JP2009139486A - 液晶光学素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】透過状態においてヘイズ値が低く、かつ、力学的な衝撃に対してもヘイズの上昇が抑制された信頼性に優れた液晶光学素子を提供すること。
【解決手段】液晶と硬化物との複合体を備え、電圧非印加の状態において光が透過する液晶光学素子の製造方法であって、少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板の各内面に電極を形成する工程と、下記液晶組成物を介し、前記絶縁基板の内面同士を対向させて当該絶縁基板を貼り合わせる工程と、前記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で当該液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより前記複合体を形成する工程とを備える液晶光学素子の製造方法。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。
【選択図】図１
【解決手段】液晶と硬化物との複合体を備え、電圧非印加の状態において光が透過する液晶光学素子の製造方法であって、少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板の各内面に電極を形成する工程と、下記液晶組成物を介し、前記絶縁基板の内面同士を対向させて当該絶縁基板を貼り合わせる工程と、前記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で当該液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより前記複合体を形成する工程とを備える液晶光学素子の製造方法。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、液晶光学素子およびその製造方法に関する。
液晶光学素子は、低消費電力、薄型、軽量等の利点を有するため、携帯電話、デジタルカメラ、携帯情報端末、テレビ等の多くの電子機器に広く用いられている。その中で、近年、電界により液晶分子の配列を制御して、光散乱状態を変化させる液晶光学素子が提案されている。
また、ＬＣＰＣ（Liquid Crystal Polymer Composite）、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）、ＮＣＡＰ（Nematic Curvilinear Aligned Phase）等の液晶と硬化物との複合体（以下、液晶と硬化物との複合体を、液晶／硬化物複合体とも記載する）を備えた液晶光学素子が知られている（特許文献１参照）。これらの素子においては、硬化物相中にネマティック液晶相が均一に分散しており、電圧を印加して硬化物相と液晶相の屈折率の一致／不一致を切替え、光の透過−散乱を制御している。これらの素子は、原理的に偏光板を必要としないため光の透過率が高い。このため、例えば、自動車のサンルーフなどに利用される光シャッター、文字や模様を表示できるショーウィンドウ、各種掲示板、自動車のインストルメントパネル、ウィンドウ等の用途に適している。
このような素子として、電圧非印加時に透過状態を示す素子が報告されている（特許文献２参照）。具体的には、液晶と硬化性化合物とを含む組成物を、電極および配向膜が形成された基板間に挟持した後、前記組成物中の硬化性化合物を硬化させることによって得られる素子である。この素子は、電圧非印加時に透過状態を示し電圧非印加時に散乱状態を示す素子であり、透過状態と散乱状態の透過率の差を大きくすることにより、コントラストを向上させることができる。
本発明者らは、特許文献２に記載されたような電圧非印加時に透過状態を示す素子は、該素子の透過状態においてパネル面に対し力学的な衝撃が加わると、衝撃が加わった箇所を中心にヘイズ値が上昇して部分的に散乱状態を呈するため、透過状態と散乱状態とのコントラストが低下することを見出した。さらに、本発明者らは、ヘイズ値の上昇が特に顕著な部分では、電圧印加／非印加に関わらず、常に散乱状態が保持されたままとなる場合があることも見出した。これらの液晶光学素子は、前記のようにショーウィンドウ等に好適に用いられるため、高い透明性が求められる。よって素子に力学的な衝撃が加わることにより、透過状態におけるヘイズ値が上昇したり、ヘイズ値上昇のために電圧印加時と非印加時とのコントラストが低下したりすると、光シャッターやショーウインド等としての機能を果たさないばかりか、意匠性を損ねる等の外観上の問題もある。
本発明者らの検討によると、これらの問題は以下のことが原因となって生じると推察される。すなわち、光が透過している状態においては、液晶がある一方向にほぼ均一に配向することで素子はパネル面内で均一な透過状態を呈することができる。しかし、力学的な衝撃がパネル面に加わることにより、硬化性化合物の硬化により形成された硬化物からなる、液晶の配向を制御せしめる構造体が破壊、もしくは変形してしまい、液晶の配向を乱してしまうことによって前記の問題が発生すると推察される。
前記の問題を解決するには、素子中に含まれる硬化物からなる構造体の破壊、もしくは変形を抑制することが有効であり、硬化性化合物の一部に、メソゲン構造を有さないオキシアルキレン鎖を持つ２官能アクリル系化合物等を使用することによって、複合体の構造を制御して外部からの衝撃に対する耐性を向上させた素子が報告されている（特許文献３参照）。
しかし、前記アクリル系化合物は、液晶に対する溶解性が充分でないため、液晶組成物中への添加量が制限され、添加量によっては、硬化前に液晶組成物から当該化合物が析出する場合がある。このように液晶に対する溶解性が低い成分を用いると、素子の光学特性が不均一になったり、透過状態におけるヘイズ値が大きくなったりする問題がある。これらの問題を解消するためには、液晶組成物を加温しながら硬化させる手法が考えられるが、この手法は製造工程が煩雑になるうえ、装置的負担も大きい問題があった。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、以下の発明を提供する。
［１］液晶と硬化物との複合体を備える液晶光学素子の製造方法であって、少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板の各内面に電極を形成する工程と、前記絶縁基板の内面同士を対向させて当該絶縁基板を貼り合わせるとともに、前記絶縁基板の内面間に下記液晶組成物を挟持する工程と、前記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で当該液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより前記複合体を形成する工程とを備える液晶光学素子の製造方法。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。
［２］電極に電圧を印加しない状態で前記硬化性化合物を硬化させる［１］に記載の液晶光学素子の製造方法。
［３］前記絶縁基板の少なくとも一方に、プレチルト角６０°以上の配向膜が備えられている［１］または［２］に記載の液晶光学素子の製造方法。
［４］前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物が、下式（３）で表される化合物である［１］〜［３］のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
Ａ１-Ｒ１-Ｘ１-（Ｑ３−Ｚ２）ｐ-Ｑ１-Ｚ１-Ｑ２-（Ｚ３-Ｑ４）ｑ-Ｘ２-Ｒ２-Ａ２ （３）
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２：それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４：それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基。
Ｘ１、Ｘ２：それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合。
Ｒ１、Ｒ２：それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３：それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−。
ｐ、ｑ：いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１。
Ａ１、Ａ２：それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４：それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基。
Ｘ１、Ｘ２：それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合。
Ｒ１、Ｒ２：それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３：それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−。
ｐ、ｑ：いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１。
［５］前記硬化性化合物の総量が液晶組成物に対して０．１〜２０質量％である［１］〜［４］のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
［６］前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と前記式（４）で表される化合物との合計量に対する前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物の含有率が６０〜９０質量％である［１］〜［５］のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
［７］さらに、前記液晶組成物がメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物を含む［１］〜［６］のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
