WO2017217430A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal element and a liquid crystal composition capable of switching between a light transmission state and a light scattering state without using a polarizing plate, and a screen, a display, and a window using the liquid crystal element.
  • a transmission-scattering type liquid crystal element using a difference between the refractive index between a polymer and a liquid crystal or a liquid crystal domain by combining a liquid crystal and a transparent polymer resin does not require a polarizing plate. It is attracting attention because of its high visible light utilization efficiency.
  • transmission-scattering type liquid crystal elements polymer-stabilized liquid crystals (PSLC: Polymer-Stabilized Liquid Crystals) and polymer-dispersed liquid crystals (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystals) are widely known.
  • PSLC Polymer-stabilized liquid crystals
  • PDLC Polymer-dispersed liquid crystals
  • a minute amount of polymer of about 5% by weight is connected as a network network in a continuously spreading liquid crystal phase.
  • the latter has a structure in which liquid crystal phase droplets are dispersed in a polymer film (Non-Patent Document 1).
  • liquid crystal elements have been put into practical use as dimming shutters for the purpose of protecting design and privacy in vehicles such as trains, automobiles, windows, doors, partitions, etc. of buildings such as business buildings and hospitals. It is also used as a display device for displaying characters and figures. In such a device, since the use time in the transparent state is generally overwhelmingly long, from the viewpoint of power saving, it is transparent when no voltage is applied, and operates in a reverse mode electro-optic effect that operates in a scattering state when a voltage is applied. It is desirable to have
  • a liquid crystal composition to which a polymerizable monomer is added is photocured while maintaining a transparent state such as homogeneous, planar, homeotropic, etc. And a method of forming a polymer resin composite is known.
  • PSCT Polymer Stabilized Cholesteric Texture
  • a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy
  • PDLC a dielectric constant
  • Liquid crystals having negative anisotropy are known.
  • the latter has problems such as a large temperature dependency of light transmittance, a large viewing angle dependency, or an expensive liquid crystal.
  • the former has the advantages that the temperature dependence of the light transmittance is small and the viewing angle dependence of the light transmittance is small, and that the response speed of the element is fast, and is promising.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose transmission-scattering liquid crystal elements that exhibit high transparency when transparent, high scattering when shielded, and high-speed response by applying a specific polymerizable monomer.
  • PSLC and PDLC have a problem in which the appearance and uniformity of the liquid crystal element is impaired if composition separation such as precipitation of solid components occurs when the liquid crystal composition is stored for a long time or a liquid crystal element is manufactured. Therefore, a polymerizable monomer having high solubility in the host liquid crystal is selected.
  • PSA Polymer Sustained Alignment
  • a liquid crystal composition to which a very small amount of polymerizable monomer of 1% by weight or less is added is photocured in a liquid crystal element to form a polymer film on the alignment film surface, thereby stabilizing the liquid crystal alignment. It is known that a high-speed response and high electrical reliability of a liquid crystal element can be obtained by using this technique.
  • Patent Document 4 discloses a liquid crystal element that exhibits a high-speed response by applying a specific polymerizable monomer.
  • Patent Document 5 discloses a liquid crystal element that exhibits a high-speed response and high electrical reliability by applying a specific polymerizable monomer having high host liquid crystal solubility.
  • Patent Document 6 discloses a novel PDLC material that can be operated by either light scattering under electric field off conditions, transparent under electric field on conditions, or light scattering under electric field on conditions and transparent under electric field off conditions.
  • Patent Document 7 includes a liquid crystalline ester compound containing two or more F atoms, a nematic liquid crystal containing a liquid crystalline tolan compound, and the like, so that a low driving voltage can be achieved when used in a liquid crystal display element.
  • a liquid crystal composition is disclosed.
  • the liquid crystal composition As the liquid crystal composition, application of a polymerizable monomer having high host liquid crystal solubility is required. Further, the transmission-scattering type liquid crystal element is required to have characteristics such as high transparency when transparent (transmitting), high scattering when shielded (scattering), high-speed response, and high electrical reliability. Conventionally, a method for individually improving these characteristics has been shown, but a method for satisfying all of these properties in a balanced manner has not been shown.
  • the transparency (transmission) of the transmission-scattering type liquid crystal element may be a light transmission (transparency) state when at least one of DC and AC voltages is not applied (when the power is OFF). At least one of them may be in a light transmissive (transparent) state when applied (when the power is turned on), or at least one of a direct current and an alternating voltage only when switching from a light scattering (light shielding) state to a light transmissive (transparent) state. May be in a light transmissive (transparent) state.
  • the light scattering (light shielding) of the transmission-scattering type liquid crystal element may be a light scattering (light shielding) state when at least one of a direct current and an alternating voltage is applied (when the power is turned on). At least one of these may be in a light scattering (light-shielding) state when no mark is applied (when the power is off), and only when switching from the light transmission (transparent) state to the light scattering (light-shielding) state, A light scattering (light-shielding) state may be applied by applying at least one.
  • Patent Documents 4 and 5 are optimized for the PSA technology, cannot be switched to the scattering mode, and require a member such as a polarizing plate to be used as a display. There was a problem that got worse. If these are applied to a transmission-scattering type liquid crystal device, the high solubility of the polymerizable monomer in the host liquid crystal, the high transparency of the liquid crystal device when transparent, the high scattering property when shielded from light, the high-speed response and the high electrical reliability. Either or both were insufficient.
  • Patent Document 6 Although it is excellent in high transparency at the time of transparency, high scattering property at the time of light shielding, high-speed response, etc., according to the study of the present inventor, application to a window of a building and a window of a vehicle, It has been found that there is a problem with the light resistance required when irradiating projector light or backlight as a display device. That is, it has been found that the performance of the light adjusting device is deteriorated when exposed to ultraviolet rays or visible light for a long time. The same applies to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-110148 issued on June 20, 2016.
  • Patent Document 7 Although it is excellent in the high scattering property at the time of light shielding, the transparency at the time of transparency is poor, and the contrast at power ON / OFF is insufficient. I understood.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a high-performance liquid crystal element that satisfies the following required characteristics (1) and (2), and a liquid crystal composition capable of obtaining the liquid crystal element. Is an issue. It is another object of the present invention to provide a screen, a display, and a window having the liquid crystal element.
  • (2) Excellent light resistance Specifically, the performance of the light control device is maintained even after the light resistance test is performed.
  • the present inventor has obtained a specific chiral nematic liquid crystal component and a liquid crystal composition using a polymerizable monomer, and a specific chiral nematic liquid crystal component and a polymer resin phase in the liquid crystal light control layer.
  • the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a liquid crystal element containing a composite containing. That is, the gist of the present invention is as follows.
  • Liquid crystal dimming comprising at least one transparent substrate, having a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other, and a composite containing a chiral nematic liquid crystal phase and a polymer resin phase between the substrates
  • the phase contains at least one compound represented by the following formula (2), (3), or (4), and the total amount of these compounds is 15% by weight or more based on the total amount of the chiral nematic liquid crystal component.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent
  • X 1 and X 4 are Each independently represents a divalent group which may have a substituent
  • X 2 and X 3 each independently represent a divalent group which may have a direct bond or a substituent
  • a 1 to A 3 each independently have a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent.
  • An aliphatic hydrocarbon ring group or a divalent condensed ring group which may be any one of an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle and an aliphatic hydrocarbon ring; or it is constituted by one or more, a 1 ⁇ at least one aromatic optionally substituted hydrocarbon group and location of the a 3
  • m 1 and m 4 are each independently, 0 or an integer of 6 or less
  • m 2 and m 3 are each Independently, it represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • S 1 ⁇ S 4 are each independently a hydrogen atom, substituted one or more carbon atoms, which may, of 10 or less alkyl group or a substituted Represents an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms that may have a group
  • Y 1 to Y 6 each independently represent any of a hydrogen atom, a fluorine atom, and a cyano group
  • Y 1 to Y Any one of 3 is a fluorine atom
  • any one of Y 4 to Y 6 is a fluorine atom
  • B 1 to B 5 may each independently have a substituent
  • C 1 to C 3 each independently represents a direct bond or any of the following groups (6a) to (6d)
  • n 1 to n 3 are Each independently represents 0 or 1; ]
  • the distance (d) between the pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other is 2 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the relationship between the chiral pitch length (p) of the chiral nematic liquid crystal and d is: The liquid crystal element according to any one of [1] to [3], wherein d / p ⁇ 1.
  • the haze when applying at least one of a DC voltage and an AC voltage is 70% or more.
  • the liquid crystal element In the temperature range of ⁇ 10 ° C. or higher, the liquid crystal element has a visible light transmittance of 100% when no voltage is applied, and a visible light transmittance of 0% when at least one of a DC voltage and an AC voltage is applied.
  • the visible light transmittance when no voltage is applied is when at least one of a DC voltage and an AC voltage is applied.
  • the haze when no voltage is applied is 70% or more, and at least one of a DC voltage and an AC voltage
  • the liquid crystal element according to any one of [1] to [7] and [11], wherein the haze upon application is 15% or less.
  • the liquid crystal element In a temperature range of ⁇ 10 ° C. or higher, the liquid crystal element has a visible light transmittance of 100% when at least one of a DC voltage and an AC voltage is applied, and a visible light transmittance of 0% when no voltage is applied.
  • R 3 ′ and R 4 ′ each independently represent an unsaturated acyl group
  • X 1 ′ and X 4 ′ each independently have a substituent 2 X 2 ′ and X 3 ′ each independently represents a divalent group that may have a direct bond or a substituent
  • a 1 ′ to A 3 ′ each independently A divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, an aliphatic hydrocarbon ring group which may have a substituent Or a divalent fused ring group, which is composed of any one or more of an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle and an aliphatic hydrocarbon ring
  • a 1 At least one of ' to A 3' is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic heterocyclic group which may have a substituent
  • m 1 ′ and m 4 ′ each independently represent an integer of 0 or more and 6 or less
  • S 1 to S 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent.
  • Y 1 to Y 6 each independently represent any of a hydrogen atom, a fluorine atom, and a cyano group
  • Y 1 to Y Any one of 3 is a fluorine atom
  • any one of Y 4 to Y 6 is a fluorine atom
  • B 1 to B 5 may each independently have a substituent
  • C 1 to C 3 each independently represents a direct bond or any of the following groups (6a) to (6d)
  • n 1 to n 3 are Each independently represents 0 or 1; ]
  • a chiral nematic liquid crystal composition containing a polymerizable monomer and a chiral nematic liquid crystal component having a positive dielectric anisotropy, including a polymerizable monomer represented by the following formula (8): ), (3), or (4).
  • a liquid crystal composition comprising at least one compound represented by (4), wherein the total amount of these compounds is 15% by weight or more based on the chiral nematic liquid crystal component.
  • R 3 ′′ and R 4 ′′ each independently represents an unsaturated acyl group, and X 1 ′′ and X 4 ′′ each independently have a substituent.
  • X 2 ′′ and X 3 ′′ each independently represents a divalent group which may have a direct bond or a substituent, and
  • a 1 ′′ to A 1 3 ′′ each independently has a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent.
  • S 1 to S 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent.
  • Y 1 to Y 6 each independently represent any of a hydrogen atom, a fluorine atom, and a cyano group
  • Y 1 to Y Any one of 3 is a fluorine atom
  • any one of Y 4 to Y 6 is a fluorine atom
  • B 1 to B 5 may each independently have a substituent
  • C 1 to C 3 each independently represents a direct bond or any of the following groups (6a) to (6d)
  • n 1 to n 3 are Each independently represents 0 or 1; ]
  • a liquid crystal device satisfying the following required characteristics (1) and (2), a liquid crystal composition capable of obtaining the liquid crystal device, and a screen, display and window having the liquid crystal device.
  • the (1) Excellent performance as a light control element. Specifically, the haze is low when transparent, the haze is high when scattered, and the response time is short.
  • (2) Excellent light resistance. Specifically, the performance of the light control device is maintained even after the light resistance test is performed.
  • the liquid crystal device of the present invention has excellent performance as a light control device and excellent light resistance, and can sufficiently maintain the original excellent light control device performance even after performing a light resistance test.
  • the liquid crystal element and the liquid crystal composition of the present invention are useful for screens, displays, windows and the like because of the above characteristics.
  • it can be used as a visual field blocking element in a building window, a partition, or the like.
  • It can also be used as a display for notice boards, show windows, computer terminals, projections, and the like.
  • the liquid crystal element of the present invention can be switched between a transparent state and a light shielding state (transmission-scattering type). Switching between the transparent state and the light-shielding state is achieved by that the liquid crystal element has at least one transparent substrate and has a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other, and a chiral nematic liquid crystal phase and a polymer resin between the substrates. This can be realized by electrically driving a liquid crystal light control layer including a composite including a phase. As the liquid crystal light control layer, a composite of a transmission-scattering chiral nematic liquid crystal phase and a polymer resin phase, which can be switched between a transparent state and a light shielding state by electric drive, can be used.
  • the structure represented by the formula (1) has the following performance.
  • a network-like network structure is formed at the interface between the liquid crystal phase and the polymer resin phase, and in the network structure, the polymer has rigidity capable of maintaining a fine structure of about 10 nm to 100 nm.
  • the interface area between the polymer resin phase and the chiral nematic liquid crystal phase is large.
  • the orientation of the polymer is high.
  • the interaction between the ⁇ electrons of the polymer and the ⁇ electrons of the chiral nematic liquid crystal is large.
  • the orientation of the chiral nematic liquid crystal is controlled, while scattering at the interface between the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase is sufficiently reduced, and haze is reduced.
  • the domain size is 100 nm ⁇ suitable for visible light scattering in the focal conic structure of the chiral nematic liquid crystal polydomain (the spiral axis of the chiral nematic liquid crystal is in a different direction for each domain). Since it can distribute in the range of 10 micrometers, haze becomes high.
  • the liquid crystal element of the present invention can significantly improve the light resistance by including a predetermined amount or more of a specific liquid crystal compound represented by the following formulas (2) to (4) in the chiral nematic liquid crystal component.
  • the light control device performance can be maintained even after the light resistance test.
  • the liquid crystal light control layer, the alignment film, the sealing material, and the like may be deteriorated to generate ionic impurities. It is considered that when this impurity stays in the liquid crystal light control layer, an abnormality of the internal electric field occurs and the performance of the light control element deteriorates. That is, by using the liquid crystal compounds represented by the following formulas (2) to (4), the amount of ionic impurities generated by light absorption is reduced, and the uptake of the generated ionic impurities is reduced. The internal electric field abnormality in the liquid crystal light control layer can be suppressed.
  • Such a liquid crystal compound having a high light resistance generally has a small refractive index anisotropy ( ⁇ n), and thus exhibits a trade-off in which a high haze cannot be produced at the time of light shielding, but is represented by the formulas (2) to (4).
  • ⁇ n refractive index anisotropy
  • the liquid crystal element of the present invention is a liquid crystal light control layer comprising at least one transparent substrate, a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other, and a composite containing a chiral nematic liquid crystal phase and a polymer resin phase between the substrates Is sandwiched between them.
  • the polymer resin phase contains a structure represented by the following formula (1) in the polymer, the dielectric anisotropy of the chiral nematic liquid crystal phase is positive, and the chiral nematic liquid crystal phase has the formula (
  • the liquid crystal compounds represented by 2) to (4) are not particularly limited as long as they contain a predetermined value or more, but typical configurations will be described below.
  • the material for the substrate examples include colorless and transparent, colored and transparent materials such as inorganic transparent materials such as glass and quartz, metals, metal oxides, semiconductors, ceramics, plastic plates, and plastic films.
  • the electrode is formed on the substrate by, for example, a thin film of a metal oxide, metal, semiconductor, organic conductive material or the like on the entire surface or part of the substrate by a known coating method, a printing method, a vapor deposition method such as sputtering, or the like. The Alternatively, it may be partially etched after forming a conductive thin film.
  • an ITO (mixture of indium oxide and tin oxide) electrode on a transparent polymer film such as PET is deposited by sputtering or printing. It is desirable to use an electrode substrate formed using Note that wiring for connecting the electrodes or connecting the electrodes and the outside may be provided on the substrate.
  • a segment driving electrode substrate, a matrix driving electrode substrate, an active matrix driving electrode substrate, or the like may be used.
  • the electrode surface provided on the substrate is a protective film or alignment film made of an organic compound such as polyimide, polyamide, silicon, and cyanide, an inorganic compound such as SiO 2 , TiO 2 , and ZrO 2 , or a mixture thereof.
  • the substrate may be aligned so that the liquid crystal is aligned with respect to the substrate surface.
  • any alignment treatment can be used as long as the liquid crystal composition in contact has a planar structure. It doesn't matter.
  • the two substrates may be homogeneously aligned, or may be a so-called hybrid in which one is homogeneously aligned and the other is homeotropic aligned.
  • the electrode surface may be directly rubbed, or a normal alignment film such as polyimide used for TN liquid crystal, STN liquid crystal or the like may be used.
  • a so-called photo-alignment method can be used in which the organic thin film on the substrate is irradiated with light having anisotropy such as linearly polarized light to give the film anisotropy.
  • the alignment treatment of the substrate is not necessarily required if the alignment of the unpolymerized liquid crystal composition can be controlled with respect to the substrate surface. That is, before the liquid crystal composition of the present invention to be described later is photopolymerized, the liquid crystal composition can be aligned to take a planar structure by a method such as flowing the liquid crystal composition or applying a shear stress. it can.
  • the opposing substrate may have an adhesive layer including a resin body that adheres and supports the substrate as appropriate at the peripheral portion.
  • the end face of the liquid crystal element or the injection port of the liquid crystal composition in the present invention is a tape such as an adhesive tape, a thermocompression bonding tape, a thermosetting tape, and / or a thermosetting resin, a photocurable resin, a moisture curable resin Curable resins such as room temperature curable adhesives, anaerobic adhesives, epoxy adhesives, silicone adhesives, fluororesin adhesives, polyester adhesives, vinyl chloride adhesives, and thermoplastic resins
  • a tape such as an adhesive tape, a thermocompression bonding tape, a thermosetting tape, and / or a thermosetting resin
  • a photocurable resin such as room temperature curable adhesives, anaerobic adhesives, epoxy adhesives, silicone adhesives, fluororesin adhesives, polyester adhesives, vinyl chloride adhesives, and thermoplastic resins
  • this sealing may provide an effect of preventing deterioration of the liquid crystal element.
  • the end face may be entirely covered, or a curable resin or thermoplastic resin may be poured from the end face into the liquid crystal element to be solidified. It may be covered.
  • a spacer such as spherical or cylindrical glass, plastic, ceramic, or plastic film may be present between the substrates arranged opposite to each other.
  • the spacer may be present as a component of the liquid crystal composition of the present invention so that it may be present in the liquid crystal light control layer between the substrates.
  • the spacer is dispersed on the substrate during the assembly of the liquid crystal element or mixed with an adhesive. Or may be present in the adhesive layer.
  • liquid crystal light control layer included in the liquid crystal element of the present invention preferably includes a composite including a chiral nematic liquid crystal phase and a polymer resin phase.
  • a polymer-stabilized liquid crystal in which a polymer network derived from the polymerizable monomer is formed in a continuous liquid crystal phase
  • a polymer-dispersed liquid crystal the liquid crystal phase is a polymer resin
  • the liquid crystal light control layer of the present invention can switch between a light transmission state and a light scattering state by a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a combination thereof having an effective value equal to or greater than a threshold value.
  • the liquid crystal light control layer may be driven in a reverse mode in which a light transmission state is applied when no voltage is applied and a light scattering state is applied when a voltage is applied, or a light transmission state is applied when a voltage is applied. It may be driven in the normal mode. Alternatively, a memory mode drive in which voltage is applied only when switching between the light transmission state and the light scattering state may be used.
  • the liquid crystal composition of the present invention can be applied to any liquid crystal element in the reverse mode, normal mode, and memory mode.
  • a method for manufacturing a reverse mode liquid crystal device for example, a method using PSLC is disclosed in Japanese National Publication No. 06-507505.
  • a method of manufacturing a normal mode liquid crystal element is disclosed in, for example, a method using PSLC in Japanese National Patent Publication No. 06-507505, Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-043690, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-57671, etc.
  • a method using PDLC is disclosed.
  • a method for producing a memory mode liquid crystal element using the liquid crystal composition of the present invention for example, a method using PSLC is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-507083.
  • the liquid crystal spiral axis When used in the reverse mode as the liquid crystal light control layer, when no voltage is applied to the liquid crystal element, the liquid crystal spiral axis becomes a planar phase in which almost all the liquid crystal spiral axes are perpendicular to the substrate, and a light transmission state is obtained.
  • the liquid crystal helical axis with positive dielectric anisotropy undergoes a phase transition to a focal conic phase facing a random direction, and the light scattering state become. By switching between these two phases, the haze of the liquid crystal element can be controlled.
  • the liquid crystal spiral axis of the liquid crystal phase dispersed in the polymer resin phase is random due to strong binding by the polymer resin phase. It becomes a focal conic phase facing the direction, and becomes a light scattering state.
  • the major axis of the liquid crystal molecules having a positive dielectric anisotropy becomes a homeotropic phase in a direction perpendicular to the substrate, and the light transmission state Become.
  • the liquid crystal light control layer of the present invention includes a chiral nematic liquid crystal phase containing a specific liquid crystal compound and a polymer resin phase having a specific molecular structure
  • the element system such as PSLC and PDLC.
  • the liquid crystal light control layer of the present invention is more preferably PSLC or PDLC.
  • PSLC is characterized in that the polymer resin phase has a network-like polymer network structure, and the ratio of the polymer resin phase to the total of the liquid crystal phase and the polymer resin phase is 10% by weight or less.
  • the liquid crystal phase is continuously connected in the optical layer.
  • PSLC has the advantage that the elastic interaction at the interface between the liquid crystal phase and the polymer resin phase is large, and the response speed of falling of the liquid crystal element is faster than other systems. In addition, transparency when no voltage is applied to the liquid crystal element and scattering intensity when a voltage is applied can be sufficiently increased.
  • the characteristic of PDLC is that the liquid crystal phase is dispersed in droplets in the polymer resin phase, and the ratio of the polymer resin phase to the total of the liquid crystal phase and the polymer resin phase is about 5% by weight or more. . Since PDLC has a role as a binder in the polymer resin phase, PDLC has advantages such as excellent element strength such as adhesion and impact resistance and flexibility.
