JP6398163B2 - 液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 - Google Patents
液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6398163B2 JP6398163B2 JP2013200182A JP2013200182A JP6398163B2 JP 6398163 B2 JP6398163 B2 JP 6398163B2 JP 2013200182 A JP2013200182 A JP 2013200182A JP 2013200182 A JP2013200182 A JP 2013200182A JP 6398163 B2 JP6398163 B2 JP 6398163B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- ring
- substituent
- general formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 0 CCC(C)(C)CC(C)(C)CN*C[C@@](C)(CC1C)[C@@]11C=C(C)C1 Chemical compound CCC(C)(C)CC(C)(C)CN*C[C@@](C)(CC1C)[C@@]11C=C(C)C1 0.000 description 4
Description
る。(特許文献1)。
液晶素子の中でも、液晶と透明な高分子樹脂とを複合して、高分子と液晶、または液晶ドメイン間の屈折率差を利用した、透過−散乱型液晶素子は、偏光板を必要としないため可視光の利用効率が高く、注目されている。透過−散乱型電気光学素子としては、PSLCに加え、高分子分散液晶(PDLC;Polymer Dispersed Liquid Crystals)が広く知
られている。前者は連続的に広がった液晶相中に微量のポリマーが網目状のネットワークとして連なっており、後者は高分子膜中に液晶相の液滴が分散した構造をしている(非特許文献1)。
これらの液晶素子は、電車、自動車等の車両、ビジネスビル、病院等の建物等の窓、扉、間仕切り等において、意匠性やプライバシーの保護等を目的とした調光シャッターとして実用化されている。また、文字や図形を表示する表示装置としても用いられている。
このような装置においては、一般に透明状態での使用時間が圧倒的に長いため、省電力の観点から、電圧無印加時に透明で、電圧印加時に散乱状態となるよう動作するリバースモードの電気光学効果を有することが望まれる。
PSCT方式に用いられる重合性モノマーの特徴としては、一般に1)架橋性、2)直線型、3)剛直なコアを持つことが知られており(非特許文献2)、この重合性モノマーとして、特許文献3には、部分構造としてクロマン構造を有する硬化性化合物が挙げられており、該硬化性化合物に由来する樹脂およびカイラルネマチック液晶からなる、良好な
光学特性を有する液晶素子が挙げられている。
特許文献4には、硬化速度を改善した4,4‘−ビフェニレン骨格を有する硬化性化合物の硬化物と液晶を含む複合体が記載されている。また、特許文献5には、調光層の透明固体物質として4,4‘−ビスアクリロイルオキシビフェニル化合物の重合物を使用することが記載されており、高照度の紫外線照射により短時間で素子を製造している。
近年の研究においては、高いコントラストを得るべくホスト液晶と高分子前駆体の相溶性を向上させるために、特許文献4のごとき液晶性モノマーを使用する方法が知られている。ところがこのようなモノマーを用いた場合でも、強い光で高速硬化しようとすると激しい相分離や、光源または反応熱に起因する温度上昇によって液晶構造が乱され、透明状態の透過率が低下するという困難が生じる。さらに、上記特許文献3は、組成物硬化に数時間程度の長時間を要し、特許文献4は、硬化速度の改善がなされているが、なおも組成物硬化には数十分かかっており、製造性の点で満足のいくものではない。一方、特許文献5は、高照度の紫外線照射により短時間で素子を製造しているが、光学特性および駆動特性の点では、未だ満足のいくものではない。
特許文献1にはビス(メタ)アクリロイルオキシナフタレン化合物を溶解させた誘電異方性が負に大きな液晶組成物を用いて製造された、高いコントラストを示すAM素子が開示されているが、いずれも表示に偏光板を必要とする方式に適用された組成物であり、液晶素子の可視光透過率が小さく、光の利用効率が低い。
合性モノマーを含む液晶組成物において、特定の高分子前駆体である重合性モノマーを含む液晶組成物は、重合性モノマーが非液晶性であるにもかかわらず、高照度で短時間で高速硬化させても、液晶のプレナー構造が乱されず、その結果、高いコントラストを示すリバースモードの液晶素子を実現することを見出し、本発明に到達した。
(1)少なくとも一方が透明な基板であり、対向して配置される一対の電極付き基板を有し、前記基板間に、カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相を含む複合体を含む液晶調光層を有する液晶素子であって、前記高分子樹脂相が、下記一般式(1)で表されるポリマーを有する高分子化合物を含有し、前記カイラルネマチック液晶相の誘電率異方性が正である液晶素子。
X100は置換基を有していても良いアルキレン基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R100は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
yは1以上の整数を表し、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX100は同一であっても異なっていてもよく、
zは1から3の整数を表し、zが2以上の場合、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX101は同一であっても異なっていてもよく、X101は、下記一般式(2)で表される基を表し、
X102は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
z´は1から3の整数を表し、z´が2以上の場合、一般式(2)で表されるポリマー1分子中に2以上存在する−X102−X103−は、同一であっても異なっていてもよい。)(2)前記カイラルネマチック液晶が、シアノ基を有する化合物を含有することを特徴とする前記(1)に記載の液晶素子。
(3)前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pが、0.3μm以上、3μm以下であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の液晶素子。
(4)電圧印加時の可視光透過率が電圧無印加時の可視光透過率よりも低下する直流電圧及び/又は交流電圧の領域が存在する前記(1)〜(3)の何れか1に記載の液晶素子。(5)前記電極付き基板間の距離dが、100μm≧d≧2μmであり、前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pとdの関係が、d/p≧1である前記(1)〜(4)の何れか1に記載の液晶素子。
(6)直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の印加時のヘイズが70%以上であり、電圧無印加時のヘイズが15%以下である前記(1)〜(5)の何れか1に記載の液晶素子。
(7)−10℃以上の温度範囲で、液晶素子の直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の無印加時の可視光透過率を100%、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の印加により減少し最小となった時の可視光透過率を0%と規格化したとき、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方を印加した時から可視光透過率が10%となるまでの時間ならびに、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方を無印加とした時から可視光透過率が90%となるまでの時間が、それぞれ8msec以下である前記(1)〜(6)のいずれか1に記載の液晶素子。
(8)前記液晶素子の黄変度が4以下であることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の液晶素子。
(9)前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の液晶素子を有するスクリーン。
