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DE19844321B4 - Nematische Flüssigkristallmischung und Verwendung in einer STN-Flüssigkristallanzeige - Google Patents

Nematische Flüssigkristallmischung und Verwendung in einer STN-Flüssigkristallanzeige Download PDF

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DE19844321B4
DE19844321B4 DE19844321A DE19844321A DE19844321B4 DE 19844321 B4 DE19844321 B4 DE 19844321B4 DE 19844321 A DE19844321 A DE 19844321A DE 19844321 A DE19844321 A DE 19844321A DE 19844321 B4 DE19844321 B4 DE 19844321B4
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liquid
crystal mixture
component
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Harald Dr. Hirschmann
Sven Schüpfer
Volker Reiffenrath
Sabine Dr. Schoen
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Merck Patent GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K19/0208—Twisted Nematic (T.N.); Super Twisted Nematic (S.T.N.); Optical Mode Interference (O.M.I.)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Nematische Flüssigkristallmischung bestehend aus
a) 20–95 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von über +1,5;
b) 5–80 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen –1,5 und +1,5;
c) einer optisch aktiven Komponente C in einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IA2, IA5, IA8, IA10 und IA11
Figure 00000001
Figure 00000002
enthält,
worin
Ra Alkyl, Alkoxy, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen, und
Rb Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen,
bedeuten,
und Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel IB
Figure 00000003
enthält,
worin
R3 eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 C-Atomen ist,...

Description

  • Die Erfindung betrifft neue nematische Flüssigkristallmischungen, sowie deren Verwendung in Supertwist-Flüssigkristallanzeigen (SFA, englisch: Supertwisted Nematic Displays, kurz: STN-Displays) mit sehr kurzen Schaltzeiten und guten Steilheiten und Winkelabhängigkeite.
  • SFA gemäß des Oberbegriffs sind bekannt, z.B. aus EP 0 131 216 B1 ; DE 34 23 993 A1 ; EP 0 098 070 A2 ; M. Schadt und F. Leenhouts, 17. Freiburger Arbeitstagung Flüssigkristalle (8.-10.04.87); K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6); M. Schadt und F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1); K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26, No. 11, L 1784-L 1786 (1987); F. Leenhouts et al., Appl. Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987); H.A. van Sprang und H.G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987); T.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 SFA umfaßt hier jedes höher verdrillte Anzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrage nach zwischen 160° und 360°, wie beispielsweise die Anzeigeelemente nach Waters et al. (C.M. Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) (1985) (3rd Intern. Display Conference, Kobe, Japan), die STN-LCD's ( DE OS 35 03 259 ), SBE-LCD's (T.J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (1984) 1021), OMI-LCD's (M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (1987), 236, DST-LCD's ( EP OS 0 246 842 ) oder BW-STN-LCD's (K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6)).
  • Derartige SFA zeichnen sich im Vergleich zu Standard-TN-Anzeigen durch wesentlich bessere Steilheiten der elektrooptischen Kennlinie und damit verbundenen besseren Kontrastwerten sowie durch eine wesentlich geringere Winkelabhängigkeit des Kontrastes aus. Von besonderem Interesse sind SFA mit sehr kurzen Schaltzeiten insbesondere auch bei tieferen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher die Rotationsviskositäten der Flüssigkristallmischungen optimiert unter Verwendung von meist monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampf druck. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.
  • Zur Erzielung einer steilen elektrooptischen Kennlinie in SFA sollen die Flüssigkristallmischungen relativ große Werte für K33/K11 und relativ kleine Werte für Δε/ε⊥ aufweisen.
  • Über die Optimierung des Kontrastes und der Schaltzeiten hinaus werden an 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.
  • Die erzielten Parameterkombinationen sind bei weitem noch nicht ausreichend, insbesondere für Hochmultiplex- aber auch für Nieder- und Mittelmultiplex-STN (1/400). Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, daß die verschiedenen Anforderungen durch Materialparameter gegenläufig beeinflußt werden.
  • In den Druckschriften DE 197 46 793 A1 , DE 197 32 502 Al , DE 41 05 742 A1 und EP 0543244 A1 werden fluorierte Tolanverbindungen offenbart, die sich als Komponenten für flüssigkristalline Mischungen eignen.
  • Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach SFA, insbesondere für hochauflösende Anzeigen (XGA), mit sehr kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, hoher Kennliniensteilheit, guter Winkelabhängigkeit des Kontrastes und niedriger Schwellenspannung, die den oben angegebenen Anforderungen gerecht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, SFA bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und gleichzeitig kurze Schaltzeiten aufweisen.
  • Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man nematische Flüssigkristallmischungen verwendet, die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Formeln IA2, IA5, IA8, IA10 und IA11 (nachstehend mit IA bezeichnet)
    Figure 00030001
    enthalten,
    worin
    Ra Alkyl, Alkoxy, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen, und
    Rb Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen,
    bedeuten,
    und mindestens eine Verbindung der Formel IB
    Figure 00040001
    enthalten,
    worin
    R3 eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 C-Atomen ist,
    R4 die Bedeutung von Ra besitzt, und
    c 0 oder 1 bedeutet,
    mit der Maßgabe, daß Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel
    Figure 00040002
    enthalten, 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, ausgeschlossen sind.
