DE2745050A1 - Material aus fluessigen kristallen - Google Patents
Material aus fluessigen kristallenInfo
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Description
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE
IRMGARDSTRASSE 15 ■ D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-79 7078 · TELEX O5-212156 kpat d
- 3-
1658 V/K/rm
SHARP KABUSHIKI KAISHA Osaka / Japan
Material aus flüssigen Kristallen
809815/0766
Beschreibung; 2 7 A 5 O 5 O
Die Erfindung betrifft ein Material aus flüssigen Kristallen zur Verwendung für . Anzeigevorrichtungen, in denen
die optischen Eigenschaften eines flüssigen Kristalls durch Anlegung eines elektrischen Feldes verändert werden. Die
Erfindung betrifft insbesondere ein positiv dielektrisches anisotropes nematisches Material aus flüssigen Kristallen,
bei den die Schwellenspannung für die Bewirkung der erforderlichen Veränderung der optischen Eigenschaften niedrig
ist und das über einen weiten Temperaturbereich stabil ist.
Es ist bekannt, daß bestimmte flüssige Kristalle, die lange und stark polare Moleküle haben, zwischen der festen und
der flüssigen Phase in einer Mesophase vorliegen können, in der eine langbereichsausrichtung der Moleküle vorliegt.
Ein Beispiel einer bekannten Verwendung eines Materials aus flüssigen Kristallen ist die Bildung einer Anzeige-" .
zelle, indem zwischen zwei Glasplatten ein positiv dielektrisches anisotropes Material aus flüssigen Kristallen eingeschlossen
wird. Polarisatoren, die zueinander im rechten Winkel angeordnet sind, sind an die äußeren gegenüberliegenden
Glasplatten angeschlossen, während transparente Elektroden an die Innenseite der Platten angeschlossen sind.
Die Platten sind so angeordnet,und sie empfangen eine solche
Oberflächenbehandlung, daß bewirkt wird, daß sich die
Moleküle des Materials aus den flüssigen Kristallen in einer Schneckenlinie mit einer Verdrehung von 90° orientieren.
In Abwesenheit eines an die Anzeigezelle angelegten elektrischen Feldes wird Licht, das durch die Zelle hindurchgeht,
durch das Material aus den flüssigen Kristallen um 90° gedreht, so daß der Effekt der angefügten Polarisatoren
aufgehoben wird. Auf diese Weise kann Licht, das auf eine Seite der Zelle auftrifft, durch die Zelle hindurch-
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gehen und es erscheint auf der anderen Seite der Zelle. Wenn jedoch auf dem Wege über die Elektroden ein elektrisches
Feld auf das Material aus den flüssigen Kristallen angelegt wird, dann bilden Moleküle des Materials eine homestrope
Phase und haben daher keinen polarisierenden Effekt. Dies führt dazu, daß die Zelle nun einen System aus gekreuzten
Polarisatoren gleichwertig ist und den Durchgang des Lichts unterbricht. Durch eine solche Zelle kann eine
gewünschte Anzeige durch Auswahl eines geeigneten Elektrodenmusters erhalten v/erden. Die gleichen Prinzipien gelten
naturgemäß dann, wenn anstelle, daß das Licht auf eine Seite der Zelle auftrifft und eine Anzeige auf der gegenüberliegenden
Seite davon betrachtet wird, die Zelle weiterhin auf einer Seite davon einen Reflektor enthält und das Licht
darauf auftritt und wenn die Anzeige auf der gegenüberliegenden Seite der Zelle betrachtet wird.
Die erforderlichen charakteristischen Eigenschaften von Materialien aus flüssigen Kristallen, die in Anzeige- bzw.
Darstellungsvorrichtungen verwendet werden, können wie folgt zusammengefaßt werden:
1. Temperaturbereich der flüssigen Kristalle:
Da Anzeigevorrichtungen normalerweise im Temperaturbereich von O bis 4O°C verwendet werden, sollte der Temperaturbereich,
in dem das Material aus den flüssigen Kristallen in der oben beschriebenen Mesophase vorliegt, breit sein und
mindestens -10 bis 500C betragen.
2. Schwellenspannung:
Wenn der Energieverbrauch der Anzeigevorrichtung niedrig gehalten werden soll, dann muß die Schwellenspannung, d.h.
