DD234278A1

DD234278A1 - Schaltzeitverkuerzende dotierungen fuer kristallin-fluessige gemische

Info

Publication number: DD234278A1
Application number: DD85272798A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Demus; Michael Keil; Anton Hauser
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1986-03-26
Also published as: JPS61176686A; GB8601151D0; US4767565A; DE3544292A1; CH666900A5; GB2170215A; GB2170215B

Abstract

Die Erfindung betrifft schaltzeitverkuerzende Dotierungen fuer kristallin-fluessige nematische Gemische. Ziel der Erfindung sind kristallin-fluessige Gemische mit kurzen Schaltzeiten fuer optoelektronische Bauelemente. Erfindungsgemaess werden kristallin-fluessigen nematischen Substanzen Verbindungen der allgemeinen Formel CmH2m2, in der m 10 bis 35 bedeutet, zugesetzt. Die Gemische sind einsetzbar in optoelektronischen Bauelementen zur Modulation des durchgehenden oder auftreffenden Lichtes sowie zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und Abbildungen.

Description

Seispiel 2	21,2
Mischung A	28,2
	21,2

8,1

3,7

12,0

5,6

^₁₃

<9)-^G6^H13

	Mischung	A	,9 kJ
	/_NI=46°C	' E~	%50
V⁰G	u_o/Y	t_E50/ms	68
20	1,34	156	50
25	1,23	133	41
30	1,17	106	36
35	1,06	90	32
40	0,98	80	31
45	0,93	72	30
50	0,88	67

Mischung A + 4 Gew.-%

U₀ZY	^50
1,24	127
1,11	86
1 ,01	79
0,93	55
0,87	48
0,80	45
0,75	41

Ά50

51 44 35 30 27 24 22

Mischung A + 4 Gew_o-%

ITI

20 25 30 35 40 45 50

44 ⁰O;

u_ozv 1,34 1,19 1,05-0,95 0,85 0,77 0,69

Ab₁, = 142

121

114

103 100

96 92

10,7 kJrao

l"¹

44 42 38 35 32 29

Beispiel 3

MischunglT+~10

Mischung A + ²^HI = 56 ⁰C; Zß/°Q U_o/Y

25 30

10 Mol-% B

35 40 45 50

1,30 1,22 1,15 1,09 1,05 0,97 0,92 = 10,4 kJraol

140

130

107

98

89 82 74

"¹

59 42 34 31 28 26 25

LIischung A + 10 Mo 1-% B + 4 Gew_e-%

=

20 25 30 35 40 45 50

⁰G; U₀ZV 1,23 1,17

1,04 0,98

0,94 0,89 0,85

_E5Ö

118

110

103

97

92

87

85 =9,4 kJmol

"¹

43 36 31 27 24 21 18

Beispiel 4

Mischung A + 10 Mol-% B + 10 Mol-% C

20

25 30

35 40

45 50

ü_o/v

2,01 1,65 1,52

1,43 1,33 1,23 1,16

168 162 155 146 138 130 122

kJmol

""¹

^50

116

98 86 75 67 61 55

/ms

(C)

Mischung A + 10 Mol-% B + Mol-% C + 4 Gew,-% C

2,14

1,73 1,49 1,33 1,20

1,09 0,98

Έ50 165 160 151 142 135 125 100

E" /ms

/ms

122

97

77 65 55 46 38

Beispiel 5

Mischung A + 10 Mol-% B + 10 Mol-% D -Ov

Mischung A + 10 Mol-% B + 10 Mol-% D

(D)

Mischung A + 10 Mol-% B Mol-% D + 4 Gev/,-%

FT='	74°C; *	4E_E=19,4	kJmol	U₀Zv	⁰C;	ΛΞ_Ε=1	6,6 kJmol'¹
	u_o/v	t_Et-₀Zms	t_A50Zms	1,68		)Zms	t_A50Zms
25				1,50	99		50
30	1,60	115	64	1,40	83		38
35	1,49	101	51	1,32	72		30
40	1,42	90	41	1,25	66		24
45	1,35	86	33	1,18	60		21
50	1,29	•71	28	55		20

Beispiel 6

'Mischung A + 10 MoI-^ B + 10 Mol-% C + 10 lÄol-% D

Mischun

+ 10 Mol-% B

Mol-% C + 10 Mol-%

20 25 30 35 40 45 50

U₀A

2,27 1,99 1,78 1,58 1,46 1,36 1,28

125

116

108

101

94

87

82

=12,5 kJniol

80 69 59 51 42 36 31

Mischung A + 10 Mol-% B + C + Mol-% D + 4 Gew.-% C₀-H,-,,

#!„=65 ⁰C: 2IE-P=I 0.8 kJmol-1

U₀A	t_E50/ms
1,78	72
1,63	64
1,50	59
1,38	55
1,27	52
1,20	48
1,12	46

43 37 32 28 26 23 21

Beispiel 7

Biph entmischung Ξ 5 (BDH)

Bii s c hung	JO⁰C	E 5	,Ε_Ξ=38,	1 kJmol'	U	-1	+	4	Mischung E 5 + 4	45	/ms	,_=4	⁵ S	Gewo-% Cr₃	-
	^Uo		:_E50/ms	t	1	;_A50/ms			00			t_E50/ms	26,1 k Jmol
	1,	A i	250		1	126		TJ O	75		44	200	t_A50/ms
20	1,	63	206		1	92		1,	66		38	170	88
25	1,	46	167		1	73		1,	59		34	150	75
30	1,	30	136		1	55		1,	55		30	136	67
35	1,	18	99		1	48		1,	52		26	126	61
40	o,	07	80		1	45		1,		21	117	55
45	o,	98	62			41		1,	17	105	49
50		90		Mischung	E 5		1,	Cf ο ^mm/0		45
					; Δ		Gew	kJmol"'
			TSf⁰Q	o^A		,= 23,8	t-
			20	,57	"^50
			25 '	,40	1
			30	,29	1
			35	,23
			40	,17
			45	,12
			50	,07
				_L50/ms
		54
	47
	36
	33
	30
	27
26

Claims

Erfindungsanspruch:

Schaltzeitverkürzende Dotierungen für kristallin-flüssige Gemische, gekennzeichnet dadurch, daß diese eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel C_mH_2m + 2, in derm 10 bis 35 bedeutet, enthalten.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft schaltzeitverkürzende Dotierungen für nematische Gemische, die in optoelektronischen Bauelementen (Displays) zur elektronisch gesteuerten Modulation des durchgehenden oder reflektierten Lichtes, sowie zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und Abbildungen angewandt werden können.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Nematische kristalline Flüssigkeiten können in optoelektronischen Bauelementen (Displays) benutzt werden [G.Meier, E. Sackmann, J.G.Grabmaier: Applications of liquid Crystals Berlin, N.Y., London 1975].

Um für Displays geeignet zu sein, müssen die flüssigen Kristalle eine Vielzahl von Forderungen erfüllen, wozu auch sehr kurze Schaltzeiten gehören, die unter anderem auch durch niedrige Viskositäten erreicht werden können. Als viskositätserniedrigende Zusätze sind bis jetzt Dialkylbiphenylderivate vorgeschlagen worden [J.Krause, R.Steinsträßer, L.Pohl, F. del Pino, G.Weber, DE-OS 2 548360.] Nachteile in der Anwendung der Biphenylderivate sind die Erniedrigung der Klärpunkte, die durch Zumischung weiterer Substanzen wieder erhöht werden müssen. Weiterhin ist die Zugabe von ca. 25 Gewichtsteilen an Biphenylderivaten nötig, um die Viskosität auf die Hälfte herabzusetzen, wobei sich aber der Klärpunkt um fast 2O⁰C erniedrigt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung sind kristallin-flüssige Gemische mit kurzen Schaltzeiten für optoelektronische Bauelemente.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung sind Substanzen, welche die Rotationsviskosität von kristallinen nematischen Flüssigkeiten erniedrigen und damit zu schnellen Schaltzeiten führen und die sich ferner durch eine hohe Wirksamkeit und eine einfache Synthese auszeichnen.

Es wurde gefunden, daß durch Zusatz von 0,5 bis 30% einer oder mehrerer Verbindungen der allgemeinen Formel

mitm = 10 - 35 die elektrooptische Schaltzeit kristallinflüssigernematischer Substanzen stark vermindert wird.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Die nachfolgend genannten Mischungen werden in einer optoelektronischen Zelle vom Typ der Schadt-Helfrich-Zelle (verdrillte nematische Struktur, TNP-ZeIIe) eingesetzt. Die Zelle besteht aus zwei mit Hilfe von Abstandshaltern in einem Abstand von 7 bis 25μιτι fixierten, auf der Innenseite mit Zinndioxid versehenen Glasscheiben. Die Innenseite ist ferner nach bekannten Methoden so vorbehandelt, daß der zwischen den Scheiben befindliche Flüssigkristall sich parallel zu den Scheiben orientiert, die Vorzugsrichtung an den beiden Scheiben jedoch einen Winkel von 90° einschließt, so daß eine verdrillte nematische Struktur entsteht, die zwischen gekreuzten oder parallelen Polarisatoren angeordnet ist. Durch Ein- und Ausschalten des elektrischen Feldes erhält man starke Änderungen der Lichtdurchlässigkeit der Zelle.

In die Schadt-Helfrich-Zelle werden Mischungen folgender Verbindungen eingeführt:

Basiskomponente:

^n-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-^-'-cyanphenylesterDotant:

n-Eicosan In-C₂₀H₁₁₂)

Die Eigenschaften von Mischungen der Basiskomponente mit dem Dotanten sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt (Meßfrequenz 500Hz, Meßtemperatur 42,5°C, Schichtdicke 10Mm).

U₀ — Spannung für eine Intensitätsänderung von 10%

teso— Zeit von Anlegen des elektrischen Feldes biszum Erreichen einer Intensitätsänderung von 50% tA5o — Zeit vom Abschalten des elektrischen Feldes biszum Erreichen einer Intensitätsänderung von 50% y — Rotationsviskosität

θΝΐ - Klärtemperatur

θκΝ — Umwandlungstemperatur kristallin-nematisch

mol-%Dotant 0 2 8 10

T7TÖ Ϊ/Ι2 1/17 TTTs

t_K0(U = 2U₀)/ms 169 122 69 43

t_Eso(U5V)/ms 26 19 12 9

tAoc/ms 75 47 19 11

7CP 82 41 15 11

Ö_NI/°C 79 75-76 65-68 61-65

#kn7°C 47 46,5 46 ' 45,5

Die oben^; beschriebene elektrooptische Zelle vom Typ Schadt-Helfrich-Zelle (TNP-ZeIIe) wird in den weiteren Beispielen 2 bis 7 mit folgenden Substanzmischungen betrieben. Es wurden jeweils 4% der Verbindung der allgemeinen Formel (I) zu den Basismischungen zugegeben.

(Mess /ng der Schaltzeiten beim Doppelten der Schwellspannung U₀)
Δ E_E — Aktivierungsenergie für die Einschaltzeiten