WO2004029697A1 - Electro-optic light control element comprising a medium with an optical isotropic phase and electro-optic displays equipped with said element - Google Patents

Electro-optic light control element comprising a medium with an optical isotropic phase and electro-optic displays equipped with said element Download PDF

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WO2004029697A1
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electrodes
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PCT/EP2003/009402
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Michael Heckmeier
Achim Goetz
Markus Czanta
Herbert Plach
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Merck Patent Gmbh
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    • G02F1/13793Blue phases

Definitions

  • the present invention relates to light control elements and displays containing them.
  • the light control elements preferably use control media which have anisotropic properties at certain temperatures, such as. B. liquid crystals.
  • the light control elements are operated at a temperature at which the control media are in an optically isotropic phase, preferably in the blue phase or in the isotropic phase, particularly preferably in the blue phase. Displays in which the control media are in the isotropic phase are described in DE 102 172 73.0.
  • the present invention relates to an electro-optical light control element and to electro-optical displays and display systems containing such elements, such as, for example, television screens and computer monitors.
  • the light control elements according to the invention contain a mesogenic control medium which is in an optically isotropic phase when the light control elements are operated. In addition to a good contrast and a low viewing angle dependence of the contrast, they are particularly distinguished by very short switching times.
  • the present invention further relates to media and their use as control media in such light control elements.
  • the first-mentioned displays are used in combination with a TFT (English: thin film transistor) control for displays with a large amount of information and high resolution.
  • TFT thin film transistor
  • Liquid crystal displays of the IPS (English: in-pjane sw ⁇ tching, e.g. DE 40 00 451 and EP 0 588 568) or alternatively of the VAN (English: ertically aligned nematic) type used.
  • VAN displays are a variant of the ECB (electrically controlled birefringence) displays.
  • MVA displays International: rnulti domain ertically aligned
  • several domains are stabilized for each controlled electrode and a special optical compensation layer is also used.
  • these displays use an electric field which is vertical to the liquid crystal layer.
  • IPS displays generally use electrodes on only one substrate, that is to say on one side of the liquid crystal layer, and are therefore characterized by an essential component of the electric field parallel to the liquid crystal layer.
  • control voltages can be influenced by appropriate variation of the control media and possibly reduced.
  • lowering the control voltages in this way requires the introduction of new polar substances and thus a certain amount of effort and, moreover, the magnitude of the lowering of the control voltages is limited.
  • use of highly polar connections leads to reliability problems and the lifespan of the light control elements in many applications.
  • the present invention was based on the object of realizing particularly quickly switching light control elements with good viewing angle dependency and in particular with low control voltages.
  • These light control elements should have the smallest possible layer thickness of the control media in order to be able to be used as elements of FPDs (English: flat panel displays), such as flat screens for computers.
  • FPDs American: flat panel displays
  • they should be controllable using the simplest possible electrode configuration and have a low operating voltage.
  • they should have a good contrast with a low viewing angle dependence for use in electro-optical displays.
  • the electro-optic light control elements according to the present invention comprise - one or more substrates
  • control medium are characterized in that the light control element is operated at a temperature at which the control medium is in an optically isotropic phase in the non-activated state and that the electrode arrangement has an electric field with a significant component parallel to the surface of the mesogenic
  • the electrode arrangement is designed so that at least one of the four following conditions is met, the electrically conductive layers adjacent to each other in the plane of the control layer have a distance of
  • a mesogenic medium is preferably used as the control medium of the light control element.
  • mesogenic media or compounds are media or compounds which have a mesophase, are soluble in a mesophase or induce a mesophase.
  • the mesophase is a smectic or a nematic phase, both of which can also be chiral or a blue
  • Phase preferably a chiral nematic phase or a blue phase, particularly preferably a blue phase.
  • the nematic mixture ZLI-4792 from Merck KGaA, Darmstadt, Germany is used as the preferred medium for investigating the mesogenic properties of the media which have no mesophase.
  • the mesogenic media preferably have a clearing point of -100 ° C. or more extrapolated from 10% solution in this mixture, particularly preferably from -50 ° C. or more and very particularly preferably from -20 ° C. or more.
  • optically isotropic phase means the blue phase, the isotropic phase or another optical phase isotropic phase, preferably the blue phase and blue phase one of the known blue phases.
  • Gray and Goodby “Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill, USA, Canada (1984) describes three blue phases: Blue Pase I to III, which can be observed in the field-free state. If an electric field is applied, others can Blue phases or other phases occur or are induced.
  • the mesophase is a smectic, a nematic or a blue phase.
  • the smectic phase or the nematic phase are preferably chiral.
  • the terms “chiral nematic phase” and “cholesteric phase” are used synonymously, unless expressly stated otherwise.
  • the term “blue phase” stands for each of the known blue phases and also includes several of these phases at the same time, unless expressly stated otherwise.
  • Field strength is also a phase transition into a phase that occurs without an electric field at a lower temperature.
  • the control media preferably have a blue phase, particularly preferably a blue phase and a further mesophase, preferably a cholesteric phase.
  • the control medium is expediently located on or under a substrate or between two substrates.
  • the control medium is usually located between two substrates. This embodiment is preferred. If the control medium is between two substrates, at least one of these substrates is translucent.
  • the translucent substrate, or the translucent substrates can, for. B. consist of glass, quartz or plastic. If a substrate is used that is not translucent, this can consist, among other things, of a metal or a semiconductor. These media can be used as such or on a support e.g. a ceramic.
  • the control medium is a polymeric medium, the use of a second substrate can optionally be dispensed with. Polymer control medium can even be designed to be self-supporting. In this case, no substrate is required.
  • the optically isotropic phase in which the control medium is present at the operating temperature or at least one of the operating temperatures of the light control element according to the present invention is the isotropic phase or preferably an optically isotropic mesophase, such as a blue phase (ie the blue phase I, blue phase II or Blue Phase III).
  • a blue phase ie the blue phase I, blue phase II or Blue Phase III.
  • the embodiment in which the control medium is in the blue phase at at least one operating temperature of the light control element is preferred.
  • the term “optically isotropic phase” means a phase which is crossed between in an electro-optical cell with a layer thickness of approximately 10 ⁇ m or less, which is usual for LC displays Polarizers show essentially no light transmission in the visible wavelength range.
  • the operating temperature of the light control element is preferably above the characteristic temperature of the control medium, usually that
  • Transition temperature of the control medium into the blue phase generally in the range from 0.1 ° to 50 ° above this temperature, preferably in the range from 0.1 ° to 10 ° above this temperature and particularly preferably in the range from 0.1 ° to 5 ° above this temperature.
  • the operating temperature is preferably in the range of
  • Transition temperature of the control medium in the blue phase up to the transition temperature of the control medium in the isotropic phase the clearing point.
  • the light control elements can also be operated at temperatures at which the control medium is in the isotropic phase.
  • the operating temperature range of the light control elements according to the invention preferably extends at least over a temperature range of 20 ° or more, preferably 30 ° or more preferably 40 ° or more particularly preferably 60 ° or more and very particularly preferably 80 ° or more.
  • the operating temperature range of the light control elements according to the invention preferably extends at least from 10 ° C. or less to 50 ° C. or more, preferably at least from 0 ° C. or less to 60 ° C. or more, particularly preferably at least from -20 ° C. or less to 80 ° C or more, most preferably at least from -30 ° C or less to 100 ° C or more, and most preferably at least from -40 ° C or less to 120 ° C or more.
  • the operating temperature range of the light control elements according to the invention extends relative to the characteristic temperature of the control medium at least up to 50 ° C. or more above the characteristic temperature, particularly preferably at least -5 ° C. or less below that characteristic temperature up to 60 ° C or more above the characteristic temperature and very particularly preferably at least from -10 ° C below the characteristic temperature or less to 80 ° C or more above the characteristic temperature.
  • an orientation is induced in the mesogenic medium in an optically isotropic phase, which leads to an optical delay which can be visualized in a known manner.
  • An inhomogeneous electric field is preferably used.
  • the light control elements according to the invention contain at least one element for polarizing the light. In addition, they preferably contain a further optical element. This further optical element is either a second element for polarizing the light, a reflector or a transflector.
  • the optical elements are arranged so that the light passes through a polarizing element at least once when it passes through the mesogenic medium of the light control element both before it enters the mesogenic medium and after it exits the mesogenic medium.
  • the mesogenic medium is located between two polarizers, that is to say a polarizer and an analyzer.
  • Two linear polarizers are preferably used.
  • the absorption axes of the polarizers are preferably crossed and preferably form an angle of 90 °.
  • the light control element according to the invention optionally contains one or more birefringent layers. It preferably contains one ⁇ / 4 layer or several ⁇ / 4 layers, preferably one ⁇ / 4 layer.
  • the optical delay of the ⁇ / 4 layer is preferably approximately 140 nm.
  • the layer thickness (d) of the mesogenic control medium is preferably 0.1 ⁇ m to 5,000 ⁇ m (ie 5 mm), particularly preferably 0.5 ⁇ m to 1,000 ⁇ m (ie 1 mm), particularly preferably 1.0 ⁇ m to 100 ⁇ m and very particularly preferably 3.0 ⁇ m to 30 ⁇ m and in particular 3.5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the layer thickness of the mesogenic control medium is preferably 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m, particularly preferably 1.0 ⁇ m to 20 ⁇ m and very particularly preferably 1.0 ⁇ m to 8.0 ⁇ m.
  • the present invention also relates to electro-optical displays which contain one or more light control elements according to the invention. These electro-optical displays are preferably controlled by means of an active matrix.
  • the present invention further relates to electro-optical display systems containing one or more electro-optical displays according to the invention.
  • These electro-optical display systems are preferably used to display information, among other things, preferably as a television screen or as a computer monitor.
  • the information to be displayed is preferably digital signals or video signals.
  • the light control element according to the invention can additionally contain one or more other conventional optical elements such as birefringent layers (e.g. compensation layers), diffuser layers, and elements for increasing the brightness and / or the luminous efficiency and / or the viewing angle dependency, this list not being exhaustive.
  • birefringent layers e.g. compensation layers
  • diffuser layers e.g., diffuser layers
  • the light control elements according to the invention are characterized by a good contrast, which depends strongly and almost predominantly on the properties of the polarizers used.
  • TN cells with an optical delay of 0.50 ⁇ m, positive contrast and the absorption axis of the polarizers perpendicular to the preferred orientation of the nematic liquid crystals on the adjacent substrate, which do not contain chiral liquid crystals, are used here.
  • the contrast of the invention is characterized by a good contrast, which depends strongly and almost predominantly on the properties of the polarizers used.
  • Light control elements depends, among other things, especially on the shape, Type and structure of the electrodes used. If the same polarizers are used in the light control elements according to the invention and in these conventional TN lines, the contrast of the light control elements according to the invention is generally around 20% or more, in part, in particular at observation angles that differ from the normal of the
  • Display surface deviate significantly, 40% or more larger than the contrast of the TN cells.
  • the viewing angle dependence of the contrast of the light control elements according to the invention is very good. It is significantly better than that of the known ECB cells. It is more comparable to the viewing angle dependency observed with the commercially available IPS displays (e.g. from Hitachi and NEC, both Japan) and MVA displays (e.g. from Fujitsu, Japan). It is much lower than that of conventional TN displays. So an isocontrast curve closes a given
  • Contrast ratio in the light control elements according to the invention usually an angular range that is more than twice as large, often even more than three times as large as the corresponding isocontrast curve for the same contrast ratio in the TN display.
  • the switching times of the light control elements according to the invention are very short. They are generally values of 1 ms or less, preferably 0.5 ms or less, particularly preferably 0.1 ms or less.
  • the light control elements according to the invention were each switched to different control voltages.
  • Characteristic voltages of the electro-optical characteristic were used as
  • Endpoints selected e.g. V 1 0, V 2 o, V 30 , ... to V go .
  • one of them given characteristic voltage to the other voltages and switched back for example from V 10 to each of the voltages V 90 , V 8 o, V o to V 2 o-
  • a different one of the characteristic voltages was selected and from this to each of the higher characteristic ones Voltages and switched back, for example from V 2 o to each of the voltages V 90 , V 8 o, V 0 to V 30 and so on up to the output voltage Vso from which to Vg 0 and back.
  • the switch-on time in all of these cases is from the time the new voltage is switched on until 90% of the respective maximum is reached
  • Electro-optical displays according to the present invention contain one or more light control elements according to the invention. In a preferred embodiment, these are controlled by means of an active matrix.
  • the light control elements according to the invention are actuated in the so-called “field sequential mode”.
  • the switching elements are successively illuminated with differently colored light in synchronism with the actuation.
  • a color wheel (“color wheel "), Strobe lamps or flash lamps are used.
  • Electro-optical displays according to the present invention can contain a color filter for displaying colored images.
  • This color filter expediently consists of a mosaic of filter elements of different colors.
  • An element of the color filter mosaic of a color is typically associated with each electro-optical switching element.
  • the light control elements according to the invention contain an electrode structure which contains an electrical field with a significant component generated parallel to the layer of the mesogenic medium.
  • This electrode structure can be designed in the form of interdigital electrodes. It can be designed in the form of combs or ladders. Designs in the form of superimposed "H” s and double “T” s or s are also advantageous.
  • the electrode structure is advantageously located on only one
  • the electrode structure is preferably present in at least two different planes, both of which are located on one side of the mesogenic control medium, this applies in particular if the electrode structure contains overlapping partial structures.
  • These substructures are advantageously separated from one another by a dielectric layer. If the substructures are on the opposite sides of an insulation layer, a "lay-out" can be selected that allows the implementation of capacitors. This is particularly advantageous when controlling displays using an active matrix.
  • Such active matrix displays use a matrix of control elements assigned to the individual light control elements with a non-linear current-voltage characteristic, such as, for. B. TFTs or MIM (English: rnetal insulator metal) diodes.
  • An essential aspect of the present invention is the configuration of the electrode structure of the electro-optical switching elements according to the invention.
  • Various embodiments are possible here.
  • the preferred embodiments of the electrodes of the light control elements according to the invention are described with the help of the corresponding illustrations, if necessary.
  • the figure shows a cross-section of the structure of a
  • the control medium (2) is located between the inner surfaces of the substrates (1) and (1 '). On the inner surface One of the substrates (1) contains the two electrodes (3) and (4) of the electrode structure, which can be supplied with different potentials.
  • “Vop” denotes the voltage, charge or current source. The lines starting from V op symbolize the electrical leads to the electrodes.
  • the electrodes can be made of transparent material, such as. B. Indium Tin Oxide (ITO). In this case, it may be advantageous and possibly necessary to cover a part or parts of the light control element using a black mask. This allows areas where the electric field is not effective to shield and thus improve the contrast.
  • the electrodes can also be made of opaque material, usually metal, e.g. made of chrome, aluminum, tantalum, copper, silver or gold, preferably made of chrome. In this case, the use of a separate black mask may not be necessary.
  • the electric field used is preferably an inhomogeneous field.
  • the electrodes are preferably at a distance from one another in the range from 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably in the range from 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, particularly preferably in the range from 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, very particularly preferably in the range from 2 ⁇ m to 12 ⁇ m and most preferably in the range of 3 ⁇ m to 11 ⁇ m.
  • the distance between the electrodes is preferably 19 ⁇ m or less, particularly preferably 15 ⁇ m or less, very particularly preferably 10 ⁇ m or less and particularly preferably 9 ⁇ m or less.
  • the width of the electrodes in the direction of the neighboring electrodes which can be applied with different potential, is less critical than the distance of the electrodes in this direction. It has almost no influence on the characteristic voltages of the light control elements. With increasing width of the electrodes, however, the opening ratio of the light control element becomes smaller and the brightness decreases, especially if the electrodes are made of opaque
  • the electrodes preferably have a width in the range from 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably in the range from 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m, particularly preferably in the range from 0.7 ⁇ m to 19 ⁇ m, very particularly preferably in the range from 1 ⁇ m to 9 ⁇ m and most preferably in the range of 1.5 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the electrodes are raised.
  • raised means that the electrodes have a layer thickness that should not be neglected compared to the layer thickness of the control layer.
  • the layer thickness of the electrodes is preferably 5% or more, preferably 10% or more, particularly preferably 20% or more of the distance between the substrates, that is to say the layer thickness of the
  • the electrode structure can have different topographies.
  • the electrode structure can extend over a significant proportion of the total thickness of the layer of the mesogenic control medium.
  • the maximum height of the electrode layer or the electrode layer is preferably significantly smaller than the thickness of the mesogenic medium.
  • the ratio is preferably 1: 3 or less, particularly preferably 1:10 or less and very particularly 1:50 or less. In some cases the thickness of the electrode layer can be neglected compared to the thickness of the mesogenic medium, then the ratio is preferably 1: 100 or less.
  • the electrode arrangement of the light control element is designed such that it over a predominant portion of the layer thickness of the mesogenic control medium, preferably over more than 60%, preferably essentially over the entire layer thickness of the mesogenic control medium, particularly preferably over 80% or more, and very particularly preferably over 90% or more.
  • the lower limit is
  • Layer thickness of the electrodes 0.5 ⁇ m, particularly preferably 1 ⁇ m and very particularly preferably 2 ⁇ m and the upper limit preferably 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m and very particularly preferably 3 ⁇ m.
  • FIGS 2 to 6 show schematically in cross section the structure for five different embodiments of switching elements according to the invention with raised electrodes according to the preferred embodiment (A).
  • the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 1.
  • the electrodes (3) and (4) have a rectangular or almost rectangular cross section.
  • the electrodes have a thickness which is not to be neglected in relation to the layer thickness [d (2)] of the control layer (2) or in relation to the characteristic layer thickness, e.g. typically in the range from 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m, preferably in the range from 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the electrodes (3) and (4) are designed similarly to that shown in Figure 2
  • the layer thickness of the electrodes (3) and (4) not constant, but depending on the location.
  • the electrodes have a triangular cross section.
  • the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the one shown in Figure 4
  • Electrodes each consist of two superimposed layers (3) and (3 ') and (4) and (4 "), each of which the upper (3') or (4 ') covers a smaller area of the switching element than the corresponding lower layer (3) or (4).
  • the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2.
  • the electrodes (3) and (4) here have a circular cross section and are shown designed as waveguides.
  • they can also have other rounded cross sections and e.g. be designed in the form of a solid wire or as a conductively coated cylinder of a non-conductive or non-conductive material.
  • Electrodes with a common potential flank an electrode with a different potential or alternate with at least one pair of electrodes to which the other potential can or can be applied.
  • the electrodes can be present in one plane or in different planes.
  • the electrodes which have the same potential or are or can be subjected to the same potential are preferably in the same plane.
  • the electrodes of the electrode structure which are adjacent to one another are, at least in part, preferably essentially, particularly preferably largely insulated from one another horizontally by a fixed dielectric layer.
  • the substructures of the electrode structure are located on the two opposite sides of the mesogenic medium. In this case, the corresponding parts of the electrodes are not perpendicular to one another, but are laterally offset from one another in such a way that a component of the electric field is created parallel to the layer of the mesogenic medium.
  • the electrode structure is designed such that the electrodes are at a distance above their respective substrate and preferably over a substantial part of their area, preferably over the predominant part of their area and particularly preferably almost are insulated against it over their entire area or over their entire area.
  • the electrodes are preferably formed on a solid dielectric. This is shown by way of example in Figures 7, 9 and 11 to 13.
  • a solid insulator such as e.g. Glass is used as described below.
  • the solid dielectric is particularly preferably designed as a layer or as a platform.
  • the pedestals of the dielectric can be obtained by etching out the spaces between the pedestals from a layer of a dielectric, in the simplest case of the substrate.
  • the essential part preferably 20% or more, particularly preferably 30% or more and very particularly preferably 40% or more, the predominant part: preferably 55% or more, particularly preferably 60% or more and very particularly preferably 70% or more,
  • FIG. 7 shows a schematic cross section of the structure for a preferred embodiment of embodiment (B) of switching elements according to the invention.
  • the electrodes are designed similar to the embodiment shown in Figure 1. However, they are
  • the electrode arrangement is configured such that the electrode pairs of a picture element are separated from the associated substrate by a dielectric.
  • This embodiment is preferred because it enables the light control elements and the electro-optical displays to be easily manufactured since the electrodes are only on one substrate. With a corresponding choice of the thickness of the solid insulating layer among the conductive layers of the electrodes, a great effect on the control voltages can be achieved and this can be significantly reduced.
  • the conductive layers of the electrode structures are raised above the surface of the adjacent substrate.
  • This solid, insulating layer can consist of glass, quartz, one or more inorganic layers, such as SiO 2 or SiN, organic polymers or the like.
  • the insulating layer is realized as a raised part of the substrate, for example in the form of a pedestal. This embodiment can be obtained simply and preferably by etching the substrate correspondingly deep away at the points where no pedestal is desired. If necessary, the respective conductive layer of the electrode structure can serve as a mask during the etching, or both layers can be etched through the same mask in one step.
  • the solid, insulating layer is applied or deposited on the substrate in a known manner in a structured or unstructured manner over the surface, and then structured if necessary.
  • the layer thickness of the solid, insulating layer is preferably in the range from 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, particularly preferably in the range from 0.2 ⁇ m to 7 ⁇ m, very particularly preferably in the range from 0.4 ⁇ m to 5 ⁇ m and particularly preferably in Range from 0.5 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the electrodes of the electrode structure to which the same potential is applied consist of two or more electrically conductive layers. These layers are arranged one above the other in the cell of the switching element and preferably separated and electrically insulated from one another by a dielectric over a substantial part of their area, preferably over most of their area and particularly preferably almost over their entire area or over their entire area. If the conductive layers in the light control element are insulated over 100% of their area, they are electrically conductively connected to one another or to a voltage, charge or current source outside the light control element.
  • At least one conductive layer of the electrode structure is located on one of the substrates.
  • the layer of the control medium forms the dielectric between the electrode layers.
  • the two or more electrically conductive layers of the electrode structure are each separated from one another by a solid dielectric.
  • FIG 8 shows a schematic cross section of the structure for a preferred embodiment of embodiment (C) of switching elements according to the invention with an electrode structure in which the electrodes consist of two layers, which are each on one of the substrates.
  • the electrodes are designed in such a way that there is a second electrode (3 ') on the second substrate (1') for the electrode (3) on the first substrate (1), to which a first potential can be applied can be applied with the same potential.
  • the electrode pairs (3) and (3 ') as well as (4) and (4') face each other. This embodiment is preferred because it allows a very large reduction in the characteristic voltages and the effect achieved does not depend on other parameters, such as the material and the layer thickness of the solid dielectric used.
  • the electrode structure preferably has two pairs of electrodes that are assigned to one another, of which at least one pair of electrodes that are assigned to one another can or can be subjected to the same electrical potential.
  • the conductive layers of the electrodes assigned to one another in pairs are on the opposite substrates (compare Figures 8 and 9) or on the same substrate (compare e.g. Figures 10 and 11).
  • the electrodes of the electrode arrangement preferably consist in the latter
  • the individual layers of the electrodes are essentially each - over their entire area separated by a dielectric from one another with the same area and congruent with one another.
  • the described embodiments can also be combined with one another. So z. B. in the last described, very particularly preferred embodiment of embodiment (C), the first conductive layer facing the substrate of the separated by a solid dielectric, two or more electrically conductive layers of the electrode structure, as in the second described, preferred embodiment, be separated from the respective substrate by a solid dielectric layer.
  • Figures 9 to 13 show schematically in cross section the structure of various embodiments of switching elements according to the invention according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 9 shows an embodiment that is a combination of the embodiments shown in Figures 7 and 8. in the
  • electrodes ((3) and (4) raised not only on the substrate with the surface (1) are formed on solid insulating layers (5) and (6), but rather, as in the one in Figure 8 and 8 are also formed on the surface of the opposite substrate (1 ') electrodes (3') and (4 '). Like the corresponding electrodes on the first substrate, these electrodes are formed by solid insulating layers (5') and (6 ') lifted off the surface (1').
  • the electrodes are designed similarly to that in
  • the electrodes each consist of two layers (3) and (3 '), or (4) and (4 "), which can each be acted upon in pairs with the same potential
  • the two pairs of conductive layers of the electrode structure (3) and (3 '), or (4) and (4') are not separated from each other here by the dielectric control layer (2), but each with a solid insulating layer (5) or (6).
  • the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 10. However, as in the embodiment shown in FIG. 7, the first layers of the electrode structures (3) and (4) are separated from the substrate by a solid insulating layer (5) and (6).
  • the two layers of the electrode structure that can be applied with the same potential (3) and (3 '), or (4) and (4') are as in the one in Figure 10
  • the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (3) to (3 “') or (4) to (4'"). Two of these four layers are located on the same substrate. Layers (3) and (3 ') and (4) and (4') are on the substrate with the surface (1) and (3 ") and (3 '") as well as (4 ") and (4 1 " ) are on the substrate with the surface (1 '). Of these layers, the respective layer (3) and (4) or (3 ") and (4") adjacent to the respective substrate (1) or (1 ') is provided by a solid insulating layer (5) and (6) or (5 ') and (6') separately.
  • the two conductive layers that are on the same substrate [(3) and (3 1 )] and [(4) and (4 ') j as well as [(3 ") and (3'")] and [( 4 ") and (4 '")] are also separated from one another by solid insulating layers (5') and (6 ') and (5'") and (6 '").
  • the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (2) to (2 '") or (3) to (3'").
  • the alternating sequence of conductive layers and insulating layers extends over the entire layer thickness of the control layer.
  • the inner pairs of the conductive layers (2 ') and (2' ") and (3 ') and (3'") are also separated from one another by solid insulating layers (5 "") and (6 "").
  • the layer or parts of the layer of the mesogenic control medium can be located as a dielectric.
  • each electrode contains at least four conductive layers (compare FIGS. 12 and 13), it being preferred that at least two of the conductive layers are each on a substrate and can or can be acted upon with different potential.
  • each of these two electrodes is assigned at least one further electrode which is or can be acted upon with the same potential.
  • Each of these at least one further electrode, which is assigned to each of the electrodes of the electrode pairs, is separated from the latter by a dielectric.
  • the respective number of conductive layers on the two substrates can be different.
  • the conductive layers of the electrodes can be raised both in the preferred embodiment (B) and in the particularly preferred embodiment (C), as described in the embodiment (A).
  • two of the superimposed conductive electrode layers to which the same potential is applied can also be particularly preferably separated from one another both by the dielectric control layer and, at the same time, by a solid dielectric layer from the respective underlying substrate or, if appropriate, one below it other electrically conductive layer must be separated (see Figure 9).
  • This embodiment is preferred because it allows the drive voltage to be further reduced compared to the embodiments shown in FIGS. 7 and 8.
  • the superimposed conductive layers of the electrode structure are electrically conductively connected to one another or to a control electronics. If the corresponding layers are connected to one another in an electrically conductive manner and the electrical resistance is low, the corresponding layers can be at the same potential, or have the same voltage. In special embodiments, however, these layers can also be at different potentials or can be driven at different times, as a result of which they can be at different potentials at different times.
  • the independent or electrically coupled control of the corresponding, superimposed, electrically conductive layers of the electrode structure can be achieved by using appropriate driver electronics which are connected to the corresponding layers. This makes it possible, for example, to apply different potentials to the corresponding layers simultaneously or at different times. This enables an improved control which, for example, can improve the switching times and / or the contrast of the light control elements.
  • the strength of the electro-optical effect observed depends on the layer thickness of the isotropic control medium. With small layer thicknesses in the range of less than one micrometer, the necessary control voltage decreases with increasing layer thickness. This effect lasts up to a characteristic layer thickness (de) at which saturation occurs. A further increase in the layer thickness to values above this characteristic layer thickness does not lead to any further significant improvement, that is to say a decrease in the characteristic tensions.
  • the characteristic layer thickness is typically in the range from 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, mostly in the range from 1.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m. For most practically relevant cases, values from approx. 2 ⁇ m to 3 ⁇ m are to be assumed, in particular a value of approx. 3 ⁇ m.
  • the layer thickness of the isotropic control layer in the light control elements of embodiment (A) is preferably at least as large as the characteristic layer thickness.
  • the layer thickness of the isotropic control layer is preferably twice the characteristic layer thickness or more. This preferred lower limit of the layer thickness of the control medium applies in the event that in embodiment (B) Electrode structure comprises two layers each, which can or can be acted upon by the same potential and in the event that in the embodiment (C) the electrode structure contains exactly one electrically conductive layer which is or can be acted on by the given potential.
  • the embodiment (C) with exactly one conductive layer in the electrode structure leads to similar results as the embodiment (B).
  • the thickness of the solid insulating layer between the substrate and the conductive layer increases, the characteristic voltages decrease to a saturation that occurs when the layer thickness of the solid insulating layer reaches the value of the characteristic layer thickness as long as the total layer thickness of the control layer is large is enough.
  • the height of the insulating layer under the first conductive layer facing the substrate is preferably equal to or greater than the characteristic layer thickness.
  • the thickness of the remaining part of the control layer above the conductive layer of the electrode structure is also equal to or larger than the characteristic layer thickness, so preferred lower limit of the total layer thickness of the control layer in this embodiment, as in embodiment (B), is twice as large the characteristic layer thickness.
  • the greatest reduction in operating voltage is achieved when the conductive layer is in the center, or nearly in the center, of the thickness of the control layer and extends toward each of the substrates by the characteristic layer thickness or more.
  • the mesogenic media according to the present invention preferably have a nematic phase, a chiral phase and / or a blue phase, preferably a blue phase.
  • media can also be used in which the temperature range of the nematic phase is so narrow that there is practically a transition from the crystalline phase or from the smectic phase to the isotropic phase.
  • the control media according to the invention preferably have a characteristic voltage V 100 in the range from 5 V to 150 V, preferably from 15 V to 110 V, particularly preferably from 20 V to 90 V and in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature very particularly preferably from 30 V to 80 V.
  • the characteristic voltages are specified in this application for cells with a width of the electrodes of 10 ⁇ m and an electrode spacing of 10 ⁇ m, unless expressly stated otherwise.
  • Modulation media according to the invention in the inventive light modulation elements, at a temperature of 2 ° above the characteristic temperature particularly preferably have a characteristic voltage V ⁇ 0 of 105 V or less, preferably 95 V or less, more preferably 75 V or less, and most preferably from 50 V or less.
  • control media according to the invention have a characteristic voltage V-io in the range from 5 V to 110 V, particularly preferably from 10 V to 90 V and entirely, in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature particularly preferably from 10 V to 80 V.
  • control media according to the invention have a characteristic voltage V 0 in the range from 2 V to 100 V, preferably from 3 V to 50 V, in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature. particularly preferably from 4 V to 30 V, very particularly preferably from 5 V to 20 V and most preferably from 5 V or 7 V to 15 V.
  • T C har. a characteristic temperature
  • the characteristic temperature if the characteristic voltage as a function of temperature passes through a minimum, the temperature of this minimum is called the characteristic temperature
  • the control medium has one or more blue phases, the temperature of the transition to the blue phase becomes, if several blue phases occur, the temperature of the transition to that with increasing
  • characteristic temperature Temperature first occurring blue phase, called characteristic temperature
  • the temperature of the transition to the isotropic phase is referred to as the characteristic temperature.
  • the clearing point of the mesogenic media having a nematic phase is preferably in the range from -20 ° C. to 80 ° C., particularly preferably in the range from 0 ° C. to 60 ° C. and very particularly preferably in
  • the clearing point is preferably in the range of 10 ° C to 70 ° C and particularly preferably in the range of 30 ° C to 50 ° C.
  • the nematic phase is preferably stable to -10 ° C, particularly preferably to -30 ° C and very particularly preferably to -40 ° C.
  • the mesogenic media according to the present invention preferably have a birefringence ( ⁇ n) of 0.090 or more, preferably of, in the nematic phase at a temperature of 4 degrees below the clearing point 0.100 or more, particularly preferably 0.150 or more, very particularly preferably 0.200 or more.
  • ⁇ n birefringence
  • the value of the birefringence is virtually unlimited for the application according to the invention. In practice, however, it is usually 0.500 or smaller and usually 0.450 or smaller.
  • the value of the birefringence of the media according to the invention is measured here in the nematic phase at a temperature of 4 ° below the clearing point.
