PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19719822A1 19.11.1998
Titel Chipkarte mit bistabiler Anzeige
Anmelder Hoechst AG, 65929 Frankfurt, DE
Erfinder Dübal, Hans-Rolf, Dr., 65343 Eltville, DE
DE-Anmeldedatum 13.05.1997
DE-Aktenzeichen 19719822
Offenlegungstag 19.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.11.1998
IPC-Hauptklasse G02F 1/13
IPC-Nebenklasse G02F 1/137   G09F 9/35   G06K 19/07   C09K 19/06   C09K 19/38   

Beschreibung[de]

Unter einer Chipkarte versteht man im allgemeinen eine Karte aus Kunststoff, beispielsweise im Format übliche Kreditkarten, versehen mit einem integrierten Schaltkreis, welcher Informationen elektronisch gespeichert hat.

Üblicherweise bestehen Chipkarten aus PVC oder ABS und enthalten neben dem integrierten Schaltkreis zusätzlich eine "Antenne" in Form von Flachspulen oder elektrisch leitende Kontakte.

Chipkarten sind beispielsweise als Telefonkarten, Kreditkarten, "Medicards", "Cashcards" usw. bereits in vielfältigem Einsatz.

Für die Zukunft erwartet man ein weiteres Vordringen dieser Technologie in neue Bereiche, wie "Electronic Money", dem Ersatz von Bargeld, Fahrkarten und Pay-TV.

Eine "Smart Card" ist eine Chipkarte, deren integrierter Schaltkreis kontrolliert, wer die gespeicherten Informationen zu welchem Zweck verwendet.

Wünschenswert für Chipkarten ist eine elektronische Anzeige auf der Karte, etwa über den Füllstand. Eine solche Anzeige ermöglicht beispielsweise die Anzeige des auf einer Telefonkarte noch vorhandenen Restbetrages.

Eine solche Anzeige sollte auch ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung sichtbar sein, da weder die Dicke noch die Herstellkosten einer Karte den Einbau einer Batterie erlauben. Die Anzeige muß also eine optische Speicherfähigkeit besitzen.

Aus Gründen der optischen Bistabilität wurden für solche Anwendungen ferroelektrische Flüssigkristalldisplays (FLCD) sowie auch bistabile nematische Anzeigen vorgeschlagen [siehe R. Bürkle, R. Klette, E. Lüder, R. Bunz, T. Kallfass, 1997 International Symposium, Seminar & Exhibition, Society of Information Display, Boston, Massachusetts, Abstract 9.4, Seite 34].

Die Verwendung von FLCD hätte den Vorteil einer niedrigen Arbeitsspannung, die ohne weiteres in einem Bereich von unterhalb 5 Volt liegen kann. Nachteilig bei dieser Technologie ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber Stoß, Druck und Deformation, sowie die schwierige Ausrichtung der smektischen Lagen, die zur Ausbildung kontrastsenkender Deformationen und Störungen der Kristallstruktur neigen.

Bistabile nematische Anzeigen besitzen neben einer ebenfalls starken mechanischen Empfindlichkeit den zusätzlichen Nachteil relativ hoher Schaltspannungen, die oberhalb von 20 V liegen.

Die Aufgabe, ein mechanisch und thermisch stabiles optisch bistabiles Display für den Einsatz in Chipkarten zu finden, das bei Spannungen unterhalb von 15 Volt, vorzugsweise unterhalb von 5 Volt betrieben werden kann, einen hohen Kontrast und eine hohe Helligkeit bzw. Reflektivität besitzt, wird überraschenderweise durch Verwendung von Gemischen aus niedermolekularen und polymeren oder oligomeren FLC gelöst.

Ein Gegenstand der Erfindung ist daher eine Chipkarte, enthaltend ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht aus einer Mischung eines niedermolekularen mit einem poly- oder oligomeren Flüssigkristall besteht.

Das erfindungsgemäße Display kann bei Spannungen >15 V, im allgemeinen >5 V geschaltet werden, ist in einem breiten Temperaturbereich beschreibbar und robust gegenüber alltagsüblichen Belastungen, wie Druck, Biegung oder thermische Deformation.

Das erfindungsgemäße Display weist einen hohen Schaltwinkel, eine niedrige Schaltspannung und eine geringe Temperaturabhängigkeit auf. Defektlinien können unterdrückt werden.

Der niedermolekulare geneigt smektische, optische aktive (ferroelektrische) Flüssigkristall (FLC) besteht vorzugsweise aus einer Mischung niedermolekularer Verbindungen. Arbeitsphase ist vorzugsweise die Sc*-Phase. Vorzugsweise enthalten die Mischungen eine nicht optisch aktive Basismischung, vorzugsweise in einem Anteil von >50%, und eine oder mehrere optisch aktive Verbindungen (Dotierstoffe).

Der niedermolekulare FLC weist im allgemeinen eine Spontanpolarisation von 2 bis 40 nCcm-2 auf.

Geeignete Verbindungen für den niedermolekularen FLC sind dem Fachmann bekannt.

Allgemein geeignete Verbindungen lassen sich z. B. durch die allgemeine Formel (I) beschreiben,



R1(-A1-M1)a(-A2-M2)b-(-A3-M3)c(-A4)-R2 (I)



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutungen haben:

R1, R2 sind gleich oder verschieden

  • a) Wasserstoff,
  • b) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrisches C-Atom) mit 1 bis 20 C-Atomen, wobei
    • b1) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können und/oder
    • b2) eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -CH=CH-, -C/C-, Cyclopropan-1,2-diyl, 1,4-Phenylen, 1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclopentylen ersetzt sein können und/oder
    • b3) ein oder mehrere H-Atome durch F und/oder Cl ersetzt sein können und/oder
    • b4) die terminale CH3-Gruppe durch eine der folgenden chiralen Gruppen (optisch aktiv oder racemisch) ersetzt sein kann:









mit der Maßgabe, daß höchstens einer der Reste R1, R2 Wasserstoff ist;

R3, R4, R5, R6, R7 sind gleich oder verschieden

  • a) Wasserstoff
  • b) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrisches Kohlenstoffatom) mit 1 bis 16 C-Atomen, wobei
    • b1) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O- ersetzt sein können und/oder b2) eine oder zwei CH2-Gruppen durch -CH=CH- ersetzt sein können,
    • c) R4 und R5 zusammen auch -(CH2)4- oder -(CH2)5-, wenn sie an ein Oxiran-, Dioxolan-, Tetrahydrofuran-, Tetrahydropyran-, Butyrolacton- oder Valerolacton-System gebunden sind;
M1, M2, M3, sind gleich oder verschieden -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-O-, -O-CS-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-S-, -S-CH2-, -CH=CH-, -C=-C-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2- oder eine Einfachbindung;

A1, A2, A3, A4 sind gleich oder verschieden 1,4-Phenylen, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyrazin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyridazin-3,6-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch CN und/oder CH3 und/oder F ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl, 1,3-Dithian-2,5-diyl, 1,3-Thiazol-2,4-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, 1,3-Thiazol-2,5-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, Thiophen-2,4-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, Thiophen-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Naphthalin-2,6-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können Phenanthren-2,7-diyl oder 5,10-Dihydrophenanthren-2,7-diyl, wobei jeweils ein, zwei oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können und eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können oder 1,3-Dioxaborinan-2,5-diyl;

a, b, c, sind 0 oder 1; und die Summe aus a, b, c ist 1, 2 oder 3.

Der niedermolekulare Flüssigkristall enthält im allgemeinen 2 bis 35, vorzugsweise 2 bis 25, besonders bevorzugt 2 bis 20 Komponenten.

Die Komponenten des niedermolekularen Flüssigkristalls werden vorzugsweise ausgewählt aus den bekannten Verbindungen mit smektischen und/oder nematischen und/oder cholesterischen Phasen, beispielsweise der Formel (I). Dazu gehören z. B.:

  • - Derivate des Phenylpyrimidins, wie beispielsweise in WO 86/06401, US-4 874 542 beschrieben,
  • - metasubstituierte Sechsringaromaten, wie beispielsweise in EP-A 0 578 054 beschrieben,
  • - Siliziumverbindungen, wie beispielsweise in EP-A 0 355 008 beschrieben,
  • - mesogene Verbindungen mit nur einer Seitenkette, wie beispielsweise in EP-A 0 541 081 beschrieben
  • - Hydrochinonderivate, wie beispielsweise in EP-A 0 603 786 beschrieben,
  • - Phenylbenzoate, wie beispielsweise bei P. Keller, Ferroelectrics 1984, 58, 3 und J. W. Goodby et al., Liquid Crystals and Ordered Fluids, Bd. 4, New York 1984 beschrieben und
  • - Thiadiazole, wie beispielsweise in EP-A 0 309 514 beschrieben.

Als chirale, nicht racemische Dotierstoffe kommen beispielsweise in Frage:

  • - optisch aktive Phenylbenzoate, wie beispielsweise bei P. Keller, Ferroelectrics 1984, 58, 3 und J. W. Goodby et al., Liquid Crystals and Ordered Fluids, Bd. 4, New York 1984 beschrieben
  • - optisch aktive Oxiranether, wie beispielsweise in EP-A 0 263 437 und WO-A 93/13093 beschrieben,
  • - optisch aktive Oxiranester, wie beispielsweise in EP-A 0 292 954 beschrieben,
  • - optisch aktive Dioxolanether, wie beispielsweise in EP-A 0 351 746 beschrieben,
  • - optisch aktive Dioxolanester, wie beispielsweise in EP-A 0 361 272 beschrieben,
  • - optisch aktive Tetrahydrofuran-2-carbonsäureester, wie beispielsweise in EP-A 0 355 561 beschrieben, und
  • - optisch aktive 2-Fluoralkylether, wie beispielsweise in EP-A 0 237 007 und US-5,051,506 beschrieben.

Besonders bevorzugte Komponenten des niedermolekularen Flüssigkristalls sind solche der Gruppen A bis M: A. Phenylpyrimidinderivate der Formel (II) R1-A1-A2-R2 (II)



worin

R1 und R2jeweils Alkyl mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, -CO-S-, -S-CO-, -CHHalogen, -CHCN- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können und worin ein, mehrere oder alle H-Atome durch F ersetzt sein können,

A1 bedeutet 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder eine Einfachbindung, und A2





bedeutet,

wobei Z -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH2O-, -OCH2- oder -CH2CH2- bedeutet. B. Verbindungen mit nur einer Seitenkette der Formel (III) R1(-A1)a(-M1)b(-A2)c(-M2)d(-A3)e(-M3)f(-A4)-H (III)



worin bedeuten:

R1: geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2- Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können,

A1, A2, A3, A4 gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F oder CN ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl oder Naphthalin-2,6-diyl,

M1, M2, M3 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2- oder -CH2-CH2-,

a, b, c, d, e, f null oder eins, unter der Bedingung, daß die Summe aus a + c + e 0,1, 2 oder 3 ist. C. Metasubstituierte Verbindungen der Formel (IV)



worin bedeuten:

R1, R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können,

A1, A2, A3 gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, und A1 auch





M1, M2, M3 gleich oder verschieden, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-,

X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 CH oder N, wobei die Zahl der N-Atome in einem Sechsring 0,1 oder 2 beträgt,

a, b, c, d, e, f sind null oder eins, unter der Bedingung, daß die Summe aus a + c + e 0,1, 2 oder 3 ist. D. Siliziumverbindungen der Formel (V) R1(-A1)j(-M1)k(-A2)l(-M2)m(-A3)n-R2 (V)



worin bedeuten:

R1 geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können,

R2 geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, mit der Maßgabe, daß eine, nicht an Sauerstoff gebundene, CH2-Gruppe durch -Si(CH3)2- ersetzt ist,

A1, A2, A3 gleich oder verschieden 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,

M1, M2 gleich oder verschieden -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, i, k, l, m, n null oder 1, mit der Maßgabe, daß i+1+n=2 oder 3 ist. E. Hydrochinonderivate der Formel (VI)



wobei bedeuten

R1, R2: gleich oder verschieden geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bzw. 3 bis 16 vorzugsweise 1 bzw. 3 bis 10 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, vorzugsweise -O-, -O-CO-, -CO-O-, ersetzt sein können,

R3 -CH3, CF3 oder -C2H5, vorzugsweise -CH3, CF3,

A1, A2 gleich oder verschieden,





F. Pyridylpyrimidine der Formel (VII)



wobei bedeuten

A gleich N und B gleich CH oder A gleich CH und B gleich N, C gleich N und D gleich CH oder C gleich CH und D gleich N,

wobei eine oder zwei CH-Gruppen durch CF-Gruppen ersetzt sein können,

R1, R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können. G. Phenylbenzoate der Formel (VIII)



wobei bedeuten

R1, R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-,

a, b, c, d, e null oder eins, unter der Bedingung, daß a + c + e = 2 oder 3 und b+d=1 oder 2 ist. H. Optisch aktive Phenylbenzoate der Formel (IX)



wobei bedeuten

R1, R2 gleich oder verschieden, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können, und worin wenigstens einer der Reste R1, R2 eine verzweigte, optisch aktive Alkylgruppe ist,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung a, b, c, d, e sind null oder eins, unter der Bedingung, daß die Summe aus a + c + e 2 oder 3 und b+d=1 oder 2 ist. I. Optisch aktive Oxiranether der Formel (X)



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutung haben

* ein chirales Zentrum,

R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können oder die nachfolgende, optisch aktive Gruppe,





R2, R3, R4, R5, R6, R7 gleich oder verschieden, H oder ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 C-Atomen,

P -CH2- oder -CO-

A1, A2, A3 sind gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome jeweils durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-,

a, b, c, d, e null oder eins.

Die asymmetrischen C-Atome des Oxiranrings oder der Oxiranringe können gleich oder verschieden R oder S konfiguriert sein. J. Optisch aktive Oxiranester der Formel (XI)



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutung haben

* ein chirales Zentrum,

R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können,

R2, R3,R4 gleich oder verschieden, H oder ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 C-Atomen,

A1, A2, A3 gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome jeweils durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-,

a, b, c, d, e null oder eins.

Die asymmetrischen C-Atome des Oxiranrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein. K. Optisch aktive Dioxolanether der Formel (XII)



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutung haben

* ein chirales Zentrum,

R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 bzw. 3 bis 22 C-Atomen, wobei auch eine oder zwei nicht benachbarte -CH2-Gruppen durch -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können,

R2, R3,R4 gleich oder verschieden H, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 bzw. 3 bis 10 C-Atomen oder ein Alkenylrest mit 2 bis 16 C-Atomen, wobei R2 und R3 zusammen auch -(CH2)5- sein können,

A1, A2, A3 gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-,

a, b, c, d, e null oder eins.

Asymmetrische C-Atome des Dioxolanrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein. L. Optisch aktive Dioxolanester der Formel (XIII)



in der bedeuten:

R1 geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 bzw. 3 bis 16 C-Atomen, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte -CH2 Gruppen durch -O-, -CO-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sein können,

R2, R3, R4 gleich oder verschieden, H oder ein Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 10 bzw. 2 bis 10 C-Atomen, wobei R2 und R3 zusammen auch -(CH2)5- sein können,

A1, A2, A3, sind gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F ersetzt sein können, trans-1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch -CN und/oder -CH3 ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl,

M1, M2 gleich oder verschieden, -CO-O-, -O-CO-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-CH2-,

a, b, c, d, e null oder eins.

Asymmetrische C-Atome des Dioxolanrings können, gleich oder verschieden, R oder S konfiguriert sein. M. Makrocyclische Verbindungen der Formel (XIV)



mit

n: 0,1

y: -CO-(t-Butyl), -CO-(Adamantyl).

Solche Gemische aus niedermolekularen und poly- oder oligomeren ferroelektrischen Flüssigkristallen ermöglichen bistabile Anzeigen, die wegen des Gehaltes an niedermolekularen Verbindungen von vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, im besonderen aber zwischen 60 und 95 Gew.-%, bei einer hinreichend niedrige Schaltspannung betrieben werden können. Der Gehalt an Polymeren oder Oligomeren ist so gewählt, daß Defektlinien unterdrückt werden und sich ein hoher Schaltwinkel einstellt. Andererseits ist der Polymergehalt niedrig genug, um eine niedrige Schaltspannung und eine geringe Temperaturabhängigkeit zu ermöglichen. Geeignete niedermolekulare FLC Mischungen sind auch kommerziell erhältlich, bespielsweise ®FELlX 13, 14, 15 und 17 (Hoechst AG, Frankfurt/Main, Deutschland), insbesondere ®FELlX 17.

Der polymere oder oligomere Flüssigkristall besteht aus einer oder mehreren ferroelektrischen Polymeren und/oder Oligomeren, Oligomeren sind nach Römpps Chemie Lexikon (9. Aufl., Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1989-92) Verbindungen, in deren Molekül nur wenige konstituelle Einheiten gleicher oder verschiedener Art miteinander verknüpft sind und deren physikalische Eigenschaften sich bei Änderung der Molekülgröße durch Hinzufügen oder Wegnahme einer oder mehrere der konstitutionellen Einheiten - im Gegensatz zum Polymer - deutlich ändern.

Im allgemeinen handelt es sich bei den ferroelektrischen Polymeren um Seitenkettenpolymere. Geeignete Verbindungsklassen sind beispielsweise Polyacrylate, Polyether, Polysiloxane und Polyester.

Bei den Polymeren kann es sich um Homo- und Copolymere handeln, wobei der Begriff Copolymere nicht auf lediglich zwei unterschiedliche konstitutionelle Einheiten beschränkt ist.

Bevorzugte Polymere sind solche der allgemeinen Formel (XV),





wobei





D eine Spacergruppe, und

M eine mesogene Gruppe bedeutet

b kann auch 0 sein.

Bei Copolymeren (b≠0) kann es sich um alternierende (geordnete), statistische und Blockcopolymere handeln.

Bei der Polymerhauptkette handelt es sich bevorzugt um Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyether, Polysiloxane und Polyester.

Verschiedene dem Fachmann bekannte Spacergruppen D (Abstandshalter) können eingesetzt werden, beispielsweise ist D eine Gruppe der Formel



(Y)f-(Z)



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutungen haben:

Y: -COO-, -O-CO-, -O-CO-O-, -O-, -S-;

Z: eine unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 30 C-Atomen, wobei eine oder mehrere, nicht direkt an Sauerstoff gebundene, CH2-Gruppen durch -O- ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, und

f: ist 0 oder 1.

Als mesogene Gruppe M ist eine Gruppe der Formel (XVI) bevorzugt,



-(A1-M1)a(-A2-M2)b(-A3-M3)c(-A4)-R1



wobei die Symbole und Indizes folgende Bedeutungen haben:

R1 ist optisch aktiv und ist

  • a) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrischem C-Atom) mit 1 bis 20 C-Atomen, wobei
    • a1) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -Si(CH3)2- ersetzt sein können und/oder
    • a2) eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -CH=CH-, C/C-, Cyclopropan-1,2-diyl, 1,4-Phenylen, 1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclopentylen ersetzt sein können und/oder
    • a3) ein oder mehrere H-Atome durch F und/oder Cl ersetzt sein können und/oder
    • a4) die terminale CH3-Gruppe durch eine der folgenden chiralen Gruppen (optische aktiv oder racemisch) ersetzt sein kann:









R3, R4, R5, R8, R7 sind gleich oder verschieden

  • a) Wasserstoff
  • b) ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest (mit oder ohne asymmetrisches Kohlenstoffatom) mit 1 bis 6 C-Atomen, wobei
    • b1) eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht terminale CH2-Gruppen durch -O- ersetzt sein können und/oder
    • b2) eine oder zwei CH2-Gruppen durch -CH=CH- ersetzt sein können,
    • c) R4 und R5 zusammen auch -(CH2)4- oder -(CH2)5-, wenn sie an ein Oxiran-, Dioxolan, Tetrahydropyran-, Butyrolacton- oder Valerolacton-System gebunden sind

M1, M2, M3 sind gleich oder verschieden -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-O-, -O-CS-, -O-CS-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-S-, -S-CH2-, -CH=CH-, -C=-C-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2- oder eine Einfachbindung;

A1, A2, A3, A4 sind gleich oder verschieden, 1,4-Phenylen, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyrazin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyridazin-3,6-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN setzt sein können, Pyridin-2,5-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, Pyrimidin-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, wobei ein oder zwei H-Atome durch CN und/oder CH3 und/oder F ersetzt sein können, (1,3,4)-Thiadiazol-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl, 1,3-Dithian-2,5-diyl, 1,3-Thiazol-2,4-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, 1,3-Thiazol-2,5-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, Thiophen-2,4-diyl, wobei ein H-Atom durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein kann, Thiophen-2,5-diyl, wobei ein oder zwei H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt sein können; Naphthalin-2,6-diyl, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl und/oder CN ersetzt ein können oder 1,3-Dioxaborinan-2,5-diyl;

a, b, c sind 0 oder 1; und die Summe aus a, b, c ist 1, 2 oder 3.

Bevorzugt sind mesogene Gruppen der Formel



Z-R1



wobei Z aus der Gruppe









ist und

R1 die oben angegebene Bedeutungen hat.

Besonders bevorzugte Hauptkettenstrukturen sind:

  • a) Poly(methy)acrylate





  • b) Polyether





  • c) Polysiloxane





  • d) Polyester





Q = (CH2)n mit n=1 bis 20 oder 1,4-Phenylen, Naphthalin-2,6-diyl.

Ganz besonders bevorzugt sind Polyacrylate.

Insbesondere bevorzugt als polymerer Flüssigkristall sind die in den folgenden Schriften offenbarten Polymere:



US-4,904,065

US-4,818,807

EP-A-0 231 770

EP-A-0 228 703

EP-A-0 424 461

US-5,288,425

US-5,227,090

EP-A-0 428 542

DE-A 43 00 435.

Auf diese Schriften wird ausdrücklich Bezug genommen, sie gelten durch Zitat als Bestandteil der Beschreibung.

Ganz besonders bevorzugt als polymerer Flüssigkristall ist das folgende Polyacrylat:





Die Herstellung der polymeren, oligomeren und niedermolekularen Flüssigkristallkomponenten erfolgt nach an sich bekannten dem Fachmann geläufigen Methoden, wie sie beispielsweise in Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie. Georg Thieme Verlag Stuttgart oder auch den zitierten Schriften beschrieben werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen enthalten vorzugsweise ≥50 Gew.-% oder niedermolekularen Komponente, besonders bevorzugt 60 bis 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 65 bis 80 Gew.-%.

Die Herstellung der Mischung erfolgt nach an sich bekannten Methoden.

Die Ausbeutung des erfindungsgemäßen Displays erfolgt im allgemeinen direkt oder als Multiplex-Ansteuerung (siehe z. B. Jean Dijon in Liquid Crystals, Application and Uses (Ed. B. Bahadur) Vol. 1, 1990, Chapter 13, pp. 305-360) oder T. Harada, M. Taguchi, K. Iwasa, M. Kai SID 85 Digest, page 131 (1985).

Die verwendeten Kunststoffkanten sind bekannt, und größtenteils kommerziell erhältlich (z. B. Gemplus, http://www.gemplus.fr).

Sie bestehen beispielsweise aus PVC (Polyvinylchlorid), ABS (Acrylnitril-Butadien, -Styrol-Copolymer).

Die erfindungsgemäße Chipkarte eignet sich beispielsweise als Scheckkarte elektronische Fahrkarte oder für Pay-TV.

Die Erfindung durch die Beispiele näher erläutert.

Beispiel

Eine flexible Kunststoffolie (erhältlich z. B. von der Firma Sumitomo Bakelite, Produktbezeichnung FST 5352, Dicke 100 µm, 200 Ω/□ Indium-Zinnoxid-beschichtet) wird in einem fotolithographischen Prozeß strukturiert, so daß ein Elektrodenmuster erhalten wird. Die transparenten Leiterbahnen dieser Elektrodenstruktur werden zur elektrischen Ansteuerung des Displays verwendet. Zwei strukturierte Folien, die Ober- und Unterseite des Displays bilden, werden mit Hilfe eines Kleberahmens zusammen gefügt und mit einem Gemisch aus 19,5 Gew.-% flüssigkristallinem Acrylat und 80 Gew.-% einer ferroelektrischen smC*Breitbereichsmischung (®Felix 17, Hoechst AG, Frankfurt, Deutschland) und einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Abstandhalter-Kugeln gefüllt. Der Kleber wird gehärtet, die Zelle versiegelt, durch langsames Abkühlen auf Betriebstemperatur orientiert und zwischen einem Paar Polarisationsfolien in eine "smart card" eingebaut. Die nach außen geführten Kontakte der Elektroden der Schaltzelle werden mit den entsprechenden Kontakten oder Flachspulen der "smart card" verbunden. Bei Anlegen einer Spannung von 10 V läßt sich diese Zelle bei 25°C betreiben. Struktur des Acrylats




Anspruch[de]
  1. 1. Chipkarte, enthaltend ein ferroelektrisches Flüssigkristalldisplay mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht aus einem Gemisch niedermolekularer und polymerer oder oligomerer Flüssigkristalle besteht.
  2. 2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymer- bzw. Oligomergehalt weniger als 50 Gew.-% beträgt.
  3. 3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten des ferroelektrischen Flüssigkristalldisplays aus beschichteten Polymerfolien bestehen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com