JP2005336477A - Composite material comprising polymer and liquid crystal material having chirality, method for producing composite material, and optical element using the composite material - Google Patents

Composite material comprising polymer and liquid crystal material having chirality, method for producing composite material, and optical element using the composite material Download PDF

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Chisato Kajiyama
Hirotsugu Kikuchi
Toshihiko Nagamura
千里 梶山
裕嗣 菊池
利彦 長村
康宏 長谷場
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Chisso Corp
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チッソ株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer / liquid crystal composite material which is highly transparent and optically isotropic, in spite of having a high liquid crystal material content, and exhibits a largely stable Kerr coefficient in a wide temperature range, to provide a method for producing the same, and to provide an optical element using the same. <P>SOLUTION: This polymer / liquid crystal composite material is characterized by comprising a polymer and a liquid crystal material, substantially not diffusing light having wavelengths which are not less than those of visible light, being isotropic, when an electric field is not applied to the composite material, and using a liquid crystal having chirality as the liquid crystal. The polymer / liquid crystal composite material, wherein a Kerr coefficient shows ≥1×10<SP>-9</SP>mV<SP>-2</SP>. And the polymer / liquid crystal composite material, wherein a Kerr coefficient shows ≥1×10<SP>-10</SP>mV<SP>-2</SP>and there is a region where a ratio of a Kerr coefficient at a temperature difference of 10°C is ≤1.5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は高分子と液晶材料とからなる高分子/液晶複合材料、該複合材料の製造方法、およびそれを用いる光素子に関する。 The present invention is a polymer / liquid crystal composite comprising a polymer and liquid crystal material, a method for producing the composite material, and an optical device using the same.

本発明において、光素子とは電気光学効果を利用して、光変調や光スイッチングなどの機能を奏する各種の素子を指す。 In the present invention, an optical element using the electro-optic effect refers to the various elements provides the functions such as an optical modulation or optical switching. ディスプレイ、光通信システム、光情報処理や種々のセンサーシステムでは光の強度、位相あるいは偏光面を外部からの電気信号で変化させる光変調素子が必要とされる。 Display, an optical communication system, the intensity of light in optical information processing and various sensor systems, an optical modulation device for changing an electric signal of a phase or polarization plane from the outside is required. 電界印加による屈折率の変化を利用した光変調については、ポッケルス効果、カー効果が知られている。 An optical modulation utilizing a change in refractive index due to electric field application, Pockels effect, the Kerr effect is known. カー効果とは電気複屈折値Δn が電場Eの二乗に比例する現象であり、カー効果を示す材料ではΔn =KλE が成立する(K:カー係数(カー定数)、λ:波長))。 The Kerr effect is a phenomenon in which electric birefringence [Delta] n E is proportional to the square of the electric field E, the material exhibiting a Kerr effect Δn E = KλE 2 is satisfied (K: Kerr constant (Kerr constant), lambda: wavelength) ). ここで、電気複屈折とは、等方性媒体に電界を印加した時に誘起される複屈折値である。 Here, the electric birefringence, a birefringence value induced when an electric field is applied to the isotropic medium.

液晶材料が等方相である温度においてもカー効果が観測され、ネマチック相(カイラルネマチック相)−等方相転移温度直上において、非常に大きなカー定数が観測されている。 Also in temperatures the liquid crystal material is an isotropic phase is observed Kerr effect, a nematic phase (chiral nematic phase) - In isotropic phase transition temperature immediately above, very large Kerr constant is observed. これは等方相中におけるネマチック的分子配列の短距離秩序の存在に起因するものと考えられている。 This is considered to be due to the presence of short range order of nematic molecular sequences in isotropic phase. しかし液晶材料の大きなカー係数を利用した光素子の実用化には、大きなカー定数を示す温度範囲が狭いことが問題となる。 However, in practical use of the optical element using a large Kerr constant of the liquid crystal material, the temperature range is narrow is problematic exhibiting large Kerr constant. 高分子/液晶複合材料全体の33%のネマチック液晶(E−7、Δn(屈折率異方性値)=0.224、Δε(誘電率異方性値)=13.8)を用い、高分子としてNorland 60(エポキシ樹脂)を用いて、液晶材料の微小滴を高分子マトリックス中に形成する技術が報告されている(例えば特許文献1や非特許文献1を参照)。 Polymer / liquid crystal composite overall 33% of a nematic liquid crystal using (E-7, Δn (optical anisotropy value) = 0.224, [Delta] [epsilon] (the dielectric anisotropy value) = 13.8), high Norland 60 as molecules with (epoxy resin), (see non-Patent Document 1 for example, Patent Document 1) formation technique has been reported in a polymer matrix microdroplets of liquid crystal material. この材料のカー係数は、室温近傍において4×10 −10 mv −2程度であり、かつ温度依存性が大きい。 Kerr coefficient of this material is 4 × 10 -10 mv approximately -2 at around room temperature, and a large temperature dependency. また、単なるネマチック液晶を高分子等により、ほとんど可視光線を散乱しない程度の微少領域に分割し、カー効果材料として機能させる方法が提案されている(例えば特許文献2を参照)。 Further, (see for example Patent Document 2) by a simple nematic liquid crystal polymer or the like, almost divides the visible light small area so as not to scatter, the method to function as the Kerr effect materials have been proposed. 菊池らにより、高分子ネットワークと連続相を有するネマチック液晶からなる複合体からなり、高分子の3次元ネットワーク構造により短距離の秩序を有する共同的液晶分子集団を能動的に形成させる技術が報告されている(例えば非特許文献2、非特許文献3または非特許文献4を参照)。 The Kikuchi et al., Which is composed consisting of nematic liquid crystal having a continuous phase and the polymer network, a technique for forming a collaborative liquid crystal molecules population with short-range order by a three-dimensional network structure of the polymer actively have been reported and are (see, for example, non-Patent documents 2 and 3 or non-Patent Document 4). しかし、これらに示されている技術においては、カー効果の発現温度範囲が不十分であり、かつカー係数も小さい。 However, in the technique shown in these expression temperature range of Kerr effect is insufficient, and Kerr coefficient is small. さらに、これらに示されている高分子/液晶複合材料中の液晶含有率は60%以内である。 Further, the liquid crystal content of the polymer / liquid crystal composite material shown in these is within 60%.

優れた光素子を作製するためには可視光以上の波長領域の光を実質的に散乱せず(以下、単に、高透明性ということがある)かつ光学的に等方性(以下、単に、等方性ということがある)とすること、次に、その高分子/液晶複合材料が大きなカー係数を安定的に広い温度範囲にわたって示すことが必要である。 To produce excellent light element does not substantially scatter light in the visible or more wavelength regions (hereinafter, sometimes simply referred to as high transparency) and optically isotropic (hereinafter, simply, be sometimes referred to isotropic), then it is necessary that the polymer / liquid crystal composite exhibits over stable wide temperature range large Kerr coefficient. 複合材料中の液晶含有率が低いと、光素子として使用した場合に電界印加時に複屈折の変化に寄与する部分が少ないため大きな電気複屈折を発現させることができない。 When the liquid crystal content in the composite material is low, it is impossible to express a large electric birefringence for small portion contributing to a change in birefringence when an electric field is applied when used as an optical element. 他方、液晶含有率を高くすると、所望の高透明性と等方性を保持することができない。 On the other hand, the higher the liquid content, it is impossible to retain the desired high transparency and isotropy. しかし、この二律相反する課題を解決した技術は見当たらない。 However, technology is not found that solves this two law conflicting challenges.

特開昭63−253334号公報 JP-A-63-253334 JP 特開平11−183937号公報 JP 11-183937 discloses

本発明の目的は、例えば液晶(液晶材料)含有率が高いにもかかわらず、高透明性、等方性であり、かつ広い温度範囲にわたって大きくて安定したカー係数を示す高分子/液晶複合材料、およびその製造方法とそれを用いる光素子(例えば、液晶表示素子)を提供することである。 An object of the present invention, for example, a liquid crystal (liquid crystal material) even though content is high, high transparency, isotropic, and greatly stable polymer / liquid crystal composite showing the Kerr coefficient over a wide temperature range , and its manufacturing method and an optical device using the same (e.g., a liquid crystal display element) is to provide.

本発明者は、従来技術の欠点を改良するために液晶材料および高分子を検討した結果、高分子ネットワークとキラリティーを有する液晶材料の複合材料が、高濃度の液晶材料含有率でありながら、高透明性と等方性を発現すること、およびこの複合材料が大きなカー係数を広い温度範囲で発現すること、さらにはカー係数の温度依存性が小さいことを見いだし本発明に到達したものである。 The present inventor has studied a liquid crystal material and the polymer in order to improve the drawbacks of the prior art, the composite material of liquid crystal material having a polymer network and chirality, while a high concentration liquid crystal material content of, to express high transparency and isotropy, and that the composite material expresses large Kerr coefficient in a wide temperature range, and further reached a finding present invention that the temperature dependency of the Kerr coefficient is small .

かくして、上記課題は、以下の項に示す本発明によって達成される。 Thus, the object is achieved by the present invention shown in the following sections.
[1] 高分子と液晶材料からなり、可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せず、かつ電界を印加していない時に光学的に等方性であり、液晶材料がキラリティーを有する液晶材料であることを特徴とする高分子/液晶複合材料。 [1], a polymer and liquid crystal material is optically isotropic when no substantial scattering of light of wavelength longer than visible light, and no electric field is applied, the liquid crystal material has a chirality polymer / liquid crystal composite, which is a liquid crystal material.
[2] カー係数が1×10 −9 mV −2以上を示す[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [2] Kerr coefficient indicates 1 × 10 -9 mV -2 or more [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[3] カー係数が1×10 −10 mV −2以上を示し、かつ温度差10℃でのカー係数の比が1.5以下である領域が存在する[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [3] Kerr constant represents 1 × 10 -10 mV -2 or more, and the ratio of the Kerr constant of the temperature difference 10 ° C. exists a region less than or equal to 1.5 [1] according to claim polymer / liquid crystal composite.
[4] 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が100μmから10nmである液晶材料を用いる[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [4] exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 100 [mu] m [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[5] 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が10μmから10nmである液晶材料を用いる[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [5] exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 10 [mu] m [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[6] 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が1μmから10nmである液晶材料を用いる[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [6] exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 1 [mu] m [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[7] 液晶材料含有率が65〜99重量%である[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [7] a liquid crystal material content is 65 to 99 wt% [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[8] 高分子が架橋構造を有する[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [8] a polymer having a crosslinked structure [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[9] 高分子がメソゲン部位を有する[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [9] the polymer has a mesogenic moiety [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[10] 印加電界の二乗と電気複屈折値が比例関係にあることを特徴とする[1]項に記載の高分子/液晶複合材料。 [10] squares and electric birefringence value of the applied electric field, characterized in that a proportional relationship [1] polymer / liquid crystal composite material according to claim.
[11] [1]項に記載の高分子/液晶複合材料を製造する方法であって、モノマーと液晶材料の混合物の重合において可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態で重合を終了することを特徴とする方法。 [11] [1] A method for producing a polymer / liquid crystal composite material according to claim, and optically not substantially scatter light having a wavelength of more visible light in the polymerization of mixtures of monomers and the liquid crystal material wherein to terminate the polymerization in isotropic state two.
[12] [1]〜[10]の何れか1項に記載の高分子/液晶複合材料を用いることを特徴とする光素子。 [12] [1] to an optical device, which comprises using a polymer / liquid crystal composite material according to any one of [10].
[13] 少なくとも一方が透明な一対の基板、該基板の一方または両方に形成された電極、前記基板間に挟持された液晶層と前記基板の外側に偏光板を有し、前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶表示装置であって、前記液晶層が高分子と液晶材料からなる高分子/液晶複合材料から構成され、電界を印加していない時には光学的に等方性であり、電界印加時には光学的異方性を示し、前期液晶材料は室温でのカイラルピッチ長が100μmから10nmのキラリティーを有し、前記高分子は三次元架橋の網目状構造を形成し、液晶材料は該高分子中で一つの連続した層を形成し、液晶層に対する液晶材料の含有率が65〜99重量%であることを特徴とする液晶表示素子。 [13] At least one has a pair of transparent substrates, one or both electrodes formed of the substrate, a polarizing plate on the outside of the substrate sandwiched the liquid crystal layer between the substrates, through the electrode a liquid crystal display device provided with an electric field applying means for applying an electric field to the liquid crystal layer, optical when the liquid crystal layer is composed of a polymer / liquid crystal composite of polymer and liquid crystal materials, no electric field is applied an isotropic two, at the time of electric field application showed optical anisotropy, year crystal material has a chirality of 10nm from 100μm is chiral pitch length at room temperature, the polymer is three-dimensionally crosslinked network structure forming a liquid crystal display device in which a liquid crystal material forms a single continuous layer in the polymer, the content of the liquid crystal material to the liquid crystal layer is characterized by a 65 to 99% by weight.
[14] 液晶層に用いる液晶材料のカイラルピッチ長が室温で1μmから10nmであることを特徴とする[13]項に記載の液晶表示素子。 [14] The liquid crystal display device according to [13], wherein, wherein the chiral pitch length of the liquid crystal material used for the liquid crystal layer is 10nm from 1μm at room temperature.
[15] 液晶層に用いる液晶材料が室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、且つ該液晶材料のカイラルピッチ長が室温にて1μmから10nmであることを特徴とする[13]または[14]に記載の液晶表示素子。 [15] exhibits a chiral nematic phase or a blue phase liquid crystal material used for the liquid crystal layer at room temperature, and the chiral pitch length of the liquid crystal material is characterized by a 10nm from 1μm at room temperature [13] or [14] the liquid crystal display device according to.
[16] 一対の基板の一方の基板上において基板面に並行で、且つ少なくとも2方向に電界を印加できるよう電極が構成されていることを特徴とする[13]〜[15]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 [16] In parallel to the substrate surface at one substrate of the pair of substrates, and the electrode so that it can apply an electric field in at least two directions, characterized in that it is constructed [13] or to [15] 1 the liquid crystal display device according to item.
[17] 電極がマトリックス状に形成されて、画素電極を構成し、各画素にはアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター(TFT)であることを特徴とする[13]〜[16]のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 [17] electrode is formed in a matrix, constitute a pixel electrode, comprising an active element in each pixel, and wherein the the active element is a thin film transistor (TFT) [13] ~ [16] the liquid crystal display device according to any one of.
[18] [13]〜[17]のいずれか1項に記載の液晶表示素子を用いた液晶表示装置。 [18] [13] - a liquid crystal display device using a liquid crystal display device according to any one of [17].

