DE102004006669A1 - Flüssigkristallines Medium - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium mit positiver dielektrischer Anisotropie und hoher optischer Anisotropie, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I DOLLAR F1 und eine oder mehrere Verbindungen der Formeln II und/oder III, DOLLAR F2 und dessen Verwendung in elektrooptischen Anzeigen und Projektionssystemen, insbesondere LCoS·TM·-Anzeigen, und Anzeigen, die auf einem Doppelbrechungseffekt beruhen, wie OCB-Anzeigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium mit positiver dielektrischer Anisotropie und hoher optischer Anisotropie und dessen Verwendung in elektrooptischen Anzeigen und Projektionssytemen, insbesondere LCoSTM-Anzeigen und Anzeigen, die auf einem Doppelbrechungseffekt beruhen, wie OCB-Anzeigen.
  • OCB-Anzeigen ("optically compensated bend") beruhen auf einem Doppelbrechungseffekt und enthalten eine Flüssigkristallschicht mit einer sogenannten "bend"-Struktur. Die "bend"-Zelle, auch bekannt als "pi"-Zelle, wurde erstmals von P. Bos et al., SID 83 Digest, 30 (1983) für eine elektrisch kontrollierbare λ/2-Platte vorgeschlagen, während der OCB-Modus für Anzeigen von Y. Yamaguchi, T. Miyashita und T. Uchida, SID 93 Digest, 277 (1993), und danach in Arbeiten von T. Miyashita et al. in, u.a., Proc. Eurodisplay, 149 (1993), J.Appl.Phys. 34, L177 (1995), SID 95 Digest, 797 (1995), und C.-L. Kuo et al., SID 94 Digest, 927 (1994) beschrieben wurde. Eine OCB-Zelle enthält eine Flüssigkristallzelle mit "bend"-Orientierung und ein Flüssigkristallmedium mit positivem Δε. Darüber hinaus enthalten die aus den oben genannten Dokumenten bekannten OCB-Anzeigen einen oder mehrere doppelbrechende optische Retardationsfilme, um unerwünschte Lichtdurchlässigkeit der "bend"-Zelle im dunklen Zustand zu vermeiden. OCB-Anzeigen besitzen gegenüber den üblichen Anzeigen, die auf verdrillten nematischen ("twisted nematic", TN) Zellen beruhen, mehrere Vorteile, wie zum Beispiel einen weiteren Blickwinkel und kürzere Schaltzeiten.
  • Die oben genannten Dokumente haben gezeigt, dass flüssigkristalline Phasen hohe Werte für die optische Anisotropie Δn und einen relativ hohen positiven Wert für die dielektrische Anisotropie Δε sowie vorzugsweise recht niedrige Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten K33/K11 und für die Viskosität aufweisen müssen, um für hochinformative Anzeigeelemente beruhend auf dem OCB-Effekt eingesetzt werden zu können. Für die technische Anwendung des OCB-Effekts in elektrooptischen Anzeigen werden FK-Phasen benötigt, die einer Vielzahl von Anforderungen genügen müssen. Besonders wichtig sind hier die chemische Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Luft und physikalischen Einflüssen wie Wärme, Strahlung im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich sowie elektrischen Gleich- und Wechselstromfeldern. Ferner wird von technisch verwendbaren FK-Phasen eine flüssigkristalline Mesophase in einem geeigneten Temperaturbereich, eine relativ hohe Doppelbrechung, eine positive dielektrische Anisotropie und eine niedrige Viskosität gefordert.
  • LCoSTM (Liquid Crystal on Silicon)-Anzeigen sind aus dem Stand der Technik bekannt und von Three-Five Systems Inc. (Tempe, Arizona, USA) erhältlich. LCoSTM-Mikroanzeigen sind reflektive Anzeigen, die typischerweise eine Flüssigkristallschicht mit verdrillter nematischer Struktur zwischen einer Rückwand aus Silizium und einem Deckglas enthalten. Die Rückwand aus Silizium ist eine Anordnung von Bildpunkten, die jeweils über eine spiegelbildliche Oberfläche verfügen, die gleichzeitig als elektrischer Leiter wirkt. Jeder Bildpunkt enthält einen feststehenden Spiegel, der von einer aktiven Flüssigkristallschicht mit verdrillter nematischer Orientierung bedeckt ist, die durch Anlegen einer Spannung auf homeotrope Orientierung umgeschaltet werden kann. LCoSTM-Mikroanzeigen sind klein mit einer Diagonalen von typischerweise weniger als 1,0 Zoll, ermöglichen jedoch hohe Auflösungen von ¼ VGA (78 Tausend Bildpunkte) bis UXGA+ (über 2 Millionen Bildpunkte).
  • Aufgrund der geringen Bildpunktgröße haben LCoSTM-Anzeigen auch eine sehr geringe Zelldicke, die typischerweise etwa 1 Mikrometer beträgt. Die flüssigkristallinen Phasen, die in diesen Anzeigen verwendet werden, müssen daher insbesondere hohe Werte für die optische Anisotropie Δn aufweisen, im Gegensatz zu herkömmlichen FK-Anzeigen des reflektiven Typs, die normalerweise FK-Phasen mit niedrigem Δn erfordern.
