DE2854310C2 - - Google Patents

Description

Aus der DE-AS 27 01 591 sind CN-haltige Hexahydroterphenylderivate bekannt, die im Gemisch mit einer Vielzahl möglicher anderer Verbindungen in flüssig-kristallinen Dielektrika eingesetzt werden.

Aus Kmetz u. von Willisen: Nonemissive Electooptic Displays, New York 1976, Plenum Press, S. 273 u. 274 u. 289-292 geht eine allgemeine Tendenz hervor, daß bei einem Flüssigkristall mit hoher Übergangstemperatur (T _NI ) von einem nematisch flüssigen Kristall zu einer Flüssigkeit die Temperaturabhängigkeit der Grenzspannung des nematisch flüssigen Kristalls gut wird. Nicht zu entnehmen ist jedoch, daß Cyclohexancarbonsäurephenylester weitaus besser geeignet sind als irgendwelche anderen Flüssigkristallmaterialien, wenn es die für eine Multiplex-Treiber-Methode interessierenden Eigenschaften betrifft. Ähnliches gilt auch für SID 75 Digest, 1975, S. 76 u. 77. Dort wird eine Konstanz der Spannungscharakteristik im Hinblick auf den Sichtwinkel angesprochen. Die DD-PS 1 05 701 (entsprechend der DE-AS 24 29 093) ist zwar auf nematische flüssig-kristalline Gemische gerichtet, die Cyclohexancarbonsäurephenylesterderivate enthalten, jedoch findet sich dort keinerlei Anhaltspunkt für einen Einsatz derartiger Gemische in durch eine Multiplex-Treiber-Methode betriebenen Anzeigevorrichtungen. Die gute Viskosität, chemische Stabilität und der gute Temperaturbereich für die dort angegebenen Flüssigkristalle stehen nämlich in keinem direkten Zusammenhang mit Zeit-Multiplex-Treiber-Charakteristika. Dies gilt auch im Hinblick auf die US-PS 39 84 344, der Materialien mit negativer dielektrischer Anisotropie und in diesem Zusammenhang die Bedeutung der Nitrilgruppe zur Einstellung der Anisotropie zu entnehmen sind, sowie im Hinblick auf die US-PS 40 20 002, die eine eingehende Beschreibung der dort offenbarten Flüssigkristallzusammensetzungen enthält.

Aufgabe der Erfindung war es demgegenüber, eine nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, die sich durch ihre besondere Eignung für durch eine Multiplex-Treiber-Methode betriebene Anzeigevorrichtungen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist farblos, chemisch stabil und weist überlegene Multiplex-Treiber-Eigenschaften auf. Sie ist daher für eine auf dem Feldeffekt basierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung bzw. für eine Vorrichtung, die durch eine Multiplex-Treiber-Methode betrieben wird, ge­ eignet.

Die beigefügten Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines Beispiels für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dar;

Fig. 2 zeigt den ausgerichteten Zustand der flüssigen kristallinen Moleküle;

Fig. 3 stellt ein Beispiel für die Wellenform des Multiplex- Treibers durch ein optimiertes Amplituden-selektives Multiplexing (im Falle von ¹/₃ Grundspannung; ¹/₃ Signal- bzw. Belastung- bzw. Segmentspannung=Duty) dar;

Fig. 4 zeigt die Definition eines Blickwinkels;

Fig. 5 stellt ein Beispiel für die Messung der elektrooptischen Charakteristika dar;

Fig. 6 zeigt die Wellenform von ¹/₃ Grundtreiber, ¹/₃ Signal- bzw. Belastung- bzw. Segment-(Duty) Treiber;

Fig. 7 zeigt die Wellenform von ½ Grund-, ½ Signal- bzw. Belastung- bzw. Segment-(Duty) Treiber;

Fig. 8 zeigt die charakteristischen Kurven für die Luminanzspannung beim Multiplex-Treiber;

Fig. 9 zeigt graphisch die Beziehung zwischen einer Substanz vom Nn-Typ

die einem Gemisch einer Nn-Typ-Substanz (Schiff′sche Base) und einer Np-Typ-Substanz zugesetzt wurde, sowie den mesomorphen Bereich des resultierenden Gemisches;

Fig. 10 zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Anteil an Np-Typ-Substanz in einem Gemisch davon mit einer Nn-Typ-Substanz, sowie die Schwellenspannung des Gemisches; und

die Fig. 11, 12, 13 und 14 zeigen graphisch die elektrooptischen Charakteristika der gemischten flüssigen Kristalle gemäß der Erfindung, die eine Substanz vom Np-Typ und eine Substanz von Nn-Typ enthalten.

Es sind verschiedene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom Feldeffekttyp bekannt. Eine FlüssigkristallAnzeigevorrichtung vom verdrehten nematischen Typ (TN-Typ), von der ein typisches Beispiel in der Fig. 1 dargestellt wird, besteht grundliegend aus einem ersten Substrat 1 und einem zweiten Substrat 2, von denen jedes aus durchsichtigem Glas oder dergleichen besteht, die im wesentlichen parallel zueinander mit einer vorbestimmten lichten Weite dazwischen (beispielsweise 5 bis 15 µm) angeordnet sind, wobei die Kantenteile mit einem Versiegelungsmaterial 3, wie einer Glasfritte oder einem organischen Klebstoff versiegelt sind, und einem nematischen flüssigen Kristall 4, der in den so gebildeten Zwischenraum eingeschlossen ist. Den vorbestimmten Abstand kann man durch einen Abstandhalter 5 aus Fiberglas, Glas­ pulver usw. erhalten. Gegebenenfalls kann das Versiegelungsmaterial 3 gleichzeitig als Abstandhalter dienen, ohne daß der Abstandhalter 5 benötigt wird.

Eine Elektrode 6 wird in einem vorbestimmten Muster an den sich gegenüberliegenden Innenoberflächen der ersten und zweiten Substrate 1 und 2 ausgebildet. Die Oberflächen dieser Substrate 1 und 2, die sich in Kontakt mit dem flüssigen Kristall befinden, stellen die Steuerungsflächen 7 bzw. 8 für die Ausrichtung dar, die dazu dienen, die flüssigen Kristallmoleküle in der Nähe dieser Flächen in der gewünschten Richtung auszurichten. Diese Ausrichtungs- Steuerflächen können beispielsweise durch Vakuumabscheidung von SiO auf einem Substrat mit einer darauf befindlichen Elektrode in einer Richtung gebildet werden, die schräg zu der Substratoberfläche liegt, unter Bildung eines schräg abgelagerten SiO-Films, oder durch Binden eines dünnen Films eines organischen Polymeren oder eines anorganischen Materials an die Substratoberfläche und Reiben der Fläche des dünnen Films in einer bestimmten Richtung mit einem Baumwolltuch oder der­ gleichen.

Durch Wahl einer ersten bestimmten Richtung für die Kontroll­ oberfläche 7 für die Ausrichtung der flüssigen Kristalle des ersten Substrats 1 und einer zweiten bestimmten Richtung für die Ausrichtung der Steuerungsoberfläche 8 des zweiten Substrats 2 und Ausbildung der zwei Richtungen in voneinander unterschiedlicher Weise, werden die Moleküle des nematischen flüssigen Kristalls 4, die zwischen die Substrate 1 und 2 eingelagert sind, in von der ersten Richtung zur zweiten Richtung verdrehter Form ausgerichtet. Der Verdrehungswinkel der flüssigen Kristallmoleküle, der durch die erste und zweite Richtung gebildet wird, ist wahlfrei, im allgemeinen wird ein Winkel von etwa 90°, wie in der Fig. 2 gezeigt, gewählt.

Ein erster Polarisator 9 und ein zweiter Polarisator 10 werden über die äußeren Flächen der ersten und zweiten Substrate 1 bzw. 2 angeordnet. Der durch die polarisierenden Achsen der zwei Polarisatoren 9 und 10 gebildete Winkel kann gewöhnlich gleich groß sein wie der Verdrehungswinkel der flüssigen Kristall­ moleküle (der Winkel, der zwischen der ersten und der zweiten Ausrichtungsrichtung gebildet wird) oder kann Null sein, (d. h., die polarisierenden Achsen liegen parallel zueinander). Gewöhnlich werden die Polarisatoren derart angeordnet, daß die Ausrichtungsrichtung des flüssigen Kristalls parallel oder senkrecht zu der Polarisationsachse des Polarisators liegt.

Ergibt eine derartige Anzeigevorrichtung eine normale Anzeige bei Besichtigung von der Seite des ersten Substrats, so kann sie weitgehend als Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp verwendet werden, die einen Reflektor 11 an der Rückfläche des zweiten Polarisators 10 enthält, oder als eine Nacht-Anzeigevorrichtung, die ein lichtleitendes Material, wie eine Acrylharzplatte oder eine Glasplatte mit der gewünschten Dicke aufweist, die zwischen dem zweiten Polarisator 10 und dem Reflektor 11 liegt, sowie eine Lichtquelle besitzt, die an einer geeigneten Stelle der seitlichen Fläche angebracht ist.

Im folgenden wird die Theorie einer Anzeigevorrichtung vom Typ der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der reflektierenden Art mit einem Verdrehungswinkel von 90° beschrieben (wobei der zwischen den sich kreuzenden polarisierenden Achsen gebildete Winkel 90° beträgt).

