JP2983625B2 - 補償フィルムを含有する電気光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも１枚の駆動が可能な液晶層およ
びこの駆動が可能な液晶層の光路差d.Δｎを補償するた
めのデバイスを含有する電気光学系に関する。

光学的に一軸性の相の光路差d.Δｎの補償は、たとえ
ばBabinet−Soleil補償器で、行なわれる周知の物理的
原則にもとづいている。しかしながら、同一の光路差d.
Δｎを有する、第二の光学的に一軸性の相を、光学的に
一軸性の相に付加しても、これら二つの相の光学軸は相
互に垂直になる。偏光面が第一の相の光学軸に対して45
゜に傾斜されている線状に偏光された光は、常光線と異
常光線とに分割される。これら二つの相の光学軸は相互
に垂直であることから、第一の相の常光線は第二の相を
異常光線として通過し、かつまた第二の相の常光線は第
一の相を異常光線として通過する。第一の相の光路差
は、d.（n_e−n_o）であり、そして他方で、第二の相の光
路差は、d.（n_o−n_e）であり、その結果として、総距離
差はゼロであり、従ってこれら二つの光学的に一軸性の
相よりなる系は複屈折を示さない。

この原則は、遅発補償としても知られており、1981年
にTN−表示体で、初めて提案された（US4,443,065）。
この場合には、第二のTN−表示体が補償相として使用さ
れ、望ましくない干渉色が排除される。反対のラセン回
転方向を有するが、その他の点で同一の物性を有する第
二のSTN表示体を付加することによって、STN表示体の干
渉色をまた補償することができる［K.Katoh、Y.Endo、
M.Akatsuka、M.OhgawaraおよびK.SawadaによるJap.J.Ap
pl.Phys.26（1987）L 1784;SID Digest20巻、1989、論
文22.3、22.4、22.5および22.6］。ECB表示体の場合に
は、２個のECBセルの組合せが使用され、これら２個の
セル中の液晶分子は、同一のプレチルトを有し、かつま
たスイッチされた状態で、ホメオトロピック方向に対し
て同一の角度を有するが、この角度の回転方向は正反対
である。さらにまた、ECB表示体用には、平行配向され
た、光学的に負のディスコティック液晶相を使用するこ
とも提案されている（DE 39 11 620）。

電気光学系において、補償相として、第二の液晶層
（この層は、必ずしも駆動可能である必要はない）を使
用すると、一方で、情報の表示に使用されるまたは補償
のために使用される。液晶層が同一の複屈折の温度依存
性を有することから有利であり、これは広い温度範囲に
おける補償を可能にする。これらの液晶層は両方とも
に、実質的に同一の分散力を示す、すなわち実質的に同
一の複屈折の波長依存性を示す。しかしながら、他方
で、２枚または３枚以上の液晶層を使用すると、生産価
格が増大し、生産性が減じられ、かつまた表示体重量は
格別に増加する結果をまねく。

これらの欠点によって、ポリカーボネート、ポリビニ
ルアルコールまたはポリエチレンテレフタレートを基材
とする有機補償フィルムが開発された。しかしながら、
２層または多層の表示体に比較して、このような補償フ
ィルムを備えた電気光学系は減じられたコントラスト、
コントラストの視角に対する高い依存性および格別に狹
い作業温度範囲を有する。補償フィルムとLCDとの間の
分散力における差違によって、カラー表示体は１枚以上
の補償フィルムを必要とする。さらにまた、有機補償フ
ィルムの製造は、全く複雑であり、かつまた、光学的に
一軸性の特性を得るためには、有機ポリマー物質を正確
に二方向に伸張させる必要がある。

従って、光路差d.Δｎを補償するためのデバイスを含
有する電気光学系において、このデバイスが従来、得ら
れている補償相の欠点を有しておらず、かつまたその良
好な光学的性質の結果として、情報の表示に使用される
液晶層のものと同一の温度依存性および波長依存性を有
し、かつまた比較的単純で、安価に製造することができ
るものである電気光学系に対する要望が依然として存在
している。

驚くべきことに、ここに、本発明に係る電気光学系を
提供することによってこの目的を達成することができる
ことが見い出された。

従って、本発明は、少なくとも１枚の駆動可能な液晶
層およびこの駆動可能な液晶層の光路差d.Δｎを補償す
るためのデバイスを含有する電気光学系であって、この
補償デバイスが液晶ポリマーを基材とするものであるこ
とを特徴とする電気光学系に関するものである。

この液晶ポリマーは、作業温度範囲において、ネマテ
ィック相、スメクティック相および（または）コレステ
リック相を有することができ、特にネマティック相およ
び（または）スメクティック相を有することができる。

液晶ポリマーは好ましくは、＞50℃のガラス転移温度
T_Gを有する。補償層の光路差と駆動可能な液晶層（１枚
または２枚以上）の光路差との比は、好ましくは： であり、特に である。

液晶ポリマーとしては、式I; （式中、Ｐはポリマー主鎖単位であり、 Spは２価のスペーサー基であり、そして Ｂは、少なくとも２個の６員基、「円盤状」基または
「板状」基を含有する有機「棒状」基である） で示される側鎖ポリマーを使用すると好ましい。

さらにまた、液晶ポリマーとして、式II; （式中、Ｐはポリマー主鎖単位であり、 Spは２価のスペーサー基であり、 Ｂは、少なくとも２個の６員基、「円盤状」基または
「板状」基を含有する有機「棒状」基であり、そして Ｖは、隣接するポリマー鎖間の交さ結合単位である） で示される、３次元的に交さ結合されているモノマー単
位を含有するエラストマーを使用すると好ましい。

