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液晶組成物および液晶素子

国内特許コード P110004033
整理番号 RX05P30
掲載日 2011年7月5日
出願番号 特願2007-225709
公開番号 特開2009-057459
登録番号 特許第5487398号
出願日 平成19年8月31日(2007.8.31)
公開日 平成21年3月19日(2009.3.19)
登録日 平成26年3月7日(2014.3.7)
発明者
  • 菊池 裕嗣
  • チェ ソクウォン
  • 山本 真一
  • 長谷場 康宏
出願人
  • 国立大学法人九州大学
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • JNC株式会社
発明の名称 液晶組成物および液晶素子
発明の概要 【課題】大きなカー係数を発現する光学的に等方性の液晶材料であり、また、応答速度が速く、低い駆動電圧で駆動することができる液晶材料を提供する。
【解決手段】弾性定数比K33/K11が1.2以上である液晶成分とキラル剤とを有する光学的等方性液晶組成物、および、当該液晶組成物と重合性モノマーとを含む混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料、および、当該高分子/液晶複合材料を用いた液晶素子。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


ネマチック液晶材料における等方相(以下「非液晶等方相」ということがある。)と同様に、光学的に等方性の液晶相の一種であるブルー相においても電気複屈折値(等方性媒体に電界を印加した時に誘起される複屈折値)Δnが電場Eの二乗に比例する現象であるカー効果[Δn=KλE(K:カー係数(カー定数)、λ:波長)]が観測される。一般的に、ブルー相はキラルネマチック相と等方相との間で発現するが、その温度範囲は一般に1℃~2℃程度と極めて狭い。また、ビフェニル構造を有する液晶化合物においてその分子構造とカー効果との関係に関する文献がある(非特許文献1)。



他方、高分子とキラル液晶の複合材料において、比較的広い温度範囲で、光学的に等方性の液晶相を発現し、これらの相では大きなカー係数のカー効果が観測されている[例えば、特開2003-327966号公報(特許文献1)、Nature Materials, 1, 64-68 (2002)(非特許文献2)、Advanced Materials, 17, 96-98 (2005) (非特許文献3)、Advanced Materials, 17, 2311-2315 (2005)(非特許文献4)を参照]。



光学的に等方性の液晶相におけるカー係数は、大きな屈折率異方性と誘電率異方性を併せ持つことが有効であると提言されていた[特開2006-89622号公報(特許文献2)]。すなわち、カー係数の大きな光学的に等方性の液晶組成物および複合材料を得るには、液晶組成物のΔn×Δεを大きくすることが有効であるとされていた。



【特許文献1】
特開2003-327966号公報
【特許文献2】
特開2006-89622号公報
【非特許文献1】
R. Yamamoto, S. Ishihara, S. Hayakawa, K. Morimoto, Phys. Lett. A 1978, 69, 276.
【非特許文献2】
Nature Materials, 1, 64-68 (2002)
【非特許文献3】
Advanced Materials, 17, 96-98 (2005)
【非特許文献4】
Advanced Materials, 17, 2311-2315 (2005)

産業上の利用分野



本発明は、液晶組成物およびその液晶組成物を用いた液晶素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
NI-20℃における弾性定数比K33/K11が1.2以上である液晶成分とキラル剤とを有し、
液晶成分において、TNI-20℃における、その弾性定数比K33/K11と屈折率異方性(Δn)と誘電率異方性(Δε)との積が6以上である、光学的等方性液晶組成物。

【請求項2】
NI-20℃における弾性定数比K33/K11が1.6以上である液晶成分とキラル剤とを有する、光学的等方性液晶組成物。

【請求項3】
NI-20℃における弾性定数比K33/K11が2.0以上である液晶成分とキラル剤とを有する、光学的等方性液晶組成物。

【請求項4】
液晶成分において、そのTNI-20℃における屈折率異方性(Δn)が0.15以上であり、そのTNI-20℃における誘電率異方性(Δε)の絶対値が25以上である、請求項1~3のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物。

【請求項5】
液晶成分において、そのTNI-20℃における屈折率異方性(Δn)が0.2以上であり、そのTNI-20℃における誘電率異方性(Δε)の絶対値が30以上である、請求項1~3のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物。
請求項1~3のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物。

