JPH0820641A - High-molecular liquid crystal and liquid crystal element - Google Patents
High-molecular liquid crystal and liquid crystal elementInfo
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- JPH0820641A JPH0820641A JP31254091A JP31254091A JPH0820641A JP H0820641 A JPH0820641 A JP H0820641A JP 31254091 A JP31254091 A JP 31254091A JP 31254091 A JP31254091 A JP 31254091A JP H0820641 A JPH0820641 A JP H0820641A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、新規な強誘電性の高分
子液晶および液晶素子に関するものであり、とくに動画
表示に好適な高分子液晶および液晶素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel ferroelectric polymer liquid crystal and liquid crystal element, and more particularly to a polymer liquid crystal and liquid crystal element suitable for displaying moving images.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子は、一対の電極基板間に液
晶膜を挟持して形成される。ところが、大面積の液晶表
示素子を製作するには、大面積にわたる均一なセルギャ
ップの保持や、強誘電性液晶を用いる必要があるため、
製造が困難であるという問題があった。かかる問題を解
決するために、強誘電性液晶ポリマーを用いることが提
案されている。例えば、特開昭64−15722号公報
には、ポリアクリレート系、ポリエーテル系、ポリシロ
キサン系、ポリエステル系あるいはこれらの共重合体な
どの強誘電性液晶ポリマーで液晶膜を形成することが提
案されている。2. Description of the Related Art A liquid crystal display device is formed by sandwiching a liquid crystal film between a pair of electrode substrates. However, in order to manufacture a large-area liquid crystal display element, it is necessary to maintain a uniform cell gap over a large area and to use a ferroelectric liquid crystal.
There was a problem that it was difficult to manufacture. In order to solve such a problem, it has been proposed to use a ferroelectric liquid crystal polymer. For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 64-15722 proposes forming a liquid crystal film from a ferroelectric liquid crystal polymer such as a polyacrylate-based, polyether-based, polysiloxane-based, polyester-based or a copolymer thereof. ing.
【0003】上記各強誘電性液晶ポリマーの内容は、特
開昭63−99204号公報、同63−273608号
公報、同63−264629号公報、同63−2807
42号公報、特開平1−113424号公報などに詳細
に記載されている。特開昭63−264629号公報に
関連したものとして特開平1−131234号公報など
がある。The contents of each of the above ferroelectric liquid crystal polymers are described in JP-A-63-99204, 63-273608, 63-264629 and 63-2807.
42, JP-A No. 1-113424, and the like. Related to JP-A-63-264629 is JP-A-1-131234.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
強誘電性高分子液晶のうち、主鎖がポリアクリレート系
やポリエステル系のものは電界変化に対する応答速度が
遅く、また主鎖がポリシロキサン系やポリエーテル系の
ものではカイラルスメクチックC相の液晶の安定状態が
高温で悪く、そのため高温域での応答速度が低下すると
いう問題があった。However, among the conventional ferroelectric polymer liquid crystals, those having a polyacrylate-based or polyester-based main chain have a slow response speed to an electric field change, and the main chain has a polysiloxane-based liquid crystal. In the polyether type, the stable state of the liquid crystal of the chiral smectic C phase is poor at high temperature, which causes a problem that the response speed in the high temperature range is lowered.
【0005】従って、本発明の主たる目的は、上述の技
術的課題を解決し、常温付近はもとより、高温域におい
ても電界変化に対する応答速度が速い高分子液晶を提供
することである。また、本発明の他の目的は、大画面や
屈曲画面に適用可能な液晶素子を提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems and to provide a polymer liquid crystal having a fast response speed to an electric field change not only near room temperature but also in a high temperature region. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal element applicable to a large screen or a bent screen.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための本発明の高分子液晶は、ポリオキセタン
を主鎖とし、下記一般式(I) で表される繰り返し単位を
有することを特徴とするものである。The polymer liquid crystal of the present invention for achieving the above object has polyoxetane as a main chain and has a repeating unit represented by the following general formula (I): It is a feature.
【0007】[0007]
【化2】 Embedded image
【0008】(式中、Rは置換基を示し、Xはスペーサ
種となる基、Yはコア部となる基、Zはカイラル基を含
む末端基を示す。) また、本発明の液晶素子は、上記一般式(I) で表される
繰り返し単位を有する高分子液晶を含む液晶膜を、一対
の電極を有する基板間に挟持したものである。上記一般
式(I) で表されるオキセタン型高分子液晶のより具体的
な例としては、下記一般式で表されるものがあげられ
る。(In the formula, R represents a substituent, X represents a spacer species group, Y represents a core portion group, and Z represents a terminal group containing a chiral group.) The liquid crystal device of the present invention A liquid crystal film containing a polymer liquid crystal having a repeating unit represented by the general formula (I) is sandwiched between substrates having a pair of electrodes. More specific examples of the oxetane-type polymer liquid crystal represented by the general formula (I) include those represented by the following general formula.
