JP2006502264A

JP2006502264A - ポリマー含有液晶媒体

Info

Publication number: JP2006502264A
Application number: JP2004542380A
Authority: JP
Inventors: ヘックマイヤー，ミヒャエル; クラッセン−メムマー，メラニー; シュラー，ブリギッテ
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2006-01-19
Also published as: DE10393439D2; WO2004033584A1; TW200420713A; AU2003275998A1; DE10246774A1

Abstract

本発明は、ａ）少なくとも１種又は２種以上の液晶化合物、及びｂ）少なくとも１種又は２種以上の一般式（Ｉ）で表される重合性化合物から構成されるポリマーを含有する液晶媒体を提供する。
Ｐ^１−Ｓｐ^１−Ｘ^１−Ａ^１−（Ｚ^１−Ａ^２）_ｎ−Ｒ（Ｉ）

Description

発明の詳細な説明

本発明は液晶媒体、特に低複屈折を有し、液晶ディスプレイシステム（ディスプレイ）に使用する液晶媒体を提供する。これらの液晶ディスプレイシステムは、テレビジョン、コンピュータ、例えばノート型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、スイッチングセンター及び他の装置、例えば遊戯用ゲーム機器、電気光学ディスプレイ、例えば時計のディスプレイ、ポケット計算機、電子（ポケット）ゲーム、ＰＤＡｓ（個人用デジタル補助装置）等の可搬型データストア又は携帯電話のスクリーンを含む。

液晶ディスプレイ等に代表的に用いられる液晶スイッチング素子は、ＴＮ（twisted nematic：ねじれネマチック）スイッチング素子、例えばSchadt, M. 及びHelfrich, W. Appl. Phys. Lett. 18, p. 127 ff. (1974) による、及びＤＥ３０２２８１８による特に１５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲における短い視覚遅延（visual delay）d・Δｎを有するそれらの特別の形態、ＳＴＮ（supertwisted nematic：超ねじれネマチック）スイッチング素子、例えばＧＢ２１２３１６３、ＤＥ３４３１８７１、ＤＥ３６０８９１１及びＥＰ０２６０４５０による、ＩＰＳ（in-plane switching：横電界駆動）スイッチング素子、例えばＤＥ４０００４５１及びＥＰ０５８８５６８に記載されている、ＶＡＮ（vertically aligned nematic：垂直配向ネマチック）スイッチング素子、Tanaka, Y.等, K. SID 99 Digest p. 206 ff (1999), Koma等, International Display Workshop (IDW) ’97 p. 789 ff (1997) 及び Kim等, Asia Display 98, p. 383 ff, (1998) に記載されている、が知られている。

大部分がすでに商業的に入手可能である、これらの既存の液晶ディスプレイデバイスの外観は、少なくとも応用面の要求に対しては不十分である。特に、コントラスト、とりわけ色彩再生、輝度、彩度及びこれらの先行例のに依存する視野角依存は大いに改善する余地がある。さらに液晶ディスプレイデバイスの欠点は、特にＳＴＮスイッチング素子の場合において、またＴＮスイッチング素子又はＩＰＳ（横電界駆動）及びＶＡＮ（垂直配向ネマチック）スイッチング素子の場合においても、しばしば空間的解像度の不足及び不十分な切換え時間にあり、特に後者の場合は、ビデオの再生に用いるとき、例えばコンピュータスクリーン又はテレビジョンのマルチメディアアプリケーションにおいてである。特にこの目的のためには、急速カーソル動作のディスプレイに対してさえ、切換え時間は短く、好ましくは３２ｍｓより短く、より好ましくは１６ｍｓより短い。

コントラストの視野角依存についての要求は、ディスプレイデバイスの広範囲の使用に依存する。例えば、テレビジョンスクリーン及びコンピュータモニターの場合は水平視野角領域が最も重要であるが、他のアプリケーションにおいては中心対称視野角の配分が求められる。一般に、ディスプレイを実際に受け入れる主な基準はそのコントラスト又はその最大コントラスト比ではなく、むしろコントラストの視野角依存である。しかし、これらの特性はアプリケーションにおいて異なる重みが与えられなければならない。

ＤＥ３０２２８１８に記載されているように、０．２μｍ〜０．６μｍのd・Δｎを有するＴＮスイッチング素子は、一般に非常に良好な彩度及び色の深みを有するが、アプリケーション、例えばデスクトップコンピュータのコンピュータモニターに要求される視野角の幅は十分に満たしていない。

国際公開第０１／０７９６２号は、少なくとも１つの偏光子及び液晶層を含有する液晶スイッチング素子であって、液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、かつ互いに平行である初期配向を有し、液晶が初期配向から再編成され、基板に対して実質的に平行な素子は適切な電界によりもたらされ、液晶材料が負の誘電異方性を有する場合、基板に平行に配向し、液晶材料が正の誘電等方性を有する場合、基板に実質的に垂直である。この場合、液晶層は、０．０６μｍ〜０．４３μｍの非常に低い視覚遅延d・Δｎを有し、液晶スイッチング素子は液晶層に加え、好ましくはさらに複屈折層を有し、好ましくは１つのλ／４層又は２つのλ／４層又は１つのλ／２層を有する。このような液晶スイッチング素子を含有する液晶ディスプレイシステムも記載されている。

