(57)【要約】強誘電性液晶ホスト材料と少量のポリマー添加剤を有するシステムを提供する。一実施形態において、ポリマー添加剤はシステムの物性を向上する。一実施形態において、システムをＦＬＣ用途に使用することができる。
2012516383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電性液晶ホスト及び０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーを含む強誘電性液晶組成物であって、該側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１）；
【化１】
2012516383.tif 000079
を有し、ここでＰＸがポリマー、Ｗがスペーサー、ＬＣが液晶である強誘電性液晶組成物。
【請求項２】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ２）を有し、
【化２】
2012516383.tif 000080
式中のＰＸは、
【化３】
2012516383.tif 000081
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］、又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、各ＰＸのｎは独立して５０から１００００の整数であり、
Ｗは‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化４】
2012516383.tif 000082
、及び
【化５】
2012516383.tif 000083
から選択したスペーサーであり、ｑは０から１０の整数、ｔは１から１０の整数、各ｂは独立して０または１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立して任意に置換されたＣ１‐Ｃ６のアルキルから選択され、当該任意の置換基は一つ以上のハロゲンであり、
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり、
各Ｌは独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐、及び単結合から選択され、ｕは１から１０の整数であり、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して
【化６】
2012516383.tif 000084
、
【化７】
2012516383.tif 000085
、及び
【化８】
2012516383.tif 000086
から選択され、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立して水素、ハロゲン、メトキシ、Ｃ１‐Ｃ３アルキル又は-ＣＮから選択され、ここで（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮで、各ＹがＣＨであるか、又は（ｃ）各ＹがＮで、各ＺがＣＨであり、Ｒ７及びＲ８はそれぞれ独立して水素、ハロゲン及び‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ｐは０から２０までの整数、ｖは０又は１であり、
Ｒ３０及びＲ３１は独立して水素又はハロゲンである請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項３】
前記側鎖型液晶ポリマーＰＸが式
【化９】
2012516383.tif 000087
を有するポリマーであり、ｎは５０から１０，０００の整数である請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項４】
前記側鎖型液晶ポリマーの各Ｌは独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐、及び単結合から選択され、ｕは１から１０までの整数であり、Ｗは‐（ＣＨ２）ｘ‐ＦＸ‐（ＣＨ２）ｙ‐であり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０の整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、
【化１０】
2012516383.tif 000088
、及び
【化１１】
2012516383.tif 000089
から選択したスペーサーであり、ｑは０から１０の整数、ｔは１から１０の整数であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立して水素及びＣ１-Ｃ６のアルキルから選択され、
ＰＸは構造
【化１２】
2012516383.tif 000090
を有するポリマーであり、ｎは５０から１０，０００の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は独立して
【化１３】
2012516383.tif 000091
及び、
【化１４】
2012516383.tif 000092
から選択され、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立して水素、ハロゲン又は‐ＣＮであり、ここで（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮで、各ＹがＣＨであるか、又は（ｃ）各ＹがＮで、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７ 及び Ｒ８は独立して−（Ｏ）ｖ−（ＣＨ２）ｐ−ＣＨ３であり、ｐは０から２０の整数、ｖは０又は１であり、
Ｒ３０ 及びＲ３１はそれぞれ独立して水素又はハロゲンである請求項２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項５】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ３）：
【化１５】
2012516383.tif 000093
を有し、ｎは２００から１，０００の整数である請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項６】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ４）を有する請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【化１６】
2012516383.tif 000094
【請求項７】
前記側鎖型液晶ポリマーにおいて、Ｌ‐Ｒ２が
【化１７】
2012516383.tif 000095
である場合、Ｘ３とＲ１１は、これらが結合したる環上の炭素原子とともに五員環を形成するので、ＦＣが構造
【化１８】
2012516383.tif 000096
を有し、各Ｒは独立してＣ１−Ｃ６のアルキルである請求項２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項８】
前記側鎖型液晶ポリマーにおいて、ＬＣが構造
【化１９】
2012516383.tif 000097
を有し、各Ｒは独立してＣ１‐Ｃ６のアルキルである請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項９】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ５）、（ＦＸ６）、（ＦＸ７）又は（ＦＸ８）を有し、
【化２０】
2012516383.tif 000098
式中のＡｒはフェニル、ピリミジン、ピリジン及び任意のＯ又はＳヘテロ原子を環内に有するシクロヘキシルから選択され、
ｗは０から３の整数であり、
Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４はそれぞれ独立して‐Ｈ、‐Ｆ、‐Ｃｌ、‐Ｂｒ、‐ＣＮ、‐ＣＦ３、‐ＯＣＦ３、‐ＯＣＨ３、任意の置換基が一つ以上のハロゲンであるＣ１‐Ｃ６の任意に置換されたアルキル及びＣ１‐Ｃ６のアルコキシであり、
ＲＧは以下に示す基からなる群から選択され、
【化２１】
2012516383.tif 000099
及び
【化２２】
2012516383.tif 000100
Ｒ２５はＣ１‐Ｃ６のアルキル又はＣ１‐Ｃ６のアルコキシであり、
ＰＸは
【化２３】
2012516383.tif 000101
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］、又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、ＰＸのｎは独立して５０ないし１００００の整数であり、
Ｗは‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化２４】
2012516383.tif 000102
及び
【化２５】
2012516383.tif 000103
から選択したスペーサーであり、ｑは０から１０の整数、ｔは１から１０の整数であり、
各ｂは独立して０又は１であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立して任意の置換基が一つ以上のハロゲンであるＣ１‐Ｃ６の任意に置換されたアルキルから選択され、
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立して水素又はハロゲンであり、
Ｒ２７はＣ１‐Ｃ２０のアルキル、Ｃ１‐Ｃ２０のアルコキシ、‐Ｑ（ＣＨ２）ｆ（ＣＦ２）ｇＣＦ３又は‐Ｑ（ＣＨ２）ｆ（ＳｉＭｅ２）（ＣＨ２）ｇ（ＣＦ２）ｇＣＦ３であり、ＱはＯ、Ｓ、ＣＯ、ＣＯ２、又は単結合であり、各ｆ及びｇは独立して０から１０の整数であり、
各Ｔは独立してＣＨ又はＮであり、
ＴがＣＨのときは、Ｔはハロゲン、‐ＣＦ３、ＯＣＦ３、‐ＣＮ、‐ＯＣＨ３、又はＣＨ３で任意に置換され、
Ｒ２は
【化２６】
2012516383.tif 000104
及び
【化２７】
2012516383.tif 000105
から選択され、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立してＨ又はハロゲンであり、ここで（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮで、各ＹがＣＨであるか、又は（ｃ）各ＹがＮで、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７ 及びＲ８は独立して‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ｐは０から２０の整数で、ｖは０又は１であり、
Ｒ９は
【化２８】
2012516383.tif 000106
又は
【化２９】
2012516383.tif 000107
であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立してＨ又はハロゲンであり、ここで（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮで、各ＹがＣＨであるか、又は（ｃ）各ＹがＮで、各ＺがＣＨであり、
各Ｌは独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐、及び単結合から選択され、ｕは１から１０までの整数である請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１０】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ９）、（ＦＸ１０）又は（ＦＸ９Ａ）：
【化３０】
2012516383.tif 000108
を有し、ｎは５００ないし１，０００の整数で、ａは５ないし９の整数である請求項９に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１１】
前記側鎖型液晶ポリマーにけるＰＸが構造
【化３１】
2012516383.tif 000109
を有し、ｎが５０から１０，０００の整数である請求項９に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１２】
強誘電性液晶ホスト及び０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーを含む強誘電性液晶組成物であって、該側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１１）を有し、
【化３２】
2012516383.tif 000110
ここでＰＸがポリマー、Ｗがチオール又はシロキシ含有スペーサー、ＬＣが液晶、ＥＧがポリスチレン末端基であるＥＧであり、一つのｉが０及び一つのｉが１である強誘電性液晶組成物。
【請求項１３】
前記各ｉが０である請求項１２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１４】
前記一つのｉが１で、一つのｉが０である請求項１２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１５】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１２Ａ）を有し、
【化３３】
2012516383.tif 000111
ここでｉは１であり、
ＥＧが
【化３４】
2012516383.tif 000112
であり、ｄが独立して１００から１０００の整数であり、各Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２が独立して水素、ハロゲン又は‐ＣＮであり、
ＰＸが
【化３５】
2012516383.tif 000113
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］、又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、各ＰＸのｎが独立して５０ないし１００００の整数であり、
Ｗは‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ｘ及びｙがそれぞれ独立して０から２０の整数であり、
ＦＸは-Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化３６】
2012516383.tif 000114
、及び
【化３７】
2012516383.tif 000115
から選択したスペーサーであり、ｑが０から１０の整数、ｔが１から１０の整数であり、
各ｂが独立して０又は１であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６がそれぞれ独立して任意の置換基が一つ以上のハロゲンであるＣ１‐Ｃ６の任意に置換されたアルキルであり、
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６がそれぞれ独立して水素又はハロゲンであり、
各Ｌが独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐、及び単結合から選択され、前記ｕが１から１０の整数であり、
Ｒ１及びＲ２がそれぞれ独立して
【化３８】
2012516383.tif 000116
、
【化３９】
2012516383.tif 000117
、及び
【化４０】
2012516383.tif 000118
から選択され、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４が独立して水素、ハロゲン、メトキシ、Ｃ１‐Ｃ３のアルキル又は‐ＣＮであり、ここで（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、（ｂ）各ＺがＮで、各ＹがＣＨであるか、（ｃ）各ＹがＮで、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７及びＲ８が水素、ハロゲン及び‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ｐが０から２０の整数で、ｖが０または１であり、
Ｒ３０及びＲ３１がそれぞれ独立して水素又はハロゲンである請求項１２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１６】
前記側鎖型液晶ポリマーのＰＸが構造
【化４１】
2012516383.tif 000119
