WO2001007962A1 - Flüssigkristallschaltelement und flüssigkristalldarstellungseinrichtung - Google Patents

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WO2001007962A1
WO2001007962A1 PCT/EP2000/006879 EP0006879W WO0107962A1 WO 2001007962 A1 WO2001007962 A1 WO 2001007962A1 EP 0006879 W EP0006879 W EP 0006879W WO 0107962 A1 WO0107962 A1 WO 0107962A1
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switching element
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layer
cch
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PCT/EP2000/006879
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Michael Heckmeier
Brigitte Schuler
Achim GÖTZ
Herbert Plach
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Merck Patent Gmbh
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    • G02F1/133738—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homogeneous alignment

Definitions

  • Liquid crystal switching element and liquid crystal display device Liquid crystal switching element and liquid crystal display device
  • the invention relates to an electro-optical liquid crystal switching element comprising at least one polarizer and a liquid crystal layer which has an initial orientation in which the liquid crystal molecules are oriented essentially parallel to the substrates and essentially parallel to one another, in which the reorientation of the liquid crystals from their essentially to the Output parallel orientation substrates is caused by a corresponding electrical field, which is oriented essentially parallel to the substrates in the case of liquid crystal materials with negative dielectric anisotropy and substantially perpendicular to the substrates in the case of liquid crystal materials with positive dielectric anisotropy, the liquid crystal layer an extremely low optical delay d- ⁇ n in the range of
  • the liquid crystal switching element preferably contains, in addition to the liquid crystal layer, a further birefringent layer, preferably a ⁇ / 4 layer or two ⁇ / 4 layers or a ⁇ / 2 layer, and liquid crystal display systems containing such liquid crystal switching elements.
  • the present invention furthermore relates to liquid-crystal media, in particular having a small birefringence, for use in the liquid-crystal display systems.
  • liquid crystal display systems containing the liquid crystal switching elements include screens of televisions, computers, e.g. "Notebook” computers or “desktop” computers, control centers and other devices, e.g. Gambling devices, electro-optical displays, such as displays of clocks, pocket calculators, electronic (pocket) games, portable data storage devices, such as PDAs (personal digital assistants) or mobile phones.
  • liquid crystal display systems according to the invention are well suited for applications with display of gray levels, such as. B. TVs, computer monitors and multimedia devices.
  • gray levels such as. B. TVs, computer monitors and multimedia devices.
  • network-independent operation as well as operation on the voltage network is possible. Network operation is often preferred.
  • the liquid crystal switching elements typically used in such liquid crystal display devices are the known TN (twisted nematic) switching elements, e.g. B. according to Schadt, M. and Helfrich, W. Appl. Phys. Lett. 18, pp. 127 ff (1974) and in particular in their special form with a small optical delay d- ⁇ n in the range from 150 nm to 600 nm according to DE 30 22 818, STN (super twisted nematic). B. according to GB 2 123 163, Waters, CM, Brimmel, V, and Raynes, E. Pproc. 3 rd Int. Display Research Conference, Kobe 1983, pp. 396 ff and Proc. SID 25/4, pp.
  • TN twisted nematic switching elements
  • ERZATZZ3L ATT (RULE 26) video should be used, such as in multimedia applications on computer screens or on TVs.
  • short switching times preferably less than 32 ms, particularly preferably less than 16 ms, are desirable.
  • the requirements regarding the viewing angle dependency of the contrast strongly depend on the use of the display devices.
  • the horizontal viewing angle range is most important for television screens and computer monitors, whereas centrosymmetrical or at least almost centrosymmetrical viewing angle distributions are desired in other applications.
  • Displays with almost centrosymmetrical viewing angle distributions are required in particular for projection displays in order to utilize the optical apertures as well as possible, but also for computer screens with a so-called "swiss-base". These screens allow the display to be tilted by 90 ° in order to maintain the resolution of the display from Switch portrait format ("portrait mode") to wide format (“landscape mode"). Obviously, such displays must have similar horizontal and vertical viewing angles, since these are interchanged when tilted.
  • VANs are often characterized by inadequate color saturation and color depth. Furthermore, the production of VANs is complex because of the difficult to achieve homeotropic orientation and because of the long filling times.
  • EP 0 264 667 describes TN cells with twist angles ( ⁇ , also called twist angle or twist for short) in the range from 10 ° to 80 ° with d- ⁇ n in the range from 0.2 ⁇ m to 0.7 ⁇ m. Compared to TN cells with 90 ° twist, these have an improved viewing angle dependency of the contrast as well as a lower steepness of the electro-optic
  • DE 40 10 503 and corresponding WO 92/17 831 describe, among other things, TN switching elements with twist angles in the range from more than 0 ° to 90 °, which contain one or more compensation layers, the compensation layers for compensating the optical path difference of the switching Cell have the same optical delay as the switching cell. For cells with a twist angle called small, e.g. at 22.5 °, the compensation layer can also be omitted.
  • the switching elements described in this publication in particular have an insufficient contrast, which is often accompanied by a still considerable dependence on the viewing angle of the contrast. Furthermore, the switching times, especially those for the control of gray levels, are usually insufficient.
  • ERZAT ⁇ BLATT (RULE 26) with 90 ° twist and ad- ⁇ n in the range from 0.15 ⁇ m to 0.70 ⁇ m
  • the use of a cholesteric liquid crystal material with a small cholesteric pitch (P) with ad / P ratio in the range from 0.1 to 0.5 proposed.
  • the TN switching elements of DE 42 12 744 have disadvantages similar to those of the switching elements described in EP 0 264 667.
  • WO 91/06889 and the corresponding U.S.P. 5,319,478 describe the minimal optical delays of ⁇ / 2 and ⁇ / 4 and suggest their operation with circularly polarized light. Cells with a twisted structure of the liquid crystal are preferred.
  • the characteristic directions of the optical components form angles to one another which are different from 0 ° and 90 °.
  • the switching elements with birefringent layers described here have a complicated structure and are therefore not easy to manufacture.
  • the brightness is not particularly good, particularly in the case of the switching elements with a plurality of birefringent layers.
  • the liquid crystal switching elements according to the present invention contain a liquid crystal layer with a small optical delay and optionally a further birefringent layer, preferably a ⁇ / 4 layer, a ⁇ / 2 layer or two ⁇ / 4 layers, and at least one polarizer.
  • the two ⁇ / 4 layers can replace the ⁇ / 2 layer.
  • the transmissive or transflective liquid crystal switching elements according to the present invention preferably contain a polarizer and an analyzer, which are arranged on opposite sides of the arrangement of liquid crystal layer and birefringent layer.
  • the polarizer and analyzer are referred to together as
  • FIG. 1 schematically shows the basic structure of a liquid switching element according to the invention in the preferred embodiment of a transmissive switching element with a light source, with a
  • Liquid crystal layer with two polarizers, with a birefringent layer (here, as preferred, a ⁇ / 4 layer) and with crossed polarizers.
  • Figure 1a is a side view.
  • the substrates of the liquid crystal cell between which the liquid crystal layer is located, the orientation layers on the inside of the substrate and the electrode layers on one or both substrates have been omitted.
  • One of the two polarizers is located on one of the two sides of the liquid crystal cell.
  • the birefringent layer is
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26 det between the liquid crystal cell and one of the two polarizers, preferably, as shown on the side facing away from the light source, that is between the liquid crystal cell and the analyzer.
  • the fast axis of the birefringent layer is parallel to the transmission sleeve of the polarizer.
  • the light from the light source (backlight BL for short) thus passes through the polarizer, the liquid crystal cell, the birefringent layer and the analyzer one after the other before it comes to the viewer (not shown).
  • the fast axis of the birefringent layer is preferably at an angle of 45 ° to the polarizer and the projection of the orientation of the liquid crystal in the middle of the cell between the substrates is preferably parallel to the direction of transmission of the polarizer.
  • Figure 1b is a top view, i.e. along the z-axis in Figure 1a. It shows the orientation of the relevant axes of the individual optical components to each other and defines the corresponding angles.
  • ⁇ P P denotes the angle between the transmission axes of the two polarizers (here 90 °)
  • ⁇ PL the angle between the transmission axis of the polarizer and the preferred direction of the liquid crystal director in the middle of the layer between the substrates (n
  • the fast axis of the ⁇ / 4 layer is parallel to the transmission axis of the polarizer.
  • the angle ⁇ PD is 0 °.
  • the viewing angle in the plane of the switching element ( ⁇ ) is given with examples of 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °.
  • the viewing angles in the plane of the display ( ⁇ or ⁇ ') and perpendicular to the perpendicular ( ⁇ ) are defined in Figure 2.
  • the viewing angles ⁇ 'begin with ⁇ ' 0 ° in the quadrant with the highest contrast at the angle of the highest contrast, which is generally in the direction of n 1 1.
  • ⁇ ' is shifted by 45 ° with respect to ⁇ .
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26)
  • the fast axis of the ⁇ / 4 layer is parallel to the direction of transmission of the polarizer, if two or more polarizers are present, to that of the polarizer adjacent to the ⁇ / 4 layer (see Figure 1 b). The same applies to the presence of two ⁇ / 4 layers or a ⁇ / 2 layer.
  • Linear polarizers are preferably used in the switching elements according to the present application. These linear polarizers can be single-layer polarizers or consist of a combination of several layers, wherein these layers can also comprise two or more polarizing layers.
  • the degree of polarization of the polarizers is chosen to be sufficiently high to achieve good contrast, but also low enough to obtain good brightness of the switching element.
  • the use of a polarizer with a relatively low degree of polarization, a so-called "clean up" polarizer often proves to be effective
  • the polarizers are preferably connected with an adhesive of a corresponding refractive index in order to avoid light losses on the surfaces.
  • the liquid crystal layer is usually held between two substrates. At least one of the substrates is translucent, preferably both substrates are translucent.
  • the translucent substrates consist, for. B. from glass, quartz glass, quartz or from transparent plastics, preferably from glass and particularly preferably from borosilicate glass.
  • the substrates form a cell in which the liquid crystal material of the liquid crystal layer is held.
  • the substrates are preferably planar.
  • spacers The spacing of the flat substrates is kept essentially constant over the entire surface by means of spacers. These spacers can only be used in the adhesive frame or, alternatively, can be distributed over the entire surface of the cell. The use of spacers only in the adhesive frame is reduced
  • the preferred substrate thicknesses are 0.3 mm to 1.1 mm, particularly preferably 0.4 mm to 0.7 mm. For the larger diagonals of the cells, the substrates with the larger thicknesses are preferred.
  • the liquid crystal switching elements according to the invention are distinguished by very good gray-scale capacity, a low dependency of the contrast on the viewing angle, even in color display, with a large viewing angle range and low contrast inversion, and in particular by very short switching times.
  • the inverse contrast such as. B. defined in DE 42 12 744, which e.g. occurs in advertisements according to DE 30 22 818, especially at larger viewing angles ⁇ , significantly reduced.
  • spacers in spherical or cylindrical form both from plastics and from inorganic materials, such as. B. glass fiber sections exist.
  • regular, raised structures on preferably one of the substrates can be used as spacers. These regular, raised structures can take various forms, such as: B. rectangular, square, oval or round columns or pyramid shafts, but also strip or wavy structures.
  • the liquid crystal switching elements In the case of reflective switching elements, the liquid crystal switching elements according to the present application have at least one polarizer and one reflector, at least one polarizer and the reflector being located on the opposite sides (ie substrates) of the liquid crystal cell. In the case of transmissive or reflective switching elements, these have at least two polarizers, at least one of which is arranged on each of the two opposite sides of the liquid crystal cell (so-called sandwich structure).
  • the compulsory polarizers mentioned are preferably linear polarizers and in particular linear polarizers with a high degree of polarization.
  • the switching elements according to the invention can be made of iron or can contain several other polarizers. These can be so-called “clean up" polarizers with a lower degree of polarization but high transmission. However, in particular with reflective switching elements, a further polarizer with a high degree of polarization can also be present. This is preferably arranged between the liquid crystal cell and the reflector.
  • additional polarizers it is generally less preferred, since in most cases it leads to a reduction in transmission, but is particularly common in connection with so-called brightness-increasing components, which may contain cholesteric polymer films, for example.
  • the two obligatory polarizers are either crossed or arranged parallel to one another.
  • the directions of the arrangement of the polarizers are related to their absorption axes.
  • the crossed arrangement of the polarizers is preferred.
  • the angle of the absorption axes to each other is in the case of crossed polarizers in the range from 75 ° to 105 °, preferably from 85 ° to 95 °, particularly preferably from 88 ° to 92 °, particularly preferably from 89 ° to 91 ° and very particularly preferred 90 ° and in the case of parallel polarizers from -15 ° to 15 °, preferably from -5 ° to 5 °, particularly preferably from
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) -2 ° to 2 °, particularly preferably from -1 ° to 1 ° and very particularly preferably 0 °.
  • the angle between the absorption axis of the polarizer adjacent to the liquid crystal layer with the direction of the orientation of the director of the liquid crystal material in the unswitched (field-free) state on the adjacent substrate ( ⁇ PL ) is 35 ° to 55 °, preferably 40 ° to 50 °, particularly preferably 43 ° up to 47 °, in particular 44 ° to 46 ° and ideally 45 °.
  • ⁇ P the reference direction for the indication of the angle ⁇ P is the projection of the orientation of the liquid crystal director in the middle between the two substrates of the cell onto the substrate adjacent to the polarizer.
  • Substrates particularly in the case of switching elements with a birefringent layer, in particular with a ⁇ / 4 or ⁇ / 2 layer, or with a plurality of birefringent layers, in particular with two ⁇ / 4 layers, preferably from -20 ° to 20 ° preferably from -10 ° to 10 °, particularly preferably from -5 ° to 5 °, very particularly preferably from
  • the liquid crystal layer is essentially untwisted and particularly preferably untwisted.
  • a twist angle ( ⁇ ) of -6 ° to 6 ° is preferred.
  • the twist angle is particularly preferably from -1.0 ° to 1.0 °, very particularly preferably -0.5 to 0.5, particularly preferably 0.0 °.
  • REPLACEMENT SHEET takes place according to usual procedures.
  • the oblique evaporation with inorganic compounds preferably oxides such as SiO x
  • the orientation on antiparallel rubbed surfaces in particular on antiparallel rubbed polymer layers such as polyimide layers, or orientation on photopolymerized anisotropic polymers
  • vertical orientation English: “vertical algnment”, VA for short
  • lecithin or surface-active substances can also be used for homeotropic orientation.
  • the liquid crystal switching elements according to the present invention can be manufactured with the production methods in the production facilities of the most widely used liquid crystal switching elements, the TN liquid crystal switching elements.
  • the orientation of the liquid crystal director such as. B. with STN (high tilt angle) or with VAN (homeotropic orientation) necessary.
  • IPS with a twisted initial state and in particular to STN additives such as chiral dopants can be largely and often even completely dispensed with. This eliminates another process parameter, which is sometimes difficult to control.
  • the surface angle of attack on the substrates ( ⁇ 0 , also English: Tilt angle or Tilt for short) is in the range from 0 ° to 15 °, preferably in the range from 0 ° to 10 °, particularly preferably in the range from 0.1 ° to 5 ° and particularly preferably in the range from 0.2 ° to 5 ° and most preferably in the range from 0.3 ° to 3 °.
  • the surface angle of attack on the orientation layer on at least one of the substrate surfaces is from 0.5 ° to 3 °.
  • the angle of attack on both substrates is preferably essentially identical.
  • the electrodes on the substrates are translucent, at least on one of the substrates and preferably on both substrates.
  • Indium tin oxide (ITO) is preferably used as the material for the electrodes, but aluminum, copper, silver and / or gold can also be used.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) Since the surface angle of attack can be small in the liquid crystal display elements according to the invention, the use of anisotropically photopolymerizable materials, such as. B. cinnamic acid derivatives, the so-called "photo orientation" particularly advantageous to use.
  • the individual liquid crystal switching elements or their individual display electrodes are divided into sub-areas with different orientations of the liquid crystal director, at least in the switched state, but generally also in the unswitched state, so-called domains.
  • These domains with different orientation in the switched state can e.g. B. induced by different surface angles or by different preferred orientations on the substrates.
  • they can also be induced by corresponding, sufficiently obliquely oriented, electrical fields, for example by slotted electrodes, or by non-planar surface topographies.
  • the smallest possible angle of attack preferably of 0 °
  • the individual picture elements of the multidomain switching elements preferably contain two or more, preferably even multiples of two, very particularly preferably two or four domains.
  • the angles of attack (tilt) of the liquid crystal director in the middle of the liquid crystal layer ( ⁇ M , English: midplane tilt angle) of these domains in the switched state are preferably opposed to one another in pairs.
  • the viewing angle dependencies of the domains also referred to as sub-pixels
  • the light scattering disclinations occurring at the domain boundaries are covered by an appropriate mask, preferably a black mask, in order to improve the contrast.
  • the larger of the preferred surface angles of attack are particularly advantageous for the definition of the preferred quadrant, that is to say the quadrant in which the best contrast is observed.
  • they lead to the suppression of areas with a reverse angle of attack (“reverse tilt domains”), which occur particularly easily when non-orthogonal fields are created.
  • active electrical switching elements of the active matrix come both bipolar structures such as diodes, e.g. B. MIM diodes or back to back diodes, optionally with "reset", as well as three-pole structures such as transistors, for. B. thin film transistors (TFTs of "thin film transistors") or varistors for use. TFTs are preferred for the liquid crystal display devices according to the present application.
  • the active semiconductor medium of these TFTs is amorphous silicon (a-Si), polycrystalline silicon (poly-Si) or cadmium selenide (CdSe), preferably a-Si or poly-Si.
  • a-Si amorphous silicon
  • poly-Si polycrystalline silicon
  • CdSe cadmium selenide
  • poly-Si refers equally to high-temperature and low-temperature poly-Si.
  • the liquid crystal layer preferably has an optical delay (d- ⁇ n) from 0.14 ⁇ m to 0.42 ⁇ m, particularly preferably from 0.22 ⁇ m to 0.34 ⁇ m, particularly preferably from 0, 25 ⁇ m to 0.31 ⁇ m, very particularly preferably from 0.27 ⁇ m to 0.29 ⁇ m and ideally from 0.28 ⁇ m.
  • d- ⁇ n optical delay
  • Liquid crystal materials with small birefringence ⁇ n are preferably used for this purpose.
  • the birefringence of the liquid crystal materials is preferably 0.02 to 0.09, particularly preferably 0.04 to 0.08, particularly preferably 0.05 to 0.075, very particularly preferably 0.055 to 0.070 and ideally approximately 0.060 to 0.065.
  • the layer thickness of the liquid crystal layer is preferably 1 ⁇ m to
  • liquid crystal display devices with liquid crystal cells with a diagonal of up to 6 layer thicknesses of the liquid crystal layer from 1 ⁇ m to 4 ⁇ m and particularly from 2 ⁇ m to 3 ⁇ m are preferred.
  • layer thicknesses of the liquid crystal layer are 3 ⁇ m up to 6 ⁇ m and particularly from 4 ⁇ m to 5 ⁇ m are preferred.
  • the liquid crystal layer has an optical delay (d- ⁇ n) from 0.20 ⁇ m to 0.37 ⁇ m, preferably from 0.25 ⁇ m to 0.32 ⁇ m, particularly preferably from 0.26 ⁇ m to 0.30 microns, most preferably from 0.27 microns to 0.29 microns, and most preferably from 0.28 microns.
  • d- ⁇ n optical delay
  • the display element surprisingly does not require a ⁇ / 4 layer in some applications. Nevertheless, with the appropriate polarizer position, preferably at an angle of essentially 45 ° to the preferred liquid crystal direction, it is characterized by good brightness, excellent contrast and excellent viewing angle dependence and very good grayscale and color level display. Without a ⁇ / 4 layer, a very wide viewing angle area is achieved for the viewing angle ⁇ , but not for all viewing angles ⁇ . In contrast, the viewing angle area for the switching elements with ⁇ / 4 layer is significantly more centrosymmetric, i.e. for all viewing angles ⁇ it extends to similar, large values of the viewing angle ⁇ (see also Figures 9a) and 9b) for examples 1 and 2) ,
  • the display elements preferably contain a ⁇ / 4 layer and the liquid crystal layer has an optical delay [(d- ⁇ n) LC ] of
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) 0.10 ⁇ m to 0.45 ⁇ m, preferably from 0.20 ⁇ m to 0.37 ⁇ m, particularly preferably from 0.25 ⁇ m to 0.32 ⁇ m, very particularly preferably from 0.26 ⁇ m to 0.30 ⁇ m, in particular particularly preferably from 0.27 ⁇ m to 0.29 ⁇ m, and most preferably from 0.28 ⁇ m.
  • the liquid crystal layer thus behaves in the unswitched state approximately like a ⁇ / 2-
  • (d- ⁇ n) c differs from 0.28 ⁇ m, specifically in the range from 0.10 ⁇ m to 0.27 ⁇ m or 0.30 ⁇ m to 0.45 ⁇ m, particularly preferably from 0.14 ⁇ m to 0.25 ⁇ m or 0.32 ⁇ m to 0.42 ⁇ m, very particularly preferably from 0.22 ⁇ m to 0.25 ⁇ m, or from 0.32 ⁇ m to 0.34 ⁇ m.