国際公開第０１／０７９６２号に記載の液晶スイッチング素子は、現行のスイッチング素子の欠点を有さないか、少なくとも非常に低減されている。それらは、のコントラストの優れた視野角依存を同時に伴う特徴は非常に良好なコントラストを特徴とするとコントラストの優れた視野角依存が同時に結合している。それらは視野角の広い範囲にわたり、灰色の陰影（shades of gray）と中間色を表示することを可能にする。しかし、これらの液晶スイッチング素子の切換え時間はさらに改良が必要である。

本発明の目的は、切換え時間を顕著に短縮した液晶スイッチング素子が得られる適切な液晶媒体を提供することである。

この目的は以下の構成を含有する媒体により達成される。
ａ）１種又は２種以上の液晶化合物及び
ｂ）式（Ｉ）
Ｐ^１−Ｓｐ^１−Ｘ^１−Ａ^１−（Ｚ^１−Ａ^２）_ｎ−Ｒ（Ｉ）
式中：
Ｒは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＳＦ_５Ｈ、ＮＯ_２、１個又は２個以上の隣接しないＣＨ_２基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−又は−Ｃ≡Ｃ−により、酸素及び／又は硫黄原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよい炭素原子数１〜１２の直鎖又は分枝状アルキルであるか、あるいは−Ｘ^２−Ｓｐ^２−Ｐ^２であり、
Ｐ及びＰ^２はそれぞれ独立して重合性基、好ましくは−Ｏ(ＣＯ)−(ＣＨ_２)_ｏ−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(ＣＯ)−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｐ−Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｑ−Ｈ、又は−Ｏ(ＣＯ)−Ｃ(ＣＨ_３)＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｒ−Ｈであり、ここでｏ、ｐ、ｑ、ｒ＝０〜８であり、
Ｓｐ^１及びＳｐ^２はそれぞれ独立してスペーサー基、好ましくは−(ＣＨ_２)_ｍ−、ここでｍ＝１〜８であるか、あるいは単結合であり、
Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯ−Ｏ、−ＣＯ−ＮＲ^０−、−ＮＲ^０−ＣＯ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−ＣＨ＝ＣＨ−、又は単結合であり、
Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立して、１個又は２個以上のＣＨ基がＮにより置き換えられていてもよい１，４−フェニレン、１個又は２個以上の隣接しないＣＨ_２基がＯ及び／又はＳにより置き換えられていてもよい１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−ビシクロ（２，２，２）オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル又はインダン−２，５−ジイルであり、かつこれらのすべての基は非置換あるいはＬによりモノ−又は多置換されていてもよく、
Ｌは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮあるいは１個又は２個以上の水素原子がＦ又はＣｌにより置き換えられていてもよい炭素原子数１〜７のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル又はアルキルカルボニルオキシであり、
Ｚ^１は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｓ−、−ＳＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＲ^０Ｒ^００又は単結合であり、及び
Ｒ^０及びＲ^００はそれぞれ独立してＨ又は炭素原子数１〜４のアルキルであり、
ｎは０、１又は２である、
で表される１種又は２種以上の重合性化合物から構成されるポリマー。

重合体のネットワークを形成し、及び続いてＵＶによる誘導によって重合する式（Ｉ）で表される化合物を有する液晶媒体のドーピングにより、切換え時間を顕著に短縮した液晶媒体が得られることが見出された。

好ましい液晶媒体は、下記式から選ばれた重合性化合物を含有する。

式中、Ｐ^１及びＰ^２はそれぞれ上記の定義と同義であり、Ｚ^２及びＺ^３はそれぞれ独立してＺ^１についての定義と同義であり、ｍ1及びｍ2はそれぞれ独立して１〜８であり、ｒ1及びｒ2はそれぞれ独立して０又は１であり、並びにＲ^ａ及びＲ^ｂはそれぞれ独立してＨ又はＣＨ_３であり、並びにＬ^１はＨ又は−ＣＨ_３である。

これらの式において、Ｐ^１及びＰ^２は好ましくはそれぞれ独立して−Ｏ(ＣＯ)−(ＣＨ_２)_ｏ−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(ＣＯ)−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｐ−Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｑ−Ｈ、ここでｏ、ｐ、ｑ＝０〜８である、から選択される。。

特に好ましくは、重合性化合物は以下の式（Ｉｊ）〜（Ｉｍ）で表される化合物である。

本発明は、さらに
ａ）１種又は２種以上の液晶化合物、
ｂ）１種又は２種以上の一般式Ｉで表される化合物、
ｃ）場合によって１種又は２種以上の重合開始剤、好ましくは光開始剤
を含有する液晶媒体を製造するための混合物を提供する。

