JP2003193055A - 強誘電性液晶複合体 - Google Patents

強誘電性液晶複合体

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JP2003193055A JP2001398031A JP2001398031A JP2003193055A JP 2003193055 A JP2003193055 A JP 2003193055A JP 2001398031 A JP2001398031 A JP 2001398031A JP 2001398031 A JP2001398031 A JP 2001398031A JP 2003193055 A JP2003193055 A JP 2003193055A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶の応答速度を改善する方法として表面安定
化強誘電性液晶が知られているが、これには均一なセル
間隔の保持、機械的強度、強誘電性液晶の均一な配向の
実現などにおいて問題があった。また公知の強誘電性液
晶と高分子化合物との複合体には、高分子化合物の原料
として用いられた液晶性モノマーが限定されているた
め、強誘電性液晶の応答速度が著しく減少する欠点があ
った。 【解決手段】液晶性モノマーから得られる重合体の構造
物中に、カイラルスメクチックＣ相を示す液晶化合物ま
たはこの化合物を含む組成物が存在していることを特徴
とする強誘電性液晶複合体によって上記の課題が解決さ
れる。このとき液晶性モノマーは、フマル酸エステル誘
導体、ジフルオロメチレンオキシ基を含む（メタ）アク
リル酸誘導体、およびフルオレン環を有する（メタ）ア
クリル酸誘導体から選ばれることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】本発明は液晶性モノマーか
ら得られる重合体と強誘電性液晶との複合体、およびこ
の複合体を用いて得られる液晶表示素子に関する。な
お、本発明における用語「液晶性」は、単に化合物が液
晶相を示すという意味に限定されない。それ自体は液晶
相を示さないけれども、他の液晶化合物と混合したとき
に液晶組成物の構成要素として使用できるような化合物
にも用いられる。また、「（メタ）アクリロイルオキ
シ」は、「アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオ
キシ」を意味し、「（メタ）アクリル酸」は、「アクリ
ル酸またはメタクリル酸」を意味する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子はコンピューターのディス
プレイ等として広く活用されていて、省エネルギーおよ
び省スペースの点でＣＲＴより有利である。現在、この
目的に使用される液晶はネマチック液晶に限られ、駆動
方法としてはＴＦＴ（薄膜トランジスター）方式が主流
である。しかしながら、液晶の応答時間が十分に短くな
い（２０〜５０ミリ・秒）ので、動画表示の点において
ＣＲＴより劣る。
【０００３】一方、表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬ
Ｃ）が、クラークとラガウォールによって提案された
（Ａppl. Phys. Lett., 1980, 36(11), 899）。強誘電
性液晶は応答時間が非常に短く（５０〜３００マイクロ
・秒）、理論的にはＣＲＴ並みの動画表示が可能であ
る。この方式を実現するためには、セル間隔が非常に狭
く（１〜２μｍ）、かつ均一であることが必要である。
しかしながら、大面積の表示素子においては、このよう
なセル間隔の実現が非常に難しい。この他、機械的強度
や強誘電性液晶を均一に配向させることにも問題があっ
た。
【０００４】藤掛らは前記の問題点を解決すべく、強誘
電性液晶と高分子化合物との複合体を提案した（J. of
Photopoly. Sci. Technol., 2000, 13(2), 295-300
等）。この複合体は強誘電性液晶と３次元的に構造制御
された高分子化合物とからなっていた。そして、高分子
化合物の３次元構造により、機械的強度の向上、セル間
隔の制御、均一な配向制御などが容易になったとされ
た。しかしながら藤掛らの方法においても、均一な配向
が容易に実現されるとは言えない。
【０００５】一方、先行技術において高分子化合物の原
料として用いられた液晶性モノマーは、主として下記の
液晶性アクリレート（ａ）〜（ｃ）である。
【０００６】液晶性アクリレート（ａ）〜（ｃ）から得
られる高分子化合物は、その物理性状に問題点があっ
た。即ち、理想的な３次元網目構造を与えないので、完
全に均一な配向を持つ複合体を得ることができない。ま
た、この高分子化合物の分子鎖が均一な幅を有していな
いので、これが入射光の散乱・乱反射を引き起こして光
漏れを誘発してしまう。このような高分子化合物は強誘
電性液晶との分子間相互作用が強いので、複合体中の強
誘電性液晶の電界中での転移が制限される。このため、
強誘電性液晶の応答時間が長くなる。
【０００７】小林らの報告（SID Digest., 1996, 28