  • the wavelength ⁇ always relates preferably to the wavelength of the maximum sensitivity of the human eye, to 554 nm, unless explicitly stated otherwise.
  • ⁇ / 4 layer and ⁇ / 4 plate, or ⁇ / 2 layer and ⁇ / 2 plate are generally used synonymously in the present application.
  • the term ⁇ in ⁇ / 4 layer and ⁇ / 2 layer means a wavelength in the range of ⁇ ⁇ 30%, preferably ⁇ ⁇ 20%, particularly preferably ⁇ ⁇ 10%, particularly preferably ⁇ ⁇ 5% and entirely particularly preferably ⁇ ⁇ 2%. Unless otherwise stated, the wavelength here is 554 nm.
  • the wavelength of the ⁇ / 4 layer or ⁇ / 2 layer is specified in general and in particular in the case of a noticeable spectral distribution as its central wavelength.
  • the ⁇ / 4 layer or ⁇ / 2 layer is an inorganic layer or preferably an organic layer, e.g. B. from a birefringent polymer, e.g. B. stretched films (PET) or liquid crystalline polymers.
  • a birefringent polymer e.g. B. stretched films (PET) or liquid crystalline polymers.
  • Liquid crystal layer is preferred in view of the advantageous short switching times that can be achieved thereby. In addition, it rather allows the use of conventional liquid crystal materials or at least places less demands on the often difficult realization of the small ⁇ n values.
  • liquid crystal materials with a relatively high clearing point are particularly preferred since the effect of the ⁇ / 4 layer is clearly temperature-dependent owing to the temperature dependence of the birefringence of the liquid crystal materials [ ⁇ n L c (T)] and ⁇ n LC (T) for liquid crystal materials with a high clearing point is relatively low.
  • the temperature dependency of the entire optical arrangement is thus kept relatively small and, if necessary, can also be compensated for more easily.
  • the liquid crystal layer has an optical delay of 0.07 ⁇ m to 0.21 ⁇ m, preferably 0.11 ⁇ m to 0.17 ⁇ m, particularly preferably 0.12 ⁇ m to 0.16 ⁇ m, particularly preferably from 0.13 ⁇ m to
  • the display element preferably has at least one birefringent layer, preferably one ⁇ / 2 layer or two ⁇ / 4 layers, in addition to the liquid crystal layer.
  • liquid crystal materials with small birefringence ⁇ n are also preferably used.
  • the birefringence of the liquid crystal materials is preferably 0.02 to 0.09, particularly preferably 0.04 to 0.08, particularly preferably 0.05 to 0.07, very particularly preferably 0.055 to 0.065 and ideally approximately 0.060.
  • the layer thickness of the liquid crystal layer is preferably 0.5 ⁇ m to 7 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, particularly preferably 1.5 ⁇ m to 4 ⁇ m and particularly preferably 2 ⁇ m to 2.5 ⁇ m. Displays with liquid crystal cells with smaller diagonals are particularly preferred, in particular in the range from 0.5 "to 6", particularly in the range from 1 "to 4".
  • the liquid crystal switching elements preferably contain two ⁇ / 4 layers or, particularly preferably, a ⁇ / 2 layer.
  • the two ⁇ / 4 layers can be used on different sides of the liquid crystal layer, but they can also be on the same side of the liquid crystal layer.
  • the optical delay of the liquid crystal layer [(d- ⁇ n) c] is significantly different from 0.14 ⁇ m, especially if it is in the range from 0.07 ⁇ m to 0.12 ⁇ m or from 0.16 ⁇ m to 0, 21 ⁇ m, the use of two ⁇ / 4 layers or one ⁇ / 2 layer is necessary.
  • This second preferred embodiment places high demands both on the birefringence of the liquid crystal material and on the layer thickness of the liquid crystal layer.
  • the requirements for the layer thickness of the liquid crystal layer are somewhat alleviated by the lower layer thickness dependency of the optical properties of the switching elements.
  • the layer thickness tolerance is also easier to maintain.
  • the thin liquid crystal cells of this preferred embodiment have extremely short, short switching times.
  • the liquid crystal switching elements according to the present application can be operated transmissively, transflectively or reflectively.
  • the transmissive or transflective mode of operation is preferred, and the transmissive mode of operation is particularly preferred.
  • Transflective displays enable the advantages of low power consumption of the reflective displays to be combined with good readability and low ambient brightness of the transmissive displays with backlighting.
  • Dielectric or metallic layers can be used as reflectors.
  • Metallic reflector layers are preferred. If metallic reflectors are used, a greater variation in the optical delay of the liquid crystal layer can be tolerated. Becomes a
  • the optical delay of the liquid crystal layer is used essentially ⁇ / 4, especially in the switching elements without a birefringent layer.
  • a dielectric reflector is preferably used, which preferably has a low proportion of depolarized reflection.
  • Table 1 Particularly preferred combinations of the optical retardation of the liquid crystal layer and the double-breaking layer are summarized in the following table (Table 1). This table also shows the preferred positions of the polarizers both to one another and to the preferred direction of the liquid crystals.
  • ⁇ / 2 plate in the table above explicitly includes two ⁇ / 4 plates.
  • the angle ⁇ PD is preferably 0 ° +/- 5 °, particularly preferably 0 ° +/- 2 ° and very particularly preferably 0 ° +/- 1 °.
  • the liquid crystal switching elements according to the present invention act as light valves when a voltage is applied. This is for the liquid crystal switching elements of the first preferred embodiment of the present application e.g. B. shown in Figures 1 and 2.
  • the switching element In the case of crossed polarizers, the switching element is translucent in the voltage-free state, the “off state” (“normally white” or also called positive contrast).
  • a threshold is first reached, above which the transmission begins to decrease. Then the transmission decreases almost linearly with increasing voltage over a relatively wide range of voltage. With higher voltage, the transmission tends to a limit value, saturation is achieved.
  • the liquid crystal switching elements are preferably controlled in such a way that the optical delay of the liquid crystal layer when switching completely goes to 0 nm or at least essentially to 0 nm. Of course, this does not preclude gray levels with the required intermediate values.
  • the display elements according to the present invention can contain further optical layers.
  • These layers can be compensation layers, for example, which are used in particular with display elements with a twist of the liquid crystal layer different from 0 °, or else the light, for.
  • B. a backlight collimating films such as the so-called “brightness enhancement films” (BEF) or cholesteric circular polarizers to utilize the otherwise absorbed by the polarizer half of the light from the backlight.
  • BEF beamrightness enhancement films
  • cholesteric circular polarizers to utilize the otherwise absorbed by the polarizer half of the light from the backlight.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26)
  • a backlight with an approximately white spectral distribution is preferably used and the color is separated by a color filter.
  • the individual liquid crystal switching elements are then used as light valves for the respective primary colors.
  • the backlight can also be adapted to the spectral characteristics of the color filter in such a way that it has corresponding intensity maxima in the respective transmission ranges.
  • the color display can also be achieved by double refraction effects.
  • liquid-crystal switching elements according to the invention and in particular the reflective switching elements preferably operate in the “normally white mode” (for the polarizer position, see Figure 3 and the associated description).
  • Liquid crystal mixtures which are used in the liquid crystal switching elements according to the invention preferably contain from 3 to 27, particularly preferably 10 to 21 and very particularly preferably 12 to 18 individual compounds.
  • the individual compounds which are preferably used preferably each contain a 1,4'-rans-rans-bicyclohexylene unit of the sub-formula i:
  • Z is a single bond, -CH 2 CH 2 - or -CF 2 CF 2 - and n 1 or 2.
  • one of the two cyclohexane rings may also be replaced by
  • REPLACEMENT SHEET RULE 26 it can also be replaced twice or, preferably, simply laterally fluorinated, 1,4-phenylene.
  • the liquid crystal mixtures preferably contain one or more compounds having a structural unit of the formula i in which n is 2.
  • liquid crystal mixtures used in the liquid crystal switching elements according to the invention preferably contain
  • a component A consisting of compounds with 2 six-membered rings
  • component B consisting of compounds with 3 six-membered rings and optionally
  • a component C consisting of compounds with 4 six-membered rings.
  • the liquid crystal mixtures preferably consist essentially of components A, B and optionally C.
  • Particularly preferred liquid crystal mixtures contain one or more
  • R 12 n-alkyl with 1 to 5 carbon atoms, 1 E-alkenyl, preferably vinyl or n-alkoxy with 1 to 6 carbon atoms
  • Y 2 and Z 2 are independently H or F
  • R 31 is n-alkyl or 1 E-alkenyl having 2 to 7, preferably 2 to 5, carbon atoms,
  • Z 31 and Z 32 each have a single bond of Z 31 and Z 32 and -
  • Ch 2 CH 2 - or -CF 2 CF 2 - preferably -CH 2 CH 2 -, but particularly preferably both a single bond
  • Y 3 and Z 3 are independently H or F
  • X 3 OCF 2 preferably both Y 3 and Z 3 F,
  • X 3 OCF 3 preferably one of Y 3 and Z 3 F, the other H,
  • Y 4 and Z 4 are independently H or F
  • R 5 n-alkyl or 1 E-alkenyl with 2 to 5 carbon atoms
  • Z 5 is a single bond or -CH 2 CH 2 -
  • Y 5 and Z 5 are independently H or F
  • R 71 and R 72 , R 81 and R 82 , R 91 and R 92 , R 10 and R 11 each independently of one another have the meaning given above for R 11 and R 12 in formulas I,
  • X 10 , Y 10 and Z 10 and X 11 , Y 11 and Z 11 each independently of one another have the meaning given above for X 3 , Y 3 and Z 3 in formulas III.
  • the liquid crystal mixtures according to the present application preferably contain 4 to 36 compounds, particularly preferably 6 to 25 compounds and very particularly preferably 7 to 20 compounds.
  • Particularly preferred liquid crystal mixtures contain one or more compounds selected from the group of the following compounds in Table 3 and particularly preferably in each case one or more compounds of at least three, preferably of at least four, different formulas listed in Table 3 below.
  • Table 3 Preferred compounds
  • the temperature range of the nematic phase preferably ranges from -20 ° C to 60 ° C, particularly preferably from -30 ° C to 70 ° C and very particularly from -40 ° C to 80 ° C.
  • the birefringence is preferably from 0.040 to 0.070, particularly preferably from 0.050 to 0.065 and very particularly preferably from 0.054 to 0.063.
  • the rotational viscosity is preferably 60 to 170 m Pa s., Particularly preferably 80 to 150 m Pa s and very particularly preferably 90 to 139 m Pa s.
  • the threshold voltage (V1 0 ) in the switching elements according to the invention is preferably 0.9 V to 2.7 V, particularly preferably 1.1 V to 2.5 V and very particularly preferably 1.2 V to 2.0 V. Total switching times for switching between
  • V 10 and V 90 and back in the switching elements according to the invention are preferably at most 100 ms, particularly preferably at most 80 ms, very particularly preferably 60 ms or less.
  • the total switching times are 50 ms or less, preferably 45 ms or less, particularly preferably 40 ms or less, in particular 40 ms or less and gans particularly preferably 30 ms or less.
  • the preferred parameters of the liquid crystal mixtures can easily be seen by the person skilled in the art on the basis of the examples shown below.
  • the preferred ranges of the physical properties of the liquid crystal mixtures and their combinations are those that are covered by the values of the examples.
  • the liquid crystal mixtures particularly preferably consist essentially of compounds selected from the group of the compounds of forms I, II, II 'and III to XI.
  • the liquid crystal media used in the liquid crystal switching elements according to the present invention preferably consist of 3 to 35 compounds, particularly preferably 4 to 25, very particularly preferably 5 to 20 and particularly preferably 6 to 15 compounds.
  • the preferred d / P range is from -0.25 to 0.25.
  • ad / P in the range from -0.1 to 0.1 is special of 0, preferred.
  • d / P values with an amount of 0.1 to 0.25, particularly 0.15 to 0.24, are preferred.
  • - ⁇ is 576 nm
  • - V 0 capacitive threshold or Freedericksz threshold
  • - ⁇ PP (identical to ⁇ p A ): angle between the transmission axes of the polarizers, - ⁇ PD : angle between the transmission axis of the polarizers and the fast axis of the birefringent layer,
  • the specified voltage values are root mean square (rms) values, - "essentially 0" means, unless otherwise stated, 0 +/- 1, preferably 0 +/- 0.1 and particularly preferred 0 +/- 0.1,
  • the rotational viscosity of the nematic liquid crystal mixture ZLI-4792 (Merck KGaA) at 20 ° C with the calibrated rotational viscometer was 133 mPa-s.
  • Orientation layer AL-1054 from Japan Synthetic Rubber, Japan,
  • Tilt angle 1 ° to 2 ° (determined with liquid crystal material ZLI-4792 der
  • Twist angle 0 ° (glass plates rubbed antiparallel), d / P: 0 (undoped).
  • test cells were determined in commercial devices from Autronic-Melchers, Düsseldorf, Germany (DMS 301 and DMS 703) and additionally in a self-made device from Merck KGaA, each using white
  • the self-made device uses a photomultiplier as a detector and a filter to adapt the response sensitivity of the detector to the sensitivity curve of the human eye.
  • the ⁇ / 4 layer was fixed as a plate in the self-made device from Merck KGaA in the beam path.
  • a ⁇ / 4 film made of liquid crystalline polymer from Merck Ltd, Great Britain was used for the measurements with the DMS 703.
  • liquid crystal compounds are designated by abbreviations.
  • the coding of the structures is obvious and is carried out according to Tables A and B. All groups C n H 2n + 1 , C m H 2m + 1 C
  • the coding in Table B is self-explanatory.
  • Table A shows only the respective core frameworks of the structures. The individual compounds are followed by the name of the nucleus followed by a hyphen-separated name for the substituents Ri, R2, Li and L2, which is given below:
  • liquid crystal mixtures of the present invention preferably contain
  • a liquid crystal switching element with anti-parallel edge orientation and a polyimide orientation layer, a twist angle of 0 ° and a surface tilt angle of 1.4 ° was realized.
  • the switching element contained a ⁇ / 4 layer and crossed polarizers, which took an angle of 45 ° to the rubbing direction of the substrates.
  • the structure of the liquid crystal switching element corresponds to the structure shown in Figure 1.
  • the optical delay of the liquid crystal layer was 0.277 ⁇ m.
  • the composition of the liquid crystal mixture used is given in the following table, together with the properties of the mixture as such and the characteristic voltages in the switching element according to the invention.
  • the liquid crystal switching element was examined for its transmission when the analyzer angle was varied. The result is shown in Figure 3.
  • the optical delay was 277 nm. It can be seen that in the voltage-free state with parallel polarizers, ie in each case at angles ⁇ PP of 0 °, 180 ° and 360 °, minimal transmission occurs and that this minimal transmission goes down to almost 0%. These mutually identical polarization positions correspond to the "normally black" mode. In contrast, with crossed polarizers, ie at angles ⁇ PP of 90 ° and 270 °, which correspond to the "normally white” mode, the maximum transmission occurs.
  • Figure 2 shows the definition of the viewing angle in the plane of the display ( ⁇ or ⁇ ') and perpendicular to the perpendicular ( ⁇ ).
  • the maximum transmission in the fully switched state is approximately 45%. It is essentially determined by the transmission of the polarizers. With high control voltages of approx. 6 to 7 V, a very high transmission is achieved. The minimum transmission mainly depends on the degree of polarization of the polarizers used.
  • the spectral distribution of the transmission was then determined for the switching element driven with different voltages.
  • Example 1 and Figure 8a that of the conventional TN switching element of Comparative Example 1.
  • the iso transmission lines are staggered at intervals of 10% absolute.
  • the darkest area corresponds to a transmission from 0% to 10% inclusive, the next gray area from more than 10% to 20% inclusive, the light gray area from more than 20% to 30% inclusive and so on, always with the lower limit exclusively and the upper limit is inclusive.
  • the other areas with a transmission above 30% are not tinted gray.
  • the two drive voltages for the cell of the present example were 1, 13 V and 2.64 V. The result is shown in Figure 9a).
  • the individual curves successively stand for contrast ratios of 7, 5, 3, 2 and 1 from inside to outside.
  • the maximum contrast ratio here was 9.6 and the minimum contrast ratio was 0.58.
  • Figure 9c shows the results for the TN switching element of comparative example 1 for direct comparison.
  • the individual curves successively stand for contrast ratios of 10, 7, 5, 3, 2 and 1 from inside to outside.
  • a clear inverse contrast occurs.
  • Switching times for different switching voltages were also determined. Exemplary results are listed in Table 4. Particularly in comparison with the results for the TN switching element of Comparative Example 1, the surprisingly short switching times of the switching elements according to the invention are remarkable. The switching times were determined under three different control conditions. In the first two series, the switching times for a change from a voltage of 0 volts to a fixed value and back were determined. In the first two series, the switching times for a change from a voltage of 0 volts to a fixed value and back were determined. In the first
  • a liquid crystal switching element was produced and investigated analogously to Example 1, but now a TN switching element with an optical delay of 0.50 ⁇ m, without another birefringent layer, with crossed polarizers, which were also crossed to the rubbing directions.
  • composition of the liquid crystal mixture used is shown in the following table, as are the properties of the mixture and the characteristic voltages of the TN element.
  • Figure 8a shows the isotransmission results for this comparative example 1, which were obtained under the same conditions as the results for example 1. The results have already been discussed in example 1.
  • Figure 9c shows the isocontrast results obtained under the same conditions as in Example 1.
  • the two driving voltages were 1, 07 and V 1, V 71, and V 0 corresponding V ⁇ 90th
  • the individual curves successively stand for contrast ratios of 10, 7, 5, 3, 2 and 1 from inside to outside.
  • the maximum contrast ratio was 15, the minimum contrast ratio 0.43. So it is obvious
  • a switching element like that of Example 1 was produced, the construction with one exception. No ⁇ / 4 layer was used.
  • the switching element had almost the same electro-optical characteristics, both in the self-made device and in the device from Autronic-Melchers, with a viewing angle of 0 ° as that of Example 1.
  • the maximum contrast was practically identical to that of Example 1.
  • Example 1 The viewing angle dependency of the contrast was excellent when viewed visually. This was confirmed by measuring the isocontrast curves under the same conditions as in Example 1. As in Example 1, the two control voltages were 1, 13 V and 2.64 V. The result is shown in Figure 9b). The individual curves successively stand for the same contrast ratios from inside to outside as in Figure 9a), whereby only the last curve is omitted, i.e. for 7, 5, 3 and 2. The maximum contrast ratio here was 10.0, the minimum 1, 08 , So there was no inverse contrast at all under these conditions.
  • example 2 clearly has the broader, i.e. better, viewing angle range.
  • the element of example 2 is also slightly superior to that of example 1 with regard to the integral consideration.
  • the angle range of the element of example 1 is significantly better with regard to the viewing angle ⁇ . This can be seen particularly in the area of the quadrant with the lowest contrast.
  • the viewing angle range of the switching element of Example 1 is significantly more centrosymmetric.
  • a switching element was implemented as in example 1 with a ⁇ / 4 plate.
  • ZLI-4792 a commercial product of Merck KGaA, was used here as the liquid crystal material. This material has a birefringence of
  • the layer thickness of the liquid crystal layer was 5.1 ⁇ m.
  • the TN switching element can be clearly recognized from a voltage of about 2.4 volts.
  • the characteristic curve of the switching element according to the invention is significantly flatter, that is to say it has a lower slope (also called steepness), which is more suitable for displaying gray levels.
  • no inverse contrast occurs at all in the switching element according to the invention.
  • the switching element according to the invention is much better suited for displaying gray levels and in particular color levels.
  • composition conc. /%. characteristics

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement, umfassend mindestens einen Polarisator, eine Flüssigkristallschicht, die eine Ausgangsorientierung aufweist, bei der die Flüssigkristallmoleküle im wesentlichen parallel zu den Substraten und im wesentlichen parallel zueinander orientiert sind, in welcher die Umorientierung der Flüssigkristalle aus ihrer im wesentlichen zu den Substraten parallelen Ausgangsorientierung durch ein entsprechendes elektrisches Feld hervorgerufen wird, welches im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischer Anisotropie im wesentlichen parallel zu den Substraten und im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit positiver dielektrischer Anisotropie im wesentlichen senkrecht zu den Substraten orientiert ist, wobei die Flüssigkristallschicht eine extrem niedrige optische Verzögerung [(d.Δn)LC] im Bereich von 0.06 νm bis 0.43 νm aufweist, sowie Flüssigkristallanzeigesysteme enthaltend derartige Flüssigkristallschaltelemente.

