JPH07197023A - 液晶デバイス - Google Patents
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- JPH07197023A JPH07197023A JP6217454A JP21745494A JPH07197023A JP H07197023 A JPH07197023 A JP H07197023A JP 6217454 A JP6217454 A JP 6217454A JP 21745494 A JP21745494 A JP 21745494A JP H07197023 A JPH07197023 A JP H07197023A
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- alkyl
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 液晶材料がシロキサン含有化合物である液晶
デバイスにおいて、該シロキサン含有化合物が、一般式 【化１】 （式中、ＲおよびＲ'はメチル基等、Ｔは−ＣＯＯ−、
Ｘはアルキルまたはハロゲン置換アルキル基、Ｙはフッ
素原子、ｍは０〜２、ｎは１０〜１２を表す）である液
晶デバイス。 【効果】 周囲温度を含む幅広い温度範囲に対して、実
質的に温度と独立している傾き角を有する。
デバイスにおいて、該シロキサン含有化合物が、一般式 【化１】 （式中、ＲおよびＲ'はメチル基等、Ｔは−ＣＯＯ−、
Ｘはアルキルまたはハロゲン置換アルキル基、Ｙはフッ
素原子、ｍは０〜２、ｎは１０〜１２を表す）である液
晶デバイス。 【効果】 周囲温度を含む幅広い温度範囲に対して、実
質的に温度と独立している傾き角を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶オリゴマーシロキ
サン材料を含むデバイスに関するものである。
サン材料を含むデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】シロキサン主鎖およびメソー
ゲン部分からなるポリマーの液晶は知られている。例え
ば、欧州特許第029162号明細書には、ビニル置換メソー
ゲン分子に、ケイ素に結合した水素原子を有するポリシ
ロキサンを付加させることにより、このようなポリマー
を製造することが開示されている。さらに最近では、強
誘電性を有するカイラルスメクティック液晶材料が開示
されている。例えば特開平1-144491号は、式
ゲン部分からなるポリマーの液晶は知られている。例え
ば、欧州特許第029162号明細書には、ビニル置換メソー
ゲン分子に、ケイ素に結合した水素原子を有するポリシ
ロキサンを付加させることにより、このようなポリマー
を製造することが開示されている。さらに最近では、強
誘電性を有するカイラルスメクティック液晶材料が開示
されている。例えば特開平1-144491号は、式
【０００３】
【化４】
【０００４】（式中、Ｍｅはメチルを表し、Ｒは光学活
性を有するアルキルまたはアラルキル基を表し、ｍは０
〜５およびｎは２〜１０である）を含む材料を開示して
いる。
性を有するアルキルまたはアラルキル基を表し、ｍは０
〜５およびｎは２〜１０である）を含む材料を開示して
いる。
【０００５】強誘電性の液晶の所望される性質は、実質
的に温度と独立した低い粘度および比較的高い傾き角を
含む。低い粘度は、応答時間の減少に関係し、染料が液
晶材料に導入されるときに有利である。高い傾き角は、
液晶の電気光学的性質に関して有利である。複屈折効果
に基づくデバイスにおいて、傾き角は通常２２.５°で
あるが、染料を導入したデバイスは、良好な光学的コン
トラストのために、これよりも高い角度が要求される。
特開平1-144491号に開示された種類の液晶材料の傾き角
の測定によれば、ポリマーからポリマーへの変化だけで
はなく、温度増加に伴う傾き角の減少も示した。
的に温度と独立した低い粘度および比較的高い傾き角を
含む。低い粘度は、応答時間の減少に関係し、染料が液
晶材料に導入されるときに有利である。高い傾き角は、
液晶の電気光学的性質に関して有利である。複屈折効果
に基づくデバイスにおいて、傾き角は通常２２.５°で
あるが、染料を導入したデバイスは、良好な光学的コン
トラストのために、これよりも高い角度が要求される。
特開平1-144491号に開示された種類の液晶材料の傾き角
の測定によれば、ポリマーからポリマーへの変化だけで
はなく、温度増加に伴う傾き角の減少も示した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、オリゴマ
ー液晶材料の特定のごく狭く限られたグループが、比較
的高い傾き角を示す純化合物または混合物として存在
し、この角度は、周囲温度を含む幅広い温度範囲に対し
