JP2002522623A - 三安定液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

三安定液晶ディスプレイ装置

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JP2002522623A JP2000565065A JP2000565065A JP2002522623A JP 2002522623 A JP2002522623 A JP 2002522623A JP 2000565065 A JP2000565065 A JP 2000565065A JP 2000565065 A JP2000565065 A JP 2000565065A JP 2002522623 A JP2002522623 A JP 2002522623A
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パトリシア・エム・サブ
ダニエル・シー・スナスタッド
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ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 （ａ）その少なくとも１つがアラインメントコーティングを有し、それぞれが１個または複数の画素を画定するように少なくとも１つの電極を有する第１および第２の対向する基材と、（ｂ）基材間に配置されたティルトスメクチックまたは誘導ティルトスメクチック液晶組成物と、（ｃ）それぞれが偏光軸を有する一対の直交して配置された偏光子とを含む三安定液晶ディスプレイ装置であって、１つの偏光軸が液晶組成物のティルトスメクチックまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェーズの零電界光学軸と整列し、基材が液晶組成物のアラインメントを提供するように配置され、組成物が、ｉ）少なくとも１つのキラル液晶化合物、およびｉｉ）式、Ｒ−Ｍ−Ｎ−（Ｐ）ａ−ＯＣＨ２Ｒf （Ｉ）（式中、Ｍ、Ｎ、およびＰは独立に、芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂環式、置換芳香族、置換複素環式芳香族、置換脂環式、および置換複素脂環式環から成る群より選択され、個々の環は縮合または非縮合であり、環は共有結合または有機結合基によって互いに結合し、Ｒはアルキル、アルケニル、アルコキシ、またはアルコキシアルキレンであり、ａは０または１の整数であり、Ｒｆはペルフルオロエーテル基である。）によって表されることができる少なくとも１つのアキラル液晶化合物を含み、液晶組成物が三安定スイッチングを示す三安定液晶ディスプレイ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 この発明は、液晶ディスプレイ装置およびこのような装置を駆動する方法に関
する。
【０００２】 発明の背景 液晶を用いた装置は、例えば腕時計および計算機ディスプレイ、並びにポータ
ブルコンピュータや小型テレビに見られるフラットパネルディスプレイなど、特
に小型でエネルギー効率の良い電圧制御光弁を必要とする様々な電気光学用途で
利用される。液晶ディスプレイは、低電圧および低電力作動をはじめとする多数
のユニークな特性を有することから、現在利用できる非放射電気光学ディスプレ
イの候補中で最も有望なものとなっている。
【０００３】 液晶技術における最近の進歩は、マイクロ秒スイッチングおよび双安定作動を
与える装置でのティルトキラルスメクチック（ｔｉｌｔｅｄ ｃｈｉｒａｌ ｓ
ｍｅｃｔｉｃ）液晶の利用であり、その１つのクラスは強誘電性液晶と称される
。強誘電性液晶は、Ｒ．Ｂ．Ｍｅｙｅｒら（Ｊ．Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ３６，１−
６９（１９７５））によって発見された。「表面安定化強誘電性液晶」（ＳＳＦ
ＬＣ）を使用した高速光学的スイッチング現象は、Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋら（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３６，８９９および米国特許番号第４，３６７，９
２４号）によって、強誘電性液晶について発見された。
【０００４】 多くの新しい強誘電性液晶が開発され、それらのスイッチング特性が大規模に
試験されている。これらの物質を用いた装置は高い応答速度および広い視角を示
すが、ＳＳＦＬＣ装置の開発においては多くの問題が残る。これらの問題には、
不十分な閾値特性、不満足なコントラスト（シェブロン欠損による）、およびア
ラインメントの制御が困難であるための不十分な双安定性が含まれる。
【０００５】 より最近、別のクラスのティルトキラルスメクチック液晶である抗強誘電性液
晶（ＡＦＬＣ）が開発された。抗強誘電性液晶は、強誘電性液晶装置中で使用さ
れるティルトキラルスメクチックＣ相（ＳＣ ＊相）に加えて、キラルスメクチッ
クＣＡ相（ＳＣＡ ＊相）中でスイッチ可能である。
【０００６】 抗強誘電性液晶を用いた装置については、Ｃｈａｎｄａｎｉら（Ｊａｐａｎ
Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ２７（５），Ｌ７２９−７３２（１
９８８））によって述べられている。これらの装置で使用される抗強誘電性液晶
は、電界影響下での２つの安定状態、および電界不在下での第３の抗強誘電性状
態の３つの安定状態を示す。抗強誘電性液晶は、識別可能な閾値、および双方の
駆動状態においてメモリ効果を可能にする二重ヒステリシスを有することで特徴
づけられる。抗強誘電性液晶はスイッチが容易であり、欠損が少なくアラインメ
ントを回復させる装置を提供する。
【０００７】 電界が印可されないＡＦＬＣ装置中では、ＡＦＬＣ組成物が多数のスメクチッ
ク層を含む層状構造を有し、各層の分子は、液晶組成物が正味の偏光を有さない
ように、隣接層のそれとは反対方向にティルトする。交互の分子の配向ベクトル
からは、スメクチック層に直角な層に平行な均一の光学軸も帰結する。組成物の
均一の光学軸と整列するように、偏光子の偏光軸の１つを一対の交差偏光子間に
配置すると、装置は暗状態を示す。電界を印可すると、液晶は配向して自発的偏
光が電界に整列し、電界の極性次第で２つの明状態の１つが帰結する。三安定ス
イッチング動作は、ツイステッド強誘電性および異形ヘリックス装置についても
観察されている。
【０００８】 従来技術のＡＦＬＣ装置は三安定スイッチングを提供したが、技術分野では、
