DE69228733T2

DE69228733T2 - Flüssigkristallines Medium

Info

Publication number: DE69228733T2
Application number: DE69228733T
Authority: DE
Inventors: Hideo Ichinose; Herbert Plach; Bernhard Rieger; Atsushi Sawada
Original assignee: Individual
Current assignee: PLACH, HERBERT, DR., 64291 DARMSTADT, DE
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: JP3763540B2; EP0547194A1; US6673268B1; WO1993001253A1; EP0547194B1; JPH06501517A; DE69228733D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine MIM (Metall-Isolator-Metall- Diodenmatrix adressierte) [sic] Flüssigkristallanzeige, und ein in dieser Anzeige verwendetes flüssigkristallines Medium.[0001]
Flüssigkristalle werden besonders als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflußt werden können. Auf Flüssigkristallen beruhende elektrooptische Vorrichtungen sind den Fachleuten außerordentlich gut bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Vorrichtungen dieses Typs sind zum Beispiel Zellen mit dynamischer Streuung, DAP (Deformation aufgerichteter Phasen, Englisch deformation of aligned phases) -Zellen, Gast/Wirts (Englisch guest/host) -Zellen, TN (Englisch twisted nematic) -Zellen mit einer verdrillten nematischen Struktur, STN (hochverdrillte TN, von Englisch supertwisted nematic) -Zellen, SBE (von Englisch super-birefringent effect) -Zellen und OMI (von Englisch optical mode interference) -Zellen. Die am meisten gebräuchlichen Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich Effekt und haben eine verdrillte nematische Struktur.[0002]
Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegen elektrische Felder und elektromagnetische Strahlung aufweisen. Darüber hinaus sollten die Flüssigkristallmaterialien eine niedrige Viskosität haben, und in den Zellen kurze Anstzeuerungszeiten, niedrige Schwellenspannungen und hohen Kontrast ergeben. Darüber hinaus sollten sie bei gebräuchlichen Betriebstemperaturen, d. h. im breitest möglichen Bereich oberhalb und unterhalb von Raumtemperatur, eine geeignete Mesophase haben, zum Beispiel für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle generell als Mischungen einer Mehrzahl von Komponenten verwendet werden, ist es wichtig, daß die Komponenten leicht miteinander mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Anisotropie und optische Anisotropie, müssen abhängig vom Zellentyp und dem Anwendungsgebiet verschidene Anforderungen erfüllen. Zum Beispiel sollten Materialien für Zellen mit einer verdrillten Struktur positive dielektrische Anisotropie und niedrige elektrische Leitfähigkeit haben.[0003]
Zum Beispiel sind die für Matrixflüssigkristallanzeigen, die integrierte nichtlineare Elemente zur Schaltung individueller Bildpunkte enthalten, (MLC Anzeigen) erwünschten Medien diejenigen, die hohe positive dielektrische Anisotropie, breite nematische Phasen [sic], relativ niedrige Doppelbrechung, sehr hohen spezifischen Widerstand, gute UV- und Temperaturstabilität des Widerstands und niedrigen Dampfdruck haben.[0004]
MIM Anzeigen [J. G. Simmons, Phys. Rev. Band 155, Nr. 3, S. 657-660; K. Niwa et al., SID 84 Digest, S. 304-307, Juni 1984] dieses Typs sind besonders geeignet für Fernsehanwendungen (zum Beispiel Taschenfernsehgeräte) oder für Hochinformationsanzeigen für Computeranwendungen (Englisch "laptops") und im Automobil- oder Flugzeugbau. Zusätzlich zu Problemen in Bezug auf die Winkelabhängigkeit des Kontrasts und die Schaltzeiten, ergeben sich bei MIM-Anzeigen Probleme wegen unzureichendem spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen. Mit abnehmendem Widerstand verschlechtert sich der Kontrast und es kann das Problem der "Beseitigung von Nachbildern" (Englisch "after image elimination") auftreten. Da der spezifische Widerstand der Flüssigkristallmischung wegen der Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im allgemeinen mit der Lebensdauer einer MIM-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Ausgangs-) Widerstand sehr wichtig um akzepable Betriebslebensdauern zu erhalten. Besonders im Fall von Mischungen mit niedrigen Spannungen war es bislang nicht möglich sehr hohe spezifische Widerstände zu erreichen. Es ist weiterhin sehr wichtig, daß der spezifische Widerstand mit steigender Temperatur und nach Erhitzen und/oder Bestrahlung mit Aussetzen der UV-Strahlung so wenig wie möglich zunimmt [sic]. Die MIM-Anzeigen des Standes der Technik erfüllen die gegenwärtigen Anforderungen nicht.[0005]
