JP2005070789A - Optical modulator device or display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator device and a display device wherein a modulation medium operates in an optically isotropic state. <P>SOLUTION: The optical modulator device or the display device using a liquid crystal modulation medium that is in the optically isotropic state at the temperature at which the device operates can be addressed even in any combination of conditions by overdriving addressing wherein voltage higher than first and last switching voltages is applied during driving. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光変調素子および電気光学的ディスプレイに関し、応答時間、これらの光変調素子およびディスプレイのそれぞれの応答挙動、およびこれらの光変調素子およびディスプレイのための媒体に関し、特に、光学的等方状態、例えば光変調素子およびディスプレイの作動温度で液晶ブルー相であるメソゲン性変調媒体を用いた、光変調素子およびディスプレイに関する。   The present invention relates to light modulation elements and electro-optic displays, and relates to response times, respective response behaviors of these light modulation elements and displays, and media for these light modulation elements and displays, in particular optical isotropy BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light modulation element and a display using a mesogenic modulation medium that is in a liquid crystal blue phase at the operating temperature of the light modulation element and display.

光変調素子、ディスプレイの作動温度で光学的等方状態である、メソゲン性変調媒体を用いた光コントローリング(controlling)素子およびディスプレイが近年記載されてきている。DE10217273A1、および非公開特許出願DE10241301、DE10253325、およびDE10252250は、素子の作動温度で等方状態である変調媒体を用いた光コントローリング素子を記載しているが、いまだ非公開であるDE10313979は、作動時に、光学的に等方性のブルー相である変調媒体を用いた素子を記載している。しかしながら、これまで、これらの光変調素子およびディスプレイに対して、作動温度範囲は充分に広くなく、および作動電圧の温度依存性は極めて高く、より広い温度範囲にわたって、より容易なアドレッシングを可能とするために、低下させなければならない。   Light control elements and displays using mesogenic modulation media, which are optically isotropic at the operating temperature of the display, have recently been described. DE10217273A1, and unpublished patent applications DE10241301, DE10253325, and DE10252250 describe optical controlling elements using a modulation medium that is isotropic at the operating temperature of the element, but DE10313979, which is still unpublished, operates. Sometimes, an element using a modulation medium that is an optically isotropic blue phase is described. However, to date, for these light modulation elements and displays, the operating temperature range is not sufficiently wide and the temperature dependence of the operating voltage is very high, allowing easier addressing over a wider temperature range. In order to do so, it must be lowered.

さらに、光変調素子およびディスプレイのタイプは、非常に速い応答時間、および最小視野角依存性を伴う優れたコントラストにより特徴付けられる。しかしながら、とりわけ光変調素子およびディスプレイのこの新規なタイプにおいて、好ましくない応答時間が観察される。この望ましくない効果は、望ましい状態、すなわち単一指数緩和(single exponential relaxation)タイプ応答としてでなく、異なる2つの特徴的な応答時間を有する応答とした、電界の変化から成る。これらの場合、好ましくは、相対的コントラストの極端に速い減衰は、変調素子が典型的に数ms、例えば5msまたはそれ以下の応答時間、および高温でたった1msまたはそれ以下でスイッチオフされたときにだけ、相対的コントラストの変化の一部、例えば約10%の残存する相対的コントラストの変化に観察される。この速い応答は、その後、残存する相対的コントラストの減衰に対し0%の相対的コントラストまで、または少なくとも0%に近い、極めて低い応答となる。このより遅い応答の時間定数は、しばしば速い応答の時間定数より高い一桁以上高い、例えば、60msの桁、または数100msecの範囲である。これは、有望な新規なタイプの光変調素子およびディスプレイの目立って速い応答時間を、完全に生かすことができず、ある場合には、実用に対し禁止的であることさえ意味する。   In addition, light modulation elements and display types are characterized by excellent contrast with very fast response times and minimum viewing angle dependence. However, unfavorable response times are observed, especially in this new type of light modulation element and display. This undesirable effect consists of a change in the electric field, not as a desired state, ie, a single exponential relaxation type response, but as a response with two different characteristic response times. In these cases, preferably the extremely fast attenuation of the relative contrast is typically achieved when the modulation element is switched off in response times of a few ms, for example 5 ms or less, and only 1 ms or less at high temperatures. Only a portion of the relative contrast change is observed, eg, a remaining relative contrast change of about 10%. This fast response then becomes a very low response to 0% relative contrast or at least close to 0% for the remaining relative contrast decay. This slower response time constant is often more than an order of magnitude higher than the fast response time constant, for example in the order of 60 ms, or in the range of several hundred msec. This means that the prominently fast response times of promising new types of light modulation elements and displays cannot be fully exploited, and in some cases even impractical.

