DE602004009623T2

DE602004009623T2 - 1,4-Di-(trans-4-Cyclohexyl)benzolderivate und ihre Verwendung in flüssigkristallinen Medien und Flüssigkristallanzeigen

Info

Publication number: DE602004009623T2
Application number: DE602004009623T
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Hirschmann; Martina Weidner; Sven Schüpfer; Renate Graulich; Mark John Dr. Goulding; Martin Heeney; Warren Dr. Duffy
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: CN100387682C; US20040164276A1; TWI344982B; TW200427820A; JP2004339479A; US7041347B2; ATE376578T1; CN1523078A; DE602004009623D1

Description

Die Erfindung betrifft die 1,4-Di-(trans-4-cyclohexyl)-benzolderivate und ihre Verwendung in Flüssigkristallmedien und Flüssigkristallvorrichtungen. Die Erfindung betrifft weiter Flüssigkristallmedien und Flüssigkristallanzeigevorrichtungen enthaltend 1,4-Di-(trans-4-cyclohexyl)-benzolderivate, insbesondere TN-(twisted nematic) und STN-Flüssigkristallanzeigen (supertwisted nematic).
TN-Anzeigen sind bekannt, z. B. aus M. Schadt und W. Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127 (1971). STN-Anzeigen sind bekannt, z. B. aus EP 0 131 216 B1 ; DE 34 23 993 A1 ; EP 0 098 070 A2 ; M. Schadt und F. Leenhouts, 17th Freiburg Congress an Liquid Crystals (8.–10.04.87); K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6); M. Schadt und F. Leenhouts, SID 87 Digest 372 (20.1); K. Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 26, Nr. 11, 11784–11786 (1987); F. Leenhouts et al., Appl. Phys. Lett. 50 (21), 1468 (1987); H. A. van Sprang und H. G. Koopman, J. Appl. Phys. 62 (5), 1734 (1987); T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (10), 1021 (1984), M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (5), 236 (1987) und E. P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letters Bd. 4 (1), S. 1–8 (1986). Der Begriff STN umfasst hier jedes höher verdrillte Anzeigeelement mit einem Verdrillungswinkel dem Betrage nach zwischen 160° und 360°, wie beispielsweise die Anzeigeelemente nach Waters et al. (C. M. Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp. (New York) (1985) (3rd Intern. Display Conference, Kobe, Japan), STN-LCDs ( DE-A 35 03 259 ), SBE-LCDs (T. J. Scheffer und J. Nehring, Appl. Phys. Lett. 45 (1984) 1021), OMI-LCDs (M. Schadt und F. Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50 (1987), 236, DST-LCDs ( EP-A 0 246 842 ) oder BW-STN-LCDs (K. Kawasaki et al., SID 87 Digest 391 (20.6)).
Insbesondere STN-Anzeigen zeichnen sich im Vergleich zu Standard-TN-Anzeigen durch wesentlich bessere Steilheiten der elektrooptischen Kennlinie und damit verbundenen besseren Kontrastwerten sowie durch eine wesentlich geringere Winkelabhängigkeit des Kontrastes aus.
Von besonderem Interesse sind TN- und STN-Anzeigen mit sehr kurzen Schaltzeiten insbesondere auch bei tieferen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher die Rotationsviskositäten der Flüssigkristallmischungen optimiert unter Verwendung von meist monotropen Zusätzen mit relativ hohem Dampfdruck. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend.
Zur Erzielung einer steilen elektrooptischen Kennlinie in den erfindungsgemäßen Anzeigen sollen die Flüssigkristallmischungen relativ große Werte für das Verhältnis der elastischen Konstanten K₃₃/K₁₁, sowie relativ kleine Werte für Δε/ε_⟘ aufweisen, wobei Δε die dielektrische Anisotropie und die ε_⟘ dielektrische Konstante senkrecht zur Moleküllängsachse ist.
Über die Optimierung des Kontrastes und der Schaltzeiten hinaus werden an derartige Mischungen weitere wichtige Anforderungen gestellt:

1. Breites d/p-Fenster
2. Hohe chemische Dauerstabilität
3. Hoher elektrischer Widerstand
4. Geringe Frequenz- und Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung.

Die erzielten Parameterkombinationen sind bei weitem noch nicht ausreichend, insbesondere für Hochmultiplex-STN-Anzeigen (mit einer Multiplexrate im Bereich von etwa 1/400), aber auch für Mittel- und Niedermultiplex-STN-Anzeigen (mit Multiplexraten im Bereich von etwa 1/64 bzw. 1/16), und TN-Anzeigen. Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, dass die verschiedenen Anforderungen durch Materialparameter gegenläufig beeinflusst werden.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach TN- und STN-Anzeigen, insbesondere für Mittel- und Niedermultiplex-STN-Anzeigen, mit sehr kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, hoher Kennliniensteilheit, guter Winkelabhängigkeit des Kontrastes und niedriger Schwellenspannung, die den oben angegebenen Anforderungen gerecht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde neue Verbindungen und flüssigkristalline Medien, insbesondere für TN- und STN-Anzeigen, bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und gleichzeitig kurze Schaltzeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen, und sehr gute Steilheiten aufweisen.
Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst wird durch die Verwendung von 1,4-Di-(trans-4-cyclohexyl)benzolderivaten gemäß der vorliegenden Erfindung und diese enthaltende Flüssigkristallmischungen.
DE 44 26 799 , US 6 063 456 und US 5 013 477 erwähnen 1,4-Di-(trans-4-cyclohexyl)benzolderivate, offenbaren aber nicht die Verbindungen oder Mischungen der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung betrifft eine flüssigkristalline Mischung enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I
worin
R^a eine Alkenylgruppe mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet,
R^b Alkenyl mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet,
L bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN oder eine ein- oder mehrfach halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkenyl- oder Alkenyloxygruppe mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen bedeutet und
r 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, und
eine oder mehrere Alkenylverbindungen der Formel II
in der
A 1,4-Phenylen oder trans-1,4-Cyclohexylen bedeutet,
a 0 oder 1 bedeutet,
R³ eine Alkenylgruppe mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet und
R⁴ eine Alkylgruppe von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, die unsubstituiert, einfach durch CN oder CF₃ substituiert oder mindestens einfach durch Halogen substituiert ist, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-,
-CH=CH-, -C≡C-, -CO-, -CO-C-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind.
Die Erfindung betrifft weiter neue Verbindungen der Formel I,
worin
R^b eine Alkylgruppe von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, die unsubstituiert, einfach durch CN oder CF₃ substituiert oder mindestens einfach durch Halogen substituiert ist, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-,
-CH=CH-, -C≡C-, -CO-, -CO-C-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
r 2, 3 oder 4 bedeutet,
und worin der Phenylring in 3- und 5-Position oder in 2- und 6-Position durch L substituiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Flüssigkristall-Display mit

– zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
– einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie,
– Elektrodenschichten mit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten,
– einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 0 Grad bis 30 Grad, und
– einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 22,5° und 600°,
– einer nematischen Flüssigkristallmischung bestehend aus
a) 15–75 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von über +1,5;
b) 25–85 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen –1,5 und +1,5;
c) 0–20 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente D, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von unter –1,5 und
d) gegebenenfalls einer optisch aktiven Komponente C in einer Menge, dass das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt,

Die Erfindung betrifft auch TN- und STN-Anzeigen, insbesondere Mittel- und Niedermultiplex-STN-Anzeigen, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung enthalten.
Die Verbindungen der Formel I können als Komponenten von Flüssigkristallmischungen für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, beispielsweise herkömmliche LCDs mit DAP-(Deformation aufgerichteter Phasen) oder VA-Modus (vertically aligned), wie z. B. ECB-(electrically controlled birefringence), CSH-(colour super homeotropic), VA- oder VAC-Anzeigen (vertically aligned cholesteric), MVA-(multi-domain vertically aligned) oder PVA-Anzeigen (patterned vertically aligned), in Anzeigen mit Bend-Modus oder des Hybridtyps, wie z. B. OCB-(optically compensated bend cell oder optically compensated birefringence), R-OCB-(reflective OCB), HAN-(hybrid aligned nematic) oder pi-Zellen-Anzeigen (π-cell), weiterhin in Anzeigen mit TN-(twisted nematic), HTN-(highly twisted nematic) oder STN-Modus (super twisted nematic), in AMD-TN-Anzeigen (active matrix driven TN), in Anzeigen mit IPS-Modus (in plane switching), die auch als „Super-TFT"-Anzeigen bekannt sind, oder in Anzeigen, die Flüssigkristalle im isotropen Zustand verwenden, im Folgenden kurz als „Anzeige mit isotropem Modus" bezeichnet, wie beispielsweise in DE 102 172 73 und WO 02/93244 A1 beschrieben, weiterhin in Phasenwechsel-, Guest-Host-, ferroelektrischen, flexoelektrischen oder cholesterischen Anzeigen wie SSCT (surface stabilized cholesteric texture), PSCT (polymer stabilized cholesteric texture) oder auf „blauen Phasen" basierenden Anzeigen verwendet werden.
Weiterhin können die Verbindungen und Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegenden Erfindung in bistabilen nematischen Anzeigen verwendet werden, wie z. B. Anzeigen mit gesteuerter Orientierung oder Oberflächenverankerung des Flüssigkristallmaterials durch Oberflächengitter, mikroskopische Pfosten oder andere Mittel, wie beispielsweise in H. Yokoyama et al., Nature 2002, 420, S. 159; G. P. Bryan-Brown et al., SID Digest Band XXVIII, 1997, S. 37; S. Kitson und A. Geisow, Appl. Phys. Lett. 2002, 80 (19), S. 3635 oder in US 2001/0012080 A1 beschrieben.
Besonders bevorzugt sind TN- und STN-Anzeigen.
Die Verbindungen der Formel I können verwendet werden, um eine Anzahl physikalischer Eigenschaften in einer flüssigkristallinen Mischung, wie die Doppelbrechung, Rotationsviskosität und elastischen Konstanten zu modifizieren, was zu Verbesserungen der optische Leistung der Anzeigevorrichtung führt. Insbesondere wird durch die Anwesenheit einer C=C-Doppelbindung in der Endgruppe R^a oder R^b das smektische Phasenverhalten reduziert. Laterale Substitution durch L kann auch zur Unterdrückung der smektischen Phase und auch zu niedrigeren Schmelzpunkten führen.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin r 0, 1 oder 2 bedeutet.
Weiter bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin r 2 bedeutet und der Phenylring in 2- und 3-Position oder in 3- und 5-Position oder in 2- und 6-Position durch L substituiert ist.
Weiter bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin R^b Alkenyl mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet.
L in Formel I bedeutet vorzugsweise F, Cl, CN, CF₃, OCF₃ oder OCH₃, sehr bevorzugt F.
Weiter bevorzugt sind Verbindungen der Formel I ausgewählt aus den folgenden Formeln Ia bis Ie