  • the birefringence of a mixture of 15% of the medium and 85% of the nematic mixture ZLI-4792 from Merck KGaA is determined at 20 ° C and off the change compared to the mixture ZLI-4792 extrapolated to the value of the pure medium.
  • the mesogenic media according to the present invention preferably have a dipole moment of 4 debye or more, particularly preferably 6 debye or more and particularly preferably 8 debye or more.
  • Both the mesogenic control media which have a positive dielectric anisotropy ( ⁇ ) in the mesophase and those which have a negative dielectric anisotropy can be used for the light control elements according to the present invention.
  • Mesogenic control media are preferably used which have a positive dielectric anisotropy ( ⁇ ) in the mesophase.
  • the mesogenic control media have a positive dielectric anisotropy, this has a value of preferably 15 or more, particularly preferably 30 or more at 1 kHz and a temperature of 4 ° below the characteristic temperature or the clearing point, preferably in the nematic phase and most preferably 45 or more. If the medium does not have a nematic phase or if it is not in the nematic phase at a temperature of 4 ° below the characteristic temperature or clearing point, its dielectric anisotropy, like birefringence, is extrapolated from the values of a mixture of 15% in the mixture ZLI-4792 determined. If the mesogenic control media have a negative dielectric anisotropy, this has a value of preferably -5 or less, particularly preferably -7 or less and very particularly preferably -10 or less.
  • Control media with a positive dielectric anisotropy are particularly preferred.
  • the mesogenic media according to the present invention preferably consist of two to 40 compounds, particularly preferably five to 30 compounds and very particularly preferably seven to 25 compounds.
  • the mesogenic media according to the invention with positive dielectric anisotropy according to the present invention preferably contain
  • component A consisting of one or more compounds with a very strongly positive dielectric anisotropy of 30 or more
  • component B consisting of one or more compounds with a highly positive dielectric anisotropy from 10 to ⁇ 30,
  • component C consisting of one or more compounds with a moderately positive dielectric anisotropy of> 1.5 to ⁇ 10,
  • a component D consisting of one or more dielectrically neutral compounds with a dielectric anisotropy in the range from -1.5 to +1.5 and
  • a component E consisting of one or more compounds with a negative dielectric anisotropy of less than -1.5.
  • Component A of these media preferably contains one or more compounds of the formula I and particularly preferably consists predominantly and very particularly preferably almost completely of one or more compounds of the formula I,
  • Z 11 and Z 12 are each independent of one another, a single bond
  • the media according to the invention preferably contain one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 1-1 to I-7 and / or one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 11-1 to II-5, which are also sub-formulas of formula I.
  • the media according to the invention particularly preferably comprise one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas 1-1 a to 1-1 e, l-2a to l-2c, l-3a to l-3c, l-4a to l- 4c, l-5a to l-5c, l-6a to l-6c and l-7a to l-7c and / or one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas ll-1a to ll-1c, ll- 2a to ll-2c, ll-3a, Il3b, ll-3a, ll-4b, ll-5a and il-5b.
  • the compounds of the formulas 1-1 a to 1-1 e are preferably selected from the group of the compounds of the formulas 1-1 a-1 to 1-1 a-6, 1-1 b-1 to
  • n is an integer from 0 to 7, preferably 1 to 7
  • m is an integer from 0 to 5
  • n + m is an integer from 0 to 7, preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-2a to I-2c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-2a-1 to I-2a-5, I-2b-1 to I-2b-9 and I-2c-1 to l-2c-17.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5
  • m is an integer from 0 to 5
  • n + m is an integer from 0 to 7, preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-3a to I-3c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-3a-1 to I-3a-4, I-3b-1 to I-3b-4 and I-3c-1 to l-3c-4.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-4a to I-4c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-4a-1 to I-4a-3, I-4b-1 to I-4b-3 and I-4c-1 to l-4c-3.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-5a to I-5c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-5a-1b to I-5a-3, I-5b-1 to I-5b-3 and I-5c- 1 to l-5a-1 l-5ca-3.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-6a to I-6c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-6a-1 to I-6a-3, I-6b-1 to I-6a-3 and I-6c-1 to l-6a-3.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the compounds of the formulas I-7a to I-7c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-7a-1 and I-7a-2, I-7b-1 and I-7b-2 and I-7c-1 and l-7c-2.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the media according to the invention particularly preferably comprise one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas 11-1c-1, ll-2c-1, ll-3b-1, ll-4b-1 and ll-5b-1.
  • n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
  • the media according to the invention preferably contain one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 1-1 to I-7 and one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 11-1 to II-5.
  • the mesogenic media according to the present invention with positive dielectric anisotropy particularly preferably consist predominantly and very particularly preferably almost entirely of component A.
  • the mesogenic media according to the present invention with positive dielectric anisotropy contain one or more components selected from the group of components B to D, preferably selected from the group of components B and D.
  • Component D of these media preferably contains one or more compounds.
  • the mesogenic media with negative dielectric anisotropy according to the present invention preferably contain
  • component B optionally a component B 'consisting of one or more compounds with a moderately negative dielectric anisotropy from -1.5 to ⁇ -5,
  • a component C consisting of one or more dielectric neutral compounds with a dielectric anisotropy of -1, 5 to +1, 5 and
  • the mesogenic medium according to the present invention preferably contains chiral compounds which induce a chiral mesophase, preferably a blue phase.
  • the pitch induced in the mesogenic media is less than about 400 nm.
  • the chiral compounds used are preferably compounds which have a mesogenic structure and particularly preferably one or more Mesophases show, especially at least one cholesteric phase.
  • Preferred chiral compounds include known chiral dopants such as cholesteryl nonanoate, R / S-811, R / S-1001, R / S-2001, R / S-3001, R / S-4001, B (OC) 2C * HC- 3 or CB-15 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany).
  • chiral compounds with chiral units or mesogenic chiral compounds which are disclosed in DE 34 25 503, DE 35 34 777, DE 35 34778, DE 3534 779, DE 35 34 780, DE 4342 280, EP 01 038 941 and DE 19541 820 and the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • Chiral binaphthyl derivatives as disclosed in EP 01 111 954.2, chiral binaphthalene derivatives as disclosed in WO 02/34739, chiral TADDOL derivatives as disclosed in WO 02/06265 and chiral dopants with at least one are particularly preferred fluorinated linkers and a chiral end group or a central chiral group, as disclosed in WO 02/06196 and WO 02/06195.
  • the amount of chiral compound required for inducing the chiral mesophase, in particular the blue phase depends on the fact that a pitch of less than about 400 nm is induced in the phase.
  • a higher concentration of the chiral compounds is required than for chiral compounds that induce a relatively large HTP.
  • the HTP measured in the host MLC-6620, Merck KGaA, Darmstadt, Germany
  • the chiral compounds are preferably in concentrations of about 20 to 70%, particularly preferably of about Contain 30 to about 60% in the medium.
  • the proportion of the chiral compounds is preferably about 1 to about 20%, particularly preferably about 5 to 15%, in particular about 10%.
  • the mesogenic medium according to the present invention can contain further additives, such as stabilizers and / or dichroic dyes in conventional concentrations.
  • the total concentration of these further constituents is in the range from 0% to 10%, preferably in the Range from 0.1% to 6%, based on the total mixture.
  • the concentrations of the individual of these compounds are in the range from 0.1 to 3%.
  • the concentration of these compounds and similar components of the mixture are not taken into account when specifying the concentration ranges of the other components of the mixture, unlike the chiral dopants.
  • the media are obtained from the compounds in the usual way.
  • the compounds which are used in a smaller amount are expediently dissolved in the compounds used in a larger amount. If the temperature is raised above the clearing point of the predominant component during the mixing process, the completeness of the dissolution can easily be observed.
  • the media according to the invention can also be produced in other ways. So through the use of premixes.
  • Premixes can be used, inter alia, homologue mixtures and / or eutectic mixtures. However, the premixes can also themselves be usable media. This is the case with so-called two-bottle or multi-bottle systems.
  • Dielectrically positive connections have a ⁇ > 1, 5, dielectrically neutral connections have a ⁇ in the range -1, 5 ⁇ ⁇ 1.5 and dielectrically negative connections have a ⁇ ⁇ -1, 5.
  • dielectrically positive connections have a ⁇ > 1, 5 dielectrically neutral connections have a ⁇ in the range -1, 5 ⁇ ⁇ 1.5 and dielectrically negative connections have a ⁇ ⁇ -1, 5.
  • dielectrically negative connections have a ⁇ ⁇ -1, 5.
  • the same definitions also apply to components of mixtures and for mixtures.
  • the dielectric anisotropy ⁇ of the compounds is determined at 1 kHz and 20 ° C. by extrapolation of the values of a 10% solution of the respective compound in a host mixture to a proportion of the respective compound of 100%.
  • the capacities of the test mixtures are determined both in a cell with a homeotropic and in a cell with a homogeneous edge orientation.
  • the layer thickness of both Cell types are approximately 20 ⁇ m.
  • a square wave with a frequency of 1 kHz and an effective voltage (rms, English: root mean square) of typically 0.03 V or 0.2 V to 1.0 V is used for the measurement. In any case, the voltage used is lower than the capacitive threshold of the mixture under investigation.
  • the mixture ZLI-4792 is used for dielectrically positive connections and the mixture ZLI-3086, both from Merck KGaA, Germany, is used as the host mixture for dielectrically neutral and for dielectrically negative connections.
  • threshold voltage means the optical threshold and is indicated for a relative contrast of 10% (V 10 ).
  • the mid-gray voltage and the saturation voltage are also determined optically and specified for a relative contrast of 50% and 90%, respectively.
  • the capacitive threshold voltage (V 0 ), also called the Freedericksz threshold, is given, so this is stated explicitly.
  • the optical anisotropy ( ⁇ n), also called birefringence, is determined at a wavelength of 589.3 nm
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) is determined at a frequency of 1 kHz.
  • composition of the media means - "Contain” that the concentration of the respective material mentioned, ie the component or the compound, in the reference unit, ie the medium or the component, preferably 10% or more, particularly preferably 20% or more and very particularly preferably
  • concentration of the material mentioned in the reference unit is preferably 50% or more, particularly preferably 60% or more and very particularly preferably 70% or more and
  • the concentration of the material mentioned in the reference unit is preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more and very particularly preferably
  • the dielectric properties, electro-optical properties (eg the threshold voltages) and the switching times were determined in test cells manufactured by Merck KGaA, Darmstadt, Germany.
  • the test cells for determining ⁇ had a layer thickness of 22 ⁇ m and a circular electrode made of indium tin oxide (ITO) with an area of 1.13 cm 2 and a protective ring.
  • ITO indium tin oxide
  • lecithin (Merck KGaA) can be used as an orientation aid.
  • the cells for determining s ⁇ had orientation layers made of the polyimide AL-1054 from Japan Synthetic Rubber, Japan.
  • Table B Alkyl groups with n or m carbon atoms.
  • Table B is self-explanatory, since it gives the full abbreviation for a formula of homologous compounds.
  • Table A shows only the abbreviations for the core structures of the connection types.
  • the abbreviations for the respective individual compounds are composed of the respectively applicable abbreviations for the core of the compound and the abbreviation for the groups R 1 , R 2 , L 1 and L 2 attached by means of a hyphen according to the following table.
  • the mesogenic media according to the previous application preferably contain
  • the mesogenic with the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • This liquid crystal mixture was filled into a test cell and its electro-optical properties were examined at a temperature of 24 ° C.
  • the test cell used. had electrodes on only one of the two substrates, as shown in Figure 1.
  • An electro-optical test cell with a light switching element containing the liquid crystal mixture was produced.
  • the substrates were made of glass. Substrates without an orientation layer were used. The
  • Electrode structure consisted of interdigitated comb-shaped electrodes. The distance between the electrodes was 20 ⁇ m and the width of the electrodes was 10 ⁇ m. The layer thickness of the electrodes was 60 nm. The electrodes were all in a common plane. The layer thickness of the control medium was 6.8 ⁇ m.
  • a first polarizer was used in front and a second polarizer behind the cell as the analyzer.
  • the absorption axes of the two poiarizers formed an angle of 90 ° to one another.
  • the angle between the axis of maximum absorption of the polarizers and the component of the electric field in the plane of the display was 45 ° in each case.
  • the voltage transmission characteristic was determined with an electro-optical measuring station DMS 703 from Autronic-Melchers, Düsseldorf, Germany.
  • the operating temperature was 24.0 ° C. When observed vertically, a curve was obtained which is typical for a cell with electrically controlled birefringence (e.g. ECB).
  • the value of the threshold voltage (V 10 ) was 40.5 V
  • the value of the medium gray voltage (V 50 ) was 56 V
  • the value of the saturation voltage (V 90 ) was 65 V.
  • the maximum contrast was reached at 73 V. At voltages of 80 V or 90 V, the relative contrast dropped again
  • the measuring accuracy was only +/- 3 V here.
  • the mixture of the comparative example was filled into a test cell according to the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C.
  • the test cell had the same structure as that used in the comparative example, but here the distance between the electrodes was 10 ⁇ m and the width of the electrodes was 5 ⁇ m.
  • the cell thus obtained reached 10% relative contrast at a voltage of 26.5 V, 50% relative contrast at 38 V and 90% relative contrast at 46 V.
  • the maximum contrast was reached at 51 V. at Voltages of 60 V, the relative contrast dropped back to 90%.
  • the mixture used in the comparative example and in example 1 was filled into a test cell according to another embodiment of the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C.
  • the test cell had a structure as shown in Figure 7. As with the cell used in Example 1, the distance between the electrodes was 10 ⁇ m and the width of the electrodes was 5 ⁇ m. Here, however, the electrodes were on pedestals. These had a layer thickness of 1.5 ⁇ m and consisted of the material of the substrate.
  • the cell thus obtained reached 10% relative contrast at a voltage of 25 V, 50% relative contrast at 33.5 V and 90% relative contrast at 41 V. The maximum contrast was reached at 45 V.
  • Example 3 As can be seen here, all the characteristic voltages of the liquid crystal switching element of Example 2 are once again significantly lower than those of Example 1. The reduction in the corresponding values compared to that of Comparative Example 1 is on average around 40% (38%).
  • the mixture used in the comparative example and in previous examples 1 and 2 was filled into a test cell according to yet another embodiment according to the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C.
  • the test cell had pairs of electrodes on the inside of both substrates as shown in Figure 8.
  • the electrodes directly opposite each other on the two substrates were electrically conductively connected to one another, or the same potential was applied to these electrodes.
  • the distance between the electrodes was 10 ⁇ m and the width of the electrodes was 5 ⁇ m.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured.
  • the temperature is 24.0 ° C.
  • the value of the threshold voltage (V 10 ) is 22 V
  • the value of the medium gray voltage (V 5 o) is 35.5 V
  • the value of the saturation voltage (V 90 ) is 44.5 V.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured.
  • the temperature is 26.5 ° C.
  • the characteristic curve begins at a low voltage with a relative intensity of 0% and increases with increasing voltage.
  • the value of the threshold voltage (V 10 ) is 18 V
  • the value of the medium gray voltage (V 50 ) is 28 V
  • the value of the saturation voltage (Vgo) is 34 V.
  • V 10 threshold voltage
  • V 50 medium gray voltage
  • Vgo saturation voltage
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured.
  • the temperature at which the measurements were carried out is 23.1 ° C.
  • the value of the threshold voltage (V 10) is 16.5 V, the value of the mid-gray voltage (V 5u) at 28 V and the value of the saturation voltage (V 90) at 31, 5 V.
  • the liquid crystal mixture with the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • the medium has a clearing point of 21 ° C.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties. ⁇ (20 ° C, 1 kHz)> 0
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
  • This mixture has the following properties.
  • the liquid crystal mixture of comparative example 25a is filled into test cells according to the teaching of the present application, as in FIGS.
  • Examples 1 to 3 are described.
  • the resulting light control elements have similarly good properties, which are correspondingly improved over those of comparative example 25a, as described in the three examples 1 to 3. 10
  • Tchar was the temperature at which the mixture in the described cell between crossed polarizers appears to be isotropic for the first time with increasing temperature.
  • This mixture is tested in test cells according to the teaching of the present invention, as described in Examples 1 to 3 and for comparison in standard test cells for their properties, in particular for their phase behavior and their electro-optical properties.
  • Figure 1 The figure shows schematically in cross section the structure of a switching element or part of a switching element according to the
  • the control medium (2) is located between the inner surfaces of the substrates (1) and (1 ').
  • the two electrodes (3) and (4) of the electrode structure are located on the inner surface of the one substrate (1) and can be acted upon with different potentials.
  • Vop denotes the voltage, charge or current source.
  • the lines emanating from Vop symbolize the electrical leads to the electrodes.
  • FIGS. 2 to 6 The figures show a schematic cross section of the structure for five different embodiments of switching elements according to the invention with raised electrodes.
  • the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 1.
  • the electrodes (3) and (4) have a rectangular or almost rectangular cross section.
  • the electrodes have a thickness which is not to be neglected in relation to the layer thickness [d (2)] of the control layer (2) or in relation to the characteristic layer thickness, e.g. typically in the range from 0.3 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the embodiment shown in Figure 2. However, these electrodes extend over the entire thickness [d (2)] of the control layer (2).
  • the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2.
  • the layer thickness of the electrodes (3) and (4) is not constant, but depends on the location.
  • the electrodes have a triangular cross section.
  • the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the embodiment shown in Figure 4 with a layer thickness that is dependent on the location.
  • these electrodes each consist of two superimposed layers (3) and (3 ') and (4) and (4'), each of which the upper (3 ') or (4') has a smaller area of the
  • the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2.
  • the electrodes (3) and (4) here have a circular cross section and are designed as a waveguide.
  • Figure 7 The figure shows schematically in cross section the structure for a further preferred embodiment of the invention
  • the electrodes are designed similar to the embodiment shown in Figure 1. However, the electrodes are not located directly on the surface of the substrate, but rather on a solid insulating layer (5) or (6) of a certain thickness, e.g. typically in the range of 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • FIG 8 The figure shows a schematic cross section of the structure for a further preferred embodiment of switching elements according to the invention with an electrode structure in which the electrodes consist of two layers, which are each on one of the substrates.
  • the electrodes are designed in such a way that there is a second electrode (3 ') on the second substrate (1 ") for the electrode (3) on the first substrate (1), to which a first potential can be applied The same potential can also be applied to the electrode (4) on the first substrate, which can be acted upon by the second potential, and a second electrode (4 ') on the second substrate, which can also be acted upon by the second potential
  • the pairs of electrodes (3) and (3 ') and (4) and (4') face each other.
  • Figures 9 to 13 The figures show schematically in cross section the structure of various embodiments of switching elements according to the invention according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 9 shows an embodiment which is a combination of the embodiments shown in Figures 7 and 8.
  • electrodes ((3) and (4) are not only formed on solid insulating layers (5) and (6) on the substrate with the surface (1)
  • the embodiment shown in Figure 8 is also formed on the surface of the opposite substrate (1 ') electrodes (3') and (4 '). Like the corresponding electrodes on the first substrate, these electrodes are formed by solid insulating layers (5') and ( 6 ') from the surface (1').
  • the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 7. However, as in the embodiment shown in Figure 8, the electrodes each consist of two layers (3) and (3 '), or (4) and (4'), each of which can be acted upon in pairs with the same potential. In contrast to the embodiment shown in Figure 8, the two pairs of conductive layers of the electrode structure (3) and (3 '), or (4) and (4') are not replaced by the dielectric control layer (2). separated from each other, but each by a solid insulating layer (5) or (6).
  • the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 10. However, as in the embodiment shown in FIG. 7, the first layers of the electrode structures (3) and (4) are separated from the substrate by a solid insulating layer (5) and (6).
  • the two layers of the electrode structure that can be applied with the same potential (3) and (3 '), or (4) and (4') are as in the one in Figure 10 Embodiment described, each separated by a solid insulating layer, here (5 ') or (6') called.
  • the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (3) to (3 '") or (4) to (4'"). Two of these four layers are located on the same substrate. Layers (3) and (3 ') and (4) and (4') are on the substrate with the surface (1) and (3 ") and (3 '") as well as (4 ") and (4'" ) are on the substrate with the surface (1 '). Of these layers, the respective layer (3) and (4) or (3 ") and (4") adjacent to the respective substrate (1) or (1 ') is provided by a solid insulating layer (5) and (6) or (5 ') and (6') separately.
  • the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (2) to (2 '") or (3) to (3'").
  • the alternating sequence of conductive layers and insulating layers extends over the entire layer thickness of the control layer.
  • the inner pairs of the conductive layers (2 ') and (2'") and (3 ') and (3'") are also separated from one another by solid insulating layers (5 "") and (6 "").
  • Vop voltage, charge or current source
  • the lines emanating from Vop illustrate which conductive layers of the electrode structure are subjected to the same potential.

Abstract

The invention relates to an electro-optic light control element, in addition to electro-optic displays and display systems containing elements of this type, such as television screens and computer monitors. The inventive light control elements contain a mesogenic control medium, which during the operation of the light control elements is present in the form of an optical isotropic phase, preferably in the blue phase, in its non-excited state. Said elements are characterised by excellent contrast properties, a negligible dependence on the viewing angle, short switching times and in particular relatively low control voltages. The inventive electro-optic light control elements comprise an electrode structure, which is configured in such a way that the electrically conductive layers lying adjacent to one another on the plane of the control layer are interspaced at an interval of 20 µm or less and/or the conductive layer, (or if there are several electrically conductive layers one or more of said layers of the electrode structure) is/are raised and/or that the electrode structure comprises two or more respective layers that overlap one another, are interconnected in an electrically conductive manner and at the same time are separated from one another in substantial sections of their surface area by a dielectric layer and/or that the electrically conductive layer, (or if there are several electrically conductive layers one or more of said layers of the electrode structure) is/are separated from the respective layer underneath by a solid dielectric layer. The invention also relates to the mesogenic control media that are used in the electro-optic light control elements.

Description

ELΞKTROOPTISCHES LICHTSTEUERELEMENT MIT MEDIUM MIT OPTISCH ISOTROPER PHASE UND DAMIT AUSGESTATTETE ELEKTROOPTISCHE ANZEIGENELECTRO-OPTICAL LIGHT CONTROL ELEMENT WITH MEDIUM WITH OPTICALLY ISOTROPER PHASE AND ELECTRO-OPTICAL DISPLAYS EQUIPPED WITH IT
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtsteuerelemente sowie diese enthaltende Anzeigen. Die Lichtsteuerelemente verwenden bevorzugt Steuermedien die bei bestimmten Temperaturen anisotrope Eigenschaften aufweisen, wie z. B. Flüssigkristalle. Die Lichtsteuerelemente werden bei einer Temperatur betrieben, bei der die Steuermedien in einer optisch isotropen Phase, bevorzugt in der Blauen Phase oder in der isotropen Phase, besonders bevorzugt in der Blauen Phase, vorliegen. Anzeigen bei denen die Steuermedien in der isotropen Phase vorliegen sind in DE 102 172 73.0 beschrieben.The present invention relates to light control elements and displays containing them. The light control elements preferably use control media which have anisotropic properties at certain temperatures, such as. B. liquid crystals. The light control elements are operated at a temperature at which the control media are in an optically isotropic phase, preferably in the blue phase or in the isotropic phase, particularly preferably in the blue phase. Displays in which the control media are in the isotropic phase are described in DE 102 172 73.0.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrooptisches Lichtsteuerelement sowie solche Elemente enthaltende elektrooptische Anzeigen und Anzeigesysteme wie beispielsweise Fernsehbildschirme und Computermonitore. Die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente enthalten ein mesogenes Steuermedium, das beim Betrieb der Lichtsteuerelemente in einer optisch isotropen Phase vorliegt. Sie sind neben einem guten Kontrast und einer geringen Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts besonders durch sehr kurze Schaltzeiten ausgezeichnet.The present invention relates to an electro-optical light control element and to electro-optical displays and display systems containing such elements, such as, for example, television screens and computer monitors. The light control elements according to the invention contain a mesogenic control medium which is in an optically isotropic phase when the light control elements are operated. In addition to a good contrast and a low viewing angle dependence of the contrast, they are particularly distinguished by very short switching times.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Medien und deren Verwendung als Steuermedien in derartigen Lichtsteuerelementen.The present invention further relates to media and their use as control media in such light control elements.
Aufgabe und Stand der TechnikTask and state of the art
Konventionelle elektrooptischen Flüssigkristallanzeigen sind allgemein bekannt. Sie werden bei einer Temperatur betrieben, bei der sich das Steuermedium in einer Mesophase, bei den meisten Anzeigetypen in der nematischen Phase, befindet. In der Mesophase haben die Steuermedien bereits anisotrope Eigenschaften, wie zum Beispiel eine Doppelbrechung (Δn). Diese wird nicht erst durch ein elektrisches Feld induziert. Am weitesten verbreitet sind TN- (Englisch: "twisted nematic") und STN- (Englisch: "super twisted nematic") Anzeigen. Die Flüssigkristallzellen dieser Anzeigen haben Elektroden auf den Substraten auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Flüssigkristallmediums. Somit ist das elektrische Feld im wesentlichen vertikal zur Flüssigkristallschicht.Conventional electro-optic liquid crystal displays are generally known. They are operated at a temperature at which the control medium is in a mesophase, in most display types in the nematic phase. In the mesophase, the control media already have anisotropic properties, such as birefringence (Δn). This is not only induced by an electric field. At the TN (English: "twisted nematic") and STN (English: "super twisted nematic") displays are the most common. The liquid crystal cells of these displays have electrodes on the substrates on the two opposite sides of the liquid crystal medium. Thus the electric field is essentially vertical to the liquid crystal layer.
Insbesondere die zuerst genannten Anzeigen werden in Kombination mit einer TFT (Englisch: thin film transistor) Ansteuerung für Anzeigen mit großem Informationsgehalt und großer Auflösung verwendet. So zum Beispiel in "lap-top" und "note-book" Computern. Insbesondere bei "desk- top" Computermonitoren werden in neuerer Zeit zunehmendIn particular, the first-mentioned displays are used in combination with a TFT (English: thin film transistor) control for displays with a large amount of information and high resolution. For example in "lap-top" and "note-book" computers. Especially with "desk-top" computer monitors are increasing in recent times
Flüssigkristallanzeigen des IPS- (Englisch: in-pjane swϊtching, z. B. DE 40 00 451 und EP 0 588 568) oder alternativ des VAN- (Englisch: ertically aligned nematic) Typs verwendet. VAN-Anzeigen sind eine Variante der ECB- (Englisch: electrically controlled birefringence) Anzeigen. In einer modernen Variante den MVA-Anzeigen (Englisch: rnulti domain ertically aligned) werden pro angesteuerter Elektrode mehrere Domänen stabilisiert und zusätzlich wird eine spezielle optische Kompensationsschicht verwendet. Diese Anzeigen verwenden, wie die bereits erwähnten TN-Anzeigen, ein zur Flüssigkristallschicht vertikales elektrisches Feld. Im Gegensatz hierzu verwenden IPS-Anzeigen in der Regel Elektroden auf nur einem Substrat, also an einer Seite der Flüssigkristallschicht, sind also durch eine wesentliche Komponente des elektrischen Felds parallel zur Flüssigkristallschicht gekennzeichnet.Liquid crystal displays of the IPS (English: in-pjane swϊtching, e.g. DE 40 00 451 and EP 0 588 568) or alternatively of the VAN (English: ertically aligned nematic) type used. VAN displays are a variant of the ECB (electrically controlled birefringence) displays. In a modern variant of the MVA displays (English: rnulti domain ertically aligned), several domains are stabilized for each controlled electrode and a special optical compensation layer is also used. Like the TN displays already mentioned, these displays use an electric field which is vertical to the liquid crystal layer. In contrast to this, IPS displays generally use electrodes on only one substrate, that is to say on one side of the liquid crystal layer, and are therefore characterized by an essential component of the electric field parallel to the liquid crystal layer.
Allen diesen konventionellen Anzeigen ist ein relativ langsames Schalten gemein, insbesondere ist dieses für die immer stärkere Verbreitung findenden TV- und Multi-Media-Anwendungen nicht ausreichend. Dieses fällt insbesondere im Vergleich mit den nahezu ubiquitären Kathodenstrahlröhren auf. Ein weiterer Nachteil der bekannten, in Flüssigkristall- anzeigen eingesetzten elektro-optischen Effekte ist die deutliche Blickwinkelabhängigkeit des erzielten Kontrasts. Diese ist in den meisten Fällen so groß, daß für Anzeigen im Direktsichtbetrieb Kompensationsschichten, typischerweise anisotrope Filme, mit zum Teil kompliziertem Aufbau, verwendet werden müssen. In DE 10217273.0 werden Lichtsteuerelemente beschrieben, bei denen das mesogene Steuermedium bei der Betriebstemperatur in der isotropen Phase vorliegt. Diese Lichtsteuerelemente schalten besonders schnell und haben eine gute Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts. Allerdings sind die Ansteuerspannungen für viele Anwendungen zu hoch.All these conventional displays have a relatively slow switching in common, in particular this is not sufficient for the increasingly widespread TV and multimedia applications. This is particularly noticeable in comparison with the almost ubiquitous cathode ray tubes. Another disadvantage of the known electro-optical effects used in liquid crystal displays is the clear viewing angle dependence of the contrast achieved. In most cases, this is so large that compensation layers, typically anisotropic films, some with a complicated structure, must be used for displays in direct view mode. DE 10217273.0 describes light control elements in which the mesogenic control medium is in the isotropic phase at the operating temperature. These light control elements switch particularly quickly and have a good viewing angle dependence of the contrast. However, the control voltages are too high for many applications.
Die in DE 10217273.0 beschriebenen elektrooptischen AnSteuerelemente benötigen relativ hohe Ansteuerspannungen. Diese sind aus anwendungstechnischer Sicht in der Regel nicht vorteilhaft und für viele Anwendungen zu hoch. Zum Teil können die Ansteuerspannungen durch entsprechende Variation der Steuermedien beeinflußt und gegebenenfalls erniedrigt werden. Allerdings erfordert eine Erniedrigung der Ansteuerspannungen auf diesem Wege die Einführung neuer polarer Substanzen und damit einen gewissen Aufwand und außerdem ist die Größenordnung der Erniedrigung der Ansteuerspannungen begrenzt. Außerdem führt der Einsatz von hochpolaren Verbindungen bei vielen Anwendungen zu Problemen mit der Zuverlässigkeit (reliability problems) und der Lebensdauer der Lichtsteuerelemente.The electro-optical control elements described in DE 10217273.0 require relatively high control voltages. From an application technology perspective, these are generally not advantageous and are too high for many applications. In part, the control voltages can be influenced by appropriate variation of the control media and possibly reduced. However, lowering the control voltages in this way requires the introduction of new polar substances and thus a certain amount of effort and, moreover, the magnitude of the lowering of the control voltages is limited. In addition, the use of highly polar connections leads to reliability problems and the lifespan of the light control elements in many applications.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde besonders schnell schaltende Lichtsteuerelemente mit guter Blickwinkelabhängigkeit und insbesondere mit niedrigen Ansteuerspannungen zu realisieren. Diese Lichtsteuerelemente sollen eine möglichst geringe Schichtdicke der Steuermedien aufweisen um als Elemente von FPDs (Englisch: flat panel displays, also flachen Anzeigen), wie zum Beispiel Flachbildschirmen für Computer, eingesetzt werden zu können. Ferner sollen sie mittels einer möglichst einfachen Elektrodenkonfiguration ansteuerbar sein und eine niedrige Betriebsspannung aufweisen. Darüber hinaus sollen sie für die Anwendung in elektrooptischen Anzeigen einen guten Kontrast mit einer geringen Blickwinkelabhängigkeit haben.The present invention was based on the object of realizing particularly quickly switching light control elements with good viewing angle dependency and in particular with low control voltages. These light control elements should have the smallest possible layer thickness of the control media in order to be able to be used as elements of FPDs (English: flat panel displays), such as flat screens for computers. Furthermore, they should be controllable using the simplest possible electrode configuration and have a low operating voltage. In addition, they should have a good contrast with a low viewing angle dependence for use in electro-optical displays.
