CN101479363B - 液晶组合物、液晶光学元件及液晶光学元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件，其制造方法及该制造方法中使用的液晶组合物。本发明的液晶组合物含有向列型液晶和旋光方向相互不同的至少2种光学活性物质，在旋光方向方面，一种上述光学活性物质为非固化性化合物，另一种上述光学活性物质为固化性化合物，液晶组合物整体呈现向列相。在将上述液晶组合物夹持在至少一块是透明基板的一对绝缘基板的内表面之间、且液晶已取向的状态下使固化性化合物固化，即可得到在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件。

Description

液晶组合物、液晶光学元件及液晶光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及液晶组合物、使用该液晶组合物的液晶光学元件及该液晶光学元件的制造方法。
背景技术
液晶光学元件具有低耗电、薄型、轻量等优点，因此被广泛应用于便携式电话、数码相机、便携式信息终端、电视机等多种电子设备。其中，近年提出了一种液晶光学元件，该液晶光学元件利用电场来控制液晶分子的排列，使光散射状态变化。
此外，已知具备LCPC(液晶聚合物复合体(Liquid Crystal PolymerComposite))、PDLC(聚合物分散液晶(Polymer Dispersed LiquidCrystal))、NCAP(向列弧线排列相液晶(Nematic Curvilinear AlignedPhase))等液晶与固化物的复合体的液晶光学元件(下面称为液晶/固化物复合体元件)(参照专利文献1)。一般，液晶/固化物复合体元件中，向列型液晶均一地分散在固化物相中，通过施加电压使固化物相和液晶相的折射率在一致/不一致间切换来控制光的透射—散射。该液晶/固化物复合体元件在原理上无需偏振光片，所以光透射率高。因此，适用于例如用于汽车的车顶(sun roof)等的遮光器、可显示文字和图案的橱窗、各种公告板、汽车的仪表板、窗户等用途。作为上述液晶/固化物复合体元件的一例，也报道了在不施加电压时呈现透明状态的元件(参照专利文献2)。
然而，上述液晶/固化物复合体元件中，大多数元件必须含有通常为20质量％以上、较好为30质量％以上的固化物(参照专利文献3，专利文献4)。这里，液晶相具有多种折射率，与此相对，固化物通常只具有一种折射率，所以在用于大型的窗玻璃等时，存在除折射率一致的方向外，其余方向上的透射时的雾度值较大的问题。即，存在如下问题：透射时，从相对于面板垂直的方向观察时，面板看上去是透明的，但从倾斜的方向观察时，面板看上去不够透明。此外，通过聚合相分离方式(如专利文献3、专利文献4的实施例所述，使含有比液晶多的量的单体的液晶混合物聚合，藉此使液晶和固化物相分离的方式)制造的液晶/固化物复合体元件在要求其具有高耐热温度、即高相转移温度Tc的液晶相时，为防止聚合前液晶相从均一的液晶混合物中析出，需要一边对液晶混合物加热一边使其聚合。为回避上述2个问题，揭示了PSCT(聚合物稳定胆甾相液晶(PolymerStabilized Cholesteric Texture))，该PSCT在具有选择性反射可见光的螺距的手性向列型液晶中添加微量的固化性化合物，使手性向列型液晶的焦锥(focal conic)取向稳定化，在不施加电压时呈散射状态(参照专利文献5)。
专利文献1：美国专利第4688900号说明书
专利文献2：日本专利特开2000—119656号公报
专利文献3：美国专利第4834509号说明书
专利文献4：美国专利第5200845号说明书
专利文献5：美国专利第5437811号说明书
发明的揭示
然而，专利文献5揭示的PSCT在提供不施加电压时呈现光散射状态、施加电压时变为透明状态的液晶光学元件时，需要一边对液晶组合物施加电压一边使固化性化合物固化。另一方面，在提供不施加电压时呈现透明状态、施加电压时变为散射状态的液晶光学元件时，需要对与液晶组合物相接的基板表面进行摩擦(rubbing)处理。因此，特别是大型的液晶光学元件存在难以均一地制造整个液晶光学元件，生产性不佳的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的是提供在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件，其制造方法及该制造方法中使用的液晶组合物。
本发明是为解决上述问题而完成的发明，提供以下的发明。
一种液晶组合物，该液晶组合物含有向列型液晶和旋光方向相互不同的至少2种光学活性物质，在旋光方向方面，一种上述光学活性物质为非固化性化合物，另一种上述光学活性物质为固化性化合物，液晶组合物整体呈现向列相。藉此，可得到在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件。
[1]中记载的液晶组合物，该液晶组合物在作为固化性化合物的上述光学活性物质不存在时呈现手性向列相，通过含有作为固化性化合物的上述光学活性物质，上述液晶组合物整体呈现向列相。
[1]或[2]中记载的液晶组合物，该液晶组合物还含有作为非光学活性物质的固化性化合物。藉此，可提高液晶光学元件的透射—散射特性。
[1]～[3]中的任一项中记载的液晶组合物，该液晶组合物中，上述固化性化合物的总量相对于全部液晶组合物为0.1～20质量％。藉此，可确实地得到在透射状态下雾度值低的液晶光学元件。
[1]～[4]中的任一项中记载的液晶组合物，该液晶组合物被夹持在其中至少一块基板的内表面具备预倾角在10°以下的取向膜的一对基板之间时扭曲角在360°以下。藉此，可得到在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件。
[1]～[5]中的任一项中记载的液晶组合物，该液晶组合物的介电常数各向异性为正。藉此，可得到施加电压时为透射状态的液晶光学元件。
一种液晶组合物的制造方法，该方法是向含有向列型液晶和至少1种第1光学活性物质、呈现手性向列相的组合物中，以所得液晶组合物整体呈现向列相的量添加至少1种第2光学活性物质，该第2光学活性物质具有与上述第1光学活性物质的旋光方向不同的旋光方向，该方法的特征在于，
上述第1光学活性物质和上述第2光学活性物质中的一种为固化性化合物，另一种为非固化性化合物。
[7]中记载的液晶组合物的制造方法，其中，上述第1光学活性物质为非固化性化合物，上述第2光学活性物质为固化性化合物。
一种液晶光学元件，包括：至少一块是透明基板的一对绝缘基板，形成于上述绝缘基板的各内表面的电极，和夹持在上述绝缘基板的内表面之间的由液晶和固化物构成的复合体；上述复合体在[1]～[6]中的任一项中记载的液晶组合物被夹持在上述绝缘基板的内表面之间、且液晶已取向的状态下使该液晶组合物中的上述固化性化合物固化而得。藉此，可得到在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件。
[9]中记载的液晶光学元件，该液晶光学元件通过在不对电极施加电压的状态下使上述固化性化合物固化而得。