三安定スイッチング、グラデーションディスプレイ（グレースケール）、閾値制
御、ヒステリシス制御、および迅速な応答時間を提供でき、小型および大型双方
のディスプレイで使用できる液晶ディスプレイ装置に対する必要性が残る。さら
に技術分野では、偏光、閾電圧制御、およびコントラストに関する従来技術の限
界を克服する液晶ディスプレイ装置に対する必要性が残る。
【０００９】 発明の要約 簡単に言えば、この発明は（ａ）その少なくとも１つがアラインメントコーテ
ィングを有し、それぞれが１個または複数の画素を画定するように少なくとも１
つの電極を有する第１および第２の対向する基材と、第１および第２の対向する
基材と、（ｂ）基材間に配置されたティルトスメクチックまたは誘導ティルトス
メクチック液晶組成物と、（ｃ）それぞれが偏光（または光透過）軸を有する一
対の直交して配置された偏光子とを有し、１つの偏光軸が液晶組成物のティルト
スメクチックまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェーズの零電界光学軸と整
列し、基材が液晶組成物のアラインメントを提供するように配置され、液晶組成
物が、ｉ）少なくとも１つのキラル液晶化合物（「偏光添加剤」）、およびｉｉ
）式、
【化１０】 （式中、Ｍ、Ｎ、およびＰは、独立に芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂
環式、置換芳香族、置換複素環式芳香族、置換脂環式、および置換複素脂環式環
から成る群より選択され、個々の環は縮合または非縮合であり、環は共有結合ま
たは（任意に１つ以上のヘテロ原子を含有することができる）有機結合基によっ
て互いに結合し、Ｒはアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、またはアルコ
キシアルキレン基であり、ａは０または１の整数であり、Ｒｆはペルフルオロエ
ーテル基である。）によって表される少なくとも１つのアキラル液晶化合物を含
み、液晶組成物が三安定スイッチングを示す三安定液晶ディスプレイ装置を提供
する。
【００１０】 好ましくは、Ｍ、Ｎ、およびＰはそれぞれ独立に、
【化１１】
【化１２】
【化１３】 から成る群より選択され、１つ以上の環水素原子がフッ素原子で置換でき、Ｒは
約４〜約１２個の炭素原子を有し、Ｒｆは式（ＣｘＦ２ｘＯ）ｚＣｙＦ２ｙ＋１ （式中、ｘは独立に（ＣｘＦ２ｘＯ）のそれぞれについて１〜約１０の整数であ
り、ｙは１〜約１０の整数であり、ｚは１〜約４の整数（より好ましくは２また
は３の整数）である。）によって表される。Ｒｆは好ましくは、約５〜約１６個
の炭素原子を有する。
【００１１】 上の式Ｉのキラル液晶化合物が、意外にも潜在性三安定スイッチング動作を示
すことが発見された。換言すればアキラル化合物は、このような動作を単独では
示さないが、キラル組成物と組み合わせるとこのような動作が観察できる。三安
定スイッチング動作は、キラル組成物が単独でこのような動作を示さない場合で
も、そしてキラル組成物が少ない量で使用された場合でも、アキラル化合物によ
って誘導できる。発明の装置で使用される液晶組成物は意外にも、概して低い閾
電圧を示す。
【００１２】 発明の液晶ディスプレイ装置は、三安定スイッチング、グラデーションディス
プレイ（グレースケール）、閾値制御、ヒステリシス制御、および迅速な応答時
間を提供できる。装置は、受動または能動マトリクス装置のどちらかであること
ができ、小型大型双方のディスプレイで使用できる。さらに従来技術装置に比べ
て発明の装置は、改善された偏光特性、改善された閾電圧制御、および改善され
たコントラストを示す。
【００１３】 別の態様において、この発明は上述の液晶組成物を含む発明の液晶ディスプレ
イ装置に、零電界光学軸の正味ティルトが帰結する、液晶組成物の零電界光学軸
を零電界状態（例えば抗強誘電性状態）から強誘電性状態へシフトさせるのに十
分な電圧を印可するステップを含む、三安定液晶ディスプレイ装置を駆動する方
法も提供する。
【００１４】 発明の詳細な説明 図１について述べると、発明の三安定液晶ディスプレイ装置の実施態様１は、
少なくともその１つが光学的に透明な２つの対向する基材２および２’を含む。
対向する表面（互いに向き合う内表面）は、所望の画素パターンを生じるような
立体配置に取り付けられ、少なくともその１つが透明な導電性電極３および３’
を有する。
【００１５】 基材２および２’は、例えばガラスまたはプラスチックなどの液晶ディスプレ
イ装置のための基材として有用なことが技術分野で既知である、あらゆる物質を
含むことができる。電極３および３’は、例えばインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）
などの導電性物質であることができ、技術分野で既知のあらゆる方法で基材表面
に適用できる。したがって基材をＳｎＯ２、ＩｎＯ３、またはＩＴＯフィルムで
被覆して、電極３および３’が形成できる。
【００１６】 基材２および２’および電極は、技術分野で既知のあらゆる有用なアラインメ
ント組成物を含むことができるアラインメントコーティング４および４’を有す
る。２つのコーティングは同一でもまたは異なることもできる。アラインメント
コーティングの調製で使用するのに適した物質としては、ポリビニルアルコール
、ポリイミド、ポリアミド−イミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステル
−イミド、ポリパラキシリレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポ
リ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹脂
、ウレア樹脂、アクリル樹脂など、およびそれらの混合物が挙げられる。アライ
ンメントコーティング４および４’の表面は、必要に応じて、例えば表面をビロ
ード、布、または紙などの繊維状物質で摩擦して、規定（一軸）アラインメント
処理することができる。
【００１７】 基材２および２’は、アラインメント状態、特に初期アラインメント状態を適
切に制御するために、異なるアラインメント処理することができる。例えば基材
の１つを摩擦処理されたアラインメントコーティングと共に提供でき、もう１つ
は摩擦されないアラインメントコーティング、および／または摩擦処理されたア
ラインメントコーティングとは異なる組成物を含むアラインメントコーティング
と共に提供できる。
【００１８】 発明の液晶装置は好ましくは、装置の三安定スイッチング特性を最適化するの
に十分な厚さである少なくとも１つのアラインメントコーティングを有する。コ
