DE3931707A1

DE3931707A1 - Erzeugung der smektisch-c-phase in einem fluessigkristallmedium

Info

Publication number: DE3931707A1
Application number: DE19893931707
Authority: DE
Inventors: Volker Reiffenrath; Thomas Dipl Chem Dr Geelhaar
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1990-11-22

Description

Die Erfindung betrifft Flüssigkristallmedien mit einer smektisch-C-Phase (S_C), enthaltend mindestens 2 flüssigkristalline Komponenten A und B, wobei Komponente A aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, die lediglich eine smektisch-A-Phase (S_A) und/oder smektisch-B-Phase (S_B), jedoch keine S_C-Phase aufweisen und Komponente B aus einer oder mehreren Verbindungen besteht.

Chirale getiltete smektisch-C-Phasen (S_C*), die durch Dotierung einer S_C-Basismischung mit einem chiralen Dotierstoff erhalten werden können (W. Kuczynski, H. Stegemeyer, Chem. Phys. Lett. 70 (1983), 123), sind wie alle getilteten chiralen smektischen Phasen ferroelektrisch und können z. B. als Dielektrika für schnell schaltende Displays verwendet werden, die auf dem von Clark und Lagerwall beschriebenen Prinzip der SSFLC-Technologie beruhen (N. A. Clark und S. T. Lagerwall, Appl. Phys. Lett. 36 (1980), 899; US 43 67 924).

Die Anforderungen an in derartigen elektrooptischen Systemen verwendeten S_C*-Phasen sind noch:

(i) die S_C*-Phase soll in einem möglichst weiten Temperaturbereich um die Umgebungstemperatur existieren.
(ii) die die S_C*-Phase bildenden Flüssigkristallverbindungen sollen chemisch stabil und rein sein.
(iii) die Materialparameter des Flüssigkristalls, wie z. B. spontane Polarisation P _s, optische Anisotropie Δ n, Fließviskosität η, dielektrische Anisotropie Δε, Tiltwinkel R und Pitch p sollten optimiert sein.

Bei nematischen (N) Phasen oder S_A-Phasen kann der Phasenbereich im allgemeinen dadurch erweitert werden, daß eine Mischung verschiedener N- oder S_A-Komponenten hergestellt wird, wobei sich häufig eine mittlere Phasenübergangstemperatur

jedoch eine gegenüber dem mittleren Schmelzpunkt erniedrigte Schmelztemperatur einstellt. Dieses Verfahren ist nicht ohne weiteres auf S_C-Phasen übertragbar, da bei der Mischung von S_C-Phasen manchmal eine S_B-Phase induziert wird oder die S_C-Phase durch eine dominierende S_A-Phase auf einen engen Temperaturbereich eingeschränkt wird. Zudem ist die Palette von Substanzen, die eine S_C- Phase mit großem Phasenbereich aufweisen und sich durch eine hohe chemische Stabilität und Reinheit auszeichnen, wesentlich kleiner als der Pool nematischer Verbindungen, so daß die Mischungsmöglichkeiten erheblich eingeengt sind.

Somit ist die Forderung S_C-Phasen bereitzustellen, die die Anforderungen (i) und (ii) erfüllen, nicht trivial und das Problem, die Anforderungen (i)-(iii) gleichzeitig zu erfüllen, kann als weitgehend ungelöst betrachtet werden.

Es besteht somit immer noch ein erheblicher Bedarf an Mischungskonzepten, die eine möglichst breite Palette von nicht notwendigerweise eine S_C-Phase aufweisenden flüssigkristallinen Komponenten für die Bereitstellung von flüssigkristallinen Medien mit einer S_C-Phase erschließen und somit den Spielraum für eine gleichzeitige Erfüllung der Anforderungen (i)-(iii) erheblich erweitert.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue Flüssigkristallmedien mit einer S_C-Phase bereitzustellen, wobei mindestens eine Komponente der Flüssigkristallmischung eine S_A- und/oder S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweist.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien gelöst werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Flüssigkristallmedium mit einer smektisch-C-Phase, enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Komponenten A und B, wobei Komponente A aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, die lediglich eine smektisch-A- und/oder smektisch-B-Phase, jedoch keine smektisch-C-Phase aufweisen und Komponente B aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B zur Erzeugung der smektisch- C-Phase mindestens eine Verbindung mit dem Strukturelement 2-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor-1,4-phenylen enthält.