Somit besteht der Bedarf nach verbesserten Lichtsteuerelementen insbesondere mit verringerter Ansteuerspannung. Vorliegende ErfindungThere is therefore a need for improved light control elements, in particular with a reduced control voltage. The present invention
Überraschend wurde gefunden, dass, wie im Folgenden beschrieben, die in DE 10217273.0 beschriebenen Lichtsteuerelemente, deutlich verbessert werden können und, dass insbesondere Lichtsteuerelemente mit deutlich verringerten charakteristischen Spannungen realisiert werden können.Surprisingly, it was found that, as described below, the light control elements described in DE 10217273.0 can be significantly improved and that in particular light control elements can be implemented with significantly reduced characteristic voltages.
Die elektrooptischen Lichtsteuerelemente gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen - ein Substrat oder mehrere Substrate,The electro-optic light control elements according to the present invention comprise - one or more substrates,
- eine Elektrodenanordnung,an electrode arrangement,
- mindestens ein Element oder mehrere Elemente zur Polarisation des Lichts und- At least one or more elements for polarizing the light and
- ein Steuermedium, und sind dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsteuerelement bei einer Temperatur betrieben wird, bei der das Steuermedium im nicht angesteuerten Zustand in einer optisch isotropen Phase vorliegt und dass die Elektrodenanordnung ein elektrisches Feld mit einer signifikanten Komponente parallel zur Fläche des mesogenen- A control medium, and are characterized in that the light control element is operated at a temperature at which the control medium is in an optically isotropic phase in the non-activated state and that the electrode arrangement has an electric field with a significant component parallel to the surface of the mesogenic
Steuermediums erzeugen kann und dass die Elektrodenanordnung so gestaltet ist, dass mindestens eine der vier folgenden Bedingungen erfüllt ist die in der Ebene der Steuerschicht einander benachbarten elektrisch leitfähigen Schichten haben einen Abstand vonCan generate control medium and that the electrode arrangement is designed so that at least one of the four following conditions is met, the electrically conductive layers adjacent to each other in the plane of the control layer have a distance of
20 μm oder weniger, bevorzugt von 15 μm oder weniger und besonders bevorzugt von 10 μm oder weniger voneinander, die leitfähige Schicht oder, wenn mehrere der elektrisch leitfähigen Schichten vorhanden sind, eine oder mehrere dieser Schichten der Elektrodenstruktur ist bzw. sind erhaben, die Elektrodenstruktur umfaßt jeweils zwei oder mehrere Schichten die einander überlagern, elektrisch leitend oder über eine Ansteuerelektronik miteinander verbunden sind und gleichzeitig über wesentliche Teile ihrer Fläche voneinander durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, die elektrisch leitfähige Schicht oder, wenn mehrere der elektrisch leitfähigen Schichten vorhanden sind, eine oder mehrere der leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur ist bzw. sind durch eine feste dielektrische Schicht vom jeweiligen darunterliegenden Substrat getrennt.20 μm or less, preferably 15 μm or less and particularly preferably 10 μm or less from one another, the conductive layer or, if several of the electrically conductive layers are present, one or more of these layers of the electrode structure is or are raised, the electrode structure each comprises two or more layers which are superimposed on one another, are electrically conductive or are connected to one another via control electronics and, at the same time, over substantial parts of their area are separated from one another by a dielectric layer, the electrically conductive layer or, if a plurality of the electrically conductive layers are present, one or more of the conductive layers of the electrode structure or are separated from the respective underlying substrate by a fixed dielectric layer.
Neben der niedrigen Ansteuerspannung ist insbesondere der Kontrast dieser Anzeigen und seine Blickwinkelabhängigkeit hervorragend und die Schaltzeiten sind sehr kurz.In addition to the low control voltage, the contrast of these displays and their viewing angle dependency are excellent and the switching times are very short.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.The present invention is explained in more detail below.
Bevorzugt wird als Steuermedium des Lichtsteuerelements ein mesogenes Medium verwendet. Als mesogene Medien bzw. Verbindungen werden in der vorliegenden Anmeldung Medien bzw. Verbindungen bezeichnet, die eine Mesophase aufweisen, die in einer Mesophase löslich sind oder eine Mesophase induzieren. Die Mesophase ist eine smektische, oder eine nematische Phase, die beide auch chiral sein können oder eine BlaueA mesogenic medium is preferably used as the control medium of the light control element. In the present application, mesogenic media or compounds are media or compounds which have a mesophase, are soluble in a mesophase or induce a mesophase. The mesophase is a smectic or a nematic phase, both of which can also be chiral or a blue
Phase, bevorzugt eine chirale nematische Phase oder eine Blaue Phase, besonders bevorzugt eine Blaue Phase.Phase, preferably a chiral nematic phase or a blue phase, particularly preferably a blue phase.
Als bevorzugtes Medium zur Untersuchung der mesogenen Eigenschaften der Medien die keine Mesophase aufweisen wird die nematische Mischung ZLI-4792 der Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland verwendet. Bevorzugt haben die mesogenen Medien einen aus 10%-iger Lösung in dieser Mischung extrapolierten Klärpunkt von -100°C oder mehr, besonders bevorzugt von -50°C oder mehr und ganz besonders bevorzugt von -20°C oder mehr.The nematic mixture ZLI-4792 from Merck KGaA, Darmstadt, Germany is used as the preferred medium for investigating the mesogenic properties of the media which have no mesophase. The mesogenic media preferably have a clearing point of -100 ° C. or more extrapolated from 10% solution in this mixture, particularly preferably from -50 ° C. or more and very particularly preferably from -20 ° C. or more.
Die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente enthalten bevorzugt ein mesogenes Medium, das bei Betriebstemperatur in einer optisch isotropen Phase, bevorzugt in der Blauen Phase, vorliegt. In der vorliegenden Anmeldung bedeutet, sofern nicht anders angegeben, optisch isotrope Phase die Blaue Phase, die isotrope Phase oder eine andere optisch isotrope Phase, bevorzugt die Blaue Phase und Blaue Phase eine der bekannten Blauen Phasen. So beschreibt Gray and Goodby, „Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill, USA, Canada (1984) drei Blaue Phasen: Blaue Pase I bis III, die im feldfreien Zustand beobachtet werden können. Bei Anlegen eines elektrischen Felds können weitere Blaue Phasen oder andere Phasen auftreten, bzw. induziert werden.The light control elements according to the invention preferably contain a mesogenic medium which is present in an optically isotropic phase, preferably in the blue phase, at operating temperature. In the present application, unless otherwise stated, optically isotropic phase means the blue phase, the isotropic phase or another optical phase isotropic phase, preferably the blue phase and blue phase one of the known blue phases. For example, Gray and Goodby, "Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill, USA, Canada (1984) describes three blue phases: Blue Pase I to III, which can be observed in the field-free state. If an electric field is applied, others can Blue phases or other phases occur or are induced.
Die Mesophase ist eine smektische, eine nematische oder eine Blaue Phase. Hierbei sind die smektische Phase bzw. die nematische Phase bevorzugt chiral. In der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe „chirale nematische Phase" und „cholesterische Phase" synonym verwendet, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben. Der Begriff „Blaue Phase" steht für jede der bekannten Blauen Phasen und umfasst auch mehrere dieser Phasen gleichzeitig, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben.The mesophase is a smectic, a nematic or a blue phase. The smectic phase or the nematic phase are preferably chiral. In the present application, the terms "chiral nematic phase" and "cholesteric phase" are used synonymously, unless expressly stated otherwise. The term "blue phase" stands for each of the known blue phases and also includes several of these phases at the same time, unless expressly stated otherwise.
Die Effekte elektrischer Felder auf Flüssigkristalle, die in einer Blauen Phase vorliegen, werden beispielsweise in H.S. Kitzerow, „The Effect of Electric Fields on Blue Phases", Mol. Cryst. Liq. Cryst, (1991), Bd. 202, S. 51-83 beschrieben. Dort werden auch die bislang identifizierten drei Arten Blauer Phasen (BP I bis BP III) erwähnt, die in feldfreien Flüssigkristallen beobachtet werden können. Es werden jedoch keine elektrooptischen Anzeigen, die eine feldinduzierte Doppelbrechung ausnutzen, beschrieben. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes können weitere Blaue Phasen oder andere Phasen auftreten, die von den Blauen Phasen I, II und III verschieden sind.The effects of electric fields on liquid crystals that are in a blue phase are described, for example, in H.S. Kitzerow, "The Effect of Electric Fields on Blue Phases", Mol. Cryst. Liq. Cryst, (1991), Vol. 202, pp. 51-83. The three types of blue phases identified so far (BP I to BP III), which can be observed in field-free liquid crystals. However, no electro-optical displays which use field-induced birefringence are described. Under the influence of an electric field, further blue phases or other phases can occur which are different from the blue phases I, II and III are different.
Bei Anlegen eines elektrischen Felds können feldinduzierte Phasen, wie z.B. BPH und BPX auftreten. Bei elektrischen Feldern mit großerWhen an electric field is applied, field-induced phases, e.g. BPH and BPX occur. For electrical fields with large
Feldstärke ist ferner ein Phasenübergang in eine Phase möglich, die ohne elektrisches Feld bei einer niedrigeren Temperatur auftritt. Die Bestimmung der Phasen zur Charakterisierung der Materialien, besonders der Steuermedien selbst bezieht sich immer auf den Fall, dass kein elektrisches Feld vorliegt, wohingegen die Bestimmung der Phasen bei der Charakterisierung der Lichtsteuerelemente unter Anlegen einer entsprechenden Spannung elektro-optisch erfolgt, in der Regel der Betriebsspannung, bzw. der Schwellenspannung, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben.Field strength is also a phase transition into a phase that occurs without an electric field at a lower temperature. The determination of the phases for the characterization of the materials, especially the control media themselves, always refers to the case in which there is no electric field, whereas the determination of the phases in the characterization of the light control elements by applying one the corresponding voltage is electro-optical, usually the operating voltage or the threshold voltage, unless expressly stated otherwise.
Bevorzugt weisen die Steuermedien eine Blaue Phase auf, besonders bevorzugt eine Blaue Phase und eine weitere Mesophase, bevorzugt eine cholesterische Phase.The control media preferably have a blue phase, particularly preferably a blue phase and a further mesophase, preferably a cholesteric phase.
Das Steuermedium befindet sich zweckmäßiger Weise auf bzw. unter einem Substrat, bzw. zwischen zwei Substraten.The control medium is expediently located on or under a substrate or between two substrates.
In der Regel befindet sich das Steuermedium zwischen zwei Substraten. Diese Ausführungsform ist bevorzugt. Wenn sich das Steuermedium zwischen zwei Substraten befindet ist mindestens eines dieser Substrate lichtdurchlässig. Das lichtdurchlässige Substrat, bzw. die lichtdurchlässigen Substrate können z. B. aus Glas, Quarz oder Kunststoff bestehen. Wird ein Substrat verwendet, das nicht lichtdurchlässig ist, so kann dies unter anderem aus einem Metall oder einem Halbleiter bestehen. Diese Medien können als solche verwendet werden oder auf einem Träger, z.B. einer Keramik, vorliegen. Ist das Steuermedium ein polymeres Medium so kann gegebenenfalls auf die Verwendung eines zweiten Substrats verzichtet werden. Polymere Steuermedium können sogar selbsttragend ausgeführt werden. In diesem Fall wird gar kein Substrat benötigt.The control medium is usually located between two substrates. This embodiment is preferred. If the control medium is between two substrates, at least one of these substrates is translucent. The translucent substrate, or the translucent substrates can, for. B. consist of glass, quartz or plastic. If a substrate is used that is not translucent, this can consist, among other things, of a metal or a semiconductor. These media can be used as such or on a support e.g. a ceramic. If the control medium is a polymeric medium, the use of a second substrate can optionally be dispensed with. Polymer control medium can even be designed to be self-supporting. In this case, no substrate is required.
Die optisch isotrope Phase in der das Steuermedium bei der Betriebstemperatur bzw. bei mindestens einer der Betriebstemperaturen des Lichtsteuerelements gemäß der vorliegenden Erfindung vorliegt ist die isotrope Phase oder bevorzugt eine optisch isotrope Mesophase, wie z.B. eine Blaue Phase (i.e. Die Blaue Phase I, Blaue Phase II oder Blaue Phase III). Die Ausführungsform, in denen das Steuermedium bei mindestens einer Betriebstemperatur des Lichtsteuerelements in der Blauen Phase vorliegt, ist bevorzugt. Im Zusammenhang dieser Erfindung versteht man unter dem Ausdruck "optisch isotrope Phase" eine Phase, die in einer elektro-optischen Zelle mit einer für LC-Displays üblichen Schichtdicke von etwa 10 μm oder kleiner zwischen gekreuzten Polarisatoren im wesentlichen keine Lichttransmission im sichtbaren Wellenlängenbereich zeigt.The optically isotropic phase in which the control medium is present at the operating temperature or at least one of the operating temperatures of the light control element according to the present invention is the isotropic phase or preferably an optically isotropic mesophase, such as a blue phase (ie the blue phase I, blue phase II or Blue Phase III). The embodiment in which the control medium is in the blue phase at at least one operating temperature of the light control element is preferred. In the context of this invention, the term “optically isotropic phase” means a phase which is crossed between in an electro-optical cell with a layer thickness of approximately 10 μm or less, which is usual for LC displays Polarizers show essentially no light transmission in the visible wavelength range.
Die Betriebstemperatur des Lichtsteuerelements liegt bevorzugt oberhalb der charakteristischen Temperatur des Steuermediums, in der Regel derThe operating temperature of the light control element is preferably above the characteristic temperature of the control medium, usually that
Übergangstemperatur des Steuermediums in die Blaue Phase, in der Regel im Bereich von 0,1° bis 50° oberhalb dieser Temperatur, bevorzugt im Bereich von 0,1° bis 10° oberhalb dieser Temperatur und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1° bis 5° oberhalb dieser Temperatur. Bevorzugt liegt die Betriebstemperatur im Bereich der von derTransition temperature of the control medium into the blue phase, generally in the range from 0.1 ° to 50 ° above this temperature, preferably in the range from 0.1 ° to 10 ° above this temperature and particularly preferably in the range from 0.1 ° to 5 ° above this temperature. The operating temperature is preferably in the range of
Übergangstemperatur des Steuermediums in die Blaue Phase bis zur Übergangstemperatur des Steuermediums in die isotrope Phase, dem Klärpunkt, reicht. Die Lichtsteuerelemente können jedoch, wie in DE 101 17 273.0 beschrieben, auch noch bei Temperaturen betrieben werden, bei denen das Steuermedium in der isotropen Phase vorliegt.Transition temperature of the control medium in the blue phase up to the transition temperature of the control medium in the isotropic phase, the clearing point. However, as described in DE 101 17 273.0, the light control elements can also be operated at temperatures at which the control medium is in the isotropic phase.
Dann nimmt jedoch die Temperaturabhängigkeit der Betriebsspannung zu, was in der Regel unerwünscht ist.Then, however, the temperature dependence of the operating voltage increases, which is usually undesirable.
Der Betriebstemperaturbereich der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente erstreckt sich bevorzugt mindestens über einen Temperaturbereich von 20° oder mehr, bevorzugt von 30° oder mehr bevorzugt von 40° oder mehr besonders bevorzugt von 60° oder mehr und ganz besonders bevorzugt von 80° oder mehr. Bevorzugt erstreckt sich der Betriebstemperaturbereich der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente mindestens von 10°C oder weniger bis 50°C oder mehr, bevorzugt mindestens von 0°C oder weniger bis 60°C oder mehr, besonders bevorzugt mindestens von -20°C oder weniger bis 80°C oder mehr, ganz besonders bevorzugt mindestens von -30°C oder weniger bis 100°C oder mehr und am meisten bevorzugt mindestens von -40°C oder weniger bis 120°C oder mehr.The operating temperature range of the light control elements according to the invention preferably extends at least over a temperature range of 20 ° or more, preferably 30 ° or more preferably 40 ° or more particularly preferably 60 ° or more and very particularly preferably 80 ° or more. The operating temperature range of the light control elements according to the invention preferably extends at least from 10 ° C. or less to 50 ° C. or more, preferably at least from 0 ° C. or less to 60 ° C. or more, particularly preferably at least from -20 ° C. or less to 80 ° C or more, most preferably at least from -30 ° C or less to 100 ° C or more, and most preferably at least from -40 ° C or less to 120 ° C or more.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Betriebstemperaturbereich der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente relativ zur charakteristischen Temperatur des Steuermediums mindestens bis 50°C oder mehr oberhalb der charakteristischen Temperatur, besonders bevorzugt mindestens von -5°C oder weniger unterhalb der charakteristischen Temperatur bis 60°C oder mehr oberhalb der charakteristischen Temperatur und ganz besonders bevorzugt mindestens von -10°C unterhalb der charakteristischen Temperatur oder weniger bis 80°C oder mehr oberhalb der charakteristischen Temperatur.In a preferred embodiment, the operating temperature range of the light control elements according to the invention extends relative to the characteristic temperature of the control medium at least up to 50 ° C. or more above the characteristic temperature, particularly preferably at least -5 ° C. or less below that characteristic temperature up to 60 ° C or more above the characteristic temperature and very particularly preferably at least from -10 ° C below the characteristic temperature or less to 80 ° C or more above the characteristic temperature.
Bei Anlegen einer Spannung wird in dem mesogenen Medium in einer optisch isotropen Phase eine Orientierung induziert welche zu einer optischen Verzögerung führt, die auf bekannte Weise visualisiert werden kann. Bevorzugt wird ein inhomogenes elektrisches Feld angewendet.When a voltage is applied, an orientation is induced in the mesogenic medium in an optically isotropic phase, which leads to an optical delay which can be visualized in a known manner. An inhomogeneous electric field is preferably used.
Die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente enthalten mindestens ein Element zur Polarisierung des Lichts. Zusätzlich enthalten sie bevorzugt ein weiteres optisches Element. Dieses weitere optische Element ist entweder ein zweites Element zur Polarisaton des Lichts, ein Reflektor oder ein Transflektor.The light control elements according to the invention contain at least one element for polarizing the light. In addition, they preferably contain a further optical element. This further optical element is either a second element for polarizing the light, a reflector or a transflector.
Die optischen Elemente sind so angeordnet, dass das Licht beim Durchgang durch das mesogene Medium des Lichtsteuerelements sowohl vor dem Eintritt in das mesogene Medium, als auch nach dem Austritt aus dem mesogenen Medium mindestens einmal ein polarisierendes Element durchläuft.The optical elements are arranged so that the light passes through a polarizing element at least once when it passes through the mesogenic medium of the light control element both before it enters the mesogenic medium and after it exits the mesogenic medium.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Lichtsteuerelements gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich das mesogene Medium zwischen zwei Polarisatoren, also einem Polarisator und einem Analysator.In a preferred embodiment of the light control element according to the present invention, the mesogenic medium is located between two polarizers, that is to say a polarizer and an analyzer.
Bevorzugt werden zwei Linearpolarisatoren verwendet. In dieser Ausführungsform sind die Absorptionsachsen der Polarisatoren bevorzugt gekreuzt und bilden bevorzugt einen Winkel von 90°.Two linear polarizers are preferably used. In this embodiment, the absorption axes of the polarizers are preferably crossed and preferably form an angle of 90 °.
Optional enthält das erfindungsgemäße Lichtsteuerelement eine oder mehrere doppelbrechende Schichten. Bevorzugt enthält es eine λ/4- Schicht oder mehrere λ/4-Schichten, bevorzugt eine λ/4-Schicht. Die optische Verzögerung der λ/4-Schicht beträgt bevorzugt ca. 140 nm.The light control element according to the invention optionally contains one or more birefringent layers. It preferably contains one λ / 4 layer or several λ / 4 layers, preferably one λ / 4 layer. The optical delay of the λ / 4 layer is preferably approximately 140 nm.
Die Schichtdicke (d) des mesogenen Steuermediums beträgt bevorzugt 0,1 μm bis 5.000 μm (i.e. 5 mm), besonders bevorzugt 0,5 μm bis 1.000 μm (i.e. 1 mm), besonders bevorzugt 1 ,0 μm bis 100 μm und ganz besonders bevorzugt 3,0 μm bis 30 μm und insbesondere 3,5 μm bis 20 μm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Schichtdicke des mesogenen Steuermediums bevorzugt 0,5 μm bis 50 μm, besonders bevorzugt 1 ,0 μm bis 20 μm und ganz besonders bevorzugt 1 ,0 μm bis 8,0 μm.The layer thickness (d) of the mesogenic control medium is preferably 0.1 μm to 5,000 μm (ie 5 mm), particularly preferably 0.5 μm to 1,000 μm (ie 1 mm), particularly preferably 1.0 μm to 100 μm and very particularly preferably 3.0 μm to 30 μm and in particular 3.5 μm to 20 μm. In a preferred embodiment, the layer thickness of the mesogenic control medium is preferably 0.5 μm to 50 μm, particularly preferably 1.0 μm to 20 μm and very particularly preferably 1.0 μm to 8.0 μm.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen, die ein oder mehrere erfindungsgemäße Lichtsteuerelemente enthalten. Bevorzugt werden diese elektrooptischen Anzeigen mittels einer aktiven Matrix angesteuert.The present invention also relates to electro-optical displays which contain one or more light control elements according to the invention. These electro-optical displays are preferably controlled by means of an active matrix.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind des weiteren elektrooptische Anzeigesysteme enthaltend eine oder mehrere erfindungsgemäße elektrooptische Anzeigen. Diese elektrooptische Anzeigesysteme werden bevorzugt zur Darstellung von Information, unter anderem, bevorzugt als Fernsehbildschirm oder als Computermonitor verwendet. Bei der darzustellenden Information handelt es sich bevorzugt um digitale Signale oder um Videosignale.The present invention further relates to electro-optical display systems containing one or more electro-optical displays according to the invention. These electro-optical display systems are preferably used to display information, among other things, preferably as a television screen or as a computer monitor. The information to be displayed is preferably digital signals or video signals.
Das erfindungsgemäße Lichtsteuerelement kann zusätzlich ein oder mehrere weitere übliche optische Elemente wie doppelbrechende Schichten (z.B. Kompensationsschichten), Diffusorschichten, und Elemente zur Erhöhung der Helligkeit und/oder der Lichtausbeute und/oder der Blickwinkelabhängigkeit enthalten, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.The light control element according to the invention can additionally contain one or more other conventional optical elements such as birefringent layers (e.g. compensation layers), diffuser layers, and elements for increasing the brightness and / or the luminous efficiency and / or the viewing angle dependency, this list not being exhaustive.
Die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente sind durch einen guten Kontrast gekennzeichnet, der stark und nahezu überwiegend von den Eigenschaften der verwendeten Polarisatoren abhängt. Zum Vergleich mit herkömmlichen TN-Zellen werden hier TN-Zellen mit einer optischen Verzögerung von 0,50 μm, positivem Kontrast und der Absorptionsachse der Polarisatoren senkrecht zu der Vorzugsorientierung der nematischen Flüssigkristalle am benachbarten Substrat, die nicht chirale Flüssigkristalle enthalten, herangezogen. Der Kontrast der erfindungsgemäßenThe light control elements according to the invention are characterized by a good contrast, which depends strongly and almost predominantly on the properties of the polarizers used. For comparison with conventional TN cells, TN cells with an optical delay of 0.50 μm, positive contrast and the absorption axis of the polarizers perpendicular to the preferred orientation of the nematic liquid crystals on the adjacent substrate, which do not contain chiral liquid crystals, are used here. The contrast of the invention
Lichtsteuerelemente hängt unter anderem, insbesondere von der Form, Art und Struktur der verwendeten Elektroden ab. Werden bei den erfindungsgemäßen Lichtsteuerelementen und bei diesen herkömmlichen TN-Zeilen die gleichen Polarisatoren verwendet, ist der Kontrast der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente in der Regel um 20% oder mehr, teilweise, besonders bei Beobachtungswinkeln, die von der Normalen derLight control elements depends, among other things, especially on the shape, Type and structure of the electrodes used. If the same polarizers are used in the light control elements according to the invention and in these conventional TN lines, the contrast of the light control elements according to the invention is generally around 20% or more, in part, in particular at observation angles that differ from the normal of the
Displayoberfläche stark abweichen, um 40% oder mehr größer als der Kontrast der TN-Zellen.Display surface deviate significantly, 40% or more larger than the contrast of the TN cells.
Die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts der erfindungsgemäßen Licht- Steuerelemente ist sehr gut. Sie ist deutlich besser als die der bekannten ECB-Zellen. Sie ist eher vergleichbar mit der bei den kommerziell verfügbaren IPS-Anzeigen (z.B. von Hitachi und NEC, beide Japan) und MVA-Anzeigen (z.B. von Fujitsu, Japan) beobachteten Blickwinkelabhängigkeit. Sie ist viel geringer als die der konventionellen TN-Anzeigen. So schließt eine Isokontrastkurve eines gegebenenThe viewing angle dependence of the contrast of the light control elements according to the invention is very good. It is significantly better than that of the known ECB cells. It is more comparable to the viewing angle dependency observed with the commercially available IPS displays (e.g. from Hitachi and NEC, both Japan) and MVA displays (e.g. from Fujitsu, Japan). It is much lower than that of conventional TN displays. So an isocontrast curve closes a given
Kontrastverhältnisses bei den erfindungsgemäßen Lichtsteuereiementen in der Regel einen Winkelbereich ein, die mehr als doppelt so groß, oft sogar mehr als dreimal so groß ist wie die entsprechende Isokontrastkurve für das gleiche Kontrastverhältnis bei der TN-Anzeige.Contrast ratio in the light control elements according to the invention usually an angular range that is more than twice as large, often even more than three times as large as the corresponding isocontrast curve for the same contrast ratio in the TN display.
Die Schaltzeiten der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente sind sehr klein. Sie liegen in der Regel bei Werten von 1 ms oder weniger, bevorzugt bei 0,5 ms oder weniger besonders bevorzugt bei 0,1 ms oder weniger.The switching times of the light control elements according to the invention are very short. They are generally values of 1 ms or less, preferably 0.5 ms or less, particularly preferably 0.1 ms or less.
Besonders vorteilhaft ist die Tatsache , dass beim Schalten zwischen verschiedenen Graustufen sowohl die Schaltzeit für das Ausschalten, als auch, besonders überraschend, die für das Einschalten nahezu unabhängig von der verwendeten Ansteuerspannung sind. Dies stellt einen wesentliche Vorteil gegenüber herkömmlichen Lichtsteuerelementen wie Flüssigkristallzellen, z.B. TN-Zellen, dar.It is particularly advantageous that when switching between different gray levels, both the switching time for switching off and, particularly surprisingly, that for switching on are almost independent of the control voltage used. This represents a significant advantage over conventional light control elements such as liquid crystal cells, e.g. TN cells.
Zur Untersuchung des Schaltverhaltens bei der Ansteuerung von Graustufen wurden die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente jeweils verschiedenen Ansteuerspannungen geschaltet. Dabei wurden charakteristische Spannungen der elektrooptischen Kennlinie alsTo investigate the switching behavior in the control of gray levels, the light control elements according to the invention were each switched to different control voltages. Characteristic voltages of the electro-optical characteristic were used as
Endpunkte gewählt, z.B. V10, V2o, V30, ... bis Vgo. Dann wurde von einer gegebenen charakteristischen Spannung auf die anderen Spannungen und zurück geschaltet, z.B. von V10 auf jede der Spannungen V90, V8o, V o bis V2o- Als nächstes wurde eine andere der charakteristischen Spannungen gewählt und von dieser auf jeder der höheren charakteristischen Spannungen und zurück geschaltet, z.B. von V2o auf jede der Spannungen V90, V8o, V 0 bis V30 und so weiter bis zur Ausgangsspannung Vso von der auf Vg0 und zurück geschaltet wird. Bei den Lichtsteuerelementen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in allen diesen Fällen die Einschaltzeit vom Zeitpunkt des Einschaltens der neuen Spannung bis zum Erreichen von 90% der jeweiligen maximalenEndpoints selected, e.g. V 1 0, V 2 o, V 30 , ... to V go . Then one of them given characteristic voltage to the other voltages and switched back, for example from V 10 to each of the voltages V 90 , V 8 o, V o to V 2 o- Next, a different one of the characteristic voltages was selected and from this to each of the higher characteristic ones Voltages and switched back, for example from V 2 o to each of the voltages V 90 , V 8 o, V 0 to V 30 and so on up to the output voltage Vso from which to Vg 0 and back. In the case of the light control elements according to the present invention, the switch-on time in all of these cases is from the time the new voltage is switched on until 90% of the respective maximum is reached
Transmissionsänderung für alle diese Schaltvorgänge in erster Näherung identisch.Transmission change for all of these switching operations is identical in a first approximation.
Elektrooptische Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ein oder mehrere erfindungsgemäße Lichtsteuerelemente. Diese werden in einer bevorzugten Ausführungsform mittels einer Aktiven Matrix angesteuert.Electro-optical displays according to the present invention contain one or more light control elements according to the invention. In a preferred embodiment, these are controlled by means of an active matrix.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die erfindungs- gemäßen Lichtsteuerelemente im sogenannten „field sequential mode" angesteuert. Hierbei werden die Schaltelemente synchron zur An- steuerung nacheinander mit verschieden farbigem Licht beleuchtet. Zur Erzeugung des gepulsten farbigen Lichts können beispielsweise ein Farbrad („color wheel"), Stroboskoplampen oder Blitzlampen eingesetzt werden.In another preferred embodiment, the light control elements according to the invention are actuated in the so-called “field sequential mode”. In this case, the switching elements are successively illuminated with differently colored light in synchronism with the actuation. For example, a color wheel (“color wheel "), Strobe lamps or flash lamps are used.
Elektrooptische Anzeigen gemäß der vorliegenden Erfindung können, insbesondere wenn sie für Fernsehbildschirme, Computermonitore oder ähnliches verwendet werden, zur Darstellung farbiger Bilder einen Farb- filter enthalten. Dieser Farbfilter besteht zweckmäßiger Weise aus einem Mosaik von Filterelementen verschiedener Farben. Hierbei ist typischer Weise jedem elektro-optischen Schaltelement ein Element des Farbfiltermosaiks einer Farbe zugeordnet.Electro-optical displays according to the present invention, in particular if they are used for television screens, computer monitors or the like, can contain a color filter for displaying colored images. This color filter expediently consists of a mosaic of filter elements of different colors. An element of the color filter mosaic of a color is typically associated with each electro-optical switching element.
Die erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente enthalten eine Elektrodenstruktur die ein elektrisches Feld mit einer signifikanten Komponente parallel zur Schicht des mesogenen Mediums erzeugt. Diese Elektrodenstruktur kann in der Form von interdigitalen Elektroden ausgeführt sein. Sie kann in Form von Kämmen oder Leitern ausgeführt sein. Auch Ausführungen in Form von überlagerten "H"s und doppel-"T"s bzw. s sind vorteilhaft. Die Elektrodenstruktur befindet sich vorteilhaft auf nur einerThe light control elements according to the invention contain an electrode structure which contains an electrical field with a significant component generated parallel to the layer of the mesogenic medium. This electrode structure can be designed in the form of interdigital electrodes. It can be designed in the form of combs or ladders. Designs in the form of superimposed "H" s and double "T" s or s are also advantageous. The electrode structure is advantageously located on only one
Seite des mesogenen Mediums, bei Verwendung mindestens eines Substrats bevorzugt zwischen diesem und dem mesogenen Medium. Bevorzugt liegt die Elektrodenstruktur in mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen die sich beide auf einer Seite des mesogenen Steuermediums befinden, vor, dies gilt insbesondere wenn die Elektrodenstruktur überlappende Teilstrukturen enthält. Diese Teilstrukturen werden vorteilhafter Weise durch eine dielektrische Schicht voneinander getrennt. Wenn sich die Teilstrukturen auf den gegenüberliegenden Seiten einer Isolationsschicht befinden kann ein "Lay-Out" gewählt werden, das die Realisierung von Kondensatoren erlaubt. Dies ist insbesondere bei der Ansteuerung von Anzeigen mittels einer aktiven Matrix vorteilhaft. Derartige aktiv Matrix Anzeigen verwenden eine Matrix von den einzelnen Lichtsteuerelementen zugeordneten Ansteuerelementen mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie, wie z. B. TFTs oder MIM- (Englisch: rnetal insulator metal) Dioden.Side of the mesogenic medium, preferably when using at least one substrate between this and the mesogenic medium. The electrode structure is preferably present in at least two different planes, both of which are located on one side of the mesogenic control medium, this applies in particular if the electrode structure contains overlapping partial structures. These substructures are advantageously separated from one another by a dielectric layer. If the substructures are on the opposite sides of an insulation layer, a "lay-out" can be selected that allows the implementation of capacitors. This is particularly advantageous when controlling displays using an active matrix. Such active matrix displays use a matrix of control elements assigned to the individual light control elements with a non-linear current-voltage characteristic, such as, for. B. TFTs or MIM (English: rnetal insulator metal) diodes.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Ausgestaltung der Elektrodenstruktur der erfindungsgemäßen elektrooptischen Schaltelemente. Hierbei sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Elektroden der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente gegebenenfalls unter Hinzuziehung der entsprechenden Abbildungen beschrieben.An essential aspect of the present invention is the configuration of the electrode structure of the electro-optical switching elements according to the invention. Various embodiments are possible here. In the following, the preferred embodiments of the electrodes of the light control elements according to the invention are described with the help of the corresponding illustrations, if necessary.