ーティングは、広い温度範囲での良好な駆動特性、高信頼性、および駆動安定性
を提供するために、好ましくは約５０〜約５０００Å、より好ましくは約５０〜
約２５００Åの厚さを有する。
【００１９】 好ましくは発明の装置のアラインメントコーティングの１つは、ポリイミドま
たはポリアミド（例えばナイロン）フィルムを含む。フィルムは、概してポリア
ミック酸（ポリイミド前駆物質）またはポリアミド溶液を基材表面に塗布し、塗
布したコーティング層を加熱して、次に得られるアラインメントコーティングを
摩擦処理して調製できる。所望するならば発明の装置は、例えばＥＰ ７５５９
９３（Ｃａｎｏｎ）および米国特許番号第５，３７７，０３３号（Ｒａｄｃｌｉ
ｆｆｅ）で述べられたものなどのアラインメント処理を利用できる。発明の装置
は、任意に絶縁層（図１に示さず）をさらに含むことができる。
【００２０】 アラインメントコーティング４および４’を有する基材２および２’は、スペ
ーサー５で一定間隔（「セルギャップ」）で隔てられ、それはアラインメントコ
ーティングと共に、基材間に生じるスペースに含有される液晶組成物６をアライ
ンメントさせる。装置が三安定スイッチングを示すようにするため、セルギャッ
プは、概して約１０μまで、好ましくは約０．５〜約５μであることができる。
【００２１】 基材２および２’の外面には、それぞれが偏光（または光透過）軸を有する、
直交して配置された偏光子７および７’が固着される。偏光子は、技術分野にお
いて液晶ディスプレイ装置で有用なことが既知であるあらゆるデザインおよび物
質であることができる。偏光子の１つの偏光軸は、液晶組成物６のティルトまた
は誘導ティルトスメクチックメゾフェーズの零電界光学軸と整列する。
【００２２】 偏光添加剤（発明の装置中で使用される液晶組成物の組成物（ｉ））として使
用するのに適したキラル液晶化合物としては、フッ化および非フッ化双方の（好
ましくはフッ化）キラル化合物が挙げられる。このような化合物は、概して２つ
の末端部分および末端部分を結合する中心コアを含む。どちらかの（または双方
の）末端部分がフッ化されることができ、および／またはキラル組成物を含有で
きる。化合物の中心コアは、典型的に少なくとも１つまたは２つの環を含み、独
立に芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂環式、置換芳香族、置換複素環式
芳香族、置換複素脂環式、および置換脂環式環から成る群より選択され、環は共
有結合または有機結合基によって互いに結合される。
【００２３】 適切な非フッ化偏光添加剤（どちらもフルオロケミカル末端部分でない２つの
末端部分を有するキラル化合物）については技術分野で既知であり、例えばＨ．
Ｎｏｈｉｒａ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＭ．Ｋａｍｅｉ著「Ｓｙｎｔｈｅ
ｓｉｓ Ａｎｄ Ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ Ｆｅ
ｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ｗｉｔｈ Ａ Ｆ
ｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ」Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ
．１８０Ｂ，３７９〜３８８（１９９０）、Ｄ．Ｄｉｊｏｎ著Ｆｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ ＬＣＤｓ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ：Ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ、第１巻、Ｂｉｒｅｎｄａ Ｂａｈａｄｕｒ編
、３３０〜３３３ページ、Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈ
ｉｎｇ Ｌｔｄ．，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ（１９９０）、およびＳ．Ａｒａｋａ
ｗａ、Ｋ．Ｎｉｔｏ、およびＪ．Ｓｅｔｏ著「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｏｆ Ｆｌ
ｕｏｒｉｎｅ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．２０４，
１５〜２５（１９９１）で述べられている。
【００２４】 適切なフッ化偏光添加剤（その片方（または双方）がフルオロケミカル末端部
分である２つの末端部分を有するキラル化合物）については、技術分野で既知で
ある。このような添加剤の有用なクラスは、米国特許番号第４，８８６，６１９
号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、第５，２５４，７４７号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、および第
５，３９９，７０１号（Ｊａｎｕｌｉｓ）で述べられるフッ素含有液晶化合物（
フルオロカーボン末端部分と、キラル炭化水素または炭化水素エーテル末端部分
と、末端部分を結合する中心コアとを含む）である。別の有用なクラスは、米国
特許番号第５，４７４，７０５号および第５，３９９，２９１号（Ｊａｎｕｌｉ
ｓ）で述べられるフッ素含有液晶化合物（フルオロエーテル末端部分と、キラル
炭化水素または炭化水素エーテル末端部分と、末端部分を結合する中心コアとを
含む）である。
【００２５】 別の有用なクラスのフッ化偏光添加剤は、米国特許番号第５，４７４，７０５
号および第５，７０２，６３７号、並びにＵＳＳＮ ０８／９６５３４８（１９
９７年１１月６日出願）およびＵＳＳＮ ０８／９９８４００（１９９７年１２
月２４日提出）で述べられるフッ素含有液晶化合物（少なくとも１個のカテナリ
ーエーテル酸素原子を任意に含有するキラルフルオロケミカル末端部分と、キラ
ルまたはアキラル炭化水素または炭化水素エーテル末端部分と、末端部分を結合
する中心コアとを含む）である。好ましくはこのような化合物のキラルフルオロ
ケミカル末端部分は、式、
【化１４】 −Ｄ−Ｒ＊−Ｄ−Ｒｆ’ （ＩＩ） （式中、Ｒ＊は環式または非環式キラル組成物であり、Ｒ’ｆはフルオロアルキ
ル、ペルフルオロアルキル、フルオロエーテル、またはペルフルオロエーテルで
あり、Ｄはそれぞれ独立に、共有結合，
【化１５】 およびそれらの組み合わせから成る群より選択され、１つ以上の水素原子が任意
