(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ２構造の液晶層をｓｍＣ*相の層法線ｚの明白に規定された方向を有するモノドメインの形態で含み、プレチルト角および層傾斜角の合計と、チルト角との比（ＡＲ＝（ＬＬＡ＋ＰＴＡ）／ＴＩＡ）が０．１より大きく、誘電率異方性ＤＡの絶対値が３未満である、単安定強誘電性アクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項２】
液晶層における自発分極Ｐが、１５ｎＣ／ｃｍ2未満である、請求項１に記載のアクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項３】
液晶層におけるチルト角ＴＩＡが９°と４０°との間である、請求項１または２に記載のアクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項４】
アンカー強度とチルト角のサインとの積と、自発分極との比（ＡＳｓｉｎＴＩＡ／Ｐ）が２０Ｖ／μｍ未満である、請求項１から３のいずれかに記載のアクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項５】
液晶層が、以下の特性
ｓｍＣ*相の層法線ｚとネマティックまたはコレステリック相（Ｎ*相）の配向方向ｎとの間の角度は、ｓｍＣ*チルト角の０．５から１．０倍の範囲であるが、少なくとも５°であること、
強誘電性液晶層は相配列Ｉ*−Ｎ*−ｓｍＣ*を有し、ここで、２°以下の存在範囲を有するｓｍＡ*相が、Ｎ*相とｓｍＣ*相との間で存在し得ること、
の特徴を１つまたはそれ以上有する請求項１から４のいずれかに記載のアクティブマトリクスディスプレイ。
【請求項６】
アクティブマトリクスディスプレイのラビングを施した上部基板プレートと、ラビングを施した下部基板プレートとの間の空間に液晶層を導入すること、前記上部基板プレートおよび前記下部基板プレートのラビング方向は実質的に平行にあること、および等方性相から液晶層を冷却し、少なくともＮ*→ｓｍＣ*またはＮ*→ｓｍＡ*→ｓｍＣ*相転移の間に、電圧がディスプレイに印加されることを含む、請求項１から５のいずれかに記載のアクティブマトリクスディスプレイを製造するための方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法によって得られるアクティブマトリクスディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
陰極線管をフラットパネルスクリーンに置き換えるには、低製造コストで、高画像解像度（即ち、１０００ラインより多い）、高画像輝度（＞２００ｃｄ／ｍ2）、高コントラスト（＞１００：１）、高フレーム比（＞６０Ｈｚ）、十分な色提示（＞１６００万色）、大きな画像フォーマット（画面対角線＞４０ｃｍ）、低電力消費、および高視野角を同時に可能にするディスプレイ技術が必要である。現在、これらの特徴をすべて同時に完全に満足する技術は存在しない。
【０００２】
ネマティック液晶に基づき、ノートブックＰＣ、パーソナルディジタルアシスタント、デスクトップモニタ等の分野で近年用いられているスクリーンは、多くの製造業者によって開発されている。ここでは、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティクス）、ＡＭ−ＴＮ（アクティブマトリクス−ツイステッドネマティクス）、ＡＭ−ＩＰＳ（アクティブマトリクス−面内スイッチング）、およびＡＭ−ＭＶＡ（アクティブマトリクス−マルチドメイン垂直配向）技術が用いられ、これらは、関連文献（例えば、T.Tsukuda、「TFT/LCD;Liquid Crystal Displays Addressed by Thin-Film Transistors」、Gordon and Breach、1996年、ISBN2-919875-01-9、および、これらの文献で引用されている参考文献、「SID Symposium」(1997年、ISSN-0097-996X、7〜10頁、15〜18頁、47〜51頁、213〜216頁、383〜386頁、397〜404頁、および、ここで引用されている参考文献を参照のこと）に記載されている。さらに、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶）、ＥＬＤ（エレクトロルミネセントディスプレイ）、ＦＥＤ（電界放射型ディスプレイ）等が用いられ、これらも上記で引用したＳＩＤレポートで説明されている。
