CH616005A5

CH616005A5 - Liquid-crystal display device.

Info

Publication number: CH616005A5
Application number: CH705877A
Authority: CH
Inventors: Vladimir Petrovic Sevostiyanov; Valery Vasilievich Astakhov; Vasily Pavlovich Usachev
Original assignee: Vladimir Petrovic Sevostiyanov; Valery Vasilievich Astakhov; Vasily Pavlovich Usachev
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1980-02-29

Abstract

The liquid-crystal display device contains two transparent multilayer plates, each plate having a layer (2) of a material which orientates the adjacent liquid-crystal molecules. This layer (2) is made from germanium oxide. In a device created in this way, a comparatively low control voltage is sufficient, and as a result there is an increase in the service life not only of this device but also of the power source connected thereto. <IMAGE>

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **. ** WARNING ** Beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

PATENTANSPRÜCHE 1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche eine nemati sche Flüssigkristallschicht aufweist, die zwischen zwei transpa renten mehrschichtigen Platten liegt, wobei jede Platte von der Flüssigkristallschicht aus gesehen aufeinanderfolgend eine Schicht eines Stoffes, der die angrenzenden Flüssigkristallmoleküle so orientiert, dass ihre Hauptachsen parallel zu dieser Schicht und zueinander verlaufen und die Hauptachsen der an den beiden Platten angrenzenden Moleküle einen Winkel von 90" einschliessen, eine stromleitende Schicht, eine dielektrische Schicht und eine polarisierende Schicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die die Molekülorientierung bewirkende Schicht (2) aus Germaniumoxid besteht 2.Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nematische Flüssigkristall organische Zusätze in einer Menge von 7,5 Gew.-% enthält, die zyklische, mit Elektronen-Donator- und Elektronen-Akzeptorgruppen versehene Verbindungen darstellen und Dipolmomente aufweisen, welche die Dipolmomente der nematischen Flüssigkristallmoleküle zumindest um das 1,4fach übersteigen. PATENT CLAIMS 1. A liquid crystal display device which has a nematic liquid crystal layer which lies between two transparent multilayer plates, each plate of the Liquid crystal layer as viewed in succession Layer of a substance that orients the adjacent liquid crystal molecules so that their main axes are parallel to them Layer and extend to each other and the main axes of the molecules adjoining the two plates enclose an angle of 90 ", contains an electrically conductive layer, a dielectric layer and a polarizing layer, characterized in that the layer (2) causing the molecule orientation consists of germanium oxide 2. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the nematic liquid crystal contains organic additives in an amount of 7.5 wt .-%, which are cyclic compounds provided with electron donor and electron acceptor groups and have dipole moments which the Dipole moments of the nematic Exceed liquid crystal molecules by at least 1.4 times.

3. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Zusatz 4-Aminobenzonitril ist. 3. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the organic additive is 4-aminobenzonitrile.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche eine nematische Flüssigkristallschicht aufweist, die zwischen zwei transparenten mehrschichtigen Platten liegt, wobei jede Platte von der Flüssigkristallschicht aus gesehen aufeinanderfolgend eine Schicht eines Stoffes, der die angrenzenden Flüssigkristallmoleküle so orientiert, dass ihre Hauptachsen parallel zu dieser Schicht und zueinander verlaufen und die Hauptachsen der an den beiden Platten angrenzenden Moleküle einen Winkel von 90" einschliessen, eine stromleitende Schicht, eine dielektrische Schicht und eine polarisierende Schicht enthält. The present invention relates to a liquid crystal display device having a nematic liquid crystal layer sandwiched between two transparent multilayered Plates, each plate, viewed from the liquid crystal layer, successively a layer of a substance that orients the adjacent liquid crystal molecules so that their main axes run parallel to this layer and to each other and the main axes of the molecules adjoining the two plates enclose an angle of 90 " , an electroconductive layer, a dielectric layer and a polarizing layer.

Solche Flüssigkristallanzeigevorrichtungen lassen sich in den Datensichtstationen einsetzen. Such liquid crystal display devices can be used in the data display terminals.

Es sind Flüssigkristallanzeigevorrichtungen bekannt, die in Form von zwei transparenten, parallel zueinander angeordneten Platten aus Dielektrikum ausgeführt sind, wobei die Platten auf ihrer Innenseite durchsichtige stromleitende Überzüge aufweisen, welche als Elektroden dienen. Zwischen den Elektroden befindet sich eine Schicht eines Flüssigkristalls, dessen Moleküle so orientiert sind, dass die Molekülhauptachsen zu den Elektrodenflächen parallel verlaufen; die an die eine Platte angrenzenden Moleküle stehen dabei in einem Winkel von 90" zu den an der anderen Platte angrenzenden. Somit wird eine Schraubenstruktur ( Twist ) im Flüssigkristall erzeugt. Die oben beschriebene Anordnung wird zwischen Polarisatoren angeordnet Bei Anzeigevorrichtungen, die den Twist -Effekt ausnutzen, ist die Verwendung von kristallinen Flüssigkeiten mit positiven dielektrischer Anisotropie notwendig. Liquid crystal display devices are known which are designed in the form of two transparent plates made of dielectric, which are arranged parallel to one another, the plates having transparent, electrically conductive coatings on their inside which serve as electrodes. Between the electrodes there is a layer of a liquid crystal, the molecules of which are oriented in such a way that the main axes of the molecules run parallel to the electrode surfaces; the molecules adjoining one plate are at an angle of 90 "to those adjoining the other plate. This creates a screw structure (twist) in the liquid crystal. The arrangement described above is arranged between polarizers For display devices that utilize the twist effect, the use of crystalline liquids with positive dielectric anisotropy is necessary.

