DE19720296B9

DE19720296B9 - Flüssigkristallmischung und deren Verwendung in einer Supertwist-Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE19720296B9
Application number: DE1997120296
Authority: DE
Inventors: Georg Weber; Michael Dr. Kompter
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: DE19720296B4; DE19720296A1; DE19758935B4

Abstract

Nematische Flüssigkristallmischung, die
a) 20–90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5,
b) 10–65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von –1,5 bis +1,5,
c) eine optisch aktive Komponente C in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, enthält und
d) einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine Schwellenspannung von weniger als 1,5 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I enthält,

worin R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m...

Description

Die Erfindung betrifft nematische Flüssigkristallmischungen und deren Verwendung in Supertwist-Flüssigkristallanzeigen (STN-Anzeigen) mit kurzen Schaltzeiten, guten Steilheiten und niedrigen Schwellenspannungen.
STN-Anzeigen gemäß des Oberbegriffs sind bekannt, z. B. aus EP 0 131 216 B1 ; DE 34 23 993 A1 ; EP 0 098 070 A2 ; M. Schadt und F. Leenhouts, 17. Freiburger Arbeitstagung Flüssigkristalle (8.–10.04.87); K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6); M. Schadt und F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1); K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Band 26, Nr. 11, L1784–L1786 (1987); F. Leenhouts et al., Appl. Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987); H. A. van Sprang und H. G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987); T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984); M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (5), 236 (1987) und E. P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters, Band 4 (1), Seiten 1–8 (1986). Der Begriff STN umfaßt hier jedes relativ hoch verdrillte Anzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrag nach zwischen 160° und 720°, wie beispielsweise die Anzeigeelemente nach Waters et al. (CM. Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) (1985) (3rd Intern. Display Conference, Kobe, Japan), die STN-LCDs (DE-OS 35 03 259), SBE-LCDs (T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984)), OMI-LCDs (M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett., 50. (5), 236 (1987)), DST-LCDs (EP-OS 0 246 842) oder BW-STN-LCDs (K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6)).
Derartige STN-Anzeigen zeichnen sich im Vergleich zu Standard-TN-Anzeigen durch wesentlich bessere Steilheiten der elektrooptischen Kennlinie und damit verbundenen besseren Kontrastwerten sowie durch eine wesentlich, geringere Winkelabhängigkeit des Kontrastes aus. Von besonderem Interesse sind STN-Anzeigen mit kurzen Schaltzeiten, insbesondere auch bei relativ tiefen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher insbesondere die Viskositäten der Flüssigkristallmischungen optimiert unter Verwendung von zumeist optimierten Kombinationen von Flüssigkristallkomponenten und gegebenenfalls auch monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampfdruck. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.
Kürzere Schaltzeiten lassen sich auch durch Verringerung der Schichtdicke der Flüssigkristallschicht der STN-Anzeige und durch Verwendung von Flüssigkristallmischungen mit höherer Doppelbrechung Δn erzielen.
In der Regel weisen Zusammensetzungen mit kurzen Schaltzeiten vergleichsweise hohe Schwellenspannungen auf.
All diese Ansätze zur Erzielung kürzerer Schaltzeiten führen letztlich jedoch immer noch zu Mischungen, die nicht für jede Anwendung geeignet waren, insbesondere zu solchen mit hohen Schwellenspannungen.
In der Internationalen Patentanmeldung WO 91/00898 sind STN-Anzeigen mit vergleichsweise kurzen Schaltzeiten, aber hohen Schwellenspannungen beschrieben, die auf Verbindungen mit einem terminalen ein- oder zweifach fluorierten Benzolring basieren.
Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 681 022 sind flüssigkristalline Zusammensetzungen bekannt, die Verbindungen der Formel
10% einer Verbindung der Formel
sowie andere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als 1,5 enthalten.
EP 0 700 982 A1 und WO 95/04789 beschreiben Flüssigkristallzusammensetzungen für STN-Anzeigen.
Diese Zusammensetzungen besitzen jedoch alle Schwellenspannungen von mehr als 1,3 V.
Somit besteht immer noch die Forderung nach einer Verbesserung der Schwellenspannungen von STN-Anzeigen.
Weitere Anforderungen an eine STN-Anzeige sind eine höhere Multiplexierbarkeit, niedrigere Schwellenspannungen und eine steile Kennlinie.
Optimale Parameter lassen sich jedoch aufgrund der gegenläufigen Beeinflussung verschiedener Materialparameter wie dielektrische und elastische Eigenschaften nicht für alle der obengenannten Eigenschaften gleichzeitig erzielen.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf an verbesserten STN-Anzeigen mit kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, hoher Kennliniensteilheit, guter Winkelabhängigkeit des Kontrastes und niedriger Schwellenspannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Flüssigkristallmischungen für STN-Anzeigen bereitzustellen, die die obengenannten Nachteile nicht oder nur in geringem Maße und gleichzeitig sehr nützliche Gesamteigenschaften aufweisen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man nematische Flüssigkristallmischungen verwendet,
die

