DE19945889A1

DE19945889A1 - Flüssigkristalline Verbindungen und Flüssigkristallines Medium

Info

Publication number: DE19945889A1
Application number: DE19945889A
Authority: DE
Inventors: Eike Poetsch; Brigitte Schuler; Michael Heckmeier; Volker Reifenrath; Werner Binder; Joachim Krause
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2000-04-27
Also published as: JP2000109840A; US6146719A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I DOLLAR F1 worin R, n und m die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium, sowie dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.

Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflußt werden können. Elektrooptische Vorrich tungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vor richtungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP- Zellen (Deformation aufgerichteter Phasen), Gast/Wirt-Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("super twisted nematic"), SBE-Zellen ("superbirefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference"). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nema tische Struktur.

Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung besitzen. Ferner sollten die Flüssigkristall materialien niedere Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze An sprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast er geben.

Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d. h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispielsweise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssig kristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwen dung gelangen, ist es wichtig, daß die Komponenten untereinander gut mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genü gen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elek trische Leitfähigkeit aufweisen.

Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nicht- linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, breiten nematischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand, guter UV- und Temperaturstabilität und geringem Dampfdruck erwünscht.

Derartige Matrix-Flüssigkristallanzeigen 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) oder andere Dioden auf Silizium- Wafer als Substrat.
2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.

Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial be schränkt 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 elektro optischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFTs aus Verbindungshalbleitern wie z. B. CdSe oder TFTs 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 trans parente 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 für 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 TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.

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 insbesondere für TV-Anwendungen (z. B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays für Rechner anwendungen (Laptop) und 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 Flüssigkristall mischungen [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, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Tele vision Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. Mit abnehmendem Wider stand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige und es kann das Problem der "after image elimination" auftreten. 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, um akzeptable Standzeiten zu erhalten. Insbesondere bei low-volt- Mischungen war es bisher nicht möglich, sehr hohe spezifische Wider stände zu realisieren. Weiterhin ist es wichtig, daß der spezifische Wider stand eine möglichst geringe Zunahme bei steigender Temperatur sowie nach Temperatur- und/oder UV-Belastung zeigt. Besonders nachteilig sind auch die Tieftemperatureigenschaften der Mischungen aus dem Stand der Technik. Gefordert wird, daß auch bei tiefen Temperaturen keine Kristalli sation und/oder smektische Phasen auftreten und die Temperatur abhängigkeit der Viskosität möglichst gering ist. Die MFK-Anzeigen aus dem Stand der Technik genügen somit nicht den heutigen Anforderungen.

Neben Flüssigkristallanzeigen, die eine Hintergrundbeleuchtung verwen den, also transmissiv und gegebenenfalls transflektiv betrieben werden, sind besonders auch reflektive Flüssigkristallanzeigen interessant. Diese reflektiven Flüssigkristallanzeigen benutzen das Umgebungslicht zur In formationsdarstellung. Somit verbrauchen sie wesentlich weniger Energie als hintergrundbeleuchtete Flüssigkristallanzeigen mit entsprechender Größe und Auflösung. Da der TN-Effekt durch einen sehr guten Kontrast gekennzeichnet ist, sind derartige reflektive Anzeigen auch bei hellen Umgebungsverhältnissen noch gut abzulesen. Dies ist bereits von einfa chen reflektiven TN-Anzeigen, wie sie in z. B. Armbanduhren und Taschen rechnern verwendet werden, bekannt. Jedoch ist das Prinzip auch auf hochwertige, höher auflösende Aktiv-Matrix angesteuerte Anzeigen wie z. B. TFT-Displays anwendbar. Hier ist wie bereits bei den allgemeinen üb lichen transmissiven TFT-TN-Anzeigen die Verwendung von Flüssig kristallen mit niedriger Doppelbrechung (Δn) nötig, um eine geringe opti sche Verzögerung (d.Δn) zu erreichen. Diese geringe optische Verzöge rung führt zu einer meist akzeptablen geringen Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastes (vgl. DE 30 22 818). Bei reflektiven Anzeigen ist die Ver wendung von Flüssigkristallen mit kleiner Doppelbrechung noch wichtiger als bei transmissiven Anzeigen, da bei reflektiven Anzeigen die effektive Schichtdicke, die das Licht durchquert, ungefähr doppelt so groß ist wie bei transmissiven Anzeigen mit derselben Schichtdicke.

