JPWO2018159302A1 - 光学素子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、異方性分子とを含有する光応答性組成物に、閾値以上の光強度を有する光を照射することにより前記光応答性組成物の配向状態が変化してなることを特徴とする高分子分散型液晶素子を提供し、該素子を利用した窓等を提供する。
また、本発明は、前記高分子分散型液晶素子を含む液晶表示素子用拡散板、あるいは、応答する光強度に閾値を有する光応答性物質、異方性分子、モノマー、オリゴマーおよび又はポリマーを含有する光応答性組成物に閾値以上の光強度を有する光を照射することにより前記光応答性組成物の配向状態が変化してなる窓を提供する。
Description
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するもの
であり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
(光学素子)
本発明の光学素子は、応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、異方性分子とを含有する光応答性組成物に、閾値以上の光強度を有する光を照射することにより光応答性組成物の配向が変化してなるものであって、前記光学素子が高分子分散型液晶素子からなるものである。
本発明の光学素子は、異方性分子の配向を光によって制御することで、光応答性組成物の屈折率が空間的・領域的に変調あるいは分布することにより光学的な機能を発現するものである。本発明の光学素子は、屈折率分布を利用する光学素子(例えば、レンズ、プリズム、ミラー、フィルター等) に特に制限なく適用可能であり、また、液晶表示素子、ホログラム用素子、位相差フィルム等の位相差素子、3Dプリンター用素子、液晶表示素子用拡散、窓等として使用することができるが、高分子分散型液晶素子である点から、光学シャッター用レンズ、光学ミラー、光学フィルター、液晶表示素子用拡散板や窓に適用することが好ましい。
で表されるオリゴチオフェン系の化合物が挙げられる。
R1およびR2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜10のアルキル基(−CnH2n+1)、−OCnH2n+1、−N(CnH2n+1)2、−COOCnH2n+1、シアノ基(−CN)、ニトロ基(−NO2)を表すものが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基(−CnH2n+1)、−OCnH2n+1、−N(CnH2n+1)2、−COOCnH2n+1、を表すものがさらに好ましい。
nは、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
前記一般式(I−1)は、下記一般式(I−2)
で表される化合物であることが好ましい。
前記一般式(I−2)で表される化合物としては、具体的には、対称性を有する化合物として、下記式(I−3)
また、前記一般式(I−2)で表される化合物としては、非対称性を有する化合物として、R1が−C4H9、または、−N(C4H9)2、R2が−CN、または、−NO2を表す化合物が挙げられる。
また、前記一般式(I−1)は、下記式(I−5)
オリゴチオフェン系の化合物としては、他には、下記一般式(I−7)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(I−7)で表される化合物としては、下記式(I−8)
で表される化合物が挙げられる。
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−9)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(I−9)で表される化合物としては、下記式(I−10)
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−11)
で表される化合物が挙げられる。
n1およびn2は、0〜6が好ましく、0〜4がより好ましい。
前記一般式(I−11)で表される化合物としては、具体的には、下記式(I−12)から式(I−19)で表される化合物が挙げられる。
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−19)
B1およびB2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜14のアルキル基、炭素原子数2〜14のアルケニル基、炭素原子数2〜14のアルキニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基、シアノ基(−CN)、ニトロ基(−NO2)、置換基を有していてもよいフェニル基(この基中に存在する1個以上の−C=は−N=に置換されていてもよい。)、置換基を有していてもよいナフチル基、置換基を有していてもよいシクロヘキシル基(この基中に存在する1個以上の−C−は−O−又は−S−に置換されていてもよい。)、および下記(a)、(b)、又は(c)のいずれかの基を表し、前記アルキル基中の1つまたは2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置換されていてもよく、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基中の1つまたは2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。)
で表されるクマリン系の化合物が挙げられる。
R3およびR4がアルキル基を表す場合、炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基がより好ましく、B1およびB2がアルキル基を表す場合、炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基がより好ましい。
前記一般式(I−20)で表される化合物としては、下記式(I−22)から式(I−24)で表される化合物が挙げられる。
クマリン系の化合物としては、他には、下記一般式(I−23)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(I−25)で表される化合物としては、下記式(I−26)から式(I−30)で表される化合物が挙げられる。