Liegt in der flüssigen Kristallschicht kein elektrisches Feld vor, so wird das eintretende Licht, das auf den ersten Polarisator 9 fällt, zu einem geradlinigen polarisierten Licht längs der polarisierenden Achse des Polarisators 9, wenn es durch den ersten Polarisator 9 hindurchtritt. Das polarisierte Licht fällt dann auf die flüssige Kristallschicht 4. Da die flüssigen Kristall­ moleküle innerhalb der flüssigen Kristallschicht 4 um 90° verdreht sind, wird die Polarisationsebene des vorstehenden polarisierten Lichts um 90° gedreht bei Durchtritt durch die flüssige Kristallschicht und das Licht tritt durch den zweiten Polarisator 10 hindurch. Das Licht wird anschließend durch den Reflektor 11 reflektiert und tritt in umgekehrter Richtung zu der vorstehend beschriebenen durch den zweiten Polarisator 10, die flüssige Kristallschicht 4 und den ersten Polarisator 9 hindurch und wird so zur Anzeigevorrichtung gestrahlt. Dementsprechend kann der Betrachter das polarisierte Licht sehen, das auf die Anzeigevorrichtung gefallen ist und von dem Reflektor reflektiert wird. Wird an eine derartige Anzeigevorrichtung eine vorbestimmte Spannung an eine gewählte Elektrode 6 angelegt, um einer vorbestimmten Fläche der flüssigen Kristallschicht ein elektrisches Feld zu verleihen, ordnen sich die flüssigen Kristall­ moleküle in dieser Fläche längs der Richtung des Feldes an. Als Ergebnis hiervon geht die Rotationsfähigkeit der Polarisations­ ebene in dieser Fläche verloren und die Polarisationsebene wird nicht gedreht. So wird das durch den ersten Polarisator 9 polarisierte Licht durch den zweiten Polarisator 10 ausgeschaltet. Diese Fläche erscheint dem Betrachter daher dunkel. Die gewünschte Anzeige kann daher erzielt werden durch Anlagen einer Spannung an eine gewünschte vorgewählte Elektrode.

Eine flüssige kristalline Zusammensetzung, die in einer derartigen FEM-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet werden soll, sollte vorzugsweise folgende Charakteristika besitzen.

• 1. Sie sollte sich der Ausrichtungssteuerungs-Oberfläche gut anpassen können.
• 2. Sie sollte über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden können.
• 3. Sie sollte innerhalb eines weiten Temperaturbereichs, ins­ besondere bei niedriger Temperatur, gut reagieren.

Was das erste Erfordernis betrifft, so ist es sehr wichtig für die Konstruktion der vorliegenden Anzeigevorrichtung, daß die Moleküle des flüssigen Kristalls 4 so gesteuert werden sollten, daß sie in einer Richtung parallel zur Zwischenfläche des oberen Substrats und des unteren Substrats ausgerichtet wird. Diese Steuerung wurde bisher erzielt durch Bildung eines schrägen, im Vakuum abgeschiedenen, Films von SiO, oder durch eine Reibebe­ handlung.

Was das zweite Erfordernis betrifft, so sollte die flüssige Kristallzusammensetzung bei Temperaturen in der Größenordnung von 25°C flüssig-kristallin sein. In der Praxis werden zumindest flüssige Kristalle benötigt, die bei einer Temperatur im Bereich von -10 bis +60°C oder darüber flüssig-kristallin sind.

Die Fest-Flüssig-Kristall-Übergangstemperatur, auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, wird bestimmt und definiert auf der Basis der nachfolgend beschriebenen Messung. Eine flüssig-kristalline Substanz oder ein Gemisch aus mehreren flüssig-kristallinen Substanzen zeigt häufig das Superkühlungs- Phänomen. In einem derartigen Fall wird es auf eine ausreichend niedrige Temperatur (beispielsweise -40°C) zu seiner Kristallisation gekühlt und anschließend wird seine Umwandlungstemperatur während eines Temperaturanstiegs gemessen mittels einer Schmelzpunkt-Meßvorrichtung und als die Fest-Flüssig-Kristall- Übergangstemperatur definiert. Das zweite Erfordernis ist nicht nur bei gewöhnlichem statischem Treiber, sondern auch bei Multiplex-Treiber von äußerster Bedeutung. In den letzten Jahren wurde die Anwendung von Multiplex-Treiber-Systemen mit optimiertem Amplituden-selektivem Multiplexing bei Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen wichtig, insbesondere bei Vorrichtungen, die viele Informationen ergeben müssen, beispielsweise elektronischen Taschenrechnern oder Matrix-Anzeigevorrichtungen. Ein elektronischer Taschenrechner wird vorzugsweise bei niedrigen Spannungen betrieben und mit Treiber-Systemen mit niedriger Spannung, wie einem 4,5 Volt Treiber-System, durch Verbindung von drei 1,5-Volt Zellen in Reihe oder ein 3-Volt Treiber-System, durch Schalten von zwei 1,5-Volt-Zellen in Reihe; derartige Rechner werden weit verbreitet verwendet. Das Treiber-System mit niedriger Spannung ist dadurch charakterisiert, daß da die Zellen in Reihe geschaltet sind, es keine Spannungsverstärkungsschaltung erfordert und in Kombination mit C-MOS IC, die Lebensdauer der Zellen bei 500 bis 2000 Stunden gehalten werden kann.

Verwendet man jedoch ein derartiges Multiplex-Treiber-System, so erfolgt in der Theorie eine Beschränkung des Betriebs, die beim statischen Treiber-System nicht auftritt. Insbesondere sollte bei einer Multiplex-Treiber-Systemvorrichtung ein Übersprechen (Störung) jedes Bildelements an einem halbgewählten oder nicht-gewählten Punkt verhindert werden. Dies erzielt man im allgemeinen durch ein optimiertes Amplituden-selektives Multiplexing, wodurch die Arbeitsbreite durch Angleichung der Übersprechspannung und Erhöhung des Unterschieds zwischen einer ungewählten oder halbgewählten Spannung und einer gewählten Spannung verbreitert wird. Diese Verfahrensweise wird nachstehend unter spezieller Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, in dem Übersprechspannungen auf ein Drittel angeglichen werden und die gewählte Spannung einer Wechselstrom-Wellenform in dem Treiber angenommen wird.

Die Treiber-Wellenform der Erfindung wird in der Fig. 3 dargestellt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird unter einem gewählten Zustand eine Spannung von ± V₀ an den Flüssigkristall angelegt und in einem halbgewählten oder ungewählten Zustand eine Spannung von ± (¹/₃) V₀ an den Flüssigkristall angelegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der quadratische Mittelwert V _s1 der an einen Punkt angelegten Spannung, bei der sich der Kristall in einem gewählten Zustand (d. h., am Anzeigepunkt) befindet, durch die folgende Gleichung wiedergegeben.

worin N die Anzahl der Signale bzw. Segmente (Duties) ist.

Andererseits wird der quadratische Mittelwert V _s2 für die an einen nicht gewählten Punkt des flüssigen Kristalls angelegte Spannung durch folgende Gleichung wiedergegeben:

V _s2 = ¹/₃ V₀ (2)

Um den Anzeigepunkt bei einer vorgegebenen Bedingung zu halten, sollte V _s1≧V _th eingehalten werden, worin V _th die Schwellenspannung des flüssigen Kristalls ist. Um andererseits das Auftreten von Übersprechungen bzw. Störungen an einem nicht gewählten Punkt zu verhindern, sollte V _s2≦V _th eingehalten werden. Mit anderen Worten werden die Bedingungen für eine übersprechungsfreie Anzeige durch dieses Treiber-System durch die folgende Gleichung dargestellt:

V _s2≦V _th ≦V _s1 (3)

Ersetzt man die Gleichungen (1) und (2) durch die Gleichung (3) und ermittelt man das Ergebnis für V₀, so erhält man folgende Gleichung (4):

Werden die Luminanzen von gewählten und nicht gewählten Punkten bei variierenden V₀ gemessen, so erhält man die in der Fig. 8 dargestellte Beziehung. So liegen in der Skala von V₀ die Schwellenspannungen von V _th1 und V _th2 und betreffen sowohl die gewählten als auch die nicht gewählten Punkte; hält man folgende Gleichung ein

V _th1≦V₀≦V _th2 (5)

so ist eine übersprechungsfreie Anzeige möglich. Auf der Basis der Gleichung (4) können V _th1 und V _th2 durch folgende Glei­ chungen angegeben werden:

In der Gleichung (5) ist die untere Grenze für die Spannungen, bei der eine Anzeige möglich ist, genau gesehen nicht V _th1, sondern sollte die Sättigungsspannung V _{sat 1} sein, die in der Fig. 8 dargestellt ist. Mit anderen Worten bestimmt die folgende Gleichung (8) den Spannungsverlauf, innerhalb dem eine störungsfreie Anzeige möglich ist.

V _sat1≦V₀≦V _th2 (8)

Vorrichtungen, in denen V₀, das durch die Gleichung (8) angegeben wird, in einem breiteren Bereich liegt, zeigen einen breiteren Treiber-Spielraum.

Bei der Herleitung der vorstehenden Gleichungen werden V _s1, V _s2 und daher V _th1, V _th2 und V _sat1 als konstant angesehen. Tatsächlich sind sie variabel, je nach der Temperatur (T), dem Betrachtungswinkel (ΦR) (Fig. 4) usw. In der vorstehenden Beschreibung wurde in Bezug auf die Gleichungen (1) bis (8) der in Fig. 4 definierte Blickwinkel (Φ) als Null angenommen, jedoch nimmt in der Praxis Φ einen bestimmten definierten Wert an.