  • Durch die Verwendung der Verbindungen der Formel IA können erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen mit hohen optischen Anisotropien Δn erhalten werden, die insbesondere für farbreflektive STN-Anzeigen geeignet sind.
  • Die Verwendung der Verbindungen der Formeln IA und IB in den Mischungen für erfindungsgemäße SFA bewirkt insbesondere sehr schnelle Schaltzeiten.
  • Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mischungen durch folgende Vorzüge aus
    • – sie besitzen eine niedrige Viskosität,
    • – sie besitzen eine niedrige Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung und der Operationsspannung,
    • – sie bewirken lange Lagerzeiten im Display bei tiefen Temperaturen.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung der Flüssigkristallmischungen für ein Flüssigkristall-Display mit
    • – zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
    • – einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie,
    • – Elektrodenschichten mit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten,
    • – einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 1 Grad bis 30 Grad,
    • – einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100° und 600°, und
    • – einer nematischen Flüssigkristallmischung bestehend aus a) 20–95 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von über +1,5; b) 5–80 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen –1,5 und +1,5; c) 0–20 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente D, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von unter –1,5; und
    • d) einer optisch aktiven Komponente C in einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Formeln IA2, IA5, IA8, IA10 und IA11 wie oben definiert
    enthält,
    und Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel IB
    Figure 00060001
    enthält,
    worin
    R3 eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 C-Atomen ist,
    R4 die Bedeutung von Ra besitzt, und
    c 0 oder 1
    bedeutet,
    mit der Maßgabe, daß Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel
    Figure 00070001
    enthalten, 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, ausgeschlossen sind.
  • Gegenstand der Erfindung sind auch entsprechende Flüssigkristallmischungen zur Verwendung in SFA.
  • Die als Verbindungen der Formel IA bezeichneten Verbindungen sind die Verbindungen der Teilformeln IA2, IA5, IA8, IA10 und IA11:
    Figure 00070002
    Figure 00080001
    Ra und Rb sind vorzugsweise geradkettiges Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, ferner geradkettiges Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen.
  • Die Formel IB umfaßt folgende Verbindungen
    Figure 00090001
    worin R3 und R4 die oben angegebene Bedeutung besitzen. Bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IB1 und IB2, worin R3 1E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet.
  • Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel IB1 sind solche der Unterformeln IB1-1 bis IB1-5.
    Figure 00090002
    worin R3a und R4a jeweils unabhängig voneinander H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 und R4b n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten.
  • Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel IB2 sind solche der Unterformeln IB2-1 und IB2-2
    Figure 00100001
    worin R3a und R4b die unter den Verbindungen der Formeln IB1-1 bis IB1-5 angegebene Bedeutung besitzen.
  • Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigen, worin Komponente B mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IB1-4, IB2-1 und IB2-2 enthält.
  • Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen der Komponente A, vorzugsweise 25 bis 95 Gew.% und insbesondere bevorzugt 30 bis 90 Gew.%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 25 bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt 25 bis 70 Gew.% und insbesondere bevorzugt 30 bis 60 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Komponente A. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 60 bis 95 Gew.%, besonders bevorzugt 70 bis 95 Gew.% und insbesondere bevorzugt 80 bis 90 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Komponente A.
  • Die Komponente A enthält vorzugsweise Verbindungen der Formeln II und/oder III,
    Figure 00100002
    Figure 00110001
    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,
    Figure 00110002
    jeweils unabhängig voneinander
    Figure 00110003
    L1 bis L6 jeweils unabhängig voneinander H oder F,
    Z1 -COO-, -CH2CH2- oder eine Einfachbindung,
    Z2 -CH2CH2-, -COO-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
    Q -CF2-, -CHF-, -CH2-, -OCF2-, -OCHF-, -OCH2- oder eine Einfachbindung,
    Y F oder Cl,
    a 1 oder 2, und
    b 0 oder 1
    bedeuten.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel II entsprechen den Unterformeln IIa bis IIh:
    Figure 00120001
    Figure 00130001
    wobei R, L1, L2 und L5 die oben angegebene Bedeutung haben.
  • Unter den Verbindungen der Formeln IIa bis IIh sind diejenigen der Formeln IIa, IIb, IIc und IIf bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Mischungen die eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Unterformeln enthalten
    Figure 00130002
    Figure 00140001
    worin R die oben angegebene Bedeutung hat.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält Komponente A zusätzlich Verbindungen der Formeln AI bis AIV:
    Figure 00140002
    Figure 00150001
    worin
    R eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei auch eine 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,
    Figure 00150002
    und Q1 jeweils unabhängig voneinander
    Figure 00150003
    Figure 00150004
    Z3
    Figure 00150005
    -CH2CH2-, -CO-C-, -O-CO- oder eine Einfachbindung bedeuten.
  • Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen ein oder mehrere polare Verbindungen mit einem hohen Klärpunkt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen AIV1 bis AIV4:
    Figure 00150006
  • In den Verbindungen AIV1 bis AIV4 können die 1,4-Phenylenringe auch lateral durch ein oder zwei Fluoratome substituiert sein. Bevorzugte Verbindungen dieses Typs sind die Verbindungen der Formeln AIV1-1, AIV1-2 und AIV1-3:
    Figure 00160001
  • In den erfindungsgemäßen Mischungen, die Verbindungen der Formeln AIV1 bis AIV4 enthalten, liegt der Anteil dieser Verbindungen vorzugsweise bei ca. 2 bis 25 %.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel III entsprechen den Unterformeln IIIa–IIIv:
    Figure 00160002
    Figure 00170001
    Figure 00180001
    Figure 00190001
    worin R die oben angegebene Bedeutung besitzt und L3 und L4 unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
  • Von den Verbindungen der Formeln IIIa bis IIIv sind besonders diejenigen bevorzugt, worin L3 F bedeutet, ferner solche, worin L3 und L4 F bedeuten.
