CN1708719A - 含有具有光学各向同性相的调制介质的电光学光调制元件和显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电光学光调制元件和涉及包含此类型元件的电光学显示器和显示系统，例如电视屏和计算机显示器。根据本发明的光调制元件包含介晶调制介质，它在光调制元件的操作期间处于光学各向同性相。除良好的对比度，低视角依赖性和非常短的响应时间以外，它们特别突出之处为相对低的驱动电压。根据本发明的电光学光调制元件包含在电极结构和介晶调制层之间的固体电介质层。本发明同样涉及用于电光学光调制元件中的介晶调制介质。

Description

含有具有光学各向同性相的调制介质的 电光学光调制元件和显示器
发明领域
本发明涉及光调制元件和涉及包含该元件的显示器和显示系统。光调制元件优选使用在某些温度下具有各向异性性能的调制介质，例如液晶。在一定的温度下操作光调制元件，在该温度下调制介质处于各向同性相，优选处于各向同性相或处于蓝色相，特别优选处于蓝色相。此类型的显示器描述于DE10217273.0和04.09.2002的DE10241301.0(迄今为止未公开的由本申请的申请人申请的另一项专利申请)。
本发明涉及电光学光调制元件和涉及包含此类型元件的电光显示器和显示系统，例如电视屏、计算机显示器等。根据本发明的光调制元件包含介晶(mesogenic)调制介质，该介晶调制介质在光调制元件的操作过程中处于各向同性相。除良好的对比度和对比度的低视角依赖性以外，它们特别的突出之处为非常短的响应时间，特别是对于移动图像的显示，例如，在电视或监视器应用中，同时在相对低的操作电压时。
特别地，本发明涉及电光学光调制元件和涉及包含此类型元件的具有改进可靠性的电光学显示器和显示系统。
目的和现有技术
常规电光学液晶显示器一般地说是已知的。它们在一定温度下操作，在该温度下调制介质处于介晶相(mesophase)，一般为光学各向异性介晶相。在大多数显示器类型中，调制介质在向列相下使用。在介晶相下，调制介质已经具有各向异性性能，例如，双折射(Δn)。刚好当施加电场时，不诱导这些各向异性性能。最普及的是TN(“扭转向列”)和STN(“超扭转向列”)显示器。这些显示器中的液晶电池含有在液晶介质的两个相对侧上的衬底上的电极。电场因此基本垂直于液晶层。首先提及的显示器特别与用于具有大信息容量和高分辨率的显示器寻址的TFT(“薄膜晶体管”)结合使用，例如用于便携式计算机和笔记本计算机。近来渐增地使用，特别地在便携式计算机显示器中，IPS(“平面内切换”，例如DE4000451和EP0588568)类型或者VAN(“垂直排列向列”)类型的液晶显示器。VAN显示器是ECB(“电控双折射”)显示器的变体。在MVA(“多域垂直排列”)显示器的现代变体中，将多个域相对于每个寻址的电极稳定化，此外使用特殊的光学补偿层。这些显示器，如已经提及的TN显示器使用垂直于液晶层的电场。与其相反，IPS显示器一般使用在仅一个衬底上，即在液晶层一侧上的电极，即特征为具有平行于液晶层的电场的有效分量。
所有这些常规显示器的共同特征是相对缓慢的切换，它对于越来越普及的TV和多媒体应用是特别不足够的。这在与几乎到处存在的阴极射线管的比较中是特别显著的。用于液晶显示器的已知电光学效应的另一个缺点是达到的对比度的显著视角依赖性。在大多数情况下，这很显著，使得补偿层，特别地各向异性薄膜，在一些情况下具有复杂结构，不得不用于采用直接观看操作的显示器。
未公开的申请DE10217273.0和DE10241301.0描述了光调制元件，其中介晶调制介质在操作温度下为各向同性相。这些光调制元件特别快速地切换和具有对比度的良好视角依赖性。然而，这些显示器在延长操作时的可靠性对于一些应用是不足够的。因此，电导率通常太大。为采用TFT的矩阵驱动，高电压保持比是必须的。在一些新型的光调制元件中，这只可以通过使用存储电容器达到。然而，这些通常要求在有源衬底的生产中有进一步的工艺步骤和一般导致可用于电光学效应的面积比例的降低。通过光调制元件的通常非期望高的电流导致低电压保持比和因此导致非所需的能量消耗。另外，非所需的效应发生在边缘和特别发生在电极结构的角。对比度的变化在此发生，它特别随增加的操作时间，可导致光调制元件对比度的损害。所述的效应限制新型光调制元件的潜在用途和导致相应显示器的短服务寿命，特别地在负荷如增加的温度或电磁辐射，特别地强可见光或UV辐射下。
调制介质中高度极性化合物浓度的降低可能导致上述非所需效应的降低。由于新型的电光学调制元件要求相对高的驱动电压，它甚至在高度极性化合物的受限使用时增加，此可能性一般不是特别有利的。
本发明的目的是开发具有低视角依赖性和特别地具有低驱动电压的特别快速切换的光调制元件。这些光调制元件应当具有约几微米的调制介质层厚度。它们意于用作FPD(平板显示器)，例如计算机用平板屏的元件。光调制元件另外应当可通过最简单的电极配置而寻址和具有低操作电压。此外，为用于电光学显示器，它们应当具有良好的对比度与低视角依赖性和特别地它们的可靠性和服务寿命，甚至在负荷下和在宽工作温度范围中，应当特别良好。
