JPH04500378A - 強誘電性液晶ポリマー，それらの製造方法と電気光学的部品への使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 強誘電性液晶ポリマー、それらの製造方法と電気光学的部品への使用液晶は最近 、ある特定の電気光学的特性（例えば低いトリガリング電圧）をディスプレイデ バイスやスイッチングデバイスに関する特定の要件（例えばフラットな構造や低 重量）と結びつけることを検討している種々の技術分野において使用されるよう になってきた。これらのデバイスは現在、ネマチック、コレステリック及び／又 はスメクチック液晶相における誘電配列効果を利用しており、デバイスの光に対 する透明性や反射能゛は印加電圧によって変わる。

液晶ディスプレイは２つの支持プレート（好ましくはガラスプレート）からなり 、これらの支持板は、透明電極及び一般には液晶層が介在している１つ又は２つ の配列層で被覆されている。偏光子、カラーフィルター、バシベーティング層（ ｐａａｓｉｖａｔｌｎｇ　１ａｙｅｒｓ）＋反射防止層、及び拡散バリヤ一層等 の他の構成部品は。

従来と同じように使用されている。

現時点では、ネマチック液晶相又はコレステリック液晶相が広く使用されている けれども１　ここ数年は１強誘電性（特にスメクチックＣ０）の液晶相に強い関 心が払われている。

強誘電性液晶は応答時間が極めて短いという利点をもち１強誘電性液晶を使用す れば、ネマチック液晶相やコレステリック液晶相を使用するときに必要となる電 子的素子（例えば薄層トランジスタ）の補助がなくても、高解像スクリーンを作 動させることが可能となる。

上記のような用途においては、液晶は１分子量が２０００ｇ１モル未満（好まし くは８００　ｇ１モル未満）の低分子量の液晶質化合物（ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙ ｓｔａｌｌｉｎｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）であり１重合体、共重合体９重縮合体 、あるいは共重縮合体のいずれでもないことを特に明記しておきたい、低分子量 の液晶は、粘度が低いことにより、一般には応答時間が短いという利点を有する 。このことは２強誘電性液晶（その応答時間がμ５の範囲であり、従来のネマチ ック液晶相より１０−１０００倍速く応答する）に対して特に言えることである 。

しかしながら１強誘電性液晶を使用する場合、１５（原文のまま）配列が機械的 応力（シッック、インパクト圧力、熱変形、及び曲げ等）の影響を受け易いとい う問題が生じることがあり、この結果ディスプレイの画像品質は不可逆的な崩壊 をきたす、現在、こうした高い感受性のために、フレキシブルな強誘電性ＬＣデ ィスプレイの組み立てが行いに＜＜、また従来型ディスプレイ（すなわち、ガラ スプレート又はｖ！Ｗブラスチンクプレート）の製造コストが増大している。

変形性が低いこと及び加工性が良好であることがら、液晶ポリマーを使用するの がを利である。

液晶ポリマーについては既にいくつかの文献〔例えば、　Ｊ、　Ｐｏｌｙｍ、　 Ｓｃｉ、　Ｐｏ１ｙ■。

Ｌｅｔｔ、　Ｅｄ、　１３．２４３（１９７５）；　Ｐｏｌｙｍ、　Ｂｕｌｌ、 　１５３０９（１９８２））に記載されているけれども、これまでに説明されて いる液晶ポリマーは、実用に供するには応答時間が長すぎる。

従って、高速応答性の強誘電性液晶ポリマーは、フレキシブルディスプレイの製 造に特に適していなければならない。

高速応答性の強誘電性液晶ポリマーが組み込まれる連続プロセスによってディス プレイフィルムを製造するのが特に有利であろう、　ｆ！Ｐ−０，２２８，７０ ３では、数多くの強誘電性液晶ポリマーについて説明するのに包括的な一般式を 適用している。

しかしながら８例として挙げられているものの応答時間はｌＯ〜１００ミリセカ ンドである。

従って本発明は、前記特許出願の一般的な請求の範囲内にはいる強誘電性液晶ポ リマーではあるが、特定の構造上の特徴として、酸素原子を介してメソゲンのフ ェニル環に直接結合しているキラル炭素原子を該ポリマーの各側鎖にもっている ような強誘電性液晶ポリマーを提供する９本発明のポリマーは、　ＥＰ−０，２ ２８，７０３中に挙げられているポリマーより応答時間がかなり短い。