So bestimmen verschiedene Faktoren den Treiber-Spielraum der Anzeigevorrichtungen; sie werden im folgenden nacheinander beschrieben. Wesentlich an diesem Problem sind folgende drei Faktoren.

• a) Änderungen der Schwellenspannung in Abhängigkeit von der Temperatur.
• b) Änderungen der Schwellenspannung in Abhängigkeit vom Blick­ winkel.
• c) Schärfe der Spannungsluminanz-Charakteristika.

Im folgenden wird die Beziehung zwischen diesen Faktoren a) bis c) und dem Treiber-Spielraum quantitativ unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele von Messungsmethoden erläutert.

Die elektrooptischen Charakteristika eines Multiplex-Treiber-Systems werden nach der in der Fig. 5 gezeigten Verfahrensweise gemessen. Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 51 wird in ein Bad mit konstanter Temperatur 53 eingebracht, wobei es mit einem Winkel von 10 bis 40° zu einem Luminanz-Meßgerät 52 geneigt wird. Licht wird in die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 51 durch ein wärmeabsorbierendes Glasfilter 55 von einer Wolfram- Lampe 54 eingestrahlt, die sich in einem Winkel von 30° zum Luminanz-Meßgerät 52 befindet. Im Falle eines ¹/₃-Grundspannungs- ¹/₃-Signal- bzw. Segment-Systems und eine ½ Grundspannungs- ½ Signal- bzw. Segment-Systems erfolgt die Messung, wobei die Treiber-Wellenform, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, eingestellt wird. Basierend auf dieser Messung zeigt die Fig. 8 die Beziehung zwischen den Treiber-Spannungen und den Luminanzen. Die Fläche I ist eine Fläche, bei der keine Anzeige erfolgt; Die Fläche II ist eine Fläche, bei der eine Anzeige nur bei gewählten Punkten erfolgt. So ist die gewünschte Anzeige von Figuren, Buchstaben und anderen Mustern in der Fläche II möglich. In der Nähe III erfolgt andererseits eine Anzeige in allen Segmenten. So übt die Fläche III keine Anzeigefunktion aufgrund von Übersprechungen aus.

V _th1 ist die Spannung bei einem gewählten Punkt (an), bei dem die Luminanz 10% beträgt; V _th2 ist die Spannung bei einem nicht gewählten Punkt (aus), bei dem die Luminanz 10% beträgt; V _sat1 ist die Spannung an einem gewählten Punkt mit einer Luminanz von 50%; und V _sat2 ist die Spannung an einem nicht gewählten Punkt bei einer Luminanz von 50%. Der Treiber-Spielraum (M) wird durch die folgende Gleichung definiert.

worin T die Temperatur (°C) im Bereich von 0 bis 40°C ist, Φ der Blickwinkel (°) im Bereich von 10° bis 40° ist und f die Frequenz (Hz) im Bereich von 100 bis 550 Hz ist.

Dementsprechend bedeutet ein breiter Treiber-Spielraum eine breite Fläche II. Ein Multiplex-Treiber-System sollte daher bei einer Spannung in einem bestimmten Bereich betrieben werden.

Bei weiterer Analyse des Treiber-Spielraums M, der durch die Gleichung (9) angegeben wird, ist ersichtlich, daß M durch die vorstehenden drei Faktoren a), b) und c) bestimmt wird. Diese Faktoren werden quantitativ durch die folgenden Gleichungen definiert.

• a) Temperatur-Charakteristikum Δ T von V _th worin T im Bereich von 0 bis 40°C liegt; Φ=40°; und f=100 Hz.
• b) Blickwinkel-Abhängigkeit Δ T von V _th worin T=40°C und f=100 Hz ist.
• c) Schärfe γ der Spannungsluminanz-Charakteristika

Zusätzlich zu den drei Faktoren a), b) und c) sind die Frequenz- Charakteristika Δ f allgemein gültig.

Δ f wird unter der Annahme definiert: daß T=40°C und Φ=40°.

Darüberhinaus ist der Spielraum α des optimierten Amplituden-selektiven Multiplexings nachstehend zur Ableitung einer Gleichung für M definiert.

Ersetzt man die Gleichungen (1), (11), (12), (13) und (14) durch die Gleichung (9) und vereinfacht das Ergebnis, so wird der Treiber-Spielraum M durch folgende Gleichung angegeben:

worin

Im allgemeinen nehmen γ, ΔΦ, Δ T und Δ f folgende Werte an:

γ≧1, ΔΦ≦1, Δ T≧0, Δ f≦1.

Der Treiber-Spielraum, der vorstehend definiert wurde, kann je nach dem verwendeten flüssigen Kristall variieren und Materialien, die zur Erzielung eines breiteren Spielraums M geeignet sind, sind für den Multiplex-Treiber geeignet. Wie aus der Gleichung (15) ersichtlich ist, erfordert eine Verbreiterung des Treiber-Spielraums M eine Annäherung der Temperatur-Charakteristika Δ T an Null und die Winkelabhängigkeit ΔΦ sowie die Spannungs- Luminanzschärfe und die Frequenz-Charakteristika Δ f nähern sich jeweils 1. Gegebenenfalls können die Temperatur-Charakteristika Δ T ignoriert werden durch Einbringung einer Temperatur- Kompensationsschaltung in die Anzeigevorrichtung, was zu einer Verbreiterung des Treiber-Spielraums der Vorrichtung führen kann. Da jedoch durch die Einrichtung einer derartigen Temperatur-Kompensations­ schaltung notwendigerweise die Kosten der Vorrichtung erhöht werden, ist es günstig, in gebräuchlichen Artikeln, wie elektronischen Taschenrechnern mit niedrigen Kosten Materialien zu verwenden, die einen breiten Treiber-Spielraum ermöglichen, ohne daß zusätzliche Bestandteile, wie eine Kompensationsschaltung eingearbeitet werden müssen.

Um das dritte Erfordernis zu erfüllen, daß die flüssige kristalline Zusammensetzung eine gute Reaktion über einen breiten Temperaturbereich ergibt, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, läßt sich eine geeignete Methode aus der folgenden Betrachtung ent­ wickeln.

Die Reaktion in einer verdrehten nematischen Vorrichtung während des Multiplex-Betriebs wird durch folgende Gleichungen angegeben:

worin η die Viskosität darstellt, K eine elastische Konstante darstellt und d die Dicke der flüssigen Kristallschicht ist; für K vergleiche die später angegebene Gleichung (59).

Aus den Gleichungen (16) und (17) ist ersichtlich, daß die Reaktion eines flüssigen Kristalls hauptsächlich durch seine Viskosität bestimmt wird. Im allgemeinen wird angenommen, daß diese theoretischen Gleichungen gut mit der tatsächlich gemessenen Reaktion übereinstimmen. Es wäre daher für den Fachmann leicht zu ersehen, daß die Reaktion eines flüssigen Kristalls durch Erhöhen oder Senken seiner Viskosität gesteigert werden kann.

Um der dritten Voraussetzung zu genügen, ist es daher wichtig, flüssige kristalline Materialien zu finden, die eine geringe Viskosität haben (selbstverständlich zusätzlich zu den ersten und zweiten Voraussetzungen).

Es wurden verschiedene Materialien, einschließlich Schiffscher Basen, Ester, Biphenyle und Azoxyverbindungen zur Anwendung in Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen empfohlen, insbesondere für Multiplex-Treiber-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen.

Flüssige Kristalle vom Azoxy-Typ weisen gute Temperatur-Charakteristika (d. h., ein geringes Δ T) auf, wodurch Änderungen der Schwellenspannung, die von der Temperatur abhängen gering sind. Diese Materialien können einen Treiber-Spielraum M, (wie vorstehend definiert) von über 10% in einem ¹/₃-Grundspannung-¹/₃-Signal- bzw. Segment-Multiplex-Treiber-System haben. Die flüssigen Kristalle vom Azoxy-Typ werden durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:

Sie zeigen eine schwach-negative dielektrische Anisotropie und werden im allgemeinen als Gemische mit nematischen flüssigen Kristallen (Np) mit positiver dielektrischer Anisotropie verwendet. Diese Materialien vom Azoxy-Typ sind durch die Absorption eines Teils des sichtbaren Lichts gelb gefärbt und weisen ein Absorptionsmaximum des Lichts bei 350 nm auf. Photochemisch reagieren sie mit Licht von Wellenlängen in der Gegend von 250 nm in folgender Weise:

Als ein Ergebnis dieser photochemischen Reaktion bildet sich eine Substanz, die nicht flüssig-kristallin ist. Durch Bildung dieses Produkts verfärbt sich der flüssige Azoxykristall rot und weist im allgemeinen einen stark verringerten elektrischen Widerstand auf.

Aus diesem Grund muß ein Filter zum Herausfiltern des Lichts mit einer Wellenlänge von 500 nm oder weniger bei der praktischen Anwendung an eine Anzeigevorrichtung angebracht werden, um die Photozersetzung der nematischen flüssigen Azoxykristalle durch Sonnenlicht oder Fluoreszenzlampen zu verhindern. Die Vorrichtung wird daher kompliziert.

Andererseits wurden auch Schiff'sche Basen, Biphenyle und Ester als weiße Flüssigkristall-Anzeigematerialien in Betracht gezogen.