【0009】[0009]
【化3】 Embedded image
【0010】(式中、X,Y,Zは前記と同じ、Aは置
換基を示し、mは3〜15の整数である。) このように、ポリオキセタンを用いたポリエーテル構造
の主鎖構造は、従来のポリエーテルに比べて、分子内回
転が抑制されていると共に、メソゲンユニットが主鎖を
構成する4つの原子(3つの炭素原子と1つの酸素原
子)ごとに1つずつ存在するだけであるため、隣接する
メソゲン間が比較的離隔しており、そのためメソゲン間
の相互作用が少なく、幅広い温度範囲でカイラルスメク
チックC相を示し、しかも速い応答速度を示すようにな
る。(In the formula, X, Y, and Z are the same as above, A is a substituent, and m is an integer of 3 to 15.) Thus, the main chain of the polyether structure using polyoxetane The structure has less intramolecular rotation than conventional polyethers, and one mesogen unit exists for every four atoms (three carbon atoms and one oxygen atom) that make up the main chain. Therefore, the adjacent mesogens are relatively separated from each other, so that the interaction between the mesogens is small, the chiral smectic C phase is exhibited in a wide temperature range, and the fast response speed is exhibited.
【0011】上記Xで示したスペーサ種となる基として
は、例えば下記に示すようなアルキレン系、エーテル
系、シロキサン系などの種々基があげられるが、本発明
における基Xはこれらのみに限定されるものではなく、
スペーサ種となりうる基であれば、いずれも使用可能で
ある。Examples of the group serving as the spacer species shown by X include various groups such as alkylene series, ether series, and siloxane series as shown below, but the group X in the present invention is not limited thereto. Not something
Any group that can serve as a spacer species can be used.
【0012】[0012]
【化4】 [Chemical 4]
【0013】(式中、mは前記と同じ、nは1〜6の整
数である。) 上記Yで示したコア部となる基としては、通常、芳香族
環を有する基であるのが、カイラルスメクチック性の点
で好ましく、具体的には下記に示すような基が例示でき
る。その他に、ピリミジン環等の複素環を含むものであ
ってもよい。(In the formula, m is the same as above, and n is an integer of 1 to 6.) As the core group represented by Y, a group having an aromatic ring is usually used. It is preferable in terms of chiral smectic property, and specific examples thereof include the groups shown below. In addition, it may contain a heterocycle such as a pyrimidine ring.
【0014】[0014]
【化5】 Embedded image
【0015】上記Zで示したカイラル基を含む末端基と
しては、カイラル基と双極子モーメントの高い極性基と
を隣接させた基であるのが配向性の点で好ましい。上記
極性基としては、例えば上記式に示すようなカルボニル
基のほか、カルボニルオキシ基−COO−などがあげら
れ、とくに限定されるものではない。また、不斉炭素原
子に結合している置換基Aとしては、配向のし易さを考
慮すると、嵩高い原子団が望ましく、例えばメチル基な
どのアルキル基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、
ヨウ素)があげられる。なお、分子鎖をより剛直にする
ため、カイラル基を2つ以上導入することも、配向性を
高める上で有効である。同様に、極性基をいくつか導入
することも必要に応じて可能である。The terminal group containing a chiral group represented by Z is preferably a group in which a chiral group and a polar group having a high dipole moment are adjacent to each other in terms of orientation. Examples of the polar group include, for example, a carbonyl group represented by the above formula, a carbonyloxy group —COO—, and the like, and are not particularly limited. In addition, as the substituent A bonded to the asymmetric carbon atom, a bulky atomic group is desirable in consideration of ease of orientation, and for example, an alkyl group such as a methyl group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine,
Iodine). In addition, in order to make the molecular chain more rigid, it is effective to introduce two or more chiral groups in order to enhance the orientation. Similarly, it is possible to introduce some polar groups, if desired.
【0016】本発明の高分子液晶の分子量はとくに限定
されないが、その数平均分子量が1,000〜1,00
0,000であるのが好ましい。数平均分子量が1,0
00未満では、フィルムや塗膜としての成形性に支障を
生じ、また1,000,000を超えると、電界応答性
が遅くなるなどの問題が生じる。本発明の高分子液晶の
より好ましい数平均分子量は、通常、5,000〜50
0,000程度であるが、これに限定されるものではな
い。The molecular weight of the polymer liquid crystal of the present invention is not particularly limited, but its number average molecular weight is 1,000 to 1,000.
It is preferably 10,000. Number average molecular weight is 1,0
When it is less than 00, the moldability as a film or a coating film is impaired, and when it exceeds 1,000,000, the electric field response becomes slower. The more preferable number average molecular weight of the polymer liquid crystal of the present invention is usually 5,000 to 50.
