DE2439074A1 - Nematische fluessigkristallverbindung - Google Patents
Nematische fluessigkristallverbindungInfo
- Publication number
- DE2439074A1 DE2439074A1 DE2439074A DE2439074A DE2439074A1 DE 2439074 A1 DE2439074 A1 DE 2439074A1 DE 2439074 A DE2439074 A DE 2439074A DE 2439074 A DE2439074 A DE 2439074A DE 2439074 A1 DE2439074 A1 DE 2439074A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal compound
- nematic liquid
- halide
- molecular weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13743—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on electrohydrodynamic instabilities or domain formation in liquid crystals
- G02F1/1375—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on electrohydrodynamic instabilities or domain formation in liquid crystals using dynamic scattering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
- C09K19/3441—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom
- C09K19/3444—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered aromatic ring containing one nitrogen atom, e.g. pyridine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
- C09K19/582—Electrically active dopants, e.g. charge transfer agents
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
- G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
- G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
- G09G3/3622—Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
Dip.tng. r.\ ν nr ν τ 7. sen.
DIpI.-ίπρ. K. LAMi-'RECHT
Dr.-lng.R. BE ETZ jr.
• München 22, Steinsdorf«tr. 10
• München 22, Steinsdorf«tr. 10
81-23.O5IP
14. August 1974
ITACHI, LTD., Tokio (Japan)
Nematische FlüssigkristallverMndung
Die Erfindung betrifft eine nematische ITiissigkristallverbindung
oder -zusammensetzung mit verbesserter Ansprechempfindlichkeit auf die Ansteuerspannung zum Betrieb mit
dynamischer Streuung, insbesondere eine nematische Plüssigkristallverbindung, die für eine Matrix-Plüssigkristallanzeige mit Zeitmultiplex- oder Timesharing-Ansteuerung geeignet ist.
dynamischer Streuung, insbesondere eine nematische Plüssigkristallverbindung, die für eine Matrix-Plüssigkristallanzeige mit Zeitmultiplex- oder Timesharing-Ansteuerung geeignet ist.
81-(A 119-03)-schö
509810/0740
Niedrige Leistungsaufnahme sovie niedrige Ansteuerspannung
sind bedeutende Vorteile von Flüssigkristallen, die als Anzeigen für elektronische Tischrechner, Uhren usw. verwendet
werden. Um weitere Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen, ist es erforderlich, die Matrixanzeige mit Zeitmultipiexansteuerung
durchzuführen. In diesem Fall werden eine erhöhte Ansprechempfindlichkeit und die Beseitigung von Übersprechen
infolge der Matrixadresse unbedingt angestrebt.
Die Lösung dieser Probleme wurde z. B. dadurch versucht, daß die Flüssigkristalle durch eine Kombination nichtlinearer Bauelemente wie eine Diode, einen Feldeffekttransistor
usw., elektrisch in einer Richtung orientiert werden (vgl. B.J. Lechner. Liquid Crystal Matrix Displays,
Proc. IEEE, 59 (1971), 1566), oder durch Festlegen von Schwellenwerten mittels Beschichten der Flüssigkristalle
mit einem hochdielektrischen Werkstoff (vgl. J.G. Grabmair u.a., Liquid Crystal Matrix Displays Using Additional Solid
Layers For Suppression Of Parasite Current, Mod. Liq. Cryst. 15 (1971), 95). Ferner wurde ein Zweifrequenzansteuersystem
entwickelt, bei dem an ausgewählte Punkte Niederfrequenzsignale und an halbausgewählte Punkte Hochfrequenzsignale
angelegt werden (vgl. CR. Stein u. a., A Two-Frequency Coincidence Addressing Scheme For Nematic Liquid Crystal
Display, Appl. Phys. Letters, 19 (1971), 343). Diese bereits entwickelten Einrichtungen arbeiten jedoch in bezug
auf Kontrast und Ansteuerspannung nicht zufriedenstellend. Ferner wurde erwogen, die MuItiplexansteuerung mit niedriger
Spannung, hohem Konstrast und ohne übersprechen durchzuführen,
indem praktisch eine Wechselstromansteuerung verwendet
wird, d. h. das sog. Spannungsmittelungsverfahren (vgl. Kawakami et. al.), A Multiplexing Driving System
509810/0740
For A Liquid Crystal Device, Materials for the research conference on image display system, Television Institute,
11-2 (1973)). Die bei dieser Einrichtung verwendeten Flüssigkristalle haben einen sehr genauen Schwellenwert,
der zudem möglichst niedrig sein sollte.
Die für eine MuItiplexsteuerung geeigneten Flüssigkristallverbindungen
müssen eine solche Kennlinie aufweisen, daß sie mit niedriger Spannung von kurzer Impulsdauer ansteuerbar
sind. Die Molekülorientierung nematischer Flüssigkristalle wird durch in konstanten periodischen Zeitabständen wiederholtes
Anlegen einer Spannung, deren Impulsdauer kürzer als das Zeitintervall, in dem die Molekülorientierung durch das
angelegte elektrische Feld gestört zu werden beginnt, d. h. kürzer als die Anstiegszeit ist, allmählich gestört. Die
Multiplexansteuerung ist durch Verwendung einer solchen additiven Erscheinung der Flüssigkristalle in bezug auf das
elektrische Feld durchführbar. Das heißt, daß dadurch die Multiplexansteuerung von Matrixelementen mit einer großen
Anzeigezeilenzahl durchführbar ist. Die Anzeigezeilenzahl ist der angelegten Spannung proportional. Normalerweise
muß die angelegte Spannung zum Erhöhen der Anzeigezeilenzahl erhöht werden. Ferner wird die Anstiegsspannung für
die Multiplexansteuerung aufgrund dieser additiven Erscheinung im Vergleich mit der Anstiegsspannung für die
normale Ansteuerung mit einer Steuerspannung mit normaler, hinreichend langer Impulsdauer unweigerlich erhöht. Daraus
ist ersichtlich, daß die Multiplexansteuerung mit niedriger S teuerspannung und eine Matrixanzeige mit größerer Zeilenzahl
erreichbar sind, wenn die Anstiegsspannung gesenkt werden kann.
509810/07Λ0
Es wurde bereits intern eine Flüssigkristallverbindung entwickelt,
die ein Oniumsalz enthält. Die dynamischen Streueigenschaften von Flüssigkristallen können dadurch verbessert
werden, daß nematische Flüssigkristalle mit einem organischen Oniumsalz, dessen Kern ein Stickstoffatom ist,
gemischt werden, z. B. mit quartären Ammoniumhalogeniden, Piridiniumhalogeniden, Isochinoliniumhalogeniden oder
Akridiniumhalogeniden.
Eine solche Fltissigkristallverbindung ist jedoch in folgenden
Punkten nicht zufriedenstellend:
1) Da die Löslichkeit des Oniumsalzes in den Flüssigkristallen
gering ist, ist es nicht möglich, zum Erzielen einer bestimmten Wirkung irgendeine beliebige Zusatzmenge zu wählen.
Ein spezielles Problem besteht darin, daß das Oniumsalz sich bei niedrigen Temperaturen leicht niederschlägt. Dadurch
wird die Betriebszuverlässigkeit eines Flüssigkristall· Anzeigeelements herabgesetzt.