a) 20–90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5,
b) 10–65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von –1,5 bis +1,5,
c) eine optisch aktive Komponente C in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, enthält und
d) einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa-s und eine Schwellenspannung von weniger als 1,5 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I enthält,
worin R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m 0 oder 1 und L H oder F bedeuten und, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel II enthält,
worin R Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit bis zu 12 C-Atomen,
L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander H oder F, Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung und o 0 oder 1 bedeuten und, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel IIb' enthält,
worin R die angegebene Bedeutung besitzt.

Die Erfindung betrifft somit nematische Flüssigkristallmischungen zur Verwendung in einer STN-Anzeige mit

– zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
– einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie,
– Elektrodenschichten mit überlagerten Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten,
– einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der auf der Oberfläche der Trägerplatten befindlichen Moleküle und den Trägerplatten von etwa 1 Grad bis 30 Grad sowie
– einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100° und 600°, wobei die nematische Flüssigkristallmischung a) 20–90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5, b) 10–65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von –1,5 bis +1,5, c) eine optisch aktive Komponente C in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, und d) einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine Schwellenspannung von weniger als 1,5 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A im wesentlichen aus mindestens einer mesogenen Verbindung der Formel I
worin R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m 0 oder 1 und L H oder F bedeuten, und mindestens einer mesogenen Verbindung der Formel II besteht,
worin R Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit bis zu 12 C-Atomen,
L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander H oder F, Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung und o 0 oder 1 bedeuten, insbesondere solche ausgewählt aus den Formeln IIa und IIc bis IIh:

worin R die angegebene Bedeutung besitzt und, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel IIb' enthält,
worin R die angegebene Bedeutung besitzt.

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

worin
R⁵ und R⁶ die für R angegebene Bedeutung besitzen,
und L¹ die bei Formel II angegebene Bedeutung besitzen,
Z³ -COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung,
Z⁴ -COO- oder eine Einfachbindung und
r 1, 2 oder 3 bedeuten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel III und mindestens eine Verbindung der Formel IV1,
worin R^5' und R^6' jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen,
L¹ H oder F und
k und l jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, insbesondere solche,
worin
L¹ F,
k 1 und
l 0 bedeuten,
und/oder mindestens eine Verbindung der Formel IV1, worin
L¹ H,
k 0 und
l 0 oder 1 bedeuten.
Gegenstand der Erfindung sind entsprechende Flüssigkristallmischungen.
Die Einzel-Verbindungen der Formeln I, II, III und IV und auch andere in den erfindungsgemäßen STN-Anzeigen einsetzbare Verbindungen sind entweder bekannt oder können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.
Die Verbindungen der Formel I sind aus der EP 0 019 665 , die Verbindungen der Formel II z. B. aus der DE 39 29 525 und die Verbindungen der Formel IV1 aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 29 33 563 und DE 32 11 306 bekannt, doch findet sich in diesen Veröffentlichungen kein Hinweis darauf, daß sich die Steilheit und die Schwellenspannungen von STN-Anzeigen mit Hilfe dieser Verbindungen verbessern lassen.
Mit den erfindungsgemäßen Mischungen lassen sich STN-Anzeigen mit hohen Multiplexierverhältnissen, großem Arbeitstemperaturbereich, niedrigen Schwellenspannungen (unterhalb 1,5 Volt, vorzugsweise zwischen 1,00 und 1,40 Volt, insbesondere zwischen 1,05 und 1,30 Volt) und steilen Kennlinienkurven erzielen.
Die Verbindungen der Formeln I, II und III verleihen verbesserten STN-Zusammensetzungen insbesondere höhere Klärpunkte, wobei die Verbindungen der Formel II hohe Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten (K₃/K₁) aufweisen und daher hohe Steilheiten ergeben.
Die Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen eine optische Anisotropie (An) von mehr als 0,100, vorzugsweise von 0,100–0,140.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen eine oder mehrere Verbindungen der Formel II mit drei Ringen ausgewählt aus der folgenden Gruppe:
worin Alkyl eine Alkylgruppe mit bis zu 12 C-Atomen bedeutet.
Bevorzugte Mischungen enthalten zwei, drei oder mehr Verbindungen der Formeln I, IIc, III und IV.
Bevorzugte Flüssigkristallmischungen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, enthalten eine oder mehrere Verbindungen aus Gruppe A, vorzugsweise in einem Anteil von 20% bis 90%, insbesondere 35% bis 80%. Diese Verbindung bzw. Verbindungen aus Gruppe A besitzen eine dielektrische Anisotropie von mehr als +8 (vorzugsweise von mehr als +12) und stellen die Komponente A der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen dar.
Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten zwei oder mehr Verbindungen aus Gruppe B, vorzugsweise in einem Anteil von 10% bis 40%. Diese Verbindung bzw. Verbindungen aus Gruppe B besitzen entweder niedrige Werte für die Rotationsviskosität (γ₁) < 150 mPa·s oder einen Klärpunkt von mehr als 120°C und sind dielektrisch neutral ((Δ∊) < 2) oder von mittlerer Polarität (Δ∊ im Bereich von +2 bis +10, vorzugsweise +4 bis +8) und stellen die Komponente B der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen dar.
Vorzugsweise enthält Gruppe B neben den Verbindungen der Formeln I und II eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III1 bis III8 mit zwei Ringen:

worin R⁵ und R⁶ die für R angegebene Bedeutung besitzen, und/oder eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III9 bis III25 mit drei Ringen:
,
worin R⁵ und R⁶ die für R angegebene Bedeutung besitzen und die 1,4-Phenylengruppen in den Formeln III9 bis III18 und III22 und III23 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor einfach oder mehrfach substituiert sein können, und/oder eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III26 bis III31:
worin R⁵ und R⁶ die für R angegebene Bedeutung besitzen und die 1,4-Phenylengruppen in III26 bis III31 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor einfach oder mehrfach substituiert sein können.
Die Flüssigkristallmischungen enthalten auch eine optisch aktive Komponente C, und zwar in solch einer Menge, daß das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung bei Anpassung an den gewünschten Verdrillungswinkel mehr als 0,2 beträgt.
Geeignete Dotierstoffe lassen sich aus einer großen Vielfalt bekannter chiraler Stoffe und im Handel erhältlicher Dotierstoffe wie Cholesteryl-nonanoat, S-811 (E. Merck, Darmstadt, BRD) und CB 15 (BDH, Poole, Großbritannien) auswählen. Deren Wahl ist an sich nicht kritisch.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Flüssigkristallmischungen eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus Gruppe T bestehend aus den Verbindungen der Formeln T1 und T2:
L³ bis L⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder F,
R⁹ und R¹⁰ jeweils unabhängig voneinander R,
X F, Cl oder OCF₃ und
Z⁰ -COO-, CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung bedeuten.
Der Anteil der Komponente(n) aus Gruppe T beträgt vorzugsweise 5% bis 30%, insbesondere 5% bis 20%.
Vorzugsweise enthält Gruppe T eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus X bis XII:
worin R⁹ und R¹⁰ die angegebene Bedeutung besitzen, insbesondere solche, worin R⁹ Alkyl mit 1 bis 4, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 C-Atomen, und R¹⁰ Alkoxy mit 1 bis 4, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 C-Atomen bedeuten.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln III2 und III4 sind solche der folgenden Teilformel:
worin
Ring A 1,4-Phenylen oder trans-1,4-Cyclohexylen,
R¹³ CH₃-(CH₂)_n-O- oder trans-H-(CH₂)_r-CH=CH-(CH₂-CH₂)_s-CH₂-O- und
R¹⁴ CH₃-(CH₂)_t- bedeuten, wobei
n 1, 2, 3 oder 4,
r 0, 1, 2 oder 3,
s 0 oder 1 und
t 1, 2, 3 oder 4 bedeuten.
Der Anteil dieser Verbindungen oder der Verbindungen der Formel III2 und/oder III4 beträgt vorzugsweise ca. 2% bis 15%, insbesondere bevorzugt ca. 4% bis 10%.
Erfindungsgemäße Mischungen, die mindestens eine Verbindung der Formel II und mindestens zwei Verbindungen der Formel I enthalten, sind besonders bevorzugt.
Der Anteil der Verbindungen der Formeln I und II beträgt vorzugsweise ca. 20% bis 75%, insbesondere 40% bis 70%.
Der Anteil der Verbindungen der Formel I mit m gleich 0 beträgt vorzugsweise 10 bis 35%, insbesondere 15 bis 30%. Der Anteil der Verbindungen der Formel II beträgt vorzugsweise 10% bis 30%, insbesondere 15 bis 25%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischungen ca. 5% bis 35%, insbesondere bevorzugt ca. 10% bis 20% an flüssigkristallinen Tolanverbindungen. Hierdurch kann bei geringeren Schichtdicken (etwa 5–6 μm) gearbeitet werden, wodurch die Schaltzeiten deutlich kürzer werden. Besonders bevorzugte Tolane sind nachstehend angegeben:
R⁹ ist vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen,
Z⁰ ist vorzugsweise -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung,
vorzugsweise
Q³ ist vorzugsweise
oder
wobei
R¹⁰ vorzugsweise n-Alkyl oder n-Alkoxy mit jeweils 1 bis 7 C-Atomen oder n-Alkenyl oder n-Alkenyloxy mit jeweils 3 bis 7 C-Atomen bedeutet.
Vorzugsweise enthält die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen der Formel T1b
worin
R¹¹ -C_nH_2n+1, -OC_nH_2n+1,
n eine ganze Zahl von 1 bis 15 und
L⁵ und L⁶ jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die nematische Mischung
20–65% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel I,
10–30% an zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Formel II,
20–40% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel III und
5–20% an zwei oder mehr Verbindungen der Formel IV.
Diese Mischungen zeigen sehr kurze Schaltzeiten von weniger als 450 ms, eine Steilheit von 1,05 bis 1,20, eine Doppelbrechung zwischen 0,10 und 0,14 und eine Schwellenspannung zwischen 1,0 und 1,4 Volt.
In weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Mischungen