Der Aufbau von Lichtsteuerelementen mit einem mesogenen Steuermaterial ist im Prinzip in DE 102 172 73.0 beschrieben. Hier wird er kurz anhand der Abbildung 1 verdeutlicht.The structure of light control elements with a mesogenic control material is described in principle in DE 102 172 73.0. Here it is briefly illustrated using Figure 1.
Die Abbildung zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau einesThe figure shows a cross-section of the structure of a
Schaltelements oder eines Teils eines Schaltelements nach DE 102 172 73.0. Zwischen den inneren Oberflächen der Substrate (1) und (1') befindet sich das Steuermedium (2). Auf der inneren Oberfläche des einen Substrats (1) befinden sich die beiden Elektroden (3) und (4) der Elektrodenstruktur, die mit voneinander verschiedenen Potentialen beaufschlagt werden können. „Vop" bezeichnet die Spannungs-, Ladungsbzw. Stromquelle. Die von Vop ausgehenden Linien symbolisieren die elektrischen Zuleitungen zu den Elektroden.Switching element or part of a switching element according to DE 102 172 73.0. The control medium (2) is located between the inner surfaces of the substrates (1) and (1 '). On the inner surface One of the substrates (1) contains the two electrodes (3) and (4) of the electrode structure, which can be supplied with different potentials. “Vop” denotes the voltage, charge or current source. The lines starting from V op symbolize the electrical leads to the electrodes.
Die Elektroden können aus durchsichtigem Material bestehen, wie z. B. Indiumzinnoxid (ITO). In diesem Fall kann es vorteilhaft und gegebenenfalls nötig sein einen Teil oder Teile des Lichtsteuerelements mittels einer schwarzen Maske abzudecken. Dies erlaubt Bereiche in denen das elektrische Feld nicht effektiv ist abzuschirmen und so den Kontrast zu verbessern. Die Elektroden können aber auch aus undurchsichtigem Material bestehen, üblicherweise aus Metall, z.B. aus Chrom, Aluminium, Tantal, Kupfer, Silber oder Gold, bevorzugt aus Chrom. In diesem Fall kann der Einsatz einer separaten schwarzen Maske gegebenenfalls entfallen.The electrodes can be made of transparent material, such as. B. Indium Tin Oxide (ITO). In this case, it may be advantageous and possibly necessary to cover a part or parts of the light control element using a black mask. This allows areas where the electric field is not effective to shield and thus improve the contrast. However, the electrodes can also be made of opaque material, usually metal, e.g. made of chrome, aluminum, tantalum, copper, silver or gold, preferably made of chrome. In this case, the use of a separate black mask may not be necessary.
Das verwendete elektrische Feld ist bevorzugt ein inhomogenes Feld.The electric field used is preferably an inhomogeneous field.
Es wurde gefunden, dass der seitliche Abstand der Elektroden, die mit verschiedenem Potential beaufschlagt werden können, voneinander einen starken Einfluß auf die charakteristischen Spannungen der Lichtsteuerelemente hat. Mit abnehmendem Abstand nimmt die benötigte Ansteuerspannung ab. Wenn der Abstand jedoch kleiner wird, wird auch das Öffnungsverhältnis des Lichtsteuerelements kleiner und die Helligkeit nimmt ab. Bevorzugt haben die Elektroden einen Abstand voneinander der im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm, bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 20 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 15 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 12 μm und am meisten bevorzugt im Bereich von 3 μm bis 11 μm liegt. Bevorzugt beträgt der Abstand der Elektroden zueinander 19 μm oder weniger, besonders bevorzugt 15 μm oder weniger, ganz besonders bevorzugt 10 μm oder weniger und insbesondere bevorzugt 9 μm oder weniger.It has been found that the lateral spacing of the electrodes, which can be acted upon with different potentials, from one another has a strong influence on the characteristic voltages of the light control elements. The required control voltage decreases as the distance decreases. However, as the distance becomes smaller, the opening ratio of the light control element also becomes smaller and the brightness decreases. The electrodes are preferably at a distance from one another in the range from 0.5 μm to 100 μm, preferably in the range from 1 μm to 20 μm, particularly preferably in the range from 1 μm to 15 μm, very particularly preferably in the range from 2 μm to 12 µm and most preferably in the range of 3 µm to 11 µm. The distance between the electrodes is preferably 19 μm or less, particularly preferably 15 μm or less, very particularly preferably 10 μm or less and particularly preferably 9 μm or less.
Die Breite der Elektroden in der Richtung zu den Nachbarelektroden, die mit verschiedenem Potential beaufschlagt werden können, ist weniger kritisch als der Abstand der Elektroden in dieser Richtung. Er hat nahezu keinen Einfluß auf die charakteristischen Spannungen der Lichtsteuerelemente. Mit zunehmender Breite der Elektroden wird jedoch das Öffnungsverhältnis des Lichtsteuerelements kleiner und die Helligkeit nimmt ab, insbesondere wenn die Elektroden aus lichtundurchlässigemThe width of the electrodes in the direction of the neighboring electrodes, which can be applied with different potential, is less critical than the distance of the electrodes in this direction. It has almost no influence on the characteristic voltages of the light control elements. With increasing width of the electrodes, however, the opening ratio of the light control element becomes smaller and the brightness decreases, especially if the electrodes are made of opaque
Material bestehen. Mit abnehmender Breite der Elektroden nimmt dagegen ihr elektrischer Widerstand zu. Bevorzugt haben die Elektroden eine Breite die im Bereich von 0,5 μm bis 30 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 20 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 μm bis 19 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 9 μm und am meisten bevorzugt im Bereich von 1 ,5 μm bis 6 μm liegt.Material. In contrast, as the width of the electrodes decreases, their electrical resistance increases. The electrodes preferably have a width in the range from 0.5 μm to 30 μm, preferably in the range from 0.5 μm to 20 μm, particularly preferably in the range from 0.7 μm to 19 μm, very particularly preferably in the range from 1 µm to 9 µm and most preferably in the range of 1.5 µm to 6 µm.
In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform (Ausführungsform A) sind die Elektroden erhaben ausgeführt. Hierbei bedeutet erhaben, dass die Elektroden eine Schichtdicke aufweisen, die nicht gegenüber der Schichtdicke der Steuerschicht zu vernachlässigen ist. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der Elektroden jeweils 5 % oder mehr, bevorzugt 10 % oder mehr, besonders bevorzugt 20 % oder mehr des Abstands zwischen den Substraten, also der Schichtdicke desIn a first particularly preferred embodiment (embodiment A), the electrodes are raised. Here, raised means that the electrodes have a layer thickness that should not be neglected compared to the layer thickness of the control layer. The layer thickness of the electrodes is preferably 5% or more, preferably 10% or more, particularly preferably 20% or more of the distance between the substrates, that is to say the layer thickness of the
Steuermediums an den Stellen der Zelle an denen sich keine Elektroden befinden.Control medium at the points of the cell where there are no electrodes.
In dieser Ausführungsform mit den erhabenen Elektroden haben diese also eine bestimmte Dicke, die gegenüber der Schichtdicke des mesogenen Mediums nicht zu vernachlässigen ist. In diesem Fall kann die Elektrodenstruktur verschiedene Topographien haben. Die Elektrodenstruktur kann sich über einen signifikanten Anteil der gesamten Dicke der Schicht des mesogenen Steuermediums erstrecken. Bevorzugt ist die maximale Höhe der Elektrodenschicht, bzw. der Elektrodenschicht jedoch deutlich kleiner als die Dicke des mesogenen Mediums. Bevorzugt beträgt das Verhältnis 1:3 oder weniger, besonders bevorzugt 1 :10 oder weniger und ganz besonders 1:50 oder weniger. In manchen Fällen kann die Dicke der Elektrodenschicht gegenüber der Dicke des mesogenen Mediums vernachlässigt werden, dann ist das Verhältnis bevorzugt 1 :100 oder kleiner. Bevorzugt ist aber auch eine Ausführungsform in der die Elektrodenanordnung des Lichtsteuerelements so gestaltet sind, dass sie sich über einen überwiegenden Anteil der Schichtdicke des mesogenen Steuermediums, bevorzugt über mehr als 60 %, bevorzugt im wesentlichen über die gesamte Schichtdicke des mesogenen Steuermediums, besonders bevorzugt über 80 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt über 90 % oder mehr, erstreckt.In this embodiment with the raised electrodes, they have a certain thickness, which is not to be neglected compared to the layer thickness of the mesogenic medium. In this case, the electrode structure can have different topographies. The electrode structure can extend over a significant proportion of the total thickness of the layer of the mesogenic control medium. However, the maximum height of the electrode layer or the electrode layer is preferably significantly smaller than the thickness of the mesogenic medium. The ratio is preferably 1: 3 or less, particularly preferably 1:10 or less and very particularly 1:50 or less. In some cases the thickness of the electrode layer can be neglected compared to the thickness of the mesogenic medium, then the ratio is preferably 1: 100 or less. However, an embodiment is also preferred in which the electrode arrangement of the light control element is designed such that it over a predominant portion of the layer thickness of the mesogenic control medium, preferably over more than 60%, preferably essentially over the entire layer thickness of the mesogenic control medium, particularly preferably over 80% or more, and very particularly preferably over 90% or more.
in einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die untere Grenze derin a preferred embodiment, the lower limit is
Schichtdicke der Elektroden 0,5 μm, besonders bevorzugt 1 μm und ganz besonders bevorzugt 2 μm und die obere Grenze bevorzugt 10 μm, bevorzugt 5 μm und ganz besonders bevorzugt 3 μm.Layer thickness of the electrodes 0.5 μm, particularly preferably 1 μm and very particularly preferably 2 μm and the upper limit preferably 10 μm, preferably 5 μm and very particularly preferably 3 μm.
Die Abbildungen 2 bis 6 zeigen schematisch im Querschnitt den Aufbau für fünf verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schaltelemente mit erhabenen Elektroden gemäß der bevorzugten Ausführungsform (A).Figures 2 to 6 show schematically in cross section the structure for five different embodiments of switching elements according to the invention with raised electrodes according to the preferred embodiment (A).
Bei der in Abbildung 2 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 1 gezeigten Ausführungsform. Die Elektroden (3) und (4) haben einen rechteckigen oder nahezu rechteckigen Querschnitt. Jedoch haben die Elektroden eine Dicke, die gegenüber der Schichtdicke [d(2)] der Steuerschicht (2), bzw. gegenüber der charakteristischen Schichtdicke, nicht zu vernachlässigen ist, z.B. typischerweise im Bereich von 0,5 μm bis zu 3 μm, bevorzugt im Bereich von 1 μm bis zu 2 μm.In the embodiment shown in Figure 2, the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 1. The electrodes (3) and (4) have a rectangular or almost rectangular cross section. However, the electrodes have a thickness which is not to be neglected in relation to the layer thickness [d (2)] of the control layer (2) or in relation to the characteristic layer thickness, e.g. typically in the range from 0.5 μm to 3 μm, preferably in the range from 1 μm to 2 μm.
Bei der in Abbildung 3 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden (3) und (4) ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 2 gezeigtenIn the embodiment shown in Figure 3, the electrodes (3) and (4) are designed similarly to that shown in Figure 2
Ausführungsform. Jedoch erstrecken sich diese Elektroden hier über die gesamte Dicke [d(2)] der Steuerschicht (2).Embodiment. However, these electrodes extend over the entire thickness [d (2)] of the control layer (2).
Bei der in Abbildung 4 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden (3) und (4) wieder ähnlich gestaltet, wie bei der in Abbildung 2 gezeigtenIn the embodiment shown in Figure 4, the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the one shown in Figure 2
Ausführungsform. Jedoch ist die Schichtdicke der Elektroden (3) und (4) nicht konstant, sondern abhängig vom Ort. Die Elektroden haben einen dreieckigen Querschnitt.Embodiment. However, the layer thickness of the electrodes (3) and (4) not constant, but depending on the location. The electrodes have a triangular cross section.
Bei der in Abbildung 5 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden (3) und (4) ähnlich gestaltet, wie bei der in Abbildung 4 gezeigtenIn the embodiment shown in Figure 5, the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the one shown in Figure 4
Ausführungsform mit vom Ort abhängiger Schichtdicke. Jedoch bestehen diese Elektroden hier jeweils aus zwei übereinanderliegenden Schichten (3) und (3') sowie (4) und (4"), von denen jeweils die obere (3') bzw. (4') eine geringere Fläche des Schaltelements bedeckt als die entsprechende untere Schicht (3) bzw. (4).Embodiment with layer thickness depending on the location. However, these electrodes each consist of two superimposed layers (3) and (3 ') and (4) and (4 "), each of which the upper (3') or (4 ') covers a smaller area of the switching element than the corresponding lower layer (3) or (4).
Bei der in Abbildung 6 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden(3) und (4) wieder ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 2 gezeigten Ausführungsform. Jedoch haben die Elektroden (3) und (4) hier einen kreisförmigen Querschnitt und sind als Hohlleiter ausgebildet dargestellt. Sie können jedoch auch andere abgerundete Querschnitte haben und z.B. in Form eines massiven Drahtes oder als leitfähig ummantelter Zylinder eines nicht leitfähigen oder nicht leitfähigen Materials ausgebildet sein.In the embodiment shown in Figure 6, the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2. However, the electrodes (3) and (4) here have a circular cross section and are shown designed as waveguides. However, they can also have other rounded cross sections and e.g. be designed in the form of a solid wire or as a conductively coated cylinder of a non-conductive or non-conductive material.
Hierbei sind auch Ausführungsformen umfaßt, bei denen ein Paar vonThis also includes embodiments in which a pair of
Elektroden mit einem gemeinsamen Potential eine Elektrode mit anderem Potential flankieren oder sich mit mindestens einem Paar von Elektroden, die mit dem anderen Potential beaufschlagt werden oder werden können, abwechseln. Hierbei können die Elektroden in einer Ebene oder in verschiedenen Ebenen vorliegen. Bevorzugt liegen die Elektroden, die das gleiche Potential aufweisen oder mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden oder werden können, in der selben Ebene.Electrodes with a common potential flank an electrode with a different potential or alternate with at least one pair of electrodes to which the other potential can or can be applied. The electrodes can be present in one plane or in different planes. The electrodes which have the same potential or are or can be subjected to the same potential are preferably in the same plane.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuerelemente bei der die leitfähigen Schichten der Elektroden erhaben sind, sind die einander benachbarten Elektroden der Elektrodenstruktur, zumindest teilweise, bevorzugt im wesentlichen, besonders bevorzugt weitestgehend horizontal durch eine feste dielektrische Schicht voneinander isoliert. In einer anderen Ausführungsform befinden sich die Teilstrukturen der Elektrodenstruktur auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des mesogenen Mediums. In diesem Fall stehen sich die entsprechenden Teile der Elektroden nicht senkrecht gegenüber, sondern sind gegenein- ander seitlich so versetzt, dass eine Komponente des elektrischen Felds parallel zur Schicht des mesogenen Mediums entsteht.In a preferred embodiment of the light control elements according to the invention in which the conductive layers of the electrodes are raised, the electrodes of the electrode structure which are adjacent to one another are, at least in part, preferably essentially, particularly preferably largely insulated from one another horizontally by a fixed dielectric layer. In another embodiment, the substructures of the electrode structure are located on the two opposite sides of the mesogenic medium. In this case, the corresponding parts of the electrodes are not perpendicular to one another, but are laterally offset from one another in such a way that a component of the electric field is created parallel to the layer of the mesogenic medium.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform (Ausführungsform B) der vorliegenden Erfindung ist die Elektrodenstruktur so ausgebildet, dass sich die Elektroden in einem Abstand oberhalb ihres jeweiligen Substrats befinden und bevorzugt über einen wesentlichen Teil ihrer Fläche, bevorzugt über den überwiegenden Teil ihrer Fläche und besonders bevorzugt nahezu über ihre gesamte Fläche oder über ihre gesamte Fläche gegen dieses isoliert sind. Hierzu sind die Elektroden bevorzugt auf einem festen Dielektrikum ausgebildet. Dies ist beispielhaft in Abbildungen 7, 9 und 11 bis 13 gezeigt. Als festes Dielektrikum wird bevorzugt ein fester Isolator wie z.B. Glas verwendet, wie weiter unten beschrieben. Insbesondere bevorzugt ist das feste Dielektrikum als Schicht oder als Podest ausgeführt. Hier bietet sich eine besonders einfache Form der Herstellung an. Die Podeste des Dielektrikums können erhalten werden indem aus einer Schicht eines Dielektrikums, im einfachsten Fall des Substrats, die Zwischenräume zwischen den Podesten herausgeätzt werden.In a particularly preferred embodiment (embodiment B) of the present invention, the electrode structure is designed such that the electrodes are at a distance above their respective substrate and preferably over a substantial part of their area, preferably over the predominant part of their area and particularly preferably almost are insulated against it over their entire area or over their entire area. For this purpose, the electrodes are preferably formed on a solid dielectric. This is shown by way of example in Figures 7, 9 and 11 to 13. A solid insulator such as e.g. Glass is used as described below. The solid dielectric is particularly preferably designed as a layer or as a platform. Here, a particularly simple form of manufacture offers itself. The pedestals of the dielectric can be obtained by etching out the spaces between the pedestals from a layer of a dielectric, in the simplest case of the substrate.
Im Zusammenhang mit den Anteilen der Flächen der Elektrodenstruktur bedeutetIn connection with the proportions of the areas of the electrode structure means
- der wesentliche Teil: bevorzugt 20 % oder mehr, besonders bevorzugt 30 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 40 % oder mehr, - der überwiegende Teil: bevorzugt 55 % oder mehr, besonders bevorzugt 60 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 70 % oder mehr,the essential part: preferably 20% or more, particularly preferably 30% or more and very particularly preferably 40% or more, the predominant part: preferably 55% or more, particularly preferably 60% or more and very particularly preferably 70% or more,
- nahezu gesamt: bevorzugt 80 % oder mehr, besonders bevorzugt 90 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 95 % oder mehr, und - gesamt: bevorzugt 98 % oder mehr, besonders bevorzugt 99 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 100 %. Die Abbildung 7 zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau für eine bevorzugte Ausführungsform der Ausführungsform (B) erfindungsgemäßer Schaltelemente. Hier sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 1 gezeigten Ausführungsform. Jedoch befinden sich die- almost total: preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more and very particularly preferably 95% or more, and - overall: preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more and very particularly preferably 100%. Figure 7 shows a schematic cross section of the structure for a preferred embodiment of embodiment (B) of switching elements according to the invention. Here the electrodes are designed similar to the embodiment shown in Figure 1. However, they are
Elektroden nicht direkt auf der Oberfläche des Substrats, sondern jeweils auf einer festen isolierenden Schicht (5) bzw. (6) einer bestimmten Dicke, z.B. typischerweise im Bereich von 1 μm bis von 2 μm. Hier ist die Elektrodenanordnung so ausgestaltet, dass die Elektrodenpaare eines Bildelements durch ein Dielektrikum von dem zugehörigen Substrat getrennt sind. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da sie eine leichte Herstellung der Lichtsteuereiemente und der elektrooptischen Anzeigen ermöglicht, da die Elektroden sich nur auf einem Substrat befinden. Bei entsprechender Wahl der Dicke der festen isolierenden Schicht unter den leitfähigen Schichten der Elektroden kann hier ein großer Effekt auf die Ansteuerspannungen erzielt und diese signifikant reduziert werden.Electrodes not directly on the surface of the substrate, but each on a solid insulating layer (5) or (6) of a certain thickness, e.g. typically in the range of 1 μm to 2 μm. Here, the electrode arrangement is configured such that the electrode pairs of a picture element are separated from the associated substrate by a dielectric. This embodiment is preferred because it enables the light control elements and the electro-optical displays to be easily manufactured since the electrodes are only on one substrate. With a corresponding choice of the thickness of the solid insulating layer among the conductive layers of the electrodes, a great effect on the control voltages can be achieved and this can be significantly reduced.
Die leitfähigen Schichten der Elektrodenstrukturen sind in dieser bevorzugten Ausführungsform (B) über der Oberfläche des benachbarten Substrats erhoben. In dieser Ausführungsform befindet sich eine feste, isolierende Schicht zwischen dem jeweiligen Substrat und der benachbarten leitfähigen Schicht. Diese feste, isolierende Schicht kann aus Glas, Quarz, einer oder mehreren anorganischen Schichten, wie z.B. SiO2 oder SiN, organischen Polymeren oder ähnlichem bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die isolierende Schicht als erhabene über Teile des Substrats realisiert z.B. in Form eines Podests. Diese Ausführungsform kann einfach und bevorzugt erhalten werden, indem das Substrat an den Stellen an denen kein Podest gewünscht ist entsprechend tief weggeätzt wird. Dabei kann gegebenenfalls die jeweilige leitfähige Schicht der Elektrodenstruktur als Maske beim Ätzen dienen oder beide Schichten können in einem Schritt durch die selbe Maske geätzt werden. In einer anderen Ausführungsform wird die feste, isolierende Schicht auf dem Substrat in bekannter Weise strukturiert oder unstrukturiert über die Fläche aufgebracht oder abgeschieden und nötigenfalls anschließend strukturiert. Bevorzugt ist die Schichtdicke der festen, isolierenden Schicht im Bereich von 0,1 μm bis 10 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 μm bis 7 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 μm bis 5 μm und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 4 μm.In this preferred embodiment (B), the conductive layers of the electrode structures are raised above the surface of the adjacent substrate. In this embodiment, there is a solid, insulating layer between the respective substrate and the adjacent conductive layer. This solid, insulating layer can consist of glass, quartz, one or more inorganic layers, such as SiO 2 or SiN, organic polymers or the like. In a preferred embodiment of the present invention, the insulating layer is realized as a raised part of the substrate, for example in the form of a pedestal. This embodiment can be obtained simply and preferably by etching the substrate correspondingly deep away at the points where no pedestal is desired. If necessary, the respective conductive layer of the electrode structure can serve as a mask during the etching, or both layers can be etched through the same mask in one step. In another embodiment, the solid, insulating layer is applied or deposited on the substrate in a known manner in a structured or unstructured manner over the surface, and then structured if necessary. The layer thickness of the solid, insulating layer is preferably in the range from 0.1 μm to 10 μm, particularly preferably in the range from 0.2 μm to 7 μm, very particularly preferably in the range from 0.4 μm to 5 μm and particularly preferably in Range from 0.5 μm to 4 μm.
In einer ganz besonderes bevorzugten Ausführungsform (Ausführungsform C) der vorliegenden Erfindung bestehen die Elektroden der Elektrodenstruktur, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden, aus zwei oder mehr elektrisch leitfähigen Schichten. Diese Schichten sind in der Zelle des Schaltelements übereinander angeordnet und bevorzugt über einen wesentlichen Teil ihrer Fläche, bevorzugt über den überwiegenden Teil ihrer Fläche und besonders bevorzugt nahezu über ihre gesamte Fläche oder über ihre gesamte Fläche durch ein Dielektrikum von einander getrennt und elektrisch isoliert. Wenn die leitfähigen Schichten im Lichtsteuerelement über 100 % ihrer Fläche isoliert sind, werden sie außerhalb des Lichtsteuerelements elektrisch leitend miteinander oder mit einer Spannungs-, Ladungs- oder Stromquelle verbunden.In a very particularly preferred embodiment (embodiment C) of the present invention, the electrodes of the electrode structure to which the same potential is applied consist of two or more electrically conductive layers. These layers are arranged one above the other in the cell of the switching element and preferably separated and electrically insulated from one another by a dielectric over a substantial part of their area, preferably over most of their area and particularly preferably almost over their entire area or over their entire area. If the conductive layers in the light control element are insulated over 100% of their area, they are electrically conductively connected to one another or to a voltage, charge or current source outside the light control element.
in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich mindestens je eine leitfähige Schicht der Elektrodenstruktur auf jeweils einem der Substrate. In dieser Ausführungsform bildet die Schicht des Steuermediums das Dielektrikum zwischen den Elektrodenschichten. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die jeweils zwei oder mehr elektrisch leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur jeweils durch ein festes Dielektrikum voneinander getrennt.In a preferred embodiment of the present invention, at least one conductive layer of the electrode structure is located on one of the substrates. In this embodiment, the layer of the control medium forms the dielectric between the electrode layers. In another preferred embodiment, the two or more electrically conductive layers of the electrode structure are each separated from one another by a solid dielectric.
Die Abbildung 8 zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau für eine bevorzugte Ausführungsform der Ausführungsform (C) erfindungsgemäßer Schaltelemente mit einer Elektrodenstruktur bei der die Elektroden aus zwei Schichten bestehen, die sich auf je einem der Substrate befinden. Hier sind die Elektroden so gestaltet, dass es zu der Elektrode (3) auf dem ersten Substrat (1), die mit einem ersten Potential beaufschlagt werden kann, eine zweite Elektrode (3') auf dem zweiten Substrat (1') gibt, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden kann. Ebenso gibt es zu der Elektrode (4) auf dem ersten Substrat, die mit dem zweiten Potential beaufschlagt werden kann, eine zweite Elektrode (4') auf dem zweiten Substrat, die auch mit dem zweiten Potential beaufschlagt werden kann. Dabei stehen sich die Elektrodenpaare (3) und (3') sowie (4) und (4') jeweils gegenüber. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da sie eine sehr große Verringerung der charakteristischen Spannungen erlaubt und der erzielte Effekt nicht von weiteren Parametern, wie dem Material und der Schichtdicke des verwendeten festen Dielektrikums, abhängt.Figure 8 shows a schematic cross section of the structure for a preferred embodiment of embodiment (C) of switching elements according to the invention with an electrode structure in which the electrodes consist of two layers, which are each on one of the substrates. Here, the electrodes are designed in such a way that there is a second electrode (3 ') on the second substrate (1') for the electrode (3) on the first substrate (1), to which a first potential can be applied can be applied with the same potential. There are also electrodes (4) on the first substrate that are connected to the second Potential can be applied, a second electrode (4 ') on the second substrate, which can also be applied to the second potential. The electrode pairs (3) and (3 ') as well as (4) and (4') face each other. This embodiment is preferred because it allows a very large reduction in the characteristic voltages and the effect achieved does not depend on other parameters, such as the material and the layer thickness of the solid dielectric used.
Bevorzugt weist die Elektrodenstruktur jeweils zwei Paare einander zugeordneter Elektroden auf, von denen jeweils mindestens ein Paar einander zugeordneter Elektroden mit dem gleichen elektrischen Potential beaufschlagt werden oder werden können.The electrode structure preferably has two pairs of electrodes that are assigned to one another, of which at least one pair of electrodes that are assigned to one another can or can be subjected to the same electrical potential.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass sich die einander paarweise zugeordneten leitfähigen Schichten der Elektroden auf den gegenüberliegenden Substraten (vergleiche Abbildungen 8 und 9) oder auf dem gleichen Substrat (vergleiche z.B. Abbildung 10 und 11 ) aufweisen.In this embodiment, there is the possibility that the conductive layers of the electrodes assigned to one another in pairs are on the opposite substrates (compare Figures 8 and 9) or on the same substrate (compare e.g. Figures 10 and 11).
Bevorzugt bestehen die Elektroden der Elektrodenanordnung in dieserThe electrodes of the electrode arrangement preferably consist in the latter
Ausführungsform (C), sowie in den Weiterbildungen der Ausführungsform (B) aus zwei oder mehr leitfähig miteinander verbundenen Schichten. Hierbei sind die einzelnen Schichten der Elektroden jeweils im wesentlichen - über ihre gesamte Fläche durch ein Dielektrikum voneinander getrennt flächengleich und deckungsgleich übereinanderliegend.Embodiment (C), as well as in the developments of embodiment (B) from two or more conductively interconnected layers. Here, the individual layers of the electrodes are essentially each - over their entire area separated by a dielectric from one another with the same area and congruent with one another.
Die beschriebenen Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. So kann z. B. in der zuletzt beschriebenen, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Ausführungsform (C), die dem Substrat zugewandte erste leitfähige Schicht der durch ein festes Dielektrikum voneinander getrennten, jeweils zwei oder mehr elektrisch leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur, wie in der als zweites beschrieben, bevorzugten Ausführungsform, durch eine feste dielektrische Schicht vom jeweiligen Substrat getrennt sein.The described embodiments can also be combined with one another. So z. B. in the last described, very particularly preferred embodiment of embodiment (C), the first conductive layer facing the substrate of the separated by a solid dielectric, two or more electrically conductive layers of the electrode structure, as in the second described, preferred embodiment, be separated from the respective substrate by a solid dielectric layer.
Die Abbildungen 9 bis 13 zeigen schematisch im Querschnitt den Aufbau verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schaltelemente gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Figures 9 to 13 show schematically in cross section the structure of various embodiments of switching elements according to the invention according to a further preferred embodiment of the present invention.
Abbildung 9 zeigt eine Ausführungsform, die eine Kombination der in den Abbildungen 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen darstellt. ImFigure 9 shows an embodiment that is a combination of the embodiments shown in Figures 7 and 8. in the
Gegensatz zur in Abbildung 7 dargestellten Ausbildungsform sind nicht nur auf dem Substrat mit der Oberfläche (1) erhobene Elektroden ((3) und (4) auf festen isolierenden Schichten (5) und (6) ausgebildet. Vielmehr sind, wie in der in Abbildung 8 dargestellten Ausführungsform auch auf der Oberfläche des gegenüberliegenden Substrats (1') Elektroden (3') und (4') ausgebildet. Diese Elektroden sind, wie die entsprechenden Elektroden auf dem ersten Substrat, durch feste isolierende Schichten (5') und (6') von der Oberfläche (1') abgehoben.In contrast to the embodiment shown in Figure 7, electrodes ((3) and (4) raised not only on the substrate with the surface (1) are formed on solid insulating layers (5) and (6), but rather, as in the one in Figure 8 and 8 are also formed on the surface of the opposite substrate (1 ') electrodes (3') and (4 '). Like the corresponding electrodes on the first substrate, these electrodes are formed by solid insulating layers (5') and (6 ') lifted off the surface (1').
Bei der Abbildung 10 sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der inIn Figure 10, the electrodes are designed similarly to that in
Abbildung 7 gezeigten Ausführungsform. Jedoch bestehen die Elektroden, wie in der in Abbildung 8 gezeigten Ausführungsform, jeweils aus zwei Schichten (3) und (3'), bzw. (4) und (4"), die jeweils paarweise mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden können. Im Gegensatz zu der in Abbildung 8 gezeigten Ausführungsform, werden die jeweils zwei Paare leitfähiger Schichten der Elektrodenstruktur (3) und (3'), bzw. (4) und (4') hier jedoch nicht durch die dielektrische Steuerschicht (2) voneinander getrennt, sondern jeweils durch eine feste isolierende Schicht (5) bzw. (6).Figure 7 embodiment shown. However, as in the embodiment shown in FIG. 8, the electrodes each consist of two layers (3) and (3 '), or (4) and (4 "), which can each be acted upon in pairs with the same potential In contrast to the embodiment shown in Figure 8, the two pairs of conductive layers of the electrode structure (3) and (3 '), or (4) and (4') are not separated from each other here by the dielectric control layer (2), but each with a solid insulating layer (5) or (6).