  • In keiner der bisher bekannten Reihen von Verbindungen mit flüssigkristalliner Mesophase gibt es eine Einzelverbindung, die allen oben genannten Erfordernissen entspricht. Es werden daher in der Regel Mischungen von zwei bis 25, vorzugsweise drei bis 18 Verbindungen hergestellt, um als FK-Phasen verwendbare Substanzen zu erhalten. Optimale Phasen können jedoch auf diese Weise nicht leicht hergestellt werden, da bisher keine Flüssigkristallmaterialien mit hoher Doppelbrechung bei gleichzeitig niedriger Viskosität und ausreichend hohem Klärpunkt bei großer nematischer Phasenbreite zur Verfügung gestellt worden sind.
  • OCB-Modus- und LCoSTM-Anzeigen können als Matrixanzeigen betrieben werden. Matrix-Flüssigkristallanzeigen (MFK-Anzeigen) sind bekannt. Als nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte können beispielsweise aktive Elemente (d.h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:
    • 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistoren auf Silizium-Wafer als Substrat.
    • 2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
  • Bei Typ 1 wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise die dynamische Streuung oder der Guest-Host-Effekt verwendet. Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.
  • Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitern wie z.B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amorphem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.
  • Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die transparente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt-Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Technologie kann auch auf voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart angeordnet ist, dass je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.
  • Die bisher bekannten TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet. Im Falle von Anzeigen mit OCB-Modus wurden jedoch auch reflektive Anzeigen vorgeschlagen, beispielsweise von T. Uchida, T. Ishinabe und M. Suzuki in SID 96 Digest, 618 (1996).
  • Der Begriff MFK-Anzeigen umfasst hier jedes Matrix-Display mit integrierten nichtlinearen Elementen, d.h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-Metall).
  • Derartige MFK-Anzeigen eignen sich unter anderem als Displays für Notebook-Computer und insbesondere für TV-Anwendungen (z.B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays im Automobil- oder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen [TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210–288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, S. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, S. 145 ff, Paris]. Mit abnehmendem Widerstand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige. Da der spezifische Widerstand der Flüssigkristallmischung durch Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im Allgemeinen über die Lebenszeit einer MFK-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Anfangs-)Widerstand sehr wichtig für Anzeigen, die akzeptable Widerstandswerte über eine lange Betriebsdauer aufweisen müssen.
  • Ein Nachteil der bisher bekannten MFK-TN-Anzeigen liegt in ihrem vergleichsweise niedrigen Kontrast, der relativ hohen Blickwinkelabhängigkeit und der Schwierigkeit, in diesen Anzeigen Graustufen zu erzeugen.
  • Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen, insbesondere Anzeigen beruhend auf einem Doppelbrechungseffekt, wie OCB-Anzeigen, mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, mit deren Hilfe verschiedene Graustufen erzeugt werden können. Weiterhin besteht ein großer Bedarf an flüssigkristallinen Medien für Anzeigen mit OCB-Modus, die gleichzeitig geringe Viskosität, hohe Doppelbrechung, eine relativ hohe dielektrische Anisotropie, einen ausreichend hohen Klärpunkt und einen breiten nematischen Phasenbereich aufweisen.
    •
  • Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, MFK-Anzeigen, insbesondere LCoSTM- und reflektive Anzeigen sowie Anzeigen mit OCB-Effekt, bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und zugleich eine geringe Viskosität, eine hohe Doppelbrechung, eine positive dielektrische Anisotropie und einen hohen Klärpunkt aufweisen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung eines flüssigkristallinen Mediums auf der Basis einer Mischung von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I
    Figure 00050001
    und eine oder mehrere Verbindungen der Formeln II und/oder III
    Figure 00060001
    wobei
    R11 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    R12 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    R einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CH=CH, -C≡C-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, dass Heteroatome (-O-, -S-) nicht direkt miteinander verknüpft sind;
    X0 F, Cl, Fluoralkyl, insbesondere CF3, oder Fluoralkoxy, insbesondere OCF3, OCHF2, mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet.
  • Die flüssigkristallinen Medien der vorliegenden Erfindung zeichnen sich durch
    • – einen relativ hohen Klärpunkt;
    • – einen breiten nematischen Phasenbereich;
    • – einen hohen Doppelbrechungswert;
    • – eine positive dielektrische Anisotropie;
    • – eine niedrige Viskosität; und
    • – eine hohe UV-Stabilität
    aus.
  • Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen in elektrooptischen Anzeigen ist es daher möglich, im Vergleich zu Anzeigen, die Mischungen nach dem Stand der Technik enthalten, die Werte für Schaltzeit und Treiberspannung zu reduzieren und gleichzeitig zu Anzeigen zu gelangen, die zufriedenstellende Graustufen, einen weiten Blickwinkel und hohen Kontrast bieten.
