JP3453956B2

JP3453956B2 - 液晶組成物

Info

Publication number: JP3453956B2
Application number: JP27183595A
Authority: JP
Inventors: 直樹長谷川; 昌弥川角; 有光臼杵; 茜岡田; 昌明谷; 喜章福嶋
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 2003-10-06
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH08269453A; US5766508A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電場、温度場等の
外場の制御によって各種のデバイスとして利用するに有
用な機能上の変化を示す液晶組成物に関する。この液晶
組成物は、少なくとも、光バルブ、調光ガラス、記録媒
体、光シャッター、電子掲示板等に利用できる。そして
これらのデバイスにおいて、外場を除去してもメモリが
維持されると言うメモリ性が要求される場合に特に好適
に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、いわゆるツイストネマチック型液
晶素子や強誘電性液晶素子と呼ばれる素子が提供されて
いる。しかし、これらの素子においては偏光板の使用が
必須であり、光の利用効率が高くないために明るい表示
をなし難いとか、視野角が広くないとかの欠点が指摘さ
れている。

【０００３】そこで、上記の欠点を解消するため、液晶
分子がランダムに配向した多数の液晶ドメインを形成
し、光散乱状態を作り出すことにより遮光状態を実現す
る一方で、電場を印加して各ドメインの液晶配向方向を
揃えることにより透光状態を実現する、いわゆる電界効
果型の光散乱型調光材料の開発が試みられ、その調光・
表示素子としての応用が検討されている。

【０００４】このような光散乱型調光材料として、例え
ば、特公表昭６３−５０１５１２号公報において「液晶
光変調材料」として開示され、あるいは特公平３−５２
８４３号公報において「液晶構成体と液晶光学装置」と
して開示された、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）があ
る。これらの高分子分散型液晶は、透明な高分子材料の
基質中に分散状態で設けた多数の小空胞に低分子液晶を
充填して、ドメインを構成させたもの（ポリマーマトリ
ックス中に低分子液晶のドメインを分散させたもの）で
ある。

【０００５】一方、メモリー性のある光散乱型調光材料
として低分子液晶−高分子液晶複合体が提案されてい
る。この例として、T. Kajiyama et al., Chemistry Le
tters,p817-820,1989 に開示されたものが挙げられる。
この複合体の場合、高周波の交流電場ＯＮ時には透明に
なり、低周波の交流電場ＯＮ時には不透明に戻って、電
場除去後もそれぞれの状態で安定に維持される、という
メモリー性がある。

【０００６】更に、本件出願人が特願平６−１０２２０
８号として特許出願した「液晶組成物」の発明は、誘電
異方性が正の液晶と、この液晶中に所定の密度に分散さ
れた、液晶に対して親和性を有する偏平形状の粒子とか
らなる組成物に関するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のＰ
ＤＬＣは、電場ＯＮ時に透明、電場ＯＦＦ時には不透明
となるため、透明性を維持するためには所定の電場を加
え続けなければならない。即ち、外場を除去した際のメ
モリー性がない。その理由は、液晶分子の粘性が低いた
め、電場を加え続けなければ、高分子マトリクスとの相
互作用により液晶分子が初期のランダム配向状態に戻っ
てしまうことによる。この特性は、記録媒体や電子掲示
板のような、一定の情報を長期にわたり記録表示する目
的には適さない。

【０００８】また、前記従来の低分子液晶−高分子液晶
複合体は、電場を除去した際のメモリー性があるが、、
高分子液晶の使用により系の粘性が高くなり、通常の液
晶系に比し応答時間が極端に長いという欠点がある。

【０００９】即ち、従来のＰＤＬＣと低分子液晶−高分
子液晶複合体とを総合して、従来の電界効果型の光散乱
型調光材料に用いられる液晶組成物においては、メモリ
ー性と高速応答性という両立し難い性質を併せ持つもの
は未だ開発されていない。そして、本件出願人の出願に
係る前記特願平６−１０２２０８号の「液晶組成物」の
発明においては、メモリー性と高速応答性という両立し
難い性質を両立させることに成功したのである。

【００１０】但し、特願平６−１０２２０８号の「液晶
組成物」の発明においては、メモリ状態を解除する手段
は、液晶組成物の温度を上昇させること、あるいは液晶
組成物に剪断力を付与することであり、温度制御手段あ
るいは剪断力付与手段を必要とする。従って、若し、メ
モリー性と高速応答性という性質を両立させたもとで、
前記の温度制御手段あるいは剪断力付与手段を不要にす
ることができれば、液晶組成物を利用したデバイスの簡
素化あるいはその操作の簡素化という面で、一層有利で
ある。

【００１１】（発明の目的）本願発明は、電界効果型の
光散乱型調光材料であってメモリー性と高速応答性を併
せ持ち、かつデバイス化に当たり温度制御手段や剪断力
付与手段を必要としないような液晶組成物を提供するこ
とを目的とする。また本願発明は、このような液晶組成
物につき、その光透過状態と光散乱状態との間の光透過
量の差を一層大きくすること、即ち、調光材料の調光コ
ントラストを大きくすることをも目的とする。

【００１２】（着眼点）液晶ドメインの形成による光散
乱状態を効率良く作り出し、しかも液晶分子の配向にメ
モリー性を持たせるためには、電場により自ら、あるい
は液晶に追従して、配向変化又は表面状態の変化を起こ
し、電場を切った後もその配向や状態を維持するよう
な、ある程度以上のアスペクト比を持った偏平な粒子材
料の添加が有効である、と考えた。

【００１３】そして、応答速度を液晶単独のものと同等
レベルに保つためには、その偏平な粒子材料は界面を通
してのみ液晶分子と相互作用し、液晶の内部粘性にほと
んど影響を与えないものが必要である、と考えた。以上
の条件に合致する偏平な粒子材料の典型的なものの一つ
が、モンモリロナイトに代表される層状粘土鉱物であ
り、他の一つが無機層状高分子に有機基が共有結合した
層状有機ケイ素ポリマーである、と考えた。

【００１４】一方、電場の制御のみによって、光散乱状
態と光透過状態とを可逆的にコントロールするために
は、上記の偏平な粒子材料の拘束力に抗して液晶分子の
配向変化を能動的に支配できることが必要となる。この
ためには、いわゆる２周波駆動用液晶を使用することが
できる、と考えた。２周波駆動用液晶とは、電場応答性
で、かつ電場のある周波数領域（例えば、低周波領域）
では正の誘電異方性を示すとともに他の周波数領域（例
えば、高周波領域）では負の誘電異方性を示す液晶を言
う。

【００１５】更に本願発明者は、２周波駆動用液晶中に
イオン成分が存在したとき（微量でも良い。）、その液
晶の誘電異方性が正と負との間を変化する境界近傍の電
場周波数領域において、液晶中での乱流発生に基づく光
散乱現象（ＤＳ： DynamicScattering ）が認められる
ことを見出した。

【００１６】このＤＳ現象を図１によって模式的に示
す。図１は、その縦軸（Δεとして表示）に誘電率異方
性の正（＋）、負（−）の別を示し、その横軸に印加す
る電場の周波数を低周波側から高周波側へ順に表示して
いる。図１において、低周波領域１ではΔεが（＋）で
あり、高周波領域２ではΔεが（−）である。そして、
Δεが（＋）から（−）へ移行する境界近傍の領域であ
るＤＳ領域３の電場周波数においては、ＤＳの発生が認
められる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

（本願第１発明の構成）上記課題を解決するための本願
第１発明（請求項１に記載の発明）の構成は、電場応答
性で、かつ電場の周波数領域に対応して正の誘電異方性
または負の誘電異方性を示す液晶分子を主成分とする液
晶と、この液晶中に、液晶のドメインを有効に形成させ
る程度の密度に分散した、液晶との親和性を示す偏平形
状の粒子と、を組成分として含む液晶組成物である。第
１発明の液晶組成物は、イオン成分を含む必要がないも
のであり、透明状態から光散乱状態とする際に液晶の誘
電的性質を利用する「電界モード」により駆動すること
を意図したものである。

