(57)【要約】【課題】電磁放射変調素子、変調装置および変調媒体を提供する。【解決手段】本発明は電磁放射変調素子、および変調装置およびこれらの装置を含むシステム、例えば、テレビスクリーンおよびコンピュータモニターなど、ならびにマイクロメートル波部品に関する。本発明による変調素子は誘電異方性を有する変調媒体を含み、電界が印加されると変調媒体が２つ以上の区別できる転移を示す。また、電磁放射変調素子において使用されるメソゲン変調媒体も本発明の主題である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射の変調素子であって、
−電極配置と、および
−メソゲン変調媒体と
を含み、
−前記メソゲン変調媒体は正の誘電異方性を有し、
−前記メソゲン変調媒体が２つ以上の区別できる電気光学的転移を示す温度において、前記変調素子が動作される
ことを特徴とする変調素子。
【請求項２】
前記メソゲン変調媒体の表面に垂直で有意な成分を有する電界を前記電極配置が生成できることを特徴とする請求項１に記載の変調素子。
【請求項３】
前記メソゲン変調媒体はサイボタクチックネマチック相を有することを特徴とする請求項１または２に記載の変調素子。
【請求項４】
前記メソゲン変調媒体が２つの区別できる転移を示す温度において、前記変調素子が動作されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の変調素子。
【請求項５】
電界に対する前記メソゲン変調媒体の応答において前記メソゲン変調媒体がヒステリシスを示すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の変調素子。
【請求項６】
前記電極は、少なくとも２つの部分を含み、少なくとも、１つの部分それぞれが、前記メソゲン変調媒体層の２つの側のいずれかに位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の変調素子。
【請求項７】
光変調素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の変調素子。
【請求項８】
少なくとも１個の偏光素子を含むことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
【請求項９】
光が前記光変調素子中を通過の際に、前記メソゲン変調媒体を通過する前および前記メソゲン変調媒体を通過した後において、少なくとも１個の偏光素子を通過することを特徴とする請求項７または８に記載の光変調素子。
【請求項１０】
追加の複屈折層を含有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光変調素子。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の１個以上の光変調素子を含む電気光学的ディスプレイ。
【請求項１２】
前記ディスプレイはアクティブマトリクスによってアドレスされることを特徴とする請求項１１に記載の電気光学的ディスプレイ。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の１個以上の電気光学的ディスプレイを含有する電気光学的ディスプレイシステム。
【請求項１４】
テレビモニターおよび／またはコンピュータモニターとして使用できることを特徴とする請求項１３に記載の電気光学的ディスプレイシステム。
【請求項１５】
情報を表示するための請求項７〜１０のいずれか一項に記載の光変調素子の使用。
【請求項１６】
電気光学的ディスプレイシステムにおける請求項１１または１２に記載の電気光学的ディスプレイの使用。
【請求項１７】
ビデオ信号を表示するための請求項１３または１４に記載の電気光学的ディスプレイシステムの使用。
【請求項１８】
マイクロメートル波領域において動作可能なことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の変調素子。
【請求項１９】
請求項１８に記載の１個以上の変調素子を含む変調装置。
【請求項２０】
正の誘電異方性を有し、ネマチック相中で動作する際に電界に対するメソゲン変調媒体の応答において少なくとも２つの区別できる転移を示すことを特徴とするネマチック相を有するメソゲン変調媒体。
【請求項２１】
請求項１〜１０および１８のいずれか一項に記載の変調素子において使用するための請求項２０に記載のメソゲン変調媒体。
【請求項２２】
電磁放射変調素子における請求項２０に記載のメソゲン変調媒体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射変調素子およびそれを含む装置に関する。電磁放射の変調素子は誘電異方性を有する変調媒体を使用し、電界が印加され電界強度の増加を示すと、少なくとも変調素子の動作温度の一つにおいて、変調媒体が２つ以上の区別できる転移をする。
【０００２】
電磁放射変調素子は、例えば、電気光学的変調素子であることができ、例えば、電気光学的ディスプレイまたはミリメートルおよび／またはマイクロメートル波技術用の電気的制御可能部品において使用できる。
【０００３】
本発明においては、変調素子は、例えば、誘電率または光学的透過率などの物理的特性を変調および／またはスイッチできる素子である。また、変調素子はスイッチング／変調素子とも呼ばれる。同一の定義を、本発明による変調装置にも適用する。
【０００４】
第１の実施形態において、本発明は電気光学的ディスプレイおよびこのタイプの素子を含有するディスプレイシステム、例えば、テレビスクリーンおよびコンピュータモニターなどに関する。本発明による光変調素子は誘電異方性、好ましくは正の誘電異方性を有するメソゲン変調媒体を含み、光変調素子の動作の際に変調媒体は２つ以上の区別できる電気光学的転移を示す。
【０００５】
第２の実施形態において、本発明は、更に、高周波数技術用または超高周波数技術用の部品、特に、ミリメートルおよび／またはマイクロ波用の部品に関する。非常に特には、本発明は、制御可能部品、好ましくは、ミリメートルおよび／またはマイクロ波部品に関し、それらは、メソゲン媒体、好ましくは液晶、最も好ましくはネマチック液晶を、制御可能誘電体として使用する。これらの制御可能誘電体は、好ましくは、正の誘電異方性を有する。受動的制御可能部品が特に好ましい。
【０００６】
更に、本発明は、誘電異方性、好ましくは正の誘電異方性を有するメソゲン媒体に関し、それは電界強度を増加しながら電界を印加すると、変調素子、好ましくは光変調素子および／またはマイクロ波変調部品において、媒体は２つ以上の区別できる転移を示す媒体であり、ならびに、本発明は、そのような変調素子において変調媒体としてこれらの媒体を使用することに関する。
【背景技術】
【０００７】
従来の電気光学的液晶ディスプレイは一般に知られている。それらのディスプレイは、変調媒体が中間相であり典型的および主としてネマチック相である温度で動作される。しかしながら、ＳＳＦＬＣ（表面安定化強誘電性液晶：ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）ディスプレイなどの、スメクチック相、例えばキラルスメクチックＣ（ＳＣ）相の液晶を使用するディスプレイ、またはスメクチックＡ（ＳＡ）相で使用するディスプレイ、例えば、熱アドレスディスプレイもある。特に、ＳＳＦＬＣおよび反強誘電性ディスプレイは極めて良好な高速応答性を示すが、それらは製造は、かなり困難である。更に、反強誘電性ディスプレイは、一般に、機械的な衝撃に非常に敏感である。
【０００８】
変調媒体がサイボタクチック相である温度で動作される電気光学的液晶ディスプレイが、例えば、国際特許出願公開第２００５／０９６０８５号パンフレット（特許文献１）で開示されている。
【０００９】