[9]或[10]中记载的液晶光学元件，该液晶光学元件中，上述绝缘基板中的至少一块基板具备预倾角在60°以上的取向膜。藉此，可省略摩擦处理。
一种液晶光学元件的制造方法，它是具备由液晶和固化物构成的复合体的液晶光学元件的制造方法，包括：在至少一块是透明基板的一对绝缘基板的各内表面形成电极的工序；使上述绝缘基板的内表面隔着[1]～[6]中的任一项中记载的液晶组合物对置，然后将该绝缘基板贴合的工序；和在上述液晶组合物被夹持在上述绝缘基板的内表面之间、且液晶已取向的状态下使该液晶组合物中的上述固化性化合物固化，藉此形成上述复合体的工序。藉此，可得到在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件。
[12]中记载的液晶光学元件的制造方法，在不对电极施加电压的状态下进行上述固化性化合物的固化。
[12]或[13]中记载的液晶光学元件的制造方法，包括在上述绝缘基板中的至少一块基板上形成预倾角在60°以上的取向膜的工序。藉此，可省略摩擦处理。
利用本发明，可提供在透射状态下雾度值低、且生产性优异的液晶光学元件，其制造方法及该制造方法中使用的液晶组合物。
附图的简单说明
图1是表示本发明的实施方式中的液晶光学元件的结构的模式图。
图2是表示本发明的实施方式中的液晶光学元件的制造流程的一例的图。
符号说明
1   液晶光学元件
11  第1透明基板
12  第1透明电极
13  第1绝缘膜
14  第1取向膜
21  第2透明基板
22  第2透明电极
23  第2绝缘膜
24  第2取向膜
30  密封材料
40  间隔物
50  复合体层
实施发明的最佳方式
下面，就本发明的实施方式进行说明。但本发明不限定于下面的实施方式。此外，为使说明更明确，对下面的记载及附图适当地作了简化。下面，将由液晶和固化物构成的复合体记作“液晶/固化物复合体”，或只记作“复合体”。
图1是表示本发明的实施方式中的液晶光学元件的结构的一例的模式截面图。如图1所示，本发明的实施方式中的液晶光学元件1包括：第1透明基板11、第1透明电极12、第1绝缘膜13、第1取向膜14、第2透明基板21、第2透明电极22、第2绝缘膜23、第2取向膜24、密封材料30、间隔物40及复合体层50。
具体地说，液晶光学元件1的结构是：第1透明基板11和第2透明基板21相互对置，第1透明基板11和第2透明基板21之间夹持着液晶/固化物的复合体层50。
第1透明基板11和第2透明基板21是绝缘基板，例如可使用玻璃基板和由聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂等构成的树脂基板或树脂薄膜基板等。本实施方式中制成第1透明基板11和第2透明基板21，但未必需要两个基板都是透明的，可以只有一个是透明的。
此外，这些绝缘基板的形状可以是平板，也可以在整个表面或局部具有曲率。绝缘基板的厚度可适当选择，一般来说较好的是0.4～10mm。
第1透明基板11的内表面上以条状形成有多个第1透明电极12。另一方面，第2透明基板21的内表面上以条状形成有多个第2透明电极22。多个第2透明电极22以相对于多个第1透明电极12近似正交交叉的形态形成。第1透明电极12和第2透明电极22例如由ITO(氧化铟锡)构成。第1透明电极12和第2透明电极22中，任一个都可以是Al或电介质多层膜的反射电极。当然，电极的形状不限于正交的条状的电极，可以整个基板表面是一个电极，也可以是能显示特定的标记和字符的电极。
第1绝缘膜13以覆盖第1透明电极12的形态形成，第2绝缘膜23以覆盖第2透明电极22的形态形成。第1绝缘膜13和第2绝缘膜23是用来提高绝缘性的绝缘膜，由SiO2、TiO2、Al2O3等金属氧化物或其它的绝缘性物质构成。另外，可以没有第1绝缘膜13和第2绝缘膜23。
第1绝缘膜13上形成有第1取向膜14，第2绝缘膜23上形成有第2取向膜24。为使复合体层50内的液晶沿规定方向取向，取向膜14、24以与液晶相接的形态形成。这里，较好的是分别形成于透明基板11、21上的取向膜中的至少一个使液晶沿与透明基板11、21的内表面垂直的方向取向。具体地说，较好的是预倾角在60°以上的取向膜，更好的是预倾角在80°以上的取向膜，特好的是预倾角在85°以上的取向膜。藉此，即使不进行摩擦处理，也能使整体呈现向列相的液晶组合物均一地取向。这样即使是大面积的液晶光学元件，也可使固化后的液晶光学元件的光学特性均一。
密封材料30是在第1透明基板11和第2透明基板21之间，沿第1透明基板11和第2透明基板21的周缘形成的密封材料。第1透明基板11和第2透明基板21通过密封材料30接合。密封材料30的材料例如可使用紫外线固化树脂和热固性树脂。第1透明基板11和第2透明基板21的内表面之间的距离，即复合体层50的厚度(单元间隙(cell gap))是一定的，密封材料30的高度与第1透明基板11和第2透明基板21的内表面之间的距离相等。
图1的液晶光学元件1是平坦的形状，但本发明的液晶光学元件不限于平坦的形状，根据用途不同，其局部或全部也可以具有曲率。即，也可以是三维形状。但是，即使是在这种情况下，第1透明基板11和第2透明基板21的内表面之间的距离，即复合体层50的厚度(单元间隙)也是一定的。
间隔物40均一地散布于由第1透明基板11和第2透明基板21及密封材料30围成的空间内。间隔物40控制单元间隙。单元间隙，即间隔物40的直径较好为2～50μm，更好为4～30μm。如果单元间隙过小，则透射状态和散射状态的对比度下降，如果过大，则驱动电压上升。间隔物40例如由玻璃粒子、二氧化硅粒子、交联后的丙烯酸粒子等硬质材料构成。另外，也可以不形成为球状，而是在一个基板上形成肋条状的间隔物。
复合体层50被封入由第1透明基板11和第2透明基板21及密封材料30围成的空间(下面也称为单元空间)内。复合体层50是在单元空间内填充本发明的液晶组合物，然后在单元空间内填充有液晶组合物、且液晶已取向的状态下，通过聚合将该液晶组合物中的固化性化合物固化而得的由液晶/固化物复合体构成的复合体层。该液晶组合物中的固化性化合物的含有率(该含有率实质上与液晶/固化物复合体中含有的固化性化合物的固化物的含有率相等。)较好为0.1～20质量％。如果不足0.1质量％，则在液晶/固化物复合体的散射状态下，无法利用固化物将液晶相分割成有效的形状的畴(domain)结构，无法获得所希望的透射—散射特性。另一方面，如果超过20质量％，则与以往的液晶/固化物复合体一样，透射状态下的雾度值增大。此外，更好的是液晶组合物中的固化性化合物的含有率为0.5～10质量％，可提高液晶/固化物复合体在散射状态下的散射强度，降低切换透射—散射状态的电压值。
但是，如后所述优选使用具有介晶结构(mesogenic structure)的固化性化合物作为非光学活性物质的固化性化合物时，所得液晶相在透射状态下的雾度值的增大较少，此时，即使具有介晶结构的固化性化合物的含有率超过10质量％，也可得到具有良好特性的光学元件。因此，对于含有后述的具有介晶结构的固化性化合物的液晶组合物，较好的是将20质量％、特好的是将15质量％设为固化性化合物的总量的上限。