て、実質的に温度と独立しているという驚くべきことを
発見した。
ー液晶材料の特定のごく狭く限られたグループが、比較
的高い傾き角を示す純化合物または混合物として存在
し、この角度は、周囲温度を含む幅広い温度範囲に対し
て、実質的に温度と独立しているという驚くべきことを
発見した。
【０００７】従って、本発明は、液晶デバイスを提供す
るものであり、この液晶材料は、一般式
るものであり、この液晶材料は、一般式
【０００８】
【化５】
【０００９】（式中、Ｒは１〜１０の炭素原子を有する
アルキル基または基
アルキル基または基
【００１０】
【化６】
【００１１】を表し、各Ｒ'は１〜４の炭素原子を有す
るアルキル基を表し、Ｔは
るアルキル基を表し、Ｔは
【００１２】
【化７】
【００１３】であり、Ｘは少なくとも一つのカイラル中
心を有するアルキルまたはハロゲン置換アルキル基を表
し、Ｙは、フッ素原子を表し、ｍは０、１または２の値
を有し、ｎは１０、１１または１２の値を有する）を有
するシロキサン含有化合物である。
心を有するアルキルまたはハロゲン置換アルキル基を表
し、Ｙは、フッ素原子を表し、ｍは０、１または２の値
を有し、ｎは１０、１１または１２の値を有する）を有
するシロキサン含有化合物である。
【００１４】本発明に使用される液晶材料の一般式にお
いて、Ｒは、１〜１０の炭素原子を有するアルキル基、
例えばメチル、プロピル、ヘキシルまたデシル基を表
し、各Ｒ'は、メチル、エチル、プロピルまたはブチル
であることができる。好適なＲ'はメチルである。基Ｘ
は、例えば−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2Ｈ5、−ＣＨＣｌＣＨ
（ＣＨ3）Ｃ2Ｈ5または−ＣＨＣｌＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ3
であることができる。好適な化合物は、ｎが１１の値を
有するものである。このような好適な化合物は、新規で
あると考えられ、それ自体、本発明の範囲内に含まれ
る。
いて、Ｒは、１〜１０の炭素原子を有するアルキル基、
例えばメチル、プロピル、ヘキシルまたデシル基を表
し、各Ｒ'は、メチル、エチル、プロピルまたはブチル
であることができる。好適なＲ'はメチルである。基Ｘ
は、例えば−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2Ｈ5、−ＣＨＣｌＣＨ
（ＣＨ3）Ｃ2Ｈ5または−ＣＨＣｌＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ3
であることができる。好適な化合物は、ｎが１１の値を
有するものである。このような好適な化合物は、新規で
あると考えられ、それ自体、本発明の範囲内に含まれ
る。
【００１５】本発明に使用される液晶材料は、適当な不
飽和メソーゲン
飽和メソーゲン
【００１６】
【化８】
【００１７】を、ジシロキサンＲＲ'2ＳｉＯＳｉ
（Ｒ'）2Ｈに付加させることにより調製することができ
る。この付加は、例えば白金触媒の存在下、従来のハイ
ドロシリル化技術を用いることにより行うことができ
る。
（Ｒ'）2Ｈに付加させることにより調製することができ
る。この付加は、例えば白金触媒の存在下、従来のハイ
ドロシリル化技術を用いることにより行うことができ
る。
【００１８】本発明のデバイスは、その作動においてス
メクチックまたは強誘電性液晶物質の使用に依存するよ
うな、いかなるタイプのものであってもよい。このよう
なデバイスの例としては、図１にその概略的な断面図を
示すようなものがある。シロキサン含有液晶材料（１
７）が、ガラスまたは適当なポリマー材料の一対の基材
（１０、１１）の間におかれる。この内部表面は透明な
導電性フィルム（１２、１３）、例えばインジウム錫酸
化物、および配向剤（aligning agent）でコーティング
されている。このような表面配向剤は、当業者に公知の
ものである。スペーサー（１６）は、フィルムの厚みを
１〜１００μmに境界している。スペーサーは、例えば
ポリマーフィルム、光エッチングしたもの、またはガラ
スファイバービーズであってもよい。導電性フィルムは
基材の全内表面をカバーし、あるいは適当なパターン、
例えばドットマトリックス、セブンセグメントディスプ
レイのようにエッチングしてもよい。フィルムの地域
（regions）は、電界によりアドレスされ、それにより
所定の情報をディスプレイする。この電界は適当な波形
を用いて電極に外部から適用されるか、または内部的に
薄いトランジスターデバイスを使用して電極に適用され
る。同様に、磁気や適当な光源（レーザーを含む）を使
用して熱によるアドレスがなされ、デバイスの表示を変
えるのに使用される。光やビームを変える適当なシステ
ムを用いて、フィルムの異なった場所に焦点を移動さ