Die Komponente B enthält vorzugsweise mindestens eine Verbindung der Formel I

worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes, einfach durch Cyan oder mindestens einfach durch Fluor oder Chlor substituiertes Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O- oder -O-CO-O- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch einen Chiralität induzierten organischen Rest Q* mit einem asymmetrischem Kohlenstoffatom,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes oder durch ein oder zwei F- und/oder Cl-Atome und/oder CH₃-Gruppen und/oder CN-Gruppen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch O-Atome und/oder S-Atome ersetzt sein können, Piperidin-1,4-diyl, 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen, 1,3,4-Thiadiazol-2,5-diyl, Naphthalin-2,6-diyl- oder 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
X H oder F,
m und n jeweils 0, 1 oder 2, und
(m+n) 1 oder 2 bedeutet.

Der Rest Q* ist bevorzugt durch die Formel II

-Q¹-C*R°X-Q²-R² II

gegeben, worin
Q¹ und Q² jeweils unabhängig voneinander Alkylen mit 2 bis 4 C-Atomen, worin auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH≡CH-COO-, -CH≡CH-, -CHHalogen und/oder -CHCN- ersetzt sein kann, oder eine Einfachbindung,
X Halogen, CN, CH₃, CH₂CN oder OCH₃,
R° H oder eine von X und -Q²-R² verschiedene Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen, und
C* ein mit vier verschiedenen Substituenten verknüpftes Kohlenstoffatom bedeutet.

Die Flüssigkristallmischung weist bevorzugt eine Spontanpolarisation P _s auf, die größer als 1 nC/cm² ist.

Weiter enthält die Flüssigkristallmischung bevorzugt mindestens einen chiralen Dotierstoff. Dabei weist der chirale Dotierstoff bevorzugt eine Spontanpolarisation <5 nC/cm² auf.

Gegenstand der Erfindung sind weiter die Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien in elektrooptischen Systemen sowie elektrooptische Systeme, die die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien enthalten.

Smektische Phasen werden nach den im Polarisationsmikroskop sichtbaren Texturen klassifiziert und als smektische Phasen vom Typ A, B, C . . . bezeichnet. Alle smektischen Phasentypen weisen eine Parallelstellung und Anordnung der Moleküle in Schichten auf, wobei jedoch die Art der molekularen Ordnung verschieden ist.

Man kann zwischen orthogonalen und getilteten smektischen Phasen unterscheiden. Bei orthogonalen Strukturen sind die langen Molekülachsen im Mittel senkrecht zur Schichtebene angeordnet, während in getilteten Phasen die Moleküle im Mittel um den Tiltwinkel gegen die Flächennormale geneigt sind. Chirale getiltete Phasen sind ferroelektrisch, so daß ihnen für SSFLC-Displays eine besondere Bedeutung zukommt.

Bei den beiden orthogonalen S_A- und S_B-Phasen entspricht der Schichtabstand etwa der Länge der flüssigkristallinen Moleküle. In der S_A-Phase haben die Moleküle innerhalb der Schichten eine beträchtliche Freiheit der Translation und der Rotation um die Längsachse der Moleküle. Die Molekülschichten sind wegen dieser relativ lockeren molekularen Organisation ziemlich flexibel. Demgegenüber zählt die orthogonale S_B-Phase, bei der die Moleküle in den Schichten hexagonal dicht gepackt sind, zu den höher geordneten smektischen Phasen.

Bei den getilteten smektischen Phasen ist der Schichtabstand im Mittel kleiner als die Länge der flüssigkristallinen Moleküle. Zu den getilteten smektischen Phasen zählen z. B. die S_C-Phase, die einen relativ geringen Ordnungsgrad der Moleküle innerhalb der Schichten aufweist, die höher geordneten flüssigkristallinen smektischen Phasen S_I und S_F und die kristallinen smektischen Phasen S_G, S_H, S_K und S_J.

