DE60114551T2 - Flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeige - Google Patents

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft flüssigkristalline Medien und diese enthaltende Flüssigkristallanzeigen, insbesondere Anzeigen des OCB-(optically compensated bend)Modus und Verbundsystem-Anzeigen wie PDLCs und hierbei insbesondere holographische PDLCs.
• Zu lösendes Problem und Stand der Technik
• Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Displays – LCDs) werden vielfältig für die Anzeige von Informationen genutzt. Zu den verwendeten elektrooptischen Modi zählen z.B. der TN-(twisted nematic), der STN-(super twisted nematic) und der ECB-(electrically controlled birefringence)Modus mit ihren jeweiligen Abwandlungen sowie andere. Neben diesen Modi, die alle ein elektrisches Feld verwenden, das im Wesentlichen senkrecht zu den Substraten bzw. zur Flüssigkristallschicht steht, gibt es auch elektrooptische Modi, die ein elektrisches Feld verwenden, das im Wesentlichen parallel zu den Substraten bzw. zur Flüssigkristallschicht liegt, z.B. den IPS-(in-plane switching)Modus (wie z.B. in DE 40 00 451 und EP 0 588 568 offenbart).
• Ein vielversprechender elektrooptischer Modus für LCDs ist der OCB-(optically compensated bend)Modus. Dieser Modus weist eine vorteilhaft geringe Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastes auf. Auch sind die Ansprechzeiten in diesem Modus klein.
• Neben den zahlreichen unterschiedlichen Modi, welche das Flüssigkristallmedium als solches auf Oberflächen ausgerichtet verwenden, die typischerweise vorbehandelt sind, um eine uniforme Orientierung des Flüssigkristallmaterials zu erreichen, gibt es auch Anwendungen, die Verbundsysteme aus niedermolekularen Flüssigkristallmaterialien zusammen mit polymeren Materialien nutzen, wie beispielsweise PDLC-(polymer dispersed liquid crystal), NCAP-(nematic curvilinearily aligned phase) und PN-(polymer network)Systeme, wie sie z.B. in WO 91/05 029 offenbart werden. Diese Verbundsysteme verwenden typischerweise ein elektrisches Feld, das im Wesentlichen senkrecht zur Verbundschicht steht.
• LCDs finden sowohl für Direktsichtanzeigen als auch für Projektionsanzeigen Verwendung. Daneben werden LCDs, speziell LCDs mit Verbundsystemen wie PDLCs und insbesondere so genannte HPDLC-Systeme (HDPLC = holographic PDLC), für praktische Anwendungen eingesetzt. HPDLCs sind beispielsweise in der Literaturstelle Date, Takeuchi, Tanaka und Kato, Journal of the SID 7/1 (1999), S. 17 bis 22 beschrieben, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Diese HPDLC-Anzeigen erzeugen mittels Bragg-Reflexion drei intensive Farben, vorzugsweise Primärfarben. Diese Technik ergibt hervorragende intensive Farben, da weder Polarisatoren noch Farbfilter erforderlich sind. Die Reflexion einer bestimmten Farbe wird von einer einzigen Schicht des periodischen Aufbaus von Polymer und Flüssigkristall gesteuert. Folglich sind zur Darstellung von drei Primärfarben drei Schichten erforderlich, eine für jede Farbe. Jede der drei Schichten muss unabhängig adressiert werden. Dies erfordert drei Sätze von HPDLC-Folien, jeweils mit entsprechenden Elektroden. Diese große Zahl an Schichten und entsprechenden Elektroden, die in der Massenproduktion nur schwer mit guten Ausbeuten realisierbar ist, lässt sich durch Anwendung der Zweifrequenzansteuerungsmethode vorteilhaft verringern.