  • the ratio of the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase in the liquid crystal light control layer of the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the polymer resin phase is preferably 10% by weight or less, and more preferably 7% by weight or less, based on the total of the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase. Moreover, it is preferable that it is 0.1 weight% or more, and it is still more preferable that it is 1 weight% or more.
  • the ratio of the polymer resin phase to the total of the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase is 0.1% by weight or more, the polymer resin phase becomes mechanically tough and tends to be excellent in repeated durability of the liquid crystal element.
  • liquid crystal molecules can receive sufficient interface interaction, the contrast and response speed of transmission scattering of the liquid crystal element may be improved.
  • the ratio of the polymer resin phase to the total of the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase is 10% by weight or less, an increase in driving voltage is suppressed, and the transparency of the liquid crystal element tends to increase. .
  • the liquid crystal light control layer of the present invention may contain other components in addition to the chiral nematic liquid crystal phase and the polymer resin phase.
  • a pigment may be included. Specifically, it can be used in a state where a dichroic dye is added and dissolved in the liquid crystal.
  • the intrinsic absorption wavelength based on the molecular orientation of the dye that is, the absorption, transmission, and scattering characteristics of light of a specific wavelength according to the dichroic ratio are electrically It can be used as a dimming / optical element member that can be controlled to a high degree.
  • a pigment it is possible to strongly absorb only a component of a specific wavelength or to enhance scattering, and it is possible to complement wavelength anisotropy. This makes it possible to design a desired color rendering effect according to the application destination of the element.
  • polymer resin phase of the present invention contains a structure represented by the following formula (1).
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent
  • X 1 and X 4 each independently represent a divalent group which may have a substituent
  • X 2 and X 3 each independently represent a divalent group which may have a direct bond or a substituent
  • a 1 to A 3 each independently have a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent.
  • An aliphatic hydrocarbon ring group or a divalent condensed ring group which may be any one of an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle and an aliphatic hydrocarbon ring;
  • at least one of A 1 to A 3 is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent and an aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
  • Including at least one of m 1 and m 4 each independently represent an integer of 0 or more and 6 or less, and m 2 and m 3 each independently represent an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be linear or branched.
  • R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. preferable.
  • the substituent that the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may have is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom and a cyano group from the viewpoint of solubility in liquid crystals.
  • X 1 and X 4 each independently represent a divalent group that may have a substituent, and X 2 and X 3 each independently have a direct bond or a substituent.
  • the divalent group of X 2 and X 3 is not particularly limited, and examples thereof include an ether bond, an ester bond, an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, and the like. Among these, from the viewpoint of high solubility in the liquid crystal, an aliphatic hydrocarbon group such as a linear, branched or cyclic alkylene group or an ether bond is preferable.
  • the divalent group of X 1 and X 4 is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and an aromatic heterocyclic group. Among these, from the viewpoint of high solubility in liquid crystals, an aliphatic hydrocarbon group, particularly a linear, branched or cyclic alkylene group is preferable.
  • the combination of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is not particularly limited, and may be the same, partially or completely different, but is preferably the same from the viewpoint of ease of production.
  • Examples of the substituent that X 1 , X 2 , X 3, and X 4 may have include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, and a carboxyl group. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms are preferable from the viewpoint of solubility in liquid crystals.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group for X 1 , X 2 , X 3 and X 4 include a linear, branched or cyclic divalent aliphatic hydrocarbon group.
  • a linear, branched or cyclic divalent aliphatic hydrocarbon group For example, methylene, ethylene, propylene, 1,2-cyclobutanediyl, 1,3-cyclobutanediyl, 1,2-cyclopentanediyl, 1,3-cyclopentanediyl, 1,4-cyclo Pentanediyl group, 1,1-cyclohexanediyl group, 1,2-cyclohexanediyl group, 1,3-cyclohexanediyl group, 1,4-cyclohexanediyl group, 1,1-cycloheptanediyl group, 1,2-cyclohexane Heptanediyl group, 1,3-cycloheptanedi
  • the divalent aliphatic hydrocarbon group preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 5 or more. Moreover, 8 or less is preferable and 7 or less is still more preferable. When the carbon number is within this range, the orientation with the liquid crystal tends not to be hindered.
  • the aromatic hydrocarbon groups for X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the divalent aromatic hydrocarbon group is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocyclic aromatic hydrocarbon ring or a condensed ring formed by condensing 2 to 4 aromatic hydrocarbon rings.
  • the carbon number of the divalent aromatic hydrocarbon group is preferably 6 or more, while the carbon number is preferably 30 or less, more preferably 26 or less, and even more preferably 18 or less. When the carbon number is within this range, the reactivity during polymerization tends to be improved.
  • divalent aromatic hydrocarbon group examples include benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, acenaphthene ring, fluoranthene ring, And groups obtained by removing two hydrogen atoms from a fluorene ring or the like.
  • a group obtained by removing two hydrogen atoms from a benzene ring or naphthalene ring that is, a phenylene group or a naphthalene group is preferable from the viewpoint of improving solubility in liquid crystals.
  • the aromatic heterocyclic group for X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the divalent aromatic heterocyclic group is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocyclic aromatic heterocyclic ring or a condensed ring formed by condensing 2 to 4 aromatic heterocyclic rings.
  • the number of atoms (membership) constituting the aromatic heterocyclic ring of the divalent aromatic heterocyclic group is preferably 5 or more.
  • the number of atoms constituting the aromatic heterocycle is preferably 30 or less, more preferably 26 or less, and particularly preferably 18 or less. When the number of atoms constituting the aromatic heterocycle is within this range, the reactivity during polymerization tends to be improved.
  • divalent aromatic heterocyclic group examples include furan ring, benzofuran ring, thiophene ring, benzothiophene ring, pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, oxadiazole ring, indole ring, carbazole ring, pyrroloimidazole ring.
  • a group obtained by removing two hydrogen atoms from a furan ring, a benzofuran ring, a thiophene ring, a benzothiophene ring, a pyrrole ring, or an oxadiazole ring is preferable from the viewpoint of solubility in liquid crystals.
  • a 1 to A 3 each independently have a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent. And may represent an aliphatic hydrocarbon ring group (cyclic aliphatic hydrocarbon group) or a divalent condensed ring group.
  • the divalent fused ring group is composed of one or more of an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle and an aliphatic hydrocarbon ring.
  • Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent of A 1 to A 3 and the divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent include X 1 , X 2 , those exemplified in the description of X 3 and X 4 can be mentioned, is the same preferable groups.
  • the divalent aliphatic hydrocarbon ring group of A 1 to A 3 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • carbon number of a bivalent aliphatic hydrocarbon ring group 5 or more are still more preferable.
  • 8 or less is preferable and 7 or less is still more preferable. It is preferable for the carbon number to be in this range because it is difficult for the alignment with the liquid crystal to be inhibited.
  • a divalent fused ring group composed of any one or more of A 1 to A 3 aromatic hydrocarbon rings, aromatic heterocycles and aliphatic hydrocarbon rings (hereinafter simply referred to as “fused ring group”).
  • fused ring group composed of any one or more of A 1 to A 3 aromatic hydrocarbon rings, aromatic heterocycles and aliphatic hydrocarbon rings
  • the combination of the rings constituting the condensed ring is not particularly limited, but preferably an aliphatic hydrocarbon ring. It is formed by condensing 2 to 4 rings containing one or more, and specific examples thereof include those exemplified as a divalent condensed ring group containing an aliphatic hydrocarbon ring described later.
  • Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon group, aromatic heterocyclic group, aliphatic hydrocarbon ring group, and condensed ring group of A 1 to A 3 may have include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, and a carboxyl group. Groups and the like. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferable from the viewpoint of solubility in liquid crystals.
  • At least an aliphatic hydrocarbon ring is included in the structural portion represented by the following (hereinafter sometimes referred to as “specific position A”), and by including an aliphatic hydrocarbon ring at the specific position A, the ultraviolet or visible light absorption of the polymerizable compound is suppressed, the generation of decomposition products is reduced, and the electrical reliability of the liquid crystal element is improved.
  • a mixture in which a plurality of liquid crystalline substances are mixed absorbs ultraviolet light to cause some molecules to undergo a photoreaction and generate ionic impurities.
  • the polymerizable compound not all molecules contribute to the polymerization reaction when absorbing ultraviolet light, and some molecules generate ionic impurities as a side reaction. Therefore, an exposure process in which a liquid crystal composition containing a liquid crystal and a polymerizable compound is sandwiched between two electrode substrates and the polymerizable compound is polymerized by exposure to ultraviolet light generates the ionic impurities, and the liquid crystal element has an electrical property. It causes a decrease in reliability.
  • the specific position A which is a position where the ⁇ electron conjugation is reduced or divided, is aliphatic. Presumed to be due to the inclusion of the hydrocarbon ring, which efficiently traps the active radicals generated by the mixture of liquid crystals and polymerizable compounds by absorbing ultraviolet light and efficiently converts them into a polymerization reaction. Is done.
  • the ionic impurities in the liquid crystal phase are deposited at the interface between the liquid crystal phase and the polymer resin phase and / or the alignment film due to repeated power ON / OFF switching for the liquid crystal element and continuous driving for a long time. This is one of the causes of the “burn-in” phenomenon.
  • the haze at the time of transparency increases and the transparency deteriorates.
  • the ionic impurities generated in the liquid crystal phase can be reduced, so that the burn-in can be suppressed and the transparency at the time of light shielding is increased.
  • the liquid crystal element can be made excellent in colorless transparency. Furthermore, since the ionic impurities in the liquid crystal phase can be reduced, it is advantageous for electric driving of the liquid crystal element, and it is highly effective when the liquid crystal element is turned on in the reverse mode or when the liquid crystal element is turned off in the normal mode. It also has excellent scattering properties and fast response.
  • the specific position A includes an aliphatic hydrocarbon ring as long as at least one aliphatic hydrocarbon ring is included in the specific position A.
  • at least one of A 1 to A 3 may be an aliphatic hydrocarbon ring group, or may be in a form in which an aliphatic hydrocarbon ring group and another group are connected by a direct bond.
  • the condensed ring group may contain an aliphatic hydrocarbon ring.
  • the specific position A is the above-mentioned “divalent aliphatic hydrocarbon ring group”, the following “divalent aliphatic hydrocarbon” Examples thereof include a “linking group between a cyclic group and another cyclic group” or “a divalent condensed cyclic group containing an aliphatic hydrocarbon ring”.
  • a divalent linking group of an aliphatic hydrocarbon ring group and another cyclic group (A divalent linking group of an aliphatic hydrocarbon ring group and another cyclic group)
  • the group in which the aliphatic hydrocarbon ring group and another cyclic group are linked by a direct bond is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but includes the following groups.
  • the divalent condensed ring group in which the aliphatic hydrocarbon ring group is condensed with another ring is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and examples thereof include the following groups.
  • the number of carbons at the specific position A is preferably 6 or more, and more preferably 12 or more. Moreover, 50 or less is preferable and 30 or less is still more preferable. When the carbon number is within this range, the reactivity during polymerization during the formation of the liquid crystal element is improved, and the electrical reliability of the liquid crystal element tends to be improved.
  • (M 1 and m 4 ) m 1 and m 4 each independently represent an integer of 0 or more and 6 or less.
  • 0, 1 or 2 is preferable from the viewpoint of improving the solubility in the liquid crystal, and in particular, m 1 and m 4 are preferably 0 because the reactivity during polymerization tends to be improved.
  • m 2 and m 3 each independently represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • m 2 and m 3 are preferably 0, 1 or 2 from the viewpoint of improving the solubility in liquid crystal.
  • R 1 , R 2 , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , A 1 , A 2 , A 3 , m 1 , m 2 , m 3 and m 4 is not particularly limited, but X 2 and A
  • X 2 is a direct bond, an ether bond, an ester bond, a straight chain or branched alkylene group having 2 to 6 carbon atoms
  • a 2 has the following structure: It is preferable in terms of both high solubility in water and light control element performance. The same applies to the combination of X 3 and A 3 .
  • the polymer resin phase of the present invention includes a polymer resin obtained by polymerizing a polymerizable monomer to be described later, as long as the effect of the present invention is not impaired other than the structure represented by the formula (1).
  • Other components and structures may be included.
  • the polymer resin phase of the present invention includes a structure other than the structure represented by the formula (1), the structure represented by the formula (1) included in the polymer resin phase of the present invention and other structures
  • the ratio is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but the structure represented by the formula (1) is preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and most preferably. 80% by weight or more.
  • the ratio of the structure represented by the formula (1) in the polymer resin phase of the present invention is in an appropriate range, liquid crystal element production in a short time, high contrast, short response time, etc. tend to be sufficiently obtained. It is in.
  • the upper limit of the content of the structure represented by the formula (1) in the polymer resin phase of the present invention is 100% by weight.
  • Specific examples of the structure other than the structure represented by the formula (1) that may be contained in the polymer resin phase of the present invention include, for example, methyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, butyl ethyl Acrylate, butoxyethyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, dicyclopentanyl Acrylate, dicyclopentenyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isoamyl acrylate, isobornyl acrylate, isodecyl acrylate, laur Acrylate, morpholine acrylate,
  • Polyfunctional acrylate compounds diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, dicyclopentanyl dimethacrylate, glycerol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl Recall dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, ditrimethylolpropane tetramethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentamethacrylate, urethane methacrylate oligomer, 2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-pentadiol dimeth
  • the polymer resin of the polymer resin phase of the present invention is a copolymer
  • any of an alternating copolymer, a block copolymer, a random copolymer, and a graft copolymer may be used.
  • the chiral nematic liquid crystal phase (hereinafter sometimes referred to as “the chiral nematic liquid crystal phase of the present invention” or “the liquid crystal phase of the present invention”) contained in the liquid crystal light control layer of the liquid crystal element of the present invention is anisotropic in dielectric constant. And at least one compound represented by the following formula (2), (3), or (4) is 15% by weight or more in total with respect to the total amount of the chiral nematic liquid crystal component To do.
  • S 1 to S 4 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • B 1 to B 5 each independently represents any of the following groups (5a) to (5h) which may have a substituent:
  • C 1 to C 3 each independently represents a direct bond or any of the following groups (6a) to (6d):
  • n 1 to n 3 each independently represents 0 or 1.
  • the chiral nematic liquid crystal used in the liquid crystal phase of the present invention and the liquid crystal composition described below has a positive dielectric anisotropy. Since the dielectric anisotropy of the chiral nematic liquid crystal phase of the present invention is positive, the liquid crystal element of the present invention can be used as a reverse-mode, normal-mode, and memory-mode transmission-scattering type device.
  • the value of the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the chiral nematic liquid crystal is not particularly limited as long as it is positive, but is preferably 5 or more, and more preferably 8 or more for reducing the driving voltage of the liquid crystal element.
  • a polymerization initiator described later it is polymerizable that each molecule constituting the chiral nematic liquid crystal does not have absorption at a wavelength overlapping the absorption wavelength of the polymerization initiator. This is preferable from the viewpoint of shortening the polymerization time of the monomer.
  • the liquid crystal itself may be an aggregate of liquid crystalline compounds exhibiting a cholesteric phase, or a chiral nematic liquid crystal may be obtained by adding a chiral agent to the nematic liquid crystal. From the viewpoint of designing the liquid crystal composition, it is preferable to add a chiral agent to the nematic liquid crystal according to the purpose and control the chiral pitch length (p) and the liquid crystal-isotropic phase transition temperature (T ni ).
  • the relationship d / p between the chiral pitch length (p) of the chiral nematic liquid crystal and the distance (d) between the pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other is 1 or more. It is preferable. More preferably, it is 2 or more, and particularly preferably 4 or more. Moreover, it is preferable that it is 20 or less, and it is especially preferable that it is 12 or less.
  • the driving voltage is within the above range from the viewpoint of achieving both light shielding characteristics and energy saving and safety.
  • the p of the chiral nematic liquid crystal is preferably 0.3 ⁇ m or more, and more preferably 0.8 ⁇ m or more. On the other hand, it is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less.
  • p is not less than the above lower limit value, the driving voltage of the liquid crystal element tends to be kept low, and when it is not more than the above upper limit value, the contrast tends to be high.
  • the concentration of the chiral agent may be determined by calculating backward from the required value of p.
  • p ⁇ n n is the refractive index of chiral nematic liquid crystal
  • the finally obtained liquid crystal element is colored when no voltage is applied, and is out of the visible light range.
  • p since it becomes colorless and transparent when no voltage is applied, p may be selected according to the purpose.
  • the distance (d) between the pair of substrates with electrodes disposed opposite to each other in the liquid crystal element of the present invention needs to be not less than p of the chiral nematic liquid crystal to be used, preferably 2 ⁇ m or more, and more preferably 3 ⁇ m or more. It is preferably 5 ⁇ m or more. Moreover, 100 micrometers or less are preferable and 20 micrometers or less are still more preferable.
  • the light transmittance of the liquid crystal element decreases with increasing d, and the response time of the display element may become longer.
  • d is too small, the light shielding characteristics during driving are reduced, and in the case of a large-area liquid crystal element, the liquid crystal element may be short-circuited.
  • the liquid crystal-isotropic phase transition temperature (T ni ) of the chiral nematic liquid crystal is preferably 50 ° C. or higher, and more preferably 70 ° C. or higher, since the upper temperature limit at which the liquid crystal element can operate is determined by T ni of the chiral nematic liquid crystal. 80 ° C. or higher is particularly preferable. On the other hand, since viscosity tends to increase as T ni increases, it is preferably 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower.
  • the dielectric anisotropy value ( ⁇ ), the liquid crystal-isotropic phase transition temperature (T ni ), and the chiral pitch length (p) of the chiral nematic liquid crystal are measured according to the methods described in Examples below. . ⁇ can also be calculated by an additive rule from the dielectric anisotropy of each constituent molecule contained in the liquid crystal composition or the liquid crystal phase.
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ n) of the chiral nematic liquid crystal is preferably 0.10 or more, and more preferably 0.15 or more, from the viewpoint of enhancing scattering during light shielding.
  • ⁇ n of the chiral nematic liquid crystal is preferably 0.35 or less, and more preferably 0.30 or less. Within the above range, the chiral nematic liquid crystal tends to be chemically stable and light resistance is improved.
  • This refractive index anisotropy ( ⁇ n) can be measured by a critical angle method, a minimum deviation method, a V block method, or the like.
  • S 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • examples of the substituent that S 1 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, A cyano group etc. are mentioned.
  • it is an alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, an alkoxyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, or a fluorine atom, but each of ⁇ n, ⁇ , and T ni is set to a high value, and further the solubility of the polymerizable monomer from the viewpoint of a favorable, S 1 is more preferably no substituent.
  • Y 1 to Y 3 are each independently any one of a hydrogen atom, a fluorine atom and a cyano group. Any one of Y 1 to Y 3 is a fluorine atom. Further, among the Y 1 ⁇ Y 3, that the number of hydrogen atoms is 0 or 1, and large values of ⁇ n and [Delta] [epsilon], more preferred from the viewpoint of light resistance and good. In particular, the number of cyano groups is preferably 0 or 1 from the viewpoint of increasing the value of ⁇ n, increasing the value of ⁇ , and obtaining good light resistance.
  • S 2 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • An alkoxyl group; S 2 is particularly preferably an alkyl group having 2 or more and 8 or less carbon atoms, or an alkoxyl group having 2 or more and 8 or less carbon atoms, and particularly a linear alkyl group having 2 or more and 6 or less carbon atoms. preferable.
  • each of ⁇ n, ⁇ , and T ni tends to have a high value, and the solubility of the polymerizable monomer tends to be good.
  • examples of the substituent that S 2 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, A cyano group etc. are mentioned.
  • 1 or more carbon atoms, alkyl group of 4 or less, having 1 or more carbon atoms is a 4 or less alkoxyl group or a fluorine atom, [Delta] n, a high value of each of ⁇ and T ni, further solubility of the polymerizable monomers From the viewpoint of improving the quality of S 2, it is more preferable that S 2 has no substituent.
  • Y 4 to Y 6 are each independently any one of a hydrogen atom, a fluorine atom and a cyano group, and any one of Y 4 to Y 6 is a fluorine atom. is there. Further, among the Y 4 ⁇ Y 6, that the number of hydrogen atoms is 0 or 1, and large values of ⁇ n and [Delta] [epsilon], more preferred from the viewpoint of light resistance and good. In particular, the number of cyano groups is preferably 0 or 1 from the viewpoint of increasing the values of ⁇ n and ⁇ and further improving light resistance.
  • B 1 is any one of (5a), (5b), (5g), and (5h) among the groups (5a) to (5h).
  • any of (5b), (5g) and (5h) is preferable from the viewpoint of the liquid crystal temperature range.
  • the substituent that B 1 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, and a cyano group.
  • Etc Preferably, it is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorine atom. From the viewpoint of making ⁇ n and ⁇ high and improving light resistance, B 1 Is more preferable not to have a substituent.
  • B 2 is any one of the groups (5a) to (5h) described above (5a), (5b), (5c), (5d), (5e), and (5f). Is preferable from the viewpoint of making each of ⁇ n, ⁇ , and T ni high and further improving light resistance, and is particularly any one of (5c), (5d), (5e), and (5f). Is preferred.
  • B 3 is preferably (5a) or (5b) among any of the groups (5a) to (5h), and particularly (5a) is represented by ⁇ n, ⁇ and T ni .
  • Each is preferable from the viewpoint of setting a high value and obtaining good light resistance.
  • the substituent that B 3 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, and a cyano group.
  • it is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorine atom.
  • ⁇ n and ⁇ are set to high values, and from the viewpoint of high light resistance.
  • B 3 preferably has no substituent.
  • n 1 is 0 or 1, but preferably n 1 is 0.
  • C 1 to C 3 each independently represents a direct bond or any one of the groups (6a) to (6d). From the viewpoint of improving light resistance, the above (6c) is preferable. ) Or (6d).
  • S 3 and S 4 may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent.
  • S 3 is particularly preferably an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 2 to 8 carbon atoms, and more preferably a linear alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. .
  • each of ⁇ n, ⁇ and T ni has a large value, and the solubility of the polymerizable monomer tends to be improved.
  • substituent which may be possessed by S 3 1 or more carbon atoms, alkyl group of 4 or less, 1 or more carbon atoms, 4 or less alkoxyl group, halogen atom, hydroxy group, amino group, carboxy group, A cyano group etc. are mentioned.
  • it is an alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, an alkoxyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, or a fluorine atom, but each of ⁇ n, ⁇ , and T ni is set to a high value, and further the solubility of the polymerizable monomer
  • S 3 does not have a substituent.
