DE19720295A1

DE19720295A1 - Supertwist-Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE19720295A1
Application number: DE1997120295
Authority: DE
Inventors: Georg Weber; Harald Dr Hirschmann
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH1053766A; DE19720295B4

Description

Die Erfindung betrifft Supertwist-Flüssigkristallanzeigen (STN-Anzeigen) mit kurzen Schaltzeiten, guten Steilheiten und niedrigen Schwellenspannungen sowie die darin verwendeten neuen nematischen Flüssigkristallmischungen.

STN-Anzeigen 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, Band 26, Nr. 11, L1784-L1786 (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, Band 4 (1), Seiten 1-8 (1986). Der Begriff STN umfaßt hier jedes höher verdrillte Anzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrag nach zwischen 160° und 720°, 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-LCDs (DE-OS 35 03 259), SBE-LCDs (T.J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984), OMI-LCDs (M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (5), 236 (1987), DST-LCDs (EP-OS 0 246 842) oder BW-STN-LCDs (K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6).

Derartige 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 STN-Anzeigen mit kurzen Schaltzeiten, insbesondere auch bei relativ tiefen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher insbesondere die Viskositäten der Flüssigkristallmischungen optimiert unter Verwendung von zumeist optimierten Kombinationen von Flüssigkristallkomponenten und gegebenenfalls auch monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampfdruck. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.

Kürzere Schaltzeiten lassen sich auch durch Verringerung der Schichtdicke der Flüssigkristallschicht der STN-Anzeige und durch Verwendung von Flüssigkristallmischungen mit höherer Doppelbrechung Δn erzielen.

In der Regel weisen Zusammensetzungen mit kurzen Schaltzeiten vergleichsweise hohe Schwellenspannungen auf.

All diese Ansätze zur Erzielung kürzerer Schaltzeiten führen letztlich jedoch immer noch zu Mischungen, die nicht für jede Anwendung geeignet waren, insbesondere zu solchen mit hohen Schwellenspannungen.

In der Internationalen Patentanmeldung WO 91/00898 sind STN-Anzeigen mit vergleichsweise kurzen Schaltzeiten, aber hohen Schwellenspannungen beschrieben, die auf Verbindungen mit einem terminalen ein- oder zweifach fluorierten Benzolring basieren.

Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 681 022 sind flüssigkristalline Zusammensetzungen bekannt, die Verbindungen der Formel

10% einer Verbindung der Formel

sowie andere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als 1,5 enthalten.

Diese Zusammensetzungen besitzen zwar extrem niedrige Schwellenspannungen, jedoch weisen sie vergleichsweise langsame Schalteigenschaften bei tiefer Temperatur auf.

Somit besteht immer noch die Forderung nach einer Verbesserung der Schaltzeiten von STN-Anzeigen bei tiefen Temperaturen.

Weitere Anforderungen an eine STN-Anzeige sind eine höhere Multiplexierbarkeit, niedrige Schwellenspannungen und eine steile Kennlinie.

Optimale Parameter lassen sich jedoch aufgrund der gegenläufigen Beeinflussung verschiedener Materialparameter wie dielektrische und elastische Eigenschaften nicht für alle der obengenannten Eigenschaften gleichzeitig erzielen.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf an verbesserten STN-Anzeigen mit kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, hoher Kennliniensteilheit, guter Winkelabhängigkeit des Kontrastes und niedriger Schwellenspannung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, STN-Anzeigen bereitzustellen, die die obengenannten Nachteile nicht oder nur in geringem Maße und gleichzeitig sehr nützliche Gesamteigenschaften aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man nematische Flüssigkristallmischungen verwendet, die mindestens eine Verbindung der Formel I

worin
R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen,
m 0 oder 1 und
L¹ H oder F bedeuten,
und mindestens eine Verbindung der Formel II enthalten

worin
R² Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit bis zu 12 C-Atomen und
Q¹ F, Cl oder halogeniertes Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten.

Vorzugsweise weist die nematische Flüssigkristallmischung einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine dielektrische Anisotropie von mindestens +8 auf, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind.

