DE19720529A1 - Nematische Flüssigkristallzusammensetzung - Google Patents
Nematische FlüssigkristallzusammensetzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine nematische Flüssig
kristallzusammensetzung, insbesondere für eine Flüssig
kristallanzeigevorrichtung des Polymerdispersionstyps,
und ganz besonders eine nematische Flüssigkristall
zusammensetzung, die in Flüssigkristallanzeigeelementen
zum Einsatz kommt, bei denen ein Anzeigenmodus durch
Änderung des Unterschieds im Brechungsindex zwischen
flüssigkristallinen Tröpfchen (oder einem durchgehenden
Flüssigkristallnetzwerk) und einem Polymer zur Anwendung
kommt, indem man die Lichtstreuung an der Grenzfläche
zwischen Flüssigkristall und Polymer mittels einer
äußeren Spannung steuert. Die nematische Flüssig
kristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann
bei einer Flachanzeigenvorrichtung, Projektionsfernse
hern oder einem PC, Laptops oder Palmtops, einer Anzei
getafel, auf die man Verschlußeffekte einwirken läßt,
einem Fenster, einer Tür oder einer Wand zum Einsatz
kommen.
Herkömmliche Anzeigevorrichtungen des TN- oder
STN-Typs, die zu praktischer Anwendung gelangt sind,
erfordern Mittel zur Lichtpolarisierung und zur Orien
tierung der Flüssigkristallmoleküle.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgesch
lagen, den Brechungsindex eines flüssigkristallinen
Materials zur Steuerung der elektrisch transparenten und
weißtrüben Zustände zu nutzen (siehe z. B.
JP 58-501631-A, JP 59-226322-A und JP 61-502128-A).
Die in solchen Anzeigen des Polymerdisper
sionstyps verwendeten Flüssigkristallmaterialien beste
hen im wesentlichen aus stäbchenförmigen Verbindungen
mit endständigen Cyanogruppen. Beispielsweise sind aus
der WO 90/01947 nematische Flüssigkristallzusammen
setzungen bekannt, die auf einer Kombination aus fluo
rierten Cyanoterphenylen und Cyanobiphenylen basieren.
Diese Mischungen besitzen jedoch hohe Viskositäten,
wodurch die Schaltzeit der Polymerdispersionsanzeigen
beeinflußt wird. Des weiteren weisen Mischungen mit
einem hohen Anteil an Verbindungen mit endständigen
Cyanogruppen gegenüber Mischungen mit einem begrenzten
Anteil an Cyanoverbindungen geringere UV-Stabilität und
niedrigere Werte für den spezifischen Widerstand und die
"Voltage Holding Ratio" auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine neue Flüssigkristallzusammensetzung zur
Verfügung zu stellen, mit der sich die Nachteile der
Mischungen aus dem Stande der Technik überwinden und
alle wichtigen Anforderungen an Flüssigkristallvorrich
tungen des Polymerdispersionstyps, d. h. niedrige
Treiberspannung, hoher Kontrast, hervorragende Lichtsta
bilität und hohe Auflösung und insbesondere niedrige
Viskosität und großer Arbeitstemperaturbereich, der
Klärpunkte von 85°C und darüber erfordert, erfüllen
lassen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann
durch Verwendung von Flüssigkristallzusammensetzungen
mit niedriger Viskosität und einem Klärpunkt von 85°C
und darüber in Kombination mit einem geeigneten Harz
material gelöst werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine nema
tische Flüssigkristallzusammensetzung, enthaltend:
5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% mindestens einer Verbindung aus Gruppe 1:
5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% mindestens einer Verbindung aus Gruppe 1:
worin
R¹ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
Z eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C-,
Q eine Einfachbindung, -CH₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂-, -C₂F₄- oder -OCF₂-,
Y H, F oder Cl und
L¹ H oder F bedeuten,
15 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% mindestens einer Chlorverbindung aus Gruppe 2:
R¹ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
Z eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C-,
Q eine Einfachbindung, -CH₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂-, -C₂F₄- oder -OCF₂-,
Y H, F oder Cl und
L¹ H oder F bedeuten,
15 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% mindestens einer Chlorverbindung aus Gruppe 2:
worin
R² eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, und
5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% mindestens einer Cyanoverbindung aus Gruppe 3:
R² eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, und
5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% mindestens einer Cyanoverbindung aus Gruppe 3:
worin
R³ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und
L² H oder F bedeuten.
R³ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und
L² H oder F bedeuten.
Die Flüssigkristallverbindungen aus den Gruppen
1 und 2 besitzen hervorragende chemische Stabilität.
Flüssigkristallzusammensetzungen sind umso stabiler, in
je größeren Mengen diese Verbindungen enthalten sind.