したがって、変調媒体が光学的等方状態、例えばブルー相の液晶である温度で作動するまたは作動可能で、望ましくない2元的(dual)応答現象に陥らない、または少なくとも妨害されない、改善された光変調素子およびディスプレイに対する顕著な需要がある。   Thus, improved light that operates or is operable at a temperature in which the modulation medium is in an optically isotropic state, eg, a liquid crystal in a blue phase, and does not suffer from, or at least not interfere with, an undesirable dual response There is a significant demand for modulation elements and displays.

驚くべきことに、例えばDE10217273A1および特にDE10313979に開示されるものと類似の、変調媒体が光学的等方状態である温度で作動する、または作動可能な改善された光変調素子およびディスプレイを実現することができることが見出され、それは従来技術の材料の欠点を示さないか、または少なくとも極めて小さい程度でそれらを示す。   Surprisingly, to achieve an improved light modulation element and display operating at or operable at a temperature at which the modulation medium is in an optically isotropic state, for example similar to those disclosed in DE 10217273 A1 and in particular DE 10313979 It does not show the disadvantages of the prior art materials or at least shows them to a very small extent.

本発明は、素子の作動温度で光学的等方状態である光変調媒体に関し、それは、
a)2.000msまたはそれ以下の連続的なアドレッシング時間を有する、または
b)4msecより短いパルス幅を有し、および10msecまたはそれ以上のパルスの間にタイムリーセパレーションを有する、パルスされたアドレッシングを有する、または
c)作動電圧の水平な空間分布を有する、または
d)作動電圧の垂直な空間分布を有する、または
e)過度に駆動されたアドレッシング、最初と最後のスイッチング電圧の間の高い電圧を駆動中に適用する、
f)光学的に等方な相が最初に現れるまで温度を上昇させて、遷移温度より少なくとも3度高い作動温度で、または
a)、b)それぞれと、c)からf)までから選択される2つまたはそれ以上のいかなる条件の組み合わせでもアドレスされることを特徴とする。
The present invention relates to a light modulation medium that is optically isotropic at the operating temperature of the device,
a) pulsed addressing having a continuous addressing time of 2.000 ms or less, or b) having a pulse width shorter than 4 msec and having timely separation between pulses of 10 msec or more Or c) having a horizontal spatial distribution of operating voltage, or d) having a vertical spatial distribution of operating voltage, or e) overdriven addressing, a high voltage between the first and last switching voltage Apply while driving,
f) Increase the temperature until an optically isotropic phase first appears, at an operating temperature at least 3 degrees higher than the transition temperature, or a), b), respectively, and from c) to f) It is characterized by being addressed by any combination of two or more conditions.

本発明の第一の態様では、これらの光変調素子およびディスプレイを、改善されたアドレッシング方法、それぞれ光変調素子を駆動させることで実用化される。この方法では、連続的な駆動電圧(例えば、方形波、トライアングルまたは他の連続的な波形)を、限定された時間周期、好ましくは500sまたはそれ以下、より好ましくは100msまたはそれ以下、および最も好ましくは50msまたはそれ以下で、中断なく光変調素子に適用する。   In the first aspect of the present invention, the light modulation element and the display are put into practical use by driving the light modulation element with an improved addressing method. In this method, a continuous drive voltage (eg, square wave, triangle or other continuous waveform) is applied for a limited time period, preferably 500 s or less, more preferably 100 ms or less, and most preferably. Applies to the light modulation element without interruption in 50 ms or less.

本発明の他の態様には、駆動電圧は、連続波型でなく電圧パルスを伴って適用され、これらのパルスは、電圧がアドレスされないかまたは充分に低い電圧がアドレスされる間、時間周期で分けられている。典型的な電圧パルス幅は、10msecまたはそれより低く、好ましくは8msecまたはそれ以下で、より好ましくは4msecまたはそれ以下である。電圧がアドレスされない、そのようなパルス間の時間周期は、20msecから1msecの間、好ましくは15msecから2msecの間である。好ましい態様には、パルス幅および印加電圧のない時間周期の合計は、16msecまたはそれ以下である。   In another aspect of the invention, the drive voltage is applied with voltage pulses rather than continuous wave, and these pulses are applied in time periods while the voltage is not addressed or a sufficiently low voltage is addressed. It is divided. A typical voltage pulse width is 10 msec or less, preferably 8 msec or less, more preferably 4 msec or less. The time period between such pulses, where the voltage is not addressed, is between 20 msec and 1 msec, preferably between 15 msec and 2 msec. In a preferred embodiment, the sum of the pulse width and time period without applied voltage is 16 msec or less.

