DE60313211T2 - Flüssigkristallzusammensetzung zur verwendung in bistabilen flüssigkristallanzeigen - Google Patents

Flüssigkristallzusammensetzung zur verwendung in bistabilen flüssigkristallanzeigen Download PDF

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Description

  • Die Erfindung richtet sich auf die Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung und speziell in einer zenital bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtung, ein nematisches Flüssigkristallmedium und 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-(super-twisted 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 Durchlässigkeit 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 groß flächigen, 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 einen 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 (oder mehr) 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 Stoßfestig keit, 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 Massenkonfigurationen 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 on grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, and 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 hoch geneigte Zustand, während der zweite Zustand der gering geneigte Zustand 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 on grating alignment", in "Liquid Crystal Materials, Devices, and 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 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 Orientierung 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 Polarisator konfiguration und Verzögerung ein Umschalten von einem schwarzen Anzeige- oder Bildelement zu einem weißen (oder umgekehrt) ausgelöst wird, und 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 Spannung wünschenswert, die so hoch wie möglich ist.
  • Im Allgemeinen ist nur eines beiden Substrate der Anzeigezelle mit einem Oberflächengitter versehen, um zenitale Bistabilität zu erhalten. Die gegenüberliegende Platte kann eine Oberfläche besitzen, die eine homöotrope Orientierung des Flüssigkristalldirektors bietet (VAN-Modus, siehe 2a)), oder eine Oberfläche, die eine planare Orientierung des Direktors induziert (verdrillter Modus, siehe 2b)), wodurch der Flüssigkristalldirektor im gering verdrillten Zustand zellenweit um die Achse senkrecht zu den Substraten verdrillt wird. Für Einzelheiten bezüglich der Zellengeometrie und -konfiguration, genauer Zellparameter, Adressiermittel, Montage der gesamten zenital bistabilen Vorrichtung (einschließlich der Verwendung von Polarisatoren) und so weiter siehe die Offenlegung von WO 97/14990, E.L. Wood, G.P. Bryan-Brown, P. Brett, A. Graham, J.C. Jones und J.R. Hughes, "Zenithal Bistable Device (ZBDTM) 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 die ausführliche Erörterung bei J.C. Jones, G. Bryan- Brown, E. Wood, A. Graham, P. Brett und J. Hughes, "Novel bistable liquid crystal displays based on 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.
  • 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
    • • unbegrenzte Auflösung durch unendliche Multiplexibilität ohne die Notwendigkeit von TFT-Elementen
    • • durchlässige und reflektierende Modi möglich
    • • Eignung für die Verwendung mit Kunststoffsubstraten.
  • Neben der Montage und der Konstruktion der zenital bistabilen Anzeige ist das in der Zelle der Anzeige verwendete nematische Flüssigkristallmedium ein weitere 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 3) 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 Standard-STN-Treiber zu bleiben, ist zunächst einmal ein niedriges Schaltfeld und entsprechend eine niedrige Betriebsspannung wünschenswert, um von einem bistabilen Zustand in den anderen zu schalten. Für den tatsächlichen Vergleich kann man aus der Schaltspannung V das Schaltfeld E für einen Impuls (normalerweise eine Impulsdauer von 100 μs) bestimmen, das eine Durchlässigkeitsänderung von z.B. 0 auf 90% Durchlässigkeit (schwarz auf weiß, black-to-white; B-W) für eine bestimmte Flüssigkristallmischung in einer gegebenen Testzelle mit zenitaler Bistabilität ergibt. (Im Allgemeinen kann man auch den Übergang des Durchlässigkeitswechsels 100 auf 10% weiß auf schwarz (white-to-black, W-B) verwenden, wobei dessen Schaltfeld höher oder niedriger als das des B-W-Übergangs sein kann, abhängig von der Form und den Abmessungen des Gitters.) Um den Spannungsabfall über das Gitter zu berücksichtigen (der für verschiedene Gittertypen und Zelldicken unterschiedlich ist), wird der tatsächlich gemessene Wert für E korrigiert, um wiederum zu Vergleichszwecken das Feld nur über den Flüssigkristall zu unterscheiden, was das korrigierte Schaltfeld ELC@100μs für einen 100-μs-Impuls ergibt. Hierbei wird bei der Berechnung des Feldes nur über den Flüssigkristall ein zusätzlicher Faktor von 1,5 μm zur Zelldicke d hinzuaddiert:
    E100μs = V100μs/d und ELC@100μs = V100μs/(d + 1,5) wobei d in μm angegeben ist.
  • Multiplizieren von ELC@100μs mit der optimalen Schichtdicke dopt (die näherungsweise durch Verwendung der 1. TN-Minimalbedingung dopt = λ√3/(2Δn) bestimmt werden kann, wobei λ = 555 nm und Δn die optische Anisotropie des Flüssigkristallmediums ist) ergibt die Betriebsspannung Vopt, die der optimalen Schichtdicke für einen 100-μs-Impuls nur für den Flüssigkristall entspricht. ELC@100μs und somit Vopt sind vom verwendeten Flüssigkristallmedium abhängig. Die optimale Schichtdicke wird hier nur für den verdrillten Modus (siehe 2b)) berücksichtigt; Vergleiche lassen sich auch für den VAN-Modus (siehe 2a)) anstellen, wobei die Verzögerung des Hybridzustandes in Abhängigkeit von der Polarisatorkonfiguration entweder einer λ/2- oder einer λ/4-Platte angepasst wird (dΔn=λ/2 bzw. dΔn=λ/4).
  • Der zweite empirische Parameter, der berücksichtigt werden muss, ist das Betriebsfenster ΔVopt, das der optimalen Schichtdicke entspricht. Es beschreibt den Effekt der Umkehrschaltung: Wird ein Impuls mit einem gegebenen 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 insbesondere 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.) Es kann durch ΔELC@400μs dargestellt werden, also die korrigierte Differenz zwischen 90% Umkehrschaltfeld und dem 90% B-W-Schaltfeld für einen 400-μs-Impuls:
    ΔE400μs = Δ400μs/d und ΔELC@400μs = Δ V400μs/(d + 1,5) wobei d in μm angegeben ist.
  • Berücksichtigung der optimalen Schichtdicke dopt durch Multiplizieren mit ΔELC@400μs ergibt schließlich das Betriebsfenster ΔVopt (doptΔELC@400μs = ΔVopt).