Ein ernsthaftes Problem bei der Herstellung einer MIM-Diodenadressierten Matrixflüssigkristallanzeige Tafel, welche eine große Zahl Abtastelektroden (Englisch scanning electrodes) hat, ist es die Streukapazitäten, die zu den MIM-Dioden parallel sind, zu verringern. Wenn diese Kapazität im Vergleich mit der Kapazität des Pixels das von der MIM-Diode adressiert werden soll zu groß wird, wird eine höhere Ansteuerspannung benötigt. Darüber hinaus muß die Kapazität der MIM-Dioden klein sein re lativ zu der des Pixels um die Spannung über die Pixel [sic] konstant zu halten während das Pixel sich im nichtausgewählten Zustand befindet. Anderenfalls werden unerwünschte Spannungen an die Pixel der nichtausgewählten Abtastzeile angelegt, da viele Pixel mit der gleichen Elektrode verbunden sind.[0006]
Eine mögliche Lösung dieses Problems ist es eine besondere "sandwich"-Konstruktion die sogenannte "lateral MIM Diode" [S. Morozumi et al., Japan Display '83, S. 404-407, 1983] zu verwenden.[0007]
Ein anderer Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die Anwendung von flüssigkristallinen Medien mit relativ hohen Kapazitäten [sic].[0008]
Es war bislang möglich flüssigkristalline Medien mit Werten für die Doppelbrechung und den Phasenbereich (z. B. Klärpunkt: ≥ º70º) herzustellen, die für die praktische Verwendung erforderlichen sind, jedoch nur mit relativ niedrigen Kapazitäten [sic] der flüssigkristallinen Medien, sofern auf Werte von ungefähr 98% für das "Halteverhältnis" (Englisch "holding ratio") unter extremen Bedingungen (z. B. nach UV-Bestrahlung) Wert gelegt wird.[0009]
Somit besteht wieterhin ein großer Bedarf an MIM-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand, hohen Kapazitäten und gleichzeitig einem breiten Betriebstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in einem geringeren Ausmaß haben.[0010]
Für TN (Schadt-Helfrich)-Zellen sind Medien erwünscht die die folgenden Vorteile in den Zellen fördern:[0011]
- verbreiterter nematischer Pasenbereich (besonders hinunter zu niedrigen Temperaturen),
- Schaltbarkeit bei extrem niedrigen Temperaturen (Anwendungen im Außenbereich, Automobile, Avionik),
- Erhöhter Stabilität gegen UV-Strahlung (längere Lebensdauer).
[0012] Die aus dem Stand der Technik verfügberen Medien ermöglichen bei gleichzeitiger Beibehaltung der anderen Parameter diese Vorteile nicht.
[0013] Die Erfindung hat die Aufgabe Medien, insbesondere für MIM- Anzeigen dieses Typs, bereitzustellen, die die oben erwähnten Nachteile nicht oder nur in einem geringeren Ausmaß aufweisen und bevorzugt zur gleichen Zeit sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen haben.
[0014] Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn erfindungsgemäße Medien in Anzeigen verwendet werden.
[0015] Die Erfindung bezieht sich auf eine MIM-Flüssigkristallanzeige enthaltend
- eine MIM-Diodenanordnung,
- ein Paar paralleler Substrate und ein zwischen dem Paar von Substraten angeoernetes nematisches flüssigkristallines Medium, dadurch gekennzeichnet, daß das nematische flüssigkristalline Medium eine Dielektrizitätskonstante senkrecht zu den Moleküllängsachsen &epsi; ≥ 4,5 aufweist und auf
- a) einer Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I
worin
R¹ Alkyl, Alkoxy, Alkenyloxy, Oxaalkyl oder Alkenyl mit 1 bis 15 C-Atomen,
Q CF&sub2;, OCF&sub2;, OCF&sub2;CF&sub2; oder eine Einfachbindung,
X F oder Cl,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -C C-, -CH&sub2;CH&sub2;- oder eine Einfachbindung,
oder
ist,
L¹, L², L³ und L&sup4; unabhängig voneinander jeweils H oder F
und
m 0 oder 1 bedeuten, und
0 bis 10% an Nitrilverbindungen der Formel I'
worin
R&sup0; n-Alkyl, a-Alkoxy, n-Alkenyl oder n-Oxaalkyl mit jeweils bis zu C-Atomen,
Q¹ und Q² jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, trans- 1,4-yclohexylren oder 3-Fluor-1,4-phenylen, einer der Reste Q¹ und Q² wahlweise auch trans-1,3-Dioxan-2,5-diyl, Pyrimidin- 5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,4-Cyclohexenylen und