• Bei Verbundsystemen ist ein hoher Δn des verwendeten Flüssigkristalls erforderlich, um einen gut streuenden Zustand zu erzielen und einen guten Kontrast zu erzeugen. Obwohl bereits PDLC-Systeme mit Flüssigkristallmischungen mit niedrigem Δn vorgeschlagen wurden, um die so genannte Trübung bei schräger Betrachtung zu verbessern, liegt das Hauptproblem in den meisten Fällen darin, überhaupt erst einmal einen ausreichenden Kontrast zu erzielen. Dies ist vor allem der Fall bei PDLC-Systemen, die z.B. in Date, Takeuchi, Tanaka und Kanto, Journal of the SID 7/1 (1999), S. 17–22 offenbart sind. Die verfügbaren Flüssigkristalle zeichnen sich typischerweise durch Δn-Werte von bis zu 0,280 oder sogar bis zu 0,290 aus. Diese Obergrenze ist für viele Anwendungen jedoch immer noch unzureichend niedrig. Außerdem wurde sie bis jetzt nur durch Inkaufnahme zahlreicher Kompromisse bei den anderen Eigenschaften der verwendeten Flüssigkristallmischungen erreicht. Die typischsten unerwünschten Zugeständnisse sind ein unzureichend hoher Klärpunkt, ein unvorteilhaft enger nematischer Phasenbereich, eine verhältnismäßig hohe Temperatur für das untere Ende der Stabilität der nematischen Phase, eine zu niedrige dielektrische Anisotropie und somit zu hohe Betriebsspannungen, unvorteilhafte Elastizitätskonstanten und nicht zuletzt zu hohe Viskositätswerte oder Kombinationen hiervon.
• Gute Verträglichkeit mit den Polymervorläufern der Verbundsysteme und leichte Phasentrennung während der Bildung der Verbundsysteme sind offensichtliche Grundvoraussetzungen für Flüssigkristalle für derartige Anwendungen.
• Flüssigkristallverbindungen mit einem terminalen Phenylring, der eine SF5-Endgruppe trägt, sind bekannt, z.B. aus DE 37 21 268 . Tolanverbindungen mit dieser Endgruppe werden z.B. in DE 197 48 108, DE 197 48 109 und DE 199 33 175 genannt.
• In Kirsch, Peer et al., Angew. Chem., Int. Ed. (1999), 30 (13/14), S. 1989–1992, 1999; Kirsch, Peer et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., Bd. 346 (2000) S. 193–199, 2000; DE 197 48 109 A und DE 199 33 175 A werden Verbindungen mit einer SF₅-Endgruppe beschrieben. In den letzten drei Literaturstellen werden auch flüssigkristalline Mischungen erwähnt, welche die jeweiligen Verbindungen enthalten.
• Flüssigkristallmischungen, die überwiegend oder sogar vollständig aus Cyan-endsubstituierten Biphenylen und Terphenylen bestehen, zeichnen sich in der Regel durch brauchbare hohe Δε-Werte aus, besitzen aber begrenzte Werte für Δn und neigen bereits zu unzureichender Stabilität bei niedrigen Temperaturen, d.h. in den meisten Fällen entweder Bildung einer smektischen Phase und oder Kristallisierung. Flüssigkristallmischungen mit großen Mengen halogenierter Tolanverbindungen mit drei Phenylringen, die nahezu dielektrisch neutral sind, wie z.B. in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 99111782 .1 offenbart, sind durch verhältnismäßig niedrige Δε-Werte gekennzeichnet, die für die meisten Anwendungen nicht geeignet sind, und weisen häufig sogar schwerwiegende Probleme bezüglich der Stabilität der nematischen Phase bei niedrigen Temperaturen auf.
• Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an Flüssigkristallmedien mit für praktische Anwendungen geeigneten Eigenschaften, wie breitem nematischem Phasenbereich, niedrigen Viskositäten, passender optischer Anisotropie Δn je nach verwendetem Anzeigemodus, speziell ein geeignet hohes Δn für OCB-Anzeigen und für Verbundsysteme wie PDLCs, und insbesondere mit geeignet hoher guter Verträglichkeit mit Polymervorläufern für Verbundsysteme.
• Vorliegende Erfindung
• Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Flüssigkristallmedien mit hohem Δn hergestellt werden können, die sich besonders für OCB-Anzeigen und für Verbundsysteme eignen und die diese Nachteile der Materialien des Standes der Technik nicht oder nur in wesentlich geringerem Maße aufweisen.
• Diese verbesserten Flüssigkristallmedien entsprechend der vorliegenden Anmeldung enthalten
  eine Komponente A enthaltend eine oder mehrere stark dielektrisch positive Verbindungen mit sehr hohen Δn-Werten der Formel I

  

  worin
  R¹ n-Alkyl, n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet,

  

  jeweils unabhängig voneinander

  

  eines von
  Z¹¹ und Z¹² -C≡C- und das andere, wenn vorhanden, -C≡C-, -CF₂O-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF- oder eine Einfachbindung bedeutet und
  n 0 oder 1 bedeutet,
  und eine Komponente B enthaltend eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln II-1 bis II-3

  

  

  worin
  R²¹ und R²² unabhängig voneinander die für R¹ angegebene Bedeutung besitzen,
  Y²¹ und Y²² unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
  und dass sein Δn 0,25 oder mehr beträgt
  Gegebenenfalls enthalten die Flüssigkristallmedien eine Komponente C, die dielektrisch positive Verbindungen der Formel III

  

  enthält, worin
  R³ die unter der obigen Formel I für R¹ angegebene Bedeutung besitzt,
  mindestens eines von
  Z³¹ und Z³² -C≡C- bedeutet, das andere, wenn vorhanden, für -CH₂CH₂-, -COO-, -C≡C-, trans- CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise für eine Einfachbindung steht,

  

  jeweils die unter der obigen Form I für

  

  angegebene Bedeutung besitzen,
  X³ CN, F, Cl oder NCS, vorzugsweise CN oder NCS, ganz besonders bevorzugt NCS bedeutet und
  k 0 oder 1 bedeutet.
• Vorzugsweise enthalten die flüssigkristallinen Medien der vorliegenden Erfindung eine Komponente A, die Verbindungen der Formel I enthält, vorzugsweise überwiegend daraus besteht und ganz besonders bevorzugt vollständig daraus besteht.
• Wo von Zusammensetzungen die Rede ist, bedeutet „enthalten" in dieser Anmeldung, dass die entsprechende Einheit, z.B. das Medium oder die Komponente, die jeweilige Verbindung oder Verbindungen beinhaltet, vorzugsweise in einer Gesamtkonzentration von 10% oder mehr und ganz besonders bevorzugt von 20% oder mehr.
• Überwiegend bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die entsprechende Einheit 80% oder mehr, vorzugsweise 90% oder mehr und ganz besonders bevorzugt 95% oder mehr der jeweiligen Verbindung oder Verbindungen beinhaltet.
• Vollständig bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die entsprechende Einheit 98% oder mehr, vorzugsweise 99% oder mehr und ganz besonders bevorzugt 100,0% der jeweiligen Verbindung oder Verbindungen beinhaltet.
• Die Verbindungen der Formel I sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Unterformeln I-1 bis I-5

  

  worin
  R¹ die unter der obigen Formel I angegebene Bedeutung besitzt,
  Y¹¹ und Y¹² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
• In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das flüssigkristalline Medium der vorliegenden Erfindung eine Komponente B, welche Verbindungen der Formel II enthält, vorzugsweise überwiegend daraus besteht und ganz besonders bevorzugt vollständig daraus besteht.
• Die Verbindungen der Formel II sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Unterformeln II-1 bis II-3

  

  worin
  R²¹ und R²² die unter der obigen Formel II angegebene Bedeutung besitzen und
  Y²¹ und Y²² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Flüssigkristallmedium eine Flüssigkristallkomponente C, die vorzugsweise überwiegend und ganz besonders bevorzugt vollständig aus Verbindungen der Formel III besteht.
• Die Verbindungen der Formel III sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Unterformeln III-1 bis III-3

  

  worin
  R³ die unter der obigen Formel III angegebene Bedeutung besitzt und
  Y³¹ und Y³² unabhängig voneinander H oder F bedeuten und
  X³ die unter der obigen Formel III angegebene Bedeutung besitzt und vorzugsweise CN oder NCS und ganz besonders bevorzugt NCS bedeutet.
• Diese Komponente C kann zusätzlich zur Komponente B anwesend sein und ist dies vorzugsweise.
• Ganz besonders bevorzugt beinhaltet das Medium Verbindungen der Formel I, die aus der Gruppe der Unterformeln I-1 bis I-3 ausgewählt sind. Ganz besonders bevorzugt sind hiervon Verbindungen der Unterformeln I-1a, I-1b, I-2a, I-2b, I-3a und I-3b

  

  

  worin
  R¹ die unter der obigen Formel I angegebene Bedeutung besitzt und vorzugsweise n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen oder n-Alkoxy mit 1 bis 4 C-Atomen oder 1-E-Alkenyl mit 2 bis 5 C-Atomen bedeutet.
• Ganz besonders bevorzugt beinhalten die Medien Verbindungen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Formeln I-1a, I-1b und I-2a.
• Ein weiterer Verbindungstyp, der gegebenenfalls und vorteilhaft in den Medien nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sind Verbindungen der Formel IV

  

  worin
  R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander die unter der obigen Formel I für R¹ angegebene Bedeutung besitzen und alternativ ein H-Atom bedeuten können,
  Y⁴¹, Y⁴², Y⁴³ und Y⁴⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten und
  o 0 oder 1 bedeutet.
• Weitere Verbindungen, die gegebenenfalls und vorteilhaft in den Medien nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Verbindungen der Formeln V, VI, VII und VIII

  

  worin
  R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ jeweils unabhängig voneinander die unter der obigen Formel I für R¹ angegebene Bedeutung besitzen und
  Y⁵¹ und Y⁵² unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
  p 0 oder 1 bedeutet,
  Y⁶¹ und Y⁶² unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
  L⁶¹ bis L⁶⁶ unabhängig voneinander H oder F bedeuten; vorzugsweise bedeuten bis zu zwei von ihnen H, vorzugsweise bedeuten ein oder zwei von L⁶¹ bis L⁶⁶ F, vorzugsweise bedeutet L⁶¹ F, die anderen H, oder L⁶¹ und L⁶³ bedeuten F oder L⁶² und L⁶⁴ bedeuten F, alle anderen H;
  X⁶ Cl oder NCS, vorzugsweise NCS bedeutet,
  Y⁷¹ und Y⁷² unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
  X⁷ CN oder NCS bedeutet,
  q 0 oder 1 bedeutet,

  

  bedeutet.
  Z⁸ trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CF₂O-, -COO- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung bedeutet,
  Y⁸¹ und Y⁸² unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
  X⁸ F, Cl, -OCF₃ oder -OCF₂H, vorzugsweise F oder -OCF₃ bedeutet,
  r 0 oder 1, vorzugsweise 0 bedeutet.
• Die Verbindungen der Formel V sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Unterformeln V-1 bis V-3

  

  worin
  R⁵ die unter der obigen Formel V angegebene Bedeutung besitzt und für Unterformel V-1 vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy und für die Unterformeln V-2 und V-3 vorzugsweise Alkyl bedeutet.
• Die Verbindungen der Formel VI sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Unterformeln VI-1 bis VI-4

  

  

  worin
  R⁶ die unter der obigen Formel VI angegebene Bedeutung besitzt und vorzugsweise n-Alkyl oder 1-E-Alkenyl, ganz besonders bevorzugt Alkyl bedeutet.
• Die Verbindungen der Formel VII sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Unterformeln VII-1 bis VII-4

  

  

  worin
  R⁷ Y⁷¹ und Y⁷² jeweils die unter der obigen Formel VII angegebenen Bedeutungen besitzen und R⁷ vorzugsweise Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl bedeutet.
• In Formel VII-3 bedeutet R⁷ vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy und Y⁷¹ vorzugsweise F. In Formel VII-4 bedeutet R⁷ vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl und Y⁷¹ vorzugsweise F.
• Die Verbindungen der Formel VIII sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Unterformeln VIII-1 bis VIII-6

  

  

  worin
  R⁸, Y⁸¹, Y⁸² und X⁸ jeweils die unter der obigen Formel VIII angegebenen Bedeutungen besitzen und wenn X⁸ F bedeutet, Y⁸¹ vorzugsweise für F steht.
• In Formel VIII-1 bedeutet X⁸ vorzugsweise F oder OCF₃ und R⁸ vorzugsweise Alkyl, Alkoxy oder Alkenyoxy. Bedeutet X⁸ F, so steht Y⁸¹ vorzugsweise für F und ganz besonders bevorzugt bedeutet sowohl Y⁸¹ als auch Y⁸² F.
• In Formel VIII-2 bedeutet X⁸ vorzugsweise F oder OCF₃, R⁸ vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl und Y⁸¹ ganz besonders bevorzugt F.
• Die Komponente A wird in einer Konzentration von 1 bis 70%, vorzugsweise 4 bis 50% und ganz besonders bevorzugt 9 bis 40% der Gesamtmischung verwendet.
• Die Komponente B wird in einer Konzentration von 0 bis 90%, vorzugsweise 10 bis 80% und ganz besonders bevorzugt 20 bis 75% der Gesamtmischung verwendet.
• Die Komponente C wird in einer Konzentration von 0 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 40% und ganz besonders bevorzugt 12 bis 35% der Gesamtmischung verwendet.
• Weiterhin beinhaltet das Medium Verbindungen der
  Formel IV in einer Konzentration von 0 bis 40%, vorzugsweise 5 bis 25% und/oder
  Formel V in einer Konzentration von 0 bis 30%, vorzugsweise 4 bis 20% und/oder
  Formel VI in einer Konzentration von 0 bis 25%, vorzugsweise 5 bis 25% und/oder
  Formel VII in einer Konzentration von 0 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 30% und/oder
  Formel VIII in einer Konzentration von 0 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 30%.
• Diese weiteren Verbindungen verwendet man, um insbesondere den Phasenbereich und die optische Anisotropie der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien einzustellen.
• Die Gesamtkonzentration dieser weiteren Verbindungen der Formeln IV bis VIII im erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedium beträgt vorzugsweise 0% bis 50%, besonders bevorzugt 0% bis 30%, ganz besonders bevorzugt 0% bis 20% und insbesondere 4% bis 16%.
• Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Medien weitere Flüssigkristallverbindungen enthalten, um die physikalischen Eigenschaften einzustellen. Derartige Verbindungen sind dem Fachmann bekannt. Ihre Konzentration in den Medien nach der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 0% bis 30%, besonders bevorzugt 0% bis 20% und ganz besonders bevorzugt 5% bis 15%.
• Vorzugsweise beinhaltet das Flüssigkristallmedium 50% bis 100%, besonders bevorzugt 70% bis 100% und ganz besonders bevorzugt 80% bis 10% und insbesondere 90% bis 100% der Komponenten A, B und C insgesamt, die eine oder mehrere der Verbindungen der Formeln I, II bzw. III beinhalten, vorzugsweise überwiegend daraus bestehen und ganz besonders bevorzugt vollständig daraus bestehen.
• Die Flüssigkristallmedien nach der vorliegenden Erfindung sind gekennzeichnet durch einen Klärpunkt oberhalb 80°C, vorzugsweise von 90°C oder mehr, speziell bevorzugt 100°C oder mehr und insbesondere von 110°C.
• Das Δn der Flüssigkristallmedien nach der vorliegenden Erfindung beträgt 0,25 oder mehr und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,30 bis 0,60, besonders bevorzugt im Bereich von 0,32 bis 0,50, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,33 bis 0,45 und insbesondere im Bereich von 0,35 bis 0,40.
• Das Δε, bei 1 kHz und 20°C, des erfindungsgemäßen Flüssigkristallmediums beträgt 6 oder mehr, vorzugsweise 10 oder mehr, ganz besonders bevorzugt 15 oder mehr und insbesondere 19 oder mehr.
• Die Flüssigkristallmedien des Standes der Technik waren durch niedrige Δε-Werte bei hohen Δn-Werten und umgekehrt eingeschränkt. Im Gegen satz dazu haben die erfindungsgemäßen Medien Paare von (Δn, Δε), die in einer Kurve von Δε als Funktion von Δn desselben Mediums oberhalb einer Linie durch die Punkte (0,290, 18,0) und (0,370, 4,0) liegen. Vorzugsweise liegen sie oberhalb einer Linie durch (0,290, 20,0) und (0,370, 6,0), ganz besonders bevorzugt oberhalb einer Linie durch (0,310, 20,0) und (0,370, 8,0) und insbesondere oberhalb einer Linie durch (0,350, 18,0) und (0,390, 8,0).
• Vorzugsweise erstreckt sich die nematische Phase der erfindungsgemäßen Medien mindestens von 0°C bis 70°C, ganz besonders bevorzugt mindestens –20°C bis 70°C und ganz besonders bevorzugt mindestens von –30°C bis 80°C, wobei mindestens bedeutet, dass die Untergrenze vorzugsweise unterschritten wird, wobei die Obergrenze überschritten wird.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden als dielektrisch positive Verbindungen die Verbindungen mit Δε > 1,5 bezeichnet, dielektrisch neutrale Verbindungen sind Verbindungen mit –1,5 ≤ Δε ≤ 1,5 und dielektrisch negative Verbindungen sind Verbindungen mit Δε < –1,5. Dasselbe gilt auch für Komponenten. Δε wird bei 1 kHz und 20°C bestimmt. Die dielektrischen Anisotropien der Verbindungen wird aus den Ergebnissen einer Lösung von 10% der einzelnen Verbindungen in einer nematischen Wirtsmischung ermittelt. Die Kapazitäten dieser Testmischungen werden sowohl in einer Zelle mit homöotroper als auch mit homogener Orientierung bestimmt. Beide Zelltypen haben eine Schichtdicke von ungefähr 10 μm. Die angelegte Spannung ist eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz und einem Effektivwert von typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, wird jedoch immer so gewählt, dass sie unterhalb des kapazitiven Schwellwertes der jeweiligen Testmischung liegt.
• Als Wirtsmischung wird für dielektrisch positive Verbindungen die Mischung ZLI-4792 und für dielektrisch neutrale sowie für dielektrisch negative Verbindungen die Mischung ZLI-3086, beide von Merck KGaA, Deutschland verwendet. Die absoluten Dielektrizitätskonstanten der Verbindungen werden aus der Änderung der jeweiligen Werte der Wirtsmischung nach Zugabe der interessierenden Verbindungen bestimmt und auf eine Konzentration der interessierenden Verbindungen von 100% extrapoliert.
• Komponenten, die bei der Messtemperatur von 20°C eine nematische Phase besitzen, werden als solche gemessen, alle anderen werden wie Verbindungen behandelt.
• Der Begriff Schwellenspannung bezieht sich in der vorliegenden Anmeldung auf die optische Schwelle und ist für 10% relativen Kontrast (V₁₀) angegeben, der Begriff Sättigungsspannung auf die optische Sättigung und ist für 90% relativen Kontrast (V₉₀) angegeben, jeweils soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Die kapazitive Schwellenspannung (V₀, auch als Freedericksz-Schwelle VF_Fr bezeichnet) wird nur verwendet, wo dies ausdrücklich angegeben ist.
• Die in dieser Anmeldung angegebenen Parameterbereiche schließen sämtlich die Grenzwerte ein, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
• In der gesamten Anmeldung sind, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, alle Konzentrationen in Massenprozent angegeben und beziehen sich auch die entsprechende Gesamtmischung, alle Temperaturen und Temperaturunterschiede sind in Grad Celsius angegeben. Alle physikalischen Eigenschaften wurden und werden nach „Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Stand Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland, bestimmt und gelten für eine Temperatur von 20°C, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Die optische Anisotropie (Δn) wird bei einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt. Die dielektrische Anisotropie (Δε) wird bei einer Frequenz von 1 kHz bestimmt. Die Schwellenspannungen sowie alle anderen elektrooptischen Eigenschaften wurden mit bei Merck KGaA, Deutschland, hergestellten Testzellen bestimmt. Die Testzellen für die Bestimmung von Δε besaßen eine Schichtdicke von 22 μm. Bei der Elektrode handelte es sich um eine kreisförmige ITO-Elektrode mit einer Fläche von 1,13 cm² und einem Schutzring. Die Ausrichtungsschichten waren Lecithin für homöotrope Ausrichtung (ε_||) und Polyimid AL-1054 von Japan Synthetic Rubber für homogene Ausrichtung (ε_⊥). Die Bestimmung der Kapazitäten erfolgte mit einem Frequenzgang- Analysegerät Solatron 1260 mit einer Sinuswelle mit einer Spannung von 0,3 V_rms. Als Licht wurde bei den elektrooptischen Messungen weißes Licht verwendet. Dabei wurde ein Aufbau mit einem im Handel erhältlichen Gerät von Otsuka, Japan, verwendet. Die charakteristischen Spannungen wurden unter senkrechter Beobachtung bestimmt. Die Schwellenspannung (V₁₀), Mittgrauspannung (V₅₀) und Sättigungsspannung (V₉₀) wurden für 10%, 50% bzw. 90% relativen Kontrast bestimmt.
• Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien können weitere Zusatzstoffe und chirale Dotierstoffe in den üblichen Konzentrationen beinhalten. Die Gesamtkonzentration dieser weiteren Bestandteile liegt im Bereich von 0% bis 10%, vorzugsweise 0,1% bis 6%, bezogen auf die Gesamtmischung. Die Konzentrationen der einzelnen eingesetzten Verbindungen liegen vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 3%. Die Konzentration dieser und ähnlicher Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Werte und Konzentrationsbereiche der Flüssigkristallkomponenten und Verbindungen der Flüssigkristallmedien in dieser Erfindung nicht berücksichtigt.
• Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bestehen aus mehreren Verbindungen, vorzugsweise aus 3 bis 30, besonders bevorzugt aus 5 bis 20 und ganz besonders bevorzugt aus 6 bis 14 Verbindungen. Diese Verbindungen werden auf herkömmliche Weise gemischt. In der Regel wird die gewünschte Menge der in der geringeren Menge verwendeten Verbindung in der in der größeren Menge verwendeten Verbindung gelöst. Liegt die Temperatur über dem Klärpunkt der in höherer Konzentration verwendeten Verbindung, ist die Vervollständigung des Lösungsvorgangs besonders leicht zu beobachten. Es ist jedoch auch möglich, die Medien auf anderen üblichen Wegen, beispielsweise unter Verwendung von so genannten Vormischungen, bei denen es sich z.B. um homologe oder eutektische Mischungen von Verbindungen handeln kann, oder unter Verwendung von so genannten „Multi-Bottle"-Systemen, deren Bestandteile selbst gebrauchsfertige Mischungen sind, herzustellen.
• Durch Zugabe geeigneter Zusatzstoffe können die Flüssigkristallmedien der vorliegenden Erfindung derart modifiziert werden, dass sie in allen bekannten Arten von Flüssigkristallanzeigen einsetzbar sind, entweder durch Verwendung der Flüssigkristallmedien als solcher, wie TN-, TN-AMD-, ECB-, VAN-AMD-, IPS- und OCB-LCDs und insbesondere in Verbundsystemen wie PDLC-, NCAP- und PN-LCDs und speziell in HPDLCs.
• Der Schmelzpunkt T (C, N), der Übergang von der smektischen (S) zur nematischen (N) Phase T (S, N) und der Klärpunkt T (N, I) der Flüssigkristalle sind in Grad Celsius angegeben.
• In der vorliegenden Anmeldung und insbesondere in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch auch als Akronyme bezeichnete Abkürzungen angegeben. Die Transformation der Abkürzungen in die entsprechenden Strukturen ergibt sich ohne weiteres aus den beiden folgenden Tabellen A und B. Alle Gruppen C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind geradkettige Alkylgruppen mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung der Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A sind nur die Abkürzungen für die Grundkörper der Strukturen angegeben. Die einzelnen Verbindungen werden durch die Abkürzung für den Grundkörper, gefolgt durch einen Bindestrich und einen Code für die Substituenten R¹, R², L¹ und L² dargestellt:
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• Tabelle A:

  
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• Tabelle B:

  
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• Die Flüssigkristallmedien nach der vorliegenden Erfindung beinhalten vorzugsweise
• – vier oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabellen A und B und/oder
• – fünf oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle B und/oder
• – zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle A.
• Beispiele
• Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.
• Aus den physikalischen Daten vor allem der Verbindungen wird dem Fachmann jedoch deutlich, welche Eigenschaften in welchen Bereichen zu erzielen sind. Insbesondere ist also die Kombination der verschiedenen Eigenschaften, die vorzugsweise erreicht werden können, gut definiert.
• Beispiel 1
• Es wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
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• Beispiel 2
• Es wird eine Flüssigkristallmischung mit der Zusammensetzung und den Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle angegeben hergestellt.
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Claims (9)

1. Flüssigkristallmedium, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Komponente A enthaltend eine oder mehrere stark dielektrisch positive Verbindungen mit sehr hohen Δn-Werten der Formel I

   

   worin R¹ n-Alkyl, n-Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet,

   

   jeweils unabhängig voneinander

   

   eines von Z¹¹ und Z¹² -C≡C- und das andere, wenn vorhanden, -C≡C-, -CF₂O-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF- oder eine Einfachbindung bedeutet und n 0 oder 1 bedeutet, und eine Komponente B enthaltend eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln II-1 bis II-3

   

   worin R²¹ und R²² unabhängig voneinander die für R¹ angegebene Bedeutung besitzen, Y²¹ und Y²² unabhängig voneinander H oder F bedeuten, enthält und dass sein Δn 0,25 oder mehr beträgt.
2. Flüssigkristallmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Komponente C enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel III

   

   enthält, worin R³¹ die für R¹ in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt, mindestens eines von Z³¹ und Z³² -C≡C- bedeutet, das andere, wenn vorhanden, für -CH₂CH₂-, -COO-, -C≡C-, trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O- oder eine Einfachbindung steht,

   

   jeweils die für

   

   in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, k 0 oder 1 bedeutet und X³ CN, F, Cl oder NCS bedeutet.
3. Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV

   

   enthält, worin R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander die für R¹ in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen und alternativ ein H-Atom bedeuten können, Y⁴¹, Y⁴², Y⁴³ und Y⁴⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten und o 0 oder 1 bedeutet.
4. Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln V bis VIII

   

   

   enthält, worin R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander die Bedeutung für R¹ in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, Y⁵¹ und Y⁵² unabhängig voneinander H oder F bedeuten, p 0 oder 1 bedeutet, Y⁶¹ und Y⁶² unabhängig voneinander H oder F bedeuten, L⁶¹ bis L⁶⁶ unabhängig voneinander H oder F bedeuten, X⁶ Cl oder NCS bedeutet, Y⁷¹ und Y⁷² unabhängig voneinander H oder F bedeuten, X⁷ CN oder NCS bedeutet, q 0 oder 1 bedeutet,

   

   bedeutet, Z⁸ trans- -CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CF₂O-, -COO- oder eine Einfachbindung bedeutet, Y⁸¹ und Y⁸² unabhängig voneinander H oder F bedeuten, X⁸ F, Cl, -OCF₃ oder -OCF₂H bedeutet und r 0 oder 1 bedeutet.
5. Flüssigkristallmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln I-1 bis I-5

   

   

   enthält, worin R¹ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt und Y¹¹ und Y¹² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
6. Flüssigkristallanzeige, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält.
7. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie im OCB-Modus arbeitet.
8. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Flüssigkristallmedium in einem HPDLC-Verbundsystem enthält.
9. Verwendung eines Flüssigkristallmediums nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Flüssigkristallanzeige.