DE4007039A1

DE4007039A1 - Elektrooptisches fluessigkristallsystem

Info

Publication number: DE4007039A1
Application number: DE19904007039
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Finkenzeller; Volker Reiffenrath; Stefan Dr Wilhelm; Ray Jubb
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1990-10-11

Description

Die Erfindung betrifft elektrooptische Flüssigkristall systeme gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das optisch transparente Medium kann voneinander abge grenzte 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 Flüssigkristallkomparti mente gekennzeichnet, die jedoch keineswegs eine kugel förmige 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 bezeich net; 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 Mikrotröpfchen in die Matrix eingebettet ist. NCAP-Filme werden gewöhn lich dadurch erhalten, daß das verkapselte polymere Material, wie z. B. Polyvinylalkohol, die Flüssigkristall mischung 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 44 35 047 be schrieben. Dagegen wird bei der z. B. in EP 02 72 582 und US 46 88 900 beschriebenen Herstellung von PDLC-Filmen die Flüssigkristallmischung zunächst mit Monomeren oder Oligomeren des matrixbildenden Materials homogen ver mischt. 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 03 13 053 beschriebene PN-System (PN=Polymer Network) weist eine schwammartige Netzwerkstruktur des optisch transparenten Mediums auf. Der Anteil des Flüssig kristalls 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 Elek troden 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 Brechungsindices des Flüssigkristalls, üblicherweise der ordentliche Brechungsindex n _o so gewählt, daß er mit dem Brechungsindex n _M der polymeren Matrix mehr oder weniger zusammenfällt. Bei Netzwerk- Systemen ist eine Anpassung der Brechungsindizes wegen des üblicherweise sehr viel höheren Flüssigkristall anteils 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 Lichtstreuungs effekt. Ist keine Spannung an die Elektroden, zwischen denen die Matrix bzw. das Netzwerk üblicherweise sand wichartig angeordnet ist, angelegt, wird auftreffendes Licht an den statistisch ausgerichteten Flüssigkristall molekülen 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 auf treffendes Licht wegen der Anpassung von n _o und n _M ein optisch isotropes Medium und das System erscheint durch sichtig. Eine Anpassung ist erforderlich, um eine Streuung des Lichts an der Phasengrenze Matrix/Flüssigkristall tröpfchen zu vermeiden. In EP 02 72 585 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 feld freien Zustand durchsichtig, und es wird durch Anlegen einer Spannung in den opaken Zustand überführt.

Bei Netzwerk-Systemen ist eine Anpassung der Brechungs indizes nicht unbedingt erforderlich, da wegen des hohen Flüssigkristallanteils an der Masse der lichtmodulieren den 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 Netz werk-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 Δ ⁿ-Werte des Flüssigkristalls sorgen zwar einerseits für eine starke Lichtstreuung im opaken Zustand, andererseits jedoch bewirken sie im duchsichtigen Zustand eine Trübung ("haze") des Systems, insbesondere bei schräger Betrach tung ("off-axis haze"). Umgekehrt ist bei niedrigen Δ n- Werten des Flüssigkristalls der off-axis haze zwar gerin ger, gleichzeitig aber ist auch die Lichtstreuung im opaken Zustand stark herabgesetzt. Eine Optimierung durch kontinuierliche Variation von Δ n ist jedoch im allgemei nen 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 erforder lichen Anpassung der Brechungsindices i. a. weniger schwer wiegend. In manchen Fällen wir z. B. bei Verwendung eines relativ geringen Flüssigkristallanteils und/oder bei Ver wendung 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 archi tektonische 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 Informa tionsgehalt 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 Tran sistor) Matrix angesteuertes PDLC-Display mit 240×372 Pixeln. In EP 03 37 711 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 elektro optischen Kennlinie aufweisen, um die Darstellung von Graustufen zu ermöglichen.

Die bisher verwendeten Flüssigkristalle erfüllen insbe sondere 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 aufge führten 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 Dotier komponente 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 Flüssigkri stalls 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 Dotierkom ponente enthält, die aus einem oder mehreren chiralen Dotierstoffen besteht.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssig kristallsysteme entspricht der für derartige Systeme üblichen Bauweise. Der Begriff übliche Bauweise ist hier bei weit gefaßt und umschließt alle Abwandlungen und Modi fikationen.

