JP6183674B2

JP6183674B2 - 液晶セル

Info

Publication number: JP6183674B2
Application number: JP2016521228A
Authority: JP
Inventors: ウン・ジュン・リム; ジュン・ウン・キム; ドン・ヒュン・オー
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: EP3020787A1; WO2015005719A1; EP3020787B1; CN105247013A; EP3020787A4; US20160115389A1; KR20150007998A; US9758726B2; KR101601450B1; JP2016525222A; CN105247013B

Description

本出願は、液晶セル及びその用途に関するものである。

液晶モードは安定状態によって単安定（ｍｏｎｏｓｔａｂｌｅ）モードと双安定（ｂｉｓｔａｂｌｅ）モードとに分類され得る。単安定モードは、液晶の状態のうちの少なくともいずれか一状態を維持するために、外部エネルギーの印加が続けて要求されるモードであり、双安定モードは状態変化時にのみ外部エネルギーが要求されるモードである。

特許文献１（米国特許出願公開第２００６−００９１５３８号）には、ヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングできる双安定モード液晶セルが開示されている。特許文献１の液晶セルは、液晶化合物といわゆるＥＨＤＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を誘発し得るイオン性化合物を利用し、周波数可変によってヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングすることができる。しかしながら、このような方式の液晶セルは、ヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングするための駆動電圧があまりにも高く、多様なディスプレイ装置に実際に適用するには限界がある。これに伴い、最近のディスプレイ装置分野においては、低い駆動電圧でもヘイズ特性が優秀なヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングできる双安定モード液晶セルに対する研究が増加しつつある傾向にある。

米国特許出願公開第２００６−００９１５３８号

本出願は、液晶セル及びその用途を提供する。

例示的な液晶セルは、対向配置された２つの基板及び液晶層を含むことができる。液晶層は前記対向配置された２つの基板の間に存在することができる。液晶層はさらに、液晶化合物及びイオン性化合物を含むことができる。液晶化合物はスメクチック液晶相を示す液晶化合物（以下、スメクチック液晶化合物と称する）であり得る。本明細書において、スメクチック液晶相は、液晶化合物のディレクター（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）が所定方向に整列するとともに前記液晶化合物が層または、平面を形成しながら配列される特性を有する液晶相を意味することもある。イオン性化合物は、いわゆるＥＨＤＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を誘発し得るイオン性化合物であり得る。イオン性化合物は、例えば、ヨウ素を２つ以上含む負イオンを有するイオン性化合物であり得る。このような液晶セルは、低い駆動電圧でもヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングできる双安定モードを実現することができる。

図１は、対向配置された２つの基板１０１Ａ、１０１Ｂ及び前記対向配置された２つの基板の間に存在し、液晶化合物１０２１及びイオン性化合物（図示されず）を含む液晶層１０２を有する液晶セルを例示的に示す。後述するように液晶化合物は図１の（ａ）のように、垂直に整列した状態で液晶層内に含むこともでき、図１の（ｂ）のように不規則に配列された状態で液晶層内に含むこともできる。

液晶化合物としては、スメクチック相を示すことができる液晶化合物であれば特に制限されず、選択して用いることができる。このようなスメクチック液晶化合物は、配向方式によってさらに、スメクチックＡ相〜Ｈ相液晶化合物と分類することができ、種類にかかわらず選択して用いることができる。スメクチック液晶化合物としては、例えば、スメクチックＡ相を示すことができる液晶化合物を用いることができる（以下、スメクチックＡ液晶化合物と称する）。本明細書において、スメクチックＡ相はスメクチック液晶相の中で整列された液晶化合物のディレクターがスメクチック層または、平面と垂直をなす液晶相を意味し得る。スメクチック液晶化合物としては、スメクチックＡ液晶化合物の他に、前述した他の種類のスメクチック液晶化合物も使用することができ、必要な場合、後述する通り、適切な配向膜とともに用いることもできる。

スメクチック液晶化合物としては、例えば下記の化学式２で表示される液晶化合物を用いることができる。

化学式２でＡは単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基または、化学式３の置換基である。

化学式３でＢは単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１１〜Ｒ_１５は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基または、ニトロ基である。

化学式３でＢの左側の「−」は、Ｂが化学式１のベンゼンに直接連結されていることを意味し得る。

化学式２及び３において、用語、「単一結合」とは、Ａまたは、Ｂと表示される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。例えば、化学式２でＡが単一結合である場合、Ａの両側のベンゼンが直接連結されてビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）構造を形成することができる。

化学式２及び３でハロゲンとしては、例えば、塩素、ブロームまたは、ヨードなどが挙げられる。

本出願において、用語、「アルキル基」とは、特に規定しない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または、炭素数１〜４の直鎖または分枝鎖アルキル基を意味するか、または、例えば、炭素数３〜２０、炭素数３〜１６または、炭素数４〜１２のシクロアルキル基を意味し得る。前記アルキル基は任意的に一つ以上の置換基によって置換され得る。

本出願において、用語、「アルコキシ基」とは、特に規定しない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または、炭素数１〜４のアルコキシ基を意味し得る。前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖または環状であり得る。また、前記アルコキシ基は任意的に一つ以上の置換基によって置換され得る。

本明細書において、特定の官能基に置換されていることができる置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、エポキシ基、ヨウ素基、オキセタニル基、チオール基、シアノ基、カルボキシル基、アリール基または、ケイ素を含む置換基などが挙げられるが、これに制限されるものではない。