にフッ素で置換されても良く、ｒおよびｒ’は独立に０〜約２０の整数であり、
ｓは独立に（ＣｓＨ２ｓＯ）のそれぞれについて１から約１０の整数であり、ｔ
は１から約６の整数であり、ｐは０〜約４の整数である。） によって表されることができる。
【００２６】 このような化合物の好ましいサブクラスは、式、
【化１６】 Ｒ−Ｍ−Ｎ−（Ｐ）ａ−Ｄ−Ｒ＊−Ｄ−Ｒｆ” （ＩＩＩ） （式中、Ｍ、Ｎ、およびＰは独立に、芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂
環式、置換芳香族、置換複素環式芳香族、置換脂環式、および置換複素脂環式環
から成る群より選択され、個々の環は縮合または非縮合であり、環は共有結合ま
たは有機結合基によって互いに結合し、Ｒはアルキル基、アルケニル基、アルコ
キシ基、またはアルコキシアルキレン基であり、ＤおよびＲ＊は上で式ＩＩにつ
いて定義された通りであり、ａは０または１の整数であり、Ｒｆ”はペルフルオ
ロエーテル基である。）を有する。
【００２７】 好ましくはＭ、Ｎ、およびＰはそれぞれ独立に、
【化１７】
【化１８】
【化１９】 （式中、１つ以上の環水素原子はフッ素原子で置換でき、Ｒは約４〜約１２個の
炭素原子であり、Ｒｆ”は式（ＣｘＦ２ｘＯ）ｚＣｙＦ２ｙ＋１（式中、ｘは独
立に（ＣｘＦ２ｘＯ）のそれぞれについて１〜約１０の整数であり、ｙは１〜約
１０の整数であり、ｚは１〜約４の整数（より好ましくは２〜３の整数）である
。）によって表される。）から成る群より選択される。
【００２８】 このような化合物のより好ましい好ましいサブクラスは、式ＩＶ、
【化２０】 （式中、１つ以上の環水素原子はフッ素原子で置換でき、ＲおよびＲｆ”は上で
式ＩＩＩについて定義された通りである。）によって表される。
【００２９】 偏光添加剤として使用するのに好ましいキラル化合物としては、式、
【化２１】 によって表されるものが挙げられる。各化合物について上では１つの光学的異性
体のみが示されるが、Ｒ−またはＳ−異性体のどちらでも発明の装置の液晶組成
物中で使用できる。
【００３０】 発明の装置の液晶組成物の組成物（ｉｉ）として使用するのに適したアキラル
液晶化合物としては、上の式Ｉで表されるものが挙げられる。これらのアキラル
液晶化合物は、１つ以上のキラル偏光添加剤を添加することで発現する潜在性三
安定スイッチング特性を示す。このような化合物、およびそれらの調製について
は例えば、米国特許番号第５，２６２，０８２号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、第５，４
３７，８１２号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、第５，４７４，７０５号（Ｊａｎｕｌｉｓ
）、第５，４８２，６５０号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、および第５，６５８，４９１
号（Ｋｉｓｔｎｅｒ）で述べられている。
【００３１】 好ましくは組成物（ｉｉ）は、式、
【化２２】 （式中、ｄは約４〜約１２の整数であり、ｗは０または１の整数であり、ｘは独
立に（ＣｘＦ２ｘＯ）のそれぞれについて１から約１０の整数であり、ｙは１〜
約６の整数であり、ｚは１〜約４の整数である。）の化合物を含む。
【００３２】 好ましいアキラル化合物としては、
【化２３】 が挙げられる。
【００３３】 発明の装置の液晶組成物を含む化合物は、潜在性スメクチック特性を示すこと
ができる。潜在性スメクチック液晶化合物は、それ自体は、例えばティルトスメ
クチックメゾフェーズ（群）などの特定のスメクチックメゾフェーズ（群）を示
さないかもしれないが、スメクチックメゾフェーズを有する化合物または潜在性
スメクチックメゾフェーズを有するその他の化合物との混合物中では、適切な条
件下でスメクチックメゾフェーズを生じ、あるいは示す。
【００３４】 上述の液晶組成物を含有する発明の装置は、受動または能動マトリクスディス
プレイのどちらかによって駆動できる。典型的な液晶ディスプレイは、例えば２
つの偏光子、２つの透明な基材、画素を画定するスイッチング要素または電極、
および列と縦列をアドレスするためのドライバ集積回路（ＩＣ）から構成される
。列と縦列は、導電物質のストリップから構築することができる。
【００３５】 受動マトリクスディスプレイでは、画素−マトリクス要素は、２つの対向する
基材内面の、例えばインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）などの透明な導電物質の列と
縦列の交差領域によって画定される。これらの画素−マトリクス要素間に配置さ
れた液晶組成物をスイッチまたはアドレスするためには、液晶物質の配向を変化
させる（すなわち暗画素から明画素に変化させる）ために、適切な列と縦列に電
荷が印可される。受動マトリクスディスプレイについては、例えばＰｅｔｅｒ
Ｊ．Ｃｏｌｌｉｎｇｓ著、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙａｔａｌｓ：Ｎａｔｕｒｅ’ｓ
Ｄｅｌｉｃａｔｅ Ｐｈａｓｅ ｏｆ Ｍａｔｔｅｒ、１００〜１０３ページ
、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，Ｐｒｉｎｃｅｔｏ
ｎ，Ｎ．Ｊ（１９９０）およびＰｅｔｅｒ Ｊ．ＣｏｌｌｉｎｇｓおよびＭｉｃ
ｈａｅｌ Ｈｉｒｄ著、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙａｔａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、２７１〜２８５
ページ、Ｔａｙｌｏｒ ａｎｄ Ｆｒａｎｃｉｓ Ｌｔｄ．，Ｌｏｎｄｏｎ（１
９９７）で述べられている。
【００３６】 受動マトリクスディスプレイの限界（駆動波形が引き起こすクロストークなど
）を改善するために、能動マトリクスディスプレイが開発された。能動マトリク
スディスプレイは典型的に、ガラス基材上に各画素要素を間接的にアドレスする
薄膜トランジスター（ＴＦＴ）またはダイオードアレーを有する。ＴＦＴは非結
晶シリコン（ａ−Ｓｉ）または多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）を含むことができ、
あるいはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）シリコンベースの装置などの単結
晶半導体装置を含むことができる。ＴＦＴはディスプレイ中で、１つの画素要素
をその他から電気的に単離して、部分的に活性の画素の問題を除外する。ＴＦＴ