  • S 4 is particularly preferably an alkyl group having 2 or more and 8 or less carbon atoms or an alkoxy group having 2 or more and 8 or less carbon atoms, and a linear alkyl group having 2 or more and 6 or less carbon atoms or 2 or more, 6 or less carbon atoms.
  • the following alkoxy groups are more preferable. These groups are preferable from the viewpoint of increasing the values of ⁇ n, ⁇ , and T ni and, further, the solubility of the polymerizable monomer.
  • examples of the substituent that S 4 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, A cyano group etc. are mentioned.
  • it is an alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, an alkoxyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, or a fluorine atom, but each of ⁇ n, ⁇ , and T ni is set to a high value, and further the solubility of the polymerizable monomer
  • S 4 does not have a substituent.
  • B 4 is preferably (5a) or (5b) among the groups (5a) to (5h), and particularly preferably (5b) is the liquid crystal temperature. It is preferable from the viewpoint of the range.
  • the substituent that B 4 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, and a cyano group.
  • it is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorine atom, but B 4 is substituted from the viewpoint of high ⁇ n, high ⁇ , and high light resistance. It is preferable to have no group.
  • B 5 is preferably (5a) or (5b) among the groups (5a) to (5h), and particularly preferably (5b) from the viewpoint of the liquid crystal temperature range.
  • substituents that B 5 may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a carboxy group, and a cyano group.
  • Etc Preferably, it is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorine atom. From the viewpoint of making ⁇ n and ⁇ high and improving light resistance, It is more preferable that B 5 does not have a substituent.
  • n 2 and n 3 are 0 or 1, but preferably n 2 and n 3 are 0.
  • the liquid crystal phase of the present invention may contain only one of the compounds represented by the above formulas (2), (3) and (4) or may contain two or more. Also good. When it contains two or more compounds, it may contain one or more compounds represented by formula (2) and one or more compounds represented by formula (3). It may well contain one or more of the compounds represented by formula (2) and one or more of the compounds represented by formula (4). 1 type or 2 types or more of a compound and 1 type or 2 or more types of a compound represented by Formula (4) may be included, and 1 type or 2 of a compound represented by Formula (2) One or more of the compounds represented by Formula (3) and one or more of the compounds represented by Formula (4) and one or more of the compounds represented by Formula (4) may be included. From the viewpoint of increasing ⁇ n and improving light resistance, one or more compounds represented by formula (2), one or more compounds represented by formula (3), and formula (4) It is preferable that 1 or more types of the compound represented by these are included.
  • the liquid crystal phase of the present invention may contain a liquid crystal component other than the compounds represented by the above formulas (2) to (4).
  • the nematic liquid crystal as the other liquid crystal component may be any known one, and there is no particular limitation on the molecular skeleton, substituent, and molecular weight of the constituent molecules, and it may be a synthetic product or a commercial product. It is preferable that the dielectric anisotropy of the nematic liquid crystal is positive and large in order to make the dielectric anisotropy of the chiral nematic liquid crystal phase of the liquid crystal element and the chiral nematic liquid crystal of the liquid crystal composition positive.
  • each molecule constituting the constituent molecule does not have absorption at a wavelength overlapping the absorption wavelength of the initiator.
  • various additives may be included as long as the optical and electrical characteristics of the dichroic dye and the liquid crystal element are not disturbed.
  • the liquid crystal compound refers to a compound that takes a liquid crystal state at 25 ° C. and 1 atm.
  • the liquid crystal state means a state in which the translational symmetry is lost in the aggregate of compounds but the alignment regularity is maintained. Generally, it means a state having fluidity and anisotropy.
  • the definition of liquid crystal is described in detail in “Liquid Crystal Handbook” Maruzen Co., Ltd. (2000), pages 1 to 7.
  • liquid crystal compounds may be used alone or in combination of any two or more at any ratio.
  • cholesteric liquid crystal and nematic liquid crystal those having low viscosity and high dielectric anisotropy are preferable in terms of high-speed response and manufacturability of the liquid crystal element.
  • the chiral agent may be any compound as long as it exhibits optical activity, may be a synthetic product or a commercial product, may itself exhibit liquid crystallinity, and further has a polymerizable functional group. May be. Further, dextrorotatory or levorotatory may be used, and a dextrorotatory chiral agent and a levorotatory chiral agent may be used in combination. However, the chiral agent used in the present invention excludes compounds corresponding to the formulas (2) to (4).
  • the chiral agent those having a large dielectric anisotropy per se and a low viscosity are preferable from the viewpoint of driving voltage reduction and response speed of the liquid crystal element, and the chiral agent is an index of the force for twisting the liquid crystal.
  • Examples of commercially available chiral agents include CB15 (trade name, manufactured by Merck), C15 (trade name, manufactured by Merck), S-811 (trade name, manufactured by Merck), R-811 (trade name, manufactured by Merck), S-1011 (trade name, manufactured by Merck), R-1011 (trade name, manufactured by Merck), and the like.
  • the liquid crystal phase of the present invention contains a total of the compounds represented by the above formula (2), (3) or (4), and contains 15% by weight or more based on the total amount of chiral nematic liquid crystal components.
  • the effect of this invention cannot be acquired as content of the compound represented by Formula (2), (3) or (4) is less than the said minimum.
  • the total ratio of the compounds represented by the formula (2), (3) or (4) to the total amount of the chiral nematic liquid crystal component is 18 wt. % Or more, more preferably 20% by weight or more, still more preferably 40% by weight or more, and particularly preferably 60% by weight or more.
  • the upper limit of the content ratio is usually 90% by weight or less in order to ensure the content of the chiral agent and the like.
  • the liquid crystal phase of the present invention comprises two or more compounds represented by the above formula (2), (3) or (4), particularly a compound represented by the formula (2), (3) or (4). It is preferable from the viewpoint of achieving both high ⁇ n and high light resistance.
  • the compound represented by the formula (2) is represented by 10 to 80% by weight and the formula (3) with respect to the total of the compounds represented by the formula (2), (3) or (4). From the viewpoint of the liquid crystal temperature range and the solubility of the polymerizable monomer, it is preferable to contain 10 to 80% by weight of the compound and 10 to 80% by weight of the compound represented by the formula (4).
  • the liquid crystal phase of the present invention contains a liquid crystal compound other than the compound represented by formula (2), (3) or (4), the value of ⁇ n is improved, the value of ⁇ is improved, the liquid crystal temperature range is increased. Effects such as expansion and improved solubility of the polymerizable monomer can be obtained. Since the effect of the present invention by using the compound represented by the formula (2), (3) or (4) tends to be sufficiently obtained, the content of the other liquid crystal compound is chiral nematic liquid crystal. It is preferable that it is 50 weight% or less with respect to the total amount of a component.
  • the chiral agent is preferably used in an amount of about 1 to 50% by weight based on the total amount of chiral nematic liquid crystal components.
  • the chiral nematic liquid crystal component is a liquid component contained in the liquid crystal light control layer of the liquid crystal element, and is usually a compound represented by the formula (2), (3) or (4) and necessary. This corresponds to the total of other liquid crystal compounds and chiral agents used accordingly.
  • the liquid crystal composition of the present invention is a chiral nematic liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy containing a polymerizable monomer and a chiral nematic liquid crystal component, and having a polymerizable property represented by the following formula (7): Containing at least one of the compounds represented by the formula (2), (3), or (4), including a monomer, in a total amount of 15% by weight or more based on the total amount of the chiral nematic liquid crystal component.
  • These compounds are preferably contained in a total amount of 18% by weight or more, more preferably 20% by weight or more, still more preferably 40% by weight or more, based on the total amount of liquid crystal components in the liquid crystal composition. It is particularly preferable to contain at least% by weight.
  • the polymerizable monomer represented by the following formula (7) is preferably contained in an amount of 0.5% by weight or more, more preferably 0.8% by weight or more, and more preferably 1% by weight or more based on the liquid crystal composition. Is more preferable, on the other hand, it is preferable to contain 10 wt% or less, and more preferably 8 wt% or less. It exists in the tendency for the performance and light resistance as a light control element to improve more because it is the said range.
  • R 3 ′ and R 4 ′ each independently represents an unsaturated acyl group
  • X 1 ′ and X 4 ′ each independently represent a divalent group which may have a substituent
  • X 2 ′ and X 3 ′ each independently represent a divalent group which may have a direct bond or a substituent
  • a 1 ′ to A 3 ′ each independently represents a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent.
  • a cyclic group, m 1 ′ and m 4 ′ each independently represent an integer of 0 or more and 6 or less, and m 2 ′ and m 3 ′ each independently represent an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 3 ′ and R 4 ′ each independently represents an unsaturated acyl group.
  • the type and number of unsaturated bonds that the unsaturated acyl group has are not particularly limited.
  • carbon number is not specifically limited, 3 or more are preferable, 10 or less are preferable and 5 or less are still more preferable. When the carbon number is within this range, the reactivity during polymerization tends to be improved.
  • the unsaturated acyl group for R 3 ′ and R 4 ′ include an acryloyl group, a propioyl group, a methacryloyl group, a crotonoyl group, and a cinnamoyl group.
  • an acryloyl group or a methacryloyl group is preferable from the viewpoint of improving the reactivity during polymerization.
  • X 1 ′ , X 2 ′ , X 3 ′ and X 4 ′ examples include those exemplified as X 1 , X 2 , X 3 and X 4 in the formula (1), and preferred examples are also the same. is there.
  • a 1 ′ to A 3 ′ examples include those exemplified as A 1 to A 3 in the formula (1), and preferred examples are also the same.
  • a composite of a liquid crystal phase and a polymer resin phase is designed to enhance the elastic interaction at the interface between the liquid crystal phase and the polymer resin phase in the liquid crystal light control layer by an intermolecular ⁇ - ⁇ interaction.
  • a polymerizable monomer having a molecular structure in which a ⁇ -electron system is distributed throughout the molecule was used.
  • such a polymerizable monomer may cause a problem that the polymerizable monomers are stacked by ⁇ - ⁇ interaction in the liquid crystal composition and the solubility in the liquid crystal is lowered.
  • the polymerizable property in which an aromatic hydrocarbon ring is introduced at a position where the area of ⁇ - ⁇ stacking between the polymerizable monomers is reduced is preferable to use a monomer because the solubility in liquid crystal can be improved.
  • a polymerizable monomer having an aromatic hydrocarbon ring introduced at a position to reduce the area of ⁇ - ⁇ stacking is used, it has an effect on high transparency when transparent, high scattering when shielding light, and high-speed response. Thus, a liquid crystal element excellent in these performances can be obtained.
  • the polymerizable monomer represented by the formula (7) is a group having a plurality of benzene rings such as a phenyl group or a naphthyl group, which a polymerizable monomer generally used as a liquid crystal composition has,
  • One benzene ring is a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain only one type of polymerizable monomer represented by the above formula (7) as the polymerizable monomer, or may contain two or more types. Moreover, other polymerizable monomers may be included together with the polymerizable monomer represented by Formula (7). Specifically, other polymerizable monomers having one or more ethylenically unsaturated double bonds, such as (meth) acrylic or vinyl, and one ethylenically unsaturated double bond It may be copolymerized with the polymerizable monomer represented by the above formula (7) by a polymerization reaction.
  • an aliphatic hydrocarbon ring is contained in the structural portion represented by
  • ⁇ Other polymerizable monomers examples include, for example, a monofunctional (meth) acrylic monomer, a bifunctional (meth) acrylic monomer, and a trifunctional monomer described in JP-A-9-90328.
  • Polymerizable monomers such as the above polyfunctional (meth) acrylic monomers, polymerizable oligomers such as (meth) acrylic oligomers, and the like can be used.
  • a vinyl monomer is mentioned as another polymerizable monomer which the liquid-crystal composition of this invention may contain.
  • the vinyl monomer examples include styrene, chlorostyrene, ⁇ -methylstyrene, divinylbenzene and the like.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain only one kind of these other polymerizable monomers, or may contain two or more kinds.
  • the polymer resin of the polymer resin phase of the present invention is a copolymer
  • any of an alternating copolymer, a block copolymer, a random copolymer, and a graft copolymer may be used.
  • the chiral nematic liquid crystal component contained in the liquid crystal composition of the present invention is synonymous with the chiral nematic liquid crystal component described in the description of the chiral nematic liquid crystal phase of the liquid crystal element of the present invention, and specific examples, preferred ranges, and the like are also synonymous.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator is not particularly limited, by selecting and adjusting the polymerization reactivity with the polymerizable monomer, chemical structure, molecular weight, initiator efficiency, etc., the peak area ratio of the polymer resin phase is set to a specific range, The effects of the present invention can be obtained.
  • Polymerization initiators include radical polymerization initiators that undergo intramolecular cleavage due to various physical factors such as light and heat, or generate hydrogen by extracting hydrogen from other molecules, but without applying heat.
  • a radical photopolymerization initiator that can be polymerized at a temperature equal to or lower than the phase transition temperature of the liquid crystal is preferable in that the thermal effect on the liquid crystal is small.
  • the radical photopolymerization initiator is not particularly limited in molecular structure, but it is preferable to select a compound that can be dissolved in the chiral nematic liquid crystal that is the host liquid crystal. Further, since the molecules constituting the liquid crystal composition of the present invention typically have ultraviolet light absorption of a wavelength of 350 nm or less, a radical photopolymerization initiator itself can be selected to be radicalized by light of a wavelength of 350 nm or more. preferable.
  • radical photopolymerization initiators examples include acylphosphine oxides, alkylphenones, titanocenes, polyhalogen compounds, alkyl boron salts of cyanine dyes, and triarylbiimidazoles. Among them, acylphosphine oxides, alkylphenones The radical photopolymerization initiator is preferably an acylphosphine oxide radical photopolymerization initiator from the viewpoint of polymerization efficiency.
  • acylphosphine oxide radical photopolymerization initiator examples include known monoacylphosphine oxide derivatives, bisacylphosphine oxide derivatives, trisacylphosphine oxide derivatives, and the like.
  • examples of commercially available products include monoacylphosphine derivatives such as Lucirin TPO (trade name, manufactured by BASF) and IRGACURE 819 (trade name, manufactured by BASF).
  • the content of the polymerizable monomer represented by the formula (7) in the liquid crystal composition of the present invention is preferably 0.5% by weight or more and 10% by weight or less. More preferably, it is 7 weight% or less, Especially preferably, it is 6.5 weight% or less. Further, it is more preferably 0.7% by weight or more, particularly preferably 1% by weight or more.
  • the content of the polymerizable monomer represented by the formula (7) is not less than the above lower limit, the haze at the time of light shielding is increased, the response time is shortened, and by being not more than the above upper limit, the haze at the time of transparency is low. At the same time, the drive voltage can be kept within the practical range.
  • the ratio of the polymerizable monomer represented by the formula (7) and the other polymerizable monomer impairs the effect of the present invention.
  • the amount of the polymerizable monomer represented by the formula (7) in the total polymerizable monomer is preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and most preferably 80%. % By weight or more.
  • the ratio of the polymerizable monomer represented by the formula (7) is within an appropriate range, a liquid crystal device can be produced in a short time, and high-speed response, high transparency, high scattering, low coloration, high coloration can be achieved. There is a tendency to obtain a liquid crystal element excellent in durability and deterioration with time.
  • the upper limit of the polymerizable monomer represented by the formula (7) in all the polymerizable monomers is 100% by weight.
  • the total ratio of the polymerizable monomers to the liquid crystal composition is usually 0.7% by weight or more, preferably 1.2% by weight or more. % By weight or less, preferably 7% by weight or less.
  • this ratio is in an appropriate range, the durability against repeated use of the liquid crystal element tends not to decrease, and the haze at the time of transparency does not increase excessively, and the haze at the time of opaqueness does not tend to decrease.
  • the content ratio of the liquid crystal component in the liquid crystal composition is usually 90% by weight or more, preferably 91% by weight or more in the liquid crystal composition, and usually 99% by weight or less, preferably 98% by weight or less. is there. By being in this range, the balance of the transparency and optical response characteristics of the liquid crystal element tends to be obtained.
  • the content of the compound represented by the formula (2), (3) or (4) and the content of the chiral agent in the liquid crystal component are the same as the content in the liquid crystal phase of the present invention described above.
  • the content of the polymerization initiator in the liquid crystal composition is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.05% by weight or more in the liquid crystal composition. On the other hand, it is usually 5% by weight or less, preferably 1% by weight or less. Within this range, the polymerization proceeds sufficiently, and the durability against repeated use of the liquid crystal element obtained from the liquid crystal composition and the haze at the time of transparency tend to be good.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a light stabilizer, an antioxidant, a thickener, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, an adhesive, an antifoaming agent, a surfactant and the like.
  • the method for producing the liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited, but the liquid crystal composition can be produced by mixing the component compounds of the liquid crystal composition with a known stirrer or shaker. Heating may be performed during mixing. In the case of heating, the heating temperature is not particularly limited as long as the component compound does not cause a thermal reaction.
  • the liquid crystal composition of the present invention is designed to show cholesteric phase at room temperature (25 ° C.), the liquid crystal - isotropic phase transition temperature (T ni) is preferably at least 40 ° C., or higher still 60 ° C. are preferred, in particular 80 C. or higher is preferable. If T ni of the liquid crystal composition of the present invention is less than the above lower limit, there is a concern that the liquid crystal structure may be destroyed due to a temperature rise derived from a light source or reaction heat during polymerization. On the other hand, since viscosity tends to increase as T ni increases, it is preferably 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower.
  • the chiral pitch length (p) of the liquid crystal composition of the present invention is preferably 0.3 ⁇ m or more, and more preferably 0.8 ⁇ m or more. On the other hand, it is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 2 ⁇ m or less.
  • p is not less than the above lower limit value, the driving voltage of the obtained liquid crystal element tends to be kept low, and when it is not more than the above upper limit value, the contrast tends to be high.
  • liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal composition containing a polymerizable monomer, a chiral nematic liquid crystal component having a positive dielectric anisotropy, and comprising a polymerizable monomer represented by the following formula (8): Including at least one compound represented by the following formula (2), (3), or (4), wherein the total amount of these compounds is 15% by weight or more based on the chiral nematic liquid crystal component It is.
  • R 3 ′′ and R 4 ′′ each independently represents an unsaturated acyl group
  • X 1 ′′ and X 4 ′′ each independently have a substituent.
  • represents may also be a divalent group
  • X 2 '' and X 3 '' each independently represent a direct bond or an optionally substituted divalent radical
  • a 1 '' ⁇ a 3 '' Each independently represents a divalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent.
  • a 1 ′′ to A 3 ′′ is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
  • Ah , M 1 '' and m 4 '' are each independently, 0 or an integer of 6 or less
  • m 2 '' and m 3 '' are each independently, represent 0 or more, an integer of 4 or less .
  • R 3 ′′ and R 4 ′′ are, include those exemplified as R 3 'and R 4' in each of the formulas (7), preferable ones are also same.
  • an aliphatic hydrocarbon ring is contained in the structural portion represented by
  • polymerizable monomer represented by the formula (8) are the same as the polymerizable monomer represented by the formula (7). The invention is not limited to these unless it exceeds the gist.
  • the polymerizable monomer represented by the formula (8) is preferably contained in the liquid crystal composition in an amount of 0.5% by weight or more, more preferably 0.8% by weight or more, and further preferably 1% by weight or more. On the other hand, it is preferably 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less. By being in these ranges, light resistance and dimming element performance tend to be compatible.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain other monomers in addition to the polymerizable monomer represented by the formula (8). Specific examples, contents, preferred ranges, and the like of other monomers are the same as those described in the liquid crystal composition containing the formula (7). Further, the liquid crystal composition of the present invention may be in a liquid crystal state or a liquid state at room temperature of 25 ° C.
  • the chiral nematic liquid crystal component contained in the liquid crystal composition of the present invention is a liquid component contained in the liquid crystal light control layer of the liquid crystal element, and is usually a compound represented by the formula (2), (3) or (4) This corresponds to the sum of the other liquid crystal compounds used as necessary and the chiral agent.
  • the chiral nematic liquid crystal component has a positive dielectric anisotropy. Since the dielectric anisotropy of the chiral nematic liquid crystal component is positive, a liquid crystal element using the liquid crystal composition can be used as a transmission-scattering type element in a reverse mode, a normal mode, and a memory mode.
  • the value of the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the chiral nematic liquid crystal component is not particularly limited as long as it is positive, but is preferably 5 or more, and more preferably 8 or more for reducing the driving voltage of the liquid crystal element. .
  • the polymerization time of the polymerizable monomer is shortened because the individual molecules constituting the chiral nematic liquid crystal component do not have absorption at a wavelength that overlaps the absorption wavelength of the polymerization initiator. This is preferable.
  • the method for measuring physical properties such as ⁇ of the chiral nematic liquid crystal component in the liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited.
  • the temperature of the liquid crystal composition is cooled to T ni or less, the liquid crystal composition is phase-shifted into a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, and at that temperature, the dielectric anisotropy and chiral pitch of the liquid crystal composition are changed.
  • the compound represented by the formula (2), (3) or (4) has the same meaning as that of the compound used for the liquid crystal composition containing the formula (7), and the preferred range and the like are also the same.
  • the compound represented by the formula (2), (3) or (4) is contained in a total of 15% by weight or more, preferably 18% by weight or more based on the chiral nematic liquid crystal component in the liquid crystal composition. It is more preferably 20% by weight or more, further preferably 40% by weight or more, and particularly preferably 60% by weight or more.
  • the upper limit of the content ratio is usually 90% by weight or less in order to ensure the content of the chiral agent and the like. It exists in the tendency for the performance and light resistance as a light control element to improve more because it is the said range.
  • the content ratio of the liquid crystal component in the liquid crystal composition is usually 90% by weight or more, preferably 91% by weight or more in the liquid crystal composition, and usually 99% by weight or less, preferably 98% by weight or less. is there. By being in this range, the balance of the transparency and optical response characteristics of the liquid crystal element tends to be obtained.
  • the content of the compound represented by the formula (2), (3) or (4) and the content of the chiral agent in the liquid crystal component are the same as the content in the liquid crystal phase of the present invention described above.
  • the chiral agent may be any compound as long as it exhibits optical activity, may be a synthetic product or a commercial product, may itself exhibit liquid crystallinity, and further has a polymerizable functional group. May be. Further, dextrorotatory or levorotatory may be used, and a dextrorotatory chiral agent and a levorotatory chiral agent may be used in combination.
  • the chiral agent used in the present invention excludes compounds corresponding to the formulas (2) to (4). Specifically, it is synonymous with the chiral agent shown in the liquid crystal composition containing the formula (7), and the preferred range and the like are also synonymous.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a dielectric anisotropy of 0 or more.
  • the liquid crystal element of the present invention can be used as a transmission-scattering type element in reverse mode, normal mode and memory mode.
  • the value of dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the chiral nematic liquid crystal composition is not particularly limited as long as it is 0 or more, but is preferably positive, more preferably 5 or more, and 8 or more. It is preferable for reducing the driving voltage of the liquid crystal element.
  • the polymerization time of the polymerizable monomer is determined so that the individual molecules constituting the nematic liquid crystal do not have absorption at a wavelength overlapping the absorption wavelength of the polymerization initiator. This is preferable in terms of shortening.
  • the liquid crystal composition of the present invention is a polymerization initiator, a light stabilizer, an antioxidant, a thickener, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, an adhesive, and an antifoaming agent as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Further, it may contain a surfactant or the like. These are respectively synonymous with what was mentioned by the liquid crystal composition containing the said Formula (7), and a specific example, a preferable range, etc. are also synonymous.
  • the liquid crystal composition of the present invention is used as a liquid crystal material by allowing a layer containing the cured product to exist between a pair of substrates disposed opposite to each other as described above.
  • the method for forming the liquid crystal light control layer of the liquid crystal element of the present invention is not particularly limited.
  • the peripheral part of a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other with a spacer is formed as a sealing cell by forming an adhesive layer with a photo-curable adhesive or the like, and normal pressure is applied to one or more adhesive layers provided in advance.
  • a method of forming the film by polymerization and curing with radiation such as ultraviolet light, visible light, and electron beam.
  • a substrate with electrodes supplied continuously is sandwiched between two rubber rolls, and the liquid crystal composition of the present invention containing or dispersing a spacer is sandwiched between them, and then photocured continuously.
  • the liquid crystal composition of the present invention containing or dispersing a spacer is sandwiched between them, and then photocured continuously.
  • the liquid crystal composition is flowed before the uncured liquid crystal composition is photocured, or a liquid crystal composition is subjected to shear stress. It is necessary to orient the composition to assume a planar structure.
  • the liquid crystal composition can have a planar structure by injecting the liquid crystal composition of the present invention into a sealed cell that has not been subjected to alignment treatment.
  • the method for polymerizing the polymerizable monomer in the liquid crystal composition of the present invention is preferably photopolymerization.
  • the light source for photopolymerization may be any light source that has a spectrum at the absorption wavelength of the radical photopolymerization initiator used, and typically any light source that can irradiate light having a wavelength of 220 nm to 450 nm.
  • Examples include high pressure mercury lamps, ultra high pressure mercury lamps, halogen lamps, metal halide lamps, UV-LEDs, blue LEDs, white LEDs, and the like.
  • a heat ray cut filter, an ultraviolet ray cut filter, a visible light cut filter, or the like may be used in combination.
  • the light may be irradiated to at least one surface from the transparent substrate of the liquid crystal element, and when both substrates holding the liquid crystal composition are transparent, both surfaces may be irradiated with light.
  • Light irradiation may be performed at one time or may be performed by dividing into several times.
  • PSCOF Phase Separated Composite Organic Film
  • irradiance of the light irradiated to the liquid crystal composition between the substrates is usually 0.01 mW / cm 2 or more, preferably 1 mW / cm 2 or more, more preferably 10 mW / cm 2 or more, particularly preferably Is 30 mW / cm 2 or more. If the irradiance is too small, the polymerization does not proceed sufficiently. Moreover, what is necessary is just to give the integrated irradiation amount of 2 J / cm ⁇ 2 > or more normally to photopolymerization of a liquid crystal composition, Preferably it is 3 J / cm ⁇ 2 > or more.
  • the light irradiation time may be determined in accordance with the irradiance of the light source. From the viewpoint of improving productivity, the light irradiation is usually completed within 200 seconds, preferably within 60 seconds, while the light irradiation is performed for 10 seconds or more. preferable. If the light irradiation time is too short, the repetition durability of the liquid crystal element may be inferior.
  • the temperature at which the liquid crystal composition is polymerized is usually preferably 0 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
  • the temperature is at least the above lower limit, the polymerization reaction tends to proceed.
  • the temperature is not more than the above upper limit, an increase in the temperature of the device due to the heat accumulated with the polymerization reaction can be suppressed, and the polymerization can be performed at a temperature below the phase transition temperature of the liquid crystal. Accordingly, the liquid crystal alignment is not locally disturbed, and the optical characteristics and driving durability of the liquid crystal element are hardly affected.
  • the chiral nematic liquid crystal is dispersed or formed into a continuous layer in a thin film-like transparent polymer, but the continuous layer shows the best contrast. Is formed.
  • the liquid crystal element of the present invention can be used as a transmission-scattering type element in reverse mode, normal mode, and memory mode.
  • the liquid crystal element of the present invention can be switched from a transparent state to a scattering state (opaque state) by applying a voltage or returning from a voltage application state to a voltage non-application state. . Therefore, there is a region where the visible light transmittance when a voltage is applied is lower than the visible light transmittance when no voltage is applied.
  • the liquid crystal device of the present invention when used in the normal mode, switching from the transparent state to the scattering state (opaque state) by applying no voltage or returning from the voltage non-application state to the voltage application state. can do. Therefore, there is a region where the visible light transmittance when no voltage is applied is lower than the visible light transmittance when a voltage is applied.
  • the liquid crystal element of the present invention performs optical modulation by switching light scattering, display can be performed without using a polarizing plate. Therefore, the liquid crystal element of the present invention can have a transmittance exceeding 50% and has high light utilization efficiency.
  • the voltage here refers to at least one of alternating current and direct current.
  • a screen using a liquid crystal element capable of switching between a transparent state and a light-shielding state is used as a transparent body, and an image projected by a projector or the like is imaged when the screen is in a transparent state.
  • a see-through display is possible.
  • the projector or the like projects an image on a part or the whole of the screen, and when the screen is in a transparent state, the projector or the like
  • the screen and the image projector are synchronized so that the image is not projected.
  • the liquid crystal element is required to have high responsiveness, high contrast, and a specific haze value, and the liquid crystal element of the present invention can be suitably used.
  • a voltage sufficient to cause the chiral nematic liquid crystal phase to transition from the planar state to the focal conic state may be applied between the electrodes.
  • a voltage sufficient to cause the chiral nematic liquid crystal phase to transition from the planar state to the focal conic state may be applied between the electrodes.
  • the applied waveform is not particularly limited, such as direct current, alternating current, pulse, or a composite wave thereof.
  • a DC voltage preferably 0.5 msec or more
  • an AC voltage it may be a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or a composite wave thereof, preferably 0.5 msec or more at a frequency of 100 kHz or less
  • switching can be performed by applying a pulse width of 0.5 msec or more.
  • the driving voltage of the liquid crystal element is typically 60 V or less, preferably 30 V or less for a DC voltage, typically 120 Vp-p or less, preferably 90 Vp-p or less for an AC voltage, and a maximum value of 60 V or less for a pulse voltage.
  • the maximum value is 30V or less.
  • the upper limit of the operating temperature of the liquid crystal element of the present invention is T ni of the chiral nematic liquid crystal phase.
  • the operating temperature range is preferably ⁇ 10 ° C. or higher, more preferably 0. It is above °C. Moreover, it is preferably 60 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or lower.
  • the haze of the liquid crystal element of the present invention is preferably 15% or less when no voltage is applied (when the power is turned off), and is 70 when at least one of a DC voltage and an AC voltage is applied (when the power is turned on). % Or more is preferable. In particular, it is preferably 10% or less when the power is turned off and 90% or more when the power is turned on.
  • the haze exceeds 15% in a room or under a fluorescent lamp, the cloudiness is conspicuous.
  • the haze is less than 70%, a silhouette on the other side of the liquid crystal element tends to be seen.
  • the normal mode it is preferably 15% or less when at least one of a DC voltage and an AC voltage is applied (when the power is turned on), and preferably 70% or more when no voltage is applied (when the power is turned off). . In particular, it is preferably 10% or less when the power is turned on and 90% or more when the power is turned off.
  • the haze exceeds 15% in a room or under a fluorescent lamp, the cloudiness is conspicuous.
  • the haze is less than 70%, a silhouette on the other side of the liquid crystal element tends to be seen.
  • the parallel light transmittance of the liquid crystal element of the present invention is 75% or more when the power is turned off, preferably 15% or less when the power is turned on, and 80% or more when the power is turned off. It is particularly preferred that it is sometimes 10% or less. If it is less than 75% indoors or under a fluorescent lamp, it is dim, and if it exceeds 15%, an object in front tends to be seen.
  • the normal mode it is preferably 75% or more when the power is on, 15% or less when the power is off, 80% or more when the power is on, and particularly preferably 10% or less when the power is off. If it is less than 75% indoors or under a fluorescent lamp, it is dim, and if it exceeds 15%, an object in front tends to be seen.
  • the haze of the liquid crystal element and the parallel light transmittance are measured according to JIS K7136 (2000).
  • the response time described in this specification refers to the visible light transmission when the liquid crystal element is saturated by decreasing the transmittance of visible light (380 to 800 nm) when no voltage is applied to 100% and by applying a voltage.
  • the rate is normalized to 0%, the time until the visible light transmittance reaches 10% when applying a test waveform (rectangular wave of 100 Hz in this embodiment) (rising response time), the test waveform It is defined as the time until the visible light transmittance reaches 90% when no voltage is applied (falling response time).
  • the visible light transmittance when the liquid crystal element is applied with at least one of a DC voltage and an AC voltage is normalized to 100%, and the visible light transmittance is reduced to 0% when it is saturated by applying no voltage.
  • the test waveform 100 Hz rectangular wave in this embodiment
  • the time until the visible light transmittance reaches 90% (rising response time)
  • the visible when the test waveform is not applied It is defined as the time until the light transmittance reaches 10% (falling response time).
  • the method for measuring the response time is measured by the method described in the examples.
  • the response time of the liquid crystal element of the present invention is preferably 8 msec or less, more preferably 5 msec or less, and more preferably 3 msec or less, in the temperature range of ⁇ 10 ° C. or higher. Particularly preferred.
  • the rise response time and the fall response time are the same.
  • the liquid crystal element of the present invention can be used for screens, displays, windows and the like.
  • the liquid crystal composition of the present invention can be used for a liquid crystal element and the like.
  • it can be used as a display panel or projection panel such as a liquid crystal element for blocking the visual field of buildings windows, partitions, show windows, etc., or by switching the display electrically with high-speed response. Can do.
  • Projection systems include front projection and rear projection, and are not particularly limited.
  • a rear projection system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-82748 or International Publication No. 2009/150579, and a projection using coherent light as a light source disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2010-217291. Name the system.
  • T ni Liquid Crystal-Isotropic Phase Transition Temperature (T ni ) of Liquid Crystal Composition
  • T ni Liquid Crystal-Isotropic Phase Transition Temperature (T ni ) of Chiral Nematic Liquid Crystal Phase>
  • the phase transition due to the temperature rise of the liquid crystal element was obtained by observing with a polarizing microscope (ECLIPSE LV100N POL manufactured by Nikon) and a hot stage (FP82 manufactured by METTLER).
  • ⁇ 1 ⁇ 2 .
  • ⁇ 1 is the dielectric constant in the major axis direction of the liquid crystal molecules
  • ⁇ 2 is the dielectric constant in the uniaxial direction of the liquid crystal molecules.
  • D represents the thickness of the liquid crystal phase.
  • S represents the overlapping portion of the electrodes of the two electrode substrates. It represents the area of).
  • ⁇ of the chiral nematic liquid crystal phase of the liquid crystal element was obtained by an addition rule of dielectric anisotropy of the liquid crystal component.
  • a chiral nematic liquid crystal or a liquid crystal composition is injected into an empty cell having a gap of 12 ⁇ m composed of a transparent glass substrate with an electrode layer that has been subjected to a homogeneous alignment treatment, and a selective reflection wavelength ⁇ measured by a spectrophotometer (SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation).
  • p ⁇ / n (where n represents the refractive index of the chiral nematic liquid crystal or liquid crystal composition).
  • ⁇ Measurement method of haze of liquid crystal element The haze of the liquid crystal element was measured according to JIS K7136 at room temperature (25 ° C.) with a haze meter NDH5000SP (manufactured by Nippon Denshoku). For driving the liquid crystal, a rectangular wave of 100 Hz was applied, and the measurement voltage was 80 Vp-p.
  • ⁇ Measurement method of response time of liquid crystal element The response time of the liquid crystal element was measured at a room temperature of 25 ° C. For driving the liquid crystal, a rectangular wave of 100 Hz was applied, and the measurement voltage was 80 Vp-p. A halogen lamp was used as the light source and a photodiode was used as the detector. The rise response time and the fall response time when a test waveform was applied while light was vertically incident on the liquid crystal element were measured, and the sum of these was evaluated as the response time.
  • ⁇ Light resistance test method of liquid crystal element The light resistance test of the liquid crystal element was performed using a xenon weather meter (Ci4000 manufactured by Atlas). The test was conducted at a black panel temperature of 35 ° C., humidity of 50% RH, no rain, irradiance of 680 W / m 2 , and 40 hours. A UV cut filter (SC-39 manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) was attached to the sample.
  • L1-I had an OFF haze of 3.4%, an ON (80 Vp-p applied) haze of 98.1%, and a response time (80 Vp-p applied) of 5.0 msec.
  • L1-I after light resistance test is 4.1% haze when OFF, 98.0% when ON (80 Vp-p applied), and response time (80 Vp-p applied) is 5.0 msec. Maintained good performance.
  • L2-I had an OFF haze of 3.1%, an ON (80 Vp-p applied) haze of 98.0%, and a response time (80 Vp-p applied) of 4.7 msec.
  • L2-I after the light resistance test has a haze of 3.5% when OFF, a haze of 97.4% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 4.5 msec. Maintained good performance.
  • L3-I had a haze of 2.0% when OFF, a haze of 97.1% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 5.8 msec.
  • L3-I after the light resistance test has a haze of 2.7% when OFF, a haze of 97.0% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 5.7 msec. Maintained good performance.
  • L4-I had a haze of 2.9% when OFF, 95.9% of haze when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 5.3 msec.
  • L4-I after light resistance test is 3.1% haze when OFF, 93.7% haze when ON (80 Vp-p applied), and response time (80 Vp-p applied) is 5.4 msec. Maintained good performance.
  • L5-I haze at OFF was 2.4%
  • haze at ON (80 Vp-p applied) was 95.5%
  • response time (80 Vp-p applied) was 5.6 msec.
  • L5-I after the light resistance test has a haze of 2.8% when OFF, a haze of 95.4% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 5.7 msec. Maintained good performance.
  • L6-I had an off haze of 3.1%, an on (80 Vp-p applied) haze of 93.5%, and a response time (80 Vp-p applied) of 5.0 msec.
  • L6-I after the light resistance test has a haze of 3.3% when OFF, a haze of 92.2% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 4.9 msec. Maintained good performance.
  • L7-I liquid crystal element
  • L7-I In L7-I, the haze at OFF was 89.0%, the haze at ON (100 Vp-p applied) was 16.3%, and the response time (100 Vp-p applied) was 12.4 msec.
  • L7-I after the light resistance test has a haze of 89.2% when OFF, 18.1% when ON (applied 100Vp-p), and a response time (applied 100Vp-p) of 11.3msec. Maintained good performance.
  • L8-I haze at OFF was 89.0%, haze at ON (100 Vp-p applied) was 15.8%, and response time (100 Vp-p applied) was 16.9 msec.
  • L8-I after the light resistance test has a haze of 96.8% when OFF, a haze of 16.5% when ON (100 Vp-p applied), and a response time (100 Vp-p applied) of 15.2 msec. Maintained good performance.
  • L9-I had a haze of 2.4% when OFF, a haze of 97.6% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 4.8 msec.
  • L9-I after the light resistance test has 3.1% haze when OFF, 88.9% haze when ON (80 Vp-p applied), and response time (80 Vp-p applied) is 5.0 msec. The scattering performance at the time of ON was lowered.
  • a chiral nematic liquid crystal composition L10 shown in Table-10A was prepared.
  • L10 contains a total of 11.5% by weight of the compounds represented by formulas (2) to (4) with respect to the total liquid crystal components.
  • This L10 was processed in the same manner as in Example 1 to obtain a liquid crystal element L10-I.
  • L10-I had a haze of 2.0% when OFF, a haze of 97.9% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (4.6 Vp-p applied) of 4.6 msec.
  • L10-I after the light resistance test has a haze of 2.7% when OFF, a haze of 83.5% when ON (applied 80Vp-p), and a response time (applied 80Vp-p) of 4.3msec. The scattering performance at the time of ON was lowered.
  • a chiral nematic liquid crystal composition L11 shown in Table-11A was prepared.
  • L11 contains a total of 11.5% by weight of the compounds represented by formulas (2) to (4) with respect to the total liquid crystal components.
  • This L11 was processed by the same method as in Example 1 to obtain a liquid crystal element L11-I.
  • L11-I has a haze of 9.7% when turned off, a haze of 97.9% when turned on (applied 80Vp-p), and a response time (applied 80Vp-p) of 11.2msec.
  • the light control performance was inferior due to the high response time.
  • L11-I after the light resistance test has a haze of 10.1% when OFF, a haze of 93.2% when ON (80 Vp-p applied), and a response time (80 Vp-p applied) of 10.5 msec.
  • the dimming performance was inferior because the haze was high when transparent and the response time was long.
  • a chiral nematic liquid crystal composition L12 shown in Table-12A was prepared.
  • L12 does not contain the compounds represented by formulas (2) to (4).
  • This L12 was processed by the same method as in Example 1 to obtain a liquid crystal element L12-I.
  • L12-I haze at OFF was 3.2%
  • haze at ON (80 Vp-p applied) was 96.8%
  • response time (80 Vp-p applied) was 4.8 msec.
  • L12-I after the light resistance test has an OFF haze of 3.4%
  • a response time (80 Vp-p applied) of 5.1 msec.
  • the scattering performance at the time of ON was lowered.
  • the liquid crystal element of the present invention obtained by using the liquid crystal composition of the present invention has a low haze when transparent, on the other hand, a high haze when scattering, and a short response time. It can be seen that the optical device has excellent performance as an optical element, and can maintain the performance sufficiently even after the light resistance test, and has excellent light resistance.

