JPH04500284A - 補償フィルムを含有する電気光学系 - Google Patents

補償フィルムを含有する電気光学系

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 補償フィルムを含有する電気光学系 本発明は、少なくとも1枚の駆動が可能な液晶層およびこの駆動が可能な液晶層 の光路差d、Δnを補償するためのデバイスを含有する電気光学系に関する。
光学的に−粘りの相の光路差d、Δnの補償は、たとえばBa1inet−3O Iei I補償器で、行なわれる周知の物理的原則にもとづいている。しかしな がら、岡−の光路差d、Δnを有する、第二の光学的に一軸性の相を、光学的に −@住の相に付加しても、これら二つの相の光学軸は相互に垂直になる。li光 面が第一の相の光学軸に対して45°に傾斜されている線状に漏光された光は、 常光線と異常光線とに分割される。これら二つの相の光学軸は相互に垂直である ことから、第一の相の常光線は第二の相を異常光線として通過し、かつまた第二 の相の常光線は第一の相を異常光線として通過する。第一の相の光路差は、fj 、(ne−no)であり、そして他方で、第二め相の光路差は、d、(no−n 6)であり、その結果として、総距離差はゼロであり、従ってこれら二つの光学 的に一軸性の相よりなる系は複屈折を示さない。
この原則は、遅発補償としても知られており、1981年にTN−表示体で、初 めて提案された(US 4,443,065) 。
この場合には、第二のTl−表示体が補償器として使用され、望ましくない干渉 色か排除される1反対のラセン回転方向を有するが、その他の点で同一の物性を 有する第二の5TII表示体を付加することによって、STN表示体の干渉色を また補償することかできる[K、にajoh、 Y、En60、H,Akats uka、 H,Ohgawaraおよびに、SawadaによるJap、 J。
Appl、Phys、26 (1987) L 1784 ; 310 Dig ast 20巻、1989、論文22.3.22.4.22.5および22.6 ] 、 EC8表示体の場合には、2個のECBセルの組合せが使用され、これ ら2@のセル中の液晶分子は、同一のプレチルトを有し、かつまたスイッチされ た状態で、ホメオトロピック方向に対して同一の角度を有するが、この角度の回 転方向は正反対である。さらにまた、ECB表示体用には、平行配向された、光 学的に負のディスコティック液晶相を使用することも提案されている(OE 3 911620) 。
電気光学系において、補償器として、第二の液晶層(この層は、必ずしも駆動可 能である必要はない)を使用すると、一方で、情報の表示に使用されるまたは補 償のために使用される、液晶層が同一の複屈折の温度依存性を有することから有 利であり、これは広い温度範囲における補償を可能にする。これらの液晶層は両 方ともに、実質的に岡−の分散力を示す、すなわち実質的に同一の複屈折の波長 依存性を示す。しかしながら、他方で、2枚または3枚以上の液晶層を使用する と、生産価格か増大し、生産性が減じられ、かつまた表示体重量は格別に増加す る結果をまねく。
これらの欠点によって、ボッカーボネート、ボ1jビニルアルコールまたはボッ エチレンテレフタレートを基材とする有機哨償フィルムが開発された。しかしな がら、2層または多層め表示体に比較して、このような補償フィルムを備えた電 気光学系は減じられたコントラスト、コントラストの視角に対する高い依存牲お よび格別に狭い作業温度範囲を看する。補償フィルムとLこ;との開の分散力に おける差違によって、カラー表示体は1枚以上の補償フィルムを・必要とする。
さらにまた、1層機′#A償フィルムの製造は、全く複雑であり、かつまた、光 学的に一軸性の特性を得るためには、有機ポリマー物質を正確に二方向に伸張さ せる必要がある。
従って、光11.Δnをm!ifするためのデバイスを含有する電気光学系にお いて、このデバイスが従来、得られている補償相の欠点を有しておらず、かつま たその良好な光学的佐賀の結果として、清報の表示に使用される液晶層のものと 同一の温度依存性および波長依存竺を有り7、かつまた比較的単純て゛、安価に 製造することができるしのである電気光学系に対する要望か依然として存在して いる。
驚くべきことに、ここに、本発明に係る電気光学系を捷供することによってこの 目的を達成することができることが見い出された。
従って、本発明は、少なくとも1枚の駆動可能な液晶層およびこの駆動可能な液 晶層の光路差と、Δnを補償するためのデバイスを含有する蛮人光学系であって 、この補償デバイスか液晶ポリマーを基材とするものであることを特徴とする電 気光学系に間するものである。
この液晶ポリマーは、作業温度範囲において、ネマティック相、スメクティック 相および(tたは)コレステリック相を有することかでき、特にネマティック相 および(または)スメクティック相を有することができる。
液晶ボッマーは好ましくは、> 50℃のガラス転移温度T、を有する1gi層 の光路差と駆動可能な液晶層(1枚または2枚以上)の光路差との比は、好まし くは二であり、特に 液晶ボ゛プマーとしては、式1; (式中、Pはポリマー主鎖単位であり、Spは2価のスペーサー基であり、そし てBは、少なくとも2aの6jl基、「円盤状」基または「板状」基を含有する 有機「棒状」基である)で示されるrM鎖ポリマーを使用すると好ましい。
さらにまた、液晶ポリマーとして、式H:■ (式中、Pはポリマー主鎖S位であり、Spは2価のスペーサー基であり、 Bは、少なくとも2個の6#l= r円盤状」基または1板状j基を含有する有 sr棒状」基であり、そして■は、隅接するポリマーa開の交さ結合重付である )て示される、3次元的に交さ結合されているモノマー単位を含有するエラスト マーを使用すると好ましい。