  • Besonders überraschend ist, dass die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien über eine für die Verwendung in elektrooptischen Anzeigen ausreichend hohe dielektrische Anisotropie verfügen, obwohl die Verbindungen der Formel I ihrerseits negative Werte für die dielektrische Anisotropie aufweisen.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Alkyl" – sofern er nicht an anderer Stelle dieser Beschreibung oder in den Ansprüchen abweichend definiert ist – einen geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 (d.h. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12) Kohlenstoffatomen. Sofern es sich bei diesem Alkylrest um einen gesättigten Rest handelt, wird er auch als "Alkanyl" bezeichnet. In einem Alkylrest können auch eine oder mehrere CH2-Gruppen derart durch -O- ("Oxaalkyl", "Alkoxy"), -S- ("Thioalkyl"), -CH=CH- ("Alkenyl"), -C≡C- ("Alkinyl"), -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein, dass Heteroatome (O, S) nicht direkt miteinander verknüpft sind. Vorzugsweise ist Alkyl ein geradkettiger Rest mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl.
  • Der Ausdruck "Fluoralkyl" bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung einen wie oben definierten Alkylrest, der mit einem oder mehreren Fluoratomen substituiert ist. Bevorzugt weist der Fluoralkylrest 1 bis 7 Kohlenstoffatome auf. Besonders bevorzugte Fluoralkylreste sind neben CF3, und CHF2 hochfluorierte Alkylreste wie C2F5, CHFCF3 und CHFCHF2.
  • Der Ausdruck "Alkenyl" bedeutet einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens einer C=C-Doppelbindung und umfaßt im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 7 (d.h. 2, 3, 4, 5, 6 oder 7) beziehungsweise 2 bis 12 (d.h. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12) Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt auch solche Reste mit 2 oder mehr C=C-Doppelbindungen. Bevorzugte Alkenylgruppen sind C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl, und C7-6-Alkenyl, insbesondere C2-C7-1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 2-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 im allgemeinen bevorzugt.
  • Unter Alkoxy ist ein O-Alkyl-Rest zu verstehen, in dem das Sauerstoffatom direkt mit der durch den Alkoxyrest substituierten Gruppe oder dem substituierten Ring verbunden ist und Alkyl wie oben definiert und vorzugsweise unverzweigt ist. Entsprechend ist ein Alkenyloxyrest ein O-Alkenyl-Rest, in dem das Sauerstoffatom direkt mit der durch den Alkenyloxyrest substituierten Gruppe oder dem substituierten Ring verbunden ist und Alkenyl wie oben definiert und vorzugsweise unverzweigt ist. Bevorzugte Alkoxyreste sind Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy und Octoxy. Besonders bevorzugt ist Alkoxy -OCH3, -OC2H5, -O-n-C3H7, -O-n-C4H9 und -O-n-C5H11.
  • Der Ausdruck "Fluoralkoxy" bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung einen wie oben definierten Alkoxyrest, der mit einem oder mehreren Fluoratomen substituiert ist. Bevorzugt weist der Fluoralkylrest 1 bis 7 Kohlenstoffatome auf. Besonders bevorzugte Fluoralkylreste sind neben OCF3, OCHF2 und OCH2F hochfluorierte Alkoxyreste wie OC2F5, OCHFCF3 und OCHFCHF2.
  • Sofern in einem Alkylrest erfindungsgemäß eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O- ersetzt sein können, umfaßt der Ausdruck "Alkyl" auch "Oxaalkyl"-Reste. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Oxaalkyl" Alkylreste und der Ausdruck "Oxaalkenyl" Alkenylreste, in denen wenigstens eine nicht-terminale CH2-Gruppe durch -O- derart ersetzt ist, dass keine benachbarten Heteroatome (O, S) vorliegen. Vorzugsweise umfaßt Oxaalkyl geradkettige Reste der Formel -CaH2a+1-O-(CH2)b-, wobei a und b jeweils unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bedeuten; besonders bevorzugt ist a eine ganze Zahl von 1 bis 6 und b 1 oder 2.
  • Sofern in einem wie oben definerten Alkylrest eine oder mehrere CH2-Gruppen durch Schwefel ersetzt sind, liegt ein "Thioalkyl"-Rest. Vorzugsweise umfaßt "Thioalkyl" einen geradkettigen Rest der Formel CaH2a+1-S-(CH2)b-, wobei a 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist und b 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ; besonders bevorzugt ist a eine ganze Zahl von 1 bis 6 und b 0, 1 oder 2.
  • Falls in einem Alkylrest bzw. Alkenylrest eine oder mehrere CHz-Gruppen durch -C≡C- ersetzt sind, liegt ein Alkinylrest bzw. Alkeninylrest vor. Auch die Ersetzung von einer oder mehreren CH2-Gruppen durch -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ist möglich. Dabei sind die folgenden dieser Reste bevorzugt: Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 2-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, 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.
