Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
LIQUID CRYSTAL MIXTURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/097005
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to TN and STN liquid crystal displays and the nematic liquid crystal mixtures used therein, characterised in comprising one or several compounds of formula (I) and one or several compounds of formula (II), whereby rings A, R?1¿, R?2¿ and Y have the meanings given in claim 1.

Inventors:
MUEHLFELD ANTJE (DE)
JUNGE MICHAEL (DE)
HIRSCHMANN HARALD (DE)
SCHOEN SABINE (DE)
SUERMANN JULIANE (DE)
PATWAL URSULA (DE)
ZIMMERMANN DAGMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/004573
Publication Date:
December 05, 2002
Filing Date:
April 25, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MERCK PATENT GMBH (DE)
MUEHLFELD ANTJE (DE)
JUNGE MICHAEL (DE)
HIRSCHMANN HARALD (DE)
SCHOEN SABINE (DE)
SUERMANN JULIANE (DE)
PATWAL URSULA (DE)
ZIMMERMANN DAGMAR (DE)
International Classes:
C09K19/02; C09K19/30; C09K19/42; C09K19/44; C09K19/46; (IPC1-7): C09K19/02; C09K19/30; C09K19/42; C09K19/44; C09K19/46
Domestic Patent References:
WO1995030723A11995-11-16
WO1995004789A11995-02-16
Foreign References:
DE10027066A12001-01-11
DE19828149A11999-01-07
DE19720296A11997-12-04
DE10002689A12000-08-10
EP1002848A12000-05-24
EP1096000A22001-05-02
DE10058474A12001-07-05
Attorney, Agent or Firm:
MERCK PATENT GMBH (Frankfurter Strasse 250 Darmstadt, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Nematische Flüssigkristallmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere Verbindungen der Formel I und ein oder mehrere Verbindungen der Formel II enthält, worin die einzelnen Reste folgende Bedeutungen besitzen : R1 und R2 einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyloder Alkenylrest mit bis zu 15 CAtomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2Gruppen durchO,S,C=C,OC0, oderOCOso ersetzt sein können, dass 0Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, Y F, CI, halogenierter Alkyl, Alkenyloder Alkoxyrest mit 1 bis 6 CAtomen.
2. Nematische Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Y in Formel I Fluor bedeutet.
3. Nematische Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln Illa bis Illj enthält, worin R3 eine für R'angegebenen Bedeutungen besitzt und L14 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
4. Nematische Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine oder mehrere Ver bindungen der Formeln IlI*i bis III*k enthält, F Alkenyl 0 Co O CN IlI*i F F F Alkenyl O CO O CN III*j F F F Alkenyl O CO O CN Ip*k worin Alkenyl 1 Eoder 3EAlkenyl bedeutet.
5. Nematische Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein oder mehrere Verbindungen der Formeln Vla bis Vle enthält, H H R6* Vla 6 H H 6* Vlb R H HR6* Vib R6 H H R6* Vlc '/\/\/\/'"Vtc R6< alkyl Vld R H alkyl Vle worin R6und R6* jeweils unabhängig voneinander H, CH3, C2H5 oder nC3H7, alkyl eine geradkettige Alkylkette mit 1 bis 7 CAtomen bedeuten.
6. TNoder STNFlüssigkristallanzeige mit zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristall mischung 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 0 Grad bis 30 Grad, und einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 22,5° und 600°, einer nematischen Flüssigkristallmischung bestehend aus a) 1575 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente A, beste hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektri schen Anisotropie von über +1, 5 ; b) 2585 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente B, beste hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektri schen Anisotropie zwischen1,5 und +1,5 ; c) 020 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente D, beste hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektri schen Anisotropie von unter1,5 und d) gegebenenfalls 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 Komponente A der Flüssigkristallmischung mindestens eine Verbindung der Formel I, und mindestens eine Verbindung der Formel II enthält, worin Ring A, R1, R2 und Y die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben.
Description:
Flüssigkristalline Mischungen Die Erfindung betrifft flüssigkristalline Mischungen in verdrillten und hochverdrillten nematischen Flüssigkristallanzeigen (englisch : Twisted Nematic, kurz : TN ; bzw. Supertwisted Nematic, kurz : STN) mit sehr kurzen Schaltzeiten und guten Steilheiten und Winkelabhängigkeiten sowie insbesondere deren Verwendung.