【００１８】（本願第２発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成
は、電場応答性で、かつ電場の周波数領域に対応して正
の誘電異方性または負の誘電異方性を示す液晶分子を主
成分とする液晶と、この液晶中に、液晶のドメインを有
効に形成させる程度の密度に分散した、液晶との親和性
を示す偏平形状の粒子と、イオン成分と、を組成分とし
て含む液晶組成物である。この、イオン成分を含む第２
発明の液晶組成物は、透明状態から光散乱状態とする際
に、液晶中のイオン成分に由来するＤＳ現象を利用する
「ＤＳモード」により駆動することを意図したものであ
る。

【００１９】（本願第３発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第３発明（請求項３に記載の発明）の構成
は、前記第１発明または第２発明において、更に二色性
色素を組成分として含む液晶組成物である。

【００２０】（本願第４発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第４発明（請求項４に記載の発明）の構成
は、前記第１発明〜第３発明において、液晶分子が低分
子量の分子である液晶組成物である。

【００２１】（本願第５発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第５発明（請求項５に記載の発明）の構成
は、前記第１発明〜第４発明において、偏平形状の粒子
が電場応答性を示す粒子である液晶組成物である。

【００２２】（本願第６発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第６発明（請求項６に記載の発明）の構成
は、前記第１発明〜第５発明において、偏平形状の粒子
が有機化された層状粘土鉱物である液晶組成物である。

【００２３】（本願第７発明の構成）上記課題を解決す
るための本願第７発明（請求項７に記載の発明）の構成
は、前記第１発明〜第５発明において、偏平形状の粒子
が、無機層状高分子に有機基が共有結合した層状有機ケ
イ素ポリマーである液晶組成物である。

【００２４】

【作用】

（第１発明の作用）それぞれ対向する片面に透明電極を
備えた２枚の透明ガラス板を一定のギャップをもって対
向させることにより構成したセル構造板に、第１発明の
液晶組成物を封入し、このセルに印加する電場及びその
周波数を所定のプログラムに従って制御したときの第１
発明の液晶組成物の光透過量の変化を図２に示す。この
図２に即して第１発明、即ち電界モードの作用を説明す
る。

【００２５】なお、図２は光透過量の変化のパターンを
示すことに主眼があり、必ずしも光透過量の変化を厳密
な意味で定量的に示すものではない。また、図２に示す
事項は実験的に確認しているが、下記の図３に示す事項
は推定を含むものである。

【００２６】なお、偏平形状の粒子として液晶との親和
性を示すものを用いているので、偏平形状の粒子は常に
液晶中で良好に分散している。また、この作用説明にお
いて、偏平形状の粒子は、その光散乱作用が液晶組成物
の光透過率に実質的に影響しない程度の密度に含まれて
いることを前提としている。

【００２７】最初、液晶組成物を液晶温度（いわゆる液
晶状態が維持される温度）下で電圧非印加状態に置く
と、図３（Ａ）に示すように偏平形状の粒子４がランダ
ムに配向して分散し、その結果、個々の偏平形状の粒子
４により周囲を区画されたルーズなセル構造５が液晶組
成物６中に多数形成される。そして、個々のセル構造５
の内部においては、液晶分子７が偏平形状の粒子４との
境界効果により、隣接するセル構造５の内部とは異なる
配向をしたドメインが形成される。従って、液晶組成物
６中の液晶分子７の配向は全体としてランダムとなり、
液晶組成物６は図２中の状態ａで示す光透過量の小さい
状態（光散乱状態）になる。

【００２８】次に、セル構造板に図１で示す低周波領域
１の電場を印加すると、液晶分子７が正の誘電異方性を
示す。即ち、液晶分子７が電場の印加方向に沿って（セ
ル構造板の平面に対する垂直方向へ）配向する。この
時、偏平形状の粒子４も、それ自体電場応答性を有する
場合は自力で、自ら電場応答性を持たない場合でも液晶
分子７が配向しようとする力に駆動されて、結果的に同
じ方向へ配向する。この結果、図３（Ｂ）に示すよう
に、前記のセル構造５及びドメインが解消され、液晶組
成物６は図２中の状態ｂで示すように光透過量の大きい
状態（光透過状態）となる。図２中の状態ａから状態ｂ
への変化は、一般的に、１０〜２００ミリ秒程度の応答
時間であるため、高速応答性があるといえる。

【００２９】そしてここで電圧印加を解除しても、図２
中の状態ｃに示すように、液晶組成物６の光透過量は若
干の低下を示すに止まり、基本的にはこの光透過状態を
維持する。つまり液晶組成物６は光透過状態についてメ
モリー性を備えている。このメモリー性は次のようなメ
カニズムに基づくものと推定している。

【００３０】即ち、偏平形状の粒子４は、その質量が大
きいため、電圧印加を解除してもブラウン運動によるラ
ンダムな配向には戻らない。そしてこの偏平形状の粒子
４の配向に規制されて、液晶分子７も若干の配向のゆら
ぎを生じつつ同様の配向をほぼ維持する。この状態を図
３（Ｃ）に示す。従って液晶組成物６は若干の光透過量
の低下を示しつつメモリー性を示すのである。

【００３１】特に、偏平形状の粒子４が、例えば有機化
された粘土鉱物のように、液晶との親和性を持たせるた
めの有機化処理を施したものであった場合、偏平形状の
粒子４の表面に付着した有機分子が液晶分子７に絡まる
ようにして、液晶分子７の配向の維持に特別の役割を果
たすらしく推定される。従ってこのような場合における
図２の状態ｂから状態ｃへの光透過量の低下度合いは極
めて軽微である。この傾向は、偏平形状の粒子４がもと
もと液晶との親和性の優れた層状有機ケイ素ポリマーで
あった場合にも同様に認められる。

【００３２】ついで、このメモリー維持の状態ｃにある
液晶組成物６に、図１で示す高周波領域２の電場を印加
すると、液晶組成物６は図２の状態ｄで示す光透過量の
小さい状態（光散乱状態）になることを確認している。

【００３３】電界モードにおける、このような電場の切
替えによる光透過量の変化の理由については、今のとこ
ろ、明快な合理的説明に達していない。そしてこの場合
の偏平形状の粒子４と液晶分子７との配向状態について
も、明快な推定には達していない。ただ断片的に推定で
きることは、液晶分子７が負の誘電異方性を示すであろ
うこと、光の透過方向（液晶分子の配向方向に対する垂
直方向）から見て何らかの機作による液晶分子７のドメ
イン形成がなされたであろうこと、等である。

【００３４】そして、この状態において電圧印加を解除
しても、図２中の状態ｅに示すように、液晶組成物６の
光透過量は若干の増大を示すに止まり、基本的にはこの
光散乱状態を維持する。つまり液晶組成物６は光散乱状
態についてもメモリー性を備えている。このメモリー性
のメカニズムも、偏平形状の粒子４が決定的な役割を果
たしているものと推定される。

【００３５】（第２発明の作用）第２発明、即ちＤＳモ
ードの作用についても、前記第１発明の作用説明で用い
たのと同様のセル構造板に第２発明の液晶組成物を封入
し、このセルに印加する電場及びその周波数を所定のプ
ログラムに従って制御したときの液晶組成物の光透過量
の変化を説明する。この説明に当たり、光透過量の変化
の状況は、前記図２の場合と定性的には同一のパターン
の変化を示すので、便宜的に、図２をもって説明するこ
ととする。

【００３６】なお、偏平形状の粒子の液晶中での良好な
分散状態や、その分散密度については、前記第１発明の
作用説明の場合と同じ前提の下に説明する。

【００３７】最初、液晶組成物を液晶温度下で電圧非印
加状態に置くと、前記図３（Ａ）と同様の状態となり、
液晶組成物は図２中の状態ａで示す光散乱状態になる。

【００３８】次に、セル構造板に低周波領域１の電場を
印加すると、前記図３（Ｂ）と同様の状態となり、液晶
組成物は図２中の状態ｂで示す光透過状態となる。この
ような状態ａから状態ｂへの変化は、一般的に、１０〜
２００ミリ秒程度の応答時間であるため、高速応答性が
あるといえる。