  • Ein weiterer Parameter, die der optimalen Schichtdicke entsprechende optische Ansprechzeit τopt, 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 unter Verwendung eines 100-μs-Impulses in der tatsächlichen Testzelle misst; dann wird zur Normalisierung der Versuchswerte τ mit (dopt/d)2 multipliziert, was τopt ergibt (wobei dopt die optimale Schichtdicke wie oben für Vopt 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 τopt ist, desto schneller ist die optische Ansprache des Flüssigkristallmediums. Ein kleines τopt (von etwa 40 ms oder weniger) kann für bestimmte elektrooptische Anwendungen, z.B. die Darstellung bewegender Bilder, wünschenswert sein. Für spezifische Videoanwendungen ist es noch stärker bevorzugt, dass τopt weniger als etwa 16 ms beträgt, so dass kein Blinken zu sehen ist.
  • Noch ein weiterer sehr wichtiger Parameter ist der Klärpunkt TNI des Flüssigkristallmediums, der die Temperatur beschreibt, bei der die nematische Mischung isotrop wird. Für viele technische Zwecke und um die Anpassungsfähigkeit elektrooptischer Vorrichtungen, die zenitale Bistabilität verwenden, (und so die möglichen Anwendungen) zu vergrößern, sind Flüssigkristallmedien mit einem hohen Klärpunkt, vorzugsweise von mindestens 80°C oder mehr bevorzugt.
  • 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 on 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 TNI von nur 62,4 °C, was für die Verwendung in zenital bistabilen Vorrichtungen für viele mögliche Anwendungen recht niedrig ist.
  • Andere Flüssigkristallmedien mit positiver dielektrischer Anisotropie, die p-Cyanphenyl-benzoate enthalten, werden in zahlreichen Veröffentlichungen offenbart. US 2002/0086120, US 6,440,506 , DE 10020059 , DE 10020061 , DE 10056323 , DE 10027066 , WO 01/64814 und EP 1331259 offenbaren solche Medien für STN-Flüssigkristallvorrichtungen. DE 10018598 , GB 2358870 und DE 10112954 offenbaren solche Medien für IPS-(in plane switching) Vorrichtungen. Eine bistabile Flüssigkristallvorrichtung mit zenital bistabilem Oberflächengitter wird schließlich in WO 99/34251 offenbart. Diese Vorrichtung verwendet Medien mit negativer dielektrischer Anisotropie.
  • Der vorliegenden Erfindung lag daher das Problem zugrunde, eine Flüssigkristallzusammensetzung bereitzustellen, die sich zur Verwendung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung und speziell in einer zenital bistabilen nematischen Vorrichtung eignet und verbesserte Eigenschaften besitzt.
  • Das Problem wird gelöst durch die Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung, die vorzugsweise eine zenital nematische Flüssigkristallvorrichtung ist, wobei die Zusammensetzung
    • • mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (α) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 25, wobei mindestens 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen eine dielektrische Anisotropie Δε von mindestens 40 besitzen; und
    • • mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (β) enthält; wobei die Komponente (β) mindestens eine Verbindung der Formel III und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IV und/oder mindestens eine Verbindung der Formel V und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VII
    Figure 00110001
    worin
    a und b unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten;
    R31, R32, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71 und R72 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;
    L31 H oder F bedeutet;
    Z41 -CO-O-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeutet;
    Figure 00120001
    worin
    L32 und L33 unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
    enthält.
  • (Wenn sie nicht direkt gemessen werden, erhält man die Werte des Δε für Einzelverbindungen durch Extrapolation von Δε-Werten, die unter Verwendung einer bekannten Konzentration der Einzelverbindung (üblicherweise 10 Gew.-%) in einer Standard-Hostmischung (üblicherweise ZLI-4792 der Firma Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland), für die der Anfangs-Mischungswert des Δε ebenfalls bekannt ist, bestimmt wurden. Weitere Parameter der Einzelverbindungen erhält man auf ähnliche Weise.) Es ist bevorzugt, dass die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder mindestens eine Verbindung der Formel II
    Figure 00130001
    worin
    c, d, e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten;
    R11 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;
    R21 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;
    Z11 und Z21 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten,
    enthält.
  • 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 den Molekülen (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 die Flüssigkristallzusammensetzung wie vor- und nachstehend beschrieben ist und die genannten Komponenten (α) und (β) 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, die es den Verbindungen (oder dem Direktor der Moleküle) 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 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, optische Ansprechzeit und speziell 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. Betriebsspannung und Betriebsfenster liegen beide in einem Bereich, der für den Betrieb einer zenital bistabilen nematischen Vorrichtung verwendbar ist.
  • 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 Trägerplatten 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 Anle gen 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 etwas abgewandelte 1. TN-Mindestbedingung (wie oben angegeben) verwendet wird, um den Einfluss des ordentlichen Brechungsindex des hybriden Zustandes zu berücksichtigen. Aufgrund eines hohen Kontrastverhältnisses bei senkrechtem Einfall sind zum Erzielen breiter Betrachtungswinkel in einer durchlässigen Anzeige zusätzliche optische Kompensatoren nicht erforderlich. Daher ist der TN-Modus für die meisten technischen Anwendungen zenital bistabiler nematischer Vorrichtungen bevorzugt. Es ist auch möglich, eine zenital bistabile reflexive Anzeige und sogar eine zenital bistabile transflektive Anzeige aufzubauen. Für Einzelheiten, 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.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und bezüglich der in der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen und speziell in zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen der Erfindung enthaltenen Verbindungen steht der Begriff „Alkyl" – soweit er nicht an anderer Stelle in dieser Beschreibung oder den Ansprüchen anders definiert ist – für geradkettige und verzweigte Kohlenwasserstoff- (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 Begriff „Alkyl" auch „Alkoxy"- und „Oxaalkyl"-Reste. „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 Begriff „Oxaalkyl" Alkylreste, 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 CtH2t+1-O-(CH2)u-, worin t und u unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeuten; speziell 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 Alkylreste, 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 CtH2t+1-S-(CH2)u-, worin t 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 und u 0, 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet; speziell bedeutet t 1 oder 2 und u null oder eine ganze Zahl von 1 bis 6.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steht der Begriff „Alkenyl" für einen Alkylrest, in dem ein oder mehrere -CH=CH-Reste vorliegen. Liegen zwei -CH=CH-Reste vor, so kann der Rest auch als „Alkadienyl" bezeichnet werden. Ein Alkenylrest kann 2 bis 15 Kohlenstoffatomen 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-Rest 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, Butynloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 2-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, 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 steht „Halogen" für F, Cl, Br und/oder I.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in der erfindungsgemäßen (zenital) bistabilen (nematischen) Flüssigkristallvorrichtung enthält mindestens zwei unterschiedliche Komponenten, Komponente (α) und Komponente (β).