X' CN bedeuten,
b) einer Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel II
worin
R² die für R¹ angegebene Bedeutung besitzt,
R³ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzt,
Z³ und Z&sup4; jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -CH&sub2;-O-, -C C- oder eine Einfachbindung bedeuten,
die für
angegebene Bedeutung besitzt
und
n 0 oder 1 bedeutet,
basiert.
[0016] Die Erfindung betrifft ein nematisches Flüssigkristallmedium der oben gegebenen Zusammensetzung.
[0017] Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-MIM-Anzeigen fördern eine signifikante Verbreiterung des verfügbaren Parameterraums.
[0018] Die erreichbaren Kombinationen von Klärpunkt, Viskosität bei niedriger Temperatur, thermischer und UV-Stabiltät und dielektrischer Anisotropie oder Schwellenspannung sind bisherigen Materialien des Standes der Technik weit überlegen.
[0019] Die Forderung nach einem hohen Klärpunkt, einer nematischen Phase bei -40ºC und einem moderaten Δ&epsi; und einem hohen Wert von &epsi; war bisher nur in einem nichtzufriedenstellenden Ausmaß erreichbar. Obwohl Systeme, wie zum Beispiel ZLI-4163, einen vergleichbaren Klärpunkt und vergleichsweise günstige Viskositäten haben, zeigen sie jedoch keine ausreichenden Eigenschaften für die Zeitkonstante der Spannungsab nahme und Stabilität des elektrischen Stroms bei Temperatur- und Feuchtigkeitstest.
[0020] Andere Mischungssysteme haben vergleichbare Viskositäten und Δ&epsi;-Werte, haben aber nur Klärpunkte im Bereich von 60ºC.
[0021] Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen, bei niedrigen Viskositäten bei niedrigen Temperaturen (bei -20ºC ≤ 600, bevorzugt ≤ 550 mm²/s; bei -30ºC ≤ 1800, bevorzugt ≤ 1700 mm²/s) gleichzeitig dielektrische Anisotropiewerte Δ&epsi; ≥ 4,5, bevorzugt ≥ 5,0, Klärpunkte über 65º, bevorzugt über 85º und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand, was bedeutet, daß vorzügliche MIM-Anzeigen erzielt werden können.
[0022] Es ist nicht nötig darauf hinzuweisen, daß eine geeignete Auswahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen es ermöglicht höhere Klärpunkte (zum Beispiel über 90º) bei höheren Schwellenspannungen oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen zu erreichen, während die anderen vorteilhaften Eigenschaften beibehalten werden. Die erfindungsgemäßen MIM-Anzeigen arbeiten bevorzugt im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [C. H. Gooch und H. A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C. H. Gooch und H. A. Tarry, Appl. Phys., Bd. 8, 1575-1584, 1975]. In diesem Fall ist bei der selben Spannung wie in einer entspechenden Anzeige [sic], eine niedrigere dielektrische Anisotropie ausreichend [sic] neben besonders günstigen elektrooptischen Eigenschaften, wie zum Beispiel hohe Steigung der Kennlinie und niedrige Winkelabhängigkeit des Kontrasts (Deutsches Patent 30 22 818). Die optische Wegstrecke [sic] d · Δn der erfinderischen MIM-Anzeigen ist zwischen 0,35 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,35 und 0,45 [sic]. Dies erlaubt im ersten Minimum, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen, signifikant höhere spezifische Widerstände zu erreichen, als unter Verwendung von Mischungen, die Cyanoverbindungen enthalten. Der Fachmann kann einfache Routinemethoden anwenden um durch geeignete Wahl der einzelnen Komponenten und ihrer Gewichtsanteile die Doppelbrechung zu erzeugen, die für eine vorgegebene Zellendicke der MIM-Anzeige nötig ist.
[0023] Die Viskosität bei 20ºC ist bevorzugt ≤ 25 mPa · s. Der nematische Phasenbereich ist bevorzugt mindestens 90º, im besonderen mindestens 110º. Dieser Bereich erstreckt sich bevorzugt von -30º bis +90º.
[0024] Messungen des "Kapazitätshalteverhältnisses" (Englisch "capacity hoding ratio"), (HR) [S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, S. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989) haben gezeigt, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine beträchtlich kleinere Abnahme der HR mit steigender Temperatur zeigen, als analoge Mischungen in denen die Verbindungen der Formel I ersetzt sind durch Cyanophenylcyclohexane der Formel
