図面 (/)

技術 少なくとも1種の液晶を有する組成物

出願人 ソニーミュージックエンターテインメントインターナショナルサービスィーズゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 キリッキラン、ピナルロバーツ、アンソニー増谷啓ネレス、ガブリエーレ安田章夫
出願日 2007年3月15日 (13年3ヶ月経過) 出願番号 2007-067436
公開日 2007年10月25日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2007-277539
状態 特許登録済
技術分野 液晶材料 液晶物質
主要キーワード V曲線 速度因子 模式的グラフ 電場駆動 錯体形成物質 透過率プロファイル 非平面構造 すられた
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年10月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

応答時間が速く、配向層での変化が全く不要である境界表面での液晶配向が変化しないままであり、オフ透過率が同じままであり、電圧保持率が高く保持されたままで、同時にコントラスト比輝度が高いままである、液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供する。

解決手段

少なくとも1種の液晶と、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを有する組成物

概要

背景

現在の電子デバイス表示技術は、高い輝度(brightness)及びコントラスト、低い電力消費及び非常に速い応答時間を必要とする。そのような表示装置で用いられた液晶の技術の状態は、多くの場合、これら全ての要求を満たさない。この目的に向けて多くの研究がなされ、そこで、他の新しい液晶混合物が開発され、あるいは、無機マイクロまたはナノ粒子有機水素結合または錯体形成物質などの添加剤が既存の液晶に対してその特性の改善のために混合された。(非特許文献1、特許文献1、特許文献2、特許文献3及び特許文献4)。

これまでに報告された添加剤は、コントラスト比阻害することなく応答時間を改善したり、あるいは、応答速度を高く保持し、かつ、コントラスト比を変えないようにして、スイッチ電圧を低減するなど、全ての要求は満たしていない。もう一つの重要なパラメータは、理想的には95%よりも、高く保持されるべき、液晶セル電圧保持率である。従来技術の液晶混合物はいずれも、電圧保持率を高く保持したままで同時に速い応答時間を達成する要求を満たさない。
EP1213293
EP1038941
EP1197791
EP1541661
EP01129709
EP02793010.6
EP02791826.7
Buchnev et al., 2005, Journal of the SID 13/9

概要

応答時間が速く、配向層での変化が全く不要である境界表面での液晶配向が変化しないままであり、オフ透過率が同じままであり、電圧保持率が高く保持されたままで、同時にコントラスト比と輝度が高いままである、液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供する。少なくとも1種の液晶と、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを有する組成物。なし

目的

従って、応答時間が速く、配向層での変化が全く不要である境界表面での液晶配向が変化しないままであり、オフ透過率(off transmittance)が同じままであり、電圧保持率が高く保持されたままで、同時にコントラスト比と輝度が高いままである、液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供することが本発明の目的であった。また、高い輝度及びコントラスト比、即ち、高いオン状態透過率及び低いオフ状態の透過率が維持された液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供することも本発明の目的であった。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

少なくとも1種の液晶と、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを有する組成物

請求項2

前記芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミンは、下記化学式(I)または化学式(II)で表されることを特徴とする請求項1に記載の組成物。上記において、XはOまたはSであり、Ar1とAr2はそれぞれ芳香環ステム(aromatic ring system)であり、l,k,iは0〜10であり、RはCl,F,Br,I,OH,NH2,−(CH2)pCH3(ここでpは0〜22、好ましくは0〜10である),−CZqH3−q(ここでqは1〜3から選択され、ZはCl,F,Br,I,−CF3,−CN,−NO2,−COOH,シクロヘキシルシクロペンタジエニルシクロペンチル、及びカルボン酸エステルから選択される)を有するグループから選択され、オプションで、化学式(I)及び(II)の−(CH2)l,−(CH2)k,−(CH2)i−基において、1つまたはいくつかのHが、好ましくはハロゲンヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよく、また、オプションで、化学式(II)においてRが−(CH2)pCH3基である場合、−(CH2)pCH3基の1つまたはいくつかのHは、好ましくはハロゲン、ヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよい。

請求項3

Ar1とAr2はそれぞれ芳香環システムであり、フェニルナフチルビフェニルビナフチルアントラニルトリプチシル、及び、ピリヂル、ピリミジル、ピリダジル、チエニル、及びフラニルなどのS,O及びNから選択される1つまたはいくつかのヘテロ原子を含むヘテロ芳香環を有するグループから独立に選択されることを特徴とする請求項2に記載の組成物。

請求項4

Ar1とAr2はそれぞれ置換されていない、あるいは1つまたはいくつかの置換基で置換された芳香環システムであることを特徴とする請求項2〜3のいずれかに記載の組成物。

請求項5

前記1つまたはいくつかの置換基は、Cl,F,Br,I,OH,NH2,−O(CH2)nCH3,−(CH2)nCH3(ここでnは0〜22、好ましくは0〜10である),−CYmH3−m(ここでYはCl,F,Br,及びIから選択され、mは1〜3である)を有するグループから選択され、前記1つまたはいくつかの置換基は好ましくは、−CF3,−CN,−NO2,−COOH,カルボン酸エステル、置換された、あるいは置換されていないシクロヘキシル、置換された、あるいは置換されていないシクロヘキセニル、置換された、あるいは置換されていないシクロペンタジエニル、置換された、あるいは置換されていないシクロペンチルから選択されることを特徴とする請求項4に記載の組成物。