Höher geordnete smektische Phasen sind ganz allgemein dadurch gekennzeichnet, daß sie neben der Anordnung der Moleküle in Schichten noch eine Korrelation der Molekülschwerpunkte aufweisen.

Chirale getiltete smektischen Phasen sind ferroelektrisch und können daher als flüssigkristalline Medien in SSFLC- Displays verwendet werden. Von den flüssigkristallinen getilteten chiralen smektischen Phasen ist die S_C*-Phase besonders geeignet und daher auch in bisher hergestellten Displays ganz überwiegend verwendet worden.

Die eine S_C-Phase enthaltenden erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien setzen sich aus mindestens 2 flüssigkristallinen Komponenten A und B zusammen. Komponente A besteht aus einer oder mehreren Verbindungen, die eine S_A- und/oder S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisen.

Beispiele der Verbindungen, die S_A-Phasen aufweisen, sind:

Der Zusammenhang zwischen dem Auftreten höher geordneter smektischer Phasentypen und insbesondere der S_B-Phase und der Molekülstruktur der flüssigkristallinen Verbindungen ist bisher nicht Gegenstand umfangsreicher Untersuchungen gewesen. Im folgenden sollen daher nur einige Verbindungen mit S_B-Phasen beispielhaft aufgezählt werden, wobei diese Aufzählung ebenso wie die der oben angegebenen S_A-Verbindungen die Erfindung lediglich erläutern, jedoch nicht beschränken soll. Es bedeuten: K: kristallin-fester Zustand, N: nematische Phase, I: isotrope Phase. Die zwischen 2 Phasensymbolen stehende Zahl gibt die Umwandlungstemperatur in °C an:

Neben der Komponente A enthalten die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien mindestens eine weitere Komponente B. Komponente B besteht aus einer oder mehreren Verbindungen, wobei zumindest eine Verbindung zur Erzeugung der S_C-Phase das Strukturelement

aufweist; Verbindungen mit diesem Strukturelement weisen vorzugsweise eine S_C-Phase auf; es können aber auch derartige Verbindungen ohne S_C-Phase verwendet werden.

Die Herstellung von Verbindungen mit diesem Strukturelement ist z. B. in DE 38 07 801, DE 38 07 823, DE 38 07 803, DE 38 07 870, DE 38 07 819, DE 38 07 861, DE 38 07 871, DE 38 07 802 und DE 38 07 862 beschrieben. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen. Die Ausgangsstoffe können gewünschtenfalls auch in situ gebildet werden, derart, daß man sie aus dem Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Zielverbindungen umsetzt.

Komponente B enthält bevorzugt mindestens eine Verbindung der Formel I

worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes, einfach durch Cyan oder mindestens einfach durch Fluor oder Chlor substituiertes Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂- Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O- oder -O-CO-O- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch einen Chiralität induzierten organischen Rest Q* mit einem asymmetrischem Kohlenstoffatom,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes oder durch ein oder zwei F- und/oder Cl-Atome und/oder CH₃-Gruppen und/oder CN-Gruppen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch O-Atome und/oder S-Atome ersetzt sein können, Piperidin-1,4-diyl, 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen, 1,3,4-Thiadiazol-1,5-diyl, Naphthalin-2,6-diyl- oder 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
X H oder F,
m und n jeweils 0, 1 oder 2, und
(m+n) 1 oder 2 bedeutet.

Die Verbindungen der Formel I umfassen 2- und 3kernige 2-Fluor- und 2,3-Difluor-1,4-phenylenderivate. Von den 2kernigen, welche bevorzugt sind, sind diejenigen bevorzugt, worin R¹ n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 5-12, insbesondere mit 7-10 C-Atomen bedeutet.

Weiter bevorzugt sind 3kernige Verbindungen der Formel I mit m = n = 1 oder m = 0 und n = 2.

Bevorzugte Verbindungen der Formel I sind weiter in DE 38 07 801, DE 38 07 823, DE 38 07 803, DE 38 07 870, DE 38 07 819, DE 38 07 861, DE 38 07 871, DE 38 07 802 beschrieben.