2) Das Ansprechen auf die Ansteuerspannung erfolgt nicht hinreichend
zufriedenstellend, selbst wenn dem Flüssigkristall Oniumsalz zugegeben wird. Einer der Gründe dafür, daß eine
zufriedenstellende Ansprechzeit nicht erzielbar ist, besteht in der niedrigen Löslichkeit und dem niedrigen
Dissoziationsgrad des zugegebenen Salzes in Ionen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Flüssigkristallverbindung
mit hoher Betriebszuverlässigkeit und ohne die Nachteile der vorstehend erläuterten Flüssigkristallverbindung,
die, schnell auf eine Spannung kleiner Impulsbreite anspricht zur Bildung einer Anzeige durch Multiplexan-
509810/0740
steuerung, die einen scharf ausgeprägten Schwellenwert in der Abhängigkeit der Streulichtintensität von der angelegten
Spannung sowie eine niedrige Schwellenspannung hat und bei der der Zusatz keinen Niederschlag bildet.
Gemäß der Erfindung wird einer neraatischen Flüssigkristallverbindung,
die dynamisch streuen kann, eine Phenolverbindung sowie ein Oniumsalz zugegeben, dessen Kern ein Stickstoffatom
ist; das Oniumsalz ist dann !leicht löslich, wodurch
seine Dissoziation in Ionen im Flüssigkristall verbessert , wird, und die sich ergebende Verbindung wird über einen
weiten Temperaturbereich stabilisiert und zeigt sehr gute elektrooptische Eigenschaften.
Die Erfindung schafft also eine nematische Flüssigkristallverbindung
mit erhöhter Ansprechempfindlichkeit für eine eine dynamische Streuung bewirkende pulsierende Steuerspannung,
bestehend aus einer Hauptmenge eines dynamisch streuenden Flüssigkristalls, 0,001-3 Gev.-% eines Oniumsalzes
mit einem Stickstoffatom als Kern, und einer Phenolverbindung zur besseren Löslichkeit des Oniumsalzes im
Flüssigkristall und zur leichteren Dissoziation des neutralen Oniumsalzes in Ionen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Verlauf einer an eine Flüssigkristall-Anzeige anzulegenden Zweirichtungs-Impulsspannung;
Fig. 2 eine Einrichtung zum Messen der Streulichtintensität und der Ansprechzeit einer Flüssigkristallverbindung;
509810/0740
Fig. 3 Beziehungen zwischen der Steuerspannung und Streulichtintensitäten von Flüssigkristallverbindungen;
Fig. 4a Ansteuersignalverlaufe für den Multiplexbetrieb
einer Matrixanzeige mit l/2-Vorspannung und 1/2-Tastverhältnis;
Fig. 4b ein Schema der Matrixanzeige gemäß Fig. 4a;
Fig. 5 Beziehungen zwischen Schwellehspannung und
Rahmenfrequenz in bezug auf die Matrixanzeige nach Fig. 4b unter Verwendung des Ansteuerverfahrens
nach Fig. 4a;
und
und
Fig. 6 Beziehungen zwischen Schwellenspannung und Frequenz in bezug auf eine nematische Flüssigkristall
verbindung ohne Phenolverbindung.
Die erfindungsgemäß verwendeten nematischen Flüssigkristalle
sind Flüssigkristallverbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie, bei denen eine dynamische Streuung auftritt, d. h.
sie sind sog. N -Flüssigkristallverbindungen, bei denen die Richtung des Dipolmoments des Moleküls von der Richtung der
Moleküllängsachse beträchtlich abweicht. Da die Anzeige unter verschiedenen Bedingungen verwendet wird, muß die Flüssigkristalltemperatur
in einem weiten Bereich um die Raumtemperatur liegen. Die Flüssigkristallverbindungen enthalten
z. B.: p-Methoxybenzyliden-p-n-Butylanilin (MBBA), p-Äthoxybenzyliden-p-Butylanilin
(EBBA), p-Butoxybenzyliden-p-Butylani?
lin, p-Butoxybenzyliden-p-n-Propylanilin, p-Hexyloxybenzylidenp-Toluidin,
p-Pentyloxybenzyliden-p-Toluidin, p-Heptyloxy-
509810/07Λ0
benzyliden-p-Acetoxyanilin, 4-Methoxy-4'-Butylazo3Eybenzol,
4-Butyl-4' f-Methoxyazoxybenzol, Äthoxybenzyliden-p-n-Hexylanilin
(EBHA) usw.
Normalerweise hat eine einzelne Flüssigkristallverbindung eine hohe Flüssigkristalltemperatur oder einen schmalen
Flüssigkristall-Temperaturbereich. Z. B. hat ein MBBA-Flüssigkristall einen Temperaturbereich zwischen +21 0C
und +45 0C, ein EBBA-Flüssigkristall hat einen Temperaturbereich
von +36 °C:-+ 78 0C, ein EBHA-Flüssigkristall hat
einen Temperaturbereich von +37 C - + 76 C. Üblicherweise wird die Flüssigkristalltemperatur durch Mischen von zwei
oder mehr dieser Flüssigkristallverbindungen gesenkt. Z. B. hat eine MBBA-EBBA-Mischung mit einem Gewichtsverhältnis von
50:50 einen Flüssigkristall-Temperaturbereich von -15 °C - 50°Cf
während dieser bei einer solchen Mischung mit einem Gewichtsverhältnis von 80:20 zwischen +10 0C und +47 0C liegt; für
eine Mischung von MBBA, EBBA und Methylbenzyliden-Butylanilin
mit einem Gewichtsverhältnis von 50:45:5 liegt er zwischen -10 0C und +56 0C-, für eine Mischung von MBBA und EBBA mit
einem Gewichtsverhältnis von 60:40 liegt er zwischen -1Θ 0C
und +48 0C, und für eine Mischung von MBBA und EBBA mit
einem Gewichtsverhältnis von 50:50 liegt er zwischen -8 0C
und +75 0C.
Gemäß der Erfindung wird den einzelnen oder gemischten nematischen Flüssigkristallen als ionische Substanz ein
Oniumsalz mit einem Stickstoffatom als Kern und einem Molekulargewicht von 110-2100 zugefügt, und zwar, bezogen
auf das Gewicht der nematischen Flüssigkristallverbindung, in einer Menge, die größer als 0,001 Gew.-5i, jedoch geringer
als die Löslichkeitsgrenze des Oniumsalzes im Flüssig-
509810/0740
kristall in Anwesenheit einer Phenolverbindung ist. Vorzugsweise
ist das Oniumsalz in einer Menge von weniger als 3 Gew.-# vorhanden. Die Oniumsalze können quartäre Ammoniumhalogenide,
Pyridiniumhalogenide, Isochinoliniumhalogenide und Akridiniumhalogenide
sein. Die Ammoniumhalogenide sind z. B. Hexadecyltrimethylammoniumbromid,
Xthylhexadecyldimethylammoniumbromid,
Phenylbenzyldimethylammoniumchlorid, Phenyltrimethylammoniumbromid,
Phenyl trime thyl ammonium tri j odid, 4-n-Butylphenyltrimethylammoniumtrijodid,
Hexadecyltrimethylammoniumtrijodid, Tetramethylammoniumdichlorjodid, Tetramethylammoniumdijodidbromid,
Tetramethylammoniumtetrajodidchlorid, Tetramethylammoniumtetrajodid
usw.
Zu den Pyridiniumhalogenen gehören 1-Hexadecylpyridiniumchlorid,
1-Hexadecylpyridiniumbromid, Ι,Ι'-rÄthylendipyridiniumbromid,
1-Hexadecylpyridiniumtrijodid, 1-Dodecylpyridiniumtrijodid,
1-Methylpyridiniwmtrijodid usw.
Zu den Isochinoliniumhalogeniden gehören 2-Hexadecylisochinoliniumtrijodid,
2-Methylisochinoliniumtrijodid usw.
