DE19943650A1

DE19943650A1 - Nematische Flüssigkristallzusammensetzung und diese verwendende Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE19943650A1
Application number: DE19943650A
Authority: DE
Inventors: Marcus Reuter; Michael Heckmeier
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1998-09-12
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2000-05-11
Also published as: US6376030B1; JP2000096055A

Abstract

Die Erfindung betrifft nematische Flüssigkristallzusammensetzungen mit negativer dielektrischer Anisotropie enthaltend Verbindungen der Formel I DOLLAR F1 und deren Verwendung, insbesondere in Plasma-adressierten Flüssigkristallanzeigen, sowie solche Flüssigkristallanzeigen.

Description

Die Erfindung betrifft nematische Flüssigkristallzusammensetzungen mit negativer dielektrischer Anisotropie (Δε) auf der Basis von substituiertem 2,3-Difluorphenylen, insbesondere von substituiertem 4(trans-1,4-Cyclo hexylen)-2,3-diflurophenylen, und substituierten trans-4(trans-1,4-Cyclo hexylen)-cyclohexylencarbonsäureestern. Diese Zusammensetzungen eignen sich insbesondere für plasma-adressierte Anzeigevorrichtungen.

Plasma-adressierte Anzeigen (PAD) sind von großem Nutzen für wirt schaftlich interessante, hochinformative Anzeigen. Solche PAD kommen z. B. bei TV-Anwendungen sowie z. B. bei Anzeigen für Computerbild schirme, Automobile und Flugzeuge zum Einsatz.

PAD besitzen elektrische Schaltelemente sowie eine mit der Anzeigezelle in Verbindung stehende Plasmazelle mit mehreren Adressierkanälen. Solche PAD sind z. B. aus der WO 96/00925, EP 0 628 944, EP 0 545 569, US-PS 4 896 149 und US-PS 5 077 553 bekannt.

Bei einer PAD werden die Schaltelemente mittels eines zeitlichen Multi plexierschemas adressiert. Hierdurch werden die Elektroden eines Bild punktes in der begrenzten Zeit, während der sie aktiv sind, aufgeladen. Anschließend werden und bleiben sie solange inaktiv, bis sie im nächsten Zyklus wieder adressiert werden. Folglich ist die Spannungsänderung an einem plasma-adressierten Bildpunkt in dieser inaktiven Zeit ein nicht erwünschtes, aber sehr entscheidendes Kennzeichen einer solchen Anzeige. Die Entladung der Elektroden des Bildpunktes wird durch zwei Faktoren bestimmt, und zwar durch die Kapazität des Bildpunktelements (C) und den spezifischen Widerstand des zwischen den Elektroden befindlichen Flüssigkristallmaterials (R), d. h. des Flüssigkristalls. Die Zeitkonstante für den experimentellen Spannungsabfall ist proportional zu RC und wird RC-Zeit genannt.