せ、その上に情報を書き込む。必要ならば偏光フィルム
（１９、２０）を付けて情報を観察する。
メクチックまたは強誘電性液晶物質の使用に依存するよ
うな、いかなるタイプのものであってもよい。このよう
なデバイスの例としては、図１にその概略的な断面図を
示すようなものがある。シロキサン含有液晶材料（１
７）が、ガラスまたは適当なポリマー材料の一対の基材
（１０、１１）の間におかれる。この内部表面は透明な
導電性フィルム（１２、１３）、例えばインジウム錫酸
化物、および配向剤（aligning agent）でコーティング
されている。このような表面配向剤は、当業者に公知の
ものである。スペーサー（１６）は、フィルムの厚みを
１〜１００μmに境界している。スペーサーは、例えば
ポリマーフィルム、光エッチングしたもの、またはガラ
スファイバービーズであってもよい。導電性フィルムは
基材の全内表面をカバーし、あるいは適当なパターン、
例えばドットマトリックス、セブンセグメントディスプ
レイのようにエッチングしてもよい。フィルムの地域
（regions）は、電界によりアドレスされ、それにより
所定の情報をディスプレイする。この電界は適当な波形
を用いて電極に外部から適用されるか、または内部的に
薄いトランジスターデバイスを使用して電極に適用され
る。同様に、磁気や適当な光源（レーザーを含む）を使
用して熱によるアドレスがなされ、デバイスの表示を変
えるのに使用される。光やビームを変える適当なシステ
ムを用いて、フィルムの異なった場所に焦点を移動さ
せ、その上に情報を書き込む。必要ならば偏光フィルム
（１９、２０）を付けて情報を観察する。
【００１９】本発明に使用される液晶材料のカイラルス
メクチック構造およびこれを導入する非ラセミ混合物
は、強誘電性を示す。この材料が図１のタイプのデバイ
スに含まれるとき、マイクロ秒からミリ秒のスケールの
迅速な電気光学的スイッチングが生み出される。この相
において、ラメラ相は、外部電界の適用時、文献に記載
されているように、分子が一つの傾き角θから−θにス
イッチするように、基材に対して垂直に配向する。分子
が基材に対して平均して水平に配向している、最初の電
界のない平面な配向は、ポリマーの配向層を用いること
により達成される。偏光板は、お互いに偏光方向を交差
して配列させているが、一つの偏光板の場合、偏光方向
は＋θまたは−θと平行であるようにしている。電界の
適用時、材料は反対のθ状態にスイッチし、デバイス
は、シロキサン含有液晶材料の複屈折の性質により、光
を通す。電界を取り除いたとき、配向が保持される。
メクチック構造およびこれを導入する非ラセミ混合物
は、強誘電性を示す。この材料が図１のタイプのデバイ
スに含まれるとき、マイクロ秒からミリ秒のスケールの
迅速な電気光学的スイッチングが生み出される。この相
において、ラメラ相は、外部電界の適用時、文献に記載
されているように、分子が一つの傾き角θから−θにス
イッチするように、基材に対して垂直に配向する。分子
が基材に対して平均して水平に配向している、最初の電
界のない平面な配向は、ポリマーの配向層を用いること
により達成される。偏光板は、お互いに偏光方向を交差
して配列させているが、一つの偏光板の場合、偏光方向
は＋θまたは−θと平行であるようにしている。電界の
適用時、材料は反対のθ状態にスイッチし、デバイス
は、シロキサン含有液晶材料の複屈折の性質により、光
を通す。電界を取り除いたとき、配向が保持される。
【００２０】カイラルまたは非カイラル多色性染料は、
ただ一つの偏光板が要求される液晶材料に導入すること
ができる。染料は、＋または−θで、液晶分子と同じ方
向に配向する。このように、一つの配向状態において
（例えば＋θ）、染料は、偏光を吸収するが、他の配向
状態において（例えば−θ）、吸収は顕著に減少され
る。このような染色されたカイラルスメクチック材料
は、カラースイッチにおいて使用することができる。
ただ一つの偏光板が要求される液晶材料に導入すること
ができる。染料は、＋または−θで、液晶分子と同じ方
向に配向する。このように、一つの配向状態において
（例えば＋θ）、染料は、偏光を吸収するが、他の配向
状態において（例えば−θ）、吸収は顕著に減少され
る。このような染色されたカイラルスメクチック材料
は、カラースイッチにおいて使用することができる。
【００２１】別の態様において、２つの染色されたデバ
イスを組み合わせて用い、外部の偏光板を必要としない
カラースイッチを与えることができる。事実上、カラー
のいかなる組み合わせも達成でき、この染色されたデバ
イスは、スイッチ可能な偏光板として作用する。スイッ
チした状態は安定である。
イスを組み合わせて用い、外部の偏光板を必要としない
カラースイッチを与えることができる。事実上、カラー
のいかなる組み合わせも達成でき、この染色されたデバ