最も広くいきわたったディスプレイはＴＮ（ツイストネマチック：ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）およびＳＴＮ（スーパーツイストネマチック：ｓｕｐｅｒ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）ディスプレイである。これらのディスプレイにおける液晶セルは、液晶媒体の２つの反対側の基板上に電極を有する。よって、電界は液晶層に本質的に垂直である。特に、最初に述べたディスプレイは、大規模な情報内容および高い解像度を有するディスプレイをアドレスするＴＦＴ（薄膜トランジスタ：ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と組み合わせて使用され、例えば、ラップトップやノートブック型コンピュータで使用される。最近、特に、デスクトップコンピュータのモニターにおいて、ＩＰＳ（面内スイッチング：ｉｎ  ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、例えば、ドイツ国特許第４０  ００  ４５１号明細書（特許文献２）および欧州特許第０  ５８８  ５６８号明細書（特許文献３））型の液晶ディスプレイの使用が増加してきた。ＶＡＮディスプレイは、ＥＣＢ（電気制御複屈折：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）ディスプレイの変形である。ＥＣＢディスプレイの最新の変形であるＭＶＡ（垂直配向マルチドメイン：ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ  ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）ディスプレイにおいては、複数のドメインがアドレスされた電極ごとに安定化され、加えて、特殊な光学補償層が使用される。既に述べたＴＮディスプレイと同様に、これらのディスプレイは液晶層に垂直な電界を使用する。これとは対照的に、ＩＰＳディスプレイは一般に一方の基体上、即ち、液晶層の一方の面だけで電極が用いられ、即ち、液晶層に平行な大きな電界成分を特徴とする。
【００１０】
メソゲン変調媒体における電気光学的効果を利用する一般の電気光学的スイッチング素子において、電気光学的応答は１つ（即ち、単一の）電気光学的転移によって特徴付けられる。この電気光学的転移は、典型的には、例えばＴＮディスプレイなどにおける例えばフレデリックス転移などの漸次的転移、または例えば双安定または準双安定な応答を示すＦＬＣＤまたはＳＴＮ  ＬＣＤなどにおける段階的または準段階的転移のいずれかである。例外的な場合によっては、例えば、反強誘電性ディスプレイにおける応答曲線のヒステリシスを伴う電気光学的転移もある（例えば、Ｔｏｙｏｄａ、ＡｋｉｔｏおよびＹａｍａｍｏｔｏ、Ｎｏｒｉｏ、Ｅｋｉｓｈｏ、第３巻、第４号（１９９９年）：「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒｉ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  （ＴＳＳ）  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｆｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ」（非特許文献１）およびＭｏｔｔｒａｍ、Ｎ．Ｊ．およびＥｌｓｔｏｎ、Ｓ．Ｊ．、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ａｎｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、第３３０巻（１９９９年）第５５７頁：「Ｏｒｄｅｒ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｉｎ  Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（非特許文献２）参照）。
【００１１】
本発明は２つ以上の区別できる転移を示す変調素子を開発する目的を有し、好ましくは、それらの２つは互いに異なるタイプ（例えば、連続型、双安定型またはヒステリシス型）であり、最も好ましくは、２つの区別できる転移、例えば、２つの区別できる電気光学的転移である。
【００１２】
あるいは、前記２つ以上の転移の２つ以上は同一のタイプである。本発明のこれらの実施形態で特に好ましいものは、電界に対する応答が３つの安定または少なくとも準安定状態を有するものである。準安定状態は、典型的には少なくとも数百ｍＶにわたって変化する電圧において、変調素子（１つまたは複数）の特性応答、例えば、有効誘電率または透過率が比較的狭い範囲のみ、例えば、数パーセントのみ変化する電圧の範囲によって特徴付けられる。
【００１３】
ある実施形態として、本発明は、２つ以上、好ましくは２つの区別できる転移を示す電気光学的光変調／スイッチング素子を提供する目的を有する。
【００１４】
更に、本発明は、２つ以上の区別できる転移を示す制御可能マイクロ波部品を提供する目的を有する。この用途において、好ましいマイクロ波の領域は、１〜２６ＧＨｚの範囲の、好ましくはＸ−バンドの、最も好ましくは８．３〜８．７５ＧＨｚの範囲の周波数領域である。
【００１５】
類似の受動的制御可能マイクロ波部品は、非線形誘電体の助けにより実現されてきた。非線形誘電体は、その誘電率εｒが材料中の有効電界強度に高度に依存する材料である。外部電界または印加された電圧の関数として、内部電気分極を変更できる。
【００１６】
例えば、国際特許出願公開第２００４／１０６３９１号パンフレット（特許文献４）で報告された通り、従来の制御可能なミリメートル波およびマイクロ波部品は、これまで一般に固体相の材料を使用して実現されてきた。しかしながら、マイクロ波領域で周波数が増加すると、これらの装置の誘電損失が著しく増大する。
【００１７】
他のなかでは、米国特許第５，１９５，９７２号明細書（特許文献５）および米国特許第５，５３７，２４２号明細書（特許文献６）において、ミリメートルおよびマイクロメートル波領域において動作する制御可能部品のための変調媒体として液晶を使用することが提案されている。
【００１８】
最近、マイクロ波通信を目的として、例えば、米国特許出願公開第２００５／００６７６０５号公報（特許文献７）およびＭｕｌｌｅｒら、「Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｗ−ｂａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第３６回Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２００６年（非特許文献３）で、この波長形態のために液晶変調媒体を使用するスイッチング装置が提案された。
【００１９】
その様な装置の挿入損失は、これまで従来の装置のそれよりも著しく低いことが報告された。この利点は、周波数を高くすることで更に増加する。この事実を考慮すると、本発明に基づく新規なスイッチング／変調装置により、極めて低い挿入損失をより高い自由度で設計できると期待される。
【００２０】
装置の所望の実施形態は、例えば、特定の特性の可変キャパシタであり、即ち、変調媒体に印加された制御電圧に依存する３つ以上の区別できるキャパシタの値を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際特許出願公開第２００５／０９６０８５号パンフレット
【特許文献２】ドイツ国特許第４０  ００  ４５１号明細書
【特許文献３】欧州特許第０  ５８８  ５６８号明細書
【特許文献４】国際特許出願公開第２００４／１０６３９１号パンフレット
【特許文献５】米国特許第５，１９５，９７２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５３７，２４２号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／００６７６０５号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｔｏｙｏｄａ、ＡｋｉｔｏおよびＹａｍａｍｏｔｏ、Ｎｏｒｉｏ、Ｅｋｉｓｈｏ、第３巻、第４号（１９９９年）：「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒｉ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  （ＴＳＳ）  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｆｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ」
【非特許文献２】Ｍｏｔｔｒａｍ、Ｎ．Ｊ．およびＥｌｓｔｏｎ、Ｓ．Ｊ．、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ａｎｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、第３３０巻（１９９９年）第５５７頁：「Ｏｒｄｅｒ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｉｎ  Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」