Abstract

本発明は、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、特定の構造を含有し、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り、前記カイラルネマチック液晶相が特定の化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量がカイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上である液晶素子に関する。

Description

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
 本発明は、偏光板を必須に使用することなく、光透過状態と光散乱状態の切り替えができる液晶素子及び液晶組成物と、この液晶素子を用いたスクリーン、ディスプレイ及び窓に関する。
 近年、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、高分子と液晶又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-散乱型液晶素子としては、高分子安定化液晶(PSLC:Polymer-Stabilized Liquid Crystals)及び高分子分散液晶(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、5重量%程度の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いる。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。
 このリバースモードの透過-散乱型液晶素子を実現するためには、一般に、重合性モノマーを添加した液晶組成物を、ホモジニアス、プレナー、ホメオトロピック等の透明状態を保持したまま光硬化させて、液晶と高分子樹脂の複合体を形成する方法が知られている。
 このような液晶素子として、PSLCとしては誘電率異方性(Δε)が正のカイラルネマチック液晶の相変化による可視光の透過散乱を利用するPSCT(Polymer Stabilized Cholesteric Texture)が、PDLCとしては誘電率異方性が負の液晶が知られている。
 後者は、光透過率の温度依存性が大きい、視野角依存性が大きい、又は液晶が高価である等の問題がある。一方、前者は、光透過率の温度依存性が小さく光透過率の視野角依存性も小さく、また素子の応答速度も速い利点を有しており、有望視されている。
 特許文献1~3には、特定の重合性モノマーを適用することで、透明時の高透明性、遮光時の高散乱性、高速応答を示す透過-散乱型液晶素子が開示されている。また一般に、PSLC、PDLCともに、液晶組成物を長期保存したり、液晶素子を製造したりする際に、固形分が析出する等の組成分離が生じると、液晶素子の外観・均一性を損なう不具合を生じるため、ホスト液晶への溶解性が高い重合性モノマーが選択される。
 PSLCと類似の技術として、高分子配向維持(PSA:Polymer Sustained Alignment)が知られている。PSA技術では、1重量%以下のごく微量の重合性モノマーを添加した液晶組成物を、液晶素子中で光硬化させて高分子膜を配向膜面に生成し、液晶配向を安定化する。この技術を用いることで、液晶素子の高速応答及び高い電気信頼性が得られることが知られている。
 特許文献4には、特定の重合性モノマーを適用することで、高速応答を示す液晶素子が開示されている。また、特許文献5には、ホスト液晶溶解性の高い特定の重合性モノマーを適用すること、それにより高速応答及び高い電気信頼性を示す液晶素子が開示されている。
 さらに、特許文献6には、電場オフ条件で光散乱、電場オン条件で透明、又はこの逆の電場オン条件で光散乱、電場オフ条件で透明のいずれかで操作することができる新規なPDLC物質が開示されている。特許文献7には、F原子を2つ以上含む液晶性エステル化合物、液晶性トラン化合物を含有するネマチック液晶等を含むことで、液晶表示素子に用いた際に低駆動電圧化を図ることができる液晶組成物が開示されている。
国際公開第2012/133445号 日本国特開2014-81630号公報 国際公開第2014/051002号 国際公開第2004/033584号 国際公開第2011/092973号 国際公開第92/19695号 日本国特開2001-164253号公報
Dierking, I. Adv Mater 2000, 12, 167
 液晶組成物としては、ホスト液晶溶解性が高い重合性モノマーの適用が求められる。また、透過-散乱型液晶素子としては、透明時(透過時)の高透明性、遮光時(散乱時)の高散乱性、高速応答、高い電気信頼性等の特性が求められる。従来、これら特性を個々に改良する方法は示されていたが、これらをすべてバランスよく満たす方法は示されていなかった。
 なお、透過-散乱型液晶素子の透明(透過)とは、直流及び交流電圧の少なくとも一方が無印可時(電源OFF時)に光透過(透明)状態であってもよく、直流及び交流電圧の少なくとも一方が印可時(電源ON時)に光透過(透明)状態であってもよく、また、光散乱(遮光)状態から光透過(透明)状態への切り替え時のみ直流及び交流電圧の少なくとも一方を印加することで、光透過(透明)状態であってもよい。
 同様に、透過-散乱型液晶素子の光散乱(遮光)とは、直流及び交流電圧の少なくとも一方が印可時(電源ON時)に光散乱(遮光)状態であってもよく、直流及び交流電圧の少なくとも一方が無印可時(電源OFF時)に光散乱(遮光)状態であってもよく、また、光透過(透明)状態から光散乱(遮光)状態への切り替え時のみ直流及び交流電圧の少なくとも一方を印加することで、光散乱(遮光)状態であってもよい。
 例えば、特許文献1~3で用いられている透過-散乱型液晶素子は長時間に渡って通電を行うと、通電を停止した後も液晶配向が元に戻らず、液晶素子の透明性が損なわれるという電気信頼性の問題があった。
 また、特許文献4及び特許文献5は、PSA技術に最適化されたものであり、散乱モードへのスイッチングはできず、ディスプレイとして使用するには偏光板等の部材を要するため、光利用効率が悪くなる問題があった。これらを透過-散乱型液晶素子へ適用しようとすると、重合性モノマーの高いホスト液晶溶解性、液晶素子の、透明時の高透明性、遮光時の高散乱性、高速応答及び高い電気信頼性のいずれか、又はいずれも不十分であった。
 また、特許文献6では、透明時の高透明性、遮光時の高散乱性、高速応答等には優れるものの、本発明者の検討によれば、建物の窓および車両の窓への応用や、表示装置としてプロジェクター光やバックライトを照射する等の際に必要となる耐光性に問題があることが見出された。即ち、長時間、紫外線又は可視光に晒されると上記の調光素子性能が悪くなってしまうことがわかった。
 2016年6月20日発行の日本国特開2016-110148号公報に記載の技術についても同様である。
 さらに、特許文献7では、本発明者の検討によれば、遮光時の高散乱性には優れるものの、そもそも透明時の透明性が悪く、電源のON/OFFでのコントラストが不十分であることがわかった。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、下記(1)及び(2)の要求特性を満たす高性能液晶素子と、この液晶素子を得ることのできる液晶組成物を提供することを課題とする。さらに、この液晶素子を有するスクリーン、ディスプレイ及び窓を提供することを課題とする。
(1)調光素子としての性能に優れる。具体的には、透明時はヘーズが低く、遮光時はヘーズが高くなり、かつその応答時間が短い。
(2)耐光性に優れる。具体的には、耐光試験を行った後でも上記調光素子性能が維持される。
 本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のカイラルネマチック液晶成分及び重合性モノマーを用いた液晶組成物、並びに液晶調光層中に特定のカイラルネマチック液晶成分と高分子樹脂相を含む複合体を含有する液晶素子を用いることで上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、以下に存する。
[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、下記式(1)で表される構造を含有し、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り、前記カイラルネマチック液晶相が下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量がカイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上である液晶素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
[式(1)において、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、6以下のアルキル基を表し、X及びXは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、X及びXは、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、A~Aは、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A~Aのうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基及び置換基を有していてもよい芳香族複素環基のうちの少なくとも一方を含み、m及びmは、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m及びmは、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
[式(2)、(3)、(4)において、S~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、Y~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、B~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、C~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、n~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
[2]前記式(1)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含む、[1]に記載の液晶素子。
[3]前記カイラルネマチック液晶相の液晶-等方相転移温度が80℃以上である、[1]又は[2]に記載の液晶素子。
[4]前記対向して配置される一対の電極付き基板の基板間の距離(d)が、2μm以上、100μm以下であり、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、[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[5]前記液晶調光層が高分子安定化液晶である、[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[6]透過-散乱型素子である、[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[7]偏光板を用いない液晶素子である、[1]乃至[6]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[8]前記液晶素子が、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加時に光散乱状態になるリバースモードにおいて、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の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領域が存在する、[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[9]前記液晶素子が、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加時に光散乱状態になるリバースモードにおいて、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時のヘーズが70%以上であり、電圧無印加時のヘーズが15%以下である、[1]乃至[8]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[10]-10℃以上の温度範囲で、前記液晶素子が電圧無印加時の可視光透過率を100%、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加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%となるまでの時間及び、電圧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、[1]乃至[9]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[11]前記液晶素子が、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加時に光透過状態になるノーマルモードにおいて、電圧無印加時の可視光透過率が、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時の可視光透過率よりも低下する領域が存在する、[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[12]前記液晶素子が、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加時に光透過状態になるノーマルモードにおいて、電圧無印加時のヘーズが70%以上であり、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時のヘーズが15%以下である、[1]乃至[7]及び[11]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[13]-10℃以上の温度範囲で、前記液晶素子が直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時の可視光透過率を100%、電圧無印加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%となるまでの時間及び、電圧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、[1]乃至[7]、[11]及び[12]のいずれか1つに記載の液晶素子。
[14][1]乃至[13]のいずれか1つに記載の液晶素子を用いたスクリーン。
[15][1]乃至[13]のいずれか1つに記載の液晶素子を用いたディスプレイ。
[16][1]乃至[13]のいずれか1つに記載の液晶素子を用いた窓。
[17]重合性モノマーとカイラルネマチック液晶成分とを含有する、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶組成物であって、下記式(7)で表される重合性モノマーを含み、下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量が該カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上である液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
[式(7)において、R3’及びR4’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、X1’及びX4’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、X2’及びX3’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、A1’~A3’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’~A3’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、m1’及びm4’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’及びm3’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
[式(2)、(3)、(4)において、S~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、Y~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、B~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、C~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、n~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
[18]前記式(7)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含む、[17]に記載の液晶組成物。
[19]前記液晶組成物の液晶-等方相転移温度が80℃以上である、[17]又は[18]に記載の液晶組成物。
[20]前記液晶組成物のカイラルピッチ長(p)が、0.3μm以上、3μm以下である、[17]乃至[19]のいずれか1つに記載の液晶組成物。
[21]重合性モノマー、誘電率異方性が正のカイラルネマチック液晶成分を含有するカイラルネマチック液晶組成物であって、下記式(8)で表される重合性モノマーを含み、下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量が該カイラルネマチック液晶成分に対して15重量%以上である液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
[式(8)において、R3’’及びR4’’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、X1’’及びX4’’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、X2’’及びX3’’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、A1’’~A3’’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’’~A3’’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、m1’’及びm4’’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’’及びm3’’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
[式(2)、(3)、(4)において、S~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、Y~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、B~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、C~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、n~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
[22][17]乃至[21]のいずれか1つに記載の液晶組成物を用いて形成された、液晶素子。
 本発明によれば、下記(1)及び(2)の要求特性を満たす液晶素子と、この液晶素子を得ることのできる液晶組成物、並びに、この液晶素子を有するスクリーン、ディスプレイ及び窓が提供される。
(1)調光素子としての性能に優れる。具体的には、透明時はヘーズが低く、散乱時はヘーズが高くなり、かつその応答時間が短い。
(2)耐光性に優れる。具体的には、耐光試験を行った後でも上記調光素子性能が維持される。
 本発明の液晶素子は、調光素子としての性能に優れる上に、耐光性に優れたものとなり、耐光試験を行った後でも本来の優れた調光素子性能を十分に維持することができる。
 本発明の液晶素子及び液晶組成物は、上記の特性から、スクリーン、ディスプレイ、窓等に用いることが有用である。例えば、建物の窓、パーテーション等に視野遮断素子として用いることができる。また、公告板、ショーウインドウ、コンピューター端末、プロジェクション等のディスプレイとして利用することができる。
 以下に本発明について詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施の形態の一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
〔液晶素子〕
 本発明の液晶素子は、透明状態と遮光状態とで切り替えが可能(透過-散乱型)である。透明状態と遮光状態の切り替えは、液晶素子が、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電気駆動することで実現できる。液晶調光層としては、透明状態と遮光状態を電気駆動により切り替えることのできる透過-散乱型のカイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相の複合体を使用することができる。
 高分子樹脂相が後述の式(1)で表される特定の構造を有することにより、透明時はヘーズが低く、遮光時はヘーズが高くなり、かつその応答時間が短くなる。即ち、式(1)で表される構造により、次のような性能を持つものと推定される。
(1)液晶相と高分子樹脂相の界面に網目状のネットワーク構造が形成されており、前記ネットワーク構造において、高分子が10nm~100nm程度の微細構造を維持できる剛直性を持つ。
(2)(1)によって高分子樹脂相とカイラルネマチック液晶相との界面積が大きい。
(3)高分子の配向性が高い。
(4)高分子のπ電子とカイラルネマチック液晶のπ電子の相互作用が大きい。
 (1)~(4)により、透明時はカイラルネマチック液晶の配向を制御しつつ、カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相との界面における散乱が十分小さくなり、ヘーズが低くなる。
 (1)により、遮光時は、カイラルネマチック液晶のポリドメインのフォーカルコニック構造(カイラルネマチック液晶のらせん軸がドメインごとに別々の向きになる状態)において、ドメインサイズを可視光散乱に適した100nm~10μmの範囲に分布させることができるため、ヘーズが高くなる。
 (2)~(4)により、大きな弾性定数が得られるため、応答時間が短い。
 また、本発明の液晶素子は、カイラルネマチック液晶成分中に、後述の式(2)~(4)で表される特定の液晶化合物を所定量以上含むことで、耐光性を著しく向上させることができ、耐光試験を行った後でも上記調光素子性能が維持される。
 液晶素子に対して光を照射することにより、液晶調光層、配向膜、封止材などが劣化し、イオン性不純物を発生することがある。この不純物が液晶調光層に滞留することにより、内部電界の異常が生じ、調光素子性能が劣化すると考えられる。即ち、後述の式(2)~(4)で表される液晶化合物を用いることで、光吸収により発生するイオン性不純物の量を少なくし、また発生したイオン性不純物の取り込みを少なくすることにより、液晶調光層内の内部電界異常を抑制することができる。このような耐光性の高い液晶化合物は、一般に屈折率異方性(Δn)が小さいために、遮光時に高いヘーズを出せないトレードオフを示すが、式(2)~(4)で表される液晶化合物を用いることで、良好な耐光性とΔnの値を大きくすることを両立させることができる。
 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相及び高分子樹脂相を含む複合体を含む液晶調光層を挟持するものである。高分子樹脂相は、後述の式(1)で表される構造を高分子体に含有し、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り、カイラルネマチック液晶相に後述の式(2)~(4)で表される液晶化合物を所定値以上含むものであれば特に限定されないが、以下に代表的な構成を説明する。
[基板]
 基板の材質としては、例えば、ガラスや石英等の無機透明物質、金属、金属酸化物、半導体、セラミック、プラスチック板、プラスチックフィルム等の、無色透明、着色透明、又は不透明のものが挙げられる。
 電極は、その基板の上に、例えば、金属酸化物、金属、半導体、有機導電物質等の薄膜を基板全面又は部分的に、既知の塗布法や印刷法やスパッタ等の蒸着法等により形成される。また、導電性の薄膜形成後に部分的にエッチングしたものでもよい。特に大面積の液晶素子を得るためには、生産性及び加工性の面からPET等の透明高分子フィルム上にITO(酸化インジウムと酸化スズの混合物)電極をスパッタ等の蒸着法や印刷法等を用いて形成した電極基板を用いることが望ましい。なお、基板上に電極間又は電極と外部を結ぶための配線が設けられていてもよい。例えば、セグメント駆動用電極基板やマトリックス駆動用電極基板、アクティブマトリックス駆動用電極基板等であってもよい。
 更に、基板上に設けられた電極面上が、ポリイミドやポリアミド、シリコン、シアン化合物等の有機化合物、SiO、TiO、ZrO等の無機化合物、又はこれらの混合物よりなる保護膜や配向膜で全面又は一部が覆われていてもよい。なお、基板は、液晶を基板面に対して配向させるよう配向処理されていてもよく、配向処理されている場合、接触する液晶組成物がプレナー構造をとるならば、いずれの配向処理を用いても構わない。例えば、2枚の基板ともホモジニアス配向であってもよいし、一方がホモジニアス配向で、他方がホメオトロピック配向である、いわゆるハイブリッドであっても構わない。これらの配向処理には、電極表面を直接ラビングしてもよく、TN液晶、STN液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜を使用してもよい。
 また、配向膜の製造法に、基板上の有機薄膜に直線偏光等の異方性を有する光を照射して膜に異方性を与える、いわゆる光配向法を用いることもできる。なお、液晶素子の製造時に、未重合の液晶組成物の配向を基板面に対して制御できれば必ずしも基板の配向処理は必要としない。すなわち、後述の本発明の液晶組成物を光重合させる前に、液晶組成物を流動させたり、せん断応力をかけたりする等の方法により、液晶組成物が配向してプレナー構造をとらせることができる。
 対向する基板は、周辺部に適宜、基板を接着支持する樹脂体を含む接着層を有してもよい。
 本発明における液晶素子の端面あるいは液晶組成物の注入口を、粘着テープ、熱圧着テープ、熱硬化性テープ等のテープ類、又は/及び、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、湿気硬化型樹脂、室温硬化型接着剤、嫌気性接着剤、エポキシ系接着剤、シリコ-ン系接着剤、フッ素樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、塩化ビニル系接着剤等の硬化性樹脂類や熱可塑性樹脂類等で封止することで、内部の液晶等の染み出しを防ぐことができる。また、この封止により、液晶素子の劣化を防ぐ効果が得られる場合もある。その際の端面の保護法としては、端面を全体に覆ってもよいし、端面から液晶素子内部に硬化性樹脂類や熱可塑性樹脂類を流し込み固化させてもよく、更にこの上をテープ類で覆ってもよい。
 対向配置される基板間には、球状又は筒状のガラス、プラスチック、セラミック、あるいはプラスチックフィルム等のスペーサーを存在させてもよい。スペーサーは、本発明の液晶組成物の成分として含有させることで、基板間の液晶調光層中に存在させてもよく、液晶素子組み立ての際に基板上に散布したり、接着剤と混合して接着層の中に存在させたりしてもよい。
[液晶調光層]
 本発明の液晶素子に含まれる液晶調光層(以下、「本発明の液晶調光層」と称す場合がある。)は、カイラルネマチック液晶相及び高分子樹脂相を含む複合体を含む、好ましくは高分子安定化液晶(連続的に広がった液晶相中に、前記重合性モノマーに由来するポリマーが網目状のネットワークが形成されているもの)または、高分子分散液晶(液晶相が高分子樹脂相中に、液滴状に離散しているもの)である。
 本発明の液晶調光層は、閾値以上の実効値を持つ、直流電圧、交流電圧、パルス電圧又はそれらの組み合わせによって光透過状態と光散乱状態とを切り替えることができる。液晶調光層としては、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加時に光散乱状態になるリバースモードの駆動をするものでもよいし、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加時に光透過状態になるノーマルモードの駆動をするものでもよい。また、光透過状態と光散乱状態の切り替え時のみ電圧印加を行うメモリモードの駆動をするものでもよい。
 このように本発明の液晶組成物はリバースモード、ノーマルモード及びメモリモードのいずれの液晶素子にも適用することができる。リバースモードの液晶素子を製造する方法は、例えば、日本国特表平06-507505号等にPSLCを用いる方法が開示されている。また、ノーマルモードの液晶素子を製造する方法は、例えば、日本国特表平06-507505号等にPSLCを用いる方法、日本国特開平07-043690号、日本国特開2007-57671号等にPDLCを用いる方法が開示されている。本発明の液晶組成物を用いてメモリモードの液晶素子を製造する方法は、例えば、日本国特表平7-507083号等にPSLCを用いる方法が開示されている。
 液晶調光層として、リバースモードで使用する場合、液晶素子への電圧が無印加のとき、液晶らせん軸がほぼ全て基板に対して垂直方向を向くプレナー相となり、光透過状態をとる。一方、液晶調光層の電極基板間に電圧を印加することで、誘電率異方性が正である液晶らせん軸が、ランダムな方向を向くフォーカルコニック相へと相転移し、光散乱状態となる。この2つの相をスイッチングすることで、液晶素子のヘーズを制御することができる。
 液晶調光層として、ノーマルモードで使用する場合、液晶素子への電圧が無印加の場合、高分子樹脂相に分散された液晶相の液晶らせん軸は、高分子樹脂相による強い束縛によりランダムな方向を向くフォーカルコニック相となり、光散乱状態となる。一方、液晶調光層の電極基板間に電圧を印加することで、誘電率異方性が正である液晶分子の長軸が、基板と垂直な方向を向くホメオトロピック相となり、光透過状態となる。
 本発明の液晶調光層は、特定の液晶化合物を含むカイラルネマチック液晶相と特定の分子構造を持つ高分子樹脂相を含むものであれば、PSLC、PDLC等の素子方式に制限は無く、これらを用いることで、高い電気信頼性、並びに透明時の高透明性、遮光時の高散乱性、高速応答等を達成することができる。
 本発明の液晶調光層は、PSLCまたはPDLCであることがより好ましい。
 PSLCの特徴としては、高分子樹脂相が網目状のポリマーネットワーク構造をしており、また、液晶相と高分子樹脂相の合計に対する高分子樹脂相の割合が10重量%以下であり、液晶調光層中で液晶相が連続的に繋がった構造であることが挙げられる。PSLCは液晶相と高分子樹脂相との界面での弾性相互作用が大きく、液晶素子の立ち下がりの応答速度が他方式に比べて速い利点がある。また、液晶素子への電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱強度を十分に高めることができる。
 一方、PDLCの特徴としては、高分子樹脂相中に液晶相が液滴状に離散しており、液晶相と高分子樹脂相の合計に対する高分子樹脂相の割合が凡そ5重量%以上である。PDLCは高分子樹脂相がバインダとしての役割を持つため、接着性や耐衝撃性などの素子強度に優れ、可撓性を持たせることができる利点がある。
 本発明の液晶調光層中のカイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相の割合は、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。高分子樹脂相がカイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相の合計に対し、10重量%以下であることが好ましく、7重量%以下であることが更に好ましい。また、0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることが更に好ましい。カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相の合計に対する高分子樹脂相の割合が0.1重量%以上であることで、高分子樹脂相が機械的に強靭となり、液晶素子の繰り返し耐久性に優れる傾向となる。また、液晶分子が十分な界面相互作用を受けられるため、液晶素子の透過散乱のコントラスト及び応答速度が向上する場合がある。一方で、カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相の合計に対する高分子樹脂相の割合が10重量%以下であることで、駆動電圧の上昇が抑えられ、液晶素子の透明性が高くなる傾向にある。
 本発明の液晶調光層は、カイラルネマチック液晶相と高分子樹脂相以外にも他の成分を含んでもよい。例えば、色素を含んでいてもよい。具体的には、液晶に2色性の色素を添加し溶解させた状態で用いることができる。
 液晶に色素を添加した場合、色素の分子配向に基づく固有の吸収波長、すなわち、2色比に応じた特定波長の光の吸収、透過及び散乱の各特性を液晶分子の動きに応じて電気的に制御できる調光・光学素子部材として用いることが可能となる。具体的には、色素を有することで、特定波長の成分だけを強く吸収したり、散乱を強めたりすることが可能となり、波長異方性を補完することができる。これにより、素子の応用先に応じて目的の演色効果を設計することが可能となる。
[高分子樹脂相]
 本発明の液晶調光層に含まれる高分子樹脂相(以下、「本発明の高分子樹脂相」と称す場合がある。)は、下記式(1)で表される構造を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
式(1)において、
及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、6以下のアルキル基を表し、
及びXは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、
及びXは、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、
~Aは、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A~Aのうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基及び置換基を有していてもよい芳香族複素環基のうちの少なくとも一方を含み、
及びmは、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m及びmは、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。
<R及びR