Description

Flϋssigkristallschaltelement und Flϋssigkristalldarstellungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement, umfassend mindestens einen Polarisator und eine Flüssigkristallschicht, die eine Ausgangsorientierung aufweist, bei der die Flüssigkristallmoleküle im wesentlichen parallel zu den Substraten und im wesentlichen parallel zueinander orientiert sind, in welcher die Umorientierung der Flüssigkristalle aus ihrer im wesentlichen zu den Substraten parallelen Ausgangsori- entierung durch ein entsprechendes elektrisches Feld hervorgerufen wird, welches im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischer Anisotropie im wesentlichen parallel zu den Substraten und im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit positiver dielektrischer Anisotropie im wesentlichen senkrecht zu den Substraten orientiert ist, wobei die Flüssigkristall- schicht eine extrem niedrige optische Verzögerung d-Δn im Bereich von
0,06 μm bis 0,43 μm aufweist und das Flüssigkristallschaltelement bevorzugt zusätzlich zur Flüssigkristallschicht eine weitere doppelbrechende Schicht und zwar bevorzugt eine λ/4-Schicht oder zwei λ/4-Schichten oder eine λ/2-Schicht enthält, sowie Flüssigkristallanzeigesysteme enthaltend derartige Flüssigkristallschaltelemente.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin Flüssigkristallmedien, insbesondere mit kleiner Doppelbrechung, zur Verwendung in den Flüssigkristallanzeigesystemen. Diese, die Flüssigkristallschaltelemente enthaltenden Flüssigkristallanzeigesysteme sind unter anderem Bildschirme von Fernsehgeräten, Computern, wie z.B. „Notebook"-Computern oder „Desktop"-Computern, Schaltzentralen und von anderen Geräten, z.B. Glücksspielgeräten, elektrooptische Anzeigen, wie Anzeigen von Uhren, Taschenrechnern, elektronischen (Taschen)-spielen, tragbaren Daten- speichern, wie PDAs (personal digital assistants) oder von Mobiltelefonen.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigesysteme für Anwendungen mit Darstellung von Graustufen gut geeignet, wie z. B. Fernsehgeräte, Computermonitore und Multimediageräte. Hierbei ist so- wohl ein netzunabhängiger Betrieb als auch der Betrieb am Spannungsnetz möglich. Der Netzbetrieb ist oft bevorzugt.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Diese Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen werden auch als Flüssigkristalldisplays bezeichnet.
Die typischerweise in solchen Flüssigkristalldarstallungseinrichtungen verwendeten Flüssigkristallschaltelemente sind die bekannten TN (twisted nematic) Schaltelemente, z. B. nach Schadt, M. und Helfrich, W. Appl. Phys. Lett. 18, S. 127 ff (1974) und insbesondere in ihrer speziellen Form mit kleiner optischer Verzögerung d-Δn im Bereich von 150 nm bis 600 nm gemäß DE 30 22 818, STN (super twisted nematic) Schaltelemente wie z. B. nach GB 2 123 163, Waters, C. M., Brimmel, V, and Raynes, E. Pproc. 3rd Int. Display Research Conference, Kobe 1983, S. 396 ff und Proc. SID 25/4, S. 261 ff, 1984, Scheffer, T. J. und Nehring, J. Appl. Phys. Lett. 45, S. 1021 ff, 1984 und J. Appl. Phys. 58, S. 3022 ff, 1985, DE 34 31 871 , DE 36 08 911 und EP 0 260 450, IPS (in-ßlane switching) Schaltelemente, wie z. B. in DE 40 00 451 und EP 0 588 568 beschrieben und VAN ( ertically aligned nematic) Schaltelemente, wie z. B. beschrieben in Tana- ka, Y. er al. Taniguchi, Y., Sasaki, T., Takeda, A., Koibe, Y., and Okamoto, K. SID 99 Digest S. 206 ff (1999), Koma, N., Noritake, K., Kawabe, M., and Yoneda, K., International Display Workshop (IDW) '97 S. 789 ff (1997) und Kim, K.H., Lee, K., Park, S.B., Song, J.K., Kim, S., and Suk, J.H., Asia Display 98, S. 383 ff, (1998).
Bei diesen bisher bekannten und bereits größtenteils kommerziell verfüg- baren Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen ist das optische Erscheinungsbild zumindest für anspruchsvolle Anwendungen nicht ausreichend. Insbesondere der Kontrast, speziell bei farbigen Darstellungen, die Helligkeit, die Farbsättigung und die Blickwinkelabhängigkeit dieser Größen sind deutlich verbesserungsfähig und müssen verbessert werden, wenn die Darstellungseinrichtungen mit den Leistungsmerkmalen der weitverbreiteten CRTs (Kathodenstrahlröhren, cathode ray tubes) konkurrieren sollen. Weitere Nachteile der Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen sind oft ihre mangelnde räumliche Auflösung und unzureichende Schaltzeiten, insbesondere bei STN-Schaltelementen, aber auch bei TN-Schaltelementen o- der IPS („in-Plane switching")- und VAN (vertically aligned nematic")-
Schaltelementen, bei den letzteren insbesonders wenn diese zur Wieder-
ERZATZZ3L ATT (REGEL 26) gabe von Video Verwender werden solle wie etwa bei Multimediaanwendungen auf Computerbildschirmen oder bei Fernsehern. Hierzu besonders, aber bereits für die Anzeige schneller Cursorbewegungen, sind kleine Schaltzeiten, bevorzugt von weniger als 32 ms, besonders bevorzugt von weniger als 16 ms, erwünscht.
Die Anforderungen an die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts hängen stark von der Anwendung der Darstellungseinrichtungen ab. So ist beispielsweise bei Fernsehbildschirmen und Computermonitoren der hori- zontale Blickwinkelbereich am wichtigsten, wohingegen bei anderen Anwendungen zentrosymmetrische oder zumindestens nahezu zentrosym- metrische Blickwinkelverteilungen erwünscht sind. Anzeigen mit nahezu zentrosymmetrischen Blickwinkelverteilungen werden insbesondere bei Projektionsanzeigen benötigt um die optischen Apperturen möglichst gut auszunutzen, aber auch bei Computerbildschirmen mit sogenannter „swi- wel-base". Diese Bildschirme erlauben die Anzeige um 90° zu kippen um unter Beibehaltung der Auflösung der Anzeige von Hochformat („portait mode") zu Breitformat („landscape mode") zu wechseln. Offensichtlich müssen solche Anzeigen ähnliche horizontale und vertikale Blickwinkelbe- reiche aufweisen, da diese beim Kippen ja miteinander vertauscht werden.
Im allgemenen ist zu bemerken, daß für die praktische Akzeptanz einer Anzeige nicht in erster Linie ihr Kontrast, bzw. ihr maximales Kontrastverhältnis maßgebend ist, sondern, daß es vielmehr oft auf die Blickwinkelab- hängigkeit des Kontrastes ankommt. Jedoch sind diese Eigenschaften je nach Anwendung verschieden zu gewichten.
TN-Schaltelemente mit d-Δn im Bereich von 0,2 μm bis 0,6 μm, wie in DE 30 22 818 beschrieben, haben in der Regel sehr gute Farbsättigung und Farbtiefe, jedoch einen unzureichenden Blickwinkel für anspruchsvolle
Anwendungen wie z. B. Computermonitore sogenannte "Desktop"-Monito- re.
In einigen Ausgestaltungsformen, wie z.B. bei typischen IPS-Darstellungs- einrichtungen, ist die Helligkeit der Darstellung ungenügend oder nur über großen Aufwand bei der Hintergrundbeleuchtung zu realisieren. Im Ge- gensatz dazu sind VANs oft durch ungenügende Farbsättigung und Farbtiefe charakterisiert, des weiteren ist die Herstellung von VANs wegen der schwierig zu erreichenden homöotropen Orientierung und wegen der langen Füllzeiten aufwendig.
EP 0 264 667 beschreibt TN-Zellen mit Verdrillungswinkeln (φ, auch Twistwinkel oder kurz Twist genannt) im Bereich von 10° bis 80° mit d-Δn im Bereich von 0,2 μm bis 0,7 μm. Diese haben zwar, verglichen mit TN- Zellen mit 90° Verdrillung, sowohl eine verbesserte Blickwinkelabhängig- keit des Kontrasts, als auch eine geringere Steilheit der Elektroopischen
Kennlinie. Sie haben jedoch wesentliche Nachteile. So sind unter anderem ihre Helligheit und ihr Kontrast deutlich geringer als die der herkömmlichen TN-Schaltelemente. Außerdem schalten die TN-Schaltelemente nach EP 0 264 667 relativ langsam.
Raynes, E. P., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 4, S. 1 , ff, 1986 beschreibt die Spannungsabhängigkeit des Anstellwinkels in der Mitte der Flüssigkristallschicht (ΦM, auch „Midplane-Tiltwinkel" oder kurz „Midplane-Tiit" genannt) als Funktion der Ansteuerspannung für Zellen mit verdrillt orientiertem ne- matischen Flüssigkristall mit einem Verdrillungswinkel von 0° bis 270°.
DE 40 10 503 und dazu korrespondierende WO 92/17 831 beschreiben unter anderem TN-Schaltelemente mit Verdrillungswinkeln im Bereich von mehr als 0° bis 90°, die eine oder mehrere Kompensationsschichten ent- halten, wobei die Kompensationsschichten zur Kompensation des optischen Gangunterschieds der schaltenden Zelle die selbe optische Verzögerung aufweisen wie die schaltende Zelle. Bei Zellen mit als klein bezeichnetem Verdrillungswinkel, z.B. bei 22,5°, kann die Kompensationsschicht auch entfallen. Die in dieser Veröffentlichung beschriebenen Schaltelemente weisen jedoch insbesondere einen unzureichenden Kontrast auf, der oft von einer immer noch erheblichen Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts begleitet wird. Des weiteren sind meist die Schaltzeiten, insbesondere die für die Ansteuerung von Graustufen, unzureichend.
In DE 42 12 744 wird zur Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit des
Kontrasts und insbesondere der Darstellung von Graustufen von TN-Zellen
ERZATΣBLATT (REGEL 26) mit 90° Verdrillung und einem d-Δn im Bereich von 0,15 μm bis 0,70 μm die Verwendung eines cholesterischen Flüssigkristallmaterials mit kleinem cholesterischen Pitch (P) mit einem d/P-Verhältnis im Bereich von 0,1 bis 0,5 vorgeschlagen. Die TN-Schaltelemente der DE 42 12 744 zeigen ähn- liehe Nachteile wie die in EP 0 264 667 beschriebenen Schaltelemente.
Auch bei den Zellen nach DE 42 12 744 steigt die Sättigungsspannung im Vergleich zu herkömmlichen TN-Zellen deutlich an, wenn auch nicht so stark ausgeprägt wie bei den TN-Schaltelementen der EP 0 264 667.
WO 91/06889 und die korrespondierende U.S.P. 5,319,478 beschreiben die minimale optische Verzögerungen von λ/2 bzw. λ/4 aufweisen und schlagen deren Betrieb mit zirkulär polarisietem Licht vor. Es werden Zellen mit verdrillter Struktur des Flüssigkristalls bevorzugt.
Van Haaren et al., Phys. Rev. E, Bd. 53, Nr. 2, S. 1701 bis 1713, untersucht die elastische Konstante für die Oberflächenkopplung (k13) der ne- matischen Flüssigkristallmischung ZLI-4792, Merck KGaA, in einer planar orientierten unverdrillten Zelle mit einer λ/4-P!atte.
Tillin et al., SID 98 Digest, S. 311-314 (1998) untersucht reflektive Flüssigkristallschaltelemente mit einem einzigen Polarisator. Er erwähnt unter anderem ein Flüssigkristallschaltelement mit unverdrilltem Flüssigkristall, das im „normally white mode" von einem (d • Δn / λ) von 14 nach V* und im „normally black mode" von % nach 0 schaltet., Die Veröffentlichung bevor- zugt aber Flüssigkristallschichten mit verdrillter Struktur. Daneben werden Flüssigkristallzellen mit einem (d • Δn / λ) von 1/3 mit einer doppelbrechenden Schicht mit (d • Δn / λ) von 14 und optional einer zusätzlichen doppelbrechenden Schicht mit (d ■ Δn / λ) von 4/55 vorgestellt. Hierbei bilden die charakteristischen Richtungen der optischen Komponenten Winkel zueinander die von 0° und 90° verschieden sind. Die hier beschriebenen Schaltelemente mit doppelbrechenden Schichten haben einen komplizierten Aufbau und sind dadurch nicht leicht herzustellen. Darüberhinaus ist insbesondere bei den Schaltelementen mit mehreren doppelbrechenden Schichten die Helligkeit nicht besonders gut.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Es wurde nun gefunden, daß die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung die Nachteile der bekannten Schaltelemente nicht oder zumindestens in deutlich vermindertem Umfang aufweisen. Sie sind durch eienen sehr guten Kontrast bei gleichzeitiger ausgezeichneter Blichwinkelabhängikeit des Kontrasts gekennzeichnet. Sie erlauben die
Darstellung sowohl von Graustufen als auch von Halbtonfarben über einen breiten Bereich von Beobachtungswinkeln. Außerdem sind die Sachaltzeiten gut und insbesondere ausreichend für Videowiedergabe.
Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten eine Flüssigkristallschicht mit einer kleinen optischen Verzögerung und gegebenenfalls eine weitere doppelbrechende Schicht, bevorzugt eine λ/4-Schicht, eine λ/2-Schicht oder zwei λ/4-Schichten, sowie mindestens einen Polarisator. Die zwei λ/4-Schichten können die λ/2-Schicht ersetzen.
Bevorzugt enthalten die transmissiven oder transflektiven Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung einen Polarisator und einen Analysator, welche auf entgegengesetzten Seiten der Anordnung aus Flüssigkristallschicht und doppelbrechender Schicht angeordnet sind. Polarisator und Analysator werden in dieser Anmeldung gemeinsam als
Polarisatoren bezeichnet.
In Abbildung 1 ist schematisch der prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Flüssigk stallschaltelements in der bevorzugten Ausführungs- form eines transmissiven Schaltelements mit einer Lichtquelle, mit einer
Flüssigkristallschicht, mit zwei Polarisatoren, mit einer doppelbrechenden Schicht (hier, wie bevorzugt, einer λ/4-Schicht) und mit gekreuzten Polarisatoren dargestellt.
Abbildung 1a ist eine Seitenansicht. Hier wurde der Übersichtlichkeit wegen auf die Darstellung der Substrate der Flüssigkristallzelle zwischen denen sich die Flüssigkristallschicht befindet ebenso verzichtet, wie auf die der auf den Substratinnenseiten vorhandenen Orientierungsschichten und auf die der auf einem oder beiden Substraten befindlichen Elektroden- schichten. Je einer der beiden Polarisatoren befindet sich auf je einer der beiden Seiten der Flüssigkristallzelle. Die doppelbrechende Schicht befin-
ERZATZBLATT (REGEL 26 det sich zwichen der Flüssigkristallzelle und einem der beiden Polarisatoren, bevorzugt, wie dargestellt auf der der Lichtquelle abgewandten Seite, also zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Analysator. In dieser Konfiguration ist die schnelle Achse der doppelbrechenden Schicht parallel zur Transmissionschse des Polarisators. Das Licht der Lichtquelle (Hintergrundbeleuchtung kurz BL) durchquert also nacheinander den Polarisator, die Flüssigkristallzelle, die doppelbrechende Schicht und den Analysator bevor es zum Betracher (nicht dargestellt) kommt. Es ist jedoch auch möglich die Reihenfolge von Flüssigkristallschicht und doppelbrechender Schicht umzukehren. In diesem Fall muß jedoch auch die relative Orientierung dieser beiden Komponenten abgewandelt werden. Dann steht die schnelle Achse der doppelbrechenden Schicht bevorzugt im Winkel von 45° zum Polarisator und die Projektion der Orientierung des Flüssigkristalls in der Mitte der Zelle zwichen den Substraten ist bevorzugt parallel zur Transmissionsrichtung des Polarisators.
Abbildung 1b ist eine Darstellung in Aufsicht, also entlang der z-Achse in Abbildung 1a. Sie zeigt die Orientierung der relevanten Achsen der einzelnen optischen Komponenten zueinander und definiert die ensprechenen Winkel. Es werden die Symbole aus Abbildung 1a verwendet soweit sinnvoll. ΨPP bezeichnet den Winkel zwischen den Transmissionsachsen der beiden Polarisatoren (hier 90°), ΨPL den Winkel zwischen der Transmissionsachse des Polarisators und der Vorzugsrichtung des Flüssigkristalldirektors in der Mitte der Schicht zwichen den Substraten (n | ι) (hier 45°). Die schnelle Achse der λ/4-Schicht ist parallel zur Transmissionsachse des Polarisators. Somit ist der Winkel ΨPD 0°. Schließlich ist der Betrachtungswinkel in der Ebene des Schaltelements (Φ) mit Beispielen von 0°, 90°, 180° und 270° angegeben.
Die Betrachtungswinkel in der Ebene der Anzeige (Φ bzw. Φ') und senkrecht zum Lot (Θ) werden in Abbildung 2 definiert. Die Betrachtungswinkel Φ' beginnen mit Φ' = 0° im Quadranten mit dem höchsten Kontrast bei dem Winkel des höchsten Kontrasts, der in der Regel in der Richtung von n 1 1 liegt. Somit ist bzw. Φ' um 45° gegenüber Φ verschoben.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Die schnelle Achse der λ/4-Schicht ist parallel zu der Transmissionsrichtung des Polarisators, beim Vorliegen von zwei oder mehreren Polarisatoren zu der des der λ/4-Schicht benachbarten Polarisators (vergleiche Abbildung 1 b). Analoges gilt beim Vorhandensein von zwei λ/4-Schichten o- der einer λ/2-Schicht.
Bevorzugt werden in den Schaltelementen gemäß der vorliegenden Anmeldung Linearpolarisatoren verwendet. Diese Linearpoarisatoren können einschichtige Polarisatoren sein oder aus einer Kombination mehrerer Schichten bestehen, wobei diese Schichten auch zwei oder mehr polarisierende Schichten umfassen können. Der Polarisationsgrad der Polarisatoren wird ausreichend hoch gewählt um einen guten Kontrast zu erzielen a- ber auch niedrig genug um eine gute Helligkeit des Schaltelements zu erhalten. Oft erweist sich die Verwendung eines Polarisators mit relativ ge- ringem Polarisationsgrad, einem sogenannten "clean up" Polarisators in
Kombination mit einem Polarisator mit relativ hohem Polarisationsgrad als vorteilhaft. In diesem Fall werden die Polarisatoren bevorzugt mit einem Kleber entsprechender Brechzahl verbunden um Lichtverluste an den O- berflächen zu vermeiden.
Die Flüssigkristallschicht wird üblicherweise zwischen zwei Substraten festgehalten. Mindestens eines der Substrate ist lichtdurchlässig, bevorzugt sind beide Substrate lichtdurchlässig. Die lichtdurchlässigen Substrate bestehen z. B. aus Glas, Quarzglas, Quarz oder aus transparenten Kunststoffen, bevorzugt aus Glas und besonders bevorzugt aus Borosili- katglas.
Die Substrate bilden mit einem Kleberahmen eine Zelle, in der das Flüssigkristallmaterial der Flüssigkristallschicht festgehalten wird. Die Substrate sind bevorzugt planar.
Der Abstand der flächigen Substrate wird mittels Abstandshaltern, sogenannten "Spacern" über die gesamte Fläche im wesentlichen konstant gehalten. Diese Spacer können nur im Kleberahmen verwendet werden o- der, alternativ, über die ganze Fläche der Zelle verteilt sein. Die Verwendung von Abstandshaltern ausschließlich im Kleberahmen verringert
ZATZBLATT REGEL 26) Probleme mit Fehlorientierungen in der Flüssigkristallschicht. Sie ist be- sondes bei Flüssigkristallzellen mit kleinen Flächendiagonalen, insbesondere bis zu 5" und bevorzugt bis zu 3" angezeigt. Bei großflächigeren Flüssigkristallzellen, insbesondere bei solchen mit Diagonalen von 14" o- der mehr und ganz besonders von 18" oder mehr, werden bevorzugt Abstandshalter über die gesamte Fläche verteilt eingesetzt. Hierbei ist es möglich und oft vorteilhaft verschiedene Abstandshalter im Kleberahmen und in der Zellenfläche einzusetzen. Die bevorzugten Grenzen für die verschiedenen Verteilungen der Abstandshalter über die Zellenfläche hängen zusätzlich von der Dicke der verwendeten Substrate ab. So wird bei dünnerem Glas und bei größeren Diagonalen die Verwendung von über die gesamte Anzeigefläche verteilten Spacern bevorzugt.
Die bevorzugten Substratdicken sind 0,3 mm bis 1 ,1 mm, besonders be- vorzugt 0,4 mm bis 0,7 mm. Bei den größeren Diagonalen der Zellen werden die Substrate mit den größeren Dicken bevorzugt eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelemente zeichnen sich durch sehr gute Graustufenkapazität, eine geringe Abhängigkeit des Kontrasts vom Betrachtungswinkel, auch bei Farbdarstellung, mit einem großen Blickwinkelbereich und geringer Kontrastinversion sowie insbesondere durch sehr kurze Schaltzeiten aus. Insbesondere wird der inverse Kontrast, wie z. B. in DE 42 12 744 definiert, der z.B. in Anzeigen nach DE 30 22 818 auftritt, insbesondere bei größeren Betrachtungswinkeln θ, deutlich verringert.
