JP3175343B2 - 調光材料およびそれを用いた調光素子 - Google Patents

調光材料およびそれを用いた調光素子

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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、メモリー性を有し、電圧感受性、耐熱性及
び上下両面の透明電極との密着性が良好な調光材料及び
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に期待されている。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。しかし、これらの調光材
料では、電界を取り除いた後、表示状態が保持されな
い、すなわちメモリー性がなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題、
特に、メモリー性を有し、電圧感受性、耐熱性及び上下
両面の透明電極との密着性が良好な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。
【0005】
【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、特定のアクリレート系化合物を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メモリ
ー性を示すことを見出し、本発明に到達した。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
るアクリレート系化合物を含有する重合性組成物を重合
して得られる高分子であることを特徴とする調光材料お
よびこの重合性組成物に更に前記請求項2に記載の一般
式(II)で示されるアクリレート系化合物を含有させて
得られる重合性組成物を重合し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らを少なくとも一方
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。以下発明を詳細に説明する。
【0006】前記高分子を形成する単量体である一般式
(I)のR1 及び一般式(II)のR 3 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1〜10の整数を示し、一般式(II)においてR4
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)、−CH2 CH2 CH(CH3 )−、CH2
(CH3 2 CH2 −、−CH(CH3 )CH2 −、−
CH2 CH(CH3 )−、−CH(CH3 )−(C
2 3 −、−CH(CH 3 )CH2 CH2 −、−CH
2 C(C4 9 2 CH2 −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。
【0007】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−C2 4 −又は−C
3 6 −、mが0又は1の組み合せのアクリレート系化
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。
【0008】
【表1】
【0009】
【表2】
【0010】一般式(I)から適宜選び調整した重合性
組成物または一般式(I)および(II)の化合物から適
宜選ばれた組合せにより調製した重合性組成物を光重合
することにより、本発明の高分子を得る。高分子に保持
され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。
【0011】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。
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【表5】
【0015】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。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−1
840あるいはZLI−1565という商品名で販売さ
れている液晶又はBritishDrug House
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
れているビフェニル系液晶等が使用されている。
【0016】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。
【0017】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、例えば前記の液晶と一般式(I)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
合するか、あるいは前記の液晶、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)で示される化合物が重合するか、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。電圧感受性は後者の共重合
した調光材料を使用した方がより好ましく、より低電圧
で駆動できる調光素子が得られる。
【0018】前記共重合の場合一般式(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。
【0019】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。
【0020】また、必要に応じて、界面活性剤、光安定
化剤、二色性又は非二色性の色素、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。
【0021】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、ロッド状等のものが使
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。
【0022】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の
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。また、本発明の調光素子はメモリー性を有してい
るため任意の永久的表示も可能であるし、更には加熱等
の手段で書換え可能な表示装置への応用も可能である。
【0023】
【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 アクリレート系化合物Ia(一般式(I)でR1 =H、
m=0)0.15g、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0.003g、液晶
としてE−8 (BDH社製)0.35gと混合して、8
0℃に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0.008g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。
【0024】得られた調光素子に交流電界(60Hz,
正弦波)を印加し、平行光線透過率変化の電圧依存性を
測定した結果 T0 =14.0% T100 =79.0% V10=20V V90=65V (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)本調光素子は、電界を取り
除くと光透過率は65%に減少したが24時間後測定し
た所、光透過率は62%であり、メモリー性を有してい
た。また、透明なメモリー状態の本発明の調光素子を一
度80℃以上に加熱し、室温まで冷却すると最初の不透
明状態となり、更に電圧を光透過率が一定になるまで印
加後電界を取り除くと再度前記のメモリー状態と同様な
透明なメモリー状態となり、繰り返しメモリー性を示し
た。
【0025】実施例2 アクリレート系化合物Ia(一般式(I)でR1 =H、
m=0)0.05g、アクリレート系化合物IIa(一般
式(II)でR3 =CH3 、R4 =−(CH2 CH2 O)
2 CH3 )0.10g、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0.003g、液
晶としてE−8 (BDH社製)0.35g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0.00
8gを加え、この混合液を6cm×9cmの大きさのI
TO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】実施例1と全く同様にして測定した結果、
0 =12%、T100 =76%、V 10=2V、V100
26Vを示した。本調光素子は電界を取り除くと光透過
率は50%に減少したが24時間後測定した所、光透過
率は48%であり、メモリー性を有していた。また、実
施例1と同様な操作をしたところ実施例1と同様に繰り
返しメモリー性を示した。
【0027】実施例3 一般式(II)のアクリレート系化合物としてIIaの代り
にIIb(一般式(II)でR3 =CH3 、R4 =−(CH
2 CH2 O)CH3 )を使用した以外は実施例2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
13.6%、T100 =76%、V10=2V、V100 =3
0Vを示した。本調光素子は電界を取り除くと、光透過
率は、52%に減少したが、24時間後、測定した所、
47%であり、メモリー性を有していた。また、実施例
1と同様な操作をしたところ実施例1と同様に繰り返し
メモリー性を示した。
【0028】実施例4 一般式(II)のアクリレート系化合物としてIIaの代り
にIIc(一般式(II)でR3 =CH3 、R4 =テトラヒ
ドロフルフリル基)を使用した以外は実施例2と全く同
様にして亀裂のない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 =8.6
%、T100 =77%、V0 =3.5V、V 100 =40V
を示した。本調光素子は電界を取り除くと、光透過率は
40%に減少したが、24時間後、測定した所、34%
であり、メモリー性を有していた。また、実施例1と同
様な操作をしたところ実施例1と同様に繰り返しメモリ
ー性を示した。
【0029】
【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、メモリー性を有し電界印加時と無印加時の透過率
差、電圧感受性、耐熱性に優れ、表示装置、記憶装置、
調光窓等に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−136912(JP,A) 特開 平2−309320(JP,A) 特開 平3−63625(JP,A) 特開 平4−128821(JP,A) 特開 平3−209424(JP,A) 特開 平5−117324(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1334 C09K 19/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶と高分子を含有し、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、下記一般式(I) 【化1】 (CH2 =C(R1 )−COO−(R2 O)m −)3 P=O …(I) (式中、R1 は水素原子またはメチル基を示し、R2
    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1から10の整数を示す。)で示されるア
    クリレート系化合物を含有する重合性組成物を重合して
    得られる高分子であることを特徴とする調光材料。
  2. 【請求項2】 重合性組成物が更に下記式(II) 【化2】 CH2 =(CR3 )−COOR4 …(II) (式中、R3 は水素原子またはメチル基を示し、R4
    −(R5 O−)n −R6(R5 は炭素数2〜11の直鎖
    状または分岐鎖状アルキレン基を示し、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。)またはテトラヒドロフルフリル基を示す。)で示
    されるアクリレート系化合物を含有することを特徴とす
    る請求項1の調光材料。
  3. 【請求項3】 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または請求項2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。
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