Flüssigkristalline Medien enthaltend Polymere Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Flüssigkristallmedien, insbe- sondere mit kleiner Doppelbrechung, zur Verwendung in Flüssigkristallan- zeigesystemen (Displays). Diese Flüssigkristallanzeigesysteme sind unter anderem Bildschirme von Fernsehgeräten, Computern, wie z. B."Note- book"-Computern oder"Desktop"-Computern, Schaltzentralen und von anderen Geräten, z. B. Glücksspielgeräten, elektrooptische Anzeigen, wie Anzeigen von Uhren, Taschenrechnern, elektronischen (Taschen)-Spielen, tragbaren Datenspeichern, wie PDAs (personal digital assistants) oder von Mobiltelefonen.

Die typischerweise in solchen Flüssigkristalldisplays verwendeten Flüssig- kristallschaltelemente sind die bekannten TN (twisted nematic) Schaltele- mente, z. B. nach Schadt, M. und Helfrich, W. Appl. Phys. Lett. 18, S. 127 ff. (1974) und insbesondere in ihrer speziellen Form mit kleiner optischer Verzögerung d-An im Bereich von 150 nm bis 600 nm gemäß DE 30 22 818, STN (super twisted nematic) Schaltelemente wie z. B. nach GB 2 123 163, DE 34 31 871, DE 36 08 911 und EP 0 260 450, IPS (in- plane switching) Schaltelemente, wie z. B. in DE 40 00 451 und EP 0 588 568 beschrieben, und VAN (vertically aligned nematic) Schaltelemente, wie beschrieben in Tanaka, Y. et al., K. SID 99 Digest S. 206 ff (1999), Koma et al., International Display Workshop (IDW)'97 S. 789 ff (1997) und Kim et al., Asia Display 98, S. 383 ff, (1998).

Bei diesen bisher bekannten und bereits größtenteils kommerziell verfüg- baren Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen ist das optische Erschei- nungsbild zumindest für anspruchsvolle Anwendungen nicht ausreichend.

Insbesondere der Kontrast, speziell bei farbigen Darstellungen, die Heftig- keit, die Farbsättigung und die Blickwinkelabhängigkeit dieser Größen sind deutlich verbesserungsfähig. Weitere Nachteile der Flüssigkristalldarstel- lungseinrichtungen sind oft ihre mangelnde räumliche Auflösung und unzu- reichenden Schaltzeiten, insbesondere bei STN-Schaltelementen, aber auch bei TN-Schaltelementen oder IPS (in-plane switching) -und VAN (ver- tically aligned nematic)-Schaltelementen, bei den letzteren insbesondere

wenn diese zur Wiedergabe von Video verwendet werden sollen, wie etwa bei Multimediaanwendungen auf Computerbildschirmen oder bei Fernse- hern. Hierzu insbesondere, aber bereits für die Anzeige schneller Cursor- bewegungen, sind kleine Schaltzeiten, bevorzugt von weniger als 32 ms, besonders bevorzugt von weniger als 16 ms, erwünscht.

Die Anforderungen an die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts hängen stark von der Anwendung der Darstellungseinrichtungen ab. So ist bei- spielsweise bei Fernsehbildschirmen und Computermonitoren der horizon- tale Blickwinkelbereich am wichtigsten, wohingegen bei anderen Anwen- dungen zentrosymmetrische Blickwinkelverteilungen erwünscht sind. Im Allgemeinen ist zu bemerken, dass für die praktische Akzeptanz einer An- zeige nicht in erster Linie ihr Kontrast, bzw. ihr maximales Kontrastverhält- nis maßgebend ist, sondern, dass es vielmehr oft auf die Blickwinkel- abhängigkeit des Kontrastes ankommt. Jedoch sind diese Eigenschaften je nach Anwendung verschieden zu gewichten.

TN-Schaltelemente mit d-An im Bereich von 0, 2 um bis 0, 6 um, wie in DE 30 22 818 beschrieben, haben in der Regel sehr gute Farbsättigung und Farbtiefe, jedoch einen unzureichenden Blickwinkelbereich für an- spruchsvolle Anwendungen wie z. B. Computermonitore für"Desktop"- Computer.

In WO 01/07962 sind Flüssigkristallschaltelemente beschrieben, umfas- send mindestens einen Polarisator und eine Flüssigkristallschicht, die eine Ausgangsorientierung aufweist, bei der die Flüssigkristallmoleküle im We- sentlichen parallel zu den Substraten und im Wesentlichen parallel zuein- ander orientiert sind, in welcher die Umorientierung der Flüssigkristalle aus ihrer im Wesentlichen zu den Substraten parallelen Ausgangsorientierung durch ein entsprechendes elektrisches Feld hervorgerufen wird, welches im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischer Anisotro- pie im Wesentlichen parallel zu den Substraten orientiert ist und im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit positiver dielektrischer Anisotropie im Wesentlichen senkrecht zu den Substraten orientiert ist, wobei die Flüs- sigkristallschicht eine extrem niedrige optische Verzögerung d-An im Be- reich von 0,06 um bis 0, 43 um aufweist und das Flüssigkristallschaltele-

ment bevorzugt zusätzlich zur Flüssigkristallschicht eine weitere doppel- brechende Schicht, bevorzugt eine Ä/4-Schicht oder zwei A/4-Schichten oder eine Ä/2-Schicht enthält, sowie Flüssigkristalleinzeigesysteme enthal- ten derartige Flüssigkristallschaltelemente.

Die in WO 01/07962 beschriebenen Flüssigkristallschaltelemente weisen die Nachteile der bekannten Schaltelemente nicht oder zumindest in deut- lich vermindertem Umfang auf. Sie sind durch einen sehr guten Kontrast bei gleichzeitiger ausgezeichneter Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts gekennzeichnet. Sie erlauben die Darstellung sowohl von Graustufen als auch von Halbtonfarben über einen breiten Bereich von Beobachtungs- winkeln.

Allerdings sind die Schaltzeiten dieser Flüssigkristallschaltelemente noch verbesserungsbedürftig.

Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete flüssigkristalline Medien bereitzu- stellen, die Flüssigkristallschaltelemente mit deutlich verringerten Schalt- zeiten ergeben.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Medium, enthaltend a) ein oder mehrere flüssigkristalline Verbindungen und b) Polymere, aufgebaut aus einer oder mehreren polymerisierbaren Verbindungen der allgemeinen Formel I P1-Sp1-X1-A1-(Z1-A2)n-R (I) worin bedeuten : R H, F, Cl, CN, SCN, SF5H, NO2, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei auch ein oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch-O-,-S-,-CH=CH-,-CO-,-OCO-,-COO-,-O- COO-,-S-CO-,-CO-S-,-CH=CH-oder-C=C-so er- setzt sein können, dass O-und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder-X2-Sp2-P2,

P und p2 jeweils unabhängig voneinander eine polymerisier- bare Gruppe, vorzugsweise -O(CO)-(CH2)o-CH=CH2, -O(CO)-CH=CH-(CH2)p-H, -CH-CH-(CH2)q-H, -O(CO)-C (CH3) =CH-(CH2) r-H mit o, p, q, r = 0-8, Sp1 und Sp2 jeweils unabhängig voneinander eine Abstandshal- tergruppe, vorzugsweise-(CH2) m-mit m = 1-8, o- der eine Einfachbindung, X1 und X2 jeweils unabhängig voneinander-O-,-S-,-OCH2-, <BR> <BR> - CH20-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O,-CO-NR°-,<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -NR°-CO-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-, - CH=CH-COO-,-OOC-CH=CH-oder eine Einfach- bindung, A und A2 jeweils unabhängig voneinander 1, 4-Phenylen, wor- in auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N er- setzt sein können, 1, 4-Cyclohexylen, worin auch ei- ne oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch O und/oder S ersetzt sein können, 1,4- Cyclohexenylen, 1, 4-Bicyclo- (2, 2, 2)-octylen, Piperi- din-1, 4-diyl, Naphthalin-2, 6-diyl, Decahydronaphtha- lin-2, 6-diyl, 1,2, 3, 4-Tetrahydronaphthalin-2, 6-diyl oder Indan-2, 5-diyi, wobei alle diese Gruppen un- substituiert oder durch L ein-oder mehrfach substi- tuiert sein können, L F, Cl, CN oder Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxy- carbonyl oder Alkylcarbonyloxy mit 1 bis 7 C- Atomen, worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Ci ersetzt sein können, <BR> <BR> <BR> <BR> z1-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-O-COO-,-OCH2-,<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -CH20-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2-S-,

-SCF2-,-CH2CH2-,-CF2CH2-,-CH2-CF2-,-CF2-CF2-,<BR> <BR> <BR> <BR> -CH=CH-,-CF=CF-,-C-C-,-CH=CH-COO-, - OCO-CH=CH-,-CR°R°°-oder eine Einfachbindung, und R° und R°° jeweils unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen, n 0,1 oder 2.

Es wurde gefunden, dass durch Dotierung der flüssigkristallinen Medien mit den ein polymeres Netzwerk bildenden Verbindungen der Formel (I) und anschließende UV-induzierte Polymerisation flüssigkristalline Medien mit deutlich verringerten Schaltzeiten erhalten werden.

Bevorzugte flüssigkristalline Medien enthalten polymerisierbare Verbin- dungen, ausgewählt aus den folgenden Formeln

worin p1 und p2 die oben angegebene Bedeutung besitzen, Z2 und Z3 je- weils unabhängig voneinander eine der für Z1 angegebenen Bedeutungen besitzen, m1 und m2 jeweils unabhängig voneinander 1 bis 8 bedeuten, r1 und r2 jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, und Ra und Rb jeweils unabhängig voneinander H oder CH3 bedeuten, und L1 H oder -CH3 bedeutet.

Darin sind P1 und p2 bevorzugt jeweils unabhängig voneinander ausge- wählt aus -O (CO)-(CH2) 0-CH=CH2,-O (CO)-CH=CH-(CH2) p-H,-CH=CH-(CH2) q-H mito, p, q = 0-8. Besonders bevorzugte polymerisierbare Verbindungen sind die nachste- henden Verbindungen (Ij)- (Im).

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind ferner Mischungen zur Er- zeugung der flüssigkristallinen Medien enthaltend a) eine oder mehrere flüssigkristalline Verbindungen, b) eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen der allgemeinen Formel (I), c) optional einen oder mehrere Polymerisationsinitiatoren, vorzugswei- se Photoinitiatoren.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) liegen üblicherweise in Men- gen von 0,1 bis 1 Gew. -%, bevorzugt von 0,2 bis 0,5 Gew. -% vor. Geeig- nete Photoinitiatoren sind beispielsweise Irgacure 651 von Ciba. Diese lie- gen-bezogen auf die zu polymerisierenden Verbindungen-üblicherweise in Mengen von 1 bis 10 Gew. -%, bevorzugt 2 bis 4 Gew. -% vor. Die erfin-

dungsgemäßen flüssigkristallinen Medien kann durch UV-Bestrahlung die- ser Vorläufermischungen erhalten werden. Dabei wird üblicherweise mit Licht einer Wellenlänge zwischen 300 und 500 nm bestrahlt.

Die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten bevorzugt 3 bis 27, besonders bevorzugt 10 bis 21 und ganz besonders bevorzugt 12 bis 18 Einzelverbindungen. Die bevorzugt eingesetzten Einzelverbindun- gen enthalten bevorzugt jeweils eine 1, 4'-trans-trans-Bicyclohexyleneinheit der Teilformel i : mit Z einer Einfachbindung,-CH2CH2-oder-CF2-CF2-, und n 1 oder 2.

Hierbei können bei einem der Cyclohexanringe auch eine oder bevorzugt zwei nicht benachbarte-CH2-Gruppen durch Sauerstoffatome oder zwei benachbarte-CH2-Gruppen durch eine-CH=CH-Gruppe ersetzt sein.

Im Fall von Verbindungen mit insgesamt nur zwei sechsgliedrigen Ringen kann gegebenenfalls auch einer der beiden Cyclohexanringe durch unsub- stituiertes oder gegebenenfalls zweifach oder bevorzugt einfach lateral flu- oriertes 1, 4-Phenylen ersetzt sein.

Bevorzugt enthalten die Flüssigkristallmischungen eine oder mehrere Ver- bindungen mit einer Struktureinheit der Formel i, worin n = 2 ist.

Die in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelementen verwende- ten Flüssigkristallmischungen enthalten bevorzugt - eine Komponente A bestehend aus Verbindungen mit 2 sechsgliedrigen Ringen,

- eine Komponente B bestehend aus Verbindungen mit 3 sechsgliedrigen Ringen und gegebenenfalls - eine Komponente C bestehend aus Verbindungen mit 4 sechsgliedrigen Ringen.

Bevorzugt bestehen die Flüssigkristallmischungen im Wesentlichen aus den Komponenten A, B und gegebenenfalls C.

Besonders bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder meh- rere - dielektrisch neutrale Verbindungen der Formel II worin R"n-Alkyl mit 1 bis 5-C-Atomen, R12 n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, 1 E-Alkenyl, bevorzugt Vinyl oder n- Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen bedeuten, optional dielektrisch positive Verbindungen ausgewählt aus der Grup- pe der Formeln III und Ill' worin

R21 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 3 bis 7 bzw. 2 bis 8, bevorzugt 5 bis 7 bzw. 4 bis 6 C-Atomen, Z4 eine Einfachbindung oder-CH2CH2- und X3 OCF3, CF3 oder CH2CH2CF3, bevorzugt CF3 oder CH2CH2CF3 bedeuten, (III') worin R21 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 3 bis 7 bzw. 2 bis 8, bevorzugt mit 5 bis 7 bzw. 4 bis 6 C-Atomen, Z4 eine Einfachbindung oder -CH2CH2-, X4 OCF2H, OCF3 oder F, bevorzugt F und Y2 unabhängig voneinander H oder F bedeuten, und Verbindungen der Formel IV

(IV) worin R31 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 7, bevorzugt 2 bis 5 C- Atomen, Z31 und Z32 jeweils eine Einfachbindung, -CH2CH2- oder -CF2CF2-, bevorzugt -CH2CH2- bedeutet, besonders bevorzugt je- doch beide eine Einfachbindung sind, X5 OCF2H, OCF3 oder F, Y3 unabhängig voneinander H oder F, im Fall X5 = OCF2H bevorzugt beide Y3 = F, im Fall X5=F bevorzugt beide Y3 = F, im Fall X5 = OCF3 bevorzugt ein Y3 = F, der andere = H, optional eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Verbin- dungen der Formeln V und Vi (V)

worin R4 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 5, bevorzugt mit 2 bis 5 C- Atomen, X6 OCF2H, OCF3 oder F, bevorzugt F oder OCF3, Y4 unabhängig voneinander H oder F, im Fall X = F und bevorzugt beide Y4 = F im Fall X = OCF3 und besonders bevorzugt im Fall ein Y3 = F, der andere = H, (VI) worin

R5 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 5 C-Atomen Z5 eine Einfachbindung oder -CH2CH2-, X7 F, OCF3 oder OCHF2H, Y5 unabhängig voneinander H oder F, bevorzugt X', Y5 = F bedeuten, optional eine oder mehrere Verbindungen mit hohem Klärpunkt aus- gewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln Vil bis X

worin r71 und R72, R81 und R82, R91 und R92, R10 sowie R11 jeweils unabhängig voneinander die oben für R11 und R12 angegebene Bedeu- tung haben, L", L91 H oder F bedeuten und X10, y10 sowie X11, y11 jeweils unabhängig voneinander die oben für X5, Y3 angegebene Bedeutung haben, und optional eine oder mehrere Verbindungen der Formel (XIII) worin R13, X und Y, jeweils unabhängig voneinander die oben für R11, X5 bzw. Y3 angegebene Bedeutung haben und

bevorzugt bedeutet.

Bevorzugt enthalten die Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegen- den Anmeldung 4 bis 36 Verbindungen, besonders bevorzugt 6 bis 25 Verbindungen und ganz besonders bevorzugt 7 bis 20 Verbindungen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement, umfassend mindestens einen Polarisator und eine Flüssigkristallschicht, die eine Ausgangsorientierung aufweist, bei der die Flüssigkristallmoleküle im wesentlichen parallel zu den Substraten und im wesentlichen parallel zueinander orientiert sind, in welcher die Umorien- tierung der Flüssigkristalle aus ihrer im wesentlichen zu den Substraten parallelen Ausgangsorientierung durch ein entsprechendes elektrisches Feld hervorgerufen wird, welches im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischer Anisotropie im wesentlichen parallel zu den Sub- straten und im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit positiver dielektrischer Anisotropie im wesentlichen senkrecht zu den Substraten orientiert ist, wobei die Flüssigkristallschicht das erfindungsgemäße flüssigkristalline Medium enthält. Bevorzugt weist die Flüssigkristallschicht eine extrem niedrige optische Verzögerung d-An im Bereich von 0,06 pm bis 0, 43 um auf und das Flüssigkristallschaltelement bevorzugt zusätzlich zur Flüssig- kristallschicht eine weitere doppelbrechende Schicht, und zwar bevorzugt eine ,/4-Schicht oder zwei 9,/4-Schichten oder eine 2,/2-Schicht. Gegens- tand der vorliegenden Erfindung sind ferner Flüssigkristallanzeigesysteme enthaltend derartige Flüssigkristallschaltelemente.

Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigesysteme (Displays) für Anwendungen mit Darstellung von Graustufen gut geeignet, wie z. B. Fernsehgeräte, Computermonitore und Multimediageräte.

Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung ent- halten eine Flüssigkristallschicht mit bevorzugt kleiner optischer Verzöge- rung, gegebenenfalls eine weitere doppelbrechende Schicht, bevorzugt ei- ne A/4-Schicht, eine 9,/2-Schicht oder zwei 9,/4-Schichten sowie mindes- tens einen Polarisator. Die zwei 1/4-Schichten können die ? J2-Schicht er- setzen.

Bevorzugt enthalten die transmissiven oder transflektiven Flüssigkristall- schaltelemente einen Polarisator und einen Analysator, welche auf entge- gengesetzten Seiten der Anordnung aus Flüssigkristallschicht und doppel- brechender Schicht angeordnet sind. Polarisator und Analysator werden in dieser Anmeldung gemeinsam als Polarisatoren bezeichnet. Der prinzipiel- le Aufbau der Flüssigkristallschaltelemente ist in WO 01/07962, siehe ins- besondere dort Abb. 1 a, 1 b und 2, beschrieben.

Die Flüssigkristallschicht wird üblicherweise zwischen zwei Substraten festgehalten. Mindestens eines der Substrate ist lichtdurchlässig, bevor- zugt sind beide Substrate lichtdurchlässig. Die lichtdurchlässigen Substra- te bestehen z. B. aus Glas, Quarzglas, Quarz oder aus transparenten Kunststoffen, bevorzugt aus Glas und besonders bevorzugt aus Borosili- katglas.

Die Substrate bilden mit einem Kleberahmen eine Zelle, in der das Flüs- sigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht festgehalten wird. Die Substrate sind bevorzugt planar.

Der Abstand der flächigen Substrate wird mittels Abstandshaltern, soge- nannten"Spacern"über die gesamte Fläche im wesentlichen konstant ge- halten.

Die bevorzugten Substratdicken sind 0,3 mm bis 1,1 mm, besonders be- vorzugt 0,4 mm bis 0,7 mm. Bei den größeren Diagonalen der Zellen wer- den die Substrate mit den größeren Dicken bevorzugt eingesetzt.

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelemente zeichnen sich durch sehr gute Graustufenkapazität, eine geringe Abhängigkeit des Kontrasts vom Betrachtungswinkel auch bei Farbdarstellungen, einen großen Blick- winkelbereich und geringer Kontrastinversion sowie insbesondere durch sehr kurze Schaltzeiten aus. Insbesondere wird der inverse Kontrast, wie in DE 42 12 744 definiert, der z. B. in Anzeigen nach DE 30 22 818 auftritt, insbesondere bei größeren Betrachtungswinkel 8 deutlich verringert.

Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Anmeldung wei- sen im Fall, dass es sich um reflektive Schaltelemente handelt, mindes- tens einen Polarisator und einen Reflektor auf, wobei sich mindestens ein Polarisator und der Refiektor auf den einander gegenüberliegenden Seiten (i. e. Substraten) der Flüssigkristalizelle befinden. Im Fall, dass es sich um transmissive oder um reflektive Schaltelemente handelt, weisen diese mindestens zwei Polarisatoren auf, von denen jeweils mindestens einer auf je einer der beiden gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristalizelle angeordnet ist (sogenannte Sandwich-Struktur). Bei den erwähnten obliga- torischen Polarisatoren handelt es sich bevorzugt um Linearpolarisatoren und besonders bevorzugt um Linearpolarisatoren mit hohem Polarisati- onsgrad.

Zusätzlich zu den obligatorischen Polarisatoren können die erfindungsge- mäßen Schaltelemente einen oder mehrere weitere Polarisatoren enthal- ten. Dies können sogenannte"clean up"Polarisatoren mit weniger hohem Polarisationsgrad, aber großer Transmission sein. Aber insbesondere bei reflektiven Schaltelementen kann auch ein weiterer Polarisator mit hohem Polarisationsgrad vorhanden sein. Dieser ist bevorzugt zwischen der Flüs- sigkristallzelle und dem Reflektor angeordnet. Die Verwendung zusätzli- cher Polarisatoren ist in der Regel jedoch weniger bevorzugt, da sie in den meisten Fällen zu einer Verringerung der Transmission führt. Sie ist jedoch insbesondere im Zusammenhang mit sogenannten helligkeitserhöhenden

Bauelementen, die z. B. cholesterische Polymerfilme enthalten können, üb- lich.

Bei transmissiven und transflektiven Anzeigen gemäß der vorliegenden Er- findung sind die beiden obligatorischen Polarisatoren entweder gekreuzt oder parallel zueinander angeordnet. In dieser Anmeldung werden die Richtungen der Anordnung der Polarisatoren auf ihre Absorptionsachsen bezogen. Bevorzugt ist die gekreuzte Anordnung der Polarisatoren. Der Winkel der Absorptionsachsen zueinander (Tpp) ist bei gekreuzten Polari- satoren von 75° bis 105°, insbesondere ca. 90° und bei parallelen Polari- satoren von-15° bis 15°, insbesondere ca. 0°.

Der Winkel zwischen der Absorptionsachse des der Flüssigkristallschicht benachbarten Polarisators mit der Richtung der Orientierung des Direktors des Flüssigkristallmaterials im ungeschalteten (feldfreien) Zustand am be- nachbarten Substrat (tel) beträgt 35'bis 55'und idealerweise 45". Dies gilt für unverdrillte Orientierung des Flüssigkristalls. Im Fall der verdrillten Orientierung des Flüssigkristall ist die Bezugsrichtung für die Angabe des Winkels TpL die Projektion der Orientierung des Flüssigkristalldirektors in der Mitte zwischen den beiden Substraten der Zelle auf das dem Polarisa- tor benachbarte Substrat. Bei Verwendung von weiteren doppelbrechen- den Schichten und/oder von Kompensatoren zusätzlich zu den je nach Ausführungsform obligatorischen oder bevorzugten 7/4-bzw. B/2-Schich- ten können auch andere Winkel zwischen Polarisatorrichtung und Flüssig- kristallorientierung eingesetzt werden. Diese sind jedoch in der Regel nicht bevorzugt.

Der Verdrillungswinkel () der Flüssigkristallschicht zwischen den beiden Substraten, insbesondere bei Schaltelementen mit einer doppelbrechen- den Schicht, insbesondere mit einer B14-oder B/2-Schicht, oder mit mehre- ren doppelbrechenden Schichten, insbesondere mit zwei B/4-Schichten, beträgt bevorzugt von-20° bis 20°, besonders bevorzugt von-10° bis 10°, insbesondere bevorzugt von-5° bis 5°, ganz besonders bevorzugt von-2° bis 2° und am meisten bevorzugt von-1 0 bis 1 °.

Für die bevorzugte Ausführungsform ohne doppelbrechende Schicht, also ohne ,/4-bzw. /2-Schicht oder Schichten, ist die Flüssigkristallschicht im wesentlichen unverdrillt und besonders bevorzugt unverdrillt. Ein Verdril- lungswinkel () von-6° bis 6° ist bevorzugt. Besonders bevorzugt beträgt der Verdrillungswinkel von-1, 0° bis 1, 0°, ganz besonders bevorzugt-0, 5° bis 0, 5°, insbesondere bevorzugt 0, 0°.

Die Orientierung der Flüssigkristallmaterialien an den Substratoberflächen erfolgt nach üblichen Verfahren. Hierzu kann die Schrägbedampfung mit anorganischen Verbindungen, bevorzugt Oxiden wie SiOx, die Orientierung auf antiparallel geriebenen Oberflächen, insbesondere auf antiparallel ge- riebenen Polymerschichten wie Polyamidschichten, oder Orientierung auf photopolymerisierten anisotropen Polymeren eingesetzt werden. Bei senk- rechter Orientierung (Englisch :"vertical alignment", kurz VA) können auch Lecithin oder oberflächenaktive Stoffe zur homöotropen Orientierung ein- gesetzt werden.

Der Oberflächenanstellwinkel an den Substraten ((p0, auch Englisch : Tilt- winkel oder kurz Tilt genannt) liegt im Bereich von 0° bis 15°, bevorzugt im Bereich von 0° bis 10°, besonders bevorzugt im Bereich von 0, 1° bis 5° und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0, 2° bis 5° und am meisten bevorzugt im Bereich von 0, 3° bis 3°. Der Oberflächenanstellwinkel an der Orientierungsschicht an mindestens einer der Substratoberflächen beträgt von 0, 5° bis 3°. Bevorzugt ist der Anstellwinkel an beiden Substraten im Wesentlichen identisch.

Die Elektroden auf den Substraten sind, zumindest auf einem der Substra- te und bevorzugt auf beiden Substraten, lichtdurchlässig. Als Material für die Elektroden wird bevorzugt Indiumzinnoxid (ITO) eingesetzt, jedoch können auch Aluminium, Kupfer, Silber und/oder Gold verwendet werden.

Da bei den erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigeelementen der Ober- flächenanstellwinkel klein sein kann, ist die Verwendung von anisotrop photopolymerisierbaren Materialien, wie z. B. Zimtsäurederivaten, die so- genannte"Photo-Orientierung"besonders vorteilhaft einzusetzen.

Dies gilt insbesondere für eine bevorzugte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Flüssigkristallanzeigeelemente mit Multidomänenschalt- elementen. Hierbei sind die einzelnen Flüssigkristallschaltelemente bzw. ihre einzelnen Anzeigeelektroden (auch Bildelemente, Englisch pixels ge- nannt) in Unterbereiche mit verschiedener Orientierung des Flüssigkristall- direktors zumindest im geschalteten Zustand, in der Regel aber auch im ungeschalteten Zustand, sogenannte Domänen aufgeteilt.

Als aktive elektrische Schaltelemente der Aktiven Matrix kommen sowohl zweipolige Strukturen wie Dioden, z. B. MIM Dioden oder back to back Dio- den gegebenenfalls mit"reset", als auch dreipolige Strukturen wie Transis- toren, z. B. Dünnfilmtransistoren (TFTs von"thin film transistors") oder Va- ristoren zur Anwendung. Für die Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen gemäß der vorliegenden Anmeldung werden TFTs bevorzugt. Das aktive Halbleitermedium dieser TFTs ist amorphes Silizium (a-Si), polykristallines Silizium (poly-Si) oder Cadmiumselenid (CdSe), bevorzugt a-Si oder poly- Si. Hierbei bezeichnet poly-Si gleichermaßen Hochtemperatur-und Nie- dertemperatur-poly-Si Bei Flüssigkristallschaltelementen nach einer bevorzugten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht bevorzugt eine optische Verzögerung (d-An) von 0, 14 um bis 0,42 pm, besonders bevorzugt von 0, 22 um bis 0,34 pm, insbesondere bevorzugt von 0, 25 um bis 0,31 pm, ganz besonders bevorzugt von 0, 27 um bis 0,29 p und ideal- erweise von 0,28 pm.

Hierzu werden bevorzugt Flüssigkristallmaterialien mit kleiner Dop- pelbrechnung An eingesetzt. Die Doppelbrechung der Flüssigkristallmate- rialien beträgt bevorzugt 0,02 bis 0,09, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,08, insbesondere bevorzugt 0,05 bis 0,075, ganz besonders bevorzugt 0,055 bis 0,070 und idealerweise 0,060 bis 0,065.

Bei Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen mit Flüssigkristallzellen mit ei- ner Diagonalen bis zu 6"sind Schichtdicken der Flüssigkristallschicht von 1 um bis 4 um und besonders von 2 um bis 3 um bevorzugt. Bei Flüssig- kristalldarstellungseinrichtungen mit Flüssigkristallzellen mit einer Diagona-

len ab 10"sind Schichtdicken der Flüssigkristallschicht von 3 um bis 6 pm und besonders von 4 um bis 5 um bevorzugt.

Für diese bevorzugte Ausführungsform gibt es zwei verschiedene bevor- zugte Unterformen.

In der ersten dieser bevorzugten Unterausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht eine optische Verzögerung (d-An) von 0,20 pm bis 0, 37 um, bevorzugt von 0, 25 um bis 0, 32 um, besonders bevorzugt von 0,26 pm bis 0, 30 um, ganz besonders bevorzugt von 0,27 pm bis 0,29 pm, und am meisten bevorzugt von 0, 28 um.

In dieser bevorzugten Unterausführungsform benötigt das Anzeigeelement überraschenderweise bei einigen Anwendungen keine 7/4-Schicht. Es ist trotzdem bei entsprechender Polarisatorstellung, bevorzugt im Winkel von im wesentlichen 45° zur Flüssigkristalivorzugsrichtung, durch gute Hellig- keit, hervorragenden Kontrast und exzellente Blickwinkelabhängigkeit und sehr gute Graustufen-sowie Farbstufendarstellung charakterisiert. Ohne B/4-Schicht wird ein sehr breites Blickwinkelgebiet für den Betrachtungs- winkel (D erzielt, allerdings nicht für alle Betrachtungswinkel O. Im Gegen- satz dazu ist das Blickwinkelgebiet bei den Schaltelementen mit A/4- Schicht deutlich mehr zentrosymmetrisch, reicht also bei allen Betrach- tungswinkeln 0 bis zu ähnlichen, großen Werten des Betrachtungswin- kels @.

In der zweiten dieser bevorzugten Unterausführungsformen der vorliegen- den Erfindung enthalten die Anzeigeelemente bevorzugt eine X/4-Schicht und die Flüssigkristallschicht hat eine optische Verzögerung [(d # #n)LC] von 0,10 bis 0, 45 um, bevorzugt 0, 20 um bis 0, 37 um, besonders bevor- zugt von 0, 25 um bis 0,32 pm, ganz besonders bevorzugt von 0, 26 um bis 0, 30 um, insbesondere besonders bevorzugt von 0,27 pm bis 0, 29 um, und am meisten bevorzugt von 0,28 pm. Somit verhält sich die Flüssigkris- tallschicht im ungeschalteten Zustand annähernd wie eine #/2-Schicht.

Weiterhin bevorzugt ist hier eine Ausführung, bei der (d An) c von 0, 28 pm verschieden ist, und zwar bevorzugt im Bereich von 0, 10 um bis 0,27 pm oder 0,30 um bis 0,45 pm, besonders bevorzugt von 0, 14 um bis 0,25

pm oder 0, 32 um bis 0, 42 um, ganz besonders bevorzugt von 0, 22 um bis 0, 25 um, oder von 0, 32 um bis 0, 34 um.

In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich die Wellenlänge X auf die Wellenlänge der maximalen Empfindlichkeit des menschlichen Auges, auf 554 nm, sofern nicht explizit anders angegeben.

Die Begriffe X/4-Schicht und B/4-Platte, bzw. Schicht und X/2-Platte werden in der vorliegenden Anmeldung in der Regel gleichbedeutend ver- wendet. Der Begriff X in 2,/4-Schicht, sowie 7,/2-Schicht bedeutet eine Wel- lenlänge im Bereich von ? 30%, bevorzugt X 20%, besonders bevor- zugt X 10%, insbesondere bevorzugt X 5% und ganz besonders bevor- zugt X 2%. Hierbei beträgt, wenn nicht anders angegeben, die Wellen- länge 554 nm. Die Wellenlänge der B/4-Schicht bzw. 1/2-Schicht wird ge- nerell und insbesondere im Fall einer merklichen spektralen Verteilung als deren Zentralwellenlänge angegeben.

Die X/4-Schicht, bzw. X/2-Schicht ist eine anorganische Schicht oder be- vorzugt eine organische Schicht, z. B. aus einem doppelbrechenden Poly- mer, z. B. verstreckten Filmen (PET) oder flüssigkristallinen Polymeren.

Der Einsatz besonders der kleineren der bevorzugten Schichtdicken der Flüssigkristallschicht ist bevorzugt im Hinblick auf die durch erreichbaren vorteilhaften kleinen Schaltzeiten. Darüber hinaus erlaubt er eher den Ein- satz konventioneller Flüssigkristallmaterialien oder stellt zumindest gerin- gere Anforderungen bezüglich der oftmals schwierigen Realisierung der kleinen An Werte.

Im Gegensatz dazu ist der Einsatz von Flüssigkristallmaterialien mit be- sonders kleinem An bevorzugt im Hinblick auf die geringere Schichtdi- ckenabhängigkeit des Kontrastes und des Hintergrundfarbtons der Fiüs- sigkristallschaltelemente. Darüber hinaus ist besonders bei Flüssigkristall- zellen mit größeren Diagonalen die Produktion der Anzeigeelemente in dieser Ausgestaltungsform mit deutlich größeren Ausbeuten möglich.

Für einen weiten Arbeitstemperaturbereich sind Flüssigkristallmaterialien mit einem relativ hohen Klärpunkt besonders bevorzugt, da die Wirkung der 9,/4-Schicht, wegen der Temperaturabhängigkeit der Doppelbrechung der Flüssigkristallmaterialien [AnLc (T)] deutlich temperaturabhängig ist und AnLc (T) bei Flüssigkristallmaterialien mit einem hohen Klärpunkt relativ niedrig ist. Somit wird die Temperaturabhängigkeit der gesamten optischen Anordnung relativ klein gehalten und kann so, wenn erforderlich, auch leichter kompensiert werden. in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht eine optische Verzögerung von 0,07 pm bis 0, 21 um, bevorzugt 0,11 pm bis 0,17 pm, besonders bevorzugt von 0, 12 um bis 0,16 pm, insbesondere bevorzugt von 0,13 pm bis 0, 15 um und ganz besonders bevorzugt von 0, 14 um. Bei dieser bevorzugten Aus- führungsform weist das Anzeigeelement bevorzugt zusätzlich zur Flüssig- kristallschicht mindestens eine doppelbrechende Schicht, bevorzugt eine ,/2-Schicht oder zwei 7/4-Schichten auf.

Hierzu werden auch bevorzugt Flüssigkristallmaterialien mit kleiner Dop- pelbrechung An eingesetzt. Die Doppelbrechung der Flüssigkristallmateria- lien beträgt bevorzugt 0,02 bis 0,09, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,08, insbesondere bevorzugt 0,05 bis 0,07, ganz besonders bevorzugt 0055 bis 0,065 und idealerweise ca. 0,060.

Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht beträgt im Allgemeinen 0,5 pm bis 7 pm, bevorzugt 1 um bis 5 pm, besonders bevorzugt 1, 5 um bis 4 um und insbesondere bevorzugt 2 pm bis 2, 5 um. Hierbei sind insbesondere Anzeigen mit Flüssigkristallzellen mit kleineren Diagonalen, insbesondere im Bereich von 0, 5" bis 6", besonders im Bereich von 1"bis 4"bevorzugt.

In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform enthalten die Flüssigkris- tallschaltelemente bevorzugt zwei B/4-Schichten oder besonders bevorzugt eine X/2-Schicht. Die beiden 2,/4-Schichten können auf verschiedenen Sei- ten der Flüssigkristallschicht verwendet werden, sie können sich jedoch auch auf derselben Seite der Flüssigkristallschicht befinden.

Insbesondere wenn die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht [ (d-An) Lc] deutlich verschieden ist von 0, 14 um, besonders wenn sie im Bereich von 0, 07 um bis 0,12 pm oder von 0,16 pm bis 0, 21 um liegt, ist der Einsatz von zwei ,/4-Schichten bzw. einer 1/2-Schicht nötig.

Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Anmeldung können transmissiv, transflektiv oder reflektiv betrieben werden. Bevorzugt ist die transmissive oder transflektive, besonders bevorzugt die transmissi- ve Betriebsweise.

Als Reflektoren können dielektrische oder metallische Schichten verwen- det werden. Metallische Reflektorschichten sind bevorzugt. Bei Verwen- dung von metallischen Reflektoren kann eine größere Variation der opti- schen Verzögerung der Flüssigkristallschicht toleriert werden. Wird ein die- lektrischer Spiegel verwendet, ist die optische Verzögerung der Flüssig- kristallschicht, insbesondere bei den Schaltelementen ohne doppelbre- chende Schicht im wesentlichen B/4. Bei der Verwendung eines zweiten Linearpolarisators zwischen der Flüssigkristallschicht und dem Reflektor wird bevorzugt ein dielektrischer Reflektor verwendet, welcher bevorzugt einen geringen Anteil an depolarisierter Reflektion aufweist.

Besonders bevorzugte Parameterkombinationen sind in WO 01/07962, Tabellen 1 und 2, angegeben.

Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert.

Beispiel Nachstehend werden die flüssigkristallinen Verbindungen durch Acronyme wiedergegeben.

Darin haben"C","P","D","G","U"und"Z"die nachstehend definierten Bedeutungen :

Z-C (0)-0- Ferner bedeuten : "n" R = -CnH2n+1 "V" R = -CH=CH2 "VI" R = -CH=CH-CIH2I+1 "kVI" R = -CkH2k-CH=CH-CIH2I+1 "IVk" R = CIH2I+1-CH=CH-CkH2k- "On" R = -OCnH2n+1 "nO" R = CnH2n+1O- "F"X =-F "Cl" X = -Cl "OT" X = -OCF3 "TO" X = F3CO- "T" X = -CF3

Dabei wird der auf der linken Seite einer Strukturformel stehende Substi- tuent zuerst angegeben und danach-durch einen Bindestrich getrennt- der auf der rechten Seite stehende Substituent.

Es wurde ein Flüssigkristallschaltelement mit antiparalleler Randorientie- rung und einer Polyimidorientierungsschicht, einem Twistwinkel von 0° und einem Oberflächentiltwinkel von 1, 4° realisiert. Das Schaltelement enthielt eine B/4-Schicht und gekreuzte Polarisatoren, die einen Winkel von 45° zur Reiberichtung der Substrate einnahmen. Der Aufbau des Flüssigkris- tallschaltelements entspricht dem in Abbildung 1 der WO 01/07962 darge- stellten Aufbau. Die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht betrug 0,277 #m. Die Zusammensetzung der verwendeten Flüssigkristallmi- schung ist in der folgenden Tabelle 1, gemeinsam mit den Eigenschaften der Mischung als solcher, sowie den charakteristischen Spannungen im Schaltelement angegeben.

Tabelle 1 Zusammensetzung Gew.-% Eigenschaften CC-3-O1 5,0 Übergang T (S, N) < -30,0°C CCZC-3-3 3,0 Klärpunkt T (N, I) = + 68, 0°C CCZC-3-5 3,0 An (589 nm, 20°C) = + 0,0602 CCU-2-F 6,0 As (1 kHz, 20°C)-+ 10, 3 CCZU-2-F 6,0 yi (20°C) = 161 m Pa s CCZU-3-F 16,0 d##n = 0,277 tm CCZU-5-F 6,0 Twist = 0°C CDU-2-F 10, 0 CDU-3-F 12,0 V10 (20°C) = 1, 22 V CDU-5-F 8,0 V50 (20°C) = 1,47 V CC-3-T 9,0 Vgo (20°C) = 1,85 V CC-5-T 12,0 CCPC-3-4 4, 0 E 100. 0 Die Mischung gemäß Tabelle 1 wurde mit den in Tabelle 2 angegebenen verschiedenen Konzentrationen der Verbindungen lj als polymerisierbarer

Verbindung und 2 % UV-Initiator Irgacure 651 dotiert. Nach Füllen der e/o- Zellen wurde durch Bestrahlung mit einer UV-Lampe (Peakwellenlänge 375 nm, Bestrahlungsstärke ca. 50 mW/cm2, 2 Minuten) polymerisiert.

Anschließend wurden in dem oben beschriebenen Aufbau die Schaltzeiten und elektro-optischen Parameter gemessen. Zur Messung der Schaltzei- ten wurde von 0 auf 10V geschaltet. Die Ergebnisse sind in der nachste- henden Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2 conc./% V10 V90 V90/V10 Ton/msec. Toff./msec. Ton+off/msec 0 1,27 3,05 2,40 5,3 24,7 30 0, 5 1,42 3,87 2,73 5,5 23,6 29,1 0,75 1,61 4,92 3,06 5,5 21,6 27,1 1 2, 08 6,09 2,93 5,8 18,3 24,1 Die Gesamtschaltzeit Ton + Toff kann durch Zugabe von 1 Gew.-% polyme- risierbarer Verbindung Ij um ca. 20 % verringert werden. Weiterhin zeigen sich bei den höheren Konzentrationen (0,75 % und 1, 0 %) deutlich flache- re e/o-Kurven, Der Steilheitsparameter Vgo/V10 ist um ca. 25 % größer als ohne Zusatz des Polymers. Dies ist insbesondere vorteilhaft für die An- steuerung von Graustufen und für die Verringerung der Graustufen- Schaltzeit.