DE2802588A1 - LIQUID CRYSTAL MIXTURE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine für Flüssigkristall-(FK)-Anzeigen mit verdrillter nematischer Phase geeignete Flüssigkristallmischung. The invention relates to a liquid crystal (LC) display liquid crystal mixture suitable with twisted nematic phase.
FK-Anzeigen mit verdrillter nematischer Phase (sogenannte Twisted Nematic Displays oder nematische Drehzellen) gehören zum Stand der Technik (siehe M. Schadt und W. HeIfrieh, Applied Physics Letters 18/1971/127) und werden seit einigen Jahren in grosstechnischem Umfang für Digitalanzeigen, z. B. in Uhren, Kleinrechnern und dergleichen, hergestellt.LC displays with twisted nematic phase (so-called Twisted Nematic Displays or nematic rotary cells) belong to the state of the art (see M. Schadt and W. HeIfrieh, Applied Physics Letters 18/1971/127) and have been used for a number of years on a large scale for digital displays, e.g. B. in clocks, small computers and the like.
Das zwischen den beiden Elektroden einer üblichen Anzeigezelle dieser Art angeordnete Dielektrikum, der "Flüssigkristall",The dielectric, the "liquid crystal", arranged between the two electrodes of a conventional display cell of this type,
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ist allgemein eine Mischung aus mehreren flüssigkristallinen Verbindungen (FK-Verbindungen), d. h. Stoffen, die beim fest/flüssig üebergang eine flüssige Phase bilden, in der die Moleküle orientiert, d. h. geordnet vorliegen. Diese Ordnung führt dazu, dass eine flüssigkristalline Phase, die "Mesophase", elektrische und optische Anisotropieerscheinungen zeigt.is generally a mixture of several liquid crystalline compounds (LC compounds), i. H. Fabrics that are used in solid / liquid transition form a liquid phase in which orient the molecules, d. H. are available in an orderly manner. This order leads to the fact that a liquid crystalline phase, the "mesophase", shows electrical and optical anisotropy phenomena.
Für FK-Anzeigen mit verdrillter nematischer Phase werden Flüssigkristalle mit nematischer Orientierung der Moleküle und mit einer positiven DK-Anisotropie in dem Sinne benötigt, dass die Dielektrizitätskonstante (DK) des Flüssigkristalles parallel zur Molekülachse {£„) grosser ist als die Dielektrizitätskonstante senkrecht zur Molekülachse (£A). Diese Dielektrizitätskonstanten werden z. B. nach der in Z. Naturforschung 29a (1974) 905 beschriebenen Methode gemessen und die Grosse der Differenz Δ£ = €„-6x ist das Mass für die Grösse der positiven DK-Anisotropie.LC displays with a twisted nematic phase require liquid crystals with a nematic orientation of the molecules and with a positive DK anisotropy in the sense that the dielectric constant (DK) of the liquid crystal parallel to the molecular axis {£ ") is greater than the dielectric constant perpendicular to the molecular axis (£ A ). These dielectric constants are z. B. measured according to the method described in Z. Naturforschung 29a (1974) 905 and the size of the difference Δ £ = € "-6 x is the measure of the size of the positive DK anisotropy.
Weiterhin ist es aus mehr praktischen Gründen, nämlich der Funktionsfähigkeit einer beispielsweise in einer Armbanduhr verwendeten FK-Anzeige mit nematischer Drehzelle, wichtig, dass der nematisch anisotrope Ordnungszustand des Flüssigkristalles bei den normalerweise zu erwartenden Umgebungsbedingungen erhalten bleibt, d. h. bei Temperaturen im Bereich von Null °C oder weniger bis 65°C oder mehr,und die Mesophase eine dementsprechende Breite des Temperaturbereiches zwischen der kristallin/nematisch-flüssigkristallin Umwandlungstemperatur K/N einerseits und der nematisch-flüssigkristallin/ isotrop-flüssig ümwandlungstemperatur N/I , d. h. dem sogenannten Klärpunkt, andererseits aufweist.Furthermore, it is for more practical reasons, namely the functionality of a wristwatch, for example used LC display with nematic rotary cell, important that the nematic anisotropic state of order of the liquid crystal is maintained under the ambient conditions normally to be expected, d. H. at temperatures in the range from zero ° C or less to 65 ° C or more, and the mesophase a corresponding width of the temperature range between the crystalline / nematic-liquid-crystalline transition temperature K / N on the one hand and the nematic-liquid-crystalline / isotropic-liquid transformation temperature N / I, d. H. the so-called Clearing point, on the other hand.
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Schliesslich soll der Flüssigkristall bzw. die FK-Mischung im anisotrop-flüssigen Bereich keine besonders hohe Viskosität aufweisen und weder chemische noch unerwünschte physikalische Veränderungen bedingen. Zum letztgenannten Kriterium gehört ausser der chemischen Stabilität der Komponenten auch die physikalische Charakteristik des Mischungssystems unter den Betriebsbedingungen der Zelle, wozu das Verhalten der FK-Mischung in Form einer dünnen Schicht von ca. 10 Mikrometer Dicke gehört, die normalerweise praktisch farblos sein soll.Finally, the liquid crystal or the LC mixture should no particularly high viscosity in the anisotropic liquid range and cause neither chemical nor undesired physical changes. Regarding the latter criterion In addition to the chemical stability of the components, this also includes the physical characteristics of the mixing system under the operating conditions of the cell, including the behavior of the LC mixture in the form of a thin layer of approx. 10 micrometers thick, which should normally be practically colorless.
Diese Eigenschaften können durch Auswahl und Konzentration der Komponenten der FK-Mischung beeinflusst werden, aber viele der bisher bekannten Hauptkomponenten bzw. Zusätze, die einen der genannten Parameter, z. B. die Breite der Mesophase, günstig beeinflussen, haben einen nachteiligen Effekt auf einen anderen Parameter, z. B. die positive DK-Anisotropie oder/und die Viskosität oder/und die chemische Stabilität.These properties can be influenced by the selection and concentration of the components of the LC mixture, however many of the previously known main components or additives that have one of the parameters mentioned, e.g. B. the width of the mesophase, have an adverse effect on another parameter, e.g. B. the positive DK anisotropy or / and the viscosity and / or the chemical stability.
Für die Praxis ist ferner bedeutsam, dass die mit zunehmender Anzahl der Mischungskomponenten steigende Komplexität der Mischung einerseits zu praktisch irreversiblen Veränderungen während des Gebrauches, z. B. Kristallisation von Komponenten bei kurzzeitiger Unterkühlung, und andererseits zu chromatographie-artigen Entmischungserscheinungen, insbesondere bei der Füllung der Zellen, führen kann.In practice, it is also important that the complexity increases with the number of components in the mixture the mixture on the one hand to practically irreversible changes during use, z. B. Crystallization of Components with brief hypothermia, and on the other hand to chromatography-like segregation phenomena, in particular in filling the cells.
Eine ideale Lösung dieser Probleme ist bisher nicht geglückt und man sucht weiter nach FK-Mlschungen und Komponenten, bei welchen die gewünschten Wirkungsbeiträge mit möglichst wenigen und dementsprechend aktiven Verbindungen erzielbar sind, ohne dass diese Verbindungen andere Parameter beeinträchti-An ideal solution to these problems has not yet been found and the search is still being carried out for LC mixtures and components which the desired contribution to the effect can be achieved with as few and accordingly active compounds as possible, without these connections affecting other parameters
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gen. Bekannte FK-Misehungen sind z. B. in den DE-OS 2'321'632, 2'45O1088 und 2'502'904 sowie der US-PS 3'951'846 beschrieben.gen. Well-known FK Misehungen are z. B. in DE-OS 2'321'632, 2'45O 1 088 and 2'502'904 as well as US-PS 3,951,846.
Alle für nematische Drehzellen zur Verwendung als Anzeigen in Armbanduhren oder anderen elektrischen bzw. elektronischen Kleingeräten geeigneten technischen FK-Mischungen bestehen jedenfalls zurzeit aus so vielen Komponenten, dass die Mischungen beim Einfüllen in die Anzeigezellen zur Entmischung aufgrund von Chromatographie-Effekten neigen und die wünschbaren eutektischen Zusammensetzungen in der Regel schlecht definiert sind und sich praktisch kaum erreichen lassen. So besteht z.B. eine der besten für technische Zwecke zurzeit erhältlichen FK-Mischungen (Firma Hoffmann-La Roche, Schweiz, Mischung Typ RO-TN 403) aus sechs Komponenten und hat dementsprechend die dargelegten Nachteile komplexer Mischungen, wenngleich die positive dielektrische Anisotropie für viele Zwecke ausreichend hoch und die farblose Mischung mindestens im Temperaturbereich von Null bis 65°C nematisch ist. Dagegen hat eine weniger komplexe weil aus nur vier Komponenten bestehende technisch erhältliche FK-Mischung (Produkt "E7" der Firma British Drug House, England) einen Klärpunkt von nur 60 C, während eine andere kommerzielle FK-Mischung aus vier Komponenten (Produkt ZL I 1132 der Firma Merck, BRD) eine zu niedrige Anisotropie des Li ch tbr echungs indexes (^n) aufweist. Dieser Wert, der analog zum oben genannten Λ £ als Differenz zwisehen dem Brechungsindex T ^parallel (ne) zur Molekülachse zum Brechungsindex senkrecht (n_) zur Molekülachse bestimmt ist, hat eine praktisch wichtige Funktion: Ist dieser Wert bei einer gegebenen FK-Mischung zu klein, so neigt eine damit hergestellte FK-Anzeigezelle zur Bildung von farbigen Interferenzbildern (Newton1sehe Ringe) bereits bei Schichtdikken der nematischen Phase im Bereich von 10 Mikrometern. Da für kommerzielle FK-Anseigen solche oder sogar geringere Dik-All of the technical LC mixtures suitable for nematic rotary cells for use as displays in wristwatches or other small electrical or electronic devices are made up of so many components that the mixtures tend to separate due to chromatographic effects and the desirable eutectic effects when they are poured into the display cells Compositions are usually poorly defined and can hardly be achieved in practice. For example, one of the best LC mixtures currently available for technical purposes (Hoffmann-La Roche, Switzerland, mixture type RO-TN 403) consists of six components and accordingly has the disadvantages of complex mixtures, albeit the positive dielectric anisotropy for many purposes sufficiently high and the colorless mixture is nematic at least in the temperature range from zero to 65 ° C. In contrast, a technically available LC mixture (product "E7" from British Drug House, England), which consists of only four components, has a clearing point of only 60 ° C, while another commercial LC mixture consists of four components (product ZL I 1132 from Merck, Germany) has too low an anisotropy of the light breakage index (^ n). This value, which is determined analogously to the above £ as the difference between the refractive index T ^ parallel (n e ) to the molecular axis to the refractive index perpendicular (n_) to the molecular axis, has a practically important function: is this value for a given LC mixture too small, an LC display cell produced with it tends to form colored interference images (Newton 1 see rings) even with a layer thickness of the nematic phase in the range of 10 micrometers. Since such or even lower dik-
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ken . gefordert werden, wurden diese Zusammenhänge eingehender untersucht und das weiter unten erläuterte Kriterium des erforderlichen Mindestwertes von Δ η entwickelt«ken. are required, these relationships were examined in more detail and explained below Criterion of the required minimum value of Δ η developed «
Ueberraschenderweise wurde gefunden, dass sich bei entsprechender Auswahl der Komponenten von nematischen FK-Mischungen ternäre Systeme bilden lassen, welche frei von den oben erwähnten Nachteilen sind und einen, beachtlichen Fortschritt für Herstellung und Betrieb von FK-Änzeigen bieten.Surprisingly, it was found that with corresponding Selection of the components of nematic LC mixtures allow ternary systems to form which are free from the above mentioned disadvantages and offer a considerable advance for the production and operation of LC displays.
Die erfindungsgemässe, für FK-Anzeigen mit verdrillter nematischer
Phase geeignete FK-Mischung hat eine positive und
vorzugsweise hoch positive dielektrische Anisotropie von Δ £ mindestens
etwa 8jy\i5 ist mindestens im Temperaturbereich von
Null bis 65°C, vorzugsweise von -10 bis +700G oder mehr,The LC mixture according to the invention, suitable for LC displays with a twisted nematic phase, has a positive and
preferably highly positive dielectric anisotropy of Δ £ at least about 8jy \ i5 is at least in the temperature range of
Zero to 65 ° C, preferably from -10 to +70 0 G or more,
z. B. bis etwa 100°C, nematisch und ist chemisch stabil und
farblos. Als chemisch stabil wird hier eine FK-Mischung bezeichnet,
die unter Betriebsbedingmigen während der normalen Gebrauchsdauer keine erkennbaren signifikanten Aenderungen
der chemischen Struktur der Komponenten zeigt. Das Kriterium der Farblösigkeit umfasst sowohl das Fehlen von strukturbedingter
Farbe der Mischung als auch das Fehlen von Interferenz farbenbildung bei Schichtdicken im Bereich von 10
Mikrometern.z. B. up to about 100 ° C, nematic and is chemically stable and colorless. An LC mixture is referred to here as chemically stable which, under operational conditions, does not show any significant changes during the normal period of use
shows the chemical structure of the components. The color solubility criterion includes both the absence of structure-related color in the mixture and the absence of interference color formation in the case of layer thicknesses in the range of 10
Micrometers.
Die erfindungsgemässe FK-Mischung ist gekennzeichnet durch
ein ternäres System ausThe LC mixture according to the invention is characterized by
a ternary system
(a) einer ersten Verbindung der Formeln (1) oder (2)(a) a first compound of the formulas (1) or (2)
(D(D
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in welcher R eine Alkyigruppe mit 1 bis 10 C-Atomen inin which R is an alkyl group with 1 to 10 carbon atoms in
2
praktischer gerader Kette, R eine Alkyl- oder Alkoxygrup-2
practical straight chain, R is an alkyl or alkoxy group
pe mit 1 bis 10 C-Atomen in praktisch gerader Kette und m Zwei oder Drei bedeuten,
(b) einer zweiten Verbindung der Formel (3)pe with 1 to 10 carbon atoms in a practically straight chain and m are two or three,
(b) a second compound of the formula (3)
(3)(3)
in der R die Bedeutung von R und η die Bedeutung von m hat, undin which R has the meaning of R and η the meaning of m, and
(c) einer dritten Verbindung der Formeln (1), (2) oder (3), die sich sowohl von der ersten Verbindung (a) als auch von der zweiten Verbindung (b) unterscheidet,(c) a third compound of the formulas (1), (2) or (3), which differs from both the first connection (a) and the second connection (b),
Verbindungen der Formel (1) sind an sich bekannt, z. B. aus der CH-PS 565*234 bzw. der DE-AS 2'306'739 bzw. können analog wie die speziell beschriebenen Verbindungen (1) erhalten werden. Compounds of formula (1) are known per se, e.g. B. off the CH-PS 565 * 234 or DE-AS 2'306'739 or can analogously how to obtain the specifically described compounds (1).
Verbindungen der Formel (2) können entweder der Formel (2a)Compounds of the formula (2) can either of the formula (2a)
(2a)(2a)
oder der Formel (2b)or the formula (2b)
(2b)(2 B)
0 α 9V* 0 0 α 9V * 0
entsprechen, in welchen R und R die für R genanntencorrespond, in which R and R are those mentioned for R.
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deutungen haben. Auch die Verbindungen der Formeln (2a), (2b) sind bekannt, z. B. aus der DE-OS 2'356'085, bzw. können analog wie die speziell beschriebenen Verbindungen erhalten werden. have interpretations. The compounds of the formulas (2a), (2b) are known, e.g. B. from DE-OS 2'356'085, or can analogously how to obtain the compounds specifically described.
Die Verbindungen der Formel (3) können entweder der Formel (3a)The compounds of the formula (3) can either be of the formula (3a)
oder der Formel (3b)or the formula (3b)
entsprechen, in welchen R a und R die für R angegebenen Bedeutungen haben, und sind z. B. in Angewandte Chemie, Band 89, Heft Nr. 2 (1977), Seite 103, beschrieben bzw. können analog wie die speziell beschriebenen Verbindungen erhalten werden.correspond, in which R a and R have the meanings given for R, and are z. B. in Angewandte Chemie, Volume 89, Issue No. 2 (1977), page 103, or can be obtained analogously to the compounds specifically described.
Eine erfindungsgemässe FK-Mischung muss somit mindestens eine Verbindung der Formel (3) enthalten, kann aber auch zwei Verbindungen der Formel (3) enthalten. Wenn die FK-Mischung zwei Verbindungen der Formel (3) enthält, ist in der Regel mindestens eine davon - oder beide - eine solche der Formel (3a). FK-Mischungen, die eine Verbindung der Formel (3b) und gegebenenfalls eine solche der Formel (3a) enthalten, stellen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Die FK-Mischung enthält meist mindestens nicht mehr als etwa 25 Mol% an Verbindung (3), wenn diese eine solche der Formel (3b) ist. Enthält sie eine oder zwei Verbindungen der Formel (3a) und keineAn LC mixture according to the invention must therefore have at least one Contain compound of formula (3), but can also contain two compounds of formula (3). If the FK mix two Contains compounds of the formula (3), at least one of them - or both - is generally one of the formula (3a). LC mixtures which contain a compound of the formula (3b) and optionally one of the formula (3a) represent a preferred embodiment of the invention. The LC mixture usually contains at least no more than about 25 mol% of compound (3) when it is one of the formula (3b). It contains one or two compounds of the formula (3a) and none
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Verbindung der Formel (3b), so können etwa 35 bis 65 Mol% einer Verbindung (3a) oder bis etwa 95 Mol% von zwei unterschiedlichen Verbindungen der Formel (3a) vorhanden sein.Compound of the formula (3b), so about 35 to 65 mol% a compound (3a) or up to about 95 mol% of two different Compounds of formula (3a) be present.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform enthalten erfindungsgemässe Mischungen entweder je eine Verbindung der Formeln (1) und (2) oderAccording to a preferred embodiment, mixtures according to the invention contain either a compound of the formulas (1) and (2) or
10 zwei Verbindungen der Formel (2). Verbindungen der Formel10 two compounds of formula (2). Compounds of the formula
(1) können allgemein in Anteilen von etwa Null bis 30 Mol%, vorzugsweise 15 bis 25 Mol%, vorhanden sein, während Verbindungen der Formel (2) vorbehaltlich der erfindungsgemässen Kriterien bezüglich, des ternären Systems Null bis 85 Mol% der(1) can generally in proportions of about zero to 30 mol%, preferably 15 to 25 mole percent, while compounds of the formula (2), subject to the criteria according to the invention with regard to the ternary system, zero to 85 mol% of
15 Mischung darstellen, wobei der Anteil an Verbindungen der15 represent mixture, the proportion of compounds of the
Formel (2a) vorzugsweise zwischen 22 und 85 Mol%, derjenige an Verbindungen der Formel (2b) vorzugsweise zwischen 8 und 25 Mol% liegt.Formula (2a) preferably between 22 and 85 mol%, that of compounds of the formula (2b) preferably between 8 and 25 mole percent.
Einige allgemeine Beispiele für die bevorzugten Bereichswerte der Komponentenanteile (in Mol%) erfindungsgemässer FK-Mischungen sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt. Spezielle Beispiele werden weiter unten gegeben.Some general examples of the preferred range values of the component proportions (in mol%) of LC mixtures according to the invention are compiled in Table I below. Specific examples are given below.
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Allgemeine Beispiele für Anteilsbereiche (Mol%)
der Komponenten erfindungsgernasser FK-Mischungen General examples of proportion ranges (mol%)
of the components according to the invention LC mixtures
CC O CO CO NJCC O CO CO NJ σ>σ>
cn OI to cn OI to
(36/43Γ(49/54) ^ -
(36 / 43Γ
(11/22Γ(11 / 22Γ
I :I:
Ul 1 IUl 1 I.
Bern.: ) ) Unter- und Obergrenze einer Verbindung in Mischung mit einer weiteren
Verbindung derselben FormelBern .:)) Lower and upper limit of a compound mixed with another
Compound of the same formula
CX)CX) CDCD
OIOI OO ODOO OD
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Zusätzliche Kriterien für die Auswahl von Komponenten bzw. Anteilen innerhalb oder ausserhalb der genannten Bereiche ergeben sich aus den folgenden Angaben zur spezifischen Wirkung der Komponenten.Additional criteria for the selection of components or proportions within or outside the specified areas result from the following information on the specific effect of the components.
Die Verbindungen (1) haben einen vorteilhaften, d. h. hohen Δ £ -Wert aber eine relativ hohe * _The compounds (1) have an advantageous, i. H. high Δ £ value but a relatively high * _
Viskosität sowie relativ niedrige Klärpunkte.Viscosity and relatively low clearing points.
Die Verbindungen (2a) haben einen mittleren ^ S -Wert, einen relativ niedrigen Klärpunkt und eine vorteilhaft niedrige Viskosität. "The compounds (2a) have an average ^ S value, a relatively low clearing point and an advantageously low viscosity. "
Die Verbindungen (2b) haben vorteilhaft hohe Klärpunkte aber relativ geringe Δί -Werte und sind viskos.The compounds (2b) advantageously have high clearing points but relatively low Δί values and are viscous.
Die Verbindungen (3)· haben relativ geringe ΔG-Werte, wobei die Verbindungen (3a) eine vorteilhaft niedrige Viskosität aber relativ niedrige Klärpunkte, die Verbindungen (3b) dagegen vorteilhaft hohe Klärpunkte und eine mittlere Viskosität zeigen.The compounds (3) · have relatively low ΔG values, where the compounds (3a) have an advantageously low viscosity but relatively low clearing points, whereas the compounds (3b) show advantageous high clearing points and a medium viscosity.
Da die Mindestbreite des flüssigkristallinen Bereiches Null bis 65f beträgt und der ^E -Wert vorzugsweise im hoch positiven Be- ( reich von mindestens 8 liegen und insbesondere etwa 15 betragen soll, lassen sich erfindungsgemässe FK-Mischungen anhand dieser allgemeinen Kriterien zusammen mit relativ einfachen Versuchen ohne Schwierigkeiten für einen gegebenen Verwendungszweck optimieren.Since the minimum width of the liquid-crystalline range up to 65 f is zero, and the ^ E value is preferably in the high positive loading (rich are of at least 8 and is in particular approximately be 15, can be inventive LC mixtures based on these general criteria together with relatively simple Try to optimize it for a given purpose without difficulty.
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Hierbei kann zusätzlich das oben erwähnte Kriterium des Wertes von Λ η herangezogen werden. Es wurde gefunden, dass wenn das Produkt aus dem Λ η-Wert der FK-Mischung und der Schichtdicke in Mikrometer einen Wert von mindestens 2 hat,bei den praktisch in Frage kommenden Schichtdicken keine Interferenzfarben (Newton'sehe Ringe) auftreten und dass die erfindungsgemässen FK-Mischungen allgemein einen solchen Mindestwert haben. Für eine Schichtdicke der erfindungsgemässen FK-Mischungen von beispielsweise 10 Mikrometer in einer üblichen nematischen Drehzelle beträgt daher der Δη-Wert der Mischung mindestens 0,2 um die Bildung von Interferenzfarben auszuschliessen. The above-mentioned criterion of the value of Λ η can also be used here. It has been found that if the product of the Λ η value of the LC mixture and the layer thickness in micrometers has a value of at least 2, no interference colors (Newton's rings) occur in the layer thicknesses that are practically in question and that the inventive LC mixtures generally have such a minimum value. For a layer thickness of the LC mixtures according to the invention of, for example, 10 micrometers in a customary nematic rotating cell, the Δη value of the mixture is therefore at least 0.2 in order to rule out the formation of interference colors.
Es ist zu betonen, dass dieser Vorteil nicht verloren geht, wenn die FK-Mischung ein System der oben genannten Art ist und zusätzlich eine vierte Verbindung enthält, die einer der Formeln (1), (2) oder (3) entspricht und sich von den drei anderen Verbindungen unterscheidet. Wenn dabei der Mindest-It should be emphasized that this advantage is not lost if the LC mixture is a system of the type mentioned above and additionally contains a fourth compound which corresponds to one of the formulas (1), (2) or (3) and is different from the three different connections. If the minimum
o * Anisotropiebereich von Null bis 65 C und vorzugsweise auch ein hoch-positiver ^ ζ -Wert gegeben ist - was sich anhand der obigen Kriterien ohne Schwierigkeiten erzielen lässt erhält man ebenfalls eine FK-Mischung, die sich vom Stand der Technik immer noch sehr vorteilhaft unterscheidet.o * anisotropy range from zero to 65 C and preferably also a highly positive ^ ζ value is given - which can be achieved without difficulty using the above criteria, one also obtains an LC mixture that is still very advantageous from the prior art differs.
Für die Herstellung der in den folgenden Beispielen beschriebenen erfindungsgemässen FK-Mischungen wurden die in der folgenden Tabelle II charakterisierten Verbindungen verwendet. Die Komponenten der Mischungen können in beliebiger Reihenfolge und nach an sich üblichen Verfahren vermischt und in der für FK-Mischungen üblichen Weise in die konventionellen Zellen eingefüllt werden. Die Angaben der Anteile der Komponenten sind durchwegs auf Mol% bezogen, d. h. die prozentualen Molanteile einer gegebenen Mischung müssen sich zuFor the preparation of the LC mixtures according to the invention described in the following examples, the in compounds characterized in Table II below are used. The components of the mixtures can be in any Mixing in the order and according to conventional methods and in the conventional manner for LC mixtures Cells are filled. The proportions of the components are all based on mol%; H. the percentage Molar fractions of a given mixture must be
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100 addieren, welch letztere Summe dann einem Mol der Gesamtmischung entspricht.Add 100, which latter sum is then one mole of the total mixture is equivalent to.
Verbindungen der Formel (1) Compounds of formula (1)
C-O-V V-CNC-O-V V-CN
(D(D
Bedeutung von R : ~C4Hg ~C5Hn "C6H13 ""C7H15 ~C8H17 Verbindungsnummer: 101 102 103 104 105Meaning of R: ~ C 4 H g ~ C 5 H n " C 6 H 13"" C 7 H 15 ~ C 8 H 17 Compound number: 101 102 103 104 105
Verbindungen der Formel (2a) Compounds of the formula (2a)
CNCN
(2a)(2a)
Bedeutung
von R a:meaning
from R a :
Verbindungsnummer: Connection number:
-C-H1. -C-H1 _ -C-H11. -OC.H. "OC-H11 -CH 1 . -CH 1 _ -CH 11 . -OC.H. "OC-H 11
D JLJ. O XJ / ID j / D XXD JLJ. O XJ / ID j / D XX
-OC7H15 -OC 7 H 15
202 203 204 205 207 208 209202 203 204 205 207 208 209
(2b)(2 B)
.2b.2 B
Bedeutung von R
Verbindungsnummer: 211Meaning of R
Connection number: 211
-C5H11- C 5 H 11
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TABELLE IT (Fortsetzung) IT TABLE (continued)
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.3a:.3a:
Bedeutung von R Verbindungsnuinmer: 301Meaning of R connection number: 301
(3a)(3a)
"C3H7 "C4H9 "C5H11 "C6H13" C 3 H 7" C 4 H 9 " C 5 H 11" C 6 H 13
302302
303303
305305
-3b-3b
-C5H11- C 5 H 11
Bedeutung von R Verbindungsnummer: 311Meaning of R connection number: 311
(3b)(3b)
10 Beispiele 1-13 10 Examples 1-13
Erfindungsgemässe ternäre FK-Mischungen wurden durch Vermischen
von in der Tabelle IIangegebenen Verbindungen der Formeln (1) und (3b) als erste bzw. zweite Verbindung und einer
Verbindung der Formeln (2a) oder (3a) als dritte Verbindung
in den in Tabelle IHangegebenen Anteilen (in Mol%) hergestellt. Die Klärpunkte der Mischungen (N/I) in 0C sind
ebenfalls in Tabelle III angegeben. Alle Mischungen der Beispiele 1-13
waren als 1Ό Mikrometer dicke Schichten auch nach siebentägiger
Lagerung bei -20°C nicht gefroren.Ternary LC mixtures according to the invention were obtained by mixing compounds of the formulas (1) and (3b) given in Table II as the first or second compound and a compound of the formulas (2a) or (3a) as the third compound in the proportions given in Table III (in mol%). The clearing points of the mixtures (N / I) are in 0 C.
also given in Table III. All mixtures of Examples 1-13
Layers 1Ό micrometers thick were not frozen even after seven days of storage at -20 ° C.
909826/0553909826/0553
BBC Baden 124/77BBC Baden 124/77
Alle diese Mischungen erwiesen sich bei Verwendung als Flüssigkristall (Schichtdicke 1° Mikrometer) in einer konventionellen Anzeige mit verdrillter nematischer Phase als hervorragend brauchbar.All of these mixtures were found to be liquid crystal when used (Layer thickness 1 ° micrometer) in a conventional Display with twisted nematic phase as extremely useful.
909826/0 553909826/0 553
TABELLE IIITABLE III
(°C)FK / FI
(° C)
dungs-Nr.Connecting
application no.
Nr.example
No.
23,020.3
23.0
7773
77
σ to
σ
32
3
16,815.2
16.8
coco
co
6882
68
87th
8th
19,022.5
19.0
15,417.3
15.4
ro cn ooro cn oo
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Alle Mischungen der Beispiele 1 bis 13 sind chemisch stabil, farblos und zeigen als Schichten von 10 Mikrometern Dicke zwischen planparallelen Glasscheiben keine Newton'sehen Ringe. Die Brechungsindex-Anisotropie Δη beträgt mindestens °j2. Die positive dielektrische Anisotropie (Δζ) jeder der Mischungen rfar grosser als 8.All the mixtures of Examples 1 to 13 are chemically stable, colorless and, as layers 10 micrometers thick between plane-parallel glass panes, show no Newton's rings. The refractive index anisotropy Δη is at least ° j2. The positive dielectric anisotropy (Δζ) of each of the mixtures rfar greater than 8.
Beispiele 14-17Examples 14-17
Erfindungsgemässe FK-Mischungen wurden aus jeweils zwei Verbindungen der Formel (2a) und einer Verbindung der Formel (3b) hergestellt. Komponenten (Tabelle II), Anteile und Klärpunkte der erhaltenen FK-Mischungen sind in Tabelle IV zusammengestellt .LC mixtures according to the invention were each made up of two compounds of formula (2a) and a compound of formula (3b). Components (Table II), proportions and clearing points the LC mixtures obtained are listed in Table IV .
dung der
FormelConnect
dung the
formula
C°c>FK / FI
C ° c>
dung Nr.Connect
application no.
Nr.example
No.
Die FK-Mischungen der Beispiele 14-17 haben im übrigen ähnliche Eigenschaften wie diejenigen der Beispiele 1-13.The LC mixtures of Examples 14-17 otherwise have similar properties to those of Examples 1-13.
909826/0553909826/0553
BBC Baden ? 2*1/77 'BBC bathing? 2 * 1/77 '
Durch Vermischen von 71,8 Mol% der Verbindung Nr. 202 (Formel 2a, R2a = n-Pentyl), 11,2 Mol% der Verbindung Nr. 211 (Formel 2b, R = n-Pentyl) und 17,0 Mol% der Verbindung Nr. 311 (Formel 3b, R = n-Pentyl) wurde eine erfindungsgemässe ternäre FK-Mischung mit einem Klärpunkt N/I von 99°CBy mixing 71.8 mol% of compound no. 202 (formula 2a, R 2a = n-pentyl), 11.2 mol% of compound no. 211 (formula 2b, R = n-pentyl) and 17.0 mol % of compound no. 311 (formula 3b, R = n-pentyl) was a ternary LC mixture according to the invention with a clearing point N / I of 99.degree
und einem Δη von über °j2 erhalten. Die se niedrigviskose farblose und chemisch stabile FK-Mischung zeigte als 10 Mikrometer dicke Schicht zwischen zwei planpa-and a Δη greater than ° j2. the This low-viscosity, colorless and chemically stable LC mixture showed a 10 micrometer thick layer between two flat
rallelen Zellenplatten keine Newton'sehen Ringe und verfestigte sich auch nach sieben Tagen bei -200C nicht«rallelen cell plates no Newtonian rings and did not solidify even after seven days at -20 0 C "
Diese Mischung erwies sich bei VerwendungThis mixture proved itself in use
als Flüssigkristall (Schichtdicke10 Mikrometer) in einer üblichen Anzeigezelle mit verdrillter nematischer Phase alsas liquid crystal (layer thickness 10 micrometers) in a standard Display cell with twisted nematic phase as
15 hervorragend brauchbar.15 extremely useful.
Erfindungsgemässe FK-Mischungen wurden jeweils gebildet ausLC mixtures according to the invention were each formed from
(19) 55,2 Mol% Verbindung Nr. 202 31,9 Mol% Verbindung Nr. 305 und(19) 55.2 mole% Compound No. 202, 31.9 mole% Compound No. 305 and
20 12,9 Mol% Verbindung Nr. 31120 12.9 mole percent Compound No. 311
bzw.respectively.
(20) 74,5 Mol% Verbindung Nr. 203 10,1 Mol% Verbindung Nr. 211 und 15,4 Mol% Verbindung Nr. 311.(20) 74.5 mole% Compound No. 203, 10.1 mole% Compound No. 211 and 15.4 mole percent Compound No. 311.
Die Klärpunkte lagen bei 69°C (für 19) und 78°C (für 20). Im übrigen waren die Eigenschaften der FK-Mischungen ähnlich wie diejenigen der FK-Mischung von Beispiel 18.The clearing points were 69 ° C (for 19) and 78 ° C (for 20). Otherwise, the properties of the LC mixtures were similar to those of the LC mixture of Example 18.
909826/0553909826/0553
BBC BadenBBC Baden
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Beispiele. 21-26Examples. 21-26
Es wurden erfindungsgemasse FK-Mischlingen aus den in der folgenden Tabelle V angegebenen Komponenten in den angegebenen Anteilen hergestellt. Die Temperaturen der N/I-umwandlung (Klärpunkt) sind ebenfalls in Tabelle V angegeben. Im übrigen waren die Eigenschaften der FK-Mischungen ähnlich denen der vorangehenden Beispiele.There were LC mixed breeds according to the invention from the following Table V prepared components in the indicated proportions. The temperatures of the N / I conversion (Clearing point) are also given in Table V. Otherwise, the properties of the LC mixtures were similar to those of the previous examples.
melFor
mel
( C)FK / FI
(C)
dung Nr.Connect
application no.
Nr.example
No.
Beispiele 27-30Examples 27-30
Bei diesen erfindungsgemässen FK-Mischungen aus den in Tabelle VT angegebenen Komponenten bzw. Anteilen mit den ebenfalls in Tabelle VI genannten Klärpunkten wurden jeweils relativ gerin-With these LC mixtures according to the invention from the in table VT specified components or proportions with the clarification points also mentioned in Table VI were each relatively low.
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ge Anteile an Verbindung (2a) mit Alkoxygruppen als R a in Mischung mit den Verbindungen (3a) und (3b) verwendet. Die Eigenschaften der erhaltenen FK-Mischungen und ihre Verwendbarkeit in nematischen Drehzellen sind ähnlich wie die der vorangehenden Beispiele.ge proportions of compound (2a) with alkoxy groups used as R a in a mixture with the compounds (3a) and (3b). The properties of the LC mixtures obtained and their usability in nematic rotating cells are similar to those of the preceding examples.
(°c) FK / FI
(° c)
dung Nr.Connect
application no.
Nr.example
No.
Beispiele 31-33Examples 31-33
Erfindungsgemässe FK-Mischungen mit ähnlichen Eigenschaften wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurden mit jeweils einer Komponente der Formel (2b) und zwei unterschiedlichen Verbindungen der Formel (3a) als zweite bzw. dritte Komponente des ternären Systems hergestellt. Die Komponenten, Anteile und Klärpunkte dieser FK-Mischungen sind in Tabelle VII zusammengestellt.LC mixtures according to the invention with similar properties as described in the preceding examples, each with one component of the formula (2b) and two different ones Compounds of the formula (3a) prepared as the second or third component of the ternary system. The components, The proportions and clearing points of these LC mixtures are listed in Table VII.
909826/0553909826/0553
BBC BadenBBC Baden
(°C)FK / FI
(° C)
dung Nr.Connect
application no.
Nr.example
No.
Wie oben bereits angedeutet, können die in den Beispielen 1-33 beschriebenen Mischungen durch Zusatz einer weiteren Komponente der Formeln (1), (2) oder (3) modifiziert werden. Man verliert dabei den Vorteil der Einfachheit des ternären Systems in bezug auf die Bestimmtheit der Eutektika, gewinnt aber immer noch wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten quaternären Systemen, und zwar insbesondere im Hinblick auf erhöhten Klärpunkt (65°C bis ca. 1000C) , erhöhte Δί und Fehlen von Interferenzfarben bei dünnen Schichten. Der Anteil der vierten Komponente kann dabei relativ klein gehal-As already indicated above, the mixtures described in Examples 1-33 can be modified by adding a further component of the formulas (1), (2) or (3). While you lose the advantage of simplicity of the ternary system with respect to the determination of the eutectic, but still gaining significant advantages over the known quaternary systems, particularly with regard to increased clearing point (65 ° C to about 100 0 C) increased Δί and lack of interference colors in thin layers. The proportion of the fourth component can be kept relatively small.
20 ten werden, z. B. unter etwa 20 Mol%.20 th, z. B. below about 20 mol%.
Im übrigen sind für den Fachmann zahlreiche Modifikationen aufgrund der obigen Angaben im Rahmen der Erfindung ersichtlich. Dies gilt insbesondere auch für Variationen der Kettenlänge in den Alkylteilen der Substituenten R gemäss den Formein (1), (2) und (3). Alkyl- bzw. Alkoxyketten mit 3 bis 8 C-Atomen werden für viele Zwecke bevorzugt, doch ist dies nicht kritisch und der gesamte Bereich von 1 bis 10 C-Atomen wird als operabel angesehen. Dabei ist zu bemerken, dass die oben genannten Alkyl- bzw. Alkoxygruppen n-Alkyl- bzw. n-Alkoxygruppen sind, da für FK-Substanzen allgemein gestreckteIn addition, numerous modifications based on the above information within the scope of the invention are apparent to the person skilled in the art. This also applies in particular to variations in the chain length in the alkyl parts of the substituents R according to the formein (1), (2) and (3). Alkyl or alkoxy chains with 3 to 8 carbon atoms are preferred for many purposes, but this is the case not critical and the entire range of 1 to 10 carbon atoms is considered operable. It should be noted that the above-mentioned alkyl or alkoxy groups, n-alkyl or n-alkoxy groups are, as generally stretched for LC substances
9G982G/05539G982G / 0553
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; ~" ~~ 28Q2588; ~ "~~ 28Q2588
Molekülformen bevorzugt werden. Eine verhältnismässig geringe
Verzweigung am freien Ende einer relativ langen Molekülkette wird dabei aber als praktisch geradkettig angesehen.
Abschliessend ist zu vermerken, dass es sich bei den R-substituierten Ringen der Formeln (3), (3a) und (3b) um
Gyclohexanringe handelt, was in üblicher Weise durch den
Vermerk "H" in diesen Ringen betont ist.Molecular shapes are preferred. A relatively small branch at the free end of a relatively long molecular chain is regarded as practically straight-chain. Finally, it should be noted that the R-substituted rings of the formulas (3), (3a) and (3b) are cyclohexane rings, which is usually indicated by the
Notation "H" is emphasized in these rings.
9 09826/05539 09826/0553
Claims (22)
praktisch gerader Kette, R eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 10 C-Atomen in praktisch gerader Kette und m2
practically straight chain, R is an alkyl or alkoxy group with 1 to 10 carbon atoms in a practically straight chain and m
praktisch gerader Kette, R eine Alkyl- oder Alkoxygruppe2
practically straight chain, R is an alkyl or alkoxy group
praktisch gerader Kette und η Eins dder Zwei ist,in which R is an alkyl group with 1 to 10 carbon atoms in
practically straight chain and η is one dder two,
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1597877 | 1977-12-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2802588A1 true DE2802588A1 (en) | 1979-06-28 |
Family
ID=4413508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782802588 Withdrawn DE2802588A1 (en) | 1977-12-23 | 1978-01-21 | LIQUID CRYSTAL MIXTURE |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2802588A1 (en) |
GB (1) | GB2011941B (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2450274A1 (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-26 | Gen Electric | IMPROVED LIQUID CRYSTAL COMPOSITION |
EP0022183A2 (en) * | 1979-07-06 | 1981-01-14 | MERCK PATENT GmbH | Derivatives of cyclohexylbiphenyl, process for their preparation, dielectrics containing them, and electron optical indicating elements |
US4253740A (en) * | 1977-09-12 | 1981-03-03 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Liquid crystal materials and devices containing them |
US4285829A (en) * | 1978-07-21 | 1981-08-25 | Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Liquid-crystalline dielectric |
US4337999A (en) * | 1977-08-29 | 1982-07-06 | Sharp Corporation | Fluorescent liquid crystal display compositions and devices |
EP0168012A2 (en) * | 1984-07-09 | 1986-01-15 | Casio Computer Company Limited | Liquid crystal composition |
-
1978
- 1978-01-21 DE DE19782802588 patent/DE2802588A1/en not_active Withdrawn
- 1978-11-28 GB GB7846297A patent/GB2011941B/en not_active Expired
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EP0168012A2 (en) * | 1984-07-09 | 1986-01-15 | Casio Computer Company Limited | Liquid crystal composition |
EP0168012A3 (en) * | 1984-07-09 | 1988-08-10 | Casio Computer Company Limited | Liquid crystal composition |
US4846999A (en) * | 1984-07-09 | 1989-07-11 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2011941B (en) | 1982-05-26 |
GB2011941A (en) | 1979-07-18 |
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