一般式（Ｉ）で表される化合物は、代表的には０．１〜１重量％、好ましくは０．２〜０．５重量％存在する。適切な光開始剤は、例えばＣｉｂａ社製Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１である。これらは代表的には重合される化合物に基づいて１〜１０重量％、好ましくは２〜４重量％存在する。本発明による液晶媒体はこれらの前駆体混合物のＵＶ照射により得ることができる。照射は、代表的には３００ｎｍから５００ｎｍの間の波長の光を用いて行われる。

本発明による液晶媒体は、好ましくは３〜２７種個、より好ましくは１０〜２１種個及び最も好ましくは１２〜１８種個の単一の化合物を含有する。使用する好ましい単一の化合物は、好ましくはそれぞれ部分式ｉで表される１，４’−トランスｔｒａｎｓ−トランスｔｒａｎｓ−ビシクロヘキシレン単位を含む：

式中、Ｚは単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−又は−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、及び
ｎは１又は２である。

この単位において、１つのシクロヘキサン環中の１個又は好ましくは２個の隣接しない−ＣＨ_２−基が酸素原子によって置き換えられていてもよく、あるいは２個の隣接する−ＣＨ_２−基が１つの−ＣＨ＝ＣＨ−基によって置き換えられていてもよい。

全体で２つの６員環のみを有する化合物の場合、２つのシクロヘキサン環の１つは場合によって、非置換、あるいは場合によって２個又は好ましくは１個の側方がにフッ素化した１，４−フェニレンによって置き換えられていてもよい。

液晶混合物は、好ましくは式ｉで表される構造単位、ここでｎ＝２である、を有する１種又は２種以上の化合物を含有する。

本発明による液晶スイッチング素子に用いられる液晶混合物は、好ましくは
−２つの６員環を有する化合物からなる成分Ａ、
−３つの６員環を有する化合物からなる成分Ｂ及び場合によって
−４つの６員環を有する化合物からなる成分Ｃ
を含有する。液晶混合物は、好ましくは実質的に成分Ａ、Ｂ及び場合によってＣからなる。

特に好ましい液晶混合物は１種又は２種以上の
−式ＩＩで表される中性の誘電体化合物

式中、
Ｒ^１１は１個〜５個の炭素原子を有するｎ−アルキルであり、
Ｒ^１２は１個〜５個の炭素原子を有するｎ−アルキル、１Ｅ−アルケニル、好ましくはビニル、又は１個〜６個の炭素原子を有するｎ−アルコキシである、

−場合によって式ＩＩＩ及びＩＩＩ’の群から選ばれた正の誘電体化合物

式中、
Ｒ^２１はそれぞれ３個〜７個及び２個〜８個、好ましくは５個〜７個及び４個〜６個の炭素原子を有するｎ−アルキル又は１Ｅ−アルケニルであり、
Ｚ^４は単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−であり、
及び
Ｘ^３はＯＣＦ_３、ＣＦ_３又はＣＨ_２ＣＨ_２ＣＦ_３、好ましくはＣＦ_３又はＣＨ_２ＣＨ_２ＣＦ_３である、

式中、
Ｒ^２１はそれぞれ３個〜７個及び２個〜８個、好ましくは５個〜７個及び４個〜６個の炭素原子を有するｎ−アルキル又は１Ｅ−アルケニルであり、
Ｚ^４は単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−であり、
Ｘ^４はＯＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_３又はＦであり、好ましくはＦであり、
及び
Ｙ^２はそれぞれの場合独立してＨ又はＦである、
並びに
−式ＩＶで表される化合物

式中、
Ｒ^３１は２個〜７個、好ましくは２個〜５個の炭素原子を有するｎ−アルキル又は１Ｅ−アルケニルであり、
Ｚ^３１及びＺ^３２はそれぞれ単結合、−ＣＨ_２ＣＨ_２−又は−ＣＦ_２ＣＦ_２−、好ましくは−ＣＨ_２ＣＨ_２−であり、しかし、より好ましくはそれぞれが単結合であり、
Ｘ^５はＯＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_３又はＦであり、
Ｙ^３はそれぞれの場合独立してＨ又はＦであり、
Ｘ^５＝ＯＣＦ_２Ｈの場合、両方のＹ^３は好ましくはＦであり、
Ｘ^５＝Ｆの場合、両方のＹ^３は好ましくはＦであり、
Ｘ^５＝ＯＣＦ_３の場合、１つのＹ^３は好ましくはＦであり、他はＨである、

−場合によって、式Ｖ及びＶＩで表される化合物の群からの１種又は２種以上の化合物

式中、
Ｒ^４は２個〜５個、好ましくは２個〜５個の炭素原子を有するｎ−アルキル又は１Ｅ−アルケニルであり、

であり、

Ｘ^６はＯＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_３又はＦ、好ましくはＦ又はＯＣＦ_３であり、
Ｙ^４はそれぞれの場合独立してＨ又はＦであり、