  • Komponente (α) enthält eine oder vorzugsweise mehrere Verbindungen mit einer hohen dielektrischen Anisotropie Δε von 25 oder mehr, speziell von 30 oder mehr. Mindestens 25 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-% oder mehr (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen der Komponente (α) weisen eine dielektrische Anisotropie Δε von 40 oder mehr auf. In der Flüssigkristallzusammensetzung der erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtung müssen mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf die gesamte Zusammensetzung) der Komponente (α) enthalten sein. Es ist bevorzugt, dass die Flüssigkristallzusammensetzung 35 Gew.-% oder mehr, noch stärker bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, am meisten bevorzugt 50 Gew.-% oder mehr der Komponente (α) enthält.
  • Die Erfinder haben gefunden, dass die Komponente (α) vorzugsweise entweder eine oder mehrere Verbindungen der Formel I oder eine oder mehrere Verbindungen der Formel II oder eine oder mehrere Verbindungen von sowohl Formel I als auch Formel II enthält (neben weiteren Verbindungen mit der erforderlichen hohen dielektrischen Anisotropie, die vorliegen können). In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel I, aber keine Verbindung der Formel II; in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel II, aber keine Verbindung der Formel I. Enthält die Komponente (α) mindestens eine Verbindung of Formel I, so kann/können diese Verbindung(en) der Formel I in einer Gesamtmenge von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 15 Gew.-% oder mehr vorliegen. Enthält die Komponente (α) eine Verbindung der Formel II, so kann diese Verbindung der Formel II in einer Menge von etwa 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 25 Gew.-%, stärker bevor zugt 10 bis 20 Gew.-% vorliegen. Enthält die Komponente (α) jedoch mehr als eine Verbindung der Formel II, so liegt die Gesamtmenge dieser Verbindungen im Bereich von etwa 5 bis etwa 55 Gew.-%, vorzugsweise etwa 8 bis etwa 35 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 9 bis etwa 25 Gew.-%.
  • Figure 00220001
  • Bezüglich der Verbindungen der Formel I 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 I unsubstituiert oder ein- oder zweifach mit Fluor substituiert sein kann. Wenn vorhanden, kann/können sich der/die F-Substituent(en) in jeder beliebigen Position des substituierten Phenylrings befinden. Es ist bevorzugt, dass
    Figure 00220002
    und/oder
    Figure 00220003
    unabhänging voneinander
    Figure 00220004
    bedeuten, wobei L11 und L12 unabhängig voneinander H oder F bedeuten. Weiterhin kann Z11 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 Z11 eine Einfachbindung.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel I sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00230001
    Figure 00240001
    wobei R11 wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R11 in den Formeln I und IA bis IM einen geradkettigen Alkylrest, speziell einen Alkanylrest mit 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen. Hochgradig bevorzugte Verbindungen besitzen die allgemeine Formel IA1 mit n = 1, 2, 3, 4, 5 oder 6.
  • Figure 00240002
  • Speziell bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel I, die in der Komponente (α) entweder alleine oder in Kombination miteinander vorliegen, sind die folgenden Verbindungen der Formel I1 bis I3:
    Figure 00240003
    Figure 00250001
  • Vorzugsweise liegt eine Mischung aller drei Verbindungen I1, I2 und I3 in der Flüssigkristallzusammensetzung vor. Beispielsweise weist die Verbindung I1 eine dielektrische Anisotropie Δε von 37,5 auf, während die Verbindung I3 ein Δε von 36,0 besitzt.
  • Bezüglich der Verbindungen der Formel II können e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 0, 1 oder 2 bedeuten; das heißt, dass vorzugsweise jeder der Phenylringe der Formel II unsubstituiert oder ein- oder zweifach mit Fluor substituiert sein kann. Wenn vorhanden, kann/können sich der/die F-Substituent(en) in jeder beliebigen Position des substituierten Phenylrings befinden. Es ist bevorzugt, dass
    Figure 00250002
    und/oder
    Figure 00250003
    unabhängig voneinander
    Figure 00250004
    bedeuten, wobei L21 und L22 unabhängig voneinander H oder F bedeuten. Weiterhin kann Z21 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 Z21 eine Einfachbindung.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel II sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00260001
    Figure 00270001
    wobei R21 wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R21 in den Formeln II und IIA bis IIM einen geradkettigen Alkenylrest, speziell mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt mit einer endständigen C=C-Doppelbindung. Hochgradig bevorzugte Verbindungen besitzen die allgemeine Formel IIB1 mit n = 2, 3, 4, 5 oder 6.
  • Figure 00270002
  • Speziell bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel II, die in der Komponente (α) entweder alleine oder in Kombination miteinander vorliegen, sind die folgenden Verbindungen der Formel II1 bis II4:
    Figure 00280001
  • Die am meisten bevorzugte Verbindung der Formel II ist die Verbindung II4, die eine dielektrische Anisotropie Δε von 59,5 aufweist.
  • Bezüglich der Komponente (β) liegt diese Komponente in der Flüssigkristallzusammensetzung in der erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtung in einer Menge von mindestens 5 Gew.-% oder mehr vor. Offenbar ist die Komponente (β) für einen hohen Klärpunkt der in zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen verwendeten Flüssigkristallmischungen erforderlich. Die Komponente (β) enthält Verbindungen der Formel III und/oder Formel IV und/oder Formel V und/oder Formel VI und/oder Formel VII.
    Figure 00280002
    Figure 00290001
    wobei a, b, R31, R32, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71, R72, L31, Z41 und die mit A, B, C, D, E und F bezeichneten Ringe wie oben definiert sind.