Bekannt ist die Verwendung von Flüssigkristallsubstanzen auf der Basis von Azoxybenzolen, von Zyanophenylbenzoaten, von Zyanobiphenylen. The use of liquid crystal substances based on azoxybenzenes, cyanophenylbenzoates and cyanobiphenyls is known.

Der Hauptnachteil der bekannten Flüssigkristallsubstanzen liegt darin, dass die damit hergestellten Anzeigevorrichtungen hohe Steuerspannungen (über 2,5 bis 3 V) erforderte. The main disadvantage of the known liquid crystal substances is that the display devices produced with them require high control voltages (above 2.5 to 3 V).

Zur Herstellung der orientierenden Schichten einer Flüssigkristallzelle benutzt man verschiedene Verfahren. Various processes are used to produce the orienting layers of a liquid crystal cell.

Es ist bekannt, dass man die Elektrodenfläche mit Ftoroplast mechanisch reibt. Die Moleküle des Flüssigkristalls gehen dabei in die Rillen der eingereibten Schicht hinein. Nachteilig wirkt sich bei diesein Orientierungsverfahren aus, dass die orientierende Schicht sowohl im Laufe der Herstellung der Anzeigevorrichtung als auch beim Betrieb und während der Lagerung derselben auf Temperatureinwirkungen empfindlich ist. It is known that the electrode surface is rubbed mechanically with Ftoroplast. The molecules of the liquid crystal go into the grooves of the rubbed-in layer. The disadvantage of this one orientation process is that the orienting layer is used both in the course of production of the Display device as well as during operation and during the Storage of the same is sensitive to the effects of temperature.

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von orientieren den Schichten bekannt, in dem transparente wärmebeständige dielektrische Dünnschichten aus Gold, Platin, Aluminium und Siliziummonoxid auf die Elektrodenfläche aufgebracht werden. There is also a method for the production of orient the layers known, in which transparent heat-resistant dielectric thin layers of gold, platinum, and aluminum Silicon monoxide can be applied to the electrode surface.

Der Prozess der Aufbringung der orientierenden Schichten besteht darin, dass man die oben aufgezählten Stoffe unter Vakuum bei einem Druck von 10-5 Torr thermisch verdampft, wobei die Elektroden in einem Winkel von 85 gegenüber dem Verdampfungstarget angeordnet sind. Nach diesem Verfahren bringt man auf die Elektrodenfläche eine bis 100 Ä dicken Schichten auf, die kammförmig sind. Die Hauptachsen von Molekülen des Flüssigkristalls orientieren sich parallel zu den entstehenden Kämmen. The process of applying the orienting layers consists in placing the substances listed above under Vacuum thermally evaporated at a pressure of 10-5 Torr, with the electrodes at an angle of 85 to the Evaporation target are arranged. According to this procedure, one to 100 Å thick is applied to the electrode surface Layers that are comb-shaped. The main axes of Molecules of the liquid crystal orient themselves parallel to the resulting ridges.

Ausser Siliziummonoxid sind alle genannten Stoffe farbig, was die optischen Werte der Anzeigevorrichtungen wesentlich verschlechtert. With the exception of silicon monoxide, all of the substances mentioned are colored, which significantly impairs the optical values of the display devices.

Es ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bekannt, in der die orientierende Schicht aus Siliziummonoxid besteht. A liquid crystal display device is known in which the orienting layer is made of silicon monoxide.

Zur stabilen Orientierung des Flüssigkristalls müssen die orientierenden Schichten derart aufgebracht werden, dass sie eine streng gegebene Dicke aufweisen. Dabei treten zwei sich einander ausschliessende Tendenzen auf. Bei einer grossen Schichtdicke kann die stabile Orientierung des Flüssigkristalls gesichert werden, aber wegen der dielektrischen Eigenschaften der aufgebrachten orientierenden Schicht nehmen die Steuerspannungen der Anzeigevorrichtung zu. Im Falle von Dünn schichten kann dagegen die Erregungsspannung ausreichend klein sein, eine stabile Orientierung wird jedoch nicht erreicht werden. For stable orientation of the liquid crystal, the orienting layers must be applied in such a way that they have a strictly given thickness. There are two mutually exclusive tendencies. With a big one Layer thickness can ensure the stable orientation of the liquid crystal, but because of the dielectric properties of the applied orienting layer, the control voltages of the display device increase. In the case of thin films, on the other hand, the excitation voltage can be sufficiently small, but stable orientation will not be achieved.