Bei der Abbildung 11 sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 10 gezeigten Ausführungsform. Jedoch sind hier, wie bei der in Abbildung 7 gezeigten Ausführungsform, jeweils die ersten Schichten der Elektrodenstrukturen (3) bzw. (4) durch eine feste isolierende Schicht (5) bzw. (6) vom Substrat getrennt (abgehoben). Die beiden Schichten der Elektrodenstruktur, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden können (3) und (3'), bzw. (4) und (4') werden, wie in der in Abbildung 10 beschriebenen Ausführungsform, jeweils durch eine feste isolierende Schicht, hier (5') bzw. (6') genannt, voneinander getrennt.In Figure 11, the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 10. However, as in the embodiment shown in FIG. 7, the first layers of the electrode structures (3) and (4) are separated from the substrate by a solid insulating layer (5) and (6). The two layers of the electrode structure that can be applied with the same potential (3) and (3 '), or (4) and (4') are as in the one in Figure 10 The embodiment described, each separated by a solid insulating layer, here (5 ') or (6').
Bei der Abbildung 12 bestehen die Elektroden der Elektrodenstruktur aus jeweils vier leitfähigen Schichten (3) bis (3"') bzw. (4) bis (4'"). Jeweils zwei dieser vier Schichten befinden sich auf dem selben Substrat. Schichten (3) und (3') sowie (4) und (4') befinden sich auf dem Substrat mit der Oberfläche (1 ) und (3") und (3'") sowie (4") und (41") befinden sich auf dem Substrat mit der Oberfläche (1'). Von diesen Schichten ist jeweils die dem jeweiligen Substrat (1 ) bzw. (1 ') benachbarte Schicht (3) und (4) bzw. (3") und (4") durch eine feste isolierende Schicht (5) und (6) bzw. (5') und (6') getrennt. Die jeweils zwei leitfähigen Schichten ,die sich auf dem gleichen Substrat befinden [(3) und (31)] und [(4) und (4')j sowie [(3") und (3'")] und [(4") und (4'")], sind ebenfalls durch feste isolierende Schichten (5') und (6') sowie (5'") und (6'") voneinander getrennt.In Figure 12, the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (3) to (3 "') or (4) to (4'"). Two of these four layers are located on the same substrate. Layers (3) and (3 ') and (4) and (4') are on the substrate with the surface (1) and (3 ") and (3 '") as well as (4 ") and (4 1 " ) are on the substrate with the surface (1 '). Of these layers, the respective layer (3) and (4) or (3 ") and (4") adjacent to the respective substrate (1) or (1 ') is provided by a solid insulating layer (5) and (6) or (5 ') and (6') separately. The two conductive layers that are on the same substrate [(3) and (3 1 )] and [(4) and (4 ') j as well as [(3 ") and (3'")] and [( 4 ") and (4 '")] are also separated from one another by solid insulating layers (5') and (6 ') and (5'") and (6 '").
Bei der Abbildung 13 bestehen die Elektroden der Elektrodenstruktur, wie bei der in der Abbilddung 12 gezeigten Ausführungsform, aus jeweils vier leitfähigen Schichten (2) bis (2'") bzw. (3) bis (3'"). Hier erstreckt sich jedoch die alternierende Folge von leitfähigen Schichten und isolierenden Schichten über die gesamte Schichtdicke der Steuerschicht. Dadurch werden die inneren Paare der leitfähigen Schichten (2') und (2'") sowie (3') und (3'") ebenfalls durch feste isolierende Schichten (5"") bzw. (6"") voneinander getrennt.In Figure 13, the electrodes of the electrode structure, as in the embodiment shown in Figure 12, each consist of four conductive layers (2) to (2 '") or (3) to (3'"). Here, however, the alternating sequence of conductive layers and insulating layers extends over the entire layer thickness of the control layer. As a result, the inner pairs of the conductive layers (2 ') and (2' ") and (3 ') and (3'") are also separated from one another by solid insulating layers (5 "") and (6 "").
Zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten der Elektroden der Elektrodenstruktur kann sich als Dielektrikum die Schicht oder Teile der Schicht des mesogenen Steuermediums (vergleiche z.B. Abbildungen 8 und 9) oder eine (vergleiche Abbildung 10 und 11 ) oder mehrere feste dielektrische Schichten befinden.Between the electrically conductive layers of the electrodes of the electrode structure, the layer or parts of the layer of the mesogenic control medium (see e.g. Figures 8 and 9) or one (see Figures 10 and 11) or several solid dielectric layers can be located as a dielectric.
Die leitfähige Schicht, oder im Fall, dass die Elektroden zwei oder mehrere leitfähige Schichten umfassen, die jeweils untere leitfähige Schicht der Elektroden, kann erhöht auf einer isolierenden Schicht über einem der Substrate angeordnet sein (vergleiche Abbildungen 7, 9, 11 , 12 und 13). In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jede Elektrode mindestens vier leitfähige Schichten (vergleiche Abbildungen 12 und 13), wobei sich bevorzugt, jeweils mindestens zwei der leitfähigen Schichten auf einem Substrat befinden und mit unterschiedlichem Potential beaufschlagt werden oder werden können. Bei dieser Ausführungsform ist jeder dieser beiden Elektroden mindestens eine weitere Elektrode zugeordnet, die jeweils mit dem gleichen Potential beaufschlagt wird oder werden kann. Diese jeweils mindestens eine weitere Elektrode, die jeder der Elektroden der Elektrodenpaare zugeordnet ist, ist von dieser durch ein Dielektrikum getrennt.The conductive layer, or in the event that the electrodes comprise two or more conductive layers, the respective lower conductive layer of the electrodes, can be arranged on an insulating layer above one of the substrates (see Figures 7, 9, 11, 12 and 13 ). In a preferred embodiment of the present invention, each electrode contains at least four conductive layers (compare FIGS. 12 and 13), it being preferred that at least two of the conductive layers are each on a substrate and can or can be acted upon with different potential. In this embodiment, each of these two electrodes is assigned at least one further electrode which is or can be acted upon with the same potential. Each of these at least one further electrode, which is assigned to each of the electrodes of the electrode pairs, is separated from the latter by a dielectric.
Es ist jedoch auch möglich mehr als vier leitfähige Schichten übereinander einzusetzen.However, it is also possible to use more than four conductive layers one above the other.
Die jeweilige Anzahl der leitfähigen Schichten auf den beiden Substraten kann unterschiedlich sein.The respective number of conductive layers on the two substrates can be different.
Es ist möglich die leitfähigen Schichten der Elektroden sowohl in der bevorzugten Ausführungsform (B), als auch in der besonders bevorzugten Ausführungsform (C), wie in der Ausführungsform (A) beschrieben, erhaben auszuführen.It is possible for the conductive layers of the electrodes to be raised both in the preferred embodiment (B) and in the particularly preferred embodiment (C), as described in the embodiment (A).
Besonders bevorzugt können in der Ausführungsform (C) auch zwei der übereinander liegenden leitfähigen Elektrodenschichten, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden, sowohl durch die dielektrische Steuerschicht voneinander getrennt, als gleichzeitig auch durch eine feste dielektrische Schicht vom jeweiligen darunter liegenden Substrat oder gegebenenfalls einer darunter liegenden weiteren elektrisch leitfähigen Schicht getrennt sein (vergleiche Abbildung 9). Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da sie erlaubt die Ansteuerspannung in Vergleich zu den in den Abbildungen 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen weiter zu verringern.In embodiment (C), two of the superimposed conductive electrode layers to which the same potential is applied can also be particularly preferably separated from one another both by the dielectric control layer and, at the same time, by a solid dielectric layer from the respective underlying substrate or, if appropriate, one below it other electrically conductive layer must be separated (see Figure 9). This embodiment is preferred because it allows the drive voltage to be further reduced compared to the embodiments shown in FIGS. 7 and 8.
In der Ausführungsform (C) sind die übereinander liegenden leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur (z.B. (3) und (3') in Abbildungen 8 bis 13) elektrisch leitfähig miteinander oder mit einer Ansteuerelektronik verbunden. Wenn die entsprechenden Schichten elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und der elektrische Widerstand gering ist können die entsprechenden Schichten auf dem selben Potential liegen, bzw. die selbe Spannung aufweisen. In besonderen Ausführungsformen können diese Schichten jedoch auch auf verschiedenen Potentialen liegen oder zu verschiedenen Zeiten angesteuert werden, wodurch sie zu verschiedenen Zeiten auf verschiedenen Potentialen liegen können. Die voneinander unabhängige oder elektrisch gekoppelte Ansteuerung der entsprechenden, sich überlagernden, elektrisch leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur kann durch Einsatz entsprechender Treiberelektronik, die mit den entsprechenden Schichten verbunden wird erreicht werden. Dadurch ist es z.B. möglich die entsprechenden Schichten gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten mit voneinander verschiedenen Potentiale zu beaufschlagen. Hierdurch wird eine verbesserte Ansteuerung ermöglicht, die z.B. die Schaltzeiten und/oder den Kontrast der Lichtsteuerelemente verbessern kann.In embodiment (C) the superimposed conductive layers of the electrode structure (for example (3) and (3 ') in Figures 8 to 13) are electrically conductively connected to one another or to a control electronics. If the corresponding layers are connected to one another in an electrically conductive manner and the electrical resistance is low, the corresponding layers can be at the same potential, or have the same voltage. In special embodiments, however, these layers can also be at different potentials or can be driven at different times, as a result of which they can be at different potentials at different times. The independent or electrically coupled control of the corresponding, superimposed, electrically conductive layers of the electrode structure can be achieved by using appropriate driver electronics which are connected to the corresponding layers. This makes it possible, for example, to apply different potentials to the corresponding layers simultaneously or at different times. This enables an improved control which, for example, can improve the switching times and / or the contrast of the light control elements.
Nach den vorliegenden Ergebnissen hängt die Stärke des beobachteten elektro-optischen Effekts von der Schichtdicke des isotropen Steuermediums ab. Bei kleinen Schichtdicken im Bereich von unterhalb einem Mikrometer nimmt die nötige Ansteuerspannung mit steigender Schichtdicke ab. Dieser Effekt hält an bis zu einer charakteristischen Schichtdicke (de), bei der Sättigung eintritt. Eine weitere Erhöhung der Schichtdicke zu Werten oberhalb dieser charakteristischen Schichtdicke führt zu keiner weiteren signifikanten Verbesserung, also einer Erniedrigung, der charakteristischen Spannungen. Typischerweise liegt die charakteristische Schichtdicke im Bereich von 0,5 μm bis 10 μm, meist im Bereich von 1 ,0 μm bis 5,0 μm. Für die meisten praktisch relevanten Fälle sind Werte von ca. 2 μm bis 3 μm insbesondre ein Wert von ca. 3 μm anzunehmen.According to the available results, the strength of the electro-optical effect observed depends on the layer thickness of the isotropic control medium. With small layer thicknesses in the range of less than one micrometer, the necessary control voltage decreases with increasing layer thickness. This effect lasts up to a characteristic layer thickness (de) at which saturation occurs. A further increase in the layer thickness to values above this characteristic layer thickness does not lead to any further significant improvement, that is to say a decrease in the characteristic tensions. The characteristic layer thickness is typically in the range from 0.5 μm to 10 μm, mostly in the range from 1.0 μm to 5.0 μm. For most practically relevant cases, values from approx. 2 μm to 3 μm are to be assumed, in particular a value of approx. 3 μm.
Die Schichtdicke der isotropen Steuerschicht ist bei den Lichtsteuerelementen der Ausführungsform (A) bevorzugt mindestens so groß wie die charakteristische Schichtdicke.The layer thickness of the isotropic control layer in the light control elements of embodiment (A) is preferably at least as large as the characteristic layer thickness.
Bei den Ausführungsformen (B) und (C) beträgt die Schichtdicke der isotropen Steuerschicht bevorzugt das doppelte der charakteristischen Schichtdicke oder mehr. Diese bevorzugte Untergrenze der Schichtdicke des Steuermediums gilt für den Fall, dass in der Ausführungsform (B) die Elektrodenstruktur jeweils zwei Schichten umfaßt, die mit dem selben Potential beaufschlagt werden oder werden können sowie für den Fall, dass in der Ausführungsform (C) die Elektrodenstruktur genau eine elektrisch leitfähige Schicht enthält, die mit dem gegebenen Potential beaufschlagt wird oder werden kann.In embodiments (B) and (C), the layer thickness of the isotropic control layer is preferably twice the characteristic layer thickness or more. This preferred lower limit of the layer thickness of the control medium applies in the event that in embodiment (B) Electrode structure comprises two layers each, which can or can be acted upon by the same potential and in the event that in the embodiment (C) the electrode structure contains exactly one electrically conductive layer which is or can be acted on by the given potential.
Die Ausführungsform (C) mit genau einer leitfähigen Schicht in der Elektrodenstruktur führt zu ähnlichen Ergebnissen wie die Ausführungsform (B). Mit Vergrößerung der Dicke der festen, isolierenden Schicht zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht verringern sich die charakteristischen Spannungen bis zu einer Sättigung, die eintritt, wenn die Schichtdicke der festen isolierenden Schicht den Wert der charakteristischen Schichtdicke erreicht, solange die gesamte Schichtdicke der Steuerschicht groß genug ist. In dieser Ausführungsform ist die Höhe der isolierenden Schicht unter der ersten, dem Substrat zugewandten leitfähigen Schicht bevorzugt gleich der charakteristischen Schichtdicke oder größer als diese. Die Dicke des verbleibenden Teils der Steuerschicht oberhalb der leitfähigen Schicht der Elektrodenstruktur ist ebenfalls gleich der charakteristischen Schichtdicke oder größer als diese, somit ist bevorzugte Untergrenze der gesamten Schichtdicke der Steuerschicht in dieser Ausführungsform, ebenso wie in der Ausführungsform (B), doppelt so groß wie die charakteristische Schichtdicke. Die größte Reduzierung der Betriebsspannung wird erzielt, wenn die leitfähige Schicht sich in der Mitte, oder nahezu in der Mitte der Dicke der Steuerschicht befindet und sich diese in Richtung zu jedem der Substrate um die charakteristische Schichtdicke oder mehr erstreckt.The embodiment (C) with exactly one conductive layer in the electrode structure leads to similar results as the embodiment (B). As the thickness of the solid insulating layer between the substrate and the conductive layer increases, the characteristic voltages decrease to a saturation that occurs when the layer thickness of the solid insulating layer reaches the value of the characteristic layer thickness as long as the total layer thickness of the control layer is large is enough. In this embodiment, the height of the insulating layer under the first conductive layer facing the substrate is preferably equal to or greater than the characteristic layer thickness. The thickness of the remaining part of the control layer above the conductive layer of the electrode structure is also equal to or larger than the characteristic layer thickness, so preferred lower limit of the total layer thickness of the control layer in this embodiment, as in embodiment (B), is twice as large the characteristic layer thickness. The greatest reduction in operating voltage is achieved when the conductive layer is in the center, or nearly in the center, of the thickness of the control layer and extends toward each of the substrates by the characteristic layer thickness or more.
Werden mehrere leitfähige Schichten übereinander verwendet, die jeweils durch eine feste isolierende Schicht voneinander getrennt sind, so erhöht sich die Untergrenze der Schichtdicke des Steuermediums mit jeder weiteren hinzukommenden leitfähigen Schicht um das Doppelte der charakteristischen Schichtdicke. Die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung weisen bevorzugt eine nematische Phase, eine chirale Phase und / oder eine Blaue Phase, bevorzugt eine Blaue Phase auf. Es können jedoch auch Medien verwendet werden, bei denen der Temperaturbereich der nematischen Phase so schmal ist, dass praktisch ein Übergang von der kristallinen Phase oder von der smektischen Phase in die isotrope Phase erfolgt.If several conductive layers are used one above the other, each separated by a solid insulating layer, the lower limit of the layer thickness of the control medium increases with each additional conductive layer that is added to double the characteristic layer thickness. The mesogenic media according to the present invention preferably have a nematic phase, a chiral phase and / or a blue phase, preferably a blue phase. However, media can also be used in which the temperature range of the nematic phase is so narrow that there is practically a transition from the crystalline phase or from the smectic phase to the isotropic phase.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Steuermedien in den erfindungsgemäßen Lichtsteuerelementen bei einer Temperatur von 2 Grad oberhalb der charakteristischen Temperatur eine charakteristische Spannung V100 im Bereich von 5 V bis 150 V, bevorzugt von 15 V bis 110 V, besonders bevorzugt von 20 V bis 90 V und ganz besonders bevorzugt von 30 V bis 80 V auf. Die charakteristischen Spannungen werden in dieser Anmeldung für Zellen mit einer Breite der Elektroden von 10 μm und einem Elektrodenabstand von 10 μm angegeben, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Besonders bevorzugt haben die erfindungsgemäßen Steuermedien in den erfindungsgemäßen Lichtsteuerelementen bei einer Temperatur von 2 Grad oberhalb der charakteristischen Temperatur eine charakteristische Spannung Vι0 von 105 V oder weniger, bevorzugt von 95 V oder weniger, besonders bevorzugt von 75 V oder weniger und ganz besonders bevorzugt von 50 V oder weniger.The control media according to the invention preferably have a characteristic voltage V 100 in the range from 5 V to 150 V, preferably from 15 V to 110 V, particularly preferably from 20 V to 90 V and in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature very particularly preferably from 30 V to 80 V. The characteristic voltages are specified in this application for cells with a width of the electrodes of 10 μm and an electrode spacing of 10 μm, unless expressly stated otherwise. Modulation media according to the invention in the inventive light modulation elements, at a temperature of 2 ° above the characteristic temperature particularly preferably have a characteristic voltage Vι 0 of 105 V or less, preferably 95 V or less, more preferably 75 V or less, and most preferably from 50 V or less.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Steuermedien in den erfindungsgemäßen Lichtsteuerelementen bei einer Temperatur von 2 Grad oberhalb der charakteristischen Temperatur eine charakteristische Spannung V-io im Bereich von 5 V bis 110 V, besonders bevorzugt von 10 V bis 90 V und ganz besonders bevorzugt von 10 V bis 80 V auf.In a preferred embodiment of the present invention, the control media according to the invention have a characteristic voltage V-io in the range from 5 V to 110 V, particularly preferably from 10 V to 90 V and entirely, in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature particularly preferably from 10 V to 80 V.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Steuermedien in den erfindungsgemäßen Lichtsteuerelementen bei einer Temperatur von 2 Grad oberhalb der charakteristischen Temperatur eine charakteristische Spannung Vι0 im Bereich von 2 V bis 100 V, bevorzugt von 3 V bis 50 V, besonders bevorzugt von 4 V bis 30 V, ganz besonders bevorzugt von 5 V bis 20 V und am meisten bevorzugt von 5 V bzw. 7 V bis 15 V auf.In a further preferred embodiment of the present invention, the control media according to the invention have a characteristic voltage V 0 in the range from 2 V to 100 V, preferably from 3 V to 50 V, in the light control elements according to the invention at a temperature of 2 degrees above the characteristic temperature. particularly preferably from 4 V to 30 V, very particularly preferably from 5 V to 20 V and most preferably from 5 V or 7 V to 15 V.
In dieser Anmeldung wird eine charakteristische Temperatur (TChar.)wie folgt definiert:In this application, a characteristic temperature (T C har.) Is defined as follows:
wenn die charakteristische Spannung als Funktion der Temperatur ein Minimum durchläuft, wird die Temperatur dieses Minimumms als charakteristische Temperatur bezeichnet,if the characteristic voltage as a function of temperature passes through a minimum, the temperature of this minimum is called the characteristic temperature,
wenn die charakteristische Spannung als Funktion der Temperatur kein Minimum aufweist, das Steuermedium aber eine oder mehrere Blaue Phasen aufweist, wird die Temperatur des Übergangs in die Blaue Phase, beim Auftreten mehrerer Blauer Phasen die Temperatur des Übergangs in die mit steigenderif the characteristic voltage as a function of temperature has no minimum, but the control medium has one or more blue phases, the temperature of the transition to the blue phase becomes, if several blue phases occur, the temperature of the transition to that with increasing
Temperatur zuerst auftretende Blaue Phase, als charakteristische Temperatur bezeichnet,Temperature first occurring blue phase, called characteristic temperature,
wenn die charakteristische Spannung als Funktion der Temperatur kein Minimum aufweist und das Steuermedium auch keine Blaueif the characteristic voltage as a function of temperature has no minimum and the control medium also no blue
Phase aufweist, wird die Temperatur des Übergangs in die isotrope Phase als charakteristische Temperatur bezeichnet.Phase, the temperature of the transition to the isotropic phase is referred to as the characteristic temperature.
Der Klärpunkt der eine nematische Phase aufweisenden mesogenen Medien liegt bevorzugt im Bereich von -20°C bis 80°C, besonders bevorzugt im Bereich von 0°C bis 60°C und ganz besonders bevorzugt imThe clearing point of the mesogenic media having a nematic phase is preferably in the range from -20 ° C. to 80 ° C., particularly preferably in the range from 0 ° C. to 60 ° C. and very particularly preferably in
Bereich von 20°C bis 60°C. Bei Anzeigen mit Hintergrundbeleuchtung liegt der Klärpunkt bevorzugt im Bereich von 10°C bis 70°C und besonders bevorzugt im Bereich von 30°C bis 50°C.Range from 20 ° C to 60 ° C. For backlit displays, the clearing point is preferably in the range of 10 ° C to 70 ° C and particularly preferably in the range of 30 ° C to 50 ° C.
Die nematische Phase ist bevorzugt stabil bis -10°C, besonders bevorzugt bis -30°C und ganz besonders bevorzugt bis -40°C.The nematic phase is preferably stable to -10 ° C, particularly preferably to -30 ° C and very particularly preferably to -40 ° C.
Die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung weisen in der nematischen Phase bei einer Temperatur von 4 Grad unter dem Klärpunkt bevorzugt eine Doppelbrechung (Δn) von 0,090 oder mehr, bevorzugt von 0,100 oder mehr, besonders bevorzugt von 0,150 oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 0,200 oder mehr auf. Der Wert der Doppelbrechung ist für die erfindungsgemäße Anwendung so gut wie unbegrenzt. Praktisch ist er jedoch in der Regel 0,500 öder kleiner und meist 0,450 oder kleiner. Der Wert der Doppelbrechung der erfindungsgemäßen Medien wird hier in der nematischen Phase bei einer Temperatur von 4° unterhalb des Klärpunkts gemessen. Ist das Medium bei dieser Temperatur nicht stabil nematisch oder zumindest bis zu dieser Temperatur in der nematischen Phase unterkühlbar so wird die Doppelbrechung einer Mischung aus 15% des Mediums und 85% der nematischen Mischung ZLI-4792 der Merck KGaA bei 20°C bestimmt und aus der Änderung gegenüber der Mischung ZLI-4792 auf den Wert des reinen Mediums extrapoliert.The mesogenic media according to the present invention preferably have a birefringence (Δn) of 0.090 or more, preferably of, in the nematic phase at a temperature of 4 degrees below the clearing point 0.100 or more, particularly preferably 0.150 or more, very particularly preferably 0.200 or more. The value of the birefringence is virtually unlimited for the application according to the invention. In practice, however, it is usually 0.500 or smaller and usually 0.450 or smaller. The value of the birefringence of the media according to the invention is measured here in the nematic phase at a temperature of 4 ° below the clearing point. If the medium is not stable nematic at this temperature or at least subcoolable up to this temperature in the nematic phase, the birefringence of a mixture of 15% of the medium and 85% of the nematic mixture ZLI-4792 from Merck KGaA is determined at 20 ° C and off the change compared to the mixture ZLI-4792 extrapolated to the value of the pure medium.
Die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung weisen bevorzugt ein Dipolmoment von 4 Debye oder mehr, besonders bevorzugt von 6 Debye oder mehr und besonders bevorzugt von 8 Debye oder mehr auf.The mesogenic media according to the present invention preferably have a dipole moment of 4 debye or more, particularly preferably 6 debye or more and particularly preferably 8 debye or more.
Für die Lichtsteuerelemente gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl mesogene Steuermedien verwendet werden, die in der Mesophase eine positive dielektrische Anisotropie (Δε) aufweisen, als auch solche die eine negative dielektrische Anisotropie aufweisen. Bevorzugt werden mesogene Steuermedien verwendet, die in der Mesophase eine positive dielektrische Anisotropie (Δε) aufweisen.Both the mesogenic control media which have a positive dielectric anisotropy (Δε) in the mesophase and those which have a negative dielectric anisotropy can be used for the light control elements according to the present invention. Mesogenic control media are preferably used which have a positive dielectric anisotropy (Δε) in the mesophase.
Wenn die mesogenen Steuermedien eine positive dielektrische Anisotropie haben, hat diese bei 1 kHz und einer Temperatur von 4° unterhalb der charakteristischen Temperatur, bzw. des Klärpunkts, bevorzugt in der nematischen Phase, einen Wert von bevorzugt 15 oder mehr, besonders bevorzugt 30 oder mehr und ganz besonders bevorzugt 45 oder mehr. Hat das Medium keine nematische Phase oder liegt es bei einer Temperatur von 4° unterhalb der charakteristischen Temperatur, bzw. des Klärpunkts, nicht in der nematischen Phase vor, so wird seine dielektrische Anisotropie wie die Doppelbrechung durch Extrapolation der Werte einer Mischung von 15% in der Mischung ZLI-4792 ermittelt. Wenn die mesogenen Steuermedien eine negative dielektrische Anisotropie haben, hat diese einen Wert von bevorzugt -5 oder weniger, besonders bevorzugt -7 oder weniger und ganz besonders bevorzugt -10 oder weniger.If the mesogenic control media have a positive dielectric anisotropy, this has a value of preferably 15 or more, particularly preferably 30 or more at 1 kHz and a temperature of 4 ° below the characteristic temperature or the clearing point, preferably in the nematic phase and most preferably 45 or more. If the medium does not have a nematic phase or if it is not in the nematic phase at a temperature of 4 ° below the characteristic temperature or clearing point, its dielectric anisotropy, like birefringence, is extrapolated from the values of a mixture of 15% in the mixture ZLI-4792 determined. If the mesogenic control media have a negative dielectric anisotropy, this has a value of preferably -5 or less, particularly preferably -7 or less and very particularly preferably -10 or less.
Besonders bevorzugt sind Steuermedien mit einer positiven dielektrischen Anisotropie.Control media with a positive dielectric anisotropy are particularly preferred.
Die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen bevorzugt aus zwei bis 40 Verbindungen, besonders bevorzugt aus fünf bis 30 Verbindungen und ganz besonders bevorzugt aus sieben bis 25 Verbindungen.The mesogenic media according to the present invention preferably consist of two to 40 compounds, particularly preferably five to 30 compounds and very particularly preferably seven to 25 compounds.
Die erfindungsgemäßen mesogenen Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten bevorzugtThe mesogenic media according to the invention with positive dielectric anisotropy according to the present invention preferably contain
- eine Komponente A bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer sehr stark positiven dielektrischen Anisotropie von 30 oder mehr,a component A consisting of one or more compounds with a very strongly positive dielectric anisotropy of 30 or more,
- optional eine Komponente B bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer stark positiven dielektrischen Anisotropie von 10 bis < 30,optionally a component B consisting of one or more compounds with a highly positive dielectric anisotropy from 10 to <30,
- optional eine Komponente C bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer moderat positiven dielektrischen Anisotropie von > 1,5 bis < 10,optionally a component C consisting of one or more compounds with a moderately positive dielectric anisotropy of> 1.5 to <10,
- optional eine Komponente D bestehend aus einer oder mehreren dielektrisch neutralen Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie im Bereich von -1,5 bis +1,5 und- Optionally a component D consisting of one or more dielectrically neutral compounds with a dielectric anisotropy in the range from -1.5 to +1.5 and
- gegebenenfalls optional eine Komponente E bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer negativen dielektrischen Anisotropie von weniger als -1 ,5. optionally, a component E consisting of one or more compounds with a negative dielectric anisotropy of less than -1.5.
1010
1515
2020
2525
3030
35 Die Komponente A dieser Medien enthält bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen der Formel I und besteht besonders bevorzugt überwiegend und ganz besonders bevorzugt nahezu vollständig aus einer oder mehreren Verbindungen der Formel I,35 Component A of these media preferably contains one or more compounds of the formula I and particularly preferably consists predominantly and very particularly preferably almost completely of one or more compounds of the formula I,
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000034_0001
worinwherein
R' Alkyl, Alkoxy, bevorzugt n-Alkyl, n-Alkoxy, jeweils mit 1 bis 7 C-Atomen, Alkenyl, Alkenyloxy, Alkinyl oder Alkoxyalkyl jeweils mit 2 bis 7 C-Atomen,R 'alkyl, alkoxy, preferably n-alkyl, n-alkoxy, each having 1 to 7 C atoms, alkenyl, alkenyloxy, alkynyl or alkoxyalkyl each having 2 to 7 C atoms,
Figure imgf000034_0002
jeweils voneinander unabhängig
Figure imgf000034_0002
each independently
Figure imgf000034_0003
auch
Figure imgf000034_0003
also
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000035_0001
und, wenn vorhanden,and, if available,
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000035_0002
Z11 und Z12 jeweils voneinander unabhängig, eine Einfachbindung,Z 11 and Z 12 are each independent of one another, a single bond,
-CO-O-, trans -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-CO-O-, -CF=CF-CO-O-, -CF=CH-CO-O-, -CH=CF-CO-O-, -CF2-O-, -O-CF2- oder -C≡C- oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Gruppen,-CO-O-, trans -CH = CH-, -CH = CF-, -CF = CH-, -CF = CF-, -CH = CH-CO-O-, -CF = CF-CO-O- , -CF = CH-CO-O-, -CH = CF-CO-O-, -CF 2 -O-, -O-CF 2 - or -C≡C- or a combination of two or more of these groups,
X1 F, -OCF3, -CF3, -OCF2H, Cl, CN, -C≡C-CN oder NCS, bevorzugt CN, -C≡C-CN oder NCS und n1 O oder 1 bedeuten,X 1 F, -OCF 3 , -CF 3 , -OCF 2 H, Cl, CN, -C≡C-CN or NCS, preferably CN, -C≡C-CN or NCS and n is 1 O or 1,
wobei im Fall X1 = F die Phenylringe insgesamt mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, weitere F-Atome tragen, im Fall X1 = -OCF3, -CF3, -OCF2H oder Cl die Phenylringe insgesamt mindestens 1 weiteres F- Atom, bevorzugt mindestens 2 weitere, F-Atome tragen und im Fall X1 = CN, -C≡C-CN oder NCS die Phenylringe bevorzugt mindestens 1 weiteres F- Atom tragen.where in the case X 1 = F the phenyl rings carry at least 2, preferably at least 3, further F atoms, in the case X 1 = -OCF 3 , -CF 3 , -OCF 2 H or Cl the phenyl rings in total at least 1 further F- Atom, preferably carry at least 2 more F atoms and in the case X 1 = CN, -C≡C-CN or NCS the phenyl rings preferably carry at least 1 further F atom.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 bis I-7 und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 11-1 bis II-5, die ebenfalls Teilformeln der Formel I sind.The media according to the invention preferably contain one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 1-1 to I-7 and / or one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 11-1 to II-5, which are also sub-formulas of formula I.
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000037_0001
worin die Parameter die oben unter Formel I gegebene Bedeutung haben.wherein the parameters have the meaning given above under formula I.
Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 a bis 1-1 e, l-2a bis l-2c, l-3a bis l-3c, l-4a bis l-4c, l-5a bis l-5c, l-6a bis l-6c und l-7a bis l-7c und/oder eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln ll-1a bis ll-1c, ll-2a bis ll-2c, ll-3a, Il3b, ll-3a, ll-4b, ll-5a und il-5b.The media according to the invention particularly preferably comprise one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas 1-1 a to 1-1 e, l-2a to l-2c, l-3a to l-3c, l-4a to l- 4c, l-5a to l-5c, l-6a to l-6c and l-7a to l-7c and / or one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas ll-1a to ll-1c, ll- 2a to ll-2c, ll-3a, Il3b, ll-3a, ll-4b, ll-5a and il-5b.
