DE69125097T2

DE69125097T2 - Flüssigkristallvorrichtung, Anzeigegerät und Anzeigemethode

Info

Publication number: DE69125097T2
Application number: DE69125097T
Authority: DE
Inventors: Takeo Eguchi; Katsumi Kurematsu; Nobuo Minoura; Hideaki Mitsutake; Toshikazu Ohnishi; Koichi Sato; Hidetoshi Suzuki; Yomishi Toshida; Kazuo Yoshinaga
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2011-11-09
Also published as: EP0484972A2; ATE150069T1; DE69125097D1; US5372745A; EP0484972A3; EP0484972B1; US5540858A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermooptische und elektrooptische Anzeigevorrichtung und insbesondere auf eine Flüssigkristallvorrichtung, die ein bestimmtes mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht enthält, auf ein Anzeigegerät, das die Vorrichtung verwendet, und auf ein Anzeigeverfahren, das die Vorrichtung verwendet.
Flüssigkristallmaterialien wurden bisher für verschiedene thermooptische und elektrooptische Anzeigevorrichtungen verwendet. Diese Anzeigevorrichtungen werden jetzt bewußt entwickelt wegen ihrer niedrigen Betriebsspannung und ihrem niedrigen Energieverbrauch. Ein technisches Problem dieser Vorrichtungen findet sich beim Bereitstellen einer Anzeigevorrichtung mit einer großen Fläche.
Um eine Anzeigevorrichtung mit einer großen Fläche leicht herzustellen, wird es als geeignet angesehen, einen polymeren Flüssigkristall oder einen Polymerflüssigkristall zu verwenden. Als ein Beispiel eines Flüssigkristallanzeigesystems, das einen polymeren Flüssigkristall verwendet, ist es möglich, auf eine Anzeigevorrichtung aus einem polymeren Flüssigkristall eines thermisch schreibenden Typs hinzuweisen, wie sie in Polymer Communications, Band 24, S. 364 bis 365, "Thermotrope, flüssigkristalline Polymere 14" (Thermotropic Liquid Crystalline Polymers 14) von V. Shibaev, S. Kostromin, N. Plate, S. Ivanov, V. Vestrov und I. Yakovlev offenbart wird.
Das vorstehend beschriebene System bringt jedoch einige Probleme mit sich, wie zum Beispiel einen schwachen Kontrast aufgrund der Verwendung von Lichtstreuung zum Ablesen und eine Verzögerung bei der Reaktion, die die Verwendung eines polymeren Flüssigkristalls begleiten, so daß es bisher nicht zum praktischen Einsatz kam.
Zusätzlich zum vorstehenden gesagten wurden einige Vorschläge zum einfachen Herstellen von Flüssigkristallvorrichtungen mit einer großen Fläche gemacht.
Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr.4435047 der Anmelderin Manchester R & D Partnership eine Flüssigkristallvorrichtung, die eine eingekapselte, mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (oder einen eingekapselten Flüssigkristall) enthält, die (beziehungsweise der) in Polyvinylalkohol als Polymermatrix dispergiert ist. Weiter offenbart das US-Patent Nr.4707080 eine Flüssigkristallvorrichtung, die eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht in einer Form aus verbundenen Röhrchen enthält, die in einer Polymermatrik dispergiert ist. Es wurde auch über eine Flüssigkristallvorrichtung berichtet, die eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht enthält, die in einem Polymerflüssigkristall dispergiert ist, der als eine Polymermatrix verwendet wird (J. W. Doane, J. L. West, J. B. Whitehead Jr., D. S. Fredley, "PDLC-Anzeigen mit Weitwinkelablesbarkeit" (Wide-Angle-View PDLC Display), 1990 Internationale Syposiumsübersicht von technischen Papieren der Gesellschaft für Informationsanzeigen (Society for Information Display International Symposium Digest of Technical Papers, Vortrag Nr.12, 5, S. 224 bis 226, Mai 1990). Von der vorstehenden Vorrichtung wurde berichtet, daß sie Verbesserungen beim Ablesewinkel und beim Streuungsgrad bereitstellt.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, die zum einfachen Bereitstellen von Flüssigkristallvorrichtungen mit einer großen Fläche geeignet sind, besitzen schnellere Reaktionsgeschwindigkeiten als jene der herkömmlichen Vorrichtungen, die einen nematischen oder cholesterischen Polymerflüssigkristall enthalten.
Jedoch besaßen die vorstehend erwähnten Vorrichtungen, die den Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht dispergiert und gehalten in der Polymermatrix enthalten, eine unzureichende Ausrichtungssteuerkraft an der Grenzfläche, so daß es schwierig war, eine gewünschte Schwellenspannung zum Betreiben der Matrix zu erhalten. Als Ergebnis haben die Vorrichtungen den Nachteil, daß sie kein hochauflösendes System bereitstellen können, obgleich sie eine große Fläche bereitstellen können. Weiter verwenden die Vorrichtungen als optisches Modulationsprinzip Lichtstreuung; die durch eine Differenz der Brechungsindices des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht und der Polymermatrix hervorgerufen wird, aber es war bisher schwierig, eine ausreichende Brechungsindexdifferenz zu erhalten. Als ein Ergebnis erfordern die Vorrichtungen beträchtlich dicke Anzeigeschichten zum Bewirken eines ausreichenden Wegfiltern von Licht und zum Bereitstellen eines hohen Kontrastes. Die Vorrichtungen bringen weiter ein Problem mit sich, das darin besteht, daß es schwierig ist, eine abgestufte Anzeige zu bewirken. Dies ist so, weil die Polymermatrix an der dazwischenliegenden Grenzfläche etwas in der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht löslich ist, wodurch die sich ergebende Lösungsmischung an der Grenzfläche eine ähnliche Reaktionseigenschaft auf ein elektrisches Feld wie die mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht zeigt und eine Polymerkette des Matrixpolymers dadurch an der Grenzfläche bewegt wird, wodurch sich eine Hysterese ergibt, wenn eine angelegte Spannung aufwärts oder abwärts geändert wird.
Bei der Flüssigkristallvorrichtung, die einen Polymerflüssigkristall als Polymermatrix enthält, ist es möglich, eine gute Ausrichtungssteuerkraft zu erhalten. Jedoch bleibt noch Raum für eine weitere Verbesserung im Bezug auf den Ausrichtungszustand der Polymermatrix an sich und eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit ohne Hysterese im Hinblick auf einen Streuungszustand und einen Kontrast der gesamten Flüssigkristallvorrichtung.
Die Erfindung wurde angefertigt, um die vorstehend erwähnten Nachteile der herkömmlichen Flüssigkristallvorrichtungen zu beheben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine großflächige Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Anzeige mit hohem Kontrast, einer guten Schwellenwertcharakteristik und ohne Hysterese zu bewirken.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Anzeigegerät und ein Anzeigeverfahren bereitzustellen, die die vorstehend beschriebene Flüssigkristallvorrichtung einsetzen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfaßt: ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die mit dem mesomorphen Polymer vom Hauptkettentyp unverträglich ist, umfaßt, worin die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfaßt: ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und ein mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, worin das mesomorphe Polymer durch Polymerisation einer Zusammensetzung im mesomorphen Zustand, die ein polymerisierbares, mesomorphes Polymer und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, gebildet wurde und die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die folgendes umfaßt: ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und ein mesomorphes Polymer mit einer dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; von -3,0 oder weniger und eine mesomorphe Verbindung mit medrigem Molekulargewicht, die mit dem mesomorphen Polymer vom Hauptkettentyp unverträglich ist und eine positive dielektrische Anisotropie besitzt, umfaßt, worin die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Anzeigegerät bereitgestellt, das folgendes umfaßt: eine Flüssigkristallvorrichtung gemäß einem beliebigen der vorstehend erwähnten, ersten bis dritten Gesichtspunkte der Erfindung, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Anzeigeverfahren bereitgestellt, das folgendes umfaßt: Bestrahlen einer Flüssigkristallvorrichtung gemäß einem beliebigen der vorstehend erwähnten, ersten bis dritten Gesichtspunkte der Erfindung mit Licht und Bewirken einer Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlicher durch die Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