Bei der Anwendung von Siliziummonoxid als Orientie rungsschicht muss die Steuerspannung bei einer optimalen Schichtdicke wegen der hohen dielektrischen Konstante von Siliziummonoxid grösser als 2,5 bis 3 V sein. So hohe Steuer spannungen verkürzen die Lebensdauer der Anzeigevorrich tung sowie einer selbständigen Speisequelle, welche für die Arbeit solcher Vorrichtungen notwendig ist. When using silicon monoxide as an orientation layer, the control voltage must be at an optimum Layer thickness due to the high dielectric constant of Silicon monoxide must be greater than 2.5 to 3 V. Such high control voltages shorten the life of the display device and an independent power source, which for the Work of such devices is necessary.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die genannten Nach teile zu vermeiden. The purpose of the present invention is to avoid the aforementioned parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Wahl des Stoffes für die orientierende Schicht und der Zusammenset zung von Flüssigkristallen, eine Flüssigkristallanzeigevorrich tung mit einer Erregungsspannung von weniger als 1,8 V herzu stellen, die Lebensdauer der Anzeigevorrichtung sowie der erforderlichen Speisequellen zu erhöhen und die elektrischen und optischen Daten der Anzeigevorrichtung während des Betriebs und der Lagerung zu stabilisieren. The invention is based on the object, through the choice of the substance for the orienting layer and the composition of liquid crystals, a liquid crystal display device with an excitation voltage of less than 1.8 V herzu to increase the service life of the display device and the required supply sources and the electrical and optical data of the display device during the Stabilize operation and storage.

Diese Aufgabe wird bei der Flüssigkristallanzeigevorrich tung der eingangs genannten Art derart gelöst, wie in der Kennzeichnung des Anspruchs 1 definiert ist. This object is achieved in the liquid crystal display device of the type mentioned in such a way as in FIG Characterization of claim 1 is defined.

Um die Wechselwirkungsenergie an der Grenze Flüssigkri stall-Germaniumoxid zu vermindern, ist es zweckmässig, dass der nematische Flüssigkristall organische Zusätze in einer Menge von bis 7,5 Gew.-% enthält, welche zyklische, mit Elek tronen-Donator- und Elektronen-Akzeptorgruppen versehene Verbindungen darstellen und Dipolmomente aufweisen, die die Dipolmomente der nematischen Flüssigkristallmoleküle zumin dest um das I,4fache übersteigen. In order to reduce the interaction energy at the boundary liquid crystal germanium oxide, it is useful that the nematic liquid crystal organic additives in a Contains amount of up to 7.5 wt .-%, which cyclic, provided with electron donor and electron acceptor groups Represent connections and have dipole moments that the The dipole moments of the nematic liquid crystal molecules are at least 1.4 times greater.

Als organischer Zusatz kann 4-Aminobenzonitril benutzt werden. 4-aminobenzonitrile can be used as an organic additive.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungs beispiele und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei in den Zeichnungen Fig. 1 eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Längs The invention will be explained in more detail with reference to its execution examples and the accompanying drawings, in the drawings Fig. 1 shows a liquid crystal display device in the longitudinal direction

schnitt gemäss der Erfindung zeigt; Fig. 2 die Gesamtansicht von mehrschichtigen Anordnungen in einer Ausführungsform gemäss der Erfindung darstellt. shows section according to the invention; Fig. 2 shows the overall view of multilayer arrangements in an embodiment according to the invention.

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthält eine Schicht 1 (Fig. 1) von nematischen Flüssigkristallen der allgemeinen Formeln The liquid crystal display device contains a layer 1 (Fig. 1) of nematic liquid crystals of the general formulas

worin R' und R2 für Alkyl-, Alkoxy-, Acyloxy-, Nitril- und Nitroradikale, M für Azo-, Azoxy-, Azomethin-, Benzolgruppen stehen. where R 'and R2 stand for alkyl, alkoxy, acyloxy, nitrile and nitro radicals, M for azo, azoxy, azomethine, benzene groups.

Die genannten Flüssigkristalle können organische Verbindungen mit Elektronen-Donator- und Elektronen-Akzeptorgruppen in einer Menge von bis 7,5 Gew.-% enthalten und die allgemeine Formel D-X-A haben, worin: D=N(C3H7)2, N(C2H5)2, NH2, OCH2C6H5, OH, NHOH, Alkyl-, Alkoxy-, Azyloxyreste, C(CH3)3, C6H5, CH20H: A=N+2, NO2, CN, N=N (C6Hs), SCN, COCH3, COC6Hs, CCL3, CHO, COOH, CH2CN, NO, F, Br, J; The liquid crystals mentioned can contain organic compounds with electron donor and electron acceptor groups in an amount of up to 7.5% by weight and have the general formula DXA, in which: D = N (C3H7) 2, N (C2H5) 2 , NH2, OCH2C6H5, OH, NHOH, alkyl, alkoxy, azyloxy radicals, C (CH3) 3, C6H5, CH20H: A = N + 2, NO2, CN, N = N (C6Hs), SCN, COCH3, COC6Hs, CCL3, CHO, COOH, CH2 CN, NO, F, Br, J;

Die Zugabe der genannten Zusätze in einer Menge von bis 7,5 Gew.% führt zur Störung der eutektischen Zusammensetzung des nematischen Flüssigkristalles in der Regel nicht. The addition of the additives mentioned in an amount of up to 7.5% by weight generally does not disturb the eutectic composition of the nematic liquid crystal.