  • Bevorzugte Mischungen enthalten neben ein oder mehreren Verbindungen der Formeln IA und IB ein, zwei, drei oder mehrere Verbindungen der Formeln IIa, IIb, IIc, IIf, IIIb, IIId, IIIf, IIIh, IIIi, IIIs oder IIIu, vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb, IIId, IIIh oder IIIu und eine, zwei, drei oder vier Verbindungen der Formeln IA und IB und eine, zwei, drei, vier oder fünf Verbindungen der Formeln IIa, IIb und/oder IIc.
  • In den vor- und nachstehend genannten bevorzugten Verbindungen der Unterformeln zu Formeln II und III bedeuten R, R1 und R2, soweit nicht anders vermerkt, vorzugsweise geradkettiges Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy, insbesondere Alkyl, mit 1 bis 12 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 7 C-Atomen.
  • Ferner bevorzugt sind Mischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Unterformel IIIb1
    Figure 00200001
    enthalten, worin R die in Formel III angegebene Bedeutung hat und vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen, insbesondere 1E- oder 3E-Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet.
  • R in den Verbindungen der Formel IIIb1 ist besonders bevorzugt Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, insbesondere Vinyl.
  • Die einzelnen Verbindungen, z.B. der Formeln II und III bzw. deren Unterformeln oder auch andere Verbindungen, die in den SFA verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.
  • Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen der Komponente B, vorzugsweise 5 bis 75 Gew.% und insbesondere bevorzugt 10 bis 70 Gew.%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 25 bis 75 Gew.%, besonders bevorzugt 35 bis 75 Gew.% und insbesondere bevorzugt 40 bis 70 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Komponente B. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 25 Gew.% und insbesondere bevorzugt 10 bis 25 Gew.% einer oder mehrerer Verbindungen der Komponente B.
  • Die Verbindungen der Komponente B zeichnen sich insbesondere durch ihre niedrigen Werte für die Rotationsviskosität γ1 aus.
  • Die Komponente B enthält neben ein oder mehreren Verbindungen der Formel IB vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln IV1 bis IV9:
    Figure 00210001
    Figure 00220001
    worin R1 und R2 die für R angegebene Bedeutung haben und die Verbindungen der Formel IV6 von den Verbindungen der Formel IB verschieden sind.
  • Die Komponente B enthält vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln IV10 bis IV24,
    Figure 00220002
    Figure 00230001
    worin R1 und R2 die für R angegebene Bedeutung haben und die Verbindungen der Formel IV16 von den Verbindungen der Formel IB verschieden sind. Die 1,4-Phenylengruppen in IV10 bis IV19, IV23 und IV24 können jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein.
  • Besonders bevorzugt sind Mischungen enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV12a
    Figure 00240001
    worin R1# die für R3 angegebene Bedeutung besitzt und R2# gradkettiges Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet. R1# in diesen Verbindungen bedeutet besonders bevorzugt Vinyl, 1E-Propenyl, 1-Butenyl, 2E-Butenyl, 3-Butenyl, 2E-Pentenyl oder 3E-Pentenyl. R2# bedeutet besonders bevorzugt Methyl, Ethyl oder Propyl, insbesondere Methyl oder Ethyl. Weiterhin bevorzugt sind Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel IV12a und Verbindungen der Formeln IB2-1 und/oder IB2-2 worin R3a H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 und R4b mit 1 bis 8 C-Atomen bedeutet.
  • Die Komponente B enthält neben der Verbindung IB vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln IV25 bis IV31:
    Figure 00240002
    Figure 00250001
    worin R1 und R2 die für R angegebene Bedeutung haben und L H oder F bedeutet. Die 1,4-Phenylengruppen in den Verbindungen IV25 bis IV31 können jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein.
  • Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IV25 bis IV31, worin R1 Alkyl und R2 Alkyl oder Alkoxy, insbesondere Alkoxy, jeweils mit 1 bis 7 C-Atomen, bedeutet. Ferner bevorzugt sind Verbindungen der Formel IV25 und IV31, worin L F bedeutet.
  • Weiterhin bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV25, worin L H bedeutet.
  • R1 und R2 in den Verbindungen der Formeln IV1 bis IV31 bedeuten besonders bevorzugt geradkettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 C-Atomen.
  • Die Komponente B enthält gegebenenfalls eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln VI und VII:
    Figure 00250002
    worin CrH2r+1 eine geradkettige Alkylgruppe mit bis zu 9 C-Atomen ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente B zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Verbindungen der Formel VIII und IX
    Figure 00260001
    worin R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung haben und die Verbindungen der Formeln VIII und IX von den Verbindungen der Formel IB verschieden sind.
  • Weiter bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen enthaltend mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formel X bis XIV:
    Figure 00260002
    Figure 00270001
    worin Hal F oder Cl und L H oder F ist und R die oben angegebene Bedeutung besitzt, insbesondere worin R Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.