PADs stellen besondere Anforderungen an die dielektrischen Eigenschaf ten der Flüssigkristallzusammensetzungen. Hierbei sind sowohl Δε, wie bei gewöhnlichen TFT-AMDs, als auch ε_II und ε_⟂ von ausschlaggebener Bedeutung. Dies gilt sowohl für PADs im TN-mode als auch insbesondere für solche im ASM-mode. Da PADs wegen ihrer im Vergleich zu herkömm lichen Aktiv-Matrix-Anzeigen (AMDs) von Active Matrix Displays') mit z. B. Dünnfilmtransistoren (TFT von Thin Film Transistors) als aktiven Schalt elementen in deutlich größeren Bildschirmdiagonalen hergestellt werden, eignen sie sich, als erste Flüssigkristallanzeigen überhaupt, die lange angestrebten, an der Wand hängenden Fernseher zu realisieren (Buzak, Information Display 4&5 (1998, S. 22 ff.). Fernsehgeräte mit PADs mit einer Diagonalen von 25 Zoll sind kommerziell verfügbar und Prototypen von Anzeigen mit 42 Zoll Bildschirmdiagonale wurden bereits realisiert (Burgmans, Kakizaki und Uede, Information Display 4&5 (1998), S. 14 ff). Bei diesen großen Bildschirmdiagonalen tritt das Problem der relativ starken Abhängigkeit des Kontrastes sowie des Farbtones vom Betrach tungswinkel, oft kurz als Blickwinkelabhängigkeit bezeichnet, des auf her kömmliche Weise ausgenutzten Effekts der verdrillten nematischen Zelle (TN von Twisted Nematic) beherrschend in den Vordergrund. Spätestens bei diesen Bildschirmdiagonalen, aber in der Regel bereits im Bereich von Bildschirmdiagonalen von 17 bis 20 Zoll, ist die Blickwinkelabhängigkeit von TN-Anzeigen prohibitiv für einen Erfolg im Markt. Aus diesem Grund wird seit längerem an verschiedenen Lösungen für die Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit gearbeitet. Für PADs eignet sich besonders die Verwendung der sogenannten axialsymmetrischen orientierten Mikrozelle (ASM von Axially Symmetrically aligned Micro-cell) die einen Blickwinkel bereich von 140° sowohl horizontal als auch vertikal erlaubt (Burgmans et al.). Insbesondere für PADs mit ASM eignen sich dielektrisch negative Flüssigkristallmedien. Es wurde nun gefunden, daß sich für PADs mit ASM Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischen Anisotropie eignen.

Es wurde gefunden, daß Flüssigkristalle mit negativem As sich besonders für PADs im ASM-mode eignen.

Somit besteht ein großer Bedarf an Flüssigkristallzusammensetzungen mit hohem spezifischem Widerstand sowie anderen zur Verwendung in PAD insbesondere in ASM-PADs geeigneten Materialeigenschaften, wie z. B. einem breiten nematischen Mesophasenbereich mit extrem niedriger smektisch-nematischer Übergangstemperatur und ausbleibender Kristalli sation bei tiefer Temperatur sowie negativer dielektrischer Anisotropie.

Eine weitere Forderung bei solchen Zusammensetzungen ist die nach einer niedrigen Steilheit der Kennlinien (großer Unterschied zwischen V₉₀ und V₁₀) zur Ansteuerung von Graustufen, wobei eine größere Ansteuer spannung z. B. verglichen mit TN-AMDs akzeptiert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung von Flüssigkristall zusammensetzungen mit sehr hohem spezifischem Widerstand, die auch die übrigen Forderungen erfüllen.

Eine zusätzliche Forderung ist die nach Zusammensetzungen mit niedri gen Δn-Werten von ≦ 0,1 bevorzugt ≦ 0,09 und besonders bevorzugt ≦ 0,08 und Rotationsviskositäten ≦150 mPa.s bei 20°C bevorzugt ≦120 mPa.s, insbesondere ≦ 100 mPa.s.

Es wurde jetzt gefunden, daß sich nematische Flüssigkristallzusammen setzung für plasma-adressierte Flüssigkristallanzeigen (PALCD) enthal tend mindestens eine Verbindung der Formel I

worin
R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 bevorzugt 1 bis 5 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxylalkyl mit 2 bis 8 bevorzugt 2 bis 5 C-Atomen,
Z¹¹ und Z¹² unabhängig voneinander, falls Z¹¹ mehrfach vorhanden; auch diese voneinander unabhängig, eine Einfachbindung, -(CH₂)₂-, trans -CH=CH- oder -CH₂O-,
A¹¹ und A¹² voneinander unabhängig und falls A¹¹ mehrfach vorhanden auch diese voneinander unabhängig
trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Cyclohexenylen worin auch 1 oder 2 nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch Sauerstoff atome ersetzt sein können, 1,4-Phenylen, 2-Fluor-1,4-phe nylen, 3-Fluor-1,4-phenylen, 2,3-Difluor-1,4-phenylen, 3,5- Difluor-1,4-phenylen, 2,6-Difluor-1,4-phenylen oder 1,5-Pyri dyl oder 1,5-Pyrimidyl in welchen ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können,
wobei bevorzugt mindestens einer der Ringe A¹¹ und A¹² einen trans-1,4-Cyclohexylen Ring bedeutet und besonders bevorzugt zwei der Ringe A¹¹ und A¹² trans-1,4-Cyclohexylen,
und
n 0, 1 oder 2 bevorzugt 0 oder 1, bedeuten,
besonders gut für PAD-Anwendungen eignen.