化学式２及び３でＲ_１〜Ｒ_１５中のいずれか一つは炭素数５以上、６以上、７以上、８以上、９以上または、１０以上のアルキル基、アルコキシ基またはアルコキシカルボニル基であり得る。このような液晶化合物は、例えば、ネマチック相を示す温度より低い温度と固化される温度との間で典型的な層状に配列されながらスメクチック相を示すことができる。このような液晶化合物の例として、４−シアノ−４’ヘプチルビフェニル、４−シアノ−４’ヘプチルオキシビフェニル、４−シアノ−４’オクチルビフェニル、４−シアノ−４’オクチルオキシビフェニル、４−シアノ−４’ノニルビフェニル、４−シアノ−４’ノニルオキシビフェニル、４−シアノ−４’デシルビフェニルまたは、４−シアノ−４’デシルオキシビフェニルなどが挙げられるが、これに制限されるものではない。一具体例として、液晶化合物としてはＨＣＣＨ社のＨＪＡ１５１２０００−０００を用いることができるが、これに制限されるものではない。

スメクチック液晶化合物は不規則に配列された状態及び、垂直整列状態または、水平整列状態の間で相互転換され得る。不規則に配列された状態とは、前記イオン性化合物によって誘導されたＥＨＤＩによって液晶化合物が不規則に配列された状態を意味し、垂直または、水平整列状態とは、スメクチック液晶化合物の特性により液晶層内で層をなしながら垂直または、水平に整列した状態を意味し得る。図１の（ａ）は、液晶化合物が垂直に整列した状態を例示的に示し、図１の（ｂ）は液晶化合物が不規則に配列された状態を例示的に示す。

本明細書において、「垂直整列」とは、液晶化合物の光軸が液晶層の平面に対して約９０度〜６５度、約９０度〜７５度、約９０度〜８０度、約９０度〜８５度または、約９０度の傾斜角を有する場合を意味し、「水平整列」とは、液晶化合物の光軸が液晶層の平面に対して約０度〜２５度、約０度〜１５度、約０度〜１０度、約０度〜５度または、約０度の傾斜角を有する場合を意味し得る。本明細書において、用語、「光軸」とは、液晶化合物が棒（ｒｏｄ）状である場合、液晶化合物の長軸方向の軸を意味し、液晶化合物が円板（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）状である場合、平面の法線方向の軸を意味し得る。

液晶化合物は正の誘電率異方性または、負の誘電率異方性を有することができる。本明細書において、「誘電率異方性」とは、液晶化合物の異常誘電率（εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、長軸方向の誘電率）と正常誘電率（εｏ、ｏｒｄｉｎａｒｙｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、短縮方向の誘電率）の差を意味し得る。後述するように、液晶化合物が有する誘電率異方性に応じて整列のために垂直または、水平電界が適宜印加され得る。液晶化合物の誘電率異方性は、例えば、３〜２０の範囲内であり得る。液晶化合物の誘電率異方性が前記範囲を満足する場合、例えば、低い駆動電圧でも液晶セルの各モードをスイッチングすることができる。

液晶化合物の弾性係数は目的とする物性、例えば、不規則に配列された状態及び、垂直または、水平整列状態の相互転換特性などを考慮して適宜選択され得る。本明細書において、「液晶化合物の弾性係数」とは、液晶化合物が電圧のような外部の作用によって均一な分子配列が変化した状態で弾性復原力によって元の位置に復元される力の強度を計量化した値を意味し得る。一実施例において、液晶化合物の弾性係数は５〜３０の範囲内であり得る。液晶化合物の弾性係数が前記範囲を満足する場合、例えば、イオン化合物との相互作用を通じて安定した双安定モードを実現することができる。

液晶化合物の屈折率異方性は目的とする物性、例えば、液晶セルのヘイズまたは、透過度特性などを考慮して適宜選択され得る。本明細書において、「屈折率異方性」とは、液晶化合物の正常屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ）と異常屈折率（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ）との差を意味し得る。一実施例において、液晶化合物の屈折率異方性は０．１〜０．２５の範囲内にあり得る。液晶化合物の正常屈折率及び異常屈折率はその差が前記範囲を満足する限り、適宜選択することができ、例えば、液晶化合物の正常屈折率は１．４〜１．６の範囲内であり、異常屈折率は１．５〜１．８の範囲内であり得る。液晶化合物の屈折率異方性が前記範囲を満足する場合、例えば、ヘイズ特性が優秀なヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングできる液晶セルを実現することができる。

イオン性化合物は、例えば、下記の化学式１の負イオンを有するイオン性化合物であり得る。

［化学式１］
Ｉ_ｎ ⁻

化学式１で、ｎは２以上の数であり得る。Ｉはヨウ素元素を意味する。ｎは、イオン性化合物の目的とする物性、例えば、スメクチック液晶化合物の不規則な配列状態を誘発し得る特性などを考慮して２以上の数から適宜選択され得る。ｎは、例えば、２〜３０、２〜２５、２〜２０、２〜１５、３〜１０、３〜８または、３〜５の範囲内の数であり得る。一具体例において、ｎは３〜５の範囲内の数であり得るが、これに制限されるものではない。このようなイオン性化合物を用いる場合、例えば、低い駆動電圧でもヘイズ特性が優秀なヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングできる双安定モード液晶セルを実現することができる。

イオン性化合物は、例えば、正イオンと前記化学式１の負イオンを含む塩の形態の化合物であり得る。正イオンは、前記化学式１の負イオンと電気的特性によって塩の形態の化合物を形成することができるものであれば、特に制限されることなく用いることができる。このようなイオン性化合物としては、例えば、含窒素オニウム塩、含硫黄オニウム塩または、含リンオニウム塩などが挙げられるが、これに制限されるものではない。

イオン性化合物は、例えば、下記の化学式４〜７中のいずれか一つで表示される正イオンを含むことができる。

化学式４で、Ｒ_ａは炭素数４〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｂ及びＲ_ｃはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。ただし、窒素原子が２重結合を含む場合Ｒ_ｃは存在しない。

