DE602004009170T2

DE602004009170T2 - Flüssigkristallzusammensetzung zur verwendung in bistabilen flüssigkristallanzeigen

Info

Publication number: DE602004009170T2
Application number: DE602004009170T
Authority: DE
Inventors: Mark John Ringwood GOULDING; Matthew Francis; John Clifford Jones; Steve Ledbury BELDON
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: JP2006525387A; DE602004009170D1; TWI354014B; EP1620527A1; EP1620527B1; WO2004099343A1; US20070080325A1; US7335404B2; JP5371188B2; CN100540631C; CN1784481A; ATE374233T1; TW200502363A

Description

Die Erfindung richtet sich auf die Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung und insbesondere in einer reflektiven oder transflektiven zenital bistabilen nematischen Ein-Polarisator-Flüssigkristallvorrichtung sowie eine die Flüssigkristallzusammensetzung enthaltende bistabile Flüssigkristallvorrichtung.
Elektrooptische Vorrichtungen, die Flüssigkristallmedien zur Informationsanzeige nutzen, sind gut bekannt und werden in einer großen Vielzahl von technischen Anwendungen verwendet (für eine Übersicht siehe H. Kawamoto, Proc. IEEE, 90, 460 (2002)). Unter diesen sind nematische Flüssigkristallvorrichtungen die bekanntesten; es bestehen beispielsweise verdrillt nematische (twisted nematic – TN) Flüssigkristallvorrichtungen (M. Schadt und W. Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127 (1971)) und STN-(supertwisted nematic) Flüssigkristallvorrichtungen (siehe unter anderem T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett., 48, 1021 (1984)). Diese Vorrichtungen sind monostabil, d. h. man schaltet das Flüssigkristallmedium durch Anlegen einer geeigneten Spannung in einen AN-Zustand und lässt es in einen AUS-Zustand schalten, wenn die angelegte Spannung unter ein niedrigeres Spannungsniveau fällt.
Um komplexe Information darzustellen, müssen elektrooptische Vorrichtungen eine Anzahl von Bildelementen enthalten, die getrennt voneinander geschaltet werden können. Wird jedoch direkte oder sogar Multiplex-Adressierung der Bildpunkte verwendet, so ist die Anzahl der in nematischen Flüssigkristallanzeigen adressierbaren Elemente begrenzt, im ersten Fall durch die rein geometrische Notwendigkeit der elektrischen Anschlüsse und im zweiten Fall durch die Steilheit der Transmission der Vorrichtung gegenüber der Spannungskurve.
Diese Beschränkung kann durch Einbau von Dünnschichttransistoren (TFT) in jedes Bildelement überwunden werden. Solche Vorrichtungen, die auch als Aktivmatrix-(AM-)Anzeigen bekannt sind, ermöglichen die Adressierung einer großen Anzahl von Bildelementen und somit von großflächigen, hochauflösenden Anzeigen und mit relativ niedrigem Spannungsbedarf. Einige dieser Vorrichtungen sind auch mechanisch recht stabil und weisen einen breiten Temperaturbereich auf.
Obwohl hierdurch der Bau von kleinen und tragbaren batteriebetriebenen Anzeigen möglich ist, haben die Techniken für bestimmte Anwendungen mehrere Nachteile. Die Herstellung von AM-Anzeigen ist noch immer ein schwieriger Prozess, der den Aufbau einer komplizierten Baugruppe erfordert, was zu recht hohen Herstellungskosten beiträgt. Da die Vorrichtung keinen intrinsischen oder internen Speicher besitzt, ist selbst für statische Bilder eine ständige Aktualisierung der Anzeige erforderlich. Dies führt zu einem relativ hohen Stromverbrauch und dementsprechend zu einer recht schlechten Lebensdauer der Batterie. Dies ist besonders unerwünscht bei tragbaren Vorrichtungen, die Information anzeigen, die nur hin und wieder oder in einem begrenzten Teil der Anzeige geändert wird, wie Mobiltelefone, persönliche Datenassistenten (personal digital assistants – PDAs), Pager, elektronische Regaletikettierung und dergleichen.
Ein Ansatz, um die Beschränkungen und Nachteile dieser nematischen Flüssigkristallvorrichtungen zu umgehen, ist die Verwendung von Anzeigen mit internem Speichereffekt, z. B. eine bistabile Flüssigkristallvorrichtung. Bistabilität bedeutet, dass die Moleküle des Flüssigkristallmediums in der Vorrichtung zwei unterschiedliche stabile Zustände annehmen können. Infolgedessen werden durch Anlegen eines geeigneten Adressierschemas die Flüssigkristallmoleküle des Mediums in einen ersten stabilen Zustand geschaltet, der auch nach der Adressierung bestehen bleibt; die Nutzung eines weiteren Addressierschemas lässt die Flüssigkristallmoleküle einen zweiten stabilen Zustand annehmen, der ebenfalls nach der Adressierung bestehen bleibt.
Aus ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigen, die smektische Flüssigkristallmaterialien verwenden, lassen sich bistabile Vorrichtungen herstellen. Sie haben jedoch mehrere Nachteile, z. B. mangelnde Stoßfestigkeit, engen Betriebstemperaturbereich und geringe Schichtdicke, was zu Schwierigkeiten bei der Produktion führt. Es ist daher unwahrscheinlich, dass diese ferroelektrischen Vorrichtungen die Anforderungen an Anzeigen für die oben genannten tragbaren Vorrichtungen erfüllen.
Nicht nur ferroelektrische smektische Flüssigkristalle können jedoch in bistabilen Vorrichtungen verwendet werden, sondern auch nematische Flüssigkristalle. Neben anderen Ansätzen, die durch nematische Flüssigkristalle angenommene bistabile Volumenkonfigurationen nutzen (siehe beispielsweise I. Dozov et al., "Recent improvements of bistable nematic displays switched by anchoring breaking (BiNem^®)", Proceedings SID 01 (2001), 16.1, 224 und Literaturangaben darin), liegt ein vielversprechender Weg zum Erreichen von Bistabilität in einer nematischen Flüssigkristallanzeige in der Verwendung einer Oberflächenorientierung, die zwei oder mehr stabile Zustände unterstützen kann. Wie in der Literatur erörtert (siehe beispielsweise J. C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. Brett und J. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based an grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, und Flat Panel Displays", R. Shashidhar, B. Gnade, Hrsg., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84 und dort zitierte Literaturangaben), unterscheidet man zwei Typen, azimutale und zenitale Bistabilität.
Im ersten Fall (d. h. azimutale Bistabilität) liegt der Direktor der Flüssigkristallmoleküle in der Anzeige mit einer Gitterorientierung auf der Oberfläche einer der beiden Platten (oder Substrate) der Anzeigezelle in beiden stabilen Zuständen parallel zu der Platte; das bedeutet, dass Schalten zwischen den stabilen Zuständen innerhalb der Plattenebene der Anzeigezelle stattfindet (siehe beispielsweise WO 92/00546 und WO 95/22077 , welche die Verwendung eines Substrats mit Zweigitter-Orientierungsschicht beschreiben). Die Reproduktion der Auswahl der stabilen Zustände erweist sich jedoch als schwierig und das Schalten erfordert im Allgemeinen eine hohe Schaltspannung.
Andererseits beobachtet man zenitale Bistabilität, wenn die zenital bistabile Oberfläche verwendet wird (siehe 1; die feinen Linien stellen den lokalen Direktor der Flüssigkristallmoleküle dar, die durch Interaktion mit dem Oberflächengitter und der entsprechenden Orientierungsschicht ausgerichtet werden). Mit einer solchen Oberfläche gibt es für den Direktor der Flüssigkristallmoleküle zwei mögliche Konfigurationen mit unterschiedlichen Anstellwinkeln in derselben Azimutebene (d. h. der Ebene senkrecht zur Oberfläche des Substrats der Anzeigezelle). Der erste Zustand ist der kontinuierliche hoch geneigte Zustand (C), während der zweite Zustand der gering geneigte Defekt-Zustand (D) ist. Das Gitter der zenital bistabilen Oberfläche wird durch seine Amplitude a und seine Ganghöhe L definiert; typische Werte betragen für L etwa 1 μm und für a etwa 0,6 bis 0,8 μm (siehe WO 97/14990 und für nähere Einzelheiten WO 02/08825 ; und J. C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. Brett und J. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based an grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, und Flat Panel Displays", R. Shashidhar, B. Gnade, Hrsg., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84).
Eine homöotrope Ausrichtung lässt sich beispielsweise dadurch induzieren, dass man das Gitter mit einer homöotropen Orientierungsschicht beschichtet. Diese durch homöotrope Orientierung induzierte Ausrichtung sogt dafür, dass der Direktor der Flüssigkristallmoleküle nicht parallel zu den Rillen des Gitters liegt. Obwohl die Ausrichtung des Direktors der Flüssigkristallmoleküle senkrecht zur (lokalen) Oberfläche ist, d. h. sich abhängig vom Ort auf der Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu den Rillen ändert, wird die Ausrichtung des „Volumens" in beiden Zuständen sehr stark durch die Orientierung der gegenüberliegenden Oberfläche beeinflusst. Schalten von einem stabilen Zustand in den anderen lässt sich durch Anlegen eines einfachen elektrischen Impulses erreichen, wodurch mit der entsprechenden Polarisatorkonfiguration und Verzögerung ein Umschalten von einem schwarzen Anzeige- oder Bildelement zu einem weißen (oder umgekehrt) ausgelöst wird. Das Zurückschalten in den ursprünglichen Zustand findet durch Anlegen eines Impulses entgegengesetzter Polarität statt, wodurch ein Umschalten von weiß auf schwarz (oder umgekehrt) ausgelöst wird. Das Schalten kann auch durch Verwendung von Impulsen gleicher Polarität, aber mit viel höheren Spannungen induziert werden (auch als „Umkehrschalten" bezeichnet); Umkehrschalten ist jedoch ein schädlicher Effekt, der den Betrieb einer zenital bistabilen, nematischen Vorrichtung bezüglich der Adressierung einschränkt, und für das Umkehrschalten ist eine möglichst hohe Spannung wünschenswert.
Im Allgemeinen ist nur eines der beiden Substrate der Anzeigezelle mit einem Oberflächengitter versehen, um zenitale Bistabilität zu erhalten. Die gegenüberliegende Platte kann eine Oberfläche besitzen, die eine homöo trope Orientierung des Flüssigkristalldirektors bietet (VAN-Modus, siehe 2a)), oder eine Oberfläche, die eine planare Orientierung des Direktors induziert (verdrillter TN-Modus, siehe 2b)), wodurch der Flüssigkristalldirektor im gering geneigten Zustand zellenweit um die Achse senkrecht zu den Substraten verdrillt wird. Genaue Einzelheiten bezüglich der Zellengeometrie und -konfiguration, genauer Zellparameter, Adressiermittel, Montage der gesamten zenital bistabilen Vorrichtung (einschließlich der Verwendung von Polarisatoren) usw. werden offenbart in WO 97/14990 , E. L. Wood, G. P. Bryan-Brown, P. Brett, A. Graham, J. C. Jones und J. R. Hughes, "Zenithal Bistable Device (ZBD^TM) Suitable for Portable Applications, SID 00 Digest (2000), 124, J. C. Jones, J. R. Hughes, A. Graham, P. Brett, G. P. Bryan-Brown und E. L. Wood, "Zenithal Bistable Devices: Towards the electronic book with a simple LCD", IDW '00 (2000), 301, J. C. Jones, S. M. Beldon und E. L. Wood, "Greyscale in Zenithal Bistabile LCD: The Route to Ultra-low Power Colour Displays", Seminarvortrag auf der ASID-Konferenz 2002 der Society for Information Display, Singapur, September 2002; und der ausführlichen Erörterung bei J. C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. Brett und J. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based an grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, und Flat Panel Displays", R. Shashidhar, B. Gnade, Hrsg., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84, und dort zitierten Literaturangaben.
Die Nutzung zenitaler Bistabilität in elektrooptischen Vorrichtungen bietet attraktive Merkmale:
Bildhaltung auf einer Anzeige ohne ständige Aktualisierung zusammen mit

• hoher mechanischer Stoßfestigkeit
• geringem Energieverbrauch, da die Anzeige nur adressiert werden muss, wenn sich das Bild ändert
• unbegrenzter Auflösung durch unendliche Multiplexibilität ohne die Notwendigkeit von TFT-Elementen
• ausnehmender Eignung für die Verwendung mit Kunststoffsubstraten.