を有するポリマーであり、ｎが５０から１０，０００の整数である請求項１２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１７】
前記側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１４）
【化４２】
2012516383.tif 000120
を有し、ｄが１００から１０００の整数、ｎが５０から１０，０００の整数である請求項１２に記載した強誘電性液晶組成物。
【請求項１８】
前記側鎖型液晶ポリマーが強誘電性液晶ホストに、該強誘電性液晶ホストが強誘電性である温度で可溶である前記請求項のいずれかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項１９】
二つの対向電極面と、その間に配置した前記請求項のいずれかに記載の強誘電性液晶組成物とを備えてなる光学装置であって、側鎖型液晶ポリマーを含有しない光学装置と比較して優れたコントラストを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２０】
強誘電性液晶ホストを、該強誘電性液晶ホストに可溶な０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーと接触させることを備える強誘電性液晶組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の相互参照
本出願は、２００９年１月３０日に出願された米国仮出願第６１／１４８，９０７号の優先権を主張するものであり、その全部をここに参照して援用する。
【０００２】
連邦政府から資金援助を受けた研究または開発であることの宣言
本発明は、アメリカ国立科学財団から与えられた中小企業技術移転プログラム第ＩＩＰ‐０７４１２１６号助成金によってなされた。アメリカ合衆国政府は、この発明において、所定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、一般に液晶に関し、更に詳細には強誘電性液晶に関する。
【背景技術】
【０００４】
強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、ディスプレイ市場において現在年間＄８３０億を占めるネマティック液晶に取って代わる可能性を有する（非特許文献１）。ネマティックＬＣＤと比較したＦＬＣの有利な点は、より速いスイッチング速度、劇的な低消費電力、そしてよりすぐれた解像度である。
【０００５】
小さいセルギャップに拘束された際にＦＬＣの構造体から発生する自発分子分極は、表示装置において活用し得る独自の特徴をもたらす。この閉じ込めにおいて、わずか数ボルトの低い電界がＦＬＣを反対分極方向の二つの等しく安定な状態間でオンオフすることができる（図２(ｂ)）。これは通常双安定と呼ばれる。これに対し、ネマティックディスプレイは一般に“オン”状態を維持するための電界を必要とする。その結果、ＦＬＣディスプレイを動作するのに必要な電力は、ネマティックディスプレイに必要なものより非常に少ない。能動切替を両方向に用いるため、ＦＬＣは一方向のみに能動的に駆動し得る（また数十ミリ秒で“オフ”状態に受動的に緩和する）ネマティックディスプレイより数百倍も早くオンオフすることができる。
【０００６】
ＦＬＣはまた、その作用モードにより可能となった非常に薄いギャップにより高い解像度を示す。透過モードにおいて、これらギャップは通常ネマティックＬＣＤの４ないし８μｍと比較して２μｍ未満の厚さである。反射型ＦＬＣディスプレイにおいては、このギャップを半分だけ減じ、１μｍ未満の厚みとなる。それゆえ、５μｍもの小さいピクセルが明示される。ＦＬＣの他の有利な点は、１８０度の視野角である（ネマティックディスプレイのように分子が画面と同じ面でオンオフし、その面の中や外でないために入手し得る）。
【０００７】
ＦＬＣディスプレイの製造上の困難な点のほとんどは、ディバイス内部のナノ構造の制御に帰着することができる。分子は自発的に層（スメクティック相）を編成する。しかしながら、これは分子を強誘電性にするには不十分である。分子の長軸は、層法線に対し所望の傾きを有しなければならない（図２(ｃ)）。仮に分子の長軸が層法線に沿って単純に向く場合、層の面に自発双極子がない。傾きだけでは強誘電性を帯びるには十分でない。これらはまたキラルでなければならないので、分子は層の面に逆方向の双極子を持つ二つの異なった傾斜状態を区別することができる。しかし、層に双極子成分を有することは、再び巨視的に強誘電性物質を与えるに十分ではない。隣接する層がその双極子を同じ方向に向けるように強いることは自由エネルギーを要するので、システムは双極子の“螺旋階段”配列をとる傾向があり、その結果巨視的な双極子にならない。層を促してその双極子の単一で均一な配向に一致するようにすることは、薄いギャップへの閉じ込めを必要とするので、表面効果はバルク効果と同程度に重要になる。分子がセルの壁面に平行な状態になるような強力な誘引を有するように表面を合わせることにより、二つの明白な配向を他のすべてに対し有利に働かせることができる（“螺旋階段”のほとんどの階段を除去するので、双極子がそれぞれをキャンセルする選択肢をもはや有しない）。そのような見識は液晶の分野においては常識である、すなわち“表面安定化強誘電性液晶”（ＳＳＦＬＣ）の概念は１９８０年にノエル  クラークとセヴァン  レイガーウォールによって提唱された。ＳＳＦＬＣに関する重大な発見がなされてから２０年以上が経過し、より多くの知的財産が特許になるにつれて、この分野の現在のルネッサンスにつながった。したがって、理想的なＦＬＣディスプレイの層構造は、“ブックシェルフ構造”であり、ここで層がセルの壁面に対し直角になり、層中の分子が平均してセルの壁面に平行に配向される（図２(ａ)）。次いで、ＬＣダイレクターが層法線に対し必要な傾きを満たす二つの明白な配向の一つにおいて表面と平行に配列するように強いられる（図２(ｂ)、(ｃ)）。完全なブックシェルフ配列の結果、電界を利用してダイレクター配向を二つの“許された”配向のどちらか一方へ“すばやく入れる”ことができる。電界を排除した後、ダイレクターは再配向しない（図２(ｃ)）ので、電圧印加を停止する場合安定である。しかしながら、ＳＳＦＬＣの発見から間もなく、“ブックシェルフ構造”を達成することは容易でないことが明らかになった。
【０００８】
実際には、ＦＬＣ層がブックシェルフ配向と異なって対称に傾いた二つのタイプの層で山形にしばしば配向される（非特許文献４）（図３）。これはＦＬＣ装置にとって重大な問題である。その理由は、ブックシュルフ構造なしに双安定性を得ることが困難であるからである。確かに、現在市販の僅かなＦＬＣ装置は双安定でなく、連続的に印加された電界を使用して分子を選ばれた光学軸状態に保持するので、ＦＬＣの大きな利点の一つ、すなわち低消費電力が生かされていない（非特許文献５）。ジグザグ欠陥は山形層構造形成の可視的兆候である。異なる山形方向を有するドメインの境界は、ＦＬＣセルを直交偏光子により観察する際に“光の漏れ”、すなわち輝線をもたらす（図１）。かかる光学的欠陥は、装置をディスプレイとして無用にする。前述の問題を解決しょうとして多くの努力がなされてきた。
【０００９】
一つのアプローチとしては、層をブックシュルフ構造へ強制する配向層として斜めに配置されたアモルファスシリコンを使用する方法がある。不幸にも、シリコンを真空室内で堆積しなければならないので、当該方法は高価で、また様々なタイプのセル形状に適用することが困難である。他の方法として、高電圧、低周波数の電界を不所望な“山形構造”を有するセルに印加して擬似的なブックシェルフ構造に誘導する方法が挙げられるが、これらセルは山形構造のセルよりスイッチング速度が緩徐である。擬似的なブックシェルフ層構造は熱力学的に誘起されないので、セルを他のＬＣ相へ加熱するならば、配列が失われる。
【００１０】
ＦＬＣホストにおける現場重合が別の方法であり、文献に記載されている（非特許文献６、７、８）。この方法では、ＬＣをセルに装荷する際に重合用の反応性またはイオン性種が存在し、その後当該種を重合するのにＵＶ照射工程が要求される（装置内で有機材料の同時損失を伴う）。他の方法では、ポリマーがホストとから分離した相を形成し、ＬＣ層の光学的均一性を低下させる。前述した不利な点に加えて、従来の方法は作動電圧やスイッチング速度に悪影響していた。現場重合を含む方法は、長年の試行錯誤にもかかわらず商品化に至っていない。
【発明の概要】
【００１１】
従来の強誘電性液晶（“ＦＬＣ”）ホスト物質と少量のポリマー添加剤とを含むシステムを通常提供する。より具体的には、ポリマー添加剤は本明細書にさらに記載するような側鎖型液晶ポリマーである。ポリマー添加剤はＦＬＣホスト中に少量（実施形態では０．０１ないし５重量％）で存在する。一実施形態において、一つ以上のポリスチレン末端基が側鎖型液晶ポリマーに化学的に結合する。一実施形態においては、ポリスチレン末端基が側鎖型液晶ポリマーに化学的に結合しない。“ポリマー添加剤”、“ドーパント”及び“側鎖型液晶ポリマー”並びにこれら用語の他のバリエーションを本明細書中で互換的に使用する。強誘電性液晶ホストおよび側鎖型液晶ポリマーは同時に本明細書で用いるような“強誘電性液晶組成物”である。
【００１２】
出願人は理論に束縛されることを望むものではないが、ポリマー添加剤はＦＬＣホストに可溶で、処理によりＦＬＣホストと一緒に配向秩序の変化を受け、山形形態として生ずるせん断変形に耐えるものと思われる。ポリマー添加剤は、任意のポリマー、スペーサー及び液晶、又はＦＬＣホストへの導入により所望の効果をもたらす他の基を含むことができる。側鎖型液晶ポリマーに有用なポリマー、スペーサーおよび液晶の具体例を本明細書に示し、説明する。本発明の一態様において、側鎖型液晶ポリマーを重合し、次いでＦＬＣホストに添加する。本発明の一態様において、ポリマー添加剤を含むＦＬＣホストのスイッチング速度はポリマー添加剤無しのＦＬＣホストのスイッチング速度と同程度に早い（５％以内）か、又はそれよりも早い。一実施形態において、本明細書に記載のＦＬＣ組成物は双安定スイッチングを示す。一実施形態において、ポリマー添加剤を含むＦＬＣ組成物の光学的立ち上がり時間は、ポリマー添加剤無しのＦＬＣホストの光学的立ち上がり時間とほぼ等しい（５％以内）か又はそれより少ない。本発明の一態様において、ＦＬＣホストへのポリマー添加剤の添加は、セルまたは装置中の混合物のコントラストを向上する。本発明の一態様において、ＦＬＣホストへのポリマー添加剤の添加は、セル又は装置中のＦＬＣ組成物の欠陥を低減し、ジグザグ欠陥がその一例である。本発明の一態様において、本明細書に記載のＦＬＣ組成物を含む装置の応答速度は、ここに記載したように、ポリマー添加剤を含有しない装置の応答速度と比較して改善される。本発明の一態様において、本発明のＦＬＣ組成物はここに記載した効果の一つ以上を有する。
【００１３】
本発明は、カメラのファインダーやホームシアターのような小型・大型のディスプレイや装置を含む本発明のＦＬＣ組成物を用いた液晶セルや装置を含む。これらセルおよび装置の製造と使用は当業者に周知である。
【００１４】
本発明の一態様において、本明細書に記載したポリマー添加剤は、ＦＬＣ組成物中にＦＬＣホストから分離した相を形成しない。本発明の一態様において、ポリマー添加剤中のポリマーがチオールスペーサーまたはシロキサンスペーサーを通じて液晶に連結される。これらスペーサーの合成や使用は当業界で既知である。本発明の一態様において、ポリマー添加剤に用いる液晶基は双極子を有しない。本発明の一態様において、ポリマー添加剤に用いる液晶基は双極子を有する。
【００１５】
より具体的には、本発明の一態様で提供するものは、強誘電性液晶ホスト及び０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーを含む強誘電性液晶組成物であり、ここで該側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１）：
【化１】
2012516383.tif 000003
（式中のＰＸはポリマー、Ｗはスペーサー、ＬＣは液晶である）を有する。一実施形態において、ＰＸはポリチオレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート及びポリブタンジエンからなる群から選択される。これらＰＸポリマーの繰り返し単位を以下に示す。一実施形態において、Ｗはシロキサンまたはチオール含有スペーサーである。一実施形態において、ＬＣはＦＬＣホストの成分中の基の少なくとも一部を含む。
【００１６】
一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは下記の構造（ＦＸ２）を有し、
【化２】
2012516383.tif 000004
式中のＰＸは、
【化３】
2012516383.tif 000005
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］、又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、それぞれのＰＸにおけるｎは独立して５０ないし１００００の整数であり、
Ｗは‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ここでｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化４】
2012516383.tif 000006
、及び
【化５】
2012516383.tif 000007
から選択したスペーサーであり、ここでｑは０から１０までの整数、ｔは１から１０までの整数、各ｂは独立して０または１であり、Ｒ３、 Ｒ４、 Ｒ５ 及び Ｒ６はそれぞれ独立して任意に置換されたＣ１−Ｃ６アルキルから選択され、当該任意の置換基は一つ以上のハロゲンであり、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及び Ｒ１６はそれぞれ独立して水素またはハロゲンであり、Ｌはそれぞれ独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐及び単結合から選択され、ｕは１から１０の整数であり、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して
【化６】
2012516383.tif 000008
、
【化７】
2012516383.tif 000009
、及び
【化８】
2012516383.tif 000010
から選択され、ここでＸ１、 Ｘ２、 Ｘ３ 及びＸ４は独立して水素、ハロゲン、メトキシ、Ｃ１‐Ｃ３アルキル又は -ＣＮから選択され、この場合（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮ、各ＹがＣＨであるか、若しくは（ｃ）各ＹがＮ、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７ 及び Ｒ８はそれぞれ独立して水素、ハロゲン及び‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ここでｐは０から２０までの整数、ｖは０又は１であり、
Ｒ３０ 及び Ｒ３１は独立して水素又はハロゲンである。本明細書に記載したそれぞれのＰＸは、適当な末端基を含む。この基はすべて明確に示されていないが、当該分野でありふれている。
【００１７】
一実施形態において、ＬＣ中の任意の環は、その環のＣを置換する一つ以上のヘテロ原子を含むことができる。一実施形態において、ＬＣ中の任意の環は、本明細書に記載し、当業界で既知のハロゲン、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ及び他の置換基を含む一つ以上の任意の置換基を含むことができる。一実施形態において、ＬＣは一つ以上縮合環を含むことができる。一実施形態において、ＬＣは一つ以上の縮合五員環若しくは六員環又はそれらの組み合わせを含むことができる。
【００１８】
一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、
【化９】
2012516383.tif 000011
の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＮＨ‐ ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐ Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＰＸは、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］の式を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数である。