Ｘ＝Ｆかつ

の場合、両方のＹ^４は好ましくはＦであり、

Ｘ＝ＯＣＦ_３の場合、かつより好ましくは

の場合、１つのＹ^３はＦであり、他はＨである、

式中、
Ｒ^５は２個〜５個の炭素原子を有するｎ−アルキル又は１Ｅ−アルケニルであり、
Ｚ^５は単結合又は−ＣＨ_２ＣＨ_２−であり、
Ｘ^７はＦ、ＯＣＦ_３又はＯＣＦ_２Ｈであり、
Ｙ^５はそれぞれの場合独立してＨ又はＦであり、
好ましくは、
Ｘ^７、Ｙ^５＝Ｆである、

−場合によって、高い透明点を有し、式ＶＩＩ〜Ｘで表される化合物の群から選ばれた１種又は２種以上の化合物

式中、Ｒ^７１及びＲ^７２、Ｒ^８１及びＲ^８２、Ｒ^９１及びＲ^９２、Ｒ^１０及びＲ^１１はそれぞれ独立して上記のＲ^１１及びＲ^１２についての定義と同義であり、
Ｌ^８１、Ｌ^９１はそれぞれＨ又はＦであり、及び
Ｘ^１０、Ｙ^１０及びまたＸ^１１、Ｙ^１１はそれぞれ独立して上記のＸ^５、Ｙ^３についての定義と同義である、
並びに

場合によって、式（ＸＩＩＩ）で表される１種又は２種以上の化合物

式中、Ｒ^１３、Ｘ^１３及びＹ^１３はそれぞれ独立して上記のＲ^１１、Ｘ^５及びＹ^３についての定義とそれぞれ同義であり、及び

である。

このアプリケーションによる液晶混合物は、好ましくは４個〜３６種個の化合物、より好ましくは６個〜２５種個の化合物及び最も好ましくは７個〜２０種個の化合物を含有する。

本発明はまた、少なくとも１つの偏光子及び液晶層を含む電気光学液晶スイッチング素子を提供し、その液晶分子は実質的に基板に平行に配向し、かつ互いに平行に配向した初期配向を有し、実質的に基板に平行な初期配向からの液晶の再配向は、適切な電界によりもたらされ、液晶材料が負の誘電異方性を有する場合、基板に平行に整列し、液晶材料が正の誘電異方性を有する場合、基板に実質的に垂直であり、上記液晶層は本発明による液晶媒体を含有する。液晶層は、好ましくは０．０６μｍ〜０．４３μｍの非常に低い視覚遅延d・Δｎを有し、液晶スイッチング素子は、液晶層に加えて、好ましくはさらに複屈折層を有し、好ましくは１つのλ／４層又は２つのλ／４層又は１つのλ／２層を有する。本発明はさらにかかる液晶スイッチング素子を含有する液晶ディスプレイシステムを提供
する。

本発明による液晶ディスプレイシステムは、特に灰色の陰影の再生を含む応用、例えばテレビジョン、コンピュータモニター及びマルチメディアデバイスに非常に適している。

本発明の液晶スイッチング素子は、好ましくは短い視覚遅延を有する液晶層、場合によってさらに複屈折層、好ましくは１つのλ／４層、１つのλ／２層又は２つのλ／４層、及び少なくとも１つの偏光子を含有する。２つのλ／４層はλ／２層に置き換えてもよい。

透過型又は半透過型（transflective）液晶スイッチング素子は、好ましくは液晶層及び複屈折層の配置の反対側に配置された偏光子及び検光子（analyzer）を含有する。このアプリケーションにおいては、偏光子及び検光子はともに偏光子と呼ばれる。液晶スイッチング素子の構造は、国際公開第０１／０７９６２号、特に図１ａ、１ｂ及び２に原則として記載されている。

液晶層は、典型的には２つの基板の間に確保されている。少なくとも１つの基板は透明であり、好ましくは両方の基板が透明である。透明基板は、例えばガラス、石英ガラス、石英又は透明プラスチックからなり、好ましくはガラス、より好ましくはホウケイ酸ガラスからなる。

基板は粘着性フレームとともに、液晶層の液晶材料が確保されたセルを形成する。基板は好ましくは平面である。平面基板の間隔はスペーサーにより平面全体にわたり一定に維持されている。

基板の厚さは、好ましくは０．３ｍｍ〜１．１ｍｍであり、より好ましくは０．４ｍｍ〜０．７ｍｍである。セルの対角線が大きい場合、よりその分厚い基板を使用するのが好ましい。

本発明による液晶スイッチング素子は、灰色の陰影、カラーディスプレイにおいても視野角に対するコントラストの依存が低いこと、大きな視野角範囲及び低コントラストの反転、並びに特に非常に短い切換え時間について非常に良好な性能を有する。特に、ＤＥ４２１２７４４で定義されている反転コントラストは、例えばＤＥ３０２２８１８によるディスプレイにおいて、特に比較的大きな視野角θにおいて顕著に低下する。

