含有具有光学各向同性相的调制介质的电光学光调制元件和显示器制造技术

一种电光学光调制元件，其包括：　　　　－一个衬底或多个衬底，　　　　－电极排列，　　　　－用于光偏振化的至少一个元件或多个元件和　　　　－调制介质，　　　　其特征在于　　　　－在一定温度下操作光调制元件，在该温度下在未寻址状态下调制介质处于光学各向同性相，和在于　　　　－电极排列可以产生含有平行于介晶调制介质表面的有效分量的电场，和在于　　　　－光调制元件包括在电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光调制元件和涉及包含该元件的显示器和显示系统。光调制元件优选使用在某些温度下具有各向异性性能的调制介质，例如液晶。在一定的温度下操作光调制元件，在该温度下调制介质处于各向同性相，优选处于各向同性相或处于蓝色相，特别优选处于蓝色相。此类型的显示器描述于DE10217273.0和04.09.2002的DE10241301.0(迄今为止未公开的由本申请的申请人申请的另一项专利申请)。本专利技术涉及电光学光调制元件和涉及包含此类型元件的电光显示器和显示系统，例如电视屏、计算机显示器等。根据本专利技术的光调制元件包含介晶(mesogenic)调制介质，该介晶调制介质在光调制元件的操作过程中处于各向同性相。除良好的对比度和对比度的低视角依赖性以外，它们特别的突出之处为非常短的响应时间，特别是对于移动图像的显示，例如，在电视或监视器应用中，同时在相对低的操作电压时。特别地，本专利技术涉及电光学光调制元件和涉及包含此类型元件的具有改进可靠性的电光学显示器和显示系统。目的和现有技术常规电光学液晶显示器一般地说是已知的。它们在一定温度下操作，在该温度下调制介质处于介晶相(mesophase)，一般为光学各向异性介晶相。在大多数显示器类型中，调制介质在向列相下使用。在介晶相下，调制介质已经具有各向异性性能，例如，双折射(Δn)。刚好当施加电场时，不诱导这些各向异性性能。最普及的是TN(“扭转向列”)和STN(“超扭转向列”)显示器。这些显示器中的液晶电池含有在液晶介质的两个相对侧上的衬底上的电极。电场因此基本垂直于液晶层。首先提及的显示器特别与用于具有大信息容量和高分辨率的显示器寻址的TFT(“薄膜晶体管”)结合使用，例如用于便携式计算机和笔记本计算机。近来渐增地使用，特别地在便携式计算机显示器中，IPS(“平面内切换”，例如DE4000451和EP0588568)类型或者VAN(“垂直排列向列”)类型的液晶显示器。VAN显示器是ECB(“电控双折射”)显示器的变体。在MVA(“多域垂直排列”)显示器的现代变体中，将多个域相对于每个寻址的电极稳定化，此外使用特殊的光学补偿层。这些显示器，如已经提及的TN显示器使用垂直于液晶层的电场。与其相反，IPS显示器一般使用在仅一个衬底上，即在液晶层一侧上的电极，即特征为具有平行于液晶层的电场的有效分量。所有这些常规显示器的共同特征是相对缓慢的切换，它对于越来越普及的TV和多媒体应用是特别不足够的。这在与几乎到处存在的阴极射线管的比较中是特别显著的。用于液晶显示器的已知电光学效应的另一个缺点是达到的对比度的显著视角依赖性。在大多数情况下，这很显著，使得补偿层，特别地各向异性薄膜，在一些情况下具有复杂结构，不得不用于采用直接观看操作的显示器。未公开的申请DE10217273.0和DE10241301.0描述了光调制元件，其中介晶调制介质在操作温度下为各向同性相。这些光调制元件特别快速地切换和具有对比度的良好视角依赖性。然而，这些显示器在延长操作时的可靠性对于一些应用是不足够的。因此，电导率通常太大。为采用TFT的矩阵驱动，高电压保持比是必须的。在一些新型的光调制元件中，这只可以通过使用存储电容器达到。然而，这些通常要求在有源衬底的生产中有进一步的工艺步骤和一般导致可用于电光学效应的面积比例的降低。通过光调制元件的通常非期望高的电流导致低电压保持比和因此导致非所需的能量消耗。另外，非所需的效应发生在边缘和特别发生在电极结构的角。