【非特許文献３】Ｍｕｌｌｅｒら、「Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｗ−ｂａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第３６回Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
よって、光変調素子および制御可能なミリメートルおよびマイクロメートル波部品ならびに、それらのそれぞれの変調媒体などの電磁放射用の改良された変調素子に対する多大な要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
驚くべきことに、
−電界を生成できる電極配置を有し、および
−誘電異方性、好ましくは、正の誘電異方性を有するメソゲン媒体を含み、
−光変調素子の少なくとも１つの動作温度において、２つ以上の区別できる電気光学的転移を示す電磁放射変調素子により、優れた装置の製造が可能となることが見出された。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
好ましくは、メソゲン媒体がネマチック相で、２つ以上、好ましくは２つの区別できる電気光学的転移を示す温度において、これらの変調素子を動作させる。
【００２６】
換言すれば、電界に対する、有効誘電異方性の２つ、３つ、４つおよびそれ以上の区別できる応答は、それぞれ、３つ、４つ、５つおよびそれ以上の区別できる、メソゲン媒体の配向（ダイレクタの状態とも呼ばれる）に対応している。即ち、配向状態の数が電気光学的転移の数よりも１つ（少なくとも）、常に多い。
【００２７】
幾つかの用途（例えば、記憶装置、電子ペーパーおよび加算器および積算器などの演算素子）による場合によっては、本発明によれば、電界における誘電率の応答が異なる状態間で双安定でもよいことが好ましい。換言すれば、特性応答曲線が多かれ少なかれ顕著なヒステリシスを示してもよい。
【００２８】
本出願による素子および装置が電気光学的スイッチング／変調素子または装置の場合、それらは、好ましくは、少なくとも１個の偏光素子を有する。
【００２９】
一般に、本発明による光変調素子のコントラスト、コントラストの視野角および動作電圧は優れている。しかしながら、最も際立っていることは、２つ以上の区別できる転移の存在であり、それは２つの多かれ少なかれ安定な状態に導いて、それの少なくとも一方は中間グレーレベルの状態である。
【００３０】
例えば、マイクロ波領域用の本発明による変調装置は挿入損失を有しているが、それは特に高周波数において従来の装置のそれよりも非常に小さく、設計に大きな自由度を与える。
【００３１】
メソゲン媒体は光変調素子の変調媒体として用いられる。本出願において、メソゲン媒体という用語は、中間相を有するか、中間相に可溶であるか、または中間相を誘発する媒体に適用される。変調媒体は、好ましくは中間相を示し、中間相は、スメクチックまたは好ましくはネマチック相である。最も好ましくは、本発明によって使用される媒体、本発明によってそれぞれ使用される媒体はネマチック相を示す。また、媒体は、１種類以上のスメクチック相と１つのネマチック相を示してもよい。好ましくは、温度の上昇に伴いネマチック相へ変換されるスメクチック相を媒体は示す。媒体は、好ましくは、２種類の中間相、好ましくはスメクチックおよびネマチック相が同時に存在し、および／またはサイボタクチック相が存在する温度範囲を示す。
【００３２】
材料（即ち、例えば、それ自体は中間相をもたない予備混合物および媒体などの化合物成分）のメソゲン特性を検討するために使用される媒体は、好ましくは、メルク社、ダルムスタット市、ドイツ国製のＺＬＩ−４７９２ネマチック混合物である。メソゲン材料は、好ましくは、この混合物中の１０％溶液から外挿して、０℃以上、特に好ましくは２０℃以上、非常に特に好ましくは４０℃以上の透明点を有する。
【００３３】
本発明による電磁放射変調素子は、好ましくは、電磁放射変調素子の動作温度（１つ）または少なくとも一つの動作温度（複数）において、サイボタクチック相またはネマチック相であり、好ましくは、サイボタクチック相からの転移より上の近くの温度においてネマチック相であるメソゲン変調媒体を含有する。好ましくは、媒体はサイボタクチック相またはネマチック相を有し、サイボタクチックからネマチック相への媒体の転移温度よりも０°〜１０°、より好ましくは０．１°〜５°、より好ましくは０．１°〜２°、最も好ましくは０．１°〜１°の範囲で高い温度において光変調媒体を動作する。
【００３４】
このメソゲン媒体は１つの基体の上または下に配置されることが有利である。一般に、メソゲン媒体は２つの基体の間に配置される。メソゲン媒体が２つの基体間に配置される場合、好ましくは、これらの基体の少なくとも一方は光透過性である。光透過性基体（１つ）または光透過性基体（複数）は、例えば、ガラス、石英またはプラスチックから成ってよい。使用される基体が光透過性でない場合、基体は、他の中でも、金属または半導体から成ってよい。これらの材料は基体用にそのまま使用できるか、または支持体、例えばセラミック上に配置できる。
【００３５】
本発明による光変調素子は、メソゲン媒体の主な面または層に垂直に有意な成分、好ましくは主要な成分を有する電界を発生する電極構造を有する。この電極構造は従来の形式で設計できる。電極は、好ましくは、アクティブマトリックスによるディスプレイのアドレスを可能にするために、アクティブアドレス素子を含む。このタイプのアクティブマトリックスディスプレイは、好ましくは、個々の光変調素子のそれぞれ１個にそれぞれ１個が割り当てられたアクティブアドレス素子のマトリックスを用いる。これらのアクティブアドレス素子は、例えば、ＴＦＴまたはＭＩＭ（金属絶縁体金属：ｍｅｔａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｍｅｔａｌ）ダイオードなどの非線形電流−電圧特性線を有する。
【００３６】
電極は、例えば、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）などの透明材料から成ってよい。この場合、光変調素子の一部分または複数部分をブラックマスクで覆うことが有利なときがあり、場合によっては必要ですらある。これにより、電界が有効でない領域、ならびに光変調素子の構成成分、例えばアクティブアドレス素子が光に感受性のある領域が遮蔽され、よって、コントラスト、それぞれ光変調素子の性能が向上する。しかしながら、電極は不透明材料、通常金属から成ってもよい。この場合、所望により、別体のブラックマスクの使用を省略できる。
【００３７】
好ましい実施形態においては、電極構造の下位構造がメソゲン媒体の２つの反対側上に配置される。この場合、電極の対応部分は、好ましくは、光変調媒体の互いに垂直な対向面に位置しているか、光変調素子の主要面から垂直に見て少なくとも互いに有意な程度に、好ましくは大部分が、最も好ましくは本質的に完全に重なっている。
【００３８】
好ましくは、本発明による変調素子の動作温度は、一般に、より高い秩序の相、即ち、固相、スメクチック相またはサイボタクチック相、からネマチック相へ、好ましくは液晶相から、最も好ましくはサイボタクチック相からネマチック相への変調媒体の転移温度よりも高い。一般に、動作温度は、この転移温度よりも０．１°〜１４０°、好ましくは０．１°〜１３０°の範囲で高く、好ましくは、この転移温度よりも０．１°〜１２０°の範囲で高く、特に好ましくは、この転移温度よりも０．１°〜１００°の範囲で高い。
【００３９】
変調媒体のネマチック相は、好ましくは６０°以上、より好ましくは８０°以上、更により好ましくは１００°以上、最も好ましくは１２０°以上の幅を有する温度範囲にわたって広がっている。
【００４０】
本発明による光変調素子は少なくとも１個の偏光素子を含有する。加えて、光変調素子は、好ましくは、更なる光学的素子を含有する。この更なる光学的素子は、第２の偏光素子、反射板または半透過板またはこれらの素子の１個以上の組合せのいずれかである。
【００４１】
本発明による光変調素子の光学的素子は、メソゲン媒体に入る前およびメソゲン媒体から出た後のいずれにおいても、光変調素子のメソゲン媒体を通過する際に、光が少なくとも１個の偏光素子を少なくとも１回通過するように配置される。
【００４２】
本発明による光変調素子の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は２個の偏光子、即ち、偏光子と検光子の間に配置される。２個の線形偏光子が、好ましくは使用される。この実施形態において、偏光子の吸収軸は、好ましくは交差しており、好ましくは９０°の角度を形成している。
【００４３】
本発明による光変調素子中のメソゲン変調媒体の層厚（ｄ）は、好ましくは０．１μｍ〜１５０μｍ、特に好ましくは０．２μｍ〜１００μｍ、特に好ましくは０．５μｍ〜８０μｍ、非常に特に好ましくは０．６μｍ〜６０μｍである。