は単にスイッチと見なすことができる。選択される（オン）とそれは電荷を流れ
させ、オフでは電荷の流れを防ぐあるいは少なくとも制限する障壁の役目を果た
す。ＴＦＴの列がアドレスされるとゲートラインが活性化して「スイッチ」がオ
ンになり、電荷を縦列から画素に流れさせ、フレームサイクルに対して画像を設
定する。ひとたび列がアドレスされると、ゲートラインはバイアスを反転させて
（スイッチがオフになる）、電荷が縦列から画素要素に通過しないようにする。
このようにして画素は単離され、ディスプレイの残りがアドレスされる。能動マ
トリクスアレーについては、例えば上述のＣｏｌｌｉｎｇｓおよび米国特許番号
第５，６３１，７５２号（Ｔｏｎａｋａ）で述べられている。
【００３７】 発明の装置中で使用される上述の液晶組成物は、優れた閾電圧特性を示す。閾
電圧は、例えば暗（ゼロに近い透過率）状態から明（高い透過百分率）状態への
、またはその逆の変化など、装置の透過率に顕著な変化をもたらすように、電圧
が次第に増加または減少するにつれて、特定の透過百分率を達成するために装置
に印可されなくてはならない電圧である。液晶組成物は、電圧を増大させて暗か
ら明への透過率変化をもたらす時、それぞれ１０％および９０％の透過率レベル
を達成するのに必要な電圧である閾電圧値Ｖ１０（＋）およびＶ９０（＋）を使
用して評価できる。閾電圧値Ｖ’１０（＋）およびＶ’９０（＋）は、電圧を減
少させて明から暗への透過率変化をもたらす時、１０％および９０％の透過率レ
ベルを達成するのに必要な電圧である。
【００３８】 図２および３に示すように、より装置独立性が高い、組成物のスイッチング特
性評価を得るためには、液晶組成物を電圧の関数として評価するよりも、電界Ｅ
の関数として評価した方が好都合なことが多い。したがって以下のようにして、
Ｖ１０（＋）その他の値に関連したＥ１０（＋）、Ｅ９０（＋）、Ｅ’１０（＋
）、およびＥ’９０（＋）の値を得ることができる。
【数１】 Ｖ１０（＋）（Ｖ）／セル厚さ（μｍ）＝Ｅ１０（＋）（Ｖ／μｍ） 発明の装置で使用される液晶組成物は、好ましくは１０Ｖ／μ未満、より好まし
くは５Ｖ／μ未満、そして最も好ましくは１Ｖ／μ未満の閾Ｅ１０値を示す。
【００３９】 ヒステリシスとは液晶組成物によって示されることができる特性であり、印可
電圧または電界が増大するか減少するかによって、観察される組成物透過率また
は透過度は異なる値を取る。電圧または電界が適切な範囲で循環する場合、透過
度のプロットは閉ループを形成する。電界ヒステリシス値Ｅｈｙｓｔ９０（＋）
は、Ｅ９０（＋）とＥ’９０（＋）の電界値の差である。
【００４０】 発明の装置で使用される液晶組成物の多くは、ヒステリシスを示す。組成物に
よって示されるヒステリシスは、三安定スイッチングディスプレイに特に良く適
している。（例えば図２などのように）比較的高いヒステリシスを有する組成物
では、組成物を含有する装置の透過度は電圧の小さな変化によって（特に温度の
変動によって）大きく変わることができるため、組成物はグレースケールを得る
のにより適切でなくなる。
【００４１】 液晶組成物のメモリマージン（Ｍ）は、そのヒステリシスおよびその閾値特性
によって決まる。概してヒステリシスが大きいほど、そして閾値特性が急なほど
、メモリマージンは高くなる。メモリマージンは、大きなヒステリシスを有する
液晶装置が示す双安定性に該当する。メモリマージンは以下のようにして計算で
きる。
【数２】 Ｍ＝（Ｅ１０−Ｅ’９０）／（Ｅ９０−Ｅ１０） 式中、Ｅ１０は電界が０Ｖ／μから増大するにつれて液晶組成物が透過度１０％
を示す電界であり、Ｅ９０は電界が０Ｖ／μから増大するにつれて液晶組成物が
透過度９０％を示す電界であり、Ｅ’９０は電界が１００％透過度での値から低
下するにつれて液晶組成物が透過度９０％を示す電界である。透過度は電界が０
Ｖ／μであれば０％であり、電界が最大であれば１００％である。
【００４２】 図３に示すように、液晶組成物が小さなヒステリシス、比較的平坦な電圧／透
過度勾配、および低閾電圧を示す場合、そのメモリマージンは−１に近づく。組
成物がヒステリシスを全く示さなければ、そのメモリマージンは−１である。メ
モリマージンについて負の値を有する液晶組成物は、能動マトリクス／グレース
ケール装置のために特に有用である。図２に示すように、組成物が電界／透過度
曲線について比較的急勾配を示し、および／またはそのヒステリシスが大きな場
合、そのメモリマージンは正の値である。メモリマージンに正の値を有する液晶
組成物は、受動マトリクス三安定装置のために特に有用である。
【００４３】 特に興味深いのは、液晶装置における「Ｖ型」三安定スイッチングである。こ
れは例えばＳ．Ｉｎｕｉらが、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．６（４），６７１−
６７３（１９９６）で述べ、能動マトリクスまたは薄膜トランジスター装置で使
用することを提案する閾値のないヒステリシスフリースイッチングを指す。発明
の装置で使用される多くの組成物は、非常に低い閾値、および低いヒステリシス
スイッチングを示し、Ｉｎｕｉが述べる理想的な「Ｖ型」スイッチングに近づく
。
【００４４】 しかし自発的偏光を示す液晶組成物の受動アドレッシングでは、液晶装置の実
用的操作において低偏光混合物が重要になり得る。より偏光の高い混合物に対し
て偏光反転野はより大きく、偏光反転野は組成物を本来のディレクタ配列に引き
戻すスイッチングまたは部分的スイッチングを引き起こすことができる。この結
果、三安定液晶装置の受動マトリクス駆動にとって重要な三安定性が失われる。
【００４５】 高偏光混合物を使用することの別の可能な不都合は、駆動波形中の非スイッチ
ング（二次）信号駆動波形に応答する、それらのディレクタ配列の部分的スイッ
チングである。この持続するディレクタの応答または揺らぎは、三安定液晶装置
のコントラスト比により大きな減少を引き起こすことができる。
【００４６】 発明の装置で使用される液晶組成物のティルトスメクチックまたは誘導ティル
トスメクチックメゾフェーズの自発的偏光値Ｐｓは、好ましくは装置操作温度範
囲において約１００ｎＣ／ｃｍ２未満の範囲であることができる。より高い自発
性偏光値は、装置をスイッチするためにより高い荷電野を必用とする。例えば受
動マトリクス装置では、必用なより高い荷電野はクロストークを増大させるので
解像度が低下する。能動マトリクス装置では、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）は
、ユニットあたり限られた電荷のみを処理できるので、より高い荷電野での操作
はトランジスターを破損する。より高い荷電野で操作できるＴＦＴは、装置のコ
