(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ポリマー物質、
（ｂ）ポリマー物質中に分散された液晶組成物、および
（ｃ）式：
【化１】
0004278294.tif 000018
（式中、Ｒ1およびＲ2は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＨ3、ＯＣＨ2ＣＨ3、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ3は、独立に、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、ｍは０〜４の整数であり、ｎは２〜４の整数である。）
で示されるオルガノトリアルコキシシラン添加剤
を含んでなる液晶複合体。
【請求項２】
Ｒ1およびＲ2は、独立して、Ｈ、ＣＨ3またはＦである請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項３】
各Ｒ3は、同一であって、ＣＨ3またはＣＨ2ＣＨ3である請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項４】
ｍは０または１である請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項５】
ｎは３または４である請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項６】
オルガノトリアルコキシシランは、
【化２】
0004278294.tif 000019
【化３】
0004278294.tif 000020
【化４】
0004278294.tif 000021
【化５】
0004278294.tif 000022
【化６】
0004278294.tif 000023
または
【化７】
0004278294.tif 000024
で示される構造を有する請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項７】
更に、式：
【化８】
0004278294.tif 000025
（式中、Ｒ4は、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基、又は３−アセトキシプロピル基又は３−シアノプロピル基を表し、各Ｒ5は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ6は、独立して、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基、又は３−アセトキシプロピル基又は３−シアノプロピル基を表し、各Ｒ7は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ8は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表す。）
で示される構造を有する第２添加剤の少なくとも１種を含む請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項８】
Ｒ5およびＲ7は、ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ(ＣＨ3)ＣＨ2ＣＨ3、Ｃ(ＣＨ3)3、Ｃ6Ｈ5およびＣＨ2Ｃ6Ｈ5からなる群から選択される請求項７に記載の液晶複合体。
【請求項９】
Ｒ4またはＲ6は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−オクタデシル、シクロペンチル、フェニル、２−フェニルエチル、３−アセトキシプロピルおよび３−シアノプロピルからなる群から選択される請求項７に記載の液晶複合体。
【請求項１０】
ポリマー物質は、ポリ(ビニルアルコール)またはポリウレタンである請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項１１】
液晶組成物は、動作ネマチックであり、正の誘電異方性を有する請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項１２】
液晶組成物は、１．８meq／ｇ未満のシアノ含有量を有する請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項１３】
液晶組成物は、さらに多色性染料を含む請求項１に記載の液晶複合体。
【請求項１４】
（ｉ）第１電極、
（ii）第２電極、
（第１電極および第２電極の少なくとも１つは透明である）
（iii）電極間に配置され、（ａ）ポリマー物質、（ｂ）ポリマー物質中に分散された液晶組成物、および（ｃ）式：
【化９】
0004278294.tif 000026
（式中、Ｒ1およびＲ2は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＨ3、ＯＣＨ2ＣＨ3、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ3は、独立に、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、ｍは０〜４の整数であり、ｎは２〜４の整数である。）
で示されるオルガノトリアルコキシシラン添加剤を含んでなる液晶複合体
を有してなる液晶装置。
【請求項１５】
オルガノトリアルコキシシラン添加剤中、Ｒ1およびＲ2は、独立して、Ｈ、ＣＨ3またはＦでり、各Ｒ3は、同一であって、ＣＨ3またはＣＨ2ＣＨ3であり、ｍは０または１であり、ｎは３または４である請求項１４に記載の液晶装置。
【請求項１６】
液晶複合体は、更に、式：
【化１０】
0004278294.tif 000027
