DE3315618A1

DE3315618A1 - Fluessigkristallzusammensetzung und fluessigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3315618A1
Application number: DE19833315618
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Yamato-Koriyama Nara Funada; Yutaka Nara Nara Ishii; Shuichi Nara Nara Kozaki; Shigehiro Ikoma Nara Minezaki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3315618C2; GB2122213A; US4528115A; JPS58191782A; GB2122213B; GB8311596D0

Description

BESCHHEIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallzusammensetzung bzw. eine Zusammensetzung aus flüssigen Kristallen, insbesondere eine Flüssigkristallzusammensetzung, die für die Verwendung in verdreht-nematisch (TN) Flüssigkr i st al Idiizciiicvorrichtungen des Multiplexsteuertyps geeignet ist, und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bzw. - dcirstel lungsvorrichtung ( diese Begriffe werden synonym vorwendet), bei der die oben erwähnte Flüssigkristallzusammensetzung eingesetzt wird.

Seit kurzem besteht ein Bedarf, daß die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen größere Kapazitäten für die Information, die angezeigt werden soll, aufweisen. Der Bedarf an Flüssigkristallanzeigevorrichtungen hat sich daher allmählich von solchen des Segmentanzeigetyps zu solchen des Matrixanzeigetpys verschoben. Die Anzeigevorrichtungegen des Matrixtyps müssen zusätzlich dazu, daß sie die Kapazität für die Information, die angezeigt werden soll, aufweisen, unbedingt ein Material enthalten, das für die sogenannte Multiplexsteuerung bzw. den Multiplexantrieb geeignet ist. Insbesondere ist es erforderlich, daß das Matetrial proportional auf die sogenannten Multiplexsteuerung bzw. den sogenannten Multiplexantrieb reagiert.(In der vorliegenden Anmeldung werden die Bezeichnungen Steuerung und Antrieb synonym verwendet.) Unerfreulicherweise bewirkt diese Eigenschaft jedoch eine Abnahme des Anzeigekontras eine Abnahme in dem Bereich des visuellen Winkels und eine Verschlechterung der Ansprecheigenschaften.

Als Maßnahme, um die Abnahme des Anzeigekontrasts zu vermeiden und die Anzeigeeigenschaften der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu verbessern, sollte die Schwellenspannung stark geändert werden. Um eine Erhöhung in der Schärfe zu ergeben, muß die Flüssigkristallzusammensetzung das niedrigstmögliche elastische Konstantenverhältnis k~~/k„- besitzen, worin k,-für die Ausbuchtung (splay) und k,.~ für die Biegung (bend)

stellen, und die niedrigstimögliche dieleketrische Anisotropie Δε(Δ£= C-i-i ~£ / worin £ für die dielektrische Konstante in Richtung der langen Achse des Moleküls und ζ, . für die dielektrische Konstante in Richtung der kurzen Achse des Moleküls stehen).

Um die Abnahme in dem Bereich des visuellen Winkels zu drosseln, ist es erforderlich, daß die Flüssigkristallzusammensetzung eine Doppelbrechung A η aufweist, die so niedrig wie möglich ist.

Wenn die Doppelbrechung Δη mehr als erforderlich erniedrigt wird, wird der einfallende Lichtstrahl nicht zurückgeworfen und geht durch die Flüssigkristallanzeigevorrichtung hindurch, mit dem Ergebnis, daß eine Verfärbung stattfindet und ein schlechter Kontrast auftritt- Dadurch verschlechtert sich die Anzeigequalität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung beachtlich. Die Doppelbrechung Δη der Flüssigkristallzusammensetzung sollte daher unter Beachtung der Anpassungsfähigkeit der Anisotropie an die optischen Bedingungen der Anzeigevorrichtung eingestellt werden.

Das Ansprechen und die Wiederherstellungszeiten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind direkt proportional zu der Größe der Viskosität ~r\ des Materials des Flüssigkristalls. Um die Ansprecheigenschaften der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu verbessern, ist es daher erforderlich, daß die Flüssigkristallzusammensetzung eine Viskosität besitzt, die so niedrig wie möglich ist.

FJs ist daher erforderlich, Flüssigkristallzusammensetzungen herzustellen, die die oben erwähnten Erfordernisse erfüllen und die gleichzeitig einen weiten Bereich für die Flüssigkristalltemperatur aufweisen.