worin R^aa und R^bb unabhängig voneinander H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeuten und alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel Ia und Ic, insbesondere worin R^aa und R^bb H oder CH₃ bedeuten, und Verbindungen der Formel Ie, insbesondere worin R^aa H oder CH₃ bedeutet.
Weiterhin bevorzugt sind Verbindungen der Formel I und Ia bis Ie, worin
bedeutet und L wie oben definiert ist und sehr bevorzugt F bedeutet.
Bedeutet R^b in Formel I einen Alkyl- oder Alkoxyrest, d. h. wobei die CH₂-Endgruppe durch -O- ersetzt ist, kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig, weist 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Kohlenstoffatome auf und steht somit vorzugsweise z. B. für Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy oder Octoxy, weiterhin Methyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Nonoxy, Decoxy, Undecoxy, Dodecoxy, Tridecoxy oder Tetradecoxy.
Oxaalkyl, d. h. wobei eine CH₂-Gruppe durch -O- ersetzt ist, steht vorzugsweise z. B. für geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxymethyl), 2-(= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl oder 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl.
Bedeutet R^a oder R^b eine Alkylgruppe, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch -CH=CH- ersetzt sind, kann diese geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist sie geradkettig und weist 2 bis 10 C-Atome auf und steht somit vorzugsweise für Vinyl, Prop-1- oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enyl.
Besonders bevorzugte Alkenylgruppen sind C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl, C₅-C₇-4-Alkenyl, C₆-C₇-5-Alkenyl und C₇-6-Alkenyl, insbesondere C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl und C₅-C₇-4-Alkenyl. Beispiele für besonders bevorzugte Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 C-Atomen sind im Allgemeinen bevorzugt.
Bedeutet R^b eine Alkylgruppe, worin eine CH₂-Gruppe durch -O- und eine durch -CO- ersetzt ist, so sind diese Reste vorzugsweise benachbart. Somit bilden diese Reste zusammen eine Carbonyloxygruppe -CO-O- oder eine Oxycarbonylgruppe -O-CO-. Vorzugsweise ist diese Gruppe geradkettig und weist 2 bis 6 C-Atome auf. Somit steht sie vorzugsweise für Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 3-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxy carbonylmethyl, Ethoxycarbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxycarbonyl)ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxycarbonyl)propyl, 4-(Methoxycarbonyl)-butyl.
Bedeutet R^b eine Alkylgruppe, worin zwei oder mehr CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -COO- ersetzt sind, kann diese geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist sie geradkettig und weist 3 bis 12 C-Atome auf. Sie steht somit vorzugsweise für Bis-carboxy-methyl, 2,2-Bis-carboxy-ethyl, 3,3-Bis-carboxy-propyl, 4,4-Bis-carboxy-butyl, 5,5-Bis-carboxy-pentyl, 6,6-Bis-carboxy-hexyl, 7,7-Bis-carboxy-heptyl, 8,8-Bis-carboxy-octyl, 9,9-Bis-carboxy-nonyl, 10,10-Bis-carboxy-decyl, Bis-(methoxycarbonyl)-methyl, 2,2-Bis-(methoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(methoxycarbonyl)-propyl, 4,4-Bis-(methoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(methoxycarbonyl)-pentyl, 6,6-Bis-(methoxycarbonyl)-hexyl, 7,7-Bis-(methoxycarbonyl)-heptyl, 8,8-Bis-(methoxycarbonyl)-octyl, Bis-(ethoxycarbonyl)-methyl, 2,2-Bis-(ethoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(ethoxycarbonyl)-propyl, 4,4-Bis-(ethoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(ethoxycarbonyl)-hexyl.
Bedeutet R^b eine Alkyl- oder Alkenylgruppe, die einfach durch CN oder CF₃ substituiert ist, so ist diese vorzugsweise geradkettig. Die Substituierung durch CN oder CF₃ kann in jeder gewünschten Position vorliegen.
Bedeutet R^b eine Alkyl- oder Alkenylgruppe, die mindestens einfach durch Halogen substituiert ist, so ist diese vorzugsweise geradkettig. Halogen bedeutet vorzugsweise F oder Cl, bei mehrfacher Substituierung vorzugsweise F. Die sich ergebenden Gruppen umfassen auch perfluorierte Gruppen. Bei einfacher Substituierung kann der F- oder Cl-Substituent in jeder gewünschten Position vorliegen, befindet sich jedoch vorzugsweise in ω-Position. Beispiele besonders bevorzugter geradkettiger Gruppen mit einem terminalen F-Substituenten sind Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen für F sind jedoch nicht ausgeschlossen.
Halogen bedeutet F, Cl, Br und I und steht vorzugsweise für F oder Cl.
Die Verbindungen der Formel I können nach oder in Analogie zu Verfahren synthetisiert werden, die an sich bekannt und die in Standardwerken der organischen Chemie wie z. B. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart beschrieben sind. Einige spezifische und bevorzugte Verfahren sind in den unten stehenden Schemata beschrieben. Weitere Verfahren sind den Beispielen zu entnehmen. Schema 1:
worin L* H oder F bedeutet.
Schema 2:
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine flüssigkristalline Mischung enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel I. Die Verwendung von Verbindungen der Formel I in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen führt zu reduziertem smektischem Phasenverhalten und niedrigen Schmelzpunkten und zu TN- und STN-Anzeigen mit hoher Steilheit und schnellen Schaltzeiten, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel II sind diejenigen, die aus den folgenden Formeln ausgewählt sind:

worin R^3a und R^4a unabhängig voneinander H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeuten und alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel IIa, insbesondere worin R^3a und R^4a H oder CH₃ bedeuten, und Verbindungen der Formel IIe, IIf, IIg, IIh und IIi, insbesondere worin R^3a H oder CH₃ bedeutet.
Die Verbindungen der Formel I und II mit einer dielektrischen Anisotropie von –1,5 bis +1,5 ("dielektrisch neutral") sind Teil der Komponente B wie oben definiert.
Neben den Verbindungen der Formel I und II enthält die erfindungsgemäße flüssigkristalline Mischung vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel II* mit positiver dielektrischer Anisotropie
worin
R³ eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet,
Q CF₂, OCF₂, CFH, OCFH oder eine Einfachbindung bedeutet,
Y F oder Cl bedeutet und
L¹ und L² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel II*, worin L¹ und/oder L² F bedeuten und Q-Y F oder OCF₃ bedeutet.
Weiter bevorzugt sind Verbindungen der Formel II*, worin R³ 1E-Alkenyl oder 3E-Alkenyl mit 2 bis 7, vorzugsweise 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Sehr bevorzugt sind Verbindungen der Formel II*a
worin R^3a H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇, insbesondere H oder CH₃ bedeutet.
Die polaren Verbindungen der Formel II* mit einer dielektrischen Anisotropie von mehr als +1,5 sind Teil der Komponente A wie oben definiert.
Die Verwendung der Verbindungen der Formeln I, II und II* in den erfindungsgemäßen Mischungen für TN- und STN-Anzeigen führt zu

• hoher Steilheit der elektrooptischen Kennlinie,
• geringer Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung,
• sehr schnellen Schaltzeiten, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.

Die Verbindungen der Formeln I, II und II* verkürzen insbesondere die Schaltzeiten von TN- und STN-Mischungen erheblich, während sie gleichzeitig die Steilheit erhöhen und die Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung reduzieren.
Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich weiterhin durch die folgenden Vorteile aus:

– sie besitzen eine geringe Viskosität,
– sie weisen eine niedrige Schwellen- und Betriebsspannung auf und
– sie sorgen für lange Standzeiten in der Anzeige bei niedrigen Temperaturen.

Die Komponente A enthält vorzugsweise eine oder mehrere aus den folgenden Formeln ausgewählte Cyano-Verbindungen

worin
R eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und
L¹, L² und L³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
R bedeutet in diesen Verbindungen besonders bevorzugt Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Sehr bevorzugt sind Mischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel IIIb und/oder IIIc, weiterhin IIIf, insbesondere worin L¹ und/oder L² F bedeuten, enthalten.
Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen der Komponente A, vorzugsweise in einem Anteil von 15% bis 75%, besonders bevorzugt von 20% bis 65%. Diese Verbindungen besitzen eine dielektrische Anisotropie von Δε ≥ +3, insbesondere von Δε ≥ +8, besonders bevorzugt von Δε ≥ +12.
Bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen der Komponente B, vorzugsweise 25 bis 85%. Die Verbindungen aus der Gruppe B zeichnen sich insbesondere durch ihre niedrigen Werte für die Rotationsviskosität γ₁ aus.
Die Komponente B enthält vorzugsweise weiterhin eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den bicyclischen Verbindungen der folgenden Formeln
und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den tricyclischen Verbindungen der folgenden Formeln

und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den tetracyclischen Verbindungen der folgenden Formeln

worin
R¹ und R² unabhängig voneinander eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und
L H oder F bedeutet,
und worin die 1,4-Phenylengruppen in den Formeln IV10 bis IV19 und Formeln IV23 bis IV33 gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch F substituiert sind.
Besonderen Vorzug haben Verbindungen der Formeln IV27 bis IV33, in denen R¹ Alkyl und R² Alkyl oder Alkoxy, insbesondere Alkoxy, jeweils mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, bedeutet. Bevorzugt sind weiterhin Verbindungen der Formeln IV27 und IV33, in denen L F bedeutet.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel IV27 und IV29.
R¹ und R² bedeuten in den Verbindungen der Formeln IV1 bis IV33 besonders bevorzugt geradkettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Besonderen Vorzug genießen erfindungsgemäße Mischungen, die eine oder mehrere Verbindungen der Formeln IV24a und/oder IV24b
enthalten, worin R^3a wie oben definiert ist.
Die Mischungen enthalten vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-%, insbesondere 2 bis 15 Gew.-%, an Verbindungen der Formeln IV24a und/oder IV24b.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Flüssigkristallmischung eine oder mehrere Tolanverbindungen ausgewählt aus der Gruppe enthaltend die Formeln Ta bis Ti

worin R¹ und R² wie in Formel IV oben definiert sind,
Z⁴ -CO-O-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung bedeutet und
L¹ bis L⁶ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel Ta, Tb und Th.
Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus den Formeln Ta und Tb beträgt vorzugsweise 2 bis 30%, sehr bevorzugt 3 bis 20%. Der Anteil der Verbindungen der Formel Th beträgt vorzugsweise 2 bis 35%, sehr bevorzugt 4 bis 25%.
Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Ta bis Ti beträgt vorzugsweise 2 bis 55%, sehr bevorzugt 5 bis 35%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Komponente A oder die erfindungsgemäße flüssigkristalline Mischung vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere 3,4,5-Trifluorphenyl-Verbindungen ausgewählt aus den folgenden Formeln

und/oder eine oder mehrere Verbindungen mit einer polaren Endgruppe ausgewählt aus den folgenden Formeln