如上所述，液晶组合物中的固化性化合物的含有率相对于液晶组合物较好为0.1～20质量％，较好的是依赖于为光学活性物质的固化性化合物的HTP(螺旋扭转能(Helical Twisting Power))在0.1～20质量％的范围内适当选择。为光学活性物质的固化性化合物的HTP较大时，添加至由向列型液晶和非固化性的光学活性物质的混合物构成的手性向列型液晶中、调制整体呈现向列相的液晶组合物所需的为光学活性物质的固化性化合物的量可以较少。例如，使用HTP较大(HTP为30～60左右)的为光学活性物质的固化性化合物时，最优选的液晶组合物中的固化性化合物的含有率为0.5～5质量％。为光学活性物质的固化性化合物的HTP小于30时，其含有率如上所述，较好为0.5～10质量％。
液晶组合物中的非固化性的光学活性物质的含量依赖于非固化性的光学活性物质的HTP来决定。即，非固化性的光学活性物质的HTP较大时，液晶/固化物复合体中的液晶(呈现手性向列相的液晶)中为得到所希望的螺距所需的非固化性的光学活性物质的量较少。例如，使用HTP为20～50的非固化性的光学活性物质时，液晶组合物中的该光学活性物质的含有率较好为0.5～10质量％，特好为1～5质量％。
本发明的液晶组合物是含有旋光方向相互不同的至少2种光学活性物质及向列型液晶、且整体呈现向列相的液晶组合物。旋光方向是指右旋性(dextro-rotatory)和左旋性(levo-rotatory)，旋光方向相互不同是指一方为右旋性时另一方为左旋性。作为向列型液晶，可将2种以上的向列型液晶组合使用。通常，如果朝向列型液晶中添加规定量以上的具有旋光性的光学活性物质，即手性剂，则向列型液晶相变化成具有螺旋结构的手性向列型液晶(也称为胆甾型液晶)。这里，螺旋结构的周期，即螺距p采用手性剂的浓度c及HTP(螺旋扭转能)，以p＝1/(c·HTP)表示。本发明中，将具有相互不同的旋光性的光学活性物质，具体地说是将右旋性的手性剂及左旋性的手性剂添加至向列型液晶中，使p实质上无限大，从而使液晶组合物整体呈现向列相。p实质上为无限大是指：如果如后所述，将单元间隙设为d，则p≥d。藉此，即使朝向列型液晶中添加手性剂，本发明的液晶组合物仍是整体呈现向列相的液晶组合物。
一般的手性向列型液晶呈现平面取向、焦锥取向或混合取向等多种稳定取向，所以难以在不施加电压的状态下实现沿一个方向的均一的液晶取向。另一方面，对于呈现向列相的液晶组合物，利用取向膜可容易地实现沿一个方向的液晶取向。特别是使用预倾角较大的所谓垂直取向膜时，可在不进行摩擦处理的情况下容易地使液晶组合物沿相对于带透明电极的基板垂直的方向均一地取向。这里，向列相是指：如果是第1透明基板11和第2透明基板21之间的液晶的扭曲角θ，则θ≤360°，较好的是θ≤180°。换言之，如果是单元间隙d，则向列相是指：螺距p≥d，较好的是p≥2d。如果θ>360°，即p<d，则向列型液晶接近于手性向列型液晶的形态，难以利用取向膜实现沿一个方向的均一的液晶取向。向列型液晶的扭曲角例如可以将液晶组合物夹持在一对透明基板之间，在用偏光显微镜观察的过程中，一边使偏振光片旋转一边观察透射光，藉此进行测定，上述一对透明基板中的至少一块基板的内表面上实施了摩擦处理，并具备预倾角在10°以下的取向膜。此外，可以将液晶组合物夹持在楔状的单元中，通过观察其向错线之间的距离求得扭曲角。
本发明的液晶组合物中的旋光方向相互不同的至少2种光学活性物质中，在旋光方向方面，一种光学活性物质为非固化性化合物，另一种光学活性物质为固化性化合物。在将液晶组合物夹持在带电极的基板间之后，通过使该固化性化合物固化，在液晶相中形成多个畴。同时，通过固化使其高分子化，藉此使其作为手性剂的旋光功能部分或全部丧失。因此，藉由剩余的非固化性的手性剂，在固化性化合物的固化过程中，向列型液晶相变化成手性向列型液晶。作为非固化性的手性剂，例如可例举默克公司制的S—811、S—1011、S—2011等。这些手性剂是具有左旋性(levo-rotatory)的化合物。此时，作为同时含有的固化性的手性剂，优选例如巴斯夫(BASF)公司制的Paliocolor LC 756这样的右旋性(dextro-rotatory)的旋光性化合物。当然，也可使用右旋性的化合物作为非固化性的手性剂，使用左旋性的固化性化合物作为固化性的手性剂。如果将自然界中存在的旋光性物质作为原料来准备旋光性化合物，则可提供比较廉价的右旋性化合物。另外，作为非固化性的手性剂，也可共同使用左旋性的化合物和右旋性的化合物，同样地，作为固化性的手性剂，也可共同使用左旋性的化合物和右旋性的化合物。如果以固化性化合物固化前的液晶组合物实质性地呈现向列相、固化性化合物固化后的液晶相形成手性向列相的形态构成液晶组合物，则不论左旋性和右旋性的组合是何种组合，均可体现出本发明的效果。
可认为，由本发明的液晶组合物通过将固化性化合物固化而得的液晶是消除了固化物的影响、液晶物性与从本发明的液晶混合物中除去固化性化合物(也包括固化性的手性剂以外的固化性化合物)后的混合物的液晶物性大致相同的手性向列型液晶。因此，该混合物是满足液晶/固化物复合体所要求的作为手性向列型液晶的液晶物性的混合物。向该混合物中添加的固化性的手性剂的旋光性的程度及添加量必须是可以使该混合物的手性向列性丧失，成为向列性的量。在此限制下，固化性的手性剂的旋光性的程度及在液晶组合物中的量不受非固化性的手性剂的(反方向的)旋光性的程度及在液晶组合物中的量的制约。
不论液晶组合物的介电常数各向异性(Δε)为正还是为负，均可体现出本发明的效果。此外，基板内表面上具备的取向膜的预倾角在10°以下或在60°以上时，均可体现出本发明的效果。也可进一步对取向膜进行摩擦处理。
以与预倾角大致为90°的取向膜相接的状态配置具有正的介电常数各向异性的本发明的液晶组合物、使其相对于带电极的基板垂直取向时，由该液晶组合物而得的液晶/固化物复合体在不施加电压时呈现均一的散射状态，在施加电压时的透明状态下雾度值最小，透射—散射的对比度较大。这里，如果使该液晶组合物中含有的具有固化性的手性剂固化，则通过固化反应生成的固化物可将固化反应的过程中出现的手性向列相有效地分割成多个区域(畴)。藉此，可极其容易地由本发明的液晶组合物得到不施加电压时为散射状态、施加电压时为透射状态的液晶光学元件。推测由固化物分割成的多个畴的平均折射率各不相同，向该液晶光学元件的入射光因平均折射率不同的多个液晶畴而有效地散射。
本发明的液晶组合物与专利文献5中记载的PSCT不同，在液晶/固化物复合体的形成过程中，在液晶组合物固化时无需施加电压，只需在不施加电压的状态下使固化性化合物固化即可。即，如果固化性化合物是光固化性化合物，则仅通过光照射即可得到液晶光学元件。此外，与使液晶溶解于固化性化合物、使其整体呈现各向同性相、之后通过聚合相分离方式得到液晶/固化物复合体的情况不同，即使在要求高相转移温度Tc的液晶相的情况下，也无需为了防止液晶相从液晶组合物中析出而进行加热。另外，由本发明的液晶组合物得到的液晶/固化物复合体中固化物的含有率低，因此即使在制成大面积的液晶光学元件时，透射状态下的雾度值也较低，在观察元件的角度看透明性良好。
另外，如上所述，介电常数各向异性的极性为正或为负皆可，但为降低驱动电压，较好的是介电常数各向异性较大。此外，为提高散射强度，改善透射—散射的对比度，较好的是增大液晶组合物的折射率各向异性(Δn)。另一方面，如果介电常数各向异性过大，则液晶组合物的绝缘性(比电阻值)可能会下降。此外，如果折射率各向异性过大，则对紫外线的耐久性可能会下降。
另外，本发明的液晶组合物中也可含有为非光学活性物质的固化性化合物。例如，如果在具有正的介电常数各向异性的液晶中含有不具有介晶结构的固化性化合物，则可使所得液晶相的散射状态稳定化，可提供即使为大面积也均一的液晶光学元件。作为上述固化性化合物，例如可例举丙烯酸烷基酯、二丙烯酸烷基酯、聚醚丙烯酸酯、聚醚二丙烯酸酯、聚醚型聚氨酯丙烯酸酯等。作为非光学活性化合物的固化性化合物，还可以是具有介晶结构的固化性化合物。作为具有介晶结构的固化性化合物，例如可例举如下所示的化合物(专利文献2中记载的下式的式(2)和式(4)的固化性化合物)。
Figure G2007800246438D00111
       式(2)
Figure G2007800246438D00112
       式(4)
本发明的液晶组合物中的为非光学活性物质的固化性化合物的含量如果过多，则透射时的雾度值可能会增大。因此，本发明的液晶组合物中的固化性化合物的总量(包括了为光学活性物质的固化性化合物的量)相对于全部液晶组合物较好的是在20质量％以下，特好的是在10质量％以下。此外，如上所述，将HTP较大(30～60左右)的固化性化合物用作为光学活性物质的固化性化合物时，相对于全部液晶组合物，固化性化合物的总量较好的是在5质量％以下。
此外，将具有介电常数各向异性为正的液晶组合物设置在预倾角较大的取向膜上时，具有向列相的液晶组合物的未固化状态下的取向状态可能会就此被固定化，施加电压时和不施加电压时之间的对比度可能会下降。因此，此时，本发明的液晶组合物中的固化性化合物的总量相对于全部液晶组合物较好的是在10质量％以下，特好的是在5质量％以下。
另一方面，使用具有负的介电常数各向异性的液晶组合物时，为增大透射—散射的对比度，较好的是使用预倾角较大的取向膜，将液晶维持在沿与带电极的基板垂直的方向取向的状态下，同时使固化性化合物固化，从而使该取向状态固定化。为此，优选液晶组合物中含有规定量的具有上述介晶结构的固化性化合物。此时，具有介晶结构的固化性化合物的量相对于全部液晶组合物较好为3～18质量％，特好为5～14质量％。但是，即使在这种情况下，固化性化合物的总量相对于全部液晶组合物较好的是在20质量％以下，特好的是在15质量％以下。
本发明的液晶组合物中可含有使上述固化性化合物开始固化的固化剂，和用于促进固化的固化促进剂(固化催化剂等)。特好的是使用使固化反应开始的固化剂。固化性化合物是聚合性化合物时，较好的是使用聚合引发剂。例如，通过光聚合进行固化反应时，可使用苯偶姻醚(benzoin ether)类、乙酰苯(acetophenine)类、氧化膦(phosphine oxide)类等常用的光聚合引发剂。使用固化引发剂和固化促进剂时，其量相对于液晶组合物中的固化性化合物的总量较好的是在5质量％以下，特好的是在3质量％以下。
为了提高对比度比和稳定性，还可添加多种化合物。例如，为提高对比度，可使用蒽醌类、苯乙烯类、甲亚胺类、偶氮类等各种二色性色素。此时，二色性色素较好的是基本上与液晶化合物相溶、与固化性化合物不相溶。除此之外，从提高稳定性和耐久性的角度来看，较好的是添加抗氧化剂、紫外线吸收剂、各种增塑剂等。
添加上述多种化合物时，其总量相对于液晶组合物较好的是在20质量％以下，特好的是在10质量％以下。
接着，对于使介电常数各向异性为正的液晶组合物沿与带电极的基板垂直的方向取向、使固化性化合物固化而得的液晶光学元件1的工作原理进行说明。如果在第1透明电极12和第2透明电极22之间施加电压，则因电极间的电场导致具有正的介电常数各向异性的液晶垂直取向，复合体层50成为透射状态。另一方面，未在第1透明电极12和第2透明电极22之间施加电压时，如上所述，推测在固化反应的过程中出现的手性向列型液晶在电极间随机取向，因此复合体层50成为散射状态。通过如上所述施加、不施加电压，散射状态和透明状态发生变化，因此可显示所希望的图像。另外，也可利用使具有负的介电常数各向异性的液晶组合物沿与带电极的基板垂直的方向取向、使固化性化合物固化而得的液晶光学元件1，制成施加电压时为散射状态、不施加电压时为透射状态的液晶光学元件。
接着，就液晶光学元件1的制造方法进行说明。图2是表示本发明的实施方式中的液晶光学元件的制造流程的一例的图。如图2所示，本制造流程由ST201～ST207的7个步骤构成。
首先，通过溅射法、真空蒸镀法等形成透明电极膜，该透明电极膜用于在第1透明基板11的内表面上形成第1透明电极12，在第2透明基板21的内表面上形成第2透明电极22(ST201)。如上所述，作为透明电极膜优选ITO。在该透明电极膜上例如通过光刻法按照所希望的文字和图案的形状形成布图，然后形成第1透明电极12和第2透明电极22。
接着，通过溶胶—凝胶法、溅射法、真空蒸镀法等，以覆盖第1透明电极12的形态形成第1绝缘膜13，以覆盖第2透明电极22的形态形成第2绝缘膜23(ST202)。
接着，在第1绝缘膜13上形成第1取向膜14，在第2绝缘膜23上形成第2取向膜24(ST203)。为使呈现向列相的液晶组合物在一对带电极的基板间沿规定方向取向，第1取向膜14和第2取向膜24以与液晶相接的形态形成。如上所述，形成于透明基板11上的取向膜14和形成于透明基板21上的取向膜24中的至少一个以使液晶沿与透明基板11、21的内表面垂直的方向取向的形态形成。具体地说，较好的是形成预倾角在60°以上的取向膜。虽然也可以使用预倾角较小、具体为10°以下的取向膜，但为使液晶组合物均一地取向，需要进行摩擦处理。
接着，用散布机在第1透明基板11和第2透明基板21的内表面上散布间隔物40的粒子(ST204)。
接着，在第1透明基板11和第2透明基板21的内表面上沿该第1透明基板11和第2透明基板21的周缘涂布密封材料30(ST205)。这里，密封材料30可使用紫外线固化树脂、热固性树脂等。另外，密封材料30可含有间隔物。
接着，向将上述第1透明基板11或第2透明基板21贴合而形成的单元内填充液晶组合物(ST206)。这里，将设置了2处以上的密封材料的切口中的一个切口浸入液晶组合物中，从另一个切口处进行吸引(吸引法)。此外，也可以将设置了1处以上的密封材料的切口的单元在真空中将切口部浸渍在加入了液晶组合物的容器中，在此状态下恢复到大气压，利用单元的内压与大气压的压力差使液晶组合物填充至单元中(真空注入法)。还可以使用ODF(滴下式注入(one-drop-fill))法(也称为液晶滴注法，真空滴注法等)，向第1透明基板11或第2透明基板21的内表面滴加规定量的液晶组合物，在减压条件下通过密封材料30将第1透明基板11和第2透明基板21之间贴合。该ODF法需要真空装置，但与上述吸引法和真空注入法相比，可在短时间内填充液晶组合物，在大型液晶光学元件的制造中很有效。
本发明中，通过上述方法将液晶组合物夹持在透明基板的内表面间。在透明基板的内表面间夹持有液晶组合物的状态下，液晶组合物呈现向列相，所以可利用取向膜容易地使液晶沿一个方向取向。
另外，将第1透明基板11和第2透明基板21隔着液晶组合物贴合的工序也可使用除上述方法以外的方法。