  • Bezüglich Formel III ist es bevorzugt, dass a 1 bedeutet. Bevorzugte Verbindungen der Formel III besitzen die folgenden Formeln:
    Figure 00290002
    Figure 00300001
    wobei R31 und R32 wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten R31 und R32 in den Formeln III und IIIA bis IIIG beide unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, speziell geradkettiges Alkanyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, a bedeutet 1 und L31 bedeutet H oder F (für Formel III). Hochgradig bevorzugte Verbindungen besitzen die Formel IIID und IIIE. Speziell bevorzugte Beispiele der Formel III sind Verbindungen der Formel III1 bis III6:
    Figure 00300002
    Figure 00310001
  • Am meisten bevorzugte Verbindungen der Formel III sind Verbindungen III2, III4 und III6, und es ist speziell bevorzugt, wenn eine Mischung aller drei Verbindungen in der Flüssigkristallzusammensetzung vorliegt.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es auch bevorzugt sein, dass a in Formel III null bedeutet. Dann besitzen bevorzugte Verbindungen der Formel III die folgenden Formeln:
    Figure 00310002
    wobei R31 und R32 wie oben definiert sind und vorzugsweise unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, noch stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.
  • Speziell bedeutet R31 n-Propyl oder n-Pentyl und R32 Ethyl.
  • Bezüglich der Formel IV besitzen bevorzugte Verbindungen die Formeln IVA und IVB, worin b 1 bedeutet, sowie die Formeln IVC und IVD, worin b null bedeutet:
    Figure 00310003
    Figure 00320001
    wobei R41, R42 und Z41 wie oben definiert sind; Z41 bedeutet vorzugsweise -CO-O- oder, für Formel IVD, -OCH2-. R41 und R42 bedeuten beide unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, speziell geradkettiges Alkanyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. Verbindungen der Formel IVB sind stärker bevorzugt. Speziell bevorzugte Beispiele der Formel IV sind Verbindungen der Formeln IV1 bis IV3 sowie der Formeln IV4 und IV5 und der Formeln IV6 bis IV8:
    Figure 00320002
    Figure 00330001
  • Es ist speziell bevorzugt, wenn eine Mischung der Verbindungen IV1, IV2 und IV3 in der Flüssigkristallzusammensetzung vorliegt.
  • In Formel V bedeutet R51 vorzugsweise geradkettiges Alkyl, stärker bevorzugt geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, speziell geradkettiges Alkanyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und R52 geradkettiges Alkyl oder, stärker bevorzugt, Alkoxy mit 1, 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen. Speziell bevorzugte Beispiele der Formel V sind Verbindungen der Formel V1 bis V6:
    Figure 00330002
    Figure 00340001
    worin n eine ganze Zahl von 1 to 6, vorzugsweise 2, 3 oder 4, speziell 3 bedeutet. Bevorzugte Verbindungen der Formel V sind Verbindungen der Formel V2, V4 und V6 mit n = 3 (was einen n-Propyl-Substituenten ergibt). Es ist bevorzugt, wenn eine Mischung der Verbindungen V2, V4 und V6 in der Flüssigkristallzusammensetzung vorliegt.
  • In Formel VI bedeutet R61 vorzugsweise geradkettiges Alkenyl, speziell geradkettiges Alkenyl mit 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen, und R62 geradkettiges Alkenyl oder Alkoxy, beide mit 1, 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen (Formel VIA oder VIB mit n = 1, 2, 3, 4, 5 und m = 1, 2, 3, 4, 5).
  • Figure 00340002
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel VI sind Verbindungen der Formel VI1 bis VI4:
    Figure 00340003
    Figure 00350001
  • Speziell bevorzugt sind Verbindungen der Formel VI1, VI3 und VI4. Sie können alleine oder, stärker bevorzugt, als Mischung von zwei oder drei Verbindungen verwendet werden.
  • Bezüglich Verbindungen der Formel VII besitzen spezifische Verbindungen die folgenden Formeln
    Figure 00350002
    wobei R71 und R72 wie oben definiert sind. Vorzugsweise bedeuten R71 und R72 geradkettiges Alkyl, speziell Alkanyl, mit 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Verbindungen der Formel VII sind:
    Figure 00350003
    Figure 00360001
    wobei n und m unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeuten. Speziell bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel VII sind
    Figure 00360002
  • Die Komponente (β) wird in einer Menge von 5 Gew.-% oder mehr in der in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen enthaltenen Flüssigkristallzusammensetzung verwendet. Enthält die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel II, so ist es bevorzugt, dass die Flüssigkristallzusammensetzung 8 Gew.-% oder mehr der Komponente (β) enthält. Liegt keine Verbindung der Formel I in der Komponente (α) vor, so ist eine Menge von mindestens 10 Gew.-% der Komponente (β) noch stärker bevorzugt. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist eine Gesamtmenge von 15 oder 20 Gew.-% oder mehr der Komponente (β) hochgradig bevorzugt.
  • In einer tatsächlichen Ausführungsform der Erfindung kann die Komponente (β) eine oder mehrere Verbindungen nur einer der Formeln III oder IV oder V oder VI oder VII enthalten. Es ist auch möglich, dass sie eine oder mehrere Verbindungen von zwei, drei oder mehr der Formeln III bis VII enthält. Sie kann gleiche oder unterschiedliche Mengen der Verbindungen von jeder verwendeten Formel enthalten. Es ist bevorzugt, dass die Komponente (β) eine oder mehrere Verbindungen von einer oder zwei der Formeln III, IV, V, VI oder VII enthält. Sind Verbindungen von zwei der Formeln III bis VII enthalten, so ist jede Kombination möglich, d.h. III+IV oder III+V oder III+VI oder III+VII oder IV+V oder IV+VI oder IV+VII oder V+VI oder V+VII oder VI+VII; 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. Die Verwendung von gleichen Mengen beider Arten von Verbindungen ist bevorzugt. Sind Verbindungen von zwei der Formeln III, IV, V, VI und VII in der Komponente (β) enthalten, so ist es auch bevorzugt, dass eine Art der Verbindungen die Formel III hat. Speziell bevorzugte Kombinationen sind dementsprechend III+IV, III+V, III+VI und III+VII. Enthält die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel II, so ist es bevorzugt, dass die Komponente (β) Verbindungen von zwei der Formeln III, IV, V, VI und VII enthält.
  • Es sei deutlich, dass andere Verbindungen als diejenigen der Formeln I und II in der Komponente (α) vorliegen können, solange sie eine ausreichend hohe dielektrische Anisotropie Δε besitzen und für den oben dargelegten Parametersatz nicht schädlich sein.