【００３９】そしてここで電圧印加を解除しても、図２
中の状態ｃに示すように、液晶組成物の光透過量は若干
の低下を示すに止まり、基本的にはこの光透過状態を維
持する。つまり液晶組成物は光散乱状態についてメモリ
ー性を備えている。このメモリー性のメカニズムは、前
記第１発明の光散乱状態についてのメモリー性のメカニ
ズムと同様のものと推定している。

【００４０】ついで、このメモリー維持の状態ｃにある
液晶組成物に、前記図１におけるＤＳ領域３の電場を印
加すると、イオン成分に起因して液晶中での前記ＤＳ現
象が発生し、偏平形状粒子および液晶分子の配向が乱れ
て液晶組成物は図３（Ｄ）のドメイン形成状態となる。
その結果、液晶組成物は図２の状態ｄで示す光散乱状態
になる。

【００４１】そして、この状態において電圧印加を解除
しても、図１中の状態ｅに示すように、液晶組成物６の
光透過量は若干の増大を示すに止まり、基本的にはこの
光散乱状態を維持する。つまり液晶組成物６は光散乱状
態についてもメモリー性を備えている。このメモリー性
のメカニズムも、前記した高周波領域２の電圧印加を解
除した場合のメモリー性のメカニズムと同様なものと推
定される。

【００４２】なお、後述するように、ＤＳモードにおい
て要求されるイオン成分の濃度はかなり低いため、電界
モードの液晶組成物のつもりが、意図せずしてＤＳモー
ドの液晶組成物になっている場合も考えられる。このよ
うな場合の液晶組成物は、上記電界モードあるいはＤＳ
モードのいずれに記載した電場制御を行っても、光透過
量を良好に制御することができる。

【００４３】（第３発明の作用）第３発明は、第１発明
または第２発明の液晶組成物に対して、更に液晶中に含
ませた二色性色素が組成分として付加された構成であ
る。従って、吸収スペクトルの異なる各種の色素を選択
して使用することにより、液晶組成物の透過光に任意の
色彩を付与するという多色化を行うことができる。

【００４４】一方、液晶組成物の光散乱状態ないしはそ
のメモリー状態においては二色性色素もランダムに配向
して光吸収効果が現れ、液晶組成物の光透過状態ないし
はそのメモリー状態においては二色性色素も配向するた
め光吸収効果がほとんど無くなる。即ち液晶組成物の光
散乱状態、光透過状態に同期して二色性色素の光吸収効
果の発現、消失が起こるため、調光コントラストが一層
高くなる。その他の点は第１発明または第２発明の作用
と基本的に同様である。

【００４５】（第４発明の作用）第４発明では、液晶組
成物の液晶分子が低分子量の分子である。従って、光透
過状態や光散乱状態への液晶分子の配向変化が一層迅速
に起こり、液晶組成物の高速応答性が一層向上する。そ
の他の点は第１発明〜第３発明の作用と基本的に同様で
ある。

【００４６】（第５発明の作用）第５発明では、液晶組
成物に含まれる偏平形状の粒子が電場応答性を示す粒子
である。従って、電圧印加に対して、液晶分子のみでな
く、偏平形状の粒子も自律的に配向するから、光透過状
態における液晶分子及び偏平形状の粒子の配向に僅かな
バラツキもなくなり、光透過量が更に大きくなる。その
結果、光透過状態と光散乱状態との調光コントラストが
一層高くなる。その他の点は第１発明〜第４発明の作用
と基本的に同様である。

【００４７】（第６発明の作用）第６発明では、偏平形
状の粒子が有機化された層状粘土鉱物である。有機化さ
れた層状粘土鉱物は液晶との親和性を示し、また電場応
答性を示す。更に、層状粘土鉱物は、有機化されること
により結晶層単位への分離が良好なアスペクト比の大き
な粒子となる。以上のことから、有機化された層状粘土
鉱物は、液晶のドメインを区画するためのセル構造の構
成材料として最適なものの一つである。従って第６発明
では、前記した偏平形状の粒子の種々の作用が典型的か
つ効率的に発現される。

【００４８】また、前記のように、モンモリロナイトに
代表される層状粘土鉱物は、界面を通してのみ液晶分子
と相互作用し、液晶の内部粘性にほとんど影響を与えな
いため、偏平形状の粒子が有機化された層状粘土鉱物で
ある場合には、電場に対する応答速度を液晶単独のもの
と同等レベルに保つことが可能となる。

【００４９】更に、前記のように、粘土鉱物表面に付着
した有機分子が液晶分子７に絡まるようにして、液晶分
子７の配向の維持に特別の役割を果たすと考えられるた
め、光散乱状態および光透過状態についてのメモリー性
が特に優れる。

【００５０】（第７発明の作用）第７発明では、前記偏
平形状の粒子が層状有機ケイ素ポリマーである。層状有
機ケイ素ポリマーは、後述する理由により、有機化され
た層状粘土鉱物よりも更に優れた液晶親和性を持つこと
ができ、しかも、その合成プロセス上の理由から容易に
液晶中に微細分散させることができる。かかる理由か
ら、層状有機ケイ素ポリマーは有機化された層状粘土鉱
物以上に、液晶のドメインを区画するためのセル構造の
構成材料として最適なものの一つである。従って第７発
明では、前記した偏平形状の粒子の種々の作用が更に典
型的かつ効率的に発現される。

【００５１】また、前記第６発明と同様の理由から、無
機層状高分子に共有結合した有機基が液晶分子７に絡ま
るようにして、液晶分子７の配向の維持に特別の役割を
果たすと考えられるため、光透過状態の光透過量および
メモリー性が特に優れる。

【００５２】更に、前記層状粘土鉱物の場合と同様に、
層状有機ケイ素ポリマーは界面を通してのみ液晶分子と
相互作用し、液晶の内部粘性にほとんど影響を与えない
ため、電場に対する応答速度を液晶単独のものと同等レ
ベルに保つことが可能となる。

【００５３】

【発明の効果】

（第１，第２発明の効果）第１発明、第２発明の液晶組
成物はいずれも、メモリー性と高速応答性とを併せ持
ち、かつ温度制御手段や剪断力付与手段を必要としない
電界効果型の光散乱型調光材料を提供する。

【００５４】（第３発明の効果）第３発明の液晶組成物
は、第１発明及び第２発明の効果に加え、液晶組成物の
透過光に任意の色彩を付与することができ、かつ、液晶
組成物の光透過状態と光散乱状態との調光コントラスト
を一層高くすることができる。

【００５５】（第４発明の効果）第４発明の液晶組成物
は、第１発明〜第３発明の効果に加え、その高速応答性
が一層向上する。

【００５６】（第５発明の効果）第５発明の液晶組成物
は、第１発明〜第４発明の効果に加え、光透過状態にお
ける光透過量の増大を通じて光透過状態と光散乱状態と
の調光コントラストを一層高くすることができる。

【００５７】（第６発明の効果）第６発明の液晶組成物
は、第１発明〜第５発明の効果に加え、偏平形状の粒子
の種々の作用が典型的かつ効率的に発現され、電場に対
する応答速度を液晶単独のものと同等レベルに保つこと
が可能となり、更に、光散乱状態および光透過状態につ
いてのメモリー性が特に優れる。

【００５８】（第７発明の効果）第７発明の液晶組成物
は、第１発明〜第５発明の効果に加え、偏平形状の粒子
の種々の作用が、第６発明と同等あるいはそれ以上に典
型的かつ効率的に発現され、電場に対する応答速度を液
晶単独のものと同等レベルに保つことが可能となり、更
に、光散乱状態および光透過状態についてのメモリー性
が特に優れる。

【００５９】

【発明の実施の形態】次に、第１発明〜第７発明の実施
の形態について説明する。

【００６０】（液晶の実施の形態）本願各発明の液晶組
成物は、その組成分として、電場応答性で、かつ電場の
周波数領域に対応して正の誘電異方性または負の誘電異
方性を選択的に示す液晶分子を主成分とする液晶、即ち
２周波駆動用の液晶を含む。このような液晶分子の代表
例として、例えば「化１」〜「化６」に示すものがあ
る。