TN-Anzeigen sind bekannt, z. B. aus M. Schadt und W. Helfrich, Appl.

Phys. Lett., 18,127 (1971). STN-Anzeigen sind bekannt, z. B. aus EP 0 131 216 B1 ; DE 34 23 993 A1 ; EP 0 098 070 A2 ; M. Schadt und F. Leenhouts, 17. Freiburger Arbeitstagung Flüssigkristalle (8.-10.04.87) ; K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6) ; M. Schadt und F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1) ; K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26, No. 11, L 1784-L 1786 (1987) ; F. Leenhouts et al., Appl.

Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987) ; H. A. van Sprang und H. G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987) ; T. 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 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)).

Insbesondere STN-Anzeigen 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 TN-und STN-Anzeigen mit sehr kurzen Schaltzeiten insbesondere auch bei tieferen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher die Rotationsviskositäten vso der Flüssigkristallmischungen optimiert unter Verwendung von meist monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampfdruck. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.

Zur Erzielung einer steilen elektrooptischen Kennlinie in den erfindungsgemäßen Anzeigen sollen die Flüssigkristallmischungen relativ große Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten K33/K11, sowie relativ kleine Werte für As/el aufweisen, wobei As die dielektrische Anisotropie und die dielektrische Konstante senkrecht zur Moleküllängsachse ist.

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 ausrei- chend, 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, dass die verschiedenen Anforderungen durch Materialparameter gegenläufig beeinflusst werden.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf für flüssigkristalline Mischungen, insbesondere für TN-und STN-Anzeigen 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, TN-und STN-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und gleichzeitig kurze Schaltzeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen, und sehr gute Steilheiten aufweisen.

Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man nematische Flüssigkristallmischungen verwendet, die ein oder mehrere Verbindungen der Formel 1 und ein oder mehrere Verbindungen der Formel II enthalten, worin die einzelnen Reste folgende Bedeutungen besitzen : R1 und R2 einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl-oder Alkenylrest mit bis zu 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch-O-,-S-,-C--C-,-OC-O-, oder-O-CO-so ersetzt sein können, dass 0-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,

Y F, Cl, halogenierter Alkyl-, Alkenyl-oder Alkoxyrest mit 1 bis 6 C-Atomen.

Die Verwendung der Verbindungen der Formeln I und 11 in den Mischungen für erfindungsgemäße TN-und STN-Anzeigen bewirkt hohe Steilheit der elektrooptischen Kennlinie geringe Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung und sehr schnelle Schaltzeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen.

Die Verbindungen der Formel I und 11 verkürzen insbesondere deutlich die Schaltzeiten von TN-und STN-Mischungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifheit und geringer Temperaturabhängigkeit der Schwellen- spannung.

Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mischungen durch folgende Eigenschaften aus : - niedrige Viskosität, - niedrige Schwellenspannung und Operationsspannung, -lange Lagerzeiten im Display bei tiefen Temperaturen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin 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 0 Grad bis 30 Grad, und - einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwi- schen 22,5° und 600°,

dadurch gekennzeichnet, dass es eine Flüssigkristallmischung enthält, die mindestens eine Verbindung der Formel I und mindestens eine Verbindung der Formel 11 enthält.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungs- gemäße Mischung aus - einer nematischen Flüssigkristallmischung bestehend aus a) 15-75 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente A, beste- hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektri- schen Anisotropie von über +1,5 ; b) 25-85 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente B, beste- hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektri- schen Anisotropie zwischen-1,5 und +1,5 ; c) 0-20 Gew. % einer flüssigkristallinen Komponente D, beste- hend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrl- schen Anisotropie von unter-1,5 und d) gegebenenfalls 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, wobei die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I und mindestens eine Verbindung der Formel II enthält.

Gegenstand der Erfindung sind auch entsprechende Flüssigkristall- mischungen zur Verwendung in TN-und STN-Anzeigen, insbesondere in mittel-und niedrigmultiplexierten STN-Anzeigen.

Formel I umfasst insbesondere Verbindungen der Formeln 11 bis 110,

worin n 1-10 und m 1-5 bedeutet, wobei m+n # 10.

Y bedeutet in den Verbindungen der Formel I vorzugsweise F, ferner OCF3, m ist vorzugsweise 0, ferner 1 oder 2.

Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Mischungen, die wenigstens eine Verbindung der Formel 11 und/oder 14, besonders bevorzugt jeweils wenigstens eine Verbindung der Formel 11 enthalten.

In den Formeln 14, 19 und 110 bedeutet der Alkenylrest bevorzugt 1 E- Alkenyl oder 3 E-Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen.

Der Anteil der Verbindungen der Formel I in den Mischungen beträgt 2,0 bis 30 Gew. %, vorzugsweise 5,0 bis 25 Gew. %, insbesondere 5,0 bis 20 Gew. %.

Zu den bevorzugten Verbindungen der Formel 11 zählen insbesondere die Verbindungen worin R2 Alkyl, Alkoxy, 1 E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl bedeu- tet. Vorzugsweise bedeutet R2 Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n- Hexyl, n-Heptyl, Vinyl oder Alkyl.

Der Anteil der Verbindungen der Formel II in der flüssigkristallinen Mischung beträgt vorzugsweise 5-30 Gew. %, insbesondere 8-20 Gew. %.

Die Verbindungen der Formeln 11 bis 110 und die Verbindungen der Formeln 11 mit einer dielektrischen Anisotropie von > 1,5 sind der oben definierten Komponente A zuzuordnen.

Die Verwendung von Verbindungen der Formeln und ! ! führt in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen zu besonders niedrigen Werten der Rotationsviskosität und zu TN-und STN-Anzeigen mit einer hohen Steilheit und schnellen Schaltzeiten insbesondere bei niedrigen Temperaturen.

Die Komponente A enthält neben ein oder mehreren Verbindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Cyanoverbindungen der Formeln Illa bis Illj,

worin R3 eine der in Formel I für R1 angegebenen Bedeutungen besitzt und L1 bis L4 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten. R3 bedeutet in diesen Verbindungen besonders bevorzugt Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit bis zu 8 C-Atomen.

Besonders bevorzugt sind Mischungen, die eine oder mehrere Ver- bindungen der Formeln Illb, lllc und Illf, insbesondere solche, worin L' und/oder L2 F bedeuten, enthalten. Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formeln

F Alkenyl O CO O CN III*i F F F Alkenyl {CO <CN I l I*j F F F Alkenyl4 O WCOC X CN IlI*k

Die Komponente A enthält neben ein oder mehreren Verbindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere 3,4,5-Trifluorphenylverbindungen der Formeln *A bis l*H

sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Verbindungen mit polarer Endgruppe der Formeln **A bis I**P,

worin R* und R** eine der für R1 in Formel 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und L3 und L4 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

R* und R** bedeuten in diesen Verbindungen besonders bevorzugt Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit bis zu 8 C-Atomen.

Die einzelnen Verbindungen der Formeln I, I*A-I*H, I**A bis I**P, II und 111 bzw. deren Unterformeln oder auch andere Verbindungen, die in den erfindungsgemäßen Mischungen verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbin- dungen hergestellt werden.

Die Verbindungen der Formel I besitzen niedrige Viskositäten, insbeson- dere niedrige Rotationsviskositäten, sowie niedrige Werte für das Verhält- nis der elastischen Konstanten K33/K11, und führen daher zu in den erfin- dungsgemäßen Anzeigen zu kurzen Schaltzeiten, während die Anwesen- heit von Verbindungen der Formel II mit hoher dielektrischer Anisotropie, insbesondere in erhöhten Konzentrationen, eine Verringerung der Schwellenspannung bewirkt.

Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen der Komponente A, vorzugsweise in einem Anteil von 15 % bis 75 %, besonders bevorzugt von 20 % bis 65 %. Diese Verbindungen besitzen eine dielektrische Anisotropie As 2 +3, insbesondere As > +8, besonders bevorzugt As +12.

Weitere bevorzugte Mischungen enthalten eine oder mehrere, insbesondere ein oder zwei bis vier, Verbindungen der Formel I, eine oder zwei Verbindungen der Formeln 11, eine oder mehrere, insbesondere ein oder zwei, Verbindungen der Formel 11, eine oder mehrere, insbesondere zwei bis fünf, Verbindungen der Formel Illb, Illc, worin L1 und 2 Fluor bedeuten, keine Verbindung der Formel Illb, worin L'und L2 H bedeuten.

Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten ein oder mehrere Verbindungen der Komponente B, vorzugsweise 25 bis 85 %. Die Verbindungen der Gruppe B zeichnen sich insbesondere durch ihre niedrigen Werte für die Rotationsviskosität y1 aus.

Die Komponente B enthält neben ein oder mehreren Verbindungen der Formel II vorzugsweise ein oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Zweiringverbindungen der folgenden Formeln IV1 bis IV9

und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Dreiringverbindungen den Formeln IV10 bis IV29,

und/oder ein oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Vierringverbindungen den Formeln IV30 bis IV36

worin R4 und R4* die für R'in Formel I angegebenen Bedeutungen haben, L H oder F bedeutet, und die 1,4-Phenylenringe jeweils unabhängig voneinander auch ein-oder mehrfach durch Fluor substituiert sein können.

Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IV29 bis IV36, worin R4 Alkyl und R4* Alkyl oder Alkoxy, insbesondere Alkoxy, jeweils mit 1 bis 7 C-Atomen, bedeutet. Ferner bevorzugt sind Verbindungen der Formel IV28 und IV34, worin L F bedeutet.

R4 und R4 in den Verbindungen der Formeln IV1 bis IV36 bedeuten besonders bevorzugt geradkettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 C- Atomen.

Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten ein, zwei, drei oder vier Verbindungen der Formeln IV27 und/oder IV28.

Bevorzugte Verbindungen der Formel IV27 sind IV27a H H 0 O-alkyl Vb H O alkyl

Insbesondere bevorzugt sind erfindungsgemäße Mischungen, die mindestens eine Verbindung der Formel IV 35 enthalten, vorzugsweise beträgt der Anteil der Vierkerner in der Mischung mindestens 8 Gew.-%.

Insbesondere bevorzugt sind Mischungen, die zwei, drei oder mehr Homologen der Formel IV 35 enthalten. In der Formel IV 35 bedeuten R4 und R4'vorzugsweise geradkettiges Alkyl. IV27c H O O-alkyl Vorzugsweise enthalten erfindungsgemäße Mischungen mindestens eine Verbindung der Formeln IV27a, IV27b und/oder IV27c. Insbesondere enthalten die Mischungen mindestens zwei Verbindungen der Formeln IV27a bis IV27c.

Die flüssigkristallinen Mischungen enthalten gegebenenfalls 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 Cholesterylnona- noat (CN), S-811 S-1011, S-2011 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 0 bis 10 %, insbesondere 0 bis 5 %, besonders bevorzugt 0 bis 3 %.

Die erfindungsgemäßen Mischungen können auch gegebenenfalls bis zu 20 % einer oder mehrerer Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von weniger als-2 (Komponente D) enthalten.

Falls die Mischungen Verbindungen der Komponente D enthalten, so sind dies vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen mit dem Struktur- element 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.

Weitere bekannte Verbindungen der Komponente D sind z. B. Derivate der 2,3-Dicyanhydrochinone oder Cyclohexanderivate mit dem Struktur- element gemäß DE-OS 32 31 707 bzw. DE-OS 34 07 013.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen keine Verbindungen der Komponente D.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf erfindungs- gemäßen Flüssigkristallmischungen, weiche -zusätzlich eine oder mehrere, besonders bevorzugt eine, zwei oder drei, heterocyclische Verbindungen der Formel Va und/oder Vb enthalten worin R5 und R6 unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, und y6 Oder) bedeuten,

Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe enthaltend Va und Vb ist vorzugsweise 2 bis 35 %, insbesondere 5 bis 20 %.

- zusätzlich eine oder mehrere, besonders bevorzugt eine, zwei oder drei, Tolan-Verbindungen der Formeln T1 a bis T1 d und/oder T2a bis T2c enthalten,

worin R7 und R8 die unabhängig voneinander, die für R1 angegebene Bedeutung besitzen und x und y jeweils 1 bis 10 bedeuten, wobei x + y <10 und Z 1-5 bedeutet.

Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe enthaltend T2a und T2b ist vorzugsweise 0 bis 20 %, insbesondere 0 bis 12 %. Der Anteil der Verbin- dungen aus der Gruppe enthaltend T1 a bis. T1 d ist vorzugsweise 0 bis 30 %, insbesondere 0 bis 20 %.

Der Ausdruck"Alkenyl"in der Bedeutung von Rl, R2, R4, R4*, R5, R6, R und R8 umfasst geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen, insbe- sondere die geradkettigen Gruppen. Besonders bevorzugte Alkenyl- gruppen sind C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl, und C7-6-Alkenyl, insbesondere C2-C7-1 E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl.

Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1 E-Propenyl, 1 E-Butenyl, 1 E-Pentenyl, 1 E-Hexenyl, 1 E-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.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Mischungen - eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formeln

worin R4, R4* und L die oben angegebenen Bedeutungen und L in Formel V25 besonders bevorzugt F bedeutet. Der Anteil dieser Verbindungen in den Flüssigkristallmischungen liegt vorzugsweise bei 10 bis 45 %, insbesondere bei 15 bis 40 %, wenigstens zwei Verbindungen der Formel Illc, und gegebenenfalls zusätzlich wenigstens eine Verbindung der Formel Illb, worin L'und L2 F bedeuten. Der Anteil dieser Verbindungen in den Flüssigkristall- mischungen liegt vorzugsweise bei 7 bis 50 %, insbesondere bei 10 bis 40 % ; wenigstens eine Verbindung der Formeln Vla bis Vle, worin R6 und R5 jeweils unabhängig voneinander H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 und Alkyl eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten, vorzugsweise n-Propyl und n-Pentyl, besonders bevorzugt jeweils wenigstens eine Verbindung der Formel Via und/oder Vlb,

RE {+3alkyl Vla1 RE F alkenyl H H F Vlb worin Alkenyl eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 C-Atomen, Alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 7 C-Atomen und RE H, CH3, C2H5 oder n-C3H7 bedeutet.

Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich insbesondere beim Einsatz in TN-und STN-Anzeigen mit hohen Schichtdicken durch sehr niedrige Summenschaltzeiten aus (tges = ton + toff).

Die in den erfindungsgemäßen TN-und STN-Zellen verwendeten Flüssig- kristallmischungen sind dielektrisch positiv mit As 2 1. Besonders bevor- zugt sind Flüssigkristallmischungen mit As : 3, insbesondere mit As 2 5.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen weisen günstige Werte für die Schwellenspannung V10/o, zo und für die Rotationsviskosität yi auf. Ist der Wert für den optischen Wegunterschied d-An vorgegeben, wird der Wert für die Schichtdicke d durch die optische Anisotropie An bestimmt.

Insbesondere bei relativ hohen Werten für d-An 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 Schalt- zeiten führt. Aber auch solche erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen, die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen mit kleineren Werten für An enthalten, sind durch vorteilhafte Werte für die Schaltzeiten gekenn- zeichnet.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen sind weiter durch vorteilhafte Werte für die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie gekenn- zeichnet, 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 Frequenz- abhängigkeit der Schwellenspannung auf. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen weisen einen großen Arbeitstemperaturbereich und eine gute Winkelabhängigkeit des Kontrastes auf.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigeelemente aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit einer solchen Oberflächenbehandlung, dass die Vorzugsorientierung (Direktor) der je- weils daran angrenzenden Flüssigkristall-Moleküle von der einen zur anderen Elektrode gewöhnlich um betragsmäßig 160° bis 720° gegen- einander 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 TN-und STN- Zelle, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente sowie die zusätzliche Magnete enthaltenden Anzeigeelemente.

Der Oberflächentiltwinkel an den beiden Trägerplatten kann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt. Bevorzugte TN- Anzeigen weisen Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 0° bis 7°, vorzugsweise 0,01° bis 5°, insbesondere 0,1 bis 2° auf. In den STN- Anzeigen ist der Anstellwinkel bei 1 ° bis 30°, vorzugsweise bei 1 ° bis 12° und insbesondere bei 3° bis 10°.

Der Verdrillungswinkel der TN-Mischung in der Zelle liegt dem Betrag nach zwischen 22,5° und 170°, vorzugsweise zwischen 45° und 130° und insbesondere zwischen 80° und 115°. Der Verdrillungswinkel der STN- Mischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungschicht liegt dem Betrag nach zwischen 100° und 600°, vorzugsweise zwischen 170° und 300° und insbesondere zwischen 180° und 270°.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristall- mischungen 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, zweck- mäßig 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 Tabel- len 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 der in der untenstehenden Tabelle angegebene Code für die Substituenten R1, R, L', L und L.

Die TN-und STN-Displays enthalten vorzugsweise flüssigkristalline Mischungen, die sich aus ein oder mehreren Verbindungen aus den Tabellen A und B zusammensetzen.

Code für R1, R1 R2 U Ls L3 R2, L1, L2 L3 nm CnH2n+1 CmH2m+1 H H H nOm OCnH2n+1 CmH2m+1 H H H nO. m CnH2n+1 OCmH2m+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 nF. F CnH2n+1 F H H F nmF CnH2n+1 CmH2m+1 F H H nOCF3 CnH2n+1 OCF3 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 Tabelle A: (L1,L2,L3 = H oder F)

Tabelle B :

Tabelle C : In der Tabelle C werden mögliche Dotierstoffe angegeben, die in der Regel den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden.

R/S-2011 Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Es bedeutet Klp. Klärpunkt (Phasenübergangstemperatur nematisch-isotrop), S-N Phasenübergangs-Temperatur smektisch-nematisch, Visk. Fließviskosität (mm2/s, soweit nicht anders angegeben, bei 20 °C), An optische Anisotropie (589 nm, 20 °C), As dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20 °C), steep Kennliniensteilheit = (VgoN10-1) 100 [%] o Schwellenspannung = charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 10 %, Vgo charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 90 %, ton + toff tave (mittlere Schaltzeit), 2 ton Zeit vom Einschalten bis zur Erreichung von 90 % des maximalen Kontrastes, toff Zeit vom Ausschalten bis zur Erreichung von 10 % des maximalen Kontrastes, Mux Multiplexrate,

tstore Tieftemperatur-Lagerstabilität in Stunden (-20 °C,-30 °C,-40 °C) Vor-und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Pro- zentzahlen sind Gewichtsprozente. Alle Werte beziehen sich auf 20 °C, soweit nicht anders angegeben. Die Ansteuerung der Anzeigen erfolgt, soweit nicht anders angegeben, nicht multiplexiert. Die Verdrillung (twist) beträgt 240 °, soweit nicht anders angegeben.

