JPH0721084B2 - 強誘電性液晶と熱可塑性樹脂とよりなる組成物 - Google Patents

強誘電性液晶と熱可塑性樹脂とよりなる組成物

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JPH0721084B2
JPH0721084B2 JP61104211A JP10421186A JPH0721084B2 JP H0721084 B2 JPH0721084 B2 JP H0721084B2 JP 61104211 A JP61104211 A JP 61104211A JP 10421186 A JP10421186 A JP 10421186A JP H0721084 B2 JPH0721084 B2 JP H0721084B2
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、強誘電性液晶と熱可塑性樹脂とよりなる組成
物に関するものである。更に詳しくは、室温付近で熱力
学的に安定した強誘電相を形成しうる薄膜等が得られる
強誘電性液晶と熱可塑性樹脂とよりなる組成物に関する
ものである。
「従来の技術」 カイラル分子から構成されるスメクチックC液晶は、強
誘電性を示す液晶として知られている。カイラルスメク
チックC液晶であって代表的な強誘電性液晶としては、
p−デシルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メ
チルブチルシンナメート(p−decyloxybenzylidene−
p′−amino−2−methylbutylcinnamate)(以下これ
を「DOBAMBC」という。)がある。
強誘電性液晶の螺旋のピッチは、通常数ミクロン程度で
あるが、液晶層の厚さがこの螺旋のピッチよりも薄くな
ると、螺旋構造が解消されて液晶分子が一方向に揃うよ
うになる。このような状態の液晶に直流電圧を印加する
ことにより、電圧の正または負の極性により双極子の方
向、すなわち液晶分子の向きを切り替えることができ
る。この切り替えに必要な時間は、液晶ディスプレイと
して最も広く一般に使用されているネマチック液晶素子
などにおけるそれに較べて、極めて短く、100万分の1
秒よりも短い応答時間が得られる。電圧の印加をオフに
しても、液晶分子の向きはそのまま保持されるので、双
安定効果やメモリー特性を実現することができる。
このようなカイラルスメクチックC液晶は、ネマチック
液晶やコレステリック液晶には見られない優れた利点を
もつものの、現在までのところほとんど実用化されてい
ない。それは、ネマチック液晶のように、室温付近で熱
力学的に安定した強誘電性を有するカイラルスメクチッ
ク液晶が、見つかっていないからである。例えば、前述
のDOBAMBCは、その強誘電相領域が64〜92℃であり、室
温よりかなり高温側にある。
一方、強誘電性液晶の一種として知られているエステル
系液晶は、上のDOBAMBCとは異なり、室温付近で強誘電
性を示すが、熱力学的に不安定であるという欠点があ
る。
「発明が解決しようとした問題点」 本発明者らは、かかる状況にあって、室温付近で熱力学
的に安定した強誘電相を形成しうる薄膜が得られる組成
物を提供すべく、鋭意検討した結果、DOBAMBCに代表さ
れるカイラルスメクチックC液晶に、特定のエステル系
液晶を混合し、この混合液晶にさらに熱可塑性樹脂を混
合すると、この目的が達成されることを見出し、本発明
を完成するに到ったものである。
「問題点を解決するための手段」 しかして本発明の要旨とするところは、一般式I−1ま
たは一般式I−2で表わされるアゾメチン系液晶群、一
般式II−1または一般式II−2で表わされるアゾキシ系
液晶群、および一般式IIIで表わされるエステル系液晶
群より選択組み合せてなる強誘電性液晶組成物におい
て、少なくとも2つの群より選ばれた液晶の混合物であ
ることを特徴とする強誘電性液晶組成物に存する。
一般式: [一般式I−1において、Aは水素、ハロゲン原子、C
≡N−、炭素数1〜5の炭化水素基から選ばれた原子ま
たは基を意味し、Bはハロゲン原子、炭素数1〜5の炭
化水素基から選ばれた原子または基を表わし、nは1〜
20の整数を表わす。] [一般式I−2において、nは1〜20の整数を表わし、
mは1〜15の整数を表わす。] [一般式II−1において、nは1〜15の整数を表わ
す。] [一般式II−2において、nは1〜15の整数を表わ
す。] [一般式IIIにおいて、XはCnH2n+1O-, で表わされ、かつ、nが1〜20の整数の基、 から選ばれた基を表わし、YはCmH2m+1−,CmH2m+1O−
で表わされ、かつ、mが1〜20の整数の基、 から選ばれた基を表わす。] 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においてアゾメチン系液晶群とは、前記一般式I
−1または一般式I−2で表わされる液晶をいう。その
具体例としては、次のような化合物があげられる。
p−デシルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メ
チルブチルシンナメート (DOMAMBC)、 p−ヘキシルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−
クロロ−α−プロピルシンナメート (HOBACPC)、 p−オクチルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−
メチルブチル−α−クロロシンナメート (OOBAMBCC)、 o−ヒドロキシ−p−3−メチルヘプトキシベンジリデ
ン−p′−アミノオクチルベンゼン。
本発明においてアゾキシ系液晶群とは、前記一般式II−
1または一般式II−2で表わされる液晶をいう。その具
体例としては、次のような化合物があげられる。
4,4−アゾキシケイ皮酸−2−メチルブチルエステル、 4,4′−アゾキシフェニルペンチルエーテル。
本発明においてエステル系液晶群とは、前記一般式III
で表わされる液晶をいう。その具体例としては、次のよ
うな化合物があげられる。
p−n−ヘキシルオキシベンゾイックアシド−p′−
(2−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−ヘプチルオキシベンゾイックアシド−p′−
(2−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−ノナノオキシベンゾイックアシド−p′−(2
−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−オクチルオキシベンゾイックアシド−p′−
(2−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−デカオキシベンゾイックアシド−p′−(2−
メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−ドデカオキシベンゾイックアシド−p′−(2
−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−テトラデカオキシベンゾイックアシド−p′−
(2−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル、 p−n−ヘキサデカオキシベンゾイックアシド−p′−
(2−メチルブトキシカルボニル)フェニルエステル。
上の各液晶群に含まれる化合物の例示は、本発明をこれ
ら例示したものに限定するものではない。
本発明に係る強誘電性液晶組成物は、一般式I−1また
は一般式I−2で表わされるアゾメチン系液晶群(以下
第I群という。)、一般式II−1または一般式II−2で
表わされるアゾキシ系液晶群(以下第II群という。)、
一般式IIIで表わされるエステル系液晶群(以下第III群
という。)の3つの液晶群のうち少なくとも2つの群よ
り選ばれた液晶を組み合せ混合されたものである。
これは各群の中から少なくとも1種を選んだ場合には、
前記のごとき欠点が発現され、本発明の目的は達成され
ない。各群の中から少なくとも1種を選び、少なくとも
2つの群より選ばれた液晶を組み合せ混合すると、本発
明の目的が達成される。
本発明者らの実験によれば、3つの群から選ばれた液晶
を組み合せる場合、一の群の液晶と他の群の液晶との分
子の長軸方向の分子鎖長が相互に近似したもの同士で組
み合せると、本発明の目的が効果的に達成されることが
分った。特に、分子鎖長が10nmの範囲内にあるもの同士
を選択組み合せたものが、好適であることが分った。
本発明者らの実験によれば、更に、3つの群から選ばれ
た液晶を組み合せる場合、最も少ない群の液晶成分の占
める割合が20モル%以上とすると、本発明の目的が効果
的に達成できることが分った。
本発明に係る組成物には、液晶分子の配向を助けるため
に極性界面活性剤を添加することができるし、カラー表
示するために2色性色素を添加することもできる。
本発明に係る組成物は、上記液晶混合物に対し、熱可塑
性合成樹脂を含んでいる。
上記強誘電性液晶組成物と混合できる熱可塑性樹脂は、
前記3つの群の液晶と相溶性があれば特に制限はない。
具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリ臭化ビニル、ポリフ
ッ化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビ
ニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重
合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニ
ル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エス
テル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合
体、塩化ビニル−スチレン−アクリロニトリル三元共重
合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリテトラフルオロクロルエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン等のハロゲン化ビニル重合体または共重合体; ポリビニルアルコール、ポリアリルアルコール、ポリビ
ニルエーテル、ポリアリルエーテル等の不飽和アルコー
ルまたはエーテルの重合体または共重合体; アクリル酸またはメタクリル酸等の不飽和カルボン酸の
重合体または共重合体; ポリ酢酸ビニル等のポリビニルエステル、ポリフタル酸
等のポリアリルエステル等のアルコール残基中に不飽和
結合をもつものの重合体または共重合体; ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、
マレイン酸エステルまたはフマル酸エステルの重合体等
の酸残基または酸残基とアルコール残基中に不飽和結合
をもつものの重合体または共重合体; アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの重合体ま
たは共重合体、ポリシアン化ビニリデン、マロノニトリ
ルまたはフマロニトリルの重合体または共重合体等の不
飽和ニトリル重合体または共重合体; ポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン、ポリパラ
メチルスチレン、スチレン−アルファメチルスチレン共
重合体、スチレン−パラメチルスチレン共重合体、ポリ
ビニルベンゼン、ポリハロゲン化スチレン等の芳香族ビ
ニル化合物の重合体または共重合体; ポリビニルピリジン、ポリN−ビニルピロリジン、ポリ
N−ビニルピロリドン等の複素環式化合物の重合体また
は共重合体; ポリカーボネート等のポリエステル縮合物、ナイロン
6、ナイロン6・6等のポリアミド縮合物; 無水マレイン酸、無水フマル酸およびそのイミド化物を
含む重合体または共重合体; ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、
ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレ
ート等の耐熱性有機高分子;等があげられる。
前記液晶混合物と上記熱可塑性樹脂との配合割合は、熱
可塑性樹脂の割合を20〜60重量%の範囲とするのがよ
い。熱可塑性樹脂が20重量%未満であると、本発明に係
る組成物から薄膜を得るのが困難となり、60重量%を超
えると強誘電相を形成する薄膜が得られなくなるので、
好ましくない。
本発明に係る組成物を製膜するには、乾湿製膜法、溶液
流延法、水上延展法等のいずれの方法によってもよい。
本発明に係る組成物は、上のような方法で製膜し、電気
光学素子、大型液晶ディスプレイ、温度センサー、液晶
光シャッター、光変調器等に応用することができる。
「発明の効果」 本発明は、次のように特別に顕著な効果を奏し、その産
業上の利用価値は極めて大である。
(1)本発明に係る組成物より得られる薄膜は、常温付
近で強誘電相を形成し、ディスプレイの用途に使用した
場合、優れた輝度が達成される。これは、第I群の液晶
または第II群から選択した液晶単独と、熱可塑性樹脂と
の組み合せでは達成できなかった顕著な効果である。
(2)第III群の液晶単独と熱可塑性樹脂との組み合せ
からは、常温付近のわずかの温度変化によって液晶の結
晶構造が変化する傾向が強い薄膜しか得られなかった
が、本発明に係る組成物からは、常温付近で熱力学的に
安定であり、わずかの温度変化では液晶の結晶構造が変
化しにくい薄膜が得られる。
「実施例」 以下、本発明を実施例、比較例にもとづいて詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に
限定されるものではない。
実施例1〜5、比較例1〜3 <強誘電性液晶混合物の調製> 液晶として、第I群に属するp−デシルオキシベンジリ
デン−p′−アミノ−2−メチルブチルシンナメート
(DOBAMBC)と、第III群に属するp−n−アルコキシベ
ンゾイックアシド−p′−(2−メチルブトキシカルボ
ニル)フェニルエステル(以下これを「C−n」とい
う。)であって、アルコキシ基の炭素数が異なるもの5
種類(炭素数が6,8,10,12,14,16のもの)とを、DOBAMBC
/C−nとのモル比を50/50とし、それぞれ混合した強誘
電性液晶混合物を得た。
<熱可塑性樹脂との混合> 上の5種類の液晶混合物と、炭素数8,14,16のC−n3種
の合計8種類の液晶に、ポリ塩化ビニル(平均重合度1.
050のもの)の粉末を、液晶/ポリ塩化ビニルとを重量
比で70/30の割合で混合した。
<薄膜の調製> 上の8種類の混合物を、それぞれシクロヘキサノンに溶
解し、樹脂の濃度が10重量%の溶液を調製した。
上の重合体溶液のそれぞれを、283Kに保たれた水槽中の
水面の壁際に1滴静かに落とし、水面上に薄膜を形成さ
せ、直ちにすくい上げ、室温で真空乾燥して約30nmの膜
(水面展開膜)を得た。このようにして得られた水面展
開膜をテフロン板上に40枚積層したのち、この膜をリン
グ状フレームに固定してから、フレームごとテフロン板
から剥離し、窒素雰囲気中で333Kで数分間熱処理して、
皺や弛みのない膜を調製した。
<薄膜についての示差走査熱量測定(DSC)> 上で得られた薄膜について、次のようにして熱力学的挙
動を測定した。
DSC UNIX(理学電機(株)製)を用い、Ca−パルミチン
酸を標準試料とし、窒素雰囲気下、昇温速度5K/min、感
度±21.0mj/secの条件下で測定した。昇温過程でのDSC
曲線の結晶(K)からスメクチックA液晶に転移する際
の吸熱ピークから融点(T1)、降温過程でのスメクチッ
クA液晶からカイラルスメクチックCに転移する際の変
曲点から転移点(T4)、カイラルスメクチックC液晶か
ら結晶に転移する際の発熱ピークから転移点(T5)をそ
れぞれ求めた。結果を、第1表に示す。
第1表には、C−nの分子鎖長とDOBAMBCの分子鎖長と
の差(LC−n−L DOBAMBC)の値を、併記した。
第1表より、次のことが明らかである。
(1)本発明に係る組成物より得られた薄膜の中の液晶
は、T4、T5の値が常温付近の領域にあり、常温付近でス
メクチックC液晶相にあることを示す。従って、薄膜は
常温領域で使用可能である。
(2)本発明に係る組成物より得られた薄膜の中の液晶
は、T1−T4の値が小さく、T4−T5の値が大きい。従っ
て、スメクチッムC液晶相は熱力学的に安定であること
が分る。
(3)液晶成分を構成しているDOBAMBCとC−nとは、
両者が分子鎖長の差が小さいほどT1−T4の値は小さく、
T4−T5の値が大きくなり、熱力学的に安定であることを
示している。
(4)これに対して、液晶成分として第III群のC−n
しか含まない場合は、T1−T4の値が実施例のものに較べ
て大きく、T4−T5の値は実施例のものに較べて小さく、
熱力学的に不安定であることを示している。
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 C09K 19/48 9279−4H G02F 1/137 500 9315−2K

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式I−1または一般式I−2で表わさ
    れるアゾメチン系液晶群、一般式II−1または一般式II
    −2で表わされるアゾキシ系液晶群、および一般式III
    で表わされるエステル系液晶群の中の少なくとも2つの
    群から選ばれた強誘電性液晶混合物と、熱可塑性樹脂と
    よりなることを特徴とする強誘電性液晶と熱可塑性樹脂
    とよりなる組成物。 一般式: [一般式I−1において、Aは水素、ハロゲン原子、C
    ≡N−、炭素数1〜5の炭化水素基から選ばれた原子ま
    たは基を意味し、Bはハロゲン原子、炭素数1〜5の炭
    化水素基から選ばれた原子または基を表わし、nは1〜
    20の整数を表わす。] [一般式I−2において、nは1〜20の整数を表わし、
    mは1〜15の整数を表わす。] [一般式II−1において、nは1〜15の整数を表わ
    す。] [一般式II−2において、nは1〜15の整数を表わ
    す。] [一般式IIIにおいて、XはCnH2n+1O-, で表わされ、かつ、nが1〜20の整数の基、 から選ばれた基を表わし、YはCmH2m+1−,CmH2m+1O−
    で表わされ、かつ、mが1〜20の整数の基、 から選ばれた基を表わす。]
  2. 【請求項2】液晶混合物に含まれる複数群の液晶におい
    て、一の群の液晶の分子鎖長と他の群の液晶との分子鎖
    長の差が、10nmの範囲内にあることを特徴とする、特許
    請求の範囲第(1)項記載の強誘電性液晶と熱可塑性樹
    脂とよりなる組成物。
  3. 【請求項3】液晶混合物に含まれる複数群の液晶におい
    て、最も少ない群の液晶が占める割合が20モル%以上で
    あることを特徴とする、特許請求の範囲第(1)項また
    は第(2)項いずれかに記載の強誘電性液晶と熱可塑性
    樹脂とよりなる組成物。
  4. 【請求項4】液晶混合物と熱可塑性樹脂とよりなる組成
    物において、熱可塑性樹脂の割合が20〜60重量%である
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第(1)項ないし第
    (3)項いずれかに記載の強誘電性液晶と熱可塑性樹脂
    とよりなる組成物。
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