worin R wie in Formel III definiert ist und L³ und L⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten. Vorzugsweise bedeutet R in diesen Verbindungen Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel Va, Vb, Vc, Vd, Vm und VIi, insbesondere Verbindungen der Formeln Vn, Va, Vm und VIi.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Flüssigkristallmischung eine oder mehrere, besonders bevorzugt eine, zwei oder drei, heterocyclische Verbindungen der Formel VIIa und/oder VIIb
in denen R⁶ und R⁷ wie oben definiert sind und Y F oder Cl bedeutet.
Der Anteil der Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus VIIa und VIIb beträgt vorzugsweise 2 bis 35%, insbesondere 5 bis 20%.
Gegebenenfalls enthalten die flüssigkristallinen Mischungen eine optisch aktive Komponente C in einer solchen Menge, dass das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung größer als 0,2 ist. Eine Vielzahl an chiralen Dotierstoffen, von denen einige im Handel erhältlich sind, steht dem Fachmann für die Komponente zur Verfügung, wie beispielsweise Cholesterylnonanoat, S-811, S-1011, S-2011 und CB15 der Firma Merck KGaA, Darmstadt. Die Wahl der Dotierstoffe ist an sich nicht ausschlaggebend.
Der Anteil der Verbindungen der Komponente C beträgt vorzugsweise 0 bis 10%, insbesondere 0 bis 5%, besonders bevorzugt 0 bis 3%.
Die erfindungsgemäßen Mischungen können gegebenenfalls auch bis zu 20% einer oder mehrerer Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von weniger als –2 (Komponente D) enthalten.
Enthalten die Mischungen Verbindungen der Komponente D, so handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere Verbindungen mit der Struktureinheit 2,3-Difluor-1,4-phenylen, beispielsweise Verbindungen wie in DE-A 38 07 801 , 38 07 861 , 38 07 863 , 38 07 864 oder 38 07 908 beschrieben. Besonderen Vorzug haben Tolane mit dieser Struktureinheit, wie in der internationalen Patentanmeldung WO 88/07514 beschrieben.
Weitere bekannte Verbindungen der Komponente D sind beispielsweise Derivate der 2,3-Dicyanohydrochinone oder Cyclohexanderivate, welche die Struktureinheit
wie in DE-A 32 31 707 und DE-A 34 07 013 beschrieben, enthalten.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen enthalten vorzugsweise keine Verbindungen der Komponente D.
Der Ausdruck „Alkenyl" in der Definition für R und R¹ bis R⁷ umfasst geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders bevorzugte Alkenylgruppen sind C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl, C₅-C₇-4-Alkenyl, C₆-C₇-5-Alkenyl und C₇-6-Alkenyl, insbesondere C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl und C₅-C₇-4-Alkenyl.
Beispiele für bevorzugte Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im Allgemeinen bevorzugt.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen enthält die flüssigkristalline Mischung

– eine oder mehrere Verbindungen der Formel I, worin der Phenylring durch L in 2- und 3-Position oder in 3- und 5-Position oder in 2- und 6-Position substituiert ist und/oder worin R^b Alkenyl mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet,
– eine oder mehrere Verbindungen der Formel I, worin L F, Cl, CN, CF₃, OCF₃ oder OCH₃, sehr bevorzugt F bedeutet,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln Ia bis Ie,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IIa bis IIi,
– eine oder mehrere Verbindungen der Formel II*a,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IIIb, IIIc und IIIf,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln Ta, Tb und Th,
– eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IV24a und IV24b,
– 5 bis 30%, vorzugsweise 6 bis 20% an Verbindungen der Formel I,
– 10 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 40% an Verbindungen der Formel II und II*,
– 7 bis 45%, vorzugsweise 10 bis 30% an Verbindungen der Formel Ta, Tb und Th,
– 2 bis 25%, vorzugsweise 3 bis 20% an Verbindungen der Formel IV24a und IV24b,
– 8 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 30% an Verbindungen der Formeln IIIa bis IIIh.

Die einzelnen Verbindungen der Formeln II bis VII, II*, Ta–Ti und ihre Unterformeln oder auch andere Verbindungen, die in den erfindungsgemäßen Mischungen oder TN- und STN-Anzeigen verwendet werden können, sind entweder bekannt oder können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich insbesondere beim Einsatz in TN- und STN-Anzeigen mit hohen Schichtdicken durch sehr niedrige Summenschaltzeiten aus (t_s = t_on + to_ff).
Die in den erfindungsgemäßen TN- und STN-Zellen verwendeten Flüssigkristallmischungen sind dielektrisch positiv mit Δε ≥ 1. Besonders bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen mit Δε ≥ 3, insbesondere mit Δε ≥ 5.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen weisen günstige Werte für die Schwellenspannung V_10/0/20 und für die Rotationsviskosität γ₁ auf. Ist der Wert für den optischen Wegunterschied d·Δn vorgegeben, wird der Wert für die Schichtdicke d durch die optische Anisotropie Δn bestimmt. Insbesondere bei relativ hohen Werten für d·Δn ist i. a. die Verwendung erfindungsgemäßer Flüssigkristallmischungen mit einem relativ hohen Wert für die optische Anisotropie bevorzugt, da dann der Wert für d relativ klein gewählt werden kann, was zu günstigeren Werten für die Schaltzeiten führt. Aber auch solche erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen, die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen mit kleineren Werten für Δn enthalten, sind durch vorteilhafte Werte für die Schaltzeiten gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen sind weiter durch vorteilhafte Werte für die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie gekennzeichnet, und können insbesondere bei Temperaturen über 20°C mit hohen Multiplexraten betrieben werden. Darüber hinaus weisen die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen eine hohe Stabilität und günstige Werte für den elektrischen Widerstand und die Frequenzabhängigkeit der Schwellenspannung auf. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen weisen einen großen Arbeitstemperaturbereich und eine gute Winkelabhängigkeit des Kontrastes auf.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigeelemente aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit einer solchen Oberflächenbehandlung, dass die Vorzugsorientierung (Direktor) der jeweils daran angrenzenden Flüssigkristall-Moleküle von der einen zur anderen Elektrode gewöhnlich um betragsmäßig 160° bis 720° gegeneinander verdreht ist, entspricht der für derartige Anzeigeelemente üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfasst auch alle Abwandlungen und Modifikationen der TN- und STN-Zelle, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente sowie die zusätzliche Magnete enthaltenden Anzeigeelemente.
Der Oberflächentiltwinkel an den beiden Trägerplatten kann gleich oder verschieden sein. Gleiche Tiltwinkel sind bevorzugt. Bevorzugte TN- Anzeigen weisen Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 0° bis 7°, vorzugsweise 0,01° bis 5°, insbesondere 0,1 bis 2° auf. In den STN-Anzeigen ist der Anstellwinkel bei 1° bis 30°, vorzugsweise bei 1° bis 12° und insbesondere bei 3° bis 10°.
Der Verdrillungswinkel der TN-Mischung in der Zelle liegt dem Betrag nach zwischen 22,5° und 170°, vorzugsweise zwischen 45° und 130° und insbesondere zwischen 80° und 115°. Der Verdrillungswinkel der STN-Mischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungschicht liegt dem Betrag nach zwischen 100° und 600°, vorzugsweise zwischen 170° und 300° und insbesondere zwischen 180° und 270°.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen eignen sich auch als Flüssigkristallmedien zur Verwendung in cholesterischen Flüssigkristallanzeigen, insbesondere SSCT-(engl. "surface stabilized cholesteric texture") und PSCT-(engl. "polymer stabilized cholesteric texture")Anzeigen, wie zum Beispiel in WO 92/19695 , US 5,384,067 , US 5,453,863 , US 6,172,720 oder US 5,661,533 beschrieben. Cholesterische Flüssigkristallanzeigen enthalten typischerweise ein cholesterisches Flüssigkristallmedium bestehend aus einer nematischen Komponente und einer optisch aktiven Komponente, welches im Vergleich zu TN- und STN-Anzeigen eine deutlich höhere hellkale Verdrillung aufweist, und Selektivreflektion von zirkular polarisiertem Licht zeigt. Die Reflektionswellenlänge enspricht dem Produkt aus der Ganghöhe der cholesterischen Helix und dem mittleren Brechungsindex des CFK-Mediums.
Zu diesem Zweck werden den erfindungsgemäßen Flüssigkristall-mischungen ein oder mehrere chirale Dotierstoffe zugesetzt, deren Verdrillungsvermögen und Konzentration so gewählt sind, dass das entstehende Flüssigkristallmedium eine cholesterische Phase bei Raumtemperatur aufweist und eine Reflektionswellenlänge besitzt, die vorzugsweise im sichtbaren, UV- oder IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums, insbesondere zwischen 400 und 800 nm, liegt.
Geeignete chirale Dotierstoffe sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich, wie zum Beispiel Cholesterylnonanoat (CN), CB15, R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011 oder R/S-4011 (Merck KGaA, Darmstadt). Besonders bevorzugt sind hochverdrillende Dotierstoffe mit einem chiralen Zuckerrest, insbesondere Derivate des Sorbitols, Mannitols oder Iditols, ganz bevorzugt Sorbitolderivate wie in WO 98/00428 offenbart. Weiter bevorzugt sind Dotierstoffe, die eine Hydrobenzoingruppe enthalten, wie in GB 2 328 207 beschrieben, chirale Binaphthylderivate wie in WO 02/94805 beschrieben, chirale Binaphtholacetalderivate wie in WO 02/34739 beschrieben, chirale TADDOL-Derivate wie in WO 02/06265 beschrieben und chirale Dotierstoffe mit mindestens einer fluorierten Verknüpfungsgruppe und einer terminalen oder zentralen chiralen Gruppe wie in WO 02/06196 und WO 02/06195 beschrieben.
Falls zwei oder mehr Dotierstoffe verwendet werden, können diese gleichen oder entgegengesetzten Drehsinn und gleiche oder entgegengesetzte Vorzeichen des linearen Temperaturkoeffizienten der Verdrillung aufweisen.
Cholesterische Flüssigkristallmedien, enthaltend als nematische Komponente eine erfindungsgemäße Flüssigkristallmischungen und als optisch aktive Komponente einen oder mehrere chirale Dotierstoffe, sind ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner cholesterische Flüssigkristallanzeigen, insbesondere SSCT- und PSCT-Anzeigen, enthaltend cholesterisches Flüssigkristallmedium wie oben beschrieben.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.
Die Dielektrika können auch weitere dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusatzstoffe enthalten. Beispielsweise können 0–15% an pleochroitischen Farbstoffen, Stabilisatoren, Antioxidantien, UV-Absorbern usw. zugegeben werden.

In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste C_nH_2n+1 und C_mH_2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m Kohlenstoffatomen. Die Alkenylreste weisen die trans-Konfiguration auf. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich der in der untenstehenden Tabelle angegebene Code für die Substituenten R¹, R², L¹, L² und L³.

Code für R¹, R², L¹, L², L³	R¹	R²	L¹	L²	L³
nm	C_nH_2n+1	C_mH_2m+1	H	H	H
nO.m	OC_nH_2n+1	C_mH_2m+1	H	H	H
nOm	C_nH_2n+1	OC_mH_2m+1	H	H	H
n	C_nH_2n+1	CN	H	H	H
nN.F	C_nH_2n+1	CN	H	H	F
nN.F.F	C_nH_2n+1	CN	H	F	F
nF	C_nH_2n+1	F	H	H	H
nOF	OC_nH_2n+1	F	H	H	H
nF.F	C_nH_2n+1	F	H	H	F
nmF	C_nH_2n+1	C_mH_2m+1	F	H	H
nOCF₃	C_nH_2n+1	OCF₃	H	H	H
n-Vm	C_nH_2n+1	-CH=CH-C_mH_2m+1	H	H	H
nV-Vm	C_nH_2n+1-CH=CH	-CH=CH-C_mH_2m+1	H	H	H

Die TN- und STN-Anzeigen enthalten vorzugsweise flüssigkristalline Mischungen, die aus einer oder mehreren Verbindungen aus den Tabellen A und B bestehen.
Tabelle A: (L¹, L², L³ = H oder F)
Tabelle B:
Tabelle C
In der Tabelle C werden Dotierstoffe angegeben, die in der Regel in den erfindungsgemäßen Mischungen eingesetzt werden:
Tabelle D
Stabilisatoren, die beispielsweise den erfindungsgemäßen Mischungen zugesetzt werden können, werden nachfolgend genannt.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Es bedeutet

Klp.: Klärpunkt (Phasenübergangs-Temperatur nematisch-isotrop),
S-N: Phasenübergangs-Temperatur smektisch-nematisch,
ν₂₀: Fließviskosität (mm²/s, wenn nicht anders angegeben, bei 20°C),
Δn: optische Anisotropie (589 nm, 20°C)
Δε: dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C)
γ₁: Rotationsviskosität (mPa·s bei 20°C)
S: Kennliniensteilheit = (V₉₀/V₁₀ – 1)·100 [%]
V₁₀: Schwellenspannung = charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 10%,
V₉₀: charakteristische Spannung bei einem relativen Kontrast von 90%,
t_ave: (durchschnittliche Schaltzeit)
t_sum: t_on + t_off
t_on: Zeit vom Einschalten bis zur Erreichung von 90% des maximalen Kontrastes,
t_off: Zeit vom Ausschalten bis zur Erreichung von 10% des maximalen Kontrastes,
mux: Multiplexrate
t_store: Tieftemperatur-Lagerstabilität in Stunden (–20°C, –30°C, –40°C)

Vor- und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentangaben sind Gewichtsprozent. Alle Werte beziehen sich auf 20°C, soweit nicht anders angegeben. Soweit nicht anders angegeben, besitzen die Anzeigen eine Verdrillung von 240° und werden mit einer Multiplexrate von 1/64 und einem Bias von 1/9 angesteuert.
Beispiel 1
Verbindung (1) wurde wie in Reaktionsschema 2 gezeigt synthetisiert.
Die Ausbeute betrug 71,7%. Die Reinheit betrug nach HPLC 99,9%.
K 122 N 128,6 I
Δn = 0,1050
Δε = 1,2
γ₁ = 97,8
Beispiel 2
Die Verbindungen (2a)–(2c) können wie in Reaktionsschema 1 gezeigt synthetisiert werden. Die physikalischen Eigenschaften dieser Verbindungen wurden simuliert und sind unten gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1

Die folgende Flüssigkristallmischung wurde formuliert

PCH-3N.F.F	10,00%	Klp.:	+ 88,0°C
ME2N.F	2,00%	Δn:	0,1618
ME3N.F	2,00%	Δε:	+12,2
ME4N.F	10,00%	V₁₀:	1,65 V
CC-5-V	10,00%	S:	1,068
CCG-V-F	18,00%	t_sum [–20°C]:	2900 ms
CCP-V-1	8,00%	t_sum [+20°C]:	220 ms
CCP-V2-1	5,00%
CVCP-V-1	4,00%
CVCP-V-O1	4,00%
CVCP-1V-O1	2,00%
PTP-102	5,00%
PTP-201	3,00%
PTP-301	3,00%
PPTUI-3-2	14,00%

Beispiel 3
Die folgende Flüssigkristallmischung wurde formuliert

CPC-V-V 10,00% Klp.: +91,5°C

Vergleichsbsp. 1 90,00% Δn: 0,1554

V₁₀: 1,80 V

S: 1,048
Verglichen mit der Mischung des Vergleichsbeispiels 1 weist die Mischung eine verbesserte Steilheit S auf.
Beispiel 4

Die folgende Flüssigkristallmischung wurde formuliert

CPC-V-V	10,00%	Klp.:	+86,5°C
PCH-3N.F.F	10,00%	Δn:	0,1606
ME2N.F	3,00%	Δε:	+13,1
ME3N.F	3,00%	V₁₀:	1,55 V
ME4N.F	10,00%	S:	1,037
CC-5-V	7,00%	t_sum [+20°C]:	260 ms
CCG-V-F	12,00%
CCP-V-1	7,00%
CCP-V2-1	5,00%
CVCP-V-1	3,00%
CVCP-V-O1	3,00%
CVCP-1V-O1	3,00%
PTP-102	4,00%
PTP-201	4,00%
PTP-301	3,00%
PPTUI-3-2	13,00%

