DE19603247A1

DE19603247A1 - Flüssigkristallgemisch

Info

Publication number: DE19603247A1
Application number: DE1996103247
Authority: DE
Inventors: Georg Weber; Michael Dr Kompter
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-07-31

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkristallgemisch mittlerer Doppelbre chung und dessen Verwendung für auf dem Prinzip der verdrillten nematischen Zelle beruhende elektrooptische Anzeigevorrichtungen.

Flüssigkristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften derartiger Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflußt werden können. Auf Flüssigkristallen beruhende elektrooptische Vorrich tungen sind dem Durchschnittsfachmann sehr wohlbekannt, und es können ihnen ver schiedene Effekte zugrundeliegen. Bei Vorrichtungen dieser Art handelt es sich zum Beispiel um Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-Zellen ("deformation of aligned phases" = Deformierung ausgerichteter Phasen), Gast/Wirtszellen, TN-Zellen mit verdrillter nematischer Struktur, STN-Zellen (STN = "supertwisted nematic" = hoch verdrillt nematisch), SBE-Zellen (SBE = "super-birefringence effect" = Hochdoppel brechungseffekt) und OMI-Zellen (OMI = "optical mode interference" = Interferenz optischer Wellen). Die meist verbreiteten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und haben eine verdrillte nematische Struktur.

Die Flüssigkristallstoffe müssen gute chemische und thermische Beständigkeit sowie gute Beständigkeit gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strah lung, besonders im sichtbaren und ultravioletten Spektralbereich aufweisen. Außer dem sollten die Flüssigkristallstoffe eine niedrige Viskosität aufweisen und kurze Adressierzeiten, niedrige Schwellenspannungen, hohen Kontrast in den Zellen und gleichzeitig einen großen Sichtwinkel ergeben. Dieser große Sichtwinkel ergibt sich aus der sogenannten ersten "Minimum"-Bedingung (US-Patentschrift Nr. 43 98 803). Der optische Weglängenunterschied, d. h. das Produkt der Zellendicke und der Dop pelbrechung soll auf etwa 0,4-0,5 µm eingestellt werden. Daher sind bei Zellendicken von etwa 2,5-4 µm Flüssigkristallgemische mit Doppelbrechung von etwa 0,12 bis 0,19 erforderlich. Überdies sollten sie eine geeignete Mesophase aufweisen, bei den oben genannten Zellen beispielsweise eine nematische oder cholesterische Mesopha se, bei üblichen Betriebstemperaturen, d. h. im allgemeinen dem größtmöglichen Be reich über und unter Zimmertemperatur: da Flüssigkristalle im allgemeinen als Gemi sche mehrerer Komponenten verwendet werden, ist es wichtig, daß die Komponenten leicht miteinander mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfä higkeit, die dielektrische Anisotropie und optische Anisotropie müssen, je nach Zell typ und Anwendungsbereich, verschiedenen Anforderungen genügen. Zum Beispiel sollten Materialien für Zellen mit verdrillter nematischer Struktur eine positive dielek trische Anisotropie und niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Für mit niedrigen Multiplexverhältnissen adressierte Anzeigevorrichtungen (Anzeigen), welche den bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstel len, sind nematische Gemische mit Klärpunkten über 55° (vorzugsweise über 70°), Doppelbrechung im Bereich von 0,185 bis 0,110 (vorzugsweise 0,165 bis 0,115) und Schwellenspannungen im Bereich von 1,15 bis 2,25 Volt (vorzugsweise von 1,17 bis 2,20) erwünscht.

Ein bekanntes Gemisch aus dem Stand der Technik ist E80A (BDH, Poole, Großbri tannien), welches Cyanbiphenyle enthält und die folgenden Parameter aufweist:

T_S,N = -15°
T_N,I = 60,0°
Δn = 0,1460
γ₂₀ = 41 cSt
V₁₀ (TN) = 2,07 Volt

Für viele Anwendungen weisen Gemisches dieses Typs jedoch unerwünscht niedrige Doppelbrechung bzw. einen für Anwendungen im freien zu kleinen nematischen Pha senbereich auf.