Als Abstandshalter können handelsübliche Spacer in Kugelforn oder in Zylinderform sowohl aus Kunststoffen als auch aus anorganischen Materialien, wie z. B. Glasfaserabschnitten, bestehen. Ferner kommen als Ab- standshalter mehr oder weniger regelmäßige, erhabene Strukturen auf bevorzugt einem der Substrate in Frage. Diese regelmäßigen, erhabenen Strukturen können verschiedene Formen haben, wie z. B. rechteckige, quadratische, ovale oder runde Säulen oder Pyramidenschäfte, aber auch streifen- oder wellenförmige Strukturen.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Anmeldung weisen im Fall, daß es sich um reflektive Schaltelemente handelt, mindestens einen Polarisator und einen Reflektor auf, wobei sich mindestens ein Polarisator und der Reflektor auf den eineander gegenüberligenden Seiten (i.e. Substraten) der Flüssigkristallzelle befinden. Im Fall, daß es sich um transmissive oder um reflektive Schaltelemente handelt, weisen diese mindestens zwei Polarisatoren auf, von denen jeweils mindestens einer auf je einer der beiden gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristrallzelle angeordnet ist (sogenannte Sandwich-Struktur). Bei den erwähnten, obli- gatorischen Polarisatoren handelt es sich bevorzugt um Linearpolarisato- ren und besonders um Linearpolarisatoren mit hohem Polarisationsgrad.
Zusätzlich zu den obligatorischen Polarisatoren können die erfindungsgemäßen Schaltelemente eienen oder mehrere weitere Polarisatoren ent- halten. Dies können sogenannte „clean up" Polarisatoren mit weniger hohem Polarisatoinsgrad aber großer Transmission sein. Aber insbesondere bei reflektiven Schaltelementen kann auch ein weiterer Polarisator mit hohem Polarisationsgrad vorhanden sein. Dieser ist bevorzugt zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Reflektor angeordnet. Die Verwendung zu- sätzlicher Polarisatoren ist in der Regel jedoch weniger bevorzugt, da sie in den meisten Fällen zu einer Verringerung er Transmission führt. Sie ist jedoch inbesondere im Zusammenhang mit sogenannten Helligkeitserhöhenden Bauelementen, die z.B. cholesterische Polymerfilme enthalten können, üblich.
Bei transmissiven und transflektiven Anzeigen gemäß der vorliegenden Anmeldung sind die beiden obligatorischen Polarisatoren entweder gekreuzt oder parallel zueinander angeordnet. In dieser Anmeldung werden die Richtungen der Anordnung der Polarisatoren auf ihre Absorptionsach- sen bezogen. Bevorzugt ist die gekreuzte Anordnung der Polarisatoren. Der Winkel der Absorptionsachsen zueinander (Ψpp) ist bei gekreuzten Polarisatoren im Bereich von 75° bis 105°, bevorzugt von 85° bis 95°, besonders bevorzugt von 88° bis 92°, insbesondere bevorzugt von 89° bis 91° und ganz besonders bevorzugt 90° und bei parallelen Polarisatoren von -15° bis 15°, bevorzugt von -5° bis 5°, besonders bevorzugt von
ERZATZBLATT (REGEL 26) -2°bis 2°, insbesondere bevorzugt von -1° bis 1° und ganz besonders bevorzugt 0°.
Der Winkel zwischen der Absorptionsachse des der Flüssigkristallschicht benachbarten Polarisators mit der Richtung der Orientierung des Direktors des Flüssigkristallmaterials im ungeschalteten (feldfreien) Zustand am benachbarten Substrat (ΨPL) beträgt 35° bis 55°, bevorzugt 40° bis 50°, besonders bevorzugt 43° bis 47°, insbesondere 44° bis 46° und idealer Weise 45°. Dies gilt für unverdrillte Orientierung des Flüssigkristalls. Im Fall der verdrillten Orientierung des Flüssigkristalls ist die Bezugsrichtung für die Angabe des Winkels ΨP die Projektion der Orientierung des Flüssigkristalldirektors in der Mitte zwischen den beiden Substraten der Zelle auf dasa dem Polarisator benachbarte Substrat. Bei Verwendung von weiteren doppelbrechenden Schichten und/oder von Kompensatoren zusätzlich zu den jenach Ausführungsform obligatorischen oder bevorzugten λ/4- bzw. λ/2-Schicht oder Schichten, können auch andere Winkel zwischen Polarisatorrichtung und Flüssigkristallorientierung eingesetzt werden. Diese sind jedoch in der Regel nicht bevorzugt.
Der Verdrillungswinkel (φ) der Flüssigkristallschicht zwischen den beiden
Substraten beträgt, insbesondere bei Schaltelementen mit einer doppelbrechenden Schicht, insbesondere mit einer λ/4- oder λ/2-Schicht, oder mit mehreren doppelbrechenden Schichten, insbesondere mit zwei λ/4- Schichten, bevorzugt von -20° bis 20°, besonders bevorzugt von -10° bis 10°, insbesondere bevorzugt von -5° bis 5°, ganz besonders bevorzugt von
-2° bis 2° und am meisten bevorzugt von -1 ° bis 1 °.
Für die bevorzugte Ausführungsform ohne doppelbrechende Schicht, also ohne λ/4- bzw. λ/2-Schicht oder Schichten, ist die Flüssigkristallschicht im wesentlichen unverdrillt und besonders bevorzugt unverdrillt. Ein Verdrillungswinkel (φ) von -6° bis 6° ist bevorzugt. Besonders bevorzugt beträgt der Verdrillungswinkel von -1 ,0° bis 1 ,0°, ganz besonders bevorzugt -0,5 bis 0,5, insbesondere bevorzugt 0,0°.
Die Orientierung der Flüssigkristallmaterialien an den Substratoberflächen
ERZATZBLATT (REGEL 26) erfolgt nach üblichen Verfahren. Hierzu kann die Schrägbedampfung mit anorganischen Verbindungen, bevorzugt Oxiden wie SiOx, die Orientierung auf antiparallel geriebenen Oberflächen, insbesondere auf antiparallel geriebenen Polymerschichten wie Polyimidschichten, oder Orientierung auf photopolymerisierten anisotropen Polymeren eingesetzt werden. Bei senkrechter Orientierung (Englisch: „vertical algnment", kurz VA) können auch Lecithin oder oberflächenaktive Stoffe zu homöotropen Orientierung eingesetzt werden.
Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung können mit den Produktionsverfahren in den Produktionsanlagen der bislang am weitesten verbreiteten Flüssigkristallschaltelemente, der TN- Flüssigkristallschaltelemente, hergestellt werden. Es sind insbesondere keine besonderen Anstrengungen bezüglich der Orientierung des Flüssigkristalldi- rektors wie z. B. bei STN (hoher Tilt-Winkel) oder bei VAN (homöotrope O- rientierung) nötig. Außerdem kann, im Gegensatz zu TN, IPS mit verdrilltem Ausgangszustand und insbesondere zu STN auf Zusatzstoffe wie chi- rale Dotierstoffe weitestgehend und oft sogar vollständig verzichtet werden. Somit enfällt ein weiterer, teilweise schwierig zu kontrollierender Pro- zeßparameter.
Der Oberflächenanstellwinkel an den Substraten (φ0, auch Englisch: Tilt- winkel oder kurz Tilt genannt) liegt im Bereich von 0° bis 15°, bevorzugt im Bereich von 0° bis 10°, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 ° bis 5° und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,2° bis 5° und am meisten bevorzugt im Bereich von 0,3° bis 3°. Der Oberflächenanstellwinkel an der Orientierungsschicht an mindestens einer der Substratoberflächen beträgt von 0,5° bis 3°. Bevorzugt ist der Anstellwinkel an beiden Substraten im wesentlichen identisch.
Die Elektroden auf den Substraten sind, zumindestens auf einem der Substrate und bevorzugt auf beiden Substraten, lichtdurchlässig. Als Material für die Elektroden wird bevorzugt Indiumzinnoxid (ITO) eingesetzt, jedoch können auch Aluminium, Kupfer, Silber und/oder Gold verwendet werden.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Da bei den erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigeelementen der Oberflächenanstellwinkel klein sein kann, ist die Verwendung von anisotrop photopolymerisierbaren Materialien, wie z. B. Zimtsäurederivaten, die sogenannte „Photo-Orientierung" besonders vorteilhaft einzusetzen.
Dies gilt insbesondere für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigeelemente die Ausführungsform mit Multidomänenschaltelementen. Hiebei sind die einzelnen Flüssigkristallschaltelemente bzw. ihre einzelnen Anzeigeelektroden (auch Bildelemen- te, Englisch pixels genannt) in Unterbereiche mit verschiedener Orientierung des Flüssigkristalldirektors, zumindest im geschalteten Zustand, in der Regel aber auch im ungeschalteten Zustand, sogenannten Domänen, aufgeteilt. Diese Domänen mit unterschiedlicher Orientierung im geschalteten Zustand können z. B. durch unterschiedliche Oberflächenanstellwin- kel oder durch unterschiedliche Vorzugsorientierungen auf den Substraten induziert werden. Sie können aber auch durch entsprechende ausreichend schräg orientierte, elektrische Felder, etwa durch geschlitzte Elektroden, oder durch nichtplanare Oberflächentopographien induziert werden. Insbesondere bei der Induktion der Domänen durch nicht senkrecht zu den Substraten stehende, elektrische Felder aber auch bei nicht ebenen Oberflächentopographien ist meistens ein möglichst kleiner Oberflächenanstellwinkel, möglichst von 0°, bevorzugt, wie er leicht mittels Photoorientie- runug erreicht werden kann. Die einzelnen Bildelemente der Multidomä- nenschaltelemente enthalten bevorzugt zwei oder mehrere, bevorzugt ge- rade vielfache von zwei, ganz besonders bevorzugt zwei oder vier Domänen. Die Anstell-(Tilt-)winkel des Flüssigkristalldirektors in der Mitte der Flüssigkristallschicht (φM, Englisch: midplane tilt angle) dieser Domänen im geschalteten Zustand sind einander bevorzugt paarweise entgegengesetzt. Dadurch wird erreicht, daß sich die Blickwinkelabhängigkeiten der auch als sub-pixel bezeichneten Domänen gegenseitig aufheben und sich der unerwünschte Effekt wegmittelt. Die an den Domänengrenzen auftretenden, das Licht streuenden Disklinationen, werden zur Verbesserung des Kontrasts durch eine entsprechende Maske, bevorzugt eine schwarze Maske, abgedeckt. Durch entsprechende Ausgestaltung der die Domänen induzierenden Struktur oder Strukturen, sowie der Maske, kann die Ein-
26 schränkung der Lichtausbeute durch das verringerte Öffnungsverhältnis möglichst gering gehalten werden.
Die gößeren der bevorzugten Oberflächenanstellwinkel sind besonders vorteilhaft für die Definition des bevorzugten Quadranten, also des Quadranten in dem der beste Kontrast beobachtet wird. Sie führen insbesondere zu einer Unterdrückung von Bereichen mit verkehrtem Anstellwinkel („reverse tilt domains"), die bei Anlegen von nicht orthogonalen Feldern besonders leicht auftreten.
Als aktive elektrische Schaltelemente der Aktiven Matrix kommen sowohl zweipolige Strukturen wie Dioden, z. B. MIM Dioden oder back to back Dioden gegebenenfalls mit "reset", als auch dreipolige Strukturen wie Transistoren, z. B. Dünnfilmtransistoren (TFTs von "thin film transistors") oder Varistoren zur Anwendung. Für die Flüssigkristalldarstellungseinrichtungen gemäß der vorliegenden Anmeldung werden TFTs bevorzugt. Das aktive Halbleitermedium dieser TFTs ist amorphes Silizium (a-Si), polykristallines Silizium (poly-Si) oder Cadmiumselenid (CdSe), bevorzugt a-Si oder poly- Si. Hierbei bezeichnet poly-Si gleichermaßen Hochtemperatur- und Nie- dertemperatur-poly-Si.
Bei Flüssigkristallschaltelementen nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht bevorzugt eine optische Verzögerung (d-Δn) von 0,14 μm bis 0,42 μm, besonders bevorzugt von 0,22 μm bis 0,34 μm, insbesondere bevorzugt von 0,25 μm bis 0,31 μm, ganz besonders bevorzugt von 0,27 μm bis 0,29 μm und idealerweise von 0,28 μm.
Hierzu werden bevorzugt Flüssigkristallmaterialien mit kleiner Doppelbre- chung Δn eingesetzt. Die Doppelbrechung der Flüssigkristallmaterialien beträgt bevorzugt 0,02 bis 0,09, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,08, insbesondere bevorzugt 0,05 bis 0,075, ganz besonders bevorzugt 0,055 bis 0,070 und idealer Weise ca. 0,060 bis 0,065.
ERZATZBLATT RE EL 26 Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht beträgt bevorzugt 1 μm bis
10 μm, bevorzugt 2 μm bis 7 μm, besonders bevorzugt 3 μm bis 6 μm und insbesondere bevorzugt 4 μm bis 5 μm.
Bei Flüssigkhstalldarstellungseinrichtungen mit Flüssigkristallzellen mit einer Diagonale bis zu 6" sind Schichtdicken der Flüssigkristallschicht von 1 μm bis 4 μm und besonders von 2 μm bis 3 μm bevorzugt. Bei Flüssig- kristalldarstellungseinrichtungen mit Flüssigkristallzellen mit einer Diagonale ab 10" sind Schichtdicken der Flüssigkristallschicht von 3 μm bis 6 μm und besonders von 4 μm bis 5 μm bevorzugt.
Für diese bevorzugte Ausführungsform gibt es zwei verschiedene bevorzugte Unterformen.
In der ersten dieser bevorzugten Unterausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht eine optische Verzögerung (d-Δn) von 0,20 μm bis 0,37 μm, bevorzugt von 0,25 μm bis 0,32 μm, besonders bevorzugt von 0,26 μm bis 0,30 μm, ganz besonders bevorzugt von 0,27 μm bis 0,29 μm, und am meisten bevorzugt von 0,28 μm.
In dieser bevorzugten Unterausführungsform benötigt das Anzeigeelement überraschender Weise bei einigen Anwendungen keine λ/4-Schicht. Es ist trotzdem bei entsprechender Polarisatorstellung, bevorzugt im Winkel von im wesentlichen 45° zur Flüssigkristallvorzugsrichtung, durch gute Hellig- keit, hervorragenden Kontrast und exzellente Blickwinkelabhängigkeit und sehr gute Graustufen- sowie Farbstufendarstellung charakterisiert. Ohne λ/4-Schicht wird ein sehr breites Blickwinkelgebiet für den Betrachtungswinkel Θ erzielt, allerdings nicht für alle Betrachtungswinkel Φ. Im Gegensatz dazu ist das Blickwinkelgebiet bei den Schaltelementen mit λ/4- Schicht deutlich mehr zentrosymmetrisch, reicht also bei allen Betrachtungswinkeln Φ bis zu ähnlichen, großen Werten des Betrachtungswinkels Θ (vergleiche hierzu auch Abbildungen 9a) und 9b) zu Beispielen 1 und 2).
In der zweiten dieser bevorzugten Unterausführungsformen der vorliegen- den Erfindung enthalten die Anzeigeelemente bevorzugt eine λ/4-Schicht und die Flüssigkristallschicht hat eine optische Verzögerung [(d-Δn)LC] von
ERZATZBLATT (REGEL 26) 0,10 μm bis 0,45 μm, bevorzugt von 0,20 μm bis 0,37 μm, besonders bevorzugt von 0,25 μm bis 0,32 μm, ganz besonders bevorzugt von 0,26 μm bis 0,30 μm, insbesonders besonders bevorzugt von 0,27 μm bis 0,29 μm, und am meisten bevorzugt von 0,28 μm. Somit verhält sich die Flüssig- kristallschicht im ungeschalteten Zustand annnähernd wie eine λ/2-
Schicht. Weiterhin bevorzugt ist hier eine Ausführung bei der (d-Δn) c von 0,28 μm verschieden ist und zwar bevorzugt im Bereich von 0,10 μm bis 0,27 μm oder 0,30 μm bis 0,45 μm, besonders bevorzugt von 0,14 μm bis 0,25 μm oder 0,32 μm bis 0,42 μm, ganz besonders bevorzugt von 0,22 μm bis 0,25 μm, oder von 0,32 μm bis 0,34 μm.
In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich die Wellenlänge λ immer bevorzugt auf die Wellenlänge der maximalen Empfindlichkeit des menschlichen Auges, auf 554 nm, sofern nicht explizit anders angegeben.
Die Begriffe λ/4-Schicht und λ/4-Platte, bzw. λ/2-Schicht und λ/2-Platte werden in der vorliegenden Anmeldung in der Regel gleichbedeutend verwendet. Der Begriff λ in λ/4-Schicht, sowie λ/2-Schicht bedeutet eine Wellenlänge im Bereich von λ ± 30%, bevorzugt λ ± 20%, besonders be- vorzugt λ ± 10%, insbesondere bevorzugt λ ± 5% und ganz besonders bevorzugt λ ± 2%. Hierbei beträgt, wenn nicht anders angegeben, die Wellenlänge 554 nm. Die Wellenlänge der λ/4-Schicht bzw. λ/2-Schicht wird generell und insbesondere im Fall einer merklichen spektralen Verteilung als deren Zentralwellenlänge angegeben.
Die λ/4-Schicht, bzw. λ/2-Schicht ist eine anorganische Schicht oder bevorzugt eine organische Schicht, z. B. aus einem doppelbrechenden Polymer, z. B. verstreckten Filmen (PET) oder flüssigkristallinen Polymeren.
Der Einsatz besonders der kleineren der bevorzugten Schichtdicken der
Flüssigkristallschicht ist bevorzugt im Hinblick auf die dadurch erreichbaren vorteilhaften kleinen Schaltzeiten. Darüber hinaus erlaubt er eher den Einsatz konventioneller Flüssigkristallmaterialien oder stellt zumindest geringere Anforderungen bezüglich der oftmals schwierigen Realisierung der kleinen Δn Werte.
ERZATZBLATT REGEL 26 Im Gegensatz dazu ist der Einsatz von Flüssigkristallmaterialien mit besonders kleinem Δn bevorzugt im Hinblick auf die geringere Schichtdickenabhängigkeit des Kontrastes und des Hintergrundfarbtons der Flüssigkristallschaltelemente. Darüberhinaus ist besonders bei Flüssigkristall- zellen mit größeren Diagonalen die Produktion der Anzeigeelemente in dieser Ausgestaltungsform mit deutlich größeren Ausbeuten möglich.
Für einen weiten Arbeitstemperaturbereich sind Flüssigkristallmaterialien mit einem relativ hohen Klärpunkt besonders bevorzugt, da die Wirkung der λ/4-Schicht, wegen der Temperaturabhängigkeit der Doppelbrechung der Flüssigkristallmaterialien [ΔnLc(T)] deutlich temperaturabhängig ist und ΔnLC(T) bei Flüssigkristallmaterialien mit einem hohen Klärpunkt relativ niedrig ist. Somit wird die Temperaturabhängigkeit der gesamten optischen Anordnung relativ klein gehalten und kann so, wenn erforderlich, auch leichter kompensiert werden.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Flüssigkristallschicht eine optische Verzögerung von 0,07 μm bis 0,21 μm, bevorzugt von 0,11 μm bis 0,17 μm, besonders be- vorzugt von 0,12 μm bis 0,16 μm, insbesondere bevorzugt von 0,13 μm bis
0,15 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,14 μm. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist das Anzeigeelement bevorzugt zusätzlich zur Flüssigkristallschicht mindestens eine doppelbrechende Schicht, bevorzugt eine λ/2-Schicht oder zwei λ/4-Schichten auf.
Hierzu werden auch bevorzugt Flüssigkristallmaterialien mit kleiner Doppelbrechung Δn eingesetzt. Die Doppelbrechung der Flüssigkristallmaterialien beträgt bevorzugt 0,02 bis 0,09, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,08, insbesondere bevorzugt 0,05 bis 0,07, ganz besonders bevorzugt 0,055 bis 0,065 und idealer Weise ca. 0,060.
Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht beträgt bevorzugt 0,5 μm bis 7 μm, bevorzugt 1 μm bis 5 μm, besonders bevorzugt 1 ,5 μm bis 4 μm und insbesondere bevorzugt 2 μm bis 2,5 μm. Hierbei sind insbesondere An- zeigen mit Flüssigkristallzellen mit kleineren Diagonalen insbesondere im Bereich von 0,5" bis 6", besonders im Bereich von 1" bis 4" bevorzugt.
E In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform enthalten die Flüssigkristallschaltelemente bevorzugt zwei λ/4-Schichten oder, besonders bevorzugt, eine λ/2-Schicht. Die beiden λ/4-Schichten können auf verschiede- nen Seiten der Flüssigkristallschicht verwendet werden, sie können sich jedoch auch auf der selben Seite der Flüssigkristallschicht befinden.