【０００３】
ＣｌａｒｋおよびＬａｇｅｒｗａｌｌ（米国特許第4、367、924号）は、非常に薄いセルにおいて強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いることによって、従来のＴＮ（「ツイステッドネマティック」）セルと比較して１０００倍までの速さの応答時間を有するオプトエレクトリカルスイッチングまたは表示素子が形成されることを示すことができた（例えば、EP-A0 032 362号を参照）。この特性およびその他の好ましい特性（例えば、双安定性スイッチングおよびコントラストが視野角とは実質的に独立していること）のために、1995年5月からＣａｎｏｎ社によって日本で市販されているモニタによって示されるように、ＦＬＣは、基本的にコンピュータディスプレイおよびＴＶセットなどの応用領域に適している。
【０００４】
電気光学構成要素または完全に光学的な構成要素において、ＦＬＣを用いるには、スメクティック相を形成し、それ自体が光学的に活性である化合物が必要であるか、または、このようなスメクティック相を形成するが、それ自体は光学的に活性でない化合物に光学的に活性な化合物をドープすることによって、強誘電性スメクティック相を導入することが必要である。望ましい相は、できるだけ広い温度範囲にわたって安定であればよい。
【０００５】
ＬＣディスプレイの個々の画素は、通常、ディスプレイの上側または下側において、一連の電極（導電体トラック）を行に沿って、および一連の電極を列に沿って並べることによって形成されるｘ、ｙマトリクスに配置されている。水平（行）電極および垂直（列）電極の交差点は、アドレス指定可能な画素を形成する。
【０００６】
この画素の配置は、通常、パッシブマトリクス(passive matrix)と呼ばれる。アドレッシングについては、例えば、「Displays」(1993年、14巻2号、86〜93頁、およびKontakte 1993年(2)、3〜14頁)に記載されているように、様々なマルチプレックス方式が開発されている。パッシブマトリクスアドレッシングは、より簡単なディスプレイ製造、およびそのため製造コストが低くなるという利点を有するが、パッシブアドレッシングはライン毎でのみ実行することができ、この結果、Ｎラインを有するスクリーン全体に対するアドレッシング時間は、Ｎにラインアドレッシング時間を乗算したものになるという欠点を有する。約５０マイクロ秒の通常のラインアドレッシング時間については、これは、ＨＤＴＶ（高精細ＴＶ、１１５２ライン）標準において約６０ミリ秒（即ち、約１６Ｈｚの最大フレームレート）のスクリーンアドレッシング時間を意味し、これは、画像を移動させるには遅すぎる。また、グレーシェードの表示も困難である。Ｂｒｅｓｔ、ＦｒａｎｃｅにおけるＦＬＣ会議（１９９７年７月２０〜２４日、Ｂｒｅｓｔ／Ｆｒａｎｃｅにおける第６回強誘電性液晶に関する国際会議の要約を参照）では、Ｍｉｚｕｔａｎｉらによってディジタルグレーシェードを有するパッシブＦＬＣディスプレイが示され、このディスプレイでは、ＲＧＢ画素（ＲＧＢ＝赤、緑、青）のそれぞれはサブピクセルに分割され、それによって、部分的なスイッチングによるディジタル形式でのグレーシェードの表示を可能にする。これらの基本色（赤、緑、青）を用いると、Ｎグレーシェードは、３N色となる。この方法の欠点は、必要なスクリーンドライバの数をかなり増加させ、その結果、コストも増加するということである。Brestで示されたディスプレイの場合、ディジタルグレーシェードを有さない標準的なＦＬＣディスプレイにおけるよりも３倍のドライバ数が必要とされた。
【０００７】
いわゆるアクティブマトリクス技術（ＡＭＬＣＤ）では、非構造基板は、通常、アクティブマトリクス基板と組み合わせられる。電気的に非線形の素子（例えば、薄膜トランジスタ）は、アクティブマトリクス基板の各画素に一体化される。非線形素子はまた、ダイオード、金属−絶縁体−金属、および同様の素子であり得る。これらは、薄膜プロセスで有利に製造され、関連文献(例えば、T.Tsukuda、「TFT/LCD;Liquid Crystal Displays Addressed by Thin-Film Transistors」（Gordon and Breach、1996年、ISBN2-919875-01-9）、およびこの文献で引用されている文献)に記載されている。
【０００８】