R¹ und R² sind jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise Alkyl, Alkoxy, Alkanoyl, Alkanoyloxy, Alkoxycarbonyl oder Alkoxycarbonyloxy mit jeweils vorzugsweise 5 bis 12, insbesondere 6 bis 10 C-Atomen. Besonders bevorzugt sind Alkyl und Alkoxy. Vorzugsweise ist eine der Gruppen R¹ und R² Alkyl. Eine besonders bevorzugte Kombination ist R¹ = Alkyl und R² = Alkoxy und ferner R¹ = Alkoxy und R² = Alkyl. Besonders bevorzugt sind R¹- und R²-Gruppen mit geradkettigem Alkylrest. Weiterhin bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin R¹ n-Alkyl mit 5-13 C-Atomen bedeutet und R² n-Alkyl, n-Alkoxy, n-Alkanoyloxy, n-Alkoxycarbonyl oder n-Alkylthio mit 5-11 C-Atomen ist.

Weiter bevorzugt sind solche Verbindungen der Formel I, bei denen einer der Reste R¹ und R² einen Rest der Formel II

-Q¹-C*R°X-Q²-R² II

bedeutet, worin
Q¹ und Q² jeweils unabhängig voneinander Alkylen mit 2 bis 4 C-Atomen, worin auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH≡CH-COO-, -CH≡CH-, -CHHalogen und/oder -CHCN- ersetzt sein kann, oder eine Einfachbindung,
X Halogen, CN, CH₃, CH₂CN oder OCH₃,
R° H oder eine von X und -Q²-R² verschiedene Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen, und
C* ein mit vier verschiedenen Substituenten verknüpftes Kohlenstoffatom bedeutet.

Die Verwendung einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I mit einem solchen Rest II führt zu einem erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedium mit einer chiralen S_C*-Phase, die ferroelektrische Eigenschaften aufweist.

Q¹ in Formel II ist bevorzugt n-Alkyl, n-Alkoxy, n-Alkanoyloxy und n-Alkoxycarbonyl mit 2-4 C-Atomen. Weiter bevorzugt bedeutet Q¹

worin
Y F, Cl, CN oder H und
W -CH₂- oder eine Einfachbindung bedeutet.

X in Formel II ist bevorzugt Halogen, CN, OCH₃ und CH₃, insbesondere jedoch F, Cl, CN, OCH₃ und CH₃ und ganz besonders CH₃.

R° in Formel II ist bevorzugt H, n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1-3 C-Atomen, insbesondere jedoch H, CH₃ und CH₃O und ganz besonders H.

Q²-R² in Formel II ist bevorzugt n-Alkyl oder n-Alkoxy mit 1-5 C-Atomen, insbesondere jedoch n-Alkyl mit 1-3 C-Atomen.

Da die Schaltzeit τ von SSFLC-Displays umgekehrt proportional zur Spontanpolarisation P _s ist, sind erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen mit hoher Spontanpolarisation bevorzugt. P _s ist bevorzugt größer als 1 nC/cm², insbesondere jedoch größer als 5 nC/cm² und ganz besonders größer als 10 nC/cm².

Die in SSFLC-Displays verwendeten Flüssigkristallmedien müssen ferroelektrische Eigenschaften aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine oder mehrere Komponenten des Flüssigkristallmediums ein chirales Zentrum aufweisen, und/oder daß dem S_C-Basismedium ein oder mehrere chirale Dotierstoffe zugesetzt werden. Die Dotierstoffe können mesogen oder auch nicht-mesogen sein, weisen dann aber bevorzugt eine Flüssigkristallmolekülen ähnliche Struktur auf. Die Verwendung chiraler Dotierstoffe mit hoher Spontanpolarisation P _s ist bevorzugt, da auf diese Weise die Spontanpolarisation praktisch unabhängig von anderen Eigenschaften des Mediums, wie z. B. dem Phasenbereich, der Viskosität usw. beeinflußt werden kann. Bevorzugt sind chirale Dotierstoffe, deren Spontanpolarisation P _s größer als 10 nC/cm² ist.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien können in elektrooptischen Systemen verwendet werden. Der Begriff elektrooptische Systeme ist hier weit gefaßt und umschließt alle Systeme, bei denen Flüssigkristallmedien, die eine S_C- oder S_C*-Phase aufweisen, verwendet werden.

