DE3305711A1

DE3305711A1 - Fluessigkristallzusammensetzung

Info

Publication number: DE3305711A1
Application number: DE3305711A
Authority: DE
Inventors: Haruo Suwa Nagano Nakamura; Katsumori Takei
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1983-08-25
Also published as: GB2114994B; DE3305711C2; GB2114994A; US4559161A; GB8304158D0

Description

Beschreibung

Lie Erfindung betrifft eine Flüssigkristallzusammen- ^ Setzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2. Diese Flüssigkristallzusammensetzung ist insbesondere geeignet für die Verwendung in einem Flüssigkristalllichtventil, das zwischen einem optischen Einschält-'ustand und einem optischen Ausschaltzustand dadurch

'^ steuerbar ist, daß an Elektroden dieses Lichtventils £ignale einer niedrigeren Frequenz bzw. solche einer . .oheren Frequenz als die Frequenz fc des verwendeten Flüssigkristallmaterials angelegt werden. Bei der Frequenz fc handelt es sich um die sogenannte Nulldurch-

•5 gangsfrequenz oder kritische Frequenz, das ist die Fiequenz, bei der die dielektrische Anisotropie Null ist.

_n den letzten Jahren hat die Technik der Informationsverarbeitung deutliche Fortschritte gemacht, so daß roße Informationsmengen schnell verarbeitet werden können. Geräte für die Büroautomatisierung haben sich in großem Umfang eingeführt. Angesichts dieser fortgeschrittenen Technik benötigt man Drucker als Ausgabeterminal für einen Computer, die schnell arbeiten, aber ö.ennoch einen Druck hoher Qualität liefern und billig ,ind. Ungeachtet der Nachfrage nach ihnen, sind aber Drucker, die diese Forderungen zufriedenstellend erfüllen,

islang nicht auf den Markt gekommen. Gegenwärtig erregt ein elektro-fotografischer Drucker die Aufmerksamkeit, bei dem ein Flüssigkristallichtventil als Teil vjtnes Lichtsignalgebers eingesetzt wird, und der die gi nannten Forderungen in einem praktischen Maßstab erfüllt (japanische Patentveröffentlichung 81-93568) .

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen

^13/4 BAD ORIGlMAL

Druckers, Mit Hilfe des Lichts von einem Lichtsignalgeber 101 werden auf einer lichtempfindlichen Trommel· 102 latente Bilder "geschrieben". Der Lichtsignalgeber

101 enthält das erwähnte Flüssigkristallichtventil, das nachfolgend einfach als "Lichtventil" bezeichnet werden soll. Die lichtempfindliche Trommel 102 wurde zuvor mittels einer Koronaladevorrichtung 110 aufgeladen Die erzeugten Lichtsignale entsprechen in ihrer Lage der Lage der zu schreibenden Zeichen. Das auf der Tromr-el 102 gebildete elektrostatische latente Bild wird unter Verwendung von Toner mit Hilfe einer Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung 103 entwickelt. Diese Entwicklung führt gewöhnlich zu einem Umkehr- bzw. Negativbild. Das Tonerbild wird dann mit Hilfe einer Koronaentladevorrichtung 105 auf ein Papier 104 übertragen und dann mittels einer Fixiervorrichtung 106 fixiert. Der auf der Trommel

102 nach der Bildübertragung verbleibende Toner wird mittels einer Klinge 108 abgenommen und das elektrostatische latente Bild dann statisch mit Hilfe einer Löschlampe 109 gelöscht.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Lichtsignalgebers 101 iii einzelnen. Licht von einer Lichtquelle 201 wird selektiv mittels einer Ein-Aus-Steuerung eines Lichtventils mit einer Flüssigkristalltafel 211 bis 218 moduliert. Eas durchlaufende Licht wird von einer Abbildungsoptik fokussiert und auf das lichtempfindliche Teil/ das, heißt die Trommel 102 im Fall von Fig. 1, abgebildet. Die Flüssigkristalltafel enthält transparente Elektroden 213, sogenannte NESA Elektroden, die auf folgende Weise hergestellt werden können. Auf den transparenten Substraten 212 wird durch Aufstäuben, Aufdampfen oder Abscheiden eine dünne, transparente, leitende Schicht aufgebracht. Diese wird dann mittels der Fotoätztechnik in die gewünschte Form der Elektroden 213 gebracht. Metallische