对比度的变化在此发生，它特别随增加的操作时间，可导致光调制元件对比度的损害。所述的效应限制新型光调制元件的潜在用途和导致相应显示器的短服务寿命，特别地在负荷如增加的温度或电磁辐射，特别地强可见光或UV辐射下。调制介质中高度极性化合物浓度的降低可能导致上述非所需效应的降低。由于新型的电光学调制元件要求相对高的驱动电压，它甚至在高度极性化合物的受限使用时增加，此可能性一般不是特别有利的。本专利技术的目的是开发具有低视角依赖性和特别地具有低驱动电压的特别快速切换的光调制元件。这些光调制元件应当具有约几微米的调制介质层厚度。它们意于用作FPD(平板显示器)，例如计算机用平板屏的元件。光调制元件另外应当可通过最简单的电极配置而寻址和具有低操作电压。此外，为用于电光学显示器，它们应当具有良好的对比度与低视角依赖性和特别地它们的可靠性和服务寿命，甚至在负荷下和在宽工作温度范围中，应当特别良好。因此需要改进的光调制元件，特别地具有改进可靠性的光调制元件。本专利技术令人惊奇地，已经发现，如下所述，可以高可靠性获得使用介晶调制介质的光调制元件，该介晶调制介质在操作温度下处于光学各向同性相。根据本专利技术的电光学光调制元件包括-一个衬底或多个衬底，-电极排列，-用于光偏振化的至少一个元件或多个元件和-调制介质，和其特征在于-在一定温度下操作光调制元件，在该温度下在未寻址状态下调制介质处于光学各向同性相，和在于-电极排列可产生含有平行于介晶调制介质表面的有效分量(significant component)的电场，和在于-光调制介质包括在电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层。固体电介质层一般是绝缘体或具有大电阻的相似层。其中调制介质在光调制元件的操作温度下所处于的光学各向同性相可以是真实的(均匀)相，例如，介质的各向同性相或蓝色相，或者不均匀，所谓的表观相，例如，PDLC(“聚合物分散的液晶”)体系的介质，该体系的小滴尺寸很小使得体系是光学各向同性的。代替PDLC，聚合物网络(简写为PN)体系也是可能的，其中液晶处于连续相，只要特征结构足够小使得体系是光学各向同性的。为此目的，如在PDLC中，特征结构的直径优选小于使用的光波长。优选使用具有均匀相的调制介质。在本专利技术的优选实施方案中，光调制元件的调制介质在操作温度下或在至少一个操作温度下处于各向同性相。在本专利技术的进一步优选实施方案中，光调制元件的调制介质在操作温度下或在至少一个操作温度下处于蓝色相。在此实施方案中，操作温度范围可经过蓝色相延伸和超出，或在出现多个蓝色相的情况下，经过它们的范围和超出进入各向同性相。具有相应大的手性扭转的液晶可含有一个或多个光学各向同性介晶相。在足够大的层厚度下，这些相在相应的胆甾节距下显现轻微淡蓝色。为此原因，它们称为蓝色相(Gray和Goodby，“近晶型液晶、织构和结构(Smectic Liquid Crystals，Textures andStructures)”，Leonhard Hill，USA，加拿大(1984))。电场对处于蓝色相的液晶的效应描述于，例如，H.S.Kitzerow，“电场对蓝色相的效应”，Mol.Cryst.Liq.Cryst，(1991)，第202卷，第51-83页。其中也提及了迄今为止已识别的三种类型蓝色相(BPI-BP III)，它们可以在无场液晶中观察到。然而，未描述采用场感应双折射的电光学显示器。在电场的影响下，可以产生不同于蓝色相I，II和III的另外的蓝色相或其它相。本专利技术的主要方面在于n个固体电介质层在电极排列和介晶调制层之间的存在和在于它的设计。在根据本专利技术的光调制元件的电极排列和介晶调制层之间的固体电介质层可由已知的固体无机或聚合物有机电介质组成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·赫克梅尔，M·克赞塔，A·戈茨，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：