Man geht davon aus, daß flüssige Kristalle vom Biphenyl-Typ chemisch stabil sind, eine gute Lichtbeständigkeit, Beständigkeit gegen Wasser, Sauerstoff usw. aufweisen. Unter ihnen umfassen solche mit positiver dielektrischer Anisotropie bei Raumtemperatur flüssiger Kristalle, die für praktische Zwecke geeignet sind, jedoch umfassen solche mit negativer dielektrischer Anisotropie nur wenige, die bei Raumtemperatur als flüssige Kristalle geeignet sind. Daher gibt es nur sehr wenige flüssige Kristallgemische, die nur aus flüssigen Kristallen vom Biphenyl-Typ bestehen. Zusätzlich weisen derartige gemischte Kristalle keine besonders hohe positive dielektrische Anisotropie auf und daher sind ihre Schwellenspannungen über einen weiten Bereich schwierig einzustellen. Diese Kristalle vom Biphenyl-Typ sind im allgemeinen ungeeignet für den Multiplex-Treiber, da ihre Schwellenspannungen stark temperaturabhängig sind (Δ T ist groß).

Flüssige Kristalle vom Ester-Typ weisen eine relativ gute chemische Stabilität auf und umfassen viele Arten von flüssigen kristallinen Substanzen mit positiver dielektrischer Anisotropie oder negativer dielektrischer Anisotropie. Jedoch ist die Temperatur­ abhängigkeit ihrer Schwellenspannung relativ groß und ihre Viskositäten sind relativ hoch. Dementsprechend erfüllen sie nur schwierig die vorstehend genannten zweiten und dritten Voraussetzungen.

Die flüssigen Kristalle vom Schiff'schen Basentyp weisen bessere Eigenschaften auf als die flüssigen Kristalle vom Ester-Typ. Da sie jedoch eine starke Neigung zur Hydrolyse aufweisen, können sie manchmal nicht verwendet werden, wenn die Anzeigevorrichtung nicht so konstruiert ist, daß ein Feuchtigkeitseintritt ausgeschlossen ist. Auf diese Weise erweisen sich diese flüssigen Kristalle nicht als völlig zufriedenstellend.

Im folgenden werden die bekannten flüssigen kristallinen Materialien für Multiplex-Treiber kurz diskutiert.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Untersuchungen an flüssig-kristallinen Materialien für Anzeigeelemente vom verdrehten nematischen Typ (TN) untersucht. Diese nematischen flüssigen kristallinen Materialien lassen sich roh in solche klassifizieren, die nur aus flüssigen Kristallmolekülen mit positiver dielektrischer Anisotropie (flüssige Kristalle vom Np-Typ) bestehen und solche, die aus flüssigen Kristallen mit negativer dielektrischer Anisotropie (flüssige Kristalle vom Nn-Typ) und aus flüssigen Kristallen vom Np-Typ bestehen. Im ersteren Falle gibt es nicht viele Arten von einfachen flüssigen Kristallen, die positive dielektrische Anisotropie aufweisen und ihr mesomorpher Bereich (MR) ist eng. Daher ist es schwierig, gemischte flüssige Kristalle mit einem breiten mesomorphen Bereich aus den einfachen flüssigen Kristallen zu erzielen. Darüberhinaus sind gemischte flüssige Kristalle, bestehend aus flüssigen Kristallen vom Np-Typ allein eine Anordnung von stark polaren Molekülen und weisen daher eine hohe Viskosität auf. So weisen diese gemischten Kristalle im allgemeinen den Nachteil einer geringen Reaktion bei Anwendung in Anzeigevorrichtungen vom TN-Typ auf.

Tatsächlich gibt es Beispiele für Arbeiten zur Entwicklung flüssiger kristalliner Materialien, die für Multiplex-Treiber geeignet sind und die frei von dem vorstehenden Nachteil sind. Beispielsweise wurde empfohlen, die Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung eines flüssigen Kristalls vom Biphenyl-Typ zu verbessern durch Vermischen eines flüssigen Kristalls vom Biphenyl-Np-Typ mit einer relativ geringen Viskosität, mit einem flüssigen Kristall vom Np-Typ mit einem breiten mesomorphen Bereich, wie einer Verbindung der Formel

Der Zusatz von großen Mengen derartiger langer Moleküle wirkt sich schädlich aus. Beispielsweise steigt die Viskosität oder die Elastizitätskonstante des resultierenden Gemisches an und kann schließlich zu einem Anstieg der Schwellenspannung führen. Oder es werden die Blickwinkelcharakteristika (ΔΦ) der Schwellen­ spannung verschlechtert. Dementsprechend sind zur Entwicklung von Multiplex-Treiber-flüssigen Kristallmaterialien Untersuchungen gemischter flüssiger Kristalle, die nur aus flüssigen Kristallen vom Np-Typ bestehen, ergebnislos.

Andererseits wurde in der Vergangenheit gemischten Nn+Np flüssigen Kristallen sehr viel Arbeit gewidmet. Ein sorgfältiger Überblick der bisherigen Versuche hat gezeigt, daß viele von ihnen einfach auf die Entdeckung flüssiger kristalliner Materialien mit einem breiten mesomorphen Bereich ohne solche mit einer geringen Viskosität abzielen. Eine beschränkte Anzahl von Arbeiten auf dem Gebiet der flüssigen Kristalle vom gemischten Nn+Np-Typ ist offenbar auf die Verleihung oder Sicherung von Multiplex-Treiber-Charakteristika gerichtet. Beispielsweise wurden bisher gemischte Kristalle vom Np+Nn-Typ untersucht, die aus flüssigen Kristallen vom Azoxy-Typ als einem flüssigen Kristall vom Nn-Typ und aus flüssigen Kristallen vom Ester-Typ, wie 4-Cyanophenyl-4′-substituiertes Benzoat oder flüssige Kristalle vom Biphenyl-Typ, wie 4-Cyano-4′-substituiertes Biphenyl als flüssiger Kristall vom Np-Typ, bestanden. Einige dieser Arbeiten haben auf die Bedeutung der Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannungen und der aufsteigenden Charakteristika der Luminanzkurven hingewiesen und einige wenige haben auch auf die Bedeutung der Abhängigkeit der Schwellenspannungen von den Betrachtungs­ winkeln hingewiesen. Jedoch wurde bisher kaum ein Versuch gemacht, die Charakteristika quantitativ zu bewerten und ihre Beziehung zu der Struktur von den Eigenschaften flüssiger kristalliner Materialien systematisch zu klären und zu bestimmen, welche Arten von Nn+Np gemischten flüssigen Kristallen überlegene Multiplex-Treiber-Charakteristika aufweisen. Es wurden bisher keine Untersuchungen durchgeführt, die auch die chemische Stabilität flüssiger Kristalle in Betracht ziehen, um flüssig-kristalline Materialien für die Multiplex-Treiber-Methode bereitzustellen, die den verschiedenen Erfordernissen an Anzeigecharakteristika sowie hinsichtlich der Verläßlichkeit, was für die praktische Anwendung ebenfalls von Bedeutung ist, entsprechen.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zeichnet sich durch überlegen chemische Stabilität und Multiplex-Treiber-Charakteristika aus. Hierbei entspricht sie verschiedenen Erfordernissen, wie der chemischen Stabilität, der weißen Farbe, der stabilen molekularen Ausrichtung über einen breiten Temperaturbereich, einem breiten Treiber-Spielraum und einer raschen Reaktion.

Um flüssig-kristalline Materialien, die diesen Erfordernissen entsprechen, aufzufinden, unterzog man quantitativ die (Δ T-, γ- und ΔΦ-Charakteristika eines weiten Bereichs von verfügbaren flüssig-kristallinen Materialien Messungen und bewertete sie. Dabei hat es sich gezeigt, daß einige der flüssig-kristallinen 4′-substituierten Phenylester von 4-n-Alkylcyclohexancarbonsäuren, die in der DD-PS 105 701 beschrieben werden, zum erfindungsgemäß angestrebten Ziel führen.

So wird erfindungsgemäß ein gemischter flüssiger Kristall vom Nn+Np-Typ bereitgestellt, der sehr wirksam für Multiplex-Treiber ist, der aus einer Matrix aus einem flüssigen Kristall vom Nn-Typ besteht, zusammengesetzt aus mindestens einem 4-n- Alkoxyphenyl-trans-(äquatorial-äquatorial)-4′-n-alkylcyclohexan­ carboxylat der allgemeinen Formel

worin m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellen, und aus einer flüssigen kristallinen Verbindung vom Np-Typ und/oder ihren Homologen (allgemein als Substanz vom Np-Typ bezeichnet) und aus einem optischen Bestandteil aus einer anderen flüssig-kristallinen Verbindung vom Nn-Typ und/oder ihrem Homologen (allgemein als Substanz vom Nn-Typ bezeichnet).

Im folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben.

Die Matrix, zusammengesetzt aus einem flüssigen Kristall, der durch die vorstehende Formel (18) dargestellten Struktur schließt vorzugsweise solche Verbindungen der Formel (18) ein, in denen die Kombination (m, q) (3,5), (4,5), (5,5), (6,5), (4,6), (3,1), (3,2), (3,3), (3,4), (3,9), (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,6), (4,8), (5,1), (5,2), (5,3), (5,4), (5,6) und (5,7) sind.

In der Tabelle 1 sind die mesomorphen Bereiche (MR) von hauptsächlichen einfachen flüssigen Kristallen der Formel (18) zu­ sammengestellt.