Die auf dem Markt erhältlichen Flüssigkristallzusammensetzungen, von denen bekannt ist, daß sie in Flüssigkristall-

anzeigevorrichtungen des Multiplexsteuertyps verwendet werden können, sind solche Flüssigkristallzusammensetzungen, die von Hoffmann-LaRoche & Co., Ltd« hergestellt werden, wie RO-TN-200, -201, -211, -103, -132, -403 und -430 (s. IEEE Trans. Elec. Devices, ED-25 (1978), 1125), und solche Flüssigkristallzusammensetzungen, die von BDH Chemicals Ltd. hergestellt werden, wie E-90, -92, -94, -96, -98, -100, -102, -104, -106, -108 und -110 (s. Broschüre über Flüssigkristallmaterialen von BDH Chemicals Ltd. (UK), Februar 1981). Keine dieser bekannten im Handel erhältlichen Flüssigkristallzusammensetzungen erfüllt jedoch alle oben erwähnten Erfordernisse.

Als Ergebnis verschiedener und ausgedehnter Untersuchungen hat die Anmelderin eine Flüssigkristallzusammensetzung gefunden, die bei einer Matrixanzeigevorrichtung verwendet werden kann. Die Anmelderin hat Flüssigkristallverbindungen ausgewählt und verwendet, die die folgenden fünf Eigenschaften aufweisen, nämlich eine niedrige Viskosität, einen hohen Schmelzpunkt, eine positive dielektrische Anisotropie, eine niedrige Doppelbrechung und ein niedriges elastisches Konstantenverhältnis.

Gegenstand der Erfindung ist eine Flüssigkristallzusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Mischphase aus einer Verbindung der allgemeinen Formel:

worin R₁ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet und R„ eine Ethoxygruppe, eine Propoxygruppe oder eine Butoxygruppe bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

CN (B)

worin R₃ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

worin R₄ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R^ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

CsHu

(D)

worin R_fi eine Ethylgruppe oder eine Gruppe der Formel ~\ Hy—C-.H-7 bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

R₇COO

COO

(E)

worin R₇ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und Rg eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, und einer Verbindung der allgemeinen Formel:

COO

(F)

worin Rq eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, enthält.

In der Flüssigkristallzusammensetzung, die oben beschrieben wurde, ist die Verbindung der allgemeinen Formel (E) im allgemeinen in einer Menge im Bereich von 15 bis 25 Gew.-% enthalten. Die Verbindung der allgemeinen Formel (F) ist im allgemeinen praktisch in der gleichen Menge wie die Verbindung der allgemeinen Formel (E) enthalten. Die verbleiben-

den Verbindungen der allgemeinen Formeln (Λ) bis (D) einschließlich sind in einer Gesamtmenge im Bereich von 50 bis 70 Gew.-% enthalten. Von diesen vier Verbindungen der allgemeinen Formeln (Λ) bis (D) werden die Verbindung der allgemeinen Formel (A) und die Verbindung der Formel (D) je in einer Menge von nicht weniger als 10 Gew.-% eingearbeitet, und die beiden verbleibenden Verbindungen der Formeln (C) und (D) werden in einer Gesamtmenge von nicht weniger als 10 Gew.-% eingearbeitet.
10

Figur 1 stellt einen Querschnitt einer TN-Platte (Flüssigkristallanzeigevorrichtung) , die eine Matrixelektrodenstruktur besitzt, dar;

Figur 2 ist ein Diagramm, das ein Zustandemode11 der angewendeten Spannung bei dem Amplitudeηauswahlverfahreη erläutert;

Figur 3 ist ein Diagramm, das die Antriebswellenform durch ein 1/a-Biasverfahren erläutert;

Figur 4 ist ein Diagramm, das die Definition des visuellen Winkels in den Eigenschaften des visuellen Winkels erläutert;
25

Figur 5 ist ein Diagramm, in dem die elektrisch-optischen Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung erläutert werden;

Figur 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Flüssigkristallzusammensetzung und der Viskosität erläutert;

Figuren 7(a) und (b) sind Diagramme, die die Elektrodenstruktur erläutern, wo die das Vertikalelektrodendivisionsverfahren und das Doppe lmatrixelektrodenverfahren kombiniert sind; und

Figur 8 ist ein Diagramm, das ein System der Schaltungen für die Flüssigkristalltelevision erläutert wird.