– 10–35% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel I mit m gleich 0, 8–30% an zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Formel I mit m gleich 1, 10–30% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel II 20–40% an zwei oder mehr Verbindungen der Formel III und 5–20% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV,
– mindestens eine Verbindung aus der folgenden Gruppe:

worin Alkyl^a eine geradkettige Alkylgruppe mit 2-7 C-Atomen ist,
– eine oder mehrere Verbindungen, worin R eine trans-Alkenylgruppe oder eine trans-Alkenyloxygruppe ist,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe:
worin R⁵ und R⁶ die für die Komponente B angegebenen bevorzugten Bedeutungen besitzen, wobei der Anteil dieser Verbindungen 0% bis 50%, vorzugsweise ca. 20% bis 40% beträgt.

In der Regel besteht die Komponente B aus 3 bis 10, vorzugsweise aus 4 bis 9 verschiedenen Verbindungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente B im wesentlichen aus:

– mindestens einer Verbindung ausgewählt aus den folgenden Formeln:

In diesen Formeln bedeuten C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit bis zu 12 C-Atomen.
In der Regel besteht die Komponente A aus 2 bis 9, vorzugsweise 4 bis 7 Verbindungen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente A im wesentlichen aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus den Formeln I und II, insbesondere ausgewählt aus den folgenden Formeln:
In diesen Formeln bedeutet C_nH_2n+1 Alkyl mit der bei den Formeln I und II angegebenen Bedeutung.
Der Aufbau der Flüssigkristall-Anzeigeelemente aus Polarisataren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit solch einer Oberflächenbehandlung, daß die Vorzugsorientierung (Direktor) der jeweils daran angrenzenden Flüssigkristall-Moleküle von der einen zur anderen Elektrode gewöhnlich um betragsmäßig 160° bis 720° gegeneinander verdreht ist, entspricht der für derartige Anzeigeelemente üblichen Bauweise. Anzeigen mit einem Verdrillungswinkel zwischen 220° und 270° sind bevorzugt. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der Supertwistzelle, insbesondere auch Matrixanzeigeelemente. Der Oberflächentiltwinkel an den beiden Trägerplatten kann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in verhältnismäßig geringer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst,
zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0–15% pleochroitische Farbstoffe zugesetzt werden.
Auch ohne weitere Erläuterungen wird angenommen, daß der Fachmann anhand der vorhergehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung maximal nutzen kann. Die bevorzugten spezifischen Ausführungsformen sind daher lediglich als Veranschaulichung und in keiner Weise als Beschränkung aufzufassen.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.
Die Abkürzungen haben folgende Bedeutungen:

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

Die STN-Anzeige wird im Multiplexierbetrieb adressiert (Multiplexierverhältnis 1:240, Bias 1:15).
Vor- und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent. Die Werte für die Schaltzeiten und Viskositäten sind auf 20°C bezogen.
In der vorliegenden Patentanmeldung und in den folgenden Beispielen sind alle chemischen Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln wie nachstehend gezeigt erfolgt. Alle Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind geradkettige Alkylgruppen mit n bzw. m Kohlenstoffatomen. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R¹, R², L¹, L² und L³:
Tabelle A:
Tabelle B:
Vergleichsbeispiel 1