Verglichen mit der Mischung des Vergleichsbeispiels 1 weist die Mischung eine verbesserte Steilheit S und geringere Schwellenspannung V₁₀ auf.
Beispiel 5

Die folgende Flüssigkristallmischung wurde formuliert

CPC-V-V	10,00%	Klp.:	+87,5°C
PCH-3N.F.F	10,00%%	Δ_n:	0,1627
ME2N.F	2,00%	V₁₀:	1,72 V
ME3N.F	2,00%	S:	1,052
ME4N.F	9,00%	t_sum [–20°C]:	2700 ms
CC-S-V	9,00%	t_sum [+20°C]:	220 ms
CCG-V-F	11,00%
CCP-V-1	7,00%
CCP-V2-1	6,00%
CVCP-V-1	3,00%
CVCP-V-O1	3,00%
CVCP-1V-O1	2,00%
PTP-102	4,00%
PTP-201	4,00%
PTP-301	4,00%%
PPTUI-3-2	14,00%

Verglichen mit der Mischung des Vergleichsbeispiels 1 weist die Mischung eine verbesserte Steilheit S und schnellere Schaltzeit auf.

Claims

Flüssigkristallines Medium, dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Verbindungen der Formel I
enthält, worin R^a eine Alkenylgruppe mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet, R^b Alkenyl mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet, L bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN oder eine ein- oder mehrfach halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkenyl- oder Alkenyloxygruppe mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen bedeutet und r 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, und mindestens eine Verbindung der Formel II
enthält, in der A 1,4-Phenylen oder trans-1,4-Cyclohexylen bedeutet, a 0 oder 1 bedeutet, R³ eine Alkenylgruppe mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet und R⁴ eine Alkylgruppe von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, die unsubstituiert, einfach durch CN oder CF₃ substituiert oder mindestens einfach durch Halogen substituiert ist, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-,
-CH=CH-, -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind.
Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel I enthält, worin der Phenylring in 2- und 3-Position oder in 3- und 5-Position oder in 2- und 6-Position durch L substituiert ist.
Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel I enthält, worin L F, Cl, ON, CF₃, OCF₃ oder OCH₃ bedeutet.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den folgenden Formeln

enthält, worin L und r wie in Anspruch 1 definiert sind, R^aa und R^bb unabhängig voneinander H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeuten und alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung der Formel II*
enthält, worin R³ eine Alkenylgruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, Q CF₂, OCF₂, CFH, OCFH oder eine Einfachbindung bedeutet, Y F oder Cl bedeutet und L¹ und L² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den folgenden Formeln
enthält, worin R eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und L¹ und L² unabhängig voneinander H oder F bedeuten.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den folgenden Formeln
enthält, worin R^3a H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ und alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den folgenden Formeln
enthält, worin R¹ und R² unabhängig voneinander eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es – eine oder mehrere Verbindungen der Formel I, – eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln II, – gegebenenfalls eine oder mehrere Verbindungen der Formel II*, – eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln IIIa–IIIh, – eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Formeln Ta–Th, – gegebenenfalls eine oder mehrere Verbindungen der Formel IV24 enthält.
Flüssigkristallines Medium nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es – 5 bis 30%, vorzugsweise 6 bis 20% an Verbindungen der Formel I, – 10 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 40% an Verbindungen der Formel II und II*, – 7 bis 45%, vorzugsweise 10 bis 30% an Verbindungen der Formel Ta, Tb und Th, – 2 bis 25%, vorzugsweise 3 bis 20% an Verbindungen der Formel IV24a und IV24b, – 8 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 30% an Verbindungen der Formeln IIIa bis IIIh enthält.
Verbindung der Formel I
worin R^a eine Alkenylgruppe mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet, R^b eine Alkylgruppe von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, die unsubstituiert, einfach durch CN oder CF₃ substituiert oder mindestens einfach durch Halogen substituiert ist, worin eine oder mehrere CH₂-Gruen in diesen Gruppen auch jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-,
-CH=CH-, -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, L bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN oder eine ein- oder mehrfach halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkenyl- oder Alkenyloxygruppe mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen bedeutet und r 2, 3 oder 4 bedeutet, und worin der Phenylring in 3- und 5-Position oder in 2- und 6-Position durch L substituiert ist.
Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den folgenden Formeln ausgewählt ist

worin L und r wie in Anspruch 11 definiert sind, R^aa und R^bb unabhängig voneinander H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeuten und alkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Verwendung eines flüssigkristallinen Mediums oder einer Verbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 für elektrooptische Zwecke.
Elektrooptische Flüssigkristallanzeige enthaltend ein flüssigkristallines Medium oder eine Verbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12.
TN- oder STN-Flüssigkristallanzeige mit – zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, – einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie, – Elektrodenschichten mit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten, – einem Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 0 Grad bis 30 Grad, und – einem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 22,5° und 600°, – einer nematischen Flüssigkristallmischung bestehend aus a) 15–75 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente A, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von über +1,5; b) 25–85 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente B, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen –1,5 und +1,5; c) 0–20 Gew.% einer flüssigkristallinen Komponente D, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von unter –1,5 und d) gegebenenfalls einer optisch aktiven Komponente C in einer Menge, dass das Verhältnis zwischen Schichtdicke (Abstand der Trägerplatten) und natürlicher Ganghöhe der chiralen nematischen Flüssigkristallmischung etwa 0,2 bis 1,3 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die nematische Flüssigkristallmischung wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert ist.