Von den Verbindungen, die zusammen die Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung ergeben, ist es die Dies terverbindung, die durch die allgemeine Formel (E):

R₇ C 00—©— COO-(3>— Rs _(E)

dargestellt wird, worin die Symbole die gleiche Bedeutung, wie oben beschrieben, aufweisen, die diese Flüssigkristallzusammensetzung wesentlich bestimmt. Die Verbindung soll insbesondere als Verbindung mit niedrigem elastischem Konstantenverhältnis dienen.

Die Bevorzugung dieser Verbindung wird im folgenden anhand einer typischen Matrixflüssigkristallanzeigevorrichtung (TN-Platte) beschrieben, für die die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung verwendet wird.

Die in Figur 1 erläuterte Platte umfaßt ein erstes Substrat 1 und ein zweites Substrat 2, die jeweils aus transparentem Glas bestehen und die parallel zueinander angeordnet sind und in einem bestimmten Intervall, wie im Bereich von 4 bis 12 ,um, voneinander getrennt sind, wobei ihre äußeren Ränder mit einem Abdichtungsmaterial 9, wie einem Klebstoff aus einem organischen Harz, abgedichtet sind. Innerhalb des so gebildeten Raums ist die Flüssigkristallzusammensetzung 10 vorhanden bzw. in abgedichteter Form vorhanden, und zwar

um einen Winkel von etwa 90° verdreht.

Das zuvor erwähnte erste Substrat 1 und das zweite Substrat besitzen auf ihren Innenoberflächen transparente Abtastelektroden 3 in Streifenform, die regelmäßig in einer Richtung angeordnet sind, und transparent Signalelektroden 4 in ähnlicher Streifenform, die regelmäßig in einer Richtung senk-

recht zu der oben erwähnten Richtung angeordnet sind, wodurch man eine Matrixstruktur erhält. Eine Oberfläche 5, die direkt dem Flüssigkristall 10 ausgesetzt ist, wird hergestellt, indem man beispielsweise SiO- im Vakuum auf dem Substrat 2, welches die Signalelektroden 4 trägt, oder dem Substrat 1, welches die Abtastelektroden 3 trägt, abscheidet und dann die abgeschiedene Schicht aus SiO₂ mit einem orientierten organischen Film beschichtet und die beschichtete Schicht einer Abreibbehandlung unterwirft, die darin besteht, daß man eine Reibbewegung in einer festgelegten Richtung anwendet.

Eine Polarisationsplatte 6 wird auf die obere Oberfläche des zuvor erwähnten ersten Substrats 1 aufgelegt, und eine Polarisationsplatte 7 und eine Reflexionsplatte 8 werden auf die untere Oberfläche des zuvor erwähnten zweiten Substrats 2 aufgelegt. Diese Polarisationsplatten 6 und 7 sind so angeordnet, daß ihre optischen Achsen senkrecht zueinander stehen, so daß ein normaler offener Zustand erreicht wird.

In Figur 2 wird der Zustand eines Modells erläutert, bei dem Spannung auf einen Flüssigkristall beim Amplitudenauswahlverfahren angewendet wird. In Figur 3 ist die Antriebswellenform, die tatsächlich mittels des 1/a-BiasVerfahrens den den Flüssigkristall angelegt wird, erläutert.

In Figur 2 bedeutet P-- den Zustand der Totalselektion, P₁- und P₂₂ bedeuten je den Zustand der Halbselektion, und P₂₁ bedeutet den Zustand von keiner Selektion. In Figur 3 bedeutet (a) die Wellenform der an den ausgewählten Punkten angelegten Spannung, und (b) bedeutet die Wellenform der an den nichtausgewählten Punkten angelegten Spannung.

Wenn N die Zahl der Abtastelektroden und 1/a den Bias bedeutet, werden der Wert für die effektive Spannung V_s während

r ν«¹

- 12 -

der Selektion und der Wert für die effektive Spannung V_N„ während der Nichtselektion allgemein wie folgt ausgedrückt.

Vo /a

^Vs a ^V N

_Vo /(a-2)² + N-l (2) ^Vns~ a V N

worin V_Q für die Antriebsspannung steht.

Damit der Flüssigkristall eine Anzeige mit gutem Kontrast ergibt, werden die optimalen Bedingungen für die Maximierung des Betriebsbereichs oC (= Vg/V_NS) aus den obigen Gleichungen (T) und (T) wie folgt abgeleitet

^{Omax v}7n- ι

worin a =yN + 1.