[0025] Die UV-Stabilität der erfindungsgemäßen Mischungen ist auch beträchtlich besser, d. h. sie zeigen eine signifikant geringere Abnahme der HR auf das einer UV-Strahlung Aussetzen.
[0026] Die erreichten Schwellenspannungen V10/0/20 sind im allgemeinen ≤ 2,85 Volt und liegen bevorzugt im Bereich 2,1 bis 2,8 Volt.
[0027] Die erfindungsgemäßen Medien basieren bevorzugt auf einer Mehrzahl (bevorzugt zwei oder mehr) Verbindungen der Formel I, d. h. der Anteil dieser Verbindungen ist ≥ 25%, bevorzugt ≥ 40%.
[0028] Die enzelnen Verbindungen der Formeln I und II und ihrer Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder können analog wie die bekannten Verbindungen hergestellt werden.
[0029] Bevorzugte Ausführungsformen sind unten angegeben:
- ein Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die die generellen Formeln la bis li umfaßt
- ein Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die die generellen Formeln IIa bis IId umfaßt
[0030] Es wurde gefunden, daß bereits ein vergleichsweise kleiner Anteil an Verbindungen der Formeln I und II, gemischt mit herkömmlichen Flüssigkristallmaterialien, zu einer signifikanten Verbesserung bei den Ansteuerzeiten und bei den niedrigen Schwellenspannungen führt und zur gleichen Zeit breite nematische Phasen mit niedriger Übergangstemperatur smektisch-nematisch beobachtet werden.
[0031] Der Begriff "Alkyl" deckt geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-15 Kohlenstoffatomen, besonders die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Oktyl, Nonyl, und Decyl, ab. Gruppen mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allemeinen bevorzugt.
[0032] Der Begriff "Alkenyl" deckt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-15 Kohlenstoffatomen, besonders die geradkettigen Grup pen ab. Bevorzugte Alkenylgruppen sind C&sub2;-C&sub7;-1E-Alkenyl, C&sub4;-C&sub7;-3E- Alkenyl, C&sub5;-C&sub7;-4-Alkenyl, C&sub6;-C&sub7;-5-Alkenyl und C&sub7;-6-Alkenyl, im besonderen C&sub2;-C&sub7;-1E-Alkenyl, C&sub4;-C&sub7;-3E-Alkenyl, C&sub5;-C&sub7;-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E- Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind generell bevorzugt.
[0033] Durch geignete Wahl der Bedeutungen von R¹, R², R³,
Z¹, Z², Z³, Z&sup4;, L¹, L², Q und X können die Ansteuerzeiten, die Schwellenspannung, die Steigung der Transmissionskennlinien u. s. w. wie gewünscht modifiziert werden. Zum Beispiel ergeben 1E-Alkenylradikale, 3E- Alkenylradikale, 2E-Alkenyloxyradikale und dergleichen im allgemeinen im Vergleich mit Alkyl- und Alkoxyradikalen kürzere Ansteuerzeiten, verbesserte nematische Tendenzen und ein höheres Verhältnis der elastischen Konstanten k&sub3;&sub3; (Biegung) und k&sub1;&sub1; (Spreizung). 4-Alkenylradikale, 3- Alkenylradikale und dergleichen ergeben niedrigere Schwellenspannungen und niedrigere Werte für k&sub3;&sub3;/k&sub1;&sub1; verglichen mit Alkyl- und Alkoxyradikalen. Eine -CH&sub2;CH&sub2;- -Gruppe bei Z¹ und Z² ergibt im allgemeinen höhere Werte für k&sub3;&sub3;/k&sub1;&sub1; verglichen mit einer einfachen kovalenten Bindung. Höhere Werte von k&sub3;&sub3;/&sub1;&sub1; fördern zum Beispiel flachere Kennlinien in MIM- Anzeigen.
[0034] Das optimale Mischungsverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II hängt wesentlich ab von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I und II und von der Wahl etwaiger anderer Komponenten, die vorhanden sein können. Geeignete Mischungsverhältnisse innerhalb des oben erwähnten Bereichs, können von Fall zu Fall leicht bestimmt werden.
[0035] Die Gesamtmenge der Verbindungen der Formeln I bis II in den erfindungsgemäßen Mischungen ist nicht kritisch. Die Mischungen können deshalb eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten um verschiedene Eigenschaften zu optimieren. Jedoch ist der beobachtete Effekt auf die Ansteuerzeiten und die Schwellenspannung im allgemeinen um so größer, je hoher die Gesamtkonzentration der Verbindungen der Formeln I und II ist.