【００１９】
一実施形態において、ＰＸのあらゆる可能性におけるｎは１００から５，０００までの整数である。一実施形態において、ＰＸのあらゆる可能性におけるｎは５００から１，０００までの整数である。
【００２０】
一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中の各Ｌは独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐及び単結合からなる群から選択され、ここでｕが１から１０までの整数であり、Ｗは‐（ＣＨ２）ｘ‐ＦＸ‐（ＣＨ２）ｙ‐でり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、
【化１０】
2012516383.tif 000012
、及び
【化１１】
2012516383.tif 000013
から選択したスペーサーであり、ここでｑは０から１０までの整数、ｔは１から１０までの整数であり、
Ｒ３、 Ｒ４、 Ｒ５及び Ｒ６はそれぞれ独立して水素、及びＣ１−Ｃ６アルキルから選択され、
ＰＸは構造
【化１２】
2012516383.tif 000014
を有するポリマーであり、ここでｎは５０から１０，０００までの整数であり、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して
【化１３】
2012516383.tif 000015
及び
【化１４】
2012516383.tif 000016
から選択され、ここでＸ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立して水素、ハロゲン又は−ＣＮであり、この場合（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮであり、各ＹがＣＨであるか、若しくは（ｃ）各ＹがＮであり、各ＺがＣＨであり、Ｒ７及びＲ８は独立してｐが０から２０までの整数、ｖが０又は１である‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、Ｒ３０及びＲ３１はそれぞれ独立して水素又はハロゲンである。
【００２１】
一実施形態において、強誘電性液晶組成物中の側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ３）を有し、
【化１５】
2012516383.tif 000017
ここでｎは２００から１，０００までの整数である。
【００２２】
一実施形態において、強誘電性液晶組成物中の側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ４）を有する。
【化１６】
2012516383.tif 000018
【００２３】
一実施形態において、強誘電性液晶組成物中の側鎖型液晶ポリマーにおけるＬ‐Ｒ２が、
【化１７】
2012516383.tif 000019
である場合、Ｘ３とＲ１１は、これらが結合した環上の炭素原子とともに五員環を形成するので、ＬＣが構造
【化１８】
2012516383.tif 000020
を有し、ここで各Ｒは独立してＣ１−Ｃ６アルキルである。
【００２４】
強誘電性液晶組成物の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマー中のＬＣが下記の構造
【化１９】
2012516383.tif 000021
を有し、ここで各Ｒが独立してＣ１−Ｃ６アルキルである。
【００２５】
強誘電性液晶組成物の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ５）、（ＦＸ６）、（ＦＸ７）、又は（ＦＸ８）を有し、
【化２０】
2012516383.tif 000022
式中のＡｒはフェニル、ピリミジン、ピリジン及び環中に任意のＯ又はＳヘテロ原子を有するシクロヘキシルから選択され、ｗは０から３の整数であり、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４はそれぞれ独立して‐Ｈ、‐Ｆ、‐Ｃｌ、‐Ｂｒ、‐ＣＮ、‐ＣＦ３、‐ＯＣＦ３、‐ＯＣＨ３、任意の置換基が一つ以上のハロゲンであるＣ１‐Ｃ６の任意に置換されたアルキル及びＣ１−Ｃ６アルコキシであり、ＲＧは以下の群から選択され、
【化２１】
2012516383.tif 000023
及び
【化２２】
2012516383.tif 000024
ここでＲ２５はＣ１‐Ｃ６アルキル又はＣ１−Ｃ６アルコキシであり、ＰＸは
【化２３】
2012516383.tif 000025
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、各ＰＸのｎは独立して５０ないし１００００の整数であり、
Ｗは‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは‐Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化２４】
2012516383.tif 000026
、及び
【化２５】
2012516383.tif 000027
から選択されたスペーサーであり、
ｑは０から１０までの整数、ｔは１から１０までの整数であり、
それぞれのｂは独立して０又は１であり、またＲ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ独立して任意の置換基が一つ以上のハロゲンである任意に置換されたＣ１−Ｃ６アルキルから選択され、
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立して水素又はハロゲンであり、Ｒ２７はＣ１−Ｃ２０アルキル、Ｃ１−Ｃ２０アルコキシ、ハロゲン、水素、‐Ｑ（ＣＨ２）ｆ（ＣＦ２）ｇＣＦ３又は‐Ｑ（ＣＨ２）ｆ（ＳｉＭｅ２）（ＣＨ２）ｇ（ＣＦ２）ｇＣＦ３であり、ここでＱはＯ、Ｓ、ＣＯ、ＣＯ２、又は単結合であり、それぞれｆ及びｇは独立して０から１０までの整数であり、
各Ｔは独立してＣＨ又はＮであり、ＴがＣＨのときは、Ｔをハロゲン、‐ＣＦ３、ＯＣＦ３、‐ＣＮ、‐ＯＣＨ３又はＣＨ３で任意に置換し、
Ｒ２は、
【化２６】
2012516383.tif 000028
及び
【化２７】
2012516383.tif 000029
から選択され、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及びＸ４は独立してＨ又はハロゲンであり、この場合（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮであり、各ＹがＣＨであるか、若しくは（ｃ）各ＹがＮであり、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７及びＲ８は独立して‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ｐは０から２０の整数であり、ｖは０又は１であり、
Ｒ９は、
【化２８】
2012516383.tif 000030
又は
【化２９】
2012516383.tif 000031
であり、ここでＸ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立してＨ又はハロゲンであり、この場合（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮであり、各ＹがＣＨであるか、若しくは（ｃ）各ＹがＮであり、各ＺがＣＨであり、
各Ｌは独立して‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐及び単結合から選択され、ｕは１から１０までの整数である。
【００２６】
強誘電性液晶組成物の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは下記の構造（ＦＸ９）、（ＦＸ１０）又は（ＦＸ９Ａ）を有し、
【化３０】
2012516383.tif 000032
【化３１】
2012516383.tif 000033
ここでｎは５００ないし１，０００の整数、ａは５ないし９の整数である。
【００２７】
式（ＦＸ５）−（ＦＸ１０）を含む本明細書に記載したあらゆる式の強誘電性液晶組成物の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーのＰＸは、ｎが５０から１０，０００までの整数である構造
【化３２】
2012516383.tif 000034
を有するポリマーである。
【００２８】
一実施形態において提供される強誘電性液晶組成物は、強誘電性液晶ホスト及び０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーを含み、ここで側鎖型液晶ポリマーが構造（ＦＸ１１）
【化３３】
2012516383.tif 000035
を有し、この場合ＰＸはポリマー、Ｗはスペーサー、ＬＣは液晶、ＥＧはポリスチレン末端基であり、各ｉは独立して０又は１である。この実施形態では、一つ以上のポリスチレン末端ポリマーがポリマー添加剤に含まれる。式（ＦＸ１１）の別の実施形態では、各ｉは０である。式（ＦＸ１１）の別の実施形態では、一つのｉは１であり、他方のｉは０である。式（ＦＸ１１）の別の実施形態では、各ｉは１である。
【００２９】
一つの実施形態で提供される強誘電性液晶組成物は、強誘電性液晶ホスト及び０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーを含み、この場合側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１１Ａ）
【化３４】
2012516383.tif 000036
を有し、ここで変数は上記で定義したとおりである。
【００３０】
また示される強誘電性液晶組成物において、側鎖型液晶ポリマーは下記の構造（ＦＸ１２）を有し、
【化３５】
2012516383.tif 000037
ここで各ｉは０又は１であり、
各ＥＧは、
【化３６】
2012516383.tif 000038
であり、ｄは独立して１００から１，０００までの整数であり、各Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は水素、ハロゲン又は−ＣＮであり、
ＰＸは、
【化３７】
2012516383.tif 000039
、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ‐Ｓ）ｎ‐］、［‐（ＮＨ‐ＣＨ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｎ‐Ｃ（＝Ｏ））ｎ‐］、［‐（Ｓｉ（ＣＨ２）‐Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２‐Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ（Ｏ）＝Ｏ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ２ＣＨ）ｎ‐］、［‐（ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））‐ｎ］又は［‐（ＣＨ２‐ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２））ｎ‐］であり、それぞれのＰＸのｎは独立して５０ないし１０，０００であり、
Ｗは、‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１３Ｒ１４）ｘ‐（Ｏ）ｂ‐ＦＸ‐（Ｏ）ｂ‐（ＣＲ１５Ｒ１６）ｙ‐（Ｏ）ｂ‐であり、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０から２０までの整数であり、
ＦＸは、‐Ｓ‐、‐Ｓ（＝Ｏ）‐、‐Ｏ‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐、
【化３８】
2012516383.tif 000040
、及び
【化３９】
2012516383.tif 000041
から選択されるスペーサーであって、
ｑは０から１０までの整数、
ｔは１から１０までの整数、各ｂは独立して０または１であり、
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して任意の置換基が一つ以上のハロゲンである任意に置換されたＣ１−Ｃ６アルキルから選択され、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立して水素又はハロゲンであり、各Ｌは、‐Ｏ‐Ｃ（＝Ｏ）‐、‐Ｃ（＝Ｏ）‐Ｏ‐、‐Ｃ＝Ｃ‐、‐Ｃ≡Ｃ‐、‐（ＣＨ２）ｕ‐及び単結合から選択され、ｕは１から１０の整数であり、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して
【化４０】
2012516383.tif 000042
、
【化４１】
2012516383.tif 000043
、及び
【化４２】
2012516383.tif 000044
から選択され、ここでＸ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は独立して水素、ハロゲン、メトキシ、Ｃ１−Ｃ３アルキル、又は−ＣＮであり、この場合（ａ）各Ｚ及び各ＹがＣＨであるか、又は（ｂ）各ＺがＮであり、各ＹがＣＨであるか、若しくは（ｃ）各ＹがＮであり、各ＺがＣＨであり、
Ｒ７及びＲ８はそれぞれ独立して水素、ハロゲン及び‐（Ｏ）ｖ‐（ＣＨ２）ｐ‐ＣＨ３であり、ｐは０から２０の整数、ｖは０又は１であり、
Ｒ３０及びＲ３１はそれぞれ独立して水素又はハロゲンである。
【００３１】
一実施形態においてはまた、本明細書に記載した強誘電性液晶組成物を提供し、この場合側鎖型液晶ポリマーが下記の構造（ＦＸ１２Ａ）を有し、
【化４３】
2012516383.tif 000045
ここで変数は式（ＦＸ１２）で記載したようなものである。
【００３２】
本明細書に記載した各式の一実施形態として、強誘電性液晶組成物の側鎖型液晶ポリマー中のＰＸが構造
【化４４】
2012516383.tif 000046
を有しているポリマーであり、ｎは５０から１０，０００の整数である態様を提供する。
【００３３】
また、本明細書に記載したような強誘電性液晶組成物を示し、この場合側鎖型液晶ポリマーは下記の構造（ＦＸ１３）構造を有し、
【化４５】
2012516383.tif 000047
ここで各ｄは独立して１００から１，０００までの整数、ｎは５０から１０，０００までの整数である。本発明の特定の態様において、この構造（ＦＸ１３）及びＰＸの各側鎖にポリスチレン末端基を有する他の構造が、ポリスチレン末端基を有していないポリマー添加剤及びＰＸに結合した一つのポリスチレン末端基を有するポリマー添加剤に対する比較として使用される。
【００３４】
一実施形態においてはまた、本明細書に記載したような強誘電性液晶組成物を提供し、この場合側鎖型液晶ポリマーは下記の構造（ＦＸ１４）を有し、
【化４６】
2012516383.tif 000048
ここでｄは１００から１，０００までの整数、ｎは５０から１０，０００までの整数である。
【００３５】
本発明の一態様では、下記の構造（ＦＸ１４Ａ）構造を有する側鎖型液晶ポリマー添加剤が提供され、
【化４７】
2012516383.tif 000049
ここで変数は式（ＦＸ１２）で定義されたようなものである。
【００３６】
本発明の一態様において、本明細書に記載した側鎖型液晶ポリマーは、強誘電性液晶ホストが強誘電性である温度で該強誘電性液晶ホストに可溶である。本発明の一態様において、構造ＦＸ２を有する化合物及び本明細書で具体的に同定された他のすべての化合物は、これら化合物を別々に請求するための支持を与えるように別々に記載される。
【００３７】
一態様においてはまた、二つの対向電極面と、その間に配置した本明細書に記載の強誘電性液晶組成物とを備える光学装置を提供するもので、該光学装置は側鎖型液晶ポリマーを含有しない光学装置と比較して優れたコントラストを有する。
【００３８】
また一態様において、強誘電性液晶ホストを該強誘電性液晶ホストに可溶な０．０１ないし５重量％の側鎖型液晶ポリマーと接触させることを備える強誘電性液晶組成物の製造方法を提供する。
【００３９】
