JPH04502486A

JPH04502486A - 液晶パラメータの温度補償

Info

Publication number: JPH04502486A
Application number: JP2514211A
Authority: JP
Inventors: ブヒェッケル　リチャード; フュンフシーリング　ユルク; マルティンシャット
Original assignee: エフ　ホフマン―ラ　ロシュ　アーゲー
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: KR100203549B1; HK17897A; KR920701862A; WO1991006889A1; EP0450025B1; KR920701393A; JP2809877B2; US5319478A; EP0452438A1; DE59008313D1; JP2831463B2; WO1991006613A1; JPH04502524A; SG50560A1; EP0450025A1

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】液晶パラメータの温度補償小さな螺旋ピッチを有するコレステリック液晶は、近年益々様々な新しい応用分野、例えば偏光光源として〔例えば、ベレイエフ（Ｖｅｌａｙｅｖ）、　Ｓ、Ｖ、等の論文：　Ｊｐｎ、Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、、　１９９０．２９゜Ｎｏ、　４．１６３４参照〕あるいはコレステリック被膜の色変化による温度表示のために利用されるようになってきた。後者の応用では、コレステリック液晶の螺旋ピッチの大きな温度依存性、その結果としてのその選択反射の色が利用されていることが知られている。

これにより、０．１℃の数倍程度の温度変化を、コレステリック被膜の選択反射波長のシフトにより表示することが可能となる。

しかしながら、大きな温度依存性が所定の効果の達成を妨害もしくは不可能とする恐れがあることから、コレステリック液晶の選択反射の温度依存性がまったく許されないか、あるいはほんの僅かしか許されないような用途もある。

キラルネマチック混合物の場合における螺旋ピッチの温度依存性が、右旋性並びに左旋性の添加物をドープした場合には、低下する可能性があることが既に知られている〔例えば、ゴブルーブンシｘ　（Ｇｏｂｌ−１！１ｕｎｓｃｈ）、　Ａ、等の論文：　Ｚｅｉｔｓｃｈｒ、　Ｎａｔｕｒｆｏｒｓｃｈ。

１９７９、３４ａ、　ｐ、　５９４；ゲルペール（Ｇｅｒｂｅｒ）、　Ｐ、、　Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、。

１９８０、　Ｎｏ、　３．９．２８５を参照のこと〕。大きなピッチのコレステリック液晶を与えるこれらの公知の方法は、ネマチック電界効果の電気−光学的特性の温度依存性の補償をもたらす。

小さなピッチのコレステリック液晶の選択反射バンドの平均値λ。の温度依存性を補償する同様な方法は、従来未°知であったドーパントおよびその利用法が使用し得る場合にのみ、適用可能であろう。

従って、本発明の目的は小さな螺旋ピッチを有するコレステリック被膜の選択反射の温度補償法並びに該方法に適した混合物またはキラルドーパントを提供することにある。

そのために、本発明によればネマチック液晶を、以下の条件を満足する少なくとも２種のキラルドーパントと混合する：（１）　ａ（ｃＪ＋　＋　Ｃｄ５）　＝　ｂ（ｃｔＡ＋　＋ｃ＊Ａｓ）　：および＜２＞　１／λ＊（Ｔ）　＝　ａ（Ｃ＋Ａ＋　＋　ＣＪｉ）　＋　ａＴ（ｃＪ＋　＋　Ｃ１１Ｂ２）　＋　ｂ’ＮｃｌＡ１十ＣＪ＊）ここでＡ０は該選択反射の波長バンドの平均値を表し、ＣＩ＋　Ｃ！＋・・・は該キラルドーバントの濃度を表し、かつまたＡＩおよびＢ１は以下の数列の係数を表す。

ｎ（３）　−＝　Ｅｃｔ　［Ａｔ　＋Ｂｉ　（Ｔ−２２℃）＋Ｃｔ　（Ｔ−２２℃ ）２〕λ。（Ｔ）　ｉ＝１・　［ａ＋ｂ　（Ｔ−２２℃）］近似式（１）は以下のようにして導かれる。即ち、濃度Ｃｔのｎ個のキラル添加物をドープしたネマチック混合物のねじれ１／ｐの温度依存性は以下の式で表すことができる。

１　ｎ（４）　−＝Σｃｔ　［Ａｔ　＋８＋　（Ｔ−２２℃）＋Ｃｔ　（Ｔ−２２℃） ’＋−−−−　〕ｐ（Ｔ）　ｉ＝１ここで、−次の項における係数Ｂ＋は実質的に該ねじれの温度依存性を表す。平均の屈折率１（Ｔ）の温度依存性（これはネマチック秩序度５（Ｔ）の温度値　浮性に比例する）を以下の関係：２ｎｏ（Ｔ）＋Δｎ　（Ｔ）（５）　ｎ（Ｔ）　＝　＝　ａ　＋　ｂ　（Ｔ−２２℃）（ここで、Δｎは光学異方性を表し、ｎｏは該液晶の正則屈折率を表す）に従って考慮すると、ｎ種のキラル添加物をドープしたネマチック液晶からなる平坦なコレステリック被膜の平均波長λ。

の温度依存性につき、以下の関係式が得られる：ｎ（６）　−＝ΣＣ＋　［Ａｔ　＋Ｂｔ　（Ｔ−２２℃）＋ＣＩ　（Ｔ−２２℃）２〕λ。（Ｔ）　ｉ＝１・［ａ＋ｂ　（Ｔ−２２℃月２次以上の高次の項を無視すれば、この式は２種のキラル添加物を含む場合に対して以下のようになる。

（２）　１／λｏ（Ｔ）　＝　ａ（ｃ＋Ａ＋＋ｃｚＡｉ）　＋　ａＴ（ｃ＋Ｂ＋＋ｃＪｚ）　＋　ｂＴ（ｃ、Ａ＋＋ｃｚＡ２）この場合においては、該２種のキラル添加物のピッチは加法的作用を有していて、可視領域における選択反射に必要とされる小さなピッチを与えなければならないので、係数Ａ１およびＡ２は同一の符号を有する、即ち以下の式を満足するものでなければならない：（７）　ｌｃ＋Ａ＋　＋　Ｃ２Ａ２　ｌ≠０かくして、式（２）から、２種以上のキラル添加物が以下の条件を満足する場合においてのみ、λ。の温度補償が可能となることが導かれる。

（１）　Ａ（ｃ＋８．　＋　Ｃ２Ｂ２）　＝　ｂ（ｃ＋Ａ＋　＋　Ｃ２Ａ２）ｒｉ（Ｔ）の温度依存性が無視し得る特殊な場合、即ちコレステリック相−等方性相関の相転移温度よりも著しく低い温度Ｔ＜＜Ｔｅにおいては、式（］）から、２種のキラル添加物の場合の一次温度係数Ｂ、が逆の符号を有し、かつ条件：　ｃ＋８＋＝　ＣＪｉを満足しなければならないことが導かれる。また、同様に、螺旋ピッチの温度依存性が小さいか、あるいはｎ（↑）の温度依存性を丁度補償するような性質のキラル添加物を使用することも可能である。このようにして、 λ。≠ｆ（Ｔ）を得ることも可能であ乞。

以下に上記の２者のいずれかを満足する混合物の例２つを記載する。

混合物ｌは以下に詳細に記載されかつ以下の２６種の成分から調合されたネマチック液晶を７６．０重量％で含み、以下のような右旋性のコレステリック添加物でドープされている。

５、．０ｗｔ％　ジエチル　（４Ｓ、５Ｓ）−２−［ｔｒａｎｓ−４−（ｐ−シアノ７　ｘ　ニル）シクロヘキシル）−１，３−ジオキソラン−４，５−ジカルボキシレート５、１ｗｔ％　（Ｒ）−１−メチルヘプチル　ｐ−［（２Ｓ、　４Ｒ，５Ｓ）− ５−デシル−４−メチル−ｍ−ジオキサン−２−イル〕ベンゾエート７、５ｗｔ％　２．２’−ｐ−フェニレンビス［（２Ｓ、　４Ｒ，５Ｓ）−４−メチル−５ −オクチル−ｍ−ジオキサン〕６、４ｗｔ％　（Ｒ）−α−メチルヘプチル４’　−［：　（２Ｓ、　４Ｒ，５Ｓ）−４−メチル−５−オクチル−ｍ−ジオキサン−２−イル］−４−ビフェニルカルボキシレート該ネマチック液晶は以下のように調合する。

２．０ｗｔ％　４−エチル−４−ビフェニルカルボニトリル２．０ｗｔ％　４′ −プロピル−４−ビフェニルカルボニトリル？、　０ｗｔ％　４−ペンチル−４ −ビフェニルカルボニトリル７、０ｗｔ％　ｐ−［ｔｒａｎｓ−４−［（Ｅ）− １＋プレンテニル（ｐｌｅｎｔｅｎｙｌ）　）シクロヘキシル〕ベンゾニトリル４、０ｗｔ％　ｐ−［ｔｒａｎｓ−［（Ｅ）−プロペニル］シクロヘキシル〕ベンゾニトリル３、０ｗｔ％　ｔｒａｎｓ−４−（３−ブテニル）−ｔｒａｎｓ−４’−（ｐ− フルオロフェニル）　〔ビシクロヘキシル〕３、Ｑｗｔ％　ｔｒａｎｓ−４−（ｐ−フルオロ　７　ｘ　ニル）　−ｔｒａｎｓ−４’　−［（Ｅ）−プロペニル）　［１，１°−ビシクロヘキシル］３、０ｗｔ％　４１−ペンチルＣｐ−ターフェニル〕−４−カルボニトリル３、０ｗｔ％　４’　−［ｔｒａｎｓへ４−（３−ブテニル）シクロヘキシルクー４−ビフェニルカルボニトリル２、０ｗｔ％　４’　−［ｔｒａｎｓ−４−Ｃ（［１）−３−ペンテニルコシクロへキシルゴー４−ビフェニルカルボニトリル２、０ｗｔ％　４’　−［ｔｒａｎｓ−４−Ｃ（Ｅ）−プロペニルコシクロヘキシル〕＝４−ビフェニルカルボニトリル６．０ｗｔ％　１−　［２−（ｔｒａｎｓ−４−ブチルシクロヘキシル）エチル〕−４−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゼン４、０ｗｔ％　１−　［２−（ｔｒａｎｓ−４−ブチルシクロヘキシル）エチル〕−４−［ｔｒａｎｓ−４−（４−ペンテニル）シクロヘキシル〕ベンゼン３、０ｗｔ％　４−［２−（ｔｒａｎｓ−４−ブチルシクロヘキシル）エチル］ −４゜−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチル−シクロヘキシル）−１，１°−エチレンジベンゼン５、０ｗｔ％　エチルｐ−［２−（ｔｒａｎｓ−４−プロピルシクロヘキシル）エチル〕フェニル　エーテル６．０ｗｔ％　、エチルｐｐ−［２−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）エチル〕フェニル　エーテル５．０ｗｔ％　４−ｔｒａｎｓ−ペンチル−４’−ｔｒａｎｓ−ビニル〔１，１ °−ビシクロヘキシル〕６、０ｗｔ％　メチルＣ４’　−ｔｒａｎｓ−［（Ｅ）−プロペニル）　［１，１’−ビシクロヘキシル）−４−ｔｒａｎｓ−イル〕メチル　エーテル４．０ｗｔ％　４’−ｔｒａｎｓ−３−ブテニル［１，１’−ビシクロヘキシル〕−４− ｔｒａｎｓ−イル　エチル　エーテル３、０ｗｔ％　ｔｒａｎｓ−４−メトキシ −ｔｒａｎｓ−４’　−［（Ｅ）−３−ペンテニル〕〔ビシクロヘキシル〕２．０ｗｔ％　１−エトキシ−４−［ｔｒａｎｓ−４−［（Ｅ）−３−ペンテニル］シクロヘキシル〕ベンゼン３、０ｗｔ％　（Ｅ）−２−ブテニル　ｐ−（ｔｒａｎｓ−４−プロピルシクロヘキシル）フェニル　エーテル４．０ｗｔ％　（Ｅ）−２−ブテニル　ｐ−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）フェニル　エーテル３．０ｗｔ％　１−エチル−４’−［ｔｒａｎｓ−４−［（Ｅ）−３−ペンテニル］シクロヘキシル〕ビフェニル４、０ｗｔ％　１−　［ｔｒａｎｓ−４−［（Ｅ）−３−ペンテニルコシクロヘキシル〕−４′−プロピルビフェニル３、０ｗｔ％　ｐ−［ｔｒａｎｓ−４−（３−ペンテニル）シクロへキシル〕フェニルｔｒａｎｓ−４−プロピル−シクロヘキサンカルボキシレート混合物ＩＩは以下に詳細に記載されかつ以下の２４種の各成分からなるネマチック液晶を７５．１重量％で含み、以下の左旋性のコレステリック添加物でドープされている。

３、９ｗｔ％　１６β−メチル−１７−オキファントロスト−５−エン−３β− イル　アセテート７、３ｗｔ％　ビス１．（Ｓ）−１−メチルへブチル〕ｐ−ターフェニル−４，４”−ジカルボキシレート６、９ｗｔ％　ジブチル（４Ｒ，５Ｒ）−２−［ｔｒａｎｓ−４−（ｐ−シアノフェニル）シクロヘキシル：ｌ−１，３−ジオキソラン−４，５−ジカルボキシレート６．８ｗｔ％　ジエチル（４Ｒ，５Ｒ）−２−［ｔｒａｎｓ−４−（ｐ−シアノフェニル）シクロヘキシル］−Ｉ、３−ジオキソラン−４，５−ジカルボキシレートこのネマチック液晶は以下のようにして調合する。

３．０ｗｔ％　４−エチル−４−ビフェニルカルボニトリル３．０ｗｔ％　４′ −プロピル−４−ビフェニルカルボニトリル５、０ｗｔ％　４′−ペンチルー４ −ビフェニルカルボニトリル４、　０ｗｔ％　ｐ−　［ｔｒａｎｓ−４−（３− ブテニル）シクロヘキシル〕ベンゾニトリル８、　０ｗｔ％　ｐ−　［ｔｒａｎｓ−４−　［（Ｅ）−１＋ペンテニル］シクロへキシル〕ベンゾニトリル３、　０ｗｔ％　４゛′−ペンチル−〈ｐ−ターフェニル〉−４−カルボニトリ月７３、　０ｗｔ％　４’−　［ｔｒａｎｓ−４−（３−ブテニル）シクロヘキシル〕−４ービフェニル力ルポニトリル２、０ｗｔ％　４’−　Ｃｔｒａｎｓ−４−　Ｃ（ε）−３−ペンテニルコシクロヘキシル〕−４−ビフェニルカルボニトリル８、　０ｗｔ％　ｌ−　Ｃ２−（ｔｒａｎＳ−４−ブチルシクロヘキシル）エチル〕−４−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゼン２、　０ｗｔ％　５−　（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）−２　［ｐ−（ｔｒａｎｓ−４−プロピルシクロヘキシル）フェニル〕ピリミジン３、　ｈｔ％　４− 　１　〔２−（ｔｒａｎｓ−４−ブチルシクロヘキシル）エチル〕−４°−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）−１．　１’−エチレンジベンゼン３、　０ｗｔ％　ｐ−シアノフェニルｔｒａｎｓ−４−　［２−（ｔｒａｎｓ− ４−プロピルシクロヘキシル）エチルコシクロヘキサンカルボキシレート７、　０ｗｔ％　エチルｐ−　［２−（ｔｒａｎｓ−４−プロピルシクロヘキシル）エチル〕フェニル　エーテル１０、ｈｔ％　エチルｐ−　［：２−（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）エチル〕フェニル　エーテル６、０ｗｔ％　４−ｔｒａｎｓ−ペンチル−４’−ｔｒａｎｓ−ビニル〔１．１ ’−ビシクロヘキシル〕５、　０ｗｔ％　４’　−ｔｒａｎｓ−　（３−ブテニル）　［：１．１’−ビシクロヘキシル〕−４−ｔｒａｎｓ−イル　エチル　エーテル３、０ｗｔ％　４ ’　−ｔｒａｎｓ−　（４−ペンテニル）　［１，１’−ビシクロヘキシル〕− ４−ｔｒａｎｓ　−イル　エチル　エーテル３、　０ｗｔ％　ｔｒａｎｓ−４− メトキシ−ｔｒａｎｓ−４°−［（Ｅ）−３−ペンテニル］〔ビンクロヘキシル〕２、　０ｗｔ％　１−エトキシ−４−　［ｔｒａｎｓ−４−　［：（Ｅ）−３− ペンテニル〕シクロヘキシル〕ベンゼン３、　０ｗｔ％　（Ｅ）−２−ブテニルｐ−　（ｔｒａｎｓ−４−プロピルシクロヘキシル）フェニルエーテル４、　０ｗｔ％　（Ｅ）−２−ブテニルｐ−　（ｔｒａｎｓ−４−ペンチルシクロヘキシル）フェニルエーテル３、　０ｗｔ％　ｌ−エチル−４’　−　［ｔｒａｎｓ−４−　Ｃ　（Ｅ）−３ −ペンテニル〕シクロヘキシル〕ビフェニル　・４、　０ｗｔ％　１−　［ｔｒａｎｓ−４−　［（Ｅ）−３−ペンテニルコシクロヘキシル〕−４′−プロピルビフェニル３、　０ｗｔ％　ｐ−　［ｔｒａｎｓ−４−（３−ペンテニル）シクロヘキシル〕フェニルｔｒａｎｓ−４−プロピル−シクロヘキサンカルボキシレートこれら２種の混合物ＩおよびＩ＋の測定した諸特性を以下の表に与える。

パラメータ　混合物Ｉ　混合物ＩＩ λ、　［ｒｕｎ）　４７０　４７０ ΔλｖｗＨｓ　［ｎｍ〕３５　３５ｄλ。／ｄＴ　［ｎｏ＋／　’　Ｃ）　０．１０　−０．１ＯＡ　［ｎｍ７ｗｔ％）　６．０２　６．０２ｎｏ　１．４９８　１．４９６ Δｎ　Ｏ，１２００，１１０温度範囲［”　Ｃ）　Ｏ−５００−５０この表において、λ。は選択反射の平均波長を表し、ΔＡ　Ｆｌｌｌｌｌ＋４は該選択反射のバンド幅（ＦＷ）ＩＭは半最大値（ｈａｌｆ　ｍａｘｉｍｕｍ）における全幅）を表し、ｄλ。／ｄＴは動作温度範囲におけるλ。の温度依存性を表し、Ａは係数であって、ネマチック「ホスト」物質で該コレステリック混合物をドープしたことによる、次式：λ。（Ｃ）：　λ。＋Ａｅに従うλ。（ｃ）の増加を示し、Ｔｃはコレステリック相− 等方性相聞の相転移温度である。

国際調査報告ｍ−＾−自−−−ＰＣＴ／Ｃ）！　９０／ｉ’１ｆｌ）Ｒｎ国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】１．温度補償された選択反射を有するコレステリック液晶混合物であって、以下の条件：（１）ａ（ｃ１Ｂ１＋ｃ２Ｂ２）＝ｂ（ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）；および（２）１／λｏ（Ｔ）＝ａ（Ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）＋ａＴ（ｃ１Ｂ１＋ｃ２Ｂ２）＋ｂＴ（Ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）（ここでλｏは該選択反射の波長バンドの平均値を表し、ｃ１，ｃ２，・・・は該キラルドーパントの濃度を表し、かつまたＡｉおよびＢｉは以下の数列：（３）▲数式、化学式、表等があります▼における係数を表す）を満足する少なくとも２種の添加物でドープしたネマチック液晶を含み、かつｄλｏ／ｄＴ＜０．５ｎｍ／℃なる条件が該液晶混合物の動作温度範囲にわたり適合することを特徴とする上記コレステリック液晶混合物。２．コレステリック液晶の波長−選択反射の温度補償法であって、少なくとも２種のドーパントが該液晶に添加され、該ドーパントが以下の条件：（１）ａ（ｃ１Ｂ１＋ｃ２Ｂ２）＝ｂ（ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）；および（２）１／λｏ（Ｔ）＝ａ（ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）＋ａＴ｛ｃ１Ｂ１＋ｃ２Ｂ２）＋ｂＴ（ｃ１Ａ１＋ｃ２Ａ２）（ここでλｏは該選択反射の波長バンドの平均値を表し、ｃ１，ｃ２，・・・は該キラルドーパントの濃度を表し、かつまたＡｉおよびＢｉは以下の数列：（３）▲数式、化学式、表等があります▼における係数を表す）を満足し、かつｄλｏ／ｄＴ＜０．５ｎｍ／°Ｃなる条件が該液晶混合物の動作温度範囲にわたり適合することを特徴とする上記温度補償法。