【請求項6】
光学的等方性液晶組成物中、キラル剤の含有量が1~20重量%である、請求項1~に記載の液晶組成物

【請求項7】
光学的等方性液晶組成物中、キラル剤の含有量が1~10重量%である、請求項1~に記載の液晶組成物

【請求項8】
キラル剤が、下記式(K1)~(K5)のいずれかで表される化合物を1種以上含む、請求項1~のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物。
【化1】




(式(K1)~(K5)中、RKはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、-CN、-N=C=O、-N=C=Sまたは炭素数1~20のアルキルであり、このアルキル中の任意の-CH2-は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-で置き換えられてもよく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;Aはそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3ないし8員環、または、炭素数9以上の縮合環であり、これらの環中の任意の水素がハロゲン、炭素数1~3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、これらの環中のCH2-は-O-、-S-または-NH-で置き換えられてもよく、これらの環中のCH=は-N=で置き換えられてもよく;Zはそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~8のアルキレンであるが、アルキレン中の任意の-CH2-は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-、-N=CH-、-N(O)=N-、-N=N(O)-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-で置き換えられてもよく、アルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;Xは単結合、-COO-、-CH2O-、-CF2O-または-CH2CH2-であり;mKは1~4の整数である。)

【請求項9】
キラル剤が、下記式(K2-1)~(K2-8)および(K5-1)~(K5-3)のいずれかで表される化合物を1種以上含む、請求項1~のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物。
【化2】



【化3】




【化4】




(式(K2-1)~(K2-8)および(K5-1)~(K5-3)中、RKはそれぞれ独立して、炭素数3~10のアルキルであり、このアルキル中の環に隣接する-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、アルキル中の任意の-CH2-は、-CH=CH-で置き換えられてもよい。)

【請求項10】
70℃~-20℃の温度においてキラルネマチック相を示し、この温度範囲の少なくとも一部において螺旋ピッチが700nm以下である、請求項1~のいずれか記載の光学的等方性液晶組成物。

【請求項11】
請求項1~10のいずれかに記載の光学的等方性液晶組成物と、重合性モノマーとを含む混合物。

【請求項12】
重合性モノマーが光重合性モノマーまたは熱重合性モノマーである、請求項11に記載の混合物。

【請求項13】
請求項11または12に記載の混合物を重合して得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。

【請求項14】
請求項11または12に記載の混合物を非液晶等方相または光学的に等方性の液晶相で重合させて得られる、光学的に等方性の液晶相で駆動される素子に用いられる高分子/液晶複合材料。

【請求項15】
高分子/液晶複合材料に含まれる高分子がメソゲン部位を有する、請求項13または14に記載の高分子/液晶複合材料。

【請求項16】
高分子/液晶複合材料に含まれる高分子が架橋構造を有する、請求項1315のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料。

【請求項17】
液晶組成物を60~99重量%、および、高分子を1~40重量%含む、請求項1316のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料。

【請求項18】
請求項1317のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料を用いた液晶素子。

【請求項19】
一方または両方の面に電極が配置され、基板間に配置された液晶媒体、および電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶素子であって、前記液晶媒体が、請求項1~10のいずれかに記載の液晶組成物または請求項1317のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料である液晶素子。

【請求項20】
一方または両方の面に電極が配置され、少なくとも一方が透明な一組の基板、基板間に配置された液晶媒体、および基板の外側に配置された偏光板を有し、電極を介して液晶媒体に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶素子であって、前記液晶媒体が、請求項1~10のいずれかに記載の液晶組成物または請求項1317のいずれかに記載の高分子/液晶複合材料である液晶素子。

【請求項21】
一組の基板の少なくとも一方の基板上において、少なくとも2方向に電界を印加できるように電極が構成されている請求項19または20に記載の液晶素子。

【請求項22】
互いに平行に配置された一組の基板の一方または両方に、少なくとも2方向に電界を印加できるように電極が構成されている請求項19または20に記載の液晶素子。

【請求項23】
電極がマトリックス状に配置されて、画素電極を構成し、各画素がアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター(TFT)である請求項1922のいずれかに記載の液晶素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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