  • Die flüssigkristallinen Mischungen enthalten eine optisch aktive Komponente C in einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung größer 0,2 ist. Für die Komponente stehen dem Fachmann eine Vielzahl, zum Teil kommerziell erhältlicher chiraler Dotierstoffe zur Verfügung z.B. wie Cholesterylnonanoat, S-811 der Merck KGaA, Darmstadt und CB15 (BDH, Poole, UK). Die Wahl der Dotierstoffe ist an sich nicht kritisch.
  • Der Anteil der Verbindungen der Komponente C beträgt vorzugsweise bis 10 %, insbesondere bis 5 %, besonders bevorzugt bis 3 %.
  • Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten vorzugsweise 5 bis 70 Gew.% und besonders bevorzugt 5 bis 65 Gew.% an flüssigkristallinen Tolan-Verbindungen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 35 Gew.% und insbesondere bevorzugt 5 bis 25 Gew.% an flüssigkristallinen Tolan-Verbindungen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 25 bis 70 Gew.%, besonders bevorzugt 40 bis 70 Gew.% und insbesondere bevorzugt 50 bis 70 Gew.% an flüssigkristallinen Tolan-Verbindungen. Durch die Verwendung eines höheren Anteils an flüssigkristallinen Tolan-Verbindungen kann bei geringeren Schichtdicken gearbeitet werden, wodurch die Schaltzeiten deutlich kürzer werden. Die zusätzlich zu den Verbindungen der Formel IA in den Flüssigkristallmischungen enthaltenen Tolan-Verbindungen sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe T bestehend aus den Verbindungen der Formeln T1 bis T3:
    Figure 00280001
    worin
    Figure 00280002
    in Formel T1 auch
    Figure 00280003
    in Formel T2 auch
    Figure 00280004
    oder
    Figure 00280005
    d 0 oder 1,
    L1 bis L6 jeweils unabhängig voneinander H oder F,
    Q -CF2-, -CHF-, -CH2-, -OCF2-, -OCHF-, -OCH2- oder eine Einfachbindung,
    Y F oder Cl,
    Z4 -CO-O-, -CH2CH2- oder eine Einfachbindung bedeuten, und
    R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung besitzen.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel T1 entsprechen den Unterformeln T1a und T1b
    Figure 00290001
    worin R1 die oben angegebene Bedeutung besitzt, L1 bis L4 jeweils unabhängig voneinander H oder F und Q-Y F, Cl oder OCF3, insbesondere F oder OCF3 bedeuten.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel T2 entsprechen den Unterformeln T2a bis T2g
    Figure 00290002
    Figure 00300001
    worin R1, R2 und Z4 die oben angegebene Bedeutung besitzen, und L1 bis L6 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
  • Unter den Verbindungen der Formeln T2a bis T2g sind diejenigen der Formeln T2a, T2b, T2c, T2d, T2e1 und T2e2 bevorzugt. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln T2e1 und T2e2 sind solche, worin keiner, einer oder zwei der Reste L1 bis L4 F und die anderen H bedeuten, wobei L1 und L2 bzw. L3 und L4 nicht beide gleichzeitig F bedeuten und L5 und L6 H sind.
  • Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe T ist vorzugsweise 0 bis 30 %, besonders bevorzugt 3 bis 30 %, insbesondere 3 bis 25 %.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen vorzugsweise ca. 5 bis 20 % einer oder mehrerer Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von weniger als –1,5 (Komponente D).
  • Die Komponente D enthält vorzugsweise eine oder mehrere 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 . Besonders bevorzugt sind Tolane mit diesem Strukturelement gemäß der Internationalen Patentanmeldung PCT/DE 88/00133 , insbesondere solche der Formeln T2f und T2g.
  • Weitere bekannte Verbindungen der Komponente D sind z.B. Derivate der 2,3-Dicyanhydrochinone oder Cyclohexanderivate mit dem Strukturelement
    Figure 00310001
    gemäß DE-OS 32 31 707 bzw. DE-OS 34 07 013
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe B1 bestehend aus Verbindungen der Formeln B1I bis B1IV:
    Figure 00310002
    worin
    R1, R2 und Z4 die oben angegebene Bedeutung besitzen, und
    Figure 00310003
    bedeutet und die Verbindungen der Formel B1III von den Verbindungen der Formel IB verschieden sind
    und/oder wenigstens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe B2 bestehend aus Verbindungen der Formeln B2I bis B2III:
    Figure 00320001
    worin
    R die oben angegebene Bedeutung besitzt,
    Z5 -CH2CH2-, -CO-O- oder eine Einfachbindung, Q2
    Figure 00320002
    alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 9 C-Atomen,
    X CN oder F, und
    L H oder F bedeuten,
    und/oder wenigstens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe B3 bestehend aus Verbindungen der Formeln B3I bis B3III:
    Figure 00330001
    worin
    R1 und R2 unabhängig voneinander die oben angegebene Bedeutung besitzen,
    Y F oder Cl, und
    Figure 00330002
    bedeuten.
  • Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe B1 beträgt vorzugsweise 10 bis 50 %, insbesondere 15 bis 40 %. Verbindungen der Formel B1III und B1IV sind bevorzugt.