  • Insoweit die genannten Reste wenigstens ein asymmetrisches Zentrum aufweisen, z.B. ein asymmetrisch substituiertes Kohlenstoffatom, können sie als optisch aktive (chirale) Reste vorliegen. Es ist selbstverständlich, dass Verbindungen mit derartigen chiralen Resten in isomerenreiner Form oder als Gemisch der optischen Isomeren vorliegen können.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel I sind solche, für die R12 einen Alkoxyrest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind solche der Formeln Ia bis Ic
    Figure 00100001
  • Dabei sind n und m unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 7, insbesondere 1 bis 5, und CnH2n+1 und CmH2m+1 insbesondere unverzweigt.
  • Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind solche der Formel Ia mit n = 1, 2, 3, 4 oder 5 und m = 1, 2 oder 3.
  • Die Verbindungen der Formel I weisen negative Werte der dielektrischen Anisotropie auf und sind in dem erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medium in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge des Mediums), bevorzugt 2 bis 15 Gew.-% und insbesondere 3 bis 12 Gew.-% enthalten.
  • Im Hinblick auf Verbindungen der Formeln II und III ist es bevorzugt, dass X0 für X1 steht, wobei X1 F oder Cl bedeutet.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel II sind solche der Formel IIa
    Figure 00110001
  • Dabei ist n eine eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5; insbesondere steht CnH2n+1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel III sind solche der Formel IIIa
  • Figure 00110002
  • Dabei ist n eine eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5; insbesondere steht CnH2n+1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl.
  • Die Verbindungen der Formeln II und III weisen hohe Werte für die optische Anisotropie auf. Die erfindungsgemäßen Medien können sowohl ausschließlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II als auch ausschließlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel III als auch zugleich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II und eine oder mehrere Verbindungen der Formel III enthalten. Es ist bevorzugt, dass eine oder zwei Verbindungen der Formel II und/oder eine oder zwei Verbindungen der Formel III enthalten sind. Üblicherweise sind Verbindungen der Formeln II und/oder III in einer Menge von 5 bis 55 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge des Mediums), bevorzugt von 10 bis 50 Gew.-% und insbesondere von 15 bis 45 Gew.-% im erfindungsgemäßen Medium enthalten.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass das erfindungsgemäße flüssigkristalline Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV enthält:
    Figure 00120001
    wobei
    R einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CH=CH, -C≡C-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, dass Heteroatome (-O-, -S-) nicht direkt miteinander verknüpft sind;
    X0 F, Cl, Fluoralkyl, insbesondere CF3, oder Fluoralkoxy, insbesondere OCF3, OCHF2, mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
    L N oder F bedeutet.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel IV sind solche, für die X0 F, Cl oder OCF3 bedeutet. Besonders bevorzugt sind dabei die Verbindungen der Formeln IVa bis IVe
    Figure 00120002
    Figure 00130001
  • Dabei ist n eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5; insbesondere steht CnH2n+1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln IVa bis IVc, d.h. solche Verbindungen der Formel IV, in denen L für F steht. Ganz besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formel IVa, insbesondere solche, bei denen CnH2n+1 für Ethyl, n-Propyl und n-Pentyl steht.
  • Die Verbindungen der Formel IV weisen hohe Werte für die optische Anisotropie und für die dielektrische Anisotropie auf. Die erfindungsgemäßen Medien können eine oder mehrere, insbesondere eine, zwei oder drei Verbindungen der Formel IV enthalten. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt der Verbindungen) der Formel IV in dem erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medium von 3 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 4 bis 36 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 32 Gew.-% beträgt.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass das erfindungsgemäße flüssigkristalline Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel V enthält:
    Figure 00130002
    wobei
    R51 einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    X2 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -C≡C-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, dass Heteroatome (-O-, -S-) nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder für X0 steht, wobei X0 wie oben definiert ist;
    a 0 oder 1 ist; und
    L H oder F bedeutet.
  • Eine bevorzugte Untergruppe von Verbindungen der Formel V umfaßt Verbindungen der Formel V-A:
    Figure 00140001
  • Dabei ist n eine ganze Zahl von 1 bis 7, während m eine ganze Zahl von 2 bis 7 ist. Bevorzugt steht CnH2n+1 für einen unverzweigten Alkylrest, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl. CmH2m+1 steht bevorzugt für einen unverzweigten Alkenylrest, insbesondere für Vinyl, 1E-Propenyl und 2-Propenyl.
  • Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel V-A sind solche der Formel V-Aa:
    Figure 00140002
    wobei CnH2n+1 für einen geradkettigen Alkylrest mit n = 3, 4 oder 5 steht und p 0, 1 oder 2 bedeutet.
  • Zwei weitere bevorzugte Untergruppen von Verbindungen der Formel V werden von Verbindungen der Formeln V-B beziehungsweise V-C gebildet:
    Figure 00140003
  • Dabei ist n eine ganze Zahl von 1 bis 7, während m eine ganze Zahl von 2 bis 7 ist und L H oder F bedeutet. Bevorzugt steht CnH2n+1 für einen unverzweigten Alkylrest, insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl. CmH2m+1 steht bevorzugt für einen unverzweigten Alkenylrest, insbesondere für Vinyl, 1E-Propenyl und 2-Propenyl. Bevorzugt bedeutet L in Formel V-B Wasserstoff und in Formel V-C Fluor.
  • Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel V-B beziehungsweise V-C sind solche der Formel V-Ba beziehungsweise V-Ca:
    Figure 00150001
    wobei CnH2n+1 für einen geradkettigen Alkylrest mit n = 1, 2 oder 3 steht.
  • Im Hinblick auf Verbindungen der Formel V können die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien sowohl ausschließlich Verbindungen der Formel V-A als auch ausschließlich Verbindungen der Formel V-B als auch ausschließlich Verbindungen der Formel V-C enthalten. Sie können aber auch sowohl Verbindungen der Formel V-A als auch der Formel V-B und/oder der Formel V-C enthalten. Bevorzugt ist der Gehalt der Verbindungen der Formel V in dem erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedium von 1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 3 bis 28 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 26 Gew.-%.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien eine oder mehrere Verbindungen der Formel VI enthalten:
    Figure 00150002
    wobei
    Figure 00160001
    für einen 1,4-Cyclohexylen- oder einen 1,4-Phenylenring, wobei der Phenylenring auch mit 1 oder 2 Fluoratomen substituiert sein kann, steht;
    R und X0 wie oben definiert sind; und
    L H oder F bedeutet.
  • Bevorzugte Untergruppen von Verbindungen der Formel VI werden von Verbindungen gebildet, die durch die Formeln VI-A und VI-B dargestellt werden:
    Figure 00160002
  • Dabei ist n eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5; insbesondere steht CnH2n+1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl. X0 ist bevorzugt F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F, CF3 oder OCF3. L bedeutet H oder F.
  • Sofern Verbindungen der Formel VI in den erfindungsgemäßen Medien enthalten sind, beträgt ihr Gehalt üblicherweise 4 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 26 Gew.-% und insbesondere 12 bis 22 Gew.-%.
  • Weiter ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Medien als polaren Bestandteil mit hoher optischer Anisotropie eins oder mehrere Verbindungen der Formel VII enthalten:
    Figure 00170001
    wobei
    R wie oben definiert ist;
    X0 F, Cl, Fluoralkyl, insbesondere CF3, oder Fluoralkoxy, insbesondere OCF3, OCHF2, mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
    L1 und L2 unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
  • Bevorzugt bedeutet X0 in Formel VII F, Cl oder OCF3.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel VII sind solche der Formeln VIIa bis VIIf:
    Figure 00170002
    Figure 00180001
  • Dabei ist n eine ganze Zahl von 1 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5; besonders bevorzugt steht CnH2n+1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl, insbesondere für Ethyl und n-Propyl. Ganz besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel VIIa.
  • Sofern Verbindungen der Formel VII in den erfindungsgemäßen Medien enthalten sind, beträgt ihr Gehalt üblicherweise 2 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 35 Gew.-% und insbesondere 10 bis 25 Gew.-%.
  • Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien können auch Biphenylverbindungen mit einem Alkenylrest der Formel VIII enthalten:
    Figure 00180002
    wobei
    R81 Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
    R82 Alkenyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet.
  • Bevorzugt sind Verbindungen der Formel VIII, worin R81 Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet. Besonders bevorzugt bedeutet R81 Methyl, Ethyl oder Propyl, insbesondere Methyl.
  • Weiter bevorzugt sind Verbindungen der Formel VIII, worin R82 Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 3-Butenyl oder 3E-Pentenyl, insbesondere 3-Butenyl oder 3E-Pentenyl, bedeutet.
  • Ganz bevorzugt sind Verbindungen der Formel VIIIa,
    Figure 00190001
    worin Alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl, und R82a H, Methyl, Ethyl oder n-Propyl, insbesondere Methyl, bedeutet.
  • Vorzugsweise enthält die Flüssigkristallmischung zusätzlich eine oder mehrere Terphenylverbindungen der Formel IX
    Figure 00190002
    wobei
    R0 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    X0 F, Cl, Fluoralkyl, insbesondere CF3, oder Fluoralkoxy, insbesondere OCF3, OCHF2, mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
    L für H oder F steht.
  • Bevorzugt sind Verbindungen der Formel IX, worin X0 für X1 steht, d.h. F oder Cl bedeutet.
  • Vorzugsweise enthält die Flüssigkristallmischung zusätzlich eine oder mehrere polare Verbindungen ausgewählt aus den Formeln X bis XVIII
    Figure 00200001
    Figure 00210001
    wobei
    R2 Alkyl, Alkoxy, Fluoralkyl, Alkenyl, Alkenyloxy oder Oxaalkenyl mit bis zu 9 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    Z1 CF2O, C2F4 oder eine Einfachbindung bedeutet;
    Z2 CF2O, C2F4 oder C2H4 bedeutet;
    Z3 C2F4 oder C2H4 bedeutet;
    X0 F, Cl, Fluoralkyl, insbesondere CF3, oder Fluoralkoxy, insbesondere OCF3, OCHF2, mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen bedeutet;
    L1 bis L4 jeweils unabhängig voneinander für H oder F stehen, und r 0 oder 1 ist.