Bei PAD lassen sich sehr hohe Werte für die RC-Zeit, also die Zeitkon stante der Entladung der Pixelelektroden, erzielen. Die hohen Werte für die RC-Zeit oder der dieser Größe entsprechenden "Voltage Holding Ratio" wird zum einen durch eine dünne Isolationsschicht (auch English "thin sheet" genannt erreicht, aber zum anderen auch wesentlich von der Art und der Zusammensetzung des verwendeten Flüssigkristallmaterials bestimmt. Diese Zusammensetzungen besitzen ebenfalls eine erniedrigte Viskosität und zeigen bei Temperaturen bis hinab zu -20°C, bevorzugt bis zu -30°C und besonders bevorzugt bis zu -40°C keine Kristallisation und keine smektischen Phasen, wenn sie in Testzellen mit einer optischen Verzögerung von 0,5 µm entsprechenden Schichtdicke für mindenstens 100 Stunden gelagert werden. Bevorzugt können sie mindestens 500 Stunden gelagert werden und ganz besonders bevorzugt mindestens 1000 Stunden.

Weiter bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen die mindestens eine Verbindung der Formel II enthalten

worin
R²¹ und R²² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkyloxy mit 1 bis 8 bevorzugt 1 bis 5 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 bevorzugt 2 bis 5 C-Atomen
und
A²¹ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen, 2-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor-1,4-phenylen
bedeuten.

Besonders bevorzugt sind nematische Flüssigkristallzusammensetzungen, die mindestens eine Verbindung der Formel III enthalten

worin
R³¹ und R³² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkyloxy mit 1 bis 8 bevorzugt 1 bis 5 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 besonders bevorzugt 2 bis 5 C-Atomen

jeweils unabhängig voneinander, und falls

mehrfach vorhanden, auch diese unabhängig voneinan der, trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 3-Fluor-1,4- phenylen oder 2-Fluor-1,4-phenylen
und
Z³¹, Z³² und Z³³ jeweils unabhängig voneinander, und falls Z³¹ mehrfach vorhanden auch diese unabhängig voneinander, CH₂CH₂, COO, OCO, CH₂O, OCH₂ oder eine Einfachbindung
und
m 0, 1 oder 2
bedeuten, mit der Maßgabe, daß nicht gleichzeitig m = 1,

Z³¹ eine Einfachbindung und Z³² COO bedeuten.

Besonders bevorzugt ist m = 0 oder 1, Z³² und, wenn vorhanden, Z³¹ eine Einfachbindung,

sowie, wenn vorhanden,

trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen.

Ganz besonders bevorzugt enthält die Flüssigkristallzusammensetzung eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbin dungen der Formeln III1 bis III2

worin die Parameter die oben bei Formel III gebene Bedeutung haben und bevorzugt
Z³² und Z³³ unabhängig voneinander -CH₂CH₂- oder eine Einfach bindung

jeweils unabhängig voneinander trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen und einer dieser Ringe auch 2-Fluor- 1,4-phenylen oder 3-Fluor-1,4-phenylen
bedeuten
und/oder eine Verbindung der Formel III3

worin die Parameter die oben bei Formel III gegebene Bedeutung haben und bevorzugt eine von
Z³¹, Z³² -CH₂CH₂-, -COO- oder eine Einfachbindung und die anderen eine Einfachbindung,

trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen
bedeuten.