Dabei sind solche elektrooptischen Systeme bevorzugt, die auf dem Prinzip der SSFLC-Technologie beruhen. In diesen Systemen sind die smektischen Schichten senkrecht zu den Platten der Zelle angeordnet. Die helixartige Anordnung der Tiltrichtungen der Moleküle wird durch einen sehr geringen Abstand der Platten (ca. 1-2 µm) unterdrückt. Dadurch werden die Längsachsen der Moleküle gezwungen, sich in einer Ebene parallel zu den Platten der Zelle anzuordnen, wodurch zwei ausgezeichnete Tiltorientierungen entstehen. Durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Wechselfeldes kann in der eine spontane Polarisation aufweisenden flüssigkristallinen Phase zwischen diesen beiden Zuständen hin- und hergeschaltet werden. Dieser Schaltvorgang ist wesentlich schneller als bei herkömmlichen verdrillten Zellen (TN-LCD's), die auf nematischen Flüssigkristallen basieren.

Weiter bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien in elektrooptischen Systemen verwendet, bei denen eine flüssigkristalline Polymerzusammensetzung benutzt wird, die aus einem ferroelektrischen flüssigkristallinen Polymer und einem niedermolekularen flüssigkristallinen Medium mit einer S_C- oder S_C*-Phase besteht. Derartige bevorzugte elektrooptische Systeme sind z. B. in EP 02 97 554 beschrieben.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Phasen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.

Beispiele Beispiel 1 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden trans-4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-cyclohexyl-4-octoxybenzoat (1) wird durch Zugabe von trans-4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)- cyclohexyl-2,3-difluor-4-octoxybenzoat (2) eine S_C-Phase erzeugt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(1)
K 80 S_A 140 N 182 I
(2)	K 90 S_C 97 N 171 I

Zur Erzeugung der S_C-Phase in der S_A-Phase in der S_A-Komponente (1) ist nur eine relativ geringe Konzentration der S_C-Komponente (2) von etwa 20% erforderlich. Die Mischung weist für Konzentrationen der S_A-Komponente (1), die unter 50% liegen, eine Phasenübergangstemperatur

auf, die um bis zu 5°C höher ist als die Phasenübergangstemperatur

der reinen S_C-Komponente (2).

Beispiel 2 bei flüssigkristallinen Medien

In dem eine S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden 2,3-Difluor-4-octoxyphenyl-trans-4-(trans-4-pentylcyclohexyl)- cyclohexyl-carboxylat (3) wird durch Zugabe von (2) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(2)
K 90 S_C 97 N 181 I
(3)	K 58 S_A 166 N 181 I
50% (2)+50% (3)	S_C 82 S_A 148 I

Beispiel 3 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden 4-Octylphenyl-4-octoxybenzoat (4) wird durch Zugabe von 4-Octylphenyl-2,3-difluor-4-octoxybenzoat (5) eine S_C- Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(4)
K 54 S_A 64 N 66 I
(5)	K 38 S_C 49 N 57 I
50% (4)+50% (5)	K (<RT) S_C 48 S_A 52 N 61 I

Die Abkürzung RT steht für Raumtemperatur.

Beispiel 4 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (3) wird durch Zugabe von (5) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(3)
K 58 S_A 166 N 181 I
(5)	K 38 S_C 49 N 57 I
50% (3)+50% (4)	S_C 56 S_A 91 N 110 I

Die Phasenübergangstemperatur

der Mischung, in der die S_A-Komponente (3) und die S_C-Komponente (5) die gleiche Konzentration aufweisen, ist um 7°C höher als die Phasenübergangstemperatur

der reinen S_C- Komponente (5).

Beispiel 5 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B- und S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden 4-Heptoxyphenyl-trans-4-heptyl-cyclohexylcarboxylat (6) wird durch Zugabe von 4-(trans-4- pentylcyclohexyl)-phenyl-2,3-difluor-4-octoxybenzoat (7) in einem breiten Mischungsbereich eine S_C-Phase erzeugt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(7)	K 58 S_C 96 N 167 I

Die höher geordnete S_B-Phase wird bereits bei geringen Konzentrationen von (7) unterdrückt.

