAnisotropie und ε⊥ diedielektrische Konstante senkrecht zur Moleküllängsachse ist.
    [0006] Überdie Optimierung des Kontrastes und der Schaltzeiten hinaus werdenan derartige Mischungen weitere wichtige Anforderungen gestellt: 1. Breites d/p-Fenster 2. Hohe chemische Dauerstabilität 3. Hoher elektrischer Widerstand 4. Geringe Frequenz- und Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung.
    [0007] Die erzielten Parameterkombinationensind bei weitem noch nicht ausreichend, insbesondere für Hochmultiplex-STN-Anzeigen(mit einer Multiplexrate im Bereich von ca. 1/400), aber auch für Mittel-und Niedermultiplex-STN- (mit Multiplexraten im Bereich von ca.1/64 bzw. 1/16), und TN-Anzeigen. Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, dassdie verschiedenen Anforderungen durch Materialparameter gegenläufig beeinflußt werden.
    [0008] Es besteht somit immer noch ein großer Bedarfan Flüssigkristallmischungen,insbesondere fürMittel- und Niedermultiplex-STN-Anzeigen,mit sehr kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich,hoher Kennliniensteilheit, guter Winkelabhängigkeit des Kontrastes undniedriger Schwellenspannung, die den oben angegebenen Anforderungengerecht werden.
    [0009] Eine besonders wichtige Anforderungfür TN-und insbesondere STN-Anzeigenist eine Reduzierung der Schaltzeiten, insbesondere bei Verwendungin Mobiltelefonen und PDAs ("personaldigital assistant").Bei gegebenen Werten von Operationstemperaturbereich, Schichtdickeund elektrooptischen Anforderungen sind somit Materialien von Interesse,deren Einsatz zu einer Reduzierung der Rotationsviskosität der Flüssigkristallmischung,und damit zu einer Reduzierung der Schaltzeit der Flüssigkristallanzeigeführt.
    [0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,Flüssigkristallmischungenzur Verwendung in Flüssigkristallanzeigen,insbesondere in TN- und STN-Anzeigenbereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nurin geringerem Maßeund gleichzeitig kurze Schaltzeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen, undsehr gute Steilheiten sowie verbesserte Temperaturabhängigkeitder Betriebsspannung aufgrund einer verbesserten Frequenzabhängigkeitder Dielektrizitätskonstantenaufweisen.
    [0011] Es wurde nun gefunden, dass dieseAufgabe gelöstwerden kann, wenn man nematische Flüssigkristallmischungen verwendet,die eine oder mehrere Verbindungen der Formel 1 enthalten,
    [0012] Die Verbindungen der Formel 1 verringerninsbesondere die Viskositätund die Schaltzeit von TN- und STN-Mischungen, ohne dabei den Klärpunkt,die Doppelbrechung oder die Steilheit der elektrooptischen Kennliniewesentlich zu beeinträchtigen.
    [0013] Außerdem wurde überraschenderweisegefunden, dass die erfindungsgemäßen Mischungen,verglichen mit Referenzmischungen ohne Verbindungen der Formel 1,bei deutlich schnellerer Schaltzeit zusätzlich auch eine reduzierteSchwellenspannung und Betriebsspannung aufweisen.
    [0014] Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Mischungenlange Lagerzeiten in der FK-Anzeige bei tiefen Temperaturen auf.
    [0015] Gegenstand der Anmeldung ist somiteine Flüssigkristallmischungenthaltend mindestens eine Verbindung der Formel I
    [0016] Gegenstand der Erfindung sind auchentsprechende Flüssigkristallmischungenzur Verwendung in Flüssigkristallanzeigen,insbesondere in TN- und STN-Anzeigen, besonders bevorzugt in mittel-und niedrigmultiplexierten STN-Anzeigen.
    [0017] Gegenstand der Erfindung ist aucheine Flüssigkristallanzeige(FK-Anzeige) mit – zweiTrägerplatten,die mit einer Umrandung eine Zelle bilden; – einerin der Zeile befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiverdielektrischer Anisotropie; – Elektrodenschichtenmit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten; – einemAnstellwinkel zwischen der Längsachseder Molekülean der Oberflächeder Trägerplattenund den Trägerplattenvon 0 Grad bis 30 Grad; – einemVerdrillungswinkel der Flüssigkristallmischungin der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht demBetrag nach zwischen 22,5° und600°; – einernematischen Flüssigkristallmischungumfassend
    [0018] Bevorzugte Verbindungen der FormelI sind solche, worin R11 und R12 Alkenylmit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet. Ferner bevorzugt sind Verbindungender Formel I ausgewähltaus den folgenden Formeln
    [0019] Die Verbindungen der Formel I sindin den erfindungsgemäßen flüssigkristallinenMischungen in einer Menge von 1 bis 25 Gew.%, bevorzugt von 2 bis20 Gew.% und insbesondere von 3 bis 15 Gew.% enthalten.