Insbesondere bevorzugt enthält die Mischung eine oder mehrere Verbin dungen ausgewählt aus der Gruppe derVerbindungen III1a bis III1d:

worin jeweils unabhängig voneinander
n und m eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5,
I 0 oder 1, bevorzugt 0, und
p und q eine ganze Zahl von 0 bis 3 bevorzugt 0 oder 1
bedeutet.

Weiterhin bevorzugt sind Mischungen, die Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln III2a bis IIIc und/oder III2b bis III2g und/oder III2h bis 1112i enthalten:

worin n, m, p und I jeweils die oben bei Formeln III1a bis III1d gegebene Bedeutung haben.

Außerdem sind Mischungen bevorzugt, die eine oder mehrere Verbin dungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln III3a bis III3d enthalten:

worin die Parameter die oben bei Formel III gegebene Bedeutung haben.

Insbesondere bevorzugt enthalten die Mischungen:

a) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1a worin I bevorzugt 1 bedeutet und/oder
b) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1a worin I = 0 und eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1a worin I = 1 bedeutet;
c) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1c und/oder III1d, bevorzugt jedoch der Formel III1c worin I bevorzugt 0 bedeutet;
d) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III2h,
e) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III3a worin R³¹ und R³² bevorzugt Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeutet;
f) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa und/oder IId wie unten beschrieben
g) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa wie unten beschrieben
h) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IId wie unten beschrieben.

Weiter bevorzugt sind nematische Flüssigkristallzusammensetzung, die neben zwei oder mehr Verbindungen der Formel I mindestens eine Verbin dung der Formel II enthalten:

worin die Parameter die oben bei den jeweiligen Formeln gegebene Bedeutung haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzung insgesamt 30% bis 70, bevorzugt 40% bis 65% an zwei oder mehr, bevorzugt drei bis sieben, Verbindungen der Formel I.

Besonders bevorzugt enthalten die nematischen Zusammensetzungen mindestens zwei Verbindungen der Formel I ausgewählt aus der Gruppe der Formeln Ia bis Ib

worin jeweils unabhängig voneinander n und m eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5 und I 0 oder 1, bevorzugt 0 bedeutet.

Bevorzugt enthalten die nematischen Zusammensetzungen mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IIa bis IId:

worin R³¹ und R³² die oben bei Formel II gegebene Bedeutung haben, bevorzugt jedoch n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten.

Die erfindungsgemäßen FK-Zusammensetzungen besitzen eine dielektri sche Anisotropie gemessen bei 20°C und 1 kHz von -2,0 bis -5,0, vor zugsweise zwischen -2,5 und -4,3, und insbesondere -2,9 bis -3,9. ε_II beträgt bevorzugt von 2,5 bis 4, besonders bevorzugt von 3,0 bis 3,8 und ganz besonders bevorzugt von 3,1 bis 3,7. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen haben eine Doppelbrechung bei 20°C und 589 nm von nicht mehr als 0,1, bevorzugt von nicht mehr als 0,093, besonders bevorzugt von nicht mehr als 0,08 und ganz besonders bevorzugt von nicht mehr als 0,076. Die "Voltage Holding Ratio" (VHR) gemessen nach 5 Minuten bei 100°C und einer Meßspannung von 1 V mit einem Meßgerät der Fa. Autronic Melchers in TN-Testzellen von ca. 5 µm Schichtdicke mit AL-1041 (Nissan Chemicals, Japan) als Orientierungsschicht, beträgt nach einer bevorzugten Ausführungsform mindestens 83%, bevorzugt mindestens 90% und insbesonders bevorzugt mindestens 95%. In dieser Ausführungsform wird bevorzugter Weise die RC-Zeit im fertigen PAD durch die "thin sheet" signifikant vergrößert. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform in der die Verbesserung der RC-Zeit im PAD optional ist, beträgt die "Voltage Holding Ratio" in besagten TN-Testzellen mindestens 98%, bevorzugt mehr als 98,5% und besonders bevorzugt mehr als 99,0% und ganz besonders bevorzugt mindestens 99,5%. Der Klärpunkt der erfindungsge mäßen Zusammensetzungen liegt über 75°C, insbesondere über 80°C und ganz besonders über 90°C.

