WO2007037071A1 - 調光性液晶素子 - Google Patents

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WO2007037071A1
WO2007037071A1 PCT/JP2006/315663 JP2006315663W WO2007037071A1 WO 2007037071 A1 WO2007037071 A1 WO 2007037071A1 JP 2006315663 W JP2006315663 W JP 2006315663W WO 2007037071 A1 WO2007037071 A1 WO 2007037071A1
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alkyl group
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Masaki Kimura
Masaharu Arai
Masaharu Gotoh
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Adeka Corporation
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal element having a light control property.
  • a dimmable liquid crystal element formed of a liquid crystal and a transparent solid substance (eg, a polymer) that holds the liquid crystal has a refractive index and a liquid crystal of the transparent solid substance (eg, a polymer) when no electric field is applied. Since the incident light is scattered due to the difference from the refractive index, etc., it becomes cloudy (white turbid) state.On the other hand, when an electric field is applied, the liquid crystal aligns in the direction of the electric field, so a transparent solid material (for example, the refractive index of the polymer) and the refractive index of the liquid crystal are close to each other, so that the transparent state is obtained. When the electric field is removed, the original cloudy state is restored.
  • a transparent solid substance eg, a polymer
  • the required characteristics of the light controllable liquid crystal element are (1) sufficient contrast between transparent and cloudy, (2) driving at low voltage, and (3) wide operating temperature range. Can be mentioned. Furthermore, dimmable liquid crystal elements have the problem of yellowing due to the effects of sunlight and room light, which are often used for building materials, and therefore (4) light resistance (weather resistance) Superiority is also an important requirement.
  • Patent Document 1 proposes a light control device having a capsule in which a nematic liquid crystal material is sealed in a resin.
  • this light control device includes a microencapsulation step, the production process becomes complicated. Further, when the device is formed, a water-soluble polymer is used or a polymer emulsified and dispersed in water is used. As a result, it becomes cloudy and swells, resulting in a decrease in physical properties!
  • Patent Documents 2 and 3 propose a light control device in which liquid crystal dissolved in a resin is phase-separated when the resin is solidified and dispersed as fine droplets in the resin matrix.
  • these light control elements are not satisfactory in terms of light resistance (weather resistance), which has a narrow operating temperature range.
  • Patent Document 4 proposes a light control device in which a nematic liquid crystal material forms a continuous layer and a transparent solid material is dispersed in a three-dimensional network in the liquid crystal material.
  • this light control device is not satisfactory because the contrast between transparent and opaque (white turbidity) is not sufficient and the light resistance (weather resistance) is satisfactory.
  • Patent Document 5 proposes a light control element using a liquid crystal compound (Tran) having a specific structure.
  • this light control device has a problem that the device is inferior in light resistance (weather resistance) and yellows.
  • the conventionally proposed light control device cannot sufficiently satisfy the above-mentioned required characteristics, in particular, it cannot sufficiently prevent yellowing, and has a serious problem in light resistance (weather resistance).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 3-52843
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2721497
  • Patent Document 3 Japanese Patent No. 2614854
  • Patent Document 4 U.S. Pat.No. 5,374,371
  • Patent Document 5 Japanese Patent No. 3427905
  • An object of the present invention is to provide a light-controllable liquid crystal element that has sufficient contrast, can be driven in a wide temperature range, and is particularly excellent in light resistance (weather resistance).
  • the present invention has been made on the basis of the above knowledge, and has at least one transparent substrate having an electrode layer, and a light control layer supported between the substrates,
  • the light control layer also has a nematic liquid crystal material and a transparent solid material force
  • the nematic liquid crystal material has, as component (a), one or more compounds selected from the compound group force represented by the following general formula (I), and Z or the component (b) contains at least one compound selected from the group strength represented by the following general formula (II), and the component (c) is represented by the following general formula (III)
  • the nematic liquid crystal material is dispersed in the form of independent fine droplets in the transparent solid substance, and the average particle size of the fine droplets is 0.1 to 50 m.
  • a dimmable liquid crystal element is provided.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and A 1 represents trans 4-cyclo Hexylene or 1,4 monophenylene.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms
  • a 2 represents trans 1, 4 hexylene Shikuro or represents 1, 4 _ phenylene
  • X 1 is Shiano group, carbon atoms which may have an ether bond 1
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms
  • X 2 represents a cyan group or an ether group. It represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the present invention provides the dimmable liquid crystal element, wherein the nematic liquid crystal material does not contain a compound having a partial structure represented by the following general formula (IV). is there.
  • the present invention uses an accelerated weathering tester to change the yellowness (L * a * b * color system before and after irradiation with 0.8 mWZcm 2 ultraviolet light (300 to 4 OOnm) for 350 hours.
  • ⁇ b * is 1.5 or less, which provides the dimmable liquid crystal element described above.