Bは、好ましくは次式Iで示される基である:R1−(A1−?> n−A2− 12− A’ −m二式中、Pは[またはCNであつ、あるいはR1は炭素原子 1−15個をそれぞれ有する、非置換アルキル基または少なくとも1個のハロゲ ン原子により置換されているアルキル基であり、この基主に存在する1個のCH 2基または隣接していない2個以上のCH2基は、酸素原子および(または)イ オウ原子により、そして(IPするいは) −CO−1−f’1−CO−、−C C−0−1−0−CC−0−5−S−Ca−および(または)−CO−S−およ び(または)−C)l=cH−基により1き換えられていてもよく、 ンおよびzlは、それぞrL相互に独立して、−CO−0−1−O−CO−2− Cト1□CH2−1−CH2−Q−、−0CH2−1−C=C−または単結合で bす、 ^ユ、A2およびA:Iは、それぞれ相互に独立して、1.4−フェニレン基で あり、この基中に存在する1個または2個以上のCH基はまた、窒素により1き 換えられていてらよく、あるいはA1、A2およびA3は、それぞれ相互に独立 して、1,4−シクロヘキシレン基であり、この基中に存在する1@のCH2基 または@接していない2個のCH2基はまた、酸素および(または)イオウによ り置き換えられていてもよく、あるいはAI、A2およびAIは、それぞれ相互 に独立して、1,4−シクロヘキセニレン基、1.4−ビシクロ[2,2,23 オクチレン基、1,4−ピペリジンジイル基、2,6−ナフタレンジイル基、2 ,6−ゾカヒドロナフタレンジイル基、または2.6− (1,2,3,4−テ トラヒドロ)十フタレンジイル基であり、これらの基はいずれも、非置換である か、あるいは置換基として、1gまたは2個以上のハロゲン、ニトリルおよび( または)l〜4炭素数めアルキルを有し、そして nは、0.1.2または3であるコ。
Bは、特に好ましくは式1において、R1,7+およびZ2、A1、A2および A3、ならびにnが上記の意味を有するが、n=1、A”=A2−^”=Phe  、 22=00Cおよびzl−単結合である場合には、PはOCH3ではない 基である。
Spは、好ましくは炭素原子1〜2C個を有するアルキレン基であり、この基中 に存在する1個のCH,基または隣接していない2個以上のCH2基はまた。 
−O−、−5−5−〇〇−1−O−CO−2−5−CO−1−0−COC−、− CO−3−1−CO−O−5−CH−ハロゲン、−C!(CN−、、−C1(= CI(−および−C=C−により置き換えられていてもよい、特に好ましくは、 Spは1前に特記されている!味を有するが、ただしB = −Phe−CCQ −Pha−Phe−OCH3である場合には、spは−COO−fCH2)z− 0−ではない。
ECB原則にもとづく電気光学系またはねじれネマティ・ツクセルの原則にもと づくものであって、ねじれ角βか好ましくはπ/4〜3πである;気光学系はま た、好ましい。
本発明はまた、駆動可能ft液晶層の光pI差d、Δnを補償するため力デバイ スの製造方法に間するものであり、このデバイスは請求の範囲第1項〜第6項の うちの少なくとも一項に記載の液晶ポリマーを基材とするものであって、この方 法は、電場または磁場の印加によって、あるいはガラス転移温度以上の機械的応 力によって、液晶ポリマーを軸方力に配力させ、この液晶ボ′ツマ−をそのガラ ス転移温度より低い温度に冷却することによって、この配向を凍結させることを 特徴とする方法である。
本発明はさらにまた、請求の範囲第1項〜第6項のうちの少なくとも一項に記載 の液晶ポリマーを、駆動可能な液晶層の光路差を補償するための電気光学系にお いて使用することに間する。
本発明に係る電気光学系は、少なくとも1校の駆動可能な液晶層を含有しており 、いずれの場合にも、この暦は、標準構造に従い、フレームとともにセルを形成 している、2枚の両平行支持板開に配置されている。この支持板の内側には、こ の支持板の上に配置されている配向層を有する@極層を配置する。ここで、「標 準構造」の用託は、広く解釈されるべきであり、変更および修正をいずれも包含 する。しかしながら、1枚または2枚の駆動可能な液晶層、特に1枚だ(プの駆 動可能な液晶層を使用すると好ましい、 駆動可能な液晶層X1枚または2枚以王)の光路差d、Δnを補償するためには 、一般に薄いフィルムの形態である液晶ポリマーを基材とするデバイスを、この 液晶層(または、これらの液晶層)に平行に配置する。原則的に、2種の興なる タイプの液晶ボッマーに分類することができる。側鎖ボ゛Jマーの場合には、メ ソーゲン性モノマーは巨大分子のボ゛、Jマー主鎖に、一般に柔軟な中間区分( スペーサー)を経て結合させる。一方、主鎖ポリマーの場合には、メソーゲン性 モノマーは、多少とも剛直な主鎖に、柔軟なスペーサー、屈曲性モノマー、分岐 性モノマーまたはその他の中間基を軽て結合させることができる。開方の場合に おいて、ポリマー主鎖はさらに、3次元的に交さ結合させることができ、この場 合には、液晶エラストマーが生成される。
液晶ポリマーの特徴は、多数の相転移温度により確認することができ、この相転 移温度は通常、DSC走査(Dl−fferential ScannirgC alOr+netry )またはDTA走査(Dlf?erentjal Ti ernal AnalpSIS )で看取することができる。中でも、ガラス転 移温度は最も重要て゛あり、この温度以下の温度で、長距離結合か凍結され、そ して液晶ポリマーは無定形ガラスに変形される。しかし7ながら、液晶ポリマー 、特に側鎖ポリマーおよびエラストマーをガラス転移温度TO以上の温度に加熱 した場合には、これらは5機械的応力の作用によって、および(、または)電場 の作用によって、および(または)磁場の作中によって軸方向に配向させること ができる。このポリマーを次いで、スイッチオン状態の場め下に冷却させるか、 あるいはtI!i法的応力を維持しながら冷却させると、この配向は完全のまま 残され、−a性め、または双軸性でさえあるポリマーが得られる(F、P、es setおよびH,Fin−keiiar+r+によるP01y=、Bull、7 5 (1986) 349 ; F、He5sel、R,P、Herrおよび) 1. F 1nkelfannによる MakrOIIO:、CFlell 1 88(1987)7597> 、DSCまたはDTAによるガラス転移温度の正 確な実験的測定方法は、たとえばGM−754として、11S NBSによって 頒布されている P、 D、 JaIl、O,Menis、ICTA Cert ificateにE載されている。