Insbesondere wenn die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht [(d-Δn) c] deutlich verschieden ist von 0,14 μm, besonders wenn sie im Be- reich von 0,07 μm bis 0,12 μm oder von 0,16 μm bis 0,21 μm liegt, ist der Einsatz von zwei λ/4-Schichten, bzw. einer λ/2-Schicht nötig.
Diese zweite bevorzugte Ausführungsform stellt hohe Anforderungen sowohl bezüglich der Doppelbrechung des Flüssigkristallmaterials, als auch bezüglich der Schichtdicke der Flüsigkristallschicht. Die Anforderungen an die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht werden jedoch durch die geringere Schichtdickenabhängigkeit der optischen Eigenschaften der Schaltelemente etwas gemildert. Bei kleinflächigen Flüssigkristallzellen ist überdies die Schichtdickentoleranz leichter einzuhalten. Darüberhinaus haben die dünnen Flüssigkristallzellen dieser bevorzugten Ausführungsform extrem kurze kurze Schaltzeiten.
Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Anmeldung können transmissiv, transflektiv oder reflektiv betrieben werden. Bevorzugt ist die transmissive oder transflektive, besonders bevorzugt die transmissi- ve Betriebsweise.
Transflektive Anzeigen ermöglichen es den Vorteile einer geringen Leistungsaufnahme der reflektiven Anzeigen mit dem einer guten Ablesbarkeit bei geringer Umgebungshelligkeit der transmissiven Anzeigen mit Hintergrundbeleuchtung zu verbinden.
Als Reflektoren können dielektrische oder metallische Schichten verwendet werden. Metallische Reflektorschichten sind bevorzugt. Bei Verwen- düng von metallischen Reflektoren kann eine größere Variation der optischen Verzögerung der Flüssigkristallschicht toleriert werden. Wird ein
ERZATZBLATT (REGEL 26) dielektrischer Spiegel verwendet ist die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht insbesondere bei den Schaltelementen ohne doppelbrechende Schicht im wesentlichen λ/4. Bei der Verwndung eines zweiten Li- nearpolarisators, zwischen der Flüssigkristallschicht und dem Reflektor wird bevorzugt ein dielktrischer Reflektor verwendet, welcher bevorzugt eine geringen Antei an depolarisierter Reflektion aufweist.
Besonders bevorzugte Kombinationen der optischen Verzögerung der Flüssigkristallschicht und der doppelbrecenden Schicht sind in folgenden Tabelle (Tabelle 1) zusammengestellt. In dieser Tabelle sind auch die bevorzugten Stellungen der Polarisatoen sowohl zueunander, als auch zur Vorzugsrichtung der Flüssigkristalle angegeben.
Tabelle 1 : Bevorzugten Parameterkombinatoinen
Figure imgf000021_0001
ERZATZBLATT REGEL 26) B) Reflektives Schaltelement mit zwei Polarisatoren
Figure imgf000022_0001
C) Reflektives Schaltelement mit einem Polarisator
Figure imgf000022_0002
Bemerkung: der Begriff λ/2-Platte in der obigen Tabelle schließt zwei λ/4- Platten ausdrücklich mit ein.
Der Winkel ΨPD beträgt bevorzugt 0° +/- 5°, besonders bevorzugt 0° +/- 2° und ganz besonders bevorzugt 0° +/- 1 °.
In der flogenden Tabelle (Tabelle 2) sind bevorzugte Kombinationen der optischen Verzögerungen der Flüssigkristallschicht und, soweit vorhanden, der doppelbrechenden Schicht mit den Verdrillungswinkeln der Flüssigkristallschicht zusammengestellt.
Tabelle 2: Bevorzugten Parameterkombinatoinen
A) Transmissives oder transflektives Schaltelemment mit dopplebrechen- der Schicht
Figure imgf000022_0003
ERZATZ3LATT (REGEL 26) B) Transmissives oder transflektives Schaltelemment ohne dopplebre- chende Schicht
Figure imgf000023_0001
Die Flüssigkristallschaltelemente gemäß der vorliegenden Erfindung wirken beim Anlegen einer Spannung als Lichtventile. Dies ist für die Flüssigkristallschaltelemente der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung z. B. in Abbildungen 1 und 2 dargestellt. Bei gekreuzten Polarisatoren ist das Schaltelement im spannungsfreien Zustand, dem „Aus-Zustand" lichtdurchlässig („normally white" oder auch positiver Kontrast genannt). Mit steigender angelegter Spannung wird zunächst eine Schwelle erreicht, ab der die Transmission abzunehmen beginnt. Dann nimmt die Transmission über einen relativ weiten Bereich der Spannung nahezu linear mit steigender Spannung ab. Mit höherer Spannung strebt die Transmission einem Grenzwert zu, es wird eine Sättigung erreicht.
Bevorzugt werden die Flüssigkristallschaltelemente so angesteuert, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht beim vollständigen Schalten auf 0 nm oder zumindest im wesentlichen auf 0 nm geht. Dies schließt selbstverständlich nicht die Ansreuerung von Graustufen mit den dafür benötigten Zwischenwerten aus.
Es versteht sich von selbst, daß zur weitern Verbesserung der optischen Eigenschaften, die Anzeigeelemente gemäß der vorliegenden Erfindung weitere optische Schichten enthalten können. Diese Schichten können etwa Kompensationsschichten sein, die insbesondere bei Anzeigeelementen mit von 0° verschiedener Verdrillung der Flüssigkristallschicht eingesetzt werden, oder auch das Licht, z. B. einer Hintergrundbeleuchtung, kollimie- rende Filme wie die sogennannte „brightness enhancement films" (BEF) oder cholesterische Zirkularpolarisatoren zur Ausnutzung der sonst vom Polarisator absorbierten Hälfte des Lichts der Hintergrundbeleuchtung.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Die Darstellung von farbigen Bildern mit den Anzeigeelementen gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene Art möglich. Bevorzugt wird eine Hintergrundbeleuchtung mit annähernd weißer Spektralverteilung verwendet und die Farbzerlegung durch einen Farbfilter vorgenommen. Die einzelnen Flüssigkristallschaltelemente werden dann als Lichtventile für die jeweilgen Grundfarben eingesetzt. Die Hintergrundbeleuchtung kann auch so an die spektrale Charakteristik des Farbfilters angepaßt sein, daß sie entsprechende Intensitätsmaxima in den jeweiligen Transmissionsbereichen hat. Die Farbdarstellung kann jedoch auch durch Dop- pelbrechungseffekte erreicht werden.
Bevorzugt arbeiten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelemente und insbesondere die reflektiven Schaltelemente im „normally white mode" (zur Polarisatorstellung vergleiche Abbildung 3 und die zugehörige Be- Schreibung).
Flüssigkristallmischungen, die in den erfindungsgemäßen Flüssigkristall- schaltelementen verwendet werden, enthalten bevorzugt aus 3 bis 27, besonders bevorzugt 10 bis 21 und ganz besonders bevorzugt 12 bis 18 Einzelverbindungen. Die bevorzugt eingesetzen Einzelverbindungen enthalten bevorzugt jeweils eine 1 ,4'- raπs- rans-Bicyclohexyleneinheit der Teilformel i:
Figure imgf000024_0001
mit
Z eine Einfachbindung, -CH2CH2- oder -CF2CF2- und n 1 oder 2.
Hierbei können bei einem der Cyclohexanringe auch eine oder bevorzugt zwei nicht benachbarte -CH2- Gruppen durch Sauerstoffatome oder zwei benachbarte -CH2- Gruppen durch eine -CH=CH-Gruppe ersetzt sein.
Im Fall von Verbindungen mit insgesamt nur zwei sechsgliedrigen Ringen kann gegebenenfalls auch einer der beiden Cyclohexanringe durch, gege-
ERZATZBLATT REGEL 26) bebenenfalls auch zweifach oder bevorzugt einfach lateral fluoriertes, 1 ,4- Phenylen ersetzt sein.
Bevorzugt enthalten die Flüssigkristellmischungen eine oder mehrere Ver- bindungen mit einer Struktureinheit der Formel i, worin n 2 ist.
Die in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelementen verwendeten Flüssigkristallmischungen enthalten bevorzugt
- eine Komponente A bestehend aus Verbindungen mit 2 sechsgliedri- gen Ringen,
- eine Komponente B bestehend aus Verbindungen mit 3 sechsgliedri- gen Ringen und gegebenenfalls
- eine Komponente C bestehend aus Verbindungen mit 4 sechsgliedri- gen Ringen.
Bevorzugt bestehen die Flüssigkristallmischungen im wesentlichen aus den Komponenten A, B und gegebenenfalls C.
Besonders bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere
dielektrisch neutrale Verbindungen der Formel I
Figure imgf000025_0001
worin
R > 11 n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen,
R12 n-Alkyl mit 1 bis 5 C-Atomen, 1 E-Alkenyl, bevorzugt Vinyl o- der n-Alkoxy mit 1 bis 6 C-Atomen
bedeutet, optional dielektrisch positive Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Formeln II und IT
Figure imgf000026_0001
worin
R )2"1 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 3 bis 7 bzw. 2 bis 8, bevorzugt 5 bis 7 bzw. 4 bis 6 C-Atomen,
eine Einfachbindung oder -CH2CH2-
und
X^ OCF3, CF3 oder CH2CH2CF3, bevorzugt CF3 oder CH2CH CF3
bedeuten,
Figure imgf000026_0002
worin
R< n-Akyl oder 1 E-Alkenyl mit 3 bis 7 bzw. 2 bis 8, bevorzugt mit 5 bis 7 bzw. 4 bis 6 C-Atomen,
eine Einfachbindung oder -CH2CH2-
OCF2H, OCF3 oder F, bevorzugt F,
ATZBLATT REGEL 26) und
Y2 und Z2 unabhängig voneinander H oder F,
bedeuten,
und
Verbindungen der Formel
Figure imgf000027_0001
worin
R31 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 7, bevorzugt 2 bis 5 C- Atomen,
Z31 und Z32 jeweils eine Einfachbindung von Z31 und Z32 und -
Ch2CH2- oder -CF2CF2- bevorzugt -CH2CH2- bedeuten kann, besonder bevorzugt jedoch beide eine Einfachbin- düng,
X3 OCF2, OCF3 oder F,
Y3 und Z3 unabhängig voneinander H oder F,
im Fall
X3 = OCF2 bevorzugt beide Y3 und Z3 F,
im Fall X3 = F bevorzugt beide Y3 und Z3 F,
ERZATZBLATT REGEL 26 im Fall
X3 = OCF3 bevorzugt einer von Y3 und Z3 F, der andere H,
optional eine oder mehrere Verbindungen ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln IV und V
Figure imgf000028_0001
worin
R* n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 5, bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen
Figure imgf000028_0002
X4 OCF2H, OCF3 oder F, bevorzugt F oder OCF3,
Y4 und Z4 unabhängig voneinander H oder F,
im Fall
X = F und
Bevorzugt beide Y4 und Z4 F
Figure imgf000028_0003
im Falle
X = OCF3 und besonders bevorzugt im Fall
Einer von Y3 und Z3 F, der andere H.
Figure imgf000028_0004
ERZATZBLATT REGEL 26
Figure imgf000029_0001
worin
R5 n-Alkyl oder 1 E-Alkenyl mit 2 bis 5 C-Atomen
Z5 eine Einfachbindung oder -CH2CH2-,
X5 F, OCF3 oder OCF2H,
Y5 und Z5 unabhängig voneinander H oder F,
bevorzugt
Xü, Y' und Z3 alle F
bedeuten
optional eine oder mehrere Verbindungen mit hohem Klärpunkt ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln VI bis XI
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
Figure imgf000029_0004
ERZATZBLATT (REGEL 26)
Figure imgf000030_0001
worin R71und R72, R81und R82, R91und R92, R10 sowie R11 jeweils unab- hängig voneinander die oben bei Formeln I für R11 und R12 gegebene Bedeutung haben ,
L81, L91 H oder F bedeiten und
X10, Y10und Z10 sowie X11, Y11und Z11 jeweils unabhängig voneinander die oben bei Formeln III für X3, Y3, und Z3 gegebene Bedeutung haben.
Bevorzugt enthalten die Flüssigkristallmischungen gemäß der vorliegenden Anmeldung 4 bis 36 Verbindungen, besonders bevorzugt 6 bis 25 Verbindungen und ganz besonders bevorzugt 7 bis 20 Verbindungen.
Besonders bevorzugte Flüssigkristallmischungen enthalten eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Verbindungen der Tabelle 3 und insbesonders bevorzugt jeweils eine oder mehrere Verbindungen von mindestens drei, bevorzugt von mindestens vier, verschiedenen der in der folgenden Tabelle 3 aufgeführten Formeln. Tabelle 3: Bevorzugte Verbindungen
Figure imgf000031_0001
CCPC-nm
Figure imgf000031_0002
CPCC-n-m,
Figure imgf000031_0003
CCOC-n-m
Figure imgf000031_0004
CH-nm
Figure imgf000031_0005
CCP-nF.F.F
F,
Figure imgf000031_0006
CCP-nOCF2.F.F
Figure imgf000032_0001
CCP-nOCF3
Figure imgf000032_0002
CCP-nOCF3.F
Figure imgf000032_0003
CCZU-n-F
Figure imgf000032_0004
DCZG-n-OT
Figure imgf000032_0005
CEDU-n-F
Figure imgf000033_0001
CCH-nm
Figure imgf000033_0002
CCH-nOm
Figure imgf000033_0003
CC-n-V
Figure imgf000033_0004
CCH-nCF3
Figure imgf000033_0005
CCH-n2T
Figure imgf000033_0006
ECCH-nCF3
Figure imgf000033_0007
PCH-nF
ERZATZBLATT REGEL 26)
Figure imgf000034_0001
CCG-(c n)m-F
Figure imgf000034_0002
CCTTCC-n-m-l-k
Figure imgf000034_0003
CCOlC-n-T oder CHO-nT
Figure imgf000034_0004
CC-n-(T l)m
Figure imgf000034_0005
CC-n-(T)m
Figure imgf000034_0006
CCS-n
Figure imgf000034_0007
CC-n-(S)m
ERZATZBLATT (REGEL 26) Der Temperaturbereichder nematischen Phase erstreckt sich bevorzugt von -20 °C bis 60 °C, besonders bevorzugt von -30 °C bis 70 °C und ganz besonders von -40 °C bis 80 °C. Die Doppelbrechung beträgt bevorzugt von 0.040 bis 0.070, besonders bevorzugt von 0.050 bis 0,065 und ganz besonders bevorzugt von 0,054 bis 0,063. Die Rotationsviskosität beträgt bevorzugt 60 bis 170 m Pa s., besonders bevorzugt 80 bis 150 m Pa s und ganz besonders bevorzugt 90 bis 139 m Pa s. Die Schwellenspannung (V10) in den erfindungsgemäßen Schaltelementen beträgt bevorzugt 0,9 V bis 2,7 V, besonders bevorzugt 1 ,1 V bis 2,5 V und ganz besonders bevor- zugt 1 ,2 V bis 2,0 V. Die Summenschaltzeiten für das Schalten zwischen
V10 und V90 und zurück in den erfindungsgemäßen Schaltelementen betragen bevorzugt höchstens als 100 ms, besonders bevorzugt höchstens als 80 ms, ganz besonders bevorzugt 60 ms oder weniger. Für schnellere Anwendungen betragen die Summenschaltzeiten 50 ms oder weniger, bevorzugt 45 ms oder weniger, besonders bevorzugt 40 ms oder weniger, insbesondere 40 ms oder weniger und gans besonders bevorzugt 30 ms oder weniger.
Des weiteren lassen sich die bevorzugten Parameter der Flüssigkristallmi- schungen durch den Fachmann leicht anhand der unten gezeigten Beispiele ersehen. Insbesondere sind die bevorzugten Bereiche der physikalischen Eigenschaften der Flüssigkristallmischungen und deren Kombinationen, diejenigen die sich aus den durch die Werte der Beispiele abgedeckt werden.
Besonders bevorzugt bestehen die Flüssigkristalmischungen im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formenl I, II, II' und III bis XI.
Die in den Flüssigkristallschaltelementen gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten Flüssigkristallmedien bestehen bevorzugt aus 3 bis 35 Verbindungen, besonders bevorzugt aus 4 bis 25, ganz besonders bevorzugt aus 5 bis 20 und insbesondere bevorzugt aus 6 bis 15 Verbindungen.
Der bevorzugte d/P Bereich ist von -0,25 bis 0,25. Für möglichst kleine Ansteuerspannungen ist ein d/P im Bereich von -0,1 bis 0,1 , besonders von 0, bevorzugt. Zur optimalen Darstellung vom Graustufen und zur Unterdrückung von inversem Kontrast sind d/P-Werte mit einem Betrag von 0,1 bis 0,25, besonders von 0,15 bis 0,24, bevorzugt.
In der vorliegenden Anmeldung gilt.wenn nicht ausdrücklich anders vermerkt:
- Die physikalischen Eigenschaften wurden bestimmt wie beschrieben in: Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals, Descripti- on of the Measurement Methods ,Hrg. W. Becker, Status Nov. 1997,
- alle physikalischen Daten sind für eine Temperatur von 20 °C gegeben,
- alle Temperaturen sind in °C und alle Temperaturdifferenzen in Differenzgrad gegeben,
- alle Konzentrationsangaben sind in Massen-%, - Δn (Δn = nn - n±) bezieht sich auf 589,3 nm,
- Δε (Δε = ε|| - εj.) bezieht sich auf 1 kHz,
- γ^ Rotationsviskosität,
- kii: elastische Konstanten,
- λ ist 576 nm, - V0: Kapazitive Schwelle oder auch Freedericksz-Schwelle,
- Virj: Schwellenspannung (für 10% relativen Kontrast, Θ = 0°),
- V50: Mittgrauspannung (für 50% relativen Kontrast, Θ = 0°),
- V90: Sättigungsspannung (für 90% relativen Kontrast, Θ = 0°),
- τdeiay: Totzeit von 0% bis 10% Änderung der relativen Kontrasts, - τriSe: Anstiegszeit von 10% bis 90% Änderung der relativen Kontrasts,
- τon: Einschaltzeit von 0% bis 90% Änderung der relativen Kontrasts,
- τ0ff: Ausschaltzeit von 90% bis 10% Änderung der relativen Kontrasts,
- τSUm: Summenschaltzeit = τon + τ0ff,
- Φ bzw. Φ': Betrachtungswinkel in der Anzeigeebene, - Θ: Betrachtungswinkel von der Anzeigenormale,
- φ: Verdrillungswinkel des Flüssigkristalldirektors zwischen den beiden Substraten,
- φ: Anstell-(Tilt-)winkel des Flüssigkristalldirektors,
- φ0: Anstell-(Tilt-)winkel des Flüssigkristalldirektors an der Substratober- fläche bzw. an der Orientierungsschicht,
ERZATZBLATT REGEL 26) - φM: Anstell-(Tilt-)winkel des Flüssigkristalldirektors in der Mitte der Flüssigkristallschicht,
- ψPP (identisch mit ΨpA): Winkel zwischen den Transmissionsachsen der Polarisatoren, - ψPD: Winkel zwischen der Transmissionsachse der Polarisators und der schnellen Achse der Doppelbrechenden Schicht,
- ΨpL bzw. ΨAL.: Winkel zwischen der Transmissionsachse des Polarisators bzw. des Analysators und der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmaterials am jeweils benachbarten Substrat, - die elektrooptischen Eigenschaften und Schaltzeiten wurden mit einer Rechteckwechselspannungsansteuerung mit eine Frequenz von 60 Hz bestimmt,
- die angegebenene Spannungswerte sind quadratisch gemittelte Werte („root mean Square (rms) values"), - „im wesentlichen 0" bedeutet, sofern nicht anders angegeben, 0 +/- 1 , bevorzugt 0 +/- 0,1 und besonders bevorzugt 0 +/- 0,1 ,
- „im wesentlichen" im Zusammenhang mit physikalischen Eigenschaften bedeutet, sofern nicht anders angegeben, mit einer Abweichung von nicht mehr als +/- 10 %, bevorzugt +/- 5% und besonders bevorzugt +/- 2% des jeweiligen Werts,
- „im wesentlichen bestehend aus" bedeutet, sofern nicht anders angegeben, daß der Anteil weiterer Bestandteile nicht mehr als 10 %, bevorzugt nicht mehr als 5 % und besonders bevorzugt nicht mehr als
2 % beträgt, - die in der vorliegenden Anmeldung gegebenen Zahlenwerte sind, sofern nicht anders angegeben, auf +/- eine Einheit in der letzen gegebenen Stelle genau,
- Grenzen der angegebenen Bereiche sind, soweit nicht anders angegeben, inklusive, bevorzugt jedoch exclusive, - >= bzw. <= , >/= bzw. </=, sowie > bzw. < heißen jeweils kleiner oder gleich, bzw. größer oder gleich und
- +/- heißt plus oder minus.
Die Rotationsviskosität der nematischen Flüssigkristallmischung ZLI-4792 (Merck KGaA) bei 20 °C betrug mit dem kalibrierten Rotationsviskosimeter 133 mPa-s.