Vorteile von reflektiven Anzeigen gegenüber transmissiven Anzeigen sind neben dem geringeren Leistungsverbrauch (keine Hintergrundbeleuchtung nötig) die Platzersparnis, die zu einer sehr geringen Bautiefe führt und die Verminderung von Problemen durch Temperaturgradienten durch unter schiedliche Aufheizung durch die Hintergrundbeleuchtung.

Eine kleinere Doppelbrechung erlaubt Flüssigkristallzellen mit größerer Schichtdicke zu verwenden, was seinerseits die Produktionsausbeute verbessert.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf an MFK-Anzeigen und insbesondere an reflektiven MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten auch bei tiefen Temperaturen und niedriger Schwellen spannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.

Bei TN-(Schadt-Helfrich)-Zellen sind Medien erwünscht, die folgende Vorteile in den Zellen ermöglichen:

- erweiterter nematischer Phasenbereich (insbesondere zu tiefen Temperaturen)
- schnelle Schaltbarkeit bei tiefen Temperaturen
- erhöhte Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung (längere Lebens dauer)
- niedriger Schwellen-(Ansteuer-)spannung
- niedrige Doppelbrechung besonders für verbesserten Beobachtungs winkelbereich

Mit den aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Medien ist es nicht möglich, diese Vorteile unter gleichzeitigem Erhalt der übrigen Parameter zu realisieren.

Bei höher verdrillten Zellen (STN) sind Medien erwünscht, die eine höhere Multiplexierbarkeit und/oder kleinere Schwellenspannungen und/oder brei tere nematische Phasenbereiche (insbesondere bei tiefen Temperaturen) ermöglichen. Hierzu ist eine weitere Ausdehnung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes (Klärpunkt, Übergang smektisch-nematisch bzw. Schmelzpunkt, Viskosität, dielektrische Größen, elastische Größen) dringend erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für der artige MFK-, TN- oder STN-Anzeigen, insbesondere für reflektive MFK-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße, und vorzugsweise gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen sowie niedrige Doppelbrechungen aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in Anzeigen erfindungsgemäße Medien verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von polaren Verbindungen mit positiver dielektri scher Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I

enthält,
worin
R H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bzw. 2 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
m 0 oder 1,
n 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1,
m + n 1, 2 oder 3, bevorzugt 1 oder 2
bedeuten.

Bevorzugt ist m = 1 und n = 0 oder 1, besonders bevorzugt m = 1 und n = 0.

Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten Anwendungs bereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten können diese Verbindungen als Basismaterialien dienen, aus denen flüssigkristalline Medien zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch Verbindungen der Formel I flüssigkristallinen Basismaterialien aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um beispielsweise die dielektrische und/oder insbesondere die optische Anisotropie eines solchen Dielektrikums zu beeinflussen und/oder um dessen Schwellen spannung und/oder gegebenenfalls dessen Viskosität zu optimieren.

Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung günstig gelegenen Temperaturbereich. Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie stabil.

Ketone der Formel

aus denen sich Verbindungen der Formel I herstellen lassen, sind aus E. Poetsch et al.; 14^th Internat. Liquid Crystal Conference, 21.-26. Juni, 1992, Pisa, Postersektion A und 15^th Internat. Liquid Crystal Conference, 03.-08. Juli, 1994, Vortragsreihe B bekannt.

Die erfindungsgemäßen Medien enthaltend Verbindungen der Formel I bei denen bevorzugt m 1 und n 0 oder 1 ist.

Insbesondere bevorzugt sind Medien enthaltend Verbindungen der Formel I, worin m 1 und n 0 bedeuten.

Falls R einen Alkylrest und/oder einen Alkoxyrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig, hat 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und bedeutet demnach bevorzugt Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy oder Heptoxy, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tri decyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Methoxy, Octoxy, Nonoxy, Decoxy, Un decoxy, Dodecoxy, Tridecoxy oder Tetradecoxy.

Oxaalkyl bedeutet vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxy methyl), 2-(= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxa heptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxa nonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl.

Falls R einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH₂-Gruppe durch -CH=CH ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach beson ders Vinyl, Prop-1-, oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec- 9-enyl.

Falls R einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH₂-Gruppe durch -O- und eine durch -CO- ersetzt ist, so sind diese bevorzugt benachbart. Somit beinhalten diese eine Acyloxygruppe -CO-O- oder eine Oxycarbonyl gruppe -O-CO-. Vorzugsweise sind diese geradkettig und haben 2 bis 6 C-Atome.