Zudem sind in Anzeigen, die zenitale Bistabilität nutzen, sowohl transmissive und reflektive Modi möglich. Eine Anzeige, die einen transmissiven Modus verwendet, benötigt eine ständig eingeschaltete Hintergrundbeleuchtung auf der Rückseite der Anzeige, die ist. Dies trägt erheblich zum Gesamtenergieverbrauch der Anzeige bei. Auch kann bei der Verwendung der transmissiven Anzeige in großer Helligkeit, z. B. in direktem Sonnenlicht, der Kontrast recht schlecht werden, was die Anzeige nahezu unlesbar werden lässt. Bei schlechter Beleuchtung ist die transmissive Anzeige jedoch gut zu lesen. Im Gegensatz dazu besitzt eine reflektive Anzeige keine Hintergrundbeleuchtung, sondern einen Reflektor auf ihrer Rückseite, mit dem sie das Umgebungslicht, das auf die Anzeige fällt, zu dessen Beleuchtung durch Reflexion nutzt. Verglichen mit der transmissiven Anzeige ist der Energieverbrauch geringer, und der Kontrast in großer Helligkeit ist gut, wodurch die reflektive Anzeige insbesondere für die Verwendung im Freien und bei Tageslicht geeignet ist. Unter schlechten Beleuchtungsbedingungen, z. B. im Dunkeln, ist die reflektive Anzeige jedoch kaum noch zu lesen. Es wurden daher sogenannte transflektive Anzeigen vorgeschlagen und offenbart (siehe z. B. US 2003/0043323 A1 ), um die Nachteile sowohl des transmissiven als auch des reflektiven Modus zu überwinden und doch ihre Vorteile zu nutzen. Im Allgemeinen nutzt eine transflektive Anzeige den reflektiven Modus mit einem teilweisen Reflektor auf der Anzeigenrückseite, so dass im transmissiven Modus entsprechend den Lichtbedingungen eine Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet werden kann.
Neben dem transmissiven Modus können bei Anzeigen, die zenitale Bistabilität nutzen, sowohl reflektive als auch transflektive Modi angewendet werden. Die Anzeigegeometrien, die für diese Anwendungen bevorzugt sind, sind der VAN-Modus (vertically aligned nematic) für eine Ein-Polarisator-Anzeige im Verzögerungsmodus (siehe 3a)) und der TN-Modus (twisted nematic) für Ein- und Zwei-Polarisator-Vorrichtungen im Polarisationsmodus (mit der in 3b) gezeigten Zwei-Polarisator-Vorrichtung). (Es können jedoch auch andere Anzeigegeometrien wie beispielsweise der MTN-Modus (Mixed mode of twisted nematic liquid crystal compositions; S.-T. Wu, C.-S. Wu, Appl. Phys. Lett. 68 (11) 1996, 1455) verwendet werden.) Die reflektive Zwei-Polarisator-HAN-TN-Vorrichtung arbeitet in der 1. TN-Mindestbedingung (C. H. Gooch und H. A. Tarry, "The Optical Properties of Twisted Nematic Liquid Crystal Structures with Twist Angles ≤ 90°", J. Appl. Phys. D: Appl. Phys., Bd. 8, S. 1575-1584, 1975; mit d_opt = λ√3/(2Δn) unter Annahme von Anstellwinkel null) als Standardtransmissionsmodus, nutzt aber zur Verbesserung der Betrachtungswinkel vorzugsweise eine geringere Anstellwinkel im Defekt-Zustand auf dem Gitter der zenital bistabilen Oberfläche, was dann wiederum ein geringeres Δn für dieselbe Schichtdicke erfordert. Der vordere Polarisator und der reflektive Polarisator hinten liegen parallel zueinander, jedoch senkrecht zur Gitterrichtung, so dass für den schwarzen Zustand der verdrillte Zustand verwendet wird, da die Polarisation um 90° gedreht wird, und der hybride Zustand dann der weiße Zustand ist, da keine effektive Verzögerung auftritt. Für den reflektiven Ein-Polarisator-HAN-TN-Modus mit einer Verdrillung von 63,5° ist wiederum der verdrillte Zustand der schwarze Zustand und der hybride Zustand der weiße Zustand, wenn der Polarisator parallel oder senkrecht entweder zum Direktor im Defekt-Zustand an der bistabilen Oberfläche oder zum Direktor an der monostabilen planaren Oberfläche liegt (vorzugsweise liegt er jedoch parallel zum Direktor im Defekt-Zustand, da dann im hybriden Zustand keine Verzögerung auftritt).
Für den reflektiven Ein-Polarisator-VAN-HAN-Modus (3a)) verursacht der VAN-Zustand (hoch geneigter C-Zustand in 3a)) keine Verzögerung und erscheint somit weiß gegen einen Reflektor. Der hybride orientierte (hybrid aligned – HAN) Zustand (gering geneigter D-Zustand in 3a)) zeigt jedoch eine gewisse Verzögerung, und wenn diese als λ/4-Platte fungiert (wenn also die beiden Durchgänge einer λ/4-Platte entsprechen, was eine 90°-Drehung der Ebene des polarisierten Lichts verursacht), erscheint er schwarz, da keine Transmission des reflektierten Lichts am Polarisator stattfindet. Die optische Leistung einer solchen Vorrichtung lässt sich durch die Verwendung einer λ/4-Platte zwischen dem Polarisator und der Flüssigkristallzelle verbessern, und in diesem Falle sind die optischen Zustände umgekehrt (d. h. der VAN-Zustand ist schwarz und der HAN-Zustand weiß).
Neben der Montage und der Konstruktion der zenital bistabilen Anzeige ist das in der Anzeigezelle verwendete nematische Flüssigkristallmedium ein weiterer Schlüsselaspekt der Technologie der zenital bistabilen Vorrichtungen.
Die zenital bistabile Vorrichtung und somit das Flüssigkristallmedium müssen mehreren Anforderungen genügen, die mehr oder weniger von der spezifischen Verwendung der Vorrichtung abhängen. Da es bis jetzt keine durchgängige Theorie gibt, mit der man die zu optimierenden physikalischen Variablen vorhersagen könnte, hat es sich als hilfreich erwiesen, einen Satz (semi-)empirischer Parameter zur Evaluierung von Flüssigkristallmedien bezüglich ihrer Verwendbarkeit in zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen heranzuziehen. Diese werden in der so genannten τ-V-Kurve für Schaltspannungen der Impulsdauer τ und für 10 und 90% Schaltniveaus mit entgegengesetzten Polaritäten (siehe 4) für eine Flüssigkristallmischung nach dem Stand der Technik, nämlich MLC-6204-000 der Firma Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland, dargestellt.
Um den Energieverbrauch zu minimieren, mehr Flexibilität bei der Adressierung der Bildelemente der Vorrichtung zu erlauben und innerhalb der Grenzen der handelsüblichen elektronischen Standard-Treiber und zugehörigen Bauteile (wie sie üblicherweise zur Ansteuerung von herkömmlichen STN-Vorrichtungen verwendet werden) zu bleiben, ist zunächst einmal ein niedriges Schaltfeld und entsprechend eine niedrige Betriebsspannung wünschenswert, um von einem bistabilen Zustand in den anderen zu schalten. Das Folgende gilt entweder für den VAN-(ohne λ/4-Platte) oder TN-Zustand bei Betrachtung in Transmission zwischen gekreuzten Polarisatoren. Für den Materialenvergleich kann man aus der Schaltspannung V das Schaltfeld E für einen Impuls (normalerweise eine Impulsdauer von 100 μs) bestimmen, das eine Transmissionsänderung von z. B. 0 auf 90% Transmission (schwarz auf weiß, black-to-white; B-W oder C-D) für eine bestimmte Flüssigkristallmischung in einer gegebenen Testzelle mit zenitaler Bistabilität ergibt. (Im Allgemeinen kann man auch den Übergang des Transmissionswechsels 100 auf 10% weiß auf schwarz (white-to-black, W-B oder D-C) verwenden, wobei dessen Schaltfeld höher oder niedriger als das des B-W-Übergangs sein kann, abhängig von der Form und den Abmessungen des Gitters.) Aus praktischen Gründen kann wie im Folgenden der Mittelwert aus sowohl dem Übergang schwarz auf weiß als auch dem Übergang weiß auf schwarz verwendet werden. Um den elektrischen Feldeffekt des Gitters zu berücksichtigen (der von den Permittivitätszahlen des Flüssigkristalls und des Gitters, der Gitterform und der Schichtdicke abhängt), wird der tatsächlich gemessene Wert für E korrigiert, um wiederum zu Vergleichszwecken das Feld nur über den Flüssigkristall zu unterscheiden, was das korrigierte Schaltfeld E_LC@100μs für einen 100-μs-Impuls ergibt. Hierbei wird bei der Berechnung des Feldes nur über den Flüssigkristall ein zusätzlicher geschätzter Faktor von 1,5 μm zur Schichtdicke d addiert:
E_100μs = V_100μs/d und E_LC@100μs = V_100μs/(d + 1,5) wobei d in μm angegeben ist.
Multiplizieren von E_LC@100μs mit der optimalen Schichtdicke d_opt ergibt die Betriebsspannung V_opt, die der optimalen Schichtdicke für einen 100-μs-Impuls nur für den Flüssigkristall entspricht. E_LC@100μs und somit V_opt sind vom verwendeten Flüssigkristallmedium abhängig. Die optimale Schichtdicke wird hier für den reflektiven Ein-Polarisator-VAN-HAN-Modus der 3a) betrachtet, Vergleiche lassen sich aber auch für den reflektiven Ein-Polarisator-HAN-TN-Modus anstellen. Soll der hybride Zustand als λ/4-Platte fungieren, so lässt sich die optimale Schichtdicke näherungsweise bestimmen durch d_opt = (λ/2Δn) + 0,4 (in μm), wobei λ = 0,555 μm und Δn die optische Anisotropie des Flüssigkristallmediums ist, und der zusätzliche Faktor von 0,4 μm berücksichtigt wird, da sich gezeigt hat, dass dieser für die derzeit verwendeten Gitter die beste optische Leistung ergibt. Die modifizierte 1. Mindestbedingung für den Zwei-Polarisator-HAN-TN-Modus lautet dann d_opt = (λ√3/2Δn) + 0,4. Wie bereits eher erwähnt kann der Anstellwinkel im Defekt-Zustand erhöht werden, um größere Schichtdicken ohne Materialverbesserungen zu ermöglichen, aber der Betrachtungswinkel ist schlechter (und die erforderliche Schichtdicke kann in manchen Fällen noch stets viel weniger als 5 μm betragen). Ein Anstellwinkel im Defekt-Zustand von weniger als 20° ist wünschenswert.
Der zweite empirische Parameter, der berücksichtigt werden muss, ist das Betriebsfenster ΔV_opt, das der optimalen Schichtdicke entspricht. Es beschreibt den Effekt der Umkehrschaltung: Wird ein Impuls mit einem gege benen Zeitschlitz von z. B. 400 μs und einer gegebenen Polarität des Impulses, z. B. B-W, angelegt, beobachtet man das gewünschte Schalten bei einem spezifischen Wert des Schaltfeldes und ein weiteres Umkehrschalten (in diesem Fall z. B. W-B), das nicht durch einen Impuls umgekehrter Polarität, sondern durch einen Impuls gleicher Polarität bei erhöhtem Schaltfeld induziert wird. Für technische Zwecke sollte das Betriebsfenster natürlich so breit wie möglich sein, um mehr Flexibilität bei den verwendeten Treiberschemata zu ermöglichen und besonders im Zusammenhang mit dem Erzielen eines guten Graustufenbetriebs (siehe J. C. Jones, S. M. Beldon und E. L. Wood, "Greyscale in Zenithal Bistable LCD: The Route to Ultra-low Power Colour Displays", Seminarvortrag auf der ASID-Konferenz 2002 der Society for Information Display, Singapur, September 2002. In dem in dieser Schrift dargelegten Beispiel für ein unterverteiltes Gitter besitzen die Bereiche Ganghöhen von 0,6 μm, 0,7 μm, 0,8 μm und 0,9 μm und die Variation der Schaltschwelle über das bistabile Fenster betrugt 6 V. Um die maximale Anzahl solcher fehlerfreier Graustufenniveaus zu erreichen, muss daher das Betriebsfenster größer als 6 V, was bedeutet, dass ΔE_LC@400μs größer als ~1,5 V/μm, aber vorzugsweise größer als 5 V/μm sein sollte). Das entsprechende Feld kann durch ΔE_LC@400μs dargestellt werden, also die korrigierte Differenz zwischen dem 90% Umkehrschaltfeld und dem 90% B-W-Schaltfeld für einen 400-μs-Impuls:
ΔE_400μs = ΔV_400μs/d und ΔE_LC@400μs = ΔV_400μs/(d + 1,5) wobei d in μm angegeben ist.
Berücksichtigung der optimalen Schichtdicke d_opt durch Multiplizieren mit ΔE_LC@400μs ergibt schließlich das Betriebsfenster ΔV_opt (d_optΔE_LC@400μs = ΔV_opt).
Ein weiterer sehr wichtiger Parameter ist der Klärpunkt T_NI des Flüssigkristallmediums, der die Temperatur beschreibt, bei der die nematische Mischung isotrop wird. Für viele technische Zwecke und um die Anpassungsfähigkeit (und so die möglichen Anwendungen) elektrooptischer Vorrichtungen, die zenitale Bistabilität nutzen, zu vergrößern, sind Flüssigkristallmedien mit einem hohen Klärpunkt, vorzugsweise von mindestens 80°C oder mehr bevorzugt.
Noch ein weiterer Parameter, die der optimalen Schichtdicke entsprechende optische Ansprechzeit τ_opt, beschreibt, wie schnell das Flüssigkristallmedium bei Anlegen eines elektrischen Impulses zwischen den stabilen Zuständen wechselt. Sie kann bestimmt werden, indem man die Ansprechzeit τ für den 10-90% B-W-Übergang, beispielsweise unter Verwendung eines 100-μs-Impulses, in der tatsächlichen Testzelle misst; dann wird zur Normalisierung der Versuchswerte τ mit (d_opt/d)² multipliziert, was τ_opt ergibt (wobei d_opt die optimale Schichtdicke wie oben für V_opt berechnet und d die tatsächliche Schichtdicke der verwendeten Testzelle ist). Der W-B-Übergang ist viel schneller (weniger als 1 ms) und somit ist tatsächlich die B-W-Ansprechzeit bei der Beurteilung der Eigenschaften des verwendeten Flüssigkristallmediums am wichtigsten. Je kleiner τ_opt ist, desto schneller ist die optische Ansprache des Flüssigkristallmediums. Ein kleines τ_opt (von etwa 60 ms oder vorzugsweise weniger als etwa 35 ms) kann für bestimmte elektrooptische Anwendungen wünschenswert sein.
Ein weiterer Parameter mit besonderer Relevanz für reflektive und transflektive bistabile nematische Vorrichtungen ist die Doppelbrechung Δn der verwendeten Flüssigkristallmischung. Aufgrund der Korrelation zwischen Δn und der Schichtdicke d muss Δn spezifischen Anforderungen genügen, wenn Anzeigen mit einer praktisch verwendbaren Schichtdicke von etwa 5 μm eingesetzt werden. (Eine viel geringere Schichtdicke, beispielsweise viel weniger als 3 μm, ist aus herstellungspraktischen Gründen nicht erwünscht.) Für die transmissiven und reflektiven Zwei-Polarisator-Modi (siehe z. B. 3b für den reflektiven Typ) und die 1. TN-Mindestbedingung wie vorstehend angegeben ist für Schichtdicken von 5 μm oder mehr ein Δn von etwa 0,105 oder weniger gewünscht, insbesondere wenn zwecks verbesserter optischer Leistung ein geringerer Anstellwinkel im Defekt-Zustand auf dem Gitter bevorzugt wird. (Im Gegensatz dazu könnte für Anzeigen des Zwei-Polarisator-Typs Δn sogar noch höher sein, bis zu etwa 0,185 für 3-μm-Vorrichtungen, was zu niedrigeren Betriebsspannungen und Ansprechzeiten führen kann, und ähnlich sollte bei Betrieb in der 2. Mindestbedingung Δn für Schichtdicken von 6 μm und darunter 0,179 und darüber betragen, da d_opt = (λ√15/2Δn).) Die erforderlichen Δn-Werte für den reflektiven Ein-Polarisator-HAN-TN-Modus sind mit weniger als 0,067 für 3-μm-Vorrichtungen und Tiefstwerten bis 0,040 für 5-μm-Vorrichtungen (wobei d_opt = 0,2/Δn für Standard-Anstellwinkel) die niedrigsten aller möglichen Geometrien. Für den reflektiven Ein-Polarisator-VAN-HAN-Modus (siehe z. B. 3a)) ist das Δn, das erforderlich ist, damit der hybride Zustand als λ/4-Platte fungiert, näherungsweise gegeben durch:
wobei λ 0,555 μm, d die Schichtdicke (in μm) und 0,4 ein empirischer Korrekturfaktor ist. Dies bedeutet wiederum, dass für eine Schichtdicke von 5 μm ein Δn von 0,060 wünschenswert ist für die diejenigen Vorrichtungen, die den VAN-HAN-Modus ohne Erhöhung des Anstellwinkels im Defekt-Zustand nutzen, und ein Δn von weniger als 0,107 für eine Schichtdicke von mehr als 3 μm erforderlich ist.
Diejenigen Flüssigkristallmedien, deren Verwendung in zenital bistabilen Vorrichtungen im Stand der Technik beschrieben wurde, erfüllen nicht alle der oben dargelegten Parameteranforderungen. Sogar die Flüssigkristallmischung MLC-6204-000 (erhältlich von der Firma Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland), die in zenital bistabilen Vorrichtungen als das bevorzugte Medium verwendet wurde ( WO 01/40853 , Beispiel 6; J. C. Jones, G. Bryan-Brown, E. Wood, A. Graham, P. Brett und J. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based an grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, und Flat Panel Displays", R. Shashidhar, B. Gnade, Hrsg., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84) besitzt einen Klärpunkt T_NI von nur 62,4°C, was für die Verwendung in zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen für viele mögliche Anwendungen, insbesondere tragbare, recht niedrig ist. Weiterhin weist sie eine Doppelbrechung Δn von 0,1484 auf, die zwar für die zuvor beschriebenen transmissiven und reflektiven bistabilen nematischen Zwei-Polarisator-Anzeigen geeignet, zur Verwendung in reflektiven oder transflektiven bistabilen nematischen Ein-Polarisator-Anzeigen jedoch nicht besonders geeignet ist, da sich die erforderliche Schichtdicke 2 μm nähert und in einigen Fällen sogar unter 2 μm liegt (ohne Erhöhung des Anstellwinkels im Defekt-Zustand), was unerwünschte Auswirkungen auf das Produktionsverfahren der Vorrichtung hat.
US 2002/086120 A1 , US 6440506 B1 und DE 10020059 offenbaren STN-Vorrichtungen und Flüssigkristallmedien zur Verwendung darin. WO 99/34251 A offenbart eine bistabile nematische Flüssigkristallvorrichtung enthaltend ein Flüssigkristallmedium mit negativer dielektrischer Anisotropie. WO 2004/053021 A1 und WO 2004/053020 A offenbaren Flüssigkristallmedien zur Verwendung in bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen, jedoch nicht die Verwendung von Flüssigkristallmedien wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht.
Der vorliegenden Erfindung lag daher das Problem zugrunde, eine Flüssigkristallzusammensetzung bereitzustellen, die sich zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung eignet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die bereitzustellende Flüssigkristallzusammensetzung sich für die Verwendung in einer zenital bistabilen, nematischen Ein-Polarisator-Vorrichtung, insbesondere einer reflektiven oder transflektiven zenital bistabilen, nematischen Ein-Polarisator-Vorrichtung eignen würde und verbesserte Eigenschaften besitzt.
Das Problem wird gelöst durch die Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung, welche Vorrichtung vorzugsweise eine zenital nematische Flüssigkristallvorrichtung ist, wobei die Zusammensetzung