請求項6

Ar1とAr2の一方は、好ましくは請求項5で定義されたように、1つまたはいくつかの置換基で置換されており、Ar1とAr2の他方は置換されていないことを特徴とする請求項4〜5のいずれかに記載の方法。

請求項7

前記二環芳香族エーテルは、4−クロロジフェニルエーテル、4−ブロモジフェニルエーテル及び4−フルオロジフェニルエーテルを有するグループから選択されることを特徴とする請求項6に記載の組成物。

請求項8

Ar1とAr2の両者は、好ましくは請求項5で定義されたように、1つまたはいくつかの置換基で置換されていることを特徴とする請求項4〜5のいずれかに記載の組成物。

請求項9

Ar1とAr2の両者とも置換されていないことを特徴とする請求項4〜5のいずれかに記載の組成物。

請求項10

前記少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンの量は、組成物の総重量に対して、0.05%(w/w)〜20%(w/w)、好ましくは0.1%(w/w)〜10%(w/w)であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。

請求項11

前記少なくとも1種の液晶は、ネガ型液晶化合物または液晶化合物の混合物であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。

請求項12

前記少なくとも1種の液晶は、ポジ型の液晶化合物または液晶化合物の混合物であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。

請求項13

前記少なくとも1種の液晶は、二周波型の液晶化合物または液晶化合物の混合物であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。

請求項14

前記少なくとも1種の液晶は、液晶化合物または液晶及び非液晶化合物の混合物であり、液晶化合物は好ましくはネマチック液晶から選択されることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の組成物。

請求項15

請求項1〜14のいずれかに記載の組成物を有する液晶セル

請求項16

前面及び後面と、前面及び後面のそれぞれまたは一方の上の電極または多数の電極と、前記電極及び/または前記前面及び後面のそれぞれの上の電極及び/または前面及び後面からなる境界面、または、前記電極上及び/または前記前面及び後面上の追加の材料の層または複数の層からなる境界面と、前記境界面の間の請求項1〜14のいずれかに記載の前記組成物とを有することを特徴とする請求項15に記載の液晶セル。

請求項17

40ms未満、好ましくは20ms未満、より好ましくは10ms未満の応答時間、及び/または、80%を超える、好ましくは90%を超える、より好ましくは96%を超える電圧保持率を有することを特徴とする請求項15〜16のいずれかに記載の液晶セル。

請求項18

ポリマー分散液晶(PDLC)、二色性のポリマー分散液晶(D−PDLC)、スポンジ状ポリマー分散液晶(SPDLC)、二色性のスポンジ状ポリマー分散液晶(D−SPDLC)のセルであり、ここで、前記セルを形成するために請求項1〜14のいずれかに記載の組成物が用いられていることを特徴とする請求項15に記載の液晶セル。

請求項19

ヒステリシスΔVが0.1×V90より小さく、より好ましくは0.05×V90より小さく、より好ましくは0.01×V90より小さく、ここでV90は、T90、即ち最大透過率の90%が達成される電圧であり、ここでヒステリシスΔVは、透過率対電圧のグラフ上での電圧を上げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値と電圧を下げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値の間の電圧差で定義され、ここでT50は1/2(Tmax+Tmin)で定義され、ここでTmaxとTminは前記透過率対電圧のグラフ上で達成される最大及び最小の透過率であることを特徴とする請求項18に記載の液晶セル。

請求項20

請求項1〜14のいずれかに記載の組成物を有する、または、1つの、または多数の相互接続されたあるいは別個の、請求項15〜19のいずれかに記載の液晶セルを有する液晶表示装置

請求項21

請求項1〜14のいずれかで定義される、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンが、請求項1〜14のいずれかで定義される少なくとも1種の液晶と混合されることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の組成物の製造方法。

請求項22

請求項1〜14のいずれかに記載の組成物が、液晶セル、またはD−SPDLC、またはSPDLC、またはD−PDLC、またはPDLCを充填するのに用いられることを特徴とする請求項15〜20のいずれかに記載の液晶セルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、少なくとも1種の液晶を有する組成物、そのような組成物を有する液晶セル及び液晶表示装置、そのような組成物及び/またはそのような液晶セルの製造方法に関する。

背景技術

0002

現在の電子デバイス表示技術は、高い輝度(brightness)及びコントラスト、低い電力消費及び非常に速い応答時間を必要とする。そのような表示装置で用いられた液晶の技術の状態は、多くの場合、これら全ての要求を満たさない。この目的に向けて多くの研究がなされ、そこで、他の新しい液晶混合物が開発され、あるいは、無機マイクロまたはナノ粒子有機水素結合または錯体形成物質などの添加剤が既存の液晶に対してその特性の改善のために混合された。(非特許文献1、特許文献1、特許文献2、特許文献3及び特許文献4)。