化学式５で、Ｒ_ｄは炭素数２〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｅ、Ｒ_ｆ及びＲ_ｇはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。

化学式６で、Ｒ_ｈは炭素数２〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｉ、Ｒ_ｊ及びＲ_ｋはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。

化学式７で、Ｚは窒素、硫黄または、リン原子で、Ｒ_ｌ、Ｒ_ｍ、Ｒ_ｎ及びＲ_ｏはそれぞれ炭素数１〜２０の炭化水素基であり、ヘテロ原子を含むことができる。ただし、Ｚが硫黄原子である場合、Ｒ_ｏは存在しない。

化学式４で表示される正イオンとしては、例えば、ピリジニウム正イオン、ピペリジニウム正イオン、ピロリジニウム正イオン、ピロリン骨格を有する正イオン、ピロール骨格を有する正イオンが挙げられる。このような正イオンの例として、１−エチルピリジニウム正イオン、１−ブチルピリジニウム正イオン、１−ヘキシルピリジニウム正イオン、１−ブチル−３−メチルピリジニウム正イオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウム正イオン、１−ヘキシル−３−メチルピリジニウム正イオン、１−ブチル−３、４−ダイメチルピリジニウム正イオン、１、１−ダイメチルピロリジニウム正イオン、１−エチル−１−メチルピロリジニウム正イオン、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム正イオン、２−メチル−１−ピロリン正イオン、１−エチル−２−フェニルインドール正イオン、１、２−ダイメチルインドール正イオン、１−エチルカルバゾール正イオンなどを例示することができるが、これに制限されるものではない。

化学式５で表示される正イオンとしては、例えばイミダゾリウム正イオン、テトラハイドロピリミジニウム正イオン、ダイハイドロピリミジニウム正イオンが挙げられる。このような正イオンの例として、１，３−ダイメチルイミダゾリウム正イオン、１，３−ダイエチルイミダゾリウム正イオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１−テトラデシル−３−メチルイミダゾリウム正イオン、１，２−ダイメチル−３−プロピルイミダゾリウム正イオン、１−エチル−２，３−ダイメチルイミダゾリウム正イオン、１−ブチル−２，３−ダイメチルイミダゾリウム正イオン、１−ヘキシル−２，３−ダイメチルイミダゾリウム正イオン、１，３−ダイメチル−１，４，５，６−テトラハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３−トライメチル−１，４，５，６−テトラハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３，４−テトラメチル−１，４，５，６−テトラハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３，５−テトラメチル−１，４，５，６−テトラハイドロピリミジニウム正イオン、１，３−ダイメチル−１，４−ダイハイドロピリミジニウム正イオン、１，３−ダイメチル−１，６−ダイハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３−トライメチル−１，４−ダイハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３−トライメチル−１，６−ダイハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３，４−テトラメチル−１，４−ダイハイドロピリミジニウム正イオン、１，２，３，４−テトラメチル−１，６−ダイハイドロピリミジニウム正イオンなどを例示することができるが、これに制限されるものではない。

化学式６で表示される正イオンでは、例えば、ピラゾリウム正イオン、ピラゾリウム正イオンが挙げられる。このような正イオンの例として、１−メチルピラゾリウム正イオン、３−メチルピラゾリウム正イオン、１−エチル−２−メチルピラゾリウム正イオンなどを例示することができるが、これに制限されるものではない。

化学式７で表示される正イオンとしては、例えばテトラアルキルアンモニウム正イオン、トライアルキルスルホニウム正イオン、テトラアルキルホスホニウム正イオンや、前記アルキル基の一部がアルケニル基やアルコキシ基、さらにエポキシ基に置換されたものなどが挙げられる。このような正イオンの例として、テトラメチルアンモニウム正イオン、テトラエチルアンモニウム正イオン、テトラプロピルアンモニウム正イオン、テトラブチルアンモニウム正イオン、テトラペンチルアンモニウム正イオン、テトラヘキシルアンモニウム正イオン、テトラヘプチルアンモニウム正イオン、トライエチルメチルアンモニウム正イオン、トライブチルエチルアンモニウム正イオン、トライメチルデシルアンモニウム正イオン、トライオクチルメチルアンモニウム正イオン、トライペンチルブチルアンモニウム正イオン、トライヘキシルメチルアンモニウム正イオン、トライヘキシルペンチルアンモニウム正イオン、トライヘプチルメチルアンモニウム正イオン、トライヘプチルヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム正イオン、グリシジルトライメチルアンモニウム正イオン、ダイアリルダイメチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ，Ｎ−ダイプロピルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ，Ｎ−ダイヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ，Ｎ−ダイヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ブチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ペンチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ヘキシル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、トライメチルヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、トライエチルメチルアンモニウム正イオン、トライエチルプロピルアンモニウム正イオン、トライエチルペンチルアンモニウム正イオン、トライエチルヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイブチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイブチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、トライオクチルメチルアンモニウム正イオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、トライメチルスルホニウム正イオン、トライエチルスルホニウム正イオン、ブチルスルホニウム正イオン、トライヘキシルスルホニウム正イオン、ダイエチルメチルスルホニウム正イオン、ダイブチルエチルスルホニウム正イオン、ダイメチルデシルスルホニウム正イオン、テトラメチルホスホニウム正イオン、テトラエチルホスホニウム正イオン、テトラブチルホスホニウム正イオン、テトラペンチルホスホニウム正イオン、テトラヘキシルホスホニウム正イオン、テトラヘプチルホスホニウム正イオン、テトラオクチルホスホニウム正イオン、トライエチルメチルホスホニウム正イオン、トライブチルエチルホスホニウム正イオン、トライメチルデシルホスホニウム正イオンなどを例示することができるが、これに制限されるものではない。