この態様では、光変調素子は、電圧、次のリフレッシュメントパルスまで作動状態の変化を保たなければならない。したがって、これらの光変調素子は、作動温度で、好ましくは、90%またはそれ以上、より好ましくは95%またはそれ以上、および最も好ましくは98%またはそれ以上の電圧保持率を有し、および好ましくは高温下および/または光照射下でも有する。
このアドレッシング方法で変調媒体に電圧が実際に適用される、時間制限は、好ましくは、ディプレイのエリアにわたって変調素子に適用される電圧の空間分布により、実現される。この空間分布は、ディスプレイの主要な面に関して水平または垂直のいずれかであるか、または同時に双方となっていてもよい。
In this embodiment, the light modulation element must maintain the change in operating state until the voltage, the next refreshment pulse. Accordingly, these light modulation elements preferably have a voltage holding ratio of 90% or higher, more preferably 95% or higher, and most preferably 98% or higher, and preferably at the operating temperature. Has under high temperature and / or light irradiation.
The time limit at which the voltage is actually applied to the modulation medium with this addressing method is preferably realized by the spatial distribution of the voltage applied to the modulation element over the area of the display. This spatial distribution may be either horizontal or vertical with respect to the main surface of the display, or both at the same time.

ここで、アドレッシング電圧のディスプレイにわたる、水平分布適用は、異なる領域、例えば、ピクセルまたはディスプレイの領域にわたって分布されるピクセル群における、光変調素子に対するアドレッシング電圧の分布を意味すると考えられる。異なるアドレス領域は、その後、時間とともに変化する。   Here, horizontal distribution application across the display of addressing voltages is considered to mean the distribution of the addressing voltages for the light modulation elements in different regions, for example pixels or groups of pixels distributed over the region of the display. The different address areas then change over time.

対照的に、アドレッシング電圧の垂直分布適用は、2種またはそれ以上の導電性材料の層を有し、例えば、DE10241301に記載されるように、実質的に互いに重複している電極構造を含む光変調素子が、相互に異なる電圧でアドレスされること、または相互に異なる電位で少なくともある程度の時間保つことを意味する。2種またはそれ以上の導電性材料の層を有し、実質的に互いに重複しているこれらの電極構造は、光変調セルが対応する電極対を備え、各々の電極対が、変調素子またはディスプレイの主要面に垂直な方向に互いに位置しており、およびそれぞれの領域の少なくとも実質的な部分にわたり、誘電体により互いを分離されるようにして実現される。電極対の対応部分は、変調素子またはディスプレイの互いに対抗する基板に位置する場合、この誘電体は、変調媒体それ自身である。それらが一つの同一基板に位置する場合、誘電体は固体誘電体であることができ、好ましくは固体誘電体である。   In contrast, a vertical distribution application of addressing voltage comprises two or more layers of conductive material, and includes light that includes electrode structures that substantially overlap each other as described in DE10241301, for example. It means that the modulation elements are addressed with different voltages or kept at different potentials for at least some time. These electrode structures having two or more layers of electrically conductive material and substantially overlapping one another include electrode pairs to which the light modulation cells correspond, each electrode pair being a modulation element or display This is realized in such a way that they are mutually positioned in a direction perpendicular to the main surfaces of the first and second surfaces and are separated from one another by a dielectric over at least a substantial part of the respective region. When the corresponding part of the electrode pair is located on the opposing substrate of the modulation element or display, this dielectric is the modulation medium itself. If they are located on one and the same substrate, the dielectric can be a solid dielectric, preferably a solid dielectric.

本発明の他の好ましい態様は、応答時間問題を克服するための、いわゆるオーバードライビングまたはステップドライビングの使用である。オーバードライビングは、スタート電圧から所望の最終電圧まで直接的にスイッチングすることなく、中間のより高い電圧を伴ってスイッチングすることを意味する。例えば、V100から0Vまでスイッチングすることなく、まずV100の1.3倍にスイッチングし、その後に0Vに戻る。驚くべきことに、これは、スイッチング時間を著しく加速させ、および上記したスイッチング時間の限界を克服する可能性もある。 Another preferred embodiment of the present invention is the use of so-called over or step driving to overcome response time problems. Overdriving means switching with an intermediate higher voltage without directly switching from the start voltage to the desired final voltage. For example, without switching from V 100 to 0 V, the switching is first performed to 1.3 times V 100 and then returns to 0 V. Surprisingly, this can significantly accelerate switching time and overcome the switching time limitations described above.

このオーバードライビングは、好ましくは、V10とV100との間のスタート電圧から0Vまでのオフスイッチングに適用される。 This overdriving is preferably applied to the off switching from start voltage between V 10 and V 100 to 0V.