Die besten Ergebnisse werden dabei durch Zugabe von 4-Aminobenzonitril erreicht. The best results are achieved by adding 4-aminobenzonitrile.

Auf beiden Seiten der Schicht 1 liegen zwei transparente mehrschichtige Platten, wobei jede Platte von der Flüssigkristallschicht aus gesehen aufeinanderfolgend eine Schicht 2 aus Germaniumoxid, eine stromleitende Schicht 3, beispielsweise aus Indiumoxid oder Zinnoxid, eine dielektrische Schicht 4, z. B. On both sides of the layer 1 are two transparent multilayer plates, each plate successively seen from the liquid crystal layer a layer 2 of germanium oxide, an electrically conductive layer 3, for example of indium oxide or tin oxide, a dielectric layer 4, e.g. B.

aus Glas, und eine polarisierende Schicht 5 enthält. made of glass, and a polarizing layer 5 contains.

Beim Reflexionbetrieb der Anzeigevorrichtung bringt man auf die Aussenseite der polarisierenden Schicht 5 einer der mehrschichtigen Platten, d. h. auf die dem Beobachter gegen überliegenden Seite derselben, einen Reflexionsüberzug 6, beispielsweise einen Metallüberzug, auf. Die Schicht 1 aus dem Flüssigkristall ist entlang dem Umfang der mehrschichtigen Platte mittels einer Dichtungsmasse 7 hermetisch abgeschlossen. In the reflective mode of operation of the display device, one of the multilayer plates is brought to the outside of the polarizing layer 5; H. on the opposite side of the same to the observer, a reflective coating 6, for example a metal coating. The layer 1 made of the liquid crystal is hermetically sealed along the circumference of the multilayer plate by means of a sealing compound 7.

An die stromleitenden Schichten 3 ist eine Speisequelle 8 angeschlossen. A supply source 8 is connected to the electrically conductive layers 3.

Bei einer der vorgesehenen Ausführungsformen der mehrschichtigen Platten für die Abbildung einer visuellen Information sind die stromleitenden Schichten 3 (Fig. 2) für eine 7-Segment-Abbildung ausgeführt. In one of the intended embodiments of the multilayer plates for the mapping of visual information, the electrically conductive layers 3 (FIG. 2) are designed for 7-segment mapping.

Die beschriebene Flüssigkristallanzeigevorrichtung arbeitet wie folgt: Legt man an die stromleitenden Schichten 3 eine Spannung an, bildet sich ein elektrisches Feld, in dem sich die Flüssigkristallmoleküle in der Schicht 1 umorientieren. Dies hat eine Änderung der optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschicht zur Folge. The liquid crystal display device described operates as follows: If a voltage is applied to the current-conducting layers 3, an electric field is formed in which the liquid crystal molecules in the layer 1 reorient themselves. This results in a change in the optical properties of the liquid crystal layer.

Die Grösse der Erregungsspannung wird durch viele Faktoren beeinflusst, wobei als Hauptfaktoren die Natur der orientierenden Schicht 2 und die Zusammensetzung der Flüssigkristallschicht 1 wirken. The magnitude of the excitation voltage is influenced by many factors, the main factors being the nature of the orienting layer 2 and the composition of the liquid crystal layer 1.

Das für die Orientierung des Flüssigkristalls verwendete Germaniumoxid haftet gut auf Glas und stromleitenden Über- zügen; es ist gegen organische Stoffe, darunter auch gegen Flüssigkristalle inaktiv und dissoziiert unter Einwirkung von elektrischem Strom nicht. Es sei dabei bemerkt, dass kristalline Flüssigkeiten, unabhängig von ihrer Zusammensetzung, eine Tendenz zur homogenen Orientierung auf der Oberfläche von Germaniumoxid haben, so dass damit die optischen Daten der Anzeigevorrichtung verbessert werden. Die genannten Vorteile lassen sich dadurch erklären, dass eine stark ausgeprägte kovalente Bindung in den Sauerstoffverbindungen von Germanium auftritt. The germanium oxide used for orienting the liquid crystal adheres well to glass and conductive coatings; it is inactive against organic substances, including liquid crystals, and does not dissociate under the action of electric current. It should be noted here that crystalline liquids, regardless of their composition, have a tendency to orient themselves homogeneously on the surface of germanium oxide, so that the optical data of the display device are thus improved. The advantages mentioned can be explained by the fact that a strongly pronounced covalent bond occurs in the oxygen compounds of germanium.