Aus der Gleichung Q) folgt, daß der Wert von oC sich 1 nähert, wenn sich die Zahl N der Abtastelektroden erhöht. Es ist daher wesentlich, daß die TN-Platte einen abrupten charakteristischen Wert an dem Schwellenwert besitzt. Es wurde sichergestellt, daß die Verbesserung für diese Forderung erhalten wird, wenn die zuvor erwähnte Diesterverbindung (E) in die Flüssigkristallzusammensetzung eingearbeitet wird.

Da diese Diesterverbindung eine hohe Viskosität aufweist, gibt sie jedoch nicht einfach eine hohe Ansprechbarkeit, und die Doppelbrechung Δη kann an die optischen Bedingungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nicht angepaßt werden. Es wurde überraschenderwexse gefunden, daß die Fluor enthaltende Esterverbindung der allgemeinen Formel (F), die

im folgenden aufgeführt ist, die Viskosität und die Doppelbrechung η wesentlich verbessert, ohne daß die Schärfe der Elektrodeneigenschaften, die auf die zuvor erwähnte Diesterverbindung zurückzuführen ist, verschlechtert werden;

COO

(Q>- F

(F)

worin R„ die zuvor erwähnte Bedeutung besitzt.

10 Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (E) sind die in der folgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen;

Struktürforme1

CN⁵ CS ^v '

JBE.

C. H ₉COO ~{6)- COO-(θ)- C ₆H! ₃ C₅H₁₁ COO-(^ COO-<θ)-C₉H₇ C₅H₁₁COO-(O)-COO -(5/-C₁₁H₉ C₅H₁ ,COO -^p)-COO -(O)-C₅Hα C₅H₁₃COO-(O)-COO C 5 H _{s s} COO -\θ)- COO ~@~C ₇ H i

C₆H₁ aCOO

COO

15
39
39

38

Legende: T

CN

^LCS

mp

kristallnematische Phasenübergangstemperatur

kristallsmektische Phasenübergangstemperatur
S chme 12p un k t

Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (F) sind die in der folgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen:

Strukturformel

C₅H₁₁ —(h}-COO C₆H₁₃ —(h)-COO

C₈H;

Tcn, Tcs

(IC)

26 30 29 34

Tmp

Ct)

23

33

31

Die Verbindungen der zuvor erwähnten allgemeinen Formel (E) werden in die erfindungsgemäße Zusammensetzung in einer Menge eingearbeitet, die im allgemeinen im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 18 bis 23 Gew.-%_f liegt. Die Verbindung der allgemeinen Formel (F) wird in die Zusammensetzung in einer Menge eingearbeitet, die im allgemeinen im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 18 bis 23 Gew.-%, liegt. Diese beiden Verbindungen der allgemeinen Formeln (E) und (F) sind selbst die Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Die Gesamtmenge der beiden Verbindungen beträgt 30 bis 50 Gew.-% der Zusammensetzung.

Die Flüssigkristallzusammensetzung gemäß der Erfindung enthält weiter eine Nitri!verbindung der allgemeinen Forml (B):

R:

(B)

worin R₃ die zuvor angegebene Bedeutung hat. Diese Verbindung wird hauptsächlich eingearbeitet, um als Verbindung zu dienen, die einen positiven Anisotropiewert Δ £, aufweist. Sie wird verwendet, um die Schwellenspannung der TN-Platte her-

abzusetzen. Außerdem besitzt die Verbindung der allgemeinen Formel (B) eine niedrige Viskosität, und sie trägt daher in vorteilhafter Weise zu der Verbesserung der Ansprecheigenschaft bei. Die Menge der Verbindung (B), die in die Zusammensetzung eingearbeitet wird, wird nur durch die zuvor erwähnten Wirkungen dieser Verbindung bestimmt. Im allgemeinen wird sie in einer Menge von nicht weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in der Gegend von beispielsweise 20 Gew.-%, eingearbeitet, wobei die Gewichtsprozente auf die gesamte Zusammensetzung bezogen angegeben sind.

Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (B) sind die in der folgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen;

In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung ist eine Phenylcyclohexanverbindung der allgemeinen Formel (A):

worin R₁ und R₂ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, ebenfalls enthalten. Diese Verbindung der allgemeinen Formel (A) zeigt einen niedrigen Viskositätswert η - 5-^7 und

wird verwendet, um die Ansprecheigenschaften der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, zu verbessern. Zu diesem Zweck wird diese Verbindung bevorzugt im allgemeinen in einer Menge von nicht weniger als 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von beispielsweise 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Zusammensetzung, eingearbeitet. Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (A) umfassen die in der folgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen:

Strukturformel

C₃H₇

C3H7

C₇H

1 3

O)-OC₂H₅

Ten, Tcs

(⁰C)

Tmp

(⁰C)

33
53

iJO

36

51

53

Die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung enthält weiterhin teilweise reduzierte 0Iigophenylenverbindungen der allgemeinen Formel (C):

R.

(C)

worin die Symbole die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, und der allgemeinen Formel (D):

C₉H

(D)

worin R_fi die gleiche Bedeutung, wie oben angegeben, besitzt.

Diese Verbindungen besitzen hohe Schmelzpunkte und werden in die Zusammensetzung eingearbeitet, um die nematisch-iso-

tropische Phasenübergangstemperatur (T^₁) zu erhöhen und um den Flüssigkristalltemperaturbereich der Flüssiykristallzusammensetzung stark zu erweitern. Die Tatsache, daß die Verbindungen mit so hohen Schmelzpunkten zusammen verwendet werden, bewirkt eine Herabsetzung der kristallnematischen (smektischen) Phasenübergangstemperatur (T_CN, T _ς). Die Einarbeitung dieser Verbindungen beeinflußt die ideale niedrige Viskosität der Flüssigkristallzusammensetzung nicht in nachteiliger Weise, die zusätzlich die anderen Verbindungen der allgemeinen Formeln (A), (B), (E) und (F) enthält. Beispielsweise bewirkt im Falle der Verbindung der allgemeinen Formel (E), wenn eine Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt wird, indem man die Verbindung (E) in eine Flüssigkristallmischung aus 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-benzonitril, 4-(trans-4-PentylcyclohexyD-benzonitril und 4-(trans-4-Hepty!cyclohexyl)-benzonitril einarbeitet, eine Änderung in der Menge der Verbindung (E) keine wesentliche Änderung in der Viskosität der hergestellten Zusammensetzung, wie es in Figur 6 erläutert ist»

Für den oben erwähnten Zweck werden die Verbindungen der allgemeinen Formeln (C) und (D) in einer Gesamtmenge eingearbeitet, die im allgemeinen mindestens 10 Gew.-% überschreitet, geeigneterweise im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise bei 20 Gew.-% liegt.

Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (C) sind Verbindungen, die in der folgenden Tabelle aufgeführt werden;

- ι ö

Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (D) sind Verbindungen, wie sie in der folgenden Tabelle aufgeführt werden:

Strukturformel

C₃H₇ -<H) (O)-KOh- C₂H₃

C₅H₁₁-KH) (O) (Oh- C₂H₉

C₅H₁₁ -<H)-(O>—(OW Hh-C₃H₇

(⁰C)

66

55

(⁰C)

166

311

Die Verbindungen der allgemeinen Formeln (A) bis (F), aus denen die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung besteht, wurden beschrieben. Bevorzugt werden zwei oder mehr Verbindungen irgendeiner der oben angegebenen allgemeinen Formeln zusammen in Form eines Gemisches verwendet anstelle von nur einer Verbindung dieser allgemeinen Formel. Vorzugsweise werden daher zwei oder mehr Verbindungen der allgemeinen Formeln in die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung eingearbeitet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel

3315613

Zusammensetzung

	FIUssigkristallzusammensetzung	Prozentgehalt in den Miis se (Gew.-?,)	8
n-C 3	H₇ —(eH^5>H ο ^{c 2 Es}	8 .	8
n-C 3	H₇ HH)-<QK>n-C 4 H₉	8 -	7
n-C 3		9 -	9
n-C ε	,Hn—\H/ ^Q/ CN	4 .	9
n-C 2	[H₇ \Iy~\Hy ^--^ "V--tt3	4 .	3
n-C;	j H₇ —Qs) \H) vC^ C ζ .ds	7 .	2
n-C	*Ηΐ!-<ΗΗ©>-Λ§Η^^Η5	8 .	9
n-C	₅ H _{t x} ^g^^-^n^ 3 H₇	2 .	6
n-C	,Hm COO-^-C0O-#n4:3H7	11 -	3
n-C	sin COO-<§HCOO-<^n-C7Hi5	8	. 8
n^C	sHn-@- COO—(Q)-F	11	. 8
n-C	7 H₁₅ —<§>— COO—@—F	12