本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーが１重量％未満の濃度で強誘電性液晶組成物中に存在する。本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーが５重量％未満の濃度で強誘電性液晶組成物中に存在する。本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは０．１重量％未満の濃度で強誘電性液晶組成物中に存在する。一実施形態では、ポリマーＰＸのｎが５０ないし５，０００の整数である。本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは３０，０００ｇ／ｍｏｌないし３，０００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有しており、全ての中間の値と範囲がその中にある。本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは３０，０００ｇ／ｍｏｌないし５０，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。本発明の一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーは１，０００，０００ｇ／ｍｏｌないし３，０００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。
【００４０】
本明細書に用いるような“可溶性の側鎖型液晶ポリマー”及び他の表現の形式は、側鎖型液晶ポリマーがホスト及び側鎖型液晶ポリマーの均一な組成物を形成し、相分離層またはその一部がないことを意味する。本発明の一態様において、本発明の側鎖型液晶ポリマーは可溶性側鎖型液晶ポリマーである。可溶性側鎖型液晶ポリマーの少なくとも一部分をホストにより少なくともある温度及び濃度条件下で溶媒和する。本発明において、側鎖型液晶ポリマー及びホスト間の会合は物理的な会合であり、液晶ポリマー及びホスト間の化学的結合ではない。末端基のない本発明の一態様においては、側鎖型液晶ポリマー基間の物理的な架橋はない。
【００４１】
一実施形態において、ＬＣは一つ以上の芳香族若しくは非芳香族の六員環を有する核を含み、当該環はその中の一つ以上のヘテロ原子と、アルキル、アルコキシ及びハロゲンを含む一つ以上の置換基と、本明細書に記載した構造、及びアルキルシラン、パーフルオロアルキルシラン並びにシリルフルオロ尾部を含む一つ以上の尾とを含むことができる。
【００４２】
本明細書に用いるような置換基若しくは基又はその他の基のあらゆるグルーピングは、いかなる目的に対しても請求項における基の一つ以上の員の包含又は除外を含む基の一つ以上の員の包含又は除外を可能にすることを意図するものである。
【００４３】
本明細書に使用するように、側鎖型液晶ポリマーが強誘電性液晶ホストに“可溶”であるか又は“溶媒和可溶される”場合、これは側鎖型液晶ポリマーの少なくとも一部がホストにより溶媒和されることを意味する。一実施形態において、液晶基が強誘電性液晶ホストに可溶である。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーがある温度で強誘電性液晶ホストに可溶であり、またそれ以外の温度では可溶でない。一実施形態において、側鎖型液晶ポリマーはホストに可逆的に可溶である。
【００４４】
本明細書に用いるような“ポリマー添加剤”は、骨格、スペーサー及びそれらに結合したメソゲンを含む。本明細書に用いるような“ＦＬＣホスト”は特定の適用に関与する温度でキラルスメクティック相を形成する低分子の混合物を含む。本明細書に用いるような“コア”は重要な特性（限定しないが、形状、大きさ、分極率、分極子の大きさ及び分極子の配向）に寄与するメソゲンの中心部を指す。一実施形態において、ＬＣはメソゲンである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＦＬＣセルの処理中頻繁に発生し、装置の有用性を低下させる“ジグザグ欠陥”の光学顕微鏡写真を示す。
【図２】（ａ）は双安定ＦＬＣのスメクティック層の最適な配置が本棚の本のようになることを示し、（ｂ）は、二つの安定状態が反対方向を向く分極子を有し、セルをある状態から他の状態へオンオフするためにセルへ低い電圧の短い印加を可能となすことを示すブックシェルフ配列の側面図であり、（ｃ）はスイッチングが装置の平面で光学軸を再配向してディスプレイ中で利用されるＦＬＣ電気光学効果もたらすことを示す平面図である。
【図３】（非強誘電性の）スメクティックＡ（ＳｍＡ）相のブックシュルフ配列を生成する製造工程が既知であることを示す。残念なことに、技術的に重要な（強誘電性）スメスティックＣ*（ＳｍＣ*）相に冷却をすると、所望の配列構造が不安定になり、“シェベロン欠陥”を形成するセルの中央部で交わる二つの配向に分割する。この構造変化は、配向する全ての層が単一のブックシュルフ配向を示すＳｍＡ相の単一ピークからに配向していることを示し、またであることは、所望のブックシュルフ配向に対し同等で反対の角度に回転する二つの集団を示すＳｍＣ*相の二つのピークに変化するＸ線回折のパターン（右図）によって明らかである。
【図４】（ａ）は非制御冷却後の純粋なＦＬＣホストがジグザグ欠陥を示すことを表し、（ｂ）は１．５％サイド・オン型ＳＧＬＣＰを有するＦＬＣホストがジグザグ欠陥ではなく線状欠陥のみをもたらすことを示し、（ｃ）はブトキシベンゾアートＳＧＬＣＰ構造を示し、（ｄ）はＦＬＣホストに溶解した１．５％の１０７ＰＢＳＣ６ＰＰＣ１０（ポリマー４）であり、図中の円はセルを均一な厚さにするのに用したスペーサーボールである。
【図５】（ａ）は、純粋なＦＬＣホストがＦＬＣ装置の典型的な操作方式である直流平衡な両極性パルス下で光透過率を典型的な単安定のＦＬＣスイッチングの平方波駆動下での光透過率の１／３より多くまで減ずることを示す。（ｂ）は、ＦＬＣホストへの１．５％ポリマーの添加が双安定挙動を提供するブックシェルフ配向の痕跡であるＦＬＣセルにおけるほとんどのスイッチング角度の保持をもたらすことを示す。（ｃ）は、多くのパルス周波数で、サイド・オン型添加剤（ＦＬＣに１．５％）が透過した光の約８０％を保持することを示す。
【図６】記載したそれぞれの連結タイプが様々なスペーサー長を有する側鎖基に影響を受けやすいことを示す。（ａ）はチオレン結合から作成した狭く柔軟なリンカーを示し、（ｂ）および（ｃ）はシロキサン結合から作成し、シロキサン結合の長さが増加するにつれて嵩だかになるリンカーを示す。
【図７】（ａ）は正味の双極子を有しない対称側鎖基を示し、（ｂ）はＦＬＣの配列に対する平行双極子の効果を目標とする側鎖基を示す。
【図８】（ａ）はフェニルピリミジン（ＦＬＣホストコアに合致するコア）を側鎖基に導入する効果を目標とする正味の双極子がない二つの対称な側鎖基を示す。（ｂ）は双極子の大きさを目標とした非対称のフェニルピリミジンコアを示す。
【図９】ポリマー添加剤を含有するＦＬＣ混合物の電気光学（ＥＯ）的な特徴を示す。
【図１０】（ａ）は１．５％のポリマー２が欠陥を抑制することを示し、（ｂ）は１．５％のポリマー３が明らかに不溶性で、欠陥を抑制しないことを示し、（ｃ）は１．５％のポリマー４が“スキニージグザグ”を有することを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
いかなる特定の理論に束縛されることなく、本発明に関する基本的な原理又は機構の信念又は理解に対する議論がここに存在することができる。いかなる説明又は仮説の根本原理に関わらず、本発明の実施形態はそれにもかかわらず効力があり、有益であることができると認識される。
【００４７】
一般に、本明細書で用いる用語やフレーズは、標準的な教科書、論文及び当業者に既知の技術常識を参照することにより見出し得る当業界で認識されている意味を有する。定義は、本発明の文脈においてその特定の用途を明確にするために規定される。
【００４８】
本明細書で使用されているように、表現“に対応する基”又は”基“は明確に示唆される種であり、例えば一つ以上の置換基を任意に融資、限定しないが電子供与性基、電子吸引性基及び／又は他の基を含む共有結合構造に付加、列挙された基の一価、二価及び多価のラジカル、例えば芳香環又は複素環芳香族ラジカルを含むラジカルを包含する。
【００４９】
本明細書で用いる“アルキル”基は直鎖、分岐及び環状のアルキル基を含む。アルキル基は、１ないし３０の炭素原子を有しているものを含む。アルキル基は、１ないし３の炭素原子を有する短鎖アルキル基を含む。アルキル基は、４ないし１０の炭素原子を有する中鎖アルキル基を含む。アルキル基は、１０以上の炭素原子、特に１０ないし３０の炭素原子を有する長鎖アルキル基を含む。アルコキシ基は、酸素への結合によって変性されたアルキル基であり、式Ｒ‐Ｏにより表すことができ、またアルキルエーテル基と称することもできる。アルコキシ基を例示するならば、以下のものに限られないが、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ及びヘプトキシが挙げられる。アルコキシ基は置換アルコキシ基を含み、この場合基のアルキル部分をアルキル基の記述に関連してここに規定されるように置換する。ここで用いるＭｅＯ‐はＣＨ３Ｏ−を指す。
【００５０】
アリール基は、一つ以上の五員数又は六員数の芳香族又は複素芳香族環を有する基を含む。ヘテロアリール基は、環中に一つ以上のヘテロ原子（Ｎ、Ｏ又はＳ）を有するアリール基である。アリール基は、一つ以上の縮合芳香環を含むことができる。複素芳香族環は、一つ以上のＮ、Ｏ又はＳ原子を環中に含むことができる。複素芳香族環は、一、二又は三つの窒素を有するもの、一又は二つの酸素を有するもの、一又は二つの硫黄を有するもの、又は、一、二若しくは三つのＮ、Ｏ又はＳの組み合わせを含むことができる。アリール基は任意に置換される。置換アリール基は、特にアルキル又はアルケニル基で置換されたものを含み、後者の基も同様に任意に置換し得る。具体的なアリール基は、フェニル基、ビフェニル基、ピリジニル基及びナフチル基を含み、全ての基は任意に置換される。置換アリール基は、全てがハロゲン化又は一部がハロゲン化されたアリール基を含み、例えば一つ以上の水素を一つ以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子及び／又はヨウ素原子で置換したアリール基である。置換アリール基は、全てがフッ素化又は一部がフッ素化されたアニール基を含み、例えば一つ以上の水素を一つ以上のフッ素原子で置換しアリール基である。
【００５１】
あらゆる基の任意の置換は、一つ以上の次の置換基：‐ＣＮ基、‐ＯＣＨ３、‐ＣＦ３、‐ＣＦ２ＣＦ３、‐ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨ３、ＮＯ２、ＣＨ２Ｒ、ＣＨ２ＯＲ、ここでＲはＣ１−Ｃ３までのアルキル、及び当業界で既知の他の置換基での置換を含む。
【００５２】
ポリマー骨格又はＬＣ側鎖基の中のいずれの水素を重水素に置換できる。
【００５３】
本明細書で用いる用語“ハロ”又は“ハロゲン”は、フッ素（‐Ｆ）、塩素（‐Ｃｌ）、臭素（‐Ｂｒ）又はヨウ素（‐Ｉ）のようなハロゲン基を指す。
【００５４】
当業界で習慣及び周知なように、ここに示した式中の水素原子は常に明確に示されていない。
【００５５】
文脈が明らかでない限り、本明細書中及び添付の請求項に使用されるような単数形の形式“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は複数形の参照も含むとする。従って、例えば、“項目”の参照は、複数の項目及びその当業者に既知の等価物を含む。また同様に、用語“ａ”（若しくは“ａｎ”）、“一つ以上”および“少なくとも一つ”は本明細書で互換的に使用し得る。用語"備える"、"含む"及び"有する"は互換的に使用し得ることも留意されるべきである。
【００５６】
一つ以上の置換基を有する本明細書中に記載した基のいずれについて、かかる基は、立体的に非実用的及び／又は合成的に不可能な任意の置換基又は置換様式を含まないものと理解される。さらに、本発明の化合物は、該化合物の置換に起因する全て立体異性体を含む。
【００５７】
本発明の化合物は、一つ以上のキラル中心を有することができる。従って、本発明はラセミ混合物、ジアステレオマーと、エナンチオマーと、一つ以上の立体異性体に豊富な混合物とを含むことを意図する。記載され請求される本発明の範囲は、化合物のラセミ形態並びに個々のエナンチオマーやそれらの非ラセミ混合物も包含する。
【００５８】
本発明の化合物や式を当業界で既知の液晶ディスプレイ装置に用いることができる。セルの製造や使用を含む液晶ディスプレイ装置の製造法や使用法は当業界で周知である。
【００５９】
本発明は下記の実施例でさらに説明し、これら例は例証として提供するもので、いずれの方法でも本発明の範囲を限定するものではない。
【００６０】
本明細書に記載したポリマー添加剤で配向品質が大幅に改善されて高いコントラストのＬＣ装置となることが発見された。
【００６１】
現場重合の代わりに、ＦＬＣに可溶なポリマー添加剤をここで用いる。具体的には、側鎖型液晶ポリマー（ＳＧＬＣＰ）、すなわちペンダント型液晶基を有し、ＬＣホスト（溶媒）とともに配向秩序の変化を受け得るポリマーを使用する。所定のＬＣホストに関して、本明細書に記載した方法を使用してペンダント型側鎖がＬＣ相に溶解性を付与するように設計される。ネマティック溶媒において、少量のポリマーはスイッチ速度に対しほんの僅かな効果を有し、ポリマーとＬＣ（非特許文献９）との間で配向性結合という結果になる。しかしながら、スメクティック系では、スイッチングが層の移動なしで層内で発生する。従って、スイッチングがポリマーを破壊せずに生起するので、ＦＬＣのスイッチング速度は速いままである。本発明の態様において、ポリマー添加剤はスメクティックＣ相へ“ショック冷却”（１０秒未満）された場合でもジグザグ欠陥を低減する。本効果は、２種類のＬＣポリマードーパント、すなわちエンド・オン型及びサイド・オン型ＳＧＬＣＰポリマーにより誘導することができる。
【００６２】
３０，０００ ｇ／モルから３，０００，０００ ｇ／モルの分子量を有するポリマーは、別の実施形態で特に有用である。分子鎖の短いポリマーは所望の効果を生ずるが、これはより多くのポリマーを必要とし、経済性が低い使用になる。ポリマーの分子鎖が長くなるほど、ＦＬＣホストへの可溶が少なくなり、ポリマーは相分離を受ける場合がある。最適な分子量は側鎖基の化学構造やＦＬＣホストの組成を含む変数に依存する。
【００６３】
一実施形態において、試験したサイド・オン型ポリマーは１，２００，０００  ｇ／モル（約４００反復単位の重合度）の分子量を有していた。
【００６４】
本発明の一態様において、ポリマーの部分を当該ポリマーの他の部分又は他のポリマーで架橋しない。本発明の一態様において、ポリマーはポリオキセタンでない。本発明の一態様において、ポリマーはポリエチレンである。本発明の一態様において、ポリマーはポリブタジエンである。本発明の一態様において、明細書に記載したあらゆる側鎖型液晶ポリマーの任意の部分の組成を当該側鎖型液晶ポリマーの他の部分の組成と組合わせて、請求項への内包又は除外の目的のために明白に示されるような範囲まで個々に開示するのを意図した異なる側鎖型液晶ポリマーを形成することができる。例えば、ＰＸとして本明細書で規定した任意の基を、記載した任意のスペーサーＷ及び任意の液晶ＬＣと組合わせて、該組合せが明確に示されない場合でも、本発明に有用な側鎖型液晶ポリマーを形成することができる。
【００６５】
本発明の材料や装置は、液晶が組み込まれたポリマーの“ミクロンドメイン”を含有しない。むしろ、本発明の材料や装置は、液晶により可溶化したポリマーを有する液晶を備える。本発明の側鎖型液晶ポリマーは液晶ホストと相溶性があり、また少なくとも実質的に均質である。
【００６６】
本発明の化合物及び方法において、側鎖型液晶ポリマーは強誘電性液晶ホストと接触した後で重合されず、強誘電性液晶ホストと接触する前に重合される。
【００６７】
本明細書で用いる“側鎖型液晶ポリマー”は、結合した液晶基を有するポリマーである。当該液晶基及びポリマーを液晶基の末端部位に付加する（生成した構造をエンド・オン型ＳＧＬＣＰと呼ぶ）か、又は液晶基は当該液晶基の内部位置でポリマーに付加する（生成した構造をサイド・オン型ＳＧＬＣＰと呼ぶ）ことができる。
【００６８】
本明細書で用いる“液晶組成物”又は表現の他の変形は、液晶ホスト材料と、ホストに少なくともある温度と濃度でホスト可溶なポリマー添加剤との組み合わせである。
【００６９】
本発明の側鎖型液晶ポリマー及び液晶ホストへ言及した際の本明細書で用いる“溶解”又は”可溶“は、側鎖型液晶ポリマーが液晶ホストから相分離しないことを意味する。それゆえ、側鎖型液晶ポリマーは液晶ホストとともに配向秩序の変化を受けることができる。
【００７０】
本明細書で用いる“単結合”は、２個の基が互いに直接結合することを意味する。例えば、環を単結合で置換基に結合するときは、環と置換基の間には介在する基がない。
【００７１】
本明細書で用いるような分子の一部分として用いるときの置換基から出ている直線の使用は当該分野で標準であり、炭素単位末端化があることを必ずしもない付加した他の置換基があることを示す。例えば、
【化４８】
2012516383.tif 000050
の基において、解釈が化学的使用に合致しない限り、フェニル環に結合した直線は、付加した‐ＣＨ３末端基又は‐ＣＨ２‐リンカーがあることを意味せず、むしろ、当該基が分子中の他の基に付加される。
【化４９】
2012516383.tif 000051
の基において、反復単位を終端化する二つの直線は炭素単位（‐ＣＨ３基）であることを意味し、反復単位を垂直に出る直線は他の基への付加を意味する。この使用法は当業界で標準である。
【００７２】
本発明の一実施形態において、本発明の側鎖型液晶ポリマーは共重合体又はブロック共重合体ではなく、一つのポリマー基のみを有し、一般に一実施形態では“ＰＸ”として指定される。スペーサー基中の反復単位は、分子を共重合体又はブロック共重合体から区別するとの関連でポリマーと考えられない。
【実施例１】
【００７３】
一例として、フェニルピリミジンと、フッ素化ターフェニルと、部分的フッ素化テイル部のフェニルピリミジン並びにフェニルピリジンとから主としてなる所定のＦＬＣマトリックス  ＴＭ１００００に可溶な１．５％のサイド・オン型ブトキシベゾエートＳＧＬＣＰ（図４(ｃ)、ｎは４００である）を使用して本発明を立証した。当該ホストの物性は以下の通りである。
Ｐｓ＝−２７ｎＣ／ｃｍ２
Ｉ  １０５  Ｎ＊  ９９  Ａ  ９２  Ｃ＊  −３０  Ｘ
粘度＝９０ｍｐａｓ
傾き角＝２４°
【００７４】
この低い濃度で、ポリマー添加剤はホストＦＬＣの相転移温度（ＳＣ＊温度範囲の低下はない）に不利な効果を有しない。光学顕微鏡法は、純粋なＦＬＣホスト中で一般的なジグザグ欠陥が１．５重量％のサイド・オン型ポリマーを添加した際になくなることを示す（図４(ａ)と４(ｂ)）。留意すべきは、特別な熱履歴を使用しないことである。サンプルをあらゆる温度制御なしに大気状態まで単純に冷却された。この顕著なジグザグ欠陥の抑制は添加剤それ自身により与えられた。添加剤は、冷却中の“完全な”熱均一性の必要性（それはＦＬＣディスプレイを非常に小さいサイズに制限し、バッチ処理を必要としてきた）を排除し、また穏やかな冷却の必要性（バッチ処理における長いサイクル時間によってＦＬＣディスプレイのコストに加わった）を排除する。
【００７５】
有害なジグザグ欠陥（図４(ａ)）の代わりに見られるものは、セルのスペーサーに由来する問題の少ない針状欠陥（図４(ｂ)）である。かかるタイプの欠陥は、より大きなジグザグ欠陥より光の漏洩が著しく少ない。さらに、セルを充填する速度を縮めてスペーサーの通った跡に生ずる障害を最小限にする（セル壁面間の正確なスペースに維持するためにセル中にばらばらに分配される単分散の球体）ことによりこれらを排除することができる。
【００７６】
電気光学試験は、サイド・オン型ＳＧＬＣＰを使用したＦＬＣポリマー混合物におけるジグザグ欠陥のないことが単にセル全体にわたり単一な山形を常に有するためではないことを示唆する。山形欠陥の存在に関する単純な光学試験は、双安定性スイッチングの試験とすることであり、つまりブックシェルフ構造でないＦＬＣは双安定でない。この場合、純粋なＦＬＣそれ自身で調製されたセルは双安定でなく、つまり、パルスが全ての双極子を一方向に配列した後、パルスをオフ状態にすると、所望の配列が数ミリ秒以内に失われる（図５(ａ)の左）。これに対し、同じプロトコル及び同じＦＬＣを使用し、単純に１．５％のＳＧＬＣＰの添加で調整されたセルは、明らかに双安定性スイッチングを示す（図５(ｂ)、右）。実際に、典型的なビデオ駆動周波数である６０Ｈｚを含む試験した全てのパルス周波数で、ポリマーをドープしたＦＬＣは、ＯＮ配向に“入る”際に伝送された光の約８０％を保持する。これら実験に使用したサイド・オン型ポリマーを図４(ｃ)に示し、ここでｎ＝４００である。実験に使用したエンド・オン型ポリマーを構造ＦＸ１０で示す。
【００７７】
より低いジグザグ欠陥と顕著な双安定性が、スイッチ速度の減少なしに当該ポリマーによって、達成される。光学的立ち上がり時間（伝送強度の変化の１０％から９０％への転移の時間）は、１．５重量％のポリマー量の存在によりあまり変わらない（表１）。
【表１】
2012516383.tif 000052
立ち上がり時間の改善を示す追加のデーターを本明細書の他のいずれかに挙げる。
【００７８】
ＦＬＣホストの特性の改善は、本実験のもっとも単純なポリマー構造で達成された。ＬＣ中でナノスケール構造への自発的自己集合するコイル状ＬＣジブロックとの直接比較において、ホモポリマーはジグザグ欠陥を抑制するのにより有効で、ＦＬＣにより可溶であることが明らかになった。
【００７９】
エンド・オン型ポリマーはまた、試験した濃度でジグザグ欠陥を抑制する（図４(Ｄ)）。本発明の一態様において、エンド・オン型ポリマーは、単一山形方向を助長し、ジグザグ欠陥の抑制につながると考えられる。
【００８０】
本例に記載した実験を実施するために、同一濃度（１．５重量％）のサイド・オン型ホモポリマーとサイド・オン型ジブロックポリマーとの混合物（溶液）を作製した。それらセルの０．４μｍセルを、詳細に後述するような光学偏光顕微鏡法で観察した。ジグザグ欠陥はジブロックで見られ、ホモポリマーでは見られなかった。
【実施例２】
【００８１】
異なる液晶基とポリマーで作製したＦＬＣ
ポリマーをドープした双安定性ＦＬＣ装置の開発において、ＦＬＣのホモポリマー安定化の理論的な理解を記載し、またポリマーやＦＬＣホストのライブラリーでの構造／活性の関連研究を記載し、ブックシェルフ安定性、耐久性、双安定性及び傾き角の改良の定量的な評価を行った。
【００８２】
液晶基を当該分野で知られた方法により合成するか、又は存在する物質から作成する。これら液晶基をここに記載し、当業界で既知の方法を用いて異なる長さのポリマー骨格に結合する。ＦＬＣ混合物を所望の相順で作成する。構造活性関係を、溶解性、配列、ＬＣ相及び双安定性に対するポリマー設計の効果を評価し、また溶解性、配列及び耐久性に対するＦＬＣ相順の効果を評価することにより求める。材料分析は、小角Ｘ線解析、電気光学解析、衝撃及び圧力感度試験を含む方法を使用して行われた。ライフタイム測定を行う。また、実験室用および工業用プロトタイプの双安定なポリマーをドープしたＦＬＣ装置を作成する。これらの要旨をここに更に述べる。
１．材料
Ａ．ホスト
【００８３】
本発明の側鎖型液晶ポリマーをあらゆる従来のＦＬＣホストとともに用いることができる。ホストの組成と調製は当業界で知られている。いくつかの特別な例をここに挙げるが、可能性のあるホストを限定することを意図せず、単に例示しているだけである。
フェニルピリミジンホスト
【化５０】
2012516383.tif 000053
組成：
【表２】
2012516383.tif 000054
【００８４】
この混合物は、相図Ｉ７０ＳｍＡ５４ＳｍＣ１２Ｘを有する式になる。下記のネマティック誘導化合物２０％を上記のフェニルピリミジン混合物へ添加すると、
【化５１】
2012516383.tif 000055
ネマティック相が導入されて、相図：Ｉ８８Ｎ７５ＳｍＡ７０ＳｍＣ‐１２Ｘを有する混合物になる。
【００８５】
下記に示すフッ素化キラル添加剤１５％を添加すると、
【化５２】
2012516383.tif 000056
【００８６】
下記の特性を有するＦＬＣ混合物（ＭＸ４００１０）を提供する。
Ｉ８６Ｎ７３ＳｍＡ６６ＳｍＣ‐２２Ｘ 
Ｐｓ ＝ １５ ｎＣ/ｃｍ２(２３℃） 
粘度 ＝ ８２  ｍｐａｓ
傾き角 ＝ ２５度
【００８７】
キラルテイル部をＦＬＣコア部に結合することにより形成した多くの異なるキラル添加剤は、自然分極化を混合物に提供して、早いスイッチング速度特性を付与する。そのようなテイル部とコア部の例は以下の通りである。
キラルテイル部：
【化５３】
2012516383.tif 000057
メソゲンＦＬＣコア部：
【化５４】
2012516383.tif 000058
【００８８】
Krauseらによる米国特許第４８７１４７２号（１９８９年１０月３日発行）に記載されたＦＬＣホストを本明細書に記載しポリマードーパントとともに使用することもできる。
ホストの例１：
３％の２‐ｐ‐ヘキシルオキフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐ヘプチルオキシフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐オクチルオキシフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐ノニルオキシフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
７％の２‐ｐ‐ヘキシルオキシ‐５‐ノニルピリミジンと、
２３％の２‐ｐ‐ノニルオキシフェニル‐５‐ノニルピリミジンと、
２８％のｒ‐１‐シアノ‐１‐ブチル‐ｃｉｓ‐４‐（４’‐オクチルオキシビフェニル‐４‐イル）シクロヘキサンと、
１４％のｒ‐ｌ‐シアノ‐ｌ‐ヘキシル‐ｃｉｓ‐４‐（４’‐ヘプチルビフェニル‐４イン）シクロヘキサンと、
６％のｒ‐１‐シアノ‐１‐（４‐ペンチルシクロヘキシル）‐ｃｉｓ‐４‐（４‐ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキサンと、
１０％の４‐［３‐クロロ‐４‐オクチルオキシベンゾイルオキシ］‐４’‐（２‐５クロロ‐３‐メチルブチリルオキシ）‐ビフェニルとからなる液晶相は、ＳＣ＊７８°ＳＡ８３°Ｃｈ１０２°Ｉ 及び２０ｎＣ/ｃｍ２の自発分極Ｐｓを有する。
ホストの例２：
３％の２‐ｐ‐ヘキシルオキシフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐ヘプチルオキシフェニル‐５‐ヘプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐オクチルオキシフェニル‐５‐へプチルピリミジンと、
３％の２‐ｐ‐ノニルオキシルフェルニ‐５‐ヘプチルピリミジンと、
７％の２‐ｐ‐ヘキシルオキシフェニル‐５‐ノニルピリミジンと、
２３％の２‐ｐ‐ノニルオキシフェニル‐５‐ノニルピリミジンと、
２８％のｒ‐ｌ‐シアノ‐ｌ‐ブチル‐ｃｉｓ‐４‐（４’‐オクチルオキシビフェニル‐４‐イル）シクロヘキサンと、
１４％のｒ‐ｌ‐シアノ‐ｌ‐ブチル‐ｃｉｓ‐４‐（４’‐オクチルオキシビフェニル‐４イル）シクロヘキサンと、
６％のｒ‐ｌ‐シアノ‐ｌ‐（４‐ペンチルシクロヘキシル）‐ｃｉｓ‐４‐（４‐ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキサンと、
１０％の４‐［３‐シアノ‐４‐オクチルベンゾイルオキシ］‐４’‐（２‐クロロ‐３メチルブチリルオキシ）-ビフェニルとからなる液晶相は、ＳＣ＊７５°ＳＡ７８°Ｃｈ９８°Ｉ 及び１８ ｎＣ/ｃｍ２の自発分極Ｐｓを有する。
【００８９】
フッ素化ターフェニル系に基づくＦＬＣホストの他の例を以下に示す。
【化５５】
2012516383.tif 000059
【００９０】
ターフェニル混合物を等量で優れた低粘度ホストに配合してＩ１１８Ｎ１０５ＳｍＡ９５ＳｍＣ‐２２Ｘの相図を付与することができる。
【００９１】
５％のキラルエポキシエステル
【化５６】
2012516383.tif 000060
を添加して得られた混合物ＭＸ４００１８は、下記の特性を示した。
Ｉ１１２Ｎ１０８ＳｍＡ９０ＳｍＣ―２５Ｘ  
a Ｐｓ ＝ ３４ ｎＣ/ｃｍ２ 
粘度６４ ｍｐａｓ
傾き角２２度
５Ｖでの立ち上がり時間１２０ μs
【００９２】
ＦＬＣ混合物の形成用のスメクティックＣホスト材料を示す他のチャートを以下に示す。
【表３】
2012516383.tif 000061
引用文献：Kelly and O’Neill．第一章，“Liquid Crystal for electro Optic Applications”，  H. S. Nalwa編集Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices，  Academic Press出版、 2000年、第７巻：Liquid Crystals, Display and Laser Materials
Ｂ．ポリマードーパント
【００９３】
本明細書に記載した一連のポリマーは、溶解性、光学特性、耐久性並びに双安定性に対する分子量、スペーサー長、側鎖基双極子の強度並びに方向及び側鎖基の剛性の影響を調査することができる。この情報は、一実施形態において最大の商業的成功へのポリマーＦＬＣ混合物の最適化を可能にする。
Ｃ．分子量
【００９４】
より長いポリマー鎖は、ポリマーのより少ない濃度で所望の材料特性強化を付与するならば、さらに少ないポリマー添加剤をディスプレイスクリーンに使用することができる。ここに記載し、また検討された方法を使用して、異なる分子量のポリマーや異なる長さの骨格やスペーサーをドーパントに使用することができる。異なる分子量のポリマーは、異なる回転半径（“Ｒｇ”）、すなわち異なる断面積を有する。
Ｄ．スペーサー長と種類
【００９５】
側鎖基をポリマーに結合するスペーサー基の長さと柔軟性は、鎖骨格とメソゲン側鎖基との間の配向性結合に大きな影響を有することができる。例えば、短いスペーサーとサイド・オン型連結は、ネマティックＬＣに溶解する際、ポリマーを扁長（“葉巻型”形状）な立体配座にする。スメクティックホストにおいて、このことは、平均して複数の層を横断する細長い軸で層に垂直に配向するための分子鎖を生じ得る。骨格長を一定に保持しながらスペーサー長を増すことによって、ポリマー立体配座の伸長度を減ずることができる。
【００９６】
スペーサーの立体配座効果に加えて、スペーサーの長さは、液晶やスペーサーがそれ自体スメクティック層を形成するホスト分子に対し位置づける手段に影響を与えることができる。したがって、スペーサー長はポリマーの溶解性やポリマー骨格の配列に連結するペンダント型液晶の配列の両方に影響を与える。興味のあるスペーサー長は短いもの（例えば〜Ｃ４Ｈ８〜）から長いもの（例えば〜Ｃ１２Ｈ２４〜）までの範囲である。異方性と秩序がしばしば奇偶効果の影響を受けるため、炭素スペーサーの偶数奇数に関心がある（例えば、〜Ｃ５Ｈ１０〜または〜Ｃ７Ｈ１４〜）。一実施形態において、本明細書に記載した式と構造におけるスペーサー“Ｗ”のｘとｙは同じである。一実施形態において、スペーサー“Ｗ”のｘとｙは異なる。一実施形態において、スペーサー“Ｗ”のｘとｙは偶数の整数である。一実施形態において、スペーサー“Ｗ”のｘとｙは奇数の整数である。一実施形態において、スペーサー“Ｗ”のｘ＋ｙは奇数の整数である。一実施形態において、スペーサー“Ｗ”のｘ＋ｙは偶数の整数である。
【００９７】
本明細書に記載し、当業界で既知の方法を用いて、側鎖基をポリマーに結合する。ポリマーへの側鎖基のシロキサン結合やチオールエン結合を使用することができる（非特許文献１７）。シロキサンリンカーはチオールエーテルリンカーより嵩高で、ポリマーの立体配座や力学を変える。これら有利な結合技術を用いて、特定のＬＣ混合物に対する薄い“ロウ質”のスペーサー（図６（ａ）参照）と嵩高スペーサー（図６（ｂ）及び（ｃ）参照）との効果を最適化する。
Ｅ．側鎖基の極性、大きさ及び方向
【００９８】
実施例１に記載したポリマーの側鎖基は対称な分子であるので、正味の双極子モーメントを有しない（図７（ａ））。きわめて単純な変更（スキーム１（ｂ））を元の化学構造（スキーム１（ａ））に使用すると、ブトキシベンゾエートポリマーに非常に似た非対称側鎖基を合成することができる。側鎖基の双極子は、ＦＬＣへの溶解性に限らず、ジグザグ欠陥の抑制、双安定性の強化及び衝撃安定化を含む性能の基準に基づいて選択することができる。
【化５７】
2012516383.tif 000062
スキーム１．（ａ）対称側鎖基及び（ｂ）非対称側鎖基を（ｃ）フェニル、ビフェニル、及びフェニルピリミジンコア部から合成するための反応スキーム
【００９９】
一般に、非対称の分子は対称分子よりもＦＬＣに一層可溶である。双極子モーメントの導入は、ＬＣダイレクターに対する制御を可能とし、したがってＦＬＣの配向を制御することができる。これは、ポリマーの双極子とＦＬＣホストの双極子との間の共同効果を示す。双極子モーメントの大きさへの効果は、フェニルピリミジン側鎖基のような他の側鎖基を使用して検討することができる（図８を参照）。窒素の側鎖基への添加は、分極率の大きさを増大する。ＦＬＣホストそれ自体は、フェニルピリミジンコア部を有する多くの成分を含有するので、この例ではより高い溶解性と、側鎖基およびホスト間の相互作用とがある。これら側鎖基は、本明細書に記載し、当業界で既知の方法を使用して容易に合成される。一例として、対称なフェニルピリミジン側鎖基は、非対称のフェニルピリミジン側鎖基とビフェニル側鎖基の両方と比較し、強双極子並びにフェニルピリミジンコアそれ自体の影響の分析を行うことができる。
