DE602004001166T2

DE602004001166T2 - Flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE602004001166T2
Application number: DE602004001166T
Authority: DE
Inventors: Dr. Cecile Schott; Dr. Doina Southampton Ionescu
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-05-04
Also published as: ATE329983T1; DE602004001166D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft flüssigkristalline Medien und diese Medien enthaltende Flüssigkristallanzeigen, besonders Anzeigen, welche den flexoelektrischen Effekt in chiralen nematischen Flüssigkristallen ausnutzen, und insbesondere Anzeigen, die im ULH- („uniformly lying helix") Modus arbeiten.
Stand der Technik und zu lösendes Problem
Der flexoelektrische Effekt ist aus der Arbeit von Patel und Meyer (Phys. Rev. Lett. 58 (15), S. 1538-1540 (1987)) seit geraumer Zeit gut bekannt und ist in jüngster Zeit durch Rudquist et al. (Liq. Cryst. 22 (4), 445-449 (1997) untersucht worden.
Die ULH-Struktur wird erzeugt unter Verwendung eines chiralen nematischen Flüssigkristalls mit kleiner Ganghöhe, typischerweise im Bereich von 0,2 μm bis 1,0 μm, vorzugsweise von 1,0 μm oder weniger und insbesondere von 0,5 μm oder weniger, der unidirektional orientiert ist mit seiner Helixachse parallel zu den Substraten, z.B. Glasplatten, einer Flüssigkristallzelle. In dieser Konfiguration ist die Helixachse des chiralen nematischen Flüssigkristalls äquivalent zur optischen Achse einer doppelbrechenden Platte.
Wenn an diese Konfiguration ein elektrisches Feld senkrecht zur Helixachse angelegt wird, wird die optische Achse in der Ebene der Zelle gedreht, ähnlich der Drehung des Direktors eines ferroelektrischen Flüssigkristalls in einer oberflächenstabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristallanzeige. Der flexoelektrische Effekt ist gekennzeichnet durch kurze Ansprechzeiten, typischerweise im Bereich von 6 μs bis 100 μs. Weiterhin zeichnet er sich durch hervorragende Graustufenfähigkeit aus.
Das elektrische Feld kann so betrachtet werden, dass es im Wesentlichen eine flexoelektrische Kopplung mit der induzierten splay-bend-Deformation des Direktors herstellt. Der Rotationswinkel der Achse ist in erster Näherung direkt und linear proportional zur Stärke des elektrischen Feldes. Der optische Effekt kann am besten beobachtet werden, wenn die Flüssigkristallzelle zwischen gekreuzten Polarisatoren positioniert wird, wobei die optische Achse im nicht aktivierten Zustand einen Winkel von 22,5° zur Absorptionsachse eines der Polarisatoren aufweist. Dieser Winkel von 22,5° ist auch der ideale Rotationswinkel des des elektrischen Feldes, da so durch die Umkehrung des elektrischen Feldes die optische Achse um 45° gedreht wird und durch eine geeignete Auswahl der relativen Ausrichtungen der bevorzugten Richtung der Helixachse, der Absorptionsachse des Polarisators und der Richtung des elektrischen Feldes die optische Achse von der parallelen Ausrichtung zu einem Polarisator zum Mittelwinkel zwischen den beiden Polarisatoren verschoben werden kann. Der optimale Kontrast wird dann erreicht, wenn der gesamte Winkel für die Verschiebung der optischen Achse 45° beträgt. In diesem Fall kann die Anordnung als schaltbare λ/4-Wellenplatte verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass die optische Verzögerung, d.h. das Produkt aus der effektiven Doppelbrechung des Flüssigkristalls und der Schichtdicke, so gewählt wird, dass sie das Viertel der Wellenlänge beträgt. In diesem Zusammenhang beträgt die Wellenlänge, auf die Bezug genommen wird, 550 nm, diejenige Wellenlänge, für welche die Empfindlichkeit des menschlichen Auges am höchsten ist, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Der Rotationswinkel der optischen Achse (ϕ) ist in guter Näherung gegeben durch die Gleichung (1) tan ϕ = ē P0E/(2πK) (1)wobei

P₀: die ungestörte Ganghöhe des cholesterischen Flüssigkristalls,
ē: der Durchschnitt [ē = ½ (e_Spreizung + e_Verbiegung)] des flexoelektrischen Koeffizienten der Spreizung (e_Spreizung) und des flexoelektrischen Koeffizienten der Verbiegung (e_Verbiegung),
E: die elektrische Feldstärke und
K: der Durchschnitt [K = ½ (k₁₁ + k₃₃)] der Elastizitätskonstante der Spreizung (k₁₁) und der Elastizitätskonstante der Verbiegung (k₃₃) ist und wobei
ē/K: als das flexoelastische Verhältnis bezeichnet wird.

Dieser Rotationswinkel ist die Hälfte des Verschiebungswinkels in einem flexoelektrischen Schaltelement.
Die Ansprechzeit (τ) dieses elektrooptischen Effekts ist in guter Näherung gegeben durch die Gleichung (2) τ = [P0/(2π)]2·γ/K (2)wobei

γ: der effektive Viskositätskoeffizient ist, der zur Verzerrung der Helix gehört.

Es gibt eine kritische Feldstärke (E_c), um die Helix abzuwickeln, die aus der Gleichung (3) entnommen werden kann. Ec = (π2/P0)·[k22/(ε0·Δε)]1/2 (3)wobei:

k₂₂: die Elastizitätskonstante der Verdrillung,
ε₀: die Permittivität des Vakuums und
Δε: die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls ist.

Flüssigkristallanzeigen (LCDs = Liquid Crystal Displays) werden in vielen Bereichen genutzt, um Informationen anzuzeigen. Als elektrooptische Modi werden beispielsweise die Modi Twisted Nematic (TN), Super Twisted Nematic (STN), Optically Compensated Bend (OCB) und Electrically Controlled Birefringence (ECB) zusammen mit ihren verschiedenen Modifikationen sowie andere verwendet. Neben diesen Modi, die alle ein elektrisches Feld nutzen, das im Wesentlichen senkrecht zu den Substraten beziehungsweise zur Flüssigkristallschicht verläuft, gibt es auch elektrooptische Modi, die ein elektrisches Feld nutzen, das im Wesentlichen parallel zu den Substraten beziehungsweise der Flüssigkristallschicht verläuft, wie etwa der Modus In-Plane Switching (IPS) (wie z.B. in DE 40 00 451 und EP 0 588 568 offenbart). Vor allem dieser elektrooptische Modus wird für LCDs in modernen Tischmonitoren genutzt.
Die Flüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise in flexoelektrischen, chiralen nematischen Vorrichtungen, vorzugsweise in Anzeigen oder in elektrooptischen Vorrichtungen wie Schaltern für Licht oder optische Komponenten verwendet.
Vorzugsweise werden die Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Aktivmatrix adressiert, d.h. eine Matrix aus aktiven elektrischen Elementen mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie. Diese aktiven Elemente sind vorzugsweise Dünnschichttransistoren (TFTs). Sie können für Anwendungen mit direkter Anzeige sowie für Anzeigen des Projektionstyps verwendet werden.
Eine chirale Substanz, die mit einem nematischen Material gemischt wird, induziert eine helikale Verdrillung, die das Material in ein chirales nematisches Material umwandelt, das äquivalent zu einem cholesterischen Material ist. Die Begriffe chiral nematisch und cholesterisch werden in dieser Anmeldung synonym verwendet, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Ein Unterschied zwischen einem cholesterischen Material und einem chiralen nematischen Gemisch besteht jedoch in der Tatsache, dass die cholesterische Ganghöhe des Letzteren in einem verhältnismäßig großen Bereich vergleichsweise einfach variiert werden kann. Die Ganghöhe, die durch die chirale Substanz induziert wird, ist in einer ersten Näherung umgekehrt proportional zur Konzentration des verwendeten chiralen Materials. Die Proportionalitätskonstante dieser Beziehung wird als das Helix-Verdrillungsvermögen (HTP = Helical Twisting Power) der chiralen Substanz bezeichnet und durch die Gleichung (4) definiert HTP ≡ 1/(c·P0) (4) wobei

c: die Konzentration der chiralen Verbindung ist.

Für diese Anzeigen werden neue flüssigkristalline Medien mit verbesserten Eigenschaften benötigt. Insbesondere die Doppelbrechung (Δn) sollte für den optischen Modus optimiert werden. Dies bedeutet, dass die optische Verzögerung (d·Δn) vorzugsweise so beschaffen sein sollte, dass die Gleichung (5) erfüllt wird: sin2(π·d·Δn/λ) = 1 (5)wobei

d: die Schichtdicke und
λ: die Wellenlänge des Lichts ist.

Die Abweichungstoleranz für die rechte Seite der Gleichung (5) beträgt +/–3 %.
Die Wellenlänge des Lichts, auf die in dieser Anmeldung generell Bezug genommen wird, beträgt 550 nm, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Die Schichtdicke der Zellen liegt vorzugsweise im Bereich von 1 μm bis 20 μm, insbesondere innerhalb des Bereichs von 2,0 μm bis 10 μm.
Weiterhin sollte die dielektrische Anisotropie (Δε) einerseits hoch genug sein, um die Kopplung des elektrischen Feldes während der Ausrichtung des chiralen nematischen Flüssigkristalls zu ermöglichen, andererseits sollte sie aber gleichzeitig so klein wie möglich sein, um ein Abwickeln der Helix beim Anlegen der Ansteuerungsspannung zu verhindern. Δε sollte vorzugsweise größer als 0 sein und ganz bevorzugt 0,1 oder mehr, aber bevorzugt 10 oder weniger, stärker bevorzugt 7 oder weniger und ganz bevorzugt 5 oder weniger betragen. Neben diesen Parametern müssen die Medien einen geeignet breiten Bereich für die nematische Phase, eine relativ kleine Rotationsviskosität und einen zumindest mäßig hohen spezifischen Widerstand aufweisen.
Vorzugsweise werden die Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Aktivmatrix (active matrix LCDs, kurz AMDs), bevorzugt durch eine Matrix aus Dünnschichttransistoren (TFTs), adressiert. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristalle können jedoch in vorteilhafter Weise auch in Anzeigen mit anderen bekannten Adressierungsmitteln verwendet werden.
Flüssigkristallzusammensetzungen mit einer kleinen cholesterischen Ganghöhe für flexoelektrische Vorrichtungen sind aus EP 0 971 016 , GB 2 356 629 sowie Coles, H.J., Musgrave, B., Coles, M.J., und Willmott, J., J. Mater. Chem., 11, S. 2709-2716 (2001) bekannt. EP 0 971 016 offenbart mesogene Estradiole, die als solche einen hohen flexoelektrischen Koeffizienten haben. GB 2 356 629 offenbart bimesogene Verbindungen und ihre Verwendung in flexoelektrischen Vorrichtungen. Der flexoelektrische Effekt wurde bis jetzt nur in reinen cholesterischen Flüssigkristallverbindungen und in Mischungen homologer Verbindungen untersucht. Die meisten dieser Verbindungen wurden in binären Mischungen verwendet, die aus einem chiralen Zusatzstoff und einem nematischen Flüssigkristallmaterial bestanden, bei dem es sich entweder um ein einfaches, herkömmliches monomesogenes Material oder um ein bimesogenes handelte. Diese Materialien besitzen jedoch für die praktische Anwendung mehrere Nachteile, wie unzureichend breite Temperaturbereiche der chiralen nematischen oder cholesterischen Phase, zu kleine flexoelektrische Verhältnisse, kleine Rotationswinkel.
Die auf Cyanobiphenyl aufbauenden Bimesogene besitzen eine geringe Löslichkeit und sind bei hohem Temperaturen nematisch (z.B. kann das Schaltverhalten von CBO8OCB + 3 % BDH-1281 nur oberhalb von 168°C untersucht werden). Dementsprechend sind sie für praktische Anwendungen nicht geeignet, da sie in Anzeigen bei Raumtemperatur nicht verwendet werden können (siehe J. Mater. Chem., 11, S. 2709-2716 (2001)). Die monomesogenen Materialien weisen gute Löslichkeitseigenschaften auf, in chiral dotierten Systemen wickelt die Helix sich jedoch bei niedrigen Spannungen ab (z.B. für 7CB + 4 % BDH-1305 beträgt der maximale Tiltwinkel 6°, bevor sich die Helix bei etwa 20 V für eine 4 μm dicke Zelle abwickelt). Zudem wurden die Untersuchungen an diesen Systemen bei verhältnismäßig hohen relativen Temperaturen durchgeführt, die nur wenig unterhalb der jeweiligen Klärpunkte der Materialien liegen, typischerweise etwa 12°C unterhalb des Klärpunktes.
Ähnliche Schwierigkeiten traten mit den reinen cholesterischen Materialien wie den homologen Reihen der Estradiole auf. Diese sind bei Raumtemperatur nicht flüssigkristallin, und außerdem betragen die maximal erzielten Rotationswinkel nur 10° oder weniger.
Außerdem gab es bisher ein Problem, die Ausrichtung der cholesterischen Flüssigkristalle in der ULH-Struktur in einer gut reproduzierbaren Weise zu erreichen. Coles et al., J. Mater. Chem., 2001, 11, S. 2709-2716, wie oben erwähnt, berichten, dass monomesogene Flüssigkristalle, die einen chiralen Zusatzstoff enthalten, welcher blaue Phasen aufweist, die einfache Bildung der ULH-Struktur fördern. Wenn solche Materialien in Flüssigkristallzellen zwischen zwei Wänden eingeschlossen sind, von denen mindestens eine mit einer Orientierungsschicht für eine planare Orientierung versehen ist, bilden sie spontan eine ULH-Struktur, sobald ein Wechselstromfeld über dem Material angelegt wird, während dieses sich in seiner blauen Phase befindet. Anschließend wird die Probe unter angelegtem Feld in die cholesterische Phase abgekühlt. In diesem Fall ist keine mechanische Manipulation wie beispielsweise eine Scherung der Flüssigkristallprobe erforderlich, um die einheitliche Orientierung zu erhalten. Allerdings offenbart diese Literaturstelle nur cholesterische Flüssigkristallmaterialien, die auf monomesogenen Flüssigkristallmaterialien beruhen, erwähnt bimesogene Flüssigkristalle aber nicht einmal.
Weiterhin geben Blatch et al., J. Mater. Chem., 1997, 7(1), S. 9-17, an, dass Flüssigkristallmaterialien, die bimesogene Flüssigkristalle mit einer ungeraden Atomanzahl in der Spacergruppe und zusätzlich ein chirales Zentrum enthalten, das ausreicht, um eine Ganghöhe der Helix von 500 nm oder weniger zu erreichen, im Allgemeinen blaue Phasen aufweisen.
Es gibt daher einen erheblichen Bedarf an flüssigkristallinen Medien mit geeigneten Eigenschaften für praktische Anwendungen wie beispielsweise Rechnermonitore, Bildschirme für Fernsehgeräte und dergleichen, Anzeigen für Multimedia-Anwendungen, mobile Telekommunikationsgeräte, Bankautomaten und Lichtmodulatoren. Sie müssen für eine vorgegebene Zellendicke abhängig vom verwendeten Anzeigemodus einen breiten nematischen Phasenbereich, geringe Viskositäten, ein hohes Δε, einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand und insbesondere eine optische Anisotropie Δn, die in geeigneter Weise optimiert worden ist, haben.
Vorliegende Erfindung
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass flüssigkristalline Medien mit einem ausreichend breiten Bereich für die chirale nematische Phase und einem geeignet hohen flexoelastischen Verhältnis und ausreichend kurzen Ansprechzeiten herstellbar sind durch Verwendung eines Flüssigkristallmediums enthaltend

– eine chirale Komponente, Komponente A;
– eine bimesogene Komponente, Komponente B;
– eine dielektrisch positive Komponente, Komponente C, und
– gegebenenfalls eine dielektrisch negative Komponente, Komponente D, und
– gegebenenfalls eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E; dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B eine bimesogene Verbindung mit nicht symmetrischer Struktur enthält und die Komponente C eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IIIb bis IIIg

enthält, worin R³ Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet; X³ F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise OCF₃, OCF₂H, F oder Cl, ganz bevorzugt F bedeutet und Y³¹ und Y³² unabhängig voneinander H oder F bedeuten; worin gegebenenfalls zwei der als direkt verknüpft gezeigten 6-gliedrigen Ringe durch eine Gruppe ausgewählt aus -CH₂-CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂- und -CO-O- verknüpft sein können.

Diese Medien gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Nachteile der Materialien nach dem Stand der Technik nicht auf beziehungsweise weisen diese zumindest in einem erheblich geringeren Umfang auf.
Vorzugsweise haben die Grundmischungen, die in den Medien gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, eine chirale nematische Phase.
Die Grundmischungen haben vorzugsweise eine positive dielektrische Anisotropie, um die Orientierung der Helixachse in der Ebene der Zelle zu fördern. Allerdings muss die dielektrische Anisotropie der Grundmischung gleichzeitig beschränkt sein, da sonst bei Anlegen des elektrischen Feldes anstelle der erwünschten flexoelektrischen Verschiebung der Helixachse eine unerwünschte Abwicklung der Helix auftreten würde. Die dielektrische Anisotropie der Grundmischung liegt vorzugsweise im Bereich von 0 oder mehr bis 10 oder weniger und besonders bevorzugt 8,0 oder weniger und insbesondere von 0 oder mehr bis 6,0 oder weniger, bevorzugt von 0 oder mehr, bevorzugt von 0,1 oder mehr bis 5 oder weniger.
Es ist daher bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Flüssigkristallmedium eine dielektrisch positive Komponente, Komponente C enthält.
In dieser Anmeldung bezeichnen die Ausdrücke „Raumtemperatur" und „Umgebungstemperatur" eine Temperatur von 20°C, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Der Klärpunkt der Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung liegt typischerweise bei 60°C oder mehr, bevorzugt 70°C oder mehr, stärker bevorzugt 75°C oder mehr und besonders bevorzugt 80°C oder mehr.
Die Abwicklungsspannung für die Helixstruktur der Mischung beträgt bei Raumtemperatur für eine 5 μm dicke Zelle typischerweise 30 V oder mehr, bevorzugt 50 V oder mehr, stärker bevorzugt 70 V oder mehr und besonders 75 V oder mehr.
Bei Raumtemperatur beträgt der Tiltwinkel für die flüssigkristalline Mischung typischerweise 5° oder mehr, bevorzugt 10° oder mehr, stärker bevorzugter 15° oder mehr und besonders 22,5° für eine Spannung von typischerweise 10 V oder mehr bei einer Zellendicke von 5 μm.
Es ist bevorzugt, dass eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E, im erfindungsgemäße Flüssigkristallmedium vorhanden ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Komponente B des erfindungsgemäßen Fiüssigkristallmediums eine bismesogene Verbindung mit nicht symmetrischer Struktur und einer ungeraden Atomanzahl in der Spacergruppe zwischen den beiden mesogenen Einheiten enthält.
Weiterhin enthält das erfindungsgemäße Flüssigkristallmedium vorzugsweise sowohl eine dielektrisch negative Komponente, Komponente D, und eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E.
Was die chirale Komponente, Komponente A, betrifft, so ist es bevorzugt, dass die Komponente eine mesogene Komponente ist, die vorzugsweise aus chiralen Verbindungen besteht, vorzugsweise enthaltend eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln I, I' und I''
worin
R¹¹, R¹² und R¹³ jeweils unabhängig voneinander F, Cl, CN, NO₂, NCS, SCN, OCN, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen bedeuten, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder CN substituiert sein kann, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder, wenn sie nicht mit einem O-Atom verknüpft sind, H bedeuten;
Y die für R¹¹ angegebene Bedeutung besitzt und bevorzugt H, F, CH₃ oder CF₃, stärker bevorzugt H oder F bedeutet;
SP¹¹, SP¹² und SP¹³ jeweils unabhängig voneinander eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 4 bis 20 C-Atomen bedeuten, vorzugsweise eine Alkylengruppe, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen in den Spacergruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF₂- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind;
SP¹⁴ und SP¹⁵ jeweils unabhängig voneinander eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 4 bis 20 C-Atomen bedeuten;
X¹¹, X¹² und X¹³ jeweils unabhängig voneinander -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF=CF-, -CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung bedeuten;
k, l, n, m, p und q jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, wobei m vorzugsweise 1 bedeutet,
m + n + q 1, 2 oder 3 ist, für Formel I bevorzugt 2, für Formel I' bevorzugt 1 und für Formel I'' bevorzugt 2 oder 3 und ganz bevorzugt 2 ist;
MG¹¹, MG¹² und MG¹³ jeweils unabhängig voneinander eine mesogene Gruppe bedeuten, vorzugsweise der Formel I''' -A¹¹-(Z¹-A¹²)_i1- I'''worin
A¹¹ und A¹² jeweils unabhängig voneinander eine zweiwertige Ringgruppe mit vorzugsweise mindestens vier C-Atomen, vorzugsweise einen fünf- oder einen sechsgliedrigen Ring bedeuten und vorzugsweise die unter Formel III unten angegebene Bedeutung für Ring A³¹ hat;
Z¹ jeweils unabhängig voneinander die unter Formel III unten angegebene Bedeutung für Z³¹ haben und
i1 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet;
CH*¹¹ eine chirale, zweiwertige Gruppe bedeutet, vorzugsweise mit einem chiralen Zentrum oder mit einem oder mehreren chiralen Atomen vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Formeln Ia bis In

In oder deren Spiegelbildern, wenn nicht abgebildet;
CH*¹² eine chirale, zweiwertige Gruppe bedeutet, vorzugsweise mit einem chiralen Zentrum oder mit einem oder mehreren chiralen Atomen vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Formeln Ie, If und In oder deren Spiegelbildern, wenn nicht abgebildet, besonders bevorzugt In; und
CH*¹³ eine chirale, dreiwertige Gruppe bedeutet, vorzugsweise mit einem chiralen Zentrum oder mit einem oder mehreren chiralen Atomen vorzugsweise -CH=, -CF=, -C(CH₃)=, -C(OCH₃)= oder -C(CF₃)=;
wobei in allen Gruppen Ia bis Ik, und besonders bevorzugt in den aromatischen Ringen der Gruppen Ij, Ik, Il und In, gegebenenfalls ein oder mehrere Wasserstoffatome durch weitere aromatische Ringe, aliphatische Ringe, Alkylketten, Alkoxyketten, Alkenylketten und Alkenyloxyketten ersetzt sein können, die alle durch Halogenatome, besonders Fluor, oder CN substituiert sein können.
Was die bimesogene Komponente, Komponente B, des erfindungsgemäßen Flüssigkristallmediums betrifft, so ist die Komponente vorzugsweise eine mesogene Komponente, die vorzugsweise aus bimesogenen Verbindungen besteht, vorzugsweise enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel II,
worin
R²¹ und R²² jeweils unabhängig voneinander F, Cl, CN, NO₂, NCS, SCN, OCN, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen bedeuten, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder CN substituiert sein kann, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder, wenn sie nicht mit einem O-Atom verknüpft sind, H bedeuten;
MG²¹ und MG²² jeweils unabhängig voneinander eine mesogene Gruppe bedeuten und vorzugsweise die oben unter Formel I für MG¹¹ angegebene Bedeutung besitzen;
SP² eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 3 bis 20 C-Atomen bedeutet, vorzugsweise eine Alkylengruppe, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen in den Spacergruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF₂- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind;
i und j unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten;
wobei der Rest R²¹-[-O-]_i-MG²¹- vom Rest R²²-[-O-]_j-MG²²- verschieden, d.h. die Verbindung der Formel II nicht symmetrisch ist.
Neben der genannten mindestens einen nicht symmetrischen bimesogenen Verbindung kann Komponente B auch eine oder mehrere bimesogene Verbindungen mit symmetrischer Struktur enthalten. Diese symmetrischen Bimesogene besitzen vorzugsweise eine Struktur, die denen der Formel II ähnlich ist, außer, dass der Rest R²¹-[-O-]_i-MG²¹- nicht vom Rest R²²-[-O-]_j-MG²²- verschieden ist.
Was die dielektrisch positive Komponente, Komponente C, betrifft, so ist es bevorzugt, dass die Komponente aus dielektrisch positiven Verbindungen besteht, vorzugsweise enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel III und gegebenenfalls weitere dielektrisch positive Verbindungen
worin
R³ H, F, Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet;
X³ H, CN, NCS, F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, bevorzugt CN, OCF₃, OCF₂H, F oder Cl, ganz bevorzugt OCF₃ oder H bedeutet;
Z³¹ und Z³² unabhängig voneinander und für den Fall, dass Z³¹ zweifach vorhanden ist, auch diese unabhängig voneinander -CH₂-CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂- -CO-O- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise -CH₂-CH₂-, -CO-O- oder eine Einfachbindung bedeuten;

K 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet.
Was die dielektrisch negative Komponente, Komponente D der vorliegenden Erfindung betrifft, so ist diese optional, vorzugsweise obligatorisch vorhanden, und besteht aus dielektrisch negativen Verbindungen, vorzugsweise enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV
worin
R⁴¹ und R⁴² unabhängig voneinander die oben unter Formel III für R³ angegebene Bedeutung besitzen;
und das andere oder die beiden anderen unabhängig voneinander die gleiche Bedeutung oder eine der für
L und L unabhängig voneinander =C(-F)- oder =N- bedeuten, bevorzugt mindestens eines von ihnen =C(-F)- bedeutet und ganz bevorzugt beide von ihnen =C(-F)- bedeuten;
Z⁴¹ und Z⁴² unabhängig voneinander -CH₂CH₂-, -COO-, trans-CH=CH-, trans- -CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O- oder eine Einfachbindung bedeuten, bevorzugt mindestens eines von ihnen eine Einfachbindung bedeutet und ganz bevorzugt beide eine Einfachbindung bedeuten und
L 0 oder 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet.
Was die dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E, betrifft, die optional, vorzugsweise obligatorisch im erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedium vorhanden ist, so besteht diese Komponente aus dielektrisch neutralen Verbindungen, vorzugsweise enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel V
worin
R⁵¹ und R⁵² unabhängig voneinander die oben unter Formel III für R³ angegebene Bedeutung besitzen;
die Ringe A⁵¹, A⁵² und A⁵³ unabhängig voneinander die oben unter Formel III für den Ring A³¹ angegebene Bedeutung besitzen;
Z⁵¹ und Z⁵² unabhängig voneinander die oben unter Formel III für Z³¹ angegebene Bedeutung besitzen und
M 0 oder 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet.
Vorzugsweise enthält die chirale Komponente, Komponente A, eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln Ia, Ib und I'-1, vorzugsweise der Unterformeln I'a bis I'c, vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Verbindungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Formeln ausgewählt aus dieser Formelgruppe

worin die Parameter die entsprechenden oben unter Formel I angegebenen Bedeutungen besitzen und vorzugsweise
R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeuten.
Vorzugsweise enthält die bimesogene Komponente, Komponente B, eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIa, vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Verbindungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Formeln ausgewählt aus dieser Formelgruppe
worin
R²¹ und R²² unabhängig voneinander die oben unter Formel II angegebene Bedeutung besitzen;
die Ringe A²¹¹, A²¹², A²²¹ und A²²² unabhängig voneinander die oben unter Formel III für den Ring A³¹ angegebene Bedeutung besitzen;
Z²¹ und Z²² unabhängig voneinander die oben unter Formel III für Z³¹ angegebene Bedeutung besitzen;
L²¹ und L²² unabhängig voneinander die gleiche Bedeutung wie oben unter Formel I, I' oder I'' für X¹¹ angegeben besitzen;
B² CH₂, CFH, CF₂ oder, wenn mehr als einmal vorhanden, in beliebiger Kombination, vorzugsweise CH₂ bedeutet und
m eine ganze Zahl von 1 bis 19, bevorzugt von 3 bis 17 und ganz bevorzugt von 5 bis 13; es ist besonders bevorzugt, dass m eine ungerade Zahl ist.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IIa-1, IIa-2, IIa-3 und IIa-4:
worin
X^11a und X^12a unabhängig voneinander CN, F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, bevorzugt CN, CF₃, F oder Cl, stärker bevorzugt CN, F oder Cl, ganz bevorzugt CN oder F bedeuten, wobei in den Formeln IIa-1 und IIa-2 X^11a und X^12a voneinander verschieden sind;
L^11a und L^11b unabhängig voneinander H oder F bedeuten und
n eine ungerade ganze Zahl im Bereich von 3 bis 17, vorzugsweise von 5 bis 13 bedeutet.
Gegebenenfalls enthält die bimesogene Komponente, Komponente B, eine oder mehrere Verbindungen, die aus der Gruppe der Formeln IIb-1 bis IIb-4 ausgewählt sind, welche mit den oben angegebenen entsprechenden Formeln IIa-1 bis IIa-4 beinahe identisch sind, worin die Parameter die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, die sich jedoch dahingehend unterscheiden, dass X^11a und X^12a in den Formeln IIa-1 und IIa-2 identisch sind und/oder n eine gerade ganze Zahl im Bereich von 2 bis 18 bedeutet.
Vorzugsweise enthält die bimesogene Komponente, Komponente B, eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIc, vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Verbindungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Formeln ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IIc-1, IIc-2 und IIc-3
worin
X^21a und X^22a die oben unter den Formeln IIb-1 bis IIb-3 für X^11a und X^12a angegebene Bedeutung besitzen und
n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 18 bedeutet.
Die dielektrisch positive Komponente, Komponente C, enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IIIb bis IIIg, vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Verbindungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Formeln ausgewählt aus dieser Formelgruppe
worin
R³ Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet;
X³ F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise OCF₃, OCF₂H, F oder Cl, ganz bevorzugt F bedeutet und
Y³¹ und Y³² unabhängig voneinander H oder F bedeuten;
worin gegebenenfalls zwei der als direkt verknüpft gezeigten 6-gliedrigen Ringe durch eine Gruppe ausgewählt aus -CH₂-CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂- und -CO-O-, bevorzugt -CH₂-CH₂- und -CF₂-O-, ganz bevorzugt -CH₂-CH₂- verknüpft sein können.
Weiterhin enthält die dielektrisch positive Komponente, Komponente C, gegebenenfalls eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIh
worin
R³ Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet;
X³ F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise OCF₃, OCF₂H, F oder Cl, ganz bevorzugt F bedeutet;
Y³¹ und Y³² unabhängig voneinander H oder F bedeuten und
K 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1 und ganz bevorzugt 1 bedeutet;
worin gegebenenfalls zwei der 6-gliedrigen Ringe durch eine Gruppe ausgewählt aus -CH₂-CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂- und -CO-O-, bevorzugt -CH₂-CH₂- und -CF₂-O-, ganz bevorzugt -CH₂-CH₂- verknüpft sein können
Die Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise eine dielektrisch negative Komponente, Komponente D. Diese Komponente besitzt eine dielektrische Anisotropie von –1,5 oder weniger, vorzugsweise im Bereich von –1,5 bis –8. Vorzugsweise enthält sie überwiegend und besteht besonders bevorzugt vollständig aus dielektrisch negativen Verbindungen. Vorzugsweise enthält diese Komponente eine oder mehrere dielektrisch negative Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln IVa bis IVh

worin
R⁴¹ und R⁴² die entsprechende oben unter Formel IV angegebene Bedeutung besitzen.
Die Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E. Diese Komponente besitzt eine dielektrische Anisotropie im Bereich von –1,5 bis +3,0. Vorzugsweise enthält sie überwiegend und besteht besonders bevorzugt vollständig aus dielektrisch neutralen Verbindungen. Vorzugsweise enthält diese Komponente eine oder mehrere dielektrisch neutrale Verbindungen ausgewählt aus der der Gruppe der Formeln Va bis Vm

worin
R⁵¹ und R⁵² die entsprechende oben unter Formel V angegebene Bedeutung besitzen.
1. Ausführungsform
Die verbesserten flüssigkristallinen Medien gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten eine chirale Komponente (Komponente A), eine bimesogene Komponente (Komponente B), eine dielektrische positive Komponente (Komponente C), und eine dielektrische negative Komponente (Komponente D). In dieser Ausführungsform können die Komponenten A, C und D und die optionale Komponente E als die Host-Mischung für die bimesogene Komponente (Komponente B) betrachtet werden.
2. Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die mit der ersten Ausführungsform identisch oder von ihr verschieden sein kann, wird eine Verbesserung hinsichtlich der Rotationswinkel und der flexoelektrischen Eigenschaften für flexoelektrische Vorrichtungen bei Umgebungstemperatur erzielt. In dieser Ausführungsform enthalten die flüssigkristallinen Medien eine chirale Verbindung (Komponente A), Bimesogene (Komponente B), Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie (Komponente C), optional, vorzugsweise obligatorisch, neutrale Verbindungen (Komponente E) und optional Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie (Komponente D).
3. Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die von den beiden vorhergehenden Ausführungsformen unabhängig ist, sie aber synergistisch erweitert, liegt im verwendeten chiralen Zusatzstoff. Die chirale Struktur in flüssigkristallinen Nematika für flexoelektrische Vorrichtungen wird durch Zugabe chiraler Dotierstoffe erreicht. Bei der Verwendung von Verbindungen auf Binaphtholbasis anstelle von Isosorbiden erzielte man eine erhebliche Verbesserung bezüglich der Löslichkeit und des Betriebstemperaturbereiches. Um eine für flexoelektrische Vorrichtungen geeignete Ganghöhe zu erzielen, beträgt die Konzentration an chiralem Dotierstoff bevorzugt von 0,5 % oder mehr bis 10 % oder weniger, stärker bevorzugt von 1 % oder mehr bis 5 % oder weniger und ganz bevorzugt von 1,5 % oder mehr bis 4 % oder weniger und besonders 2 % oder mehr.
Im Vergleich zu Isosorbid-Dotierstoffen erhält man bei Verwendung von Binaphthol-Dotierstoffen, vorzugsweise der Formel I'a, eine zusätzliche Verbesserung bei der Tieftemperaturstabilität. Vorzugsweise werden die Verbindungen der Formel I' aus der Gruppe der Formeln I'a, I'b und I'c ausgewählt.
Die chirale nematische Phase erstreckt sich bevorzugt bis weniger als 20°C oder weniger, stärker bevorzugt 15°C oder weniger, ganz bevorzugt 10°C oder weniger, besonders 5°C oder weniger.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf eine Flüssigkristallvorrichtung enthaltend ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallmedium. Vorzugsweise handelt es sich bei der Vorrichtung um eine elektrooptische Anzeige. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Vorrichtung eine Anzeige, die das Folgende enthält

– ein Substratpaar
– wobei jedes Substrat eine oder mehrere Elektroden trägt und
– ein Substrat eine Ausrichtungsschicht für die planare Orientierung von Flüssigkristallen trägt oder anderweitig für die planare Ausrichtung von Flüssigkristallen behandelt ist und
– das andere Substrat eine Ausrichtungsschicht für die homöotrope Orientierung von Flüssigkristallen trägt oder anderweitig für die homöotrope Orientierung von Flüssigkristallen behandelt ist und
– ein Flüssigkristallmaterial enthaltend das erfindungsgemäße Flüssigkristallmedium wie in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6 dargelegt; wobei das Material in einer ULH-Struktur mit einer helikalen Ganghöhe im Bereich von 100 nm bis 800 nm, bevorzugt von 200 nm bis 600 nm und ganz bevorzugt im Bereich von 250 nm bis 500 nm orientiert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die helikale Ganghöhe 500 nm oder weniger, vorzugsweise unter 400 nm, ganz bevorzugt unter 300 nm oder weniger.
Das in der Flüssigkristallvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu verwendende Flüssigkristallmaterial weist vorzugsweise eine blaue Phase auf. Dies ermöglicht es, dass die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in der ULH-Struktur erreicht wird, indem man bei einer Temperatur, bei der sich das Flüssigkristallmaterial in der blauen Phase befindet, ein Wechselstromfeld anlegt; durch Abkühlen des genannten Flüssigkristallmaterials in der blauen Phase unter dem angelegten Feld erhält man schließlich die Anzeige, in der das Flüssigkristallmaterial in der ULH-Struktur wie oben angegeben orientiert ist.
Vorzugsweise besitzen die in Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten flüssigkristallinen Materialien eine induzierte chirale nematische Phase.
Die chiralen nematischen flüssigkristallinen Medien können auch in der ULH-Struktur durch Anlegen eines Wechselstromfeldes unter Verwendung eines intrinsisch nicht symmetrischen Systems orientiert werden.
Diese Nicht-Symmetrie kann auf unterschiedliche Weise einfach in das System eingeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Innenflächen der Anzeigesubstrate behandelt, um Flüssigkristalle in einer hybriden Orientierung zu orientieren. Das bedeutet, dass die eine Oberfläche planare Orientierung, auch homogene Orientierung genannt, induziert, während die andere Oberfläche homöotrope Orientierung induziert. Natürlich können die Flüssigkristalle in beiden Orientierungen einen endlichen Oberflächentiltwinkel aufweisen.
Diese Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Nachteile von Anzeigen nach dem Stand der Technik nicht auf beziehungsweise weisen diese zumindest in einem erheblich geringeren Umfang auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform unterscheiden kann, ist das Wechselstromfeld, das angelegt wird, um das Flüssigkristallmaterial zu orientieren, vorzugsweise niedriger als die kritische Feldstärke für die Abwicklung der Helix. Aus praktischen Gründen beträgt es vorzugsweise 12 V/μm oder weniger und ganz bevorzugt 4 V/μm oder weniger.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden kann, wird eine Flüssigkristallzelle verwendet, deren Oberflächen für planare oder hybride Ausrichtung, vorzugsweise für hybride Ausrichtung, behandelt worden sind. In dieser Ausführungsform ist der bevorzugte Ausgangszustand für die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials die Grandjean-Struktur, und das System befindet sich vorzugsweise bei einer Temperatur von 20°, stärker bevorzugt 10° und ganz bevorzugt 3° unter dem chiralen???. In dieser Ausführungsform, die von den beiden vorherigen Ausführungsformen unabhängig ist, wird die Stärke des ausrichtenden Feldes angelegt, gesteigert und/oder nur bei der kritischen Feldstärke allmählich zur Abwicklung der Helix erhöht. Dies ermöglicht eine echte homöotrope Orientierung, falls das Flüssigkristallmaterial eine positive dielektrische Anisotropie besitzt, wobei dies im Allgemeinen in dieser Anmeldung und besonders in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt wird. Anschließend wird das ausrichtende Feld allmählich von seinem Maximalwert, der vorzugsweise die kritische Feldstärke ist, abgesenkt, bis eine gute ULH-Ausrichtung während eines vorgegebenen Zeitraums erreicht ist. Dieser Zeitraum liegt vorzugsweise im Bereich von 1 Sekunde bis 2 Stunden, noch bevorzugter im Bereich von 1 Sekunde bis 600 Sekunden und ganz bevorzugt im Bereich von 1 Sekunde bis 60 Sekunden. Aus Produktivitätsgründen sollte die Zeitspanne so kurz wie möglich sein, wobei man jedoch eine genügende Zeit zumessen muss, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung sicherzustellen.
Eine Ablenkgeschwindigkeit von 1,5 V/min hat sich in den meisten Fällen als brauchbar erwiesen.
Eine Ablenkgeschwindigkeit pro Zellenlücke von 20 V/(μm·min) und insbesondere von 1,5 V/min hat sich in den meisten Fällen als brauchbar erwiesen.
Die chirale nematische Phase der Flüssigkristallmaterialien erstreckt sich vorzugsweise über einen Bereich von 10 Grad Celsius oder mehr, vorzugsweise über einen Bereich von 20 Grad Celsius oder mehr und ganz bevorzugt über einen Bereich von 30 Grad Celsius oder mehr.
Die Abfolge der Strukturen, die man in einer Probe eines erfindungsgemäßen Mediums beim Anlegen eines elektrischen Feldes typischerweise beobachtet, sieht folgendermaßen aus: Schema 1: Phaseabfolge während der Ausrichtung
Die Flüssigkristall-Grundmischung besitzt vorzugsweise eine Elastizitätskonstante k₁₁ von 1·10^–11 N oder mehr und die flexoelektrische Mischung besitzt einen durchschnittlichen flexoelektrischen Koeffizienten e von 1·10^–11 C/m oder mehr, vorzugsweise im Bereich von 1·10^–11 C/m bis 1·10^–11 C/m.
Vorzugsweise enthalten die flüssigkristallinen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln I bis V, bestehen vorzugsweise überwiegend daraus und bestehen ganz bevorzugt vollständig daraus.
In dieser Anmeldung bedeutet enthalten im Zusammenhang mit Zusammensetzungen, dass das betreffende Objekt, d.h. das Medium oder die Komponente, die angegebene Komponente oder Komponenten oder die Verbindung oder Verbindungen, bevorzugt in einer Gesamtkonzentration von 10 % oder mehr und ganz bevorzugt von 20 % oder mehr enthält.
Überwiegend bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das betreffende Objekt 80 % oder mehr, bevorzugt 90 % oder mehr und ganz bevorzugt 95 % oder mehr der angegebenen Komponente oder Komponenten oder der Verbindung oder Verbindungen enthält.
Vollständig bestehen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das betreffende Objekt 98 % oder mehr, bevorzugt 99 % oder mehr und ganz bevorzugt 100,0 % der angegebenen Komponente oder Komponenten oder der Verbindung oder Verbindungen enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die flüssigkristallinen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung eine Komponente A, die Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln I, I' und I'' enthält, bevorzugt überwiegend daraus besteht und ganz bevorzugt vollständig daraus besteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die flüssigkristallinen Medien eine Flüssigkristallkomponente B, die bevorzugt überwiegend und ganz bevorzugt vollständig aus Verbindungen der Formel II, vorzugsweise IIa besteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die mit der vorherigen bevorzugten Ausführungsform identisch sein oder sich von ihr unterscheiden kann, enthält das Flüssigkristallmedium eine Komponente E, die bevorzugt überwiegend und ganz bevorzugt vollständig aus Verbindungen der Formel V besteht.
Diese Komponente E kann vorhanden sein, und ist vorzugsweise vorhanden, zusätzlich zu den Komponenten C und D.
Auch können andere mesogene sowie nicht mesogene Verbindungen, die oben nicht explizit genannt sind, gegebenenfalls und vorteilhaft in den Medien gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Solche Verbindungen sind dem Fachmann bekannt.
Komponente A wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 % bis 10 %, bevorzugt von 0,5 % bis 8 %, stärker bevorzugt von 0,5 % bis 6 und ganz bevorzugt von 0,5 % bis 4 %, bevorzugt bis zu 3 % der Gesamtmischung verwendet.
Komponente B wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 % bis 97 %, bevorzugt von 1 % bis 80 %, stärker bevorzugt von 10 % bis 70 und ganz bevorzugt von 10 % bis 60 % der Gesamtmischung verwendet.
Komponente C wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0 % bis 97 %, bevorzugt von 1 % bis 80 %, stärker bevorzugt von 1 % bis 50 % und ganz bevorzugt von 5 % bis 50 % der Gesamtmischung verwendet.
Komponente D wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0 % bis 97 %, bevorzugt von 0 % bis 90 %, stärker bevorzugt von 0 % bis 70 % und ganz bevorzugt von 0 % bis 60 % der Gesamtmischung verwendet.
Komponente E wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0 % bis 97 %, bevorzugt von 1 % bis 80 %, stärker bevorzugt von 1 % bis 50 und ganz bevorzugt von 5 % bis 30 % der Gesamtmischung verwendet.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Medien weitere Flüssigkristallverbindungen enthalten, um die physikalischen Eigenschaften einzustellen. Solche Verbindungen sind dem Fachmann bekannt. Ihre Konzentration in den Medien gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 0 % bis 30 %, stärker bevorzugt 0 % bis 20 % und ganz bevorzugt 0,5 % bis 15 %.
Das Flüssigkristallmedium enthält bevorzugt insgesamt 50 % bis 100 %, stärker bevorzugt 70 % bis 100 % und ganz bevorzugt 80 % bis 100 % und insbesondere 90 % bis 100 % der Komponenten A, B, C, D und E, die eine oder mehrere der Verbindungen der Formeln I bis V enthalten, vorzugsweise überwiegend daraus bestehen und ganz bevorzugt vollständig daraus bestehen.
Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch einen Klärpunkt von 70°C oder mehr, bevorzugt von 80°C oder mehr und insbesondere von 87°C oder mehr gekennzeichnet.
Das Δn der Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt 0,050 oder mehr, bevorzugt im Bereich von 0,060 bis 0,200, stärker bevorzugt im Bereich von 0,060 bis 0,170, ganz bevorzugt im Bereich von 0,080 bis 0,150 und insbesondere im Bereich von 0,080 bis 0,138.
Das Δε der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien bei 1 kHz und 20°C beträgt 0 oder mehr, bevorzugt 0,1 oder mehr, ganz bevorzugt 0,5 oder mehr und insbesondere 0,6 oder mehr. Es beträgt vorzugsweise jedoch 7,0 oder weniger, stärker bevorzugt 5,0 oder weniger und ganz bevorzugt 4,0 oder weniger.
Vorzugsweise reicht die nematische Phase der erfindungsgemäßen Medien mindestens von 0°C bis 70°C, stärker bevorzugt mindestens von –20°C bis 80°C, stärker bevorzugt mindestens von –20°C bis 90°C, ganz bevorzugt mindestens von –30°C bis 90°C und insbesondere mindestens von –30°C bis 100°C, worin mindestens angibt, dass vorzugsweise die Untergrenze unter- und die Obergrenze überschritten wird.
In der vorliegenden Anmeldung beschreibt der Ausdruck „dielektrisch positive Verbindungen" Verbindungen mit Δε > 3,0, dielektrisch neutrale Verbindungen sind Verbindungen mit –1,5 ≤ Δε ≤ 3,0 und dielektrisch negative Verbindungen sind Verbindungen mit Δε < –1,5. Gleiches gilt für Komponenten. Δε wird bei 1 kHz und 20°C bestimmt. Die dielektrische Anisotropie der Verbindungen wird aus den Ergebnissen einer Lösung von 10 % der einzelnen Verbindungen in einer nematischen Host-Mischung bestimmt. Die Kapazitäten dieser Testmischungen werden sowohl in einer Zelle mit homöotroper als auch mit homogener Orientierung bestimmt. Die Schichtdicke beträgt bei beiden Zelltypen ca. 10 μm. Die angelegte Spannung ist eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz und einem quadratischen Mittelwert von typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, wird jedoch stets so ausgewählt, dass sie unterhalb der kapazitiven Schwelle für die jeweilige Testmischung liegt.
Als Host-Mischung wird für dielektrisch positive Verbindungen die Mischung ZLI-4792 und für dielektrisch neutrale sowie für dielektrisch negative Verbindungen die Mischung ZLI-3086 verwendet, beide von Merck KGaA, Deutschland. Die absoluten Dielektrizitätskonstanten der Verbindungen werden aus der Änderung der jeweiligen Werte der Host-Mischung bei 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 aufweisen, werden als solche gemessen, alle anderen werden wie Verbindungen behandelt.
Der Ausdruck „Schwellenspannung" bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung die optische Schwelle und ist für 10 % relativen Kontrast (V₁₀) angegeben, der Ausdruck „Sättigungsspannung" bezeichnet die optische Sättigung und ist für 90 % relativen Kontrast (V₉₀) angegeben, in beiden Fällen, soweit nichts anderes angegeben ist. Die kapazitive Schwellenspannung (V₀, auch Freedericksz-Schwelle V_Fr genannt) wird nur verwendet, wenn dies ausdrücklich angegeben ist.
Die in dieser Anmeldung angegebenen Parameterbereiche schließen sämtlich die Grenzwerte ein, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
In der gesamten Anmeldung sind, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, alle Konzentrationen in Massenprozent angegeben und beziehen sich jeweils auf die Gesamtmischung, alle Temperaturen und alle 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 sind für eine Temperatur von 20°C aufgeführt, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. 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 von Merck KGaA, Deutschland, hergestellten Test zellen 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-Analysator Solatron 1260 unter Verwendung einer Sinuswelle mit einer Spannung von 0,3 V_rms. Als Licht wurde bei den elektrooptischen Messungen weißes Licht verwendet. Der verwendete Versuchsaufbau, bestand aus einem polarisierenden Olympus-Mikroskop, das mit einer schnellen Photodiode ausgestattet war, deren Ausgangssignal auf einem Oszilloskop beobachtet wurde. Es wurden externe elektrische Felder angelegt.
Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung können weitere Zusatzstoffe und chirale Dotierstoffe in den üblichen Konzentrationen enthalten. 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 Anmeldung nicht berücksichtigt.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen aus mehreren Verbindungen, vorzugsweise aus 3 bis 30, stärker bevorzugt aus 8 bis 20 und ganz bevorzugt aus 10 bis 16 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 gemäß 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-AMD-, VAN-AMD-, IPS- und OCB-LCDs, und insbesondere in Verbundsystemen wie PDLC-, NCAP- und PN-LCDs und besonders in TFT-Anzeigen des Projektionstyps.
Die Ausrichtung der Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung in den erfindungsgemäßen Zellen erreicht man typischerweise durch Behandeln der einander gegenüberliegenden Hauptinnenflächen der Zelle mit einem Orientierungsmittel für homogene Orientierung und Anlegen eines elektrischen Feldes an die gefüllte Zelle. Das Mittel für die homöotrope Ausrichtung ist eine anorganische Schicht mit einer Vorzugsrichtung, wie z.B. schräg verdampftes SiO_x, oder eine organische Schicht, typischerweise eine polymerische Schicht mit einer Vorzugsrichtung, wie ein unidirektional geriebener Polyimid- oder Polyamidfilm.
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 ein zelnen Verbindungen werden durch die Abkürzung für den Grundkörper, gefolgt durch einen Bindestrich und einen Code für die Substituenten R¹, R², L¹ und L² wie folgt dargestellt:
Tabelle A:
Tabelle B:
Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise

– drei oder mehr, bevorzugt fünf oder mehr Verbindungen, vorzugsweise mit unterschiedlichen Formeln, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln der Tabellen A und B und/oder
– eine, zwei, drei oder mehr, bevorzugt drei, vier oder mehr, vorzugsweise mit unterschiedlichen Formeln, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln der Tabelle A und/oder
– eine, zwei, drei oder mehr, bevorzugt zwei, drei oder mehr Verbindungen, vorzugsweise mit unterschiedlichen Formeln, ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln der Tabelle B.

Beispiel 1
Neun nematische Flüssigkristall-Host-Mischungen A-0 bis I-0 mit den folgenden Zusammensetzungen werden hergestellt und untersucht.
Die chiralen Mischungen D-1, E-1 und F-1 erhält man durch Zugabe von 2 % der chiralen Binaphthol-Verbindung (3C1(10)₂)N* alternativ zu jedem der nematischen Hosts D-0, E-0 bzw. F-0. Diese Host-Mischungen D-0 bis F-0 enthalten alle die beiden symmetrischen Bimesogene mit einer ungeraden Atomanzahl in der Spacergruppe, die in Beispiel 2 der GB 2 356 629 verwendet werden.
Die chiralen Mischungen G-1, H-1 und I-1 erhält man durch Zugabe von 2 % der chiralen Binaphthol-Verbindung 3C1(10)₂)N* alternativ zu jedem der nematischen Hosts G-0, H-0 bzw. I-0.
Beispiel 1.a)
In diesem Beispiel erreicht man die Orientierung der Proben in der blauen Phase.
Die UHL-Struktur bildet sich spontan (d.h. es ist keine mechanische Scherung erforderlich) in einer hybriden orientierten Zelle, wenn die chirale FK-Mischung in Anwesenheit eines Wechselstromfeldes mit einer Amplitude unterhalb der kritischen Feldstärke, die für die Abwicklung der Helix erorderlich ist, aus der blauen Phase abgekühlt wird. In dieser Arbeit wird diese Orientierungstechnik auf Systeme, die aus Dimeren mit einer ungeraden Anzahl Atomen im Spacer mit sowohl symmetrischer als auch mit nicht symmetrischer Struktur und gegebenenfalls mesogenen Verbindungen mit geringer Molmasse bestehen, angewendet.
Gute ULH-Struktur wurde für die Mischungen D-1, E-1 und I-1 beobachtet. Diese drei Proben enthalten entweder symmetrische oder nicht symmetrische Dimere mit ungleichen Spacern in unterschiedlichen Konzentrationen. Diese Orientierungsmethode funktioniert auch mit der Mischung F-1, die nur symmetrische und nicht symmetrische Dimere enthält. Die Zusammensetzungen der Mischungen sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben; die Daten, wie Klärpunkt und Orientierungsfeld, sind für diese vier Proben in Tabelle 3 zusammengefasst.
Tabelle 3 Ergebnisse für Mischungen, die durch Abkühlen aus der blauen Phase orientiert wurden
Anmerkungen:

*: beim Abkühlen mikroskopisch gemessen,
^§: optimales Orientierungsfeld für ULH-Struktur,
n.b.: nicht bestimmt.