液晶ポリマーは、一般に駆動可能な液晶層の境界を形成している支持板上に、薄 いフィルムの形態で配!する。
このフィルムの上には、機械的保護として、もう1枚の支持板を配置することが できる。複数枚の駆動可能な液晶層を使用する場合には、こめ播償フィルムはま た 2種の異なる層と組合されている支持板フに配置することもでき、そしてこ れらを相互に結合させることもできる。
このフィルムは、支持板を設置する前にまたは設置した後に、軸方向に配向させ ることができる。ガラス転移温K T、以下における長距離秩序形成によって、 このような液晶ポリマーは、多くの場合に、大きい光学異方性Δnを有し、その 結果として、光路差の補償に薄いフィルムを使用することが可能になり、この光 学系の透明度は増大される。
光学異方性は、ガラス転移温度において突然に変化するので、液晶ボ′ツマー系 補償フィルムの作業範囲は一般に、T〈丁。に制限される。好ましくは、そのガ ラス転移温1iT。が50℃またはそれ以上である液晶ポリマーを使用する。
液晶ポリマーとしては、式1: (式中、Spおよび巳は前記の意味を有する)で示される側鎖ポリマーを使用す ると好ましい。
さらにまた、液晶ポリマーとして、式■:(式中、p、、sp、BおよびVは前 記の意味を有する)で示される3次元交さ結合されているモノマー単位を含有す るエラストマーを使用すると好ましい。
液晶側鎖ポリマーおよびエラストマーは、文献(たとえば、○C!anによるP r!ncl;las Of POIyI!6r+ZatlOn、HCGraW  t(ill、N6w York市などの標準的学術書)に記載されているような 、それ自体知られている重合方法によって2特に既知であって、当該反応に週す る反応条件の下に5製違する。この製造方法において、それ自体既知て?〉るか 、ここではさらに詳細に記載さnていない変法を使用することもできる。
液晶側鎖ポリマーの場合には、一方で、メソーゲン性基をすでに含有しているモ ノマーを、あるいはモノマーとコモノマーとを重合させることができ、この場合 にはさらにまた、鎖延長反応(たとえば、遊離基重合またはイオン重合)と段階 的成長反応(たとえば重縮合または重付加)とを区別することもできる。他方で 、引続く、いノ〕ゆるポリマー類似反応によって、すでに存在しているポリマー 鎖に、メソーゲン性基を付加することらできる。
液晶エラストマーはまた、液晶1鎚ポリマーまたは液晶側鎖ポリマーカどちらか め3次元交さ結合によって得ることかできる。′−かしながら、測鎖ポリマーを 使用すると好ましい。この場合には 2個または3個以上の反応性部位を含有す る分子を有する交さ結合剤を、一般に添加する。
さらにまた、エラストマーは、モノマーおよび(または)オリゴマーの重合によ って製造することかでき、これらの低分子量化合物はその分子中に2個より多い 結合部位を有するものである0分子か2個のC−C二重結合を含有すると特に好 ましいが、C−C二重結合および1個または2個以上のヒドロキシル基および( または)カルボニル基および(または)その他の重合できる基を含有する分子も また、使用することができる。ジビニル化合物、ジアクリロイル1111き物お よびとニルアク;コイル化合物は、非常に特別に好ましい、C−C二重結合を含 有していない低分子量化合物もまた、好ましく使用することかできる。
これらの低分子量化合物は、好ましくは液晶であり、そして(または)メソーゲ ン性基をすでに含有している。
しかしながら、ポリマー・類似反応によってエラストマーを合成した後に、この ポリマーにメソーゲン性基を結合させることもできる(たとえば、グラフト反応 、OE3.817,088.3,811.3349照)。
低分子量化合物からのエラストマーの合成が、多くの場合に有利であり、特にこ の場合には、たとえば重合温度などの合成温度を変えることによって、光学異方 性Δnを、簡単な方法で、成る範囲内で変えることかでき、これか、補償フィル ムの光路差と液晶の光路差とを適合させることを簡単なものにすることは明らか である。
液晶側鎖ポリマーおよび液晶エラストマーは、好ましくは、OE3,817.口 88、OE 3,8r1,334およびOE 3,621,581に記載されて いる方法などの方法により製造する。
成る柔軟性を有する鎖を含有するポリマーはいずれも、原則的にボ゛ツマー幹鎖 −(−P−)−として適している。これらは、線状の、分枝鎖状の、または環状 のポリマー頭であることができる1重合の程度は通常、少なくとも1Cであり、 好ましくは20〜1COである。しかしながら、3〜15個、特に4〜7個のモ ノマー単位を含有するオリゴマーもまた、遇している。
好適には、C−C主鎖を含有するポリマー、特にボ1ノアクリレート類、ポリメ タアクリレート類、ポリ−α−ハロアクリレート類、ポリ−α−シアノアクリレ ート類、ポリアクリルアミド類、ポリ−アクリロニトリル類またはポリメチレン マロ太−ト類を使用する。さらにまた、その主鎖中にベテロ原子を含有するポリ マー、たとえばポリエーテル類、ポリエステル票、ポリアミド類、ポリ、イミド 3またはポリウレタン類あるいは時にポリシロキサン額もまた、好ましい、−3 p−8= −coo−(CH2)2−0−Phe−COO−pHe−Phe−O CH3ノ4合には、ポリマー幹鎖として、メタアクリレートは一般に、あまり好 ましくない。