正イオンとしては、具体的に、トライエチルメチルアンモニウム正イオン、トライブチルエチルアンモニウム正イオン、トライメチルデシルアンモニウム正イオン、トライオクチルメチルアンモニウム正イオン、トライペンチルブチルアンモニウム正イオン、トライヘキシルメチルアンモニウム正イオン、トライヘキシルペンチルアンモニウム正イオン、トライヘプチルメチルアンモニウム正イオン、トライヘプチルヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム正イオン、グリシジルトライメチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−ノニルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ブチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ペンチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ−ヘキシル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイメチル−Ｎ，Ｎ−ダイヘキシルアンモニウム正イオン、トライメチルヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイエチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、トライエチルプロピルアンモニウム正イオン、トライエチルペンチルアンモニウム正イオン、トライエチルヘプチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ−ブチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイプロピル−Ｎ，Ｎ−ダイヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイブチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオン、Ｎ，Ｎ−ダイブチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウム正イオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−ペンチルアンモニウム正イオンなどのテトラアルキルアンモニウム正イオン、トライメチルスルホニウム正イオン、トライエチルスルホニウム正イオン、ブチルスルホニウム正イオン、トライヘキシルスルホニウム正イオン、ダイエチルメチルスルホニウム正イオン、タイブチルエチルスルホニウム正イオン、ダイメチルデシルスルホニウム正イオンなどのトライアルキルスルホニウム正イオン、テトラメチルホスホニウム正イオン、テトラエチルホスホニウム正イオン、テトラブチルホスホニウム正イオン、テトラペンチルホスホニウム正イオン、テトラヘキシルホスホニウム正イオン、テトラヘプチルホスホニウム正イオン、テトラオクチルホスホニウム正イオン、トライエチルメチルホスホニウム正イオン、トライブチルエチルホスホニウム正イオン、トライメチルデシルホスホニウム正イオンなどのテトラアルキルホスホニウム正イオンなどを選択して用いることができるが、これに制限されるものではない。

イオン性化合物の液晶層内での比率は目的とする物性、例えば、スメクチック液晶化合物の不規則な配列状態を誘発し得る特性などを考慮して適宜選択され得る。イオン性化合物は、例えば、０．００５重量％以上、０．００６重量％以上、０．００７重量％以上、０．００８重量％以上、０．００９重量％以上、０．０１重量％以上、０．０２重量％以上、０．０４重量％以上、０．０６重量％以上、０．０８重量％以上、０．１０重量％以上、０．１２重量％以上、０．１４重量％以上、０．１６重量％以上、０．１８重量％以上、０．２０重量％、０．２２重量％以上または、０．２４重量％以上の割合で液晶層内に含まれ得る。イオン性化合物の液晶層内での比率の上限は、例えば、０．５重量％以下、０．４８重量％以下、０．４６重量％以下、０．４４重量％以下、０．４２重量％以下、０．４０重量％以下、０．３８重量％以下、０．３６重量％以下、０．３４重量％以下、０．３２重量％以下、０．３０重量％以下、０．２８重量％以下または、０．２６重量％以下であり得る。イオン性化合物の液晶層内での比率が前記範囲を満足する場合、例えば、低い駆動電圧でもヘイズ特性が優秀なヘイズモードと透過モードとの間をスイッチングできる双安定モード液晶セルを実現することができる。

液晶セルは液晶化合物の整列状態を調節して電圧のような外部作用の印加などを通してヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングすることができる。例えば、液晶化合物が不規則に配列された状態で存在する場合、液晶セルはヘイズモードを示すことができ、液晶化合物が整列した状態で存在する場合、液晶セルは非ヘイズモードを示すことができる。本明細書において、「ヘイズモード」とは、液晶セルが予定された一定水準以上のヘイズを示すモードを意味し、「非ヘイズモード」とは、光が透過可能な状態または予定された一定水準以下のヘイズを示すモードを意味し得る。

例えば、ヘイズモードで液晶セルは、ヘイズが１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上または、９５％以上であり得る。非ヘイズモードで液晶セルは、例えば、ヘイズが１０％以下、８％以下、６％以下または、５％以下であり得る。前記ヘイズは、測定対象を透過する全体透過光の透過率に対する拡散光の透過率の百分率であり得る。前記ヘイズは、ヘイズメータ（ｈａｚｅｍｅｔｅｒ、ＮＤＨ−５０００ＳＰ）を使って評価することができる。ヘイズは前記ヘイズメータを使って次の方式で評価することができる。すなわち、光を測定対象を透過させて積分球内に入射させる。この過程において、光は測定対象によって拡散光（ＤＴ）と平行光（ＰＴ）とに分離されるが、これらの光は積分球内で反射されて受光素子に集光され、集光される光を通じて前記ヘイズの測定が可能である。すなわち、前記過程による全透過光（ＴＴ）は前記拡散光（ＤＴ）と平行光（ＰＴ）の総合（ＤＴ＋ＰＴ）であり、ヘイズは前記全透過光に対する拡散光の百分率（Ｈａｚｅ（％）＝１００×ＤＴ／ＴＴ）に規定され得る。

液晶セルは、例えば、適切な周波数の電界を印加する場合、ヘイズモードと非ヘイズモードとの間のスイッチングが可能となり得る。例えば、非ヘイズモードからヘイズモードにスイッチングするために要求される電界周波数は、１〜５００Ｈｚの範囲内の低周波数であり、ヘイズモードから非ヘイズモードにスイッチングするために要求される電界周波数は、１ｋＨｚ以上の高周波数であり得る。液晶セルの各モードをスイッチングするために要求される電界周波数の範囲は前記範囲に制限されず、目的とする物性、例えば、各モードのヘイズまたは、透過度特性などを考慮して適宜変更され得る。