  • In den Verbindungen der Formel X steht R2 vorzugsweise für n-Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder für Alkenyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, während X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3, bedeutet.
  • Die Verbindungen der Formel XII sind vorzugsweise aus den Verbindungen der folgenden Formeln ausgewählt:
    Figure 00220001
    Figure 00230001
    wobei R2 und X0 die angegebenen Bedeutungen haben, R2 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3, bedeutet.
  • Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel XIIa, insbesondere solche, worin X0 F bedeutet, sowie Verbindungen der Formel XIId.
  • Die Verbindungen der Formel XIV sind vorzugsweise aus den folgenden Formeln ausgewählt:
    Figure 00240001
    worin R2 und X0 die angegebenen Bedeutungen haben, R2 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen und X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3, bedeutet.
  • Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln XIVa, XIVb und XIVc.
  • Die Verbindungen der Formel XVI sind vorzugsweise aus Verbindungen der folgenden Formeln ausgewählt:
    Figure 00250001
    worin R2 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben, R2 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3, bedeutet.
  • Die Verbindungen der Formel XVII sind vorzugsweise aus Verbindungen der folgenden Formeln ausgewählt:
    Figure 00260001
    worin R2 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben, R2 vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3, bedeutet.
  • Die Flüssigkristallmischung enthält vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen mit vier Ringen der Formeln XIX bis XXVI:
    Figure 00260002
    Figure 00270001
    worin R2 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben, und L1, L2, L3, L4 und L5 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten. R2 bedeutet vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen. X0 bedeutet vorzugsweise F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder OCF3. L4 und L5 bedeuten vorzugsweise H. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel XXVI, worin L1 und L3 F, L2 H oder F und L4 und L5 H bedeuten.
  • Vorzugsweise enthält die Flüssigkristallmischung zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln XXVII bis XXIX:
    Figure 00280001
    worin R2, L1 und X0 die oben angegebenen Bedeutungen haben und die Phenylenringe gegebenenfalls ein- oder mehrfach mit F, Cl oder CN substituiert sind. Vorzugsweise bedeutet R2 n-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen und X0 F, Cl, CF3, OCF3 oder OCHF2, insbesondere F oder Cl, und ist mindestens ein Phenylenring mit F substituiert.
  • Bevorzugte Verbindungen der Formel XXVIII sind diejenigen, worin L1 F und X0 F oder Cl, insbesondere F, bedeutet.
  • Die Flüssigkristallmischung enthält vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formeln XXX bis XXXIII:
    Figure 00290001
    worin R3 und R4 jeweils unabhängig voneinander eine der für R81 in Formel VIII angegebenen Bedeutungen haben und L H oder F bedeutet.
  • In den Verbindungen der Formel XXX bedeuten R3 und R4 vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.
  • In den Verbindungen der Formel XXXI, XXXII und XXXIII bedeuten R3 und R4 vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine elektrooptische Anzeige oder ein Projektionssystem, vorzugsweise eine Anzeige mit einer auf dem OCB-Effekt beruhenden Aktivmatrix-Adressierung oder eine LCoSTM-Anzeige, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Dielektrikum ein oben beschriebenes flüssigkristallines Medium enthält.
  • Vorzugsweise besteht die Mischung im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der allgemeinen Formeln I, II und III sowie IV bis XXXIII.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen unter anderem Mischungen, die enthalten:
    • – wenigstens eine Verbindung der Formel I, insbesondere der Formel Ia; und/oder
    • – 5 bis 30 Gew.-% wenigstens einer Verbindung der Formel IIa; und/oder
    • – 5 bis 50 Gew.-% wenigstens einer Verbindung der Formel IIIa; und/oder
    • – 5 bis 20 Gew.-% wenigstens einer Verbindung der Formel V-A; und/oder
    • – bis zu 10 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel V-B; und/oder
    • – bis zu 20 Gew.-%, insbesondere bis zu 15 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel V-C; und/oder
    • – 6 bis 24 Gew.-% wenigstens einer Verbindung der Formel VI-B; und/oder
    • – 5 bis 20 Gew.-% wenigstens einer Verbindung der Formel VIIa; und/oder
    • – 1 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel VIIIa, insbesondere mit R82a = Methyl; und/oder
    • – bis zu 20 Gew.-% einer oder mehrerer Vierringverbindung der Formeln XIX bis XXVI sowie XXXII und XXXIII, insbesondere der Formeln XIX und XXXIII.
  • Die in den erfindungsgemäßen flüssigkristallinen verwendeten Verbindungen der Formeln I bis XXXIII sind aus dem Stand der Technik bekannt oder nach bekannten Verfahren herstellbar.
