Flüssigkristallines Medium

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium, dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.

Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzei¬ gevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beinflußt werden können. Elektrooptische Vorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vorrich¬ tungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-Zellen (Deformation aufgerichteter Phasen) , Gast/Wirt- Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("super-twisted nematiic") , SBE-Zellen ("super-birefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference") . Die gebräuchlichsten Anzeige¬ vorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur.

Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromaghetischer Strahlung besit¬ zen. Ferner sollten die Flüssigkristallmaterialien niedere

Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze Ansprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast ergeben. Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d.h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispiels¬ weise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwendung gelangen, ist es wichtig, daß die Komponenten untereinander gut misch- bar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische

Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genügen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielek¬ trischer Anisotropie, breiten ne atischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand guter UV- und Temperaturstabilität des Widerstands und gerin¬ gem Dampf ruck erwünscht.

Derartige Matrix-Flüssigkristallanzeigen sind bekannt. Als nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzel¬ nen Bildpunkte können beispielsweise aktive Elemente (d.h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:

1. MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistoren auf Silizium-Wafer als Substrat.

2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.

Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substrat¬ material beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.

Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der T -Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitern wie z.B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amorphem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.

Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die transparente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt-Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Techno¬ logie kann auch für voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart angeordnet ist, daß je ein Filter¬ element einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.

jie TFT-Anzeigen arbeiten üblich weise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.

Der Begriff MFK-Anzeigen umfaßt hier jedes Matrix-Display mit integrierten nichtlinearen Elementen, d.h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-Metall) .

Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für TV-Anwen¬ dungen (z.B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays für Rechneranwendungen (Laptop) und im Automobil¬ oder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkel- abhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht aus¬ reichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristall¬ mischungen [TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMÄMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD

Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris] . Mit abnehmendem Wider- stand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige und es kann das Problem der "after image elimination" auftreten. Da der spezifische Widerstand der Flüssigkristallmischung durch Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im allgemeinen über die Lebenszeit einer MFK-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Anfangs)-Widerstand sehr wichtig, um akzep¬ table Standzeiten zu erhalten. Insbesondere bei low-volt- Mischungen war es bisher nicht möglich, sehr hohe spezifische Widerstände zu realisieren. Weiterhin ist es wichtig, daß der spezifische Widerstand eine möglichst geringe Zunahme bei steigender Temperatur sowie nach Temperatur- und/oder UV- Belastung zeigt. Die MFK-Anzeigen aus dem Stand der Technik genügen nicht den heutigen Anforderungen.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzei¬ gen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.

Bei TN-(Schadt-Helfrieh)-Zellen sind Medien erwünscht, die folgende Vorteile in den Zellen ermöglichen:

- erweiterter nematischer Phasenbereich (insbesondere zu tiefen Temperaturen)

- Schaltbarkeit bei extrem tiefen Temperaturen (out-door-use. Automobil, Avionik)

Erhöhte Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung (längere Lebensdauer)

Mit den aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Medien ist es nicht möglich, diese Vorteile unter gleich¬ zeitigem Erhalt der übrigen Parameter zu realisieren.

Bei höher verdrillten Zellen (STN) sind Medien erwünscht, die eine höhere Multiplexierbarkeit und/oder kleinere Schwellen- Spannungen und/oder breitere nematische Phasenbereiche (ins¬ besondere bei tiefen Temperaturen) ermöglichen. Hierzu ist eine weitere Ausdehnung des zur Verfügung stehenden Para¬ meterraumes (Klärpunkt, Übergang smektisch-nematisch bzw. Schmelzpunkt, Viskosität, dielektrische Größen, elastische Größen) dringend erwünscht.

Aus EP-OS 0 325 sind die Verbindungn der Formel I sowie Medien enthaltend neben Verbindungen der Formel I 85 % eines Gemisches A bestehend aus

24 % PCH-3

35 % PCH-5

25 % PCH-7 und

15 % BCH-5

bzw. 85 % eines Gemisches B bestehend aus

30 % PCH-3

40 % PCH-5 und

30 % PCH-5 bekannt.