• 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), einer Komponente (αα) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 40; und
• eine Komponente (ββ), wobei die Komponente mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder der Formel II und/oder der Formel III und/oder der Formel IV
enthält, worin a 0 oder 1 bedeutet; R¹¹, R¹², R²¹, R²², R³¹, R³², R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind, mit der Maßgabe, dass R⁴¹ keinen -CH=CH-Teil besitzt, wenn Z⁴¹ eine Einfachbindung bedeutet; L¹¹ und L¹² unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Z²¹ und Z⁴¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -CO-O-, -CH₂O-, -OCH₂- -CF₂O-, -OCF₂- -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeuten;
unabhängig voneinander
oder
bedeuten; worin L¹³, L¹⁴, L¹⁵, L¹⁶, L¹⁷ und L¹⁸ unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält und wobei die Zusammensetzung eine Doppelbrechung von weniger als 0,11 aufweist, wobei die folgenden Zusammensetzung ausgenommen ist:

Verbindung	Menge (Gew.-%)
PZU-V2-N	20
DU-3-N	10
CCGU-3-F	5
CCZU-2-F	7
CCZU-3-F	15
CCZU-5-F	7
CCQU-2-F	7
CCQU-3-F	7
CCQU-5-F	7
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

(Die dielektrische Anisotropie Δε wird nach den in "Physical Properties of Liquid Crystals-Description of the measurement methods", Hrsg. W. Becker, Merck KGaA, Darmstadt, 1998, beschriebenen Verfahren bestimmt werden, wobei Werte für Einzelverbindungen aus denjenigen extrapoliert werden, die unter Verwendung einer bekannten Konzentration (üblicherweise 10 Gew.-% der Einzelverbindung) in einer Standard-Hostmischung, ZLI-4792, bestimmt wurden, deren Anfangs-Mischungswerte ebenfalls bekannt sind und bei derselben Temperatur, 20°C, gemessen wurden.)
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist eine bistabile Flüssigkristallvorrichtung enthaltend

• zwei Trägerplatten, die zusammen mit einem Rahmen eine Zelle bilden; • eine in der Zelle vorliegende Flüssigkristallzusammensetzung; • Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten, wobei mindestens eine Orientierungsschicht ein Orientierungsgitter umfasst, das es der Flüssigkristallzusammensetzung erlaubt, mindestens zwei unterschiedliche stabile Zustände anzunehmen, wobei die Baugruppe aus den Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten so ausgeführt ist, dass ein Schalten zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen stabilen Zuständen dadurch erreicht wird, dass man geeignete elektrische Signale an die Elektrodenstrukturen anlegt; • wobei die Flüssigkristallzusammensetzung die Flüssigkristallzusammensetzung wie vor- und nachstehend beschrieben ist und die genannten Komponenten (αα) und (ββ) enthält.