Besteht die Zusammensetzung jedoch lediglich aus den
Verbindungen aus den Gruppen 1 und 2, so sinkt die di
elektrische Anisotropie und dementsprechend steigt die
Schwellenspannung. Hieraus folgt, daß die entstehende
Anzeigevorrichtung eine höhere Treiberspannung benötigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die
erfindungsgemäße Zusammensetzung 5 bis 35, insbesondere
10 bis 30 Gew. -% mindestens einer Verbindung der Formel
1a:
worin R¹ die für Formel 1 angegebene Bedeutung besitzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält die Zusammensetzung 5 bis 35, insbesondere 10
bis 30 Gew.-% mindestens einer Verbindung der Formel
1b:
worin R¹ und L¹ die für Formel 1 angegebenen Bedeutungen
besitzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält die Zusammensetzung 2 bis 30, insbesondere 5 bis
20 Gew.-% mindestens einer Verbindung aus Gruppe 4:
worin R⁴ eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 8
Kohlenstoffatomen bedeutet.
Die Verbindungen aus den Gruppen 1, 2, 3 und 4
ergeben zusammen mindestens 60, insbesondere 70 Gew.-%.
Falls die erfindungsgemäße Zusammensetzung bis zu 40
Gew.-% anderer Bestandteile enthält, so werden diese
zusätzlichen Bestandteile in der Regel aus der Gruppe
mesogener Verbindungen bestehend aus Cyanobiphenylen,
Cyanoterphenylen, Cyclohexylbenzonitrilen, Dialkylto
lanen, Alkylalkoxytolanen und Cyclohexyltolanen, die zur
Einstellung der physikalischen Parameter der
Zusammensetzung wie Doppelbrechung oder dielektrische
Anisotropie zugegeben werden, und aus der Gruppe
mesogener Verbindungen bestehend aus Cyclohexylphenylen,
Cyclohexylbiphenylen, Cyclohexylcyclohexanen und
Cyclohexylcyclohexylphenylen ausgewählt, die in 4- und
4′-Stellung durch Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppen
substituiert sind und zur Einstellung physikalischer
Parameter wie Viskosität oder Klärpunkt zugegeben
werden. Wird die nematische Flüssigkristall
zusammensetzung in einer Flüssigkristallanzeige
vorrichtung des Polymerdispersionstyps eingesetzt, so
unterliegen der Einsatz der Verbindungen und das
Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung keiner
besonderen Beschränkung, und es kann nach bekannten
Methoden verfahren werden, wie beispielsweise einer
Methode, bei der die Flüssigkristallzusammensetzung in
einer Polymerkapsel eingeschlossen wird, einer Methode,
bei der die Zusammensetzung und das lichthärtbare bzw.
heißhärtbare Material gemischt werden und zur Bildung
von Flüssigkristalltröpfchen anschließend einer Phasen
trennung unterzogen werden, oder einer Methode, bei der
aus einer Mischung aus einem Polymer und der
Zusammensetzung, die beide in einem Lösungsmittel gelöst
sind, das Lösungsmittel entfernt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nach
folgenden Beispiele erläutert. Durch diese Beispiele
wird der Schutzumfang der Erfindung jedoch nicht
beschränkt.
Es wird eine nematische Flüssigkristall
zusammensetzung, wie aus Tabelle 1 ersichtlich,
hergestellt. Diese Zusammensetzung zeigt folgende
physikalische Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +104
Doppelbrechung: 0,2104
Dielektrische Anisotropie: +11,5
Schwellenspannung (Vth): 2,21 V
Viskosität (bei 20°C) : 32 mm²/s
Doppelbrechung: 0,2104
Dielektrische Anisotropie: +11,5
Schwellenspannung (Vth): 2,21 V
Viskosität (bei 20°C) : 32 mm²/s
Die nematische Flüssigkristallzusammensetzung
wird zu dem UV-härtbaren Präpolymer PN 393 gegeben, das
bei der Firma Merck Ltd., Poole, Großbritannien,
erhältlich ist, wobei das Verhältnis von Flüssigkristall
zu Präpolymer 20 zu 80 beträgt. Nach Zugabe eines Foto
initiators (Irgacure 184, erhältlich bei der Firma Ciba-
Geigy, Basel, Schweiz) wird die Zusammensetzung in eine
aus zwei mit ITO beschichteten Glasplatten aufgebaute
Zelle gefüllt und mit UV-Licht bei 365 nm und einer
Intensität von 30 mW/cm² 5 Minuten lang bei Raumtempera
tur bestrahlt.
