DE112021001011T5 - Flüssigkristallvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallvorrichtung enthaltend mindestens zwei einander gegenüberliegende transparente Substrate, mindestens eine zwischen den einander gegenüberliegenden Substraten angeordnete Flüssigkristall-Schaltschicht, die ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, eine auf einem oder beiden der einander gegenüberliegenden Substrate vorgesehene Elektrodenstruktur, bei der ein oder mehrere der Substrate zusätzlich mit einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur angrenzend an die FK-Schaltschicht versehen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallvorrichtung, die Verwendung der Flüssigkristallvorrichtung in verschiedenen Arten von optischen und elektrooptischen Vorrichtungen und die Flüssigkristallvorrichtung enthaltende elektrooptische Vorrichtungen.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallvorrichtung enthaltend mindestens zwei einander gegenüberliegende transparente Substrate, mindestens eine zwischen den einander gegenüberliegenden Substraten angeordnete Flüssigkristall-Schaltschicht, die ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung enthält, und eine oder mehrere nematogene Verbindungen, eine auf einem oder beiden der einander gegenüberliegenden Substrate vorgesehene Elektrodenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Substrate einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur entspricht oder die Substrate zusätzlich mit einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur angrenzend an die FK-Schaltschicht versehen sind.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallvorrichtung, die Verwendung der Flüssigkristallvorrichtung in verschiedenen Arten von optischen und elektrooptischen Vorrichtungen und die Flüssigkristallvorrichtung enthaltende elektrooptischen Vorrichtungen.
• Hintergrund und Stand der Technik
• Die präzise Positionierung eines Laser- oder Lichtstrahls ist für Praxisanwendungen, wie LiDAR (Light Detection and Ranging), Anzeigen, Mikroskopie, optische Pinzetten und Laser-Mikrobearbeitung, wesentlich. Beispielsweise kann LiDAR als wichtigste die Strahllenktechniken voranbringende Anwendung Landschaften in einem dreidimensionalen (3D) Raum abbilden und dient als ermöglichende Technologie für die Navigation von Raumstationen, das Andocken von Teleskopen sowie autonome Autos, Drohnen und Unterwasserfahrzeuge. Bis heute wurde eine Fülle von Strahllenkverfahren demonstriert.
• Sie lassen sich allgemein in zwei Gruppen einteilen: Mechanische und nicht-mechanische Strahlsteuerungen. Mechanische Ansätze umfassen Abtast-/Drehspiegel, Drehprismen, Piezo-Aktoren und Spiegel für mikroelektromechanische Systeme (MEMS). Auf der anderen Seite umfassen nicht-mechanische Möglichkeiten akustooptische und elektrooptische Deflektoren, Elektrobenetzung und Flüssigkristall(FK)-Technologien, um nur einige zu nennen.
• Obwohl herkömmliche mechanische Strahllenkvorrichtungen einigermaßen robust sind, bleiben noch einige technische Probleme, die überwunden werden müssen, wie z.B. relativ kurze Lebensdauer, hohes Gewicht, großer Energieverbrauch und hohe Kosten. Im Gegensatz dazu sind kürzlich entwickelte mechanische und nicht-mechanische Strahllenker vielversprechend für das Beheben dieser Mängel. Als starker Kandidat können FK-basierte Strahllenker leicht, kompakt, wenig Energie verbrauchend und kostengünstig sein.
• FKs sind selbstorganisierte weiche Materialien, die aus bestimmten anisotropen Molekülen mit Ausrichtungsordnungen bestehen. Sie können auf verschiedene äußere Reize reagieren, darunter Wärme, elektrische und magnetische Felder und Licht. Beispielsweise können FK-Direktoren in Gegenwart eines elektrischen Feldes aufgrund sowohl der optischen als auch der dielektrischen Anisotropien der FK-Moleküle neu ausgerichtet werden, was zu einer Modulation des Brechungsindex (Doppelbrechung) führt. Nach diesem einfachen Prinzips können räumliche FK-Lichtmodulatoren (spatial light modulators, SLMs) - auch optische phasengesteuerte FK-Arrays (optical phased arrays, OPAs) genannt - durch Verpixelung solcher Brechungsindexmodulatoren in einem zweidimensionalen (2D) Array geschaffen werden. Obwohl FK-basierte OPAs vor mehr als drei Jahrzehnten entwickelt wurden, entwickeln sie sich weiter. Inzwischen sind auch andere FK-basierte Strahllenker wie Verbundprismen, Widerstandselektroden, FK-Mantelwellenleiter, Pancharatnam-Berry-Phasenablenker und FK-Volumengitter bekannt geworden, die ein großes Potential für neue Anwendungen aufweisen.
• Optische Strahllenk- oder Strahlfokussiervorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind beispielsweise in den US 2002/003601 A1 , US 2007/0182915 A1 oder US 2019/0318706 A1 beschrieben.
• Im Einzelnen offenbart die US 2002/003601 A1 ein System zur Strahllenkung mit elektrischem Betrieb, das ein Gitter und ein Flüssigkristallmaterial umfasst.
• Die US 2007/0182915 A1 offenbart ein Flüssigkristall-Beugungslinsenelement und eine optische Schreib-/Lesekopfvorrichtung, die die Brennweiten sowohl des ausgehenden Lichts als auch des zurückkehrenden Lichts durch ein einziges Element umschalten können.
• Die US 2019/0318706 A1 offenbart eine Anzeigeeinrichtung mit einer elektronischen Anzeige mit einem Pixelarray, das dafür eingerichtet ist, eine Folge von Unterrahmen anzuzeigen, und einer elektrooptischen Bildverschiebungsvorrichtung, die so betreibbar ist, dass sie mindestens einen Teil eines Bildes des Anzeigepixelarrays synchron mit dem Anzeigen der Folge von Unterrahmen verschiebt, um eine Folge von versetzten Unterrahmenbildern zum Bereitstellen einer verbesserten Bildauflösung eine Pixelkorrektur in einem zusammengesetzten Bild zu bilden. Die elektrooptische Bildverschiebungsvorrichtung kann einen Polarisationsschalter in Reihe mit einem Polarisationsgitter enthalten, um Bildpixel zwischen versetzten Bildpositionen in Koordination mit dem Anzeigen aufeinanderfolgender Unterrahmen zu verschieben.
• Die vorstehend beschriebenen optischen Strahllenk- oder Strahlfokussiervorrichtungen erfordern alle eine Orientierungsschicht, wie Polyimid, um die Flüssigkristallmasse anfänglich in der erforderlichen Ausrichtung zu orientieren.
• Der Aufwand für das Erzeugen einer Polyimidschicht, Behandlung der Schicht und Verbesserung mit Erhebungen oder Polymerschichten, ist relativ groß. Wünschenswert wäre daher eine vereinfachende Technik, die einerseits die Produktionskosten senkt und andererseits zur Optimierung der Bildqualität (Blickwinkelabhängigkeit, Kontrast, Schaltzeiten) beiträgt.
• Geriebenes Polyimid wird seit langem zum Orientieren von Flüssigkristallen verwendet. Der Reibeprozess verursacht eine Reihe von Problemen: Mura, Verunreinigungen, Probleme mit statischer Entladung, Ablagerungen usw.
• Außerdem werden die Polyimidschichten in der Regel bei höheren Temperaturen getempert, und somit können aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber höheren Temperaturen nicht alle Substratmaterialien bzw. Substratstapel genutzt werden.
• Ein weiterer Aspekt besteht darin, dass herkömmliche Orientierungsverfahren, wie z. B. geriebene Polyimidschichten, keine geeignete Orientierung liefern können, wenn Oberflächencharakteristika der Substrate zu tief oder zu stark strukturiert sind.
• Die Photoorientierung ist eine Technologie zum Erzielen einer Flüssigkristall(FK)-Orientierung, die ein Reiben vermeidet, indem sie es durch ein lichtinduziertes Ausrichtungsordnen der Orientierungsoberfläche ersetzt. Dies kann durch die Mechanismen der Photozersetzung, Photodimerisierung und Photoisomerisierung mit polarisiertem Licht erreicht werden (N.A. Clark et al. Langmuir 2010, 26(22), 17482-17488, und darin zitierte Literatur). Es ist jedoch noch eine geeignet derivatisierte Polyimidschicht erforderlich, die die photoreaktive Gruppe enthält. Ferner werden Substrate mit einer einheitlichen Oberflächenverankerungsenergie und/oder einer einheitlichen Oberfläche in Bezug auf mögliche Reliefs und/oder Oberflächenbehandlungen benötigt. Somit bestünde eine weitere Verbesserung darin, die Verwendung von Polyimid insgesamt zu vermeiden.
• Für VA-Anzeigen wurde dies erreicht, indem dem FK ein Selbstorientierungsmittel zugesetzt wurde, das durch einen Selbstorganisationsmechanismus in situ eine homöotrope Orientierung induziert, wie in den WO 2012/104008 und WO 2012/038026 offenbart.
• Im Gegensatz zu Anzeigeanwendungen verwenden optische Strahllenkvorrichtungen oder optische Strahlfokussiervorrichtungen oft strukturierte oder uneinheitliche Substrate wie Gitter oder Linsenstrukturen oder sogar Kunststoffsubstrate, die mit dem Einbrennprozess einer Polyimid(PI)-Schicht nicht kompatibel sind.
• Es besteht daher ein großer Bedarf an optischen Strahllenkvorrichtungen oder optischen Strahlfokussiervorrichtungen, die keine zusätzliche Orientierungsschicht verwenden oder die keine PI-Verarbeitung auf einzelnen Substraten erfordern und sich daher darauf verlassen, dass die Oberfläche flach ist.
• Überraschenderweise haben die Erfinder herausgefunden, dass eines oder mehrere der vorstehend genannten Ziele erreicht werden können durch Bereitstellen einer Flüssigkristallvorrichtung enthaltend mindestens zwei einander gegenüberliegende transparente Substrate, mindestens eine zwischen den einander gegenüberliegenden Substraten angeordnete Flüssigkristall-Schaltschicht, die ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, eine auf einem oder beiden der einander gegenüberliegenden Substrate vorgesehene Elektrodenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Substrate einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur entsprechen oder die Substrate zusätzlich mit einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur angrenzend an die FK-Schaltschicht versehen sind.
• Andere Ziele der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung direkt deutlich.
• Begriffe und Definitionen
• Der Begriff „mesogene Gruppe“ wie hier verwendet ist dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben und bedeutet eine Gruppe, die aufgrund der Anisotropie ihrer anziehenden und abstoßenden Wechselwirkungen wesentlich dazu beiträgt, in niedermolekularen oder polymeren Substanzen eine Flüssigkristall(FK-)Phase hervorzurufen. Verbindungen enthaltend mesogene Gruppen (mesogene Verbindungen) müssen nicht unbedingt selbst eine FK-Phase aufweisen. Es ist auch möglich, dass mesogene Verbindungen FK-Phasenverhalten nur nach Vermischen mit anderen Verbindungen und/oder nach Polymerisation zeigen. Typische mesogene Gruppen sind beispielsweise starre stäbchen- oder scheibchenförmige Einheiten. Ein Überblick über die im Zusammenhang mit mesogenen bzw. FK-Verbindungen verwendeten Begriffe und Definitionen findet sich in Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888 und C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368.
• Der Begriff „linear polarisiertes Licht“ bezeichnet gemäß der vorliegenden Anmeldung Licht, das zumindest teilweise linear polarisiert ist. Vorzugsweise ist das orientierende Licht linear polarisiert mit einem Polarisationsgrad von mehr als 5:1. Wellenlängen, Intensität und Energie des linear polarisierten Lichts werden in Abhängigkeit von der Lichtempfindlichkeit des photoorientierbaren Materials gewählt.
• Die Wellenlängen liegen typischerweise im UV-A-, UV-B- und/oder UV-C-Bereich oder im sichtbaren Bereich. Vorzugsweise umfasst das Licht Licht mit Wellenlängen von weniger als 450 nm, stärker bevorzugt weniger als 420 nm, gleichzeitig umfasst das linear polarisierte Licht vorzugsweise Licht mit Wellenlängen länger als 280 nm, vorzugsweise mehr als 320 nm, stärker bevorzugt über 350 nm.
• Der Begriff „organische Gruppe“ bedeutet eine Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffgruppe.
• Der Begriff „Kohlenstoffgruppe“ bedeutet eine ein- oder mehrwertige organische Gruppe, die mindestens ein Kohlenstoffatom enthält, wobei diese entweder keine weiteren Atome enthält (wie beispielsweise -C≡C-) oder gegebenenfalls ein oder mehrere weitere Atome enthält, wie z.B. N, O, S, P, Si, Se, As, Te oder Ge (zum Beispiel Carbonyl usw.). Der Begriff „Kohlenwasserstoffgruppe“ bedeutet eine Kohlenstoffgruppe, die zusätzlich ein oder mehrere H-Atome und gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome, wie z.B. N, O, S, P, Si, Se, As, Te oder Ge, enthält.
• „Halogen“ bedeutet F, Cl, Br oder I.
• Eine Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffgruppe kann eine gesättigte oder ungesättigte Gruppe sein. Ungesättigte Gruppen sind beispielsweise Aryl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppen. Ein Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffrest mit 3 oder mehr Atomen kann geradkettig, verzweigt und/oder cyclisch sein und kann auch Spiroverknüpfungen oder kondensierte Ringe enthalten.
• Die Begriffe „Alkyl“, „Aryl“, „Heteroaryl“ usw. umfassen auch mehrwertige Gruppen, zum Beispiel Alkylen, Arylen, Heteroarylen usw.
• Der Begriff „Aryl“ bezeichnet eine aromatische Kohlenstoffgruppe oder eine davon abgeleitete Gruppe. Der Begriff „Heteroaryl“ bedeutet „Aryl“ wie vorstehend definiert, enthaltend ein oder mehrere Heteroatome.
• Bevorzugte Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffgruppen sind gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy und Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 40, vorzugsweise 1 bis 25, besonders bevorzugt 1 bis 18, C-Atomen, gegebenenfalls substituiertes Aryl oder Aryloxy mit 6 bis 40, vorzugsweise 6 bis 25,C-Atomen oder gegebenenfalls substituiertes Alkylaryl, Arylalkyl, Alkylaryloxy, Arylalkyloxy, Arylcarbonyl, Aryloxycarbonyl, Arylcarbonyloxy und Aryloxycarbonyloxy mit 6 bis 40, vorzugsweise 6 bis 25, C-Atomen.
• Weitere bevorzugte Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffgruppen sind C₁-C₄₀-Alkyl, C₂-C₄₀-Alkenyl, C₂-C₄₀-Alkinyl, C₃-C₄₀-Allyl, C₄-C₄₀-Alkyldienyl, C₄-C₄₀-Polyenyl, C₆-C₄₀-Aryl, C₆-C₄₀-Alkylaryl, C₆-C₄₀-Arylalkyl, C₆-C₄₀-Alkylaryloxy, C₆-C₄₀-Arylalkyloxy, C₂-C₄₀-Heteroaryl, C₄-C₄₀-Cycloalkyl, C₄-C₄₀-Cycloalkenyl usw. Besonders bevorzugt sind C₁-C₂₂-Alkyl, C₂-C₂₂-Alkenyl, C₂-C₂₂-Alkinyl, C₃-C₂₂-Allyl, C₄-C₂₂-Alkyldienyl, C₆-C₁₂-Aryl, C₆-C₂₀-Arylalkyl und C₂-C₂₀-Heteroaryl.
• Weitere bevorzugte Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffgruppen sind geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylreste mit 1 bis 40, vorzugsweise 1 bis 25, C-Atomen, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch F, Cl, Br, I oder CN substituiert sind und worin eine mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander so durch -C(R^z)=C(R^z)-, -C=C-, -N(R^z)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind.
• R^z bedeutet vorzugsweise H, Halogen, eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylkette mit 1 bis 25 C-Atomen, worin zusätzlich ein oder mehrere nicht benachbarte C-Atome durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- ersetzt sein können und worin ein oder mehrere H-Atome durch Fluor ersetzt sein können, eine gegebenenfalls substituierte Aryl- oder Aryloxygruppe mit 6 bis 40 C-Atomen oder eine gegebenenfalls substituierte Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppe mit 2 bis 40 C-Atomen.
• Bevorzugte Alkylgruppen sind beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, 2-Ethylhexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, Trifluormethyl, Perfluor-n-butyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Perfluoroctyl und Perfluorhexyl.
• Bevorzugte Alkenylgruppen sind beispielsweise Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl und Cyclooctenyl.
• Bevorzugte Alkinylgruppen sind beispielsweise Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl und Octinyl.
• Bevorzugte Alkoxygruppen sind beispielsweise Methoxy, Ethoxy, 2-Methoxyethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy, i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy, 2-Methylbutoxy, n-Pentoxy, n-Hexoxy, n-Heptoxy, n-Octoxy, n-Nonoxy, n-Decoxy, n-Undecoxy und n-Dodecoxy.
• Bevorzugte Aminogruppen sind beispielsweise Dimethylamino, Methylamino, Methylphenylamino und Phenylamino.
• Aryl- und Heteroarylgruppen können monocyclisch oder polycyclisch sein, d.h. sie können einen Ring (wie beispielsweise Phenyl) oder zwei oder mehr Ringe enthalten, die auch anelliert (wie beispielsweise Naphthyl) oder kovalent gebunden sein können (wie zum Beispiel Biphenyl), oder eine Kombination aus anellierten und verknüpften Ringen enthalten. Heteroarylgruppen enthalten ein oder mehrere Heteroatome, vorzugsweise ausgewählt aus O, N, S und Se. Ein Ringsystem dieser Art kann auch einzelne nicht konjugierte Einheiten enthalten, wie es beispielsweise im Fluorengrundgerüst der Fall ist.
• Besonders bevorzugt sind mono-, bi- oder tricyclische Arylgruppen mit 6 bis 25 C-Atomen und mono-, bi- oder tricyclische Heteroarylgruppen mit 2 bis 25 C-Atomen, die gegebenenfalls anellierte Ringe enthalten und gegebenenfalls substituiert sind. Bevorzugt sind weiterhin 5-, 6- oder 7-gliedrige Aryl- und Heteroarylgruppen, worin zusätzlich eine oder mehrere CH-Gruppen so durch N, S oder O ersetzt sein können, dass O-Atome und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind.
• Bevorzugte Arylgruppen leiten sich beispielsweise von den Grundkörpern Benzol, Biphenyl, Terphenyl, [1,1':3',1"]Terphenyl, Naphthalin, Anthracen, Binaphthyl, Phenanthren, Pyren, Dihydropyren, Chrysen, Perylen, Tetracen, Pentacen, Benzpyren, Fluoren, Inden, Indenofluoren, Spirobifluoren usw. ab.
• Bevorzugte Heteroarylgruppen sind beispielsweise 5-gliedrige Ringe, wie Pyrrol, Pyrazol, Imidazol, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol, Tetrazol, Furan, Thiophen, Selenophen, Oxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1,3-Thiazol, 1,2,3-Oxadiazol, 1,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol, 1,2,3-Thiadiazol, 1,2,4-Thiadiazol, 1,2,5-Thiadiazol, 1,3,4-Thiadiazol, 6-gliedrige Ringe, wie Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, 1,3,5-Triazin, 1,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin, 1,2,4,5-Tetrazin, 1,2,3,4-Tetrazin, 1,2,3,5-Tetrazin, oder kondensierte Gruppen, wie Indol, Isoindol, Indolizin, Indazol, Benzimidazol, Benzotriazol, Purin, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Benzoxazol, Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, Benzothiazol, Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Chinolin, Isochinolin, Pteridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin, Benzo-7,8-chinolin, Benzoisochinolin, Acridin, Phenothiazin, Phenoxazin, Benzopyridazin, Benzopyrimidin, Chinoxalin, Phenazin, Naphthyridin, Azacarbazol, Benzocarbolin, Phenanthridin, Phenanthrolin, Thieno[2,3b]thiophen, Thieno[3,2b]thiophen, Dithienothiophen, Dihydrothieno-[3,4-b]-1,4-dioxin, Isobenzothiophen, Dibenzothiophen, Benzothiadiazothiophen oder Kombinationen dieser Gruppen. Die Heteroarylgruppen können auch durch Alkyl, Alkoxy, Thioalkyl, Fluor, Fluoralkyl oder weitere Aryl- oder Heteroarylgruppen substituiert sein.
• Die (nichtaromatischen) alicyclischen und heterocyclischen Gruppen umfassen sowohl gesättigte Ringe, d.h. solche, die ausschließlich Einfachbindungen enthalten, als auch teilweise ungesättigte Ringe, d.h. solche, die auch Mehrfachbindungen enthalten können. Heterocyclische Ringe enthalten ein oder mehrere Heteroatome, vorzugsweise ausgewählt aus Si, O, N, S und Se.
• Die (nichtaromatischen) alicyclischen und heterocyclischen Gruppen können monocyclisch sein, d.h. nur einen Ring enthalten (wie zum Beispiel Cyclohexan), oder polycyclisch sein, d.h. mehrere Ringe enthalten (wie zum Beispiel Decahydronaphthalin oder Bicyclooctan). Besonders bevorzugt sind gesättigte Gruppen. Bevorzugt sind weiterhin mono-, bi- oder tricyclische Gruppen mit 3 bis 25 C-Atomen, die gegebenenfalls anellierte Ringe enthalten und gegebenenfalls substituiert sind. Bevorzugt sind weiterhin 5-, 6-, 7- oder 8-gliedrige carbocyclische Gruppen, worin zusätzlich ein oder mehrere C-Atome durch Si ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S-ersetzt sein können.
• Bevorzugte alicyclische und heterocyclische Gruppen sind beispielsweise 5-gliedrige Gruppen, wie Cyclopentan, Tetrahydrofuran, Tetrahydrothiofuran, Pyrrolidin, 6-gliedrige Gruppen, wie Cyclohexan, Silinan, Cyclohexen, Tetrahydropyran, Tetrahydrothiopyran, 1,3-Dioxan, 1,3-Dithian, Piperidin, 7-gliedrige Gruppen, wie Cycloheptan, und anellierte Gruppen, wie Tetrahydronaphthalin, Decahydronaphthalin, Indan, Bicyclo[1.1.1]-pentan-1,3-diyl, Bicyclo[2.2.2]octan-1,4-diyl, Spiro[3.3]heptan-2,6-diyl, Octahydro-4,7-methano-indan-2,5-diyl.
• Die Aryl-, Heteroaryl-, Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffreste weisen gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten auf, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend Silyl, Sulfo, Sulfonyl, Formyl, Amin, Imin, Nitril, Mercapto, Nitro, Halogen, C_1-12-Alkyl, C_6-12-Aryl, C_1-12-Alkoxy, Hydroxy oder Kombinationen dieser Gruppen.
• Bevorzugte Substituenten sind beispielsweise löslichkeitsfördernde Gruppen, wie Alkyl oder Alkoxy, und elektronenziehende Gruppen, wie Fluor, Nitro oder Nitril.
• Bevorzugte Substituenten, sofern nicht anders angegeben vor- und nachstehend auch als „L“ bezeichnet, sind F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^z)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^z, -N(R^z)₂, worin R^z die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt und Y¹ Halogen, gegebenenfalls substituiertes Silyl oder Aryl mit 6 bis 40, vorzugsweise 6 bis 20, C-Atomen und geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 12, bedeutet, worin gegebenenfalls ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können.
• „Substituiertes Silyl oder Aryl“ bedeutet vorzugsweise substituiert durch Halogen, -CN, R^y1, -OR^y1, -CO-R^y1, -CO-O-R^y1, -O-CO-R^y1 oder -O-CO-O-R^y1, worin R^y1 die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt.
• Besonders bevorzugte Substituenten L sind beispielsweise F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, -CH(CH₃)₂, OCH₃, OC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, weiterhin Phenyl.
• Vor- und nachstehend bedeutet „Halogen“ F, Cl, Br oder I.
• Vor- und nachstehend umfassen die Begriffe „Alkyl“, „Aryl“, „Heteroaryl“ usw. auch mehrwertige Gruppen, beispielsweise Alkylen, Arylen, Heteroarylen usw.
• In der vorliegenden Anmeldung sind polymerisierbare Gruppen (P) Gruppen, die für eine Polymerisationsreaktion, wie beispielsweise Radikal- oder lonenkettenpolymerisation, Polyaddition oder Polykondensation, oder für eine polymeranaloge Reaktion, z.B. Addition oder Kondensation an eine Hauptpolymerkette, geeignet sind. Besonders bevorzugt sind Gruppen zur Kettenpolymerisation, insbesondere solche, die eine C=C-Doppelbindung oder -C≡C-Dreifachbindung enthalten, und Gruppen, die für eine Polymerisation mit Ringöffnung geeignet sind, wie beispielsweise Oxetan- oder Epoxidgruppen.
• Bevorzugte Gruppen P sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CH₂=CW¹-CO-O-, CH₂=CW¹-CO-,

