JP3134525B2

JP3134525B2 - 調光材料およびそれからなる調光素子

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Publication number: JP3134525B2
Application number: JP04211424A
Authority: JP
Inventors: 鉄男尾澤; 真川名
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: SG49783A1; JPH0657253A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶とそれを保持する高
分子からなる調光材料及びそれを利用した調光素子に関
する。特に、電界印加時と無印加時の光線透過率の変化
が大きく、電圧感受性等に優れた調光材料及びそれを用
いた調光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶とそれを保持する高分子からなる調
光材料は例えば、電界無印加時には、高分子の屈折率と
液晶の屈折率との差等により入射光が散乱するため、く
もり状態となり、また、電界が印加されると液晶がその
電場方向に向かって整列するため、透明状態になる。

【０００３】この調光材料は通常の液晶表示素子と比較
して大面積化が容易であり、高耐久性等の利点を有して
いるため、最近、インテリア材料、大型ディスプレイ、
自動車用等多くの用途が期待されている。従来、この様
な調光材料として、液晶を高分子でマイクロカプセル化
したもの（特開表５８−５０１６３１）、液晶をエポキ
シ樹脂中に微小滴状に分散したもの（特開表６３−５０
１５１２）、アクリルオリゴマーを使用した光重合によ
る網状高分子に液晶を保持したもの（特開昭６３−２７
１３３）等が提案されている。

【０００４】しかし、これらの調光材料では、まだ実用
上、光線透過率、電圧感受性、膜の均一性、耐久性、耐
熱性、温度依存性が少ない等の特性を充分満足するもの
とはいえなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題、
特に膜の均一性、光線透過率、電界感受性および耐熱性
が向上した調光材料およびそれからなる調光素子を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的の
ため、液晶を保持する高分子につき、鋭意検討した結
果、特定のペンタエリスリトール系化合物とアクリレー
ト系化合物を共重合させることによって得られる高分子
を利用した調光材料が良好な特性を示すことを見出し、
本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は液晶と高分子を含んで
なり、電界の印加の有無により光の散乱状態を制御する
調光材料において、前記高分子が前記請求項１に記載の
一般式（Ｉ）で示されるペンタエリスリトール系化合物
および一般式（II）で示されるアクリレート系化合物を
共重合させて得られる高分子であることを特徴とする調
光材料、及びそれを少なくとも一方が透明な内面に電極
を有する一対の基板間に挟持して構成されることを特徴
とする調光素子を要旨とするものである。以下本発明を
詳細に説明する。

【０００８】前記高分子を形成する単量体であるペンタ
エリスリトール系化合物の一般式（Ｉ）のＲ¹及びアク
リレート系化合物の一般式（II）のＲ³は水素原子又は
メチル基を示し、一般式（Ｉ）においてＲ²は炭素数２
または３の直鎖状または分岐鎖状アルキレン基を示し、
ｍは０〜１０の整数を示し、一般式（II）においてＲ ⁴
はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル
基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、ペンタデシ
ル基、ステアリル基等の炭素数１から１８の直鎖状もし
くは分岐鎖状アルキル基；シクロヘキシル基；テトラヒ
ドロフルフリル基；−（Ｒ⁵−Ｏ）n −Ｒ ⁶〔Ｒ⁵は−
（ＣＨ₂）_k−（ｋは２から１１の整数を示す）、−Ｃ
Ｈ₂ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）−、−ＣＨ₂Ｃ（ＣＨ₃）₂
ＣＨ₂−、−ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ
（ＣＨ₃）−、−ＣＨ（ＣＨ₃）−（ＣＨ₂）₃−、−
ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ₂Ｃ（Ｃ
₄Ｈ₉）₂ＣＨ₂−等の炭素数２から１１の直鎖もしく
は分岐鎖状のアルキレン基を示し、Ｒ⁶はメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基等の炭素数１から８の直鎖
もしくは分岐鎖状アルキル基を示しｎは１から１０の整
数を示す。〕を示す。

【０００９】一般式（Ｉ）の好ましい例としては、Ｒ¹
が水素原子又はメチル基、Ｒ²が−Ｃ₂Ｈ₄−又は−Ｃ
₃Ｈ₆−、ｍが０，１又は２の組み合せのペンタエリス
リトール系化合物を挙げることが出来る。一般式（II）
の好ましい例としては、下記表−１に示されるアクリレ
ート系化合物をあげることができる。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】本発明ではこれら一般式（Ｉ）および（II）の化合物を
適宜組合せて調製した重合性組成物を光重合することに
より得られる高分子を使用するがこの高分子は耐熱性の
良い特性を有するので、調光材料とした場合には耐熱性
に優れ、温度依存性が低い調光材料となる。