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die Spannung, die erforderlich ist, daß bewirkt wird, daß sich die Moleküle der flüssigen Kristalle genügend von
einer normalen Orientierung bev/egen, daß optische Effekte beobachtbar sind, niedrig sein. Die Schwellenspannung V^
steht mit der anisotropen Induktivität ε des Materials aus den flüssigen Kristallen wie folgt im Zusaiunenhang:
Vth α
Anders ausgedrückt, das Material aus den flüssigen Kristallen sollte vorzugsweise eine hohe anisotrope Induktivität
ε haben. Die Schwellenspannung muß normalerweise in Anzeigevorrichtungen, wie z.B. Taschenrechnern, niedrig sein, da
in solchen Vorrichtungen der verfügbare Raum und die Kapazität der Batterien begrenzt ist. Dies gilt insbesondere
für Rechner, die so kontrolliert v/erden, daß sie mit einer Gittervorspannung zusammenpassen, welche durch Batteriespannungen
bestimmt wird, und für Antriebssysteme, um eine gute Verläßlichkeit zu erhalten.
3. Antwortzeit:
Es besteht ein gewisser Zeitraum, der für eine Anzeigezelle erforderlich ist, damit diese sich von dem "Aus-" zum
"Ein-"Zustand oder umgekehrt verändert, nachdem ein "EinSignal" oder "Aus-Signal" angelegt wird. Die Antwortzeit
für ein gegebenes Material variiert je nach der Dicke der
Anzeigezelle, der Art des Schaltantriebs und auch der Viskosität des Materials. Im allgemeinen sollte sie 300 Millisekunden
oder weniger bei 25°C und 700 Millisekunden oder weniger bei 0°C sein.
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4. Orientierbarkeit:
Innerhalb des Temperaturbereichs der flüssigen Kristalle sollten die Moleküle der flüssigen Kristalle im Normalzustand
gut geordnet sein und sie sollten durch Kontakt mit einem oberflächenbehandelten Glas oder einem anderen Substrat,
das die Hülle der Anzeigezelle darstellt, leicht in eine normale Orientierung ausgerichtet v/erden können. Hierzu
wird es bevorzugt, daß das Material aus den flüssigen Kristallen keine niedrige Oberflächenspannung hat und daß
das Substrat durch das Material aus den flüssigen Kristallen leicht benetzbar ist.
5. Stromverbrauch:
Der Stromverbrauch, der die Summe des kapazitiven Stroms und des Gleichstroms, der erforderlich ist, um die Anzeigevorrichtung
zu betreiben, ist, sollte niedrig sein. Der kapazitive Strom hängt von der dielektrischen Konstante des
Materials aus den flüssigen Kristallen ab und er ist für eine gegebene Schwellenspannung konstant. Der Gleichstromverbrauch
hängt von der Reinheit des Materials aus den flüssigen Kristallen ab und er wird im allgemeinen indirekt abgeschätzt.
6. Verläßlichkeit:
Eine Anzeigevorrichtung muß die erforderlichen charakteristischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum beibehalten.
Da es im allgemeinen im Hinblick auf die Produktionskosten nicht zweckmäßig ist, Anzeigevorrichtungen
vollständig hermetisch abzuschließen, muß das für Anzeigezwecke verwendete Material aus flüssigen Kristallen chemisch
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stabil sein und eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, Alkalien und Säuren haben. Insbesondere kann eine Verschlechterung
der chemischen Eigenschaften des Materials aus den flüssigen Kristallen zu einem erhöhten Energieverbrauch
der Anzeigevorrichtung führen, so daß die Betriebszeit der verwendeten Batterie vermindert wird und
die Kosten erhöht v/erden.
Von den bekannten flüssigen Kristallmaterialien genügt keines allen obengenannten Erfordernissen. Es ist daher zum
Erhalt eines zufriedenstellenden Materials für Anzeigevorrichtungen erforderlich, ein Gemisch aus unterschiedlichen
Materialien zu verwenden.
Strukturbeispiele von flüssigen Kristallmaterialien sind
z.B. Schiffsche Basen(-/cA-gh = N -/"o\-) Azoxyverbindungen
(-/"oV N = N -/θ/" ), Ester (V~oy coo -/ÖV ) "1^ Biphenyl-
>—' — . \—/__ \ ' j _J—\ /—\ /—ν
( -/o\__/~ö\_ ) oder Terphenyl verbindungen * Yv\°/"~(0/- *
Von diesen Materialien haben die Schiff'sehen Basen die
Nachteile, daß sie hochviskos sind und eine geringe Antwortgeschwindigkeit haben und daß weiterhin ihre Verläßlichkeit
niedrig ist, da sie gegenüber einem Angriff durch Wasser extrem schlecht beständig sind. Die Azoxyverbindungen haben
im allgemeinen eine niedrige anisotrope Induktivität und sie erfordern daher verhältnismäßig hohe Werte der
Schwellenspannung. Die Ester sind zwar chemisch stabil, haben aber gleichfalls eine hohe Viskosität und daher nichtzufriedenstellende Antworteigenschaften.
Die Biphenyle sind chemisch stabil. Wenn sie in geeigneten Gemischen verwendet v/erden, dann können sie zufriedenstel-
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-•ff.
lende Antwortgeschwindigkeiten ergeben. V/enn jedoch das Gemisch
nur aus Biphenylen besteht, dann wird durch Variierung der Komponenten des Gemisches nur eine sehr geringe Variierung
der anisotropen dielektrischen Konstante erhalten und es ist daher nicht möglich, die Schv/ellenspannung unter einen
gesetzten Wert hinunter zu vermindern.
Um eine niedrigere Schwellenspannung zu erhalten, sollte das Gemisch des flüssigen Kristallmaterials ein Gemisch aus
einer Schiff'sehen Base oder einem Estermaterial, dae eine
höhere anisotrope dielektrische Konstante hat, einschließen.
Alternativ kann ein negatives flüssiges Kristallmaterial, d.h. ein Material mit einer negativen dielektrischen Anisotropie,
zugesetzt werden, obgleich dieses Material zur Verminderung der Schwellenspannung weniger v/irksam ist. Negative flüssige
Kristallmaterialien, die zugesetzt v/erden können, schließen Schiffsche Basen, Azoxyverbindungen, Biphenylverbindungen
und Ester ein. Schiffsche Basen mischen sich jedoch nicht gut. Azoxyverbindungen haben den Nachteil, daß,
wenn sie bis zu einer bestimmten Menge in dem Gemisch vorhanden sind, sie zu einer schlechten Orientierung der Moleküle
bei niedriger Temperatur führen, während die bekannten Biphenylverbindungen nicht die Bildung eines Materials mit
einem breiten Temperaturbereich gestatten. Ester haben zwar eine verhältnismäßig gute 'gegenseitige Löslichkeit mit anderen
flüssigen Kristallmaterialien, doch genügt das resultierende Gemisch, wenn die anderen Materialien des Gemisches
nicht einen weiten Flüssigkristalltemperaturbereich haben, nicht allen obengenannten Erfordernissen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Erfordernissen zu genügen, indem ein Material zur Verfügung gestellt wird, in
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den ein Biphenyl-Flüssigkristallmaterial oder ein Gemisch aus einem solchen Material, das allgemein gute Eigenschaften
hat, dessen Schwellenspannung jedoch ziemlich hoch ist, mit einem Ester vermischt ist, der chemisch stabil ist, jedoch
sehr viskos ist und daher eine verhältnismäßig langsame Antwort hat. Dadurch werden die Vorteile der verschiedenen Verbindungen
des Gemisches kombiniert, wodurch verbesserte Gesamteigenschaften in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erhalten v/erden.
Die erfindungsgemäßen flüssigen Kristalle bestehen aus einem Gemisch aus einer oder mehreren Biphenylverbindungen der
allgemeinen Formel X1 ~\0/\0/ Yi xxnäi einer oder mehreren
der Esterverbindungen der allgemeinen Formel X2 -\O\- c0° Λ 0V Y2
worin X1 für c n H(2n+i) oder CnH(2n+1)'° stelrt>
n in dedem
Falle eine Zahl im Bereich von A bis 8 ist, Y1 für -CN oder
CN, steht, X2 für CnHr2n+1N-O oder CnH^2n+1) steht,
η in jedem Falle eine Zahl im Bereich von 1 bis 8 ist und
l2 lur CnH(2n+1) oder CnH(2n+i)*° oder -"000AlA0H11 (2n+l)
CN/7i\_r* η oder -coo-ZcTy?1*
-C00-^0/-c n H(2n+l) -coo-^oy-
oder >Ν/7Λ „ u oder „mn-/7^yN C.
steht.
Gemäß der Erfindung wird ein Material aus flüssigen Kristallen mit den erforderlichen Eigenschaften auch durch Vermischen
von mindestens einer Esterverbindung mit der allgemeinen Formel:
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worin R1 für eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht, mit mindestens zwei Verbindungen aus der Gruppe Bipheny!verbindungen und Terpheny!verbindungen,
d.h. Verbindungen der allgemeinen Formeln:
R1O -^Ö)-(^- CN
v/orin R für eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht und R für η - C5Hii steht, erhalten.
Die Erfindung wird in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig.1(a) eine Aufsicht auf eine Anzeigezelle, die ein erfindungsgemäßes
Material aus flüssigen Kristallen enthält und die zur Messung der Schwellenspannung und
Antwortzeit verwendet wird;
Fig.1(b) einen Querschnitt, der entlang der Linie A-A der Figur 1(a) aufgenommen ist;
Fig. 2 ein Zeitfolgediagramm, welches Wellenformen der zum Betrieb der Anzeigezelle der Figur 1 verwendeten Spannungen
zeigt;
Fig.3(a) eine erläuternde perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Winkels, von dem aus die Messung
der Schwellenspannung erfolgt;
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Fig.3(b) eine Seitenansicht, welche der Figur 3(a) entspricht;
und
Fig. 4 eine scheiaatische Ansicht, die die Zusammenstellung
zur Messung der Antwortzeit zeigt.
In der Figur 1 ist eine typische . Flüssigk-ristall-Anzeigevorrichtung
dargestellt, welche ein Material aus flüssigen Kristallen 10 enthält, welches in einem Bereich angeordnet
ist, welcher durch ein Paar parallele Glasplatten 1 und 2 und Abstandselemente 6 definiert ist. Die Glasplatten 1 und
2 erhalten eine Oberflächenbehandlung, um die oben beschriebene Orientierung der Moleküle des Materials 10 zu erhalten.
Nach der Oberflächenbehandlung und Befestigung in der Anzeigezelle v/erden sie mit einem geeigneten Material gerieben,
um die Orientierung der Moleküle des Flüssigkristallmaterials 10 zu verstärken, wobei die Platten 1 und 2 so angeordnet
sind, daß ihre Reibungsrichtungen sich im rechten Winkel befinden.
Eine Vielzahl von Sätzen von transparenten Elektroden 3, die jeweils eine Segmentanzeige bilden, sind an die
Innenseite des Glassubstrats 1 angeheftet. An die Innenseite der Glasplatte 2 sind drei getrennte Elektroden 41, 42 und
43 angeheftet, die sich der Länge nach über die Anzeigezelle erstrecken. Jede davon liegt den; jeweiligen Elektroden der
Sätze der Elektroden 3 gegenüber. Jeder Satz der Elektroden
3 ist an eine äußere Antriebssignalquelle durch Klemmen 5 angeschlossen, von denen jede entweder direkt oder über Verlängerungsleitungen
zu zwei oder mehreren Elektroden des entsprechenden Satzes der Elektroden 3 in einer bekannten
Anordnung die Verbindung herstellt, worin Elektroden eines Satzes von Elektroden 3, die mit der gleichen Klemme 5 ...
verbunden sind, unterschiedlichen Elektroden 41 ... gegenüberliegen. Die Elektroden 41 ... enthalten wie notwendig
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herausgeschnittene Teile, so daß die Elektroden 41 nicht in Reihe mit den Verlängerungsleitungen der Klemmen 5 sind.
Polarisatoren 7 und 3, die sich zueinander im rechten Winkel befinden, sind an die Außenseiten der Glassubstrate 1
bzw. 2 geheftet. Ein Reflektor 9 ist an die Außenseite eines Polarisators 8 angeschlossen, so daß eine Anzeige an der
Seite der Platte 1 der Anzeigezelle betrachtet werden kann.