因此需要改进的光调制元件，特别地具有改进可靠性的光调制元件。
本发明
令人惊奇地，已经发现，如下所述，可以高可靠性获得使用介晶调制介质的光调制元件，该介晶调制介质在操作温度下处于光学各向同性相。
根据本发明的电光学光调制元件包括：
-一个衬底或多个衬底，
-电极排列，
-用于光偏振化的至少一个元件或多个元件和
-调制介质，
和其特征在于
-在一定温度下操作光调制元件，在该温度下在未寻址状态下调制介质处于光学各向同性相，和在于
-电极排列可产生含有平行于介晶调制介质表面的有效分量(significant component)的电场，和在于
-光调制介质包括在电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层。
固体电介质层一般是绝缘体或具有大电阻的相似层。
其中调制介质在光调制元件的操作温度下所处于的光学各向同性相可以是真实的(均匀)相，例如，介质的各向同性相或蓝色相，或者不均匀，所谓的表观相，例如，PDLC(“聚合物分散的液晶”)体系的介质，该体系的小滴尺寸很小使得体系是光学各向同性的。代替PDLC，聚合物网络(简写为PN)体系也是可能的，其中液晶处于连续相，只要特征结构足够小使得体系是光学各向同性的。为此目的，如在PDLC中，特征结构的直径优选小于使用的光波长。
优选使用具有均匀相的调制介质。
在本发明的优选实施方案中，光调制元件的调制介质在操作温度下或在至少一个操作温度下处于各向同性相。
在本发明的进一步优选实施方案中，光调制元件的调制介质在操作温度下或在至少一个操作温度下处于蓝色相。在此实施方案中，操作温度范围可经过蓝色相延伸和超出，或在出现多个蓝色相的情况下，经过它们的范围和超出进入各向同性相。
具有相应大的手性扭转的液晶可含有一个或多个光学各向同性介晶相。在足够大的层厚度下，这些相在相应的胆甾节距下显现轻微淡蓝色。为此原因，它们称为蓝色相(Gray和Goodby，“近晶型液晶、织构和结构(Smectic Liquid Crystals，Textures andStructures)”，Leonhard Hill，USA，加拿大(1984))。
电场对处于蓝色相的液晶的效应描述于，例如，H.S.Kitzerow，“电场对蓝色相的效应”，Mol.Cryst.Liq.Cryst，(1991)，第202卷，第51-83页。其中也提及了迄今为止已识别的三种类型蓝色相(BPI-BP III)，它们可以在无场液晶中观察到。然而，未描述采用场感应双折射的电光学显示器。在电场的影响下，可以产生不同于蓝色相I，II和III的另外的蓝色相或其它相。
本发明的主要方面在于n个固体电介质层在电极排列和介晶调制层之间的存在和在于它的设计。在根据本发明的光调制元件的电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层可由已知的固体无机或聚合物有机电介质组成。固体电介质层是电绝缘层。优选是SiO2、SiOx、氮化硅、碳化硅等的层，非常特别优选SiO2或SiOx的层。
可以通过已知方法，例如，溅射或气相沉积生产固体电介质层。
在此可能有利的是在有源矩阵的电学非线性元件，例如TFT的一个层的生产期间，在接合工艺步骤中生产固体电介质层。特别地，这些TFT的最上层或它们的“顶涂层”在此是可能的。然而，也可以使用常规平面化层。
固体电介质层的层厚度应当足够大以达到所需的钝化效果，但不应当选择得太大以避免过度降低电光学效应的有效电压。固体电介质层的层厚度应当优选不大于介晶调制介质厚度的90％。2nm-5μm，优选10nm-1μm和特别优选50nm-500nm的电介质层的层厚度经证明是特别有利的。
固体电介质层可以在光调制元件的整个表面内连续延伸。然而，在一些情况下它也可以有利地被构造和仅在光调制元件表面的部分内延伸。固体电介质层覆盖至少一部分电极结构，特别优选基本完全覆盖，特别地，电极的角和/或边缘，其中一般首先观察到对比度的变化，特别地在负荷下。
在本发明的优选实施方案中，以一定的方式设计电极排列使得满足四个如下条件中的至少一个：
-在调制层的平面中的相邻导电层彼此分隔10μm或更小，
-提高电极结构的导电层或，如果存在多个导电层，则这些层中之一，或提高电极结构的这些层中的多个，
-电极结构在每种情况下包括两个或更多个层，所述层彼此重叠，以导电方式彼此连接和同时彼此通过电介质层在它们的表面的显著部分(significant parts)上方分隔，
-电极结构的导电层或，如果存在多个导电层，则是一个或多个导电层，通过固体电介质层与各自的下方衬底分隔。
除低驱动电压以外，这些显示器的良好对比度与特别低视角依赖性和非常短的响应时间，它们的可靠性优异。
以下更详细解释本发明。
用于光调制元件的调制介质优选是介晶介质。在本申请中，术语介晶介质表示具有介晶相的介质，它们可溶于介晶相而不使它们的相范围变窄到特别大的程度或它们诱导介晶相。介晶相是近晶相或向列相，优选向列相。