反射型スイッチング素子の場合、本発明の液晶スイッチング素子は、少なくとも１つの偏光子及び反射器を有し、少なくとも１つの偏光子及び反射器は液晶セルの互いに反対側（即ち、基板）の上に配置されている。透過型又は反射型スイッチング素子の場合、それらは好ましくは少なくとも２つの偏光子を有し、それぞれの場合、少なくとも１つは液晶セルの対向する２つのうちの１つの上に配置されている（サンドイッチ構造）。上記の必須の偏光子は好ましくは線形偏光子であり、より好ましくは線形偏光子は高度に分極している。

必須の偏光子に加えて、本発明によるスイッチング素子は、１つ又は２つ以上の偏光子をさらに含有してもよい。これらは、比較的低度の分極であるが、透過率の高いクリーンアップ偏光子であってもよい。しかし、反射型スイッチング素子の場合において、高度の分極を有する偏光子がさらに存在してもよい。このものは液晶セルと反射器の間に配置されるのが好ましい。しかし、追加の偏光子の使用は、大部分の場合透過率の低下を招くので、一般にあまり好ましくない。しかし、例えばコレステリックポリマーフィルムを含有することができる輝度増加成分との組合せが通例である。

本発明の応用の透過型又は半透過型ディスプレイの場合において、２つの必須の偏光子は交差又は平行に配置されている。このアプリケーションにおいて、偏光子の配向方向はそれらの吸収軸に基づいている。偏光子は交差して配置するのが好ましい。交差偏光子の場合、互いの相対的な吸収軸の角度（Ψ_pp）は７５°〜１０５°、特に約９０°であり、及び平行偏光子の場合、−１５°〜１５°、特に約０°である。

隣接する基板における切り換えられていない状態（フィールドフリー）の液晶層の配向ベクトルの配向方向を有する、液晶層に隣接する偏光子の吸収軸間の角度（Ψ_PL）は、３５°〜５５°であり、理想的には４５°である。これは液晶の切り換えられていない配向に適用する。液晶のねじれ配向の場合、角度Ψ_PLを特定する基準方向は、偏光子に隣接する基板に対するセルの２つの基板間の中間の液晶配向ベクトルの配向の投影である。λ／４又はλ／２層に加えて、さらに複屈折層及び／又は補償器を用いる場合、これらは必須であるか、好ましくは実施形態に依存し、偏光子の方向と液晶配向の間の他の角度を用いることができる。しかし、これらは一般に好ましくない。

２つの基板間の液晶層の傾斜角度（Φ）は、特に１つの複屈折層、特にλ／４又はλ／２層、を有するスイッチング素子の場合、又は複数の複屈折層、特に２つのλ／４層、を有するスイッチング素子の場合、好ましくは−２０°〜２０°であり、より好ましくは−１０°〜１０°であり、特に好ましくは−５°〜５°であり、さらに好ましくは−２°〜２°であり、最も好ましくは−１°〜１°である。

複屈折層を有しない、即ち、λ／４又はλ／２の単一又は複数の層を有しない好ましい実施形態については、液晶層は実質的にねじれておらずいなく、より好ましくはねじれていない。ねじれ角度（Φ）は好ましくは−６°〜６°である。ねじれ角度は、特に好ましくは−１．０°〜１．０°、非常に好ましくは−０．５°〜０．５°であり、とりわけ０．０°が好ましい。

基板表面に対する液晶材料の配向は、常用の方法により行われる。この目的のため、無機化合物、好ましくはＳｉＯ_ｘ等の酸化物による傾斜蒸着、逆平行で擦った表面の配向、特に逆平行で擦ったポリアミド層等のポリマー層、又は光重合異方性ポリマーの配向が用いられる。垂直配向（ＶＡ）の場合には、レシチン又は界表面活性材料をもホメオトロピック配向に用いることができる。

基板の表面傾斜角度（Φ₀、傾斜角度又は短絡のための傾斜（tilt for short）としても知られている）は０°〜１５°の範囲、好ましくは０°〜１０°の範囲、より好ましくは０．１°〜５°の範囲、特に好ましくは０．２°〜５°の範囲、最も好ましくは０．３°〜３°の範囲である。少なくとも１つの基板表面上の配向層膜における表面傾斜角度は０．５°〜３°である。両方の基板の傾斜角度は好ましくは実質的に同一である。

基板上の電極は、少なくとも１つの基板上、好ましくは両方の基板上にあり、透明である。電極に使用する材料は好ましくは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であるが、アルミニウム、銅、銀及び／又は金も使用することができる。

本発明による液晶ディスプレイ素子における表面傾斜角度は小さくてもよいので、異方性光重合性材料の使用、例えば光配向として知られているケイ皮酸誘導体の使用は、特別に有利に用いられ得るの利益をもたらすことができる。

このことは、例えばマルチドメイン領域スイッチング素子を有する本発明による液晶ディスプレイ素子の好ましい実施形態に対しては特に当てはまる。この場合、従属サブドメイン領域における個々の液晶スイッチング素子又はそれらの個々のディスプレイ電極（画素としても知られている）は、少なくとも切換状態（switched state）において、しかし一般に領域（ドメイン）として知られている非切換状態においても、液晶配向ベクトルの異なる配向を有する。