Anmerkungen:

n.b.: nicht bestimmt

Beispiel 1.b)
In diesem Beispiel wird die Orientierung der Proben durch Verringern des angelegten elektrischen Feldes erreicht.
Durch den durch ein elektrisches Feld induzierten Ladungsgradienten bildet sich die ULH spontan in einer hybriden orientierten Zelle mit einer Dicke von 5 μm, unabhängig von einer durch einen chiralen Dotierstoff induzierten cholesterischen Ganghöhe, wenn man das folgende Verfahren anwendet.

1. Das System wird bei einer Temperatur bevorzugt 20°, stärker bevorzugt 10°, ganz bevorzugt 3° unterhalb der Übergangstemperatur der chiralen Mischung von der nematischen (cholesterischen) zur isotropen Phase gehalten.
2. Nachdem sich die anfängliche Grandjean-Struktur gebildet hat, wird das Orientierungsfeld gesteigert und/oder allmählich über die kritische Feldstärke für die Abwicklung der Helix hinaus erhöht, um eine echte homöotrope Struktur zu erzielen.
3. Das Orientierungsfeld wird dann allmählich vom Wert über der kritischen Feldstärke auf 0 V/μm über einen Zeitraum von bevorzugt 600 Minuten, stärker bevorzugt 60 Minuten, ganz bevorzugt 1 Minute erniedrigt, beispielsweise mit einer Ablenkgeschwindigkeit von 1,5 V/min.

Gute Orientierung in ULH-Struktur erreicht man beispielsweise, wenn man diese Orientierungsmethode anwendet auf:

a) die Mischung D-1, die etwa 25 % symmetrische Dimere enthält und
b) die drei Mischungen G-1, H-1 und I-1, die 10 % an nicht symmetrischen Dimeren in verschiedenen Host-Mischungen, wie A-0 und B-0 enthalten.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4 Ergebnisse für Mischungen, die mit der Technik des abnehmenden Feldes orientiert wurden
Anmerkungen:

*: beim Abkühlen mikroskopisch gemessen,
^#: Elektrisches Feld für Grandjean-homöotropen Übergang bei T(Gj.,h),
n.b.: nicht bestimmt.

Claims

Flüssigkristallmedium enthaltend – eine chirale Komponente, Komponente A; – eine bimesogene Komponente, Komponente B; – eine dielektrisch positive Komponente, Komponente C, und – gegebenenfalls eine dielektrisch negative Komponente, Komponente D, und – gegebenenfalls eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E; dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B eine bimesogene Verbindung mit nicht symmetrischer Struktur enthält und die Komponente C eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IIIb bis IIIg

enthält, worin R³ Alkyl, Alkoxy, fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkoxyalkyl oder fluoriertes Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen bedeutet; X³ F, Cl oder fluoriertes Alkyl oder fluoriertes Alkoxy, jeweils mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise OCF₃, OCF₂H, F oder Cl, ganz bevorzugt F bedeutet und Y³¹ und Y³² unabhängig voneinander H oder F bedeuten; worin gegebenenfalls zwei der als direkt verknüpft gezeigten 6-gliedrigen Ringe durch eine Gruppe ausgewählt aus -CH₂-CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂- und -CO-O- verknüpft sein können.
Flüssigkristallmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente C eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb
enthält, worin die Parameter die jeweils in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen.
Flüssigkristallmedium nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es – eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E enthält.
Flüssigkristallmedium nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B eine bismesogene Verbindung mit nicht symmetrischer Struktur und einer ungeraden Atomanzahl in der Spacergruppe zwischen den beiden mesogenen Einheiten enthält.
Flüssigkristallmedium nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl eine dielektrisch negative Komponente, Komponente D, als auch eine dielektrisch neutrale Komponente, Komponente E, enthält.
Flüssigkristallmedium nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln I, I' und I''
enthält, worin Y, R¹¹, R¹² und R¹³ jeweils unabhängig voneinander F, Cl, CN, NO₂, NCS, SCN, OCN, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen bedeuten, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder CN substituiert sein kann, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder, wenn sie nicht mit einem O-Atom verknüpft sind, H bedeuten; SP¹¹, SP¹² und SP¹³ jeweils unabhängig voneinander eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 4 bis 20 C-Atomen bedeuten, vorzugsweise eine Alkylengruppe, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen in den Spacergruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF₂- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind; SP¹⁴ und SP¹⁵ jeweils unabhängig voneinander eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 4 bis 20 C-Atomen bedeuten; X¹¹, X¹² und X¹³ jeweils unabhängig voneinander -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF=CF-, -CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung bedeuten; k, l, n, m, p und q jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, m + n + q 1, 2 oder 3 bedeutet; MG¹¹, MG¹² und MG¹³ jeweils unabhängig voneinander eine mesogene Gruppe bedeuten; CH*¹¹ und CH*¹² unabhängig voneinander eine chirale, zweiwertige Gruppe bedeuten und CH*¹³ eine chirale, dreiwertige Gruppe bedeutet.
Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B eine oder mehrere Verbindungen der Formel II
enthält, worin R²¹ und R²² jeweils unabhängig voneinander F, Cl, CN, NO₂, NCS, SCN, OCN, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen bedeuten, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder CN substituiert sein kann, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder, wenn sie nicht mit einem O-Atom verknüpft sind, H bedeuten; MG²¹ und MG²² jeweils unabhängig voneinander eine mesogene Gruppe bedeuten; SP² eine zweiwertige Spacergruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 3 bis 20 C-Atomen bedeutet, vorzugsweise eine Alkylengruppe, wobei gegebenenfalls auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen in den Spacergruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF₂- oder -C≡C- so ersetzt sind, dass Sauerstoffatome nicht direkt miteinander verknüpft sind; i und j jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten; wobei der Rest R²¹-[-O-]_i-MG²¹- vom Rest R²²-[-O-]_j-MG²²- verschieden ist.
Flüssigkristallvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Flüssigkristallmedium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine elektrooptische Anzeige handelt.
Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeige enthält, die das Folgende enthält – ein Substratpaar – wobei jedes Substrat eine oder mehrere Elektroden trägt und – ein Substrat eine Ausrichtungsschicht für die planare Orientierung von Flüssigkristallen trägt oder anderweitig für die planare Ausrichtung von Flüssigkristallen behandelt ist und – das andere Substrat eine Ausrichtungsschicht für die homöotrope Orientierung von Flüssigkristallen trägt oder anderweitig für die homöotrope Ausrichtung von Flüssigkristallen behandelt ist und – ein Flüssigkristallmaterial enthaltend das Flüssigkristallmedium nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7; wobei das Material in einer ULH-Struktur (uniformly lying helix) mit einer helikalen Ganghöhe von 500 nm oder weniger orientiert ist.
Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallmaterial eine blaue Phase aufweist.
Flüssigkristallvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in der ULH-Struktur durch Anlegen eines Wechselstromfeldes bei einer Temperatur, bei der sich das Flüssigkristallmaterial in der blauen Phase befindet, erreicht wird.
Verwendung eines Flüssigkristallmediums nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Flüssigkristallvorrichtung.