アクティブマトリクスＬＣＤは、通常、ＴＮ（ツイステッドネマティクス）、ＥＣＢ（電気的に制御された複屈折）、ＶＡ（垂直配向）、またはＩＰＳ（面内スイッチング）モードのネマティック液晶を用いて作動される。各場合において、アクティブマトリクスは、各画素に個々の強度の電界を生成し、配向を変更させ、これによって、複屈折を変更させるが、これは偏光で視覚化される。これらのプロセスの深刻な欠点は、ネマティック液晶の応答時間が過剰に遅いために、映像能力が良好でないことである。
【０００９】
上記および他の理由により、強誘電性液晶材料と、アクティブマトリクス素子との組み合わせに基づいた液晶ディスプレイが提案されている。例えば、WO97/12355、または、「Ferroelectrotics」（1996年、179、141〜152頁、W.J.A.M.Hartmann、IEEE Trans.Electron.Devices 1989年、36(9;Pt.1)、1895〜9頁）を参照されたい。
【００１０】
Ｈａｒｔｍａｎｎは、ＦＬＣのいわゆる「擬ブックシェルフ構造(quasi-bookshelf geometry)」（ＱＢＧ）と、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アクティブマトリクスとの組み合わせを用いて、高い応答速度、グレーシェード、および高い透過率を同時に成し遂げている。しかし、ＱＢＧは、広い温度範囲では安定していない。なぜなら、スメクティック相の厚さの温度依存性は、電界誘導層構造を分裂または循環させるからである。さらに、Ｈａｒｔｍａｎｎは、２０ｎＣ／ｃｍ2より大きい自発分極を有するＦＬＣ材料を用い、これは、例えば、面積０．０１ｍｍ2の現実的な寸法を有する画素では、高い電荷となる（飽和時に、Ｑ＝２ＡＰ，Ａ＝画素領域、Ｐ＝自発分極）。例えば、低コストのアモルファスシリコンＴＦＴでは、これらの高い電荷は、ＴＦＴの開口時に画素に到達することができない。これらの理由により、この技術は、これまでさらなる追求がなされてこなかった。
【００１１】
Ｈａｒｔｍａｎｎは、電荷制御双安定性を用いて、仮想的に連続したグレースケールを表示するが、Ｎｉｔｏらは、単安定ＦＬＣ構造を提案している（「Journal of the SID」、1/2、1993年、163〜169頁を参照）。このＦＬＣ構造では、ＦＬＣ材料は、比較的高い電圧で配向され、単一の安定位置のみが得られ、そこから、薄膜トランジスタを介して、電界を印加することによって、多数の中間状態が形成される。これらの中間状態は、セル構造が交差した偏光子の間で一致する場合の多数の異なる輝度値（グレーシェード）に対応する。
【００１２】
この技術の１つの欠点は、このセルのコントラストおよび輝度を制限する筋状構造がディスプレイ中に発生することである（上記引例の図８を参照）。ネマティック相またはコレステリック相において、高い電圧（２０から５０ボルト）で処理することにより、不利な筋状構造を補正することは可能であるが（上記の引例の１６８頁を参照）、このような電界処理は、スクリーンの大量生産には適さず、通常、温度安定構造を形成することはない。さらに、この方法では、Ｎｉｔｏらによって用いられる材料の場合、約２２°であるチルト角の最大までの角度範囲においてのみ、スイッチングを可能にするため（１６５頁、図６参照）、２つの平行な偏光子の透過率の約５０％の透過率が最大となる。
【００１３】
本発明の目的は、強誘電性液晶混合物を含む強誘電性アクティブマトリクス液晶ディスプレイであって、液晶混合物は、単安定位置をとるが、筋状構造を形成せずに、温度安定性であり、非常に高い最大透過率および非常に高いコントラストを成し遂げることを可能にする、強誘電極アクティブマトリクス液晶ディスプレイを提供することである。
本発明によると、この目的は、好ましくはシェブロンＣ２構造の液晶層をカイラルスメクティック相の層法線ｚの明白に規定された方向を有するモノドメインの形態で含み、プレチルト角および層傾斜角の合計と、チルト角との比（ＡＲ＝（ＬＬＡ＋ＰＴＡ）／ＴＩＡ）が０．１より大きく、誘電率異方性ＤＡの絶対値は、好ましくは３未満である単安定強誘電性アクティブマトリクスディスプレイによって成し遂げられる。
液晶層における自発分極Ｐは、好ましくは０．１ｎＣ／ｃｍ2と１５ｎＣ／ｃｍ2との間である。
液晶層におけるチルト角ＴＩＡは、好ましくは９°と４０°との間である。
アンカー強度とチルト角のサイナスとの積と、自発分極との比（ＡＳｓｉｎＴＩＡ／Ｐ）は、好ましくは２０Ｖ／μｍ未満である。
【００１４】