(10)前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の液晶素子を有するディスプレイ。
(11)誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶及び下記一般式(3)で表される重合性モノマーを含有する液晶組成物。
X1は置換基を有していても良いアルキレン基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R1は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
nは1以上の整数を表し、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX1は同一であっても異なっていてもよく、
mは1から3の整数を表し、mが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX2は同一であっても異なっていてもよく、X2は、下記一般式(4)で表される基を表し、
X10は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
分枝状アルキル基、炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルコキシ基又はシアノ基を
表し、
wは1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(4)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在する−X10−X11−は、同一であっても異なっていてもよい。)(12)前記カイラルネマチック液晶が、シアノ基を有する化合物を含有することを特徴とする前記(11)に記載の液晶組成物
(13)前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pが、0.3μm以上3μm以下
であることを特徴とする前記(11)又は(12)に記載の液晶組成物。
(14)液晶-等方相転移温度が40℃以上であることを特徴とする前記(11)〜(1
3)のいずれか1項に記載の液晶組成物。
X100は置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R100は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
yは1以上の整数を表し、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX100は同一であっても異なっていてもよく、
zは1から3の整数を表し、zが2以上の場合、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX101は同一であっても異なっていてもよく、X101は、下記一般式(2)で表される基を表し、
X102は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
又は分枝状アルキル基、炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルコキシ基又はシアノ
基を表し、
wは1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(2)で表されるポリマー1分子中に2以上存在する−X102−X103−は、同一であっても異なっていてもよい。)
また、該ポリマーのナフタレン環が有する不飽和結合を含むアシル基の数は2つであることで、上記の作用を示すものと考えられる。ナフタレン環に結合するアシル基が1つの場合、高分子樹脂相の機械的強度が十分得られず、液晶素子の繰り返し耐久性が大きく劣化して高いコントラストが得られなくなる。一方でアシル基が3つの場合、重合性モノマー間の立体障害が大きく、ポリマーネットワーク構造が十分発達しないうちに重合主鎖が途切れ、やはり高いコントラストが得られなくなる。
X100の置換基を有していても良いアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソオクチル基、イソノニル基等の分岐アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、シクロヘキシルメチル基、4−ブチルメチルシクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。この中でも炭素数が1以上であることが好ましく、また、炭素数が20以下であることが好ましく、炭素数16以下であることが、液晶との相溶性及び重合のし易さの点から好ましい。
また、X100のアルキル基が有していても良い置換基としては、ハロゲン原子、炭素数が1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基又はシアノ基等が挙げられる。
ゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの基が挙げられる。この中でも、炭素数が18以下、さらには14以下であることが、液晶との相溶性及び液晶素子のコントラスト向上の点から好ましい。
R100の置換基を有していても良いアルキル基としては、具体的にはX1で挙げたアルキル基と同義であり、有していても良い置換基も同義である。
この中でも、炭素数が1以上であることが好ましく、また、炭素数が10以下であることが好ましく、炭素数5以下であることが更に好ましく、さらに炭素数が3以下であることが液晶との相溶性及び液晶素子のコントラスト向上の点から好ましい。
zが大きすぎると、ナフタレン環と液晶分子との界面相互作用を立体的に害する場合があるため、2以下であることが好ましく、1がより好ましい。
X102は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
又は分枝状アルキル基、炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルコキシ基又はシアノ
基を表し、
z‘は1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在する−X102−X103−は、同一であっても異なっていてもよい。)
一般式(2)の置換位置は特に限定されないが、さらに好ましくは対向位置(1位に対する4位および5位、2位に対する6位、3位に対する7位、8位に対する4位および5位)にそれぞれ上記一般式(2)で表される置換基をつけ、上記一般式(1)における側鎖を、ナフタレン環を含む棒状構造にすれば、カイラルネマチック液晶に対する相溶性が向上し、液晶素子のコントラストが向上する場合がある。
z‘が大きすぎると、カイラルネマチック液晶相に対する一般式(1)の相溶性が低下する場合があるため、2以下であることが好ましく、1がより好ましい。
z´は2以下であればカイラルネマチック液晶相および高分子樹脂相が可視光に対し吸収を持たず、透明性の高い液晶素子を得ることができる場合があるため好ましく、より好ましくは1である。
R10の炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基が挙げられ、炭素数1以上7以下の分枝状アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2−エチルペンチル基、3−エチルペンチル基、4−エチルペンチル基などが挙げられる。
炭素数1以上7以下の直鎖状アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、n−ヘプトキシ基が挙げられ、炭素数1以上7以下の分枝状アルコキシ基としては、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、2−メチルペントキシ基、3−メチルペントキシ基、4−メチルペントキシ基、2−エチルペントキシ基、3−エチルペントキシ基、4−エチルペントキシ基などが挙げられる。
この中でも、水素原子、炭素数1以上7以下の直鎖状アルキル基、又は炭素数1以上7以下の直鎖状アルコキシ基であることで、高分子樹脂相の耐久性を高くできる場合があるため好ましく、より好ましくは水素原子、メチル基、メトキシ基である。
本発明の液晶素子は、製造過程において、カイラルネマチック液晶、重合性モノマー、重合開始剤を含む液晶組成物を、コレステリック相で重合誘起相分離させることで、高分子樹脂相が得られる。この重合開始剤は、重合速度を速くして液晶素子の製造時に、硬化速度を向上させるという点では有用である半面、重合過程で生じる分解物がイオン性の低分子としてカイラルネマチック液晶相に残存し、液晶素子駆動を劣化させたり、あるいは液晶素子中のカイラルネマチック液晶相に未反応物が残存して経時的にラジカル種を発生し、液晶素子中の化合物を分解させることで、液晶素子駆動が劣化する場合がある。