［８］硬化性化合物の総量に対する多官能硬化性化合物の総量が８０〜９５質量％である［７］に記載の液晶光学素子の製造方法。
［９］少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板と、前記絶縁基板の各内面に形成された電極と、前記絶縁基板の内面間に挟持された液晶と硬化物との複合体とを備える液晶光学素子であって、前記複合体は、下記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で該液晶組成物中の硬化性化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする液晶光学素子。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。
［１０］電極に電圧を印加しない状態で前記硬化性化合物を硬化させることによって得られる、［９］に記載の液晶光学素子。
［１１］前記絶縁基板の少なくとも一方に、プレチルト角６０°以上の配向膜を形成する工程を備えることを特徴とする［９］または［１０］に記載の液晶光学素子。
［１２］ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。
［１３］前記液晶組成物が、少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板と、前記絶縁基板の各内面に形成された電極とを備える電極付き絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で前記液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより、光の透過と散乱の状態を制御する液晶と硬化物との複合体を形成する液晶組成物である［１２］に記載の液晶組成物。
本発明によれば、透過状態においてヘイズ値が低く、かつ力学的な衝撃を受けた際のヘイズ値の上昇を抑制でき、信頼性に優れた液晶光学素子を提供できる。
以下に、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。なお、本明細書においては、式（１）で表される化合物を化合物（１）とも記載する。他の化合物についても同様である。
図１は、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子の構成の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１は、第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０および複合体層５０を備えている。
具体的には、液晶光学素子１は、第１の透明基板１１と第２の透明基板２１とが互いに対向し、第１および第２の透明基板１１、２１の間で液晶／硬化物の複合体層５０を挟持して構成されている。
第１および第２の透明基板１１、２１は絶縁基板であり、例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、アクリル樹脂などからなる樹脂基板または樹脂フィルム基板等が用いられる。ただし、本実施の形態では、第１および第２の透明基板１１、２１としたが、必ずしも両方の基板が透明である必要はなく、一方のみが透明であってもよい。また、これらの絶縁基板の形状は平板でもよく、全面または一部に曲率を有していてもよい。絶縁基体の厚さは適宜選択され、一般には０．５〜１０ｍｍが好ましい。
第１の透明基板１１の内面上には、複数の第１の透明電極１２がストライプ状に形成されている。一方、第２の透明基板２１の内面上には、複数の第２の透明電極２２がストライプ状に形成されている。なお。複数の第２の透明電極２２は、複数の第１の透明電極１２に対して略直交して交差するように形成されている。第１および第２の透明電極１２、２２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。第１および第２の透明電極１２、２２のうち、いずれか一方は、Ａｌや誘電体多層膜の反射電極であってもよい。もちろん、電極の形状は直交するストライプ状のものに限られることはなく、基板面全体が一つの電極であったり、特定のマークやキャラクターを表示できるものでもよい。
第１および第２の絶縁膜１３、２３は、各々第１および第２の透明電極１２、２２を覆うように形成されている。第１および第２の絶縁膜１３、２３は、電気絶縁性を向上させるためのものであり、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物、樹脂等の絶縁性物質からなる。なお、第１および第２の絶縁膜１３、２３はなくてもよい。
第１および第２の絶縁膜１３、２３上には各々第１および第２の配向膜１４、２４が形成されている。配向膜１４、２４は、複合体層５０内の液晶を所定の方向に配向させるため、液晶と接するように形成されている。ここで、透明基板１１、２１のそれぞれに形成された配向膜のうち、少なくとも一方は、液晶を透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させることが好ましい。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜とすることが好ましい。これにより、ラビング処理を行わなくても、後述する液晶組成物を均一に配向させることができる。これにより、硬化後の液晶光学素子の光学特性を、大面積の場合であってもに均一にすることができる。
シール材３０は、第１および第２の透明基板１１、２１の間において、第１および第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って形成されている。第１および第２の透明基板１１、２１は、シール材３０により接合されている。シール材３０の材料には、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。第１および第２の透明基板１１、２１の内面間距離すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定であり、シール材３０の高さは、第１および第２の透明基板１１、２１の内面間の距離と等しくなっている。
図１の液晶光学素子１はフラットな形状であるが、本発明の液晶光学素子はフラットな形状に限られず、用途によっては一部または全部に曲率を有していてもよい。すなわち３次元の形状であってもよい。ただし、この場合においても、第１および第２の透明基板１１、１２の内面間距離、すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定である。
スペーサ４０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間内に、均一に散布されている。スペーサ４０は、セルギャップを制御する。セルギャップすなわちスペーサ４０の直径は２〜５０μｍが好ましく、４〜３０μｍがさらに好ましい。セルギャップが小さすぎると透過状態と散乱状態のコントラストが低下し、大き過ぎると駆動電圧が上昇する。スペーサ４０は、例えば、ガラス粒子、シリカ粒子、架橋したアクリル粒子等の硬質な材料からなる。なお、球状でなく、リブ状のスペーサを一方の基板に形成したものでもよい。
複合体層５０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間（以下、セル空間ともいう）内に封入されている。複合体層５０は、セル空間内に本発明の液晶組成物を充填しセル空間内に液晶組成物が充填された状態で、該液晶組成物中の硬化性化合物を重合により硬化して得られる液晶／硬化物複合体からなる。
本発明においては、液晶／硬化物複合体を形成するための液晶組成物として、ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物を用いる。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。以下、下式（４）で表される化合物を、「アクリレート（４）」とも記載する。
この液晶組成物は全体としてネマティック相を示す液晶組成物である。この液晶組成物は、前記の一対の電極付き絶縁基板の内面間に挟持し、液晶が配向した状態で該液晶組成物中の硬化性化合物を硬化させることにより液晶／硬化物複合体となる液晶組成物であり、該液晶／硬化物複合体は光の透過と散乱の状態の制御に好適に用いられる。
ネマティック液晶としては、２種類以上のネマティック液晶を組み合わせて用いてもよい。液晶の誘電率異方性は、正負どちらでもよく、液晶光学素子の用途等に合わせて適宜選択すればよい。たとえば、電界による表示を目的とする場合、液晶の配向方向を基板に対して垂直にすることで、透過状態での透過率を高くすることができるため、誘電率異方性が負の液晶を用いるのが好ましい。また、駆動電圧を低減するためには、液晶の誘電率異方性が大きいことが好ましい。さらに、散乱強度を高めて、透過−散乱のコントラストを改善するためには、液晶組成物の屈折率異方性（Δｎ）を大きくすることが好ましい。一方、誘電率異方性が大き過ぎると液晶組成物の電気絶縁性（比抵抗値）が低下するおそれがある。また、屈折率異方性が大き過ぎると、紫外線に対する耐久性が低下するおそれもある。
つぎに、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物について説明する。なお、本発明において「硬化性化合物」とは、以下に述べる「硬化性官能基」を１個以上有する化合物の総称である。
メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物は、１分子中に２個以上（好ましくは２個）の硬化性官能基とメソゲン構造とを有する化合物である。本発明においてメソゲン構造は、２個以上の２価の環基が直接または連結基を介して結合した２価の構造（２価の基）であることが好ましい。２価の環基としては、１，４−フェニレン基およびトランス−１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、１，４−フェニレン基が特に好ましい。これらの環基中の水素原子の１個以上は、塩素原子、フッ素原子、炭素数１〜５のアルキル基で置換されていてもよい。連結基としては、たとえば、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＯＣＦ２−等が挙げられる。