Die Anwendung von Germaniumoxid in der Anzeigevorrichtung hat gezeigt, dass man zur Herstellung einer stabilen und reproduzierbaren Orientierung dünnere Schichten als bei Siliziummonoxid verwendet werden müssen. Dies ermöglicht, die Steuerspannungen der Anzeigevorrichtung herabzusetzen. The use of germanium oxide in the display device has shown that thinner layers than with silicon monoxide must be used to produce a stable and reproducible orientation. This enables the control voltages of the display device to be reduced.

Die in den Flüssigkristall eingeführten Zusätze, die hochpolare Donator-Akzeptor-Gruppen enthalten, bilden mit den Gruppen und Einzelatomen des Flüssigkristalls feste Donator Akzeptor-Bindungen. The additives introduced into the liquid crystal, which contain highly polar donor-acceptor groups, form solid donor-acceptor bonds with the groups and individual atoms of the liquid crystal.

Diese Welchselwirkung führt dazu, dass in der Flüssigkristallsubstanz Donator-Akzeptor-Komplexe entstehen. Ausgehend davon, dass die Dipolmomente der Zusätze die Dipolmomente der Flüssigkristallmoleküle zumindest um das 1,4fache übersteigen, steigt die dielektrischen Anisotropie bei den Donator-Akzeptor-Komplexen zunächst wegen der Zunahme der Grösse der dielektrischen Konstante in der Richtung parallel zur Hauptachse der Flüssigkristallmoleküle. Im Ergebnis wird das Flüssigkristallgemisch erstens defekt, weil es die nach den physikalisch-chemischen Eigenschaften anomalen Komplexe enthält, und zweitens mehr empfindlich gegenüber Änderung der Erregungsspannung.Dies wird ebenfalls dadurch begünstigt, dass als die orientierenden Schichten anorganische kovalente Schichten aus Germaniumoxid vorliegen, welche eine kleinere Wechselwirkungsenergie an der Grenze Flüssigkristall-Germaniumoxid gegenüber der Energie an der Grenze Flüssigkristall-Siliziummonoxid ergeben. This mutating effect leads to donor-acceptor complexes being formed in the liquid crystal substance. Assuming that the dipole moments of the additives exceed the dipole moments of the liquid crystal molecules by at least 1.4 times, the dielectric anisotropy in the donor-acceptor complexes initially increases because of the increase in the size of the dielectric constant in the direction parallel to the main axis of the liquid crystal molecules. As a result, the liquid crystal mixture becomes defective, first because it contains the complexes anomalous in physicochemical properties, and secondly, more sensitive to change in excitation voltage. This is also favored by the fact that inorganic covalent layers of germanium oxide, which are the orienting layers, are present result in smaller interaction energy at the liquid crystal-germanium oxide boundary compared to the energy at the liquid crystal-silicon monoxide boundary.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Erregungsspannung der Anzeigevorichtung auf einen unterhalb von 1,8 V liegenden Wert herabzusetzen, die Lebensdauer der Anzeigevorrichtung und der selbständigen Speisequelle zu erhöhen sowie die elektrischen und optischen Daten der Anzeigevorrichtung während deren Betriebs und während deren Lagerung zu stabilisieren. The present invention makes it possible to reduce the excitation voltage of the display device to a value below 1.8 V, to increase the service life of the display device and the independent supply source, and to stabilize the electrical and optical data of the display device during its operation and storage.

Beispiel 1 4-Aminobenzonitril wird zweistufig synthetisiert: Man erhält 4-Nitrobenzonitril und reduziert es dann zu 4-Aminobenzonitril. example 1 4-aminobenzonitrile is synthesized in two stages: 4-nitrobenzonitrile is obtained and it is then reduced to 4-aminobenzonitrile.

Zwecks Synthese von 4-Nitrobenzonitril löst man in einem (olben von 100 ml Fassungsvermögen 5 g (0,04 Mol) 4-Nitrobenzaldehyd und 4 g (0,05 Mol) Hydroxylaminchlorid in 400 g Pyridin auf. Der erhaltenen Lösung werden 13 ml Essigsäureanhydrid zugegossen, die Temperatur steigt dabei auf 80 "C. Man erwärmt die Masse auf eine zwischen 80 und 90"C liegende Temperatur und hält auf dieser während 1 Stunde. Dann kühlt man sie ab und giesst auf 500 g Eis aus. Der Niederschlag wird wegfiltriert, mit Wasser gewaschen und aus Äthanol umkristallisiert. Die Schmelztemperatur von 4-Nitrobenzonitril liegt zwischen 147 und 148 "C. For the synthesis of 4-nitrobenzonitrile, 5 g (0.04 mol) of 4-nitrobenzaldehyde and 4 g (0.05 mol) of hydroxylamine chloride are dissolved in 400 g of pyridine in a 100 ml bottle. 13 ml of acetic anhydride are then dissolved poured in, the temperature rises to 80 "C. The mass is heated to a temperature between 80 and 90" C. and held at this temperature for 1 hour. It is then cooled and poured onto 500 g of ice. The precipitate is filtered off , washed with water and recrystallized from ethanol. The melting temperature of 4-nitrobenzonitrile is between 147 and 148 "C.