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-7c
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-7c
R! — / < A «1,2z> ( O >— C≡C-C≡NR ! - / <A "1, 2 z> (O> - C≡CC≡N
R1 < )-< A12 O -C≡N ll-1aR 1 <) - <A 12 O -C≡N ll-1a
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worin die Parameter die oben unter Formel I gegebene Bedeutung haben.wherein the parameters have the meaning given above under formula I.
Die Verbindungen der Formeln 1-1 a bis 1-1 e sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 a-1 bis 1-1 a-6, 1-1 b-1 bisThe compounds of the formulas 1-1 a to 1-1 e are preferably selected from the group of the compounds of the formulas 1-1 a-1 to 1-1 a-6, 1-1 b-1 to
1-1 b-9, 1-1 c-1 bis 1-1 c-9, 1-1 d-1 bis 1-1 d-5 und 1-1 e-1 und 1-1 e-2.1-1 b-9, 1-1 c-1 to 1-1 c-9, 1-1 d-1 to 1-1 d-5 and 1-1 e-1 and 1-1 e-2.
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt 1 bis 7, m eine ganze Zahl von 0 bis 5 n+m eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5 bedeuten.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably 1 to 7, m is an integer from 0 to 5 n + m is an integer from 0 to 7, preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-2a bis l-2c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-2a-1 bis l-2a-5, l-2b-1 bis l-2b-9 und l-2c-1 bis l-2c-17.The compounds of the formulas I-2a to I-2c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-2a-1 to I-2a-5, I-2b-1 to I-2b-9 and I-2c-1 to l-2c-17.
CnH2n+1 COO- O C≡ N l-2a-1 C n H 2n + 1 COO-OC≡ N l-2a-1
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CH ',2n+1 < o -CO-O- O -C≡N -2a-5
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CH ', 2n + 1 <o -CO-O- O -C≡N -2a-5
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C '„nH' ',2n+1 O )— COO— < O -C≡N -2b-5C '"nH", 2n + 1 O) - COO- <O -C≡N -2b-5
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VH 'ω2n+1 ( O V-CO-O-< O >— C≡N l-2b-8
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VH ' ω 2n + 1 (O V-CO-O- <O> - C≡N l-2b-8
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5, m eine ganze Zahl von 0 bis 5 und n+m eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5, m is an integer from 0 to 5 and n + m is an integer from 0 to 7, preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-3a bis l-3c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-3a-1 bis l-3a-4, l-3b-1 bis l-3b-4 und l-3c-1 bis l-3c-4. The compounds of the formulas I-3a to I-3c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-3a-1 to I-3a-4, I-3b-1 to I-3b-4 and I-3c-1 to l-3c-4.
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F
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F
C H '2n+1 O -CFέO- O >— C≡N -3b-4CH '2n + 1 O -CF έ O- O> - C≡N -3b-4
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-4a bis l-4c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-4a-1 bis l-4a-3, l-4b-1 bis l-4b-3 und l-4c-1 bis l-4c-3.The compounds of the formulas I-4a to I-4c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-4a-1 to I-4a-3, I-4b-1 to I-4b-3 and I-4c-1 to l-4c-3.
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-5a bis l-5c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-5a-1 b bis l-5a-3, l-5b-1 bis l-5b-3 und l-5c-1 bis l-5a-1 l-5ca-3.
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The compounds of the formulas I-5a to I-5c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-5a-1b to I-5a-3, I-5b-1 to I-5b-3 and I-5c- 1 to l-5a-1 l-5ca-3.
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l-δc-1l-.DELTA.C-1
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-6a bis l-6c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-6a-1 bis l-6a-3, l-6b-1 bis l-6a-3 und l-6c-1 bis l-6a-3.The compounds of the formulas I-6a to I-6c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-6a-1 to I-6a-3, I-6b-1 to I-6a-3 and I-6c-1 to l-6a-3.
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F l-6c-1F l-6c-1
C nH' '2n+1 O >— C=C-COO— ( O >— C≡N FC nH '' 2n + 1 O> - C = C-COO— (O> - C≡N F
FF
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Die Verbindungen der Formeln l-7a bis l-7c sind bevorzugt ausgesucht aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln l-7a-1 und l-7a-2, l-7b-1 und l-7b-2 und l-7c-1 und l-7c-2.The compounds of the formulas I-7a to I-7c are preferably selected from the group of the compounds of the formulas I-7a-1 and I-7a-2, I-7b-1 and I-7b-2 and I-7c-1 and l-7c-2.
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 11-1 c-1 , ll-2c-1 , ll-3b-1 , ll-4b-1 und ll-5b-1.The media according to the invention particularly preferably comprise one or more compounds selected from the group of the compounds of the formulas 11-1c-1, ll-2c-1, ll-3b-1, ll-4b-1 and ll-5b-1.
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worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7, bevorzugt von 0 bis 5 und besonders bevorzugt von 1 bis 5 bedeutet.
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wherein n is an integer from 0 to 7, preferably from 0 to 5 and particularly preferably from 1 to 5.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 1-1 bis I-7 und eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Formeln 11-1 bis II-5.The media according to the invention preferably contain one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 1-1 to I-7 and one or more compounds selected from the group of compounds of the formulas 11-1 to II-5.
In der folgenden Tabelle sind einige Beispiele von Verbindungen der besonders bevorzugten Formeln zusammengestellt, die sich besonders zur Herstellung erfindungsgemäßer Medien eignen zusammengestellt.The following table lists some examples of compounds of the particularly preferred formulas which are particularly suitable for the preparation of media according to the invention.
Tabelle 1 : Beispiele bevorzugter VerbindungenTable 1: Examples of preferred compounds
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Tabelle 1 (Fortsetzung): Beispiele bevorzugter Verbindungen
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Table 1 (continued): Examples of preferred compounds
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Tabelle 1 (Fortsetzung): Beispiele bevorzugter Verbindungen
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Table 1 (continued): Examples of preferred compounds
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Tabelle 1 (Fortsetzung): Beispiele bevorzugter Verbindungen
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Table 1 (continued): Examples of preferred compounds
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Tabelle 1 (Fortsetzung): Beispiele bevorzugter VerbindungenTable 1 (continued): Examples of preferred compounds
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Die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung mit positiver dielektrischer Anisotropie bestehen besonders bevorzugt überwiegend und ganz besonders bevorzugt nahezu vollständig aus der Komponente A.The mesogenic media according to the present invention with positive dielectric anisotropy particularly preferably consist predominantly and very particularly preferably almost entirely of component A.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die mesogenen Medien gemäß der vorliegenden Erfindung mit positiver dielektrischer Anisotropie eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus der Gruppe der Komponenten B bis D, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Komponenten B und D.In a preferred embodiment, the mesogenic media according to the present invention with positive dielectric anisotropy contain one or more components selected from the group of components B to D, preferably selected from the group of components B and D.
Die Komponente D dieser Medien enthält bevorzugt eine oder mehrere Verbindungen. Die mesogenen Medien mit negativer dielektrischer Anisotropie gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten bevorzugtComponent D of these media preferably contains one or more compounds. The mesogenic media with negative dielectric anisotropy according to the present invention preferably contain
- eine Komponente A' bestehend aus einer oder mehreren- A component A 'consisting of one or more
Verbindungen mit einer stark negativen dielektrischen Anisotropie von -5 oder weniger,Compounds with a strongly negative dielectric anisotropy of -5 or less,
- optional eine Komponente B' bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer moderat negativen dielektrischen Anisotropie von -1 ,5 bis < -5,optionally a component B 'consisting of one or more compounds with a moderately negative dielectric anisotropy from -1.5 to <-5,
- optional eine Komponente C bestehend aus einer oder mehreren dielektrisch neutralen Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1 ,5 bis +1 ,5 und- Optionally a component C consisting of one or more dielectric neutral compounds with a dielectric anisotropy of -1, 5 to +1, 5 and
- gegebenenfalls eine Komponente D' bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer positiven dielektrischen Anisotropie von mehr als 1 ,5.- optionally a component D 'consisting of one or more compounds with a positive dielectric anisotropy of more than 1.5.
Das mesogene Medium gemäß der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt chirale Verbindungen, die eine chirale Mesophase induzieren, bevorzugt eine Blaue Phase. Hierbei ist der in den mesogenen Medien induzierte Pitch kleiner als etwa 400 nm. Als chirale Verbindungen finden bevorzugt Verbindungen Verwendung, die eine mesogene Struktur aufweisen und besonders bevorzugt selbst eine oder mehrere Mesophasen zeigen, insbesondere wenigstens eine cholesterische Phase. Bevorzugte chirale Verbindungen sind unter anderem bekannte chirale Dotierstoffe wie Cholesterylnonanoat, R/S-811, R/S-1001, R/S-2001 , R/S- 3001 , R/S-4001 , B(OC)2C*H-C-3 or CB-15 (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland). Bevorzugt sind chirale Verbindungen mit chiralen Einheiten beziehungsweise mesogene chirale Verbindungen, die in DE 34 25 503, DE 35 34 777, DE 35 34778, DE 3534 779, DE 35 34 780, DE 4342 280, EP 01 038 941 und DE 19541 820 offenbart sind und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Insbesondere bevorzugt sind chirale Binaphthylderivative, wie sie in EP 01 111 954.2 offenbart sind, chirale Binaphtolderivative, wie sie in WO 02/34739 offenbart sind, chirale TADDOL-Derivative, wie sie in WO 02/06265 offenbart sind, und chirale Dotierstoffe mit wenigstens einem fluorierten Linker und einer chiralen Endgruppe oder einer zentralen chiralen Gruppe, wie sie in WO 02/06196 und WO 02/06195 offenbart sind.The mesogenic medium according to the present invention preferably contains chiral compounds which induce a chiral mesophase, preferably a blue phase. Here, the pitch induced in the mesogenic media is less than about 400 nm. The chiral compounds used are preferably compounds which have a mesogenic structure and particularly preferably one or more Mesophases show, especially at least one cholesteric phase. Preferred chiral compounds include known chiral dopants such as cholesteryl nonanoate, R / S-811, R / S-1001, R / S-2001, R / S-3001, R / S-4001, B (OC) 2C * HC- 3 or CB-15 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany). Preferred are chiral compounds with chiral units or mesogenic chiral compounds, which are disclosed in DE 34 25 503, DE 35 34 777, DE 35 34778, DE 3534 779, DE 35 34 780, DE 4342 280, EP 01 038 941 and DE 19541 820 and the disclosure of which is hereby incorporated by reference. Chiral binaphthyl derivatives as disclosed in EP 01 111 954.2, chiral binaphthalene derivatives as disclosed in WO 02/34739, chiral TADDOL derivatives as disclosed in WO 02/06265 and chiral dopants with at least one are particularly preferred fluorinated linkers and a chiral end group or a central chiral group, as disclosed in WO 02/06196 and WO 02/06195.
Die Menge der für die Induzierung der chiralen Mesophase, insbesondere der Blauen Phase, erforderlichen chiralen Verbindung hängt davon ab, dass in der Phase ein Pitch von kleiner als etwa 400 nm induziert wird. Bei chiralen Verbindungen, die eine relativ geringe HTP (helical twisting power) induzieren, ist eine größere Konzentration der chiralen Verbindungen erforderlich als bei chiralen Verbindungen, die eine relativ große HTP induzieren. Beträgt die HTP (gemessen im Host MLC-6620, Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) z.B. < 20 μm"1, insbesondere < 10 μm"1, sind die chiralen Verbindungen in Konzentrationen von bevorzugt etwa 20 bis 70 %, besonders bevorzugt von etwa 30 bis etwa 60 % im Medium enthalten. Bei einer HTP (gemessen im Host MLC-6620) von z.B. > 20 μm"1 beträgt die Anteil der chiralen Verbindungen bevorzugt etwa 1 bis etwa 20 %, besonders bevorzugt etwa 5 bis 15 %, insbesondere etwa 10 %.The amount of chiral compound required for inducing the chiral mesophase, in particular the blue phase, depends on the fact that a pitch of less than about 400 nm is induced in the phase. For chiral compounds that induce a relatively low HTP (helical twisting power), a higher concentration of the chiral compounds is required than for chiral compounds that induce a relatively large HTP. If the HTP (measured in the host MLC-6620, Merck KGaA, Darmstadt, Germany) is, for example, <20 μm "1 , in particular <10 μm " 1 , the chiral compounds are preferably in concentrations of about 20 to 70%, particularly preferably of about Contain 30 to about 60% in the medium. With an HTP (measured in the host MLC-6620) of, for example,> 20 μm "1 , the proportion of the chiral compounds is preferably about 1 to about 20%, particularly preferably about 5 to 15%, in particular about 10%.
Das mesogene Medium gemäß der vorliegenden Erfindung kann weitere Additive, wie z.B. Stabilisatoren und/oder dichroitische Farbstoffe in üblichen Konzentrationen enthalten. Die Gesamtkonzentration dieser weiteren Bestandteile liegt im Bereich von 0% bis 10%, bevorzugt im Bereich von 0,1% bis 6%, bezogen auf die Gesamtmischung. Die Konzentrationen der einzelnen dieser Verbindungen liegen im Bereich von 0,1 bis 3%. Die Konzentration dieser Verbindungen und ähnlicher Bestandteile der Mischung werden bei der Angabe der Konzentrationsbereiche der übrigen Mischungsbestandteile, anders als die chiralen Dotierstoffe nicht berücksichtigt.The mesogenic medium according to the present invention can contain further additives, such as stabilizers and / or dichroic dyes in conventional concentrations. The total concentration of these further constituents is in the range from 0% to 10%, preferably in the Range from 0.1% to 6%, based on the total mixture. The concentrations of the individual of these compounds are in the range from 0.1 to 3%. The concentration of these compounds and similar components of the mixture are not taken into account when specifying the concentration ranges of the other components of the mixture, unlike the chiral dopants.
Die Medien werden auf übliche Weise aus den Verbindungen erhalten. Zweckmäßiger Weise werden die Verbindungen die in geringerer Menge eingesetzt werden in den in größerer Menge eingesetzten Verbindungen gelöst. Wird die Temperatur während des Mischvorgangs über den Klärpunkt der überwiegenden Komponente erhöht, kann die Vollständigkeit der Auflösung leicht beobachtet werden. Die erfindungsgemäßen Medien können jedoch auch auf andere Weisen hergestellt werden. So durch den Einsatz von Vormischungen. AlsThe media are obtained from the compounds in the usual way. The compounds which are used in a smaller amount are expediently dissolved in the compounds used in a larger amount. If the temperature is raised above the clearing point of the predominant component during the mixing process, the completeness of the dissolution can easily be observed. However, the media according to the invention can also be produced in other ways. So through the use of premixes. As
Vormischungen können, unter anderem, Homologenmischungen und/oder eutektische Mischungen eingesetzt werden. Die Vormischungen können aber auch bereits selbst einsatzfähige Medien sein. Dies ist bei sogenannten Zwei- oder Mehr-Flaschen-Systemen (Englisch: two-bottle or multi-bottle Systems) der Fall.Premixes can be used, inter alia, homologue mixtures and / or eutectic mixtures. However, the premixes can also themselves be usable media. This is the case with so-called two-bottle or multi-bottle systems.
In der vorliegenden Anmeldung gilt, soweit nicht explizit anders angegeben, das Folgende.Unless explicitly stated otherwise, the following applies to the present application.
Dielektrisch positive Verbindungen haben ein Δε > 1 ,5, dielektrisch neutrale Verbindungen haben ein Δε im Bereich -1 ,5 < Δε < 1,5 und dielektrisch negative Verbindungen haben ein Δε < -1 ,5. Die selben Definitionen gelten auch für Komponenten von Mischungen und für Mischungen.Dielectrically positive connections have a Δε> 1, 5, dielectrically neutral connections have a Δε in the range -1, 5 <Δε <1.5 and dielectrically negative connections have a Δε <-1, 5. The same definitions also apply to components of mixtures and for mixtures.
Die dielektrische Anisotropie Δε der Verbindungen wird bei 1 kHz und 20°C durch Extrapolation der Werte einer 10%-igen Lösung der jeweiligen Verbindung in einer Wirtsmischung auf einen Anteil der jeweiligen Verbindung von 100% bestimmt. Die Kapazitäten der Testmischungen werden sowohl in einer Zelle mit homeotroper, als auch in einer Zelle mit homogener Randorientierung bestimmt. Die Schichtdicke beider Zellentypen beträgt circa 20 μm. Zur Messung wird eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz und einer effektiven Spannung (rms, Englisch: root mean square) von typischer Weise 0,03 V, bzw. 0,2 V bis 1 ,0 V verwendet. In jedem Fall ist die verwendete Spannung niedriger als die kapazitive Schwelle der jeweils untersuchten Mischung.The dielectric anisotropy Δε of the compounds is determined at 1 kHz and 20 ° C. by extrapolation of the values of a 10% solution of the respective compound in a host mixture to a proportion of the respective compound of 100%. The capacities of the test mixtures are determined both in a cell with a homeotropic and in a cell with a homogeneous edge orientation. The layer thickness of both Cell types are approximately 20 μm. A square wave with a frequency of 1 kHz and an effective voltage (rms, English: root mean square) of typically 0.03 V or 0.2 V to 1.0 V is used for the measurement. In any case, the voltage used is lower than the capacitive threshold of the mixture under investigation.
Für dielektrisch positive Verbindungen wird die Mischung ZLI-4792 und für dielektrisch neutrale, sowie für dielektrisch negative Verbindungen, die Mischung ZLI-3086, beide von Merck KGaA, Deutschland, als Wirtsmischung verwendet.The mixture ZLI-4792 is used for dielectrically positive connections and the mixture ZLI-3086, both from Merck KGaA, Germany, is used as the host mixture for dielectrically neutral and for dielectrically negative connections.
Der Begriff Schwellenspannung bedeutet in der vorliegenden Anmeldung die optische Schwelle und wird für einen relativen Kontrast von 10 % (V10) angegeben. Die Mittgrauspannung und die Sättigungsspannung werden ebenfalls optisch bestimmt und für einen relativen Kontrast von 50%, bzw. von 90 % angegeben. Die kapazitive Schwellenspannung (V0), auch Freedericksz-Schwelle genannt, angegeben, so wird dies explizit angegeben.In the present application, the term threshold voltage means the optical threshold and is indicated for a relative contrast of 10% (V 10 ). The mid-gray voltage and the saturation voltage are also determined optically and specified for a relative contrast of 50% and 90%, respectively. The capacitive threshold voltage (V 0 ), also called the Freedericksz threshold, is given, so this is stated explicitly.
Die Konzentrationen sind in Massen-% gegeben und beziehen sich auf die vollständige Mischung. Temperaturen sind in Grad Celsius und Temperaturdifferenzen in Differenzgrad Celsius angegeben. Alle physikalischen Eigenschaften wurden bestimmt wie in "Merck LiquidThe concentrations are given in mass% and relate to the complete mixture. Temperatures are given in degrees Celsius and temperature differences in degrees Celsius. All physical properties were determined as in "Merck Liquid
Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Stand Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland und sind für eine Temperatur von 20 °C angegeben. Die optische Anisotropie (Δn), auch Doppelbrechung genannt, wird bei einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt. Die dielektrische Anisotropie (Δε) wird bei einer Frequenz von 1 kHz bestimmt.Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals ", as of November 1997, Merck KGaA, Germany and are specified for a temperature of 20 ° C. The optical anisotropy (Δn), also called birefringence, is determined at a wavelength of 589.3 nm The dielectric anisotropy (Δε) is determined at a frequency of 1 kHz.
In einer Aufzählung alternativer Möglichkeiten bedeutet bei Angabe nur des Plurals dieser auch den Singular.In an enumeration of alternative possibilities, if only the plural is specified, this also means the singular.
Im Zusammenhang mit Angaben zur Zusammensetzung der Medien, bzw. ihrer Komponenten, bedeutet - „enthalten", dass die Konzentration des jeweiligen genannten Materials, also der Komponente oder der Verbindung, in der Bezugseinheit, also dem Medium bzw. der Komponente, bevorzugt 10% oder mehr, besonders bevorzugt 20 % oder mehr und ganz besonders bevorzugtIn connection with information on the composition of the media, or their components, means - "Contain" that the concentration of the respective material mentioned, ie the component or the compound, in the reference unit, ie the medium or the component, preferably 10% or more, particularly preferably 20% or more and very particularly preferably
30% oder mehr beträgt,Is 30% or more,
- „überwiegend bestehen aus", dass die Konzentration des genannten Materials in der Bezugseinheit bevorzugt 50% oder mehr, besonders bevorzugt 60 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 70% oder mehr beträgt und"Predominantly consist of" that the concentration of the material mentioned in the reference unit is preferably 50% or more, particularly preferably 60% or more and very particularly preferably 70% or more and
- „nahezu vollständig bestehen aus", dass die Konzentration des genannten Materials in der Bezugseinheit bevorzugt 80% oder mehr, besonders bevorzugt 90 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt"Almost completely consist of" that the concentration of the material mentioned in the reference unit is preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more and very particularly preferably
95% oder mehr beträgt.Is 95% or more.
Die dielektrischen Eigenschaften, elektrooptischen Eigenschaften (z.B. die Schwellenspannungen) und die Schaltzeiten wurden in bei der Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland hergestellten Testzellen, bestimmt. Die Testzellen zur Bestimmung von Δε hatten eine Schichtdicke von 22 μm und eine kreisförmige Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) mit einer Fläche von 1,13 cm2 und einem Schutzring. Für homeotrope Orientierung zu Bestimmung von ε| ] wurden Zellen mit einer homeotrop orientierenden Polyimid-Orientierungsschicht verwendet. Alternativ kann Lezithin (Merck KGaA) als Orientierungsmittel verwendet. Die Zellen zur Bestimmung von s± hatten Orientierungsschichten aus dem Polyimid AL-1054 der Firma Japan Synthetic Rubber, Japan. Die Kapazitäten wurden in der Regel mit einem Frequenzanalysator Solatron 1260 mit einer Rechteckwelle mit einer Effektivspannung von 0.3 VrmS gemessen. Die elektooptischen Untersuchungen wurden mit weißem Licht durchgeführt. Die charakteristischen Spannungen wurden unter senkrechter Beobachtung bestimmt. In der vorliegenden Anmeldung, besonders in den im folgenden beschriebenen Beispielen werden die Strukturen der chemischen Verbindungen mittels Abkürzungen angegeben. Die Bedeutung der jeweiligen Abkürzungen ist in den folgenden Tabellen Ä und B zusammengestellt. Alle Gruppen CnH2n+ι und Cmr]2m^ sind geradkettigeThe dielectric properties, electro-optical properties (eg the threshold voltages) and the switching times were determined in test cells manufactured by Merck KGaA, Darmstadt, Germany. The test cells for determining Δε had a layer thickness of 22 μm and a circular electrode made of indium tin oxide (ITO) with an area of 1.13 cm 2 and a protective ring. For homeotropic orientation to determine ε | ] cells with a homeotropically oriented polyimide orientation layer were used. Alternatively, lecithin (Merck KGaA) can be used as an orientation aid. The cells for determining s ± had orientation layers made of the polyimide AL-1054 from Japan Synthetic Rubber, Japan. The capacitances were generally measured using a Solatron 1260 frequency analyzer with a square wave with an effective voltage of 0.3 V r m S. The electro-optical examinations were carried out with white light. The characteristic tensions were determined under vertical observation. In the present application, particularly in the examples described below, the structures of the chemical compounds are indicated by means of abbreviations. The meaning of the respective abbreviations is summarized in the following tables Ä and B. All groups C n H 2n + ι and C m r] 2m ^ are straight-chain
Alkylgruppen mit n bzw. m C-Atomen. Tabelle B ist aus sich selbst heraus verständlich, da sie jeweils die vollständige Abkürzung für eine Formel homologer Verbindungen angibt. In Tabelle A sind nur die Abkürzungen für die Kernstrukturen der Verbindungstypen zusammengestellt. Die Abkürzungen für die jeweiligen einzelnen Verbindungen setzen sich aus der jeweils zutreffenden dieser Abkürzungen für den Kern der Verbindung und der mittels einem Bindestrich angehängten Abkürzung für die Gruppen R1, R2, L1 und L2 gemäß folgender Tabelle zusammen. Alkyl groups with n or m carbon atoms. Table B is self-explanatory, since it gives the full abbreviation for a formula of homologous compounds. Table A shows only the abbreviations for the core structures of the connection types. The abbreviations for the respective individual compounds are composed of the respectively applicable abbreviations for the core of the compound and the abbreviation for the groups R 1 , R 2 , L 1 and L 2 attached by means of a hyphen according to the following table.
Abkürzung für Ri R2 L1 L2
Figure imgf000068_0001
nm CnH2n+ι mH2m+ι H H
Figure imgf000068_0002
nO.m OCnH2n+ι CmH2m+1 H H n CnH2n+ι CN H H nN.F CnH2n+ι CN H F
Figure imgf000068_0003
nON.F.F OCnH2n+ι CN F F nOF OCnH2n+ι F H H nCI CnH2n+1 Cl H H nCI.F CnH2n+1 Cl H F nCI.F.F CnH2n+1 Cl F F
Abbreviation for Ri R2 L1 L2
Figure imgf000068_0001
nm C n H 2n + ι mH2m + ι HH
Figure imgf000068_0002
nO.m OC n H2n + ι CmH2m + 1 HH n C n H 2n + ι CN HH nN.FC n H 2n + ι CN HF
Figure imgf000068_0003
nON.FF OC n H 2n + ι CN FF nOF OC n H 2n + ι FHH nCI C n H 2 n + 1 Cl HH nCI.FC n H 2n +1 Cl HF nCI.FF C n H2n + 1 Cl FF
Figure imgf000068_0004
nCF3 CnH2n+1 CF3 H H nOCF3 CnH2n+1 OCF3 H H nOCF3.F CnH2n+1 OCF3 H F nOCF3.F.F CnH n+ι OCF3 F F
Figure imgf000068_0005
nOCF2.F nH2n+1 OCHF2 H F nOCF2.F.F nH2n+1 OCHF2 F F nS CnH2n+l NCS H H nS.F CnH2n+ι NCS H F nS.F.F CnH2n+ι NCS F F
Figure imgf000068_0006
rOsN rH2r+ι-O-C3H2S- CN H H nAm nH2n+1 COOCmH2m+l H H Table A:
Figure imgf000068_0004
nCF 3 C n H2n + 1 CF 3 HH nOCF 3 C n H 2 n + 1 OCF 3 HH nOCF 3 .FC n H 2 n + 1 OCF 3 HF nOCF 3 .FF C n H n + ι OCF 3 FF
Figure imgf000068_0005
nOCF 2 .F nH 2 n + 1 OCHF 2 HF nOCF 2 .FF n H2n + 1 OCHF 2 FF nS CnH 2n + l NCS HH nS.FC n H 2n + ι NCS HF nS.FF C n H 2n + ι NCS FF
Figure imgf000068_0006
rOsN r H2r + ι-OC 3 H2 S - CN HH nAm n H2n + 1 COOCmH 2 m + l HH Table A:
Figure imgf000069_0001
Figure imgf000069_0001
PPYRPPPYRP
Figure imgf000069_0002
Figure imgf000069_0002
BCH CCPBCH CCP
Figure imgf000069_0003
Figure imgf000069_0003
CPTPCPTP
Figure imgf000069_0004
Figure imgf000069_0004
CEPTPCEPTP
Figure imgf000069_0005
Figure imgf000070_0001
Figure imgf000069_0005
Figure imgf000070_0001
EPCHEPCH
Figure imgf000070_0002
Figure imgf000070_0002
HP MEHP ME
Figure imgf000070_0003
Figure imgf000070_0003
PCH PDXPCH PDX
Figure imgf000070_0004
Figure imgf000070_0004
PTP BECHPTP BECH
Figure imgf000070_0005
Figure imgf000070_0005
EBCHEBCH
Figure imgf000070_0006
Figure imgf000070_0006
EHP
Figure imgf000071_0001
EHP
Figure imgf000071_0001
ETET
Table B:Table B:
Figure imgf000071_0002
Figure imgf000071_0002
PCH-n(O)mFF PY-n(O)-OmPCH-n (O) mFF PY-n (O) -Om
Figure imgf000071_0003
Figure imgf000071_0003
YY-n(O)-OmYY s (O) -OM
Figure imgf000071_0004
Figure imgf000071_0004
YY-Vn(O)-OmVYY-Vn (O) -OmV
Figure imgf000071_0005
Figure imgf000071_0005
CCP-n(O)mFFCCP-n (O) MFF
Figure imgf000071_0006
Figure imgf000071_0006
CPY-n(O)-m
Figure imgf000072_0001
CPY-n (O) -m
Figure imgf000072_0001
CYY-n-(O)mCYY-n- (O) m
Figure imgf000072_0002
Figure imgf000072_0002
CCYY-n-(O)mCCYY-n- (O) m
Figure imgf000072_0003
Figure imgf000072_0003
PTP-n(O)mFFPTP-n (O) MFF
CH '2n+1 0 >— C≡≡C— < O V- (O)-CmH2m+1 CH '2n + 1 0 > - C≡≡C— <O V- (O) -C m H 2m + 1
CPTP-n(O)mFFCPTP-n (O) MFF
Figure imgf000072_0004
Figure imgf000072_0004
CGP-n-XCGP-n-X
(X a besonders F, Cl, CN, NCS)(X a especially F, Cl, CN, NCS)
Figure imgf000072_0005
Figure imgf000072_0005
Inminm
Figure imgf000072_0006
Figure imgf000072_0006
CGU-n-XCGU-n-X
(X s besonders F, Cl, CN, NCS)
Figure imgf000073_0001
(X s especially F, Cl, CN, NCS)
Figure imgf000073_0001
C15C15
Figure imgf000073_0002
Figure imgf000073_0002
CB15CB15
CnH2π+1 \ — \ ° / — \ ° 7 — \ ~ CmH2m+1 CBC-nm C n H 2π + 1 \ - \ ° / - \ ° 7 - \ ~ C m H 2m + 1 CBC-nm
CnH2n+1 ' -cx°K°κ ~ C H2rτι+1 C n H 2n + 1 ' -cx ° K ° κ ~ CH 2rτι + 1
F CBC-nmFF CBC-nmF
Figure imgf000073_0003
Figure imgf000073_0003
CHECHE
Figure imgf000073_0004
Figure imgf000073_0004
ECBC-nmECBC nm
Figure imgf000073_0005
Figure imgf000073_0005
GP-nO-NGP-nO-N
Figure imgf000073_0006
Figure imgf000073_0006
CP-V-N
Figure imgf000074_0001
CP-VN
Figure imgf000074_0001
CPP-nV2-mCPP nV2-m
Figure imgf000074_0002
Figure imgf000074_0002
CPP-V-mCPP-V-m
Figure imgf000074_0003
Figure imgf000074_0003
CPP-nV-mCPP-nV-m
Figure imgf000074_0004
CPP-V2-m
Figure imgf000074_0004
CPP-V2-m
Figure imgf000074_0005
Figure imgf000074_0005
CCP-V-mCCP-V-m
Figure imgf000074_0006
Figure imgf000074_0006
CCP-nV-mCCP-nV-m
Figure imgf000074_0007
G3 n
Figure imgf000075_0001
Figure imgf000074_0007
G3 n
Figure imgf000075_0001
K3nk3n
Figure imgf000075_0002
Figure imgf000075_0002
M3nM3n
Är(θ^Arm ( θ ^
T3nt3n
Figure imgf000075_0003
Figure imgf000075_0003
BB3nBB3n
Figure imgf000075_0004
Figure imgf000075_0004
PGIP-n-NPGIP-n-N
Figure imgf000075_0005
Figure imgf000075_0005
PVG-n-S CnH2n+1 O— < O >— CH=CH O -NCSPVG nS C n H 2n + 1 O— <O> - CH = CH O -NCS
PVG-nO-SPVG nO-S
Figure imgf000076_0001
Figure imgf000076_0001
UPP-n-SUPP-n-S
Figure imgf000076_0002
Figure imgf000076_0002
PPTUI-n-mPPTUI-n-m
Figure imgf000076_0003
Figure imgf000076_0003
CPU-n-SCPU-n-S
Figure imgf000076_0004
Figure imgf000076_0004
CGU-n-S
Figure imgf000077_0001
CGU-nS
Figure imgf000077_0001
PTG-n-SPTG-n-S
Figure imgf000077_0002
Figure imgf000077_0002
PTU-n-SPTU-n-S
C'n'~'2n+1 O O -CH=CH < O NCS C 'n' ~ '2n + 1 OO -CH = CH <O NCS
PPVP-n-SPPVP-n-S
Figure imgf000077_0003
Figure imgf000077_0003
PPVG-n-SPPVG-n-S
Figure imgf000077_0004
Figure imgf000077_0004
PPVU-n-SPPVU-n-S
Figure imgf000077_0005
Figure imgf000077_0005
PTG-n(O)-N
Figure imgf000078_0001
PTG-n (O) -N
Figure imgf000078_0001
PTU-n(O)-NPTU-n (O) -N
C VH '2;n+1 -< O ) ( O V- C≡C-CNC VH '2; n + 1 - <O) (O V- C≡C-CN
PU-n-ANPU-n-AN
Figure imgf000078_0002
Figure imgf000078_0002
GZU-n(O)-NGZU-n (O) -N
Figure imgf000078_0003
Figure imgf000078_0003
UZU-n(O)-NUZU-n (O) -N
Figure imgf000078_0004
Figure imgf000078_0004
GZU-nA-N C-nH2n+ι -C≡C— < O ) — CO-O — ( O -CNGZU-nA-N C- n H 2 n + ι -C≡C— <O) - CO-O - (O -CN
UZU-nA-NUZU-nA-N
Figure imgf000079_0001
Figure imgf000079_0001
UVZG-n-NUVZG-n-N
Figure imgf000079_0002
Figure imgf000079_0002
PWZU-3-NPWZU-3-N
Figure imgf000079_0003
Figure imgf000079_0003
CUZU-n-NCUZU-n-N
Figure imgf000079_0004
Figure imgf000079_0004
CCZU-n-F
Figure imgf000080_0001
CCZU-nF
Figure imgf000080_0001
PGU-n-FPGU-n-F
Figure imgf000080_0002
Figure imgf000080_0002
UM-n-NUM-n-N
Figure imgf000080_0003
Figure imgf000080_0003
DU-n-NThin
Figure imgf000080_0004
Figure imgf000080_0004
CC-n-VCC-n-V
Figure imgf000080_0005
Figure imgf000080_0005
B(OC)2C*H-C-n
Figure imgf000081_0001
B (OC) 2C * HCn
Figure imgf000081_0001
B(OC)2C*H-C-3 bzw. R-5011 / S-5011B (OC) 2C * H-C-3 or R-5011 / S-5011
Figure imgf000081_0002
Figure imgf000081_0002
BO2C*H-n BO2C*F-nBO2C * H-n BO2C * F-n
Figure imgf000081_0003
Figure imgf000081_0003
BO2C*H-C-n BO2C*F-C-nBO2C * H-C-n BO2C * F-C-n
Figure imgf000081_0004
Figure imgf000081_0004
BO2C*H-CC-nBO2C * H-CC-n
Figure imgf000081_0005
Figure imgf000081_0005
BO2C*F-CC-n
Figure imgf000082_0001
BO2C * F-CC-n
Figure imgf000082_0001
(nOPZ)2X*(NOPZ) 2X *
Figure imgf000082_0002
(nOPZPZ)2X*
Figure imgf000082_0002
(NOPZPZ) 2X *
Figure imgf000082_0003
Figure imgf000082_0003
SS-(nCPZ)2BESS- (nCPZ) 2BE
Figure imgf000082_0004
Figure imgf000082_0004
RR-(nCPZ)2BERR (nCPZ) 2BE
Figure imgf000082_0005
Figure imgf000082_0005
C 15
Figure imgf000083_0001
C 15
Figure imgf000083_0001
CB 15CB 15
Figure imgf000083_0002
Figure imgf000083_0002
R-811/S-811R-811 / S-811
Figure imgf000083_0003
R-1011/S-1011
Figure imgf000083_0003
R-1011 / S-1011
Figure imgf000083_0004
Figure imgf000083_0004
R-2011/S-2011R-2011 / S-2011
Figure imgf000083_0005
Figure imgf000083_0005
R-3011/S-3011R-3011 / S-3011
Figure imgf000083_0006
Figure imgf000083_0006
R-4011/S-4011
Figure imgf000084_0001
R-4011 / S-4011
Figure imgf000084_0001
CH,CH,
CM 44CM 44
Figure imgf000084_0002
Figure imgf000084_0002
P(m)UQU-n-FP (m) UQU-n-F
Figure imgf000084_0003
Figure imgf000084_0003
P(m)UQU-n-CIP (m) UQU-n-CI
Figure imgf000084_0004
Figure imgf000084_0004
P(m)UQU-n-(O)T
Figure imgf000085_0001
P (m) UQU-n- (O) T
Figure imgf000085_0001
P(m)UQU-n-SF5P (m) UQU-n-SF5
Figure imgf000085_0002
Figure imgf000085_0002
P(m)UQU-n-SO2CF3 P (m) UQU-n-SO2CF3
Die mesogenen Medien gemäß dervoriiegenden Anmeldung enthalten bevorzugtThe mesogenic media according to the previous application preferably contain
- vier oder mehr, bevorzugt sechs oder mehr, Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabellen A und B und/oderfour or more, preferably six or more, compounds selected from the group of compounds of Tables A and B and / or
- fünf oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Verbindungen der Tabelle B und/oder - Five or more compounds selected from the group of compounds in Table B and / or
BeispieleExamples
Die im Folgenden beschriebenen Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung ohne sie in irgend einer Art zu beschränken. Femer zeigen sie dem Fachmann welche Eigenschaften und insbesondere welche Eigenschaftskombinationen mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.The examples described below illustrate the present invention without restricting it in any way. They also show the person skilled in the art which properties and in particular which property combinations can be achieved with the present invention.