 R及びRはそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、6以下のアルキル基を表す。炭素数1以上、6以下のアルキル基は、直鎖であってもよく分岐していてもよい。これらの中でも、重合時の反応性向上の点から、R及びRは、水素原子又は炭素数1以上、4以下のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1若しくは2のアルキル基が更に好ましい。
 炭素数1以上、6以下のアルキル基が有していてもよい置換基は、特に限定されないが、液晶への溶解性の観点から、ハロゲン原子、シアノ基等が挙げられる。
<X、X、X及びX
 X及びXは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、X及びXは、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表す。
 X及びXの2価の基としては、特に限定はないが、例えば、エーテル結合、エステル結合、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基等が挙げられる。これらの中でも、液晶への高溶解性の観点から、直鎖、分岐又は環状のアルキレン基等の脂肪族炭化水素基やエーテル結合が好ましい。
 また、X及びXの2価の基としては、特に限定はないが、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基等が挙げられる。これらの中でも、液晶への高溶解性の観点から、脂肪族炭化水素基、特に直鎖、分岐又は環状のアルキレン基が好ましい。
 X、X、X及びXの組合せは特に限定されず、同一でも、一部又は全て異なっていてもよいが、製造方法の容易さから、同一であることが好ましい。
 X、X、X及びXが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも炭素数1以上、4以下のアルキル基及び炭素数1以上、4以下のアルコキシ基が、液晶への溶解性の観点から好ましい。
(2価の脂肪族炭化水素基)
 X、X、X及びXの脂肪族炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状の2価の脂肪族炭化水素基が挙げられる。例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1,2-シクロブタンジイル基、1,3-シクロブタンジイル基、1,2-シクロペンタンジイル基、1,3-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロペンタンジイル基、1,1-シクロヘキサンジイル基、1,2-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘキサンジイル基、1,4-シクロヘキサンジイル基、1,1-シクロヘプタンジイル基、1,2-シクロヘプタンジイル基、1,3-シクロヘプタンジイル基、1,4-シクロヘプタンジイル基等が挙げられ、好ましくはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、1,3-シクロブタンジイル基、1,3-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘプタンジイル基、1,4-シクロヘプタンジイル基である。
 また、2価の脂肪族炭化水素基の炭素数は、4以上が好ましく、5以上が更に好ましい。また、8以下が好ましく、7以下が更に好ましい。炭素数がこの範囲であることで、液晶との配向を阻害しない傾向にある。
(2価の芳香族炭化水素基)
 X、X、X及びXの芳香族炭化水素基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されない。2価の芳香族炭化水素基とは、芳香族炭化水素環の単環、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2個除いて得られる2価の基である。
 2価の芳香族炭化水素基の炭素数は、6以上であることが好ましく、一方、炭素数は30以下であることが好ましく、26以下がより好ましく、18以下であることが更に好ましい。炭素数がこの範囲であることで、重合時の反応性が向上する傾向にある。
 2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、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、フルオレン環等から水素原子を2個除いて得られる基が挙げられる。これらの中でも、液晶への溶解性向上の点から、ベンゼン環又はナフタレン環から水素原子を2個除いて得られる基、即ち、フェニレン基、ナフタレン基であることが好ましい。
(2価の芳香族複素環基)
 X、X、X及びXの芳香族複素環基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定はされない。2価の芳香族複素環基は、芳香族複素環の単環、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2個除いて得られる2価の基である。
 2価の芳香族複素環基の芳香族複素環を構成する原子数(員数)は、5以上であることが好ましい。一方、芳香族複素環を構成する原子数は30以下であることが好ましく、26以下が更に好ましく、18以下であることが特に好ましい。芳香族複素環を構成する原子数がこの範囲であることで、重合時の反応性が向上する傾向にある。
 2価の芳香族複素環基の具体例としては、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、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、アズレン環等から水素原子を2個除いて得られる基が挙げられる。これらの中でも、液晶への溶解度の点から、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環又はオキサジアゾール環から水素原子を2個除いて得られる基が好ましい。
(A~A
 A~Aはそれぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基(環状の脂肪族炭化水素基)、又は2価の縮合環基を表す。該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成される。
 A~Aの置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基としては、X、X、X及びXの説明において例示したものが挙げられ、好ましい基も同様である。
(2価の脂肪族炭化水素環基)
 A~Aの2価の脂肪族炭化水素環基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されない。例えば、1,2-シクロブタンジイル基、1,3-シクロブタンジイル基、1,2-シクロペンタンジイル基、1,3-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロペンタンジイル基、1,1-シクロヘキサンジイル基、1,2-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘキサンジイル基、1,4-シクロヘキサンジイル基、1,1-シクロヘプタンジイル基、1,2-シクロヘプタンジイル基、1,3-シクロヘプタンジイル基、1,4-シクロヘプタンジイル基等が挙げられ、好ましくは1,3-シクロブタンジイル基、1,3-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロペンタンジイル基、1,4-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘキサンジイル基、1,3-シクロヘプタンジイル基、1,4-シクロヘプタンジイル基である。
 また、2価の脂肪族炭化水素環基の炭素数は、4以上が好ましく、5以上が更に好ましい。また、8以下が好ましく、7以下が更に好ましい。炭素数がこの範囲であることで、液晶との配向の阻害が起こりにくくなるために好ましい。
 A~Aの芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成される2価の縮合環基(以下、単に「縮合環基」と称す場合がある。)としては、これらの環の2以上が縮合したものであればよく、縮合環を構成する環の組み合わせ等には特に制限はないが、好ましくは、脂肪族炭化水素環を1つ以上含む環を2~4個縮合してなるものであり、具体的には、後述の脂肪族炭化水素環を含む2価の縮合環基として例示するものが挙げられる。
 A~Aの芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、脂肪族炭化水素環基、縮合環基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1以上、4以下のアルキル基又は炭素数1以上、4以下のアルコキシ基が、液晶への溶解性の観点から好ましい。
 本発明において、前記式(1)で表される構造のうち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
で表される構造部分(以下「特定位置A」と称す場合がある。)には、少なくとも脂肪族炭化水素環を含むことが好ましく、この特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含むことで、重合性化合物の紫外光吸収または可視光吸収を抑制し、分解物の発生が低減され、液晶素子の電気信頼性が向上する。
 以下に、特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含むことにより、液晶素子の電気信頼性が向上するメカニズムについて説明する。
 一般に、液晶性物質を複数混合させた混合物は、紫外光を吸収することで一部の分子が光反応を起こし、イオン性不純物を発生させることが知られている。また、重合性化合物においても、紫外光を吸収した場合に、すべての分子が重合反応に寄与するわけではなく、一部の分子は副反応としてイオン性不純物を発生させる。そのため、液晶及び重合性化合物を含む液晶組成物を2枚の電極基板間に挟持し、紫外光の露光により重合性化合物を重合させる露光工程は、上記イオン性不純物を発生させ、液晶素子の電気信頼性を低下させる原因になる。
 上記特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含むことにより、液晶素子の電気信頼性が向上するメカニズムの詳細は明らかではないが、π電子共役を縮小又は分断する位置である特定位置Aが脂肪族炭化水素環を含むことで、液晶の混合物や重合性化合物が紫外光を吸収して発生させる活性ラジカルを、効率よくトラップし、且つ、効率よく重合反応へと転化させているためであると推測される。また、重合性化合物の分子構造において、π電子共役を縮小又は分断する位置である特定位置Aに脂肪族炭化水素環を組み込むことで、重合性化合物の紫外光吸収を抑制し、イオン性不純物等の分解物の発生が低減されたためと推測される。
 液晶相内のイオン性不純物は、液晶素子に対する繰り返しの電源ON/OFFスイッチングや長時間の連続駆動によって、液晶相と高分子樹脂相及び/又は配向膜の界面に堆積し、液晶化合物の配向異常をきたす「焼き付き」現象を生じさせる一因となる。透過-散乱型の液晶素子で焼き付きが起きると、透明時のヘーズが上昇し、透明性が悪化する。特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含むことで、液晶相に発生するイオン性不純物を低減できることから、焼き付きを抑制することができ、遮光時の透明性が高くなる。
 また、液晶素子の露光工程における液晶組成物の副反応による不純物発生を抑制し、着色原因物質を低減させることで、液晶素子を無色透明性に優れたものとすることができる。
 更には、液晶相のイオン性不純物が低減できることから、液晶素子の電気駆動にも有利であり、リバースモードにおいての液晶素子の電源ON時、又はノーマルモードにおいての液晶素子の電源OFF時の、高散乱性及び高速応答にも優れたものとなる。
 なお、特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含むとは、この特定位置A内に脂肪族炭化水素環が少なくとも一つ含まれていればよい。例えば、A~Aの少なくとも一つが脂肪族炭化水素環基であってもよく、脂肪族炭化水素環基と他の基が直接結合により連結された形態であってもよく、2価の縮合環基に脂肪族炭化水素環が含まれる形態であってもよい。
 特定位置Aに脂肪族炭化水素環を含む形態の好適例としては、特定位置Aが上記の「2価の脂肪族炭化水素環基」であるもの、以下の「2価の、脂肪族炭化水素環基と他の環状基との連結基」又は「脂肪族炭化水素環を含む2価の縮合環基」が挙げられる。
(2価の、脂肪族炭化水素環基と他の環状基との連結基)
 脂肪族炭化水素環基と他の環状基が直接結合により連結されている基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されないが、以下の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 上記の中でも、以下の基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(脂肪族炭化水素環を含む2価の縮合環基)
 脂肪族炭化水素環基と他の環が縮合した2価の縮合環基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されないが、以下の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 上記の中でも、以下の基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 特定位置Aにおける炭素数は、6以上が好ましく、12以上が更に好ましい。また、50以下が好ましく、30以下が更に好ましい。炭素数がこの範囲であることで、液晶素子形成時の重合時の反応性が向上し、液晶素子の電気信頼性が向上する傾向にある。
(m及びm
 m及びmは、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表す。これらの中でも、液晶への溶解性向上の点から、0、1又は2が好ましく、特に、m及びmは0であることが、重合時の反応性が向上する傾向となるため好ましい。
(m及びm
 m及びmは、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。これらの中でも、液晶への溶解性向上の点から、m及びmは、0、1又は2が好ましい。
 R、R、X、X、X、X、A、A、A、m、m、m及びmの組み合わせは特に限定されないが、XとAの組み合わせとしては、Xが直接結合、エーテル結合、エステル結合、炭素数2以上、6以下の、直鎖または分枝状のアルキレン基、Aが、下記の構造であることが、液晶への高溶解性と調光素子性能の両立の点で好ましい。XとAの組み合わせも同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 前記式(1)で表される構造の具体例を以下に挙げるが、本発明はその要旨を超えない限りこれらに限定されるものではない。以下において、「Me」はメチル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
<他の成分>
 本発明の高分子樹脂相は、後述する重合性モノマーを重合させた高分子樹脂を含むものであり、前記式(1)で表される構造以外にも本発明の効果を損なわない範囲であれば、他の成分及び構造を含んでもよい。
 本発明の高分子樹脂相が式(1)で表される構造以外の他の構造を含む場合、本発明の高分子樹脂相に含まれる式(1)で表される構造と他の構造の比率は、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、式(1)で表される構造が30重量%以上であるのが好ましく、更に好ましくは50重量%以上、最も好ましくは80重量%以上である。
 本発明の高分子樹脂相中の式(1)で表される構造の割合が適当な範囲であることで、短時間での液晶素子製造、高いコントラスト、短い応答時間等が十分に得られる傾向にある。本発明の高分子樹脂相中の式(1)で表される構造の含有量の上限は、100重量%である。
 本発明の高分子樹脂相が含んでいてもよい、前記式(1)で表される構造以外の他の構造の具体例としては、例えば、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ブチルエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、2-シアノエチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、モルホリンアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、イソアミルアクリレート、テトラフルオロフルフリルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルアクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルアクリレート等の単官能アクリレート化合物、メチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ブチルエチルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、2-シアノエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、イソボニルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、モルホリンメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルメタクリレート、2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルメタクリレート等の単官能メタクリレート化合物、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオ-ルジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、グリセロールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ウレタンアクリレートオリゴマー、4,4′-ジアクリロイルオキシスチルベン、4,4′-ジアクリロイルオキシジエチルスチルベン、4,4′-ジアクリロイルオキシジプロピルスチルベン、4,4′-ジアクリロイルオキシジブチルスチルベン、4,4-ジアクリロイルオキシフルオロスチルベン、4,4′-ジアクリロイルオキシジクロロスチルベン、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロ-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1,6-ヘキサンジオールジアクリレート等の多官能アクリレート化合物、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、ジシクロペンタニルジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレート、ウレタンメタクリレートオリゴマー、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロ-1,5-ペンタジオールジメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート等の多官能メタクリレート化合物、または以下のものが挙げられる。以下において、「Me」はメチル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 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よい。
[カイラルネマチック液晶相]
 本発明の液晶素子の液晶調光層に含まれるカイラルネマチック液晶相(以下、「本発明のカイラルネマチック液晶相」又は「本発明の液晶相」と称す場合がある。)は、誘電率異方性が正であり、かつ、下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を、カイラルネマチック液晶成分の合計量に対し、合計で15重量%以上含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
式(2)、(3)、(4)において、
~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、
~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、
~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、
~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、
~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
<誘電率異方性>
 本発明の液晶相及び下記に説明する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相の誘電率異方性が正であることで、本発明の液晶素子をリバースモード、ノーマルモード及びメモリモードの透過-散乱型素子として使用することができる。
 カイラルネマチック液晶の誘電率異方性の値(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、後述の本発明の液晶組成物に後述の重合開始剤を使用する場合、カイラルネマチック液晶を構成する個々の分子が重合開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの重合時間を短くする点で好ましい。
 カイラルネマチック液晶としては、液晶自体がコレステリック相を示す液晶性化合物の集合体であってもよく、ネマチック液晶にカイラル剤を添加することでカイラルネマチック液晶としたものであってもよい。液晶組成物設計の観点では、目的に応じてネマチック液晶にカイラル剤を添加し、カイラルピッチ長(p)及び液晶-等方相転移温度(Tni)を制御することが好ましい。
 例として、リバースモードのPSCT素子として使用する場合を説明する。
 立ち上がりの応答時間τを短くするためには、液晶調光層の電極基板間へなるべく高い電圧を印加した方が有利である。ところが印加電圧が高すぎると、ホメオトロピック相へと相転移してしまい、十分な光散乱が得られなくなるというジレンマがある。この課題を解決するためには、カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長(p)と、対向して配置される一対の電極付き基板の基板間の距離(d)の関係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。また、d/pが大きいほど、フォーカルコニック相からホメオトロピック相への閾値電圧が高くなり、高電圧を印加しても光透過状態へ相転移せず、光散乱状態を維持することができる。そのため、立ち上がりの応答時間τを短くすることができる。一方で液晶素子の駆動電圧(プレナー相からフォーカルコニック相への閾値電圧)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。
 カイラルネマチック液晶のpは、0.3μm以上が好ましく、0.8μm以上が更に好ましい。一方、3μm以下が好ましく、更に2μm以下が更に好ましい。
 pが上記下限値以上であることで、液晶素子の駆動電圧が低く抑えられる傾向があり、上記上限値以下であることで、コントラストが高くなる傾向となる。
 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よい。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を選択すればよい。
 本発明の液晶素子の対向して配置される一対の電極付き基板の基板間の距離(d)は、使用するカイラルネマチック液晶のp以上である必要があり、2μm以上が好ましく、3μm以上が更に好ましく、5μm以上が特に好ましい。また、100μm以下が好ましく、20μm以下が更に好ましい。
 電圧を印加していない状態での液晶素子の光透過率は、dの増加に対して減少し、また、表示素子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、また大面積の液晶素子の場合、液晶素子が短絡してしまう場合がある。dが上記範囲であることで、これらの要求性能をバランスよく満足することができる。
 カイラルネマチック液晶の液晶-等方相転移温度(Tni)は、液晶素子の動作可能な温度上限がカイラルネマチック液晶のTniにより決定されることから50℃以上が好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上が特に好ましい。一方、Tniが高くなると粘度が高くなる傾向があるので、200℃以下が好ましく、150℃以下が更に好ましい。
 なお、カイラルネマチック液晶の誘電率異方性の値(Δε)、液晶-等方相転移温度(Tni)、カイラルピッチ長(p)は後述の実施例の項に記載の方法に従って測定される。また、Δεは液晶組成物または液晶相に含まれる各構成分子それぞれの誘電率異方性から、加成則で算出することもできる。
<屈折率異方性>
 カイラルネマチック液晶の屈折率異方性(Δn)は、遮光時の散乱を強くする観点から、0.10以上であることが好ましく、0.15以上であることがより好ましい。一方、カイラルネマチック液晶のΔnは0.35以下であることが好ましく、0.30以下であることがより好ましい。上記の範囲であることで、カイラルネマチック液晶が化学的に安定し、耐光性が向上する傾向にある。
 この屈折率異方性(Δn)は、臨界角法、最少偏角法、Vブロック法などにより測定することができる。
<液晶化合物>
 以下に本発明の液晶相に含まれる式(2)、(3)又は(4)で表される化合物について説明する。
(式(2)で表される化合物)
 上記式(2)において、Sは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基であり、Sとしては特に炭素数2以上、8以下のアルキル基、炭素数2以上、8以下のアルコキシル基であることが、Δn、Δε、及びTniの値を高いものとし、さらに重合性モノマーの溶解性を良好なものとする観点から好ましく、とりわけ炭素数2以上、6以下の直鎖アルキル基であることが好ましい。なお、Sが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに重合性モノマーの溶解性を良好なものとする観点から、Sは置換基を有さないことがより好ましい。
 また、上記式(2)において、Y~Yはそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子及びシアノ基のうちのいずれかである。Y~Yのうちのいずれか一つはフッ素原子である。また、Y~Yのうち、水素原子の数が0または1であることが、Δn及びΔεの値を大きなものとし、さらに耐光性を良好なものとする観点から好ましい。特に、シアノ基の数が0または1であることが、Δnの値を大きく、Δεの値を高いものとし、また、良好な耐光性を得る観点から好ましい。
(式(3)で表される化合物)
 上記式(3)において、Sは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基である。Sとしては特に、炭素数2以上、8以下のアルキル基、炭素数2以上、8以下のアルコキシル基であることが好ましく、とりわけ炭素数2以上、6以下の直鎖アルキル基であることが好ましい。これらの基であることで、Δn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに重合性モノマーの溶解性を良好なものとする傾向がある。
 なお、Sが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに重合性モノマーの溶解性を良好なものとする観点から、Sは置換基を有さないことがより好ましい。
 また、上記式(3)において、Y~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子及びシアノ基のいずれかであり、Y~Yのうちのいずれか一つはフッ素原子である。また、Y~Yのうち、水素原子の数が0または1であることが、Δn及びΔεの値を大きなものとし、さらに耐光性を良好なものとする観点から好ましい。特に、シアノ基の数が0または1であることが、Δn及びΔεの値を大きなものとし、さらに耐光性を良好なものとする観点から好ましい。
 また、式(3)において、Bは、前記(5a)~(5h)のいずれかの基のうち、(5a)、(5b)、(5g)及び(5h)のいずれかであることが好ましく、特に(5b)、(5g)及び(5h)のいずれかであることが液晶温度範囲の観点から好ましい。Bが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn及びΔεを高い値とし、耐光性を良好なものとする観点からBは置換基を有さない方がより好ましい。
 また、Bは、前記(5a)~(5h)のいずれかの基のうち、(5a)、(5b)、(5c)、(5d)、(5e)及び(5f)のいずれかであることがΔn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに耐光性を良好なものとする観点から好ましく、特に(5c)、(5d)、(5e)及び(5f)のいずれかであることが好ましい。Bが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、フッ素原子であるが、Δn及びΔεを高い値とし、耐光性を良好なものとする観点から、Bは置換基を有さない方がより好ましい。
 また、Bは、前記(5a)~(5h)のいずれかの基のうち、(5a)又は(5b)であることが好ましく、特に(5a)であることがΔn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、かつ良好な耐光性を得る観点からの観点から好ましい。Bが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられ、好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn及びΔεを高い値とし、さらに高耐光性の観点から、Bは置換基を有さない方がより好ましい。
 式(3)において、nは0又は1であるが、好ましくはnは0である。
 また、式(3)において、C~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は前記(6a)~(6d)のいずれかの基を表し、耐光性向上の観点から、好ましくは前記(6c)又は(6d)のいずれかの基である。
(式(4)で表される化合物)
 上記式(4)において、S、Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基である。
 Sとしては特に炭素数2以上、8以下のアルキル基、炭素数2以上、8以下のアルコキシル基であることが好ましく、炭素数2以上、6以下の直鎖アルキル基であることがより好ましい。これらの基であることで、Δn、Δε及びTniのそれぞれを大きな値とし、さらに重合性モノマーの溶解性が向上する傾向にある。
 なお、Sが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに重合性モノマーの溶解性の観点から、Sは置換基を有さないことがより好ましい。
 また、Sとしては特に炭素数2以上、8以下のアルキル基又は炭素数2以上、8以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数2以上、6以下の直鎖アルキル基又は炭素数2以上、6以下のアルコキシ基であることがより好ましい。これらの基であることは、Δn、Δε及びTniを大きな値とし、さらに重合性モノマーの溶解性の観点から好ましい。
 なお、Sが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn、Δε及びTniのそれぞれを高い値とし、さらに重合性モノマーの溶解性の観点から、Sは置換基を有さないことがより好ましい。
 また、式(4)において、Bは、前記(5a)~(5h)のいずれかの基のうち(5a)又は(5b)であることが好ましく、特に(5b)であることが液晶温度範囲の観点から好ましい。Bが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基が挙げられ、好ましくは炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、フッ素原子であるが、高Δn、高Δε、高耐光性の観点からBは置換基を有さない方が好ましい。
 また、Bは、前記(5a)~(5h)のいずれかの基のうち(5a)又は(5b)であることが好ましく、特に(5b)であることが液晶温度範囲の観点から好ましい。
 Bが有していてもよい置換基としては、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。好ましくは、炭素数1以上、4以下のアルキル基、炭素数1以上、4以下のアルコキシル基又はフッ素原子であるが、Δn、Δεを高い値とし、耐光性を良好なものとする観点から、Bは置換基を有さない方がより好ましい。
 式(4)において、n及びnは0又は1であるが、好ましくはn及びnは0である。
 本発明の液晶相は、上記の式(2)、(3)及び(4)で表される化合物のうちの1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。上記2つ以上の化合物を含む場合、式(2)で表される化合物の1種又は2種以上と式(3)で表される化合物の1種又は2種以上を含むものであってもよく、式(2)で表される化合物の1種又は2種以上と式(4)で表される化合物の1種又は2種以上を含むものであってもよく、式(3)で表される化合物の1種又は2種以上と式(4)で表される化合物の1種又は2種以上を含むものであってもよく、式(2)で表される化合物の1種又は2種以上と式(3)で表される化合物の1種又は2種以上と式(4)で表される化合物の1種又は2種以上を含むものであってもよい。Δnを大きな値とし、かつ耐光性を良好なものとする観点から、式(2)で表される化合物の1種以上と式(3)で表される化合物の1種以上と式(4)で表される化合物の1種以上を含むことが好ましい。
<その他の液晶成分>
 本発明の液晶相には、上記式(2)~(4)で表される化合物以外の液晶成分が含まれていてもよい。
 他の液晶成分としてのネマチック液晶としては、公知のいずれでもよく、構成分子の分子骨格、置換基、分子量に制限は特になく、合成品でも市販品でもよい。ネマチック液晶の誘電率異方性は正で大きいことが、液晶素子のカイラルネマチック液晶相及び液晶組成物のカイラルネマチック液晶の誘電率異方性を正とするために好ましい。また、前述のとおり、重合開始剤を用いる場合、構成分子を構成する個々の分子が開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの重合時間を短くする点で好ましい。また、2色性色素や液晶素子の光学・電気特性を妨害しない範囲で種々の添加物を含んでいてもよい。
 公知の液晶性物質を用いる場合、具体的には日本学術振興会第142委員会編;「液晶デバイスハンドブック」日本工業新聞社(1989年)、第152頁~第192頁及び液晶便覧編集委員会編;「液晶便覧」丸善株式会社(2000年)、第260頁~第330頁に記載されているようなビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、ハロゲン化アルキル系、トラン系等の各種低分子系の化合物又は混合物を使用することができる。また、液晶便覧編集委員会編;「液晶便覧」丸善株式会社(2000年)、第365頁~第415頁に記載されているような高分子系化合物又は混合物を使用することもできる。
