WO1991014201A1 - Elektrooptisches flüssigkristallsystem - Google Patents

Abstract

Elektrooptisches Flüssigkristallsystem, welches zwischen zwei Elektroden, die gegebenenfalls auf Substratplatten aufgebracht sind, einen dielektrisch positiven Flüssigkristall und ein weiteres optisch transparentes Medium enthält; wobei der Flüssigkristall eine Dotierkomponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht.

Description

Elektrooptisches Flüssigkristallsystem

Die Erfindung betrifft elektrooptische Flüssigkristallsysteme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das optisch transparente Medium kann voneinander abgegrenzte Flüssigkristall-Mikrotröpfchen enthalten oder ein schwammartiges, 3-dimensionales Netzwerk bilden, in dessen Poren, die in mehr oder weniger starkem Ausmaß ineinander übergehen, sich der Flüssigkristall befindet. Durch den Ausdruck Flüssigkristall-Mikrotröpfchen werden kleine, voneinander abgegrenzte Flüssigkristallkompartimente gekennzeichnet, die jedoch keineswegs eine kugelförmige Gestalt aufweisen müssen, sondern regelmäßig oder unregelmäßig geformt und/oder deformiert sein können.

Enthält das optisch transparente Medium Flüssigkristall- Mikrotröpfchen, wird es im folgenden als Matrix bezeichnet; liegt dagegen eine schwammartige, 3-dimensional vernetzte Struktur vor, wird das Medium durch den Ausdruck Netzwerk charakterisiert.

NCAP- und PDLC-Filme (NCAP = nematic curvilinear aligned phases, PDLC = polymer dispersed liquid crystal) sind Beispiele für elektrooptische Flüssigkristallsysteme, bei denen der Flüssigkristall in Form von Mikrotröpfen in die Matrix eingebettet ist. NCAJP-Filme werden gewöhnlich dadurch erhalten, daß das verkapselnde polymere Material, wie z.B. Polyvinylalkohol, die Flüssigkristallmischung und ein Trägermaterial, wie z.B. Wasser, in einer Kolloidmühle innig vermischt werden. Anschließend wird das Trägermaterial z.B. durch Trocknung entfernt. Ein entsprechendes Verfahren ist in US 4,435,047 beschrieben. Dagegen wird bei der z.B. in EP 0,272,582 und US 4,688,900 beschriebenen Herstellung von PDLC-Filmen die Flüssigkristallmischung zunächst mit Monomeren oder Oligomeren des matrixbildenden Materials homogen vermischt. Anschließend wird die Mischung polymerisiert und die Phasentrennung induziert, wobei zwischen TIPS (temperature-induced phase Separation), SIPS ( solvent- induced phase Separation) und PIPS (polymerization-induced phase Separation) unterschieden wird (Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt. 157 (1988) 427).

Das in EP 0,313,053 beschriebene PN-System (PN = Polymer Network) weist eine schwammartige Netzwerkstruktur des optisch transparenten Mediums auf. Der Anteil des Flüssigkristalls an der Masse der lichtmodulierenden Schicht ist im allgemeinen größer als 60 % und liegt insbesondere zwischen 70-90 %. Zur Herstellung der PN-Systeme wird üblicherweise eine Mischung aus dem Flüssigkristall, Monomeren oder Oligomeren des das 3-dimensionale Netzwerk bildenden Materials und ein Polymerisationsinitiator, insbesondere ein Photoinitiator, zwischen 2 mit Elektroden versehene Substratplatten gebracht und dann z.B. durch Lichteinstrahlung polymerisiert.

Der Flüssigkristall hat im allgemeinen eine positive dielektrische Anisotropie Δε und eine relativ hohe

optische Anisotropie. Bei Mikrotröpfchen-Matrix-Systemen wird einer der Brechnungsindices des Flüssigkristalls, üblicherweise der ordentliche Brechungsindex n_o so gewählt, daß er mit dem Brechungsindex n_M der polymeren Matrix mehr oder wenicer zusammenfällt. Bei Netzwerk- Systemen ist eine Anpassung der Brechungsindizes wegen des üblicherweise sehr viel höheren Flüssigkristallanteils an der lichtmodulierenden Schicht nicht unbedingt erforderlich, kann aber zur Erhöhung des Lichtdurchsatzes und des Kontrastes vorgenommen werden.

Man beobachtet an diesen elektrooptischen Flüssigkristall- Systemen einen elektrisch schaltbaren Lichtstreuungseffekt. Ist keine Spannung an die Elektroden, zwischen denen die Matrix bzw. das Netzwerk üblicherweise sandwichartig angeordnet ist, angelegt, wird auftreffendes

Licht an den statistisch ausgerichteten Flüssigkristallmolekülen stark gestreut, das System ist undurchsichtig. Beim Anlegen einer Spannung werden die Flüssigkristall- moleküle parallel zum Feld und senkrecht zum E-Vektor des hindurchgehenden Lichts ausgerichtet.

Bei Mikrotröpfchen-Matrix-Systemen sieht senkrecht auftreffendes Licht wegen der Anpassung von n_o und n_M ein optisch isotropes Medium und das System erscheint durchsichtig. Eine Anpassung ist erforderlich, um eine Streuung des Lichts an der Phasengrenze Matrix/Flüssigkristalltröpfchen zu vermeiden. In EP 0 272 585 ist eine andere Ausführungsform beschrieben, bei der der Brechungsindex n_x, den der Flüssigkristall bei vollständig statistischer Orientierung aufweist, an den Brechungsindex der Matrix n_M angepaßt ist. In diesem Fall ist das System im feldfreien Zustand durchsichtig, und es wird durch Anlegen einer Spannung in den opaken Zustand überführt.

Bei Netzwerk-Systemen ist eine Anpassung der Brechungsindizes nicht unbedingt erforderlich, da wegen des hohen Flüssigkristallanteiis an der Masse der lichtmodulierenden Schicht die Streuung an der Phasengrenze Netzwerk- Flüssigkristall offensichtlich weniger stark ist. Das System erscheint im eingeschalteten Zustand auch ohne Anpassung der Brechungsindizes durchsichtig. Bei Netzwerk-Systemen ist zur Erzielung einer möglichst geringen Transmission im nicht geschalteten Zustand die Verwendung von Flüssigkristallen mit hoher optischer Anisotropie bevorzugt.