（式中、Ｒ4は、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基、又は３−アセトキシプロピル基又は３−シアノプロピル基を表し、各Ｒ5は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ6は、独立して、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基、又は３−アセトキシプロピル基又は３−シアノプロピル基を表し、各Ｒ7は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ8は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表す。）
で示される構造を有する第２添加剤の少なくとも１種を含む請求項１４に記載の液晶装置。
【請求項１７】
アクティブマトリックス液晶装置である請求項１４に記載の液晶装置。
【請求項１８】
液晶組成物は、動作ネマチックであり、正の誘電異方性を有する請求項１４に記載の液晶装置。
【請求項１９】
ポリマー物質は、ポリ(ビニルアルコール)またはポリウレタンである請求項１４に記載の液晶装置。
【請求項２０】
液晶組成物は、１．８meq／ｇ未満のシアノ含有量を有する請求項１４に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、液晶複合体およびその複合体から製造された液晶装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
液晶複合体を含んでなる電気光学活性素子を有する光バルブは、ディスプレー（直接駆動およびアクティブマトリックスの両方）、窓、および遮蔽パネル（privacy panel）に用いられている。液晶複合体では、液晶物質の複数の塊または液滴が、ポリマーのようなマトリックス物質中に、分散され、カプセル化され、埋設され、あるいは他の形態で含まれている。そのような例は、Fergasonの米国特許第４４３５０４７号（１９８４年）、Westらの米国特許第４６８５７７１号（１９８７年）、Pearlmanの米国特許第４９９２２０１号（１９９１年）、大日本インキのＥＰ０３１３０５３（１９８９年）に開示されている。
【０００３】
液晶複合体は電極間に配置され、電極はそれぞれ基板（例えば、ガラスまたはポリマー）により支持されている。電極間に電圧（すなわち、電場）が印加されていない場合（フィールド−オフ状態）、入射光は、実質的に散乱および／または吸収され、つや消しあるいは不透明な外観を作り出す。電極間に適当な電圧が印加された場合（フィールド−オン状態）、液晶複合体の光学的状態は、入射光が実質的に透過するような状態に変化する。
【０００４】
液晶複合体は、フィールド−オフ状態では低い光透過率（後にＴoffとして定義する）を有し、実質的に透過性のフィールド−オン状態に比べて高いコントラストを与えるのが望ましい。また、結晶複合体は、できるだけ小さい電場を印加することにより、フィールド−オフからフィールド−オン状態にスイッチできることが望ましい。この性能特性は、動作電場Ｅ90（後に定義する）により数量化できる。この動作電場は、複合体を実質的な透過状態にスイッチするのに必要な電場を示す。
【０００５】
低いＥ90が望ましい。なぜなら、所定の印加電圧について、より厚い複合体層が使用できる（より低いＴoffになる）からである。また、アクティブマトリックスディスプレーのような装置では、液晶複合体への電圧の印加または無印加を制御するドライバは、典型的には、たった数ボルトの動作電圧を有する半導体素子（例えば、ＣＭＯＳチップ）である。ドライバが液晶複合体のスイッチングを首尾よく制御できるためには、複合体は小さいＥ90を有していなけらばならない。
【０００６】
液晶複合体の電気光学的特性（Ｔoff、Ｅ90または他のパラメータ）を改良するためにこの分野において研究者が採用している１つの方法は、複合体に添加物を含ませることである。１つまたは他の目的のために使用されてきた添加剤には、ポリオール、界面活性剤、種々のポリマー、両親媒性テロマー、電荷移動錯体、可塑剤、ポリシラン、アルキルアルコール、フェノール系酸化防止剤、シリコーン、クラウンエーテル、アクリレート、メタクリレート、およびシランカップリング剤が含まれる。この領域における注目すべき文献には、Wartenbergらの米国特許第５４２７７１３号（１９９５年）、Wartenbergらの米国特許第５４８４５５２号（１９９６年）、Wartenbergらの米国特許第５５７１４４８号（１９９６年）、Raychem社のＷＯ９６／１９５４７（１９９６年）、セイコーエプソンの特開平３−２８８８２３（１９９１年）、セイコーエプソンの特開平４−７５１８（１９９２年）、日立電線の特開平７−１４０４４８（１９９５年）、日立電線の特開平７−２９２３６１（１９９５年）、日立電線の特開平７−２９４８９０（１９９５年）、日立電線の特開平７−２９４８９１（１９９５年）、日立電線の特開平８−２２０５１３（１９９６年）、日立電線の特開平８−２２７０７０（１９９６年）、Adomenasら、Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1992, Vol. 215, pp.153-160、および住友電気工業のＥＰ０４２１２４０（１９９０年）がある。
【０００７】
しかしながら、先行技術のいくつかの添加剤はＥ90および／またはＴoffを低下させるのには成功しているようであるが、液晶組成物とマトリックス物質の多くの異なる組み合わせに対して一貫してそのように有効な添加剤を得ることは困難である。更に、Ｅ90を低下する添加剤は、Ｔoffに悪影響を及ぼす。
【０００８】
（発明の開示）
（発明が解決しようとする課題）