【００６１】

【化１】

【００６２】

【化２】

【００６３】

【化３】

【００６４】

【化４】

【００６５】

【化５】

【００６６】

【化６】

【００６７】液晶分子の相については、ネマチック性ま
たはコレステリック性のものが、電場応答性が高いとい
う理由から好ましいが、スメクチック性のものも、所要
の電場応答性を示す限りにおいて使用可能である。液晶
は１種類のものを単独で用いても良いが、２種類以上の
液晶の混合物を用いても良い。一般的には、種々の性質
を満足する液晶を得るために液晶の混合物を用いること
が好ましい。上記の液晶のうち、液晶分子が低分子量の
分子であるものを用いると、その電場応答速度が高くな
り、ひいては電場応答のための閾値電圧を低く設定でき
る、という理由から、より好ましい。ここでいう「低分
子量」とは、液晶分子の化学構造に応じて異なるが、例
えば、分子量が１，０００以下のものをいう。このよう
な液晶分子の例として、前記「化１」〜「化６」、およ
び「化７」〜「化２４」に列挙したものを挙げることが
できる。但し、液晶分子が低分子量の分子でなくても使
用可能であることは言うまでもない。

【００６８】

【化７】

【００６９】

【化８】

【００７０】

【化９】

【００７１】

【化１０】

【００７２】

【化１１】

【００７３】

【化１２】

【００７４】

【化１３】

【００７５】

【化１４】

【００７６】

【化１５】

【００７７】

【化１６】

【００７８】

【化１７】

【００７９】

【化１８】

【００８０】

【化１９】

【００８１】

【化２０】

【００８２】

【化２１】

【００８３】

【化２２】

【００８４】

【化２３】

【００８５】

【化２４】

【００８６】（偏平形状の粒子の実施の形態）本願発明
における偏平形状の粒子の「偏平」とは、粒子のアスペ
クト比がある程度以上大きいことを言い、液晶組成物中
に効率的にセル構造のドメインを形成するために、一般
的にはアスペクト比が２以上、より好ましくは５以上で
あることが望ましい。粒子の形状は、板状のものに限ら
ず、棒状あるいは針状であっても良い。

【００８７】偏平形状の粒子を構成する材料については
限定しない。但し、この偏平形状の粒子が電場により自
ら配向変化を起こす粒子である場合には、その配向変化
が明瞭・迅速に起こり、これによる前記の作用・効果が
明瞭に生起するという理由から、より好ましい。

【００８８】偏平形状の粒子の好ましい例として、層状
粘土鉱物、層状有機ケイ素ポリマー、酸化チタン、アル
ミナホワイト（水不溶性塩基性硫酸アルミニウム）、炭
酸カルシウム、薄片状酸化亜鉛、鱗片状アルミニウム
粉、紺青、ヘマタイト酸化物、各種セラミックスの板状
結晶、グラファイト等が挙げられる。更に、有機物結晶
や有機物の金属錯体等も使用できる。なお、電場により
自ら配向変化を起こさない粒子も、本願発明において使
用することができる。電場応答性の小さい、あるいは殆
どない粒子の例として、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機ポリマーより
構成される粒子が挙げられる。

【００８９】一方、液晶組成物の応答速度を液晶そのも
のの応答速度と同等に保つためには、偏平形状の粒子は
液晶分子と界面を通してのみ相互作用し、液晶の内部粘
性に殆ど影響を与えないものであることが好ましい。

【００９０】以上の要求を考慮した時、偏平形状の粒子
として用いる材料としては、層状粘土鉱物あるいは層状
有機ケイ素ポリマーが最も好ましい。層状粘土鉱物とし
ては、天然のあるいは合成されたモンモリロナイト、サ
ポナイト、マイカ、ヘクトライト等を用いることができ
るが、とりわけ、液晶中に比較的分散し易いという理由
から、モンモリロナイトが代表的である。

【００９１】層状有機ケイ素ポリマーとは、無機層状高
分子に有機基が共有結合したものであり、更に詳しく
は、次のような構成を有するものである。

【００９２】即ち、層状有機ケイ素ポリマーには、８面
体シートの両側に４面体シートが形成されたいわゆる
２：１型構造のものと、８面体シートの片側に４面体シ
ートが形成されたいわゆる１：１型構造のものとがあ
る。液晶との親和性に関しては、層状構造体の表裏の両
面に有機基が共有結合することとなる２：１型構造の方
が、相対的により望ましい。

【００９３】図４に、２：１型構造の層状有機ケイ素ポ
リマーについて部分構造を示す。Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｖ、Ｚｒのうちの１種ま
たは２種以上が選択的に用いられる金属原子１を中心原
子として、これをとり囲む８面体の各頂点に酸素原子が
位置する８面体構造が形成され、かつ、この８面体構造
が隣りあう８面体構造との間で境界部の酸素原子を共有
して２次元方向に連続的に配列することにより、８面体
シート２が構成されている。

【００９４】８面体シート２の両側には、ケイ素原子３
（その一部または全部がＡｌ、Ｆｅ、ＧｅまたはＰの原
子で置換されることがある。）を中心原子として、これ
をとり囲む４面体の各頂点に酸素原子が位置する４面体
構造が形成され、かつ、この４面体構造が隣りあう４面
体構造との間で境界部の酸素原子を共有して２次元方向
に連続的に配列することにより、４面体シート４が構成
されている。４面体構造において、８面体シートと接す
る頂点の酸素原子は８面体シートの８面体構造と共有さ
れている。

【００９５】４面体シートの中心原子であるケイ素（あ
るいはこれに置換した原子）は、４面体構造における前
記した８面体シートと接する頂点以外の３頂点のうち１
〜３個の頂点の酸素原子に置換した有機基Ｒと共有結合
している。有機基Ｒは４面体シートの外側へ突出してい
る。但し、後述の製造プロセス上の操作により、有機基
Ｒと共有結合していない中心原子（４面体の各頂点に酸
素原子が位置する中心原子）を設定することもできる。
従って、中心原子の有機基Ｒとの結合割合を自由に設計
して、層状有機ケイ素ポリマーの有機化の度合いを自由
に制御することができる。そして、層状有機ケイ素ポリ
マーの表面全面を、隙間なく、あるいは必要な程度に有
機化して、液晶に対する高度の、あるいは必要な程度の
親和性を持たせることは容易である。

【００９６】上記の有機基Ｒの種類には限定がない。そ
の一例として、炭素数１〜５０の脂肪族や芳香族の炭化
水素基がある。他の一例として、液晶との親和性を考慮
し、シアノビフェニル基や芳香族エステル基等のいわゆ
る液晶基を用いても良い。有機基Ｒは、液晶分子と反応
して液晶の性質を損なわない限りにおいて、任意の官能
基を備えていても良い。

【００９７】層状有機ケイ素ポリマーは、下記のａ）お
よびｂ）、更に必要に応じてｃ）を、ｄ）の液中に溶解
または分散させ、更にアルカリを加えてｐＨを弱アルカ
リ性に調整し、そのまま直ちに、あるいはエージングを
経て合成する。なお、ａ）についてはその一部または全
部をＡｌ、Ｆｅ、ＧｅまたはＰを含むオルガノ金属アル
コキシドに、ｃ）についてはその一部または全部をＡ
ｌ、Ｆｅ、ＧｅまたはＰを含む金属アルコキシドに、そ
れぞれ代えることもでき、これらの場合には、４面体構
造の中心原子たるＳｉの一部または全部がＡｌ、Ｆｅ、
ＧｅまたはＰの原子に置換された形になる。ａ）少なくとも一のアルコキシ基と、少なくとも一の有
機基とを有するオルガノアルコキシシラン。ｂ）Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｌ
ｉ、Ｖ、Ｚｒのうち少なくとも１種の金属の無機塩、有
機塩あるいはアルコキシド。ｃ）少なくとも一のアルコキシ基を有するシリコンアル
コキシド。ｄ）無機または有機の１種類の極性溶媒、あるいはその
２種類以上の極性溶媒の混合溶媒。