用于研究自身不具有介晶相的化合物，组分或介质的介晶性能的优选介质是购自Merck KGaA，Darmstadt，德国的向列型混合物ZLI-4792。介晶化合物，组分或介质从在此混合物中的10％溶液外推的澄清点优选为-100℃或以上，特别优选-50℃或以上和非常特别优选-20℃或以上。
根据本发明的光调制元件优选包含介晶介质，该介晶介质在操作温度下处于光学各向同性相。此介质有利地位于衬底之上或之下。
一般地，调制介质位于两个衬底之间。优选此实施方案。如果调制介质位于两个衬底之间，则这些衬底的至少一个是光透明的。一个或多个光透明衬底可，例如，由玻璃、石英或塑料组成。如果使用非光透明衬底，则此可尤其由金属或半导体组成。这些介质可以按自身使用或可以位于载体，例如陶瓷上。如果调制介质是聚合物介质，则如需要可以省略第二衬底的使用。聚合物调制介质可以甚至以自支撑方式生产。在此情况下，完全不需要衬底。
光调制介质的操作温度优选高于调制介质变成光学各向同性相的转变温度，一般比此转变温度高0.1°-50°，优选比此转变温度高0.1°-10°和特别优选比此转变温度高0.1°-5°。
在施加电压时，在光学各向同性相下的介晶介质中诱导出导致光延迟的排列，它可以采用已知方式目测到。优选使用非均匀电场。
根据本发明的光调制元件包含至少一个用于光偏振化的元件。此外，它们优选包含另外的光学元件。此另外的光学元件是用于光偏振化的第二元件、反射体或半透反射体(transflector)。
以一定的方式布置光学元件使得光在通过光调制元件的介晶介质时，在进入介晶介质之前和在从介晶介质离开之后两种情况下，至少一次通过至少一个偏振元件。
在根据本发明的光调制元件的优选实施方案中，介晶介质位于两个起偏振器，即起偏振器和分析器之间。优选使用两个线性起偏振器。在此实施方案中，起偏振器的吸收轴优选交叉和优选形成基本上90°的角度。
根据本发明的光调制元件非必要地包含一个或多个双折射层。它优选包含一个λ/4层或多个λ/4层，优选一个λ/4层。λ/4层的光延迟优选是约140nm。
介晶调制介质的层厚度(d)优选是0.1μm-5000μm(即5mm)，特别优选0.5μm-1000μm(即lmm)，特别优选1.0μm-100μm和非常特别优选3.0μm-30μm和特别地3.5μm-20μm。在优选的实施方案中，介晶调制介质的层厚度是优选0.5μm-50μm，特别优选1.0μm-20μm和非常特别优选1.0μm-8.0μm。
本发明也涉及包含一个或多个根据本发明的光调制元件的电光学显示器。这些电光学显示器优选通过有源矩阵寻址。
本发明另外涉及包含一个或多个根据本发明的电光学显示器的电光学显示系统。这些电光学显示系统优选用于信息的显示，尤其优选用作电视屏或用作计算机显示器。要显示的信息优选是数字信号或视频信号。
根据本发明的光调制元件可另外包含一个或多个另外的常规光学元件，如双折射层(例如补偿层)，漫射体层和用于增加亮度和/或光收率和/或视角依赖性的元件，此列举不是限定性的。
根据本发明的光调制元件的特征为良好的对比度，它高度和基本上主要依赖于使用的起偏振器的性能。为与常规TN电池相比较，在此使用的TN电池具有0.50μm的光延迟，正对比度和在邻近衬底处垂直于向列型液晶的优称排列的起偏振器的吸收轴和包含非手性液晶。如果在根据本发明的光调制元件中和在这些常规TN电池中使用相同的起偏振器，根据本发明的光调制元件的对比度比TN电池大40％或以上。
根据本发明的光调制元件的对比度的视角依赖性非常良好。它显著好于已知的ECB电池。它更可以与在市售IPS显示器(例如购自日本的两个公司Hitachi和NEC)和MVA显示器(例如购自Fujitsu，日本)中观察到的视角依赖性相比。它比常规TN显示器低得多。因此，在根据本发明的光调制元件中对于给定对比度比例的等对比度曲线一般包括如下角度范围：该角度范围是TN显示器中相同对比度比例的相应等对比度曲线的两倍以上，通常甚至是三倍以上。
根据本发明的光调制元件的响应时间非常短。它们的数值一般是5ms或更小，优选1ms或更小，优选0.5ms或更小，特别优选0.1ms或更小。
特别有利的是在不同的灰暗度之间切换时，对于切断的响应时间以及，特别令人惊奇地，用于接通的响应时间，两者几乎独立于使用的驱动电压。这表示相对于常规光调制元件，如液晶电池，例如TN电池的显著优点。
为研究在灰暗度寻址时的切换行为，根据本发明的光调制元件在每种情况下由不同的驱动电压切换。在此选择的端点是电光学特征线的特征电压，例如V10，V20，V30，…到V90。然后从给定的特征电压进行切换到另一个电压和反回，例如从V10到电压V90，V80，V70-V20中的每一个。接着，选择另一个特征电压并从此进行切换到较高特征电压中的每一个，并反回，例如从V20到电压V90，V80，V70到V30中的每一个等，到从其进行切换到V90的起始电压V80和反回。在根据本发明的光调制元件中，从新电压接通时间直到已达到90％的各自最大传输变化的接通时间，在所有这些情况下是对第一级近似，对于所有这些切换操作而言相同。