Sie bedeuten demnach besonders Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxy ethyl, 2-Butyryloxyethyl, 3-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxycarbonylmethyl, Ethoxy carbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxy carbonyl)ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxycarbonyl)propyl, 4-(Methoxycarbonyl)-butyl.

Falls R einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH₂-Gruppe durch unsub stituiertes oder substituiertes -CH=CH- und eine benachbarte CH₂-Gruppe durch CO oder CO-O oder O-CO ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 4 bis 13 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Acryloyloxymethyl, 2-Acryl oyloxyethyl, 3-Acryloyloxypropyl, 4-Acryloyloxybutyl, 5-Acryloyloxypentyl, 6-Acryloyloxyhexyl, 7-Acryloyloxyheptyl, 8-Acryloyloxyoctyl, 9-Acryloyl oxynonyl, 10-Acryloyloxydecyl, Methacryloyloxymethyl, 2-Methacryloyloxy ethyl, 3-Methacryloyloxypropyl, 4-Methacryloyloxybutyl, 5-Methacryloyl oxypentyl, 6-Methacryloyloxyhexyl, 7-Methacryloyloxyheptyl, 8-Methacryl oyloxyoctyl, 9-Methacryloyloxynonyl.

Falls R einen einfach durch CN oder CF₃ substituierten Alkyl- oder Alkenylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig. Die Substitution durch CN oder CF₃ ist in beliebiger Position.

Falls R einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig und Halogen ist vorzugsweise F oder Cl. Bei Mehrfachsubstitution ist Halogen vorzugsweise F. Die resultierenden Reste schließen auch perfluorierte Reste ein. Bei Einfachsubstitution kann der Fluor- oder Chlorsubstituent in beliebiger Position sein, vorzugsweise jedoch in ω-Position.

Verbindungen der Formel I, die über für Polymerisationsreaktionen geeig nete Flügelgruppen R verfügen, eignen sich zur Darstellung flüssigkristal liner Polymerer.

Verbindungen der Formel I mit verzweigten Flügelgruppen R können gelegentlich wegen einer besseren Löslichkeit in den üblichen flüssig kristallinen Basismaterialien von Bedeutung sein, insbesondere aber als chirale Dotierstoffe, wenn sie optisch aktiv sind. Smektische Verbindungen dieser Art eignen sich als Komponenten für ferroelektrische Materialien.

Verbindungen der Formel I mit S_A-Phasen eignen sich beispielsweise für thermisch adressierte Displays.

Verzweigte Gruppen enthalten in der Regel nicht mehr als eine Ketten verzweigung. Bevorzugte verzweigte Reste R sind Isopropyl, 2-Butyl (= 1-Methylpropyl), Isobutyl (= 2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl (= 3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propyl pentyl, Isopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy, 2-Methylpentoxy, 3-Methylpentoxy, 2-Ethylhexoxy, 1-Methylhexoxy, 1-Methylheptoxy.

Falls R einen Alkylrest darstellt, in dem zwei oder mehr CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -CO-O- ersetzt sind, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er verzweigt und hat 3 bis 12 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Bis-carboxy-methyl, 2,2-Bis-carboxy ethyl, 3,3-Bis-carboxy-propyl, 4,4-Bis-carboxy-butyl, 5,5-Bis-carboxy pentyl, 6,6-Bis-carboxy-hexyl, 7,7-Bis-carboxy-heptyl, 8,8-Bis-carboxy octyl, 9,9-Bis-carboxy-nonyl, 10,10-Bis-carboxy-decyl, Bis-(methoxy carbonyl)-methyl, 2,2-Bis-(methoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(methoxy carbonyl)-propyl, 4,4-Bis-(methoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(methoxy carbonyl)-pentyl, 6,6-Bis-(methoxycarbonyi)-hexyl, 7,7-Bis-(methoxy carbonyl)-heptyl, 8,8-Bis-(methoxycarbonyl)-octyl, Bis-(ethoxycarbonyl)- methyl, 2,2-Bis-(ethoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(ethoxycarbonyl)-propyl, 4,4-Bis-(ethoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(ethoxycarbonyl)-hexyl.

Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formel I bei denen m = 1 und n = 0 sowie R Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl oder 1E-Pentenyl bedeutet so wie diese Verbindungen ent haltende Medien. Insbesondere bevorzugt von diesen Verbindungen werden die Alkylverbindungen eingesetzt.

Die Verbindungen der Formel I können nach bekannten Methoden mit bekannten Fluorüberträgern wie Diethylaminoschwefeltrifluorid (DAST) oder SF₄ aus den bereits bekannten Vorstufenketonen Ia (E. Poetsch et al.; 14^th Internat. Liquid Crystal Conference, 21.-26. Juni, 1992, Pisa, Postersektion A und 15^th Internat. Liquid Crystal Conference, 03.-08. Juli, 1994, Vortragsreihe B) darstellbar gemäß dem folgenden Reaktions schema:

Schema 1

Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen (insbeson dere STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nichtlinearen Elemen ten zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Widerstand), die der artige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektro optische Zwecke.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine be deutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes.

Die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Tempe ratur, thermischer und UV-Stabilität, optischer Anisotropie (i. e. Doppel brechung) und Schwellenspannung übertreffen bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.

Die Forderung nach hohem Klärpunkt, nematischer Phase bei tiefer Tem peratur sowie einer niedrigen Doppelbrechung (Δn) und gleichzeitig einer niedrigen Schwellenspannung konnte bislang nur unzureichend erfüllt werden. Flüssigkristallmischungen wie z. B. MLC-6476 und MLC-6625 (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) weisen zwar vergleichbare Klärpunkte und Tieftemperaturstabilitäten auf, sie haben jedoch sowohl viel höhere Δn-Werte von ca. 0,075 als auch viel höhere Schwellenspannungen von ca. 1,7 V und mehr.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es unter Beibehaltung der nematischen Phase bis -20°C und bevorzugt bis -30°C, besonders bevorzugt bis -40°C, Klärpunkte oberhalb 80°C, vorzugsweise oberhalb 90°C, besonders bevorzugt oberhalb 100°C, gleichzeitig Doppelbrechungen ≦ 0,07, vorzugsweise ≦ 0,065, besonders vorzugs weise ≦ 0,0635, insbesondere ≦ 0,0625 und ganz speziell bevorzugt ≦ 0,0615 und eine niedrige Schwellenspannung zu erreichen, wodurch hervorragende STN- und MFK-Anzeigen und insbesondere reflektive MFK-Anzeigen erzielt werden können. Insbesondere sind die Mischungen durch kleine Operationsspannungen gekennzeichnet. Die TN-Schwellen liegen unterhalb 1,5 V, vorzugsweise unterhalb 1,4 V, besonders bevorzugt < 1,3 V.

Insbesondere bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Mischungen durch einen Klärpunkt von 80°C oder mehr und

- eine Schwellenspannung von 1,40 V oder weniger sowie einem Δn von 0,0625 oder weniger, bevorzugt
- eine Schwellenspannung von 1,35 V oder weniger sowie einem Δn von 0,0615 oder weniger, oder
- eine Schwellenspannung von 1,30 V oder weniger und einem Δn von 0,064 oder weniger, bevorzugt von 0,063 oder weniger, gekennzeichnet.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß durch geeignete Wahl der Kom ponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z. B. oberhalb 110°C) bei niedrigeren dielektrischen Anisotropiewerten und somit höheren Schwellenspannungen oder niedrigere Klärpunkte bei höheren dielektrischen Anisotropiewerten (z. B. < 12) und somit niedrige ren Schwellenspannungen (z. B. < 1,1 V) unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Ebenso können auch bei entsprechend wenig erhöhten Viskositäten Mischungen mit größerem Δε und somit geringeren Schwellen erhalten werden. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten vorzugsweise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [C. H. Gooch und H. A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C. H. Gooch und H. A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975], wobei hier neben besonders günstigen elektrooptischen Eigenschaften wie z. B. hohe Steilheit der Kennlinie und geringe Winkelabhängigkeit des Kontrastes (DE-PS 30 22 818) bei gleicher Schwellenspannung wie in einer analogen Anzeige im zweiten Minimum eine kleinere dielektrische Anisotropie ausreichend ist. Hierdurch lassen sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen im ersten Minimum deutlich höhere spezifische Widerstände verwirklichen.