Fig. 2A ist eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung, und Fig. 2B ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-Aa der in Fig. 2A dargestellten Vorrichtung.
Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht eines Anzeigegerätes, das eine erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung einsetzt.
Fig. 4 ist ein Phasendiagramm, das die Verträglichkeit des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-6) mit der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (ZLI-2008) darstellt, die in Beispiel 1 verwendet wurden.
Fig. 5 ist ein Phasendiagramm, das die Verträglichkeit des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-8) mit der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (ZLI-2008) darstellt, die in Beispiel 2 verwendet wurden.
Fig. 6 ist ein IR-Diagramm (Infrarotdiagramm) des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-6), das in Beispiel 1 verwendet wurde.
Fig. 7 ist ein IR-Diagramm (Infrarotdiagramm) des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-8), das in Beispiel 2 verwendet wurde.
Fig. 8 ist ein ¹H-NMR-Diagramm (kernmagnetische Resonanz) des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-8), das in Beispiel 2 verwendet wurde.
Fig. 9 ist ein IR-Diagramm des quervernetzenden, mesomorphen Monomers (IV- 13), das in Beispiel 10 verwendet wurde.
Fig. 10 ist ein ¹H-NMR-Diagramm des quervernetzenden, mesomorphen Monomers (IV-13), das in Beispiel 10 verwendet wurde.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Im folgenden wird die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung zum Erläutern ihres Aufbaus.
Bezieht man sich auf Fig. 1, schließt die Flüssigkristallvorrichtung eine Anzeigeschicht 106, die eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht 104 und ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung 105 umfaßt, ein. Die Anzeigeschicht 106 ist zwischen einem Paar Trägern 101 und 101a angeordnet, die jeweils darauf eine Elektrode 102 oder 102a und darauf weiter eine Ausrichtungssteuerschicht 103 oder 103a besitzen.
Jeder der Träger 101 und 101a kann Glas oder Kunststoffe, wie zum Beispiel in der Form einer Platte oder einer Folie, umfassen.
Beispiele einer Polymerfolie, die als der Träger verwendet wird, können einschließen: eine Folie aus Polyethylen niedriger Dichte, eine Folie aus Polyethylen hoher Dichte (wie zum Beispiel "Hibron", ein Produkt von Mitsui Toatsu Kagaku K.K.), eine Polyesterfolie (wie zum Beispiel "Torefan", ein Produkt von Toray K.K.), eine Polyesterfolie (wie zum Beispiel "Myler", ein Produkt von Du Pont), eine Polyvinylalkoholfolie (wie zum Beispiel "Hicellon", ein Produkt von Nihon Gosei Kako K.K.), eine Polyamidfolie (wie zum Beispiel "Rayfan", ein Produkt von Toyo Gosei Film K.K.), eine Polycarbonatfolie (wie zum Beispiel "Teijin Panlight", ein Produkt von Teijin K.K.), eine Polyimidfolie (wie zum Beispiel KAPTON", ein Produkt von Du Pont), eine Polyvinylchloridfolie (wie zum Beispiel "Hishilex", ein Produkt von Mitsubishi Jushi K.K.), eine Polytetrafluorethylenfolie (wie zum Beispiel "Teflon", ein Produkt von Mitsui Fluorochemical K.K.), eine Polyacrylatfolie (wie zum Beispiel "Sumilate", ein Produkt von Sumitomo Bakelite K.K.), eine Polystyrolfolie (wie zum Beispiel "Styrosheet", ein Produkt von Asahi Dow K.K.), eine Polyvinylidenchloridfolie (wie zum Beispiel Saran Film", ein Produkt von Asahi Dow K.K.), eine Polyvinylidenfluoridfolie (wie zum Beispiel " Tedler", ein Produkt von Du Pont) und eine Polyethersulfonfolie (wie zum Beispiel "Sumilite", ein Produkt von Sumitomo Bakelite K.K.).
Die Elektroden 102 und 102a, die auf den Trägern gebildet sind, können eine Transparentelektrode, die ITO (Indiumzinnoxid) oder SnO&sub2; umfaßt, und einen Metallfilm, der Al, Au, Ag, Cu oder Cr umfaßt, einschließen. Es ist möglich, die Elektroden als eine Elektrode und eine Reflexionsschicht in einer Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp zu verwenden. Die Elektroden werden in einem flachen oder festgelegtem Muster gebildet. Die so hergestellten Träger mit den Elektroden können in Kombination hierin als "Elektrodenplatten" bezeichnet werden.
Die Ausrichtungssteuerschichten 103 und 103a, die auf den Trägern 101 und 101a mit den Elektroden 102 beziehungsweise 102a darauf gebildet werden, können die folgenden einschließen: anorganische Materialien, wie zum Beispiel Siliciummonoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Magnesiumfluorid, Ceroxid, Cerfluorid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid und Bornitrid, und organische Materialien, wie zum Beispiel Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyparaxylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz und Epoxidharz. Jede der Ausrichtungssteuerschichten 103 und 103a kann durch Reiben eines Films des anorganischen oder organischen Materials, wie sie vorstehend beschriebenen wurden, mit Samt, Stoff oder Papier in einer Richtung gebildet werden, so daß eine uniaxiale Ausrichtungseigenschaft bereitgestellt wird. Weiter ist es möglich, die Ausrichtungssteuerschicht aus zwei Schichten zusammenzusetzen, zum Beispiel, indem als erstes eine Schicht aus einem anorganischen Material gebildet wird und darauf eine Schicht aus einem organischen Material gebildet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, eine Ausrichtungssteuerschicht durch Schrägbedampfung auf einem Träger zu bilden. Es ist auch möglich, einem Träger eine Ausrichtungssteuerwirkung durch Schrägätzen zu verleihen, nachdem ein anorganisches oder organisches Material bereitgestellt wurde oder ohne daß das Material bereitgestellt wurde. Die Verwendung der Ausrichtungssteuerschicht ist zum einheitlichen Ausrichten des mesomorphen Polymers in einer Richtung wirksam.
Die Ausrichtungssteuerschicht kann bevorzugt zusätzlich auch als Isolationsschicht verwendet werden. Demgemäß kann die Dicke der Ausrichtungssteuerschicht im allgemeinen 50 Å bis 1 µm und bevorzugt 100 bis 5000 Å betragen. Die Isolationsschicht besitzt auch den Vorteil, daß sie eine Stromleitung verhindert, die durch eine spurweise Verunreinigung in der Anzeigeschicht hervorgerufen wird, wodurch die Anzeigeschicht sogar bei wiederholtem Betrieb nur wenig verschlechtert wird.
Bei der Erfindung umfaßt die Anzeigeschicht 106, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet ist, ein spezifisches, mesomorphes Polymer 105 und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht 104. Die Dicke der Anzeigeschicht 106 kann im allgemeinen 0,5 bis 100 µm und bevorzugt 1 bis 50 µm betragen. Unterhalb von 0,5 µm ist es schwierig, einen ausreichenden Kontrast zu erhalten. Auf der anderen Seite ist es oberhalb von 100 µm schwierig, die Flüssigkristallvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben, da eine hohe Betriebsspannung erforderlich ist.