本発明におけるメソゲン構造としては、前記環基と前記連結基とを適宜組合わせて得られるメソゲン構造であれば特に限定されない。たとえば以下に示す構造が挙げられ、構造（１）が好ましい。ただし、式中のＰｈは１，４−フェニレン基を、Ｃｙはトランス−１，４−シクロヘキシレン基を意味し、これらの環基中の水素原子の１個以上は、塩素原子、フッ素原子、炭素数１〜５のアルキル基で置換されていてもよい。
−Ｐｈ−Ｐｈ− （１）、
−Ｐｈ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｐｈ−、
−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−、
−Ｐｈ−Ｃｙ−、
−Ｃｙ−Ｃｙ−。
−Ｐｈ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｐｈ−、
−Ｐｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｐｈ−、
−Ｐｈ−Ｃｙ−、
−Ｃｙ−Ｃｙ−。
硬化性官能基としては、ビニルエーテル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、およびグリシジルエーテル基等が挙げられ、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基が好ましく、アクリロイルオキシ基が特に好ましい。メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物の１分子中に含まれる２個以上の硬化性官能基は同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
また、硬化性官能基とメソゲン構造とは、メソゲン構造を含まない２価の基を介して連結していることが好ましい。該メソゲン構造を含まない２価の基としては、炭素原子間に１個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０（好ましくは炭素数２〜６）のアルキレン基であることが好ましい。該基はエーテル性酸素原子を有する基であることが特に好ましく、下式（２）で表される基がとりわけ好ましい。ただし、式中のＲａは炭素数２〜６のアルキレン基であり、ｋは１〜１０の整数である。
−（Ｏ−Ｒａ）ｋ− （２）
本発明におけるメソゲン構造を有する多官能硬化性化合物としては、下式（３）で表される化合物が好ましい。
Ａ１-Ｒ１-Ｘ１-（Ｑ３−Ｚ２）ｐ-Ｑ１-Ｚ１-Ｑ２-（Ｚ３-Ｑ４）ｑ-Ｘ２-Ｒ２-Ａ２ （３）
化合物（３）としては、以下に示す第１の実施形態が好ましく、第２の実施形態が特に好ましく、第３の実施形態がとりわけ好ましい。
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
第１の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
〔第２の実施の形態〕
第２の実施形態においては、式（３）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２はいずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
第２の実施形態においては、式（３）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２はいずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態においては、式（３）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、いずれもアクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２は、いずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１は、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−であり、Ｚ２、Ｚ３がいずれも単結合である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
第３の実施の形態においては、式（３）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、いずれもアクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２は、いずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１は、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−であり、Ｚ２、Ｚ３がいずれも単結合である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。
化合物（３）としては、下式（３０）で表される化合物が特に好ましい。
Ａ３−（Ｒ３−Ｏ）ｎ−Ｑ１−Ｚ１−Ｑ２−（Ｏ−Ｒ４）ｍ−Ａ４ （３０）
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
Ａ３、Ａ４：それぞれ独立にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、またはビニルエーテル基。
Ｒ３、Ｒ４：それぞれ独立に炭素数２〜６のアルキレン基。
Ｑ１、Ｑ２：それぞれ独立に置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基
Ｚ１：単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−
ｍ、ｎ：それぞれ独立に１〜１０の整数。
Ａ３、Ａ４：それぞれ独立にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、またはビニルエーテル基。
Ｒ３、Ｒ４：それぞれ独立に炭素数２〜６のアルキレン基。
Ｑ１、Ｑ２：それぞれ独立に置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基
Ｚ１：単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−
ｍ、ｎ：それぞれ独立に１〜１０の整数。
この化合物の具体例としては、下式（３０ａ）〜（３０ｄ）で表される化合物を例示することができる。
メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物は、液晶性の化合物であってもよく、非液晶性の化合物であってもよい。メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物としては、非液晶性の化合物のみを使用してもよく、液晶性の化合物のみを使用してもよく、さらに、非液晶性の化合物と液晶性の化合物とを併用してもよい。
本発明の組成物は、さらに下式（４）で表される化合物を含む。式（４）において、Ｒは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。ここで、「直鎖アルキル基の炭素数が１０〜３０」とは、分岐鎖の炭素数を含まない数である。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
直鎖アルキル基部分の炭素数は１０〜２６が好ましく、１２〜２４が特に好ましい。また、分岐鎖の炭素数は１〜３であることが好ましく、１または２であることが特に好ましい。Ｒが分岐鎖を有する場合、分岐する位置はＲの末端に近い位置（−ＣＯＯ−と結合する位置から離れた位置）であることが好ましい。Ｒとしては、炭素数４以下の分岐鎖を持たない構造であることが特に好ましい。
化合物（４）としては、以下に示す化合物が好ましい。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）１２Ｈ （４ａ、ｎ−ラウリルアクリレート）
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）１６Ｈ （４ｂ、ｎ−セチルアクリレート）
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）２２Ｈ （４ｃ、ｎ−ベヘニルアクリレート）
化合物（４）は、単独で用いてもよく２種類以上組み合わせて用いてもよい。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）１６Ｈ （４ｂ、ｎ−セチルアクリレート）
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）２２Ｈ （４ｃ、ｎ−ベヘニルアクリレート）
化合物（４）は、単独で用いてもよく２種類以上組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、硬化性化合物の総量は、液晶組成物に対して０．１〜２０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では、液晶相を硬化物により効果的な形状のドメイン構造に分割することができず、所望の透過−散乱特性を得ることができない。一方、２０質量％を越えると、従来の液晶／硬化物複合体素子と同様に透過状態でのヘイズ値が増大しやすくなる。また、さらに好ましくは、液晶組成物中の硬化物の含有率が０．５〜１５質量％であり、散乱状態での散乱強度を高く、透過−散乱が切り替わる電圧値を低くすることができる。