Die Verbindungen, die in der obigen Tabelle aufgeführt sind, werden in den entsprechenden Verhältnissen erhitzt und unter normalem atmosphärischem Druck gerührt, bis sie eine Flüssigkristallzusammensetzung in Form einer klaren Lösung gebildet haben. Diese Flüssigkristallzusammensetzung zeigt eine nematische Flüssigkristalltemperatur im Bereich von -40°C bis 63°C.

Eine Versuchs-Flüssigkristallzelle wird erhalten, indem
man diese Flüssigkristallzusammensetzung in eine TN-Zelle gießt, die zuvor einer Verdrehungsorientierungsbehandlung unterworfen worden war, und zwei Polarisationsplatten auf jede der entgegengesetzten Oberflächen der TN-Zelle legt, wobei die optischen Achsen der Polarisationsplatten sich senkrecht zueinander kreuzen.

Da die Doppelbrechung Δη der Flüssigkristallzusammensetzung auf einen kleinen Wert von 0,1 wurde, um den visuellen Winkel zu vergrößern, wurde die Dicke der Zelle bei
5,5,um fixiert, damit die Zelle keine Verfärbung erleidet.

Die Eigenschaften der oben beschriebenen Flüssigkristallzelle werden in Tabelle I mit denen einer Flüssigkristallzelle verglichen, bei der eine bekannte Flüssigkristallzusammensetzung, wie sie im folgenden aufgeführt wird, verwendet wurde.

Flüssigkristallzusammensetzung	C	N	Prozentgehalt in der Masse ( Gew.-%;	6
C₃H₇Hg	C	N	1 1 .	5
CsHii—(j		JS)-C₃H₇	3 0.	1
C₅Iu-\|		2 1 -	0
CsHn -^		1 1.	3
CsHn-^		1 0 .	5
C<H₉ -^H	1 5 .
H^-CN




)-©-coo

Tabelle I

	Eigenschaft	ungs-	Beispiel dem Stand Technik	Vr	aus der	erfindungsge mäßes Beispiel	Vr	.m.s
V⁰ 90			1.78	Vr	.m.s	2.27	Vr	.m. s
v° ^V 10			2.53	ras	.m.s	3.21	ms
^Lr *	(Ansprechzeit)		28	ms		30	ms
^Ld * Δι	Wiederherste11 zeit	107 11.0			69 3-3
_r15°	, 50? , 90?	1.38			1.26
Δη		0.16			0.10	C-	63⁰C
T	^TNI	-11°(	91°C	-HO·

Die numerischen Werte, die durch das Zeichen (*) in Klammern markiert sind, wurden für eine Zelldicke von 10,um kompensiert. Die Messungen erfolgten bei einer konstanten Temperatur von 25°C. V°_go und V°-_o sind die Spannungen, die Durchlässigkeiten von 90% bzw. 10% unter der Bedingung ergaben, daß die Durchlässigkeitsspannungseigenschaftenf (Winkel, der zwischen der Projektion der XY-Ebene und der X-Achse gebildet wird) = 45° und θ (Winkel, der zwischen der Beobachtungsrichtung und der Normallinie gebildet wird) = 45° sind , wie in Figur 4 dargestellt. Die Angabe T ac⁰' ε,-»«* zeigt die Schärfe an, die wie folgt definiert

¹ fij ψ JUX»

ist (vgl. Figur 5):

15°

, 50?

, 90?

^V15°, 50?

90?

worin

50% die Spannung für die Durchlässigkeit bei

35 50%, worin 9=15° und

= 45°,

und V₄₅O, 90% die Spannung

für die Durchlässigkeit bei 90%, worin θ = 45° und ^ = 45°, bedeuten.

Aus den Ergebnissen geht hervor, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung einen Wert γ nahe dem Wert von 1,20 aufweist, was N = 32 in der Gleichung {3) entspricht, verglichen mit dem Beispiel gemäß dem Stand der Technik. Diese Tatsache zeigt, daß die Flüssigkristallzusammensetzung eine Anzeige mit ausreichendem Kontrast ergibt, wenn sie dem Multiplexantrieb unter der Bedingung, daß N (Anzahl der Abtastelektroden) = 32, unterworfen wird. Die Flüssigkristallzusammensetzung dieses Beispiels zeigt weiterhin eine Verbesserung in den Ansprecheigenschaften.

Da die Doppelbrechung Δ η in diesem Beispiel auf einen kleinen Wert von etwa 0,10 eingestellt wurde, zeigte die Flüssigkristallanzeigeplatte, die unter Verwendung dieser Zusammensetzung hergestellt worden war, wenn sie dem Multiplexantrieb unterworfen wurde, bei einer Bedingung von 1/32 Betriebsfaktor (duty) einen relativ weiten Bereich für den visuellen Winkel, der ausreichte, einen guten Kontrast zu ergeben.

Die Zusammensetzung behält außerdem ihren Flüssigkristalltemper aturvereich bis zu etwa 100⁰C in intakter Form bei und zeigt gleichzeitig einen niedrigen T_CN-Punkt, insbesondere auf der Niedrigtemperaturseite, und ermöglicht, daß der Multiplexantrieb bei niedrigen Temperaturen durchführbar ist.

Andere erfindungsgemäße Beispiele (Zusammensetzungen 2 bis 4) sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. 30

Flüssigkristallzusam-

mensetzuno

!Zusarnnenset-2

JOzentgeialt in der usannenset-

ao

10 10 10

5 13

12 13

12

zung 3

Zusaimenset-4

Prozontgehalt in der
Zusarmenset-

15
10
15
15

10

7 8

Prozentgelalt in der Zusanmenset-(Gew.^?

10

9 10

5 5

7 7 3

10 10

12 12

Die in der vorhergehenden Tabelle aufgeführten Zusammensetzungen zeigen die Eigenschaften, die die oben beschriebene Zusammensetzung 1 ebenfalls besitzt.

Wie oben beschrieben, besitzt die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung eine überragende Anzeigeeigenschaft., und sie kann daher bei verschiedenen Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise bei elektronischen PuItcomputern und bei Uhren verwendet werden. Die Nützlichkeit der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung zeigt sich in überraschender Weise, wenn die Zusammensetzung in graphischen Anzeigevorrichtungen für Flüssigkeitkristallfernsehen bzw. -television verwendet wird. 10

Im folgenden wird schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristalltelevision unter Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung beschrieben.

Die Flüssigkristalltelevision umfaßt eine Flüssigkristallplatte und eine Televisionssteuerungs- bzw. -antriebsschaltung.

Die Flüssigkristallplatte entspricht in ihrer Grundstruktur der zuvor erwähnten TN-Platte. Insbesondere ist die Struktur der Flüssigkristallplatte in starkem Maße variierbar, wobei die unterschiedlichen Arten der Plattenbauart, wie dem Typ mit einer einzigen Flüssigkristallschicht, dem Typ mit einer doppelten Flüssigkristallschicht, dem Typ mit einer Vertikalelektrodendivision, dem Typ mit einer Multimatrixelektrode, dem Typ mit einer einfachen Matrix und verschiedene Kombinationen hiervon, möglich sind. Eine Elektrodenstruktur, die den Typ einer einzigen Flüssigkristallschicht, den Typ mit einer Vertikalelektrodendivision und den Typ mit einer Doppelmatrixelektrode kombiniert, wird in Figur 7 dargestellt. In dem Diagramm bedeuten 11 die Abtaste lektroden, 12 die Signalelektrodensektion, 13 und 14 die Auslaßelektroden und 121 und 122 die Signalelektrodeneinheiten.

3315613

Die Televisionssteuerungs- bzw. -antriebsschaltunq wird aus einer Analog-zu-Digital-Umwandlungsschaltung für die Umwandlung von Bildsignalen (Analogsignalen) in die entsprechenden Digitalsignale, einer Elektrodensteuerungsschaltung für die Steuerung der Flüssigkristallplatte durch ein optimiertes Amplitudenselektionsverfahren, einer Audiosteuerung etc. gebildet. In Figur 8 ist eine Televisionssteuerungsschaltung in der Flüssigkristallplatte der Figur 7 dargestellt.

Die Spezifikation der Flüssigkristalltelevisionsanordnung gemäß der Erfindung wird im folgenden angegeben:

Gegenstand	Beschreibung
Schirmgröße	6,35 cm (2,5 inches) (dia gonale Linie)
Anzahl der Bildelektroden	160 Vertikalzeilen (Signal zeilen)
	120 Horizontalzeilen (Ab tastzeilen)
Glasgröße	73,4 mm χ 63,9 mm χ 1 mm
	47,6 mm χ 75,0 nun χ 1 nun
Abstand der Bildelektroden	0,32 mm
Dicke der Flüssigkristall schicht	5/Um
Struktur der Flüssigkri stallzelle	/ Kombination des Typs der Vertikalelektrodendivision, des Typs der Doppelmatrix elektrode und des Typs der einfachen Flüssigkristall schicht
Art der Anzeige	Reflexion von TN-FEM
Anzahl der Tonabstufungen	15
Anzeigefarbe	monochrom
Tastverhältnis (duty ratio)	1/32

Es wurden Flüssigkristallplatten hergestellt, bei denen die bekannte Ro-TN-403-Zusammensetzung (hergestellt von Roche), die bekannte E-90-Zusammensetzung (hergestellt von BDH) und die Flüssigkristallzusammensetzung 1, die oben beschrieben wurde, verwendet wurden. Diese Platten wurden verwendet, um Televisionsbilder darauf zu erzeugen, um die Anzeigeeigenschaften zu vergleichen. Es wurde durch eine visuelle Überprüfung sichergestellt, daß die letzte Flüssigkristallplatte die beiden ersten Flüssigkristallplatten in der Ansprechgeschwindigkeit, dem Anzeigekontrast und dem Bereich des visuellen Winkels überragte. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung für die Flüssigkristalltelevision bzw. das Flüssigkristallfernsehen besonders nützlich ist, was eine Halbtonanzeige bedeutet.

Zusammensetzung von Ro-TN-403

C₇H

₁₃

C₅H

₁₁

^CN

CJjH₁ C₅H₁₁ HOHOh- CN

Zusammensetzung von E-90

C₂H

₂H₅

C₃H₇ HOHO)~ ^CN

CuH₉ HOHO)- CN

CN

CH₃ -(θ)- COO-(O)-C₅H₁₁

C₉H

H)-COO-(OHOhCN

HMOHOh- CN

11

Claims

KRAUS & WESSERT UND ZUGPLAS .SfNE VEHTRTTER VOH Dl M I U l-> O 11A I S C H ! N PAM N I Λ M I DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ DH-ING. ANNL KÄT[ WIZISLRT DIPI.-INIi. TACHWIC(UUNe. CMI ΜΙΓ IRMGARDSTRASSE 15 · D-80ÜO MÜNCHEN 71 · Tl. I Γ. P O N OO U / 7 M V O 7 7-7 Si V(I / Ii IFItXOS 4J11J 1 r. <. k|,nl ,1 TELECiRAMM KRAUSPATENT 3795 AW/an SHARP KABUSHIKI KAISHA Osaka, Japan Flüssigkristall-zusammensetzung und Flüssigkristallanzeigevorrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Flüssigkristallzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Mischphase aus einer Verbindung der allgemeinen Formel:

(A)

worin R. eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet und R2 eine Ethoxygruppe, Propoxygruppe oder Butoxygruppe bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

R₃ -(H)-(C;)- CN (B)

worin R₃ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel?

Rs (C)

worin R. eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R₅ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

C₅H₁₁

worin R_fi eine Ethylgruppe oder eine Gruppe der Formel ~\^H/—^C3^H7 bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

R₇COO

worin R^ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und R_ß eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, und einer Verbindung der allgemeinen Formel:

R9 —(H) ^co°

worin R₉ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfaßt.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung der Formel (E) in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% enthalten ist.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung dor Formel (F) in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% enthalten ist.

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung

331561s

der Formel (B) in einer Menge von 15 bis 30 Gew.-% enthalten ist.

5. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung
der Formel (A) in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% enthalten ist.

6. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung

der Formel (C) und die Verbindung der Formel (D) insgesamt in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-% vorhanden sind.

7. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mischphase der Verbindungen

4 H₉

n-C 5 Hi ι —i(2>-s§l·- C

n-C a H₇

n- C 5 H11

n-C s Hn COO

Hs

XSt.

n- C 5H11

8. Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Multiplexantriebstyps, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.

9. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie für eine Flüssigkristall-Televisionanzeigevorrichtung eingesetzt wird.