Derartige Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise zwei, drei oder vier Verbindungen der Formel I. Bevorzugte Zusammensetzungen ent halten jeweils mindestens 10 Gew.-% oder mehr an den einzelnen Verbindungen der Formel I.

Die Verbindungen der Formeln I, II und III sind dem Fachmann bekannt, die der Formel I und II z. B. aus US4,087,764 bzw. US4,229,315.

Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten ebenfalls zwei oder mehr Verbindungen der Formel III. Hierbei sind die Verbindungen aus der Gruppe der Formeln III bevorzugt, die aus den Formeln IIIa und IIIb ausgewählt sind:

wobei R³¹ und R³² die oben für Formel III genannte Bedeutung besitzen und bevorzugt jeweils voneinander unabhängig Alkyl mit 3 bis 5 C-Atomen bedeuten.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens zwei Verbindungen der Formel IIIb.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten in einer bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise 6 bis 48 Gew.-% und insbesondere 10 bis 34 Gew.-% bzw. 16 bis 30 Gew.-%-Komponenten der Formel I bezogen auf die Gesamtmischung. Die Gewichtsprozentanteile für die anderen Gruppen liegen vorzugsweise in den folgenden Bereichen:
Formel II: 0 bis 30%, insbesondere 3 bis 30%
Formel III: 10 bis 60%, insbesondere 20 bis 50%.

Vorzugsweise bilden die Komponenten der Formeln I, II und III die Basis der beanspruchten Zusammensetzungen und machen zusammen minde stens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% der Zusammensetzungen aus. Es ist jedoch ebenfalls möglich, neben den Komponenten der Formeln I bis III zur Feinabstimmung der beanspruchten Zusammensetzungen noch weitere FK-Komponenten in geringeren Prozentanteilen zu verwenden. Hier werden insbesondere Verbindungen mit hohem Klärpunkt und/oder hoher Doppelbrechung verwendet.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen können bei Bedarf auch weitere Zusätze wie z. B. dichroitische Farbstoffe und ins besondere chirale Dotierstoffe in üblichen Mengen enthalten. Die Kon zentrationen dieser weiteren Zusatzstoffe sind insgesamt 0-10% und bevorzugt insgesamt 0,1 bis 5%, insbesondere pro eingesetzter Ver bindung 0,1 bis 3%, jeweils bezogen auf die Gesamtmischung. Die Konzentration dieser Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Zusammen setzung der Flüssigkristallmischung sowie bei den Bemessungsregeln für deren Konzentrationsbereiche nicht berücksichtigt.

Bevorzugt enthalten die nematischen Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung

a) zwei oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 0, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet,
b) zwei oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 1, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet,
c) eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 0, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet und eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 1, R₁₁ Alkyl und R¹² Alkyl oder Alkoxy bedeutet,
d) eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 0, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet und eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 1, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet,
e) eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 0, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet, eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 1, R¹¹ und R¹² Alkyl bedeutet und eine oder mehrere Verbindungen der Formel I in der n = 1, R¹¹ Alkyl und R¹² Alkoxy bedeutet,
f) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa und/oder IId,
g) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa,
h) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IId,
i) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1a,
j) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIa,
k) eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb,
l) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1a und eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIa,
- -
m) eine oder mehrere Verbindungen der Formeln III1a, eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIa und eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb,
n) eine oder mehrere Verbindungen der Formel I, eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IIa und IId und eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln III1a, III1c, III1d, III2a, IIIa und IIIb,
o) eine oder mehrere Verbindungen der Formel III1c besonders bevor zugt mit I = 0, n = 1 bis 5 und p = 0, 1, 2 oder 3, hiervon bevozugt p = 0 bedeutet.

