DE2526520A1

DE2526520A1 - Fluessigkristall-gemisch mit einer positiven dielektrischen anisotropie und einem weiten mesomorphiebereich

Info

Publication number: DE2526520A1
Application number: DE19752526520
Authority: DE
Inventors: Andre Couttet; Jean Claude Dubois; Annie Zann
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2274355B1; FR2274355A1; JPS5111083A; GB1508187A; US3979321A

Description

Flüssigkristall-Gemisch mit einer positiven dielektrischen Anisotropie und einem weiten Mesomorphiebereich

Die Erfindung betrifft ein Gemisch von Flüssigkristallen mit einer positiven dielektrischen Anisotropie und einem weiten Mesomorphiebereich.

Die dielektrische Anisotropie eines Flüssigkristalls ist bekanntlich der Unterschied zwischen den parallel zur Molekülachse (die in der Regel länglich sind) und den senkrecht zu dieser Achse gemessenen Dielektrizitätskonstanten. Ein Molekül mit einer positiven dielektrischen Anisotropie wird sich in einem äusseren elektrischen Feld parallel zu diesem ausrichten. Diese Eigenschaft wird insbesondere in Anzeigevorrichtungen mit sogenannter "twisted cell" ausgenutzt. Bei einem solchen Gebilde sind die Molekülachsen anfänglich schraubenförmig ausge-

Dr.Ha/Mk

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bildet, wobei sie jedoch zu einer gemeinsamen Richtung, weiche die Beobachtungsrichtung ist, senkrecht bleiben. Eine solche Verteilung besitzt im polarisierten Licht ein Rotationsvermögen. Die Anlegung eines elektrischen Felds parallel zur Schraubenachse bedingt eine Rotation der gesamten Moleküle, die sich parallel zu dem Feld und zur Beobachtungsrichtung ausrichten, was das Verschwinden des Rotationsvermögens zur Folge hat.

Die bekannten Flüssigkristalle mit einer positiven dielektrischen Anisotropie eignen sich für bestimmte Anwendungszwecke nicht und zwar insbesondere deshalb, weil ihre Anisotropie zu gering oder zu stark ist, weil sie nicht immer bei gewöhnlicher Temperatur oder innerhalb bestimmter Temperaturbereiche verwendbar sind und schließlich weil ihre Stabilität manchmal ungenügend ist.

Die Erfindung beseitigt die meisten dieser Nachteile.

Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Gemisch kennzeichnet sich dadurch, daß es mindestens einen Stoff der Formel:

(1) R --/qVc H =

oder der Formelί

(2) F ~<(ÖV CH =

enthält, worin R ein linearer Alkylrest C ^_n+* oder ein linearer Alkoxyrest C Hp -,O ist, und η eine ganze Zahl bis einschließlich 15 bedeutet.

Diese Stoffe können auf die folgende Weise hergestellt werden. Man geht von den folgenden Ausgangsstoffen aus:

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Im Fall der Formel (1) Alkoxy-4-benzaldehyd und Fluor-4-anilin oder Alkyl-4-benzaldehyd und Fluor-4-anilin.

Im Fall der Formel (2) Alkoxy-4-anilin und Fluor-4-benzaldehyd, oder Alkyl-4-anilin und^Fluor-4-benzaldehyd.

Diese Ausgangsstoffe werden in Benzol gelöst und das Ganze wird unter Rückfluß des Benzols auf 80°C erwärmt. Das gebildete Wasser wird kontinuierlich während der Reaktion durch azeotrope Destilliation abgeführt. Das Benzol wird dann unter Vakuum abgedampft und die Reaktionsmasse wird zu ihrer Lösung in warmem Aethanol aufgenommen. Vier bis fünf Umkristallisationen in diesem Lösungsmittel genügen dann zur Erzielung eines p-Alkoxy (oder Alkyl)-benzyliden-p-fluoranilin im Fall der Formel (1) und eines p-Fluorbenzyliden-p¹-alkyl (oder alkoxy)-anilin der im Fall der Formel (2).

Zur Vergrösserung des Me'somorphiebereichs eines Flüssigkristalls, d.h. zur Erweiterung des Temperaturbereichs, in welchem er seine charakteristischen Eigenschaften besitzt, mischt man verschiedene Flüssigkristalle und zwar vorzugsweise in Form der eutektischen Gemische. Die Zusammensetzung und die Schmelztemperatur des eutektischen Gemischs werden unter Zugrundelegung der SCHRODER VON LAAR¹sehen Gleichungen, insbesondere der folgenden, berechnet:

worin L den natürlichen Logarithmus des folgenden Ausdrucks bezeichnet;

(x, )_E bezeichnet den Molanteil der Verbindung i im eutektischen Gemisch;

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A H_fi bezeichnet die latente Schmelzwärme der reinen Verbindung i;

FU_x, bezeichnet die absolute Gaskonstante;

Τ™ bezeichnet die Schmelztemperatur des eutektischen Gemischs;

T~. bezeichnet die Schmelztemperatur der reinen Verbindung i.

Man stellt fest, daß die Summe der Molanteile der Verbindungen ein Ganzes betragen muß (oder 100,wenn x. in Anzahl Mol pro Hundert ausgedrückt wird).

Die eutektischen Gemische werden entsprechend der theoretischen Zusammensetzung hergestellt und ihr Mesomorphiebereich wird durch thermische Analyse festgestellt.

In den folgenden drei Beispielen werden ein oder zwei Stoffe der Formel (1) oder (2) mit einem (oder mehreren) Alkoxy-4-anilin-nitril-4¹-benzyliden oder Alkoxy-4-benzylidennitril-4'-anilin gemischt. . D.ie X₁ sind in Mol-% angegeben. Der Mesomorphiebereich ist durch die äußersten Temperaturen des nematischen Bereichs des Gemischs angegeben.

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Bestandteile des Gemischs Anzahl Mol in %)

nematischer Bereich

1. Beispiel

J₆ H₁₃ o^ö^~c H = N-^j^-:

=N /ÖV

= C H -

40%

42%

25°C bis

80⁰C

2. Beispiel

N = CH

CH =

θ)~ CH =

- F

40% 29% 31%

8°C

bis

43⁰C

3. Beispiel

CH =

° /ÖV CH = N /θ/- C=

^{c H = N}

^CR ^H17° /ÖV N = CH -/O

'8 ¹¹I7

34% 36% 15% 15%

15⁰C

bis

80⁰C

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Ein in dem erfindungsgemäßen Gemisch enthaltener Stoff der Formel (1) oder (2) besitzt im reinen Zustand einen mehr oder weniger ausgedehnten Mesomorphiebereich und zwar ist er nematisch oder smektisch (Typ A oder B) und eventuell zeigt er gar keine Mesomorphie.

Die folgende Tabelle gibt die Mesomorphie einiger Stoffe der Formel (1) oder (2) an:

Formel	^C4	Rest	R	O	O	beobachtete· Mesomorphie
(1)	^C6	^H9	O	smektisch (A) von 59,4 bis 60,9⁰C durch Unterkühlung nematisch von 60,9 bis 66,7°C durch Unterkühlung
(D	^C6	«13		smektisch (B) von 55,5 bis 57,3°C smektisch (A) von 57,3 bis 62,o°C nematisch von 62 bis 63,5°C
(2)	^C4	«13		keiner
(2)	^C5	H₉		keiner
(2)	^C6	«11		nematisch von 11 bis 41⁰C durch Unterkühlung
(2)	^C7	«13	nematisch von 10 bis 26°C durch Unterkühlung
(2)	^H15	nematisch von 8,5 bis 25 C durch Unterkühlung

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Die Stabilität des Flüssigkristalls wird verbessert, wenn man in dem Gemisch einen einzigen Bestandteil der Formel (1) oder (2) zusammen mit anderen Bestandteilen ohne -CH=N- Bindung, insbesondere mit einer Verbindung vom Biphenyltyp der-Formel:

(3) R -

mischt, worin R ein Alkyl- oder Alkoxyrest vom gleichen Typ wie in den Formeln (1) und (2) ist.

Mit Stoffen der Formel (3) hat man das folgende Gemisch hergestellt:

Bestandteile des Gemischs

^xi

Anzahl Mol in %

nemati-

scher

Bereich

4. Beispiel

7 ^H15"

C₃ H₇ O

H₁₅ o

* TJ

'8 "17

= ^C H-

- {O)- C=N

c==n

20% 42%

12% 8%

10%

- 10⁰C bis 48⁰C

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Die mit Benzoesäureestern hergestellten Gemische fallen ebenfalls in den Rahmen der Erfindung.

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Claims

Patentansprüche

1. Flüssigkristall-Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Stoff der Formel

(1) R "(θ)- CH =
oder der Formel

(2) F - /ö\-CH =

enthält, v/orin R ein linearer Alkylrest C_nH_2n+-] oder ein linearer Alkoxyrest C Hp_n+-JO ist, worin η eine ganze Zahl unter 15 oder 15 bedeutet.

2. Flüssigkristall-Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Stoff der Formel

enthält, in welcher R die gleiche Bedeutung besitzt wie in den Formeln (1) und (2).

3. Flüssigkristall-Gemisch nach .einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß es noch einen Benzoesäureester enthält.

4. Flüssigkristall-Gemisch nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es noch einen von den anderen verschiedenen Stoff vom Typ einer SCHIFF¹sehen Base enthält.

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5. Flüssigkristall-Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der verschiedenen Bestandteile denen im eutektisehen Gemisch entsprechen.

6. Flüssigkristall-Gemisch nach /nspruch 1, bestehend aus

OV CH = N

qV CH = N -/öyCH===N (42%)

N = CH

(18%)

7. Flüssigkristall-Gemisch nach Anspruch 1, bestehend aus C₅H₁₁ /ÖV N = CH/θ)- F (40%)

= N

CH = N -{θ)

(29%)

(31%)

8. Flüssigkristall-Gemisch nach Anspruch 1, bestehend aus

C₆H₁₃O
C₆H₁₃O
C₈H₁₇O
C₈H₁₇O

CH = N CH = N CH = N Ö) N = CH

(34%) (36%) (15%) (15%)

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9. Flüssigkristall-Geraisch nach Anspruch 1, bestehend aus

= CH-(O)-F

^C5^H11

C₈H₁₇O ^oy-

(20%) (42%)

(12%) ( 8%) ( 8%) (10%)

10. Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flüssigkristall-Gemisch gemäß Anspruch 1 enthält.

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