(3), 699）には、強誘電性液晶と少量（１０％未満、主
として５％未満）の高分子化合物を分子オーダーで混合
した複合体が開示されている。この報告では、添加され
た少量の高分子化合物が他の液晶の配向の均一性を向上
させるので、配向欠陥が改善されるとされているが、外
部応力に対する機械的強度の点では何ら解決がなされて
いない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の強誘電性液晶と高分子化合物との複合体における前記
の問題点、即ち機械的強度、均一な配向制御および応答
速度等についての問題点を解決することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者らは鋭意努力した
結果、特定の液晶性モノマーの重合体と強誘電性液晶と
の複合体によって、前記の問題点が解決されることを見
出し本発明を完成するに至った。本発明は次の構成から
なる。 （１）液晶性モノマーから得られる重合体の構造物中
に、強誘電性液晶が存在することを特徴とする強誘電性
液晶複合体。 （２）液晶性モノマーが、式（１）、式（２）および式
（３）のそれぞれで表される化合物の群から選択される
少なくとも１個の化合物であることを特徴とする、前記
（１）項１に記載の複合体。 （式中、Ｒ１は炭素数１〜２０のアルキルであって、こ
のアルキル中の１個または隣り合わない２個の−ＣＨ２
−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＦ２−、−ＣＯＯ−、−Ｏ
ＣＯ−および−ＣＯ−のうちの１種または２種で置き換
えられてもよく；Ａ１、Ａ２およびＡ３はそれぞれ独立
して、１，４−シクロへキシレン、少なくとも１個の水
素がフッ素で置き換えられた１，４−シクロへキシレ
ン、１，４−フェニレン、少なくとも１個の水素がフッ
素または／および塩素で置き換えられた１，４−フェニ
レン、１，４−シクロへキセニレン、ピリジン−２，５
−ジイル、ピリダジン−２，５−ジイル、ピリミジン−
２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−
ジイルであり；ｍおよびｎは互いに独立して０、１また
は２であり；Ｒ２は水素、基中の１個の−ＣＨ２−が−
Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−もしくは−ＣＯ
−で置き換えられてもよい炭素数１〜２０のアルキル、
−ＣＮ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２、−ＯＣＦ
３、−ＯＣＦ２Ｈ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−
Ｃｌであり；Ｚ１およびＺ２は互いに独立して、単結
合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ
２−、−ＣＨ ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ
２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡
Ｃ−である。） （式中、Ｒ１、Ａ１〜Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、ｍおよびｎは
前記の通りであり；Ａ４はＡ１〜Ａ３と独立してＡ１と
同一の意味を示し；Ｚ３は、Ｚ１およびＺ２と独立して
Ｚ１と同一の意味を示し；ｐは０〜１０の整数であり、
ｋはｐが０のとき０であり、ｐが０でないとき０または
１であり；Ｒ３は水素またはメチルを示す。但し、Ｚ１
〜Ｚ３のうち少なくとも１個は、−ＣＦ２Ｏ−または−
ＯＣＦ２−である。） （式中、Ｒ３、Ｚ１、Ｚ２、ｋおよびｐは前記の通りで
あり；Ｒ１１は−ＣＮ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦ
Ｈ２、−ＯＣＦ３、−ＯＣＦ２Ｈ、−ＮＣＯ、−ＮＣ
Ｓ、−Ｆ、−Ｃｌまたは炭素数１〜２０のアルキルであ
り、このアルキル中の１個または隣り合わない２個の−
ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ
−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−および−ＣＯ−のうちの１
種または２種で置き換えられてもよく、またこのアルキ
ル中の１個の水素は（メタ）アクリロイルオキシで置き
換えられてもよく；Ｂ１、Ｂ２およびＢ３はそれぞれ独
立して、９位の水素がフッ素もしくは炭素数１〜８のア
ルキルで置き換えられてもよいフルオレン−２，７−ジ
イル、１，４−シクロへキシレン、少なくとも１個の水
素がフッ素で置き換えられた１，４−シクロへキシレ
ン、１，４−フェニレン、少なくとも１個の水素がフッ
素または／および塩素で置き換えられた１，４−フェニ
レン、１，４−シクロへキセニレン、ピリジン−２，５
−ジイル、ピリダジン−２，５−ジイル、ピリミジン−
２，５−ジイル、またはジオキサン−２，５−ジイルで
あり；ｑ１、ｑ２およびｑ３はそれぞれ独立して０また
は１であるが、これらの合計は１〜３である。但し、環
Ｂ１〜環Ｂ３の少なくとも１個は、９位の水素がフッ素
または炭素数１〜８のアルキルで置き換えられてもよい
フルオレン−２，７−ジイルである。） （３）液晶性モノマーが式（１）で表される化合物の群
から選択される少なくとも１個の化合物であることを特
徴とする、前記（２）項に記載の複合体。 （４）液晶性モノマーが式（２）で表される化合物の群
から選択される少なくとも１個の化合物であることを特
徴とする、前記（２）項に記載の複合体。 （５）液晶性モノマーが式（３）で表される化合物の群
から選択される少なくとも１個の化合物であることを特
徴とする、前記（２）項に記載の複合体。 （６）液晶性モノマーが前記（２）項に記載の式
（１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
リジン系のカイラルスメクチックＣ相を示す液晶化合物
（以下、カイラルスメクチックＣ相をＳｍＣ＊、カイラ
ルスメクチックＣ相を示す液晶化合物をＳｍＣ＊化合物
で表記する。）からなる群から選択される少なくとも１
個の化合物、またはこの化合物を含む強誘電性の組成物
であることを特徴とする、前記（１）項に記載の複合
体。 （７）液晶性モノマーが前記（２）項に記載の式
（１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
リジン系のＳｍＣ＊化合物からなる群から選択される少
なくとも１個の化合物、またはこの化合物を含む強誘電
性の組成物であり、複合体中の重合体の割合が５〜４０
重量％であることを特徴とする、前記（１）項に記載の
複合体。 （８）液晶性モノマーと強誘電性液晶との混合物を、２
枚の透明基板を用いて形成された液晶表示用セルに充填
し、これに紫外線を照射することを特徴とする、前記
（６）項に記載の複合体の製造方法。 （９）混合物がネマチック相を示す温度で紫外線を照射
することを特徴とする、前記（８）項に記載の製造方
法。 （１０）２枚の透明基板によって前記（６）項に記載の
複合体が挟まれている構造を有する液晶表示素子。 （１１）透明基板が透明電極を有する基板である、前記
（１０）項に記載の液晶表示素子。 （１２）透明基板がガラス製または合成樹脂製である、
前記（１０）項に記載の液晶表示素子。 （１３）液晶性モノマーが前記（２）項に記載の式
（１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
リジン系のＳｍＣ＊化合物からなる群から選択される少
なくとも１個の化合物、またはこの化合物を含む強誘電
性の組成物であり、液晶性モノマーと強誘電性液晶との
合計量に対する液晶性モノマーの割合が５〜４０重量％
であることを特徴とする、液晶性モノマーおよび強誘電
性液晶を含む組成物。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の強誘電性液晶複合体にお
いては、液晶性モノマーから得られる重合体の構造物中
に強誘電性液晶が存在している。この強誘電性液晶は、
強誘電性を示す液晶化合物の少なくとも１個、または強
誘電性を示す液晶化合物の少なくとも１個を含み強誘電
性を示す液晶組成物である。このような構造の複合体と
するためには、液晶性モノマーと強誘電性液晶の混合物
を均一混合状態に保ったまま、急速に重合することが肝
要である。液晶性モノマーと強誘電性液晶の混合物を急
速に重合させると、重合性でない強誘電性液晶の割合が
小さい混合物では、液晶性モノマーの重合体がスポンジ
状の３次元網目構造物を形成する。このとき強誘電性液
晶は、このスポンジ状構造物の微小空間を満たす小さな
液滴として存在することになる。一方、強誘電性液晶の
割合が大きい混合物では、スポンジ状構造物の微小空間
がつながって比較的大きな空洞になった構造物が形成さ
れ、強誘電性液晶はこの空洞を満たして存在することに
なる。この微小空間のつながり具合は、強誘電性液晶の
割合に応じて変動する。
【００１１】具体的には、液晶性モノマーと強誘電性液
晶の混合物を２枚の透明基板で挟み、この混合物がネマ
チック相を示す温度で重合させる。このようにすること
によって、強誘電性液晶はネマチック相を示したまま重
合体の３次元網目構造物中に取り込まれる。透明基板に
予め配向処理を施しておくことにより、透明基板に挟ま
れた液晶性モノマーと強誘電性液晶の混合物はネマチッ
ク状態で均一な配向状態を示す。この配向状態が重合後
も維持・反映されるので、得られた強誘電性液晶複合体
は均一な配向状態を形成する。このような複合体は、液
体状の液晶組成物に比べてはるかに大きな機械的強度を
有し、更に重合体の３次元網目構造が複合体の機械的強
度を向上させるので、液晶表示素子の製造において、セ
ル間隔のコントロールが容易になる。
【００１２】本発明では、強誘電性液晶複合体自体が高
い機械的強度を有するので、透明基板として柔軟なフィ
ルム状プラスチック基板を使用できる。これにより表示
素子の軽量化および曲面状表示素子を提供できる。ま
た、重合体の３次元網目構造を構成する高分子鎖が極め
て細く、その径は通常、可視光の波長以下である。その
ため、入射した可視光が表示素子中で乱反射や散乱を起
こさず、光漏れによるコントラストの低下が起こらな
い。
【００１３】液晶性モノマーと強誘電性液晶の混合物か
ら複合体を得る際には、熱重合反応を用いてもよい。こ
の場合、液晶性モノマーと強誘電性液晶の混合物が、液
晶相、好ましくはネマチック相を保持している温度で重
合する必要がある。このとき、反応時間を短縮するた
め、ラジカル発生剤を添加してもよい。ラジカル発生剤
の添加量は前記混合物に対して５重量％未満である。こ
の割合は２重量％未満が好ましく、１重量％未満がより
好ましい。このようなラジカル発生剤として、過酸化ベ
ンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、
ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ
−ブチルパーオキシピバレート、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キシド、ｔ−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸
化ラウロイル、２，２'−アゾビスイソ酪酸ジメチル、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサン
カルボニトリルなどを挙げることができる。
【００１４】このラジカル重合の他に、アニオン重合、
配位重合、リビング重合などの重合反応を用いることも
可能である。しかしながら、操作の簡便さ、反応条件の
温和さを考慮すると、ラジカル重合が好ましく、中でも
紫外線等短波長の電磁波を用いた光重合が最も好まし
い。光重合反応においては、反応時間を短縮するため重
合開始剤を添加してもよい。この重合開始剤の添加量
は、液晶性モノマーと強誘電性液晶との混合物に対し
て、５重量％以下である。この割合は２重量％以下が好
ましく、１重量％以下がより好ましい。
【００１５】このような重合開始剤として、市販のベン
ゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン
類、ベンジルケタール類から選択して使用できる。具体
的には、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプ
ロパン−１−オン（商品名：ダロキュアー１１７３）、
１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品
名：イルガキュアー１８４）、２，２−ジメトキシ−
１，２−ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガ
キュアー６５１）、イルガキュアー５００、イルガキュ
アー２９５９、イルガキュアー９０７、イルガキュアー
３６９、イルガキュアー１３００、イルガキュアー８１
９、イルガキュアー１７００、イルガキュアー１８０
０、イルガキュアー１８５０、ダロキュアー４２６５、
イルガキュアー７８４、ｐ−メトキシフェニル−２，４
−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−
（ｐ−ブトキシスチリル）−５−トリクロロメチル１，
３，４−オキサジアゾール、９−フェニルアクリジン、
１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−
２−メチルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタ
ール、α,α−ジメトキシ−α−モルホリノ−メチルチ
オフェニルアセトフェノン、および２，４−ジエチルキ
サントンとｐ−ジメチルアミノ安息香酸メチルとの混合
物などである。
【００１６】重合温度は、液晶性モノマーと強誘電性液
晶の混合物がネマチック相を示す温度範囲内であること
が好ましい。液晶分子の熱的揺らぎが少ないことが望ま
しいので、ネマチック相を呈する範囲で可能な限り低温
が好ましい。
【００１７】式（１）で表される化合物はフマル酸エス
テル誘導体であり、特願２００１−３０７５７３号明細
書の段落００１５〜００１６に記載の方法で製造するこ
とができる。式（２）で表される化合物はジフルオロメ
チレンオキシ基を含む（メタ）アクリル酸誘導体であ
り、特願２００１−３８４５０７号明細書の段落００４
４〜００５０に記載の方法で製造することができる。ま
た式（３）で表される化合物は、式（４）のフルオレン
環を有する（メタ）アクリル酸誘導体であり、特願２０
０１−３７８５０８号明細書の段落００１１〜００３５
に記載の方法で製造することができる。 （式中、Ｘは水素、フッ素または炭素数１〜８のアルキ
ルである。）これらの化合物は、それぞれの１個を単独
で使用することができる。組成物として用いるときに
は、前記３種の誘導体のうちの１種のみから選択される
２個以上の化合物からなる組成物であってもよく、２種
以上の誘導体のそれぞれ１個以上の化合物からなる組成
物であってもよい。複数の液晶性モノマーを用いると共
重合体が得られる。共重合の形式は、ランダム、ブロッ
クおよび交互のいずれでもよい。
【００１８】前記液晶性モノマーにおいて、２環系化合
物はその液晶相温度範囲が低温領域にあるので、紫外線
照射温度を低温側に設定する際に有利である。光重合
後、液晶性モノマーの液晶性メソジェニック部位は重合
体の側鎖部位になる。この側鎖部位は、強誘電性液晶複
合体において強誘電性液晶の配向を制御する。従って、
より強固な配向制御を必要とするときには、３ないし４
環系の液晶性モノマーが好適である。
【００１９】液晶性モノマーの例を以下に示す。式
（１）で表される化合物の例が［ＦＭ−１］〜［ＦＭ−
４５］であり、式（２）で表される化合物の例が［ＤＦ
−１］〜［ＤＦ−６５］であり、式（３）で表される化
合物の例が［ＦＬ−１］〜［ＦＬ−３６］であるが、本
発明で用いる液晶性化合物はこれらの例に限定されな
い。なお、式（２）で表される化合物および式（３）で
表される化合物の例としてあげた化合物は、アクリロイ
ルオキシを有する化合物のみであるが、アクリロイルオ
キシをメタクリロイルオキシに置き換えた化合物も例示
できる。ただ、重合性および液晶性の点から、メタクリ
ロイルオキシよりもアクリロイルオキシを有する液晶性
モノマーの方が好ましい。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】強誘電性を示す液晶化合物としては、Ｓｍ
Ｃ＊化合物、カイラルスメクチックＦ相を示す液晶化合
物（ＳｍＦ＊化合物）、カイラルスメクチックＧ相を示
す液晶化合物（ＳｍＧ＊化合物）、カイラルスメクチッ
クＨ相を示す液晶化合物（ＳｍＨ＊化合物）、カイラル
スメクチックＩ相を示す液晶化合物（ＳｍＩ＊化合物）
がある。これらの中でもＳｍＣ＊化合物、ＳｍＦ＊化合
物およびＳｍＨ＊化合物が好ましい。そして、最も低い
粘性を示すＳｍＣ＊化合物が更に好ましい。ＳｍＣ＊化
合物であればどのような化合物を用いてもよいが、エス
テル系、ピリミジン系およびピリジン系の化合物が特に
好適である。このような化合物は、液晶性母骨格と光学
活性の末端基とを有しており、その例として、式（ＦＬ
Ｃ−１）〜（ＦＬＣ−１５）をあげることができる。こ
れらの式中のＲ４はアルキルまたはアルコキシであり、
Ｒ＊は光学活性の基であり、Ｚ５は単結合、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−であ
り、１，４−フェニレンの任意の水素はフッ素、塩素ま
たはシアノで置き換えられてもよい。
【００３２】
【００３３】光学活性の基Ｒ＊としては、１個の不斉炭
素を有する式（Ｏｐｓ−１）の基を好適例としてあげる
ことができる。 （式中、ｒ、ｓおよびｔはそれぞれ独立して１または０
であり、ｕは０〜１０の整数であり、Ｒ５はメチル、エ
チル、フッ素、塩素またはシアノであり、Ｒ６は炭素数
２〜１０のアルキルである。但し、Ｒ５とＲ６が同じ基
であることはない。）
【００３４】式（Ｏｐｓ−１）のより具体的な例とし
て、式（Ｏｐｓ−１−１）から式（Ｏｐｓ−１−５）が
示される。 （式中、ｕ、Ｒ５およびＲ６は前記と同じ意味を示
す。）
【００３５】また、Ｒ＊は、式（Ｏｐｓ−２）で示され
る基でもよい。 （式中、ｒ、ｓは前記と同一の意味を示し、Ｒ７は水素
または炭素数１〜１０のアルキルであり、炭素数３以上
の場合は分岐状のアルキルでもよい。）
【００３６】式（Ｏｐｓ−２）のより具体的な例とし
て、式（Ｏｐｓ−２−１）から式（Ｏｐｓ−２−４）が
示される。 （式中、Ｒ７は前記と同一の意味を示す。）
【００３７】光学活性の基Ｒ＊は複数の不斉炭素を含ん
でもよい。その例として、式（Ｏｐｓ−３）で示される
基を挙げることができる。 （式中、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、Ｒ５、Ｒ６は前記と同一の意
味を示し、ｗは０〜５の整数を示す。）
【００３８】式（Ｏｐｓ−３）のより具体的な例とし
て、式（Ｏｐｓ−３−１）から式（Ｏｐｓ−３−５）が
示される。 （式中、ｕ、ｗ、Ｒ５、Ｒ６は前記と同一の意味を示
す。）
【００３９】また、末端に光学活性の基を含まなくて
も、環構造それ自体が不斉炭素を含んでもよい。例え
ば、式（Ｏｐｓ−４）〜式（Ｏｐｓ−７）のγ−バレロ
ラクトン類、式（Ｏｐｓ−８）や式（Ｏｐｓ−９）のδ
−カプロラクトン類、および式（Ｏｐｓ−１０）や式
（Ｏｐｓ−１１）のトリフルオロメチル置換テトラヒド
ロピラニル類を挙げることができる。
【００４０】 （式中、Ｒ４およびＺ５は前記と同一の意味を示し、Ｒ
８は水素または炭素数１〜２０のアルキルである。）
【００４１】以上に示したようなＳｍＣ＊化合物は単独
で使用してもよい。また、ＳｍＣ＊化合物を含む組成物
として使用してもよい。組成物の場合、用いる化合物全
てがＳｍＣ＊を示す必要はない。少なくとも１個のＳｍ
Ｃ＊化合物に、母液晶としてスメクチックＣ相を示す液
晶化合物の少なくとも１個を混合することによって本発
明の強誘電性液晶を調製できる。母液晶に使用する化合
物はスメクチックＣ相を示せばいずれでもよい。しかし
ながら、式（ＢＡＳＥ−１）〜式（ＢＡＳＥ−３）のピ
リミジン化合物、式（ＢＡＳＥ−４）〜式（ＢＡＳＥ−
６）のピリジン化合物、および式（ＢＡＳＥ−７）〜式
（ＢＡＳＥ−９）のチアジアゾール化合物が好ましい。
【００４２】 （これらの式中のＲ９およびＲ１０はそれぞれ独立して
炭素数１〜１０のアルキルまたはアルコキシであり、Ｚ
６およびＺ７はそれぞれ独立してＺ５と同一の意味を示
す。）
【００４３】重合によって本発明の強誘電性複合体を製
造するための組成物には、液晶性モノマーと強誘電性液
晶の混合物がネマチック相を保持できる範囲で、溶媒が
含まれてもよい。好ましい溶媒は、例えばベンゼン、ト
ルエン、キシレン、メシチレン、ヘキサン、へプタン、
オクタン、ノナン、デカン、Ｎ−メチルピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、および
これらの混合溶媒である。
【００４４】２枚のガラス基板あるいはプラスティック
基板からなるセル中で重合反応を行う場合には、溶媒を
添加しなくてもよい。１枚のガラスあるいはプラスティ
ック基板上で複合体を形成する際には、溶媒は有用であ
る。ガラスあるいはプラスティック基板上に、液晶性モ
ノマー、強誘電性液晶および溶媒の混合物をスピンコー
ト等により塗布し、溶媒を蒸発させ残留物を重合させる
ことができる。
【００４５】複合体中の重合体の好ましい割合は、５〜
４０重量％である。この割合が小さいと強固な３次元網
目構造が得られず、複合体の機械的強度が低い。複合体
の機械的強度を考慮すると、重合体の割合は５重量％以
上、好ましくは１０重量％以上である。重合体の割合が
大きくなると、複合体中の３次元網目構造部分の割合が
増大し、機械的強度が更に大きくなる。そして、前述の
ように、強誘電性液晶は小さな液滴の状態で重合体の構
造物中に分散させられる。しかしながら、原料である液
晶性モノマーの製造コストが高いので、重合体の割合の
上限を決定するには、特性の向上のみではなく、費用対
効果の観点も考慮しなければならない。即ち、複合体中
の重合体の割合は４０重量％以下であり、好ましくは３
０重量％以下、更に好ましくは２５重量％以下である。
【００４６】
【実施例】以下、実施例により本発明の複合体を説明す
るが、本発明はこれらの実施例に制限されない。なお、
実施例中の％はすべて重量％を意味する。鉛筆硬度は、
ＪＩＳ規格「ＪＩＳ−Ｋ−５４００ ８．４ 鉛筆引掻
試験」の方法に従って求めた。 実施例１ 下記の組成物を調製した。この組成物は室温でカイラル
スメクチィックＣ相を示した。この組成物を組成物Ａと
する。
【００４７】
【００４８】この組成物Ａを用いて、下記の混合物
（１）を調製した。 ＜混合物（１）＞
【００４９】透明基板にＩＴＯ電極を設けた２枚のガラ
ス基板に、スピンコート法によってポリアミック酸（Ｐ
ＩＡ−Ｘ１８９、チッソ（株）製）を塗布した。２００
℃において３０分加熱し、厚さ４５ｎｍのポリイミド配
向膜を形成した。この配向膜面を、レーヨンを巻きつけ
たロールで一方向にラビングした。一枚の透明基板上に
直径が１．５μｍの球状スペーサーを分散し、この上に
もう一方の透明基板を、ラビング方向が平行になる向き
に重ね合わせ、空の表示セルを作成した。
【００５０】混合物（１）に対し０．５％のイルガキュ
アー６５１（光重合開始剤、チバガイギー社製）を添加
して光重合性組成物を得た。この組成物を１００℃に加
熱して得られた等方性液体を、毛細管現象を利用して減
圧下で表示セルに注入した。等方性液体をネマチック相
が現れるまで徐々に冷却し、均一に配向したネマチック
液晶の表示素子を得た。この表示素子の一方向から、Ｕ
Ｖランプにより７ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線を６０秒
間照射して、セル中の組成物を重合させ、強誘電性液晶
複合体の表示素子を得た。この表示素子に両極性のパル
ス電圧３０Ｖを印加したところ、応答時間は２５０マイ
クロ・秒であった。セルから透明基板を剥離し、得られ
た複合体の鉛筆硬度を測定したところ３Ｈであった。ま
た、重合体の物理性状に由来する光漏れは観察されなか
った。
【００５１】実施例２ 下記の混合物（２）〜（１６）は、液晶性モノマーと強
誘電性液晶との混合例である。これらの混合物を用い実
施例１と同様にして重合させれば、実施例１と同様の特
性を有する表示素子をそれぞれ得ることができる。
【００５２】＜混合物（２）＞
【００５３】＜混合物（３）＞
【００５４】＜混合物（４）＞
【００５５】前記の組成物Ｂは、次の組成を有する。
【００５６】＜混合物（５）＞
【００５７】前記の組成物Ｃは、次の組成を有する。
【００５８】＜混合物（６）＞
【００５９】前記の組成物Ｄは、次の組成を有する。
【００６０】＜混合物（７）＞
【００６１】前記の組成物Ｅは、次の組成を有する。
【００６２】＜混合物（８）＞ （「ＦＥＬＩＸ」は、ＳｍＣ＊組成物に対するクラリア
ント社の登録商標である。）
【００６３】＜混合物（９）＞
【００６４】＜混合物（１０）＞
【００６５】＜混合物（１１）＞
【００６６】＜混合物（１２）＞
【００６７】＜混合物（１３）＞
【００６８】＜混合物（１４）＞
【００６９】＜混合物（１５）＞