    [0020] Die erfindungsgemäßen Mischungen enthalten nebenden Verbindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Alkenylverbindungender Formel II
    [0021] Besonders bevorzugte Verbindungender Formel II sind ausgewähltaus den Formeln IIa bis IIg
    [0022] Besonders bevorzugt sind Verbindungender Formel IIa, insbesondere solche, worin R21a undR22a CH3 bedeuten,sowie Verbindungen der Formeln IIe, IIf, IIg, IIh und IIi, insbesonderesolche worin R21a H oder CH3 bedeutet.
    [0023] Die Verwendung von Verbindungen derFormel II führtin den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungenzu besonders niedrigen Werten der Rotationsviskosität und zuTN- und STN-Anzeigen mit einer hohen Steilheit und schnellen Schaltzeiteninsbesondere bei niedrigen Temperaturen.
    [0024] Die Verbindungen der Formeln I undII mit einer dielektrischen Anisotropie von – 1,5 bis + 1,5 (dielektrischneutrale Verbindungen) sind der oben definierten Komponente B zuzuordnen.
    [0025] Die erfindungsgemäßen Mischungen enthalten nebenoder alternativ zu den dielektrisch neutralen Alkenylverbindungender Formel II vorzugsweise eine oder mehrere dielektrisch positiveAlkenylverbindungen der Formel IIA
    [0026] Bevorzugte Verbindungen der FormelIIA sind solche, worin L21A und/oder L22A F und Q-Y F oder OCF3 bedeuten.
    [0027] Ferner bevorzugt sind Verbindungender Formel IIA, worin R21A 1E-Alkenyl oder3E-Alkenyl mit 2 bis 7, insbesondere 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomenbedeutet.
    [0028] Besonders bevorzugt sind Verbindungender Formel IIAa
    [0029] Die Komponente A enthält vorzugsweiseeine oder mehrere Cyanoverbindungen der folgenden Formeln
    [0030] R bedeutet in diesen Verbindungenbesonders bevorzugt Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenylmit 2 bis 7 C-Atomen.
    [0031] Besonders bevorzugt sind Mischungenenthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IIIb und/oderIIIc, ferner IIIf, insbesondere solche, worin L1 und/oderL2 F bedeuten.
    [0032] Ganz besonders bevorzugt sind Mischungen,die eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb enthalten, worinR Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomenbedeutet und L1 und L2 Hoder F, insbesondere beide H bedeuten, und/oder der Formel IIIc,worin R Alkyl mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl mit 2 bis7 Kohlenstoffatomen bedeutet und L1 undL2 unabhängigvoneinander H oder F bedeuten, wobei insbesondere wenigstens einerder Substituenten L1 und L2 Fbedeutet. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der folgenden Formeln
    [0033] In einer speziellen Ausführungsformenthältdie Komponente A vorzugsweise eine oder mehrere 3,4,5-Trifluorphenylverbindungender folgenden Formeln
    [0034] Besonders bevorzugt sind Verbindungender Formeln IVa, IVb, IVc, IVd, IVm und Vm, insbesondere Verbindungender Formeln IVa, IVm und Vm.
    [0035] Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalteneine oder mehrere Verbindungen der Komponente A vorzugsweise ineinem Anteil von 15 bis 80 %, besonders bevorzugt von 20 % bis 70%. Diese Verbindungen besitzen eine dielektrische Anisotropie Δε ≥ +3, insbesondere Δε ≥ +8, besondersbevorzugt Δε ≥ +12.
    [0036] Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalteneine oder mehrere Verbindungen der Komponente B, vorzugsweise ineinem Anteil von 20 bis 85 %, besonders bevorzugt in einem Anteilvon 30 bis 75 %. Die Verbindungen der Gruppe B, insbesondere solchemit Alkenylgruppen, zeichnen sich insbesondere durch ihre niedrigenWerte fürdie Rotationsviskosität γ1 aus.
    [0037] Die Komponente B enthält nebeneiner oder mehreren Verbindungen der Formel I und II vorzugsweise eineoder mehrere Verbindungen ausgewähltaus der Gruppe bestehend aus den Zweiringverbindungen der folgendenFormeln
    [0038] Die 1,4-Phenylengruppen in den FormelnVI10 bis VI19 und VI23 bis VI32 können jeweils unabhängig voneinanderauch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein.