Insbesondere ist die bistabile Flüssigkristallvorrichtung eine zenital bistabile, nematische Flüssigkristallvorrichtung, in welcher die Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten mindestens eine Orientierungsschicht besitzen, die ein Orientierungsgitter umfasst, das es den Verbindungen der Flüssigkristallzusammensetzung erlaubt, mindestens zwei unterschiedliche stabile Zustände mit unterschiedlichen Anstellwinkeln in der gleichen Azimutebene anzunehmen, wobei die Baugruppe aus den Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten so ausgeführt ist, dass ein Schalten zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen stabilen Zuständen dadurch erreicht wird, dass man geeignete elektrische Signale an die Elektrodenstrukturen anlegt.
Es ist besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße bistabile Flüssigkristallvorrichtung eine reflektive oder transflektive Vorrichtung, noch stärker bevorzugt eine reflektive oder transflektive zenital bistabile, nematische Flüssigkristallvorrichtung und insbesondere eine reflektive oder transflektive zenital bistabile, nematische Ein-Polarisator-Flüssigkristallvorrichtung ist. Die vorliegende Erfindung gestattet jedoch auch die Nutzung von transmissiven bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen, insbesondere solchen mit zwei (oder mehr) Polarisatoren.
Es sei deutlich, dass die Erfindung im Folgenden in erster Linie bezüglich der Verwendung der obigen Flüssigkristallzusammensetzung in einer zenital bistabilen, nematischen Flüssigkristallvorrichtung beschrieben wird, obwohl sie ebenso in anderen Flüssigkristallvorrichtungen verwendet werden kann, beispielsweise in bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen wie azimutal bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen wie unter anderem in WO 92/00546 und WO 95/22077 offenbart. Die Einzelheiten sind also für die zenital bistabile, nematische Flüssigkristallvorrichtung angegeben, können aber leicht an die Erfordernisse anderer Arten von bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen angepasst werden.
Die zenital bistabile, nematische Vorrichtung und die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen zenital bistabilen, nematischen Vorrichtung weisen einen verbesserten Parametersatz auf, wobei es sich bei den Parametern unter anderem um Betriebsspannung, Betriebsfenster, Doppelbrechung und insbesondere Klärpunkt handelt. Es sei darauf hingewiesen, dass beispielsweise der Klärpunkt der Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen wesentlich höher ist als der Klärpunkt der Flüssigkristallmischungen, die bis jetzt in zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen verwendet wurden. Gleichzeitig können die in dieser Erfindung verwendeten Flüssigkristallzusammensetzungen so gewählt werden, dass die Doppelbrechung niedrig genug ist, um die Zusammensetzungen in einer zenital bistabilen, nematischen Ein-Polarisator-Vorrichtung, insbesondere einer reflektiven oder transflektiven zenital bistabilen, nematischen Ein-Polarisator-Vorrichtung zu verwenden. In der vorliegenden Erfindung verwendete Flüssigkristallzusammensetzungen können jedoch so angepasst werden, dass ihre Δn-Werte auch für andere zenital bistabile, nematische Anzeigen geeignet sind. Auch liegen Betriebsspannung und Betriebsfenster beide in einem Bereich, der für den Betrieb einer zenital bistabilen, nematischen Vorrichtung verwendbar ist. Weiterhin ist in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung die optische Ansprechzeit τ_opt erheblich herabgesetzt, beispielsweise unter 35 ms und vorzugsweise unter etwa 25 ms. Die Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung weisen auch einen breiten nematischen Phasenbereich auf. Zudem sind im Vergleich mit den Zusammensetzungen aus dem Stand der Technik nicht nur einzelne spezifische Parameter der Zusammensetzungen zur Verwendung in bistabilen nematischen Flüssigkristallanzeigen verbessert, sondern die spezifischen Kombinationen der Parametersätze oder -untergruppen sind ebenfalls verbessert.
Bei der Zelle, die Teil der erfindungsgemäßen zenital bistabilen, nematischen Vorrichtung ist, kann es sich um jede herkömmliche Zelle handeln, die es der nematischen Flüssigkristallzusammensetzung erlaubt, mindestens zwei unterschiedliche zenital bistabile Zustände anzunehmen. Zwei mögliche stabile Zustände sind schematisch in 1 dargestellt. Die beiden unterschiedlichen zenital bistabilen Zustände sind durch zwei unterschiedliche Anstellwinkel gekennzeichnet, welche die Flüssigkristallmoleküle in derselben Azimutebene annehmen. Die Zelle enthält einen Rahmen und zwei Trägerplatten oder -substrate und weist Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten auf der Innenseite der Substrate auf. Mindestens eine dieser Orientierungsschichten weist ein dem Fachmann bekanntes zenitales Orientierungsgitter auf, wie beispielsweise in WO 97/14990 , WO 01/40853 , WO 02/08825 und J. C. Jones et al., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84, beschrieben.
Die Elektrodenstrukturen werden mit der/den Orientierungsschicht(en) so montiert, dass (bei zwei stabilen Zuständen) das Schalten von einem stabilen Zustand zum anderen erreicht werden kann, indem man geeignete elektrische Signale an die Elektrodenstrukturen anlegt und damit die elektrischen Signale an die Flüssigkristallzusammensetzung in der Zelle anlegt. Gewöhnlich kann man als derartige geeignete elektrische Signale Einzelimpulse verwenden. Einzelheiten sind dem Fachmann bekannt und in WO 97/14990 , WO 01/40853 , WO 02/08825 , J. C. Jones, J. R. Hughes, A. Graham, P. Brett, G. P. Bryan-Brown, IDW '00 (2000), 301, J. C. Jones et al., Proceedings of SPIE Bd. 3955 (2000), 84, und E. L. Wood, P. J. Brett, G. P. Bryan-Brown, A. Graham, R. M. Amos, S. Beldon, E. Cubero und J. C. Jones, "Large Area, High Resolution Portable ZBD Display", SID 02 Digest (2002), 22-25, beschrieben.
Das dem Substrat mit der Gitter-Orientierungsschicht gegenüberliegende Substrat kann aufgrund einer geeigneten Oberflächenbehandlung eine homöotrope Orientierung besitzen (siehe 2a)). Schalten beim Anlegen eines elektrischen Impulses findet vom hoch geneigten oder vertikal orientierten Zustand zum gering geneigten oder hybrid orientierten Zustand statt. Dieser Schaltvorgang ergibt einen Wechsel schwarz zu weiß (black-to-white – B-W), wenn die Zelle zwischen gekreuzte Polarisatoren (unter 45° zur Gitterrichtung) gebracht wird, wobei man den hellsten Weiß-Zustand erhält, wenn der vertikal orientierte Zustand als λ/2-Platte fungiert (dΔn = λ/2). Dieser Schaltmodus wird als VAN-Modus bezeichnet. Zenital bistabile Vorrichtungen, die den VAN-Modus nutzen, sind gegenüber Variationen in der Schichtdicke sehr unempfindlich. Sie erfordern zusätzliche optische Kompensatoren, um breite Betrachtungswinkel zu erzielen. Ein zweiter Schaltmodus zenital bistabiler Vorrichtungen wird als TN-Modus bezeichnet (siehe 2b)): Das dem Substrat mit der Gitter-Orientierungsschicht gegenüberliegende Substrat besitzt eine Orientierungsschicht, üblicherweise aus geriebenem Polyimid, was zu planarer Orientierung der Flüssigkristallmoleküle auf diesem Substrat führt. Dies wiederum führt zur Verdrillung des Flüssigkristalldirektors in der ganzen Zelle um die Achse senkrecht zu den Substraten. Schalten beim Anlegen eines elektrischen Impulses findet nun vom gering geneigten oder verdrillten orientierten Zustand zum hoch geneigten oder hybrid orientierten Zustand statt. Dieser Schaltvorgang ergibt einen Wechsel schwarz zu weiß (black-to-white – B-W), wenn die Zelle zwischen parallele Polarisatoren gebracht und die 1. TN-Mindestbedingung verwendet wird, um den Einfluss des ordentlichen Brechungsindex des hybriden Zustandes zu berücksichtigen. Aufgrund eines hohen Kontrastverhältnisses bei normalem Einfall sind zum Erzielen breiter Betrachtungswinkel in einer transmissiven Anzeige zusätzliche optische Kompensatoren nicht erforderlich. Daher ist der TN-Modus für einige der technischen Anwendungen zenital bistabiler, nematischer Vorrichtungen bevorzugt.
Es ist auch möglich, zenital bistabile, reflektive (oder transflektive) Anzeigen aufzubauen, die bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. 3a) stellt eine reflektive zenital bistabile, nematische Vorrichtung im VAN-HAN-Modus dar, die einen einzigen Polarisator (wie oben mit Bezug auf 3a) erläutert) nutzt. 3b) stellt eine reflektive zenital bistabile Vorrichtung im HAN-TN-Modus dar, die zwei Polarisatoren nutzt, einen auf jedem Substrat der Zelle (wie oben mit Bezug auf 3b) erläutert).
Für Einzelheiten zum Aufbau zenital bistabiler Vorrichtungen, auch bezüglich der verwendeten Polarisatoren, wird auf WO 97/14990 , E. L. Wood, G. P. Bryan-Brown, P. Brett, A. Graham, J. C. Jones und J. R. Hughes, SID 00 (2000), 124, und E. L. Wood, P. J. Brett, G. P. Bryan-Brown, A. Graham, R. M. Amos, S. Beldon, E. Cubero und J. C. Jones, "Large Area, High Resolution Portable ZBD Display" SID 02 Digest (2002), 22-25, verwiesen.
Diese Ein-Polarisator-Vorrichtungen und insbesondere reflektive (oder sogar transflektive) zenital bistabile Ein-Polarisator-Vorrichtungen mit einer praktischen Schichtdicke von nicht weniger als 3 μm und üblicherweise von etwa 4 bis etwa 5 μm erfordern ein Flüssigkristallmedium, das ein Δn von vorzugsweise weniger als ungefähr 0,11 (oder 0,08 wenn transflektiv) aufweist. Die Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in der erfindungsgemäßen zenital bistabilen Vorrichtung weisen eine Doppelbrechung von weniger als etwa 0,11 auf. Dies ermöglicht ihre Verwendung im Zwei-Polarisator-HAN-TN-Modus-Zelltyp mit einer Schichtdicke von etwa 5 μm (ohne Erhöhung des Anstellwinkels im Defekt-Zustand) und im Ein-Polarisator-HAN-TN-Modus-Zelltyp von etwa 3 μm (wiederum ohne Erhöhung des Anstellwinkels im Defekt-Zustand).
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und bezüglich der in der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen und insbesondere in zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen der Erfindung enthaltenen Verbindungen steht der Ausdruck „Alkyl" – soweit er nicht an anderer Stelle in dieser Beschreibung oder den Ansprüchen anders definiert ist – für geradkettige und verzweigte Kohlen wasserstoff-(aliphatische) Reste mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen; die Kohlenwasserstoffreste können unsubstituiert oder mit einem oder mehreren, unabhängig aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br, I oder CN ausgewählten Substituenten substituiert sein. Diese Unterklasse von „Alkyl" enthaltend aliphatische gesättigte Reste kann auch als „Alkanyl" bezeichnet werden. Weiterhin sind unter „Alkyl" auch unsubstituierte oder gleichfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste zu verstehen, in denen eine oder mehrere der CH₂-Gruppen so durch -O- („Alkoxy", „Oxaalkyl"), -S- („Thioalkyl"), -CH=CH- („Alkenyl"), -C≡C- („Alkinyl"), -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sind, dass Heteroatome (O, S) nicht benachbart sind. Vorzugsweise bedeutet Alkyl einen geradkettigen oder verzweigten gesättigten Kohlenwasserstoff mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen und ist unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit F substituiert. Stärker bevorzugt steht Alkyl für Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, t-Butyl, n-Pentyl, Neopentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl; CF₃, CHF₂, CH₂F; CF₂CF₃. Am meisten bevorzugt bedeutet Alkyl einen geradkettigen Kohlenwasserstoff mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen.
Da eine oder mehrere CH₂-Gruppen eines Alkylrestes durch -O- wie oben beschrieben ersetzt sein können, umfasst der Ausdruck „Alkyl" auch „Alkoxy"- und „Oxaalkyl"-Teile. „Alkoxy" steht für „O-Alkyl", in dem das Sauerstoffatom direkt mit der/dem mit Alkoxy substituierten Gruppe oder Ring verknüpft und Alkyl wie oben definiert ist. Insbesondere steht „Alkyl" in „O-Alkyl" für Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, t-Butyl, n-Pentyl, Neopentyl, n-Hexyl, n-Heptyl oder n-Octyl, wobei Alkyl gegebenenfalls mit F substituiert ist. Am meisten bevorzugt bedeutet Alkoxy -OCH₃, -OC₂H₅, -O-n-C₃H₇, -O-n-C₄H₉, -O-t-C₄H₉, -OCF₃, -OCHF₂, -OCHF oder -OCHFCHF₂. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Oxaalkyl" Alkylteile, in denen mindestens eine nicht endständige CH₂-Gruppe so durch O ersetzt ist, dass Sauerstoffatome nicht benachbart sind. Vorzugsweise umfasst Oxaalkyl geradkettige Reste der Formel C_tH_2t+1-O-(CH₂)_u-, worin t und u unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeuten; insbesondere bedeutet t 1 oder 2 und u eine ganze Zahl von 1 bis 6.
Sind eine oder mehrere der CH₂-Gruppen des Alkyls durch Schwefel ersetzt, so erhält man einen „Thioalkyl"-Rest. Thioalkyl umfasst Alkylteile, in denen mindestens eine endständige oder nicht endständige CH₂-Gruppe so durch S (Schwefel) ersetzt ist, dass Schwefelatome nicht benachbart sind. Vorzugsweise umfasst Thioalkyl geradkettige Reste der Formel C_tH_2t+1-S-(CH₂)_u-, worin t 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 und u 0, 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet; insbesondere bedeutet t 1 oder 2 und u null oder eine ganze Zahl von 1 bis 6.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steht der Ausdruck „Alkenyl" für einen Alkylrest, in dem ein oder mehrere -CH=CH-Teile vorliegen. Liegen zwei -CH=CH-Teile vor, so kann der Rest auch als „Alkadienyl" bezeichnet werden. Ein Alkenylrest kann 2 bis 15 Kohlenstoffatome enthalten und geradkettig oder verzweigt sein. Er kann unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit F, Cl, Br, I oder CN substituiert sein; eine oder mehrere seiner CH₂-Gruppen können unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind. Ist der Alkenyl-CH=CH-Teil keine endständige CH₂=CH-Gruppe, so kann er in zwei Konfigurationen vorliegen, nämlich als E-Isomer und als Z-Isomer. Im Allgemeinen ist das E-Isomer (trans) bevorzugt. Vorzugsweise enthält Alkenyl 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 Kohlenstoffatome und steht für Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 2-Propenyl, 2E-Butenyl, 2E-Pentenyl, 2E-Hexenyl, 2E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl und 6-Heptenyl. Stärker bevorzugtes Alkenyl ist Vinyl, 1E-Propenyl, 3E-Butenyl.
Sind eine oder mehrere CH₂-Alkylgruppen durch -C≡C- ersetzt, so erhält man einen Alkinylrest. Auch das Ersetzen einer oder mehrerer CH₂-Alkylgruppen durch -CO-O- oder -O-CO- ist möglich. Die folgenden dieser Reste sind bevorzugt: Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 2-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxy carbonyl, Methoxycarbonylmethyl, Ethoxycarbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxycarbonyl)-ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)-propyl, 3-(Ethoxy-carbonyl)-propyl oder 4-(Methoxycarbonyl)-butyl.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet „Halogen" F, Cl, Br und/oder I.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „einfach substituiert" – soweit er nicht an anderer Stelle in der Beschreibung oder den Ansprüchen anders definiert ist – dass eines der mit einem Rest oder Teil oder Ring, beispielsweise einem Alkylrest, verknüpften Wasserstoffatome, durch einen Nichtwasserstoff-Substituenten, beispielsweise ein Halogenatom oder -CN, ersetzt ist. Ebenso bedeutet der Ausdruck „mehrfach substituiert" – soweit er nicht an anderer Stelle in der Beschreibung oder den Ansprüchen anders definiert ist – dass mehr als ein Wasserstoffatom, d. h. mindestens zwei und gegebenenfalls mehr als zwei mit einem Rest oder Teil oder Ring verknüpfte Wasserstoffatome durch von Wasserstoff verschiedene Substituenten, beispielsweise Halogenatome und/oder -CN ersetzt wurden. Ist mehr als ein Substituent vorhanden, so können diese gleich oder verschieden sein.
Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in der erfindungsgemäßen (zenital) bistabilen (nematischen) Flüssigkristallvorrichtung enthält mindestens zwei unterschiedliche Komponenten, Komponente (αα) und Komponente (ββ).
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung eine Komponente (αα) enthalten muss. Diese Komponente (αα) enthält eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 40. Dies bedeutet, dass Δε gleich 40,0 oder höher ist. In der Flüssigkristallzusammensetzung in der erfindungsgemäßen zenital bistable Vorrichtung sind mindestens etwa 1 Gew.-% (d. h. ≥ 1 Gew.-%) und nicht mehr als 30 Gew.-% (d. h. < 30.0 Gew.-%) und vorzugsweise nicht mehr als 25 Gew.-% (d. h. ≤ 25,0 Gew.-%) der Komponente vorhanden. Vorzugs weise enthält die Flüssigkristallzusammensetzung etwa 10 bis 25 Gew.-%, insbesondere 15 bis 22,5 Gew.-% der Komponente (αα). Ohne sich an irgendeine Theorie binden zu wollen, scheint die Anwesenheit dieser sehr hoch polaren Komponente (αα) erforderlich zu sein, um ein einigermaßen niedriges Schaltfeld zu erzielen. Ein Überschreiten der Obergrenze der Komponente (αα) kann jedoch das Δn der Zusammensetzung bezüglich einer bistabilen Ein-Polarisator-Anzeige unerwünscht erhöhen.
Die Komponente (αα) enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel V:
in der
b 0 oder 1 bedeutet;
c und d unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten;
R⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
Z⁵¹ eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet;
wobei d 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, wenn b 1 ist; und R⁵¹ C₁-C₃-Alkyl bedeutet, wenn sowohl b als auch d 1 sind.
Bezüglich der Verbindungen der Formel V können c und d unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 0, 1 oder 2 bedeuten; das heißt, dass vorzugsweise jeder der Phenylringe der Formel V unsubstituiert oder ein- oder zweifach mit Fluor substituiert sein kann. Steht b jedoch für 1, d. h. in der Verbindung der Formel V ist ein Cyclohexylring vorhanden, darf d nicht null sein, d. h. der rechte Phenylring der Verbindung trägt mindestens ein F-Atom und vorzugsweise 2 Fluoratome. Wenn vorhanden, kann/können sich F-Substituent(en) in jeder Position des substituierten Phenylrings befinden. Vorzugsweise stehen die Fluorsubstitu enten am linken Phenylring in ortho-Stellung zur CO₂-Gruppe, während die Fluorsubstituents am rechten Phenylring in ortho-Stellung zum -Z⁵¹-CN-Teil stehen. Weiterhin kann Z⁵¹ entweder eine Einfachbindung (so dass die CN-Gruppe direkt mit dem Phenylring verknüpft ist) oder eine C-C-Dreifachbindung bedeuten, wodurch am Phenylring ein -C≡C-CN-Substituent gebildet wird. Vorzugsweise ist Z⁵¹ eine Einfachbindung.
Bevorzugte Verbindungen der Formel V sind aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Verbindungen ausgewählt:

wobei R⁵¹ wie oben definiert ist und vorzugsweise einen geradkettigen Alkanyl- oder Alkenylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Stärker bevorzugte Verbindungen der Formel V sind Verbindungen der Formeln VA-1 oder VB-1:
in denen
n eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bedeutet; und
m eine ganze Zahl von 2 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4, 5 oder 6, bedeutet, insbesondere mit einer endständigen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
Werden Verbindungen der Formel VA-1 in der Komponente (αα) verwendet, so ist es bevorzugt, jedoch nicht erforderlich, zwei oder mehr von ihnen zu verwenden. Beispielsweise weist die Verbindung der Formel VA-1 mit n = 2 ein Δε von 53,7 auf, während die Verbindung der Formel VA-1 mit n = 5 ein Δε von 43,0 aufweist. Verbindungen der Formel VA-1 können alleine oder in Kombination mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel VB-1 verwendet werden.
Werden Verbindungen der Formel VB-1 verwendet, so ist es bevorzugt, jedoch nicht erforderlich, eine einzelne Verbindung der Formel VB-1 zu verwenden. Bevorzugte Beispiele besitzen die Formeln VB-1a bis VB-1d:
Sehr bevorzugt sind Verbindungen der Formel VB-1 mit einer endständigen C=C-Doppelbindung (z. B. VB-1c und VB-1d). Die Verbindung der Formel VB-1d zeigt ein Δε von 59,5 und ist insbesondere als die einzelne Verbindung bevorzugt, welche die Komponente (αα) bildet.
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Komponente (αα) enthält Verbindungen der Formel XIV:
worin
f 0 oder 1 bedeutet;
R¹⁴¹ C₁-C₁₅ Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
L¹⁴¹ H oder F bedeutet; und
Z¹⁴¹ eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet.
Bevorzugte Verbindungen der Formel XIV besitzen die folgenden Formeln:
wobei R¹⁴¹ wie oben definiert ist. Stärker bevorzugte Verbindungen besitzen die folgenden Formeln:

worin n eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 bedeutet. Beispielsweise besitzt die Verbindung XIVB-1 mit n = 3 ein Δε von 48,0, während die Verbindung XIVB-1 mit n = 5 ein Δε von 43,6 besitzt. Die Verbindung XIVD-1 mit n = 2 besitzt ein Δε von 50,0, während die Verbindung XIVD-1 mit n = 5 ein Δε von 43,6 besitzt.
Weiterhin eignen sich auch die Verbindungen der folgenden Formel als Verbindungen der Komponente (αα):
Es sei deutlich, dass andere Verbindungen als diejenigen der Formel V als Komponente (αα) vorhanden sein können, solange sie eine ausreichend hohe dielektrische Anisotropie Δε besitzen und für den oben dargelegten Parametersatz nicht schädlich sein.
Die Erfinder haben weiterhin festgestellt, dass in der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung neben der Komponente (αα) eine zweite Komponente, nämlich die Komponente (ββ) vorhanden sein muss. Die Komponente (ββ) kann in jeder geeigneten Menge vorhanden sein, es ist jedoch bevorzugt, dass sie in einer Menge von mindestens 5 Gew.-% und bis zu etwa 50 Gew.-% vorhanden ist. Enthält die Komponente (ββ) jedoch Verbindungen der Formel I und/oder der Formel II mit a gleich 1, so kann die Obergrenze vorzugsweise bei etwa 30 Gew.-% liegen. Die Komponente (ββ) ist offenbar erforderlich, um einen ausreichend hohen Klärpunkt der in den zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen der Erfindung verwendeten Flüssigkristallmischungen zu erzielen. Sie enthält Verbindungen der Formel I und/oder Formel II und/oder Formel III und/oder Formel IV:
worin
oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten die Ringe A und B nicht gleichzeitig 1,4-Phenylenringe. Diese Verbindungen zeigen auch recht geringe Δn-Werte, üblicherweise unter etwa 0,12.
Bevorzugte Verbindungen der Formel I besitzen die folgenden Formeln:

wobei R¹¹ und R¹² wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten in den Formeln I und IA bis IH R¹¹ und R¹² beide unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere geradkettiges Alkanyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Verbindungen besitzen die Formeln IA, IB, IC, IG und IH, wobei IG und IH am stärksten bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugte Verbindungen besitzen die Formeln IG-1 und IH-1:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet; und p eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Insbesondere bevorzugte Beispiele der Formeln IG-1 und IH-1 sind die folgenden:
Bevorzugte Verbindungen der Formel II besitzen die folgenden Formeln:

wobei R²¹ und R²² wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten R²¹ und R²² beide unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere geradkettiges Alkanyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Insbesondere bevorzugte Verbindungen sind die Verbindungen der Formeln IIA-1, IIB-1, IIC-1 und IID-1:
wobei n und p unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 bedeuten. Die am stärksten bevorzugten Beispiele der Formel II besitzen die Formel IID-1a bis IID-1c:
Bevorzugte Verbindungen der Formel III besitzen die Formeln IIIA und IIIB:
wobei R³¹ und R³² wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeutet R³¹ ein geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere geradkettiges Alkenyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. R³² bedeutet vorzugsweise geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkoxy mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen. Insbesondere bevorzugte Verbindungen sind Verbindungen der Formeln IIIA-1, IIIA-2, IIIB-1, IIIB-2, IIIB-3 und IIIB-4:
wobei n 2, 3, 4 oder 5 bedeutet; m 2, 3 oder 4 bedeutet; und p 1, 2, 3, 4 oder 5 bedeutet.
Sehr bevorzugte Beispiele der Formel III sind Verbindungen der folgenden Formeln:
Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formel IIIB-3a, IIIB-4a und IIIB-4b. Sie können alleine oder, stärker bevorzugt, als Mischung aus zwei oder drei Verbindungen verwendet werden.
Bevorzugte Verbindungen der Formel IV sind aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der folgenden Formeln ausgewählt:

wobei R⁴¹ und R⁴² wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten R⁴¹ und R⁴² geradkettiges Alkyl, insbesondere Alkanyl, mit 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen; in Formel IVB bedeutet R⁴² vorzugsweise auch einen gegebenenfalls fluorierten Alkoxyrest, insbesondere -OCF₃; während in Formel IVG R⁴² vorzugsweise einen unsubstituierten und geradkettigen Alkoxyrest, insbesondere mit 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen bedeutet. Sehr bevorzugte Verbindungen der Formel IV besitzen die Formeln IVB-1, IVC-1 und IVD-1:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 bedeutet; und p eine ganze Zahl von 1 bis 8, vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 bedeutet. Insbesondere bevorzugte Beispiele der Verbindungen der Formeln IVC-1 und IVD-1 sind die folgenden:
Die Komponente (ββ) wird vorzugsweise in eine Menge von 5 Gew.-% oder mehr und bis zu 50 Gew.-% in der in den zenital bistabilen Vorrichtungen enthaltenen Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung verwendet. Stärker bevorzugt ist sie in einer Menge von 8 Gew.-% oder mehr enthalten, und in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist eine Menge von mindestens 10 Gew.-% der Komponente (ββ) sogar noch stärker bevorzugt. In bestimmten anderen Ausführungsformen der Erfindung ist eine Gesamtmenge von 15 oder 20 Gew.-% oder mehr der Komponente (ββ) sehr bevorzugt.
In einer tatsächlichen Ausführungsform der Erfindung kann die Komponente (ββ) eine oder mehrere Verbindungen nur einer der Formeln I oder II oder III oder IV enthalten. Es ist auch möglich, dass sie eine oder mehrere Verbindungen von zwei, drei oder mehr der Formeln I bis IV enthält. Sie kann gleiche oder unterschiedliche Mengen der Verbindungen von jeder verwendeten Formel enthalten. Es ist bevorzugt, dass die Komponente (ββ) eine oder mehrere Verbindungen von einer oder zwei der Formeln I, II, III oder IV enthält. Sind Verbindungen von zwei der Formeln I bis IV enthalten, so ist jede Kombination möglich, d. h. I + II oder I + III oder I + IV oder II + III oder II + IV oder III + IV; beide Arten von Verbindungen können in gleichen Mengen verwendet werden oder eine der Arten kann gegenüber der anderen im Überschuss verwendet werden, beispielsweise in einem Verhältnis von 2:1. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den bistabilen nematischen Vorrichtungen gemäß der Erfindung mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln IG-1, IH-1, II-D1, IVC-1 und IVD-1 enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung weiterhin eine Komponente (um) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε im Bereich von 5 bis 40; das bedeutet, dass Δε mindestens 5,0 und weniger als 40,0 beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Komponente (ωω) in einer Menge von etwa 1 bis etwa 90 Gew.-%, stärker bevorzugt in einer Menge von etwa 1 bis etwa 80 Gew.-% und insbesondere von bis zu etwa 60 enthalten ist. Noch stärker bevorzugt ist es, dass die Komponente (ωω) in einer Menge von etwa 10 bis 60 Gew.-% vorhanden ist.
Vorzugsweise enthält die Komponente (ωω) mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder der Formel VII und/oder der Formel VIII und/oder der Formel IX und/oder der Formel X

worin
g 0 oder 1 bedeutet;
R⁶¹, R⁷¹, R⁸¹, R⁹¹, R¹⁰¹ unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; wobei R⁸¹ C₃-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn Y⁸¹ CN ist; R⁹¹ keinen -CH=CH-Teil aufweist, wenn gleichzeitig g 1 ist, Z⁹¹ eine Einfachbindung ist, L⁹¹ F und L⁹² H ist; und R¹⁰¹ C₄-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn gleichzeitig L¹⁰¹ und L¹⁰² F sind und Y¹⁰¹ CN ist;
L⁶¹, L⁶², L⁸¹, L⁸², L⁹¹, L⁹², L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten;
Y⁸¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind;
Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn sowohl L⁹¹ als auch L⁹² H sind;
Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ gleichzeitig H sind;
Z⁶¹ und Z⁷¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten; und
Z⁹¹ eine Einfachbindung, -CO-O- oder -CF₂O- bedeutet, wobei Z⁹¹ keine Einfachbindung bedeutet, wenn g 0 ist.
Vorzugsweise bedeutet Y⁸¹ F, Cl, CN, CF₃, OCF₃, OCHF₂, insbesondere F oder Cl. Y⁹¹ bedeutet vorzugsweise F, Cl, CN, insbesondere F oder CN. Vorzugsweise bedeutet Y¹⁰¹ F, Cl, CN, CF₃, OCF₃, insbesondere CN oder OCF₃.
Verbindungen der Formeln VI bis X sind insbesondere als Bestandteile der Komponente (ωω) für Flüssigkristallzusammensetzungen mit relativ niedrigen Δn-Werten zur Verwendung in bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen mit entweder reflektivem oder transflektivem Ein-Polarisator-Modus bevorzugt.
Bevorzugte Verbindungen der Formel VI besitzen die folgenden Formeln:
worin R⁶¹ wie oben definiert ist. Es ist bevorzugt, dass R⁶¹ einen geradkettiger Alkylrest, stärker bevorzugt einen geradkettigen Alkanylrest mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen bedeutet. Sehr bevorzugte Verbindungen besitzen die Formel VIA-1 und VIC-1:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8 und vorzugsweise 2, 3, 4 oder 5 bedeutet. Insbesondere bevorzugte Beispiele der Formel VIC sind Verbindungen der Formel VIC-1a mit einem Δε von 32,6 und der Formel VIC-1b mit einem Δε von 30,8:
Bevorzugte Verbindungen der Formel VII besitzen die folgenden Formeln:
wobei R⁷¹ wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R⁷¹ einen geradkettigen Alkylrest, stärker bevorzugt ein geradkettigen Alkanylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Verbindungen der Formel VIIA-1, wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 bedeutet, sind bevorzugt, wobei Verbindungen der Formeln VIIA-1a (Δε = 29,4), VIIA-1b (Δε = 25,6) und VIIA-1c (Δε = 23,8) insbesondere bevorzugte Beispiele darstellen:
Bevorzugte Verbindungen der Formel VIII besitzen die folgenden Formeln:

wobei R⁸¹ wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R⁸¹ einen geradkettigen Alkylrest, stärker bevorzugt einen geradkettigen Alkanylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ausgenommen die Formel VIIIM, worin R⁸¹ vorzugsweise einen geradkettigen Alkanylrest mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet. Verbindungen der Formel VIIIB-1, wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, insbesondere 2, 3, 4 oder 5 bedeutet, sind bevorzugt:
Insbesondere bevorzugte Beispiele besitzen die Formeln VIIIB-1a (Δε = 17,4), VIIIB-1b (Δε = 17,0) und VIIIB-1c (Δε = 15,7):
Bevorzugte Verbindungen der Formel IX besitzen die folgenden Formeln:

wobei R⁹¹ wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R⁹¹ einen geradkettigen Alkylrest, stärker bevorzugt einen geradkettigen Alkanylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Verbindungen der Formeln IXB-1, IXG-1 und IXM-1, wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 bedeutet, sind bevorzugt:
Insbesondere bevorzugte Beispiele sind Verbindungen der Formeln IXB-1a (Δε = 10,3), IXB-1b (Δε = 9,7), IXB-1c (Δε = 8,4), IXG-1a (Δε = 11,2), IXG-1b (Δε = 11,1), IXG-1c (Δε = 10,3), IXM-1a (Δε = 10,3), IXM-1b (Δε = 10,5) und IXM-1c (Δε = 9,5):
Bevorzugte Verbindungen der Formel X besitzen die folgenden Formeln:
wobei R¹⁰¹ wie oben definiert ist und R^101a C₄-C₁₅-Alkyl bedeutet. Vorzugsweise bedeutet R¹⁰¹ einen geradkettigen Alkylrest, stärker bevorzugt einen geradkettigen Alkanylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, während R^101a vorzugsweise einen geradkettigen Alkanylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet. Verbindungen der Formeln XB-1 und XC-1 sind insbesondere bevorzugt:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2, 3, 4, 5 oder 6; und q eine ganze Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2, 3 oder 4 bedeutet. Bevorzugte Beispiele sind Verbindungen der Formel XB-1a (Δε = 37,5), XB-1b (Δε = 35,8), XB-1c (Δε = 36,0), XC-1a (Δε = 16,1) und XC-1b (Δε = 15,4):
Die Komponente (ωω) kann Verbindungen von einer oder mehreren der Formeln VI, VII, VIII, IX und X enthalten. Sie kann Verbindungen von einer dieser Formeln oder von zwei dieser Formeln oder sogar von drei oder mehr von ihnen gleichzeitig enthalten. Werden Verbindungen von zwei oder drei dieser Formeln in der Komponente (ωω) verwendet, so ist jede der Kombinationen der Verbindungen möglich. Es ist bevorzugt, dass die Komponente (ωω) mindestens eine Verbindung der Formel VIC-1 und/oder der Formel VIII-B1 wie oben definiert enthält.
Diese Verbindungen der Formeln VI bis X sind als Bestandteile der Komponente (ωω) insbesondere für Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen mit relativ niedrigem Δn, die für Ein-Polarisator-Vorrichtungen, insbesondere reflektive oder transflektive Ein-Polarisator-Anzeigen, geeignet sind, bevorzugt. Neben diesen bevorzugten Verbindungen können weitere Verbindungen mit einer anderen Struktur als Bestandteile der Komponente (ωω) geeignet sein. Eine spezifische Verbindungsklasse, die von der Komponente (ωω) umfasst sein und zusätzlich oder alternativ zu Verbindungen der Formeln VI bis X oben verwendet werden kann, sind die Verbindungen der Formel XV unten. Diese Verbindungen der Formel XV sind insbesondere nützlich und bevorzugt für Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, die einen recht hohen Δn-Wert aufweisen und sich für Flüssigkristallanzeigen im reflektiven und transmissiven Zwei-Polarisator-Modus eignen. Sie können jedoch auch zusammen mit Verbindungen der Formeln VI bis X verwendet werden. Die Verbindungen der Formel XV sind wie folgt definiert:
worin
R¹⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind, und vorzugsweise einen gegebenenfalls substituierten geradkettigen C₁- bis C₇-Alkanylrest bedeutet;
Y¹⁵¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl, -Alkenyl oder -Alkoxy bedeutet, worin der Alkanyl-, Alkenyl- oder Alkoxyrest ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert ist, und vorzugsweise F, Cl oder einen Alkanyl- oder Alkoxyrest bedeutet, der mehrfach mit F substituiert ist;
Z¹⁵¹ eine Einfachbindung, -CO₂- oder -CF₂O- bedeutet;
L¹⁵¹, L¹⁵², L¹⁵³ und L¹⁵⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten und vorzugsweise mindestens zwei von ihnen F bedeuten;
p 0 oder 1 bedeutet; und
Bevorzugte Verbindungen der Formel XV sind
worin R¹⁵¹ und Y¹⁵¹ beide wie oben in Formel XV definiert sind. R¹⁵¹ bedeutet vorzugsweise einen unverzweigten Alkanylrest mit 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen. Für die Verbindungen der Formel XVE bedeutet Y¹⁵¹ vorzugsweise einen mit Halogen, stärker bevorzugt mit Fluoratomen substituierten Alkanyl- oder Alkoxyrest und bedeutet insbesondere OCF₃. Für die Verbindungen der Formeln XVA, XVB, XVC, XVD und XVF bedeutet Y¹⁵¹ vorzugsweise ein Halogenatom, stärker bevorzugt Cl oder F und insbesondere F.
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVA sind Verbindungen der Formel XVA-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVA-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 19,4), XVA-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl) und XVA-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl; Δε = 16,7).
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVB sind Verbindungen der Formel XVB-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVB-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 15,0), XVB-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl) und XVB-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl; Δε = 13,8).
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVC sind Verbindungen der Formel XVC-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVC-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 31,5), XVC-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl) und XVC-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl; Δε = 29,2).
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVD sind Verbindungen der Formel XVD-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVD-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 23,3), XVD-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl; Δε = 23,0) und XVD-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl).
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVE sind Verbindungen der Formel XVE-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVE-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 16,4), XVE-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl; Δε = 16,0) und XVE-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl).
Bevorzugte Beispiele der Verbindungen nach Formel XVF sind Verbindungen der Formel XVF-1
wobei R¹⁵¹ C_nH_2n+1 bedeutet, wobei n 1 bis 7 bedeutet, insbesondere der Formel XVF-1a (R¹⁵¹ = Ethyl; Δε = 15,2), XVF-1b (R¹⁵¹ = n-Propyl) und XVF-1c (R¹⁵¹ = n-Pentyl; Δε = 13,4).
Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in der bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung kann weitere mesogene oder flüssigkristalline Verbindungen aus dem Stand der Technik enthalten. Sie können beispielsweise vorhanden sein, um die Viskosität der Zusammensetzung zu verbessern. Diese Verbindungen sind nicht spezifisch eingeschränkt, solange sie die Eigenschaften der Zusammensetzung bezüglich ihrer Verwendung in der bistabilen Flüssigkristallvorrichtung nicht beeinträchtigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der Formel XI und XII:
worin
e 0 oder 1 bedeutet;
R¹¹¹ C₂-C₁₅-Alkenyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
R¹²¹ und R¹²² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
L¹¹¹ H oder F bedeutet;
Y¹¹¹ F, Cl, CN, CF₃, OCF₃, OCHF₂ oder C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
Bevorzugte Verbindungen der Formel XI besitzen die folgenden Formeln:
wobei R¹¹¹ und Y¹¹¹ wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeutet R¹¹¹ einen geradkettigen Alkenylrest mit 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 Kohlenstoffatomen. In den Formeln XIA und XIB bedeutet Y¹¹¹ vorzugsweise einen geradkettigen Alkanyl- oder Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1, 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen, während in Formel XIC Y¹¹¹ vorzugsweise F oder Cl bedeutet.
Insbesondere bevorzugte Verbindungen der Formel XIA besitzen die Formel XIA-1:
wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und m 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Es ist sehr bevorzugt, dass der -CH=CH-Teil der Gruppe n-C_mH_2m-1 direkt an den mit dieser Gruppe substituierten Cyclohexylring gebunden ist. Spezifische Beispiele sind die folgenden Verbindungen:
Insbesondere bevorzugte Verbindungen der Formel XIB besitzen die Formel XIB-1:
wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und m 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Es ist sehr bevorzugt, dass der -CH=CH-Teil der Gruppe n-C_mH_2m-1 direkt an den mit dieser Gruppe substituierten Cyclohexylring gebunden ist. Ein spezifisches Beispiel der Verbindungen der Formel XIB-1 besitzt die Formel XIB-1a:
Insbesondere bevorzugte Verbindungen der Formel XIC besitzen die Formeln XIC-1 und XIC-2:
wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und m 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Spezifische Beispiele sind die folgenden Verbindungen:
wobei die Verbindung der Formel XIC-1a am meisten bevorzugt ist.
Bevorzugte Verbindungen der Formel XII besitzen die Formeln XIIA und XIIB:
worin R¹²¹ und R¹²² wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeutet R¹²¹ einen geradkettigen Alkylrest, stärker vorzugsweise einen geradkettigen Alkanylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. In Formel XIIA bedeutet R¹²² vorzugsweise einen geradkettigen Alkylrest, stärker bevorzugt einen geradkettigen Alkanylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. In Formel XIIB bedeutet R¹²² vorzugsweise einen geradkettigen Alkanyl- oder Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen.
Insbesondere bevorzugte Verbindungen der Formel XIIA besitzen die Formel XIIA-1
wobei n und p unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, vorzugsweise 3, 4 oder 5 bedeuten. Spezifische Beispiele der Verbindungen der Formel XIIA-1 sind:
Insbesondere bevorzugte Verbindungen der Formel XIIB besitzen die Formel XIIB-1:
wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, vorzugsweise 3, 4 oder 5 bedeutet; und p 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, vorzugsweise 1, 2 oder 3 bedeutet. Spezifische Beispiele besitzen die Formeln XIIB-1a bis XIIB-1d:
Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung kann auch eine oder mehrere Verbindungen der Formel XIII:
enthalten, worin
R¹³¹ und R¹³² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
Z¹³¹ eine Einfachbindung oder einen -C≡C-Teil bedeutet; und
Bevorzugte Verbindungen der Formel XIII besitzen die Formeln XIIIA, XIIIB und XIIIC:
worin R¹³¹ und R¹³² beide wie oben für Formel XIII definiert sind.
Vorzugsweise bedeuten für die Formeln XIIIA und XIIIB sowohl R¹³¹ als auch R¹³² unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen. Für Verbindungen der Formel XIIIC bedeutet R¹³¹ vorzugsweise geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen, während R¹³² geradkettiges Alkoxy mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung besitzt vorzugsweise:

• Klärpunkte oberhalb etwa 80°C, stärker bevorzugt oberhalb etwa 85°C und noch stärker bevorzugt oberhalb etwa 90°C;
• Werte für Δε oberhalb etwa 12,0, stärker bevorzugt oberhalb etwa 16,0 und noch stärker bevorzugt oberhalb etwa 20,0;
• Werte für τ_opt von unter etwa 45 ms, stärker bevorzugt unter etwa 40 ms und noch stärker bevorzugt unter etwa 35 ms.

Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung kann gegebenenfalls einen oder mehrere dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene weitere Zusatzstoffe enthalten. Beispiele dieser weiteren Zusatzstoffe sind Stabilisatoren, chirale Dotierstoffe und pleochromatische Farbstoffe. Bei Verwendung sind sie in den üblichen Konzentrationen enthalten. Die Gesamtkonzentration der weiteren Zusatzstoffe liegt im Bereich von 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 6 Gew.-%, bezgen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die Konzentration eines jeden einzelnen Zusatzstoffes liegt gegebenenfalls üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%. Die Konzentration der weiteren Zusatzstoffe und ähnlicher Bestandteile der Flüssigkristallzusammensetzung wird bei der Angabe der Konzentration der anderen in der Flüssigkristallzusammensetzung enthaltenen Verbindungen nicht berücksichtigt. Als chirale Dotierstoffe können zum Beispiel Cholesterylnonanoat (CN), R/S-811, R/S-1011 und R/S-2011 oder CB15 (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) verwendet werden.
Es wird dem Fachmann deutlich sein, dass die Flüssigkristallzusammensetzung für die erfindungsgemäße Verwendung neben den in dieser Patentschrift genauer offenbarten auch weitere (mesogene) Verbindungen enthalten kann. Es kann ein breites Spektrum an mesogenen Verbindugen verwendet werden, solange sie für den Parametersatz, der für die Verwendung der bistabilen Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung wichtig ist, nicht schädlich sind.
Alle in der Flüssigkristallzusammensetzung der bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen verwendeten Verbindungen sind entweder im Handel erhältlich oder können ohne weiteres nach Verfahren hergestellt werden, wie sie dem Fachmann bekannt und in den Standardlehrbüchern der organischen Synthese, beispielsweise in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, beschrieben sind. Die Flüssigkristallzusammensetzung wird durch Anwendung von Standardprotokollen und -techniken hergestellt. Im Allgemeinen wird die gewünschte Menge der Nebenkomponente(n) in der Hauptkomponente gelöst, üblicherweise unter erhöhter Temperatur. Alternativ können Lösungen der Komponenten in organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Chloroform oder Methanol gemischt und das/die Lösungsmittel anschlie ßend z. B. durch Destillation entfernt werden. Ebenso folgt die Herstellung der erfindungsgemäßen bistabilen Vorrichtungen dem Fachmann bekannten Standardtechniken.
In der vorliegenden Beschreibung und den folgenden Beispielen sind die Strukturen der offenbarten mesogenen Verbindungen durch Akronyme beschrieben. Diese Akronyme können entsprechend den Tabellen A und B in chemische Formeln umgewandelt werden. In diesen Tabellen bedeuten Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 geradkettige Alkylreste mit n bzw. m Kohlenstoffatomen. Alkenylreste weisen die trans-Konfiguration auf. Die Codierung der Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Akronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt dem Akronym für den Grundkörper, normalerweise getrennt durch einen Bindestrich, ein Code für die Substituenten R¹, R², L¹ und L² wie unten angegeben:

Code für R¹, R², L¹, L² R¹ R² L¹ L²

n C_nH_2n+1 CN H H

nm C_nH_2n+1 C_mH_2m+1 H H

nOm C_nH_2n+1 OC_mH_2m+1 H H

nF C_nH_2n+1 F H H

nN.F C_nH_2n+1 CN F H

nN.F.F C_nH_2n+1 CN F F

Tabelle A:

Tabelle B:
Tabelle C:
Tabelle C zeigt Dotierstoffe, die gegebenenfalls in den Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen vorhanden sind.
Tabelle D:
Tabelle D zeigt Stabilisatoren, die gegebenenfalls in den Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen, nematischen Vorrichtungen vorhanden sind.
Die hier angegebenen Prozente sind Gew.-% und beziehen sich im Allgemeinen auf die Gesamtmenge einer Zusammensetzung oder Mischung, soweit nicht anders angegeben. Temperaturen sind in Grad Celsius (°C) vermerkt, wenn nicht anders angegeben. T_NI steht für den Klärpunkt, an dem ein nematisches Medium isotrop wird. Δn ist die optische Anisotropie (Doppelbrechung) (bei 589 nm, 20°C). Δε ist die dielektrische Anisotropie (bei 1 kHz, 20°C). K₁ ist die „splay"-Elastizitätskonstante und K₃ die „bend"-Elastizitätskonstante, beide angegeben in pN. Elektrooptische Daten wurden in einer verdrillten zenital bistabilen, nematischen Zelle bestimmt. Soweit nicht anders angegeben, wurden die Messungen bei 20°C durchgeführt. V_opt ist die korrigierte Betriebsspannung (in V), abgeleitet vom korrigierten Schaltfeld E_LC@100μs (bei 25°C; in zenital bistabilen Testzellen mit einer tatsächlichen Schichtdicke d von etwa 2,8 bis etwa 5 μm; 100-μs-Impuls) durch V_opt = E_LC@100μs·d_opt. Für Δn < 0,11 ist d_opt (in μm) λ/(2Δn) + 0,4 (mit λ = 0,555 μm, und wobei der 0,4-Faktor ein empirischer Korrekturfaktor ist) für den reflektiven Ein-Polarisator-VAN-HAN-Modus. Wenn Δn > 0,11, ist d_opt (in μm) durch die modifizierte 1. Mindestbedingung für den Zwei-Polarisator-HAN-TN-Modus als λ√3/(2Δn) + 0,4 gegeben (mit λ = 0.555 μm, und wobei der 0,4-Faktor ein empirischer Korrekturfaktor ist). ΔV_opt ist das korrigierte Betriebsfenster bei einem 400-μs-Impuls für B-W-Schaltung und Umkehrschaltung (in V); es wird aus dem experimentellen Schaltfeldfenster ΔE_LC@400μs (bei 25°C; 400-μs-Impuls) multipliziert mit d_opt wie oben angegeben definiert errechnet. Die optische Ansprechzeit τ_opt (in ms) wird aus τ_opt = τ·d² _opt/d² berechnet, wobei τ die experimentelle Ansprechzeit, d_opt wie oben definiert und d die experimentelle Schichtdicke ist.
Die folgenden Beispiele sollten die vorliegende Erfindung wie vorstehend und in den Ansprüchen beschrieben weiter erläutern, ohne ihren Umfang einzuschränken.
Beispiele
Durch Auswiegen der entsprechenden Gewichtsmengen (Gewichtsprozent) der einzelnen Komponenten wurden Prüfproben hergestellt. Die Probe wurde dann homogenisiert, indem man sie in die isotrope Phase erhitzte und gründlich mischte. Die Mischung wurde dann mit einer gegebenen Konzentration Aluminiumoxid verrührt und anschließend filtriert (0,2 μm), so dass nur die Flüssigkristallmischung übrig blieb. Die Übergangstemperatur von nematisch auf isotrop (oder Klärpunkt, T_NI), dielektrische Anisotropie (Δε), Doppelbrechung (Δn), Elastizitätskonstanten K₁(splay) und K₃(bend) und Rotationsviskositäten (γ₁) wurden wie in der Merck-Broschüre "Physical Properties of Liquid Crystals-Description of the measurement methods", Hrsg. W. Becker (1998) beschrieben bestimmt. Werte für Einzelverbindungen werden aus denjenigen extrapoliert, die unter Verwendung einer bekannten Konzentration (üblicherweise 10 Gew.-% der Einzelverbindung) in einer Standard-Hostmischung ZLI-4792 (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland), deren Anfangs-Mischungswerte ebenfalls bekannt sind, bestimmt wurden. Die elektrooptische Leistung jeder Mischung in einer zenital bistabilen, nematischen Vorrichtung wurde unter Verwendung eines einfachen Versuchsaufbaus und der Testzellen des verdrillten Typs gemessen. Hierfür war ein Mikroskop im Durchlichtmodus mit darauf angebrachtem Photodetektor, der mit einem Oszilloskop verbunden war, erforderlich. Dies gestattete die Überwachung der Transmission durch gekreuzte Polarisatoren. Die Testzelle wurde unter dem Mikroskop auf einem Heiztisch angebracht, um Messungen bei 25°C zu ermöglichen. Es wurden bipolare elektrische Impulse (mit wechselnder Dauer und Spannung) verwendet, um sicherzustellen, dass an die Zelle keine Netto-Gleichspannung angelegt war. Die Hinterkante (und so Polarität) eines jeden Impulses bestimmte daher den endgültigen Schaltzustand (abhängig von der Dauer und Spannung). Es waren zwei Signalerzeuger notwendig, um sicherzustellen, dass der richtige Anfangszustand zuerst gewählt wird, wobei das erste Signal das zweite auslöst (mit einen passenden Phasenunterschied). Beide Signale wurden verstärkt, indem man den Ausgang der Signalerzeuger durch einen Verstärker führte, bevor er mit der Testzelle verbunden wurde. Für den B-W-Übergang wurden die Spannungen, die für 10 und 90% Transmissions änderungen und umgekehrt 90 und 10% Transmissionsänderungen erforderlich waren, für verschiedene Impulsdauern gemessen. Für den W-B-Übergang wurden nur die für 90 und 10% Transmissionsänderungen erforderlichen Spannungen für verschiedene Impulsdauern gemessen. Diese Niveaus wurden auf dem Oszilloskop eingestellt, sobald die Transmissionsniveaus 0 und 100% bekannt waren (d. h. schwarz und weiß), und sie konnten auch verwendet werden, um die optische Ansprechzeit des Übergangs (für Trasmissionsänderungen 10 auf 90%) zu bestimmen. E_LC@100μs wurde aus dem durchschnittlichen Schaltfeld sowohl des W-B- als auch des B-W-Übergangss in diesen Beispielen bestimmt.

Es wurden Testzellen des verdrillten Typs mit Schichtdicken typischerweise 3-5 μm, im transmissiven Modus und mit gekreuzten Polarisatoren verwendet. Aufgrund der verschiedenen Schichtdicken und unterschiedlichen Δn-Werte der Mischungen war die Verzögerung nicht optimiert, dies ist jedoch nicht kritisch, da hierdurch nur der Kontrast abnimmt. Beispiel 1

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	94,6
PZU-V2-N	20	Δε	29,7
CDU-2-F	10	Δn	0,0927
CDU-3-F	10	K₁ (pN)	7,4
CDU-5-F	10	K₃ (pN)	13,8
CCZU-2-F	6	V_opt (V)	8,2
CCZU-3-F	13	ΔV_opt (V)	*
CCZU-5-F	6	τ_opt (ms)	27
CC-5-V	10	d (μm)	4,1
CCPC-33	5	d_opt (μm)	3,4
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	95,0
PZU-V2-N	20	Δε	23,4
PCH-3N.F.F	10	Δn	0,0959
PCH-5N.F.F	10	K₁ (pN)	9,5
CC-5-V	19	K₃ (pN)	12,6
CH-33	4	V_opt (V)	8,6
CH-35	4	ΔV_opt (V)	17,4
CH-43	4	τ_opt (ms)	12
CH-45	4	d (μm)	4,4
CP-33	5	d_opt (μm)	3,3
CP-35	5
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	92,8
PZU-V2-N	20	Δε	23,6
HP-3N.F	5	Δn	0,0975
HP-4N.F	5	K₁ (pN)	10,9
HP-5N.F	5	K₃ (pN)	12,5
OS-33	10	V_opt (V)	9,5
OS-35	10	ΔV_opt (V)	5,5
OS-53	10	τ_opt (ms)	19
CC-5-V	20	d (μm)	4,1
CCPC-33	5	d_opt (μm)	3,2
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	96,7
PZU-V2-N	20	Δε	33,4
CDU-2-F	10	Δn	0,0992
CDU-3-F	10	K₁ (pN)	7,2
CDU-5-F	10	K₃ (pN)	16,0
CCQU-2-F	9	V_opt (V)	7,7
CCQU-3-F	9	ΔV_opt (V)	*
CCQU-5-F	9	τ_opt (ms)	18
CGZP-2-OT	4	d (μm)	4,1
CGZP-3-OT	4	d_opt (μm)	3,2
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	99,0
PZU-V2-N	21	Δε	16,4
CCP-2OCF3	6	Δn	0,0913
CCP-3OCF3	6	K₁ (pN)	13,1
CCP-4OCF3	6	K₃ (pN)	18,7
CCP-5OCF3	6	V_opt (V)	9,4
CC-3-V	10	ΔV_opt (V)	3,8
CC-3-V1	10	τ_opt (ms)	11
CC-5-V	20	d (μm)	4,2
CCPC-33	5	d_opt (μm)	3,4
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	92,7
PZU-V2-N	20	Δε	30,1
CDU-2-F	10	Δn	0,1048
CDU-3-F	10	K₁ (pN)	7,6
CDU-5-F	10	K₃ (pN)	13,7
CCZU-2-F	6	V_opt (V)	9,1
CCZU-3-F	13	ΔV_opt (V)	12,3
CCZU-5-F	6	τ_opt (ms)	31
CC-5-V	5	d (μm)	4,1
CCP-V-1	5	d_opt (μm)	3,0
CBC-33F	5
CBC-35F	5
CBC-55F	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	92,6
PZU-V2-N	20	Δε	22,9
PCH-3N.F.F	10	Δn	0,0984
CDU-2-F	5	K₁ (pN)	10,5
CDU-3-F	5	K₃ (pN)	13,4
CDU-5-F	5	V_opt (V)	19,6
D-301	6	ΔV_opt (V)	30,1
D-302	6	τ_opt (ms)	22
D-401	6	d (μm)	4,3
D-402	6	d_opt (μm)	3,2
CH-33	4
CH-35	4
CH-43	4
CH-45	4
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	91,8
DU-3-N	10	Δε	18,8
DU-5-N	10	Δn	0,0817
CDU-2-F	10	K₁ (pN)	9,0
CDU-3-F	10	K₃ (pN)	14,7
CDU-5-F	10	V_opt (V)	13,6
CCZU-2-F	5	ΔV_opt	*
CCZU-3-F	10	τ_opt (ms)	34
CCZU-5-F	5	d (μm)	4,8
CCP-V-1	10	d_opt (μm)	3,8
CC-5-V	5
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	96,8
PZU-V2-N	10	Δε	22,0
PUQU-2-F	5	Δn	0,0909
PUQU-3-F	5	K₁ (pN)	9,0
CDU-2-F	10	K₃ (pN)	15,2
CDU-3-F	10	V_opt (V)	8,1
CDU-5-F	10	ΔV_opt	*
CCZU-2-F	6	τ_opt (ms)	18
CCZU-3-F	13	d (μm)	4,8
CCZU-5-F	6	d_opt (μm)	3,4
CC-5-V	10
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	100,0
PZU-V2-N	10	Δε	20,4
CGU-2-F	8	Δn	0,0973
CGU-3-F	8	K₁ (pN)	7,4
CGU-5-F	8	K₃ (pN)	16,2
CCZU-2-F	5	V_opt (V)	5,4
CCZU-3-F	11	ΔV_opt (V)	*
CCZU-5-F	5	τ_opt (ms)	37
CCQU-2-F	5	d (μm)	4,7
CCQU-3-F	5	d_opt (μm)	3,3
CCQU-5-F	5
CCQG-2-F	10
CCQG-3-F	10
CCPC-33	3,5
CCPC-34	3,5
CCPC-35	3
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	92,0
PZU-V2-N	20	Δε	23,9
K6	10	Δn	0,1630
K9	10	K₁ (pN)	10,6
K12	10	K₃ (pN)	17,1
PP-1-2V1	5	V_opt (V)	21,0
CCP-V-1	15	ΔV_opt (V)	6,2
CCP-V2-1	15	τ_opt (ms)	13
CCPC-33	5	d (μm)	4,2
CCPC-34	5	d_opt (μm)	3,3
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	93,7
PZU-V2-N	10	Δε	21,8
CDU-2-F	8	Δn	0,0810
CDU-3-F	8	K₁ (pN)	8,0
CDU-5-F	8	K₃ (pN)	16,1
CCGU-3-F	4	V_opt (V)	6,1
CCZU-2-F	7	ΔV_opt (V)	*
CCZU-3-F	15	τ_opt (ms)	47
CCZU-5-F	7	d (μm)	4,6
CCQU-2-F	6	d_opt (μm)	3,8
CCQU-3-F	6
CCQU-5-F	6
CCOC-3-3	5
CCOC-4-3	5
CCOC-3-5	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	97,2
PZU-V2-N	15	Δε	27,3
CDU-2-F	5	Δn	0,0914
CDU-3-F	5	K₁ (pN)	6,4
CDU-5-F	5	K₃ (pN)	13,8
CCGU-3-F	5	V_opt (V)	6,9
CCZU-2-F	6	ΔV_opt (V)	*
CCZU-3-F	13	τ_opt (ms)	39
CCZU-5-F	6	d (μm)	4,4
CCQU-2-F	5	d_opt (μm)	3,4
CCQU-3-F	5
CCQU-5-F	5
CCQG-2-F	10
CCQG-3-F	10
CCPC-33	2,5
CCPC-34	2,5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	87,8
PZU-V2-N	20	Δε	47,0
PUQU-2-F	10	Δn	0,1641
PUQU-3-F	10	K₁ (pN)	10,0
PGU-2-F	10	K₃ (pN)	13,0
PGU-3-F	10	V_opt (V)	18,7
PGU-5-F	10	ΔV_opt (V)	*
CCPC-33	5
CCPC-34	5	d (μm)	4,5
CCPC-35	5	d_opt (μm)	3,3
CBC-33F	5
CBC-53F	5
CBC-55F	5
Gesamt	100