本発明は、光反応性が高く、微量の重合開始剤でも十分に重合が進行する重合性モノマーを使用し、なおかつ重合誘起相分離過程で重合開始剤をすべて消費しつつ、該重合性モノマーがカイラルネマチック液晶相に残存するように製造することで、短時間での液晶素子製造と高いコントラスト、および高速応答の全てを満足する液晶素子を得られる場合がある。
カイラルネマチック液晶相に含まれる一般式(3)で示される重合性モノマーの量が少なすぎる場合は、重合前の液晶組成物における重合開始剤の添加量が多すぎることを意味し、上述したように液晶素子の駆動を劣化させる要因となる場合がある。一方で重合性モノマーの量が多すぎると、経時的な重合反応により、駆動電圧などの液晶素子特性が変動してしまう要因となる場合がある。
本発明におけるカイラルネマチック液晶相は、液晶素子中から有機溶媒を用いて洗い流す等での方法で容易に分離回収可能である。またカイラルネマチック液晶相中の一般式(3)で示される重合性モノマーは、液体クロマトグラフ質量分析法を用いることで容易に定量可能である。
本発明において、連続的に広がったカイラルネマチック液晶相中に微量のポリマーが網目状のネットワークとして連なる構造(ポリマーネットワーク構造)が発達するが、ネットワークを形成するポリマーはその最小構造単位として繊維状または球状粒子の形状を有する。
ポリマーの分子量がこれ以下であると、高分子樹脂相が機械的に脆弱となり、またポリマーネットワーク構造が十分発達しないため繰り返し耐久性が悪くなる。この結果液晶分子が十分な界面相互作用を受けられなくなるため、液晶素子のコントラストおよび応答速度が劣化する場合がある。一方で、ポリマーの分子量がこれ以上であると、カイラルネマチック液晶相が空間的に分断されてしまい、プレナー構造が安定化されず、電圧無印加時の液晶素子の透明性が悪くなる場合がある。本ポリマーの分子量の分析方法としてはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いることで容易に定量可能であるが、特に制限はなく、当業者に周知の方法で分析可能である。
本発明において、連続的に広がったカイラルネマチック液晶相中に微量のポリマーが網目状のネットワークとして連なる構造(ポリマーネットワーク構造)が発達するが、ネッ
トワークを形成するポリマーの最小構造単位として繊維状または球状粒子の形状を有する。
本構造単位の繊維の直径または球状粒子の直径については、本発明の効果を損なわなければ特に限定されないが、好ましくは直径10nm以上、より好ましくは30nm以上であることが好ましい。また、好ましくは5000nm以下、より好ましくは1000nm以下であることが好ましい。
繊維または粒子の直径がこれ以下であると、高分子樹脂相が機械的に脆弱となり、またポリマーネットワーク構造が十分発達しないため繰り返し耐久性が悪くなる。この結果液晶分子が十分な界面相互作用を受けられなくなるため、液晶素子のコントラストおよび応答速度が劣化する場合がある。さらに、素子のハンドリング特性が悪化する場合がある。一方で、繊維または粒子の直径がこれ以上であると、カイラルネマチック液晶相が空間的に分断されてしまい、プレナー構造が安定化されず、電圧無印加時の液晶素子の透明性が悪くなる場合がある。また、素子の絶縁性の低下により、駆動電圧などの液晶素子特性が変動してしまう要因となる場合がある。本ポリマーネットワークの構造単位を形成する繊維または粒子の直径の分析方法としては、電子顕微鏡を用いることで容易に測定可能であるが、特に制限はなく、当業者に周知の方法で分析可能である。
本発明の液晶素子は、上記式(1)で表されるポリマー以外に、本発明の効果を損なわない範囲において、他のポリマーを有していてもよい。
本発明の液晶素子が有する一般式(1)で表されるポリマーと他の繰り返しポリマーの比率は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、一般式(1)で表されるポリマーが30質量%以上であるのが好ましく、更に好ましくは50質量%以上、最も好ましくは80質量%以上である。
上記式(1)で表されるポリマーの割合が少なすぎると、短時間での液晶素子製造、高いコントラスト、短い応答時間のいずれか、もしくは複数が十分ではなくなる場合がある。また、上記式(1)で表されるポリマーの上限は、100質量%である。
また本発明の高分子樹脂相が有する高分子樹脂が共重合体である場合、交互共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体のいずれでも良い。
X1は置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R1は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
nは1以上の整数を表し、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX1は同一であっても異なっていてもよく、
mは1から3の整数を表し、mが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX2は同一であっても異なっていてもよく、X2は、下記一般式(4)で表される基を表し、
X10は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
は分枝状アルキル基、炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルコキシ基又はシアノ基
を表し、wは1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在する−X10−X11−は、同一であっても異なっていてもよい。)
樹脂中のナフタレン環がカイラルネマチック液晶に有用な界面相互作用を示すためであると考えられる。
また、該重合性モノマーのナフタレン環が有する不飽和結合を含むアシル基の数は2つであることで、上記の作用を示すものと考えられる。ナフタレン環に結合するアシル基が1つの場合、高分子樹脂相の機械的強度が十分得られず、液晶素子の繰り返し耐久性が大きく劣化して高いコントラストが得られなくなる。一方でアシル基が3つの場合、重合性モノマー間の立体障害が大きく、ポリマーネットワーク構造が十分発達しないうちに重合主鎖が途切れ、やはり高いコントラストが得られなくなる。
X1の置換基を有していても良いアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソオクチル基、イソノニル基等の分岐アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、シクロヘキシルメチル基、4−ブチルメチルシクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。この中でも炭素数が1以上であることが好ましく、また、炭素数が20以下であることが好ましく、炭素数16以下であることが、液晶との相溶性及び重合のし易さの点から好ましい。
また、X1のアルキル基が有していても良い置換基としては、ハロゲン原子、炭素数が1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基又はシアノ基等が挙げられる。
R1の置換基を有していても良いアルキル基としては、具体的にはX1で挙げたアルキル基と同義であり、有していても良い置換基も同義である。
この中でも、炭素数が1以上であることが好ましく、また、炭素数が10以下であることが好ましく、炭素数5以下であることが更に好ましく、さらに炭素数が3以下であることが液晶との相溶性及び重合のし易さの点から好ましい。
mが大きすぎると、ナフタレン環と液晶分子との界面相互作用を立体的に害する場合があるため、2以下であることが好ましく、1がより好ましい。
X10は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
は分枝状アルキル基、炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルコキシ基又はシアノ基
を表し、
wは1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在する−X10−X11−は、同一であっても異なっていてもよい。)
一般式(4)の置換位置は特に限定されないが、さらに好ましくは対向位置(1位に対する4位および5位、2位に対する6位、3位に対する7位、8位に対する4位および5位)にそれぞれ上記一般式(4)で表される置換基をつけ、上記一般式(3)における側鎖を、ナフタレン環を含む棒状構造にすれば、カイラルネマチック液晶に対する相溶性が向上し、液晶素子のコントラストが向上する場合がある。