Insbesondere herkömmliche Mikrotröpfchen-Matrix-Systeme weisen häufig einen unzureichenden Kontrast zwischen

opakem und durchsichtigem Zustand auf. Hohe Δn-Werte des Flüssigkristalls sorgen zwar einerseits für eine starke Lichtstreuung im opaken Zustand, andererseits jedoch

bewirken sie im durchsichtigen Zustand eine Trübung

("haze") des Systems, insbesondere bei schräger Betrachtung ("off-axis haze"). Umgekehrt ist bei niedrigen Δn- Werten des Flüssigkristalls der off-axis haze zwar geringer, gleichzeitig aber ist auch die Lichtstreuung im

opaken Zustand stark herabgesetzt. Eine Optimierung durch kontinuierliche Variation von Δn ist jedoch im allgemeinen nicht möglich, da ja gleichzeitig die Anpassung einer der beiden Brechungsindices des Flüssigkristalls oder von n_x an den Brechungsindex der Matrix n_M erfolgen muß.

Bei Netzwerksystemen ist dieser Effekt wegen des höheren Flüssigkristallanteils und der nicht unbedingt erforderlichen Anpassung der Brechungsindices i.a. weniger schwerwiegend. In manchen Fällen wie z.B. bei Verwendung eines relativ geringen Flüssigkristallanteils und/oder bei Verwendung eines Flüssigkristalls mit sehr hoher Doppelbrechung kann es jedoch auch bei PN-Systemen zu einer deutlichen Beeinträchtigung des Kontrastes kommen.

Während elektrooptische Flüssigkristallsysteme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 anfangs insbesondere für architektonische Anwendungen (Fenster, Raumteiler, Sonnendächer etc.) diskutiert wurden, sind zunehmend auch Display- Anwendungen, etwa für groß- und kleinflächige Anzeigen- systeme, Projektionssysteme, GH-Anzeigensysteme, Shutter und insbesondere auch Matrixdisplays mit hohem Informationsgehalt von Interesse. So beschreiben z.B. Z. Yaniv et al. in Japan Display '89, 15.1, 572-575 ein mit einer aktiven TFT (Thin Film Transistor) Maxtrix angesteuertes PDLC-Display mit 240 x 372 Pixeln. In EP 0,337,711 ist ein mit einer aktiven Varistor- Matrix angesteuertes NCAP-System angegeben. Besonders bei Displays, die von einer aktiven Matrix angesteuert werden, muß der Flüssigkristall neben einem hohen Klärpunkt, einem weiten nematischen Bereich, einer hohen UV- und Temperaturstabilität, schnellen Schaltzeiten und einer niedrigen Schwellenspannung insbesondere auch einen nicht zu hohen Wert für die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie aufweisen, um die Darstellung von

Graustufen zu ermöglichen.

Die bisher verwendeten Flüssigkristalle erfüllen insbesondere die Forderung nach einem günstigen Wert für die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie nur unzureichend, so daß die Möglichkeiten der Treiberelektronik häufig nur unbefriedigend genutzt und oftmals eine nicht ausreichende Zahl von Graustufen resultiert, die zudem noch schlecht aufeinander abgestimmt sein können. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, elektrooptische Flüssigkristallsysteme bereitzustellen, die den aufgeführten Anforderungen gerecht werden und insbesondere eine im Hinblick auf die jeweilige Treiberelektronik optimierte Steilheit der elektrooptischen Kennlinie und/oder einen hohen Kontrast zwischen opakem und durchsichtigem Zustand bei geringem haze im durchsichtigen Zustand aufweisen. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn der Flüssigkristall eine Dotierkomponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht. Gegenstand der Erfindung ist somit ein elektrooptisches Flüssigkristallsystem, - welches zwischen 2 Elektroden, die gegebenenfalls

auf Substratplatten aufgebracht sind, einen

dielektrisch positiven Flüssigkristall und ein

weiteres optisch transparentes Medium enthält, - dessen Flüssigkristallmoleküle im ausgeschalteten

Zustand eine unregelmäßige Orientierung aufweisen, - bei dem einer der Brechungsindizes des Flüssigkristalls im wesentlichen mit dem Brechungsindex der Matrix n_M übereinstimmt und/oder bei dem der Quotient aus der Masse des Flüssigkristalls und der Masse des optisch transparenten Mediums 1,5 oder mehr beträgt, - welches in einem der beiden Schaltzustände eine

gegenüber dem anderen Zustand verminderte Transmission aufweist, wobei der Flüssigkristall eine Dotierkomponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme entspricht der für derartige Systeme üblichen Bauweise. Der Begriff übliche Bauweise ist hierbei weit gefaßt und umschließt alle Abwandlungen und Modifikationen. So ist z.B. bei PDLC- oder NCAP-Filmen die von dem durchsichtigen Medium gebildete Matrix, in der die Flüssigkristallmischung mikrodispergiert oder mikroverkapselt ist, sandwichartig zwischen leitenden Elektroden angeordnet.

Die Elektroden sind i.a. auf Substratplatten aus z.B.

Glas, Kunststoff o.a. aufgebracht; ggf. kann die Matrix jedoch auch direkt mit Elektroden versehen werden, so daß auf die Verwendung von Substraten verzichtet werden kann.

Bei Netzwerk-Systemen befindet sich der Flüssigkristall in den Poren des schwammartigen, 3-dimensionalen Netzwerks. Das Netzwerk ist üblicherweise zwischen mit Elektroden versehenen Substraten angeordnet, um ein Entweichen des Flüssigkristalls zu verhindern.

Sowohl PN-Systeme als auch Mikrotröpfchen-Matrix-Systeme können reflektiv oder transmissiv betrieben werden, so daß mindestens eine Elektrode und, falls vorhanden, das zugehörige Substrat durchsichtig sind. Beide Systeme enthalten üblicherweise keine Polarisatoren, wodurch ein deutlich höherer Lichtdurchsatz resultiert. Weiterhin sind keine Orientierungsschichten erforderlich, was eine erhebliche technologische Vereinfachung bei der Herstellung dieser Systeme verglichen mit herkömmlichen Flüssigkristallsystemen wie z.B. TN- oder STN-Zellen bedeutet.