本発明においては、液晶組成物中の硬化性化合物の含有率が前記範囲であることにより、液晶光学素子としての特性が良好になるが、本発明の効果（硬化性化合物の一部としてアクリレート（４）を用いることにより、透過状態におけるヘイズ値が低減し、力学的な衝撃を受けた際のヘイズ値上昇が抑えられる効果）がより有効に発現するのも、液晶組成物中の硬化性化合物の含有率が０．１〜２０質量％（好ましくは０．５〜１５質量％）である液晶光学素子である。硬化性化合物を２０質量％超含む液晶組成物を用いて得られる液晶光学素子（ＰＤＬＣ、ＬＣＰＣ、ＮＣＡＰ等の液晶光学素子）は、複合体中に含まれる硬化物の量が相対的に大きいことにより、一般的に、力学的な衝撃を受けた場合に硬化物からなる構造体が破壊したり、もしくは変形したりするなどの影響が相対的に小さいためであると推測される。
さらに、本発明の効果は、電圧非印加の場合に光が透過する液晶光学素子において顕著に発現する。電圧を印加することによって透過状態を呈する液晶光学素子においては、電圧という強制力によって液晶を配向させ、液晶と硬化物との屈折率を一致させることで透過状態を得るので、硬化物からなる構造体の破壊や変形等が生じたとしても、影響が小さいためであると推測される。
メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と化合物（４）との比率は、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と化合物（４）との合計量に対し、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物が６０〜９０質量％であることが好ましく、７０〜８５質量％であることが特に好ましい。また、化合物（４）が１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜３０質量％であることが特に好ましい。この割合であると、外観、意匠性に優れた液晶光学素子を得られるだけでなく、Ｔｓ（液晶組成物から硬化性化合物の一部が析出する温度）が低下する傾向があるため、硬化物を重合硬化させる際の温度コントロールが容易になる。
本発明においては、液晶組成物中に、多官能硬化性化合物としてメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物を含んでいてもよい。
メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物において、硬化性官能基としては、前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物における硬化性官能基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同様である。メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物における硬化性官能基と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物における硬化性官能基とは同じであることが好ましい。硬化性官能基の数は２以上であり、２が好ましい。
メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物としては、下式（５）で表される化合物が好ましい。
Ａ５−Ｒ５−Ａ６ （５）
Ａ５、Ａ６は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｒ５は、−Ｒ６−または−（Ｒ７−Ｏ）ｎ−Ｒ７−である。
Ｒ５は、−Ｒ６−または−（Ｒ７−Ｏ）ｎ−Ｒ７−である。
ただし、Ｒ６およびＲ７は、下記（ｉ）の意味を示し、下記（ｉｉ）が好ましい。
（ｉ）Ｒ６は炭素数２〜２０の直鎖または分枝のアルキレン基であり、Ｒ７は炭素数２〜８の直鎖または分枝のアルキレン基であり、ｎは１〜１０の整数である。
（ｉｉ）Ｒ６は炭素数２〜２０の直鎖アルキレン基であり、Ｒ７が−（ＣＨ2）ｒ−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−または−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ3）２−であり（ただし、ｒは２〜５の整数）、ｎが１〜１０の整数である。
メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物は硬化性官能基Ａ５、Ａ６と、前記硬化性官能基Ａ５とＡ６とを連結する２価の基Ｒ５を有する。Ｒ５としては、Ｒ５を構成する原子間同士が単結合で連結された部分を有し、分子内での回転の自由度の高い基を選択することが好ましい。このように構成することで、硬化反応によって得られる硬化物の柔軟性を向上させることができる。また、重合相分離をスムーズに進行させることができる。
Ａ５、Ａ６間に存在する基Ｒ５の炭素原子、エーテル性酸素原子の数が多いほど、硬化後に得られる硬化物の柔軟性は向上する。一方、これらの原子数が多いほど、液晶材料を調製する際の液晶との相溶性は低下する。また、後述のＯＤＦ（one-drop-filling）法を採用する場合、揮発性を考慮して、化合物（５）の炭素原子数は８以上、好ましくは１１以上とする。これらの事情を鑑み、基Ｒ５の構造（原子数および構成原子）を適切に選択することが好ましい。
基Ｒ５にはエーテル性酸素原子は含まれていても含まれていなくてもよい。エーテル性酸素原子を含んでいる場合は、硬化物の柔軟性が向上するので、好ましい。
メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物は、分子内にＱ１のような基（環基）を含まないため、化合物全体に含まれる炭素原子数を大幅に増大させることなくＲ５に含まれる炭素原子数を増やすことが比較的容易である。この構造の採用により、液晶との相溶性を確保しつつ、液晶組成物から硬化物を硬化して得られる硬化物の柔軟性を大きく向上させることができる。
メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物は、単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせて用いてもよい。該化合物としては、下式で表される化合物等が挙げられる。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）９−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ２ （５ａ）
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ２ （５ｂ）
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ２ （５ｂ）
本発明において、硬化性化合物としてメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物を用いる場合であっても、硬化性化合物の総量は、液晶組成物に対して０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１５質量％であることが特に好ましい。また、この場合は、硬化性化合物全体に対する多官能硬化性化合物の合計の含有率（メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物とメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物との合計の含有率）が８０〜９５質量％であることが好ましく、８５〜９０質量％であることが特に好ましい。化合物（４）の含有率は、５〜２０質量％であることが好ましく、１０〜１５質量％であることが特に好ましい。
さらに、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物とメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物との総量に対して、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物の含有率は６０〜９５質量％であることが好ましく、７０〜９０質量％であることが特に好ましい。メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物の含有率は、５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜３０質量％であることが特に好ましい。
硬化性化合物全体に対する、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物、メソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物、化合物（４）の割合がそれぞれ前記の範囲であると、信頼性に優れた液晶光学素子を得ることができる。
本発明の液晶組成物には、前記硬化性化合物の硬化を開始させる硬化剤や硬化を促すための硬化促進剤（硬化触媒など）が含まれていてもよい。特に、硬化反応を開始させる硬化剤を用いることが好ましい。硬化性化合物が重合性化合物である場合、重合開始剤を用いることが好ましい。例えば、光重合によって硬化反応を行う場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般的な光重合開始剤を用いることができる。硬化開始剤や硬化促進剤を使用する場合、その量は液晶組成物中の硬化性化合物の総量に対して５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることが特に好ましい。
さらに、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物を添加することもできる。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を用いることができる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは不相溶であることが好ましい。この他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤等の添加も、安定性や耐久性向上の点から好ましい。これら種々の化合物を添加する場合、その総量は液晶組成物に対して２０質量％
以下、特に１０質量％以下、であることが好ましい。
以下、特に１０質量％以下、であることが好ましい。