 ネマチック液晶を構成する他の化合物としては、例えば、以下の化合物等が挙げられる。なお、本発明において、液晶化合物とは、25℃、1気圧下で液晶状態をとる化合物を指す。また、本発明において液晶状態とは、化合物の集合体において、並進対称性が失われているが、配向規則性が保たれている状態を意味し、低分子で構成される液晶化合物であれば、一般に流動性と異方性を有する状態を意味する。液晶の定義に関しては、「液晶便覧」丸善株式会社(2000年)、第1頁~第7頁に詳しく記載されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 これらの他の液晶化合物は1種のみを用いてもよく、任意の2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
 コレステリック液晶及びネマチック液晶としては、粘度が低く、誘電率異方性の高いものが、液晶素子の高速応答性や製造性の点で好ましい。
<カイラル剤>
 カイラル剤としては、光学活性を示す化合物であればいずれでもよく、合成品でも市販品でよく、また、それ自身が液晶性を示すものでもよいし、更には重合性の官能基を有していてもよい。また、右旋性でも左旋性でもよく、右旋性のカイラル剤と左旋性のカイラル剤を併用してもよい。ただし、本発明に用いるカイラル剤としては前記式(2)~(4)に該当する化合物は除くものとする。
 また、カイラル剤としては、それ自身の誘電率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及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、重合開始剤を用いる場合には、開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが好ましい。
 カイラル剤の市販品としては、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)等が挙げられる。
<液晶成分中の含有量>
 本発明の液晶相は、前述の式(2)、(3)又は(4)で表される化合物を合計で、カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上含む。式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の含有量が上記下限未満であると、本発明の効果を得ることができない。調光素子としての性能と耐光性のより一層の改善のために、カイラルネマチック液晶成分の合計量に対する式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の合計の割合は18重量%以上であることが好ましく、20重量%以上であることがより好ましく、40重量%以上であることがさらに好ましく、60重量%以上であることが特に好ましい。一方、この含有割合の上限は、カイラル剤等の含有量を確保するために通常90重量%以下である。
 本発明の液晶相は、前述の式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の2種以上、特に、式(2)、(3)又は(4)で表される化合物をそれぞれ含むことが、高Δnと高耐光性を両立させる観点から好ましい。この場合、式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の合計に対して、式(2)で表される化合物を10~80重量%、式(3)で表される化合物を10~80重量%、式(4)で表される化合物を10~80重量%含むことが、液晶温度範囲および重合性モノマーの溶解性の観点から好ましい。
 本発明の液晶相が式(2)、(3)又は(4)で表される化合物以外の他の液晶化合物を含むことで、Δnの値の向上、Δεの値の向上、液晶温度範囲の拡大、重合性モノマーの溶解性向上といった効果を得ることができる。式(2)、(3)又は(4)で表される化合物を用いることによる本発明の効果を十分に得ることができる傾向にあることから、他の液晶化合物の含有量は、カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して50重量%以下であることが好ましい。
 カイラル剤は、カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して1~50重量%程度用いることが好ましい。
 なお、ここで、カイラルネマチック液晶成分とは、液晶素子の液晶調光層に含まれる液状成分であり、通常、式(2)、(3)又は(4)で表される化合物と、必要に応じて用いられるその他の液晶化合物と、カイラル剤との合計に該当する。
〔液晶組成物〕
 本発明の液晶組成物は、重合性モノマーとカイラルネマチック液晶成分とを含有する、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶組成物であって、下記式(7)で表される重合性モノマーを含み、前記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を、該カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して、合計15重量%以上含有することを特徴とする。
 これらの化合物は、液晶組成物中の液晶成分の合計量に対して、合計18重量%以上含むことが好ましく、20重量%以上含むことがより好ましく、40重量%以上含むことが更に好ましく、60重量%以上含むことが特に好ましい。また、下記式(7)で表される重合性モノマーは、液晶組成物に対し0.5重量%以上含むことが好ましく、0.8重量%以上含むことがより好ましく、1重量%以上含むことが更に好ましく、一方、10重量%以下含むことが好ましく、8重量%以下含むことがより好ましい。
 上記範囲であることで、調光素子としての性能と耐光性がより向上する傾向にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
式(7)において、
3’及びR4’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、
1’及びX4’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、
2’及びX3’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、
1’~A3’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’~A3’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、
1’及びm4’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’及びm3’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。
<式(7)で表される重合性モノマー>
(R3’及びR4’
 式(7)において、R3’及びR4’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表す。不飽和アシル基が有する不飽和結合の種類や数は特に限定されない。また、炭素数も特に限定されないが、3以上が好ましく、また、10以下が好ましく、5以下が更に好ましい。炭素数がこの範囲であることで、重合時の反応性が向上する傾向にある。
 R3’及びR4’の不飽和アシル基としては、具体的には、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、シンナモイル基等が挙げられる。
 これらの中でも、重合時の反応性が向上する点から、アクリロイル基又はメタクリロイル基であることが好ましい。
(X1’、X2’、X3’及びX4’
 X1’、X2’、X3’及びX4’としては、それぞれ、前記式(1)におけるX、X、X及びXとして例示したものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(A1’~A3’
 A1’~A3’としては、それぞれ、前記式(1)におけるA~Aとして例示したものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(m1’~m4’
 m1’~m4’は、前記式(1)のm~mとそれぞれ同義であり、好ましい範囲等も同義である。
 式(7)で表される重合性モノマーのなかでも、特にm1’=m4’=0であるものが、液晶との配向規則性が優れる傾向となり、好ましい。
 一般に、液晶相と高分子樹脂相の複合体では、液晶調光層での液晶相と高分子樹脂相との界面における弾性相互作用を、分子間のπ-π相互作用によって強化する設計がなされている。これらには、分子全体にπ電子系が分布する分子構造の重合性モノマーが使用されていた。しかし、このような重合性モノマーは、液晶組成物中で重合性モノマー同士がπ-π相互作用によりスタッキングし、液晶への溶解度が下がる不具合が起こる場合がある。
 本発明の液晶組成物の中でも、上記式(7)で表される重合性モノマーのうち、重合性モノマー同士のπ-πスタッキングの面積を減少させる位置に芳香族炭化水素環を導入した重合性モノマーを使用することで、液晶への溶解度を向上させることができるために好ましい。このように、π-πスタッキングの面積を減少させる位置に芳香族炭化水素環を導入した重合性モノマーを使用しても、透明時の高透明性、遮光時の高散乱性及び高速応答に影響することはなく、これらの性能に優れた液晶素子が得られる。
 例として、式(7)で表される重合性モノマーは、液晶組成物として一般的に用いられている重合性モノマーが有する、フェニル基又はナフチル基等の複数のベンゼン環を有する基のうち、1つのベンゼン環を、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基としている。これにより、重合性モノマー同士のπ-πスタッキングの面積を減少させて、重合性モノマー同士の凝集を抑制することで、液晶への溶解性の向上に寄与し、液晶組成物の保存や、液晶素子加工時の固形分析出がなく、高い製造性が得られるものである。
 式(7)で表される重合性モノマーの具体例を以下に例示する。本発明はその要旨を超えない限りこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 本発明の液晶組成物は、重合性モノマーとして、上記式(7)で表される重合性モノマーの1種のみを含むものであってもよく、2種類以上含むものであってもよい。また、式(7)で表される重合性モノマーと共に、他の重合性モノマーを含むものであってもよい。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、重合反応により上記式(7)で表される重合性モノマーと共重合させてもよい。
 また、上記式(7)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含むことが好ましい。該構造部分に、脂肪族炭化水素環を含むことで、液晶への溶解性が向上し、液晶組成物の保存や、液晶素子加工時の固形分析出がなく、高い製造性が得られる傾向にある。
<他の重合性モノマー>
 本発明の液晶組成物が含んでもよい他の重合性モノマーとしては、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、(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。
 また、本発明の液晶組成物が含んでもよい他の重合性モノマーとして、ビニルモノマーが挙げられる。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。
 本発明の液晶組成物は、これらの他の重合性モノマーの1種のみを含むものであってもよく、2種類以上含むものであってもよい。
 前述のとおり、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よい。
<カイラルネマチック液晶>
 本発明の液晶組成物に含まれるカイラルネマチック液晶成分は、本発明の液晶素子のカイラルネマチック液晶相の説明において記載したカイラルネマチック液晶成分と同義であり、具体例、好ましい範囲等も同義である。
<重合開始剤>
 本発明の重合性モノマーを重合させる際には、重合開始剤を用いることが好ましい。従って、本発明の液晶組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は特に限定されないが、重合性モノマーとの重合反応性、化学構造、分子量、開始剤効率等を選択、調整することで、前記高分子樹脂相のピーク面積比を特定の範囲とし、本発明の効果を得ることができる。
 重合開始剤には光や熱等の種々の物理的な要因で分子内開裂したり、他分子から水素を引き抜いてラジカルを発生したりするラジカル重合開始剤があるが、中でも熱をかけることなく液晶の相転移温度以下で重合させることができるラジカル系光重合開始剤が、液晶に対する熱影響が小さい点で好ましい。
(ラジカル系光重合開始剤)
 ラジカル系光重合開始剤としては、分子構造には特に制限はないが、ホスト液晶であるカイラルネマチック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、ラジカル系光重合開始剤自体は波長350nm以上の光でラジカル化するものを選択することが好ましい。
 ラジカル系光重合開始剤として、アシルホスフィンオキサイド系、アルキルフェノン系、チタノセン系、多ハロゲン化合物、シアニン色素のアルキルホウ素塩、トリアリールビイミダゾール等が挙げられ、中でも、アシルホスフィンオキサイド系、アルキルフェノン系のラジカル系光重合開始剤が好ましく、アシルホスフィンオキサイド系のラジカル系光重合開始剤が重合効率の点から特に好ましい。
 アシルホスフィンオキサイド系のラジカル系光重合開始剤としては、例えば、公知のモノアシルフォスフィンオキサイド誘導体、ビスアシルフォスフィンオキサイド誘導体、トリスアシルフォスフィンオキサイド誘導体等を用いることができる。市販品としては、Lucirin TPO(商品名、BASF社製)、IRGACURE 819(商品名、BASF社製)等のモノアシルフォスフィン誘導体が挙げられる。
<液晶組成物中の成分化合物の含有量>
 本発明の液晶組成物中の前記式(7)で表される重合性モノマーの含有割合は、0.5重量%以上、10重量%以下であることが好ましい。より好ましくは7重量%以下であり、特に好ましくは6.5重量%以下である。また、より好ましくは0.7重量%以上、特に好ましくは1重量%以上である。式(7)で表される重合性モノマーの含有量が上記下限以上であることで遮光時のヘーズが高くなるとともに、応答時間が短くなり、上記上限以下であることで透明時のヘーズが低くなるとともに、駆動電圧を実用範囲に収めることができる。
 前記式(7)で表される重合性モノマーと他の重合性モノマーを併用する場合、式(7)で表される重合性モノマーと他の重合性モノマーの比率は、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、全重合性モノマーに占める式(7)で表される重合性モノマーが30重量%以上であるのが好ましく、更に好ましくは50重量%以上、最も好ましくは80重量%以上である。式(7)で表される重合性モノマーの割合が適当な範囲であることで、短時間での液晶素子の製造が可能となり、高速応答性、高透明性、高散乱性、低着色、高耐久性、及び耐経時劣化に優れた液晶素子が得られる傾向にある。全重合性モノマーに占める式(7)で表される重合性モノマーの上限は、100重量%である。
 また、複数の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の合計の割合は、通常、0.7重量%以上、好ましくは1.2重量%以上であり、一方、通常、10重量%以下、好ましくは7重量%以下である。この割合が適当な範囲であることで、液晶素子の繰り返し使用に対する耐久性が低下しない傾向にあり、また、透明時のヘーズが大きくなりすぎず、不透明時のヘーズが低下しない傾向がある。
 液晶組成物中の液晶成分の含有割合は、液晶組成物中、通常、90重量%以上、好ましくは91重量%以上であり、一方、通常、99重量%以下、好ましくは、98重量%以下である。この範囲であることで、液晶素子の透明性や光学応答特性のバランスが得られる傾向にある。
 液晶成分中の前記式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の含有量やカイラル剤の含有量については、前述の本発明の液晶相における含有量と同様である。
 本発明の液晶組成物が重合開始剤を含む場合、液晶組成物中の重合開始剤の含有割合は、液晶組成物中、通常、0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上であり、一方、通常、5重量%以下、好ましくは、1重量%以下である。この範囲であることで、重合が十分に進行し、液晶組成物から得られる液晶素子の繰り返し使用に対する耐久性及び透明時のヘーズが良好となる傾向がある。
<その他成分>
 本発明の液晶組成物は、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、界面活性剤等を含有していてもよい。
<液晶組成物の製造方法>
 本発明の液晶組成物の製造方法は特に限定はないが、公知の攪拌機や振盪機等で液晶組成物の成分化合物を混合させることで製造することができる。混合の際には、加熱を行ってもよい。加熱する場合、加熱温度は、成分化合物が熱反応を起こさない温度であれば、特に制限はない。
<液晶-等方相転移温度(Tni)>
 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℃以上が好ましく、特に80℃以上が好ましい。本発明の液晶組成物のTniが上記下限未満では、重合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。一方、Tniが高くなると粘度が高くなる傾向があるので、200℃以下が好ましく、150℃以下が更に好ましい。
<カイラルピッチ長(p)>
 本発明の液晶組成物のカイラルピッチ長(p)は、0.3μm以上が好ましく、0.8μm以上が更に好ましい。一方、3μm以下が好ましく、2μm以下が更に好ましい。
 pが上記下限値以上であることで、得られる液晶素子の駆動電圧が低く抑えられる傾向があり、上記上限値以下であることで、コントラストが高くなる傾向となる。
[式(8)で表される重合性モノマーを含む液晶組成物]
 本発明のもう一つの液晶組成物は、重合性モノマー、誘電率異方性が正のカイラルネマチック液晶成分を含有する液晶組成物であって、下記式(8)で表される重合性モノマーを含み、下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量が該カイラルネマチック液晶成分に対して15重量%以上であるものである。
<式(8)で表される重合性モノマー>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 式(8)において、R3’’及びR4’’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、X1’’及びX4’’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、X2’’及びX3’’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、A1’’~A3’’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’’~A3’’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、m1’’及びm4’’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’’及びm3’’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。
(R3’’及びR4’’
 式(8)において、R3’’及びR4’’は、それぞれ前記式(7)におけるR3’及びR4’として例示したものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(X1’’、X2’’、X3’’及びX4’’
 X1’’、X2’’、X3’’及びX4’’としては、それぞれ、前記式(1)におけるX、X、X及びXとして例示したものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(A1’’~A3’’
 A1’’~A3’’としては、それぞれ、前記式(1)におけるA~Aとして例示したものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(m1’’~m4’’
 m1’’~m4’’は、前記式(1)のm~mとそれぞれ同義であり、好ましい範囲等も同義である。
 式(8)で表される重合性モノマーのなかでも、特にm1’’=m4’’=0であるものが、液晶との配向規則性が優れる傾向となり、好ましい。
 また、式(8)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含むことが好ましい。該構造部分に、脂肪族炭化水素環を含むことで、液晶への溶解性が向上し、液晶組成物の保存や、液晶素子加工時の固形分析出がなく、高い製造性が得られる傾向にある。
 式(8)で表される重合性モノマーの具体例としては、式(7)で表される重合性モノマーと同じである。発明はその要旨を超えない限りこれらに限定されるものではない。
 式(8)で表される重合性モノマーは、液晶組成物中に0.5重量%以上含むことが好ましく、0.8重量%以上含むことがより好ましく、1重量%以上含むことが更に好ましく、一方、10重量%以下含むことが好ましく、8重量%以下含むことがより好ましい。これらの範囲であることで、耐光性と調光素子性能が両立する傾向にある。
 本発明の液晶組成物は、式(8)で表される重合性モノマー以外にも他のモノマー含んでいてもよい。他のモノマーの具体例、含有量、好ましい範囲等は前記式(7)を含む液晶組成物に記載したものとそれぞれ同義である。
 また、本発明の液晶組成物は、室温25℃で液晶状態でもよいし、液体状態でもよい。
<誘電率異方性が正のカイラルネマチック液晶成分>
 本発明の液晶組成物に含まれるカイラルネマチック液晶成分は、液晶素子の液晶調光層に含まれる液状成分であり、通常、式(2)、(3)又は(4)で表される化合物と、必要に応じて用いられるその他の液晶化合物と、カイラル剤との合計に該当する。
 カイラルネマチック液晶成分は、誘電率異方性が正である。カイラルネマチック液晶成分の誘電率異方性が正であることで、該液晶組成物を用いた液晶素子を、リバースモード、ノーマルモード及びメモリモードの透過-散乱型素子として使用することができる。
 カイラルネマチック液晶成分の誘電率異方性の値(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、液晶組成物に重合開始剤を使用する場合、カイラルネマチック液晶成分を構成する個々の分子が重合開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの重合時間を短くする点で好ましい。
 本発明の液晶組成物中のカイラルネマチック液晶成分のΔε等の物性の測定方法は特に限定されない。例えば、液晶組成物の温度をTni以下まで冷却し、液晶組成物を誘電率異方性が正のカイラルネマチック液晶に相転移させ、その温度で液晶組成物の誘電率異方性、カイラルピッチ等の物性を測定する方法や、液晶組成物にUV照射し、カイラルネマチック液晶と高分子樹脂に分離させた後にカイラルネマチック液晶のみを(化学的に)抽出し、誘電率異方性、カイラルピッチ等の物性を測定する方法等が挙げられる。
<式(2)、(3)又は(4)で表される化合物>
 式(2)、(3)又は(4)で表される化合物は、前記式(7)を含む液晶組成物に用いる化合物とそれぞれ同義であり、好ましい範囲等も同義である。
 式(2)、(3)又は(4)で表される化合物は、液晶組成物中のカイラルネマチック液晶成分に対して、合計15重量%以上含まれ、18重量%以上含まれることが好ましく、20重量%以上含まれることがより好ましく、40重量%以上含まれることが更に好ましく、60重量%以上含まれることが特に好ましい。一方、この含有割合の上限は、カイラル剤等の含有量を確保するために通常90重量%以下である。上記範囲であることで、調光素子としての性能と耐光性がより向上する傾向にある。
 液晶組成物中の液晶成分の含有割合は、液晶組成物中、通常、90重量%以上、好ましくは91重量%以上であり、一方、通常、99重量%以下、好ましくは、98重量%以下である。この範囲であることで、液晶素子の透明性や光学応答特性のバランスが得られる傾向にある。
 液晶成分中の前記式(2)、(3)又は(4)で表される化合物の含有量やカイラル剤の含有量については、前述の本発明の液晶相における含有量と同様である。
<カイラル剤>
 カイラル剤としては、光学活性を示す化合物であればいずれでもよく、合成品でも市販品でよく、また、それ自身が液晶性を示すものでもよいし、更には重合性の官能基を有していてもよい。また、右旋性でも左旋性でもよく、右旋性のカイラル剤と左旋性のカイラル剤を併用してもよい。ただし、本発明に用いるカイラル剤としては式(2)~(4)に該当する化合物は除くものとする。具体的には、前記式(7)を含む液晶組成物において示したカイラル剤と同義であり、好ましい範囲等も同義である。
<誘電率異方性>
 本発明の液晶組成物は、誘電率異方性が0以上である。誘電率異方性が0以上であることで、本発明の液晶素子をリバースモード、ノーマルモード及びメモリモードの透過-散乱型素子として使用することができる。
 カイラルネマチック液晶組成物の誘電率異方性の値(Δε)は0以上であれば特に限定されないが、正であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、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、本発明の液晶組成物に重合開始剤を使用する場合、ネマチック液晶を構成する個々の分子が重合開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの重合時間を短くする点で好ましい。
<その他成分>
 本発明の液晶組成物は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、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、界面活性剤等を含有していてもよい。これらは、前記式(7)を含む液晶組成物にて挙げたものとそれぞれ同義であり、具体例、好ましい範囲等も同義である。
[液晶組成物の使用]
 本発明の液晶組成物は、その硬化物を含む層を、前述のとおり、液晶素子の対向配置された一対の基板間に存在させることで、液晶材料として使用される。
〔液晶素子の製造方法〕
 本発明の液晶素子の液晶調光層の形成方法は、特に限定されない。例えば、スペーサーを介して対向配置される一対の電極付き基板周辺部を光硬化性接着剤等で接着層を形成して封止セルとし、あらかじめ1つ以上設けた接着層の切り欠きに常圧又は真空中で、前述の本発明の液晶組成物に浸して注入する方法、一方の基板上にコーターを使用して前述の本発明の液晶組成物を塗布し、その上に他方の基板を重ねる等の公知の方法で挟持させた後、紫外光、可視光、電子線等の放射線によって重合・硬化することで形成する方法等が挙げられる。
 プラスチックフィルム基板の場合、連続で供給される電極付き基板を2本のゴムロール等で挟み、その間に、スペーサーを含有又は分散させた本発明の液晶組成物を供給して挟み込み、その後連続で光硬化させることで、連続生産が可能であり、生産効率を高めることができる。
 いずれの方法においても、基板に配向処理が施されていない場合は、未硬化の液晶組成物を光硬化させる前に液晶組成物を流動させたり、せん断応力をかけたりする等の方法により、液晶組成物を配向させてプレナー構造をとらせる必要がある。具体的には、配向処理されていない封止セル中に本発明の液晶組成物を注入することで、液晶組成物にプレナー構造をとらせることができる。
 本発明の液晶組成物中の重合性モノマーを重合させる方法は光重合が好ましい。この中でも、紫外線による重合が特に好ましい。また、光重合の光源としては、用いるラジカル光重合開始剤の吸収波長にスペクトルを有するものならいずれでもよく、典型的には220nm以上450nm以下の波長の光を照射可能な光源ならばいずれでもよい。例としては、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、UV-LED、青色LED、白色LED等が挙げられる。そのほか、熱線カットフィルタ、紫外線カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を併用してもよい。
 光は液晶素子の透明基板上から少なとも一面に照射すればよく、液晶組成物を挟持する基板が両方とも透明である場合には、両面とも光照射してもよい。光照射は一度に行ってもよいし、数回に分割して行ってもよい。光の放射照度を液晶素子の厚み方向に分布を持たせ、高分子樹脂相の密度を連続的に変化させた、いわゆるPSCOF(Phase Separated Composite Organic Film)(V. Vorflusevand S. Kumar, Science 283, 1903 (1999))としてもよい。
 光重合の場合に、基板間の液晶組成物に照射される光の放射照度は、通常0.01mW/cm以上、好ましくは1mW/cm以上、さらに好ましくは10mW/cm以上、特に好ましくは30mW/cm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。また、液晶組成物の光重合には、通常、2J/cm以上、好ましくは3J/cm以上の積算照射量を与えればよい。
 光照射時間は光源の放射照度に応じて決定すればよいが、生産性を高める観点から通常200sec以内、好ましくは60sec以内に光照射を完了するのがよく、一方、10sec以上光照射するのが好ましい。光照射時間が短すぎると液晶素子の繰り返し耐久性が劣る場合がある。プラスチックフィルム基板を用いて大面積のシート状液晶素子を製造する場合は、光源又はシートを移動させながら連続で光照射する方法をとることもでき、光源の放射照度に応じてその移動速度を調節すればよい。
 液晶組成物を重合させる際の温度は、通常0℃以上、40℃以下であることが好ましい。温度が上記下限以上であると、重合反応が進みやすくなる傾向にある。一方、温度が上記上限以下であると、重合反応に伴って蓄積した熱による素子の温度上昇を抑制することができ、液晶の相転移温度以下で重合することが可能となる。従って、液晶配向に局所的に乱れを生じさせず、液晶素子の光学特性や駆動耐久性等に影響を与えにくくなる。
 上記のようにして形成される液晶調光層は、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又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。
〔液晶素子の駆動〕
 本発明の液晶素子は、リバースモード、ノーマルモード及びメモリモードの透過-散乱型素子として使用することができる。
 本発明の液晶素子を、リバースモードで使用する場合、電圧を印加するか、又は、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。従って、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領域が存在する。
 一方、本発明の液晶素子を、ノーマルモードで使用する場合、電圧を無印可とするか、又は、電圧無印加状態から電圧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。従って、電圧無印加時の可視光透過率が、電圧印加時の可視光透過率よりも低下する領域が存在する。
 また、本発明の液晶素子は、光学変調を光散乱のスイッチングで行うため、偏光板を用いずに表示を行うことができる。従って、本発明の液晶素子は透過率が50%を上回ることができ、光の利用効率が高いものである。
 なお、ここでの電圧は、交流及び直流の少なくとも一方の電圧を指す。
 本発明の実施形態の1つとして、透明体として透明状態と遮光状態を切り替え可能な液晶素子を用いたスクリーンを使用し、スクリーンが透明状態の時にプロジェクター等で投影した映像を結像させ、視認可能にするシースルー表示をすることが挙げられる。具体的には、スクリーンが遮光状態である時又は透明状態から遮光状態となる間に、プロジェクター等がスクリーンの一部又は全体に対して画像を投影し、前記スクリーンが透明状態の時に、プロジェクター等による画像の投影を行わないように、スクリーンと画像投影機の同期を行なうものである。
 この同期切り替えを、人間の目では追随できない速度で繰り返すことによって、スクリーンに画像が投影されたときに、画像が浮き出て見えるのである。これらの用途において、液晶素子には高応答性、高コントラスト、特定のヘーズ値が求められ、本発明の液晶素子は好適に用いることができる。
 本発明のリバースモード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。一方、ノーマルモードの液晶素子を散乱状態から透明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等、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、又はそれらの合成波のいずれでもよく、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。
 なお、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。
 本発明の液晶素子の動作温度上限はカイラルネマチック液晶相のTniであるが、低温では応答時間が長くなる傾向があるため、動作温度範囲としては、好ましくは-10℃以上、更に好ましくは0℃以上である。また、好ましくは60℃以下であり、更に好ましくは40℃以下である。
〔液晶素子の調光性能〕
[液晶素子のヘーズ・平行光線透過率]
 本発明の液晶素子のヘーズは、リバースモードにおいて、電圧無印加時(電源OFF時)に15%以下であるのが好ましく、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時(電源ON時)に70%以上であることが好ましい。特に電源OFF時に10%以下であり、電源ON時90%以上であるのが好ましい。室内又は蛍光灯のもとでは、ヘーズが15%を超えると曇りが目立ち、70%未満では液晶素子の向こう側のシルエットが見えてくる傾向がある。
 一方、ノーマルモードにおいて、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時(電源ON時)に15%以下であるのが好ましく、電圧無印加時(電源OFF時)に70%以上であることが好ましい。特に電源ON時に10%以下であり、電源OFF時に90%以上であるのが好ましい。室内又は蛍光灯のもとでは、ヘーズが15%を超えると曇りが目立ち、70%未満では液晶素子の向こう側のシルエットが見えてくる傾向がある。
 また、本発明の液晶素子の平行光線透過率は、リバースモードにおいて、電源OFF時に75%以上であり、電源ON時15%以下であることが好ましく、電源OFF時に80%以上であり、電源ON時に10%以下であることが特に好ましい。室内又は蛍光灯のもとでは75%未満では薄暗く、15%を超えると正面にある物体が見えてしまう傾向がある。