Zu den Akridiniumhalogeniden gehören 10-Methylakridiniumchlorid,
10-Methylakridiniumbromid, 10-Methylakridiniumtrijodid usw.
Die vorstehend aufgeführten Halogenide sind durch die folgenden allgemeinen Gleichungen darstellbar.
1) Quartäre Ammoniumhalogenide (ihre Molekulargewichte liegen zwischen 110-2100, insbesondere nicht über 1200):
R-,
509810/0740
und
X =
η =
Phenylgruppen oder Alkyl- oder aromatisch-aliphatische Gruppen mit nicht mehr als 20 Kohlenstoffatomen,
insbesondere nicht mehr als 9 Kohlenstoffatomen,
aus Brom-, Jod- und Chloratomen ausgewählte
Halogenatome, und
eine ganze Zahl 1, 3 oder 5.
2) Pyridiniumhalogenide (ihre Molekulargewichte liegen zwischen
130 und 1350, insbesondere nicht höher als 1100):
N-R
mit R = eine Phenyl- oder Alkyl- oder aromatisch-aliphatische Gruppe mit nicht mehr als 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere
nicht mehr als 9 Kohlenstoffatomen,
X = aus Brom-, Jod- und Chloratomen ausgewählte Halogenatome ,
und
und
η = eine ganze Zahl 1, 3 oder 5.
3) Isochinoliniumhalogenide (ihre Molekulargewichte liegen zwischen 180 und 1130, insbesondere nicht höher als 900):
N-R
mit R, X und η wie unter Ziff. 2 erläutert.
509810/0740
4) Chinoliniumhalogenide:
vn
mit R, X und η wie unter Ziff. 2 erläutert.
5) Akrilidiniumhalogenide (ihre Molekulargewichte liegen zwischen 230 und 1170, insbesondere nicht höher als 940)
mit R, X und η wie unter Ziff. 2 erläutert.
Wenn den Flüssigkristallen weniger als 0,01 Gew.-% des Oniumsalzes
zugefügt wird, wirkt das Salz nur unzureichend als Ionenquelle und bewirkt keine hinreichende Verbesserung
der Ansprechempfindlichkeit. Wenn andererseits den Flüssigkristallen eine der Löslichkeitsgrenae entsprechende Salzmenge
zugefügt wird, wird das Salz ausgefällt, wodurch die elektrooptischen Kennlinien der Anzeige verschlechtert werden.
Jede Kombination der ionischen Substanz mit den Flüssigkristallen ist beliebig wählbar, aber eine Kombination
von gegenseitig inerten Verbindungen hat bessere Ergebaisse zur Folge.
509810/0740
Wegen der durch elektrochemische Reaktionen der in der Verbindung
enthaltenen Bestandteile möglicherweise beeinträchtigbaren Stabilität der Flüssigkristallverbindung
werden bevorzugt die Salze mit einem oder mehreren aromatischen Kernen verwendet. Insbesondere Piridinium- und
Isochinoliniumsalze haben sehr gute Eigenschaften, da sie
in bezug auf die Flüssigkristallverbindungen und andere Bestandteile elektrochemisch inert sind.
Die Phenolverbindungen verbessern die Löslichkeit des Oniumsalzes in den Flüssigkristallen, so daß die sich ergebenden
Flüssigkristallverbindungen über den weiten Bereich von Raumtemperaturen stabilisiert werden, da ein Ausfällen
der Oniumsalze durch die Phenolverbindungen unterdrückt wird. Ferner unterstützen die Phenolverbindungen die
Dissoziation der Oniumsalze in Ionen in den Fltissigkristallen,
wodurch die Ansprechempfindlichkeit der Flüssigkristallverbindung auf die Steuerspannung erhöht wird. Es ist ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Flüssigkristallverbindungen, daß die Schwellenspannung beträchtlich verringert
wird und sich außerdem nicht mit einer Änderung der Umgebungstemperatur ändert. Eine Reihe von durchgeführten
Experimenten hat ergeben, daß die Zugabe von Oniumsalz oder der Phenolverbindung für sich nicht die oben aufgeführten
Vorteile mit sich bringt.
Da die Menge des zugesetzten Oniumsalzes an die Flüssigkristallanzeige,
deren Ansteuerung, die Anzahl Anzeigeziffern usw. angepaßt wird, wird die Menge der Phenolverbindungen
je nach der zugesetzten Oniumsalzmenge bestimmt.
Wenn dem Flüssigkristall z. B. 0,001-0,1 G&v.-% Oniumsalz
zugesetzt wird, wird der 1-5Ofache Gewichtsanteil der Phenol-
509810/074 0
verbindung, bezogen auf das Oniumsalz, zugesetzt. Wenn
0,03-0,6 Gew.-#, insbesondere 0,05-0,5 Gew.-56, Oniumsalz zugesetzt wird, beträgt der zugesetzte Anteil der Phenolverbindung das 0,5-1Ofache, insbesondere das O,5-5fache des Oniumsalzes. Wenn 0,1-3 Gev.~% Oniumsalz zugesetzt wird, beträgt der zugefügte Anteil der Phenolverbindung etwa das O,5-2fache des Oniumsalzes.
0,03-0,6 Gew.-#, insbesondere 0,05-0,5 Gew.-56, Oniumsalz zugesetzt wird, beträgt der zugesetzte Anteil der Phenolverbindung das 0,5-1Ofache, insbesondere das O,5-5fache des Oniumsalzes. Wenn 0,1-3 Gev.~% Oniumsalz zugesetzt wird, beträgt der zugefügte Anteil der Phenolverbindung etwa das O,5-2fache des Oniumsalzes.
Im wesentlichen werden 0,001-3 Gew.-# Oniumsalz, bezogen
auf den Flüssigkristall, und etwa die l-50fache Menge der Phenolverbindung, bezogen auf das Oniumsalz, zugesetzt,
aber der Anteil der Phenolverbindung ist nicht höher als etwa 5 Gew.-56, bezogen auf den Flüssigkristall.
aber der Anteil der Phenolverbindung ist nicht höher als etwa 5 Gew.-56, bezogen auf den Flüssigkristall.
Typische bei der Erfindung verwendete Phenolverbindungen
sind folgende:
1) Phenol und alkylsubstituierte Phenole entsprechend der
folgenden Gleichung»
mit ReH oder eine Alkylgruppe mit 1-14 Kohlenstoffatomen,
etwa Phenol, Kresol, Oktylphenol, Nonylphenol,
Dodecylphenol usw.
2) Halogenisierte Phenole entsprechend der folgenden
Gleichung:
Gleichung:
OH
Xn
509810/0740
mit X = Halogenatom (Cl, Br, J), η = 1 bis 3,
etwa Monochlorphenol, Dichlorphenol, Trichlorphenol, Monobromphenol
usw.
3) Alkoxy-substituierte Phenole entsprechend der folgenden
Gleichung:
\ OH
mit R = Alkylgruppe mit 1-14 Kohlenstoffatomen,
etwa p-Methoxyphenol, p-Äthoxyphenol usw.
4) Acyl-substituierte Phenole entsprechend der folgenden
Gleichung:
ROO ._^- \
// > OH
mit R = Alkylgruppe mit 1-14 Kohlenstoffatomen, etwa
Acetylphenol, Butyrylphenol, Hexanoylphenol usw.
5) Aminophenole entsprechend der folgenden Gleichung:
NH0
OH
P-Aminophenol, m-Aminophenol usw.
509810/0740
6) Nitrophenole entsprechend der folgenden Gleichung:
-OH
mit η as l - 2,
etwa p-Nitrophenol, 3»5-Dinitrophenol usw.
7) Methylaminophenole:
etwa p-Methylamxnophenol usw. 8) Zyanphenole:
'η T V—OH
mit η = 1-2,
etwa p-Zyanphenol, 2,6-Dizyanphenol usw.
9) Hydrochinonmonobenzyläther:
•\
_ OH2O ( W- OH
10) P-phenylphenol:
--~ OH
509810/0740
11) Benzoxyphenol:
Die gemäß der Erfindung verwendeten Phenolverbindungen sollten ein Molekulargewicht von 94 bis ca. 500 haben. Wenn das Molekulargewicht
höher als 500 ist, eignen sich die Phenolverbindungen wegen ihrer schlechten Löslichkeit im Flüssigkristall
nicht. Außerdem sollte die OH-Gruppe im Molekül der Phenolverbindung
nicht größer als zwei sein. Wenn die Phenolverbindungen mehr als zwei OH-Gruppen im Molekül haben, nimmt
ihre Löslichkeit im Flüssigkristall stark ab.
Wenn der Flüssigkristallverbindung weniger als 0,001 Gew.-%
des Phenols zugesetzt wird, ist keine befriedigende Wirkung zu erzielen. Wenn andererseits mehr als 5 Gew.-% des Phenols
zugesetzt werden, wird die obere Grenze der mesomorphen Temperatur
der Flüssigkristallverbindung herabgesetzt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen erläutert.
Eine Versuchseinrichtung nach Fig. 2 wurde unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallverbindung aufgebaut.
Gemäß Fig. 2 ist eine dünne Schicht 7 der Flüssigkristallverbindung
zwischen durchsichtigen Glasplatten 2, 6 angeordnet, deren Innenflächen mit durchsichtigen Zinnoxidfilmen (Nesa-
509810/0740
(Wz)-Filmen) 3 bzw. 5 beschichtet sind und die an beiden Enden mit Abstandsgliedern 4 abgeschlossen sind. Ein von einer Lichtquelle
14 ausgesandter Lichtstrahl 1 wird in einer Richtung auf das Glas des Anzeigeelements gerichtet, ein in bezug auf
die Strahlachse unter einem Winkel θ angeordneter Empfänger empfängt Streulicht 11, und ein Lichtmesser 13 mißt das Ausgangssignal
des Lichtempfängers 12.
Ferner sind die Nesa-Filme 3 und 5 über Leitungsdrähte 8 und
9 mit einer Stromversorgung 10 verbunden.
Das so aufgebaute Anzeigeelement dient als Versuchseinrichtung, und der bekannte Elementaufbau wird für elektronische Tischrechner,
Uhren usw. verwendet.
Die in der Tabelle 1 aufgeführten Phenole wurden Mischungen von Methoxybenzyliden-p-n-Butylanilin und Äthoxybenzylidenp-n-Butylanilin
mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 zugesetzt;
weiter wurde 0,1 Gew.-56 Tetra-n-Butylammoniumbromid
als organisches quartäres Ammoniumsalz zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde bei 50 0C umgerührt, bis die Zusätze
vollständig in den Flüssigkristallverbindungen gelöst waren. Die erhaltene Flüssigkristallverbindung 7 wurde zwischen zwei
Glasplatten 2 und 6 mit einer Größe von 50 · 50 · 3 mm angeordnet,
deren Innenflächen durch Aufsprühen mit elektrisch leitenden durchsichtigen Zinnoxidfilmen 3 und 5 beschichtet
waren; dabei wurden Polyesterfilme mit einer Dicke von 9 /um
als Abstandsglieder 4 zur Bildung eines Anzeigeelements vom Transmissionstyp verwendet. Eine Zweirichtungs-Impulsspannung
mit einer Impulsdauer von 2 ms, einem Tastverhältnis von -^
und einem Verlauf entsprechend Fig. 1 wurde unter Verwendung eines Impulsspannungsgenerator 10 an das Anzeigeelement angelegt.
Die Abhängigkeit der Streulichtintensität von der
509810/0740
Spannung und die Ansprechzeit (die Zeit vom Anlegen der Impuls spannung bis zum Erreichen eines Sättigungswer-tes
der Streulichtintensität von 90 %) wurden unter Verwendung der Optik gemäß Fig. 2 gemessen. Die Streulichtintensität
und die Ansprechzeit bei einer angelegten Spannung von 24 V sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Zum Vergleich sind in der
Tabelle 1 auch ein Vergleichsbeispiel 1, bei dem keine, ionischen Substanzen enthalten waren, und ein Vergleichsbeispiel 2, bei dem nur das quartäre Ammoniumsalz enthalten
war, aufgeführt.
Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallverbindung bei periodisch angelegten Spannungen
mit geringer Impulsdauer, z. B. 2 ms, und einem Tastverhältnis
von .g- gegenüber den Vergleichsbeispielen gute Streulichtintensitäten
und kurze Ansprechzeiten hat. In Fig. 3 sind für das Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 die Streulichtintensitäten
über der Spannung aufgetragen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Beispiel 6 gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eine niedrige Schwellenspannung hat.
509810/0740
Beispiel (B.) |
Zusatz | Oniumsalz | (in Gev.-%) | Streulicht intensität (mV) |
p-n-Nonylphenol (0,3) |
2 | Ansprech zeit (ms) |
Vgl.-B.l | Tetra-n-Butyl- ammoniumbromi d (0,1) |
Phenole | p-Benzyloxyphenol (0,3) |
50 | keine '■ | ||
Vgl.-B.2 | H | - | p-Kresol (0,3) | 130 | 1200 ! | ||
B. 1 | N | - | 2,6-DiChlorphenol | 112 | 400 ; | ||
B. 2 | M | p-Phenylphenol (0,3) |
(0,3) | 130 | 200 | ||
B. 3 | It | p-Aminophenol (0,3) |
150 | 270 | |||
B. 4 | Il | p-Nitrophenol (0,3) |
136 | 300 | |||
B. 5 | η | 150 | 250 | ||||
B. 6 | w | 146 | 340 | ||||
B. 7 | Il | 600 |
Hierbei ist zu beachten, daß sich die Streulichtintensität und die Ansprechzeit bei einer Steuerspannung von 24 V einstellt.
509810/0740
Beispiel 2
Einer Flüssigkristallmischung aus Methoxybenzyliden-p-n-Butylanilin
und Äthoxybenzyliden-p-n-Butylanilin mit einem
Gewichtsverhältnis 1:1 wurde Hexadecyltrimethylammoniumbromid
als organisches quartäres Ammoniumsalz in einfacher Form oder p-Aminophenol (vgl. Tabelle 2) zugesetzt, und die
elektrische Leitfähigkeit der erhaltenen Systeme wurde verglichen. Die p-Aminophenol enthaltenden Systeme hatten/eine
erhöhte elektrische Leitfähigkeit. Daraus ist ersichtlich, daß die Löslichkeit und die Dissoziation des Ammoniumsalzes
in den Flüssigkristallverbindungen durch Zusatz der Phenolverbindung erhöht werden.
Beispiel | 3 | Zusatz (in Gev.-%) | Oniumsalz | Phenole | elektr | .Leitfähig- |
(B.) | 4 | - | - | keit. | -1) | |
Vgl.-B. | 5 | Hexadecyltrimethyl- ammoniumbromid (0,15) |
- | 8 · 10 | -13 | |
Vgl.-B. | (0,25) | — | 3,8 · | lo-ii | ||
Vgl.-B. | (0,15) (0,25) |
p-Aminophenol (0,3) p-Aminophenol (0,3) |
6,6 . | lo-ii | ||
B. 8 B. 9 |
1,5 * 2,0 ' |
io-i° io-i° |
||||
509810/0740
-so- 2A39074
Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen
Flüssigkristallverbindungen gegenüber den Flüssigkristallen der Vergleichsbeispiele gute elektrooptische Eigenschaften,
insbesondere gute Ansprechempfindlichkeit bei Anlegen einer periodischen Impuls spannung mit kurzer Impulsdauer, haben,
und bei Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallverbindung
in einer Flüssigkristallanzeige ist eine Multiplexansteuerung mit hoher Betriebszuverlässigkeit in einer einfach
aufgebauten und kostengünstigen Schaltung erzielbar; dies wurde bisher als sehr schwierig erachtet.
Einer Flüssigkristallmischung aus Methoxybenzyliden-p-Butylanilin
und Äthoxybenzyliden-p-Hexylanilin mit einem Gewichtsverhältnis 3:2 wurden als Ionenquelle ein Pyridiniumsalz und
Phenole gemäß der Tabelle 3 zugesetzt. Die Streulichtintensität und die Ansprechzeit wurden wie bei dem Beispiel 1 gemessen.
Die Ergebnisse zeigt die Tabelle 3.
509810/0740
Beispiel (B.) |
Zusatz (Gew.-/6) | Oniumsalz | Phenole | Streulicht intensi tat (mV) |
Ansprech zeit (ms) |
Vgl.-B.6 | - | - | 2 | keine | |
Vgl.-B.7 | 1-Hexadecyl- pyridinium- bromid (0,1) |
10 | mehr als 1 s (700 ns bei 40 V) |
||
Vgl.-B.8 | - | p-Phenylphenol (0,5) | 3 | keine | |
B. 10 | 1-Hexadecyl- pyridinium- bromid (0,1) |
p-n-Nonylphenol (0,5) |
24 | 500 bei 40 V |
|
B. 11 | Il | p-Aminophenol (0,5) | 25 | 400 bei 40 V |
|
B. 12 | Il | p-Nitrophenol (0,5) | 20 | 300 bei 40 V |
|
B. 13 | η | p-Phenylphenol (0,5) | 25 | 500 bei 40 V |
Beispiel 4
Einer Flüssigkristallverbindung aus Methoxybenzyliden-p-Butylanilin
und Äthoxybenzyliden-p-Hexylanilin mit einem Gewichtsverhältnis 1:1 wurde ein Oniumsalz, eine Phenolverbindung oder
beides zugesetzt, und die Streulichtintensität und die Ansprechzeit wurden entsprechend dem Beispiel 1 gemessen.
Die Ergebnisse, insbesondere die Auswirkung einer Kombination des Oniumsalzes und der Phenolverbindung, sind in der Tabelle
4 aufgeführt.
509810/0740
Beispiel | Zusatz (Gev.-/£) | Phenole | Streulicht | Ansprech |
(B.) | Oniumsalz | p-Phenylphenol (0,5) |
intensität (mV) |
zeit (ms) |
Vgl.-B.9 | - | 3 | keine | |
Vgl.-B.10 | Dodecylchi- nolinbromid (0,1) |
p-Phenylphenol (0,5) |
20 | mehr als 1 S |
B. 14 | 1· | p-n-Nonyl- phenol (0,5) |
40 | 600 bei 30 V |
B. 15 | η | p-Aminophenol (0,5) |
40 | 600 bei 30 V |
B. 16 | It | p-Ni trophenol (0,5) |
45 | 500 bei 30 V |
B. 17 | N | 43 | 400 bei 30 V |
Beispiel 5
Eine Flüssigkristallverbindung aus Methoxybenzyliden-p-Butylanilin
wurde mit 0,1 Gev.-% Tetra-n-Butylammoniumbromid als
Oniumsalz und 0,5 Gew.-% einer Phenolverbindung gemäß Tabelle
5 gemischt, und die Schwellenspannung Vtn, die Streulichtintensität
und die Ansprechzeit wurden entsprechend Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind aus der Tabelle 5 ersichtlich.
509810/0740
Beispiel (B.) |
Phenole (0,5 Gew.-20 |
19,5 | Streulicht intensität (mV bei 25 V) |
Ansprech zeit (ms bei 25 V) |
B. 14 | Hydrochinonmono- benzyläther |
22 | 130 | 200 |
B. 15 | p-Kresol | 21 | 70 | 400 |
B. 16 | 2 ,6-Dichlorphenol | 22 | 100 | 400 |
B. 17 | 2,4,6-Trichlor- phenol |
23 | 70 | 530 |
B. 18 | 2,4-Dinitro-l- naphthol |
23 | 60 | 650 |
B. 19 | Phenolphthalein | 25 | 60 | 400 |
B. 20 | 3-Ni trophenol | 18 | 30 | 800 |
B. 21 | 2,6-Dinitrophenol | 23 | 90 | 300 |
B. 22 | p-Äthoxyphenol | 20 | 40 | 500 |
B. 23 | p-Acetylphenol | 22 | 70 | 600 |
B. 24 | 2-Hydroxypyridin | 60 | 600 | |
Beispiel 6
Einer Mischung aus MBBA und EBBA mit einem Molverhältnis von 1:1 wurden Dodecylchinolinbromid (CS-14) und Phenole entsprechend
der Tabelle 6 zugesetzt. Die Streulichtintensität und die Ansprechzeit bei erfindungsgemäßen Flüssigkristallverbindungen
und Vergleichsverbindungen sind in der Tabelle 6 angegeben.
509810/0740
Beispiel (B.) |
CS-14 | Phenole | Streulicht intensität (mV) |
Ansprech zeit (ms) |
Vgl.-B.11 | 0,1 Gev.-% | — | 22 | > 1000 |
B. 25 | M | p-Phenylphenol (0,5 Gev.-#) |
40 | 600 (bei 30 V) |
B. 26 | H | p-n-Nonylphenol (0,5 Gev.-%) |
40 | 600 (bei 30 V) |
B. 27 | p-Aminophenol (0,5 Gev.-%) |
45 | 500 (bei 24 V) |
|
B. 28 | η | p-Ni trophenol (0,5 Gev.-%) |
45 | 400 frei 24 V) |
Beispiel 7
Einer Mischung aus MBBA und EBHA mit einem Molverhältnis von 60:40 wurden Akridinmonobromid (CS-Il) und Phenole entsprechend
der Tabelle 7 zugesetzt. Die Streulichtintensität und die Ansprechzeit sind in der Tabelle 7 angegeben.
509810/0740
Beispiel (B.) |
CS-Il | Phenole | Streulicht intensität (mV) |
Ansprech zeit (ms bei 30 V) |
Vgl.-B.12 Vgl.-B.13 |
0,1 Gew.-% | - | keine Streuung 10 |
keine >1000 |
B. 29 | H | p-Phenylphenol | 20 | 700 |
B. 30 | ti | ρ-Am i no ρ heno 1 | 24 | 700 |
B. 31 | It | P-Ni trophenol | 20 | 600 |
Vorstehend wurden Flüssigkristallverbindungen, bestehend aus
einer Flüssigkristallverbindung, einem Oniumsalz und einer Phenolverbindung, erläutert; dem ternären System kann jedoch
zum Erhöhen der Anstiegszeit bei der dynamischen Streuung einer Flüssigkristallverbindung eine geringe Menge einer
cholesterisehen Verbindung zugesetzt werden. Ferner ist ersichtlich,
daß eine auf diesem Gebiet bekannte Verbindung dem ternären System innerhalb eines solchen Bereichs zugesetzt
werden kann, daß die Kennlinien der Flüssigkristallverbindung dadurch nicht verschlechtert werden.
Bei den vorstehenden Beispielen wurden die dynamischen Kennlinien von Flüssigkristallen aufgrund periodischer Impulse behandelt.
Dies bedeutet, daß die nahezu schlechtesten Ansteuerbedingungen bei der Multiplexansteuerung besonders berücksichtigt
wurden.
509810/0740
Im folgenden werden Kennlinien von erfindungsgemäßen Flüssigkristallverbindungen
unter praktischen MuItiplexansteuerbedingungen erläutert, wobei auch Unterschiede zu Flüssigkristal
!verbindungen für die herkömmliche statische Ansteuerung sowie in bezug auf die bisher übliche MuItiplexansteuerung
aufgezeigt werden.
Fig. 4a zeigt ein Beispiel eines Ansteuersignalverlaufs beim
Spannungsmittelungsverfahren, dem grundlegenden unter den
verschiedenen MuItiplexansteuerverfahren. Es wurde festgestellt,
daß durch periodische Impulse leicht ansteuerbare Verbindungen auch bei tatsächlich durchgeführter Multiplexansteuerung
eine sehr gute Arbeitskennlinie haben. Ferner wurde festgestellt, daß solche zur MuItiplexansteuerung geeigneten
Verbindungen zwei wichtigen Grundsätzen gehorchen müssen:
Grundsatz 1: Die Leuchtschwellenspannung (Vtn) von Flüssigkristallen bei Wechselstromansteuerung in einem
Niederfrequenzbereich ist unabhängig vom Verlauf der angelegten Spannung konstant im Hinblick
auf die Effektivwerte.
Grundsatz 2: Wenn in einem Niederfrequenzbereich die Leuchtschwellenspannung
(v tn) nicht durch die Frequenz
(0,1 bis mehrere kHz) geändert wird, hängt die Helligkeit einer Flüssigkristallanzeige vom
Effektivwert des zugeführten Signals ab.
Wenn diese beiden Bedingungen gelten, ist ein Betriebsspannungsbereich
der Verbindungen theoretisch klar analysierbar. Hierbei werden folgende Symbole benutzt:
50981 0/0740
Vn = Spitzenspannung des Ansteuersignals; wenn ausgewählt;
V.h = Schwellenspannung (V ^) bei dynamischer Streuung;
V51 = Signaisp aianung ,(Vep£) bei ausgewähltem Segment;
V82 = Signalspannung (V ^p) bei halbausgewähltem Segment;
(nichtausgewähltem Segment;
y,nl = Schwellenspannung bei ausgewähltem Segment, ausgedrückt
als V0;
vth2 = Schwellenspannung bei halbausgewähltem Segment
(nichtausgewähltem Segment), ausgedrückt in Vq.
Wenn die Flüssigkristallanzeige durch Spannungsmittelung angesteuert
wird (im folgenden wird ein solches Verfahren mit einer Vorspannung ·* erläutert; Verfahren mit einer Vorspannung
von i und X sind ähnlich durchführbar), ist es in
bezug auf den an Flüssigkristallsegmente angelegten Signalverlauf theoretisch klar, daß die an die ausgewählten und
die halbausgewählten (nichtausgewählten) Segmente angelegten
Effektivspannungen gemäß Fig. 4b für jedes Anzeigemuster einzeln konstant sind.
Für das Verfahren mit einer Vorspannung >» gilt:
'Sl " "ZOV^ + N
-s VV1 -i
vs2 - -s VV1 -i (2)
mit N = Anzahl der abgetasteten Ziffern.
509810/0740
Wenn gilt:
VS2 = Vth = VS1
werden Querstriche vermieden, und in der Flüssigkristallanzeige werden nur die ausgewählten Segmente zum Aufleuchten gebracht.
Wenn eine an ein ausgewähltes Segment angelegte Spannung VQ
dem Schwellenwert an den ausgewählten Segmenten entspricht, gilt die Beziehung V-, = V^. Durch Einsetzen dieser Beziehung in
die Gleichung (l) ist die Schwellenspannung Vthl, ausgedrückt
in V0 (ein Wert von Vq bei Bildung der Beziehung Vgl = VtO:
vthl = 2 vth 'I/
Wenn die an halbausgewählte Segmente (nichtausgewählte Segmente) angelegte Spannung VQ der Schwellenspannung entspricht, wird
gleichermaßen die Beziehung V33 = V^ gebildet. Durch Einsetzen
dieser Beziehung in die Gleichung (2) ist die Schwellenspannung
vth2 halbausiJevählter (nichtausgewählter) Segmente, ausgedrückt
in V0 (ein Wert von VQ bei Bildung der Beziehung V52 = vtn):
Vth2 = 2 Vth * Y TTT (5).
Wenn also ein von Querstrichen freier Bereich von VQ als Betriebsspannungsbereich
angenommen wird, erhält man die folgende Beziehung aus den Gleichungen (3), (4) und (5):
Vthl - VO - Vth2*
509810/07^0
Es wird also folgende Beziehung gebildet:
Dies ist eine Grundgleichung zum Bestimmen des Betriebsspannungsbereichs.
Die Betriebsspannung von .Flüssigkristallen muß also zwischen der Schwellenspannung V^1 an den ausgewählten
Segmenten und der Schwellenspannung V^^ 2^ ^en
ausgewählten (nichtausgewählten) Segmenten liegen.
Für eine Betriebstoleranz (X gilt also:
(7). thl v » - ■·.
Durch Einsetzen von N= 2 (im Fall eines Tastverhältnisses -^)
in die Gleichung (7) ergibt sich:
ΓΧ = i! 5 = 2,24.
Wenn in Massenfertigung herstellbare Einrichtungen durch Kombination
von Flüssigkristall-Anzeigeelementen und hochintegrierte Schaltungen oder integrierte Großschaltkreise (LSI-Schaltungen)
gebaut werden, ist die Betriebstoleranz aufgrund von von der Schaltung ausgehenden Schwankungen wesentlich kleiner.
Die von der Schaltung ausgehenden Schwankungen sind größtenteils Schwankungen der Versorgungsspannung (z. B, schwanken
bei der Massenfertigung von hochintegrierten Schaltungen die Spannungen einzelner hochintegrierter Schaltungen) und
Spannungsgefälle aufgrund des äußeren Widerstandswertes von hochintegrierten Schaltungen. Wenn z. B. eine Ansteuerspannung
Vq und ihre Schwankungsdifferenz ΔVq ist, dann ist:
50981 0/0740
Wenn ein Spannungsabfall -15 % ist, beträgt eine zulässige
Schwankung von Vth etwa 20 %, d. h. also X= ca. 1,6.
Es wird jetzt der Fall erläutert, bei dem die vorstehende Analyse auf erfindungsgemäße Flüssigkristallverbindungen
angewandt wird.
Fig. 4a zeigt ein konkretes Beispiel eines Signalverlaufs
bei einer Multiplexansteuerung mit einer Vorspannung ·* und
einem Tastverhältnis -n, und Fig. 5 zeigt Beziehungen zwischen
Schwellenwerten und der Rahmenfrequenz, wenn eine Flüssigkristallverbindung, bestehend aus einer FlüssigkriStallmischung
von MBBA und EBHA mit einem Molverhältnis von 3:2, mit 0,03 Gew.-% 1 Hexadecylpyridinbromid als
ionischem Zusatz und 1,0 Gew.-/£ p-Aminophenol, bezogen
auf die Flüssigkristallmischung, gemäß Fig. 4a angesteuert wird. Das heißt, die Rahmenfrequenz des Ansteuersignals ist
auf der Abszisse als eine Veränderliche wiedergegeben, und Betriebs-Schwellenspannungen (ausgedrückt in V0) sind experimentell
auf der Ordinate aufgetragen, und zwar für den Fall eines halbausgewählten (nichtausgewählten) Segments
(vthH = Schwellenwert der ausgeschalteten Segmente) und
eines ausgewählten Segments (VthL = Schwellenwert der eingeschalteten
Segmente). Wenn die Schwankung der Versorgungsspannung auf = 0,1 und die Schwankung der Rahmenfrequenz
/\fQ *Q
auf —τι— = 0,25 unterdrückt wird, ist ein von der Schwankung
der ° Ansteuerschaltung eingenommener Bereich ein Bereich
der Schaltungsänderung gemäß Fig. 5 (vgl. den viereckigen Be-
509810/0740
reich). Um einen normalen Betrieb der Flüssigkristallanzeige zu gewährleisten, darf im notwendigen Temperaturbereich die
Kurve von VtJlL» v tnH über der Rahmenfrequenz nie in diesen
viereckigen Bereich fallen. Insbesondere besteht die Gefahr, daß sich die Kurve V^, dem Punkt A und die Kurve Vth„ dem
Punkt B in Fig; 5 nähert.
Es ist daher erforderlich, daß die bei einer solchen MuItiplexansteuerung
verwendete Flüssigkristallverbindung einen hinreichend flachen Bereich von Vtn bei niedrigen Frequenzen
innerhalb eines weiten Temperaturbereichs hat und durch die Temperatur oder andere Faktoren keinen Schwankungen ausgesetzt
wird. Z. B. darf die Größe Vtn nicht durch Unreinheiten, die
in die Matrix-Flüssigkristalle gemischt wurden oder durch eine während des Betriebs auftretende Verschlechterung als
Nebenprodukte anfallen, in Schwankungen versetzt werden.
Das Zusetzen des binärischen ionischen Zusatzes und der Phenolverbindung gemäß der Erfindung erfüllt die oben erwähnten
Bedingungen und ergibt eine merkliche Überlegenheit gegenüber bisher verwendeten Verbindungen.
Fig. 6 zeigt eine Flüssigkristallverbindung aus MBBA und EBHA mit einem Molverhältnis von 1:1, mit nur 0,3 Gew.-%
Tetra-n-Butylammoniumbromid, bezogen auf die Flüssigkristallmischung,
wobei Vth durch die Temperatur großen Schwankungen
unterliegt. Wenn man V^ in Fig. 5 einsetzt, ergeben sich für
eine normale MuItipiexansteuerung große Schwierigkeiten bei
solchen Flüssigkristallverbindungen. Wenn jedoch 0,3 Gev.-%
p-Aminophenol einer solchen Verbindung oder den gleichen Flüssigkristallverbindungen, die anstatt 0,3 Gew.-% 0,1
Gew.-/6 Tetra-n-Butylammoniumbromid als ionischen Zusatz
509810/0740
enthalten, zugesetzt wird, sind die sich ergebenden Verbindungen für eine Multiplexansteuerung mit einem Tastverhältnis
von -τ innerhalb eines Temperaturbereichs von 0-40 0C
anwendbar, da die temperaturbedingten Schwankungen von V^
durch Zusetzen der Phenolverbindung stark verringert werden.
Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, daß die Zugabe des binärischen Zusatzes und der Phenolverbindung
aufgrund der sich ergebenden Stabilisierung von V^ wesentliche
Bedingungen der Multiplexansteuerung innerhalb eines weiten Temperaturbereichs erfüllen kann.
Zusätzlich zur Stabilisierung von V^ ergeben sich durch
die Zugabe des binärischen Zusatzes weitere Vorteile. Bei Unterhaltung oder Betrieb einer Einrichtung bei Niedrigtemperatur
(nahezu 0 0C) wird durch Zugabe der Phenolverbindung
das Niederschlagen des ionischen Zusatzes oder eine Kristallisation der Flüssigkristalle vermieden. Es
wurden Vergleichsversuche durchgeführt zur Beobachtung eines Kristallniederschlags bei Niedertemperaturbetrieb,
wenn einer aus MBBA und EBHA mit einem Molverhältnis von 3:2 bestehenden Matrix-Flüssigkristallverbindung einerseits
nur der ionische Zusatz und andererseits auch p-Aminophenol zugesetzt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle
8 angegeben.
509810/0740
Beispiel (B.) |
1-Hexapyridin- bromid (Gew.~%) |
p-Phenol (Gew.-%) |
Niederschlag von Fremd stoffen bei 0 C-Betrieb |
B. 32 | 0,03 | - | nach 24 h starker Nieder schlag sichtbar |
B. 33 | 0,1 | - | nach 10 h starker Nieder schlag· sichtbar |
B. 34 | 0,03 | 1,0 | nach 200 h kein Nieder schlag |
B. 35 | 0,1 | 1,0 | nach 10 h geringer Nieder schlag i |
Die Betriebsbedingungen waren dabei V0 = 15 V, Vorspannung -κ
Tastverhältnis -^ bei 0 0C (vgl. Fig. 4), und als Gleichstrom
komponente kam eine Unsymmetrie von 0,5 V hinzu.
Wie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich ist, können die Phenolverbindungen die Löslichkeit des Oniumsalzes als
neutrale Moleküle im Flüssigkristall erhöhen und ferner dazu beitragen, das als neutrale Moleküle gelöste Oniumsalz
in Ionen zu dissoziieren. Dies ist aus einer Erhöhung der Impedanz des das Oniumsalz enthaltenden Flüssigkristalls
ersichtlich. Diese beiden Erscheinungen werden durch Verringern der Oniumsalzzugabe und Erhöhen der Menge der zuzugebenden
Phenolverbindung, z. B. bei einem Molverhältnis von 1:60, deutlich. Das heißt, viele Vorteile wie die
Stabilisierung von V.^, die Betriebszuverlässigkeit, die
Unterhaltung bei niedriger Temperatur usw. werden durch Zugabe einer ausreichenden Menge der Phenolverbindung und
einer kleineren Menge des Oniumsalzes gewährleistet.
50981 0/0740
Claims (11)
- PatentansprücheNematische Flüssigkristallverbindung, gekennzeichnet durch eine Hauptmenge eines nematischen N -Flüssigkristalls; ein stickstoffhaltiges Halogenid für die dynamische Streuung der Flüssigkristallverbindung bei Anlegen einer Ansteuerspannung;eine Phenolverbindung zur besseren Löslichkeit des Oniumsalzes in der Flüssigkristallverbindung und leichteren Dissoziation des Oniumsalzes in Ionen in der Flüssigkri s tal1verbindung.
- 2. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anteil der Phenolverbindung in einer l-50fachen Menge des Oniumhalogenids, jedoch nicht mehr als 5 Gew.-% der Flüssigkristallverbindung.
- 3. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Anteil des Oniumhalogenids von 0,001-3 Gew.-# der Flüssigkristallverbindung.
- 4. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Anteil des Oniumhalogenids von 0,001-0,1 Gev.-% und einen das 1-5Ofache davon betragenden Anteil der Phenolverbindung.50981 0/0740
- 5. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Anteil des Oniumhalogenids von 0,03-0,6 Gew.-% und einen das 0,5-1Ofache davon betragenden Anteil der Phenolverbindung.
- 6. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Anteil des Oniumhalogenids von 0,1-3 Gew.-% und einen das <O,5-2fache davon betragenden Anteil der Phenolverbindung.
- 7. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Molekulargewicht von 110-2100 des Oniumhalogenids, durch eine oder zwei OH-Gruppen im Molekül der Phenolverbindung, und durch ein Molekulargewicht von 94-500 der Phenolverbindung.
- 8. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Oniumhalogenid ein quartäres Ammoniumhalogenid, Pyridiniumhalogenid, Isochinoliniumhalogenid, Akrilidiniumhalogenid oder deren Kombination ist.
- 9. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phenolverbindung aus der Gruppe mit folgenden Gliedern ausgewählt ist: Phenol, Alkylphenole mit einem Molekulargewicht von 108-290, Alkoxyphenole mit einem Molekulargewicht von 124-306, Benzoxyphenole, halogenisierte Phenole mit einem Molekulargewicht von 127-472, alkoxy-substituierte Phenole mit einem Molekulargewicht von 124-306, acyl-substituierte Phenole mit einem MoIe-509810/074 0kulargewicht von 136-318, Aminophenole, Nitrophenole mit einem Molekulargewicht von 139-185, Methylaminophenol, Zyanphenole mit einem Molekulargewicht von 115-141, Hydrochinonmonobenzyläther, p-Phenylphenol und deren Kombinationen.
- 10. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anteil des Oniumhalogenids von 0,05-0,5-Gew.-% der Flüssigkristallverbindung und einen das O,5-5fache davon betragenden Anteil der Phenolverbindung.
- 11. Nematische Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Molekulargewicht von 110-2100 des Oniumhalogenids und durch eine oder zwei OH-Gruppen im Molekulargewicht von 94 bis ca. 500 der Phenolverbindung.509810/0740Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP48090897A JPS5039686A (de) | 1973-08-15 | 1973-08-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2439074A1 true DE2439074A1 (de) | 1975-03-06 |
Family
ID=14011183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2439074A Pending DE2439074A1 (de) | 1973-08-15 | 1974-08-14 | Nematische fluessigkristallverbindung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3966631A (de) |
JP (1) | JPS5039686A (de) |
DE (1) | DE2439074A1 (de) |
FR (1) | FR2240764B1 (de) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5247584A (en) * | 1975-10-15 | 1977-04-15 | Dainippon Ink & Chem Inc | Nematic liquid crystal composition |
CH589856A5 (de) * | 1975-12-29 | 1977-07-15 | Kern & Co Ag | |
US4091847A (en) * | 1976-11-22 | 1978-05-30 | Rca Corporation | Process for filling dynamic scattering liquid crystal cells |
JPS5853949A (ja) * | 1981-09-29 | 1983-03-30 | Toray Ind Inc | 自動車用アンダ−フ−ド部品 |
JPS5876482A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-09 | Alps Electric Co Ltd | 液晶混合物 |
GB2149176B (en) * | 1983-10-26 | 1988-07-13 | Stc Plc | Addressing liquid crystal displays |
JP3143483B2 (ja) * | 1990-02-15 | 2001-03-07 | キヤノン株式会社 | 液晶組成物、及びこの使用方法,これを使用した液晶素子,表示装置 |
TW303385B (de) * | 1993-01-11 | 1997-04-21 | Chisso Corp | |
JP4033678B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2008-01-16 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 液晶性イオン伝導体とその製造方法 |
GB2395487B (en) * | 2002-09-09 | 2007-03-14 | Polydisplay Asa | Liquid crystal dopants |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3499112A (en) * | 1967-03-31 | 1970-03-03 | Rca Corp | Electro-optical device |
US3656834A (en) * | 1970-12-09 | 1972-04-18 | Ibm | Additive for liquid crystal material |
US3675987A (en) * | 1971-03-29 | 1972-07-11 | Sperry Rand Corp | Liquid crystal compositions and devices |
US3698449A (en) * | 1971-06-23 | 1972-10-17 | Rca Corp | Fabrication of liquid crystal devices |
US3803050A (en) * | 1971-08-20 | 1974-04-09 | Xerox Corp | Liquid crystalline compositions and imaging systems |
US3838059A (en) * | 1972-02-22 | 1974-09-24 | Hughes Aircraft Co | Liquid crystal composition |
US3809456A (en) * | 1972-04-10 | 1974-05-07 | Optel Corp | Liquid crystal device |
JPS4937883A (de) * | 1972-08-11 | 1974-04-08 | ||
US3904797A (en) * | 1973-05-07 | 1975-09-09 | Rockwell International Corp | Homeotropic alignment of liquid crystals in a display cell by baked on ionic surfactants |
-
1973
- 1973-08-15 JP JP48090897A patent/JPS5039686A/ja active Pending
-
1974
- 1974-08-08 US US05/495,768 patent/US3966631A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-08-14 DE DE2439074A patent/DE2439074A1/de active Pending
- 1974-08-14 FR FR7428346A patent/FR2240764B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2240764B1 (de) | 1976-12-31 |
US3966631A (en) | 1976-06-29 |
FR2240764A1 (de) | 1975-03-14 |
JPS5039686A (de) | 1975-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3689788T2 (de) | Optische Modulationsvorrichtung und ihre Steuerungsmethode. | |
DE3685691T2 (de) | Ferroelektrische chiralsmektische fluessigkristallzusammensetzung und lichtschalter. | |
DE2827471C2 (de) | Flüssigkristallzelle mit einer induzierten cholesterischen Phase | |
DE69530953T2 (de) | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ | |
DE2656252C3 (de) | Dotierungsmittel für nematische Flüssigkristalle und damit dotiertes Flüssigkristallmaterial | |
DE2244195A1 (de) | Elektrooptisch-aktive materialzusammensetzungen und elektrooptisch-aktive vorrichtung unter verwendung derartiger materialzusammensetzungen | |
DE2829602A1 (de) | Fluessigkristall-anzeigetafel in matrixanordnung | |
DE2412646A1 (de) | Elektro-optisches bauelement | |
DE2439074A1 (de) | Nematische fluessigkristallverbindung | |
DD263616A5 (de) | Fluessigkristallanzeige | |
EP0261161B1 (de) | Elektrooptisches anzeigeelement | |
DD222039A5 (de) | Nematische fluessigkristall-zusammensetzung | |
DE68909631T2 (de) | Ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung. | |
DE2340637A1 (de) | Elektro-optische einrichtung mit einer verbesserten fluessigkristall-zubereitung | |
DE2847601A1 (de) | Fluessigkristallgemische und ihre verwendung in anzeigevorrichtungen | |
DE3420110C2 (de) | Zusammensetzungen für Flüssigkristalle | |
DE3851123T2 (de) | Flüssigkristallzusammensetzungen. | |
DE69023845T2 (de) | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. | |
DE69113075T2 (de) | Flüssigkristallzusammensetzung, Flüssigkristallvorrichtung, Anzeigevorrichtung und diese verwendende Anzeigemethode. | |
DE3022559C2 (de) | Nematische Flüssigkristallzusammensetzungen und ihre Verwendung | |
DE2504564B2 (de) | (+)p-alkoxy-p'-(2-methylbutyl)azoxybenzole und ein diese enthaltendes cholesterinisches fluessigkristallgemisch | |
DE2408711A1 (de) | Nematische fluessigkristallverbindung | |
EP0464073B1 (de) | Ferroelektrische Flüssigkristallsysteme mit hoher spontaner Polarisation und guten Orientierungseigenschaften | |
DE2408366C3 (de) | Elektrooptische Anzeigevorrichtung mit verbesserter Flüssigkristall-Zusammensetzung | |
DE4212744C2 (de) | TN-Zelle mit d. DELTAn zwischen 0,15 und 0,70 mum |