本発明のさらなる好ましい態様には、100%相対的コントラスト(V100)に対し、可能な限り低い特徴的な電圧を有する光変調媒体が用いられ、二元的応答時間を伴う望ましくない応答挙動を減少させ、より長いタイムコンスタント(定数)を伴う応答を効果的に抑制することが見出された。好ましくは、本発明の光変調素子は、40Vまたはそれ以下、より好ましくは35Vまたはそれ以下、および最も好ましくは30Vまたはそれ以下の特徴的な電圧V100を有する。 In a further preferred embodiment of the invention, for a 100% relative contrast (V 100 ), a light modulating medium with a characteristic voltage as low as possible is used, resulting in an undesirable response behavior with a dual response time. It has been found to reduce and effectively suppress responses with longer time constants (constants). Preferably, the light modulation element of the present invention, 40V or less, and more preferably 35V or less, and most preferably 30V or less characteristic voltage V 100.

さらに、本発明の光変調素子、本発明ディスプレイのピクセルそれぞれの(電気的)容量は高い。好ましくは、それは、TN-モードで作動する比較可能なTFTディスプレイのピクセルの2倍またはそれ以上、より好ましくは、3倍またはそれ以上、および最も好ましくは5倍またはそれ以上のファクターである。   Furthermore, the (electrical) capacity of each pixel of the light modulation element of the present invention and the display of the present invention is high. Preferably it is a factor of 2 or more, more preferably 3 or more, and most preferably 5 or more of the pixels of a comparable TFT display operating in TN-mode.

容量比較のために、典型的な参照セルおよびそのレイアウトは、“Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyを挙げることができる。   For capacity comparison, typical reference cells and their layout can include “Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany.

作動温度範囲で光学的等方性の相、例えばブルー相である液晶媒体を含む、光変調素子がとりわけ好ましい。
本発明の他の態様は、より低い温度で存在する相、例えばキラルネマチック相(ここではコレステリック相と呼ぶ)からブルー相への遷移温度より、好ましくは4°またはそれ以上、より好ましくは6°またはそれ以上、および最も好ましくは10°またはそれ以上の温度での、光変調素子、ディスプレイそれぞれの作動である。
Particularly preferred are light modulation elements comprising a liquid crystal medium that is optically isotropic in the operating temperature range, for example a blue phase.
Another aspect of the invention is that the transition temperature from a phase present at a lower temperature, such as a chiral nematic phase (referred to herein as a cholesteric phase) to a blue phase, preferably 4 ° or more, more preferably 6 °. Or more, and most preferably, the operation of the light modulation element, the display, respectively, at a temperature of 10 ° or more.

本発明の液晶化合物は、それ自身で液晶相を有する化合物、容認し難いほどに透明点を減少させることなく、メソゲン相、とりわけネマチック相に適合する化合物も包含する。後者の化合物は、メソゲン構造を有し、メソゲン性化合物とも呼ばれる。   The liquid crystal compounds of the present invention also include compounds that themselves have a liquid crystal phase, compounds that are compatible with the mesogenic phase, particularly the nematic phase, without unacceptably decreasing the clearing point. The latter compound has a mesogenic structure and is also called a mesogenic compound.

本明細書の“含む”は、組成物と関連して、例えば媒体または成分とみなされる実在物が、当該化合物を好ましくは、10%またはそれ以上、および最も好ましくは20%またはそれ以上の全体濃度で含有することを意味する。
“主に〜から成る”は、本明細書中、言及される実在物が、当該化合物を80%またはそれ以上、好ましくは90%またはそれ以上、および最も好ましくは95%またはそれ以上含有することを意味する。
“完全に〜から成る”は、本明細書中、言及する実在物が、当該化合物を98%またはそれ以上、好ましくは99%またはそれ以上、および最も好ましくは100.0%含有することを意味する。
As used herein, “comprising” refers to an entity considered to be a vehicle or component, for example, that the compound is preferably 10% or more, and most preferably 20% or more of the whole It means to contain by concentration.
"Mainly consisting of" means that the entity referred to herein contains 80% or more, preferably 90% or more, and most preferably 95% or more of the compound. Means.
“Completely comprised” means that the entity referred to herein contains 98% or more, preferably 99% or more, and most preferably 100.0% of the compound. To do.