 一方、ノーマルモードにおいて、電源ON時に75%以上であり、電源OFF時に15%以下であることが好ましく、電源ON時に80%以上であり、電源OFF時に10%以下であることが特に好ましい。室内又は蛍光灯のもとでは75%未満では薄暗く、15%を超えると正面にある物体が見えてしまう傾向がある。
 なお、本発明において、液晶素子のヘーズの測定及び平行光線透過率の測定は、JIS K7136(2000年)に従って測定される。
[液晶素子の応答時間]
 本明細書中に記載の応答時間とは、リバースモードにおいては、液晶素子が電圧無印加時の可視光(380~800nm)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)を印加したときの可視光透過率が10%となるまでの時間(立ち上がりの応答時間)、試験波形を無印加としたときの可視光透過率が90%となるまでの時間(立ち下がりの応答時間)と定義する。
 一方、ノーマルモードにおいては、液晶素子が直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時の可視光透過率を100%、電圧無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)を印加したときの可視光透過率が90%となるまでの時間(立ち上がりの応答時間)、試験波形を無印加としたときの可視光透過率が10%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℃以上の温度範囲において、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8msec以下であることが好ましく、5msec以下であるとさらに好ましく、3msec以下であると特に好ましい。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。
〔液晶素子の用途〕
 本発明の液晶素子は、スクリーン、ディスプレイ、窓等に用いることができる。また、本発明の液晶組成物は、液晶素子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、ショーウインドウ等の視野遮断のための液晶素子や、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、リアプロジェクション等が挙げられ、特に限定されない。例えば、日本国特開平6-82748号公報又は国際公開第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。
 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
<液晶組成物の液晶-等方相転移温度(Tni)の測定方法>
 液晶組成物を一旦相溶させ、温度上昇による相転移を、偏光顕微鏡(ニコン社製 ECLIPSE LV100N POL)によって観察することにより得た。
<カイラルネマチック液晶相の液晶-等方相転移温度(Tni)の測定方法>
 液晶素子の温度上昇による相転移を、偏光顕微鏡(ニコン社製 ECLIPSE LV100N POL)およびホットステージ(メトラー社製 FP82)によって観察することにより得た。
<モノマー溶解度の測定方法>
 表-1A、表-2A、表-3A、表-4A、表-5A、表-6A、表-7A、表-8A、表-9A、表-10A、表-11A、表-12Aに示すカイラルネマチック液晶組成物をそれぞれ用い、この液晶組成物に重合性モノマーを10重量%添加、撹拌し、25℃で12時間静置した後濾過し、液中の重合性モノマーの含有量を高速液体クロマトグラフィーの検量線法で求め、溶解度とした。重合性モノマーの溶解度は1重量%以上で大きい方が好ましい。
 重合性モノマーの溶解度は、表-1A、表-2A、表-3A、表-4A、表-5A、表-6A、表-7A、表-8A、表-9A、表-10A、表-11A、表-12Aの欄外に示す。
<液晶組成物の誘電率異方性(Δε)の測定方法>
 液晶の誘電率異方性(Δε)は、Δε=ε-εで求めた。εは、液晶分子の長軸方向の誘電率であり、εは、液晶分子の単軸方向の誘電率である。
 誘電率ε(ε及びε)は、ε=Cd/S(Cは液晶の静電容量を表す。dは液晶相の厚さを表す。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。
 なお、液晶素子のカイラルネマチック液晶相のΔεは、液晶成分の誘電率異方性の加成則により求めた。
<カイラルネマチック液晶及び液晶組成物のピッチ長(p)の測定方法>
 カイラルネマチック液晶又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12μmの空セルに注入し、分光光度計(島津製作所製 SolidSpec-3700)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又は液晶組成物の屈折率を表す。)により求めた。
<液晶素子のヘーズの測定方法>
 液晶素子のヘーズは、JIS K7136に従い、室温(25℃)で、ヘーズメータ NDH5000SP(日本電色社製)により測定した。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。
<液晶素子の応答時間の測定方法>
 液晶素子の応答時間は、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それぞれ測定し、これらを合計した値を応答時間として評価した。
<液晶素子の耐光試験方法>
 液晶素子の耐光試験はキセノンウェザーメーター(アトラス社製 Ci4000)を用いて行った。ブラックパネル温度35℃、湿度50%RH、降雨なし、放射照度680W/m、40時間で試験した。サンプルにはUVカットフィルタ(富士フイルム社製 SC-39)を装着した。
[実施例1]
 表-1Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L1を調製した。L1はTni=96℃、Δε=7.9、p=1700nmであった。表-1Bのとおり、L1には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計70.5重量%含有されている。
 このL1を、2枚の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をギャップ12.0μm隔て(d/p=7)、それぞれの電極が内向きに対向するように配置したセルに注入法で挟み込み、接着剤で封口した。25℃で12時間静置した後、30℃で、波長365nmのUV露光を照射量2400mJ/cm照射し、液晶素子L1-Iとした。L1-Iのカイラルネマチック液晶相は、Tni=101℃、Δε=7.7、p=1700nmであった。
 L1-IはOFF時のヘーズが3.4%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが98.1%、応答時間(80Vp-p印加)が5.0msecであった。
 また、耐光試験後のL1-IはOFF時のヘーズが4.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが98.0%、応答時間(80Vp-p印加)が5.0msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
[実施例2]
 表-2Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L2を調製した。L2はTni=94℃、Δε=8.0、p=1700nmであった。表-2Bのとおり、L2には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計70.5重量%含有されている。
 このL2を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L2-Iとした。L2-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=103℃、Δε=7.7、p=1700nmであった。
 L2-IはOFF時のヘーズが3.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが98.0%、応答時間(80Vp-p印加)が4.7msecであった。
 また、耐光試験後のL2-IはOFF時のヘーズが3.5%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.4%、応答時間(80Vp-p印加)が4.5msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
[実施例3]
 表-3Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L3を調製した。L3はTni=90℃、Δε=8.0、p=1700nmであった。表-3Bのとおり、L3には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計70.5重量%含有されている。
 このL3を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L3-Iとした。L3-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=103℃、Δε=7.7、p=1700nmであった。
 L3-IはOFF時のヘーズが2.0%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.1%、応答時間(80Vp-p印加)が5.8msecであった。
 また、耐光試験後のL3-IはOFF時のヘーズが2.7%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.0%、応答時間(80Vp-p印加)が5.7msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000054
[実施例4]
 表-4Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L4を調製した。L4はTni=51℃、Δε=11、p=1800nmであった。表-4Bのとおり、L4には、式(2)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計20.0重量%含有されている。
 このL4を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L4-Iとした。L4-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=55℃、Δε=11、p=1800nmであった。
 L4-IはOFF時のヘーズが2.9%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが95.9%、応答時間(80Vp-p印加)が5.3msecであった。
 また、耐光試験後のL4-IはOFF時のヘーズが3.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが93.7%、応答時間(80Vp-p印加)が5.4msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
[実施例5]
 表-5Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L5を調製した。L5はTni=58℃、Δε=11、p=1800nmであった。表-5Bのとおり、L5には、式(3)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計20.0重量%含有されている。
 このL5を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L5-Iとした。L5-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=63℃、Δε=11、p=1800nmであった。
 L5-IはOFF時のヘーズが2.4%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが95.5%、応答時間(80Vp-p印加)が5.6msecであった。
 また、耐光試験後のL5-IはOFF時のヘーズが2.8%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが95.4%、応答時間(80Vp-p印加)が5.7msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000058
[実施例6]
 表-6Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L6を調製した。L6はTni=59℃、Δε=11、p=1800nmであった。表-6Bのとおり、L6には、式(3)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計20.0重量%含有されている。
 このL6を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L6-Iとした。L6-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=64℃、Δε=11、p=1800nmであった。
 L6-IはOFF時のヘーズが3.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが93.5%、応答時間(80Vp-p印加)が5.0msecであった。
 また、耐光試験後のL6-IはOFF時のヘーズが3.3%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが92.2%、応答時間(80Vp-p印加)が4.9msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000060
[実施例7]
 表-7Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L7を調製した。L7はTni=22℃であり、室温25℃では等方相であった。表-7Bのとおり、L7には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計75.3重量%含有されている。
 このL7を、2枚の配向処理されていない電極層付き透明ガラス基板をギャップ12.0μm隔て、それぞれの電極が内向きに対向するように配置したセルに注入法で挟み込み、接着剤で封口した。25℃で12時間静置した後、30℃で、波長365nmのUV露光を照射量2400mJ/cm照射し、液晶素子L7-Iとした。L7-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=106℃、Δε=8.3、p=3400nm(d/p=3.5)であった。なお、カイラルネマチック液晶組成物L7のカイラルネマチック液晶成分のΔεも8.3であった。
 L7-IはOFF時のヘーズが89.0%、ON時(100Vp-p印加)のヘーズが16.3%、応答時間(100Vp-p印加)が12.4msecであった。
 また、耐光試験後のL7-IはOFF時のヘーズが89.2%、ON時(100Vp-p印加)のヘーズが18.1%、応答時間(100Vp-p印加)が11.3msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000062
[実施例8]
 表-8Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L8を調製した。L8はTni=17℃であり、室温25℃では等方相であった。表-8Bのとおり、L8には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計75.3重量%含有されている。
 このL8を、2枚の配向処理されていない電極層付き透明ガラス基板をギャップ12.0μm隔て、それぞれの電極が内向きに対向するように配置したセルに注入法で挟み込み、接着剤で封口した。25℃で12時間静置した後、30℃で、波長365nmのUV露光を照射量2400mJ/cm照射し、液晶素子L8-Iとした。L8-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=106℃、Δε=8.3、p=3400nm(d/p=3.5)であった。なお、カイラルネマチック液晶組成物L8のカイラルネマチック液晶成分のΔεも8.3であった。
 L8-IはOFF時のヘーズが89.0%、ON時(100Vp-p印加)のヘーズが15.8%、応答時間(100Vp-p印加)が16.9msecであった。
 また、耐光試験後のL8-IはOFF時のヘーズが96.8%、ON時(100Vp-p印加)のヘーズが16.5%、応答時間(100Vp-p印加)が15.2msecであり、良好な性能を維持した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
[比較例1]
 表-9Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L9を調製した。L9はTni=92℃、Δε=10.1、p=1700nmであった。表-9Bのとおり、L9には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計11.5重量%含有されている。
 このL9を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L9-Iとした。L9-Iのカイラルネマチック液晶相のTni=94℃、Δε=10.7、p=1700nmであった。
 L9-IはOFF時のヘーズが2.4%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.6%、応答時間(80Vp-p印加)が4.8msecであった。
 また、耐光試験後のL9-IはOFF時のヘーズが3.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが88.9%、応答時間(80Vp-p印加)が5.0msecであり、ON時の散乱性能が低下した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
[比較例2]
 表-10Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L10を調製した。L10はTni=86℃、Δε=10.7、p=1700nmであった。表-10Bのとおり、L10には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計11.5重量%含有されている。
 このL10を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L10-Iとした。L10-Iのカイラルネマチック液晶相のTni=94℃、Δε=10.4、p=1700nmであった。
 L10-IはOFF時のヘーズが2.0%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.9%、応答時間(80Vp-p印加)が4.6msecであった。
 また、耐光試験後のL10-IはOFF時のヘーズが2.7%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが83.5%、応答時間(80Vp-p印加)が4.3msecであり、ON時の散乱性能が低下した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000068
[比較例3]
 表-11Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L11を調製した。L11はTni=72℃、Δε=7.9、p=1800nmであった。表-11Bのとおり、L11には、式(2)~(4)で表される化合物が、液晶成分の合計に対して合計11.5重量%含有されている。
 このL11を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L11-Iとした。L11-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=97℃、Δε=7.7、p=1700nmであった。
 L11-IはOFF時のヘーズが9.7%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが97.9%、応答時間(80Vp-p印加)が11.2msecであり、透明時のヘーズが高く、応答時間が長いために調光性能が劣るものであった。
 また、耐光試験後のL11-IはOFF時のヘーズが10.1%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが93.2%、応答時間(80Vp-p印加)が10.5msecであり、透明時のヘーズが高く、応答時間が長いために調光性能が劣るものであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
[比較例4]
 表-12Aに示すカイラルネマチック液晶組成物L12を調製した。L12はTni=61℃、Δε=11、p=1800nmであった。表-12Bのとおり、L12は、式(2)~(4)で表される化合物を含有していない。
 このL12を、実施例1と同様の方法で加工し、液晶素子L12-Iとした。L12-Iのカイラルネマチック液晶相はTni=66℃、Δε=11、p=1800nmであった。
 L12-IはOFF時のヘーズが3.2%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが96.8%、応答時間(80Vp-p印加)が4.8msecであった。
 また、耐光試験後のL12-IはOFF時のヘーズが3.4%、ON時(80Vp-p印加)のヘーズが92.0%、応答時間(80Vp-p印加)が5.1msecであり、ON時の散乱性能が低下した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
 上記の実施例1~8及び比較例1~4の結果を表-13にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
 表-13より、本発明の液晶組成物を用いて得られた本発明の液晶素子は、透明時のヘーズが低く、一方で、散乱時のヘーズが高く、また、その応答時間が短く、調光素子としての性能に優れ、耐光試験後もその性能を十分に維持し得る、耐光性に優れたものであることが分かる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2016年6月14日出願の日本特許出願(特願2016-118058)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (22)

  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、下記式(1)で表される構造を含有し、
     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り、
     前記カイラルネマチック液晶相が下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量がカイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上である液晶素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)において、
    及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、6以下のアルキル基を表し、
    及びXは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    及びXは、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    ~Aは、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A~Aのうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基及び置換基を有していてもよい芳香族複素環基のうちの少なくとも一方を含み、
    及びmは、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m及びmは、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(2)、(3)、(4)において、
    ~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、
    ~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、
    ~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、
    ~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、
    ~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  2.  前記式(1)において、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含む、請求項1に記載の液晶素子。
  3.  前記カイラルネマチック液晶相の液晶-等方相転移温度が80℃以上である、請求項1又は2に記載の液晶素子。
  4.  前記対向して配置される一対の電極付き基板の基板間の距離(d)が、2μm以上、100μm以下であり、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乃至3のいずれか1項に記載の液晶素子。
  5.  前記液晶調光層が高分子安定化液晶である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液晶素子。
  6.  透過-散乱型素子である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液晶素子。
  7.  偏光板を用いない液晶素子である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液晶素子。
  8.  前記液晶素子が、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加時に光散乱状態になるリバースモードにおいて、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の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領域が存在する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液晶素子。
  9.  前記液晶素子が、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加時に光散乱状態になるリバースモードにおいて、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時のヘーズが70%以上であり、電圧無印加時のヘーズが15%以下である、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液晶素子。
  10.  -10℃以上の温度範囲で、前記液晶素子が電圧無印加時の可視光透過率を100%、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加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%となるまでの時間及び、電圧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乃至9のいずれか1項に記載の液晶素子。
  11.  前記液晶素子が、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加時に光透過状態になるノーマルモードにおいて、電圧無印加時の可視光透過率が、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時の可視光透過率よりも低下する領域が存在する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液晶素子。
  12.  前記液晶素子が、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加時に光透過状態になるノーマルモードにおいて、電圧無印加時のヘーズが70%以上であり、直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時のヘーズが15%以下である、請求項1乃至7及び11のいずれか1項に記載の液晶素子。
  13.  -10℃以上の温度範囲で、前記液晶素子が直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方の印加時の可視光透過率を100%、電圧無印加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%となるまでの時間及び、電圧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乃至7、11及び12のいずれか1項に記載の液晶素子。
  14.  請求項1乃至13のいずれか1項に記載の液晶素子を用いたスクリーン。
  15.  請求項1乃至13のいずれか1項に記載の液晶素子を用いたディスプレイ。
  16.  請求項1乃至13のいずれか1項に記載の液晶素子を用いた窓。
  17.  重合性モノマーとカイラルネマチック液晶成分とを含有する、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶組成物であって、
     下記式(7)で表される重合性モノマーを含み、
     下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量が該カイラルネマチック液晶成分の合計量に対して15重量%以上である液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    [式(7)において、
    3’及びR4’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、
    1’及びX4’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    2’及びX3’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    1’~A3’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’~A3’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、
    1’及びm4’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’及びm3’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    [式(2)、(3)、(4)において、
    ~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、
    ~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、
    ~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、
    ~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、
    ~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
  18.  前記式(7)において、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    で表される構造部分に、脂肪族炭化水素環を含む、請求項17に記載の液晶組成物。
  19.  前記液晶組成物の液晶-等方相転移温度が80℃以上である、請求項17又は18に記載の液晶組成物。
  20.  前記液晶組成物のカイラルピッチ長(p)が、0.3μm以上、3μm以下である、請求項17乃至19のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  21.  重合性モノマー、誘電率異方性が正のカイラルネマチック液晶成分を含有するカイラルネマチック液晶組成物であって、
     下記式(8)で表される重合性モノマーを含み、
     下記式(2)、(3)、又は(4)で表される化合物の少なくとも1種を含み、これらの化合物の合計量が該カイラルネマチック液晶成分に対して15重量%以上である液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    [式(8)において、
    3’’及びR4’’は、それぞれ独立に、不飽和アシル基を表し、
    1’’及びX4’’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    2’’及びX3’’は、それぞれ独立に、直接結合又は置換基を有していてもよい2価の基を表し、
    1’’~A3’’は、それぞれ独立に、2価の、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素環基、又は2価の縮合環基を表し、該2価の縮合環基は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環及び脂肪族炭化水素環のうちのいずれか1種以上で構成され、A1’’~A3’’のうち少なくとも一つは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基であり、
    1’’及びm4’’は、それぞれ独立に、0以上、6以下の整数を表し、m2’’及びm3’’は、それぞれ独立に、0以上、4以下の整数を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    [式(2)、(3)、(4)において、
    ~Sは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数1以上、10以下のアルコキシル基を表し、
    ~Yは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、シアノ基のいずれかを表し、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、Y~Yのいずれか一つはフッ素原子であり、
    ~Bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、下記(5a)~(5h)のいずれかの基を表し、
    ~Cは、それぞれ独立に、直接結合又は下記(6a)~(6d)いずれかの基を表し、
    ~nは、それぞれ独立に、0又は1を表す。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
  22.  請求項17乃至21のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いて形成された、液晶素子。
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