DE3807909A1

DE3807909A1 - Guest-host-fluessigkristallanzeigeelement

Info

Publication number: DE3807909A1
Application number: DE19883807909
Authority: DE
Inventors: Georg Weber; Thomas Dr Geelhaar; Volker Reiffenrath; Reinhard Dr Hittich
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Guest-Host-Flüssigkristall anzeigeelement mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssig kristallmischung mit negativer dielektrischer Aniso tropie enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Verbindungen, mindestens einen chiralen Dotierstoff und mindestens einen pleochroitischen Farbstoff,
- Elektrodenschichten mit darüberliegenden Orientie rungsschichten zur homöotropen Ausrichtung der flüssigkristallinen Verbindungen auf den Innenseiten der Trägerplatten, wobei bei Anlegung eines dielek trischen Feldes die Flüssigkristallmischung von einer homöotropen in eine schraubenförmige Struktur übergeht und die Achse der Schraube dazu neigt, sich senkrecht zu den Trägerplatten auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische Flüssig kristallmischung folgenden Bedingungen genügt:
- - nematischer Phasenbereich von mindestens 60°C,
- - Viskosität von 40 mPa · s oder darunter, und
- - dielektrische Anisotropie Δε -1,0.

Guest-Hoss-Flüssigkristallanzeigeelemente (GH-Anzeige elemente) gemäß des Oberbegriffs sind bekannt, z. B. aus DE 28 26 440 und DE 28 35 863.

Derartige GH-Anzeigeelemente zeichnen sich im Vergleich zu Standard-TN-Anzeigeelementen durch eine wesentlich größere Helligkeit aus, was insbesondere auf das Fehlen von Polarisationsfolien zurückzuführen ist.

Von besonderem Interesse sind GH-Anzeigeelemente mit sehr kurzen Schaltzeiten, insbesondere auch bei tiefen Temperaturen. Zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten wurden bisher insbesondere niedrigviskose Zusätze ver wendet. Die erzielten Schaltzeiten waren jedoch nicht für jede Anwendung ausreichend und insbesondere bei tiefen Temperaturen zu groß. Weiterhin waren die bis herigen Guest-Host-Systeme nur für einen eingeschränkten Temperaturbereich (Indoor-Anwendung) geeignet, da sie im Vergleich zum Host-Material eine deutlich erhöhte Viskosität aufwiesen. In zunehmendem Maße wird heute jedoch ein sehr breiter Temperaturbereich (Outdoor- Anwendung) gefordert, der Guest-Host-Systeme voraussetzt, die gerade bei sehr tiefen Temperaturen noch betrieben werden können.

Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach GH-Anzeigeelementen mit sehr kurzen Schaltzeiten bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, hoher Kennliniensteilheit und niedriger Schwellenspannung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, GH-Anzeige elemente bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße und gleich zeitig sehr kurze Schaltzeiten aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in diesen Anzeigeelementen nematische Flüssigkristallmischungen verwendet, die folgenden Bedingungen genügen:

- nematischer Phasenbereich von mindestens 60°C,
- Viskosität von 40 mPa · s oder darunter, und
- dielektrische Anisotropie Δε -1,0.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Guest-Host- Flüssigkristallanzeigeelement mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssig kristallmischung mit negativer dielektrischer Aniso tropie enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Verbindungen, mindestens einen chiralen Dotierstoff und mindestens einen pleochroitischen Farbstoff,
- Elektrodenschichten mit darüberliegenden Orientie rungsschichten zur homöotropen Ausrichtung der flüssigkristallinen Verbindungen auf den Innenseiten der Trägerplatten, wobei bei Anlegung eines dielek trischen Feldes die Flüssigkristallmischung von einer homöotropen in eine schraubenförmige Struktur übergeht und die Achse der Schraube dazu neigt, sich senkrecht zu den Trägerplatten auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische Flüssig kristallmischung folgenden Bedingungen genügt:
- nematischer Phasenbereich von mindestens 60°C,
- Viskosität von 40 mPa · s oder darunter, und
- dielektrische Anisotropie Δε -1,0.