14/

Dünnfilme 214, etwa aus Nickel, werden mittels der Technik des elektrolytischen Plattierens auf die Elektroden 213 aufgebracht und dann mittels der Fotoätztechnik zu einem bestimmten Muster geformt, um als optische Masken zu dienen. Die gesamte Anordnung wird dann durch Verdampfen oder Aufstäuben mit einem Isolierfilm 215, etwa aus SiO_?, bedeckt. Auf den Isolierfilm wird ein weiterer Film 216 etwa aus E-Silan oder Polyimid aufgebracht, der die Flüssigkristallorientierung beeinflussen soll. Ein Abstandshalter 217 hält die Substrate 212 auseinander und schließt die Flüssigkristallzusammensetzung 218 ein, die sich abgedichtet zwischen den Substraten befindet. An der Außenfläche jedes der transparenten Substrate 212 befindet sich eine Polarisatorplatte 211.

?ig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Flüssigkristallcafel und läßt eine optische Maske 301 erkennen, die von den metallischen Dünnfilmen 214 in Fig. 2 dargestellt wird und eine Anordnung von Mikroverschlüssen 302 bildet, innerhalb derer Licht durchgelassen oder gesperrt wird, wahrend es außerhalb dieser Mikroverschlüsse 302 immer gesperrt wird.

">as Prinzip der Ansteuerung eines Lichtventils soll nun anter bezug auf die Fig. 4 und 5 anhand einer Multiplexansteuerung beschrieben v/erden.

Big. 4b zeigt ein Signal, das an die Elektroden der F^üssigkristalltafel angelegt wird. Fig. 4a zeigt die "jichtdurchlässigkeit im Bereich der Elektroden, an denen dieses Signal anliegt. Wenn während eines als Öffnungszeit bezeichneben Abschnitts T1 einer Schreibperiode T4 in Signal, dessen Frequenz höher als fc ist, angelegt wird, läßt das Lichtventil Licht hindurch. Wenn dagegen

I!:

während eines als Schließzeit bezeichneten Abschnitts T2 der Schreibperiode T4 ein Signal angelegt wird, dessen Frequenz niedriger als fc ist, wird das Licht vom Lichtventil gesperrt. Mit T3 als Wählzeit ergitt sich für diesen Fall ein Tastverhältnis von T3/T4.

Man weiß, daß die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen durch die Frequenz angelegter Signale beeinflußt werden kann. Dies beruht auf der Eigenschaft des Flüssigkristalls, daß das Vorzeichen seiner dielektrischen Anisotropie frequenzabhängig ist.

Fig. 5 zeigt die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten des hier verwendeten Flüssigkristalls, ε// und ε_|_ stellen die Dielektrizitätskonstanten in Längsrichtung bzw. in Querrichtung der Flüssigkristallmoleküle dar. Das Flüssigkristallmaterial zeichnet sich durch eine Nulldurchgangsfrequenz fc aus, bei der diese-beiden Dielaktrizitätskonstanten gleich sind, bei der also gilt ε//=ϊ]_.

Die dielektrische Anisotropie, die definiert ist als Δε=ε//-ε_[ ist also bei der Frequenz fc Δε=0.