上記の目的はさらに、シェブロンＣ１構造の液晶層をｓｍＣ*相の層法線ｚの明白に規定された方向を有するモノドメインの形態で含み、プレチルト角ＰＴＡは、少なくとも５°であり、プレチルト角と層傾斜角との比（ＰＴＡ／ＬＬＡ）は０．７よりも大きい単安定強誘電性アクティブマトリクスディスプレイによって、成し遂げられる。
【００１５】
上記の目的はさらに、ブックシェルフ構造の液晶層をｓｍＣ*相の層法線ｚの明白に規定された方向を有するモノドメインの形態で含み、プレチルト角ＰＴＡは少なくとも１°である単安定強誘電性アクティブマトリクスディスプレイによって、成し遂げられる。
【００１６】
上記の目的はさらに、液晶層を、
０．１ｎＣ／ｃｍ2と１５ｎＣ／ｃｍ2との間の自発分極Ｐと、
９°と４５°との間のチルト角ＴＩＡと、
少なくとも０．２の層傾斜角とチルト角との比の絶対値と、
スメティック−ネマティック相転移よりも５°高い温度範囲内での、少なくとも５０μｍのカイラルネマティック（コレスティック）相におけるピッチ、あるいは、ネマティック相範囲の少なくとも８０%の温度範囲でのピッチと、
３未満の誘電率異方向性ＤＡの絶対値と、
の特徴を有するｓｍＣ*相の層法線ｚの明白に規定された方向を有するモノドメインの形態で含む単安定強誘電性アクティブマトリクスディスプレイによって成し遂げられる。
【００１７】
前記液晶層は、
ｓｍＣ*相の層法線ｚとネマティックまたはコレステリック相（Ｎ*相）の配向方向ｎとの間の角度は、ｓｍＣ*チルト角の０．５から１．０倍の範囲であるが、少なくとも５°であることと、
強誘電性液晶層は相配列Ｉ*−Ｎ*−ｓｍＣ*を有し、ここで、２°以下、好ましくは１°以下の存在範囲を有するｓｍＡ*相は、Ｎ*相とｓｍＣ*相との間で存在し得ることと、
の特徴を１つまたはそれ以上、特に、全てを好ましくは有する。
【００１８】
本発明のアクティブマトリクスＦＬＣＤは、好ましくは、光学的に活性な層として、等方性−ネマティックまたはコレステリック（Ｎ*）−スメクティックＣ*の相配列、または等方性−ネマティックまたはコレステリック（Ｎ*）−スメクティックＡ*−スメクティックＣ*の相配列を有する強誘電性液晶媒体（液晶相）を含み、ここで、スメクティックＡ*相は、２℃以下、好ましくは１℃以下、特に好ましくは０．５℃以下の存在範囲（好ましい（please）範囲）を有する。相の名称に付けられたアステリスク（*）は、カイラル相を示す。
【００１９】
ディスプレイは、好ましくは、アクティブマトリクスディスプレイのラビングを施した上部基板プレートと、ラビングを施した下部基板プレートとの間の空間に液晶層を導入することと、上部基板プレートおよび下部基板プレートのラビング方向を実質的に平行にすることと、等方性相から液晶層を冷却させることと、電圧は少なくともＮ*→ｓｍＣ*またはＮ*→ｓｍＡ*→ｓｍＣ*相転移の間にディスプレイに印加されることとを含むプロセスによって製造される。
【００２０】
ＦＬＣ混合物は、アクティブマトリクスディスプレイに充填される。このタイプのＡＭディスプレイの製造および構成要素については、上記で引用したＴｓｕｋｕｄａの引例に記載されている。しかし、ネマティックディスプレイとは対照的に、ＦＬＣ層の厚さは、わずか０．７から２．５μｍ、好ましくは１から２μｍである。さらに、上部および下部基板プレートのラビング方向は実質的に平行である。用語「実質的に平行」は、アンチパラレルラビング方向または弱く交差した（即ち、１０％までの）ラビング方向を含む。
【００２１】
ディスプレイ製造において、制御された冷却時に、直流電流（好ましくは５ボルト未満）を印加し、Ｎ*→ｓｍＣ*またはＮ*→ｓｍＡ*→ｓｍＣ*相転移の間維持し、その結果、ディスプレイ全体が交差偏光子間で完全に暗状態に見える単安定モノドメインをなすようにすることは、このディスプレイを動作する上で重要である。
【００２２】
このドメインが得られた後、直流はスイッチオフされる。上記のＨａｒｔｍａｎｎによるアプローチまたは従来の双安定ＦＬＣＤとは対照的に、結果として得られる構造は単安定である。これは、好ましいｎ配向方向（分子の長軸の配向方向を示す）がセルのラビング方向にあるのに対して、ｚ配向方向（スメクティック層放線の配向方向を示す）がほぼチルト角値だけラビング方向に対して傾斜していることを意味する。この立体配座は、ｚ配向方向がラビング方向にあるＣｌａｒｋおよびＬａｇｅｒｗａｌｌによる従来の双安定セルとは全く反対である。
【００２３】
Ｎｉｔｏのアプローチとは対照的に、これは、全く、２つの層法線が存在せず、２つの配向ドメインが存在しない配向であり、最終的には上記の望ましくない筋状構造となるが、ｚ配向方向は単一の明確な方向と、単一なモノドメインのみとなる。さらに、チルト角の２倍を得ることが可能であり、これは、平行な偏光子に基づいた１００％の透過率となり、即ち、２倍の輝度が成し遂げられる。