イスは、スイッチ可能な偏光板として作用する。スイッ
チした状態は安定である。
【００２２】さらに別の態様において、一つの偏光板を
用い、あるいはこれを全く用いずに、染料は、および明
るいディスプレイを導く吸収および螢光物質であること
ができる。吸収方向に対して平行に配向した偏光方向の
場合（例えば＋θ）、螢光は輝くが、偏光方向に対して
平行でない吸収方向の場合、吸収、つまり螢光は減少す
る。このことは、迅速で、明るい光学的に着色されたス
イッチを与え、スイッチされた状態は安定である。入力
偏光板は、上記のタイプのスイッチ可能な偏光板により
同様に置き換えることができる。
用い、あるいはこれを全く用いずに、染料は、および明
るいディスプレイを導く吸収および螢光物質であること
ができる。吸収方向に対して平行に配向した偏光方向の
場合（例えば＋θ）、螢光は輝くが、偏光方向に対して
平行でない吸収方向の場合、吸収、つまり螢光は減少す
る。このことは、迅速で、明るい光学的に着色されたス
イッチを与え、スイッチされた状態は安定である。入力
偏光板は、上記のタイプのスイッチ可能な偏光板により
同様に置き換えることができる。
【００２３】カイラルスメクチックＡ付近からカイラル
スメクチックＣ相転移まで、本発明に使用される液晶材
料は、エレクトロクリニック（electroclinic）として
知られる方法においてスイッチすることが分かった。こ
の方法において、傾き角は、適用された電界に比例して
誘導され、これは速い変調器またグレースケールデバイ
スにおける使用を可能にしている。このエレクトロクリ
ニックスイッチングは、適用された電界に依存して迅速
なものであるが、双安定性ではない。二色性または螢光
染料を用いると、この効果を高めることができる。
スメクチックＣ相転移まで、本発明に使用される液晶材
料は、エレクトロクリニック（electroclinic）として
知られる方法においてスイッチすることが分かった。こ
の方法において、傾き角は、適用された電界に比例して
誘導され、これは速い変調器またグレースケールデバイ
スにおける使用を可能にしている。このエレクトロクリ
ニックスイッチングは、適用された電界に依存して迅速
なものであるが、双安定性ではない。二色性または螢光
染料を用いると、この効果を高めることができる。
【００２４】
化合物
【００２５】
【化９】
【００２６】は、塩化白金酸とジビニルテトラメチルジ
シロキサンとの間で形成された錯体の触媒の存在下、ペ
ンタメチルジシロキサンを、４−［（Ｓ）−２−メチル
ブタノイルオキシ］フェニル−４'−（９−デセニルオ
キシ）ベンゾエートに付加させることにより、カイラル
（Ｃ＊）の形態において調製された。電気光学的特性、
すなわち傾き角（θ）、自発分極（Ｐｓ）および応答時
間（Ｔ）を、インジウム錫酸化物電極（５mm×５mm）上
に付着した、粉末ポリイミドの配向相を備えた３μmの
スペーサーを有するセル中で測定した。１００Ｈｚでの
５Ｖμm-1の交流電界の存在下、セルを１分あたり１℃
で冷却し、液晶化合物の良好な平面の均一な配向を与え
た。配向したセルは、逆極性のパルス化された直流電界
の存在のもとで、良好な光学的スイッチを示した。
シロキサンとの間で形成された錯体の触媒の存在下、ペ
ンタメチルジシロキサンを、４−［（Ｓ）−２−メチル
ブタノイルオキシ］フェニル−４'−（９−デセニルオ
キシ）ベンゾエートに付加させることにより、カイラル
（Ｃ＊）の形態において調製された。電気光学的特性、
すなわち傾き角（θ）、自発分極（Ｐｓ）および応答時
間（Ｔ）を、インジウム錫酸化物電極（５mm×５mm）上
に付着した、粉末ポリイミドの配向相を備えた３μmの
スペーサーを有するセル中で測定した。１００Ｈｚでの
５Ｖμm-1の交流電界の存在下、セルを１分あたり１℃
で冷却し、液晶化合物の良好な平面の均一な配向を与え
た。配向したセルは、逆極性のパルス化された直流電界
の存在のもとで、良好な光学的スイッチを示した。
【００２７】傾き角は、印加された０.１Ｈｚで１０Ｖ
μm-1の連続矩形波電界および６３２.８mmのプロービン
グ（probing）波長の場合、温度の関数として測定され
た。結果を図２に示す。この結果から、傾き角は、事実
上、約３６°の値で、温度と独立していることが分か
る。
μm-1の連続矩形波電界および６３２.８mmのプロービン
グ（probing）波長の場合、温度の関数として測定され
た。結果を図２に示す。この結果から、傾き角は、事実
上、約３６°の値で、温度と独立していることが分か
る。
【００２８】自発分極は、１０Ｖμm-1のピーク電界を
有する印加された三角波を用いる電流パルス技術により
測定された。２５℃でのＰｓ値は、１７ｎＣcm-2であっ
た。
有する印加された三角波を用いる電流パルス技術により
測定された。２５℃でのＰｓ値は、１７ｎＣcm-2であっ
た。
