JP2806444B2 - 液晶材料 - Google Patents
液晶材料Info
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Description
分散型液晶表示素子用の液晶材料に関する。さらに詳し
くは、液晶滴または連続液晶滴とポリマーとの屈折率の
差を外部電圧により変化させ、液晶とポリマーとの界面
で起こる光の散乱を制御する表示モードを利用した液晶
表示素子等に用いられる液晶材料に関する。具体的には
液晶表示素子、プロジェクションテレビ、パソコン等の
平面ディスプレイ装置、またはシャッタ効果を利用した
表示板、窓、扉あるいは壁等に利用することができる。
としてネマティック液晶を用いたTN型や、STN型の
ものが実用化されている。また、強誘電性液晶を用いた
ものも提案されている。これらは、偏光板を要するもの
であり、また配向処理を必要とするものである。一方、
偏光板を要さず液晶の散乱を利用したものとしては、動
的散乱(DS)効果および相転移(PC)効果がある。
不要とするものとして、液晶の複屈折率を利用し、透明
または白濁状態を電気的にコントロールする方法が提案
されている。この方法は、基本的には液晶分子の常光屈
折率と支持媒体との屈折率を一致させ、電圧を印加して
液晶の配向が揃うときには、透明状態を表示し、電圧無
印加時には、液晶分子の配向の乱れによる光散乱状態を
表示するものである。
−501631号公報に液晶をポリマーカプセルに包含
する方法、特開昭61−502128号公報に液晶と光
または熱硬化性樹脂とを混合し樹脂を硬化することによ
り液晶化合物を析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方
法、特開昭59−226322号公報にポリマーと液晶
との混合物とこの混合物を溶解させる溶剤との混合物か
ら溶剤を除去することにより液晶とポリマーの相分離状
態を形成せしめることを特徴とする方法が開示されてい
る。
晶表示素子に用いられている液晶化合物は、その大部分
が分子末端に−CN基を有しているシアノビフェニル系
やシアノピリミジン系などである。これらの液晶化合物
としては、特開平2−272422〜272424号公
報、同2−75688号公報、同2−28284、同2
−85822号公報等に開示されている。
分散型液晶表示素子に用いられており末端に−CN基を
有する液晶化合物は、その−CN基の強い分極のため、
反応性に富み、かつ系全体の不純物を取り込みやすい。
そのため、他の物質と接触することの多いポリマー分散
型液晶表示素子の製造プロセスを通じては、高い保持率
(90%以上)(保持率とは、電圧印加後、16.5ms
間で、電荷が保持された割合をいう)(例えば、S.Mat
sumoto et al.,Liq. Cryst.5,1320(1989))
を維持することができるポリマー分散型液晶表示素子を
製造することは困難であった。
合物から硬化性化合物を硬化させ、液晶を硬化物から相
分離させる方法においては、セル内に液晶化合物と重合
反応活性物質とが共存するため、硬化性化合物の硬化中
に液晶化合物がその高い反応性のためダメージを受け、
得られる液晶素子の保持率は著しく低いものとなる。
リマー分散型液晶表示素子用に用いたときその要求性能
の内最も重要と思われる低駆動電圧、ハイコントラス
ト、高保持率をすべて満たす液晶材料を提供することを
目的とする。
化合物、すなわち化学的に安定な極性基であるFあるい
はClなどの原子を主構成原子とする官能基を有する液
晶材料群(機能材料、Vol2,No.2、p5〜12)に注
目し、ポリマー分散型液晶表示素子のコントラストに密
接な関係があるとされる屈折率異方性(△n)が大き
く、ポリマー分散型液晶表示素子作製時に重要である液
晶材料のクリアリングポイント(ネマティック相−等方
性液体転移温度)が60〜100℃であることを特徴と
する液晶材料を使用し、樹脂組成を最適化することによ
り達成される。
「化3」で表される化合物からなる群から選択される化合
物と下記「化4」で表される化合物からなる群から選択さ
れる化合物を両者の合計量で50重量%〜100重量%
含有する液晶材料に関する;
はシクロヘキサン環を表す。X1、X2、X3、X4、X5
およびX6は各独立してHまたはFを示し、X1〜X6の
うち少なくとも一つがFである。Z1およびZ2は各独立
して単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−または−
C≡C−を示す。Qは単結合、−CH2−、−CH2CH
2−、−CF2−、−OCF2−、−C2F4−、−CCl2
−または−C2Cl4−を表す。YはClを表す。Rは、
CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1CH=
CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示す。m
は、0、1、2を示す。「化4」中、BおよびCは独立し
てCnH2n+1−、CnH2n+1O−、CnH2n+1CH=CH
−またはCnH2n+1・C6H10−(式中、nは前記と同意
義である)を示す。またLはHまたはFを示す。
安定性が特に優れておりこれらの含量が高いほど化学的
に安定である。しかし、この化合物だけでは、ポリマー
分散型液晶表示素子のコントラストに密接な関係がある
とされる屈折率異方性(△n)が小さい。本発明の液晶
材料の屈折率異方性(△n)を大きくするために、強い
極性基を持たず化学的安定性に優れかつ屈折率異方性
(△n)を大きくする効果のある「化4」で示されるよ
うな液晶化合物を添加する。この化合物は、屈折率異方
性(△n)を大きくする効果は大きいが、誘電率異方性
(△ε)を小さくし、BおよびCが同一の場合、クリア
リングポイントを高くするため液晶材料全体に対して3
0重量%以下であることが好ましい。
発明においては他の液晶材料を混合してもよいが、この
場合、液晶材料全体の化学的安定性が著しく低下し、ポ
リマー分散型液晶表示素子の保持率が低下するのを防止
するために、上記「化3」および「化4」で表される液
晶化合物の液晶材料全体に対する含有量は、50〜10
0重量%であり、より好ましくは70〜100重量%と
する。
化合物は、99:1〜20:80の比((化3):(化
4))の範囲で、好ましくは97:3〜50:50の比
の範囲、より好ましくは95:5〜75:25の比の範
囲で使用する。その比が99:1より大きいと△nが大
きくならず20:80より小さいと△εが小さくなり、
また駆動電圧が高くなるので不適当である。
合物以外の液晶化合物としては、シアノビフェニル系や
シアノピリミジン系など一般にポリマー分散型液晶表示
素子に使用されている液晶材料を使用することができ
る。
なければならず、液晶材料の混合後の比抵抗が1012Ω
・cm以上、好ましくは、1013Ω・cm以上であることが
望ましい。
中、分子内にベンゼン環および/またはシクロヘキサン
環の環数(N)が多いほど屈折率異方性(△n)が大き
くなる。しかし、環数(N)がN≧4である化合物を添
加すると液晶全体のクリアリングポイントが押し上げら
れる。特に、液晶と硬化性樹脂の混合物の硬化による相
分離を利用する方法の場合、加工温度が高くなり、それ
に伴う相分離速度の高速化により液晶ドロプレットの小
滴化が起こる。その結果、液晶表示素子の駆動電圧が高
くなる。かかる観点から、N≧4である化合物を多く添
加することができない。また、環数(N)がN≦2以下
の化合物は液晶全体の屈折率異方性(△n)を低下させ
てしまうので、この場合にもその化合物を多量に添加す
ることができない。従って、「化3」および「化4」で
表される液晶化合物のうちベンゼン環および/またはシ
クロヘキサン環を分子内に3個有する化合物を両化合物
合計量の60重量%以上、好ましくは90重量%以上含
むことが望ましい。
を損ねない程度にドーパント、コレステリック液晶、染
料などの化合物を添加してもよい。
表示素子等に使用されるとき、その材料の使用量、作製
法については公知の技術を使用すればよく、特に本発明
では限定されない。例えば、液晶材料をポリマーカプセ
ルに包含する方法、液晶材料と光または熱硬化性樹脂と
を混合し樹脂を硬化することにより液晶を析出させ樹脂
中に液晶滴を形成させる方法、ポリマーと液晶材料との
混合物とこれら混合物を溶解させる溶剤との混合物から
溶剤を除去することにより液晶材料とポリマーの相分離
状態を形成せしめることを特徴とする方法などに用いる
ことができる。これらの方法のうち、液晶材料と光また
は熱硬化性樹脂とを混合し樹脂を硬化することにより液
晶を析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方法であり、
液晶が直接反応活性点と接触する方法に対して、特に、
本発明の効果が大きい。
使用されるプレポリマー(含溶剤)は、上記液晶と直接接
するため、高純度でなければならない。特に、プレポリ
マー合成時の未反応原料、合成触媒、プレポリマー分解
物、水分等を十分に除かなければならない。具体的に
は、本発明で用いる上記液晶材料の特性を十分引き出す
ために、プレポリマーの抵抗値が1011Ω・cm以上、好
ましくは1012Ω・cm以上である。
フッ素、塩素元素を含むため該液晶材料の溶解パラメー
ター(SP値)が低く、液晶材料とポリマーの相分離を
利用する作製法の場合、相分離前に液晶材料とプレポリ
マー材料とが均一溶液にならねばならずプレポリマー材
料の溶解パラメーター(SP)値も低くする必要があ
る。プレポリマー材料のSP値としては、液晶材料のS
P値が9付近であることから8〜11、より好ましくは