Ｂは、好ましくは次式IIIで示される基である： R¹−（A¹−Z¹）ｎ−A²−Z²−A³− III ［式中、R¹はＦまたはCNであり、あるいはR¹は炭素原子
１〜15個をそれぞれ有する、非置換アルキル基または少
なくとも１個のハロゲン原子により置換されているアル
キル基であり、この基中に存在する１個のCH₂基または
隣接していない２個以上のCH₂基は、酸素原子および
（または）イオウ原子により、そして（あるいは）−CO
−、−Ｏ−CO−、−CO−Ｏ−、−Ｏ−CO−Ｏ−、−Ｓ−
CO−、−CO−Ｓ−および（または）−CH＝CH−基により
置き換えられていてもよく、 Z¹およびZ²は、それぞれ相互に独立して、−CO−Ｏ
−、−Ｏ−CO−、−CH₂CH₂−、−CH₂−Ｏ−、−OCH
₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、 A¹、A²およびA³は、それぞれ相互に独立して、1,4−
フェニレン基であり、この基中に存在する１個または２
個以上のCH基はまた、窒素により置き換えられていても
よく、あるいはA¹、A²およびA³は、それぞれ相互に独立
して、1,4−シクロヘキシレン基であり、この基中に存
在する１個のCH₂基または隣接していない２個のCH₂基は
また、酸素および（または）イオウにより置き換えられ
ていてもよく、あるいはA¹、A²およびA³は、それぞれ相
互に独立して、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシ
クロ［2.2.2］オクチレン基、1,4−ピペリジンジイル
基、2,6−ナフタレンジイル基、2,6−デカヒドロナフタ
レンジイル基、または2,6−（1,2,3,4−テトラヒドロ）
ナフタレンジイル基であり、これらの基はいずれも、非
置換であるか、あるいは置換基として、１個または２個
以上のハロゲン、ニトリルおよび（または）１〜４炭素
数のアルキルを有し、そして ｎは、０、１、２または３である］。

Ｂは、特に好ましくは式IIIにおいて、R¹、Z¹およびZ
²、A¹、A²およびA³、ならびにｎが上記の意味を有する
が、ｎ＝１、A¹＝A²＝A³＝Phe、Z²＝OOCおよびZ¹＝単結
合である場合には、R¹はOCH₃ではない基である。

Spは、好ましくは炭素原子１〜20個を有するアルキレ
ン基であり、この基中に存在する１個のCH₂基または隣
接していない２個以上のCH₂基はまた、−Ｏ−、−Ｓ
−、−CO−、−Ｏ−CO−、−Ｓ−CO−、−Ｏ−COO−、
−CO−Ｓ−、−CO−Ｏ−、−CH−ハロゲン、−CHCN−、
−CH＝CH−および−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていて
もよい。特に好ましくは、Spは直前に特記されている意
味を有するが、ただしＢ＝−Phe−COO−Phe−Phe−OCH₃
である場合には、Spは−COO−（CH₂）_２−Ｏ−ではな
い。

ECB原則にもとづく電気光学系またはねじれネマティ
ックセルの原則にもとづくものであって、ねじれ角βが
好ましくはπ/4〜３πである電気光学系はまた、好まし
い。

本発明はまた、駆動可能な液晶層の光路差d.Δｎを補
償するためのデバイスの製造方法に関するものであり、
このデバイスは請求の範囲第１項〜第６項のうちの少な
くとも一項に記載の液晶ポリマーを基材とするものであ
って、この方法は、電場または磁場の印加によって、あ
るいはガラス転移温度以上の機械的応力によって、液晶
ポリマーを軸方向に配向させ、この液晶ポリマーをその
ガラス転移温度より低い温度に冷却することによって、
この配向を凍結させることを特徴とする方法である。

本発明はさらにまた、請求の範囲第１項〜第６項のう
ちの少なくとも一項に記載の液晶ポリマーを、駆動可能
な液晶層の光路差を補償するための電気光学系において
使用することに関する。

本発明に係る電気光学系は、少なくとも１枚の駆動可
能な液晶層を含有しており、いずれの場合にも、この層
は、標準構造に従い、フレームとともにセルを形成して
いる、２枚の両平行支持板間に配置されている。この支
持板の内側には、この支持板の上に配置されている配向
層を有する電極層を配置する。ここで、「標準構造」の
用語は、広く解釈されるべきであり、変更および修正を
いずれも包含する。しかしながら、１枚または２枚の駆
動可能な液晶層、特に１枚だけの駆動可能な液晶層を使
用すると好ましい。

駆動可能な液晶層（１枚または２枚以上）の光路差d.
Δｎを補償するためには、一般に薄いフィルムの形態で
ある液晶ポリマーを基材とするデバイスを、この液晶層
（または、これらの液晶層）に平行に配置する。原則的
に、２種の異なるタイプの液晶ポリマーに分類すること
ができる。側鎖ポリマーの場合には、メソーゲン性モノ
マーは巨大分子のポリマー主鎖に、一般に柔軟な中間区
分（スペーサー）を経て結合させる。一方、主鎖ポリマ
ーの場合には、メソーゲン性モノマーは、多少とも剛直
な主鎖に、柔軟なスペーサー、屈曲性モノマー、分岐性
モノマーまたはその他の中間基を経て結合させることが
できる。両方の場合において、ポリマー主鎖はさらに、
３次元的に交さ結合させることができ、この場合には、
液晶エラストマーが生成される。

液晶ポリマーの特徴は、多数の相転移温度により確認
することができ、この相転移温度は通常、DSC走査（Dif
ferential Scanning Calorimetry）またはDTA走査（Dif
ferential Thermal Analysis）で看取することができ
る。中でも、ガラス転移温度は最も重要であり、この温
度以下の温度で、長距離結合が凍結され、そして液晶ポ
リマーは無定形ガラスに変形される。しかしながら、液
晶ポリマー、特に側鎖ポリマーおよびエラストマーをガ
ラス転移温度T_G以上の温度に加熱した場合には、これら
は、機械的応力の作用によって、および（または）電場
の作用によって、および（または）磁場の作用によって
軸方向に配向させることができる。このポリマーを次い
で、スイッチオン状態の場の下に冷却させるか、あるい
は機械的応力を維持しながら冷却させると、この配向は
完全のまま残され、一軸性の、または双軸性でさえある
ポリマーが得られる（F.HesselおよびH.Finkelmannによ
るPolym.Bull.15（1986）349;F.Hessel、R.P.Herrおよ
びH.FinkelmannによるMakromol.Chem188（1987）159
7）。DSCまたはDTAによるガラス転移温度の正確な実験
的測定方法は、たとえばGM−754として、US NBSによっ
て頒布されているP.D.Jam、O.Menis、ICTA Certificate
に記載されている。

液晶ポリマーは、一般に駆動可能な液晶層の境界を形
成している支持板上に、薄いフィルムの形態で配置す
る。このフィルムの上には、機械的保護として、もう１
枚の支持板を配置することができる。複数枚の駆動可能
な液晶層を使用する場合には、この補償フィルムはま
た、２種の異なる層と組合されている支持板間に配置す
ることもでき、そしてこれらを相互に結合させることも
できる。このフィルムは、支持板を設置する前にまたは
設置した後に、軸方向に配向させることができる。ガラ
ス転移温度T_G以下における長距離秩序形成によって、こ
のような液晶ポリマーは、多くの場合に、大きい光学異
方性Δｎを有し、その結果として、光路差の補償に薄い
フィルムを使用することが可能になり、この光学系の透
明度は増大される。

光学異方性は、ガラス転移温度において突然に変化す
るので、液晶ポリマー系補償フィルムの作業範囲は一般
に、Ｔ＜T_Gに制限される。好ましくは、そのガラス転移
温度T_Gが50℃またはそれ以上である液晶ポリマーを使用
する。

液晶ポリマーとしては、式I: （式中、SpおよびＢは前記の意味を有する） で示される側鎖ポリマーを使用すると好ましい。

さらにまた、液晶ポリマーとして、式II: （式中、Ｐ、Sp、ＢおよびＶは前記の意味を有する） で示される３次元交さ結合されているモノマー単位を含
有するエラストマーを使用すると好ましい。

液晶側鎖ポリマーおよびエラストマーは、文献（たと
えば、OcianによるPrinciples of Polymerization、McG
raw−Hill、New York市などの標準的学術書）に記載さ
れているような、それ自体知られている重合方法によっ
て、特に既知であって、当該反応に適する反応条件の下
に、製造する。この製造方法において、それ自体既知で
あるが、ここではさらに詳細に記載されていない変法を
使用することもできる。

液晶側鎖ポリマーの場合には、一方で、メソーゲン性
基をすでに含有しているモノマーを、あるいはモノマー
とコモノマーとを重合させることができ、この場合には
さらにまた、鎖延長反応（たとえば、遊離基重合または
イオン重合）と段階的成長反応（たとえば重縮合または
重付加）とを区別することもできる。他方で、引続く、
いわゆるポリマー類似反応によって、すでに存在してい
るポリマー鎖に、メソーゲン性基を付加することもでき
る。

液晶エラストマーはまた、液晶主鎖ポリマーまたは液
晶側鎖ポリマーのどちらかの３次元交さ結合によって得
ることができる。しかしながら、側鎖ポリマーを使用す
ると好ましい。この場合には、２個または３個以上の反
応性部位を含有する分子を有する交さ結合剤を、一般に
添加する。

さらにまた、エラストマーは、モノマーおよび（また
は）オリゴマーの重合によって製造することができ、こ
れらの低分子量化合物はその分子中に２個より多い結合
部位を有するものである。分子が２個のＣ−Ｃ二重結合
を含有すると特に好ましいが、Ｃ−Ｃ二重結合および１
個または２個以上のヒドロキシル基および（または）カ
ルボニル基および（または）その他の重合できる基を含
有する分子もまた、使用することができる。ジビニル化
合物、ジアクリロイル化合物およびビニルアクリロイル
化合物は、非常に特別に好ましい。Ｃ−Ｃ二重結合を含
有していない低分子量化合物もまた、好ましく使用する
ことができる。

これらの低分子量化合物は、好ましくは液晶であり、
そして（または）メソーゲン性基をすでに含有してい
る。しかしながら、ポリマー・類似反応によってエラス
トマーを合成した後に、このポリマーにメソーゲン性基
を結合させることもできる（たとえば、グラフト反応、
DE3,817,088、3,811,334参照）。

低分子量化合物からのエラストマーの合成が、多くの
場合に有利であり、特にこの場合には、たとえば重合温
度などの合成温度を変えることによって、光学異方性Δ
ｎを、簡単な方法で、或る範囲内で変えることができ、
これが、補償フィルムの光路差と液晶の光路差とを適合
させることを簡単なものにすることは明らかである。

液晶側鎖ポリマーおよび液晶エラストマーは、好まし
くは、DE3,817,088、DE3,811,334およびDE3,621,581に
記載されている方法などの方法により製造する。

或る柔軟性を有する鎖を含有するポリマーはいずれ
も、原則的にポリマー幹鎖−（−Ｐ−）−として適して
いる。これらは、線状の、分枝鎖状の、または環状のポ
リマー鎖であることができる。重合の程度は通常、少な
くとも10であり、好ましくは20〜100である。しかしな
がら、３〜15個、特に４〜７個のモノマー単位を含有す
るオリゴマーもまた、適している。

好適には、Ｃ−Ｃ主鎖を含有するポリマー、特にポリ
アクリレート類、ポリメタアクリレート類、ポリ−α−
ハロアクリレート類、ポリ−α−シアノアクリレート
類、ポリアクリルアミド類、ポリ−アクリロニトリル類
またはポリメチレンマロネート類を使用する。さらにま
た、その主鎖中にヘテロ原子を含有するポリマー、たと
えばポリエーテル類、ポリエステル類、ポリアミド類、
ポリイミド類またはポリウレタン類あるいは特にポリシ
ロキサン類もまた、好ましい。−Sp−Ｂ＝−COO−（C
H₂）_２−Ｏ−Phe−COO−Phe−Phe−OCH₃の場合には、ポ
リマー幹鎖として、メタアクリレートは一般に、あまり
好ましくない。

炭素原子１〜20個を含有する直鎖状または分枝鎖状の
アルキレン基であり、この基中に存在する１個のCH₂基
または隣接していない２個以上のCH₂基がまた、−Ｏ
−、−Ｓ−、−CO−、−Ｏ−CO−、−Ｓ−CO−、−Ｏ−
COO−、−CO−Ｓ−、−CO−Ｏ−、−CH−ハロゲン、−C
HCN−、−CH＝CH−および−Ｃ≡Ｃ−によって置き換え
られていてもよい基は、スペーサーとして特に適してい
る。

スペーサーとしては、たとえば下記の基が適当であ
る：エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘ
キシレン、オクチレン、デシレン、ウンデシレン、ドデ
シレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メ
チレンオキシブチレン、エチレンチオエチレン、エチレ
ン−Ｎ−メチルイミノエチレンまたは１−メチルアルキ
レン。

交さ結合剤の例としては、イオウ、ヘキサメチレンテ
トラミン、パラホルムアルデヒド、酸化アエン、スチレ
ン、ジビニルベンゼン、ジアルキルアルコール、アミン
類、脂肪酸アミド類、オリゴアルケン類、オリゴスルフ
ィド類およびジイソシアネート類があげられる。これら
の例は、SpおよびＰに関して引用されているものと同様
に、本発明を説明するためのものであり、本発明を制限
しようとするものではない。

基Ｂとしては、「円盤状」メソーゲン性基および特
に、ディスコティック基が好ましい。スペーサーの柔軟
性が適当である場合には、これらの基はしばしば、それ
ら自体が自発的に、すなわち外部の場にさらされなくて
も、T_G以上で、相互に平行に整列する。一例として、多
数のディスコティック液晶化合物をあげることができる
が、この例は本発明を説明しようとするためのものであ
って、本発明を制限するものではない： （１）６置換ベンゼン： （２）2,3,6,7,10,11−６置換トリフェニル類： （３）2,3,7,8,12,13−６置換トルキセン類またはそれ
らの酸化同族： （４）1,2,3,5,6,7−６置換アントラキノン類： （５）置換されている銅錯体： （６）テトラアリールビピラニリディウム： （７）ポルフィリン誘導体： 上記各式において、Ｒは、それぞれ相互に独立して、30
個までの炭素原子を有するアルキル基であり、この基中
に存在する１個または２個以上のCH₂基はまた、２個の
酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−Ｏ
−、−CO−、−Ｏ−CO−、−CO−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−
CH＝CH−、 により置き換えられていてもよい。

化合物（１）、（２）、（３）および（４）は好まし
いが、特に、化合物（１）、（２）および（３）は好ま
しい。さらにまた、ディスコティック液晶化合物におい
て、その分子中に存在する少なくとも１個の−CH₂−基
が、全ての基Ｒにおいて、1,4−フェニレン基で置き換
えられている化合物は特に好ましい。

さらにまた、Ｂは好ましくは、「棒状」の、または
「板状」のメソーゲン性基である。

棒状メソーゲン性基の例としては、充分に柔軟なスペ
ーサーによって、ポリマー鎖に結合しているネマティッ
ク基をあげることができる。このネマティック基は次い
で、分子の長軸の周囲に回転させることができ、従って
円柱状対称を有するようにすることができる。

他方で、このネマティック基の回転が剛直スペーサー
基によって垂直に抑圧されると、板状のメソーゲン性基
が得られる。しかしながら、板状形状を有するその他の
基を使用することもできる。板状のメソーゲン性基を含
有する液晶ポリマーでは、その分子の長軸を平行に配置
させることができるばかりでなく、またさらに、配向性
長距離秩序形成を横軸に対して整列させることもでき
る。このような液晶ポリマーは、双軸性ネマティックと
称される。

特に好ましくは、Ｂは下記の式IIIで示される基であ
る： R¹−（A¹−Z¹）ｎ−A²−Z²−A³− III （式中、R¹、R²、A¹、A²、A³、Z¹、Z²およびｎは、前記
の意味を有する）。

式IIIには、付属式III1〜III4で示される２核状、３
核状、４核状および５核状のの基が含まれる： R¹−A²−Z²−A³ III1 R¹−A¹−Z¹−A²−Z²−A³ III2 R¹−A¹−Z¹−A¹−Z¹−A²−Z²−A³ III3 R¹−A¹−Z¹−A¹−Z¹−A¹−Z¹−A²−Z²−A³ III4 式IIIで示されるメソーゲン性基において、R¹は好ま
しくは、非置換のアルキル基またはアルケニル基、ある
いは少なくとも１個のハロゲン原子で置換されているア
ルキル基またはアルケニル基であり、これらの基中に存
在する１個のCH₂基または隣接していない２個のCH₂基
は、酸素原子により、そして（または）−Ｏ−CO−、−
CO−Ｏ−および（または）−Ｏ−CO−Ｏ−基により、置
き換えられていてもよい。

ハロゲンは、好ましくはＦまたはClである。

さらにまた、式IIIで示されるこれらのメソーゲン性
基において、R¹は好ましくはCN、ＦまたはClである。

R¹がアルキル基またはアルコキシ基である場合には、
この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。好
ましくは、R¹は、直鎖状であり、炭素原子２、３、４、
５、６、７または８個を有し、従って好ましくは、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチ
ル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペン
トキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシであ
り、さらにまたメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、
ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、
メトキシ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコ
キシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。

オキサアルキルは、好ましくは直鎖状の２−オキサプ
ロピル（＝メトキシメチル）、２−オキサブチル（＝エ
トキシメチル）または３−オキサブチル（＝２−メトキ
シエチル）、２−、３−または４−オキサペンチル、２
−、３−、４−または５−オキサヘキシル、２−、３
−、４−、５−または６−オキサヘプチル、２−、３
−、４−、５−、６−または７−オキサオクチル、２
−、３−、４−、５−、６−、７−または８−オキサノ
ニル、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−また
は９−オキサデシルである。

R¹がアルケニル基である場合には、この基は直鎖状ま
たは分枝鎖状であることができる。好ましくは、このR¹
は、直鎖状であり、炭素原子２〜10個を有する。従っ
て、R¹は、特にビニル、１−プロペニルまたは２−プロ
ペニル、１−ブテニル、２−ブテニルまたは３−ブテニ
ル、１−、２−、３−または４−ペンテニル、１−、２
−、３−、４−または５−ヘキセニル、１−、２−、３
−、４−、５−または６−ヘプテニル、１−、２−、３
−、４−、５−、６−または７−オクテニル、１−、２
−、３−、４−、５−、６−、７−または８−ノネニ
ル、１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−
または９−デセニルである。

分枝鎖状側鎖基R¹を含有する、式IIで示されるメソー
ゲン性基は、場合により、コモノマーとして重要である
ことができ、これは、たとえば結晶化傾向の減少によっ
て、あるいは液晶ポリマーのねじれ構造の生成に、重要
である。このタイプの分枝鎖状基は一般に、多くても１
個の鎖分枝を有する。好適な分枝鎖状基R¹は、イソプロ
ピル、２−ブチル（＝１−メチルプロピル）、イソブチ
ル（＝２−メチルプロピル）、２−メチルブチル、イソ
ペンチル（＝３−メチルブチル）、２−メチルペンチ
ル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシル、２−プ
ロピルペンチル、２−オクチル、イソプロポキシ、２−
メチルプロポキシ、２−メチルブトキシ、３−メチルブ
トキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキ
シ、２−エチルヘキソキシ、１−メチルヘキソキシ、２
−オクチルオキシ、２−オキサ−３−メチルブチル、３
−オキサ−４−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、
２−ノニル、２−デシル、２−ドデシル、６−メチルオ
クトキシ、６−メチルオクタノイルオキシ、５−メチル
ヘプチルオキシカルボニル、２−メチルブチリルオキ
シ、３−メチルバレリルオキシ、４−メチルヘキサノイ
ルオキシ、２−クロロプロピオニルオキシ、２−クロロ
−３−メチルブチリルオキシ、２−クロロ−４−メチル
バレリルオキシ、２−クロロ−３−メチルバレリルオキ
シ、２−メチル−３−オキサペンチル、２−メチル−３
−オキサヘキシルである。

２核状、３核状および４核状のメソーゲン性基が好ま
しい。さらにまた、これらの基において、多くても１個
の1,4−ビシクロ［2.2.2］オクチレン基、1,4−ピペリ
ジンジイル基または2,6−（1,2,3,4−テトラヒドロ）ナ
フタレンジイル基を有する基は好ましい。

５核状のメソーゲン性基において、Z²は好ましくは、
単結合または−CH₂CH₂−である。

式IIIにおいて、ヘテロ環状基を含有するメソーゲン
性基の中では、2,5−ピリジンジイル基、2,5−ピリダジ
ンジイル基、2,5−ピリミジンジイル基または1,4−ピペ
リジンジイル基を含有する基が特に好ましい。

式III1、式III2および式III3で示される特に好ましい
メソーゲン性基の中で、むしろ小さい基を以下にあげ
る。この基に関して、簡潔にするために、Cycは1,4−シ
クロヘキシレン基であり、Dioは2,5−ジオキサンジイル
基であり、Cyは1,4−シクロヘキシレン基において、そ
の基中に存在する１個のCH₂基または隣接していない２
個のCH₂基がまた、−Ｏ−により置き換えられていても
よい基であり、Pheは1,4−フェニレン基であり、この基
中に存在する１個または２個以上のCH基はまた、窒素に
より置き換えられていてもよく、Phexは、置換基とし
て、１個または２個のＦ、Clおよび（または）CH₃を有
する1,4−フェニレン基であり、Biは1,4−ビシクロ［2.
2.2］オクチル基であり、Pipは1,4−ピペリジンジイル
基であり、そしてNapは2,6−デカ−、2,6−テトラヒド
ロナフタレンジイル基または2,6−ナフタレンジイル基
である。

付属式III1で示されるメソーゲン性基の中で、特に好
ましい基は下記の付属式III1−１〜III1−８で示される
基である： R¹−Cyc−Z²−Cyc− III1−１ R¹−Phe−Z²−Phe− III1−２ R¹−Phe−Z²−PheX− III1−３ R¹−Phe−Z²−Cyc− III1−４ R¹−Cyc−Z²−Phe− III1−５ R¹−PheX−Z²−PheX− III1−６ R¹−Cyc−Z²−PheX− III1−７ R¹−PheX−Z²−Phe− III1−８ 付属式III1−１〜III1−８で示される化合物におい
て、R¹は、極めて特別に好ましいものとして、炭素原子
１〜13個をそれぞれ有するアルキル基またはアルケニル
基、さらにまた、アルコキシ基またはアルカノイルオキ
シ基である。さらにまた、これらの化合物において、Z²
は、極めて特別に好ましいものとして、エステル基Ｃ
（−CO−Ｏ−または−Ｏ−CO−）、−CH₂CH₂−または単
結合である。

付属式III2で示されるメソーゲン性基の中の特に好ま
しい基は、下記の付属式III2−１〜III2−16で示される
基である： R¹−Phe−Z¹−Phe−Z²−Phe− III2−１ R¹−PheX−Z¹−Phe−Z²−Phe− III2−２ R¹−Phe−Z¹−Phe−Z²−PheX− III2−３ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III2−４ R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z²−Phe− III2−５ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Phe− III2−６ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Dio− III2−７ R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z²−PheX− III2−８ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−PheX− III2−９ R¹−Bi−Cyc−Z²−Cyc− III2−10 R¹−Nap−Z¹−Cyc−Z²−Phe− III2−11 R¹−Cy−Z¹−Phe−Z²−Phe− III2−12 R¹−Dio−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III2−13 R¹−Phe−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III2−14 R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z²−Cyc− III2−15 R¹−Cyc−Z¹−PheX−Z²−Cyc− III2−16 付属式III2−１〜III2−16で示される化合物におい
て、その分子中に1,4−フェニレン基を含有しており、
この基中に存在する１個または２個のCH₂基が窒素によ
り置き換えられている化合物の中では、2,5−ピリジン
ジイル基または2,5−ピリミジンジイル基を含有する化
合物が特に好ましい。

付属式III3で示されるメソーゲン性基の中で、特に好
ましい基は、下記の付属式III3−１〜III3−19で示され
る基である： R¹−Phe−Z¹−Phe−Z¹−Phe−Z²−Phe− III3−１ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−２ R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z¹−Phe−Z²−Phe− III3−３ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Phe−Z²−Phe− III3−４ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Phe− III3−５ R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z¹−Phe−Cyc− III3−６ R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Phe−Cyc− III3−７ R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−８ R¹−Phe−Z¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−９ R¹−Phe−Z¹−Phe−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−10 R¹−Phe−Z¹−Phe−Z¹−Phe−Z²−PheX− III3−11 R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−PheX−Z²−Phe− III3−12 R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Phe−Z²−PheX− III3−13 R¹−Cyc−Z¹−PheX−Z¹−Phe−Z²−Cyc− III3−14 R¹−Cyc−Z¹−Phe−Z¹−PheX−Z²−Cyc− III3−15 R¹−PheX−Z¹−Phe−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−16 R¹−Dio−Z¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z²−Cyc− III3−17 R¹−Cyc−Z¹−Cyc−Z¹−Cy−Z²−Phe− III3−18 R¹−Cyc−Z¹−Pip−Z¹−Phe−Z²−Phe− III3−19 付属式III3−１〜III3−19で示される化合物におい
て、２個の基Z¹基のうちの少なくとも１個またはZ²は、
極めて特別に好ましいものとして、単結合である。

本発明の電気光学系の駆動可能な液晶層は、好ましく
は1971年に初めて開示されたECB原則にもとづくもので
ある（M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschonによる“Defo
rmation of nematic liquid crystals with vertical o
rientation in electrical fields"、Appl.Phys.Lett.1
9（1971）、3912）。さらにまた、引続いて、J.F.Kahn
による刊行物（Appl.Phys.Lett.20（1972）、1193）、
G.LabrunieおよびJ.Robertによる（J.Appl.Phys.44（19
73）、4869）およびS.Matsumoto、M.KawamotoおよびK.M
izunoyaによる（J.Appl.Phys.47（1976）、3842）が発
表された。

これらの電気光学系において、駆動可能な液晶層（１
枚または２枚以上）に使用されるネマティック液晶は、
負の誘電異方性Δεを有し、その結果として、この液晶
分子は、電圧を印加すると、ホメオトロピック配向から
チルトされたプラナー配向に変換されるものである。

さらにまた、本発明に係る電気光学系の駆動可能な液
晶層（１枚または２枚以上）は、好ましくはねじれネマ
ティックセルの原則にもとづくものである。この場合に
は、「ねじれネマティックセル」の用語は、広く解釈さ
れるべきであり、約π/4のねじれ角を有する標準TNセル
（M.SchadtおよびW.HelfrichによるAppl.Phys.Lett.18
（1971）127）およびまた、π/4〜３πであるねじれ角
を有するさらに適度のねじれセルの両方を包含する。こ
のようなさらに適度のねじれセルは、たとえば下記の刊
行物に記載されている： EP 0,131,216 B1、DE 3,423,993 A1、EP 0,098,070 A
2、M.SchadtおよびF.Leenhoutsによる17th Working Con
ference on Liquid Crystals、Freiburg（８−10.04.8
7）、K.Kawasaki等によるSID 87 Digest 391（20.6）、
M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるSID 87 Digest 372
（20.1）、K.Katoh等によるJapanese Journal of Appli
ed Physics Vol.26、No.11、L 1784−L 1786（1987）、
F.Leenhouts等によるAppl.Phys.Lett.50（21）、1468
（1987）、H.A.van SprangおよびH.G.KoopmanによるJ.A
ppl.Phys.62（５）、1734（1987）、T.J.Schefferおよ
びJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.45（10）、1021（19
84）、M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phys.Let
t.50（５）、236（1987）、E.P.RaynesによるMol.Crys
t.Liq.Cryst.Letters、Vol.4（１）、１−８頁（198
6）、C.M.Waters等によるProc.Soc.Inf.Disp.（New Yor
k）（1985）（3rd Intern.Display Conference、Kobe、
Japan）、ドイツ国公開特許出願公報3,503,259、T.J.Sc
hefferおよびJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.45（198
4）、1021、M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phy
s.Lett.50（1987）、236。