Damit bei einem Drucker der angegebenen Art mit einem Lichtventil eine hohe Geschwindigkeit, eine hohe Qualität und eine hohe Zuverlässigkeit des Drucks erreicht werden, müssen einige Schwierigkeiten überwunden werden. Vor allem muß die Belichtung {zugeführte Lichtenergie) car lichtempfindlichen Trommel während der Wählzeit T3 (Fig. 4) groß sein. Um dies zu erreichen und damit die Leistung eines Druckers in gewissem Maß zu erhöhen, kann man optische Maßnahmen an der Lichtquelle treffen oder eine entsprechende Ansteuerung der Flüssigkristalltafel versehen. Tatsächlich trägt jedoch eine Verbesserung dtr grundlegenden Eigenschaften der Flüssigkristallzusammen-Setzung am meisten zur Erfüllung der genannten Forderung

bei. Die erwünschten Merkmale einer Flüssigkristall-zusammensetzung für ein Lichtventil hoher Qualität sind:

1. Ein schnelles Ansprechen bei niedriger angelegter Spannung,

2. ein schnelles Ansprechen in einem großen Temperaturbereich und einem großen Bereich der angelegten Spannung und

3. eine hohe Zuverlässigkeit. 10

Zur Anwendung bei Anzeigevorrichtungen etc. wurden verbesserte Flüssigkristallmaterialien für die sogenannte Zweifrequenzansteuerung entwickelt. Untersuchungen haben aber gezeigt, daß Flüssigkristallmaterial, das die für die Anwendung bei einem Lichtventil in einem Drucker erwünschte hohe Ansprechgeschwindigkeit (weniger als einige Millisekunden) aufweist, nicht alle der obigen Forderungen ausreichend erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssigkristallmaterial zu schaffen, das die obigen Forderungen erfüllt und insbesondere für den Einsatz bei einem Lichtventil in einem Drucker oder ähnlichem unter Verwendung der Zweifrequenzansteuerung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Flüssigkristallzusammensetzungen gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 2 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Druckers

mit einem Lichtventil, 35

Fig. 2 schematisch den Aufbau des Lichtsignal-

10	Fig.	5

15	Fig.	6

generators von Fig. 1 mit dem Lichtventil/

Fig. 3 ' eine Draufsicht auf die Flüssigkristalltafel des Lichtventils,

Fig. 4 ein an das Flüssigkristallichtventil angelegtes Signal sowie den diesem Signal entsprechenden Verlauf der Lichtdurchlässigkeit des Lichtventils/

die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten des Flüssigkristalls gemäß der Erfindung,

den Teinperaturgang der dielektrischen Anisotropie einer erfindungsgemäßei* Flüssigkristallzusammensetzung,

2Q Fig. 7 die Temperaturabhängigkeit der Dielei'tri-

zitätskonstanten einer Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung i-nd

Fig. 8 einen Lichtdurchlässigkeitsverlauf eines Lichtventils, das eine Flüssigkristall-

zusammensetzung gemäß der Erfindung benutzt.

Die vorstehend aufgezählten Forderungen 1. bis 3. sollen nachfolgend im einzelnen erläutert werden.

1. Schnelles Ansprechen bei niedriger Spannung Zum Zweck der Verringerung von Größe und Herstellurgs-

kosten werden in der Treiberschaltung für ein Lichtventil der in Frage stehenden Art integrierte Schaltungen eingesetzt, die es zulassen, daß die Treiberspannung und die Frequenz der Treibersignale nicht so hoch ist* Auch aus Gründen der Energieeinsparung sollte der Flüssigkristall bei niedriger Spannung und niedriger Frequenz betrieben werden.

Die Ansprechzeit τ eines Flüssigkristallmaterials läßt sich ausdrücken durch die E'ormel

T Jl- .