8.5〜9.5である。さらに、液晶材料とプレポリマ
ーの混合均一化温度を低下させ、光または熱重合での相
分離を利用する場合、相分離速度を低下させ均一な液晶
ドロプレットの生成を行わせる目的から、プレポリマー
材料の平均分子量は低いほど好ましい。しかし、ポリマ
ーマトリックスの強度から考えて、単官能モノマーだけ
では、セルを作製するのが困難である。したがって、プ
レポリマー材料の平均分子量としては、100〜300
0が好ましい。
る。しかしながら、本発明の範囲は、これらの実施例に
限定されるものではない。
ルグリコールジアクリレート0.05g、ウレタンアク
リレート系オリゴマー0.05gの樹脂混合物に、表1
に示す液晶化合物2gを添加し、さらに光硬化剤(チバ
ガイギー製;Irgacure184)0.02gを混合し、4
0℃で均一化した。ITO(酸化インジュウムおよび酸
化スズの混合物)付きガラス(日本板ガラス社製ITO−
500Å付きフリントガラス)2枚の間に12μmのスペ
ーサーを介してセルを構成し、上記混合物を注入した。
その後、室温で高圧水銀ランプ下30mW/cm2(365n
mでのUV照射強度)のところで2分間紫外線を照射して
樹脂を硬化させた。
率測定システムにより測定した。本システムは、電極間
に電圧を印加するためのスイッチングトランジスタ(F
ET)と駆動回路、さらにセルに蓄えられた電荷の放電
を測定するための回路により構成されている。室温で測
定した測定結果は、98.2%であった。
が電圧を過剰に高電圧にした時の飽和透過率(Ts)か
ら電圧無印加時の光透過率T0を引いた値の10%の透
過率が上昇した時の印加電圧(しきい値電圧)(Vth)が
2.6V、飽和電圧(Vs)が5.7Vであった。従来
のセルに較べて駆動電圧が極端に低く、かつ、素晴しい
急峻性を有した特性であった。さらに、作製したセルの
直進光透過率は、シュリーレン光学系に於ける受光部の
集光角が6°で電圧無印加時に2.0%であり、50V
交流電圧印加時に82.1%であり、良好なコントラス
トが得られた。
料(実施例3)、シアノビフェニル系液晶E8(メルク社
製、比較例1)、E44(メルク社製、比較例2)をそれ
ぞれ実施例1で使用した液晶材料に置き換えて実施例1
と同様の方法でポリマー分散型液晶表示素子を作製し
た。作製したセルの保持率は、実施例1と同様に測定し
表4にその結果を記載した。
系液晶材料を用いることにより、ポリマー分散型液晶表
示において最も障害となっていた低保持率の問題を解決
できる。本発明液晶材料を用いることにより表示品位に
優れ、高信頼性を有するポリマー分散型液晶表示素子の
提供が可能となる。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記「化1」で表される化合物からなる群
から選択される化合物と下記「化2」で表される化合物か
らなる群から選択される化合物を両者の合計量で50重
量%〜100重量%含有する液晶材料。 【化1】 (式中、A1およびA2は各独立して、ベンゼン環または
シクロヘキサン環を表す; X1、X2、X3、X4、X5およびX6は各独立してHまた
はFを示し、X1〜X6のうち少なくとも一つがFであ
る; Z1およびZ2は各独立して単結合、−CH2CH2−、−
CH=CH−または−C≡C−を示す; Qは単結合、−CH2−、−CH2CH2−、−CF2−、
−OCF2−、−C2F4−、−CCl2−または−C2C
l4−を表す; YはClを表す; Rは、CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1
CH=CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示
す; mは、0、1、2を示す); 【化2】 (式中、BおよびCは独立してCnH2n+1−、CnH2n+1
O−、CnH2n+1CH=CH−またはCnH2n+1・C6H
10−(式中、nは前記と同意義である)を示す;LはHま
たはFを示す)。 - 【請求項2】 Z1またはZ2のいずれか一方が−CH2
CH2−である請求項1に記載の液晶材料。 - 【請求項3】 Z1およびZ2が、一方が−CH2CH2−
であり、他方が単結合である請求項1〜請求項2いずれ
かに記載の液晶材料。 - 【請求項4】 A1およびA2が共にベンゼン環である請
求項1〜請求項3いずれかに記載の液晶材料。 - 【請求項5】 Qが単結合である請求項1〜請求項4い
ずれかに記載の液晶材料。 - 【請求項6】 X1〜X6のうち、一つがFであり、他が
Hである請求項1〜請求項5いずれかに記載の液晶材
料。 - 【請求項7】 「化1」および「化2」で表される化合物の
内、ベンゼン環および/またはシクロヘキサン環を分子
内に3個有する化合物を両化合物合計重量の60重量%
以上含有する請求項1〜請求項6いずれかに記載の液晶
材料。 - 【請求項8】 「化1」で示される化合物と「化2」で示さ
れる化合物を重量比で99:1〜20:80含有する請
求項1〜請求項7いずれかに記載の液晶材料。
Priority Applications (5)
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JP4150476A JP2806444B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 液晶材料 |
EP93108928A EP0575791B1 (en) | 1992-06-10 | 1993-06-03 | Liquid crystal composite layer of dispersion type, production method thereof and liquid crystal material to be used therein |
DE69310442T DE69310442T2 (de) | 1992-06-10 | 1993-06-03 | Flüssigkristallverbundschicht vom Dispersions-typ, deren Herstellungsverfahren sowie in ihr zu verwendendes Flüssigkristallmaterial |
US08/075,116 US5523127A (en) | 1992-06-10 | 1993-06-10 | Liquid crystal composite layer of the dispersion type, method for the production thereof and liquid crystal materials used therein |
US08/622,308 US5804609A (en) | 1992-06-10 | 1996-03-27 | Liquid crystal composite layer of the dispersion type, method for the production thereof and liquid crystal materials used therein |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4150476A JP2806444B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 液晶材料 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH05339573A JPH05339573A (ja) | 1993-12-21 |
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Family
ID=15497733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4150476A Expired - Fee Related JP2806444B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 液晶材料 |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5609054B2 (ja) * | 2009-10-01 | 2014-10-22 | Dic株式会社 | 高分子分散型液晶素子用液晶組成物、及びそれを用いた液晶素子 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8911104D0 (en) * | 1989-05-15 | 1989-06-28 | Merck Patent Gmbh | Chlorobenzene derivatives |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP4150476A patent/JP2806444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
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日本学術振興会第142委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、1989年、P.716−P.718 |
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JPH05339573A (ja) | 1993-12-21 |
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