【００２４】
適切な回転角では、得られるディスプレイは、交差偏光子間で完全に暗状態となるように見える。わずか数ボルトのアドレッシング電圧を印加すると、ディスプレイは明るく見え、電圧によって連続して輝度を変更することができ、飽和時には２枚の平行な偏光膜とほぼ同等の輝度となる。ネマティック（またはコレステリック）相の配向方向と、層法線（ｚ配向方向）との間の角度は、理想的には、および好ましくは、スメクティックＣ相のチルト角と等しく、または、チルト角と少なくとも実質的に等しい。本発明の目的では、「実質的に」は、チルト角の半分から全チルト角までの範囲、特に好ましくは、チルト角の０．５から１．０倍であるが少なくとも５°であることを意味する。
【００２５】
本発明の強誘電性アクティブマトリクス液晶ディスプレイは、実際には、特にＴＶ、ＨＤＴＶ、またはマルチメディアにとって特に有用である。なぜなら、このディスプレイは、高透過率、短い応答時間、グレースケールおよびフルカラー能力、低コスト製造、ならびに広い温度範囲を組み合わせるからである。さらに、ディスプレイは、≦１０ボルト、好ましくは≦８ボルト、特に好ましくは≦５ボルトで動作することができる。
【００２６】
グレーシェードまたはできるだけ多くの自然色の表示のためには、液晶混合物の特性ライン（電圧に対してプロットされる透過率）は、利用可能な電圧を用いて信頼を持ってグレーシェードをアドレスするのに十分平坦であるべきであり、飽和電圧は高すぎてはならない。
【００２７】
９０％の最大透過率が成し遂げられる飽和電圧Ｖ９０は、３０ボルト未満、好ましくは１５ボルト未満、より好ましくは１０ボルト未満、特に好ましくは８ボルト未満、特に５ボルト未満での表示動作を可能にするためには高すぎてはならない。閾値電圧Ｖ１０は、特性ライン幅ＣＬＷが十分に高い数のグレーシェードにアドレスすることができるのに十分大きくなるようにするためには、好ましくはＶ９０に適応されるべきである。これは、一般に、特性ライン幅ＣＬＷ＝Ｖ９０〜Ｖ１０が少なくとも１００ｍＶ、好ましくは少なくとも２００ｍＶ、より好ましくは少なくとも５００ｍＶ、特に好ましくは少なくとも１ボルト、特に少なくとも１．５ボルトである場合である。
【００２８】
さらに、セルの最大透過率は、少なくとも４０％（２つの平行偏光膜間の空のセルに基づいて）、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７０％、特に好ましくは少なくとも８０％、特に少なくとも９０％であるべきである。さらに、Ｔ、Ｖ特性ラインは、好ましくは、（電圧が増加するにつれて）厳密に単調増加するべきである。透過率最大に到達した後、透過率が低下するのは望ましくない。
【００２９】
従って、本発明は、特性ラインの有利な調整のための適切な材料パラメータを有する液晶およびその混合物の選択を提供する。
本発明はさらに、最適特性ラインが、強誘電性液晶の複数の材料特性の特定の組み合わせにより、液晶またはその混合物を選択することによって、およびアクティブマトリクスＦＬＣディスプレイのためのこれらの特性を有する液晶混合物を用いることによって成し遂げられる単安定アクティブマトリクスＦＬＣディスプレイを提供する。
【００３０】
特に、本明細書で用いられる用語「アクティブマトリクスディスプレイ」は、２つの基板のうちの一方が、例えば、Ｄ．Ｍ．Ｗａｌｂａ、「Science」（270、250〜251頁(1995年))に記載されているように、ＩＣチップ（ＩＣ＝集積回路）の裏側によって置き換えられる、ＬＣＤを含む。本発明の実施例および説明において用いられる略語については、以下の表で説明する。
【００３１】
定義および略語（略）：
【表１】
0004728479.tif 000002
【００３２】
Ｃ１、Ｃ２構造等については、D.C.Ulrich and S.J.Elston in Ferroelectrics、178巻、177〜186頁(1996年)に記載されている。
【００３３】
本発明の強誘電性液晶セルの特性ラインは、多数のパラメータによって影響される。これらのパラメータは、単独または組み合わせで、最適なスイッチング条件が成し遂げられるように、好ましい範囲にあるべきである。これらのパラメータは、特に、自発分極（Ｐ）、チルト角（ＴＩＡ）、層傾斜角（ＬＬＡ）、プレチルト角（ＰＴＡ）、アンカー強度（ＡＳ）、誘電異方性（ＤＡ）、さらに、層回転角（ＬＲＡ）、セル厚さ（ｄ）、コレステリック相およびスメクティックＣ*相のピッチ、および光学異方性（ＯＡ）である。