根据本发明的电光学显示器包含一个或多个根据本发明的光调制元件。在优选的实施方案中，这些通过有源矩阵寻址。
在另一个优选的实施方案中，根据本发明的光调制元件在所谓的“场顺序模式”中寻址。在此，采用与寻址同步的不同颜色的光连续照亮切换元件。为生产脉冲着色光，例如可以采用颜色轮、频闪灯或闪光灯。
根据本发明的电光学显示器，特别地如果它们用于电视屏、计算机显示器等，则可以包含用于彩色图像显示的彩色滤色器。此彩色滤色器有利地由不同颜色的滤色器元件的拼制件组成。在此典型地，将一种颜色的彩色滤色器拼制件的元件指定到每个电光学切换元件。
根据本发明的光调制元件包括电极结构，该电极结构产生含有平行于衬底，即也平行于介晶介质层的有效分量的电场。在此方面，调制介质的面积用于表示调制介质的主要延伸的面积，它一般相应于显示面积。
使用的衬底可以是平面的或曲面的，优选平面的。
电极结构可以采用指状组合型电极的形式设计。它可以采用梳形或梯形的形式设计。叠加“H”和双“T”或“I”形式的实施方案也是有利的。在使用至少一个优选在这个和介晶介质之间的衬底时，电极结构有利地仅位于介晶介质的一侧上。电极结构优选位于至少两个不同的平面，两者都位于介晶调制介质的一侧上；如果电极结构包含压在上面的亚结构，则这特别适用。这些亚结构有利地通过电介质层彼此分隔。如果亚结构位于绝缘层的相对侧面上，则可以选择允许电容器产生的布置。在通过有源矩阵对显示器寻址的情况下是特别有利的。此类型的有源矩阵显示器使用具有非线性电流/电压特性线的驱动元件的矩阵，所述元件指定为单个光调制元件，例如TFT或MIM(“金属绝缘体金属”)二极管。
本发明的另一个方面在于根据本发明的电光学切换元件的电极结构设计。各种实施方案在此是可能的。以下描述根据本发明的光调制元件的电极的优选实施方案，其中适当地参考相应的附图。
在此参考图1简要说明含有介晶调制材料的光调制元件的构造。
该附图图解显示此类型切换元件或此类型切换元件的一部分的构造的横截面。调制介质(2)位于衬底(1)和(1’)的内表面之间。可以对其施加不同电势的电极结构的两个电极(3)和(4)位于一个衬底(1)的内表面上。“Vop”表示电压、电荷或电流源。从Vop发出的线代表通向电极的电源线。
电极可以由透明材料，例如氧化铟锡(ITO)组成。在此情况下，可以有利地和有时必须地通过黑掩模覆盖光调制元件的一部分或几部分。这允许遮蔽其中电场无效的区域和因此改进对比度。然而，电极也可以由不透明材料，通常由金属，例如铬、铝、钽、铜、银或金，优选由铬组成。在此情况下，单独黑掩模的使用可能是多余的。
使用的电场优选是不均匀场。
图2图解显示根据本发明的切换元件或此类型切换元件的一部分的构造的横截面。调制介质(2)，如在图1中所示的切换元件中，位于衬底(1)(含有电极结构的两个电极(3)和(4))和(1’)的内表面之间。然而在此，固体电介质层(5)位于一个衬底(1)的内表面上的电极(3)和(4)的上方。
从Vop发出的线再次代表通向电极的电源线。
与电极结构和固体电介质层的面积比例相关地，
-显著部分表示优选20％或更大，特别优选30％或更大和非常特别优选40％或更大，
-主要部分表示优选55％或更大，特别优选60％或更大和非常特别优选70％或更大，
-基本上完全表示优选80％或更大，特别优选优选90％或更大和非常特别优选95％或更大，和
-完全表示优选98％或更大，特别优选99％或更大和非常特别优选100％。
根据本发明的介晶介质优选含有向列相或特别优选手性向列相，即胆甾相。然而，也可以使用介质，其中向列或胆甾相的温度范围很窄使得事实上发生从结晶相或从向列相转变成光学各向同性相。此光学各向同性相可以直接是各向同性相。然而，优选是随增加的温度初始具有蓝色相的介质。
 具有向列相的介晶介质的澄清点优选为-20℃～80℃，特别优选0℃-60℃和非常特别优选20℃-60℃。在具有背景照明的显示器的情况下，澄清点优选为10℃-70℃和特别优选30℃-50℃。
向列相优选在低至-10℃，特别优选低至-30℃和非常特别优选低至-40℃下稳定。
在向列相中在低于澄清点4度的温度下，根据本发明的介晶介质优选具有0.080或更大的双折射(Δn)。对于根据本发明的应用，双折射的数值几乎不受限制。然而，在实际方面它一般是0.400或更小，优选0.300或更小和特别优选0.200或更小。在此在向列相中在低于澄清点4°的温度下测量根据本发明的介质的双折射数值。
如果介质在此温度下或至少可过冷到此温度下，在向列相中不是向列稳定的，则在20℃下测定包括10％介质和90％购自Merck KGaA的向列混合物ZLI-4792的混合物的双折射，并从与主体混合物的双折射相比的数值变化外推到纯介质的数值。如果ZLI-4792中介质的溶解度小于10％，则特别使用5％溶液。如果在ZLI-4792中介质的溶解度小于5％，则购自Merck KGaA的向列混合物MLC-6828用作主体混合物。在此同样，标准浓度是10％，和如果溶解度对于相应混合物的制备不足够，则仅使用5％溶液。