Derartige Medien werden bei weitem nicht den genannten Forde¬ rungen gerecht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für derartige MFK-, TN- oder STN-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringe¬ rem Maße, und vorzugsweise gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in Anzeigen erfindungsgemäße Medien verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allge¬ meinen Formel I

enthält, worin Q Alkylen mit bis zu 5 C-Atomen oder eine Einfachbindung, X H oder F und R Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen bedeutet.

Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen (insbesondere STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positi¬ ver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Wider¬ stand) , die derartige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke.

^• Die Verbindungen der Formel I sind bekannt aus:

EP-A 0 325 796 (X = F) Und EP-A 0 377 469 (X = H) .

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine bedeutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes.

Die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Temperatur, thermischer und UV-Stabilität und dielek¬ trischer Anisotropie bzw. Schwellenspannung übertreffen bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.

Die Forderung nach hohem Klärpunkt, nematischer Phase bei -40 °C sowie einem hohen Δε konnte bislang nur unzureichend erfüllt werden. Systeme wie z.B. ZLI-3119 weisen zwar ver¬ gleichbaren Klärpunkt und vergleichbar günstige Viskositäten auf, besitzen jedoch ein Δε von nur +3.

Andere Mischungs-Systeme besitzen vergleichbare Viskositäten und Werte von Δε, weisen jedoch nur Klärpunkte in der Gegend von 60 °C auf.

- Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es bei niedrigen Viskositäten bei tiefen Temperaturen (bei -30 °C ≤ 600, vorzugsweise ≤ 550 mPa.S; bei -40 °C ≤ 1800, vorzugsweise ≤ 1700 mPa.s) gleichzeitig dielektrische Aniso- tropiewerte Δε ≥ 3,5, vorzugsweise ≥ 4,0, Klärpunkte oberhalb 65°, vorzugsweise oberhalb 70° und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende STN- und MKF-Anzeigen erzielt werden können.

Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z.B. oberhalb 90°) bei höheren Schwellenspannung oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten vorzugs¬ weise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [C.H. Gooch und H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H. Gooch und H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975] , wobei hier neben besonders günstigen elektrooptischen Eigenschaften wie z.B. hohe Steilheit der Kennlinie und geringe Winkelabhängigkeit des Kontrastes (DE-PS 30 22 818) bei gleicher Schwellenspannung wie in einer analogen Anzeige

im zweiten Minimum eine kleinerere dielektrische Anisotropie ausreichend ist. Hierdurch lassen sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen im ersten Minimum deutlich höhere spezifische Widerstände verwirklichen als bei Mischun¬ gen mit Cyanverbindungen. Der Fachmann kann durch geeignete Wahl der einzelnen Komponenten und deren Gewichtsanteilen mit einfachen Routinemethoden die für eine vorgegebene Schicht¬ dicke der MFK-Anzeige erforderliche Doppelbrechung einstel¬ len.

Die Viskosität bei 20 °C ist vorzugsweise < 25 mPa.s. Der nematische Phasenbereich ist vorzugsweise mindestens 70°, insbesondere mindestens 80°. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -30° bis +70°.

Messungen des "Capacity Holding-ratio" (HR) [S. Matsumoto et al.. Liquid Crystals j5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al.. Liquid Crystals _5, 1381 (1989)] haben erge- ben, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine deutlich kleinere Abnahme des HR mit stei¬ gender Temperatur aufweisen als analoge Mischungen enthaltend anstelle den Verbindungen der Formel I Cyanophenylcyclohexane der Formel

- H V O VCN

Auch die UV-Stabilität der erfindungegemäßen Mischungen ist erheblich besser, d. h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter UV-Belastung.

Die erfindungsgemäßen Medien zeichnen sich neben ungewöhnlich weitem nematischen Phasenbereich auch durch außerordentlich hohe elastische Konstanten bei sehr günstigen Visko¬ sitätswerten aus, wodurch insbesondere bei Verwendung in STN-Anzeigen deutlich Vorteile gegenüber Medien aus dem Stand der Technik resultieren.

Vorzugsweise basieren die erfindungsgemäßen Medien auf mehre¬ ren (vorzugsweise zwei oder mehr) Verbindungen der Formel I, d.h. der Anteil dieser Verbindungen ist > 25 %, vorzugsweise > 40 %.