  

  

  CH₂=CW²-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₃-CH=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH-CH₂)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH₂)₂N-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-CO-, HO-CW²W³-, HS-CW²VV³-, HW²N-, HO-CW²W³-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, CH₂=CH-(CO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- und W⁴W⁵W⁶Si-, bei denen W¹ H, F, Cl, CN, CF₃, Phenyl oder Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, insbesondere H, F, Cl oder CH₃, bedeutet, W² und W³ jeweils unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, insbesondere H, Methyl, Ethyl oder n-Propyl, bedeuten, W⁴, W⁵ und W⁶ jeweils unabhängig voneinander Cl, Oxaalkyl oder Oxacarbonylalkyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten, W⁷ und W⁸ jeweils unabhängig voneinander H, Cl oder Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen bedeuten, Phe 1,4-Phenylen bedeutet, das gegebenenfalls durch einen oder mehrere Reste L wie vorstehend definiert substituiert ist, k₁, k₂ und k₃ jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, k₃ vorzugsweise 1 bedeutet und k₄ eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.
• Besonders bevorzugte Gruppen P sind aus der Gruppe bestehend aus CH₂=CW¹-CO-O-, insbesondere CH₂=CH-CO-O-, CH₂=C(CH₃)-CO-O- und CH₂=CF-CO-O-, weiterhin CH₂=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-O-CO-, (CH₂=CH)₂CH-O-,

  

  und

  

  ausgewählt.
• Ganz besonders bevorzugte Gruppen P sind aus der Gruppe bestehend aus Acrylat-, Methacrylat-, Fluoracrylat-, weiterhin Vinyloxy-, Chloracrylat-, Oxetan-, Epoxidgruppen ausgewählt.
• Der Begriff „Direktor“ ist im Stand der Technik bekannt und bezeichnet die bevorzugte Ausrichtungsrichtung der langen Molekülachsen (bei kalamitischen Verbindungen) oder kurzen Molekülachsen (bei diskotischen Verbindungen) der flüssigkristallinen Moleküle. Bei uniaxialem Ordnen derartiger anisotroper Moleküle ist der Direktor die Anisotropieachse.
• Der Begriff „Orientierung“ oder „Ausrichtung“ bezieht sich auf die Orientierung (Ausrichtungsordnung) von anisotropen Materialeinheiten wie kleinen Molekülen oder Fragmenten von großen Molekülen in einer gemeinsamen Richtung, die „Orientierungsrichtung“ genannt wird. In einer orientierten Schicht eines flüssigkristallinen Materials fällt der flüssigkristalline Direktor mit der Orientierungsrichtung zusammen, so dass die Orientierungsrichtung der Richtung der Anisotropieachse des Materials entspricht.
• Der Begriff „planare Ausrichtung/Orientierung“, beispielsweise in einer Schicht eines flüssigkristallinen Materials, bedeutet, dass die langen Molekülachsen (bei kalamitischen Verbindungen) oder die kurzen Molekülachsen (bei diskotischen Verbindungen) eines Teils der flüssigkristallinen Moleküle im Wesentlichen parallel (ca. 180°) zur Schichtebene ausgerichtet sind.
• Der Begriff „homöotrope Ausrichtung/Orientierung“, beispielsweise in einer Schicht eines flüssigkristallinen Materials, bedeutet, dass die langen Molekülachsen (bei kalamitischen Verbindungen) oder die kurzen Molekülachsen (bei diskotischen Verbindungen) eines Teils der flüssigkristallinen Moleküle unter einem Winkel 0 („Tiltwinkel“) zwischen ca. 80° bis 90° relativ zur Schichtebene ausgerichtet sind.
• Die Begriffe „einheitliche Ausrichtung“ oder „einheitliche Orientierung“ eines flüssigkristallinen Materials, beispielsweise in einer Schicht des Materials, bedeuten, dass die langen Molekülachsen (bei kalamitischen Verbindungen) oder die kurzen Molekülachsen (bei diskotischen Verbindungen) der flüssigkristallinen Moleküle im Wesentlichen in derselben Richtung ausgerichtet sind. Mit anderen Worten verlaufen die Linien des flüssigkristallinen Direktors parallel. Die Wellenlänge des Lichts, auf die in dieser Anmeldung allgemein Bezug genommen wird, beträgt 550 nm, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
• Die Doppelbrechung Δn ist hier durch die folgende Gleichung definiert $$\mathrm{\Delta }\text{n}={\text{n}}_{\text{a}}-{\text{n}}_{\text{o}}$$

  

  bei der na der außerordentliche Brechungsindex und n_o der ordentliche Brechungsindex ist und der effektive durchschnittliche Brechungsindex n_durchschn. gegeben ist durch die folgende Gleichung $${\text{n}}_{\text{durchschn}\text{.}}={\left[\left(2{\text{n}}_{\text{o}}{}^2+{\text{n}}_{\text{a}}{}^2\right)\text{/}3\right]}^{1\text{/}2}$$

  

  Der außerordentliche Brechungsindex n_a und der ordentliche Brechungsindex n_o können mit einem Abbe-Refraktometer gemessen werden.
• In der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „dielektrisch positiv“ für Verbindungen oder Komponenten mit Δε > 3,0, „dielektrisch neutral“ mit -1,5 ≤ Δε ≤ 3,0 und „dielektrisch negativ“ mit Δε < -1,5 verwendet. Δε wird bei einer Frequenz von 1 kHz und bei 20°C bestimmt. Die dielektrische Anisotropie der jeweiligen Verbindung wird aus den Ergebnissen einer Lösung von 10 % der jeweiligen Einzelverbindung in einer nematischen Hostmischung bestimmt. Wenn die Löslichkeit der jeweiligen Verbindung in dem Hostmedium weniger als 10 % beträgt, wird ihre Konzentration um den Faktor 2 verringert, bis das entstandene Medium stabil genug ist, um wenigstens die Bestimmung seiner Eigenschaften zuzulassen. Vorzugsweise wird die Konzentration jedoch bei mindestens 5 % gehalten, um die Signifikanz der Ergebnisse möglichst hoch zu halten. Die Kapazität der Testmischungen werden sowohl in einer Zelle mit homöotroper als auch mit homogener Orientierung bestimmt. Die Schichtdicke beträgt bei beiden Zelltypen ungefähr 20 µm. Die angelegte Spannung ist eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz und einem Effektivwert von typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, wird jedoch stets so gewählt, dass sie unterhalb der kapazitiven Schwelle für die jeweilige Testmischung liegt.
• Δε ist als (ε ∥- ε_⊥) definiert, während ε_durchschn. (ε|| + 2 ε_⊥) / 3 ist. Die absolute Dielektrizitätskonstante der Verbindungen wird aus der Änderung der jeweiligen Werte eines Hostmediums bei Zugabe der interessierenden Verbindungen bestimmt. Die Werte werden auf eine Konzentration der interessierenden Verbindungen von 100 % extrapoliert. Ein typisches Hostmedium ist ZLI-4792 oder ZLI-2857, beide von Merck, Darmstadt, im Handel erhältlich.
• Für die vorliegende Erfindung bedeuten
  

  

  und

  

  trans-1,4-Cyclohexylen,

  

  und

  

  bedeuten 1,4-Phenylen.
• Für die vorliegende Erfindung bedeuten die Gruppen -CO-O-, -COO-C(=O)O- oder -CO₂- eine Estergruppe der Formel

  

  , und die Gruppen -O-CO- -OCO-, -OC(=O)-, -O₂C- oder -OOC- bedeuten eine
• Estergruppe der Formel