  • the light controllable liquid crystal element of the present invention has two substrates having at least one electrode layer that is transparent, and a light control layer supported between these substrates, A nematic liquid crystal material and a transparent solid material force, and the nematic liquid crystal material has one or more compounds selected from the group of compounds represented by the following general formula (I) as component (a), and Z or (B) As a component, it contains one or more compounds selected from the group of compounds represented by the following general formula (II), and as a component (C), a compound group represented by the following general formula (III)
  • the nematic liquid crystal material contains at least one selected compound, and the nematic liquid crystal material is dispersed in the transparent solid material in the form of independent fine droplets. The average particle size of the fine droplets is 0.1 to 50; ⁇ ⁇ This is a light-controllable liquid crystal element.
  • R 1 represents an alkyl group having 1′10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms
  • a 1 represents trans,
  • 4 represents cyclohexylene or 1,4 monophenylene
  • R 2 is an alkyl group which may carbon atoms 1-1 0 have an ether bond or represents the carbon atom number of 1-1 0 alkoxy group.
  • Lambda 2 is trans to 4- Represents cyclohexylene or 1,4 monophenylene, and X 1 represents a cyan group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. Represents a group.
  • the substrate is a rigid material.
  • it may be glass, metal or the like, or may be a flexible material such as a plastic film.
  • the two substrates are obtained by facing each other at an appropriate interval. At least one of them must be transparent so that the light control layer supported between the two sheets can be seen from the outside.
  • the dimmable liquid crystal element of the present invention is used to act on light passing from one side of the element to the other side, the two substrates both have appropriate transparency. available. Further, on this substrate, appropriate transparent or opaque electrodes may be disposed on the entire surface or a part thereof depending on the purpose.
  • a nematic liquid crystal material and a transparent solid substance are interposed between the two substrates.
  • the nematic liquid crystal material is present in a transparent solid substance dispersed in the form of independent fine droplets, and the average particle size of the fine droplets is in the range of 0.1 to 50 / ⁇ ⁇ . From the viewpoint of increasing the efficiency of light scattering, it is preferably 0.5 to 25 ⁇ m, more preferably 2 to 8 ⁇ m. In addition, from the viewpoint of contrast, microdroplets of 10 m or more are preferably 20% or less, and from the viewpoint of driving voltage and low temperature driving, microdroplets smaller than 1 ⁇ m should be 20% or less. Is preferred
  • the ratio of the nematic liquid crystal material in the light control layer is preferably 30% by weight to 70% by weight, and more preferably 40% by weight to 60% by weight from the viewpoint of contrast (optical characteristics as a device). If it exceeds 70% by weight, the particle size of the microdroplet becomes too large, and further, it becomes a dispersion state of microdroplets, so that a problem with contrast or light scattering tends to occur. If it is less than 30% by weight, the contrast tends to deteriorate due to a decrease in scattering sites.
  • a nematic liquid crystal material in the form of microdroplets forms an optical interface with a transparent solid substance, and scatters incident light due to the difference in refractive index with the transparent solid substance when no electric field is applied.
  • a cloudy (white turbid) state is developed and an electric field is applied, the liquid crystal aligns in the direction of the electric field, so the refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the transparent solid substance are close to each other. It becomes transparent.
  • the transparent solid substance is sufficient if it allows the nematic liquid crystal material to exist in a state of being dispersed in the form of fine droplets.
  • the transparency of the transparent solid substance may be determined as appropriate according to the intended use of the device. As for, it is not limited to a solid one, and may have flexibility, flexibility and elasticity as long as it can be obtained according to the purpose.
  • R 1 is an alkyl group having 1 to carbon atoms which may have an ether bond: an L 0 alkyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond include, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isamyl, tert-amyl.
  • alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, heptyloxy, octyloxy, noroxy, decyloxy and the like.
  • R 1 is particularly preferably a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms from the viewpoint of liquid crystallinity (Nem phase is wide, Sm phase is narrow, crystallinity is low, and viscosity is low). Specifically, ethyl, propyl, butyl, pentyl and heptyl are preferred.
  • a 1 is trans 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • the compound represented by the general formula (I) should be contained in the nematic liquid crystal material in an amount of 10 to 70% by weight from the viewpoint of stabilizing the liquid crystal phase at a low temperature (widening the liquid crystal phase on the low temperature side). 20 to 60% by weight is more preferable. If it exceeds 70% by weight, the NI point will be lowered (the liquid crystal upper limit temperature of the composition will be lowered too much), and if it is less than 10% by weight immediately, the preservation at low temperature of the composition will cause a tolerance of characteristics. There is a case where it is wrong.
  • R 2 is an alkyl group having 1 to carbon atoms which may have an ether bond: an L0 alkyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond include, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isamyl, tert-amyl.
  • alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, heptyloxy, octyloxy, noroxy, decyloxy and the like.
  • R 2 is particularly preferably a straight-chain alkyl group having 2 to 7 carbon atoms from the viewpoint of liquid crystallinity (Nem phase is wide, Sm phase is narrow, crystallinity is low, and viscosity is low). Specifically, propyl and pentyl are preferable.
  • X 1 is a cyan group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isamyl, tert-amyl, Hexyl, cyclohexyl, heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl, 2-ethylhexyl, noel, isonoel, decyl, methoxymethyl, methoxyethyl, etc.
  • alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms examples include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, heptyloxy, octyloxy, noroxy, decyloxy and the like.
  • X 1 is preferably a cyano group from the viewpoint of liquid crystallinity and refractive index anisotropy, and an alkyl group having an ether group or an alkyl group from the viewpoint of low viscosity!
  • a 2 is trans 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene.
  • the compound represented by the general formula (II) is preferably contained in a nematic liquid crystal material in an amount of 5 to 50% by weight in terms of a clearing point and an increase in ⁇ n. More preferred. If it exceeds 50% by weight, it is unfavorable in terms of increasing smectic properties, and if it is less than 5% by weight, it is preferable in that the balance of properties such as a decrease in NI point and ⁇ n may be lost.
  • the sum of the compound represented by the general formula (I) [component (a)] and the compound represented by the general formula (II) [component (b)] is nematic in terms of liquid crystallinity. preferably 20 to 80 wt% in the liquid crystal material, preferably from 30 to 70 weight 0/0 force! / ⁇ .
  • R may have an ether bond and the number of carbon atoms is 1 to: L0 alkyl group or carbon An alkoxy group having 1 to 10 atoms. It may have an ether bond!
  • alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isamyl, Triamyl, hexyl, cyclohexyl, heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl, 2-ethyl hexyl, noel, isonoel, decyl, methoxymethyl, methoxetyl, etc.
  • alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms examples include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, heptyloxy, octyloxy, noroxy, decyloxy and the like.
  • R 3 is particularly preferably a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms from the viewpoint of liquid crystallinity (Nem phase is wide, Sm phase is narrow, crystallinity is low, and viscosity is low). Specifically, ethyl, propyl, pentyl and heptyl are preferable.
  • X 2 is a cyano group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, or an alkoxy group having 1 to carbon atoms: LO. 1 to C carbon atoms which may have an ether bond:
  • LO alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond
  • alkoxy group having 1 to carbon atoms LO. 1 to C carbon atoms which may have an ether bond:
  • alkyl group of LO methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, tertamyl, hexyl , Cyclohexyl, heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl,
  • alkoxy group of 1 to 10 examples include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy and the like.
  • X 2 is preferably a cyan group from the viewpoint of the width of the Nem phase, and is preferably an alkyl group or an alkyl group having an ether bond from the viewpoint of low viscosity and good storage stability at low temperature, and particularly a straight chain. Alkyl groups are preferred.
  • the compound represented by the general formula (III) is preferably contained in the nematic liquid crystal material in an amount of 1 to 40% by weight in terms of an increase in refractive index anisotropy and an increase in the NI point. ⁇ 30% by weight is more preferred. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, it is preferable in terms of balance of properties such as increase in viscosity and increase in crystallinity (Sm property).
  • the compound represented by the general formula (I) as the component (a) takes into consideration the balance of the characteristics of the nematic liquid crystal material. Use one or a combination of two or more. The same applies to the compound represented by the general formula (II) as the component (b) and the compound represented by the general formula (III) as the component (c).
  • the nematic liquid crystal material used in the dimmable liquid crystal element of the present invention contains a liquid crystal compound used in a conventional dimmable liquid crystal element in addition to the components (a) to (c). Can do.
  • the nematic liquid crystal material used in the light controllable liquid crystal element of the present invention does not include a compound having a partial structure represented by the following general formula (IV) (hereinafter also referred to as a tolan skeleton!). ! / ⁇ is preferred.
  • general formula (IV) the benzene ring in the formula may have a substituent.
  • the partial structure represented by the general formula (IV) is also called a tolan skeleton, and a compound having the structure is called a toly compound.
  • Examples of the compound having a partial structure represented by the general formula (IV) include tolan type liquid crystals having a tolan skeleton in the molecular structure.
  • the compound having a partial structure represented by the general formula (IV) (trans compound) includes a compound represented by the following general formula (V), but is not limited thereto. .
  • R 4 represents an alkyl or alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have an ether bond, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms
  • a 3 represents trans 1, 4 Represents cyclohexylene or 1,4-phenylene
  • X 3 is a cyano group, fluorine atom-, 1 to 1 carbon atom
  • R ⁇ ⁇ , ⁇ /) ⁇ C ⁇ C R and R 'are each independently an alkyl group
  • the neotropic liquid crystal transition temperature is preferably in the range of 60 to 120 ° C. in terms of the temperature range in which the optical element can actually be used. Within the range of ⁇ 100 ° C is more preferred! /.