炭素頃子】〜20個を含有する直鎖状まフ′バ虚分枝鎖状めアルキレン基であり 、この基中に存在する1個のCH2基または(接していない2個以上のCH2基 がまな、−〇−1−8−、−CO−2−0−CO−−S−GO−2−0−COO −、−CQ−8−1−CO−0−5−CH−ハロゲン・、−CHCN−1−ct +=cH−および−CミC−によって1き換えられていてもよい基は、スペーサ ーとして特に遍している。
スペーサーとじては、たとえば下記め基が適当て゛ある:エチレン、プロピレン 、ブチレン、ベンチレン、ヘキシレン、オクチレン、ブチレン、ウンデシレン、 ドデシレン、オクタブチレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレ ン、エチレンチオエチレン、エチレン−N−メチルイミノエチレンまたは1−メ チルアルキレン。
交さ結合剤め例としては、イオウ、ヘキサメチレンテトラミン、バラホルムアル デヒド、酸化アニン、スチレン、ジビニルベンゼン、ジアルキルアルコール、ア ミン類 脂肪酸アミド類、オリゴアルケン順、オリゴスルフィ)<類およびジイ ソシアネート類があげられる。これらの例は、SpおよびPに関して引用されて いるものと同様に、本発明を説明するためのものであり61本発明を制限しよう とするものではない。
基Bとしては、「円盤状」メソーゲン性基および特に、ディスコティック基が好 ましい、スペーサーの柔軟性が適当である場合には、これらの基はしばしば、そ れら自体が自発的に、すなわち外部の場にさらされなくても、T、以上で5相互 に平行に整列する。−例として、多敷めディスコティック液晶化合物をあげるこ とができるが、この例は本発明を説明しようとするためのもめであって、本発明 を#I限するものではない: (1)f4換ベンゼン: +2) 2,3,6,7.1011 6置換ト1.Jフェニル3:+3) 2, 3,7,8,12.*3−6 ff換トルキセン票またはそれらの酸化開族: (4) C2,3,5,6,7−6置換アントラキノン類:(5)置換されてい る#ll棒体 :6〕テトラアソールビビラニ1ノデイウム:(7)ポルフィリン誘導#: 上記各式において、Rは、それぞれ相互に独立して、3゜個までの炭素原子を有 するアルキル基であり、この基中に存在する1個または2個以上のCH2基はま た、2個の酸素原子が相互に1接に結合しないものとして、−〇−5い。
化合物(1) 、+2) 、(3)および(4)は好ましいが、特に、化合物( 1) 、+2)および(3)は好ましい、さらにまた、ディスコティック液晶化 合物において、その分子中に存在する少なくとも1個の一〇H2−基が、全ての 基Rにおいて、1,4−フェニレン基で置き換えられている化合物は特に好まし い。
さらにまた、Bは好ましくは、rm状」の、または1板状−のメソーゲン性基で ある。
棒状メソーゲン性基の例としては、充分に柔軟なスペーサーによって、ポリマー 鎖に結合しているネマティ・ツク基をあげることかできる。このネマティック基 は次いで、分子の長軸の周囲に回転させることができ、従って円柱状対称を有す るようにすることかて゛きる。
他方で、このネマティック基の回転が剛直スペーサー基によって垂直に抑圧さt しると、板状めメソーゲン1基が得られる。しかしながら、板状形状を有するそ の他の基を使用することもできる。板状のメソーゲン性基を含有する液晶ポリマ ーでは、その分子め長軸を平行に配フさせることができるばかりでなく、またさ らに、配向性長距離秩序形成を横軸に対して整列させることもできる。
このような液晶ポリマーは、双軸憔ネマティックと称される。
特に好ましくは、Bは下記の式Iで示される基である:Ri−jA”−Zコ)n −A2−22−A5− m(式中、R1、R2、Aコ、A2、A3.71、Z2 およびnは、前記の意味を有する)。
式1には、付属式■1〜I4で示される2核状、3核状、4核状および5核状の 基が含まれる:R’ −A’−Z2−A”J 1 R1−A’−7’ −A’−22−A3 III 2R1−Aニー71 Jコー 7コ −A2− Z2−A3 1[3R’ −A” Z’ −A” 21−Al −71−62−72−八3 1[[4式1で示されるメソーゲン性基において、 R1は好ましくは、非1換のアルキル基またはアルケニル基、あるいは少なくと も1個のハロゲン原子で置換されているアルキル基またはアルケニル基であり、 これらの基中に存在する1個のCH2基または閘接していない2個のCI’12 基は、酸素原子により、そして(または)−0−CO−5−CO−0−およびく まなは)−0−CO−0−基により、置き換えられていてもよい。
ハロゲンは、好ましくはトまたはC9である。
さらにまた、式■で示されるこれらのメソーゲン性基において、R1は好ましく はCN、[またはC1である。
R1がアルキル基またはアルコキシ基である場合には2この基は直鎖状または分 枝原状であることかできる。好二しくは、R:は、Ia状であり、炭素原子2, 3.4.5.6.7または8個を有し、従って好ましくは、エチル、プロピル、 ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブ l−キシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシであり、さら にまたメチル、ノニル、デジル、ウンデシル、ドデシル、1−リゾシル、テトラ デシル、ペンタデシル、メトキシ、ツノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコ キシ、ト°ノデコキシまたはテトラデシルシである。
オキサアルキルは、好ましくは直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル )、2−オキサブチル(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メ トキシエチル]、2−53−または4−オキサペンチル、2−13−1、七また は5−オキサヘキシル、2−13−24〜.5−または6−オギサヘプ千ル、2 −13−14−15−26−または7−オキサオクチル、2−13−54−15 〜5−17−または8−オキサノニル、2−53−14−15−56−17−1 8−または9−オキサデシルである。