  
• Ferner gelten in der vorliegenden Anmeldung die wie bei C. Tschierske, G. Pelzl und S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368 gegebenen Definitionen für nicht definierte Begriffe im Zusammenhang mit Flüssigkristallmaterialien.
• Ausführliche Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine FK-Vorrichtung enthaltend mindestens zwei einander gegenüberliegende transparente Substrate, eine zwischen den einander gegenüberliegenden Substraten angeordnete FK-Schaltschicht, die ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält,
  eine auf einem oder beiden der einander gegenüberliegenden Substrate vorgesehene Elektrodenstruktur,
  dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Substrate einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur entsprechen oder die Substrate zusätzlich mit einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur angrenzend an die FK-Schaltschicht versehen sind.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die verwendeten Substrate im Wesentlichen transparent. Transparent Materialien, die für den Zweck der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind dem Fachmann allgemein bekannt. Die Substrate können erfindungsgemäß unter anderem jeweils und unabhängig voneinander aus einem polymeren Material, aus Metalloxid, beispielsweise ITO, und aus Glas- oder Quarzplatten, vorzugsweise jeweils und unabhängig voneinander aus Glas und/oder ITO, insbesondere Glas/Glas, bestehen.
• Geeignete und bevorzugte polymere Substrate sind beispielsweise Folien aus Cycloolefinpolymer (COP), cyclischem Olefincopolymer (COC), Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylalkohol (PVA), Polycarbonat (PC) oder Triacetylcellulose (TAC), ganz bevorzugt PET- oder TAC-Folien. PET-Folien sind beispielsweise von DuPont Teijin Films unter dem Handelsnamen Melinex® im Handel erhältlich.
  COP-Folien sind beispielsweise von ZEON Chemicals L.P. unter dem Handelsnamen Zeonor® oder Zeonex® im Handel erhältlich. COC-Folien sind beispielsweise von TOPAS Advanced Polymers Inc. unter dem Handelsnamen Topas® im Handel erhältlich.
• Die Substrate können beispielsweise durch Abstandhalter, insbesondere gedruckte Abstandhalter, oder hervorspringende Strukturen in der Schicht in einem festgelegten Abstand voneinander gehalten werden. Typische Materialien für Abstandhalter sind dem Fachmann allgemein bekannt und sind beispielsweise aus Kunststoff, Siliciumdioxid, Epoxidharzen usw. ausgewählt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Substrate mit einem maximalen Abstand im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 100 µm voneinander, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 75 µm voneinander und stärker bevorzugt im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm voneinander angeordnet. Die FK-Schaltschicht befindet sich dabei im Zwischenraum.
• Somit betrifft die Erfindung eine Vorrichtung wie vor- und nachstehend beschrieben, bei der die maximale Dicke der FK-Schaltschicht im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 100 µm voneinander, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 75 µm voneinander und stärker bevorzugt im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm voneinander liegt.
• Das Lichtmodulationselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Elektrodenstruktur, die in der Lage ist, die FK-Schaltschicht elektrisch zu schalten.
• In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Elektroden auf jedem der gegenüberliegenden Substrate vorgesehen, um das Anlegen eines elektrischen Feldes zu ermöglichen, das im Wesentlichen senkrecht zu den Substraten oder der FK-Schaltschicht ist. Vorzugsweise ist die Elektrodenstruktur auf jedem der einander gegenüberliegenden Substrate als Elektrodenschicht vorgesehen, es versteht sich, dass sich die vorliegende Erfindung auf jede Art von Elektrodenkonfigurationen bezieht, die geeignet sind, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des vorstehend genannten Substrats ist, wie Elektrodenstrukturen, die allgemein für den VA-Modus bekannt sind, oder sogar ITO-dotierte Substratmaterialien.
• In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Lichtmodulationselement mindestens eine dielektrische Schicht, die auf der Elektrodenstruktur vorgesehen ist.
• In einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält das Lichtmodulationselement mindestens zwei dielektrische Schichten, die auf den einander gegenüberliegenden Elektrodenstrukturen vorgesehen sind.
• Geeignete transparente Elektrodenmaterialien sind dem Fachmann allgemein bekannt, wie beispielsweise Elektrodenstrukturen aus Metall oder Metalloxiden, wie z.B. transparentes Indiumzinnoxid (ITO), was gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist.
• Dünne Schichten aus ITO werden üblicherweise durch physikalisches Aufdampfen, Elektronenstrahlverdampfung oder Sputter-Abscheidetechniken auf Substraten abgeschieden.
• Typische dielektrische Schichtmaterialien sind dem Fachmann allgemein bekannt, wie beispielsweise SiOx, SiNx, Cytop, Teflon und PMMA.
• Die Materialien der dielektrischen Schicht können durch herkömmliche Beschichtungstechniken wie Schleuderbeschichtung, Walzenbeschichtung, Aufrakeln oder Vakuumabscheidung wie PVD oder CVD aufgebracht werden. Es kann auch durch herkömmliche, dem Fachmann bekannte Drucktechniken, wie beispielsweise Siebdruck, Offsetdruck, Rollendruck, Hochdruck, Tiefdruck, Rotationstiefdruck, Flexodruck, Intagliodruck, Tampondruck, Heißsiegeldruck, Tintenstrahldruck oder Drucken mittels eines Stempels oder einer Druckplatte, auf das Substrat oder die Elektrodenschicht aufgebracht werden.
• In einer zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst eines der Substrate eine Pixelelektrode und eine gemeinsame Elektrode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des ersten Substrats. Dem Fachmann sind zahlreiche Arten von Anzeigen mit mindestens zwei Elektroden auf einem Substrat bekannt, bei denen der wesentlichste Unterschied darin besteht, dass entweder sowohl die Pixelelektrode als auch die gewöhnliche Elektrode strukturiert sind, wie es für IPS-Anzeigen typisch ist, oder nur die Pixelelektrode strukturiert ist und die gewöhnliche Elektrode unstrukturiert ist, was bei FFS-Anzeigen der Fall ist.
• Es versteht sich, dass sich die vorliegende Erfindung auf jede Art von Elektrodenkonfigurationen bezieht, die geeignet sind, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des vorstehend genannten Substrats ist, d.h. IPS- sowie FFS-Anzeigen.
• Somit betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung wie vor- und nachstehend beschrieben, bei der die Elektrodenstruktur ausgewählt ist aus ineinander verzahnten Elektroden, IPS-Elektroden, FFS-Elektroden oder kammartigen Elektroden.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung wie vor- und nachstehend beschrieben, bei der ein oder mehrere Substrate oder ein oder mehrere Substrate einschließlich der Elektrodenstruktur mit einer Plankonkavlinsenstruktur oder einer Plankonvexlinsenstruktur oder einer brechenden Fresnellinsenstruktur oder einer beugenden Fresnellinsenstruktur versehen sind.
• Es versteht sich, dass sich die vorliegende Erfindung auch auf jede Art von Substraten oder Substratarrays bezieht, die selbst eine Linsenstruktur bilden können, z.B. flexible Substrate, die nach dem Zusammenbau der Zelle eine Linsenstruktur bilden können, wie beispielsweise gekrümmte Substrate.
• Typische und bevorzugte flexible Substratmaterialien sind PET (Polyethylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphthalat), TAC (Triacetylcellulose), PC (Polycarbonat), PES (Polyethersulfon), COC (Cycloolefin-Copolymere) oder COP Polyarylat.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Material das isotrope Material der Linsenstruktur so gewählt, dass es einen der zwei möglichen Brechungsindizes aufweist, d.h. n₀ (der Brechungsindex für ordentliche Strahlen senkrecht zur Anisotropieachse), na (der Brechungsindex für außerordentliche Strahlen parallel zur Anisotropieachse), und durch Wahl einer bestimmten Lichtpolarisation und Wahl einer negativen oder positiven Luftbrennweite des isotropen Materials der Linsenstruktur kann der doppelbrechenden oder optisch anisotropen FK-Schaltschicht ein Linseneffekt zugeordnet werden.
• Die FK-Schaltschicht ist durch ihre n_o und n_a-Werte definiert. Es gehört zur Routinefähigkeit, den geeigneten Brechungsindex (n_o oder n_a) der FK-Schaltschicht ungefähr an den Brechungsindex des isotropen Materials der Linsenstruktur anzupassen.
• Viele transparente Polymere, z.B. Polymerfilme erhältlich aus reaktiven Mesogenen oder polymerisierbaren Flüssigkristallen, (funktionalisierte) Polycarbonate (n ≈1,58); Polyimide; fluorierte Polyimide (n ≈1,52-1,54) wie die Polyimide der OPI-Reihe von der Firma Hitachi; Fluorkohlenstoffe wie Teflon®, Teflon AF® und Cytop® (n ≈ 1,34 - 1,38), Siliciumpolymere wie Sylgard® 184 (n = 1,43); Acrylglas (n ≈ 1,49); Polycarbonat (n ≈ 1,58) wie Makroion®; PMMA (n ≈ 1,48); PET (n ≈ 1,57); Mischungen solcher Polymere, wie beispielsweise in der US 6,989,190 A1 offenbart; Flintglas (n ≈ 1,52 - 1,92); Kronglas (n ≈ 1,48 - 1,75) und viele mehr sind dem Fachmann leicht zugänglich. Außerdem können einige Polymere gemischt werden, um einen gemittelten effektiven Brechungsindex zu erzielen, und dies kann verwendet werden, um den Erhalt des gewünschten Brechungsindexes zu ermöglichen.
• Die Anpassung des Brechungsindexes ist derart, dass die Differenz zwischen dem Brechungsindex na oder n_a der FK-Schaltschicht und dem Brechungsindex des isotropen Materials der Linsenstruktur (d.h. der Anpassungsfehler) kleiner als 5 % ist. Stärker bevorzugt beträgt der Anpassungsfehler weniger als 2 % oder am stärksten bevorzugt weniger als 1 %.
• Ein Linseneffekt wird bereitgestellt, indem eine Differenz im Brechungsindex zwischen dem isotropen Material der Linsenstruktur und einem der Brechungsindizes der FK-Schaltschicht erzeugt wird. Daher betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung wie vor- und nachstehend beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Strahlfokussiervorrichtung handelt. Vorzugsweise sollte die Brechungsindexdifferenz so groß wie möglich sein, damit die durch die gebildete Vorrichtung möglichst flach ist.
• Der allgemeine Substratstapel, wie das Substrat an sich, die Elektrodenstruktur und die Linsenstruktur, der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Fachmann allgemein bekannt. Beispielhaft sind ein Substratstapel, der eine geeignete Fresnellinsenstrukturen verwendet, und entsprechende Substratstapel z.B. in der US 2007/0182915 oder GB201810565 offenbart.
• Weitere Linsenstrukturen bzw. Substrate sind dem Fachmann allgemein bekannt und insbesondere im Handel erhältlich, wie zum Beispiel Fresnellinsen: FRP0510, f = 10 mm; FRP125, f = 25 mm; oder FRP232, f = 32 mm; erhältlich von Thorlabs, Deutschland;
  Plankonvexlinsen: UV-Quarzglas; N-SF11, Linsen aus CaF₂, MgF₂, Si, BaF₂, ZnSe, Ge, PTFE, THz Linsen, alle erhältlich von Thorlabs, Deutschland;
  Bikonvexlinsen, wie N-BK7, UV-Quarzglas, entsprechende Linsen aus CaF₂, ZnSe; alle erhältlich von Thorlabs, Deutschland;
  Plankonkavlinsen: N-BK7, UV-Quarzglas N-SF11, entsprechende Linsen aus CaF₂, oder ZnSe, alle erhältlich von Thorlabs, Deutschland; Bikonkavlinsen, wie N-BK7 und N-SF11, entsprechende Linsen aus CaF₂, oder ZnSe, alle erhältlich von Thorlabs, Deutschland.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Substrate mit einem Oberflächenreliefgitter, einem Blazegitter oder einem Volumengitter oder einem Pancharatnam-Berry-Gitter versehen sind.
• Der allgemeine Substratstapel, wie das Substrat an sich, die Elektrodenstruktur und die Gitterstruktur, der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Fachmann allgemein bekannt.
• Geeignete Gitterstrukturen bzw. Substrate sind insbesondere im Handel erhältlich, wie zum Beispiel
• Oberflächenreliefgitter, GR13-0305, GR25-0305, GR50-0305, GR13-0605, GR25-0605, GR50-0605, GR13-1205, GR25-1205 oder GR50-1205 alle erhältlich von Thorlabs, Deutschland;
  Volumen-Bragg-Gitter: LuxxMaster® VBG® erhältlich von PD-LD, Deutschland; oder beispielsweise in der WO 2016/019123 offenbart (Pancharatnam-Berry-Gitter oder Bragg-Polarisationsgitter).
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Material der Gitterstruktur so gewählt, dass es einen der zwei möglichen Brechungsindizes aufweist, d.h. n₀ (der Brechungsindex für ordentliche Strahlen senkrecht zur Anisotropieachse), n_a (der Brechungsindex für außerordentliche Strahlen parallel zur Anisotropieachse), und durch Wahl einer bestimmten Lichtpolarisation und Wahl einer negativen oder positiven Luftbrennweite des isotropen Materials der Linsenstruktur kann der doppelbrechenden oder optisch anisotropen FK-Schaltschicht ein Lichtablenkungs- oder -brechungseffekt zugeordnet werden.
• Die FK-Schaltschicht ist durch ihre n_o und n_a-Werte definiert. Es gehört zur Routinefähigkeit, den geeigneten Brechungsindex (n_o oder n_a) der FK-Schaltschicht ungefähr an den Brechungsindex des isotropen Materials der Gitterstruktur anzupassen.
• Beispielsweise sind transparente Polymere, z.B. Polymerfilme erhältlich aus reaktiven Mesogenen oder polymerisierbaren Flüssigkristallen, (funktionalisierte) Polycarbonate (n =1,58); Polyimide; fluorierte Polyimide (n ≈1,52-1,54) wie die Polyimide der OPI-Reihe von der Firma Hitachi; Fluorkohlenstoffe wie Teflon®, Teflon AF® und Cytop® (n ≈ 1,34 - 1,38), Siliciumpolymere wie Sylgard® 184 (n = 1,43); Acrylglas ( n ≈ 1,49); Polycarbonat (n = 1,58) wie Makroion®; PMMA (n ≈ 1,48); PET (n ≈ 1,57); Mischungen solcher Polymere, wie beispielsweise in der US 6,989,190 A1 offenbart; Flintglas (n ≈ 1,52 - 1,92); Kronglas (n ≈ 1,48 - 1,75) und viele mehr dem Fachmann leicht zugänglich. Außerdem können einige Polymere gemischt werden, um einen gemittelten effektiven Brechungsindex zu erzielen, und dies kann verwendet werden, um den Erhalt des gewünschten Brechungsindexes zu ermöglichen.
• Die Anpassung des Brechungsindexes ist derart, dass die Differenz zwischen dem Brechungsindex na oder na der FK-Schaltschicht und dem Brechungsindex des isotropen Materials der Gitterstruktur (d.h. der Anpassungsfehler) kleiner als 5 % ist. Stärker bevorzugt beträgt der Anpassungsfehler weniger als 2 % oder am stärksten bevorzugt weniger als 1 %.
• Die Vorrichtung kann im Binärmodus betrieben werden. Wenn beispielsweise ein elektrisches Feld vorhanden ist, sind die Brechungsindizes des Gitters und der FK-Schaltschicht unterschiedlich. Folglich wird durch die Brechungsindex/Phasen-Differenz zwischen dem Gitter und der FK-Schaltschicht eine starke Beugung erzeugt, wenn die Spannung im Aus-Zustand ist. Die effektive Beugungseffizienz kann z.B. durch die Parameter des (Blaze-)Gitters, wie Gittertiefe, Gitterperiode und (Blaze-)Profil, bestimmt werden.
• Wird das elektrische Feld zwischen der Elektrodenstruktur angelegt, so nimmt der Brechungsindex des Flüssigkristalls ab. Bei einer bestimmten Ansteuerspannung findet zwischen dem Gittermaterial und der FK-Schaltschicht eine „Indexanpassung“ statt. Wenn dies geschieht, kann die gesamte Vorrichtung dann als optisch flache Platte betrachtet werden. In diesem Zustand tritt wenig oder keine Beugung auf.
• Folglich lässt sich die Vorrichtung als elektrisch gesteuerter binärer Schalter betrachten. Der einfallende Strahl kann entweder im ausgeschalteten Zustand abgelenkt oder im eingeschalteten Zustand nicht abgelenkt werden.
• Daher betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass es sich um eine FK-Strahllenkvorrichtung handelt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung wie vor- und nachstehend beschrieben, das einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:
• - Bereitstellen einer Elektrodenstruktur auf einem oder mehreren der Substrate, Bereitstellen eines optischen Gitters oder einer Linsenstruktur auf einem oder mehreren Substraten, Zusammenbau einer Zelle,
• - Füllen der Zelle mit dem FK-Medium, das ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält,
• - gegebenenfalls Härten der polymerisierbaren Verbindungen des FK-Mediums durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm oder darunter.
• Der Begriff „Selbstorientierungsadditiv zur vertikalen Orientierung“ (hier kurz „Selbstorientierungsadditiv“) bezieht sich auf bestimmte Substanzen, wie sie z.B. in den WO 2012/038026 und EP 2918658 , WO 2016/015803 oder WO 2017/045740 offenbart werden. Ein Selbstorientierungsadditiv kann gegebenenfalls eine, zwei oder mehr an sein Gerüst gebundene polymerisierbare Gruppen enthalten. Ein Selbstorientierungsadditiv ist hier vorzugsweise eine molekulare Verbindung mit zwei oder mehr Ringen und einer polaren Ankergruppe (z.B. -OH, -SH, -NH₂), wobei die molekulare Verbindung im Prozess ihrer Verwendung Teil eines Polymers werden kann, wenn sie eine, zwei oder mehr polymerisierbare Gruppen trägt. In dieser Offenbarung bezieht sich der Begriff Selbstorientierungsadditiv sowohl auf die molekulare als auch jede polymerisierte Form des Additivs, sofern nicht anders angegeben.
• Das Selbstorientierungsadditiv zur vertikalen Orientierung ist vorzugsweise ausgewählt aus der Formel I MES-R^A I
  worin
  MES eine mesogene Gruppe ist, die einen oder mehrere Ringe, die direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, und gegebenenfalls eine oder mehrere polymerisierbare Gruppen, die mit MES direkt oder über einen Spacer verbunden sind, enthält,
  und
  R^A eine polare Ankergruppe ist, die vorzugsweise mindestens eine -OH, -SH oder primäre oder sekundäre Aminfunktion enthält. Stärker bevorzugt ist R^A eine Gruppe R^a wie im Folgenden genauer definiert, einschließlich Definitionen für Formel la.
• Die polare Ankergruppe R^A ist vorzugsweise eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bei der -CH₂- gegebenenfalls beliebig durch -O-, -S-, -NR⁰- oder -NH- ersetzt ist und das mit einer, zwei oder drei polaren Gruppen substituiert ist, die aus -OH, -NH₂ oder -NR⁰H ausgewählt sind, bei denen R⁰ Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist. Stärker bevorzugt ist R^A eine Gruppe R^a wie nachstehend definiert.
• Stärker bevorzugt ist das Selbstorientierungsadditiv zur vertikalen Orientierung vorzugsweise ausgewählt aus der Formel la R¹-[A²-Z²]m-A¹-R^a la
  worin

A1, A2

jeweils unabhängig voneinander eine aromatische, heteroaromatische, alicyclische oder heterocyclische Gruppe bedeuten, die auch anellierte Ringe enthalten kann und die auch ein- oder mehrfach durch beliebige der Gruppen L und -Sp-P substituiert sein kann,

L

jeweils unabhängig voneinander H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R⁰)₂, -C(=O)R⁰, gegebenenfalls substituiertes Silyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl oder Cycloalkyl mit 3 bis 20 C-Atomen oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen bedeutet, worin zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können,

P

eine polymerisierbare Gruppe bedeutet,

Sp

eine Spacergruppe oder eine Einfachbindung bedeutet,

Z2

jeweils unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF2-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n1-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO- CH=CH-, -(CR⁰R⁰⁰)_n1-, -CH(-Sp-P)-, -CH2CH(-Sp-P)-, -CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)- bedeutet,

n1

1, 2, 3 oder 4 bedeutet,

m

1, 2, 3, 4, 5 oder 6, vorzugsweise 2, 3 oder 4 bedeutet,

R0

jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet,

R00

jeweils unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet,

R1

unabhängig voneinander H, Halogen, geradkettiges, verzweigtes oder cyclisches Alkyl mit 1 bis 25 C-Atomen, worin zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin zusätzlich worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



ersetzt sein können und ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, oder eine Gruppe -Sp-P bedeutet und

Ra

eine polare Ankergruppe mit mindestens einer aus -OH, -NH₂, NHR¹¹, -SH, C(O)OH und -CHO ausgewählten Gruppe bedeutet, wobei R¹¹ Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.