B3は水素原子、炭素原子数1〜14のアルキル基、炭素原子数2〜14のアルケニル基、炭素原子数2〜14のアルキニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基、シアノ基(−CN)、ニトロ基(−NO2)、置換基を有していてもよいフェニル基(この基中に存在する1個以上の−C=は−N=に置換されていてもよい。)、置換基を有していてもよいナフチル基、置換基を有していてもよいシクロヘキシル基(この基中に存在する1個以上の−C−は−O−又は−S−に置換されていてもよい。)を表し、前記アルキル基中の1つまたは2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置換されていてもよく、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基中の1つまたは2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。)
で表される化合物が挙げられる。
R6、R7およびB3がそれぞれ独立してアルキル基を表す場合、炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基がより好ましい。また、R6、R7およびB3がそれぞれ独立してアルケニル基を表す場合、炭素原子数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。また、B3は、置換基を有していてもよいフェニル基が好ましく、該置換基としては、炭素原子数1〜14のアルキル基、炭素原子数2〜14のアルケニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜10のアルケニル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基がより好ましい。
で表される化合物、下記式(I−31)
で表される化合物が挙げられる。
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−32)
で表される化合物が挙げられる。
R20〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基中のCH2基が−COO−または−OCO−で置換されている炭素原子数1〜10のアルキル基を表すことが好ましく、水素原子、アルキル基中のCH2基が−COO−または−OCO−で置換されている炭素原子数1〜5のアルキル基を表すことがより好ましい。
前記一般式(I−34)で表される化合物としては、下記式(I−33)
で表される化合物、下記式(I−34)
で表される化合物が挙げられる。
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−35)
で表される化合物が挙げられる。
一般式(I−35)中のR28およびR29としては、炭素原子数1〜14のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜14のアルケニル基、フェニル基が好ましい。
前記一般式(I−35)で表される化合物としては、下記式(I−36)
で表される化合物、下記式(I−37)
で表される化合物、下記式(I−38)
で表される化合物が挙げられる。
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−39)
で表されるジオキサジン系の化合物が挙げられる。
B5〜B8は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよい。
シクロヘキシル基が好ましく、該置換基としては、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基が好ましい。
前記一般式(I−39)で表される化合物としては、下記式(I−40)
また、光応答性物質としては、下記一般式(I−42)
R32〜R35は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜14のアルキル基、炭素原子数2〜14のアルケニル基、炭素原子数2〜14のアルキニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基、シアノ基(−CN)、ニトロ基(−NO2)を表し、前記アルキル基中の1つまたは2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置換されていてもよく、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基中の1つまたは2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。)
で表されるアントラキノン系の化合物が挙げられる。
アントラキノン系の化合物としては、他には、下記一般式(I−46)
同じ意味を表し、
R32、R33およびR36は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1〜14のアルキル基、炭素原子数2〜14のアルケニル基、炭素原子数2〜14のアルキニル基、炭素原子数1〜14のアルコキシ基、シアノ基(−CN)、ニトロ基(−NO2)を表し、前記アルキル基中の1つまたは2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置換されていてもよく、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基中の1つまたは2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(I−46)で表される化合物としては、下記式(I−48)
さらに、光応答性物質としては、下記式(I−48)
で表される化合物、下記式(I−49)
で表される化合物、下記式(I−50)
で表される化合物、下記式(I−53)
で表される化合物、下記式(I−54)
で表される化合物、下記式(I−55)
で表される化合物が挙げられる。
上記式(I−49)、式(I−52)、式(I−54)および式(I−55)において、R38〜R48は、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
上記式(I−54)で表される化合物として、具体的には、R43およびR44が、それぞれC2H5基であるものが挙げられる。
また、上記式(I−55)で表される化合物として、具体的には、R45〜R48が、それぞれC2H5基であるものが挙げられる。
これらの化合物の中でも、応答する光強度の閾値が低いことから、オリゴチオフェン系の化合物が好ましい。
また、光応答性物質として、共役系のある液晶化合物を用いることもできる。このような光応答性物質として機能し得る液晶化合物としては、棒状の液晶化合物が好ましい。
異方性分子としては、液晶が用いられる。
液晶としては、下記一般式(LC)で表される化合物を含有することが好ましい。
ALC1およびALC2は、それぞれ独立して、