ストを著しく増大させる。
【００４７】 液晶組成物の偏光は、１つ以上のキラル液晶化合物（装置の操作温度範囲で最
高約１５０から約２５０ｎＣ／ｃｍ２の範囲の偏光値を有することができる偏光
添加剤）と、１つ以上の上述のアキラル液晶化合物とを混合して、組成物の偏光
を適切に調節して制御できる。三安定液晶装置で使用するためには、好ましくは
約３０℃である装置の操作温度範囲において、組成物の偏光は好ましくは約１０
０ｎＣ／ｃｍ２未満、より好ましくは約７５ｎＣ／ｃｍ２未満、そして最も好ま
しくは約５０ｎＣ／ｃｍ２未満である。
【００４８】 装置の液晶化合物の調製において使用される組成物（ｉ）と組成物（ｉｉ）と
の割合は、例えば正味偏光、操作温度範囲、閾値特性、応答時間、ティルト角、
およびコントラストなどの液晶装置の望ましい操作特性に左右される。液晶組成
物は概して、約５〜約５０重量％またはそれ以上の偏光添加剤組成物（組成物（
ｉ））および約９５〜約５０重量％またはそれ以下のアキラル組成物（組成物（
ｉｉ））を含有する。好ましい範囲は、装置の望ましい操作特性を反映する。
【００４９】 液晶ディスプレイ装置の最も重要な特性の１つは、その応答時間、すなわち装
置がオフ（暗）状態からオン（明）状態に、そして再びオフ（暗）状態に切り替
わる所要時間である。強誘電性または抗強誘電性装置では、応答時間（τ＝ηｓ
ｉｎ２Θ／ＰｓＥ）は装置中に含有される液晶組成物の回転粘度（η）に正比例
し、組成物のティルトまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェーズのコーンテ
ィルト角（Θ）の正弦の平方にも正比例し、組成物の分極（Ｐｓ）および印可電
界（Ｅ）に反比例する。したがって望ましく低い偏光を有する組成物では、低粘
度を有する組成物を使用することで迅速な応答時間が得られる。
【００５０】 零電界光学軸（層に直角）が、装置の交差偏光子の１つの偏光軸に平行になる
ように、装置の液晶組成物が配向する場合、装置の透過率は下の一般透過率の式
に従い、印可電界下で三安定スイッチングが得られる。
【数３】 Ｉ＝Ｉｏ（ｓｉｎ２（２Θ））（ｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）） 式中、Ｉｏ＝平行偏光子を通る透過率、Θ＝液晶組成物のコーンティルト角、Δ
ｎ＝液晶組成物の複屈折、ｄ＝装置間隔（セルギャップ）、およびλ＝使用光の
波長である。ｓｉｎ２（２Θ）およびｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）の双方の項が最
大の（各項が１に等しい）場合に、最大透過率が得られる。装置中の液晶組成物
が４５°のコーンティルト角を有する場合に第１の項が最大となるから、４５°
に近いコーンティルト角を有する（あるいはその他の液晶化合物と混合して４５
°に近いコーンティルト角を有する組成物を形成できる）液晶化合物は、技術分
野で非常にに望ましい。
【００５１】 発明の装置の液晶組成物で使用されるフッ化キラルティルトスメクチック化合
物は、好ましくは、例えば米国特許番号第４，８８６，６１９号（Ｊａｎｕｌｉ
ｓ）、第、５，０８２，５８７号（Ｊａｎｕｌｉｓ）、および第５，２６２，０
８２号（Ｊａｎｕｌｉｓら）で述べられる化合物のような、フッ素化末端部位を
有する化合物であるその他の液晶化合物とのアドミクスチャ中で使用した際に、
多数の望ましい特性を有する。例えば発明の装置の化合物は、このような好まし
い液晶化合物と混合すると優れた適合性を示し、（高濃度で存在する場合でさえ
）得られる混合物のティルトスメクチックまたは誘導ティルトスメクチック温度
範囲に対して有益な効果または最小の悪影響のみを示し、層間隔の制御を可能に
して、発明の装置で使用すると、迅速な電気的応答時間、低偏光、および低粘度
を有する三安定スイッチ可能な混合物を提供する。
【００５２】 液晶組成物のティルトスメクチックまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェ
ーズは、電界不在下でティルトする液晶分子の層を含む。スメクチックＡメゾフ
ェーズは通常ティルトしないが、発明の装置で使用されるいくつかの液晶化合物
では、電界の印可によってティルトが誘導でき、三安定スイッチングが観察でき
る。スメクチックメゾフェーズで三安定スイッチングを示す装置は、概してヒス
テリシスがわずかまたは皆無であり急な転移が皆無なことで特徴づけられる電界
／透過度曲線を有する。
【００５３】 以下の実施例によって、この発明の目的および利点をさらに詳しく例証するが
、これらの実施例で述べられる特定の物質およびそれらの量、並びにその他の条
件および詳細は、この発明を不当に制限するものではない。
【００５４】 以下の実施例では、特に断りのない限りあらゆる温度は摂氏であり、あらゆる
部および百分率は重量を基準とする。市販される物質は、当業者に周知の反応経
路によって化学的に転換した。化学的転換には、フッ素含有および非フッ素含有
反応物を使用したアシル化、エステル化、エーテル化、アルキル化、およびそれ
らの組み合わせが含まれ、前駆物質化合物を提供して次いでそれらを共に反応さ
せて、発明の装置で使用される液晶化合物を形成した。
【００５５】 発明の装置で使用するために調製された化合物は、それらの融点または沸点で
特徴づけられ、クロマトグラフィー、１３Ｃ−、１Ｈ−、および１９Ｆ−ＮＭＲ
、および赤外線およびマススペクトルの少なくとも１つの分析方法を使用して構
造を確認した。
【００５６】 実施例 実施例１〜２０および比較例ＡおよびＢ 液晶ディスプレイ装置を次のようにして調製して評価した。
【００５７】 規定のパターンを有するＩＴＯフィルムと共に提供されるガラスプレートに、
ナイロン−６，６の０．５重量％ギ酸溶液をスピンコーティングによって塗布し
、続いて乾燥して得られたナイロンフィルムを摩擦によって配向処理し、厚さ４
００Åのアラインメント制御層を形成した。規定のパターンを有するＩＴＯフィ
ルムと共に提供される別のガラスプレートに、ＴｅｃｈｎｉｇｌａｓＴＭＧＲ６
５１Ｌなどのポリシロキサン溶液をスピンコーティングによって塗布し、続いて
熱硬化して厚さ２００Åのアラインメント制御層を形成した。２つのスペーサー
（平均サイズ２μ）をガラスプレートの１枚に載せて双方のプレートを引き寄せ
、２．３μのセルギャップを有するブランクセルを提供した。
【００５８】 多数のブランクセルを上のようにして調製し、窒素大気下、組成物の透明点（
スメクチック相温度に対して等方性）を約５℃越える温度で、表１に示す液晶組
成物で満たした。液晶組成物をセル開口部に入れて、セルを室温のオーブンに入
れた。オーブンを真空ポンプで排気して、窒素で数回充填した。オーブン温度は
、窒素大気下で透明点を５℃越えるように保った。セルが毛管作用によって充填
されるのに十分な時間である約１５〜３０分間セルをこの温度に放置して、次に
透明点温度次第でオーブン中で約３〜４時間かけて室温に自然冷却した。綿棒を
使用してあらゆる過剰な液晶組成物を各セルから拭い取り、市販の５分間エポキ
シでセル開口部を密封した。インジウム：スズはんだを使用して、セルのＩＴＯ
接触パッドに銀メッキワイヤリードを付着した。
【００５９】 各セルを、光を透過させる開口部のついたホットステージに載せた。ホットス
テージおよびセルを透過偏光顕微鏡の交差偏光子の間に入れた。顕微鏡には、透
過光レベルを検出するためのＨａｍａｍａｔｓｕ Ｍｏｄｅｌ ＨＣ １２４−
０１光電子増倍管（ＰＭＴ）および増幅器が装着されていた。ＰＭＴ増幅器の出
力端子をＴｅｋｔｒｏｎｉｘ Ｍｏｄｅｌ ＴＤＳ ４２０オシロスコープに接
続した。任意関数発生器Ｗａｖｅｔｅｋ Ｍｏｄｅｌ ３９５によって三角波形
試験信号を発生させた。発生器からの信号をＫｒｏｎｅ−Ｈｉｔｅ Ｍｏｄｅｌ
７６０２広帯域増幅器を通じて増幅した。透過信号−対−三角波形試験信号を
プロットするように、オシロスコープを設定した。液晶組成物の等方性転移を約
１０℃超える温度にセルを加熱し、セルに信号を印可せず分速０．５℃でスメク
チックＡ相に冷却した。
【００６０】 顕微鏡ステージを回転させて、液晶組成物の零電界光学軸（スメクチック層に
直角）を交差偏光子の１つに整列させた。液晶組成物ティルトスメクチック相を
数度超える温度にセルを冷却した。ティルト相が検出されるようにするため、セ
ルに三角信号を印可した。非線形反応への透過信号の変化によって、スメクチッ
クＡメゾフェーズからティルトスメクチックメゾフェーズへの（Ｔｃでの）相変
化を検出した。スメクチックＡメゾフェーズにおいては、ＰＭＴからのあらゆる
透過信号は、ドメインのない線形透過反応を与える電傾効果に起因する。ティル
トスメクチックまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェーズでは、透過反応は
非線形になる。透過率−対−電圧曲線は、下の表２に示す選択周波数および選択
温度で得られた。
【００６１】 代案としては、いくつかの透過率／電圧プロットは、ＤＣ走査を使用して求め
られた。上述の装置を使用して、透過率−対−電圧の代わりに電圧−対−時間、
および透過率−対−時間をプロットするようにオシロスコープを設定した。以下
のようにしてデータを集めた。ＤＣ電圧レベルを所望の電圧に調節し、液晶スイ
ッチングを落ち着かせるための１０秒〜１分の遅延後に透過率の値を測定した。
ＤＣ電圧を次の電圧レベルに調節し、スイッチングを落ち着かせた後に透過率レ
ベルを再度記録した。零電圧から始まり最大透過率に達するのに十分な正電圧、
次に零ボルトに戻り最大透過率に達するのに十分な負電圧、次にＤＣ電圧を走査
して零ボルトに戻す走査においてこの過程を繰り返した。この代案の手順を使用
した試験測定は、表２で縦列見出し「周波数」の下に「ＤＣ走査」として記録さ
れる。
【００６２】 液晶組成物は、Ｌｉｎｋｈａｍ ＴＨＭ６００ホットステージおよびＺｅｉｓ
ｓ偏光顕微鏡を使用した物質相変化の光学的観察により、転移温度について評価
された。転移温度（℃）は、等方性状態（Ｉ）からスメクチックＡメゾフェーズ
（ＳＡ）およびスメクチックＣメゾフェーズ（ＳＣ）への冷却時に得られ、表３
に示される。
【００６３】 液晶組成物の偏光は、本質的にＭｉｙａｓａｔｏらがＪａｐ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．２２，６６１（１９８３）で述べるようにして求められた。電子性反応τ 電気 は、平方電圧パルス印可の下に液晶装置の変位電流から得られた。電流は次
に１００ＭＨｚ帯域オシロスコープで観察された。誘電充填キャパシタに伴う通
常の減衰指数に、自発的分極（Ｐｓ）スイッチングパルスが続いた。電圧パルス
の立ち上がりからＰｓパルスのピークに至る時間をτ電気とした。回転粘度（ス
メクチック粘度η）を次のようにして計算した。
【数４】 η（１０−３ｋｇ／ｍ・ｓ）＝０．０１・Ｐｓ・Ｅ・τ電気 式中、Ｐｓ、Ｅ、およびτ電気の単位はそれぞれｎＣ／ｃｍ２、Ｖ／μ、および
μｓである。混合物のティルト角θは、駆動状態の消滅点を分離する角度の半分
とした。これらの測定結果を表３に示す。
【００６４】
【表１】 表１
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【００６５】
【表６】 表２
【００６６】 表２では、比較例は双安定性、すなわち均一の暗状態にならない強誘電性状態
間のスイッチングを示す。
【００６７】
【表７】 表３
【００６８】 表２および３のデータからは、表１に述べる液晶組成物で充填された発明の装
置が、概して約１０Ｖ／ｍ未満の閾値Ｅ１０および約１００ｎＣ／ｃｍ２未満の
分極（ＰＳ）を示すことが示唆される。したがって液晶組成物は、三安定スイッ
チング装置のために有利な特性を示す。実施例３、８および２０は、０〜−１の
間のメモリマージン値を示し、能動マトリクス装置で使用するのに特に適してい
る。その他の全ての実施例は正のメモリーマージンを示し、受動マトリクス装置
で使用するのに特に適している。
【００６９】 この発明の範囲と精神を逸脱することなく、この発明の様々な修正と変更がで
きることは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
これらのおよびその他の本発明の特徴、側面、および利点は、以下の記述、付
帯請求項、および付属図を参照することによって、より良く理解されるであろう
。
【図１】 図１は、発明の液晶ディスプレイ装置の実施態様の横断面図を示
す。
【図２】 図２は、メモリマージンについて正の値を有する発明の液晶装置
の実施態様の電気光学的反応（二重ヒステリシス）を示す。
【図３】 図３は、メモリマージンについて負の値を有する発明の液晶装置
の実施態様の電気光学的反応（二重ヒステリシス）を示す。 理想化されたこれらの図は一定比率で描かれておらず、例証のみを目的とし制
