DE4034590A1 - Electro-optical LC system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisch schaltbares Flüssigkristallsystem, enthaltend nematische Mikrotröpfchen mit positiver dielektrischer Anisotropie in einer durchsichtigen Matrix.The invention relates to an electrically switchable liquid crystal system, containing nematic microdroplets with positive dielectric anisotropy in a clear Matrix.
Beispiele für derartige Systeme sind NCAP- und PDLD-Filme (NCAP=nematic curvilinear aligned phases, PDLC=polymer dispersed liquid crystal). NCAP-Filme werden gewöhnlich dadurch erhalten, daß das verkapselnde polymere Material, wie z. B. Polyvinylalkohol, die Flüssigkristallmischung und ein Trägermaterial, wie z. B. Wasser, in einer Kolloidmühle innig vermischt werden. Anschließend wird das Trägermaterial z. B. durch Trocknung entfernt. Ein entsprechendes Verfahren ist in US 44 35 047 beschrieben. Dagegen wird bei der z. B. in EP 02 72 582 und US 46 88 900 beschriebenen Herstellung von PDLC-Filmen die Flüssigkristallmischung zunächst mit Monomeren oder Oligomeren des matrixbildenden Materials homogen vermischt. Anschließend wird die Mischung polymerisiert und die Phasentrennung induziert, wobei zwischen TIPS (temperature-induced phase separation), SIPS (solvent-induced phase separation) und PIPS (polymerization-induced phase separation) unterschieden wird (Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt. 157 (1988) 427). Examples of such systems are NCAP and PDLD films (NCAP = nematic curvilinear aligned phases, PDLC = polymer dispersed liquid crystal). NCAP films become common obtained by encapsulating the polymer Material such as B. polyvinyl alcohol, the liquid crystal mixture and a carrier material such as e.g. B. water, in be mixed intimately in a colloid mill. Subsequently the carrier material z. B. removed by drying. A corresponding method is described in US 44 35 047. In contrast, the z. B. in EP 02 72 582 and US 46 88 900 described production of PDLC films the liquid crystal mixture first with monomers or Oligomers of the matrix-forming material mixed homogeneously. The mixture is then polymerized and the phase separation induced, whereby between TIPS (temperature-induced phase separation), SIPS (solvent-induced phase separation) and PIPS (polymerization-induced phase separation) is distinguished (Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt. 157 (1988) 427).
Die Flüssigkristallmischung hat im allgemeinen eine positive dielektrische Anisotropie Δε und eine relativ hohe optische Anisotropie Δn und der ordentliche Brechungsindex no wird gewöhnlich so gewählt, daß er mit dem Brechungsindex nM der polymeren Matrix mehr oder weniger zusammenfällt.The liquid crystal mixture generally has a positive dielectric anisotropy Δε and a relatively high optical anisotropy Δn and the ordinary refractive index n o is usually chosen so that it more or less coincides with the refractive index n M of the polymer matrix.
Man beobachtet an diesen elektrooptischen Systemen einen elektrisch schaltbaren Lichtstreuungseffekt. Ist keine Spannung an die Elektroden, zwischen denen die Matrix üblicherweise sandwichartig angeordnet ist, angelegt, wird auftreffendes Licht an den Mikrotröpfchen, die eine statistische Verteilung ihrer Textur aufweisen, stark gestreut, das System ist undurchsichtig. Beim Anlegen einer Spannung werden die Flüssigkristallmoleküle parallel zum Feld und senkrecht zum E-Vektor des hindurchgehenden Lichts ausgerichtet. Wegen der Anpassung von nM und no sieht senkrecht auftreffendes Licht jetzt ein mehr oder weniger optisch isotropes Medium und das System erscheint durchsichtig. In EP 02 72 585 ist eine andere Ausführungsform beschrieben, bei der der Brechungsindex nx, den der Flüssigkristall bei vollständig statistischer Orientierung aufweist, an den Brechungsindex der Matrix nM angepaßt ist. In diesem Fall ist das System im feldfreien Zustand durchsichtig, und es wird durch Anlegen einer Spannung in den opaken Zustand überführt.An electrically switchable light scattering effect is observed on these electro-optical systems. If no voltage is applied to the electrodes, between which the matrix is usually sandwiched, incident light is strongly scattered on the microdroplets, which have a statistical distribution of their texture, and the system is opaque. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned parallel to the field and perpendicular to the E-vector of the light passing through. Due to the adjustment of n M and n o , vertically incident light now sees a more or less optically isotropic medium and the system appears transparent. Another embodiment is described in EP 02 72 585, in which the refractive index n x , which the liquid crystal has with a completely statistical orientation, is matched to the refractive index of the matrix n M. In this case, the system is transparent in the field-free state, and it is converted to the opaque state by applying a voltage.
Derartige Systeme sind vor allem für großflächige Anzeigensysteme, für architektonische Anwendungen (Fenster, Raumteiler, Sonnendächer etc.) und für Kraftfahrzeuge (Fenster, Sonnendächer etc.) vorgeschlagen worden, wobei sich diese Systeme auch zur Temperaturregulierung durch gesteuerte Abschirmung der Sonnenstrahlung eignen. Sie können durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung geschaltet werden. Such systems are primarily for large-area display systems, for architectural applications (windows, room dividers, Sunroofs etc.) and for motor vehicles (windows, Canopies, etc.) have been proposed, these Systems also for temperature regulation by controlled Shield the solar radiation. You can by Applying a DC or AC voltage switched will.
Da diese Systeme insbesondere auch für "outdoor"-Anwendungen vorgesehen sind, werden Flüssigkristallmischungen benötigt, die durch einen hohen Klärpunkt, hohes Δε, einen weiten nematischen Bereich und eine hohe UV- und Temperaturstabilität gekennzeichnet sind.Because these systems are particularly suitable for "outdoor" applications Liquid crystal mixtures are provided needed by a high clearing point, high Δε, a wide nematic range and high UV and temperature stability Marked are.
Weitere Anwendungen sind zum Beispiel:Other applications include:
- - GH-Anzeigen-Systeme, wobei das Spektrum über einfache Segmentanzeigen bis zu Displays reicht, auf die mit herkömmlichen Drucktechniken beliebige Elektrodenmuster aufgebracht werden können. Anwendungen: Kraftfahrzeug, Großanzeigen, Werbeflächen, Uhren;- GH display systems, the spectrum being simple Segment displays up to displays on which with any electrode pattern using conventional printing techniques can be applied. Applications: automotive, Large advertisements, advertising space, clocks;
- - Matrixdisplays mit hohem Informationsgehalt;- Matrix displays with high information content;
- - Projektionssysteme;- projection systems;
- - Schalter.- Counter.
Auch hier werden Flüssigkristallmischungen mit insbesondere hohem Δε und hohem elektrischen Widerstand benötigt.Here too, liquid crystal mixtures are used in particular high Δε and high electrical resistance needed.