本発明における第1の発明は、可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せず、かつ電界を印加していない時に光学的に等方性であり、液晶材料がキラリティーを有する液晶材料であることを特徴とする高分子/液晶複合材料である。 The first invention in the present invention are optically isotropic when no substantial scattering of light of wavelength longer than visible light, and no electric field is applied, the liquid crystal material in which the liquid crystal material has a chirality is a polymer / liquid crystal composite, characterized in that it.

本発明において好ましい態様は、カー係数が1×10 −9 mV −2以上を示し、特に好ましくは、カー係数が1×10 −10 mV −2以上を示し、かつ温度差10℃でのカー係数の比が1.5以下である領域が存在する高分子/液晶複合材料である。 A preferred embodiment in the present invention, Kerr coefficient represents 1 × 10 -9 mV -2 or more, particularly preferably, Kerr coefficient at Kerr constant represents 1 × 10 -10 mV -2 or higher, and the temperature difference 10 ° C. the ratio of a polymer / liquid crystal composite that there is a region of 1.5 or less. 本発明において更に好ましい態様は、室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が100μmから10nmである液晶材料を用いる高分子/液晶複合材料である。 A further preferred embodiment in the present invention exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length is a polymer / liquid crystal composite using a liquid crystal material is 10nm from 100 [mu] m. 本発明において更に好ましい態様は、室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が10μmから10nmである液晶材料を用いる高分子/液晶複合材料である。 A further preferred embodiment in the present invention exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length is a polymer / liquid crystal composite using a liquid crystal material is 10nm from 10 [mu] m. 本発明において更に好ましい態様は、室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が1μmから10nmの液晶材料を用いる高分子/液晶複合材料である。 A further preferred embodiment in the present invention exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length is a polymer / liquid crystal composite to use a liquid crystal material exhibiting a 10nm from 1 [mu] m.
本発明において更に好ましい態様は、液晶材料含有率が65〜99重量%である高分子/液晶複合材料である。 A further preferred embodiment in the present invention, the liquid crystal material content is a polymer / liquid crystal composite is 65-99 wt%.
本発明において別の好ましい態様は、高分子が三次元架橋構造を有する高分子/液晶複合材料である。 Another preferred embodiment in the present invention is a polymer / liquid crystal composite polymer having a three-dimensional crosslinked structure.
本発明において別の好ましい態様は、高分子がメソゲン部位を有する高分子/液晶複合材料である。 Another preferred embodiment in the present invention is a polymer / liquid crystal composite polymer has a mesogen moiety.
本発明における別の好ましい態様は、印加電界の二乗と電気複屈折値ΔnEが比例関係にある高分子/液晶複合材料である。 Another preferred embodiment of the present invention, the square and the electric birefringence value ΔnE of the applied electric field is a polymer / liquid crystal composite which is proportional.

本発明における第2の発明は、上記の高分子/液晶複合材料を製造する方法であって、高分子の原料モノマーと液晶材料の混合物の重合において可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態で重合を終了することを特徴とする方法である。 The second invention in the present invention is a method for producing the polymer / liquid crystal composite, substantially scatter light having a wavelength of more visible light in the polymerization of a mixture of the raw material monomer and the liquid crystal material of a polymer a method characterized in that to end the Sezukatsu optically polymerized isotropic state. 本発明における第3の発明は、上記の高分子/液晶複合材料を用いることを特徴とする光素子である。 The third invention in the present invention is an optical element characterized by using the above polymer / liquid crystal composite.

さらに、本発明における第4の発明は、少なくとも一方が透明な一対の基板、該基板の一方または両方に形成された電極、前記基板間に挟持された液晶層と前記基板の外側に偏光板を有し、前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶表示装置であって、前記液晶層が、高分子と液晶材料からなる高分子/液晶複合材料から構成され、無電界時には光学的に等方性であり、電界印加時には光学的異方性を示し、前記液晶材料が室温でのカイラルピッチ長が100μmから10nmのキラリティーを有し、前記高分子は三次元架橋の網目状構造を形成し、液晶材料は該高分子中で一つの連続した層を形成し、液晶層に対する液晶材料の含有率が65〜99重量%であることを特徴とする液晶表示素子である。 The fourth invention of the present invention, a pair of at least one of transparent substrates, electrodes formed on one or both of the substrate, a polarizing plate on the outside of the substrate and sandwiched a liquid crystal layer between the substrate a, wherein a electrode liquid crystal display device provided with an electric field applying means for applying an electric field to the liquid crystal layer through the liquid crystal layer is composed of a polymer / liquid crystal composite of polymer and liquid crystal material, the time of no electric field is optically isotropic, at the time of electric field application showed optical anisotropy, the liquid crystal material has a 10nm chirality of chiral pitch length from 100μm at room temperature, the polymer is three-dimensional the liquid crystal display device to form a network structure of the crosslinked, liquid crystal material forms a single continuous layer in the polymer, the content of the liquid crystal material to the liquid crystal layer is characterized by a 65 to 99 wt% it is.

この本発明において好ましい態様は、液晶層に用いる液晶材料のカイラルピッチ長が室温で1μmから10nmであることを特徴とする液晶表示素子である。 Preferred embodiments In the present invention, the chiral pitch length of the liquid crystal material used for the liquid crystal layer is a liquid crystal display device which is a 10nm from 1μm at room temperature. 本発明において更に好ましい態様は、液晶層に用いる液晶材料が室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、且つ該液晶材料のカイラルピッチ長が室温で1μmから10nmであることを特徴とする液晶表示素子である。 A further preferred embodiment in the present invention, a liquid crystal display device in which a liquid crystal material used in the liquid crystal layer exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length of the liquid crystal material is characterized by a 10nm from 1μm at room temperature it is.
本発明において別の好ましい態様は、一対の基板の一方の基板上において基板面に並行で、且つ少なくとも2方向に電界を印加できるよう電極が構成されていることを特徴とする液晶表示素子である。 Another preferred embodiment in the present invention, in parallel to the substrate surface at one substrate of the pair of substrates, and the electrode so that it can apply an electric field in at least two directions are a liquid crystal display element characterized by being configured .
本発明において更に別の好ましい態様は、電極がマトリックス状に形成されて、画素電極を構成し、各画素にはアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター(TFT)であることを特徴とする液晶表示素子である。 Yet another preferred embodiment in the present invention, electrodes are formed in a matrix, constitute a pixel electrode, comprising an active element in each pixel, and wherein the the active element is a thin film transistor (TFT) a liquid crystal display element.
本発明における第5の発明は、上記の液晶表示素子を用いる液晶表示装置である。 A fifth invention of the present invention is a liquid crystal display device using a liquid crystal display element described above.

本発明によって、例えば可視光以上の波長領域の光を実質的に散乱せず(高透明性)かつ光学的に等方性(等方性)である高分子/液晶複合材料の調製が可能となり、この高分子/液晶複合材料は大きなカー定数を安定的に広い温度範囲にわたって示す。 The present invention, for example, substantially without scattering (high transparency) and optically isotropic enables the preparation of the polymer / liquid crystal composite is (isotropic) light in the visible or more wavelength regions the polymer / liquid crystal composite material exhibits a large Kerr constant over a stable wide temperature range. 本発明の高分子/液晶複合材料を用いた光素子は、従来技術に比べて、低い電界で、あるいは高透明性、等方性で、あるいは誘電率異方性、屈折率異方性が低い液晶材料(一般的に比抵抗値が高く、信頼性に優れる液晶材料)を用いても、所望の電気複屈折値に到達することが可能である。 Optical device using the polymer / liquid crystal composite material of the present invention, as compared to the prior art, with a low electric field, or high transparency, isotropic or dielectric anisotropy, a low refractive index anisotropy, a liquid crystal material (typically a high specific resistance value, a liquid crystal material which is excellent in reliability) be used, it is possible to reach the desired electrical birefringence. さらに、これを用いた光素子は広い温度範囲でカー定数の温度依存性が小さいという特長を有する。 Further, the optical device using the same have the advantage that a small temperature dependence of the Kerr constant over a wide temperature range.

以下本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail. 本発明において、液晶材料とは、使用する温度において液晶相を示す単一の化合物または液晶組成物をいう。 In the present invention, the liquid crystal material, refers to a single compound or liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase at the temperature used. 本発明において、高分子/液晶複合材料とは、高分子と液晶材料からなる複合材料をいう。 In the present invention, the polymer / liquid crystal composite, refers to a composite material comprising a polymer and liquid crystal materials. 本発明は、キラリティーを有する液晶材料を用いることにより、高い液晶材料含有率においても高透明でかつ等方性である高分子/液晶複合材料を実現し、その結果、該複合材料が大きなカー係数を発現できるようにしたものである。 The present invention, by using a liquid crystal material having a chirality, to achieve a polymer / liquid crystal composite is also highly transparent and isotropic at high crystal material content, as a result, the composite material is large Kerr it is obtained by allowing express factor. ここで、本発明において、高透明でかつ等方性である高分子/液晶複合材料とは、可視光以上の波長領域の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性であることを意味する。 Here, it the present invention, the polymer / liquid crystal composite material which is highly transparent and isotropic, it is isotropic to light in the visible light or the wavelength region and optically not substantially scatter It means.