接着，使液晶组合物中的固化性化合物固化(ST207)。本发明中，在液晶组合物被夹持在透明基板的内表面间、且液晶已取向的状态下使固化性化合物固化。由于在固化物固化前液晶沿一个方向取向，因此可在不对电极间施加电压的状态下使固化性化合物固化。
固化性化合物是光固化性化合物时，利用紫外线光源等进行曝光，使其固化。通过曝光。光固化性化合物固化，形成液晶/固化物的复合体层50。此外，在上述ODF法中，使用光固化性的密封材料作为密封材料30时，也可同时使密封材料固化。另外，密封材料30中未使用光固化性树脂时，需要通过其它途径进行密封材料的固化。
实施例
下面，揭示本发明的实施例，但本发明不限定于以下实施例。
雾度值使用须贺试验机(suga test)株式会社制的直读雾度计进行测定。
[实施例1]
向呈现正的介电常数各向异性的向列型液晶(默克公司制：商品名BL—002，Tc＝72℃，Δn＝0.246，Δε＝16)中添加相对于液晶组合物为3.0质量％的左旋性的光学活性物质(默克公司制：S—1011，在上述向列型液晶中的HTP为38)，调制成螺距约为0.82μm的手性向列型液晶。接着，添加右旋性的光学活性物质(BASF公司制：Paliocolor LC756，在上述向列型液晶中的HTP为56)，再次制成螺距约为18μm的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质为光固化性化合物，在上述液晶组合物中其含有率为2.0质量％。然后，相对于上述液晶组合物所含有的光固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，藉此得到本发明的液晶组合物(液晶组合物A)。对于该液晶组合物A，为测定其在单元间隙为6μm时的扭曲角，将液晶组合物A与微量的直径为6μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。这里，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物A的玻璃基板后确认液晶组合物A的扭曲角约为120°。
接着，在内表面设置有ITO薄膜(氧化铟锡)作为透明电极的一对玻璃基板的ITO电极上，以约50nm的厚度形成SiO2—TiO2系的金属氧化物薄膜(清美化学(seimi chemical)株式会社制：MIC—55)作为绝缘层。然后在该绝缘层上形成由预倾角约为90°的聚酰亚胺薄膜构成的取向膜。使一对该玻璃基板隔着由直径为6μm的树脂珠(beads)构成的间隔物对置，用环氧树脂将用于注入液晶组合物的孔以外的地方密封，制得单元。在室温下通过真空注入法向该单元内填充上述液晶组合物A，之后用室温固化性的封接材料将注入孔密封。观察将注入孔密封后的单元，发现单元呈现几乎无浑浊的透明状态。接着，在室温下，从单元的两面对玻璃基板表面照射中心波长为365nm、照射强度为30W/m2的紫外线10分钟，使固化性化合物固化，藉此得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、30V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。即，得到了施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值在2％以下，透明性良好。另外，即使将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，也几乎观察不到雾度的增加。用聚光角为5°的纹影仪(schlieren)光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为25。
如果使用本发明的液晶组合物A，则与专利文献5中记载的PSCT不同，在液晶光学元件的形成过程中，无需对液晶组合物施加电压，只要使具有固化性的手性剂固化即可。如果如本实施例所述使用光固化性化合物，则仅通过光照射，具有固化性的手性剂即固化，将液晶分割成多个畴，并且液晶从向列相变为手性向列相。藉此，可极其容易地得到施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。此外，通过使用垂直取向膜，摩擦处理也可省略。另外，本实施例1的液晶光学元件中固化物的含有率低，因此透射状态下的雾度值低，不论观察元件的角度如何，透明性均良好。此外，透明状态和白浊状态的对比度也较大。
[实施例2]
除使用与液晶组合物A相接的面的预倾角在10°以下、且实施了摩擦处理的取向膜来代替实施例1中使用的取向膜以外，与实施例1同样地制作液晶光学元件。此时，使玻璃基板对置，使取向膜的摩擦方向大致正交。照射紫外线使固化性化合物固化后的液晶光学元件呈白浊状态。接着，同样地，对上述一对ITO电极间施加200Hz、60V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。即，得到了施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值为4％。将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，结果雾度值虽有些许增加，但仍属良好。同样地用聚光角为5°的纹影仪光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为12。
由于使用了本发明的液晶组合物A，即使在使用水平取向膜时，通过实施摩擦处理，也可容易地得到与上述实施例1相同的、施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。本实施例2的液晶光学元件的光学特性与上述实施例1相比，虽然全都略差，但仍属良好。
[实施例3]
向呈现正的介电常数各向异性的向列型液晶(Tc＝94℃，Δn＝0.230，Δε＝15)中添加相对于液晶组合物为3.5质量％的左旋性的光学活性物质(以10质量％溶解于上述向列型液晶时的HTP约为24)，调制成螺距约为1.2μm的手性向列型液晶。接着，添加具有固化性的右旋性的光学活性物质(BASF公司制：Paliocolor LC756，在上述向列型液晶中的HTP为55)，再次制成螺距在40μm以上的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质在上述液晶组合物中的含有率为1.8质量％。然后，相对于上述液晶组合物所含有的光固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，藉此得到液晶组合物(液晶组合物B)。对于该液晶组合物B，为测定其在单元间隙为10μm时的扭曲角，与实施例1同样地将液晶组合物B与微量的直径为10μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。这里，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物B的玻璃基板后确认液晶组合物B的扭曲角在90°以下。