Tabelle 1

Durch Vermischen dieser Verbindungen erhält man gemischte flüssige Kristalle mit einem breiteren mesomorphen Bereich, wie in der Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Der gemischte flüssige Kristall I der Tabelle 2 zeigt eine Viskosität von etwa 35 mPa · s (cP) bei 25°C. Im Gegensatz hierzu weisen bekannte flüssige Kristalle vom Ester-Typ, die einer Molekülstruktur entsprechen, die dem Ersatz des Cyclohexanringes der vorstehenden flüssigen Kristalle durch einen Benzolring entspricht, eine doppelt so hohe Viskosität auf.

Beispielsweise hat ein Gemisch der folgenden zwei flüssigen Kristalle

eine Viskosität von etwa 70 mPa · s (cP) bei 25°C. Im allgemeinen haben die gemischten flüssigen Kristalle gemäß der Erfindung eine Viskosität von etwa der Hälfte (one-second) der der flüssigen Kristalle vom Ester-Typ, die zwei Benzolringe im Molekül enthalten, und sind so vorteilhaft für eine rasche Reaktion. Aus dem vorstehenden Beispiel ist ersichtlich, daß ein flüssiger Kristall vom Nn-Typ, der aus mindestens einem flüssigen Kristall der Formel (18) besteht, der dritten vorstehend beschriebenen Voraussetzung entspricht.

In diesen flüssigen Kristallen vom Nn-Typ ist die Differenz, die man bei Subtraktion der dielektrischen Konstante in einer Richtung im rechten Winkel zu der Führungsrichtung (director-Richtung) (ε _⟂) von der dielektrischen Konstante in der Führungsrichtung erhält (ε _∥) Δε=ε _∥-e _⟂), ein negativer Wert, und der absolute Wert ist relativ gering. Beispielsweise weist eine Substanz der Formel

eine niedrige dielektrische Konstante auf und ihre elektrische Polarität ist schwach. Von der organischen Chemie her kommt diese Substanz nahe an ein nicht-polares Lösungsmittel heran. Vermischt man ein derartiges nicht-polares Lösungsmittel mit einer Substanz vom Np-Typ als gelöstem Stoff mit einer hohen dielektrischen Konstante, wie

so ergibt die wechselseitige Löslichkeit natürlich gewisse Schwierigkeiten. Beispielsweise weist ein 1 : 2 (Mol) Gemisch von

ein ε _∥ (1,5 KHz)=25,7 und ε _⟂ (1,5 KHz)=7,3, gemessen bei 22°C auf, wobei die Differenz Δε 18,4 (bei 1,5 KHz) ist (die Zahlen in den Klammern zeigen die Frequenz, bei der die Messung durchgeführt wird). Da dieses Gemisch eine große dielektrische Konstante hat und seine dielektrische Anisotropie groß ist, wird der gelöste Stoff als polar im Sinne der organischen Chemie klassifiziert. Werden ein derartiges Lösungsmittel und ein gelöster Stoff, d. h., ein flüssiger Kristall vom nicht-polaren Nn-Typ und ein flüssiger Kristall vom Np-Typ, ohne weitere Betrachtungen vermischt, so läßt sich vorhersagen, daß Probleme auftreten werden, wie sie nachstehend beschrieben werden. Es haben sich folgende Fakten gezeigt:

• 1) Eine Phasentrettung kann auftreten, wenn der Anteil des gelösten Stoffes (Substanz vom Np-Typ) erhöht wird.
• 2) Die untere Temperaturgrenze für den nematischen flüssigen Kristall im Gemisch steigt an.
• 3) Bei niedrigen Temperaturen ist die Ausrichtung der flüssigen kristallinen Moleküle manchmal schwierig zu steuern.

Spezielle Beispiele, die dieses unerwünschte Phänomen bewirken, sind im folgenden aufgeführt.

Ein Gemisch (im folgenden als gemischter flüssiger Kristall IV bezeichnet) bestehend aus

wird als Matrix-flüssiger Kristall vom Nn-Typ verwendet und die folgende Substanz

wird als flüssiger Kristall vom Np-Typ verwendet. Ein im Vakuum abgelagerter schräger SiO-Film (Einfallswinkel 83°) wird als Steuerungsfilm für die Ausrichtung verwendet. Eine flüssige kristalline Zusammensetzung, enthaltend die Substanz der Formel (22) in verschiedenen Anteilen wird in einer verdrehten nematischen flüssigen kristallinen Anzeigevorrichtung eingeschlossen, die den im Vakuum aufgetragenen schrägen SiO-Film enthält. Die Vorrichtung wird in ein Bad mit konstanter Temperatur eingesetzt und die Temperatur wird von Raumtemperatur auf niedrigere Temperaturen gesenkt. Es wurde gefunden, daß in einigen Vorrichtungen ein gewisser Typ von Unordnung bei der Ausrichtung auftritt. In einer Vorrichtung mit oberen und unteren Polarisatoren und einem Reflektor hat es sich gezeigt, daß das Anzeigesegment teilweise oder völlig dunkel wurde. Mit anderen Worten verändert sich die Ausrichtung der flüssigen Kristallmoleküle von einem normal verdrehten Zustand und die Fähigkeit zur Steuerung des Lichtes wird verringert. Die Beziehung zwischen der Menge des flüssigen Kristalls vom Np-Typ von der Formel (22) und der Unordnung der Ausrichtung ist in der Tabelle 3 aufgeführt. Diese Tabelle zeigt die höchste Temperatur, bei der eine Unordnung der Ausrichtung der flüssigen Kristalle aufzutreten beginnt. Die Stabilität der flüssigen Kristallzusammensetzung bei niedriger Temperatur ist in einem Gebiet gut, bei der die Menge des flüssigen Kristalls vom Np-Typ der Formel (22) gering ist. Eine Neigung zur Ausrichtungsunordnung tritt auf, wenn der flüssige Kristall vom Np-Typ und der flüssige Kristall vom Nn-Typ in im wesentlichen gleichen Anteilen vermischt werden; sie wird verringert, wenn die Menge des flüssigen Kristalls vom Np-Typ mit der Formel (22) gering ist.

Tabelle 3

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde eine sehr allgemeine Methode zur Verhinderung einer Ausrichtungsunordnung und eines Verträglichkeitsmangels, sowie zur Erzielung einer flüssig-kristallinen Zusammensetzung mit großer Verläßlichkeit gefunden. Diese Methode wird im folgenden beschrieben.

Erfindungsgemäß hat es sich speziell gezeigt, daß zur Erhöhung der Verträglichkeit eines flüssigen Kristalls vom nicht-polaren Nn-Typ und einer Substanz vom polaren Np-Typ und zur Erzielung eines breiten mesomorphen Bereichs wirksam als dritte Komponente eine weitere Substanz vom Nn-Typ zugesetzt wird. Wird insbesondere ein nematischer flüssiger Kristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und elektrischer Polarität im Molekül oder sein Homologes als dritte Komponente verwendet, so kann die Verträglichkeit der Einzelbestandteile des Gemisches erhöht werden und das Gemisch kann einen breiten mesomorphen Bereich aufweisen. Wird beispielsweise der vorstehende flüssige Kristall vom Np-Typ der Formel (22) zu einem Gemisch von flüssigen Kristallen des Schiffschen Basentyps (flüssige Kristalle vom Nn-Typ) des vorstehend beschriebenen Typs IV, gefügt, so setzt man als dritte Komponente eine Substanz vom Nn-Typ mit einer polaren Gruppe im Molekül zu, wie die nachstehend beschriebenen:

oder

In den Formeln (23) und (24) bedeuten m und q eine ganze Zahl von 1 bis 10.

Als spezielles Beispiel werden 13 Gew.-% einer Substanz vom Np-Typ mit der Formel

zu einem Matrix-flüssigen Kristall vom Nn-Typ gefügt, der zusammengesetzt ist aus folgenden sechs Bestandteilen:

Das resultierende Gemisch wird abgekürzt als "gemischter flüssiger Kristall V". Als polare Substanz vom Nn-Typ wird die Verbindung der Formel

(abgekürzt als "a") zu dem gemischten flüssigen Kristall V gefügt. Die Beziehung der Menge der Substanz a zu dem mesomorphen Bereich wird in der Fig. 9 dargestellt. Aus der Fig. 9 ist ersichtlich, daß der mesomorphe Bereich mit steigender Menge der Substanz a abfällt und die Verringerung der Flüssigkristall-flüssig-Übergangstemperatur (N-I Punkt) relativ gering ist, und insgesamt führt der Zusatz der Substanz a zu einem günstigen Ergebnis, nämlich der Verbreiterung des mesomorphen Bereichs.

Aus dem vorstehenden ist die Wirksamkeit einer dritten Komponente in flüssigen kristallinen Zusammensetzungen mit einer Schiffschen Base als flüssiger Matrix-Kristall vom Nn-Typ ersichtlich. Es hat sich gezeigt, daß man dasselbe Ergebnis erhält, wenn man gemischte flüssige Kristalle, enthaltend 4-n-Alkoxyphenyl-trans- (äquatorial-äquatorial)-4′-n-alkylcyclohexancarboxylat der Formel (18), wie die in der Tabelle 2 gezeigten, als flüssigen Matrix-Kristall vom Nn-Typ verwendet. Speziell wurde gefunden, daß bei Zusatz verschiedener Substanzen vom Np-Typ zu den vorstehenden flüssigen Matrix-Kristallen vom Nn-Typ, die Zugabe einer Substanz vom Nn-Typ als dritte Komponente, die Verträglichkeit zwischen den beiden Komponenten erhöht und einen breiteren mesomorphen Bereich ergeben kann.