本明細書中、誘電的に正の化合物の用語は、Δε>1.5の化合物を記述し、誘電的に中性の化合物は−1.5≦Δε≦1.5の化合物であり、誘電的に負の化合物はΔε<−1.5の化合物である。成分に対しても同様である。Δεは、1kHzおよび20℃で決定される。化合物の誘電的異方性は、ネマチックホスト混合物における個々の化合物の10%溶液の結果から決定される。これらのテスト混合物の容量は、セル内のホメオトロピック配向およびホモジニアス配向の双方で決定される。双方のタイプのセルギャップは、約10μmである。適用される電圧は1kHzの振動数、および典型的には0.1V(0.5V)から1.0Vの平均二重根を有する矩形波であるが、それは、それぞれのテスト混合物の容量しきい値以下に選定される。   In this specification, the term dielectrically positive compound describes a compound with Δε> 1.5, and the dielectrically neutral compound is a compound with −1.5 ≦ Δε ≦ 1.5, Negative compounds are those with Δε <−1.5. The same applies to the components. Δε is determined at 1 kHz and 20 ° C. The dielectric anisotropy of the compound is determined from the result of a 10% solution of the individual compound in the nematic host mixture. The volume of these test mixtures is determined in both homeotropic and homogeneous orientation within the cell. Both types of cell gaps are about 10 μm. The applied voltage is a square wave with a frequency of 1 kHz and typically an average double root of 0.1 V (0.5 V) to 1.0 V, which is the capacity threshold of the respective test mixture. The following are selected.

誘電的に正の化合物に対し混合物ZLI-4792、および誘電的に負の化合物だけでなく誘電的に中性の化合物に対し、混合物ZLI-3086,Merck KGaA, Germanyの双方がホストミクスチャーとしてそれぞれ用いられる。化合物の誘電率は、ホスト混合物に対象の化合物を添加したときのそれぞれの値の変化から決定され、対象化合物100%の濃度まで外挿する。
20℃の測定温度でネマチック相を有する成分もそのように測定され、他のすべても化合物同様に処理される。
Mixture ZLI-4792 for dielectrically positive compounds and both mixture ZLI-3086, Merck KGaA, Germany for dielectric neutral compounds as well as dielectric negative compounds, respectively, as host mixture It is done. The dielectric constant of the compound is determined from the change in value when the compound of interest is added to the host mixture and extrapolated to a concentration of 100% of the compound of interest.
Ingredients having a nematic phase at a measuring temperature of 20 ° C. are measured as such, and everything else is treated like compounds.

本明細書中、しきい値電圧の用語は光学的しきい値を表し、10%相対的コントラスト(V10)に対し与えられ、飽和電圧の用語は光学的飽和を意味し、特に明示しない場合は、90%相対的コントラスト(V90)に対し与えられる。容量性しきい値電圧(V、フレデリックスしきい値 VFrとも呼ばれる)は、明示された場合のみ用いられる。
本明細書で用いられるパラメーターの範囲は、明示しない場合、限界値を含むすべてである。
In this specification, the term threshold voltage refers to the optical threshold and is given for 10% relative contrast (V 10 ), the term saturation voltage means optical saturation, unless otherwise specified. Is given for a 90% relative contrast (V 90 ). Capacitive threshold voltage (V 0 , also called Fredericks threshold VFr) is used only when explicitly stated.
The ranges of parameters used herein are all including the limit values unless explicitly stated.

本明細書中、別段の記載がない限り、濃度は重量パーセントであり、それぞれの完全な混合物に関し、すべての温度は、摂氏で与えられ、すべての温度差異も摂氏である。すべての物理的性質は、”Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに記載されるように決定され、別段の記載がない限り、20℃の温度について示される。光学的異方性(Δn)は589.3nmの波長で決定される。誘電異方性(Δε)は1kHzの周波数で決定される。他の電気光学的性質だけでなく、しきい値電圧もMerck KGaA, Germanyで作成されたテストセルで決定される。Δεの決定のためのテストセルは22μmのセルギャップを有していた。電極は保護リングと1.13cm2の面積を有する円状ITO電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向(ε||)に対してはレシチンであり、ホモジニアス配向(ε)に対しては、日本合成ゴムからのポリアミドAL−1054であった。容量は、0.3Vrmsの電圧を伴って、正弦波を使う周波数応答分析器Solatron1260で決定した。電気光学的測定で用いられる光は白色光であった。用いられるセットアップは、商業的に入手可能なOtsuka, Japanの装置であった。特徴的な電圧は垂直な観察下で決定された。しきい値(V10)−中間のグレー(V50)−および飽和(V90)電圧は、それぞれ10%、50%および90%の相対的コントラストに対し決定された。 In this specification, unless stated otherwise, concentrations are percentages by weight, and for each complete mixture, all temperatures are given in degrees Celsius, and all temperature differences are also in degrees Celsius. All physical properties are determined as described in “Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany, and are indicated for a temperature of 20 ° C. unless otherwise stated. It is. The optical anisotropy (Δn) is determined at a wavelength of 589.3 nm. The dielectric anisotropy (Δε) is determined at a frequency of 1 kHz. The threshold voltage as well as other electro-optical properties are determined in a test cell made in Merck KGaA, Germany. The test cell for the determination of Δε had a cell gap of 22 μm. The electrode was a circular ITO electrode having a protective ring and an area of 1.13 cm2. The alignment layer was lecithin for homeotropic alignment (ε ||) and polyamide AL-1054 from Japanese synthetic rubber for homogeneous alignment (ε ). The capacity was determined with a frequency response analyzer Solatron 1260 using a sine wave with a voltage of 0.3 V rms . The light used in the electro-optical measurement was white light. The setup used was a commercially available equipment from Otsuka, Japan. The characteristic voltage was determined under vertical observation. The threshold (V 10 ) —intermediate gray (V 50 ) — and saturation (V 90 ) voltages were determined for relative contrasts of 10%, 50% and 90%, respectively.