    [0039] Besonders bevorzugt sind Verbindungender Formeln VI25 bis VI31, worin R61 Alkyl und R62 Alkyloder Alkoxy, insbesondere Alkoxy, jeweils mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen,bedeutet. Ferner bevorzugt sind Verbindungen der Formeln VI25 undVI31 mit L = F. Weiter sind Verbindungen der Formel V116 bevorzugt,worin R61 Alkenyl und R62 Alkylbedeuten.
    [0040] Ganz besonders bevorzugt sind Verbindungender Formeln VI25 und VI27 sowie Verbindungen der Formel VI16.
    [0041] R61 und R62 in den Verbindungen der Formeln VI1 bisVI30 bedeuten besonders bevorzugt geradkettiges Alkyl oder Alkoxymit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder geradkettiges Alkenyl mit 2bis 7 Kohlenstoffatomen.
    [0042] Die flüssigkristallinen Mischungenenthalten gegebenenfalls eine optisch aktive Komponente C in einer Menge, dass das Verhältnis zwischenSchichtdicke (Abstand der Trägerplatten)und natürlicherGanghöhe derchiralen nematischen Flüssigkristallmischunggrößer 0,2ist. Fürdie Komponente stehen dem Fachmann eine Vielzahl, zum Teil kommerziellerhältlicherchiraler Dotierstofte zur Verfügungz.B. wie CB15, Cholesterylnonanoat, S-811 oder S-1011 der MerckKGaA, Darmstadt. Die Wahl der Dotierstoffe ist an sich nicht kritisch.
    [0043] Der Anteil der Verbindungen der KomponenteC beträgtvorzugsweise 0 bis 10 %, insbesondere 0 bis 5 %, besonders bevorzugt0 bis 3 %.
    [0044] Die erfindungsgemäßen Mischungen enthalten nebenden Verbindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere flüssigkristallineTolan-Verbindungen.Aufgrund der hohen Doppelbrechung Δn der Tolan-Verbindungen kann bei geringeren Schichtdickengearbeitet werden, wodurch die Schaltzeiten deutlich kürzer werden.Die Tokan-Verbindungen sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehendaus Ta bis Ti
    [0045] Bevorzugte Verbindungen der FormelTe sind solche, worin einer, zwei oder drei der Reste L6 bisL11 F und die anderen H bedeuten, wobeiL6 und L7 bzw. L8 und L9 bzw. L10 und L11 nichtbeide gleichzeitig F bedeuten. Bevorzugte Verbindungen der FormelTi sind solche, worin L12 und L13 Hbedeuten.
    [0046] Besonders bevorzugt sind Verbindungender Formel Ta, Tb und Th. Dabei ist R1 bevorzugtAlkyl, währendR62 bevorzugt Alkyl oder Alkoxy, für die Verbindungender Formeln Ta und Tb insbesondere Alkoxy und für die Verbindungen der FormelTh insbesondere Alkyl, jeweils mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, bedeutet.
    [0047] Der Anteil der Verbindungen aus derGruppe enthaltend Ta und Tb ist vorzugsweise 5 bis 50 %, insbesondere10 bis 40 %. Der Anteil der Verbindungen der Formel Th ist vorzugsweise2 bis 35 %, insbesondere 4 bis 25 %.
    [0048] Der Anteil der Verbindungen der FormelnTa bis Th ist vorzugsweise 2 bis 55 %, insbesondere 5 bis 35 %.
    [0049] Die erfindungsgemäßen Mischungen können auchgegebenenfalls bis zu 20 % einer oder mehrerer Verbindungen miteiner dielektrischen Anisotropie von weniger als -2 (KomponenteD) enthalten.
    [0050] Falls die Mischungen Verbindungender Komponente D enthalten, so sind dies vorzugsweise eine odermehrere Verbindungen mit dem Strukturelement 2,3-Difluor-1,4-phenylen,z.B. Verbindungen gemäß DE-OS 38 07 801 , 38 07 861 , 38 07 863 , 38 07 864 oder 38 07 908 . Besondersbevorzugt sind Tolane mit diesem Strukturelement gemäß der InternationalenPatentanmeldung WO 88/07514.
    [0051] Weitere bekannte Verbindungen derKomponente D sind z.B. Derivate der 2,3-Dicyanhydrochinone oderCyclohexanderivate mit dem Strukturelement
    [0052] Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigenkeine Verbindungen der Komponente D.