  • Durch Verwendung der Verbindungen der Formel I können erfindungsgemäße flüssigkristalline Mischungen mit zugleich hoher Doppelbrechung und hohem Klärpunkt ohne Beeinträchtigung der weiteren Parameter erhalten werden. Die Verwendung der Verbindungen der Formel II und/oder III führt zu hohen Werten für die Doppelbrechung in den erfindungsgemäßen Mischungen.
  • Vorzugsweise hat die Flüssigkristallmischung einen nematischen Phasenbereich von mindestens 75 K und einen Klärpunkt über 60°C, insbesondere über 70°C.
  • Die Doppelbrechung Δn in der Flüssigkristallmischung beträgt vorzugsweise mindestens 0,14, besonders bevorzugt mindestens 0,15, insbesondere 0,18 oder mehr. Die dielektrische Anisotropie ist vorzugsweise größer als +6, besonders bevorzugt mindestens +7,5.
  • Üblicherweise beruhen die erfindungsgemäßen Mischungen der vorliegenden Erfindung auf mittelpolaren Komponenten mit dem angegebenen Grundkörper und weiteren Komponenten, die keine Cyankomponenten sind. Derartige Mischungen können jedoch natürlich zusätzlich auch bekannte Cyan-FK-Komponenten, vorzugsweise Verbindungen der Formel XXXIV
    Figure 00310001
    enthalten, worin R2, r, L1 und L2 die oben angegebenen Bedeutungen haben und
    Figure 00310002
    trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen bedeutet, falls sehr hohe HR-Werte nicht nötig sind, z.B. für TN- oder STN-Verwendung. Die erhaltenen Mischungen sind wichtig, um sehr breite nematische Phasenbereiche zu erreichen, einschließlich sehr niedriger Temperaturen (outdoor-Einsatz).
  • Vorzugsweise beruhen die Mischungen auf mittelpolaren halogenierten Komponenten und/oder sind im wesentlichen frei von Cyankomponenten.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Liegt die gewählte Temperatur über dem Klärpunkt des Hauptbestandteils, so ist die Vervollständigung des Lösungsvorgangs besonders leicht zu beobachten.
  • Es ist jedoch auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem geeigneten organischen Lösungsmittel zu mischen, z.B. Aceton, Chloroform oder Methanol, und das Lösungsmittel abzudestillieren.
  • Mittels geeigneter Zusatzstoffe können die erfindungsgemäßen Flüssigkristallphasen derart modifiziert werden, dass sie in jeder bisher bekannt gewordenen Art von AM-Anzeige einsetzbar sind.
  • Das erfindungsgemäße Medium kann gegebenenfalls weitere Additive, z.B. Stabilisatoren oder dichroitische Farbstoffe, in üblichen Konzentrationen enthalten. Die Gesamtkonzentration dieser weiteren Bestandteile liegt im Bereich von 0% bis 10%, bevorzugt im Bereich von 0,1% bis 6%, bezogen auf die Gesamtmischung. Die Konzentrationen der einzelnen dieser Verbindungen liegen im Bereich von 0,1% bis 3%. Die Konzentrationen dieser Additive und ähnlicher Bestandteile der Mischung werden bei der Angabe der Konzentrationsbereiche der übrigen Mischungsbestandteile nicht berücksichtigt.
  • Die nachstehenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung, ohne sie zu beschränken. In den Beispielen sind der Schmelzpunkt und Klärpunkt einer Flüssigkristallsubstanz in Grad Celsius angegeben. Die Prozentangaben sind Gewichtsprozente.
  • In der vorliegenden Patentanmeldung und in den folgenden Beispielen sind alle chemische Strukturen der FK-Verbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß Folgenden angegeben erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. 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 ein Strich und ein Code für die Substituenten R1, R2, L1 und L2:
    Figure 00330001
    Tabelle A:
    Figure 00340001
    Tabelle B:
    Figure 00350001
    Figure 00360001
  • Tabelle C
  • In der Tabelle C werden Dotierstoffe genannt, die üblicherweise in den erfindungsgemäßen Mischungen eingesetzt werden.
  • Figure 00370001
  • Figure 00380001
  • Tabelle D
  • Stabilisatoren, die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden können, werden nachfolgend genannt.
  • Figure 00390001
  • Figure 00400001
  • Figure 00410001
  • Figure 00420001
  • Figure 00430001
  • Es bedeuten
    Δn optische Anisotropie bei 20°C und 589 nm
    ne außerordentlichen Brechungsindex bei 20°C und 589 nm
    Δε dielektrische Anisotropie bei 20°C
    ϵ⏊ Dielektrizitätskonstante senkrecht zur Moleküllängsachse
    Kp Klärpunkt [°C]
    γ1 Rotationsviskosität [mPa·s] bei 20°C
    •
  • Beispiel 1
  • Eine Flüssigkristallmischung wird hergestellt aus
    Figure 00450001
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Eine Flüssigkristallmischung wird hergestellt aus
    Figure 00460001
  • Sie zeigt bei ansonsten sehr ähnlichen Werten für den Klärpunkt, die optische und die dielektrische Anisotropie eine deutlich größere Rotationsviskosität als die erfindungsgemäße Mischung nach Beispiel 1.
  • Beispiel 2
  • Eine Flüssigkristallmischung wird hergestellt aus
    Figure 00470001
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Eine Flüssigkristallmischung wird hergestellt aus
    Figure 00470002
  • Sie zeigt bei ähnlicher optischer Anisotropie geringere Werte für die dielektrische Anisotropie und den Klärpunkt und eine größere Rotationsviskosität als die erfindungsgemäße Mischung nach Beispiel 2.

Claims (12)

  1. Flüssigkristallines Medium auf der Basis einer Mischung von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I
    Figure 00480001
    und eine oder mehrere Verbindungen der Formeln II und/oder III
    Figure 00480002
    wobei R11 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R12 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CH=CH, -C≡C-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, dass Heteroatome (-O-, -S-) nicht direkt miteinander verknüpft sind; X0 F, Cl, Fluoralkyl oder Fiuoralkoxy mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet.
  2. Flüssigkristallines Medium gemäß Anspruch 1, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV
    Figure 00490001
    wobei R wie in Anspruch 1 definiert ist; X0 wie in Anspruch 1 definiert ist; und L H oder F bedeutet.
  3. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel V
    Figure 00490002
    wobei R51 einen Alkenylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; X2 einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl- oder Alkenyloxyrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei auch eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -C≡C-, -CO-, -OCO- oder -COO- so ersetzt sein können, dass Heteroatome (-O-, -S-) nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder für X0 steht, wobei X0 wie in Anspruch 1 definiert ist; a 0 oder 1 ist; und L H oder F bedeutet.
  4. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel VI
    Figure 00500001
    wobei
    Figure 00500002
    für einen 1,4-Cyclohexylen- oder einen unsubstituierten oder mit 1 oder 2 F-Atomen substituierten 1,4-Phenylenring steht; R wie in Anspruch 1 definiert ist; X0 wie in Anspruch 1 definiert ist; und L H oder F bedeutet.
  5. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel VII
    Figure 00500003
    wobei R wie in Anspruch 1 definiert ist; X0 wie in Anspruch 1 definiert ist; und L1 und L2 unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
  6. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei R12 in den Verbindungen der Formel I einen Alkoxyrest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet.
  7. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei X0 in den Verbindungen der Formel IV F, Cl oder OCF3 bedeutet.
  8. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Medium 1 bis 20 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge des Mediums) einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I enthält.
  9. Flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Medium 3 bis 40 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge des Mediums) einer oder mehrerer Verbindungen der Formel IV enthält.
  10. Verwendung eines flüssigkristallinen Mischung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche in Flüssigkristallanzeigen.
  11. Elektrooptische Flüssigkristallanzeige oder Projektionssystem enthaltend ein flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
  12. Elektrooptische Flüssigkristallanzeige oder Projektionssystem im LCoS- oder OCB-Modus enthaltend ein flüssigkristallines Medium gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10218976A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-05 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
DE10243776B4 (de) * 2001-09-29 2017-11-16 Merck Patent Gmbh Flüssigkristalline Verbindungen
US20060238696A1 (en) * 2005-04-20 2006-10-26 Chien-Hui Wen Method of aligning negative dielectric anisotropic liquid crystals
JP5657193B2 (ja) * 2006-11-28 2015-01-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 液晶媒体
KR101473507B1 (ko) * 2007-05-16 2014-12-17 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질
EP2628779B1 (de) * 2012-02-15 2017-05-17 Merck Patent GmbH Flüssigkristallines Medium
TWI609069B (zh) * 2012-09-24 2017-12-21 捷恩智股份有限公司 液晶顯示元件、以及液晶組成物及其用途
US20150252263A1 (en) * 2012-12-27 2015-09-10 Dic Corporation Fluorobiphenyl-containing composition
JP5477502B1 (ja) * 2013-08-09 2014-04-23 Ｄｉｃ株式会社 フルオロビフェニル含有組成物
WO2016098523A1 (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN105331369B (zh) * 2015-11-12 2018-06-12 石家庄诚志永华显示材料有限公司 含有2,4-二氟苯基团化合物的液晶介质及应用
WO2017162716A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
JP7077951B2 (ja) * 2016-10-27 2022-05-31 Jnc株式会社 調光用液晶組成物および液晶調光素子
JP6696405B2 (ja) * 2016-10-28 2020-05-20 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6190576B1 (en) * 1996-04-02 2001-02-20 Chisso Corporation Liquid crystal compounds, liquid crystal compostions containing the compounds, and liquid crystal display devices made by using the compositions
JP4352515B2 (ja) * 1999-07-21 2009-10-28 チッソ株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
DE10112955B4 (de) * 2000-04-14 2010-09-09 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung
DE10340535B4 (de) * 2002-09-17 2012-01-26 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung

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