【０１００】
双極子の大きさに加えて、双極子の方向を制御することができる（スキーム２）。ターフェニルポリマーはフッ素置換の量を変えて合成される。これはまた、市販の化合物からの単純な合成であり、側鎖基の長軸に直角な双極子モーメントを持つ側鎖基を提供する。この一連のポリマーは、用途に応じて様々な配列方向に加工することが可能となる。
【化５８】
2012516383.tif 000063
スキーム２．側鎖基及び“柔軟な”ジ（エチルフェニル）フェニルコア部の長軸に直角な双極子を有する剛直なターフェニルの合成。
Ｆ．側鎖基の剛性
【０１０１】
対称的に架橋したジ‐（エチルフェニル）ベンゼンのような上記側鎖基の全てより剛性の低いコア部を合成することができる（スキーム２）。
Ｇ．ＦＬＣ‐ポリマーの形成
【０１０２】
ブックシェルフ構造、双安定性及びコントラストを最適化すると同時に、ポリマー添加剤の必要量を最小化しながらポリマーＦＬＣ混合物を形成する。本発明の添加剤を、異なる相順序を持ったＦＬＣホストとともに使用することができる（本明細書の以下といずれか他を参照）。
【０１０３】
工業的に入手可能なＦＬＣ組成物を使用して、異なる相順を有するＦＬＣホスト混合物が等方相からＳｍＣ＊相、すなわち等方相からＳｍＣ＊（Ｉ‐Ｃ＊）、ＳｍＡからＳｍＣ＊（Ｉ‐Ａ‐Ｃ＊）及びコレステリックからＳｍＡからＳｍＣ＊相（Ｉ‐Ｎ＊‐Ａ‐Ｃ＊）へと冷却することにより作製することができる。同じ相順を有するが、著しく異なったコア構造を有するＦＬＣホストは、異なった最適添加剤構造を有することができる。ＦＬＣ分曲率、複屈折およびＳＧＬＣＰとの混和性のような因子が最適なＳＧＬＣＰ構造に影響する。
【０１０４】
処理の観点から、Ｉ‐Ｃ＊ＦＬＣ混合物は、等方相からセマクティックＣ＊相を形成すると、層が即座にブックシェルフ構造を形成する有利な点を有する。しかしながら、“摩擦方向”は層の独自の配向を付与せず、ドメインの２つの集団が形成し、またドメインの退化混合物が一般にディスプレイに無用となる。ポリマーを用いて、一の状態を他の状態に対しバイアスすることができる。例えば、ブックシェルフ構造のモノドメインを形成して、Ｉ‐Ｃ＊相順の全ての利益を認識することができる。
【０１０５】
典型的な混合物（Ｉ‐ＳｍＡ‐ＳｍＣ*）の第二の部類は、ＳｍＡ相からＳｍＣ*相になる。ＳｍＡ相を等方相から形成する際に層が形成されるが、通常相を最初に形成する際秩序の欠如によりあまり好ましくない配向を伴う。ＳｍＣ*相に冷却すると、一方向のみの傾きが形成され、ディスプレイに有用な構造をもたらす。ＳｍＡ相の存在はまた、混合物をＳｍＣ相へ冷却すると層の収縮を生じる。これは、単に層によじれの形成をもたらす空間保持機構である。もしよじれが全て同じ方向（すなわち山形のモノドメイン）に向いているならば、大規模な欠陥は形成されない。しかしながら、山形がスペーサーボール又はディスプレイのシール端縁付近の接着層のような欠陥点付近で逆方向に向いてジグザク欠陥をもたらすのがより典型的である。配列の質や層中のねじれ形成に対するポリマードーパントの影響を研究する。
【０１０６】
典型的なＦＬＣ混合物の最終の部類は、ＳｍＣ＊相上にあるＳｍＡ相上にネマティック相を含む。ネマティック相の導入は、全てのロッド形状の分子が同じ方向に配列する傾向がある以外、自由流動油のように動きの制度が最小であるため、配列の質を大きく改善する。Ｉ‐Ａ‐Ｃ＊の場合と同様にジグザグが形成されるので、この部類におけるブックシュルフ挙動へのあらゆる改善は非常に歓迎されるもので、増強されたＦＬＣ性能をもたらす。
２．材料評価
Ａ．小角散乱（ＳＡＳ）Ｘ線分析
【０１０７】
層間隔対温度の実験を行って、各ポリマーが本当に誘導するブックシェルフ物性のレベルを定量化する。小角Ｘ線による層間隔研究を行う。これは、ブックシェルフ構造が達成された確認を与える。将来の工業化および製造条件の決定に重要な温度の層挙動への影響を研究する。それらの研究が層間隔寸法についての情報を与えるため、Ｘ線研究はまた観察されたブックシェルフ安定化の機構への鍵となる見識をあたえる。もしポリマーが分子傾動によって生じたスペースを満たすために新しい層が核となるのを助けることによって山形形成を抑制するのであれば、これはＸ線回折ピークから直接観察される。
Ｂ．光学的及び電気光学的評価
【０１０８】
光学的及び電気光学的研究は、構造−活性関係の研究の骨格である。光学偏光顕微鏡法を用いて、欠陥を特徴付け、傾き角や複屈折を求める。実施例１に用いたポリマーの性能に基づいて、本明細書に記載した混合物は、もし存在するとしても、微量の欠陥を有する。これは生成するディスプレイのコントラストに直接的なインパクトがある。これはまた、高いコントラスト材料に相当する。傾き角をポリマーの添加前後に試験し、２２．５°の理想的な傾きに近い傾き角を示す混合物を選択する。混合物の複屈折を評価して、ポリマーの添加による減少がないこと確実にする。
【０１０９】
電気光学的測定は、整列した試験セルを方形波または直流パルスでそれぞれ駆動し、セル中の光透過への影響を観察することによりポリマーの立ち上がり時間や双安定への影響を決定するための方法を与える。特有の内部双極子を有するポリマーの添加は、配列、従って双安定性への影響を増やすべきである。
Ｃ．寿命試験
【実施例３】
【０１１０】
ＦＬＣポリマー混合物の寿命安定性を決定するために、整列したＦＬＣセルに対する加速エージング試験を行うことができる。セルに極限温度間の温度サイクルや急な速度での温度サイクルを施して、材料のエージングをシミュレーションする。
実施例３．実験法と合成法
表２は、使用した添加ドーパントを示す。
【表４】
2012516383.tif 000064
【表５】
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【表６】
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【表７】
2012516383.tif 000067
材料と器具類
【０１１１】
４‐（５‐デシルピリミジン‐２‐イン）フェノールを、ＬＣ  Ｖｉｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｒｏｍａｎ  Ｄａｂｒｏｗｓｋｉ‘ｓ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ａｔ  ｔｈｅ Ｍｉｌｉｔａｒｙ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｉｎ  Ｗａｒｓａｗから購入した。他の全ての試薬をシグマアルドリッチ社から９９％の純度で入手し、使用する。１．０７×１０３  ｇ／モルで狭い分子量分布（多分散度指数１．０７）のポリブタジエン（９８％、１、２―含量）がＰｒｏｃｔｅｒ ａｎｄ  Ｇａｍｂｌｅ社 のＳｔｅｖｅｎ Ｓｍｉｔｈ博士によって合成された。１Ｈ  ＮＭＲスペクトルがＶａｒｉａｎ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  ５００ＭＨｚスペクトロメーターを使用して得られ、ＣＤＣｌ３により記録し、テトラメチルシランに言及された。ポリマー分子量の測定値を、Ｗａｔｅｒｓ社の示差屈折率検出器（λ＝９３０ｎｍ）に接続した４本のＰＬｇｅｌ  １０μｍ分析用カラム（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｓ、１０６から１０３オームストロング細孔径）中を０．９ｍｌ／分で溶出する２５℃のテトラヒドロフラン溶媒（ＴＨＦ）を用いるゲル浸透クロマトグラフィーにより得た。分子量測定値はポリスチレン標準を用いる較正に基づいて分析される。
【０１１２】
相挙動や欠陥の特徴化は、Ｎｉｋｏｎ製の三眼ヘッドＯｐｔｉｐｈｏｔ顕微鏡を用いる光学偏光顕微鏡法により検討した。電界をＬＣ  Ｖｉｓｉｏｎ社製ＬＣＡＳ装置波形発生器の機能により作り出し、電気光学的挙動をＴｈｏｒｎ ｌａｂｓの ＤＥＴ１０Ａ光検知器とＨＰ ５４５０３Ａ デジタルオシロスコープにより記録した。
サイド・オン型ポリマーの合成
【０１１３】
サイド・オン型ホモポリマー（１）は、横方向に結合したブトキシベンゾエート側鎖基（以下に示す）を有する。これとジブロック共重合体を、ポリスチレン末端ブロックとＳＧＬＣＰブロック内の同じ側鎖基で合成した。
【化５９】
2012516383.tif 000068
エンド・オン型ＳＧＬＣＰホモポリマーの合成
シランカップリング用のビニル末端フェニルピリミジンの合成
【０１１４】
異なったスペーサー長を有するビニル基末端のフェニルピリミジンを、１，２ポリブタジエンへのシロキサンカップリング用の４‐（５‐デシルピリミジン‐２‐イル）フェノールから合成した。この合成の一般的な手順は次の通りである。４‐（５‐デシルピリミジン‐２‐イル）フェノール（１．８９ｇ、６．０５ミリモル）、ブロモアルケン（７‐ブロモヘプト‐１‐エン、８‐ブロモオクト‐１‐エン又は１０‐ブロモドデカ‐１‐エン、８ミリモル）及びＣＳ２ＣＯ３（２．５６ｇ、８ミリモル）を４０ｍｌのジメチルホルムアミド中室温で一晩攪拌し、薄膜クロマトグラフィーで観察してエーテルにほぼ定量的に変換された（スキーム３）。反応混合物を５０ｍｌのジクロロメタンで三回抽出した。有機抽出物を水で三回洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。粗生成物を９５％の熱エタノールで再結晶して、分析的に純粋な白い結晶の５‐デシル‐２‐（４‐（ヘプト‐６‐エニルオキシ）フェニル）ピリミジン、５‐デシル‐２‐（４‐（オクト‐７‐エニルオキシ）フェニル）ピリミジン、５‐デシル‐２‐（４‐（デカ‐９‐エニルオキシ）フェニル）ピリミジン（それぞれ１．２０ｇ、２．０９ｇ、１．６９ｇで、全収率の４８．０％、８３．６％、６６．０２％）を得た。
【化６０】
2012516383.tif 000069
スキーム３．エンド・オン型フェニルピリミジンメソゲン側鎖基のＷｉｌｌｉａｍｓｏｎエーテル合成
シランカップリングと１，２ポリブタジエン機能化
【０１１５】
シロキサン結合基をヒドロシラン化（以下に示す）によりアルケン末端フェニルピリミジンメソゲンに付加する。下記は、一つのビニル末端メソゲンを使用する合成を記述する一般的な手順である。十倍超の１，１，３，３‐テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳ）（３ｍｌ、１７ミリモル）とメソゲン、例えばＣ８ＰＰＣ１０Ｖ（０．６９３ｇ、ｘｘ  １．６９ミリモル）を２０ｍｌの無水トルエンに溶解した。少量の白金触媒（ＰＣ０７２ジビニル白金のキシレン錯体、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、  Ｂｒｉｓｔｏｌ  ＰＡ）を加え、混合物を５０℃で２日間攪拌した。この反応を薄層クロマトグラフィーで観察し、完了した際に溶媒と過剰量のＴＭＤＳを８０℃で真空下で蒸発し、生成物（ＳｉＣ８ＰＰＣ１０）を無水のカラムクロマトグラフィーにより精製した（０．６３９ｇ、収率６９．１％）。
【化６１】
2012516383.tif 000070
スキーム４．先ずビニル末端メソゲン、次に１，２‐ポリブタジエンへのシロキサンカップリング。
【０１１６】
次いで、シロキサン結合メソゲンをプラチナ触媒ヒドロシロキサン化により１，２−ポリブタジエンのペンダントビニル基に付加した（スキーム４）。ポリブタジエン（０．０３５ｇ、０．６ミリモル）を不活性雰囲気下で１０ｍｌの無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解した。１．５倍超の新しく精製したＳｉＣ８ＰＰＣ１０と少量の白金触媒（ＰＣ０８５、シクロビニル白金のビニルメチルシロキサン錯体、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、  Ｂｒｉｓｔｏｌ、ＰＡ）と混合物を５０℃で４から６日間加熱した。反応の進行を１Ｈ  ＮＭＲで観察した。反応が終了した際、過剰のスチレンで急冷し、５０℃で一晩加熱し、その後ポリマー（２と３）を真空下で５ｍｌ溶媒になるまで蒸発により精製し、その後１０ｐｐｍＢＨＴを含有する冷メタノールでＴＨＦ溶液からの沈殿を繰り返し、続いて室温で真空乾燥して一定量とした。
チオールエンカップリング用のベンゾイル保護チオールの合成
【０１１７】
ベンゾイル保護チオールを、１，２‐ポリブタジエンへのチオールエンカップリング用４‐（５‐デシルポリミジン‐２‐イル）フェノールから合成した。４‐（５‐デシルピリミジン‐２‐イル）フェノール（１．８９ｇ、６．０５ミリモル）と、１‐ブロモ‐６‐クロロ‐ヘキサン（１．５７ｇ、８ミリモル）と、ＣＳＣＯ３（２．５６ｇ、８ミリモル）とを４０ｍｌのジメチルホルムアミド中室温で一晩攪拌して、エーテルにほぼ定量的に変換された（スキーム４）。反応混合物を５０ｍｌのジクロロメタンで３回抽出した。有機抽出物を水で３回洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。粗生成物を９５％の熱エタノールで再結晶して、２‐（４‐（５‐クロロヘキシルオキシ）フェニル）‐５‐デシルピリミジンの分析的に純粋な白い結晶（１．９２ｇ、収率７６．５６％）を得た。
【０１１８】
その後、２（４−（５−クロロヘキシルオキシ）フェニル）−５−デシルピリジンをチオ安息香酸（０．６ｇ、４ミリモル）および炭酸水素ナトリウム（０．３５ｇ、４ミリモル）と反応させ、４０℃で一晩攪拌した（スキーム５）。反応混合物を酢酸エチルで３回抽出し、３回水洗し、Ｍｇ２ＳＯ４で乾燥した。その後、粗ピンク色固体を９５％の熱エタノールで再結晶し、分析的に純粋なピンク色の針状結晶（２．２０４５、収率８５．１％）を得た。
【化６２】
2012516383.tif 000071
スキーム５．保護チオールメソゲンフェニルピリミジン側鎖基の合成
チオエステル開裂と１，２‐ポリブタジエン機能化
【０１１９】
ベンゾイル保護チオール中のチオエステルを開裂し、生成したチオール末端メソゲンをラジカル開始チオールエンカップリングにより１，２‐ポリブタジエンに結合した。まずチオエステル（１ｇ、１．９ミリモル）をヒドラジンモノクロライド（０．１３ｇ、１．９ミリモル）と酢酸ナトリウム（０．１３ｇ、１．９ミリモル）を有する２５‐７５ｍｌのＤＭＦに溶解した。反応混合物をアルゴンガスで１０分間パージし、室温で６時間攪拌した。チオール生成物を３０ｍｌのクロロホルムで抽出し、３回水洗し、１０ｍｌのクロロホルムに溶解した１，２ＰＢ（０．０３ｇ、０．６ミリモル）およびＡＩＢＮ（５０ｍｇ）を含有するフラスコに移した。その後、この混合物を２回の凍結−融解サイクルで脱ガスし、一晩５５℃で反応させた。次いで、最終ポリマー生成物（４）を真空下で５ｍｌの溶媒になるまで蒸発させることにより精製し、続いて１０ｐｐｍＢＨＴを含有する冷メタノールでＴＨＦ溶液から沈殿を繰り返し、室温で真空乾燥して一定量とした。
【化６３】
2012516383.tif 000072
【０１２０】
スキーム６．  チオエステルのチオールへの開裂、続いて１，２‐ポリブタジンでの直接的なラジカル触媒チオールエンカップリング。
シクロヘキシル環の例
【０１２１】
下記の分子を、当業界で既知の合成法を用いて作成し、側鎖型液晶ポリマーとして本発明の方法に使用することができ、ここで“ポリマー”は本明細書に示した構造のＰＸである。
【化６４】
2012516383.tif 000073
ポリマーＦＬＣ溶液
【０１２２】
ポリマーを１０成分のフェニルピリミジンＦＬＣホストに溶解した。ホストは、ほとんどフェニルピリミジンメソゲンに基づいた１０成分の共晶混合物である。この混合物は、幅広いＳｃ＊温度範囲（室温より低い温度から９５℃）と、利用可能な等方性化温度（１１５℃）と、ＳＡ（９５℃‐１０４℃）およびネマティック相（１０４℃−１１５℃）の小さな窓とを有する。ポリマーを等方相へ繰り返し反復加熱することにより溶解し、続いて遠心分離および渦混合した。相転移温度を光学偏光顕微鏡とホットステージにより求めた。
光学と電気光学測定
【０１２３】
ポリマーＦＬＣ溶液を、摩擦したポリイミド表面と処理で処理し、透明ＩＴＯ電極を含有する０．４μｍ試験セルに、セルと混合物とをＦＬＣ等方性転移の温度以上に加熱し、混合物をセル中に流動させることにより充填した。その後、セルを空気中で室温まで“ショック冷却“した、すなわち、緩徐な冷却とセルの温度勾配の制御に特別な取り組みをしなかった。