  • Besonders bevorzugte Verbindungen der Gruppe B1 sind diejenigen der folgenden Teilformeln,
    Figure 00330003
    Figure 00340001
    worin
    R1a CH3-(CH2)p-, CH3-(CH2)p-O-, CH3-(CH2)p-O-CH2-, trans-H-(CH2)q-CH=CH-(CH2CH2)s- oder trans-H-(CH2)q-CH=CH-(CH2CH2)s-CH2O-,
    R2a CH3-(CH2)p-,
    p 1, 2, 3 oder 4
    q 0, 1, 2 oder 3, und
    s 0 oder 1
    bedeutet.
  • Der Anteil der Verbindungen der oben angegebenen Teilformeln B1IIIa und B1IIIb zusammen mit den Verbindungen der Formel IB1 ist vorzugsweise ca. 5 bis 45 %, insbesondere bevorzugt ca. 7 % bis 35 %.
  • Der Anteil der Verbindungen der Teilformel B1IVa, bzw. der Verbindungen der Formel B1IV, ist vorzugsweise ca. 5 bis 40 %, insbesondere bevorzugt ca. 10 bis 35 %.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischungen gleichzeitig Verbindungen der Formeln B1III und B1IV zusammen mit den Verbindungen der Formeln IB1 und/oder IB2, wobei der Gesamtanteil für Komponenten der Gruppe B1 gewahrt bleibt.
  • Falls Verbindungen der Formeln B1I und/oder B1III vorhanden sind, bedeuten R1 und R2 vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen und im Fall der Verbindungen der Formel B1I auch (trans)-n-Alkenyl mit 3 bis 7 C-Atomen. Z4 ist vorzugsweise eine Einfachbindung.
  • Ferner bevorzugt sind erfindungsgemäße Mischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel B1IV enthalten, worin
    Figure 00350001
    bedeutet, und R1 und R2 eine der oben angegebenen bevorzugten Bedeutungen haben und insbesondere bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten.
  • In jedem Fall bleibt der Gesamtanteil für Komponenten der Gruppe B1 gewahrt.
  • Der Anteil der Verbindungen der Gruppe B2 beträgt vorzugsweise ca. 5 bis 45 %, insbesondere 5 bis 20 %. Der Anteil (bevorzugte Bereiche) für B2I bis B2III ist wie folgt:
    B2I: ca. 5 bis 30 %, vorzugsweise ca. 5 bis 15 %,
    Summe B2II
    und B2III: ca. 5 bis 25 %, vorzugsweise ca. 10 bis 20 %.
  • Bevorzugte Verbindungen der Gruppe B2 sind im folgenden angegeben:
    Figure 00350002
    Figure 00360001
    worin R1, R2, L und Z5 die oben angegebene Bedeutung besitzen.
  • R1 in diesen Verbindungen ist vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen oder (trans)-n-Alkenyl mit 3 bis 7 C-Atomen, Z5 ist vorzugsweise eine Einfachbindung, R2 hat vorzugsweise die oben für R angegebene bevorzugte Bedeutung oder bedeutet Fluor, L ist vorzugsweise Fluor.
  • Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B2Ic, B2IIa und B2IIIa in einem Gesamtanteil von ca. 5 bis 35 %.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen neben B2Ic, B2IIa, B2IIIa (L = F) weitere terminal fluorierte Verbindungen zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus,
    Figure 00360002
    und/oder polare Heterocyclen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00370001
    worin R1 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen oder (trans)-n-Alkenyl mit 3 bis 7 C-Atomen, g 1 oder 2, h 0 oder 1, X0 F, Cl, CF3, -OCF3 oder -OCHF2, und L H oder F bedeuten.
  • Der Gesamtanteil aller terminal fluorierter Verbindungen beträgt vorzugsweise ca. 5 bis 65 %, insbesondere ca. 15 bis 40 %.
  • Der Anteil der Verbindungen aus Gruppe B3 beträgt vorzugsweise ca. 5 bis 30 %, insbesondere bevorzugt ca. 10 bis 20 %. R1 ist vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit jeweils 1 bis 9 C-Atomen.
  • Es können jedoch auch analoge Verbindungen mit Alkenyl- bzw. Alkenyloxy-Gruppen eingesetzt werden. Verbindungen der Formel B3I sind bevorzugt.
  • Die Ausdrücke "Alkyl" und "Alkoxy" in der Bedeutung von Ra, Rb, R, R1, R2, und R4 umfassen geradkettige und verzweigte Alkyl- und Alkoxygruppen, im Falle von Ra, R, R1, R2 und R4 mit 1–12, im Falle von Rb mit 1–5 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders bevorzugte Alkyl- und Alkoxygruppen sind Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy oder Heptoxy, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Methoxy, Octoxy, Nonoxy, Decoxy, Undecoxy oder Dodecoxy.
  • Der Ausdruck "Alkenyl" in der Bedeutung von Ra, R, R1, R2, R3 und R4 umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen, im Falle von Ra, R, R1, R2 und R4 mit 2–12, im Falle von R3 mit 2–7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders 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 und C5-C7-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.
  • Der Ausdruck "Alkenyloxy" in der Bedeutung von Ra umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenyloxygruppen mit 2–12 C-Atomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Er bedeutet besonders Vinyloxy, Prop-1- oder -2-enyloxy, But-1-, -2- oder -3-enyloxy, Pent-1-, -2-, -3- oder -4-enyloxy, Hex-1-, -2-, -3-, -4- oder -5-enyloxy oder Hept-1-, -2-, -3-, -4-, -5- oder -6-enyloxy, ferner Oct-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- oder -7-enyloxy, Non-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- oder -8-enyloxy, Dec-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- oder -9-enyloxy, Undec-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8-, -9- oder -10-enyloxy oder Dodec-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8-, -9-, -10- oder -11-enyloxy.
  • Die erfindungsgemäßen Mischungen enthalten Verbindungen der Formeln IA und IB und vorzugsweise Verbindungen aus mindestens einer der Gruppen B1, B2 und B3. Vorzugsweise enthalten sie eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe B1 und eine oder mehrere Verbindungen aus Gruppe B2 und/oder B3.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien 2, 3, 4, 5 oder 6 Verbindungen der Formeln IA und IB; der Gehalt an diesen Verbindungen beträgt in der Regel 20 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 70 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung.
  • Der Gehalt an Verbindungen der Formel IA beträgt in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 60 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 50 Gew.% und insbesondere bevorzugt 8 bis 50 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung.
  • Der Gehalt an Verbindungen der Formel IB beträgt in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 60 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 55 Gew.% und insbesondere bevorzugt 8 bis 55 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Verbindungen der Formel IA in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 35 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.% und insbesondere bevorzugt 8 bis 25 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung. In einer derartigen besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Verbindungen der Formel IB in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 15 bis 65 Gew.%, besonders bevorzugt 30 bis 60 Gew.% und insbesondere bevorzugt 35 bis 55 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Verbindungen der Formel IA in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 20 bis 60 Gew.%, besonders bevorzugt 30 bis 60 Gew.% und insbesondere bevorzugt 30 bis 50 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung. In einer derartigen besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Verbindungen der Formel IB in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise 5 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.% und insbesondere bevorzugt 8 bis 20 Gew.% bezogen auf die Gesamtmischung.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischungen
    • – eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formeln
      Figure 00400001
      worin R1, R2 und L die bevorzugten Bedeutungen, die unter Verbindungen der Komponente B genannt sind, besitzen. Der Anteil dieser Verbindungen in den Flüssigkristallmischungen liegt vorzugsweise bei 0 bis 45 %, insbesondere bei 4 bis 30 %,
    • – ein oder mehrere, insbesondere 1, 2, 3 oder 4 Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln IIIb, IIId, IIIf, IIIh, IIIi, IIIs und IIIu;
    • – wenigstens zwei Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln IIa1, IIb1, IIb2, IIb3, IIc1 und IIc2. Der Anteil dieser Verbindungen in den Flüssigkristallmischungen liegt vorzugsweise bei 0 bis 60 %, insbesondere bei 10 bis 45 %;
    • – eine oder mehrere Verbindungen der Formeln T1, T2 oder T3, insbesondere eine oder mehrere Verbindungen der Formel T2a und/oder T2b, wobei der Anteil dieser Verbindungen in den Flüssigkristallmischungen vorzugsweise bei 0 bis 25 %, insbesondere bei 1 bis 15 % liegt;
  • Weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf Flüssigkristallmischungen enthaltend
    • – mindestens zwei Verbindungen der Formel AI oder AII,
    • – eine oder mehrere Verbindungen, worin R oder R1 eine trans-Alkenylgruppe oder trans-Alkenyloxygruppe ist;
    • – eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe:
      Figure 00410001
      worin R1 und R2 die bevorzugten Bedeutungen, die unter Verbindungen der Komponente B genannt sind, besitzen und die Verbindungen der Formel IV6 von den Verbindungen der Formel IB verschieden sind. Die 1,4-Phenylengruppen in den oben genannten Verbindungen können auch durch Fluor substituiert sein.
    • – eine oder mehrere Verbindungen der Formeln
      Figure 00410002
      worin R, R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung haben.
  • Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich insbesondere beim Einsatz in SFAs mit hohen Schichtdicken durch sehr niedrige Summenschaltzeiten aus (tges = ton + toff). Niedrige Summenschaltzeiten sind insbesondere ein wichtiges Kriterium für SFAs beim Einsatz als Anzeigen von Laptops, um Cursorbewegungen störungsfrei darstellen zu können.
  • Die in den STN-Zellen verwendeten Flüssigkristallmischungen sind dielektrisch positiv mit Δε ≥ 1. Besonders bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen mit Δ ≥ 3 und ganz besonders solche mit Δε ≥ 5.
  • Weiterhin bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen mit einer optischen Anisotropie Δn ≥ 0,18, besonders bevorzugt mit Δn ≥ 0,23, insbesondere bevorzugt mit Δn ≥ 0,25.
  • Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen weisen günstige Werte für die Schwellenspannung V(10,0,20) und für die Rotationsviskosität γ1 auf. Ist der Wert für den optischen Wegunterschied d·Δn vorgegeben, wird der Wert für die Schichtdicke d durch die optische Anisotropie Δn bestimmt. Insbesondere bei relativ hohen Werten für d·Δn ist i.a. die Verwendung erfindungsgemäßer Flüssigkristallmischungen mit einem relativ hohen Wert für die optische Anisotropie bevorzugt, da dann der Wert für d relativ klein gewählt werden kann, was zu günstigeren Werten für die Schaltzeiten führt. Aber auch solche Flüssigkristallanzeigen, die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen mit kleineren Werten für Δn enthalten, sind durch vorteilhafte Werte für die Schaltzeiten gekennzeichnet.
  • Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen sind weiter durch vorteilhafte Werte für die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie gekennzeichnet, und können insbesondere bei Temperaturen über 20°C mit hohen Multiplexraten betrieben werden. Darüber hinaus weisen die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen eine hohe Stabilität und günstige Werte für den elektrischen Widerstand und die Frequenzabhängigkeit der Schwellenspannung auf. Die Flüssig kristallanzeigen weisen einen großen Arbeitstemperaturbereich und eine gute Winkelabhängigkeit des Kontrastes auf.
  • Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen, insbesondere solche mit Δn ≥ 0,18, eignen sich besonders zur Verwendung in farbig reflektiven SFAs.
  • Solche farbig reflektiven SFAs enthaltend erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen sind ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
  • Der Aufbau der Flüssigkristall-Anzeigeelemente aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit einer solchen Oberflächenbehandlung, daß die Vorzugsorientierung (Direktor) der jeweils daran angrenzenden Flüssigkristall-Moleküle von der einen zur anderen Elektrode gewöhnlich um betragsmäßig 160° bis 720° gegeneinander verdreht ist, entspricht der für derartige Anzeigeelemente üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der STN-Zelle, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente sowie die zusätzliche Magnete enthaltenden Anzeigeelemente.
  • Besonders bevorzugt sind Flüssigkristallanzeigen, die als reflektive Anzeigen, insbesonder als farbig reflektive Anzeigen, betrieben werden.
  • Der Oberflächentiltwinkel an den beiden Trägerplatten kann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt. In den STN-Displays ist der Anstellwinkel bei 1° bis 30°, vorzugsweise bei 1° bis 12° und insbesondere bei 3° bis 10°.
  • Im Display ist der Verdrillungswinkel der STN-Mischung von Orientierungsschicht zu Orientierungschicht dem Betrag nach zwischen 100° und 600°, vorzugsweise zwischen 170° und 300° und insbesondere zwischen 180° und 270°.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die ge wünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
  • Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0–15 % pleochroitische Farbstoffe zugesetzt werden.
  • 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 Alkenylreste weisen die trans-Konfiguration auf. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R1, R2, L1, L2 und L3:
    Code für R1, R2, L1, L2, L3 R1 R2 L1 L2 L3
    nm CnH2n+1 CmH2m+1 H H H
    nOm CnH2n+1 OCmH2m+1 H H H
    nO.m OCnH2n+1 CmH2m+1 H H H
    n CnH2n+1 CN H H H
    nN.F CnH2n+1 CN H H F
    nN.F.F CnH2n+1 CN H F F
    nF CnH2n+1 F H H H
    nOF OCnH2n+1 F H H H
    nCl CnH2n+1 Cl H H H
    nF.F CnH2n+1 F H H F
    nmF CnH2n+1 CmH2m+1 F H H
    nCF3 CnH2n+1 CF3 H H H
    nOCF3 CnH2n+1 OCF3 H H H
    n-Am CnH2n+1 -C≡C-CmH2m+1 H H H
    n-Vm CnH2n+1 -CH=CH-CmH2m+1 H H H
    nV-Vm CnH2n+1-CH=CH- -CH=CH-CmH2m+1 H H H
  • Die STN-Displays enthalten vorzugsweise flüssigkristalline Mischungen, die sich aus ein oder mehreren Verbindungen aus den Tabellen A und B zusammensetzen. Tabelle A: (L1, 12, L3: jeweils unabhängig voneinander H oder F)
    Figure 00450001
  • Figure 00460001
  • Tabelle B:
    Figure 00460002
  • Figure 00470001
  • Figure 00480001
  • Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Es bedeutet:
    • S-N Phasenübergangs-Temperatur smektisch-nematisch,
    • N-I Phasenübergangs-Temperatur nematisch-isotrop,
    • Klp. Klärpunkt,
    • Visk. Rotationsviskosität (mPa·s),
    • Δn optische Anisotropie (589 nm, 20°C)
    • ton Zeit vom Einschalten bis zur Erreichung von 90 % des maximalen Kontrastes
    • toff Zeit vom Ausschalten bis zur Erreichung von 10 % des maximalen Kontrastes
    • Steilheit ((V90/V10)–1)·100%
    • V10 Schwellenspannung = charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 10 % (auch als V(10,0,20) abgekürzt)
    • V90 charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 90 %
    • p pitch
    • Vop Betriebsspannung
    • tave
      Figure 00480002
  • Vor- und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente. Die Werte für die Schaltzeiten und Viskositäten beziehen sich auf 20°C, soweit nicht anders angegeben. Die Schaltzeit ist, soweit nicht anders angegeben, der Mittelwert tave aus Ein- und Ausschaltzeit.
