JPH05246725A - ガラス様に固化する液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成する方法 - Google Patents

ガラス様に固化する液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成する方法

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JPH05246725A
JPH05246725A JP4285628A JP28562892A JPH05246725A JP H05246725 A JPH05246725 A JP H05246725A JP 4285628 A JP4285628 A JP 4285628A JP 28562892 A JP28562892 A JP 28562892A JP H05246725 A JPH05246725 A JP H05246725A
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liquid crystal
glass
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antiferroelectric
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フォルカー、バッハ
Karl-Heinz Etzbach
カール−ハインツ、エツバッハ
Karl Siemensmeyer
カール、ズィーメンスマイャー
Gerhard Wagenblast
ゲールハルト、ヴァーゲンブラスト
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術における欠点を示さず、ガラス様に
固化しており、極性秩序を有する、ガラス様に固化して
いる新規の液晶状態ないし相をもたらすことおよびガラ
ス様に固化している液晶状態を形成する方法を提供する
こと。 【構成】 メソーゲン基化合物をガラス転移点以上、一
般的に25℃以上、好ましくは35℃以上、ことに45
℃以上の温度に加熱し、次いでこの化合物をガラス転位
点以下に冷却することを特徴とする、ガラス様に固化す
る液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘
電性秩序を形成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明はガラス様に固化する反強誘電性の
スメクチック液晶において強誘電性、反強誘電性、ある
いはフェリ誘電性秩序を形成する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】ネマチック配向あるいは直交層構造(直交
スメクチック相)あるいは傾斜層構造(傾斜スメクチッ
ク相)において液晶相が凍結している液晶重合体が存在
する(西独特許出願公開3917196号公報参照)。
【0003】低分子量液晶において反強誘電性相または
フェリ誘電性相が生起することも公知(Jap.J.A
ppl.Phys.28(1989)L1265)であ
るが、これらはガラス様に凍結しない。
【0004】また重合体液晶相において反強誘電性相が
生起することも公知である(強誘電性液晶に関する第3
回国際会議、1991年6月24−28日、米国コロラ
ド州、ボウルダー)。
【0005】これらの公知材料は、集積光学、ないしオ
プトエレクトロニクスおよびデータ記憶の分野において
有利に使用される。例えばディスプレイ、オプトエレク
トロニクスシャッター、オプトエレクトロニクスダイア
フラム、記憶素子、光変調器、プリンタヘッド、多焦点
レンズなどのオプトエレクトロニクス器材における使用
である(1982年アカデミック、プレスモリ、A.ツ
ィフェリ、W.R.クリグバウム、R.B.マイヤー編
「ポリマー、リクイド、クリスタルズ」におけるH.フ
ィンケルマンの論稿参照)。
【0006】しかしながら、これら公知材料の欠点は、
ガラス様状態において不安定性であること、強誘電性液
晶重合体のみが両状態間の双安定切換可能であること、
加工処理性(例えば器材製造のための)が悪いこと、切
換性に問題があること、応答時間が著しく長いこと、各
相の状態範囲が著しく狭まいこと、反強誘電性相構造に
おいて凍結不能であることなどである。
【0007】そこで本発明の目的は、従来技術における
欠点を示さず、ガラス様に固化しており、極性秩序を有
する、ガラス様に固化している新規の液晶状態ないし相
をもたらすことである。本発明のさらに他の目的は、ガ
ラス様に固化している液晶状態を形成する方法を提供す
ることである。
【0008】
【発明の要約】しかるに上述した目的は、メソーゲン基
化合物をガラス転移点以上、一般的に25℃以上、好ま
しくは35℃以上、ことに45℃以上の温度に加熱し、
次いでこの化合物をガラス転位点以下に冷却することを
特徴とする、ガラス様に固化する液晶において強誘電
性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成する方
法により達成されることが見出された。
【0009】上記方法の好ましい実施態様が請求項
(2)から(8)に示されている。
【0010】
【発明の構成】本発明方法に使用されるべき材料は、特
定の温度範囲において液晶状態を示し、特定の温度範囲
以下においてガラス様に固化し、重合体のガラス状態に
おいて凍結する層構造を示すカイラル化合物ないしカイ
ラル重合体である。このような構造の層中において、重
合体側鎖ないしカイラル化合物の重心は無秩序分布ある
いは秩序分布状態に在る。重合体側鎖の優先方向を決定
する配向ベクトルnは、層法線Zに対して、nとZの間
の角度により示される傾きを有する。この角度は傾き角
として周知のものである。傾き角は本来的に存在し、あ
るいは外力、例えば電場および/あるいは磁場および/
あるいは剪断力により誘起される。誘起されたあるいは
本来的に存在する傾き角を有する層構造を示す、本発明
方法の出発材料は、マイクロ層、例えばカイラルスメク
チック液晶C相(S* C相)において極性を有する。しか
しながら、このマイクロ層の極性は、隣接層の極性によ
り部分的もしくは全体的に均衡せしめられる。
【0011】このような挙動はフェリ誘電性ないし反強
誘電性として知られている。
【0012】このような材料は下記のような領域で有利
に使用されている。すなわち、電気的、磁気的かつ/も
しくは光学的記憶システム、電子写真、エレクトロニク
ス素子ないしその構成単位、電気光学素子ないしその構
成単位、印刷などである。
【0013】しかるにこのような材料を本発明方法の材
料として使用し、本発明方法により処理して、ガラス様
に固化する反強誘電性のスメクチック液晶において、強
誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成し
た場合、意外にも以下の如き利点をもたらし得ることが
判明した。すなわち、従来より短かい応答時間、三安定
性切換え、広い安定範囲、極性秩序の凍結性、電場、磁
場に対応する極性秩序である。
【0014】
【実施例】
一般的実験手続および試料調製 導電性コーティングを施こし、その上に形成されたポリ
イミド配向層を有する2枚の平行面ガラス板を使用し
て、周知の方法によりセルを調製した。液晶試料の層厚
さは平均4μmとし、各試料ごとに干渉法により測定し
た。
【0015】各セルに等方性相の物質を毛細管作用によ
り充填した。この目的のために縁辺に上記物質を含有し
ているセルを透明点以上に加熱して、材料物質を毛細管
作用でセル間隙に吸引させ、次いで徐々に液晶相となる
まで冷却した。配向層効果と併わせて、液晶の好ましい
平面配向がもたらされた。配向改善のため電場および/
あるいは磁場を附与することもできる。 分極および傾き角の測定 傾き角および自発分極を測定するため、検査されるべき
試料を調製し、上述した方法でセル内において配向させ
た。温度制御はMettler FP 800/85顕
微鏡加熱ステージで行なった。
【0016】自発分極は三角法(Jap.J.App
l.Phys.22(1983)L661におけるK.
ミヤサトらの論稿参照)。この目的に使用される電圧信
号は関数発生器(Wavetek 273)により発生
させ、電力増幅器(KrohnHite 7500)で
増幅した。時間の関数として電流を蓄積型オシロスコー
プ(ヒューレット、パッカードHP 54501)によ
り記録した。次いで電流依存測定時間から自発分極を決
定した。
【0017】分極の符号はレイガウォールらの方法(M
ol.Cryst.Liq.Cryst.114(19
84)151におけるS.T.レイガウォール、エ、ダ
ールの論稿参照)により決定した。
【0018】傾き角は切換え角の測定により決定した。
【0019】応答時間は電場強さの−Eから+Eへの電
場強さ変化の伝送における変化から決定される。
【0020】試料は交叉偏光子間で配向されて、+E電