【００９８】ａ）のオルガノアルコキシシランは、層状
有機ケイ素ポリマーにおける４面体シートの中心原子と
有機基とを供給するものであり、少なくとも一のアルコ
キシ基（４面体シートの中心原子であるケイ素が８面体
シートと結合するために必要である。）と、少なくとも
一の有機基とを有するものをいう。従って、アルコキシ
基３：有機基１の比率のものから、アルコキシ基１：有
機基３の比率のものまで使用できる。

【００９９】ｂ）の金属の無機塩、有機塩あるいはアル
コキシドは、層状有機ケイ素ポリマーにおける８面体シ
ートの中心原子を供給するものであり、金属の種類とし
てはＭｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｌ
ｉ、Ｖ、Ｚｒのうち少なくとも１種類または２種類以上
が用いられる。そしてこれらの金属と塩を形成すべき無
機酸あるいは有機酸の種類は限定されない。これらの金
属の一部のものは、本発明の実施過程において、４面体
シートの中心原子であるケイ素と置換することがある。

【０１００】ｃ）のシリコンアルコキシドは、層状有機
ケイ素ポリマーにおける有機基の含量を調整するため
に、必要に応じてａ）のオルガノアルコキシシランと併
用するものであり、少なくとも一のアルコキシ基を有
し、かつ有機基を有しないものをいう。従って、アルコ
キシ基を１個有するものから、４個有するものまで使用
できる。

【０１０１】ａ）あるいはａ）及びｃ）と、ｂ）との使
用量の比率を選択することにより、前記２：１型あるい
は１：１型の層状有機ケイ素ポリマーを選択的に製造す
ることができる。要するに、８面体シートの中心原子と
なる金属原子と、４面体シートの中心原子となるケイ素
原子との当量比の問題である。例えば、金属原子：ケイ
素原子が１：０．５〜１：１程度の比率では１：１型の
層状有機ケイ素ポリマーが、また、金属原子：ケイ素原
子が１：２〜３：４程度の比率では２：１型の層状有機
ケイ素ポリマーが優先的に生成する。

【０１０２】ｄ）の溶媒は、無機極性溶媒としての水、
あるいは有機極性溶媒としてのアルコール、アセトン、
有機酸、無機酸等のうちの１種類またはこれらの２種類
以上の混合溶媒である。

【０１０３】ａ）およびｂ）、更に必要に応じてｃ）
は、ｄ）の溶媒に必ずしも完全に溶解する必要はなく、
ある程度の分散状態であっても足りる。かかる溶解液ま
たは分散液に加えるアルカリは、その種類を問わない。

【０１０４】アルカリ添加によって調整される弱アルカ
リ性のｐＨとは、原料系の選択等の要因により一律には
規定できないが、例えばｐＨ８〜１０程度をいう。要す
るに層状有機ケイ素ポリマーとしての結晶化、即ちゲル
化が希望する程度以上の速度で起こるｐＨであり、かつ
有機基が損なわれるような強アルカリ性でなければ良
い。上記のゲル化プロセスは室温程度の温度でも十分に
起こるが、有機基を損なわない程度の一定の高い温度条
件下でゲル化させても良い。層状有機ケイ素ポリマーの
結晶化の度合いを意図的に低くして（一定の限度で非晶
質化して）、その粒子としての光散乱能を抑えることも
可能である。そのための手段として、合成時のｐＨをや
やアルカリ側にシフトさせること、ゲル化プロセスの温
度や時間を調節すること、溶媒中の原料濃度を調節する
こと、８面体の中心原子の選択、等がある。

【０１０５】ゲル化プロセスは、原料系の選択や、反応
条件次第で、直ちに完了する場合もあり、ある程度（例
えば１〜２日間程度）のエージングを要する場合もあ
る。得られた結晶状の層状有機ケイ素ポリマーは、一旦
溶媒を排除して乾燥粉末として回収しても良く、溶媒を
排除しないままで液晶との複合化に用いても良い。

【０１０６】層状有機ケイ素ポリマーを液晶と複合化す
るに当たっては、両者を単に混合すれば足りる。その
際、層状有機ケイ素ポリマーは溶媒によって膨潤されて
いることが、その良分散のために望ましい。液晶と層状
有機ケイ素ポリマーとを共通溶媒を利用して混合する
と、両者がより均一に混合される。そして、これらの溶
媒としては揮発性のものを使用して、混合後に溶媒を揮
発させた方が良い。

【０１０７】偏平形状の粒子の粒径は、０．１〜２０μ
ｍ程度が適当である。粒径がこの範囲より小さいと、液
晶組成物中のドメインを有効に形成させることができな
い、という不具合がある。粒径がこの範囲より大きい
と、調光材料やそれを用いたデバイスを構成した場合に
液晶組成物の不均一性が目立ち、外観上の不具合を生
じ、また、デバイスとして数十ミクロンメーターのセル
ギャップを有するセルを構成した場合に物理的に配向が
不十分になる恐れがある。特に好ましい粒径の範囲は
０．２〜５μｍである。層状粘土鉱物あるいは層状有機
ケイ素ポリマーをこれらの適当な粒径の範囲で調製する
ことは容易である。

【０１０８】偏平形状の粒子は、液晶のドメインを有効
に形成させる程度の密度に分散していることが好まし
い。一方、偏平形状の粒子の密度が高すぎて、互いにそ
の配向の変化を束縛する程になるのも好ましくない。こ
れらの要求に同時に答える密度は、液晶の種類あるいは
偏平形状の粒子の種類やサイズ等に応じて異なり、一律
に規定することは困難であるが、一般的には、液晶１０
０重量部に対し偏平形状の粒子（有機化された粒子にお
いては、有機化剤を除いた、粒子の正味で）０．６〜１
０重量部を分散させるのが望ましい。偏平形状の粒子が
層状粘土鉱物あるいは層状有機ケイ素ポリマーである場
合にも、この範囲が当てはまる。

【０１０９】偏平形状の粒子の液晶中における分散状態
として、かならずしも個々の粒子が完全に分散した状態
を要求されるものではなく、粒子の一部が数個〜数十個
凝集していても、全体として偏平形状の粒子の前記作用
・効果が奏される程度に分散していれば足りる。例え
ば、層状粘土鉱物は、液晶中での分散状態において、そ
の一部は往々にして数十の粒子個体（単位層）が重なっ
た状態で存在するが、それでも十分に偏平形状の粒子の
前記作用・効果が奏される。

【０１１０】このような分散状態を維持するため、偏平
形状の粒子には液晶との親和性が要求される。偏平形状
の粒子が、例えば一部の有機物結晶や有機物の金属錯体
のように、もともと液晶との親和性を有する材料から成
っている場合は、そのまま用いれば良い。しかし、偏平
形状の粒子が、例えば層状粘土鉱物の如き無機物からな
る粒子のように、液晶との親和性を有しない材料から成
っている場合には、液晶との親和性を持たせるための処
理が必要となる。このような処理の例として、一般的に
は粒子の表面に有機物を吸着させたり結合させたりする
処理がある。

【０１１１】特に偏平形状の粒子が層状粘土鉱物である
場合には、これに液晶との親和性を持たせるために、イ
オン交換を行うことが有効である。即ち、層状粘土鉱物
の層間にはアルカリ金属イオンが存在するので、これを
液晶分子と親和性のある有機オニウムイオンや、液晶基
を有するオニウムイオンと交換（いわゆる、有機化）す
ることにより液晶との親和性を持たせることができる。

【０１１２】上記オニウムイオンの種類は、液晶分子と
親和性の優れたものが良いから、使用する液晶分子の種
類に応じて最適なものが選択されるが、例えばアルキル
アンモニウムイオン等が代表的である。なお、有機オニ
ウムイオンの選択により、層状粘土鉱物の表面の性質
や、電気的、光学的性質、分散性、電場に対する応答性
等を種々に制御することができる、という利点がある。

【０１１３】液晶と、これに対する親和性を有する偏平
形状の粒子との組成物を調製するに当たっては、両者を
単に混合すれば足りる。但し、共通溶媒を利用して両者
を均一に混合した後、共通溶媒を適当な手段で除去する
と、より均一に混合される。液晶と層状粘土鉱物との組
成物を調製するに当たっても、同じことが言える。