It is about 10,000, but is not limited to this.
【0017】本発明の高分子液晶のモノマーは、例えば
下記に示す反応式に従って合成することができる。The polymer liquid crystal monomer of the present invention can be synthesized, for example, according to the following reaction formula.
【0018】[0018]
【化6】 [Chemical 6]
【0019】(式中、mおよびAは前記と同じであ
る。) すなわち、3−ビドロキシメチル−3−メチルオキセタ
ン(1) に二臭化アルキル(2) を反応させて、式(3) で表
される化合物を得る。この反応は、水酸化ナトリウムな
どの塩基を含有した適当な溶媒中、触媒の存在下にて行
われる。溶媒としては、例えばヘキサン、テトラヒドロ
フランなどがあげられる。また、触媒としては、例えば
TBAB( テトラブチルアンモニウムブロマイド) などがあ
げられる。反応終了後、生成物を単離精製し、p−ヒド
ロキシ安息香酸(4) と、塩基の存在下で反応させて、式
(5) で表される化合物を得る。この反応はテトラヒドロ
フランなどの適当な溶媒中、ナトリウムヒドリドNaH で
p−ヒドロキシ安息香酸(4) をナトリウム塩にしてエー
テル結合を行わせるものである。ついで、化合物(5) に
塩化チオニルを反応させて、その酸塩化物(6) を得る。
この生成物(6) に対して式(7) で表される化合物を反応
させることにより、上記(8) で表されるモノマーを得る
ことができる。(In the formula, m and A are the same as the above.) That is, 3-bidroxymethyl-3-methyloxetane (1) is reacted with alkyl dibromide (2) to give a compound represented by the formula (3). To obtain the compound. This reaction is carried out in the presence of a catalyst in a suitable solvent containing a base such as sodium hydroxide. Examples of the solvent include hexane and tetrahydrofuran. Further, as the catalyst, for example,
TBAB (tetrabutylammonium bromide) and the like can be mentioned. After completion of the reaction, the product was isolated and purified, and reacted with p-hydroxybenzoic acid (4) in the presence of a base to give a compound of the formula
A compound represented by (5) is obtained. In this reaction, p-hydroxybenzoic acid (4) is converted to a sodium salt with sodium hydride NaH in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, and an ether bond is formed. Then, the compound (5) is reacted with thionyl chloride to obtain the acid chloride (6).
By reacting the product (6) with the compound represented by the formula (7), the monomer represented by the above (8) can be obtained.
【0020】得られたモノマー(8) は、カチオン重合性
を有するため、例えばBF3 などのカチオン重合触媒を用
いてカチオン重合を行わせ、本発明の高分子液晶を得る
ことができる。このようして得られた高分子液晶は、そ
れ単独または必要に応じて低分子液晶(例えばネマチッ
ク液晶、スメクチック液晶、カイラルスメクチック液晶
など)と混合したり、あるいは通常の熱可塑性樹脂や熱
硬化性樹脂(例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂など)、種々の添加剤( 例え
ば2色性色素、電界質、紫外線吸収剤など) と混合し
て、公知の成膜法、例えばキャスティング法、T ダイ
法、インフレーション法などによりフィルム成形するこ
とができる。また、本発明の高分子液晶は、適当な溶媒
( 例えばジクロロメタン、アセトン、それらの混合溶媒
など) に溶解して、基板面上に塗布し、溶媒を蒸発させ
ることにより、基板面上に直接密着した状態でのフィル
ム化も可能である。Since the obtained monomer (8) has cationic polymerizability, the polymer liquid crystal of the present invention can be obtained by carrying out cationic polymerization using a cationic polymerization catalyst such as BF 3 . The polymer liquid crystal thus obtained may be used alone or, if necessary, mixed with a low molecular weight liquid crystal (eg nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, chiral smectic liquid crystal, etc.), or may be mixed with an ordinary thermoplastic resin or thermosetting liquid crystal. A known film-forming method, for example, casting method, by mixing with a resin (for example, acrylic resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, etc.) and various additives (for example, dichroic dye, electric field, ultraviolet absorber, etc.) The film can be formed by the T-die method, the inflation method, or the like. Further, the polymer liquid crystal of the present invention is a suitable solvent
It is also possible to form a film in a state of being in direct contact with the surface of the substrate by dissolving it in (for example, dichloromethane, acetone, a mixed solvent thereof, etc.), applying it on the surface of the substrate, and evaporating the solvent.