  • Es ist somit bevorzugt, dass die Komponente (α) der in der erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtung verwendeten Flüssigkristallzusammensetzung auch eine oder speziell mehrere Verbindungen der Formel VIII
    Figure 00370001
    worin
    g und h unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten;
    R81 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind (was bedeutet, dass R81 keinen Alkenylrest enthält);
    Z81 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet,
    enthält.
  • Bezüglich der Verbindungen der Formel VIII können g und h unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 0, 1 oder 2 bedeuten; das heißt, dass vorzugsweise jeder der Phenylringe der Formel VIII unsubstituiert oder ein- oder zweifach mit Fluor substituiert sein kann. Wenn vorhanden, kann/können sich der/die F-Substituent(en) in jeder beliebigen Position des substituierten Phenylrings befinden. Es ist bevorzugt, dass
    Figure 00380001
    und/oder
    Figure 00380002
    unabhängig voneinander
    Figure 00380003
    bedeuten, wobei L81 und L82 unabhängig voneinander H oder F bedeuten. Weiterhin kann Z81 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 Z81 eine Einfachbindung.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel VIII sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00390001
    Figure 00400001
    wobei R81 wie oben definiert ist. Vorzugsweise bedeutet R81 in den Formeln VIII und VIIIA bis VIIIM geradkettiges Alkyl, speziell geradkettiges Alkanyl mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen. Hochgradig bevorzugte Verbindungen besitzen die allgemeinen Formeln VIIIA1 und VIIIB1 mit n = 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei Verbindungen der Formel VIIIA1 am meisten bevorzugt sind.
  • Figure 00400002
  • Speziell bevorzugte Verbindungen der Formel VIII sind Verbindungen der Formel VIII1 bis VIII6:
    Figure 00410001
  • Unter diesen sind Verbindungen der Formeln VIII1 (mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von 53,7), VIII2, VIII3 (Δε = 44,9) und VIII4 (Δε = 43,0) am meisten bevorzugt. Wenn vorhanden, kann die Gesamtmenge der Verbindungen der Formel VIII in der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen etwa 10 Gew.-% oder mehr betragen (obwohl noch kleinere Mengen auch möglich sind), vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt im Bereich von etwa 25 bis 60 Gew.-%, noch stärker bevorzugt im Bereich von etwa 35 bis etwa 55 Gew.-%. Bei Verwendung als Mischung können unterschiedliche Verbindungen der Formel VIII in der Komponente (α) in beinahe gleichen Mengen enthalten sein. Werden beispielsweise Verbindungen der Formeln VIII1 bis VIII4 verwendet, so können sie in einem Verhältnis 1:1:1:1 enthalten sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Komponente (α) der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen mindestens eine Verbindung der Formel IX:
    Figure 00420001
    worin
    j 0 oder 1 bedeutet;
    R91 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind;
    Z91 und Z92 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten;
    Figure 00420002
    Figure 00430001
    worin
    L91, L92, L93 und L94 unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
  • Bevorzugte Verbindungsklassen, die von Formel IX umfasst werden, sind Verbindungen der Formel IXA bis IXE, worin Z91 eine Einfachbindung bedeutet:
    Figure 00430002
    Figure 00440001
    worin R91 wie oben definiert ist und vorzugsweise für ein geradkettiges Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, speziell ein geradkettiges Alkanyl oder Alkenyl mit 2, 3, 4, 5 oder 6 Kohlenstoffatomen steht; Z92 eine C≡C-Dreifachbindung oder vorzugsweise eine Einfachbindung bedeutet; und L91, L92, L93 Und L94 H oder F bedeuten, wobei L91 und L92 vorzugsweise H bedeuten. Bevorzugte Verbindungen der Formeln IXA bis IXE sind
    Figure 00440002
    Figure 00450001
    worin R91 wie oben definiert ist.
  • Einige spezifische Beispiele von Verbindungen der Formel IX sind
    Figure 00450002
    Figure 00460001
  • Sind diese Verbindungen in Komponente (α) vorhanden, so kann ihre Gesamtmenge im Bereich von etwa 5 bis etwa 45 Gew.-% liegen. Es ist bevorzugt, dass nur eine Art von Verbindungen der Formeln IXA bis IXE gleichzeitig in der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in der Erfindung vorhanden ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in der bistabilen Flüssigkristallvorrichtung und speziell in der zenital bistabilen nematischen Vorrichtung gemäß der Erfindung weiter 3 Gew.-% oder mehr einer Komponente (γ) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer optischen Anisotropie Δn von mindestens 0,20. Es wurde gefunden, dass die Verwendung dieser Komponente (γ) die Betriebsspannung Vopt der Flüssigkristallzusammensetzung erniedrigen kann. Im Allgemeinen kann die Komponente (γ) jede beliebige (mesogene) Verbindung mit einem Δn von mindestens 0,20 enthalten, die für den Parametersatz, der für die Verwendung in zenital bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen wichtig ist, nicht schädlich ist. Es ist bevorzugt, dass die Komponente (γ) Tolane mit einem Δn von mindestens 0,20, speziell mindestens eine Tolanverbindung der Formel X:
    Figure 00470001
    worin
    k 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet;
    R101 und R102 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
    Figure 00470002
  • Bevorzugt sind Verbindungen der Formel XA
    Figure 00470003
    worin n und m unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeuten und k 0, 1 oder vorzugsweise 2 bedeutet. Bevorzugte Beispiele besitzen die Formel IXA1, wobei n 2, 3 oder 4 und m 1, 2, 3, 4 oder 5 bedeutet:
    Figure 00470004
  • Unter diesen Verbindungen sind IXA1a und IXA1b am meisten bevorzugt:
    Figure 00480001
  • Wenn vorhanden, ist die Komponente (γ) in einer Menge von mindestens 3 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 5 Gew.-% enthalten.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den bistabilen Flüssigkristallvorrichtungen und speziell in den zenital bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen der Erfindung kann weitere Substanzen enthalten, um gewünschtenfalls mehrere Eigenschaften der Zusammensetzung einzustellen. Einige dieser Substanzen können beispielsweise verwendet werden, um die Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzung einzustellen. In bestimmten Ausführungsformen enthält die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen mindestens eine Verbindung der Formel XI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XII und/oder mindestens eine Verbindung of Formel XIII und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XIV
    Figure 00490001
    worin
    R111 und R142 unabhängig voneinander C2-C15 Alkenyl 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;
    R121, R131, R132 und R141 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;
    R122 C1-C15 Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit 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;
    Y111 F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C1-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeutet;
    L111 und L112 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und
    Figure 00500001