使用するアクティブマトリックスのアクティブ電気スイッチング素子は、ダイオード等の二極構造、例えば場合によって初期化を伴うＭＩＭダイオード又は自励式BTB（back-to-back）ダイオード、及びトランジスタ等、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）又はバリスタ等の三極構造が用いられる。このアプリケーションの液晶ディスプレイデバイスについてはＴＦＴｓが好ましい。これらのＴＦＴｓの活性な半導体媒体はアモルファスシリコーン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコーン（poly-Ｓｉ）又はセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）であり、好ましくはａ−Ｓｉ又はpoly-Ｓｉである。この局面において、poly-Ｓｉは高温poly-Ｓｉとともに低温poly-Ｓｉを示す。

本発明の好ましい実施形態における液晶スイッチング素子において、液晶層は好ましくは０．１４μｍ〜０．４２μｍ、より好ましくは０．２２μｍ〜０．３４μｍ、特に好ましくは０．２５μｍ〜０．３１μｍ、さらに好ましくは０．２７μｍ〜０．２９μｍ及び理想的には０．２８μｍの視覚遅延（d・Δｎ）を有する。

この目的のためには、低複屈折Δｎを有する液晶材料を用いるのが好ましい。液晶材料の複屈折は好ましくは０．０２〜０．０９、より好ましくは０．０４〜０．０８、特に好ましくは０．０５〜０．０７５、さらに好ましくは０．０５５〜０．０７０及び理想的には０．０６０〜０．０６５である。

６”までの対角線を有する液晶セルを備えた液晶ディスプレイデバイスの場合、液晶層の厚さは１μｍ〜４μｍ、特に２μｍ〜３μｍが好ましい。１０”からの対角線を有する液晶セルを備えた液晶ディスプレイデバイスの場合、液晶層の厚さは３μｍ〜６μｍ、特に４μｍ〜５μｍが好ましい。

この好ましい実施形態のための、２つの異なる好ましい派生型が存在する。本発明のこれらの好ましい補助実施形態の第１の形態においては、液晶層は０．２０μｍ〜０．３７μｍ、好ましくは０．２５μｍ〜０．３２μｍ、より好ましくは０．２６μｍ〜０．３０μｍ、さらに好ましくは０．２７μｍ〜０．２９μｍ、及び最も好ましくは０．２８μｍの視覚遅延（d・Δｎ）を有する。

この好ましい補助実施形態において、いくつかのアプリケーションにおけるディスプレイ素子は、驚くべきことにλ／４層を必要としない。それにもかかわらず、偏光子が適切に位置する場合、液晶の好ましい方向に対し実質的に４５°の角度が好ましく、良好な輝度、際立ったコントラスト及び優れた視野角依存及び非常に良好な灰色の陰影、及びまた色合いの再生により特徴付けられる。λ／４層なしに、視野角Φに対してではなく視野角Θに対して非常に広い視野角範囲が達成される。これに対し、λ／４層を有するスイッチング素子の場合の視野角範囲は、顕著により中心対称、即ち、すべての視野角Φ、類似する大きな値の視野角Θに及ぶ。

本発明のこれらの好ましい補助実施形態の第２の形態においては、ディスプレイ素子は好ましくはλ／４層を含有し、及び液晶層は０．１０〜０．４５μｍ、好ましくは０．２０〜０．３７μｍ、より好ましくは０．２５〜０．３２μｍ、さらに好ましくは０．２６〜０．３０μｍ、特に好ましくは０．２７〜０．２９μｍ、最も好ましくは０．２８μｍの視覚遅延[（ｄ・Δｎ）_ＬＣ]を有する。非切換状態における液晶層は、したがって、おおよそλ／２層のように機能する。他の好ましい実施形態は、（ｄ・Δｎ）_ＬＣが０．２８μｍ以外であり、好ましくは０．１０μｍ〜０．２７μｍ又は０．３０μｍ〜０．４５μｍ、より好ましくは０．１４μｍ〜０．２５μｍ又は０．３２μｍ〜０．４２μｍ、さらに好ましくは０．２２μｍ〜０．２５μｍ又は０．３２μｍ〜０．３４μｍの範囲である。

この応用において、波長λは、他に明確に示さなければ、好ましくは人の目の最大感度の波長、５５４ｎｍである。

λ／４層及びλ／４プレート、並びにλ／２層及びλ／２プレートの用語は、この応用において通常同じ意味で用いられる。λ／４層、及びλ／２層のλの用語はλ±３０％、好ましくはλ±２０％、より好ましくはλ±１０％、特に好ましくはλ±５％及びさらに好ましくはλ±２％の範囲の波長を意味する。この局面においては、他に記載がなければ、波長は５５４ｎｍである。λ／４層又はλ／２層の波長は、通常及び特にスペクトル分布を感知できる場合、中心波長である。