Zu einer Lösung von 150 g (0,08 Mol) Zinndichlorid in 127,5 ml konzentrierter Salzsäure gibt man in kleinen Portionen 30 g (0,2 Mol) 4-Nitrobenzonitril unter heftigem Umrühren und vermischt während 2 Stunden bei einer Temperatur von 20 bis 30 C. Dann bringt man das Reaktionsgut in einen Erlenmeyerkolben von 21 Fassungsermögen ein und giesst 800 ml konzentrierter Salzsäure zu. Das Gemisch lässt man in der Kälte nachtsüber ruhen. Das entstandene Hydrogenchlorid wird abfiltriert und in 600 ml 20%iger Ätznatronlösung eingebracht. Das Reaktionsgut wird abgekühlt und während 2 Stunden in Ruhe gelassen. Das entstandene 4-Aminobenzonitril wird abfiltriert und aus Wasser über Kohle (1 bis 1,5 g Kohle je 100 g Niederschlag) umkristallisiert. Die Schmelztemperatur von 4-Aminobenzonitril beträgt 87 C. To a solution of 150 g (0.08 mol) of tin dichloride in 127.5 ml of concentrated hydrochloric acid are added in small portions 30 g (0.2 mol) of 4-nitrobenzonitrile with vigorous stirring and mixed for 2 hours at a temperature of 20 to 30 C. The reaction mixture is then placed in an Erlenmeyer flask with a capacity of 21 and 800 ml of concentrated hydrochloric acid are poured in. The mixture is left to rest in the cold overnight. The hydrogen chloride formed is filtered off and poured into 600 ml of 20% caustic soda solution. The reaction mixture is cooled and left to stand for 2 hours. The 4-aminobenzonitrile formed is filtered off and recrystallized from water over charcoal (1 to 1.5 g charcoal per 100 g precipitate). The melting temperature of 4-aminobenzonitrile is 87 C.

Man führt das erhaltene 4-Aminobenzonitril in Flüssigkristalle der allgemeinen Formel The 4-aminobenzonitrile obtained is converted into liquid crystals of the general formula

ein, worin R' und R2 für Alkyl-, Alkoxy- und Nitrilradikale, M für Azoxy-, Azomethin- und Benzolgruppen stehen. where R 'and R2 are alkyl, alkoxy and nitrile radicals, and M is azoxy, azomethine and benzene groups.

Die Tabelle gibt die Zusammensetzung von Flüssigkristallgemischen, enthaltend unterschiedliche Konzentrationen von 4-Aminobenzonitril, sowie Anregungsspannungen an, bei denen der Bildkontrast der Anzeigevorrichtung von mindestens 90% gegenüber dem Hintergrund realisiert wird. Der Donator-Akzeptor-Zusatz von 4-Aminobenzonitril hat ein Dipolmoment von über 6 D, während die Dipolmomente der als Beispiel angegebenen Flüssigkristallgemischen 4,4 D nicht übersteigen. The table gives the composition of liquid crystal mixtures containing different concentrations of 4-aminobenzonitrile, as well as excitation voltages at which the image contrast of the display device of at least 90% compared to the background is realized. The addition of 4-aminobenzonitrile as a donor-acceptor has a dipole moment of more than 6 D, while the dipole moments of the liquid-crystal mixtures given as an example do not exceed 4.4 D.