Eine STN-Anzeige mit den folgenden Parametern:

Verdrillungswinkel	240°
Bias	1:16
Multiplexierverhältnis	1:240
Bildfrequenz	80 Hz
Tiltwinkel	5°
d	7 μm

und einem flüssigkristallinen Medium mit den folgenden Eigenschaften:

Klärpunkt	+89°C
Δn	0,1101

und bestehend aus einer achiralen Basismischung:

ME2N.F	8,0%
ME3N.F	8,0%
ME4N.F	8,0%
ME5N.F	3,0%
HP-3N.F	5,0%
HP-4N.F	5,0%
HP-5N.F	5,0%
CCH-301	17,0%
CCP-3F.F.F	12.0%
CCP-5F.F.F	8,0%
CP-33F	4,0%
CP-35F	4,0%
CH-33	5,0%
CH-35	4,0%
CH-43	4,0%

und dotiert mit 0,7%

zeigt folgende Schalteigenschaften:

V₁₀	1,1 V
V₉₀/V₁₀	1,10

Vergleichbeispiel 2

Eine STN-Anzeige mit den folgenden Parametern:

Verdrillungswinkel	220°
d	8 μm

und einem flüssigkristallinen Medium mit den folgenden Eigenschaften:

Klärpunkt	100°C
Δn	0,1142

und bestehend aus:

ME2N.F	7,0%
ME3N.F	7,0%
ME4N.F	10,0%
ME5N.F	10,0%
PCH-301	3,0%
CCH-301	6,0%
CCZU-2F	4,0%
CCZU-3F	6,0%
CCZU-5F	6,0%
CCP-3F.F.F	6,0%
CVCP-V-01	6,0%
CP-33F	8,0%
CP-35F	8,0%
CP-55F	8,0%
CCPC-34	5,0%

und dotiert mit S-811, zeigt folgende Schalteigenschaften:

V₁₀	1,20 V
V₉₀/V₁₀	1,067

Claims

Nematische Flüssigkristallmischung, die a) 20–90 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente A, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5, b) 10–65 Gew.-% einer flüssigkristallinen Komponente B, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von –1,5 bis +1,5, c) eine optisch aktive Komponente C in solch einer Menge enthält, daß das Verhältnis zwischen der Schichtdicke (Abstand der planparallelen Trägerplatten) und der natürlichen Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, enthält und d) einen nematischen Phasenbereich von mindestens 60°C, eine Viskosität von nicht mehr als 35 mPa·s und eine Schwellenspannung von weniger als 1,5 V aufweist, wobei die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen und die auf die nematische Flüssigkristallmischung bezogenen Parameter auf eine Temperatur von 20°C bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel I enthält,
worin R¹ Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, m 0 oder 1 und L H oder F bedeuten und, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel II enthält,
worin R Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkenyloxy mit bis zu 12 C-Atomen,
L¹ und L² jeweils unabhängig voneinander H oder F, Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung und o 0 oder 1 bedeuten und, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung der Formel IIb' enthält,
worin R die angegebene Bedeutung besitzt.
Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IIa bis IIh enthält:

worin R die angegebene Bedeutung besitzt.
Flüssigkristallmischung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der Formeln III und IV enthält:
worin R⁵ und R⁶ die für R angegebene Bedeutung besitzen,
und L¹ die bei Formel II angegebene Bedeutung besitzen, Z³ -COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder eine Einfachbindung, Z⁴ -COO- oder eine Einfachbindung und r 1, 2 oder 3 bedeuten.
Flüssigkristallmischung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus X bis XII enthält:
worin R⁹ und R¹⁰ die für R angegebene Bedeutung besitzen.
Flüssigkristallmischung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische Mischung 10–35% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel I mit m gleich 0, 8–30% an zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Formel I mit m gleich 1, 10–30% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, 20–40% an zwei oder mehr Verbindungen der Formel III und 5–20% an einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV enthält.
Verwendung einer Flüssigkristallmischung mit der in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 definierten Zusammensetzung in einer Supertwist-Flüssigkristallanzeige mit – zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, – einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie, – Elektrodenschichten mit überlagerten Orientierungsschichten auf der Innenseite der Trägerplatten, – einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der auf der Oberfläche der Trägerplatten befindlichen Moleküle und den Trägerplatten von etwa 1 Grad bis 30 Grad sowie – einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 100° und 600°.