次に、液晶組成物を電極付き基板に対し、ある一方向に配向させて、次いで硬化性化合物を硬化させることにより得られる液晶光学素子１の動作について説明する。第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加していないときは、液晶が基板に対して一方向に配向しているため、複合体層５０は透過状態となり、背面（反観察面）を観察することができる。一方、第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加すると、液晶は電界の作用により、電圧非印加時とは別の方向に配向しようとする。ここで、電極間に形成された硬化物からなる構造体の存在により、液晶はランダムに配向し、複合体層５０は散乱状態となる。このように電圧の印加、非印加により散乱状態と透過状態が変化するため、所望の画像などを表示することができる。車両用途などではフェールセーフの観点から、電圧印加時に散乱状態となり、電圧非印加時に透過状態となる液晶光学素子が好ましい。このときの液晶の誘電率異方性は正と負のどちらでもよい。
前記のような電圧非印加時に透過状態をとり、電圧印加時に散乱状態をとる液晶光学素子において、本発明の効果（硬化性化合物の一部にアクリレート（４）を用いることにより、透過状態におけるヘイズ値が低減し、力学的な衝撃を受けた際のヘイズ値上昇が抑えられる効果）が有効に発現する。
次に、液晶光学素子１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子の製造フローの一例を示す図である。図２に示すように、本製造フローはＳＴ２０１〜ＳＴ２０７までの７ステップからなる。
まず、第１および第２の透明基板１１、２１の内面上に第１および第２の透明電極１２、２２を形成するための透明電極膜を、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成する（ＳＴ２０１）。透明電極膜としては、前記の通り、ＩＴＯが好適である。この透明電極膜を、例えば、フォトリソグラフィ法により所望の文字や模様の形状にパターニングして、第１および第２の透明電極１２、２２を形成する。
次に、第１および第２の絶縁膜１３、２３を、ゾルゲル法、スパッタリング法、真空蒸着法等により、各々第１および第２の透明電極１２、２２を覆うように形成する（ＳＴ２０２）。
次に、第１および第２の絶縁膜１３、２３上に、各々第１および第２の配向膜１４、２４を形成する（ＳＴ２０３）。第１および第２の配向膜１４、２４は、ネマティック相を示す液晶組成物を一対の電極付き基板間で所定の方向に配向させるため、液晶と接するように形成する。上述の通り、透明基板１１、２１のそれぞれに形成された配向膜１４、２４のうち、少なくとも一方を、液晶を透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させるように形成する。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜を形成することが好ましい。プレチルト角が小さい、具体的には１０°以下の配向膜を使用することもできるが、液晶組成物を均一に配向させるためにはラビング処理が必要になる。
次に、第１または第２の透明基板１１、２１の内面上に、散布機を用いてスペーサ４０の粒子を散布する（ＳＴ２０４）。
次に、第１または第２の透明基板１１、２１の内面上に、当該第１または第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って、シール材３０を塗布する（ＳＴ２０５）。ここで、シール材３０には、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。なお、シール材３０がスペーサを含んでいてもよい。
次に、前記第１または第２の透明基板１１、２１を貼り合わせ、これにより形成されたセル内に液晶組成物を充填する（ＳＴ２０６）。ここで、２カ所以上に設けたシール材の切り欠きの一方を液晶組成物に浸し、他方より吸引する（吸引法）。また、シール材部分に切り欠きを１カ所以上設けたセルを準備し、減圧雰囲気下で該セルの切り欠き部を液晶組成物の入った容器に浸漬した状態で大気圧に戻し、セルの内圧と大気圧の差圧にてセル中に液晶組成物を充填させることもできる（真空注入法）。さらに、ＯＤＦ法（液晶滴下法、真空滴下法などとも呼ばれる。）を用いて、第１または第２の透明基板１１、２１の内面に、所定量の液晶組成物を滴下し、減圧下で、第１および第２の透明基板１１、２１の間をシール材３０を介して貼り合わせてもよい。このＯＤＦ法は、真空装置を要するが、前記吸引法や真空注入法に比べ、短時間で、液晶組成物を充填でき、大型液晶光学素子の製造に効果的である。
本発明においては、前記の方法によって透明基板の内面間に液晶組成物を挟持する。透明基板の内面間に液晶組成物が挟持された状態において、液晶組成物はネマティック相を示すので、配向膜によって液晶を容易に一方向へ配向させることができる。
なお、液晶組成物を介して第１または第２の透明基板１１、２１を貼り合わせる工程は、前記以外の方法を用いてもよい。
次に、液晶組成物中の硬化性化合物を硬化させる（ＳＴ２０７）。本発明においては、液晶組成物が透明基板の内面間に挟持され、かつ、液晶が配向した状態において硬化性化合物を硬化させる。硬化物の硬化前において液晶は一方向に配向しているため、電極間に電圧を印加しない状態で硬化性化合物を硬化させることができる。
硬化性化合物が光硬化性化合物の場合には、紫外線光源などにより露光し、硬化させる。露光により、光硬化性化合物が硬化し、液晶／硬化物の複合体層５０が形成される。また、前記のＯＤＦ法の場合にシール材３０として光硬化性のシール材を使用した場合、同時にシール材を硬化させることもできる。なお、シール材３０に光硬化性樹脂を用いない場合、シール材の硬化は別途行う必要がある。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。例１〜４が実施例であり、例５〜１２が比較例である。なお、ヘイズ値は、直読ヘーズコンピューター（スガ試験機社製、ＨＧＭ−２）を用いて測定した。また、以下の例において、光重合開始剤としてはベンゾインイソプロピルエーテルを用いた。
［例１］
［液晶組成物の調製］
負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、下記化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、下記化合物(４ａ)（ｎ−ベヘニルアクリレート、新中村化学工業社製、Ａ−ＢＨ）を、液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行って、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ａを得た。
［液晶組成物の調製］
負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、下記化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、下記化合物(４ａ)（ｎ−ベヘニルアクリレート、新中村化学工業社製、Ａ−ＢＨ）を、液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行って、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ａを得た。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）２２Ｈ （４ａ）
［液晶光学素子の作成］
透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を内面に設けた一対のガラス基板のＩＴＯ薄膜上に、絶縁層としてＳｉＯ2−ＴｉＯ２系の金属酸化物薄膜を、セイミケミカル社製の「ＭＩＣ−５５」を用いて約５０ｎｍの厚みに形成した。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成した。一対のこのガラス基板を、直径８μｍの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外を幅が１．０ｍｍのエポキシ樹脂により封止してセルを作製した。作成したセルの大きさは横が２２ｍｍ、縦が２５ｍｍであった。このセル内に前記液晶組成物Ａを室温にて真空注入法により充填した後、注入孔を室温硬化性の封着材にて封止した。注入孔を封止した後にセルを観察したところ、セルはヘイズが小さい透明状態を示した。次に、室温にて、中心波長が３６５ｎｍで照射強度が３０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から１０分間照射して、硬化性化合物を硬化させることにより液晶光学素子Ａを得た。
透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を内面に設けた一対のガラス基板のＩＴＯ薄膜上に、絶縁層としてＳｉＯ2−ＴｉＯ２系の金属酸化物薄膜を、セイミケミカル社製の「ＭＩＣ−５５」を用いて約５０ｎｍの厚みに形成した。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成した。一対のこのガラス基板を、直径８μｍの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外を幅が１．０ｍｍのエポキシ樹脂により封止してセルを作製した。作成したセルの大きさは横が２２ｍｍ、縦が２５ｍｍであった。このセル内に前記液晶組成物Ａを室温にて真空注入法により充填した後、注入孔を室温硬化性の封着材にて封止した。注入孔を封止した後にセルを観察したところ、セルはヘイズが小さい透明状態を示した。次に、室温にて、中心波長が３６５ｎｍで照射強度が３０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から１０分間照射して、硬化性化合物を硬化させることにより液晶光学素子Ａを得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透過状態を呈していた。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は散乱状態を呈した。透過状態におけるヘイズ値は１％以下であり、透明性は良好であった。さらに、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はほとんど見られなかった。