Beispiele für flüssige Kristalle vom Nn-Typ oder Homologe davon, die als dritte Komponente bevorzugt werden, werden im nachfolgenden aufgeführt:

In den Formeln (25) bis (37) stellen m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 dar.

(worin R die Bedeutung von CH₃-O-C₂H₄-O oder CH₃-O-(CH₂)₃-O hat)

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 9 bedeutet und R die Bedeutung hat von (CH₃)₂-CH-O oder (CH₃)₂-CH-(CH₂)₂-O).

(worin m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeuten)

(worin R die Bedeutung hat von CH₃O-CH₂-O, CH₃-O-(CH₂)₂-O, C₂H₅-O-(CH₂)₂-O, CH₃-O-(CH₂)₃-O, C₃H₇-O-(CH₂)₂-O oder C₂H₅-O-(CH₂)₃-O).

In den Formeln (42) bis (45) hat R die Bedeutung von

und m und q sind ganze Zahlen von 1 bis 10.

(In den Formeln (46) bis (52) bedeuten m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10).

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und q eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist).

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 12 und q eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist).

(worin m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeuten).

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 18 darstellt und q eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist).

(worin m und q jeweils eine ganze Zahl von 3 bis 8 bedeuten).

(worin m und q ganze Zahlen von 1 bis 10 sind.)

Bei der Bestimmung der Menge jeder der Substanzen der Formel (25) bis (58) oder eines Gemisches davon in jeglichen gewünschten Kombinationen als dritte Komponente können folgende allgemeine Angaben oder Gesetze als Richtlinien dienen.

Die mit einem flüssigen Matrix-Kristall vom Nn-Typ zu vermischende Menge einer Np-Substanz wird bestimmt durch die Schwellenspannung, die für den resultierenden gemischten flüssigen Kristall erforderlich ist. Die Beziehung zwischen der Menge der Np-Substanz und der Schwellenspannung des gemischten flüssigen Kristalls wird im wesentlichen auf der Basis der folgenden Betrachtung bestimmt. Die Menge einer Substanz vom Nn-Typ mit einer polaren Gruppe als dritte Komponente kann entsprechend zur Menge der Substanz vom Np-Typ bestimmt werden, die mit der Matrix-Substanz vermischt werden soll.

Die Schwellenspannung V _th eines verdrehten nematischen flüssigen Kristallelements wird durch folgende Gleichung angegeben:

(4 π ) ^-1 (ε _∥-ε _⟂)V _th ²=π² · K₁₁+(K₃₃-2K₂₂)Φ² (59)

worin Φ der Verdrehungswinkel ist, der gewöhnlich π/2 betrifft; und K₁₁, K₂₂ und K₃₃ abschräge-, verdrehungs- bzw. biegeelastische Konstanten sind.

Die Gleichung (59) kann wie folgt vereinfacht werden:

worin Δε=ε _∥-ε _⟂

K=K₁₁+¼(K₃₃-2K₂₂) (59)″

Theoretisch kann ein flüssiger Kristall mit jedem gewünschten Δε erhalten werden durch Vermischen flüssiger Kristalle mit unterschiedlichen Δε-Werten. Geht man von der Annahme aus, daß ein flüssiger Kristall A mit den dielektrischen Konstanten ε _∥ ^A , ε _⟂ ^A mit einem flüssigen Kristall B vermischt wird, der die dielektrischen Konstanten ε _∥ ^B , ε _⟂ ^B hat, wobei man sich eines Mischverhältnisses von A/B=X/1-X bedient und die additiven Eigenschaften bezüglich der dielektrischen Konstanten gut sind, so wird Δε des gemischten flüssigen Kristalls durch folgende Formel angegeben:

Δε=X Δε ^A +(1-X) Δε ^B =X( Δε ^A -Δε ^B )+Δε ^B (60)

Geht man davon aus, daß die additiven Eigenschaften ebenfalls bezüglich K gut sind, so ergibt sich K des gemischten flüssigen Kristalls durch folgende Gleichung:

K= XK ^A +(1-X) K ^B =X( K ^A -K ^B )+K ^B (61)

Ersetzt man die Gleichungen (60) und (61) durch die Gleichung (59)′, so erhält man folgende Beziehung:

Jetzt errechnet sich der spezifische Schwellenwert eines vorgegebenen gemischten flüssigen Kristalls nachstehend durch die Anwendung spezifischer Werte für die einzelnen Konstanten in der Gleichung (62).

Man geht von der Annahme aus, daß Δε ^B des flüssigen Kristalls vom Nn-Typ -0,3 beträgt und das Δε ^A des flüssigen Kristalls vom Np-Typ

beträgt. Ist K ^B =4×10^-7 dyn und K _A =17×10^-7 dyn, so ergibt sich aus der Gleichung (62):

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die vorstehenden Werte für Δε ^A , Δε ^B , und K ^A und K ^B nicht willkürlich sind, sondern die Eigenschaften eines speziellen flüssigen Kristalls gut wieder­ geben.

Die Fig. 10 zeigt die Beziehung von dem Mischungsverhältnis zwischen dem flüssigen Kristall vom Np-Typ

(bezeichnet als b) und dem gemischten flüssigen Kristall II in der Tabelle 2 als einem flüssigen Kristall vom Nn-Typ zu V _th (statischer Treiber). Das experimentelle Ergebnis zeigt eine gute Übereinstimmung mit der theoretischen Gleichung (Berechnungs­ gleichung) (62) oder (62)′.

Wie vorstehend genauer beschrieben, ist die Verträglichkeit der zwei Arten von flüssigen Kristallen, die wie vorstehend beschrieben wurden, nicht völlig zufriedenstellend und daher ist es nötig, eine Substanz vom Nn-Typ, insbesondere eine polare Substanz vom Nn-Typ als dritte Komponente zuzusetzen. Die Menge der dritten Komponente kann entsprechend der Menge der Substanz vom Np-Typ eingestellt werden. Dies wird in den nachstehenden Beispielen genauer beschrieben.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich gezeigt, daß folgende Substanzen als Substanzen vom Np-Typ bevorzugt sind, die einem flüssigen Matrix-Kristall vom Nn-Typ, bestehend aus mindestens einem 4-n-Alkoxyphenyl-trans-(äquatrorial-äquatorial)-4′-n-alkyl­ cyclohexan)-carboxylat der Formel (18) zugesetzt werden sollen:

In den Formeln (63) bis (78) bedeutet m eine ganze Zahl von 1 bis 10.

Die folgenden Substanzen wurden mit guten Ergebnissen zu dem flüssigen Matrix-Kristall gefügt.

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet)

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet und X F, Br, Cl und I darstellt)

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet und X F, Br, Cl oder I bedeutet)

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet)

(worin m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet).

Es wurde gefunden, daß besonders bevorzugte gemischte flüssige Kristalle aus dem flüssigen Kristall vom Nn-Typ der Formel (18) und der Substanz vom Nn-Typ als dritte Komponente solche der nachstehenden Tabelle 4 sind.

Tabelle 4

Die Beispiele (Tabelle 5) zeigen, daß die erfindungsgemäßen ge­ mischten flüssigen Kristalle besonders günstige Anzeigecharakteristika besitzen, wenn sie in Anzeigevorrichtungen verwendet werden, insbesondere in Multiplex-Treiber-Anzeigevorrichtungen. In der Tabelle 5 bedeutet t _r die ansteigende Reaktionsgeschwindigkeit und t _f die sinkende Reaktionsgeschwindigkeit.

Wie bereits genauer beschrieben, ist der Treiber-Spielraum die wichtigste Bedingung für das Funktionieren eines Multiplex-Treibers. Tabelle 5 zeigt, daß die gemischten flüssigen Kristalle gemäß der Erfindung einen breiten Treiber-Spielraum aufweisen. Die verschiedenen Faktoren, die den Treiber-Spielraum bestimmen, sind ebenfalls in der Tabelle 5 aufgezeigt. Zu Vergleichszwecken zeigt die Tabelle 6 Daten für übliche gemischte Kristalle. In den Tabellen 5 und 6 sind auch die MR-Werte angegeben, die die Verträglichkeit der Bestandteile der gemischten flüssigen Kristalle anzeigen, sowie die Reaktion der gemischten flüssigen Kristalle, was für die Anzeigecharakteristika von Bedeutung ist.

Der Treiber-Spielraum wird durch die Temperaturabhängigkeit Δ T von V _th , die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels ΔΦ von V _th und die ansteigende Spannungsluminanzcharakteristik γ von V _th . Diese werden hauptsächlich durch einen vorgegebenen flüssigen Kristall selbst bestimmt. Sie sind etwa variabel in Abhängigkeit von der Zwischenfläche der Anzeigeelemente, dem optischen System des Anzeigeelements usw. In den folgenden Beispielen werden die Messungen dieser Eigenschaften unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen durchgeführt und die Charakteristika der flüssigen Kristalle selbst werden bestimmt.

Viele Untersuchungen haben gezeigt, daß die Faktoren des Treiber- Spielraums eines flüssigen kristallinen Materials zunächst die Temperaturabhängigkeit Δ T von V _th und in zweiter Linie die Ab­ hängigkeit des Betrachtungswinkels ΔΦ von V _th sind. Diese Faktoren werden von den Eigenschaften des flüssigen Kristalls dominiert, insbesondere von Δε (ε _∥-ε _⟂, d. h., die dielektrische Anisotropie), (K die Elastizitätskonstante) und Δ _n (die Refrak­ tions-Anisotropie) und stehen daher in enger Beziehung mit der Molekülstruktur des flüssigen Kristalls.

Die Verträglichkeit der Einzelbestandteile zum Vermischungszeitpunkt wird durch den Wert MR des resultierenden Gemisches veranschaulicht. Insbesondere kann davon ausgegangen werden, daß sie durch den Kristall-nematischen-flüssigen Kristall-Übergangspunkt (C-N) des resultierenden Gemisches wiedergegeben wird. Dementsprechend ist der MR-Wert jedes gemischten flüssigen Kristalls in den Beispielen als ein Maß für die Verträglichkeit angegeben, sowie für die thermodynamische Stabilität des Gemisches als flüssiges kristallines Material. Die Reaktionscharakteristika, die als Anzeigecharakteristika wichtig sind, wurden ebenfalls für jeden der gemischten flüssigen Kristalle angegeben und auf­ gezeichnet.

Im allgemeinen fällt der V _th -Wert eines gemischten flüssigen Kristalls, der aus einem flüssigen Kristall vom Nn-Typ und einer Substanz vom Np-Typ besteht, mit zunehmender Menge der Substanz vom Np-Typ ab, jedoch neigt im allgemeinen der Treiber-, bzw. Betriebsspielraum M gleichzeitig zur Vergrößerung. Im allgemeinen ist es sehr schwierig, flüssige Kristalle zu finden, die bei niedrigen Spannungen betrieben werden können, (beispielsweise um einen 3V-Betrieb in einem ¹/₃-Grund-¹/₃-Signal, bzw. Dutyspannungs­ multiplexdriversystem zu ermöglichen). Im allgemeinen nimmt man an, daß die Massenproduktion der flüssigen Kristall­ anzeigevorrichtungen möglich wird, wenn der Treiberspielraum M mindestens 6%, vorzugsweise mindestens 8% beträgt. Beim Betrieb bei niedrigen Spannungen sollte die Menge der Substanz vom Np-Typ, die zugesetzt werden soll, erhöht werden. Die vergrößerte Menge der Substanz vom Np-Typ kann jedoch eine Verringerung des Treiberspielraums M, eine Zunahme der Viskosität oder eine erschwerte Reaktion bewirken. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Bereitstellung einer Substanz vom Np-Typ, die an einen flüssigen Kristall von Nn-Typ angepaßt werden kann.

Substanzen vom Np-Typ, die zur Verringerung von V _th wirksam sind, sind nematische flüssige Kristalle mit großer positiver di-elektrischer Anisotropie oder Homologe davon (im folgenden als Substanzen vom N_p ^s-Typ bezeichnet) und Beispiele für derartige Substanzen vom N_p ^s-Typ sind solche der Formel 63 bis 71, 80, 81 und 83. Die Substanzen der Formel 63, 64 und 83 sind besonders be­ vorzugt.

Die Beispiele 1 bis 4 (Tabelle 5) zeigen spezielle Beispiele unter Verwendung dieser Substanzen vom N_p ^s-Typ.

Die Substanz von N_p ^s-Typ,

ist besonders wirksam zur Verringerung des V _th -Werts.

Die Substanz

stellt ein Material dar mit einem speziell großen Δε-Wert und einem hohen N-I-Punkt (98°C) und hält den N-I-Punkt des gemischten flüssigen Kristalls in wirksamer Weise hoch (Beispiele 3 und 4).

Die Tabelle 11 zeigt den N-I-Punkt und den V _th -Wert eines Gemisches an, das erhalten wurde durch Zusatz von

(im folgenden als c bezeichnet) oder

(im folgenden als b) bezeichnet) zu einem flüssigen Kristallsystem vom Nn+N_p ^s-Typ (im folgenden als VI bezeichnet) bestehend aus

[(b) und (c) sind abgekürzte N_p ^w-Substanzen, wie im folgenden beschrieben].

Die Fig. 12 zeigt die Schwellenspannung V _th und den Betriebs-, bzw. Treiberbereich M eines Gemischs, erhalten durch Zusatz von

zu einem gemischten flüssigen Kristall vom Nn-Typ (als VII bezeichnet) bestehend aus

sowie die Temperaturabhängigkeit (Δ T), die Blickwinkelabhängigkeit (ΔΦ) und die Schärfe (γ) der Spannungs-Luminanzcharakteristika von V _th .

Wie vorstehend gezeigt, kann durch Zusatz von 15 bis 35 Gew.-%, bezogen auf den resultierenden gemischten flüssigen Kristall einer Substanz vom N_p ^s-Typ zu der flüssigen Kristallmatrix vom Nn-Typ der Formel 18 ein Betriebsspielraum M von mindestens 6% bei einer Treiber-, bzw. Betriebsspannung (V₀ in einem ¹/₃-Grund­ spannung-¹/₃-Signalspannung-(Duty)-Multiplextreibersystem) von 4,5 V oder darunter erhalten werden.

Im Falle einer gemischten flüssigen Kristallstruktur vom Nn+N_ps-Typ bewirkt die Zunahme der Substanz vom N_p ^s-Typ eine Verringerung von M oder erschwert die Reaktionscharakteristika.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich gezeigt, daß ein flüssiger gemischter Kristall vom Nn+N_p ^w-Typ, erhalten durch Zusatz eines nematischen flüssigen Kristalls mit einer relativ geringen positiven di-elektrischen Anisotropie und/oder seines Homologen (im allgemeinen als Substanz vom N_p ^w-Typ bezeichnet) zu der Matrix eines flüssigen Kristalls vom Nn-Typ der Formel 18 geeignet ist als Multiplextreiber-Flüssigkristall mit einem relativ hohen V _th -Wert.

Beispiele für eine derartige N_p ^w Substanz sind die Formeln 72 bis 79 und 82. Insbesondere sind die Substanzen von Biphenyl-Typ der Formeln 72 bis 74 zur Verbesserung der Reaktionscharakteristika wirksam, wie in den Beispielen 5 und 6 dargestellt. Erfindungsgemäß hat es sich gezeigt, daß die Substanz der Formel 75 besonders wirksam ist als Substanz vom N_p ^w-Typ mit einer gleich guten Reaktion für Substanzen vom Biphenyl-Typ und einen breiten Treiberspielraum.

Die Fig. 13 zeigt die Schwellspannung V _th eines Gemisches, erhalten durch Zusatz eines gemischten flüssigen Kristalls vom N_p ^w-Typ (abgekürzt als VIII), bestehend aus

sowie die Temperaturabhängigkeit (Δ T), die Blickwinkelabhängigkeit (ΔΦ) und die Schärfe (γ) der Spannungs-Luminanzcharakteristika von V _th .

Aus der Fig. 13 und den Beispielen 7 bis 10 wird ersichtlich, daß, falls die Substanz der Formel 75 zu einer Matrix gefügt wird, die hauptsächlich aus der Substanz vom Nn-Typ der Formel 18 besteht, eine ansteigende Menge der Substanz der Formel 75 bessere Reaktionscharakteristika ergibt. Zusätzlich wird der Treiberspielraum M dieses gemischten flüssigen Kristalls bei einem hohen Niveau von etwa 10 bis 12% gehalten. Man nimmt an, daß die Erhaltung dieses hohen Treiberspielraums dadurch bedingt wird, daß der ΔΦ-Wert des gemischten flüssigen Kristalls einen so hohen Wert annimmt wie 0,9 bis 0,88, was relativ nahe an 1,00 herankommt. Hieraus läßt sich schließen, daß gemischte flüssige Kristalle vom Nn+N_p ^w-Typ optische Eigenschaften (Brechungsindex n und Brechungsindex-Anisotropie Δ _n ) aufweisen, die sich günstig auf die elektro-optischen Charakteristika auswirken. Als weiterer Grund für die Erhaltung eines hohen Treiberspielraums kann angegeben werden, daß der Δ T-Wert nicht ansteigt, sondern bei einem im wesentlichen konstanten Niveau von 8,0 bis 8,6 erhalten bleibt, selbst wenn das Mischungsverhältnis der Substanz Np-Typ größer wird.

Die Wirksamkeit der Substanz vom N_p ^w-Typ der Formel 75 für verbesserte Reaktionscharakteristika ergibt sich deutlich aus einem Vergleich des Beispiels 2 und des Beispiels 10, in denen die Zentralspannung fast gleich ist. Das flüssige kristalline Material des Beispiels 2 weist auch bessere Δ T und ΔΦ-Werte auf, als das des Beispiels 10.

Die Menge der Substanz vom N_p ^w-Typ der Formel 75, die dem flüssigen Kristall der Formel 18 vom Nn-Typ zuzusetzen ist, liegt vorzugsweise bei 30 bis 65 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Zentralspannung 4,5 V (V₀, ¹/₃ Grundspannung, ¹/₃ Signal-, bzw. Duty) oder darunter und der Treiberspielraum M beträgt mindestens 6%.

Da die Substanz vom N_p ^s-Typ in vielen Fällen eine hohe Viskosität aufweist, kann der Zusatz dieser Substanz allein die Viskosität des resultierenden gemischten flüssigen Kristalls erhöhen und so seine Reaktion erschweren. Da andererseits die Substanz vom N_p ^w-Typ eine geringe di-elektrische Anisotropie (Δε) aufweist, muß ihre Menge übermäßig erhöht werden, wenn der Wert von V _th des ge­ mischten Kristalls durch Zusatz dieser Substanz allein zu der flüssigen Kristallmasse verringert werden soll. Ein spezielles Beispiel ist in der Fig. 3 dargestellt.

Um ein derartiges schwieriges Problem zu vermeiden, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine allgemein anwendbare Verfahrensweise gefunden, die darin besteht, einen flüssigen Kristall vom Nn-Typ mit einer Substanz vom N_p ^s-Typ und einer derartigen Substanz vom N_p-Typ zu vermischen, die die Viskosität des gemischten flüssigen Kristalls verringert, d. h., seine Reaktion verbessert. Dies wird nachfolgend genauer beschrieben.

Die wichtigsten gemischten flüssigen Kristalle zur praktischen Anwendung, die erfindungsgemäß gefunden wurden, sind gemischte flüssige Kristalle (Nn+N_p ^s+N_p ^w) bestehend aus dem flüssigen Kristall vom Nn-Typ der Formel 18, der Substanz vom N_p ^s-Typ der Formel 63 und der Substanz vom N_p ^w-Typ der Formel 75. Beispiele für diese gemischten flüssigen Kristalle sind aus den Beispielen 13 bis 19 ersichtlich.

Die Fig. 14 zeigt ein spezielles Beispiel für den gemischten flüssigen Kristall vom Nn+N_p ^w-Typ. Man erhält ihn durch Zusatz der Substanz vom N_p ^s+N_p ^w-Typ

(abgekürzt als d) und der Substanzen vom N_p ^w-Typ

(abgekürzt als e) und

(abgekürzt als f) zu dem gemischten flüssigen Kristall VII vom Nn-Typ. Die Fig. 14 zeigt die Schwellenspannung V _th (V₀, V _sat , V _th2), dem Treiberspielraum M, Δ T, ΔΦ und γ des gemischten flüssigen Kristalls bei verschiedenen Mischungsverhältnissen des gemischten flüssigen Kristalls vom Nn-Typ (VII) und der Substanz f vom N_p ^w-Typ, wohingegen die Mengen der Substanzen e und f auf 20 Gew.-%, bzw. 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des gemischten flüssigen Kristalls, fixiert sind.

Aus dem vorstehenden Beispiel ist deutlich ersichtlich, daß, falls der erfindungsgemäß gemischte flüssige Kristall vom Nn+N_p ^s+N_p ^w-Typ aus 8 bis 25 Gew.-% der Substanz vom N_p ^s-Typ 20 bis 40 Gew.-% der Substanz vom N_p ^w-Typ und mindestens 30 Gew.-% des flüssigen Kristalls vom Nn-Typ (wobei sich alle Prozentangaben auf das Gesamtgewicht des gemischten flüssigen Kristalls beziehen) besteht, eine Zentralspannung (V₀) von nicht über 4,5 V und ein Treiberspielraum M von mindestens 7 erhalten werden können. Mit anderen Worten ist ein derartiger gemischter flüssiger Kristall für den Multiplexbetrieb, bzw. für Multiplextreiber überlegen.

Vorstehend wurde gezeigt, daß die Substanz der Formel 75 ein besonders günstiges Ergebnis tätigt. Als weitere bevorzugte Substanz vom N_p ^w-Typ hat sich die Substanz der Formel 78 erwiesen. Sie wird speziell in den Beispielen 19 bis 21 (Tabelle 5) erläutert.

Gemischte Kristalle des Nn+N_p ^s-Typs, des Nn+N_p ^w-Typs und insbesondere des Nn+N_p ^w+N_p ^s-Typs, die einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung bilden, wurden vorstehend beschrieben.

Im Rahmen der Erfindung hat sich auch gezeigt, daß die Substanzen der Formeln 77, 79 und 82 als Hilfszusätze geeignet sind, durch die diese gemischten flüssigen Kristalle ihre Charakteristika wirksamer entwickeln.

Der Zusatz geringer Mengen dieser Hilfssubstanzen zu dem gemischten flüssigen Kristall vom Nn+N_p ^s+N_p ^w-Typ ist sehr wirksam für die Erhaltung des N-I-Punktes des gemischten flüssigen Kristalls und zur Verringerung von Δ T. Dies wird beispielsweise in den Beispielen 13, 14 und 22 erläutert.

Aus der Tabelle 6 ist ersichtlich, daß übliche flüssige Kristalle vom Azoxytyp einen Treiberspielraum von mindestens 10% voll annehmen können. Jedoch, wie vorstehend ersichtlich, haben Materialien dieser Art eine sehr schlechte chemische Stabilität gegenüber Licht und benötigen so einen Filter. Darüber hinaus besitzen sie eine unerwünschte gelbe Farbe. Andererseits sind nematische flüssige Kristalle des Biphenyltyps, Estertyps und Phenylcyclohexantyps zwar weiß, weisen jedoch andere Nachteile auf. Beispielsweise sind die flüssigen Kristalle vom Estertyp in einem gewissen Sinne dazu geeignet, bei niedrigen Spannungen betrieben werden zu können, sie weisen jedoch eine hohe Viskosität und eine geringe Reaktion auf. Darüberhinaus ist aus der Tabelle 6 ersichtlich, daß sie einen kleinen Treiberspielraum ergeben und daher für den Multiplexbetrieb ungeeignet sind. Die flüssigen Kristalle vom Biphenyltyp und Phenylcyclohexantyp weisen in gleicher Weise einen geringen Treiberspielraum auf und sind für den Multiplexbetrieb ungeeignet. Im Gegensatz hierzu sind die erfindungsgemäßen flüssigen kristallinen Materialien weiß und weisen einen für den Multiplexbetrieb ausreichend großen Treiberspielraum auf.

Im Rahmen der Erfindung wurde auch die Ausrichtung der gemischten flüssigen Kristalle gemäß der Erfindung untersucht, um festzustellen, ob sie gut anpaßbar an einen die Ausrichtung steuerenden Film sind (das eingangs erwähnte erste wichtige Erfordernis für kristalline Materialien). Es hat sich dabei gezeigt, daß alle derartigen gemischten flüssigen Kristalle eine gute Ausrichtung, bezogen auf einen schräg im Vakuum aufgetragenen SiO-Film, einen geriebenen organischen Polymerfilm und eine geriebene Kohlenstoffschicht aufweisen.

Es versteht sich, daß es bei der Anwendung der erfindungsgemäßen flüssigen kristallinen Zusammensetzung günstig sein kann, Wirkungen wie die Verhinderung oder Ausschaltung von Rotationsbezirken durch weiteren Zusatz einer geeigneten Menge eines bestimmten Zusatzstoffes zu bewirken. Beispiele für derartige zusätzliche Bestandteile sind cholesterische bzw. vom Cholesterin abgeleitete flüssige Kristalle, vom Typ des Cholestyrylchlorids und Cholestyrylnanoats sowie optisch aktive Substanzen, wie 1-Menthol und 4′-(2″-Methylbutyroxy)-4-cyano-biphenyl.

Zusammensetzungen vom "Phasenübergangstyp" können durch Zusatz einer optisch aktiven Substanz in größerer Menge hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen gemischten flüssigen Kristalle können auch für einen Farbanzeigeeffekt verwendet werden, "phase change with dye", wobei man Multicolorfarbstoffe zusetzt. Sie sind auch geeignet als flüssige Kristallmaterialien vom Feldeffekttyp, unter Ausnutzung der Änderung der Doppelbrechung flüssiger Kristalle in einem elektrischen Feld.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen flüssigen Kristalle weiß sind und daher günstig für Anzeigevorrichtungen sind. Da sie sehr lichtbeständig und chemisch beständig sind, handelt es sich um flüssige Kristall­ materialien, die sehr zuverlässig sind. Zusätzlich können diese flüssigen Kristalle einen breiteren Betriebsspielraum bzw. Treiberspielraum einnehmen als übliche weiße Materialien in Multiplextreibern; sie sind so bestens geeignet für die Anwendung in Anzeigevorrichtungen mit flüssigen Kristallen.

Claims (14)

1. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung für Anzeigevorrichtungen, enthaltend ein Gemisch aus mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel worin R₁ die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat, R₂ die Bedeutung n-C _q H_2q+1-O hat und m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung in durch eine Multiplex-Treiber-Methode betriebenen Anzeigevorrichtungen mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und Homologen davon beigemischt ist.

2. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung für Anzeigevorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit negativ dielektrischer Anisotropie und Homologen davon beigemischt ist.

3. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 oder n-C _m H_2m+1-O hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

4. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

5. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

6. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

7. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt.

8. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet.

9. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

10. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie, eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

11. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.

12. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der mindestens eine Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon eine Mischung von mindestens zwei Verbindungen, dargestellt durch mindestens zwei allgemeine Formeln aus den in den Ansprüchen 3 bis 11 angegebenen Formeln darstellt.

13. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, in der die Menge der mindestens einen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit positiv dielektrischer Anisotropie und den Homologen davon 2 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches beträgt.

14. Nematische flüssig-kristalline Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, in der mindestens einen Verbindung aus der Gruppe von nematisch flüssig-kristallinen Verbindungen mit negativ dielektrischer Anisotropie und Homologen davon eine Verbindung der allgemeinen Formel ist, worin R₁ die Bedeutung von n-C _m H_2m+1 hat, R₂ die Bedeutung von n-C _q H_2q+1-O hat und m und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeuten.