(57)【要約】【課題】  天頂アンカーリングが弱いネマチック液晶混合物とそれを用いた表示装置の提供。【解決手段】  少なくとも４０重量％の、強い分子分極性および強い双極子モーメントを有する化合物を含んでなる、バイステイブル表示装置用の、弱い天頂アンカーリングエネルギーを有するネマチック液晶混合物。【選択図】  図１
2005133057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイステイブル表示装置用の天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック液晶混合物であって、
ａ）少なくとも４０重量％の、下記の式（ＡI、ＡII、ＡIIIおよびＡIV）
【化１】
2005133057.tif 000010
（式中、
Ｒ１は−ＣＮ、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ２はＲ−、ＲＯ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を表し、
Ｒ３はＲ−、ＲＯ−またはＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であるか、または場合により１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を含む環状脂肪族基であり、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である）
を有する化合物から選択された、強い分子分極性（Δε＞１０）および強い双極子モーメント（μ＞１Ｄ）を有するが、天頂アンカーリングが弱い化合物、
ｂ）約５０重量％以下の、下記の式（ＢI、ＢII、ＥI、ＥII、ＦIおよびＦII）
【化２】
2005133057.tif 000011
（式中、
Ｒ３およびＲ４は、 同一であるか、または異なるものであって、Ｒ−、ＲＯ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖、または１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を有することがある環状脂肪族基を表し、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子であり、
Ｘ３およびＸ４は、 同一であるか、または異なるものであって、水素またはハロゲンの原子、特にフッ素または塩素であるか、またはＲ−またはＲＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖である）
を有する化合物から選択された、アンカーリングが弱い化合物、
ｃ）約２０重量％以下の、下記の式（ＣIおよびＣII）
【化３】
2005133057.tif 000012
（式中、
Ｒ１は−ＣＮ、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ５はＲ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を表し、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である）
を有する化合物から選択された、双極子を含んでなる化合物、
ｄ）５重量％以下の、下記の式（ＤIおよびＤII）
【化４】
2005133057.tif 000013
（式中、
Ｒ１は−ＣＮ−、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ５はＲ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Ｚ３およびＺ４は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である）
を有する化合物
を含んでなり、
前記ネマチック液晶混合物の組成物中に使用される前記化合物の相対的な比率が、前記混合物に関して下記の物理的特性、すなわち
・液晶混合物のネマチック−等方性液体転移温度（ＴＮ−Ｉ）が＋５０℃以上であり、
・液晶混合物のネマチック範囲ΔＴＮが５０℃以上であり、
・正の誘電異方性が８ｘ１０−１１Ｆ／ｍ（温度＋２０℃で測定した値）以上であり、
・Δｎｄ＝２９５ｎｍ（温度＋２０℃で測定した値）になる様な厚さｄのセルに対して破壊電圧Ｕλ／２＜２５ボルトであることを特徴とする、バイステイブル表示装置のプレートの少なくとも一方の上における天頂アンカーリングが弱いこと、
を同時に得る様に決定される、ネマチック液晶混合物。
【請求項２】
６０〜９０重量％の、式ＡI、ＡII、ＡIIIおよびＡIVの化合物を含んでなる、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項３】
式ＣIまたはＣIIの化合物を実質的に含まない、請求項１または２に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項４】
式ＤIまたはＤIIの化合物を実質的に含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項５】
前記式ＡIの化合物が、４−エチル−４’−シアノビフェニル、４−プロピル−４’−シアノビフェニル、４−ブチル−４’−シアノビフェニル、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル、４−ヘキシル−４’−シアノビフェニル、４−ヘプチル−４’−シアノビフェニル、４−シアノフェニル−４’−エチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−プロピルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ブチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ペンチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ヘキシルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ヘプチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−オクチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−エチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−プロピルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ブチルベンゾエートおよび３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ペンチルベンゾエートを含む群から選択され、
前記式ＡIIの化合物が、４−シアノビフェニル−４’−ペンチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−フェニルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−フェニル−カルボキシ−ベンゾエートおよび４−ペンチル−４’−シアノテルフェニルを含んでなる群から選択され、
前記式ＡIIIの化合物が、４−（５−プロピル−［１．３］ジオキサン−２−イル）−シアノベンゼンおよび４−（５−ペンチル−［１．３］ジオキサン−２−イル）−シアノベンゼンを含んでなる群から選択され、
前記式ＡIVの化合物が、４−シアノフェニル−４’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−ベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−エチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートおよび３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートを含んでなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項６】
前記式ＢＩの化合物が、４，４’−ビス−（４−プロピルシクロヘキシル）−３−フルオロビフェニル、４，４’−ビス−（４−プロピルシクロヘキシル）ビフェニルおよび４’−（４−ペンチル−シクロヘキシル）−４−（４−プロピル−シクロヘキシル）−ビフェニルを含んでなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項７】
前記式ＥＩの化合物が４−ペンチルフェニル−４’−トランス−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレートである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項８】
前記混合物の組成が
重量％     
4-エチル-4'-シアノビフェニル                                       ６．４   
4-プロピル-4'-シアノビフェニル                                     ４．１   
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                   ３５．７   
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                   １９．１   
4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                             ３．６   
4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                           ２．９   
4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                           ５．１   
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-                                    
ペンチル-シクロヘキシル-カルボキシ-ベンゾエート                   １８．４   
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-                           
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート                     ４．７   
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項９】
前記混合物の組成が
重量％     
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２３．１
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １６．１
4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                              ７．２
4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                            ７．２
4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                            １３．１
4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                          １４．５
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-フェニルベンゾエート      １２．６
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート                     ６．２
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１０】
前記混合物の組成が
重量％     
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２３．７
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １６．５
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ６．９