【０１２４】
立ち上がり時間およびコントラストを、５Ｖ又は８Ｖの１００Ｈz方形波でセルを起動することにより求めた。セルを光学偏光顕微鏡中に交差極及び頂部に取り付けた光検知器とともに入れた。光検知器をオシロスコープに連結した。立ち上がり時間は、方形波によって発生した光透過に関する透過率１０％から９０％に要した時間として算出される一方、コントラストは、最も明るい状態の電圧（顕微鏡中サンプルセルのない交差極で“真っ黒な状態”に標準化され、従って可能な限り暗くなるように組み立てた）を暗い状態の電圧（またもっとも暗い状態に標準化されている）で割ることにより算出された。
【０１２５】
双安定性は、同一セルを１００Ｈzおよび２０ＨzのＤＣ平衡双極子パルスで起動し、スイッチングパルスの停止後の透過率損を対応する周波数の方形波に対して観察することにより測定された。
【０１２６】
傾き角は、まずオン状態に配向するのに必要な回転角、その後オフ状態にするのに必要な回転角を偏光フィルターで測定することで求めた。この数値は円錐角であり、その後２で割って傾き角を得た。
結果
ＦＬＣマトリックス中の溶解性
【０１２７】
ＦＬＣマトリックス中のポリマーの溶解性について若干知られて、この研究に対し第一で、重要な基準がある。低濃度では、使用されたポリマー群はＦＬＣホストにほとんどが可溶である。１．５％のポリマー１、すなわちサイド・オン型ＳＧＬＣＰはＦＬＣマトリックスに可溶である。この低い濃度で、ポリマーはＦＬＣホストの相転移温度に悪影響が無い（Ｓｃ＊温度範囲の低下はない）。このポリマーのホスト中の溶解性は、ＦＬＣシステム用に特別に設計されてないため、本方法の幅広い実用性を示す。分子的に設計されたシロキサン結合フェニルピリミジンポリマーのうち、７―炭素スペーサーのフェニルピリミジン２は１．５および０．７５重量％の両方で可溶であったが、８―炭素スペーサーのフェニルピリミジン３はいずれの重量％でも不溶であった。これらのポリマーは、スペーサーの炭素が一つだけ異なるが、その分子量、転換率、メゾゲン核はまったく同じであるので、スペーサー長がポリマーの溶解性および偶奇効果の発現に大きな影響を有するが、高いＰＤＩをすでに有し、時間とともに架橋したポリマー、そしてＦＬＣ中の３の非架橋溶液を達成し得ることは同じように可能性が高いことである。チオール結合フェニルピリミジンポリマー４は全ての試験濃度で可溶だった。これら結果は、溶解性がきわめて一般的であることを示す。
サイド・オン型ポリマー１
【０１２８】
光学偏光顕微鏡法は、純粋なＦＬＣホストで一般的なジグザグ欠陥が１．５重量％のポリマー１を添加する際に無くなることを示す（データ示さず）。特別な熱履歴を使用しない。すなわち、サンプルをあらゆる温度制御なしに単純に大気状態まで冷却した。この顕著なジグザグ欠陥の抑制は、添加剤それ自身によって発現したことが明らかである。従って、この添加剤は冷却中の“完全な”熱均一性の必要性（ＦＬＣディスプレイを非常に小さいサイズに制限し、バッチ処理を必要とする要因）を排除し、また緩徐な冷却の必要性（バッチ処理における長いサイクル時間によってＦＬＣディスプレイのコストに加えた）を排除する。
【０１２９】
ジグザグ欠陥（図１）の代わりに、ポリマーＦＬＣ混合物中に観察されるものは、セルのスペーサー（セル中にばらばらに分布して壁面間の正確な空間を維持する単分散の球体）で充填方向に発生するように見える針状欠陥である。かかるタイプの欠陥は、大きいジグザグ欠陥より光の漏洩が非常に少なく、さらにセルを充填する比率又は方向を改良してスペーサーの通った跡に生じた障害を最小限にすることによりこれらを取り除くことができる。
【０１３０】
光学試験は、ＦＬＣポリマー混合物にジグザグ欠陥がないことが単一山形方向をセル全体にわたって有することによらないことを示唆する。山形欠陥の存在に関する単純な光学試験は、双安定スイッチングを検討をすることである。すなわち、ブックシェエルフ構造でないＦＬＣは双安定ではない。実際、純粋なＦＬＣそれ自体内に調製したセルはあまり双安定でなく、パルスが全ての双極子を一方向に整列させた後、これをオフにすると、平均６０％を超える透過率がミリ秒以内に失われ（図５(Ａ)）、これは単安定スイッチングの典型である。一方、同じ手順および同じＦＬＣを用いるが、単に１．５％のサイド・オン型ＳＧＬＣＰを添加して調製したセルは明らかに双安定スイッチングを示す（図５(Ｂ)、右）。実際、典型的なビデオ起動周波数である６０Ｈｚを含む試験した全てのパルス周波数で、ポリマーをドープしたＦＬＣはＯＮ配向に“置く”際に約８０％の光透過率を保持する。
【０１３１】
表３．ポリマーＦＬＣ混合物の光学分析。コントラスト比はサンプルと濃度の間で異なるが、いくつかのサンプルは純粋なＦＬＣよりも良好なコントラスト比を有する。スイッチング速度の目安である立ち上がり時間および傾き角は、ポリマーの存在により大きな影響を受けないように見られる。
【表８】
2012516383.tif 000074
【０１３２】
ジグザグ欠陥の減少と大幅な双安定性は、スイッチング速度又は傾斜角の損失なしにポリマーにより付与される。光学的な立ち上がり時間（透過光強度の１０％から９０％を転移する時間）と傾斜角は、一般にポリマー１のあらゆる濃度の存在によっても大きく変化することは無い（表１）。
エンド・オン型ポリマー２、３及び４
【０１３３】
光学偏光顕微鏡法は、１．５％のポリマー２がジグザグ欠陥を抑制する一方、１．５％のポリマー３やポリマー４は抑制しないことを示す（図１０）。しかしながら、ポリマー４のほかの濃度はジグザグ欠陥を抑制する（表４）。
【表９】
2012516383.tif 000075
【０１３４】
エンド・オン型フェニルピリミジンポリマーは、純粋なＦＬＣホストよりも若干多い双安定性を示す（表４）。一般に、ＦＬＣに可溶で、バルク中のジグザグ欠陥を抑制することが可能であり、増強した双安定性に必要であるが十分な基準でないのが明白であることに注意しなければならないことは興味深いことである。低濃度のサイド・オン型ポリマー（１）や高濃度のチオール結合したエンド・オン型ポリマー（４）は両方とも可溶で、ジグザグ欠陥を抑制するが、純粋なＦＬＣに対する双安定性の向上を示さない。他の興味深い外れ値は１．５％の８炭素スペーサーシロキサン結合したポリマー３であり、ＦＬＣに可溶と思われなかったにもかかわらず、ジグザグ欠陥形成を抑制し、若干双安定性が向上した。
【表１０】
2012516383.tif 000076
ジブロック共重合体
【０１３５】
前述のホモポリマーに加えて、２セットのサイド・オン型ジブロック共重合体及びトリブロック共重合体を検討した。これらブロック共重合体は、ホモポリマーよりはるかに難溶性であり、実際トリブロック共重合体（側鎖型液晶ポリマーおよび２つのポリスチレン末端基を有する）はＦＬＣホストにまったく溶けなかった。ジブロック共重合体（側鎖型液晶ポリマーおよび１つのポリスチレン末端基を有する）はＦＬＣに溶解し得るので、本発明の一態様である。両方のジブロック共重合体が１．５％の濃度のときに、混合物はあまり双安定性を示さず、若干遅いか又は同等の立ち上がり時間と、より低い傾斜角を示した。低い濃度が好ましく、特に０．５重量％以下である。
【０１３６】
ジブロック共重合体はＦＬＣ安定化対する大部分の従来の研究に類似してＬＣ内でナノスケール構造に自発的に組み込まれるが、ホモポリマーとのつき合わせ比較は、ホモポリマーがジグザグ欠陥を抑制するのに一層有効で、ＦＬＣへより可溶であることが明らかになった。したがって、意外にも、最大の成功が利用可能な最も単純なポリマー構造で達成された。
可能性のある機構
【０１３７】
光学偏光顕微鏡法および上記電気光学効果に基づくと、システムをスメクティックＡ＊相からスメクティックＣ＊相へ冷却すると、ポリマー１は山形を形成すると生起するせん断変形に耐え、速度論的に山形形成を妨げ、その結果として新しい層の核化を促進し、一般的に緩徐なプロセスであると推測される。山形状態やブックシェルフ状態が大まかに熱力学的に等価であると仮定すると、速度論的に好ましい層核化がブックシェルフ構造への永久再配向につながる。
【０１３８】
一方、エンド・オン型ポリマー２、３及び４はジグザグ欠陥を抑制しているように思われるが、これらは双安定性増強がより少ないことを示す。もしこれらポリマーがＦＬＣを促進して単一山形方向へ緩和するならば、このことはジグザグ欠陥や双安定性の全般的欠如を説明する。
【実施例４】
【０１３９】
ポリマー添加剤およびＦＬＣを用いる電気光学的試験
ＦＬＣ混合物ＤＮＰ‐０２（ＬＣＶ２００‐１２０とも呼ばれる）における３種類のポリマー添加剤ＬＣＶ２０１１８、ＬＣＶ２０１１９、ＬＣＶ２０１２０（ＬＣ Ｖｉｓｉｏｎ、 ｂｏｕｌｄｅｒ、Ｃｏｌｏｒａｄｏ、ＵＳＡ））の効果を検討した。添加剤の構造を以下に示す。
【表１１】
2012516383.tif 000077
【表１２】
2012516383.tif 000078
【０１４０】
ＦＬＣホスト混合物ＤＮＰ‐０２は、工業的なディスプレイ製品に使用される標準的なホストＦＬＣ混合物より著しく低速であるが、ＦＬＣ添加剤の比較検討用の優れたホストとして役立つ。全てのポリマー添加剤の濃度をそれぞれ０．５％および１．０重量％とした。標準的な試験セルをこれらＦＬＣ混合物で作成し、その電気光学的（ＥＯ）特性（光学的立ち上がり時間に対する電圧、光透過率に対する電圧）を評価した。
【０１４１】
ＬＣＶ２０１１８の検討によると、驚くべきことに、Ｅ‐Ｏ性能が濃度に反比例であることを見出した。電圧を一定、すなわち３．０Ｖで保持する場合、光透過率（スループット）を２１％だけ向上する。濃度を０．５％まで下げると、透過率は２９％まで向上する。応答速度効果はより明白である。３Ｖのとき、ＦＬＣホストのスイッチング速度は１６００μｓである。１％のＬＣＶ２０１１８を添加すると、立ち上がり時間が４６％向上し、１１００μｓになる。濃度を０．５％に下げると、速度をさらに５５０μｓに向上し、ホスト混合物と比較し２．９倍向上する。
【０１４２】
ＬＣＶ２０１１９の場合、３Ｖのとき、１％での光スループットはＦＬＣホストとほとんど同じである。濃度を半分の０．５％にした場合、スループットを３１％だけ向上する。立ち上がり時間の挙動は、ＬＣ２０１１８と類似し、１％濃度で２３％向上し１３００μｓになり、さらに０．５％濃度でスイッチング速度が７００μｓ（２．３倍）に向上した。
【０１４３】
最後に、１％のＬＣＶ２０１２０の添加は、光スループットをおおよそ３倍低下する。興味深いことに、濃度を０．５％に下げると、この傾向が逆転し、１５％のスループット向上をもたらす。類似の傾向は、ＬＣＶ２０１２０の立ち上がり時間において見られる。１％での立ち上がり時間は１５００μｓで、ホストと比較して僅かに向上される一方、ドーパント濃度を０．５％に下げると、立ち上がり時間が２．７倍の６００μｓに劇的に向上する。
【実施例５】
【０１４４】
一実施態様において、本発明は強誘電性液晶（ＦＬＣ）におけるジグザグ欠陥の形成を低減する方法を提供するもので、少量の側鎖型液晶ポリマー（ＳＧＬＣＰ）ドーパントをＦＬＣに導入することを備える。一実施形態において、ＳＧＬＣＰドーパントの量が１％である。一実施形態において、ＦＬＣホストをスメクティックＣ相にショック冷却する。一実施形態において、ＳＧＬＣＰドーパントはエンド・オン型ＳＧＬＣＰポリマー又はサイド・オン型ＳＧＬＣＰポリマーである。一実施形態において、ＳＧＬＣＰドーパントはサイド・オン型ブトキシベンゾエートＳＧＬＣＰである。一実施形態において、サイド・オン型ブトキシベンゾエートＳＧＬＣＰを１．５％の量で導入する。一実施形態において、本明細書に記載した方法により得た強誘電性液晶（ＦＬＣ）を提供する。一実施形態において、本明細書に記載したＦＬＣを備えるディスプレイを提供する。一実施形態において、強誘電性液晶（ＦＬＣ）におけるジグザグ欠陥の形成を低下させるためのポリマードーパントを提供するもので、該ポリマードーパントがＦＬＣに溶解するポリマーである。一実施形態において、ポリマードーパントは本明細書に記載したような側鎖型液晶ポリマー（ＳＧＬＣＰ）である。
参照とバリエーションによる取り込みに関する記述
【０１４５】
この出願書類全体のすべての参考文献は、例えば特許文献、それは発行され若しくは付与された特許又は同等物を含むものであり、同等物とは、特許出願公報、そして非特許文献、又は他の情報源の文献であるが、参照により個々に取り込まれているかのように、ここにその全部が参照により本明細書に組み込まれており、それぞれの参照の程度はこの出願の少なくとも部分的に矛盾したものではない（例えば、部分的に矛盾がある参考文献は、その参考文献のある程度に矛盾のある部分を除き、参考文献として取り込まれている）。
【０１４６】
本明細書中で採用されている用語や表現は、説明の用語として使用されており制限の用語として使用されていなく、また示されていたり説明されていたりする特性の対応する言葉またはそれらの部分を除き、用語や表現の使用に意図はなく、しかし、請求されている発明の範囲内で様々な変更は可能性があると認識されている。従って、以下のように理解されるべきであり、それは、本発明は好ましい実施形態、典型的な実施形態、及び任意の特性によって特別に公開されてきたにもかかわらず、本明細書中で開示されている観念の変更や変化は当業者によって頼りにされており、また、このような変更や変化は添付の請求の範囲により定義される本発明の範囲内で考慮されるものである。本明細書で規定されている明確な実施形態は、発明の有用な実施形態の例であり、当業者にとって、多くのバリエーションの装置、装置構成材、本明細書に記載されている方法の手段を用いて本発明は実行されることができることは明らかである。当業者にとって明らかであることは、本明細書に記載の手法に有益な手法や装置は多くの任意の組成、及び生産工程の要素や工程を含むことができる。
【０１４７】
一群の置換基が本明細書で開示されているときは、全ての基の個々の要素及び下位の基は独立して開示されていると理解され、それらには基の構成要素のいずれの異性体、エナンチオマー及びジアステレオマーが含まれる。マーカッシュグループまたは他のグループ化が本明細書中で使用されるとき、基のすべての個々の要素や基の全ての組合せや可能性のある副組合せ、開示されている中に独立して含まれるものと意図される。化合物が本明細書中で化合物の特定の異性体、エナンチオマー、又はジアステレオマーが、例えば、分子式又は物質名においてそのように明記されていない説明がされているとき、その説明は記載されている化合物の各異性体、エナンチオマーであり、又は任意の組み合わせを含むことを意図している。追加的に、特記の無い限り、本明細書に開示された化合物の全ての同位体の変形は開示によって包含されることが意図されるわけではない。例えば、開示されている分子中の一つ以上のいずれかの水素は重水素又は三重水素と置き換えることができると理解されるだろう。分子の同位体の変形は、分子の分析において、及び、分子又はその使用に関連する化学や生物学の研究においては標準として一般的には利用されている。そのような同位体の変形の作製の方法は、当該分野で知られている。化合物の具体名は典型的であることを意図され、当業者は同じ化合物に異なった命名することができると知られている。
【０１４８】
本明細書中に記載された分子やそれらの塩の全ての可能なイオンの形態は、本明細書の開示に個別に含まれていることが意図されている。
【０１４９】
本明細書中に記載又は例示されている構成の全ての構築又は組み合わせは、特に断りの無い限り、本発明を実施するために使用できる。
【０１５０】
例えば、温度範囲、時間範囲、又は配合若しくは濃度の範囲、全ての中間体の範囲や部分範囲のような範囲が仕様で与えられるたびに、同様に、与えられた範囲を含む全ての個々の値は、開示されたものに含まれることを意図されている。本明細書の記載に含まれている範囲若しくは部分範囲における任意の部分範囲又は個々の値は、請求項の範囲から除かれることができると理解されるだろう。
【０１５１】
明細書に記載されている全ての特許及び刊行物は、その発明の属する技術分野における当業者の技術水準を示している。
【０１５２】
本明細書中で使用される、“備える”は“含む”、“含有する”または“特徴付けられる”と同義であり、包括的な又は制約が無く、そして追加の説明されていない要素又は方法の工程を除外しない。本明細書中で使用される、“からなる”は、請求項の構成において特定されていないいずれの要素、工程、又は原料を除外する。本明細書中で使用される“から主としてなる”は、請求項に記載の基礎的で新しい種類の特性に実質的に影響を及ぼさない物質または工程を除外しない。本明細書中の各事例において、用語の“備える”、“から主としてなる” 、“からなる”はいずれも他の２つの用語に置き換えられることができる。例示的に適切に本明細書に記載した発明は、任意の要素又はいくつかの要素の欠如の下で、本明細書に開示されていない制限又はいくつかの制限の欠如の下で実施されることができる。