R1かアルケニル基である場合には、この基は直H状または分枝鎖状て′あるこ とかできる。好ましくは、このR1は、直鎖状であり、炭素原子2 、 i Q 個を有する。従って、R1は、特にビニル、1−プロペニルまたは2−プロペニ ル、1−ブテニル、2−ブテニルまたは3−ブテニル、1−12−13−または 4−ペンテニル、1−22−13−14−またはヲーへキセニル、j−12−5 3−54−15−または6−へブテニル、1−22−13−14−15−26− または7−オクテニル、1−12−13−54−15−16−57−または8− ノネニル、1−52−53−24−15−26−57−18−または9−デセニ ルである。
分校原状側鎖基R1を含有する、式■で示されるメソーゲン性基は、場合により 、コモノマーとして重要であることができ、これは、たとえば結晶化傾向の減少 によって、あるいは液晶ポリマーのねじれ構造の生成に、重要である。このタイ プの分校S状基は一般に、多くても1個の領分技を有する。好適な分校鎖状基R sは、イソプロピル、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、イソブチル(=2 −メチルプロピル)、2−メチルブチル、イソペンチル(=3−メチルブチル) 、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピ ルペンチル、2−オクチル、イソプロポキシ、2−メチルオクトキシ、2−メチ ルブトキシ、3−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキ シ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2− オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキ シル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メチルオクトキシ、6−メ チルオクタノイルオキシ、5−メチルへブチルオキシカルボニル、2−メチルブ チリルオキシ、3−メチルバレリルオキシ、4−メチルベキす、ノイルオキシ、 2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチツルオキシ、2− クロロ−4−メチルバレリルオキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、 2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサヘキシルである。
2核状、3核状および4核状のメソーゲン性基が好ましい、さらにまた、これら の基において、多くて61個の1.4−ビシクロ〔2,2,23オクチレン基、 1,4−ピペリジンジイル基または2.6− (1,2,3,4−テトラヒドロ )ナフタレンジイル基を有する基は好ましい。
5核状のメソーゲン性基において、z2は好ましくは、単結合または−C)12 cH2−である。
式Iにおいて2へテロ環状基を含有するメソーゲン性基の中では、2,5−ピリ ジンジイル基、2,5−ビリタジンジイル基、2.5−と11ミジンジイル基ま たは1,4−ビベ1,1ジンジイル基を含有する基か特に好ましい。
式11.弐′li2および式I3で示される特に好ましいメソーゲン性基の中で 、むしろ小さい基を以下にあげる。
この基にズして、簡潔にするために、CVCは1.4−シクロへキシレジ基であ り、DiOは2,5−ジオキサンジイル基であり、Cyは1.4−シクロヘキシ レン基において、その基中に存在する1個のCH,基または濁接していない2個 のCH2基がまた、−〇−により1き換えられていてもよい基であり、 Phe は1.4−フェニレン基であり、この基中に存在する1個または2個以上のCH 基はまた、窒素により置き換えられていてもよ(、PheXは、置換基として、 1個または2個のF、C1lおよび(まなは) C)l:lを有する1、4−7 エニレン基であり、8!は1.4−ビシクロE2.2.23オクチル基であり、 Pipは1.4−ピペリジ〉・ジイル基であり、そしてNapは2,6−ゾカー 、2,6−テトラヒドロナフタレンジイル基または2,6−ナフタレンジイル基 である。
付属式■1で示されるメソーゲン性基の中で、特に好ましい基は下記の付属式1 [i 1−1〜m1−8で示される基である: R1−CVC−12−CN・C−11i 1−IR”−Phe−Z2−Pha− ’1.1−2R’−Phe−22−PheX−11Z 1−3R1−Phe−1 ’−CyC−ii 1−4R1−Cyc−Z’−Pha−m 1−5F!’−P he−22−PheX−1l−6R’ −Cyc−1’−PheX−工1−IR 1−PheX−72−Phe−!If 1−8付属式■1−1〜11−8で示さ れる化合物において、Rは、極めて特別に好ましいものとして、炭素原子1−1 3個をそれぞれ有するアルギル基またはアルケニル基、さらにまた、アルコキシ 基またはアルカノイルオギシ基である。さらにまた、これらめ化合物において、 12は、極めて特別に好ましいものとして、エステル基c (−co−o−また は−IJ−CO−) 、−CH2L;A2− *たは単結合である。
付属式I2て示されるメソーゲン性基の中の特に好ましい基は、下記の付属弐工 2−1〜m 2−16で示される基である: R’−Pha−Z’−P’5e−1’−叶e−■2−IR’−Pheχ−21− Phe−2’−Phe−r: 2−2RコーP:、e−2ニーP:’、e−1’ −PheX−m2−3R1−C〜・C−ZコーCyc−72−Cys−[12− 48コ −〇yc−2’−Phe−2’ −Phe−12−5R’ −Cyc− Z’−CB−22−Phe−@ 2−6R’ −CyC−2”−Cyc−7’  −D ic−7I 2−7R” −Cyc−2’−Phe−22−PheX−I II 2−8RニーCyc−2’−Cyc−72−PheX−1’ 2−9R1 −Bi−Cyc−72−Cyc−■2−1OR’−Nap−2コーCyc−72 −Phe−jlj 2−’+1ax−cy−zコーPhe−Z’−Phe−I[ [2−12Rコ −Dio−21−CyC(2−Cyc−■ 2−13Rコ − Phe−2’−Cyq−Z2−Cyc−III 2−14R’ −Cyc−2’ −Phe−22−CyC−工2−15R’ −Cyr、−11−PheX−2’ −Cyc−IJi 2−t6付付属式2−1〜I 2−16で示される化合物に おいて、その分子中に1,4−フェニレン基を含有しており、こめ基中に存在す る1個または2個のCH2基が窒素により置き換えられている化合物の中では、 2,5−ピリジンジイル基または2,5−ビ゛2Jミジンジイル基を含有する化 合物が特に好ましい。
付属式I3で示されるメソーゲン性基の中で、特に好ましい基は、下記め付属式 ■3−1〜l3−19で示される基である: R” −Phe−2’−Phe−7’ −Phe−2′2− Phe−m 3− IRl −Cyc−Zl−Cyr、−11−Cyc−22−Cyc−m 3−2 8’−Cyc−2コー Phe−7’ −Phe−22−Phe−Tl 3−3 R1−Cyc4コーCyc−Zl−Phe−22−Phe−753−48” − CyC4ニー Cyc−2’ −Cyc−22−Phe−III 3−5R’− CyC−7!−Phe−21−Phe−Cyc−If 3−6Rコ −C’1t C−23−〇yc−Z’ −Phe−Cyc−1[3−7RコーCyc−2’− Pie−7’ −Cyc−72−Cyc−m 3−8RコーPhe−11−Cy c−11−Cyc−12−Cyc−1[3−9R1−Phe−2ニーPhe−7 ’−Cyc−2’−Cyc−A3−1OR’ −Phe−2”−Phe−21− Phe−22−PhaX−m 3−11R’ −Cyc−Z)−Cyc−2’− 1)heX−22−Phe−@ 3−12RコーCyc−Z’−Cyc−2’  −Phe−2’−PheX−11,3−13R1−Cyc−11−PheX−Z ”−PheJQ−Cyc−1[3−14R’ −C7C−P−Phe−1’−P heX42−CyC−1[[3−15RコーPheX−Z’ −Phe−Z”− Cyc−72−Cyc−@ 3−168’ −D 1O−2’−C’、Ic−、 ?’ −Cyc−1’−Cy”C−III 3−17R’−CycJ’−CyC −71−Cy−72−Phe−m 3−j8R’−Cyc−2’−Pip−Zコ ーPhe−72−phe−IIX 3−19付属式■3−1〜lit 319で 示される化合物において、2個の基11基のうらめ少なくとも1@またはz2は 、極めて特別に好ましいもめとして、単結合である。
本発明の電気光学系の駆動可能な液晶層は、好ましくは1971年に初めて開示 されたECB原則にもとづくものである( M、 F、5chieckelおよ びに、 FaFlrenSCFlOilによるDefOr*ai:On 0fn elRajlc l!QLIltj CrYSiaiS W!itT Ver− (:Cal 0rlenrallOn In electrical flel (jS″、Apill。
Phys、1ett、19 (1971) 、3912) 、さらにまた、引続 いて、J、F、Kahr+による刊行物(Appl、Phys、Lett、 2 0 (1972)、1193) 、G、Labr;h+eおよびJ、Rober tによる[J、AODl、Phys。
か発表された。
これらの電気光学系において、駆動可能な液晶層(1板または2枚以上)に使用 される木マティ・ツク液晶は、負グ)誘;異方性Δεを有し、その結果として、 この液晶分子は、電圧をEO加すると、ホメオトロピック配向からチルトされた プラナ−配力に変換されるものである。
さらにまた、本発明に係る電気光学系の駆動可能な液晶層(1枚または2枚以上 )は、好ましくはねじれネマティンクセルめ原則にもとづくものである0、二の 4会には、「ねじれネマ子イ・・rクセル」の用語は、広く解釈されるべきであ り、約π/4めねじれ角を有する標準TNセル(M、 5chadtおよびW、 He1friciによるAppl、Phys、 Lett。
18 (1971) 127)およびまた、π/4〜3πであるねじれ角を有す るさらに適度のねじれセルの両方を包含する。
このようなさらに適度のねじれセルは、たとえば下記の刊行物に記載されている : EP O,137,216Bl 、DE 3,423,993 AI 、EP  O,09g、070A2、M、5chacltおよびF、Leenhouts  ニよる17th WorkingCOnfe!renCe On Liquid  Crystals +rreiburg (8−10,04゜87)、に、に aWasak i等によるSiD 87 Dii+est 391 f20.6 )、M、5chadtおよびF、1.eenhou↑SによるSTD 87 D iCle!St 372(20,1)、に、にatoh等によるJapanes e Journal of Appli−ad Physics、 Vol、2 6、No、 11、+1784−i、 1786 (1987)、F、 Lee nhcuts等によるA;1i)1.Pli)S、Lett、 50 (21)  、1j68(*987) 、、 H,A、vai SprangおよびH,G 、 KoopmanによるJ。
Appt、Phys、62 (5) 、1734 (1987) 、、 T1. 5chefferおよびJ、NehringによるA1111]1.l1hVS 、Lett、 A5 (10) −1021(1984) 、M、5chacf tおよびF、 Leer+hcutsによる Al)111 。
Phys、Lett、Q (5) 、 236 f1987)、E、 P、 R ayr、esニよるHcl、Cryst、 Lig、Cryst、Leitar s、 Val、4 (1) 、1−8頁(*986) 、 C,M、Water S等によるPr0C,SOC,Tnf、O+Sp。
(New York) !1985) (3rd Ir+terri、Disp lay C(inference。
にGbe、ja;1ian)、ドイツ■公開特許出頭公1.3.503.259 、T1.5chefferおよびJ、NehringによるAppt、Phys 、Lett。
^C11)1.PhYs、Leji、50 (1987) 、 236 。
液晶ポリマーは、ポリマーを電場および(または)磁場にさらすことによって、 あるいはガラス転移温度以上め機械的応力を加えることによって、軸方向に配向 させることができ、こnによって、メソーゲン性基を配向させることができる。
この方法で誘発された配向は、カラス転移温度以下で機械的応力を維持しながら 、あるいは場をスイッチオン状態にして、ポリマーを冷却させることによって、 凍結させることができる。この配向は次いで #jまたは機械的応力を止めた後 でさえも、安定のままとどまる。たとえは、5iibaev等は、ガラス転移温 度以上め交流電場における液晶側鎖ポリマーの双極性配向を開示している(νp 、5hrbaev等によるPo1yier Coimu−r+it:atiOr +s 24 (1983) 、364)、 5chjtzle等は、液晶エラス トマーフィルムを、伸猥応力の適用によって、カラス転移温度以上で軸方向に配 向させることができるものと述べている( J、5chj tzleおよびH, F !nkel1mannによるMol。
Cryst、Liq、Cryst、 ±(*987) 、 86) 、本明細書 に記載されている。液晶ポリマー擢償フィルムの配向方法は、本発明を例によっ て説明しようとするためだけのものであり、本発明をいかなる方法でも制限しよ うとするしのではない。
本発明に係る補償フィルムの特定の形態、すなわちポリマーのタイプ、メソーゲ ン性基および配向のタイプの選択は特定め用途に応じて、変えることができ、ま た最適にすることができる。たとえば、発動可能な液晶層がTNセルまたはST Nセルであり、このセル中の液晶分子が、駆動されていない状態でねじられてお り、基板に対して、多少とも垂直に、駆動された状ζで配置されている場合には 、その光路差か、この補償フィルムによって スイッチ−オフ′$、態で主とし て補償されるか、またはスイッチ−オン状態で土として補償されるかか、ズ別さ れなければならない。
光路差が、特にスイッチ−オフ状態でtk週に補償されるべき場合には、この補 償フィルムは、好ましくは弐■で示されるメソーゲン性基を有し、かつまたネマ ティック相、スメクティック相またはコレステリック相、特にネマティック相ま たはスメクティヅク相を有する。側鎖ポリマーまたはエラストマーを基材とする ものにする。
この補償フィルムは、たとえば駆動可能な液晶層(1枚または2枚以上)の上方 基板上で、補償フィルムの光学軸と液晶層の光学軸とが、駆動されていない状態 で、相互に垂直であるように、配向させそして配置する。しかしながら、たとえ ば液晶補償層がコレステリック構造を有し、この構造における液晶層のラセンの 回転方向が補償層におけるラセンの回転方向の反対て゛あり、ぞして液晶層の分 子と補償層のメソーゲン基とが共通の基板において相互に実質的に垂直であるこ ともできる。
他方て゛、たとえばスイッチ−オン状態における視角に対するコントラストの依 存性を確実に小さくするために、特にスイ・ンチーオン状態でその光R差を補償 すべき場合には、この補償層には、特にディスコティックメソーゲン性基を特に 含有する側鎖ポリマーまたはエラストマーを基材として使用する。この場合には 、これらの円磐状メソーゲン性基は、基板表面に対して実質的に平行に、すなわ ち印加される電場に対して垂直に配置する。
本発明に係る補償フィルムを、別の発明的助力を要することなく、本発明の記載 の範囲内の特定の目的に対して最適にし、かつまた適合させることは、当業者が いずれの時点でも行なうことができることである。
駆動可能な液晶層の光路差d、Δnを補償するために、本発明に係る電気光学系 に使用されるデバイスは、慣用のデバイスに比較して格別に優れている。
以下に示す例は本発明を説明するためのものであり、本発明を制限するものでは ない、特定されているスペーサーの長さに係る数値nは、スペーサー→CH2q  のn数である。モノマー比はモル%で示す。
例 1 使用エラストマー。
モノマー 比 ポリマー・#饋: ポリメタアクリレートスペーサーの長さ: 6 50μmの厚さを有するフィルムは、交さ結合されているポリマーから、J、  SChM jZ IeおよびH,F 1ike 1iannニよるMoi、Cr yst、 Liq、Cryst、 14ヱ(1987)、85に従い調製し、こ のフィルムを次いで、80℃の温度に力H%し、次いで一軸性に伸張する。Il 械的応力の下に室温まで冷却させることによってこの顕微鏡的配向を凍結させる 。この配向は、フィルムの強力な複屈折によって証明される。複屈折は、5el e;t Babinet補償器で測定することができるC L、R,G、Tre lOar、”The Physics of Ru!Jer Elasti−C !j7” +C1aVelndOn Press 、 0XfOrj、 197 5) 。
このフィルムは、632 nmの波長において、0.12の複屈折を示す。
使用エラストマー: モノマー ポリマー幹Ia: ポリメタアク゛Jレートスペーサーの長さ: 2 50μmの厚さを有するフィルムを、このボッマーから調製する。こめフィルム を次いで、2個の反対に回転するロールによって、加圧する。これにより、7μ tの厚さを有するフィルムが得られる。
フィルムを60℃で一帖ケに伸張し、次いで機械的応力の下に冷却すると、 c 、gsの光学遅発を有する透明な一動性に伸張されたフィルムか得られる。この フィルムの反射係数の分散度は、214−2293 (E、MERCK 、0a ristad; 製)などの3TN用連用の代表的液晶混合物のものと均等であ る。
市場で入手することかできるフィルム(たとえは、5LIIH!1o10CFl eIIICa1社およびN1tto Dlko社のフィルム)の代りに、本発明 に係るフィルムを使用すると、改良された透過性を有する電気光学系が得られる 。
国際調査報告 国際v4査報告 EP 9000897 S^ 37529

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.少なくとも1枚の駆動可能な液晶層およびこの駆動可能な液晶層の光路差d .Δnを補償するためのデバイスを含有する電気光学系であって、この補償デバ イスが液晶ポリマーを基材とするものであることを特徴とする電気光学系。 2.液晶ポリマーが>50℃のガラス転移温度Toを有することを特徴とする、 請求項1に記載の電気光学系。 3.液晶ポリマーとして、式I: ▲数式、化学式、表等があります▼I (式中、Pはポリマー主鎖単位であり、Spは2価のスペーサー基であり、そし てBは、少なくとも2個の、6員基、「円盤状」基または「板状」基を含有する 、「棒状」有機基である)で示されるモノマー単位を含有する側鎖ポリマーを使 用することを特徴とする、請求項1または2のうちの少なくとも一項に記載の電 気光学系。 液晶ポリマーとして、式II: ▲数式、化学式、表等があります▼II(式中、Pはポリマー主鎖単位であり、 Spは2価のスペーサー基であり、 Bは少なくとも2個の6員器、「円盤状」基または「板状」基を含有する「棒状 」有機基で在り、そしてVは2個の隣接するポリマー鎖間の交さ結合単位である ) で示される、3次元的に交さ結合されているモノマー単位を含有するエラストマ ーを使用することを特徴とする、請求項1または2のうちの少なくとも一項に記 載の電気光字系。 5.Bが、式III: R1−(A1−Z1)n−A2−Z2−A3− III(式中、R3はFまたは CNであり、あるいはR1は炭素原子1〜15個をそれぞれ有する、非置換のア ルキル基または少なくとも1個のハロゲン原子により置換されているアルキル基 であり、これらの基中に存在する1個のCH2基または隣接していない2個以上 のCH2基は酸素原子および(または)イオウ原子により、および(または)− CO−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−CO−、およ び(または)−CO−S−および(または)−CH=CH−基により置き換えら れていてもよく、 Z3およびZ2は、それぞれ相互に独立して、−CO−O−、−O−CO−、− CH2CF2−、−CH2−O−、−OCH2−、−C≡C−または単結合であ り、 A1、A2およびA3はそれぞれ相互に独立して、1,4−フェニレン基であり 、この基中に存在する1個または2個以上のCH基はまた、窒素により置き換え られていてもよく、あるいはA1、A2およびA3は、それぞれ相互に独立して 、1,4−シクロヘキシレン基であり、この基中に存在する1個のCH2基また は隣接していない2個のCH2基はまた、酸素および(または)イオウにより置 き換えられていてもよく、あるいはA1、A2およびA3はそれぞれ相互に独立 して、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチ レン基、1,4−ピペリジンジイル基、2,6−ナフタレンジイル基、2,6− デカヒドロナフタレンジイル基または2,6−(1,2,3,4−テトラヒドロ )ナフタレンジイル基であり、これらの基はいずれも、非置換であるか、あるい は置換基として、1個または2個以上の、ハロゲン、ニトリルおよび(または) 1〜4−炭素数のアルキルを有しており、そして nは、0、1、2または3である) で示される基であることを特徴とする、請求項3または4のうちの少なくとも一 項に記載の電気光学系。 6.Spが炭素原子1〜20個を有するアルキレン基(この基中に存在する1個 のCH2基または隣接していない2個以上のCH2差はまた、−O−、−S−、 −CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−C O−O−、−CHハロゲン、−CHCN−、−CH=CH−および−C≡C−に より置き換えられていてもよい)であることを特徴とする、請求項3〜5のうち の少なくとも一項に記載の電気光学系。 7.前記の系がECBの原則にもとづく系であることを特徴とする、請求項1〜 6のうちの少なくとも一項に記載の電気光学系。 8.前記の系がねじれネマティックセルの原則にもとづく系であることを特徴と する、請求項1〜6のうちの少なくとも一項に記載の電気光学系。 9.ねじれ角βがπ/4〜3πであることを特徴とする、請求項8に記載の電気 光学系。 10.駆動可能な液晶層の光路差d.Δnを補償するためのデバイスの製造方法 であって、このデバイスが請求項1〜6のうちの少なくとも一項に記載の液晶ポ リマーを基材とするものであるデバイスにおいて、この液晶ポリマーを、電場ま たは磁場の印加によって、あるいはガラス転移温度以上の機械的応力によって、 軸方向に配向させることおよびこの液晶ポリマーをガラス転移温度より低い温度 に冷却することによって、この配向を凍結させることを特徴とする製造方法。 11.駆動可能な液晶層の光路差を補償するための電気光学系において、請求項 1〜6のうちの少なくとも一項に記載の液晶ポリマーを使用すること。
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