本発明による液晶媒体は、更なる添加剤およびキラルドーパントを通常量で含有することができる。これらの添加剤の全体濃度は、混合物全体量に基づき、全体で0〜10%、好ましくは0.1〜6%である。用いられる個々の化合物濃度は、好ましくは、0.1〜3%である。本明細書中、これらおよび同様の添加剤濃度は、液晶成分および液晶媒体の化合物の濃度値および濃度範囲を指すとき、考慮にいれない。   The liquid crystal medium according to the invention can contain further additives and chiral dopants in conventional amounts. The total concentration of these additives is 0 to 10% as a whole, preferably 0.1 to 6%, based on the total amount of the mixture. The individual compound concentration used is preferably 0.1 to 3%. In the present specification, these and similar additive concentrations are not taken into account when referring to the concentration values and concentration ranges of the liquid crystal component and the compound of the liquid crystal medium.

本発明の液晶媒体は、複数の化合物、好ましくは3〜30種、より好ましくは5〜20種、および非常に好ましくは6〜14種の化合物からなる。これらの化合物は通常の方法で混合される。一般的に、より少量で用いられる化合物の所望量を、より多量に用いられる化合物中に溶解させる。温度がより高濃度で用いられる化合物の透明点より高い場合、完全な溶解を観察することは容易である。しかしながら、他の従来の方法、例えば同族体または化合物の共融混合物であるプリミックスを用いて、またはいわゆるマルチボトルシステム、それ自体での混合物を用いることができる構成物質を用いて、媒体を調製することも可能である。   The liquid crystal medium of the present invention consists of a plurality of compounds, preferably 3-30, more preferably 5-20, and very preferably 6-14. These compounds are mixed by a usual method. In general, the desired amount of the compound used in the smaller amount is dissolved in the compound used in the larger amount. When the temperature is higher than the clearing point of the compound used at higher concentrations, it is easy to observe complete dissolution. However, the medium is prepared using other conventional methods such as premixes, which are eutectic mixtures of homologues or compounds, or using so-called multi-bottle systems, components that can be used as mixtures on their own. It is also possible to do.

液晶およびメソゲン性物質の融点T(C、N)、スメクチック相(S)からネマチック(N)相への遷移T(S、N)および透明点T(N、I)ならびに他のすべての遷移温度を摂氏温度で示す。
本明細書および以下の例で、液晶化合物の構造は、頭文字で呼ばれる略称で示される。略称の対応する構造への変換は、以下の2つの表AおよびBに従って行われる。C2n+1およびC2m+1のすべての基は、それぞれnおよびm個の炭素原子を有する直鎖状アルキルである。表Bの解釈は自明である。表Aは、構造コアに対する略称のみが示されている。個々の化合物は、コアの略称で表示され、ハイフン、および置換基R、R、LおよびLに対するコードが後に続く。
Melting point T (C, N) of liquid crystal and mesogenic material, transition T (S, N) and clearing point T (N, I) from smectic phase (S) to nematic (N) phase and all other transition temperatures In degrees Celsius.
In the present specification and the following examples, the structure of the liquid crystal compound is indicated by an abbreviation called an acronym. The conversion of abbreviations to the corresponding structures is performed according to the following two tables A and B. All groups of C n H 2n + 1 and C m H 2m + 1 are straight chain alkyls having n and m carbon atoms, respectively. The interpretation of Table B is self-explanatory. Table A shows only abbreviations for the structural cores. Individual compounds are designated by the abbreviation for the core, followed by a hyphen and a code for the substituents R 1 , R 2 , L 1 and L 2 .

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表A:Table A:

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表B:Table B:

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本発明の液晶媒体は、好ましくは、
−表AおよびBの化合物群から選択される6つまたはそれ以上の化合物
−表Bの化合物群から選択される5つまたはそれ以上の化合物
を含有する。
The liquid crystal medium of the present invention is preferably
-6 or more compounds selected from the group of compounds in Tables A and B-containing 5 or more compounds selected from the group of compounds in Table B.