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ６．９
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １２．８
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １３．９
4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                        １３．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-ベンゾエート                     ６．１      である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１１】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２１．８
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １５．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ７．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ７．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １３．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １４．７
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルフェニルベンゾエート       １３．７
4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-トランス-
シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-フェニル-カルボキシレート            ６．７
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１２】
前記混合物の組成が
重量％
4-エチル-4'-シアノビフェニル                                        ８．５
4-ブチル-4'-シアノビフェニル                                        ４．２
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２９．８
4-ペンチル-4'-シアノテルフェニル                                    ３．５
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ８
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １６          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                 ８
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
フェニルベンゾエート                                              １４
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシルベンゾエート                                          ４
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-シクロヘキシル-
カルボキシベンゾエート                                              ４
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１３】
前記混合物の組成が
重量％
4-エチル-4'-シアノビフェニル                                      １２．２
4-プロピル-4'-シアノビフェニル                                      ７．０
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２９．２
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １５．９
4-(5-プロピル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-シアノベンゼン                ６．７
4-(5-ペンチル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-シアノベンゼン              １０．７
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-フルオロビフェニル          ４．２
4,4'-ビス-(プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                      ６．１
4'-(4-ペンチル-シクロヘキシル)-4-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                                          ８．０
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１４】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２３．２
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １６．１
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ７．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ７．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １３．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １４．５
4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                        １２．７
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                    ５．９
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１５】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２２．６
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １５．７
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ７．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ７．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １３．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １４．７
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-5-フェニルベンゾエート    １３．２
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                    ６．０
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１６】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    ２３．８
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １６．５
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ７．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ７．２
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １３．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １４．５
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルフェニルベンゾエート       １１．６
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                    ５．９
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１７】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    １３．０
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １３．０
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ６．３
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート               １０．８
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                 １２．１
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート               １２．１
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート      １４．０
4-シアノフェニル-4'-トランス-ブチル-シクロヘキシルベンゾエート      ８．６
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-ペンチル-
シクロヘキシルベンゾエート                                          ４．２
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-フルオロビフェニル          ３．９
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                    ２．７
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１８】
前記混合物の組成が
重量％
4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                                    １４．３
4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                                    １０．４
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート                   ３．０
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート                 ４．９
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート                   ５．８
3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート                 ６．４
4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-トランス-
シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-フェニル-カルボキシレート            ５．４