また、本発明において、キラリティーを有する液晶材料とは、キラルな化合物を含有する液晶材料を指し、例えば、カイラルネマチック相(コレステリック相)、ブルー相、カイラルスメクチックC相、またはカイラルスメクチックC 相を発現する液晶材料を挙げることができる。 Further, in the present invention, the liquid crystal material having a chirality, refers to a liquid crystal material containing a chiral compound, e.g., a chiral nematic phase (cholesteric phase), blue phase, a chiral smectic C phase or chiral smectic C A phase it is a liquid crystal material exhibiting a. このように本発明の複合材料の成分の一つでありキラリティーを有する液晶材料として特に好ましいのは棒状化合物で構成されたサーモトロピック液晶材料であり、室温においてカイラルネマチック相またはブルー相を呈するものである。 Thus a thermotropic liquid crystal materials particularly preferred are constituted by rod-like compound as a liquid crystal material having a one and is chirality of the components of the composite material of the present invention, which exhibits a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature it is. この他に、室温においてカイラルスメクチックC相またはカイラルスメクチックC 相を呈するものも好ましい。 In addition, also preferred exhibiting a chiral smectic C phase or chiral smectic C A phase at room temperature. もちろん、液晶表示素子に用いられている既知の液晶材料を併用することもできる。 Of course, it can also be used in combination known liquid crystal material used in the liquid crystal display device.

キラリティーを有する液晶材料を用いる本発明の高分子/液晶複合材料が高透明で等方性であり、大きなカー係数を発現するのは、キラリティーを有する液晶材料の分子配列秩序が高分子ネットワーク内に分断されていることにより、巨視的には等方性であるが、微視的には液晶材料の相関長が有限かつ長距離の液晶相を呈している状態を創製しているためと考えられる。 Polymer / liquid crystal composite material of the present invention using a liquid crystal material having chirality is isotropic high transparency, is to express large Kerr coefficient, molecular arrangement order is a polymer network liquid crystal material having chirality by being divided within, but macroscopically isotropic, and because the microscopically has created a state in which the correlation length of the liquid crystal material exhibits a finite and long-range crystal phase Conceivable.

既述のように、本発明において用いられるキラリティーを有する液晶材料とは、キラルな化合物を含有する液晶材料である。 As described above, the liquid crystal material having a chirality used in the present invention, a liquid crystal material containing a chiral compound. すなわち、カイラルネマチック相、ブルー相、カイラルスメクチックC相またはカイラルスメクチックC 相を有する液晶材料としては、アキラルな液晶性化合物あるいは液晶性組成物(液晶性という語は、液晶相を有するものあるいは液晶材料との混合により著しく液晶相−等方相転移温度を低下させることのないものの総称である。以下同じ)にキラルな化合物もしくは組成物を混合したもの、またはキラルな液晶化合物もしくは液晶組成物を用いることができる。 That is, a chiral nematic phase, blue phase, as the liquid crystal material having a chiral smectic C phase or chiral smectic C A phase, achiral liquid crystal compound or liquid crystal composition (the term liquid crystallinity, those having a liquid crystal phase or a liquid crystal significantly liquid crystal phase by mixing with the material -. although not to reduce the isotropic phase transition temperature is a general term hereinafter) to a mixture of chiral compounds or compositions, or chiral liquid crystal compound or liquid crystal composition it can be used.

本発明において用いられるキラリティーを有する液晶材料のカイラルピッチ長はピッチ長の異なる2種以上の液晶性化合物を混合することによって調節することが可能である。 Chiral pitch length of the liquid crystal material having a chirality used in the present invention can be adjusted by mixing the liquid crystal compounds of two or more having different pitch length. ただしこの場合アキラルな化合物のピッチ長は無限大とする。 However pitch length of this case achiral compound is infinite.
高分子含有率が同じであれば、液晶材料のカイラルピッチ長が短いほど、より高透明性と等方性となる傾向がみられる。 If the polymer content is the same, the more chiral pitch length of the liquid crystal material is short, a tendency is observed to be higher transparency and isotropy. したがって、本発明で用いられる液晶材料の室温でのカイラルピッチ長は、一般に100μm〜10nmであり、好ましくは10μm〜10nmであり、特に好ましくは1μm〜10nmであり、例えば、1μm〜100nmまたは1μm〜50nmとする。 Accordingly, the chiral pitch length at room temperature of the liquid crystal material used in the present invention are generally 100Myuemu~10nm, preferably 10Myuemu~10nm, particularly preferably 1Myuemu~10nm, for example, 1Myuemu~100nm or 1μm~ and 50nm. 1μm以下である液晶材料を用いると著しく高透明性と等方性となる。 With the liquid crystal material is 1μm or less becomes significantly high transparency and isotropy.
本発明に用いる液晶材料の誘電率異方性の正負に関しては、特別の制限はない。 Regarding the sign of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material used in the present invention, is not particular limitation. 但し、液晶材料の誘電率異方性値(Δε)の絶対値と屈折率異方性値(Δn)はそれぞれ大きいほど、カー係数は大きくなるため、いずれも大きいほど好ましい。 However, the larger the dielectric anisotropy value of the liquid crystal material absolute value and the refractive index anisotropy value (Δε) (Δn), respectively, because the Kerr coefficient increases, preferably larger either. しかし誘電率異方性値の絶対値あるいは屈折率異方性値が大きくなるほど、液晶材料の比抵抗値が大きくなる傾向にあるため、実際に光素子として用いる際に問題となる場合がある。 But the larger the absolute value or the refractive index anisotropy value of the dielectric anisotropy, because there is a tendency that the specific resistance value of the liquid crystal material is increased, which may actually become a problem when used as an optical element. 本発明に従いキラリティーを有する液晶材料と高分子の複合材料を用いれば、液晶材料含有率を高くすることが可能であることから、従来技術より低い誘電率異方性値および屈折率異方性値の液晶材料を用いても、求められるカー係数を発現させることが可能である。 By using a composite material of the liquid crystal material and a polymer having a chirality in accordance with the present invention, since it is possible to increase the liquid crystal material content, lower than the prior art dielectric anisotropy and refractive index anisotropy even by using a liquid crystal material values, it is possible to express the Kerr coefficient obtained. 液晶材料は二色性色素、フォトクロミック化合物を含有していてもよい。 The liquid crystal material dichroic dye may contain the photochromic compound.

本発明の複合材料を構成するもう一つの成分である高分子について以下に説明する。 For the polymer which is another component constituting the composite material of the present invention will be described below. 本発明の複合材料を構成する高分子は特に限定されないが、高分子の原料としては、低分子量化合物から成るモノマーまたはマクロモノマーの他、オリゴマーを使用することもでき、本発明において高分子の原料モノマーとはこれらを包含する意味で用いている。 Polymer constituting the composite material of the present invention is not particularly limited, as the raw material of the polymer, other monomers or macromonomers comprising a low molecular weight compound, it is also possible to use oligomers, polymer in the present invention the raw material is used in the sense encompasses these monomers. また、二以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーを用いることによる三次元架橋構造を有するものが好ましい。 Moreover, preferred are those having a three-dimensional crosslinked structure by using a polyfunctional monomer having two or more polymerizable functional groups. さらに好ましくは三官能性以上のモノマーをモノマー中に10重量%以上含有させることが、高度に高透明性と等方性を発現させるためには好ましい。 More preferably be contained trifunctional or more monomers in the monomer 10% by weight or more, in order to highly express high transparency and isotropy are preferred.

また高分子の原料モノマーとしてメソゲン部位を有するものを一部あるいは全部用いることが好ましい。 Also it is preferable to use some or all those having a mesogen moiety as a raw material monomer of the polymer. 三官能性以上のメソゲン部位を有さないモノマーとして、グリセロール・プロポキシレート(1PO/OH)トリアクリレート、ペンタエリスリトール・プロポキシレート・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・エトキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・プロポキシレート・トリアクリレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトール・テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートを挙げることができるがこれに限定されない。 As the monomer having no trifunctional or more mesogenic moiety, glycerol propoxylate (1PO / OH) triacrylate, pentaerythritol propoxylate triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate , trimethylolpropane propoxylate triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, di (trimethylolpropane) tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, di (pentaerythritol) pentaacrylate, di (pentaerythritol) hexaacrylate, tri can be exemplified trimethacrylate not limited thereto.

メソゲン部位を有するモノマーは構造上特に限定されないが、式(1)で表される部分骨格を含有するモノマーを挙げることができる。 Although monomer having a mesogenic moiety is not limited structurally particularly, mention may be made of monomers containing partial skeleton represented by Formula (1).
−A −Z −A −Z −A −Z −A − (1) -A 1 -Z 1 -A 2 -Z 2 -A 3 -Z 3 -A 4 - (1)
(式(1)中、A およびA は、単結合、ベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ジオキサン環、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環またはチオフェン環などの環を示し、A およびA はベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ジオキサン環、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環またはチオフェン環などの環を示し、ただし式(1)中の環は1個以上の水素原子が、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基などの官能基で置換されていてもよく、Z 1 、Z 2 、Z 3は独立して単結合、アルキレン基、−COO−、−OCO−を示すが、任意の−CH2−は、−O−、−S−、−CH=CH−(トランス (In the formula (1), A 1 and A 2 is a single bond, a benzene ring, cyclohexane ring, cyclohexene ring, dioxane ring, a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring or a thiophene ring ring are shown, a 3 and a 4 represents a benzene ring, cyclohexane ring, cyclohexene ring, dioxane ring, a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a ring such as a pyridazine ring or a thiophene ring, provided that formula (1) ring in the one or more hydrogen atoms, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, may be substituted with a functional group such as an amino group, Z 1, Z 2, Z 3 is independently single bond, an alkylene group, -COO -, - OCO- are illustrated, any -CH2- may, -O -, - S -, - CH = CH- (trans )もしくは−C≡C−で置換されてもよいが、−O−は連続できず、水素原子はハロゲン原子に置換されてもよい。) ) Or may be substituted by -C≡C- but, -O- can not be continuous, hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom.)

メソゲン部位を有さない高分子の原料モノマーとしては、脂肪族モノマーおよび芳香族モノマーのいずれも用いることができる。 As the raw material monomer of the polymer having no mesogen moiety may be any of aliphatic monomers and aromatic monomers.

本発明の複合材料に用いられる高分子は特に限定されないが、一般に、光硬化および熱硬化により調製される。 Although the polymer used in the composite material of the present invention is not particularly limited, generally prepared by photocuring and thermal curing. 重合性官能基は特に限定されないが、アクリル基、メタクリル基、グリシジル基、スチレンなどを挙げることができるが、生産プロセスにおける重合速度の観点から上記の中ではアクリル基およびメタクリル基が好ましい。 But are not polymerizable functional group particularly limited, acryl group, methacryl group, a glycidyl group, there may be mentioned a styrene, preferably acrylic groups and methacrylic groups in terms of the polymerization rate in the production process described above.

高分子/液晶複合材料中の液晶材料含有率は高透明と等方性を保持できる範囲であれば、カー係数を大きくするために可及的に高いことが好ましい。 So long as the liquid crystal material content of the polymer / liquid crystal composite material is capable of retaining high transparency and isotropy, it is preferable highest possible in order to increase the Kerr coefficient. 本発明の高分子/液晶複合材料においては、一般に30〜99重量%という高い液晶材料含有率でこの要件を満たすことができ、好ましくは65〜99重量%、特に好ましくは70〜99%、さらに80〜99重量%というきわめて高い液晶材料含有率でもこの要件を満たすことができる。 In the polymer / liquid crystal composite material of the present invention, can generally meet this requirement with a high liquid crystal material content of 30 to 99 wt%, preferably 65 to 99 wt%, particularly preferably 70 to 99%, further You can also satisfy this requirement at very high liquid crystal material content of 80 to 99 wt%. 実用上は、液晶材料含有率を例えば65〜95重量%または65〜90重量%とする。 In practice, the liquid crystal material content for example 65 to 95% by weight or 65 to 90 wt%.