本発明の目的は、低減された動作電場Ｅ90を有する液晶複合体を提供することである。本発明の別の目的は、フィールド−オフ透過率Ｔoffに対してあったとしてもごく僅かの悪影響しか及ぼさずに、低減された動作電場Ｅ90を有する液晶複合体を提供することである。本発明の他の目的は、そのような複合体から作成された液晶装置を提供することである。本発明のこれらおよび他の目的を達成することができる液晶複合体が見出された。
【０００９】
（その解決方法）
すなわち、本発明は、
（ａ）包接媒体、
（ｂ）包接媒体中に分散された液晶組成物、および
（ｃ）式：
【化１１】
0004278294.tif 000002
（式中、Ｒ1およびＲ2は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＨ3、ＯＣＨ2ＣＨ3、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ3は、独立に、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、ｍは０〜４の整数であり、ｎは２〜４の整数である。）
で示されるオルガノトリアルコキシシラン添加剤
を含んでなる液晶複合体を提供する。
【００１０】
他の態様では、本発明は、
（ｉ）第１電極、
（ii）第２電極、
（第１電極および第２電極の少なくとも１つは透明である）
（iii）電極間に配置され、ａ）包接媒体、（ｂ）包接媒体中に分散された液晶組成物、および（ｃ）式Ｉで示されるオルガノトリアルコキシシラン添加剤を含んでなる液晶複合体
を有してなる液晶装置を提供する。
【００１１】
オルガノトリアルコキシシラン添加剤Ｉは、少なくとも１種の第２添加剤と組み合わせて使用することができる。第２添加剤は、それぞれ下記の構造を有するオルガノトリアルコキシシランIIＡ、ジオルガノジアルコキシシランIIＢ、またはテトラアルコキシシランIIＣであってよい：
【００１２】
【化１２】
0004278294.tif 000003
（式中、Ｒ4は、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ5は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表す。）
【００１３】
【化１３】
0004278294.tif 000004
（式中、各Ｒ6は、独立して、Ｃ1−Ｃ18アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表し、各Ｒ7は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表す。）
【００１４】
【化１４】
0004278294.tif 000005
（式中、各Ｒ8は、独立して、Ｃ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基を表す。）
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
液晶複合体の電気光学的特性は、式Ｉ：
【化１５】
0004278294.tif 000006
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、ｍおよびｎは、前記と同意義である。）
で示されるオルガノトリアルコキシシラン添加剤を複合体に含ませることにより改良され得ることが見出された。この式中、Ｒ1およびＲ2は、相互に独立に選択される、すなわちこれらは同一または異なっていてよい。同様に、各Ｒ3も、相互に独立に選択される、すなわち各Ｒ3も同一または異なっていてよい。
【００１６】
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3におけるＣ1−Ｃ8アルキル、アリールまたはアリールアルキル基の代表例は、ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ(ＣＨ3)ＣＨ2ＣＨ3、Ｃ(ＣＨ3)3、Ｃ6Ｈ5およびＣＨ2Ｃ6Ｈ5である。好ましい態様において、Ｒ1およびＲ2は、Ｈ、ＣＨ3またはＦであり、Ｒ3は同一であって、ＣＨ3またはＣＨ2ＣＨ3であり、ｍは０または１であり、ｎは３または４である。好ましくは、Ｒ1はパラ位にあり、一方Ｒ2はオルト位にある。Ｒ1、Ｒ2またはＲ3がアリールまたはアリールアルキル基である場合、アリール基は、置換されていても、非置換であってもよい。各Ｒ3が同一であるのが好ましいのは、合成が容易であることによる。
【００１７】
オルガノトリアルコキシシラン添加剤Ｉは、先駆体不飽和エステルＶから合成することができ、この不飽和エステルＶは、カルボン酸IIIおよびアルコールIVの酸触媒エステル化により合成することができる。
【化１６】
0004278294.tif 000007
【００１８】
次いで、不飽和エステルＶを、白金触媒ヒドロシリル化反応によって、トリアルコキシシランVIとカップリングさせる。
【化１７】
0004278294.tif 000008
【００１９】
ｎが２である場合、不飽和エステルＶは、合成化学分野において既知の他の方法により合成できるか、または、市販品として入手できる。例えば、安息香酸ビニルは、市販されている。
【００２０】
異なる添加剤Ｉの混合物も使用することができる。あるいは、添加剤Ｉは、他の添加剤と組み合わせて使用することができる。ある場合には、電気光学的特性は、添加剤Ｉを、それぞれ下記式の構造を有する第２添加剤IIＡ、IIＢまたはIIＣを組み合わせて使用することにより、改良できることが見出された。
【化１８】
0004278294.tif 000009
（式中、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7およびＲ8は、前記と同意義である。）
【００２１】
Ｒ4またはＲ6の好ましい基は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−オクタデシル、シクロペンチル、フェニル、２−フェニルエチル、３−アセトキシプロピル、３−ベンゾイルオキシプロピル、３−シアノプロピルなどである。