【００４４】
本発明による光変調素子は、複屈折層（例えば、補償層）、拡散層および輝度および／または光収率の増加または視野角依存性のための素子など１個以上の更なる光学的素子を追加的に含有してもよく、ただし、この列記は網羅的ではない。
【００４５】
本発明による光変調素子のコントラストは、それぞれの電気光学的モードで同一のセル構造において動作するそれぞれの光変調素子のものに十分匹敵する。場合によって僅かに劣ることが見い出された場合でも、それぞれにより高い動作電圧を印加することで容易に改善できる。しかしながら、本発明による光変調素子の顕著な特性は、電界に対して多かれ少なかれ互いに区別できる２つ以上の転移を有する特徴的な応答を実現することに関する光変調素子の自由度である。
【００４６】
ＴＮモードで動作する従来の光変調素子、即ち、典型的にはＴＮセルなどであるが、また、ＯＣＢ（光学的補償ベンド：ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｂｅｎｄ）、ＩＰＳ（面内スイッチング：ｉｎ  ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）およびＦＦＳ（フリンジ場スイッチング：ｆｒｉｎｇｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードとも同様にして、本発明による光変調素子を構築できるし、好ましくは、構築する。
【００４７】
好ましくは、本発明による光変調素子は正のコントラスト、および隣接する基体のネマチックで、それぞれサイボタクチックネマチック液晶の優先的配向に対して垂直な偏光子の吸収軸を有する。
【００４８】
好ましくは、ＴＮモードにおいて動作する本発明による光変調素子は、０．３０μｍ〜１．２０μｍの範囲、好ましくは０．３２μｍ〜０．６０μｍ、最も好ましくは０．３５μｍ〜０．５５μｍの範囲の光学的遅延を有する。
【００４９】
好ましくは、非ディスプレイ用途向けのメソゲン変調媒体はキラルではない。空間光変調器（ＳＬＭ）、通信技術用の高速電気光学的シャッターなど、Ｃｈａｎｇ、Ｍ．−Ｓ．、Ｐａｎａｒｉｎ、Ｙｕ．Ｐ．およびＦａｒｒｅｌｌ、Ｇ．ＳＰＩＥ  ２００２年に記載される通りの、そのようなスイッチング／変調装置において、スイッチング時間はディスプレイ用途において典型的に使用されるものよりも非常に短い。
【００５０】
本発明による電気光学的ディスプレイは、本発明による１個以上の光変調素子を含有する。好ましい実施形態において、これらは、好ましくは、アクティブマトリクスによりアドレスされる。
【００５１】
本発明による電気光学的ディスプレイは、特に、それらがテレビスクリーンまたはコンピュータモニターなどで使用される場合、カラー画像を表示するためのカラーフィルターを含有してよい。このカラーフィルターは、有利には、異なる色のフィルター素子のモザイクより成る。典型的には、色のカラーフィルターモザイクの素子は、それぞれの電磁放射変調素子に割り当てられている。
【００５２】
マイクロメートル波の範囲において動作する変調素子のために本発明によって使用される媒体の特性は、米国特許出願公開第２００５／００６７６０５号公報に詳細に記載される干渉体測定法を適用することで有益に特徴付けることができる。
【００５３】
マイクロメートル波の範囲において動作する本発明によるスイッチング／変調素子を使用する好ましい部品は、位相シフト器、バラクター、電波アンテナアレイなどである。
【００５４】
ミリメートルおよび／またはマイクロメートル波の範囲、好ましくはマイクロメートル波の範囲において動作し、本発明により使用される好ましいメソゲン変調媒体は、１５°／ｄＢ以上、好ましくは２０°／ｄＢ以上、好ましくは３０°／ｄＢ以上、好ましくは４０°／ｄＢ以上、好ましくは５０°／ｄＢ以上、特に好ましくは８０°／ｄＢ以上、非常に特に好ましくは１００°／ｄＢ以上の位相シフト器品質を有する。
【００５５】
ミリメートルおよび／またはマイクロメートル波の範囲、好ましくはマイクロメートル波の範囲において動作し、本発明により使用される好ましいメソゲン変調媒体の材料品質であるΔｎ（ミリメートルおよび／またはマイクロメートル波）／ｔａｎ（δ）、好ましくはΔｎ（マイクロメートル波）／ｔａｎ（δ）は、３以上、好ましくは４以上、好ましくは５以上、好ましくは１０以上、好ましくは１５以上、好ましくは１７以上、特に好ましくは２０以上、非常に特に好ましくは２５以上である。
【００５６】
マイクロメートル波の範囲において動作し、本発明により使用されるメソゲン変調媒体は、好ましくは、正の誘電異方性を有する。これは、好ましくは５以上、好ましくは１０以上、特に好ましくは２０以上、非常に特に好ましくは３０以上である。しかしながら、実施形態によっては、負の誘電異方性を有する液晶を使用することも可能および有利である。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態において、本発明によるメソゲン媒体はネマチック相を有する。
【００５８】
本発明の好ましい実施形態において、本発明によるメソゲン媒体はネマチック相を有しており、それは、８０°以上、好ましくは９０°以上、最も好ましくは１００°以上の幅を有する範囲にわたって広がっている。好ましくは、サイボタクチックネマチック相のこの範囲の温度は、光変調素子の動作温度付近、好ましくは周囲温度付近、最も好ましくは約２０℃に広がっており、好ましくは、中心がそれらの温度付近で広がっている。
【００５９】
光変調素子の動作温度が周囲温度と異なる場合、ネマチック相の温度範囲は動作温度を包含し、好ましくは、それを中心とする。場合によっては、光変調素子の動作温度は、周囲温度より高い。一般に、このことは、例えば、バックライトを有するディスプレイの場合、特に、投写型ディスプレイの場合で、動作中の温度は６０℃または更に高温まで上昇することがある。ここで、本発明によって使用される媒体の透明点は、好ましくは７０℃〜１３０℃の範囲内、特に好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲内である。
【００６０】
好ましくは、本発明によって使用されるメソゲン変調媒体のネマチック相は、７０°以上、好ましくは８０°以上、より好ましくは９０°以上、最も好ましくは１００°以上、特に好ましくは１２０°以上の温度範囲で安定である。本発明によって使用されるメソゲン変調媒体は、好ましくは０℃以下の温度、特に好ましくは−２０°以下の温度、非常に特に好ましくは−４０℃以下の温度まで結晶化しない。
【００６１】
本発明によるメソゲン媒体は、好ましくは０．０６以上〜０．３５以下、特に好ましくは０．０６５以上〜０．３０以下、非常に特に好ましくは０．０７以上〜０．２５以下の範囲において２０℃での複屈折率（Δｎ）を有する。しかしながら、実用的には、複屈折率は、一般に０．５３０以下、通常０．４５０以下である。
【００６２】
本発明によって使用されるメソゲン変調媒体は正の誘電異方性を有し、これは、好ましくは＋４．０以上、より好ましくは＋５．０以上、最も好ましくは＋７．０以上の値を有する。
【００６３】
特別な場合で本発明の好ましい実施形態においては、本発明によって使用されるメソゲン変調媒体は大きな正の誘電異方性を有し、これは、好ましくは＋１０．０以上、より好ましくは＋１５．０以上、最も好ましくは＋１９．０以上の値を有する。
【００６４】
本発明によるメソゲン媒体は、好ましくは数種類の化合物、好ましくは２〜４０種類の化合物、特に好ましくは３〜３０種類の化合物、非常に特に好ましくは４〜２５種類の化合物より成る。
【００６５】
本発明による正の誘電異方性の本発明によって使用されるメソゲン媒体は、好ましくは、以下を含む。
【００６６】
−好ましくは式Ｉの２個の環を含む１種類以上の誘電的に中性の化合物を含む、誘電的に中性の成分Ａ。
【００６７】
【化１】
2010527037.tif 000002
式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ互いに独立に、１〜１５個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシまたは２〜１５個のＣ原子のアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、好ましくは、Ｒ１１はアルキル、アルコキシまたはアルケニルであり、Ｒ１２はアルキルまたはアルコキシであり、最も好ましくは、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ互いに独立に、７個までのＣ原子を有しており、
【００６８】
【化２】
2010527037.tif 000003