Es wird eine nematische Flüssigkristall
zusammensetzung, wie aus Tabelle 2 ersichtlich,
hergestellt. Diese Zusammensetzung zeigt folgende
physikalische Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +91
Doppelbrechung: 0,1935
Schwellenspannung (Vth): 2,12 V
Viskosität (bei 20°C): 27 mm²/s
Doppelbrechung: 0,1935
Schwellenspannung (Vth): 2,12 V
Viskosität (bei 20°C): 27 mm²/s
Es wird eine nematische Flüssigkristall
zusammensetzung, wie aus Tabelle 3 ersichtlich,
hergestellt. Diese Zusammensetzung zeigt folgende
physikalische Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +100
Doppelbrechung: 0,2098
Viskosität (bei 20°C): 32 mm²/s
Doppelbrechung: 0,2098
Viskosität (bei 20°C): 32 mm²/s
Es wird eine nematische Flüssigkristall
zusammensetzung, wie aus Tabelle 4 ersichtlich,
hergestellt. Die Zusammensetzung zeigt folgende
physikalische Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +106
Doppelbrechung: 0,2108
Viskosität (bei 20°C): 31 mm²/s
Doppelbrechung: 0,2108
Viskosität (bei 20°C): 31 mm²/s
Die nematische Flüssigkristallzusammensetzung
aus Tabelle 5 zeigt folgende physikalische
Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +104
Doppelbrechung: 0, 2341
Dielektrische Anisotropie: +10,2
Viskosität (bei 20°C): 45 mm²/s
Doppelbrechung: 0, 2341
Dielektrische Anisotropie: +10,2
Viskosität (bei 20°C): 45 mm²/s
Die Mischung zeigt im Vergleich zu den
Mischungen aus den Beispielen 1 bis 4 einen viel höheren
Viskositätswert (um etwa 50% höher).
Die nematische Flüssigkristallzusammensetzung aus
Tabelle 4 zeigt folgende physikalische Eigenschaften:
Klärpunkt (°C): +89
Doppelbrechung: 0, 2236
Dielektrische Anisotropie: +12,6
Schwellenspannung (Vth): 2,09 V
Viskosität (bei 20°C) : 36 mm²/s
Doppelbrechung: 0, 2236
Dielektrische Anisotropie: +12,6
Schwellenspannung (Vth): 2,09 V
Viskosität (bei 20°C) : 36 mm²/s
Die Mischung besitzt einen niedrigeren Klärpunkt
und eine höhere Viskosität im Vergleich zu jenen aus den
Beispielen 1 bis 4.
Claims (7)
1. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung,
enthaltend 5 bis 35 Gew.-% mindestens einer Verbindung
aus Gruppe 1:
worin
R¹ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
Z eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C-,
Q eine Einfachbindung, -CH₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂-, -C₂F₄- oder -OCF₂-,
Y H, F oder Cl und
L¹ H oder F bedeuten,
15 bis 50 Gew.-% mindestens einer Chlorverbindung aus Gruppe 2: worin
R² eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet,
und 5 bis 35 Gew.-% mindestens einer Cyanoverbindung aus Gruppe 3: worin
R³ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und
L² H oder F bedeuten.
R¹ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
Z eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH- oder -C≡C-,
Q eine Einfachbindung, -CH₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂-, -C₂F₄- oder -OCF₂-,
Y H, F oder Cl und
L¹ H oder F bedeuten,
15 bis 50 Gew.-% mindestens einer Chlorverbindung aus Gruppe 2: worin
R² eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet,
und 5 bis 35 Gew.-% mindestens einer Cyanoverbindung aus Gruppe 3: worin
R³ eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und
L² H oder F bedeuten.
2. Nematische Flüssigkeitszusammensetzung nach
Anspruch 1, enthaltend 5 bis 35 Gew.-% mindestens einer
Verbindung der Formel 1a:
worin R¹ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung
besitzt.
3. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung nach
Anspruch 1 oder 2, enthaltend 5 bis 35 Gew.-% mindestens
einer Verbindung der Formel 1b:
worin R¹ und L¹ die in Anspruch 1 angegebenen
Bedeutungen besitzen.
4. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung nach
Ansprüchen 1 bis 3, enthaltend 2 bis 30 Gew.-%
mindestens einer Fluorverbindung aus Gruppe 4:
worin R⁴ eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 8
Kohlenstoffatomen bedeutet.
5. Elektrooptische Anzeigevorrichtung, enthaltend
eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung nach
einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische
Flüssigkristallzusammensetzung in eine Polymermatrix
eingebettet ist.
7. Nematische Flüssigkristallzusammensetzung nach
Ansprüchen 1 bis 4, mit einem Klärpunkt von 85°C oder
darüber.
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Family Applications (1)
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WO2004035710A1 (de) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Merck Patent Gmbh | Photostabiles flüssigkristallines medium |
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-
1997
- 1997-05-16 DE DE1997120529 patent/DE19720529B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-30 JP JP9156190A patent/JPH1060443A/ja active Pending
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WO2004035710A1 (de) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Merck Patent Gmbh | Photostabiles flüssigkristallines medium |
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CN100379838C (zh) * | 2002-10-15 | 2008-04-09 | 默克专利股份有限公司 | 光稳定的液晶介质 |
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Also Published As
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