Bei der Anzeigeschicht 106 baut das mesomorphe Polymer 105 eine kontinuierliche Matrix auf, und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht 104 ist darin in irgendeiner Form dispergiert, einschließlich Kugeln oder Sphäroiden oder weiter unregelmäßig verlängerten Formen, wie zum Beispiel Stäbchen, einschließlich jenen, die an einem ihrer Enden mit einem Träger verbunden sind. Der Durchmesser der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht beträgt 0,1 bis 10 µm und bevorzugt 0,3 bis 3 µm. Hierin bedeutet bei den Gestalten, die nicht der Kugel entsprechen, der vorstehende genannte Durchmesser einen Durchmesser einer kürzeren Achse der dispergierten, mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, wenn sie einem Sphäroid oder einem zylindrischen Stab nahekommen.
Bei der Erfindung kann eine Unverträglichkeit des mesomorphen Polymers 105 mit einer mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht 104 als Phasentrennung erkannt werden, wenn sie durch ein Polarisationsmikroskop (Vergrößerung = 400) beobachtet wird. Die disperse Phase kann bestimmt werden, indem sie gesammelt und ihre Umwandlungstemperatur mit einem Differentialscanningcalorimeter gemessen wird (DSC).
Das mesomorphe Polymer wird in Kombination mit einer mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht verwendet, die mit dem mesomorphen Polymer unverträglich ist. Das mesomorphe Polymer kann in einer Menge verwendet werden, die ausreicht, um eine kontinuierliche Matrix zu bilden, und ist im allgemeinen in der Anzeigeschicht in einem Anteil von 10 bis 70 Gew. -% enthalten. Unterhalb von 10 Gew.-% ist es schwierig, eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auszurichten, da die Ausrichtungssteuerwirkung der mesomorphen Polymermatrix unzureichend ist. Oberhalb von 70 Gew.-% ist es schwierig, eine große Anderung beim Brechungsindex zu erhalten, die durch Neuausrichtung der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht bei Anlegen einer Steuerspannung hervorgerufen wird, wodurch die Flüssigkristallvorrichtung keinen guten Kontrast bereitstellen kann.
In der Erfindung ist es möglich, den Index für den ordentlichen Strahl (no) und/oder den Index für den außerordentlichen Strahl (ne) der mesomorphen Verbindung mit dem (no und/oder ne) der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht abzustimmen, jeweils durch Auswählen einer geeigneten Kombination des mesomorphen Polymers und der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht. Jedoch ist es in der Erfindung möglich, eine praktische, als eine optische Vorrichtung einsetzbare Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, wenn ein ausreichender Unterschied des Streuungsgrades als Ergebnis einer Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf ein elektrisches Feld gegeben ist, selbst wenn die Indizes nicht aufeinander abgestimmt sind.
Das mesomorphe Polymer, das in der Erfindung verwendet wird, ist so gestaltet, daß seine Moleküle nicht auf das angelegte elektrische Feld reagieren. Insbesondere ist das mesomorphe Polymer parallel zu den Trägern ausgerichtet, wodurch seine Moleküle den Ausrichtungszustand beibehalten, wenn das mesomorphe Polymer unterhalb seiner Glasumwandlungstemperatur (Tg) verwendet wird oder eine negative dielektrische Anisotropie (-Δ&epsi;) besitzt, selbst wenn das elektrische Feld zum Ansteuern angelegt ist.
Das mesomorphe Polymer vom Hauptkettentyp, das als die Matrix verwendet wird, wird nicht in der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht gelöst und ändert nicht seinen Ausrichtungszustand unter Anlegung eines elektrischen Feldes, wie vorstehend beschrieben. Diese Eigenschaft des mesomorphen Polymers vom Hauptkettentyp kann nicht bei einem mesomorphen Polymer vom Seitenkettentyp gezeigt werden, da seine verzweigte Struktur mit einer mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht verträglich ist.
Es ist bevorzugt, ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit Wiederholungseinheiten, die eine Esterbindung enthalten, zu verwenden. Die Esterbindung trägt viel zu einem Erhöhen der dielektrischen Konstante der mesomorphen Polymermatrix bei, wodurch die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht mit einer größeren Wirkspannung bereitgestellt wird. Als ein Ergebnis wird die Reaktionsgeschwindigkeit der mesomorphen Verbindung auf ein angelegtes elektrisches Feld erhöht. Weiter besitzt das mesomorphe Polymer mit einer Esterbindung eine gute Ausrichtungseigenschaft in einem Ausgangszustand vor der Anlegung eines elektrischen Feldes, wodurch ein hoher Kontrast nach der Anlegung eines elektrischen Feldes bereitgestellt wird.
Wie vorstehend beschrieben, umfaßt die Anzeigeschicht, die im ersten Gesichtspunkt der Erfindung verwendet wird, ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, wobei das mesomorphe Polymer mit der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht unverträglich ist.
Spezifische Beispiele des mesomorphen Polymers können jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln dargestellt sind.
Bei den folgenden Formeln (1) bis (31) sind p = 5 bis 1000, n = 5 bis 100 und 1 ≤ n&sub1; < 15.
Das erfindungsgemäße, mesomorphe Polymer kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren Alten verwendet werden. Es ist auch möglich, ein Polymer als das erfindungsgemäße, mesomorphe Polymer zu verwenden, das durch Copolymerisation von zwei oder mehreren erfindungsgemäßen, polymerisierbaren, mesomorphen Monomeren erhalten wird.
Das mesomorphe Polymer kann eine Ferroelektrizität besitzen. Ein solches ferroelektrisches, mesomorphes Polymer kann bevorzugt eine chirale, smektische Phase, wie zum Beispiel eine SmC*-Phase (chirale, smektische C-Phase), eine
Ein ferroelektrisches, mesomorphes Polymer kann eine Matrix bereitstellen, die eine größere dielektrische Konstante zeigt, wodurch eine größere Wirkspannung an die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht angelegt wird, wodurch die mesomorphe Verbindung mit einer sehr schnellen Reakfionsfähigkeit bereitgestellt wird.
Beispiele des ferroelektrischen, mesomorphen Polymers können jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln dargestellt sind.
Andere optisch aktive, mesomorphe Polymere, die eine Ferroelektrizität zeigen, wenn sie mit einem erfindungsgemäßen, mesomorphen Polymer gemischt werden, können auch verwendet werden.
Spezifische Beispiele des optisch aktiven, mesomorphen Polymers können jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln dargestellt sind.
Auf der anderen Seite können spezifische Beispiele der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln dargestellt sind, die im folgenden zusammen mit den Phasenumwandlungseigenschaften dargestellt sind.
Dabei bedeuten die jeweiligen Symbole die folgenden Phasen:
Cryst.: kristallin
SmC*: chirale, smektische C-Phase
SmA: smektische A-Phase
SmB: smektische B-Phase
SmC: smektische C-Phase
SmE: smektische E-Phase
SmF: smektische F-Phase
SmG smektische G-Phase
Sm3: nicht identifizierte, smektische Phase
Ch.: cholesterische Phase
nematische Phase und
Iso.: isotrope Phase. 4,4-Azoxyzimtsäure-bis(2-methylbutyl)ester 4-(2'-Methylbutyl)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4- carboxylat 4-Hexyloxyphenyl-4-(2"-methylbutyl)biphenyl-4'- carboxylat 4-Octyloxyphenyl-4-(2"-methylbutyl)biphenyl-4'- carboxylat 4-Heptylphenyl-4-(4"-methylhexyl)biphenyl-4- carboxylat 4-(2"-Methylbutyl)phenyl-4-(4"-methylhexyl)- biphenyl-4'-carboxylat Nicht chirale, smektische mesomorphe Verbindung 4'-n-Nonyloxy-4-biphenylyl-4-cyanobenzoat 4-n-Heptylphenyi-4-(4'-nitrobenzoyloxy)benzoat 4-n-Octylphenyl-4-(4'-nitrobenzoyloxy)benzoat 4-n-Decylphenyl-4-(4'-nitrobenzoyloxy)benzoat trans-4-(4"-Octyloxybenzoyloxy)-4'-cyanostilben 4-n-Pentylphenyl-4-(4'-cyanobenzoyloxy)benzoat 4-n-Nonyloxyphenyl-4-(4'-nitrogenzoyloxy)benzoat 2-(4-n-Pentylphenyl)-5-(4"-n-pentyloxyphenyl)- pyrimidin 4-Cyano-4'-n-octyloxybiphenyl Diethyl p,p'-azoxydibenzoat 4-n-Hexyl-4'-n-hexyloxybiphenyl 4-n-Hexyloxyphenyl-4'-n-octyloxybiphenyl-4- carboxylat
di-n-octyl-4,4"-terphenyldicarboxylat n-Hexyl-4'-n-pentyloxybiphenyl-4-carboxylat 4-n-Hexyl-4'-n-decyloxybiphenyl-4-carboxylat 4-n-Heptyloxyphenyl-4-n-decyloxybenzoat Nematische mesomophe Verbindung (oder nematischer Flüssigkristall) 4-Hexyl-4'-butyloxyazobenzol 4-Cyano-4'-pentylbiphenyl 4-Cyano-4'-hexylterphenyl Heptylcyanophenylpyrimidin
(I-32)
Z-1625 (hergestellt von Merck Co.) nematischer Temperaturbereich -10 bis 60ºC
(I-33)
E-7 (hergestellt von BDH Co.) nemafischer Temperaturbereich = -10 bis 60ºC
(I-34)
R-200 (hergestellt von Rosch Co.) nematischer Temperaturbereich = 0 bis 65ºC
(I-35)
D-X01A (hergestellt von Dainippon Ink K.K.) nematischer Temperaturbereich = -26 bis 68ºC
(I-36)
ZLI-2008 (hergestellt von Merck Co.) Tcl (Klarpunkt) = 64ºC
(I-37)
ZLI- 1840 (hergestellt von Merck Co.)
Tcl =90ºC
(I-38)
TN403 (hergestellt von Dainippon Ink K.K.)
Tcl =82ºC
Die Anzeigeschicht gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt ein mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Bei diesem Mischungssystem ist es möglich, eine gute Ausrichtungseigenschaft zu erhalten, indem nicht nur die vorstehend erwähnte Ausrichtungssteuerschicht, sondern auch die folgenden Ausrichtungsverfahren verwendet werden. Die Ausrichtungsverfahren zum Ausrichten der Moleküle der Anzeigeschicht können Reckverfahren, wie zum Beispiel uniaxiales Recken, biaxiales Recken und Aufblasrecken, und Scheren einschließen, um dadurch eine Ausrichtung der Moleküle zu bewirken. Wenn das vorstehende Ausrichtungsverfahren eingesetzt wird, ist es in einigen Fällen unnötig, die Ausrichtungssteuerschicht auf der Elektrodenplatte zu bilden.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt die Anzeigeschicht ein mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, wobei das mesomorphe Polymer durch Polymerisation einer Zusammensetzung gebildet wurde, die ein polymerisierbares, mesomorphes Monomer und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, wenn sich die Zusammensetzung in ihrem mesomorphen Zustand befindet.
In dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf Fig. 1 ein mesomorphes Polymer 105, das aus einem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer erhalten wird, mit einer mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht 104 nach der Polymerisation unverträglich. Die Unverträglichkeit des mesomorphen Polymers 105 mit der mesomorphen Verbindung 104 wird mit Hilfe des vorstehend erwähnten DSC und eines Polarisationsmikroskopes festgestellt.
Der dispergierte Zustand der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht und der Gehalt des mesomorphen Polymers in der Anzeigeschicht sind die gleichen, wie sie in Bezug auf den ersten Gesichtspunkt vorstehend beschrieben wurden.
Es ist möglich, ein vernetzendes Monomer in Kombination mit dem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer zu verwenden, um dadurch ein mesomorphes Polymer mit einer Unverträglichkeit mit der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht bereitzustellen. In diesem Fall wird das vernetzende Monomer mit der polymerisierbaren, mesomorphen Verbindung copolymerisiert, wodurch ein mesomorphes Polymer mit einer dreidimensional vernetzten Struktur gebildet wird.
Beim zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann das polymerisierbare, mesomorphe Polymer eine oder mehrere polymerisierbare Gruppen besitzen. Die polymerisierbare Gruppe kann die folgenden Gruppen einschließen: Halogen
Das polymerisierbare, mesomorphe Monomer mit einer polymerisierbaren Gruppe kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
X-Y-M-Z (II-a),
worin X eine polymerisierbare Gruppe darstellt, Y einen flexiblen Spacer (oder eine flexible Kettengruppe) darstellt, M eine mesogene Gruppe (oder eine mesogene Einheit) darstellt und Z eine endständige Gruppe (oder Endgruppe) darstellt.
Spezifische Bespiele der polymerisierbaren Gruppe X können jene einschließen, die vorstehend beschrieben wurden.
Spezifische Beispiele des flexiblen Spacers Y können jene einschließen, die im folgenden aufgeführt sind:
-(CH&sub2;)n- (n = 0 bis 16)
-(CH&sub2;CH&sub2;-O)n- (n = 0 bis 14)
(n = 1 - 6),
-(CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;O)n (n = 1 bis 3),
-(CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;O)n- (n = 1 bis 4) und
-(CH&sub2;)n-O (n = 0 bis 15).
Spezifische Beispiele der mesogenen Gruppe M können die folgenden Gruppen einschließen:
Ein oder mehrere Wasserstoffatome in der mesogenen Gruppe können wahlweise durch eine oder mehrere der im folgenden beschriebenen, endständigen Gruppen substituiert werden.
Spezifische Beispiele der endständigen Gruppe Z können jene einschließen, die im folgenden aufgezählt sind:
-CN, CnH2n+1 (n = 1 bis 10), -H, -OCnH2n+1 (n = 1 bis 10), -CF&sub3;, -Cl, -F, -CnF2n+1 (n = 1 bis 10), -NO&sub2; und -COO(CH&sub2;)n1-OCn2H2n2+1 (n1, n2 = 1 bis 10).
Dann kann das polymerisierbare, mesomorphe Monomer mit mindestens zwei polymerisierbaren Gruppen zum Beispiel durch die folgende Formel dargestellt werden:
worin X&sub1; und X&sub2; unabhängig von einander das gleiche wie die vorstehend erwähnte, polymerisierbare Gruppe X darstellen, Y&sub1; und Y&sub2; unabhängig von einander das gleiche wie die vorstehend erwähnte, polymerisierbare Gruppe Y darstellen und M&sub1; das gleiche wie die vorstehend erwähnte mesogene Gruppe M darstellt.
Beim zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann das polymerisierbare, mesomorphe Monomer allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren Spezies, weiter bevorzugt in Kombination mit zwei oder mehreren Spezies, die mindestens ein polymerisierbares, mesomorphes Monomer mit mindestens zwei polymerisierbaren Gruppen enthalten, verwendet werden.
Das polymerisierbare, mesomorphe Monomer kann ein polymerisierbares Monomer einschließen, das Mesomorphie nur nach seiner Polymerisation zeigt.
Spezifische Beispiele des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers, das durch die Formel (II-a) oder (II-b) dargestellt ist, können jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln dargestellt sind.
Das polymerisierbare, mesomorphe Monomer kann durch verschiedene Polymerisationsverfahren, die einen Polymerisationsinitiator verwenden, polymerisiert werden.
Die Polymerisationsverfahren können eine radikalische Polymerisation, eine anionische Polymerisation, eine kationische Polymerisation, eine ringöffnende Polymerisation und eine Übertragungspolymerisation einschließen, wobei diese Polymerisationen durch Erhitzen oder Bestrahlen mit Licht initiiert werden. Der Polymerisationsinitiator wird in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% und bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet, die das polymerisierbare, mesomorphe Monomer und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt. Unterhalb von 0,05 Gew.-% kann das mesomorphe Monomer nicht ausreichend polymerisiert werden, wodurch es nicht in der Lage ist, ein gutes mesomorphes Polymer bereitzustellen. Oberhalb von 10 Gew.-% kann ein Abbauprodukt des Polymerisationsinitiators oder der Polymerisationsinitiator an sich die Mesomorphie des sich ergebenden Polymers nachteilig beeinflussen, was zu einem engeren mesomorphen Temperaturbereich führt. Der Polymerisationsinitiator kann vom Benzoinethertyp, Benzophenontyp, Acetophenontyp oder Thioxanthontyp sein.