Verleichsbeispiel 1

Eine Mischung aus 75% (6) und 25% 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)- phenyl-4-octoxybenzoat (8) ist durch folgende Phasenfolge gekennzeichnet:

K (<RT) S_B 57 S_A 76 N 101 I

und weist demnach eine S_B- und S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase auf.

Beispiel 6 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B- und S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zugabe von (2) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(2)
K 90 S_C 97 N 171 I
(6)	K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
50% (2)+50% (6)	K (<RT) S_C 65 S_A 78 N 120 I

Beispiel 7 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B- und S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zugabe von 4-(4-Pentylphenyl)- phenyl-2,3-difluor-4-propyl-benzoat (8) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(8)	K 74 S_C 86 N 160 I
50% (2)+50% (3)	K (<RT) S_C 55 N 110 I

Beispiel 8 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B- und S_A-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zusatz von 2,3-Difluor-4-ethoxy- 4′′-pentylterphenyl (9) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(9)	K 105 S_C 135 N 185 I
50% (6)+50% (9)	S_C 72 N 125 I

Beispiel 9 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A- und S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zusatz von (5) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(5)
K 38 S_C 49 N 57 I
(6)	K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
50% (5)+50% (6)	K (<RT) S_C 42 S_A 58 N 68 I

Beispiel 10 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A- und S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zusatz von 2-(2,3-Difluor-4- nonoxyphenyl)-5-nonylpyrimidin (10) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(10)	K 41 S_C 54 I
50% (6)+50% (10)	K (<RT) S_C 37 S_A

Vergleichsbeispiel 2

In dem eine S_A- und S_B-Phase aufweisenden, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird auch durch Zusatz von nicht fluoriertem 2-(4-octoxyphenyl)-5-octylpyrimidin (11) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(11)	K 36 S_C 57 S_A 64 N 69 I
50% (6)+50% (11)	K (<RT) S_C 30 S_A 61 N 70 I

Die Phasenumwandlungstemperatur

dieser Mischung liegt jedoch mit 30°C um 7°C niedriger als die der Mischung aus Beispiel 10 (50% (6) + 50%(10)), obwohl die nicht fluorierte Pyrimidinverbindung (11) mit 57°C eine um 3°C höhere Temperatur für den Phasenübergang S_C-S_A aufweist als Komponente (10) für den entsprechenden Phasenübergang S_C-I.

Vergleichsbeispiel 3

In dem eine S_A- und S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden (6) wird durch Zusatz von 2-(4-octoxyphenyl)- 5-nonylpyridin (12) bei höheren Konzentrationen von (6) keine S_C-Phase erzeugt und die höher geordnete S_B-Phase von (6) nicht unterdrückt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(6)
K 41 S_B 62 S_A 73 N 79 I
(11)	Schmelztemperatur 39°C; S_C 86 I
25% (6)+75% (11)	S_B 62 S_C 72 S_A 81 I
50% (6)+50% (11)	S_B 57 S_A 77 I

Beispiel 11 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A- und S_B-Phase aufweisenden 1-(trans-4- Heptylcyclohexyl)-2-(4-(2-fluoro-4-heptylphenyl)-phenyl)- ethan (12) wird durch Zusatz von (7) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(7)
K 58 S_C 96 N 167 I
(12)	K 25 S_B 76 S_A 93 N 104 I
50% (7)+50% (12)	K (<RT) S_C 66 N 134 I

Beispiel 12 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A-Phase aufweisenden 1-(4-Octoxyphenyl)-1- bora-2,6-dioxa-trans-4-(trans-4-pentylcyclohexyl)-cyclo- hexan (13) wird durch Zusatz von (7) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(7)
K 58 S_C 96 N 167 I
(13)	K 79 S_A 178 I
50% (7)+50% (13)	S_C 98 S_A 147 N 159 I

Beispiel 13 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B-Phase aufweisenden 4-Pentylphenyl-trans- 4-(trans-4-butylcyclohexyl)-cyclohexylcarboxylat (14) wird durch Zusatz von (7) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(7)
K 58 S_C 96 N 167 I
(14)	K 7 S_B 169 N 185 I
50% (7)+50% (14)	S_C 68 S_A 122 N

Beispiel 14 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden 4-Heptylphenyl-4-pentyl-cyclohexyl-carboxylat (15) wird durch Zusatz von (7) eine S_C-Phase erzeugt.