VergleichsbeispielComparative example
Die mesogene mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The mesogenic with the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
UZU-3A-N 12,0UZU-3A-N 12.0
UZU-5A-N 12,0UZU-5A-N 12.0
GZU-3A-N 12,0GZU-3A-N 12.0
GZU-4A-N 11 ,0GZU-4A-N 11.0
GZU-4O-N 10,0GZU-4O-N 10.0
UVZG-3-N 10,0UVZG-3-N 10.0
CUZU-2-N 10,0CUZU-2-N 10.0
CUZU-3-N 10,0CUZU-3-N 10.0
CUZU-4-N 10,0CUZU-4-N 10.0
HP-5N.F 3,0HP-5N.F 3.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 23,7 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6187 Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,0925Clear point (T (N, I)) / ° C: 23.7 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1.6187 Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.0925
Diese Flüssigkristallmischung Patentanmeldung DE 102 172 73.0 wurde in eine Testzelle gefüllt und bei einer Temperatur von 24°C bezüglich ihrer elektrooptischen Eigenschaften untersucht. Die verwendete Testzelle. wies, wie in der Abbildung 1 dargestellt, Elektroden auf nur einem der beiden Substrate auf. Eine elektrooptische Testzelle mit einem Lichtschaltelement enthaltend die Flüssigkristallmischung wurde hergestellt. Die Substrate bestanden aus Glas. Es wurden Substrate ohne Orientierungsschicht verwendet. DieThis liquid crystal mixture, patent application DE 102 172 73.0, was filled into a test cell and its electro-optical properties were examined at a temperature of 24 ° C. The test cell used. had electrodes on only one of the two substrates, as shown in Figure 1. An electro-optical test cell with a light switching element containing the liquid crystal mixture was produced. The substrates were made of glass. Substrates without an orientation layer were used. The
Elektrodenstruktur bestand aus ineinander verzahnten kammförmigen Elektroden. Der Abstand der Elektroden voneinander betrug 20 μm und die Breite der Elektroden betrug 10 μm. Die Schichtdicke der Elektroden betrug 60 nm. Die Elektroden befanden sich alle in einer gemeinsamen Ebene. Die Schichtdicke des Steuermediums betrug 6,8 μm.Electrode structure consisted of interdigitated comb-shaped electrodes. The distance between the electrodes was 20 μm and the width of the electrodes was 10 μm. The layer thickness of the electrodes was 60 nm. The electrodes were all in a common plane. The layer thickness of the control medium was 6.8 μm.
Es wurde ein erster Polarisator vor und als Analysator ein zweiter Polarisator hinter der Zelle benutzt. Die Absorptionsachsen der beiden Poiarisatoren bildeten einen Winkel von 90° zueinander. Der Winkel zwischen der Achse der maximalen Absorption der Polarisatoren und der Komponente des elektrischen Felds in der Ebene der Anzeige betrug jeweils 45°. Die Spannungs-Transmissions-Kennlinie wurde mit einem elektrooptischen Messplatz DMS 703 der Firma Autronic-Melchers, Karlsruhe, Deutschland bestimmt. Die Betriebstemperatur betrug 24,0°C. Bei senkrechter Beobachtung wurde eine Kurve erhalten wie sie für eine Zelle mit elektrisch kontrollierter Doppelbrechung (z. B. ECB) typisch ist. Der Wert der Schwellenspannung (V10) lag bei 40,5 V, der Wert der Mittgrauspannung (V50) bei 56 V und der Wert der Sättigungsspannung (V90) bei 65 V. Der maximale Kontrast wurde bei 73 V erreicht. Bei Spannungen von 80 V bzw. 90 V sank der relative Kontrast wieder aufA first polarizer was used in front and a second polarizer behind the cell as the analyzer. The absorption axes of the two poiarizers formed an angle of 90 ° to one another. The angle between the axis of maximum absorption of the polarizers and the component of the electric field in the plane of the display was 45 ° in each case. The voltage transmission characteristic was determined with an electro-optical measuring station DMS 703 from Autronic-Melchers, Karlsruhe, Germany. The operating temperature was 24.0 ° C. When observed vertically, a curve was obtained which is typical for a cell with electrically controlled birefringence (e.g. ECB). The value of the threshold voltage (V 10 ) was 40.5 V, the value of the medium gray voltage (V 50 ) was 56 V and the value of the saturation voltage (V 90 ) was 65 V. The maximum contrast was reached at 73 V. At voltages of 80 V or 90 V, the relative contrast dropped again
90 % bzw. 50 % ab. Diese Ergebnisse sind auch in der folgenden Tabelle zusammengestellt. 90% or 50%. These results are also summarized in the following table.
Tabelle 2: Charakteristische SpannungenTable 2: Characteristic tensions
Figure imgf000089_0001
Figure imgf000089_0001
Bemerkungen: n.b.: nicht bestimmt.Remarks: n.a .: not determined.
Aufgrund der starken Temperaturabhängigkeit derDue to the strong temperature dependence of the
Kennlinien betrug die Messgenauigkeit hier nur +/- 3 V.The measuring accuracy was only +/- 3 V here.
Beispiel 1example 1
Die Mischung des Vergleichsbeispiels wurde in eine Testzelle gemäß der Lehre der vorliegenden Anmeldung gefüllt und ihre elektrooptischen Eigenschaften ebenfalls bei einer Temperatur von 24°C bestimmt. Die Testzelle hatte den selben Aufbau wie die im Vergleichsbeispiel verwendete, jedoch betrug hier der Abstand zwischen den Elektroden 10 μm und die Breite der Elektroden 5 μm.The mixture of the comparative example was filled into a test cell according to the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C. The test cell had the same structure as that used in the comparative example, but here the distance between the electrodes was 10 μm and the width of the electrodes was 5 μm.
Die so erhaltene Zelle erreichte bei einer Spannung von 26,5 V 10 % relativen Kontrast, bei 38 V 50 % relativen Kontrast und bei 46 V 90 % relativen Kontrast. Der maximale Kontrast wurde bei 51 V erreicht. Bei Spannungen von 60 V sank der relative Kontrast wieder auf 90 %. Diese Ergebnisse sind zum Vergleich mit denen des Vergleichsbeispieis in Tabelle 2 enthalten.The cell thus obtained reached 10% relative contrast at a voltage of 26.5 V, 50% relative contrast at 38 V and 90% relative contrast at 46 V. The maximum contrast was reached at 51 V. at Voltages of 60 V, the relative contrast dropped back to 90%. These results are shown in Table 2 for comparison with those of the comparative example.
Wie man aus dieser Tabelle ersehen kann, sind alle charakteristischen Spannungen des Flüssigkristallschaltelements des Beispiels 1 signifikant niedriger als die des Vergleichsbeispiels. Die Erniedrigung liegt im Durchschnitt für die ersten vier Werte bei etwa 31 %.As can be seen from this table, all of the characteristic voltages of the liquid crystal switching element of Example 1 are significantly lower than that of the comparative example. The average decrease for the first four values is around 31%.
Beispiel 2Example 2
Die im Vergleichsbeispiel und im Beispiel 1 verwendete Mischung wurde in eine Testzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der Lehre der vorliegenden Anmeldung gefüllt und ihre elektrooptischen Eigenschaften ebenfalls bei einer Temperatur von 24 C bestimmt. Die Testzelle hatte einen Aufbau gemäß Abbildung 7. Wie bei der in Beispiel 1 verwendeten Zelle betrug der Abstand zwischen den Elektroden 10 μm und die Breite der Elektroden 5 μm. Hier befanden sich die Elektroden jedoch auf Podesten. Diese hatten eine Schichtdicke von 1,5 μm und bestanden aus dem Material des Substrats.The mixture used in the comparative example and in example 1 was filled into a test cell according to another embodiment of the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C. The test cell had a structure as shown in Figure 7. As with the cell used in Example 1, the distance between the electrodes was 10 μm and the width of the electrodes was 5 μm. Here, however, the electrodes were on pedestals. These had a layer thickness of 1.5 μm and consisted of the material of the substrate.
Die so erhaltene Zelle erreichte bei einer Spannung von 25 V 10 % relativen Kontrast, bei 33,5 V 50 % relativen Kontrast und bei 41 V 90 % relativen Kontrast. Der maximale Kontrast wurde bei 45 V erreicht. Diese Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 enthalten.The cell thus obtained reached 10% relative contrast at a voltage of 25 V, 50% relative contrast at 33.5 V and 90% relative contrast at 41 V. The maximum contrast was reached at 45 V. These results are also shown in Table 2.
Wie man hier sehen kann, sind alle charakteristischen Spannungen des Flüssigkristallschaltelements des Beispiels 2 noch einmal signifikant niedriger als die des Beispiels 1. Die Erniedrigung der entsprechenden Werte im Vergleich zu denen des Vergleichsbeispiels 1 liegt hier im Durchschnitt bei etwa 40 % (38 %). Beispiel 3As can be seen here, all the characteristic voltages of the liquid crystal switching element of Example 2 are once again significantly lower than those of Example 1. The reduction in the corresponding values compared to that of Comparative Example 1 is on average around 40% (38%). Example 3
Die im Vergleichsbeispiel und in den vorigen Beispielen 1 und 2 verwendete Mischung wurde in eine Testzelle gemäß noch einerweiteren Ausführungsform nach der Lehre der vorliegenden Anmeldung gefüllt und ihre elektrooptischen Eigenschaften ebenfalls bei einer Temperatur von 24 C bestimmt.The mixture used in the comparative example and in previous examples 1 and 2 was filled into a test cell according to yet another embodiment according to the teaching of the present application and its electro-optical properties were also determined at a temperature of 24 ° C.
Die Testzelle hatte Elektrodenpaare auf den Innenseiten beider Substrate wie in Abbildung 8 gezeigt. Die auf den beiden Substraten sich direkt gegenüberliegenden Elektroden wurden miteinander elektrisch leitfähig verbunden, bzw. an diese Elektroden wurde das gleiche Potential angelegt. Wie bei den Beispielen 1 und 2 betrug der Abstand zwischen den Elektroden 10 μm und die Breite der Elektroden 5 μm.The test cell had pairs of electrodes on the inside of both substrates as shown in Figure 8. The electrodes directly opposite each other on the two substrates were electrically conductively connected to one another, or the same potential was applied to these electrodes. As in Examples 1 and 2, the distance between the electrodes was 10 μm and the width of the electrodes was 5 μm.
Die so erhaltene Zelle erreichte bei einer Spannung von 21 V 10 % relativen Kontrast, bei 29 V 50 % relativen Kontrast und bei 35 V 90 % relativen Kontrast. Der maximale Kontrast wurde bei 37,5 V erreicht. Bei Spannungen von 41 V bzw. 47 V sank der relative Kontrast wieder auf 90 % bzw. 50 % ab. Diese Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 enthalten.The cell thus obtained reached 10% relative contrast at a voltage of 21 V, 50% relative contrast at 29 V and 90% relative contrast at 35 V. The maximum contrast was reached at 37.5 V. At voltages of 41 V and 47 V, the relative contrast dropped back to 90% and 50%, respectively. These results are also shown in Table 2.
Wie man aus dieser Tabelle ersehen kann, sind alle charakteristischen Spannungen des Flüssigkristallschaltelement des Beispiels 2 erneut erniedrigt worden. Die Erniedrigung der entsprechenden Werte imAs can be seen from this table, all of the characteristic voltages of the liquid crystal switching element of Example 2 have been lowered again. The lowering of the corresponding values in the
Vergleich zu denen des Vergleichsbeispiels liegt hier im Durchschnitt bei etwa 48 %, somit sind die Werte nur etwa halb so groß wie die des Vergleichsbeispiels. In comparison to those of the comparative example, this is on average around 48%, so the values are only about half as large as those of the comparative example.
Beispiel 4Example 4
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
ME2N.F 3,0ME2N.F 3.0
ME3N.F 3,0ME3N.F 3.0
ME4N.F 8,0 ME5N.F 8,0ME4N.F 8.0 ME5N.F 8.0
UM-3-N 4,0UM-3-N 4.0
PTG-3-N 8,0PTG-3-N 8.0
PTG-5-N 8,0PTG-5-N 8.0
PTU-4O-N 8,0 PU-3-AN 8,0PTU-4O-N 8.0 PU-3-AN 8.0
PU-5-AN 8,0PU-5-AN 8.0
PGU-2-F 10,0PGU-2-F 10.0
PGU-3-F 10,0PGU-3-F 10.0
PGU-5-F 10,0 HP-3N.F 4.0PGU-5-F 10.0 HP-3N.F 4.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 23,8 ne (20 °C, 589,3 nm): 1,6971Clear point (T (N, I)) / ° C: 23.8 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1.6971
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1441 ε| | (20 °C, 1 kHz): 47,4Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1441 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 47.4
Δε (20 °C, 1 kHz): 27,3Δε (20 ° C, 1 kHz): 27.3
Wie bei Beispiel 3 wird eine elektro-optische Anzeige realisiert und deren Kennline vermessen. Die Temperatur beträgt 24,0°C. Der Wert der Schwellenspannung (V10) liegt bei 22 V, der Wert der Mittgrauspannung (V5o) bei 35,5 V und der Wert der Sättigungsspannung (V90) bei 44,5 V. Beispiel 5As in example 3, an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured. The temperature is 24.0 ° C. The value of the threshold voltage (V 10 ) is 22 V, the value of the medium gray voltage (V 5 o) is 35.5 V and the value of the saturation voltage (V 90 ) is 44.5 V. Example 5
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
UM-3-N 10,0UM-3-N 10.0
PYP-3N.F.F 15,0PYP-3N.F.F 15.0
HP-3N.F 10,0HP-3N.F 10.0
CUZU-2-N 10,0CUZU-2-N 10.0
CUZU-3-N 10,0CUZU-3-N 10.0
UVZG-3-N 10,0UVZG-3-N 10.0
GZU-4O-N 10,0GZU-4O-N 10.0
GZU-4-N 1 ,0GZU-4-N 1.0
GZU-3A-N 12,0GZU-3A-N 12.0
UZU-3A-N 12,0UZU-3A-N 12.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 24,8 ne (21 °C, 589,3 nm): 1 ,6372Clear point (T (N, I)) / ° C: 24.8 n e (21 ° C, 589.3 nm): 1, 6372
Δn (21 °C, 589,3 nm): 0,1122Δn (21 ° C, 589.3 nm): 0.1122
Wie bei Beispiel 3 wird eine elektro-optische Anzeige realisiert und deren Kennline vermessen. Die Temperatur beträgt 26,5°C. Die Kennlinie beginnt bei niedriger Spannung mit einer relativen Intensität von 0% und steigt mit steigender Spannung an. Der Wert der Schwellenspannung (V10) liegt bei 18 V, der Wert der Mittgrauspannung (V50) bei 28 V und der Wert der Sättigungsspannung (Vgo) bei 34 V. Bei einer Spannung von 37 V wird das Maximum der Intensität erreicht. Beispiel 6As in example 3, an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured. The temperature is 26.5 ° C. The characteristic curve begins at a low voltage with a relative intensity of 0% and increases with increasing voltage. The value of the threshold voltage (V 10 ) is 18 V, the value of the medium gray voltage (V 50 ) is 28 V and the value of the saturation voltage (Vgo) is 34 V. At a voltage of 37 V the maximum intensity is reached. Example 6
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
UM-3-N 10,0UM-3-N 10.0
GZU-3A-N 10,0GZU-3A-N 10.0
UVZG-3-N 10,0UVZG-3-N 10.0
PWZU-3-N 7,0PWZU-3-N 7.0
PU-3-AN 16,0PU-3-AN 16.0
PU-5-AN 16,0PU-5-AN 16.0
PTG-3-N 15,0PTG-3-N 15.0
PTU-4O-N 15,0PTU-4O-N 15.0
HP-3N.F 1 ,0HP-3N.F 1.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 22,9 ne (19 °C, 589,3 nm): 1 ,7298Clear point (T (N, I)) / ° C: 22.9 n e (19 ° C, 589.3 nm): 1, 7298
Δn (19 °C, 589,3 nm): 0,1765Δn (19 ° C, 589.3 nm): 0.1765
Wie bei Beispiel 3 wird eine elektro-optische Anzeige realisiert und deren Kennline vermessen. Die Temperatur bei der die Messungen durchgeführt wurden beträgt 23, 1°C.As in example 3, an electro-optical display is implemented and its characteristic is measured. The temperature at which the measurements were carried out is 23.1 ° C.
Der Wert der Schwellenspannung (V10) liegt bei 16,5 V, der Wert der Mittgrauspannung (V5u) bei 28 V und der Wert der Sättigungsspannung (V90) bei 31 ,5 V. Das Maximum des relativen Kontrasts liegt bei 34 V. Beispiel 7The value of the threshold voltage (V 10) is 16.5 V, the value of the mid-gray voltage (V 5u) at 28 V and the value of the saturation voltage (V 90) at 31, 5 V. The maximum of the relative contrast of 34 V , Example 7
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusamriiensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture with the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
CGU-2-F 11 ,0CGU-2-F 11.0
CGU-3-F 11 ,0CGU-3-F 11.0
CGU-5-F 10,0CGU-5-F 10.0
BCH-3F.F.F 18,0BCH-3F.F.F 18.0
BCH-5F.F.F 14,0BCH-5F.F.F 14.0
PGU-2-F 11 ,0PGU-2-F 11.0
PGU-3-F 11,0PGU-3-F 11.0
PGU-5-F 11 ,0PGU-5-F 11.0
BCH-32 3,0BCH-32 3.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 23,5 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6138Clear point (T (N, I)) / ° C: 23.5 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6138
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,0854 ε| | (20 °C, 1 kHz): 16,5Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.0854 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 16.5
Δε (20 °C, 1 kHz): 9,1 Δε (20 ° C, 1 kHz): 9.1
Beispiel 8Example 8
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
ME2N.F 10,0ME2N.F 10.0
UM-3-N 8,5UM-3-N 8.5
PTG-5-N 15,0PTG-5-N 15.0
PTG-3-N 15,0PTG-3-N 15.0
PU-3-AN 15,0PU-3-AN 15.0
PU-5-AN 15,0PU-5-AN 15.0
PTU-4O-N 15,0PTU-4O-N 15.0
HP-3N.F 6,5HP-3N.F 6.5
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 29,6 ne (20 °C, 589,3 nm): 1,7549Clear point (T (N, I)) / ° C: 29.6 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1.7549
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,2092 ε| | (20 °C, 1 kHz): 59,2Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.2092 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 59.2
Δε (20 °C, 1 kHz): 42,9 Δε (20 ° C, 1 kHz): 42.9
Beispiel 9Example 9
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
UM-3-N 8,0UM-3-N 8.0
GZU-3A-N 8,0GZU-3A-N 8.0
UVZG-3-N 8,0UVZG-3-N 8.0
PWZU-3-N 10,0PWZU-3-N 10.0
PYP-40N.F.F 6,0PYP-40N.F.F 6.0
PU-3-AN 15,0PU-3-AN 15.0
PU-5-AN 15,0PU-5-AN 15.0
PTG-3-N 15,0PTG-3-N 15.0
PTU-4O-N 15,0PTU-4O-N 15.0
Σ 100,0Σ 100.0
Das Medium hat einen Klärpunkt von 21 °C. The medium has a clearing point of 21 ° C.
Beispiel 10Example 10
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzu ng Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
PTG-3-N 15,0PTG-3-N 15.0
PTG-5-N 15,0PTG-5-N 15.0
PTU-4O-N 15,0PTU-4O-N 15.0
PU-5-AN 9,0PU-5-AN 9.0
PGU-5-F 14,0PGU-5-F 14.0
HP-3N.F 7,0HP-3N.F 7.0
HP-5N.F 8,0HP-5N.F 8.0
DU-2-N 15,0DU-2-N 15.0
PCH-3N.F.F 2,0PCH-3N.F.F 2.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 24,2 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6857Clear point (T (N, I)) / ° C: 24.2 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6857
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1405 ε| | (20 °C, 1 kHz): 45,8Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1405 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 45.8
Δε (20 °C, 1 kHz): 27,8 Δε (20 ° C, 1 kHz): 27.8
Beispiel 11Example 11
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
CCP-2F.F.F 10,0CCP-2F.F.F 10.0
CCP-3F.F.F 10,0CCP-3F.F.F 10.0
CCP-5F.F.F 10,0CCP-5F.F.F 10.0
ME2N.F 10,0ME2N.F 10.0
ME3N.F 10,0ME3N.F 10.0
ME4N.F 7,0ME4N.F 7.0
ME5N.F 15,0ME5N.F 15.0
DU-2-N 6,0DU-2-N 6.0
PCH-5N.F.F 2,0PCH-5N.F.F 2.0
UM-3-N 10,0UM-3-N 10.0
HP-3N.F 10,0HP-3N.F 10.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,l))/°C: 30,1 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6095Clear point (T (N, l)) / ° C: 30.1 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6095
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1035 s| | (20 °C, 1 kHz): 62,6Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1035 s | | (20 ° C, 1 kHz): 62.6
Δε (20 °C, 1 kHz): 45,9 Δε (20 ° C, 1 kHz): 45.9
Beispiel 12Example 12
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
UM-3-N 6,0UM-3-N 6.0
GZU-3A-N 10,0GZU-3A-N 10.0
UVZG-3-N 12,0 .UVZG-3-N 12.0.