Spezifische Beispiele des Polymerisationsinitiators können jene einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln oder Markennamen dargestellt sind. (III-1) Acylphosphinoxid (III-2) Michler's Keton (III-3) Isobutylthioxanthon (III-4) Darocur 1173 (hergestellt von Merck Japan K.K.) (III-5) Irgacure 184 (hergestellt von Ciba-Geigy Corp.)
(III-6)
Irgacure 907 (hergestellt von Ciba-Geigy Corp.)
(II-7)
Irgacure 651 (hergestellt von Ciba-Geigy Corp.)
(III-8)
Vicure 55 (hergestellt von Stuaffer Chemical Co.)
Der Polymerisationsinitiator kann zusammen mit einem polymerisationsfördernden Mittel (oder Polymerisationsbeschleuniger) oder einem Sensibilisierungsmittel verwendet werden.
Die Zusammensetzung, die das polymerisierbare, mesomorphe Monomer und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, kann weiter ein polymerisierbares Oligomer oder ein vernetzendes Monomer enthalten, sofern die Zusammensetzung Mesomorphie zeigt.
Spezifische Beispiele des polymerisierbaren Oligomers oder des vernetzenden Monomers können jene einschließen, die im folgenden aufgeführt sind.
(IV-1) Trimethylolpropantriacrylat
(IV-2) Pentaerythritoltriacrylat
(IV-3) Tripropylenglycoldiacrylat
(IV-4) 1,6-Hexandioldiacrylat
(IV-5) Bisphenol-A-diglycidyletherdiacrylat
(IV-6) Tetraethylenglycoldiacrylat
(IV-7) Hydroxypivalinsäureneopentylglycoldiacrylat
(IV-8) Pentaerythritoltetraacrylat
(IV-9) Dipentaerythritolhexaacrylat
(IV-10) Glycidylacrylat
(IV-11) Heptadecachlordecylacrylat
(IV-12) Methacryloxypropyltrimethoxysilan
(IV-13) CH&sub2;=CHCOO(CH&sub2;)O
-O(CH&sub2;)&sub6;OOCCH=CH&sub2;
(IV-14) Aronix M-6100 (hergestellt von Toa Gosei K.K.)
(IV-15) Aronix M-8060 (hergestellt von Toa Gosei K.K.)
(IV-16) Aronix M- 1200 (Hergestellt von Toa Gosei K.K.)
(IV-17) Biscoat 700 (hergestellt von Osaka Yunki K.K.)
(IV-18) Ebecryl 438 (hergestellt von VCB Chemical K.K.)
(IV-19) Ripoxy SP-1506 (hergestellt von Showa Kobunshi K.K.)
(IV-20) Artresin UN-2500 (hergestellt von Negami Kogyo K.K.)
Bei der Erfindung kann die Anzeigeschicht bevorzugt ein mesomorphes Polymer mit einer negativen dielektrischen Anisotropie, das sich aus dem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer ableitet, und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht mit einer positiven Anisotropie umfassen.
Insbesondere ändert, wenn an die Flüssigkristallvorrichtung, die die vorstehende Anzeigeschicht enthält, eine Steuerspannung angelegt wird, die durch ein externes, elektrisches Feld hervorgerufen wird, sogar ein Bereich des mesomorphen Polymers, der in Nachbarschaft zur Grenzfläche zwischen dem mesomorphen Polymer und der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht liegt, nicht seine Ausrichtungsrichtung und begleitet die Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf eine angelegte Spannung.
Dies kann der Tatsache zuzuschreiben sein, daß die positive elektrische Anisotropie der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht durch negative dielektrischen Anisotropie des mesomorphen Polymers geschwächt wird oder durch sie ausgeglichen wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Hysterese phänomen bei der Lichtdurchlässigkeit zu verhindern, wenn die angelegte Spannung erhöht oder erniedrigt wird. In diesem Zusammenhang kann das mesomorphe Polymer bevorzugt vor allem eine dielektrische Anisotropie Δ&epsi; von -3,0 oder weniger besitzen. Die Anzeigevorrichtung, die eine solche Anzeigeschicht, die ein mesomorphes Polymer mit einer dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; von -3,0 oder weniger und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, kann eine genaue Abstufungsanzeige durch Spannungssteuerung bewirken.
Hierbei kann eine Messung der dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; gemäß einem bekannten Verfahren (zum Beispiel, wie es von Koji Okano und Shunsuke Kobayashi in "Ekisho (Fundamental)", S. 215 bis 22, 1985, herausgegeben von K. K. Baifu Kan) veröffentlicht wird. Insbesondere kann die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht und des polymerisierbaren Polymers durch das folgende Verfahren gemessen werden.
In eine leere Zelle (Zellenabstand = 10 µm, Elektrode = 2000 Å dick Cr oder ITO, Elektrodenfläche = 1 cm²), wird eine Probe eingespritzt, wonach mit Hilfe einer LCR-Meßvorrichtung (LF Impedance Analyzer 4192A (Scheinwiderstandsmeßvorrichtung), erhältlich von Hewlett Packard Co.) eine Messung der Kapazität durchgeführt wird, um die Durchlässigkeit (oder dielektrische Konstante) &epsi; zu bestimmen. In diesem Fall wird eine Durchlässigkeit &epsi; unter Verwenden einer leeren Zelle erhalten, die mit einem Silanhaftvermittler (AY-43-02 10, erhältlich von Toray Silicone K.K.) behandelt wurde, und eine Durchlässigkeit &epsi; unter Verwenden einer leeren Zelle erhalten, die unter Verwenden eines Ausrichtungssteuerfilmes aus Polyimid (HL-1110, erhältlich von Hitachi Kasei Kogyo K.K.) gebildet und einer Reibbehandlung unterzogen wurde.
Die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; wird durch die folgende Gleichung erhalten:
Δ&epsi; = &epsi; - &epsi; .
Wenn das polymerisierbare, mesomorphe Monomer an sich keinen Mesomorphie zeigt, ist es möglich, die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; durch Verwenden von Mischungen des Monomers mit einer mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht in einigen Mischungsverhältnissen zu erhalten und die gemessenen Werte auf das Monomer an sich zu extrapolieren.
Die Extrapolation kann auch auf das mesomorphe Polymer angewendet werden, wenn die dielektrische Anisotropie des mesomorphen Polymers nicht allein gemessen werden kann.
Die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; eines mesomorphen Polymers kann in der gleichen Weise wie beim vorstehenden Verfahren gemessen werden. In dem Fall, in dem ein mesomorphes Polymer, das sich aus einem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer ableitet, verwendet wird, kann eine Probezelle wie folgt hergestellt werden.
In eine leere Zelle werden 10 Gewichtsteile einer Probe eines polymerisierbaren, mesomorphen Monomers und 0,3 Gewichtsteile eines Polymerisationsinitiators (Irgacure 651, erhältlich von Ciba-Geigy Corp.) eingespritzt. In einem mesomorphen Zustand wird die Mischung mit einer Hochdruckquecksilberlampe (Energie = 40 W) bestrahlt, wodurch eine Polymerisation bewirkt wird, wodurch eine Probezelle bereitgestellt wird, die das mesomorphe Polymer enthält, das sich aus dem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer ableitet.
Die Polarität der dielektrischen Anisotropie kann leicht in der folgenden Weise beurteilt werden.
An eine Probezelle, die ein mesomorphes Polymer, wie es vorstehend erwähnt wurde, enthält, wird eine pulsierende Spannung (rechtwinklige Wellen von ±50 V und 60 Hz) angelegt. Eine Lichtdurchlässigkeit der Probezelle vor und nach dem Anlegen einer pulsierenden Spannung wird mit Hilfe eines Polarisationsmikroskopes mit einer Beziehung gekreuzter Nicol'scher Prismen bei einer mesomorphen Temperatur, die höher als die Glasumwandlungstemperatur Tg des verwendeten, mesomorphen Polymers ist, gemessen. Als ein Ergebnis wird, wenn sich die Lichtdurchlässigkeit der Probezelle nach der Spannungsanlegnng erhöht, die Polarität der dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; als positiv beurteilt. Wenn sich die Lichtdurchlässigkeit nach der Spannungsanlegnng nicht ändert, wird die Polarität der dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; als negativ beurteilt.
Bei den vorstehend erwähnten, spezifischen Beispielen der mesomorphen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht besitzen die Verbindungen Nrr. (I-1) bis (I-20), (I-25) und (I-29) bis (I-35) positive dielektrische Anisotropien (+Δ&epsi;).
Bei den vorstehend erwähnten, spezifischen Beispielen des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers besitzen die Monomere Nrr. (II-3) und (II-7) bis (II-16) negative dielektrische Anisotropien (-Δ&epsi;) Die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; des in der Erfindung verwendeten, polymerisierbaren, mesomorphen Monomers kann bevorzugt -1,0 oder weniger (das heißt, ein Absolutwert von mindestens 1,0), weiter bevorzugt -2,0 oder weniger und besonders bevorzugt -3,0 oder weniger betragen. Oberhalb von -1,0 kann eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht mit einer geringen, positiven, dielektrischen Anisotropie nur verwendet werden, weil die Moleküle des sich ergebenden mesomorphen Polymers, das von dem polymerisierbaren, mesomorphen Monomer abgeleitet ist, auf ein angelegtes elektrisches Feld unter dem Einfluß der Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht reagieren, wenn die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht eine hohe positive, dielektrische Anisotropie besitzt, die im Bezug auf den Absolutwert größer als die geringe negative, dielektrische Anisotropie des sich ergebenden mesomorphen Polymers ist. Als ein Ergebnis wird die Reaktionsgeschwindigkeit der Flüssigkristallvorrichtung, die solche Materialien enthält, erniedrigt, und die Schwellenspannung zum Ansteuern muß unerwünscht erhöht werden.
Um eine praktische Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die frei von den vorstehend beschriebenen Nachteilen ist, kann das mesomorphe Polymer, das eines einschließt, das sich von dem polymerisierbaren mesomorphen Monomer ableitet, bevorzugt eine dielektrische Anisotropie von -3,0 oder weniger besitzen.
Figg. 2A und 2B stellen eine andere strukturelle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung dar, wobei Fig. 2A eine schematische Draufsicht der Vorrichtung ist und Fig. 2B eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie A-Aa ist.
Bezieht man sich auf Figg. 2A und 2B, so schließt die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung ein Paar Träger 1 und 1a (von denen mindestens einer eine Doppelbrechung besitzen oder in Kombination mit einer Polarisationseinrichtung verwendet werden kann), die eine Glasplatte oder eine Kunststoffplatte umfassen und von einem Abstandhalter 4 gehalten werden, wodurch sie einen festgelegten (aber willkürlichen) Abstand besitzen. Der Außenrand der Träger 1 und 1a ist mit einem Klebstoff 6, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, abgedichtet. Auf dem Träger 1a sind viele Transparentelektroden 2a (zum Beispiel Elektroden zum Anlegen einer Abtastspannung) in einem festgelegten Muster, wie zum Beispiel in der Form von Streifen, gebildet. Auf der anderen Seite sind viele Transparentelektroden 2 (zum Beispiel Elektroden zum Anlegen einer Signalspannung) mit einer Reflexionsschicht senkrecht zu den Elektroden 2a auf dem Träger 1 gebildet.
Bezieht man sich auf Fig. 2B, so ist eine Anzeigeschicht 3 zwischen den Trägern 1 und 1a mit den darauf aufgebrachten Transparentelektroden 2 beziehungsweise 2a angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist eine Ausrichtungssteuerschicht 5 auf der Transparentelektrode 2 gebildet.
Das erfindungsgemäße Anzeigegerät schließt die vorstehend erwähnte Flüssigkristallvorrichtung, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht ein.
Fig. 3 stellt eine erläuternde Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigegerätes dar. Das Anzeigegerät ist ein Anzeigegerät vom Vollfarbprojektionstyp, der ein schlierenoptisches System einsetzt.
Bezieht man sich auf Fig. 3, so wird weißes Licht, das von einer Lichtquelleneinheit 301 abgestrahlt wird, in die drei Primärfarben R (Rot), G (Grün) und B (Blau) aufgetrennt und dann auf die Flüssigkristallvorrichtungen 303, 303a und 303b eingestrahlt, nachdem es durch Schlierenlinsen 308, 308a und 308b gegangen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird an die Flüssigkristallvorrichtungen 303, 303a und 303b über eine Ansteuereinheit 307 zum Ansteuern der Flüssigkristallvorrichtungen eine Spannung angelegt. Die Flüssigkristallvorrichtungen dieser Ausführungsform können ein einfaches Matrixsystem oder eine nichtlinear optische Vorrichtung einsetzen, aber sie können weiter bevorzugt von dem Typ sein, der einen Dünnfilmtransistor (TFT) als einen Schalter für jedes Bildelement umfaßt, im Hinblick auf den Anzeigekontrast, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Abstufungsanzeige. Ein ausgewähltes Bildelement in der Vorrichtung wird in einen Streuungszustand zum Streuen des auftreffenden Lichtes versetzt, und einem nicht ausgewählten Bildelement wird gestattet, daß es das auftreffende Licht durchläßt. Wenn die durchgelassenen Lichtstrµme und die gestreuten Lichtströme durch schlierenoptische Systeme 304, 304a und 304b getrennt werden, ist es möglich, eine gute Anzeige mit einem Kontrast von immerhin 100 zu erhalten. Die durchgelassenen Lichtströme werden durch ein dichroisches Prisma 305 gebündelt und dann durch eine Projektionslinse 306 auf einen Schirm (nicht dargestellt) projiziert, wodurch gute Vollfarbbilder erhalten werden können.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung wird mit Licht bestrahlt, so daß eine Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes bewirkt wird. Insbesondere wird ein elektrisches Feld an die Anzeigeschicht in der Flüssigkristallvorrichtung angelegt, wodurch die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf das elektrische Feld reagiert, wodurch ein Brechungsindex gezeigt wird, der sich von dem in der Abwesenheit des elektrischen Feldes unterscheidet, was einen größeren (oder kleineren) Unterschied des Brechungsindexes im Vergleich zu dem der Matrix des mesomorphen Polymers beziehungsweise im Bezug auf das auftreffende Licht gibt, um dadurch eine Differenz des Streuungsgrades des auftreffenden Lichtes vor und während des Anlegens des elektrischen Feldes bereitzustellen. Das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren verwendet den Unterschied beim Streuungsgrad des gestreuten Lichtes zum Bewirken einer Anzeige.
Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher in Bezug auf Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Ein polymerisierbares mesomorphes Monomer (Beispielverbindung Nr. II-6) wurde durch ein Verfahren synthetisiert, das von C. Noël et al. in Makromol. Chem., Macromol. Symp. 24, 283 (1989) veröffentlicht wurde.
Das IR-Diagramm des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-6) ist in Fig. 6 dargestellt.
Weiter zeigte das polymerisierbare mesomorphe Monomer die folgende Phasen umwandlungsreihe, wie sie durch ein Differentialscanningcalorimeter (DSC) gemessen wurde.
Die Verträglichkeit des vorstehend hergestellten, polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-6) (Δ&epsi; > 0, ne {Brechungsindex des außerordentlichen Strahls} = 1,67, no {Brechungsindex des ordentlichen Strahls} = 1,63) mit einem nematischen Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht (I-36) (Markenname: ZLI-2008, erhältlich von Merck & Co., Inc., Δ&epsi; = +16, ne = 1,71, no = 1,52) wurde durch die DSC und ein Polarisationsmikroskop untersucht, wodurch ein Phasendiagramm erhalten wurde, das in Fig. 4 dargestellt ist.

Beispiel 2

Ein polymerisierbares, mesomorphes Monomer (II-8) wurde durch ein Verfahren synthetisiert, das von D. J. Broer, R. A. M. Hikmet und Ger Challa in Makromol. Chem. 190, 3201 (1989) veröffentlicht wurde.
Das IR-Diagramm und das ¹H-NMR-Diagramm (kernmagnetische Resonanz des Protons) des polymerisierbaren mesomorphen Monomers (II-8) sind in Fig. 7 beziehungsweise Fig. 8 dargestellt.
Die Verträglichkeit des polymerisierbaren, mesomorphen Monomers (II-8) (Δ&epsi; < 0) mit dem nematischen Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht (I- 36) (Markenname: ZLI-2008, Δ&epsi; = +16) wurde durch die DSC und das Polarisationsmikroskop untersucht, wobei ein Phasendiagramm erhalten wurde, das in Fig. 5 dargestellt ist.

Beispiel 3

Eine leere Zelle, die eine Zusammensetzung enthielt, die eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (oder einen Flüssigkristall) und ein polymerisierbares, mesomorphes Monomer umfaßte, wurde wie folgt hergestellt.
Ein 1,1 mm dicker Träger, der ein grünes Glas (erhältlich von Matsuzaki Sinku K.K.) umfaßte, das darauf eine aufgedampfte Schicht besaß, die 1000 Å dick ITO und 500 Å dick SiO&sub2; umfaßte, wurde mit einer Lösung einer Polyamsäurelösung (Sanever 100, erhältlich von Nissan Kagaku K.K.), die mit einem Mischungslösungsmittel aus N-Methyl-2-pyrrolidon und 2-n-Butoxyethanol verdünnt war, 6mal mit Hilfe einer Rotationsbeschichtungsvorrichtung beschichtet und einer Heißhärtungsbehandlung bei 270ºC unterzogen, wodurch ein 200 Å dicker Polyimidfilm gebildet wurde. Der Polyimidfilm wurde einer Ausrichtungsbehandlung durch Reiben unterzogen, wodurch ein Ausrichtungsfilm mit einer uniaxialen Ausrichtungseigenschaft bereitgestellt wurde.
Nachdem Siliciumdioxidperlen als Abstandhalter (SW 8,6 µm, erhältlich von Shokubai Kasei Kogyo K.K.) mit einer mittleren Teilchengröße von 8,6 µm auf dem vorstehend behandelten Träger verteilt worden waren, wurde ein anderer Träger, der mit Ausnahme der Siliciumdioxidperlenbehandlung in der gleichen Weise wie vorstehend behandelt worden war, auf den vorstehend behandelten Träger gelegt, wonach ihr Außenrand mit einem Klebstoff (Stract Bond, EH-454NF, erhältlich von Mitsui Toatu Kagaku K.K.) abgedichtet wurde.
In die vorstehend hergestellten Zelle wurde eine Zusammensetzung zum Bereitstellen einer Anzeigeschicht, die 8 Gewichtsteile des nematischen Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht (I-36), der in Beispiel 1 verwendet wurde, 4 Gewichtsteile des polymerisierbaren mesomorphen Monomers (II-6), das in Beispiel 1 hergestellt wurde, und 0,1 Gewichtsteile eine Fotopolymerisationsinitiators (Irgacure 651, erhältlich von Ciba-Geigy Corp.) umfaßte, bei 100ºC unter Verwenden eines Kapillarensteigverfahrens eingespritzt.
Die vorstehende Zelle wurde bei 80ºC gehalten und mit einer Hochdruckquecksilberlampe (Energie = 40 W, Bestrahlungsabstand = 30 cm) belichtet, wodurch die Polymerisation in einem mesomorphen Zustand gestartet wurde, wodurch nach ungefähr 20 Minuten der Bestrahlung eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt wurde, die die Anzeigeschicht mit einer guten Durchsichtigkeit enthielt. Die Flüssigkristallvorrichtung wurde einer Messung einer Trübung durch eine Trübungsmeßvorrichtung (Farbunterschieds- und Farbmeßvorrichtung, Modell 1001 DP, erhältlich von Nippon Denshoku Kogyo K.K.) unterzogen, wobei eine Trübung von 5% erhalten wurde. Unter Beobachtung mit dem Polarisationsmikroskop wurde an die Flüssigkristallvorrichtung eine pulsierende Spannung (rechtwinklige Wellenform von 60 Hz und ±50 V) angelegt, so daß der Anteil des nematischen Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht auf die angelegte Spannung reagierte, wodurch sich seine Ausrichtungsrichtung änderte, aber die sich ergebende mesomorphe Polymermatrix überhaupt nicht auf die anlegte Spannung reagierte. Wenn die Vorrichtung auf 65ºC erhitzt wurde, wurde ein Anteil f der Anzeigeschicht in eine isotrope Phase überführt. Die Temperatur von 65ºC entsprach nahezu dem Klarpunkt des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht (I-36) (Tcl = 64ºC), wodurch der veränderte Bereich als die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht identifiziert wurde.
Wenn eine Spannung (100 Hz, 20 V) an die Elektroden der Flüssigkristallvorrichtung angelegt wurde, wurde die Anzeigeschicht in einen Streuungszustand überführt. Der Kontrast [lichtdurchlässiger Zustand] : [Streuungszustand] betrug 20:1.
Das Anzeigegerät, das in Fig. 3 dargestellt ist, wurde hergestellt, indem die vorstehend genannten Flüssigkristallvorrichtungen eingesetzt wurden, wodurch ein Kontrast von 20:1 erhalten wurde.
Dann wurde einer der Träger, aus denen die Vorrichtung bestand, entfernt, und die verbleibende Vorrichtung wurde in Methanol getaucht, wodurch der Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht, der eine disperse Phase bildete, aus der Anzeigeschicht der Vorrichtung herausgelöst wurde. Wenn die vorstehend behandelte Oberfläche der Anzeigeschicht durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet wurde, besaßen die Spuren der dispersen Phase einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 3 µm.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt und beurteilt, mit der Ausnahme, daß das polymerisierbare, mesomorphe Monomer (II-8), das in Beispiel 2 hergestellt wurde, statt des polymerisierbaren mesomorphen Monomers (II-6) verwendet und die Polymerisationstemperatur auf 70ºC geändert wurde, wodurch eine Trübung von 6% gemessen wurde.
Wenn eine Spannung (100 Hz, 35 V) an die Elektroden der Vorrichtung angelegt wurde, wurde die Anzeigeschicht in einen Streuungszustand überführt, wodurch der Kontrast von 18:1 bereitgestellt wurde. Weiter betrug eine Schwellenspannung (eine minimale Spannung, die zum Überführen der Anzeigeschicht in einen Streuungszustand erforderlich ist) 4 V, wodurch eine gnte Schwelleneigenschaft bereitgestellt wurde.

Referenzbeispiel 1

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt und beurteilt, mit der Ausnahme, daß die Polymerisationstemperatur auf 100ºC geändert wurde. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Vorrichtung, die die Anzeigeschicht in einem Streuungszustand enthielt, erhalten. Die Vorrichtung zeigte eine Trübung von 70%.

Beispiel 5

Eine PES-Folie (Polyethersulfon) mit einer transparenten ITO-Elektrode (Sumilite FST-1337, erhältlich von Sumitomo Bakelite K.K.) wurde mit einer Lösung einer Mischung eines mesomorphen Polymers (14) (Δ&epsi; < 0, Tg = 38ºC, Tcl (Klarpunkt) = 165ºC, Mn [zahlenmittleres Molekulargewicht, das entsprechend dem von Polystyrol durch eine GPC {Gelpermeationschromatografie} bestimmt wurde] = 6400) und einem nematischen Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht (I-37) (ZLI-1840, erhältlich von E. Merck Co., Δ&epsi; = +12) (Mischungsverhältnis = 1:1) in 1,2-Dichlorethan beschichtet. Die sich ergebende PES-Folie besaß nach dem Trocknen eine 16 µm dicke Anzeigeschicht.
Getrennt davon wurde ein duromeres Epoxidharz dünn auf eine PES-Folie, die mit der vorstehenden PES-Fohe identisch war, aufgetragen, wodurch die Epoxidharzschicht auf der transparenten ITO-Elektrode gebildet wurde. Die sich ergebende PES-Folie wurde auf die vorstehend erwähnte PES-Folie mit der Anzeigeschicht aufgebracht und durchlief bei 150ºC ein Paar Druckwalzen, um eine Ausrichtungsbehandlung zu bewirken, wodurch eine Flüssigkristallvorrichtung erhalten wurde, die eine durchsichtige Anzeigeschicht enthielt.
Wenn eine Spannung (100 Hz, 10 V) zwischen den beiden ITO-Elektroden der Vorrichtung angelegt wurde, wurde die Anzeigeschicht in einen Streuungszustand überführt, wodurch ein Kontrast von 10:1 bereitgestellt wurde. Weiter betrug die Schwellenspannung 2 V, und eine gnte Schwelleneigenschaft wurde beobachtet.
Dann wurde die in Fig. 3 dargestellte Anzeigevorrichtung unter Verwendung der vorstehend erwähnten Vorrichtungen hergestellt, wodurch ein Kontrast von 20:1 erhalten wurde, wenn die Farbanzeige (RGB-Anzeige) durchgeführt wurde.
Einer der Träger, aus denen die Vorrichtung bestand, wurde entfernt. Die verbleibende Vorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 behandelt und einer Beobachtung durch das SEM unterzogen, wobei die Spuren der dispersen Phase einen mittleren Durchmesser von 2 bis 5 µm besaßen.

Beispiele 6 und 7

Zwei Flüssigkristallvorrichtungen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 hergestellt und beurteilt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht (I-37) zum mesomorphen Polymer (14) so geändert wurde, wie es in der folgenden Tabelle 1 dargestellt ist. Tabelle 1

Beispiel 8

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 hergestellt und beurteilt, mit der Ausnahme, daß ein nematischer Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht (I-38) (TN-403, erhältlich von Dainippon Ink K.K., Tcl = 82ºC, Δn (ne - no) = 0,258, Δ&epsi; = +19,2) statt des Flüssigkristalls (I-37) verwendet und die Dicke der Anzeigeschicht auf 13 µm geändert wurde, wodurch eine Vorrichtung erhalten wurde, die eine durchsichtige Anzeigeschicht enthielt.
Wenn eine Spannung (100 Hz, 30 V) zwischen den beiden ITO-Elektroden der Vorrichtung angelegt wurde, wurde die Anzeigeschicht in einen Streuungszustand überführt, wodurch ein Kontrast von 15:1 bereitgestellt wurde. Weiter wurde eine Schwellenspannung von 7 V gemessen, und eine gute Schwelleneigenschaft wurde gezeigt.
Wenn eine angelegte Spannung allmählich erhöht wurde, zeigte die Anzeigeschicht im Ausgangsstadium einen einheitlichen, uniaxialen Ausrichtungszustand, aber der Anteil des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht der Anzeigeschicht wurde bei Beobachtung durch das Polarisationsmikroskop allmählich vom uniaxialen Ausrichtungszustand zum Streuungszustand verändert. Der sich ergebende Streuungszustand des Anteils des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht wurde auch mit dem bloßen Auge erkannt.

Beispiel 9

Eine Flüssigkristallvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 hergestellt und beurteilt, mit der Ausnahme, daß die folgenden Materialien verwendet und eine 12 µm dicke Anzeigeschicht und eine Ausrichtungsbehandlungstemperatur von 180ºC eingestellt wurden. (mesomorphes Polymer) Phasenumwandlungstemperatur (ºC)
(Mn/Mw = 2800/4000 (1)erechnet entsprechend dem Molekulargewicht von Polystyrol durch GPC), Δ&epsi; < (0)
(nematischer Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht)
ZLI-2008 (erhältlich von E. Merck Co., Δ&epsi; = +16) 50 Gew.-%
Wenn eine Spannung (100 Hz, 10 V) zwischen den beiden ITO-Elektroden der Vorrichtung angelegt wurde, wurde die Anzeigeschicht in einen Streuungszustand überführt, wodurch ein Kontrast von 9:1 bereitgestellt wurde.