液晶セルは低い駆動電圧でもヘイズモードと非ヘイズモードとの間のスイッチングが可能である。例えば、液晶セルはヘイズが８０％以上であるヘイズモードとヘイズが１０％以下である非ヘイズモードとの間をスイッチングするための要求電圧が１２０Ｖ以下、１１８Ｖ以下、１１６Ｖ以下、１１４Ｖ以下、１１２Ｖ以下、１１０Ｖ以下、１０８Ｖ以下、１０６Ｖ以下、１０４Ｖ以下、１０２Ｖ以下、１００Ｖ以下、９８Ｖ以下、９６Ｖ以下、９４Ｖ以下、９２Ｖ以下、９０Ｖ以下、８８Ｖ以下、８６Ｖ以下、８４Ｖ以下、８２Ｖ以下または、８０Ｖ以下であり得る。液晶セルは、例えば、イオン性化合物として前記化学式１の負イオンを有するイオン性化合物を選択して用いることによって、このように低い駆動電圧でもヘイズモードと非ヘイズモードとの間のスイッチングが可能となり得る。

液晶セルは、透過度可変特性を有することができる。液晶セルの透過度可変特性の程度は、特に制限されず、例えば、液晶セルは透過度の差が約２〜３％範囲内である２つのモードの間をスイッチングすることができるように具現され得る。一実施例において、液晶セルは、透過度が８５％以上である透過モードと透過度が８３％以下であるホワイトモードとの間をスイッチングすることができるように具現され得る。液晶セルが透過モードとホワイトモードとの間をスイッチングできるように具現される場合、液晶化合物は、例えば、透過モードで整列した状態で存在でき、ホワイトモードでは不規則に配列された状態で存在することができる。このような透過度可変特性は、例えば、液晶セルに適切な周波数の電界を印加して液晶化合物の整列状態を調節することによって達成され得る。

液晶セルは、液晶層内に異方性染料をさらに含むことができる。異方性染料は、例えば、液晶セルの透過度可変特性を向上させることができる。本明細書において、用語、「染料」とは、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長の範囲内で少なくとも一部または、全体の範囲内の光を集中的に吸収及び／または、変形させることができる物質を意味し、用語、「異方性染料」は前記可視光領域の少なくとも一部または、全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味し得る。

異方性染料としては、例えば、液晶化合物の整列状態により整列され得る特性を有すると知られている公知の染料を選択して用いることができる。異方性染料としては、例えば、黒色染料（ｂｌａｃｋｄｙｅ）を用いることができる。このような染料としては、例えば、アゾ染料またはアントラキノン染料などと公知されているが、これに制限されるものではない。

異方性染料は、二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃｒａｔｉｏ）、すなわち、異方性染料の長軸方向に平行する偏光の吸収を前記長軸方向に垂直な方向に平行する偏光の吸収で除算した値が５以上、６以上または、７以上である染料を用いることができる。前記染料は可視光領域の波長の範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７００ｎｍまたは、約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の範囲内で少なくとも一部の波長または、いずれか一つの波長において前記二色比を満足することができる。前記二色比の上限は、例えば２０以下、１８以下、１６以下または、１４以下程度であり得る。

異方性染料の液晶層内の比率は目的とする物性、例えば、液晶セルの目的とする透過度可変特性により適宜選択され得る。例えば、異方性染料は０．０１重量％以上、０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．３重量％以上、０．４重量％以上、０．５重量％以上、０．６重量％以上、０．７重量％以上、０．８重量％以上、０．９重量％以上、または、１．０重量％以上の割合で液晶層内に含まれ得る。異方性染料の液晶層内の比率の上限は、例えば、２重量％以下、１．９重量％以下、１．８重量％以下、１．７重量％以下、１．６重量％以下、１．５重量％以下、１．４重量％以下、１．３重量％以下、１．２重量％以下または、１．１重量％以下であり得る。液晶層内の異方性染料の比率が前記範囲を満足する場合、例えば、異方性染料を含まない場合に比べて液晶セルの透過度可変特性を約１０％以上向上させることができる。

液晶セルは、前述した通り、異方性染料を含む場合、優秀な透過度可変特性を示すことができる。例えば、液晶セルは、透過度が５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上または、９５％以上である透過モードと、透過度が４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下または、５％以下であるブラックモードとの間をスイッチングすることができるように具現され得る。液晶セルが透過モードとブラックモードとの間をスイッチングすることができるように具現される場合、液晶化合物は、例えば、透過モードで整列した状態で存在でき、ブラックモードでは不規則に配列された状態で存在することができる。このような優秀な透過度可変特性は、例えば、液晶セルに異方性染料をさらに含み、適切な周波数の電界を印加して液晶化合物の整列状態を調節することによって達成され得る。また、前記透過度範囲は、液晶層内の異方性染料の比率、異方性染料の吸収波長または、吸光係数などを適宜選択することによって、調節され得る。

液晶セルは、液晶層内にポリマーネットワークをさらに含むことができる。ポリマーネットワークは、例えば、液晶セルのヘイズまたは、透過度特性を調節するためにさらに含まれ得る。ポリマーネットワークはまた、液晶化合物とは相分離された状態で存在することができる。液晶層内のポリマーネットワークは、例えば、図２に示された通り、ポリマーネットワーク２０１が連続相の液晶化合物１０２１の中に分布されている構造、いわゆるＰＮＬＣ（ＰｏｌｙｍｅｒＮｅｔｗｏｒｋＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）構造で液晶層１０２内に含まれ得るか、または、図３に示された通り、ポリマーネットワーク３０１内に液晶化合物１０２１を含む液晶領域（３０２）が分散されている状態で存在する構造、いわゆるＰＤＬＣ（ＰｏｌｙｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）構造で液晶層１０２内に含まれ得る。