［衝撃試験評価］
前記液晶光学素子Ａを机の上に置き、セル面に対し鉛直高さ方向４０ｃｍから直径が１１ｍｍ、重さが５．５ｇの鉄球を、セル中央部に落下させた。鉄球が衝突した後においても、セル面内は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１．１％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズ値の増加はわずかであった。また、鉄球が衝突した後の本素子に、２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
前記液晶光学素子Ａを机の上に置き、セル面に対し鉛直高さ方向４０ｃｍから直径が１１ｍｍ、重さが５．５ｇの鉄球を、セル中央部に落下させた。鉄球が衝突した後においても、セル面内は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１．１％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズ値の増加はわずかであった。また、鉄球が衝突した後の本素子に、２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
本発明の液晶組成物を用いれば、初期ヘイズ値が１％以下と優れた透明性を有するだけでなく、衝撃試験後においても高い透過状態を保持することの出来る信頼性に優れた液晶光学素子を得ることができる。これは、アクリレート（４）を添加することにより、液晶の配向性が高められ、電圧非印加時における透過状態でのヘイズ値を低減することが出来ることによると推測される。さらに、硬化物の弾性率が低減されることで、衝撃に対しても硬化物からなる構造体が破壊されるおそれが低減され、これにより、素子中の液晶配向が乱れることがなく、透過状態において低いヘイズ値を維持することが出来るものと予測される。
表１に、液晶組成物に対する硬化性化合物の添加量（質量％）、衝撃試験前後のヘイズ値、ヘイズ値の変化量（ΔＨ）、衝撃試験後の外観、衝撃試験後の鉄球落下部位およびその周囲の電圧印加に対する透過率変化をまとめて示す。ヘイズ値が３％以下であれば、表示素子としての性能を充分に発揮できる。
［例２］
［液晶組成物Ｂの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（４ｂ）（ｎ−セチルアクリレート、大阪有機化学社製、ＣＡ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｂを得た。
［液晶組成物Ｂの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（４ｂ）（ｎ−セチルアクリレート、大阪有機化学社製、ＣＡ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｂを得た。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）１６Ｈ （４ｂ）
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｂを真空注入法にて注入して、注入孔を封止した。このセルは、ヘイズの小さい均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透過状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１％以下であり、透明性は良好であった。さらに、透明状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はわずかであった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後においても、セル内面は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.２％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はわずかであった。また、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後においても、セル内面は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.２％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はわずかであった。また、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
［例３］
［液晶組成物Ｃの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（４ｃ、ｎ−ラウリルアクリレート、大阪有機化学社製、ＬＡ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに上前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加した。これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｃを得た。
［液晶組成物Ｃの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（４ｃ、ｎ−ラウリルアクリレート、大阪有機化学社製、ＬＡ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに上前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加した。これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｃを得た。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）１２Ｈ （４ｃ）
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｃを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一なヘイズの小さい透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子Ｃを得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１％以下であり、透明性は良好であった。さらに、透明状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はほとんど見られなかった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃後においても、セル面内は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.６％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はわずかであった。さらに、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃後においても、セル面内は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.６％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はわずかであった。さらに、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
［例４］
［液晶組成物Ｄの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し７．０質量％、下記化合物（５ａ）を液晶組成物に対して１．０質量％と、前記化合物（４ａ）を液晶組成物に対して２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ液晶組成物Ｄを得た。
［液晶組成物Ｄの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し７．０質量％、下記化合物（５ａ）を液晶組成物に対して１．０質量％と、前記化合物（４ａ）を液晶組成物に対して２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ液晶組成物Ｄを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｄを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルはヘイズの小さい均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）９−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ２ （５ａ）
紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１％以下であり、透明性は良好であった。さらに、透明状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はほとんど見られなかった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を与えた後においても、セル内面は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.１％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はほとんど見られなかった。さらに、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を与えた後においても、セル内面は高い透明性を保持しており、透過状態におけるヘイズ値は１.１％であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察してもヘイズの増加はほとんど見られなかった。さらに、例１と同様に、鉄球が衝突した後の本素子に電圧を印加したところ、均一な散乱状態を呈した。
［例５］
［液晶組成物Ｅの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し１０．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｅを得た。
［液晶組成物Ｅの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し１０．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｅを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｅを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子Ｅを得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していたが、面内のヘイズ値は２．６％であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径３ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径７ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は７．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径３ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径７ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は７．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例６］
［液晶組成物Ｆの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し９．０質量％、更に前記化合物（５ａ）を液晶組成物に対し１．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｆを得た。
［液晶組成物Ｆの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し９．０質量％、更に前記化合物（５ａ）を液晶組成物に対し１．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｆを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｆを真空注入法にてセル注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していたが、面内のヘイズ値は１．６％であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径４ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．６％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径４ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．６％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例７］
［液晶組成物Ｇの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更にｎ−オクチルアクリレート（大阪有機化学社製、ＯＡ）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｇを得た。
［液晶組成物Ｇの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更にｎ−オクチルアクリレート（大阪有機化学社製、ＯＡ）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｇを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｇを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子Ｇを得た。
紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．１％であり透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．１％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる光学変化を保持していた。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．１％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる光学変化を保持していた。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例８］
［液晶組成物Ｈの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に２−エチルへキシルアクリレート（純正化学社製）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｈを得た。
［液晶組成物Ｈの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に２−エチルへキシルアクリレート（純正化学社製）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させ、液晶組成物Ｈを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｈを真空注入法にて注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．３％であり、透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．１％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．１％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例９］
［液晶組成物Ｉの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更にイソステアリルアクリレート（新中村化学社製、Ｓ−１８００Ａ）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｉを得た。
［液晶組成物Ｉの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更にイソステアリルアクリレート（新中村化学社製、Ｓ−１８００Ａ）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｉを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｉを真空注入法にて注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．４％であり、透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．７％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は３．７％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例１０］
［液晶組成物Ｊの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（６）（メトキシトリエチレングリコールアクリレート、新中村化学社製、ＡＭ−３０Ｇ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｊを得た。
［液晶組成物Ｊの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（６）（メトキシトリエチレングリコールアクリレート、新中村化学社製、ＡＭ−３０Ｇ)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｊを得た。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）３−ＯＣＨ３ （６）
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｈを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．４％であり、透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態の応答を保持していたが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態の応答を保持していたが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例１１］
［液晶組成物Ｋの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（７）（４−ｎ−ノニルフェノキシエチレングリコールアクリレート（東亜合成：Ｍ−１１１)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｋを得た。