【００１２】高分子物質に分散させる液晶としてはネマ
チック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の
いずれも使用することができる。本発明で用いるネマチ
ック液晶としては、動作温度範囲でネマチック状態を示
すものであれば、かなり広い範囲で選択することができ
る。またこのようなネマチック液晶に後述の旋光性物質
を加えることにより、コレステリック状態をとらせるこ
とができる。ネマチック液晶の例としては下記表−２に
示される物質、あるいはこれらの誘導体があげられる。

【００１３】

【表３】

【００１４】

【表４】

【００１５】

【表５】

【００１６】上記表−２中、Ｒ′はアルキル基又はアル
コキシ基を、Ｒはアルキル基を、Ｘ′はアルキル基、ア
ルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル
基、トリフルオロメトキシ基又はハロゲン原子を表す。
また、上記表−２中のベンゼン環は更にフッ素原子で置
換されてもよい。

【００１７】本発明で用いる液晶としては、表−２に示
した液晶又はそれらを含む混合物のいずれでもよいが、
例えばメルク社からＺＬＩ−１１３２、ＺＬＩ−１８４
０あるいはＺＬＩ−１５６５という商品名で販売されて
いる液晶又はＢｒｉｔｉｓｈＤｒｕｇＨｏｕｓｅ社か
らＥ−７、Ｅ−８、Ｅ−３７、Ｅ−４４、Ｅ−４６ある
いはＢＬ００１〜ＢＬ０２０という商品名で販売されて
いる液晶等が使用される。

【００１８】また、このようなネマチック液晶に以下の
旋光性物質を加えることにより、コレステリック状態を
とらせることができる。本発明の液晶組成物に用いられ
る旋光性物質としては、カイラルネマチック化合物、例
えば、２−メチルブチル基、３−メチルブトキシ基、３
−メチルペンチル基、３−メチルペントキシ基、４−メ
チルヘキシル基、４−メチルヘキトキシ基などの光学活
性基をネマチック液晶に導入した化合物がある。また、
特開昭５１−４５５４６号に示す１−メントール、ｄ−
ボルネオール等のアルコール誘導体、ｄ−ショウノウ、
３−メチルシクロヘキサン等のケトン誘導体、ｄ−シト
ロネラ酸、１−ショウノウ酸等のカルボン酸誘導体、ｄ
−シトロネラール等のアルデヒド誘導体、ｄ−リノネン
等のアルケン誘導体、その他のアミン、アミド、ニトリ
ル誘導体などの光学活性物質を使用することができる。

【００１９】更に本発明で用いるスメクチック液晶とし
ては、スメクチックＡ液晶、スメクチックカイラルＣ液
晶があげられる。調光素子の製造方法としては特に限定
されないが、例えば前記の液晶、前記一般式（Ｉ）と
（II）で示される単量体からなる重合性組成物および光
重合開始剤を混合し、場合により加熱して均一溶液にし
て紫外線または電子線等で所定量露光する。その結果、
一般式（Ｉ）と（II）で示される化合物が共重合し共重
合物と液晶は相分離状態となり、高分子保持型の液晶調
光材料を得ることができる。

【００２０】この時、一般式（Ｉ）の化合物と一般式
（II）の化合物の使用割合は、１０／１〜１／１０（化
合物（Ｉ）／化合物（II）；重量比）で使用することが
好ましく、１／１〜１／１０がより好ましい。また、一
般式（Ｉ）の化合物と一般式（II）の化合物は各々一種
以上を混合してもよい。

【００２１】また、均一溶液中に占める液晶の比率は、
４０〜９０重量％で使用でき、好ましくは６５〜８５重
量％で使用できる。光重合開始剤としては、２，２−ジ
メトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキ
シ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等を
あげることができる。

【００２２】また、必要に応じて、界面活性剤、光安定
化剤、二色性色素、非二色性色素、連鎖移動剤、光増感
剤、架橋剤等を併用することができる。一方、本発明の
調光素子の電極としてはＩＴＯ等の透明電極が用いら
れ、電極用基板としては、ガラスまたはポリエステル等
のプラスチック板のような透明基板があげられる。