0003

これまでに報告された添加剤は、コントラスト比阻害することなく応答時間を改善したり、あるいは、応答速度を高く保持し、かつ、コントラスト比を変えないようにして、スイッチ電圧を低減するなど、全ての要求は満たしていない。もう一つの重要なパラメータは、理想的には95%よりも、高く保持されるべき、液晶セルの電圧保持率である。従来技術の液晶混合物はいずれも、電圧保持率を高く保持したままで同時に速い応答時間を達成する要求を満たさない。
EP1213293
EP1038941
EP1197791
EP1541661
EP01129709
EP02793010.6
EP02791826.7
Buchnev et al., 2005, Journal of the SID 13/9

発明が解決しようとする課題

0004

従って、応答時間が速く、配向層での変化が全く不要である境界表面での液晶配向が変化しないままであり、オフ透過率(off transmittance)が同じままであり、電圧保持率が高く保持されたままで、同時にコントラスト比と輝度が高いままである、液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供することが本発明の目的であった。また、高い輝度及びコントラスト比、即ち、高いオン状態透過率及び低いオフ状態の透過率が維持された液晶セルの製造を可能にする液晶組成物を提供することも本発明の目的であった。

課題を解決するための手段

0005

目的は、少なくとも1種の液晶と、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを有する組成物により解決される。

発明を実施するための最良の形態

0006

ある実施形態において、前記芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミンは、下記化学式(I)または化学式(II)で表される。

0007

0008

上記において、XはOまたはSであり、Ar1とAr2はそれぞれ芳香環ステム(aromatic ring system)であり、l,k,iは0〜10であり、RはCl,F,Br,I,OH,NH2,−(CH2)pCH3(ここでpは0〜22、好ましくは0〜10である),−CZqH3−q(ここでqは1〜3から選択され、ZはCl,F,Br,I,−CF3,−CN,−NO2,−COOH,シクロヘキシルシクロペンタジエニルシクロペンチル、及びカルボン酸エステルから選択される)を有するグループから選択され、オプションで、化学式(I)及び(II)の−(CH2)l,−(CH2)k,−(CH2)i−基において、1つまたはいくつかのHが、好ましくはハロゲンヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよく、また、オプションで、化学式(II)においてRが−(CH2)pCH3基である場合、−(CH2)pCH3基の1つまたはいくつかのHは、好ましくはハロゲン、ヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよい。

0009

好ましくは、Ar1とAr2はそれぞれ芳香環システムであり、フェニルナフチルビフェニルビナフチルアントラニルトリプチシル、及び、ピリヂル、ピリミジル、ピリダジル、チエニル、及びフラニルなどのS,O及びNから選択される1つまたはいくつかのヘテロ原子を含むヘテロ芳香環を有するグループから独立に選択される。

0010

好ましくは、Ar1とAr2はそれぞれ置換されていない、あるいは1つまたはいくつかの置換基で置換された芳香環システムである。

0011

より好ましくは、前記1つまたはいくつかの置換基は、Cl,F,Br,I,OH,NH2,−O(CH2)nCH3,−(CH2)nCH3(ここでnは0〜22、好ましくは0〜10である),−CYmH3−m(ここでYはCl,F,Br,及びIから選択され、mは1〜3である)を有するグループから選択され、前記1つまたはいくつかの置換基は好ましくは、−CF3,−CN,−NO2,−COOH,カルボン酸エステル、置換された、あるいは置換されていないシクロヘキシル、置換された、あるいは置換されていないシクロヘキセニル、置換された、あるいは置換されていないシクロペンタジエニル、置換された、あるいは置換されていないシクロペンチルから選択される。

0012

ある実施形態において、Ar1とAr2の一方は、好ましくは請求項5で定義されたように、1つまたはいくつかの置換基で置換されており、Ar1とAr2の他方は置換されておらず、ここで、好ましくは、前記二環芳香族エーテルは、4−クロロジフェニルエーテル、4−ブロモジフェニルエーテル及び4−フルオロジフェニルエーテルを有するグループから選択される。

0013

別の実施形態において、Ar1とAr2の両者は、好ましくは上記で定義されたように、1つまたはいくつかの置換基で置換されている。

0014

さらに別の実施形態において、Ar1とAr2の両者とも置換されていない。

0015

ある実施形態において、前記少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンの量は、組成物の総重量に対して、0.05%(w/w)〜20%(w/w)、好ましくは0.1%(w/w)〜10%(w/w)である。

0016

ある実施形態において、前記少なくとも1種の液晶は、ネガ型液晶化合物または液晶化合物の混合物である。

0017

別の実施形態において、前記少なくとも1種の液晶は、ポジ型の液晶化合物または液晶化合物の混合物である。

0018

また別の実施形態において、前記少なくとも1種の液晶は、二周波型(dual-frequency type)の液晶化合物または液晶化合物の混合物である。

0019

ある実施形態において、前記少なくとも1種の液晶は、液晶化合物または液晶及び非液晶化合物の混合物であり、液晶化合物は好ましくはネマチック液晶から選択される。

0020

本発明の目的は、本発明に係る組成物を有する液晶セルによっても解決される。

0021

好ましくは、本発明に係る液晶セルは、前面及び後面と、前面及び後面のそれぞれまたは一方の上の電極または多数の電極と、前記電極及び/または前記前面及び後面のそれぞれの上の電極及び/または前面及び後面からなる境界面、または、前記電極上及び/または前記前面及び後面上の追加の材料の層または複数の層(layer or layers)からなる境界面と、前記境界面の間の本発明に係る前記組成物とを有する。