場の附与により暗色に見えた。次いで−E電場を附与し
たところ試料は明色となった。切換え時間測定のため、
電場を迅速に−Eから+Eに切換えると共に、伝送変化
をホトダイオードで追跡した。応答時間は10%/90
%値として決定した。
【0021】本発明方法により使用されるべき適当な材
料は、西独特許出願公開3917196号公報に記載さ
れている物質であり、また重合体材料は分散性が低く
(1.2以下)、分子量が2000から10000g/
モルのものが極めて好ましい。
【0022】本発明に使用されるべき材料は、電場が存
在しない場合には、光学的に一軸性相を有する。
【0023】本発明に使用されるべき材料は、また液晶
相における、またガラス相上の傾き角の顕著な跳躍挙動
を有する。このことは材料物質および温度に応じて附与
された特定の強さの磁場が過度である場合、液晶が反強
誘電性もしくはフェリ誘電性秩序から強誘電性秩序に切
換わることを意味する。
【0024】この傾き角の顕著な跳躍挙動は、双極子密
度の変化に対応する分極電流と関連せしめられる。
【0025】以下の各実施例において試料は上述したよ
うにして調製された。
【0026】なお実施例1から3においては下記の液晶
材料が使用された。
【0027】
【化1】 この材料はGl 45 S* CA 134 SA 160Iの
相挙動を有する。
【0028】
【実施例1】 反強誘電性配向ガラスの調製 上述液晶材料が充填されたセルには、ガラス相への冷却
処理の間、電場を全く附与しなかった。マイクロ層の反
強誘電性秩序は上述したようにして形成された。表面分
極を持たない、光学的に一軸性の直交構造が形成され
た。このようにして処理された試料における光学的傾き
角は0°であった。
【0029】
【実施例2】 フェリ誘電性配向ガラスの調製 ガラス相にするための冷却処理の間において、上述の液
晶材料を充填したセルには、電場が附与された。この電
場の強さは、遷移電場強さEt ( これ以上で強誘電性秩
序を形成する)よりも小さいものであった。マイクロ層
のフェリ誘導性秩序は上述したように形成された。光学
的に双軸性の傾斜構造が形成された。このようにして処
理された試料の傾き角、従って双曲子密度は、附与され
た電場強さEに対応する。表面分極の符号は電場の方向
により影響される。
【0030】 附与された電場 傾き角 表面分極符号 +25V/μm 10° + +37 〃 15° + −25 〃 10° − −37 〃 15° −
【0031】
【実施例3】 強誘電性配向ガラスの調製 ガラス相にするための冷却作用の間、上述液晶材料を充
填したセルに電場が附与された。この電場強さは、遷移
電場強さEt (これ以上で強誘電性秩序を形成する)よ
り大きい。
【0032】光学的に双軸性の傾斜構造が形成された。
このようにして処理された試料の双極子密度は、附与さ
れた電場強さEと無関係に定常的であり、表面分極符号
は電場方向により影響される。
【0033】
【実施例4】 反強誘電性構造における短かい応答時間 本実施例においては、以下の液晶材料が使用された。
【0034】
【化2】 この材料物質の相順序はGl 45 S* CA 160 S
A 185 Iであった。この試料をセルに導入し、上述
の方法で配向した。応答時間実験を140℃における液
晶相で行なった。応答時間は10V/μmおよび17.
5V/μmの電場強さで測定したところ、コントラスト
10%からコントラスト90%までの応答時間は、10
V/μmの電場強さ(フェリ誘電性配向)で40μ・
s、17.5V/μmの電場強さ(強誘電性配向)でコ
ントラスト10%からコントラスト90%までの応答時
間は115μsであった。
【0035】
【実施例5】 ガラス状態における安定性 同様の材料を使用し実施例1から3におけると同様にし
て試料を調製した。20V/μmの電場を附与してガラ
ス状態となるまで徐々に冷却した。3ケ月以上にわたり
試料に変化が認められず、凍結ガラス状態が維持され
た。凍結後の傾き角10°、6ヶ月後の傾き角10°で
あった。
フロントページの続き (72)発明者 カール−ハインツ、エツバッハ ドイツ連邦共和国、6710、フランケンター ル、カール−ボッシュ−リング、55 (72)発明者 カール、ズィーメンスマイャー ドイツ連邦共和国、6710、フランケンター ル、エルンスト−ルートヴィヒ−キルヒナ ー−シュトラーセ、14 (72)発明者 ゲールハルト、ヴァーゲンブラスト ドイツ連邦共和国、6719、ヴァイゼンハイ ム、バッハヴェーク、8

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メソーゲン基化合物をガラス転移点以
    上、一般的に25℃以上、好ましくは35℃以上、こと
    に45℃以上の温度に加熱し、次いでこの化合物をガラ
    ス転位点以下に冷却することを特徴とする、ガラス様に
    固化する液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフ
    ェリ誘電性秩序を形成する方法。
  2. 【請求項2】 請求項(1)による方法において、ガラ
    ス様に固化している液晶秩序相上に反強誘電性のスメク
    チック液晶挙動を有する材料を使用することを特徴とす
    る方法。
  3. 【請求項3】 請求項(1)による方法において、冷却
    処理の間に3から40V/μm、好ましくは3から2
    5、ことに3から15V/μmの臨界的電場強さより大
    きい強さを有する電場を附与し、これにより分子双極子
    モーメントに巨視的に強誘電性の秩序をもたらし、その
    成分が個々の層(この層中において分子またはメソーゲ
    ン単位が層法線に対し傾き角を成して配向されている)
    内の分子長軸に対して直交し、これにより外部に作用す
    る巨視的双極子モーメントを形成することを特徴とする
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項(1)による方法において、電場
    の符号は正でも負でもよく、スメクチック液晶相のマイ
    クロ層中における各化合物分子の横方向双極子モーメン
    トが、電場方向に平行に整列しており、従って巨視的双
    極子モーメントの整列方向に影響を与えることを特徴と
    する方法。
  5. 【請求項5】 請求項(1)による方法において、冷却
    処理の間に電場を附与せず、あるいはメソーゲン基化合
    物分子の横方向双極子モーメントに、その双極子モーメ
    ントが巨視的に加算して零または実質的に零となり、従
    って零または実質的に零の巨視的双極子モーメントがも
    たらされるように小さな電場を附与することを特徴とす
    る方法。
  6. 【請求項6】 請求項(1)による方法において、冷却
    処理の間に臨界的電場強さ以下であって、従って完全な
    強誘電性秩序を形成しない、2から40V/μm、好ま
    しくは2から25、ことに2から15V/μmの電場強
    さの電場を附与し、これにより分子の双極子モーメント
    に充分な秩序を形成しないが、もたらされた電場に比例
    する巨視的双極子モーメントを生起させることを特徴と
    する方法。
  7. 【請求項7】 請求項(1)による方法において、電場
    の符号は正でも負でもよく、スメクチック液晶相のマイ
    クロ層中における各化合物分子の横方向双極子モーメン
    トが、附与される電場に対応して、電場方向に平行に、
    部分的に整列せしめられ、これにより附与された電場の
    方向に対応して、巨視的双極子モーメントの整列方向に
    影響を及ぼすことを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項(1)の方法で処理された、ガラ
    ス様に固化する液晶材料を、強誘電性層もしくは反強誘
    電性層の利用により、光学的記憶媒体、電気/磁気的記
    憶媒体、電子写真法、エレクトロニック素子、電気/光
    学的素子ないし集合体あるいは印刷方法に使用する方
    法。
JP4285628A 1991-11-14 1992-10-23 ガラス様に固化する液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成する方法 Pending JPH05246725A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4137408.8 1991-11-14
DE4137408A DE4137408A1 (de) 1991-11-14 1991-11-14 Verfahren zur herstellung einer ferroelektrischen oder antiferroelektrischen oder ferrielektrischen ordnung in glasartig erstarrenden fluessigkristallen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05246725A true JPH05246725A (ja) 1993-09-24

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ID=6444763

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JP4285628A Pending JPH05246725A (ja) 1991-11-14 1992-10-23 ガラス様に固化する液晶において強誘電性、反強誘電性あるいはフェリ誘電性秩序を形成する方法

Country Status (5)

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US (1) US5620756A (ja)
EP (1) EP0542028B1 (ja)
JP (1) JPH05246725A (ja)
AT (1) ATE140256T1 (ja)
DE (2) DE4137408A1 (ja)

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DE4137408A1 (de) 1993-05-19
ATE140256T1 (de) 1996-07-15
EP0542028A1 (de) 1993-05-19
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