JP4982896B2 - 液晶添加剤及びその使用方法ならびに液晶表示素子 - Google Patents
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図1は、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と金属ナノ粒子との複合体及び複合体が添加された液晶表示素子の概念図である。
本発明における複合体とは、図1に示されるように、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と少なくとも1種の金属ナノ粒子から構成されている。金属ナノ粒子とホスト化合物は配位結合等により相互作用している。このホスト化合物との結合により、金属ナノ粒子が酸化等の外部要因による変質から保護されることが好ましい。複合体の形成には、金属ナノ粒子1モルに対し、ホスト化合物1モル以上あればよく、好ましくは1〜50モルである。なお、ホスト化合物がポリマーである場合には、そのモノマー単位当たりのモル数に換算して使用量を決定すればよい。
本発明の金属ナノ粒子の平均粒子径は、20nm以下、好ましくは10nm以下、さらに好ましくは7nm以下であり、下限はないが、好ましくは0.5nm即ち5Å以上がよい。より小さな粒径の微粒子であれば特に限定されるものではない。
本発明においてホスト化合物とは、包接能のある化合物をいう。
本発明の液晶層を構成するゲスト液晶としては、既存の液晶に限られるものではなく、
室温で動作できる液晶であればよい。例えば、ネマティック液晶、スメクテック液晶、カイラルネマティック液晶、カイラルスメクテック液晶等である。好ましくは、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(通常、5CBと呼ばれている)、RDP−94561(TFT用実用化液晶)(DIC社)等の液晶である。
複合体は、金属イオンを溶媒に分散してからホスト化合物と混合し、これを還元することによって形成される。ここで用いられる還元法としては、対象金属を還元できるものであれば特に限定されず、化学還元、光還元、電気還元、X線還元、γ線還元、マイクロ波還元、超音波還元等の手段を任意に用いることができる。
1〜100モルである。
100ml石英製シュリンク管に塩化ロジウム(和光純薬工業(株)製特級試薬)0.0868g(0.33mmol)及びβ−シクロデキストリンポリマー(PβCyD)(純正化学(株)製)0.9364g(0.825mmol)を入れ、これに水/エタノール(和光純薬工業(株)製)500mlを加え、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
100ml石英製シュリンク管にテトラクロロ金酸(和光純薬工業(株)製特級試薬)0.9283g(0.66mmol)及びβ−シクロデキストリンポリマー(PβCyD)(純正化学(株)製)0.0470g(0.0413mmol)を入れ、これに水/エタノール(和光純薬工業(株)製)25mlを加え、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
合成例1記載のPβCyD−Rhナノ粒子複合体0.0214gを、ゲスト液晶である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(5CB)(東京化成工業(株)製特級試薬)1gに溶解させて液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて電圧印加(最大10V)し、光透過量を瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。その結果を図2に示す。
合成例2記載のPβCyD−Auナノ粒子複合体0.0063gを、ゲスト液晶である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(5CB)(東京化成工業(株)製特級試薬)1gに溶解させて液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて0〜10Vの電圧を印加し、20〜2000Hzの周波数の電流を変調印加し、光透過率の立ち上がり(tr)及び立ち下がり(tf)時間を測定した。光透過量は、瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。また、比較例として、ゲスト液晶である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(5CB)のみを液晶セルに充填して作成した液晶表示素子を用いて同様に測定した。その結果を表1に示す。
合成例1記載のPβCyD−Rhナノ粒子複合体0.01gを、ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)(大日本インキ(株)製)0.4408gに溶解させて液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したTN液晶表示装置に室温(25℃)にて100Hzの周波数の電流を印加し、電圧を0〜10Vの範囲内で変調印加し、光透過率の立ち上がり(tr)及び立ち下がり(tf)時間を測定した。光透過量は、瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。また、比較例として、ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)のみを液晶セルに充填して作成した液晶表示素子を用いて同様に測定した。その結果を図3に示す。
合成例1記載のPβCyD−Rhナノ粒子複合体0.01gをゲスト液晶であるRDP−94561(TFT用実用化液晶)(大日本インキ(株)製)0.4408gに溶解させて液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したTFT液晶表示装置に室温(25℃)にて100Hzの周波数の電流を印加し、6Vの電圧を印加し、光透過率の立ち上がり(tr)及び立ち下がり(tf)時間を測定した。光透過量は、瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。また、比較例として、ゲスト液晶であるRDP−94561(TFT用実用化液晶)のみを液晶セルに充填して作成した液晶表示素子を用いて同様に測定した。その結果を図4に示す。
Claims (6)
- 液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、金属ナノ粒子に結合した複合体を含み、液晶表示素子の液晶層に添加される液晶添加剤。
- 前記液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、シクロデキストリン、アミロペクチン、クラウンエーテル、シクロファン、カリックスアレン、イソグアニン、シクロトリホスファゼン及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の液晶添加剤。
- 前記液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、シクロデキストリンポリマーであることを特徴とする、請求項1に記載の液晶添加剤。
- 前記金属ナノ粒子が、ロジウム、金、白金、銀、銅、パラジウム、ルテニウム、鉄、コバルト、ニッケル、珪素、チタン、カドニウム及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子からなる、請求項1から3のいずれかに記載の液晶添加剤。
- 液晶層に請求項1から4のいずれかに記載の液晶添加剤が分散された液晶表示素子。
- 液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と、金属ナノ粒子に結合した複合体を液晶表示素子の液晶層に添加することで、液晶表示素子の応答速度を向上させる方法。
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