であり、
Ｚ１は、単結合または−ＣＨ＝ＣＨ−である。
【００６９】
−好ましくは、負の誘電異方性を有する、好ましくは式ＩＩの１種類以上の化合物を含む誘電的に正の成分である成分Ｂ。
【００７０】
【化３】
2010527037.tif 000004
式中、
Ｒ２は、１〜１５個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシまたは１〜１５個のＣ原子のアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、好ましくは、
【００７１】
【化４】
2010527037.tif 000005
であり、
好ましくは、
【００７２】
【化５】
2010527037.tif 000006
であり、
より好ましくは、それらの少なくとも１つが、最も好ましくは、それらの少なくとも２つが、
【００７３】
【化６】
2010527037.tif 000007
であり、
Ｘ２はハロゲン、好ましくは、ＦまたはＣｌ、ハロゲン化されたアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ、好ましくは、−Ｆ、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３または−ＯＣＨＦ２であり、
Ｙ２１およびＹ２２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦ、好ましくは、Ｙ２１およびＹ２２の少なくとも一方はＦであり、
Ｚ２１〜Ｚ２３は、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯ−Ｏ−、トランス−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−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−、好ましくは、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−ＣＦ２−Ｏ−であり、より好ましくは、Ｚ２１は単結合であり、Ｚ２２およびＺ２３の一方は、存在しているのであれば、単結合または−ＣＦ２−Ｏ−であり、他方は単結合であり、
ｍおよびｎは、それぞれ互いに独立に、０、１または２であり、好ましくは、０または１であり、
一方で、ｍ＋ｎは、０、１、２または３、好ましくは、０、１または２、最も好ましくは、０または１である。
【００７４】
−任意成分として、式ＩＩＩの１種類以上の化合物を含む第２の誘電的に中性の成分である成分Ｃ。
【００７５】
【化７】
2010527037.tif 000008
式Ｉの化合物は除外され、式中、
Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、それぞれ１〜７個の炭素原子を有するｎ−アルキルまたはｎ−アルコキシ、または２〜７個の炭素原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニルまたはアルコキシアルキルであり、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキル、ビニルまたは１−Ｅ−アルケニル、好ましくは、Ｒ３１がｎ−アルキルでＲ３２がビニルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、
【００７６】
【化８】
2010527037.tif 000009
であり、
好ましくは、
【００７７】
【化９】
2010527037.tif 000010
であり、
より好ましくは、それらの少なくとも１つが、最も好ましくは、それらの少なくとも２つが、
【００７８】
【化１０】
2010527037.tif 000011
であり、
Ｚ３１およびＺ３２は、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯ−Ｏ−、トランス−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−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−、好ましくは、単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−またはトランス−ＣＨ＝ＣＨ−、好ましくは、単結合またはトランス−ＣＨ＝ＣＨ−、好ましくは、単結合であり、
ｌは、０、１または２、好ましくは、０または１、好ましくは、０であり、式Ｉの化合物は除外される。
【００７９】
場合によっては、本発明によって使用される媒体は、式ＩＩとは異なる１種類以上の誘電的に負の化合物、例えばナフタリン、テトラヒドロナフタリン、デカヒドロナフタリンおよびアントラセン環などの環形化された環を含んでもよく、それらは好ましくは１個以上のＦ原子および／または例えば−ＣＮ、−ＮＣＳ、−ＣＦ３または−ＯＣＦ３などの他の横方向の極性基または負の誘電異方性を誘発する他の構造成分、例えば、１個以上の軸方向のＦ、−ＣＦ３または−ＣＮ置換基を有するチアゾール、チアジアゾールまたはシクロヘキサン環などで横方向に置換されていてもよい１種類以上の誘電的に負の化合物を含む、第２の誘電的に負の成分である成分Ｄを含んでいる。
【００８０】
これらの媒体の成分Ａは、好ましくは、式Ｉの１種類以上の化合物を含み、特に好ましくは、式Ｉの１種類以上の化合物より大部分が成り、非常に特に好ましくは、実質的に完全にこれらより成る。
【００８１】
式Ｉの非常に好ましい化合物は、式Ｉ−１〜Ｉ−４の群より選択される化合物である。
【００８２】
【化１１】
2010527037.tif 000012
式中、Ｒ１１およびＲ１２は上で与えられるそれぞれの意味を有し、好ましくは、それぞれ７個までのＣ原子を有し、最も好ましくは以下である。
【００８３】
式Ｉ−１においては、
Ｒ１１は、アルキル、アルコキシまたはアルケニルおよび
Ｒ１２は、アルキルまたはアルケニル、および
特に組（Ｒ１１、Ｒ１２）は、（アルキル、アルキル）、（アルコキシ、アルキル）、（アルケニル、アルキル）または（アルケニル、アルケニル）、好ましくは（アルケニル、アルケニル）である。
【００８４】
式Ｉ−２においては、
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ互いに独立に、アルキルまたはアルケニル、および
特に組（Ｒ１１、Ｒ１２）は、（アルキル、アルキル）、（アルケニル，アルキル）または（アルケニル、アルケニル）、好ましくは（アルキル、アルキル）である。
【００８５】
式Ｉ−３においては、
Ｒ１１は、アルキルまたはアルケニルおよび
Ｒ１２は、アルキルまたはアルコキシ、および
特に組（Ｒ１１、Ｒ１２）は、（アルキル、アルキル）、（アルキル、アルコキシ）または（アルケニル、アルキル）である。
【００８６】
式Ｉ−４においては、
Ｒ１１は、アルキル、好ましくは、メチルおよび
Ｒ１２は、アルケニル、好ましくは、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、３Ｅ−ブテニルまたは３Ｅ−ペンテニル、および
特に組（Ｒ１１、Ｒ１２）は、（アルキル、アルキル）、（アルコキシ、アルキル）、（アルケニル、アルキル）または（アルケニル、アルケニル）、好ましくは（アルケニル、アルケニル）である。
【００８７】
好ましくは、本出願により使用される媒体は、式Ｉ−４の１種類以上の化合物を含む。
【００８８】
好ましくは、式Ｉの化合物において使用されるアルキル基は１〜７個のＣ原子のｎ−アルキル、好ましくは、メチル、エチルまたはプロピルである。
【００８９】
好ましくは、式Ｉの化合物において使用されるアルコキシ基は１〜６個のＣ原子の直鎖状のアルコキシで、好ましくは、メトキシ、エトキシまたはプロポキシである。
【００９０】
好ましくは、式Ｉの化合物において使用されるアルケニル基は、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、３Ｅ−ブテニルまたは３Ｅ−ペンテニルである。
【００９１】
これらの媒体の成分Ｂは、好ましくは、式ＩＩの１種類以上の化合物を含み、特に好ましくは、式ＩＩの１種類以上の化合物より大部分が成り、非常に特に好ましくは、実質的に完全にこれらより成る。
【００９２】
式ＩＩの非常に好ましい化合物は、以下の式ＩＩ−１〜ＩＩ−７の群より選択される化合物である。
【００９３】
【化１２】
2010527037.tif 000013
【００９４】
【化１３】
2010527037.tif 000014
式中、
Ｙ２３およびＹ２４は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