本発明の新規ポリマーは１式（１） 〔式中、Ｙはトｌ又はＣＨ，であり：ａは６〜１２の整数であり；Ｍはから選ば れる基であり；そして−Ｒ１は（式中　−Ｒｔは−ＣＨ，又は−０１であり、ｂ は１〜ｌＯの整数である）である〕で示される反復構造単位で構成される。Ｙが Ｈであり　ＨａがＣＨｓであり、そしてａ、ｂ、及びＲ１が上記の意味をもつと きの強誘電性液晶ポリマーが好ましい。

本発明によるポリマーの応答時間が驚くほど短いのは、該ポリマー自体又は他の ＬＣ成分と混合された状態の該ポリマーが直交スメクチツク相を形成し、この相 において電気傾斜分裂（ｅｌｓｃｔｒｏｃｌｉｎｉｃ　ｓｐＨｔＬｉｎｇ）が可 能である。という事実による。

キラルスメクチック人相（Ｓ″、相）における電気傾斜効果は、光変調用に利用 することができＣ５，ガロフ（Ｇａｒｏｒｆ）とＲ，Ｂ、メイヤー（Ｍａｙ＠ｒ ）、　Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ。

３ｆｉ、　８４８（１９７７）　］　、数年前から公知となっている。電界がキ ラルＳ、相（ｓ”　ａ相）の層に対して平行に加えられると、直交相における分 子が傾斜する。ディレクター（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）　ｎとレイヤー・ノーマル（ ｌａｙｅｒ　ｎｏｒｍａｌｓ）　ｚとの間の傾斜角θは、加えた電界已に比例す る。！気傾斜係数（ｄθ：ｄＥ）は、傾斜座標と電界との間の線形結合（ｌｉｎ ｅａｒ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ）の強さを表わす。

強誘電性液晶が示す電気光学効果は、クラーク（Ｃ１ａｒｋ）とレイヂャーウォ ール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提唱されている“木棚配列”に利用すること ができる（Ｎ、Ａ。

クラークとＳ、Ｔ、レイヂャーウォール、＾ｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｆｔ、 　Ｍ、　８９９（１９８０）　）　、双安定、自発分権、及び相ねじれ等の、こ れらの液晶がもつ特徴は、前述の直交相とは相容れない、電気傾斜効果は、電界 の加えられていない空間における単安定状態に対して先ず最初に作用し、電界が 加えられると、小さな角度にて線形の電気光学特性を、そして大きな角度にてや や非線形の電気光学特性を与える。これとは対照的に１強誘電性応答は著しくノ ［線形の特性を有する。１を気傾斜効果は。

連続的な電界制御による傾斜角の偏向であると解釈することができる。

液晶媒質中において高速応答を得るために電気傾斜効果を利用することができる ので１式（Ｉ）の反復構造単位で構成されている本発明のポリマーは、ｉＫ気先 光学的スイッチ・ディスプレイ素子に使用するのに適している。ポリマーそのも のだけでなく、ポリマーを含有した混合物も、こうした目的に対して使用するこ とができる。

本発明の化合物は２式（ｎ）で表わされるモノマーのラジカル重合を行うことに よって合成することができる。

上記のモノマーは公知の方法によって合成することができる。

実施例１ 天ノＺと・Φ合成 ａ）　式ＨＯ−（Ｃｌｂ）　、−ＯＨで示される化合物０６１モルを。連続的な パーフォレーションを行いながら、　３００ｍ１の石油エーテル（ｂ、ｐ、　８ ０〜１２０℃）中、８５゛Ｃで２４ｉｉ寺間、０，２モルのＨＢｒ　（濃度４８ ％の溶液）と反応させた。溶媒を蒸発除去し、バルブｇ−エーブを通して蒸留す ると１式 ％式％（１） で示される化合物がＳＯＸの収率で得られた、ｂ）　０．１モルのＫＯＨと１モ ル％の９くノ化カリウムの存在下した２５ｂｆの水中にて、　Ｏ，ＯＳモルの化 合物！と０．０５モルのＰ−ヒドロキシ安息香酸を、　ＸＯＯ’Ｃの油浴温度で ４８時間撹拌した０本混合物を冷却し１次いで１０％塩酸を使用し７酸性にした 。弐 で示される沈澱生成物を濾過して採取し、これをアセトンから再結晶した。収率 は６８％であった。

Ｃ）　０．０３モルの化合物１を２０ｂｌのテトラヒドロフラン中に溶解し、　 ０．０５モルのトリエチルアミンと０．０５モルの塩化アクリロイルを０〜２０ ℃で滴下した。室温で２時間撹拌を行った後、５０１の水を加え、そして−回当 たり７０ｍ１のＣＴｏＣＩｇを使用して本混合物を３−１（原文のまま）抽出し た。Ｍｇ５Ｏａにより乾燥し、ジクロロメタンを蒸発除去すると１式 で示される化合物が得られ、いれをエーテル、／石油エーテル混合溶媒から再結 晶した。収率は７１％であった。

ｄ）　３０ＳリモルＬ７）４．４’−ｉ化ｉ　ｒｙキソビ７　ｘニルを、　１２ ｈｌ　ノｃＴｏｃｂと４２ツルのジメチルアミン中に溶解した。この溶液中に、 ４２ミリモルのトリエチルアミン・フランを室温にて滴下し、ｊ混合物を引き続 き１時間撹拌した。２０モルの化合物■を５０嘴ｌのＣｌＩ２Ｃ１，中に溶解［ て得た溶液を加え１次いで２０ミリモルのジシクＵヘキシルカルポジ・イミドと ３′ユリ王７１・の゛メチルミミノピリジンをＣＬＣｂ中に溶解ｊ−、−ｃ得た 溶液を加えた。本混合物を引き続き室温で２６時間撹拌ｊ、、５ｋ。涛らオ届沈 成物を吸引源ｉ門Ｌ７て採取り、塩酸を使用し°でやや酸性Ｃ，シたＪタノー・ ルから再結晶した１、式 で示される化合物が４０％の収率で得られた。

物、及び５ミリモルのトリフェニルホスフィンを５０Ｉｌｌのテトラヒドロフラ ン中に溶解して得た溶液に、撹拌しながら５ミリモルのジエチル・アゾジカルボ キシレートを水分に触れないよう注意して０〜５’Ｃにて徐りに滴下した０氷温 合物を。

引き続きＯ〜５’Ｃで３０分、そして室温で４８時間撹拌した０次いで溶媒を蒸 発除去し、残留物に１０ｍ１のＣＩＩｘＣｂを加え１本部合物を濾過し、得られ た濾液を、ジクロロメタン／イｊγ田ニーアルの＋＋ｉ混合混合浴離剤とし、６ ０ｇのシリカゲルを使用してクロマトグラフィーにより精製した。溶出液から溶 媒を蒸発除去すると１式で示される化合物が得られた。収率は５５％であった。

七ツマ−（Ｖ）は以下のような相転移温度を有する。

Ｋ　５７．Ｉ　５ｖ６２．２　Ｓ（’″７５．４　５Ａ９２．３　Ｎ”　９３． ３　ＢＰＩ　９５．３ＢＰ１９５．４１ １合 ２ミリモルの化合物■をＩＯ＋＋ｌの無水テトラ上１′ロフラン中に溶解した。

窒素を１０分間導入し１次いで０，０２ミリモルのアゾイソブチロニトリルをテ トラヒドロフラン中に溶解して得た溶液を加えた３本部合物を、窒素雰囲気下、 ６０“Ｃで８時間撹拌した。こうして得られたポリマーは、メタノールを使用し てテトラヒドロフラン溶液から８〜１０回再沈澱することにより処理することが できるが、クロマトグラフィーによってポリマーを異なる平均分子量を有するフ ラクションに分けることも可能である。

ポリマーＩａは、平均分子Ｉｔ−・２１０，０００（ポリスチレンを標準物質と して）及びモレキュラー・ディスバーンティ（＋ａｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｐ ｅｒｓｉＬｙ）　２　＋＋　Ｍｗ　／Ｌ　□　３．０９を存する０本ポリマーは 以下のような相転移温度を有する。