对于根据本发明的光调制元件，可以使用在介晶相中具有正介电各向异性(Δε)的介晶调制介质和具有负介电各向异性的介晶调制介质两者。优选使用在介晶相中具有正介电各向异性(Δε)的介晶调制介质。
如果介晶调制介质具有正介电各向异性，则其在1kHz下和在低于澄清点4°的温度下，优选在向列相中具有40或更大的数值。如果介质不具有向列相或在低于澄清点4°的温度下不处于向列相，则如以上在介质双折射测定的描述中所述，它的介电各向异性由在主体混合物ZLI-4792或MLC-6828中10％或5％浓度的混合物的数值外推确定。
在本申请中，除非另外明确说明，如下情况适用。
将在1kHz和20℃下各自化合物在主体混合物中的10％溶液的数值外推至100％各自化合物的比例而确定化合物的介电各向异性Δε。在如下两种电池中测定试验混合物的电容：具有同型边缘排列的电池和具有均匀边缘排列的电池。两种电池类型的层厚度是约20μm。使用频率为1kHz的矩形波和典型地0.03V(有时也是0.1V)-1.0V的有效电压(rms，均方根)进行测量。在每种情况下，使用的电压低于在每种情况下研究的混合物的电容阈值。
对于介电正性和对于介电中性的化合物，混合物ZLI-4792或MLC-6828，和对于介电负性的化合物，混合物ZLI-3086，两者都购自Merck KGaA，德国，用作主体材料，如以上对于调制介质所述。
在本申请中的术语阈值电压表示光学阈值和指明为对于10％的相对对比度而言(V10)。中等灰度电压和饱和电压同样是加以光学测量和指明为分别对于50％和90％的相对对比度而言。指出的电容阈值电压(V0)，也称为Freedericks阈值，这被明确陈述。
指出的数值范围优选包括极限值。
浓度以wt％给出并基于完全混合物。温度以摄氏度指示和温差以差示摄氏度指示。所有物理性能如在“Merck液晶，液晶的物理性能(Merck Liquid Crystals，Physical Properties of LiquidCrystals)”，1997年11月版，Merck KGaA，德国中所测定，和指明为对于20℃的温度而言。光学各向异性(Δn)，也已知为双折射，在589.3nm的波长下测定。在1kHz的频率下测定介电各向异性(Δε)。
与介质的组成或它们的组分的详细情况相关地，
-“包含”表示提及的各自材料，即组分或化合物，在参比单元，即介质或组分中的浓度是优选10％大，特别优选20％或更大和非常特别优选30％或更大，
-“主要由…组成”表示该材料在参比单元中的浓度是优选50％或更大，特别优选60％或更大和非常特别优选70％或更大，
-“基本上完全由…组成”表示该材料在参比单元中的浓度是优选80％或更大，特别优选90％或更大和非常特别优选95％或更大。
由差示扫描量热法测定澄清焓。
使用购自Autronic Melchers，德国的市售VHRM-100测量仪测定电压保持比。
使用购自Autronic Melchers，德国的市售LCCS测量仪测定通过电池的电流。
介电性能，电光学性能(例如阈值电压)和响应时间在MerckKGaA，Darmstadt，德国生产的试验电池中测定。用于Δε测定的试验电池的层厚度为22μm和具有面积为1.13cm2的氧化铟锡(ITO)盘状电极和保护环。对于用于ε||测定的同型排列，使用含有同型排列的聚酰亚胺排列层的电池。或者，卵磷脂(Merck KGaA)可以用作排列剂。用于ε⊥测定的电池含有购自Japan Synthetic Rubber，日本的聚酰亚胺AL-1054排列层。一般使用具有矩形波和有效电压为0.3Vrms的Solatron 1260频率分析仪测量电容。电光学研究采用白光进行。由垂直观察确定特征电压。
处于光学各向同性相的介质的介电常数在转变成特定介质的光学各向同性相的转变温度以上4°的温度下测定。
将介质引入含有指状组合型电极的试验电池。试验电池的层厚度是约10μm。电极的宽度是10μm和在相邻电极之间的间隔是10μm。在高于特定介质的澄清点的各种温度下测定电光学特性线。本申请中给出的特性线的特征值是对于电压(V70)的数值，在该电压下在高于特定介质澄清点2°的温度下达到70％的相对对比度。
在本申请中，特别在下述实施例中，通过缩写指示化合物的结构。在下表A和B中显示各自缩写的意义。所有的基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别含有n和m个C原子的直链烷基。由于表B在每种情况下指示同系化合物结构式的完全缩写，所以表B自身是不证自明的。在表A中，仅显示化合物类型的核结构的缩写。各单个化合物的缩写由化合物核的这些各自相关的缩写和通过长划线连接的基团R1，R2，L1和L2的缩写组成，如下表所示。
    R1、R2、L1、L2的缩写   R1   R2     L1   L2