ｍは、０または１であり、
および、他のパラメータは上の式ＩＩにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、好ましくは、
それぞれの式中に存在するＹ２１〜Ｙ２４の少なくとも２つはＦであり、一方で、存在している他のものは、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、好ましくは、それらはＨであり、好ましくは、
Ｒ２は、それぞれ１〜７または２〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルケニルであり、
Ｘ２は、Ｆ、Ｃｌまたは−ＯＣＦ３である。
【００９５】
式ＩＩの非常に好ましい化合物は、サブ式ＩＩ−１ａ〜ＩＩ−８ａ、好ましくは、ＩＩ−１ａ、ＩＩ−１ｂ、ＩＩ−１ｅ、ＩＩ−２ｃ、ＩＩ−２ｉ、ＩＩ−４ａ、ＩＩ−４ｃ、ＩＩ−４ｆの以下のサブ式の群より選択される化合物である。
【００９６】
【化１４】
2010527037.tif 000015
【００９７】
【化１５】
2010527037.tif 000016
【００９８】
【化１６】
2010527037.tif 000017
【００９９】
【化１７】
2010527037.tif 000018
【０１００】
【化１８】
2010527037.tif 000019
式中、パラメータは、上で式ＩＩおよびそれのそれぞれのサブ式で与えられるそれぞれの意味を有し、好ましくは、
Ｒ２は、アルキル、アルケニルまたはアルコキシである。
【０１０１】
これらの媒体の成分Ｃは、好ましくは、式ＩＩＩの１種類以上の化合物を含み、特に好ましくは、式ＩＩＩの１種類以上の化合物より大部分が成り、非常に特に好ましくは、実質的に完全にこれらより成る。
【０１０２】
式ＩＩＩの非常に好ましい化合物は、以下の式である式ＩＩＩ−１−１〜ＩＩＩ−３−５の群より選択される化合物である。
【０１０３】
【化１９】
2010527037.tif 000020
【０１０４】
【化２０】
2010527037.tif 000021
式Ｉの化合物は除外され、式中、パラメータは、上で式ＩＩＩおよびそれのそれぞれのサブ式で与えられるそれぞれの意味を有し、
Ｙ３１〜Ｙ３８の１つ以上はＦであり、他はＨであり、好ましくは、存在している１個以下のＹ３１〜Ｙ３８はＦであり、
Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、それぞれ１〜７個の炭素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルコキシ、または２〜７個の炭素原子を有するアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルケニル、より好ましくはｎ−アルキル、ｎ−アルコキシ、ビニルまたは１−Ｅ−アルケニル、最も好ましくはＲ３１がｎ−アルキルまたはアルケニルで、Ｒ３２がｎ−アルキル、ｎ−アルコキシ、ビニルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、および
式中に存在する置換基Ｙ３１〜Ｙ３８の最大で半分がＦであり、より好ましくは、無いか１個、２個または３個、最も好ましくは、無いか１個または２個のこれらの置換基がＦである。
【０１０５】
式ＩＩＩの非常に好ましい化合物は、以下の式である式ＩＩＩ−１−１ａ〜ＩＩＩ−３−４ａの群より選択される化合物である。
【０１０６】
【化２１】
2010527037.tif 000022
【０１０７】
【化２２】
2010527037.tif 000023
【０１０８】
【化２３】
2010527037.tif 000024
式中、パラメータは、上で式ＩＩＩおよびそれのそれぞれのサブ式で与えられるそれぞれの意味を有し、特に好ましくは、
式ＩＩＩ−１−１ａにおいて、
Ｒ３１は、ｎ−アルキルまたはアルケニルおよび
Ｒ３２は、ｎ−アルキル、アルケニルまたはｎ−アルコキシである。
【０１０９】
式ＩＩＩ−２−１ａにおいて、
Ｒ３１は、ｎ−アルキルまたはアルケニルおよび
Ｒ３２は、ｎ−アルキルである。
【０１１０】
好ましくは、本出願により使用される媒体は式Ｉ−４の１種類以上の化合物を含み、式Ｉ−４ａ〜Ｉ−４ｄ、好ましくはＩ−４ａおよびＩ−４ｂより選択される特に好ましい化合物を含む。
【０１１１】
【化２４】
2010527037.tif 000025
式中、
Ａｌｋｙｌは１〜８個のＣ原子のアルキル基、特にはメチルであり、
Ａｌｋｅｎｙｌは２〜７個のＣ原子のアルケニル基、好ましくはビニルまたは１Ｅ−アルケニル、特にはビニルまたは１Ｅ−プロペニルであり、および
Ｒ１２ａは、Ｈ、メチル、エチルまたはｎ−プロピル、特にはメチルである。
【０１１２】
本発明の好ましい実施形態において、本発明によって使用される媒体は、好ましくは、式Ｉのサブ式である式Ｉ−４ａ’Ｉ−４ｂ’およびＩ−４ｄ’の化合物から成る群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１１３】
【化２５】
2010527037.tif 000026
式中、
ｐは、０〜１０、好ましくは１〜７、好ましくは１または２の整数であり、
ｑは、０〜１０、好ましくは０〜３、好ましくは０または１の整数であり、
ｋは、０〜８、好ましくは０〜４、好ましくは０または１の整数であり、および
ｏは、１〜１０、好ましくは１〜５、好ましくは１、２または３の整数である。
【０１１４】
本発明による負の誘電異方性のメソゲン媒体は、特に好ましくは、成分Ａ〜Ｃより大部分が成る。
【０１１５】
本発明によるメソゲン媒体は、更なる添加剤およびキラルドーパントを通常の濃度で含むことができる。これらの更なる構成成分の総濃度は、混合物全体をベースとして０％〜１０％の範囲内、好ましくは０．１％〜６％の範囲内である。これらの個々の化合物の濃度は０．１〜３％の範囲内である。これらの化合物および同様の混合物構成成分の濃度は、混合物の他の構成成分の濃度範囲を特定する際には考慮されない。
【０１１６】
変調媒体は化合物より通常の方法で得られる。有利には、より少量で使用される化合物をより多量で使用される化合物に溶解する。混合操作中の温度が主要な構成成分の透明点よりも高くまで上昇する場合、溶解の完了を容易に観測できる。しかしながら、本発明によって使用される媒体を他の方法、例えば、事前混合物を使用して調製することも可能である。使用できる事前混合物は、他のなかでも、相同化合物および／または共晶混合物である。しかしながら、事前混合物も、それ自身、既に使用可能な変調媒体である。これは、所謂２本ボトルまたはマルチボトルシステムにおける場合である。
【０１１７】
本出願において、他に明言しない限り、以下を適用する。
【０１１８】
誘電的に正の化合物は１．５を超えるΔεを有し、誘電的に中性の化合物は−１．５以上１．５以下の範囲のΔεを有し、誘電的に負の化合物は−１．５未満のΔεを有する。同一の定義を成分および媒体にも適用する。
【０１１９】
そのままでは検討できない化合物および成分の誘電異方性Δεは、１ｋＨｚおよび２０℃において、ホスト混合物中のそれぞれの化合物の１０％溶液の値をそれぞれの化合物の割合が１００％に外挿して決定する。試験混合物の静電容量は、ホメオトロピックエッジ配向を有するセルおよびホモジニアスエッジ配向を有するセルの両者中で決定する。配向層は、ホメオトロピック配向（ε‖）用には日産化学社、日本国製ＳＥ−１２１１、ホモジニアス配向（ε⊥）用には日本合成ゴム社、日本国製ポリイミドＡＬ−１０５４である。２つのセルタイプの相厚は約２０μｍである。測定は、１ｋＨｚの周波数および典型的には０．２Ｖ〜１．０Ｖの有効電圧（ｒｍｓ、二乗平均平方根）を有する矩形波を使用して行う。しかしながら、いずれの場合においても、使用される電圧は、それぞれの場合で検討される混合物の容量閾値より低い。
【０１２０】
ホスト混合物として、誘電的に正の化合物には混合物ＺＬＩ−４７９２を使用し、誘電的に中性ならびに誘電的に負な化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６を使用し、いずれもメルク社、ドイツ国製である。
【０１２１】
本出願において閾電圧との用語は光学的閾値を意味し、１０％の相対コントラスト（Ｖ１０）を示す。中間グレー電圧および飽和電圧は光学的に同様に決定され、それぞれ５０％および９０％の相対コントラストを示す。フレデリックス閾値としても知られる容量閾値（Ｖ０）が示される場合、これは明言される。
【０１２２】
第１の好ましい実施形態において、本発明により使用される媒体は、好ましくは、
−３０％から６０％までの誘電的に中性の成分Ａ、成分Ａは式Ｉの１種類以上の誘電的に中性の化合物を好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成り、