ポリマーネットワークは、例えば重合性化合物を含む前駆物質のネットワークであり得る。したがって、ポリマーネットワークは重合された状態で重合性化合物を含むことができる。重合性化合物でとしては、液晶性を示さない非液晶性化合物が使用され得る。重合性化合物としては、いわゆるＰＤＬＣまたはＰＮＬＣ素子のポリマーネットワークを形成できると知られている一つ以上の重合性官能基を有する化合物または必要な場合、重合性官能基がない比重合成化合物を用いることができる。前駆物質に含まれ得る重合性化合物としてアクリレート化合物などが挙げられるが、これに制限されるものではない。

ポリマーネットワークの液晶層内の比率は、目的とする物性、例えば、液晶セルのヘイズまたは、透過度特性などを考慮して適宜選択され得る。ポリマーネットワークは、例えば、４０重量％以下、３８重量％以下、３６重量％以下、３４重量％以下、３２重量％以下または、３０重量％以下の比率で液晶層内に含まれ得る。ポリマーネットワークの液晶層内の比率の下限は特に制限されないが、例えば、０．１重量％以上、１重量％、２重量％以上、３重量％以上、４重量％以上、５重量％以上、６重量％以上、７重量％以上、８重量％以上、９重量％以上または、１０重量％以上であり得る。

液晶セルは、対向配置された２つの基板を含み、液晶層は前記対向配置された２つの基板の間に存在することができる。基板としては、特に制限されず、公知の素材を用いることができる。例えば、ガラスフィルム、結晶性または、非結晶性シリコンフィルム、石英またはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）フィルムなどの無機系フィルムやプラスチックフィルムなどを用いることができる。基板としては、光学的に等方性である基板や、位相差層のように光学的に異方性である基板または、偏光板やカラーフィルター基板などを用いることができる。

プラスチック基板としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）または、アモルファスフッ素樹脂などを含む基板を用いることができるが、これに制限されるものではない。基板には、必要に応じて金、銀、二酸化ケイ素または、一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコート層や、反射防止層などのコート層が存在することもできる。

液晶セルは、配向膜をさらに含むことができる。配向膜は液晶層と隣接して配置され得る。例えば、配向膜は図６及び図７に示した通り、対向する２つの基板１０１Ａ、１０１Ｂの液晶層１０２側面に存在することができる（６０１Ａ、６０１Ｂ及び７０１Ａ、７０２Ｂで示す）。本明細書において、配向膜が液晶層と隣接して配置されているということは、配向膜が液晶層の液晶化合物の配向に影響を及ぼし得るように配置されていることを意味し得る。

配向膜の種類は、例えば、液晶層に含まれるスメクチック液晶化合物の種類によって適宜選択され得る。一実施例において、液晶層に含まれるスメクチック液晶化合物がスメクチックＡ液晶化合物である場合、必ずしも液晶素子の駆動に配向膜が必要ではないが、液晶化合物の整列状態を調節するために配向膜をさらに用いることができる。このような、配向膜は、例えば、垂直または、水平配向膜であり得る。垂直または、水平配向膜としては、隣接する液晶層の液晶化合物に対して垂直または、水平配向能を有する配向膜であれば特に制限されることなく、選択して用いることができる。このような配向膜としては、例えば、ラビング配向膜のように接触式配向膜または、光配向膜化合物を含めて直線偏光の照射などのような非接触式方式によって配向特性を示すことができるものとして公知された配向膜を用いることができる。

液晶セルは、電極層をさらに含むことができる。電極層は液晶層と隣接して配置され得る。例えば、電極層は図４及び図５に示した通り、対向する２つの基板１０１Ａ、１０１Ｂの液晶層１０２側面に存在することができる（４０１Ａ、４０１Ｂ及び５０１Ａ、５０１Ｂで示している）。このような電極層は液晶層内の液晶化合物の整列状態を転換することができるように液晶層に垂直または、水平電界を印加することができる。電極層は、例えば、伝導性高分子、伝導性金属、伝導性ナノワイヤーまたはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの金属酸化物などを蒸着して形成することができる。電極層は、透明性を有するように形成され得る。この分野では、透明電極層を形成できる多様な素材及び形成方法が公知されており、このような方法はすべて適用され得る。必要な場合、基板の表面に形成される電極層は、適切にパターン化されていることもあり得る。

液晶セルは双安定モード（ｂｉｓｔａｂｌｅ）で駆動され得る。例えば、液晶セルはヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングでき、このようなモードの転換時にのみ電圧のような外部エネルギーの印加が要求される。このような液晶セルは、液晶化合物の整列状態によってヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングでき、電圧のような外部エネルギーは前記液晶化合物の整列状態の変化時に要求される。

図１は、双安定モード液晶セルを例示的に示している。図１に示した通り、例示的な液晶セルは液晶層１０２内のスメクチック液晶化合物１０２１が層間整列度を有し、各層の長軸が層面と垂直方向に整列した状態を有しながら非ヘイズモード（ａ）を実現することができ、このような液晶化合物はイオン性化合物（図示されず）により誘発されるＥＨＤＩによって不規則な配列状態を有しながらヘイズモード（ｂ）に相互転換され得る。ヘイズモードへの転換は低周波数の電界の印加によって実行することができ、転換後には電界を除去してもヘイズモードの状態を維持することができる。また、このようなヘイズモードの液晶セルに高周波数の電界を印加する場合、非ヘイズモードに転換することができ、転換後には電界を除去しても非ヘイズモードの状態を維持することができる。

