TWI804675B - 液晶組成物、溫度響應性調光元件及膜 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種液晶組成物,其係包含:液晶化合物(A);具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B);具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C);其中,前述液晶化合物(A)之向列相(Nematic phase)至各向同性相(Isotropic phase)的相轉移溫度(TNI)在20~120℃的範圍。
Description
本發明係關於液晶組成物及溫度響應性調光元件。
由在高分子中分散有微細的液晶滴之液晶-高分子相的兩相結構而成之高分子分散型液晶(PDLC,PolymerDispersed Liquid Crystal),係因應其特性,而能夠被使用在調光部件、照明器具及顯示器等各種領域。一直以來,作為高分子分散型液晶,主要是具有溫度響應性及電響應性的高分子分散型液晶,且已開發適用於如上所述之各種用途的各種高分子分散型液晶。
舉例來說,專利文獻1揭示一種具有溫度響應性的高分子分散型液晶,其係藉由使用光學異向性高分子材料來形成光學異向性高分子相,在小於向列相(Nematic phase)-各向同性相(Isotropic phase)的相轉移溫度的溫度下,可逆地變為光穿透狀態,並且在大於向列相-各向同性相的相轉移溫度的溫度下,可逆地變為光散射狀態。又,專利文獻2公開了一種包括膽甾相(Cholesteric phase)之液晶材料的濾光器,前述膽甾相之液晶材料能夠藉由施加電壓來切換透明性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開第2013-152445號公報
[專利文獻2]日本特開第平07-168148號公報
在室溫附近的溫度範圍顯示響應性的高分子分散型液晶,係能夠在因應太陽光等自然的溫度變化下,切換光穿透狀態與光散射狀態。因此,相較於需要另外供給能量之電響應性的高分子分散型液晶,這種具溫度響應性的高分子分散型液晶係較節能的;又,由於不需要用於切換磁導率的電極,且因為可以容易地將前述具溫度響應性的高分子分散型液晶安裝或放置在各種形態的部件上,故期待其可以作為構成調光部件的材料來活用,且前述調光部件係能夠因應周圍環境的溫度變化而自動控制被太陽照射的位置。
然而,在暴露於遠大於發揮遮光性能(成為光散射狀態)之溫度環境的情況下,或長時間放置在發揮遮光性能之溫度的情況下,上述專利文獻1所記載之習知具溫度響應性的高分子分散型液晶失去切換功能,且再次配置於發揮遮光性能之環境下也變得無法維持光散射狀態等,故其並非作為形成調光部件之材料而能夠被充分地滿足。又,相較於未使用光擴散板的均勻曝光法,一般來說,習知的高分子分散型液晶在使光聚合性單體聚合並相分離成液晶相及高分子相時,其係多以使用光擴散板而使照射強度分布不均勻的狀態下曝光之曝光方法所製造,也就是使用所謂不均勻曝光的曝光方法所製造;故習知曝光方法的操作複雜,且從生產性及製造費用的觀點來看也有需要改善的要求。
因此,本發明之目的係提供一種液晶組成物,即使在暴露於大於發揮遮光性能之溫度環境或者長時間放置在發揮遮光性能之溫度的情況下,前述液晶組成物也能夠維持光穿透性的切換功能,且適用於製造能夠連續地發揮高遮光性能的溫度響應性調光元件,並能夠在不需使用光擴散板的情況下,容易且生產性良好地製造溫度響應性調光元件。
本發明人們為了解決上述課題進行深入探討,最後完成了本發明。也就是說,本發明包含以下較佳態樣。
[1]一種液晶組成物,其係包含:液晶化合物(A);具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B);具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C);其中,前述液晶化合物(A)之向列相(Nematic phase)至各向同性相(Isotropic phase)的相轉移溫度(TNI)在20~120℃的範圍。
[2]如前述[1]所述之液晶組成物,其中,液晶化合物(A)的分子量為200~1000。
[3]如前述[1]或[2]所述之液晶組成物,其中,以液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶化合物(A)的含量為45~90質量%。
[4]如前述[1]~[3]中任一者所述之液晶組成物,其中,以液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶化合物(C)的含量為0.05~5質量%。
[5]如前述[1]~[4]中任一者所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)所具有的氰苯基為氰苯基酯基或氰基聯苯基。
[6]如前述[1]~[5]中任一者所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)係具有碳原子數為1~12的亞烷基或碳原子數為1~12的氧化烯醚基,以及至少一個聚合性基。
[7]如前述[6]所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)所具有的至少一個聚合性基,係選自由丙烯醯基、甲基丙烯醯基、環氧基及乙烯基所組成之群組中的至少一種。
[8]如前述[1]~[7]中任一者所述之液晶組成物,其中,聚合性化合物(C)係具有兩個以上的聚合性基,且聚合性化合物(C)係與前述聚合性液晶化合物(B)不同之聚合性液晶化合物(C1)。
[9]如前述[1]~[8]中任一者所述之液晶組成物,其中,還包含光自由基聚合起始劑。
[10]一種溫度響應性調光元件,其係包含:基層,其係由聚合物所形成,且前述聚合物係液晶化合物(A)與具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B)與具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C)之聚合物;一對基材,其係配置於前述基層的兩側;及前述液晶化合物(A)之向列相至各向同性相的相轉移溫度(TNI)在20~120℃的範圍。
[11]如前述[10]所述之溫度響應性調光元件,其中,前述一對基材中的至少一者為附有配向膜的基材。
[12]如前述[10]或[11]所述之溫度響應性調光元件,其中,在20℃下之可見光直線穿透率為60%以上。
[13]如前述[10]~[12]中任一者所述之溫度響應性調光元件,其中,在20℃與50℃下之可見光直線穿透率的差值為60%以上。
[14]一種膜,其係包含如前述[10]~[13]中任一者所述之溫度響應性調光元件。
根據本發明,能夠提供一種液晶組成物,即使在暴露於大於發揮遮光性能之溫度環境或者長時間放置在發揮遮光性能之溫度的情況下,前述液晶組成物也能夠維持光穿透性的切換功能,且適用於製造能夠連續地發揮高遮光性能的溫度響應性調光元件。又,藉由使用本發明的液晶組成物,能夠在抑制製造費用的同時,生產性良好地製造溫度響應性調光元件。
<液晶組成物>
本發明的液晶組成物係包含液晶化合物(A)。前述液晶化合物(A)係藉由液晶-各向同性相的相轉移而顯示光學各向異性-各向同性變化之液晶化合物,且作為液晶相,至少顯示向列相(Nematic phase)。此處,本發明中的「向列相」係指,棒狀的液晶分子不具有層構造而是一維地配向所構成之液晶相,液晶層被形成為以螺旋方式重疊,並且與被稱為「掌性向列相(Chiral nematic phase)」