^τ~ V

wobei η die Viskosität des Flüssigkristallmaterials,

V die angelegte Spannung, K eine Konstante und Δε, wie schon erwähnt, die dielektrische Anisotropie sind. Nach dieser Formel steht die Ansprechzeit τ in einem umgekehrten Verhältnis zur Quadratwurzel der dielektrischen Anisotropie Δε. Um eine kurze Ansprechzeit zu erreichen

muß also der Absolutwert der dielektrischen Anisotropie bei der Frequenz des Treibersignals groß sein, die Viskosität des Flüssigkristallmaterials dagegen klein sein. Andererseits soll die Nulldurchgangsfrequenz fc bei Raumtempera bur auf einen bestimmten Wert abgesenkt sein, da

die Treiberfrequenz (Frequenz des Treibersignals) aus den vorgenannten Gründen verhältnismäßig niedrig ist. Da Flüssigkristallmaterialien aus einzelnen Bestandteilen diese Forderungen nicht erfüllen, müssen einige BesLandteile zusammengemischt werden.

Zunächst wird eine Flüssigkristallzusammensetzung bereitet, die sowohl eine niedrige Nulldurchgangsfrequenz fc als auch eine geringe Viskosität besitzt, obwohl dies grundsätzlich einander widersprechende Forderungen sind. Untc t" den Bestandteilen der erfindungsgemäßen Flüssig-

BAD ORIGINAL

kristallzusammensetzungen besitzen die durch die nachstehenden Formeln dargestellten Flüssigkristallverbindungen die Eigenschaft, daß die Nulldurchgangsfrequenz und die Viskosität in praktisch ausreichendem Maß niedrig sind:

R -®@- COO -(O)- R¹

wobei R und R' je eine geradkettige Aklylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind.

Zweitens wird eine Flüssigkristallzusammensetzung mit geeigneter dielektrischer Anisotropie sowohl im Bereici niedriger Frequenzen als auch im Bereich hoher Frequenzen vorgesehen. Obwohl es viele bekannte Flüssigkristallmateria-ien oder -verbindungen gibt, deren Molekülaufbau ähnlich dem eines Flüssigkristallmaterials mit einer großen posit.lven dielektrischen Anisotropie ist, gibt es nur eine gerinje Anzahl von jenen mit einer großen negativen dielektrischen Anisotropie. Außerdem gibt es nur wenige Flüssigkristallmaterialien, die die anderen Forderungen erfüllen, wie die nach einer geringen Schmelzentropie und einem großen Temperaturbereich, innerhalb dessen die Flüssigkristair,-phase besteht, während sie keinen Einfluß auf die Nulldurchgangsfrequenz fc und die Viskosität ausüben. Eir.3 Flüssigkristallverbindung der Formel

RO -(§)- COO -(θ)- COO -®- CN

Cl

wobei R eine geradkettige Alkylgruppe mil: 1 bis

8 Kohlenstoffatomen ist,

besitzt für die Verwendung in einer Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung eine sehr große positive dielektrische Anisotropie, während die Nulldurchgangsfrequenz fc verhältnismäßig niedrig ist.

Zwei andere Flüssigkristallverbindungen der Formel

- /

CN CN

wobei R eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 8
oder ~\0/~ steht bzw.

8 Kohlenstoffatomen ist und (-(_/-) für -

R -(h)(q)- COO -@- ^0Rl CN CN

wobei R eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis

8 Kohlenstoffatomen ist,

besitzen eine große negative dielektrische Anisotropie. Diese beiden Verbindungen weisen auch eine ausgezeichnete Löslichkeit mit anderen Bestandteilen auf.

Als nächstes wird erfindungsgemäß eine chirale nematische.

Flüssigkristallverbindung der Flüssigkristallzusammensetzung üugemischt. Es ist bekannt, daß das Zusetzen einer relativ kleinen Menge einer chiralen nematischen

