DE2622278A1

DE2622278A1 - Liquid crystal mixt. with positive dielectric anisotropy - consists of cholesteryl oleyl carbonate and nematic liquid crystal

Info

Publication number: DE2622278A1
Application number: DE19762622278
Authority: DE
Inventors: Geb Schwarz Jutta Dr Voss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1977-12-01

Abstract

Liquid crystal mixt. with positive dielectric anisotropy, for use in displays and colour TV screens, consists of cholesteryl-oleyl carbonate (I) and nematic liquid crystal (II) with a dielectric anisotropy of DELTA epsilon =+7.2, an optical anisotropy of DELTA N-0.21 and a cubic expansion coefft. of gamma =7.6x 104/degree C, the wt. ratio of (I)/(II) being 4.5:3 to 3:4.5. The response time (decay time) is shorter than for familiar liquid crystals mixts.

Description

Flüssigkristalline MischungLiquid crystalline mixture

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssigkristalline Mischung mit positiver dielektrischer Anisotropie für die Verwendung als aktive Substanz in elektrisch gesteuerten Anzeigeflächen und Farbfernsehbildschirmen, bestehend aus den Stoffen (A) Cholesteryloleylcarbonat und (B) nematischem Flüssigkristall, mit einer DK-Anisotropie von£ = + 7,2, einer optischen Anisotropie vonon= + 0,21 und einem kubischen Ausdehnungskoeffizienten von Y" = 7,6 10 4 / Grad Mit dem Begriff " Flüssige Kristalle " kennzeichnet man organische Substanzen, die innerhalb gewisser Temperaturbereiche Eigenschaften auSweisen, die teils dem kristallinen (festen) Zustand, teils dem flüssigen (isotropen) Zustand zugeschrieben werden. Betrachtet man ihre Fluidität, so sind es Plüssigkeiten. Sie weisen Jedoch teilweise das typische Verhalten kristalliner Festkörper auf. Ihre optischen, mechanischen, hydrodynamischen und magnetischen Größen sind anisotrop.The present invention relates to a liquid-crystalline mixture with positive dielectric anisotropy for use as an active substance in electrically controlled display surfaces and color television screens, consisting of the substances (A) cholesteryl oleyl carbonate and (B) nematic liquid crystal, with a DK anisotropy of £ = + 7, 2, an optical anisotropy of on = + 0.21 and a cubic expansion coefficient of Y "= 7.6 10 4 / degree The term "liquid crystals" denotes organic substances which, within certain temperature ranges, have properties that are partly ascribed to the crystalline (solid) state and partly to the liquid (isotropic) state. If you look at its fluidity, it is liquid. However, some of them show the typical behavior of crystalline solids. Their optical, mechanical, hydrodynamic and magnetic quantities are anisotropic.

Flüssige Kristalle lassen sich in drei Gruppen unterteilen, die man smektisch, nematisch und cholesterisch nennt. Diese besitzen unterschiedliche molekulare Ordnungszustände. In der nematischen Phase sind die Molekülachsen statistisch um eine Vorzugsrichtung verteilt. In den smektischen Phasen sind die Moleküle ebenfalls parallel, aber die Molekülschwerpunkte sind in äquiditanten Ebenen angeordnet. Cholesterische Phasen haben eine wesentlich kompliziertere Struktur.Liquid crystals can be divided into three groups, the one called smectic, nematic and cholesteric. These have different molecular weights States of order. In the nematic phase, the molecular axes are randomly inverted distributed in a preferred direction. The molecules are also in the smectic phases parallel, but the centers of gravity of the molecules are arranged in equiditant planes. Cholesteric Phases have a much more complicated structure.

Für das Verständnis der vorliegenden Patentanmeldung ist die Kinetik des elektrisch-induzierten Uberganges von der cholesterischen Phase in die nematische Phase von entscheidender Bedeutung.For an understanding of the present patent application, the kinetics of the electrically-induced transition from the cholesteric phase to the nematic phase Critical phase.

Physikalisch gesprochen bedeutet der Einfluß von elektro-magnetischen, insbesondere elektrischen Feldern auf den Ordnungszustand der Moleküle eine Störung des Gleichgewichtes des Gesamtsystems, Die Störung äußert sich bekannterweise darin, daß Flüssigkritallmischungen ihre Lichtstreu- bzw. Transmissionseigenschaften ändern, wenn sie einem elektrischen Gleichfeld ausgesetzt sind.Physically speaking, the influence of electro-magnetic, In particular, electric fields affect the state of order of the molecules of the equilibrium of the overall system, the disturbance is known to manifest itself in that liquid crystal mixtures change their light scattering or transmission properties, when they are exposed to a constant electric field.

Es ist leicht einzusehen, daß es eine endliche Zeit gibt, die verstreicht, damit die Probe vom farblosen in den nicht farblosen Zustand oder umgekehrt wechselt.It is easy to see that there is a finite time that passes so that the sample changes from colorless to non-colorless state or vice versa.

Verschiedene Kombinationen flüssigkritalliner Zusammensetzungen mit weiteren Stoffen sind bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die US-PS 3 656 909 eine Mischung von cholesterischen Flüssigkristallen mit einem gewichtsprozentanteiligen Azoxyprodukt, wo es um eine verlängerte Lebensdauer der Reflexionsfarbe bei Lichteinstrahlung geht.Various combinations of liquid-crystalline compositions with other substances are already known. For example, U.S. Patent 3,656,909 shows a mixture of cholesteric liquid crystals with a weight percentage Azoxy product, where there is an extended life of the reflective color when exposed to light goes.

Weiterhin ist aus der DT-OS 24 o8 711 eine nematische Flüssigkristallverbindung ersichtlich, die als Vorherrschenden Bestandteil nematische lüssigkristalle und organische Stickstoffverbindungen aufweisen. Die dort genannte Zusammensetzung führt zu einer verlängerten Abklingzeit für die dynamische Streumode.Furthermore, DT-OS 24 08 711 discloses a nematic liquid crystal compound It can be seen that nematic liquid crystals and nematic crystals are the predominant constituents have organic nitrogen compounds. The composition mentioned there leads to a lengthened decay time for the dynamic scatter mode.

Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, die Ansprechzeiten für die bisher bekannten flüssigkristallinen Mischungen zu senken, um sie als aktive Substanz in den Displays für die Anwendung in der Farbfernsehtechnik noch leistungsfähiger zu gestalten.The present invention has now set itself the task of To reduce response times for the liquid-crystalline mixtures known to date, to use them as an active substance in displays for use in color television technology to make it even more powerful.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch angegebene Gewichtsverhältnis A : B der Stoffe A und B.This object is achieved according to the invention by what is stated in the patent claim specified weight ratio A: B of substances A and B.

Bei der vorteilhaften Verwendung dieses Mischungsverhältnisses haben Laboratoriumsversuche eine geringste Abklingzeit im Vergleich zu den bisher bekannten Mischungen ergeben.With the advantageous use of this mixing ratio have Laboratory tests have the lowest decay time compared to the previously known Mixtures result.

Die gemessene Abklingzeit läßt sich physikaltoh als charakteristische Zeit für die minimale Ansprechzeit des cholesterisch-nematischen uebergangs interpretieren.The measured decay time can be physically described as characteristic Interpret the time for the minimum response time of the cholesteric-nematic transition.

Im folgenden wird die Erfindung ein einem Anwendungsbeispiel näher beschrieben, und es wird dabei Bezug auf die Zeichnung genommen.In the following, the invention is explained in more detail in an example of application and reference is made to the drawing.

Diese zeigt eine Meßkurve nach Anlagen eines elektrischen Feldes bei einer Probenschichtdicke von 10m. m. Die aktive Substanz der Zelle besteht hierbei aus einer Mischung von Cholesteryloleylcarbonat (COC) und dem nematischen Flüssigkristall B im Gewichtsverhältnis 3 : 4,5, wobei B das Azoxyprodukt ZLI-319 ein Versuchsprodukt der Firma E. Merck ist und aus einer Mischung von 72% ihres Azoxyproduktes Nematische Phase 5 (Tetrahedron Letters 1971, 1921), ferner p-Dimethylaminobenzonitril (5.Int.This shows a measurement curve after applying an electric field at a sample layer thickness of 10m. m. The active substance of the cell consists here from a mixture of cholesteryl oleyl carbonate (COC) and the nematic liquid crystal B in a weight ratio of 3: 4.5, with B being the azoxy product ZLI-319 an experimental product from E. Merck and from a mixture of 72% of their azoxy product is nematic Phase 5 (Tetrahedron Letters 1971, 1921), also p-dimethylaminobenzonitrile (5th Int.

Liq. Cryst. Conf.) und dreikernigen Ester (Angew. Chem. 84, 636 (1972) ) besteht.Liq. Cryst. Conf.) And trinuclear esters (Angew. Chem. 84, 636 (1972) ) consists.

Die weiteren physiiakischen Eigenschaften sind der Firmenschrift 10/181/5/174 der Firma E. Merck zu entnehmen.The other physiiac properties are from company publication 10/181/5/174 from E. Merck.

Die zur Verwendung der oben genannten Mischung geeigneten Flüssigkritall-Anzeigevorrichtungen - oben und im weiteren - Zellen genannt und insbesondere deren Herstellungsweise sind hinreichend bekannt.The liquid crystal display devices suitable for using the above mixture - above and below - named cells and in particular their method of manufacture are well known.

Solche Zellen werden durch Photoätztechnik wie folgt hergestellt: Auf die leitend mit SnO2 beschichtete Seite werden die Elektroden und Ihre Zuleitungen mit Lack aufgezeichnet. Nach dessen Trocknung wurden Zinkstaub und Salzsäure auf die Platte gegeben, wodurch die SnO2 -Schicht entfernt werden konnte. Der Photolack wird anschließend mit einem Lösungsmittelgemisch abgelöst. Am Zellenrand werden Abstandshalter (z.B. Quarzfäden) angebracht. Uber Leitsilberstreifen wurden elektrische Kontakte auf der jeweiligen Plattenrückseite angebracht. Zwischen derartig präparierten Platten wurde die aktive Substanz eingefüllt.Such cells are made by photo-etching technique as follows: The electrodes are placed on the side coated with SnO2 and Your leads recorded with varnish. After drying it became zinc dust and hydrochloric acid are added to the plate, which removes the SnO2 layer could. The photoresist is then stripped off with a solvent mixture. Spacers (e.g. quartz threads) are attached to the edge of the cell. About conductive silver strips electrical contacts were attached to the back of the respective plate. Between The active substance was poured into plates prepared in this way.

Bei der anschließenden Messung wurde als störungsempfindlicher Parameter die selektive Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen beobachtet.In the subsequent measurement, the parameter was sensitive to interference the selective reflection observed at different wavelengths.

Im Laboratorium wurde C0C mit dem genannten Versuchsprodukt ZLI-319 in den Mischungsverhältnissen 3 : 4,5 bis 4,5 : 3 gemischt, wobei Reflexionsmaxima zwichen 700 und 400 nm auftraten.In the laboratory, C0C was tested with the mentioned test product ZLI-319 mixed in the mixing ratios 3: 4.5 to 4.5: 3, with reflection maxima occurred between 700 and 400 nm.

In der Zeichnung ist anhand der oben aufgeführten beispielhaften Mischung eine typische Oszillographenaufnahme nachgezeichnet.The drawing is based on the exemplary mixture listed above a typical oscilloscope image traced.

Die Steil ansteigende Kurve, die dann konstant weiterläuft, zeigt den Verlauf und die Stärke des Spannungsimpulses, der an die Probe angelegt wird. Die Zweite Kurve (ausgezogen) zeigt den Verlauf der Intensität des reflektierten Lichts bei der MeßwellenläneX m. Die Probe hat ohne angelegtes Feld ein Reflexionsmaximum im Wellenlängenbereich von 600 bis 650 nm, d.h.The steeply rising curve, which then continues to run constantly, shows the course and strength of the voltage pulse that is applied to the sample. The second curve (solid) shows the course of the intensity of the reflected Light at the measurement wavelength X m. The sample has a reflection maximum without an applied field in the wavelength range from 600 to 650 nm, i.e.

sie erscheint Rot. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes ändert sich diese Farbe über Gelb nach Grün und Blau, dann wird die Probe farblos. Als Meßlicht wurde die WellenlängeX m = 550 nm, d.h. Grün verwendet.it appears red. When an electric field is applied, it changes this color over yellow to green and blue, then the sample becomes colorless. As a measuring light the wavelength X m = 550 nm, i.e. green, was used.

Den Verlauf der Kurve kann man sich wie folgt erklären: Bei t = 0 msec ist die Reflexionsfarbe wie erwähnt Rot.The course of the curve can be explained as follows: At t = 0 msec is the reflection color as mentioned red.

Am Photomultiplier wird eine Intensität 10 registriert Bei t = 0.3 msec ist die Reflexionsfarbe der Probe gleich der Farbe des Meßlicktes. Daher hat die Intensitätskurve ein Maximum beiX m. Bei Zeiten tal 0.3 msec nimmt die Intensität am Photomultiplier ab, zunächst da die für die cholesterische Phase charakteristische Reflexionsfarbe verschwindet und schließlich die Probe völlig durchsichtig wird. Offensichtlich geht die cholesterische Phase unter dem Einfluß des elektrischen Feldes nach 1 msec in eine nematische Phase über.An intensity of 10 is registered on the photomultiplier at t = 0.3 msec, the reflection color of the sample is the same as the color of the measurement gap. Hence has the intensity curve Maximum at X m. At times valley 0.3 msec the intensity at the photomultiplier decreases, initially because that for the cholesteric Phase characteristic reflection color disappears and finally the sample completely becomes transparent. Obviously the cholesteric phase goes under the influence of the electric field into a nematic phase after 1 msec.

Claims

Claim liquid-crystalline mixture with positive dielectric Anisotropy for use as an active substance in electrically controlled display surfaces and color television screens consisting of (A) cholesteryl oleyl carbonate and B): nematic liquid crystal with a DK anisotropy of + 7.2, an optical Anisotropy of 4 n = 0.21 and a cubic expansion coefficient of # = 7.6 10 ~ 4 / degree, where the weight ratio of A: B between the tsert 4.5: 3 and 3: 4.5.