Beispiel 15 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_B-Phase, jedoch keine S_C-Phase aufweisenden 1-(trans-4-pentylcyclohexyl)-4-hexanoyloxy-benzol (16) wird durch Zusatz von (7) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(7)
K 58 S_C 96 N 167 I
(16)	K 35 S_B 65 I
50% (7)+50% (16)	K (<RT) S_C 34 N

Beispiel 16 für flüssigkristalline Medien

In dem eine S_A- und S_B-Phase aufweisenden 4-Octoxyphenyl- trans-4-heptylcyclohexyl-carboxylat (17) wird durch Zusatz von 2,3-Difluoro-4-octoxyphenyl-trans-4-pentylcyclohexyl- carboxylat (18) eine S_C-Phase erzeugt.

Flüssigkristall
Phasenfolge und -umwandlungstemperatur
(17)
K 44 S_B 67 S_A 78 N 81 I
(18)	K 30 N 60 I
47% (17)+53% (18)	S_C 36,3 N
61% (17)+39% (18)	S_C 42 S_A 54 N
69% (17)+31% (18)	S_C 42 S_A 60 N

Claims

1. Flüssigkristallmedium mit einer smektisch-C-Phase, enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Komponenten A und B, wobei Komponente A aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, die lediglich eine smektisch-A- und/oder smektisch-B-Phase, jedoch keine smektisch-C-Phase aufweisen und Komponente B aus einer oder mehreren Verbindungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B zur Erzeugung der smektisch-C-Phase mindestens eine Verbindung mit dem Strukturelement 2-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3- Difluor-1,4-phenylen enthält.

2. Flüssigkristallmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B mindestens eine Verbindung der Formel I enthält, worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes, einfach durch Cyan oder mindestens einfach durch Fluor oder Chlor substituiertes Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen,
wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O- oder -O-CO-O- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch einen Chiralität induzierten organischen Rest Q* mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander unsubstituiertes oder durch ein oder zwei F- und/oder Cl-Atome und/oder CH₃-Gruppen und/oder CN-Gruppen substituiertes 1,4- Phenylen, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch O-Atome und/oder S-Atome ersetzt sein können, Piperidin-1,4-diyl, 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen, 1,3,4-Thiadiazol-2,5- diyl, Naphthalin-2,6-diyl- oder 1,2,3,4- Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
X H oder F,
m und n jeweils 0, 1 oder 2, und
(m+n) 1 oder 2 bedeutet.

3. Flüssigkristallmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Q* einen Rest der Formel II -Q¹-C*R°X-Q²-R² (II)bedeutet, worin Q¹ und Q² jeweils unabhängig voneinander Alkylen mit 2 bis 4 C-Atomen, worin auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH≡CH-COO-, -CH≡CH-, -CHHalogen und/oder -CHCN- ersetzt sein kann, oder eine Einfachbindung,
X Halogen, CN, CH₃, CH₂CN oder OCH₃,
R° H oder eine von X und -Q²-R² verschiedene Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen, und
C* ein mit vier verschiedenen Substituenten verknüpftes Kohlenstoffatom bedeutet.

4. Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spontanpolarisation der Flüssigkristallmischung P _s größer als 1 nC/cm² ist.

5. Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung einen chiralen Dotierstoff enthält.

6. Flüssigkristallmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der chirale Dotierstoff eine Spontanpolarisation P _s<5 nC/cm² aufweist.

7. Elektrooptisches System, dadurch gekennzeichnet, daß das System als Dielektrikum ein Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1-5 enthält.

8. Verwendung eines Flüssigkristallmediums nach mindestens einem der Ansprüche 1-5 in einer elektrooptischen Anzeige.