wが大きすぎると、カイラルネマチック液晶相に対する一般式(3)の相溶性が低下する場合があるため、2以下であることが好ましく、1がより好ましい。
wは2以下であればカイラルネマチック液晶相および高分子樹脂相が可視光に対し吸収
を持たず、透明性の高い液晶素子を得ることができる場合があるため好ましく、より好ましくは1である。
R10の炭素数1以上7以下の直鎖状又は分枝状アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基が挙げられ、炭素数1以上7以下の分枝状アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2−エチルペンチル基、3−エチルペンチル基、4−エチルペンチル基などが挙げられる。
炭素数1以上7以下の直鎖状アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、n−ヘプトキシ基が挙げられ、炭素数1以上7以下の分枝状アルコキシ基としては、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、2−メチルペントキシ基、3−メチルペントキシ基、4−メチルペントキシ基、2−エチルペントキシ基、3−エチルペントキシ基、4−エチルペントキシ基などが挙げられる。
この中でも、水素原子、炭素数1以上7以下の直鎖状アルキル基、又は炭素数1以上7以下の直鎖状アルコキシ基であることで、高分子樹脂相の耐久性を高くできる場合があるため好ましく、より好ましくは水素原子、メチル基、メトキシ基である。
本発明の液晶組成物は、上記式(3)で表される重合性モノマー以外に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の重合性モノマーを有していてもよい。
具体的には、(メタ)アクリル系又はビニル系等の、1つ又は2つ以上のエチレン性不飽和二重結合を有する他の重合性モノマー、及び、1つのエチレン性不飽和二重結合を有
する重合性のオリゴマー等を含み、硬化反応により上記式(1)で表される重合性モノマーと共重合させてもよい。
例えば、日本国特開平9−90328号公報に記載の1官能(メタ)アクリルモノマー、2官能(メタ)アクリルモノマー、3官能以上の多官能(メタ)アクリルモノマー等の重合性モノマー、および(メタ)アクリルオリゴマー等の重合性のオリゴマー等が使用できる。
ビニルモノマーとしては、スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
前記式(3)で表される重合性モノマーの割合が少なすぎると、短時間での液晶素子製造、高いコントラスト、短い応答時間のいずれか、もしくは複数が十分ではなくなる場合がある。また、前記式(1)で表される繰り返し単位の上限は、100質量%である。
また本発明の液晶組成物を用いて得られた高分子樹脂が共重合体である場合、交互共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体のいずれでも良い。
本発明の液晶組成物は室温(25℃)でコレステリック相を示すように設計され、その液晶-等方相転移温度(Tni)は40℃以上が好ましく、更に60℃以上が好ましい。
本発明の液晶組成物のTniが上記の範囲外では、硬化時の光源や反応熱に由来する温度上昇で、液晶構造が破壊される場合があることが懸念される。
液晶組成物中の各成分の配合比は、液晶組成物がコレステリック相を形成する限り、成分によって一概には言えないが、本発明の液晶組成物中の前記一般式(3)で表される重合性モノマーの含有割合は、通常、0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上であり、一方、通常、10質量%以下、好ましくは7質量%以下である。また、前記一般式(3)で表される重合性モノマーと他の重合性モノマー及び/又は非重合性モノマーを併用する場合、液晶組成物に対する重合性モノマー及び非重合性モノマーの合計の割合も、通常、0.2質量%以上、好ましくは1.2質量%以上であり、一方、通常、10質量%以下、好ましくは7質量%以下である。この割合が小さすぎると液晶素子の繰り返し耐久性が劣り、多すぎると透明時のヘイズが大きく、不透明時のヘイズが小さくなる場合がある。
本発明の液晶素子及び液晶組成物に用いるカイラルネマチック液晶は、誘電率異方性が正である。本発明のカイラルネマチック液晶の該誘電率異方性が正であることで、リバースモードでの駆動が可能となる。
カイラルネマチック液晶の誘電率異方性値(Δε)は正であれば特に限定されないが、5以上であることが好ましく、8以上であることが、液晶素子の駆動電圧低減のために好ましい。また、カイラルネマチック液晶を構成する個々の分子が350nmより長い波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの硬化時間を短くする点で好ましい。
ことが好ましい。
d/pが1以上であることが好ましい。更に好ましくは、2以上、特に好ましくは4以上で
ある。また、20以下であることが好ましく、12以下であることが特に好ましい。d/p
が大きいほど、駆動時の散乱が大きくなり、遮光特性が向上するが、一方で液晶素子の駆動電圧も同時に増加するため、遮光特性と省エネや安全性の両立の観点から、上記の範囲内に収めることが好適である。
pが小さすぎると液晶素子の駆動電圧が高くなる傾向があり、大きすぎるとコントラストが劣る傾向がある。一般にpはカイラル剤の濃度に反比例するので、必要なpの値から逆算してカイラル剤の濃度を決定すれば良い。なお、p×n(nはカイラルネマチック液晶の屈折率)が可視光波長(380nm〜800nm)の範囲内にある場合、最終的に得られる
液晶素子は電圧無印加時に有色となり、可視光範囲外にある場合は電圧無印加時に無色透明になるので、目的に応じてpを選択すれば良い。
電圧を印加していない状態でのスクリーンの光透過率は、dの増加に対して減少し、また、表示ディスプレイの応答時間も長くなる場合がある。一方で、dが小さすぎることで、駆動時の遮光特性が低減し、また大面積のスクリーンの場合、スクリーンが短絡してしまう場合がある。上記範囲であることで、これらの要求をバランスよく満足することができる。
剤を併用してもよい。また、カイラル剤としては、それ自身の誘電異方性が正に大きく、粘度の低いものが液晶素子の駆動電圧低減および応答速度の観点から好ましく、カイラル剤が液晶をねじる力の指標とされるHelical Twisting Powerが大きいほうが好ましい。また、350nmより長い波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの硬化時間を短くする点で好ましい。
カイラル剤としては、例えばCB15(商品名 メルク社製)、C15(商品名 メルク社製)、S−811(商品名 メルク社製)、R−811(商品名 メルク社製)、S−1011(商品名 メルク社製)、R−1011(商品名 メルク社製)などが挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、分子構造には特に制限はないが、ホスト液晶への溶解可能な化合物を選択するのが好ましい。また、本発明の液晶組成物を構成する分子は典型的に波長350nm以下の紫外光吸収を持つため、ラジカル重合開始剤自身は波長350nm以上の光でラジカル化するものを選択するのが好ましい。
剤を用いて液晶素子を製造することで、高照度・短時間で高速硬化させても、液晶のプレナー構造が乱されず更に得られた液晶素子において、駆動が劣化せず、リバースモードでの駆動が可能であり、高いコントラスト及び高速応答を示す傾向がある。
有効に吸収してラジカルを生成するため、液晶素子の劣化や駆動に悪影響を及ぼす重合開始剤の添加量を少なくすることができるものと推測される。
X10は、ヒドロキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していても良いアシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、置換基を有していても良いアルコキシ基又は置換基を有していても良いアミノ基を表し、
X11は、水素原子、置換基を有していても良い芳香族炭化水素、置換基を有していても良い芳香族複素環基又は置換基を有していても良いアルキル基を表す。]
X10は、ヒドロキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していても良いアシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、置換基を有していても良いアルコキシ基又は置換基を有していても良いアミノ基を表す。
X10の芳香族炭化水素基としては、単環、あるいはこれが2〜4個縮合してなる縮合