• Die Ankergruppe R^a oder R^A des Selbstorientierungsadditivs ist vorzugsweise definiert als

Ra

eine Ankergruppe der Formel



oder



bei denen

p

1 oder 2 bedeutet,

q

2 oder 3 bedeutet,

B

ein substituiertes oder unsubstituiertes Ringsystem oder kondensiertes Ringsystem, vorzugsweise ein aus Benzol, Pyridin, Cyclohexan, Dioxan oder Tetrahydropyran ausgewähltes Ringsystem bedeutet,

Y

unabhängig voneinander -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NR¹¹- oder eine Einfachbindung bedeutet,

o

0 oder 1 bedeutet,

X1

unabhängig voneinander H, Alkyl, Fluoralkyl, OH, NH₂, NHR¹¹, NR¹¹ ₂, -SH, OR¹¹, C(O)OH, -CHO bedeutet, wobei mindestens eine Gruppe X¹ einen aus -OH, -NH₂, NHR¹¹, -SH, C(O)OH und -CHO ausgewählten Rest bedeutet,

R11

Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet,

Spa, Spc, Spd

jeweils unabhängig voneinander eine Spacergruppe oder eine Einfachbindung bedeuten und

Spb

eine drei- oder vierwertige Gruppe, vorzugsweise CH, N oder C bedeutet.

• Die Verbindung der Formel I/Ia umfasst gegebenenfalls polymerisierbare Verbindungen. Innerhalb dieser Offenbarung bezieht sich das „Medium enthaltend eine Verbindung der Formel I“ auf beide, das Medium, das die Verbindung der Formel I enthält, und alternativ auf die Verbindung in ihrer polymerisierten Form im Zusammenhang mit dem Medium.
• In den Verbindungen der Formeln Ia bedeuten Z¹ und Z² vorzugsweise eine Einfachbindung, -C₂H₄-, -CF₂O- oder -CH₂O-. In einer speziell bevorzugten Ausführungsform bedeuten Z¹ und Z² jeweils unabhängig eine Einfachbindung.
• In den Verbindungen der Formel Ia bedeuten L¹ und L² jeweils unabhängig vorzugsweise F oder Alkyl, vorzugsweise F, CH₃, C₂H₅ oder C₃H₇.
• In der Verbindung der Formel Ia ist A¹ vorzugsweise ein 1,4-Phenylenring, der gegebenenfalls durch eine oder zwei Gruppen -Sp-P und/oder eine, zwei oder mehr Gruppen L substituiert ist.
• Bevorzugte Verbindungen der Formel I/Ia werden dargestellt durch die folgenden Unterformeln I-A bis I-M

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
  worin R¹, R^a, A², Z¹, Z², Sp und P unabhängig die wie vorstehend für Formel la definierten Bedeutungen besitzen,
  L¹, L² unabhängig wie L vorstehend in Formel I definiert sind und
  r1, r2 unabhängig 0, 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 0, 1 oder 2 sind.
• In einer bevorzugten Ausführungsform bedeutet r2 1 und/oder r1 bedeutet 0.
• Die polymerisierbare Gruppe P besitzt vorzugsweise die für P in Formel I vorgegebenen bevorzugten Bedeutungen, am stärksten bevorzugt Methacrylat.
• In den vorstehenden Formeln I oder I-A bis I-M bedeuten Z¹ und Z² vorzugsweise unabhängig eine Einfachbindung oder -CH₂CH₂- und ganz besonders eine Einfachbindung.
• In der Formel I/Ia und ihren Unterformeln bedeutet die Gruppe R^A/R^a vorzugsweise eine Teilgruppe, die ausgewählt ist aus

  

  
  bei denen p = 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 und
  R²² H, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, tert-Butyl, CH₂CH₂-tert-Butyl oder n-Pentyl ist
  und * den Verknüpfungspunkt der Gruppe bedeutet,
• insbesondere

  

  

  

  

  oder

  
• In der Formel I/Ia und in den Unterformeln der Formeln I oder Ia bedeutet R¹ vorzugsweise einen geradkettigen Alkyl- oder verzweigten Alkylrest mit 1-8 C-Atomen, vorzugsweise einen geradkettigen Alkylrest. In den Verbindungen der Formeln I oder Ia bedeutet R¹ stärker bevorzugt CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C4H9, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃ oder CH2CH(C2H5)C4H9. R¹ kann weiterhin Alkenyloxy, insbesondere OCH₂CH=CH₂, OCH₂CH=CHCH₃, OCH2CH=CHC2H5, oder Alkoxy, insbesondere OC2H5, OC3H7, OC4H9, OC₅H₁₁ und OC₆H₁₃, bedeuten. Besonders bevorzugte bedeutet R¹ einen geradkettigen Alkylrest, vorzugsweise C₅H₁₁.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind ausgewählt aus den Verbindungen der Unterformeln I-1 bis I-84,

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R¹, L¹, L², Sp, P und R^a die wie vorstehend gegebenen Bedeutungen besitzen, L und L³ wie L² definiert sind und r1, r2, r3, r4, r5 jeweils unabhängig 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1 bedeuten, und speziell jeweils unabhängig r1 vorzugsweise 0 bedeutet, r2 vorzugsweise 1 bedeutet, r3 vorzugsweise 1 bedeutet, r4 vorzugsweise 0 oder 1 bedeutet und r5 vorzugsweise 0 oder 1, besonders bevorzugt 0 bedeutet.
• Die verwendeten Mischungen enthalten ganz besonders mindestens ein Selbstorientierungsadditiv, das ausgewählt ist aus der folgenden Gruppe von Verbindungen der Unterformeln der Formel I:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R^a eine Ankergruppe wie vor- und nachstehend beschrieben, eine ihrer bevorzugten Bedeutungen oder vorzugsweise eine Gruppe der Formel

  

  bedeutet, bei der R²² H, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, tert-Butyl, CH₂CH₂-tert-Butyl oder n-Pentyl, am stärksten bevorzugt H ist, und R¹ die vorstehend in Formel Ia gegebenen Bedeutungen besitzt, vorzugsweise einen geradkettigen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-CsHn, n-C₆H₁₃ oder n-C₇H₁₅, am stärksten bevorzugt n-C₅H₁₁ bedeutet.
• Die folgenden Formeln veranschaulichen ganz besonders bevorzugte Selbstorientierungsadditive:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R¹ unabhängig wie in Formel I definiert ist und L¹ und L² unabhängig H bedeuten oder eine Bedeutung von L wie in Formel I annehmen und vorzugsweise unabhängig

L1

H, -CH₃, -CH₂CH₃, F oder Cl bedeutet und

L2

H, -CH₃, -CH₂CH₃, F oder Cl bedeutet.

• Bevorzugte verwendete FK-Mischungen enthalten mindestens eine Verbindung der Formel I oder ihrer bevorzugten Formeln.
• Die Verbindungen der Formel I können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden, die in Standardwerken der organischen Chemie wie z.B. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart, beschrieben sind oder wie sie z.B. in der US 2019-0241809 offenbart sind.
• Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise ein oder mehrere, vorzugsweise ein, Selbstorientierungsadditiv.
• Die Selbstorientierungsadditive der Formel I werden in dem flüssigkristallinen Medium vorzugsweise in Mengen von ≥ 0,01 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eingesetzt. Besonders bevorzugt sind flüssigkristalline Medien, die 0,1-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2-3 Gew.-% eines oder mehrerer Selbstorientierungsadditive enthalten, bezogen auf die Gesamtmischung.
• Die Verwendung von vorzugsweise 0,2 bis 3 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I führt zu einer vollständigen homöotropen Orientierung der FK-Schicht für herkömmliche FK-Dicken (3 bis 4 µm) und für die in der Anzeigenindustrie verwendeten Substratmaterialien. Durch spezielle Oberflächenbehandlung kann die Menge der Verbindung(en) der Formel I erheblich auf Mengen im unteren Bereich reduziert werden. Die Selbstorientierungsadditive mit einer oder mehreren polymerisierbaren Gruppen P werden vorzugsweise polymerisiert, nachdem die vertikale Orientierung in der Anzeigetafel erzeugt wurde.
• In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das verwendete flüssigkristalline Medium neben einem oder mehreren Selbstorientierungsadditiven der Formel I zusätzlich ein oder mehrere polymerisierte oder unpolymerisierte photoreaktive Mesogene der Formel ISO,

  

Z11

-CY¹¹ =CY¹²-CO-O-, -CY¹¹=CY¹²- oder -CY¹¹=CY¹²-CO-,

A11

eine Gruppe bedeutet, die ausgewählt ist aus den Folgenden: a) einer Gruppe bestehend aus 1,4-Phenylen und 1,3-Phenylen, bei denen zusätzlich eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und bei denen zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch L ersetzt sein können, b) einer Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus













wobei zusätzlich ein oder mehrere H-Atome in diesen Resten durch L ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere Doppelbindungen durch Einfachbindungen ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,

A

jeweils unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine der Bedeutungen für A¹¹ besitzen oder a) Gruppe bestehend aus trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Cyclohexenylen, bei denen zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-und/oder -S- ersetzt sein können und bei denen zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, oder b) eine Gruppe bestehend aus Tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl, Tetrahydrofuran-2,5-diyl, Cyclobutan-1,3-diyl, Piperidin-1,4-diyl, Thiophen-2,5-diyl und Selenophen-2,5-diyl, die jeweils auch ein- oder mehrfach durch L substituiert sein können,

L

bei jedem Auftreten gleich oder verschieden -OH, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -SCN, -C(=O)N(R^Z)2, -C(=O)R^z, -N(R^z)₂, gegebenenfalls substituiertes Silyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl mit 6 bis 20 C-Atomen oder geradkettiges oder verzweigtes oder cyclisches Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen oder X²¹-Sp²¹-R²¹ bedeutet,

M

-O-, -S-, -CH2-, -CHR^z- oder -CR^yR^z- bedeutet,

Ry und Rz

jeweils unabhängig voneinander H, CN, F oder Alkyl mit 1-12 C-Atomen bedeuten, bei dem ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können,

Y11 und Y12

jeweils unabhängig voneinander H, F, Phenyl oder gegebenenfalls fluoriertes Alkyl mit 1-12 C-Atomen bedeuten,

Z

unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF2-, -CF2O-, -(CH2)n-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-S-, -S-CS-, -S-CSS- oder -C≡C- bedeutet,

n

eine ganze Zahl zwischen 2 und 8 bedeutet,

o und p

jeweils und unabhängig 0, 1 oder 2 bedeuten,

X11 und X21

unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine Einfachbindung, -CO-O-, -O-CO-, -O-COO-, -O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CF₂-CF₂-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-S-, -S-CS-, -S-CSS- oder -S- bedeuten,

Sp11 und Sp21

jeweils und unabhängig bei jedem Auftreten eine Einfachbindung oder eine Spacergruppe mit 1 bis 20 C-Atomen bedeuten, bei der auch eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht endständige CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂--C(OH)-, -CH(Alkyl)-, -CH(Alkenyl)-, -CH(Alkoxyl)-, -CH(Oxaalkyl)-, -CH=CH- oder -C≡C- ersetzt sein können, jedoch derart, dass keine zwei O-Atome einander benachbart sind und keine zwei aus -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- und -CH=CH- ausgewählten Gruppen einander benachbart sind,

R11

P bedeutet,

R21

P, Halogen, CN, gegebenenfalls fluoriertes Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 15 C-Atomen bedeutet, worin eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, O-C(O)-O- ersetzt sein können,

P

jeweils und unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine polymerisierbare Gruppe,

• Die Verbindungen der Formel ISO und der Unterformeln davon werden vorzugsweise nach oder in Analogie zu den in der WO 2017/102068 und JP 2006-6232809 beschriebenen Verfahren synthetisiert.
• Die verwendeten Mischungen enthalten vorzugsweise 0,01 bis 10%, besonders bevorzugt 0,05 bis 5% und am stärksten bevorzugt 0,1 bis 3% der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel ISO.
• Die Mischungen enthalten vorzugsweise eine, zwei oder drei, stärker bevorzugt eine oder zwei und am stärksten bevorzugt eine erfindungsgemäße Verbindung der Formel ISO.
• Das verwendete FK-Medium enthält eine oder mehrere nematogene Verbindungen mit negativer dielektrischer Anisotropie. Bevorzugte Ausführungsformen eines derartigen FK-Mediums sind solche der nachstehenden Abschnitte a)-z):
1. a) FK-Medium, das eine oder mehrere Verbindungen der Formeln CY und/oder PY enthält:
   
   
bei denen

a

1 oder 2 bedeutet,

b

0 oder 1 bedeutet,



oder



bedeutet

R1 und R2

jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



ersetzt sein können und ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen bedeuten,

Zx und Zy

jeweils unabhängig voneinander -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH₂O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung bedeuten,

X

H oder CH₃ bedeutet,

L1-4

jeweils unabhängig voneinander F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F, CHF₂ bedeuten.

• Vorzugsweise bedeuten L¹ und L² beide F oder einer von L¹ und L² bedeutet F und der andere bedeutet Cl oder L³ und L⁴ bedeuten beide F oder einer von L³ und L⁴ bedeutet F und der andere bedeutet CI.
• Die Verbindungen der Formel CY sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  bei denen a 1 oder 2 bedeutet, alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten und alkenyl einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeutet und (O) ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet. Vorzugsweise bedeutet alkenyl CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH₃-(CH2)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)3-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)₂-.
• Die Verbindungen der Formel PY sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  bei denen alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten und alkenyl einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeutet und (O) ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet. Vorzugsweise bedeutet alkenyl CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH2)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH3-CH=CH-(CH2)2-.
• b) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel enthält:

  

  worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen besitzen:

  

  bedeutet

  

  

  oder

  

  

  bedeutet

  

  oder

  

R3 und R4

bedeuten jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, worin zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



ersetzt sein können,

Zy

bedeutet -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung.

• Die Verbindungen der Formel ZK sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten und alkenyl einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeutet. Vorzugsweise bedeutet alkenyl CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- oder CH3-CH=CH-(CH2)2-.
• Speziell bevorzugt sind Verbindungen der Formel ZK1 und ZK3.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel ZK sind aus den folgenden Unterformeln ausgewählt:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  bei denen die Propyl-, Butyl- und Pentylgruppen geradkettige Gruppen sind.
• Am stärksten bevorzugt sind Verbindungen der Formel ZK1a und ZK3a.
• c) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel enthält:

  

  worin die einzelnen Reste bei jedem Auftreten gleich oder verschieden die folgenden Bedeutungen besitzen:

R5 und R6

bedeuten jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O- Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



ersetzt sein können, vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen,



bedeutet



oder





bedeutet



oder



und

e

bedeutet 1 oder 2.

• Die Verbindungen der Formel DK sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten und alkenyl einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeutet. Vorzugsweise bedeutet alkenyl CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH2)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)₂-.
• d) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel enthält:

  

  worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen besitzen:

  

  bedeutet

  

  
  

  

  oder

  

  wobei mindestens ein Ring F von Cyclohexylen verschieden ist,

f

bedeutet 1 oder 2,

R1 und Rz

bedeuten jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch







oder



ersetzt sein können,

Zx

bedeutet -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung,

X

bedeutet H oder CH₃,

L1 und L2

bedeuten jeweils unabhängig voneinander F, Cl, OCF₃, CF3, CH₃, CH2F, CHF2.