【０１５３】
当業者は、出発物質、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、及び具体的に例示された以外の機器を、過度の実験に依拠することなく、本発明の実施において用いることができることを理解するであろう。任意のそのような物質や方法の、全ての技術的に知られた機能的等価物は、本発明に含まれることを意図されている。採用されている用語や表現は、記載された用語や制限の無い用語として使用されており、そして、示され記載された特性又はそれらの部分の任意の等価物を除くような用語や表現の使用について意図されていなく、しかし、様々な変更は発明の請求の範囲内において可能性がある。従って、以下のように理解されるべきであり、それは、本発明は好ましい実施形態、及び任意の特性によって特別に公開されてきたにもかかわらず、本明細書中で開示されている観念の変更や変化は当業者によって頼りにされており、また、このような変更や変化は添付の請求の範囲により定義される本発明の範囲内で考慮されるものである。主張され、また、権限を付与する開示を文献に記載されている、任意の組成物又は化合物は、請求の範囲に含まれることが意図されておらず、また、特定の立証は、化合物を除外する又は請求の範囲から化合物の分類することを提供されることを意図している。
【０１５４】
下記の出版物を含めて記載されている刊行物の開示は、本明細書においてその全体が参照により組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５５】
【特許文献１】米国特許第６８２１４５５号明細書
【特許文献２】米国特許第７００８６７５号明細書
【特許文献３】米国特許第７１７９５０９号明細書
【特許文献４】米国特許第４９０４０６６号明細書
【特許文献５】米国特許第５３１３３２０号明細書
【特許文献６】米国特許第４８９６２９２号明細書
【特許文献７】米国特許第５４２２０３６号明細書
【特許文献８】米国特許第６１３２８１９号明細書
【特許文献９】米国特許第６５８３８３８号明細書
【特許文献１０】米国特許第５３２１５３３号明細書
【特許文献１１】米国特許第６１３３９７５号明細書
【特許文献１２】米国特許第５１３８０１０号明細書
【特許文献１３】米国特許第５３９７５０３号明細書
【特許文献１４】特開平０２‐１１６８２４号公報
【特許文献１５】英国特許出願公開第０２２７４６５２号明細書
【特許文献１６】国際公開第９９／３２５７６号
【０１５６】
【非特許文献１】Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｅａｒｃｈ，  Ｓｅｐｔ．  ２００７．
【非特許文献２】Ｓｈｉｍａｄａ，  Ｔ．；  Ｋｉｍｕｒａ，  Ｍ．：  Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，  Ｓ．；  “Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃｅｌｌ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ｏｂｌｉｑｕｅｌｙ  ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ  ｓｉｏ  ｆｉｌｍｓ，”  Ｍｏｌ．  Ｃｒｙｓｔ．  Ｌｉｑ．  Ｃｒｙｓｔ．  １９９１  ，  ２０１  ，  １３３．
【非特許文献３】Ｙｕｍｉｋｏ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，  Ａｔｓｕｏ  Iｉｄａ，  Ｙｏｉｃｈｉ  Ｔａｋａｎｉｓｈｉ，  Ｔｏｙｏｋａｚｕ  Ｏｇａｓａｗａｒａ，  Ｍｉｃｈｉ  Ｎａｋａｔａ，  Ｋｅｎ  Ｉｓｈｉｋａｗａ，  ａｎｄ  Ｈｉｄｅｏ  Ｔａｋｅｚｏｅ，  “Ｄｙｎａｍｉｃ  ｌｏｃａｌ−ｌａｙｅｒ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｔｏ  ａ  ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｂｙ  ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，”  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｅ  ２００３，  ６７，  ０５１７０６．
【非特許文献４】Ｒｉｅｋｅｒ，  Ｔ．Ｐ．  ；  Ｃｌａｒｋ，  Ｎ．Ａ．；  Ｓｍｉｔｈ，  Ｇ．Ｓ．；  Ｐａｒｍａｒ，  Ｄ．Ｓ．；  Ｓｉｒｏｔａ，  Ｅ．  Ｂ．；  Ｓａｆｉｎｙａ，  Ｃ．Ｒ．  “Ｃｈｅｖｒｏｎ  ｌｏｃａｌ  ｌａｙｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｉｎ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｍｅｃｔｉｃ−Ｃ  ｃｅｌｌｓ，”  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  １９８７，  ５９，  ２６５８−６１．
【非特許文献５】Ａｊｌｕｎ，  Ｃ，  “Ｓｔａｍｐ−Ｓｉｚｅｄ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＬＣＤ  Ｃａｎ  Ｐｏｗｅｒ  ５０−ｉｎ．  ＴＶ  Ｓｃｒｅｅｎｓ”  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｓｉｇｎ，  ２０００，  ４８，  ２６．
【非特許文献６】Ｍｕｒａｓｈｉｇｅ，  Ｔ；  Ｆｕｊｉｋａｋｅ，  Ｈ；  Ｓａｔａ，  Ｈ；  Ｋｉｋｕｃｈｉ，  Ｈ；  Ｋｕｒｉｔａ，  Ｔ；  Ｓａｔｏ，  Ｆ；  “Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ，  Ｊ．  Ｊ．  Ａｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ２００７，  ４６，  ２，  Ｌ３７−Ｊ３９．
【非特許文献７】Ｌｅｅ，  Ｋ；  Ｓｏｏ，  Ｓ−Ｗ；  Ｌｅｅ，  Ｓ−Ｄ；  “Ｆａｓｔ  ｌｉｎｅａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ．”Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  １９９４，  ６４，  ６，  ｐｐ．７１８−７２０，  ＸＰ０００４２２８７７．
【非特許文献８】Ｆｕｊｉｋａｋｅ，  Ｈ；  Ａｉｄａ，  Ｔ；  Ｙｏｎａｌ，  Ｊ；  Ｋｉｋｕｃｈｉ，  Ｈ；  Ｋａｗａｋｉｔａ，  Ｍ；  Ｔａｋｉｚａｗａ，  Ｋ；  “Ｒｉｇｉｄ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｆｉｂｅｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｉｎ  Ｆｅｒｒｏｌｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ．”  Ｊ．  Ｊ．  Ａｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  １９９９，  ３８，  １，  ５２１２−５２１３．
【非特許文献９】Ｋｅｍｐｅ，  Ｍ．  Ｄ．；  Ｓｃｒｕｇｇｓ，  Ｎ．  Ｒ．；  Ｖｅｒｄｕｚｃｏ，  Ｒ．；  Ｌａｌ，  Ｊ．；  Ｋｏｒｎｆｉｅｌｄ，  Ｊ．Ａ．；  “Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｇ  ｇｅｌｓ  ｄｅｓｉｇｎｅｄ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｂｏｔｔｏｍ  ｕｐ，”  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２００４，  ３，  １７７．
【非特許文献１０】Ｓｈｉｍａｄａ，  Ｔ．；  Ｋｉｍｕｒａ，  Ｍ．：  Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，  Ｓ．；  “Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃｅｌｌ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ｏｂｌｉｑｕｅｌｙ  ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ  ｓｉｏ  ｆｉｌｍｓ，”  Ｍｏｌ．  Ｃｒｙｓｔ．  Ｌｉｑ．  Ｃｒｙｓｔ．  １９９１  ，  ２０１，  １３３．
【非特許文献１１】ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ，  Ｇ．  Ａ．；  Ｇａｓｔ，  Ａ．  Ｐ．  “Ｍｅｌｔｉｎｇ  ｏｆ  ｏｒｄｅｒｅｄ  ａｒｒａｙｓ  ａｎｄ  ｓｈａｐｅ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈｌｙ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  ｄｉｂｌｏｃｋ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，”  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  １９９７，  ３０，  ４３５．
【非特許文献１２】Ｙｕｍｉｋｏ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，  Ａｔｓｕｏ  Ｉｉｄａ，  Ｙｏｉｃｈｉ  Ｔａｋａｎｉｓｈｉ，  Ｔｏｙｏｋａｚｕ  Ｏｇａｓａｗａｒａ，  Ｍｉｃｈｉ  Ｎａｋａｔａ，  Ｋｅｎ  Ｉｓｈｉｋａｗａ，  ａｎｄ  Ｈｉｄｅｏ  Ｔａｋｅｚｏｅ，  Ｄｙｎａｍｉｃ  ｌｏｃａｌ−ｌａｙｅｒ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｔｏ  ａ  ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｂｙ  ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｅ  ２００３，  ６７，  ０５１７０６．
【非特許文献１３】Ｋｅｍｐｅ，  Ｍ；  Ｋｏｒｎｆｉｅｌｄ，  Ｊ．Ａ．；  “Ｓｈｅａｒ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｕｌｔｒａｌｏｎｇ  ｓｉｄｅｇｒｏｕｐ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ，”  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔ．  ２００３，  ９０，  １１．
【非特許文献１４】Ｋｅｍｐｅ，  Ｍ．  Ｒｈｅｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｏｆ  ｓｉｄｅ−ｇｒｏｕｐ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｉｎ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｓｏｌｖｅｎｔｓ  ［Ｐｈ．Ｄ  Ｔｈｅｓｉｓ］．  Ｐａｓａｄｅｎａ：  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ２００３，  Ｊｕｎｅ  ０９；  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｆｒｏｍ：  ｈｔｔｐ：／／ｅｔｄ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｌｓｐｒｏｘｙ．ｌｉｂｒａｒｙ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／ｅｔｄ／ａｖａｉｌａｂｌｅ／ｅｔｄ−０７２０２００３−１０３４２９／．
【非特許文献１５】Ｚｈａｏ，  Ｙ．；  Ｊａｍｉｅｓｏｎ，  Ａ．Ｍ．；  Ｏｌｓｅｎ，  Ｂ．  Ｇ；  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｍｂ−ｌｉｋｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｉｎ  ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐｒｏｂｅｄ  ｂｙ  ｓｍａｌｌ−ａｎｇｌｅ  ｎｅｕｔｒｏｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ：  Ｊ．  ｏｆ  Ｐｏｌ．  Ｓｃｉ  Ｐａｒｔ  Ｂ：  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ２００６，  ４４，  １７，  ２４１２−２４２４．
【非特許文献１６】Ｍａｒｃｅｌｊａ，  Ｓ，  “Ｃｈａｉｎ  ｏｒｄｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ．  Ｉ．  Ｅｖｅｎ−ｏｄｄ  ｅｆｆｅｃｔ”  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  １９７４，  ６０，  ９，  ３５９９．
【非特許文献１７】Ｄａｖｉｄ，  Ｒ．Ｌ．Ａ；  Ｋｏｒｎｆｉｅｌｄ．  Ｊ．Ａ．，  “Ｆａｃｉｌｅ，  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｒｏｕｔｅｓ  ｔｏ  ｄｉｖｅｒｓｅ  ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  ｔｈｉｏｌｓ  ａｎｄ  ｔｏ  ｔｈｅｉｒ  ｄｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｔｏ  ｃｒｅａｔｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｂｙ  ｔｈｉｏｌ−ｅｎｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ，”  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ；  ２００８，  ４１，  ４，  １１５１−１１６１．
【非特許文献１８】Ｋｅｍｐｅ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２００４，  ３，  １７７−１８２．
【非特許文献１９】Ｐａｌｆｆｙ−Ｍｕｈｏｒａｙ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２００４，  ３，  １３９−１４０.
【非特許文献２０】Ｘｉａ，  ＪＡＣＳ，  ２００９，  １３１  ，  １８５２５−１８５３２．
【非特許文献２１】Ｌｅｅ，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ，  １９９４，  ６４，  ７１８
【図１】
2012516383.tif 000121
【図２】
2012516383.tif 000122
【図３】
2012516383.tif 000123
【図４Ａ】
2012516383.tif 000124
【図４Ｂ】
2012516383.tif 000125
【図４Ｃ】
2012516383.tif 000126
【図４Ｄ】
2012516383.tif 000127
【図５】
2012516383.tif 000128
【図６】
2012516383.tif 000129
【図７】
2012516383.tif 000130
【図８】
2012516383.tif 000131
【図９】
2012516383.tif 000132
【図１０（ａ）】
2012516383.tif 000133
【図１０（ｂ）】
2012516383.tif 000134
【図１０（ｃ）】
2012516383.tif 000135
【国際調査報告】
2012516383.tif 000136
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