(a)トランス−1,4−シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH2基または隣接していない2個以上のCH2基は、酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよい。)、
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個のCH基または隣接していない2個以上のCH基は、窒素原子で置換されていてもよい。)、および
(c)1,4−ビシクロ(2.2.2)オクチレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、またはクロマン−2,6−ジイル基
からなる群より選ばれる基を表すが、上記の基(a)、基(b)または基(c)に含まれる1つまたは2つ以上の水素原子は、それぞれ、F、Cl、CF3またはOCF3で置換されていてもよく、
ZLCは単結合、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−COO−またはOCO−を表し、
YLCは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、および炭素原子数1〜15のアルキル基を表し、該アルキル基中の1つまたは2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−C≡C−、−CF2O−、−OCF2−で置換されてよく、該アルキル基中の1つまたは2つ以上の水素原子は、任意にハロゲン原子によって置換されていてもよく、
aは1〜4の整数を表すが、aが2、3または4を表し、ALC1が複数存在する場合、複数存在するALC1は、同一であっても異なっていてもよく、ZLCが複数存在する場合、複数存在するZLCは、同一であっても異なっていてもよい。)
前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC1)および一般式(LC2)
で表される化合物群から選ばれる1種または2種以上の化合物であることが好ましい。
RLC11およびRLC21は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましく、直鎖状であることがさらに好ましく、アルケニル基としては、下記構造を表すことが最も好ましい。
ALC11およびALC21は、それぞれ独立して、下記の構造が好ましい。
ZLC11およびZLC21は、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−またはCF2O−が好ましく、単結合、−CH2CH2−、−OCH2−、−OCF2−またはCF2O−が好ましく、単結合、−OCH2−またはCF2O−がより好ましい。
mLC11およびmLC21は、1、2または3が好ましく、低温での保存安定性、応答速度を重視する場合には1または2が好ましく、ネマチック相上限温度の上限値を改善するには2または3が好ましい。
前記一般式(LC1)は、下記一般式(LC1−a)から一般式(LC1−c)
RLC11は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
XLC11〜XLC1c4は、それぞれ独立して、水素原子またはFが好ましい。
RLC11は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
XLC11〜XLC1m2は、それぞれ独立して、水素原子またはFが好ましい。
YLC11は、それぞれ独立して、F、CF3またはOCF3が好ましい。
ZLC1d1〜ZLC1m1は、それぞれ独立して、−CF2O−、−OCH2−が好ましい。
前記一般式(LC2)は、下記一般式(LC2−a)から一般式(LC2−g)
RLC21は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基、炭素原子数2〜5のアルケニル基がより好ましい。
XLC21〜XLC2g4は、それぞれ独立して、水素原子またはFが好ましく、
YLC21は、それぞれ独立して、F、CF3またはOCF3が好ましい。
ZLC2a1〜ZLC2g4は、それぞれ独立して、−CF2O−、−OCH2−が好ましい。
また、前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC3)〜一般式(LC5)
RLC31〜RLC52は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、アルケニル基としては下記構造を表すことが最も好ましく、
ALC31〜ALC52は、それぞれ独立して、下記の構造が好ましく、
前記一般式(LC3)は、下記一般式(LC3−a)および一般式(LC3−b)
RLC31およびRLC32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数2〜7のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。
ALC31は、1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表すことが好ましく、1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基を表すことがより好ましい。
ZLC31は、単結合、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−を表すことが好ましく、単結合を表すことがより好ましい。
前記一般式(LC3−a)としては、下記一般式(LC3−a1)〜一般式(LC3−a4)を表すことが好ましい。
RLC31およびRLC32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、RLC31が炭素原子数1〜7のアルキル基を表し、RLC32が炭素原子数1〜7のアルコキシ基を表すことがより好ましい。
前記一般式(LC3−b)としては、下記一般式(LC3−b1)〜一般式(LC3−b12)を表すことが好ましく、下記一般式(LC3−b1)、下記一般式(LC3−b6)、下記一般式(LC3−b8)、下記一般式(LC3−b11)を表すことがより好ましく、下記一般式(LC3−b1)および一般式(LC3−b6)を表すことがさらに好ましく、下記一般式(LC3−b1)を表すことが最も好ましい。
RLC31およびRLC32は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、RLC31が炭素原子数2または3のアルキル基を表し、RLC32が炭素原子数2のアルキル基を表すことがより好ましい。
前記一般式(LC4)は下記一般式(LC4−a)から一般式(LC4−c)、前記一般式(LC5)は下記一般式(LC5−a)から一般式(LC5−c)