Eine solche Zelle kann zur Erzeugung der erforderlichen Anzeige durch den sogenannten 1/3-Vorspann-1/3-Tastbetrieb
angetrieben werden. Dies wird unter Bezugnahme auf Figur 2 kurz erläutert. In der Figur zeigt der obere Teil die Wellenform
der Spannung, die wiederholt an die Elektrode 41 angelegt
wird. Der Mittelteil zeigt die Wellenform eines "EinSignals11, damit bewirkt wird, daß eine Anzeige durch eine
jeweilige Elektrode 3 gegeben wird, welche ein Anzeiget segment bildet. Der untere Teil zeigt die Wellenform eines
"Aus-Signals", um zu bewirken, daß ein Anzeige segment . keine Anzeige gibt. Eine Spannung der gleichen Wellenform, jedoch
mit aufeinanderfolgend verzögernder Phase, wird ebenfalls an die Elektroden 42 und 43 angelegt. Die Frequenz aller
angelegten Spannungen beträgt geeigneterweise 200 Hz. Wenn man annimmt, daß die Schwellenspannung des Flüssigkristallmaterials
10 V ist, dann sind die Spannungsstufen V1 bis V4 in der V/eise angeordnet, daß V = V1 - V2 = V2 - V3 =
V3 - V4. Wenn man beim 1/3-Vorspann-i/3-Tastbetrieb annimmt,
daß es erforderlich ist, daß eine Anzeige durch die . Segmentelektrode 31 bewirkt wird, die durch die gestrichelten
Linien angezeigt is% und wenn sie an die Klemme 51 angeschlossen
ist, dann führt ein "Ein-Signal" der angegebenen Wellenform, das an die Klemme 51 angelegt wird, zu einer
Spannung, die größer ist als die Schwellenspannung V, welche während der Zeiträume + 1 und + 4 an den Teil des
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Flüssigkristallmaterials angelegt wird, der zwischen der Segmentelektrode 31 und der Elektrode 41 liegt. Hierdurch
erscheint das erforderliche Segment 31 als Anzeige gegen einen Kontrasthintergrund, der durch die anderen
Teile des Materials 10 und der Anzeigezelle gebildet wird. V/ährend der Perioden t2 und t3 wird eine 1V'-Vorspannung
zwischen der Segmentelektrode 31 und der Elektrode 41 gehalten, um eine vollständige Wiederausrichtung der Moleküle
des Materials 10 zu verhindern. Das Nettoergebnis ist, daß die Anzeige durch das Segment . 31 als kontinuierlich erscheint.
Wenn das "Ein-Signal" an der Klemme 51 aufrechterhalten
\7ird, dann wird eins Vorspannung von 1V v/ährend
der Perioden t5 und t6 angelegt. Sodann wird eine Spannung von 3V über die ; Segmentelektrode 31 und die Elektrode
41 in der Periode ti des nächsten Zyklus angelegt, wodurch die Anzeige durch das Segment 31 kontinuierlich gemacht
wird.
Während dieses Zeitraums wird das "Ein-Signal" auch an die andere . . . Segmentelektrode angelegt,
welche in Figur 1 unmittelbar unter der .
·." Segmentelektrode 31 dargestellt ist. Da jedoch diese andere Segmen^elektrode der gemeinsamen Elektrode 42
gegenüberliegt und die Spannung, welche an die Elektrode angelegt wird, gegenüber derjenigen zurückbleibt, die an
die Elektrode 41 angelegt wird, geht die Spannung über dieser . Segmentelektrode und der Elektrode 42 nicht über 2V1
hinaus, d.h. sie ist geringer als die Schwellenspannung des Materials 10, während des oben beschriebenen Zyklus.
Eine Anzeige wird durch diesen Elektrodenabschnitt nur dann bewirkt, wenn das "Ein-Signal" für die Klemme 51 in der
gleichen Weise, wie dies in Figur 2 gezeigt ist, mit der Wellenform der Spannung übereinstimmt, welche an die gemeinsame
Elektrode 42 angelegt wird.
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- Ji ..
Un eine Anzeige durch eine der Segmentelektroden, die mit der Klenme 51 verbunden sind, vollständig zu verhindern, wird
an eine Klemme 51 ein "Aus-Signal" angelegt, das, wie im
unteren Teil der Figur 2 dargestellt ist, zwischen 2V und 3V variiert. Dieses verhindert, daß die Spannung über den
Segmentelektroden und den gemeinsamen Elektroden während irgendeines Teils der Zyklen der Spannung, die an die gemeinsamen
Elektroden angelegt ist, über 1V* hinausgeht.
Der oben beschriebene 1/3-Vorspann-i/3-Tastbetrieb bzw. -Antrieb
hat die Vorteile, daß einfachere Schaltkreise und weniger Abgabeklemmen erforderlich sind als bei der sogenannten
statischen Betriebs- bzw. Antriebsart, bei der eine Kontrolleingangsklemme für jede einzelne Segmentelektrode
vorgesehen sein muß. Der sogenannte 1/4-Vorspannbetrieb bzw. -antrieb erfordert zwar noch weniger Abgabeklemmen,
führt aber oft zu einer schlechten Qualität der Anzeige.
Das erfindungsgemäße Flüssigkristallmaterial ist besonders
gut geeignet, jedoch hierauf nicht beschränkt, in einer Anzeigevorrichtung verwendet zu werden, bei der ein 1/3-Vorspann-1/3-Tastbetrieb
bzw. -antrieb angewendet wird,da - wie aus den unten beschriebenen Testergebnissen hervorgeht
- das Material niedrige Schwellenspannungen und eine rasche Antwortzeit hat. Es sind daher nur niedrige Spannungen
und kleine Spannungsbereiche für eine Anzeigekontrolle erforderlich und die Anzeige kann rasch bewirkt werden.
Es wurde eine Vielzahl von Anzeigezellen, wie sie im Zusammenhang
mit der Figur 1 beschrieben wurden, jeweils mit einer Dicke von 7 bis 9 nun hergestellt und bei Tests zur
Messung der charakteristischen Eigenschaften mit Einschluß der Schwellenspannung und der Antwort des Flüssigkristall-
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materials gemäß der Erfindung verwendet. Die Anzeigezellen
wurden bei den Tests im i/3-Vorspannungs-i/3-Tastbetrieb
angetrieben.
Bei der Anordnung gemäß Figur 3 wurde zur Messung der Schwellenspannung eine Spannung mit einer Frequenz von 1 Hz
an gegenüberliegende Elektroden angelegt. Die Spannung, bei der ein Anzeigeeffekt erhalten wurde, wurde durch Beobachtung
entlang einer Linie bestimmt, welche bezogen auf die zwei Ebenen θ und "ψ in rechten Winkeln zueinander und senkrecht
zu der Ebene der Plattenseite 1 der Anzeigezelle vollständig auf der Ebene θ war und einem Winkel von 60° zu der
Vertikalen hatte, d.h. θ° = 60° und f° =0.
Bei der Anordnung der Figur A wurde zur Messung der Antwort Licht von einer Lichtquelle auf die Anzeigeoberfläche, d.h.
die Seite der Elektrode 1 der Anzeigezelle mit einem Winkel von 45° zu der Vertikalen gerichtet und das reflektierte
Licht wurde durch eine Dosierungsvorrichtung dosiert, welche so angeordnet war, daß sie Lichtstrahlen, die mit einem
Winkel von 15° zu der Vertikalen und mit einem Winkel von 60° zum Einfallswinkel darauf auf die Anzeigezelle aufnahmen.
Wenn die Menge des Lichts, die von der Dosierungsvorrichtung aufgenommen wird, wenn die Anzeigezelle nicht betrieben
wird, als Standardmenge genommen wird, dann wird die Anstiegszeit Tr als der Zeitraum ausgedrückt, der zwischen
der Anwendung eines "Ein-Signals" und dem Abfall des aufgenommenen
Lichtes auf 10% der Standardmenge verstreicht. Die Abfallzeit Td wurde als der Zeitraum ausgedrückt, der zwischen
Anlegung eines"Aus-Signals" nach einem "Ein-Signal" und dem Anstieg der aufgenommenen Lichtmenge auf 90% des
Standardwerts verstreicht.
reflektiert wurden,
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Die Erfindung v;ird in den Beispielen erläutert. In den Tests wurden folgende Flüssigkristallmaterialien verwendet. Die
Verhältnismengen sind Gew.-%.
49% 29% 14%
8%
Dieses Gemisch, das unter dem Warenzeichen "E7" von B.D.H.
Chemicals Ltd., USA, erhältlich ist und das nachstehend als Gemisch A bezeichnet wird, hat einen Flüssigkristalltemperaturbereich
von 60 bis 10°C. Es wurde auch ein Gemisch B mit folgender Zusammensetzung hergestellt, das unter dem
Warenzeichen "ZL389" von E. Merck AG, Darmstadt, vertrieben
wird.
Es wurde auch ein Gemisch B mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
CH3O -0. COO -φ- C5H11 57,3%
C6H13° \£/ C°0 -\OJ- C5H11 28/7%
C6H13° \°/ ^0 "(O)- co°
CN
C5H11 _ 14.0%
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ή*
Das Gemisch B hat einen Flüssigkristalltemperaturbereich von 60 bis 200C.
Die Gemische A und B wurden in verschiedenen Verhältnismengen vermischt und in Tests zur Bestimmung des nematisch-isotrop-Übergangspunkts,
der Schwellenspannu ig und der Antwortzeit verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
Der N-I-Übergangspunkt zeigt den Übergangspunkt vom
nematischen in den isotropen Zustand an. V.r.m.s. ist die effektive Spannung, Tr die Anstiegszeit, Td die Fallzeit
und X gibt das Verhältnis der Gemische A und B wie folgt an: Gemisch A : Gemisch B = 1 - X : X.
X Flüssigkristall- Schwellentemperaturbereich spannung
Antwortzeit (msec)
N-I-Übergangspunkt (V.r.m.s.) (0C) bei 25°C
3 Tage bei -20°C
stehengelassen
stehengelassen
60
kein Einfrieren
1,5
Tr
Td 25°C
150
135
Tr
Td 00C
| 4 | kein | 60 | 1 | ,17 | 60 | 650 | |
| 0 | Einfrieren | 70 | 200 | ||||
| 55 | kein | 60 | 1 | ,3 | 50 | 400 | |
| o, | Einfrieren | 115 | 310 | ||||
| kein | 60 | 1 | Λ | 95 | 600 | ||
| o, | Einfrieren | 120 | 390 | ||||
1000
510
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"Wie aus Tabelle I ersichtlich wird, ist bei dem erfindungsgemäßen
Flüssigkristallmaterial die Schwellenspannung niedrig und sie kann durch Variierung des Verhältnisses der
Gemische A und B in der erforderlichen V/eise variiert werden. Es wird aber ersichtlich, daß zufriedenstellend kurze
Antwortzeiten erhalten werden.
Im allgemeinen nimmt die Orientierbarkeit der Moleküle des Flüssiglcristallmaterials ab, wenn der Anteil des Gemisches
B erhöht wird. Hinsichtlich der Verwendung des Materials in praktischen Anzeigevorrichtungen ergeben sich jedoch für
Verhältnisanteile des Gemisches B bis zu 6O?6 keine Probleme.
Das oben beschriebene Gemisch A wurde in Kombination mit anderen Komponenten verwendet, wodurch die folgenden Zusammensetzungen
der Beispiele 2 bis 6 erhalten wurden.
Gemisch A: 60%
CH3O -<OV COO-(OV C11H11 24%
4%
Die charakteristischen Eigenschaften des Materials des Beispiels 2 waren wie folgt:
Flüssigkristalltemperaturbereich: 60 bis 200G (kein Einfrieren
nach 5-tägigem Stehenlassen bei -200C).
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Schwellenspannung: 1,25 V.r.m.s.
Antwortzeit (msec): 25°C
Antwortzeit (msec): 25°C
Tr 1OO 500
Td 70 180
Gemisch A 609ο
CH3O -/5Y- coo -/oV C5H11 16%
CH3O "(θ)" COO -(Oy- C6H13 16%
ZO) /OV C4H9 8%
Bei der Auswahl der Zusammensetzung des Beispiels 3 wurde die Tatsache berücksichtigt, daß die Orientierbarkeit je
nach dem Typ der verwendeten Esterverbindung variiert. Es wurde davon ausgegangen, daß Verbindungen der allgemeinen
Formel CH3O -\O}~ COO -\Cy~ R (worin R für eine Al- "
kylgruppe steht), die kurze Seitenketten und stark polare Moleküle haben, eine verbesserte Orientierbarkeit ergeben
würden. Tatsächlich wurde festgestellt, daß die Orientierbarkeit des Materials des Beispiels 3 besser war als das
Material der Beispiele 1 und 2. Die charakteristischen Eigenschaften des Materials des Beispiels 3 sind wie folgt:
Flüssigkristalltemperaturbereich: 53 bis -200C
(kein Einfrieren nach 5-tägigem Stehenlassen bei -20°C) Schwellenspannung: 1,25 V.r.m.s.