ERZATZBLATT REG Die elektooptischen Eigenschaften wurden in Testzellen aus der eigenen
Fertigung der Merck KGaA untersucht:
Schichtdicke:
Glas: 1 ,1 mm dickes Borosilikatglas (Pilkington) ITO: 100 Ohm / Quadratzoll (Ω / Square inch)
Orientierungsschicht: AL-1054 von Japan Synthetic Rubber, Japan,
Tiltwinkel: 1 ° bis 2° (bestimmt mit Flüssigkristallmaterial ZLI-4792 der
Merck KgaA, Deutschland,
Verdrillungswinkel: 0° (Glasplatten antiparallel gerieben), d/P: 0 (undotiert).
Die optischen und elektrooptischen Eigenschaften der Testzellen wurden in kommerziellen Geräten der Firma Autronic-Melchers, Karlsruhe, Deutschland (DMS 301 und DMS 703) und zusätzlich in einem selbsther- gestellten Gerät der Merck KGaA, jeweils unter Verwendung von weißem
Licht vermessen. Das selbst hergestellte Gerät benutzt einen Photomul- tiplier als Detektor und einen Filter zur Anpassung der Ansprechempfindlichkeit des Detektors an die Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges.
Die λ/4-Schicht wurde bei dem selbsthergestellten Gerät der Merck KGaA als Plättchen fest im Strahlengang montiert. Bei den Messungen mit dem DMS 703 wurde ein λ/4-Film aus flüssigkristallinem Polymer der Merck Ltd, Großbritannien verwendet.
In der vorliegenden Anmeldung und insbesondere in den Beispielen werden die Flüssigkristallverbindungen mit Abkürzungen bezeichnet. Die Kodierung der Strukturen ist offensichtlich und erfolgt nach den Tabellen A und B. Alle Gruppen CnH2n+1, CmH2m+1 C|H2|+1 and CkH2k+ι sind geradketti- ge Alkylketten mit n, m, I, bzw. k Kohlenstoffatomen. Die Kodierung in Tabelle B ist selbsterklärend. Tabelle A zeigt nur die jeweilgen Kerngerüste der Strukturen. Die einzelnen Verbindungen werden durch die Angabe der Bezeichnung des Kerns gefolgt durch eine mittels Bindestrich abgetrennte Bezeichnung für die Substituenten Ri, R2, Li und L2 die im Folgenden ge- geben wird:
ERZATZBLATT REGEL 26
Figure imgf000039_0001
Tabelle A:
Figure imgf000040_0001
PYP PYRP
Figure imgf000040_0002
BCH CBC
Figure imgf000040_0003
CCH CCP
Figure imgf000040_0004
CP CPTP
Figure imgf000040_0005
CEPTP
Figure imgf000040_0006
D ECCP
Figure imgf000041_0001
CECP EPCH
Figure imgf000041_0002
HP ME
Figure imgf000041_0003
PCH PDX
Figure imgf000041_0004
PTP BECH
Figure imgf000041_0005
EBCH CPC
Figure imgf000041_0006
EHP
Figure imgf000042_0001
BEP
Figure imgf000042_0002
ET
Tabelle B:
Figure imgf000042_0003
PTP-n(O)mFF
Figure imgf000042_0004
T15 K3n
ERZATZBLATT (REGEL 26)
Figure imgf000043_0001
M3n BCH-n.FX
Figure imgf000043_0002
Inm
Figure imgf000043_0003
C-nm C15
Figure imgf000043_0004
CB15
CnH2n*1 \ / \ ° / \ ° / \ / CmH2m+1
CBC-nm
Figure imgf000043_0005
CBC-nmF
Figure imgf000043_0006
CCN-nm G3n
ERZATZBLATT (REGEL 26)
Figure imgf000044_0001
CCEPC-nm
Figure imgf000044_0002
CCPC-nm
Figure imgf000044_0003
CPCC-n-m
Figure imgf000044_0004
CH-nm
Figure imgf000044_0005
HD-nm
Figure imgf000044_0006
HH-nm
Figure imgf000044_0007
NCB-nm
Figure imgf000044_0008
OS-nm
Figure imgf000045_0001
CHE
Figure imgf000045_0002
ECBC-nm
ECCH-nm CCH-n1 EM
Figure imgf000045_0004
T-nFN B-nO.FN
Figure imgf000045_0005
CVCC-n-m
Figure imgf000045_0006
CVCP-n-m
Figure imgf000045_0007
CVCVC-n-m
Figure imgf000045_0008
CP-V-N
ERZATZBLATT (REGEL 26)
Figure imgf000046_0001
CC-n-V
Figure imgf000046_0002
CCG-V-F
Figure imgf000046_0003
CPP-nV2-m
Figure imgf000046_0004
CCP-V-m
Figure imgf000046_0005
CCP-V2-m
Figure imgf000046_0006
CPP-V-m
Figure imgf000046_0007
CPP-nV-m
ERZATZBLATT REGEL 26)
Figure imgf000047_0001
CPP-V2-m
Figure imgf000047_0002
CC-V-V
CH3-CH=CH^ >— ( -CH=CH2
CC-1V-V
Figure imgf000047_0003
CC-1V-V1
Figure imgf000047_0004
CC-2V-V
Figure imgf000047_0005
CC-2V-V2
CH3- -CH2-CH=CHW M V -CH= =CH-< CC-2V-V1
Figure imgf000047_0006
CC-V1-V
Figure imgf000047_0007
CC-V1-1V
Figure imgf000048_0001
CC-V2-1V
Figure imgf000048_0002
PCH-n(O)mFF
Figure imgf000048_0003
CCP-n(O)mFF
Cn H2n+1 -COO < O "CmH2m+1
CCPC-nm
Figure imgf000048_0004
CPCC-n-m,
Figure imgf000048_0005
CCOC-n-m
Figure imgf000048_0006
CH-nm
ERZATZBLATT (REGEL 26)
Figure imgf000049_0001
CCP-nF.F.F
Figure imgf000049_0002
CCP-nOCF3
Figure imgf000049_0003
CCP-nOCF3.F
Figure imgf000049_0004
CCZU-n-F
Figure imgf000050_0001
DCZG-n-OT
Figure imgf000050_0002
CEDU-n-F
Figure imgf000050_0003
CCH-nm
Figure imgf000050_0004
CCH-nOm
1
Figure imgf000050_0005
CC-n-V
Figure imgf000050_0006
CCH-nCF3
CCH-n2T
ERZATZBLATT
Figure imgf000051_0001
ECCH-nCF3
Figure imgf000051_0002
PCH-nF
cyc (CnH2r 1)— (CH2 2)'m O
CCG-(c n)m-F
Figure imgf000051_0003
CCTTCC-n-m-l-k
Figure imgf000051_0004
CCOlC-n-T oder CHO-nCF3
Figure imgf000051_0005
CC-n-(T l)m
Figure imgf000052_0001
CC-n-(S)m
Die Flüssigkristallmischungen der vorliegenden Erfindung enthalten bevor¬
15 zugt:
- vier oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabellen A und B und/oder
- fünf oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Ver- 2 bindungen der Tabelle B und/oder
- zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle A.
Im folgenden wird der Effekt der vorliegenden Erfindung anhand von Ab- 25 bildungen und Beispielen illustriert und mit dem Stand der Technik verglichen.
Beispiele
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken. Die beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch bevorzugt und belegen den Variationsbereich der verschiedenen Parameter der Flüssigkristallschaltelemente ebenso wie die der Flüssigkristallmischungen und ihrer Zusammensetzung. Der Fachte mann kann den Beispielen direkt bevorzugte Bereiche für diese Bedingungen und Eigenschaften entnehmen.
ERZATZBLATT R Beispiel 1
Es wurde ein Flüssigkristallschaltelement mit antiparalleler Randorientierung und einer Polyimidorientierungsschicht, einem Twistwinkel von 0° und einem Oberflächentiltwinkel von 1 ,4° realisiert. Das Schaltelement enthielt eine λ/4-Schicht und gekreuzte Polarisatoren, die einen Winkel von 45° zur Reiberichtung der Substrate einnahmen. Der Aufbau des Flüssigkris- tallschaltelements entspicht dem in Abbildung 1 dargestellten Aufbau. Die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht betrug 0,277 μm. Die Zusammensetzung der verwendeten Flüssigkristallmischung ist in der folgenden Tabelle, gemeinsam mit den Eigenschaften der Mischung als solcher, sowie den charakteristischen Spannungen im erfindungsgemäßen Schaltelement angegeben.
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 5,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CH-33 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +68,0 °C
CH-35 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0602
CCP-2F.F.F 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +10,3
CCZU-2-F 6,0 γi (20 °C) = 161 m Pa s
CCZU-3-F 16,0 d • Δn = 0,277 μm
CCZU-5-F 6,0 Twist = 0°
CDU-2-F 10,0 V0 (20 °C) = 0,99 V
CDU-3-F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,29 V
CDU-5-F 8,0 V50 (20 °C) = 1 ,76 V
CCH-3CF3 9,0 V90 (20 °C) = 3,15 V
CCH-5CF3 12,0
CCPC-34 4,0
Σ 100,0
Zunächt wurde das Flüssigkristallschaltelement bezüglich seiner Transmission bei Variation des Analysatorwinkels untersucht. Das Ergebnis ist in Abbildung 3 dargestellt. Die optische Verzögerung betrug 277 nm. Es ist zu erkennen, daß im spannugsfreien Zustand bei parallelen Polarisatoren, also jeweils bei Winkeln ΨPP von 0°, 180° und 360° minimale Transmission auftritt und, daß diese minimale Transmission bis fast auf 0 % hinunter geht. Diese einander identischen Polarisationstellungen ent- sprechen dem „normally black" Modus. Bei gekreuzten Polarisatoren, also bei Winkeln ΨPP von 90° und 270°, die dem „normally white" Modus entsprechen, tritt im Gegensatz dazu die maximale Transmission auf.
Dann wurde die elektrooptische Kennlinie unter verschiedenen Betrach- tungswinkeln sowohl mit dem selbst hergestellten Gerät, als auch mit dem Gerät von Autronic-Melchers aufgenommen. Die mit dem selbst hergestellten Gerät erhaltenen Ergebnisse für zwei Zellen im „normally black mode" bei zwei Betrachtungswinkeln Θ (Θ = 0° und Θ = 30°) im Quadrant mit dem besten Kontrast (Φ = -45°) sind in beispielhaft Abbildung 4 darge- stellt. Die Definition der Betrachtungswinkel Θ und Φ ist in Abbildung 2 gezeigt.
In Abbildung 2 ist die Definition der Betrachtungswinkel in der Ebene der Anzeige (Φ bzw. Φ') und senkrecht zum Lot (Θ) dargestellt.
In Abbildung 4 sind die erhaltenen Transmissions-Spannungskennlinien für zwei Schaltelemente gezeigt. Die Ergebnisse der verschidenen Zellen waren so gut reproduzierbar, daß sie jeweils in einer einzigen Kurve wiedergegeben werden. Es werden zwei Kurven gezeigt. Die erste Kurve zeigt die Ergebnisse für die zwei verschiedenen Zellen für Θ = 0°. Die zweite Kurve gilt für Θ = 30° und Φ = -45°. Sie zeigt deutlich den flacheren Anstieg der Kennlinie bei einem größeren Blickwinkel Θ.
Die maximale Transmission im vollständig geschalteten Zustand beträgt ca. 45 %. Sie wird im wesentlichen von der Transmission der Polarisatoren bestimmt. Bei hohen Ansteuerspannungen von ca. 6 bis 7 V wird eine sehr hohe Transmission erreicht. Die minimale Transmission hängt überwiegend vom Polarisationsgrad der verwendeten Polarisatoren ab.
Anschließend wurde die spektrale Verteilung der Transmission für das mit verschiedenen Spannungen angesteuerte Schaltelement bestimmt. Die
ERZ Ergebnisse sind in Abbildung 7 dargestellt. Hier sind die Wellenlängenabhängigkeiten der Transmission des erfindungsgemäßen Flüssigkristall- schaltelements als durchgehende Kurven im Vergleich zu denen einer TN- Anzeige mit d-Δn = 0,5 μm aus Vergleichsbeispiel 1 (gestrichelte Kurven) dargestellt. Die drei Sätze von Kurven entsprechen den Ansteuerspannungen für 10, 50 und 90% relativen Kontrast. Es fällt auf, daß die spektrale Verteilung in beiden Schaltelementen nahezu identisch ist, und, daß das Spektrum annähernd farblos ist. Allenfalls ist eine geringfügige Abnahme der integralen Transmission bei dem erfindungsgemäßen Element gegen- über dem TN-Schaltelement zu beobachten.
Danach wurde die Transmission des angesteuerten Elements in der Halbkugel über dem Element mit dem Gerät von Autronic-Melchers vermessen, wie in Abbildung 8b) dargestellt. Abbildung 8b) zeigt die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelements aus dem vorliegenden
Beispiel 1 und Abbildung 8a) die des konventionellen TN-Schaltelements des Vergleichsbeispiels 1.
Bei Abbildung 8 wurde die Darstellung in Polarkoordinaten gewählt (zur Definition siehe Abbildung 2). Die Transmission wird für jeden Punkt in der
Halbkugel über dem Flüssigkristallschaltelement bei einer festen Ansteuerspannung, die zu einer minimalen Transmission von 10% führt, bestimmt. Punkte gleicher Transmission sind mit dem gleichen Grauton gekennzeichnet. Die Isotransmissionslinien sind gestaffelt in Abständen von jeweils 10% absolut. Der dunkelste Bereich entspricht einer Transmission von 0 % bis 10 % einschließlich, der nächste graue Bereich von mehr als 10 % bis 20% einschließlich, der hellgraue Bereich von mehr als 20 % bis 30 % einschließlich und so weiter, wobei immer die untere Grenze ausschließlich und die oberen Grenze einschließlich ist. Die weiteren Bereiche mit einer Transmission über 30 % sind nicht grau getönt.
Im direkten Vergleich der Abbildungen 8b) und 8a) fällt die deutlich geringere Blickwinkelabhängigkeit der Transmission des erfindungsgemäßen Schaltelements in Abbildung 8b) deutlich ins Auge.
ATZBLATT REGEL 26) Schließlich wurden Isokontrastmessungen an Flüssigzellen gemäß der vorliegenden Erfindung und an Vergleichszellen mit dem Gerät von Autronic-Melchers durchgeführt. Hierbei wurden als die beiden Ansteuerspannungen die Schwellenspannung (V10) und die Sättigungsspannung (V90) der jeweiligen Zelle verwendet. Die Ergebnisse sind in Abbildung 9 dargestellt.
Die beiden Ansteuerspannungen betrugen für die Zelle des vorliegenden Beispiels 1 ,13 V und 2,64 V. Das Ergebnis ist in Abbildung 9a) dargestellt. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 7, 5, 3, 2 und 1. Das maximale Kontrastverhältnis betrug hier 9,6 und das minmale Kontrastverhältnis 0,58. Somit ist die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrastverhältnisses (CR, Englisch: „contrast ratio") über den gesamten Blickwinkelbereich sehr gering. Es tritt mit CRmm = 0,58 nur ein gemäßigter inverser Kontrast auf. Wobei als inverser Kontrast Kontrastverhätsverhältnisse kleiner als 1 bezeichnet werden.
Abbildung 9c) zeigt zum direkten Vergleich die Ergebnisse für das TN- Schaltelement des Vergleichsbeispiels 1. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 10, 7, 5, 3, 2 und 1. Hier tritt ein deutlicher inverser Kontrast auf.
Es wurden ferner Schaltzeiten für verschiedene Schaltspannungen bestimmt. Exemplarische Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgelistet. Insbeson- dere im Vergleich mit den Ergebnissen für das TN-Schaltelement des Vergleichsbeispiels 1 sind die überraschend kurzen Schaltzeiten der erfindungsgemäßen Schaltelemente bemerkenswert. Die Schaltzeiten wurden unter drei verschiedenen Ansteuerbedingungen ermittelt. In den ersten beiden Serien wurden die Schaltzeiten für einen Wechsel von einer Span- nung von 0 Volt auf einen festen Wert und zurück bestimmt. In der ersten
Serie war die Spannung des eingeschalteten Zustands 9,9 Volt und in der zweiten Serie 5,0 Volt. In der dritten Serie wurde von V10 nach Vgo und zurück geschaltet. Dies entspicht dem Schalten einer Anzeige zwischen zwei Graustufen. Die Ergebnisse sind in in der folgenden Tabelle (Tabelle 4) zusammengestellt.
ERZATZ Tabelle 4: Schaltzeiten
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Verqleichsbeispiel 1
Analog zu Beispiel 1 wurde ein Flüssigkristallschaltelement hergestellt und untersucht, nun jedoch ein TN-Schaltelement mit einer optischen Verzögerung von 0,50 μm, ohne weitere doppelbrechende Schicht, mit gekreuzten Polarisatoren, die auch zu den Reiberichtungen gekreuzt waren.
Die Zusammensetzung der verwendeten Flüssigkristallmischung ist in der folgenden Tabelle gezeigt, ebenso wie die Eigenschaften der Mischung und die charakteristischen Spannungen des TN-Elements.
ER Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
BCH-2F.F 9,0 Klärpunkt T (N,I) = +69,5 °C
BCH-3F.F 9,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,1039
BCH-3F.F.F 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +10,2
BCH-5F.F.F 7,0 γι (20 °C) = 156 m Pa s
CGU-2-F 10,0 d • Δn = 0,50 μm
CGU-3-F 9,0 Twist = 90°
CCP-3F.F.F 10,0 V0 (20 °C) = 0,94 V
CCP-5F.F.F 6,0 V10 (20 °C) = 1 ,08 V
CCZU-2-F 4,0 V50 (20 °C) = 1 ,35 V
CCZU-3-F 13,0 V90 (20 °C) = 1 ,72 V
CCG-V-F 15,0
BCH-32 3,0
Σ 100,0
Die elektrooptische Kennlinie des TN-Schaltelements ist in Abbildung 5 dargestellt. Es wurden Zellen bei Θ = 0° untersucht. Die Ergebnisse waren identisch. Im Vergleich mit Abbildung 4 zeigt Abbildung 5, daß die Kennlinien des TN-Schaltelement mit d-Δn von 0,5 μm (entsprechend dem 1. Minimum nach Gooch und Tarry) dieses Vergleichsbeispiels 1 deutlich steiler und somit ungünstiger zu Darstellung von Graustufen sind, als die des erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelements des Beispiels!
Hierbei ist zu beachten, daß sowohl im „normally white mode" als auch im „normally black mode" die Verringerung der Steilheit der Kennlinie der erfindungsgemäßen Schaltelemente gegenüber dem Stand der Technik bei großen Spannungen am stärksten ausgeprägt ist. Da das menschliche Auge auf Transmissionsänderungen im Bereich geringer Transmission (also geringerer Helligkeit) empfindlicher reagiert als im Bereich großer Transmission (also größerer Helligkeit) ist der Effekt bei im "normally white" Modus günstiger als im "normally black" Modus, da er im "normally white" Modus im Bereich geringerer Transmission auftritt.
ZBLATT REGEL 26 Die spektrale Verteilung der Transmission ist in Abbildung 7 direkt mit der des Elements des Beispiels 1 verglichen und wurde bereits bei Beispiel 1 diskutiert.
Abbildung 8a) zeigt die Isotransmissionsergebnisse für dieses Vergleichsbeispiel 1 , die unter denselben Bedingungen erhalten wurden wie die Ergebnisse für Beispiel 1. Die Ergebnisse wurden bereits bei Beispiel 1 diskutiert.
Abbildung 9c) zeigt die Isokontrastergebnisse die unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 erhalten wurden. Die beiden Ansteuerspannungen betrugen 1 ,07 V und 1 ,71 V, entsprechend Vι0 bzw. V90. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 10, 7, 5, 3, 2 und 1. Das maximale Kontrastverhältnis betrug 15, das minimale Kontrastverhältnis 0,43. Somit ist offensichtlich die
Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts deutlich stärker ausgeprägt als bei den Schaltelementen der Beispiele 1 und 2. Außerdem tritt ein deutlicher inverser Kontrast auf. Das scheinbar größere maximale Kontrastverhälnis im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 ist vermutlich auf die Meßbe- dingngen zurückzuführen. Bei separaten Messungen der Transmission unter senkrechter Beobachtung und unter Ansteuerung mit ausreichend hohen Spannungen wurde für alle drei Arten von Schaltelementen der selbe Kontrast bestimmt.
Die Schaltzeiten sind in Tabelle 4 mit aufgenommen. Wie aus der Tabelle
4 eindeutig hervorgeht ist die Summenschaltzeit des erfindungsgemäßen Schaltelements bei jeder der drei Ansteueuerbedingungen nahezu halbiert gegenüber der des konventionellen TN-Schaltelements. Dies ist um so ü- berraschender, da beide Schaltelemente die selbe Schichtdicke (jeweils 4,8 μm) aufweisen. Auch die Rotationsvikositäten können die beobachte Änderung der Schaltzeiten nicht erklären. Die Rotationsviskosität der Flüssigkristallmischung des Beispiels 1 ist fast genau so groß wie die der Flüssigkristallmischung des Vergleichsbeispiels 1. Sie ist sogar um ca. 3 % größer, woraus eher eine entsprechende geringe Steigerung der Schalt- zeiten für das erfindungsgemäße Schaltelement zu erwarten gewesen wäre. Beispiel 2
Es wurde ein Schaltelement wie das des Beispiels 1 hergestellt, wobei der Aufbau bis auf eine Ausnahme. Es wurde keine λ/4-Schicht verwendet.