［液晶組成物Ｋの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（７）（４−ｎ−ノニルフェノキシエチレングリコールアクリレート（東亜合成：Ｍ−１１１)を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに前記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上で加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｋを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｋを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．４％であり、透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径５ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．２％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
［例１２］
［液晶組成物Ｌの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（８）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上にて加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｌを得た。
［液晶組成物Ｌの調製］
例１と同じ、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（Ｔｃ＝９６℃、Δｎ＝０．２００、Δε＝−５．０）に、化合物（３０ａ）を液晶組成物に対し８．０質量％、更に下記化合物（８）を液晶組成物に対し２．０質量％となるように添加した。これに液晶組成物に含まれる光硬化性化合物の総量に対し、１質量％の光重合開始剤を添加し、これを６０度に設定したホットスターラー上にて加熱撹拌を行い、前記光硬化性化合物を溶解させて液晶組成物Ｌを得た。
次に、例１と同様に、液晶組成物Ｌを真空注入法にてセルに注入して、注入孔を封止した。このセルは均一な透明状態を示した。このセルに、例１と同条件にて、セルの両基板面より紫外線を照射して液晶光学素子を得た。紫外線照射後、セル内部は均一な透明状態を呈していた。また、例１と同様、電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となる液晶光学素子が得られた。前記透過状態におけるヘイズ値は１．１％であり、透明性は良好であった。
［衝撃試験評価］
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径６ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．６％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
例１と同様に、鉛直高さ方向４０ｃｍから鉄球をセル中央部に落下させ、素子に衝撃を加えた。衝撃を加えた後、セル中央部に直径２ｍｍ程度の円形の白い散乱が残り、その周囲の半径６ｍｍ程度の領域においても若干のヘイズがあり、透過状態におけるヘイズ値は４．６％であった。次に、前記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、６０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、セル中央に発生した散乱部に変化は見られず、その周囲においては電圧印加時に透過状態、電圧非印加時に散乱状態となったが、その透過率変化は不均一であった。また、透過状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察したところ、徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。
１：液晶光学素子
１１：第１の透明基板
１２：第１の透明電極
１３：第１の絶縁膜
１４：第１の配向膜
２１：第２の透明基板
２２：第２の透明電極
２３：第２の絶縁膜
２４：第２の配向膜
３０：シール材
４０：スペーサ
５０：複合体層
１１：第１の透明基板
１２：第１の透明電極
１３：第１の絶縁膜
１４：第１の配向膜
２１：第２の透明基板
２２：第２の透明電極
２３：第２の絶縁膜
２４：第２の配向膜
３０：シール材
４０：スペーサ
５０：複合体層
Claims (13)
- 液晶と硬化物との複合体を備える液晶光学素子の製造方法であって、
少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板の各内面に電極を形成する工程と、
前記絶縁基板の内面同士を対向させて当該絶縁基板を貼り合わせるとともに、前記絶縁基板の内面間に下記液晶組成物を挟持する工程と、
前記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で当該液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより前記複合体を形成する工程とを備える液晶光学素子の製造方法。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。 - 電極に電圧を印加しない状態で前記硬化性化合物を硬化させる請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
- 前記絶縁基板の少なくとも一方に、プレチルト角６０°以上の配向膜が備えられている請求項１または２に記載の液晶光学素子の製造方法。
- 前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物が、下式（３）で表される化合物である請求項１〜３のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
Ａ１-Ｒ１-Ｘ１-（Ｑ３−Ｚ２）ｐ-Ｑ１-Ｚ１-Ｑ２-（Ｚ３-Ｑ４）ｑ-Ｘ２-Ｒ２-Ａ２ （３）
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２：それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４：それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基。
Ｘ１、Ｘ２：それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合。
Ｒ１、Ｒ２：それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３：それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−。
ｐ、ｑ：いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１。 - 前記硬化性化合物の総量が液晶組成物に対して０．１〜２０質量％である請求項１〜４のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
- 前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と前記式（４）で表される化合物との合計量に対する前記メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物の含有率が６０〜９０質量％である請求項１〜５のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
- さらに、前記液晶組成物がメソゲン構造を有さない多官能硬化性化合物を含む請求項１〜６のいずれかに記載の液晶光学素子の製造方法。
- 硬化性化合物の総量に対する多官能硬化性化合物の総量が８０〜９５質量％である請求項７に記載の液晶光学素子の製造方法。
- 少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板と、
前記絶縁基板の各内面に形成された電極と、
前記絶縁基板の内面間に挟持された液晶と硬化物との複合体とを備える液晶光学素子であって、
前記複合体は、下記液晶組成物が前記絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で該液晶組成物中の硬化性化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする液晶光学素子。
液晶組成物：ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基は炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい。 - 電極に電圧を印加しない状態で前記硬化性化合物を硬化させることによって得られる、請求項９に記載の液晶光学素子。
- 前記絶縁基板の少なくとも一方に、プレチルト角６０°以上の配向膜を形成する工程を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶光学素子。
- ネマティック液晶と、メソゲン構造を有する多官能硬化性化合物と、下式（４）で表される化合物とを含む液晶組成物。
ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯＯＲ （４）
ただし、式中のＲは炭素数４以下の分岐鎖を有していてもよい直鎖アルキル基であり、該直鎖アルキル基の炭素数は１０〜３０である。 - 前記液晶組成物が、少なくとも一方が透明である一対の絶縁基板と、前記絶縁基板の各内面に形成された電極とを備える電極付き絶縁基板の内面間に挟持されかつ液晶が配向された状態で前記液晶組成物中の前記硬化性化合物を硬化させることにより、光の透過と散乱の状態を制御する液晶と硬化物との複合体を形成する液晶組成物である請求項１２に記載の液晶組成物。
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| JP2007313723A JP2009139486A (ja) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | 液晶光学素子およびその製造方法 |
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-
2007
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