    nmnOmnO.mnnN.FnN.F.FnON.F.FnOFnClnCl.FnCl.F.FnFnF.FnF.F.FnmFnCF3nOCF3nOCF3.FnOCF3.F.FnOCF2nOCF2.FnOCF2.F.FnSnS.FnS.F.FrVsNrOsNnAm  CnH2n+1CnH2n+1OCnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1OCnH2n+1OCnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CnH2n+1CrH2r+1-CH＝CH-CsH2s-CrH2r+1-O-CsH2s-CnH2n+1  CmH2m+1OCmH2m+1CmH2m+1CNCNCNCNFClClClFFFCmH2m+1CF3OCF3OCF3OCF3OCHF2OCHF2OCHF2NCSNCSNCSCNCNCOOCmH2m+1     HHHHHFFHHHFHHFFHHHFHHFHHFHHH  HHHHFFFHHFFHFFHHHFFHFFHFFHHH
表A：
Figure A20038010222500181
         PYP                                                         PYRP
         PPYRP
Figure A20038010222500183
         BCH                                                          CCP
         CPTP
Figure A20038010222500185
         CEPTP
Figure A20038010222500186
         D
       EPCH
Figure A20038010222500192
         HP                                                   ME
Figure A20038010222500193
         PCH                                                  PDX
         PTP                                                  BECH
Figure A20038010222500195
         EBCH
Figure A20038010222500196
         EHP
Figure A20038010222500201
                  ET
表B：
                    PCH-n(O)mFF                                      PY-n(O)-Om
                    YY-n(O)-Om
                     YY-Vn(o)-OmV
                     CCP-n(O)mFF
                       CPY-n(O)-m
                CYY-n-(O)m
                CCYY-n-(O)m
Figure A20038010222500213
                                 PTP-n(O)mFF
                                  CPTP-n(O)mFF
Figure A20038010222500215
                     Inm
Figure A20038010222500216
                  CGP-n-X
(X＝特别是  F，Cl，CN＝”N”，NCS＝”S”)
Figure A20038010222500217
                CGG-n-X
(X＝特别是 F，Cl，CN＝”N”，NCS＝”S”)
Figure A20038010222500221
           CGU-n-X
(X＝特别是F，Cl，CN＝”N”，NCS＝”S”)
           PGU-n-X
(X＝特别是F，Cl，CN＝”N”，NCS＝”S”)
           CBC-nm
Figure A20038010222500224
           CBC-nmF
Figure A20038010222500225
             CHE
             ECBC-nm
             GP-nO-N
               CP-V-N
                CPP-nV2-m
                 CPP-V-m
Figure A20038010222500234
                 CPP-nV-m
Figure A20038010222500235
                 CPP-V2-m
