DD226004A1

DD226004A1 - Nematische fluessig-kristalline gemische

Info

Publication number: DD226004A1
Application number: DD25677883A
Authority: DD
Inventors: Horst Kresse; Petra Rabenstein; Wolfgang Weissflog; Dietrich Demus
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Nematische fluessig-kristalline Gemische werden auf Grund ihrer dielektrischen und optischen Anisotropie in optoelektronischen Bauelementen zur Modulation des durchgehenden oder zurueckgeworfenen Lichtes sowie zur farbigen oder schwarz-weissen Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern eingesetzt. Das Ziel der Erfindung besteht in der Anwendung neuer Fluessigkristallgemische, die niedrige Relaxationsfrequenzen aufweisen, in elektrooptischen Anordnungen. Erfindungsgemaess werden fluessig-kristalline Gemische verwendet, die von 0,1 bis zu 60 Mol.-% 4-(4(4-Subst.-benzoyloxy)-benzoyloxy)-benzyliden-malonsaeure-di-ester enthalten. Den erfindungsgemaessen Gemischen koennen auch nicht-fluessig-kristalline Substanzen, insbesondere Farbstoffe zugesetzt werden.

Description

Nematische flüssig-kristalline Gemische Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft nematische flüssig-kristalline Gemische für elektrooptisch^ Anordnungen zur Modulation des durchgehenden oder zurückgeworfenen Lichtes sowie zur farbigen oder schwarz-weißen Anzeige von. Ziffern, Zeichen und ."bewegten oder unbewegten Bildern.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß flüssig-kristalline Substanzen sur Ivlodulation von Licht sowie zur Anzeige von Meßwerten oder sur Wiedergabe von Informationen eingesetzt werden können. Diese Verfahren beruhen darauf, daß die Vorzugsorientierung in dünnen Schichten der flüssig-kristallinen Substanz durch Anlegen eines elektrischen Feldes verändert werden kann. Mit dieser Orientierungsänderung ist eine Veränderung des optischen Verhaltens (Doppelbrechung, Drehvermögen, Lichtabsorption) verbunden. Je nach der, durch eine spezielle Vorbehandlung der einschließenden Elektroden oder durch Zugabe geeigneter Substanzen, erzielten Ausgangsorientierung, der dielektrisehen Anisotropie, der Leitfähigkeit, dem Dichroismus sowie der Stärke, Frequenz und Richtung des angelegten elektrischen Feldes werden verschiedenartige elektrooptische Effekte beobachtet und technisch genutzt /M. Tobias: International Handbook of Liquid Crystal Displays 1975-1976, Ovum Ltd., London 1976; G. Meier, E. Sac-kmann, J.C-. Graomaier: Application of Liquid Crystals, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 1975/.

So "beruht ein "bekanntes Verfahren darauf, daß durch Anlegen eines elektrischen Feldes das optische Drehvermögen einer Schicht mit verdrillter Struktur aufgehoben und damit zwischen parallelen (gekreuzten) Polarisatoren Durchlässigkeit (Auslöschung) für eingestrahltes Licht gefunden wird / M. Schadt, W. Helfrich: Applied Physics letters _18, 127 (1971)/. Bei einem anderen, "bekannten "Verfahren wird die Frequenzabhängigkeit der dielektrischen Anisotropie einer nematischen Substanz ausgenutzt, um die Schaltzeiten erheblich zu verkürzen /H.K. Bücher, R.T. Klingbiel, J.P. van Meter: Appl. Phys. Lett. 25,186 (1974)/.- Bei Frequenzen f« f_p (f^-Relaxationsfrequenz) ist die dielektrische Anisotropie ASq, positiv, während bei f » f_R die negative-dielektrische Anisotropie AOq₂ gemessen wird. Zur Vermeidung hoher kapazitiver Ströme muß f_R.möglichst gering sein. Die bisher tiefsten. Relaxationsfrequenzen einer nematischen Mischung betragen bei 22 ⁰C: 1,2 kHz und bei 35 ⁰C: 7 kHz /(M. Schadt, Mol. Cryst. Liqu. Cryst. 89, 77 (1982)/

Je nach dem zugrundeliegenden elektrooptischen Effekt müssen die eingesetzten Substanzen bestimmte Anforderungen hinsichtlich ihres Schmelz- und Klärpunktes, ihrer Viskosität, chemischen und thermischen Stabilität, Leitfähigkeit, dielektrischen Anisotropie sowie dielektrischen Relaxationsfrequenzen aufweisen. Reine Substanzen, die alle diese Anforderungen gleichzeitig erfüllen, sind nicht verfügbar. Deshalb werden Mischungen verschiedener Substanzen verwendet. Infolge beschränkter Mischbarkeit können jedoch nicht beliebige Substanzen kombiniert werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung sind Flüssigkristallgemische für optoelektronische Bauelemente insbesondere mit Zweifrequenzansteuerung, die niedrige Relaxationsfrequenzen aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Substanzen, die die Relaxationsfrequenzen von kristallin-flüssigen nematischen

Gemischen erniedrigen, aufzufinden.

Es wurde gefunden, daß nematische kristallin-flüssige Gemische, welche einen oder mehrere Vertreter der Substanzklasse der 4j_4(4-Subst.-benzoylox^-bensoyloxyj-benzjliden-malonsäure-di-ester mit der allgemeinen Formel

COOR²R¹ Q)OOS)(S)

COOP.

°-' V_2n+I⁰⁰⁰^ ^Cn^H2n-H^C°-' "^CN>

^Cn^H2n₊r^IH' ^Cn^H2n₊-1^NCm^H2m₊1 ^{SOwie r2 und} ^ gleicHe oder verschiedene Alkylgruppen C Sp ,- bzw. CO-Cyanoalkylgruppeη C Hp CN mit n, m = 1 bis 12 bezeichnen in Mengen von 0,1 'bis zu 60 moliö enthalten , für optoelektronische Bauelemente, insbesondere solchen mit Zweifrequenzansteuerung, sehr gut geeignet sind. Die 4-£4-(4-Subst.-benzoyloxy)-benzoyloxyjbenzyliden-malonsäure-di-ester sind farblose Substanzen-mit hoher chemischer und thermischer Stabilität. Im reinen Zustand besitzen sie smektische Phasen (s.Tab. 1), die jedoch durch die geeigneten Mischungspartner unterdrückt- sind.

Diesen Gemischen können je nach Anwendungszweck nicht flüssig-kristalline Stoffe, insbesondere Farbstoffe, zugemischt vier den.

Tabelle 1

Umwandlungstenroeraturen der Verbindungen

:ooH"

00-<(3>-C0 0-<<3)-CH=C

R, K S, N is

J Λ

"1	7^	CH₃	CH₃	. 102	. 127	. 162
H₁	7°	C₂H₅	C₂H₅	. 105	. 112	. 146
H₁	7°	C₃H₇		. 68	. 101	. 131
	,—7 W /	'"4-"9	C₄H₉	. 69	S4	. 117

_ 4 Forts. Tab. 1

	C₈H_{1 7}0	R₂	1	p TT	1	K	54	³A	N	is
	^C8^H1 7°	C₅H₁₁	ch von	^C6^H1	3		52	. 88	. 110
	p T_J Pj	^C6^H13	[4(4-n-0ct.y	ρ TT	5	•	61	. 86	. 102	•
	C₈H₁₇0	P ρ		^C8^H1	7	•	60	. 85	. 99	•
	C₈H_{1 7}0	^C8^H1 7	p TT	9	•	59	. 85		•
	C₈H_{1 7}0	CgH₁₉	C₁₀H	21	•	63	. 87 .		•
	C₈H₁₇O	C₁₀H₂₁	C₁₁H	23	*	60	. 84	. 91	•
	ρ TT f~\ \^ JTIL ji r~}\-s	^C11^H23	P U	25	•	67	. 84	. 90	•
10	CgH₁₉O	η Tj	C₅H₁	1	•	70	. 84	. 89	•
	S^H11			*		. 88	. 107	•
	Au 3fuh.run.esbe !spiele
	Beispiel
	Ein Gemis	!oxy
15	40 mo IS 4		nzo₇	)-benzoylo	xy]-ben:	sy Ii

malonsäure-di-n-decylester und 60 molvö 2n—Heptyl—1, 4-bis-(4-n-octyloxybenzo,ylox,y)-berLzen aat einen Schmelzpunkt von 47 C und einen Klärpunkt von 78 ⁰C. Bei 47 ⁰C ist die dielektrische Relaxationsfrequenz f-p= 7 kHz und Δδ *= +0,60. Die dielektrische Anisotropie nach Durchschreiten des niederfrequenten Absorptionsgebietes be— tragt ^f₀₂= -1 j40. Bei 57 ⁰C betragen 4(S₀₁= +0,55, ^Cq2 ⁼ +1,35 und fp= 23 kHz. Die auf 22 ⁰C extrapolierte Relaxationsfrequenz beträgt f-,= 250 Hz.

Beispiel 2

Es wird ein Gemisch folgender Zusammensetzung hergestellt:

1 7,5 rnoliä 4[4(4-n-Octyloxybenzo.ylox7)-benzoylox.y]-benzylidenmalonsäure-di-n-deojlester,

32 , 5 mol£> 4[4(4-n-0ctyloxybenzoyloxy)-benzo.yloxy']-"öenzylidenmalonsäure-di-n-hexylester

20 raol# 2-n-Heptyl-1,4-"bis-(4-n-octyloxy'benzoyloxy)-lienzen 30 mol?» 2-n-0ctyl-1,4-bis-(4-n-heptyloxybenzoyloxy)-benzen.

Dieses nematische Gemisch hat folgende Eigenschaften: Schmelztemperatur: 32⁰C (unterkühlbar bis 15 ⁰C) Klärtemperatur: 80 ⁰C

₀₁= +0,7, Λ£₀₂= -1,4, f_R= 1,5 kHz (32 ⁰C)

Auf 22 ⁰C extrapoliert: f_R= 400 Hz

Bei einer Temperatur von 37,5 C wurden folgende An- und Ab-

Klingzeiten	10	f/Hz	gerne	ssen:	Anklingen	t₉₀/
50(NF)			t₁₀/ms	2100 1200
5000(NF) 1	U/V		600 400	3400
0 —>	15NF 15NF	1400.	1300
5HF-*	15NF	640
20HF -	20NF

Abklingen	t₉₀/
, _n/ ras	6600
300	6900
200	230
70	120
40

Claims

)rf indungsanspruc h

. Nematische kristallin-flüssige Gemische für elektro-optische Anordungen insbesondere für Zweifrequenzansteuerung mit niedrigen Relaxationsfrequenzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Gemische Ton 0,1 bis zu 60 mol#> einen oder mehrere Vertreter der Substanzklasse der 4-£4-(4-Subst.-benzoyloxy)-benzoyloxyj-benzyliden-malOnsäure-di-ester mit.der allgemeinen Formel

-cöo-<0)-coo "

wobei R¹.= C₁H_2n+1-, C_n

-CN, C_nH_2n+1IHi, C_nH_2n+1 NC_mH_2m+1, sowie R² und R³ gleiche oder verschiedene Alkylgruppeη C E_2n+1- bzw. ω -Cyanoalkylgruppen - C_nH_2nCN mit n, m = Λ bis 10 bedeuten, enthalten.
2. Nematische Gemische gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß diesen Gemischen auch nicht flüssig-kristalline Stoffe, insbesondere Farbstoffe, zugemischt werden.