RLC41、RLC42、RLC51およびRLC52は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基または炭素原子数2〜7のアルケニルオキシ基を表すことが好ましい。
ZLC4a1〜ZLC5c1は、それぞれ独立して、単結合、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−を表すことが好ましく、単結合を表すことがより好ましい。
前記一般式(LC)で表される化合物は、下記一般式(LC6)
RLC61およびRLC62は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜7のアルキル基、炭素原子数1〜7のアルコキシ基、炭素原子数2〜7のアルケニル基が好ましく、アルケニル基としては下記構造を表すことが最も好ましく、
ALC61〜ALC63は、それぞれ独立して、下記の構造が好ましく、
前記一般式(LC6)は、下記一般式(LC6−a)から一般式(LC6−m)
また、液晶としては、棒状液晶(ネマチック液晶、スメクチック液晶)、円盤状(ディスコティック)液晶、屈曲型液晶(バナナ液晶)、これらにキラリティーが加わった液晶、のいずれであってもよい。
液晶の形状(棒状か、円盤状か、屈曲型か)は、望ましい屈折率異方性を得るために適切に選択される。早い応答性が必要な場合は、液体に近い液晶であるネマチック液晶が好ましく、安定な配向性が必要な場合は、固体に近いスメクチック液晶を使用することが好ましい。キラルな液晶に特有な液晶相を利用することもでき、その場合には、液晶の一部あるいは全部がキラルなものを用いるか、あるいは、液晶とキラルな非液晶を混合すればよい。また、液晶としては、単量体、二量体、三量体以上の多量体(オリゴマー)、高分子(ポリマー)のいずれでもよい。早い応答性が必要な場合には単量体が好ましく、また、安定な配向性が必要な場合は、二量体、三量体以上の多量体(オリゴマー)、高分子(ポリマー)が好ましい。
なお、ここで、光応答性物質と液晶組成物を配向させる任意の方向とは、これらの物質(分子)の長軸方向が光の振動方向に対し平行となる方向である。光応答性組成物は、光強度の閾値を低減させるために、オリゴマーおよび/またはポリマーを含有することができる。
重合性基を有する低分子化合物は液晶性があっても、液晶性がなくてもよいが、液晶性があることが好ましい。なお、液晶性を示すとは、メソゲンと呼ばれる剛直な部位を有し、配向性を示すことをいう。液晶性を示す重合性化合物としては、例えば、Handbook of Liquid Crystals(D.Demus,J.W.Goodby,G.W.Gray,H.W.Spiess,V.Vill編集、Wiley−VCH社発行、1998年)、季刊化学総説No.22、液晶の化学(日本化学会編、1994年)、あるいは、特開平7−294735号公報、特開平8−3111号公報、特開平8−29618号公報、特開平11−80090号公報、特開平11−148079号公報、特開2000−178233号公報、特開2002−308831号公報、特開2002−145830号公報に記載されているような、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基等の構造が複数繋がったメソゲンと呼ばれる剛直な部位と、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、エポキシ基といった重合性官能基とを有する棒状重合性液晶化合物、あるいは、特開2004−2373号公報、特開2004−99446号公報に記載されているようなマレイミド基を有する棒状重合性液晶化合物、あるいは、特開2004−149522号公報に記載されているようなアリルエーテル基を有する棒状重号性液晶化合物、あるいは、例えば、Handbook of Liquid Crystals(D.Demus,J.W.Goodby,G.W.Gray,H.W.Spiess,V.Vill編集、Wiley−VCH社発行、1998年)、季刊化学総説No.22、液晶の化学(日本化学会編、1994年)や、特開平07−146409号公報に記載されているディスコティック重合性化合物が挙げられる。
S11〜S72は各々独立してスペーサー基を又は単結合を表すが、S11〜S72が複数存在する場合それらは各々同一であっても異なっていても良く、
X11〜X72は各々独立して−O−、−S−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CH=CH−、−N=N−、−CH=N−N=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表すが、
X11〜X72が複数存在する場合それらは各々同一であっても異なっていても良く(ただし、各P−(S−X)−結合には−O−O−を含まない。)、
M11、M21、M31、M51、M71は、それぞれ炭素原子数1〜30の2価の有機基を表し、M31は炭素数1〜30の3価の有機基、M61は炭素原子数1〜30の4価の有機基を表し、
R11、R31はそれぞれ水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、シアノ基、ニトロ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、又は、炭素原子数1から20のアルキル基を表すが、当該アルキル基は直鎖状であっても分岐状であっても良く、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、当該アルキル基中の1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は各々独立して−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−又は−C≡C−によって置換されても良く、
m1〜m7、n2〜n7、l4〜l6、k6は各々独立して0から5の整数を表す。
また、P11〜P74で表される重合性基は、下記式(P−1)〜式(P−20)
M11、M21、M31、M51、M71で表される2価の有機基は、1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−が各々独立して−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−N=N−、−CR1=N−N=CR1−、又は−C≡C−によって置換されても良い炭素原子数1〜20の直鎖状、分岐状アルキレン基、炭素原子数3〜20の脂環構造を有する基、例えば、1,2−シクロプロピレン基、1,3−シクロブチレン基、2,5−シクロペンチレン基、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン−1,5−ジイル基、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン−1,6−ジイル基、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン−2,5−ジイル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]−1,3−ジイル基、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロチオピラン−2,5−ジイル基、1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピラジン−2,5−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイル基−、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ナフチレン−1,4−ジイル基、ナフチレン−1,5−ジイル基、ナフチレン−1,6−ジイル基、ナフチレン−2,6−ジイル基、フェナントレン−2,7−ジイル基、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、ベンゾチアゾール基、1,2,3,4,4a,9,10a−オクタヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジチオフェン−2,6−ジイル基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b‘]ジセレノフェン−2,6−ジイル基、[1]ベンゾチエノ[3,2−b]チオフェン−2,7−ジイル基、[1]ベンゾセレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,7−ジイル基、又はフルオレン−2,7−ジイル基から選ばれる基が好ましく、これらの基は無置換又は1つ以上のL1によって置換されても良い。
M31で表される3価の有機基、及び、M61で表される4価の有機基は、それぞれ3価、4価の有機基であって、前記2価の有機基と同様の基が好ましい。
また、M11〜M71で表される2〜4価の有機基は、下記式(9−a)で表される基
Z91及びZ92は各々独立して−O−、−S−、−OCH2−、−CH2O−、−CH2CH2−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CH2CH2−、−OCO−CH2CH2−、−CH2CH2−COO−、−CH2CH2−OCO−、−COO−CH2−、−OCO−CH2−、−CH2−COO−、−CH2−OCO−、−CH=CH−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=N−N=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表すが、Z91及び/又はZ92が複数現れる場合は各々同一であっても異なっていても良く、
L1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、ニトロ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−が各々独立して−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−N=N−、−CR1=N−N=CR1−、又は−C≡C−によって置換されても良い炭素原子数1から20の直鎖状、分岐状アルキル基、置換基を有してもよい芳香族基、置換基を有してもよい複素環基又は前記スペーサー基を介して結合された重合性基を表すが、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く(なお、R1は水素原子、又は、炭素原子数1から20のアルキル基を表すが、当該アルキル基は直鎖状であっても分岐状であっても良く、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、当該アルキル基中の1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は各々独立して−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−又は−C≡C−によって置換されても良い。)が好ましい。
特にこの中でも、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンがより好ましい。
本発明の高分子分散型光学素子は、光応答性物質、液晶組成物、重合性化合物の重合体の混合物に光が照射されると、光応答性物質が、その長軸方向が光の振動方向に対し平行となるように配向し、それに伴って、液晶組成物中の液晶分子が、その長軸方向が光の振動方向に対し平行となるように配向する。液晶分子と重合性化合物の重合体の複屈折差を利用して光の透過光量を制御する、あるいは、重合性化合物の重合体の配向規制力により液晶分子の配向がランダムになることで光の透過光量を制御する液晶表示素子等に適用される。
本発明の高分子分散型光学素子によれば、応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、液晶組成物、及び、重合性化合物の重合体とを含有する混合物に、光応答性物質が応答する閾値以上の光強度を有する光を照射することにより前記混合物に含まれる光応答性物質が配向し、それに伴って、液晶組成物中の液晶分子が応答するので、液晶分子が応答するために必要な光強度の閾値を低くすることができる。
[光学素子の製造方法]
本発明の高分子分散型光学素子の製造方法は、応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、液晶組成物、及び、重合性化合物の重合体とを含有する混合物(以下前記混合物、重合用試料と記載)に、閾値以上の光強度を有する光を照射することにより、液晶組成物中の液晶分子を応答させる工程を有する方法である。
本発明の光学素子の製造方法では、まず、2枚の基板間に光応答性組成物を挟持させる。
2枚の基板間に前記混合物を挟持させる方法は、通常の真空注入法または滴下注入(ODF:One Drop Fill)法等を用いることができる。
2枚の基板間に前記混合物を挟持させた後、前記混合物に、前記混合物に含まれる光応答性物質を配向させるために必要な光強度の閾値以上の光強度を有する光を照射して、光応答性物質を、その長軸方向が光の振動方向に対し平行となるように配向させることによって、液晶組成物中の液晶分子を、その長軸方向が光の振動方向に対し平行となるように配向させる。前記混合物に照射した光により、重合性化合物を重合させることが好ましく、前記混合物に光を照射する場合、前記混合物に照射する光を、光応答性組成物を含有する層の法線方向に対して角度をつけて照射することが好ましい。
前記混合物に照射する光を、前記混合物を含有する層の法線方向に対して角度をつけて照射することにより、例えば、光照射前に、光応答性物質が、その長軸方向を光の振動方向に対し垂直になるように配向している場合にも、光応答性物質の長軸方向に対して、斜め方向から光を照射することができる。これにより、効率的に、光応答性物質を、その長軸方向が光の振動方向に対し平行になるように配向させることができる。さらに、前記混合物に光を照射する際、前記混合物を含有する層の法線方向に対する角度を20度以下とすることにより、より効率的に、光応答性物質を、その長軸方向が光の振動方向に対し平行になるように配向させることができる。
前記混合物に光を照射するときの温度は、前記混合物に含まれる液晶分子の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。室温に近い温度、即ち、典型的には15〜35℃での温度で光を照射することが好ましい。
前記混合物に照射する光を発生させる光源としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、LEDランプ等を用いることができる。
また、前記混合物に照射する光の強度は、前記混合物に含まれる光応答性物質が、その長軸方向を光の振動方向に対し平行に配向するのに必要とされる光強度の閾値(光強度の最低値)以上であり、10W/cm2以下であることが好ましく、5W/cm2以下であることがより好ましく、1W/cm2以下であることがさらに好ましく、光を照射する時間は、照射する光の強度により適宜選択されるが、10秒から3600秒が好ましく、10秒から600秒がより好ましい。
前記の高分子分散型光学素子が液晶表示素子10の場合、前記混合物を、第一の基板(図1において、例えば、基板11)側では、第一の基板面(図1において、基板11における基板12と対向する面11a)に対して平行に配向させ、第二の基板(図1において、例えば、基板12)側では、第二の基板面(図1において、基板12における基板11と対向する面12a)に対して垂直に配向させた後、前記混合物に閾値以上の光強度を有する光を照射することが好ましい。このように、第一の基板側と、第二の基板側とにおいて、前記混合物の配向する方向を異ならせることにより、前記混合物に含まれる液晶組成物中の液晶分子を応答させるために必要な光強度の閾値を低くすることができる。
また、前記混合物を、第一の基板側、第二の基板側のいずれも基板面に対して垂直あるいは平行に配向させる場合は、前記混合物と接する配向膜(図1において、例えば、11a、12a)の界面で前記混合物を含有する層の法線方向に一定の角度が得られるように配向させた後、前記混合物に閾値以上の光強度を有する光を照射することが好ましい。
本発明の高分子分散型光学素子の製造方法によれば、応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、液晶組成物、及び、重合性化合物の重合体とを含有する混合物に、閾値以上の光強度を有する光を照射することにより、液晶組成物中の液晶分子を応答させるので、液晶分子が応答する光強度の閾値を低くすることができる。
(拡散板)
本発明の拡散板は、一般的に使用される液晶表示素子用拡散板と同様、LEDのようなバックライト光源から出射された光を光の出射された箇所に応じて局所的に均一、かつ、正面輝度を高めるための機能を有する光学部材である。本発明の拡散板を用いてバックライトを得るには、本発明の高分子分散型光学素子の端部にLEDアレイのような複数の点光源を配置させ、前記光学素子の一方の基板側に反射板を設ける。もう一方の基板側にはプリズムシートやマイクロレンズシート、複屈折性を有する多層シート等、輝度を高めるための光学部材を設ける。これにより、特定の箇所の光源から出射され、前記光応答物質の閾値以上の光強度を有する部分のみが、液晶組成物中の液晶分子を応答させ、光が散乱するようになる。それ以外は、光強度が閾値に満たないため光は散乱しない。その結果、光が散乱した部分のみが一般的な導光板や拡散板を有するバックライトユニットと同様の輝度の光を液晶表示素子に入射することができ、それ以外は、本発明の拡散板から輝度を高めるための光学部材への光が遮断される。すなわち、本発明の拡散板を用いることにより、液晶表示素子のコントラストをバックライトユニット側で向上させることが可能となる。
(窓)
本発明の窓は、本発明の高分子分散型光学素子の有する効果を応用したものである。本発明の窓は、本発明の高分子分散型光学素子に光応答物質が応答する閾値以上の屋外光やレーザー等の光が入射されると入射された部分に相当する部分の液晶分子が応答し、光が散乱するようになる。それ以外の部分は、透明なままで通常の窓として機能する。すなわち、本発明の窓を用いることにより、強力な光源から人体を保護することが可能となる。
(実施例1)
下記式(LC7)
(比較例1)
実施例1で調製した重合用試料に変えて、上記式(LC7)で表される組成物99.8重量%に、上記式(IV)で表される光応答性物質0.2重量%を加えて調製した試料を用いた以外は実施例1と同様にしてセルを作製し、比較例1の試料1’−1を得た。
また、実施例1と同様にして、光強度を、ビームプロファイラーを用いて、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、20W/cm2であった。
(実施例2)
上記式(LC7)で表される組成物80重量%と、下記式(III)で表されるアクリレートモノマー13重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)1部、及び、オキセタンアクリレートであるOXE−10(大阪有機化学社製)6重量%を混合し、組成物(B−1)を調製した。
この組成物(B−1)99.3重量%と、下記式(IV)で表される光応答性物質(オリゴチオフェンTR5、メルク社製)0.2重量%と、紫外域にのみ吸収をもつ光重合開始剤(商品名:Irgacure651、BASFジャパン社製)0.5重量%とを加えて、重合用試料を調製した。
次いで、垂直配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。ラビング処理は、市販のラビング装置を用いて行った。さらに水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記垂直配向処理を施したガラス基板と前記水平配向処理を施したガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)50μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、ハイブリッド配向した実施例2の試料2−1を得た。
この試料2−1のホメオトロピック配向処理基板側から、偏光方向がホモジニアス配向処理方向と平行となるように、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った
その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.48W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。すなわち、垂直配向処理を施したガラス基板と水平配向処理を施したガラス基板とを用いたハイブリッド配向のセルは、光強度の閾値を低減する効果があることがわかった。
(実施例3)
上記式(LC7)で表される組成物80重量%と、下記式(III)で表されるアクリレートモノマー13重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)1部、及び、オキセタンアクリレートであるOXE−10(大阪有機化学社製)6重量%を混合し、組成物(C−1)を調製した。
この組成物(C−1)99.3重量%と、下記式(IV)で表される光応答性物質(オリゴチオフェンTR5、メルク社製)0.2重量%と、紫外域にのみ吸収をもつ光重合開始剤(商品名:Irgacure651、BASFジャパン社製)0.5重量%とを加えて、重合用試料を調製した。
次いで、水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記水平配向処理を施した2枚のガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり(アンチパラレル方向)、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)50μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、実質的にホモジニアス配向した実施例3の試料3−1を得た。得られた試料3−1中の液晶成分のチルト角を液晶評価装置にて測定したところ、10°であった。
この試料3−1について、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った。その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.08W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。すなわち、水平配向処理を施したガラス基板を用いたホモジニアス配向のセルは、光強度の閾値を低減する効果があることがわかった。
(実施例4)
上記式(LC7)で表される組成物75重量%と、下記式(III)で表されるアクリレートモノマー14重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)2部、モルフォリンアクリレートACMO8.98重量%、及び、2−メタクリロイロキシエチルアシッドフォスフェートであるライトエステルP−2M(共栄社化学社製)0.02重量%を混合し、組成物(D−1)を調製した。
この組成物(D−1)99.3重量%と、下記式(IV)で表される光応答性物質(オリゴチオフェンTR5、メルク社製)0.2重量%と、紫外域にのみ吸収をもつ光重合開始剤(商品名:Irgacure651、BASFジャパン社製)0.5重量%とを加えて、重合用試料を調製した。
次いで、水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記垂直配向処理を施した2枚のガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)50μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、実施例4の試料4−1を得た。
この試料4−1について、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った。その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、1.8W/cm2であることがわかった
(実施例5)
上記式(LC7)で表される組成物75重量%と、下記式(III)で表されるアクリレートモノマー14重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)1.98部、及び、モルフォリンアクリレートACMO5重量%、オキセタンアクリレートであるOXE−10(大阪有機化学社製)4重量%、及び、2−メタクリロイロキシエチルアシッドフォスフェートであるライトエステルP−2M(共栄社化学社製)0.02重量%を混合し、組成物(E−1)を調製した。
この組成物(E−1)99.3重量%と、下記式(IV)で表される光応答性物質(オリゴチオフェンTR5、メルク社製)0.2重量%と、紫外域にのみ吸収をもつ光重合開始剤(商品名:Irgacure651、BASFジャパン社製)0.5重量%とを加えて、重合用試料を調製した。
次いで、垂直配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。ラビング処理は、市販のラビング装置を用いて行った。さらに水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記垂直配向処理を施したガラス基板と前記水平配向処理を施したガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)20μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、ハイブリッド配向した実施例5の試料5−1を得た。
この試料5−1のホメオトロピック配向処理基板側から、偏光方向がホモジニアス配向処理方向と平行となるように、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った
その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.51W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。
(実施例6)
上記式(LC7)で表される組成物87重量%と、下記式(V)で表されるアクリレートモノマー9重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)0.4部、及び、モルフォリンアクリレートACMO3.6重量%を混合し、組成物(F−1)を調製した。
次いで、垂直配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。ラビング処理は、市販のラビング装置を用いて行った。さらに水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記垂直配向処理を施したガラス基板と前記水平配向処理を施したガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)20μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、ハイブリッド配向した実施例6の試料6−1を得た。
この試65−1のホメオトロピック配向処理基板側から、偏光方向がホモジニアス配向処理方向と平行となるように、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った
その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.37W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。
(実施例7)
上記式(LC7)で表される組成物87重量%と、下記式(V)で表されるアクリレートモノマー10重量%、ウレタンアクリレートオリゴマーであるUN−6300(根上工業社製、分子量13000)0.3部、及び、オキセタンアクリレートであるOXE−10(大阪有機化学社製)2.7重量%を混合し、組成物(G−1)を調製した。
この組成物(G−1)99.3重量%と、下記式(IV)で表される光応答性物質(オリゴチオフェンTR5、メルク社製)0.2重量%と、紫外域にのみ吸収をもつ光重合開始剤(商品名:Irgacure651、BASFジャパン社製)0.5重量%とを加えて、重合用試料を調製した。
次いで、水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記水平配向処理を施した2枚のガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり(アンチパラレル方向)、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)20μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、実質的にホモジニアス配向した実施例7の試料7−1を得た。得られた試料7−1中の液晶成分のチルト角を液晶評価装置にて測定したところ、8°であった。
この試料7−1について、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った。その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.09W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。すなわち、水平配向処理を施したガラス基板を用いたホモジニアス配向のセルは、光強度の閾値を低減する効果があることがわかった。
(実施例8)
上記式(LC8)
次いで、垂直配向膜用ポリイミド溶液を厚さ0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した後、200℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。ラビング処理は、市販のラビング装置を用いて行った。さらに水平配向膜用ポリイミド溶液を0.7mmのガラス基板にスピンコート法を用いて塗布し、80℃で10分乾燥した後、230℃で60分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜をラビングにより配向処理した。
前記垂直配向処理を施したガラス基板と前記水平配向処理を施したガラス基板を、ラビング処理した方向が反対になり、かつ、配向処理が施された面が内側になるように貼り合わせて、厚さ(セルギャップ)50μmのガラスセルを作製した。
次いで、このガラスセル内(2枚のガラス基板の間)に、調製した重合用試料を封入し、室温(25℃)で保持した状態で光重合した。 光重合は、高圧水銀灯の波長366nmの輝線をフィルターで取り出し、光強度10.0mW/cm2の光を6分照射することにより行った。
光重合後、室温(25℃)まで徐冷し、ハイブリッド配向した実施例8の試料8−1を得た。
この試料8−1のホメオトロピック配向処理基板側から、偏光方向がホモジニアス配向処理方向と平行となるように、ポンプ光として、ビーム径2.0mm、波長488nmのAr+レーザー光を照射し、実施例1と同様にして、光応答挙動の測定を行った
その結果、散乱光が出現する光強度(閾値)を測定したところ、0.28W/cm2と非常に低いものであることがわっかた。
以上の結果から、光応答性物質を用いることにより、光で透過−散乱駆動が可能な高分子分散型液晶を得ることができた。また、実施例1〜8の試料は、比較例1の試料と比較して、光強度の閾値を低下させることができた。また、分子を垂直配向させた厚さを増大させ、初期の配向規制力を弱めることにより、比較例1の試料と比較して、光強度の閾値を低下させることができた。さらに、入射光の偏波面と平行方向に対して、試料を傾けて、色素の初期配向を電場に対して傾けることにより、実施例1〜8の試料は、比較例1の試料と比較して、光強度の閾値を低下させることができた。
11,12・・・基板、11a、12a・・・配向膜
13・・・光応答性物質、
14・・・異方性分子、
15・・・光応答性組成物
16・・・ポリマーネットワーク
供する光学素子およびその製造方法を提供する。
Claims (8)
- 応答する光強度に閾値を有する光応答性物質と、液晶組成物と、重合性化合物の重合体を用いた光学素子。
- 前記光応答性物質が、光化学反応を起こさない異方性の物質であり、前記閾値以上の光強度を有する光を照射することにより、前記光応答性物質の長軸方向が光の振動方向に対し平行に配向する請求項1に記載の光学素子。
- 前記光強度の閾値が、10W/cm2以下である請求項1又は2に記載の光学素子。
- 液晶組成物、重合性化合物、重合性化合物のオリゴマー及び重合性化合物のポリマーの合計のうち、重合性化合物、重合性化合物のオリゴマー及び重合性化合物のポリマーの合計の含有量が、2〜70重量%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学素子。
- 前記光応答性組成物を含有する層の厚みが、3μm以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学素子。
- 第一の基板および第二の基板間に前記光応答性物質を含有する層を有し、前記光応答組成物は前記光応答物質が閾値未満の光強度では透明で、かつ、閾値以上の光強度では散乱することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学素子。
- 請求項1記載の光学素子を用いた液晶表示素子用拡散板。
- 請求項1記載の光学素子を用いた窓。
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