Figure A20038010222500236
                  CCP-V-m
Figure A20038010222500237
                  CCP-nV-m
Figure A20038010222500241
              G3·n
               K3·n
Figure A20038010222500243
               M3·n
               T3·n
Figure A20038010222500245
                BB3·n
Figure A20038010222500246
               PGIP-n-N
               PVG-n-S
Figure A20038010222500251
             PVG-nO-S
              UPP-n-S
Figure A20038010222500253
              PPTUI-n-m
                CPU-n-S
               CGU-n-S
Figure A20038010222500261
PTG-n-S
Figure A20038010222500262
PTU-n-S
Figure A20038010222500263
PPVP-n-S
Figure A20038010222500264
PPVG-n-S
Figure A20038010222500265
PPVU-n-S
Figure A20038010222500266
PTG-n(O)-N
PTU-n(O)-N
Figure A20038010222500272
PU-n-AN
Figure A20038010222500273
GZU-n(O)-N
Figure A20038010222500274
UZU-n(O)-N
Figure A20038010222500275
GZU-nA-N
Figure A20038010222500281
UZU-nA-N
UVZG-n-N
PWZU-3-N
Figure A20038010222500284
CUZU-n-N
Figure A20038010222500285
CCZU-n-F
PGU-n-F
UM-n-N
DU-n-N
CC-n-V
CC-n-Vm
根据本发明的介晶介质优选包括
-四种或更多种，优选六种或更多种选自表A和B化合物的化合物和/或
-五种或更多种选自表B化合物的化合物和/或
-两种或更多种选自表A化合物的化合物。
实施例
以下所述的实施例举例说明本发明而不以任何方式限制本发明。它们另外指示给本领域技术人员以可以通过本发明达到的性能和特别是性能组合。
对比例
制备和研究具有如下组成的液晶混合物。
              组成 物理性能
    化合物 浓度/wt％ T(N，I)                  ＝22.5℃T(N，I)-4°                               ＝18.5℃Δn(18.5℃，589.3nm)     ＝0.0986T(N，I)+4°                                ＝26.5℃εav.(T(N，I)+4°，1kHz) ＝60.8ΔH(N，I)                 ＝572J/kgTc(N，I)°                              ＝23.0℃Tc(N，I)+2°                          ＝25.0℃V10(T(N，I)+2°，1kHz)   ＝33VV70((N，I)+2°，1kHz)    ＝48V
 #  缩写
 1  UZU-3A-N  15.0
 2  UZU-5A-N  5.6
 3  GZU-3A-N  15.0
 4  GZU-4A-N  15.0
 5  GZU-40-N  12.0
 6  CUZU-2-N  11.0
 7  CUZU-3-N  11.0
 8  CUZU-4-N  11.0
 9  HP-3N.F  4.4
∑  100.0
将液晶混合物与0.1％如下结构式的酚混合
并引入含有指状组合型电极的试验电池，而没有涂覆。电池中的澄清点(Tc(N，I))是23.0℃。在此澄清点以上2°的温度下，即在25.0℃的温度下研究电池的电光学性能。随后研究它的稳定性。为此目的，测量在约20℃的环境温度下的电压保持比和通过电池的电流。
使用的试验电池含有仅在两个衬底之一上的指状组合型电极。生产含有光切换元件的电光学试验电池，该元件包含所述液晶混合物。衬底由玻璃组成。使用不含有排列层和不含有钝化层的衬底。电极结构由彼此啮合的梳形电极组成。电极彼此的间隔是10μm和电极的宽度是10μm。电极的层厚度是约100nm。电极都位于一个共同的平面内。调制介质的层厚度是约10.0μm。