Tabelle Lfd. R' R2 M Zusammensetzung des Zusatz- Anregungs Nr. Flüssigkristallgemisches, menge, spannung, Gew.-% Gew.-% V 1. -CH30 -C4H9 -CH=N- 32,0 4,0 1,7-1,8 -C2H5O -C4H9 -CH=N- 32,0 C4H9 -CN -CH=N- 32,0 2. -C4H9 -CH30 -NON- 52,0 4,0 1,4-1,5 -C4H9 -OCO2H13C6 -NON- 30,0 -C6H13 -CN -COO- 14,0 3. -C4H9 -CH30 -NON- 48,0 7,5 1,6-1,8 -C4H9 -OCO2H,3C6 -NON- 30,0 -C6H 13 -CN -COO- 14,5 4. -C4H9 -CH30 -NON- 40,0 4,0 1,5-1,6 -C4H9 -OCO2H13C6 -NON- 20,0 -C1Hls -CN -COO- 36,0 5. -C4H9 -CN -COO- 22,0 4,0 1,4-1,5 -C6H13 -CN -COO- 28,0 -C7H15 -CN -COO- 46,0 6. -C4H9 -CN -COO- 24,0 4,0 1,3-1,5 -C6H13 -CN -COO- 24,0 -C7H15 -CN -COO- 24,0 -C7H15 -CN -CH=CHCOO- 24,0 7. -C5Hll -CN - 32,0 4,0 1,1-1,3 -C7H15 -CN ~ 32,0 -C5H11O -CN - 32,0 8. -CsHI1 -CN - 24,5 1,5 1,6-1,8 -C7H15 -CN ~ 24,5 -C6H13O -CN - 24,5 -C7H15 -CN -C6H4- 26,0 9. -C5H11 -CN - 24,0 4,0 1,3-1,4 -C7H15 -CN - 24,0 -C6H130 -CN - 24,0 -C7H15 -CN -C6H4- 24,0 Beispiel 2 Ins Gemisch von nematischen Flüssigkristallen, bestehend aus 24,0 Gew.-% 4-n-Amyl-41-zyanobiphenyl, 24,0 Gew.-% 4-n-Heptyl-4'-zyanobiphenyl, 24,0 Gew.-% 4-n-Hexyloxybenzoesäure-4'-zyanophenylester, 24,5 Gew.-% 4-n-Heptyl-4zyanoterphenyl, werden 3,5 Gew.-% l-Nitro-6-N,N'-dipropylaminazulen als organischer Zusatz eingeführt. Table serial R 'R2 M Composition of the additional stimulus no. Liquid crystal mixture, amount, voltage, Wt% wt% V 1. -CH30 -C4H9 -CH = N- 32.0 4.0 1.7-1.8 -C2H5O -C4H9 -CH = N- 32.0 C4H9 -CN -CH = N- 32.0 2. -C4H9 -CH30 -NON- 52.0 4.0 1.4-1.5 -C4H9 -OCO2H13C6 -NON- 30.0 -C6H13 -CN -COO- 14.0 3. -C4H9 -CH30 -NON- 48.0 7.5 1.6-1.8 -C4H9 -OCO2H, 3C6 -NON- 30.0 -C6H 13 -CN -COO- 14.5 4. -C4H9 -CH30 -NON- 40.0 4.0 1.5-1.6 -C4H9 -OCO2H13C6 -NON- 20.0 -C1Hls -CN -COO- 36.0 5. -C4H9 -CN -COO- 22 , 0 4.0 1.4-1.5 -C6H13 -CN -COO- 28.0 -C7H15 -CN -COO- 46.0 6. -C4H9 -CN -COO- 24.0 4.0 1.3 -1.5 -C6H13 -CN -COO- 24.0 -C7H15 -CN -COO- 24.0 -C7H15 -CN -CH = CHCOO- 24.0 7. -C5HII -CN - 32.0 4.0 1 , 1-1.3 -C7H15 -CN ~ 32.0 -C5H11O -CN - 32.0 8. -CsHI1 -CN - 24.5 1.5 1.6-1.8 -C7H15 -CN ~ 24.5 -C6H13O -CN - 24.5 -C7H15 -CN -C6H4- 26.0 9. -C5H11 -CN - 24.0 4.0 1.3-1.4 -C7H15 -CN - 24.0 -C6H130 -CN - 24.0 -C7H15 -CN -C6H4- 24.0 Example 2 In a mixture of nematic liquid crystals, consisting of 24.0% by weight 4-n-amyl-41-cyanobiphenyl, 24.0% by weight 4-n-heptyl-4'-cyanobiphenyl, 24.0% by weight 4-n-Hexyloxybenzoic acid 4'-cyanophenyl ester, 24.5% by weight of 4-n-heptyl-4cyanoterphenyl, 3.5% by weight of 1-nitro-6-N, N'-dipropylaminazulene are introduced as an organic additive .

Die Steuerspannung der Anzeigevorrichtung, die mit den genannten Flüssigkristallen arbeitet, liegt zwischen 1,7 und 1.8V. The control voltage of the display device, which works with the liquid crystals mentioned, is between 1.7 and 1.8V.

Beispiel 3 Ins Gemisch von nematischen Flüssigkristallen, bestehend aus 40,5 Gew.- 4-n-Butyl-41-methoxyazoxybenzol, 20,0 Gew.-% 4-n-Butyl-41 -n-heptanoyloxyazoxybenzol und 37,0 Gew.-% 4-n-Heptylbenzoesäure-4'-zyanophenylester, werden 2,5 Gew.-% y-Zyanothiopyran als organischer Zusatz eingeführt. Example 3 A mixture of nematic liquid crystals, consisting of 40.5% by weight of 4-n-butyl-41-methoxyazoxybenzene, 20.0% by weight of 4-n-butyl-41-n-heptanoyloxyazoxybenzene and 37.0% by weight 4-n-heptylbenzoic acid 4'-cyanophenyl ester, 2.5% by weight of γ-cyanothiopyran are introduced as an organic additive.