In der Regel bestehen die Zusammensetzungen aus mehreren Verbin dungen die auf herkömmliche Weise gemischt werden. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponen ten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßigerweise bei erhöhter Temperatur. Liegt die gewählte Tempe ratur über dem Klärpunkt des Hauptbestandteils, so ist die Vervollständi gung des Lösungsvorgangs besonders leicht zu beobachten.

Es ist jedoch auch möglich, die Mischungen auf andere bekannte Arten herzustellen, z. B. durch Einsatz von sogenannten Vormischungen z. B. Homologenmischungen oder von "Multibuttle"-Systemen.

Mittels geeigneter Zusatzstoffe können die erfindungsgemäßen Flüssig kristallphasen derart modifiziert werden, daß sie in jeder bisher bekannt gewordenen Art von ASM-PAD einsetzbar sind.

Soweit nicht anders gekennzeichnet, sind vor- und nachstehend alle Temperaturen so auch in den Beispielen der Schmelzpunkt sowie die Umwandlungstemperatur von der smektischen in die nematische Phase und der Klärpunkt einer Flüssigkristallsubstanz in °C angegeben, die Temperaturdifferenzen in Differenzgrad Celsius, die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente und die physikalischen Eigenschaften sind die Werte bei 20°C.

Zur Kennzeichnung der in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendeten flüssigkristallinen Verbindungen werden in den Beispielen folgende Abkürzungen verwendet. Die Indizes n und m bezeichnen die in den endständigen Alkylresten vorliegende Zahl an Kohlenstoffatomen.

In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender Tabel len A und B erfolgt. Alle Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung gemäß Tabelle B ver steht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grund körper 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

Die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkristallmischungen wurden nach "Physical Properties of Liquid Crystals" Ed. M. Becker, Merck KGaA, Stand Nov. 1997 bestimmt soweit nicht explizit anders angegeben.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu be grenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichts prozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C), Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C), H. R. die Voltage Holding Ratio (bei 100°C, nach 5 Minuten im Ofen bei 1 V), V₀ die kapazitive Schwellenspannung wurde bei 20°C und 1 kHz bestimmt. Die Tieftemperaturstabilität der nematischer Flüssig kristallzusammensetzungen wurde durch Lagertests in versiegelten TN- Zellen mit ca. 5 µm Schichtdicke untersucht. Als Orientierungsschicht wurde CU-1511 von Merck Dupont, USA verwendet. Die Testzellen wurden zur leichteren Beobachtung des Phasenverhaltens mit Polarisa toren beklebt und bei bestimmten Temperaturen (-20°C, -30°C oder -40°C) in Lagerschränken aufbewahrt. In Abständen von jeweils ca. 24 Stunden wurden die Zellen visuell auf Phasenumwandlungen bzw. Strukturänderungen begutachtet. Als Zahl für die Lagerstabilität t_store (T) wurde die Zeit der letzten Beobachtung angegeen, bei der gerade noch keine Veränderung zu erkennen war.

Beispiel 1

Es wurde eine Mischung der folgenden Zusammensetzung hergestellt und bezüglich der Verwendbarket in PALCDs untersucht.

Abkürzung
Gew.-%
PCH-302FF	4,0
PCH-502FF	12,0
CCP-302FF	15,0
CCP-502FF	15,0
CCP-31FF	12,0
CCH-34	17,0
CCH-301	10,0
CCH-501	15,0
100,0

Diese Zusammensetzung besitzt folgende Eigenschaften:

T (N, I): 85°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,073
Δε (20°C, 1 kHz): -3,1
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,3
K₁ (20°C): 15,7 × 10^-12 N
K₃/K₁ (20°C): 1,03
V₀ (20°C): 2,41 V.

Die Flüssigkristallmischung zeigt in einem ASM-PAD einen guten Kontrast und eine geringe Blickwinkelabhängigkeit.