【0021】成形した高分子液晶フィルムは、液晶膜と
して2 枚の電極基板間に挟持することにより、液晶素子
として、液晶ディスプレイ、光学シャッター、光学絞り
などの種々のオプトエレクトロニクスの分野に利用でき
る。本発明の高分子液晶は、常温付近はもちろん高温域
でも強誘電性カイラルスメクチックC 相の液晶状態が安
定しており、かつ成形が容易であるという特質を有する
ことから、大面積や屈曲面を有する種々電子光学デバイ
スとして好適に使用できる。By sandwiching the molded polymer liquid crystal film as a liquid crystal film between two electrode substrates, it can be used as a liquid crystal element in various fields of optoelectronics such as liquid crystal displays, optical shutters and optical diaphragms. The polymer liquid crystal of the present invention has the characteristics that the liquid crystal state of the ferroelectric chiral smectic C phase is stable not only near room temperature but also at high temperature, and that it is easy to mold. It can be suitably used as a variety of electro-optical devices having the same.
【0022】以下、実施例をあげて本発明の高分子液晶
および液晶素子を説明するが、本発明はこれらの実施例
のみに限定されるものでない。Hereinafter, the polymer liquid crystal and the liquid crystal device of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0023】[0023]
【実施例】前記反応式に従って、適当な出発原料を用い
てモノマーを合成し、ついでBF 3 系カチオン重合触媒
を用いてカチオン重合を行わせ、下記式に示す高分子液
晶(I)〜(VI)を得た。EXAMPLE Using appropriate starting materials according to the above reaction scheme
To synthesize the monomer, and then BF 3-Based cationic polymerization catalyst
Polymeric solution of the following formula:
Crystals (I) to (VI) were obtained.
【0024】[0024]
【化7】 [Chemical 7]
【0025】[0025]
【化8】 Embedded image
【0026】得られた各高分子液晶(I)〜(VI)を
常法によりフィルムに成形し、これを2枚のガラス基板
(電極基板)間に挟持して液晶素子とし、電界変化に対
する応答速度を測定した。応答速度は、印加電圧30V
を単純パルスとして200μSecのパルス幅で与え
て、透過率が10%から90%に変化するまでの時間と
して求めた。その結果を表1に示す。Each of the obtained polymer liquid crystals (I) to (VI) was formed into a film by a conventional method, and sandwiched between two glass substrates (electrode substrates) to form a liquid crystal element, which responded to a change in electric field. The speed was measured. Response speed is 30V applied voltage
Was given as a simple pulse with a pulse width of 200 μSec, and the time required for the transmittance to change from 10% to 90% was determined. Table 1 shows the results.
【0027】[0027]
【表1】 表1から、本発明の高分子液晶は応答速度が速いことが
確認される。[Table 1] From Table 1, it is confirmed that the polymer liquid crystal of the present invention has a high response speed.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上のように本発明の高分子液晶は、常
温付近はもとより、高温域でも電界変化に対する応答速
度が速いため、動画表示が可能であり、さらに、大画面
や屈曲画面の表示素子としても好適に使用することがで
きる。従って、本発明の高分子液晶を使用した液晶素子
は、オプトエレクトロニクス分野における種々の電子光
学デバイスとして有用であり、その工業的価値は大なる
のものがある。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the polymer liquid crystal of the present invention has a fast response speed to changes in the electric field not only near room temperature but also in a high temperature region, so that it is possible to display a moving image and further display a large screen or a bent screen. It can be suitably used as an element. Therefore, the liquid crystal element using the polymer liquid crystal of the present invention is useful as various electro-optical devices in the field of optoelectronics, and its industrial value is great.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/141 (72)発明者 原 浩二 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 柏木 亨 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location G02F 1/141 (72) Inventor Koji Hara 1-3-1 Shimaya, Konohana-ku, Osaka Sumitomo Electric Industry Co., Ltd. Osaka Works (72) Inventor Toru Kashiwagi 1-3-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. Osaka Works
Claims (2)
(I) で表される繰り返し単位を有することを特徴とする
高分子液晶。 【化1】 (式中、Rは置換基を示し、Xはスペーサ種となる基、
Yはコア部となる基、Zはカイラル基を含む末端基を示
す。)1. A polyoxetane as a main chain having the following general formula:
A polymer liquid crystal having a repeating unit represented by (I). Embedded image (In the formula, R represents a substituent, X represents a spacer species,
Y represents a group serving as a core part, and Z represents a terminal group containing a chiral group. )
を、一対の電極を有する基板間に挟持してなる液晶素
子。2. A liquid crystal device comprising a liquid crystal film containing the polymer liquid crystal according to claim 1 sandwiched between substrates having a pair of electrodes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31254091A JPH0820641A (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | High-molecular liquid crystal and liquid crystal element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31254091A JPH0820641A (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | High-molecular liquid crystal and liquid crystal element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0820641A true JPH0820641A (en) | 1996-01-23 |
Family
ID=18030458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31254091A Pending JPH0820641A (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | High-molecular liquid crystal and liquid crystal element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0820641A (en) |
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-
1991
- 1991-11-27 JP JP31254091A patent/JPH0820641A/en active Pending
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