Der Fachmann kann durch geeignete Wahl der einzelnen Kom ponenten und deren Gewichtsanteilen mit einfachen Routinemethoden die für eine vorgegebene Schichtdicke der MFK-Anzeige erforderliche Doppel brechung einstellen. Die Anforderungen an reflektive MFK-Anzeigen wurden z. B. im Digest of Technical papers, SID Symposium 1998 dargestellt.

Die Rotationsviskosität γ1 bei 20°C ist vorzugsweise < 140 mPas, beson ders bevorzugt < 120 mPas. Der nematische Phasenbereich ist vorzugs weise mindestens 90°C, insbesondere mindestens 100°C. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -20°C bis +80°C.

Messungen der "Capacity Holding Ratio" auch "Voltage Holding Ratio" (HR) genannt [S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] haben ergeben, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine ausreichende HR für MFK-Anzeigen aufweisen.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien mehrere (vor zugsweise zwei oder mehr) Verbindungen der Formel I, d. h. der Anteil dieser Verbindungen ist 5-95%, vorzugsweise 10-60% und besonders bevorzugt im Bereich von 15-50%.

Die einzelnen Verbindungen der Formeln II bis X und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindun gen hergestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben.

a) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II bis VIII:
worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben:
R⁰: n-Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils 1 bzw. 2 bis 7 C-Atomen,
X⁰: F, Cl, halogeniertes Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C-Atomen,
Z^x: CH₂CH₂ oder COO,
Y¹ und Y²: jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
r: 0 oder 1.
Die Verbindung der Formel V ist vorzugsweise eine Verbindung aus gewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Va bis Vd.
Bevorzugt wird mindestens eine Verbindung der Formel II eingesetzt. Besonders bevorzugt ist dieses eine Verbindung der Formel IIIa.
in der R⁰ die oben für Formel III angegebene Bedeutung hat und X⁰ F, OCHF₂ oder OCF₃, bevorzugt jedoch R⁰ n-Alkyl und besonders bevorzugt n-Alkyl mit 2 bis 5 C-Atomen und bevorzugt X⁰ F bedeutet.
Ganz besonders bevorzugt werden eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa mit X⁰ = F eingesetzt.
b) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Verbindungen der allgemeinen Formeln VIl und VIII:
worin R⁰, Y¹, X⁰, Y² und r die oben für Formel VII bzw. VIII angege bene Bedeutung haben und bevorzugt Y¹ und Y² F, n = 1 und X⁰ F bedeuten.
Besonders bevorzugt werden Verbindungen der Formeln VIIa und/oder Villa eingesetzt.
worin R⁰ die oben bei Formeln II bis VII angegebene Bedeutung hat und X⁰ F, OCF₃ oder CCHF₂ bevorzugt F bedeutet.
worin R⁰, X⁰, Y¹ und Y² jeweils unabhängig voneinander eine der oben für Formeln II bis VII angegebenen Bedeutungen haben, vor zugsweise F, Cl, CF₃, OCF₃, OCHF₂, Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 6 C-Atomen bedeutet.
c) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel IX
worin
R¹ und R² unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkyloxyalkyl mit 2 bis 7 C-Atomen oder Fluoralkyl
bedeutet.
Besonders bevorzugt enthält das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IXa und/oder IXb.
worin jeweils unabhängig voneinander
Alkyl¹ n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen bevorzugt 1 bis 5 C-Atomen,
Alkyl² n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, bevorzugt 1, 2 oder 3 besonders bevorzugt 1 C-Atom,
Alkyl³ n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen, bevorzugt mit 1 bis 5 C-Atomen,
Alkyl⁴ n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, bevorzugt mit 2 bis 4, besonders bevorzugt 3 C-Atomen
bedeuten.
d) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel X
worin
R³ und R⁴ unabhängig voneinander die oben für Formel IX für R¹ und R² angegebene Bedeutung haben, bevorzugt sind
R³ und R⁴ jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen besonders bevorzugt mit 3 bis 5 C-Atomen,
bevorzugt
und
n 0 oder 1
bedeuten.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz der Verbindungen der Formeln Xa und/oder Xb.
worin
R³ und R⁴ jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen bevorzugt mit 3 bis 5 C-Atomen
bedeutet.
e) Der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im Gesamtgemisch mindestens 5% bevorzugt 7-40%, besonders bevorzugt 10-20%.
f) Der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis VII beträgt im Gesamtgemisch 10-30%, bevorzugt 5-20% und besonders bevorzugt 10-15%. Diese Grenzen gelten insbesondere für die Verbindung der Formel IIa.
g) Der Anteil an Verbindungen der Formeln VII und VIII besonders der Verbindungen VIIa und VIIIa am Gesamtmischung beträgt 30-70%, bevorzugt 40-60%, insbesondere bevorzugt 45-55%.
h) Der Anteil an Verbindungen der Formel VII beträgt 10-35%, bevor zugt 20-30%.
i) Der Anteil an Verbindungen der Formel VIII am Gesamtgemisch beträgt 10-40%, bevorzugt 18-30%.
j) Der Anteil an Verbindungen der Formel IX am Gesamtgemisch beträgt 0-24%, bevorzugt 5-20% und besonders bevorzugt 7 bis 15%.
k) Der Anteil an Verbindungen der Formel X am Gesamtgemisch beträgt 0-30%, bevorzugt 5-20%, besonders bevorzugt 10-16%.
l)
ist vorzugsweise
besonders bevorzugt
m) Das Medium enthält Verbindungen der Formeln II, VIII, IX, X und XI.
n) R⁰ ist vorzugsweise geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen
o) Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen der Formeln I bis X, wobei "im wesentlichen" in dieser Anmeldung bedeutet zu mehr als 50%, bevorzugt zu mindestens 70% und besonders bevorzugt zu mindestens 80%.
p) Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen der Formeln I bis IX.
q) Das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln Ixa, Ixb, Xa und Xb.
r) Das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise der allgemeinen Formel IXc
worin
Alkyl⁵ n-Alkyl mit 1 bis 7 C-Atomen bevorzugt mit 3 bis 5 C-Atomen und
Alkyl⁶ n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen bevorzugt mit 1 bis 3 C-Atomen
bedeutet.
s) Das Gewichtsverhältnis (I) : (II + VII + VIII + IX + X) ist vorzugsweise 1 : 10 bis 1 : 1,5, besonders bevorzugt 1 : 8 bis 1 : 3.
t) Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I, IIa, VIIa, VIIIa, IXa, Xa und Xb.
u) Das Medium enthält Verbindungen der Formeln I, II, VII, VIII, IX und X und besteht bevorzugt im wesentlichen aus diesen Verbindungen.