−２０％〜５０％の誘電的に正の成分である成分Ｂ、成分Ｂは式ＩＩの負の誘電異方性を有する１種類以上を好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成り、および
−任意成分であるが好ましくは必須で１０％〜４０％の第２の誘電的に中性の成分である成分Ｃ、成分Ｃは式ＩＩＩを好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成る、
を含む。
【０１２３】
この第１の好ましい実施形態において、本発明により使用される媒体は、好ましくは、４〜７の範囲内の誘電異方性を有する。
【０１２４】
第２の好ましい実施形態において、本発明により使用される媒体は、好ましくは、
−１０％から２０％までの誘電的に中性の成分Ａ、成分Ａは式Ｉの１種類以上の誘電的に中性の化合物を好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成り、
−４０％〜８０％の誘電的に正の成分である成分Ｂ、成分Ｂは式ＩＩの負の誘電異方性を有する１種類以上を好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成り、および
−任意成分であるが好ましくは必須で１０％〜４５％の第２の誘電的に中性の成分である成分Ｃ、成分Ｃは式ＩＩＩを好ましくは含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、最も好ましくは実質的に完全にこれらより成る、
を含む。
【０１２５】
この第２の好ましい実施形態において、本発明により使用される媒体は、好ましくは、７以上の誘電異方性を有する。
【０１２６】
値の示されている範囲は、好ましくは、限界値を含む。
【０１２７】
本出願を通して、他に明言しない限り、以下の定義および条件を適用する。濃度は重量％で与えられ、混合物全体に基づく。温度は摂氏度（℃）で、温度差は摂氏度差（°）で示される。全ての物理的特性は「Ｍｅｒｃｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、１９９７年１１月版、メルク社、ドイツ国で記載される通りに決定され、２０℃の温度で示される。複屈折率としても知られる光学的異方性（Δｎ）は５８９．３ｎｍの波長で決定される。誘電異方性（Δε）は１ｋＨｚの周波数で決定される。２種類の参照材料、即ち、既に上で述べたホスト混合物ＺＬＩ−４７９２と、メルク社、ドイツ国よりも入手可能で良く知られている混合物ＺＬＩ−２２９３との物理的特性を以下の表で与える。
【０１２８】
【表１】
2010527037.tif 000027
複数のみで示されている箇所で代替が可能なリストにおいては、これは単数も意味する。
【０１２９】
詳細には、媒体の組成またはそれらの成分に関して、
−「含む」は、参照している単位、即ち、媒体または成分において、述べられているそれぞれの材料、即ち、成分または化合物の濃度が、好ましくは１０％以上、特に好ましくは２０％以上、非常に特に好ましくは３０％以上であることを意味し、
−「大部分が成る」は、参照している単位における前記材料の濃度が、好ましくは５０％以上、特に好ましくは６０％以上、非常に特に好ましくは７０％以上であることを意味し、および
−「実質的に完全に成る」は、参照している単位における前記材料の濃度が、好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上、非常に特に好ましくは９５％以上であることを意味する。
【０１３０】
誘電的特性、電気光学的特性（例えば、閾電圧）および応答時間は、メルク社、ダルムスタット市、ドイツ国で製造された試験セル中で決定した。Δεを決定するための試験セルは２２μｍの層厚を有し、１．１３ｍ２の面積を有するインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の円形電極および保護導電リングを有していた。ε‖を決定するためのホメオトロピック配向用には、ホメオトロピックに配向するポリイミド配向層を有するセルを使用した。あるいは、レシチン（メルク社）を配向剤として使用することもできる。ε⊥を決定するためのセルは、日本合成ゴム社、日本国製のポリイミドＡＬ−３０４６の配向層を有していた。静電容量は、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社、米国のＨＰ  ４２７４Ａ  ＬＣＲ  Ｍｅｔｅｒを使用し、矩形波および一般に０．３Ｖｒｍｓの有効電圧で測定した。電気光学的検討は白色光で行った。特性電圧は、直交観察で決定した。
【０１３１】
本出願において、高周波数技術および超高周波数技術は、１ＭＨｚ〜１ＴＨｚ、好ましくは０．１ＧＨｚ〜５００ＧＨｚ、好ましくは２ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、特に好ましくは約５ＧＨｚ〜１５０ＧＨｚの範囲内の周波数の用途を表す。
【０１３２】
好ましくは、本発明による電磁放射変調素子中で使用される変調媒体は、一定の温度においてネマチック相に転換されるサイボタクチック相を示す。本発明による電磁放射変調素子は、好ましくは、それぞれの変調媒体のサイボタクチック相からネマチック相への転移温度よりも、０°〜１０°、好ましくは０．１°〜５°、好ましくは０．１°〜２°、最も°好ましくは０．１°〜１°の範囲で高い温度で動作させる。
【０１３３】
好ましくは、本発明による電磁放射変調素子中で使用される変調媒体は、変調素子の動作温度（１つ）または少なくとも１つの動作温度（複数）において、１８ｐＮ以上、好ましくは２０ｐＮ以上、最も好ましくは２５ｐＮ以上の弾性定数ｋ１を有する。
【０１３４】
好ましくは、本発明による電磁放射変調素子中で使用される変調媒体は、変調素子の動作温度（１つ）または少なくとも１つの動作温度（複数）において、１００ｐＮ以上、好ましくは２００ｐＮ以上、最も好ましくは５００ｐＮ以上の弾性定数ｋ３を有する。
【０１３５】
以下の例は、本発明を一切限定することなく、本発明を例示する。しかしながら、以下の例は、典型的に実現可能な特性ならびにそれらの組み合わせを例示する。
【０１３６】
例えば、融点：Ｔ（Ｃ，Ｎ）、スメクチック（Ｓ）からネマチック（Ｎ）相への転移温度：Ｔ（Ｓ，Ｎ）、サイボタクチック（Ｙ）からネマチック（Ｎ）相への転移温度：Ｔ（Ｙ，Ｎ）および透明点：Ｔ（Ｎ，Ｉ）などの全ての温度は摂氏度（℃）で与えられ、温度差は摂氏度（°）で与えられる。
【０１３７】
本発明および特に以下の例において、メソゲン化合物の構造は、頭文字とも呼ばれる略号を用いて与えられる。これらの頭文字において、化学式は、以下の表Ａ〜Ｃを使用して以下の通り略記される。全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１およびＣｌＨ２ｌ＋１、それぞれＣｎＨ２ｎ−１、ＣｍＨ２ｍ−１およびＣｌＨ２ｌ−１は、それぞれｎ個、ｍ個およびｌ個のＣ原子の直鎖状のアルキル、それぞれアルケニル、好ましくは１Ｅ−アルケニルである。表Ａには化合物の核構造の環構造要素に使用されるコードが列記されており、一方、表Ｂには結合基が示されている。表Ｃには、分子の左側それぞれ右側の末端基のコードの意味が列記されている。表Ｄには、それらのそれぞれの略号と共に化合物の構造例が集めて示されている。
【０１３８】
【表２】
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【０１３９】
【表３】
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【０１４０】
【表４】
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【０１４１】
【表５】
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式中、ｎおよびｍはそれぞれ整数を表し、３つの点「．．．」は、この表からの他の略号のためのスペースである。
【０１４２】
以下の表には、それらのそれぞれの略号と共に構造例が与えられている。これらは、略号のための規則の意味を説明するために示されている。それらは、更に、好ましく使用される化合物を説明している。
【０１４３】
【表６】
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【０１４４】
【表７】
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【０１４５】
【表８】
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【０１４６】