Das Schaltelement hatte sowohl im selbst hergestellten Gerät, als auch im Gerät von Autronic-Melchers nahezu dieselben elektrooptischen Kennlie- nien bei einem Betrachtungswinkel von 0° wie das des Beispiels 1. Auch der maximale Kontrast war praktisch identisch mit dem des Beispiels 1.
Die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts war bei visueller Begutachtung hervorragend. Dies wurde durch Messung der Isokontrastkurven unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 bestätigt. Wie bei Beispiel 1 betrugen die beiden Ansteuerspannungen 1 ,13 V und 2,64 V. Das Ergebnis ist in Abbildung 9b) dargestellt. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für die selben Kontrastverhältnisse wie bei Abbildung 9a), wobei lediglich die letzte Kurve entfällt, also für 7, 5, 3 und 2. Das maximale Kontrastverhältnis betrug hier 10,0, das minmale 1 ,08. Also trat unter diesen Bedingungen überhaupt kein inverser Kontrast auf.
Der direkte Vergleich zwischen den Werten für die Schaltelemente der Beispiele 1 und 2 ergibt folgendes. Bezogen auf den Betrachtungswinkel Θ hat Beispiel 2 eindeutig den breiteren, also besseren, Blickwinkelbereich. Auch bezüglich der integralen Betrachtung ist das Element des Beispiels 2 dem des Beispiels 1 leicht überlegen. Im Gegensatz dazu, ist der Bickwin- kelbereich des Elements des Beispiels 1 in Bezug auf den Betrachtungswinkel Φ deutlich besser. Dies ist insbesondere im Bereich des Quadranten mit dem gerigsten Kontrastes zu erkennen. Dadurch ist der Blickwinkelbereich des Schaltelements des Beispiels 1 deutlich stärker zentro- symmetrisch. Beispiel 3
Es wurde ein Schaltelement wie in Beispiel 1 mit λ/4-Platte realisiert. Allerdings wurde hier als Flüssigkristallmaterial ZLI-4792, ein Handelsprodukt der Merck KGaA verwendet. Dieses Material hat eine Doppelbrechung von
0,0969. Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht betrug 5,1 μm. Die elektrooptische Kennlinie für ein „normally black" Schaltelement (mit parallelen Polarisatoren) wurde unter einem Betrachtungswinkel von Φ = -45° und Θ = 10° bestimmt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Ergeb- nis ist in Abbildung 6 dargestellt.
In dieser Abbildung 6 ist im Vergleich die Kennlinie eines TN- Schaltelements mit d-Δn von 0,50 μm und eines erfindungsgemäßen Schaltelements beide mit nahezu derselben kapazitiven Schwelle, auch Freedericksz Schwelle genannt, dargestellt. Die Kurven wurden unter Beobachtungswinkeln von Θ = 10°, Φ = -45° erhalten. Im direkten Vergleich mit diesem Flüssigkristallschaltelement aus dem Stand der Technik fällt auf, daß bei nahezu unveränderter maximaler Transmission das erfindungsgemäße Schaltelement sowohl eine deutlich geringere Steilheit auf- weist als das vergleichbare TN-Schaltelement, als auch keinerlei Anzeichen von inversem Kontrast zeigt. Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße Schaltelement deutlich besser zur Darstellung von Graustufen und insbesondere von Farbstufen.
Vergleichsbeispiel 2
Analog zu Beispiel 3 wurde ein Schaltelement mit ZLI-4792 realisiert, diesmal jedoch ein TN-Schaltelement im ersten Transmissionsminimum (optische Verzögerung 0,50 μm), wie in Vergleichsbeispiel 1 realisiert. Wie in Beispiel 3 wurde die elektrooptische Kennlinie bei einem Betrachtungswinkel von Φ = -45° und 0 = 10° bestimmt. Das Ergebnis ist zum Vergleich mit dem des Beispiels 3 in Abbildung 6 dargestellt.
Das Auftreten des inversen Kontrasts, also die Umkehr der Steigung der elektrooptischen Kennlinie mit steigender Spannung ist bei der Kurve für
ERZATZBLATT REGEL 26 das TN-Schaltelement ab einer Spannuing von etwa 2,4 Volt deutlich zu erkennen. Im Gegensatz dazu, verläuft die Kennlinie des erfindungsgemäßen Schaltelements deutlich flacher, hat also eine geringere Steigung (auch Steilheit genannt), die für die Darstellung von Graustufen besser geeignet ist. Darüberhinaus tritt unter diesem Blickwinkel bei dem erfindungsgemäßen Schaitelement überhaupt kein inverser Kontrast auf.
In Abbildung 6 wird die Kennlinie des erfindungsgemäßen Flüssigkristall- schaltelements mit der des TN-Schaltelements aus Vergleichsbeispiel 1 dargestellt. Beide Schaltelemente weisen nahezu die gleiche kapazitiven Schwelle, auch Freedericksz Schwelle genannt, auf. Die Kurven wurden unter Beobachtungswinkeln von Θ = 10° und Φ = -45° erhalten. Im direkten Vergleich mit diesem Flüssigkristallschaltelement aus dem Stand der Technik fällt auf, daß bei nahezu unveränderter maximaler Transmission das erfindungsgemäße Schaltelement sowohl eine deutlich geringere
Steilheit aufweist als das vergleichbare TN-Schaltelement, als auch keinerlei Anzeichen von inversem Kontrast zeigt. Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße Schaltelement deutlich besser zur Darstellung von Graustufen und insbesondere von Farbstufen.
Im Folgenden werden weitere Beispiele (Nr. 4 bis 63) für erfindungsgemäße Schaltelemente und Flüssigkristallmischungen in Kurzform gegeben. Dabei werden für die Schaltelemente zur Vereinfachung lediglich die charakteristischen Spannungen V10, V50 und V90 angegeben, die aus den e- lektrooptischen Kennlinien für „normally white" Schaltelente nach Beispiel
1 , wie dort beschreiben, bestimmt wurden.
ERZATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 4
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 14,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-303 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +76,0 °C
CCH-501 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0597
CCP-2F.F.F 10,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,5
CCP-3F.F.F 12,0 γi (20 °C) [m Pa s]
CCP-5F.F.F 4,0 V10 (20 °C) = 1 ,80 V
CCZU-2-F 5,0 V50 (20 °C) = 2,48 V
CCZU-3-F 16,0 V90 (20 °C) = 4,44 V
CCZU-5-F 5,0
CCH-301 18,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
Beispiel 5
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 6,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-34 5,0 Klärpunkt T (N,I) = +75,0 °C
CCH-501 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CCP-2F.F.F 12,0 Δε (1 kHz 20 °C) = +6,4
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,60 V
CCP-5F.F.F 5,0 V50 (20 °C) = 2,23 V
CCZU-2-F 6,0 V90 (20 °C) = 3,95 V
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 5,0
CCH-301 18,0
CH-35 2,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 6
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-3CF3 8,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-5CF3 12,0 Klärpunkt T (N,I) = +72,0 °C
CC-5-V 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0578
CCH-303 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,5
CCH-501 12,0 γi (20 °C) = 129 m Pa s
CCP-2F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,72
CCP-3F.F.F 6,0 V50 (20 °C) = 2,34 V
CCZU-2-F 6,0 V90 (20 °C) = 4,13 V
CCZU-3-F 19,0
CCZU-5-F 6,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CCPC-34 3,0
Σ 100,0
Beispiel 7
Zusammensetzung KonzJ% Eigenschaften
CC-5-(S)3 10,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-301 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,5 °C
CCH-303 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0568
CCH-501 14,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,8
CCP-2F.F.F 12,0 γι (20 °C) = 142 m Pa s
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,64 V
CCZU-2-F 6,0 V50 (20 °C) = 2,23 V
CCZU-3-F 22,0 V90 (20 °C) = 3,98 V
CCZU-5-F 6,0
CH-33 3,0
CCPC-34 4,0
100,0 Beispiel 8
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 14,0 Klärpunkt T (N,I) = +76,0 °C
CCH-301 18,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0608
CCH-303 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,5
CCH-501 5,0 V10 (20 °C) = 1 ,77 V
CCP-2F.F.F 10,0 V90 (20 °C) = 4,28 V
CCP-3F.F.F 12,0
CCP-5F.F.F 4,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 5,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
Beispiel 9
Zusammensetzung Koπz./% Eigenschaften
CC-5-V 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +75,5 °C
CCH-301 18,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0596
CCH-34 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,4
CCH-501 6,0 V10 (20 °C) = 1 ,63 V
CCP-2F.F.F 12,0 V90 (20 °C) = 3,91 V
CCP-3F.F.F 12,0
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 5,0
CH-35 2,0
CH-45 3,0
Σ 100,0 Beispiel 10
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-501 12,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CH-33 4,0 Klärpunkt T (N,I) = +81 ,0 °C
CH-35 4,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0610
CH-43 4,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,9
CCP-2F.F.F 9,0 γi (20 °C) = 154 m Pa s
CCZU-2-F 6,0 V10 (20 °C) = 1 ,49 V
CCZU-3-F 16,0 V90 (20 °C) = 3,55 V
CCZU-5-F 6,0
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 11 ,0
CCH-3CF3 7,0
CCH-5CF3 8,0
CCPC-34 4,0
Σ 100,0
Beispiel 11
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
ECCH-5CF3 20,0 Klärpunkt T (N,I) = +74,0 °C
CC-5-V 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0585
CCH-303 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,5
CCH-501 12,0 γi (20 °C) = 141 m Pa s
CCP-2F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,79 V
CCP-3F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 4,27 V
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 19,0
CCZU-5-F 6,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CCPC-34 3,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 12
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 10,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCP-20CF3 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +77,0 °C
CCP-40CF3 4,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0608
CCP-2F.F.F 11 ,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,4
CCP-3F.F.F 11 ,0 V10 (20 °C) = 1 ,91 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 4,66 V
CCP-20CF3.F 9,0
CCZU-2-F 5,0
CZU-3-F 10,0
CCPC-34 3,0
CC-5-(T)5 15,0
CC-5-(T1)5 10,0
Σ 100,0
Beispiel 13
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-501 12,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CH-33 3,0 Klärpunkt T(N,I) = +81,5 °C
CH-35 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CH-43 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,4
CH-45 3,0 γι (20°C) = 160m Pas
CCP-2F.F.F 9,0 V0(20°C)= 1,22 V
CCZU-2-F 6,0 Vι0(20βC) = 1,51 V
CZU-3-F 15,0 V50 (20 °C) = 2,03 V
CZU-5-F 6,0 V90 (20 °C) = 3,59 V
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 9,0
CDU-5-F 3,0
CCH-3CF3 7,0
CCH-5CF3 8,0
CCPC-34 4,0
Σ 100,0
Beispiel 14
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 17,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 14,0 Klärpunkt T (N,I) = +81 ,0 °C
CCH-34 4,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0598
CH-33 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,1
CH-35 3,0 V10 (20 °C) = 1 ,65 V
CH-43 3,0 V90 (20 °C) = 3,96 V
CCPC-34 4,0
CCZU-2-F 4,0
CCZU-3-F 17,0
CCZU-5-F 5,0
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 9,0
CDU-5-F 8,0
Σ 100,0
ERZATZBLAT Beispiel 15
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 14,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-34 4,0 Klärpunkt T (N,I) = +78,0 °C
CC-5-V 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0601
CCP-2F.F.F 10,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,6
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,72 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 4,17 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 5,0
CCP-20CF3.F 2,0
CCH-3CF3 10,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CH-43 3,0
CH-45 2,0
Σ 100,0
L 26 Beispiel 16
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 16,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +95,5 °C
CCH-35 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0608
CCH-5CF3 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,5
CCP-2F.F.F 10,0 V10 (20 °C) = 2,26 V
CCP-3F.F.F 8,0 V90 (20 °C) = 5,41 V
CCZU-2-F 4,0
CCZU-3-F 13,0
CCZU-5-F 4,0
CCPC-33 3,0
CCPC-34 4,0
CCPC-35 4,0
CCOC-3-3 3,0
CCOC-4-3 5,0
CCOC-3-5 2,0
Σ 100,0
Beispiel 17
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 14,0 Klärpunkt T (N,I) = +71 ,0 °C
CCH-303 18,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0593
CCH-501 4,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,0
CCH-34 6,0
CCH-35 6,0
CCP-20CF3 5,0
CCP-40CF3 5,0
CCP-50CF3 7,0
CCP-2F.F.F 12,0
CCP-3F.F.F 15,0
CCP-5F.F.F 8,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 18
Zusammensetzung Konz./%. Eigenschaften
CC-5-V 14,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-303 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +76,0 °C
CCH-501 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0597
CCP-2F.F.F 10,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,5
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,80 V
CCP-5F.F.F 4,0 V90 (20 °C) = 4,44 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 5,0
CCH-301 18,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
Beispiel 19
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 6,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-34 5,0 Klärpunkt T (N,I) = +75,0 °C
CCH-501 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CCP-2F.F.F 12,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,4
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,60 V
CCP-5F.F.F 5,0 V90 (20 °C) = 3,94 V
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 5,0
CCH-301 18,0
CH-35 2,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 20
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 4,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,0 °C
CCH-34 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0601
CCH-501 7,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,6
CCP-2F.F.F 11 ,0 V10 (20 °C) = 1 ,57 V
CCP-3F.F.F 12,0 V90 (20 °C) = 3,89 V
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 6,0
CCH-301 20,0
CH-35 2,0
CCP-20CF2.F.F 2,0
Σ 100,0
Beispiel 21
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 23,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,0 °C
CCH-303 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0610
CCH-501 4,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,1
CCP-30CF3 3,0 V10 (20 °C) = 2,10 V
CCP-40CF3 3,0 V90 (20 °C) = 5,05 V
CCP-50CF3 3,0
CCP-2F.F.F 5,0
CCP-3F.F.F 10,0
CCP-5F.F.F 8,0
CC-5-V 16,0
CCP-30CF3.F 6,0
CCP-50CF3.F 8,0
CCP-30CF2.F.F 4,0
CCP-50CF2.F.F 4,0
Σ 100,0 Beispiel 22
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 23,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,0 °C
CCH-303 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0610
CCH-501 4,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,1
CCP-30CF3 3,0 V10 (20 °C) = 2,10 V
CCP-40CF3 3,0 V90 (20 °C) = 5,05 V
CCP-50CF3 3,0
CCP-2F.F.F 5,0
CCP-3F.F.F 10,0
CCP-5F.F.F 8,0
CC-5-V 16,0
CCP-30CF3.F 6,0
CCP-50CF3.F 8,0
CCP-30CF2.F.F 4,0
CCP-50CF2.F.F 4,0
Σ 100,0
Beispiel 23
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 16,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-301 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +86,0 °C
CCH-303 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0606
CCH-501 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,0
CCP-2F.F.F 7,0 yi (20 °C) = 123 m Pa s
CCP-3F.F.F 5,0 V10 (20 °C) = 2,18 V
CCZU-2-F 4,0 V90 (20 °C) = 5,30 V
CCZU-3-F 13,0
CCZU-5-F 4,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-43 2,0
CH-45 3,0
CCPC-34 3,0
CCPC-35 2,0
CCP-50CF2.F.F 7,0
PCH-7F 5,0
Σ 100,0
Beispiel 24
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 20,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +95,0 °C
CC-5-V 11 ,5 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CDU-2-F 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,0
CDU-3-F 6,0 γi (20 °C) = 127 m Pa s
CDU-5-F 3,0 V10 (20 °C) = 2,31 V
CCZU-2-F 3,0 V90 (20 °C) = 5,55 V
CCZU-3-F 11 ,0
CCZU-5-F 3,0
CH-33 3,0
CH-35 2,0
CH-43 2,5
CCPC-33 5,0
CCPC-34 4,0
CCPC-35 4,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 25
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 18,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCH-501 8,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0602
CCH-34 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,9
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CH-45 3,0
CCPC-34 3,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 17,0
CCZU-5-F 5,0
CDU-2-F 11 ,0
CDU-3-F 12,0
CDU-5-F 7,0
Σ 100,0
Beispiel 26
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 12,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-501 8,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CC-5-V 8,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0606
CCP-2F.F.F 10,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,3
CCP-3F.F.F 12,0
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 17,0
CCZU-5-F 5,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CH-43 3,0
CCH-3CF3 7,0
CCPC-33 2,0
Σ 100,0
ERZATΣBLATT RE EL 6 Beispiel 27
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 14,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-501 11 ,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCP-2F.F.F 10,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0607
CCP-3F.F.F 13,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,5
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 17,0
CCZU-5-F 5,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CH-43 3,0
CCPC-33 3,0
CCH-3CF3 8,0
Σ 100,0
Beispiel 28
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 4,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,0 °C
CCH-34 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0601
CCH-301 20,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +6,6
CCH-501 7,0
CH-35 2,0
CCP-2F.F.F 11 ,0
CCP-3F.F.F 12,0
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 6,0
CCP-20CF2.F.F 2,0
Σ 100,0 Beispiel 29
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 17,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-501 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CC-5-V 14,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0605
CCP-2F.F.F 10,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,7
CCP-3F.F.F 10,0 γi (20 °C) = 104 m Pa s
CCP-5F.F.F 5,0 V0 (20 °C) = 1 ,50 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 18,0
CCZU-5-F 6,0
CH-33 3,0
CH-35 3,0
CH-43 3,0
Σ 100,0
Beispiel 30
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 18,0 Klärpunkt T (N,I) = +81 ,0 °C
CCH-501 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CC-5-V 14,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,5
CCP-2F.F.F 9,0
CCP-3F.F.F 13,0
CCP-5F.F.F 6,0
CCZU-2-F 4,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 5,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-43 2,0
CH-45 3,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 31
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 16,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-301 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +86,0 °C
CCH-303 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0606
CCH-501 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,0
CCP-2F.F.F 7,0 V10 (20 °C) = 2,18 V
CCP-3F.F.F 5,0 V90 (20 °C) = 5,30 V
CCZU-2-F 4,0
CCZU-3-F 13,0
CCZU-5-F 4,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-43 2,0
CH-45 3,0
CCPC-34 3,0
CCPC-35 2,0
CCP-50CF2.F.F 7,0
PCH-7F _ 5,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT R Beispiel 32
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 20,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +95,0 °C
CC-5-V 11 ,5 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0604
CDU-2-F 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,0
CDU-3-F 6,0 γi (20 °C) = 127 m Pa s
CDU-5-F 3,0 V10 (20 °C) = 2,31 V
CCZU-2-F 3,0 V90 (20 °C) = 5,53 V
CCZU-3-F 11 ,0
CCZU-5-F 3,0
CH-33 3,0
CH-35 2,0
CH-43 2,5
CCPC-33 5,0
CCPC-34 4,0
CCPC-35 4,0
Σ 100,0
co co cn cn o cn o cn
Π
J
π -
Figure imgf000083_0001
co co ro ro cn cn o cn o cn
Figure imgf000084_0001
Beispiel 37
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 7,0 Übergang T(S,N)< -30,0 °C
CCH-301 5,0 Klärpunkt T(N,I) = +82,0 °C
CCH-303 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0630
CCH-501 14,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,0
CCP-2F.F.F 12,0 V10(20°C)= 1,69 V
CCP-3F.F.F 12,0 V90 (20 °C) = 4,08 V
CCP-5F.F.F 4,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 22,0
CCZU-5-F 6,0
CH-33 2,0
CH-35 3,0
CH-45 2,0
Σ 100,0
Beispiel 38
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-303 11,0 Übergang T(S,N)< -30,0 °C
CCH-501 17,0 Klärpunkt T(N,I) = +83,5 °C
CH-33 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0624
CH-35 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,7
CH-45 3,0 γi (20°C) = 151 m Pas
CCP-5F.F.F 3,0 V10(20°C) = 1,51 V
CCZU-2-F 6,0 V90 (20 °C) = 3,64 V