環から、水素原子を1個除いて得られる1価の基が挙げられ、具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの基が挙げられる。この中でも、炭素数が6以上であることが好ましく、また炭素数が18以下、さらには14以下、特に12以下であることが、短波長の紫外光の吸収のために好ましい。
X10のアルキル基が有していても良い置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数が1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基又はシアノ基等が挙げられる。
また、X10のアルコキシカルボニル基が有していても良い置換基としては、炭素数1
〜20のアルキル基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。
X10としては、上記の中でも、炭素数12以下の置換基を有していても良い芳香族炭化水素基が、短波長の紫外光の吸収のため好ましい。
一般式(1)で表される重合開始剤において、X10-C(=O)- と 結合しているX11の炭素原子が電子リッチになることが反応性の点から好ましい。前記炭素原子が電子リッチとなるように、例えば、X10-C(=O)- と 結合しているX11の炭素原子がヒドロキシ基、N及び/又はO等のヘテロ原子を含む環等の電子供与性の置換基を有することが好
ましい。
X11の置換基を有していても良い芳香族炭化水素基としては、X10で挙げた置換基を有していても良い芳香族炭化水素基と同義であり、有していても良い置換基も同義である。この中でも、炭素数が6以上であることが好ましく、また炭素数が18以下、さらには14以下、特に12以下であることが、短波長の紫外光の吸収や発生するラジカルの高反応性のために好ましい。
X11のアルキル基が有していても良い置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、メチルアミノ基、メチル基、N及び/又はO等のヘテロ原子を含む環等の電子供与
性基の基;ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子、フェニル基、ケト基等の電子求引性基;が挙げられる。この中でもX10-C(=O)- と 結合しているX11の炭素原子に電子供与性を与える基であることが好ましい。
アルキル基が有していてもよい置換基の置換位置は特に限定されないが、X10-C(=O)- と 結合しているX11の炭素原子に結合していることが、分子の開裂をしやすい点から好ましい。
X10とX11の組み合わせは特に限定されないが、少なくとも1方が環状構造を有することが好ましく、両方とも環状構造を有することが、高反応性となり好ましい。
この中でも、炭素数が1以上であることが好ましく、また炭素数が20以下であることが好ましく、炭素数16以下であることが、光吸収して開裂した分子による発生したラジカルの高反応性のため好ましい。
X12のアルキル基が有していても良い置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、メチルアミノ基、メチル基、N及び/又はO等のヘテロ原子を含む環等の電子供与
性基の基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子、フェニル基、ケト基等の電子求引性基が挙げられる。この中でも-C(=O)-と結合しているX12の炭素原子に電子供与性与える基
であることが好ましい。
アルキル基が有していてもよい置換基の置換位置は特に限定されないが、-C(=O)- と
結合しているX12の炭素原子に結合していることが、分子の開裂をしやすい点から好ましい。
られる。
また、置換基として環状構造を有するアルキル基は、鎖状であることが好ましく、この中でも、炭素数が1以上であることが好ましく、また炭素数が10以下であることが好ましく、炭素数6以下であることが、光吸収して開裂した分子による発生したラジカルの高反応性のため好ましい。
X10は、14、15及び16族の元素から選ばれる1つの原子を表し、
X11及びX12は、それぞれ独立に、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
X13及びX14は、それぞれ独立に、直接結合、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
A1は、酸素原子、置換基を有していても良いアルキル基又は−O−R50基を表し、R50は水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
A2は、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
nは1以上、5以下の整数を表す。]
一般式(9)のX10は、14、15及び16族の元素から選ばれる1つの原子を表す。この中でも、非金属元素又は半金属元素であることがラジカル発生効率の点から好ましく、特に非金属元素であることが好ましい。非金属元素の中でも、リン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、炭素原子が特にラジカル発生効率の点から好ましい。
一般式(9)のX11及びX12の置換基を有していても良いアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソオクチル基、イソノニル基等の分岐アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、シクロヘキシルメチル基、4−ブチルメチルシクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。この中でも炭素数1以上であることが好ましく、一方、炭素数20以下であることが好ましく、炭素数16以下であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、反応しやすくなるため好ましい。
また、X11及びX12のアルキル基が有していても良い置換基としては、ハロゲン原子、炭素数が1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基又はシアノ基等が挙げられる。
低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。
X11及びX12は上記の中でも、置換基を有する芳香族炭化水素が重合時の光吸収波長が長波長化し、反応しやすくなるため特に好ましい。また、X11及びX12は同一でも異なっていても良いが、重合時の反応制御のしやすさから同一であることが好ましい。
A1の置換基を有していても良いアルキル基としては、具体的にはX11で挙げたものと同義であり、有していてもよい置換基も同義である。この中でも炭素数1以上であることが好ましく、また、炭素数20以下であることが好ましく、炭素数16以下であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、さらに、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。
R50の置換基を有していても良いアルキル基の具体例としては、X11のアルキル基と同義であり、有していても良い置換基も同義である。R50の置換基を有していても良いアルキル基としては、炭素数1以上であることが好ましく、また、炭素数が15以下であることが好ましく、10以下であることが更に好ましく、5以下であることが更に好ましく、特に3以下であることが重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。
上記の中でも、A1は、酸素原子;炭素数1以上、4以下のアルキル基;R50の炭素数5以下、更に好ましくは3以下のアルキル基である−O−R50基であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。
なお、表記の都合上A1とX10との結合を単結合で表すが、A1が酸素原子の場合は、該結合は二重結合となる。
A2の置換基を有していても良いアルキル基の具体例としては、A1のアルキル基と同義であり、有していても良い置換基も同義である。A2の置換基を有していても良いアルキル基としては、炭素数1以上であることが好ましく、また、炭素数が20以下であるこ
とが好ましく、16以下であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。また、A2の置換基を有していても良い芳香族炭化水素基及び置換基を有していても良い芳香族複素環基としては、X11及びX12と同義であり、有していても良い置換基も同義である。A2の置換基を有していても良い芳香族炭化水素基としては、炭素数6以上であることが好ましく、また、炭素数が18以下であることが好ましく、14以下であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため好ましい。
