JPH0820641A

JPH0820641A - 高分子液晶および液晶素子

Info

Publication number: JPH0820641A
Application number: JP3312540A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kawakami; 雄資川上; Koji Hara; 浩二原; Toru Kashiwagi; 亨柏木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【構成】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高分子液晶である。【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。）この高分子液晶からなる液晶膜を、一対の電極を有する
基板間に挟持させることにより液晶素子が得られる。【効果】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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００７】

【化２】

【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。

【０００９】

【化３】

【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。

【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。

【００１２】

【化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。

【００１４】

【化５】

【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。

【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。

【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。

【００１８】

【化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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２４】

【化７】

【００２５】

【化８】

【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。

【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。

【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。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
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。）
【請求項２】請求項１に記載の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てなる液晶素
子。