DE3315618C2

DE3315618C2 - Flüssigkristallzusammensetzung und Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3315618C2
Application number: DE3315618A
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: 1985-07-04
Also published as: GB2122213A; US4528115A; JPS58191782A; GB2122213B; DE3315618A1; GB8311596D0

Abstract

Es wird eine Flüssigkristallzusammensetzung beschrieben, welche eine Mischphase von sechs Arten der Verbindungen, wie (Formel) enthält. Es wird weiterhin eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Typs des Multiplexsteuertyps, wie eine Flüssigkristall-Televisionsvorrichtung beschrieben, bei der die obige Zusammensetzung verwendet wird.

Description

ist.

20 25 30 35

8. Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Multipiexantriebstyps, 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-'i elevisionsanzeigevorrichtung eingesetzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallzusatnmensetzung bzw. eine Zusammensetzung aus Hüssigen Kristallen, insbesondere eine Flüssigkristallzusammensetzung, die für die Verwendung in verdreht-nematisch (TN) Flüssigkristallanzeigevorrichtungen des Multiplexsteuertyps geeignet ist, und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bzw. -darsteüungsvorrichtung (diese Begriffe werden synonym verwendet), bei der die oben erwähnte Flüssigknstallzusammensetzung 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 Matrixanzeigetyps verschoben. Die Anzeigevorrichtungen des Matrixtyps müssen zusätzlich dazv, c"aß 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, daC Jas Material proportional auf die sogenannte 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 Anzeigekontrasts, 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 Flüssigkrislallanzeigevorrichtung zu verbessern, sollte die Schwellenspannung stark geändert werden. Um eine Erhöhung in der Schärfe zu ergeben, muß die Flüssigknstallzusammensetzung das niedrigstmöglicke elastische Konstanienverhältnis kulkw besitzen, worin k\\ für die Ausbuchtung (splay) und kn für die Biegung (bend) stehen, und die niedrigstmögliche dielektrische Anisotropie Δε (Δε=ε\\—ε<.\ worin ε± für die dielektrische Konstante in Richtung der langen Achse des Moleküls und ε χ für die dielektrische Konstante in Richtung der kurzen Achse des Moleküls stehen).

Um die Abnahme iudem Bereich des visuellen Winkels zu drosseln, ist es erforderlich, daß die Flüssigkristall-

45 50 55

zusammensetzung eine Doppelbrechung Δη 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///; der Flüssigkristallzusammensetzung sollte daher unter Beachtung der Anpassungsfähigkeit der Anisotropie an die optischen Bedingungen der Anzeigevorrichtung eingestellt werden.

Das Ansprechen und die Wiederherstellungszeiten der Flüssigkristallanzcigevorrichlung sind direkt proportional zu der Größe der Viskosität ■// des Materials des Flüssigkristalls. Um die Ansprecheigcnschaflcn der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu verbessern, ist es daher erforderlich, daß die Flüssigkristallzusammcnsetzung eine Viskosität besitzt, die so niedrig wie möglich ist.

Es ist daher erforderlich. Flüssigkristailzusammensetzungen herzustellen, die die obenerwähnten 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 Flüssigkristallanzeigevorrichtungen des Multiplexsteuertyps verwendet werden können, sind solche Flüssigkristallzusammensetzungen, die von Hoffmann-LaRoche & Co., Ltd., hergestellt werden, wie RO-TN-200, -201,-211₁ -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 Flüssigkristallmaterialien von BDH Chemicals Ltd. (UK), Februar 1981). Keine dieser bekannten im Handel erhäiilicheri Fiüssigkrisiäilzusärnmerisetzüngen erfüllt jedoch alle obenerwähnten 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 allgmeinen Formel:

(A)

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

/—\ χίγχ

(B)

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

(C)

worin R4 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:

C₅H_n-

(D)

worin R₆ eine Ethylgruppe oder eine Gruppe der Formel ⁵⁵ —/TTV- C₃H₇

bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

60 R-coo^oN— coo^rr ^v-R₁

(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 allgmeinen Formel:

-COO

(R

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 vun 15 bis 25 Gew.-% enthalten. Die Verbindung der allgmeinen Formel (F) ist im allgemeinen praktisch in der gleichen Menge wie die Verbindung der allgemeinen Formel (E) enthalten. Die verbleibenden Verbindungen der allgemeinen Formeln (A) bis (D) einschließlich sind in einer Gesamtmenge im Bereich von 50 bis 70 Gew.-% enthalten. Von diesen vier Verbindungen der allgemeinen Formeln (A) bis (D) werden die Verbindung der allgemeinen Formel (A) und die Verbindung der Formel (U) je ificiiier Menge von nicht weniger als 10 Gew.-% eingearbeitet, und die beiden verbleibenden Verbindungen der Farmein (C) und (D) werden in einer Gesamtmenge von nicht weniger als 10 Gew.-% eingearbeitet.

F i g. 1 stellt einen Querschnitt einer TN-Platte (Flüssigkristallanzeigevorrichtung), die eine Matrixelektrodenstruktur besitzt, dar;

F i g. 2 ist ein Diagramm, das ein Zustandsmodell der angewendeten Spannung bei dem Amplitudenauswahlverfahren erläutert;

F i g. 3 ist ein Diagramm, das die Antriebswellenform durch ein 1/a-Biasverfahren erläutert;

F i g. 4 ist ein Diagramm, das die Definition des visuellen Winkels in den Eigenschaften des visuellen Winkels erläutert;

F i g. 5 ist ein Diagramm, in dem die elektrisch-optischen Eigenschaften der Flüssigkristallzusammensetzung erläutert werden;

F i g. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Flüssigkristallzusammensetzung und der Viskosität erläutert;

F ι g. 7 (a) und (b) sind Diagramme, die die Elektrodenstruktur erläutern, wo die das Vertikalelektrodendivisionsverfahren und das Doppelmatrixelektrodenverfahren kombiniert sind; und

F i g. 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 Dicstcrverbindung, die durch die allgemeine Formel (E):

(E)

dargestellt wird, worin die Symbole die gleiche Bedeutung, wie oben beschrieben, aufweisen, die diese FlüssigkristMIzusammensetzung 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 F i g. 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 μπι, 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 2 besitzen auf ihren Innenoberflächen transparente Abtastelektroden 3 in Streifenform, die regelmäßig in einer Richtung angeordnet sind, und transparente Signalelektroden 4 in ähnlicher Streifenform, die regelmäßig in einer Richtung senkrecht zu der obenerwähnten Richtung angeordnet sind, wodurch man eine Matrixstruktur erhält. Eine Oberfläche 5, die direkt dem Flüssigkristall 10 ausgesetzt ist, wird hergestellt, indem man beispielsweise S1O2 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 S1O2 mit einem orientierten organischen Film beschichtet und die beschichtete Schicht einer Abreibebehandlung 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 worden 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 F i g. 2 wird der Zustand eines Modells erläutert, bei dem Spannung auf einen Flüssigkristall beim Amplitudenauswahlverfahren angewendet wird. In Fig. 3 ist die Antriebswellenform, die tatsächlich mittels des 1/a-Biasverfahrens dem Flüssigkristall angelegt wird, erläutert

In F i g. 2 bedeutet Pj 2 den Zustand der Totalselektion, Pn und P22 bedeuten je den Zustand der Halbselektion, und P2i bedeutet den Zustand von keiner Selektion. In F i g. 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 l/a den Bias bedeutet, werden der Wert für die effektive Spannung Vs während der Selektion und der Wert für die effektive Spannung V_NS während der Nichtselektion allgemein wie folgt ausgedrückt

+ N - 1

(I)

(a -2)² +N- 1

(2)

worin Vo für die Antriebsspannung steht.

Damit cisr Flüssigkristal! eine Anzeige mit gutem Kontrast ergibt, werden die optimalen Bedingungen für die lο Maximierung des Betriebsbereichs a (= VsI V^s) aus den obigen Gleichungen (1) und (2) wie folgt abgeleitet

V/V + 1

VJv- ι

(3)

worin a = YN + 1.

Aus der Gleichung (3) folgt, daß der Wert von a„,„_x sich 1 nähert, wenn sich die Zahl N der Abtastelektrode erhöht. Es ist daher wesentlich, daß die TN-Platte einen abrupten charakteristischen Wert an dem Schwellenwert besitzt. Es wurde sichergestellt, dsS 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 An kann an die optischen Bedingungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nicht angepaßt werden. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Fluor enthaltende Esterverbindung der allgemeinen Formel (F), die im folgenden aufgeführt ist, die Viskosität und die Doppelbrechung π wesentlich verbessert, ohne daß die Schärfe der Elektrodeneigenschaften, die auf die zuvor erv/ähnte Diesterverbindung zurückzuführen ist, verschlechtert werden:

-COO-

(F)

worin R9 die zuvor erwähnte Bedeutung besitzt.

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

Strukturformel

C₅H₁₁COO

C₆H₁₃COO

Ten, Tf₅ PC)	46
45	54
39	49
39	61
40	54
38	60
43	55
45

60 Legende: T₁^ kristallnematische Phasenübergangstemperatur. T(S kristallsmektische Phasenübergangstemperatur. T,„„ Schmelzpunkt.

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

Strukturformel

/'IN. /'(.VCO

7 f^oi'»

C₈H₁₇

23

24

33

3i

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.-%, 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,-°/o, 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 Flüssigkristallzusammei'setzung gemäß der Erfindung enthält weiter eine Nitrilverbindung der allgemeinen Formel (B):

-CN

(B)

worin R3 die zuvor angegebene Bedeutung hat. Diese Verbindung wird hauptsächlich eingearbeitet, um als Verbindung zu dienen, die einen positiven Anisotropiewert Δε aufweist. Sie wird verwendet, um die Schwellenspannung der TN'-Plattc herabzusetzen. Außerdem besitzt die Verbindung der allgemeinen Forme! (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, \?ird 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:

Strukturformel

T (⁰C 1

' nip \ **- 1

45 41 55 47 57

In der erfindungsgemäßen FlüssigLristallzusammensetzung ist eine Plienylcyclohexanverbindung der allgemeinen Formel (A):

worin Ri und R₂ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, ebenfalls enthalten. Diese Verbindung der allgemeinen Formel (A) zeigt einen niedrigen Viskositätswert ^= 5 ~ 7 und wird verwendet, um die Ansprecheigenschaften der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, zu verbessern. Zu ίο 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:

¹⁵ Strukturformel

'i.V.

T„_w (⁰C)

C₇H₁₅

40 36 47 51 45 53

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

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

(D)

worin R₆ die gleiche Bedeutung, wie oben angegeben, besitzt.

Diese Verbindungen besitzen hohe Schmelzpunkte und werden in die Zusammensetzung eingearbeitet, um die nematisch-isotropische Phasenübergangstemperatur (Tni) zu erhöhen und um den Flüssigkristalltemperaturbereich der Flüssigkristallzusammensetzung stark zu erweitern. Die Tatsache, daß die Verbindungen mit so hohen Schmelzpunkten zusammen verwendet werden, bewirkt eine Herabsetzung der kristallnematischen (smektischen) Phasenübergangstemperatur (Tcn, Tcs). 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-Pentylcyclohexyl)-benzonitril und 4-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-benzonitril einarbeitet, eine Änderung in der Menge der Verbindung (E) keine wesentliche Änderung in der Viskosität der hergestellten Zusammensetzung, wie es in Fig. b erläutert ist.

Fur den obenerwähnten Zweck werden die Verbindungen der allgemeinen !Formeln (C) und (D) in einer Gesamtmenge eingearbeitet, die im allgemeinen mindestens 10 Gew.-% überschreitet, gecigneterwcisc im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise bei 20 Gew.-°/o, liegt.

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

Strukturformel

T_mp C⁰C)

C₃H₇

65 39 21

179
163
178

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

US CO Tmp CO

10

20

C₂H₅

66

34

55

166
164
311

25

30

DL' 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

Zusammensetzung 1

40

45

Flüssigkristallzusammensetzung

Prozentgehalt in der
Masse

(Gew-%)

CH₃

C₂H₅

8.8
8.8
9.7
4.9
4.9
7.3
8.2

60

Fortsetzung

Flüssigkristallzusammensetzung

ProzentgehaU in der Masse

20

n-C₇H -

n-CjH,,—< H

n-C,H,5— < H V- COO-/Π)-F

2.9 11.6 8.3 11.8 12.8

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-FIüssigkristallzelle 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 di? optischen Achsen der Polarisationsplatten sich senkrecht zueinander kreuzen.

Da die Dc; pelbrechung 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 μπι fixiert, damit die Zelle keine Verfärbung erleidet.

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

Flüssigkristallzusammensetzung

40

Proi_:rtgehalt in der Masse

(Gew.-%)

45

CN

11.6 30.5 21.1 11.0 10.3 15.5

10

Tabelle 1

Eigenschaft

Beispiel aus dem
Stand der Technik

Erfindungsgemaßes
Beispiel

1.78 Vr.m.s	227 Vr.m-s
2.53 Vr.m.s	3.21 Vr.m.s
28 ms	30 ms
107 ms	69 ms
11.0	33
1.38	1.26
0.16	0.10
-H°C~91°C	-40°C~63°C

L* (Ansprechzeit) Ld* Wiederherstellungszeit

Die numerischen Werte, die durch das Zeichen (*) in Klammern markiert sind, wurden für eine Zelldicke von 10 μπι kompensiert Die Messungen erfolgten bei einer konstanten Temperatur von 25°C Vgo und V°\o sind die Spannungen, die Durchlässigkeiten von 90% bzw. 10% unter der Bedingung ergaben, daß die Durchlässigkeitsspannungseigenschaften φ (Winkel, der zwischen der Projektion der XV-Ebene und der X-Achse gebildet wird) =45° und Θ (Winkel, der zwischen der Beobachtungsrichtung und der Normallinie gebildet wird) =45° sind, wie in F i g. 4 dargestellt. Die Angabey_t\';$% zeigt die Schärfe an, die wie folgt definiert ist (v£,^! 7 i g. 5):

15° 50%
45°, 90%

°. ¹JO-.

worin Vw, 50% die Spannung für die Durchlässigkeit bei 50%, w .τίη Θ= 15° und {P=45°, und
Spannung für die Durchlässigkeit bei 90%, worin 0=45° und φ=45°, bedeuten.

Aus den Ergebnissen geht hervor, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallzusammensetzung einen Wert γ nahe dem Wert von 1,20 aufweist was Λ/=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 Muitiplexantrieb unter der Bedingung, daß N(AnZaW der Abtastelektroden) = 32, unterworfen wird. Die Flüssigkristallzusa^mensetzung dieses Beispiels zeigt weiterhin eine Verbesserung in den Ansprecheigenschaften.

Da die Doppelbrechung Δη 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 Muitiplexantrieb 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 Flüssigkristalltemperaturbereich bis zu etwa 100° C in intakter Form bei und zeigt gleichzeitig einen niedrigen Γαν-Punkt, insbesondere auf der Niedrigtemperatursdite, u^id ermöglicht daß der Muitiplexantrieb bei niedrigen Temperaturen durchführbar ist.

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

10

15

20

(5)

r, 90% die 25

30

35

40

Hüssigkristallzusammensetzung

Zusammensetzung 2

Pro/entgchall in der

Zusammensetzung

(Gew.-%)

Zusammensetzung 3

in der
Zusammensetzung

(Gcw.-%)

Zusammensetzung 4

Prozcnlgchiill l'ro/cnlgchait 45

in der

Zusammensetzung

(Gew-%)

50

55

60

65

OC₂H₅

OC₄H₉

CH₃

10

Ij

10

10	15	5	10
10	15	-
	-	5
	5

11

Fortsetzung

ro

Flüssigkristallzusammensetzung

Zusammensetzung 2

in der
Zusammensetzung

Zusammensetzung 3

in der
Zusammensetzung

(Gcw.-%)

Zusammensetzung 4

Prozcntgchalt Prozcntgehalt Prozcntgehall

in der Zusammensetzung

(Gcw.-%)

C₃H₇

15 20

35 40 45 50 55 60

³⁰ C₅H_nCOO

10 10

12 12

12 7 -

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 Pultcomputern und bei Uhren verwendet werden. Die Nützlichkeit der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzung zeigt sich in überraschender Weise, wenn die Zusammensetzung in graphischen Anzeigevorrichtungen für Flüssigkristallfernsehen bzw. -television verwendet wird.

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

Die Flüssigkristalltelevision umfaßt eine Flüssigkristallplatte und eine Televisionssteuerungs- bzw. -antrie!vsschaltung.

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 Fig. 7 dargestellt In dem Diagramm bedeuten 11 die Abtastelektroden, 12 die Signalelektrodensektion, 13 und 14 die Auslaßelektroden und 121 und 122 die Signalelektrodeneinheiten.

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

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

Gegenstand

Beschreibung

Schirmgröße

An7"_h! der Bildelektroden

Glasgröße

Absland der Bildelektroden
Dicke der Flüssigkristallschicht
Struktur der Flüssigkristallzelle

Arider Anzeige

Anzahl der Tonabstufungen

Anzeigefarbe

Tastverhältnis (duty ratio)

6,35 cm (2,5 inches) (diagonale Linie)

160 Vertikalzeilen (Signalzeilen)

120 Horizontalzeilen (Abtastzeüen)

73,4 mm χ 63,9 mm χ 1 mm

47,6 mm χ 75,0 mm χ 1 mm

0,32 mm

5 μίτι

Kombination des Typs der Vertikalelektrodendivision,

des Typs der Doppelmatrixelektrode und des Typs der

einfachen Flüssigkristallschicht

Reflexion von TN-FEM

15

monochrom

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 Flüssigkeitsplatte 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.Ftüsaigkristallfernsehen besonders nützlich ist, was eine Halbtonanzeige bedeutet.

Zusammensetzung von Ro-TN-403

20

25

30

35

45

50

C₅H₁₁

CN

60

55

Zusammenselzung von E-90

C₂H₅

CN

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

14

Claims

Patentansprüche:

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

(A)

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

-CN

(B)

worin Rj eine gesättigte lineare Kohlenwasserstof.gruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

(C)

worin R₄ είπε gesättigte lineare Kch!envTass8rsicifgrüppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und Rs eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

(D)

worin R& eine Ethylgruppe oder eine Gruppe der Formel

C₃H₇

bedeutet, einer Verbindung der allgemeinen Formel:

(E)

worin R7 eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und R₈ eine gesättigte lineare Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, uiü siner Verbindung der allgemeinen Formel:

-COO-

(F)

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 (F.) in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% enthalten ist.

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

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (B) in einer Menge von 15bis30Gew.-% 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 I₁ 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

n-C.H,

-OC₂Hj

n-C,H₇—< H

Ο —n-C₄H,

n-C₇H₁₅—< H

CH₃

H V- n-C₃H₇

n-C₇H_I5