In herkömmlichen elektrooptischen Flüssigkristallsystemen werden gewöhnlich LC-Mischungen eingesetzt, die aus Alkyl- oder Alkoxycyanobiphenylen und -terphenylen bestehen. So wird z. B. in US 46 88 900 und EP 02 72 585 die Verwendung der Flüssigkristallmischung E8 (hergestellt von BDH, Poole, Great Britain) beschrieben. Diese Flüssigkristallmischung zeichnet sich durch einen hohen Wert für die optische Anisotropie Δn von 0,247 und einen relativ hohen Wert für die Fließviskosität η (20°C) von 54 mm²/s aus, hat jedoch gleichzeitig einen relativ niedrigen Klärpunkt von nur 72°C. Setzt man der Mischung mehrkernige Polyphenylverbindungen zur Erhöhung des Klärpunktes zu, resultiert ein höherer Wert für die Fließviskosität η und ein unverändert hoher oder höherer Wert für die optische Anisotropie Δn. Hohe Δn-Werte sorgen zwar einerseits für eine starke Lichtstreuung im opaken Zustand, andererseits jedoch bewirken sie eine Trübung des Systems im geschalteten Zustand ("haze") und damit eine deutliche Verschlechterung der elektrooptischen Eigenschaften. Zwar ist bei Systemen, die von einer relativ niederfrequenten Wechselspannung angesteuert werden, eine hohe Fließviskosität η erwünscht, um eine flimmerfreie Anzeige zu erhalten; andererseits werden jedoch in Matrixdisplays mit hohem Informationsgehalt zur Realisierung schneller Schaltzeiten Flüssigkristallmischungen mit relativ niedriger Viskosität benötigt. E8 weist eine relativ hohe dielektrische Anisotropie von Δε=15,6 auf. Zur Erzielung möglichst kleiner Schwellenspannung sind allerdings noch höhere Werte für Δε vorteilhaft.In conventional electro-optic liquid crystal systems LC mixtures are usually used, which consist of alkyl or alkoxycyanobiphenylene and terphenylene. So z. B. in US 46 88 900 and EP 02 72 585 the use the liquid crystal mixture E8 (manufactured by BDH, Poole, Great Britain). This liquid crystal mixture is characterized by a high value for the optical anisotropy Δn of 0.247 and a relatively high Flow viscosity value η (20 ° C) of 54 mm² / s, however has a relatively low clearing point at the same time of only 72 ° C. Polynuclear polyphenyl compounds are added to the mixture to increase the clearing point too, this results in a higher value for the flow viscosity η and an unchanged high or higher value for the optical anisotropy Δn. On the one hand, high Δn values ensure for strong light scattering in the opaque state, on the other hand, however, they cloud the system in the switched state ("haze") and thus one significant deterioration in the electro-optical properties. In systems that are relative low-frequency AC voltage can be controlled, a high flow viscosity η is desirable in order to avoid flicker Get ad; on the other hand, however, in Matrix displays with high information content for implementation faster switching times with liquid crystal mixtures relatively low viscosity needed. E8 has a relative high dielectric anisotropy of Δε = 15.6. To Achieve the lowest possible threshold voltage, however even higher values for Δε advantageous.
Die in US 46 71 618 verwendete Flüssigkristallmischung E7 (hergestellt von BDH, Poole, Great Britain), die ebenfalls aus Alkyl- und Alkoxycyanobiphenylen und -terphenylen besteht, weist zwar mit η=39 mm²/s eine niedrige Fließviskosität und mit Δn=0,225 eine etwas kleinere optische Anisotropie Δn auf als E8, jedoch ist gleichzeitig der Klärpunkt TC=60,5°C erheblich niedriger. Die dielektrische Anisotropie beträgt Δε=13,8.The liquid crystal mixture E7 used in US Pat. No. 4,671,618 (manufactured by BDH, Poole, Great Britain), which also consists of alkyl and alkoxycyanobiphenylene and terphenylene, has a low flow viscosity with η = 39 mm² / s and a with Δn = 0.225 somewhat smaller optical anisotropy Δn than E8, but at the same time the clearing point T C = 60.5 ° C is considerably lower. The dielectric anisotropy is Δε = 13.8.
Die bisher verwendeten Flüssigkristalle erfüllen die Forderungen nach einem weiten nematischen Bereich, einem hohen Klärpunkt, einer sehr hohen Stabilität, einer hohen Nematogenität, einer im Hinblick auf die jeweiligen Anwendung optimierbaren optischen Anisotropie Δn und Fließviskosität η und einem hohen Δε nur unzureichend. The liquid crystals used so far meet the Demands for a wide nematic area, one high clearing point, very high stability, high Nematogenicity, one with regard to the respective application Optimizable optical anisotropy Δn and flow viscosity η and a high Δε are insufficient.
Daneben weisen die bisherigen Flüssigkristalle häufig aber auch eine zu geringe Mischbarkeit mit den Monomeren und/oder Oligomeren des zur Bildung der Matrix verwendeten Polymers auf, was insbesondere die Anwendung der PIPS-Technologie erheblich beschränkt. Darüber hinaus sind die Flüssigkristalle häufig durch eine zu hohe Löslichkeit im Polymer gekennzeichnet. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Flüssigkristalle besteht häufig darin, daß der Flüssigkristall eine für die jeweilige Anwendung ungünstiger Temperaturabhängigkeit der elektrooptischen Parameter wie z. B. der Schwellenspannung zeigt.In addition, the previous liquid crystals often have but also insufficient miscibility with the monomers and / or oligomers of the used to form the matrix Polymers on what in particular the application of the PIPS technology significantly restricted. Furthermore the liquid crystals are often too high Solubility marked in the polymer. Another There is often a disadvantage of the previous liquid crystals in that the liquid crystal is one for each Application of unfavorable temperature dependence of the electro-optical Parameters such as B. shows the threshold voltage.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf an elektrooptischen Flüssigkristallsystemen, die den entsprechenden Anforderungen besser gerecht werden und die geschilderten Nachteile nicht oder nur in geringerem Umfang aufweisen.There is therefore still a great need for electro-optical Liquid crystal systems that match the corresponding Better meet requirements and the described Do not have disadvantages or only to a lesser extent.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, elektrooptische Flüssigkristallsysteme bereitzustellen, die die angeführten Anchteile herkömmlicher Systeme nicht oder nur im geringen Maße aufweisen.The invention was based on the object of electro-optical To provide liquid crystal systems that the listed Proportion of conventional systems not or only to a small extent.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man für diese Systeme Flüssigkristallmischungen verwendet, die eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthaltenSurprisingly, it has now been found that this task can be solved if one uses liquid crystal mixtures for these systems used one or more connections of formula I included
worin
einer der Reste Q¹ und Q² 3-Fluor-4-cyanphenyl oder
3,5-Difluor-4-Cyanphenyl und der andere Restwherein
one of Q¹ and Q² 3-fluoro-4-cyanophenyl or 3,5-difluoro-4-cyanophenyl and the other group
wobei mindestens einer der Ringetaking at least one of the rings
und der andere Ringand the other ring
oder trans-1,4-Cyclohexylen,
R Alkyl mit bis zu 12 C-Atomen ist, worin auch eine
oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-
und/oder -CH=CH- ersetzt sein können, und
n=1 oder im Fallor trans-1,4-cyclohexylene,
R is alkyl with up to 12 carbon atoms, in which one or two non-adjacent CH₂ groups can be replaced by -O- and / or -CH = CH-, and
n = 1 or in the case
und Q²=R n=0 bedeuten.and Q² = R n = 0 mean.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein elektrisch schaltbares Flüssigkristallsystem, enthaltend nematische Mikrotröpfchen mit positiver dielektrischer Anisotropie in einer Matrix, wobei die Mikrotröpfchen eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthalten. Gegenstand der Erfindung sind weiter entsprechende Flüssigkristallmischungen und die Verwendung dieser Flüssigkristallmischungen in elektrooptischen Systemen.The invention thus relates to an electrically switchable Liquid crystal system containing nematic microdroplets with positive dielectric anisotropy in a matrix, the microdroplets being one or more Contain compounds of formula I. Subject of the invention are also corresponding liquid crystal mixtures and the use of these liquid crystal mixtures in electro-optical systems.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme entspricht der für derartige Systeme üblichen Bauweise: die durchsichtige Matrix, in der die Flüssigkristallmischung mikrodispergiert oder mikroverkapselt ist, ist sandwichartig zwischen den leitenden Elektroden, die mit entsprechenden Zuleitungen versehen und von denen mindestens eine durchsichtig ist, angeordnet. Der Begriff übliche Bauweise ist weit gefaßt und umschließt alle Abwandlungen und Modifikationen. The structure of the electro-optical liquid crystal systems according to the invention corresponds to that for such systems usual design: the transparent matrix in which the Liquid crystal mixture microdispersed or microencapsulated is sandwiched between the conductive ones Electrodes with appropriate leads and at least one of which is transparent. The term conventional construction is broad and encompasses all modifications and modifications.
Die Matrix basiert insbesondere auf isotropen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Die erhaltenen Systeme können je nach beabsichtigter Verwendung flexibel, elastisch oder starr sein.The matrix is based in particular on isotropic thermoplastics, Thermosets and elastomers. The received Systems can be flexible depending on the intended use, be elastic or rigid.
Eine auf einem thermoplastischen Polymer basierende Matrix kann bei Temperaturen, die größer als die Glastemperatur der Matrix sind, leicht durch Einwirken einer mechanischen Spannung deformiert werden. Die dadurch bewirkte Änderung der Tröpfchenform kann durch Abkühlen der Matrix auf Temperaturen unterhalb der Glastemperatur eingefroren werden.A matrix based on a thermoplastic polymer can at temperatures greater than the glass temperature the matrix, easily by the action of a mechanical Tension can be deformed. The caused by it The droplet shape can be changed by cooling the matrix frozen to temperatures below the glass temperature will.
Während flexible und/oder elastische Systeme bevorzugt auf Thermoplasten und/oder Elastomeren basieren, werden zur Herstellung starrer Systeme bevorzugt duroplastische Polymere verwendet. Diese können während des Aushärtens mechanisch verformt werden, und die Form und Anordnung der Mikrotröpfchen ist in der ausgehärteten Matrix fixiert.While flexible and / or elastic systems are preferred based on thermoplastics and / or elastomers preferably thermosetting for the production of rigid systems Polymers used. This can occur during curing be mechanically deformed, and the shape and arrangement the microdroplet is in the cured matrix fixed.
Zur Herstellung der Matrix besonders bevorzugte Polymere sind z. B. in US 39 35 337, US 46 88 900, US 46 71 618, US 46 73 255, US 44 35 047, EP 03 13 053 und EP 02 72 585 offenbart.Polymers particularly preferred for producing the matrix are z. B. in US 39 35 337, US 46 88 900, US 46 71 618, US 46 73 255, US 44 35 047, EP 03 13 053 and EP 02 72 585 disclosed.
Daneben können aber auch weitere durchsichtige Materialien wie z. B. anorganische oxidische Glasmonolithe (US 48 14 211), weitere anorganische Materialien (s. z. B. Japanische Offenlegungsschrift 3 03 325/1988) oder auch andere Materialien verwendet werden.In addition, other transparent materials can also be used such as B. inorganic oxide glass monoliths (US 48 14 211), other inorganic materials (see. e.g. B. Japanese Patent Application 3 03 325/1988) or other materials can also be used.
Bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme sind NCAP-Filme, PDLC-Filme und nach modifizierten Verfahren hergestellte Plastikfilme. Verfahren zur Herstellung dieser Filme sind z. B. in US 39 35 337, US 46 88 900, US 46 73 255, US 46 71 618, US 44 35 047, EP 02 72 595, EP 03 13 053, J. L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 157 (1988) 428, P. S. Drzaic, Liq. Cryst. 3/11 (1988) 1546 und J. W. Doane et al., Appl. Phys. Lett. 48/4 (1986) 269 beschrieben. Aber auch andere Ausführungsformen der Erfindung sind umfaßt.Preferred embodiment of the electro-optical according to the invention Liquid crystal systems are NCAP films, PDLC films and manufactured according to modified processes Plastic films. Processes for making these films are z. B. in US 39 35 337, US 46 88 900, US 46 73 255, US 46 71 618, US 44 35 047, EP 02 72 595, EP 03 13 053, J.L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 157 (1988) 428, P. S. Drzaic, Liq. Cryst. 3/11 (1988) 1546 and J.W. Doane et al., Appl. Phys. Lett. 48/4 (1986) 269. But there are other embodiments of the invention includes.
Die Filmdicke d wird üblicherweise klein gewählt, um eine möglichst niedrige Schwellenspannung Vth zu erzielen. So werden z. B. in US 44 35 047 Filmdicken von 0,8 und 1,6 mm berichtet, während in US 46 88 900 Schichtdicken zwischen 10 µm und 300 µm angegeben werden. Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Systeme weisen nur in Ausnahmefällen Schichtdicken d auf, die deutlich größer sind als einige mm; bevorzugt sind Schichtdicken d ≦2 mm.The film thickness d is usually chosen to be small in order to achieve the lowest possible threshold voltage V th . So z. B. reported in US 44 35 047 film thicknesses of 0.8 and 1.6 mm, while in US 46 88 900 layer thicknesses between 10 microns and 300 microns are specified. The electro-optical systems according to the invention only have layer thicknesses d that are significantly larger than a few mm in exceptional cases; layer thicknesses d ≦ 2 mm are preferred.
Die Schwellenspannung wird auch von der Größe der Mikrotröpfchen beeinflußt. Allgemein gilt, daß kleinere Mikrotröpfchen eine höhere Schwellenspannung Vth, jedoch kürzere Schaltzeiten ton bzw. toff bewirken (US 46 73 255). Experimentelle Verfahren zur Beeinflussung der mittleren Tröpfchengröße sind z. B. in US 46 73 255 und in J. L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt., 157 (1988) 427 beschrieben. In US 46 73 255 werden mittlere Tropfendurchmesser zwischen 0,1 µm und 8 µm angegeben, während z. B. eine Matrix, die auf einem Glasmonolith basiert, Poren mit einem Durchmesser zwischen 15 und 2000 Å aufweist.The threshold voltage is also affected by the size of the microdroplets. In general, smaller microdroplets result in a higher threshold voltage V th , but shorter switching times t on and t off (US Pat. No. 4,673,255). Experimental methods for influencing the mean droplet size are e.g. B. in US 46 73 255 and in JL West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt., 157 (1988) 427. In US 46 73 255 mean drop diameters between 0.1 microns and 8 microns are given, while z. B. a matrix based on a glass monolith has pores with a diameter between 15 and 2000 Å.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme zu den bisher üblichen besteht jedoch in der verwendeten Flüssigkristallmischung.A major difference between the electro-optical according to the invention Liquid crystal systems to the usual ones however, consists in the liquid crystal mixture used.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien enthalten mindestens eine Verbindung der Formel I. The liquid crystal media according to the invention contain at least one compound of formula I.
Die Verbindungen der Formel I umfassen 2kernige Verbindungen der Formel Ia-Id, die bevorzugt sind:The compounds of formula I include dinuclear compounds of the formula Ia-Id, which are preferred:
R bedeutet vorzugsweise Alkyl, Alkenyl oder Alkoxy mit 1-10, insbesondere jedoch mit 1-8 C-Atomen. Weiter bevorzugt sind n-Alkoxyalkylverbindungen und insbesondere n-Alkoxymethyl- und n-Alkoxyethylverbindungen. Flüssigkristallmedien, die Verbindungen der Formeln Ib und Id enthalten, weisen besonders vorteilhafte Werte für die dielektrische Anisotropie auf.R is preferably alkyl, alkenyl or alkoxy 1-10, but especially with 1-8 carbon atoms. More preferred are n-alkoxyalkyl compounds and in particular n-alkoxymethyl and n-alkoxyethyl compounds. Liquid crystal media, the compounds of the formulas Ib and Id contain, have particularly advantageous values for the dielectric anisotropy.
Die Verbindungen der Formel I umfassen weiter 3kernige Verbindungen der Formeln Ib1-Ib8The compounds of formula I further comprise trinuclear Compounds of the formulas Ib1-Ib8
In den Verbindungen der Teilformeln Ib1-Ib8 bedeutet R vorzugsweise n-Alkyl, n-Alkenyl oder n-Alkoxy mit 1-10 C-Atomen, daneben auch n-Alkoxymethyl oder n-Alkoxyethyl mit 1-8 C-Atomen.In the compounds of the sub-formulas Ib1-Ib8, R means preferably with n-alkyl, n-alkenyl or n-alkoxy 1-10 carbon atoms, also n-alkoxymethyl or n-alkoxyethyl with 1-8 C atoms.
Ganz besonders bevorzugt sind solche Verbindungen der Formeln Ib1-Ib8, worin R Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Methoxymethyl, Ethoxymethyl, Propoxymethyl, Butoxymethyl, Pentoxymethyl, Methoxyethyl, Ethoxyethyl, Propoxyethyl, Butoxyethyl oder Pentoxyethyl bedeutet. Such compounds are very particularly preferred Formulas Ib1-Ib8, where R is methyl, ethyl, propyl, Butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, methoxy, ethoxy, Propoxy, butoxy, pentoxy, hexoxy, methoxymethyl, ethoxymethyl, Propoxymethyl, butoxymethyl, pentoxymethyl, Methoxyethyl, ethoxyethyl, propoxyethyl, butoxyethyl or pentoxyethyl means.
In den Verbindungen der Formel I kann der Rest R geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist R geradkettig, jedoch können Verbindungen der Formel I mit verzweigten Alkyl- oder Alkoxyresten gelegentlich wegen einer besseren Löslichkeit in den üblichen flüssigkristallinen Basismaterialien von Bedeutung sein, insbesondere aber als chirale Dotierstoffe, wenn sie optisch aktiv sind. Elektrooptische Systeme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, deren Flüssigkristall eine oder mehrere chirale Komponenten enthält, sind in DE 39 11 255.1 beschrieben.The radical R in the compounds of the formula I can be straight-chain or be branched. R is preferably straight-chain, however, compounds of formula I with branched alkyl or alkoxy radicals occasionally because of a better solubility in the usual liquid crystalline Base materials may be important, especially but as chiral dopants if they are optically active. Electro-optical systems according to the The preamble of claim 1, the liquid crystal of which or contains several chiral components are in DE 39 11 255.1.
Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte Reste R sind Isopropyl, 2-Butyl (=1-Methylpropyl), Isobutyl (=2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl (=3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, 2-Octyl, Isopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy, 2-Methylpentoxy, 3-Methylpentoxy, 2-Ethylhexoxy, 1-Methylhexoxy, 2-Octyloxy, 2-Oxa-methylbutyl, 3-Oxa-4-methylpentyl, 4-Methylhexyl, 2-Nonyl, 6-Methyloctoxy, 2-Methyl-3-oxapentyl, 2-Methyl-3-oxahexyl.Branched groups of this type usually contain no more than a chain branch. Preferred branched Radicals R are isopropyl, 2-butyl (= 1-methylpropyl), Isobutyl (= 2-methylpropyl), 2-methylbutyl, isopentyl (= 3-methylbutyl), 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, 2-octyl, isopropoxy, 2-methylpropoxy, 2-methylbutoxy, 3-methylbutoxy, 2-methylpentoxy, 3-methylpentoxy, 2-ethylhexoxy, 1-methylhexoxy, 2-octyloxy, 2-oxa-methylbutyl, 3-oxa-4-methylpentyl, 4-methylhexyl, 2-nonyl, 6-methyloctoxy, 2-methyl-3-oxapentyl, 2-methyl-3-oxahexyl.
Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten Methoden dargestellt, wie sie in der Literatur (z. B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart Bd IX, S. 867 ff.) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen. The compounds of formula I are known per se Methods as described in the literature (e.g. in standard works such as Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart Bd IX, P. 867 ff.) Are described, namely under reaction conditions, known for the above-mentioned implementations and are suitable. You can also use known, Variants not mentioned here do.
Die Verbindungen der Formel I sind größtenteils bekannt (DE 32 09 178, JP 62-1 03 057, DE 39 29 418, JP 63-2 16 858, DE 34 01 320, EP 01 19 756, DE 36 32 411, EP 02 05 998). Alle Verbindungen der Formel I können nach den dort beschriebenen Methoden hergestellt werden.Most of the compounds of the formula I are known (DE 32 09 178, JP 62-1 03 057, DE 39 29 418, JP 63-2 16 858, DE 34 01 320, EP 01 19 756, DE 36 32 411, EP 02 05 998). All compounds of formula I can according to the there described methods are produced.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen basieren neben Verbindungen der Formel I vorzugsweise auf Verbindungen der Formeln II-IVThe liquid crystal mixtures according to the invention are based in addition to compounds of formula I preferably on compounds of formulas II-IV
worin
R¹ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit
1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte
CH₂-Gruppen durch -O-, -CO- und/oder
-CH=CH ersetzt sein können,
Y eine Einfachbindung, -COO- oder -OOC-, undwherein
R¹ are each independently an alkyl group with 1-15 C atoms, in which one or two non-adjacent CH₂ groups can also be replaced by -O-, -CO- and / or -CH = CH,
Y is a single bond, -COO- or -OOC-, and
bedeuten.mean.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen können weitere Bestandteile enthalten, die vorzugsweise ausgewählt werden aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder cyclohexyl-ester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Cyclohexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4′-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl-2-(4-phenylcyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein.The liquid crystal mixtures according to the invention can contain other ingredients, preferably selected are made from nematic or nematogenic (monotropic or isotropic) substances, especially substances made of the classes of azoxybenzenes, benzylidene anilines, biphenyls, Terphenyls, phenyl or cyclohexyl benzoates, cyclohexane carboxylic acid phenyl or cyclohexyl ester, phenyl or Cyclohexyl ester of cyclohexylbenzoic acid, phenyl or Cyclohexyl ester of cyclohexylcyclohexane carboxylic acid, Cyclohexylphenyl ester of benzoic acid, cyclohexane carboxylic acid, or the cyclohexylcyclohexane carboxylic acid, Phenylcyclohexanes, cyclohexylbiphenyls, phenylcyclohexylcyclohexanes, Cyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexenes, Cyclohexylcyclohexylcyclohexenes, 1,4-bis-cyclohexylbenzenes, 4,4'-bis-cyclohexylbiphenyls, phenyl or Cyclohexylpyrimidines, phenyl- or cyclohexylpyridines, Phenyl- or cyclohexyldioxanes, phenyl- or cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-diphenylethane, 1,2-dicyclohexylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylethane, 1-cyclohexyl-2- (4-phenylcyclohexyl) ethane, 1-cyclohexyl-2-biphenylylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylphenylethane, optionally halogenated Stilbene, benzylphenyl ether, tolanes and substituted Cinnamic acids. The 1,4-phenylene groups in these Compounds can also be fluorinated.
Die wichtigsten als weitere Bestandteile der in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen verwendeten Flüssigkristalle in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisieren:The most important as further components of the in the electro-optical systems according to the invention used Leave liquid crystals in question are characterized by the formulas 1, 2, 3, 4 and 5:
R′-L-E-R′′ (1)R′-L-E-R ′ ′ (1)
R′-L-COO-E-R′′ (2)R′-L-COO-E-R ′ ′ (2)
R′-L-OOC-E-R′′ (3)R′-L-OOC-E-R ′ ′ (3)
R′-L-CH₂CH₂-E-R′′ (4)R′-L-CH₂CH₂-E-R ′ ′ (4)
R′-L-C≡C-E-R′′ (5)R′-L-C≡C-E-R ′ ′ (5)
In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder gebildeten Gruppen, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl bedeuten.In formulas 1, 2, 3, 4 and 5, L and E denote that can be the same or different, each independently one bivalent residue from the other from -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- and -G-Cyc- and their mirror images formed Groups where Phe is unsubstituted or through Fluorine substituted 1,4-phenylene, Cyc trans-1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, pyr pyrimidine-2,5-diyl or pyridine-2,5-diyl, dio 1,3-dioxane-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) ethyl, pyrimidine-2,5-diyl, Pyridine-2,5-diyl or 1,3-dioxane-2,5-diyl mean.
Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.Preferably one of the residues L and E is Cyc, Phe or Pyr. E is preferably Cyc, Phe or Phe-Cyc. Preferably the media according to the invention contain one or several components selected from the compounds of Formulas 1, 2, 3, 4 and 5, where L and E are selected from the group Cyc, Phe and Pyr and at the same time one or several components selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, wherein one of the radicals L and E is selected from the group consisting of Cyc, Phe and Pyr and the other residue is selected from the group -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-, and optionally one or more components selected from the Compounds of formulas 1, 2, 3, 4 and 5, wherein the Residues L and E are selected from the group -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-.
R′ und R′′ bedeuten in den Verbindungen der Teilformeln 1a, 2a, 3a, 4a und 5a jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R′ und R′′ voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl oder Alkenyl ist. In den Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b bedeutet R′′ -CN, -CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, F, Cl oder -NCS; R¹ hat dabei die bei den Verbindungen der Teilformeln 1a bis 5a angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten in den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 sind gebräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.R 'and R' 'in the compounds of the sub-formulas 1a, 2a, 3a, 4a and 5a each independently Alkyl, alkenyl, alkoxy, alkenyloxy or alkanoyloxy with up to 8 carbon atoms. Most of these connections R 'and R' 'are different from each other, whereby one of these residues is mostly alkyl or alkenyl. In the Connections of sub-formulas 1b, 2b, 3b, 4b and 5b means R '' -CN, -CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, F, Cl or -NCS; R¹ has the same for the compounds of the sub-formulas 1a to 5a meaning given and is preferred Alkyl or alkenyl. But also other variants of the provided substituents in the compounds of the Formulas 1, 2, 3, 4 and 5 are used. Many such Substances or mixtures thereof are commercially available. All of these substances are known from the literature Methods or available in analogy.
Die in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen verwendeten Flüssigkristalle enthalten vorzugsweise neben Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1a, 2a, 3a, 4a und 5a (Gruppe 1) auch Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1b, 2b, 3b, 4b und 5b (Gruppe 2), deren Anteile vorzugsweise wie folgt sind:The in the electro-optical systems according to the invention Liquid crystals used preferably contain in addition Components from the group of compounds 1a, 2a, 3a, 4a and 5a (group 1) also components from the group of Compounds 1b, 2b, 3b, 4b and 5b (Group 2), their Shares are preferably as follows:
Gruppe 1:
0 bis 60%, insbesondere 5 bis 50%,
Gruppe 2:
0 bis 60%, insbesondere 5 bis 40%.Group 1:
0 to 60%, in particular 5 to 50%,
Group 2:
0 to 60%, especially 5 to 40%.
Die in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen verwendeten Flüssigkristalle enthalten vorzugsweise 1-40%, insbesondere 5-30% an Verbindungen der Formel I. Die Flüssigkristalle enthalten vorzugsweise 1-5, insbesondere jedoch 1-3 Verbindungen der Formel I.The in the electro-optical systems according to the invention liquid crystals used preferably contain 1-40%, in particular 5-30%, of compounds of the formula I. The liquid crystals preferably contain 1-5, in particular however 1-3 compounds of the formula I.
Der Anteil der aus Verbindungen der Formeln I-IV bestehenden Basismischung an den in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen verwendeten Flüssigkristallen beträgt vorzugsweise 15%-100%, insbesondere jedoch 25%-100%. Die Basismischung basiert neben Verbindungen der Formel I besonders bevorzugt auf der folgenden kleineren Gruppe von Verbindungen, wobei R¹ die oben angeführten Bedeutung hat:The proportion of those consisting of compounds of formulas I-IV Base mixture on the in the electro-optical according to the invention Systems used liquid crystals preferably 15% -100%, but in particular 25% -100%. The basic mixture is based on compounds of the formula I particularly preferred on the following smaller group of compounds, wherein R¹ has the meaning given above Has:
Ganz besonders bevorzugt sind folgende Mischungen 1-6, die mindestens je eine Komponente der jeweils aufgeführten Formeln in dem angegebenen Massenprozentbereich enthalten, wobei die Summe der Massenprozente der in den Mischungen enthaltenen und unter die aufgeführten Formeln fallenden Verbindungen zwischen 10% und 90% und insbesondere zwischen 15% und 85% liegt. The following mixtures 1-6 are very particularly preferred, the at least one component each of the listed Formulas in the specified mass percentage range included, the sum of the mass percentages in the mixtures contained and listed below Formulas falling connections between 10% and 90% and in particular is between 15% and 85%.
Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme zeichnen sich vorzugsweise dadurch aus, daß während der Herstellung des Systems keine oder nur eine geringe Wechselwirkung der Komponenten der Flüssigkristallmischung mit dem polymeren Trägermaterial über polare Gruppen zustande kommt.The electro-optical liquid crystal systems according to the invention are preferably characterized in that none or only one during the manufacture of the system little interaction of the components of the liquid crystal mixture with the polymeric carrier material polar groups comes about.
Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristall-Systeme können durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung geschaltet werden. Bevorzugt jedoch wird eine Wechselspannung verwendet, die einen Effektivwert der Wechselspannungsamplitude zwischen 1 und 240 Volt und eine Wechselspannungsfrequenz zwischen 10 und 10 kHz aufweist. Besonders bevorzugt sind Amplituden zwischen 2 und 220 Volt und Frequenzen zwischen 20 und 120 Hz. Ganz besonders bevorzugt liegt die Amplitude der Wechselspannung zwischen 2 und 130 V.The electro-optical liquid crystal systems according to the invention can by applying a DC or AC voltage be switched. However, one is preferred AC voltage is used, which has an effective value of AC amplitude between 1 and 240 volts and an AC voltage frequency between 10 and 10 kHz having. Amplitudes between are particularly preferred 2 and 220 volts and frequencies between 20 and 120 Hz. The amplitude of the is very particularly preferably AC voltage between 2 and 130 V.
Die dielektrische Anisotropie der verwendeten Flüssigkristallmischung ist positiv Δε < 0 und vorzugsweise Δε < 3. Für kleinere Werte der dielektrischen Anisotropie Δε werden sehr hohe Schwellenspannungen beobachtet. Besonders bevorzugt sind Werte Δε < 5, insbesondere Δε < 10 und ganz besonders Δε < 15.The dielectric anisotropy of the liquid crystal mixture used is positive Δε <0 and preferably Δε <3. For smaller values of the dielectric anisotropy Δε very high threshold voltages are observed. Values Δε <5 are particularly preferred, in particular Δε <10 and very particularly Δε <15.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.The preparation of the liquid crystal mixtures which can be used according to the invention takes place in a conventional manner. As a rule, the desired amount is less Amount of components used in the main ingredient constituent components solved, useful at elevated temperature. It is also possible to find solutions to the Components in an organic solvent, e.g. B. in Mix acetone, chloroform or methanol and that Remove solvent after thorough mixing, for example by distillation.
Durch geeignete Zusätze können die beschriebenen Flüssigkristallmischungen so modifiziert werden, daß sie in allen elektrooptischen Systemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 verwendet werden können.The liquid crystal mixtures described can be added by suitable additives be modified so that they are in all electro-optical systems according to the generic term of claim 1 can be used.
Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. So können z. B. pleochroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger elektrooptischer Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, die optischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Temperaturabhängigkeit elektrooptischer Parameter der Medien zugesetzt werden. Derartige Substanzen sind z. B. in H. Kelker, R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980 und in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 28 53 728 und 29 02 177 beschrieben.Such additives are known to the expert and in the Literature described in detail. So z. B. pleochroic Dyes for the production of colored electro-optical Systems or substances to change the dielectric anisotropy, the optical anisotropy, the viscosity and / or the temperature dependence of electro-optical Parameters of the media can be added. Such Substances are e.g. B. in H. Kelker, R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980 and in DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 28 53 728 and 29 02 177.
Elektrooptische Flüssigkristallsysteme, bei denen der Flüssigkristallmischung pleochroitische Farbstoffe in einem Gewichtsprozentbereich von 0-25%, insbesondere 0-20% und ganz besonders 0-15% zugesetzt sind, sind bevorzugt.Electro-optical liquid crystal systems in which the Liquid crystal mixture pleochroic dyes in a weight percentage range of 0-25%, in particular 0-20% and especially 0-15% are added prefers.
Der Fachmann kann weiter aus dem großen Pool nematischer oder nematogener Substanzen Zusätze zu den beschriebenen Flüssigkristallmischungen so auswählen, daß die Doppelbrechung Δn und/oder der ordentliche Brechungsindex no und/oder andere Brechungsindices und/oder die Viskosität und/oder die dielektrische Anisotropie und/oder weitere Parameter des Flüssigkristalls im Hinblick auf die jeweilige Anwendung spezifisch optimiert werden.The person skilled in the art can further select additives from the large pool of nematic or nematogenic substances to the liquid crystal mixtures described in such a way that the birefringence Δn and / or the ordinary refractive index n o and / or other refractive indices and / or the viscosity and / or the dielectric anisotropy and / or further parameters of the liquid crystal can be specifically optimized with regard to the respective application.
Zur Erhöhung des Klärpunkts kann der Fachmann den in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssigkristallmischungen z. B. hochklärende Substanzen zusetzen wie z. BTo increase the clearing point, the person skilled in the art Systems used according to the invention liquid crystal mixtures e.g. B. add clarifying substances such. B
wobei R² und R³ jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Methoxy, Alkoxycarbonyl oder Alkanoyloxy mit 1-15 C-Atomen bedeuten. Dabei wird der Fachmann die Konzentration derartiger Zusätze vorzugsweise so wählen, daß insbesondere Δn und/oder no und/oder ein anderer, bei der jeweiligen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrooptischen Systems anzupassender Brechungsindex und/oder Δε nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder insbesondere vernachlässigbaren Ausmaß beeinflußt wird.where R² and R³ each independently represent alkyl, methoxy, alkoxycarbonyl or alkanoyloxy with 1-15 C atoms. The person skilled in the art will preferably choose the concentration of such additives such that, in particular, Δn and / or n o and / or another refractive index and / or Δε to be adapted to the particular configuration of the electro-optical system according to the invention is only acceptable and / or small and / or in particular negligible extent is affected.
Wird das erfindungsgemäße System mit einer Wechselspannung angesteuert, ist die Verwendung einer hochviskosen Flüssigkristallmischung erforderlich, da sonst insbesondere bei niederen bis mittleren Frequenzen eine flimmernde Anzeige mit unbefriedigender Transmission im geschalteten Zustand resultiert. Zur Erhöhung der Viskosität kann der Fachmann der Flüssigkristallmischung hochviskose Flüssigkristallverbindungen oder aber insbesondere ein oder mehrere Seitenkettenpolymere, wie dies in DE 39 19 942 beschrieben ist, zusetzen. Wird das elektrooptische System dagegen z. B. als Matrixdisplay mit hohen Informationsgehalt verwendet, sind insbesondere niedrigviskose Flüssigkristallmischungen zur Erzielung kleiner Schaltzeiten bevorzugt. Der Fachmann kann aus dem großen Pool nematischer oder nematogener Verbindungen solche mit niedriger Viskosität auswählen, wie z. B.If the system according to the invention with an AC voltage controlled, is the use of a highly viscous liquid crystal mixture required, otherwise otherwise in particular low to medium frequencies a flickering display with unsatisfactory transmission in the switched state results. A person skilled in the art can increase the viscosity the liquid crystal mixture highly viscous liquid crystal compounds or in particular one or more Side chain polymers, as described in DE 39 19 942 is to clog. Will the electro-optical system oppose it e.g. B. used as a matrix display with high information content, are especially low-viscosity liquid crystal mixtures preferred to achieve short switching times. The professional can be nematic or out of the large pool nematogenic compounds of low viscosity select how B.
wobei R² und R³ die oben angegebene Bedeutung haben. Der Fachmann wird die zur Modifizierung der Viskosität verwendeten Substanzen und ihre Konzentration so wählen, daß andere entscheidende Parameter der Flüssigkristallmischung wie z. B. Δn, Δε und bei Verwendung von Viskositätsniedrigern insbesondere Tc nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder unwesentlichen Ausmaß beeinflußt wird. where R² and R³ have the meaning given above. The person skilled in the art will choose the substances used for modifying the viscosity and their concentration so that other decisive parameters of the liquid crystal mixture, such as, for. B. Δn, Δε and when using viscosity depressants in particular T c is only influenced to an acceptable and / or small and / or insignificant extent.
Gegebenenfalls können hochnematogene Substanzen wie z. B.If necessary, highly nematogenic substances such. B.
zugesetzt werden, wobei der Fachmann berücksichtigt, daß durch derartige Zusätze andere Parameter und insbesondere die Löslichkeit der Flüssigkristallmischung in dem für die Matrix verwendeten Polymer nicht zu stark geändert werden.can be added, the expert taking into account that through such additions other parameters and in particular the solubility of the liquid crystal mixture in the for the polymer used did not change too much will.
Zur Modifizierung der Doppelbrechung kann der Fachmann z. B. bei Flüssigkristallmischungen, die Verbindungen der Formeln II-IV enthalten, den relativen Anteil dieser Verbindungen an der Mischung variieren; für Mischungen mit sehr hohem Δn können z. B. insbesondere 4-Alkyl- oder alkoxy-4′ bzw. 4′′-cyano-biphenyle bzw. -terphenyle verwendet werden.The person skilled in the art can modify the birefringence e.g. B. in liquid crystal mixtures, the compounds of Formulas II-IV contain the relative proportion of these compounds vary on the mix; for mixtures with very high Δn can e.g. B. in particular 4-alkyl or alkoxy-4 'or 4' '- cyano-biphenyls or -terphenyls used will.
Der Fachmann wird die Konzentration derartiger Zusätze so wählen, daß die Flüssigkristallmischung auf die jeweilige Ausgestaltung des elektrooptischen Systems optimal abgestimmt ist; insbesondere wird er darauf achten, daß Δn und/oder no und/oder ein oder mehrere weitere Brechungsindices des Flüssigkristalls nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder vernachlässigbaren Ausmaß beeinflußt werden.The person skilled in the art will choose the concentration of such additives in such a way that the liquid crystal mixture is optimally matched to the particular design of the electro-optical system; in particular, he will take care that Δn and / or n o and / or one or more further refractive indices of the liquid crystal are influenced only to an acceptable and / or small and / or negligible extent.
Durch die beschriebenen Zusätze kann der Flüssigkristall im Hinblick auf die jeweilige Anwendung modifiziert und optimiert werden. Entscheidend aber ist, daß Flüssigkristallmischungen, enthaltend Verbindungen der Formel I und insbesondere solche zusätzlich enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formeln II-IV, zur Verwendung in erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen besonders geeignet sind. Ganz besonders geeignet sind jedoch die Flüssigkristallmischungen 1-6, die zusätzlich zu Verbindungen der Formel I eine oder mehrere Verbindungen der Formel II-IV in definierten Massenprozentbereichen enthalten.Due to the additives described, the liquid crystal modified with regard to the respective application and be optimized. It is crucial, however, that liquid crystal mixtures, containing compounds of formula I. and in particular those additionally containing one or several compounds of formulas II-IV, for use in electro-optical systems according to the invention in particular are suitable. However, the are particularly suitable Liquid crystal mixtures 1-6, in addition to compounds of formula I one or more compounds of the formula II-IV in defined mass percentage ranges contain.
Diese Verbindungen der Formel I enthaltenden Flüssigkristallmischungen stellen für die Anwendung in elektrooptischen Systemen auch besonders geeignete "stabile Gerüstmischungen" dar, die i. a. durch die beschriebenen Zusätze im Hinblick auf spezielle Anforderungen optimiert werden können, ohne daß andere Parameter der Mischung gleichzeitig eine zu drastische und die Verwendbarkeit der Mischung in den elektrooptischen Systemen erheblich beeinträchtigende Änderung erfahren.Liquid crystal mixtures containing these compounds of the formula I. places for use in electro-optical Systems also particularly suitable "stable Framework mixtures ", which are generally described by the Additives optimized with regard to special requirements can be without other parameters of the mixture at the same time too drastic and usability the mixture in the electro-optical systems considerably experienced adverse change.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristalle zeichnen sich durch vorteilhafte Werte für die Doppelbrechung Δn und die Fließviskosität η, eine hohe Stabilität, geringe Mischbarkeit mit dem für die Matrix verwendeten Polymer und insbesondere durch einen breiten mesogenen Bereich, einen relativ hohen Klärpunkt und vorteilhafte Werte für die dielektrische Anisotropie und die Temperaturabhängigkeit der elektrooptischen Parameter aus. Die Flüssigkristalle entsprechen den eingangs beschriebenen Anforderungen, die bei einer Verwendung in einem elektrooptischen System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gestellt werden, in besonders hohem Maße und sehr viel besser als bisher in diesen Systemen verwendete Flüssigkristalle.Draw the liquid crystals that can be used according to the invention advantageous birefringence values Δn and the flow viscosity η, high stability, poor miscibility with that used for the matrix Polymer and especially by a wide mesogenic Area, a relatively high clearing point and beneficial Values for the dielectric anisotropy and the temperature dependence the electro-optical parameters. The liquid crystals correspond to those described at the beginning Requirements when used in a electro-optical system according to the preamble of Claim 1 are made, in a particularly high degree and much better than before in these systems liquid crystals used.
Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Systeme zeichnen sich durch einen breiten Arbeitstemperarturbereich, günstige Werte der elektrooptischen Parameter und deren Temperaturabhängigkeit und insbesondere durch eine niedrige Schwellenspannung aus. Draw the electro-optical systems according to the invention through a wide range of working temperatures, favorable values of the electro-optical parameters and their Temperature dependency and in particular through low threshold voltage.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.The following examples are intended to illustrate the invention, without limiting it.
Es bedeuten:
K: Kristallin-fester Zustand,
S: smektische Phase (der Index kennzeichnet den Phasentyp),
N: nematische Phase,
Ch: cholesterische Phase,
I: Isotrope Phase.It means:
K: crystalline solid state, S: smectic phase (the index indicates the phase type),
N: nematic phase,
Ch: cholesteric phase,
I: Isotropic phase.
Die zwischen 2 Symbolen stehende Zahl gibt die Umwandlungstemperatur in Grad Celsius an.The number between two symbols indicates the transition temperature in degrees Celsius.
Die angegebenen Prozentzahlen sind Massenprozente.The percentages given are percentages by mass.
-
a) Ein elektrooptisches System, enthaltend eine Flüssigkristallmischung,
die aus folgenden Verbindungen
besteht:
20% 1-(trans-4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-cyclohexyl)-2-(3-fluoro-4-cyan-ophenyl)-ethan
14,4% p-trans-4-Propylcyclohexyl-benzonitril
11,2% p-trans-4-Butylcyclohexyl-benzonitril
20% p-trans-4-Pentylcyclohexyl-benzonitril
12% p-trans-4-Heptylcyclohexyl-benzonitril
5,6% 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-4′-(trans-4-propylcyclohexyl)-biphenyl
4,8% 4-Pentyl-4′′-cyanoterphenyl
6,4% 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-phenyl-trans-4-butylcyclohexyl-carboxyl-at
5,6% 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-4′-cyanobiphenyl.a) An electro-optical system containing a liquid crystal mixture consisting of the following compounds: 20% 1- (trans-4- (trans-4-propylcyclohexyl) cyclohexyl) -2- (3-fluoro-4-cyanophenyl) - ethane
14.4% p-trans-4-propylcyclohexyl benzonitrile
11.2% p-trans-4-butylcyclohexyl benzonitrile
20% p-trans-4-pentylcyclohexyl benzonitrile
12% p-trans-4-heptylcyclohexyl benzonitrile
5.6% 4- (trans-4-pentylcyclohexyl) -4 ′ - (trans-4-propylcyclohexyl) biphenyl
4.8% 4-pentyl-4 ′ ′ - cyanoterphenyl
6.4% 4- (trans-4-propylcyclohexyl) -phenyl-trans-4-butylcyclohexyl-carboxylate
5.6% 4- (trans-4-pentylcyclohexyl) -4'-cyanobiphenyl. -
b) Das elektrooptische System wird nach verschiedenen
Verfahren 1.-3. hergestellt.
- 1. Die Flüssigkristallmischung aus a) wird dem durch UV-Bestrahlung härtbarer Klebstoff NOA 65 (Nordland Products) im Verhältnis 1,6 : 1 bei Raumtemperatur gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wird, die zusammen mit Abstandshaltern zwischen 2 durchsichtige, mit Elektrodenschichten versehene Glassubstrate gebracht wird. Die Glassubstrate werden zusammengedrückt, wodurch ein gleichmäßiger Film mit einer Dicke von 20 µm erhalten wird, der durch eine 1minütige UV-Bestrahlung ausgehärtet wird.
- 2. Die Flüssigkristallmischung aus a) wird mit Epikote 828 und Capcure 3-800 (Miller Stephenson Company) im Verhältnis 1 : 1 : 1 bei Raumtemperatur gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wird; die Rührzeit wird so kurz wie möglich gehalten, da die Lösung bei Raumtemperatur bereits nach etwa 1/2 h ausgehärtet ist. Die Lösung wird zusammen mit Abstandshaltern zwischen 2 durchsichtige, mit Elektrodenschichten versehene Glassubstrate gebracht, die zusammengedrückt werden, wodurch ein gleichmäßiger Film mit einer Dicke von 20 µm erhalten wird. Zur Beschleunigung des Aushärtprozesses können die Filme auf Temperatur bis 100°C erwärmt werden.
- 3. 5 g der Flüssigkristallmischung aus a) werden mit 15 g 20% wäßriger PVA-Lösung bei Raumtemperatur 2 Minuten lang mit 2000 rpm gerührt. Die erhaltene Lösung wird 24 h lang entgast und zusammen mit Abstandshaltern in dünner Schicht auf ein mit einer Elektrodenschicht versehenes Glassubstrat aufgebracht. Die Anordnung wird 1 h bei 85°C getrocknet, bevor ein zweites mit einer Elektrodenschicht versehenes Glassubstrat aufgedrückt wird, wodurch ein gleichmäßiger Film mit einer Dicke von 20 µm erhalten wird. Das so erhaltene System wird weitere 24 h bei 85°C getrocknet.
- 1. The liquid crystal mixture from a) is the UV-curable adhesive NOA 65 (Nordland Products) in a ratio of 1.6: 1 stirred at room temperature until a clear solution is obtained, which together with spacers between 2 transparent, provided with electrode layers Glass substrates is brought. The glass substrates are pressed together, whereby a uniform film with a thickness of 20 μm is obtained, which is cured by UV radiation for 1 minute.
- 2. The liquid crystal mixture from a) is stirred with Epikote 828 and Capcure 3-800 (Miller Stephenson Company) in a ratio of 1: 1: 1 at room temperature until a clear solution is obtained; the stirring time is kept as short as possible since the solution has already hardened after about 1/2 hour at room temperature. The solution is placed together with spacers between 2 transparent glass substrates provided with electrode layers, which are pressed together, whereby a uniform film with a thickness of 20 μm is obtained. To accelerate the curing process, the films can be heated to temperatures up to 100 ° C.
- 3. 5 g of the liquid crystal mixture from a) are stirred with 15 g of 20% aqueous PVA solution at room temperature for 2 minutes at 2000 rpm. The solution obtained is degassed for 24 hours and applied together with spacers in a thin layer to a glass substrate provided with an electrode layer. The assembly is dried at 85 ° C. for 1 hour before a second glass substrate provided with an electrode layer is pressed on, whereby a uniform film with a thickness of 20 μm is obtained. The system obtained in this way is dried at 85 ° C. for a further 24 h.
Die nach den Verfahren b) 1.-3. hergestellten elektrooptischen Systeme zeichnen sich durch einen breiten Arbeitstemperaturbereich, günstige Werte für die elektrooptischen Parameter und deren Temperaturabhängigkeit und insbesondere durch eine niedrige Schwellenspannung aus.According to the procedure b) 1.-3. manufactured electro-optical Systems are characterized by a wide working temperature range, favorable values for the electro-optical Parameters and their temperature dependence and in particular characterized by a low threshold voltage.
Claims (12)
einer der Reste Q¹ und Q² 3-Fluor-4-cyanphenyl oder 3,5-Difluor-4-Cyanphenyl und der andere Rest wobei mindestens einer der Ringe und der andere Ring oder trans-1,4-Cyclohexylen,
R Alkyl mit bis zu 12 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen und durch -O- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können, und
n=1 oder im Fall und Q²=R n=0 bedeuten. 1. Electrically switchable liquid crystal system containing nematic microdroplets with positive dielectric anisotropy in a transparent matrix, the microdroplets containing one or more compounds of the formula I. wherein
one of Q¹ and Q² 3-fluoro-4-cyanophenyl or 3,5-difluoro-4-cyanophenyl and the other group taking at least one of the rings and the other ring or trans-1,4-cyclohexylene,
R alkyl having up to 12 carbon atoms, in which one or two non-adjacent CH₂ groups and can be replaced by -O- and / or -CH = CH-, and
n = 1 or in the case and Q² = R n = 0 mean.
R¹ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können,
Y eine Einfachbindung, -COO- oder -OOC-, und bedeuten.2. System according to claim 1, characterized in that the liquid crystal contains one or more compounds selected from the compounds of the formulas II-IV, wherein
R¹ are each independently an alkyl group with 1-15 C atoms, in which one or two non-adjacent CH₂ groups can also be replaced by -O-, -CO- and / or -CH = CH-,
Y is a single bond, -COO- or -OOC-, and mean.
L und E jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl sind, und
R′ und R′′ jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy jeweils mit 1-8 C-Atomen oder CN, CF₃, F, Cl oder NCS bedeuten.5. Electro-optical system according to at least one of claims 1-4, characterized in that the liquid crystal contains further compounds of the formulas 1-5 R'-LER '' (1) R'-L-COO-ER '' (2) R '-L-OOC-ER''(3)R'-L-CH₂CH₂-ER''(4)R'-LC≡CER''(5) where
L and E each independently form a divalent radical from -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe - and -G-Cyc- and their mirror images formed group, where Phe unsubstituted or substituted by fluorine-substituted 1,4-phenylene, Cyc trans-1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, pyr pyrimidine-2,5-diyl or Pyridine-2,5-diyl, dio 1,3-dioxane-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) ethyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5- are diyl or 1,3-dioxane-2,5-diyl, and
R 'and R''each independently represent alkyl, alkenyl, alkoxy, alkenyloxy or alkanoyloxy each with 1-8 C atoms or CN, CF₃, F, Cl or NCS.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4034590A DE4034590A1 (en) | 1989-11-01 | 1990-10-31 | Electro-optical LC system |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4034590A1 true DE4034590A1 (en) | 1991-05-02 |
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ID=25886620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4034590A Withdrawn DE4034590A1 (en) | 1989-11-01 | 1990-10-31 | Electro-optical LC system |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4034590A1 (en) |
-
1990
- 1990-10-31 DE DE4034590A patent/DE4034590A1/en not_active Withdrawn
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