DD274042A1 - LIQUID CRYSTALLINE MIXTURES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Anwendung fluessig-kristalliner Mischungen mit geringer Anisotropie des Brechungsindex und hoher Klaertemperatur fuer elektrooptische Anordnung zur Modulation des durchgehenden oder zurueckgeworfenen Lichtes sowie zur farbigen oder schwarz-weissen Anzeige von Ziffern, Zeichen und bewegten oder unbewegten Bildern. Erfindungsgemaess werden fluessig-kristallinen Grundmischungen 0,5-80 Mol-% eines oder mehrerer Vertreter der 4-(3-n-Alkylcyclopentyl)cyclohexancarbonsaeureester der allgemeinen Formel zugesetzt.The invention relates to the use of liquid-crystalline mixtures with low refractive index anisotropy and high Klaertemperatur for electro-optical arrangement for the modulation of the continuous or thrown back light and color or black-and-white display of numerals, characters and moving or still images. According to the invention, liquid-crystalline base mixtures of 0.5-80 mol% of one or more representatives of 4- (3-n-alkylcyclopentyl) cyclohexanecarboxylic acid esters of the general formula are added.
Description
Flüssig-kristalling MischungenLiquid-crystalline mixtures
Die Erfindung betrifft flüssig-kristalline Mischungen "'Jr elektrooptische Anordnungen mit geringer Anisotropie des Brechungsindex zur Modulation des durchgehenden oder zurückgeworfenen Lichtes sowie zur farbigen oder schwarz-weißen Anzeige von Ziffern, Zeichen und bewegten oder unbewegten Bildern.The invention relates to liquid crystalline mixtures of low refractive index electro-optic devices for modulating continuous or reflected light, and for color or black-and-white display of numerals, characters, and moving or still images.
Es ist bekannt, daß flüssig-kristalline Substanzen zur Modulation von Licht sowie zur Anzeige von Meßwerten oder zur Wiedergabe von Informationen eingesetzt werden können. Diese Verfahren beruhen darauf, daß die Vorzugsorientierung von dünnen Schichten der kristallin-flüssigen Substanzen durch Anlegen eines elektrischen Feldes verändert werden kann. Die Änderung der Vorzugsorientierung kristallin-flüssiger Substanzen ist mit einer Veränderung des optischen Verhaltens (Doppelbrechung, Drehvermöyen, Lichtabsorption) verbunden. Je nach der durch spezielle Vorbehandlung der Elektroden oder durch Zugabe geeigneter Substanzen erzielten Ausgangsorientierung, der dielektrischen und optischen Anisotropie, der Leitfähigkeit, dem Dichroismus sowie Stärke, Richtung und Frequenz des angelegten elektrischen Feldes werden verschiedenartige elektrooptische Effekte beobachtet und technisch genutzt (M. Tobias: International Handbook of Liquid Crystal Displays 1975-76, Dvum Ltd., London; G. Meier, E. Sackmann, 3. G. Grabmeyer: Applications of Liquid Crystals, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-New York 1975; N. A. Clark,. S. T. Lagerwall: Appl. Phys. Lett. 36, ι :1" (1980)..It is known that liquid-crystalline substances can be used for the modulation of light as well as for the display of measured values or for the reproduction of information. These methods are based on the fact that the preferred orientation of thin layers of crystalline liquid substances can be changed by applying an electric field. The change in the preferential orientation of crystalline-liquid substances is associated with a change in optical behavior (birefringence, rotation, light absorption). Depending on the initial orientation achieved by special pretreatment of the electrodes or by addition of suitable substances, the dielectric and optical anisotropy, the conductivity, the dichroism as well as strength, direction and frequency of the applied electric field, various electro-optical effects are observed and used technically (M. Tobias: International Handbook of Liquid Crystal displays 1975-76, Dvum Ltd., London; G. Meier, E. Sackmann, 3. G. Meyer grave: Applications of Liquid Crystals, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1975; NA Clark ,. ST Lagerwall: Appl. Phys. Lett. 36 : 1 "(1980).
Beispielsweise beruht ein bekanntes Verfahren darauf, daß durch Anlegen eines elektrischen Feirias das optische Drehvermögen einer Schicht mit verdrillter Struktur aufgehoben und damit zwischen parallelen (gekreuzten) Polarisatoren Durchlässigkeit (Auslöschung) für eingestrahltes Licht gefunden wird /M. Schadt, V/. HeIfrieh: Applied Physics Letters 10, 127 (1971).For example, a known method is based on that by applying an electrical Feirias the optical rotation of a layer with twisted structure repealed and thus between parallel (crossed) polarizers permeability (extinction) for incident light is found / M. Damage, V /. Heifrich: Applied Physics Letters 10, 127 (1971).
Neuere hochniultiplexierbare Displays verlangen die Optimierung eines ganzen Feldes von Subatanzeigenschaften /M. Schadt, Chimia _4_1_, 347 (1937); das nur durch Mischen unterschiedlicher flüssig-kristtilliner Substanzen erreicht wird. Wichtige technische Parameter sind dabei niedrige Schmelz- und hohe Klärtemperaturen, eine positive dielektrische Anisotropie und eine an die Zellendicke angepaßte Anisotropie des Brechungsindex. Dabei sind vor allem die Substanzen interessant, die bei Zugabe zu einer Mischung gleichzeitig die (Gärtemperatur erhöhen, die Brechungsindexanisotropie herabsetzen und keine Veränderung des Vorzeichens der dielektrischen Anisotropie erzeugen.Recent high-multiplexing displays require the optimization of a whole array of subatalytic properties / M. Schadt, Chimia _4_1_, 347 (1937); which is achieved only by mixing different liquid-kristtilliner substances. Important technical parameters are low melting and high clearing temperatures, a positive dielectric anisotropy and an index of refraction anisotropy adapted to the cell thickness. Of particular interest are the substances which, when added to a mixture, simultaneously increase the fermentation temperature, reduce the refractive index anisotropy, and produce no change in the sign of the dielectric anisotropy.
Das Ziel der Erfindung sind neue Gemische flüssig-kristalliner Substanzen, für elektrooptische Anwendungen mit geringer Anisotropie des Brechungsindex und hoher Klärteinperatur.The object of the invention are novel mixtures of liquid-crystalline substances, for electro-optical applications with low anisotropy of the refractive index and high Klärtinperatur.
Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Substanzen aiifzufindpn, die einer Mischung eine geringe Anisotropie des Brechungsindex und eine höhere Klärtemperatur verleihen. Erfii'.dungsgemäQ v/erden als Mischungskoinponenten für den Einsatz in elektrooptischen Bauelementen auf Basis flüssigkristalliner Substanzen mit geringer Anisotropie des Brechungsindex und hohen Klärtemperaturen zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern 0,5-80 niol % eines oder mehrerer Vertreter der 4-(3'-n-AlkylcyclopentyDcyclohexancarbonsäureester der allgemeinen FormelThe object of the invention is aiifzufindpn suitable substances that impart a low anisotropy of the refractive index and a higher clearing temperature of a mixture. Erfii'dungsgemäQ v / erden as Mischungskoinponenten for use in electro-optical devices based on liquid crystalline substances with low refractive index anisotropy and high clearing temperatures for the reproduction of numerals, characters and images 0.5-80 niol% of one or more representatives of 4- ( 3'-n-AlkylcyclopentyDcyclohexancarbonsäureester the general formula
X=(CH2)n- n= 0,1,2,3,4, m= 0-12X = (CH 2 ) n - n = 0,1,2,3,4, m = 0-12
~R2;-Z1-Y-Z2; Cho.lesteryl-;~ R 2 ; -Z 1 -YZ 2 ; Cho.lesteryl-;
R1= CR 1 = C
K"2K+1K "2K + 1
mit K= 1- 12;with K = 1-12;
R2= R1, OR1, CN, Hal, COOR1, OCOR1, COR3;R 2 = R 1 , OR 1 , CN, Hal, COOR 1 , OCOR 1 , COR 3 ;
R^ R4 R ^ R 4
Y=-C00-,0C0-,X;Y = -C00-, 0C0-, X;
odorodor
CmH2rn+l C m H 2rn + l
R3, R4 = H. ChL, CN, F, Cl, BrR 3, R 4 = H. ChL, CN, F, Cl, Br
zugesetzt. Beispiel 1added. Example 1
Din Synthese der Substanzen erfolgte nach dem angegebenen SchemaThe synthesis of the substances was carried out according to the scheme indicated
A) Rane/-Ni/h2 A ) Rane / Ni / h 2
ß) 1-ß) 1-
R1-R 1 -
COOHCOOH
1. SOCl,1. SOCl,
2. R-OH/NEt3/2. R-OH / NEt 3 /
R1-R 1 -
Der letzte ReaktionsGchritt soll am Beispiel des 4-0-n-Butylcyclopentyl)trans-4' -n-cyc/lohexancarbonsäure-4''-cyanphenylesters erläutert werden.The last reaction step will be illustrated by the example of the 4-0-n-butylcyclopentyl) trans-4'-n-cyc / hexanecarboxylic acid 4 '' - cyanphenylesters.
2 mMol 4-(3 '-n-ButylcyclopentyDcyclohexancarbonsäurechlorid und 0,24 g (2 mMol) 4-Cyanophenol werden in 15 ml Toluen und 1 ml Triethylamin 5 h am Rückfluß erhitzt.2 mmol of 4- (3 '-n-butylcyclopentylcyclohexanecarboxylic acid chloride and 0.24 g (2 mmol) of 4-cyanophenol are refluxed in 15 ml of toluene and 1 ml of triethylamine for 5 hours.
Das Reaktionsflemisch wird nach den Abkühlen auf verd. HCl/ Eis gegossen, die Phasen werden getrennt und die wässrige Phase 3 χ mit Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte werden nacheinander mit verd. HCl, H„0, b %-iger KOH und H?0 gewaschen, über Na2SO. getrocknet. Das Lösungjmittel wird entfernt.The reaction mixture is poured after cooling to dil. HCl / ice, the phases are separated and the aqueous phase 3 χ extracted with ether. The combined organic extracts are washed successively with dil. HCl, H "0, b % KOH and H ? 0, washed over Na 2 SO. dried. The solvent is removed.
Der verbleibende Rohester wird fius wenig Methanol bis zur Klärpunktskonstanz fraktioniert kristallisiert.The remaining crude ester is fractionally crystallized by a small amount of methanol until clearing point constant.
Beispiele für Substanzen, die auf diesem Wege erhalten wurden, gibt nachfolgende TabelleExamples of substances obtained in this way are given in the table below
Nr.No.
πι π 4 O ·\ 1 4 0 4 1 4 0 4 1 4 0 4 1πι π 4 O · 1 4 0 4 1 4 0 4 1 4 0 4 1
4 04 0
4 14 1
4 04 0
4 14 1
4 O4 O
4 14 1
-CN '-CN-CN'-CN
'6"13'6 "13
-COO-O)-Cf](H-COO-O) -Cf] (H
^H,^ H,
-OC4H9 -OC 4 H 9
V 9V 9
O s i s ρ i O s i s ρ i e e 1 21 2
10 rnol % von Substanz 5 wurden in einer Mischung (GM) aus 24 mol % 4-Methyloxybenzoesäure-4'-n-hexyloxyphenylester 27 mol % 4-Pentyloxybenzoesäure-4'-n-octyloxyphenylester 12 mol % 4-Hexyloxybenzoesäure-4'-η-heptyloxyphenylester 37 mol % 4-HeXyILGnZOeSaUTe^'-n-butyloxyphenylester gelost. Dabei stieg die Klärtemperatur von 71 0C auf 72 0C. Die Anisotropie des Brechungsindex für T..-r-T = 20K betrug für GM10 % by mol of substance 5 were mixed in a mixture (GM) of 24 mol % 4'-methyloxybenzoic acid 4'-n-hexyloxyphenyl ester 27 mol % 4-pentyloxybenzoic acid 4'-n-octyloxyphenyl ester 12 mol% 4-hexyloxybenzoic acid 4 ' η-heptyloxyphenylester dissolved 37 mol% 4-HeXyILGnZOeSaUTe ^ '- n-butyloxyphenylester. The clearing temperature rose from 71 0 C to 72 0 C. The anisotropy of the refractive index for T ..- rT = 20K was for GM
Δ n(GM)=0,1246 und für die Mischung Λ n(Mi) = 0,0985. Nach der einfachen MischunysregelZj M(Mi ) =X/i?fan( 5 )+ x ( GM) Δ n(GM) (1) ergibt sich bei bekanntem Molenbruch der Grundmischung x(GM) und der gelösten Komponente x(5) für die Brechungsindex-Anisotropie der reinen Substanz 5Δ n(5)=-0,1364. Die negative Anisotropie ist ein Hinweis dafür, daß Substanz 5 eine überproportinale Senkung der Qrechungsindex-Anisotropie der GrundiTiischung GM bewirkt. Δ n (GM) = 0.1246 and for the mixture Λ n (Mi) = 0.0985. According to the simple mixing rule Zj M (Mi) = X / i? Fan (5) + x (GM) Δn (GM) (1), if the molar fraction of the basic mixture x (GM) and the dissolved component x (5) is known to be the refractive index anisotropy of the pure substance 5Δn (5) = -0.1364. The negative anisotropy is an indication that substance 5 causes a disproportionate decrease in the Q index of anisotropy of the GrundiTiischung GM.
Die im Beispiel 2 genannten Mischungen wurden dielektrisch ver messen. Für TfvJI-T = 2O!< wurde für GM^& = -0,312 ermittelt. Für die Mischung ist/üJ£ = -0,385. Nach einer primitiven MischungsregelThe mixtures mentioned in Example 2 were measured dielectrically ver. For T fvJI -T = 2O! <Was found for GM ^ & = -0.312. For the mixture is / uJ £ = -0.385. After a primitive mixing rule
AC (5)= [ΔΟ (M)-0,946.(GM) ] /0,1 AC (5) = [ΔΟ (M) -0.946. (GM)] / 0.1
erhalten wir für die dielektrische Anisotropie der gelösten Komponente bei Τ[ν,·,-Τ = 20Κ d£, (5) = -l, 04 , was auf einen geringen Einfluß auf die jeweils eingesetzten Grundmischungen hinweist.For the dielectric anisotropy of the dissolved component we obtain gelö [ν , ·, -Τ = 20Κ d £, (5) = -l, 04, which indicates a small influence on the base mixtures used.
7 Beispiel 4 7 Example 4
Es wurde eine Mischung aus 0,328 mol % Substanz Nr. 3, 0,324 mol % Subst. Nr. 4 und 0,340 mol % A-Methoxy/benzoesäure-4' -n-hcxyioxyphenylester hergestellt. Die Mischung schilzt bei 24 0C in die nematische Phase auf und wandelt sich bei 83 0C in die isotrope flüssige Phase um. Selbst beim Unterkühlten bis auf 0 0C konnte nicht das hei den Substanzen 3 und 4 beobachtete Auftreten smektischer Phasen registriert werden.A mixture of 0.328 mol% of substance No. 3, 0.324 mol% of Subst. No. 4 and 0.340 mol % of 4-methoxybenzoic acid 4'-n-hydroxybenzophenyl ester was prepared. The mixture melts at 24 0 C in the nematic phase and converts at 83 0 C in the isotropic liquid phase. Even with supercooling to 0 ° C, the presence of smectic phases observed with substances 3 and 4 could not be registered.
Die gute Löslichkeit der erfindungsgemäßen Substanzen bei 20 0C sowie die Schmelzenthalpien Δ .Η veranschaulicht nachfolgende ÜbersichtThe good solubility of the substances according to the invention at 20 0 C and the heats of fusion Δ .Η illustrates table below
Substanz Nr. 3 4 5 . 10 12 /\ schmH/kJmol"1 22,6 22,4 29,1 17,8 22,0 χ (Grenzlöslichkeit) 0,298 0,294 0,456 0,237 0,300Substance No. 3 4 5. 10 12 / \ sm H / kJmol " 1 22,6 22,4 29,1 17,8 22,0 χ (limit solubility) 0,298 0,294 0,456 0,237 0,300
Claims (1)
R3, R4 = H, CH,, CN, F, Cl, Br C m H 2rn + l
R 3, R 4 = H, CH ,, CN, F, Cl, Br
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0789067A1 (en) * | 1996-02-12 | 1997-08-13 | Rolic AG | Cyclopentyl derivatives useful as liquid crystals |
-
1988
- 1988-07-13 DD DD31787988A patent/DD274042B5/en not_active IP Right Cessation
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EP0789067A1 (en) * | 1996-02-12 | 1997-08-13 | Rolic AG | Cyclopentyl derivatives useful as liquid crystals |
SG96539A1 (en) * | 1996-02-12 | 2003-06-16 | Rolic Ag | Cyclopentyl derivatives |
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DD274042B5 (en) | 1993-07-22 |
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