• Vorzugsweise bedeuten beide Reste L¹ und L² F oder einer der Reste L¹ und L² bedeutet F und der andere bedeutet Cl.
• Die Verbindungen der Formel LY sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R¹ die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt, alkyl einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeutet, (O) ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet und v eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet. Vorzugsweise bedeutet R¹ geradkettiges Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen oder geradkettiges Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen, insbesondere CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)₂-.
• e) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  

  worin alkyl C_1-6-Alkyl bedeutet, L^X H oder F bedeutet und X F, Cl, OCF₃, OCHF₂ oder OCH=CF₂ bedeutet. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel G1, worin X F bedeutet.
• f) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R⁵ eine der vorstehend für R¹ angegebenen Bedeutungen besitzt, alkyl C_1-6-Alkyl bedeutet, d 0 oder 1 bedeutet und z und m jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten. R⁵ ist in diesen Verbindungen besonders bevorzugt C_1-6-Alkyl oder -Alkoxy oder C_2-6-Alkenyl, d ist vorzugsweise 1. Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße FK-Medium eine oder mehrere Verbindungen der vorstehend genannten Formeln in Mengen von ≥ 5 Gew.-%.
• g) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Biphenylverbindungen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  worin alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten und alkenyl und alkenyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeuten. Vorzugsweise bedeuten alkenyl und alkenyl* CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)2-.
• Der Anteil der Biphenyle der Formeln B1 bis B3 in der FK-Mischung beträgt vorzugsweise mindestens 3 Gew.-%, insbesondere ≥ 5 Gew.-%.
• Die Verbindungen der Formel B2 sind besonders bevorzugt.
• Die Verbindungen der Formeln B1 bis B3 sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  worin alkyl* einen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeutet. Besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formeln B1a und/oder B2e.
• h) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Terphenylverbindungen der folgenden Formel enthält:

  

  worin R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und

  

  und

  

  jeweils unabhängig voneinander

  

  bedeuten, worin X H oder CH₃ bedeutet, L⁵ F oder Cl, vorzugsweise F bedeutet und L⁶ F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F oder CHF₂, vorzugsweise F bedeutet.
• Die Verbindungen der Formel T sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R einen geradkettigen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-7 C-Atomen bedeutet, R* einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-7 C-Atomen bedeutet, (O) ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet und m eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet. Vorzugsweise bedeutet R* CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)2-. R bedeutet vorzugsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy oder Pentoxy.
• Das erfindungsgemäße FK-Medium enthält die Terphenyle der Formel T und der bevorzugten Unterformeln davon vorzugsweise in einer Menge von 0,5-30 Gew.-%, insbesondere 1-20 Gew.-%.
• Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln T1, T2, T3 und T21. In diesen Verbindungen bedeutet R vorzugsweise Alkyl, ferner Alkoxy, jeweils mit 1-5 C-Atomen.
• Die Terphenyle werden vorzugsweise in erfindungsgemäßen Mischungen eingesetzt, wenn der An-Wert der Mischung ≥ 0,1 sein soll. Bevorzugte Mischungen enthalten 2-20 Gew.-% einer oder mehrerer Terphenylverbindungen der Formel T, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen T1 bis T22.
• i) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R¹ und R² die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und vorzugsweise jeweils unabhängig voneinander geradkettiges Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen oder geradkettiges Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen bedeuten.
• Bevorzugte Medien enthalten eine oder mehrere Verbindungen, die aus den Formeln O1, O3 und O4 ausgewählt sind.
• k) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formel enthält:

  

  worin

  

  

  

  bedeutet, R⁹ H, CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeutet, (F) einen optionalen Fluorsubstituenten bedeutet und q 1, 2 oder 3 bedeutet und R⁷ eine der für R¹ angegebenen Bedeutungen besitzt, vorzugsweise in Mengen von > 3 Gew.-%, insbesondere ≥ 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 5-30 Gew.-%.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel Fl sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin R⁷ vorzugsweise geradkettiges Alkyl bedeutet und R⁹ CH₃, C₂H₅ oder n-C₃H₇ bedeutet. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln Fl1, Fl2 und Fl3.
• I) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  

  worin R⁸ die für R¹ angegebene Bedeutung besitzt und alkyl einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeutet.
• m) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen enthält, die eine Tetrahydronaphthyl- oder Naphthyleinheit enthalten, wie beispielsweise die Verbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Formeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin

R10 und R11

jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen bedeuten,

und R¹⁰ und R¹¹ vorzugsweise geradkettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen oder geradkettiges Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen bedeuten und

Z1 und Z2

jeweils unabhängig voneinander -C₂H₄-, -CH=CH-, -(CH2)₄-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH₂CH₂CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH₂- oder eine Einfachbindung bedeuten.

• n) FK-Medium, das zusätzlich ein oder mehrere Difluordibenzochromane und/oder Chromane der folgenden Formeln enthält:

  

  

  

  worin

R11 und R12

jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend für R¹¹ unter Formel N1 angegebenen Bedeutungen besitzen,

Ring M

trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen ist,

Zm

-C₂H₄-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O- oder -O-CO-,

c

0, 1 oder 2 ist,

vorzugsweise in Mengen von 3 bis 20 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 3 bis 15 Gew.-%.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln BC, CR und RC sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin alkyl und alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten, (O) ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet, c 1 oder 2 ist und alkenyl und alkenyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeuten. Vorzugsweise bedeuten alkenyl und alkenyl* CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH3-CH=CH-(CH2)2-.
• Ganz besonders bevorzugt sind Mischungen, die eine, zwei oder drei Verbindungen der Formel BC-2 enthalten.
• o) FK-Medium, das zusätzlich ein oder mehrere fluorierte Phenanthrene und/oder Dibenzofurane der folgenden Formeln enthält:

  

  

  

  worin R¹¹ und R¹² jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend für R¹¹ unter Formel N1 angegebenen Bedeutungen besitzen, b 0 oder 1 bedeutet, L F bedeutet und r 1, 2 oder 3 bedeutet.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln PH und BF sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  worin R und R' jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1-7 C-Atomen bedeuten.
• p) FK-Medium, das zusätzlich eine oder mehrere monocyclische Verbindungen der folgenden Formel

  

  enthält, bei der

R1 und R2

jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, wobei zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- oder -COO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



oder ersetzt sein können, vorzugsweise Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen bedeuten,

L1 und L2

jeweils unabhängig voneinander F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F, CHF₂ bedeuten.

• Vorzugsweise bedeuten L¹ und L² beide F oder einer von L¹ und L² bedeutet F und der andere bedeutet Cl.
• Die Verbindungen der Formel Y sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  worin Alkyl und Alkyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten, Alkoxy einen geradkettigen Alkoxyrest mit 1-6 C-Atomen bedeutet, Alkenyl und Alkenyl* jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkenylrest mit 2-6 C-Atomen bedeuten und O ein Sauerstoffatom oder eine Einfachbindung bedeutet. Vorzugsweise bedeuten Alkenyl und Alkenyl* CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- oder CH₃-CH=CH-(CH₂)2-.
• Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel Y sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Unterformeln besteht:

  

  

  bei denen Alkoxy vorzugsweise geradkettiges Alkoxy mit 3, 4 oder 5 C-Atomen bedeutet.
• q) FK-Medium, das abgesehen von den erfindungsgemäßen Stabilisatoren, insbesondere der Formel I oder deren Unterformeln und den Comonomeren, keine Verbindungen enthält, die eine endständige Vinyloxygruppe (-O-CH=CH₂) enthalten.
• r) FK-Medium, das 1 bis 5, vorzugsweise 1, 2 oder 3, Stabilisatoren, vorzugsweise ausgewählt aus erfindungsgemäßen Stabilisatoren, insbesondere der Formel I oder deren Unterformeln, enthält.
• s) FK-Medium, worin der Anteil an Stabilisatoren, insbesondere der Formel I oder deren Unterformeln, in der Gesamtmischung 1 bis 1500 ppm, vorzugsweise 100 bis 1000 ppm, beträgt.
• t) FK-Medium, das 1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 5, Verbindungen der Formeln CY1, CY2, PY1 und/oder PY2 enthält. Der Anteil dieser Verbindungen in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 5 bis 60%, besonders bevorzugt 10 bis 35%. Der Gehalt dieser einzelnen Verbindungen liegt vorzugsweise bei jeweils 2 bis 20%.
• u) FK-Medium, das 1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 5, Verbindungen der Formeln CY9, CY10, PY9 und/oder PY10 enthält. Der Anteil dieser Verbindungen in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 5 bis 60%, besonders bevorzugt 10 bis 35%. Der Gehalt dieser einzelnen Verbindungen liegt vorzugsweise bei jeweils 2 bis 20%.
• v) FK-Medium, das 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 8, Verbindungen der Formel ZK, insbesondere Verbindungen der Formeln ZK1, ZK2 und/oder ZK6, enthält. Der Anteil dieser Verbindungen in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 3 bis 25%, besonders bevorzugt 5 bis 45%. Der Gehalt dieser einzelnen Verbindungen liegt vorzugsweise bei jeweils 2 bis 20%.
• w) FK-Medium, worin der Anteil an Verbindungen der Formeln CY, PY und ZK in der Gesamtmischung größer als 70%, vorzugsweise größer als 80% ist.
• x) FK-Medium, worin die FK-Hostmischung eine oder mehrere Verbindungen enthält, die eine Alkenylgruppe enthalten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Formel CY, PY und LY, bei denen einer oder beide von R¹ und R² geradkettiges Alkenyl mit 2-6 C-Atomen bedeuten, Formel ZK und DK, bei denen einer oder beide von R³ und R⁴ oder einer oder beide von R⁵ und R⁶ geradkettiges Alkenyl mit 2-6 C-Atomen bedeuten, und Formel B2 und B3, ganz bevorzugt ausgewählt aus den Formeln CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 und B3, am stärksten bevorzugt ausgewählt aus den Formeln ZK3, ZK4, B2 und B3. Die Konzentration dieser Verbindungen in der FK-Hostmischung beträgt vorzugsweise 2 bis 70%, ganz bevorzugt 3 bis 55%.
• y) FK-Medium, das eine oder mehrere, vorzugsweise 1 bis 5, Verbindungen enthält, die aus der Formel PY1-PY8, ganz bevorzugt der Formel PY2, ausgewählt sind. Der Anteil dieser Verbindungen in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 1 bis 30%, besonders bevorzugt 2 bis 20%. Der Gehalt dieser einzelnen Verbindungen liegt vorzugsweise bei jeweils 1 bis 20%.
• z) FK-Medium, das eine oder mehrere, vorzugsweise 1, 2 oder 3, Verbindungen der Formel T2 enthält. Der Gehalt dieser Verbindungen in der Gesamtmischung liegt vorzugsweise bei 1 bis 20%.
• In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das FK-Medium eine oder mehrere nematogene Verbindungen mit positiver dielektrischer Anisotropie. Bevorzugte Ausführungsformen eines derartigen FK-Mediums sind solche der nachstehenden Abschnitte aa) - mmm):
• aa) FK-Medium, dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II und III
  
  
  bei denen

  R20

  jeweils gleich oder verschieden einen halogenierten oder unsubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten, wobei zusätzlich eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Resten jeweils unabhängig voneinander so durch -C≡C-, -CF₂O-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch

  

  

  oder

  

  oder ersetzt sein können,

  X20

  jeweils gleich oder verschieden F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, einen halogenierten Alkylrest, einen halogenierten Alkenylrest, einen halogenierten Alkoxyrest oder einen halogenierten Alkenyloxyrest mit jeweils bis zu 6 C-Atomen bedeuten und

  Y20-24

  jeweils gleich oder verschieden H oder F bedeuten;

  W

  H oder Methyl bedeutet,

  

  jeweils unabhängig voneinander

  

  

  oder

  

  bedeuten.

• Die Verbindungen der Formel II sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:

  

  

  

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.
• R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IIa und IIb, insbesondere Verbindungen der Formeln IIa und IIb, bei denen X F bedeutet.
• Die Verbindungen der Formel III sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:

  

  

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.
• R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln lila und Ille, insbesondere Verbindungen der Formeln IIIa;
• bb) FK-Medium, zusätzlich enthaltend eine oder mehrere Verbindungen, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

  

  

  

  

  

  
  bei denen
  R²⁰, X²⁰, W und Y^20-23 die vorstehend unter Formel II angegebenen Bedeutungen besitzen und

Z20

-C₂H₄-, -(CH₂)4-, -CH=CH-, -CF=CF, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO- oder -OCF₂-, in den Formeln V und VI auch eine Einfachbindung, in den Formeln V und VIII auch -CF₂O- bedeutet,

r

0 oder 1 bedeutet und

s

0 oder 1 bedeutet;

• - Die Verbindungen der Formel IV sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:
  
  
  
  
  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F oder OCF₃, weiterhin OCF=CF₂ oder Cl;
• - Die Verbindungen der Formel V sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:
  
  
  
  
  
  
  
  
  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F und OCF₃, weiterhin OCHF₂, CF₃, OCF=CF₂ und OCH=CF₂;
• - Die Verbindungen der Formel VI sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:
  
  
  
  
  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F, weiterhin OCF₃, CF₃, CF=CF₂, OCHF₂ und OCH=CF₂;
• - Die Verbindungen der Formel VII sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:
  
  
  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F, weiterhin OCF₃, OCHF₂ und OCH=CF₂.
• cc) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die aus den vorstehend gegebenen Formeln ZK1 bis ZK10 ausgewählt sind. Speziell bevorzugt sind Verbindungen der Formel ZK1 und ZK3. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel ZK sind aus den Unterformeln ZK1a, ZK1b, ZK1c, ZK3a, ZK3b, ZK3c und ZK3d ausgewählt.
• dd) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die aus den vorstehend gegebenen Formeln DK1 bis DK12 ausgewählt sind. Speziell bevorzugte Verbindungen sind DK3.
• ee) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

  

  bei der X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzt und

L

H oder F bedeutet,

„alkenyl“

C_2-6-Alkenyl bedeutet.

• ff) Die Verbindungen der Formeln DK-3a und IX sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:

  

  

  bei denen „alkyl“ C_1-6-Alkyl, vorzugsweise n-C₃H₇, n-C₄H₉ oder n-C₅H₁₁, insbesondere n-C₃H₇, bedeutet.
• gg) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die aus den vorstehend gegebenen Formeln B1, B1 und B3, vorzugsweise aus der Formel B2, ausgewählt sind. Die Verbindungen der Formeln B1 bis B3 sind besonders bevorzugt aus den Formeln B1a, B2a, B2b und B2c ausgewählt.
• hh) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die ausgewählt sind aus der folgenden Formel:

  

  bei der L²⁰ H oder F bedeutet und R²¹ und R²² jeweils gleich oder verschieden n-Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 6 C-Atomen bedeuten und vorzugsweise jeweils gleich oder verschieden Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen bedeuten.
• ii) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formeln:

  

  

  bei denen W, R²⁰, X²⁰ und Y^20-23 die in Formel III angegebenen Bedeutungen besitzen und

  

  -und

  

  jeweils unabhängig voneinander

  

  oder

  

  bedeuten und

  

  bedeutet.
• Die Verbindungen der Formeln XI und XII sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebene Bedeutung besitzen und vorzugsweise R²⁰ Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet und X²⁰ F bedeutet.
• Das erfindungsgemäße Mischung enthält besonders bevorzugt mindestens eine Verbindung der Formel Xlla und/oder Xlle.
• jj) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der vorstehend gegebenen Formel T, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln T21 bis T23 und T25 bis T27. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln T21 bis T23. Ganz besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formeln

  

  

  

  

  

  
• kk) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen, die aus der vorstehend gegebenen Gruppe der Formeln DK9, DK10 und DK11 ausgewählt sind.
• ll) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

  

  

  

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ jeweils unabhängig voneinander eine der vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und Y^20-23 jeweils unabhängig voneinander H oder F bedeuten. X²⁰ ist vorzugsweise F, Cl, CF₃, OCF₃ oder OCHF₂. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Fluoralkyl oder Alkenyl, jeweils mit bis zu 6 C-Atomen.
• Die erfindungsgemäße Mischung enthält besonders bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen der Formel XVIII-a,

  

  bei der R²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzt. R²⁰ bedeutet vorzugsweise geradkettiges Alkyl, insbesondere Ethyl, n-Propyl, n-Butyl und n-Pentyl und ganz besonders bevorzugt n-Propyl. Die Verbindung(en) der Formel XVIII, insbesondere der Formel XVIII-a, wird (werden) in den erfindungsgemäßen Mischungen vorzugsweise in Mengen von 0,5-20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1-15 Gew.-%, eingesetzt.
• mm) Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen der Formel XIX,

  

  bei der R²⁰, X²⁰ und Y^20-25 die in Formel I angegebenen Bedeutungen besitzen, s 0 oder 1 bedeutet und
  

  

  oder

  

  bedeutet. In Formel XIX kann X²⁰ auch einen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen oder einen Alkoxyrest mit 1-6 C-Atomen bedeuten. Der Alkyl- oder Alkoxyrest ist vorzugsweise geradkettig.
• R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F;
• - Die Verbindungen der Formel XIX sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Formeln:
  
  
  
  
  
  
  
  
  bei denen R²⁰, X²⁰ und Y²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F und Y²⁰ ist vorzugsweise F;
  
  
  
  
  
  - R²⁰ ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 6 C-Atomen;
• nn) Das Medium enthält eine oder mehrere der vorstehend gegebenen Verbindungen der Formeln G1 bis G4, vorzugsweise ausgewählt aus G1 und G2, bei denen alkyl C_1-6-Alkyl bedeutet, L^x H bedeutet und X F oder Cl bedeutet. In G2 bedeutet X besonders bevorzugt Cl.
• oo) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formeln:

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F. Das erfindungsgemäße Medium enthält besonders bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen der Formel XXII, bei der X²⁰ vorzugsweise F bedeutet. Die Verbindung(en) der Formeln XX - XXII wird (werden) in den erfindungsgemäßen Mischungen vorzugsweise in Mengen von 1-20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1-15 Gew.-%, eingesetzt. Besonders bevorzugte Mischungen enthalten mindestens eine Verbindung der Formel XXII.
• pp) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Pyrimidin- oder Pyridinverbindungen der Formeln

  

  

  

  bei denen R²⁰ und X²⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen. R²⁰ bedeutet vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen. X²⁰ bedeutet vorzugsweise F. Das erfindungsgemäße Medium enthält besonders bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen der Formel M-1, bei der X²⁰ vorzugsweise F bedeutet. Die Verbindung(en) der Formeln M-1 - M-3 wird (werden) in den erfindungsgemäßen Mischungen vorzugsweise in Mengen von 1-20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1-15 Gew.-%, eingesetzt.
• qq) Das Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Tolanverbindungen der Formeln

  

  worin

R11 und R12

gleich oder verschieden H, Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 12 C-Atomen bedeuten, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch





oder



oder ersetzt sein können und worin ein oder mehrere H-Atome durch Fluor ersetzt sein können,

L11, L12, L13

unabhängig voneinander H, Methyl, Cl oder F bedeuten,





bedeutet,





oder



oder bedeutet,

Z1

eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CHCH₂O- bedeutet bedeuten,

n

0 oder 1 ist.