Beispiele Beispiel 1 (HTN) PCH-3N. F. F 12, 5 % Klärpunkt [°C] : 68,0 ME2N. F 5,0% An [589 nm ; 20 °C] : 0,1036 ME3N. F 5,0 % d-An [um] : 0,5 ME4N. F 10,0% Verdrillung 90 ME5N. F 14,0% Vio [V] : 0,68 CCP-2F. F. F 10,0 % V5o [V] : 0,85 CCP-3F. F. F 10, 0 % V90 [V] : 1,10 CCP-5F. F. F 6,0 % Usono : 1,618 CCG-V-F 4,0 % CH-45 3,5 % CH-33 3,0 % CH-35 3,0 % CCPC-33 3,0 % CCPC-34 3,0 % CCPC-35 4,0 % CC-5-V 4,0 %

Beispiel 2 (STN) PCH-3N. F. F 11, 0 % Klärpunkt [°C] : 79,0 ME2N. F 10,0% An [589 nm ; 20 °C] : 0,1292 ME3N. F 10,0% % d##n [µm] : 0,85 ME4N. F 10, 0 % Verdrillung [°] : 240 ME5N. F 9, 0 % V10 [V] : 0,68 HP-3N. F 5, 0 % V50[V] : 0,84 HP-4N. F 4,0% go [V] : 0,87 HP-5N. F 4, 0 % V90/10: 1, 084 CCP-2F. F. F 8, 0 % CCP-3F. F. F 8, 0 % CCP-5F. F. F 8, 0 % CCPC-33 5, 0 % CCPC-34 4, 0 % CCPC-35 4, 0 % Beispiel 3 (STN) PCH-3N. F. F 8,5% Klärpunkt [°C] : 80,0 ME2N. F 10,0% An [589 nm ; 20 °C] : 0,1328 ME3N. F 10,0% d-An [pm] : 0,85 ME4N. F 11, 0 % Verdrillung [°]: 240 ME5N. F 10, 5 % V10 [V] : 0,80 HP-3N. F 5, 0 % V50 [V] : 0,83 HP-4N. F 5,0% iso [V] : 0,86 CCP-2F. F. F 8, 0 % V90/10: 1, 072 CCP-3F. F. F 8, 0 % CCP-5F. F. F 8, 0 % CCPC-33 4, 0 % CCPC-34 4, 0 % CCPC-35 4, 0 %

Beispiel 4 (HTN) PCH-3N. F. F 11,0 % Klärpunkt[°C] : 73,5 ME2N. F 5,0% An [589 nm ; 20 °C] : 0,1052 ME3N. F 5, 0 % ME4N. F 10, 0 % ME5N. F 14, 0 % CCP-2F. F. F 10, 0 % CCP-3F. F. F 10, 0 % CCP-5F. F. F 6,0 % CCG-V-F 4,0 % CH-45 4, 0 % CH-33 3, 0 % CH-35 3, 0 % CCPC-33 3,0 % CCPC-34 4,0 % CCPC-35 4,0 % CC-5-V 4,0 %

Beispiel 5 ME2N. F 10, 00 % Klärpunkt [°C] : 111,0 ME3N. F 10, 00 % #n[589 nm ; 20 °C] : 0,1312 ME4N. F 10,00% HTP [20 °C] : 12,39 ME5N. F 10, 00% d##n [µm] : 0,85 CH-33 3, 00 % Verdrillung [°] : 240 CH-35 2, 00% Vio [V] : 1,12 CP-1V-N 3, 00 % CCP-2F. F. F 8, 00 % CCP-3F. F. F 10, 00 % CCP-5F. F. F 6,00% CVCP-V-01 3, 00 % CVCP-1V-01 4, 00 % CCPC-33 5, 00 % CCPC-34 5, 00 % CCPC-35 5, 00 % CBC-33F 3,00% Beispiel 6 PCH-3N. F. F 5, 00 % Klärpunkt [°C] : 83,0 ME2N. F 10,00% An [589 nm ; 20°C] : 0,1422 ME3N. F 10,00% HTP [20° C] : 14,45 ME4N. F 14,00% % d##n [µm] : 0,85 ME5N. F 14, 00 % Verdrillung [°]: 240 HP-3N. F 6,00 % Vo [V] : 0,79 HP-4N. F 5, 00 % HP-5N. F 5, 00 % CCP-2F. F. F 7, 00 % CCP-3F. F. F 6, 00 % CCP-5F. F. F 6, 00 % CCPC-33 4, 00 % CCPC-34 4, 00 % CCPC-35 4, 00 %