JP2018537706A - 光変調素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、光透過性を調節するためのデバイス、好ましくはウィンドウ、より好ましくはプライバシーウィンドウであって、前記デバイスは液晶媒体を含み、該液晶媒体は、２つの基板の間に挟まれており、かつ逆フレクソエレクトリック効果を示すデバイスにおいて、少なくとも１つの基板に電極構造体が設けられているデバイスに関する。

Description

本発明は、光透過性を調節するためのデバイス、好ましくはウィンドウ、より好ましくはプライバシーウィンドウであって、前記デバイスは液晶媒体を含み、該液晶媒体は、２枚の基板の間に挟まれており、かつ逆フレクソエレクトリック効果を示すデバイスにおいて、少なくとも１つの基板に電極構造体が設けられているデバイスに関する。

さらに本発明は、電気光学デバイス、すなわち透明ＯＬＥＤディスプレイのような表示デバイスにおける、かかるデバイスの使用に関する。さらに本発明は、本発明によるデバイスの製造方法に関する。

従来技術
液晶ディスプレイは、従来技術から知られている。最も一般的な表示デバイスは、シャット−ヘルフリッヒ（Ｓｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）効果に基づいており、例えば典型的には９０°のねじれ角を有するＴＮ（「ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ、ねじれネマティック」）セルや、典型的には１８０°〜２７０°のねじれ角を有するＳＴＮ（「ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ、超ねじれネマティック」）セルといったねじれネマティック構造を有する液晶媒体を含む。こうしたディスプレイにおけるねじれ構造は通常は、ネマティック液晶媒体またはスメクティック液晶媒体にキラルドーパントを１種または複数種加えることによって得られる。

キラルネマティック構造またはコレステリック構造を有する液晶（ＬＣ）媒体を含む液晶ディスプレイも知られている。こうした媒体は、ＴＮセルやＳＴＮセルの媒体よりも著しく大きなねじれを示す。

コレステリック液晶は、円偏光の選択的反射を示し、光ベクトルの回転方向は、コレステリック螺旋の回転方向と一致する。反射波長λは、式（１）にしたがって、コレステリック螺旋のピッチｐとコレステリック液晶の平均複屈折率ｎとによって与えられる：
λ＝ｎ・ｐ （１）
通常のコレステリック液晶（ＣＬＣ）ディスプレイの例としては、いわゆるＳＳＣＴ（「ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ、表面安定化コレステリック組織」）ディスプレイや、ＰＳＣＴ（「ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ、ポリマー安定化コレステリック組織」）ディスプレイが挙げられる。ＳＳＣＴディスプレイやＰＳＣＴディスプレイは通常は、ＣＬＣ媒体を含む。このＣＬＣ媒体は、例えば初期状態では特定の波長の光を反射するプレーナ構造を有し、交流電圧の電気パルスの印加によりフォーカルコニック光散乱構造への切替えが可能であり、またその逆も可能である。より強力な電圧パルスが印加されると、このＣＬＣ媒体はホメオトロピック透明状態へと変換され、この状態から、電圧の急激なスイッチオフ後に弛緩してプレーナ状態となるか、または緩慢なスイッチオフ後にフォーカルコニック状態となる。

初期状態、すなわち電圧印加前のＣＬＣ媒体のプレーナ配向は、ＳＳＣＴディスプレイでは例えばセル壁の表面処理によって達成される。ＰＳＣＴディスプレイでは、ＣＬＣ媒体はさらに、相分離したポリマーまたはポリマーネットワークを含み、これによって各対応状態でＣＬＣ媒体の構造が安定化される。

ＳＳＣＴディスプレイおよびＰＳＣＴディスプレイは通常は、背面照光を必要としない。プレーナ状態では、画素中のＣＬＣ媒体は、上記（１）にしたがって特定の波長の選択的な光反射を示す。このことは、画素が、対応する反射色で例えば黒色背景の前面に表示されることを意味する。この反射色は、フォーカルコニック散乱状態またはホメオトロピック透明状態に変化すると消失する。

ＳＳＣＴディスプレイおよびＰＳＣＴディスプレイは、双安定性である。すなわち、電界のスイッチオフ後もそれぞれの状態は保持され、新たな電界が印加されない限り、これらの状態がまた初期状態へと変換されることはない。したがって、画素を生成するためには短時間の電圧パルスで十分である。これに対して、例えば電気光学的なＴＮディスプレイやＳＴＮディスプレイでは、電界のスイッチオフ後に、対応する画素内のＬＣ媒体が直ちに初期状態に戻る。このことは、画素を持続的に生成するためには印加電圧を維持する必要があることを意味する。

上述の理由から、ＣＬＣディスプレイは、ＴＮディスプレイやＳＴＮディスプレイよりも電力消費量が大幅に少ない。さらにＣＬＣディスプレイは、散乱状態では視角依存性をわずかにしかまたはまったく示さない。さらにＣＬＣディスプレイは、ＴＮディスプレイの場合のようなアクティブマトリクスアドレッシングを必要とせず、より単純なマルチプレックスモードまたはパッシブマトリクスモードでの動作が可能である。

国際公開第９２／１９６９５号（ＷＯ ９２／１９６９５）および米国特許第５，３８４，０６７号明細書（ＵＳ ５，３８４，０６７）には例えば、ＣＬＣ媒体を含むＰＳＣＴディスプレイであって、前記ＣＬＣ媒体は、正の誘電異方性を示すとともに、該液晶材料中に分散された相分離したポリマーネットワークを１０重量％まで有するＰＳＣＴディスプレイが記載されている。米国特許第５，４５３，８６３号明細書（ＵＳ ５，４５３，８６３）には例えば、正の誘電異方性を示すポリマー不含のＣＬＣ媒体を含むＳＳＣＴディスプレイが記載されている。

しかし、偏光子を含まずにオフ状態で透明である高コントラストの反射型ディスプレイに対する需要が高い。こうしたディスプレイは、電源から切り離されている際に透明または黒色であることが求められる用途に特に重要である。考えられる用途は、透明な通信用ボード、サイネージ用途（サッカーアリーナ）に加え、オフ状態で透明である他の反射型ディスプレイ用途、例えば透明ＯＬＥＤディスプレイにおける背景画像の遮蔽である。電源から切り離されている際に透明または黒色であることが求められる他の用途は例えば、事故後のプライバシーウィンドウや、電力不足時のセキュリティウィンドウなどである。

したがって本発明の目的は、オフ状態で透明であって、従来技術の欠点を有しないとともに、好ましくは上記および下記の利点を有する、代替的なまたは好ましくは改良されたデバイス、好ましくは光シャッターまたは切替え可能なウィンドウ、より好ましくはプライバシーウィンドウを提供することである。

驚くべきことに本発明者らは、光透過性を調節するためのデバイスにおいて、いわゆる逆フレクソエレクトリック効果を効率的に利用できることを見出した。好ましくは前記デバイスは、ある透明状態の境界状態と、他の半透明状態の境界状態とを示すことを特徴とする。したがって本発明は、２枚の基板の間に挟まれたフレクソエレクトリック液晶媒体を含むデバイスであって、前記基板のうち少なくとも一方に電極構造体が設けられているデバイスに関する。バイメソゲン化合物を１種または複数種含む液晶媒体が特に有用であることが判明した。

本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者に直ちに明らかとなる。

用語および定義
「液晶」、「メソモルフィック化合物」または「メソゲン化合物」（略して「メソゲン」とも呼ぶ）という用語は、適切な温度、圧力および濃度の条件下で、メソ相（ネマティック、スメクティックなど）として、または特にＬＣ相として存在し得る化合物を意味する。非両親媒性メソゲン化合物は例えば、棒状、バナナ状または円盤状のメソゲン基を１つまたは複数含む。

「メソゲン基」という用語は、本文脈において、液晶（ＬＣ）相挙動を誘起する能力を有する基を意味する。メソゲン基を含む化合物は、必ずしもそれ自体がＬＣ相を示す必要はない。メソゲン基を含む化合物が、他の化合物との混合中でのみＬＣ相挙動を示すことも可能である。簡略化のために、以下、「液晶」という用語を、メソゲン材料およびＬＣ材料の両方に用いる。

本出願全体を通して、「アリールおよびヘテロアリール基」という用語は、単環式または多環式であってよい基を包含し、すなわち該基は、環を１つ有してもよいし（例えばフェニル）、環を２つ以上有してもよく、これらの環は、縮合していてもよいし（例えばナフチル）、共有結合により結合していてもよく（例えばビフェニル）、また縮合環と結合環とを組み合わせて含んでいてもよい。ヘテロアリール基は、ヘテロ原子を１つまたは複数含み、このヘテロ原子は好ましくは、Ｏ、Ｎ、ＳおよびＳｅから選択される。特に好ましいのは、６〜２５個の炭素原子を有する単環式、二環式または三環式のアリール基、および２〜２５個の炭素原子を有する単環式、二環式または三環式のヘテロアリール基であり、これらは縮合環を含んでもよく、また置換されていてもよい。さらに、５員、６員または７員のアリールまたはヘテロアリール基が好ましく、これらの基ではさらに、１つまたは複数のＣＨ基が、Ｎ、ＳまたはＯで置き換えられていてもよいが、ただしこの置き換えは、酸素原子および／または硫黄原子が互いに直接結合しないように行われる。好ましいアリール基は例えば、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、［１，１’：３’，１’’］テルフェニル−２’−イル、ナフチル、アントラセン、ビナフチル、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フルオレン、インデン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンであり、より好ましくは１，４−フェニレン、４，４’−ビフェニレン、１，４−テフェニレンである。

好ましいヘテロアリール基は例えば、５員環、例えばピロール、ピラゾール、イミダゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、１，２−チアゾール、１，３−チアゾール、１，２，３−オキサジアゾール、１，２，４−オキサジアゾール、１，２，５−オキサジアゾール、１，３，４−オキサジアゾール、１，２，３−チアジアゾール、１，２，４−チアジアゾール、１，２，５−チアジアゾール、１，３，４−チアジアゾール、６員環、例えばピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，２，３−トリアジン、１，２，４，５−テトラジン、１，２，３，４−テトラジン、１，２，３，５−テトラジン、もしくは縮合基、例えばインドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフトイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、イソオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−５，６−キノリン、ベンゾ−６，７−キノリン、ベンゾ−７，８−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ［２，３ｂ］チオフェン、チエノ［３，２ｂ］チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンまたはこれらの基の組合せである。ヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたはさらなるアリールまたはヘテロアリール基で置換されていてもよい。

本出願の文脈において、「（非芳香族）脂環式および複素環式基」という用語は、飽和環、つまり単結合のみを含む環と、部分的に不飽和である環、つまり多重結合も含み得る環との双方を包含する。複素環は、ヘテロ原子を１つまたは複数含み、このヘテロ原子は好ましくは、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、ＳおよびＳｅから選択される。（非芳香族）脂環式および複素環式基は、単環式、つまり環を１つのみ有してもよいし（例えばシクロヘキサン）、多環式、つまり環を複数有してもよい（例えばデカヒドロナフタレンまたはビシクロオクタン）。飽和基が特に好ましい。さらに、３〜２５個の炭素原子を有する単環式、二環式または三環式の基が好ましく、これらは縮合環を含んでもよく、また置換されていてもよい。さらに、５員、６員、７員または８員の炭素環式基が好ましく、これらの基ではさらに、１つもしくは複数の炭素原子がＳｉで置き換えられていてもよく、かつ／または１つもしくは複数のＣＨ基がＮで置き換えられていてもよく、かつ／または隣接しない１つもしくは複数のＣＨ_２基が−Ｏ−および／または−Ｓ−で置き換えられていてもよい。好ましい脂環式および複素環式基は例えば、５員の基、例えばシクロペンタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフラン、ピロリジン、６員の基、例えばシクロヘキサン、シリナン、シクロヘキセン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、１，３−ジオキサン、１，３−ジチアン、ピペリジン、７員の基、例えばシクロヘプタンおよび縮合基、例えばテトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インダン、ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１，３−ジイル、ビシクロ［２．２．２］オクタン−１，４−ジイル、スピロ［３．３］ヘプタン−２，６−ジイル、オクタヒドロ−４，７−メタノインダン−２，５−ジイルであり、より好ましくは１，４−シクロヘキシレン４，４’−ビシクロヘキシレン、３，１７−ヘキサデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレンであり、これらは、１つまたは複数の同一のまたは異なる基Ｌで置換されていてもよい。特に好ましいアリール基、ヘテロアリール基、脂環式基および複素環式基は、１，４−フェニレン、４，４’−ビフェニレン、１，４−テルフェニレン、１，４−シクロヘキシレン、４，４’−ビシクロヘキシレンおよび３，１７−ヘキサデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレンであり、これらは、１つまたは複数の同一のまたは異なる基Ｌで置換されていてもよい。

上記のアリール基、ヘテロアリール基、脂環式基および複素環式基の好ましい置換基（Ｌ）は例えば、溶解性を促進する基、例えばアルキルまたはアルコキシおよび電子求引基、例えばフッ素、ニトロまたはニトリルある。特に好ましい置換基は例えば、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、ＯＣＨ_３、ＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＣＨ_３、ＣＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＯＣＨ_３、ＣＯＯＣ_２Ｈ_５、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２またはＯＣ_２Ｆ_５である。

上記および下記において「ハロゲン」とは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩを意味する。

上記および下記において「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などの用語は、例えばアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなどの多価の基をも包含する。「アリール」という用語は、芳香族炭素基または該基から誘導される基を意味する。「ヘテロアリール」という用語は、上記の定義による「アリール」であって、ヘテロ原子を１つまたは複数含むものを意味する。

好ましいアルキル基は例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、２−メチルブチル、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチル、シクロペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、２−エチルヘキシル、ｎ−ヘプチル、シクロヘプチル、ｎ−オクチル、シクロオクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ−ｎ−ブチル、２，２，２−トリフルオロエチル、ペルフルオロオクチル、ペルフルオロヘキシルなどである。

好ましいアルコキシ基は例えば、メトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉ−ブトキシ、ｓ−ブトキシ、ｔ−ブトキシ、２−メチルブトキシ、ｎ−ペントキシ、ｎ−ヘキソキシ、ｎ−ヘプトキシ、ｎ−オクトキシ、ｎ−ノノキシ、ｎ−デオキシ、ｎ−ウンデコキシ、ｎ−ドデコキシである。

好ましいアルケニル基は例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルである。

好ましいアルキニル基は例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルである。

好ましいアミノ基は例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノである。

「キラル」という用語は総じて、その鏡像体に重ね合わせることのできない物体を表すために用いられる。

「アキラル」（非キラル）な物体とは、その鏡像体と同一の物体である。

「キラルネマティック」および「コレステリック」という用語は、特に明記しない限り、本出願では同義語として用いられる。

「バイメソゲン化合物」という用語は、分子中にメソゲン基を２つ含む化合物を指す。通常のメソゲンと同様に、バイメソゲン化合物は、その構造に応じて多くのメソ相を形成し得る。特にバイメソゲン化合物は、ネマティック液晶媒体に添加されると第２のネマティック相を誘起し得る。バイメソゲン化合物は、「二量体液晶」としても知られている。

一般的な色素と同様に、「二色性色素」は、適切な波長に曝されると光を吸収する。二色性色素は、二色性吸収を利用しており、吸収の転移双極子に沿った偏光は吸収されるが、双極子に垂直な偏光は吸収されない。

「配向」または「整列」という用語は、例えば小さな分子や大きな分子の断片などの材料の異方性単位が「配向方向」と称される共通の方向に配向すること（整列秩序）を指す。液晶材料が配向した層において、液晶のダイレクターは配向方向と一致し、したがって配向方向は材料の異方性軸の方向と一致する。

「プレーナ整列／配向」という用語は、例えば液晶材料の層においては、液晶分子のある割合の長い分子軸（棒状の化合物の場合）または短い分子軸（円盤状の化合物の場合）が、該層の面に対して実質的に平行（約１８０°）に整列していることを意味する。

「ホメオトロピック整列／配向」という用語は、例えば液晶材料の層においては、液晶分子のある割合の長い分子軸（棒状の化合物の場合）または短い分子軸（円盤状の化合物の場合）が、該層の面に対して約８０°〜９０°の角度θ（「チルト角」）で整列していることを意味する。

特に明記しない限り、本出願において総じて言及される光の波長は、５５０ｎｍである。

本明細書における複屈折率Δｎは、式（２）
Δｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏ （２）
で定義され、ここで、ｎ_ｅは異常屈折率であり、ｎ_ｏは常屈折率である。平均屈折率ｎ_ａｖ．は、次式（３）
ｎ_ａｖ．＝［（２ｎ_ｏ ^２＋ｎ_ｅ ^２）／３］^１／２ （３）
で与えられる。

異常屈折率ｎ_ｅおよび常屈折率ｎ_ｏは、アッベ屈折計を用いて測定することができる。次いで、式（２）からΔｎを算出することができる。

本出願において、「誘電的に正の」という用語は、Δεが３．０超である化合物または成分について用いられ、「誘電的に中性の」という用語は、Δεが−１．５以上３．０以下である化合物または成分について用いられ、「誘電的に負の」という用語は、Δεが−１．５未満である化合物または成分について用いられる。Δεは、１ｋＨｚの周波数で２０℃で測定される。各化合物の誘電異方性は、ネマティックホスト混合物中の個々の各化合物の１０％溶液の結果から求められる。ホスト媒体への各化合物の溶解度が１０％未満である場合には、得られる媒体が少なくともその特性を求めることができるほどに十分に安定になるまで各化合物の濃度を半分に低下させる。しかし、結果の有意性を可能な限り高く維持するためには、濃度を少なくとも５％に保持することが好ましい。試験混合物の静電容量を、ホメオトロピック配向を示すセルおよびホモジニアス配向を示すセルのいずれにおいても測定する。これら２種類のセルのセルギャップは、約２０μｍである。印加される電圧は、１ｋＨｚの周波数を有する矩形波であり、典型的には０．５Ｖ〜１．０Ｖの二乗平均平方根値であるが、これは常に、各試験混合物の容量閾値を下回るように選択される。

各化合物の誘電率は、目的化合物を加えた際のホスト媒体の各値の変化により求められる。各値を、目的化合物の１００％の濃度に外挿する。ホスト混合物は、Ｈ．Ｊ． Ｃｏｌｅｓ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２００６， ９９， ０３４１０４に記載されており、表１に示す組成を有する。

本出願において、境界状態という用語は、透過率が最大値または最小値に達し、電界を印加しない限りこの透過率がそれ以上変化しないかまたは実質的にそれ以上変化しない状態を意味すると解釈される。

本発明による光透過性を調節するためのデバイスは好ましくは、２つの境界状態を有する。一方は境界状態Ａであり、これは、電界が印加されていないときの、対応する透過率Ｔ_Ａを有する状態であって、いわゆる「オフ」状態または透明状態である。もう一方は境界状態Ｂであり、これは、電界が印加されているときの、対応する透過率Ｔ_Ｂを有する状態であって、いわゆる「オン」状態または光散乱状態である。ここで、
Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂ
である。

本出願において、光透過性という用語は、可視（ＶＩＳ）領域、近赤外（近ＩＲ、ＮＩＲ）領域およびＵＶ−Ａ領域の電磁放射線が光変調素子を通り抜けることを意味すると解釈され、この用語には、半透明状態も明示的に包含される。それに応じて本出願における「光」という用語は、スペクトルの可視領域、近赤外領域およびＵＶ−Ａ領域の電磁放射線を意味すると解釈される。通常用いられる物理的定義によれば、ＵＶ−Ａ光、可視光および近赤外線は包括的に、３２０〜３０００ｎｍの波長を有する放射線を意味すると解釈される。

フレクソ分極とは、ダイレクターのひずみに起因する液晶の自発分極の生成か、またはその逆に電界の印加によるダイレクターのひずみであり、これはフレクソエレクトリックスイッチングとも呼ばれる。

典型的には、フレクソエレクトリック効果は、形状が非対称である分子により生じる。考慮すべき最初のケースは、くさび型およびバナナ型の分子であった。縦方向双極子を有するくさび型分子は、広がったときに自発分極を示す。同様に、横方向双極子を有するバナナ型分子は、曲げひずみの際に自発分極を示す。

上記の場合、分極は、広がりひずみおよび／または曲げひずみと関連している。対称性に関する議論から、ねじれひずみによっては分極が生じ得ないことが分かっている。したがって、フレクソエレクトリック分極（Ｐ_ｆ）の現象論的式を、
Ｐ_ｆ＝ｅ_１ｎ（ｄｉｖ ｎ）＋ｅ_３（ｃｕｒｌ ｎ）×ｎ
と記述することができ、ここで、ｅ_１およびｅ_３は、広がり、曲げのフレクソエレクトリック係数であり、ｎ（ｄｉｖ ｎ）および（ｃｕｒｌ ｎ）×ｎはそれぞれ、広がりベクトルおよび曲げベクトルである。

例えば、直流電界がホメオトロピックセルに対して横向きに印加されると、誘起されるフレクソエレクトリック分極（Ｐ_ｆ）と外部電界（Ｅ）との結合が観察され、これによってダイレクターの曲げひずみが生じる。これが、いわゆる逆フレクソエレクトリック効果である。

この効果に関与する物理的パラメーターの関係性を、

と表すことができ、ここで、δｎは、誘起された複屈折率であり、Ｋ_３３は、曲げ弾性定数であり、Ｅは、印加電界の強度であり、ｄは、液晶媒体層の厚さであり、かつｎ_ｏ、ｎ_ｅはそれぞれ、常屈折率および異常屈折率である。

例えば融点Ｔ（Ｃ、Ｎ）またはＴ（Ｃ、Ｓ）、スメクティック（Ｓ）相からネマティック（Ｎ）相への転移点Ｔ（Ｓ、Ｎ）および液晶の透明点Ｔ（Ｎ、Ｉ）といった温度はいずれも、摂氏で示される。温度差は、いずれも示差度で示される。

「透明点」という用語は、最も高い温度範囲を有するメソ相と等方相との間での転移が生じる温度を意味する。

本出願全体を通じて、特に明記しない限り、濃度はいずれも重量％で示され、かつそれぞれの媒体全体を基準とする。特に明記しない限り、物理的特性はいずれも、”Ｍｅｒｃｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”， Ｓｔａｔｕｓ Ｎｏｖ． １９９７， Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ，ドイツ連邦共和国にしたがって測定され、２０℃の温度で示される。

疑念が生じた場合には、Ｃ． Ｔｓｃｈｉｅｒｓｋｅ， Ｇ． Ｐｅｌｚｌ ａｎｄ Ｓ． Ｄｉｅｌｅ， Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． ２００４， １１６， ６３４０−６３６８に示された定義が適用されるものとする。

特に明記しない限り、本出願において示されるパラメーターの各範囲にはいずれも、各限界値が包含される。

本出願全体を通じて、飽和１，４−置換環系上の置換基は、特に明記しない限りトランス立体配置である。他の式はどちらの立体配置をも表すが、好ましくはトランス立体配置を表す。

各特性の様々な範囲について示される様々な上限値および下限値を互いに組み合わせることで、さらなる好ましい範囲が生じる。

本明細書の説明および特許請求の範囲の全体を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」という語句やこれらの語句の変化形、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という語句は、「含むがこれに限定されない」ことを意味し、他の構成要素を排除することを意図するものではなく、またこれらを排除しない。また、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語句には「からなる」という用語も包含されるが、これに限定されない。

詳細な説明
本発明による光透過性を調節するためのデバイスに適した液晶媒体は典型的に、バイメソゲン化合物を少なくとも１種含む。好ましくは、本発明による光透過性を調節するためのデバイスのための液晶媒体は実質的に、１種または複数種のバイメソゲン化合物からなる。

適切なバイメソゲン化合物は典型的には、比較的高い弾性定数Ｋ_１１の値、低い曲げ弾性定数Ｋ_３３の値およびフレクソエレクトリック係数を有する。

これらのバイメソゲン化合物に関して、Ｃｏｌｅｓのグループは、二量体液晶の構造特性の関係性に関する論文を発表した（Ｃｏｌｅｓ ｅｔ ａｌ．， ２０１２ （Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｅ ２０１２， ８５， ０１２７０１））。

さらなるバイメソゲン化合物は、従来技術から広く知られている（Ｈｏｒｉ， Ｋ．， Ｌｉｍｕｒｏ， Ｍ．， Ｎａｋａｏ， Ａ．， Ｔｏｒｉｕｍｉ， Ｈ．， Ｊ． Ｍｏｌ． Ｓｔｒｕｃ． ２００４， ６９９， ２３−２９または英国特許出願公開第２３５６６２９号明細書（ＧＢ ２ ３５６ ６２９）も参照のこと）。

さらに、Ｊｏｏ−Ｈｏｏｎ Ｐａｒｋら、“Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｄｉｍｅｒｓ Ｈａｖｉｎｇ ｏ−， ｍ− ａｎｄ ｐ− Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”， Ｂｉｌｌ． Ｋｏｒｅａｎ Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， ２０１２， Ｖｏｌ． ３３， Ｎｏ． ５， ｐｐ． １６４７−１６５２に、液晶挙動を示す対称的な二量体化合物が開示されている。

欧州特許出願公開第０９７１０１６号明細書（ＥＰ ０ ９７１ ０１６）には、それ自体が高いフレクソエレクトリック係数を有するメソゲン性エストラジオールについて報告されている。

好ましくは、本発明による光透過性を調節するためのデバイスにおいて利用される液晶媒体は、バイメソゲン化合物を１種または複数種含み、該バイメソゲン化合物は好ましくは、式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまで

の化合物の群から選択され、ここで、
Ｒ^１１およびＲ^１２、
Ｒ^２１およびＲ^２２、
ならびにＲ^３１およびＲ^３２は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳまたは１〜２５個の炭素原子を有する直鎖アルキル基または１〜２５個の炭素原子を有する分枝鎖アルキル基であり、該アルキル基は、非置換であってもよいし、ハロゲンまたはＣＮで一置換または多置換されていてもよく、ここで、隣接していない１つまたは複数のＣＨ_２基が、各出現において互いに独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよいが、ただしこの置き換えは、酸素原子が互いに直接結合しないように行われ、
ＭＧ^１１およびＭＧ^１２、
ＭＧ^２１およびＭＧ^２２、
ならびにＭＧ^３１およびＭＧ^３２は、それぞれ独立してメソゲン基であり、
Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３は、それぞれ独立して、５〜４０個の炭素原子を含むスペーサー基であり、ここで、隣接していない１つまたは複数のＣＨ_２基であって、ただし、Ｓｐ^１のＣＨ_２基のうちＯ−ＭＧ^１１および／またはＯ−ＭＧ^１２に結合したものと、Ｓｐ^２のＣＨ_２基のうちＭＧ^２１および／またはＭＧ^２２に結合したものと、Ｓｐ^３のＣＨ_２基のうちＸ^３１およびＸ^３２に結合したものとを除くＣＨ_２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよいが、ただしこの置き換えは、２つの酸素原子が互いに隣接せず、２つの−ＣＨ＝ＣＨ−基が互いに隣接せず、かつ−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および−ＣＨ＝ＣＨ−から選択される２つの基が互いに隣接しないように行われ、かつ
Ｘ^３１およびＸ^３２は、互いに独立して、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓ−から選択される連結基であるか、あるいは該Ｘ^３１およびＸ^３２のうちの一方が−Ｏ−または単結合のいずれかであってもよく、またあるいは該Ｘ^３１およびＸ^３２のうちの一方が−Ｏ−であって他方が１つの単結合であってもよい。

好ましく使用されるのは、式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでの以下の化合物である：
Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３は、それぞれ独立して、−（ＣＨ_２）_ｎ−であり、ここで、
ｎは、１〜１５の整数であり、最も好ましくは奇数の整数であり、ここで、１つまたは複数の−ＣＨ_２−基が、−ＣＯ−で置き換えられていてもよい。

特に好ましく使用されるのは、式Ａ−ＩＩＩの以下の化合物である：
−Ｘ^３１−Ｓｐ^３−Ｘ^３２−は、−Ｓｐ^３−Ｏ−、−Ｓｐ^３−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓｐ^３−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−Ｓｐ^３−、−Ｏ−Ｓｐ^３−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓｐ^３−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ^３−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ^３−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｓｐ^３−Ｏ−または−ＣＯ−Ｏ−Ｓｐ^３−ＣＯ−Ｏ−であるが、ただし、−Ｘ^３１−Ｓｐ^３−Ｘ^３２−において、２つの酸素原子が互いに隣接せず、２つの−ＣＨ＝ＣＨ−基が互いに隣接せず、かつ−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および−ＣＨ＝ＣＨ−から選択される２つの基が互いに隣接しないことを条件とする。

好ましく使用されるのは、式Ａ−Ｉの以下の化合物である：
ＭＧ^１１およびＭＧ^１２は、互いに独立して、−Ａ^１１−（Ｚ^１−Ａ^１２）_ｍ−であり、ここで、
Ｚ^１は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
Ａ^１１およびＡ^１２は、各出現においてそれぞれ独立して、１，４−フェニレンであり、ここでさらに、１つまたは複数のＣＨ基が、Ｎ、トランス−１，４−シクロヘキシレンで置き換えられていてもよく、ここでさらに、隣接していない１つまたは２つのＣＨ_２基が、Ｏおよび／またはＳ、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−ビシクロ−（２，２，２）−オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、スピロ［３．３］ヘプタン−２，６−ジイルまたはジスピロ［３．１．３．１］デカン−２，８−ジイルで置き換えられていてもよく、前記基はいずれも、非置換であってもよいし、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、または１〜７個の炭素原子を有するアルキル基、１〜７個の炭素原子を有するアルコキシ基、１〜７個の炭素原子を有するアルキルカルボニル基、または１〜７個の炭素原子を有するアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていてもよく、ここで、１つまたは複数の水素原子が、ＦまたはＣｌで置換されていてもよく、かつ
ｍは、０、１、２または３である。

好ましく使用されるのは、式Ａ−ＩＩの以下の化合物である：
ＭＧ^２１およびＭＧ^２２は、互いに独立して、−Ａ^２１−（Ｚ^２−Ａ^２２）_ｍ−であり、ここで、
Ｚ^２は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
Ａ^２１およびＡ^２２は、各出現においてそれぞれ独立して、１，４−フェニレンであり、ここでさらに、１つまたは複数のＣＨ基が、Ｎ、トランス−１，４−シクロヘキシレンで置き換えられていてもよく、ここでさらに、隣接していない１つまたは２つのＣＨ_２基が、Ｏおよび／またはＳ、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−ビシクロ−（２，２，２）−オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、スピロ［３．３］ヘプタン−２，６−ジイルまたはジスピロ［３．１．３．１］デカン−２，８−ジイルで置き換えられていてもよく、前記基はいずれも、非置換であってもよいし、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、または１〜７個の炭素原子を有するアルキル基、１〜７個の炭素原子を有するアルコキシ基、１〜７個の炭素原子を有するアルキルカルボニル基、または１〜７個の炭素原子を有するアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていてもよく、ここで、１つまたは複数の水素原子が、ＦまたはＣｌで置換されていてもよく、かつ
ｍは、０、１、２または３である。

最も好ましく使用されるのは、式Ａ−ＩＩＩの以下の化合物である：
ＭＧ^３１およびＭＧ^３２は、互いに独立して、−Ａ^３１−（Ｚ^３−Ａ^３２）_ｍ−であり、
Ｚ^３は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ_２ＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
Ａ^３１およびＡ^３２は、各出現においてそれぞれ独立して、１，４−フェニレンであり、ここでさらに、１つまたは複数のＣＨ基が、Ｎ、トランス−１，４−シクロヘキシレンで置き換えられていてもよく、ここでさらに、隣接していない１つまたは２つのＣＨ_２基が、Ｏおよび／またはＳ、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−ビシクロ−（２，２，２）−オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、スピロ［３．３］ヘプタン−２，６−ジイルまたはジスピロ［３．１．３．１］デカン−２，８−ジイルで置き換えられていてもよく、前記基はいずれも、非置換であってもよいし、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、または１〜７個の炭素原子を有するアルキル基、１〜７個の炭素原子を有するアルコキシ基、１〜７個の炭素原子を有するアルキルカルボニル基、または１〜７個の炭素原子を有するアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていてもよく、ここで、１つまたは複数の水素原子が、ＦまたはＣｌで置換されていてもよく、かつ
ｍは、０、１、２または３である。

好ましくは、式Ａ−ＩＩＩの化合物は不斉化合物であり、好ましくは異なるメソゲン基ＭＧ^３１およびＭＧ^３２を有する。

総じて好ましいのは、式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでの化合物であって、メソゲン基に存在するエステル基の双極子がすべて同一の方向に整列し、すなわちすべて−ＣＯ−Ｏ−であるかまたはすべて−Ｏ−ＣＯ−である化合物である。

特に好ましいのは、式Ａ−Ｉおよび／またはＡ−ＩＩおよび／またはＡ−ＩＩＩの化合物であって、メソゲン基のそれぞれの対（ＭＧ^１１およびＭＧ^１２）および（ＭＧ^２１およびＭＧ^２２）および（ＭＧ^３１およびＭＧ^３２）が、各出現において互いに独立して、６原子環を１個、２個または３個含み、好ましくは６原子環を２個または３個含む化合物である。

好ましいメソゲン基の、より小さな群を以下に列挙する。簡略化のために、これらの基のＰｈｅは、１，４−フェニレンであり、ＰｈｅＬは、１〜４個の基Ｌで置換された１，４−フェニレン基であり、ここで、Ｌは好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ_２、または１〜７個の炭素原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル基、１〜７個の炭素原子を有するフッ素化されていてもよいアルコキシ基、または１〜７個の炭素原子を有するフッ素化されていてもよいアルカノイル基であり、極めて好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ_２、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、ＯＣＨ_３、ＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＣＨ_３、ＣＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＯＣＨ_３、ＣＯＯＣ_２Ｈ_５、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２、ＯＣ_２Ｆ_５であり、特にＦ、Ｃｌ、ＣＮ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、ＯＣＨ_３、ＣＯＣＨ_３およびＯＣＦ_３であり、最も好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＨ_３、ＯＣＨ_３およびＣＯＣＨ_３であり、Ｃｙｃは、１，４−シクロヘキシレンである。この列挙には、以下に示す下位式およびそれらの鏡像体が含まれる：

特に好ましいのは、下位式ＩＩ−１、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７、ＩＩ−１３、ＩＩ−１４、ＩＩ−１５、ＩＩ−１６、ＩＩ−１７およびＩＩ−１８である。

これらの好ましい基において、各Ｚは、独立して、ＭＧ^２１およびＭＧ^２２について上記で示したＺ^１の意味のうちの１つを有する。好ましくはＺは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、特に好ましくは単結合である。

極めて好ましくは、メソゲン基ＭＧ^１１およびＭＧ^１２、ＭＧ^２１およびＭＧ^２２ならびにＭＧ^３１およびＭＧ^３２はそれぞれ独立して、以下の式およびそれらの鏡像体から選択される。

極めて好ましくは、メソゲン基のそれぞれの対ＭＧ^１１およびＭＧ^１２、ＭＧ^２１およびＭＧ^２２ならびにＭＧ^３１およびＭＧ^３２のうちの少なくとも１つは、そして好ましくはこれらの双方がそれぞれ互いに独立して、以下の式ＩＩａからＩＩｎまで（混乱を避けるため、２つの参照番号「ＩＩｉ」および「ＩＩｌ」を意図的に抜いてある）

およびそれらの鏡像体から選択され、ここで、
Ｌは、各出現において互いに独立して、ＦまたはＣｌであり、好ましくはＦであり、かつ
ｒは、各出現において互いに独立して、０、１、２または３であり、好ましくは０、１または２である。

これらの好ましい式における基

は、極めて好ましくは

を表す。

特に好ましいのは、下位式ＩＩａ、ＩＩｄ、ＩＩｇ、ＩＩｈ、ＩＩｉ、ＩＩｋおよびＩＩｏであり、特に下位式ＩＩａおよびＩＩｇである。

非極性基を有する化合物の場合、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^２１、Ｒ^２２、Ｒ^３１およびＲ^３２は好ましくは、１５個までの炭素原子を有するアルキルであるか、または２〜１５個の炭素原子を有するアルコキシである。

Ｒ^１１およびＲ^１２、Ｒ^２１およびＲ^２２およびＲ^３１およびＲ^３２がアルキル基またはアルコキシ基である場合、すなわち末端ＣＨ_２基が−Ｏ−で置き換えられている場合、これは直鎖であっても分枝鎖であってもよい。これは好ましくは直鎖であり、２個、３個、４個、５個、６個、７個または８個の炭素原子を有し、したがって好ましくは、例えばエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシであり、さらにはメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。

オキサアルキル（すなわち、１つのＣＨ_２基が−Ｏ−で置き換えられている）は好ましくは例えば、直鎖２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）または３−オキサブチル（＝２−メトキシエチル）、２−、３−もしくは４−オキサペンチル、２−、３−、４−もしくは５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−もしくは６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−もしくは７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−オキサノニル、または２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−もしくは９−オキサデシルである。

末端極性基を有する化合物の場合、Ｒ^１１およびＲ^１２、Ｒ^２１およびＲ^２２およびＲ^３１およびＲ^３２は、ＣＮ、ＮＯ_２、ハロゲン、ＯＣＨ_３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＣＯＲ^ｘ、ＣＯＯＲ^ｘ、または１〜４個の炭素原子を有するモノ−、−オリゴ−もしくはポリフッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される。Ｒ^ｘは、１〜４個、好ましくは１〜３個の炭素原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルである。ハロゲンは、好ましくはＦまたはＣｌである。

特に好ましくは、式Ａ−Ｉ、Ａ−ＩＩおよびＡ−ＩＩＩのそれぞれにおけるＲ^１１およびＲ^１２、Ｒ^２１およびＲ^２２およびＲ^３１およびＲ^３２は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ_２、ＯＣＨ_３、ＣＯＣＨ_３、ＣＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＯＣＨ_３、ＣＯＯＣ_２Ｈ_５、ＣＦ_３、Ｃ_２Ｆ_５、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２およびＯＣ_２Ｆ_５から選択され、特にＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ_３およびＯＣＦ_３から選択され、特にＨ、Ｆ、ＣＮおよびＯＣＦ_３から選択される。

さらに、式Ａ−Ｉ、Ａ−ＩＩおよびＡ−ＩＩＩのそれぞれにおける化合物のうちアキラルな分枝鎖基Ｒ^１１および／またはＲ^２１および／またはＲ^３１を含む化合物は、時として重要である場合があり、例えば結晶化傾向が低いことがその理由である。この種の分枝鎖基は総じて、鎖分枝を２つ以上含まない。好ましいアキラルな分枝鎖基は、イソプロピル、イソブチル（＝メチルプロピル）、イソペンチル（＝３−メチルブチル）、イソプロポキシ、２−メチルプロポキシおよび３−メチルブトキシである。

スペーサー基Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３は好ましくは、５〜４０個の炭素原子、特に５〜２５個の炭素原子、極めて好ましくは５〜１５個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレン基であり、ここでさらに、隣接していない１つまたは複数の非末端ＣＨ_２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよい。

「末端」ＣＨ_２基とは、メソゲン基に直接結合した基である。したがって、「非末端」ＣＨ_２基は、メソゲン基Ｒ^１１およびＲ^１２、Ｒ^２１およびＲ^２２およびＲ^３１およびＲ^３２に直接結合していない。

典型的なスペーサー基は例えば、−（ＣＨ_２）_ｏ−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｐ−ＣＨ_２ＣＨ_２−であり、ここで、ｏは、５〜４０の整数であり、特に５〜２５の整数であり、極めて好ましくは５〜１５の整数であり、ｐは、１〜８の整数であり、特に１、２、３または４である。

好ましいスペーサー基は例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。

特に好ましいのは、式Ａ−Ｉ、Ａ−ＩＩおよびＡ−ＩＩＩの化合物であって、Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３がそれぞれ５〜１５個の炭素原子を有するアルキレンである化合物である。直鎖アルキレン基が特に好ましい。

好ましいのは、６個、８個、１０個、１２個および１４個の炭素原子を有する偶数個の直鎖アルキレンを有するスペーサー基である。

本発明の他の実施形態において、５個、７個、９個、１１個、１３個および１５個の炭素原子を有する奇数個の直鎖アルキレンを有するスペーサー基が好ましい。５個、７個または９個の炭素原子を有する直鎖アルキレンスペーサーが極めて好ましい。

特に好ましいのは、式Ａ−Ｉ、Ａ−ＩＩおよびＡ−ＩＩＩの化合物であって、Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３がそれぞれ５〜１５個の炭素原子を有する完全に重水素化されたアルキレンである化合物である。極めて好ましいのは、重水素化された直鎖アルキレン基である。最も好ましいのは、部分的に重水素化された直鎖アルキレン基である。

好ましいのは、式Ａ−Ｉの化合物であって、メソゲン基であるＲ^１１−ＭＧ^１１−とＲ^１２−ＭＧ^１２−とが異なる化合物である。特に好ましいのは、式Ａ−Ｉの化合物であって、式Ａ−Ｉ中のＲ^１１−ＭＧ^１１−とＲ^１２−ＭＧ^１２−とが同一である化合物である。

式Ａ−Ｉの好ましい化合物は、式Ａ−Ｉ−１からＡ−Ｉ−３まで：

の化合物の群から選択され、ここで、パラメーターｎは、上記の意味を有し、好ましくは３、５、７または９であり、より好ましくは５、７または９である。

式Ａ−ＩＩの好ましい化合物は、式Ａ−ＩＩ−１からＡ−ＩＩ−４まで：

の化合物の群から選択され、ここで、パラメーターｎは、上記の意味を有し、好ましくは３、５、７または９であり、より好ましくは５、７または９である。

式Ａ−ＩＩＩの好ましい化合物は、式Ａ−ＩＩＩ−１からＡ−ＩＩＩ−１２まで：

の化合物の群から選択され、ここで、パラメーターｎは、上記の意味を有し、好ましくは３、５、７または９であり、より好ましくは５、７または９である。

式Ａ−Ｉの特に好ましい例示的な化合物は、以下の化合物である：

式Ａ−ＩＩの特に好ましい例示的な化合物は、以下の化合物である：

式Ａ−ＩＩＩの特に好ましい例示的な化合物は、以下の化合物である：

式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでのバイメソゲン化合物は、容易に配向して巨視的に均一に整列し得るとともに、適用される液晶媒体において高い弾性定数ｋ_１１の値および高いフレクソエレクトリック係数ｅの値をもたらすため、フレクソエレクトリック液晶ディスプレイにおいて特に有用である。

式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでの化合物は、自体公知の方法や、例えばＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ， Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ， Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ， Ｓｔｕｔｔｇａｒｔなどの権威のある有機化学の著作物に記載されている方法にしたがって、またはそうした方法と類似して合成することができる。

本発明による光透過性を調節するためのデバイスにおいて利用される液晶媒体は、１種または複数種の色素を任意に含み、好ましくは１種または複数種の二色性色素を任意に含む。

好ましくは、二色性色素は、ペリレン色素、アントラキノン色素および／またはアゾ色素の群から選択される。

より好ましくは、二色性色素は、式Ｉ

の化合物の群から選択され、ここで、

は、各出現において同一であるかまたは異なって、

から選択され、ｉが２以上の場合には、基

のうち末端にあるものは、

であってもよく、ｊが２以上の場合には、基

のうち末端にあるものは、

であってもよく、
Ｚ^１１およびＺ^１２は、互いに独立して、−Ｎ＝Ｎ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−であり、
Ｒ^１１およびＲ^１２は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニル、アルキルアミニル、ジアルキルアミニル、アルキルカルボニル、アルキルオキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルオキシカルボニルオキシまたはアルキルシクロヘキシルアルキルであり、かつ
ｉおよびｊは、互いに独立して、１、２、３または４である。

本発明の好ましい一実施形態において、液晶媒体は好ましくは、式Ｉ−１からＩ−７まで

の化合物の群から選択される二色性色素を１種または複数種含み、ここで、これらのパラメーターは、上記の式Ｉで与えられたそれぞれの意味を有する。

本発明の好ましい一実施形態において、液晶媒体は好ましくは、式Ｉ’−１からＩ’−７まで

の化合物の群から選択される二色性色素を１種または複数種含み、ここで、これらのパラメーターは、上記の式Ｉで与えられたそれぞれの意味を有する。

さらに好ましい式Ｉの化合物は、以下の式

で表される。

好ましくは、媒体中の二色性色素の濃度は、０．１％〜５％の範囲にあり、より好ましくは０．２％〜４％の範囲にあり、さらにより好ましくは０．３％〜３％の範囲にあり、最も好ましくは０．５％〜２％の範囲にあり、特に約１％である。

好ましい一実施形態において、媒体は２種以上の二色性色素の混合物を含み、好ましくは３種以上の二色性色素の混合物を含む。最も好ましくは、二色性色素は３種存在する。好ましくは、各二色性色素は、互いに相補的な吸収スペクトル、すなわち相補的な吸収色を有し、好ましくは、混合物の合一された吸収が中性色、すなわち黒色の外観となるような比で互いに混合される。これは、可視スペクトル範囲にわたって吸収がほぼ一定であることを意味する。

例えば、３つの化合物Ｉ’−１ａ、Ｉ’−４ａおよびＩ’−５ａの好ましい組合せのスペクトル特性を以下の表に示す：

^＊）：光学密度：ＯＤ≡ｌｏｇ_１０（Ｉ_ｉ／Ｉ_ｔ）、
Ｉ_ｉ＝入射光の強度、
Ｉ_ｔ＝透過光の強度、
^§）：Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ（ドイツ連邦共和国）より入手可能なＺＬＩ混合物、
^＊＊）：ホストＬＣにおける色素の二色比
^＊＊＊）：ホストＬＣにおける色素のオーダーパラメーター。

以下に、本発明の好ましい実施形態による液晶媒体の条件を示す。これらの好ましい条件を個々に満たすこともできるが、互いに組み合わせて満たすことが好ましい。これらの条件の二元的な組合せが好ましいが、これらの条件の三元以上の組合せが特に好ましい。

本発明による適切な液晶媒体は、２種以上の、好ましくは少なくとも３種の、特に好ましくは少なくとも４種の、極めて特に好ましくは少なくとも５種の、異なるバイメソゲン化合物を含む。

ＬＣ媒体には、例えばＨ、Ｎ、Ｏ、Ｃｌ、Ｆが対応する同位体で置き換えられている化合物も含まれ得ることは、当業者には自明である。

典型的には、液晶媒体における式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでの化合物の量は、混合物全体の好ましくは２５〜１００％であり、特に５０〜１００％であり、極めて好ましくは７５〜１００％である。

好ましくは、媒体における二色性色素の濃度は、０．０５％〜５％の範囲にあり、より好ましくは０．１％〜４％の範囲にあり、さらにより好ましくは０．２％〜３％の範囲にある。

本発明による液晶媒体は、例えば安定剤や酸化防止剤といったさらなる化合物を適宜含み、これらの化合物は好ましくは、０％〜約２０％、特に好ましくは０％〜約１０％、極めて特に好ましくは０％〜約５％の濃度で、それぞれ使用される。

好ましい一実施形態において、液晶媒体は好ましくは、誘電異方性Δεについて正の値を示す。この場合、Δεは好ましくは、約０〜８の値を有し、より好ましくは約０〜５の値を有し、さらにより好ましくは約０〜３の値を有する。

他の好ましい実施形態において、液晶媒体は好ましくは、誘電異方性Δεについて負の値を示す。この場合、Δεは好ましくは、約０〜−８の値を有し、より好ましくは約０〜−５の値を有し、さらにより好ましくは約０〜−３の値を有する。

本発明による液晶媒体は好ましくは、約６５℃以上の透明点を有し、より好ましくは約７０℃以上の透明点を有し、さらにより好ましくは８０℃以上の透明点を有し、特に好ましくは約８５℃以上の透明点を有し、極めて特に好ましくは約９０℃以上の透明点を有する。

本発明による媒体のネマティック相は、好ましくは少なくとも約０℃以下から約６５℃以上までに及び、より好ましくは少なくとも約２０℃以下から約７０℃以上までに及び、極めて好ましくは少なくとも約３０℃以下から約７０℃以上までに及び、特に少なくとも約４０℃以下から約９０℃以上までに及ぶ。個々の好ましい実施形態において、本発明による媒体のネマティック相が、約１００℃以上、さらには約１１０℃以上の温度に及ぶことが必要な場合がある。

適切な液晶媒体のΔｎは、可能な限り高いことが好ましい。典型的には、５８９ｎｍ（ＮａＤ）および２０℃での本発明による液晶媒体のΔｎは、好ましくは約０．１０以上から約０．３５以上までの範囲にあり、より好ましくは約０．１２以上から約０．３５以上までの範囲にあり、さらにより好ましくは約０．１５以上から約０．３５以上までの範囲にあり、極めて好ましくは約０．１７以上から約０．３５以上までの範囲にある。

液晶媒体は好ましくは、
ｋ_１１＞１×１０^−１０Ｎおよび
フレクソエレクトリック係数ｅ＞１×１０^−１０Ｃ／ｍ
を示す。

好適な液晶媒体の回転粘度は、可能な限り低いことが好ましい。典型的には、本発明による媒体は、約９０ｍＰａ・ｓ以下の回転粘度を示し、好ましくは約８０ｍＰａ・ｓ以下の回転粘度を示す。

本発明による光透過性を調節するためのデバイスにおいて利用される液晶媒体は、それ自体慣用の方法で調製される。総じて、主成分を構成する成分に、それよりも少量で使用される所望量の成分を、好ましくは高めた温度で溶解させる。例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノールといった有機溶媒中の複数の成分の溶液を混合し、完全に混合した後でこの溶媒を例えば蒸留により再び除去することも可能である。さらに、他の従来の様式で、例えばプレミックスを使用して、例えばホモログ混合物を使用して、またはいわゆる「マルチボトル」システムを使用して、混合物を調製することも可能である。

本発明による光透過性を調節するためのデバイスの機能原理を、以下に詳細に説明する。想定される機能様式に関する説明から、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲について、特許請求の範囲に記載されていない限定を導出することはできないことに留意されたい。

本発明の好ましい一実施形態において、液晶媒体層は、２枚の基板層の間に配置される。

本発明によれば、２枚の基板層は特に、ポリマー材料、金属酸化物、例えばＩＴＯおよびガラスからそれぞれ互いに独立して構成されてよく、好ましくはガラスおよび／またはＩＴＯからそれぞれ互いに独立して構成されてよく、特にガラス／ガラスで構成されてよい。

好ましい一実施形態において、各基板は、互いに約１μｍ〜約５０μｍの範囲だけ離れて配置され、好ましくは互いに約２μｍ〜約４０μｍの範囲だけ離れて配置され、より好ましくは互いに約３μｍ〜約３０μｍの範囲だけ離れて配置される。これにより、その空隙に液晶媒体層が配置される。

例えば全セル厚さにわたって延在するスペーサーまたは電極や、層内の突出構造体によって、各基板層を互いに所定の距離だけ離して保持することができる。典型的なスペーサー材料は当業者に広く知られており、例えばプラスチック製、シリカ製、エポキシ樹脂製などのスペーサーが挙げられる。

本発明のさらに好ましい一実施形態において、液晶媒体層は、例えば可撓性高分子フィルムなどの２つの可撓性層の間に配置される。したがって本発明による光透過性を調節するためのデバイスは、可撓性であって曲げ可能であり、また例えば巻取りが可能である。可撓性層の例として、基板層、配向膜および／または偏光子を挙げることができる。さらなる層が存在していてもよいが、こうした層は好ましくは可撓性である。可撓性層の間に液晶媒体層が位置する好ましい実施形態のより詳細な開示については、米国特許出願公開第２０１０／００４５９２４号明細書（ＵＳ ２０１０／００４５９２４）を参照されたい。

本明細書で使用される場合に、「ポリマー」という用語は、１つまたは複数の異なる種類の繰返し単位（分子の最小構成単位）の骨格を包含する分子を意味すると理解され、この「ポリマー」という用語には、一般に知られている「オリゴマー」、「コポリマー」、「ホモポリマー」などの用語が含まれる。さらにポリマーという用語には、ポリマー自体だけでなく、かかるポリマーの合成に付随する開始剤、触媒および他の要素からの残留物も含まれるものと理解され、ここで、かかる残留物は、共有結合により該ポリマーに組み込まれているわけではないものと理解される。さらに、かかる残留物および他の要素は、通常は重合後の精製プロセスの際に除去されるが、典型的には、それらが各容器間または各溶媒間または各分散媒体間で移送される際に総じてポリマーと共に残るようにポリマーと混合または混ぜ合わされる。

本発明のさらに好ましい一実施形態において、液晶媒体は、固体状またはゼラチン状のコンシステンシーを有する。「ゼラチン状」という用語は、ゼリーの性質を示すかまたはゼリーに類似したコンシステンシーを指す。したがって本発明による光透過性を調節するためのデバイスは、損傷の影響を受けにくい。さらに、液晶媒体層の他に、可撓性で曲げ可能でかつ切断可能な層のみが存在する場合には、光透過性を調節するためのデバイスは、巻取りが可能であるだけでなく、その都度必要な範囲の部分の切取りも可能である。

光透過性を調節するためのデバイスはさらに、液晶媒体層と直接接触しかつホメオトロピック整列またはプレーナ整列を誘起する配向膜を、１つまたは複数有することができる。

同様に、液晶媒体層に隣接する配向膜を含まないことが、本発明によれば可能であり、またこのことは、光透過性を調節するためのデバイスについて特定の条件下で有利である。

ディスプレイセルにおけるまたは２枚の基板の間の液晶材料またはメソゲン材料の「ハイブリッド配向」または整列という用語は、第１のセル壁に隣接するまたは第１の基板上のメソゲン基がホメオトロピック整列を示し、第２のセル壁に隣接するまたは第２の基板上のメソゲン基がプレーナ整列を示すことを意味する。

ハイブリッド配向条件を有するディスプレイセルを使用することにより、フレクソエレクトリックスイッチングの極めて高いスイッチング角、速い応答時間および良好なコントラストを達成することができる。

プレーナ配向は、配向膜によって達成することができ、例えば基板に施与したポリイミド膜やスパッタリング成膜したＳｉＯ_ｘ膜をラビング処理したものによって達成することができる。

ホメオトロピック配向は例えば、基板にコーティングした配向膜によって達成することができる。ガラス基板上で使用される適切な配向剤は例えば、アルキルトリクロロシランまたはレシチンであり、プラスチック基板の場合には、レシチン薄膜、シリカ薄膜または高チルトポリイミド配向膜を配向剤として使用することができる。本発明の好ましい一実施形態において、シリカ被覆プラスチックフィルムが基板として使用される。しかし、ホメオトロピック配向を達成するために、従来技術から当業者に広く知られている自己配向剤を液晶混合物に添加することも可能である。

プレーナ配向またはホメオトロピック配向を達成するためのさらに適切な方法は、例えばＪ． Ｃｏｇｎａｒｄ、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ． ７８、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ １， １−７７ （１９８１）に記載されている。

好ましい一実施形態において、配向膜は、当業者に知られているラビング技術によってラビング処理される。

光透過性を調節するためのデバイスはさらに、例えばＵＶフィルターのような、特定の波長の光を遮断するフィルターを含むことができる。本発明によれば、例えば保護フィルムや断熱フィルムや金属酸化物層といったさらなる機能層が存在してもよい。

さらに、この光変調素子の電気的スイッチングが、よりＬＣディスプレイのスイッチングに匹敵するものとなるようにするために、本発明による光透過性を調節するためのデバイスにおいて、電極と、さらなる電気部品と、接続部とが存在することができる。

利用される電極構造体に応じて、好ましくは少なくとも１つの基板に電極構造体が設けられるが、どちらの基板も、向かい合う電極パターンをそれらの向かい合う表面上に担持し、それらの間に液晶媒体が存在することも同様に好ましい。適切な電極構造体は例えば、櫛状電極集成体である。さらに好ましい電極構造体は例えばＩＰＳ電極構造体またはＦＦＳ電極構造体である。

他の好ましい実施形態において、スペーサーおよび電極のいずれとしても機能する貫通セル電極構造体が利用される。他の適切な電極構造体は当業者に広く知られており、例えば基板全体を覆う電極層が挙げられる。

適切な電極材料は当業者に広く知られており、例えば金属製や金属酸化物製の電極が挙げられ、これは例えば透明な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であり、これは本発明によれば好ましい。

好ましくは、光透過性を調節するためのデバイスの電極は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のようなスイッチング素子に関連している。

本発明によるデバイスの機能原理を、以下に詳細に説明する。想定される機能様式に関する説明から、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲について、特許請求の範囲に記載されていない限定を導出することはできないことに留意されたい。

本発明による光透過性を調節するためのデバイスの光透過性は、印加される電界に依存する。好ましい一実施形態において、光透過性を調節するためのデバイスの光透過性は、電界が印加されていない初期状態では高く、好ましくは電界が印加されると徐々に低下する。

好ましい一実施形態において、本発明による光透過性を調節するためのデバイスは、境界状態Ａおよび境界状態Ｂを有する。

光透過性を調節するためのデバイスは好ましくは、境界状態Ａを有する。この境界状態Ａとは、電界が印加されていないときの、対応する透過率Ｔ_Ａを有する状態であって、いわゆるオフ状態である。

光透過性を調節するためのデバイスは好ましくは、特定の電界が印加されたときに他の境界状態Ｂを有する。これはいわゆる「オン状態」と呼ばれ、液晶媒体が、初期整列から光散乱曲げ状態に向かって次第に歪む。ここで、
Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂ
である。

したがって本発明はさらに、内部への光の入射および／またはエネルギーの入力を調節するための、本発明によるデバイスの使用に関する。

上述したように、本発明は建物に限定されるものではなく、輸送用容器、例えば船積み用容器または車両にも使用することができる。本デバイスを、窓の板ガラスに設置することや複層断熱ガラスの構成要素として使用することが特に好ましい。本発明によるデバイスは、外側にも内側にも設置可能であり、またガラス板が複層の場合には２枚のガラス板の間の空隙に設置することができ、ここで、内側とは、ガラス表面の面のうち内部に向いた方を意味する。内側での使用か、または複層断熱ガラスの場合には２枚のガラス板の間の空隙での使用が好ましい。

本発明によるデバイスは、該デバイスを設置する各ガラス表面を完全に覆ってもよいし、部分的にのみ覆ってもよい。完全に覆った場合には、ガラス表面を通る光の透過性への影響が最大となる。それとは対照的に、部分的に覆った場合には、本デバイスが透過性の低い状態であっても、覆われていない部分を通って一定量の光がガラス表面を透過する。例えば、本デバイスをストリップの形態や特定のパターンの形態でガラス表面上に設置することによって、部分的に覆うことができる。

本発明の好ましい一実施形態において、本デバイスは、ガラス表面を通って内部に入る光の透過性を電気的に調節する。

印加される必要な電界強度は主に、電極間隙とＬＣ混合物のΔεとに依存する。

印加される電界強度は典型的には、約５０Ｖ／μｍ^−１未満であり、好ましくは約３０Ｖ／μｍ^−１未満であり、より好ましくは約２５Ｖ／μｍ^−１未満である。

したがって好ましい一実施形態において、本発明によるデバイスにＤＣ電界が印加される。典型的には、印加されるＤＣ駆動電圧は、０．１Ｖから約２５Ｖまでの範囲にあり、より好ましくは約０．３Ｖから約２０Ｖの範囲までの範囲にあり、さらにより好ましくは約０．５Ｖから約１５Ｖまでの範囲にある。

他の好ましい一実施形態において、本発明によるデバイスにＡＣ電界が印加される。典型的には、印加されるＤＣ駆動電圧は、０．１Ｖから約１５０Ｖまでの範囲にあり、より好ましくは約０．３Ｖから約１２５Ｖまでの範囲にあり、さらにより好ましくは約０．５Ｖから約１００Ｖまでの範囲にあり、それぞれ１Ｈｚから１００Ｈｚまでの電圧周波数を有する。

本発明によるデバイスの製造方法は、液晶媒体を含むデバイスの分野において当業者に知られている。

しかし、本発明による光透過性を調節するためのデバイスの典型的な製造方法は、以下のステップを含む：
− 上に前記電極を配置したガラス基板を切断し、かつ洗浄するステップ、
− 任意に、前記基板を配向膜または誘電体膜で被覆するステップ、
− ＵＶ硬化性接着剤を用いてセルを組み立てるステップ、および
− 前記セルに前記液晶媒体を充填するステップ。

本発明の光透過性を調節するためのデバイスを、様々な種類の光学デバイスや電気光学デバイスに用いることができる。

前述の光学デバイスや電気光学デバイスとしては、これらに限定されるものではないが例えば、電気光学ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、非線形光学（ＮＬＯ）デバイス、光情報記録デバイスおよびウィンドウ、好ましくはプライバシーウィンドウが挙げられる。

本文脈に特に明記しない限り、本明細書で使用する場合に、各用語の複数形は単数形を含むものと解釈されるべきであり、逆もまた同様である。

本出願において示されるパラメーターの各範囲にはいずれも、各限界値が包含され、また当業者に知られている最大許容誤差が含まれる。各特性の様々な範囲について示される様々な上限値および下限値を互いに組み合わせることで、さらなる好ましい範囲が生じる。

特に明記しない限り、本出願全体を通じて以下の条件および定義が適用される。濃度はいずれも重量パーセントで示され、かつ各混合物全体を基準とし、温度はいずれも摂氏で示され、温度差はいずれも示差度で示される。特に明記しない限り、物理的特性はいずれも、”Ｍｅｒｃｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”， Ｓｔａｔｕｓ Ｎｏｖ． １９９７， Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ，ドイツ連邦共和国にしたがって測定され、２０℃の温度で示される。光学異方性（Δｎ）は、５８９．３ｎｍの波長で測定される。誘電異方性（Δε）は、１ｋＨｚの周波数で測定されるか、または明示された場合には１９ＧＨｚの周波数で測定される。閾値電圧および他のすべての電気光学的特性は、Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ（ドイツ連邦共和国）にて製造された試験セルを用いて測定される。Δε測定用の試験セルは、約２０μｍの厚さを有する。電極は、１．１３ｃｍ^２の面積を有する円形のＩＴＯ電極およびガードリングである。配向膜は、

については日産化学工業（株）（日本国）製のＳＥ−１２１１であり、

については日本合成ゴム（株）（日本国）製のポリイミドＡＬ−１０５４である。静電容量は、０．３Ｖ_ｒｍｓの電圧の正弦波を用いて、Ｓｏｌａｔｒｏｎ １２６０周波数応答アナライザで測定される。電気光学的測定において使用される光は、白色光である。ここでは、Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ（ドイツ連邦共和国）製の市販のＤＭＳ装置を使用したセットアップを用いる。

本明細書の説明および特許請求の範囲の全体を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」という語句やこれらの語句の変化形、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という語句は、「含むがこれに限定されない」ことを意味し、他の構成要素を排除することを意図するものではなく、またこれらを排除しない。また、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語句には「からなる」という用語も包含されるが、これに限定されない。

上述の特徴の多く、特に好ましい実施形態の多くは、単に本発明の一実施形態の一部としてではなくそれ自体が発明性を有することが理解されよう。特許請求の範囲に記載の本発明に加えて、またはその代替として、これらの特徴について独立した保護を求めることができる。

本出願全体を通じて、例えばＣ＝Ｃ二重結合もしくはＣ＝Ｏ二重結合おいて、または例えばベンゼン環において、隣接する３つの原子に結合している炭素原子における結合の角度は１２０°であり、例えばＣ≡Ｃ三重結合もしくはＣ≡Ｎ三重結合において、または例えばアリル位Ｃ＝Ｃ＝Ｃにおいて、隣接する２つの原子に結合している炭素原子における結合の角度は、１８０°であるが、ただし、これらの角度について、これとは異なる制限が課されている場合を除くものとし、例えば３原子環、５原子環または５原子環のような小さな環の一部である場合を除くものとし、またいくつかの構造式において、事例によってはこれらの角度は正確には表されてはいない。

本発明の前述の実施形態に対する変更形態については、それが依然として本発明の範囲に包含される限り、こうした変更を加えてもよいものと理解されよう。特に明記しない限り、本明細書において開示される各特徴を、同一、同等または類似の目的を果たす代替的な特徴で置き換えることができる。したがって特に明記しない限り、開示された各特徴は、同等または類似の特徴の包括的一群の一例に過ぎない。

かかる特徴および／またはステップの少なくともいくつかが互いに排他的である組合せを除いて、本明細書において開示された特徴はいずれも、いかなる組合せで組み合わせることもできる。特に本発明の好ましい特徴は、本発明のいずれの態様にも適用可能であり、いかなる組合せで使用することもできる。同様に、必須でない組合せにおいて記述された特徴を、（組み合わせてではなく）別々に使用することもできる。

これ以上の詳述がなくとも、当業者は、上記の説明により本発明を最大限に利用することができると考えられる。したがって、以下の実施例は単なる例示であって、決して本開示の残りの部分を限定するものではないと解釈されるべきである。

以下の略語を用いて化合物の液晶相挙動を説明する：Ｋ＝結晶質；Ｎ＝ネマティック；Ｎ２＝第２のネマティック；Ｓ＝スメクティック；Ｃｈ＝コレステリック；Ｉ＝等方性；Ｔｇ＝ガラス転移。各記号間の数字は、相転移温度を℃で示すものである。

本出願および特に以下の実施例において、液晶化合物の構造は、「頭字語（ａｃｒｏｎｙｍ）」とも呼ばれる略語によって表される。これらの略語から対応する構造への変換は、以下の３つの表Ａ〜Ｃにより容易に行うことができる。

基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１、Ｃ_ｍＨ_２ｍ＋１およびＣ_ＩＨ２_Ｉ＋１はいずれも好ましくは、それぞれｎ個、ｍ個およびｌ個の炭素原子を有する直鎖アルキル基であり、基Ｃ_ｎＨ_２ｎ、Ｃ_ｍＨ_２ｍおよびＣ_ＩＨ_２Ｉはいずれも好ましくは、それぞれ（ＣＨ_２）_ｎ、（ＣＨ_２）_ｍおよび（ＣＨ_２）_Ｉであり、−ＣＨ＝ＣＨ−は好ましくは、トランス−あるいはＥ−ビニレンである。

表Ａに、環要素に用いた記号を列挙し、表Ｂに、連結基に用いた記号を列挙し、表Ｃに、各分子の左手側および右手側の末端基に用いた記号を列挙する。

ここで、ｎおよびｍは、それぞれ整数であり、３つの点「．．．」は、この表の他の記号のためのスペースを示す。

表Ｄ
表Ｄは、ＬＣ媒体に添加することができる考えられる安定剤を示し、ここで、ｎは、１〜１２の整数を示し、末端メチル基は示されていない。

ＬＣ媒体は好ましくは、安定剤を０〜１０重量％、特に１ｐｐｍ〜５重量％、特に好ましくは１ｐｐｍ〜３重量％含む。ＬＣ媒体は好ましくは、表Ｄの化合物からなる群から選択される安定剤を１種または複数種含む。

表Ｄ
好ましくは本発明による液晶媒体は、式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまでの１種または複数種の化合物の他に、以下の表の各式の化合物の群から選択される化合物を１種または複数種含む。

実施例
以下の混合物Ｍ１を調製する：

以下の混合物Ｍ２を調製する：

実験セットアップ
いずれの測定も、２５℃に設定したホットステージ（Ｌｉｎｋａｍ）に試料を載置したＢＸ ５１顕微鏡（オリンパス）を用いて行う。試料を、Ｎ．Ａ＝０．２５の１０倍対物レンズの焦点面に配置する。最大の透過率が達成されるまで試料を交差偏光子の間で回転させ、次いで上部偏光子を光路から除去する。ＳＭ１ＰＤ１ＡフォトダイオードおよびＰＤＡ−２００Ｃ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（供給元：Ｔｈｏｒ Ｌａｂｓ社）を用いて光強度を測定し、Ｌａｂｖｉｅｗ ２０１３ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）のコンピュータ・インターフェースによりシグナルを捕捉して記録する。

実施例１：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１０Ｖの電界（ＤＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この可逆的な作用を、図１および図２に示す。

実施例２：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図３に示す。

実施例３：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１００Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図４に示す。

実施例４：
試験セルは、セルギャップが３．５μｍであり、２枚のガラス基板と、電極幅３μｍでかつ電極間隔５μｍのＩＰＳ電極構造体とからなり、ラビング処理（ラビング方向：各電極に対して８０°）したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１５Ｖの電界（ＤＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は混濁した外観を呈する。この可逆的な作用を、図５および図６に示す。

実施例５：
試験セルは、セルギャップが３．５μｍであり、２枚のガラス基板と、電極幅３μｍでかつ電極間隔５μｍのＩＰＳ電極構造体とからなり、ラビング処理（ラビング方向：各電極に対して８０°）したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図７に示す。

実施例６：
試験セルは、セルギャップが３．５μｍであり、２枚のガラス基板と、電極幅３μｍでかつ電極間隔５μｍのＩＰＳ電極構造体とからなり、ラビング処理（ラビング方向：各電極に対して８０°）したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１００Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで散乱した状態へと切り替わり、この状態は混濁した外観を呈する。この作用を、図８に示す。

実施例７：
試験セルは、セルギャップが１０μｍであり、２枚のガラス基板と、電極幅１０μｍでかつ電極間隔１０μｍのＩＰＳ電極構造体とからなる。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図９に示す。

実施例８：
試験セルは、セルギャップが１０μｍであり、２枚のガラス基板と、電極幅１０μｍでかつ電極間隔１０μｍのＩＰＳ電極構造体とからなる。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−１を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１００Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで散乱した状態へと切り替わり、この状態は混濁した外観を呈する。この作用を、図１０に示す。

実施例９：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−２を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１０Ｖの電界（ＤＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この可逆的な作用を、図１１および図１２に示す。

実施例１０：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−２を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図１３に示す。

実施例１１：
試験セルは、セルギャップが６μｍであり、２枚のガラス基板と対向電極構造体とからなり、逆平行ラビング処理したホモジニアス配向膜（ＰＩ）で覆われている。この試験セルに、液晶混合物Ｍ−２を充填する。このセルは、非偏光では透明に見える。１００Ｈｚの電圧周波数で増加する電界（ＡＣ）を印加すると、このセルは徐々に半透明へと切り替わり、次いで強く散乱した状態へと切り替わり、この状態は白色の外観を呈する。この作用を、図１４に示す。

Claims (18)

1. 光透過性を調節するためのデバイスであって、前記デバイスは液晶媒体を含み、該液晶媒体は、２枚の基板の間に挟まれており、かつ逆フレクソエレクトリック効果を示すデバイスにおいて、少なくとも１つの基板に電極構造体が設けられているデバイス。
2. バイメソゲン化合物を１種または複数種含む液晶媒体を利用することを特徴とする、請求項１記載のデバイス。
3. 前記デバイスは、２つの境界状態を有し、一方は境界状態Ａであり、これは、電界が印加されていないときの、対応する透過率Ｔ_Ａを有する状態であって、いわゆる「オフ」状態または透明状態であり、もう一方は境界状態Ｂであり、これは、電界が印加されているときの、対応する透過率Ｔ_Ｂを有する状態であって、いわゆる「オン」状態または光散乱状態であり、ここで、
   Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂ
   であることを特徴とする、請求項１または２記載のデバイス。
4. 前記液晶媒体は、バイメソゲン化合物を１種または複数種含み、該バイメソゲン化合物は好ましくは、式Ａ−ＩからＡ−ＩＩＩまで
   

   

   の化合物の群から選択され、ここで、
   Ｒ^１１およびＲ^１２、
   Ｒ^２１およびＲ^２２、
   ならびにＲ^３１およびＲ^３２は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳまたは１〜２５個の炭素原子を有する直鎖アルキル基または１〜２５個の炭素原子を有する分枝鎖アルキル基であり、該アルキル基は、非置換であってもよいし、ハロゲンまたはＣＮで一置換または多置換されていてもよく、ここで、隣接していない１つまたは複数のＣＨ_２基が、各出現において互いに独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよいが、ただしこの置き換えは、酸素原子が互いに直接結合しないように行われ、
   ＭＧ^１１およびＭＧ^１２、
   ＭＧ^２１およびＭＧ^２２、
   ならびにＭＧ^３１およびＭＧ^３２は、それぞれ独立してメソゲン基であり、
   Ｓｐ^１、Ｓｐ^２およびＳｐ^３は、それぞれ独立して、５〜４０個の炭素原子を含むスペーサー基であり、ここで、隣接していない１つまたは複数のＣＨ_２基であって、ただし、Ｓｐ^１のＣＨ_２基のうちＯ−ＭＧ^１１および／またはＯ−ＭＧ^１２に結合したものと、Ｓｐ^２のＣＨ_２基のうちＭＧ^２１および／またはＭＧ^２２に結合したものと、Ｓｐ^３のＣＨ_２基のうちＸ^３１およびＸ^３２に結合したものとを除くＣＨ_２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ_３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよいが、ただしこの置き換えは、２つの酸素原子が互いに隣接せず、２つの−ＣＨ＝ＣＨ−基が互いに隣接せず、かつ−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および−ＣＨ＝ＣＨ−から選択される２つの基が互いに隣接しないように行われ、かつ
   Ｘ^３１およびＸ^３２は、互いに独立して、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓ−から選択される連結基であるか、あるいは該Ｘ^３１およびＸ^３２のうちの一方が−Ｏ−または単結合のいずれかであってもよく、またあるいは該Ｘ^３１およびＸ^３２のうちの一方が−Ｏ−であって他方が１つの単結合であってもよいことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のデバイス。
5. 前記液晶媒体は、色素を１種または複数種含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のデバイス。
6. 前記液晶媒体は、二色性色素を１種または複数種含むことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のデバイス。
7. 前記液晶媒体は、式Ｉ
   

   

   の化合物の群から選択される二色性色素を１種または複数種含み、ここで、
   

   

   は、各出現において同一であるかまたは異なって、
   

   

   から選択され、ｉが２以上の場合には、基
   

   

   のうち末端にあるものは、
   

   

   であってもよく、ｊが２以上の場合には、基
   

   

   のうち末端にあるものは、
   

   

   であってもよく、
   Ｚ^１１およびＺ^１２は、互いに独立して、−Ｎ＝Ｎ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−であり、
   Ｒ^１１およびＲ^１２は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニル、アルキルアミニル、ジアルキルアミニル、アルキルカルボニル、アルキルオキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルオキシカルボニルオキシまたはアルキルシクロヘキシルアルキルであり、かつ
   ｉおよびｊは、互いに独立して、１、２、３または４であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のデバイス。
8. 偏光子を含まないことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のデバイス。
9. 配向膜を含まないことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。
10. 隣接する液晶媒体に対してホメオトロピック整列を誘起し得る配向膜を１つまたは複数含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。
11. 隣接する液晶媒体に対してプレーナ整列を誘起し得る配向膜を１つまたは複数含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。
12. 内部への光の入射および／またはエネルギーの入力を調節するための、請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイスの使用。
13. 光学または電気光学デバイスにおける、請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイスの使用。
14. 表示デバイスにおける、請求項１２記載のデバイスの使用。
15. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイスの製造方法であって、
    − 上に前記電極を配置したガラス基板を切断し、かつ洗浄するステップと、
    − 任意に、前記基板を配向膜または誘電体膜で被覆するステップと、
    − ＵＶ硬化性接着剤を用いてセルを組み立てるステップと、
    − 前記セルに前記液晶媒体を充填するステップと
    を含む方法。
16. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイスを含む、光学または電気光学デバイス。
17. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイスを含む、ウィンドウ。
18. プライバシーウィンドウであることを特徴とする、請求項１７記載のウィンドウ。

Images