Beispiel 2

Abkürzung
Gew.-%
PCH-502FF	17,0
CCP-302FF	15,0
CCP-502FF	12,0
CCP-21FF	6,0
CCP-31 FF	13,0
CCH-35	20,0
CCH-301	7,0
PCH-53	10,0
100,0

Diese Zusammensetzung besitzt die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 87,0°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,080
Δε(20°C, 1 kHz): -3,1
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,2
K₁ (20°C): 17,0 × 10^-2 N
K₃/K₁(20°C): 1,05
V₀ (20°C): 2,53 V.

Diese Zusammensetzung zeigt in einem ASM-PAD einen guten Kontrast und auch eine kleine Blickwinkelabhängigkeit.

Beispiel 3

Abkürzung
Gew.-%
PCH-502FF	14,0
CCP-302FF	14,0
CCP-502FF	14,0
CCP-21FF	5,0
CCP-31FF	11,0
CH-35	2,0
CH-43	3,0
CCH-35	5,0
CCH-301	11,0
CCH-501	8,0
CC-5-V	4,0
PCH-53	9,0
100,0

Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 85,5°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,077
Δε (20°C, 1 kHz): -3,0 ε_II (20°C, 1 kHz): 3,3
K¹ (20°C): 15,4 × 10^-12 N
K³/K¹ (20°C): 1,08
V₀ (20°C): 2,48 V
t_store (-20°C): <1000 h
t_store (-30°C): 840 h
t_store (-40°C): 408 h

und zeigte in einem ASM-PAD einen hervorragenden Kontrast und eine geringe Blickwinkelabhängigkeit.

Beispiel 4

Abkürzung
Gew.-%
PCH-502FF	14,0
CCP-302FF	14,0
CCP-502FF	14,0
CCP-21FF	6,5
CP-302FF	6,0
CCH-34	5,0
CCH-35	5,0
CCH-301	10,0
CCH-501	9,0
CC-5-V	4,5
PCH-53	10,0
CCPC-34	2,0
100,0

Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 84,5°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,075
Δε (20°C, 1 kHz): -2,9
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,3
K₁ (20°C): 15,4 × 10^-12 N
K₃/K₁ (20°C): 1,03
V₀ (20°C): 2,46 V
t_store (-20°C): <1000 h
t_store (-30°C): <1000 h

und zeigt in ASM-PADs einen guten Kontrast und eine geringe Blick winkelabhängigkeit.

Beispiel 5

Abkürzung
Gew.-%
PCH-504FF	8,0
CCP-302FF	10,0
CCP-502FF	10,0
CCP-21FF	11,0
CCP-31FF	11,0
CP-302FF	10,0
CCH-34	5,0
CCH-35	5,0
CCH-301	10,0
PCH-53	20,0
100,0

Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 84,0°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,080
Δε (20°C, 1 kHz): -2,7
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,2
K₁ (20°C): 16,2 × 10^-12 N
K₃/K₁ (20°C): 1,06
V₀ (20°C): 2,61 V
t_store (-20°C): <1000 h
t_store (-30°C): <1000 h

und eignet sich durch geringe Blickwinkelabhängigkeit des guten Kontrasts sowie der Farbtöne hervorragend für ASM-PADs.

Beispiel 6

Abkürzung
Gew.-%
PCH-504FF	11,0
CCP-302FF	10,0
CCP-502FF	10,0
CCP-21 FF	10,0
CCP-31FF	10,0
CP-302FF	8,0
CH-35	3,0
CCH-43	3,0
CCH-35	5,0
CCH-301	11,0
CCH-501	8,0
CC-5-V	2,0
PCH-53	9,0
100,0

Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 92°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,0767
Δε (20°C, 1 kHz): -3,0
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,3
K₁ (20°C): 16,0 × 10^-12 N
K₃/K₁ (20°C): 1,05
V₀ (20°C): 2,51 V

und zeigt in PADs mit ASM-Struktur einen guten Kontrast sowie eine hervorragende Blickwinkelabhängigkeit.