Es wurde gefunden, daß bereits ein relativ geringer Anteil an Verbin dungen der Formel I im Gemisch mit üblichen Flüssigkristallmaterialien, insbesondere jedoch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formeln II, VIII, IX und/oder X zu einer beträchtlichen Erniedrigung der Werte für die Doppelbrechung und zu niedrigen Schwellenspannungen führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet werden, wodurch die Lagerstabilität verbessert wird.

Der Ausdruck "Alkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.

Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradket tigen Gruppen. Besonders bevorzugte Alkenylgruppen sind C₂-C₇-1E- Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl, C₅-C₇-4-Alkenyl, C₅-C₇-5-Alkenyl und C₇-6- Alkenyl, insbesondere C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl und C₅-C₇- 4-Alkenyl. Beispiele weiterer bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z- Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und der gleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.

Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigem Fluor, d. h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluor butyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.

Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Reste der Formel C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m 1 bis 6.

Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R⁰, R^0', R^0", X⁰ und X^0' können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste, 3E-Alkenylreste, 2E-Alkenyloxy reste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbes serten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elasti schen Konstanten k₃₃ (bend) und k₁₁ (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k₃₃/k₁₁ im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten.

Eine -CH₂CH₂-Gruppe führt im allgemeinen zu höheren Werten von k₃₃/k₁₁ im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k₃₃/k₁₁ ermöglichen z. B. flachere Transmissionskennlinien in TN-Zellen mit 90° Verdrillung (zur Erzielung von Grautönen) und steilere Transmissions kennlinien in STN-, SBE- und OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt.

Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV + V + V) + VIII + IX hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III, IV, V, VI, VII und/oder VIII und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhande ner Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.

Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis X in den erfin dungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf die Ansprech zeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der Formeln I bis X ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfin dungsgemäßen Medien Verbindungen der Formeln II bis VII, worin X⁰ F, OCF₃ oder OCHF₂ bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften. Insbesondere Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I und der Formel IIa zeichnen sich durch ihre niedrigen Schwellenspannungen und durch ihre kleine Doppelbrechung aus.