この中でも、A2は置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基であることが、重合時の光吸収波長が長波長化し、重合モノマーとの吸収波長の重なりを低減でき、重合開始剤のラジカル発生効率が高まるため特に好ましい。
X13及びX14は、それぞれ独立に、直接結合、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
この中でも、X13及びX14は、直接結合又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基であることが、反応性の点から好ましい。また、X13及びX14は同一でもよく、異なっていても良いが、反応性の点から同一であることが好ましい。
3は、それぞれ独立に置換を有していても良い炭素数1〜20のアルキル基を表す。また、上記フェニル基、フェニレン基は炭素数1〜10のアルキル基を有していても良い。
合わせて用いてもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、一般式(7)及び/又
は(9)で表される重合開始剤以外の他の重合開始剤を組み合わせて用いてもよい。分子構造には特に制限はないが、ホスト液晶への溶解可能な化合物を選択するのが好ましい。
また、本発明の液晶組成物を構成する分子は典型的に波長300nm以下の紫外光吸収を持つため、ラジカル重合開始剤自身は波長350nm付近またはそれ以下の光でラジカル化するものを選択するのが好ましい。
常、0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上であり、一方、通常、5質量%以下、好ましくは、1質量%以下である。この範囲であることで、重合が十分し、液晶組成物から得られる液晶素子の繰り返し耐久性及び透明時のヘイズが向上する傾向がある。
また、一般式(7)及び/又は(9)で表される重合開始剤のほかに、他の重合開始剤
を用いる場合は、上記の範囲内で用いることが好ましく、また、一般式(7)及び/又は
(7)で表される重合開始剤と他の重合開始剤の割合は50:50〜70:30であることが、本発明の効果を得るために好ましい。
本発明の液晶素子のカイラルネマチック液晶相には、重合開始剤、光安定剤、抗酸化剤、増粘剤、重合禁止剤、光増感剤、接着剤、消泡剤、界面活性剤等を有していてもよい。
又、上記その他の成分の含有量は、本発明の液晶素子の性能を損なわない範囲の任意の割合で配合することができる。
本発明の液晶組成物は、その硬化物を含む層を有する後述の液晶素子として使用することができる。
本発明の液晶素子は、少なくとも一方が透明な基板であり、対向配置される一対の電極付き基板と、該基板間にカイラルネマチック液晶と高分子樹脂の複合体を含む液晶調光層を挟持してなり、液晶調光層は重合性モノマー及びカイラルネマチック液晶で構成される液晶組成物を光硬化させて得られるものである。
本発明の液晶素子は上記の液晶素子であれば特に限定されないが、以下に代表的な構造を説明する。
本発明の液晶組成物及び液晶素子は、スクリーン及びディスプレイ等に用いることができる。例えば、建物の窓、パーテーション及びショーウインドウ等の視野遮断のためのスクリーンや、高速応答性を以って電気的に表示を切り替えることによって、公告板等のデ
ィスプレイやプロジェクションのパネルとして利用することができる。
プロジェクションのシステムは、フロントプロジェクションやリアプロジェクションなど特に限定されないが、たとえば特開平6-82748号公報あるいは国際公開WO2009/150579で示されているリアプロジェクションシステムや、特開2010-217291号公報で
示されているコヒーレント光を光源とするプロジェクションシステムを挙げることができる。
ても良い。
ることが好ましい。さらに好ましくは20mW/cm2以上、特に好ましくは30mW/cm2以上である。放射照度が小さすぎると重合が十分進行しない傾向となる。本発明はこのような強い光で高速硬化しても、激しい相分離や、光源または反応熱に起因する温度上昇によって液晶構造が乱され、透明状態の透過率が低下することが生じず、短時間で高透明性、無色、コントラストの高い液晶素子を得ることができる。
上記のようにして得られた液晶調光層は、薄膜状の透明高分子中にカイラルネマチック液晶が粒子状に分散または連続層を形成しているが、最も良好なコントラストを示すのは連続層を形成している場合である。
本発明の液晶素子は、無色であり、透明性に優れる特徴を有する。これは、重合性モノマーの中心骨格となるナフタレン基の置換基末端にある重合性基について、ナフタレン基と重合性基の間にスペーサーとなる構造を有することに起因する。すなわち、スペーサー構造により重合性基の可動性が高く、反応時に立体障害となり得る、かさ高いナフタレン
基の影響が相対的に小さくなり、モノマーの重合反応が十分に進むため、液晶素子中にモノマーが残留して素子の劣化や駆動特性へ悪影響を及ぼすことを防止し、またそれにより素子の黄変等を防止することができるのである。
本発明の液晶素子の黄変度とは、液晶素子のイエローの着色度を示す指標である。測定方法としては、液晶素子の透明基板を積分球分光測色計(x−rite社製 SP64)のアパーチャー部分に透明側を測定できるようにセットし、3刺激値X、Y、Zを反射光から測定後、イエローインデックス(YI値)を算出する。さらに、液晶素子の無い透明基板のみの値とYI0とし、液晶組成物を入れ露光した後の液晶素子の値をYI1としたとき、以下式(1)で表されるものである。
黄変度=YI1−YI0 ・・・式(1)
本発明で定義される黄変度は、基板の材料に関わらず、液晶組成物由来の黄変度を示す。
本発明の液晶素子は、電圧を印加するかまたは、電圧印加状態から電圧無印加状態に戻すことで、透明状態から散乱状態(不透明状態)へスイッチングすることができる。本発明の液晶素子は、電圧無印加時に可視光に対して透過状態あるいは選択反射状態となり、電圧印加時に散乱状態となる、所謂リバースモードで使用可能な液晶素子であるため、電圧印加時の可視光透過率が電圧無印加時の可視光透過率よりも低下する直流電圧及び/又は交流電圧の領域が存在する。
本発明の液晶素子を透明状態から散乱状態へスイッチングするには、カイラルネマチック液晶相がプレナー状態からフォーカルコニック状態へ相転移するだけの電圧を電極間に印加すればよい。印加波形は直流、交流、パルス、あるいはそれらの合成波など、特に制限はない。直流電圧の場合、好ましくは0.5msec以上、交流電圧の場合、正弦波、矩形波、三角波、またはそれらの合成波のいずれでも良く、好ましくは100kHz以下の周波数で0.5msec以上、パルス波の場合、好ましくはパルス幅0.5msec以上を印加することでスイッチングできる。
尚、液晶素子の駆動電圧は、直流電圧では通常、60V以下、好ましくは30V以下であり、交流電圧では通常、120Vp−p以下、好ましくは90Vp−p以下、パルス電圧では最大値が60V以下、好ましくは最大値が30V以下である。
時)に15%以下であるのが好ましく、直流電圧及び/又は交流電圧印加時(電源ON時
)に70%以上であることが好ましい。特に電源OFF時10%以下で電源ON時90%以上
であるのが特に好ましい。室内、蛍光灯のもとでは、ヘイズが15%を超えると曇りが目立ち、70%未満だと液晶素子向こうのシルエットが見えてくる傾向がある。
又、本発明の液晶素子の平行光線透過率は、好ましくは電源OFF時85%以上、電源ON
時15%以下が好ましく、電源OFF時90%以上、電源ON時10%以下が特に好ましい。
室内、蛍光灯のもとでは85%未満では薄暗く、15%を越えると正面にある物体が見えてしまう傾向がある。
尚、本発明において、液晶素子のヘイズの測定及び平行光線透過率の測定は、JIS K7105に従って測定される。
本明細書中に記載の応答時間とは、液晶素子が電圧無印加時の可視光(380〜800
nm)透過率を100%、電圧印加により減少し飽和した時の可視光透過率を0%と規格化したとき、試験波形(本実施例中では100Hzの矩形波)を印加したときに可視光透過率が10%となるまでの時間(立ち上がり応答時間)、試験波形を無印加としたときに可視光透過率が90%となるまでの時間(立ち下がりの応答時間)と定義する。応答時間の測定方法は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の液晶素子の応答時間は、−10℃以上の温度において、立ち上がりの応答時間と立ち下がりの応答時間ともにそれぞれ5msec以下であることが好ましく、3msec以下であるとさらに好ましい。また液晶素子として使用するには、立ち上がりの応答時間と立ち下がりの応答時間が同じである方が好ましい。
本発明の液晶組成物及び液晶素子は、スクリーン及びディスプレイ等に用いることができる。例えば、建物の窓、パーテーション及びショーウインドウ等の視野遮断のためのスクリーンや、高速応答性を以って電気的に表示を切り替えることによって、公告板等のディスプレイやプロジェクションのパネルとして利用することができる。
プロジェクションのシステムは、フロントプロジェクションやリアプロジェクションなど特に限定されないが、たとえば日本国特開平6−82748号公報あるいは国際公開第2009/150579号で示されているリアプロジェクションシステムや、日本国特開2010−217291号公報で示されているコヒーレント光を光源とするプロジェクションシステムを挙げることができる。
本発明の液晶素子のヘイズ、平行光線透過率及び応答速度は、室温25℃において、測定を行った。また、液晶の駆動は100Hzの矩形波を印加し、測定電圧は80Vp−pを用いて測定を行った。
ヘイズ及び平行光線透過率は、ヘイズコンピューター Hz−2(SUGA社製)及びC光源を用い、ダブルビーム方式により測定した。
発明の液晶素子の応答速度は、室温25℃において測定を行った。また、液晶の駆動は100Hzの矩形波を印加し、測定電圧は、80Vp−pを用いて測定を行った。
光源にハロゲンランプを用い、検出器にフォトダイオードを用いた。液晶素子に光を垂直に入射しながら試験波形(100Hzの矩形波)を印加したときの立ち上がり応答時間と、立ち下がり応答時間を測定した。
法>
カイラルネマチック液晶(液晶単独、又はこれとカイラル剤の混合物)または液晶組成物を一旦相溶させ、温度上昇による相転移または相分離を、偏光顕微鏡によって観察することにより得た。
誘電率ε(ε1及びε2)は、ε=Cd/S(Cは液晶の静電容量を表す。dは液晶層の厚さを表す。Sは2枚の電極基板の電極の重なり部分の面積を表す。)により求めた。
チック液晶または液晶組成物をホモジニアス配向処理された電極層付き透明ガラス基板から成るギャップ10μmの空セルに注入し、分光光度計で測定される選択反射波長λから
p=λ/n( ただし、nはカイラルネマチック液晶または液晶組成物の屈折率)によ
り求めた。
液晶素子の透明基板を積分球分光測色計(x−rite社製 SP64)のアパーチャー部分に透明側を測定できるようにセットし、3刺激値X、Y、Zを反射光から測定後、イエローインデックス(YI値)を算出した。さらに、液晶素子の無い透明基板のみの値とYI0とし、液晶組成物を入れ露光した後の液晶素子の値をYI1としたとき、以下式(1)で表されるものとした。
黄変度=YI1−YI0 ・・・式(1)
Tni=98℃、Δε=11.8であるシアノ系ネマチック液晶(PDLC−005、Hebei Luquan New Type Electronic Materials Co. Ltd社製)88.0質量%に、カイラル剤(CB−15、メルクジャパン製)を12.0質量%混合し、カイラルネマチック液晶(a)を調製した。この(a)は、ピッチ長p=1.2±0.1μmであった。
カイラルネマチック液晶(a)95.0質量%に下記構造式(I)で表されるモノマー(AOE―N、川崎化成社製)5.0質量%、下記構造式(II)で表される重合開始剤(IRGACURE184、BASF JAPAN社製)0.2質量%を混合し、攪拌、ろ過を行い、Tni=94℃の液晶組成物(A)を調製した。この液晶組成物(A)を電極付き透明ガラス基板から成る空セル(電極付き基板間の距離(d)=10μm)のに注入した。このセルを20℃に保ち、高圧水銀ランプで60mW/cm2の紫外線(波長330nm)を片面に60秒間照射し、モノマーを硬化させ、液晶素子(A−1)とした。
作製した(A−1)は透明な外観をしており、電圧を印加すると不透明な外観へと変化する、リバースモードの駆動を示した。(A−1)の特性を表1に示す。
実施例1の重合開始剤(IRGACURE184、BASF JAPAN社製)量を0.2質量%に変更した以外は実施例1と同様にして、液晶素子(A−2)を作製した。
作製した(A−2)は透明な外観をしており、電圧を印加すると不透明な外観へと変化する、リバースモードの駆動を示した。(A−2)の特性を表1に示す。
Claims (14)
- 少なくとも一方が透明な基板であり、対向して配置される一対の電極付き基板を有し、前記基板間に、カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相を含む複合体を含む液晶調光層を有する液晶素子であって、前記高分子樹脂相が、下記一般式(1)で表されるポリマーを有する高分子化合物を含有し、前記カイラルネマチック液晶相の誘電率異方性が正である液晶素子。
X100は置換基を有していても良いアルキレン基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R100は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
yは1以上の整数を表し、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX100は同一であっても異なっていてもよく、
zは1から3の整数を表し、zが2以上の場合、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在するX101は同一であっても異なっていてもよく、X101は、下記一般式(2)で表される基を表し、
X102は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
z´は1から3の整数を表し、z´が2以上の場合、一般式(1)で表されるポリマー1分子中に2以上存在する−X102−X103−は、同一であっても異なっていてもよい。) - 前記カイラルネマチック液晶が、シアノ基を有する化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の液晶素子。
- 前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pが、0.3μm以上、3μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶素子。
- 電圧印加時の可視光透過率が電圧無印加時の可視光透過率よりも低下する直流電圧及び/又は交流電圧の領域が存在する請求項1〜3の何れか1項に記載の液晶素子。
- 前記電極付き基板間の距離dが、100μm≧d≧2μmであり、前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pとdの関係が、d/p≧1である請求項1〜4の何れか1項に記載の液晶素子。
- 直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の印加時のヘイズが70%以上であり、電圧無印加時のヘイズが15%以下である請求項1〜5の何れか1項に記載の液晶素子。
- −10℃以上の温度範囲で、液晶素子の直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の無印加時の可視光透過率を100%、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方の印加により減少し最小となった時の可視光透過率を0%と規格化したとき、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方を印加した時から可視光透過率が10%となるまでの時間ならびに、直流電圧及び交流電圧のうち少なくとも一方を無印加とした時から可視光透過率が90%となるまでの時間が、それぞれ8msec以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶素子。
- 前記液晶素子の黄変度が4以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶素子。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶素子を有するスクリーン。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶素子を有するディスプレイ。
- 誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶及び下記一般式(3)で表される重合性モノマーを含有する液晶組成物。
X1は置換基を有していても良いアルキレン基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、
R1は水素原子又は置換基を有していても良いアルキル基を表し、
nは1以上の整数を表し、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX1は同一であっても異なっていてもよく、
mは1から3の整数を表し、mが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在するX2は同一であっても異なっていてもよく、X2は、下記一般式(4)で表される基を表し、
X10は、直接結合または以下の群から選択される1つの連結基を表し、
wは1から3の整数を表し、wが2以上の場合、一般式(3)で表される重合性モノマー1分子中に2以上存在する−X10−X11−は、同一であっても異なっていてもよい。 - 前記カイラルネマチック液晶が、シアノ基を有する化合物を含有することを特徴とする請求項11に記載の液晶組成物。
- 前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pが、0.3μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載の液晶組成物。
- 液晶-等方相転移温度が40℃以上であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013200182A JP6398163B2 (ja) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | 液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012215005 | 2012-09-27 | ||
JP2012215005 | 2012-09-27 | ||
JP2013200182A JP6398163B2 (ja) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | 液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014081630A JP2014081630A (ja) | 2014-05-08 |
JP6398163B2 true JP6398163B2 (ja) | 2018-10-03 |
Family
ID=50785812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013200182A Active JP6398163B2 (ja) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | 液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6398163B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106030394B (zh) * | 2014-03-04 | 2019-09-24 | Dic株式会社 | 含有具有介晶基的化合物的聚合性组合物及其聚合物 |
KR101752694B1 (ko) * | 2014-03-04 | 2017-06-30 | 디아이씨 가부시끼가이샤 | 메소겐기를 갖는 화합물을 함유하는 혼합물 |
JP6058706B2 (ja) * | 2015-01-22 | 2017-01-11 | 昭文 荻原 | 調光素子の製造方法、積層調光素子の製造方法、調光方法 |
JP7317467B2 (ja) * | 2015-04-27 | 2023-07-31 | メルク・パテント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 光スイッチング要素において使用するための光スイッチング層 |
WO2018131642A1 (ja) * | 2017-01-13 | 2018-07-19 | 日東電工株式会社 | 光学積層体 |
JP2018116273A (ja) * | 2017-01-13 | 2018-07-26 | 日東電工株式会社 | 光学積層体 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI482839B (zh) * | 2010-01-26 | 2015-05-01 | Jnc Corp | 液晶組成物及液晶顯示元件 |
TWI425281B (zh) * | 2010-12-31 | 2014-02-01 | Au Optronics Corp | 聚合物穩定配向型液晶顯示面板的製造方法 |
-
2013
- 2013-09-26 JP JP2013200182A patent/JP6398163B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014081630A (ja) | 2014-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6724352B2 (ja) | 液晶素子、液晶組成物、液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ | |
JP5983599B2 (ja) | 液晶素子及び液晶組成物 | |
JP6398163B2 (ja) | 液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物 | |
JP6210067B2 (ja) | 画像表示装置 | |
KR102490072B1 (ko) | 리버스 모드의 액정 디바이스 | |
WO2017217430A1 (ja) | 液晶素子、液晶組成物並びに液晶素子を用いたスクリーン、ディスプレイ及び窓 | |
TWI778255B (zh) | 包括絕緣膜的液晶元件、調光窗及其製造方法 | |
JP2014080605A (ja) | 液晶組成物、液晶素子、並びに該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ | |
JP7120013B2 (ja) | 液晶デバイス用材料および液晶デバイス | |
JP2014080606A (ja) | 液晶組成物、液晶素子、該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ、並びに液晶組成物の製造方法 | |
KR101809987B1 (ko) | 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법 | |
WO2014045923A1 (ja) | 液晶表示装置及びその製造方法 | |
JP6965538B2 (ja) | 液晶組成物及び液晶素子 | |
JP2016136247A (ja) | 液晶表示装置の製造方法 | |
JP2015197637A (ja) | 液晶素子並びに該液晶素子を用いたスクリーン及びディスプレイ | |
TW202116828A (zh) | 調光元件用聚合性組成物、液晶調光元件、調光窗、智慧型窗戶、液晶複合體及其用途 | |
CN111373319B (zh) | 液晶显示装置 | |
CN108431683B (zh) | 液晶显示装置、以及液晶显示装置的制造方法 | |
JP7310796B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
TW202035658A (zh) | 液晶複合體、液晶調光元件、調光窗及智慧型窗戶 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160809 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170419 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170801 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170927 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180227 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180412 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180807 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180820 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6398163 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |