WO1999005645A1 - Chipkarte mit mechanisch belastbarer bistabiler anzeige - Google Patents
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Definitions
- a chip card is a card, usually made of plastic and in
- a smart card is a chip card that also contains means for checking / controlling access to the card.
- this means can be an integrated circuit which controls who uses the stored information for what purpose. This can increase data security.
- Chip or smart cards are, for example, as telephone and credit cards
- a permanent, visible electronic display (display) on the card is desirable and has already been proposed for chip cards, which provides information, for example about fill level, remaining amount or dates.
- Such a display should also be visible without the application of an electrical voltage, since neither the thickness nor the manufacturing costs of a card permit the installation of a battery.
- the display must therefore have an optical storage capacity.
- surface-stabilized ferroelectric liquid crystal displays (SSFLCD) and bistable nematic displays see E. Lüder et al. 1997 International Symposium, Seminar & Exhibition, Society) have so far been used for such applications of Information Display, Boston, Massachusetts, article 9.4, SID 97 DIGEST, p. 109-
- SSFLCDs are already in use as computer displays, but their use in chip cards requires a considerably different property profile, which includes pressure and shock resistance, flexibility, low addressing voltage, legibility in daylight and particularly low thickness and weight, in addition to the optical storage capacity according to ISO 7816.
- Liquid crystal mixtures for those displays that are specially designed to meet the requirements of chip or smart cards.
- a ferroelectric liquid crystal mixture which contains one or more higher molecular components, which do not themselves have any ferroelectric liquid crystalline phases, as a stabilizing network (matrix) are particularly suitable for use in displays for chip cards.
- the invention therefore relates to a chip card containing a ferroelectric
- Liquid crystal display with a ferroelectric liquid crystal layer characterized in that the liquid crystal layer contains one or more higher molecular components which do not themselves form a ferroelectric liquid crystalline phase.
- the display according to the invention can be switched at voltages ⁇ 15 V, generally ⁇ 5 V, can be written over a wide temperature range and is robust against everyday loads such as pressure, bending, deformation or thermal stress.
- the liquid crystal layer contains one or more higher molecular components which stabilize the structure of the smectic liquid crystal necessary for the displays.
- the higher molecular weight components usually form a network (polymer matrix) in which the liquid crystal is embedded.
- the liquid crystal is characterized by the presence of the
- the inclined smectic optically active (ferroelectric) liquid crystal can consist of a mixture of low molecular weight compounds as well as a single substance.
- the liquid crystal preferably contains a non-optically active base mixture, preferably in a proportion of> 50% by weight, and one or more optically active compounds (dopants). If the liquid crystal consists of a single compound, then this must itself be optically active.
- the FLC generally has a spontaneous polarization of 0.1 to 100 nCcm, preferably 3 to 60 nCcm 2 , particularly preferably 5 to
- Suitable compounds for FLC are known to the person skilled in the art.
- suitable connections can e.g. describe by the general formula (I)
- R 1 , R 2 are identical or different a) hydrogen, -F, -Cl, -CF 3 , -OCF 3 or -CN, b) a straight-chain or branched alkyl radical (with or without asymmetrical carbon atom) with 1 to 20 carbon atoms, where b1) one or more non-adjacent and non-terminal CH 2 groups by -O-, -S-, -CO -O-, -O-CO-, -CS-O-, -O-CS-, -CS-S-, -S-CS-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO -O- or
- Cyclopropane-1, 2-diyl, 1, 4-phenylene, 1, 4-cyclohexylene or 1, 3-cyclopentylene can be replaced and / or b3) one or more H atoms replaced by F and / or Cl and / or CN and / or b4) the terminal CH 3 group can be replaced by one of the following chiral groups (optically active or racemic):
- R 1 , R 2 can be hydrogen, -F, -Cl, -CF 3 , -OCF 3 or -CN;
- R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 are the same or different a) hydrogen b) a straight-chain or branched alkyl radical (with or without asymmetric carbon atom) with 1 to 16 carbon atoms, b1) one or more not neighboring and non-terminal CH 2 -
- a ⁇ A 2 , A 3 , A 4 are identical or different 1, 4-phenylene, one or more H atoms being represented by F, Cl, OCH 3 , CH 3 , C 2 H 5 , CF 3 , OCF 3 and / or CN can be replaced, 1, 3-phenylene, where one or two CH groups can be replaced by N, pyridazine-3,6-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, Cl and / or CN can, pyridine-2,5-diyl, where one or more H atoms can be replaced by F, Cl and / or CN, pyrimidine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, Cl and / or CN can be replaced, 1, 4-cyclohexylene, where one or two H atoms can be replaced by CN and / or CH 3 and / or F, 1-alkyl-1-silacyclohexane-1, h-
- H atoms can be replaced by F and one or two CH- Groups can be replaced by N, indan-2,5-diyl, indan-1-one-2,5-diyl, benzothiazole-2,6-diyl, benzothiazole-2,5-diyl, benzoxazole-2,6-diyl , Benzoxazole-2,5-diyl, benzofuran-2,5-diyl, benzofuran
- a, b, c are 0 or 1, with the proviso that the compound of formula (I) may not contain more than four five or more-membered ring systems.
- the liquid crystal generally contains 1 to 35, preferably 2 to 25, particularly preferably 2 to 20 low molecular weight components.
- the components of the liquid crystal are preferably selected from the known compounds with smectic and / or nematic and / or cholesteric phases, for example of the formula (I). These include e.g. B .:
- Biphenyls such as in EP-A-0 207 712 or Adv. Liq. Cryst. Res.
- Phenylpyridines such as in Ferroelectrics 1996, 180, 269 or Liq.
- Possible chiral, non-racemic dopants are, for example: optically active phenyl benzoates, as for example in P. Keller
- optically active oxirane esters as described for example in EP-A 0 292 954, optically active dioxolane ethers, as described for example in EP-A 0 351 746, optically active dioxolane esters, as described for example in EP-A 0 361 272, optically active tetrahydrofuran-2-carboxylic acid esters, as described for example in EP-A 0 355 561, and - optically active 2-fluoroalkyl ethers, as for example in EP-A 0 237 007 and
- Particularly preferred components of the liquid crystal are those from groups A to P: A. phenylazaaryl derivatives of the formula (II),
- a 1 1, 4-phenylene, trans-1, 4-cyclohexylene or a single bond
- Z is -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH 2 O-, -OCH 2 - or -CH 2 CH 2 -.
- a ⁇ A 2 , A 3 , A 4 the same or different, 1, 4-phenylene, where one or two H atoms can be replaced by F or CN, pyridine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, pyrimidine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, trans-1,4-cyclohexylene, (1,3,4) -thiadiazole-2,5-diyl or naphthalene-2,6-diyl,
- R ⁇ R 2 the same or different, a straight chain or branched
- Alkyl radical with 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O -CO-O- or -Si (CH 3 ) 2 - can be replaced, A ⁇ A 2 , A 3 the same or different, 1, 4-phenylene, one or two
- H atoms can be replaced by F, pyridine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, pyrimidine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, trans-1,4-cyclohexylene, it being possible for one or two H atoms to be replaced by -CN and / or -CH 3 , (1, 3,4) -Thiadiazol- 2,5-diyl,
- M 1 , M 2 , M 3 are the same or different, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CH 2 -O-,
- Six ring is 0, 1 or 2
- a, b, c, d, e, f are zero or one, provided that the
- R 1 straight-chain or branched alkyl having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, one or two non-adjacent and non-terminal CH 2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O -CO- or
- -O-CO-O- can be replaced, R 2 straight-chain or branched alkyl having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, one or two non-adjacent CH2 groups also being replaced by -O-, -CO-, - CO-O-, -O-CO- or -O-CO-O- can be replaced, with the proviso that a CH 2 - that is not bound to oxygen
- R 2 or R 2 are identical or different straight-chain or branched alkyl radicals having 1 or 3 to 16, preferably 1 or 3 to 10, carbon atoms, one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups also being represented by - O-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, preferably -O-, -O-CO-, -CO-O-, can be replaced, R 3 -CH 3 , CF 3 or-C 2 H 5 , preferably -CH 3 , CF 3 ,
- a ⁇ A 2 the same or different, 1,4-phenylene, trans-1,4-cyclohexylene, preferably 1,4-phenylene.
- R 7 A BY ⁇ ⁇ CD R2
- A is N and B is CH or A is CH and B is N, C is N and D is CH or C is CH and D is N, it being possible for one or two CH groups to be replaced by CF groups, R ⁇ R 2 the same or different, a straight chain or branched
- Alkyl radical with 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- or -O -CO-O- can be replaced.
- R ⁇ R 2 are the same or different, a straight-chain or branched
- R 1 , R 2 the same or different, a straight-chain or branched
- R 1 is a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, with one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O -CO-, -O-CO-O- or -Si (CH 3 ) 2 - can be replaced, or the subsequent optically active group
- R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7, identical or different, H or a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 16 C atoms, P -CH 2 - or -CO- A 1 , A 2 , A 3 are the same or different, 1, 4-phenylene, where one or two H atoms can be replaced by F, pyridine-2,5-diyI, where one or two H atoms can be replaced by F, pyrimidine -2,5- diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, trans- 1, 4-cyclohexylene, where one or two H atoms can be replaced by -CN and / or - CH 3 , (1 , 3,4) -Thiadiazol-2,5-diyl, M 1 , M 2 identical or different, -CO-O-, -O-CO-, -CH 2 -O-, -O-CH 2 -, - CH 2 -
- R 1 is a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, with one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O -CO-, -O-CO-O- or -Si (CH 3 ) 2 - can be replaced, R 2 , R 3 , R 4 identical or different, H or a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 16 carbon atoms , A 1 , A 2 , A 3 the same or different, 1, 4-phenylene, where one or two H atoms can be replaced by F, pyridine-2,5-diyl, one or two H atoms each being F may be replaced, pyrimidine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, trans-1,4-cyclohexylene, where one or two H atoms are replaced by -CN and /
- M ⁇ M 2 the same or different, -CO-O-, -O-CO-, -CH 2 -O-, -O-CH 2 -,
- -CH 2 -CH 2 -, -CH N-, a, b, c, d, e zero or one.
- the asymmetric carbon atoms of the oxirane ring can be configured in the same or different R or S configuration.
- R 1 is a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, with one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO-O-, -O -CO-, -O-CO-O- or -Si (CH 3 ) 2 - can be replaced, R 2 , R 3 , R 4 identical or different H, a straight-chain or branched
- -CH 2 -CH 2 -, -CH N-, a, b, c, d, e zero or one.
- Asymmetric carbon atoms of the dioxolane ring can be configured the same or differently, R or S.
- R 1 straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 16 or 3 to 16 carbon atoms, where one or more non-adjacent and non-terminal CH 2 groups by -O-, -CO-, -O-CO- or -CO-O - can be replaced
- R 2 , R 3 , R 4 are the same or different, H or an alkyl or alkenyl radical having 1 to 10 or 2 to 10 C atoms, where R 2 and R 3 together can also be - (CH 2 ) 5 -, A ⁇ A 2 , A 3 identical or different 1, 4-phenylene, where one or two H atoms can be replaced by F, pyridine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, Pyrimidine-2,5-diyl, where one or two H atoms can be replaced by F, trans-1,4-cyclohexylene, where one or two H atoms can be replaced by -CN and / or -CH 3 , ( 1, 3,4) -Thiadiazol-2,5-diyl, M ⁇ M 2 identical or different, -CO-O-, -O-CO-, -CH 2 -O-, -O-CH 2 -,
- -CH 2 -CH 2 -, -CH N-, a, b, c, d, e zero or one.
- Asymmetric carbon atoms of the dioxolane ring can be configured the same or differently, R or S.
- pyrimidine-2,5-diyl where one or two H atoms can be replaced by F, trans-1,4-cyclohexylene, where one or two H atoms can be replaced by -CN and / or -CH 3 , (1, 3,4) -Thiadiazol-2,5-diyl, M ⁇ M 2 identical or different, -CO-O-, -O-CO-, -CH 2 -O-, -O-CH 2 - ,
- -CH 2 -CH 2 -, -CH N-, a, b, c, d, e zero or one.
- R 1 , R 2 are the same or different, straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 22 or 3 to 22 carbon atoms, and one or two non-adjacent and non-terminal CH2 groups by -O-, -CO-, -CO -O-, -O-CO- or -O-CO-O- can be replaced, and in which one or more H atoms can be replaced by F,
- a ⁇ A 2 , A 3 the same or different, 1, 4-phenylene, one or two
- liquid crystal components are produced by methods known per se to those skilled in the art, such as, for example, in Houben Weyl, methods of organic chemistry. Georg Thieme Verlag Stuttgart or the cited writings.
- the mixture is prepared by methods known per se.
- the higher molecular weight component used according to the invention is preferably a polymer. It can be both inorganic and, preferably, organic.
- Suitable types of higher molecular weight compounds are, for example, polymethacrylates, polyacrylates or polystyrenes.
- Such polymers are known and commercially available.
- the liquid crystal layer according to the invention generally contains 0.01 to 25, preferably 0.05 to 10, particularly preferably 0.1 to 4, very particularly preferably 0.5 to 2,% by weight of one or more higher molecular weight components. In general 1 to 3, preferably 1, higher molecular weight component is used.
- the liquid crystal layer is produced from high and low molecular weight components by methods known per se and familiar to the person skilled in the art.
- one or more substances are admixed in a first step of a low molecular weight liquid crystal mixture which, after the display has been filled, can be polymerized to the desired matrix in a second step.
- the components are, for example, monomers, and suitable initiators can also be present. This makes it easy to ensure that the liquid crystal can assume the structure suitable for operating the display, for example a surface-stabilized S c * phase (SSFLC).
- SSFLC surface-stabilized S c * phase
- the polymer can be produced, for example, by irradiation with electromagnetic radiation, preferably with a shorter wavelength than visible light, or by irradiation with ultrasound.
- the monomers themselves can also be liquid crystalline. It is contained in the mixture in a proportion of up to 25%, preferably a proportion less than 10%, very particularly preferably less than 4% and particularly preferably less than 2%.
- the ferroelectric liquid crystal (FLC) display used according to the invention contains two carrier plates, these can be made of glass or, because of the flexibility, preferably plastic or one each made of glass and the other made of plastic.
- Suitable plastics are, for example, known plastics such as polyarylates, polyether sulfone, cycloolefin copolymers, polyetherimides, polycarbonate, polystyrene, polyesters, polymethyl methacrylates, and the like
- Copolymers or blends are provided with conductive transparent layers, as well as orientation layers and possibly other auxiliary layers, such as insulation layers.
- orientation layers such as obliquely vaporized SiO or, are suitable
- Polymers e.g. Polyimides, such as nylon-6,6, which have been subjected to a rubbing step.
- the decisive factor for the electro-optical properties and storage properties of the display is the approx. 1-3 ⁇ m thick FLC layer, the layer thickness, is preferably determined by spacers. These spacers can be mixed-in particles, such as spheres, or structured columns inside the display.
- the entire cell can be electrically, for example by soldering, bonding, pressing or the like. be contacted.
- the display is controlled with a voltage or voltage pulses by a suitable electronic circuit.
- the control is generally direct or as a multiplex control (see, for example, Jean Dijon in Liquid Crystals, Application and Uses (Ed. B. Bahadur) Vol. 1, 1990, Chapter 13, pp. 305-
- the electrode spacing is generally 1 to 3 ⁇ m, preferably at least 1.5 ⁇ m, particularly preferably at least 1.8 ⁇ m.
- the production of the FLC display for the chip card according to the invention can thus basically follow known methods, as described, for example, by E. Lüder et al., 1997 International Symposium, Seminar & Exhibition, Society of Information Display, Boston, Massachusetts, Article 9.4, SID 97 DIGEST, pp. 109-1 12.
- the FLC display is embedded or applied in or on a plastic card provided with one or more electronic microchips.
- the microchips contain the program and / or memory functions which ensure the desired function of the chip card. Such chips and their manufacture are known to the person skilled in the art.
- the card also contains means for data exchange with an external write and / or read system, for example electrically conductive contacts or an "antenna" in the form of flat coils.
- the card body is generally made of plastic, preferably
- PVC Polyvinyl chloride
- ABS acrylic-butadiene-styrene copolymers
- Biopol® a biodegradable plastic, from renewable resources, from Monsanto, USA
- the plastic cards used are known and the majority are commercially available (e.g. Gemplus, http://www.gemplus.fr).
- Protocol type T 1, asynchronous half duplex block transmission protocol
- the chip card according to the invention is suitable, for example, for access control, as a check card, electronic ticket, telephone card, parking garage card, "electronic wallet” or for Pay TV.
- the invention is further illustrated by the following example, without wishing to restrict it thereby.
- a flexible plastic film (available, for example, from Sumitomo Bakelite, product name FST 5352, thickness 100 ⁇ m, 200 ⁇ / indium tin oxide coated) is patterned in a photolithographic process so that an electrode pattern is obtained.
- the transparent conductor tracks of this electrode structure are used for the electrical control of the display.
- the substrates are coated with an orientation layer and rubbed with a roller. Two such structured foils, the top and bottom of the display - that is
- Support plates - form are put together with the help of an adhesive frame and with a commercial ferroelectric liquid crystal mixture (®Felix M-4851, Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt, Germany), in which 1, 0 wt .-% methyl methacrylate were dissolved, with the addition of a concentration of 0 , 5% by weight spacer balls with a diameter of 2 ⁇ m.
- the adhesive is hardened by careful heating, the cell is sealed, and the liquid crystal mixture is oriented by slowly cooling down to the operating temperature.
- the polymerization is then carried out by irradiation with UV light, the temperature being kept constant so as not to impair the smectic layer structure.
- the contacts of the electrodes of the switch cell which are led outwards are connected to the corresponding contacts or flat coils of the "chip card”. When a voltage of 10 V is applied, this cell can be operated at 25 ° C.
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Abstract
Eine Chipkarte, enthaltend ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten enthält, die selbst keine ferroelektrische Phase ausbilden. Das erfindungsgemässe Display kann bei Spannungen </=15 V, im allgemeinen </=5 V geschaltet werden, ist in einem breiten Temperaturbereich beschreibbar und robust gegenüber alltagsüblichen Belastungen, wie Druck, Biegung, Deformation oder thermische Beanspruchung.
Description
Beschreibung
Chipkarte mit mechanisch belastbarer bistabiler Anzeige
Unter einer Chipkarte versteht man eine Karte, üblicherweise aus Kunststoff und im
Kreditkartenformat, versehen mit einem integrierten Schaltkreis, welcher Informationen elektronisch speichern und/oder verarbeiten kann, und Mitteln zur Informationsübertragung zwischen der Karte und einem elektronischen Lese- und/oder Schreibsystem. Eine Smartcard ist eine Chipkarte, die zusätzlich Mittel zur Überprüfung /Kontrolle des Zugriffs auf die Karte enthält. Beispielsweise kann dieses Mittel ein integrierter Schaltkreis sein, durch den kontrolliert wird, wer die gespeicherten Informationen zu welchem Zweck verwendet. Dadurch kann Datensicherheit erhöht werden.
Chip- bzw. Smartkarten sind, beispielsweise als Telefon- und Kreditkarten
"Medicards", "Cashcards" und als Ausweise zur Zugangskontrolle, bereits in vielfältigem Einsatz.
Für die nahe Zukunft erwartet man ein weiteres Vordringen dieser Technologien in Bereiche, wie die "elektronische Brieftasche", d.h. Ersatz von Bargeld, Fahrkarten und Pay-TV.
Wünschenswert und bereits vorgeschlagen für Chipkarten ist eine permanente, sichtbare elektronische Anzeige (Display) auf der Karte, die Informationen, beispielsweise über Füllstand, Restbetrag oder Datumsangaben, liefert.
Eine solche Anzeige sollte auch ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung sichtbar sein, da weder die Dicke noch die Herstellkosten einer Karte den Einbau einer Batterie erlauben. Die Anzeige muß also eine optische Speicherfähigkeit besitzen.
Aus Gründen der optischen Bistabilität wurden für solche Anwendungen bisher oberflächenstabilisierte-ferroelektrische-Flüssigkristall-Displays (Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal Displays, SSFLCD) und Bistabil-Nematische-Anzeigen (siehe E. Lüder et al. 1997 International Symposium, Seminar & Exhibition, Society of Information Display, Boston, Massachusetts, Artikel 9.4, SID 97 DIGEST, S. 109-
112) sowie Oberflächen- oder polymerstabilisierte-cholesterische-Texturen (SSCT oder PSCT) vorgeschlagen.
SSFLCD's sind bereits als Computerdispiays im Einsatz, die Verwendung in Chipkarten erfordert jedoch ein beträchtlich anderes Eigenschaftsprofil, das beispielsweise nach ISO 7816 neben der optischen Speicherfähigkeit Druck- und Stoßfestigkeit, Biegsamkeit, eine niedrige Adressierspannung, Lesbarkeit bei Tageslicht und besonders geringe Dicke und Gewicht umfaßt.
Es besteht daher ein hoher Bedarf an SSFLC-Displays bzw. an ferroelektrischen
Flüssigkristallmischungen (FLC) für solche Displays, die speziell den Anforderungen an Chip- oder Smartcards gewachsen sind.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung, die eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten, die selbst keine ferroelektrischen flüssigkristallinen Phasen aufweisen, als stabilisierendes Netzwerk (Matrix) enthält, in besonderer Weise für den Einsatz in Displays für Chipkarten geeignet sind.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Chipkarte, enthaltend ein ferroelektrisches
Flüssigkristalldisplay mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten enthält, die selbst keine ferroelektrische flüssigkristalline Phase ausbilden.
Das erfindungsgemäße Display kann bei Spannungen < 15 V, im allgemeinen < 5 V geschaltet werden, ist in einem breiten Temperaturbereich beschreibbar und robust gegenüber alltagsüblichen Belastungen, wie Druck, Biegung, Deformation oder thermische Beanspruchung.
Erfindungsgemäß enthält die Flüssigkristallschicht eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten, die die für die Anzeigen notwendige Struktur des smektischen Flüssigkristalls stabilisieren. Dabei bilden in der Regel die höhermolekulare Komponenten ein Netzwerk (Polymermatrix) aus, in das der Flüssigkristall eingebettet ist. Der Flüssigkristall wird durch die Anwesenheit des
Polymernetzwerks in seiner Struktur überraschenderweise kaum gestört.
Der geneigt smektische optisch aktive (ferroelektrische) Flüssigkristall (FLC) kann sowohl aus einer Mischung niedermolekularer Verbindungen als auch aus einer einzigen Substanz bestehen. Im Falle von Mischungen enthält der Flüssigkristall bevorzugt eine nicht optisch aktive Basismischung, vorzugsweise in einem Anteil von > 50 Gew.-% und eine oder mehrere optisch aktive Verbindungen (Dotierstoffe). Wenn der Flüssigkristall aus einer einzelnen Verbindung besteht, dann muß diese selbst optisch aktiv sein. Der FLC weist im allgemeinen eine Spontanpolarisation von 0,1 bis 100 nCcm , vorzugsweise 3 bis 60 nCcm 2, besonders bevorzugt 5 bis
40 nCcm"2, auf.
Geeignete Verbindungen für den FLC sind dem Fachmann bekannt. Allgemein geeignete Verbindungen lassen sich z.B. durch die allgemeine Formel (I) beschreiben,
R1(-A1-M1)a(-A2-M2)b-(-A3-M3)c(-A4)-R2 (I)
wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutungen haben: R1, R2 sind gleich oder verschieden a) Wasserstoff, -F, -Cl, -CF3, -OCF3 oder -CN,
b) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrisches C-Atom) mit 1 bis 20 C-Atomen, wobei b1) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2- Gruppen durch -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -CS-O-, -O-CS-, -CS-S-, -S-CS-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O- oder
-Si(CH3)2- ersetzt sein können und/oder b2) eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -CH=CH-, -C≡C-,
Cyclopropan-1 ,2-diyl, 1 ,4-Phenylen, 1 ,4-Cyclohexylen oder 1 ,3- Cyclopentylen ersetzt sein können und/oder b3) ein oder mehrere H-Atome durch F und/oder Cl und/oder CN ersetzt sein können und/oder b4) die terminale CH3-Gruppe durch eine der folgenden chiralen Gruppen (optisch aktiv oder racemisch) ersetzt sein kann:
H H
R- -CH-- R^ -CH. Rό CH.
Cl
CH,
H H H
R CH, Rύ CH.
CN F F mit der Maßgabe, daß höchstens einer der Reste R1, R2 Wasserstoff, -F, -Cl, -CF3, -OCF3 oder -CN sein kann;
R3, R4, R5, R6, R7 sind gleich oder verschieden a) Wasserstoff b) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrisches Kohlenstoffatom) mit 1 bis 16 C-Atomen, wobei b1 ) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2-
Gruppen durch -O- ersetzt sein können und/oder b2) eine oder zwei CH2-Gruppen durch -CH=CH- ersetzt sein können, c) R4 und R5 zusammen auch -(CH2)4- oder -(CH2)5- , wenn sie an ein Oxiran-, Dioxolan-, Tetrahydrofuran-, Tetrahydropyran-, Butyrolacton- oder Valerolacton-System gebunden sind;
M1, M2, M3, sind gleich oder verschieden -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-O-, -O-CS-, -CS-S-, -S-CS-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-S-, -S-CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CH=N- oder eine Einfachbindung;
A\ A2, A3, A4 sind gleich oder verschieden 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, OCH3, CH3, C2H5, CF3, OCF3 und/oder CN ersetzt sein können, 1 ,3-Phenylen, wobei eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, Pyridazin-3,6-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyrimidin- 2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, 1 ,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch CN und/oder CH3 und/oder F ersetzt sein können, 1-Alkyl-1-silacyclohexan-1 ,h-diyl wobei ein oder zwei H-Atome durch CH3 und/oder F ersetzt sein können, (1 ,3,4)- Thiadiazol-2,5-diyl, 1 ,3-Dioxan-2,5-diyl, 1 ,3-Dithian-2,5-diyl, 1 ,3-Thiazol-2,4- diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, 1 ,3- Thiazol-2,5-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, Thiophen-2,4-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein
kann, Thiophen-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Naphthalin-2,6-diyl, wobei ein oder mehrere H- Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Naphtalin-1 ,4-diyl wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Naphtalin-1 ,5-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Phenanthren-2,7-diyl oder 5,10-Dihydrophenanthren-2,7- diyl.wobei jeweils ein, zwei oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können und eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, Indan- 2,5-diyl, lndan-1-on-2,5-diyl, Benzothiazol-2,6-diyl, Benzothiazol-2,5-diyl, Benzoxazol-2,6-diyl, Benzoxazol-2,5-diyl, Benzofuran-2,5-diyl, Benzofuran-
2,6-diyl, 2,3-Dihydrobenzofuran-2,5-diyl, Piperazin-1 ,4-diyl, Piperazin-2,5-diyl oder 1 ,3-Dioxaborinan-2,5-diyl;
a, b, c, sind 0 oder 1 , mit der Maßgabe, daß die Verbindung der Formel (I) nicht mehr als vier fünf- oder mehrgliedrige Ringsysteme enthalten darf.
Der Flüssigkristall enthält im allgemeinen 1 bis 35, vorzugsweise 2 bis 25, besonders bevorzugt 2 bis 20 niedermolekulare Komponenten. Die Komponenten des Flüssigkristalls werden vorzugsweise ausgewählt aus den bekannten Verbindungen mit smektischen und/oder nematischen und/oder cholesterischen Phasen, beispielsweise der Formel (I). Dazu gehören z. B.:
Derivate des Phenylpyrimidins, wie beispielsweise in WO 86/06401 ,
US-4 874 542 beschrieben, - metasubstituierte Sechsringaromaten, wie beispielsweise in EP-A 0 578 054 beschrieben,
Siliziumverbindungen, wie beispielsweise in EP-A 0 355 008 beschrieben, mesogene Verbindungen mit nur einer Seitenkette, wie beispielsweise in EP-
A 0 541 081 beschrieben, - Hydrochinonderivate, wie beispielsweise in EP-A 0 603 786 beschrieben,
Phenylbenzoate und Biphenylbenzoate, wie beispielsweise bei P. Keller,
Ferroelectrics 1984, 58, 3; Liq. Cryst. 1987, 2, 63; Liq. Cryst. 1989, 5, 153 und J. W. Goodby et al., Liquid Crystals and Ordered Fluids, Bd. 4, New York
1984 beschrieben, - Thiadiazole, wie beispielsweise in EP-A 0 309 514 beschrieben,
Biphenyle wie beispielsweise in EP-A-0 207 712 oder Adv. Liq. Cryst. Res.
Appl. (Ed. Bata, L.) 3 (1980) beschrieben,
Phenylpyridine wie beispielsweise in Ferroelectrics 1996, 180, 269 oder Liq.
Cryst. 1993, 14, 1 169 beschrieben, - Benzanilide wie beispielsweise in Liq. Cryst. 1987, 2, 757 oder Ferroelectrics
1984, 58, 81 beschrieben,
Terphenyle wie beispielsweise in Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1991 , 195, 221 ;
WO-A-89/02425 oder Ferroelectrics 1991 , 114, 207 beschrieben,
4-Cyanocyclohexyle wie beispielsweise in Freiburger Arbeitstagung Fluessigkristalle 1986, 16, V8 beschrieben,
5-Alkylthiophencarbonsäureester wie beispielsweise in Butcher, J.L.,
Dissertation, Nottingham, UK 1991 beschrieben,
1 ,2-Diphenylethane wie beispielsweise in Liq. Cryst. 1991 , 9, 253 beschrieben,
Als chirale, nicht racemische Dotierstoffe kommen beispielsweise in Frage: optisch aktive Phenylbenzoate, wie beispielsweise bei P. Keller,
Ferroelectrics 1984, 58, 3 und J. W. Goodby et al., Liquid Crystals and
Ordered Fluids, Bd. 4, New York 1984 beschrieben, - optisch aktive Oxiranether, wie beispielsweise in EP-A 0 263 437 und WO-A
93/13093 beschrieben, optisch aktive Oxiranester, wie beispielsweise in EP-A 0 292 954 beschrieben, optisch aktive Dioxolanether, wie beispielsweise in EP-A 0 351 746 beschrieben,
optisch aktive Dioxolanester, wie beispielsweise in EP-A 0 361 272 beschrieben, optisch aktive Tetrahydrofuran-2-carbonsäureester, wie beispielsweise in EP- A 0 355 561 beschrieben, und - optisch aktive 2-Fluoralkylether, wie beispielsweise in EP-A 0 237 007 und
US-5,051 ,506 beschrieben.
Besonders bevorzugte Komponenten des Flüssigkristalls sind solche der Gruppen A bis P: A. Phenylazaarylderivate der Formel (II),
RI_A1-A2-R2 (II) worin
R1 und R2 jeweils Alkyl mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, -CO-S-, -S-CO-, -CHHalogen, -CHCN- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können und worin ein, mehrere oder alle H-Atome durch F ersetzt sein können,
A1 1 ,4-Phenylen, trans-1 ,4-Cyclohexylen oder eine Einfachbindung,
A2
B. Verbindungen mit nur einer Seitenkette der Formel (III), R1(-A1)a(-M1)b(-A2)c(-M2)d(-A3)e(-M3)f(-A4)-H (III)
worin bedeuten:
R geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C- Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2- Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können,
A\ A2, A3, A4 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F oder CN ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin- 2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4-Cyclohexylen, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl oder Naphthalin-2,6- diyl,
M\ M2, M3 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -CH=N-, -O-CH2-, -CH2-CH2-, a, b, c, d, e, f null oder eins, unter der Bedingung, daß die Summe aus a + c + e 0, 1 , 2 oder 3 ist.
Metasubstituierte Verbindungen der Formel (IV),
R1(-A1)a(-M1)b(-A2)c(-M2)d(-A3)e(-M3)f
(IV) worin bedeuten:
R\ R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können, A\ A2, A3 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei
H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei
ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4- Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,
und A1 auch
X5 6
M1, M2, M3 gleich oder verschieden, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-,
-O-CH2-, -CH2-CH2-, -CH=N-, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 CH oder N, wobei die Zahl der N-Atome in einem
Sechsring 0, 1 oder 2 beträgt, a, b, c, d, e, f sind null oder eins, unter der Bedingung, daß die
Summe aus a + c + e 0, 1 , 2 oder 3 ist.
Siliziumverbindungen der Formel (V),
R -A (-M (-A2U-M2)m(-A -R2 (V) worin bedeuten:
R1 geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C- Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder
-O-CO-O- ersetzt sein können, R2 geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C- Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, mit der Maßgabe, daß eine, nicht an Sauerstoff gebundene, CH2-
Gruppe durch -Si(CH3)2- ersetzt ist, A1 , A2, A3 gleich oder verschieden 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-
Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4-Cyclohexylen, Pyridin- 2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können,
Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, M\ M2 gleich oder verschieden -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH=N-, i, k, I, m, n null oder 1 , mit der Maßgabe, daß i + I + n = 2 oder 3 ist.
E. Hydrochinonderivate der Formel (VI),
(VI) wobei bedeuten: R\ R2 gleich oder verschieden geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bzw. 3 bis 16 vorzugsweise 1 bzw. 3 bis 10 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2- Gruppen durch -O-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, vorzugsweise -O-, -O-CO-, -CO-O-, ersetzt sein können, R3 -CH3, CF3 oder-C2H5, vorzugsweise -CH3, CF3,
A\ A2 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, trans-1 ,4-Cyclohexylen, vorzugsweise 1 ,4-Phenylen.
F. Pyridylpyrimidine der Formel (VII),
A-B
R 7 A=B Y~^ C D R2
(VII) wobei bedeuten:
A gleich N und B gleich CH oder A gleich CH und B gleich N, C gleich N und D gleich CH oder C gleich CH und D gleich N, wobei eine oder zwei CH-Gruppen durch CF-Gruppen ersetzt sein können,
R\ R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können.
G. Phenylbenzoate der Formel (VIII),
R1(-A)a(-M1)b(-A)c(-M2)d(-A)e-R2 (VIII)
wobei bedeuten: R\ R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-,-CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, A 1 ,4-Phenylen, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, a, b, c, d, e null oder eins, unter der Bedingung, daß a + c + e = 2 oder 3 und b + d = 1 oder 2 ist.
H. Optisch aktive Phenylbenzoate der Formel (IX), Ri (.A)a(-M1)b(-A)c(-M2)d(-A)e-R2 (IX)
wobei bedeuten:
R1, R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-,
-CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, und worin wenigstens einer der Reste R\ R2 eine verzweigte, optisch aktive Alkylgruppe ist, A 1 ,4-Phenylen, M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung
a, b, c, d, e sind null oder eins, unter der Bedingung, daß die Summe aus a + c + e 2 oder 3 und b + d = 1 oder 2 ist.
Optisch aktive Oxiranether der Formel (X),
(X) wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutung haben: * ein chirales Zentrum
R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können, oder die nachfolgende, optisch aktive Gruppe
J. Optisch aktive Oxiranester der Formel (XI),
O
R1 (-A1 )a(-M1 )b(-A2)c(-M2)d(-A3)e-0' R
R2 R ^, (XI) wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutung haben: * ein chirales Zentrum
R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können, R2, R3,R4 gleich oder verschieden, H oder ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 C-Atomen, A1, A2, A3 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome jeweils durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5- diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans- 1 ,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder - CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,
M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-,
-CH2-CH2-, -CH=N-, a, b, c, d, e null oder eins.
Die asymmetrischen C-Atome des Oxiranrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein.
K. Optisch aktive Dioxolanether der Formel (XII),
R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können, R2, R3,R4 gleich oder verschieden H, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 16 bzw. 3 bis 10 C-Atomen oder ein Alkenylrest mit 2 bis 16 C-Atomen, wobei R2 und R3 zusammen auch -(CH2)5- sein können, A1, A2, A3 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4- Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-,
-CH2-CH2-, -CH=N-, a, b, c, d, e null oder eins.
Asymmetrische C-Atome des Dioxolanrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein.
L. Optisch aktive Dioxolanester der Formel (XIII),
(XIII) in der bedeuten:
* ein chirales Zentrum
R1 geradkettiger oder verzweigter Alkyrest mit 1 bis 16 bzw. 3 bis 16 C- Atomen, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2 Gruppen durch -O-, -CO-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sein können
R2, R3, R4 gleich oder verschieden, H oder ein Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 10 bzw. 2 bis 10 C-Atomen, wobei R2 und R3 zusammen auch - (CH2)5- sein können, A\ A2, A3 gleich oder verschieden 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4- Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-,
-CH2-CH2-, -CH=N-, a, b, c, d, e null oder eins.
Asymmetrische C-Atome des Dioxolanrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein.
M. 5-Alkylthiophencarbonsäureester der Formel (XIV),
(XIV) in der bedeuten:
R\ R2 geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C- Atomen, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte -CH2 Gruppen durch -O-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sein können, A1, A2, A3 gleich oder verschieden 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4- Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-,
-CH2-CH2-, -CH=N-, a, b, c, d, e null oder eins.