[0036] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel I bei denen Q-X CF&sub3;, OCF&sub3; oder OCHF&sub2; ist. Ein günstiger synergistischer Effekt mit den Verbindungen der Formel [sic] bei der Q-X F ist, ergibt besonders vorteilhafte Eigenschaften.
[0037] Die erfindungsgemäßen Medien können weiterhin eine Komponente C enthalten, die eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von ab -1,5 bis +1,5 der generellen Formel III umfassen
worin
R&sup4; und R&sup5; jedes, unabhängeig voneinander, n-Alkyl, n-Alkoxy, - Fluoralkyl oder n-Alkenyl mit bis zu 9 Kohlenstoffatomen sind,
die Ringe A¹
A² und A³ jeder, unabhängig voneinander, 1,4-Phenylen, 2- oder 3- Fluor-1,4-phenylen, trans-1,4-cyclohexylen oder 1,4- Cyclohexenylen sind,
Z¹ und Z² jede, unabhängig voneinander, -CH&sub2;CH&sub2;-, -C=C-, -CO-O- oder eine Einfachbindung sind
und
m 0, 1 oder 2 ist.
[0038] Komponente C enthält bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die III1 to III7 umfaßt:
worin R&sup4; und R&sup5; wie unter Formel III definiert sind.
[0039] Komponente C enthält bevorzugt zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die III8 bis III20 umfaßt:
worin R&sup4; und R&sup5; wie unter Formel III definiert sind und die 1,4- Phenylgruppen in III8 bis III17, jede, unabhängig voneinander, auch einfach oder mehrfach durch Fluor substituiert sein können.
[0040] Weiterhin enthält Komponente C zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die III21 bis III25 umfaßt;
worin R&sup4; und R&sup5; wie unter Formel III definiert sind und die 1,4- Phenylgruppen in III21 bis III25, jede, unabhängig voneinander, auch einfach oder mehrfach durch Fluor substituiert sein können.
[0041] Schließlich sind bevorzugte Mischungen dieses Typs solche, worin Komponente C eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, die III26 bis III27 umfaßt: worin CrH2r+1 eine geradkettige Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen ist.
[0042] In einigen Fällen erweist sich der Zusatz von Verbindungen der Formel
worin
R&sup4; und R&sup5; wie unter Formel III definiert sind
und
Zo eine Einfachbindung, -CH&sub2;CH&sub2;-,
oder
ist,
als vorteilhaft zur Unterdrückung smektischer Phasen, obwohl dies den spezifischen Widerstand verringern kann. Um Parameterkombinationen zu erreichen, die ideal für die Anwendung sind, kann der Fachmann leicht bestimmen, ob, und wenn ja, in welcher Menge diese Verbindungen zugesetzt werden können. Normalerweise werden weniger als 15%, insbesondere 5-10% verwendet.
[0043] Der Typ und die Menge der polaren Verbindungen mit positiver dielektrische Anisotropie an sich, ist nicht kritisch. Der Fachmann kann einfache Routineexperimente nutzen um geeignete Materialien aus einem breiten Bereich bekannter und, in vielen Fällen auch kommerziell verfügbarer Komponenten und Basismischungen auszuwählen. Die Komponente A der erfindungsgemäßen Medien enthält bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen der Formel I zusätzlich zu den Verbindungen der Formel I'
worin Z¹, Z² und m wie unter Formel I definiert sind, Q¹ und Q², jede, unabhängig voneinander, 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 3-Fluor- 1,4-phenylen sind und eins der Radikale Q¹ und Q² alternativ trans-1,3- dioxane-2,5-diyl, Pyrimidine-2,5-diyl, Pyridin-2,6-diyl oder 1,4- Cyclohexenylen ist,
Ro n-Alkyl, n-Alkenyl, n-Oxaalkyl, in jedem Fall mit bis zu 9 Kohlenstoffatomen, ist, Y H oder F und X' CN, Halogen, CF&sub3;, OCF&sub3;, oder OCHF&sub2; ist.
[0044] In einer bevorzugten Ausführungsform basieren die erfindungsgemäßen Medien für MIM-Anwendungen auf Verbindungen der Formel I', worin X' CN ist. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß kleinere oder größere Anteile anderer Verbindungen der Formel I' (X'# CN) auch möglich sind. Für MIM-Anwendungen enthalten die erfindungsgemäßen Medien bevorzugt nur bis zu 10% an Nitrilen der Formel I' (aber bevorzugt keine Nitrile der Formel, sondern statt dessen Verbindungen der Formel I', mit X' Halogen, CF&sub3;, OCF&sub3; oder OCHF&sub2;). Diese Medien basieren bevorzugt auf den Verbindungen der Formeln I, I' und II.
[0045] Die Komponente B der erfindungsgemäßen Medien enthält bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen die ein Strukturelement der Formel:
haben, bevorzugt Verbindungen der Formel IV
worin R&sup6; und R&sup7; die selbe Bedeutung haben wie R&sup4; und R&sup5;, Z³ und Z&sup4; haben die für [sic] Formel II gegebene Bedeutung und
und
haben die selbe Bedeutung wie
und
und r und s sind, jeweils unabhängig, 0, 1, 2, oder 3, wobei die Summe aus r und s mindestens 1 ist.
[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform basieren die erfindunsgemäßen Medien auf Verbindungen der Formel IV. Für MIM-Anwendungen enthalten die erfindungsgemäßen Medien bevorzugt bis zu ungefähr 10% an Verbindungen der Formel IV.
[0047] Der Aufbau der erfindungsgemäßen MIM-Anzeigen aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht dem Aufbau der für Anzeigen dieses Typs gebräuchlich ist. Der Begriff gebräuchlicher Aufbau ist hier weit gefaßt und deckt auch alle Abwandlungen der MIM-Anzeige, insbesondere auch "lateral MIMs", ab.
[0048] Ein wesentlicher Unterschied zwischen den erfindungsgemäßen Anzeigen und den bisher üblichen, auf der verdrillten nematischen Zelle basierenden, ist jedoch die Wahl der Flüssigkristallparameter in der Flüssigkristallschicht.
[0049] Die Flüssigkristallschichten, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, werden auf eine Art hergestellt, die an sich gebräuchlich ist. Im allgemeinen wird die gewünschte Menge der Komponenten, die in geringeren Mengen verwendet werden, in den Komponenten gelöst, die den Hauptbestandteil ausmachen, zweckmäßiger Weise bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich Lösungen der Komponenten in organischen Lösungsmitteln, zum Beispiel in Azeton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und nach grundlichem Mischen das Lösungsmittel, zum Beispiel durch Destillation, wieder zu entfernen.
[0050] Die Dielektrika können auch andere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Zum Beispiel können 0-15% an pleochroitischen Farbstoffen oder chiralen Dotierstoffen zugesetzt werden.
[0051] C bezeichnet eine kristalline Phase, S eine smektische Phase, SB eine smektische B Phase, N eine nematische Phase und I die isotrope Phase.
[0052] V&sub1;&sub0; bezeichnet die Spannung für 10% Transmission (Blickwinkel senkrecht zu der Plattenfläche). ton bezeichnet die an-Schaltzeit und toff die aus-Schaltzeit bei einer Betriebsspannung die dem 2,5-fachen des Wertes von V&sub1;&sub0; entspricht. Δn bezeichnet die optische Anisotropie und no den [sic] Brechungsindex. Δ&epsi; bezeichnet die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; = &epsi; -&epsi; , wobei &epsi; die Dielektrizitätskonstante parallel zur Moleküllängsachse und &epsi; die dazu sekrechte Dielektrizitätskonstante bezeichnet. Die elektrooptischen Daten wurden in einer TN-Zelle beim 1. Minimum (d. h. bei einem d · Δn-Wert von 0.5 [sic]) bei 20ºC gemessen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die optischen Daten wurden bei 20ºC gemessen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
[0053] Die untenstehenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen, ohne eine Einschränkung darzustellen. Obenstehend sowie untenstehend sind alle temperaturen in ºC angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozent.
[0054] In der vorliegenden Anmeldung und in den untenstehenden Beispielen werden die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Akronyme bezeichnet, wobei die die Umwandlung in chemische Formeln in Übereinstimmung mit den untenstehenden Tabellen A und B erfolgt. Die in den Tabellen A und B gegebenen Strukturen sind bevorzugte Komponenten der erfinderischen Medien. Alle CnH2n+1 [sic]-Radikale sind geradkettige Radikale, die n oder m Kohlenstoffatome enthalten. Die Verschlüsselung in Tabelle A ist aus sich selbst verständlich. In Tabelle A ist nur das Acronym für die Grundstruktur angegeben. In Einzelfällen folgt auf das Akronym für die Grundstruktur, getrennt durch einen Bindestrich, ein Code für die Substituenten R¹, R², L¹, L² und L³. Tabelle A Tabelle B Beispiel 1 [0055] Beispiel 2 [0056] (Fortsetzung) Beispiel 3 [0057] Beispiel 4 [0058] Beispiel 5 [0059] (Fortsetzung) Beispiel 6 [0060] Beispiel 7 [0061] Beispiel 8 [0062] (Fortsetzung)