【００７０】＜混合物（１６）＞
【００７１】
【発明の効果】液晶性フマル酸エステル類、ジフルオロ
メチレンオキシ基を含む液晶性（メタ）アクリル酸誘導
体および液晶性フルオレン誘導体から選択される液晶性
モノマーの重合体の３次元網目構造物中に、強誘電性液
晶を存在させた構造の強誘電性液晶複合体によって、大
きな機械的強度を持ち、均一な配向を有し、高速応答可
能な強誘電性液晶表示素子を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ 1/1334 1/1334 (72)発明者 宮澤 和利 千葉県市原市五井海岸５番地の１ チッソ 石油化学株式会社機能材料研究所内 Ｆターム(参考） 2H089 HA04 JA04 KA08 RA13 TA01 2H090 JB02 JB03 KA14 LA01 LA04 4H027 BA06 BA11 BD08 BE05 CC07 CE07 CF08 DB01 DC08 DE01 DE07 DE10 DF01 DF10

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液晶性モノマーから得られる重合体の構造
    物中に、強誘電性液晶が存在していることを特徴とする
    強誘電性液晶複合体。
  2. 【請求項２】液晶性モノマーが、式（１）、式（２）お
    よび式（３）のそれぞれで表される化合物の群から選択
    される少なくとも１個の化合物であることを特徴とす
    る、請求項１に記載の複合体。 （式中、Ｒ１は炭素数１〜２０のアルキルであって、こ
    のアルキル中の１個または隣り合わない２個の−ＣＨ２
    −は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＦ２−、−ＣＯＯ−、−Ｏ
    ＣＯ−および−ＣＯ−のうちの１種または２種で置き換
    えられてもよく；Ａ１、Ａ２およびＡ３はそれぞれ独立
    して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１個の水
    素がフッ素で置き換えられた１，４−シクロヘキシレ
    ン、１，４−フェニレン、少なくとも１個の水素がフッ
    素または／および塩素で置き換えられた１，４−フェニ
    レン、１，４−シクロヘキセニレン、ピリジン−２，５
    −ジイル、ピリダジン−２，５−ジイル、ピリミジン−
    ２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−
    ジイルであり；ｍおよびｎは互いに独立して０、１また
    は２であり；Ｒ２は水素、基中の１個の−ＣＨ２−が−
    Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−もしくは−ＣＯ
    −で置き換えられてもよい炭素数１〜２０のアルキル、
    −ＣＮ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２、−ＯＣＦ
    ３、−ＯＣＦ２Ｈ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−Ｆまたは−
    Ｃｌであり；Ｚ１およびＺ２は互いに独立して、単結
    合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ
    ２−、−ＣＨ ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ
    ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡
    Ｃ−である。） （式中、Ｒ１、Ａ１〜Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、ｍおよびｎは
    前記の通りであり；Ａ４はＡ１〜Ａ３と独立してＡ１と
    同一の意味を示し；Ｚ３は、Ｚ１およびＺ２と独立して
    Ｚ１と同一の意味を示し；ｐは０〜１０の整数であり、
    ｋはｐが０のとき０であり、ｐが０でないとき０または
    １であり；Ｒ３は水素またはメチルを示す。但し、Ｚ１
    〜Ｚ３のうち少なくとも１個は、−ＣＦ２Ｏ−または−
    ＯＣＦ２−である。） （式中、Ｒ３、Ｚ１、Ｚ２、ｋおよびｐは前記の通りで
    あり；Ｒ１１は−ＣＮ、−ＣＦ３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦ
    Ｈ２、−ＯＣＦ３、−ＯＣＦ２Ｈ、−ＮＣＯ、−ＮＣ
    Ｓ、−Ｆ、−Ｃｌまたは炭素数１〜２０のアルキルであ
    り、このアルキル中の１個または隣り合わない２個の−
    ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ
    −、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−および−ＣＯ−のうちの１
    種または２種で置き換えられてもよく、またこのアルキ