0022

ある実施形態において、本発明に係る液晶セルは40ms未満、好ましくは20ms未満、より好ましくは10ms未満の応答時間、及び/または、80%を超える、好ましくは90%を超える、より好ましくは96%を超える電圧保持率を有する。

0023

別の実施形態において、本発明に係る液晶セルは、ポリマー分散液晶(PDLC)、二色性(dichroic)のポリマー分散液晶(D−PDLC)、スポンジ状ポリマー分散液晶(SPDLC)、二色性のスポンジ状ポリマー分散液晶(D−SPDLC)のセルであり、ここで、前記セルを形成するために本発明に係る組成物が用いられており、ここで好ましくは、ヒステリシス(hysteresis)ΔVが0.1×V90より小さく、より好ましくは0.05×V90より小さく、より好ましくは0.01×V90より小さく、ここでV90は、T90、即ち最大透過率の90%が達成される電圧であり、ここでヒステリシスΔVは、透過率対電圧のグラフ上での電圧を上げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値と電圧を下げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値の間の電圧差で定義され、ここでT50は1/2(Tmax+Tmin)で定義され、ここでTmaxとTminは前記透過率対電圧のグラフ上で達成される最大及び最小の透過率である。

0024

本発明の目的は、本発明に係る組成物を有する、または、1つの、または多数の相互接続されたあるいは別個の、本発明に係る液晶セルを有する液晶表示装置によっても解決される。

0025

本発明の目的は、上記で定義される、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンが、上記で定義される少なくとも1種の液晶と混合されることを特徴とする、本発明に係る組成物の製造方法によっても解決される。

0026

本発明の目的は、本発明に係る組成物が、液晶セル、またはD−SPDLC、またはSPDLC、またはD−PDLC、またはPDLCを充填するのに用いられることを特徴とする、本発明に係る液晶セルの製造方法によっても解決される。

0027

ここで用いられる、「二環芳香族エーテル」及び「二環芳香族チオエーテル」及び二環芳香族第二級アミンの語句は、その分子構造の中に、2つの芳香環システムを含み、「エーテル」の場合には酸素原子により、「チオエーテル」の場合には硫黄原子により、第二級アミンの場合には窒素原子により、それらが互いに結合された化合物を指す。そのような結合は、酸素原子または硫黄原子または窒素原子が2つの芳香基を分離する唯一原子であるという意味で、直接であってよく、あるいはそのような結合は、酸素原子または硫黄原子または窒素原子の片側あるいは両側にアルキル架橋を介していてもよい。この場合、一方の芳香環システムがアルキル架橋を介して酸素原子または硫黄原子または窒素原子に結合し、酸素原子または硫黄原子または窒素原子が、立ち代って、間にさらなる基をもたずに、あるいは同様に追加のアルキル架橋により、他方の芳香環システムに結合する。上述のアルキル架橋は置換されていても置換されていなくてもよい。

0028

ここで用いられる、「芳香族エーテル」及び「芳香族チオエーテル」及び芳香族第二級アミンの語句は、その分子構造の中に、1つの芳香環システムを含み、それが、「エーテル」の場合には酸素原子を介して、「チオエーテル」の場合には硫黄原子を介して、第二級アミンの場合には窒素原子を介して、有機残基(organic rest)Rに結合された化合物を指す。有機残基Rは、好ましくは、Cl,F,Br,I,OH,NH2,−(CH2)pCH3(ここでpは0〜22、好ましくは0〜10である),−CZqH3−q(ここでqは1〜3から選択され、ZはCl,F,Br,I,−CF3,−CN,−NO2,−COOH,シクロヘキシル、シクロペンタジエニル、シクロペンチル、及びカルボン酸エステルから選択される)を有するグループから選択され、オプションで、化学式(I)及び(II)の−(CH2)l,−(CH2)k,−(CH2)i−基において、1つまたはいくつかのHが、好ましくはハロゲン、ヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよく、また、オプションで、化学式(II)においてRが−(CH2)pCH3基である場合、−(CH2)pCH3基の1つまたはいくつかのHは、好ましくはハロゲン、ヒドロキシル、−CN,−CF3,−NO2,または−COOHによって置換されてもよい。

0029

本発明において有用な芳香環システムは、例えば、これらに限定されないが、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ビナフチル、アントラセニル、トリプチシル、及び、ピリヂル、ピリミジル、ピリダジル、ピリジニルフリル、チエニルなどの内部に1つまたはいくつかのヘテロ原子(S,OまたはN)を有するヘテロ芳香環である。