So ist z. B. bei PDLC- oder NCAP-Filmen die von dem durch sichtigen Medium gebildete Matrix, in der die Flüssig kristallmischung mikrodispergiert oder mikroverkapselt ist, sandwichartig zwischen leitenden Elektroden ange ordnet.

Die Elektroden sind i. a. auf Substratplatten aus z. B. Glas, Kunststoff o. ä. 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 Flüssig kristallsystemen wie z. B. TN- oder STN-Zellen bedeutet.

Die Matrix bzw. das 3-dimensionale Netzwerk basieren ins besondere auf isotropen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Die erhaltenen Systeme können je nach beab sichtigter 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 39 35 337, US 46 88 900, US 46 71 618, US 46 73 255, US 44 35 047, EP 03 13 053 und EP 02 72 585 offenbart.

Daneben können aber auch weitere durchsichtige Materia lien wie z. B. anorganische Glasmonolithe (US 48 14 211), weitere anorganische Materialien (s. z. B. Japanische Offenlegungsschrift 3 03 325/1988) oder auch andere Materialien verwendet werden.

Bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektro optischen Flüssigkristallsysteme sind NCAP-Filme, PDLC- Filme und nach modifizierten Verfahren hergestellte Mikrotröpfchen-Matrix-Systeme. Verfahren zur Herstellung dieser Filme sind z. B. in US 39 35 337, US 46 88 900, US 46 73 255, US 46 71 618, US 44 35 047 und EP 02 72 595 beschrieben.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungs gemäßen elektrooptischen Systeme sind die Netzwerk-Systeme, deren Herstellung z. B. in EP 03 13 053 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 Systemen zählen auch "inverse Mikrotröpfchen-Matrix-Konfigurationen", bei denen das transparente Medium in Form von einzelnen z. B. kugelförmigen Teilchen in dem Flüssigkristall dis pergiert ist. Eine derartige Anordnung ist z. B. in GB 14 42 360 beschrieben.

Daneben sind auch andere, hier nicht explizit erwähnte Ausführungsformen der Erfindung umfaßt.

Die Dicke d der elektrooptischen Systeme d wird üblicher weise klein gewählt, um eine möglichst niedrige Schwellen spannung V _th zu erzielen. So werden z. B. in US 44 35 047 Schichtdicken von 0,8 und 1,6 mm berichtet, während für die Schichtdicke in US 46 88 900 Werte zwischen 10 µm und 300 µm und in EP 03 13 053 zwischen 5 µm und 30 µm ange geben 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 Mikro tröpfchen 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 46 73 255). Experimentelle Verfahren zur Beeinflussung der mittleren Tröpfchengröße sind z. B. in US 46 73 255 und in J.L. West, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Inc. Nonlin. Opt., 157 (1988) 427 beschrieben. In US 46 73 255 werden mittlere Tropfendurchmesser zwischen 0,1 µm und 8 µm angegeben, während z. B. eine Matrix, die auf einem Glasmonolith basiert, Poren mit einem Durch messer zwischen 15 und 2000 Å aufweist. Für die Maschen weite des Netzwerks der PN-Systeme wird in EP 03 13 053 ein bevorzugter Bereich zwischen 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, Tröpfchengröße und optischer Steilheit.

Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen elek trooptischen CMEM-Systeme zu den bisher üblichen Syste men 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 Zu stand nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird. Somit wird durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Flüssig kristallmischung der Kontrast zwischen opakem und durch sichtigem Zustand deutlich verbessert. Durch den Zusatz der Dotierkomponente werden andere Eigenschaften des Flüssigkristalls bzw. des Systems wie z. B. der Klärpunkt T _C, die Viskosität η, die dielektrische Anisotropie Δε, die optische Anisotropie Δ n, der im Fall von Mikrotröpfchen- Matrix-Systemen an den Brechungsindex der Matrix angepaßte Brechungsindex des Flüssigkristalls, die Schwellenspannung V _th und auch weitere Eigenschaften nur in einem kleinen und/oder unwesentlichen Ausmaß be einflußt.

Die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie kann z. B. definiert werden gemäß

wobei V₉₀ bzw. V₁₀ die zur Erzielung einer 90%- bzw. 10%igen Transmission erforderlichen Spannungen sind; aber auch andere Definitionen der Steilheit γ sind möglich.

Es können chirale Dotierstoffe verwendet werden, die einen positiven (rechtshändigen) oder negativen (links händigen) Drehsinn der cholesterischen Helixstruktur in der Flüssigkristallmischung induzieren. Die Ganghöhe oder der Pitch p der cholesterischen Helixstruktur ist bei Verwendung eines chiralen Dotierstoffs umgekehrt propor tional zur Konzentration c des chiralen Dotierstoffs. Der Proportionalitätsfaktor ist der Kehrwert des Helical Twisting Power HTP des chiralen Dotierstoffs. Damit gilt:

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 Zusammen setzung 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 Bei träge der einzelnen Dotierstoffe, z. B.

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

aufweisen, 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, sind bevorzugt. Y ist besonders bevorzugt -O-, -COO-, -OOC- oder -(CH₂)-, insbesondere jedoch -O-, -COO- oder -OOC-. V ist bevorzugt CH₃-, CH₂-CH₂-

insbesondere jedoch CH₃- und

Weiter bevorzugt sind solche chiralen Komponenten, die das Strukturelement II aufweisen,

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

insbesondere jedoch

S ist bevorzugt CH₃, CH₃-CH₂, Cl oder CN und ganz beson ders bevorzugt, CH₃, Cl oder CN.

Neben chiralen Dotierstoffen, enthaltend ein Struktur element der Formel 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 Polycarbonsäuren ausgewählt werden können, oder auch weitere chirale Verbindungen verwendet werden.

Es ist i. a. immer möglich, durch Zusatz einer Dotierkom ponente gleichzeitig sowohl einen hohen Kontrast zwischen opaken und transparenten Zustand und einen geringen haze- level im transparenten Zustand als auch eine Anpassung der Steilheit der elektrooptischen Kennlinie an die Trei berelektronik zu erreichen. Falls dies einmal nicht ge lingt, kann der Fachmann im konkreten Fall im Hinblick auf die vorgesehene Anwendung ohne weiteres entscheiden, welche der beiden beschriebenen Eigenschaften des elektro optischen 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 Flüssigkristallmischung und dem mitt leren 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, ins besondere 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 Lite raturstellen) und/oder p geändert werden.

Durch den Zusatz einer Dotierkomponente kann die Steil heit der elektrooptischen Kennlinie γ erfindungsgemäßer Systeme in einem weiten Bereich variiert und an beliebige Treiberelektroniken angepaßt werden. Dabei wird i. a. beim Zusatz einer Dotierkomponente eine Verringerung der Steil heit im Vergleich zu der des undotierten Systems beob achtet; es kann aber auch zu einer Erhöhung der Steilheit kommen. Der Fachmann kann für eine gegebene 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 gleich zeitig ein hoher Kontrast zwischen transparentem und opa kem Zustand und ein geringer haze-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 Massen prozente, 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 Massenpro zente nicht überschreitet, werden die übrigen Parameter des Flüssigkristalls bzw. des elektrooptischen Systems wie z. B. die Doppelbrechung Δ n, die dielektrische Aniso tropie Δε, der Klärpunkt T _C, die Viskosität η, die Schwellenspannung V _th nur in geringfügigem und/oder ver nachlässigbarem Ausmaß geändert. Bei Mikrotröpfchen- Matrix-Systemen erfährt insbesondere auch derjenige Brechungsindex der Flüssigkristallmischung, der an den Brechungsindex n _M der Matrix angepaßt ist, nur eine geringfügige und/oder unwesentliche Änderung. Die Kon zentration 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 γ der elektrooptischen Kennlinie mit der Temperaturabhängigkeit des Pitchs der Dotierkomponente zusammenhängt. Dabei ist die Temperaturabhängigkeit der Steilheit i. a. um so größer, je größer die Temperatur abhängigkeit des Pitches ist. Insbesondere bei "outdoor"- Anwendungen kann es zu beträchtlichen Temperaturschwan kungen von bis zu 50°C auch darüber kommen. Die da durch bewirkten Kontrastschwankungen und Veränderungen der Kennliniensteilheit können die elektrooptischen Eigen schaften des Systems beträchtlich verschlechtern.

Es sind daher solche Ausführungsformen der erfindungs gemäßen elektrooptischen Systeme bevorzugt, die eine nicht zu starke Temperaturabhängigkeit des Pitches der Flüssig kristallmischung 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

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

kleiner als 4 · 10^-3 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 Flüs sigkristalle basieren vorzugsweise auf Verbindungen der Formeln III-VI.

worin

R jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe 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-,

bedeuten.

Der Anteil der aus Verbindungen der Formeln III-VI beste henden Basismischung an den in den erfindungsgemäßen elektrooptischen Flüssigkristall-Systemen verwendeten Flüssigkristallen beträgt vorzugsweise 15%-85%, ins besondere 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. Ange geben ist der Massenanteil dieser Verbindungen an dem Flüssigkristall. Der Massenanteil kann innerhalb der angegebenen Grenzen zur optimalen Anpassung an den je weiligen 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 Flüssigkristall mischung mit dem polymeren Trägermaterial über polare Gruppen zustande kommt.

Die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendeten Flüssig kristalle können weitere Bestandteile enthalten, die vor zugsweise ausgewählt werden aus nematischen oder nemato genen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzyliden aniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexyl benzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder cyclohexyl ester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoe säure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylcyclo hexancarbonsäure, Cyclohexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexan carbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4′-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclo hexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2- Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclo hexyl-2-(4-phenyl-cyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-bi phenylylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gege benenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylen gruppen 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 Formel 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 sub stituiertes 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. Vorzugs weise enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristalle eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Ver bindungen der Formel 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 1a, 2a, 3a, 4a und 5a jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Bei den meisten dieser Ver bindungen 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 deuten R′′-CN, -CF₃, F, Cl oder -NCS; R hat dabei die bei den Verbindungen der Teilformeln 1a bis 5a angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl. Aber auch andere Verbindungen 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 Ver bindungen 1a, 2a, 3a, 4a und 5a (Gruppe 1) auch Kompo nenten 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 auf weist. 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 dielektrischen Anisotropie der verwendeten Flüssig kristallmischung ist positiv Δε<0 und vorzugsweise Δε<3. Für kleinere Werte der dielektrischen Anisotro pie 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 Flüssigkristall mischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestand teil 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 elektro optischen 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. pleo chroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger elektro optischer Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der optischen Aniostropie, der Viskosität und/oder der Temperaturabhängigkeit elek trooptischer 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, 24 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 Δ n 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 der artiger Zusätze vorzugsweise so wählen, daß insbesondere Δ n 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 Flüssig kristallmischung 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 ver wendet, 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 ver wendeten Substanzen und ihre Konzentration so wählen, daß andere entscheidende Parameter der Flüssigkristall mischung wie z. B. Δ n, Δε und bei Verwendung von Viskosi tätserniedrigern insbesondere T _c nur in einem akzeptablen und/oder kleinen und/oder unwesentlichen Ausmaß beein flußt 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 Ver bindungen an der Mischung variieren; für Mischungen mit sehr hohem Δ n können z. B. insbesondere 4-Alkyl- oder alkoxy-4′ bzw. 4′′-cyano-biphenyle bzw. -terphenyle ver wendet 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 Flüssigkristallmischung auf die jeweilige Ausgestaltung des elektrooptischen Systems optimal abgestimmt ist; insbesondere wird er darauf achten, daß Δ n 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 Flüssig kristall eine Dotierkomponente, enthaltend einen oder mehrere Dotierstoffe, zugesetzt wird, wodurch

- die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie verän dert 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 wer den. Darüber hinaus können

- die Temperaturabhängigkeit der Steilheit der elektro optischen Kennlinie und/oder
- durch Temperaturschwankungen bedingte Kontrastände rungen

durch Verwendung einer geeigneten Dotierkomponente verrin gert werden.

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

Es bedeuten:

K: Kristallin-fester Zustand,
S: smektische Phase (der Index kennzeichnet den Phasen typ),
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-Octoxy-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 Abstandhaltern zwischen 2 durchsichtige, mit Elektrodenschichten versehene Glassubstrate gebracht wird. Die Glassubstrate werden zusam mengedrückt, wodurch ein gleichmäßiger Film erhalten wird, der durch eine 1minütige 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 auf getragem, 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 elektroopti schen Kennlinie 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 ½ h aus gehärtet ist. Die Lösung wird zusammen mit Abstandhaltern zwischen 2 durchsichtige, mit Elektrodenschichten versehene Glassubstrate ge bracht, 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 elektro optischen Kennlinie der dabei erhaltenen Mikro tröpfchen-Matrix-Systeme zeigt, daß die Steil heiten 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.

1.3 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 2000 rpm gerührt. Die erhaltene Lösung wird 24 h lang entgast und zusammen mit Abstandhaltern 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 Glassub strat aufgedrückt wird, wodurch ein gleichmäßi ger Film erhalten wird. Das so erhaltene System wird weitere 24 h bei 85°C getrocknet.

Ein Vergleich der Steilheiten der elektrooptischen Kennlinie der dabei erhaltenen Mikro tröpfchen-Matrix-Systeme zeigt, daß die Steilhei ten 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 trans parentem Zustand und einen geringen haze-level im transparenten Zustand auf.

1.4 Die in Beispiel 1.1 und 1.2 beschriebenen Flüs sigkristalle werden jeweils zur Herstellung eines Netzwerksystems mit Trimethylpropan-tri acrylat als polymerisierbarer Verbindung und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on (Daro cure 1173, Handelsprodukt von E. Merck, Darm stadt) als Photoinitiator im Verhältnis 80 : 19,8 : 0,2 gerührt und unter Hinzufügung von Abstandhaltern zwischen 2 mit Elektroden schichten versehene Glasplatten gebracht. Zur Härtung des Polymers wurde das erhaltene System mit einer definierten Geschwindigkeit (3 m/min) durch das Strahlungsfeld einer Halogenlampe (70 W/cm) gefahren.

Ein Vergleich der Steilheiten der elektroopti schen Kennlinie der dabei erhaltenen Mikrotröpfchen- 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 Ver bindungen 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 01 68 043)

Die chiralen Dotierstoffe C1, C2 und C3 weisen in dem Flüssigkristall folgende Temperaturabhän gigkeit 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 elektrooptischer Systeme hergestellt, die zum einen die Mischung M3 und zum anderen den undotierten Flüssigkristall enthalten. Ein Vergleich zeigt, daß die Steilheit der elektro optischen Kennlinie durch die Zugabe der Dotier komponente 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

1. Elektrooptisches Flüssigkristallsystem,

- welches zwischen 2 Elektroden, die gegebenen falls auf Substratplatten aufgebracht sind, einen dielektrisch positiven Flüssigkristall und ein weiteres optisch transparentes Medium enthält,
- dessen Flüssigkristallmoleküle im ausgeschal teten 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 unab hängig von der Polarisation des einfallenden Lichtes eine gegenüber dem anderen Zustand ver minderte 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 Kompo nente das Strukturelement aufweist, worin
V eine Alkylgruppe mit 1-5 C-Atomen, unsubstituier tes 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 bedeuten.

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^-1 aufweist.

5. Elektrooptisches System nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine chirale Komponente einen Absolutwert der Temperatur abhängigkeit der Helical Twisting Power HTP in der jeweiligen Flüssigkristallmischung von weniger als 5 · 10^-1 µm K ^-1 aufweist.

6. Elektrooptisches System nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung mindestens 2 chirale Kompo nenten enthält, wobei die Temperaturabhängigkeit der Helical Twisting Power HTP dieser Komponenten in der Flüssigkristallmischung so aneinander ange paßt ist, daß die Temperaturabhängigkeit der chole sterischen 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 Formel 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-, 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 des sen 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.