例:
以下の例は、本発明を限定することなく説明する。
しかしながら、とりわけ化合物の物理データは、どの範囲でどの性質が達成され得るかを専門家に説明する。とりわけ、好ましくは達成され得る様々の性質の組み合わせは明確である。
Example:
The following examples illustrate the present invention without limiting it.
However, among other things, the physical data of the compounds explains to the expert what properties can be achieved in which range. In particular, the combination of the various properties that can preferably be achieved is clear.

例1
メソゲン性混合物である、混合物Aは以下の構成でなっている:

Figure 2005070789
Example 1
Mixture A, a mesogenic mixture, has the following composition:
Figure 2005070789

この混合物は以下の性質を有する:
コレステリック相からブルー相への遷移温度は33℃である。
この媒体は、1つだけの基板上にインターデジタル(interdigital)電極を有するテストセルに導入される。セル中のメソゲン性層の厚さは、10μmである。電極の幅は10μmであり、電極間の距離も10μmである。
このテストセルは、いくつかの固定温度での応答挙動について調査される。光学的に等方性の相の35℃、37℃、39℃で調査される。
結果を表1に示す。
This mixture has the following properties:
The transition temperature from the cholesteric phase to the blue phase is 33 ° C.
This medium is introduced into a test cell having interdigital electrodes on only one substrate. The thickness of the mesogenic layer in the cell is 10 μm. The width of the electrodes is 10 μm, and the distance between the electrodes is also 10 μm.
The test cell is investigated for response behavior at several fixed temperatures. The optically isotropic phase is investigated at 35 ° C, 37 ° C, 39 ° C.
The results are shown in Table 1.

表1:52Vから0Vへのスイッチングに対する応答挙動(Vrms、矩形波、100Hz、アドレッシング時間:100msec)

Figure 2005070789
次に、37℃の温度で、様々のアドレッシング時間、および100%相対的コントラストから、それぞれ10%、5%相対的コントラストへの相対的コントラストの変化に対する応答時間で、テストセルを調査する。結果を表2に示す。 Table 1: Response behavior for switching from 52 V to 0 V (V rms , rectangular wave, 100 Hz, addressing time: 100 msec)
Figure 2005070789
The test cell is then examined at a temperature of 37 ° C. with various addressing times and response times for changes in relative contrast from 100% relative contrast to 10% and 5% relative contrast, respectively. The results are shown in Table 2.

表2:100msの(tadr.)のアドレッシング時間での、V100から0Vへのスイッチング(矩形波、100Hz)に対する様々な温度での応答時間

Figure 2005070789
この表から、10%相対的コントラストまでの減少に対する応答時間が、調査されたすべてのアドレッシング時間より極めて速く、アドレッシング時間の増大に伴いわずかに増大することが明らかである。対照的に、5%相対的コントラストまでの減少に対する応答時間は、著しいアドレッシング時間依存性を示す。 Table 2: Response time at various temperatures for switching from V 100 to 0 V (square wave, 100 Hz) with an addressing time of 100 ms (t adr .)
Figure 2005070789
From this table it is clear that the response time to a reduction to 10% relative contrast is much faster than all the addressing times investigated and increases slightly with increasing addressing time. In contrast, the response time to a reduction to 5% relative contrast shows a significant addressing time dependence.

表3:異なる(tadr.)のアドレッシング時間での、V100から0Vへのスイッチング(矩形波、100Hz)に対する、異なる温度での応答時間

Figure 2005070789
変調媒体が光学的に等方性の相であり、ブルー相への遷移温度より充分に高い場合、すなわちここでは35℃以上、好ましくは36℃以上、より好ましくは37℃以上であるときに、V100から10%相対的コントラストまでおよび5%相対的コントラストまでのスイッチングバックに対する、双方の応答時間が早いことが、この表から明らかである。これらの比較的高温下、これらのアドレッシング条件下で、双方の応答時間が、昇温に伴うわずかの非常に小さい増大を示すだけであることが更に明らかである。 Table 3: Response time at different temperatures for switching from V 100 to 0 V (square wave, 100 Hz) with different (t adr .) Addressing times
Figure 2005070789
When the modulation medium is an optically isotropic phase and is well above the transition temperature to the blue phase, ie here 35 ° C. or higher, preferably 36 ° C. or higher, more preferably 37 ° C. or higher, It is clear from this table that both response times are fast for switching back from V 100 to 10% relative contrast and 5% relative contrast. It is further clear that under these relatively high temperatures, under these addressing conditions, both response times show only a very small increase with increasing temperature.