0030

ここで用いられる、「置換された(substituted)」の語句は、芳香環システムまたは脂肪族システム上に存在する1つまたはいくつかの水素原子が、他の原子または原子団交換されていることを指すことが意図されている。適した置換基の例は、これらに限定されないが、Cl,F,Br,I,OH,NH2,−O(CH2)nCH3,−(CH2)nCH3(ここでnは0〜22、好ましくは0〜10である),−CYmH3−m(ここでYはCl,F,Br,及びIから選択され、mは1〜3である)であり、前記1つまたはいくつかの置換基は、好ましくは、−CF3,−CN,−NO2,−COOH,カルボン酸エステル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロペンタジエニル、シクロペンチルから選択される。

0031

液晶化合物に関連付けて用いられるときの「ポジ型」と「ネガ型」の語句は、特定の範囲の電場駆動周波数における液晶セル中のそのような化合物の動作を指すことが意図されている。ネガ型の液晶化合物は、液晶が特定の駆動周波数で負の誘電方性(dielectric anisotropy)を有することを示す。それらは、ほとんど一般に、外部電場印加がないとき、液晶セル内で液晶材料を囲む境界面に対して垂直に配向するように向けられる。この種の配向はホメオトロピック配向とも称せられる。ポジ型の液晶化合物は、液晶が特定の駆動周波数で正の誘電異方性を有することを示す。それらは、ほとんど一般に、外部電場の印加がないとき、液晶セル内で囲んでいる境界面に対して平行に配向するように向けられる。この種の配向は、液晶の一般的な配向の方向が囲んでいる境界面に対して平行であることにおいて、ホモジニアス配向とも称せられる。駆動周波数の範囲によって、正及び負の誘電異方性を両方有する液晶も存在する。そのような液晶は二周波液晶と称せられ、ホメオトロピックまたはホモジニアス配向において用いることができる。

0032

ここで用いられる、「応答時間」の語句は、印加された電場の変化により液晶セルが配向するのに必要な時間を指す。これは、通常、電場が変化したときから、透過率が全変化の90%まで変化したときまでの時間で定義される。透過率の変化の勾配が、透過率が望まれる透過率の100%まで完全に変化したときに測定にできない平坦ラインである場合である、ゼロと十分に異なることから、90%の値が選択される。ターンオン(turn-on)または立上がり時間は、通常、印加される電場の絶対的な大きさの増加に応答するのにかかる時間でとられ、一方でターンオフ(turn-off)または立下がり(decay)時間は、通常、印加される電場の絶対的な大きさの減少に応答するのにかかる時間でとられる。これは、図24からも見ることができる。

0033

ここで用いられる、「電圧保持率」の語句は、特定の時間(例えば16ms)に渡って積算してセルに蓄積された電荷対理想的な(ideal)キャパシタに蓄積された電荷の比を指すことが意図されている。それは、液晶を通した電流リークの測定である。電圧保持率は、所定の時間後のセルを横切った(across the cell)電圧の降下の観測により測定できる;もしセルが一定レベルの電圧を保持していれば、電圧保持率は高い。高い電圧保持率は、低い電流リークと等価であり、高い電圧保持率は、長寿命であり、光学的ちらつき(optical flicker)が低レベルである表示装置に対して不可欠である。

0034

ポリマー分散液晶セル(PDLC)、二色性(dichroic)のポリマー分散液晶セル(D−PDLC)、スポンジ状ポリマー分散液晶セル(SPDLC)、及び二色性のスポンジ状ポリマー分散液晶セル(D−SPDLC)が当業者に知られており、例えば特許文献5、特許文献6及び特許文献7において、それらの構造及び製造方法の観点で記載されてきた。特許文献5、特許文献6及び特許文献7への参照により、それらの内容が完全にここに組み込まれる。そのようなPDLC、D−PDLC、SPDLC、及びD−SPDLCにおいて、透過率対電圧曲線では通常ヒステリシスが観測され、即ち、電圧が上昇するときには透過率はシグモイダル曲線をたどり、また、同じセルで電圧降下の際には、透過率は再びシグモイダル曲線をたどり、しかしながら、それは電圧上昇時のシグモイダル曲線からわずかにずれている。この現象は「ヒステリシス」と称せられている。より特定的な意味で、PDLC、D−PDLC、SPDLC、及びD−SPDLCと関連してここで用いられる「ヒステリシス」の語句は、透過率対電圧のグラフ上での電圧を上げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値と電圧を下げていくときの前記セルの最大透過率の半値T50の電圧値の間の電圧差で定義され、ここでT50は1/2(Tmax+Tmin)で定義され、ここでTmaxとTminは前記透過率対電圧のグラフ上で達成される最大及び最小の透過率である。

0035

セルは、液晶混合物を閉じ込める方法であり、それで、混合物に電場を印加できる。表示装置は、1つ以上の相互接続されたあるいは別個のセルからなる。

0036

「E10」及び「E90」の語句は、それぞれ、最大光透過率の10%及び90%が達成される、セルに印加される電場を指す。「V10」及び「V90」の語句は、それぞれ、最大透過率の10%及び90%が達成されるときの電圧値を指す。

0037

ここで用いられる「速度因子」の語句は、印加された電場が上昇するときの液晶の応答時間の規格化された測定を称することが意図されている。速度因子は、異なるセルギャップ長とまた異なる印加電圧を有するセル中で測定された材料間の客観的な比較ができるように計算される。

0038

0039

速度因子は、最小二乗回帰を用いて、応答時間の逆数対電場の二乗ベストフィットの傾きを見出すことで計算される。

0040

ここで用いられる「オーダー(order)パラメータ」の語句は、液晶分子の互いに対する配向的オーダーの測定である。「方向」が、液晶分子が指し示そうとする方向の平均として定義されれば、オーダーパラメータは、この方向を向いた液晶分子のオーダーの可能性と量の定量である。理想的な異方性結晶において、オーダーパラメータは1であり、理想的な等方的液体においてオーダーパラメータは0である。典型的な液晶において、オーダーパラメータは0.3〜0.8であり、温度の関数である。

0041

0042

ここで用いられる「二色比(dichroic ratio)」は、液晶混合物に溶解された二色性色素の、色素と液晶が混合物を通した光の伝播の面に垂直に配向したときの光吸収対平行に配向したときの光吸収の規格化されて減じられた比を指すことが意図されている。

0043

0044

本発明者らは、驚くことに、液晶組成物中に、少なくとも1種の芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを含有することにより、芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンのドーパントをなにも含まない液晶組成物を有する液晶セルと実質的に比較して、液晶セルの応答時間を改善することが可能であるということを見出した。液晶組成物へのそのような化合物の添加は、減じられたスイッチング電圧と印加された電場に対するより速い応答時間という結果をもたらす。何らかの理論にとらわれることなく、本発明者らは、観測された効果が減じられた粘度及び/または増加した誘電異方性によると確信する。それらの非平面構造及び異方的動作で、芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンのドーパントが、液晶組成物の回転粘度を減少させ、それらの誘電異方性を高めるものと確信される。結果は、印加された電場に応じて、より減少された、即ち、より早められた応答時間である。本発明に係る芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンは、特にネガ型の液晶の、オフ状態の透過率には何も変化を生じさせない。これは、コントラスト比が変化せず、このように配向層の特性と性質が再設計する必要はないことを意味する。同様に、得られる混合物の電圧保持率は96%より大きいままで保持している。さらに、芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンのドーパントは、充填の温度及び圧力において、また、液晶表示装置の駆動温度において、不揮発性である。さらに、ドーパント分子伝導性は非常に低く、それが、そのような液晶組成物に使用するのに特に好適にしている。

0045

以下において、図面が参照される。

0046

さらに、本発明を限定せずに図解するために行われた、以下の実施例が参照される。

0047

実施例
実施例1:
1〜10重量%の4−ブロモジフェニルエーテルをネガ型液晶に混合し、60℃で1時間攪拌した。混合物を5μmのセルギャップ垂直配向試験セル毛細管充填した(液晶セルの一般的な模式的表示に対する図1参照)。充填された試験セルを、液晶のネマチックアイソトロピック相転移温度より5℃〜10℃低い温度で、2時間オーブンアニールした。試験セルを〜22℃の室温まで徐々に冷却した。それから、光学顕微鏡と測定のハードウェア及びソフトウェアを用いて、35℃で応答及び透過率プロファイルを測定した。

0048

他の実験において、上述の混合物を真空オーブン中でSiOx配向層を有する液晶パネル(ホメオトロピック配向、2μmセルギャップ)に充填した。35〜70℃の間の温度で、応答時間及び透過率の測定を行った。

0049

最後に、また、混合物を、10μmセルギャップの垂直配向と、20μmセルギャップの反平行の試験セルに充填した。混合物のキャパシタンス、誘電異方性及び回転粘度の測定のために試験セルを用いた。

0050

結果:
異なる濃度の4−ブロモジフェニルエーテルのネガ型液晶との混合の結果、より速い応答時間となる(ドーパントなしで4msより大きく、4−ブロモジフェニルエーテルありで3.5msより小さい)、図3〜6。全体の応答時間の改善は、二環芳香族エーテルの濃度及び印加電圧に依存して、80%を超える、図7

0051

液晶の黒レベル(オフ状態の透過率)は二環芳香族エーテルの添加で変化せず、セル中の液晶の配向に変化がないことを意味する、図8及び9。BrPhOPhをドープした液晶のスイッチング電圧はわずかな減少を示す、図10。測定された回転粘度及び算出された誘電異方性の値(図11)は、応答時間の百分率改善と大変よく一致する。

0052

電圧保持率は全て98%より高い。

0053

実施例2:
1〜6重量%の4−クロロジフェニルエーテルをネガ型液晶に混合し、60℃で1時間攪拌した。それから混合物を10μmのセルギャップの垂直配向の試験セルに毛細管現象により充填した。充填された試験セルを、液晶のネマチック−アイソトロピック相転移温度より5℃〜10℃低い温度で、2時間オーブンでアニールした。試験セルを〜22℃の室温まで徐々に冷却した。それから、光学顕微鏡と測定のハードウェア及びソフトウェアを用いて、35℃で応答及び透過率プロファイルを測定した。

0054

結果:
異なる濃度の4−クロロジフェニルエーテルのネガ型液晶との混合の結果、純粋な液晶と比較して、より速い応答時間となる、図12−13。全体の応答時間の改善は、二環芳香族エーテルの濃度及び印加電圧に依存して、>5%と>50%の間で変化する。液晶の黒レベル(オフ状態の透過率)は二環芳香族エーテルの添加で変化せず、セル中の液晶の配向に変化がないことを意味する。

0055

実施例3:
1〜10重量%の4−ブロモまたは4−クロロジフェニルエーテルをポジ型液晶に混合し、60℃で1時間攪拌した。それから混合物を5μmのセルギャップのねじれネマチック配向の試験セルに毛細管充填した。充填された試験セルを、液晶のネマチック−アイソトロピック相転移温度より10℃低い温度で、2時間オーブンでアニールした。試験セルを〜22℃の室温まで徐々に冷却した。それから、光学顕微鏡と測定のハードウェア及びソフトウェアを用いて、35℃で応答及び透過率プロファイルを測定した。

0056

最後に、また、混合物を、10μmセルギャップのねじれネマチックと、20μmセルギャップの反平行の試験セルに充填した。混合物のキャパシタンス、誘電異方性及び回転粘度の測定のために試験セルを用いた。

0057

結果:
異なる濃度の4−ブロモまたは4−クロロジフェニルエーテルのポジ型液晶との混合の結果も、純粋な液晶の応答より速い応答時間となる、図14−16。全体の応答時間の改善は、二環芳香族エーテルの濃度及び印加電圧に依存して、>5%と>45%の間で変化する。BrPhOPhとClPhOPhがドープされたシステムの電圧保持率は、ともに非常に良好であり、全て96%より高い、図17及び18。スイッチング電圧はBrPhOPhの添加によりわずかに減じられる、図19。オーダーパラメータがわずかな減少を示すように、液晶の黒レベル(オフ状態の透過率)は二環芳香族絵エーテルの添加によりわずかに変化する、図20

0058

実施例4:
さらに、D−SPDLC及び本発明に係る液晶組成物を用いていくつかの実験を行った。上述の全てのD−SPDLCを形成し、特許文献6及び7に記載の材料を用いる。そのようなD−SPDLCには共通に、ヒステリシス、即ち、電圧が上昇するときの透過率対電圧曲線と比較して電圧が減少するときの透過率対電圧曲線のずれが観察される。より特定的には、ヒステリシスはT50でのΔV、即ち、電圧が減少するときのT50における電圧値と電圧が上昇するときのT50における電圧値の差として定義される。T50はTmaxプラスTminの半分として定義される。再充填されたD−SPDLC試験セルへの本発明に係るドーパントの添加はヒステリシスの減少を示し、一方で他のパラメータ(スイッチングパラメータ、応答時間、コントラスト比など)は大きくは影響されない。減じられたヒステリシスは、本発明に係るドーパントの添加がD−SPDLC表示装置のグレーレベル及びグレースケール再現性を高める助けとなることを意味する。

0059

a)BrPhOPhがD−SPDLCのヒステリシスを減少させる
種々の濃度のBrPhOPhを再充填している二色性のLC(3重量%B4B4[アゾ及びアントラキノン二色色素]で染めたTL203)に添加し、得られるD−SPDLC試験セルの透過率−電圧曲線を得た。測定に4秒先立ち、1秒間の積算時間で印加される電圧の上層のそれぞれ後で遅延した測定がなされる、各データポイントにおいて250HzのAC電圧を印加した。

0060

図21は、ドープされていないD−SPDLC(上)のヒステリシスが、5重量%のBrPhOPhのドープ(下)によって抑制されることを示す。

0061

b)BrPhOPhとClPhOPhがD−SPDLCのヒステリシスを減少させる
BrPhOPhまたはClPhOPhの濃度が高くなるにつれて、減少が観察できる。ヒステリシスの減少はBrPhOPhと比べてClPhOPhがより効率的である(図22)。

0062

明細書、請求項及び/または添付の図面に開示された本発明の特徴は、独立でも、それらの組み合わせでも、本発明の種々の形態における本発明の実現のための材料となりうる。

図面の簡単な説明

0063

図1は、典型的な液晶試験セルの模式的表示を示す。描かれている液晶試験セルは、中に含まれる液晶材料の3つの可能な配向を示す。表示は、液晶材料が垂直(homeotropic)、平行(homogeneous)及びねじれの配向を同時に取りうることを意味することを意図していない。そこに示された境界面は、液晶材料を配向するまさにその目的のために導入され、境界面に接している、特別な層であってもよい。本発明に係る有用な境界面の例は、こすられた/こすられていないITO、こすられた/こすられていないポリイミド、こすられた/こすられていないCTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide)、または斜めに/垂直に、蒸発スパッタリングされたSiOxである。セルは前面と後面からなる。これらの面のそれぞれに、しばしばITOで形成される電極があり、そのような電極の最上部に境界面が存在し、それは、任意に、追加の層または複数の層であってもよく、あるいは、電極それ自身の表面であってもよい。
図2は、本発明に係るドーパント例の2つの構造を示す。ここで用いられる「ドーパント」の語句は、液晶組成物に添加される化合物をことが意図されている。より特定的な意味で、「ドーパント」の語句は、本発明に係る芳香族エーテル、または二環芳香族エーテル、または芳香族チオエーテル、または二環芳香族チオエーテル、または芳香族第二級アミン、または二環芳香族第二級アミンを指す。
図3は、2%、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、立上がり時間対平均の電場の強度(E10からE90まで)を示す。測定は35℃で行われた。
図4は、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、温度依存性の速度因子を示す。測定は52、55、60、65、及び70℃で行われた。SiOxの配向層を有する2μmのセル。4%及び6%ドープされた混合物は純粋な材料より速く、それらのスイッチング電圧はより低い。
図5は、10%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、立上がり時間対平均の電場の強度(E10からE90まで)を示す。測定は35℃で行われた。10%ドープされた材料はより速く、スイッチング電圧はより低い。
図6は、0、1、2%及び4%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、立下がり時間対印加電圧(V10からV90まで)を示す。測定は35℃で行われた。立下がり時間に明確な変化はない。
図7は、ネガ型の液晶、5μm厚のセル、35℃における、異なる濃度のBrPhOPh(10%,6%,4%,及び2%)での応答時間の改善を示す。印加電圧と用いられるドーパントの量に依存して、応答時間は5%から80%を超えて、純粋な材料よりも速い。
図8は、BrPhOPh(1%、2%、4%、及び6%濃度)あり及びなしでのネガ型の液晶材料の透過率を示す。測定は35℃で行われた。黒レベルは変化なし。このように、配向層(境界面)における液晶の配向方向は影響されないままである。
図9は、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶の電圧−透過率ダイアグラムを示す。SiOx配向層を有する2μm厚のセル。測定は50℃で行われた。ドープした混合物のコントラスト比と輝度は純粋な材料と同じくらい良好である。
図10は、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたネガ型の液晶のV10及びV90の値を示す。35℃でのSiOx配向層を有する2μmセル。スイッチング電圧はドプにより減じられる。
図11は、ネガ型液晶の2%、4%、及び6%のBrPhOPhを添加したときの誘電異方性と回転粘度における濃度依存性百分率変化を示す。測定は20℃で行われた。
図12は、1%、2%及び4%のClPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、立上がり時間対平均の電場の強度(E10からE90まで)を示す。測定は35℃で行われた。ドープされた混合物は、より非常に速く、スイッチング電圧は減じられる。
図13は、1%、2%及び4%のClPhOPhがドープされたネガ型の液晶に対する、立下がり時間対印加電圧(V10からV90まで)を示す。測定は35℃で行われた。1%ドープした混合物の立下がり時間は、純粋な材料とほぼ同じである。2%及び4%ドープした混合物の立下がり時間は純粋な材料よりも速い。
図14は、ポジ型液晶に2%、4%及び6%のBrPhOPhを添加したときの応答時間の改善を示す。測定は35℃で行われた。ドープした混合物の立上がり時間がより速い。
図15は、10%のBrPhOPhが添加されたポジ型の液晶に対する、立上がり時間対平均の電場の強度(E10からE90まで)を示す。測定は35℃で行われた。10%ドープした混合物の立上がり時間がより速い。また、そのスイッチング電圧がより低い。
図16は、2%及び4%のClPhOPhがドープされたポジ型の液晶に対する、立上がり時間対平均の電場の強度(E10からE90まで)を示す。測定は35℃で行われた。ドープした混合物の立上がり時間がより速く、スイッチング電圧がより低い。
図17は、2%、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたポジ型の液晶の電圧保持率を示す。測定は35℃で行われた。電圧保持率は影響されないままであり、ドープ後に非常に高く保持する。
図18は、2%及び4%のClPhOPhがドープされたポジ型の液晶の電圧保持率を示す。測定は35℃で行われた。電圧保持率は影響されないままであり、ドープ後に非常に高く保持する。
図19は、2%、4%及び6%のBrPhOPhがドープされたポジ型の液晶のV10及びV90の値を示す。スイッチング電圧はドープにより減少する。
図20は、BrPhOPhがドープされた+LCのオーダーパラメータと二色比を示す。
図21は、ドープされていないD−SPDLC(上)と5重量%のBrPhOPhがドープされたD−SPDLC(下)の透過率対電圧T−V曲線を示す。ドープした系でヒステリシスの減少が明確に見られる。
図22は、BrPhOPhとClPhOPhの濃度に対するヒステリシスの減少を示す。両ドーパントともD−SPDLCのヒステリシスを減少させる。BrPhOPhに比べて、同じ減少を達成するのには、より少量のClPhOPhが必要とされる。
図23は、「電圧が増加するときの透過率50に対する電圧値」—「電圧が減少するときの透過率50に対する電圧値」として定義されるヒステリシスを示す。
図24は、ターンオン(立上がり)とターンオフ(立下がりまたは降下)応答時間を図解する表示をまとめる模式的グラフである。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