Claims

1. MIM-Flüssigkristallanzeige mit.

- einer MIM-Diodenanordnung,

- einem Paar paralleler Substrate und einem zwischen dem Paar von Substraten angeordneten nematischen flüssigkristallinen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß das nematische flüssigkristalline Medium eine Dielektrizitätskonstante senkrecht zu den Moleküllängsachsen &epsi; ≥ 4,5 aufweist und auf

a) einer Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I

worin

R¹ Alkyl, Alkoxy, Alkenyloxy, Oxaalkyl oder Alkenyl mit 1 bis 15 C-Atomen,

Q CF&sub2;, OCF&sub2;, OCF&sub2;CF&sub2; oder eine Einfachbindung,

X F oder Cl,

Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -C C-, -CH&sub2;CH&sub2;- oder eine Einfachbindung,

oder

L¹, L², L³ und L&sup4; unabhängig voneinander jeweils H oder F

und

m 0 oder 1 bedeuten, und

0 bis 10% an Nitrilverbindungen der Formel I'

worin Z¹, Z² und m die unter Formel I angegebene Bedeutung besitzen,

R&sup0; n-Alkyl, n-Alkoxy, n-Alkenyl oder n-Oxaalkyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen,

Q¹ und Q² jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 3-Fluor- 1,4-phenylen, einer der Reste Q¹ und Q² wahlweise auch trans-1,3-Dioxan-2,5-diyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,4-Cyclohexenylen und

X' CN bedeuten,

b) einer Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel II

worin

R² die für R¹ angegebene Bedeutung besitzt,

R³ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzt,

Z³ und Z&sup4; jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -CH&sub2;-O-, -C C- oder eine Einfachbindung bedeuten,

die für

angegebene Bedeutung besitzt

und

n 0 oder 1 bedeutet,

basiert.

2. MIM-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nematische flüssigkristalline Medium eine dielektrische Anisotropie von etwa 3,0 bis 4,0 aufweist.

3. MIM-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nematische flüssigkristalline Medium einen Klärpunkt von mehr als 85ºC aufweist.

4. MIM-Flüssigkristallanzeige nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel I aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln la bis li ausgewählt ist:

5. MIM-Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel II aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der Formeln IIa bis IId ausgewählt ist:

6. Nematisches flüssigkristallines Medium, enthaltend eine Zusammensetzung entsprechend der Definition in einem der Ansprüche 1 bis 5.