之膽甾相產生區別。液晶化合物(A)是一種藉由液晶(向列相)-各向同性相的相轉移而可逆地重複進行光學各向異性-各向同性變化的化合物,藉此,能夠對於含有該液晶化合物之高分子分散型液晶賦予光穿透性的切換功能。又,作為液晶相,藉由顯示向列相的化合物,能夠形成具有近似於液體之流動性的液晶相。在這樣的液晶相中,因為液晶化合物變得容易流動且響應速度具有變快的傾向,故能夠獲得一種液晶組成物,其係適合用於具有溫度響應性之高分子分散型液晶的製造。
液晶化合物(A)係向列相至各向同性相的相轉移溫度在20~120℃的範圍之化合物。若向列相至各向同性相的相轉移溫度在20℃以上,則在從含有該液晶化合物的液晶組成物所得到之高分子分散型液晶中,小於20℃之溫度下的光穿透率上升,能夠確定在室溫以下之較低溫區域的高光穿透率。又,若向列相至各向同性相的相轉移溫度在120℃以下,則在高分子分散型液晶中能夠發揮遮光性能的溫度不會變得過高,一般而言,能夠適用於具有溫度響應性的高分子分散型液晶之材料,且前述高分子分散型液晶係作為構成可期待在生活環境下使用的調光部件等。
在本發明中,液晶化合物(A)之向列相至各向同性相的相轉移溫度的下限在20℃以上,較佳係25℃以上,更佳係30℃以上。又,向列相至各向同性相的相轉移溫度的上限在120℃以下,較佳係100℃以下,更佳係90℃以下,再更佳係80℃以下,特佳係70℃以下。可任意地組合此等上限與下限。又,通常,從各向同性相至向列相的相轉移溫度也在上述範圍內。因此,以下在本說明書中記載「向列相-各向同性相的相轉移溫度」的情況下,係包含從向列相至各向同性相的相轉移溫度以及從各向同性相至向列相的相轉移溫度
兩者。若向列相-各向同性相的相轉移溫度在上述上限與下限的範圍內,則適合作為具有溫度響應性的高分子分散型液晶之材料;舉例來說,在作為溫度響應性調光元件而用於窗戶部件等的情況下,能夠製作一種高分子分散型液晶,在冬天等一般較佳係將太陽光引入室內的環境中,其具有高穿透率,並在夏天等一般較佳係遮蔽太陽光的環境中具有高遮光率。
又,舉例來說,能夠使用具有溫度調節平台的偏光顯微鏡及差示掃描量熱儀(DSC),來測量向列相-各向同性相的相轉移溫度(TNI)。
液晶化合物(A)的雙折射率(Δn=ne-no)較佳係0.06~0.29,更佳係0.1~0.29,特佳係在0.15~0.29的範圍。當液晶化合物(A)的雙折射率(Δn=ne-no)在上述範圍內時,低溫時與高溫時的光穿透率之差值有變大的傾向,容易確保高遮光性。可以使用例如雙折射率測定裝置,來測定及算出雙折射率(Δn=ne-no)。
為了獲得適用於具有溫度響應性的高分子分散型液晶之材料,故液晶化合物(A)的分子量較佳係200~1000,更佳係200~800,特佳係200~600。
在本發明中,作為液晶化合物(A),只要是在20~120℃的範圍內將向列相相轉移至各向同性相的液晶化合物即可,並未特別限制,能夠使用習知的液晶化合物。因為向列相-各向同性相的相轉移溫度在上述特定的溫度範圍內,在室溫附近能夠容易地發揮光穿透性的切換功能,故就液晶化合物(A)而言,較佳係氰基聯苯系液晶化合物,更佳係分子量為200~1000的氰基聯苯系液晶化合物。
所表示之4-氰基-4'-烷氧基聯苯[式(1)中,R表示碳原子數為1~9的烷基]等。因為液晶化合物(A)容易成為顯示向列相的液晶分子,故其較佳係不具有掌性中心(Chiral center)的氰基聯苯系液晶化合物,且在上述式(1)及(2)中,較佳係R是碳原子數為1~9之直鏈烷基的氰基聯苯系液晶化合物。此等當中,從在室溫(25℃~45℃)附近具有液晶-各向同性相的相轉移溫度的觀點來看,較佳係4-氰基-4'-烷基聯苯,更佳係4-氰基-4'-戊基聯苯(5CB)、4-氰基-4'-己基聯苯(6CB)及4-氰基-4'-庚基聯苯(7CB)。
可以使用市售的液晶化合物作為液晶化合物(A)。就代表性的市售品之例子而言,可舉出K18(4-氰基-4'-己基聯苯,TNI=29℃,Merck公司製)、K15(4-氰基-4'-戊基聯苯,TNI=35℃,Merck公司製)等。
因應所欲之光穿透率及光學各向異性-各向同性變化的切換溫度,液晶化合物(A)可以僅使用一種,也可以組合兩種以上來使用。組合兩種以上的化合物作為液晶化合物(A)來使用的情況下,上述向列相-各向同性的相轉移溫度係指,使用液晶化合物的混合物並與使用一種液晶化合物的情況下,同樣地進行測定之溫度,前述混合物係將構成液晶組成物的所有液晶化合物(A),在與液晶組成物中的組成相同比例地混合。
本發明的液晶組成物除了包含上述液晶化合物(A)之外,還包含具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B)。藉由使用分子構造與上述液晶化合物(A)近似之聚合性液晶化合物(B),在形成高分子分散型液晶的情況下,因為變得容易提升低溫及高溫下的光穿透率的差值與低溫下的光穿透率,故聚合性液晶化合物(B)較佳係包含與液晶化合物(A)所具有之至少一個構造單元相同的構造單元。
聚合性液晶化合物(B)只要具有氰苯基即可,並未特別限定,能夠使用習知的聚合性液晶化合物。就聚合性液晶化合物(B)的氰苯基而言,可舉出氰苯基酯基、氰基聯苯基等,較佳係氰苯基酯基及氰基聯苯基。
聚合性液晶化合物(B)的雙折射率(Δn=ne-no)較佳係0.06~0.29,更佳係0.1~0.29,特佳係0.15~0.29,期望以使其與液晶化合物(A)的雙折射率(Δn=ne-no)的差值變小的方式,選擇聚合性液晶化合物(B)的雙折射率。聚合性液晶化合物(B)與液晶化合物(A)之雙折射率(Δn=ne-no)的差值較佳係0.01~0.2,更佳係0.01~0.1,特佳係0.01~0.05。又,藉由以使聚合性液晶化合物(B)與液晶化合物(A)的折射率ne及no的差值變小的方式來選擇聚合性液
晶化合物(B),能夠獲得一種高分子分散型液晶,其在低溫與高溫的光穿透率之差值大,且在低溫下具有高穿透率。
為了使上述雙折射率容易成為適當範圍,聚合性液晶化合物(B)較佳係為一種聚合性液晶化合物(以下,亦稱為聚合性液晶化合物(B1)),其具有碳原子數為1~12的亞烷基或碳原子數為1~12的氧化烯醚基、以及至少一個聚合性基。
從提升配向性的觀點來看,聚合性液晶化合物(B)較佳係成為棒狀構造;碳原子數為1~12的亞烷基及碳原子數為1~12的氧化烯醚基較佳係直鏈狀,且其更佳係碳原子數為3~8的亞烷基或碳原子數為3~8的氧化烯醚基。
因為能夠在較低溫條件下進行聚合係為有利的,故聚合性基較佳係光聚合性基。此處,光聚合性基係指可藉由光聚合起始劑所產生的活性自由基或酸等來參與聚合反應的基團。舉例來說,光聚合性基較佳係選自由丙烯醯基、甲基丙烯醯基、環氧基及乙烯基所組成的群組中的至少一種,且更佳係為丙烯醯基或甲基丙烯醯基。
及式(4):[化學式4]
所表示的化合物[式(3)及式(4)中,P表示聚合性基,R表示碳原子數為1~12的亞烷基或碳原子數為1~12的氧化烯醚基,n表示1~12的整數,且構造:-[R-O]n-中的總碳原子數為1~12]。
聚合性液晶化合物(B)係可使用習知的製造方法製造,例如藉由「Macromolecules第26卷,第6132-6134頁,1993年」所載的方法;或
「Macromol.Chem.第183卷,第2311-2321頁,1982年」所載的方法等。也可使用市售的聚合性液晶化合物。