λ／４層又はλ／２層は、無機層又は好ましくは有機層であり、複屈折ポリマーの例については、例えば延伸フィルム（ＰＥＴ）又は液晶ポリマーである。

切り換え時間が短い利点に関して、より小さい好ましい液晶層の厚さにより特に達成され得る。さらに、これは従来の液晶材料の代わりに用いることができ、小さいΔｎ値の実現がしばしば困難であることに関して、少なくとも小さい要件となる。

これに対し、コントラスト及び背景の色合いが液晶スイッチング素子にへ依存する比較的小さくい液晶層の厚さに依存することに関連して、特に小さいΔｎを有する液晶材料の使用が好ましい。さらに、特に比較的長い対角線を有する液晶セルの場合、この実施形態において非常に有益なディスプレイ素子を製造提供することができる。

広い作動温度範囲に対し、比較的高い透明点を有する液晶材料は、λ／４層の効果、結果として液晶材料[ｄ・Δｎ_ＬＣ（Ｔ）]の複屈折の温度依存のため、顕著に温度依存性であり、かつ高透明点を有する液晶材料の場合、Δｎ_ＬＣ（Ｔ）は比較的低い。視覚配置全体の温度依存はこのように比較的低く維持され、この方法においては、必要な場合にはより容易に補償され得る。

本発明の第２の好ましい実施形態において、液晶層は０．０７μｍ〜０．２１μｍ、好ましくは０．１１μｍ〜０．１７μｍ、より好ましくは０．１２μｍ〜０．１６μｍ、特に好ましくは０．１３μｍ〜０．１５μｍ及びさらに好ましくは０．１４μｍの視覚遅延を有する。この好ましい実施形態において、ディスプレイ素子は、液晶層に加えて、好ましくは少なくとも１つの複屈折層、好ましくは１つのλ／２層又は２つのλ／４層を有する。

この目的のためには、小さい複屈折Δｎを有する液晶材料を使用するのが好ましい。液晶材料の複屈折は、好ましくは０．０２〜０．０９、より好ましくは０．０４〜０．０８、特に好ましくは０．０５〜０．０７、さらに好ましくは０．０５５〜０．０６５及び理想的には約０．０６０である。

液晶層の層の厚さは、通常０．５μｍ〜７μｍ、好ましくは１μｍ〜５μｍ、より好ましくは１．５μｍ〜４μｍ及び特に好ましくは２μｍ〜２．５μｍである。この局面において、比較的短い対角線、特に０．５”〜６”、好ましくは１”〜４”を有する液晶セルを備えたディスプレイが特に好ましい。

この本発明の第２の好ましい実施形態において、液晶スイッチング素子は、好ましくは２つのλ／４層又はより好ましくは１つのλ／２層を含有する。２つのλ／４層は異なる側の液晶層上で用いることができるが、同じ側の液晶層上に配置してもよい。

特に液晶層[（ｄ・Δｎ）_ＬＣ]の視覚遅延は０．１４μｍとは顕著に異なり、特に０．０７μｍ〜０．１２μｍ、又は０．１６μｍ〜０．２１μｍのとき、２つのλ／４層又は１つのλ／２層を用いることが必要である。

このアプリケーションの液晶スイッチング素子は透過型、半透過型又は反射型として作用することができる。透過型又は半透過型が好ましく、特に透過型の作用が好ましい。

使用する反射器は誘電層又は金属層であってもよい。金属反射器層が好ましい。金属反射器を用いるとき、液晶層の視覚遅延の比較的大きな変動が許容される。誘電体ミラーを用いるとき、液晶層の視覚遅延は、特に複屈折層を有しないスイッチング素子の場合、実質的にλ／４である。第２の線形偏光子を液晶層と反射器の間で用いる場合、好ましくは脱分極反射の比率が低い誘電反射器を用いるのが好ましい。特に好ましいパラメータの組合せが国際公開第０１／０７９６２号、表１及び２に明記されている。

本発明を以下の例により詳細に説明する。
例
液晶化合物を以下に頭文字により示す。頭文字において、“Ｃ”、“Ｐ”、“Ｄ”、“Ｇ”、“Ｕ”及び“Ｚ”は以下のように定義する。

さらに

構造式の左手側の置換基が最初に示され、次いでダッシュにより分離され、右手側の置換基が示される。

ねじれ角０°及び表面傾斜角１．４°の逆平行エッジ配向及びポリアミド配向層を有する液晶スイッチング素子、が実現した。スイッチング素子は基板の摩擦角に対して４５°の角度をとるλ／４層及び交差偏光子を含有した。液晶スイッチング素子の構造は、国際公開第０１／０７９６２号の図１に表される構造に対応する。液晶層の視覚遅延は０．２７７μｍであった。用いられた液晶層の組成は、かかる混合物の特性及びスイッチング素子の電圧特性とともに表１に記載されている。

表１の混合物に、重合性化合物として化合物Ｉｊ及び２％のＩｒｇａｃｕｒｅ６５１ＵＶ開始剤を表２に示すように異なる濃度でドープした。Ｅ／Ｏセルを充填した後、ＵＶランプ（ピーク波長３７５ｎｍ、照射強度約５０ｍＷ／ｃｍ^２、２分）の照射により重合を行った。