3Q Flüssicjkristallverbindung zu einer Flüssigkristallzusamiuensetzung kein entgegengesetztes Kippen des Flüssigkriütallmaterials für Flüssigkristallanzeigetafeln mit verdrillton nematischen Zellen sowie einen verbesserten Kontrast für Guest-Host-Flüssigkristallanzeigetafeln gibt. Außerdem kann ein Flüssigkristallmaterial, dem

eine chirale nematische Flüssigkristallverbindung zugesetzt wurde, unter Ausnutzung eines Speichereffekts auf andere Weisen angesteuert werden. Ferner ist es bekannt, daß ein schnelles Ansprechen des Flüssigkristall-3 durch Ausnutzung der Verdrillungskraft chiraler nematischer Flüssigkristallverbindungen, das heißt der Kraft, die Orientierung in einen Spiral- oder Schraubenzustand zu bringen, erzielt werden kann. Erfindungsgemäß wird die chirale nematische Flüssigkristallverbindung der Flüssigkristallzusammensetzung zugesetzt, damit ein schnelles Ansprechen des Flüssigkristallmaterials erreicht wird, welches in Flüssigkristallanzeigevorrichtungen eingesetzt wird, die nach dem Zweifrequenzverfahren angesteuert werden. Bei der Zweifrequenzansteuerung ist die Wirkung der chiralen nematischen Flüssigkristallverbindung, die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssigkristallmaterials zu erhöhen, besonders deutlich, wenn Signale einer Frequenz höher als die Nulldurchgangsfrequenz fc angelegt werden, wodurch die Flüssigkristallmoleküle parallel zur Oberfläche einer Zelle ausgerichtat werden.

Bei herkömmlichen Flüssigkristallverbindungen ergaben sich infolge des Ausgleichs mit anderen Eigenschaften Schwierigkeiten, den Absolutwert von ΔεΗ zu erhöhen. Als ΔεΗ wird die dielektrische Anisotropie bei Frequenzen höher als die Nulldurchgangsfrequenz fc bezeichnet, während AeL die dielektrische Anisotropie bei Frequenzei niedriger als fc ist. Es wurden Versuche unternommen, durch die richtige Mischung der vorerwähnten Verbindungen hohe Absolutwerte für AsL und für ΔεΗ zu erreichen. Es ist dabei auch gelungen,.durch Zusetzen einer-wirkungsvollen Menge von chiralem nematischen Flüssigkristall zur Flüssigkristallzusammensetzung die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssigkristallmaterials bei Raumtemperatur

19/10

und bei der angelegten Spannung deutlich zu erhöhen. Anders als bei einer einzigen Verbindung ist bei einer Flüssigkristallzusammensetzung grundsätzlich zu erwarten, daß die gegenseitige Einwirkung der unterschiedlichen

B Verbindungen aufeinander, einen Einfluß auf die Viskosität, auf die Nulldurchgangsfrequenz fc und auf die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssigkristallmaterials hat. Bei den erfindungsgemäßen Materialien scheint eine solche gegenseitige Einwirkung für die Verbesserung der Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzunq verantwortlich zu sein. Jedoch soll das Prinzip dieser gegenseitigen Einwirkung in dieser Beschreibung nicht weiter berührt, sondern den Studien von Physikern oder Quantenmechanikern überlassen bleiben.

2. Eine hohe Ansprechgeschwindigkeit in einem großen Temperaturbereich und einem großen Spannungsbereich

Fig. 6 zeigt die Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Anisotropie des Flüssigkristallmaterials. AeL ist, wie schon erwähnt, die dielektrische Anisotropie im Bereich niedriger Treiberfrequenzen, während ΔεΗ diejenige im Bereich hoher Treiberfrequenzen ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, fällt der Absolutwert von ·ΔεΗ mit steigender Temperatur steil ab. Bei der praktischen Anwendung jeglichen Flüssigkristallmaterials wird von dem Temperaturbereich, innerhalb dessen die Flüssigkristallphase besteht, generell der Bereich ausgewählt, bei dem die Änderung von ΔεΗ gering ist. Ein Flüssigkristallmaterial gemäß der Erfindung

7) soll jedoch bei relativ hoher Temperatur eine niedrige Viskosität aufweisen, so daß eine hohe Ansprechgeschwindigkeit bzw. eine kurze Ansprechzeit erzielt wird. Diese hohe Ansprechgeschwindigkeit der Flüssigkristallzusammensetzung UO11 über einen großen Temperaturbereich und einen großen Bureich der angelegten Spannung bestehen.