因應所使用之液晶化合物(A)的種類及所欲之光穿透率,聚合性液晶化合物(B)可僅使用一種,亦可組合兩種以上來使用。
本發明的液晶組成物包含具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C)(但是,其與聚合性液晶化合物(B)不同)。在從本發明的液晶組成物所形成之高分子分散型液晶中,具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C)係作為交聯劑而產生作用。
前述之專利文獻1所記載的習知溫度響應性的高分子分散型液晶,在大於發揮遮光性能之溫度的環境下,例如暴露在大於發揮遮光性能之溫度上限的10~20℃左右的高溫下,或長時間(例如,約一小時以上)放置在發揮遮光性能的溫度下,由聚合性液晶化合物所形成之高分子構造容易崩壞。一旦產生如此之構造崩壞,則光穿透性的切換功能下降,遮光性能本身也下降、消失,故變得難以連續地發揮高遮光性能。本發明的液晶組成物係藉由包含聚合性化合物(C),能夠將由聚合性液晶化合物(B)所形成之聚合物主鏈固定化並使高分子構造變得穩固,故在形成高分子分散型液晶的情況下,能夠提升其耐熱性。藉此,即使在暴露於遠大於發揮遮光性能之溫度環境的情況下,或長時間放置在發揮遮光性能之溫度之後的情況下,也能夠維持良好的光穿透性的切換功能,且適用於製造能夠維持高遮光性能的溫度響應性調光元件。
聚合性化合物(C)係具有2個以上聚合性基的化合物。聚合性化合物(C)所具有的聚合性基較佳係光聚合性基,可舉出例如丙烯醯基、甲基丙烯醯基、環氧基、乙烯基及乙烯基氧基等;較佳係選自由丙烯醯基、甲基丙烯醯
基、環氧基及乙烯基所組成的群組中的至少一種,更佳係丙烯醯基或甲基丙烯醯基。又,從反應性的觀點來看,聚合性化合物(C)較佳係具有與聚合性液晶化合物(B)相同的聚合性基,且更佳係聚合性化合物(C)所具有的全部聚合性基皆與聚合性液晶化合物(B)的聚合性基相同。
聚合性化合物(C)中聚合性基的數量為2個以上,通常係4個以下,較佳係2個或3個,更佳係2個。聚合性化合物(C)所具有的2個以上之聚合性基可相同亦可為不同。
就聚合性化合物(C)而言,只要是具有兩個以上的聚合性基,且能夠與聚合性液晶化合物(B)形成交聯構造者即可,可為非液晶性的聚合性化合物,亦可為聚合性液晶化合物,也可以組合此等來使用。
就非液晶性的聚合性化合物(C)而言,可舉出例如直鏈或支鏈的亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、亞烷基二醇三(甲基)丙烯酸酯、亞烷基二醇四(甲基)丙烯酸酯、亞烷基二醇五(甲基)丙烯酸酯、亞烷基二醇六(甲基)丙烯酸酯等之脂肪族系多官能(甲基)丙烯酸酯;脂環族、芳香族環或雜環等含有環狀構造的二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯等。具體而言,作為脂肪族系多官能(甲基)丙烯酸酯,可舉出例如1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等;作為含有環狀構造的二(甲基)丙烯酸酯,可舉出例如使用三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、雙酚F二(甲基)丙烯酸酯等。
此等當中,較佳係直鏈或支鏈的亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯及亞烷基二醇三(甲基)丙烯酸酯、含脂環族或芳香族系環狀構造的二(甲基)丙烯酸酯。特別是,上述化合物的分子量較佳係200~800左右。
又,本說明書中的「(甲基)丙烯酸酯」係表示丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸酯的雙方或其中任一者。
就聚合性化合物(C)與聚合性液晶化合物(B)在分子構造上近似的情況下,聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的混合性變得良好,能夠更進一步地提升高分子分散型液晶的遮光性能,故聚合性化合物(C)較佳係具有2個以上的聚合性基,且聚合性化合物(C)係與聚合性液晶化合物(B)不同之聚合性液晶化合物(以下,亦稱為「聚合性液晶化合物(C1)」)。藉由使液晶組成物含有聚合性液晶化合物(C1),其所獲得之高分子分散型液晶在暴露於遠大於發揮遮光性能之溫度環境的情況下,或長時間放置在發揮遮光性能之溫度之後的情況下,除了能夠持續地維持光穿透性的切換功能之外,亦能夠在發揮遮光性能的溫度範圍內維持高遮光性。
因為聚合性液晶化合物(C1)與聚合性液晶化合物(B)的分子構造相近,且其與聚合性液晶化合物(B)的混合性良好,故其較佳係包含芳香環構造,更佳係包含芳香環構造與羰基及/或醚基。
就聚合性液晶化合物(C1)而言,可舉出例如4-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基)丙氧基]苯甲酸1,1'-(2-甲基-1,4-亞苯基)、4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]己基]氧基]苯甲酸1,1'-(2-甲基-1,4-亞苯基)、2-甲基-1,4-亞苯基雙(4-(((4-(丙烯醯氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸酯、2-甲基-1,4-亞苯基雙(4-(((4-丙烯醯氧基)))丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸酯)。
所表示之化合物[式(8)中,n為3~6的整數]。
就上述式(7)所表示的化合物而言,可具體舉出以下化合物。
就上述式(8)所表示的化合物而言,可具體舉出以下化合物。
又,作為聚合性化合物(C),亦可為下述化合物。
因應使用之液晶化合物(A)及聚合性液晶化合物(B)的種類及所欲的光穿透率等,可僅使用一種聚合性化合物(C),亦可組合兩種以上來使用。
本發明中,構成液晶組成物的聚合性液晶化合物(B)較佳係與聚合性化合物(C)具有近似的分子構造,液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)較佳係具有近似的分子構造。此處,「具有近似的分子構造」係指,一個分子內具有相同的構造單元。
本發明中,以液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶組成物中液晶化合物(A)的含量較佳係45~90質量%。若液晶化合物(A)的含量在上述範圍,能夠提升耐熱性,並能夠在形成溫度響應性調光元件時發揮良好的調光性能。又,變得容易獲得均勻的調光元件。在本發明中,液晶化合物(A)的含量較佳係45質量%以上,更佳係50質量%以上,再更佳係55質量%以上,特佳係60質量%以上,最佳係65質量%以上;又,液晶化合物(A)的含量較佳係90質量%以下,更佳係85質量%以下,再更佳係80質量%以下,特佳係75質量%以下;可任意組合此等上限及下限。
本發明中,以液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶組成物中聚合性液晶化合物(B)的含量較佳係9.95~54.95質量%。若聚合性液晶化合物(B)的含量在上述範圍,能夠提升耐熱性,並能夠在形成溫度響應性調光元件時發揮良好的調光性能。又,變得容易獲得均勻的調光元件。在本發明中,聚合性液晶化合物(B)的含量較佳