• Die Verbindungen der Formel TO sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln TO-1 bis TO-3, besonders bevorzugt aus der Formel TO-3

  

  

  

  worin die auftretenden Gruppen die jeweiligen vorstehend unter Formel TO gegebenen Bedeutungen besitzen und in den Formeln TO-1 und TO-2 vorzugsweise

R11

n-Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 7 C-Atomen, am stärksten bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen ist und

R12

n-Alkoxy oder Alkenyloxy mit 1 bis 6 C-Atomen, am stärksten bevorzugt n-Alkoxy mit 1 bis 4 C-Atomen ist,

und in Formel TO-3 vorzugsweise

R11

n-Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 7 C-Atomen, am stärksten bevorzugt n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen ist und

R12

n-Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 7 C-Atomen. am stärksten bevorzugt n-Alkyl mit bis zu 5 C-Atomen ist.

• Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel TO-1, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln TO-1a bis TO-1d, vorzugsweise der Formeln TO-1a und/oder TO-1d, am stärksten bevorzugt der Formel TO-1a,

  

  

  

  

  bei denen die auftretenden Gruppen die vorstehend für TO gegebenen Bedeutungen besitzen.
• Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel TO-2, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln TO-2a bis TO-2f, vorzugsweise der Formeln TO-2a und/oder TO-2d, am stärksten bevorzugt der Formel TO-2d,

  

  

  

  

  

  

  bei denen die auftretenden Gruppen die jeweiligen vorstehend für TO gegebenen Bedeutungen besitzen.
• Die Flüssigkristallmedien gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel TO-3, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln TO-3a bis TO-3d, vorzugsweise der Formeln TO-3c und/oder TO-3c und/oder TO-3d, am stärksten bevorzugt der Formel TO-3d,

  

  

  

  

  bei denen die auftretenden Gruppen die jeweiligen vorstehend für TO gegebenen Bedeutungen besitzen.
• Ganz bevorzugt enthält das Medium eine oder mehrere Verbindungen der Formel TO-3d.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind nachstehend angegeben:
• rr) Das Medium enthält zwei oder mehr Verbindungen der Formel XII, insbesondere der Formel Xlle;
• ss) Das Medium enthält 2-30 Gew.-%, vorzugsweise 3-20 Gew.-%, besonders bevorzugt 3-15 Gew.-%, von Verbindungen der Formel XII;
• tt) Neben den Verbindungen der Formeln XII enthält das Medium weitere Verbindungen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln II, III, IX-XIII, XVII und XVIII;
• uu) Der Anteil der Verbindungen der Formeln II, III, IX-XI, XIII, XVII und XVIII an der Gesamtmischung beträgt 40 bis 95 Gew-%;
• vv) Das Medium enthält 10-50 Gew.-%, besonders bevorzugt 12-40 Gew.-%, von Verbindungen der Formeln II und/oder III;
• ww) Das Medium enthält 20-70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25-65 Gew.-%, von Verbindungen der Formeln IX-XIII;
• xx) Das Medium enthält 4-30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5-20 Gew.-%, von Verbindungen der Formel XVII;
• yy) Das Medium enthält 1-20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2-15 Gew.-%, von Verbindungen der Formel XVIII;
• zz) Das Medium enthält mindestens zwei Verbindungen der Formeln
  
  
  
• Aaa) Das Medium enthält mindestens zwei Verbindungen der Formeln
  
  
  
• Bbb) Das Medium enthält mindestens zwei Verbindungen der Formel Xlla und mindestens zwei Verbindungen der Formel Xlle.
• ccc) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel Xlla und mindestens eine Verbindung der Formel Xlle und mindestens eine Verbindung der Formel IIIa.
• Ddd) Das Medium enthält mindestens zwei Verbindungen der Formel Xlla und mindestens zwei Verbindungen der Formel Xlle und mindestens eine Verbindung der Formel IIIa.
• Eee) Das Medium enthält insgesamt ≥ 25 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 30 Gew.-%, von einer oder mehreren Verbindungen der Formel XII.
• Fff) Das Medium enthält ≥ 20 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 24 Gew.-%, vorzugsweise 25-60 Gew.-%, von Verbindungen der Formel ZK3, insbesondere der Verbindung der Formel ZK3a,
  
• ggg) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung, die aus der Gruppe der Verbindungen ZK3a, ZK3b und ZK3c ausgewählt ist, vorzugsweise ZK3a, in Kombination mit der Verbindung ZK3d
  
• hhh) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel DPGU-n-F.
• Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel CDUQU-n-F.
• jjj) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel CPU-n-OXF.
• Kkk) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel CPGU-3-OT.
• Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel PPGU-n-F.
• mmm) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel PGP-n-m, vorzugsweise zwei oder drei Verbindungen.
• Nnn) Das Medium enthält mindestens eine Verbindung der Formel PGP-2-2V mit der Struktur
  
• In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine polymerisierbare Komponente C), die eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen enthält.
• Die polymerisierbare Verbindungen können aus dem Fachmann bekannten isotropen oder mesogenen polymerisierbaren Verbindungen ausgewählt werden.
• Vorzugsweise enthält das FK-Medium eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen der Formel P, P^a-Sp^a-(A^p)-P^b P bei der die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen besitzen:

Pa und Pb

bedeutet jeweils und unabhängig eine polymerisierbare Gruppe, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylat-, Methacrylat-, Ethacrylat-, Fluoracrylat-, Vinyloxy-, Chloracrylat-, Oxetan- oder Epoxidgruppen

Spa

bedeutet eine Spacergruppe oder eine Einfachbindung,

Ap

ist eine Gruppe, die ausgewählt ist aus den folgenden Formeln








die gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen L^a substituiert ist,

La

ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden F, Cl, -CN, P-Sp- oder geradkettiges, verzweigtes oder cyclisches Alkyl mit 1 bis 25 C-Atomen, bei dem gegebenenfalls eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- ersetzt sind, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verbunden sind, und bei dem gegebenenfalls ein oder mehrere H-Atome jeweils durch F oder Cl ersetzt sind, und

• Bevorzugte Spacergruppen Spa sind aus der Formel Sp''-X'' ausgewählt, so dass die Reste P-Sp- und P^a/b-Sp^a/b- den Formeln P-Sp''-X''- bzw. P^a/b-Sp''-X''- entspricht, bei denen

Sp''

Alkylen mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 12, C-Atomen, das gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch F, Cl, Br, I oder CN substituiert ist und bei dem zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen jeweils unabhängig voneinander so durch -O-, -S-, -NH-, -N(R⁰)-, -Si(R⁰⁰R⁰⁰⁰)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R⁰⁰)-CO-O-, -O-CO-N(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-CO-N(R⁰⁰)-, -CH=CH- oder -C=C- ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, oder eine Einfachbindung bedeutet,

X''

-O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-CO-, -N(R⁰⁰)-CO-N(R⁰⁰)-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰-, -CY³=CY⁴-, -C=C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- oder eine Einfachbindung, vorzugsweise eine Einfachbindung bedeutet,

R0, R00 und R000

jeweils unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten und

Y3 und Y4

jeweils gleich oder verschieden H, F, Cl oder CN bedeuten.

• X'' ist vorzugsweise -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -OC(O)-, -O-C(O)O-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -NR⁰-CO-NR⁰- oder eine Einfachbindung.
• Typische Spacergruppen Sp'' sind beispielsweise eine Einfachbindung, -(CH₂)p₁-, -(CH₂CH₂O)_q1-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- oder -(SiR⁰⁰R⁰⁰⁰-O)_p1-, bei denen p1 eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist, q1 eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und R⁰⁰ und R⁰⁰⁰ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.
• Besonders bevorzugte Gruppen -Sp''-X''- sind eine Einfachbindung, -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO-, -(CH₂)_p1-O-CO-O-, bei denen p1 und q1 die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.
• Besonders bevorzugte Gruppen Sp'' sind beispielsweise jeweils geradkettiges Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Heptylen, Octylen, Nonylen, Decylen, Undecylen, Dodecylen, Octadecylen, Ethylenoxyethylen, Methylenoxybutylen, Ethylenthioethylen, Ethylen-N-methylimino-ethylen, 1-Methylalkylen, Ethenylen, Propenylen und Butenylen.
• Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen der Formel P und ihrer Unterformeln werden nach an sich bekannten Verfahren hergestellt, wie sie in der Literatur (z.B. in Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart) beschrieben sind und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Man kann hier auch von an sich bekannten, hier aber nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.
• Die Menge der einen, zwei, drei oder mehr Verbindungen der Formel P in der FK-Gesamtmischung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 %, stärker bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 3 %, speziell im Bereich von 0,5 bis 2 %.
• Die polymerisierbaren Verbindungen der Formeln I und P eignen sich auch zur Polymerisation ohne Initiator, was mit erheblichen Vorteilen einhergeht, wie beispielsweise geringere Materialkosten und insbesondere verringerte Verunreinigung des FK-Mediums durch mögliche Restmengen des Initiators oder seiner Abbauprodukte. Die Polymerisation kann somit auch ohne Zugabe eines Initiators durchgeführt werden. Das FK-Medium enthält somit in einer bevorzugten Ausführungsform keinen Polymerisationsinitiator.
• FK-Gesamtmedium kann auch einen oder mehrere Stabilisatoren enthalten, um eine unerwünschte spontane Polymerisation der polymerisierbaren Verbindungen, beispielsweise während der Lagerung oder des Transports, zu verhindern. Geeignete Arten und Mengen von Stabilisatoren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben. Besonders geeignet sind beispielsweise die handelsüblichen Stabilisatoren aus der Irganox®-Reihe (BASF SE), wie zum Beispiel Irganox® 1076. Werden Stabilisatoren eingesetzt, so beträgt deren Anteil, bezogen auf die totale Menge der polymerisierbaren Verbindungen insgesamt, vorzugsweise 10 - 10.000 ppm, besonders bevorzugt 50 - 1000 ppm.
• Die Medien werden auf an sich übliche Weise hergestellt. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Flüssigkristallmedium zwischen das erste und zweite Substrat injiziert oder wird durch Kapillarkraft in die Zelle gefüllt, nachdem das erste und zweite Substrat zusammengebracht wurden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Flüssigkristallzusammensetzung zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingefügt werden, indem man das zweite Substrat mit dem ersten Substrat zusammenbringt, nachdem das erste Substrat mit der Flüssigkristallzusammensetzung versehen wurde. Vorzugsweise wird der Flüssigkristall in einem als ODF(One Drop Filling)-Verfahren bekannten Verfahren, wie beispielsweise in den JPS63-179323 und JPH10-239694 offenbart, oder unter Verwendung der Tintenstrahldruckmethode (Ink Jet Printing - IJP) tropfenweise auf einem ersten Substrat verteilt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Verfahren einen Verfahrensschritt, wobei der Flüssigkristall innerhalb der Vorrichtungszelle für einen Zeitraum ruhen gelassen wird, um das Flüssigkristallmedium innerhalb der Zelle gleichmäßig weiter zu verteilen (hier als „Tempern“ bezeichnet).
• Es ist jedoch ebenfalls bevorzugt, dass der Temperschritt mit einem vorangehenden Schritt, wie beispielsweise dem Vorhärten des Kantendichtmittels, kombiniert wird. In diesem Fall ist ein „separater“ Temperschritt möglicherweise gar nicht erforderlich.
• Zur Herstellung der Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung lässt man das FK-Medium vorzugsweise sich in der Zelle weiter verteilen. Nach Füllen und Zusammenbau wird die Zelle für eine Zeit zwischen 1 min und 3h, vorzugsweise zwischen 2 min und 1h und am stärksten bevorzugt zwischen 5 min und 30 min getempert. Das Tempern wird vorzugsweise beim Raumtemperatur durchgeführt.
• In einer alternativen Ausführungsform wird das Tempern bei erhöhter Temperatur durchgeführt, vorzugsweise bei über 20°C und unter 140°C, stärker bevorzugt über 40°C und unter 100°C und am stärksten bevorzugt über 50°C und unter 80°C.
• Die polymerisierbaren Verbindungen werden gegebenenfalls mit Anlegen eines elektrischen Feldes polymerisiert oder vernetzt (wenn eine polymerisierbare Verbindung zwei oder mehr polymerisierbare Gruppen enthält). Die Polymerisation kann in einer oder mehreren Stufen durchgeführt werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die photoreaktive Komponente enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel ISO in einer ersten Stufe unter Verwendung von linear polarisiertem UV-Licht photoorientiert und in einer zweiten Stufe unter Verwendung von linear polarisiertem oder unpolarisiertem UV-Licht weiter gehärtet. In einer oder beiden dieser Stufen erfolgt die Bestrahlung unter einem schiefen Winkel. In der zweiten Stufe werden auch eventuelle andere polymerisierbare Verbindungen weiter gehärtet.
• In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendete linear polarisierte Licht ultraviolettes Licht unter einem schiefen Winkel, was die gleichzeitige Photoorientierung und Photohärtung der photoreaktiven Komponente enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel ISO und, wenn vorhanden, Photohärtung der anderen polymerisierbaren Komponenten ermöglicht.
• Die Photoorientierung der photoreaktiven Verbindungen der Formel ISO und die Härtung der polymerisierbaren Gruppen der Verbindungen der Formel ISO und die Härtung der optionalen polymerisierbaren Verbindungen der Formel P können gleichzeitig oder schrittweise durchgeführt werden. Falls das Verfahren in verschiedene Stufen aufgeteilt wird, können die einzelnen Stufe bei der gleichen Temperatur oder bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden.
• Die Polymerisation kann in einer Stufe durchgeführt werden. Es ist auch möglich, in einer ersten Stufe zuerst die Polymerisation durchzuführen, gegebenenfalls unter Anlegen einer Spannung oder Bestrahlung in einem schiefen Winkel wie vorstehend beschrieben, um einen Pretiltwinkel zu erzeugen, und anschließend, in einer zweiten Polymerisationsstufe ohne angelegte Spannung, die Verbindungen, die in der ersten Stufe nicht reagiert haben, zu polymerisieren oder vernetzen („Endhärtung“).
• Geeignete und bevorzugte Polymerisationsverfahren sind beispielsweise thermische oder Photopolymerisation, vorzugsweise Photopolymerisation, insbesondere UV-induzierte Photopolymerisation, die durch Einwirkung von UV-Strahlung auf die polymerisierbaren Verbindungen erzielt werden kann.
• Wenn zutreffend, wird die UV-Strahlung vorzugsweise unter einem schiefen Winkel zur Normalen auf die Substratoberfläche von mindestens 20° aus der Richtung senkrecht zu den Substraten angewendet, vorzugsweise wenn Verbindungen der Formel ISO vorhanden sind. Vorzugsweise wird linear polarisierte UV-Strahlung angewendet.
• Gegebenenfalls werden dem flüssigkristallinen Medium ein oder mehrere Polymerisationsinitiatoren zugesetzt. Geeignete Bedingungen für die Polymerisation sowie geeignete Arten und Menge an Initiatoren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben. Für die radikalische Polymerisation sind beispielsweise die handelsüblichen Photoinitiatoren Irgacure651®, Irgacure184®, Irgacure907®, Irgacure369® oder Darocure 1173® (Ciba AG) geeignet. Wird ein Polymerisationsinitiator eingesetzt, so beträgt sein Anteil vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 1 Gew.-%.
• Die erfindungsgemäßen polymerisierbaren Verbindungen und Komponenten eignen sich auch zur Polymerisation ohne Initiator, was Vorteile mit sich bringt, wie beispielsweise geringere Materialkosten und insbesondere weniger Verunreinigung des flüssigkristallinen Mediums durch mögliche Restmengen des Initiators oder seiner Abbauprodukte. Die Polymerisation kann somit auch ohne Zugabe eines Initiators durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das flüssigkristalline Medium somit keinen Polymerisationsinitiator.
• Das flüssigkristalline Medium kann auch einen oder mehrere Stabilisatoren enthalten, um eine unerwünschte spontane Polymerisation der RMs, beispielsweise während der Lagerung oder des Transports, zu verhindern. Geeignete Arten und Mengen von Stabilisatoren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben. Besonders geeignet sind beispielsweise die handelsüblichen Stabilisatoren aus der Irganox®-Reihe (Ciba AG), wie zum Beispiel Irganox® 1076. Werden Stabilisatoren eingesetzt, so beträgt deren Anteil, bezogen auf die totale Menge an RMs oder der polymerisierbaren Komponente (Komponente A), vorzugsweise 10-500.000 ppm, besonders bevorzugt 50-50.000 ppm.
• Die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen elektrooptischen Anwendungen wie z.B. Anwendungen für Augmented Reality oder Virtual Reality verwendet werden.
• Somit betrifft die Erfindung ferner die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer elektrooptischen Vorrichtung und eine elektrooptische Vorrichtung, vorzugsweise für Augmented-Reality- oder Virtual-Reality-Anwendungen, umfassend die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als solche.
• Eine solche elektrooptische Vorrichtung umfasst am Kopf getragene Anzeigen oder Augenbekleidung, vorzugsweise Korbbrillen oder Kontaktlinsen, ist aber nicht darauf beschränkt.
• Sofern aus dem Zusammenhang nicht deutlich anders ersichtlich, sind hier verwendete Pluralformen der Begriffe als die Singularform enthaltend zu verstehen und umgekehrt.
• Die in dieser Anmeldung angegebenen Parameterbereiche schließen sämtlich die Grenzwerte ein, einschließlich der dem Fachmann bekannten maximal zulässigen Fehler. Die unterschiedlichen für verschiedene Bereiche von Eigenschaften angegebenen oberen und unteren Grenzwerte ergeben in Kombination miteinander zusätzliche bevorzugte Bereiche.
• In dieser gesamten Anmeldung gelten die folgenden Bedingungen und Definitionen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Alle Konzentrationen sind in Gewichtsprozent aufgeführt und beziehen sich auf die jeweilige Gesamtmischung, alle Temperaturen sind in Grad Celsius aufgeführt und alle Temperaturdifferenzen sind in Differenzgrad aufgeführt. Alle physikalischen Eigenschaften werden nach „Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals“, Stand Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland, bestimmt und sind für eine Temperatur von 20°C aufgeführt, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die optische Anisotropie (Δn) wird bei einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt. Die dielektrische Anisotropie (Δε) wird bei einer Frequenz von 1 kHz oder, wenn explizit angegeben, bei einer Frequenz 19 GHz bestimmt. Die Schwellenspannungen sowie alle anderen elektrooptischen Eigenschaften werden mit Testzellen bestimmt, die bei Merck KgaA, Deutschland, hergestellt wurden. Die Testzellen für die Bestimmung von Δε weisen eine Zellendicke von ungefähr 20 µm auf. Die Elektrode ist eine kreisförmige ITO-Elektrode mit einer Fläche von 1,13 cm² und einem Schutzring. Die Ausrichtungsschichten sind SE-1211 von Nissan Chemicals, Japan, für eine homöotrope Orientierung (ε∥) und Polyimid AL-1054 von Japan Synthetic Rubber, Japan, für eine homogene Orientierung (ε⊥). Die Kapazitäten werden unter Verwendung eines Frequenzganganalysators Solatron 1260 unter Verwendung einer Sinuswelle mit einer Spannung von 0,3 Vrms bestimmt. Das bei den elektrooptischen Messungen verwendete Licht ist weißes Licht. Verwendet wird hier ein Aufbau mit einem handelsüblichen DMS-Gerät der Firma Autronic-Melchers, Deutschland.
• In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen dieser Patentschrift haben die Wörter „umfassen“ und „enthalten“ und Variationen der Wörter, beispielsweise „enthaltend“ und „enthält“, die Bedeutung „beinhaltend, ohne hierauf beschränkt zu sein“ und sind nicht so zu verstehen, dass sie andere Komponenten ausschließen (und schließen diese auch nicht aus). Andererseits schließt das Wort „enthalten“ auch den Begriff „bestehen aus“ ein, ist aber nicht darauf beschränkt.
• Es versteht sich, dass viele der vorstehend beschriebenen Merkmale, insbesondere der bevorzugten Ausführungsformen, für sich selber und nicht nur als Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfinderisch sind. Für diese Merkmale kann zusätzlich oder alternativ zu einer hier beanspruchten Erfindung unabhängiger Schutz angefragt werden.
• In der gesamten vorliegenden Anmeldung versteht sich, dass die Winkel der Bindungen an einem C-Atom, das an drei benachbarte Atome gebunden ist, z.B. in einer C=C- oder C=O-Doppelbindung oder z.B. in einem Benzolring, 120° betragen und dass die Winkel der Bindungen an einem C-Atom, das an zwei benachbarte Atome gebunden ist, z.B. in einer C=C- oder in einer C=N-Dreifachbindung oder in einer allylischen Position C=C=C 180° betragen, sofern diese Winkel nicht anderweitig eingeschränkt sind, z.B. wenn sie Teil kleiner Ringe sind, wie 3-, 5- oder 5-atomige Ringe, auch wenn diese Winkel in einigen Fällen in einigen Strukturformeln nicht exakt dargestellt werden.
• Es versteht sich, dass Variationen der vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt werden können, die weiterhin unter den Schutzumfang der Erfindung fallen. Alternative Merkmale, die einem gleichen, gleichwertigen oder ähnlichen Zweck dienen, können, sofern nicht anders angegeben, jedes in dieser Patentschrift offenbarte Merkmal ersetzen. Sofern nicht anders angegeben, ist jedes offenbarte Merkmal daher nur ein Beispiel einer gattungsmäßigen Reihe von gleichwertigen oder ähnlichen Merkmalen.
• Alle der in dieser Patentschrift offenbarten Merkmale können in beliebiger Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen wenigstens einige dieser Merkmale und/oder Schritte einander ausschließen. Insbesondere sind die bevorzugten Merkmale der Erfindung auf alle Aspekte der Erfindung anwendbar und können in beliebiger Kombination verwendet werden. Ebenso können in nicht wesentlichen Kombinationen beschriebene Merkmale getrennt (nicht in Kombination) verwendet werden.
• Ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der obigen Beschreibung in ihrem weitesten Umfang nutzen kann. Die folgenden Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibend und keineswegs als den Rest der Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkend aufzufassen.
• Die folgenden Abkürzungen werden verwendet, um das flüssigkristalline Phasenverhalten der Verbindungen zu veranschaulichen: K = kristallin; N = nematisch; N2= Twist-Bend-nematisch; S = smektisch; Ch = cholesterisch; I = isotrop; Tg = Glasübergang. Die Zahlen zwischen den Symbolen geben die Phasenübergangstemperaturen in °C an.
• In der vorliegenden Anmeldung und speziell in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Abkürzungen, die auch als „Akronyme“ bezeichnet werden, dargestellt. Die Umwandlung der Abkürzungen in die entsprechenden Strukturen ist gemäß den folgenden drei Tabellen A bis C einfach.
• Alle Gruppen C_nH_2n+1, C_mH_2m+1 und C_lH2_l+1 sind vorzugsweise geradkettige Alkylgruppen mit n, m bzw. I C-Atomen, alle Gruppen C_nH_2n, C_mH_2m und C_lH_2l sind vorzugsweise (CH₂)_n, (CH₂)_m bzw. (CH₂)_l, und -CH=CH- ist vorzugsweise trans- bzw. E-Vinylen.
• In Tabelle A sind die für die Ringelemente verwendeten Symbole aufgeführt, in Tabelle B diejenigen für die Verknüpfungsgruppen und in Tabelle C diejenigen für die Symbole für die linken und die rechten Endgruppen der Moleküle. Tabelle A: Ringelemente Tabelle B: Verknüpfungsgruppen