Claims (10)

素子の作動温度で、光学的に等方性の状態である液晶変調媒体を用いた光変調素子またはディスプレイであって、
a)2.000msまたはそれ以下の連続的なアドレッシング時間で、または
b)4msecより短いパルス幅、およびこれらのパルスの間に、10msecまたはそれ以上のタイムリーセパレーションを有する、パルスされたアドレッシングで、または
c)作動電圧の水平空間分布で、または
d)作動電圧の垂直空間分布で、または
e)駆動中に最初と最後のスイッチング電圧より高い電圧を適用する、オーバードライビングアドレッシングで、
f)最初に発生する光学的に等方性の相まで昇温しながら、遷移温度より少なくとも3度高い作動温度で、または
a)、b)それぞれと、c)からf)までから選択される2つまたはそれ以上のいかなる条件の組み合わせでもアドレスされることを特徴とする、前記光変調素子またはディスプレイ。
A light modulation element or display using a liquid crystal modulation medium that is optically isotropic at the operating temperature of the element,
a) with a continuous addressing time of 2.000 ms or less, or b) with pulsed addressing with a pulse width shorter than 4 msec and a timely separation of 10 msec or more between these pulses, Or c) in the horizontal spatial distribution of the operating voltage, or d) in the vertical spatial distribution of the operating voltage, or e) in overdriving addressing, which applies a voltage higher than the first and last switching voltage during driving.
f) While raising the temperature to the first optically isotropic phase, at least 3 degrees higher than the transition temperature, or a), b), and c) to f) Said light modulation element or display, characterized in that it is addressed in any combination of two or more conditions.
変調媒体が作動温度でブルー相であることを特徴とする、請求項1に記載の光変調またはディスプレイ素子。   Light modulation or display element according to claim 1, characterized in that the modulation medium is blue phase at operating temperature. 10度またはそれ以上の特徴的な電圧の小さい温度依存性を有する温度範囲を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の光変調またはディスプレイ素子。   3. Light modulation or display element according to claim 1 or 2, characterized in that it has a temperature range with a small temperature dependence of a characteristic voltage of 10 degrees or more. 10%の相対的コントラストに至るための、V100から0Vまでのスイッチング応答時間が、5%の相対的コントラストに至るためのスイッチング応答時間の70%以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の光変調またはディスプレイ素子。 The switching response time from V 100 to 0 V to reach a relative contrast of 10% is more than 70% of the switching response time to reach a relative contrast of 5%. The light modulation or display element according to any one of .about.3. 作動温度で、90%またはそれ以上の電圧保持率を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の光変調またはディスプレイ素子。   5. A light modulation or display element according to claim 1, having a voltage holding ratio of 90% or more at the operating temperature. 比較できる通常のTN-TFT-LCDの2倍またはそれ以上の容量を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の光変調またはディスプレイ素子。   6. The light modulation or display element according to claim 1, wherein the light modulation or display element has a capacity twice or more than that of a normal TN-TFT-LCD that can be compared. 請求項1〜6のいずれかに記載の1つまたは2つ以上の光変調素子を含む電気光学的ディスプレイ。   An electro-optic display comprising one or more light modulation elements according to claim 1. 光変調素子またはディスプレイの作動方法であって、
a)2.000msまたはそれ以下の連続的なアドレッシング時間で、または
b)4msecより短いパルス幅、およびこれらのパルスの間に、10msecまたはそれ以上のタイムリーセパレーションを有する、パルスされたアドレッシングで、または
c)作動電圧の水平空間分布で、または
d)作動電圧の垂直空間分布で、または
e)駆動中に最初と最後のスイッチング電圧より高い電圧を適用する、オーバードライビングアドレッシングで、
f)最初に発生する光学的に等方性の相まで昇温しながら、遷移温度より少なくとも3度高い作動温度で、または
a)、b)それぞれと、c)からf)までから選択される2つまたはそれ以上のいかなる条件の組み合わせでもアドレスされることを特徴とする、前記方法。
A method of operating a light modulation element or display comprising:
a) with a continuous addressing time of 2.000 ms or less, or b) with pulsed addressing with a pulse width shorter than 4 msec and a timely separation of 10 msec or more between these pulses, Or c) in the horizontal spatial distribution of the operating voltage, or d) in the vertical spatial distribution of the operating voltage, or e) in overdriving addressing, which applies a voltage higher than the first and last switching voltage during driving.
f) While raising the temperature to the first optically isotropic phase, at least 3 degrees higher than the transition temperature, or a), b), and c) to f) Said method, characterized in that it is addressed in any combination of two or more conditions.
光変調素子またはディスプレイの作動温度時に、変調媒体が光学的に等方性の相であることを特徴とする、請求項8に記載の、光変調素子またはディスプレイの作動方法。   9. The method of operating a light modulation element or display according to claim 8, wherein the modulation medium is in an optically isotropic phase at the operating temperature of the light modulation element or display. 作動温度時にブルー相を示すことを特徴とする、請求項1に記載の液晶変調媒体。   The liquid crystal modulation medium according to claim 1, wherein the liquid crystal modulation medium exhibits a blue phase at an operating temperature.
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