DE2406395A1

DE2406395A1 - Nematischer fluessigkristall

Info

Publication number: DE2406395A1
Application number: DE19742406395
Authority: DE
Inventors: Teruyuko Kakeda
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-08-22
Also published as: JPS49106485A; FR2217069A1; FR2217069B1

Description

14.598 40/ei

PATENTAMT/ALTE
Pr. rer. nal. PIETEU LOUfS
DipL-Phys. CtAUS PUHUKU
DipL-Ing. FRANZ LOHRENTZ

8500 N Ό RN BE RQ

KESSLERPLATZ 1

Firma ASAHI KÖGAKU" KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan

Nemati scher Flüssigkristall

Die Erfindung betrifft einen dielektrisch, positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall, insbesondere einen Flüssigkristall, der.bei Eaumtemperatur als nematischer Flüssigkristall vorliegt. .

Nematische Flüssigkristalle werden in zwei grosse Gruppen unterteilt. Die eine Gruppe enthält dielektrisch positiv anisotrope, nematische Flüssigkristalle, die einen elektrischen Dipol besitzen, der parallel zur Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Moleküle ist. Die andere Gruppe sind die dielektrisch negativ anisotropen, nematischen Flüssigkristalle, die

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einen elektrischen Dipol aufweisen, der rechte Winkel mit der Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Moleküle bildet. Ein nematischer Flüssigkristall verhält sich wie ein einachsiges, optisch doppelbrechendes Medium und besitzt eine optische Achse die in der Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Molekiile liegt.

Eine Flüssigkristall-Zelle erhält man dadurch, dass man einen dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall zwischen zwei durchsichtige Elektroden so einbringt, dass die Längsachse der nematischen Flüssigkristall-Moleküle parallel zu den Elektrodenoberflächen und im rechten Winkel zu den Längsachsen benachbarter Moleküle ist.

Wird ein Parallelstrahl natürlichen Lichtes senkrecht auf eine Zelle gerichtet, die zwischen einen Polarisator und einen Analysator eingefügt ist, die parallel zueinander angeordnet sind, so kann die Intensität oder Farbe des die Zelle durchstrahlenden Lichtes dadurch geändert werden, dass man die Grosse des angelegten elektrischen Feldes variiert.

Eine ähnliche Lichtmodulation kann man mit einem dielektrisch negativ anisotropen, nematischen Flüssigkristall erhalten. In diesem Falle wird der nematische Flüssigkristall zwischen einen Polarisator und einen Analysator so eingebracht, dass die Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Moleküle senk- .

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reclit zu der Fläche der Elektroden steht. Der Polarisator •und der Analysator sind so angeordnet, dass ihre Polarisationsebenen einen rechten Winkel miteinander bilden. Es ist Jedoch "bekannt, dass dielektrisch negativ anisotrope, nematische Flüssigkristalle eine dynamische Streuerscheinung in einem grossen elektrischen Feld aufweisen und daher in einer Vorrichtung zur Lichtmodulation nicht benutzt werden können. Ein dielektrisch negativ anisotroper, nematischer Flüssigkristall ist ausserdem deswegen nicht praktisch anwendbar, weil er ein niedriges Ansprechvermögen bzw. eine niedrige Empfindlichkeit im Vergleich zu einem dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall besitzt. Aus diesen Gründen versucht man daher neuerdings eine Vorrichtung zur Lichtmodulation zu entwickeln, in der ein dielektrisch posi-

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tiv anisotroper, nematischer Flüssigkristall benutzt wird, der keine dynamische Streuerscheinung zeigt.

Problematisch bezüglich der dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristalle ist, dass von ihnen nur wenige Q}ypen momentan im Handel erhältlich sind, die sich bei Eaumtempartur im Zustand eines Flüssigkristalls befinden. Im Gegensatz dazu hat man viele Typen dielektrisch negativ anisotroper, nematischer Flüssigkristalle entwickelt, die eine dynamische Streuerscheinung aufweisen. Mit diesen nemati-sehen Flussigkristallen kann bei Raumtemperatur gearbeitet werden und sie werden in Anzeigegeräten und ähnlichen Vorrichtungen benutzt.

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Es besteht die Aufgabe, einen Flüssigkristall der eingangs genannten Art zu erzeugen, der keine dynamische Streuung auslöst und ein hohes Ansprechvermögen besitzt.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Flüssigkristall eine Mischung aus einem dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall und wenigstens einem dielektrisch negativ anisotropen, nematischen Flüssigkristall ist.

Der erfindungsgemäss zusammengesetzte Flüssigkristall ist ein dielektrisch positiv anisotroper, nematischer Flüssigkristall, der sich bei Raumtemperatur im Zustand eines Flüssigkristalls befindet. Man erhält ihn, indem man einen oder mehrere nematische Flüssigkristalle umwandelt, wobei diese Flüssigkristalle aus einer grossen Anzahl gegenwärtig bekannter dielektrisch negativ anisotroper, nematischer Flüssigkristalle ausgewählt werden können, die sich im Zustand eines Flüssigkristalls bei Raumtemperatur befinden.