係10質量%以上,更佳係20質量%以上,再更佳係25質量%以上;又,聚合性液晶化合物(B)的含量較佳係50質量%以下,更佳係40質量%以下,再更佳係35質量%以下;可任意組合此等上限及下限。
本發明中,以液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶組成物中聚合性化合物(C)的含量較佳係0.05~5質量%。若聚合性化合物(C)的含量在上述範圍,能夠提升耐熱性,並能夠在形成溫度響應性調光元件時發揮良好的調光性能。又,變得容易獲得均勻的調光元件。在本發明中,聚合性化合物(C)的含量較佳係0.05質量%以上,更佳係0.1質量%以上;又,聚合性化合物(C)的含量較佳係5質量%以下,更佳係2.5質量%以下,再更佳係2質量%以下,特佳係1.5質量%以下;可任意組合此等上限及下限。
作為光穿透率的調節等目的,本發明的液晶組成物可因應必要還包含與聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)不同的聚合性化合物(以下,亦稱為其他聚合性化合物)。就其他聚合性化合物的例子而言,可舉出例如具有一個聚合性基且不具有氰苯基的聚合性液晶化合物;具有一個如丙烯醯基、甲基丙烯醯基、環氧基或乙烯基般的聚合性基團之非液晶化合物等。在液晶化合物含有其他聚合性化合物的情況下,以液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的總量為基準,其他聚合性化合物的含量較佳係0.1~20質量%,更佳係0.1~10質量%。
本發明的液晶組成物可因應必要,以在能夠達成本發明目之範圍內的量,含有光自由基聚合起始劑、感光劑、界面活性劑、填料。
就光自由基聚合起始劑而言,可舉出例如N-苯基甘氨酸、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基-環己基-苯基酮等。就光自由基聚合起始劑的代表性市售品而言,可舉出例如來自BASF日本(股)的Darocur-1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮)、IRGACURE651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮)、IRGACURE184(1-羥基-環己基-苯基-酮)、IRGACURE127、IRGACURE500(IRGACURE184與二苯基甲酮的混合物)、IRGACUR2959、IRGACURE907、IRGACURE369、IRGACURE379、IRGACURE754、IRGACURE1300、IRGACURE819、IRGACURE1700、IRGACURE1800、IRGACURE1850、IRGACURE1870、Darocur-4265、Darocur-MBF、Darocur-TPO、IRGACURE784、IRGACURE、IRGACUREOXE01、IRGACUREOXE02等;以及來自(股)ADEKA的ADEKA optomer N-1919、ADEKA Arkles NCI-831及ADEKA Arkles NCI-930等。Darocur及IRGACURE皆為BASF日本(股)的登錄商標。ADEKA optomer及ADEKA Arkles皆為(股)ADEKA的登錄商標。在液晶組成物含有光自由基聚合起始劑的情況下,相對於聚合性液晶化合物及聚合性化合物的總質量,液晶組成物中光自由基聚合起始劑的含量係例如為1質量%以下。
就感光劑而言,可舉出例如二溴熒光素、玫瑰紅(rose bengal),羅丹明6G(Rhodamine 6G),3,3'-羰基雙(7-二乙基氨基香豆素)(3,3'-carbonylbis(7-diethylaminocoumarin))等。在液晶組成物含有感光劑的情況下,相對於聚合性液晶化合物及聚合性化合物的總質量,液晶組成物中感光劑的含量係例如為1質量%以下。
就界面活性劑而言,可舉出例如矽氧樹脂系界面活性劑及氟系界面活性劑等。
就填料而言,可舉出有機填料及無機填料等。
又,本發明的液晶組成物可因應必要,以在能夠達成本發明目之範圍內的量,添加阻聚劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、流平劑、著色劑等的添加劑。
能夠將液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C),與視情況而添加之其他聚合性液晶化合物及/或添加劑等共同混合,來製造本發明的液晶組成物。較佳係一邊進行加熱及/或攪拌,一邊進行混合;藉此,能夠獲得均勻的溶液。加熱溫度能夠因應液晶組成物的組成、液晶化合物(A)與聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C)的種類等來適當地設定,能夠設定在例如30~100℃的溫度範圍。
本發明的液晶組成物在常溫下可為固體狀、液體狀或此等混合的狀態,且成分中的一部分可為液體狀或固體狀。液晶組成物為各成分可在一溫度範圍下均勻溶解的液體狀,且前述溫度範圍較佳係在室溫~100℃的範圍,更佳係在室溫~80℃的範圍。
因為本發明液晶組成物的耐熱性優異,故適用於形成高分子分散型液晶。因為藉由使用本發明的液晶組成物能夠連續地切換光穿透狀態與光散射狀態,並能夠製作發揮高遮光性能的高分子分散型液晶,故本發明的液晶組成物適用於溫度響應性調光元件的製造。本發明中液晶組成物的耐熱性係例如以下述作為指標來進行評價:於由液晶組成物製得之高分子分散型液晶的情況下,在高於發揮遮光性能的溫度10℃之溫度下放置3小時之
際,是否能夠在放置於該溫度下之前保持遮光性能;以及,重複三次在高於發揮遮光性能的溫度10℃之溫度下加熱並冷卻至小於發揮遮光性能的溫度時,是否能夠維持遮光性能的切換功能。又,針對此等評價方法的詳細內容,記載於後述的實施例。
<溫度響應性調光元件>
本發明的溫度響應性調光元件係包含:由上述本發明液晶組成物所構成之基層(以下,亦稱為液晶組成物層)及一對基材,且由液晶組成物所構成之基層係存在於前述一對基材之間。液晶組成物層係含有作為液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的聚合物之液晶聚合物的層。換言之,本發明的溫度響應性調光元件係具備下列組成而成之溫度響應性調光元件,其係包含:含有聚合物的基層(液晶組成物層),且前述聚合物係聚合有液晶化合物(A)與具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B)與聚合性化合物(C);以及一對基材,其係配置於前述基層的兩側。
在液晶組成物層中,藉由使作為被含於液晶組成物之液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的聚合物之液晶聚合物產生相分離,液晶化合物(A)係作為液晶滴分散在液晶聚合物中,以形成液晶相及高分子相。
液晶滴的形狀通常為橢圓球狀,且其長軸的長度較佳係例如為10nm~50μm,更佳係50nm~20μm,再更佳係50nm~10μm。液晶滴的尺寸在上述範圍內的情況下,於高溫時存在容易有效地成為光散射的傾向。能夠藉由適當地變更被含於液晶組成物之液晶化合物與聚合性液晶化合物的種類及量、在
後述之溫度響應性調光元件的製造方法中注入及/或冷卻液晶組成物的溫度、聚合時的溫度等,來調節液晶滴的尺寸。藉由使用掃描式電子顯微鏡等來觀察液晶組成物層,能夠測定液晶滴的形狀及尺寸。
液晶滴中的液晶化合物(A)的分子在小於向列相-各向同性相的相轉移溫度的溫度下,在聚合後之聚合性液晶化合物(B)的分子,即在與液晶聚合物的配向方向相同的方向上,以使液晶化合物(A)之分子的長軸延伸的方式進行配向。另一方面,在大於向列相-各向同性相的相轉移溫度的溫度下,在聚合後之聚合性液晶化合物(B)的分子,即在與液晶聚合物的配向方向不同的方向上,以使液晶化合物(A)之分子的長軸延伸的方式進行配向。因此,在小於液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度之下,能夠可逆地變化成光穿透狀態;在大於液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度之下,能夠可逆地變化成光散射狀態。
基材只要能使液晶組成物聚合時所需的光穿透即可,並未特別限制,例如,可以使用玻璃基板或塑膠膜。就塑膠膜而言,較佳係透明的樹脂膜,其可為無色的亦可為有色的。就能夠用於塑膠膜的樹脂而言,可舉出例如聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂等。此等樹脂可因應必要地組合兩種以上來使用。又,基材可為後述之附有配向膜的基材。
在一對基材中,較佳係至少一個為附有配向膜的基材。若於基材的液晶組成物層之側的表面施加配向處理,在小於液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度之溫度下,變得能夠容易地將液晶化合物及液晶聚合物的相朝特定方向配向。舉例來說,將液晶組成物注入一對附有配向膜的基材
之間的情況下,液晶滴中的液晶化合物(A)及聚合性液晶化合物(B),與若存在時的聚合性液晶化合物(C1),在控制分子配列方向的狀態下,進行光聚合與相分離,並且液晶化合物及液晶聚合物的相變得沿著特定方向配向。
因為液晶化合物(A)在小於向列相-各向同性相的相轉移溫度之溫度下,能夠良好地維持在向列狀態下朝特定方向的配向秩序,且能夠獲得高的光穿透率,故構成一對基材之兩個基材較佳係附有配向膜的基材,且該配向膜較佳係以成為液晶組成物層之側的方式來配置。
就配向處理而言,能夠舉出例如於基材表面設置配向膜的方法等。就具體的配向處理而言,可舉出例如下述處理:藉由針對塗佈有配向膜形成用組成物(溶液)的基材,在恆定壓力下,一邊按壓用尼龍等的布捲繞之輥並一邊使其旋轉,將配向膜表面在恆定方向摩擦(rubbing)並於基材表面形成配向膜。就配向膜的種類而言,並未特別限制,可舉出例如聚醯亞胺薄膜等。就配向方向而言,可以為與基材表面平行且為特定方向,亦可為與基材表面垂直的方向。
在一對基材之間,以特定間隔存在間隙,並且該間隔可以例如在1~500μm的範圍內,較佳係在3~100μm的範圍內,更佳係在5~50μm的範圍內。基材間的距離在上述範圍內的情況下,具有容易獲得所欲之光散射特性的傾向。
本發明的溫度響應性調光元件的20℃下之可見光直線穿透率(Tlum)較佳為60%以上,更佳為65%以上,再更佳為70%以上,特佳為75%以上,再特佳為79.5%以上,極佳為80%以上,最佳為85%以上。若20℃下之可見光直線穿透率在上述下限值以上,一般來說,能夠適用於作為尋求著在室溫
附近等的生活環境溫度下的高光穿透性之窗戶玻璃用的調光部件。20℃下之可見光直線穿透率的上限並未特別限定,理想為100%。
舉例來說,能夠根據後述之實施例中所說明的測定方法來求得可見光直線穿透率(Tlum)。可見光直線穿透率(Tlum)係霧度(白濁度)(haze)的指標,可見光直線穿透率(Tlum)的增加(減少)係相當於霧度的減少(增加)。
本發明的溫度響應性調光元件,在較構成其的液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還高的溫度狀態下之可見光直線穿透率(以下亦稱為「高溫時的可見光直線穿透率」),係能夠低於較向列相-各向同性相的相轉移溫度還低的溫度狀態下之可見光直線穿透率(以下,亦稱為「低溫時的可見光直線穿透率」)。此處,本發明中,「較液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還高的溫度狀態」係指,處於較液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還高10℃以上之溫度下的狀態;「較液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還低的溫度狀態」係指,處於較液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還低10℃以上之溫度下的狀態。在本發明的溫度響應性調光元件中,高溫時的可見光直線穿透率較佳係小於低溫時的可見光直線穿透率的65%,更佳係在50%以下,再更佳係35%以下,特佳係15%以下,最佳係10%以下。又,高溫時及低溫時的各可見光直線穿透率,係能夠各自在較液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉移溫度還高10℃以上之特定溫度下(較佳係高於10℃的溫度),或是在較其還低10℃以上之特定溫度下(較佳係低於10℃的溫度)測定並算出。
在本發明的溫度響應性調光元件中,高溫時的可見光直線穿透率與低溫時的可見光直線穿透率之差值較佳為10%以上,更佳為15%以上,再更佳為30%以上,特佳為45%以上,再特佳為60%以上,最佳為70%以上。
能夠藉由適當地變更被含於液晶組成物之液晶化合物及聚合性液晶化合物的種類與量、後述之溫度響應性調光元件的製造方法中注入及/或冷卻液晶組成物的溫度、聚合時的溫度等,來分別調節低溫時的可見光直線穿透率與高溫時的可見光直線穿透率。
就溫度響應性調光元件的形態而言,並未特別限制,能夠因應溫度響應性調光元件的基材之種類、製造方法、用途、保管及輸送方式等,而可成為膜狀或片狀,亦可形成或被裁切為被捲繞在輥的形態及具有所欲尺寸的形態等。
在本發明中,溫度響應性調光元件係能夠藉由包含下述步驟的方法來製造:1)於一對基材間配置液晶組成物之步驟;2)將液晶組成物硬化之步驟。特別是,因為本發明的液晶組成物係能夠在不使用光擴散板的情況下,以使液晶化合物分散於液晶聚合物的方式來進行硬化,故上述步驟2)中液晶組成物的硬化較佳係不使用光擴散板,即可藉由被稱為所謂均勻曝光的曝光方法來實施。藉此,能夠容易且生產性佳地來製造溫度響應性調光元件。
就將液晶組成物配置於一對基材間的方法而言,能夠舉出以下的方法等:藉由將塗佈有液晶組成物的基材貼合於至少另一個基材的表面,使液晶組成物被夾持在兩個基材之間的方法;將液晶組成物注入於以特定間隔設置間隙之基材之間的方法。
作為使用特定間隔的間隙來維持一對基材的目的,其係能夠將具有預定高度的間隔物(spacer)配置在至少一個基材的表面上。作為間隔物,可以使用習知的間隔物,可舉出球狀、棒狀或柱狀的樹脂間隔物;以及球狀二氧化矽等。球狀樹脂間隔物及球狀二氧化矽係能夠被含於用於貼合基材之黏著劑或封止劑來使用、或被含於液晶組成物中來使用,或者,使用濕式或環式散佈裝置將球狀樹脂間隔物及球狀二氧化矽散佈於基材表面。可以藉由使用黏著劑等將棒狀樹脂間隔物黏著至基板表面上來使用。柱狀樹脂間隔物可以藉由習知的光刻(Photolithography)技術在基板的表面上形成光硬化性樹脂組合物。間隔物的高度可以根據基板之間的所欲間隙而適當地選擇,通常為數nm~數百μm。又,亦能夠使用具有恆定間隙[例如,KSRP-25/B507P7NSS(間隙的間隔為25μm)]的市售元件(cell)。
就將液晶組成物塗佈於基材的方法而言,可舉出例如輥塗佈、浸塗佈、噴塗佈、槽塗佈、模塗佈、旋塗佈及滴塗佈法等。在液晶組成物含有溶劑的情況下,為了於塗佈後去除殘留於液晶組成物塗膜中的溶劑,能夠進行減壓及/或加熱。
就注入液晶組成物的方法而言,能夠使用習知的液晶注入法,例如利用真空差壓力的方法等。
液晶組成物的塗佈或注入係能夠一邊將液晶組成物加熱至特定溫度並一邊進行。加熱溫度只要是使液晶組成物成為能夠被塗佈或注入的充分流動狀態且各成分能夠均勻地溶解之溫度即可,例如溫度可在30℃~100℃的範圍。只要液晶組成物為能夠充分地流動的狀態,則能夠容易地將液晶化合物(A)
及聚合性液晶化合物(B)與若存在時的聚合性液晶化合物(C1)的分子沿著配向膜充分的配向,且容易抑制塗層不均勻及注入時產生的氣泡。
在將液晶組成物塗佈或注入後,藉由使液晶組成物冷卻至配向溫度為止,能夠固定液晶化合物(A)及聚合性液晶化合物(B)與若存在時的聚合性液晶化合物(C1)的分子的配向狀態。冷卻溫度只要是使液晶組成物成為配向溫度以下的溫度即可,例如為0~40℃等。
藉由於至少一個基材的表面塗佈黏著劑或封止劑,並黏著基材個體,而能夠進行基材的貼合。藉由塗布來配置液晶組成物的情況下,藉由在塗佈液晶組成物之前,預先於基材周圍塗佈黏著劑或封止劑,能夠防止液晶組成物在塗佈過程中從基材上突出或在貼合後洩漏。
舉例來說,在液晶組成物中的聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)屬於光聚合性的情況下,藉由於配置有液晶組成物的一對基材曝光,能夠藉由將液晶組成物中的聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)聚合,來進行將液晶組成物硬化的步驟。
能夠藉由雷射光照射或紫外線照射來進行曝光。前述曝光雖然也可以使用光擴散板進行所謂的不均勻曝光,但本發明的液晶組成物能夠不使用光擴散板,即使是藉由所謂的均勻曝光的曝光方法,也能夠以使液晶化合物分散於液晶聚合物中的方式來使其硬化。因為均勻曝光不需要進行複雜的操作而能夠製作本發明的溫度響應性調光元件,故從生產效率及製造費用的觀點來看,相較於不均勻曝光,均勻曝光較佳。
進行雷射光照射或紫外線照射的溫度只要是不會干擾液晶化合物(A)及聚合性液晶化合物(B)與若存在時的聚合性液晶化合物(C1)之分子的配向狀態的溫度即可,可例如為0~40℃範圍的溫度。
用於雷射光照射的雷射光而言,可舉出例如使用YAG雷射光、準分子雷射光、氬氣雷射光、半導體雷射光等。就照射之雷射光的波長而言,只要是光聚合起始劑反應區域的波長即可,例如能夠藉由照射波長532nm或351nm的雷射光來進行。雷射光照射的時間能夠因應雷射光的種類、液晶組成物的組成等來適當地設定,例如能夠設定在1秒~1小時的範圍,較佳係10秒~10分鐘之間。
用於紫外線照射的光源(燈)而言,可以使用產生紫外線的燈,例如金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。就照射之紫外線的波長而言,只要是光聚合起始劑反應區域的波長即可,例如較佳係中心波長為365nm,且因應必要,更佳係將小於365nm的紫外線截斷來使用。照射之紫外線的強度較佳係0.1mW/cm2~100W/cm2,更佳係2mW/cm2~50W/cm2。照射之紫外線的能量可以根據液晶組成物的組成等來適當地調整,較佳係10mJ/cm2~500J/cm2,更佳係100mJ/cm2~200J/cm2。紫外線的照射時間能夠根據紫外線的照射強度來適當地選擇,例如可以設定為1秒~1小時的範圍,較佳係10秒~10分鐘之間。
能夠組合雷射光照射及紫外線照射來進行曝光,例如在進行雷射光照射之後,更進行紫外線照射。
<含有溫度響應性調光元件的膜>
就本發明之含有溫度響應性調光元件的膜而言,可舉出例如將膜基材與溫度響應性調光元件貼合而成者,或將作為上述溫度響應性調光元件的基材之塑膠膜作為膜基材,並於其表面上直接形成溫度響應性調光元件者等。膜基材較佳係具有透明性及柔軟性,且作為溫度響應性調光元件的基材,能夠使用上述之各種無色透明或有色透明的樹脂膜。
膜基材與溫度響應性調光元件能夠藉由黏著劑層來貼合。黏著劑層可為習知的黏著劑或接著劑來構成,黏著劑或接著劑可為感壓型、UV硬化型、熱硬化型等,較佳係透明者。黏著劑層能夠形成於膜基材與溫度響應性調光元件之至少一者的貼合表面上。就形成方法而言,並未特別限制,可舉出例如藉由輥塗佈、浸塗佈、噴塗佈、槽塗佈、模塗佈、刮刀塗佈、凹版塗佈等各種塗佈法,並藉由塗佈透明黏著劑或接著劑之形成方法;以及藉由黏貼所謂的雙面膠帶般之透明黏著劑或透明接著劑之形成方法等。
就本發明之膜的製造方法而言,可舉出例如將捲繞成輥狀之膜基材與溫度響應性調光元件,一邊設置黏著劑層一邊以輥對輥(roll-to-roll)形式進行貼合的方法;以及將黏著劑層設置於形成或被裁切為所欲尺寸的膜基材與溫度響應性調光元件中的至少一個,然後進行貼合的方法等。
為了與窗戶玻璃等被覆體貼合,本發明的膜例如可在膜的至少一個表面上具有另外的黏著劑層。另外的黏著劑層亦可以由上述透明黏著劑或透明接著劑所構成。另外的粘合劑層可以在其表面具有由塑膠膜等所構成的剝離層,於本發明的膜與被覆體貼合時將其剝離,而能夠使另外的黏著劑層露出並與被覆體貼合。
因為本發明的膜賦予溫度響應性調光功能,故適用於調光窗戶玻璃等。又,亦可用於感應器等。
以下,藉由實施例,針對本發明進行更詳細的說明。
[實施例]
針對構成實施例及比較例的液晶組成物之成分,使用以下的化合物。
<液晶化合物(A)>
4-氰基-4'-己基聯苯,東京化學工業股份有限公司製,向列相-各向同性相的相轉移溫度(TNI)=30℃,雙折射率(Δn=ne-no)=0.15,分子量=263。
4-氰基-4'-庚基聯苯,東京化學工業股份有限公司製,向列相-各向同性相的相轉移溫度(TNI)=43℃,雙折射率(Δn=ne-no)=0.15,分子量=277。
<聚合性液晶化合物(B)>
[聚合性化合物(B1)]
6-[[4'-氰基-(1,1'-聯苯)-4-基]氧基}丙烯酸己基酯(根據以下期刊所記載的方法製造:「Macromolecules,第26卷,第6132-6134頁,1993年」)
<聚合性化合物(C)>
1)聚合性非液晶化合物
三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯,日本化藥(股)製
1,6-己二醇二丙烯酸酯,大阪有機化學工業(股)製
EO改性雙酚F二丙烯酸酯,日本化藥(股)製
聚乙二醇二丙烯酸酯,新中村化學工業(股)製
新戊二醇二丙烯酸酯,大阪有機化學工業(股)製
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯,大阪有機化學工業(股)製
2)聚合性液晶化合物(C1)
4-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]丙氧基]苯甲酸1,1'-(2-甲基-1,4-亞苯基),根據日本特開2013-253041號公報所記載的方法合成。
4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]己基]氧基]苯甲酸1,1'-(2-甲基-1,4-亞苯基),根據日本特開2013-253041號公報所記載的方法合成。
2-甲基-1,4-亞苯基雙(4-(((4-(丙烯醯氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸酯,根據日本特開2013-253041號公報所記載的方法合成。
根據日本特開2013-253041號公報所記載的方法合成。
<其他聚合性化合物>
4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]己基]氧基]苯甲酸4-甲氧基苯甲酸,根據以下期刊所記載的方法合成:Makromol.Chem.,183,2311-2321(1982)。
在實施例及比較例中所使用之液晶化合物(A)的上述向列相-各向同性相的相轉移溫度及雙折射率係液晶手冊(液晶手冊編輯委員會編著,丸善製作,2000.10發行)所記載的值。
又,針對液晶化合物(A)的上述向列相-各向同性相的相轉移溫度,能夠使用具有溫度調節平台的偏光顯微鏡(例如Olympus公司製;BX53)進行觀察;以
及使用差示掃描量熱儀(例如,日立High-Technologies公司製的DSC6200)在掃描速度(Scan Rate)為10℃/分鐘的條件下進行測量來計算。
1.液晶組成物的製作
(1)實施例1
根據表1記載的組成,將作為液晶化合物(A)的7-CB、聚合性液晶化合物(B1)及作為聚合性化合物(C)的聚合性液晶化合物(C1a),與含量為聚合性液晶化合物(B1)及聚合性液晶化合物(C1a)之合計質量的1質量%之光聚合起始劑[Irgacure 651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮,BASF公司製)]一起混合,在60℃~80℃下加熱攪拌,製作液晶組成物1。
(2)實施例2~13
根據表1記載的組成,各自將液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B1)及聚合性化合物(C)與光聚合起始劑[Irgacure 651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮,BASF公司製)]混合,與實施例1相同地獲得液晶組成物2~13。光聚合起始劑的量皆為聚合性液晶化合物(B1)及聚合性化合物(C)之合計質量的1質量%。
(3)比較例1及2
不使用聚合性化合物(C),並根據表1記載的組成,除了各自將液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B1)與光聚合起始劑[Irgacure 651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮,BASF公司製)]混合以外,與實施例1相同地獲得液晶組成物
14及15。光聚合起始劑的量皆為聚合性液晶化合物(B1)及聚合性化合物(C)之合計質量的1質量%。
(4)比較例3
除了將聚合性液晶化合物(B2)作為聚合性液晶化合物(B1)的替代以外,與實施例11相同地獲得液晶組成物16。
2.溫度響應性調光元件的製作
使用實施例1~13及比較例1~3所製作的液晶組成物1~16,並依據以下的順序,製作溫度響應性調光元件。
(1)實施例14
在黏著有附有摩擦配向膜的兩個玻璃基板(ECH公司製,antiparallel)並使間隔珠所夾持的間隙間隔為30±5μm之玻璃容器(Cell)中,注入實施例1製備的液晶組成物1。為了使該液晶組成物進行光聚合,藉由紫外線照射(約10mW/cm2)使其均勻曝光,而獲得溫度響應性調光元件。具體而言,在20~25℃下進行約5分鐘的上述曝光。
(2)實施例15~26及比較例4~6
作為液晶組成物,除了各自使用實施例2~13及比較例1~3所製備的液晶組成物2~16以外,藉由與實施例14相同的方法,製作溫度響應性調光元件。又,針對各液晶組成物的曝光溫度,以不干擾聚合性液晶化合物(B)及若存在時的聚合性液晶化合物(C1a)的配向狀態之方式,將溫度調整至30~50℃範圍內的恆定溫度。
3.溫度響應性調光元件的評價
針對獲得之溫度響應性調光元件的遮光性能及耐熱性,依據以下的順序進行評價。將結果顯示於表2。
<遮光性能(可否白濁)>
將熱板設定為較構成溫度響應性調光元件的液晶化合物(A)的向列各向同性相的相轉移溫度高10℃的溫度(在化合物6-CB中約為40℃,在化合物7-CB中約為53℃),並於熱板上,在小於液晶化合物(A)的向列相-各向同性相的相轉
移溫度的溫度下,放置成為透明狀態的溫度響應性調光元件,且藉由目視確認其是否變混濁。
評價基準
○:均勻地產生白濁。
△:雖不均勻,但產生白濁。
×:未產生白濁。
<耐熱性>
耐熱性係藉由以下的順序,針對下述事項進行試驗並評價:在大於發揮遮光性能的溫度之溫度下,保持3小時後的遮光性能;以及重複進行遠大於發揮遮光性能的溫度與朝小於發揮前述遮光性能的溫度冷卻後之光穿透性切換功能。
<遮光性能>
將熱板設定為較各溫度響應性調光元件的白濁產生溫度高10℃的溫度(表2中的白濁產生溫度+10℃),並於熱板上放置溫度響應性調光元件,以目視確認經過3小時後的白濁外觀,且與初期(放置於熱板上約3分鐘後)的白濁狀態進行比較。又,白濁產生溫度與白濁消失溫度皆係基於後述之方法來測定。
評價基準
○:3小時後的白濁狀態與初期白濁時具有相同程度。
△:雖然3小時後仍維持白濁狀態,但白濁的程度較初期白濁時下降。
×:3小時後,白濁消失。
(白濁產生溫度及白濁消失溫度的測定)
將熱板設定為構成各溫度響應性調光元件的液晶化合物(A)的向列各向同性相的相轉移溫度之溫度的程度,並於熱板上放置溫度響應性調光元件後,使熱板的溫度加熱而提升,並將溫度響應性調光元件產生白濁之溫度作為白濁產生溫度。之後,持續使熱板的溫度進一步加熱而提升,並將溫度響應性調光元件的白濁完全消失時的溫度作為白濁消失溫度。
<光穿透性切換功能>
將熱板設定為較構成各溫度響應性調光元件的白濁產生溫度高10℃的溫度(表2中的白濁產生溫度+10℃),並於熱板上放置溫度響應性調光元件後,確認到溫度響應性調光元件從透明變成白濁,再將白濁後之溫度響應性調光元件冷卻至室溫。接著,再將熱板設定為較構成溫度響應性調光元件的白濁產生溫度高10℃的溫度,並於熱板上放置溫度響應性調光元件,確認是否產生白濁。重覆3次此一系列的操作,並評價白濁狀態。
評價基準
○:3次皆為相同程度的白濁。
△:隨著重複的次數,白濁程度下降。
×:可逆性消失,未產生白濁。
針對實施例14~17、20~21、23以及比較例4~5的溫度響應性調光元件,測定可見光直線穿透率。溫度響應性調光元件的可見光直線穿透率係依據以下順序測定。將結果顯示於表3。
<可見光直線穿透率>
可見光直線穿透率係依據JISR3106「板玻璃類的穿透率、反射率、放射率及太陽照射熱取得率的試驗方法」進行測定。具體而言,使用附有溫度控制附加元件的分光光度計(日立High-Technologies製,U4100),在太陽照射能量所分布之0.2~2.5μm範圍的光波長(λ),測定各溫度響應性調光元件(試料元件)的分光穿透率(T(λ))。在T(λ)的測定光學系統中,積分球檢測器設置於從元件後方僅垂直間隔一定距離的位置,並且從穿透元件之光中,檢測出發散角在10°範圍內的直進光分量。在此直進穿透率中,可見光直線穿透率(Tlum)係基於下述式(I)來計算。
如式(I)所示,Tlum係能夠藉由T(λ)相對於波長的加權積分平均值來求得。此處,Tlum(λ)是表示可見度的權重係數。
表3中的低溫時的可見光直線穿透率係基於在20℃的測定下所算出之值;高溫時的可見光直線穿透率係基於在較構成各溫度響應性調光元件的液晶化合物(A)的向列各向同性相的相轉移溫度高10℃的溫度(在化合物6-CB中約為40℃,在化合物7-CB中約為53℃)的測定下所算出之值。又,對比部分(contrast)係表示低溫時的可見光直線穿透率與高溫時的可見光直線穿透率之差值。
由本發明的液晶組成物(實施例1~13)所製作之溫度響應性調光元件,即使在重複暴露在遠大於發揮遮光性能的溫度之環境的情況下,確認到其皆能夠維持光穿透性的切換功能(實施例14~26)。特別是,由使用聚合性化合物(C)作為聚合性液晶化合物的液晶組成物(實施例1~3及10~13)所製作之溫度響應性調光元件,確認到其仍然具有高的遮光性能,能夠維持光穿透性的切
換功能,並具有高的耐熱性(實施例14~16及24~26)。相對於此,由未摻合聚合性化合物(C)且非為本發明的液晶組成物(比較例1及2)所製作之溫度響應性調光元件,其耐熱性不佳,且若遠大於發揮遮光性能的溫度,則其失去可逆的光穿透性切換功能(比較例4及5)。又,由未摻合具有氰苯基的聚合性液晶化合物來作為聚合性液晶化合物(B)之液晶組成物(比較例3)所製作之溫度響應性調光元件,其並未顯示遮光性能(比較例6)。
Claims (13)
- 一種液晶組成物,其係包含:液晶化合物(A),其係氰基聯苯系液晶化合物;具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B);具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C),其係與前述聚合性液晶化合物(B)不同之聚合性液晶化合物;其中,前述液晶化合物(A)之向列相至各向同性相的相轉移溫度(TNI)在20~120℃的範圍。
- 如請求項1所述之液晶組成物,其中,液晶化合物(A)的分子量為200~1000。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中,以液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶化合物(A)的含量為45~90質量%。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中,以液晶化合物(A)、聚合性液晶化合物(B)及聚合性化合物(C)的總量為基準,液晶化合物(C)的含量為0.05~5質量%。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)所具有的氰苯基為氰苯基酯基或氰基聯苯基。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)係具有碳原子數為1~12的亞烷基或碳原子數為1~12的氧化烯醚基,以及至少一個聚合性基。
- 如請求項6所述之液晶組成物,其中,聚合性液晶化合物(B)所具有的至少一個聚合性基,係選自由丙烯醯基、甲基丙烯醯基、環氧基及乙烯基所組成之群組中的至少一種。
- 如請求項1或2所述之液晶組成物,其中,還包含光自由基聚合起始劑。
- 一種溫度響應性調光元件,其係包含:基層,其係含有聚合物,且前述聚合物係液晶化合物(A)與具有氰苯基的聚合性液晶化合物(B)與具有兩個以上的聚合性基的聚合性化合物(C)之聚合物;一對基材,其係配置於前述基層的兩側;及前述液晶化合物(A)係氰基聯苯系液晶化合物,且其向列相至各向同性相的相轉移溫度(TNI)在20~120℃的範圍;前述聚合性化合物(C)係與前述聚合性液晶化合物(B)不同之聚合性液晶化合物。
- 如請求項9所述之溫度響應性調光元件,其中,前述一對基材中的至少一者為附有配向膜的基材。
- 如請求項9或10所述之溫度響應性調光元件,其中,在20℃下之可見光直線穿透率為60%以上。
- 如請求項9或10所述之溫度響應性調光元件,其中,在20℃與50℃下之可見光直線穿透率的差值為60%以上。
- 一種膜,其係包含如請求項9~12中任一項所述之溫度響應性調光元件。
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Citations (1)
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US20080089073A1 (en) * | 2004-11-25 | 2008-04-17 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Dynamic Liquid Crystal Gel Holograms |
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---|---|---|---|---|
JP3228348B2 (ja) * | 1992-07-03 | 2001-11-12 | キヤノン株式会社 | 高分子液晶化合物、液晶組成物および液晶素子 |
BE1007485A3 (nl) * | 1993-09-08 | 1995-07-11 | Philips Electronics Nv | Schakelbaar cholesterisch filter en verlichtingsarmatuur voorzien van een filter. |
JP2004175949A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Ricoh Co Ltd | 高分子/液晶ハイブリッド材料、その製造方法、光学素子、その製造方法および光学装置 |
JP4915477B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2012-04-11 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 画像入出力装置 |
CN106543363A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-29 | 西京学院 | 透过率随温度变化的柔性液晶薄膜材料及薄膜制备方法 |
CN106773234B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-10-29 | 北京大学 | 一种具有屏蔽近红外光功能的温控调光膜及其制备方法 |
CN106526945B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-05-17 | 北京大学 | 一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜及其制备方法 |
JP6428977B1 (ja) * | 2017-03-03 | 2018-11-28 | Dic株式会社 | 光学素子 |
JP7088463B2 (ja) * | 2017-05-16 | 2022-06-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 液晶組成物、温度応答性調光素子およびその製造方法 |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Also Published As
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