Gegenstand der Erfindung sind ferner GH-Anzeigeelemente, die folgenden Bedingungen genügen:

- Anteil des (der) chiralen Dotierstoffe(s) ist kleiner als die Menge, bei welcher in Abwesenheit eines elektrischen Feldes in der Flüssigkristallmischung eine spontane Ausbildung einer schraubenförmigen Struktur auftritt.
- Anteil des (der) chiralen Dotierstoffe(s) ist so gewählt, daß die Steigung der schraubenförmigen Struktur nicht wesentlich kleiner ist als die Schichtdicke der Flüssigkristallmischung.
- Dielektrische Anisotropie Δε ist kleiner oder gleich -2.
Flüssigkristallmischung enthält mindestens eine 1,4-disubstituierte 2,3-Difluorbenzolverbindung.
Die 2,3-Difluorbenzolverbindung enthält eine 4-substituierte 2,3-Difluorphenoxy-Gruppe.
Die 2,3-Difluorbenzolverbindung ist eine Verbindung der Formel I,

worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch F, Cl, CN, NCS, CF₃ oder OCF₃,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander
a) trans-1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
b) 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
c) Rest aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen und 1,4-Cyclohexenylen,
wobei die Reste b) durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung,
m und n jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, und
(m + n) 1, 2 oder 3 bedeutet.

Die Flüssigkristallmischung enthält mindestens eine flüssigkristalline Verbindung mit dem Struktur element,

worin Q¹ und Q² unabhängig voneinander trans-1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 2-Fluor-1,4-phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor-1,4-phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens eine der Gruppen Q¹ und Q² 2,3-Difluorphenylen ist.

Die Flüssigkristallmischung enthält mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln A bis G:

worin R^A und R^B jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C- Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann.

Die Flüssigkristallmischung enthält mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln H bis K:

worin n 1 oder 2 ist, im Falle n = 2 die beiden Fluoratome benachbart sind und R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.

Die Flüssigkristallmischung enthält mindestens eine Verbindung der folgenden Formeln L und M:

worin R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Anzeigeelemente, wobei man eine nematische Flüssigkristallmischung in die Zelle einfüllt, die folgenden Bedingungen genügt:

Gegenstand der Erfindung sind schließlich auch ent sprechende Flüssigkristallmischungen zur Verwendung in GH-Anzeigeelementen.

Die einzelnen Verbindungen der Formeln I und A bis M, die in den erfindungsgemäßen GH-Anzeigeelementen ver wendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Bevorzugte erfindungsgemäß verwendbare Flüssigkristall mischungen enthalten vorzugsweise 5-90%, insbesondere 10-70% an Verbindungen der Formel I. Sie enthalten ins gesamt vorzugsweise 10-30, insbesondere 12-20 Komponenten.

Die erfindungsgemäßen Guest-Host-Flüssigkristallanzeige elemente umfassen insbesondere solche mit niedriger Viskosität, die sich vorzugsweise für Outdoor-Anwendungen eignen.

Die erfindungsgemäßen Guest-Host-Flüssigkristallanzeige elemente setzen sich aus einem für den jeweiligen Anwen dungsbereich geeigneten Host-Material, mindestens zwei pleochroitischen Farbstoffen und mindestens einem chiralen Dotierstoff zusammen.

Die Zusammensetzung des Host-Materials ist an sich nicht kritisch, soweit es den geforderten Bedingungen genügt und z. B. Komponenten der Formel I und/oder A bis M ent hält. Prinzipiell können Mischungen aus allen bekannten Flüssigkristallmaterialien verwendet werden. Die wich tigsten als Bestandteile derartiger Host-Mischungen in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formel I charakterisieren,

R¹-A-G-E-R² (I)

worin A und E je ein carbo- oder heterocyclisches Ring system aus der aus 1,4-disubstituierten Benzol- und Cyclohexanringen, 4,4′-disubstituierten Biphenyl-, Phenylcyclohexan- und Cyclohexylcyclohexansystemen, Bicyclooctansystemen, 2,5-disubstituierten Pyrimidin- und 1,3-Dioxanringen, 2,6-disubstituiertem Naphthalin, Di- und Tetrahydronaphthalin, Chinazolin und Tetra hydrochinazolin gebildeten Gruppe,

oder eine C-C-Einfachbindung,
Y Halogen, vorzugsweise Chlor, oder CN,
R³ und R⁴ H, Halogen, vorzugsweise Chlor der Fluor, oder CN und
R¹ und R² Alkyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxy carbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder einer dieser Reste auch CN, NC, NO₂, CF₃, F, Cl oder Br bedeuten.

In den Verbindungen der Formel I können die 1,4-disub stituierten Benzolringe durch bei Flüssigkristallmate rialien übliche laterale Gruppen substituiert sein. Die trans-1,4-disubstituierten Cyclohexanringe können in 1- oder 4-Stellung durch bei Flüssigkristallmate rialien übliche axiale Gruppen substituiert sein.

Bei den meisten dieser Verbindungen sind R¹ und R² von einander verschieden, wobei einer dieser Reste meist eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten sind gebräuch lich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle können nach üblichen Standardmethoden hergestellt werden.

Vorzugsweise werden als Bestandteile der Host-Mischungen Verbindungen der Formeln Ia bis Im

R¹-Cy-Ph-R² (Ia)
R¹-Cy-Ph-Ph-R² (Ib)
R¹-Cy-Ph-Ph-Cy-R² (Ic)
R¹-Cy-Ph-COO-Cy-R² (Id)
R¹-Cy-Ph-OCO-Cy-R² (Ie)
R¹-Ph-Ph-R² (If)
R¹-Ph-Ph-Ph-R² (Ig)
R¹-Dio-Ph-R² (Ih)
R¹-Py-Ph-R² (Ii)
R¹-Cy-COO-Cy-R² (Ij)
R¹-Cy-Cy-COO-Cy-R² (Ik)
R¹-Cy-Cy-OCO-Cy-R² (Il)
R¹-Cy-CH₂-CH₂-Ph-R² (Im)

verwendet, worin Ph eine 1,4-Phenylgruppe, Cy eine 1,4-Cyclohexylgruppe, Dio eine 1,3-Dioxan-2,5-diyl gruppe, Py eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe bedeuten und R₁ und R₂ die angegebene Bedeutung haben.

Die erfindungsgemäßen Guest-Host-Systeme enthalten weiter hin mindestens zwei, bevorzugt 3 bis 5 pleochroitische Farbstoffe. Prinzipiell können als Farbstoffe alle für Guest-Host-Mischungen geeigneten pleochroitischen Farb stoffe verwendet werden. Die wichtigsten dieser Farbstoffe gehören den Klassen der Anthrachinon-, Naphthochinon-, Azo-, Indigo-, und/oder Perylen-Farbstoffe an.

Diese sind in reicher Vielfalt in der Literatur beschrie ben. Der Fachmann kann sich die für den jeweiligen Anwen dungszweck am besten geeigneten Farbstoffe ohne Schwierig keiten heraussuchen. So sind z. B. Anthrachinonfarbstoffe beschrieben in EP 34 832, EP 44 893, EP 48 583, EP 54 217, EP 56 492, EP 59 036, GB 20 65 158, GB 20 65 695, GB 20 81 736, GB 20 82 196, GB 20 94 822, GB 20 94 825, JP-OS 55-123 673, DE 30 17 877, DE 30 40 102, DE 31 15 147, DE 31 15 762, DE 31 50 803 und DE 32 01 120, Naphthochinon farbstoffe beschrieben in DE 31 26 108 und 32 02 761, Azofarbstoffe in EP 43 904, DE 31 23 519, PCT WO 82/2054, GB 20 79 770, JP-OS 56-57 850, JP-OS 56-104 984, US 4,308,161, US 4,308,162, US 4,340,973, T. Uchida, C. Shishido, H. Seki und M. Wada: Mol. Cryst. Liq. Cryst. 39, 39-52 (1977) und H. Seki, C. Shishido, S. Yasui und T. Uchida: Jpn. J. Appl. Phys. 21, 191-192 (1982) und Perylene beschrieben in EP 60 895, EP 68 427 und PCT WO 8/1191.

Nachfolgend sind aus diesen Farbstoffklassen einige Gruppen noch detaillierter angegeben:
a) Anthrachinonfarbstoffe mit S-Alkyl-, S-Cycloalkyl- und/oder S-Aryl-Gruppen, beispielsweise der Formel II

worin
Q NH₂, OH, Alkyl, Aryl, NO₂ oder Halogen und
n 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet,
X jeweils H, SR, NZ₁Z₂ oder Q,
R jeweils Alkyl, Aryl oder Cycloalkyl und
Z¹ und Z² jeweils H, Alkyl, Aryl oder Cycloalkyl bedeuten (bekannt sind derartige Farb stoffe z. B. aus EP 00 59 036), und
b) Anthrachinonfarbstoffe mit substituierten Phenyl- und/oder Cyclohexylgruppen, beispielsweise der Formel III

worin W, X, Y und Z Wasserstoff, NH₂, OH, NHCH₃ oder NHC₂H₅ bedeuten und einer oder zwei der Reste R₁, R₂, R₃ und R₄ eine Gruppe der Teilformeln

-PH-R, -PH-OR, -Cy-R, -Ph-Cy-R oder -Cy-Cy-R

und die anderen Wasserstoff bedeuten, wobei R eine Alkylgruppe mit 1-12 Kohlenstoffatomen ist (bekannt sind derartige Farbstoffe z. B. aus DE 30 40 102) und
c) Naphthochinonfarbstoffe, beispielsweise der Formel IV

worin
X und Y gleich oder verschieden sind und Wasser stoff, Chlor oder Brom,
R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxyalkyl mit bis zu 8 C-Atomen oder eine zyklische Gruppe Z,
Z -Ph-R, -Ph-Ph-R,
-Cy-R, -Cy-Cy-R,
-Ph-Cy-R oder -Cy-Ph-R und
R Alkyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkoxyalkoxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 C-Atomen bedeuten (bekannt sind derartige Farb stoffe z. B. aus DE 31 26 108);
d) Azofarbstoffe, beispielsweise der Formel V

R₁-Ph₁-(N=N-Ph_1+n-)_n-N=N-Ph_2+n-R₂ (V)

worin
R₁ Alkyl oder Alkylsulfonyl,
R₂ Dialkylamino, Monoalkylamino oder eine 5- oder 6gliedrige Cycloalkylaminogruppe und
n 1, 2 oder 3 ist,
wobei an die Benzolringe unter Bildung von Naphthalin strukturen ein zweiter Benzolring kondensiert sein kann (bekannt sind derartige Farbstoffe z. B. aus US 43 40 973) und/oder
e) Azofarbstoffe, beispielsweise der Formel VI

R₁-Ph₁-(N=N-Ph_1+n-)_n-N=N-Ph_2+n-OR₂ (VI)

worin
R₁ Alkyl
R₂ Alkyl, Alkylcarbonyl, Arylcarbonyl oder Alkyl oxycarbonyl und
n 1, 2, 3 oder 4 ist,
wobei an die Benzolringe unter Bildung von Naphthalin strukturen ein zweiter Benzolring kondensiert sein kann (bekannt sind derartige Farbstoffe z. B. aus JP-OS 56-104 984) verwendet.

Durch geeignete Wahl der Farbstoffkomponenten und der relativen Farbstoffkonzentrationen können die erfindungs gemäßen Guest-Host-Systeme den verschiedensten Anwendungs bereichen angepaßt werden.

Für Indoor-Anwendungen werden vorzugsweise Anthrachinon-, Naphthochinon- und/oder Perylen-Farbstoffe verwendet.

Für Outdoor-Anwendungen werden vorzugsweise Azofarbstoffe und/oder Naphthochinonfarbstoffe verwendet.

Die erfindungsgemäßen Guest-Host-Systeme enthalten in der Regel 0,1 bis 15, vorzugsweise 0,5 bis 10, insbesondere 1 bis 7 Gewichtsprozent pleochroitische Farbstoffe.

Für die Beleuchtungsartunabhängigkeit und insbesondere für die Schichtdickenunabhängigkeit ist es von grund legender Bedeutung, daß die pleochroitischen Farbstoffe des erfindungsgemäßen Guest-Host-Systems einen geeigneten Teil des sichtbaren Spektrums abdecken und daß die Absorption in diesem Bereich mehr oder weniger konstant ist.

Hierzu verwendet man die sogenannte metamerische Anpas sung, wie sie z. B. von T. J. Scheffer (J. Appl. Phys. 53, 257 (1982)) beschrieben wurde. Dabei wird jeder Farbe ein Vektor, ausgehend vom Farbort für Schwarz zugeordnet.

Die normale Beleuchtung wird durch die internationale Standardbeleuchtung CIE-A (Glühlampenlicht) und CIE-D65 (mittleres Tageslicht) ersetzt. Die Bedingung der Achro masie für diese beiden extremen Beleuchtungen gewähr leistet auch bei anderen Beleuchtungen, daß die Anzeige achromatisch bleibt. Die Farbe kann in einem Diagramm (Farbebene) dargestellt werden, wobei die Farbkoordinaten so gewählt werden, daß für das menschliche Auge gleiche Farbdifferenzen auch gleichen Abständen im Farbdiagramm entsprechen. Hier wurde das 1976 CIE-UCS Farbdiagramm verwendet. Eine bevorzugte schwarze Mischung wird bei spielsweise dadurch erreicht, daß die Farbstoffkonzen trationen so gewählt werden, daß Δ u und Δ v für alle Beleuchtungsarten Null werden.

Will man Farbunterschiede durch Zahlen ausdrücken, so kann man die gemessenen CIE-Farbwerte mit Hilfe einer Farbabstandsformel in einen Farbabstand Δ E umrechnen, welcher ein Maß für den visuell empfundenen Farbunter schied ist. Das menschliche Auge eines Normalbetrachters kann Farbabstände kleiner als 1 nicht wahrnehmen. Die zulässige technische Toleranz für Farbabstände liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 0 und 5.

Die bei den erfindungsgemäßen elektrooptischen Anzeige elementen erhaltenen Farbabstände Δ E sind kleiner als 5, vorzugsweise kleiner als 1, insbesondere kleiner als 0,5. Insbesondere sind diese Farbabstände beleuchtungs art- und schichtdickenunabhängig, d. h. die Änderungen der Farbabstände bei Variationen der Beleuchtungsart und/oder der Schichtdicke des elektrooptischen Anzeige elementes sind kleiner als 1 und somit vom menschlichen Auge nicht zu erkennen.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssig kristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestand teil ausmachenden Komponente gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.

Die Flüssigkristallmischungen enthalten darüber hinaus einen oder mehrere pleochroitische Farbstoffe und einen oder mehrere chirale Dotierstoffe. Diese Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen.

Es bedeuten:

S-N
Phasenübergangs-Temperatur smektisch-nematisch,
Klp.	Klärpunkt,
Visk.	Viskosität bei 20° (mPa · s).

Vor- und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.

Beispiel 1

In einer nematischen Flüssigkristallmischung mit folgenden Parametern:

- Klärpunkt: 97,9°
- Viskosität: 27,6 mPa · s (20°)
- Δε: -4,8
- Δ n: 0,075

und bestehend aus:

3% trans-4-(trans-Propylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(p-propylphenylester),
3% trans-4-(trans-Butylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(p-propylphenylester),
3% trans-4-(trans-Propylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(trans-4-propylcyclohexylester),
3% trans-4-(trans-Propylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(trans-4-pentylcyclohexylester),
3% trans-4-(trans-Butylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(trans-4-pentylcyclohexylester),
3% trans-4-(trans-Butylcyclohexyl)-cyclohexancarbon säure-(trans-4-propylcyclohexylester),
18% r-1-Cyan-cis-4-(trans-4-pentylcyclohexyl)-1-(trans- 4-pentylcyclohexyl)-cyclohexan,
16% trans-4-Propylcyclohexancarbonsäure-(2,3-difluor- 4-methoxyphenylester),
16% trans-4-Propylcyclohexancarbonsäure-(2,3-difluor- 4-ethoxyphenylester),
16% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-(2,3-difluor- 4-ethoxyphenylester) und
16% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-(2,3-difluor- 4-methoxyphenylester)

werden folgende pleochroitische Farbstoffe:

0,3% Azofarbstoff G 207 (g _max = 395 nm, Formel VI, R₁ = C₄H₉, R₂ = C₃H₇, n = 1),
0,6% Azofarbstoff G 232 (λ _max = 443 nm, Formel V, R₁ = R₂ = -NHC₄H₉, n = 2, Ph₃ = 1,4-Naphthylen),
0,3% Azofarbstoff G 239 (λ _max = 520 nm, Formel V, R₁ = C₄H₉, R₂ = N(CH₃)₂, n = 1, Ph₂ = 1,4-Naphthylen,
0,7% Azofarbstoff G 241 (λ _max = 560 nm, Formel V, R₁ = C₄H₉, R₂ = N(C₂H₅)₂, n = 2, Ph₃ = 1,4-Naphthylen),
2,9% eines Gemisches von Naphthochinonfarbstoffen der Formel IV (erhältlich durch Umsetzung von 4,8-Diamino-1,5-naphthochinon mit äquimolaren Mengen von 4-n-Butoxyanilin, 4-n-Pentoxyanilin, 4-n-Hexyloxyanilin und 4-n-Heptyloxyanilin, λ _max = 688 nm) und
0,8% des chiralen Dotierstoffes S-811 [p-(p-n-Hexyl benzoyloxyphenyl)-benzoesäure-(2-octylester)]

gelöst.

Dieses Gemisch wird in GH-Anzeigeelement mit folgenden Parametern eingefüllt:

- Schichtdicke d: 10 µm,
- Polysiloxanorientierungsschichten entsprechend DE 35 21 201 A.

Das GH-Anzeigeelement zeigt überraschend guten Kontrast (Ordnungsgrad 0,74) und schnelle Schaltzeiten insbeson dere bei tiefen Temperaturen.

Claims

1. Guest-Host-Flüssigkristallanzeigeelement mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit negativer dielek trischer Anisotropie enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Verbindungen, minde stens einen chiralen Dotierstoff und minde stens einen pleochroitischen Farbstoff,
- Elektrodenschichten mit darüberliegenden Orientierungsschichten zur homöotropen Aus richtung der flüssigkristallinen Verbindungen auf den Innenseiten der Trägerplatten, wobei bei Anlegung eines dielektrischen Feldes die Flüssigkristallmischung von einer homöotropen in eine schraubenförmige Struktur übergeht und die Achse der Schraube dazu neigt, sich senk recht zu den Trägerplatten auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische Flüssigkristallmischung folgenden Bedingungen genügt:
- nematischer Phasenbereich von mindestens 60°C,
- Viskosität von 40 mPa · s oder darunter, und
- dielektrische Anisotropie Δε -1,0.

2. Anzeigeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Anteil des (der) chiralen Dotierstoffe(s) kleiner ist als die Menge, bei welcher in Abwesenheit eines elektrischen Feldes in der Flüssigkristall mischung eine spontane Ausbildung einer schrauben förmigen Struktur auftritt.

3. Anzeigeelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des (der) chiralen Dotierstoffe(s) so gewählt ist, daß die Steigung der schraubenförmigen Struktur nicht wesentlich kleiner ist als die Schichtdicke der Flüssigkristallmischung.

4. Anzeigeelement nach mindestens einem der Anspsrüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Anisotropie Δε kleiner oder gleich -2 ist.

5. Anzeigeelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkri stallmischung mindestens eine 1,4-disubstituierte 2,3-Difluorbenzolverbindung enthält.

6. Anzeigeelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die 2,3-Difluorbenzolverbindung eine 4-sub stituierte 2,3-Difluorphenoxy-Gruppe enthält.

7. Anzeigeelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die 2,3-Difluorbenzolverbindung eine Ver bindung der Formel I ist, worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch F, Cl, CN, NCS, CF₃ oder OCF₃,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander
a) trans-1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
b) 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
c) Rest aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen und 1,4-Cyclohexenylen,
wobei die Reste b) durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung,
m und n jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, und
(m + n) 1, 2 oder 3 bedeutet.

8. Anzeigeelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkri stallmischung mindestens eine flüssigkristalline Verbindung mit dem Strukturelement enthält, worin Q¹ und Q² unabhängig voneinander trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 2-Fluor-1,4- phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor- 1,4-phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß minde stens eine der Gruppen Q¹ und Q² 2,3-Difluorphenylen ist.

9. Anzeigeelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Flüssigkristallmischung mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln A bis G enthält: worin R^A und R^B jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C- Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann.

10. Anzeigeelement nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkri stallmischung mindestens eine Verbindung der nach folgenden Formeln H bis K enthält: worin n 1 oder 2 ist, im Falle n = 2 die beiden Fluoratome benachbart sind und R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.

11. Anzeigeelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssig kristallmischung mindestens eine Verbindung der folgenden Formeln L und M enthält: worin R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.

12. Verfahren zur Herstellung eines Guest-Host-Flüssig kristallanzeigeelements mit kurzen Schaltzeiten und mit

- zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit negativer dielek trischer Anisotropie enthaltend mindestens zwei flüssigkristalline Verbindungen, minde stens einen chiralen Dotierstoff und minde stens einen pleochroitischen Farbstoff,
- Elektrodenschichten mit darüberliegenden Orientierungsschichten zur homöotropen Aus richtung der flüssigkristallinen Verbindungen auf den Innenseiten der Trägerplatten, wobei bei Anlegung eines dielektrischen Feldes die Flüssigkristallmischung von einer homöotropen in eine schraubenförmige Struktur übergeht und die Achse der Schraube dazu neigt, sich senk recht zu den Trägerplatten auszurichten, dadurch gekennzeichnet, daß die nematische Flüssigkristallmischung folgenden Bedingungen genügt:
- - nematischer Phasenbereich von mindestens 60°C,
- - Viskosität von 40 mPa · s oder darunter, und
- - dielektrische Anisotropie Δε -1,0.

13. Flüssigkristallmischung mit mindestens zwei Kom ponenten zur Verwendung in Guest-Host-Flüssig kristallanzeigeelementen mit

14. Mischung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Komponente eine 1,4-disubsti tuierte 2,3-Difluorbenzolverbindung ist.

15. Mischung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die 2,3-Difluorbenzolverbindung eine 4-substi tuierte 2,3-Difluorphenoxy-Gruppe enthält.

16. Mischung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die 2,3-Difluorbenzolverbindung eine Verbindung der Formel I ist worin
R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann, einer der Reste R¹ und R² auch F, Cl, CN, NCS, CF₃ oder OCF₃,
A¹ und A² jeweils unabhängig voneinander
a) trans-1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
b) 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
c) Rest aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Bicyclo(2,2,2)octylen und 1,4-Cyclohexenylen,
wobei die Reste b) durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können,
Z¹ und Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung,
m und n jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, und
(m + n) 1, 2 oder 3 bedeutet.

17. Mischung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine flüssigkristalline Verbindung mit dem Strukturelement enthält, worin Q¹ und Q² unabhängig voneinander trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, 2-Fluor-1,4- phenylen, 3-Fluor-1,4-phenylen oder 2,3-Difluor- 1,4-phenylen bedeuten, mit der Maßgabe, daß minde stens eine der Gruppen Q¹ und Q² 2,3-Difluor-1,4- phenylen ist.

18. Mischung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln A bis G enthält: worin R^A und R^B jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 3 bis 15 C- Atomen, wobei in diesen Resten jeweils auch eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein kann.

19. Mischung nach mindestens einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln H bis K enthält: worin n 1 oder 2 ist, im Falle n = 2 die beiden Fluoratome benachbart sind und R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.

20. Mischung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der nachfolgenden Formeln L und M enthält: worin R^A und R^B die in Anspruch 9 angegebene Bedeutung haben.