Mischungen, die neben Verbindungen der Formel I und der Formel IIa Verbindungen der Formel VII, insbesondere VIIa, oder der Formel VIII, insbesondere der Formel VIIIa und ganz besonders der Formel VIIa und der Formel VIIIa enthalten, zeichnen sich durch gute Schwellen spannungen aus.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen STN- bzw. MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächen behandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbe sondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM und ganz besonders reflektive Anzeigen.

Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristall mischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweck mäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, die Mischungen auf andere herkömmliche Arten, z. B. durch Verwendungen von Vormischun gen z. B. Homologenmischungen oder unter Verwendungen von soge nannten "Multi-Bottle" Systemen, herzustellen.

Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15%, bevorzugt 0-10%, pleochroitische Farbstoffe und/oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden. Die einzelnen zugesetzten Verbindungen werden in Konzentrationen von 0,01 bis 6% und bevorzugt von 0,1 bis 3% einge setzt. Dabei werden jedoch die Konzentrationsangaben der übrigen Bestandteile der Flüssigkristallmischungen also der flüssigkristallinen oder mesogenen Verbindungen, ohne Berücksichtigung der Konzentration dieser Zusatzstoffe angegeben.

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 Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind gerad kettige 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 Grund körper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R¹, R², L¹ und L²:

Bevorzugte Mischungskomponenten finden sich in den Tabellen A und B.

Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Mischungen mindestens eine der Verbindungen der in Tabelle B angegebene Formeln.

Tabelle A

Tabelle B

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu be grenzen. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Fp. bedeu tet Schmelzpunkt, Kp. Klärpunkt. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C), Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C) und die Rotationsviskosität γ₁ (mPa.s) wurde bei 20°C bestimmt.

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.

C bzw. K bedeutet eine kristalline, S eine smektische, S_C eine smektische C, S_B eine smektische B, N eine nematische und 1 die isotrope Phase.

V₁₀ bezeichnet die Spannung für 10% relativen Kontrast (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche). t_on bezeichnet die Einschaltzeit und t_off die Ausschaltzeit bei einer gegebenen Betriebsspannung. Δn bezeichnet die optische Anisotropie und n_o den ordentlichen Brechungsindex jeweils bei 589 nm sofern nicht anders angegeben. Δε bezeichnet die dielek trische Anisotropie (Δε = ε_∥ - ε_┴, wobei ε_∥ die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε_┴ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet). Δn wird bei 589 nm und 20°C und Δε bei 1 kHz und 20°C bestimmt, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Die elektrooptischen Daten wurden in einer TN-Zelle (Verdrillung 90°, Anstellwinkel 1°) im 1. Minimum (d. h. bei einem d.Δn-Wert von 0,5 µm) bei 20°C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Alle physikalischen Eigenschaften beziehen sich auf 20°C und wurden bei 20°C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Alle Konzentrationsangaben, vorstehend sowie nachstehend, sind in Massen% angegeben, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichts prozent.

"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt Wasser hinzu, extrahiert mit Dichlormethan, Diethylether, Methyl-tert.Butylether oder Toluot, wäscht mit wässriger NaHCO₃-Lösung, trennt ab, trocknet die organische Phase, dampft ein und reinigt das Produkt durch Destillation unter reduziertem Druck oder Kristallisation und/oder Chromatographie.

Beispiel 1

10,71 g (0,038 Mol) Keton Ia' (R = C₃H₇, m = 1) werden bei Zimmertem peratur in 10 ml Dichlormethan vorgelegt. Dann werden 10 ml (0,076 Mol) Diethylaminoschwefeltrifluorid unter Rühren bei 0°C zugetropft. Exo thermie ist nicht zu beobachten. Jedoch färbt sich die weiße Suspension gelb. Nach vollendeter Zugabe wird die Kühlung entfernt und über Nacht bei Zimmertemperatur weitergerührt. Darauf wird die Reaktionsmischung in 200 ml Wasser eingerührt und mit 150 ml Dichlormethan versetzt. Nach üblicher Aufarbeitung erhält man 2,4 g 99,6%igen Materials, das durch Kristallisation aus 6,1 g chromatographisch aufgereinigtem Produkt (Trennung über Kieselgel und Petrolether, 40-80°C) gewonnen wurde.

Die Phasensequenz der Substanz ist K 54 S_B 92 I.

Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel

hergestellt:

R	Phasensequenz T/°C
AL=L<CH₃

C₂H₅	K 63 S_B 81 I
AL=L<n-C₄
H₉

n-C₅H₁₁	K 45 S_B 89 I
AL=L<n-C₆
H₁₃

AL=L CB=3<n-C	7
H₁₅

AL=L CB=3<n-C	8
H₁₇

AL=L CB=3<n-C	9
H₁₉

Beispiel 2

Analog wurden die Verbindungen der Formel

hergestellt:

R	extrapolierter Klärpunkt/°C (aus 10% in ZLI-4792)
AL=L<CH₃

AL=L CB=3<C	2
H₅

n-C₃H₇	-108,2
AL=L<n-C₄
H₉

AL=L CB=3<n-C	5
H₁₁

AL=L CB=3<n-C	6
H₁₃

AL=L CB=3<n-C	7
H₁₅

Beispiel 3

Analog wurden die Verbindungen der Formel

hergestellt:

R	extrapolierter Klärpunkt/°C (aus 10% in ZLI-4792)
AL=L<CH₃

AL=L CB=3<C	2
H₅

n-C₃H₇	94,8
AL=L<n-C₄
H₉

AL=L CB=3<n-C	5
H₁₁

AL=L CB=3<n-C	6
H₁₃

AL=L CB=3<n-C	7
H₁₅

Mischungsbeispiele Beispiel 4

Abkürzung
Gew.-%
OCH-501	7,0
CH-33	4,0
CH-35	4,0
CH-43	4,0
CCP-2F.F.F	12,0
CCZU-2-F	6,0
CCZU-3-F	16,0
CCZU-5-F	6,0
CDU-2-F	9,0
CDU-3-F	11,0
CDU-5-F	6,0
CCS-3	8,0
CCS-5	7,0
100,0

Klärpunkt T (N, I)/°C: 81
T (S. N)/°C: < -30
Δn [589 nm, 20°C]: 0,0624
n₀

[589 nm, 20°C]: 1,4698
Δε [1 kHz, 20°C]: 9,5
ε_┴

[1 kHz, 20°C]: 4,8
γ₁

[20°C]/mPa.s: 180
v₁₀

[0°, 20°C]/V: 1,26

Beispiel 5

Abkürzung
Gew.-%
CCH-501	12,0
CH-33	4,0
CH-35	4,0
CH-43	4,0
CCP-2F.F.F	12,0
CCZU-2-F	6,0
CCZU-3-F	16,0
CCZU-5-F	6,0
CDU-2-F	9,0
CDU-3-F	11,0
CCS-3	8,0
CCS-5	7,0
CCPC-34	1,0
100, 0

Klärpunkt T (N, I)/°C: 81,5
T (S. N)/°C: < -20
Δn [589 nm, 20°C]: 0,0612
V₁₀

(0°, 20°C): 1,34

Claims

1. Flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von pola ren Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I
enthält,
worin
R H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF₃ oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bzw. 2 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
m 0 oder 1,
n 0, 1 oder 2,
m+n 1, 2 oder 3
bedeuten.

2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätz lich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II bis VI enthält:
worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben:
R⁰ n-Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen,
X⁰ F, Cl, halogeniertes Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit 1 bzw. 2 bis 6 C-Atomen,
V¹ und Y² jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
r: 0 oder 1.

3. Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VII und VIII enthält:
worin
X R⁰, X⁰, Y¹, Y² und r die in Anspruch 2 bei Formel V angegebene Bedeutung haben
und
Z^x CH₂CH₂ oder -COO-
bedeutet.

4. Medium nach mindestens eine der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verbindungen der Formel I im Gesamtgemisch mindestens 10 Gew.-% beträgt.

5. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis VI zusammen im Gesamtgemisch 10 bis 30 Gew.-% beträgt.

6. Medium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Verbindung der Formel VII'
enthält,
worin R⁰, X⁰ und Y² die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben.

7. Medium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß X⁰ F oder OCF₃ und Y² H oder F bedeuten.

8. Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der Formel III
enthält,
worin
X⁰ F, OCHF₂ oder OCF₃,
Y¹ und Y² jeweils unabhängig voneinander H oder F,
R⁰ n-Alkyl, Oxaalkyl oder Fluoralkyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen
bedeuten.

9. Verwendung des flüssigkristallinen Mediums nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 für elektrooptische Zwecke.

10. Elektrooptische Flüssigkristallanzeige enthaltend ein flüssigkristal lines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8.