【表９】
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【０１４７】
【表１０】
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【０１４８】
【表１１】
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以下の表である表Ｅに、本発明により使用されるメソゲン媒体中で安定剤として使用できる化合物例を集めて示す。
【０１４９】
【表１２】
2010527037.tif 000038
【０１５０】
【表１３】
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【０１５１】
【表１４】
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本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表Ｅの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１５２】
以下の表である表Ｆに、本発明により使用されるメソゲン媒体中でキラルドーパントとして好ましく使用できる化合物例を集めて示す。
【０１５３】
【表１５】
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【０１５４】
【表１６】
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本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表Ｆの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１５５】
本出願によるメソゲン媒体は、上の表の化合物からなる群より選択される、２種類以上、好ましくは４種類以上の化合物を好ましくは含む。
【実施例】
【０１５６】
下に記載される例は、本発明を一切制限することなく本発明を説明する。例は、更に、本発明により達成できる特性および特に特性の組合せを当業者に示唆する。
【０１５７】
＜例１＞
以下の組成の液晶混合物を含み、電圧を印加した際の誘電率の応答を測定することを経て弾性定数ｋ１およびｋ３を決定するための試験セルを調製し、検討する。
【０１５８】
【表１７】
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最初に電圧を０．２〜２０Ｖへ段階的に増加（「上げ」と呼ぶ）し、次いで電圧を２０〜０．２Ｖへ段階的に減少（「下げ」と呼ぶ）して測定することで、セル中において、この混合物を検討する。それは、２種類の明瞭に異なる転移を伴う応答を示す。これらの転移の第２のものは顕著なヒステリシスを有する。以下の表において、これを例示する。
【０１５９】
【表１８】
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【０１６０】
【表１９】
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【０１６１】
【表２０】
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【０１６２】
【表２１】
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【０１６３】
【表２２】
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【０１６４】
【表２３】
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【０１６５】
【表２４】
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【０１６６】
【表２５】
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【０１６７】
【表２６】
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【０１６８】
【表２７】
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【０１６９】
【表２８】
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第２の転移は、応答において顕著なヒステリシスを明瞭に示す。電圧を増加させる際の曲線と電圧を減少させる際の曲線との間の差異は、約２．０Ｖである。これは、ヒステリシスループの幅である。電圧を増加させる際には約９．０Ｖにおいて静電容量の強力な増加が起こる一方で、電圧を減少させる際には、その過程は約７．１Ｖで起こる。電圧増加の際には約９．０Ｖの電圧において始まる第２の転移の勾配は非常に急峻である。よって、アドレス電圧の僅かな増加により、ここで、静電容量の強力な増加へと至る。
【０１７０】
＜例２＞
例１で記載される通りに、以下の組成の液晶混合物を調製および検討する。
【０１７１】
【表２９】
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この例の結果は、例１のものと同様である。
【０１７２】
＜例３＞
例１で記載される通りに、以下の組成の液晶混合物を調製および検討する。
【０１７３】
【表３０】
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この例の結果は、例１のものと同様である。しかしながら、ここでは、第２の転移における応答のヒステリシスは、ここで、例１よりも顕著である。
【０１７４】
＜例４＞
例１で記載される通りに、以下の組成の液晶混合物を調製および検討する。
【０１７５】
【表３１】
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この例の結果を以下の表に示す。それらは例１のものと同様であるが、ここでは、第２の転移における応答のヒステリシスは、例１よりも目立たない。
【０１７６】
【表３２】
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【０１７７】
【表３３】
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【０１７８】
【表３４】
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【０１７９】
【表３５】
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【０１８０】
【表３６】
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【０１８１】
【表３７】
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【０１８２】
【表３８】
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【０１８３】
【表３９】
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【０１８４】
【表４０】
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【０１８５】
【表４１】
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【０１８６】
【表４２】
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【０１８７】
【表４３】
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ここで、電圧を増加させる場合の第２の転移における静電容量の急峻な増加は約５．５Ｖの電圧で起こる一方で、電圧を減少させる場合は、それは約４．９Ｖで起きる、即ち、ここで、ヒステリシスの幅は約１．６Ｖである。
【０１８８】
＜例５＞
例１で記載される通りに、以下の組成の液晶混合物を調製および検討する。
【０１８９】
【表４４】
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この例の結果は、例１のものと同様である。
【国際調査報告】
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