既述のように、本発明はキラリティーを有する液晶材料を用いることにより、高い液晶含有率においても高透明性と等方性を発現させることができ、結果として、大きなカー係数を発現する材料とすることを可能にし、さらに、カー係数の温度特性が穏やかな材料とすることも可能にしたものである。 As described above, by using a liquid crystal material the present invention has a chirality, can also be used to express high transparency and isotropy at high liquid content, as a result exhibit a high Kerr coefficient material it possible to further but also allowed that the temperature characteristic of the Kerr constant is a mild material. すなわち、本発明の高分子/液晶複合材料は、1×10 −9 mv −2以上のカー係数を示すことができ、特に好ましい態様においては、1×10 −10 mv −2以上のカー係数を示し、かつ温度差10℃(例えば、25℃と35℃)におけるカー係数の比が1.5以下である領域が存在する。 That is, the polymer / liquid crystal composite of the present invention can exhibit a 1 × 10 -9 mv -2 or more Kerr constant, in a particularly preferred embodiment, the 1 × 10 -10 mv -2 or more Kerr constant It is shown, and the temperature difference 10 ° C. (e.g., 25 ° C. and 35 ° C.) the area ratio of the Kerr constant is 1.5 or less in the present. カー係数が大きいことは低い電界強度で所望の電気複屈折が発現されることを意味し、また、温度差10℃でのカー係数の比が1.5以下であるというような小さな温度依存性は、電気複屈折値の温度依存性が小さく広い温度範囲にわたって安定していることと同義であり、光素子の設計上有意義である。 Kerr coefficient is large means that the desired electrical birefringence at low electric field strength is expressed, also, small temperature dependence as that the ratio of the Kerr coefficient in the temperature difference 10 ° C. of 1.5 or less is synonymous with the temperature dependence of the electrical double refraction value are stable over a wide temperature range small, is significant design of the optical element.

本発明の高分子/液晶複合材料は液晶材料とモノマーを混合したものを光または熱で重合して製造することができる。 Polymer / liquid crystal composite material of the present invention can be produced by polymerizing by light or heat a mixture of liquid crystal material and the monomer. この場合、光重合開始剤および熱重合開始剤を用いることができる。 In this case, it is possible to use a photopolymerization initiator and thermal polymerization initiator. 光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤または光カチオン重合開始剤が好ましく、熱重合開始剤としては、熱ラジカル重合開始剤が好ましい。 As the photopolymerization initiator, radical photopolymerization initiator or cationic photopolymerization initiator is preferable, as the thermal polymerization initiator, a thermal radical polymerization initiator.

光ラジカル重合開始剤の例は、チバスペシャリティー(株)のダロキュアーシリーズから1173および4265(いずれも商品名)、イルガキュアーシリーズから184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959(いずれも商品名)、などである。 Examples of photoradical polymerization initiators, 1173 and 4265 (all trade names) from Aro cure series manufactured by Ciba Specialty Co., from Irgacure series 184,369,500,651,784,819,907,1300, 1700,1800,1850, and 2959 (all trade names), and the like.

熱によるラジカル重合の好ましい開始剤の例は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2´−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、ジt−ブチルパーオキシド(DTBPO)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)などである。 Examples of preferred initiator for radical polymerization by heat, benzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, t- butyl peroxy-2-ethylhexanoate, t- butyl peroxypivalate, t- butyl peroxy diisobutyrate rate, lauroyl peroxide, dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (MAIB), di-t- butyl peroxide (DTBPO), azobisisobutyronitrile azobisisobutyronitrile (AIBN), and the like azobiscyclohexanecarbonitrile (ACN).

光カチオン重合開始剤として、ジアリールヨードニウム塩(以下DASと略す)、トリアリールスルホニウム塩(以下TASと略す)などがあげられる。 As the cationic photopolymerization initiator, (hereinafter abbreviated as DAS) diaryliodonium salt, (hereinafter referred to as TAS) triarylsulfonium salts, and the like. DASとしては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシフェニ The DAS include diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluorophosphonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoroacetate, diphenyliodonium -p- toluenesulfonate, diphenyl iodonium tetra (pentafluorophenyl ) borate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxy-phenylene フェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートなどが挙げられる。 Phenyl iodonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium -p- toluenesulfonate and the like.

DASには、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどの光増感剤を添加することで高感度化することもできる。 The DAS, be thioxanthone, phenothiazine, chlorothioxanthone, xanthone, anthracene, diphenyl anthracene, also high sensitivity by adding a photosensitizer, such as rubrene.

TASとしては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナー The TAS include triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluorophosphonate, triphenylsulfonium hexafluoroarsenate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoroacetate, triphenylsulfonium -p- toluenesulfonate, triphenylsulfonium tetra (pentafluorophenyl) borate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium tetrafluoroborate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium hexafluorophosphonate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium hexafluoroarsenate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium trifluoromethane Suruhona 、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネートなどが挙げられる。 , 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium trifluoroacetate, 4-methoxyphenyl diphenyl sulfonium -p- toluenesulfonate and the like.

光カチオン重合開始剤の具体的な商品名の例はUCCの製品のうちからサイラキュアーUVI−6990、サイラキュアーUVI−6974、サイラキュアーUVI−6992(それぞれ商品名)、旭電化(株)の製品からアデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172(それぞれ商品名)、ローディアの製品からPhotoinitiator 2074(商品名)、チバスペシャリティーの製品からイルガキュアー250(商品名)、GEシリコンズの製品からUV−9380C(商品名)などである。 Examples of specific trade names of the cationic photopolymerization initiator Cyracure UVI-6990 from among the products of UCC, Cyracure UVI-6974, Cyracure UVI-6992 (each trade name), Asahi products Denka Co. from Adekaoptomer SP-150, SP-152, SP-170, SP-172 (respectively trade names), Photoinitiator 2074 (trade name) from the product of Rhodia, Irgacure 250 (trade name) from the product of Ciba Specialty, UV-9380C from the product of GE Silicones (trade name), and the like.

重合温度は、高分子/液晶複合材料が高透明性と等方性を示す温度であることが好ましい。 The polymerization temperature is preferably a polymer / liquid crystal composite material is a temperature showing a high transparency and isotropy. より好ましくはモノマーと液晶材料の混合物が等方相またはブルー相を発現する温度で、かつ、高分子/液晶複合材料が等方相ないしは可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態で重合を終了する温度とするのが好ましい。 At a temperature more preferably a mixture of monomer and liquid crystal material expresses isotropic phase or a blue phase, and, and does not substantially scatter light of the polymer / liquid crystal composite material is more isotropic phase or visible light wavelengths preferably the temperature to terminate the polymerization in isotropic state optically. また重合中において温度を変化させてもよく、この場合、モノマーと液晶材料の混合物が等方相またはブルー相を発現する温度で重合を開始し、高分子/液晶複合材料が等方相ないしは可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態を示す温度で重合を終了するのが好ましい。 Also may change the temperature during the polymerization, in this case, monomer and mixtures of liquid crystal material to initiate the polymerization at a temperature which express isotropic phase or a blue phase, the polymer / liquid crystal composite material is isotropic phase or visible preferably complete polymerization at a temperature showing a state substantially without scattering and optically isotropic light having a wavelength of more than light.

本発明の高分子/液晶複合材料は印加電界強度の二乗と電気複屈折値Δn が比例関係となる。 Polymer / liquid crystal composite material of the present invention is square and the electric birefringence [Delta] n E of the applied electric field strength is proportional. ここで電気複屈折値とは、等方性媒体に電界を印加した際に誘起される複屈折値である。 Here, the electric birefringence value is a birefringence value induced when an electric field is applied to the isotropic medium. この場合、電気複屈折値には液晶材料の化学構造に起因して限界値があることなどにより、すべての印加電界強度において厳密に電気複屈折値が印加電界強度の二乗と比例することは要しないこととする。 In this case, such as by the electric birefringence value is limited value due to the chemical structure of the liquid crystal material, strictly the electric birefringence value is proportional to the square of the applied electric field strength in all of the applied electric field strength is essential and it will not be.

本発明の高分子/液晶複合材料は、如上の特長的な電気光学効果に基づく光変調や光スイッチングなどの機能を奏する各種の光素子として利用することができる。 Polymer / liquid crystal composite material of the present invention can be used as various optical elements to achieve the functions such as an optical modulation or optical switching based on features electrical optical effect According to the process 30. すなわち、本発明の高分子/液晶複合材料から成る光素子は、表示装置、光プリンター、光交換機、光演算装置、光記憶装置等の広い分野で用いることができる。 That is, the optical element made of a polymer / liquid crystal composite material of the present invention, a display device, an optical printer, an optical switch, optical computing devices, it can be used in wide range of fields such as optical storage devices. これらの各装置は、それぞれの用途に応じて適宜工夫して構成され、特に限定されるものではないが、好ましい態様の幾つかを例示すると以下のようになる。 Each of these devices is constituted by devising appropriate according to the particular application, but are not particularly limited, as follows to illustrate some preferred embodiments.

光変調や光スイッチングのための基本的な素子としては、本発明の高分子/液晶複合材料を調光層とし、これを電極付基板で挟持させてなるもの、あるいは櫛形電極を有する基板と電極を有しない基板で狭持させてなるものを挙げることができる。 The basic element for the optical modulation or optical switching, as the polymer / liquid crystal composite material of the present invention the light control layer, comprising this was sandwiched with electrodes with the substrate, or the substrate and the electrode having a comb-shaped electrode It may be mentioned those made by holding the substrate having no. この調光素子は電場により複屈折が誘起され偏光板と組み合わせることにより光素子とすることができる。 The light control device can be a light device can be combined with birefringence is induced polarizing plate by an electric field. 表示装置においては、偏光板、透明電極、配向膜、調光層、配向膜、透明電極及び偏光板の順に配設された液晶シャッター、あるいは偏光板、調光層、櫛形電極および偏光板の順に配設された液晶シャッターであり、電界印加により光を通過又は遮断する調光層として本発明の高分子/液晶複合材料が用いられ、カラーフィルタ及びバックライトと合わせて表示装置を構成する。 In the display device, a polarizing plate, a transparent electrode, an alignment film, the light control layer, alignment layer, a transparent electrode and a liquid crystal shutter disposed in the order of the polarizing plate, or a polarizing plate, the light control layer, in the order of the comb electrodes and a polarizing plate a disposed a liquid crystal shutter, the polymer / liquid crystal composite of the present invention is used as the light modulating layer to pass or block light by applying an electric field to form a display device together with a color filter and the backlight. また、表示装置に用いる場合には、各種の位相差板フィルムや視野角補償フィルムなど各種の光学フィルムとの組み合わせが有効である。 In the case of using the display device, the combination of the various optical films such as various retardation films and viewing angle compensation film is effective. また、電界印加の回路手段としてTFT(薄膜トランジスター)との組み合わせも可能である。 Also, combinations are also possible with the TFT (thin film transistor) as a circuit means of an electric field applied. 光プリンターにおいても本発明の複合材料から成る光素子が液晶シャッターとして機能し、光源ユニットと併せてプリンタヘッドを構成する。 Optical device comprising a composite material of even the present invention in the light printer functions as a liquid crystal shutter constituting the printer head in conjunction with the light source unit. 光交換機においては、光の進行方向を制御する液晶ホログラム素子として本発明の高分子/液晶複合材料が用いられ、光学系、液晶ホログラム素子、光デバイスアレイを順次配設し、機能素子間の光接続を切り替えるための部品として機能する。 In the optical switch, a polymer / liquid crystal composite material of the present invention is used as a liquid crystal hologram element for controlling the traveling direction of light, an optical system, a liquid crystal hologram element, sequentially arranged optical device array, the light between the functional elements It serves as component for switching the connection. 光演算装置においては、入射光の透過光量および透過方向が変化する透光性を有する材料の透過制御層で本発明の高分子/液晶複合材料が用いられ、この透過制御層を画定してアドレス電極と共に複数の単位構成体を構成し、各単位構成体に対して電界の強度を変化させ、透過光量および透過方向を制御し、各単位構成体が有する透過光量の分布や透過方向を用いて演算を行なうことができる。 In the optical computing devices, polymer / liquid crystal composite material of the present invention are used in the permeation control layer of a material having a light-transmitting transmitted light amount and the transmission direction of the incident light changes, it defines the transmission control layer address configure multiple unit structure together with the electrode, the intensity of the electric field is varied for each unit structure, to control the amount of transmitted light and the transmission direction, with a distribution or transmission direction of the transmission light each unit structure has it can be performed calculation. 光記憶装置においては、回転対称な波面収差を発生させる光素子として本発明の高分子/液晶複合材料が用いられ、レーザー、ユリメートレンズ及び対物レンズと共に光ピックアップを構成する。 In the optical storage device, a polymer / liquid crystal composite material of the present invention is used as an optical element for generating a rotationally symmetrical wavefront aberration, laser, constituting the optical pickup with lily formate lens and the objective lens.