Die einzelnen Verbindungen der Formeln I bis XII und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben:

~ Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II, III und IV:

_Y 2

III γ2

Yi

_Y 2

worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben :

R: Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen

X: F, Cl, CF ₃ , OCF ₃ oder OCHF ₂

yi : H oder F

Y2; H oder F, vorzugsweise H

0 oder 1.

- Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen

Formeln V bis VIII:

Yi

Y2

Y2

Yi _φ.._- φ- _: VII

Y2

Y2

worin R, r, X, Y ¹ und Y ² jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.

Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen

Formel IX bis XII :

Y2

Yi - H y/ H VC ₂ H ₄ - o y o -x X

Y ²

XI

Y2

worin R, X, Y ¹ und Y ² jeweils unabhängig voneinander eine der in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben.

Der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis IV zusammen beträgt im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.-%

- der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im Gesamtgemisch 10 bis 50 Gew.-%

- der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis IV im Gesamtgemisch beträgt 30 bis 70 Gew.-%

Yi - O Vx ist - 0 VθCF ₃ , - O VcF ₃ ,

_Y 2

i,

das Medium enthält Verbindungen der Formeln II und III oder IV

R ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen

das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen der Formeln I bis IV

das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe:

_.- _.

yi γι

^R -&-&- ⁽ __y ^χ Y2

Y2

- Das Gewichtsverhältnis I: (II + III + IV) ist vorzugs¬ weise 1 : 4 bis 1 : 1.

- Medium besteht im wesentlichen aus aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XII.

Es wurde gefunden, daß bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel I im Gemisch mit üblichen Flüssig- kristallmaterialien, insbesondere, jedoch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, III und/oder IV zu einer beträchtlichen Verbesserung der Ansprechzeiten und zu niedri¬ gen Schwellenspannungen führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch- nematisch beobachtet werden. Die Verbindungen der Formeln I bis IV sind farblos, stabil und untereinander und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.

Der Ausdruck "Alkyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppe mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.

Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders Alkenylgruppen sind C ₂ -C ₇ -1E-Alkenyl, C ₄ -C ₇ -3E-Alkenyl, C ₅ -C ₇ -4-Alkenyl,

C ₆ -C -5-Alkenyl und C ₇ -6-Alkenyl, insbesondere C ₂ -C ₇ -1E- Alkenyl, C ₄ -C ₇ -3E-Alkenyl und C ₅ -C ₇ -4-Alkenyl. Beispiele

bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, lE-Propenyl, lE-Butenyl, lE-Pentenyl, lE-Hexenyl, lE-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und derglei- chen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allge¬ meinen bevorzugt.

Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigen Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluor- ethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluor- hexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.

Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Reste der Formel C _n H _2n+ ι-0-(CH ₂ ),-, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m 1 bis 6.

Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R, X und Y können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen lE-Alkenylreste, 3E-Alkenyl- reste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten k ₃₃ (bend) und k (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxy- resten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen erge¬ ben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere

Werte von k ₃₃ /k _u im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten.

Eine Gruppe -CH ₂ CH ₂ - in Zi bzw. Z ² führt im allgemeinen zu höheren Werte von k ₃₃ /k _1:L im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k ₃₃ /k _ι:L ermöglichen z.B. flachere Transmissionskennlinien in TN-Zellen mit 90° Ver¬ drillung (zur Erzielung von Grautönen) und steilere Trans¬ missionskennlinien in STN-, SBE- und OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt.

Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV hängt weitgehend von den gewünschten Eigen¬ schaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III und/oder IV und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhan¬ dener Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.

Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis XII in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobach- • tete Effekt auf die Ansprechzeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkon¬ zentration an Verbindungen der Formeln I bis XII ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel II, III, V und/oder VII (vorzugsweise II und/oder III) , worin X CF ₃ , OCF ₃ oder OCHF ₂ bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteil¬ haften Eigenschaften.

Für STN-AnWendungen enthalten die Medien vorzugsweise Verbin¬ dungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Formeln V bis VIII, worin X vorzugsweise OCHF ₂ bedeutet.