【０１１４】（二色性色素の実施の形態）本願発明にお
いて使用する二色性色素としては、スペクトル変化がそ
の用途に適したものであれば、いずれのものでも用いる
ことができ、その分子形状や結晶形状についても特段の
限定はないが、前記偏平形状の粒子の場合と同じ理由か
ら、棒状等のある程度以上のアスペクト比を持ったもの
が、より望ましい。

【０１１５】二色性色素の例として、「化２５」〜「化
４４」に示すアゾ系二色性色素や、「化４５」〜「化４
８」に示すアゾメチン系二色性色素、「化４９」に示す
スチリル系二色性色素、「化５０」〜「化５３」に示す
アントラキノン系二色性色素、「化５４」に示すテトラ
ジン系二色性色素、「化５５」に示すメロシアニン系二
色性色素等が挙げられる。

【０１１６】

【化２５】

【０１１７】

【化２６】

【０１１８】

【化２７】

【０１１９】

【化２８】

【０１２０】

【化２９】

【０１２１】

【化３０】

【０１２２】

【化３１】

【０１２３】

【化３２】

【０１２４】

【化３３】

【０１２５】

【化３４】

【０１２６】

【化３５】

【０１２７】

【化３６】

【０１２８】

【化３７】

【０１２９】

【化３８】

【０１３０】

【化３９】

【０１３１】

【化４０】

【０１３２】

【化４１】

【０１３３】

【化４２】

【０１３４】

【化４３】

【０１３５】

【化４４】

【０１３６】

【化４５】

【０１３７】

【化４６】

【０１３８】

【化４７】

【０１３９】

【化４８】

【０１４０】

【化４９】

【０１４１】

【化５０】

【０１４２】

【化５１】

【０１４３】

【化５２】

【０１４４】

【化５３】

【０１４５】

【化５４】

【０１４６】

【化５５】

【０１４７】液晶中に二色性色素を含ませる態様に関し
ては、液晶との相溶性のある二色性色素については、液
晶中に溶解させるのが代表的である。

【０１４８】しかし、二色性色素に液晶との相溶性があ
るか否かに関わらず、これを偏平形状の粒子に吸着させ
たり、偏平形状の粒子が層状粘土鉱物である場合にはオ
ニウム基を有する二色性色素をイオン交換により層状粘
土鉱物の層間にインターカレートさせたりすることも有
効な態様であり得る。これらの場合には、二色性色素の
配向は偏平形状の粒子の配向あるいは層状粘土鉱物の配
向によって規制されるので、二色性色素が偏平形状の粒
子あるいは層状粘土鉱物の長軸方向に対して平行若しく
はほぼ平行に吸着あるいはインターカレートされている
ことが要求される。

【０１４９】液晶中に二色性色素を含ませるための上記
三つの態様は、そのいずれか一の態様のみが選択的に行
われていても良く、そのいずれか二以上の態様が同時に
行われていても良い。

【０１５０】（イオン成分についての実施の形態）ＤＳ
モードにおいて、イオン成分が重要な働きをしているも
のと考えられる。更に、イオン成分の濃度によってはＤ
Ｓモードにおける駆動電圧を低減できる場合もあり、好
ましい。適正なイオン成分の濃度は、液晶あるいは偏平
形状の粒子の種類に応じて変わるので、一律には定めが
たい。しかし、一般的には、液晶に対して０．００００
１重量％〜０．１重量％程度が好ましい。

【０１５１】イオン成分の要求濃度は、上記のように僅
かであるから、デバイスのセルや、液晶、偏平形状の粒
子に不純物として含まれるイオン成分のみで足りてしま
うこともある。もちろん、意図的にイオン成分を添加し
ても良い。

【０１５２】イオン成分の濃度が過大であると、イオン
成分の結晶が析出したり、電流が流れ過ぎて発熱した
り、ひいてはデバイスの耐久性を低下させたりする。逆
に、イオン成分の濃度が過少であると、必要な程度のＤ
Ｓ現象を発現しなかったり、ＤＳモードにおける駆動電
圧の低下効果を十分に享受できなかったりする。

【０１５３】イオン成分の種類には、原則として制約が
ない。代表的なイオン成分として、有機塩、金属塩、ハ
ロゲン等を用いることができる。有機塩としては、例え
ばアンモニウム塩が考えられる。特に、（Ｒ₄ ）Ｎ−Ｘ
で表される四級アンモニウム塩が代表的である。前記の
Ｒは炭素数１〜３０の直鎖状、分岐状、飽和あるいは不
飽和の炭化水素を表し、４個のＲはそれぞれ同一でも、
相違していても良い。Ｘは、ヨウ素，臭素，塩素，フッ
素のハロゲン原子あるいはその他の負イオンを表す。Ｘ
がハロゲンである場合、これは液晶分子と錯体を形成
し、液晶組成物中でイオン成分となる。

【０１５４】（その他の組成分についての実施の形態）
本願発明の液晶組成物については、上記の液晶、偏平形
状の粒子、イオン成分、二色性色素の他、本願発明の目
的を阻害しない限りにおいて、公知の液晶あるいは液晶
組成物に含まれることがある任意の組成分を公知の方法
に従って含ませることができる。そのような組成分の例
として、安定化剤等の液晶改質剤、増粘剤や粘度低下剤
等の粘度調整剤、有機オニウム塩等を挙げることができ
る。

【０１５５】〔液晶組成物の駆動方法の形態〕図１にお
いて、低周波領域１の電圧を印加して液晶組成物を光透
過状態とするに当たっては、液晶の誘電異方性の大きさ
が０．５以上となるような周波数領域の所定電圧の電場
を印加することが好ましい。誘電異方性の大きさが０．
５未満であると、応答速度がかなり低下したり、ＤＳモ
ードにおいて十分な透明状態（光透過状態）を実現でき
なかったりする恐れがある。一例として、チッソ化学製
の液晶であるＬＩＸＳＯＮＤＦ−０２ＸＸを用いた場
合の適正な電場周波数は３０〜５００Ｈｚであった。

【０１５６】図５に、上記ＬＩＸＳＯＮＤＦ−０２Ｘ
ＸのΔεの周波数依存性を示す。図５の縦軸は誘電異方
性を数値で示し、横軸は印加電場の周波数（Ｈｚ）を示
す。図中、白抜きの丸記号でプロットした曲線は分子軸
方向の誘電率を、白抜きの四角記号でプロットした曲線
は分子軸と直角方向の誘電率を、白抜きの三角記号でプ
ロットした曲線は誘電率異方性を、それぞれ示す。

【０１５７】次に、図１において、低周波領域１の電圧
を印加して液晶組成物を光透過状態とするにあたって
は、液晶組成物が通常の場合には必要な濃度のイオン成
分を含んでいることを前提として、電場の制御は電界モ
ード、ＤＳモードのいずれによって行なっても良い。一
般的には、ＤＳモードの方が光散乱状態において液晶分
子の３次元的なランダム配向構造をとるため、２次元的
なランダム配向構造をとる電界モードよりも光の散乱強
度が大きい傾向にあり、光散乱型素子としての使用に、
より好適である。一方、電界モードでは、液晶組成物が
２色性色素を含む場合において、高周波領域２の電圧を
印加した光散乱状態では２色性色素も電場の印加方向に
対して垂直な配向をとり、その状態でメモリーされるた
め、２色性色素の光吸収効果が最大限に生かされる。よ
ってこの場合、２色性色素が添加された液晶組成物を光
散乱−光吸収型素子として使用するのに、より好適であ
る。

【０１５８】ＤＳモードを選択するに当たっては、ＤＳ
領域３において、誘電異方性の正および負の絶対値が比
較的小さな領域の周波数での、所定電圧の電場を印加す
るのが好ましい。具体的には、安定なＤＳ現象を発現さ
せるために誘電異方性の値が＋０．５〜−１．０である
領域が好ましいが、これ以外の領域でも安定なＤＳ現象
を発現する場合がある。これらの領域に対応する周波数
は、液晶の種類によって異なるが、前記ＬＩＸＳＯＮ
ＤＦ−０２ＸＸを用いた場合、室温にて、およそ６００
〜３，０００Ｈｚの周波数が適正であった。

【０１５９】電界モードを選択するに当たっては、液晶
の誘電異方性が比較的大きな負の値、例えば−１．０以
下となるような周波数領域の所定電圧の電場を印加する
ことが好ましい。これに対応する具体的な周波数は、液
晶の種類によって異なるが、前記ＬＩＸＳＯＮＤＦ−
０２ＸＸを用いた場合、室温にて、およそ３，０００Ｈ
ｚ以上の周波数が適正であった。

【０１６０】〔液晶組成物の利用の形態〕本願発明の液
晶組成物をいかなる目的で、いかなる用途に、いかなる
デバイスを構成して用いるか、は全く自由である。

【０１６１】但し、本願発明の液晶組成物を光散乱型調
光材料として用いる場合の一つの利用例として、ガラス
製あるいは合成樹脂製の透明フィルム上に酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）等の透明電極を設けた１対の基板を準備
し、この１対の基板をスペーサを介して対向させ、その
間に液晶組成物を封入してセルを構成することができ
る。また、両側に透明電極を設け、かつ、内部に多数の
空胞を有する透明な高分子材料マトリクスの前記空胞に
液晶組成物を封入して、多数のセルを同時に構成するこ
ともできる。これらのセルあるいはセルを内包するマト
リクスには、温度を制御する手段や、振動、衝撃等の剪
断力を与える手段を付設しても良い。

【０１６２】

【実施例】次に本願発明の実施例について説明する。

【０１６３】（実施例１）有機化モンモリロナイトの調製山形県産のベントナイトから得られた高純度Ｎａ−モン
モリロナイト２．００ｇ（イオン交換容量は１１９ミリ
当量／１００ｇ）を７０ｍｌの水に分散した。

【０１６４】一方、４−（１１−アミノウンデシルオキ
シ）−４’−シアノビフェニルをエタノール１５ｍｌに
溶解し、この溶液に濃塩酸０．２８１ｇを加えアンモニ
ウム塩を調整した。ここでアンモニウム塩が結晶化し、
沈殿を生じたため、水及びエタノールを留去し、再度エ
タノール−水（４０ｍｌ：１０ｍｌ）混合溶媒に溶解さ
せた。

【０１６５】前記のＮａ−モンモリロナイト−水分散液
を５０°Ｃまで加熱して強く攪拌しながら、上記のアン
モニウム塩溶液を徐々に加えたところ、凝集物が生じ
た。そのまま室温にて３時間程度攪拌した後、ろ過によ
り凝集物を集め、エタノール及び熱水にて洗浄した。さ
らに熱水洗浄をした後、凍結乾燥した。さらに８０°Ｃ
で５時間乾燥して粉末状のシアノビフェニルオキシウン
デシルアンモニウムで有機化したモンモリロナイト（以
下、Ｃ１１−ＢＰＣＮ−Ｍと言う。）を得た。

【０１６６】液晶とＣ１１−ＢＰＣＮ−Ｍの複合化前記「化１」においてｎ＝４、ｍ＝４である液晶と、
「化１」においてｎ＝６、ｍ＝７である液晶とを等量混
合したネマチック性液晶（ＫＬＣ）を準備し、これと、
前記のＣ１１−ＢＰＣＮ−ＭとをＤＭＡｃ（Ｎ，Ｎジメ
チルアセトアミド）にそれぞれ溶解あるいは分散させる
ことにより両者を混合した後、ＤＭＡｃを真空加熱下に
留去して、第１発明の液晶組成物を調製した。Ｃ１１−
ＢＰＣＮ−Ｍの添加量は、液晶組成物に対して、無機ベ
ースで２重量％となるようにした。

【０１６７】偏光顕微鏡観察オリンパス光学工業製の偏光顕微鏡ＭｏｄｅｌＢＨＳ
−Ｐを用い、等方状態にある上記液晶組成物をクロスニ
コル下に観察することにより、液晶組成物中のＣ１１−
ＢＰＣＮ−Ｍのおよその分散粒径を測定した。その結果
を表１に示す。

【０１６８】

【表１】

【０１６９】液晶セルの作製図６に示すように、本実施例の液晶組成物８を、径１２
μｍのポリマービーズ９をスペーサーとして、１対のＩ
ＴＯ付きの透明ガラス基板１０間に圧着状態で封入し
て、液晶セル１１とした。

【０１７０】光透過量の測定光透過量の測定のために構成した装置系の模式図を図７
に示す。図７の装置において、光学系には偏光顕微鏡１
２（オリンパス光学工業製のＭｏｄｅｌＢＨＳ−Ｐ偏
光顕微鏡を偏光子および検光子をとり外して使用）を用
い、光源１３としては偏光顕微鏡１２に付属しているハ
ロゲンランプを使用した。光透過量はフォトマル１４
（浜松ホトニクス製Ｒ−１５４７の光電子増倍管）によ
って検出した。

【０１７１】フォトマル１４からの電流出力は２００ｋ
Ωの抵抗を直列につなぐことにより電圧に変換し、ペン
レコーダーによって読み取った。ここで、各周波数の電
場を印加した時、及び印加電圧を解除した時（メモリー
状態時）の光透過量（％）は、次のように計算して求め
た。即ち、それぞれ印加時あるいは解除時から９秒後に
おける上記のフォトマル出力値（フォトマルＡ値）を読
み取り、一方で、水を封入したブランクセルについても
上記と同一条件の時におけるフォトマル出力値（フォト
マルＢ値）を読み取り、フォトマルＡ値のフォトマルＢ
値に対するパーセンテージ、即ち、光透過量（％）＝１００×フォトマルＡ値／フォトマルＢ値・・・式（１）とした。

【０１７２】低周波領域１の電場の印加には、商用電源
（１００Ｖ−６０Ｈｚ）をスライダックスを通して電圧
を調整することにより使用した。また、高周波領域２の
電場の印加には、ＮＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＩＮＳ
ＴＲＵＭＥＮＴＳ社製のＰＯＷＥＲＡＭＰＬＩＦＩＥ
ＲＭＯＤＥＬＳ−４７５０を用いた。ここで印加電
圧の波形は矩形波とした。

【０１７３】液晶セル１１及びブランクセルの電気光学
応答は以下のようにして評価した。（１）初期状態（図２の状態ａ）にあるセルに、１００
Ｖ−６０Ｈｚ（サイン波）の低周波電圧を印加して図２
の状態ｂとし、数秒後に電圧印加を解除して図２の状態
ｃ−第１メモリー状態とした。（２）上記メモリー状態にあるセルに、１００Ｖ−２０
ＫＨｚ（矩形波）の高周波を印加して図２の状態ｄと
し、数秒後に電圧印加を解除して図２の状態ｅ−第２メ
モリー状態とした。

【０１７４】このようにして測定した液晶セル１１の光
透過量の変化を図８に示す。図８における各状態ａ〜ｅ
の光透過量につき、第１メモリー状態（状態ｃ）でのメ
モリー性能を、保持率Ｍ1 ＝（ｃ−ａ）×１００／（ｂ−ａ）・・・式（２）で表し、第２メモリー状態（状態ｅ）でのメモリー性能
を、保持率Ｍ2 ＝（ｃ−ｅ）×１００／（ｃ−ｄ）・・・式（３）で表して、それぞれ表１に示した。

【０１７５】表１および図８より明らかなように、液晶
セル１１は光散乱状態と光透過状態との間の切替えが単
なるスイッチングによって行われ、かつメモリー性能を
表す保持率Ｍ1 、Ｍ2 も高い値を示す。そして電場印加
時の応答速度はいずれの場合も１００ｍｓ以内であり、
高速のスイッチングが可能であった。

【０１７６】（実施例２）実施例１と同じ混合液晶０．
５３７ｇに対して、Ｃ１１−ＢＰＣＮ−Ｍ０．００７３
ｇ（無機含量が液晶組成物全重量に対して０．９６重量
％）を用いた以外は実施例１と同一の実験を行った。そ
の実験結果を表１に示す。

【０１７７】（比較例１）実施例１と同じ混合液晶０．
５０５ｇに対して、Ｃ１１−ＢＰＣＮ−Ｍ０．００３５
ｇ（無機含量が液晶組成物全重量に対して０．５０重量
％）を用いた以外は実施例１と同一の実験を行った。そ
の実験結果を表１に示す。

【０１７８】（実施例３）実施例１の液晶組成物に、前
記「化３６」に示す２色性色素０．００５０ｇを更に添
加した以外の点は実施例１と同一の実験を行った。その
実験結果を表１に示す。

【０１７９】（実施例４）液晶としてチッソ石油化学製
のＬＩＸＯＮＤＦ−０１ＸＸを用いて、実施例１と同
じ無機含量となるように調製した点以外は実施例１と同
一の実験を行った。その実験結果を表１に示す。

【０１８０】（実施例５）液晶としてチッソ石油化学製
のＬＩＸＯＮＤＦ−０２ＸＸを用いて、実施例１と同
じ無機含量となるように調製した点以外は実施例１と同
一の実験を行った。その実験結果を表１に示す。

【０１８１】（実施例６）実施例１の液晶組成物に、更
にイオン成分としてｎ−テトラブチルアンモニウムブロ
マイドを０．０８１０ｍｇ加え、ＤＳモードで駆動した
点以外は実施例１と同一の実験を行った。その実験結果
を表１に示す。

【０１８２】（実施例７）層状有機ケイ素ポリマーの合成ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン（６ｇ）と塩化マ
グネシウム・６水和物（３ｇ）をエタノール（１５０ｍ
ｌ）に溶解した。ここに水酸化ナトリウム（１．７
ｇ）、水（４ｇ）を混合したエタノール溶液（１００ｍ
ｌ）を加え室温で５時間攪拌した。析出した白色固体を
ろ過し、エタノールで２回、蒸留水で３回以上洗浄し、
塩化ナトリウム等の無機塩を除去した。これを一晩真空
乾燥することにより、白色粉末の層状有機ケイ素ポリマ
ーを得た。

【０１８３】液晶と層状有機ケイ素ポリマーとの複合化超音波処理により層状有機ケイ素ポリマー（０．０４０
ｇ）をトルエン（２ｇ）に分散させた。この分散液に２
周波駆動用液晶（９．９６ｇ、チッソ石油化学製のＬＩ
ＸＯＮＤＦ０５−ＸＸ）、ｎ−テトラブチルアンモニ
ウムブロマイド（０．０２ｍｇ）を加え混合した。次い
でトルエンを真空下で留去して、第７発明の液晶組成物
を調製した。層状有機ケイ素ポリマーの添加量は、液晶
組成物に対して４ｗｔ％となるようにした。

【０１８４】上記の液晶組成物を用い、実施例１と同様
にして液晶セルを作製し、かつ実施例１と同様にして光
透過量の測定を行った。その結果、本実施例では、表２
に示すように、低周波電圧印加時の透明性が実施例１に
比較しても向上していた。更に電場を解除した後の光透
過量の減少が少なく、実施例１と比較してもメモリー性
が向上していた。

【０１８５】

【表２】

【０１８６】（実施例８）実施例７と同様に行い、但し
液晶と層状有機ケイ素ポリマーとの複合化において層状
有機ケイ素ポリマーの添加量を液晶組成物に対して５ｗ
ｔ％となるようにした点のみが相違する実施例を行っ
た。評価は実施例７とほぼ同等であった。

【０１８７】（比較例２）実施例１と同一の液晶のみを
含み、有機化した粘土を含まないものを液晶セルに充填
し、実施例１と同一の実験を行った。その実験結果を表
１に示す。

【０１８８】（比較例３）２周波駆動性の液晶ではなく
正の誘電異方性を示す液晶４−ペンチル−４’−シアノ
ビフェニル（Ｋ−１５）を用いた以外の点は実施例１と
同一の実験を行った。その実験結果を表１に示す。

【０１８９】〔実施例および比較例の評価〕実施例１，
２，４，５および６に示すように、本発明の液晶組成物
は、セル充填後で電圧印加前の初期状態では不透明な光
散乱状態であり、光透過量が低いレベルにある。

【０１９０】そして、所定の低周波電圧を印加すること
により透明となって光透過量が増大し、更にその電圧印
加を解除した後も高い保持率で良好なメモリー性の下に
透明性が保たれる。

【０１９１】また、このメモリー状態に、電界モードで
の所定の高周波電圧を印加することにより、光散乱状態
となり、かつ、その印加電圧を解除しても高い保持率で
良好なメモリー性の下に光散乱状態が保たれる。

【０１９２】一方、実施例６では、ＤＳモードでの電場
の制御を行っているが、その場合、メモリー状態の解除
時の光散乱強度は一層高いレベルにあり、同様に高い保
持率のままでこの光散乱状態が維持される。

【０１９３】しかし、比較例１に示すように、有機化粘
土の添加量が過少であると、十分な光散乱強度が発現せ
ず、初期状態において高い光透過量を示すと共に、第１
メモリー状態および第２メモリー状態のいずれにおいて
も十分なメモリー性を示さない。

【０１９４】次に、実施例３に示したように、２色性色
素を添加することにより視覚上のコントラストを強化す
ることができた。即ち、初期状態においては光散乱に加
え、２色性色素による光吸収効果があるため、着色の不
透明状態であった。ここに低周波電圧を印加すると、光
散乱状態から透明状態へ移行すると共に２色性色素によ
る着色が消失して無色透明となった。電界モードでの高
周波電圧印加時には光散乱が戻ると共に、着色の初期状
態と同様な状態となった。第１メモリー状態および第２
メモリー状態は安定していた。

【０１９５】比較例２に示すように、液晶に有機化粘土
鉱物を含まない場合には、光散乱効果は全く生じず、調
光することができなかった。

【０１９６】比較例３に示すように、正の誘電異方性を
示す液晶を用いた場合には、高周波電圧を印加してもメ
モリー状態を解除することはできなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】２周波駆動用液晶の誘電異方性を示す図であ
る。

【図２】液晶組成物の光透過量の変化を示す図である。

【図３】液晶組成物の光透過量の変化に対応する推定状
態図である。

【図４】層状有機ケイ素ポリマーの部分構造を示す図で
ある。

【図５】液晶の周波数依存性を示す図である。

【図６】試作した液晶セルを簡略化して示す図である。

【図７】実施例で用いた光透過量の測定系を簡略化して
示す図である。

【図８】実施例における光透過量変化の電場応答性の測
定例を示すグラフである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 19/60 Ｃ０９Ｋ 19/60 ＺＧ０２Ｆ 1/13 ５００Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ (72)発明者岡田茜愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者谷昌明愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者福嶋喜章愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献特開昭53−70456（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−57934（ＪＰ，Ａ) 特開平３−208015（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 19/02 - 19/60 G02F 1/13

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電場応答性で、かつ電場の周波数領域に
対応して正の誘電異方性または負の誘電異方性を選択的
に示す液晶分子を主成分とする液晶と、この液晶中に、
液晶のドメインを有効に形成させる程度の密度に分散し
た、液晶との親和性を示す偏平形状の粒子と、を組成分
として含むことを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】電場応答性で、かつ電場の周波数領域に
対応して正の誘電異方性または負の誘電異方性を選択的
に示す液晶分子を主成分とする液晶と、この液晶中に、
液晶のドメインを有効に形成させる程度の密度に分散し
た、液晶との親和性を示す偏平形状の粒子と、イオン成
分と、を組成分として含むことを特徴とする液晶組成
物。
【請求項３】前記液晶組成物中に、更に二色性色素を
組成分として含むことを特徴とする請求項１または２に
記載の液晶組成物。
【請求項４】前記液晶分子が低分子量の分子であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶組
成物。
【請求項５】前記偏平形状の粒子が電場応答性を示す
粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の液晶組成物。
【請求項６】前記偏平形状の粒子が有機化された層状
粘土鉱物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載の液晶組成物。
【請求項７】前記偏平形状の粒子が、無機層状高分子
に有機基が共有結合した層状有機ケイ素ポリマーである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶
組成物。