これらのパラメータはすべて、程度は変化するが、特性ラインに影響を与えることが見出されている。特性ライン（Ｔ、Ｖ）は、好ましくは、以下の特性を有するべきである。
【００３４】
強誘電性ＬＣＤを用いてなされたすべての有用な経験とは対照的に、特性ラインは影響されないか、または回転粘度によってわずかに影響され、その代わりに、例えば、飽和電圧Ｖ９０は、自発分極（Ｐ）およびアンカー強度（ＡＳ）に非常に依存することが見出されている。
自発分極（Ｐ）は、好ましくは、０．１ｎＣ／ｃｍ2と１５ｎＣ／ｃｍ2との間（ここでは、これは常にＰの絶対値を意味する）、好ましくは０．２ｎＣ／ｃｍ2と１０ｎＣ／ｃｍ2との間、より好ましくは０．４ｎＣ／ｃｍ2と８ｎＣ／ｃｍ2との間、特に好ましくは０．５ｎＣ／ｃｍ2と６ｎＣ／ｃｍ2との間、特に０．８ｎＣ／ｃｍ2と３．５ｎＣ／ｃｍ2との間であるべきである。
チルト角は、好ましくは、９°から４５°の範囲、好ましくは１２°と３５°との間、より好ましくは１４°と３１°との間、特に好ましくは１７°と２７°との間、特に１９°と２５°との間であるべきである。
【００３５】
層回転角（ＬＲＡ＝ネマティック相の配向方向と、ｓｍＣ*層放線との間の角）は、好ましくは、少なくとも５°であるべきである。
誘電率異方性の絶対値は、好ましくは、３未満、より好ましくは２．５未満、特に好ましくは１．８未満、特に１．２未満であるべきである。
アンカー強度（ＡＳ）とチルト角のサイナスとの積を自発分極（Ｐ）で除算したものは、好ましくは、２０Ｖ／μｍ未満、好ましくは１５Ｖ／μｍ、より好ましくは１２Ｖ／μｍ未満、特に好ましくは９Ｖ／μｍ、特に６Ｖ／μｍ未満であるべきである。
パラメータ指示は、強誘電性液晶ディスプレイの動作範囲における少なくとも１つの温度に関連する。
【００３６】
本発明のディスプレイは、スメクティックＣ*相の範囲だけでなく、少なくとも部分的には、他のチルトスメクティック相の範囲で動作することが可能であり、上記の特性は類似で適用される。
本発明の単安定アクティブマトリクスＦＬＣディスプレイは、シェブロンＣ１構造、シェブロンＣ２構造、またはブックシェルフもしくは擬ブックシェルフ構造でそれぞれ動作することが可能である。これらのすべての構造において、自発分極およびチルト角値の範囲の好ましい組み合わせが有効である。
【００３７】
【表２】
0004728479.tif 000003
【００３８】
さらに好ましいのは、３未満、より好ましくは２未満、特に好ましくは１．５未満、特に１．２未満である誘電率異方性の絶対値を伴ったＰおよびＴＩＡの上記組み合わせである。
コレステリックヘリックスのピッチは、スメクティック相転移よりも５℃高い温度範囲内で、または、コレステリック相の存在範囲が小さい場合には、好ましくは、この存在範囲の８０％の温度範囲内で、少なくとも５０μｍであるべきである。高いコントラストを成し遂げるためには、少なくとも７０μｍのピッチ、特に好ましくは少なくとも１００μｍのピッチを成し遂げることが好ましい。
【００３９】
通常、小さなプレチルト角で好ましく、限定された場合（ＰＴＡ＞ＴＩＡ）では大きなプレチルト角で完全に消失するＣ２構造では、プレチルト角（ＰＴＡ）と共に層傾斜角（ＬＬＡ）は、好ましくは、以下のように、チルト角（ＴＩＡ）に関連するべきである。プレチルト角と層傾斜角との合計と、チルト角（即ち、（ＬＬＡ＋ＰＴＡ）／ＴＩＡ）との比ＡＲは、一般に、少なくとも０．１、好ましくは少なくとも０．１５、より好ましくは少なくとも０．２５、特に好ましくは少なくとも０．５、特に少なくとも０．７であるべきである。ここで、誘電率異方性ＤＡの絶対値は、３未満であるべきである。
特に、有利な特性ラインは、以下の表に挙げる組み合わせを用いて成し遂げられる。
【００４０】
【表３】
0004728479.tif 000004
【００４１】
さらに好ましいのは、３未満、より好ましくは２未満、特に好ましくは１．５未満、特に１．２未満である誘電率異方性の絶対値を伴ったＰおよびＴＩＡの上記組み合わせである。
Ｃ２構造は、一般に、Ｃ１およびブックシェルフよりも好ましい。
大きなプレチルト角で好ましいＣ１構造では、プレチルト角は、適切な層傾斜角で、少なくとも５°であるべきである。なぜなら、そうでない場合には、低電圧では、スイッチングは発生しないからである。
適切な層傾斜角では、層傾斜角（ＬＬＡ）とプレチルト角（ＰＴＡ）との間の関係は、以下のとおり、即ち、プレチルト角と層傾斜角との間の比が０．７より大きいことであるのが有利である。
特に、有利な特性ラインは、（Ｃ１構造について）以下の表に挙げられる組み合わせを用いて、成し遂げられる。
【００４２】
【表４】
0004728479.tif 000005
【００４３】
さらに好ましいのは、−１よりも大きい誘電率異方性、好ましくは、正の誘電率異方性（即ち＞０）を伴ったＰおよびＴＩＡの上記組み合わせである。
ここでは、−５°＜ＬＬＡ＞＋５°（理想的には、ＬＬＡ＝０）に対して定義されているブックシェルフ構造では、プレチルト角は、一般に、少なくとも１°、好ましくは少なくとも２°であるべきである。特に好ましくは、プレチルト角は、少なくとも１°であり、自発分極は少なくとも０．１ｎＣ／ｃｍ2および１５ｎＣ／ｃｍ2以下であり、およびチルト角は少なくとも１２°であるべきである。
【００４４】
上記の表では、自発分極はまた、好ましくは、０．１ｎＣ／ｃｍ2から１５ｎＣ／ｃｍ2であり得る。
【００４５】
本発明のディスプレイで用いるのに特に適した混合物は、自発分極が０．１ｎＣ／ｃｍ2と１５ｎＣ／ｃｍ2との間、チルト角が１７°と２７°との間、層傾斜角とチルト角との比が少なくとも０．３、カイラルネマティック相のピッチが少なくとも５０μｍ（相転移よりも５°Ｃ高い範囲）、誘電率異方性の絶対値が３未満、および相配列が等方性−ネマティック−スメクティックＣ*または等方性−ネマティック−スメクティックＡ−スメクティックＣ*であり、ここで、スメクティックＡ相は２℃以下の存在範囲を有するように選択される、少なくとも６個、好ましくは少なくとも８個、特に好ましくは少なくとも９個、特に少なくとも１１個の化合物を含む。
【００４６】
本発明を以下の例により例示する。
【００４７】
例
１．配向された単安定ＦＬＣセルの調製
透明な導電性インジウム−スズ−酸化物でコーテイングされたガラス基板をフォトリソグラフィープロセスで構築し、電極パターンを形成する。この電極パターンの透明導電体トラックは、機能発生器によって、ディスプレイを電気的にアドレス指定するために用いられ、それによって、薄膜トランジスタのスイッチング動作をシミュレートする。ディスプレイの上部および下部（即ち、外部プレート）を形成して、このように構築した２枚のガラスプレートに、ラビングを施した配向層を提供し、濃度０．５重量％のスペーサビーズ（直径１．３μｍ）を加えて、接着剤フレームで接続する。接着剤を注意深く加熱することにより硬化させ、液晶混合物を毛細管力によって１００℃で充填し、セルをＩ−Ｎ*相転移よりも高い温度にゆっくりと冷却する。この温度では、４ボルトの直流電圧を印加し、冷却プロセスを２２℃の温度に到達するまで続ける。次に直流電圧をスイッチオフする。交差した偏光子間で完全な暗状態を示す単安定モノドメインを得る。
【００４８】
２．特性ライン（Ｔ、Ｖ特性）の決定
３０ｍｓのインターバルで持続時間１０ｍｓの単極パルスを用いて、可変振幅の電圧を機能発生器（Ｗａｖｅｔｅｃｈモデル）および増幅器（Ｋｒｏｈｎ−Ｈｉｔｅから入手）によってセルに印加し、透過率をフォトダイオードおよびオシロスコープによって測定する。このように、電圧の関数として（フォトダイオード信号として）透過率を得る。この特性ラインは、通常、高電圧で透過率飽和を示し、この電圧を１００％とする。Ｖ１０は、輝度が飽和透過率の丁度１０％である閾値電圧であり、Ｖ９０は、飽和透過率の９０％が成し遂げられる電圧である。
【００４９】
３．アンカー強度（ＡＳ）の決定
実験的なアンカー強度ＡＳを、以下の式に従って、実施例２で得られたＶ９０値、層厚、および自発分極から計算する：
【００５０】
ＡＳ（Ｊ／ｍ3）＝１０*Ｖ９０（Ｖ）*Ｐ（ｎＣ／ｃｍ2）／ｓｉｎ（ＴＩＡ）*ｄ（μｍ）
【００５１】
ＡＳ値が１つの混合物および１つのセルタイプに対して、一旦決定されると、混合物の組成物の化学性質をそれほど変化させずに、Ｐ、ｄ、または他のパラメータを変更することは可能であるため、ＡＳ値は、ＡＭ−ＦＬＣディスプレイの設計に適用され得る。
【００５２】
４．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＣ*を有し、以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で充填する。
構造：Ｃ２
チルト角：２１°
層傾斜角：１８°
ＬＬＡ／ＴＩＡ:０．８６
プレチルト角：０°
光学異方性:０．１７
および配向されている。
【００５３】
ＰおよびＡＳを変更すると、以下のＴ、Ｖ特性（特性ライン）が得られる。