  n	(-CH2-)n	„n“	ist eine ganze Zahl außer 0 und 2
  E	-CH2-CH2-
  V	-CH=CH-
  T	-C=C-
  W	-CF2-CF2-
  B	-CF=CF-
  Z	-CO-O-	ZI	-O-CO-
  X	-CF=CH-	XI	-CH=CF-
  O	-CH2-O-	OI	-O-CH2-
  Q	-CF2-O-	QI	-O-CF2-

  Tabelle C: Endgruppen

  Linke Seite, allein oder in Kombination mit anderen verwendet		Rechte Seite, allein oder in Kombination mit anderen verwendet
  -n-	CnH2n+1-	-n	-CnH2n+1
  -nO-	CnH2n+1-O-	-nO	-O-CnH2n+1
  -V-	CH2=CH-	-V	-CH=CH2
  -nV-	CnH2n+1-CH=CH-	-nV	-CnH2n-CH=CH2
  -Vn-	CH2=CH- CnH2n-	-Vn	-CH=CH-CnH2n+1
  -nVm-	CnH2n+1-CH=CH-CmH2m-	-nVm	-CnH2n-CH=CH-CmH2m+1
  -N-	N=C-	-N	-C≡N
  -S-	S=C=N-	-S	-N=C=S
  -F-	F-	-F	-F
  -CL-	Cl-	-CL	-Cl
  -M-	CFH2-	-M	-CFH2
  -D-	CF2H-	-D	-CF2H
  -T-	CF3-	-T	-CF3
  -MO-	CFH2O-	-OM	-OCFH2
  -DO-	CF2HO-	-OD	-OCF2H
  -TO-	CF3O-	-OT	-OCF3
  -A-	H-C≡C-	-A	-C≡C-H
  -nA-	CnH2n+1-C≡C-	-An	-C≡C-CnH2n+1
  -NA-	N≡C-C≡C-	-AN	-C≡C-C≡N

  Linke Seite, nur in Kombination mit anderen verwendet		Rechte Seite, nur in Kombination mit anderen verwendet
  -...n...-	-CnH2n-	-...n...	-CnH2n-
  -...M...-	-CFH-	-...M...	-CFH-
  -...D...-	-CF2-	-...D...	-CF2-
  -...V...-	-CH=CH-	-...V...	-CH=CH-
  - ...Z...-	-CO-O-	-...Z...	-CO-O-
  -...ZI...-	-O-CO-	-...ZI...	-O-CO-
  -...K...	-CO-	-...K...	-CO-
  -...W...-	-CF=CF-	-...W...	-CF=CF-

  bei denen n und m jeweils ganze Zahlen sind und drei Punkte „ ..." Raum oder andere Symbole dieser Tabelle angeben.
• Beispiele
• Die Erfindung wird nun genauer beschrieben unter Bezugnahme auf die folgenden Arbeitsbeispiele, die nur der Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Verwendete Selbstorientierungsadditive

  RM-1
  RM-2

  Verwendete Zusatzstoffe der Formel ISO

  ISO-1
  ISO-2
  ISO-3

• Verwendete nematische Hostmischungen
• Die nematischen FK-Hostmischungen werden wie in den folgenden Tabellen angegeben hergestellt:

  M-1
  CC-3-V	26,0	Kl.p. [°C]:	75,4
  CC-3-V1	10,0	Δn [589 nm, 20°C]:	0,0976
  CCH-34	5,0	na [589 nm, 20°C]:	1,5785
  CCY-3-O2	10,0	no [589 nm, 20°C]:	1,4809
  CCY-4-O2	10,0	Δε [1 kHz, 20°C]:	-3,1
  CPY-2-O2	11,0	ε∥ [1 kHz, 20°C]:	3,7
  CPY-3-O2	3,0	ε⊥ [1 kHz, 20°C]:	6,8
  CY-3-O2	12,0	K1 [pN, 20°C]:	13,6
  PPGU-3-F	1,0	K3 [pN, 20°C]:	14,9
  PY-3-O2	11,0	K3/K1 [pN, 20°C]:	1,09
  PYP-2-3	1,0	V0 [V, 20°C]:	2,30
  Σ	100,0

  M-2
  CY-3-O4	11,0	Kl.p. [°C]:	102
  CPY-2-O2	5,0	Δn [589 nm, 20°C]:	0,2793
  PYP-2-3	8,0	na [589 nm, 20°C]:	1,7852
  CC-4-V	3,0	no [589 nm, 20°C]:	1,5059
  PTP-1-O2	5,0	Δε [1 kHz, 20°C]:	-2,7
  PTP-2-O1	5,0	ε∥ [1 kHz, 20°C]:	4,1
  PPTUI-3-2	15,0	ε⊥ [1 kHz, 20°C]:	6,8
  PPTUI-3-4	14,0	K1 [pN, 20°C]:	16,2
  PTY-3-O2	12,0	K3 [pN, 20°C]:	24,2
  PTY-5-O2	12,0	K3/K1 [pN, 20°C]:	1,49
  PTY-3-O2	5,0	V0 [V, 20°C]:	3,12
  CPTY-5-O2	5,0
  Σ	100,0
  M-3
  CY-3-O2	10,0	Kl.p. [°C]:	100
  CY-3-O4	13,0	Δn [589 nm, 20°C]:	0,2495
  PYP-2-3	5,0	na [589 nm, 20°C]:	1,7470
  CCY-3-O1	5,0	no [589 nm, 20°C]:	1,4975
  CPY-2-O2	4,0	Δε [1 kHz, 20°C]:	-4,2
  PPTUI-3-2	15,0	ε∥ [1 kHz, 20°C]:	4,4
  PPTUI-3-4	10,0	ε⊥ [1 kHz, 20°C]:	8,6
  PTY-3-O2	12,0	K1 [pN, 20°C]:	16,3
  PTY-5-O2	12,0	K3 [pN, 20°C]:	22,0
  PTY-3-O2	7,0	K3/K1 [pN, 20°C]:	1,35
  CPTY-5-O2	7,0	V0 [V,20°C]:	2,39
  Σ	100,0
  M-4
  CY-3-O4	4,0	Kl.p. [°C]:	123
  PYP-2-3	7,0	Δn [589 nm, 20°C]:	-
  PTP-1-O2	4,0	na [589 nm, 20°C]:	-
  PTP-3-O1	4,0	no [589 nm, 20°C]:	1,5063
  PPTUI-3-2	16,0	Δε [1 kHz, 20°C]:	-3,3
  PPTUI-3-4	16,0	ε∥ [1 kHz, 20°C]:	4,3
  PTY-3-O2	13,0	ε⊥ [1 kHz, 20°C]:	7,6
  PTY-5-O2	13,0	K1 [pN, 20°C]:	22,6
  PTY-3-O2	9,0	K3 [pN, 20°C]:	30,5
  CPTY-5-O''	9,0	K3/K1 [pN, 20°C]:	1,35
  B(S)-2O-O4	5,0	V0 [V, 20°C]:	3,23
  Σ	100,0

• Vergleichsbeispiel 1:
• Es wird eine Testzelle hergestellt, die ein Substrat mit Fresnellinsenstruktur, das gemäß dem in GB 201810565 , Absatz [0171] bis [0181] angegebenen Verfahren hergestellt ist, und ein einfaches Glassubstrat umfasst. 10µm-Abstandhalter in UV-härtbarem Dichtmittel werden verwendet, um die beiden Substrate zu trennen. Das Dichtmittel mit Glasabstandhaltern wird auf die Kanten der Zelle aufgetragen, und die Zelle wird dann mit UV-Licht beleuchtet, um den Kleber auszuhärten. Die Zelle wird kapillar mit Mischung M-1 gefüllt.
• Die Zelle ergibt bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine ungleichmäßige Orientierung mit vielen sichtbaren Defekten.
• Auf die gleiche Weise wurden Linsen hergestellt, die lediglich die M-2, M-3 bzw. M-4 enthielten, und bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine uneinheitliche Orientierung mit vielen sichtbaren Defekten ergeben.
• Vergleichsbeispiel 2:
• Es wird eine Testlinse mit einer konvexen und einer konkaven Seite entsprechend einer Konvexkonkav- oder Meniskuslinse unter Verwendung einer N-BK7 Plankonvexlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 2 mm und einer N-BK7 Plankonkavlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 5 mm (beide erhältlich von Thorlabs, Deutschland) gebildet. Vor dem Zusammenbau der Zelle wird das Plankonkavlinsensubstrat tropfenweise mit einer Mischung M-1 versehen.
• Die Linse zeigt bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine uneinheitliche Orientierung mit vielen sichtbaren Defekten.
• Auf die gleiche Weise wurden Linsen hergestellt, die lediglich die M-2, M-3 bzw. M-4 enthielten, und bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine uneinheitliche Orientierung mit vielen sichtbaren Defekten ergeben.
• Beispiel 1:
• Es wird eine Testzelle hergestellt, die ein Substrat mit Fresnellinsenstruktur, das gemäß dem in GB 201810565 , Absatz [0171] bis [0181] angegebenen Verfahren hergestellt ist, und ein einfaches Glassubstrat umfasst. 10µm-Abstandhalter in UV-härtbarem Dichtmittel werden verwendet, um die beiden Substrate zu trennen. Das Dichtmittel mit Glasabstandhaltern wird auf die Kanten der Zelle aufgetragen, und die Zelle wird dann mit UV-Licht beleuchtet, um den Kleber auszuhärten. Die Zelle wird kapillar mit einer Mischung gefüllt, die aus 99,4 Gew.-% M-1 und 0,6 Gew.-% RM-1 besteht.
• Die Zelle ergibt bei Betrachtung unter dem Mikroskop einheitliche vertikale Orientierung. Die aufgeprägte Fresnellinse ist im hellen Zustand deutlich sichtbar. Über den gesamten Bereich des aufgeprägten Oberflächenmerkmals wird eine Selbstorientierung erzielt. Die vertikale Orientierung bleibt bei jedem Winkel in Bezug auf die Ausrichtung der Oberflächenmerkmale erhalten.
• Auf die gleiche Weise werden Linsen hergestellt, die die folgenden Formulierungen enthalten:

  Hostmischung	Konz. Gew.-%	Verwendete Selbstorientierungsadditive	Konz. Gew.-%
  M-1	99,4	RM-2	0,6
  M-2	99,4	RM-1	0,6
  M-2	99,4	RM-2	0,6
  M-3	99,4	RM-1	0,6
  M-3	99,4	RM-2	0,6
  M-4	99,4	RM-1	0,6
  M-4	99,4	RM-2	0,6