【００２９】１０Ｖμm-1に対する２０℃での矩形波の
応答時間は、約２１０μｓであった。
応答時間は、約２１０μｓであった。
【００３０】
【発明の効果】上記のように、本発明における液晶材料
は、周囲温度を含む幅広い温度範囲に対して、実質的に
温度と独立している傾き角を有し、非常に有用である。
は、周囲温度を含む幅広い温度範囲に対して、実質的に
温度と独立している傾き角を有し、非常に有用である。
【図１】本発明の液晶デバイスの一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】液晶材料の傾き角と温度との関係を示す図であ
る。
る。
１０，１１ 基材 １２，１３ 導電性フィルム １６ スペーサー １７ シロキサン含有液晶材料 １９，２０ 偏光フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594019275 ヴィクトリア・ユニバーシティ・オブ・マ ンチェスター ＶＩＣＴＯＲＩＡ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＭＡＮＣＨＥＳＴＥＲ イギリス国、エム13・９ピーエル、マンチ ェスター、オックスフォード・ロード（番 地なし) (72)発明者 ハリー・ジェイムズ・コールズ イギリス国、チェシャー、ストックポー ト、ウッドフォード、ブライドル・ロード 18 (72)発明者 デイヴィッド・ランドール・トーマス イギリス国、ウェールズ、サウス・グラモ ーガン、バリー、セイント・ブラノック ス・クローズ 14
Claims (5)
- 【請求項１】 液晶材料がシロキサン含有化合物である
液晶デバイスにおいて、該シロキサン含有化合物が、次
の一般式を有するものであることを特徴とする、液晶デ
バイス： 【化１】 （式中、Ｒは１〜１０の炭素原子を有するアルキル基ま
たは基 【化２】 を表し、各Ｒ'は１〜４の炭素原子を有するアルキル基
を表し、Ｔは 【化３】 であり、Ｘは少なくとも一つのカイラル中心を有するア
ルキルまたはハロゲン置換アルキル基を表し、Ｙは、フ
ッ素原子を表し、ｍは０、１または２の値を有し、ｎは
１０、１１または１２の値を有する） - 【請求項２】 各Ｒ'がメチル基である、請求項１に記
載のデバイス。 - 【請求項３】 Ｒが１〜６の炭素原子を有するアルキル
基を表す、請求項１または２に記載のデバイス。 - 【請求項４】 ｎが１１である、請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項５】 デバイスが、一対の基材を有し、該基材
間に液晶材料がおかれている、請求項１ないし４のいず
れか１項に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB939318776A GB9318776D0 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Liquid crystal devices |
| GB9318776.3 | 1993-09-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197023A true JPH07197023A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3955903B2 JP3955903B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=10741803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21745494A Expired - Lifetime JP3955903B2 (ja) | 1993-09-10 | 1994-09-12 | 液晶デバイス |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5498368A (ja) |
| EP (1) | EP0643120B1 (ja) |
| JP (1) | JP3955903B2 (ja) |
| KR (1) | KR100310664B1 (ja) |
| CA (1) | CA2117676C (ja) |
| DE (1) | DE69403040T2 (ja) |
| GB (1) | GB9318776D0 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009533720A (ja) * | 2006-04-17 | 2009-09-17 | ダウ・コーニング・コーポレイション | 双安定型強誘電性液晶装置 |
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