DD252841A1 - CRYSTALLINE-LIQUID MIXTURES - Google Patents

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DD252841A1
DD252841A1 DD29450686A DD29450686A DD252841A1 DD 252841 A1 DD252841 A1 DD 252841A1 DD 29450686 A DD29450686 A DD 29450686A DD 29450686 A DD29450686 A DD 29450686A DD 252841 A1 DD252841 A1 DD 252841A1
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liquid
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DD29450686A
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Horst Zaschke
Carsten Tschierske
Ute Heyer
Heinz Altmann
Dietrich Demus
Anton Hauser
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Univ Halle Wittenberg
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Abstract

Die Erfindung betrifft kristallin-fluessige Gemische fuer elektrooptische Anordnungen zur Modulation des Lichtes sowie zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und Abbildungen. Ziel der Erfindung sind nematische Gemische mit breiten Mesophasenbereichen und hoher thermischer und chemischer Stabilitaet. Es wurde gefunden, dass neue kristallin-fluessige trans-4-(trans-5-Subst.-1,3-dithian-2-yl)-cyclohexancarbonsaeureester der allgemeinen Formel in Mischungen untereinander sowie mit weiteren kristallin-fluessigen und nichtkristallin-fluessigen Stoffen fuer einen Einsatz in optoelektronischen Displays sehr gut geeignet sind. FormelThe invention relates to crystalline-liquid mixtures for electro-optical arrangements for the modulation of light and for the representation of numbers, characters and images. The aim of the invention are nematic mixtures with broad mesophase ranges and high thermal and chemical stability. It has been found that novel crystalline liquid trans-4- (trans-5-Subst.-1,3-dithian-2-yl) cyclohexanecarboxylic acid esters of the general formula in mixtures with each other and with other crystalline-liquid and non-crystalline liquids are very well suited for use in optoelectronic displays. formula

Description

-(CH2)m-CN, -mit m = 2...8- (CH 2 ) m -CN, with m = 2 ... 8

R3 = R1, OR1, COOR1, OCOOR1, COR1, CN, HalogenR 3 = R 1 , OR 1 , COOR 1 , OCOOR 1 , COR 1 , CN, halogen

R4, R5 = H, H/CH3, H/H, CH3/CN, H/H,CN/CN, CN wenn R3 Φ CN R6 = OR1, CH2OR1, CN, Halogen, COOR1, OCOR1 R 4 , R 5 = H, H / CH 3, H / H, CH 3 / CN, H / H, CN / CN, CN when R 3 Φ CN R 6 = OR 1 , CH 2 OR 1 , CN, halogen, COOR 1 , OCOR 1

mit X = -COO-, -OOC-, Einfachbindungwith X = -COO-, -OOC-, single bond

Y = O, S, Z = O, SY = O, S, Z = O, S

und η = 1 bis 12and η = 1 to 12

in Gemischen untereinander sowie mit weiteren kristallin-flüssigen oder nicht-kristallin-flüssigen Stoffen eingesetzt werden.in mixtures with each other and with other crystalline liquid or non-crystalline liquid substances.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft kristallin-flüssige Gemische für elektrooptische Anordnungen zur Modulation des durchgehenden oder zurückgeworfenen Lichtes sowie zur farbigen oder schwarzweißen Anzeige von Ziffern, Zeichen oder Abbildungen.The invention relates to crystalline liquid mixtures for electro-optical arrangements for the modulation of the continuous or reflected light and to the colored or black-and-white display of numerals, characters or images.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Um Flüssigkristalle in optoelektronischen Anordnungen nutzen zu können, müssen sie bestimmte Eigenschaften bezüglich ihrer Schmelz- und Klärtemperaturen, elektrischer Leitfähigkeit, dielektrischer und optischer Anisotropie, Viskosität sowie chemischer und thermischer Stabilität aufweisen.In order to be able to use liquid crystals in optoelectronic arrangements, they must have certain properties with respect to their melting and clearing temperatures, electrical conductivity, dielectric and optical anisotropy, viscosity and chemical and thermal stability.

Es gibt keine reinen Stoffe, welche alle diese Anforderungen auch nur annähernd erfüllen. Deshalb wird ständig nach neuen Substanzen gesucht, welche die Eigenschaften von Gemischen in gezielter Weise zu verändern gestatten. Insbesondere werden Substanzen gesucht, welche in nematischen Gemischen die Klärpunkte erhöhen.There are no pure substances that meet all these requirements even approximately. Therefore, there is a constant search for new substances which allow the properties of mixtures to be changed in a targeted manner. In particular, substances are sought which increase the clearing points in nematic mixtures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung sind nematische Gemische mit breiten Mesophasenbereichen und hoher termischer und chemischer Stabilität.The aim of the invention are nematic mixtures with broad mesophase ranges and high thermal and chemical stability.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung geeigneter Substanzen, die die Klärpunkte von Gemischen erhöhen.The object of the invention is to provide suitable substances which increase the clearing points of mixtures.

Es wurde gefunden, daß neue trans-^ltrans-B-Subst-i^-dithian^-yll-cyclohexancarbonsäureester der allgemeinen Formel:It has been found that novel trans- ^ trans-B-subst-i-dithianyl-cyclohexanecarboxylic acid esters of the general formula:

X - R» . ^)-R1. ^O)-R1, ^O^OR1 X - R ». ^) - R 1 . ^ O) -R 1 , ^ O ^ OR 1

R1 = CnH2n + ! mit η = 1...R 1 = C n H 2n + ! with η = 1 ...

R4 R5 R 4 R 5

-(CH2)B-CNf - 13 - (CH 2 ) B -CN f - 13

CH mit m = 2.. .8 °CH with m = 2 .. .8 °

R3 = R1, OR1, COOR1, OCOOR1, COR1, CN, Halogen R4, R6 = H, H/CH3, H/H,CH3/CN, H/H, CN/CN, CN wenn R3 φ CN R6 = OR1, CH2OR1, CN, Halogen, COOR1, OCOR1 mit X =-COO-,-OOC-, Einfachbindung Y = O, S, Z = O, S und η = 1 bisR 3 = R 1 , OR 1 , COOR 1 , OCOOR 1 , COR 1 , CN, halogen R 4 , R 6 = H, H / CH 3 , H / H, CH 3 / CN, H / H, CN / CN, CN when R 3 φ CN R 6 = OR 1 , CH 2 OR 1 , CN, halogen, COOR 1 , OCOR 1 with X = -COO -, - OOC-, single bond Y = O, S, Z = O, S and η = 1 to

in Mischungen untereinander sowie mit weiteren kristallin-flüssigen und nicht-kristallin-flüssigen Stoffen für einen Einsatz in optoelektronischen Displays sehr gut geeignet sind und die Klärpunkte von Gemischen erhöhen.in mixtures with one another and with other crystalline liquid and non-crystalline liquid substances for use in optoelectronic displays are very well suited and increase the clearing points of mixtures.

Die neuen Substanzen besitzen hohe chemische und thermische Stabilität und höhere Klärtemperaturen als vergleichbare Dioxanderivate sowie substituierte Phenyldithiane.The new substances have high chemical and thermal stability and higher clearing temperatures than comparable dioxane derivatives and substituted phenyldithiane.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Umwandlungstemperaturen erfindungsgemäßer Substanzen. Dabei bedeuten:Tables 1 and 2 show the transformation temperatures of substances according to the invention. Where:

K = kristallin-fest N = nematischK = crystalline-solid N = nematic

Sb = smektisch B Is = isotrop-flüssigSb = smectic B Is = isotropic-liquid

S = smektische Phase unbekannter StrukturS = smectic phase of unknown structure

Tabelle 1Table 1

-COORCOOR

-Sb-sb

Isis

• 1/1 1/2 1/3 1/4• 1/1 1/2 1/3 1/4 Tabelle 2Table 2 -C2H5 -C4H9 -CH-C5H13 CH3 -C 2 H 5 -C 4 H 9 -CH-C 5 H 13 CH 3 1/51.5 -(H)-C4H9 - (H) -C 4 H 9 1/61.6 -(H)-C5H1 - (H) -C 5 H 1 1/71.7 1/81.8 -CH2CH2CN-CH 2 CH 2 CN

•134• 134 5050 •121,7• 121.7 •115,5• 115.5 6060 •122,5• 122.5

•55• 55

•60 •85 •120 •118 •120,5 •125,5• 60 • 85 • 120 • 118 • 120.5 • 125.5

R1 R 1

R2 R 2

2/12.1 C5HnC 5 Hn 2/22.2 CeH 13CeH 13 2/32.3 OC4H9 OC 4 H 9 2/42.4 OC5H11 OC 5 H 11 2/52.5 CNCN 2/62.6 CNCN

HH • 45• 45 HH • 70• 70 HH • 85• 85 HH • 95• 95 HH •130• 130 CH3 CH 3 •100• 100

130130 •157• 157 186,5186.5 •191• 191 186186 »219»219 187187 •210,5• 210.5 - —- - •228• 228 117,5117.5 •174,3• 174.3

1313

-CNCN

9191

•102• 102

•110,5• 110.5

•109 •226• 109 • 226

«174"174

•238• 238

•179• 179

•286• 286

•315• 315

•298• 298

•276• 276

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1:Example 1:

Erfindungsgemäße Substanzen besitzen die folgenden Eigenschaften:Substances according to the invention have the following properties:

Substanzsubstance

Schmelzenthalpie [kJ/mol] Optische Doppelbrechung [Anbbei30°C]Enthalpy of fusion [kJ / mol] optical birefringence [at b at 30 ° C]

1/8 2/31/8 2/3

0,110.11

20,620.6

Die optische Doppelbrechung Anb wurde aus einem nematischen Gemisch A der Zusammensetzung 4-Methoxybenzoesäure-4-hexyloxyphenylester 22mol-%The optical birefringence An b was from a nematic mixture A of the composition 4-methoxybenzoic acid 4-hexyloxyphenylester 22mol-%

4-Pentyloxybenzoesäure-4-octyloxyphenylester 29mol-%4-Pentyloxybenzoic acid 4-octyloxyphenyl ester 29mol%

4-Hexylbenzoesäure-4-butyloxyphenylester 31 mol-%4-hexylbenzoic acid 4-butyloxyphenyl ester 31 mol%

4-Heptyloxybenzoesäure-hexyloxyphenylester 11 mol-%4-heptyloxybenzoic acid hexyloxyphenyl ester 11 mol%

4,4'-Bis-hexylbenzoyloxy-2-ethylbenzen 7 mol-%4,4'-bis-hexylbenzoyloxy-2-ethylbenzene 7 mol%

unter Zusatz von 20 mol-% einer der erfindungsgemäßen Substanzen mittels der Beziehung Δη - ΧΑΔηΑ with the addition of 20 mol% of one of the substances according to the invention by means of the relationship Δη - Χ Α ΔηΑ

ΔηΑΑ = Doppelbrechung bzw. Molenbruch der Mischung AΔη Α , Χ Α = birefringence or mole fraction of the mixture A

Δη = Doppelbrechung der GesamtmischungΔη = birefringence of the total mixture

Xb = Molenbruch der erfindungsgemäßeri KomponentenX b = molar fraction of the components according to the invention

berechnet.calculated.

Die optische Doppelbrechung ist ein wichtiger Parameter von nematischen Flüssigkristallen, die in Displays verwendet werden.Optical birefringence is an important parameter of nematic liquid crystals used in displays.

Die sehr niedrigen Werte der Schmelzenthalpie der beiden erfindungsgemäßen Substanzen zeigen an, daß die Substanzen in Gemischen auch bei niedrigen Temperaturen gut löslich sind und die erwünschte starke Schmelzpunkterniedrigung in Gemischen mit anderen Substanzen erfahren.The very low values of the enthalpy of fusion of the two substances according to the invention indicate that the substances are readily soluble in mixtures, even at low temperatures, and experience the desired high melting point depression in mixtures with other substances.

Beispiel 2:Example 2:

Die Mischung B hat folgende Zusammensetzung:The mixture B has the following composition:

4-n-Propyl-cyclohexancarbonsäure-4-cyanphenylester 22,4mol-%4-n-Propylcyclohexanecarboxylic acid 4-cyanophenyl ester 22.4mol%

4-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-4-cyanpheny1ester 20,2 mol-%4-n-butylcyclohexanecarboxylic acid 4-cyanophenyl ester 20.2 mol%

4-n-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-4-cyanphenylester 22,4mol-%4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid 4-cyanophenyl ester 22.4mol%

4-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-4-ethoxyphenylester 13,3 mol-%4-n-butylcyclohexanecarboxylic acid 4-ethoxyphenyl ester 13.3 mol%

4-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-4-n-hexyloxyester 21,7 mol-%4-n-butylcyclohexanecarboxylic acid 4-n-hexyloxyester 21.7 mol%

Diese Mischung B sowie ein Gemisch von B und erfindungsgemäßer Substanz wurden in elektrooptischen Zellen in verdrillter Orientierung (Schadt-Helfrich-Zelle) untersucht. Dabei ergaben sich die folgenden Meßwerte:This mixture B and a mixture of B and inventive substance were investigated in electro-optical cells in a twisted orientation (Schadt-Helfrich cell). This resulted in the following measured values:

Tabelle 3Table 3 MiBMiB Nr.No. Substanzsubstance [mol-%][Mol%] Tn,T n , Uouo [ms][Ms] τ1°τ1 ° mol-%mol% - - [0C][ 0 C] [V][V] 38,538.5 [ms][Ms] 100100 2/32.3 1010 6868 2,142.14 2727 6464 9090 8989 1,791.79 3838

Betriebsspannung für die Einschaltzeit τ|° ist 2U0. Ausschaltzeit = τΑ 50 Operating voltage for the switch-on time τ | ° is 2U 0 . OFF time = τ Α 50

Temperatur: 22°C Schichtdicke: 10μΓηTemperature: 22 ° C Layer thickness: 10μΓη

Frequenz: 500HzFrequency: 500Hz

Claims (1)

Erfindungsanspruch:Invention claim: Kristallin-flüssige Gemische für elektrooptische Anordnungen, gekennzeichnet dadurch, daß neue trans-^itrans-B-Subst.-ijS-dithian^-yO-cyclohexancarbonsäureester der allgemeinen Formel:Crystalline-liquid mixtures for electro-optical arrangements, characterized in that new trans- ^ itrans-B-subst.-ijS-dithian ^ -yO-cyclohexanecarboxylic acid esters of the general formula: R1 = CnH2n + imitn = 1... 12R 1 = C n H 2n + imitn = 1 ... 12 o)-x-(ö)-r o) - x - (o) - r ' cholesteryl, - 'Ch olesteryl -
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