  • Die exakte Natur und Menge dieser Verbindungen in der Flüssigkristallzusammensetzung hängen von der spezifischen Mischung und dem gewünschten Effekt ab und können durch den Fachmann leicht gewählt werden.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XI sind Verbindungen der Formel XIA oder XIB
    Figure 00500002
    wobei n 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet und Y111 aus F, Cl, CF3 und OCF3 ausgewählt ist. Speziell bevorzugte Verbindungen der Formel XI sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00510001
  • Die am meisten bevorzugte Verbindung der Formel XI ist die Verbindung XI1.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XII sind Verbindungen der Formel XIIA, XIIB, XIIC, XIID, XIIE und XIIF:
    Figure 00510002
    Figure 00520001
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 und m 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Spezifische Beispiele für Verbindungen der Formel XII sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00520002
    Figure 00530001
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XIII sind die Verbindungen der Formel XIIIA oder XIIIB:
    Figure 00530002
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und m 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Speziell bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel XIII sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00540001
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XIV sind die Verbindungen der Formel XIVA
    Figure 00540002
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 und m 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet. Spezifische Beispiele für Verbindungen der Formel XIV sind die folgenden Verbindungen:
    Figure 00540003
    Figure 00550001
  • Die am meisten bevorzugte Verbindung der Formel XIV ist die Verbindung XIV2.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur erfindungsgemäßen Verwendung in den zenital bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen kann auch mesogene Substanzen mit einer mittleren dielektrischen Anisotropie Δε von etwa 8 bis 10 oder mehr, beispielsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel XV und/oder eine oder mehrere Verbindungen der Formel XVI, vorzugsweise in einer Menge von bis zu 30 Gew.-%, stärker bevorzugt von bis zu 20 Gew.-%:
    Figure 00550002
    worin
    R151 und R161 unabhängig voneinander C2-C15 Alkenyl 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;
    Y151 und Y161 unabhängig voneinander F, Cl, C1-C15 Alkanyl, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeuten;
    L151 und L161 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und
    Z151 -CO-O-, CH2O oder CF2O bedeutet,
    enthalten.
  • Vorzugsweise besitzen diese Verbindungen die Formeln XVA, XVB bzw. XVIA:
    Figure 00560001
    wobei n in allen drei Formeln 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bedeutet. Diese Substanzen können sowohl die Betriebsspannung als auch das Betriebsfenster der Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen wie gewünscht beeinflussen.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur erfindungsgemäßen Verwendung in den zenital bistabilen nematischen Flüssigkristallvorrichtungen kann auch eine oder mehrere der mesogenen Substanzen gemäß den folgenden Formeln XVII bis XXII enthalten. Die exakte Natur und Menge dieser Verbindungen in der Flüssigkristallzusammensetzung hängen von der spezifischen Mischung und dem gewünschten Effekt ab und können durch den Fachmann leicht gewählt werden.
    Figure 00570001
    worin
    R171, R172, R181, R182, R201, R211 und R221 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;
    R191 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind (d.h. R191 stellt keinen Alkenylrest dar);
    L191, L192, L201, L202, L203, L204, L211, L212, L213, L214, L215, L216, L221, L222, L223 und L224 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und
    Y191, Y201, Y211 und Y221 unabhängig voneinander F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C2-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeuten.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XVII besitzen die Formeln XVIIA bis XVIIC
    Figure 00580001
    Figure 00590001
    wobei n und m unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und p und q unabhängig voneinander 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bedeuten. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formel XVIIA, wobei n 2, 3, 4, 5, speziell 3, und m 2, 3, 4, 5, 6, speziell 4, bedeutet, sowie der Formel XVIIC, wobei q und p unabhängig voneinander 2, 3, 4 oder 5 bedeuten; speziell bevorzugt bedeutet sowohl p als auch q 2.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XVIII besitzen die Formel XVIIIA
    Figure 00590002
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und p 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bedeutet. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formel XVIIIA, wobei n 1, 2, 3, 4 oder 5 und p 2, 3, 4 und 5 bedeutet; speziell bevorzugt bedeutet CnH2n+1 Methyl, Ethyl oder n-Propyl und CpH2p–1 einen -CH2-CH2-CH=CH2- oder -CH2-CH2-CH=CH-CH3-Rest, wobei der Letztere vorzugsweise die E-Konfiguration der C=C-Doppelbindung aufweist.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XIX besitzen die Formeln XIXA und XIXB:
    Figure 00590003
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y191 F, Cl, CF3 oder OCF3 bedeutet. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formel XIXB, wobei n 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y191 F bedeutet.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XX besitzen die Formeln XXA bis XXG:
    Figure 00600001
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y201 F, Cl, CF3 oder OCF3 bedeutet. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formeln XXB, XXC und XXD, wobei n 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y201 F bedeutet.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XXI besitzen die Formeln XXIA bis XXIJ:
    Figure 00610001
    Figure 00620001
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y211 F, Cl, CF3 oder OCF3 bedeutet. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formel XXID, worin n 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y211 F bedeutet.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XXII besitzen die Formeln XXIA oder XXIIB:
    Figure 00620002
    wobei n 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y211 F, Cl, CF3 oder OCF3 bedeutet. Stärker bevorzugt sind Verbindungen der Formel XXIIB, wobei n 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 und Y221 F bedeutet.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass die Flüssigkristallzusammensetzung für die erfindungsgemäße Verwendung eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung ist.
  • 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 eine große Vielfalt an mesogenen Verbindungen verwendet werden, solange sie für den Parametersatz, der für die Verwendung der bistabilen Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung wichtig ist, nicht schädlich sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Flüssigkristallmedium enthaltend
    • • mindestens 15 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel I wie oben definiert; und
    • • 5-30 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel II wie oben definiert; und
    • • mindestens 5 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IIID oder IIIE wie oben definiert.
  • Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Flüssigkristallmedium enthaltend
    • • 5-30 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel II wie oben definiert; und
    • • mindestens 20 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel VIII wie oben definiert; und
    • • mindestens 5 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IIID oder IIIE wie oben definiert.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen kann auch eine optisch aktive Komponente (ζ) als Dotierstoff in einer Menge von 0 bis 3 Gew.-% enthalten. Der chirale Dotierstoff kann nützlich sein, um umkehrverdrillte Domänen im TN-Modus zu entfernen. Es besteht eine große Vielfalt an Verbindungen, die sich als Bestandteile der Komponente (ζ) eignen und die alle ohne weiteres erhältlich sind. Beispielhafte Substanzen sind Cholesterylnonanoat (CN), S-811, S-1011 und S-2011 und CB15 (Firma Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland). Obwohl S-811 ein bevorzugter Dotierstoff sein könnte, ist die spezifische Auswahl der Dotierstoffe kein kritischer Punkt.
  • Die Flüssigkristallzusammensetzung zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen kann auch einen oder mehrere Lichtstabilisatoren und/oder Zusatzstoffe pleochromatische Farbstoffe wie im Stand der Technik bekannt enthalten.
  • 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 anschließend 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 mesogenen Verbindungen durch Akronyme angegeben.
  • Diese Akronyme können entsprechend den Tabellen A und B in chemische Formeln umgewandelt werden. In diesen Tabellen bedeuten Reste CnH2n+1 und CmH2m+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:
    Figure 00650001
    Tabelle A:
    Figure 00660001
    Tabelle B:
    Figure 00670001
    Figure 00680001
    Figure 00690001
  • Tabelle C:
  • Tabelle C zeigt Dotierstoffe, die gegebenenfalls in den Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen vorhanden sind (Komponente (ζ)).
  • Figure 00700001
  • Figure 00710001
  • Tabelle D:
  • Tabelle D zeigt Stabilisatoren, die gegebenenfalls in den Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verwendung in den erfindungsgemäßen zenital bistabilen nematischen Vorrichtungen vorhanden sind.
  • Figure 00720001
  • Figure 00730001
  • Figure 00740001
  • Figure 00750001
  • Figure 00760001
  • 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. TNI 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 elastische Konstant „splay" und K3 die elastische Konstant „bend", beide angegeben in pN. Elektrooptische Daten wurden in einer zenital bistabilen nematischen VAN-Zelle bestimmt. Soweit nicht anders angegeben, wurden die Messungen bei 20 °C durchgeführt. Vopt ist die korrigierte Betriebsspannung (in V), abgeleitet vom korrigierten Schaltfeld ELC@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 Vopt = ELC@100μs·dopt (wobei dopt (in μm) λ√3/(2Δn) ist; λ = 555 nm). ΔVopt ist das korrigierte Betriebsfenster bei einem 400-μs-Impuls für B-W-Schaltung und Umkehrschaltung (in V); es wird aus dem experimentellen Schaltfeldfenster ΔELC@400μs (bei 25°C; 400-μs-Impuls) multipliziert mit dopt wie oben angegeben definiert errechnet. Die optische Ansprechzeit τopt (in ms) wird aus τopt = τ·d2 opt/d2 berechnet, wobei τ die experimentelle Ansprechzeit, dopt 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, TNI), dielektrische Anisotropie (Δε), Doppelbrechung (Δn), elastische Konstanten „splay" und „bend" (K1 und K3) 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, 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 VAN-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% Durchlässigkeitsänderungen und umgekehrt 90 und 10% Durchlässigkeitsänderungen erforderlich waren, für verschiedene Impulsdauern gemessen. Für den W-B-Übergang wurden nur die für 90 und 10% Durchlässigkeitsänderungen erforderlichen Spannungen für verschiedene Impulsdauern gemessen. Diese Niveaus wurden auf dem Oszilloskop eingestellt, sobald die Durchlässigkeitsniveaus 0 und 100% bekannt waren (d.h. schwarz und weiß), und sie konnten auch verwendet werden, um die optische Ansprechzeit des Übergangs (für Durchlässigkeitsänderungen 10 auf 90%) zu bestimmen.
  • Es wurden Testzellen des VAN-Typs mit Schichtdicken typischwerweise 3-5 μm, im durchlässigen Modus und mit gekreuzten Polarisatoren verwendet. Aufgrund der verschiedenen Zellendicken und unterschiedlichen Δn-Werte der Mischungen war die Verzögerung nicht optimiert, dies ist jedoch nicht kritisch, da hierdurch nur der Kontrast abnimmt. Beispiel 1
    Figure 00800001
    Beispiel 2
    Figure 00800002
    Beispiel 3
    Figure 00810001
    Beispiel 4
    Figure 00810002
    Beispiel 5
    Figure 00820001
    Beispiel 6
    Figure 00830001
    Beispiel 7
    Figure 00830002
    Beispiel 8
    Figure 00840001
    Beispiel 9
    Figure 00850001
    Beispiel 10
    Figure 00850002
    Beispiel 11
    Figure 00860001
    Beispiel 12
    Figure 00860002
    Beispiel 13
    Figure 00870001
    Beispiel 14
    Figure 00880001
    Beispiel 15
    Figure 00890001
    Beispiel 16
    Figure 00890002
    Beispiel 17
    Figure 00900001
    Beispiel 18
    Figure 00910001
    Beispiel 19
    Figure 00920001
    Beispiel 20
    Figure 00920002
    Beispiel 21
    Figure 00930001
  • Vergleichsbeispiel
  • MLC-6204 (Firma Merck KGaA, Darmstadt) wurde unter ähnlichen Bedingungen wie die erfindungsgemäßen Beispiele geprüft:
    Figure 00930002

Claims (28)

  1. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung in einer bistabilen Flüssigkristallvorrichtung, wobei die Zusammensetzung • mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (α) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 25, wobei mindestens 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen eine dielektrische Anisotropie Δε von mindestens 40 besitzen; und • mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (β) enthält; wobei die Komponente (β) mindestens eine Verbindung der Formel III und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IV und/oder mindestens eine Verbindung der Formel V und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VII
    Figure 00940001
    Figure 00950001
    worin a und b unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten; R31, R32, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71 und R72 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; L31 H oder F bedeutet; Z41 -CO-O-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeutet;
    Figure 00950002
    Figure 00960001
    in denen L32 und L33 unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält.
  2. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die bistabile Flüssigkristallvorrichtung eine zenital bistabile nematische Flüssigkristallvorrichtung ist.