PWZU-3-N 10,0PWZU-3-N 10.0
PU-3-AN 15,0PU-3-AN 15.0
PU-5-AN 15,0PU-5-AN 15.0
PTG-3-N 15,0PTG-3-N 15.0
PTU-4O-N 15,0PTU-4O-N 15.0
HP-3N.F 2,0HP-3N.F 2.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften. Δε (20 °C, 1 kHz) > 0 This mixture has the following properties. Δε (20 ° C, 1 kHz)> 0
Beispiel 13Example 13
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
CGU-2-F 11 ,0CGU-2-F 11.0
CGU-3-F 11 ,0CGU-3-F 11.0
CGU-5-F 10,0CGU-5-F 10.0
BCH-3F.F.F 16,0BCH-3F.F.F 16.0
BCH-5F.F.F 14,0BCH-5F.F.F 14.0
PGU-2-F 10,0PGU-2-F 10.0
PGU-3-F 10,0PGU-3-F 10.0
PGU-5-F 9,0PGU-5-F 9.0
PCH-7F 9,0PCH-7F 9.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften. Klärpunkt (T(N,I))/°C: 11 ,5 Δε (20 °C, 1 kHz) > 0 This mixture has the following properties. Clear point (T (N, I)) / ° C: 11.5 Δε (20 ° C, 1 kHz)> 0
Beispiel 14Example 14
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
CGU-2-F 12,0CGU-2-F 12.0
CGU-3-F 12,0CGU-3-F 12.0
CGU-5-F 11 ,0CGU-5-F 11.0
BCH-3F.F.F 18,0BCH-3F.F.F 18.0
BCH-5F.F.F 14,0BCH-5F.F.F 14.0
PGU-2-F 11 ,0PGU-2-F 11.0
PGU-3-F 11,0PGU-3-F 11.0
PGU-5-F 11 ,0PGU-5-F 11.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 15,5 Δε (20 °C, 1 kHz) > 0 Clear point (T (N, I)) / ° C: 15.5 Δε (20 ° C, 1 kHz)> 0
Beispiel 15Example 15
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/ Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
ME2N.F 3,0ME2N.F 3.0
ME3N.F 3,0ME3N.F 3.0
ME4N.F 5,0ME4N.F 5.0
ME5N.F 3,0ME5N.F 3.0
UM-3-N 4,0UM-3-N 4.0
PTG-3-N 8,0PTG-3-N 8.0
PTG-5-N 8,0PTG-5-N 8.0
PTU-4O-N 7,0PTU-4O-N 7.0
PU-3-AN 8,0PU-3-AN 8.0
PU-5-AN 8,0PU-5-AN 8.0
PGU-2-F 10,0PGU-2-F 10.0
PGU-3-F 10,0PGU-3-F 10.0
PGU-5-F 10,0PGU-5-F 10.0
HP-3N.F 4,0HP-3N.F 4.0
HP-4N.F 5,0HP-4N.F 5.0
HP-5N.F 4,0HP-5N.F 4.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 42,3Clear point (T (N, I)) / ° C: 42.3
Δε (20 °C, 1 kHz) > 0 Δε (20 ° C, 1 kHz)> 0
Beispiel 16Example 16
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
ME2N.F 3,0ME2N.F 3.0
ME3N.F 3,0ME3N.F 3.0
ME4N.F 8,0 ME5N.F 9,0ME4N.F 8.0 ME5N.F 9.0
UM-3-N 4,0UM-3-N 4.0
PTG-3-N 9,0PTG-3-N 9.0
PTG-5-N 8,0PTG-5-N 8.0
PTU-4O-N 8,0 PU-3-AN 9,0PTU-4O-N 8.0 PU-3-AN 9.0
PU-5-AN 9,0PU-5-AN 9.0
PGU-2-F 10,0PGU-2-F 10.0
PGU-3-F 10,0PGU-3-F 10.0
PGU-5-F 10.0 ∑ 100,0PGU-5-F 10.0 ∑ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 16,0 Δε (20 °C, 1 kHz) > 0 Clear point (T (N, I)) / ° C: 16.0 Δε (20 ° C, 1 kHz)> 0
Beispiel 17Example 17
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
YY-2-O2 8,0YY-2-O2 8.0
YY-3-O2 8,0YY-3-O2 8.0
YY-4O-O4 10,0YY-4O-O4 10.0
YY-V1O-O1V 8,0YY-V1O-O1V 8.0
PY-3-O2 15,0PY-3-O2 15.0
PY-1-O2 11 ,0PY-1-O2 11.0
CYY-3-O2 10,0CYY-3-O2 10.0
CYY-5-O2 10,0CYY-5-O2 10.0
PTP-302FF 10,0PTP-302FF 10.0
PTP-502FF 10,0PTP-502FF 10.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Δε (20 °C, 1 kHz) < 0 Δε (20 ° C, 1 kHz) <0
Beispiel 18Example 18
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
YY-2-O2 8,0YY-2-O2 8.0
YY-3-O2 8,0YY-3-O2 8.0
YY-3O-O2 6,0 γγ-40-04 6,0YY-3O-O2 6.0 γγ-40-04 6.0
YY-V1O-O1V 6,0YY-V1O-O1V 6.0
PY-3-O2 9,0PY-3-O2 9.0
PY-1-O2 12,0PY-1-O2 12.0
CYY-3-O2 9,0CYY-3-O2 9.0
CYY-5-O2 9,0CYY-5-O2 9.0
PTP-302FF 10,0PTP-302FF 10.0
PTP-502FF 10,0PTP-502FF 10.0
CPY-3-O2 5,0CPY-3-O2 5.0
CCYY-2-O2 2,0CCYY-2-O2 2.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Δε (20 °C, 1 kHz) < 0 Δε (20 ° C, 1 kHz) <0
Beispiel 19Example 19
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
PYP-5F 25,0PYP-5F 25.0
PCH-32 16,5PCH-32 16.5
PCH-301 15,0PCH-301 15.0
PCH-302 11 ,3PCH-302 11, 3
BCH-32 14,3BCH-32 14.3
BCH-52 10,5BCH-52 10.5
CBC-33 3,7CBC-33 3.7
CBC-53 3,7CBC-53 3.7
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 41 ,0 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6157Clear point (T (N, I)) / ° C: 41.0 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6157
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1066 ε| | (20 °C, 1 kHz): 5,7Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1066 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 5.7
Δε (20 °C, 1 kHz): 2,4 Δε (20 ° C, 1 kHz): 2.4
Beispiel 20Example 20
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
PCH-5F 14,6PCH-5F 14.6
PCH-6F 12,9PCH-6F 12.9
PCH-7F 12,5PCH-7F 12.5
PTP-20F 15,2PTP-20F 15.2
PTP-40F 19,1PTP-40F 19.1
PTP-60F 25,7PTP-60F 25.7
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 27,0 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6470Clear point (T (N, I)) / ° C: 27.0 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6470
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1350 ε| | (20 °C, 1 kHz): 7,4Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1350 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 7.4
Δε (20 °C, 1 kHz): 3,6 ki (20 °C)/pN: 5,7 k2 (20 °C)/pN: 3,1 k3 (20 °C)/pN: 6,3 Δε (20 ° C, 1 kHz): 3.6 ki (20 ° C) / pN: 5.7 k 2 (20 ° C) / pN: 3.1 k 3 (20 ° C) / pN: 6, 3
Beispiel 21Example 21
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
CCP-2F.F.F 4,0CCP-2F.F.F 4.0
CCP-20CF3 4,0CCP-20CF3 4.0
CCP-30CF3 5,0CCP-30CF3 5.0
CCP-40CF3 2,0CCP-40CF3 2.0
PCH-3 6,0PCH-3 6.0
K9 4,0K9 4.0
BCH-3F.F.F 12,0BCH-3F.F.F 12.0
CGU-2-F 10,0CGU-2-F 10.0
CGU-3-F 6,0CGU-3-F 6.0
CCZU-2-F 5,0CCZU-2-F 5.0
CCZU-3-F 16,0CCZU-3-F 16.0
CCZU-5-F 5,0CCZU-5-F 5.0
CC-5-V 2,0CC-5-V 2.0
CCP-V-1 10,0CCP-V-1 10.0
CC-3-V1 9,0CC-3-V1 9.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 30,0 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,5856Clear point (T (N, I)) / ° C: 30.0 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 5856
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1007 ε| | (20 °C, 1 kHz): 14,5 Δε (20 °C, 1 kHz): 10,6 Beispiel 22Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1007 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 14.5 Δε (20 ° C, 1 kHz): 10.6 Example 22
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
PCH-5 19,0PCH-5 19.0
PCH-302 31 ,0PCH-302 31, 0
PCH-304 31 ,0PCH-304 31, 0
K15 19,0K15 19.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 33,0 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,6010Clear point (T (N, I)) / ° C: 33.0 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 6010
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,1100 ε| | (20 °C, 1 kHz): 9,5Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.1100 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 9.5
Δε (20 °C, 1 kHz): 4,9 Δε (20 ° C, 1 kHz): 4.9
Beispiel 23Example 23
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzui ig Konzentration/ Massen-%Connection / abbreviated concentration / mass%
PCH-302FF 26,0PCH-302FF 26.0
PCH-502FF 26,0PCH-502FF 26.0
CCP-V-1 15,0CCP-V-1 15.0
CC-5-V 19,0CC-5-V 19.0
CCH-35 8,0CCH-35 8.0
BCH-32 6,0BCH-32 6.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 50,0Clear point (T (N, I)) / ° C: 50.0
Δε (20 °C, 1 kHz) < 0 Δε (20 ° C, 1 kHz) <0
Beispiel 24Example 24
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
PCH-302FF 26,0PCH-302FF 26.0
PCH-502FF 26,0PCH-502FF 26.0
CCP-V-1 13,0CCP-V-1 13.0
CC-5-V 16,0CC-5-V 16.0
CCH-35 5,0CCH-35 5.0
BCH-32 9,0BCH-32 9.0
CCP-2 FF 3,0CCP-2 FF 3.0
PCH-301 2,0PCH-301 2.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 50,0 ne (20 °C, 589,3 nm): 1 ,5640Clear point (T (N, I)) / ° C: 50.0 n e (20 ° C, 589.3 nm): 1, 5640
Δn (20 °C, 589,3 nm): 0,0821 ε| | (20 °C, 1 kHz): 3,9Δn (20 ° C, 589.3 nm): 0.0821 ε | | (20 ° C, 1 kHz): 3.9
Δε (20 °C, 1 kHz): -2,9 γι (20 °C)/ mPa-s: 72Δε (20 ° C, 1 kHz): -2.9 γι (20 ° C) / mPa-s: 72
Die Mischungen der Beispiele 4 bis 24 werden in Testzellen gemäß derThe mixtures of Examples 4 to 24 are in test cells according to the
Lehre der vorliegenden Anmeldung gefüllt, wie in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben. Die resultierenden Lichtsteuerelemente zeigen eine ähnlich ausgeprägte Verringerung der charakteristischen Spannungen, verglichen mit Lichtsteuerelementen mit entsprechender, konventionellerTeaching of the present application filled, as described in Examples 1 to 3. The resulting light control elements show a similarly pronounced reduction in the characteristic voltages compared to light control elements with a corresponding, more conventional one
Elektrodenstruktur (vgl. Vergleichsbeispiel 1 ). Vergleichsbeispiel 25Electrode structure (see Comparative Example 1). Comparative Example 25
Die Flüssigkristallmischung mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.The liquid crystal mixture having the following composition was prepared.
Verbindung/Abkürzung Konzentration/Massen-%Connection / abbreviation concentration / mass%
GZU-3A-N 15,0GZU-3A-N 15.0
GZU-4A-N 15,0GZU-4A-N 15.0
GZU-4O-N 15,0GZU-4O-N 15.0
UZU-3A-N 8,0UZU-3A-N 8.0
CUZP-2N.F.F 9,0CUZP-2N.F.F 9.0
CUZP-3N.F.F 9,0CUZP-3N.F.F 9.0
CUZP-4N.F.F 9,0CUZP-4N.F.F 9.0
HP-3N.F 6,0HP-3N.F 6.0
HP-4N.F 6,0HP-4N.F 6.0
HP-5N.F 8,0HP-5N.F 8.0
Σ 100,0Σ 100.0
Diese Mischung hat die folgenden Eigenschaften.This mixture has the following properties.
Klärpunkt (T(N,I))/°C: 56,8Clear point (T (N, I)) / ° C: 56.8
Die Mischungen dieses Vergleichsbeispiels wird in Standardtestzellen mit einer Elektrodenbreite und einem Elektrodenabstand von jeweils 10 μm gefüllt und untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.The mixtures of this comparative example are filled and examined in standard test cells with an electrode width and an electrode spacing of 10 μm each. The results are shown in Table 3.
Beispiel 25Example 25
Die Flüssigkristallmischung des Vergleichsbeispiels 25a wird in Testzellen gemäß der Lehre der vorliegenden Anmeldung gefüllt, wie in denThe liquid crystal mixture of comparative example 25a is filled into test cells according to the teaching of the present application, as in FIGS
Beispielen 1 bis 3 beschrieben. Die resultierenden Lichtsteuerelemente haben ähnlich gute Eigenschaften, die entsprechend gegenüber denen des Vergleichsbeispiels 25a verbessert sind, wie bei den drei Beispielen 1 bis 3 beschrieben. 10Examples 1 to 3 are described. The resulting light control elements have similarly good properties, which are correspondingly improved over those of comparative example 25a, as described in the three examples 1 to 3. 10
1515
2020
2525
30
Figure imgf000114_0001
30
Figure imgf000114_0001
Bemerkungen: siehe Tabelle 1. dVχ/dT: [V7o(Tcha, +2,5 - Vx (TChar.+1 ,5°) / (1 °] dV*70/dT:Remarks: see table 1. dVχ / dT: [V 7 o (Tcha, +2.5 - V x (T Ch ar. + 1, 5 °) / (1 °] dV * 70 / dT:
3535
1 Als Tchar wurde hier die Temperatur bezeichnet, bei der die Mischung in der beschriebenen Zelle zwischen gekreuzten Polarisatoren bei steigender Temperatur erstmalig isotrop erscheint. [Vx (Tchar +2,5°) - V70(Tchar.+1 ,5°) / (Vx (Tc ar +1 °) " 1 °)] 1 Tchar was the temperature at which the mixture in the described cell between crossed polarizers appears to be isotropic for the first time with increasing temperature. [Vx (Tchar + 2.5 °) - V 70 (T char . + 1, 5 °) / (V x (Tc ar +1 °) "1 °)]
Beispiel 26Example 26
Zu 90,0 % der Flüssigkristallmischung des Beispiels 25 wurden jeweilsTo 90.0% of the liquid crystal mixture of Example 25 were each
5,0 % der beiden Verbindungen B(OC)2C*H-C-3 (=chiraler Dotierstoff R- 5011) und P(3)UQU- 3-T gegeben.5.0% of the two compounds B (OC) 2C * H-C-3 (= chiral dopant R-5011) and P (3) UQU-3-T were given.
Diese Mischung wird in Testzellen nach der Lehre der vorliegenden Erfindung, wie in Beispielen 1 bis 3 beschrieben und zum Vergleich in Standardtestzellen auf ihre Eigenschaften, besonders auf ihr Phasenverhalten und ihre elektrooptischen Eigenschaften, untersucht.This mixture is tested in test cells according to the teaching of the present invention, as described in Examples 1 to 3 and for comparison in standard test cells for their properties, in particular for their phase behavior and their electro-optical properties.
Als Übergangstemperaturen wurden in der Standardzelle Ttraπs = 18.1°C und in der Zelle nach der vorliegenden Erfindung Ttrans = 16.5°C gefunden.The transition temperatures were found to be Tt ra πs = 18.1 ° C in the standard cell and Tt ra ns = 16.5 ° C in the cell according to the present invention.
Die Ergebnisse einschließlich der elelktrooptischen Eigenschaften sind in der Tabelle 3 zusammengestellt. The results, including the electro-optical properties, are summarized in Table 3.
Beschreibung der AbbildungenDescription of the pictures
Abbildung 1 : Die Abbildung zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau eines Schaltelements oder eines Teils eines Schaltelements gemäß derFigure 1: The figure shows schematically in cross section the structure of a switching element or part of a switching element according to the
Patentanmeldung DE 102 172 73.0. Zwischen den inneren berflächen der Substrate (1) und (1 ') befindet sich das Steuermedium (2). Auf der inneren Oberfläche des einen Substrats (1) befinden sich die beiden Elektroden (3) und (4) der Elektrodenstruktur, die mit voneinander verschiedenen Potentialen beaufschlagt werden können. Vop bezeichnet die Spannungs-, Ladungs- bzw. Stromquelle. Die von Vop ausgehenden Linien symbolisieren die elektrischen Zuleitungen zu den Elektroden.Patent application DE 102 172 73.0. The control medium (2) is located between the inner surfaces of the substrates (1) and (1 '). The two electrodes (3) and (4) of the electrode structure are located on the inner surface of the one substrate (1) and can be acted upon with different potentials. Vop denotes the voltage, charge or current source. The lines emanating from Vop symbolize the electrical leads to the electrodes.
Abbildungen 2 bis 6: Die Abbildungen zeigen schematisch im Querschnitt den Aufbau für fünf verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schaltelemente mit erhabenen Elektroden.Figures 2 to 6: The figures show a schematic cross section of the structure for five different embodiments of switching elements according to the invention with raised electrodes.
Bei der Abbildung 2 sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 1 gezeigten Ausführungsform. Die Elektroden (3) und (4) haben einen rechteckigen oder nahezu rechteckigen Querschnitt. Jedoch haben die Elektroden eine Dicke, die gegenüber der Schichtdicke [d(2)] der Steuerschicht (2), bzw. gegenüber der charakteristischen Schichtdicke, nicht zu vernachlässigen ist, z.B. typischerweise im Bereich von 0,3 μm bis von 5 μm.In Figure 2, the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 1. The electrodes (3) and (4) have a rectangular or almost rectangular cross section. However, the electrodes have a thickness which is not to be neglected in relation to the layer thickness [d (2)] of the control layer (2) or in relation to the characteristic layer thickness, e.g. typically in the range from 0.3 μm to 5 μm.
Bei der Abbildung 3 sind die Elektroden (3) und (4) ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 2 gezeigten Ausführungsform. Jedoch erstrecken sich diese Elektroden hier über die gesamte Dicke [d(2)] der Steuerschicht (2).In Figure 3, the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the embodiment shown in Figure 2. However, these electrodes extend over the entire thickness [d (2)] of the control layer (2).
Bei der Abbildung 4 sind die Elektroden (3) und (4) wieder ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 2 gezeigten Ausführungsform. Jedoch ist die Schichtdicke der Elektroden (3) und (4) nicht konstant, sondern abhängig vom Ort. Die Elektroden haben einen dreieckigen Querschnitt. Bei der Abbildung 5 sind die Elektroden (3) und (4) ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 4 gezeigten Ausführungsform mit vom Ort abhängiger Schichtdicke. Jedoch bestehen diese Elektroden hier jeweils aus zwei übereinanderliegenden Schichten (3) und (3') sowie (4) und (4'), von denen jeweils die obere (3') bzw. (4') eine geringere Fläche desIn Figure 4, the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2. However, the layer thickness of the electrodes (3) and (4) is not constant, but depends on the location. The electrodes have a triangular cross section. In Figure 5, the electrodes (3) and (4) are designed similarly to the embodiment shown in Figure 4 with a layer thickness that is dependent on the location. However, these electrodes each consist of two superimposed layers (3) and (3 ') and (4) and (4'), each of which the upper (3 ') or (4') has a smaller area of the
Schaltelements bedeckt als die entsprechende untere Schicht (3) bzw. (4').Switching element covered as the corresponding lower layer (3) or (4 ').
Bei der Abbildung 6 sind die EIektroden(3) und (4) wieder ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 2 gezeigten Ausführungsform. Jedoch haben die Elektroden (3) und (4) hier einen kreisförmigen Querschnitt und sind als Hohlleiter ausgebildet.In Figure 6, the electrodes (3) and (4) are again designed similarly to the embodiment shown in Figure 2. However, the electrodes (3) and (4) here have a circular cross section and are designed as a waveguide.
Abbildung 7: Die Abbildung zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau für eine weitere bevorzugte Ausführungsform erfindungsgemäßerFigure 7: The figure shows schematically in cross section the structure for a further preferred embodiment of the invention
Schaltelemente. Hier sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 1 gezeigten Ausführungsform. Jedoch befinden sich die Elektroden nicht direkt auf der Oberfläche des Substrats, sondern jeweils auf einer festen isolierenden Schicht (5) bzw. (6) einer bestimmten Dicke, z.B. typischerweise im Bereich von 1 μm bis von 2 μm.Switching elements. Here the electrodes are designed similar to the embodiment shown in Figure 1. However, the electrodes are not located directly on the surface of the substrate, but rather on a solid insulating layer (5) or (6) of a certain thickness, e.g. typically in the range of 1 μm to 2 μm.
Abbildung 8: Die Abbildung zeigt schematisch im Querschnitt den Aufbau für eine weitere bevorzugte Ausführungsform erfindungsgemäßer Schaltelemente mit einer Elektrodenstruktur bei der die Elektroden aus zwei Schichten bestehen, die sich auf je einem der Substrate befinden. Hier sind die Elektroden so gestaltet, dass es zu der Elektrode (3) auf dem ersten Substrat (1), die mit einem ersten Potential beaufschlagt werden kann, eine zweite Elektrode (3') auf dem zweiten Substrat (1") gibt, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden kann. Ebenso gibt es zu der Elektrode (4) auf dem ersten Substrat, die mit dem zweiten Potential beaufschlagt werden kann, eine zweite Elektrode (4') auf dem zweiten Substrat die auch mit dem zweiten Potential beaufschlagt werden kann. Dabei stehen sich die Elektrodenpaare (3) und (3') sowie (4) und (4') jeweils gegenüber. Abbildungen 9 bis 13: Die Abbildungen zeigen schematisch im Querschnitt den Aufbau verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schaltelemente gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Figure 8: The figure shows a schematic cross section of the structure for a further preferred embodiment of switching elements according to the invention with an electrode structure in which the electrodes consist of two layers, which are each on one of the substrates. Here, the electrodes are designed in such a way that there is a second electrode (3 ') on the second substrate (1 ") for the electrode (3) on the first substrate (1), to which a first potential can be applied The same potential can also be applied to the electrode (4) on the first substrate, which can be acted upon by the second potential, and a second electrode (4 ') on the second substrate, which can also be acted upon by the second potential The pairs of electrodes (3) and (3 ') and (4) and (4') face each other. Figures 9 to 13: The figures show schematically in cross section the structure of various embodiments of switching elements according to the invention according to a further preferred embodiment of the present invention.
Abbildung 9: zeigt eine Ausführungsform, die eine Kombination der in den Abbildungen 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen darstellt. Im Gegensatz zur in Abbildung 7 dargestellten Ausbildungsform sind nicht nur auf dem Substrat mit der Oberfläche (1 ) erhobene Elektroden ((3) und (4) auf festen isolierenden Schichten (5) und (6) ausgebildet. Vielmehr sind, wie in der in Abbildung 8 dargestellten Ausführungsform auch auf der Oberfläche des gegenüberliegenden Substrats (1') Elektroden (3') und (4') ausgebildet. Diese Elektroden sind, wie die entsprechenden Elektroden auf dem ersten Substrat, durch feste isolierende Schichten (5') und (6') von der Oberfläche (1') abgehoben.Figure 9: shows an embodiment which is a combination of the embodiments shown in Figures 7 and 8. In contrast to the embodiment shown in Figure 7, electrodes ((3) and (4) are not only formed on solid insulating layers (5) and (6) on the substrate with the surface (1) The embodiment shown in Figure 8 is also formed on the surface of the opposite substrate (1 ') electrodes (3') and (4 '). Like the corresponding electrodes on the first substrate, these electrodes are formed by solid insulating layers (5') and ( 6 ') from the surface (1').
Bei der Abbildung 10 sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 7 gezeigten Ausführungsform. Jedoch bestehen die Elektroden, wie in der in Abbildung 8 gezeigten Ausführungsform, jeweils aus zwei Schichten (3) und (3'), bzw. (4) und (4'), die jeweils paarweise mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden können. Im Gegensatz zu der in Abbildung 8 gezeigten Ausführungsform, werden die die jeweils zwei Paare leitfähiger Schichten der Elektrodenstruktur (3) und (3'), bzw. (4) und (4') werden hier jedoch nicht durch die dielektrische Steuerschicht (2) voneinander getrennt, sondern jeweils durch eine feste isolierende Schicht (5) bzw. (6).In Figure 10, the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 7. However, as in the embodiment shown in Figure 8, the electrodes each consist of two layers (3) and (3 '), or (4) and (4'), each of which can be acted upon in pairs with the same potential. In contrast to the embodiment shown in Figure 8, the two pairs of conductive layers of the electrode structure (3) and (3 '), or (4) and (4') are not replaced by the dielectric control layer (2). separated from each other, but each by a solid insulating layer (5) or (6).
Bei der Abbildung 11 sind die Elektroden ähnlich gestaltet wie bei der in Abbildung 10 gezeigten Ausführungsform. Jedoch sind hier, wie bei der in Abbildung 7 gezeigten Ausführungsform, jeweils die ersten Schichten der Elektrodenstrukturen (3) bzw. (4) durch eine feste isolierende Schicht (5) bzw. (6) vom Substrat getrennt (abgehoben). Die beiden Schichten der Elektrodenstruktur, die mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden können (3) und (3'), bzw. (4) und (4') werden, wie in der in Abbildung 10 beschriebenen Ausführungsform, jeweils durch eine feste isolierende Schicht, hier (5') bzw. (6') genant, voneinander getrennt.In Figure 11, the electrodes are designed similarly to the embodiment shown in Figure 10. However, as in the embodiment shown in FIG. 7, the first layers of the electrode structures (3) and (4) are separated from the substrate by a solid insulating layer (5) and (6). The two layers of the electrode structure that can be applied with the same potential (3) and (3 '), or (4) and (4') are as in the one in Figure 10 Embodiment described, each separated by a solid insulating layer, here (5 ') or (6') called.
Bei der Abbildung 12 bestehen die Elektroden der Elektrodenstruktur aus jeweils vier leitfähigen Schichten (3) bis (3'") bzw. (4) bis (4'"). Jeweils zwei dieser vier Schichten befinden sich auf dem selben Substrat. Schichten (3) und (3') sowie (4) und (4') befinden sich auf dem Substrat mit der Oberfläche (1) und (3") und (3'") sowie (4") und (4'") befinden sich auf dem Substrat mit der Oberfläche (1'). Von diesen Schichten ist jeweils die dem jeweiligen Substrat (1 ) bzw. (1 ') benachbarte Schicht (3) und (4) bzw. (3") und (4") durch eine feste isolierende Schicht (5) und (6) bzw. (5') und (6') getrennt. Die jeweils zwei leitfähigen Schichten die sich auf dem gleichen Substrat befinden [(3) und (3f)] und [(4) und (4')] sowie [(3") und (3'")] und [(4") und (4'")] sind ebenfalls durch feste isolierende Schichten (5') und (6') sowie (5'") und (6'") voneinander getrennt.In Figure 12, the electrodes of the electrode structure each consist of four conductive layers (3) to (3 '") or (4) to (4'"). Two of these four layers are located on the same substrate. Layers (3) and (3 ') and (4) and (4') are on the substrate with the surface (1) and (3 ") and (3 '") as well as (4 ") and (4'" ) are on the substrate with the surface (1 '). Of these layers, the respective layer (3) and (4) or (3 ") and (4") adjacent to the respective substrate (1) or (1 ') is provided by a solid insulating layer (5) and (6) or (5 ') and (6') separately. The two conductive layers on the same substrate [(3) and (3 f )] and [(4) and (4 ')] as well as [(3 ") and (3'")] and [(4 ") and (4 '")] are also separated from one another by solid insulating layers (5') and (6 ') and (5'") and (6 '").
Bei der Abbildung 13 bestehen die Elektroden der Elektrodenstruktur, wie bei der in der Abbilddung 12 gezeigten Ausführungsform, aus jeweils vier leitfähigen Schichten (2) bis (2'") bzw. (3) bis (3'"). Hier erstreckt sich jedoch die alternierende Folge von leitfähigen Schichten und isolierenden Schichten über die gesamte Schichtdicke der Steuerschicht. Dadurch werden die inneren Paare der leitfähigen Schichten (2') und (2'") sowie (3') und (3'") ebenfalls durch feste isolierende Schichten (5"") bzw. (6"") voneinander getrennt. In Figure 13, the electrodes of the electrode structure, as in the embodiment shown in Figure 12, each consist of four conductive layers (2) to (2 '") or (3) to (3'"). Here, however, the alternating sequence of conductive layers and insulating layers extends over the entire layer thickness of the control layer. As a result, the inner pairs of the conductive layers (2 ') and (2'") and (3 ') and (3'") are also separated from one another by solid insulating layers (5 "") and (6 "").
Liste der Bedeutung der Bezugszeichen der Abbildungen:List of the meaning of the reference symbols in the figures:
1 : Oberfläche des ersten Substrats,1: surface of the first substrate,
11 : Oberfläche des 2. Substrats,1 1 : surface of the second substrate,
2 : Steuerschicht,2: control layer,
3 bis 3"': Erste bis vierte leitfähige Schicht der Elektrodenstruktur, die mit dem 1. Potential beaufschlagt werden kann,3 to 3 "': first to fourth conductive layer of the electrode structure, to which the 1st potential can be applied,
4 bis 4'": Erste bis vierte leitfähige Schicht der Elektrodenstruktur, die mit dem 2. Potential beaufschlagt werden kann,4 to 4 '": first to fourth conductive layer of the electrode structure, to which the second potential can be applied,
5 bis 5"": Erste bis fünfte feste, isolierende Schicht der Elektrodenstruktur, die leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur, die mit dem 1. Potential beaufschlagt werden können, trennt,5 to 5 "": first to fifth solid, insulating layer of the electrode structure, which separates the conductive layers of the electrode structure which can be subjected to the 1st potential,
6 bis 6"": Erste bis fünfte feste, isolierende Schicht der Elektrodenstruktur, die leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur, die mit dem 2.6 to 6 "": first to fifth solid, insulating layer of the electrode structure, the conductive layers of the electrode structure which are connected to the second
Potential beaufschlagt werden können, trennt,Potential can be applied, separates,
Vop : Spannungs-, Ladungs- bzw. StromquelleVop: voltage, charge or current source
Die von Vop ausgehenden Linien veranschaulichen welche leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden. The lines emanating from Vop illustrate which conductive layers of the electrode structure are subjected to the same potential.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrooptisches Lichtsteuerelement umfassend1. Comprehensive electro-optical light control element
- ein Substrat oder mehrere Substrate, - eine Elektrodenanordnung,one or more substrates, an electrode arrangement,
- mindestens ein Element oder mehrere Elemente zur Polarisation des Lichts und- At least one or more elements for polarizing the light and
- ein Steuermedium, dadurch gekennzeichnet, dass - das Lichtsteuerelement bei einer Temperatur betrieben wird, bei der das Steuermedium im nicht angesteuerten Zustand in einer optisch isotropen Phase vorliegt und dass die Elektrodenanordnung ein elektrisches Feld mit einer signifikanten Komponente parallel zur Fläche des mesogenen Steuermediums erzeugen kann und dass die Elektrodenanordnung so gestaltet ist, dass mindestens eine der vier folgenden Bedingungen erfüllt ist die in der Ebene der Steuerschicht einander benachbarten elektrisch leitfähigen Schichten haben einen Abstand von 20 μm oder weniger voneinander, die leitfähige Schicht oder, wenn mehrere der elektrisch leitfähigen Schichten vorhanden sind, eine oder mehrere dieser Schichten der Elektrodenstruktur ist bzw. sind erhaben, - die Elektrodenstruktur umfaßt jeweils zwei oder mehrerea control medium, characterized in that the light control element is operated at a temperature at which the control medium is in an optically isotropic phase in the non-activated state and that the electrode arrangement can generate an electric field with a significant component parallel to the surface of the mesogenic control medium and that the electrode arrangement is designed in such a way that at least one of the four following conditions is fulfilled: the electrically conductive layers which are adjacent to one another in the plane of the control layer are at a distance of 20 μm or less from one another, the conductive layer or, if several of the electrically conductive layers are present , one or more of these layers of the electrode structure is or are raised, the electrode structure comprises two or more in each case
Schichten die einander überlagern, elektrisch leitend miteinander oder mit einer Ansteuerelektronik verbunden sind und gleichzeitig über wesentliche Teile ihrer Fläche voneinander durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, die elektrisch leitfähige Schicht oder, wenn mehrere der elektrisch der leitfähigen Schichten vorhanden sind, eine oder mehrere der leitfähigen Schichten der Elektrodenstruktur ist bzw. sind durch eine feste dielektrische Schicht vom jeweiligen darunterliegendenLayers which are superimposed on one another, are electrically conductively connected to one another or to control electronics and, at the same time, are separated from one another over substantial parts of their area by a dielectric layer, the electrically conductive layer or, if there are several of the electrically conductive layers, one or more of the conductive layers Layers of the electrode structure is or are by a solid dielectric layer from the respective underlying
Substrat getrennt. Substrate separated.
2. Lichtsteuerelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung so gestaltet ist, dass2. Light control element according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement is designed such that
- die in der Ebene der Steuerschicht einander benachbarten elektrisch leitfähigen Schichten einen Abstand von 20 μm oder weniger voneinander haben.- The electrically conductive layers adjacent to one another in the plane of the control layer are at a distance of 20 μm or less from one another.
3. Lichtsteuerelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung so gestaltet ist, dass3. Light control element according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the electrode arrangement is designed such that
die leitfähige Schicht oder, wenn mehrere der elektrisch leitfähigen Schichten vorhanden sind, eine oder mehrere dieser Schichten der Elektrodenstruktur erhaben ist bzw. sind.the conductive layer or, if there are several of the electrically conductive layers, one or more of these layers of the electrode structure is or are raised.
4. Lichtsteuerelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung so gestaltet ist, dass4. Light control element according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode arrangement is designed such that
die Elektroden aus zwei oder mehr elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Schichten bestehen.the electrodes consist of two or more layers which are connected to one another in an electrically conductive manner.
5. Lichtsteuerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass5. Light control element according to claim 4, characterized in that
die einzelnen Schichten der Elektroden jeweils im wesentlichenthe individual layers of the electrodes essentially each
über ihre gesamte Fläche durch ein Dielektrikum, wie z.B. die Schicht oder Teile der Schicht des mesogenen Steuermediums oder eine oder mehrere feste dielektrischeover their entire area by a dielectric, e.g. the layer or parts of the layer of the mesogenic control medium or one or more solid dielectric
Schichten, voneinander getrennt sind, flächengleich sind und deckungsgleich übereinander liegen.Layers that are separated from one another, have the same area and are congruent one above the other.
6. Lichtsteuerelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der leitfähigen Schichten der Elektrodenanordnung über einem der Substrate erhöht angeordnet ist.6. Light control element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the conductive layers of the electrode arrangement is arranged elevated above one of the substrates.
7. Lichtsteuerelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass7. Light control element according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that
zumindest die benachbarten Elektroden der Elektrodenstruktur horizontal durch eine Schicht eines festen dielektrischenat least the neighboring electrodes of the electrode structure horizontally through a layer of a solid dielectric
Mediums voneinander isoliert sind.Medium are isolated from each other.
8. Elektrooptische Anzeige enthaltend ein oder mehrere Lichtsteuerelemente nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,8. Electro-optical display containing one or more light control elements according to at least one of claims 1 to 7,
9. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige mittels einer aktiven Matrix angesteuert wird.9. Electro-optical display according to claim 8, characterized in that the display is controlled by means of an active matrix.
10. Elektrooptisches Anzeigesystem enthaltend eine oder mehrere elektrooptische Anzeigen nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9.10. Electro-optical display system containing one or more electro-optical displays according to at least one of claims 8 and 9.
11. Elektrooptisches Anzeigesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es als Fernsehbildschirm, als Computermonitor oder als beides verwendet werden kann.11. Electro-optical display system according to claim 10, characterized in that it can be used as a television screen, as a computer monitor or as both.
12. Verwendung eines Lichtsteuerelements nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Darstellung von Information.12. Use of a light control element according to at least one of claims 1 to 7, for displaying information.
13. Verwendung einer elektrooptischen Anzeige nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9, in einem elektrooptischen Anzeigesystem.13. Use of an electro-optical display according to at least one of claims 8 and 9, in an electro-optical display system.
14. Verwendung eines elektrooptischen Anzeigesystems nach mindestens einem der Ansprüche 10 und 11 , zur Darstellung von Videosignalen oder von digitalen Signalen. 14. Use of an electro-optical display system according to at least one of claims 10 and 11, for displaying video signals or digital signals.
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