次に、切り換え時間及び電気光学パラメータを上記の構成において測定した。切り換え時間を測定するため、０〜１０Ｖで切り換えを行った。結果を以下の表２にまとめた。

合計の切り換え時間Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_ｏｆｆは、１重量％の重合性化合物Ｉｊを添加することにより約２０％短縮することができる。さらに、高濃度（０．７５％及び１．０％）はｅ／ｏ曲線を顕著に引き立てる。パラメータＶ_９０／Ｖ_１０の峻度はポリマー無添加の場合より約２５％大きい。このことは特に灰色の陰影のコントロール及び灰色の陰影の切り換え時間の短縮に対して有利である。

Claims

ａ）１種又は２種以上の液晶化合物及び
ｂ）一般式（Ｉ）
Ｐ^１−Ｓｐ^１−Ｘ^１−Ａ^１−（Ｚ^１−Ａ^２）_ｎ−Ｒ（Ｉ）
式中：
Ｒは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＳＦ_５Ｈ、ＮＯ_２、１個又は２個以上の隣接しないＣＨ_２基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−又は−Ｃ≡Ｃ−により、酸素及び／又は硫黄原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよい炭素原子数１〜１２の直鎖又は分枝状アルキルであるか、あるいは−Ｘ^２−Ｓｐ^２−Ｐ^２であり、
Ｐ及びＰ^２はそれぞれ独立して重合性基、好ましくは−Ｏ(ＣＯ)−(ＣＨ_２)_ｏ−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(ＣＯ)−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｐ−Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｑ−Ｈ、又は−Ｏ(ＣＯ)−Ｃ(ＣＨ_３)＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｒ−Ｈであり、ここでｏ、ｐ、ｑ、ｒ＝０〜８であり、
Ｓｐ^１及びＳｐ^２はそれぞれ独立してスペーサー基、好ましくは−(ＣＨ_２)_ｍ−、ここでｍ＝１〜８であるか、あるいは単結合であり、
Ｘ^１及びＸ^２はそれぞれ独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯ−Ｏ、−ＣＯ−ＮＲ^０−、−ＮＲ^０−ＣＯ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−ＣＨ＝ＣＨ−、又は単結合であり、
Ａ^１及びＡ^２はそれぞれ独立して、１個又は２個以上のＣＨ基がＮにより置き換えられていてもよい１，４−フェニレン、１個又は２個以上の隣接しないＣＨ_２基がＯ及び／又はＳにより置き換えられていてもよい１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−ビシクロ（２，２，２）オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル又はインダン−２，５−ジイルであり、かつこれらのすべての基は非置換あるいはＬにより単置換モノ−又は多置換されていてもよく、
Ｌは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮあるいは１個又は２個以上の水素原子がＦ又はＣｌにより置き換えられていてもよい炭素原子数１〜７のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル又はアルキルカルボニルオキシであり、
Ｚ^１は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＳＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｓ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＦ_２Ｓ−、−ＳＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−ＣＦ_２−、−ＣＦ_２−ＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＲ^０Ｒ^００又は単結合であり、及び
Ｒ^０及びＲ^００はそれぞれ独立してＨ又は炭素原子数１〜４のアルキルであり、
ｎは０、１又は２である、
で表される１種又は２種以上の重合性化合物から構成されるポリマー
を含有する液晶媒体。
下記式

式中、Ｐ^１及びＰ^２はそれぞれ上記の定義と同義であり、Ｚ^２及びＺ^３はそれぞれ独立してＺ^１についての定義と同義であり、ｍ1及びｍ2はそれぞれ独立して１〜８であり、ｒ1及びｒ2はそれぞれ独立して０又は１であり、並びにＲ^ａ及びＲ^ｂはそれぞれ独立してＨ又はＣＨ_３であり、並びにＬ^１はＨ又は−ＣＨ_３である、から選ばれた重合性化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶媒体。
Ｐ^１及びＰ^２がそれぞれ独立して、−Ｏ(ＣＯ)−(ＣＨ_２)_ｏ−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(ＣＯ)−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｐ−Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｑ−Ｈ及び−Ｏ(ＣＯ)−Ｃ(ＣＨ_３)＝ＣＨ−(ＣＨ_２)_ｒ−Ｈ、ここでｏ、ｐ、ｑ、ｒ＝０〜８である、から選ばれた重合性基であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液晶媒体。
重合性化合物が下記の化合物：

から選ばれたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶媒体。
０．０１〜１０重量％のポリマーｂ）を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶媒体。
ａ）１種又は２種以上の液晶化合物、
ｂ）１種又は２種以上の一般式Ｉで表される化合物、
ｃ）場合によって１種又は２種以上の重合開始剤
を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の液晶媒体を製造するための混合物。
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶媒体の液晶層を含有する、液晶スイッチング素子。
マトリックス行列形式に配列した請求項７に記載の液晶スイッチング素子を多数含有する電気光学液晶ディスプレイシステム。