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 6,0
CCPC-34 2,0
CDU-2-F 10,0
CDU-3-F 12,0
CDU-5-F 8,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 39
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 19,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CC-5-V 17,0 Klärpunkt T (N,I) = +76,5 °C
CCP-20CF3 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0639
CCP-40CF3 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +5,2
CCP-2F.F.F 11,0 γi (20 °C) = 92 m Pa s
CCP-3F.F.F 11 ,0 Vo (20 °C) = 1 ,50 V
CCP-5F.F.F 6,0 V10 (20 °C) = 1 ,87 V
CCP-20CF3.F 9,0 V90 (20 °C) = 4,59 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 7,0
CCPC-34 3,0
Σ 100,0
Beispiel 40
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 20,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CC-5-V 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +70,5 °C
CCP-20CF3 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0620
CCP-40CF3 5,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,4
CCZU-2-F 5,0 Vo (20 °C) = 1 ,23 V
CCZU-3-F 8,0 V10 (20 °C) = 1 ,52 V
CCPC-34 4,0 V90 (20 °C) = 3,71 V
CDU-2-F 12,0
CDU-3-F 14,0
CDU-5-F 10,0
Σ 100,0 Beispiel 41
Zusammensetzung KonzJ% Eigenschaften
CCH-3CF3 9,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-5CF3 12,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCH-302 10,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0633
CCP-2F.F.F 12,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,9
CCP-3F.F.F 11 ,0 V10 (20 °C) = 1 ,72 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 4,13 V
CCP-20CF3.F 3,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
CCPC-34 5,0
CH-35 6,0
Σ 100,0
Beispiel 42
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CH-33 4,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CH-35 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +82,0 °C
CCP-2F.F.F 10,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0645
CCZU-2-F 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +11 ,2
CCZU-3-F 16,0 V10 (20 °C) = 1 ,35 V
CCZU-5-F 6,0 V90 (20 °C) = 3,26 V
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 11 ,0
CDU-5-F 8,0
CCH-3CF3 11 ,0
CCH-5CF3 9,0
CCPC-33 4,0
CCPC-34 3,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT R Beispiel 43
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-501 7,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CH-33 4,0 Klärpunkt T(N,I) = +81,0 °C
CH-35 4,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0624
CH-43 4,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +9,5
CCP-2F.F.F 12,0 γi (20°C) = 180mPas
CCZU-2-F 6,0 V10 (20 °C) = 1,34 V
CCZU-3-F 16,0 V90 (20 °C) = 3,23 V
CCZU-5-F 6,0
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 11,0
CDU-5-F 6,0
CCS-3 8,0
CCS-5 7,0
Σ 100,0
Beispiel 44
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 14,0 Übergang T(S,N)< -30,0 °C
CC-5-V 5,0 Klärpunkt T(N,I) = +79,5 °C
CH-33 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0640
CH-35 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +9,7
CH-45 3,0 V0(20°C) = 1,04 V
CCP-2F.F.F 8,0 V10 (20 °C) = 1,33 V
CCZU-2-F 6,0 V90 (20 °C) = 3,25 V
CCZU-3-F 19,0
CCZU-5-F 6,0
CCPC-34 1,0
CDU-2-F 11,0
CDU-3-F 12,0
CDU-5-F 9,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 45
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
ECCH-5CF3 21 ,0 Klärpunkt T (N,I) = +82,0 °C
CC-5-V 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0654
CH-33 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,5
CCP-2F.F.F 12,0 γi (20 °C) = 165 m Pa s
CCP-3F.F.F 12,0 Vio (20 °C) = 1 ,58 V
CCP-5F.F.F 5,0 V90 (20 °C) = 3,88 V
CCP-20CF3.F 6,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 20,0
CCZU-5-F 6,0
CCPC-34 4,0
Σ 100,0
Beispiel 46
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-303 11 ,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 17,0 Klärpunkt T (N,I) = +84,5 °C
CH-33 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0628
CH-35 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +9,2
CH-45 3,0 Vio (20 °C) = 1 ,58 V
CCP-5F.F.F 3,0 V90 (20 °C) = 3,83 V
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 6,0
CCPC-34 2,0
CEDU-3-F 15,0
CEDU-5-F 15,0
Σ 100,0 Beispiel 47
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-501 7,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CH-33 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +86,0 °C
CH-35 3,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0645
CH-43 3,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +10,2
CCP-2F.F.F 7,0 Vio (20 °C) = 1 ,44 V
CCP-3F.F.F 5,0 V90 (20 °C) = 3,44 V
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 15,0
CCZU-5-F 6,0
CDU-2-F 9,0
CDU-3-F 9,0
CDU-5-F 6,0
CCH-3CF3 7,0
CCH-5CF3 8,0
CCPC-34 3,0
CCPC-33 3,0
100,0
ERZATZBLATT Beispiel 48
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 5,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-501 16,0 Klärpunkt T (N,I) = +86,0 °C
CCP-2F.F.F 12,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0622
CCP-3F.F.F 12,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +4,8
CCP-5F.F.F 6,0 Vio (20 °C) = 2,10 V
CCP-20CF3 5,0 V90 (20 °C) = 4,98 V
CCP-40CF3 6,0
CCP-20CF3.F 9,0
CH-33 4,0
CH-35 3,0
CH-43 3,0
CH-45 3,0
CCPC-34 4,0
CCH-3CF3 6,0
CCH-5CF3 6,0
Σ 100,0
Beispiel 49
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-5CF3 10,0 Übergang T (S,N) < -30,0 °C
CCH-34 5,0 Klärpunkt T (N,I) = +79,5 °C
CC-5-V 16,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0650
CCP-2F.F.F 12,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,4
CCP-3F.F.F 10,0 γi (20 °C) = 1 13 m Pa s
CCP-5F.F.F 7,0 Vio (20 °C) = 1 ,67 V
CCP-20CF3.F 12,0 V90 (20 °C) = 4,08 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 16,0
CCZU-5-F 5,0
CCPC-34 2,0
Σ 100,0 Beispiel 50
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CCH-3CF3 3,0 Klärpunkt T (N,I) = +75,0 °C
CCH-5CF3 8,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0644
CCP-2F.F.F 11 ,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +10,1
CCP-3F.F.F 10,0 V10 (20 °C) = 1 ,42 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 3,47 V
CCP-20CF3.F 4,0
CCP-40CF3 8,0
CDU-2-F 10,0
CDU-3-F 12,0
CDU-5-F 10,0
CCOC-3-3 4,0
CCOC-3-3 8,0
Σ 100,0
Beispiel 51
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +81 ,0 °C
CC-5-V 11 ,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0653
CC-3-2T 9,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,7
CC-5-2T 9,0 Vι0 (20 °C) = 1 ,70 V
CCP-2F.F.F 11 ,0 V90 (20 °C) = 4,20 V
CCP-3F.F.F 11 ,0
CCP-5F.F.F 6,0
CCP-40CF3 6,0
CCP-20CF3.F 5,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 52
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 5,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CC-5-V 8,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0642
CCH-3CF3 6,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,8
CCH-5CF3 8,0 V10 (20 °C) = 1 ,68 V
CCP-2F.F.F 11 ,0 V90 (20 °C) = 4,08 V
CCP-3F.F.F 11 ,0
CCP-5F.F.F 6,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
CCP-20CF3.F 8,0
CCP-40CF3 4,0
CCOC-4-3 5,0
CCOC-3-3 2,0
Σ 100,0
Beispiel 53
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +79,5 °C
CC-5-V 14,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0649
CCP-2F.F.F 11 ,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +9,5
CCP-3F.F.F 11 ,0 Vιo (20 °C) = 1 ,46 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 3,60 V
CCP-20CF3.F 6,0
CDU-2-F 10,0
CDU-3-F 14,0
CDU-5-F 10,0
CCOC-3-3 4,0
CCOC-4-3 8,0
Σ 100,0
ERZ Beispiel 54
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +78,5 °C
CC-5-V 15,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0652
CCH-5CF3 9,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +9,4
CCP-2F.F.F 11 ,0 Vio (20 °C) = 1 ,48 V
CCP-3F.F.F 11 ,0 V90 (20 °C) = 3,66 V
CCP-5F.F.F 6,0
CCP-40CF3 4,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
DCZG-2-OT 4,0
DCZG-3-OT 4,0
DCZG-5-OT 4,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT (REGEL 26) co co ro ro cn cn o cn o cn
Figure imgf000095_0001
Beispiel 57
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 5,0 Übergang T (S,N) < -40,0 °C
CC-5-V 6,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,5 °C
CCH-3CF3 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0644
CCH-5CF3 8,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +7,9
CCP-2F.F.F 11 ,0 γi (20 °C) = 124 m Pa s
CCP-3F.F.F 12,0 V10 (20 °C) = 1 ,65 V
CCP-5F.F.F 5,0 V90 (20 °C) = 4,06 V
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 15,0
CCZU-5-F 4,0
CCP-20CF3.F 10,5
CCP-40CF3 6,5
CCOC-4-3 4,0
CCOC-3-3 2,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 58
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-3CF3 8,0 Klärpunkt T (N,I) = +81 ,0 °C
CCH-5CF3 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0655
CCH-301 9,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,7
CCP-2F.F.F 8,0 Vio (20 °C) = 1 ,56 V
CCP-3F.F.F 13,0 V90 (20 °C) = 3,77 V
CCP-5F.F.F 5,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 8,0
CCZU-5-F 5,0
CCP-30CF3.F 8,0
CCP-50CF2.F.F 8,0
CDU-3-F 9,0
CCOC-3-3 5,0
CPCC-2-3 4,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 59
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-3CF3 9,0 Übergang T (S,N) = < -30,0 °C
CCH-5CF3 7,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCH-34 5,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0652
CCP-2F.F.F 11 ,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,6
CCP-3F.F.F 12,0 γi (20 °C) = 144 m Pa s
CCP-5F.F.F 5,0 Vio (20 °C) = 1 ,58 V
CCP-20CF3 4,0 V90 (20 °C) = 3,88 V
CCP-30CF3 2,0
CCP-40CF3 7,0
CCP-20CF3.F 10,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 15,0
CCZU-5-F 4,0
CCTTCC-5-5-5-5 4,0
Σ 100,0
Beispiel 60
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Übergang T (S,N) = < -40,0 °C
CCH-501 8,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCH-5CF3 8,0 Δn (589 nm, 20 °C) = +0,0656
CCP-2F.F.F 11 ,0 Δε (1 kHz, 20 °C) = +8,4
CCP-3F.F.F 11 ,0 V10 (20 °C) = 1 ,57 V
CCP-5F.F.F 6,0 V90 (20 °C) = 3,89 V
CCP-40CF3 8,0
CCP-20CF3.F 10,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
CHO-3CF3 6,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 61
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-34 6,0 Übergang T (S,N) = < -40,0 °C
CCH-501 10,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCH-5CF3 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = 0,0653
CCP-2F.F.F 11 ,0 Vι0 (20 °C) = 1 ,41 V
CCP-3F.F.F 11 ,0 V90 (20 °C) = 3,45 V
CCP-5F.F.F 6,0
CCP-20CF3.F 8,0
CCZU-2-F 6,0
CCZU-3-F 14,0
CCZU-5-F 6,0
DCZG-2-OT 4,0
DCZG-3-OT 4,0
DCZG-5-OT 4,0
CCOC-3-3 4,0
Σ 100,0 Beispiel 62
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CC-5-V 18,5 Klärpunkt T (N,I) = +70,0 °C
CCH-303 6,0 Δn (589 nm, 20 °C) = 0,0650
CCH-501 6,0 V10 (20 °C) = 1 ,56V
CCP-2F.F.F 12,0 V90 (20 °C) = 3,93 V
CCP-3F.F.F 13,0
CCP-5F.F.F 5,0
CCP-20CF2.F.F 10,0
CCP-30CF2.F.F 10,0
CCZU-2-F 5,0
CCZU-3-F 10,0
PCH-7 4,5
Σ 100,0
ERZATZBLATT REGEL 26 Beispiel 63
Zusammensetzung Konz./% Eigenschaften
CCH-301 11 ,5 Übergang T (S,N) = < -30,0 °C
CCP-2F.F.F 10,0 Klärpunkt T (N,I) = +80,0 °C
CCP-3F.F.F 13,0 Δn (589 nm, 20 °C) = 0,0653
CCP-5F.F.F 5,0 γi (20 °C) = 161 m Pa s
CCZU-2-F 5,0 Vι0 (20 °C) = 1 ,54 V
CCZU-3-F 16,0 V90 (20 °C) = 3,76 V
CCZU-5-F 4,0
CCP-20CF2.F.F 5,0
CCP-30CF2.F.F 6,0
CCP-50CF2.F.F 6,0
CH-33 3,0
CH-35 2,0
CH-43 2,5
CCH-3CF3 7,0
CCH-5CF3 4,0
Σ 100,0
ERZATZBLATT RE EL 26 Abbildungen
Abbildung 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Flüs- sigkristallschaltelements mit gekreuzten Polarisatoren.
Abbildung 1 a) zeigt die Anordnung der wesentlichsten Bestandteile der Schaltelemente der ersten bevorzugten Ausführungsform und den Strahlengang in Seitenansicht. Es bedeuten:
BL: Hintergrundbeleuchtung (back light),
P: Polarisator, bzw. Analysator (die Transmissionsrichtung ist duch die jeweiligen Balken gekennzeichnet.), z: Normale zur Anzeigenoberfläche, n 1 1 : Vorzugsrichtung des Flüssigkristalldirektors in der Mitte der Schicht zwichen den Substraten (nicht gezeigt), entspricht der Richtung des Außerordentlichen Brechungdindex (n0) und ΠJL: Richtung senkrecht zur Vorzugsrichtung des Flüssigkristalldirektors in der Mitte der Schicht zwichen den Substraten (in x- Achse und in z-Achse), entspricht der Richtung des ordentli- chen Brechungsindex (ne).
Abbildung 1 b) zeigt die Orientierung der relevanten Achsen in Aufsicht. Die Symbole aus Abbildung 1 a werden auch hier verwendet, soweit sinnvoll.
Abbildung 2 zeigt die Definition der Betrachtungswinkel in der Ebene der Anzeige (Φ bzw. Φ') und senkrecht zum Lot (Θ).
Abbildung 3 zeigt die Transmission durch die in Abbildung 1 gezeigte Anordnung, wobei jedoch der Winkel des Polarisators zum 2. Polarisator Ψp variiert wurde. Die optische Verzögerung (d • ΔΠ)LC betrug 277 nm.
ERZATZBLATT R Abbildung 4 stellt die Transmissions-Spannungskennlinie eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelements im „normally black mode" nach Beispiel 1 dar. Die Parameter sind wie im Text angegeben. Es werden zwei Kurven gezeigt die für zwei verschiedene Zellen mit jeweils glei- chen Ergebnissen erhalten wurden. Die Kurven wurden für Θ = 0°und für
Θ = 30° und Φ = -45° erhalten.
Abbildung 5 zeigt, ähnlich wie Abbildung 4 die Kennlinien eines Flüssigkristallschaltelements, hier jedoch eines TN-Schaltelements mit d-Δn von 0,5 μm (entsprechend dem 1. Minimum nach Gooch und Tarry) des Vergleichsbeispiels 1. Die Kurve gibt die Ergebnisse von zwei verschiedenen Zellen bei Θ = 0° wieder.
Abbildung 6 stellt die Kennlinie eines TN-Schaltelements mit d-Δn von 0,50 μm im Vergleich mit der eines erfindungsgemäßen Schaltelements beide mit nahezu derselben kapazitiven Schwelle, auch Freedericksz Schwelle genannt, unter einem Beobachtungswinkeln von Θ = 10°, Φ = - 45° dar.
Abbildung 7 zeigt die Wellenlängenabhängigkeit der Transmission des erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelements aus Beispiel 1 (durchgehende Kurven) im Vergleich zu der einer TN-Anzeige mit d-Δn = 0,50 μm aus Vergleichsbeispiel 1 (gestrichelte Kurven). Die drei Sätze von Kurven entsprechen den Ansteuerspannungen für 10, 50 und 90% relativem Kon- trast.
Abbildung 8 zeigt in zwei Teilen die Isokontransmissionskurven von zwei Flüssigkristallschaltelementen. Hier wurde die Darstellung in Polarkoordinaten gewählt, wie in Abbildung 2 definiert. Die Transmission wurde für je- den Punkt in der Halbkugel über dem Flüssigkristallschaltelement bei einer festen Ansteuerspannung die zu einer minimalen Transmission von 10% führt bestimmt. Punkte gleicher Transmission sind mit durch Isotransmissionslinien verbunden. Die Isotransmissionslinien sind in Abständen von jeweils 10 % absolut gestaffelt. Gebiete mit einer Transmission im Bereich des selben vielfachen von 10 % sind dem gleichen Grauton gekennzeichnet. Der dunkelste Bereich entspricht einer Transmission von 0 % bis
26 10 %, einschließlich, der nächste graue Bereich von mehr als 10 % bis 20% einschließlich, der hellgraue Bereich von mehr als 20 % bis 30 % einschließlich und so weiter. Die weiteren Bereiche sind nicht graugetönt.
Abbildung 8a) zeigt die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 1.
Abbildung 8b) zeigt die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Flüssigkristallschaltelements aus Beispiel 1.
Abbildung 9 zeigt in drei Teilen die Isokontrastkurven für drei verschiedene Schaltelemente. Wie in Abbildung 8 wurden Polarkoorduinaten verwendet. Alle drei Sätze von Isokontrastkurven wurden für Ansteuerung mit zwei Spannungen die den beiden charakteristischen Spannungen Vι0 und Vg0 für das jeweilige Schaltelement entsprechen erhalten. Die Kurven verbin- den Punkte gleichen Kontrastverhältnisses. Die Kontrastverhältnisse nehmen, angefangen mit der kürzesten, geschlossenen Kurve, suzessive nach außen hin ab. Der bevorzugte Quadrant mit dem höchsten Kontrastverhältnis bei Φ = -45°(entspicht 315°) liegt in der Abbildung rechts unten.
Abbildung 9a) zeigt die Ergebnisse für das erfindungsgemäße Schaltelement des Beispiels 1. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 7, 5, 3, 2 und 1.
Abbildung 9b) zeigt die Ergebnisse für das erfindungsgemäße Schaltele- ment des Beispiels 2. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 7, 5, 3 und 2.
Abbildung 9c) zeigt die Ergebnisse für das TN-Schaltelement des Vergleichsbeispiels 1. Die einzelnen Kurven stehen von innen nach außen sukzessive für Kontrastverhältnisse von 10, 7, 5, 3, 2 und 1.
ERZATZBLATT (REGEL 26

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkristallschaltelement umfassend eine Flüssigkristallschicht mit einer Ausgangsorientierung, die im wesentlichen parallel zu den Sub- strafen und im wesentlichen unverdrillt ist, mindestens einen Polarisator, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, das im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit negativer dielektrischer Anisotropie im wesentlichen parallel zu den Substraten und im Fall von Flüssigkristallmaterialien mit positiver dielektrischer Anisotropie im wesentli- chen senkrecht zu den Substraten orientiert ist und gegebenenfalls mindestens eine doppelbrechende Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht eine optische Verzögerung [(d-Δn) c] im Bereich von 0,05 μm bis 0,46 μm aufweist.
2. Flüssigkristallschaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Linearpolarisator enthält.
3. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrillungswinkel der Flüs- sigkristallschicht (φ) im Bereich von -25° bis +25° liegt.
4. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht von ihrem Ausgangswert auf im wesentlichen 0 nm geschaltet wird oder werden kann.
5. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein transmissives oder um ein transflektives Flüssigkristallschaltelement handelt.
6. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht von 0,20 μm bis 0,37 μm beträgt.
ERZATZBLATT (REGEL 26)
7. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht von 0,07 μm bis 0,17 μm beträgt.
8. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine doppelbrechende Schicht enthält.
9. Flüssigkristallschaltelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es eine λ/4-Schicht , eine λ/2-Schicht oder zwei λ/4-Schichten enthält.
10. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der doppelbrechenden Schicht oder der doppelbrechenden Schichten
[(d-Δn)os] entweder im wesentlichen der Hälfte oder im wesentlichen dem Doppelten der optischen Verzögerung der Flüssigkristallschicht entspricht [(d-Δn)Lc]-
11. Flüssigkristallschaltelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht von 0,20 μm bis 0,37 μm beträgt und das Flüssigkristallschaltelement eine λ/4-Schicht enthält.
12. Flüssigkristallschaltelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht von 0,07 μm bis 0,17 μm beträgt und das Flüssigkristallschaltelement eine λ/2-Schicht oder zwei λ/4-Schichten enthält.
13. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement keine doppelbrechende Schicht enthält.
14. Flüssigkristallschaltelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich- net, daß der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallschicht (φ) von -6° bis
+6° beträgt.
15. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verzögerung der Flüssigkristallschicht im vollständig geschalteten Zustand 0 nm bis
80 nm, bevorzugt 0 nm bis 40 nm beträgt.
16. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht eine positive dielektrische Anisotropie aufweist.
17. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es im normally white mode betrieben werden kann.
18. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein reflektives Flüssigkristallschaltelement handelt.
19. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein transmissives
Flüssigkristallschaltelement handelt.
20. Flüssigkristallschaltelement nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht eine ne- gative dielektrische Anisotropie aufweist.
21. Elektrooptische Flüssigkristalldarstellungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flüssigkristallschaltelement oder mehrere Flüssigkristallschaltelemente nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20 enthält.
22. Elektrooptische Flüssigkristalldarstellungseinrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von Flüssigkristall- schaltelementen enthält und diese in Matrixform angeordnet sind.
ERZATZBLATT (REGEL 26)
23. Elektrooptische Flüssigkristalldarstellungseinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschaltelemente mittels einer Matrix von aktiven elektrischen Schaltelementen angesteuert werden.
24. Verwendung eines elektrooptischen Flüssigkristallschaltelements oder mehrerer elektrooptischer Flüssigkristallschaltelemente nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20 in einer Flüssigkristalldarstellungs- einrichtung.
L 26
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