Die erfindungsgemäßen Medien können ferner eine Komponente A enthalten bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1,5 bis +1,5 der allge¬ meinen Formel 1'

R ⁱ - AI Zi-[- ÄΛ-Z ² -]„- A -R ²

worin

R ¹ und R ² jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl, ω-Fluoralkyl oder n-Alkenyl mit bis zu 9 C-Atomen,

die Ringe A ¹ , A ² und A ³ jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, 2- oder 3-Fluor-l,4-phenylen, trans-l,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen,

Z ¹ und Z ² jeweils unabhängig voneinander -CH ₂ CH ₂ -, CSE-, -CO-O-, -O-CO-, oder eine Einfachbindung,

und

m 0, 1 oder 2 bedeutet.

Komponente A enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbin¬ dungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III bis 117:

Ri ¹ --©H "<_0_>V-R ^F2 112

R ¹ '--0H V-((!H_VR ^E2 116

worin R ¹ und R ² die bei Formel I' eingegebene Bedeutung haben.

Vorzugsweise enthält Komponente A zusätzlich eine oder meh¬ rere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 118 bis 1120:

^RI -(__XΪ>-0- ^R2

"®- _^- ^R2 Uli

Ri -0 CH ₂ CH ₂ -0-0 -:R ² 1112

Ri -(__)-(ÜX__ ^R2 1114

R1- H yCH CH ₂ - H yCH ₂ CH ₂ - θ \- 1117

worin R ¹ und R ² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in 118 bis 1117 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können.

Ferner enthält Komponente A vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1121 bis 1125 enthält:

Ri-/ H y H yCH ₂ CH ₂ - 0 \- H V-R ² 1124

worin B und R ² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in 1121 bis 1125 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können.

Schließlich sind derartige Mischungen bevorzugt, deren Kompo¬ nente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1126 und 1127 enthält:

C _r H ₂ r ₊ ι- H V H CH ₂ -F 1126

C _r H _2r+ ι --<(D^ H >0--<< HH ) >--CCHH ₂₂ CCHH ₂₂ -F 1127

worin C _r H _2r+ ι eine geradkettige Alkylgruppe mit bis zu 7 C-Atomen ist.

In einigen Fällen erweist sich der Zusatz von Verbindungen der Formel

Ri-/ H z°-( 0 \-OR2

worin

R ¹ und R ² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben

und

Z° eine Einfachbindung, -CH ₂ CH ₂ -, -( H V oder

bedeutet.

zur Unterdrückung smektischer Phasen als vorteilhaft, obwohl hierdurch der spezifische Widerstand erniedrigt werden kann. Zur Erzielung von für die Anwendung optimaler Parameterkombi¬ nationen kann der Fachmann leicht feststellen, ob und falls ja in welcher Menge diese Verbindungen zugesetzt sein können. Normalerweise werden weniger als 15 %, insbesondere 5-10 % verwendet.

Ferner bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III' und IV enthalten:

-00 III'

worin R ¹ und R ² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben.

Die Art und Menge der polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie ist an sich nicht kritisch. Der Fachmann kann unter einer großen Palette bekannter und in vielen Fällen auch kommerziell verfügbarer Komponenten und Basisgemische in einfachen Routineversuchen geeignete Mate¬ rialien auswählen. Vorzugsweise enthalten die erfindungs¬ gemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel I"

Y

R RO°--Λ< QQI ⁱ )- _Z zιl_- I"

worin Z ¹ , Z ² und m die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben, Q ¹ und Q ² jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 3-Fluor-l,4-phenylen- oder einer der Reste Q ¹ und Q ² auch trans-l,3-Dioxan-2,5-diyl, Pyrimidin- 2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,4-Cyclohexenylen bedeutet.

R° n-Alkyl, n-Alkenyl, n-Alkoxy oder n-Oxaalkyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen, Y H oder F und X' CN, Halogen, CF ₃ , OCF ₃ oder OCHF ₂ ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform basieren die erfindungs¬ gemäßen Medien für STN- oder TN-Anwendungen auf Verbindungen der Formel I" worin X' CN bedeutet. Es versteht sich, daß auch kleinere oder größere Anteile von anderen Verbindungen der Formel I" (X' # CN) in Frage kommen. Für MFK-Anwendungen enthalten die erfindungsgemäßen Medien vorzugsweise nur bis zu ca. 10 % an Nitrilen der Formel I" (vorzugsweise jedoch keine Nitrile der Formel I", sondern Verbindungen der Formel V mit X' - Halogen, CF ₃ , OCF ₃ oder OCHF ₂ ) . Diese Medien basieren vorzugsweise auf den Verbindungen der Formeln II bis XII.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen STN- bzw. MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bau- weise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix- Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.

Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten ne ati- schen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristall¬ parameter der Flüssigkristallschicht.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssig- kristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil aus¬ machenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Tempe¬ ratur. 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. Bei¬ spielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.

C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, S _B eine smektisch B, N eine nematische und I die isotrope Phase.

V ₁₀ bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrich¬ tung senkrecht zur Plattenoberfläche) . t _on bezeichnet die Einschaltzeit und t _off die Ausschaltzeit bei einer Betriebs¬ spannung entsprechend dem 2,5-fachen Wert von V ₁₀ . Δn bezeich- net die optische Anisotropie und n ₀ den Brechungsindex. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie (Δε = ε|| - εj., wobei ε|| die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängs¬ achsen und εj_ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet. Die elektrooptischen Daten wurden in einer TN-Zelle im 1. Minimum (d.h. bei einem d Δn-Wert von 0,5) bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Die optischen Daten wurden bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.

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 Rest ^c _r> H _2n+ ι sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In

Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R ¹ , R ² , L

L ² und L ³ .

TahelleA:

Li L2 I L ²

PYP PYRP

BCH CBC

CP CPTP

CEPTP D

ECCP CECP

L3

EPCH HP

ME PCH

L L ² L ⁱ L ²

L

PDX PTP

BECH EBCH

CPC CCEB

K3n

M3n

F C„H _2ntl -(H)-(0H0)-X

BCH-n.FX

c _n H _2n+1 -<H c ₂ H ₄ -(öy/öyc _πι H _2: m+1 F

Inm

CH ₃

C ₂ H ₅ -CH-CH ₂ -0-(öy ö CN

C-nm C15

CH ₃

CB15

CCN— nm

CCPC-n

CH-nm

HD-nm

c _n H _2n+ ι- Hy(öycoo-{Hyc _m H _2n+1

HH— nm

CN

NCB-nm

c _n H _2n+1 -(Hycoo-<H c _ιn H _2m+1

o ₁ H _2n+1 -H c ₂ H ₄ - o -öy<^yc _m H _2m+1

ECBC-nm

ECCH-nm

CCH-nlEm

T-nPN

CCH-ι_ VF ₂

CCH-nmVF

BCH-nF.F.F.

CDP-nF CDP-nCl

_. c„H _2n+1 -<Hyc ₂ H ₄ -< (oyF

\

F CEDP-nF

Beispiel 1

-37

Beispiel 7

CCH-40VF ₂ 5 %

EPCH-5C1.F 5 %

PCH-5F 11 % = 68 °C

PCH-7F 13 % Δn = 0,08 CCP-2OCF ₃ 9 % η ₂₀ = 14 mPa.s

CCP-3OCF ₃ 12 % V _th = 1,6 V

CCP-4OCF ₃ 7 %

CCP-50CF ₃ 12 %

BCH-3.FCF ₃ 5 %

BCH-5.FCF ₃ 5 %

CCB-2.FF 3 % BCH-5F.F 13 %

BCH-3.FCF ₃ 5 %

CCB-3.FF 3 %

CCB-5.FF 3 %

CCH-30VF ₂ 4 %

Beispiel 10

PCH-30CF ₂ 10 %

PCH-50CF ₂ 8 %

PCH-5F 10 %

CCH-30VF ₂ 5 %

PCH-7F 5 %

CCP-20CF ₂ .F 8 %

CCP-30CF ₂ .F 12 %

CCP-40CF ₂ .F 7 %

CCP-50CF ₂ .F 10 %

BCH-3.FC1 8 %

BCH-5.FC1 8 % CCB-2.FF 3 %

CBC-33F 3 %

CBC-53F 3 %

T _c = 72 ^c

Δn = 0.09 V _th = 1. V