接着，除将间隔物的直径设为10μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物B注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物B相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。与实施例1同样地从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、40V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值在2％以下。另外，即使将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，也几乎观察不到雾度的增加。用聚光角为5°的纹影仪光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为8。
使用本实施例3的液晶组合物B时，可极其容易地得到施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。此外，通过使用垂直取向膜，摩擦处理也可省略。另外，本实施例3的液晶光学元件的光学特性与上述实施例1的液晶光学元件的光学特性相比，虽然对比度较差，但仍属良好。
[实施例4]
向实施例3中调制的向列型液晶组合物B中添加下述化学式(1)所示的为非光学活性物质的固化性化合物(固化性化合物P)，使其相对于包括(1)在内的全部组合物为1.7质量％。
Figure G2007800246438D00181
固化性化合物P是分子内不具有介晶结构的固化性化合物。然后，相对于所添加的固化性化合物P，再添加约1质量％的光聚合引发剂(苯偶姻异丙醚)，调制成液晶组合物(液晶组合物C)。因为固化性化合物P不是光学活性物质，所以液晶组合物C的螺距与液晶组合物B的螺距相同。
接着，除将设置于透明电极间的球形珠的间隔物的直径设为10μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物C注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物C相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。与实施例1同样地从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、40V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值在2％以下。即使将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，雾度也较小，呈现良好的透明性。此外，用聚光角为5°的纹影仪光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为15。
使用本实施例4的液晶组合物C时，可极其容易地得到施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。此外，通过使用垂直取向膜，摩擦处理也可省略。另外，本实施例4的液晶光学元件的光学特性与使用了相同的向列型液晶的上述实施例2的液晶光学元件的光学特性相比，通过含有固化性化合物P，对比度提高，光学特性良好。
[实施例5]
与实施例1同样地，向呈现正的介电常数各向异性的向列型液晶(默克公司制：商品名BL—002，Tc＝72℃，Δn＝0.246，Δε＝16)中添加相对于液晶组合物为3.1质量％的左旋性的光学活性物质(以10质量％溶解于上述向列型液晶时的HTP约为27)，调制成螺距约为1.2μm的手性向列型液晶。接着，添加具有固化性的右旋性的光学活性物质(BASF公司制：Paliocolor LC756)，再次制成螺距约为20μm的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质在上述液晶组合物中的含有率为1.5质量％。然后，相对于上述液晶组合物所含有的光固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，藉此得到液晶组合物(液晶组合物D)。对于该液晶组合物D，为测定其在单元间隙为8μm时的扭曲角，将液晶组合物D与微量的直径为8μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。此时，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物D的玻璃基板后确认液晶组合物D的扭曲角约为140
接着，除将设置于透明电极间的球形珠的间隔物的直径设为8μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物D注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物D相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。在与实施例1相同的条件下从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、30V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。该液晶光学元件在透射状态下的雾度值在2％以下，用聚光角为5°的纹影仪光学系统测定该元件对从垂直于玻璃基板的方向的入射光的透射率，结果在包含了玻璃基板表面的反射和透明电极层的入射光的吸收的状态下为84％。接着，用相同的测定系统测定将该元件相对于入射光倾斜45°配置时的透射率，结果几乎无变化，为83％。用相同的测定光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为15。
使用本实施例5的液晶组合物D时，可极其容易地得到施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。此外，通过使用垂直取向膜，摩擦处理也可省略。另外，本实施例5的液晶光学元件的光学特性与上述实施例1的液晶光学元件的光学特性相比，虽然对比度略差，但仍属良好。
[实施例6]
向呈现负的介电常数各向异性的向列型液晶(Tc＝105℃，Δn＝0.202，Δε＝—5.1)中添加相对于液晶组合物为2.9质量％的左旋性的光学活性物质(以10质量％溶解于上述向列型液晶时的HTP约为23)，调制成螺距约为1.5μm的手性向列型液晶。接着，添加具有固化性的右旋性的光学活性物质(BASF公司制：Paliocolor LC756，在上述向列型液晶中的HTP为44)，再次制成螺距约为23μm的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质在上述液晶组合物中的含有率为1.5质量％。然后，相对于上述液晶组合物所含有的光固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，藉此得到液晶组合物(液晶组合物E)。对于该液晶组合物E，为测定其在单元间隙为6μm时的扭曲角，与实施例1同样，将液晶组合物E与微量的直径为6μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。此时，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物E的玻璃基板后确认液晶组合物E的扭曲角约为90°。
接着，除将设置于透明电极间的球形珠的间隔物的直径设为6μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物E注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物E相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。与实施例1同样地从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈略有白浊的透明状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、15V的矩形波电压，结果液晶光学元件的透明度略有提高，用聚光角为5°的纹影仪光学系统测得的透射率为65％。接着，对ITO电极间施加200Hz、60V的矩形波电压，结果该元件呈白浊状态，用相同的测定系统测得的透射率为5％，透明状态和白浊状态的对比度为13。得到了通过施加电压白浊度增大的电光学元件。
[实施例7]
向呈现负的介电常数各向异性的向列型液晶(Tc＝96℃，Δn＝0.200，Δε＝—5.0)中添加相对于液晶组合物为1.1质量％的左旋性的光学活性物质(以10质量％溶解于上述向列型液晶时的HTP约为22)，调制成螺距约为4μm的手性向列型液晶。接着，添加具有固化性的右旋性的光学活性物质(BASF公司制：Paliocolor LC756，在上述向列型液晶中的HTP为50)，再次制成螺距约为23μm的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质在上述液晶组合物中的含有率为0.5质量％。然后，添加下述化学式(2)所示的为非光学活性物质的固化性化合物(固化性化合物R)，使其相对于包括(2)在内的全部组合物为10质量％。
Figure G2007800246438D00221
固化性化合物R是分子内具有介晶结构的固化性化合物。然后，相对于所含有的全部固化性化合物，再添加约1质量％的光聚合引发剂(苯偶姻异丙醚)，调制成液晶组合物(液晶组合物F)。因为固化性化合物R不是光学活性物质，所以液晶组合物F也是螺距约为23μm的向列型液晶。对于该液晶组合物F，为测定其在单元间隙为10μm时的扭曲角，与实施例1同样地将液晶组合物F与微量的直径为10μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。此时，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物F的玻璃基板后确认液晶组合物F的扭曲角约为160°。
接着，除将设置于透明电极间的球形珠的间隔物的直径设为10μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物F注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物F相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。与实施例1同样地从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈略有浑浊的透明状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、40V的矩形波电压，结果该元件呈现明显的白浊状态。用聚光角为5°的纹影仪光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为17。得到了通过施加电压白浊度增大的电光学元件。
[合成例]化合物3的合成例
在茄形烧瓶中使异山梨醇(0.5g，3.4mmol)，4—(6—丙烯酰氧基—己氧基)安息香酸(2.0g，6.8mmol)，1—乙基—3—(3—二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(1.3g，10.2mmol)，4—二甲氨基吡啶(0.03g)溶解于二氯甲烷(100mL)中。氮气气氛下于室温下进行2小时左右的搅拌操作，之后在加热至40℃的油浴中进行约8小时的加热回流操作。过滤分离固态物质后，按pH4左右的离子交换水、小苏打水、离子交换水的顺序清洗有机层，进行萃取操作。用无水硫酸镁干燥有机层后过滤分离，用旋转蒸发器蒸馏除去二氯甲烷。用柱层析对所得残渣进行精制操作(展开溶剂：己烷:乙酸乙酯＝2:1)。再用乙醇将所得白色固态物质重结晶，得到目的化合物。产量为0.62g，产率为26％。
Figure G2007800246438D00231
[实施例8]
向呈现正的介电常数各向异性的向列型液晶(默克公司制：商品名BL—002，Tc＝72℃，Δn＝0.246，Δε＝16)中添加相对于液晶组合物为2.3质量％的左旋性的光学活性物质(默克公司制：S—1011)，调制成螺距约为1.2μm的手性向列型液晶。接着，添加合成例中所得的式(3)所示的右旋性的光学活性物质(固化性化合物3，在上述向列型液晶中的HTP为42)，再次制成螺距约为40μm以上的向列型液晶。上述右旋性的光学活性物质是光固化性化合物，在上述液晶组合物中其含有率为1.9质量％。然后，相对于上述液晶组合物所含有的光固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，藉此得到本发明的液晶组合物(液晶组合物H)。对于该液晶组合物H，为测定其在单元间隙为10μm时的扭曲角，将液晶组合物H与微量的直径为10μm的球状间隔物共同夹持在一对玻璃基板间，该对玻璃基板的内表面上具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺薄膜作为取向膜。这里，一侧的聚酰亚胺薄膜使用实施了摩擦处理的聚酰亚胺薄膜。用偏光显微镜观察夹持有该液晶组合物H的玻璃基板后确认液晶组合物H的扭曲角在90°以下。
接着，除将间隔物的直径设为10μm以外，与实施例1同样地用真空注入法将液晶组合物H注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与液晶组合物H相接的基板表面具备预倾角大致为90°的聚酰亚胺取向膜。该单元呈现均一的雾度较小的透明状态。与实施例1同样地从该单元的两基板表面对单元照射紫外线，得到液晶光学元件。
紫外线照射后，液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、60V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。即，得到了施加电压时为透射状态、不施加电压时为散射状态的液晶光学元件。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值在2％以下，透明性良好。另外，即使将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，也几乎观察不到雾度的增加。用聚光角为5°的纹影仪光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为13。得到了通过施加电压白浊度增大的元件。
实施例1～5、8的液晶组合物具有正的介电常数各向异性，与此相对，实施例6及7的液晶组合物E及F具有负的介电常数各向异性。实施例6及7中，可容易地得到施加电压时为散射状态、不施加电压时透射性更佳的状态的液晶光学元件。此外，通过使用垂直取向膜，摩擦处理也可省略。另外，实施例6及7的液晶光学元件的透明状态和白浊状态的对比度也比较大。
[比较例1]
作为固化性化合物，将聚氨酯丙烯酸酯低聚物(东亚合成化学工业株式会社制：Aronix M1200)和丙烯酸异辛酯按重量比12/7混合，得到均一的固化性组合物(固化性组合物Q)。接着，与实施例5同样地将呈现正的介电常数各向异性的向列型液晶(默克公司制：商品名BL—002，Tc＝72℃，Δn＝0.246，Δε＝16)和固化性组合物Q按重量比31/19混合，得到均一的组合物。然后，相对于所含有的固化性化合物，添加约1质量％的光固化引发剂(苯偶姻异丙醚)，均匀溶解，得到组合物(组合物G)。在室温下，组合物G为不呈现液晶状态的各向同性相，呈均一的透明状态。
接着，除将设置于透明电极间的球形珠的间隔物的直径设为8μm以外，与实施例2同样地用吸引注入法将组合物G注入单元中，然后将注入孔密封，该单元的与组合物G相接的基板表面具备预倾角在10°以下的聚酰亚胺取向膜。为了使用吸引注入法，在密封部设置了2处以上的孔。注入组合物G后，该单元呈现均一的透明状态。接着，在室温下从单元的两面对玻璃基板表面照射中心波长为365nm、照射强度为10W/m2的紫外线3分钟，使固化性化合物G固化，藉此得到液晶光学元件。
紫外线照射后，该液晶光学元件呈白浊状态。接着，对上述一对ITO电极间施加200Hz、40V的矩形波电压，结果液晶光学元件变得透明。该液晶光学元件在上述透射状态下的雾度值在2％以下，用聚光角为5°的纹影仪光学系统测定该元件对从垂直于玻璃基板的方向的入射光的透射率，结果在包含了玻璃基板表面的反射和透明电极层的入射光的吸收的状态下为84％。接着，用相同的测定系统测定将该元件相对于入射光倾斜45°配置时的透射率，结果透射率为72％。将透明状态的该元件从相对于玻璃基板垂直的方位倾斜并进行观察，结果雾度逐渐增大，逐渐失去良好的透明性。用相同的测定光学系统在室温下测得该元件的透明状态和白浊状态的对比度为5。
产业上利用的可能性
本发明的元件光学元件特别适用于汽车的车顶，但也可用于其它用途。例如，可用于窗(汽车用(侧窗、门玻璃、后侧窗等)、建筑用、飞机用、船舶用、铁路车辆用等)，天窗、隔板、门等建筑的内装、外装材料，招牌，广告商用媒体，大型的间隔装置，与投射型显示装置组合的投射用屏幕，照相机和数码相机的取景器等。通过用于冰箱的门，可在不打开冰箱门的情况下确认冰箱内部容纳的食品。还可以将图形和图案组合显示，或显示文字等，向使用者提供信息。此外，也可根据需要对透明板施加文字等的装饰。
这里引用2006年6月27日提出申请的日本专利申请2006-176079号的说明书、权利要求书、附图以及摘要的全部内容作为本发明的说明书的揭示。

Claims (14)

1.一种液晶组合物，其特征在于，含有向列型液晶和旋光方向相互不同的至少2种光学活性物质，在旋光方向方面，一种所述光学活性物质为非固化性化合物，另一种所述光学活性物质为固化性化合物，液晶组合物整体呈现向列相。
2.如权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，在作为固化性化合物的所述光学活性物质不存在时呈现手性向列相，通过含有作为固化性化合物的所述光学活性物质，所述液晶组合物整体呈现向列相。
3.如权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，还含有作为非光学活性物质的固化性化合物。
4.如权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述固化性化合物的总量相对于全部液晶组合物为0.1～20质量％。
5.如权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，夹持在其中至少一块基板的内表面具备预倾角在10°以下的取向膜的一对基板之间时扭曲角在360°以下。
6.如权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，介电常数各向异性为正。
7.一种液晶组合物的制造方法，该方法是向含有向列型液晶和至少1种第1光学活性物质、呈现手性向列相的组合物中，以所得液晶组合物整体呈现向列相的量添加至少1种第2光学活性物质，该第2光学活性物质具有与所述第1光学活性物质的旋光方向不同的旋光方向，其特征在于，
所述第1光学活性物质和所述第2光学活性物质中的一种为固化性化合物，另一种为非固化性化合物。
8.如权利要求7所述的液晶组合物的制造方法，其特征在于，所述第1光学活性物质为非固化性化合物，所述第2光学活性物质为固化性化合物。
9.一种液晶光学元件，包括：
至少一块是透明基板的一对绝缘基板，
形成于所述绝缘基板的各内表面的电极，和
夹持在所述绝缘基板的内表面之间的由液晶和固化物构成的复合体；其特征在于，
所述复合体通过在权利要求1～6中任一项所述的液晶组合物被夹持在所述绝缘基板的内表面之间、且液晶已取向的状态下使该液晶组合物中的所述固化性化合物固化而得。
10.如权利要求9所述的液晶光学元件，其特征在于，通过在不对电极施加电压的状态下使所述固化性化合物固化而得。
11.如权利要求9或10所述的液晶光学元件，其特征在于，所述绝缘基板中的至少一块基板具备预倾角在60°以上的取向膜。
12.一种液晶光学元件的制造方法，它是具备由液晶和固化物构成的复合体的液晶光学元件的制造方法，包括：
在至少一块是透明基板的一对绝缘基板的各内表面形成电极的工序；
使所述绝缘基板的内表面隔着权利要求1～6中任一项所述的液晶组合物对置，然后将该绝缘基板贴合的工序；和
在所述液晶组合物被夹持在所述绝缘基板的内表面之间、且液晶已取向的状态下使该液晶组合物中的所述固化性化合物固化，藉此形成所述复合体的工序。
13.如权利要求12所述的液晶光学元件的制造方法，其特征在于，在不对电极施加电压的状态下进行所述固化性化合物的固化。
14.如权利要求12或13所述的液晶光学元件的制造方法，其特征在于，包括在所述绝缘基板中的至少一块基板上形成预倾角在60°以上的取向膜的工序。
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