    ル中の１個の水素は（メタ）アクリロイルオキシで置き
    換えられてもよく；Ｂ１、Ｂ２およびＢ３はそれぞれ独
    立して、９位の水素がフッ素もしくは炭素数１〜８のア
    ルキルで置き換えられてもよいフルオレン−２，７−ジ
    イル、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１個の水
    素がフッ素で置き換えられた１，４−シクロヘキシレ
    ン、１，４−フェニレン、少なくとも１個の水素がフッ
    素または／および塩素で置き換えられた１，４−フェニ
    レン、１，４−シクロヘキセニレン、ピリジン−２，５
    −ジイル、ピリダジン−２，５−ジイル、ピリミジン−
    ２，５−ジイル、またはジオキサン−２，５−ジイルで
    あり；ｑ１、ｑ２およびｑ３はそれぞれ独立して０また
    は１であるが、これらの合計は１〜３である。但し、環
    Ｂ１〜環Ｂ３の少なくとも１個は、９位の水素がフッ素
    または炭素数１〜８のアルキルで置き換えられてもよい
    フルオレン−２，７−ジイルである。）
  3. 【請求項３】液晶性モノマーが式（１）で表される化合
    物の群から選択される少なくとも１個の化合物であるこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の複合体。
  4. 【請求項４】液晶性モノマーが式（２）で表される化合
    物の群から選択される少なくとも１個の化合物であるこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の複合体。
  5. 【請求項５】液晶性モノマーが式（３）で表される化合
    物の群から選択される少なくとも１個の化合物であるこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の複合体。
  6. 【請求項６】液晶性モノマーが請求項２に記載の式
    （１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
    化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
    り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
    リジン系のカイラルスメクチックＣ相を示す液晶化合物
    からなる群から選択される少なくとも１個の化合物、ま
    たはこの化合物を含む強誘電性の組成物であることを特
    徴とする、請求項１に記載の複合体。
  7. 【請求項７】液晶性モノマーが請求項２に記載の式
    （１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
    化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
    り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
    リジン系のカイラルスメクチックＣ相を示す液晶化合物
    からなる群から選択される少なくとも１個の化合物、ま
    たはこの化合物を含む強誘電性の組成物であり、複合体
    中の重合体の割合が５〜４０重量％であることを特徴と
    する、請求項１に記載の複合体。
  8. 【請求項８】液晶性モノマーと強誘電性液晶との混合物
    を、２枚の透明基板を用いて形成された液晶表示用セル
    に充填し、これに紫外線を照射することを特徴とする、
    請求項６に記載の複合体の製造方法。
  9. 【請求項９】混合物がネマチック相を示す温度で紫外線
    を照射することを特徴とする、請求項８に記載の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】２枚の透明基板によって請求項６に記載
    の複合体が挟まれている構造を有する液晶表示素子。
  11. 【請求項１１】透明基板が透明電極を有する基板であ
    る、請求項１０に記載の液晶表示素子。
  12. 【請求項１２】透明基板がガラス製または合成樹脂製で
    ある、請求項１０に記載の液晶表示素子。
  13. 【請求項１３】液晶性モノマーが請求項２に記載の式
    （１）、式（２）および式（３）のそれぞれで表される
    化合物の群から選択される少なくとも１個の化合物であ
    り、強誘電性液晶がエステル系、ピリミジン系およびピ
    リジン系のカイラルスメクチックＣ相を示す液晶化合物
    からなる群から選択される少なくとも１個の化合物、ま
    たはこの化合物を含む強誘電性の組成物であり、液晶性
    モノマーと強誘電性液晶との合計量に対する液晶性モノ
    マーの割合が５〜４０重量％であることを特徴とする、
    液晶性モノマーおよび強誘電性液晶を含む組成物。
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