Beispiel 7

Abkürzung
Gew.-%
PCH-504FF	11,0
PCH-302FF	10,0
CCP-502FF	10,0
CCP-502FF	10,0
CCP-31FF	10,0
CCP-31FF	10,0
CP-302FF	8,0
CCH-301	11,0
CCH-501	3,0
PCH-53	17,0
BCH-32	10,0
100,0

Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften:

T (N, I): 86,0°C
Δn (20°C, 589 nm): 0,092
Δε (20°C, 1 kHz): -2,7
ε_II (20°C, 1 kHz): 3,3
K₁ (20°C): 15,0 × 10^-12 N
K₃/K₁(20°C): 1,05
V₀ (20°C): 2,57 V
t_store (-20°C): <1000 h
t_store (-30°C): <1000 h

und zeichnet sich in ASM-PADs durch guten Kontrast und geringe Blickwinkelabhängigkeit aus.

Claims

1. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung mit negativer dielek- trischer Anisotropie zur Verwendung in plasma-adressirten Anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine oder mehrere Verbindungen der Formel
worin
R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxylalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen,
Z¹¹ und Z¹² unabhängig voneinander, falls Z¹¹ mehrfach vorhanden; auch diese voneinander unabhängig, eine Einfachbin dung, -(CH₂)₂-, trans -CH=CH- oder -CH₂O-,
A¹¹ und A¹² voneinander unabhängig und falls A¹¹ mehrfach vorhan den auch diese voneinander unabhängig
trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Cyclohexenylen worin auch 1 oder 2 nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch Sauer stoffatome ersetzt sein können, 1,4-Phenylen, 2-Fluor- 1,4-phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen, 2,3-Difluor-1,4- phenylen, 3,5-Difluor-1,4-phenylen, 2,6-Difluor-1,4- phenylen oder 1,5-Pyridyl oder 1,5-Pyrimidyl in welchen ein oder zwei H-Atome durch F substituiert sein können,
und
n 0, 1 oder 2,
bedeuten.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sie eine oder mehrere Verbindungen der Formel II
worin
R²¹ und R²² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkyloxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 C-Atomen
und
A²¹ trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 3-Fluor-1,4- phenylen, 2-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor-1,4- phenylen
bedeuten.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sei eine oder mehrere Verbindungen der Formel III
worin
R³¹ und R³² unabhängig voneinander Alkyl oder Alkyloxy mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxy alkyl mit 2 bis 8 C-Atomen
jeweils unabhängig voneinander, und falls
mehrfach vorhanden, auch diese unabhängig vonein ander, trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen oder 2-Fluor-1,4-phenylen
und
Z³¹, Z³² und Z³³ jeweils unabhängig voneinander, und falls Z³¹ mehr fach vorhanden auch diese unabhängig voneinander CH₂CH₂, COO, OCO, CH₂O, OCH₂ oder eine Einfachbindung
und
m 0, 1 oder 2
bedeuten, mit der Maßgabe, daß nicht gleichzeitig m = 1,
Z³¹ eine Einfachbindung und Z³² COO bedeuten.

4. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung mit negativer dielek trischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) mindestens eine Verbindung der Formel I (aus Anspruch 1)
b) mindestens eine Verbindung der Formel II (aus Anspruch 2)

und optional

a) mindestens eine Verbindung der Formel III (aus Anspruch 3)

enthält.

5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der Formel Ia und mindestens eine Verbindung der Formel Ib enthält
worin jeweils unabhängig voneinander n und m eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5 und I 0 oder 1, bevorzugt 0 bedeutet.

6. Flüssigkristallzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 3 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß sie eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IIa und/oder IId enthält
worin R³¹ und R³² die in Anspruch 2 bei Formel II gegebene Bedeu tung haben.

7. Verwendung einer Flüssigkristallzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer plasma-adressierten Flüssig kristallanzeige.

8. Plasma-adressierte Flüssigkristallanzeige charakterisiert dadurch, daß sie eine Flüssigkristallmischung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.

9. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Anzeige mit axial symmetrischen Mikrozellen handelt.