Die Erfindung betrifft somit eine STN-Anzeige mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie,
- Elektrodenschichten mit überlagerten Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten,
- einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der auf der Oberfläche der Trägerplatten befindlichen Moleküle und den Trägerplatten von etwa 1 Grad bis 30 Grad sowie
- einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100 und 600°, wobei die nematische Flüssigkristallmischung
a) 20-90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5,
b) 10-65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1,5 bis +1,5,
c) eine optisch aktive Komponente C in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt und die nematische Flüssigkristallmischung einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine Schwellenspannung von weniger als 2,0 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I

worin
R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m 0 oder 1 und L¹ H oder F bedeuten, und mindestens eine mesogene Verbindung der Formel II enthält

Vorzugsweise enthält die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III bis IV:

worin
R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzen
und

jeweils unabhängig voneinander

bedeuten und L²,
L³ und L⁴ die für L¹ angegebene Bedeutung besitzen, Z³ -COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung, Z⁴ -COO- oder eine Einfachbindung und q 1, 2 oder 3 bedeuten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel III und mindestens eine Verbindung der Formel IV1:

worin
R⁷ und R⁸ jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen,
L° H oder F und
k und l jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1, insbesondere solche,
worin
L° F,
k 1 und
l 0 bedeuten, und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IV1, worin
L° H,
k 0 und
l 0 oder 1 bedeuten.

Gegenstand der Erfindung sind auch entsprechende Flüssigkristallmischungen.

Die Einzelverbindungen der Formeln I, II, III und IV und auch andere in den erfindungsgemäßen STN-Anzeigen einsetzbare Verbindungen sind entweder bekannt oder können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Die Verbindungen der Formel I sind aus der EP 0 019 665, die Verbindungen der Formel II z. B. aus der DE 39 29 525 und die Verbindungen der Formel IV1 aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 29 33 563 und DE 32 11 306 bekannt, doch findet sich in diesen Veröffentlichungen kein Hinweis darauf, daß sich die Steilheit und die Schwellenspannungen von STN-Anzeigen mit Hilfe dieser Verbindungen verbessern lassen.

Mit den erfindungsgemäßen Mischungen lassen sich STN-Anzeigen mit hohen Multiplexierverhältnissen, großem Arbeitstemperaturbereich, niedrigen Schwellenspannungen (unterhalb 2,0 Volt, vorzugsweise zwischen 1,00 und 1,90 Volt) und steilen Kennlinienkurven erzielen.

Die Verbindungen der Formeln I, II und III verleihen verbesserten STN-Zusammensetzungen insbesondere höhere Klärpunkte, wobei die Verbindungen der Formel II hohe Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten (K₃/K₁) aufweisen und daher hohe Steilheiten ergeben.

Die Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen eine optische Anisotropie (Δn) von mehr als 0,100, vorzugsweise von 0,100-0,170.

Bevorzugte Mischungen enthalten zwei, drei oder mehr Verbindungen der Formeln I, IIa, III und IV.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen der Formel V

worin R¹¹ Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen der Formel VI

worin R¹² H oder Alkyl mit bis zu 10 C-Atomen ist.

Bevorzugte Flüssigkristallmischungen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, enthalten eine oder mehrere Verbindungen aus Gruppe A, vorzugsweise in einem Anteil von 20% bis 90%, insbesondere 25% bis 80%. Diese Verbindung bzw. Verbindungen aus Gruppe A besitzen eine dielektrische Anisotropie von mehr als +6 (vorzugsweise von mehr als +10) und stellen die Komponente A der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen dar.

Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten zwei oder mehr Verbindungen aus Gruppe B, vorzugsweise in einem Anteil von 10% bis 60%. Diese Verbindung bzw. Verbindungen aus Gruppe B besitzen entweder niedrige Werte für die Rotationsviskosität (γ₁) < 150 mPa·s oder einen Klärpunkt von mehr als 120°C und sind dielektrisch neutral ((Δε) < 2) oder von mittlerer Polarität (Δε Bereich von +2 bis +10) und stellen die Komponente B der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen dar.