以下実施例により本発明さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 More specifically described the present invention by the following examples, but the present invention is not limited by these examples. なお、以下の実施例においては、Iは等方相、Nはネマチック相、BPはブルー相、Chはコレステリック相を表す。 In the following examples, I is an isotropic phase, N represents nematic phase, BP is blue phase, Ch represents cholesteric phase. 以下において、I−N相転移点をI−N点と言うことがある。 In the following, it is to say I-N phase transition point and I-N point. I−Ch相転移点をI−Ch点と言うことがある。 The I-Ch phase transition point may be referred to as I-Ch point. I−BP相転移点をI−BP点と言うことがある。 The I-BP phase transition point may be referred to as I-BP point.

本発明において、相関長の測定は以下の方法でおこなった。 In the present invention, the measurement of the correlation length was performed in the following manner. その他の物性値の測定は、日本電子機械工業規格(Standard of Electronic Industries Association of Japan)、EIAJ・ED−2521Aに記載された方法、またはこれを修飾した方法に従った。 Measurements of other physical property values, Japan Electronic Industries standard (Standard of Electronic Industries Association of Japan), according to the EIAJ · ED-2521A methods described in or method that was modified this,.

相関長(ξ):測定に用いたセルはITO電極付ガラス2枚からなるセル(セル厚:12.6〜12.9μm)に本発明のモノマーと光学活性な液晶材料の混合物を注入し、紫外線を照射することにより得た。 Correlation length (xi]): cells (cell thickness: 12.6~12.9μm) consisting of two glass with ITO electrodes used for measurement of the mixture of monomers with an optically active liquid crystal material of the present invention is injected into, It was obtained by irradiation with ultraviolet rays. このセルの散乱プロファイルを高分子フィルムダイナミックス解析装置(大塚電子(株)・DYNA−3000型)により測定した。 The scattering profile of the cell was measured by a polymer film dynamics analyzer (Otsuka Electronics (Ltd.) · DYNA-3000 type). 測定に使用した光源はHe−Neレーザー(633nm)である。 A light source used for the measurement is He-Ne laser (633 nm). 散乱プロファイルは散乱ベクトルqを変数とする散乱強度Iの変化として得られる。 Scattering profile is obtained as a change of the scattering intensity I of the scattering vector q and variable. 得られた散乱プロファイルから、下記のDebye−Buecheの式により相関長(ξ)を求めた。 From the obtained scattering profiles were determined correlation length (xi]) by the equation of Debye-Bueche below.
I(q)=I(0)/(1+ξ I (q) = I (0 ) / (1 + ξ 2 q 2) 2

相転移点(I−N点、I−Ch点、I−BP点;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、まず試料が等方相になる温度まで昇温した後、1℃/分の速度で冷却した。 Phase transition point (I-N point, I-Ch point, I-BP point; ° C.): A sample was placed on a hot plate in a melting point apparatus equipped with a polarizing microscope, first heated to a temperature at which the sample becomes isotropic phase after, and it cooled at a 1 ° C. / min. 試料の一部が等方性液体からネマチック相、コレステリック相またはブルー相に変化したときの温度を測定した。 Nematic phase part of the sample from the isotropic liquid, the temperature was measured when the change in the cholesteric phase or a blue phase.

ネマチック相の下限温度(TC;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。 Minimum Temperature of a Nematic Phase (TC; ℃): A sample having a nematic phase was put in a glass bottle, 0 ℃, -10 ℃, -20 ℃, -30 ℃, and then kept for 10 days in a -40 ℃ freezer, and a liquid crystal phase was observed. 例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、TC≦−20℃と記載した。 For example, the sample remained in the -20 ° C. in a nematic phase, when changed to crystals or a smectic phase at -30 ° C., was described as TC ≦ -20 ° C.. ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。 The lower limit temperature of a nematic phase may be abbreviated to "a minimum temperature".

粘度(η;20℃で測定;mPa・s):粘度の測定にはE型粘度計を用いた。 Viscosity (eta; measured at 20 ℃; mPa · s): the measurement of the viscosity using an E-type viscometer.

光学異方性(屈折率異方性;Δn;25℃で測定):測定は、波長589nmの光によりを用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行った。 Optical anisotropy (refractive index anisotropy; [Delta] n; measured at 25 ° C.): measurement using a light having a wavelength of 589 nm, was carried out with an Abbe refractometer mounting a polarizing plate on an eyepiece. 主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。 It was rubbed surface of a main prism in one direction, and then a sample was dropped on the main prism. 屈折率n‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。 Refractive index n‖ was measured when the direction of polarized light was parallel to the rubbing direction. 屈折率n⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。 Refractive index n⊥ was measured when the direction of polarized light was perpendicular to that of the rubbing. Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。 Δn = n‖-n⊥, was calculated from the equation.

誘電率異方性(Δε;25℃で測定) Dielectric anisotropy ([Delta] [epsilon]; measured at 25 ° C.)
1)誘電率異方性が正である液晶材料:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ツイスト角が80度のTNセルに試料を入れた。 1) dielectric crystal material anisotropy is positive: a distance between two glass substrates (gap) was placed about 9 .mu.m, sample TN cell of a twist angle of 80 degrees. このセルにサイン波(10V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。 Sine wave (10V, 1 kHz) in the cell by applying a dielectric constant in the major axis direction of liquid crystal molecules (ε‖) was measured after 2 seconds. このセルにサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。 Sine waves (0.5V, 1 kHz) in the cell by applying a dielectric constant in the minor axis direction of liquid crystal molecules (.epsilon..perp) was measured after 2 seconds. 誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。 The value of dielectric anisotropy was calculated from the equation: Δε = ε‖-ε⊥,.

2)誘電率異方性が負である液晶材料:2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、サイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後の誘電率(ε‖)を測定した。 2) dielectric crystal material anisotropy is negative: the distance between two glass substrates (gap) of about 9 .mu.m, the sample is placed a liquid crystal cell treated to a homeotropic orientation, sine wave (0.5V, 1 kHz) It was applied to measure the dielectric constant of 2 seconds (ε‖). さらに2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μm、ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、サイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後の誘電率(ε⊥)を測定した。 Further the distance between two glass substrates (gap) of about 9 .mu.m, the sample is placed a liquid crystal cell treated in a homogeneous alignment, sine wave (0.5V, 1 kHz) was applied and a dielectric constant of 2 seconds (.epsilon..perp) It was measured. 誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。 The value of dielectric anisotropy was calculated from the equation: Δε = ε‖-ε⊥,.

しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V):測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。 Threshold voltage (Vth; measured at 25 ℃; V): using LCD5100 luminance meter made by Otsuka Electronics Co., Ltd.. 光源はハロゲンランプである。 Light source is a halogen lamp. 2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。 The distance between two glass substrates (cell gap) of 5.0 .mu.m, A sample was poured into a TN device of a normally white mode (normally The white mode) twist angle was 80 degrees. このTN素子に印加する電圧は0Vから10Vまでを0.02Vずつ段階的に増加させた。 Voltage applied to the TN device was increased from 0V to 10V by stepwise 0.02 V. この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。 At this time, the device was irradiated with light from a direction perpendicular to the element was measured the amount of light passing through the device. この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。 Light corresponded to 100% transmittance in which the maximum when the minimum amount of light the voltage is 0% transmission - transmission curve was prepared. しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧である。 Threshold voltage is a value that at 90% transmittance.

電圧保持率(VHR;25℃で測定;%):測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そしてセルギャップは6μmである。 Voltage holding ratio (VHR; 25 measured at ℃;%): TN device used for measurement has a polyimide-alignment film and the cell gap is 6 [mu] m. この素子は試料を入れたあと紫外線によって重合する接着剤で密閉した。 The device was sealed with an adhesive polymerizable by ultraviolet light A sample was put. このTN素子にパルス電圧(5Vで60μ秒)を印加して充電した。 I was impressed and charged with (60 microns sec at 5V) pulse voltage to the TN device. 減衰する電圧を高速電圧計で16.7m秒のあいだ測定し、単位周期において電圧曲線と横軸との間の面積を求めた。 Decreasing voltage was measured between the 16.7m seconds with a High Speed ​​Voltmeter, and measuring the area between a voltage curve and a horizontal axis in a unit cycle. TN素子を取り除いたあと測定した電圧の波形から同様にして面積を求めた。 Was determined area in the same manner from a waveform of the voltage after measurement removed TN device. 2つの面積の値を比較して電圧保持率を算出した。 And it calculates a voltage holding ratio by comparing the values ​​of two area.

ピッチ(P;25℃で測定;nm):ピッチ長は選択反射を用いて測定した(液晶便覧196頁(2000年発行、丸善)。選択反射波長λには、関係式<n>p/λ=1が成立する。ここで<n>は平均屈折率を表し、次式で与えられる。<n>={(n‖ 2 +n⊥ 2 )/2} 1/2 。選択反射波長は顕微分光光度計(日本電子(株)、商品名MSV-350)で測定した。得られた反射波長を平均屈折率で除すことにより、ピッチを求めた。 Pitch (P; measured at 25 ℃; nm):. Pitch length was measured using selective reflection (Liquid Crystal Handbook 196, (issued in 2000, Maruzen) to the selective reflection wavelength lambda, relationship <n> p / λ = 1 is satisfied. here <n> denotes the average refractive index given by the following equation. <n> = {(n‖ 2 + n⊥ 2) / 2} 1/2. selective reflection wavelength microspectroscopy photometer (JEOL Ltd., trade name MSV-350) was measured in. by dividing the resulting reflection wavelength by the average refractive index was determined pitch.

可視光より長波長領域に反射波長を有するコレステリック液晶のピッチは、光学活性化合物濃度が低い領域では光学活性化合物の濃度の逆数に比例することから、可視光領域に選択反射波長を有する液晶のピッチ長を数点測定し、直線外挿法により求めた。 Pitch of the cholesteric liquid crystal having a visible light from the reflection wavelength to the long wavelength region is proportional to the reciprocal of the concentration of optically active compound in a concentration optically active compound is low region, the liquid crystal having a selective reflection wavelength in the visible light region pitch the length is measured at several points were determined by linear extrapolation.

液晶材料として液晶組成物J(I−N点=97℃、Δε=5.7、Δn=0.142)(その化学構造式と組成を図8に示す)を50重量%、4−ペンチル−4'−シアノビフェニル(5CB)を38.5重量%、キラル化合物ZLI−4572(レジストリーナンバー:154102−21−3,Merck社製)を11.5重量%混合した液晶組成物A1を調製した。 The liquid crystal composition as the liquid crystal material J (I-N point = 97 ℃, Δε = 5.7, Δn = 0.142) (shown in Figure 8 the composition and its chemical structure) 50 wt%, 4-pentyl - 4'-cyanobiphenyl (5CB) 38.5 wt%, the chiral compounds ZLI-4572 (registry number: 154102-21-3, Merck Co.) to prepare a liquid crystal composition A1 which were mixed 11.5% by weight. 液晶組成物A1の相転移点はI−53.2−BPII−52.5−BPI−51.7−Ch(℃)であった。 Phase transition point of the liquid crystal composition A1 had a I-53.2-BPII-52.5-BPI-51.7-Ch (℃). また液晶組成物の25℃における選択反射波長は351nm、平均屈折率は1.6であった。 The selective reflection wavelength at 25 ° C. of the liquid crystal composition is 351 nm, the average refractive index was 1.6. したがってピッチ長は220nmであった。 Thus pitch length was 220 nm.
モノマーと液晶材料の混合物の調製 Preparation of a mixture of monomer and liquid crystal material
液晶材料とモノマーの混合物として液晶組成物A1を87.1重量%、三官能性でメソゲンを有さないアクリレートであるトリメチロールプロパントリアクリレートを5.38重量%、メソゲンを有する二官能性モノマーである1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼンを7.12重量%、光重合開始剤として2,2'−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.41重量%混合した液晶組成物A2を調製した。 87.1 wt% of the liquid crystal composition A1 as a mixture of liquid crystal material and a monomer, trimethylolpropane triacrylate acrylate having no mesogenic trifunctional 5.38 wt%, a bifunctional monomer having a mesogen there 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy) -2-methyl-benzene 7.12 wt% of 2,2'-dimethoxyphenyl acetophenone as photopolymerization initiator 0. the liquid crystal composition A2 were mixed 41% by weight was prepared. A2のI−BP点は40.8℃であった。 I-BP point of A2 was 40.8 ℃.
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
液晶組成物A2を配向処理の施されていないITO電極付ガラス基板間(電極間距離12.9μm)に狭持し、得られたセルを42.8℃の等方相まで加熱した。 The liquid crystal composition A2 was sandwiched between ITO electrodes coated glass substrate which is not decorated with by the alignment process (inter-electrode distance 12.9), it was heated and the resulting cell to an isotropic phase of 42.8 ° C.. この状態で、紫外光(紫外光強度1.5mWcm −2 (365nm))を20分間照射した。 In this state, ultraviolet light (ultraviolet light intensity 1.5mWcm -2 (365nm)) was irradiated for 20 minutes. 照射終了後は得られた高分子/液晶複合材料A3は高透明性と等方性を発現した。 After the irradiation completion obtained polymer / liquid crystal composite A3 is expressed high transparency and isotropy. この状態は室温以下まで保たれた。 This state was kept to room temperature or below.

モノマーと液晶材料の混合物の調製 Preparation of a mixture of monomer and liquid crystal material
液晶材料とモノマーの混合物として液晶組成物A1を87.0重量%、メソゲン基を有する三官能性アクリレートである1,2,4−トリ(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−フェニルカルボニルオキシ)ベンゼンを12.7重量%、光重合開始剤として2,2'−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.3重量%混合し、モノマーと液晶材料の混合物からなる液晶組成物B2を調製した。 87.0 wt% of the liquid crystal composition A1 as a mixture of liquid crystal material and a monomer, is a trifunctional acrylate having a mesogenic group 1,2,4 (4- (6-acryloyloxy-hexyloxy) - phenyl carbonyloxy ) benzene 12.7% by weight of 2,2'-dimethoxyphenyl acetophenone as photopolymerization initiator were mixed 0.3 wt%, to prepare a liquid crystal composition B2 consisting of a mixture of monomer and liquid crystal material. B2のI−BP点は51℃であった。 I-BP point B2 was 51 ° C..
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
液晶組成物B2を配向処理の施されていないITO電極付ガラス基板間(電極間距離13ミクロン)に狭持し、得られたセルを55.0℃の等方相まで加熱した。 Sandwiched the liquid crystal composition B2 to an orientation treatment of decorated with non ITO electrodes coated glass between the substrates (electrode distance 13 microns), the resulting cell was heated to an isotropic phase of 55.0 ° C.. この状態で、紫外光(紫外光強度1.5mWcm −2 (365nm))を20分間照射した。 In this state, ultraviolet light (ultraviolet light intensity 1.5mWcm -2 (365nm)) was irradiated for 20 minutes. 得られた高分子/液晶複合材料B3は室温以下の温度まで冷却しても高透明性と等方性を発現した。 The resulting polymer / liquid crystal composite B3 expressed the high transparency and isotropy be cooled to a temperature below room temperature.

〔比較例1〕 Comparative Example 1
モノマーと液晶材料の混合物の調製 Preparation of a mixture of monomer and liquid crystal material
実施例2において液晶組成物A1を、液晶組成物Jを50重量%、5CBを38.5重量%、ZLI−4572のラセミ体である4−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾイックアシッド 1−フェニル−1,2−エタンジイル エステルを11.5重量%混合した液晶組成物C1とした以外は、実施例2の方法に準じてモノマーと液晶材料の混合物からなる液晶組成物C2を調製した。 The liquid crystal composition A1 in Example 2, the liquid crystal composition J 50 wt%, 38.5 wt% of 5CB, a racemic ZLI-4572 4- (4- pentylcyclohexyl) benzoic acid 1-phenyl - except that the 1,2-ethanediyl liquid crystal composition C1 which ester were mixed 11.5% by weight was prepared a liquid crystal composition C2 comprising a mixture of monomer and liquid crystal material according to the method of example 2. 液晶組成物C2のI−N点は51℃であった。 I-N point of the liquid crystal composition C2 was 51 ° C..
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
液晶組成物B2をC2に換え、かつ紫外光照射を52℃、55℃、80℃という異なる温度で行った以外は実施例2の方法に準じて高分子/液晶複合材料(C3a、C3b、C3c)を調製した。 Changing the liquid crystal composition B2 to C2, and 52 ° C. The ultraviolet light irradiation, 55 ° C., except for at a temperature different from that 80 ° C. According to the method of Example 2 polymer / liquid crystal composite (C3a, C3b, C3c ) was prepared. これらの複合材料はすべて等方相からの冷却下において52℃で明確に相転移し、散乱体となった。 These composites clearly phase transition at 52 ° C. in the cooling under all isotropic phase, was a scatterer. すなわち透明性と等方性が保持できなくなった。 That transparency and isotropic can no longer be maintained.

〔比較例2〕 Comparative Example 2
モノマーと液晶材料の混合物の調製 Preparation of a mixture of monomer and liquid crystal material
比較例1において液晶組成物C1を、4−ヘプチル−4'−シアノビフェニル(7CB)とした以外は、比較例1の方法に準じてモノマーと液晶材料の混合物からなる液晶組成物D2を調製した。 The liquid crystal composition C1 in Comparative Example 1, except for using 4-heptyl-4'-cyanobiphenyl (7CB), was prepared a liquid crystal composition D2 comprising a mixture of monomer and liquid crystal material in accordance with the method of Comparative Example 1 . 液晶組成物D2のI−N点は41℃であった。 I-N point of the liquid crystal composition D2 was 41 ° C..
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
液晶組成物B2をD2に換え、かつ紫外光照射を43℃で行った以外は実施例2の方法に準じて高分子/液晶複合材料D3を調製した。 Changing the liquid crystal composition B2 to D2, and except for performing ultraviolet irradiation at 43 ° C. is according to the method of Example 2 was prepared polymer / liquid crystal composite D3. この複合材料は等方相からの冷却下において42℃で明確に相転移し、散乱体となった。 The composite material clearly phase transition at 42 ° C. in the cooling under from an isotropic phase, was a scatterer. すなわち透明性と等方性が保持できなくなった。 That transparency and isotropic can no longer be maintained.

実施例1で得られた、高分子/液晶複合材料A3が狭持されたセルを図1に示す光学系に配置した。 Obtained in Example 1, the polymer / liquid crystal composite A3 is disposed in the optical system shown in FIG. 1 the holding cell. セルに正弦波交流電界(周波数1KHz)を印加した際の透過光強度からΔn を算出した。 It was calculated [Delta] n E from the transmitted light intensity upon application of a sinusoidal alternating electric field (frequency 1 KHz) to the cell. Δn の算出は、図1の電界印加方向に対するレーザーの入射角が45°の系で測定した観測値Δn(45°)に補正係数を乗じることにより求めた。 Calculation of [Delta] n E was determined by multiplying the correction coefficient to the observed value of incidence angle of the laser was measured at 45 ° of the system with respect to the electric field application direction in FIG. 1 [Delta] n (45 °). 補正係数は、レーザーの入射角が電界印加方向に対し、90°となる系を別途作成し、この90°入射系で得られた値とΔn(45°)の値の比から算出した。 Correction factor, the incident angle of the electric field application direction of the laser, separately created a system to be 90 °, was calculated from the ratio of the value of the 90 ° value obtained in incident system and Δn (45 °). 補正係数は2.7であった。 Correction coefficient was 2.7.
電界強度の二乗に対するΔn のプロットの傾きから、高分子/液晶複合材料A3が示すカー定数を算出した。 From the slope of a plot of [Delta] n E of the electric field intensity for the square was calculated Kerr constant indicating the polymer / liquid crystal composite A3. 温度とカー定数の関係を図2に示した。 The relationship between the temperature and Kerr constant shown in FIG. 図2から、実施例1で得られた高分子/液晶複合材料A3は1.9×10 −9 mV −2を超えるカー係数を発現し、かつ(25℃のカー定数)/(35℃のカー定数)=1.05であり、温度依存性が小さいことがわかった。 From FIG. 2, (Kerr constant of 25 ° C.) EXAMPLE polymer / liquid crystal composite A3 obtained in 1 express Kerr coefficient exceeding 1.9 × 10 -9 mV -2, and / (35 ° C. Kerr constant) = 1.05, it was found that the temperature dependence is small.

(ピッチと散乱強度との関係) (The relationship between the pitch and the scattering intensity)
液晶組成物の調製 Preparation of liquid crystal composition
液晶組成物Jを56.5重量%、4−ペンチル−4'−シアノビフェニル(5CB)を43.5重量%混合することにより液晶組成物E1を調製し、これにキラル化合物ZLI−4572を種々の分率で添加し、ピッチの異なる液晶組成物E1a〜E1hを調製した。 56.5 wt% of the liquid crystal composition J, 4-pentyl-4'-cyanobiphenyl (5CB) liquid crystal composition E1 was prepared by mixing 43.5 wt%, and various chiral compounds ZLI-4572 to was added at a fraction were prepared with different liquid crystal composition E1a~E1h pitch. 液晶組成物E1a〜E1hの組成、相転移点、25℃におけるピッチを表1に示した。 The composition of the liquid crystal composition E1a~E1h, the phase transition point, the pitch at 25 ° C. are shown in Table 1. ただしE1hは液晶組成物A1と同一の組成である。 However E1h is the same composition as the liquid crystal composition A1.

モノマーと液晶材料の混合物の調製 Preparation of a mixture of monomer and liquid crystal material
液晶組成物A1を液晶組成物E1a〜E1hに代える以外は、実施例1の方法に準じてモノマーと液晶材料の混合物である液晶組成物E2a〜E2hを調製した。 Except for changing the liquid crystal composition A1 in the liquid crystal composition E1a~E1h, A liquid crystal composition was prepared E2a~E2h is a mixture of monomer and liquid crystal material according to the method of Example 1.
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
紫外光照射を液晶組成物E1a〜E1hのI−N点、I−Ch点、I−BP点より2.5℃高温で行った以外は実施例2の方法に準じて高分子/液晶複合材料E3a〜E3hを調製した。 I-N point of the ultraviolet light irradiating the liquid crystal composition E1a~E1h, I-Ch point, the polymer / liquid crystal composite according to the method of Example 2 except that was carried out at 2.5 ° C. higher temperature than I-BP point the E3a~E3h was prepared.
光散乱強度の測定 Measurement of the light scattering intensity
高分子/液晶複合材料E3a〜E3hの散乱プロファイルを高分子フィルムダイナミックス解析装置DYNA−3000(商品名/大塚電子(株))を用いて測定した。 The scattering profile of the polymer / liquid crystal composite material E3a~E3h was measured by using a polymer film dynamics analyzer DYNA-3000 (trade name / Otsuka Electronics Co., Ltd.). 光源はHe−Neレーザー(633nm)を用い、測定温度は高分子/液晶複合材料E3a〜E3hに用いた液晶組成物E1a〜E1hのI−N点、I−Ch点、I−BP点より10℃低温で行った。 The light source used He-Ne laser (633nm), I-N point of the measurement temperature is the liquid crystal composition E1a~E1h used in the polymer / liquid crystal composite E3a~E3h, I-Ch point, than I-BP point 10 ℃ was carried out at low temperature. 結果を図3に示した。 The results are shown in FIG. 図3(a)および(b)はそれぞれVv散乱プロファイルおよびHv散乱プロファイルであり、散乱ベクトルqを変数として散乱強度Iの変化として得られる。 Figure 3 (a) and (b) is a Vv scattering profile and Hv scattering profiles respectively obtained as a change of the scattering intensity I of the scattering vector q as variables. いずれも、キラリティーを有する液晶材料を用いた複合材料(E3b、E3cおよびE3d)において著しい散乱強度の減少が確認された。 Both significant decrease in scattering intensity in a composite material using a liquid crystal material (E3b, E3c and E3D) having chirality was confirmed. またさらに液晶材料としてブルー相を発現する液晶材料を用いた複合材料(E3e、E3f、E3h、およびE3g)は、ブルー相を発現せずかつカイラルネマチック相を発現する液晶材料を用いた複合材料より、散乱強度がさらに減少することが確認された。 Furthermore composites using a liquid crystal material exhibiting a blue phase liquid crystal material (E3E, E3F, E3h, and E3G), from the composites using a liquid crystal material exhibiting a and chiral nematic phase without exhibits a blue phase , it was confirmed that the scattering intensity is further reduced. この結果から、液晶材料にキラリティーを導入することによって、複合材料の透明性と等方性が著しく向上し、さらにブルー相を発現する液晶材料を用いた複合材料は、より透明性と等方性が良好であることがわかった。 This result by introducing chirality into the liquid crystal material, transparent and isotropic significantly improved composite material, a composite material using a liquid crystal material further exhibiting a blue phase has a more transparent isotropic sex was found to be good.

(透過率および消光比) (Transmittance and extinction ratio)
高分子/液晶複合材料の調製 Preparation of polymer / liquid crystal composite material
紫外光照射をモノマーと液晶材料の混合物E2aおよびE2hのI−N点、I−BP点より2℃高温で行った以外は実施例2の方法に準じて高分子/液晶複合材料E4aとE4hを調製した。 Mixture E2a and E2h of I-N point of the ultraviolet light irradiating the monomer and liquid crystal material, a polymer / liquid crystal composite E4a and E4h according to the method of Example 2 except that was performed at 2 ℃ higher temperature than I-BP point It was prepared.
透過率および消光比 Transmittance and extinction ratio
図4はE4aとE4hの透過率と消光比を液晶材料のI−N点およびI−BP点で規格化した温度に対してプロットした図である。 Figure 4 is a graph plotting against temperature normalized transmittance and extinction ratio of E4a and E4h in I-N point and I-BP point of the liquid crystal material.
ネマチック液晶材料で構成されるE1aから調製されたE4aはE1aのI−N点近傍で急激に透過率が減少し、かつ消光比が増大しているのがわかる。 E4a prepared from consisting E1a nematic liquid crystal material rapidly transmittance decreases at I-N point near the E1a, and the extinction ratio is increased is found. すなわち、E1aの相転移点近傍で透明性が大きく減少し、等方性も失われたことがわかる。 In other words, transparency is greatly reduced at the phase transition point near the E1a, also isotropic lost can be seen. 一方、キラリティーを有する液晶材料E1hから調製されたE4hはE1hのI−BP点より低温側においても、透過率、消光比に大きな変化はみられないことがわかる。 Meanwhile, E4h prepared from a liquid crystal material E1h having chirality even at a low temperature side of the I-BP point E1h, transmittance, significant change in the extinction ratio is seen that not observed. すなわちE1hの相転移点より約30℃低温側でも、透明性と等方性が保たれていることがわかる。 That even at about 30 ° C. lower temperature side than the phase transition point of E1h, it can be seen that the transparency and isotropy is maintained.

実施例1の液晶組成物A2を配向処理の施されていない櫛型電極基板と対向ガラス基板(非電極付与)の間に狭持し、得られたセルを42.8℃の等方相まで加熱した。 Sandwiched between the comb-shaped electrode substrate and the counter glass substrate of the liquid crystal composition A2 not undergone orientation treatment in Example 1 (non-electrode grant) to isotropic phase of 42.8 ° C. The resulting cell heated. 基板の間隔は13μmである。 Interval of the substrate is 13μm. この状態で、紫外光(紫外光強度1.5mWcm −2 (365nm))を20分間照射した。 In this state, ultraviolet light (ultraviolet light intensity 1.5mWcm -2 (365nm)) was irradiated for 20 minutes. 得られた高分子/液晶複合材料を用いた液晶セルF3は高透明性と等方性を発現した。 A liquid crystal cell F3 using the polymer / liquid crystal composite material obtained was expressed high transparency and isotropy. また、この状態は室温以下まで保たれた。 Further, this state was kept to room temperature or below. 櫛型電極基板の電極は、図5に示す寸法であり、電極には蒸着したAl膜を使用した。 Comb electrode substrate of the electrode is dimensioned as shown in FIG. 5, the electrode was used an Al film was deposited.
ここで得られた高分子/液晶複合材料液晶セルF3を図6に示した光学系にセットし、電気光学特性を測定した。 The polymer / liquid crystal composite crystal cell F3 obtained here was set in the optical system shown in FIG. 6 was measured for the electro-optical properties. 光学系へのセットは、図1の光学系とは異なり、レーザー光のセルへの入射角度がセル面に対して垂直となるようにし、櫛型電極の線方向がPolarizerとAnalyzer偏光板に対してそれぞれ45°となるようにセットした。 The set of the optical system, unlike the optical system of FIG. 1, the incident angle to the cell of the laser beam to be perpendicular to the cell surface, the line direction of the comb electrodes to Polarizer and Analyzer polarizing plate It was set to give 45 ° respectively Te. 1kHz交流正弦波を印加した時の、コントラスト比(電界印加時と非印加時の透過光量比)は図7のようになり、電界印加により透過光のオン/オフが出来ることが分かった。 Upon application of a 1kHz AC sine wave, the contrast ratio (transmission light amount ratio when the electric field is applied and the non-application time) is as shown in FIG. 7, the on / off transmitted light was found to be by applying an electric field. なお、測定温度は室温の25℃である。 The measurement temperature is 25 ° C. room temperature.

実施例2の液晶組成物B2を実施例6と同じように、櫛型電極基板と対向ガラス基板(非電極付与)の間に狭持し、得られたセルを55.0℃の等方相まで加熱した。 The liquid crystal composition B2 of Example 2 as in Example 6, was sandwiched between the comb-shaped electrode substrate and the counter glass substrate (non-electrode grant), isotropic phase of the resulting cell 55.0 ° C. It was heated up. 基板の間隔は12μmである。 Interval of the substrate is 12μm. この状態で、紫外光(紫外光強度1.5mWcm −2 (365nm))を20分間照射した。 In this state, ultraviolet light (ultraviolet light intensity 1.5mWcm -2 (365nm)) was irradiated for 20 minutes. 得られた高分子/液晶複合材料G3は高透明性と等方性を発現した。 The resulting polymer / liquid crystal composite G3 expressed the high transparency and isotropy. この状態は室温以下まで保たれた。 This state was kept to room temperature or below. この液晶セルを、偏光方向を直交させた2枚の偏光板に挟んで、50Vの交流電界を印加したところ、電界のオン/オフで明と暗の2状態を実現できることが分かった。 The liquid crystal cell sandwiched between two polarizing plates which were orthogonal to the polarization direction, was applied an alternating electric field of 50 V, it was found to be realized two states of light and dark in the field of on / off. 印加交流は1kHz交流正弦波である。 The applied AC is 1kHz AC sine wave. 液晶セルを恒温槽内に設置し、温度を10〜50℃の間で変えて同様に電界オン/オフを試みた所、この温度範囲内で2状態が出現することを確認した。 It established the liquid crystal cell in a constant temperature bath, where attempting to field-on / off as well by changing the temperature between 10 to 50 ° C., it was confirmed that two states appears within this temperature range.

紫外光照射温度を55.0℃とした以外は実施例1と同じようにして高分子/液晶複合材料H3を得た。 Except that the ultraviolet irradiation temperature of 55.0 ° C. is to obtain a polymer / liquid crystal composite H3 in the same manner as in Example 1. この複合材料H3は室温以下の温度においても高透明性と等方性を発現した。 The composite H3 expressed the high transparency and isotropy even at below room temperature. このものを実施例3と同じようにしてカー係数を測定したところ、35℃におけるカー係数は2.3×10 −9 mV −2 、25℃におけるカー係数は2.2×10 −9 mV −2であった。 Measurement of the Kerr coefficient of this one in the same manner as in Example 3, Kerr coefficient 2.3 × 10 -9 mV -2 at 35 ° C., the Kerr coefficient at 25 ℃ 2.2 × 10 -9 mV - It was 2. (35℃のカー定数)/(25℃のカー定数)=1.05であり、温度依存性が小さいことがわかった。 (Kerr constant of 35 ° C.) / (Kerr constant of 25 ° C.) = 1.05, it was found that the temperature dependence is small.

液晶材料とモノマーの混合物として液晶組成物A1を84.48重量%、三官能性でメソゲンを有さないアクリレートであるトリメチロールプロパントリアクリレートを6.49重量%、メソゲンを有する二官能性モノマーである1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼンを8.57重量%、光重合開始剤として2,2'−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.46重量%混合した液晶組成物I2を調製した。 84.48 wt% of the liquid crystal composition A1 as a mixture of liquid crystal material and a monomer, trimethylolpropane triacrylate acrylate having no mesogenic trifunctional 6.49 wt%, a bifunctional monomer having a mesogen there 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy) -2-methyl-benzene 8.57 wt% of 2,2'-dimethoxyphenyl acetophenone as photopolymerization initiator 0. the liquid crystal composition I2 obtained by mixing 46 wt% was prepared. 液晶組成物I2のI−BP点は38.6℃であった。 I-BP point of the liquid crystal composition I2 was 38.6 ° C.. 液晶組成物A2に換え液晶組成物I2を用いた以外は実施例1と同じようにして高分子/液晶複合材料I3を調製した。 Except for using the composition I2 instead of the liquid crystal composition A2 was prepared polymer / liquid crystal composite I3 in the same manner as in Example 1. この複合材料I3は室温以下の温度においても高透明性と等方性を発現した。 The composite I3 expressed the high transparency and isotropy even at below room temperature. このものを実施例3と同じようにしてカー係数を測定したところ、35℃におけるカー係数は1.65×10 −9 mV −2 、25℃におけるカー係数は1.64×10 −9 mV −2であった。 Measurement of the Kerr coefficient of this one in the same manner as in Example 3, Kerr coefficient 1.65 × 10 -9 mV -2 at 35 ° C., the Kerr coefficient at 25 ℃ 1.64 × 10 -9 mV - It was 2. (35℃のカー定数)/(25℃のカー定数)=1.01であり、温度依存性が小さいことがわかった。 (Kerr constant of 35 ° C.) / a (25 ° C. Kerr constant) = 1.01, it was found that the temperature dependence is small.

液晶材料とモノマーの混合物として液晶組成物A1を79.38重量%、トリメチロールプロパントリアクリレートを8.61重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼンを11.38重量%、光重合開始剤として2,2'−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.63重量%混合した液晶組成物J2を調製した。 79.38 wt% of the liquid crystal composition A1 as a mixture of liquid crystal material and a monomer, trimethylolpropane triacrylate 8.61% by weight, 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy ) -2-methylbenzene a 11.38 wt%, and the liquid crystal composition J2 with 2,2'-dimethoxyphenyl acetophenone as photopolymerization initiator were mixed 0.63 wt% was prepared. 液晶組成物J2のI−Ch点は34.6℃であった。 I-Ch point of the liquid crystal composition J2 was 34.6 ° C.. 液晶組成物A2に換え液晶組成物J2を用いた以外は実施例1と同じようにして高分子/液晶複合材料J3を調製した。 Except for using the composition J2 instead of the liquid crystal composition A2 was prepared polymer / liquid crystal composite J3 in the same manner as in Example 1. この複合材料J3は室温以下の温度においても高透明性と等方性を発現した。 The composite J3 expressed the high transparency and isotropy even at below room temperature. このものを実施例3と同じようにしてカー係数を測定したところ、35℃におけるカー係数は1.1×10 −9 mV −2 、25℃におけるカー係数は1.1×10 −9 mV −2であった。 Measurement of the Kerr coefficient of this one in the same manner as in Example 3, Kerr coefficient 1.1 × 10 -9 mV -2 at 35 ° C., the Kerr coefficient at 25 ℃ 1.1 × 10 -9 mV - It was 2. (35℃のカー定数)/(25℃のカー定数)=1であり、温度依存性が小さいことがわかった。 (Kerr constant of 35 ° C.) / a (25 ° C. Kerr constant) = 1, it was found that the temperature dependence is small.

液晶材料とモノマーの混合物として液晶組成物A1を69.03重量%、トリメチロールプロパントリアクリレートを12.93重量%、1,4−ジ(4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−2−メチルベンゼンを17.08重量%、光重合開始剤として2,2'−ジメトキシフェニルアセトフェノンを0.96重量%混合した液晶組成物K2を調製した。 69.03 wt% of the liquid crystal composition A1 as a mixture of liquid crystal material and a monomer, trimethylolpropane triacrylate 12.93 wt%, 1,4-di (4- (6- (acryloyloxy) hexyloxy) benzoyloxy ) -2-methylbenzene a 17.08 wt%, and the liquid crystal composition K2 with 2,2'-dimethoxyphenyl acetophenone as photopolymerization initiator were mixed 0.96 wt% was prepared. 液晶組成物K2のI−Ch点は26.4℃であった。 I-Ch point of the liquid crystal composition K2 was 26.4 ° C.. 液晶組成物A2に換え液晶組成物K2を用いた以外は実施例1と同じようにして高分子/液晶複合材料K3を調製した。 Except for using the composition K2 place in the liquid crystal composition A2 was prepared polymer / liquid crystal composite K3 in the same manner as in Example 1. この複合材料K3は室温以下の温度においても高透明性と等方性を発現した。 The composite K3 expressed the high transparency and isotropy even at below room temperature. このものを実施例3と同じようにしてカー係数を測定したところ、35℃におけるカー係数は2.98×10 −10 mV −2 、25℃におけるカー係数は2.92×10 −10 mV −2であった。 Measurement of the Kerr coefficient of this one in the same manner as in Example 3, Kerr coefficient 2.98 × 10 -10 mV -2 at 35 ° C., 25 Kerr coefficient in ° C. is 2.92 × 10 -10 mV - It was 2. (35℃のカー定数)/(25℃のカー定数)=1.02であり、温度依存性が小さいことがわかった。 (Kerr constant of 35 ° C.) / (Kerr constant of 25 ° C.) = 1.02, it was found that the temperature dependence is small.

以上の詳細な説明から明らかなように、本発明の高分子/液晶複合材料は、高透明性で等方性であり、広い温度範囲にわたり大きなカー係数を示す優れた光素子として、産業上の多くの分野において利用することができる。 As apparent from the above detailed description, the polymer / liquid crystal composite of the present invention is isotropic at high transparency, as an excellent optical device showing a large Kerr coefficient over a wide temperature range, industrial it can be utilized in many fields.

カー効果を測定するために用いた光学系を示す。 Showing an optical system used to measure the Kerr effect. 高分子/液晶複合材料の1例について測定されたカー係数(K)と温度との関係を示す。 It measured Kerr constant for one example of a polymer / liquid crystal composite and (K) shows the relationship between the temperature. 高分子/液晶複合材料について測定した散乱プロフィルを示す。 It shows the scatter profile measured for polymer / liquid crystal composite. 高分子/液晶複合材料について測定した透過率と消光比の温度変化を示す。 It shows the temperature change of the transmittance and extinction ratio measured for the polymer / liquid crystal composite. 櫛歯電極セルの櫛歯電極パターンを示す。 It shows the comb-teeth electrode pattern of the comb-teeth electrode cell. 櫛歯電極セルのカー効果を測定するために用いた光学系を示す。 Showing an optical system used to measure the Kerr effect comb electrode cell. 櫛歯電極セルのコントラストと電界強度の関係を示す。 It shows the relationship between the contrast and the electric field strength of the comb-tooth electrode cell. 実用例で用いた液晶組成物Jの化学構造式と組成を示す。 The chemical structural formulas with the composition of the liquid crystal composition J was used in practical examples.

Claims (18)

  1. 高分子と液晶材料からなり、可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せず、かつ電界を印加していない時に光学的に等方性であり、液晶材料がキラリティーを有する液晶材料であることを特徴とする高分子/液晶複合材料。 , A polymer and liquid crystal material is optically isotropic when no substantial scattering of light of wavelength longer than visible light, and no electric field is applied, the liquid crystal material in which the liquid crystal material has a chirality polymer / liquid crystal composite material characterized in that.
  2. カー係数が1×10 −9 mV −2以上を示す請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1, Kerr coefficient indicates 1 × 10 -9 mV -2 or more.
  3. カー係数が1×10 −10 mV −2以上を示し、かつ温度差10℃でのカー係数の比が1.5以下である領域が存在する請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1, Kerr coefficient represents 1 × 10 -10 mV -2 or more, and the ratio of the Kerr constant of the temperature difference 10 ° C. there is a region of 1.5 or less.
  4. 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が100μmから10nmである液晶材料を用いる請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite of claim 1 exhibiting a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 100 [mu] m.
  5. 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が10μmから10nmである液晶材料を用いる請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite of claim 1 exhibiting a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 10 [mu] m.
  6. 室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、かつカイラルピッチ長が1μmから10nmである液晶材料を用いる請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite of claim 1 exhibiting a chiral nematic phase or a blue phase at room temperature, and the chiral pitch length using a liquid crystal material is 10nm from 1 [mu] m.
  7. 液晶材料含有率が65〜99重量%である請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1 liquid crystal material content is 65 to 99 wt%.
  8. 高分子が架橋構造を有する請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1 which polymer has a crosslinked structure.
  9. 高分子がメソゲン部位を有する請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1 which polymer has a mesogen moiety.
  10. 印加電界の二乗と電気複屈折値が比例関係にあることを特徴とする請求項1に記載の高分子/液晶複合材料。 Polymer / liquid crystal composite material according to claim 1, square and the electric birefringence value of the applied electric field, characterized in that a proportional relationship.
  11. 請求項1に記載の高分子/液晶複合材料を製造する方法であって、モノマーと液晶材料の混合物の重合において可視光線以上の波長の光を実質的に散乱せずかつ光学的に等方性の状態で重合を終了することを特徴とする方法。 A method for producing a polymer / liquid crystal composite material according to claim 1, monomer and substantially without scattering and optically isotropic light with a wavelength of more visible light in the polymerization of a mixture of a liquid crystal material method characterized by in a state to end the polymerization.
  12. 請求項1〜10の何れか1項に記載の高分子/液晶複合材料を用いることを特徴とする光素子。 Optical device, which comprises using a polymer / liquid crystal composite material according to any one of claims 1 to 10.
  13. 少なくとも一方が透明な一対の基板、該基板の一方または両方に形成された電極、前記基板間に挟持された液晶層と前記基板の外側に偏光板を有し、前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶表示装置であって、前記液晶層が、高分子と液晶材料からなる高分子/液晶複合材料から構成され、電界を印加していない時には光学的に等方性であり、電界印加時には光学的異方性を示し、前記液晶材料が室温でのカイラルピッチ長が100μmから10nmのキラリティーを有し、前記高分子は三次元架橋の網目状構造を形成し、液晶材料は該高分子中で一つの連続した層を形成し、液晶層に対する液晶材料の含有率が65〜99重量%であることを特徴とする液晶表示素子。 At least one of a pair of transparent substrates, one or both electrodes formed of the substrate, sandwiched a liquid crystal layer between the substrates has a polarizing plate on the outside of the substrate, the liquid crystal layer through the electrode a liquid crystal display device provided with an electric field applying means for applying an electric field, the liquid crystal layer is composed of a polymer / liquid crystal composite of polymer and liquid crystal material, when not applying an electric field is optically equal an anisotropic, at the time of electric field application showed optical anisotropy, said has a 10nm chirality of chiral pitch length from 100μm of the liquid crystal material at room temperature, the polymer will form a network structure of the three-dimensional cross-linking the liquid crystal display device, and a liquid crystal material forms a single continuous layer in the polymer, the content of the liquid crystal material to the liquid crystal layer is characterized by a 65 to 99% by weight.
  14. 液晶層に用いる液晶材料のカイラルピッチ長が室温で1μmから10nmであることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display device of claim 13, chiral pitch length of the liquid crystal material used for the liquid crystal layer is characterized in that it is a 10nm from 1μm at room temperature.
  15. 液晶層に用いる液晶材料が室温でカイラルネマチック相またはブルー相を呈し、且つ該液晶材料のカイラルピッチ長が室温で1μmから10nmであることを特徴とする請求項13または14に記載の液晶表示素子。 Exhibits a chiral nematic phase or a blue phase liquid crystal material used for the liquid crystal layer at room temperature, and the liquid crystal display device according to claim 13 or 14 chiral pitch length of the liquid crystal material is characterized by a 10nm from 1μm at room temperature .
  16. 一対の基板の一方の基板上において基板面に並行で、且つ少なくとも2方向に電界を印加できるよう電極が構成されていることを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 In parallel to the substrate surface at one substrate of the pair of substrates, and a liquid crystal according it to any one of claims 13 to 15, characterized in that the electrodes to allow application of an electric field in at least two directions is constituted display element.
  17. 電極がマトリックス状に形成されて、画素電極を構成し、各画素にはアクティブ素子を備え、このアクティブ素子が薄膜トランジスター(TFT)であることを特徴とする請求項13〜16のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 Electrodes are formed in a matrix, constitute a pixel electrode, comprising an active element in each pixel, any one of claims 13 to 16, characterized in that the active element is a thin film transistor (TFT) the liquid crystal display device according to.
  18. 請求項13〜17のいずれか1項に記載の液晶表示素子を用いる液晶表示装置。 The liquid crystal display device using a liquid crystal display device according to any one of claims 13 to 17.
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