Beispiel 10

Ein quervernetzendes, mesomorphes Monomer (IV-13) wurde durch ein Verfahren synthetisiert, das von D. J. Broer, R. A. M. Hikmet und Ger Challa in Makromol. Chem., 190, 3201 (1989) veröffentlicht wurde
Das quervernetzende, mesomorphe Monomer (IV- 13) zeigte die folgende Phasenumwandlungsreihe.
Das IR-Diagramm und das ¹H-NMR-Diagramm (kernmagnetische Resonanz des Protons) des quervernetzenden, mesomorphen Monomers (IV-13) sind in Fig. 9 beziehungsweise Fig. 10 dargestellt.
Eine leere Zelle wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt.
Eine Zusammensetzung wurde hergestellt, indem die folgenden Inhaltsstoffe in den angegebenen Anteilen gemischt wurden.
Die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Zusammensetzung wurde bei 100ºC unter Verwendung des Kapillarensteigverfahrens in eine leere Zelle eingespritzt, wonach sie bei 80ºC im mesomorphen Zustand polymerisiert wurde, indem sie der Hochdruckquecksilberlampe (Energie = 40 W, Bestrahlungsabstand = 30 cm) ausgesetzt wurde, wodurch nach ungefähr 20 Minuten eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt wurde, die die Anzeigeschicht mit einer guten Lichtdurchlässigkeit enthielt.
Wenn eine Spannung (100 Hz, 5 V) zwischen den Elektroden der Vorrichtung angelegt wurde, wurde eine Trübung von 24% durch die Trübungsmeßvorrichtung gemessen. Wenn die angelegte Spannung auf 20 V erhöht wurde, reagierte der Anteil des Flüssigkristalls mit niedrigem Molekulargewicht insgesamt auf die Spannung, wodurch eine Trübung von 50% gezeigt wurde. Weiter wurde, wenn die Spannung auf 5 V erniedrigt wurde, die Trübung auf 23% erniedrigt, so daß eine gute Reaktionseigenschaft gezeigt wurde, die im wesentlichen frei von einem Hysteresephänomen war.
Ein Anzeigegerät, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wurde unter Verwenden der vorstehenden Vorrichtung hergestellt. Ein Kontrast von 23:1 wurde auf dem Schirm erhalten.
Einer der Träger, aus denen die Vorrichtung bestand, wurde entfernt. Die verbleibende Vorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 behandelt und einer Beobachtung durch das SEM unterzogen, wodurch Spuren der dispersen Phase einen mittleren Durchmesser von 0,6 bis 2,6 µm besaßen.
Getrennt davon wurde die dielektrische Anisotropie Δ&epsi; eines mesomorphen Polymers, das sich vom polymerisierbaren, mesomorphen Monomer (II-11) ableitete, durch das vorstehend erwähnte Verfahren gemessen, wobei das Polymer eine dielektrische Anisotropie Δ&epsi; von -3,1 besaß.
Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die eine Anzeigeschicht, die ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung umfaßt, oder ein mesomorphes Monomer, das sich von einem polymerisierbaren Monomer ableitet, und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht enthält. Das mesomorphe Polymer, das in der Erfindung verwendet wird, besitzt eine gute Ausrichtungssteuerwirkung, wodurch die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht in eine Richtung parallel zu der des mesomorphen Polymers in der Abwesenheit eines elektrischen Feldes ausgerichtet wird, wodurch ein hoher Kontrast durch Anlegung einer Spannung bereitgestellt wird.
Weiter reagiert, wenn der einheitliche Ausrichtungszustand des mesomorphen Polymers einmal bei einer Temperatur unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Polymers fixiert ist, das Polymer in der Umgebung der Raumtemperatur nicht, wodurch sein einheitlicher Ausrichtungszustand im Gegensatz zum herkömmlichen mesomorphen Polymer beibehalten wird, das nicht in der Lage ist, einen solchen Ausrichtungszustand bereitzustellen, was zu einem schlechten Kontrast der Anzeige führt. Als Ergebnis zeigt die erfindungsgemäße mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht eine gute Schwelleneigenschaft bei der Reaktion auf ein elektrisches Feld, so daß eine gute Abstufungsanzeige mit einer großen Fläche, ein hoher Kontrast, eine gute Schwelleneigenschaft und kein Hysteresephänomen erhalten werden können, wenn die Flüssigkristallvorrichtung angesteuert wird.
Eine Flüssigkristallvorrichtung wird aufgebaut, indem eine Anzeigeschicht zwischen einem Paar Elektrodenplatten angeordnet wird. Die Anzeigeschicht umfaßt ein mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht. Das mesomorphe Polymer kann bevorzugt ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung oder ein mesomorphes Polymer, das sich von einer polymerisierbaren mesomorphen Verbindung ableitet, sein. Die Anzeigeschicht kann bevorzugt ein mesomorphes Polymer mit einer dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; von -3,0 oder weniger und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die mit dem mesomorphen Polymer unverträglich ist und eine positive dielektrische Anisotropie besitzt, umfassen.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und ein mesomorphes Polymer vom Hauptkettentyp mit einer Esterbindung und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die mit dem mesomorphen Polymer vom Hauptkettentyp unverträglich ist, umfaßt, worin die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Ausrichtungssteuerschicht umfaßt, die auf den Elektrodenplatten gebildet ist.

3. Anzeigegerät, einschließend eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht.

4. Anzeigeverfahren, umfassend das Beleuchten einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 mit Licht und Bewirken der Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, wodurch eine Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf das elektrische Feld verursacht wird, wobei diese Reaktion einen Unterschied im Streugrad des gestreuten Lichtes ergibt.

6. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und die ein mesomorphes Polymer und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, worin das mesomorphe Polymer durch eine im mesomorphen Zustand durchgeführte Polymerisation einer Zusammensetzung gebildet wurde, die ein polymerisierbares mesomorphes Monomer und die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, wobei die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin das mesomorphe Polymer mit der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht unverträglich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiter eine Ausrichtungssteuerschicht umfaßt, die auf den Elektrodenplatten gebildet ist.

9. Anzeigegerät, einschließend eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 6, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht.

10. Anzeigeverfahren, umfassend das Beleuchten einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 6 mit Licht und Bewirken der Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, wodurch eine Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf das elektrische Feld verursacht wird, wobei diese Reaktion einen Unterschied im Streugrad des gestreuten Lichtes ergibt.

12. Flüssigkristallvorrichtung, umfassend ein Paar Elektrodenplatten und eine Anzeigeschicht, die dazwischen angeordnet ist und die ein mesomorphes Polymer mit einer dielektrischen Anisotropie Δ&epsi; von -3,0 oder weniger und eine mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die mit dem mesomorphen Polymer unverträglich ist und eine positive dielektrische Anisotropie besitzt, umfaßt, worin die mesomorphe Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im mesomorphen Polymer so dispergiert ist, daß sie einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 µm besitzt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, die weiter eine Ausrichtungssteuerschicht umfaßt, die auf den Elektrodenplatten gebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, worin das mesomorphe Polymer aus einem polymerisierbaren mesomorphen Monomer durch Polymerisation in einem mesomorphen Zustand erhalten wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die weiter eine Ausrichtungssteuerschicht umfaßt, die auf den Elektrodenplatten gebildet ist.

16. Anzeigegerät, einschließend eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 12, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht.

17. Anzeigegerät, einschließend eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 14, eine Einrichtung zum Abstrahlen von Licht, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Vorrichtung und eine Einrichtung zum Auftrennen des Lichtes in durchgelassenes Licht und gestreutes Licht.

18. Anzeigeverfahren, umfassend das Beleuchten einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 12 mit Licht und Bewirken der Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes.

19. Anzeigeverfahren, umfassend das Beleuchten einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 14 mit Licht und Bewirken der Anzeige durch Einsetzen des sich ergebenden, gestreuten Lichtes.

20. Verfahren nach Anspruch 18, worin ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, wodurch eine Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf das elektrische Feld verursacht wird, wobei diese Reaktion einen Unterschied im Streugrad des gestreuten Lichtes ergibt.

21. Verfahren nach Anspruch 19, worin ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, wodurch eine Reaktion der mesomorphen Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht auf das elektrische Feld verursacht wird, wobei diese Reaktion einen Unterschied im Streugrad des gestreuten Lichtes ergibt.