Antwortzeit (msec): 25°C 0^C
Tr 70 500
Td 75 230
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Gemisch A
40% CH3O -(O)-COO -(5V C5H11 28%
C6H13° "(ÖV000 "^OV C5H11 24%
C4H9 '\O^-COO-^ycOO-/oV C4H9 8%
Die charakteristischen Eigenschaften des Materials des Beispiels 4 sind wie folgt:
Flüssigkristalltemperaturbereich: 60 bis -20°C
(kein Einfrieren nach 5-tägigem Stehenlassen bei -200C)
Schwellenspannung: 1,4 V r.m.s.
Antwortzeit (msec): 25°C 00C
Tr 110 700
Td 90 290.
Die charakteristischen Eigenschaften der Zusammensetzungen der Beispiele 5 bis 8 sind in der Tabelle II zusammengestellt.
Gemisch A 97,5%
C4H9 -(O)- COO -(O)- CN 2,596
Das Material dieses Beispiels zeigte eine gute Antwort und es hatte einen niedrigen Schwellenwert. Es gestattete den
Erhalt von guten Anzeigeergebnissen ohne Verwendung eines
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-VS-
2%
ergänzenden Aufwärtskreises, wie er oftmals in Anzeigevorrichtungen
verwendet werden muß, beispielsweise in Form von zwei Silberoxidzellen. Anders ausgedrückt, das Material
ist zur Verwendung in sehr kleinen Rechnern oder anderen kleinen Anzeigevorrichtungen, beispielsweise Uhren,
sehr gut geeignet.
Beispiel β
Gemisch A
C4H9
C5H11
COO
cn
CN
cn
| 80. | 0% |
| 5. | 0% |
| 6. | 0% |
| 9. | 0% |
49.3% 13.1% 11.4% 16.2% 10.0%
Das Material dieses Beispiels besteht lediglich aus dem Gemisch A. Dieses Beispiel wird als Vergleichsbeispiel
angegeben.
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Aus Tabelle II wird ersichtlich, daß der Schwellenwert für das Gemisch A allein niedrig ist, daß aber die Antwortzeit
erheblich größer ist als für das erfindungsgemäße Material, welches die Vorteile von guten Gesamteigenschaften hat.
Beispiel Flüssigkri- Meßtempestallbereich
raturen
Schwellen- Antwortzeit spannung Tr Td
| 5 | 60 bis -1O°C oder weniger |
O0C 25° |
1,28V 1,13 |
900ms 120 |
230ms 80 |
| 6 | 57 bis -10°C oder weniger |
0° 25° |
1,15 1,0 |
700 85 |
220 80 |
| 7 | 60 bis 00C oder weniger |
0° 25° |
1,15 1,0 |
950 | 230 |
61 bis -10°C
1,32
1,17
1,17
1500 180
130 55.
Ende der Beschreibung.
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Claims (2)
1. Material aus flüssigen Kristallen, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Verbin
dung mit der allgemeinen Formel:
und mindestens eine Verbindung mit der allgemeinen Formel:
enthält, worin bedeuten:
X1 = CnH(2n+1) oder CnH(2n+1)°* wot)ei n eine Zahl im Bereich
von 4 bis 8 ist;
Y1 = -CU oder
X2 = c n H(2n+1)° oder CnH(2n+1)' wotiei n eine Zahl im Bereich
von 1 bis 8 ist, und
Y2 - CnH(2n+1) oder CnH(2n+i)° oder
oder -COO-^OJrCnH21n+1J oder
wobei η im Bereich von 1 bis 8 liegt.
2. Material aus flüssigen Kristallen, dadurch gekennzeichnet , daß es zwei oder mehrere Biphenylverbindungen
oder Terphenylverbindungen der allgemeinen Formeln:
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R2
vjorin R für eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
land R für n-Cr-tL.· stehen, und mindestens eine Esterverbindung
der allgemeinen Formel:
R -(^ycOO-(oy- CN
worin R eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen
bedeutet, enthält.
809815/0766
Applications Claiming Priority (2)
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| JP12054076A JPS5345682A (en) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | Liquid crystal composition |
| JP14602076A JPS5368687A (en) | 1976-11-30 | 1976-11-30 | Liquid crystal composition |
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| DE2745050A1 true DE2745050A1 (de) | 1978-04-13 |
| DE2745050C2 DE2745050C2 (de) | 1983-03-10 |
Family
ID=26458104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2745050A Expired DE2745050C2 (de) | 1976-10-06 | 1977-10-06 | Material aus flüssigen Kristallen |
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