ＴＧ　５０　５１９２　ｓｘ　１２５　ｓｃ　”　１４２　５Ａ　１５１温度１ ３７’Ｃ及び電圧ｌＯボルト（２η謡セル）における本ポリマーの応答時間は７ ミリセコンドである。　１２５’Ｃの温度において、　１０〜４０ボルトでの応 答時間は１ミリセコンドで一定である（電気傾斜モード）。

ポリマー１ｂは、平均分子量〜・１５，０００及びモレキュラー・ディスパーシ ティＥ　−Ｍ、　／Ｉｆ、　−１，５０を存する。

本ポリマーは以下のような相転移温度を有する。

丁。５０　ｓａ　９２　ｓｘ　１２３　ｓ、“　１４２　ＳＡ　１４６　１１３ ０−１４０°Ｃの温度においては、応答時間は２２０〜３９２マイクロセコンド である。１１７〜１２３　’Ｃにおいて電気１ｇ１斜七−１が観察される。

実施例２ 至Ｚヱニ曵合成 ａ）　１５ｋｌのテトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｓれ）（ 原文のまま）と４２ミリモルのジエチルアミンを含んだ溶液中に１３０ミリモル の４．４゛−ジヒドロキシビフェニルを溶解した。この溶液に、室温にて４２■ ｍｌ（原文のまま）のトリメチルクロロシランを滴下し１本部合物を１時間撹拌 した０次いで２０ミリモルの化合物■（実施例１ａ）とＩｂ）を参照〕を５０ｗ ＋ＩのＣＨ，Ｃ１，中に溶解して得た溶液を本混合物に加え、次いで２０ミリモ ルのジシクロへキシルカルボジイミドと３ミリモルのジメチルアミノピリジンを Ｃ）１．Ｃ１！中に溶解して得た溶液を加えた。室温でさらに２６時間撹拌を行 った。沈澱物を吸引濾過して採取し、塩酸を使用してやや酸性にしておいたエタ ノールから再結晶した０式で示される化合物が４０％の収率で得られた。収率５ ２％。

ｂ）　実施例１　ｅ）の場合と同じ条件下で、５ミリモルのフェノール系成分■ を、弐Ｎｏ−ＣＨＣＨｚ−ＣＪ＋　ｓで示される５ミリモルのアルコール成分と 反応させた。

これにより１式 で示される化合物が５５％の収率で得られた。

Ｃ）　２ｂｌのテトラヒドロフランと５ミリモルのトリエチルアミンを含んだ溶 ゛−熊 液中に２．５ミリモルの化合物■を溶解し、実施例１ｃ）に記載の条件下で５ミ リモルの塩化アクリロイルと反応させた０式で示される化合物が８０％の収率で 得られた。

重金 化合物■を実施例１に記載の手順に従って重合させた。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１面 平成　３年　１月　８日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．式Ｉ ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｉ）〔式中，ＹはＨ又はＣＨ３であり；ａ は６〜１２の整数であり；Ｍは▲数式、化学式、表等があります▼，▲数式、化 学式、表等があります▼，▲数式、化学式、表等があります▼，▲数式、化学式 、表等があります▼ から選ばれる基であり；そして−Ｒ１は▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、−Ｒ２は−ＣＨ３又は−Ｃ１であり，ｂは１〜１０の整数である）であ る）で示される反復構造単位で構成された強誘電性液晶ポリマー。
2. ２．ＹがＨであり，そしてＲ２がＣＨ３である，請求の範囲第１項に記載の強誘 電性液晶ポリマー。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の式Ｉの液晶ポリマーを，液晶媒質中における電気 的（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）（原文のまま）効果を利用した電気光学的スイッチ ・ディスプレイ素子に、単独又は他の成分との混合物として使用すること。
4. ４．請求の範囲第２項に記載の式Ｉの液晶ポリマーを，液晶媒質中における電気 的（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）（原文のまま）効果を利用した電気光学的スイッチ ・ディスプレイ素子に，単独又は他の成分との混合物として使用すること。
5. ５．請求の範囲第１項又は第２項に記載のポリマーを含有した電気光学的スイッ チ・ディスプレイ素子。