Die Matrix bzw. das 3-dimensionale Netzwerk basieren insbesondere auf isotropen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Die erhaltenen Systeme können je nach beabsichtigter Verwendung flexibel, elastisch oder starr sein. Ein auf einem thermoplastischen Polymer basierendes System kann bei Temperaturen, die größer als die Glastemperatur der Matrix sind, leicht durch Einwirken einer mechanischen Spannung deformiert werden. Dies kann z.B. bei Mikro- tröpfchen-Matrix-Systemen dazu benutzt werden, um eine gezielt deformierte Form der Tröpfchen durch Abkühlen der Matrix auf Temperaturen unterhalb der Glastemperatur einzufrieren.

Während flexible, und/oder elastische Systeme bevorzugt auf Thermoplasten, und/oder Elastomeren basieren, werden zur Herstellung starrer Systeme bevorzugt duroplastische Polymere verwendet. Diese können während des Aushärtens mechanisch verformt werden, wobei in der ausgehärteten

Matrix z.B. die Form und Anordnung der Mikrotröpfchen fixiert ist.

Zur Herstellung der Matrix bzw. des Netzwerks besonders bevorzugte Polymere sind z.B. in US 3,935,337, US 4,688,900, US 4,671,618, US 4,673,255, US 4,435,047, EP 0,313,053 und EP 0,272,585 offenbart. Daneben können aber auch weitere durchsichtige Materialien wie z.B. anorganische oxidische Glasmonolithe

(US 4,814,211), weitere anorganische Materialien (s.

z.B. Japanische Offenlegungsschrift 303325/1988) oder auch andere Materialien verwendet werden. Bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsysteme sind NCAP-Filme, PDLC- Filme und nach modifizierten Verfahren hergestellte

Mikrotröpfchen-Matrix-Systeme. Verfahren zur Herstellung dieser Filme sind z.B. in US 3,935,337, US 4,688,900,

US 4,673,255, US 4,671,618, US 4,435,047 und EP C, 272, 595 beschrieben. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungs- gemäßen elektrooptischen Systeme sind die Netzwerk-Systeme, deren Herstellung z.B. in EP 0,313,053 beschrieben ist.

Weiter sind aber auch solche Ausführungsformen der

Erfindung umfaßt, bei denen das transparente Medium eine Struktur aufweist, die zwischen der Netzwerkstruktur auf der einen Seite und der Mikrotröpfchen-Matrix-Konfigura- tion auf der anderen Seite liegt.

Zu den. erfindungsgemäßen elektrooptischen System zählen auch "inverse Mikrotröpfchen-Matrix-Konfigurationen", bei denen das transparente Medium in Form von einzelnen z.B. kugelförmigen Teilchen in dem Flüssigkristall dispergiert ist. Eine derartige Anordnung ist z.B. in

GB 1,442,360 beschrieben. Daneben sind auch andere, hier nicht explizit erwähnte Ausführungsformen der Erfindung umfaßt.

Die Dicke d der elektrooptischen Systeme d wird üblicherweise klein gewählt, um eine möglichst niedrige Schwellenspannung V_th zu erzielen. So werden z.B. in US 4,435,047 Schichtdicken von 0,8 und 1,6 mm berichtet, während für die Schichtdicke in US 4,688,900 Werte zwischen 10 μm und 300 μm und in EP 0,313,053 zwischen 5 μm und 30 μm angegeben werden. Die erfindungsgemäßen elektrooptischen

Systeme weisen nur in Ausnahmefällen Schichtdicken d auf, die deutlich größer sind als einige mm; bevorzugt sind Schichtdicken d ≤ 2 mm.

Die Schwellenspannung wird auch von der Größe der Mikrotröpfchen bzw. der Maschenweite des Netzwerks beeinflußt. Allgemein gilt, daß kleinere Mikrotröpfchen eine höhere Schwellenspannung V_th, jedoch kürzere Schaltzeiten t_on bzw. t_off bewirken (US 4,673,255). Experimentelle Verfahren zur Beeinflussung der mittleren Tropfchengröße sind z.B. in US 4,673,255 und in J.L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt., 157 (1988) 427 beschrieben. In

US 4,673,255 werden mittlere Tropfendurchmesser zwischen 0,1 μm und 8 μm angegeben, während z.B. eine Matrix, die auf einem Glasmonolith basiert, Poren mit einem Durchmesser zwischen 15 und 2000 8 aufweist. Für die Maschenweite des Netzwerks der PN-Systeme wird in EP 0,313,053 ein bevorzugter Bereich zwiεchen 0 , 5 und 2 μm angegeben . In J . Appl . Phys. 66 (11), p. 5278 berichten Fuh, A. et al. über weitere Zusammenhänge zwischen Dichteverhältnis von Polymer zu Flüssigkristall, Aushärtegeschwindigkeit, Tropfchengröße und optischer Steilheit.

Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen elektrooptischen CMEM-Systeme zu den bisher üblichen Systemen besteht jedoch in der verwendeten Flüssigkristall- mischung, die auf einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie basiert und eine Dotierkomponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht.

Durch den Zusatz einer Dotierkomponente kann in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristallsystemen die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie beeinflußt und gezielt auf die Treiberelektronik abgestimmt werden. Weiter wird durch die Dotierung mit mindestens einem chiralen Dotierstoff die Lichtstreuung im opaken Zustand erhöht, während der "haze-level" im durchsichtigen Zustand nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird. Somit wird durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischung der Kontrast zwischen opakem und durchsichtigem Zustand deutlich verbessert. Durch den Zusatz der Dotierkomponente werden andere Eigenschaften des Flüssigkristalls bzw. des Systems wie z.B. der Klärpunkt die Viskosität n, die dielektrische Anisotropie Δε, die optische Anistropie Δn, der im Fall von Mikrotröpfchen-Matrix-Systemen an den Brechnungsindex der Matrix angepaßte Brechungsindex des Flüssigkristalls, die

Schwellenspannung V_th und auch weitere Eigenschaften nur in einem kleinen und/oder unwesentlichen Ausmaß beeinflußt.

Die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie kann z.B.

definiert werden gemäß (1)

wobei V₉₀ bzw. V₁₀ die zur Erzielung einer 90%- bzw.

10%igen Transmission erforderlichen Spannungen sind; aber auch andere Definitionen der Steilheit ɣ sind möglich. Es können chirale Dotierstoffe verwendet werden, die einen positiven (rechtshändigen) oder negativen (linkshändigen) Drehsinn der cholesterischen Helixstruktur in der Flüssigkristallmischung induzieren. Die Ganghöhe oder der Pitch p der cholesterischen Helixstruktur ist bei Verwendung eines chiralen Dotierstoffs umgekehrt proportional zur Konzentration c des chiralen Dotierstoffs. Der Proportionalitätsfaktor ist der Kehrwert der Helical

Twisting Power HTP des chiralen Dotierstoffs. Damit gilt: (2)

Gibt man die Konzentration c des chiralen Dotierstoffs in Massenprozenten der Flüssigkristallmischung an, hat die Helical Twisting Power HTP die Dimension einer reziproken Länge. Die Helical Twisting Power hängt von der Zusammensetzung der Flüssigkristallmischung und der Temperatur ab. Bei einer Verwendung mehrerer, z.B. von 2 chiralen Dotier stoffen ergibt sich der Kehrwert des insgesamt induzierten Pitches p häufig durch eine lineare Überlagerung der Beiträge der einzelnen Dotierstoffe, z.B. = HTP₁ · c₁ + HPT₂ · c₂ (3)

wobei der Index die beiden verschiedenen Dotierstoffe kennzeichnet.

Chirale Dotierstoffe können ein oder aber auch mehrere Chiralitätszentren aufweisen. Chirale Dotierstoffe mit 1 oder 2 Chiralitätszentren sind bevorzugt. Chirale Komponenten, die das Strukturelement

I

aufweisen, worin

V eine Alkylgruppe mit 1-5 C-Atomen, unsubstituiertes ooddeerr ssuubbssttii'tuiertes (C₈-C₁₈)-Aryl oder (C₅-C₁₂)- Cycloalkyl, Y eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OOC- oder

-(CH₂)_n-, und n 0, 1, 2 oder 3 bedeuten, sind bevorzugt. Y ist besonders bevorzugt -O-, -COO-, -OOC- oder -(CH₂)-, insbesondere jedoch -O-, -COO- oder -OOC-. V ist bevorzugt CH₃-, CH₂ -C H₂-

, oder

insbesondere jedoch CH₃- und- Weiter bevorzugt sind solche chiralen Komponenten, die das Strukturelement II aufweisen,

II

worin

S jeweils unabhängig voneinander eine Alkyl- oder

Alkoxygruppe mit 1-5 C-Atomen, CN oder Halogen, T jeweils unabhängig voneinander -O-, -COO-, -OOC-,

-CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung, und

-

bedeuten. - ist bevorzugt oder

, insbesondere jedoch oder S

ist bevorzugt CH₃, CH₃-CH₂, Cl oder CN und ganz besonders bevorzugt CH₃, Cl oder CN.

Neben chiralen Dotierstoffen, enthaltend ein Strukturelement der Formeln I oder II, können auch andere chirale Dotierstoffe, die z.B. aus den in WO 86/02937 aufgezählten Verbindungsklassen der 2-Hydroxycarbonsäuren, Aminosäuren, Terpene, Steroide, Zucker oder Polycarbons.äuren ausgewählt werden können, oder auch weitere chirale Verbindungen verwendet werden.

Es ist i.a. immer möglich, durch Zusatz einer Dotierkomponente gleichzeitig sowohl einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand und einen geringen hazelevel im transparenten Zustand als auch eine Anpassung berelektronik zu erreichen. Falls dies einmal nicht gelingt, kann der Fachmann im konkreten Fall im Hinblick auf die vorgesehene Anwendung ohne weiteres entscheiden, welche der beiden beschriebenen Eigenschaften des elektrooptischen Systems verbessert bzw. optimiert werden soll.

Zur Erzielung eines hohen Kontrastes und eines geringen haze-levels im transparenten Zustand wird der Quotient aus dem Pitch p der Flüssigkristallmishcung und dem mittleren Tröpfchendurchmesser w bei Mikrotröpfchen-Matrix- Systemen bzw. der Quotient aus p und der mittleren

Maschenweite w* bei Netzwerksystemen vorzugsweise zwischen 0,01 und 10, insbesondere jedoch kleiner als 5 und ganz besonders kleiner als 1 gewählt. Besonders bevorzugt ist für p/w und p/w* das Intervall zwischen 0,01 und 2,5, insbesondere zwischen 0,01 und 1 und ganz besonders zwischen 0,01 und 0,8. Die Quotienten p/w und p/w* können durch Variation von w bzw. w* (s. z.B. die oben zitierten Literaturstellen) und/oder p geändert werden.

Durch den Zusatz einer Dotierkomponente kann die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie ɣ erfindungsgemäßer Systeme in einem weiten Breich variiert und an beliebige Treiberelektroniken angepaßt werden. Dabei wird i.a. beim Zusatz einer Dotierkomponente eine Verringerung der Steilheit im Vergleich zu der des undotierten Systems beobachtet; es kann aber auch zu einer Erhöhung der Steilheit kommen. Der Fachmann kann für eine gegebenen Kombination aus einem Flüssigkristallsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einer Treiberelektronik ohne erfinderisches Zutun aus dem großen Pool bekannter Dotierstoffe eine Dotierkomponente so auswählen, daß eine möglichst gute

Anpassung des Systems an die Treiberelektronik und gleichzeitig ein hoher Kontrast zwischen transparentem und opakem Zustand und ein geringer hazel-level im transparenten Zustand erreicht wird. Die Auswahl der Dotierstoffe erfolgt vorzugsweise so, daß der Anteil der Dotierkomponente an der Flüssigkristall- mischung nicht zu groß ist und zwischen 0,01-25 Massenprozente, insbesondere jedoch 0,2-10 und ganz besonders 0,5-5 Massenprozente beträgt. Wenn die Konzentration des (der) chiralen Dotierstoffs (Dotierstoffe) nicht zu groß ist und insbesondere 5 und ganz besonders 3 Massenprozente nicht überschreitet, werden die übrigen Parameter des Flüssigkristalls bzw. des elektrooptischen Systems wie z.B. die Doppelbrechung Δn, die dielektrische Anisotropie Δε, der Klärpunkt T_C, die Viskosität η, die

Schwellenspannung V_th nur in geringfügigem und/oder vernachlässigbarem Ausmaß geändert. Bei Mikrotröpfchen- Matrix-Systemen erfährt insbesondere auch derjenige

Brechungsindex der Flüssigrkistallmischung, der an den Brechungsindes n _M der Matrix angepaßt ist, nur eine geringfügige und/oder unwesentliche Änderung. Die Konzentration der chiralen Komponente kann insbesondere für Dotierstoffe mit hoher HTP niedrig gehalten werden. Daher werden für die Dotierkomponente erfindungsgemäßer Systeme insbesondere solche Dotierstoffe verwendet, für die |HTP| > 10 μm^-1, insbesondere jedoch |HTP| > 15 μm^-1 in der Flüssigkristallmischung.

Es wurde gefunden, daß die Temperaturabhängigkeit der Steilheit ɣ der elektrooptischen Kennlinie mit der

Temperaturabhängigkeit des Pitchs der Dotierkomponente zusammenhängt. Dabei ist die Tempe

raturabhängigkeit der Steilheit i.a. umso größer, je größer die Temperaturabhängigkeit des Pitches ist. Insbesondere bei "outdoor"- Anwendungen kann es zu beträchtlichen Temperaturschwankungen von bis zu 50 °C oder auch darüber kommen. Die dadurch bewirkten Kontrastschwankungen und Veränderungen der Kennliniensteilheit können die elektrooptischen Eigenschaften des Systems beträchtlich verschlechtern. Es sind daher solche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrooptischen Systeme bevorzugt, die eine nicht zu starke Temperaturabhängigkeit des Pitches der Flüssigkristallmischuhg aufweisen. Insbesondere bevorzugt sind solche Flüssigkristallmischungen, die mindestens eine chirale Komponente enthalten, für die der Absolutwert der Temperaturabhängigkeit der Helical Twisting Power HTP in der Flüssigkristallmischung kleiner als

5 · 10^-1 μm^-1 K^-1, insbesondere jedoch kleiner als

3 · 10^-1 μm^-1 K^-1 ist. Ganz besonders bevorzugt sind chirale Komponenten mit

< 1 · 10^-1 μm^-1 K^-1.

Ganz besonders bevorzugt sind elektrooptische Systeme, deren Flüssigkristall mindestens 2 chirale Dotierstoffe enthält, wobei die Temperaturabhängigkeit der Helical Twisting Power HTP dieser Dotierstoffe in der Flüssig- kristallmischung so aneinander angepaßt ist, daß die durch gegebene Temperaturabhängigkeit des Pitches p

der Flüssigkristallmischung weitgehend kompensiert wird. Dabei sind insbesondere solche Systeme, für die der

Absolutwert der relativen Änderung des Pitches pro

K kleiner als 4 · 10^-1 K^-1, insbesondere jedoch

kleiner als 2 · 10^-3 K^-1 ist, bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt sind solche Systeme, bei denen die chiralen

Dotierstoffe zusätzlich denselben Helixdrehsinn aufweisen. Bevorzugt werden Flüssigkristalle verwendet, deren

Dotierkomponente 1-10, insbesondere jedoch nicht mehr als 7 und ganz besonders 1-5 Dotierstoffe enthält.

Die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssigkristalle basieren vorzugsweise auf Verbindungen der Formeln III-VI.

worin

R jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgrüppe mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH ersetzt sein können,

S eine Einfachbindung, -COO- oder -OOC-,

W

S oder

S, und

Z R, oder

bedeuten . Der Anteil der aus Verbindungen der Formeln III-VI bestehenden Basismischung an den in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristall-Systemen verwendeten Flüssigkristallen beträgt vorzugsweise 15 %-85 %, insbesondere jedoch 25 %-85 %. Die Basismischung basiert besonders bevorzugt auf der folgenden kleineren Gruppe von Verbindungen, wobei R die oben angeführte Bedeutung hat.

Ganz besonders bevorzugt sind Flüssigkristalle, die auf den im folgenden beschriebenen Mischungen 1-9 basieren. Diese Mischungen bestehen aus 2 oder mehr Verbindungen, die unter 2, 3 oder 4 Formeln fallen, die aus der Gruppe der Formeln III, IV, V und VI ausgewählt werden. Die Mischungen 1-9 enthalten vorzugsweise 2-40, insbesondere jedoch 2-38 und ganz besonders 2-35 Verbindungen. Angegeben ist der Massenanteil dieser Verbindungen an dem Flüssigkristall. Der Massenanteil kann innerhalb der angegebenen Grenzen zur optimalen Anpassung an den jeweiligen Displaytyp variiert werden.

Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristall- systeme zeichnen sich vorzugsweise dadurch aus, daß während der Herstellung des Systems keine oder nur eine geringe Wechselwirkung der Komponenten der Flüssigkristallmischung mit dem polymeren Trägermaterial über polare Gruppen zustande kommt. Die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssigkristalle können weitere Bestandteile enthalten, die vorzugsweise ausgewählt werden aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder cyclohexylester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylcyclo- hexancarbonsäure, Cyclohexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexan- carbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane,

Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2- Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl-2-(4-phenyl-cyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-bi phenylylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein. Die wichtigsten als weitere Bestandteile der in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Systemen verwendeten Flüssigkristalle in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisieren:

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-C≡C-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 Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-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 1,3-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. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristalle eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt sind 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 gegebenenfalls eine oder mehrere 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, 2a, 3a, 4a und 5a jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R" voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl oder Alkenyl ist. In den Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b be- deutet R" -CN, -CF₃, F, Cl oder -NCS; R hat dabei die bei den Verbindungen der Teilformeln la bis 5a angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten in den 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 elektrooptischen Flüssig- kristall-Systemen verwendeten Flüssigkristalle enthalten vorzugsweise neben Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1a, 2a, 3ä, 4a und 5a (Gruppe 1) auch Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1b, 2b, 3b, 4b, und 5b (Gruppe 2), deren Anteile vorzugsweise wie folgt sind:

Gruppe 1: 0 bis 60 %, insbesondere 5 bis 50 %,

Gruppe 2: 0 bis 60 %, insbesondere 5 bis 40 %. Die erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristall- Systeme können durch Anlegen einer Gleich- oder Wechsel- spannung geschaltet werden. Bevorzugt jedoch wird eine Wechselspannung verwendet, die eine Effektiv-Wechsel- spannungsamplitude zwischen 1 und 240 Volt und eine

Wechselspannungsfrequenz zwischen 10 Hz und 10 kHz aufweist. Besonders bevorzugt sind Amplituden zwischen 2 und 220 Volt und Frequenzen zwischen 20 und 120 Hz. Ganz besonders bevorzugt liegt die Amplitude der Wechsel- Spannung zwischen 2 und 130 V.

Die dielektrische Anisotropie der verwendeten Flüssigkristallmischung ist positiv Δε > 0 und vorzugsweise

Δε > 3. Für kleinere Werte der dielektrischen Anisotropie Δε werden sehr hohe Schwellenspannungen beobachtet. Besonders bevorzugt sind Werte Δε > 5, insbesondere

Δε > 10 und ganz besonders Δε > 15.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise.

In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten 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.

Durch geeignete Zusätze können die beschriebenen Flüssigkristalle so modifiziert werden, daß sie in allen elektrooptischen Systemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 verwendet werden können. Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. So können z.B. pleochroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger elektrooptischer Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der optischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Temperaturabhängigkeit elektroopischer Parameter der Flüssigkristalle zugesetzt werden. Derartige Substanzen sind z.B. in H. Kelker, R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980 und in den DE.-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 2* 50 088, 26 37 430, 28 53 728 und 29 02 177 beschrieben.

Elektrooptische Flüssigkristallsysteme, bei denen dem Flüssigkristall pleochroitische Farbstoffe in einem

Gewichtsprozentbereich von 0-25 %, insbesondere 0-20 % und ganz besonders 0-15 % zugesetzt sind, sind bevorzugt.

Der Fachmann kann weiter aus dem großen Pool nematischer oder nematogener Substanzen Zusätze zu den beschriebenen Flüssigkristallmischungen so auswählen, daß die Doppel- brechung Δn und/oder der ordentliche Brechungsindex n_o und/oder andere Brechungsindizes und/oder die Viskosität und/oder die dielektrische Anisotropie und/oder weitere Parameter des Flüssigkristalls im Hinblick auf die jeweilige Anwendung optimiert werden. Zur Erhöhung des Klärpunkts kann der Fachmann den in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssigkristall- mischungen z.B. hochklärende Substanzen zusetzen wie z.B.

wobei R⁴ und R³ jeweils unabhängig voneinander Alkyl,

Methoxy, Alkoxycarbonyl oder Alkanoyloxy mit 1-15 C-Atomen bedeuten. Dabei wird der Fachmann die Konzentration derartiger Zusätze vorzugsweise so wählen, daß insbesondere Δn und/oder n_o und/oder ein anderer, bei der jeweiligen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrooptischen

Systems anzupassender Brechungsindex und/oder Δε nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder insbesondere vernachlässigbaren Ausmaß beeinflußt wird. Wird das erfindungsgemäße System mit einer Wechselspannung angesteuert, ist die Verwendung einer hochviskosen Flüssigkristallmischung erforderlich, da sonst insbesondere bei niederen bis mittleren Frequenzen eine flimmernde Anzeige resultiert. Zur Erhöhung der Viskosität kann der Fachmann der Flüssigkristallmischung hochviskose Flüssigkristall- verbindungen oder aber insbesondere ein oder mehrere

Seitenkettenpolymere, wie dies in DE 39 19 942 beschrieben ist, zusetzen. Wird das elektrooptische System dagegen z.B. als Matrixdisplay mit hohen Informationsgehalt verwendet, sind insbesondere niedrigviskose Flüssigkristall- mischungen zur Erzielung kleiner Schaltzeiten bevorzugt. Der Fachmann kann aus dem großen Pool nematischer oder nematogener Verbindungen solche mit niedriger Viskosität auswählen, wie z.B.

wobei R⁴ und R³ die oben angegebene Bedeutung haben. Der Fachmann wird die zur Modifizierung der Viskosität verwendeten Substanzen und ihre Konzentration so wählen, daß andere entscheidende Parameter der Flüssgikrsitall- mischung wie z.B. Δn, Δε und bei Verwendung von Viskosi tätserniedrigern insbesondere T_c nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder unwesentlichen Ausmaß beeinflußt wird.

Gegebenenfalls können hochnematogene Substanzen wie z.B.

zugesetzt werden, wobei der Fachmann berücksichtigt, daß durch derartige Zusätze andere Parameter und insbesondere die Löslichkeit der Flüssigkristallmischung in dem für die Matrix verwendeten Polymer nicht zu stark geändert werden.

Zur Modifizierung der Doppelbrechung kann der Fachmann z.B. bei Flüssigkristallmischungen, die Verbindungen der Formeln II-IV enthalten, den relativen Anteil dieser Verbindungen an der Mischung variieren; für Mischungen mit sehr hohem Δn können z.B. insbesondere 4-Alkyl- oder alkoxy-4' bzw. 4"-cyano-biphenyle bzw. -terphenyle verwendet werden.

Zur Erzielung niedriger Schwellenspannungen werden i.a. Flüssigkristallmischungen mit sehr hoher dielektrischer Anisotropie Δε benötigt. Der Fachmann kann zur Erhöhung von Δε Verbindungen wie z.B.

zusetzen. Diese Verbindungen sind außerordentlich stark dielektrisch positiv; das Propyl-Homologe (Alkyl = C₃H₇) weist z.B. einen Wert Δε = 50 auf. Der Fachmann wird die Konzentration derartiger Zusätze so wählen, daß die

Flüssigkristailmischung auf die jeweilige Ausgestaltung des elektrooptischen Systems optimal abgestimmt ist; insbesondere wird er darauf achten, daß Δn und/oder n_o und/oder ein oder mehrere weitere Brechungsindizes des Flüssigkristalls nur in einem akzeptablen und/oder

kleinen und/oder vernachlässigbaren Ausmaß beeinflußt werden.

Durch die beschriebenen Zusätze kann der Flüssigkristall im Hinblick auf die jeweilige Anwendung modifiziert und optimiert werden. Entscheidend aber ist, daß dem Flüssigkristall eine Dotierkomponente, enthaltend einen oder mehrere Dotierstoffe, zugesetzt wird, wodurch - die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie verändert und an die Treiberelektronik angepaßt wird, und/oder - hoher Kontrast zwischen opakem und transparentem

Zustand und ein geringer haze-level im transparenten Zustand erzielt wird, ohne daß die im Hinblick auf die jeweilige Anwendung optimierten Eigenschaften des Flüssigkristalls zu stark und/oder in einem nicht akzeptablen Ausmaß geändert werden. Darüber hinaus können - die Temperaturabhängigkeit der Steilheit der elektrooptischen Kennlinie und/oder

- durch Temperaturschwankungen bedingte Kontraständerungen durch Verwendung einer geeigneten Dotierkomponente verringert werden.

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

K: Kristallin-fester Zustand,

S: smektische Phase (der Index kennzeichnet der Phasentyp),

N: nematische Phase,

Ch: cholesterische Phase,

I: Isotrope Phase.

Die zwischen 2 Symbolen stehende Zahl gibt die Umwand¬lungstemperatur in Grad Celsius an. Die angegebenen Prozentzahlen sind Massenprozente.

Beispiel 1

1.1.1 Ein Flüssigkristall, bestehend aus folgenden

Verbindungen

51,0 % 4-Pentyl-4'-cyanobiphenyl

25,0 % 4-Heptyl-4'-cyanobiphenyl

16,0 % 4-0ctoxy-4'-cyanobiphenyl

8,0 % 4-Pentyl-4''-cyanoterphenyl wird zur Herstellung eines Mikrotröpfchen-Matrix- Systems mit dem durch UV-Bestrahlung härtbaren Klebstoff NOA 65 (Norland Products) im Verhältnis 1,6:1 bei Raumtemperatur gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wird, die zusammen mit Abstandshaltern zwischen 2 durchsichtige, mit Elektrodenschichten versehene Glassubstrate gebracht wird. Die Glassubstrate werden zusammengedrückt, wodurch ein gleichmäßiger Film erhalten wird, der durch eine Iminütige UV- Bestrahlung ausgehärtet wird. Die Filmdicke beträgt 17,9 μm. In Fig. 1 ist die für dieses System gemessene elektrooptische Kennlinie wiedergegeben. Auf der Ordinate ist die Transmission T = I/I_o aufgetragen, wobei I die bei der jeweils anliegen- den Spannung durchgelassene Intensität und I_o die maximale Intensität ist, und auf der Abszisse ist der Effektivwert der anliegenden Wechsel- spannung (50 Hz) angegeben.

1.1.2 Ein Flüssigkristall, bestehend aus folgenden

Verbindungen

49 , 9 % 4-Pentyl-4'-cyanobiphenyl

24 , 4 % 4-Heptyl-4'-cyanobiphenyl

15 , 2 % 4-Octoxy-4'-cyanobiphenyl

7 , 8 % 4-Pentyl-4''-cyanoterphenyl

2,3 % (S)-1,2-Bis-(4-(trans-4-pentylcyclo- hexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan

(chiraler Dotierstoff ZLI-4571,

E. Merck, Darmstadt, FRG) wird nach dem in 1.1 beschriebenen Verfahren bei der Herstellung eines Mikrotröpfchen-

Matrix-Systems verwendet. Die Filmdicke beträgt 15.9 μm. In Fig. 2 ist die für dieses System gemessene elektrooptische Kennlinie wiedergegeben.

1.1.3 Ein Vergleich der Steilheiten der elektrooptisehen Kennlinien der unter 1.1.1 und 1.1.2

beschriebenen Systeme zeigt, daß die Steilheit durch die Zugabe von (S)-1, 2-Bis-(4-(trans-4- pentylcyclohexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan zum Flüssigkristall deutlich verringert wird. Das eine Dotierkomponente enthaltende System aus 1.1.2 weist einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand und einen geringen haze-level im transparenten Zustand auf.

1.2 Die in Beispiel 1.1.1 und 1.1.2 beschriebenen

Flüssigkristalle werden jeweils zur Herstellung eines Mikrotröpfchen-Matrix-Systems mit Epikote 828 und Capcure 3-800 (Miller Stephenson Company) im Verhältnis 1:1:1 bei Raumtemperatur gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wird; die Rührzeit wird so kurz wie möglich gehalten, da die Lösung bei Raumtemperatur bereits nach etwa 1/2 h ausgehärtet ist. Die Lösung wird zusammen mit

Abstandshaltern zwischen 2 durchsichtige, mit

Elektrodenschichten versehene Glassubstrate gebracht, die zusammengedrückt werden, wodurch ein gleichmäßiger Film mit erhalten wird. Zur Beschleunigung des Aushärtprozesses können die Filme auf Temperatur bis 100 °C erwärmt werden.

Ein Vergleich der Steilheiten der elektrooptischen Kennlinien der dabei erhaltenen Mikrotröpfen-Matrix-Systeme zeigt, daß die Steilheiten durch Zugabe von (S)-1,2-Bis-(4-(trans- 4-pentylcyclohexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan zum Flüssigkristall deutlich verringert werden. Das eine Dotierkomponente enthaltende System weist einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand und einen geringen hazelevel im transparenten Zustand auf.

1.3 Die in Beispiel 1.1.1 und 1.1.2 beschriebenen

Flüssigkristalle werden jeweils zur Herstellung eines Mikrotröpfchen-Matrix-Systems mit 15 g 20%iger wäßriger PVA-Lösung bei Raumtemperatur 2 Minuten lang mit 2.000 rpm gerührt. Die erhaltene Lösung wird 24 h lang entgast und zusammen mit Abstandshaltern in dünner Schicht auf ein mit einer Elektrodenschicht versehenes

Glassubstrat aufgebracht. Die Anordnung wird 1 h bei 85 °C getrocknet, bevor ein zweites mit einer Elektrodenschicht versehenes Glassubstrat aufgedrückt wird, wodurch ein gleichmäßiger Film erhalten wird. Das so erhaltene System wird weitere 24 h bei 85 °C getrocknet.

Ein Vergleich der Steilheiten der elektrooptischen Kennlinien der dabei erhaltenen Mikrotröpfen-Matrix-Systeme zeigt, daß die Steilheiten durch Zugabe von (S)-1, 2-Bis-(4-(trans-4- pentylcyclohexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan zum Flüssigkristall deutlich verringert werden. Das eine Dotierkomponente enthaltende System weist einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand und einen geringen haze-level im transparenten Zustand auf.

1.4 Die in Beispiel 1.1 und 1.2 beschriebenen Flüssigkristalle werden jeweils zur Herstellung eines Netzwerksystems mit Trimethylpropan-triacrylat als polymerisierbarer Verbindung und

2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on (Darocure 1173, Handelsprodukt von E. Merck, Darmstadt) als Photoinitiator im Verhältnis 80 : 19,8 : 0,2 gerührt und unter Hinzufügung von Abstandhaltern zwischen 2 mit Elektrodenschichten versehene Glasplatten gebracht. Zur Härtung des Polymers wurde das erhaltene System mit einer definierten Geschwindigkeit (3 m/min) durch das Strahlungsfeld einer Halogenlampe Ein Vergleich der Steilheiten der elektrooptischen Kennlinien der dabei erhaltenen Mikrotröpfen-Matrix-Systeme zeigt, daß die Steilheiten durch Zugabe von (S)-1,2-Bis-(4-(trans-4- pentylcyclohexyl)-benzoyloxy)-1-phenyl-ethan zum Flüssigkristall deutlich verringert werden. Das eine Dotierkomponente enthaltende System weist einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand und einen geringen haze-level im transparenten Zustand auf.

Beispiel 2

2.1 Einem Flüssigkristall, bestehend aus folgenden

Verbindungen

51 % 4'-Pentyl-4-cyanobiphenyl

25 % 4'-Heptyl-4-cyanobiphenyl

16 % 4'-Octoxy-4-cyanobiphenyl

8 % 4''-Pentyl-4-cyanoterphenyl werden chirale Dotierstoffe zugesetzt, die aus der C1, C2 und C3 umfassenden Gruppe von Verbindungen ausgewählt werden

C1 (S)-4-((1-Methyl-heptyl)-oxy-carbonyl)- phenyl-4-hexoxy-benzoat

(chiraler Dotierstoff ZLI-811, E. Merck, Darmstadt, FRG) C2 (R)-4-((1-Methyl-heptyl)-oxy-carbonyl)- phenyl-4-hexoxy-benzoat

(chiraler Dotierstoff ZLI-3786, E. Merck, Darmstadt, FRG) C3 ( )-1,2-Bis-(4-(trans-4-heptylcyclohexyl)- benzoyloxy)-1-phenyl-ethan

- (beschrieben in EP 0,168,043)

Die chiralen Dotierstoffe C1, C2 und C3 weisen in dem Flüssigkristall folgende Temperaturabhängigkeit der Helical Twisting Power HTP auf:

Es werden 3 dotierte Flüssigkristallmischungen

M1-M3 durch Zugabe von einem oder mehreren

Dotierstoffen zu dem Flüssigkristall hergestellt.

Die Mischung M3 weist eine besonders niedrige Temperaturabhängigkeit des Pitches p auf.

2.2 Es werden nach den in Beispiel 1 beschriebenen

Verfahren elektrooptische Systeme hergestellt, die zum einen die Mischung M3 und zum anderen den undotierten Flüssigkristall enthalten. Ein Vergleich zeigt, daß die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie durch die Zugabe der Dotierkomponente jeweils verändert wird. Die den dotierten Flüssigkristall enthaltenden Systeme sind durch einen hohen Kontrast zwischen opakem und transparentem Zustand, durch einen geringen haze-level im transparenten Zustand und darüber hinaus durch eine geringe Temperaturabhängigkeit der Kennliniensteilheit und des Kontrastes gekennzeichnet.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrooptisches Flüssigkristallsystem, - welches zwischen 2 Elektroden, die gegebenenfalls auf Substratplatten aufgebracht sind, einen dielektrisch positiven Flüssigkristall und ein weiteres optisch transparentes Medium enthält, - dessen Flüssigkristallmoleküle im ausgeschalteten Zustand eine unregelmäßige Orientierung aufweisen, - bei dem einer der Brechungsindizes des Flüssig- kristalls im wesentlichen mit dem Brechungsindex der Matrix n_M übereinstimmt und/oder bei dem der Quotient aus der Masse des Flüssigkristalls und der Masse des optisch transparenten Mediums 1,5 oder mehr beträgt, - welches in einem der beiden Schaltzustände unabhängig von der Polarisation des einfallenden Lichtes eine gegenüber dem anderen Zustand verminderte Transmission aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall eine Dotierkomponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht.

2. Elektrooptisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine chirale Komponente das Strukturelement

-

aufweist, worin V eine Alkylgruppe mit 1-5 C-Atomen, unsubstituiertes oder substituiertes ( C₈-C₁₈ ) -Aryl oder (C₅-

C₁₂)-Cycloalkyl,

Y eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OOC- oder

-^(CH2^)-n und n 0, 1, 2 oder 3 bedeuten.

3. Elektrooptisches System nach mindestens einem der

Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine chirale Komponente ein Strukturelement

aufweist, worin S jeweils unabhängig voneinander eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1-5 C-Atomen, CN oder Halogen, T jeweils unabhängig voneinander -O-, -COO-, -OOC-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung, und oder

4. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-3,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein chiraler Dotierstoff einen Absolutwert der Helical Twisting

Power HTP in der jeweiligen Flüssigkristallmischung von mindestens 2 μm aufweist. 5. Elektrooptisches System nach mindestens einem der

Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine chirale Komponente einen Absolutwert der Temperaturabhängigkeit der Helical Twisting Power HTP in der jeweiligen Flüssigkristallmischung von weniger als

5 . 10^-1 μm^-1 K^-1 aufweist.

6. Elektrooptisches System nach mindestens einem der

Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Flüssigkristallmischung mindestens 2 chirale Komponenten enthält, wobei die Temperaturabhängigkeit

der Helical Twisting Power HTP dieser Komponenten in der Flüssigkristallmischung so aneinander angepaßt ist, daß die Temperaturabhängigkeit der cholesterischen Pitches der Flüssigkristallmischung

weitgehend kompensiert wird.

7. Elektrooptisches System nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die chiralen Komponenten den

gleichen Helixdrehsinn aufweisen.

8. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln II-V,

worin

R jeweils unabhängig voneinander eine Alkyl- gruppe mit 1-15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können,

Y eine Einfachbindung, -COO- oder -OOC-,

W Y oder und

Z R, R oder )

bedeuten.

9. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall eine dielektrische Anisotropie Δε > 3 aufweist.

10. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall mindestens einen pleochroitischen Farbstoff enthält.

11. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall in Form von Mikrotröpfchen in das optisch transparente Medium eingebettet ist.

12. System nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch transparente Medium ein 3-dimensionales Netzwerk bildet, in dessen Poren sich der Flüssigkristall befindet.

13. Flüssigkristall, dadurch gekennzeichnet, daß er mit dem Flüssigkristall in einem elektrooptischen System nach mindestens einem der Ansprüche 8-10 identisch ist.

14. Verwendung eines Flüssigkristalls, enthaltend eine Dotierkomponente, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht, in einem elektrooptischen System nach mindestens einem der Ansprüche 1-12.