    [0053] Im Zusammenhang mit der vorliegendenErfindung bedeutet der Ausdruck "Alkyl" – sofern er nicht an andererStelle dieser Beschreibung oder in den Ansprüchen abweichend definiert ist – einengeradkettigen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrestmit 1 bis 12 (d.h. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12) Kohlenstoffatomen.Sofern es sich bei diesem Alkylrest um einen gesättigten Rest handelt, wirder auch als "Alkanyl" bezeichnet. In einemAlkylrest könnenauch eine oder mehrere CH2-Gruppen derartdurch -O- ("Oxaalkyl", "Alkoxy"), -S- ("Thioalkyl"), -C≡C- ("Alkinyl"), -CO-, -CO-O- oder-O-CO- ersetzt sein, dass Heteroatome (O, S) nicht direkt miteinanderverknüpftsind. Vorzugsweise ist Alkyl ein geradkettiger Rest mit 1, 2, 3,4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, Ethyl,n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl,n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl.
    [0054] Unter Alkoxy ist ein O-Alkyl-Restzu verstehen, in dem das Sauerstoffatom direkt mit der durch den Alkoxyrestsubstituierten Gruppe oder dem substituierten Ring verbunden istund Alkyl wie oben definiert und vorzugsweise unverzweigt ist. BevorzugteAlkoxyreste sind Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy,Heptoxy und Octoxy. Besonders bevorzugt ist Alkoxy -OCH3,-OC2H5, -O-n-C3H7, -O-n-C4H9 und -O-n-C5H11 .
    [0055] Der Ausdruck "Alkenyl" bedeutet einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrestmit wenigstens einer C=C-Doppelbindung und umfaßt im Zusammenhang der vorliegendenErfindung geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 7(d.h. 2, 3, 4, 5, 6 oder 7) beziehungsweise 2 bis 12 (d.h. 2, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12) Kohlenstoffatomen, insbesonderedie geradkettigen Gruppen. Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt auch solche Reste mit 2oder mehr C=C-Doppelbindungen.Bevorzugte 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 undC5-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 Kohlenstoffatomensind im allgemeinen bevorzugt.
    [0056] Unter einem "Alkenyloxy"-Rest ist ein O-Alkenyl-Rest zu verstehen,in dem das Sauerstoffatom direkt mit der durch den Alkenyloxyrestsubstituierten Gruppe oder dem substituierten Ring verbunden istund Alkenyl wie oben definiert und vorzugsweise unverzweigt ist.
    [0057] Da in einem Alkylrest erfindungsgemäß eine odermehrere CH2-Gruppen durch -O- ersetzt seinkönnen,umfaßtder Ausdruck "Alkyl" auch "Oxaalkyl"-Reste. Im Zusammenhangmit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Oxaalkyl" Alkylreste, in denenwenigstens eine nicht-terminale CH2-Gruppedurch -O- derart ersetzt ist, dass keine benachbarten Heteroatome(O, S) vorliegen. Vorzugsweise umfaßt Oxaalkyl geradkettige Resteder Formel -CaH2a+1-O-(CH2)b-, wobei a undb jeweils unabhängigvoneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bedeuten; besondersbevorzugt ist a eine ganze Zahl von 1 bis 6 und b 1 oder 2.
    [0058] Sofern in einem wie oben definertenAlkylrest eine oder mehrere CH2-Gruppen durch Schwefelersetzt sind, liegt ein "Thioalkyl"-Rest. Vorzugsweiseumfaßt "Thioalkyl" einen geradkettigenRest der Formel CaH2a+1-S-(CH2)b-, wobei a 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist und b 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, 9 oder 10 ; besonders bevorzugt ist a eine ganze Zahl von 1 bis6 und b 0, 1 oder 2.
    [0059] Falls in einem Alkylrest bzw. Alkenylresteine oder mehrere CH2-Gruppen durch -C≡C- ersetztsind, liegt ein Alkinylrest bzw. Alkeninylrest vor. Auch die Ersetzungvon einer oder mehreren CH2-Gruppen durch -CO-,-CO-O-or -O-CO-ist möglich.
    [0060] Die einzelnen Verbindungen der FormelnI, II, IIA, III, IV, V, VI und T beziehungsweise deren Unterformelnsowie auch andere Verbindungen, die in den erfindungsgemäßen TN-und STN-Anzeigen verwendet werden können, sind entweder bekanntoder könnenanalog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden. So sindVerfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I beispielsweiseaus der DE 44 14 647 A1 bekannt.
    [0061] In besonders bevorzugten Ausführungsformenenthalten die Mischungen – eine oder mehrere Verbindungenausgewähltaus den Formeln Ia bis Ie, insbesondere Ia und/oder Ie; – eineoder mehrere Verbindungen der Formeln IIa bis IIi, insbesondereIIe, IIf, IIg; – eineoder zwei Verbindungen der Formel IIA, ganz besonders bevorzugtder Formel IIAa, insbesondere solche, worin R21Aa für H beziehungsweiseCH3 steht; – eineoder mehrere Verbindungen der Formeln IIIb-1, IIIb-2, IIIc-1, IIIc-2und IIIc-3, insbesondere der Formeln IIIc-1, IIIc-2, IIIc-3; – 1bis 25 %, besonders bevorzugt 2 bis 20 %, insbesondere 3 bis 15einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I; – 3bis 60 %, besonders bevorzugt 6 bis 50 %, insbesondere 8 bis 40einer oder mehrerer Verbindungen der Formel II; – 5bis 45 %, besonders bevorzugt 10 bis 40 %, insbesondere 15 bis 35% einer oder mehrerer Alkenylverbindungen der Formel IIA; – 5bis 55 %, besonders bevorzugt 10 bis 50 %, insbesondere 15 bis 45% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel III; – eineoder mehrere Verbindungen der Formel VI9 und/oder VI24, worin R61 Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutetund R62 die oben angegebene Bedeutung hat; – eineoder mehrere Verbindungen der Formel VI25 und/oder VI27, wobei Lin Formel VI25 H oder F, insbesondere F bedeutet; – eineoder mehrere Verbindungen der Formel VI16, wobei R61 einenunverzweigten Alkenylrest und R62 einenunverzweigten Alkylrest darstellen; – eineoder mehrere Verbindungen der Formeln Ta, Tb und/oder Th; – mehrals 20 % an Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie,insbesondere mit Δε ≥ +12.
    [0062] Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich – insbesonderebeim Einsatz in TN- und STN-Anzeigen mit hohen Schichtdicken – durchsehr niedrige Summenschaltzeiten aus (tges =ton + toff).
    [0063] Die in den erfindungsgemäßen TN-und STN-Zellen verwendeten Flüssigkristallmischungensind dielektrisch positiv mit Δε ≥ 1. Besondersbevorzugt sind Flüssigkristallmischungenmit Δε ≥ 3, insbesonderemit Δε ≥ 5.
    [0064] Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen weisengünstigeWerte fürdie Schwellenspannung V10/0/20 und für die Rotationsviskosität γ1 auf.Ist der Wert fürden optischen Wegunterschied d · Δn vorgegeben, wird der Wertfür dieSchichtdicke d durch die optische Anisotropie Δn bestimmt. Insbesondere beirelativ hohen Werten fürd · Δn ist imallgemeinen die Verwendung erfindungsgemäßer Flüssigkristallmischungen mit einemrelativ hohen Wert fürdie optische Anisotropie bevorzugt, da dann der Wert für d relativklein gewählt werdenkann, was zu günstigerenWerten fürdie Schaltzeiten führt.Aber auch solche erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen,die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungenmit kleineren Werten für Δn enthalten,sind durch vorteilhafte Werte fürdie Schaltzeiten gekennzeichnet.
    [0065] Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen sindweiter durch vorteilhafte Werte für die Steilheit der elektrooptischenKennlinie gekennzeichnet, und könneninsbesondere bei Temperaturen über20 °C mit hohenMultiplexraten betrieben werden. Darüber hinaus weisen die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungeneine hohe Stabilitätund günstigeWerte fürden elektrischen Widerstand und die Frequenzabhängigkeit der Schwellenspannungauf. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigenweisen einen großenArbeitstemperaturbereich und eine gute Winkelabhängigkeit des Kontrastes auf.
    [0066] Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigeelementeaus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit einersolchen Oberflächenbehandlung,dass die Vorzugsorientierung (Direktor) der jeweils daran angrenzendenFlüssigkristall-Moleküle von dereinen zur anderen Elektrode gewöhnlich umbetragsmäßig 160° bis 720° gegeneinanderverdreht ist, entspricht der fürderartige Anzeigeelemente üblichenBauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weitgefaßtund umfaßtauch alle Abwandlungen und Modifikationen der TN- und STN-Zelle, insbesondereauch Matrix-Anzeigeelemente sowie die zusätzliche Magnete enthaltendenAnzeigeelemente.
    [0067] Der Oberflächentiltwinkel an den beidenTrägerplattenkann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt.Bevorzugte TN-Anzeigenweisen Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an derOberflächeder Trägerplattenund den Trägerplattenvon 0° bis7°, vorzugsweise0,01 ° bis5°, insbesondere0,1 bis 2° auf.In den STN-Anzeigenist der Anstellwinkel bei 1 ° bis30°, vorzugsweisebei 1 ° bis12° undinsbesondere bei 3° bis10°.
    [0068] Der Verdrillungswinkel der TN-Mischungin der Zelle liegt dem Betrag nach zwischen 22,5° und 170°, vorzugsweise zwischen 45° und 130° und insbesonderezwischen 80° und115°. DerVerdrillungswinkel der STN-Mischungin der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungschicht liegtdem Betrag nach zwischen 100° und600°, vorzugsweisezwischen 170° und300° undinsbesondere zwischen 180° und270°.
    [0069] Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbarenFlüssigkristallmischungenerfolgt in an sich üblicherWeise. In der Regel wird die gewünschteMenge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der denHauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auchmöglich,Lösungender Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton,Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischungwieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
    [0070] Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen eignensich auch zur Verwendung als Flüssigkristall-(FK-)Medienin cholesterischen Flüssigkristall-(CFK-)Anzeigen,insbesondere SSCT- (engt. "surfacestabilized cholesteric texture")und PSCT- (engl. "polymerstabilized cholesteric texture")Anzeigen, wie zum Beispiel in WO 92/19695, US 5,384,067 , US 5,453,863 , US 6,172,720 oder US 5,661,533 beschrieben. CFK-Anzeigenenthalten typischerweise ein cholesterisches FK-Medium bestehendaus einer nematischen Komponente und einer optisch aktiven Komponente,welches im Vergleich zu TN- und STN-Anzeigen eine deutlich höhere helikaleVerdrillung aufweist, und Selektivreflektion von zirkular polarisiertemLicht zeigt. Die Reflektionswellenlänge enspricht dem Produkt ausder Ganghöheder cholesterischen Helix und dem mittleren Brechungsindex des CFK-Mediums.
    [0071] Zu diesem Zweck werden den erfindungsgemäßen FK-Mischungenein oder mehrere chirale Dotierstoffe zugesetzt, deren Verdrillungsvermögen undKonzentration so gewähltsind, dass das FK-Medium eine cholesterische Phase bei Raumtemperaturaufweist und eine Reflektionswellenlänge besitzt, die vorzugsweise imsichtbaren, UV- oder IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums,insbesondere zwischen 400 und 800 nm, liegt.
    [0072] Geeignete Dotierstoffe sind dem Fachmannbekannt und kommerziell erhältlich,wie zum Beispiel Cholesterylnonanoat (CN), CB15, R/S-811, R/S-1011,R/S-2011, R/S-3011 oder R/S-4011 (Merck KGaA, Darmstadt). Besondersbevorzugt sind hochverdrillende Dotierstoffe mit einem chiralenZuckerrest, insbesondere Dianhydrohexitol-Derivate wie zum BeispielDerivate von Isosorbit, Isomannit oder Isoidit, vorzugsweise Sorbitol derivatewie in WO 98/00428 beschrieben. Ferner bevorzugt sind chirale Ethandiolderivatewie 1,2-Derivate von Diphenyl-1,2-dihydroxyethan (Benzylenglycol,Hydrobenzoin), vorzugsweise mesogene Hydrobenzoinderivate wie in GB-A-2 328 207 beschrieben.Ganz besonders bevorzugte Dotierstoffe sind chirale Binaphthylderivatewie in WO 02/94805 beschrieben, chirale Binaphthol-Acetalderivatewie in WO 02/34739 beschrieben, chirale TADDOL-Derivate wie in WO02/06265 beschrieben, sowie chirale Dotierstofte mit mindestenseiner fluorierten Brückengruppeund einer endständigenoder zentralen chiralen Gruppe wie in WO 02/06196 und WO 02/06195beschrieben.
    [0073] Falls zwei oder mehr Dotierstoffezugesetzt werden, könnendiese gleichen oder entgegengesetzten Drehsinn und gleiche oderentgegengesetzte Temperaturabhängigkeitder Verdrillung aufweisen.
    [0074] CFK-Medien, enthaltend als nematischeKomponente eine erfindungsgemäße FK-Mischungund als optisch aktive Komponente einen oder mehrere chirale Dotierstoffe,sind ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Gegenstandder vorliegenden Erfindung sind ferner CFK-Anzeigen, insbesondereSSCT- und PSCT-Anzeigen, enthaltend CFK-Medien wie oben beschrieben.
    [0075] Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmannbekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweisekönnen0-15 pleochroitische Farbstoffe zugesetzt werden.
    [0076] In der vorliegenden Anmeldung undin den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungendurch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemischeFormeln gemäß folgenderTabellen A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw.m C-Atomen. Die Alkenylreste weisen die trans-Konfiguration auf. Die Codierung gemäß TabelleB versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben.Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper miteinem Strich der in der untenstehenden Tabelle angegebene Code für die SubstituentenR1, R2, L1, L2 und L3.
    [0077] Die TN- und STN-Displays enthaltenvorzugsweise flüssigkristallineMischungen, die sich aus einer oder mehreren Verbindungen aus denTabellen A und B zusammensetzen.
    [0078] TabelleA: (L1, L2, L3 = H oder F)
    [0079] TabelleC zeigt einige der fürdie Dotierung der flüssigkristallinenMischungen geeigneten Dotierstoffe TabelleC
    [0080] Die folgenden Beispiele sollen dieErfindung erläutern,ohne sie zu begrenzen. Es bedeutet
    [0081] Klp. Klärpunkt (Phasenübergangs-Temperaturnematisch-isotrop), S-N Phasenübergangs-Temperatur smektisch-nematisch, Visk.Fließviskosität (soweitnicht anders angegeben bei 20 °C), Δn optischeAnisotropie (589 nm, 20 °C) no ordentlicher Brechungsindex (589 nm, 20 °C) Δε dielektrischeAnisotropie (1 kHz, 20 °C) ε1 Dielektrizitätskonstantesenkrecht zur Moleküllängsachse(1 kHz, 20 °C) γ1 Rotationsviskosität SKennliniensteilheit = V90/V10 V10 Schwellenspannung = charakteristischeSpannung bei einem relativen Kontrast von 10 %, V90 charakteristischeSpannung bei einem relativen Kontrast von 90 %, tges ton + toff
    [0082] Licristal®. PhysicalProperties of Liquid Crystals",Hrsg. Dr. W. Becker, Merck KGaA, Darmstadt, 1998, beschrieben bestimmt.
    [0083] Vor- und nachstehend sind alle Temperaturenin °C angegeben.Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente. Alle Werte beziehen sichauf 20 °C,soweit nicht anders angegeben. Die Ansteuerung der Anzeigen erfolgt,soweit nicht anders angegeben, bei einer Multiplexrate von 1/48und einem Bias von 1/8. Die Verdrillung (twist) beträgt 240 °, soweitnicht anders angegeben.
    [0084] EineTN- und STN-Mischung bestehend aus
    [0085] EineTN- und STN-Mischung bestehend aus
    [0086] weist gegenüber Vergleichsbeispiel 1 eineverringerte Schaltzeit und eine erniedrigte Schwellenspannung auf,unter Beibehaltung der übrigengünstigenEigenschaften.
    [0087] EineTN- und STN-Mischung bestehend aus
    [0088] weist gegenüber Vergleichsbeispiel 1 eineverringerte Schaltzeit auf, unter Beibehaltung der übrigen günstigenEigenschaften.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Flüssigkristallmischungenthaltend wenigstens eine Verbindung der Formel I
    [2] Flüssigkristallmischunggemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel I R11 einenAlkenylrest mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R12 einen Alkenylrest mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomenbedeutet.
    [3] Flüssigkristallmischunggemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass in Formel I . R11 CH2=CH- oder CH3-CH=CH-bedeutet; und R12 CH2=CH-oder CH3-CH=CH- bedeutet.
    [4] Flüssigkristallmischunggemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung/en der Formel I in einerMenge von 1 bis 25 Gew.%, bevorzugt von 2 bis 20 Gew.% und insbesonderevon 3 bis 15 Gew.% in der Flüssigkristallmischungenthalten ist/sind.
    [5] Flüssigkristallmischunggemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallmischung wenigstenseine Verbindung der Formel II und/oder der Formel IIA enthält:
    [6] Flüssigkristallmischunggemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallmischung wenigstenseine Verbindung der Formeln IIIa bis IIIh enthält:
    [7] Flüssigkristallmischunggemäß Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallmischung eine odermehrere Verbindungen der Formeln IIIb und/oder IIIc enthält.
    [8] Flüssigkristallmischunggemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallmischung eine odermehrere Tolan-Verbindungen der Formeln Ta bis Ti enthält:
    [9] Flüssigkristallanzeigeenthaltend eine Flüssigkristallmischungnach einem der Ansprüche1 bis B.
    [10] TN- oder STN-Flüssigkristallanzeigemit – zweiTrägerplatten,die mit einer Umrandung eine Zelle bilden; – einer in der Zelle befindlichennematischen Flüssigkristallmischungmit positiver dielektrischer Anisotropie; – Elektrodenschichten mit Orientierungsschichtenauf den Innenseiten der Trägerplatten; – einemAnstellwinkel zwischen der Längsachseder Molekülean der Oberflächeder Trägerplattenund den Trägerplattenvon 0 Grad bis 30 Grad; – einemVerdrillungswinkel der Flüssigkristallmischungin der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht demBetrag nach zwischen 22,5° und600°; – einernematischen Flüssigkristallmischungumfassend a) 15 – 80Gew.% einer flüssigkristallinenKomponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen miteiner dielektrischen Anisotropie von über +1,5; b) 20 – 85 Gew.%einer flüssigkristallinenKomponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen miteiner dielektrischen Anisotropie zwischen -1,5 und +1,5; c)0 – 20Gew.% einer flüssigkristallinenKomponente D, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen miteiner dielektrischen Anisotropie von unter -1,5; und d) gegebenenfallseiner optisch aktiven Komponente C ineiner Menge, dass das Verhältniszwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicherGanghöheder chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa0,2 bis 1,3 beträgt; dadurchgekennzeichnet, dass die nematische Flüssigkristallmischung eine Flüssigkristallmischungnach einem der Ansprüche1 bis 8 ist.
    [11] Cholesterische Flüssigkristallanzeige, SSCT-oder PSCT-Anzeige, enthaltend als optisch aktive Komponente einenoder mehrere chirale Dotierstoffe und als nematische Komponenteeine Flüssigkristallmischung nacheinem der Ansprüche1 bis 8.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP6580024B2|2019-09-25|液晶媒体
    JP6158287B2|2017-07-05|液晶システムおよび液晶ディスプレイ
    JP4949027B2|2012-06-06|液晶媒体
    EP2338953B1|2014-03-19|Flüssigkristallines Medium
    CN1510107B|2014-11-05|液晶介质
    JP4948892B2|2012-06-06|電気光学的液晶ディスプレイ
    JP5591441B2|2014-09-17|液晶媒体および液晶ディスプレイ
    NL1007784C2|1999-05-04|Elektro-optisch vloeibaar-kristalbeeldscherm.
    EP0332005B1|1992-09-09|Supertwist-Flüssigkristallanzeige
    JP5596897B2|2014-09-24|液晶媒体および液晶ディスプレイ
    KR101858270B1|2018-05-16|액정 매질 및 액정 디스플레이
    CN1521233B|2010-06-16|液晶态介质
    KR101198452B1|2012-11-06|메소제닉 화합물, 전기-광학 디스플레이용 매질 및전기-광학 디스플레이
    US8659737B2|2014-02-25|Liquid crystal medium and liquid crystal display
    KR20110033847A|2011-03-31|액정 매질
    JP5236159B2|2013-07-17|メソゲン性化合物、液晶媒体および液晶ディスプレイ
    KR20000022497A|2000-04-25|키랄성 도펀트
    JP6645656B2|2020-02-14|電気光学的液晶ディスプレイおよび液晶媒体
    EP2399972B1|2015-11-25|Flüssigkristallines medium und flüssigkristallanzeige mit hoher verdrehung
    KR20100125335A|2010-11-30|액정 매질
    TW200401024A|2004-01-16|Liquid-crystal medium, and electro-optical display containing same
    JPH11501692A|1999-02-09|電気光学液晶ディスプレイ
    JP2004315819A|2004-11-11|液晶媒体
    KR101770833B1|2017-08-24|액정 매질 및 액정 디스플레이
    EP1690917B1|2008-10-08|Mesogene Verbindungen, flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeigevorrichtung
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2012097272A|2012-05-24|
    US20040161550A1|2004-08-19|
    TW200502366A|2005-01-16|
    US7220464B2|2007-05-22|
    TWI342891B|2011-06-01|
    JP2004244637A|2004-09-02|
    CN1521547A|2004-08-18|
    CN100454113C|2009-01-21|
    DE102004003508B4|2012-11-15|
    JP5554768B2|2014-07-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-04-14| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-05-04| R016| Response to examination communication|
    2012-05-07| R016| Response to examination communication|
    2012-05-09| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C09K0019420000 Ipc: C09K0019300000 |
    2012-06-28| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C09K0019420000 Ipc: C09K0019300000 Effective date: 20120509 |
    2012-07-02| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-05-23| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130216 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE10306399.4||2003-02-15||
    DE10306399||2003-02-15||
    DE200410003508|DE102004003508B4|2003-02-15|2004-01-23|Nematische Flüssigkristallmischung und ihre Verwendung in Anzeigen|DE200410003508| DE102004003508B4|2003-02-15|2004-01-23|Nematische Flüssigkristallmischung und ihre Verwendung in Anzeigen|
    [返回顶部]