【００２２】
Ｒ5、Ｒ7またはＲ8の好ましい基は、ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ(ＣＨ3)2、ＣＨ(ＣＨ3)ＣＨ2ＣＨ3およびＣ(ＣＨ3)3である。好ましくは、Ｒ5、Ｒ7またはＲ8のそれぞれは、同一であって、ＣＨ3またはＣＨ2ＣＨ3のいずれかである。各Ｒ6は同一であってよいが、同一である必要はない。第２添加剤においてＲ5、Ｒ7またはＲ8として同じ基を選択するのは、典型的には調製の際の合成の容易さによる。
【００２３】
添加剤Ｉならびに添加剤IIＡ、IIＢおよび／またはIIＣ（使用される場合）は、重量比１０：１〜１：１０で使用される。１種の第２添加剤の使用により、他の第２添加剤の使用が排除されるものではなく、添加剤Ｉと１種またはそれ以上の第２添加剤との組み合わせを使用し得る。添加剤（Ｉ＋IIＡ、IIＢおよび／またはIIＣ）の液晶組成物に対する典型的な重量比は、１：１０〜１：１の間である。
【００２４】
いかなる理論にも拘束されるものではないが、添加剤Ｉ（または、存在するなら第２添加剤IIＡ、IIＢおよび／またはIIＣ）のアルコキシシリル基は、湿気（水）の存在下に重合し、液晶組成物と包接媒体との間の界面で、自体を固定するものと考えられる。湿気は、液晶複合体を後に説明するエマルジョン法により製造する場合は水性キャリア媒体から、偶然の周囲環境の湿気から、または他の源から供給される。必要な量は少量である。
液晶組成物の配列および配列の変更の容易さ（または困難さ）は、界面の性質に大きく依存する。界面に添加剤が存在することは、一方または両方のパラメータに影響する。そこで、液層複合体の電気光学的特性は、液晶組成物の１つの配列から他の配列への変換に依存しているから、界面に存在する添加剤により大きく影響され得る。本発明の添加剤は、１分子当たり２つの反応性基を有しその１つはトリアルコキシシラン基である従来のシランカップリング剤とは、区別される。トリアルコキシシラン基は、存在するあらゆるガラス基板と反応するように設計されている。他の反応性基、例えば、ビニル、アリル、アミン、エポキシ、ヒドロキシル基などは、包接媒体と反応する。例えば、包接媒体がエポキシ樹脂であるなら、アミン含有シランカップリング剤を使用できるであろう。本発明の添加剤は、そのような第２反応性基を有していない。
【００２５】
液晶複合体では、液晶組成物の個々の塊は、包接媒体またはマトリックス中に、カプセル化され、分散され、埋設され、あるいは他の形態で含まれている。塊は、必ずしも球形または実質的に球形である必要はない。塊は、不規則な形状であってよく、相互につながっていてもよい。塊の相互接続の量は、液晶が連続相を形成しているように見える程度であればよい。「液晶組成物」は、液晶特性を有する組成物を意味し、組成物は単一の個別液晶化合物であっても、異なる液晶化合物の混合物であっても、液晶化合物と非液晶化合物との混合物であってもよい。好ましくは、液晶組成物は、ネマチックまたは動作ネマチック（operationally nematic）である。より好ましくは、液晶組成物は、正の誘電異方性を有する。
【００２６】
個々の液晶分子は、典型的には長い形状を有し、分子の長軸が相互に平行になるように配列する。この配列により、液晶組成物は異方性になる。すなわち、測定される物理的、光学的または他の特性は、測定の方向（配列方向に平行または垂直）に依存することを意味する。配列方向は、外部刺激、例えば電場または磁場の影響を受け、液晶組成物は、刺激がないときに１つの方向で特定の値の物理的特性を発現することになるが、刺激が加えられると異なる値に急速にスイッチする。液晶組成物がディスプレー用物質として有用な理由は、異方性およびその容易な再配列性である。
【００２７】
液晶組成物は、低いシアノ含有量、例えば１．８meq／ｇ未満（好ましくは、０．５meq／ｇ未満）のシアノ基を有してよい。そのような場合、液晶組成物は実質的にシアノ基を含まないか、またはシアノ基を含まない化合物から本質的になることが好ましい。そのような液晶組成物は、Kamathらの米国特許５２３３４４５号に開示されている。
【００２８】
包接媒体は、好ましくはポリマー物質である。適当な包接媒体は、ポリ(ビニルアルコール）（ＰＶＡ）およびそのコポリマー、ゼラチン、ポリウレタン、ラテックス、ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(ビニルピロリドン)、セルロースポリマー、天然ゴム、アクリルまたはメタクリルポリマーおよびコポリマー、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ビニルポリマーなどであるが、これらに限定されない。ＰＶＡおよびポリウレタンは好ましい包接媒体である。なぜなら、ＰＶＡおよびポリウレタンは、添加剤Ｉ単独またはそれと第２添加剤IIＡ、IIＢおよび／またはIIＣとの組み合わせを使用した結果として改良された電気光学的特性を最も発揮しやすい液相複合体を与えるからである。
【００２９】
本発明の液晶複合体は、包接媒体および液晶組成物の両方を含む水性エマルジョンから、キャリア媒体の存在下に沈積させることにより形成することができる。エマルジョンは、プロペラ翼ミキサー、渦ミキサー、コロイドミキサーなどのような装置により調製することができる。添加剤Ｉ（および、使用されるならIIＡまたはIIＢ）を、包接媒体もしくは液晶組成物、または両方へ、エマルジョンの調製前もしくは後に、または調製中に、添加することができる。好ましいエマルジョン化技術は、Fergasonの米国特許４４３５０４７号（１９８４年）、同４６０６６１１号（１９８６年）、同第４６１６９０３号（１９８６年）および同４７０７０８０号（１９８７年）；Pearlmanらの米国特許第４９９２２０１号（１９９１年）；Wartenbergらの米国特許第５２０２０６３号（１９９３年）；Reameyの米国特許第５３３５１０１号（１９９４年）；Reameyらの米国特許第５４０５５５１号（１９９５年）；およびHavensらの米国特許第５５８５９４７号（１９９６年）に記載されている。
【００３０】
本発明の液晶複合体は、相分離方法によっても調製することができる。１つの態様では、包接媒体および液晶組成物の両方を含む均質溶液から溶媒を蒸発する。別の態様では、包接媒体および液晶組成物の両方を含む最初は均質な混合物を高温に加熱し、次いで冷却して包接媒体中に包含された液晶塊を相分離させる。さらに、液晶複合体は、その場での（in situ）重合により形成することができ、この場合、包接媒体の先駆体（例えば、重合性モノマー）を重合し、同時に、相分離する液晶組成物をカプセル化する。液晶組成物は、ポリマーにより完全に包囲される必要はなく、共連続層を有する系の一部として存在していてもよい。好ましい相分離技術は、Wuらの米国特許第４６７１６１８号（１９８７年）；Westらの米国特許第４６７３２５５号（１９８７年）および同４６８５７７１号（１９８７年）；Doaneらの米国特許第４６８８９００号（１９８７年）；および大日本インキ化学工業のＥＰ０３１３０５３（１９８９年）に開示されている。
【００３１】
典型的には、液晶複合体は、電場の不存在下（フィールド−オフ状態）では不透明であり、十分な電場の存在下（フィールド−オン状態）では実質的に透明である。電場は、液晶組成物中の液晶分子の配列に変化を引き起こし、従って、液晶複合体を、非常に光を散乱（および／または吸収）する状態から非常に光を散乱（および／または吸収）しない実質的に透明な状態へスイッチさせる。一般に、液晶組成物は正の誘電異方性を有し、液晶組成物の正常（ordinary）屈折率は包接媒体の屈折率と適合し、一方、異常（extraordinary）屈折率は包接媒体の屈折率と不適合であるのが好ましい。隣接する液滴内での異なる液晶配列により生じ得る別の散乱も存在する。これが散乱の支配的なモードであるなら、屈折率適合性への要求は緩和される。液晶複合体の動作の原理は、上記の参照文献、特にFergason特許に記載されている。十分な電場が印加されている液晶複合体の部分では、不透明状態から透明状態への転移がおこり、一方、電場が印加されていない隣接領域は不透明のままである。
【００３２】
液晶複合体の動作の原理を図１および図２により説明する。液晶複合体８は、包接媒体１０と、その中に分散された液晶組成物１１の複数の塊を含み、上電極１２および下電極１３の間に配置されている。電極は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）または金属薄膜から形成される。上電極１２および下電極１３は（液晶複合体と共に）、上および下支持シート（図示せず）により支持されていてよい。支持シートは、透明材料、例えばガラスまたはポリマー（好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））から作られていてよい。電圧源１４は、電極１２,１３に接続されているが、スイッチ１５が開位置（図１）にあると、液晶複合体８には電圧は印加されない。入射光（光線Ａ）は、後方（光線ａ’およびａ”）および前方（光線ｂ’およびｂ”）の両方へ散乱される。スイッチ１５が閉じられると（図２）、電圧が液晶複合体８に印加され、液晶組成物１１中の分子を、分子の長軸が印加電場に沿うように、配列させる。包接媒体１０の屈折率と液晶１１の正常屈折率との適合性の故に、入射光（光線Ａ）は散乱されず、液晶複合体８を透過する。もし両電極１２,１３が透明で、観察者が電極１３側、すなわち入射光と反対側にいる場合、ディスプレーは、透過型ディスプレーとして機能する。反射材がディスプレーの裏側、すななち電極１３側に置かれた場合、または電極１３が反射性である場合、ディスプレーは反射型ディスプレーとして機能する。従って、電極１２,１３の少なくとも１つは透明でなければならない。電極がパターン化されている、あるいは複数の電極が使用される場合、液晶複合体の選択された部分を、複合グラフィックスまたはテキストイメージを形成するように組み合わされ得る個々のピクセル要素のように、高解像度レベルにおいてさえ、スイッチすることができる。
【００３３】
多色性染料を液晶に混合して、溶液を形成することができる。多色性染料分子は、一般に液晶分子に沿って整列し、電場の印加は、液晶の支配的な配列のみならず、多色性染料の配列にも影響を与える。多色性染料による入射光の吸収の程度は、入射光に対する染料の配向に依存するので、外部刺激を液晶−多色性染料組み合わせに加えると、吸収による制御された光減衰メカニズムが提供される。（すなわち、本明細書において使用する場合、「液晶組成物」という用語は、溶解された多色性染料を含む液晶組成物をも意味する。）従って、多色性染料は、カラーディスプレーを形成するために使用することができる。カラーイメージを表示できるディスプレーは、対応する色の液晶複合体から作られた赤、青および緑のピクセルを並べて配列することにより形成することができる。
【００３４】
ピクセル素子のアドレスは、アクティブマトリックススイッチ手段、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）または金属−絶縁体−金属ダイオードにより制御することができる。好ましくは、ピクセル素子は、多重アクティブマトリックススイッチ手段のアレーを用いることにより、多重仕様（multiplex fashion）でアドレスすることができる。そのようなスキームを、ＴＦＴをアクティブマトリックススイッチ手段として使用して、図３および図３ａ（分解図）に示す。
図３は、透明接地平面電極４２（例えばＩＴＯから作成）により被覆された第１支持材料４３（例えばガラス）と、多重化ＴＦＴのアレー４４をその上に有する第２支持材料４５（通常はガラス）との間にある液晶複合体４１のサンドイッチ構造４０を示している。アレーの構成は、図３ａにさらに詳しく示されている。図３ａは、図３中のＡで示されている部分の拡大図である。各ピクセルは、電極４６（例えばＩＴＯから形成）により規定されている。各電極４６への電圧の印加は、ＴＦＴ４７により制御される。そして、各ＴＦＴは、スキャンライン４９およびデータライン４８により、多重仕様でアドレスされる。ＴＦＴは、各ピクセルのアドレッシングを制御し、隣接ピクセル間のクロストークを防止するように機能する。あるいは、アクティブマトリックスは、ＣＭＯＳチップであってもよい。このような多重化法は、アクティブマトリックス多重化（multiplexing）と呼ばれている。
【００３５】
好ましさは劣るが、別の多重化方法は、Ｎ行電極の組と共にＭ列電極の組を使用する受動多重化方法である。適当な電気信号を、例えば第５列および第８行の電極に送ることにより、第５列第８行にあるピクセルが、オン、オフされる。このようにすると、電極リード線の数をＮ×ＭからＮ＋Ｍに減少することができる。しかしながら、隣接したピクセルは相互に独立ではない。第５列第８行のピクセルをスイッチするために十分な電圧を印加した場合、隣接したピクセル（例えば、第４列第８行のピクセル）も実質的な電圧を受け、偶発的にスイッチされ、少なくとも部分的にクロストークが起こる。
【００３６】
参照液晶複合体に対する本発明の液晶複合体の電気光学的特性の比較についてのバックグラウンドを提供するために、電気光学的特性およびその測定方法を、以下に簡単に説明する。
【００３７】
光学測定値は、ｆ/３.５コレクション光学系およびコリメート化５５０±４０ｎｍ光源を用いて得た。液晶複合体のＴ90および動作電場Ｅ90を測定するために、サンプルについて、比較的高い電場（典型的には８〜１０Ｖ／μｍ）まで電圧をステップ上昇およびステップ下降させた（０．７秒／ステップで、２５ステップ上昇および２５ステップ下降）。各試験について、透過率の最大値をＴonとし、印加電圧がない場合の透過率をＴoffとした。Ｔ90は、式：
【数１】
Ｔ90＝０.９(Ｔon−Ｔoff)＋Ｔoff
により与えられる。
【００３８】
上昇曲線においてＴ90に達するのに必要な印加電場はＶ90である（上昇曲線は、電圧を上昇させて得られる％Ｔ／Ｖ曲線である）。動作電場Ｅ90（Ｖ／μｍ）は、式：
【数２】
Ｅ90＝Ｖ90／ｔ
（ここで、Ｖ90の単位はボルトであり、ｔは液晶複合体の厚さ（単位：μｍ）である。）
により規定される。
（液晶層の厚さを小さくすることにより、液晶光バルブを作動するのに必要な電圧を減少することができる。より正しい測定値は、装置の厚さについて正規化した動作電場Ｅ90である。）
【００３９】
実施例を参照して本発明をより詳しく説明する。実施例は本発明を説明するものであって、限定するものではない。
【００４０】
実施例１
以下に、特定の添加剤Ｉを特に参照して代表的な手順を記載するが、当業者なら、他の添加剤Ｉの調製にもその手順を適用できることを理解するであろう。
還流冷却器を備えた２５０ｍＬ丸底フラスコに、安息香酸２５ｇ、アリルアルコール５１ｇ、および硫酸２.５ｇを加えた。混合物を還流しながら１７時間加熱し、室温まで冷却し、トルエン５０ｇを添加した。１Ｌ分液漏斗を用いて、混合物を、水１００ｍＬで１回、炭酸ナトリウム５重量％水溶液５０ｍＬで１回、水１００ｍＬで再度洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムにより乾燥し、濾過し、蒸留して、安息香酸アリルを得た。安息香酸アリルは、約６０mmHgにおいて１３５℃の沸点で蒸留された。
【００４１】
５０ｍＬ丸底フラスコに、安息香酸アリル５．１ｇ、トリエトキシシラン５．３ｇ、およびイソプロピルアルコール中クロロ白金酸１０重量％液３滴を加えた。フラスコを部分的に室温の水浴に浸し、発熱反応の場合は混合物を冷却した。混合物を室温（約２５℃）で１８時間攪拌した。混合物を、球管ショートパス蒸留装置により、１mmHgおよび１２５℃で精製して、添加剤Ｉａ（３−ベンゾイルオキシプロピルトリエトキシシラン）を得た。
【化１９】
0004278294.tif 000010
【００４２】
別のオルガノトリアルコキシシラン添加剤Ｉｂ−Ｉｆを得た。添加剤Ｉｂは、製造業者（Gelest, Inc.,ペンシルベニア州Tullytown在）により、注文生産された。添加剤Ｉｃ−Ｉｆは、必要な変更を加えて上記手順に準じて調製された。
【００４３】
【化２０】
0004278294.tif 000011
【化２１】
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【化２２】
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【化２３】
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【化２４】
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【００４４】
実施例２
この実施例は、本発明の液晶複合体を含んでなる液晶光バルブの製造例を説明するものである。
３０ｍＬプラスチックビーカーに、添加剤Ｉａ０．８２５ｇおよびジブチル錫ジラウレート０．０２９ｇを加え、渦ミキサーにより２０秒間混合した。この混合物に、ＢＬ０９３液晶（BDH Ltd.英国Poole在）４．１５６ｇを加え、混合物を、渦ミキサーにより更に３０秒間攪拌した。得られた混合物に、Airvol２０５ポリ(ビニルアルコール)（Air Products）の１２．５５重量％水溶液９．２６０ｇを加え、組成物を、Daytonミキサーモデル２Ｍ０３７Ａにより２５ボルトで５分間乳化した。体積メジアン液滴直径をCouleter Counterにより測定したところ、約２．６μｍ体積％メジアンであった。得られたエマルジョンを、１５ｍＬバイアルに移し、封止し、室温でタンブラー上に置き、２日間硬化させた。エマルジョンを８μｍフィルターにより濾過し、ポリ(エチレンテレフタレート)ポリエステルフィルムを被覆したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ／ＰＥ）上に塗布した。エマルジョンを３０分間風乾し、塗布物の上にＩＴＯ／ＰＥの層を重ねた。乾燥した塗布物の厚さは、８．７５μｍであった。
添加物Ｉ含有液晶光バルブおよび対照サンプル（添加物Ｉなし）の電気光学的特性を表１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
0004278294.tif 000016
【００４６】
上記の結果は、添加物Ｉが存在する場合、フィールド−オフ透過率Ｔoffに悪影響を与えることなく、動作電場Ｅ90が低下することを示している。
【００４７】
実施例３
この実施例では、シラン添加剤ＩおよびIIＢの混合物をエマルジョンの調製に使用した。３０ｍＬプラスチックビーカーに、添加剤Ｉａ０．７０１ｇ、フェニルメチルジエトキシシラン（Gelest）０．０９８ｇおよびジブチル錫ジラウレート０．０２５ｇを加え、渦ミキサーを用いて２０秒間混合した。この混合物に、ＢＬ０９３液晶４．０３０ｇを加え、混合物を渦ミキサーにより更に３０秒間攪拌した。得られた混合物に、Airvol２０５ポリ(ビニルアルコール)の１２．５５重量％水溶液９．１１７ｇを加え、組成物を、Daytonミキサーモデル２Ｍ０３７Ａにより２５ボルトで５分間乳化した。体積メジアン液滴直径をCouleter Counterにより測定したところ、約２．５μｍ体積％メジアンであった。得られたエマルジョンを、１５ｍＬバイアルに移し、封止し、室温でタンブラー上に置き、４日間硬化させた。エマルジョンを８μｍフィルターにより濾過し、ポリ(エチレンテレフタレート)ポリエステルフィルムを被覆したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ／ＰＥ）上に塗布した。エマルジョンを３０分間風乾し、塗布物の上にＩＴＯ／ＰＥの層を重ねた。乾燥した塗布物の厚さは、８．０６μｍであった。サンプルを６０℃で４日間加熱して老化した。サンプルは、０．６８Ｖ／μｍのＥ90および６％のＴoffを示した。
【００４８】
実施例４
この実施例は、Neorezポリウレタンを包接媒体とし、染料を加えた本発明を説明する。ガラスバイアルに、ＧＸ８７４染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．１２ｇ、Ｇ２４１染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．３０ｇ、Ｇ２０７染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．１８ｇおよびＢＬ０９３液晶１９．４ｇを量りとって液晶および染料の組成物（ＬＣ／染料）を調製した。混合物を磁石攪拌棒により６０〜６５℃で約４８時間攪拌し、次いで、室温で更に２日間攪拌した。
３０ｍＬプラスチックビーカーに、添加剤Ｉｂ１．００８ｇおよびジブチル錫ジラウレート０．０２９ｇを加え、渦ミキサーを用いて２０秒間混合した。この混合物に、ＬＣ／染料組成物３．０１４ｇおよびDow５０９８界面活性剤０．０６１ｇを加えた。混合物を渦ミキサーにより更に３０秒間攪拌した。得られた混合物に、NeorezＲ９６７ウレタンラテックス（Zeneca Resins）５．３３７ｇを加え、組成物を、Daytonミキサーモデル２Ｍ０３７Ａにより５２ボルトで１分間乳化した。体積メジアン液滴直径をCouleter Counterにより測定したところ、約２．０μｍ体積％メジアンであった。１５ｍＬガラスバイアル中のエマルジョンサンプル６．６７１ｇに、水３．３４１ｇを加え、組成物を手により振とうして、水をエマルジョン中に分散させ、組成物を６０℃で４０時間加熱した。１０ｍＬバイアルに、硬化したエマルジョン４．０１ｇおよびＣＸ−１００（Zeneca Resins）の５０重量％溶液０．１６７ｇを加えた。エマルジョンを渦ミキサーで２０秒間混合し、８μｍフィルターにより濾過し、ＰＥＴポリエステルフィルムを被覆したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ／ＰＥ）上に塗布した。エマルジョンを３０分間風乾し、塗布物の上にＩＴＯ／ＰＥの第２層を重ねた。積層体を６０℃で３日間硬化させた。乾燥した塗布物の厚さは、８．７５μｍであり、０．９５Ｖ／μｍのＥ90および２６％のＴoffを示した。
シラン添加物を加えない以外は同様の方法で同様の装置を作成したところ、２．３４Ｖ／μｍのＥ90および３４％のＴoffを有していた。
【００４９】
実施例５
添加物Ｉｂおよび種々のトリアルコキシシラン添加剤IIＡを重量比４：１で用いて、実施例４に記載した一般的な手順により、一連の組成物を調製した。電気光学的試験の結果を以下に示す。（Ｅ90およびＴoff値は、先の実施例で報告されている値よりも高い。これは、（先の実施例におけるポリビニルアルコールに代えて）この実施例では包接媒体としてポリウレタンを使用したことに起因する一般的な傾向である。）
【００５０】
【表２】
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【００５１】
ジアルキルジアルコキシシラン添加剤IIＢ，３−ベンゾイルオキシプロピルメチルジエトキシシランを、以下のようにして合成した：
５０ｍＬ丸底フラスコに、安息香酸アリル５．１ｇ、メチルジエトキシシラン５．１ｇおよびイソプロピルアルコール中クロロ白金酸１０重量％溶液３滴を加えた。フラスコを部分的に室温の水浴に浸し、発熱反応の場合は混合物を冷却した。混合物を室温で１８時間攪拌した。混合物を、球管ショートパス蒸留装置により、１mmHgおよび１２５℃で精製して、３−ベンゾイルオキシプロピルメチルジエトキシシランを得た。
包接媒体としてＰＶＡを用い、上記添加剤IIＢおよび添加剤Ｉｅを使用して、実施例３と類似の方法により、液晶装置を作成した。添加剤Ｉｅと添加剤IIＢの比は７：１であった。装置は、０．６７Ｖ／μｍのＥ90および６％のＴoffを有していた。
【００５２】
実施例７
この実施例は、第２添加剤としてテトラアルコキシシランIIＣを使用した本発明を説明する。
Neorezポリウレタン、アリールエステルトリアルコキシシランおよびテトラエトキシシランを含む一連のＮＣＡＰ装置を製造した。３−ベンゾイルオキシプロピルトリエトキシシラン（ＢＰＴＭＳ）およびテトラエトキシシランの混合物を含むサンプルは、最も優れた電気光学特性および優れた熱エージングを示した。以下に、一般的な装置の製造方法と電気光学的試験の結果を示す。
【００５３】
ガラスバイアルに、ＧＸ８７４染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．１６ｇ、Ｇ２４１染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．４ｇ、Ｇ２０７染料（Showa Kato Ltd. 日本）０．２４ｇおよびＢＬ０９３液晶１９．４ｇを量りとって液晶および染料の組成物（ＬＣ／染料）を調製した。混合物を磁石攪拌棒により６０〜６５℃で約４８時間攪拌し、次いで、室温で更に２日間攪拌した。
１００ｍＬプラスチックビーカーに、ＢＰＴＭＳ３．６６ｇ、テトラエトキシシラン０．５２ｇおよびジブチル錫ジラウレート０．０６５ｇを加え、渦ミキサーを用いて２０秒間混合した。この混合物に、ＬＣ／染料組成物１４．６３ｇを加え、混合物を渦ミキサーにより更に３０秒間攪拌した。得られた混合物に、Airvol２０５ポリビニルアルコール（ＰＶＡ，Air Products）の１２．８重量％溶液３８．９ｇを加え、組成物を、Daytonミキサーモデル２Ｍ０３７Ａにより２５ボルトで５分間乳化した。組成物をDaytonミキサーにより３０ボルトで５分間、次いで３２ボルトで２分間乳化した。体積メジアン液滴直径をCouleter Counterにより測定したところ、約２．０μｍ体積％メジアンであった。エマルジョンをガラス瓶に移し、６０℃で４８時間加熱して硬化した。
【００５４】
硬化したエマルジョンを、約２５ｇずつに分け、脱イオン水で１００ｍＬに希釈し、１００ｍＬベックマンポリプロピレンチューブ（合計４本）中で穏やかに混合した。BeckmannＪＡ−１８ローターを用い、サンプルを２０００rpm、２５℃で２２時間遠心した。上澄液を捨て、ペレットを約８５ｇの脱イオン水に穏やかに混合しながら再懸濁して、ペレット中の残留ＰＶＡを除去した。各サンプルを５０００rpmで１時間２回目の遠心に付して、水性ＰＶＡを除去した。再度上澄液を捨て、ペレット（各ペレットの重量は約９ｇ）を、NeorezＲ９６７ポリウレタンラテックス（Zeneca Resins）４．３ｇに再懸濁した。
【００５５】
１０ｍＬバイアルに、エマルジョン４．０１ｇおよびＣＸ−１００ポリウレタン用アジリジン架橋剤（Zeneca Resins）の５０重量％溶液０．１６７ｇを加えた。エマルジョンを渦ミキサーで２０秒間混合し、８μｍフィルターにより濾過し、ポリエステルフィルムを被覆したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ／ＰＥ）上に塗布した。エマルジョンを３０分間風乾し、塗布物の上にＩＴＯ／ＰＥの第２層を重ねた。積層体を６０℃で３日間硬化させた。乾燥した塗布物の厚さは、６．１μｍであり、０．７１Ｖ／μｍのＥ90および１５％のＴoffを示した。サンプルを、６０℃、９０％ＲＨで６日間老化させて、再度電気光学特性を測定した。老化後、サンプルは、０．７５Ｖ／μｍのＥ90および１９％のＴoffを示した。
【００５６】
実施例３〜７は、添加剤Ｉと組み合わせて第２添加剤IIＡ、IIＢまたはIIＣを使用すると、フィールド−オフ透過率Ｔoffに著しい悪影響を与えることなく、動作電場Ｅ90をさらに低下させ得ることを示している。しかしながら、第２添加剤の使用は、常に有益であるとは言えず、ある場合には、フィールド−オフ状態で透明である使用不可能な複合体を与えることがあるかもしれない。けれども当業者なら、本明細書の教示を参照して、どの場合に第２添加剤が有益であり、有益でないかを実験により決定することができるであろう。
【００５７】
上記の本発明の詳細な説明は、主としてあるいは専ら、本発明の特定の部分または側面に関する記述を含んでいる。これは簡明さおよび便宜のためであり、ある特徴がそれを開示している記述部分以外でも適切であり、ここでの開示は異なる記述部分に見出せる情報の適切な組み合わせすべてを包含するものであることを理解しなければならない。同様に、本願の様々な図面および記載は、本発明の特定の態様に関連しているが、ある特徴が特定の図面において開示されている場合、そのような特徴は、適切な範囲で、他の図面でも、他の特徴と組み合わせて、あるいは一般的に本発明において、使用できると理解しなければならない。
加えて、本発明をある好ましい態様について特に記述してきたが、本発明は、そのような好ましい態様に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  液晶複合体を含む液晶ディスプレーの動作を説明する図。
【図２】  液晶複合体を含む液晶ディスプレーの動作を説明する図。
【図３】  本発明の液晶複合体から形成された駆動ピクセル素子に適したアクティブマトリックスを示す図。
【図３ａ】  本発明の液晶複合体から形成された駆動ピクセル素子に適したアクティブマトリックスを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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