Vorzugsweise enthält Gruppe B eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III1 bis III8 mit zwei Ringen:

worin R⁵ und R⁶ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzen, und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III9 bis III25 mit drei Ringen:

worin R⁵ und R⁶ die angegebene Bedeutung besitzen und die 1,4-Phenylengruppen in III9 bis III18 und III22 und III23 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor einfach oder mehrfach substituiert sein können, und/oder eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III26 bis III31:

worin R⁵ und R⁶ die angegebene Bedeutung besitzen und die 1,4-Phenylengruppen in III26 bis III31 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor einfach oder mehrfach substituiert sein können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Formel III32:

worin
x 0, 1, 2 oder 3,
y 0 oder 2,
z 0 oder 1 bedeuten und
R⁶ die angegebene Bedeutung besitzt.

Die Flüssigkristallmischungen enthalten auch eine optisch aktive Komponente C, und zwar in solch einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung bei Anpassung an den gewünschten Verdrillungswinkel mehr als 0,2 beträgt.

Geeignete Dotierstoffe lassen sich aus einer großen Vielfalt bekannter chiraler Stoffe und im Handel erhältlicher Dotierstoffe wie Cholesteryl-nonanoat, S 811 (E. Merck, Darmstadt, BRD) und CB 15 (BDH, Poole, Großbritannien) auswählen. Deren Wahl ist an sich nicht kritisch.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Flüssigkristallmischungen eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus Gruppe T, bestehend aus den Verbindungen der Formeln T1 und T2:

worin Q³

L⁵ bis L⁸ jeweils unabhängig voneinander H oder F,
Q F, Cl oder halogeniertes Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl mit 1 bis 5 C-Atomen,
R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen und
Z° -COO-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung bedeuten.

Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln T1 und T2, worin L⁴, L⁵ und L⁶ H und L³ H oder F bedeuten. Ferner sind Verbindungen der Formeln T1 und T2 bevorzugt, worin Q F, Cl, OCF₃ und OCHF₂, insbesondere F und OCF₃ bedeuten.

Der Anteil der Komponente(n) der Formeln T1 und T2 beträgt vorzugsweise 5% bis 40%, insbesondere 5% bis 30%.

Vorzugsweise enthält Gruppe T eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus X bis XII:

worin R⁹ und R¹⁰ die angegebene Bedeutung besitzen, insbesondere solche, worin R⁹ Alkyl mit 1 bis 4, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 C-Atomen, und R¹⁰ Alkoxy mit 1 bis 4, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 C-Atomen bedeuten.

Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln III2 und III4 sind solche der folgenden Teilformel:

worin
Ring A 1,4-Phenylen oder trans-1,4-Cyclohexylen,
R¹³ CH₃-(CH₂)_n-O-, trans-H-(CH₂)_r-CH=CH-(CH₂CH₂)_s-, CH₃-(CH₂)_t- oder trans-H- (CH₂)_r-CH=CH-(CH₂-CH₂)_s- CH₂-O-, und
R¹⁴ CH₃-(CH₂)_t-, wobei
n 1, 2, 3 oder 4,
r 0, 1, 2 oder 3,
s 0 oder 1 und
t 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten.

Der Anteil dieser Verbindungen oder der Verbindungen der Formel III2 und/oder III4 beträgt vorzugsweise ca. 2% bis 15%, insbesondere bevorzugt ca. 4% bis 10%.

Der Anteil der Verbindungen der Formeln I und II beträgt vorzugsweise ca. 10 bis 75%, insbesondere 15% bis 70%.

Der Anteil der Verbindungen der Formel I, worin m 0 ist, beträgt vorzugsweise 5 bis 35%. Der Anteil der Verbindungen der Formel II beträgt vorzugsweise 5% bis 40%. Der Anteil der Verbindungen der Formel V beträgt vorzugsweise 10 bis 40%.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischungen ca. 5% bis 50%, insbesondere bevorzugt ca. 10% bis 40% an flüssigkristallinen Tolanverbindungen. Hierdurch kann bei geringeren Schichtdicken (etwa 5-6 µm) gearbeitet werden, wodurch die Schaltzeiten deutlich kürzer werden.

In Formel II bedeutet Q¹ vorzugsweise F, Cl, OCF₃, OCHF₂, CF₃, CHF₂, OCHFCF₃, OCHFCHF₂, OCH₂CF₃, OC₂F₅, OC₃F₇, OCH=CHF, OCF=CHF, OCH=CF₂, OCF₂CHFCF₃, insbesondere F, OCF₃, OCHF₂, OCHFCF₃, OCHFCHF₂ und OCH=CF₂, ganz besonders bevorzugt F.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die nematische Mischung
5-40% an zwei oder mehr Verbindungen der Formel I,
5-40% an einer oder mehreren Verbindungen, ausgewählt aus den Formeln II,
10-30% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel III,
5-20% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV,
10-50% an zwei oder mehr Verbindungen der Gruppe T und
10-40% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel V.

Diese Mischungen zeigen bei tiefen Temperaturen kurze Schaltzeiten von weniger als 2500 ms (bei -25°C), eine Steilheit von 1,05 bis 1,20, eine Doppelbrechung zwischen 0,10 und 0,17 und eine Schwellenspannung zwischen 1,0 und 1,9 Volt.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischungen

- mindestens eine Verbindung der Formel II: worin Alkyl eine geradkettige Alkylgruppe mit 2-7 C-Atomen ist,
- eine oder mehrere Verbindungen der Formel III mit einer trans-Alkenylgruppe oder einer trans-Alkenyloxygruppe, insbesondere ausgewählt aus den folgenden Formeln: worin x und y die für Formel III32 angegebene Bedeutung besitzen und Alkyl die oben angegebene Bedeutung besitzt,
- eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der folgenden Gruppe: worin R⁵ und R⁶ die für die Komponente B angegebenen bevorzugten Bedeutungen besitzen, wobei der Anteil dieser Verbindungen 0% bis 50%, vorzugsweise ca. 10% bis 40% beträgt.

In der Regel besteht die Komponente B aus 3 bis 12, vorzugsweise aus 4 bis 10 verschiedenen Verbindungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente B im wesentlichen aus:

- mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus den folgenden Formeln:

In der Regel besteht die Komponente A aus 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 Verbindungen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente A aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus den Formeln I und II, insbesondere ausgewählt aus den folgenden Formeln:

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigeelemente aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit solch einer 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. Anzeigen mit einem Verdrillungswinkel zwischen 220° und 270° sind bevorzugt. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der Supertwistzelle, insbesondere auch Matrixanzeigeelemente. Der Oberflächentiltwinkel an den beiden Trägerplatten kann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt.

Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigeelemente zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallkomponenten der Flüssigkristallschicht.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in verhältnismäßig geringer Menge verwendeten Komponenten in den 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.

Auch ohne weitere Erläuterungen wird angenommen, daß der Fachmann anhand der vorhergehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung maximal nutzen kann. Die bevorzugten spezifischen Ausführungsformen sind daher lediglich als Veranschaulichung und in keiner Weise als Beschränkung aufzufassen.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.

Die Abkürzungen haben folgende Bedeutungen:

Kp.: Klärpunkt

T_on: Zeit vom Einschalten bis zum Erreichen von 90% des maximalen Kontrastes,
T_off: Zeit vom Ausschalten bis zum Erreichen von 10% des maximalen Kontrastes,
d: Schichtdicke
V₁₀: Schwellenspannung (Volt)
V₉₀: Sättigungsspannung
V₉₀/V₁₀: Steilheit.

Vor- und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent. Die Werte für die Schaltzeiten und Viskositäten beziehen sich auf 20°C.

In der vorliegenden Patentanmeldung und in den folgenden Beispielen sind alle chemischen Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln wie nachstehend gezeigt erfolgt. Alle Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind geradkettige Alkylgruppen mit n bzw. m Kohlenstoffatomen. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angege ben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R¹, R², L¹, L² und L³:

Tabelle A

Tabelle B

Beispiel 1

Eine STN-Anzeige mit den folgenden Parametern:

Verdrillungswinkel: 240°
Bias: 1 : 5
Multiplexierverhältnis: 1 : 16
Bildfrequenz: 80 Hz
d: 5,5 µm

und einem flüssigkristallinen Medium mit den folgenden Eigenschaften:

Klärpunkt: +93°C
Δn: 0,1545

und bestehend aus einer achiralen Basismischung:

PCH
18,00
ME2N.F	3,00
ME3N.F	3,00
ME4N.F	4,00
PCH-301	9,00
CCH-34	10,00
CP-33F	7,00
CCZU-3F	7,00
CCZU-5F	7,00
PTP-102	5,00
PTP-201	5,00
CPTP-301	4,00
CPTP-302	4,00
CPTP-303	4,00
CPTP-30CF₃	5,00
CPTP-50CF₃	5,00

und dotiert mit 0,7%

zeigt folgende Schalteigenschaften:

V₁₀: 1,79 V
V₉₀/V₁₀ 1,09
T_ave (-25°C): 2006 msec

Beispiel 2

Eine STN-Anzeige mit den folgenden Parametern:

Verdrillungswinkel 240°
Bildfrequenz: 80 Hz
Bias: 1 : 5
Multiplexierverhältnis: 1 : 16

und enthaltend ein flüssigkristallines Medium mit den folgenden Eigenschaften:

Klärpunkt 93°C
Δn 0,1531

und bestehend aus:

PCH-3
18,00
ME2N.F	4,00
ME3N.F	3,00
HP-3N.F	3,00
PCH-301	9,00
CCH-34	10,00
CCZU-3-F	10,00
CCZU-5-F	11,00
PTP-102	5,00
PTP-201	5,00
CPTP-301	4,00
CPTP-302	4,00
CPTP-303	4,00
CPTP-30CF₃	5,00
CPTP-50CF₃	5,00

und dotiert mit S-811, zeigt folgende Schalteigenschaften:

V₁₀: 1,70 V
T_ave (-25°C): 2012 msec

Vergleichsbeispiel

Eine STN-Anzeige mit den folgenden Parametern:

Verdrillungswinkel: 240°
Bias: 1 : 5
Multiplexierverhältnis: 1 : 16
Bildfrequenz: 80 Hz

und enthaltend ein flüssigkristallines Medium mit den folgenden Eigenschaften:

Klärpunkt: 96°C
Δn 0,1565

und bestehend aus:

PCH-3
18,00
ME2N.F	4,00
ME3N.F	4,00
ME5N.F	4,00
HP-3N.F	3,00
PCH-301	11,00
CCH-34	10,00
CCP-20CF₃	2,00
CP-33F	5,00
CP-35F	5,00
CP-55F	5,00
PTP-102	5,00
PTP-201	3,00
CPTP-301	3,00
CPTP-302	4,00
CPTP-303	4,00
CPTP-30CF₃	5,00
CPTP-50CF₃	5,00

aber ohne die Verbindungen der Formel II und dotiert mit S-811, zeigt folgende Schalteigenschaften:

V₁₀: 1,80 V
T_ave (-25°C): 2591 msec

Die Schaltzeit ist deutlich höher als bei einer STN-Anzeige mit einem erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medium gemäß Beispiel 1 oder 2.

Claims

1. Supertwist-Flüssigkristallanzeige mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie,
- Elektrodenschichten mit überlagerten Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten,
- einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der auf der Oberfläche der Trägerplatten befindlichen Moleküle und den Trägerplatten von etwa 1 Grad bis 30 Grad sowie
- einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100 und 600°, wobei die nematische Flüssigkristallmischung
a) 20-90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5,
b) 10-65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1,5 bis +1,5,
c) eine optisch aktive Komponente D in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt und die nematische Flüssigkristallmischung einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine Schwellenspannung von weniger als 2,0 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I

worin R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m 0 oder 1 und L¹ H oder F bedeuten, und mindestens eine Verbindung der Formel II enthält worin
R² Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit bis zu 12 C-Atomen und
Q¹ F, Cl oder halogeniertes Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten.

2. Anzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel V enthält worin R¹¹ Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.

3. Anzeige nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III bis IV enthält: worin R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzen
und jeweils unabhängig voneinander bedeuten
und L² bis L⁴ die für L¹ angegebene Bedeutung besitzen,
Z³ -COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung,
Z⁴ -COO- oder eine Einfachbindung und
q 1, 2 oder 3 bedeuten.

4. Anzeige nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus X bis XII enthält: worin R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten.

5. Flüssigkristallmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.