In der DE 43 37 439 werden Multi-Bottle-Systeme beschrieben, die es erlauben, flüssigkristalline Zusammensetzungen mit Doppelbrechungen zwischen 0,115 und 0,165 und Schwellspannungen zwischen 1,2 und 2,1 Volt bereitzustellen. Diese Sy steme weisen jedoch ebenfalls einen für Anwendungen im freien zu kleinen nemati schen Phasenbereich auf (T_N,I<70°C).

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein ähnliches Multi-Bottle- System zur Verfügung zu stellen, welches für den Einsatz im Außenbereich geeignete Phasenbereiche aufweist.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Flüssigkristallgemisch, bestehend im we sentlichen aus zwei oder mehr Verbindungen der allgemeinen Formel I,

worin R¹ für geradkettiges Alkyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen steht und n 0 oder 1 bedeutet, vorzugsweise ein Flüssigkristallgemisch, das eine oder mehrere Verbindun gen der Formel I mit n gleich 1 sowie eine oder mehrere Verbindungen der Formel I mit n gleich 0 enthält, zwei oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel II,

worin R² für geradkettiges Alkyl mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, R³ für gerad kettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht und

steht
eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel III,

zwei oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel IV,

worin R⁴ und R⁵ jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 2 bis 5 Kohlenstoffato men bedeuten, und zwei oder mehr Verbindungen der allgemeinen Formel V,

worin R⁶ und R⁷jeweils unabhängig voneinander eine der für R² angegebenen Be deutungen haben, insbesondere ein Flüssigkristallgemisch bei dem der Anteil der Verbindungen der Formeln I und II im Gesamtgemisch 65-85 Gew.-% beträgt.

Es wurde gefunden, daß bereits ein verhältnismäßig kleiner Anteil an Verbindungen der Formel III bis V zu einer erheblichen Verbesserung der der Mesophasenbereiche führt. Die Verbindungen der Formel IV weisen eine niedrige optische Anisotropie auf. Jedoch wird die optische Anisotropie des Gemisches im angegebenen Mi schungsbereich durch die Verbindungen der Formel IV nur verhältnismäßig wenig herabgesetzt, während der Mesophasenbereich wesentlich verbessert wird. Größere Mengen einer Verbindung der Formel I ergeben im allgemeinen nur eine geringe Verbesserung der Schwellenspannung, dagegen eine verhältnismäßig große Erhöhung der Viskosität. Dank der Erfindung ist es daher leichter, zu Flüssigkristallmischungen mit niedriger Schwellenspannung und breiten Mesophasenbereichen zu gelangen.

Der Begriff Alkyl mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen schließt vorzugsweise geradkettiges Alkyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ein und deckt die geradkettigen Gruppen Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl und Decyl ein. Gruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen werden im allgemeinen bevorzugt.

Bevorzugte Reste R³ mit einer Alkoxygruppe werden nachstehend aufgeführt:

Alkoxygruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy. Gruppen mit 1 bis 3 und 6 Kohlenstoffatomen werden im allgemeinen bevorzugt.

Die Verbindungen der Formeln I bis V sind bekannt oder sind Analoge bekannter Verbindungen (Formel I: EP 0 19 665, Formel II: DE 26 36 684 bzw. DE 33 21 373, Formel III: DE 21 67 252, Formel IV: DE 28 00 553, Formel V: DE 29 48 836). Ge eignete Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen sind dem Fachmann bekannt.

Formel I deckt die hochpolaren Verbindungen der allgemeinen Formeln Ia und Ib

ab.

Formel II deckt die apolaren Verbindungen der Formeln IIa und IIb

ab, von denen IIa zur Erzielung besonders niedriger Viskositäten bevorzugt werden.

Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R¹ bis R⁷ und die Bedeutung von n, können die Schaltzeiten, die Schwellenspannungen, die Steilheit der Durchlässig keitskennlinien usw. auf gewünschte Art abgeändert werden.

Das optimale Mischungsverhältnis der Verbindungen der Formeln I bis V hängt weit gehend von den gewünschten Eigenschaften, von den gewählten Komponenten der Formeln I bis V und von der Wahl ggf. enthaltener Komponenten ab. Geeignete Mi schungsverhältnisse innerhalb des oben angeführten Bereichs sind leicht von Fall zu Fall zu bestimmen. Im allgemeinen wird ein Verhältnis zwischen dem Gesamtgewicht von Verbindungen der Formel I und dem Gesamtgewicht von Verbindungen der Formel II zwischen etwa 2 : 1 und 1 : 2 bevorzugt.

Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis V in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht entscheidend. Die Mischungen können daher noch eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten, um so verschiedene Eigenschaften zu op timieren. Die beobachtete Auswirkung auf die Mesophasenbreite und die Schwellspannung ist aber im allgemeinen desto größer, je höher die Gesamtkonzen tration an Verbindungen der Formeln I bis V ist.

Bevorzugte erfindungsgemäße Mischungen sind daher jene, bei welchen der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis V zusammen im Gesamtgemisch wenigstens 50 bis 90 Gew.-% beträgt, und insbesondere jene, in welchen der Anteil an Verbindungen der Formel I wenigstens 25 Gew.-% beträgt. Selbstverständlich kann der Anteil auch bis zu 100 Gew.-% betragen.

Bevorzugte Konzentrationsbereiche für die Verbindungen der Formeln I bis V erge ben sich aus den aufgeführten Gewichtsverhältnissen und den bevorzugten Gesamt mengen. Besonders bevorzugt sind Mischungen, bei denen der Anteil an einer oder mehreren Verbindungen der Formel II in der Gesamtmischung 20 bis 45 Gew.-% be trägt, insbesondere 30-40 Gew.-%. Weiterhin sind solche Mischungen besonders be vorzugt, in welchen der Anteil an einer oder mehreren Verbindungen der Formel III im Gesamtgemisch höchstens 12 Gew.-%, insbesondere höchstens 10 Gew.-% be trägt. Weiterhin sind solche Mischungen besonders bevorzugt, in welchen der Anteil an einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV im Gesamtgemisch höchstens 15 Gew.-%, insbesondere höchstens 12 Gew.-% beträgt.

Besonders bevorzugt werden Mischungen, in welchen der Anteil an einer oder mehre ren Verbindungen der Formel V im Gesamtgemisch 7,5-25 Gew.-%, insbesondere 10- 20 Gew.-% beträgt.

Die Gesamtmenge an ggf. im Gemisch enthaltenen Verbindungen der Formel I mit m gleich 1, beträgt vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt minde stens 10 Gew.-%. Enthält die erfindungsgemäße Mischung eine oder mehrere Verbin dungen der Formel Ia und eine oder mehrere Verbindungen der Formel Ib, so ist das Gewichtsverhältnis zwischen den Verbindungen der Formel Ia und den Verbindungen der Formel Ib vorzugsweise mindestens 3 : 1 bis 1 : 1, insbesondere 2,5 : 1 bis 1,5 : 1.

Erfindungsgemäße Flüssigkristallgemische bestehen vorzugsweise zu

30-50 Gew.-% aus zwei oder mehr Verbindungen der Formel I, zu
25-45 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, zu
6-12 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel III,
5-15 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV, und zu
4-15 Gew.-% aus zwei oder mehr Verbindungen der Formel V.

Besonders bevorzugt werden aus Verbindungen der Formeln I bis V bestehende Flüssigkristallgemische, worin
R¹ n-Alkyl mit 2, 3, 4, 5 oder 7 C-Atomen bedeutet,
R² n-Alkyl mit 3 oder 5 C-Atomen bedeutet,
R³ n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 oder 3 C-Atomen bedeutet,
R⁴ und R⁵ jeweils n-Alkyl mit 3, 4, 5 oder 6 C-Atomen bedeuten,
R⁶ und R⁷ jeweils n-Alkyl mit 3 oder 5 C-Atomen bedeuten.

Ganz besonders bevorzugt sind Flüssigkristallgemische, die
3 bis 8 Verbindungen der Formel I,
2, 4 oder 4 Verbindung der Formel II,
1 Verbindung der Formel III,
2 Verbindungen der Formel IV und
2 bis 5 Verbindungen der Formel V
enthalten,
insbesondere solche, die mindestens 2 Verbindungen der Formel II, worin der Ring A eine trans-1,4-Cyclohexylengruppe bedeutet, und mindestens 1 Verbindung der For mel II, worin der Ring A eine 1,4-Phenylengruppe bedeutet, enthalten.

Die erfindungsgemäßen Gemische sind besonders geeignet für nematische und cho lesterische Anwendungen. Das Gemisch der Verbindungen der Formeln I, II, III und IV kann als solches oder in Mischung mit weiteren flüssigkristallinen und/oder nicht flüssigkristallinen Komponenten verwendet werden. Geeignete weitere Komponenten sind dem Fachmann bekannt und z. T. im Handel erhältlich, wie zum Beispiel nemati sche oder nematogene (monotrope oder isotrope) Substanzen der Klassen der Azoxy benzole, Benzylidenanaline, Biphenyle, Terphenyle, Benzoesäurephenyl- oder Cyclo hexylester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexancarbonsäure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoesäure, Cyclohexylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure und der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclo hexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexa ne, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-bis-Cyclo hexylbenzole, 4,4′-Biscyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl oder Cyclohexylthioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2- cyclohexylethane, 1-Cyc1ohexyl-2-(4-phenylcyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2- biphenylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gegebenenfalls halogenierte Stilbene, Benzylphenyläther, Tolane und substituierte Zimtsäuren. Die 1,4- Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein.

Die wichtigsten, als weitere Bestandteile von erfindungsgemäßen Medien geeigneten Verbindungen können durch die Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisiert werden:

R′-L-E-R′′ (1)
R′-L-COO-E-R′′ (2)
R′-L-OOC-E-R′′ (3)
R′-L-CH₂CH₂-E-R′′ (4)
R′-L-C≡C-E-R′ (5)

In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils, unabhängig voneinander, einen zweiwertigen Rest aus der Gruppe -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und deren Spie gelbilder, wobei Phe unsubstituiertes oder fluor-substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyri din-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)ethyl, Pyrimi din-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder Dioxan-2,5-diyl bedeutet.

Einer der Reste L und E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Die erfindungsgemaßen Medien enthalten vorzugsweise eine oder mehrere, aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählte Komponen ten mit L und E aus der Cyc, Phe und Pyr umfassenden Gruppe, und gleichzeitig eine oder mehrere, aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 mit einem der Reste L und E aus der Cyc, Phe und Pyr umfassenden Gruppe und dem anderen aus der -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc- umfassenden Gruppe und gegebenenfalls eine oder mehrere aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählte Komponenten mit Resten L und E aus der -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc- umfassenden Gruppe.

Bei einer bevorzugten Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 handelt es sich bei R′ und R′′ jeweils, unabhängig voneinander, um Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen (Gruppe 1). Bei den meisten dieser Verbindungen sind R′ und R′′ voneinander verschieden, wo bei einer dieser Reste meist Alkyl oder Alkenyl ist. Bei einer weiteren bevorzugten Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 ist R′′ -CN, -CF₃, F, Cl, -OCN oder -NCS; in diesem Fall hat R die für die Verbindungen der Gruppe 1 ange gebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl (Gruppe 2). Es sind aber auch andere Varianten der vorgeschlagenen Substituenten bei den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 verbreitet. Viele derartige Substanzen wie auch deren Mi schungen sind im Handel erhältlich. Alle diese Substanzen können durch aus der Lite ratur bekannte Verfahren oder analog zu diesen erhalten werden.

Neben den Komponenten aus der Gruppe 1 enthalten die erfindungsgemäßen Gemi sche vorzugsweise auch Komponenten aus der Gruppe 2, deren Anteile vorzugsweise wie folgt sind:

Gruppe 1: 20 bis 90%, insbesondere 30 bis 90%,
Gruppe 2: 10 bis 80%, insbesondere 10 bis 50%,

wobei die Summe der Anteile der Verbindungen der Formeln I bis V der Verbindun gen aus den Gruppen 1 und 2 jeweils 100% ergibt.

Die erfindungsgemäßen Gemische enthalten vorzugsweise 1 bis 40%, besonders be vorzugt 5 bis 30% an erfindungsgemäßen Verbindungen. Weitere bevorzugte Medien sind jene, die mehr als 40%, insbesondere 45 bis 90% an erfindungsgemäßen Verbin dungen enthalten. Die Medien enthalten vorzugsweise 3, 4 oder 5 erfindungsgemäße Verbindungen.

Neben einer oder mehreren Verbindungen der Formeln I bis V enthalten die erfin dungsgemäßen Flüssigkristallmischungen vorzugsweise als weitere Bestandteile 2 bis 40, insbesondere 4 bis 30 Komponenten. Diese Mischungen enthalten ganz besonders bevorzugt 7 bis 25 Komponenten zusätzlich zu einer oder mehreren Verbindungen der Formeln I bis V.

Um die Materialkenngrößen auf die entsprechenden Anzeigekenngrößen abzustim men, werden die erfindungsgemäßen Medien in einer besonders bevorzugten Ausfüh rungsform durch Vermischung sogenannter "Multi-Bottle-Systeme" hergestellt. Mit einem "Zwei- oder Vielflaschensystem" kann die erforderliche optische Anisotropie im allgemeinen entsprechend der Schichtdicke der TN-Anzeigevorrichtungen einge stellt werden.

Überdies kann mit dem erfindungsgemäßen "Multi-Bottle-Systeme" die Schwellen spannung bei einer vorgegebenen optischen Anisotropie eingestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Multi-Bottle-System mit zwei oder mehr Flüssigkristallbestandteilen, von denen mindestens zwei Komponenten fast die glei che Schwellenspannung, jedoch unterschiedliche optische Anisotropie aufweisen, oder wenigstens zwei Komponenten fast gleiche optische Anisotropie, jedoch unter schiedliche Schwellenspannung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kom ponente (A) ein Flüssigkristallmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.

Bevorzugte Multi-Bottle-Systeme sind:

a) Multi-Bottle-System, bei welchem die Komponente (A) eine optische Ani sotropie von 0,115-0,125 und die andere (B) eine optische Anisotropie von 0,155- 0,165 und fast die gleiche Schwellenspannung aufweist wie (A), insbesondere bei welchem die Komponente (B) im wesentlichen aus Verbindungen besteht; die ausge wählt wurden aus den Formeln I, III sowie VI, VII, VIII und IX: worin R¹ die für Formel I, R⁸ und R⁹ jeweils die für R² und R³ und Ring A die für Formel II angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise bedeutet Ring A in For mel IX trans-1,4-Cyclohexylen.
b) Multi-Bottle-System, bei welchem Komponente (A) eine Schwellenspannung von etwa 1,2 Volt, und Komponente (C) eine Schwellenspannung von etwa 2,3 Volt und fast die gleiche optische Anisotropie wie (A) aufweist, insbesondere bei welchem Komponente (C) im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die ausgewählt wurden aus den Formeln II, III, V, VI, VII, VIII, IX sowie X und XI worin R¹ und R² eine der für Formel II angegebene Bedeutungen haben. Vorzugs weise bedeutet Ring A in Formel IX 1,4-Phenylen.
d) Vielflaschensystem, bei welchem Komponente (D) eine optische Anisotropie von 0,155-0,165 und eine Schwellenspannung von etwa 2,3 Volt aufweist, insbeson dere bei welchem Komponente (D) im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die ausgewählt wurden aus den Formeln II, III, V, VI, VIII und IX.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine elektrooptische Anzeigevorrichtung, beruhend auf dem Prinzip der verdrillten nematischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flüssigkristallmedium, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, oder ein aus den Vielflaschensystemen gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16 erhältliches Flüs sigkristallmedium als Dielektrikum enthält.

Die erfindungsgemäßen Gemische können überdies eine oder mehrere optisch aktive Verbindungen enthalten. Beispiele für geeignete optisch aktive Verbindungen sind die Cholesterylderivate (zum Beispiel Cholesterylchlorid oder Cholesterylnonanoat) und die optisch aktiven Verbindungen der Formeln I-VIII mit einer chiralen Seiten kette [zum Beispiel optisch aktives 4-(2-Methylbutyl- oder 2-Methylbutoxy)-4- biphenylcarbonitril]. Die erfindungsgemäßen Gemische können außerdem eine oder mehrere dichroitische Farbstoffe, zum Beispiel Azo-, Azoxy- bzw. Anthrachinon farbstoffe) enthalten. Der Anteil an optisch aktiven Verbindungen bzw. Farbstoffen hängt von der Löslichkeit, der gewünschten Ganghöhe, der gewünschten Farbe, Ex tinktion und dergleichen ab. Im allgemeinen beträgt der Anteil an optisch aktiven Verbindungen bei dichroitischen Farbstoffen meist jeweils um 10 Gew.-%, vorzugs weise 0,5 bis 8,0 Gew.-% im Gesamtgemisch.

Die erfindungsgemäßen Gemische und die dieses Gemisch als flüssigkristallines Dielektrikum enthaltenden elektrooptischen Vorrichtungen können durch an sich be kannte Verfahren hergestellt werden.

Die Erfindung wird durch die unten aufgeführten Beispiele noch näher erläutert. C bezeichnet eine kristalline Phase, S eine smektische Phase, S_B eine smektische B- Phase, N eine nematische Phase und I die isotrope Phase. V₁₀ bezeichnet die Span nung für eine Durchlässigkeit von 10% (Betrachtungswinkel senkrecht zur Plat tenoberfläche). Δn bezeichnet die optische Anisotropie und n_o den Brechungsindex für die Na_D-Linie, wenn nicht anders angegeben. Die optischen Daten wurden bei 20°C gemessen, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben.

Die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen in den nachfolgenden Beispielen wer den mittels Akronymen angegeben. Die Umwandlung in die chemischen Formeln wird durch die folgenden Abkürzungen erklärt:

Kode für R¹, R², L¹

Beispiel 1

Ein Gemisch, bestehend aus

ME2N.F
5,0
ME3N.F	6,0
ME5N.F	12,0
ME7N.F	4,0
HP-3N.F	5,0
HP-4N.F	5,0
HP-5N.F	5,0
PCH-301	10,0
CCH-301	4,0
CCH-303	14,0
CCH-502	4,0
ME60.5	8,0
HD-34	6,0
HD-35	6,0
CBC-33	3,0
CBC-53	3,0

weist die folgenden Eigenschaften auf:

TS,N: < -40°C
TN,I: +82°C
Viskosität (20°C): 43 mm²/s
Δn (20°C): 0,1207
V (10, 0, 20): 1,17 Volt

Beispiel 2

Es wird ein die Komponenten A, B, C und D umfassendes "4-Flaschensystem" hergestellt:

Bei Komponente A handelt es sich um das in Beispiel 1 beschriebene Gemisch.

Komponente B hat die folgenden Kenngrößen:
S < -40N + 82 I
Δn (20°C): 0,1638
Viskosität (20°C): 52 mm²/s
V (10, 0, 20): 1,17 V

Komponente C hat die folgenden Kenngrößen:
S < -40 N + 91 I
Δn (20°C): 0,1192
Viskosität (20°C): 22 mm²/s
V (10, 0, 20): 2,32 V

Komponente D hat die folgenden Kenngrößen:
S < -40 N + 90 I
Δn (20°C): 0,1602
Viskosität (20°C): 56 mm2/s
V (10, 0, 20): 2,26 V

Durch Mischen der Komponenten A und B werden Mischungen mit den folgenden Kenngrößen erhalten:

Durch Mischen der Komponenten A und C werden Mischungen mit den folgenden Kenngrößen erhalten:

Durch Mischen der Komponenten A und D werden Mischungen mit den folgenden Kenngrößen erhalten:

Mit dem neuen "4-Flaschensystem" können die Kenngrößen Δn und V_{(10, 0, 20)} zwischen 0,119 und 0,164 bzw. zwischen 1,17 Volt und 2,32 Volt eingestellt werden, indem die 4 Grundmischungen in den entsprechenden Mengen vermischt werden.

Claims

1. Flüssigkristallgemisch, bestehend im wesentlichen aus zwei oder mehr Verbin dungen der allgemeinen Formel I, worin R¹ für geradkettiges Alkyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen steht und n 0 oder 1 bedeutet,
zwei oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel II, worin R² für geradkettiges Alkyl mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, R³ für gerad kettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht und steht
eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel III, zwei oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel IV, worin R⁴ und R⁵ jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, und zwei oder mehr Verbindungen der allgemeinen Formel V, worin R⁶ und R⁷ jeweils unabhängig voneinander eine der für R² angegebenen Bedeutungen haben.

2. Flüssigkristallgemisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthält mit n gleich 1 sowie eine oder meh rere Verbindungen der Formel I mit n gleich 0.

3. Flüssigkristallgemisch gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Verbindungen der Formeln I und II im Gesamtgemisch 65-85 Gew.-% beträgt.

4. Flüssigkristallgemisch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anteil der Verbindungen der Formel II im Gesamtgemisch wenig stens 20 Gew.-% beträgt.

5. Flüssigkristallgemisch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß es aus
30-50 Gew.-% aus zwei oder mehr Verbindungen der Formel I,
25-45 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel II,
6-12 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel III,
5-15 Gew.-% aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel IV, und
4-15 Gew.-% aus zwei oder mehr Verbindungen der Formel V
besteht.

6. Flüssigkristallgemisch gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich net, daß
R¹ n-Alkyl mit 2, 3, 4, 5 oder 7 C-Atomen bedeutet,
R² n-Alkyl mit 3 oder 5 C-Atomen bedeutet,
R³ n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1 oder 3 C-Atomen bedeutet,
R⁴ und R⁵ jeweils n-Alkyl mit 3, 4, 5 oder 6 C-Atomen bedeuten,
R⁶ und R⁷ jeweils n-Alkyl mit 3 oder 5 C-Atomen bedeuten.

7. Flüssigkristallgemisch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß es
3 bis 8 Verbindungen der Formel I,
2, 3 oder 4 Verbindung der Formel II,
1 Verbindung der Formel III,
2 Verbindungen der Formel IV und
2 bis 5 Verbindungen der Formel V
enthält.

8. Flüssigkristallgemisch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß es 2 Verbindungen der Formel II, worin der Ring A eine trans-1,4- Cyclohexylengruppe bedeutet, und mindestens 1 Verbindung der Formel II, worin der Ring A eine 1,4-Phenylengruppe bedeutet, enthält.

9. Multi-Bottle-System mit zwei oder mehr Flüssigkristallbestandteilen, von de nen mindestens zwei Komponenten fast die gleiche Schwellenspannung, jedoch un terschiedliche optische Anisotropie aufweisen, oder wenigstens zwei Komponenten fast gleiche optische Anisotropie, jedoch unterschiedliche Schwellenspannung auf weisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente (A) ein Flüssigkristallmedi um gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.

10. Multi-Bottle-System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (A) eine optische Anisotropie von 0,115-0,125 und die andere (B) eine optische Anisotropie von 0,155-0,165 und fast die gleiche Schwellenspannung auf weist wie (A).

11. Multi-Bottle-System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) im wesentlichen aus Verbindungen besteht; die ausgewählt wurden aus den Formeln I, III sowie VI, VII, VIII und IX: worin R¹ die für Formel I, R⁸ und R⁹ jeweils die für R² und R³ und Ring A die für Formel II angegebenen Bedeutungen haben.

12. Vielflaschensystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kompo nente (A) eine Schwellenspannung von etwa 1,2 Volt, und Komponente (C) eine Schwellenspannung von etwa 2,3 Volt und fast die gleiche optische Anisotropie wie (A) aufweist.

13. Multi-Bottle-System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (C) im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die ausgewählt wurden aus den Formeln I, II, III, V, VI, VII, VIII, IX sowie X und XI worin R¹, und R² eine der für Formel II angegebene Bedeutungen haben.

14. Multi-Bottle-System gemäß der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet daß Komponente (D) eine optische Anisotropie von 0,155-0,165 und eine Schwellenspan nung von etwa 2,3 Volt aufweist.

15. Multi-Bottle-System gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (D) im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die ausgewählt wurden aus den Formeln II, III, V, VI, VIII und IX gemäß der Ansprüche 1, 12 und 14.

16. Elektrooptische Anzeigevorrichtung, beruhend auf dem Prinzip der verdrillten nematischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flüssigkristallmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder ein aus den Multi-Bottle-System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 erhältliches Flüssigkristallmedium als Dielektrikum enthält.