限を意図しない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 19/34 Ｃ０９Ｋ 19/34 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ 1/141 1/141 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 スティーブン・ジェイ・マーティン アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 マーク・ディ・ラドクリフ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 パトリシア・エム・サブ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 ダニエル・シー・スナスタッド アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 Ｆターム(参考） 2H088 GA04 GA17 4H027 BA06 BA07 BB10 BC04 BC05 BD05 BD08 BD17 BD20 BD22 BE04 BE05 DE02 DE07 DE09 DJ09

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）その少なくとも１つがアラインメントコーティングを
    有し、それぞれが１個または複数の画素を画定するように少なくとも１つの電極
    を有する第１および第２の対向する基材と、（ｂ）前記基材間に配置されたティ
    ルトスメクチックまたは誘導ティルトスメクチック液晶組成物と、（ｃ）それぞ
    れが偏光軸を有する一対の直交して配置された偏光子とを含む三安定液晶ディス
    プレイ装置であって、１つの前記偏光軸が前記液晶組成物のティルトスメクチッ
    クまたは誘導ティルトスメクチックメゾフェーズの零電界光学軸と整列し、前記
    基材が前記液晶組成物のアラインメントを提供するように配置され、前記組成物
    が、ｉ）少なくとも１つのキラル液晶化合物、およびｉｉ）式、 【化１】 Ｒ−Ｍ−Ｎ−（Ｐ）ａ−ＯＣＨ２Ｒf （Ｉ） （式中、Ｍ、Ｎ、およびＰは独立に、芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂
    環式、置換芳香族、置換複素環式芳香族、置換脂環式、および置換複素脂環式環
    から成る群より選択され、前記環はそれぞれ縮合または非縮合であり、前記環は
    共有結合または有機結合基によって互いに結合し、Ｒはアルキル基、アルケニル
    基、アルコキシ基、またはアルコキシアルキレン基であり、ａは０または１の整
    数であり、Ｒｆはペルフルオロエーテル基である。）によって表される少なくと
    も１つのアキラル液晶化合物を含み、 前記液晶組成物が三安定スイッチングを示す三安定液晶ディスプレイ装置。
  2. 【請求項２】 前記液晶組成物が１０％透過率（Ｅ１０）を達成するための
    約１０Ｖ／μ未満の閾電界値を示し、前記液晶組成物が前記装置の操作温度範囲
    で約１００ｎＣ／ｃｍ２未満の分極（Ｐｓ）を有する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記液晶組成物が０〜−１のメモリマージン（Ｍ）を有する
    、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記液晶組成物がＶ型スイッチングを示す、請求項１に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 前記Ｍ、Ｎ、およびＰがそれぞれ独立に、 【化２】 【化３】 【化４】 （式中、１つ以上の環水素原子はフッ素原子で置換でき、前記Ｒは約４〜約１２
    個の炭素原子を有し、前記Ｒfは約５〜約１６個の炭素原子を有して式（ＣxＦ２ x Ｏ）ｚＣｙＦ２ｙ＋１（式中、xは独立に（ＣxＦ２xＯ）のそれぞれについて１
    〜約１０の整数であり、ｙは１〜約１０の整数であり、ｚは１〜約４の整数であ
    る。）によって表される。）から成る群より選択される請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記アキラル液晶化合物が、式、 【化５】 （式中、ｄは約４〜約１２の整数であり、ｗは０または１の整数であり、xは独
    立に（ＣxＦ２xＯ）のそれぞれについて１〜約１０の整数であり、ｙは１〜約６
    の整数であり、ｚは１〜約４の整数である。）によって表される請求項１に記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 前記アキラル液晶化合物が、式、 【化６】 の１つによって表される請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記キラル液晶化合物が、少なくとも１つのカテナリーエー
    テル酸素原子を任意に含有するキラルフルオロケミカル末端部分と、キラルまた
    はアキラル炭化水素または炭化水素エーテル末端部分と、前記末端部分を結合す
    る中心コアとを含むフッ素含有液晶化合物である請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記キラル液晶化合物が、式、 【化７】 Ｒ−Ｍ−Ｎ−（Ｐ）ａ−Ｄ−Ｒ＊−Ｄ−Ｒf” （ＩＩＩ） （式中、Ｍ、Ｎ、およびＰは独立に、芳香族、複素環式芳香族、脂環式、複素脂
    環式、置換芳香族、置換複素環式芳香族、置換脂環式、および置換複素脂環式環
    から成る群より選択され、個々の環は縮合または非縮合であり、環は共有結合ま
    たは有機結合基によって互いに結合し、Ｒはアルキル基、アルケニル基、アルコ
    キシ基、またはアルコキシアルキレン基であり、ａは０または１の整数であり、
    Ｒf”はペルフルオロエーテル基である。）によって表される請求項８に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記キラル液晶化合物が、式、 【化８】 （式中、１つ以上の環炭化水素原子がフッ素原子で置換できる。）によって表さ
    れる請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記キラル液晶化合物が、式、 【化９】 の１つによって表される請求項８に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記液晶組成物を含む請求項１の液晶ディスプレイ装置に
    、前記零電界光学軸の正味ティルトが帰結する、前記液晶組成物の前記零電界光
    学軸を零電界状態から強誘電性状態へシフトさせるのに十分な電圧を印可するス
    テップを含む、三安定液晶ディスプレイ装置を駆動する方法。
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