• Die Linsen zeigen bei Betrachtung unter dem Mikroskop sehr gute vertikale Orientierung.
• Beispiel 2:
• Es wird eine Testlinse mit einer konvexen und einer konkaven Seite entsprechend einer Konvexkonkav- oder Meniskuslinse unter Verwendung einer N-BK7 Plankonvexlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 2 mm und einer N-BK7 Plankonkavlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 5 mm (beide erhältlich von Thorlabs, Deutschland) gebildet. Vor dem Zusammenbau der Zelle wird das Plankonkavlinsensubstrat tropfenweise mit einer Mischung versehen, die aus 99,4 Gew.-% M-1 und 0,6 Gew.-% RM-2 besteht.
• Die Linse zeigt bei Betrachtung unter dem Mikroskop sehr gute vertikale Orientierung.
• Auf die gleiche Weise werden Linsen hergestellt, die die folgenden Formulierungen enthalten:

  Hostmischung	Konz. Gew.-%	Verwendete Selbstorientierungsadditive	Konz. Gew.-%
  M-1	99,4	RM-2	0,6
  M-2	99,4	RM-1	0,6
  M-2	99,4	RM-2	0,6
  M-3	99,4	RM-1	0,6
  M-3	99,4	RM-2	0,6
  M-4	99,4	RM-1	0,6
  M-4	99,4	RM-2	0,6

• Die Linsen zeigen bei Betrachtung unter dem Mikroskop sehr gute vertikale Orientierung.
• Beispiel 3:
• Es wird eine Testzelle hergestellt, die ein Substrat mit Fresnellinsenstruktur, das gemäß dem in GB 201810565 , Absatz [0171] bis [0181] angegebenen Verfahren hergestellt ist, und ein einfaches Glassubstrat umfasst. 10µm-Abstandhalter in UV-härtbarem Dichtmittel werden verwendet, um die beiden Substrate zu trennen. Das Dichtmittel mit Glasabstandhaltern wird auf die Kanten der Zelle aufgetragen, und die Zelle wird dann mit UV-Licht beleuchtet, um den Kleber auszuhärten. Die Zelle wird kapillar mit einer Mischung gefüllt, die aus 98,4 Gew.-% M-1, 0,6 Gew.-% RM-1 und 1,0 Gew.-% ISO-1 besteht.
  Diese Mischung orientiert sich vertikal (homöotrop) zur Substratebene.
• Die Mischung in der Zelle wird dann mit UV-Licht von Omnicure® 2000 (55 mW/cm² für 900 s) ohne Drahtgitter-Polarisator in einem schiefen Winkel von 40° zur Substratebene bestrahlt.
• Die Zelle ergibt bei Betrachtung unter dem Mikroskop einheitliche vertikale Orientierung. Die aufgeprägte Fresnellinse ist im hellen Zustand deutlich sichtbar. Über den gesamten Bereich des aufgeprägten Oberflächenmerkmals wird eine Selbstorientierung erzielt. Die vertikale Orientierung bleibt bei jedem Winkel in Bezug auf die Ausrichtung der Oberflächenmerkmale erhalten.
• Auf die gleiche Weise werden Linsen hergestellt, die die folgenden Formulierungen enthalten:

  Hostmischung	Konz. Gew.%	Verwendete Selbstorientierungsadditive	Konz. Gew.%	Verwendete Verbindungen der Formel ISO	Konz. Gew.%
  M-1	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-1	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0

• Die Linsen zeigen bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine sehr gute vertikale Orientierung und zeigten im Vergleich zu den Linsen des Beispiels 1 eine Verbesserung der elektrooptischen Eigenschaften, wie verbesserte Schaltgeschwindigkeit usw.
• Beispiel 4:
• Es wird eine Testlinse mit einer konvexen und einer konkaven Seite entsprechend einer Konvexkonkav- oder Meniskuslinse unter Verwendung einer N-BK7 Plankonvexlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 2 mm und einer N-BK7 Plankonkavlinse (F=100) mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Dicke von 5 mm (beide erhältlich von Thorlabs, Deutschland) gebildet. Vor dem Zusammenbau der Zelle wird das Plankonkavlinsensubstrat tropfenweise mit einer Mischung versehen, die aus 98,4 Gew.-% M-1, 0,6 Gew.-% RM-1 und 1,0 Gew.-% ISO-1 besteht.
• Diese Mischung orientiert sich vertikal (homöotrop) zur Substratebene.
• Die Mischung in der Zelle wird dann mit UV-Licht von Omnicure® 2000 (55 mW/cm² für 900 s) ohne Drahtgitter-Polarisator in einem schiefen Winkel von 40° zur Substratebene bestrahlt.
• Die Linse zeigt bei Betrachtung unter dem Mikroskop sehr gute vertikale Orientierung.
• Auf die gleiche Weise werden Linsen hergestellt, die die folgenden Formulierungen enthalten:

  Hostmischung	Konz. Gew.%	Verwendete Selbstorientierungsadditive	Konz. Gew.%	Verwendete Verbindungen der Formel ISO	Konz. Gew.%
  M-1	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-1	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-1	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-2	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-2	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-3	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-3	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-1	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-2	1,0
  M-4	98,4	RM-1	0,6	ISO-3	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-1	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-2	1,0
  M-4	98,4	RM-2	0,6	ISO-3	1,0

• Die Linsen zeigen bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine sehr gute vertikale Orientierung und zeigten im Vergleich zu den Linsen des Beispiels 2 eine Verbesserung der elektrooptischen Eigenschaften, wie verbesserte Schaltgeschwindigkeit usw.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2002003601 A1 [0007, 0008]
• US 20070182915 A1 [0007, 0009]
• US 20190318706 A1 [0007, 0010]
• WO 2012/104008 [0017]
• WO 2012038026 [0017, 0109]
• US 6989190 A1 [0091, 0102]
• GB 201810565 [0094, 0264, 0270, 0278]
• WO 2016019123 [0099]
• EP 2918658 [0109]
• WO 2016015803 [0109]
• WO 2017045740 [0109]
• US 20190241809 [0129]
• WO 2017/102068 [0134]
• JP 20066232809 [0134]
• JP 63179323 S [0231]
• JP 10239694 H [0231]

Claims (20)

1. FK-Vorrichtung enthaltend mindestens zwei einander gegenüberliegende transparente Substrate, mindestens eine zwischen den einander gegenüberliegenden Substraten angeordnete FK-Schaltschicht, die ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, eine auf einem oder beiden der einander gegenüberliegenden Substrate vorgesehene Elektrodenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Substrate einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur entsprechen oder die Substrate zusätzlich mit einem optischen Gitter oder einer Linsenstruktur angrenzend an die FK-Schaltschicht versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Substrate einer Plankonkavlinsenstruktur oder einer Plankonvexlinsenstruktur oder einer Bikonvexlinsenstruktur oder einer Bikonkavlinsenstruktur oder einer brechenden Fresnellinsenstruktur oder einer beugenden Fresnellinsenstruktur entsprechen oder damit versehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Substrate einem Oberflächenreliefgitter oder einem Blazegitter oder einem Volumengitter oder einem Pancharatnam-Berry-Gitter oder einem Bragg-Polarisationsgitter entsprechen oder damit versehen sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke der FK-Schaltschicht im Bereich von 1 µm bis 100 µm liegt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht ein oder mehrere die Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung der Formel I MES-R^A I, enthält, worin MES eine mesogene Gruppe ist, die zwei oder mehr Ringe und gegebenenfalls eine oder mehrere polymerisierbare Gruppen enthält, und R^A eine polare Ankergruppe ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive zur vertikalen Orientierung ist der Formel Ia R¹-[A²-Z²]_m-A¹-R^a (la) enthält, worin A¹, A² jeweils unabhängig voneinander eine aromatische, heteroaromatische, alicyclische oder heterocyclische Gruppe bedeuten, die auch anellierte Ringe enthalten kann und die auch ein- oder mehrfach durch beliebige der Gruppen L und -Sp-P substituiert sein kann, L jeweils unabhängig voneinander H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R⁰)₂, -C(=O)R⁰, gegebenenfalls substituiertes Silyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl oder Cycloalkyl mit 3 bis 20 C-Atomen oder geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen bedeutet, worin zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, P eine polymerisierbare Gruppe bedeutet, Sp eine Spacergruppe oder eine Einfachbindung bedeutet, Z² jeweils unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF2-, -(CH₂)_n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -(CR⁰R⁰⁰)_n1-, -CH(-Sp-P)-, -CH₂CH(-Sp-P)-, -CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)- bedeutet, n1 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, m 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 bedeutet, R⁰ jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, R⁰⁰ jeweils unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, R¹ unabhängig voneinander H, Halogen, geradkettiges, verzweigtes oder cyclisches Alkyl mit 1 bis 25 C-Atomen, worin zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- ersetzt sein können, dass O- und/oder S-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, oder eine Gruppe -Sp-P bedeutet und R^a eine polare Ankergruppe mit mindestens einer aus -OH, -NH₂, NHR¹¹, C(O)OH und -CHO ausgewählten Gruppe bedeutet, wobei R¹¹ Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht ein oder mehrere Selbstorientierungsadditive mit einer Ankergruppe R^A oder R^a enthält, die ausgewählt ist aus den Formeln

   

   oder

   

   bei denen p 1 oder 2 bedeutet, q 2 oder 3 bedeutet, B ein substituiertes oder unsubstituiertes Ringsystem oder kondensiertes Ringsystem bedeutet, Y unabhängig voneinander -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NR¹¹- oder eine Einfachbindung bedeutet, o 0 oder 1 bedeutet, X¹ unabhängig voneinander H, Alkyl, Fluoralkyl, OH, NH₂, NHR¹¹, NR¹¹ ₂, -SH, OR¹¹, C(O)OH, -CHO bedeutet, wobei mindestens eine Gruppe X¹ einen aus -OH, -NH₂, NHR¹¹, -SH, C(O)OH oder -CHO ausgewählten Rest bedeutet, R¹¹ Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, Sp^a, Sp^c, Sp^d jeweils unabhängig voneinander eine Spacergruppe oder eine Einfachbindung bedeuten und Sp^b eine drei- oder vierwertige Gruppe bedeutet.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

   

   

   bei denen a 1 oder 2 ist, b Q 0 oder 1 ist,

   

   oder

   

   bedeutet, R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten, wobei gegebenenfalls zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sind, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, X H oder CH₃ bedeutet, Z^x -CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -O-, -CH₂-, -CH₂CH₂- oder eine Einfachbindung bedeutet, L^1-4 jeweils unabhängig voneinander F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F, CHF₂ bedeuten.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

   

   

   bei denen R²⁰ jeweils gleich oder verschieden einen halogenierten oder unsubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen bedeuten, wobei gegebenenfalls zusätzlich eine oder mehrere CH₂-Gruppen in diesen Resten unabhängig voneinander so durch -C≡C-, -CF₂O-, -CH=CH-,

   

   ,

   

   , -O-, -CO-O- oder -O-CO- ersetzt sind, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, X²⁰ jeweils gleich oder verschieden F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, einen halogenierten Alkylrest, einen halogenierten Alkenylrest, einen halogenierten Alkoxyrest oder einen halogenierten Alkenyloxyrest mit jeweils bis zu 6 C-Atomen bedeuten und Y^20-24 jeweils gleich oder verschieden H oder F bedeuten, W H oder Methyl bedeutet,

   

   und

   

   jeweils gleich oder verschieden

   

   

   oder

   

   bedeuten.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus den folgenden Formeln:

    

    

    bei denen R²⁰, X²⁰, W und Y^20-23 die in Formel III in Anspruch 16 angegebenen Bedeutungen besitzen und

    

    und

    

    jeweils unabhängig voneinander

    

    

    oder

    

    bedeuten und

    

    bedeutet.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der folgenden Formel:

    

    worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen besitzen:

    

    bedeutet

    

    

    oder

    

    

    bedeutet

    

    oder

    

    R³ und R⁴ bedeuten jeweils unabhängig voneinander Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, worin gegebenenfalls zusätzlich eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen so durch -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- oder -CO-O- ersetzt sind, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, Z^y bedeutet -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- oder eine Einfachbindung.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus den folgenden Verbindungen,

    

    worin R¹¹ und R¹² gleich oder verschieden H, Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 12 C-Atomen oder Alkenyl, Alkenyloxy oder Alkoxyalkyl mit 2 bis 12 C-Atomen bedeuten, worin eine oder mehrere CH₂-Gruppen durch

    

    

    oder

    

    ersetzt sein können und worin ein oder mehrere H-Atome durch Fluor ersetzt sein können, L¹¹, L¹², L¹³ unabhängig voneinander H, Methyl, Cl oder F bedeuten,

    

    

    bedeutet,

    

    

    oder

    

    oder bedeutet, Z¹ eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF- oder -CH=CHCH₂O- bedeutet bedeuten, n 0 oder 1 ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die FK-Schaltschicht ein oder mehrere ein oder mehrere Polymere enthält, die erhältlich sind aus einem oder mehreren photoreaktiven Mesogenen der Formel ISO,

    

    worin Z¹¹ -CY¹¹=CY¹²-CO-O-, -CY¹¹=CY¹²- oder -CY¹¹=CY¹²-CO-bedeutet, A¹¹ eine Gruppe bedeutet, die ausgewählt ist aus den Folgenden: a) einer Gruppe bestehend aus 1,4-Phenylen und 1,3-Phenylen, bei denen zusätzlich eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und bei denen zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch L ersetzt sein können, b) einer Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

    

    

    

    

    

    

    wobei zusätzlich ein oder mehrere H-Atome in diesen Resten durch L ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere Doppelbindungen durch Einfachbindungen ersetzt sein können und/oder eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, A jeweils unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine der Bedeutungen von A¹¹ besitzen oder a) Gruppe bestehend aus trans-1,4-Cyclohexylen, 1,4-Cyclohexenylen, bei denen zusätzlich eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können und bei denen zusätzlich ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, oder b) eine Gruppe bestehend aus Tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl, Tetrahydrofuran-2,5-diyl, Cyclobutan-1,3-diyl, Piperidin-1,4-diyl, Thiophen-2,5-diyl und Selenophen-2,5-diyl, die jeweils auch ein- oder mehrfach durch L substituiert sein können, L bei jedem Auftreten gleich oder verschieden -OH, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -NO2, -SCN, -C(=O)N(R^z)₂, -C(=O)R^z, -N(R^z)₂, gegebenenfalls substituiertes Silyl, gegebenenfalls substituiertes Aryl mit 6 bis 20 C-Atomen oder geradkettiges oder verzweigtes oder cyclisches Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 25 C-Atomen oder X²¹-Sp²¹-R²¹ bedeutet, M -O-, -S-, -CH₂-, -CHR^z- oder -CR^yR^z- bedeutet, R^y und R^z jeweils unabhängig voneinander H, CN, F oder Alkyl mit 1-12 C-Atomen bedeuten, bei dem ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, Y¹¹ und Y¹² jeweils unabhängig voneinander H, F, Phenyl oder gegebenenfalls fluoriertes Alkyl mit 1-12 C-Atomen bedeuten, Z unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -(CH₂)_n-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-S-, -S-CS-, -S-CSS- oder -C=C- bedeutet, n eine ganze Zahl zwischen 2 und 8 bedeutet, o und p jeweils und unabhängig 0, 1 oder 2 bedeuten, X¹¹ und X²¹ unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine Einfachbindung, -CO-O-, -O-CO-, -O-COO-, -O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CF₂-CF₂-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CO-S-, -S-CO-, -CS-S-, -S-CS-, -S-CSS- oder -S- bedeuten, Sp¹¹ und Sp²¹ jeweils und unabhängig bei jedem Auftreten eine Einfachbindung oder eine Spacergruppe mit 1 bis 20 C-Atomen bedeuten, bei der auch eine oder mehrere nicht benachbarte und nicht endständige CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CF₂-, -CF₂O-, -OCF₂- -C(OH)-, -CH(Alkyl)-, -CH(Alkenyl)-, -CH(Alkoxyl)-, -CH(Oxaalkyl)-, -CH=CH- oder -C=C- ersetzt sein können, jedoch derart, dass keine zwei O-Atome einander benachbart sind und keine zwei aus -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- und -CH=CH- ausgewählten Gruppen einander benachbart sind, R¹¹ P bedeutet, R²¹ P, Halogen, CN, gegebenenfalls fluoriertes Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 15 C-Atomen bedeutet, worin eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, O-C(O)-O- ersetzt sein können, P jeweils und unabhängig voneinander bei jedem Auftreten eine polymerisierbare Gruppe.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Vorrichtung eine FK-Strahllenkvorrichtung ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Strahlfokussiervorrichtung handelt.
16. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, umfassend einen oder mehrere der folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Elektrodenstruktur auf einem oder mehreren der Substrate, Bereitstellen eines optischen Gitters oder einer Linsenstruktur auf einem oder mehreren Substraten, Zusammenbau einer Zelle, - Füllen der Zelle mit dem FK-Medium, das ein oder mehrere Selbstorientierungsadditiv zur vertikale Orientierung und eine oder mehrere nematogene Verbindungen enthält, - gegebenenfalls Härten der polymerisierbaren Verbindungen des FK-Mediums durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm oder darunter.
17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, in einer elektrooptischen Vorrichtung.
18. Elektrooptische Vorrichtung enthaltend die Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15.
19. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptische Vorrichtung aus Vorrichtungen für Augmented-Reality- oder Virtual-Reality-Anwendungen ausgewählt ist.
20. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Korbbrille oder Kontaktlinse handelt.