在电池之前使用第一起偏振器，和第二起偏振器用作电池之后的分析器。两个起偏振器的吸收轴形成相对彼此的90°角。在起偏振器的最大吸收轴和显示器平面中的电场元件之间的角度在每种情况下是45°。使用购自Autronic-Melchers，Karlsruhe，德国的DMS 703电光学测量站测定电压/传输特性线。操作温度是25.0℃。在垂直观察时，获得曲线，如在含有电控双折射的电池的典型情况(例如ECB)的那样。这些结果也在下表(表1)中显示。
在约20℃的环境温度下测定电压保持比和通过电池的电流。在此处的每种情况下，研究三个试验电池并将获得的结果取平均值。结果同样见表1。
表1：切换元件的性能
实施例： 对比例 1
电极结构
间隔/μm  10  10
宽度/μm  10  10
钝化层  无  有
在25.0℃下的特性线
相对对比度/ ％ 电压/V
 0  0  0
 10  3 3  55
 70  48  98
在20℃下的电性能
电压保持比/％  90.8  95.9
(1-电压保持比)/％  9.2  4.1
电流/μA  1.61  0.30
实施例
将其中使用0.1％酚的对比例的混合物引入根据本申请教导的试验电池和，如在对比例中所述，在25.0℃的温度下测定它的电光学性能和在20℃的温度下测定它的电压保持比和功率消耗。试验电池具有与用于对比例中的相同的构造和相同的电极结构，但在此电极结构由厚度为约200nm的SiO2层覆盖。此钝化层覆盖包括电极间隙的整个电极结构。如在对比例中，在每种情况下研究三个试验电池和指示结果的平均值。
以此方式获得的电池在55V的电压下达到10％相对对比度和在98V的电压下达到70％相对对比度。
将这些结果与表1中对比例的那些比较。如可以从此表看出的那样，与对比例的那些相比，实施例1的液晶切换元件的特征电压增加大约两倍。然而同时，电压的下降(1-电压保持比)却降低多于一半和功率消耗降低到小于五分之一。
附图描述
图1：此图图解显示含有指状组合型电极的切换元件或切换元件的一部分的构造的横截面。调制介质(2)位于衬底(1)和(1’)的内表面之间。可以对其施加不同电势的电极结构的两个电极(3)和(4)位于一个衬底(1)的内表面上。Vop表示电压、电荷或电流源。从Vop发出的线代表通向电极的电源线。
图2图解显示根据本申请教导的切换元件或切换元件的一部分的构造的横截面。电极具有与图1中所示实施方案中相似的设计。然而，电极(3)和(4)由固体电介质层(5)覆盖。此层由SiO2组成和厚度为约200nm。电极(3)和(4)由铬组成和厚度为约100nm。如在图1中一样，从Vop发出的线代表通向电极的电源线。
附图中参考符号的意义列表：
1：第一衬底的表面，
1’：第2衬底的表面，
2：调制层，
3：可以对其施加第1电势的电极结构的导电层，
4：可以对其施加第2电势的电极结构的导电层，
5：固体电介质层。
Vop：电压、电荷或电流源。

Claims (15)

1.一种电光学光调制元件，其包括：
-一个衬底或多个衬底，
-电极排列，
-用于光偏振化的至少一个元件或多个元件和
-调制介质，
其特征在于
-在一定温度下操作光调制元件，在该温度下在未寻址状态下调制介质处于光学各向同性相，和在于
-电极排列可以产生含有平行于介晶调制介质表面的有效分量的电场，和在于
-光调制元件包括在电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层。
2.根据权利要求1的光调制元件，其特征在于
-固体电介质层由SiO2、SiOx、氮化硅或碳化硅或类似物组成。
3.根据权利要求1和2中至少一项的光调制元件，其特征在于
-固体电介质层覆盖电极结构的至少一部分。
4.根据权利要求3的光调制元件，其特征在于
-固体电介质层基本上完全覆盖电极结构的角和/或边缘。
5.根据权利要求3的光调制元件，其特征在于
-固体电介质层基本上完全覆盖电极结构。
6.根据权利要求3-5中至少一项的光调制元件，其特征在于
-电极结构的固体电介质层的厚度为介晶调制层的层厚度的90％或更少。
7.根据权利要求1-6中至少一项的光调制元件，其特征在于
-在光调制元件的操作温度下，调制介质处于蓝色相。
8.一种电光学显示器，其包含一个或多个根据权利要求1-7中至少一项的光调制元件。
9.根据权利要求8的电光学显示器，其特征在于显示器通过有源矩阵寻址。
10.一种电光学显示系统，其包含一个或多个根据权利要求8和9中至少一项的电光学显示器。
11.根据权利要求10的电光学显示系统，其特征在于它用作或可以用作电视屏，用作计算机显示器或用作两者。
12.根据权利要求1-7中至少一项的光调制元件用于信息显示的用途。
13.根据权利要求1-7中至少一项的光调制元件用于电光学显示器中的用途。
14.根据权利要求8和9中至少一项的电光学显示器用于电光学显示系统中的用途。
15.根据权利要求10和11中至少一项的电光学显示系统用于视频信号或数字信号的显示的用途。
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