Die Steuerspannung der Anzeigevorrichtung, die mit dem Gemisch der genannten Flüssigkristalle arbeitet, beträgt 1,8 V. The control voltage of the display device, which works with the mixture of said liquid crystals, is 1.8 V.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A liquid crystal display device which has a nematic liquid crystal layer which lies between two transparent multilayer plates, each plate of the Liquid crystal layer as viewed in succession Layer of a substance that orients the adjacent liquid crystal molecules so that their main axes are parallel to them Layer and extend to each other and the main axes of the molecules adjoining the two plates enclose an angle of 90 ", contains an electrically conductive layer, a dielectric layer and a polarizing layer, characterized in that the layer (2) causing the molecule orientation consists of germanium oxide

2. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the nematic liquid crystal contains organic additives in an amount of 7.5 wt .-%, which are cyclic compounds provided with electron donor and electron acceptor groups and have dipole moments which the Dipole moments of the nematic Exceed liquid crystal molecules by at least 1.4 times.

3. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the organic additive

Is 4-aminobenzonitrile.

The present invention relates to a liquid crystal display device having a nematic liquid crystal layer sandwiched between two transparent multilayered Plates, each plate, viewed from the liquid crystal layer, successively a layer of a substance that orients the adjacent liquid crystal molecules so that their main axes run parallel to this layer and to each other and the main axes of the molecules adjoining the two plates enclose an angle of 90 " , an electroconductive layer, a dielectric layer and a polarizing layer.

Such liquid crystal display devices can be used in the data display terminals.

Liquid crystal display devices are known which are designed in the form of two transparent plates made of dielectric, which are arranged parallel to one another, the plates having transparent, electrically conductive coatings on their inside which serve as electrodes. Between the electrodes there is a layer of a liquid crystal, the molecules of which are oriented in such a way that the main axes of the molecules run parallel to the electrode surfaces; the molecules adjoining one plate are at an angle of 90 "to those adjoining the other plate. This creates a screw structure (twist) in the liquid crystal. The arrangement described above is arranged between polarizers For display devices that utilize the twist effect, the use of crystalline liquids with positive dielectric anisotropy is necessary.

The use of liquid crystal substances based on azoxybenzenes, cyanophenylbenzoates and cyanobiphenyls is known.

The main disadvantage of the known liquid crystal substances is that the display devices produced with them require high control voltages (above 2.5 to 3 V).

Various processes are used to produce the orienting layers of a liquid crystal cell.

It is known that the electrode surface is rubbed mechanically with Ftoroplast. The molecules of the liquid crystal go into the grooves of the rubbed-in layer. The disadvantage of this one orientation process is that the orienting layer is used both in the course of production of the Display device as well as during operation and during the Storage of the same is sensitive to the effects of temperature.

There is also a method for the production of orient the layers known, in which transparent heat-resistant dielectric thin layers of gold, platinum, and aluminum Silicon monoxide can be applied to the electrode surface.

The process of applying the orienting layers consists in placing the substances listed above under Vacuum thermally evaporated at a pressure of 10-5 Torr, with the electrodes at an angle of 85 to the Evaporation target are arranged. According to this procedure, one to 100 Å thick is applied to the electrode surface Layers that are comb-shaped. The main axes of Molecules of the liquid crystal orient themselves parallel to the resulting ridges.

With the exception of silicon monoxide, all of the substances mentioned are colored, which significantly impairs the optical values of the display devices.

A liquid crystal display device is known in which the orienting layer is made of silicon monoxide.

For stable orientation of the liquid crystal, the orienting layers must be applied in such a way that they have a strictly given thickness. There are two mutually exclusive tendencies. With a big one Layer thickness can ensure the stable orientation of the liquid crystal, but because of the dielectric properties of the applied orienting layer, the control voltages of the display device increase. In the case of thin films, on the other hand, the excitation voltage can be sufficiently small, but stable orientation will not be achieved.

When using silicon monoxide as an orientation layer, the control voltage must be at an optimum Layer thickness due to the high dielectric constant of Silicon monoxide must be greater than 2.5 to 3 V. Such high control voltages shorten the life of the display device and an independent power source, which for the Work of such devices is necessary.

The purpose of the present invention is to avoid the aforementioned parts.

The invention is based on the object, through the choice of the substance for the orienting layer and the composition of liquid crystals, a liquid crystal display device with an excitation voltage of less than 1.8 V herzu to increase the service life of the display device and the required supply sources and the electrical and optical data of the display device during the Stabilize operation and storage.

This object is achieved in the liquid crystal display device of the type mentioned in such a way as in FIG Characterization of claim 1 is defined.

In order to reduce the interaction energy at the boundary liquid crystal germanium oxide, it is useful that the nematic liquid crystal organic additives in a Contains amount of up to 7.5 wt .-%, which cyclic, provided with electron donor and electron acceptor groups Represent connections and have dipole moments that the The dipole moments of the nematic liquid crystal molecules are at least 1.4 times greater.

4-aminobenzonitrile can be used as an organic additive.

The invention will be explained in more detail with reference to its execution examples and the accompanying drawings, in the drawings Fig. 1 shows a liquid crystal display device in the longitudinal direction

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