  3. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder mindestens eine Verbindung der Formel II
    Figure 00960002
    worin c, d, e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R11 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; R21 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; Z11 und Z21 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten, enthält.
  4. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel VIII
    Figure 00970001
    worin g und h unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R81 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z81 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet, enthält.
  5. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel IX
    Figure 00980001
    worin j 0 oder 1 bedeutet; R91 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z91 und Z92 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten;
    Figure 00980002
    in denen L91, L92, L93 und L94 unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält.
  6. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin Folgendes enthält • mindestens 3 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (γ) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer optischen Anisotropie Δn von mindestens 0,20.
  7. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die Komponente (γ) mindestens eine Verbindung der Formel X
    Figure 00990001
    worin k 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet; R101 und R102 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
    Figure 00990002
    enthält.
  8. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Flüssigkristallzusammen setzung weiterhin mindestens eine Verbindung der Formel XI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XII und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XIII mindestens eine Verbindung der Formel XIV
    Figure 01000001
    worin R111 und R142 unabhängig voneinander C2-C15 Alkenyl 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; R121, R131, R132 und R141 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; R122 C1-C15 Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit 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; Y111 F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C2-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C145 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeutet; L111 und L112 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und
    Figure 01010001
    enthält.
  9. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 50 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (α) enthält.
  10. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 50 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (α) enthält, wobei mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen eine dielektrische Anisotropie Δε von mindestens 40 besitzen.
  11. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel II der Komponente (α) und mindestens 8 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (β) enthält.
  12. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (γ) enthält.
  13. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel XV und/oder der Formel XVI und/oder XVII und/oder der Formel XVIII und/oder der Formel XIX und/oder der Formel XX und/oder der Formel XXI und/oder der Formel XXII
    Figure 01030001
    worin R151, R161, R171, R172, R181, R182, R201, R211 und R221 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; R191 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Y151, Y161, Y191, Y201, Y211 und Y221 unabhängig voneinander F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C2-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeuten; L151, L161, L191, L192, L201, L202, L203, L204, L211, L212, L213, L214, L215, L216 L221, L222, L223 und L224 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und Z151 -CO-O-, CH2O oder CF2O bedeutet, enthält.
  14. Flüssigkristallmedium enthaltend • mindestens 15 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel I
    Figure 01040001
    worin c und d unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R11 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 Z11 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; und • 5-30 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel II
    Figure 01050001
    worin e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R21 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; und Z21 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; und • mindestens 5 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IIID oder IIIE
    Figure 01060001
    worin R31 und R32 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.
  15. Flüssigkristallmedium enthaltend • 5-30 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel II
    Figure 01060002
    in der e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R21 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; Z21 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; und • mindestens 20 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel VIII
    Figure 01070001
    in der g und h unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R81 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und Z81 eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeutet; und • mindestens 5 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IIID oder IIIE
    Figure 01070002
    worin R31 und R32 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.
  16. 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 • mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (α) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie Δε von mindestens 25, wobei mindestens 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen eine dielektrische Anisotropie Δε of mindestens 40 besitzen; und • mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (β); wobei die Komponente (β) mindestens eine Verbindung der Formel III und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IV und/oder mindestens eine Verbindung der Formel V und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel VII
    Figure 01090001
    Worin a und b unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten; R31, R32, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71 und R72 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; und L31 H oder F bedeutet; Z41 -CO-O-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH=CH- oder -C≡C- bedeutet;
    Figure 01100001
    L32 und L33 unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält.
  17. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 16, wobei • 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.
  18. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel I und/oder mindestens eine Verbindung der Formel II
    Figure 01110001
    worin c, d, e und f unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R11 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; R21 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; Z11 und Z21 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten, enthält.
  19. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 17 bis 18, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel VIII
    Figure 01120001
    worin g und h unabhängig voneinander 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten; R81 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z81 eine Einfachbindung oder -C≡C-, enthält.
  20. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Komponente (α) mindestens eine Verbindung der Formel IX
    Figure 01120002
    worin j 0 oder 1 bedeutet; R91 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; Z91 und Z92 unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder -C≡C- bedeuten;
    Figure 01130001
    L91, L92, L93 und L94 unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält.
  21. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 20, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin • mindestens 3 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) einer Komponente (γ) enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer optischen Anisotropie Δn von mindestens 0,20 enthält.
  22. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Komponente (γ) mindestens eine Verbindung der Formel X
    Figure 01130002
    worin k 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet; R101 und R102 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 so durch -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind; und
    Figure 01140001
    enthält.
  23. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung weiterhin mindestens eine Verbindung der Formel XI und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XII und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XIII und/oder mindestens eine Verbindung der Formel XIV
    Figure 01140002
    worin R111 und R142 unabhängig voneinander C2-C15 Alkenyl 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; R121, R131, R132 und R141 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; R122 C1-C15 Alkyl bedeutet, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit 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; Y111 F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C1-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeutet; L111 und L112 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und
    Figure 01150001
    enthält.
  24. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 23, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 50 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (α) enthält.
  25. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 24, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 50 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (α) enthält, wobei mindestens 30 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Verbindungen eine dielektrische Anisotropie Δε von mindestens 40 besitzen.
  26. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 25, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel II der Komponente (α) und mindestens 8 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (β) enthält.
  27. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 21 bis 26, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) der Komponente (γ) enthält.
  28. Bistabile Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 27, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens eine Verbindung der Formel XV und/oder der Formel XVI und/oder XVII und/oder der Formel XVIII und/oder der Formel XIX und/oder der Formel XX und/oder der Formel XXI und/oder der Formel XXII
    Figure 01170001
    worin R151, R161, R171, R172, R181, R182, R201, R211 und R221 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; R191 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-, -C≡C-, -CO-O-, -OC-O- ersetzt sein können, dass Heteroatome einander nicht benachbart sind (d.h. R191 stellt keinen Alkenylrest dar); Y151, Y161, Y191, Y201, Y211 und Y221 unabhängig voneinander F, Cl, C1-C15 Alkanyl oder C2-C15 Alkenyl, die unabhängig voneinander ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder C1-C15 Alkoxy, das ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert ist, bedeuten; L151, L161, L191, L192, L201, L202, L203, L204, L211, L212, L213, L214, L215, L216, L221, L222, L223 und L224 unabhängig voneinander H oder F bedeuten; und Z151 -CO-O-, CH2O oder CF2O bedeutet, enthält.
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