【００２３】また、大面積化あるいはより均一の膜厚を
得る場合には、調光材料中にスペーサーを存在させるこ
とが好ましい。該スペーサーとしては特に限定されない
が、ガラスあるいはポリビニルベンゼンポリメチルメタ
クリレート等のポリマーで球状、ロッド状のもの等が使
用できる。該スペーサーの使用は基板上に散布してか
ら、重合性組成物を塗布する方法、あるいは重合性組成
物に均一に分散させてから、基板間に導入する方法等が
ある。

【００２４】一対の透明な電極基板を使用する場合に
は、透過型調光素子として使用でき、一方が透明で他方
が不透明な場合には、不透明な電極基板の後ろに反射性
層を置くことにより、反射型調光素子として使用でき
る。本発明の調光素子は、例えば前述の液晶、重合性組
成物及び光重合開始剤、並びに必要に応じて各種添加剤
を含む均一溶液としてそれを上記電極を有する基板間に
挟み、露光して該重合性組成物を重合させることによっ
て製造することができる。また基板上に重合性組成物を
含む均一溶液を塗布し、重合後基板を積層することも可
能である。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例１ペンタエリスリトール系化合物Ｉａ（一般式（Ｉ）でＲ
¹＝Ｈ、ｍ＝０）０．１ｇ、アクリレート系化合物IIａ
（一般式（II）でＲ³＝Ｈ、Ｒ⁴＝Ｃ₄Ｈ_9(n)）０．２
ｇ、重合開始剤として２，２−ジメトキシ−２−フェニ
ルアセトフェノン０．００６ｇ、液晶としてＥ−８（Ｂ
ＤＨ社製）０．７ｇと混合して、均一溶液を得、この溶
液中に直径１０μｍのプラスチック（ジビニルベンゼン
共重合体）製スペーサー０．０１５ｇを加え、この混合
液を６ｃｍ×９ｃｍの大きさのＩＴＯ付プラスチック
（ポリエチレンテレフタレート）の間に挿入し、紫外線
照射装置により露光することにより亀裂等ない均一な調
光素子が得られた。与えられたエネルギーは４００ｍｊ
に相当する。

【００２６】得られた調光素子に交流電界（６０Ｈｚ、
正弦波）を印加し、デジタル濁度計（日本電色工業
（株）製；ＮＤＨ−２０Ｄ型）によつて平行光線透過率
変化の電圧依存性を測定した結果Ｔ₀＝１０．１％Ｔ₁₀₀＝７９．８％Ｖ₁₀＝８ＶＶ₉₀＝１９Ｖ透過率差（Ｔ₁₀₀−Ｔ₀）＝６９．７％（Ｔ₀：印加電圧０の時の光透過率、Ｔ₁₀₀：印加電圧
を増大させて行き光透過率が全んど一定になった時の光
透過率、Ｖ₀：Ｔ₀を０％、Ｔ₁₀₀を１００％とした
時、透過率が１０％となる印加電圧、Ｖ₉₀：同左光透過
率が９０％となる印加電圧）であり、電圧感受性、透過率差とも良好な特性を示し
た。

【００２７】実施例２アクリレート系化合物がIIb （一般式（II）でＲ³＝
Ｈ、Ｒ⁴＝−ＣＨ₂ＣＨ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ₂Ｈ₅）である
こと以外は実施例１と全く同様にして、亀裂等のない均
一な調光素子が得られた。この調光素子を実施例１と同様にして測定した結果Ｔ₀＝１１．２％Ｔ₁₀₀＝８０．２％Ｖ₁₀＝６ＶＶ₉₀＝１５Ｖ透過率差＝６９．０％であり、電圧感受性、透過率変化とも良好な特性を示し
た。

【００２８】実施例３アクリレート系化合物がIIｃ（一般式（II）でＲ³＝Ｃ
Ｈ₃、Ｒ⁴＝−（ＣＨ ₂ＣＨ₂Ｏ）₂ＣＨ₃）である以
外は実施例１と全く同様にして、亀裂のない均一な調光
素子が得られた。この調光素子を実施例１と同様にして
測定した結果Ｔ₀＝９．５％Ｔ₁₀₀＝７２．８％Ｖ₁₀＝８ＶＶ₉₀＝１９Ｖ透過率差＝６３．３％であり、電圧感受性、透過率変化とも良好な特性を示し
た。