このような液晶セルは多様な方式で駆動され得る。図４〜図７は正の誘電率異方性を有するスメクチック液晶化合物を利用した液晶セルの駆動方式を例示的に示す（イオン性化合物図示されず）。図４は、対向する２つの基板１０１Ａ、１０１Ｂの液晶層１０２側面に垂直電界を印加することができるように形成された電極層４０１Ａ、４０１Ｂにより、垂直整列状態（ａ）と不規則な配列状態（ｂ）との間をスイッチングする液晶セルの駆動方式を例示的に示す。図５は、対向する２つの基板１０１Ａ、１０１Ｂの液晶層１０２側面に水平電界を印加することができるように形成された電極層５０１Ａ、５０１Ｂにより、水平整列状態（ａ）と不規則な配列状態（ｂ）との間をスイッチングする液晶セルの駆動方式を例示的に示す。図４及び図５に示された例示的な液晶化合物は低周波数の電界の印加によって垂直または、水平整列状態から不規則な配列状態への転換が可能であり、高周波数の電界の印加によって不規則な配列状態から垂直または、水平整列状態への転換が可能である。液晶化合物が負の誘電率異方性を示す場合には、図４のように、垂直整列のためには水平電界が印加され、図５のように水平整列のためには垂直電界が印加され得る。

液晶セルは、上述した通り、液晶化合物の整列状態を調節するために、対向する２つの基板の液晶層の側面に配向膜をさらに含むことができる。図６は、図４の液晶セルに配向膜６０１Ａ、６０１Ｂをさらに含む液晶セルの駆動方式を例示的に示し、図７は図５の液晶セルに配向膜７０１Ａ、７０１Ｂをさらに含む液晶セルの駆動方式を例示的に示す。

本出願はまた、液晶セルの用途に関するものである。例示的な液晶セルは、低い駆動電圧でもヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングする双安定モードを実現することができる。このような液晶セルは光変調装置に有用に用いられ得る。光変調装置としては、スマートウインドウ、ウインドウ保護膜、フレキシブルディスプレイ素子、３Ｄ映像表示用アクティブリターダー（ａｃｔｉｖｅｒｅｔａｒｄｅｒ）または、視野角調節フィルムなどが挙げられるが、これに制限されるものではない。前記のような光変調装置を構成する方式は特に制限されず、前記液晶セルを用いる限り、通常の方式が適用され得る。

例示的な液晶セルは低い駆動電圧でもヘイズモードと非ヘイズモードとの間をスイッチングする双安定モードを実現することができる。このような液晶セルは、スマートウインドウ、ウインドウ保護膜、フレキシブルディスプレイ素子、３Ｄ映像表示用アクティブリターダー（ａｃｔｉｖｅｒｅｔａｒｄｅｒ）または、視野角調節フィルムなどのような多様な光変調装置に適用され得る。

液晶セルを例示的に示した図面である。液晶セルを例示的に示した図面である。液晶セルを例示的に示した図面である。液晶セルの駆動方式を例示的に示した図面である。液晶セルの駆動方式を例示的に示した図面である。液晶セルの駆動方式を例示的に示した図面である。液晶セルの駆動方式を例示的に示した図面である。実施例１の液晶セルの非ヘイズモードでの状態を示した図面である。実施例１の液晶セルのヘイズモードでの状態を示した図面である。

以下、実施例及び比較例を通じて前記の内容をより具体的に説明するが、本出願の範囲は下記提示された内容によって制限されるものではない。

１．透過度及びヘイズの測定
実施例及び比較例で製造された液晶セルに対してヘイズメータ、ＮＤＨ−５０００ＳＰを利用して、ＡＳＴＭ方式で透過度及びヘイズを測定した。

実施例１
表面に垂直電界の印加ができるように形成されたＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）透明電極層と公知の垂直配向膜が順次形成されている２枚のＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムを、前記配向膜が互いに対向し、間隔が約９μｍ程度となるように離隔配置させた後に、前記離隔配置された２枚のＰＣフィルムの間に液晶組成物を注入し、エッジ（ｅｄｇｅ）をシーリングして液晶セルを製作した。前記液晶組成物は、スメクチックＡ相を示す液晶化合物（ＨＪＡ１５１２００−０００、ＨＣＣＨ社製）、異方性染料（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）及び下記の化学式Ａの正イオンと下記の化学式Ｂの負イオンを含むイオン性化合物を９９．２：０．７：０．１の重量比率（液晶化合物：異方性染料：イオン性化合物）で混合して製造されたものを用いた。製造された液晶セルは、電圧が印加されていない場合に、透過率が約６２．３９％、ヘイズが約１．３６％であった（以下、非ヘイズモード状態と称することがある。）。

［化学式Ｂ］
Ｉ_３ ⁻

実施例２
電極層表面に配向膜が形成されていないＰＣフィルムを用いたことを除いては実施例１と同じ方式で液晶セルを製造した。製造された液晶セルは電圧が印加されていない場合に、透過率が約３６．３１％で、ヘイズが約９０．２８％であった（以下、非ヘイズモード状態と称することがある。）。

比較例１
イオン性化合物として、前記化学式Ａの正イオンと下記の化学式Ｃの負イオンを有する化合物を用いたことを除いては実施例２と同じ方式で液晶セルを製造した。製造された液晶セルは電圧が印加されていない場合に、透過率が約３５．８０％で、ヘイズが約８８．２８％であった（以下、非ヘイズモード状態と称することがある。）。

［化学式Ｃ］
Ｂｒ⁻

試験例１．駆動電圧の評価
実施例及び比較例で製造されたそれぞれの液晶セルのＩＴＯ透明電極層に電源を連結し、駆動電圧を印加しながらモードをスイッチングさせてスイッチングに要求される電圧を評価した。すなわち、実施例１のように非ヘイズモードである場合には、そのモードを、透過度が４０％以下で、ヘイズが９０％以上であるヘイズモードにスイッチングするために要求される電圧を測定し、比較例１や実施例２のようなヘイズモードである場合に、そのモードを、透過率が６０％以上で、ヘイズが２％以下である非ヘイズモードに転換させるために要求される電圧を測定した。図８は実施例１の液晶セルの非ヘイズモードでの状態を測定したもので、図９は実施例１の液晶セルのヘイズモードでの状態を測定したものである。