液晶ポリマーは、ポリマーを電場および（または）磁
場にさらすことによって、あるいはガラス転移温度以上
の機械的応力を加えることによって、軸方向に配向させ
ることができ、これによって、メソーゲン性基を配向さ
せることができる。この方法で誘発された配向は、ガラ
ス転移温度以下で機械的応力を維持しながら、あるいは
場をスイッチオン状態にして、ポリマーを冷却させるこ
とによって、凍結させることができる。この配向は次い
で、場または機械的応力を止めた後でさえも、安定のま
まとどまる。たとえば、Shibaev等は、ガラス転移温度
以上の交流電場における液晶側鎖ポリマーの双極性配向
を開示している（V.P.Shibaev等によるPolymer Communi
cations 24（1983）、364）。Schtzle等は、液晶エラ
ストマーフィルムを、伸張応力の適用によって、ガラス
転移温度以上で軸方向に配向させることができるものと
述べている（J.SchtzleおよびH.FinkelmannによるMo
l.Cryst.Liq.Cryst.142（1987）、86）。本明細書に記
載されている、液晶ポリマー補償フィルムの配向方法
は、本発明を例によって説明しようとするためだけのも
のであり、本発明をいかなる方法でも制限しようとする
ものではない。

本発明に係る補償フィルムの特定の形態、すなわちポ
リマーのタイプ、メソーゲン性基および配向のタイプの
選択は特定の用途に応じて、変えることができ、また最
適にすることができる。たとえば、駆動可能な液晶層が
TNセルまたはSTNセルであり、このセル中の液晶分子
が、駆動されていない状態でねじられており、基板に対
して、多少とも垂直に、駆動された状態で配置されてい
る場合には、その光路差が、この補償フィルムによっ
て、スイッチ−オフ状態で主として補償されるか、また
はスイッチ−オン状態で主として補償されるかが、区別
されなければならない。

光路差が、特にスイッチ−オフ状態で最適に補償され
るべき場合には、この補償フィルムは、好ましくは式II
Iで示されるメソーゲン性基を有し、かつまたネマティ
ック相、スメクティック相またはコレステリック相、特
にネマティック相またはスメクティック相を有する。側
鎖ポリマーまたはエラストマーを基材とするものにす
る。この補償フィルムは、たとえば駆動可能な液晶層
（１枚または２枚以上）の上方基板上で、補償フィルム
の光学軸と液晶層の光学軸とが、駆動されていない状態
で、相互に垂直であるように、配向させそして配置す
る。しかしながら、たとえば液晶補償層がコレステリッ
ク構造を有し、この構造における液晶層のラセンの回転
方向が補償層におけるラセンの回転方向の反対であり、
そして液晶層の分子と補償層のメソーゲン基とが共通の
基板において相互に実質的に垂直であることもできる。

他方で、たとえばスイッチ−オン状態における視角に
対するコントラストの依存性を確実に小さくするため
に、特にスイッチ−オン状態でその光路差を補償すべき
場合には、この補償層には、特にディスコティックメソ
ーゲン性基を特に含有する側鎖ポリマーまたはエラスト
マーを基材として使用する。この場合には、これらの円
盤状メソーゲン性基は、基板表面に対して実質的に平行
に、すなわち印加される電場に対して垂直に配置する。

本発明に係る補償フィルムを、別の発明的助力を要す
ることなく、本発明の記載の範囲内の特定の目的に対し
て最適にし、かつまた適合させることは、当業者がいず
れの時点でも行なうことができることである。

駆動可能な液晶層の光路差をd.Δｎを補償するため
に、本発明に係る電気光学系に使用されるデバイスは、
慣用のデバイスに比較して格別に優れている。

以下に示す例は本発明を説明するためのものであり、
本発明を制限するものではない。特定されているスペー
サーの長さに係る数値ｎは、スペーサーCH_{2 ｎ}のｎ
数である。モノマー比はモル％で示す。

50μｍの厚さを有するフィルムは、交さ結合されてい
るポリマーから、J.SchtzleおよびH.Finkelmannによ
るMol.Cryst.Liq.Cryst.142（1987）、85に従い調製
し、このフィルムを次いで、80℃の温度に加熱し、次い
で一軸性に伸張する。機械的応力の下に室温まで冷却さ
せることによってこの顕微鏡的配向を凍結させる。この
配向は、フィルムの強力な複屈折によって証明される。
複屈折は、Soleil−Babinet補償器で測定することがで
きる（L.R.G.Treloar、“The Physics of Rubber Elast
icity"、Clavendon Press、Oxford、1975）。

このフィルムは、632nmの波長において、0.12の複屈
折を示す。

50μｍの厚さを有するフィルムを、このポリマーから
調製する。このフィルムを次いで、２個の反対に回転す
るロールによって、加圧する。これにより、７μｍの厚
さを有するフィルムが得られる。

フィルムを60℃で一軸性に伸張し、次いで機械的応力
の下に冷却すると、0.88の光学遅発を有する透明な一軸
性に伸張されたフィルムが得られる。このフィルムの反
射係数の分散度は、ZLI−2293（E.MERCK、Darmstadt
製）などのSTN用途用の代表的液晶混合物のものと均等
である。

市場で入手することができるフィルム（たとえば、Su
mitomo Chemical社およびNitto Denko社のフィルム）の
代りに、本発明に係るフィルムを使用すると、改良され
た透過性を有する電気光学系が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドルシュ，ディーター ドイツ連邦共和国Ｄ―6105オーベル―ラ ムシュタット、ケーニッヒスベルガー シュトラーセ17ａ (56)参考文献 特開 平１−282519（ＪＰ，Ａ) 欧州公開246842（ＥＰ，Ａ１) 欧州公開311339（ＥＰ，Ａ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１枚の駆動可能な液晶層および
   この駆動可能な液晶層の光路差d.Δｎを補償するための
   デバイスを含有する電気光学系であって、この補償デバ
   イスが下記式Ｉで示されるモノマー単位を含有する側鎖
   ポリマーである液晶ポリマー、又は下記式IIで示される
   ３次元的に交さ結合されているモノマー単位を含有する
   エラストマーを基材とするものであることを特徴とする
   電気光学系。 （式中、Ｐはポリマー主鎖単位であり、 Spは２価のスペーサー基であり、 Ｂは少なくとも２個の６員基、「円盤状」基または「板
   状」基を含有する「棒状」有機基であり、そして Ｖは２個の隣接するポリマー鎖間の交さ結合単位であ
   る。但し、式Ｉは下記１）〜７）の構造を含まない。 （上記１）〜７）において、ｎは整数であり、Ｒはアル
   キル基、アルコキシ基、ハロゲン、ニトロ基、シアノ基
   であり、Ｒ′はアルコキシであり、Ｒ″は−Ｏ−Ph−CO
   O−Ph−Ｘ（X:−OCH₃、−OC₆H₁₃、−CN）又は−COO−C
   ₂₇H₄₅である））
2. 【請求項２】液晶ポリマー又はエラストマーが＞50℃の
   ガラス転移温度T_Gを有することを特徴とする、請求項１
   に記載の電気光学系。
3. 【請求項３】補償デバイスの光路差（d.Δｎ）_compのア
   ドレス可能な液晶層の光路差（d.Δｎ）_LCに対する比が
   0.5≦（d.Δｎ）_comp/（d.Δｎ）_LC≦1.5であることを
   特徴とする、請求項１又は２に記載の電気光学系。
4. 【請求項４】補償デバイスの光路差（d.Δｎ）_compのア
   ドレス可能な液晶層の光路差（d.Δｎ）_LCに対する比が
   0.8≦（d.Δｎ）_comp/（d.Δｎ）_LC≦1.2であることを
   特徴とする、請求項１又は２に記載の電気光学系。
5. 【請求項５】Ｂが、式III: R¹−（A¹−Z¹）_ｎ−A²−Z²−A³− III （式中、R¹はＦまたはCNであり、あるいはR¹は炭素原子
   １〜15個をそれぞれ有する、非置換のアルキル基または
   少なくとも１個のハロゲン原子により置換されているア
   ルキル基であり、これらの基中に存在する１個のCH₂基
   または隣接していない２個以上のCH₂基は酸素原子およ
   び（または）イオウ原子により、および（または）−CO
   −、−Ｏ−CO−、−CO−Ｏ−、−Ｏ−CO−Ｏ−、−Ｓ−
   CO−、−CO−Ｓ−および（または）−CH＝CH−基により
   置き換えられていてもよく、 Z¹およびZ²は、それぞれ相互に独立して、−CO−Ｏ−、
   −Ｏ−CO−、−CH₂CH₂−、−CH₂−Ｏ−、−OCH₂−、−
   Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、 A¹、A²およびA³はそれぞれ相互に独立して、1,4−フェ
   ニレン基であり、この基中に存在する１個または２個以
   上のCH基はまた、窒素により置き換えられていてもよ
   く、あるいはA¹、A²およびA³は、それぞれ相互に独立し
   て、1,4−シクロヘキシレン基であり、この基中に存在
   する１個のCH₂基または隣接していない２個のCH₂基はま
   た、酸素および（または）イオウにより置き換えられて
   いてもよく、あるいはA¹、A²およびA³はそれぞれ相互に
   独立して、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−ビシクロ
   ［2.2.2］オクチレン基、1,4−ピペリジンジイル基、2,
   6−ナフタレンジイル基、2,6−デカヒドロナフタレンジ
   イル基または2,6−（1,2,3,4−テトラヒドロ）ナフタレ
   ンジイル基であり、これらの基はいずれも、非置換であ
   るか、あるいは置換基として、１個または２個以上の、
   ハロゲン、ニトリルおよび（または）１〜４−炭素数の
   アルキルを有しており、そして ｎは、０、１、２または３である） で示される基であることを特徴とする、請求項３または
   ４のうちの少なくとも一項に記載の電気光学系。
6. 【請求項６】Spが炭素原子１〜20個を有するアルキレン
   基（この基中に存在する１個のCH₂基または隣接してい
   ない２個以上のCH₂基はまた、−Ｏ−、−Ｓ−、−CO
   −、−Ｏ−CO−、−Ｓ−CO−、−Ｏ−COO−、−CO−Ｓ
   −、−CO−Ｏ−、−CHハロゲン、−CHCN−、−CH＝CH−
   および−Ｃ≡Ｃ−により置き換えられていてもよい）で
   あることを特徴とする、請求項３〜５のうちの少なくと
   も一項に記載の電気光学系。
7. 【請求項７】前記の系がECBの原則にもとづく系である
   ことを特徴とする、請求項１〜６のうちの少なくとも一
   項に記載の電気光学系。
8. 【請求項８】前記の系がねじれネマティックセルの原則
   にもとづく系であることを特徴とする、請求項１〜６の
   うちの少なくとも一項に記載の電気光学系。
9. 【請求項９】ねじれ角βがπ/4〜３πであることを特徴
   とする、請求項８に記載の電気光学系。
10. 【請求項１０】駆動可能な液晶層の光路差d.Δｎを補償
    するためのデバイスの製造方法であって、このデバイス
    が請求項１〜６のうちの少なくとも一項に記載の液晶ポ
    リマーを基材とするものであるデバイスにおいて、この
    液晶ポリマーを、電場または磁場の印加によって、ある
    いはガラス転移温度以上の機械的応力によって、軸方向
    に配向させることおよびこの液晶ポリマーをガラス転移
    温度より低い温度に冷却することによって、この配向を
    凍結させることを特徴とする、前記製造方法。
11. 【請求項１１】駆動可能な液晶層の光路差を補償するた
    めの電気光学系における、請求項１〜６のうちの少なく
    とも一項に記載の液晶ポリマーの使用。