4-ペンチルフェニル-4'-プロピルシクロヘキシルカルボキシレート        ８．４
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート        ５．２
4-ペンチルフェニル-4'-プロピルフェニルカルボキシレート            １２．１
4-ペンチルフェニル-4'-ペンチルフェニルカルボキシレート              ７．５
4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル                    ４．２
4-プロピルシクロヘキシル-4'-ペンチルシクロヘキシルビフェニル        ４．１
4-プロピルフェニルエチニル-4'-ブチルフェニル                        ４．１
4-ヘキシルカルボキシフェニルエチニル-4'-ヘキシルカルボキシフェニル  ４．２
である、請求項１に記載のネマチック液晶混合物。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック液晶混合物を含んでなるバイステイブル表示装置。
【請求項２０】
アンカーリング破壊型である、請求項１９に記載のバイステイブル表示装置。
【請求項２１】
前記装置中、スクリーンが、２種類の構造、すなわち分子が少なくとも互いにほぼ平行である、一様な、または僅かに捩れた第一の構造、および＋／−１８０°の捩れにより第一の構造から異なった他の構造、を使用するBINEM（登録商標）装置であり、前記２種類の構造間の切換が、基材の少なくとも一方の上でアンカーリングを破壊することにより行われる、請求項２０に記載のバイステイブル表示装置。
【請求項２２】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の液晶混合物の、バイステイブル表示装置、特にアンカーリング破壊するバイステイブル表示装置、特にBINEM（登録商標）型の表示装置における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンカーリングの破壊を利用する装置、特にバイステイブル表示装置の特性を最適化する様に設計された、天頂アンカーリングが弱いネマチック液晶混合物の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術水準
液晶表示（ＬＣＤ）装置は、大きさ、重量または電力消費の低減が求められる表示用途に益々使用される様になっている。従って、液晶表示装置はあらゆる種類の可動用途、例えばラップトップコンピュータ、電子本、パーソナルアシスタントおよび携帯電話、に見られる。
【０００３】
１）「古典的」表示装置における分子のアンカーリング
電気的に制御される表示装置は、それらの最も簡単な形態で、少なくとも一方が透明である２枚のプレート間に閉じ込められた液晶材料を含んでなる。これらのプレートのそれぞれが、その内側面に電極を備え、液晶を配向させる表面処理を行っている。この処理が分子をセルの壁に固定すると云われている。２枚のプレートの電極間にFreedericksz閾電圧と呼ばれる電圧を超える電位差を印加することにより、電界の作用の下で液晶の向きが変化する。液晶の光学的異方性のために、これらの向きの変動が、印加された電界の強度に応じて表示装置の光学的特性を変化させる。
【０００４】
「古典的」表示装置と呼ばれるこれらの表示装置にはすべて共通の特徴がある、すなわち外部電界のスイッチを切ると、表示された情報が多少なりとも急速に消失する。アンカーリングは強力であり、プレートに近い分子の向きを固定し、電界が印加されている間、分子をプレートに対してほとんど平行に保持する。電界を切ると、これらの固定された分子は、平衡構造に応じて他の分子の方に向き直る。プレート上に強く固定された分子に関連する液晶の弾性により、電界により創出された変形が、従って、すべての情報が消失する。
【０００５】
これらの古典的な表示装置の性能を、温度範囲、粘度、弾性、複屈折、誘電異方性、Freedericksz閾電圧、等の物理的特性を最適化することにより、改良するための多大の研究がなされている。純粋な物質では、これらの必要条件のすべてを満たすことはほとんど不可能である。これが、液晶の「全体的な」特性のすべてを最適化するめに、約１０種類を超える成分の混合物が表示装置に一般的に使用されることの理由である[非特許文献１：Handbook of Liquid Crystals (1988) Wiley-VCH Weinheim]。
【０００６】
さらに、これらの古典的装置では、アンカーリング条件はあまり厳密ではなく、必要なのは、このアンカーリングが「強力」である、すなわち制限値より大きい、ことだけである（下記の定義により、Ｌｚ＜１５ｎｍ）。この問題に関して、強力なアンカーリングを得るための研究がなされているが、現時点でほとんど解決していると考えられる。プレート上の表面層中で配列した幾つかの公知の重合体群により、古典的表示装置に適合する強力なアンカーリングが得られる[非特許文献２：Liquid Crystals - Applications and Uses (1990) World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd Singapore]。
【０００７】
２）バイステイブルネマチック表示
「バイステイブル」ネマチック表示装置と呼ばれる新世代のネマチック表示装置が数年前に登場したが、これらの装置は、場の非存在下で、二つの安定状態の間で切り換えることにより操作する。外部電界は、液晶の構造をある状態から他の状態に切り換えるのに必要な時間だけ印加する。電気的な制御信号が無い場合、表示装置はその既存の状態にとどまる。その操作原理により、この種の表示装置は、画像変化の数に比例する量のエネルギーを消費するので、画像変化の頻度が低下すると、表示装置の操作に必要な電力はゼロに向かう。この種の表示装置は、可動装置の市場拡大により、急速に発展している。
【０００８】
３）アンカーリング破壊するバイステイブル表示装置
ある種のバイステイブル表示装置は、液晶分子がプレート近くで向きを変化させることができ、これらのプレートに対して平行またはほとんど平行の状態から、プレートに対して直角またはほとんど直角の状態に容易に変化し得ることを必要とする。ZBD Displays Ltd. Companyにより開発された表示装置(非特許文献３：G.P. Bryan-Brown et al., Nature, 399, 338 (1999))が典型的であり、バイステイブル状態の一つで、一方のプレートに近い分子が平均してそのプレートに対して平行であり、他の状態ではそのプレートに対して直角である。切換は、これら二つの状態間で容易に変化することを必要とする。他の表示装置では、切換の際に、電界が、装置の２枚のプレートの一方または両方に近い分子をプレートに対してほとんど平行である状態から、プレートに対してほとんど直角の状態に変化させる。これらの装置は、アンカーリング破壊により切り換えられると云われている。
【０００９】
バイステイブル表面を使用してアンカーリングを破壊する２種類のバイステイブルネマチック表示装置がOrsay Solid State Physics Laboratoryにより提案されているが、その一方は、フレキソエレクトリック効果により（特許文献１：仏国特許出願公開２６６０７７０号明細書（仏国特許出願第９００７８４７号））、他方は、エレクトロキラル効果により（特許文献２：仏国特許出願公開２６５７６９９号明細書（仏国特許出願第９００１０６６号））、切換後の安定状態を選択している。
【００１０】
モノステイブル表面上でアンカーリング破壊する２種類のバイステイブルネマチック表示装置、すなわち仏国のNEMOPTIC Companyにより開発されたBINEM（登録商標）表示装置（特許文献３〜５：仏国特許出願公開２７４０８９３号明細書（仏国特許出願第９５１３２０１号）および仏国特許出願公開２７４０８９４号明細書（仏国特許出願第９６０４４４７号）および米国特許第６３２７０１７号）または伊国のLICET Companyにより開発されたSBiND表示装置（特許文献６〜８：欧州特許出願公開第０７７３４６８号明細書および米国特許第５９９５１７３号明細書および特開平９−２７４２０５号公報）が現在開発されている。
【００１１】
アンカーリング破壊によるBINEM（登録商標）バイステイブル表示装置の切換を図１に図式的に示すが、これは２種類の構造、すなわち分子が互いにほぼ平行である、一様な、または僅かに捩れた第一の構造Ｔ０、および＋／−１８０°の捩れにより第一の構造から異なった他の構造Ｔ１８０、を使用している。ネマチックは、２構造のエネルギーを等しくするためにセルの厚さの４倍近くに選定された自発ピッチｐ０でキラル化される。場の不在下ではこれらは最小エネルギー状態であり、セルはバイステイブルである。強力な場の存在下では、ほとんどホメオトロピック構造（Ｈ）が得られ、分子のアンカーリングがプレートの少なくとも一方で破壊され、隣接する分子はそれに対して直角である。制御パルスの最後で、セルは、分子が表面（アンカーリングが破壊されていない）に近づく速度に応じて２構造の一方に戻り、平衡に戻る。ゆっくり戻る場合には、２表面に近い分子間の弾性カップリングにより状態Ｔ０になり、急速に戻る場合には、流体力学的カップリングにより状態Ｔ１８０になる。
【００１２】
４）アンカーリング破壊する表示装置用のネマチック混合物
上に記載したアンカーリング破壊による表示装置、および一般的に表面上での切換を使用するすべてのバイステイブル表示装置は、表面上の液晶の弱い、十分に限定された天頂アンカーリングを必要とする。それによって、プレート上の分子は、制御回路と相容性がある妥当な破壊する場の作用により整列することができる。表面に付着した分子を整列させる破壊場は、セルの中央で分子を単に回転させるだけで、プレートに近い分子の配向にはほとんど影響しないFreedericksz閾電圧に対応する場よりも明らかに大きいことを思い出す必要がある。アンカーリング破壊表示装置の操作は、ネマチック混合物の「表面」特性により非常に大きく左右される。これらの物理的特性（角度およびアンカーリング力）が、液晶と整列基材の相互作用を特徴付ける。
【００１３】
バイステイブルネマチック表示装置の推進者により使用される液晶は、シアノビフェニル群に属することが多いが、これらの物質は、広い温度範囲で操作する装置の製造には使用できない。さらに、弱いアンカーリングは、蒸発により堆積した鉱物材料により覆われたプレート上に得られることが多く、この製造法は通常の重合体処理よりもはるかに経費がかかる。古典的表示装置に使用される通常の材料および工業的表面処理は、非常に強いアンカーリングを生じ、従って、バイステイブル表示装置に直接使用することはできない。
【００１４】
実用的な、工業的または一般的な大衆用途向けのバイステイブル表示装置の製造は、新しい特性、すなわち弱い天頂アンカーリング、を備えた液晶を必要とする。これらの液晶は、より古典的であるが、不可欠な全体的な特性を維持する必要があり、広い温度範囲内でネマチックのままでなければならず、それらの機械的、電気的および光学的特性は、様々なバイステイブル表示装置の要求を満たす様に調節できなければならない。
【００１５】
ａ）必要な全体的特性
バイステイブル表示装置に適用される液晶材料の全体的な特性を以下に概説する。
【００１６】
一般的に、純粋な物質は限られた温度範囲内でネマチックである。この温度範囲ΔＴＮの最大値はＴＮ−Ｉ、すなわちネマチック液晶←→等方性液体転移温度、により制限され、最小値はＴＸ−Ｎ、すなわちより秩序付けられた液晶相またはガラス質または結晶性固相に向かう転移温度、により制限される。
ΔＴＮ＝ＴＮ−Ｉ−ＴＸ−Ｎ
【００１７】
ほとんどの用途には、典型的には常温（２０℃）を中心として５０℃〜８０℃のオーダーの広い温度範囲が必要である。温度範囲を最適化するには、使用する液晶材料は、ネマチック範囲が温度で十分に補償され、分子長さの分布が結晶化を阻止する薬品群の中から選択された幾つかの成分から構成される必要がある。実際には、様々な混合物の様々な特性を調節しながら、必要な温度範囲を与えるために、成分の数は１ダースにもなる。
【００１８】
表示装置の良好なコントラストを得るには、混合物の複屈折を明確に限定する必要がある。アンカーリング破壊するバイステイブル表示装置用のセルの厚さは小さく、強力な複屈折を示す混合物が必要である（Δｎ＝０．１５〜０．２）。この混合物は、高比率の、異方性の非常に高い材料を含む必要がある。複屈折の値は重要であるが、その調節は、混合物の様々な成分の複屈折がそれらの濃度に比例して加算されるので、容易である。
【００１９】
表示装置の切換時間は、材料の粘度に比例し、その弾性に逆比例する。混合物では、異方性の高い材料は高い弾性定数および高い粘度を与えることが分かっている。混合物の粘度は、異方性材料の二量体化を妨害する、低粘度で僅かに異方性の添加剤により下げることができる。これは、低温で、様々な用途に必要な数ミリ秒間の応答時間を得るのに不可欠である。
【００２０】
従って、アンカーリング破壊する表示装置用のネマチック液晶は、何種類かの中間状態材料から構成された混合物であるべきであり、これが、必要とされる全体的な異なった特性を得る唯一の公知の方法である。それらの多様性は、不可欠な新しい特性、すなわち弱い天頂アンカーリング、を妨害してはならない。さらに、ある種の用途に関して、特にBINEM（登録商標）表示装置用材料の場合、無限の双安定性を得るために、キラル添加剤を混合物に加えることが必要になる。
【００２１】
ｂ）弱天頂アンカーリングの実用的な定義
表面上の液晶分子に関するアンカーリングおよびアンカーリング破壊の概念は、非常に技術的であり、定義することができる。表面による液晶分子の配向をアンカーリングと呼ぶ。アンカーリングの根源は、液晶と表面の間における相互作用の異方性である。アンカーリングは、その効率により、および表面が隣接する液晶分子に対して強いる優先方向により特徴付けられる。この方向は、容易軸と呼ばれ、方位角ψ０および天頂角θ０によって限定される（図２参照）。ネマチックディレクター、つまり液晶分子の平均方向、は表面を通してこの容易軸に向かって引かれる。外部の影響が無い場合、液晶ディレクターは容易軸に対して平行に向き、表面との相互作用エネルギーを最少に抑える。このエネルギー（アンカーリングエネルギー）は第一近似として次の様に表すことができる(非特許文献４：A. RapiniおよびM. Papoular, J. Phys. (Fr) C4, 30, 54-56 (1969))。
【数１】
2005133057.tif 000003
式中、θおよびψは、表面上ネマチックディレクターの天頂角および方位角であり、ＷｚおよびＷａは天頂および方位アンカーリングエネルギーの表面密度である。説明を簡単にするために、我々はこれらをアンカーリングエネルギーと呼ぶ。ほとんどの固体表面上では、天頂アンカーリングエネルギーは方位アンカーリングエネルギーよりも１または２等級高い。方位アンカーリングエネルギーは、処理により表面上に誘発される異方性に主として依存し、この場合、材料の性質はそれ程重要ではない。この場合、天頂アンカーリングエネルギーＷｚだけが重要である。
【００２２】
その体積におけるディレクターの向きが容易軸の方向と異なっている場合、その構造は変形する。表面エネルギーは最早ゼロではなく、その結果も、変形に依存する弾性係数Ｋにより特徴付けられる全体的エネルギーである。表面エネルギーは、その外挿長さ（全体的な弾性係数とアンカーリングエネルギーの間の比である）によって特徴付けることができる。天頂アンカーリングの外挿長さはＬｚ＝Ｋ３３／Ｗｚで表される。実際には、天頂アンカーリングは、Ｌｚ＜１５ｎｍであれば強く、Ｌｚ＞２５ｎｍであれば弱いと考えられる。
【００２３】
液晶分子の配向は、外部の電界または磁界により変えることができる。例えば、表面に対して直角の電界では、セルの本体の中で正の異方性分子が電界に沿って配向し（θ＝０°）、電界の非存在下では、これらの分子は平になる（θ＝約９０°）。表面上で、ディレクター天頂角は、電界の関数として連続的に減少し、電界が臨界電界Ｅｃを超えると、θはゼロになる。表面に近いディレクターがアンカーリングトルクまたは電気的トルクにより最早影響されなくなるので、アンカーリングは破壊されると云われる。臨界電界は、
【数２】
2005133057.tif 000004
であり、式中、Ｗｚは天頂アンカーリングエネルギーであり、Ｋ３３は曲げ弾性係数であり、Δεは誘電異方性である。
【００２４】
この臨界電界は、アンカーリング破壊装置のスイッチを入れるために印加しなければならない電界である。これは、破壊の必要が無い装置の場合には、表面に近いディレクターの向きを変えるのに必要な電界の等級でもある。制御電子回路と相容性がある装置制御電界を得るには、Δεの高い値および高い弾性を有するが、アンカーリングエネルギーが弱い混合物が必要である。
【００２５】
実際には、アンカーリング破壊表示装置の場合に有用な大きさは、アンカーリングを破壊するのに必要な電圧であり、従って、臨界電界にセルの厚さを乗じたものである。バイステイブル表示装置のセルは、通常は十分に厚いので、それらの複屈折が、光の通過帯域の中央における光の半波長に等しい。黄色ナトリウム線に対する複屈折セルの末端λ／２における電圧Ｕλ／２を使用して天頂アンカーリングを解析するが、表面に近い電界が臨界アンカーリング破壊電界と等しい場合、
【数３】
2005133057.tif 000005
となる。
【００２６】
この関係式で、λ＝５８９ｎｍはナトリウムの波長であり、Ｗｚ、Ｌｚ、Δｎ、Ｋ３３およびΔεは液晶混合物の各パラメータ、特にそれぞれその天頂アンカーリングエネルギー、その天頂アンカーリング外挿長さ、そのナトリウム線に対する複屈折、その曲げ弾性定数およびその誘電異方性である。
【００２７】
本発明者らは、その温度範囲内で、安価な電子回路により破壊電圧Ｕλ／２を供給できれば、天頂アンカーリングは弱いと考える。実際には、Ｕλ／２＜２５ボルトであれば、アンカーリングは弱いとする経験的な法則により表すことができる。
【００２８】
ｃ）アンカーに対する液晶材料の影響の基準
天頂アンカーリングエネルギーは、表面の処理および性質、温度および使用する液晶材料によって異なる。本発明者らは、他のパラメータの影響をできる限り排除して、天頂アンカーリングに対する材料の影響を研究した。
【００２９】
実際に液晶セルに使用されている表面は、ゼロではない方位アンカーリングも与える。ほとんどの用途は、構造が必要な光学的特性を有する様に、各プレート上の分子の方位方向が十分に限定されることを必要とする。この方位アンカーリングは、工業的には、プレートを覆う重合体被膜にブラシがけ処理することにより得られる。本発明者らは、天頂アンカーリングに対するブラシがけ処理の影響は第一近似として無視できることを発見した。
【００３０】
表面の性質は、天頂アンカーリングエネルギーを１等級変えることがある。NEMOPTICは、ペンチル−シアノビフェニル（５ＣＢ）の天頂アンカーリングが弱い（＋２０℃でＬｚ＞２５ｎｍ）ポリ塩化ビニル共重合体皮膜を開発している（特許文献９：仏国特許出願公開２８１７９７７号明細書（仏国特許出願第００１６１３５号））。これに対して、古典的な表示装置に使用されているポリイミドは強い天頂アンカーリングを与える。例えば、市販のポリイミド配向皮膜(Nissan SE140)上では、５ＣＢの天頂アンカーリングは非常に強い（＋２０℃までＬｚ＝約７ｎｍ）。しかし、本発明者らは、ある液晶に対して最も弱いアンカーリングを与える表面は、他の多くの液晶に対しても最も弱いアンカーリングを与えることを立証している。本発明者らは、標準表面として性質が非常に異なった２種類の表面を選択し、これらの２種類の表面に対して研究した液晶の天頂アンカーリングエネルギーを試験し、表面の性質の影響を最少に抑えた。これらの表面は、５ＣＢのアンカーリングエネルギーが弱い表面、すなわち真空下で斜めに蒸発させた一酸化ケイ素（ＳｉＯ）の皮膜およびブラシ掛け処理した重合体被膜、から選択した。
【００３１】
ＳｉＯ被膜は、７５°で蒸発させることにより得られ、厚さが６ｎｍであり、２０℃で５ＣＢの弱い天頂アンカーリング（Ｌｚ＝３１．３ｎｍ、これは等式（３）によりＵλ／２＝１４ボルトを与える）を与える。
【００３２】
ブラシがけ処理した重合体皮膜をＢＰ１１で表すが、これは特許文献９（特許出願第ＦＲ００１６１３５号）に記載された製造法を使用して製造したポリ塩化ビニルの共重合体皮膜である。この皮膜は、２０℃で５ＣＢの弱い天頂アンカーリング（Ｌｚ＝２７．５ｎｍ、従って、Ｕλ／２＝１６ボルト）を与える。
【００３３】
温度が低下すると、アンカーリングエネルギーがすべての表面−液晶の対に対して増加する。この挙動は、低温におけるネマチックオーダーの補強により説明され、このオーダーは表面近くに伝達される。図３のグラフは、我々の２種類の基準表面上での５ＣＢネマチックの臨界破壊電界Ｅｃと、オーダーパラメータ（Ｓ）に比例する複屈折Δｎの関係を示す。破壊閾は、一酸化ケイ素上よりも重合体上ネマチックオーダーにより強く左右されることが観察される。近似Ｅｃ〜Ｓαに関するパラメータαの値は、ブラシがけ処理した重合体では約４（４．３６±０．１５）であり、一酸化ケイ素では（２．１５±０．１）である。比較できる様にするために、同じ下げた温度Ｔｒｅｄ＝（ＴＮ−１−Ｔ）／ＴＮ−１＝０．９（ＴはKelvin測定温度であり、ＴＮ−１は等方性ネマチック転移の温度である）で測定を行うことにする。
【００３４】
本発明者らは、標準表面として使用する２種類の表面上で、下げた温度０．９における破壊電圧Ｕλ／２の値を、材料の天頂アンカーリングを比較するための基準として選択した。以下、天頂アンカーリングは、Ｕλ／２が２５Ｖ未満である場合に弱いと考える。
【００３５】
本発明者らが行った予備研究
１）市販混合物の研究
上に決めた基準を使用し、本発明者らは、ほとんどの市販液晶混合物が強いアンカーリングを有し、従って、これらの混合物はアンカーリング破壊するバイステイブルネマチック表示装置の製造には使用できないことを立証した。
【００３６】
表１は、一酸化ケイ素皮膜上の様々な市販製品(MERCK)に対する臨界電圧および外挿長さを示す。測定は、下げた温度Ｔｒｅｄ＝０．９で行った。
【００３７】
表１                                    
製品                            λ／２セルに対する破壊電圧      外挿長さ    
Ｕλ／２／ボルト          Ｌｚ／ｎｍ  
ＭＬＣ−６６５０                        ３５．５                １０．７    
ＭＬＣ−６８０６−１００                ３７．７                １６．５    
ＺＬＩ−１０８３                        ４２．９                １５．５    
ＺＬＩ−１１３２                        ５１．０                １３        
ＭＬＣ−６８０９−０００                ５３．５                １４．２    
ＺＬＩ−１１１５                        ６０．７                １３      
ＭＬＣ−６６８６                        ６０．８                １５      
ＭＬＣ−６８４６−０００                ７３．０                １４      
ＭＬＣ−４８２２                        ８４．５                  ９．７      
ＭＬＣ−６８４８−１００                ８６．０                  ７．６      
ＭＬＣ−１３３００−０００              ９０．８                １０      
ＭＬＣ−６８４６−１００                ９５．２                  ８．２      
ＭＬＣ−６０１２                        １０４．７              １０．３    
ＭＬＣ−６８４８−０００                １０８．２                ７．２      
ＭＬＣ−６６２５                        ＞１１９              ＜１４      
ＭＬＣ−６８４９−１００                ＞１２０                  ７．０      
ＭＬＣ−１２０００−１００              ＞１３７              ＜１０      
ＭＬＣ−５０５１                        ２１３                    ７．４    
【００３８】
これらの混合物は、それらの臨界破壊電圧Ｕλ／２が３０ボルトを超えているために、それらの誘電異方性が強いにも関わらず、すべてアンカーリングが強いことが分かる。
【００３９】
２）純粋な化合物の研究−単純な混合物
バイステイブル表示装置に適合する混合物を製造するために、本発明者らは、研究を最初から再出発し、ネマチックな純粋化合物のアンカーリングを測定した。本発明者らは、天頂アンカーリングが弱い化合物の群を選択することができた。
【００４０】
残念ながら、これらの結果から出発して、混合物の特性を予見することは困難であった。これまで、ネマチック混合物のアンカーリングエネルギーの変化と、その化合物のそれぞれのアンカーリングエネルギーおよび濃度の関係に関する法則は知られていない。この問題で、重要なパラメータは、表面に近い様々な化合物の濃度の値である。これらの濃度は、偏析現象のために全体の濃度とは非常に異なっていることがある。しかし、本発明者らは、本発明者らがアンカーリングエネルギーを測定した材料の二元、三元またはより複雑な混合物を研究することにより、ある種の一般的な傾向を突き止めた。
【００４１】
通常、特定の化合物群、従って、末端のアルキル鎖の長さだけが異なった類似の化学式を有する材料では、アンカーリングエネルギーが材料間でほとんど変化しない。これらの材料を混合すると、その混合物のアンカーリングエネルギーは、その混合物の構成成分のアンカーリングエネルギーの重量平均である。
【００４２】
ハイブリッド混合物を製造できる幾つかの群がある。この種の二つの群の中から選択した材料を含む混合物にも、重量平均の簡単な法則は有効である。例えば、シアノビフェニルおよびシアノフェニルベンゾエートを組み合わせ、アンカーリングエネルギーが弱く、化合物の濃度に比例する混合物を得ることができる。
【００４３】
ａ）「毒」
本発明者らは、ある種の物質は、ネマチック混合物に少量で加えても、天頂アンカーリングを著しく強化することを発見した。これらの物質は、アンカーリング破壊する表示装置に使用する混合物に対して全くの「毒」である。これらの物質に関して、アンカーリングは「毒」の濃度によって異なり、非直線性が非常に強い法則に従う。表２は、ペンチルシアノビフェニルおよび約２０％の様々な「毒」でドーピングしたペンチルシアノビフェニルの臨界破壊電圧を示すものである。測定は、前に決定した基準、すなわちλ／２の光学的遅延を有する平らなセル上で下げた温度Ｔｒｅｄ＝０．９を使用して行う。
【００４４】
表２
「毒」の例  基準ネマチック（５ＣＢ）に添加した時に破壊電圧Ｕλ／２を大きく増加させるネマチック物質

毒濃度          ネマチック物質(5CB+毒）       ＴＮ−１／℃    Ｔｒｅｄ=0.9    
(5CB中                                                         における
重量%)                                                        Ｕλ／２/ボルト
基準          4-ペンチル-4'-                     +35.0            14        
シアノビフェニル（純粋5CB）                                   
20%          5CB + 4-トランス-プロピル-         +37.7            20        
シクロヘキシルシアノベンゼン                                  
20%          5CB + 4-ペンチル-4'-               +44.6            26        
シアノビシクロヘキサン                                        
20%          5CB +                              +36.3            37
4-プロピルシクロヘキシル-4'-
チオシアノベンゼン                                            
20%          5CB +                              +72.0            >40
4-シアノビフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキサン                                        
【００４５】
本発明者らは、表２における「毒」と同じ化学群にある材料もアンカーリングを補強することを見出した。これらの材料は、バイステイブル表示装置用の混合物中に少量でしか存在してはならない。
【００４６】
より一般的には、毒はそれらの分子構造とそれらのアンカーリング特性を相関させる手段を与える共通の特徴を有する。本発明者らは、アンカーリングを増大させ、バイステイブルネマチック表示装置用の混合物中に少量でしか存在してはならない、または一切避けなければならない幾つかの群の材料を発見した。
【００４７】
ＤＩおよびＤIIの区分に属する物質は、推奨されない。これらの物質の式は、
【化１】
2005133057.tif 000006
であり、式中、
Ｒ１は−ＣＮ−、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ５はＲ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Ｚ３およびＺ４は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
【００４８】
本発明者らは、これらの材料が弱天頂アンカーリングにとって「毒」であることを立証した。混合物がこのアンカーリング特性を有するには、混合物は、この区分の化合物をほんの僅かしか、好ましくは約５重量％未満しか含んではならない。
【００４９】
ＣＩおよびＣIIの区分に属する物質のアンカーリング補強程度はより少ないが、やはり避けるべきである。
【００５０】
これらの化合物の式は
【化２】
2005133057.tif 000007
であり、式中、
Ｒ１は−ＣＮ−、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ５はＲ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
【００５１】
混合物は、弱天頂アンカーリングを維持できる様に、これらの区分の化合物を非常に少ない量で、好ましくは２０重量％未満で含むか、あるいは全く含まないことが重要である。
【００５２】
本発明者らは、これらの材料のすべてが弱天頂アンカーリングにとって「毒」であることを立証した。しかし、これらの材料がある種の魅力的な特性を有する、すなわちこれらの材料が混合物の温度範囲を広げることとは別に、これらの物質はすべて、場との強いカップリングを可能にする末端の極性基を有することも述べるべきである。これらの材料の粘度は低いことがあり、その場合、切換速度を増加する。
【００５３】
ｂ）不可欠な好ましい物質
反対に、本発明者らは、時として非常に非直線的な様式で混合物の天頂アンカーリングエネルギーを下げることができる好ましい物質を発見した。低濃度で、エネルギーを下げるのに十分な場合がある。表３は、ペンチル−シアノビフェニルおよび約２０％のこれらの材料でドーピングしたペンチル−シアノビフェニルの臨界破壊電圧を示す。測定は、λ／２の光学的遅延を有する平らなセル上で下げた温度Ｔｒｅｄ＝０．９で行った。
【００５４】
表３
基準ネマチック（５ＣＢ）に添加した時に破壊電圧（Ｕλ／２）を下げるネマチック物質の例
好ましい物質                                
濃度            ネマチック物質(5CB+添加剤）   ＴＮ−１／℃    Ｔｒｅｄ=0.9    
(5CB中                                                         における
重量%)                                                        Ｕλ／２/ボルト
基準          4-ペンチル-4'-                     +35.0            14        
シアノビフェニル（純粋5CB）                                   
19%          5CB + 4-ブチルフェニル-4'-         +38.3            10        
プロピルフェニル-エチレン                                     
20%          5CB + 4-ペンチル-4'-               -73.5            11        
シアノテルフェニル                                            
20%          5CB + 3-フルオロ-4-                +30.8            12
シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                                          
19%          5CB + 5-ペンチル-(1,3-             +37.5            12
ジオキサン)-4'-シアノフェニル                                      20%          5CB + 1-エチル-4-プロピル          +14.5            13
シクロヘキシルベンゼン                                        
20%          5CB + 4-ブチル-4'-                 +32.5            13.5
チオシアノビフェニル                                          
【００５５】
本発明者らは、表３の例に示す好ましい物質と同じ化学群に入る物質も好ましいことを見出した。本発明者らは、これらの結果を使用し、弱いアンカーリングを有し、一緒に混合できる、下記の式を有する幾つかの区分の材料を発見した。
【化３】
2005133057.tif 000008
式中、
Ｒ１は−ＣＮ−、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−ＣＦ３の極性基であり、
Ｒ２はＲ−、ＲＯ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
Ｒ３はＲ−、ＲＯ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖であるか、または場合により１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を含む環状脂肪族基であり、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子である。
【００５６】
区分ＡＩは、幾つかのバイステイブル表示装置の実行可能性を立証するのに使用される材料であるシアノ−ビフェニル群を含む。区分ＡＩに属するすべての成分は、２個の環を含む分子を有し、非常に数少ない例外（例えばある種のトラン）はあるが、等方性ネマチック転移温度が＋５０℃未満である。従って、ＡＩの物質だけから最適な混合物を製造することは困難である。この区分を含むすべての混合物はアンカーリングが弱く、電界とのカップリングが良好であるが、それらの温度範囲は実用的な用途には不十分である。
【００５７】
例えば、４１％のヘプチル−シアノビフェニルをペンチル−シアノビフェニル中に加えることにより、ネマチック範囲は増加する（ＴＸ−Ｎ＝−２℃およびＴＮ−Ｉ＝＋３７．５℃）が、破壊電圧をほとんど変化させない（Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１４．７Ｖ）。転移温度ＴＮ−Ｉは５０℃未満のままであり、従って、ほとんどの用途にとって低すぎる。
【００５８】
もう一つの例、すなわち３０％ブチル−チオシアノビフェニルの添加は、ペンチル−シアノビフェニルの範囲を増加する（ＴＸ−Ｎ＝＋１５℃およびＴＮ−Ｉ＝＋３１℃）が、アンカーリング破壊閾を下げる（Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１３．５Ｖ）。この様にして形成された二元混合物は、シアノビフェニルの混合物よりもアンカーリングが弱いが、その転移温度ＴＮ−Ｉは常に５０℃未満である。
【００５９】
区分ＡIIは、より長い分子（３または４個の環を含む）を含んでなり、それらのネマチック範囲は１００℃を超える。それらの物質の、区分ＡＩの成分を含んでなる混合物における有益性は、アンカーリングエネルギーを変化させることなく、あるいはアンカーリングエネルギーをさらに下げながら、転移温度ＴＮ−Ｉを増加することにより、ネマチック範囲を高温に向けて拡張する手段を与えることにある。ペンチル−シアノビフェニルとペンチル−シアノテルフェニル（２０％）の混合物は、この一例であり、ＴＸ−Ｎ＝＋５℃、ＴＮ−Ｉ＝＋７３．５℃およびＴｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１１である。
【００６０】
区分ＡIIIは、フェニル−ジオキサンから形成され、区分ＡＩにおける材料の特性に非常に良く似た特性を有する。これらの物質は、区分ＡＩにおける材料と同様に極性であり、それらのネマチック範囲は常温に近い。しかし、これらの光学的異方性は区分ＡＩにおける材料のそれよりはるかに弱い。そのため、これらの物質は、他の特性を変えることなく、混合物の複屈折を調節するのに使用できる。シアノフェニル−ジオキサンの複屈折に関する典型的な値は、シアノビフェニルに対する０．１８と比較して０．０９である。等比率の５−プロピル−（１，３−ジオキサン）−４’−シアノフェニルと５−ペンチル−（１，３−ジオキサン）−４’−シアノフェニルの混合物（ＴＸ−Ｎ＝＋２０℃、ＴＮ−Ｉ＝＋４２℃）の破壊閾はＴｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝２０に等しい。この複屈折が弱い混合物に対する表示装置の最適厚さはシアノ−ビフェニルの場合の２倍であることに注意する。シアノ−ビフェニルと同じ厚さのセルに対する破壊電圧は１０Ｖである。
【００６１】
区分ＡIVの材料の分子は、２または３個の環を含むことができる。温度範囲は、この区分の群毎に著しく変動する。この区分の材料だけを含む混合物は広い温度範囲を有する。
【００６２】
これらの材料は極性が非常に高く、それらの誘電異方性は３ｘ１０−１０Ｆ／ｍにもなることがある。従って、これらの材料と電界のカップリングは非常に強く、これが破壊電界の値を下げる。例えば、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−エチル−ベンゾエート１８％、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ブチル−ベンゾエート３６％、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ペンチル−ベンゾエート１８％、および３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート２８％の混合物（ＴＸ−Ｎ＝−２５℃、ＴＮ−Ｉ＝＋６１℃）は非常に弱い天頂アンカーリング破壊閾を有し、Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．８Ｖである。この混合物は、単一区分（ＡIV）からの材料に必要な温度範囲を与えることができる。しかし、この混合物はほとんどの用途にとって粘度が高すぎることに注意する。
【００６３】
そこで、結論として、本発明者らは、アンカーリングが弱い末端極性基を有する４区分のネマチック材料を見出した。それらの材料の強い誘電異方性により、電界と高度にカップリングし、バイステイブルネマチック表示装置に使用した場合に切換が可能になる。４区分における異なった分子構造は、それらのネマチック領域を、摂氏度の尺度で１００度強からマイナスまでの温度範囲で制御する。これらの４区分における化合物を組合せ、非常に広い温度範囲を有する混合物を得ることができる。高温区分にある化合物の低温におけるクリスタライトを避けるには、各区分に対して同じ群の材料を混合することも重要であり、これによって、それらの様々な脂肪族鎖が結晶化を阻止する。
【００６４】
これらの４区分で得られる混合物のアンカーリング特性、誘電異方性および広いネマチック温度範囲により、バイステイブルネマチック表示装置を製造することができる。
【００６５】
ｃ）より洗練された混合物のための材料
複屈折が非常に高く、粘度が非常に高い混合物は、末端極性基を有する区分Ａの化合物だけを使用して製造することができる。上記のフェニル−ジオキサンでも、複屈折を０．０９未満に下げることはできない。
【００６６】
本発明者らは、混合物の粘度および複屈折の適合性を最適化するために、区分Ａの材料を使用して製造される混合物の処方を補足できる材料区分を発見した。これらの区分は、下記の式を有する。
【化４】
2005133057.tif 000009
式中、
Ｒ３およびＲ４は、 同一であるか、または異なるものであって、Ｒ−、ＲＯ−または−ＲＣＯＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖、または１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖を有することがある環状脂肪族基を表し、
Ｚ１およびＺ２は、 同一であるか、または異なるものであって、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−基または単純な結合であり、
Ｘ１およびＸ２は、 同一であるか、または異なるものであって、フッ素、塩素または水素の原子であり、
Ｘ３およびＸ４は、 同一であるか、または異なるものであって、水素またはハロゲンの原子、特にフッ素または塩素であるか、またはＲ−またはＲＯ−基であり、ここでＲは１〜１２個の炭素原子を含むアルキル鎖である。
【００６７】
本発明者らは、これらの区分の化合物を化合物Ａと混合することにより、アンカーリングを弱く維持し、さらに弱くすることもできることを示した。これらの化合物は、混合物の粘度を大幅に下げ、それによって表示速度を増加する。しかし、これらの化合物は極性ではないので、これらの区分における材料は誘電異方性を、従って、電界とのカップリングを低減させる。そのため、これらの化合物は破壊閾の値を増加する。式Ｂの化合物はアンカーリングを弱くし、かなり高い温度におけるネマチック相を引き延ばし、Ａ化合物の二量体化を阻止することにより粘度を下げる。式Ｅの化合物は、天頂アンカーリングを弱くし、混合物中のＦ化合物の混和性を改良する。式Ｆの化合物は、粘度を大幅に下げる。
【特許文献１】仏国特許出願公開２６６０７７０号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開２６５７６９９号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開２７４０８９３号明細書
【特許文献４】仏国特許出願公開２７４０８９４号明細書
【特許文献５】米国特許第６３２７０１７号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０７７３４６８号明細書
【特許文献７】米国特許第５９９５１７３号明細書
【特許文献８】特開平９−２７４２０５号公報
【特許文献９】仏国特許出願公開２８１７９７７号明細書
【非特許文献１】Handbook of Liquid Crystals (1988) Wiley-VCH Weinheim
【非特許文献２】Liquid Crystals - Applications and Uses (1990), World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd Singapore
【非特許文献３】G.P. Bryan-Brown ら, Nature, 399, 338 (1999)
【非特許文献４】A. RapiniおよびM. Papoular, J. Phys. (Fr) C4, 30, 54-56 (1969)
【発明の開示】
【００６８】
発明の説明
この研究を完了した後、本発明者らは、以前の材料区分を使用して天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック混合物を製造した。これらの混合物は、広い温度範囲内で弱い天頂アンカーリングを与えることができる。混合物中の各種化合物の比率を、様々なバイステイブル表示装置を最適化するのに必要な機械的、電気的および光学的特性に応じて調節することができる。
【００６９】
従って、本発明の目的は、バイステイブル表示装置用の天頂アンカーリングエネルギーが弱いネマチック液晶混合物であって、特定の化合物を含む、下記の特性を同時に有する混合物を得るためにこれらの化合物の相対的な比率を決定する。
・バイステイブル表示装置のプレートの少なくとも一方の上にある液晶混合物の弱い天頂アンカーリングを有する新規な特性。このアンカーリングは、Δｎｄ＝２９５ｎｍ（温度＋２０℃で測定した値）になる様な厚さｄのセルに対して破壊電圧Ｕλ／２＜２５ボルトであることを特徴とする。
・液晶混合物のネマチック−等方性液体転移温度（ＴＮ−Ｉ）が＋５０℃以上である。
・液晶混合物のネマチック範囲ΔＴＮが５０℃以上である。
・正の誘電異方性が、温度＋２０℃で測定した値で８ｘ１０−１１Ｆ／ｍ以上である。
【００７０】
本発明の混合物は、少なくとも４０重量％、好ましくは６０〜９０重量％の、式ＡI、ＡII、ＡIIIおよびＡIVの化合物（Ａ群）から選択された化合物を混合することにより製造されるが、これは混合物の誘電異方性を高くするのに不可欠である。これらの異なった区分にある材料を使用することは、ネマチック温度範囲を広げることにも貢献する。
【００７１】
この混合物は、５０％までの、式ＢI、ＢII、ＥI、ＥII、ＦIおよびＦIIの化合物の中から選択された、アンカーリングが弱い化合物を含むことができるが、これによって、必要であれば、混合物の粘度および複屈折を下げることができる。
【００７２】
この混合物は、アンカーリングエネルギーの増加を阻止するために、式ＣIおよびＣIIの化合物の中から選択された化合物を２０重量％以上含んではならず、一切含まないのが好ましい。これらの化合物は、例えば誘電異方性を下げずに粘度を下げなければならない様な、限定された用途にのみ添加する必要がある。
【００７３】
特に、この混合物は、天頂アンカーリングを大きく増加する式ＤIおよびＤIIの化合物を５重量％を超える量で含んではならず、一切含まないのが好ましい。
【００７４】
式ＡI〜ＡIV、ＢIおよびＢII、ＣIおよびＣII、ＤIおよびＤII、ＥIおよびＥII、ＦIおよびＦIIの化合物は公知である(非特許文献１：Handbook of Liquid Crystals (1998) WILEY-VCH Weinheim)が、それらの、バイステイブルネマチック表示装置に適当な弱い天頂アンカーリングを有する混合物を製造するための使用は一度も開示されていない。
【００７５】
本発明の有利な実施態様の一つでは、
−式ＡIの化合物は、４−エチル−４’−シアノビフェニル、４−プロピル−４’−シアノビフェニル、４−ブチル−４’−シアノビフェニル、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル、４−ヘキシル−４’−シアノビフェニル、４−ヘプチル−４’−シアノビフェニル、４−シアノフェニル−４’−エチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−プロピルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ブチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ペンチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ヘキシルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−ヘプチルベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−オクチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−エチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−プロピルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ブチルベンゾエートおよび３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−ペンチルベンゾエートを含む群から選択される。
【００７６】
−式ＡIIの化合物は、４−シアノビフェニル−４’−ペンチルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチルフェニルベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−フェニル−カルボキシ−ベンゾエートおよび４−ペンチル−４’−シアノテルフェニルを含んでなる群から選択される。
【００７７】
−式ＡIIIの化合物は、４−（５−プロピル−［１．３］ジオキサン−２−イル）−シアノベンゼンおよび４−（５−ペンチル−［１．３］ジオキサン−２−イル）−シアノベンゼンを含んでなる群から選択される。
【００７８】
−式ＡIVの化合物は、４−シアノフェニル−４’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−ベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−エチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−プロピル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエート、３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ブチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートおよび３−フルオロ−４−シアノフェニル−４’−トランス−ペンチル−シクロヘキシル−カルボキシ−ベンゾエートを含んでなる群から選択される。
【００７９】
−式ＢＩの化合物は、４，４’−ビス−（４−プロピルシクロヘキシル）−３−フルオロビフェニル、４，４’−ビス−（４−プロピルシクロヘキシル）ビフェニルおよび４’−（４−ペンチル−シクロヘキシル）−４−（４−プロピル−シクロヘキシル）−ビフェニルを含んでなる群から選択される。
【００８０】
−式ＥＩの化合物は、例えば４−ペンチルフェニル−４’−トランス−ペンチルシクロヘキシルカルボキシレートでよい。
【００８１】
本発明の混合物は、当業者には公知のいずれかの方法により製造することができる。例えば、化合物を組み合わせた後、混合物を中性雰囲気中、水浴中で磁気攪拌することにより、等方性相で均質化する。
【００８２】
本発明の別の目的は、本発明の液晶混合物をバイステイブル表示装置に使用することである。
【００８３】
本発明の別の目的は、本発明の液晶混合物を使用するバイステイブル表示装置である。
【００８４】
本発明の有利な一実施態様では、バイステイブル表示装置はBINEM（登録商標）表示装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
本発明を説明する例
下記の例は本発明を説明するが、限定するものではない。
【００８６】
混合物の最初の５例は、Ａ化学区分に属する物質だけから製造した。これらの例は、本発明者らがこれらの物質でアンカーリングが弱い（Ｕλ／２＝約１０Ｖ）混合物を製造したことを示している。これらの様々な区分から選択した化合物は、混合物が、ここに示す非常に広い温度範囲を有するのに必要である。
【００８７】
例１

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
６．４        ＡＩ          4-エチル-4'-シアノビフェニル                    
４．１        ＡＩ          4-プロピル-4'-シアノビフェニル                  
３５．７        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１９．１        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
３．６      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート          
２．９      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート        
５．１      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート        
１８．４        ＡIV          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-カルボキシ-ベンゾエート 
４．７        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート                                    
ＴＮ−Ｉ＝＋６７℃、ＴＸ−Ｎ＜−２０℃、ΔＴＮ＞８７℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１５．５Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１９．１Ｖ。
【００８８】
例２

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２３．１        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１６．１        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
７．２      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-エチルベンゾエート          
７．２      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-プロピルベンゾエート        
１３．１      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-ブチルベンゾエート          
１４．５      AIおよびAIV     4-シアノフェニル-4'-ペンチルベンゾエート        
１２．６      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-
フェニルベンゾエート                            
６．２        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート                                    
ＴＮ−Ｉ＝＋６７℃、ＴＸ−Ｎ＜−２０℃、ΔＴＮ＞８７℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．８Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１５．２Ｖ。
【００８９】
例３

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２３．７        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１６．５        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
６．９      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
６．９      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１２．８      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１３．９      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１３．２        ＡII          4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート      
６．１        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシル-フェニル-カルボキシ-
ベンゾエート                                    
ＴＮ−Ｉ＝＋６２℃、ＴＸ−Ｎ＜−２０℃、ΔＴＮ＞８２℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．１Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１３．４Ｖ。
【００９０】
例４

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２１．８        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１５．２        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
７．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
７．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１３．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１４．７      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１３．７        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルフェニルベンゾエート                    
６．７        ＡII          4シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート                       
ＴＮ−Ｉ＝＋６１℃、ＴＸ−Ｎ＜−２０℃、ΔＴＮ＞８１℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１２．６Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１４．２Ｖ。
【００９１】
例５

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
８．５        ＡＩ          4-エチル-4'-シアノビフェニル                    
４．２        ＡＩ          4-ブチル-4'-シアノビフェニル                    
２９．８        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
３．５        ＡII          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
８          AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
１６        AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
８          AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１４          ＡIV          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
トランス-ペンチル-フェニルベンゾエート         
４            ＡIV          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
トランス-ペンチル-シクロヘキシルベンゾエート    
４            ＡIV          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
シクロヘキシル-カルボキシベンゾエート           
ＴＮ−Ｉ＝＋７４℃、ＴＸ−Ｎ＜−２１℃、ΔＴＮ＞９５℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．１Ｖ、Ｔ＝＋２０℃でＵλ／２＝１１．２Ｖ。
【００９２】
ある種の用途には、以前の混合物は複屈折が高すぎる（Δｎ＝約０．２）。基Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３またはＸ４を有するＢ化学区分に属する材料を添加することにより、複屈折を０．１５に調節する手段が得られる。下記の例は、温度範囲を小さくする危険性があることを示す。
【００９３】
例６

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
１２．２        ＡＩ          4-エチル-4'-シアノビフェニル                    
７．０        ＡＩ          4-プロピル-4'-シアノビフェニル                  
２９．２        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１５．９        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
６．７        ＡIII         4-(5-プロピル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-
シアノベンゼン                                  
１０．７        ＡIII         4-(5-ペンチル-[1.3]ジオキサン-2-イル)-
シアノベンゼン                                  
４．２        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-
フルオロビフェニル                              
６．１        ＢＩ          4,4'-ビス-(プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
８．０        ＢＩ          4'-(4-ペンチル-シクロヘキシル)-4-
(4-プロピル-シクロヘキシル)-ビフェニル          
ＴＮ−Ｉ＝＋７６℃、ＴＸ−Ｎ＝＋１７℃、ΔＴＮ＝５９℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１３．６Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１８．４Ｖ。
【００９４】
例７

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２３．２        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１６．１        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
７．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
７．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１３．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１４．５      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１２．７        ＡII          4-シアノビフェニル-4'-ペンチルベンゾエート      
５．９        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
ＴＮ−Ｉ＝＋６１℃、ＴＸ−Ｎ＝＋５℃、ΔＴＮ＝５６℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．１Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１３．２Ｖ。
【００９５】
例８

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２２．６        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１５．７        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
７．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
７．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１３．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１４．７      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１３．２        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル-5-
フェニルベンゾエート                            
６．０        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
ＴＮ−Ｉ＝＋５８℃、ＴＸ−Ｎ＜−１０℃、ΔＴＮ＞６８℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１０．９Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１２．９Ｖ。
【００９６】
例９

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
２３．８        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１６．５        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
７．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
７．２      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１３．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１４．５      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１１．６        ＡII          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-ペンチル--
フェニルベンゾエート                            
５．９        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
ＴＮ−Ｉ＝＋５５℃、ＴＸ−Ｎ＜−１０℃、ΔＴＮ＞６５℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１１．９Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１２．８Ｖ。
【００９７】
下記の例で、本発明者らは、区分Ｅの化合物を導入し、複屈折の調節に有用なＢ材料の存在にもかかわらず、非常に広い温度範囲を回復した。
【００９８】
例１０

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
１３．０        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１３．０        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
６．３      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
１０．８      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
１２．１      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
１２．１      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
１４．０        ＥＩ          4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート          
８．６        ＡIV          4-シアノフェニル-4'-トランス-ブチル-
シクロヘキシルベンゾエート                      
４．２        ＡIV          3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-トランス-
ペンチル-シクロヘキシルベンゾエート             
３．９        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-3-
フルオロビフェニル                              
２．７        ＢＩ          4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
ＴＮ−Ｉ＝＋６１℃、ＴＸ−Ｎ＜−１６℃、ΔＴＮ＞７７℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１２．８Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１４．２Ｖ。
【００９９】
最後の例は特に興味深く、アンカーリング破壊する表示装置用に最適化した混合物と、従来の表示装置用に最適化した混合物の違いを確認する。アンカーリングが弱い混合物は、アンカーリング破壊表示装置用の制御電子装置の電力消費および価格を下げるのに必要であり（Ｕλ／２＜２５Ｖ（表面特性））、古典的な表示装置では、Freedericksz閾電圧を下げることにより同じ結果が得られる（体積特性）。
【０１００】
例１１は、これらの２種類の特性が直接には関連していないことを示す。この混合物は、極性材料を５０％しか含まない。その誘電異方性およびその光学的複屈折は、他の例における対応する値よりも著しく小さい。これによってそのFreedericksz閾が大幅に増加する（０．６Ｖの代わりに１Ｖ）。これは従来の表示装置に対する平均であると考えられる。この例は、アンカーリング破壊表示装置用の他の例よりも優れており、そのアンカーリングは同等であるが、その複屈折が弱いということは、より厚いセルを使用することができ、従って、製造がより容易であることを意味する。
【０１０１】
例１１

濃度        化学区分                化学成分の名称                          
［重量％］                                                                    
１４．３        ＡＩ          4-ペンチル-4'-シアノビフェニル                  
１０．４        ＡＩ          4-ヘプチル-4'-シアノビフェニル                  
３．０      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
エチルベンゾエート                              
４．９      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
プロピルベンゾエート                            
５．８      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ブチルベンゾエート                              
６．４      AIおよびAIV     3-フルオロ-4-シアノフェニル-4'-
ペンチルベンゾエート                            
５．４        Ａ．II        4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート                       
５．４        Ａ．II        4-シアノ-3-フルオロベンゼンの4-ペンチル-
トランス-シクロヘキシル-ベンゾエート-4'-
フェニル-カルボキシレート                       
８．４        Ｅ．Ｉ        4-ペンチルフェニル-4'-
プロピルシクロヘキシルカルボキシレート          
５．２        Ｅ．Ｉ        4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルシクロヘキシルカルボキシレート          
１２．１        Ｂ．Ｉ        4-ペンチルフェニル-4'-
プロピルフェニルカルボキシレート                
７．５        Ｂ．Ｉ        4-ペンチルフェニル-4'-
ペンチルフェニルカルボキシレート                
４．２        Ｂ．Ｉ        4,4'-ビス-(4-プロピル-シクロヘキシル)-
ビフェニル                                      
４．１        Ｂ．Ｉ        4-プロピルシクロヘキシル-4'-
ペンチルシクロヘキシルビフェニル                
４．１        Ｂ．Ｉ        4-プロピルフェニルエチニル-4'-ブチルフェニル    
４．２        Ｂ．Ｉ        4-ヘキシルカルボキシフェニルエチニル-4'-
ヘキシルカルボキシフェニル                      
ＴＮ−Ｉ＝＋５８℃、ＴＸ−Ｎ＝−３℃、ΔＴＮ＝６１℃。
Ｔｒｅｄ＝０．９でＵλ／２＝１５．７Ｖ、Ｔ＝２０℃でＵλ／２＝１６．３Ｖ。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】アンカーリング破壊によるBINEM（登録商標）表示装置の切換を図式的に示す図。
【図２】アンカーリングの方向を示す図。
【図３】臨界破壊電界Ｅｃと複屈折Δｎの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０３】
１  主プレート    
２  電極
３  強アンカーリング層
４  弱アンカーリング層
５  電極
６  従属プレート
【図１】
2005133057.tif 000014
【図２】
2005133057.tif 000015
【図３】
2005133057.tif 000016
【外国語明細書】
2005133057000001.pdf