EP0491901A1 - Elektrooptisches system - Google Patents

Elektrooptisches system

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Publication number
EP0491901A1
EP0491901A1 EP91911851A EP91911851A EP0491901A1 EP 0491901 A1 EP0491901 A1 EP 0491901A1 EP 91911851 A EP91911851 A EP 91911851A EP 91911851 A EP91911851 A EP 91911851A EP 0491901 A1 EP0491901 A1 EP 0491901A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
orientation
liquid crystal
layers
electro
substrates
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91911851A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Brosig
Jürgen Waldmann
Herbert Plach
Rainer Neeff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of EP0491901A1 publication Critical patent/EP0491901A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Definitions

  • the invention relates to electro-optical systems according to the preamble of claim 1 with reduced operating voltage and a method for lowering the operating voltage of electro-optical systems.
  • transmission-voltage diagrams are usually used, from which the important parameters threshold voltage V.,, saturation voltage V, and slope of the electro-optical characteristic curve y can be found.
  • the threshold and saturation voltage can e.g. B. be defined as follows
  • V _ _ ⁇ V 2 _ i.e. H. a system is considered that is switched State with higher transmission. This is the case, for example, in the case of a TN cell which is located between parallel polarizers.
  • V 10 ⁇ 2Q > V go 0 20 which is observed, for example, in the case of TN cells between crossed polarizers, the following is expediently used:
  • An essential requirement for improving electro-optical systems according to the preamble of claim 1 is the reduction of the respective operating voltage, i.e. the threshold and / or saturation voltage. This can significantly simplify and reduce the cost
  • the dielectric anisotropy ⁇ can be increased by using highly polar 4-substituted benzonitriles and the threshold voltage can thus be reduced.
  • the achievable dielectric anisotrope ⁇ is limited by the formation of dimers with an antiparallel correlation of the molecular dipoles.
  • the temperature and UV stability of benzonitrile-containing liquid crystal mixtures meet extremely high requirements, such as those which are placed on systems controlled with an active matrix, often not (see e.g.
  • the invention was based on the object of providing electro-optical systems according to the preamble of claim 1 which, in comparison with conventional systems, are distinguished in particular by low operating voltages.
  • At least one of the orientation layers of the electro-optical system consists of a transparent, highly fluorinated polymer.
  • the invention relates to electro-optical systems which
  • orientation layers characterized in that at least one of the orientation layers consists of a transparent, highly fluorinated polymer.
  • the invention further relates to a method for reducing the operating voltage of electro-optical systems, comprising
  • At least one orientation layer is produced from a thin, transparent and highly fluorinated polymer.
  • the electro-optical systems according to the invention contain at least one electrically controllable, dielectrically positive, twisted nematic liquid crystal layer with a twist angle 0 ⁇ ⁇ 600 ° C, which is located between 2 substrates or carrier plates, which form a cell with a border.
  • nematic is broad here and also includes nematic-cholesteric liquid crystals.
  • Liquid crystal cells with twist angles ⁇ between approximately 80 ° and 100 ° are usually referred to as TN cells (twisted nematic); the construction of such cells is e.g. in Thermotropic Liquid Crystals, G.W. Gray [ed.J, p. 77 ff. Liquid crystal cells with ⁇ > 100 ° are generally called STN cells (supertwisted nematic), while the term LTN cell (low-twisted nematic) has been proposed for cells with ⁇ i ⁇ ⁇ 80 ° in P 40 10 503.
  • STN cells supertwisted nematic
  • LTN cell low-twisted nematic
  • electrode layers On the inside of the substrates there are electrode layers, which e.g. consist of thin, flat and transparent indium tin oxide (ITO) or indium oxide layers (In "0"). If it is a color rendering system, at least one of the two substrates has a further layer between its surface facing the liquid crystal and the electrode layer, which layer contains the organic color materials. Additional layers, such as e.g. Compensating and insulating layers can be arranged.
  • Orientation layers are located on the inner sides of the substrates, which are in direct contact with the liquid crystal and bring about an essentially planar orientation of the liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal molecules have a certain angle of attack or pretilt ⁇ , the size of the required Pretilt are generally determined by the twist angle ⁇ of the liquid crystal layer.
  • LTN and TN cells usually have relatively low tilt angles of, for example, 0 ° et et 10 10 ° and in particular 0.5 ° a a 5 5 ° (low-tilt alignment)
  • STN cells are generally characterized by higher angles of attack, for example 2 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° and in particular of more than 5 ° and less than 45 ° marked (high-tilt alignment).
  • planar orientation layer with a small pretilt
  • polymer layers e.g. Polyimide or polyvinyl alcohol layers are used, which are given a uniform orientation by rubbing, if appropriate with simultaneous application of pressure.
  • cleaning up these orientation layers is often difficult and contamination of the liquid crystal and thus a reduction in the electrical resistance of the liquid crystal can occur, which is particularly problematic in electro-optical systems controlled by an active matrix (see, for example, HJ Plach et al., loc. cit.).
  • Planar orientation layers with higher angles of attack can be formed by oblique evaporation with inorganic materials such as Silicon oxide or magnesium fluoride can be obtained.
  • P 40 15 869 proposes the use of transparent, highly fluorinated, preferably perfluorinated, amorphous, aliphatic or alicyclic polymers as an orientation layer for passively controlled, high-resolution liquid crystal displays, since pianar orientation layers with a high pretilt can be obtained with these materials , which require significantly lower tempering temperatures than conventional orientation layers. It has now been found that the operating voltage of electro-optical systems can be considerably reduced if at least one orientation layer is made from a thin, transparent and highly fluorinated polymer. This method for lowering the operating voltage is new and the subject of the invention.
  • Example la shows a TN cell according to the invention whose orientation layers have been annealed at 100 ° C., and in FIG. 1 the transmission measured for static control as a function of the voltage is plotted for this system.
  • the cell has an excellent contrast of 600: 1.
  • the conventional TN cell described in Example 1c is considered with a twist angle of 90 °, which has low-tilt polyimide orientation layers.
  • the following values are obtained for the threshold and saturation voltage with static control:
  • the value for the threshold voltage u is approximately 22% and for the saturation voltage is approximately 4% smaller than in the conventional system.
  • V 90.0.20 ° ' 4 V
  • V 10.0.20 1 ' 8 V
  • the values for the threshold and saturation voltages observed in the systems according to the invention are also influenced by the concentration of the chiral dopant (s) used.
  • concentration of the chiral dopant (s) used is also influenced by the concentration of the chiral dopant (s) used.
  • V 90.0.20 1 ' 6 V
  • V 10.0.20 2 ' 8 V
  • the operating voltages, the contrast, the switching times and the pretilt of the systems according to the invention can be influenced by varying the production conditions of the system and by parameters of the liquid crystal mixture used and can be optimized, for example, with regard to the respective application and the driver electronics used.
  • the manufacturing conditions of the orientation layer such as e.g. the fluorinated polymer and / or solvent used, the mechanical treatment used and in particular the annealing temperature.
  • orientation layers can be produced from highly fluorinated polymers and in particular highly fluorinated, amorphous, aliphatic or alicyclic polymers. These are usually in a solvent such as e.g. fluorinated and in particular perfluorinated hydrocarbons, dissolved and applied to the substrate plate. By spinning off the solution from the surface and evaporating the remaining solvent, a thin transparent layer is obtained which is subjected to a heat treatment.
  • the annealing temperature is usually greater than 50 ° C and preferably greater than 100 ° C.
  • Electro-optical systems according to the invention the orientation layers of which are annealed at a temperature between 50 ° C ⁇ T 350 350 ° C and in particular between 70 ° C T T 325 325 ° C, have particularly favorable properties. It should be noted that the optimal tempering temperature in each case also depends on the glass transition temperature of the polymer used. Following the heat treatment, the orientation layers are given a uniform alignment by rubbing or similar mechanical processes, possibly with simultaneous application of pressure.
  • both systems according to the invention in which both substrate plates have an orientation layer made of a highly fluorinated polymer
  • systems according to the invention in which only one orientation layer noses on a highly fluorinated polymer, while the other is, for example, conventionally formed advantageous properties and in particular by cheap Values for the operating voltage are marked.
  • Systems according to the invention are also preferred which contain two orientation layers consisting of highly fluorinated polymer, the two orientation layers, however, being characterized by different manufacturing conditions, such as, for example, annealing temperatures.
  • symmetrical systems which have two orientation layers consisting of highly fluorinated polymer, which have been subjected to the same manufacturing conditions.
  • orientation layers By varying the production conditions of the orientation layers based on highly fluorinated polymers and by combining suitable combinations of these orientation layers with one another or also by combinations of these orientation layers with conventional ones
  • Dielectric positive, nematic or nematic-cholesteric liquid-crystalline media are used in the systems according to the invention. These contain 2-45 and in particular 3-39 components, which are preferably selected from nematic or nematogenic (Monotropic or isotropic) substances, in particular substances from the classes of biphenyls, terphenyls, phenyl- or cyclohexylbenzoates, cyclohexane-carboxylic acid phenyl- or cyclohexyl-esters, phenyl- or cyclohexyl-esters of cyclohexylbenzoic acid, phenyl- or cyclohexyl-esters of cyclohexyl-cyclo-hexano-cyclo-hexo-cyclo-hexo-cyclohexyl , Cyclohexylphenyl ester of benzoic acid, cyclohexane carboxylic acid or cyclohexy
  • the 1,4-phenylene groups in these compounds can also be fluorinated.
  • L and E which may be the same or different, each independently represent a bivalent radical from the group consisting of -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe- Cyc-, -Cyc-Cyc-, -pyr-, -Dio-, -G-Phe- and -G-Cyc- as well as their Speigel pictures group formed, with Phe unsubstituted or substituted by fluorine-1,4-phenylene, Cyc trans-l, 4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, pyr pyrimidine 2,5-diyl or pyridine-2,5-diyl, dio 1,3-dioxane-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) ethyl, pyrimidine-2,5-diyl, Pyridine-2,5-diyl
  • one of the radicals L and E is Cyc, Phe or Pyr.
  • E is preferably Cyc, Phe or Phe-Cyc.
  • the media according to the invention preferably contain one or more components selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which L and E are selected from the group Cyc, Phe and Pyr and at the same time one or more components are selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which one of the radicals L and E is selected from the group Cyc, Phe and Pyr and the other radical is selected from the group -Phe-Phe-, -Phe- Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-, and optionally one or more components selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which the
  • Residues L and E are selected from the group -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-.
  • R 'and R''in the compounds of the sub-formulas la, 2, a, 3a, 4a and 5a each independently of one another denote alkyl, alkenyl, akoxy, alkenyloxy or alkanoyloxy having up to 8 carbon atoms. In the mesites of these compounds, R 'and R''are different from one another, one of these radicals being alkyl or alkenyl.
  • R '1 is -CN, -CF 3, -OCF 3, F, Cl or NCS; R has the meaning given for the compounds of the formulas Ia to 5a and is preferably alkyl or alkenyl.
  • R 1 ' is particularly preferably selected from the group consisting of -F, Cl, CF 3 and -OCF 3 .
  • R 1 ' is particularly preferably selected from the group consisting of -F, Cl, CF 3 and -OCF 3 .
  • other variants of the intended substances in compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5 are also common. Many such substances or mixtures thereof are commercially available. All of these substances can be obtained by methods known from the literature or by analogy.
  • the liquid crystal media used in the systems according to the invention preferably contain, in addition to components from the group of the compounds Ia, 2a, 3a, 4a and 5a (group 1), also components from the group of the compounds Ib, 2b, 3b, 4b and 5b (Group 2), the shares of which are preferably as follows:
  • Group 1 20 to 90%, in particular 30 to 90%
  • group 2 10 to 80%, in particular 10 to 50%
  • the systems according to the invention are preferably controlled by an active matrix, ie the individual pixels are switched by active non-linear elements such as transistors (thin film transistor TFT, metal oxide semiconductor MOS transistors), diodes (metal-insulator-metal MIM diodes) or varistors tet; an overview of active control methods can be found, for example, in E. Kaneko, Liquid Crystal TV Displays, KTK Scientfic Publishers, Tokyo, 1978, chap. 6 and 7. Actively controlled systems according to the invention are based in particular on TN cells, but it is also possible to use cells with other twist angles ⁇ between 0 ° and 600 °. Such systems are new and preferred and are the subject of this invention.
  • active non-linear elements such as transistors (thin film transistor TFT, metal oxide semiconductor MOS transistors), diodes (metal-insulator-metal MIM diodes) or varistors tet; an overview of active control methods can be found, for example, in E. Kaneko, Liquid
  • Systems according to the invention with orientation layers made from fluorinated polymers are often characterized by a very high resistance; they are therefore particularly suitable for actively controlled systems, where a reduction in the resistance z. B. by contamination of the liquid crystal through the orientation layers or as a result of a reaction of the liquid crystal with the orientation layers in order to achieve a high holding ratio must be avoided as far as possible.
  • the systems according to the invention are further preferably operated with a passive multiplex control; an overview of passively controlled systems can be found e.g. in E. Kaneko, loc. cit. , Chap. 4.
  • Systems according to the invention which are passively controlled with low to relatively high multiplex rates from 1: 2 to about 1: 300 are preferred. Multiplex rates that are less than
  • the electro-optical systems according to the invention are characterized by advantageous properties and in particular by advantageous values for the operating voltage. This often leads to a considerable simplification and thus cheaper driver electronics, since, for example, voltage doublers can be dispensed with. The electro-optical systems according to the invention are therefore of considerable economic importance.
  • trans-4-propylcyclohexylcyclohexane carboxylic acid p-pentylphenyl ester 5% trans-, trans-4-butylcyclohexylcyclohexanecarboxylic acid p-propylphenyl ester 5% trans-, rans-4-butylcyclohexylcyclohexanecarboxylic acid p-pentylphenyl ester 3% 4, '-Bis- (trans-4-propylcyclohexyl) biphenyl
  • V 10.0.20 2 ' 8 V b)
  • a conventional TN cell with a twist angle of -90 ° is considered, which has low-tilt polymid orientation layers.

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Description

Elektrooptisches System
Die Erfindung betrifft elektrooptische Systeme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit verringerter Betriebs¬ spannung sowie ein Verfahren zur Erniedrigung der Be- triebsspannung elektrooptischer Systeme.
Zur Charakterisierung der elektrooptischen Eigenschaften derartiger Systeme werden üblicherweise Transmissions- Spannungs-Diagramme verwendet, aus denen die wichtigen Parameter Schwellenspannung V., , SättigungsSpannung V , und Steilheit der elektrooptischen Kennlinie y entnommen werden können.
Die Schwellen- und Sättigungsspannung können z. B. fol¬ gendermaßen definiert werden
und
wobei Vv „ diejenige Spannung ist, bei der bei einer Temperatur von Z °C eine Transmission von X % bei einem Beobachtungswinkel von θ = Y° beobachtet wird . Bei dieser Definition sei vorausgesetzt, daß V _ _ ≥ V 2 _ , d . h. es wird ein System betrachtet, das im geschalteten Zustand die höhere Transmission aufweist. Das ist z.B. bei einer TN-Zelle, die sich zwischen parallelen Polari¬ satoren befindet, der Fall.
im Fall V10^2Q > Vgo 0 20, der z.B. bei TN-Zellen zwischen gekreuzten Polarisatoren beobachtet wird, setzt man dagegen zweckmäßigerweise:
Eine wesentliche Forderung zur Verbesserung elektroopti- scher Systeme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist die Verringerung der jeweiligen Betriebsspannung, d.h. der Schwellen- und/oder SättigungsSpannung. Dies kann zu einer erheblichen Vereinfachung und Verbilligung der
Teiberelektronik führen und/oder z.B. die Verwendung billiger Zn-C-Batterien oder Akkumulatoren mit relativ niedrigen Klemmenspannungen anstelle der relativ teuren
Li-Batterien ermöglichen.
Zur Verringerung der Betriebsspannung ist bisher insbeson¬ dere versucht worden, die dielektrischen Eigenschaften der verwendeten Flüssigkristallmischung zu beeinflussen. So kann die dielektrische Anisotropie Δε durch Verwendung hochpolarer 4-substituierter Benzonitrile erhöht und damit die Schwellenspannung erniedrigt werden. Allerdings wird insbesondere bei hohen Benzonitril-Konzentrationen die er- zielbare dielektrische Anisotrope Δε durch die Ausbildung von Dimeren mit antiparalleler Korrelation der molekularen Dipole begrenzt. Daneben genügen die Temperatur- und UV- Stabilität benzonitrilhaltiger Flüssigkristallmisch- gen extrem hohen Anforderungen, wie sie z.B. bei mit einer aktiven Matrix angesteuerten Systemen gestellt werden, häufig nicht (s. z.B. H. J. Plach et al., Liquid crystal mixtures for active matrix displays using new terminally fluorinated compounds, SID '90, Las Vegas, May 1990). SFM-Verbindungen (super fluorinated materials), die z.B. -F, -OCF3 , -OCHF2 oder -CF3 als ter inale Gruppe enthal¬ ten (s. z.B. H. J. Plach et al., loc. cit.), sind dem¬ gegenüber zwar durch eine extrem hohe Stabilität, gleich¬ zeitig jedoch auch durch eine häufig nur mittlere bis hohe dielektrische Anisotropie Δε gekennzeichnet.
Hieraus ergibt sich, daß die Betriebsspannung elektro- optischer Systeme durch die Optimierung der verwendeten Flüssigkristallmaterialien nur innerhalb gewisser Grenzen variiert und nicht beliebig gesenkt werden kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, elektrooptische Systeme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzu¬ stellen, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Systemen insbesondere durch niedrige Betriebsspannungen auszeichnen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenen Erfindung ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres aus der fol- genden detaillierten Beschreibung der Erfindung sowie aus den beigefügten Figuren.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgaben gelöst werden können, wenn zumindest eine der Orientierungsschichten des elektro¬ optischen Systems aus einem transparenten, hochfluorierten Polymer besteht.
Gegenstand der Erfindung sind elektrooptische Systeme, welche
eine elektrisch ansteuerbare, dielektrisch positive, verdrillte nematische Flüssigkristallschicht zwischen 2 Substraten enthalten die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, enthalten Elektrodenschichten mit darüber liegenden Orientie¬ rungsschichten auf den Innenseiten der Substrate aufweisen, wobei durch die Orientierungsschichten eine im wesentlichen parallele Randorientierung der Fiüs- sigkristallmoleküle erfolgt
- statisch oder durch eine aktive Matrix oder durch eine passive Matrix mit niedrigen bis relativ hohen Multiplexraten angestuert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Orientie- rungsschichten aus einem transparenten, hochfluorierten Polymer besteht.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Verringerung der Betriebsspannung von elektrooptischen Systemen, enthaltend
- eine elektrisch ansteuerbare, dielektrisch positive, verdrillte nematische Flüssigkristallschient zwischen 2 Substraten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden
Elektrodenschichten mit darüber liegenden Orientie- rungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten, wobei durch die Orientierungsschichten eine im wesentlichen parallele Randorientierung der Flüs- sigkristallmoleküle erfolgt
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Orientierungs- schicht aus einem dünnen, transparenten und hochfluorier¬ tem Polymer hergestellt wird.
Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Systeme enthalten mindestens eine elektrisch ansteuerbare, dielektrisch positive, verdrillte nematische Flüssigkristallschicht mit einem Twistwinkel 0 < ψ ≤ 600 °C, die sich zwischen 2 Substraten oder Trägerplatten befindet, welche mit einer Umrandung eine Zelle bilden. Der Begriff nematisch ist hier weit gefaßt und umschließt auch nematisch-chole- sterische Flüssigkristalle.
Flüssigkristallzellen mit Twistwinkeln ψ zwischen etwa 80° und 100° werden üblicherweise als TN-Zellen bezeich¬ net (twisted nematic); der Aufbau derartiger Zellen ist z.B. in Thermotropic Liquid Crystals, G.W. Gray [ed.J, S. 77 ff. beschrieben. Flüssigkristallzellen mit ψ > 100° heißen im allgemeinen STN-Zellen (supertwisted nematic), während für Zellen mit ιiι < 80° in P 40 10 503 die Bezeich¬ nung LTN-Zelle (low-twisted nematic) vorgeschlagen wurde. Eine kurze Beschreibung von STN-Displays findet sich z.B. in B.S. Scheuble, Liquid Crystal Displays with High Infor¬ mation Content, Kontakte, 1/89, S. 34-38, Darmstadt.
Auf den Innenseiten der Substrate befinden sich Elektro¬ denschichten, welche z.B. aus dünnen, ebenen und transpa¬ renten Indium-Zinnoxid- (ITO) oder Indiumoxidschichten (ln„0„ ) bestehen. Handelt es sich um ein farbwiedergabe- taugliches System, weist mindestens eines der beiden Substrate zwischen seiner dem Flüssigkristall zugewandten Fläche und der Elektrodenschicht eine weitere Schicht auf, die die organischen Farbmaterialien enthält. Zwischen Elektroden- und Orientierungsschichten können weitere Schichten wie z.B. Ausgleichs- und Isolierschichten angeordnet sein.
Auf den Innenseiten der Substrate befinden sich Orientie¬ rungsschichten, welche direkt mit dem Flüssigkristall in Kontakt stehen und eine im wesentlichen planare Rando¬ rientierung der Flüssigkristallmoleküle bewirken. Dabei weisen die Flüssigkristallmoleküle einen gewissen Anstell¬ winkel oder Pretilt α auf, wobei die Größe des erforder- liehen Pretilts im allgemeinen von dem Verdrillungswinkel ψ der Flüssigkristallschicht bestimmt wird. Während LTN- und TN-Zellen üblicherweise relativ niedrige Tiltwinkel von z.B. 0° ≤ et ≤ 10° undinsbesondere 0,5° ≤ a ≤ 5° auf- weisen (low-tilt alignment),sind STN-Zellen im allgemeinen durch höhere Anstellwinkelvon z.B. 2° ≤ α < 90° und insbesondere von mehr als 5° und weniger als 45° gekenn¬ zeichnet (high-tilt alignment).
Zur Erzeugung einer planaren OrientierungsSchicht mit kleinem Pretilt werden bisher üblicherweise Polymer¬ schichten, z.B. Polyimid- oder Polyvinylalkoholschichten, verwendet, denen durch Reiben, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Druckanwendung, eine einheitliche Orientierung gegeben wird. Die Aufreinigung dieser Orien- tierungsschichten ist jedoch häufig schwierig und es kann zu einer Kontamination des Flüssigkristalls und damit zu einer Reduzierung des elektrischen Widerstands des Flüssig¬ kristalls kommen, was insbesondere bei durch eine aktive Matrix angesteuerten elektrooptischen Systemen problema- tisch ist (s. z.B. H.J. Plach et al., loc. cit. ) . Planare Orientierungsschichten mit höheren Anstellwinkeln können durch Schrägbedampfung mit anorganischen Materialien wie z.B. Siliciumoxid oder Magnesiumfluorid erhalten werden.
Eine Übersicht über bisher übliche Ausrichtungstechniken findet sich z.B. in Thermotropic Liquid Crystals, G.W. Gray [ed.], S. 75-77.
In P 40 15 869 wird vorgeschlagen, transparente, hoch¬ fluorierte, vorzugsweise perfluorierte,amorphe, alipha- tische oder alicyclische Polymere als Orientierungsschicht für passiv angesteuerte, hochauflösende Flüssigkristall¬ anzeigen zu verwenden, da mit diesen Materialien pianare Orientierungsschichten mit hohem Pretilt erhalten werden können, welche im Vergleich zu herkömmlichen Orientierungs- schichten deutlich niedrigere Tempertemperaturen erfordern. Es wurde nun gefunden, daß die Betriebsspannung von elek¬ trooptischen Systemen erheblich verringert werden kann, wenn mindestens eine Orientierungsschicht aus einem dünnen, transparenten und hochfluoriertem Polymer hergestellt wird. Dieses Verfahren zur Erniedrigung der Betriebsspannung ist neu und Gegenstand der Erfindung.
In Beispiel la) ist eine erfindungsgemäße TN-Zelle ange¬ geben, deren Orientierungsschichten bei 100 °C getempert wurden, und in Fig. 1 ist für dieses System die bei sta- tischer Ansteuerung gemessene Transmission als Funktion der Spannung aufgetragen.
Aus Fig. 1 ergibt sich für die Schwellen- bzw. Sätti¬ gungsspannung dieses Systems:
V = l 4 v 90,0,20 ' V10,0,20 = 2'5 V
Die Zelle weist einen ausgezeichneten Kontrast von 600 : 1 auf. Die Einschaltzeit, die definiert ist als die für den Übergang vom völlig transparenten Zustand mit T *= 100 % zum Zustand mit T = 10 % benötigt Zeit, beträgt 1,5 ms, während die für den Übergang vom Zustand mit T = 0 % zum Zustand mit T = 80 % benötigte Ausschaltzeit t = 22 ms beträgt.
Zum Vergleich wird die in Beispiel 1c) beschriebene her¬ kömmliche TN-Zelle mit einem Twistwinkel von 90° betrachtet, die low-tilt Polyimid-Orientierungsschichten aufweist. Für die Schwellen- und Sättigungsspannung werden für dieses herkömmliche System bei statischer Ansteuerung die folgenden Werte erhalten:
V90,0,20 = 1'8 V V10,0,20 = 2'6 V Ein Vergleich der Meßergebnisse zeigt, daß bei dem erfin¬ dungsgemäßen System deutlich niedrigere Werte für die Schwellen- und Sättigungsspannung beobachtet werden als bei den herkömmlichen TN-Zellen. Bei dem erfindungsgemäßen System ist der Wert für die Schwellenspannung u etwa 22 % und für die SättigungsSpannung um etwa 4 % kleiner als bei dem herkömmlichen System.
In Fig. 2 ist die Transmissions-Spannungskurve für das erfindungsgemäßes System aus Beispiel lb) gezeigt, bei dem die Orientierungsschichten bei einer Temperatur von T = 250 °C getempert wurden. Durch die Erhöhung der Tempertemperatur der Orientierungsschichten wird eine erhebliche Verringerung der Schwellen- und Sättigungs- spannung erreicht:
V90,0,20 = °'4 V
V10,0,20 = 1'8 V
Dies bedeutet im Vergleich zu der herkömmlichen TN-Zelle mit low-tilt Polyimid-Orientierungsschichten eine Ver¬ ringerung der Schwellenspannung um 77 % und eine Ver- ringerung der SättigungsSpannung um 32 %. Der bei diesem erfindungsgemäßen System mit einer Tempertemperatur der Orientierungsschichten von 250 °C gefundene Kontrast ist mit 50:1 noch immer ausgezeichnet.
Die in den Beispielen la) und lb) beschriebenen erfin- dungsgemäßen Systeme und das zu Vergleichszwecken heran¬ gezogenen herkömmlichen System aus Beispiel lc) sind im 1. Transmissionsminimum betrieben worden (d = 4 μm, Δn = 0,13, d - Δn = 0,52). Im 2. Transmissionsminimum werden zwar sowohl für erfindungsgemäße als auch für herkömmm- liehe Systeme höhere Werte für die Schwellen- und Sätti¬ gungsspannung gefunden als im 1. Transmissionsminimum, wobei jedoch die im 2- Transmissionsminimum gefundenen Werte für erfindungsgemäße Systeme ebenfalls deutlich niedriger sind als für herkömmliche Systeme.
Die bei den erfindungsgemäßen Systemen beobachteten Werte für die Schwellen- und SättigungsSpannung werden auch durch die Konzentration des oder der verwendeten chiralen Dotierstoffe beeinflußt. So werden für das in Beispiel la) beschriebene erfindungsgemäße System bei einer Erhö¬ hung der Dotierstoffkonzentration von 0,064 % auf 0,215 % unter der Beibehaltung der übrigen Zellparameter höhere Werte für die Betriebsspannung gefunden:
V90,0,20 = 1'6 V
V10,0,20 = 2'8 V
Die Betriebsspannungen, der Kontrast, die Schaltzeiten und der Pretilt der erfindungsgemäßen Systeme können durch Variation der Herstellungsbedingungen des Systems sowie von Parametern der verwendeten Flüssigkristall- mischung beeinflußt und zum Beispiel im Hinblick auf die jeweilige Anwendung und die verwendete Treiberelektronik optimiert werden.
Von besonderer Bedeutung sind dabei die Herstellungs¬ bedingungen der Orientierungsschicht wie z.B. das je¬ weils verwendete fluorierte Polymer und/oder Lösungsmittel, die angewendete mechanische Behandlung und insbesondere die Tempertemperatur.
Es hat sich gezeigt, daß die Orientierungsschichten aus hochfluorierten Polymeren und insbesondere hochfluorier¬ ten, amorphen, aliphatischen oder alicyclischen Polymeren hergestellt werden können. Diese werden üblicherweise in einem Lösungsmittel, wie z.B. fluorierten und insbesondere perfluorierten Kohlenwasserstoffen, gelöst und auf die Substratplatte aufgebracht. Durch Abschleudern der Lösung von der Oberfläche und Verdampfen des verbleibenden Lösungs¬ mittels wird eine dünne transparente Schicht erhalten, die einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Die Tempertemperatur ist üblicherweise größer als 50 °C und vorzugweise größer als 100 °C. Erfindungsgemäße elektrooptische Systeme, deren Orientierungsschichten bei einer Temperatur zwischen 50 °C ≤ T ≤ 350 °C und insbesondere zwischen 70 °C ≤ T ≤ 325 °C getempert werden, weisen ganz beson¬ ders günstige Eigenschaften auf. Dabei ist zu beachten, daß die jeweils optimale Tempertemperatur u.a. auch von der Glastemperatur des verwendeten Polymers abhängt. Im An¬ schluß an die Wärmebehandlung wird den Orientierungs- schichten durch Reiben oder ähnliche mechanische Prozesse, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Druckanwendung, eine einheitliche Ausrichtung gegeben.
Es hat sich gezeigt, daß sowohl erfindungsgemäße Systeme, bei denen beide Substratplatten eine Orientierungsschicht aus einem hochfluorierten Polymer aufweisen, als auch solche erfindungsgemäße Systeme, bei denen nur eine Orien¬ tierungsschicht auf einem hochfluorierten Polymer nasiert, während die andere z.B. herkömmlich ausgebildet ist, durch vorteilhafte Eigenschaften und insbesondere durch günstige Werte für die Betriebsspannung gekennzeichnet sind. Bevor¬ zugt sind auch erfindungsgemäße Systeme, die 2 aus hoch¬ fluoriertem Polymer bestehende Orientierungsschichten enthalten, wobei die beiden Orientierungsschichten je- doch durch unterschiedliche Herstellungsbedingungen wie z.B. Tempertemperaturen gekennzeichnet sind. Besonders bevorzugt sind auch symmetrische Systeme, die 2 aus hoch¬ fluoriertem Polymer bestehende Orientierungsschichten aufweisen, welche gleichen Herstellungsbedingungen unter- worfen wurden.
Durch Variation der Herstellungsbedingungen der auf hoch¬ fluorierten Polymeren basierenden Orientierungsschichten sowie durch Zusammenstellung geeigneter Kombinationen dieser Orientierungsschichten untereinander oder auch von Kombi- - nationen dieser Orientierungsschichten mit herkömmlichen
Orientierungsschichten und/oder durch Variation der Dotierung des verwendeten flüssigkristallinen Mediums mit chiralen Dotierstoffen kann der erzielbare Gesamttilt in einem weiten Bereich zwischen nahezu völlig planarer Orientierung ( = 0 ) und homöotroper Orientierung (o = 90°) variiert werden. Wegen der relativ großen Var ationsmöglichkeiten ist es praktisch immer möglich, den für einen bestimmten Zelltyp erforderlichen Pretilt einzustellen und gleich¬ zeitig die elektrooptischen Eigenschaften des Systems wie Betriebsspannung, Kontrast, Schaltzeiten und Steil¬ heit zu optimieren. Die Variationsmöglichkeiten sind im Rahmen dieser Beschreibung angegeben und beschrieben, so daß der Fachmann die Optimierung für einen speziellen Zelltyp ohne weiteres erfinderisches Zutun ausführen kann.
In den erfindungsgemäßen Systemen werden dielektrisch positive, nematische oder nematisch-cholesterische flüssigkristalline Medien verwendet. Diese enthalten 2-45 und insbesonder 3-39 Komponenten, die vorzugsweise ausgewählt werden aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cylohexylbenzoate, Cylohexan-Carbonsäure- phenyl- oder cyclohexyl-ester, Phenyl- oder Cyclohexyl- ester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexyl- ester der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Cyclohexyl- phenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclo- hexane, Cylohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexyl- cyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4'- Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimi- dine, Phenyl- oder Cyclohexypyridine, Phenyl- oder Cyclo- hexyldione, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2- Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, l-Phenyl-2-cyclo- hexylethane, l-Cyclohexyl-2-(4-phenyl-cyclohexy)-ethane, l-Cyclohexyl-2-biphenylylethane, l-Phenyl-2-cyclohexyl- phenylethane und Tolane.
Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein.
Erfindungsgemäß verwendbar sind weiter vorzugsweise Verbindungen, die sich durch die Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisieren lassen:
R'-L-E-R' * 1 R'-L-COO-E-R' ' 2
R'-L-OOC-E-R* ' 3
R'-L-CH2CH2-E-R* ' 4
R'-L-CC-E-R* ' 5
In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Speigelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor sub¬ stituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-l,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans- 1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5- diyl oder l,3-Dioxan-2,5-diyl bedeuten.
Vorzugsweise ist einer der Rest L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugs- weise enthalten die erfindunsgemaßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt s nd aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4, und 5, worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenen¬ falls eine oder mehrer Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin die
Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.
R' und R' ' bedeuten in den Verbindungen der Teilformeln la, 2,a, 3a, 4a und 5a jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Akoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Bei den mesiten dieser Verbindungen sind R' und R' ' voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste mesit Alkyl oder Alkenyl ist. In den Verbindungen der Teilformeln lb, 2b, 3b, 4b und 5b bedeutet R' 1 -CN, -CF3, -OCF3, F, Cl oder-NCS; R hat dabei die bei den Verbindungen der Teilformeln la bis 5a angegegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl. Besonders bevorzugt ist R1 ' ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -F, Cl, CF3 und -OCF3. Aber auch andere Varianten der vorgesehenene Sustituen- ten in en Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 sind gebräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.
Die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssig¬ kristallmedien enthalten vorzugsweise neben Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen la, 2a, 3a, 4a und 5a (Gruppe 1) auch Komponenten aus der Gruppe der Verbindun¬ gen lb, 2b, 3b, 4b und 5b (Gruppe 2), deren Anteile vor¬ zugsweise wie folgt sind:
Gruppe 1: 20 bis 90 %, insbesondere 30 bis 90 %, Gruppe 2: 10 bis 80 %, insbesondere 10 bis 50 %,
Die in den Beispielen la) und lb) beispielhaft wiederge¬ gebenen experimentellen Egebnisse wurden für erfindungs¬ gemäße Systeme erhalten, die auf einer statisch ange¬ steuerten TN-Zelle mit einem Verdrillungswinkel ψ=90 ° basieren.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf der¬ artige Systeme begrenzt. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß erfindungsgemäße Systeme, die auf einer LTN-, TN- oder STN-Zelle basieren und einen Twistwinkel 0 < ψ ≤ 600° aufweisen, durch vorteilhafte Werte für die Betriebs- Spannung gekennzeichnet sind. Derartige Systeme sind neu und bevorzugt und Gegenstand dieser Erfindung. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Systeme, die auf einer LTN- oder TN-Zelle oder auf einer STN-Zelle basieren, welche einen Twistwinkel ψ <_ 270°, insbesondere jedoch ψ ≤ 220° und ganz besonders ψ ≤ 180° aufweist. Die erfindungsgemäßen Systeme werden vorzugsweise von einer aktiven Matrix angesteuert, d.h. die einzelnen Bildpunkte werden durch aktive nichtlineare Elemente wie z.B. Transistoren (thin film transistor TFT, metal oxide semiconductor MOS Transistoren), Dioden (metal - insulater - metal MIM Dioden) oder Varistoren geschal¬ tet; eine Übersicht über aktive Ansteuerungsverfahren findet sich z.B. in E. Kaneko, Liquid Crystal TV Dis¬ plays, KTK Scientfic Publishers, Tokyo, 1978, Kap. 6 und 7. Aktiv angesteuerte erfindungsgemäße Systeme basie¬ ren insbesondere auf TN-Zellen, aber auch die Verwendung von Zellen mit anderen Verdrillungswinkeln ψ zwischen 0° und 600° ist möglich. Derartige Systeme sind neu und bevorzugt und Gegenstand dieser Erfindung. Erfindungs- gemäße Systeme mit aus fluorierten Polymeren hergestell¬ ten Orientierungsschichten sind häufig durch einen sehr hohen Widerstand gekennzeichnet; sie sind daher beson¬ ders für aktiv angesteuerte Systeme geeignet, wo eine Verringerung des Widerstands z. B. durch eine Kontamina- tion des Flüssigkriεtalls durch die Orientierungsschichten oder infolge einer Reaktion des Flüssigkristalls mit den Orientierungsschichten zur Erzielung eines hohen holding ratios möglichst vermieden werden muß.
Die erfindungsgemäßen Systeme werden weiter bevorzugt mit einer passiven Multiplexansteuerung betrieben; ein Überblick über passiv angesteuerte Systeme findet sich z.B. in E. Kaneko, loc. cit. , Kap. 4. Erfindunsgemäße Systeme, die passiv mit niedrigen bis relativ hohen Multi- plexraten von 1 : 2 bis etwa 1 : 300 angesteuert werden, sind bevorzugt. Multiplexraten, die kleiner sind als
1 : 200, insbesondere jedoch 1 : 128 nicht überschreiten und ganz besonders kleiner sind als 1 : 100, sind beson¬ ders bevorzugt. Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Systeme sind durch vorteilhafte Eigenschaften und insbesondere durch vorteil¬ hafte Werte für die Betriebsspannung charakterisiert. Dies führt häufig zu einer erheblichen Vereinfachung und damit Verbilligung der Treiberelektronik, da z.B. auf Spannungs¬ doppier verzichtet werden kann. Den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen kommt daher eine erhebliche wirtschaftliche bedeutung zu.
Die im folgenden angegebenen Beispiele sollen die Erfin¬ dung erläutern, ohne sie jedoch zu begrenzen:
Beispiel 1
a) Zur Herstellung eines erfindunsgemäßen Systems wird auf mit Elektroden-, Ausgleichs- und Isolierschichten versehene Substratplatten eine l%igen Lösung von Teflon AF 1600 (Handelsprodukt der Fa. Dupont) in dem perfluorierten Fluor-Kohlenwasserstoff Fluorinert FC 40 (Handelsprodukt der Fa. 3M) aufgebracht und nach einer Einwirkzeit von 30 Sekunden bei 1000 U/min
30 Sekunden lang abgeschleudert. Nach Durchtrocknung der Orientierungsschicht wurde diese bei 100 °C getempert.
Zwei der so hergestellten Substratplatten werden mit einer Umrandung versehen und die so erhaltene Zelle wird mit einer aus
12 % p-trans-4-Ethylcyclohexyl-benzonitril
10 % p-trans-4-Propylcyclohexyl-benzonitril
10 % p-trans-4-Butylcyclohexyl-benzonitril 3 % 4-Methyl-4'-ethoxytolan
4 % 4-Methoxy-4*-ethyltolan
5 % 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4'-methoxytolan 5 % 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4'-ethoxytolan 5 % 4-(trans-4-Propylcyclohexyl)-4'-propoxytolan
13 % trans-4-Propylcyclohexancarbonsäure-trans-4- propylcyclohexylester 10 % trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-trans-4- propylcyclohexylester 5 % trans-,trans-4-Propylcyclohexylcyclohexan- carbonsäure-p-propylphenylester
5 % trans-,trans-4-Propylcyclohexylcyclohexan- carbonsäure-p-pentylphenylester 5 % trans-,trans-4-Butylcyclohexylcyclohexan- carbonsäure-p-propylphenylester 5 % trans-, rans-4-Butylcyclohexylcyclohexan- carbonsäure-p-pentylphenylester 3 % 4, '-Bis-(trans-4-propylcyclohexyl)-biphenyl
bestehenden Flüssigkristallmischung befüllt, der als Dotierstoff 0,064 % (R)-l,2-Bis-(4-(trans-4- pentylcyclohexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan zugesetzt wird.
Die Zelle weist einen Zellabstand von 4 μm auf und der Twistwinkel beträgt ψ = 90° .
Nach dem Einfüllen des Flüssigkristalls wird die Zelle zur Isotropisierung für 45 min auf T = 95 °C gehalten. Die Zelle befindet sich zwischen gekreuzten Linearpolarisatoren und ist im geschalteten Zustand dunkel.
In Fig. 1 ist für diese Zelle die bei statischer Ansteuerung gmessene Transmissions-Spannungskurve wiedergegeben.
Bei einer Erhöhung der Dotierstoffkonzentration von C = 0,064 % auf 0,215 % werden für die Schwellen¬ bzw. SättigungsSpannung dieses Systems folgende Werte erhalten:
= 1,6 V
90,0,20
V10,0,20 = 2'8 V b) Es wird ein erfindungsgemäßes System nach dem in Beispiel la) angegebenen Verfahren hergestellt, wobei die Tempertemperatur jedoch zu 250 °C gewählt wird; die übrigen Eigenschaften sind dieselben wie die in Beispiel la) angegebenen (C = 0,064 %).
In Fig. 2 ist für diese Zelle die bei statischer Ansteuerung gemessene Transmissions-Spannungskurve wiedergegeben.
c) Zum Vergleich wird eine herkömmliche TN-Zelle mit einem Twistwinkel von -90° betrachtet, die low-tilt- Polymid-Orientierungsschichten aufweist. Der Zell¬ abstand beträgt d = 4 μm und die Zelle ist mit der in Beispiel la) angegebenen Flüssigkristallmiεchung befüllt, der jedoch anstelle des dort genannten Dotierstoffs dessen Enantiomer, nämlich (S)-1,2-Bis- (4-(trans-4-pentylcyclohexyl)-benzoyl-oxy)-l-phenyl- ethan in einer Konzentration von 0,064% zugefügt ist. Die Zelle wird zur Isotropisierung für 5 Min. auf T = 120 °C gehalten und für die Schwellen- bzw. SättigungsSpannung werden bei statischer Ansteuerung die folgenden Werte erhalten:
V90,0,20 = 1 ' 7 b V V10,0,20 = 2'61 V
Bei einer Änderung der Dotierstoffkonzentration C werden für die Schwellen- bzw. SättigungsSpannung folgende Werte gemessen:

Claims

P atentansp rüche
1. Elektrooptisches System, das
- eine elektrisch ansteuerbare, dielektrisch positive, verdrillte nematische Flüssigkristall- schicht zwischen 2 Substraten enthält, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden
Elektrodenschichten mit darüber liegenden Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Substrate aufweist, wobei durch die Orientierungsschichten eine im wesentlichen parallele Randorientierung der Flüssigkristall¬ moleküle erfolgt
- statisch oder durch eine aktive Matrix oder durch eine passive Matrix mit niedrigen bis relativ hohen Multiplexraten angesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Orientierungsschichten aus einem transparenten, hochfluorierten Polymer besteht.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrillungswinkel 0 < ψ < 600° beträgt.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexrate < 300 beträgt.
4. Verfahren zur Verringerung der Betriebsspannung von elektrooptischen Systemen, enthaltend
eine elektrisch ansteuerbare, dielektrisch positive, verdrillte nematische Flüssigkristall- schicht zwischen 2 Substraten, die mit einer
Umrandung eine Zelle bilden
Elektrodenschichten mit darüber liegenden Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Substrate, wobei durch die Orientierungs- schichten eine im wesentlichen parallele
Randorientierung der Flüssigkristallmoleküle erfolgt
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Orien¬ tierungsschicht aus einem dünnen, transparenten und hochfluorierten Polymer hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsschicht nach dem Aufbringen auf die Trägerplatte bei Temperaturen T > 50 °C getem¬ pert wird.
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