【００２９】実施例４アクリレート系化合物がIIｄ（一般式（II）でＲ³＝Ｃ
Ｈ₃、

【００３０】

【化３】

【００３１】である以外は実施例１と全く同様にして、
亀裂のない均一な調光素子を実施例１と全く同様にして
測定した結果Ｔ₀＝９．７％Ｔ₁₀₀＝７９．５％Ｖ₁₀＝７ＶＶ₉₀＝１５Ｖ透過率差＝６９．８％であり、電圧感受性、透過率変化とも良好な特性を示し
た。

【００３２】実施例５アクリレート系化合物がIIｅ（一般式（II）でＲ³＝
Ｈ、

【００３３】

【化４】

【００３４】である以外は実施例１と全く同様にして、
亀裂のない均一な調光素子が得られた。この調光素子を
実施例１と同様にして測定した結果Ｔ₀＝１０．３％Ｔ₁₀₀＝７７．５％Ｖ₁₀＝１１ＶＶ₉₀＝３９Ｖ透過率差＝６７．２％であり、電圧感受性、透過率変化とも良好な特性を示し
た。

【００３５】比較例１ペンタエリスリトール系化合物Ｉａ（一般式（Ｉ）でＲ
¹＝Ｈ、ｍ＝０）０．３ｇ、重合開始剤として２，２−
ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン０．００６
ｇ、液晶としてＥ−８（ＢＤＨ社製）０．７ｇと混合し
て、加熱することにより均一溶液を得、この溶液中に直
径１０μｍのプラスチック（ジビニルベンゼン共重合
体）製スペーサー０．０１５ｇを加え、この混合液を６
ｃｍ×９ｃｍの大きさのＩＴＯ付プラスチック（ポリエ
チレンテレフタレート）の間に挿入し、紫外線照射装置
により露光することにり亀裂等ない均一な調光素子が得
られた。与えられたエネルギーは４００ｍｊに相当す
る。

【００３６】この調光素子を実施例１と同様にして測定した結果Ｔ₀＝１２．２％Ｔ₁₀₀＝２５．１％Ｖ₁₀＝７０ＶＶ₉₀＝１５０Ｖ透過率差＝１２．９％であり、透過率変化および電圧感受性が不良で調光素子
として好ましくないことがわかった。

【００３７】比較例２モノアクリレート系化合物IIａ（一般式（II）でＲ³＝
Ｈ、Ｒ⁴＝Ｃ₄Ｈ_9(n)）０．３ｇ、重合開始剤として
２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン０．
００６ｇ、液晶としてＥ−８（ＢＤＨ社製）０．７ｇを
使用し、実施例１と全く同様にして調光素子を作成した
が、相分離が起こらず、均一な調光膜は得られなかっ
た。

【００３８】

【発明の効果】本発明によって得られる調光材料は膜の
均一性が良好であり、該調光材料を使用した調光素子
は、電界印加時と無印加時の透過率差、電圧感受性、く
り返し応答性、耐熱性に優れ、表示装置、調光窓等に有
用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 19/54 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶と高分子を含んでなり電界の印加の
有無により光の透過散乱を制御する調光材料において、
該高分子が下記式（Ｉ）【化１】Ｃ〔ＣＨ₂Ｏ（Ｒ²Ｏ）_m−ＣＯ−Ｃ（Ｒ¹）＝ＣＨ₂〕₄ （Ｉ）（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ²は
炭素数２または３の直鎖状または分岐鎖状アルキレン基
を示し、ｍは０〜１０の整数を示す。）で示されるペン
タエリスリトール系化合物と、下記式（II）【化２】ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ³）−ＣＯＯＲ⁴ （II）〔式中、Ｒ³は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ⁴は
炭素数１〜１８のアルキル基、シクロアルキル基、テト
ラヒドロフルフリル基または−（Ｒ⁵Ｏ）_n−Ｒ ⁶（Ｒ
⁵は炭素数２〜１１の直鎖状または分岐鎖状アルキル基
を示し、Ｒ⁶は炭素数１〜８のアルキル基を示し、ｎは
１〜１０の整数を示す。〕で示されるアクリレート系化
合物を共重合させて得られる高分子であることを特徴と
する調光材料。
【請求項２】少なくとも一方が透明な内面に電極を有
する一対の基板間に請求項１に記載の調光材料を挟持し
て構成されることを特徴とする調光素子。