BAD ORIGINAL.

110/11

Damit die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssigkristallmaterials in einem großen Temperaturbereich und einem großen Spannungsbereich bestehen bleibt, muß die Flüssigkristallzusammensetzung, unter Berücksichtigung der unvermeidbaren Gegebenheit einer temperaturbedingten Änderung von ΔεΗ ein ausgezeichnetes Lichtdurchlässigkeitsvermögen besitzen. Mit anderen Worten spricht das Flüssigkristallmaterial bei konstanter Spannung schnell an, während die Lichtdurchlässigkeitskurve gesättigt bleibt. Diese Voraussetzung basiert auf der Annahme, daß die obige Forderung (1), das heißt, die hohe Ansprechgeschwindigkeit bei niedriger Spannung, erfüllt ist.

Das gleiche Prinzip kann auf den Spannungsbereich angewandt werden.

3. Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit

Es wurden Studien durchgeführt und Experimente mit Flüssigkristallen angestellt, um eine chemische, optische bzw. elektrochemische Stabilität zu erhalten. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen besitzen eine hohe optische Zuverlässigkeif, da die Verbindungen der Zusammensetzung alle zur Esterfamilie gehören. Experimente mit künstlicher Alterung haben bestätigt, daß die Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung eine für den praktischen Einsatz ausreichende Zuverlässigkeit besitzen.

Eine erste und eine zweite Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung, die durch Mischen der zuvor erwähnte. Verbindungen in gewünschten Konzentrationen geschaffen werden, erfüllen die drei angegebenen Bedingungen. Tabelle 1 z.eigt die Verbindungen und die Gewichtsprozente einer

1 ersten dieser beiden erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen, während Tabelle 2 die Verbindungen und die Gewichtsprozente der zweiten erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung wiedergibt.

Tabelle

Verbindung

Gewichtsprozent

R -(H)- COO -(O)- OR¹

- 60

R -(IiXO) - COO -(O) - R¹

0-20

R -(HXO)- COO -(O)- R¹

0-20

RO -(O)- COO -(O)- COO -<0>- CN

Cl

5 - .20

R -

- COO -(O)- OOCR¹

CN CN

0 - 15

Chiraler nematischer Flüssiakristall

0 -■■ 5

wobei R und R¹ je eine geradkettige Alkylgrüppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist und (-Q") für -Zh)- oder -(θ)- steht. \J

k ψ - * r

Tabelle

Verbindung

Gewichtsprcsent

R -<H>- COO -(Q)- OR¹

- 6Γ

R -(HVb)- COO -(O)- R¹

CN

0-20

0 - 20

RO -(O)- COO -(O)- COO -<O>- CN

Cl

5 - 2C

R -(H)(O)- COO -<O>- OR¹

CN CN

0 - 15

Chiraler nematischer Flüssigkristall

0-5

20 wobei R und R¹ je eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bit 8 Kohlenstoffatomen ist.

Die Erfindung soll nun im einzelnen anhand von Beispielen beschrieben werden.

Beispiel 1

Durch Mischen der in Tabelle 3 aufgeführten Verbindungen wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung geschaffen und hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Eigenschaften und ihres Lichtdurchlässigkeitsvermögens untersucht.

Tabelle

Verbindung

η - C₃H₇ -(H)- COO -(O)-

η - C₃H₇ -(H)- COO -(O)- - η

^η - ^C4^H9 "W" ^Co° -(27- ^OC2^H5

ⁿ * ^C4^H9 "(Μ/- COO - η

η - C₄H₉ -(H)- COO -<θ)- OC₅H₁₁ - η η - C₅H₁₁ -(H)-(O)- COO -<O> C₄H₉ - η

η - C₅H_n - COO -(O)- C₆H₁₃ - η

- C₅H₁₁ -(1P(O)- COO -(O)-

η -(O)- COO -(θ)- COO -(O)- CN

η - C₄H₉O -(O)- COO-(O)-COO -@- CN

. . Cl

η -

^C7^H ⁰X⁰)- C°P ~(Ö)- 00c C₁-H_1n - η

CN CN

i. J.

η -

C₃H₇ HXO)- COO -(O)- 0OC C₄H₉ - η
CN CN

C₃H₇ J>(0>- COO -YO)- 00c C₅H₁₁ - η
CN CN

ⁿ " ^C6^H13° "n2>" ^CO° -^- ^C0° *^C8^H17

Gewichtsprozent

10

.10

12

j iV->;, 330571

1 Beispiel 2

Durch Mischen der in Tabelle 4 aufgeführten Verbindungen wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung geschaffen und 5 hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Eigenschaften und ihres Lichtdurchlässigkeitsvermögens untersucht.

Tabelle

Verbindung

η - C₃H₇ -(H)- COO -(O)-

η - C₃H₇ -(H)- COO -(O)- OC₄H₉ - η

η - C₄H₉ -(H)- COO -(OJ-

η - C₅H₁₁ -(H)- COO -(O)- OCH₃

η - C₁-H_n -(S)- COO -(§>- OC H

η - C₁-H₁₁ -(ηΥο)- COO -(O)- C₁-H₁₁ - η

(ο)- coo -(6)- - η

η -

C₃H₇ COO -(O)- C₄H₉ - η
CN .

C^H_n-O ο Ij COO -(O)- COO -(O)- CN ^Ν—' . ^Ν—^

Cl

C₇H₁₅O COO -(O)- COO -(O)-CN

Cl

C₀H₁₇O COO-(O)- COO -(O)-CN

Cl

C₃H₇ COO "(Ο)- ^0C5^Hli ~ ^η CN CN

^C0° "®~ ^OC5^H11 ~ ^η

ΓΜ CN

-(ο)- coo -(δ)- coo Gewichtsprozent

10

12

10

5.5

2.5

In den Tabellen 3 und 4 hat *CgII₁₇ folgenden Aufbau

H H H HH ^{H H} ι ι ι ι · ι ι ι

-C-C-C-C-C-C-C-H

ι ι ι ι ι ' ι

H H-C-H HHHHH I
H-

Fig. 7 zeigt die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkristallzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 bei einer Temperatur von 30⁰C. Die Flüssigkristallzusammensetzungen wurden je in eine experimentelle Zelle von 4,5 μπι Dicke eingekapselt und nach dem sogenannten 1/2 dynamischen Ansteuerungsverfahren mit niederfrequenten Signalen (30 V, 1 kHz) und hochfrequenten Signalen (30 V, 130 kHz) bei 40⁰C betrieben. Die Reibewinkel der experimentellen Zelle waren so, daß ihre Polarisationsachsen gegeneinander um annähernd 90° verdreht waren.

Der sich dabei in beiden Fällen ergebende Verlauf der Lichtdurchlässigkeit ist in Fig. 8 gezeigt. Aus Fig. 8 kann man ersehen, daß sich bei der 1/2 dynamischen Ansteuerung dieselbe Antwort des Flüssigkristalls mit einer Periode von etwa 1,2 bis 1/6" ms" wiederholte. '"

Als nächstes wurde je ein Drucker mit einem Lichtventil unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung der Tabelle 3 bzw. 4 mit derselben Flüssigkristallzelle und derselben Ansteuerung wie bei der obigen Prüfung hinsichtlich der Druckleistung untersucht. Als Lichtquelle wurde eine Lampe hohen Lichtstroms mit einem Leuchtstoff der Strukturformel CeMgAl₁.CL _g:Tb ⁺ verwendet und ein licht-

empfindliches Element aus Se gebildet, dessen L'mpfindlich-

116

keit durch Dotierung mit Te verstärkt wurde. Die Geschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel betrug an Ihrer Oberfläche 5 cm/s. Wenn das Lichtventil in erfindungsgemäßer Weise angesteuert wurde, wurden entsprechend der Ein-Aus-Steuerung klare Bilder auf die Trommel geschrieben.

Die beschriebenen Beispiele illustrieren eine der möglichen Verwendungen der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen, nämlich für ein Lichtventil. Dieses erfindungsgemäße Lichtventil kann auch in anderen Lichtschreibvorrichtungen als einem Drucker, einer Anzeigevorrichtung und ähnlichem eingesetzt werden.

Es ist ersichtlich, daß sich die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen bestens für ein Lichtventil eignen, das unter Ausnutzung der dielektrischen Dispersionscharakteristik des Flüssigkristalls eine hohe Schaltgeschwindigkeit besitzt und mittels der Zweifrequenzansteuerung betrieben wird.

Die vorstehende Beschreibung ist die von bevorzugten Ausführungsbeispielen der offenbarten Flüssigkristallzusammensetzungen, und die einzelnen Verbindungen können durch hormologe Serien ersetzt und verschiedene Änderungen im Mischungsverhältnis der Verbindungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

-is-

Leerseite

Claims

BLUMBACH .'WESER* BERGEnVkRAMER ZWIRNER . HOFFMANN EUROPEAN PATENT ATTORNEYS IN MÜNCHEN R. KRAMER DIPL-ING. PATENTANWALT W. WESER OIPL -PHYS. DR. RFR. NAT. PATENTANWALT E. HOFFMANN DlPL.-ING. PATENTANWALT IN WIESBADEN P. O BLUMBACH 0IPL-INf-- PAt[NIAHWALT P. UrRGF.N PROHSSOR IH JLM)IPL-ING. G. ZWIRNER DiPL-ING. DlK. "".-ING. PATLNIANWAIT Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha 3-4, 4-chome, Ginza, Chuo-kU/ Tokyo-to, Japan 83/8705 Ho/mü Flüssigkristallzusammensetzung Patentansprüche

1. Flussigkristallzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß sie durch Mischen cer angegebenen Mengen (Gewichtsprozente) folgender Verbindungen erhalten wird

Verbindung

R -(H)- COO -(O)- OR¹

R -(ΗΧΟ)- COO -(O)- R¹ Gewichtsprozent

40 - 60

0-20

R '(HXO)- COO -(O)- R¹ CN

0 - 20

RO -(§> - COO -(O)- COO --(O)- CN

Cl .20

R -

") -(O)- COO -(O)- 0OCR¹

CN CN

Chiraler nematischer Flüssigkristall 0-15

0-5

wobei R und R¹ je eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 b.'.s 8 Kohlenstoffatomen ist und (-£}-) für -(R/- oder - steht.

2. Flüssigkristallzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß sie durch Mischen der angegebenen Mengen (Gewichtsprozente) folgender Verbindungen erhalten wird

Verbindung

R-(H)- COO -(Q)- OR'

R -(JMS)- COO -(O)- R¹

~ ^C0° -\ CN

0 -(O)- COO -(O)- COO -

(O)- CN Cl

Gewichtsprozent

40 - 60

0-20

5-20

R -(H)(O)- COO -(O)- OR¹ CN CN

Chiraler .nematischer Flüssigkristall

0-15

0-5

wobei R und R¹ je eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der An-Sprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch di^ Verwendung in einem Flüssigkristallichtventil mit einer Flüssigkristalltafel, die zwei transparente, einande - gegenüberliegende Substrate (211) besitzt, an deren

BAD ORIGINAL

Innenflächen sich jeweils transparente Elektroden (213) befinden und zwischen denen die Flüssigkristallzusanunensetzung eingeschlossen ist, und bei der zur Steuerung der Lichtdurchlässigkeit Signale einer höheren und/oder solche einer niedrigeren Frequenz als die Nulldurc gangsfrequenz fc der Flüüsigkristallzusammensetzung anlegbar sind.