N. Makrocyclische Verbindungen der Formel (XV),
(XV) worin bedeuten: n : 0, 1 ,
Y : -CO-(t-Butyl), -CO-(Adamantyl), Q : O, N-Y.
Schiffsche Basen der Formel (XVI), R1(-A)a(-M1)b(-A)c(-M2)d(-A)e-R2 (XVI) in der bedeuten: R\ R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter
Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-.-CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können,
A 1 ,4-Phenylen, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH=N- mit der Maßgabe daß mindesten eine der Gruppen gleich -CH=N- ist, a, b, c, d, e null oder eins, unter der Bedingung, daß a + c + e = 2 oder 3 und b + d = 1 oder 2 ist.
4-Cyanocyclohexyle der Formel (XVII),
CN
R (-A1)a(- 1)b(-A2)c(-M2)d(-A3)e^ ^-R2
(XVII) wobei bedeuten:
R1, R2 gleich oder verschieden, geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, und worin ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können,
A\ A2, A3 gleich oder verschieden, 1 ,4-Phenylen, wobei ein oder zwei
H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1 ,4-
Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1 ,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, M\ M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-, -CH=N-, a, b, c, d, e null oder eins.
Die Herstellung der Flüssigkristallkomponenten erfolgt nach an sich bekannten dem Fachmann geläufigen Methoden, wie sie beispielsweise in Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie. Georg Thieme Verlag Stuttgart oder auch den zitierten Schriften beschrieben werden.
Die Herstellung der Mischung erfolgt nach an sich bekannten Methoden.
Die erfindungsgemäß eingesetzte höhermolekulare Komponente ist vorzugsweise ein Polymer. Sie kann sowohl anorganisch als auch, vorzugsweise, organisch sein.
Geeignete Typen höhermolekularer Verbindungen sind beispielsweise Polymethacrylate, Polyacrylate oder Polystyrole.
Solche Polymere sind bekannt und kommerziell erhältlich.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallschicht enthält im allgemeinen 0,01 bis 25, vorzugsweise 0,05 bis 10, besonders bevorzugt 0,1 bis 4, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 2, Gew.-% an einer oder mehreren höhermolekularen Komponenten. Im allgemeinen werden 1 bis 3, vorzugsweise 1 , höhermolekulare Komponente verwendet.
Die Herstellung der Flüssigkristallschicht aus hoch- und niedermolekularen Komponenten erfolgt nach an sich bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden.
In einer bevorzugten Variante werden in einem ersten Schritt einer niedermolekularen Flüssigkristallmischung ein oder mehrere Stoffe zugemischt, die sich nach dem Befüllen des Displays in einem zweiten Schritt zu der gewünschten Matrix polymerisieren lassen. Bei den Komponenten handelt es sich beispielsweise um Monomere, wobei auch geeignete Initiatoren anwesend sein können. Dadurch kann man einfach erreichen, daß der Flüssigkristall die für den Betrieb des Displays geeignete Struktur, beispielsweise eine oberflächenstabilisierte Sc *-Phase (SSFLC), einnehmen kann. Das Polymer läßt sich beispielsweise durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise mit einer kürzeren Wellenlänge als das sichtbare Licht, oder durch Bestrahlung mit Ultraschall erzeugen. Die Monomere können selber auch flüssigkristallin sein. Es ist mit einem Anteil von bis 25 % in der Mischung enthalten, bevorzugt ein Anteil kleiner als 10 %, ganz besonders bevorzugt kleiner als 4 % und insbesonders bevorzugt kleiner als 2 %.
Das erfindungsgemäß verwendete ferroelektrische Flüssigkristall (FLC)-Display enthält zwei Trägerplatten, diese können aus Glas oder, wegen der Biegbarkeit vorzugsweise, Kunststoff bestehen oder auch jeweils eine aus Glas, die andere aus Kunststoff. Als Kunststoffe eignen sich, beispielsweise bekannte Kunststoffe wie Polyarylate, Polyethersulfon, Cycloolefin-Copolymere, Polyetherimide, Polycarbonat, Polystyrol, Polyester, Polymethylmetacrylate, sowie deren
Copolymere oder Blends. Die Innenseite dieser Trägerplatten sind mit leitfähigen transparenten Schichten, sowie Orientierungsschichten und möglicherweise weitereren Hilfsschichten, wie Isolationsschichten, versehen.
Es eignen sich übliche Orientierungsschichten, wie schrägbedampftes SiO oder
Polymere, z.B. Polyimide, wie Nylon-6,6, die einem Reibungsschritt unterworfen wurden.
Entscheidend für die elektro-optischen Eigenschaften und Speichereigenschaften des Displays ist die ca. 1-3 μm dicke FLC-Schicht, deren Schichtdicke,
vorzugsweise durch Abstandshalter festgelegt wird. Diese Abstandshalter können eingemischte Teilchen, wie Kugeln, oder auch strukturierte Säulen im Displayinneren sein.
Die gesamte, üblicherweise mit einem Kleberahmen verschlossene Zelle kann elektrisch, beispielsweise durch Löten, Bonden, Pressen o.a. kontaktiert werden. Das Display wird mit einer Spannung oder Spannungsimpulsen durch eine geeignete elektronische Schaltung angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt im allgemeinen direkt oder als Multiplex-Ansteuerung (siehe z.B. Jean Dijon in Liquid Crystals, Application and Uses (Ed. B. Bahadur) Vol. 1 , 1990, Chapter 13, pp. 305-
360) oder T. Harada, M. Taguchi, K. Iwasa, M. Kai SID 85 Digest, 131 (1985).
Der Elektrodenabstand beträgt im allgemeinen 1 bis 3 μm, vorzugsweise mindestens 1 ,5 μm, besonders bevorzugt mindestens 1 ,8 μm.
Die Herstellung des FLC-Displays für die erfindungsgemäße Chipkarte kann somit grundsätzlich bekannten Verfahren folgen, wie sie beispielsweise bei E. Lüder et al., 1997 International Symposium, Seminar & Exhibition, Society of Information Display, Boston, Massachusetts, Artikel 9.4, SID 97 DIGEST, S. 109-1 12, beschrieben sind.
Zur Herstellung einer Chipkarte wird das FLC-Display in oder auf eine mit einem oder mehreren elektronischen Mikrochips versehenen Kunststoffkarte eingebettet bzw. aufgebracht.
Die Mikrochips enthalten die Programm- und/oder Speicherfunktionen, welche die gewünschte Funktion der Chipkarte gewährleisten. Solche Chips und ihre Herstellung sind dem Fachmann bekannt.
Die Karte enthält zudem Mittel für einen Datenaustausch mit einem externen Schreib- und/oder Lesesystem, beispielsweise elektrisch leitende Kontakte oder eine "Antenne" in Form von Flachspulen.
Der Kartekörper besteht im allgemeinen aus Kunststoff, vorzugsweise aus
Polyvinylchlorid (PVC) oder Acryl-butadien-styrol-Copolymeren (ABS) oder Biopol® (ein biologisch abbaubarer Kunststoff, aus nachwachsenden Ressourcen, der Firma Monsanto, USA).
Die verwendeten Kunststoffkarten sind bekannt und größtenteils kommerziell erhältlich (z.B. Gemplus, http://www.gemplus.fr).
Übliche technische Spezifikationen für Erfindungsgemäße Chip- oder Smartkarten finden sich beispielsweise in: ICC-Card Specification for Payment Systems, Fassung 3 (1996) und der darin zitierten Literatur, insbesondere:
Europay, MasterCard, and Visa (EMV): June 30, 1996
Integrated Circuit Card Application Specification for Payment Systems
ISO/IEC 7813:1990 Identification cards - Financial transaction cards
ISO 7816:1987
Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 1 : Physical characteristics ISO 7816-2:1988 Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 2: Dimensions and location of contacts ISO/IEC 7816-3:1989
Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 3: Electronic Signals and transmission protocols - ISO/IEC 7816-3:1992
Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 3, Amendment 1 : Protocol type T=1 , asynchronous half duplex block transmission protocol
ISO/IEC 7816-3:1994 Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 3, Amendment 2: Protocol type selection (Draft International Standard) ISO/IEC 7816-4:1995
Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 4, Inter-industry commands for interchange - ISO/IEC 7816-5:1994
Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 5: Numbering System and registration procedure for application identifiers
ISO/IEC 7816-6:1995 Identification cards - Integrated circuit(s) cards with contacts
- Part 6: Inter-industry data elements (Draft International Standard).
Die erfindungsgemäße Chipkarte eignet sich beispielsweise zur Zugangskontrolle, als Scheckkarte, elektronische Fahrkarte, Telefonkarte, Parkhauskarte, "elektronische Brieftasche" oder für Pay-TV.
Auf die in dieser Anmeldung zitierten Literaturstellen wird ausdrücklich Bezug genommen; sie sind durch Zitat Bestandteil der Beschreibung.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel weiter erläutert, ohne sie dadurch beschränken zu wollen.
Beispiel
Display und Chipkarte
Eine flexible Kunststoffolie (erhältlich z.B. von der Firma Sumitomo Bakelite, Produktbezeichnung FST 5352, Dicke 100 μm, 200 Ω / Indium-Zinnoxid-beschichtet)
wird in einem fotolithographischen Prozeß strukturiert, so daß ein Elektrodenmuster erhalten wird. Die transparenten Leiterbahnen dieser Elektrodenstruktur werden zur elektrischen Ansteuerung des Displays verwendet. Die Substrate werden mit einer Orientierungsschicht beschichtet und diese mit einer Walze gerieben. Zwei derartig strukturierte Folien, die die Ober- und Unterseite des Displays - also die
Trägerplatten - bilden, werden mit Hilfe eines Kleberahmens zusammengefügt und mit einer kommerziellen ferroelektrischen Flüssigkristallmischung (®Felix M-4851 , Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt, Deutschland), in der 1 ,0 Gew.-% Methacrylsäuremethylester gelöst wurden, unter Zusatz einer Konzentration von 0,5 Gew% Abstandhalter-Kugeln vom Durchmesser 2 μm gefüllt. Der Kleber wird durch vorsichtiges Erhitzen gehärtet, die Zelle versiegelt, die Flüssigkristallmischung durch langsames Abkühlen auf Betriebstemperatur orientiert. Anschließend wird durch Bestrahlen mit UV-Licht die Polymerisation durchgeführt, wobei die Temperatur konstant gehalten wird, um die smektische Lagenstruktur nicht zu beeinträchtigen. Die nach außen geführten Kontakte der Elektroden der Schaltzelle werden mit den entsprechenden Kontakten oder Flachspulen der "Chipkarte" verbunden. Bei Anlegen einer Spannung von 10 V läßt sich diese Zelle bei 25 °C betreiben.
Claims
1. Chipkarte, enthaltend ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten enthält, die selbst keine ferroelektrische Flüssigkristallphase ausbilden.
2. Chipkarte gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Smartcard handelt.
3. Chipkarte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Flüssigkristallschicht, aus einer oder mehreren höhermolekularen Komponenten enthält.
4. Chipkarte gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die höhermolekulare Komponente ein Polymer ist.
5. Chipkarte gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyacrylat, Polymethylacrylat oder Polystyrol ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, enthaltend eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten, die selbst keine ferroelektrischen Phasen ausbilden, in oder auf eine Kunststoffkarte einbettet bzw. einbringt, wobei die Kunststoffkarte einen integrierten Schaltkreis, welcher Informationen elektronisch speichern und/oder bearbeiten kann, und Mittel zur Informationsübertragung zwischen der Karte und einem elektronischen Lese- und/oder Schreibsystem enthält.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6 zur Herstellung einer Smartcard.
8. Verwendung eines ferrolektrischen Flüssigkristalldisplays mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, enthaltend eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten, die selbst keine ferroelektrische
Flüssigkristallphase ausbilden, zur Herstellung von Chipkarten mit permanenter bistabiler Anzeige.
9. Verfahren zur Verbesserung der Biegefestigkeit von Chipkarten mit permanenter bistabiler Anzeige, dadurch gekennzeichnet, daß man als Anzeige ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay verwendet, dessen Flüssigkristallschicht eine oder mehrere höhermolekulare Komponenten enthält, die selbst keine ferroelektrische Phase ausbilden.
10. Verwendung einer Chipkarte, gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, zur Zugangskontrolle, als Scheckkarte, elektronische Fahrkarte, Telefonkarte, Parkhauskarte, "elektronische Brieftasche" oder für Pay-TV.
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Also Published As
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