*: ΔV_opt war zu breit für eine Bestimmung

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	87,9
PZU-V2-N	20	Δε	34,1
PCH-3N.F.F	9	Δn	0,1495
PGU-2-F	10	K₁ (pN)	10,1
PGU-3-F	10	K₃ (pN)	14,9
PGU-5-F	10	V_opt (V)	10,7
CCP-V-1	13	ΔV_opt (V)	*
CCP-V2-1	13	τ_opt (ms)	27
CCPC-33	5	d (μm)	4,2
CCPC-34	5	d_opt (μm)	3,6
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	89,2
PZU-V2-N	20	Δε	30,6
PGU-2-F	10	Δn	0,1769
PGU-3-F	10	K₁ (pN)	13,1
PGU-5-F	10	K₃ (pN)	14,5
PP-1-2V	5
PP-1-2V1	9,5
CCP-V-1	10,5
CCP-V2-1	10	d (μm)	4,7
CCPC-33	5	d_opt (μm)	3,3
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	97,8
PZU-V2-N	10	Δε	24,5
PGU-2-F	10	Δn	0,1506
PGU-3-F	10	K₁ (pN)	9,1
PGU-5-F	10	K₃ (pN)	13,5
CGU-2-F	10
CGU-3-F	10
CGU-5-F	10
CCGU-3-F	5
CCP-V-1	5	d_opt (μm)	3,6
CCP-V2-1	5
CCPC-33	5
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Verbindung	Menge (Gew.-%)	T_NI (°C)	96,6
PZU-V2-N	21	Δε	32,0
PCH-3N.F.F	9	Δn	0,1255
CGU-2-F	9	K₁ (pN)	8,9
CGU-3-F	9	K₃ (pN)	17,2
CGU-5-F	9
CCGU-3-F	6
CCP-V-1	11
CCP-V2-1	11
CCPC-33	5	d_opt (μm)	4,2
CCPC-34	5
CCPC-35	5
Gesamt	100

Die Beispiele 1 bis 15 und 16 bis 18 zeigen Mischungen, die in zenital bistabilen, nematischen Flüssigkristallanzeigen nützlich sind.
Vergleichsbeispiel
MLC-6204 (Merck KGaA, Darmstadt) wurde unter ähnlichen Bedingungen wie die erfindungsgemäßen Beispiele geprüft:

T_NI (°C) 62,4

Δε 35,2

Δn 0,1484

K₁ (pN) 7,5

K₃ (pN) 14,8

V_opt (V) 11,8

ΔV_opt (V) 7,3

τ_opt (ms) 41

γ1 (mPa·s) 358

Claims

Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung, wobei die Zusammensetzung • 1 bis 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (αα) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 40; und • eine Komponente (ββ), wobei die Komponente mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder der Formel II und/oder der Formel III und/oder der Formel IV
enthält, worin a 0 oder 1 bedeutet; R¹¹, R¹², R²¹, R²², R³¹, R³², R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind, mit der Maßgabe, dass R⁴¹ keinen -CH=CH-Teil besitzt, wenn Z⁴¹ eine Einfachbindung bedeutet; L¹¹ und L¹² unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Z²¹ und Z⁴¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -CO-O-, -CH₂O-, -OCH₂- -CF₂O-, -OCF₂- -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeuten;
worin L¹³, L¹⁴, L¹⁵, L¹⁶, L¹⁷ und L¹⁸ unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält und wobei die Zusammensetzung eine Doppelbrechung von weniger als 0,11 aufweist, wobei die folgenden Zusammensetzung ausgenommen ist: Verbindung Menge (Gew.-%) PZU-V2-N 20 DU-3-N 10 CCGU-3-F 5 CCZU-2-F 7 CCZU-3-F 15 CCZU-5-F 7 CCQU-2-F 7 CCQU-3-F 7 CCQU-5-F 7 CCPC-33 5 CCPC-34 5 CCPC-35 5 Gesamt 100
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallvorrichtung eine zenital bistabile nematische Flüssigkristallvorrichtung ist.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (ββ) enthält.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin • eine Komponente (ωω) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε im Bereich von 5 bis 40 enthält.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 1 bis 90 Gew.-% und vorzugsweise 1 bis 80 Gew.-% der Komponente (ωω) enthält.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (αα) mindestens eine Verbindung der Formel V
enthält, in der b 0 oder 1 bedeutet; c und d unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z⁵¹ eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; wobei d 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, wenn b 1 ist; und R⁵¹ C₁-C₃-Alkyl bedeutet, wenn sowohl b als auch d 1 sind.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verbindung der Formel V eine Verbindung der Formel VA-1 und/oder Formel VB-1
ist, in denen n eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet; und m eine ganze Zahl von 2 bis 8 bedeutet.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ωω) mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder der Formel VII und/oder der Formel VIII und/oder der Formel IX und/oder der Formel X
enthält, worin g 0 oder 1 bedeutet; R⁶¹, R⁷¹, R⁸¹, R⁹¹, R¹⁰¹ unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; wobei R⁸¹ C₃-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn Y⁸¹ CN ist; R⁹¹ keinen -CH=CH-Teil aufweist, wenn gleichzeitig g 1 ist, Z⁹¹ eine Einfachbindung ist, L⁹¹ F und L⁹² H ist oder L⁹¹ H und L⁹² F ist; und R¹⁰¹ C₄-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn gleichzeitig L¹⁰¹ und L¹⁰² F sind und Y¹⁰¹ CN ist; L⁶¹, L⁶², L⁸¹, L⁸², L⁹¹, L⁹², L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Y⁸¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind; Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn sowohl L⁹¹ als auch L⁹² H sind; Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ gleichzeitig H sind; Z⁶¹ und Z⁷¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten; und Z⁹¹ eine Einfachbindung, -CO-O- oder -CF₂O- bedeutet, wobei Z⁹¹ keine Einfachbindung bedeutet, wenn g 0 ist.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ωω) mindestens eine Verbindung der Formel VIC-1 und/oder der Formel VIII-B1:

enthält, in denen n eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ωω) mindestens eine Verbindung der Formel XV
enthält, worin R¹⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Y¹⁵¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl, -Alkenyl oder -Alkoxy bedeutet, worin der Alkenyl-, Alkenyl- oder Alkoxyrest ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert ist; Z¹⁵¹ eine Einfachbindung, -CO₂- oder -CF₂O- bedeutet; L¹⁵¹, L¹⁵², L¹⁵³ und L¹⁵⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten; p 0 oder 1 bedeutet; und
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ββ) mindestens eine Verbindung der Formel IG-1 und/oder der Formel IH-1 und/oder der Formel IID-1 und/oder der Formel IVC-1 und/oder der Formel IVD-1:
enthält, worin n und p unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeuten.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung in einer Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (αα) in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% enthalten ist.
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung in einer Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ωω) in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 60 Gew.-% enthalten ist
Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung in einer Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der Formel XI und XII:
enthält, worin e 0 oder 1 bedeutet; R¹¹¹ C₂-C₁₅-Alkenyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; R¹²¹ und R¹²² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; L¹¹¹ H oder F bedeutet; Y¹¹¹ F, Cl, CN, CF₃, OCF₃, OCHF₂ oder C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung enthaltend • zwei Trägerplatten, die zusammen mit einem Rahmen eine Zelle bilden; • eine in der Zelle vorliegende Flüssigkristallzusammensetzung; • Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten, wobei mindestens eine Orientierungsschicht ein Orientierungsgitter umfasst, das es den Verbindungen der Flüssigkristallzusammensetzung erlaubt, mindestens zwei unterschiedliche stabile Zustände anzunehmen, wobei die Baugruppe aus den Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten so ausgeführt ist, dass ein Schalten zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen stabilen Zuständen dadurch erreicht wird, dass man geeignete elektrische Signale an die Elektrodenstrukturen anlegt; • wobei die Flüssigkristallzusammensetzung • 1 bis 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (αα) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 40; und • eine Komponente (ββ), wobei die Komponente mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder der Formel II und/oder der Formel III und/oder der Formel IV
enthält, worin a 0 oder 1 bedeutet; R¹¹, R¹², R²¹, R²², R³¹, R³², R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind, mit der Maßgabe, dass R⁴¹ keinen -CH=CH-Teil besitzt, wenn Z⁴¹ eine Einfachbindung bedeutet; L¹¹ und L¹² unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Z²¹ und Z⁴¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -CO-O-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeuten;
worin L¹³, L¹⁴, L¹⁵, L¹⁶, L¹⁷ und L¹⁸ unabhängig voneinander H oder F bedeuten, und wobei die Zusammensetzung eine Doppelbrechung von weniger als 0,11 aufweist, wobei die folgende Zusammensetzung ausgenommen ist: Verbindung Menge (Gew.-%) PZU-V2-N 20 DU-3-N 10 CCGU-3-F 5 CCZU-2-F 7 CCZU-3-F 15 CCZU-5-F 7 CCQU-2-F 7 CCQU-3-F 7 CCQU-5-F 7 CCPC-33 5 CCPC-34 5 CCPC-35 5 Gesamt 100
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass • es sich bei der Vorrichtung um eine zenital bistabile nematische Flüssigkristallvorrichtung handelt; und • die Elektrodenstrukturen mit Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten mindestens eine Orientierungsschicht besitzen, die ein Orientierungsgitter umfasst, die es den Verbindungen der Flüssigkristallzusammensetzung erlaubt, mindestens zwei unterschiedliche stabile Zustände mit unterschiedlichen Anstellwinkeln in der gleichen Azimutebene anzunehmen.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 5 Gew.-% der Komponente (ββ) enthält.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin • eine Komponente (ωω) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε im Bereich von 5 bis 40 enthält.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzusammensetzung 1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 80 Gew.-% und speziell 10 bis 60 Gew.-% der Komponente (ωω) enthält.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (αα) der Zusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel V
enthält, in der b 0 oder 1 bedeutet; c und d unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z⁵¹ eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; wobei d 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, wenn b 1 ist; und R⁵¹ C₁-C₃-Alkyl bedeutet, wenn sowohl b als auch d 1 sind.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ωω) der Zusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder der Formel VII und/oder der Formel VIII und/oder der Formel IX und/oder der Formel X
enthält, worin g 0 oder 1 bedeutet; R⁶¹, R⁷¹, R⁸¹, R⁹¹, R¹⁰¹ unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; wobei R⁸¹ C₃-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn Y⁸¹ CN ist; R⁹¹ keinen -CH=CH-Teil aufweist, wenn gleichzeitig g 1 ist, Z⁹¹ eine Einfachbindung ist, L⁹¹ F und L⁹² H ist; und R¹⁰¹ C₄-C₁₅-Alkyl bedeutet, wenn gleichzeitig L¹⁰¹ und L¹⁰² F sind und Y¹⁰¹ CN ist; L⁶¹, L⁶², L⁸¹, L⁸², L⁹¹, L⁹², L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten; Y⁸¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind; Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y⁹¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn sowohl L⁹¹ als auch L⁹² H sind; Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅, C_1-15-Alkanyl oder -Alkoxy bedeutet, die ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert sind, wobei Y¹⁰¹ F, Cl, CN, NCS oder SF₅ bedeutet, wenn L¹⁰¹, L¹⁰² und L¹⁰³ gleichzeitig H sind; Z⁶¹ und Z⁷¹ unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten; und Z⁹¹ eine Einfachbindung, -CO-O- oder -CF₂O- bedeutet, wobei Z⁹¹ keine Einfachbindung bedeutet, wenn g 0 ist.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (ββ) eine oder mehrere Verbindungen der Formel XV:
enthält, worin R¹⁵¹ C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Y¹⁵¹ F, Cl, CN, NCS, SF₅ oder C_1-15-Alkanyl, -Alkenyl oder -Alkoxy bedeutet, worin der Alkanyl-, Alkenyl- oder Alkoxyrest ein- oder mehrfach mit F und/oder Cl substituiert ist; Z¹⁵¹ eine Einfachbindung, -CO₂- oder -CF₂O- bedeutet; L¹⁵¹, L¹⁵², L¹⁵³ und L¹⁵⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten; p 0 oder 1 bedeutet; und
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der Formel XI und XII:
enthält, worin e 0 oder 1 bedeutet; R¹¹¹ C₂-C₁₅-Alkenyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; R¹²¹ und R¹²² unabhängig voneinander C₁-C₁₅-Alkyl bedeuten, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; L¹¹¹ H oder F bedeutet; Y¹¹¹ F, Cl, CN, CF₃, OCF₃, OCHF₂ oder C₁-C₁₅-Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit CN oder Halogen substituiert ist und in dem eine oder mehrere der CH₂-Gruppen unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (αα) in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% enthalten ist.
Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vorrichtung um eine reflektive oder transflektive Vorrichtung, vorzugsweise eine reflektive oder transflektive Ein-Polarisator-Anzeige handelt.