下記の表１のように実施例１の液晶セルの場合、非ヘイズモードを透過度が約３７．３７％で、ヘイズが約９２．３７％であるヘイズモードに転換させるために６０Ｈｚの周波数で８０Ｖの電圧を印加することが必要であり、ヘイズモード転換後に外部電圧を除去しても約２４０時間以上ヘイズモードを安定的に維持した。また、前記ヘイズモードを元通りの非ヘイズモードに転換させるためには、６ｋＨｚの周波数で同じく８０Ｖの電圧を印加することが要求された。また、実施例２の液晶セルの場合、ヘイズモードを透過度が約６２．５４％で、ヘイズが約１．３９％である非ヘイズモードに転換させるためには６ｋＨｚの周波数で８０Ｖの電圧を印加することが必要であり、モード転換後に外部電圧を除去しても約２４０時間以上非ヘイズモードを安定的に維持した。また、前記非ヘイズモードを元通りのヘイズモードに転換させるためには６０Ｈｚの周波数で同じく８０Ｖの電圧を印加することが要求された。反面、比較例１の場合、類似のヘイズモード及び非ヘイズモードの転換のために同一周波数で約１２０Ｖの高い駆動電圧が要求された。

１０１Ａ、１０１Ｂ基板
１０１Ａ、１０１Ｂ基板
１０２液晶層
１０２１スメクチック液晶化合物
２０１、３０１ポリマーネットワーク
３０２液晶領域
４０１Ａ、４０１Ｂ、５０１Ａ、５０１Ｂ電極層
６０１Ａ、６０１Ｂ、７０１Ａ、７０１Ｂ配向膜

Claims

対向配置された２つの基板；及び前記２つの基板の間に存在し、スメクチック液晶化合物及び下記の化学式１の負イオンを有するイオン性化合物を含む液晶層を有する、双安定液晶セルであって、
前記双安定液晶セルは８０Ｖ以下の電圧でヘイズが８０％以上であるヘイズモードとヘイズが１０％以下である非ヘイズモードとの間をスイッチングすることができる、双安定液晶セル：
［化学式１］
Ｉ_ｎ ⁻
化学式１でｎは２以上の数である。
液晶化合物はスメクチックＡ液晶化合物である、請求項１に記載の双安定液晶セル。
スメクチック液晶化合物は下記の化学式２で表示される化合物である、請求項１に記載の双安定液晶セル：

化学式２でＡは単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基または、下記の化学式３の置換基である。ただし、前記化学式２及び下記の化学式３で、Ｒ_１〜Ｒ_１５中のいずれか一つは炭素数５以上のアルキル基、アルコキシ基またはアルコキシカルボニル基である。

化学式３でＢは単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１１〜Ｒ_１５は、それぞれ独立的に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基または、ニトロ基である。
化学式１でｎは３〜１０の範囲内の数である、請求項１に記載の双安定液晶セル。
イオン性化合物は含窒素オニウム塩、含硫黄オニウム塩または、含リンオニウム塩である、請求項１に記載の双安定液晶セル。
イオン性化合物は下記の化学式４〜７中のいずれか一つで表示される正イオンを含む、請求項１に記載の双安定液晶セル：

化学式４で、Ｒ_ａは炭素数４〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｂ及びＲ_ｃはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。ただし、窒素原子が２重結合を含む場合Ｒ_ｃは存在しない。

化学式５で、Ｒ_ｄは炭素数２〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｅ、Ｒ_ｆ及びＲ_ｇはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。

化学式６で、Ｒ_ｈは炭素数２〜２０の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができ、Ｒ_ｉ、Ｒ_ｊ及びＲ_ｋはそれぞれ水素または、炭素数１〜１６の炭化水素基で、ヘテロ原子を含むことができる。

化学式７で、Ｚは窒素、硫黄または、リン原子で、Ｒ_ｌ、Ｒ_ｍ、Ｒ_ｎ及びＲ_ｏはそれぞれ炭素数１〜２０の炭化水素基であり、ヘテロ原子を含むことができる。ただし、Ｚが硫黄原子である場合、Ｒ_ｏは存在しない。
イオン性化合物の液晶層内での比率が０．００５重量％〜５．０重量％の範囲内である、請求項１に記載の双安定液晶セル。
透過度が８５％以上である透過モードと透過度が８３％以下であるホワイトモードとの間をスイッチングすることができるように形成された、請求項１に記載の双安定液晶セル。
液晶層は異方性染料をさらに含む、請求項１に記載の双安定液晶セル。
異方性染料は０．０１重量％〜２重量％の範囲内の割合で液晶層に含まれる、請求項９に記載の双安定液晶セル。
透過度が５０％以上である透過モードと透過度が４０％以下であるブラックモードとの間をスイッチングすることができるように形成された、請求項９に記載の双安定液晶セル。
液晶層はポリマーネットワークをさらに含む、請求項１に記載の液晶セル。
ポリマーネットワークは４０重量％以下の比率で液晶層に含まれる、請求項１２に記載の液晶セル。
基板の液晶層の側面に存在する配向膜をさらに含む、請求項１に記載の双安定液晶セル。
基板の液晶層の側面に存在する電極層をさらに含む、請求項１に記載の双安定液晶セル。
請求項１に記載された液晶セルを含む、光変調装置。
請求項１に記載された液晶セルを含む、スマートウインドウ。