【表５】
0004728479.tif 000006
有利なスイッチングは、低Ｐ値で、０．１から１５ｎＣ／ｃｍ2のＰ範囲で可能であるが、好ましくは、弱いアンカーリングと組み合わせられる。
【００５４】
５．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＣ*および以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で充填する。
構造：Ｃ２
プレチルト角：０°
光学異方性：０．１７
および配向されている。
【００５５】
チルト角ＴＩＡを変更すると以下の特性ラインが得られる。
【表６】
0004728479.tif 000007
*ここで、プレチルト＝５°、**５Ｖ／７３％で中間最大。
有利なスイッチングは、１０°から３５°のＴＩＡ範囲で可能である。これらの例では、光学異方性およびセル厚さの積を最適化しなかったため、最大透過率は、わずか約８０％であった。
例えば、セル厚さを適応することによって、ここで得られるすべての最大透過率は、１．２５倍増加し、好ましい構成で、ほぼ１００％得られる。
【００５６】
６．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＡ*（存在範囲：＜２°）−ｓｍＣ*および以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で満たす。
構造：Ｃ２
誘電率異方性：−１
光学異方性：０．１７
および配向されている。
【００５７】
ＬＬＡおよびＰＴＡを変更すると、以下のＴ、Ｖ特性（特性ライン）：ＡＲ＝（ＬＬＡ＋ＰＴＡ）／ＴＩＡが得られる。
【表７】
0004728479.tif 000008
有利なスイッチングは、ＡＲ＞０．１の範囲で可能である。より低い値では、特性ラインは、グレーシェードを実現するには急激過ぎるか、またはスイッチングは全く観察されない。
【００５８】
７．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＣ*および以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で充填する。
構造：Ｃ２
チルト角：２５°
層傾斜角：１５°
ＬＬＡ／ＴＩＡ：０．６０
プレチルト角：０°
誘電率異方性：−１
光学異方性：０．１７
自発分極：１．５ｎＣ／ｃｍ2
および配向されている。
【００５９】
ＡＳを変更すると、以下のＴ、Ｖ特性（特性ライン）が得られる。
【表８】
0004728479.tif 000009
*ここで、Ｐｓ＝０．７５ｎＣ／ｃｍ2
有利な特性ラインは、ＡＳ*ｓｉｎ（ＴＩＡ）／Ｐ、特に、ＡＳ*ｓｉｎ（ＴＩＡ）／Ｐ＜２０Ｖ／μｍ、好ましくは＜１６μｍの低い値で得られる。
【００６０】
８．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＣ*および以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で充填する。
構造：Ｃ２
チルト角：２２°
層傾斜角：１５°
ＬＬＡ／ＴＩＡ：０．６８２
プレチルト角：０°
光学異方性：０．１７
自発分極：０．５ｎＣ／ｃｍ2
および配向されている。
【００６１】
【表９】
0004728479.tif 000010
有利な特徴ラインは、誘電率異方性の低い絶対値、特に｜ＤＡ｜＜３、好ましくは｜ＤＡ｜＜２、特に好ましくは｜ＤＡ｜＜１．５、特に｜ＤＡ｜＜１．２で得られる。
【００６２】
９．セル厚さが１．２５μｍのＦＬＣディスプレイを、相配列Ｉ−Ｎ*−ｓｍＣ*および以下の物理データを有するＦＬＣ混合物で充填する。
構造：Ｃ１
自発分極：１．５ｎＣ／ｃｍ2
チルト角：２０°
層傾斜角：１５°（Ｃ１、Ｃ２と異なる傾斜方向）
ＬＬＡ／ＴＩＡ：０．７５
誘電率異方性：−１
光学異方性：０．１７
および配向されている。
【００６３】
プレチルト角を変更することによって、以下のＴ、Ｖ特性（特性ライン）が得られる。
【表１０】
0004728479.tif 000011
Ｃ１構造では、小さなプレチルト角でスイッチングは観察されない。９°より大きいチルト角の受容可能な最小値では、有用な特性ラインを得るためには、少なくとも５°のプレチルトが必要である。
層傾斜角が５°（絶対値）未満に調整されている場合、スイッチングは、少なくとも１度のプレチルト角でのみ観察される。
ＰＴＡは、少なくとも５°であるが、ＰＴＡ／ＬＬＡは０．７よりも大きい。