  • Mischungsbeispiele
  • Die Mischungsbeispiele geben Basismischungen ohne die optisch aktive Komponente C wieder. Beispiel 1
    PCH-2 10.0 % Klärpunkt [°C]: +101
    ME2N.F 3.0 % Δε [1 kHz, 20°C]: +7,5
    ME3N.F 3.0 % Δn [589 nm, 20°C]: +0,1301
    ME4N.F 5.0 % STN 240°
    CC-5-V 20.0 % d·Δn [μm]: 0,85
    CCP-V-1 15.0 % V(10,0,20) [V]: 2,33
    CCP-V2-1 15.0 % Steilheit [%]: 5,7
    CCG-V-F 10.0 % tave [ms]: 236
    CPP-1V2-2 10.0 % d/p: 0,53
    PGITP-3-2 9.0 %
    Beispiel 2
    PCH-2 10.0 % Klärpunkt [°C]: +103
    ME2N.F 3.0 % Δε [1 kHz, 20°C]: +7,3
    ME3N.F 3.0 % Δn [589 nm, 20°C]: +0,1328
    ME4N.F 5.0 % STN 240°
    CC-5-V 20.0 % d·Δn [μm]: 0,85
    CCP-V-1 15.0 % V(10,0,20) [V]: 2,35
    CCP-V2-1 15.0 % Steilheit [%]: 6,3
    CCG-V-F 10.0 % tave [ms]: 217
    CPP-1V2-2 10.0 % d/p: 0,53
    GTPP-2-3 9.0 %
    Beispiel 3
    PCH-2 10.0 % Klärpunkt [°C]: +99
    ME2N.F 3.0 % Δε [1 kHz, 20°C]: +7,2
    ME3N.F 3.0 % Δn [589 nm, 20°C]: +0,1297
    ME4N.F 5.0 % STN 240°
    CC-5-V 20.0 % d·Δn [μm]: 0,85
    CCP-V-1 15.0 % V(10,0,20) [V]: 2,32
    CCP-V2-1 15.0 % Steilheit [%]: 5,6
    CCG-V-F 10.0 % tave [ms]: 239
    CPP-1V2-2 10.0 % d/p: 0,53
    D 9.0 %
  • Figure 00500001

Claims (13)

  1. Nematische Flüssigkristallmischung bestehend aus a) 20–95 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von über +1,5; b) 5–80 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen –1,5 und +1,5; c) einer optisch aktiven Komponente C in einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IA2, IA5, IA8, IA10 und IA11
    Figure 00510001
    Figure 00520001
    enthält, worin Ra Alkyl, Alkoxy, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen, und Rb Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 5 C-Atomen, bedeuten, und Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel IB
    Figure 00530001
    enthält, worin R3 eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 C-Atomen ist, R4 die Bedeutung von R8 besitzt, und c 0 oder 1 bedeutet, und (c) Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel
    Figure 00530002
    enthalten, 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 könne, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, bedeutet, ausgeschlossen sind.
  2. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie d) bis zu 20 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente D, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von unter –1,5 enthält.
  3. Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B mindestens eine der folgenden Verbindungen enthält
    Figure 00540001
    worin R3 1E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen ist und R4 die in Anspruch 1 für Ra angegebene Bedeutung besitzt.
  4. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B mindestens eine der folgenden Verbindungen enthält
    Figure 00540002
    Figure 00550001
    worin R3a und R4a jeweils unabhängig voneinander H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 und R4b n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten.
  5. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B mindestens eine der folgenden Verbindungen enthält
    Figure 00550002
    worin R3a H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 und R4b n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten.
  6. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A zusätzlich Verbindungen der Formeln II und/oder III enthält
    Figure 00550003
    Figure 00560001
    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,
    Figure 00560002
    jeweils unabhängig voneinander
    Figure 00560003
    L1 bis L6 jeweils unabhängig voneinander H oder F, Z1 -COO-, -CH2CH2- oder eine Einfachbindung, Z2 -CH2CH2-, -COO-, -C≡C- oder eine Einfachbindung, Q -CF2-, -CHF-, -CH2-, -OCF2-, -OCHF-, -OCH2- oder eine Einfachbindung, Y F oder Cl, a 1 oder 2, und b 0 oder 1 bedeuten.
  7. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehrern der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A wenigstens eine Verbindung der folgenden Formeln enthält
    Figure 00570001
    wobei R, L1, L2 und L5 die in Anspruch 6 angegebene Bedeutung haben.
  8. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel enthält
    Figure 00580001
    worin R 1E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet.
  9. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A eine oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält
    Figure 00580002
    worin R1 die für R in Anspruch 6 angegebene Bedeutung besitzt, 11 bis L4 jeweils unabhängig voneinander H oder F und Q-Y F, Cl oder OCF3 bedeuten.
  10. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus T2a bis T2e2 enthält
    Figure 00580003
    Figure 00590001
    worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander die in Anspruch 6 für R angegebene Bedeutung besitzen, L5 und L6 H und keiner, einer oder zwei der Reste L1 bis L4 F und die anderen H bedeuten, wobei L1 und L2 bzw. L3 und L4 nicht beide gleichzeitig F bedeuten.
  11. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IV1 bis IV24 enthält
    Figure 00590002
    Figure 00600001
    Figure 00610001
    worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander die in Anspruch 6 für R angegebene Bedeutung besitzen und die Verbindungen der Formeln IV6 und IV16 von den Verbindungen der Formel IB aus Anspruch 1 verschieden sind.
  12. Flüssigkristallmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IV25 bis IV31 enthält
    Figure 00620001
    worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander die in Anspruch 6 für R angegebene Bedeutung besitzen und L H oder F bedeutet.
  13. Verwendung einer Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Supertwist-Flüssigkristallanzeige mit – zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, – einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie, – Elektrodenschichten mit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten, – einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 1 Grad bis 30 Grad, und – einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100° und 600°.
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