Im Folgenden wird der erfindungsgemässe Flüssigkristall anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben, die das Phasendiagramm einer erfindungsgemässen Mischung von Flüssigkristallen zeigt.

Es ist bekannt, dass ein Flüssigkristall, den man aus einer

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Mischung zu gleichen Gewichtsteilen von Methoxy-benzylidinbutyl-anilin (MBBA) und Äthoxy-benzylidin-lDutyl-anilin (EBBA) erhält, sich in einem Temperaturbereich zwischen ungefähr O⁰G und 50°G i& Zustand eines Flüssigkristalls befindet· Beide Stoffe sind dielektrisch negativ anisotrope, nematische Flüssigkristalle. Es wurde gefunden, dass mit einem Zusatz von ungefähr 5 Gewichtsprozent von Äthoxy-benzylidin-cyan-anilin (PEBAB) sich aus dieser Flüssigkristallmischung ein dielektrisch positiv anisotroper, nematischer Flüssigkristall erhalten lässt, der sich in einem Temperaturbereich zwischen ungefähr O⁰G und ungefähr ^>0°G im Zustand eines Flüssigkristalls befindet. Dabei ist der Flüssigkristall PEBAB ein dielektrisch positiv anisotroper, nematischer Flüssigkristall, der sich im Temperaturbereich von ungefähr 112⁰G bis ungefähr 130°G im Zustand eines Flüssigkristalls befindet. Dieses Phänomen kann wie folgt erklärt werden:

Die Dielektrizitätskonstante in der Längsachsenrichtung der Flüssigkristall-Moleküle sei £^ und die Dielektriziätskonstante in einer Richtung senkrecht zur Längsachsenrichtung sei ε_χ. Für die negative dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls, der eine Mischung aus MBBA und EBBA ist, ergibt sich eine Differenz zwischen diesen Dielektritätskonsta'nten/die sehr klein ist und die durch die Beziehung gegeben ist:

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Im Gegensatz dazu erhält man mit der positiven dielektrischen Anisotropie von PEBAB eine grosse Differenz zwischen den Dielektrizitätskonstanten, die mit folgender Beziehung gegeben ist:

Fügt man daher mehr als ungefähr 3 Gewichtsprozent von EEBAB zu der Flüssigkristallmischung, so erhält man eine nematische Flüssigkristallmischung, die insgesamt eine positive dielektrische Anisotropie aufweist. Da die Menge des beigefügten PEBAB sehr klein ist, kann die Mischung von MBBA und EBBA in einen dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall umgewandelt werden, ohne dass damit eine grosse Veränderung des Temperaturbereiches erhalten wird, indem die resultierende Mischung sich im Zustand eines Flüssigkristalls befindet. Dieses Resultat erhält man nicht nur, wenn man PEBAB zu einer Flüssigkristallmischung von MBBA und EBBA hinzufügt, sondern dieses Resultat stellt sich auch ein, wenn man einen anderen, dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall zu einem oder mehreren anderen dielektrisch negativ anisotropen, nematischen Flüssigkristallen zufügt.

Die Zeichnung zeigt das Zustandsdiagramm, das man erhält, wenn das dielektrisch positiv anisotrope Äthoxy-benzylidincyan-anilin (PEBAB) zu einer Mischung von Methoxy-benzyli-

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din-butyl-anilin (MBBA) und Äthoxy-benzilidin-butyl-anilin (EBBA) hinzugefügt wird. Die beiden letztgenannten Stoffe sind dielektrisch negativ anisotrope, nematische Flüssigkristalle. In dem Diagramm repräsentiert der schraffierte Bereich einen Flüssigkristall-Zustand, in dem eine negative dielektrische Anisotropie auftritt. Im restlichen Teil liegt ein Flüssigkristall-Zustand vor, der eine positive dielektrische Anisotropie besitzt.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass man mit der Erfindung einen dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall erhält, der sich bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen, die kleiner als Eaumtemperatur sind, im Zustand eines Flüssigkristalls, befindet und der in einfacher Weise herstellbar ist. Der erfindungsgemässe nematische Flüssigkristall bringt grosse Vorteile., wenn man seine optische Doppelbrechung zur Erzeugung einer Lichtmodulation einsetzt»

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Claims

Patentansprüche:

Dielektrisch positiv anisotroper, nematischer Flüssigkristall, dadurch, gekennzeichnet, dass er eine Mischung aus einem dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristall und wenigstens einem dielektrisch negativ anisotropen, nematischen Flüssigkristall ist.
2. Flüssigkristall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ungefähr 3 Gewichtsprozent eines dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristalls enthält.
3. Flüssigkristall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er höchstens ungefähr 30 Gewichtsprozent eines di-, elektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristalls enthält.

4-, Flüssigkristall nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass er höchstens ungefähr 10 Gewichtsprozent eines dielektrisch positiv anisotropen, nematischen Flüssigkristalls enthält.

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5· Flüssigkristall nach einem der Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens annähernd gleiche Gewichtsteile von Methoxy-benzylidin-butyl-anilin und ithoxy-benzylidin-TDutyl-anilin und mehr als 3 Gewichtsprozent Jithoxy-benzylidin-cyan-anilin enthält.

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