  • the nematic liquid crystal material according to the present invention has excellent storage stability, for example, even when stored at 20 ° C. (especially those having excellent storage stability may be stored at 20 ° C. for 14 days or more. ), Crystals ⁇ Precipitation does not cause turbidity.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the nematic liquid crystal material according to the present invention is preferably 5 or more from the viewpoint of lowering the driving voltage of the device, but 20 or less is preferable for suppressing the hysteresis of the device. In sum, these points are preferably within the range of 5-25, more preferably within the range of 10-20.
  • the amount of the transparent solid substance used in the light control layer is preferably 30 to 70% by weight and more preferably 40 to 60% by weight from the viewpoint of contrast (optical characteristics as a device).
  • Examples of the transparent solid substance according to the present invention include glass, polymer compounds, and the like. High molecular compounds are preferred.
  • the polymer compound is obtained by a polymerization reaction (curing reaction) of one or more monomers or oligomers that form a polymer.
  • the monomer or oligomer forming the polymer compound can be cured by heat, active energy rays (light, ultraviolet rays, electron beams, etc.), and is preferably cured using a curing catalyst. Further, it may be polymerized (cured) as a polymerizable composition (thermosetting composition, active energy ray curable composition) containing one or more monomers or oligomers.
  • the polymerizable composition includes a polymerization catalyst (polymerization initiator, curing catalyst), a chain transfer agent, and a photosensitizer.
  • a polymerization catalyst polymerization initiator, curing catalyst
  • a chain transfer agent chain transfer agent
  • a photosensitizer e.g., cross-linking agents, solvents (for example, organic solvents, water, water-soluble solvents), synthetic resins, etc., components that have been used in conventional polymerizable compositions (curable compositions) may be contained.
  • the amount is preferably 10% by weight or less in total in the polymerizable composition.
  • the transparent solid substance according to the present invention is a monomer or oligomer, or a polymerizable composition (curable composition) containing the monomer or oligomer, an active energy ray (light, ultraviolet ray, electron beam, etc.). ) Is preferably cured.
  • the transparent solid material according to the present invention may have a laminated structure with the same type or different types, and may be subjected to surface treatment or the like.
  • Examples of the monomer that forms the polymer compound that is a transparent solid substance are not particularly limited, but include, for example, styrene, chlorostyrene, a-methylstyrene, dibenzylbenzene; Ethyl, propyl, butyl, amyl, 2-ethyl hexyl, octyl, nonyl, dodecyl, hexadecyl, octadecyl, cyclohexyl, benzyl, methoxyethyl, butoxychetyl, phenoxytyl, arryl, methallyl, glycidyl, 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl, dimethylaminoethyl, ethylaminoethyl, talylate, metatalylate or fumarate having groups such as ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene
  • Particularly preferred monomers include trimethylolpropane tritalylate, tricyclodecane dimethylol diatalylate, polyethylene glycol diatalylate, polypropylene glycol diatalylate, hexanediol diatalate, neopentyl glycol diatalylate, tris (Acryoxychetyl) isocyanurate, isomyristyl acrylate, hydroxypentavalic acid neopentyldaricol diatalylate (eg Nippon Kayaku Co., Ltd., Carad: MANDA), force prolatatatone modified hydroxybivalate ester Examples include pentyl alcohol (for example, Carrad: HX-220, HX-620, manufactured by Nippon Gyaku Co., Ltd.).
  • examples of the monomer include cationically polymerizable compounds such as epoxy compounds (aromatic epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, aliphatic epoxy compounds), cyclic ether compounds, Examples thereof include a cyclic rataton compound, a cyclic acetal compound, a cyclic thioether compound, a spiroorthoester compound, and a vinyl compound.
  • epoxy compounds aromatic epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, aliphatic epoxy compounds
  • cyclic ether compounds examples thereof include a cyclic rataton compound, a cyclic acetal compound, a cyclic thioether compound, a spiroorthoester compound, and a vinyl compound.
  • aromatic epoxy compound examples include polyglycidyl ethers of polyhydric phenol having at least one aromatic ring or a alkylene oxide-attached product thereof, such as bisphenol.
  • examples thereof include glycidyl ether and epoxy novolac resin which are enol-8, bisphenol F or a compound obtained by further adding alkylene oxide to these.
  • Examples of the alicyclic epoxy compounds include polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols having at least one alicyclic ring, cyclohexene, and cyclopentene ring-containing compounds as an oxidant. And a cyclohexane oxide structure-containing compound or a cyclopentene oxide structure-containing compound.
  • Specific examples include hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4 epoxycyclohexylcarboxylate, 3,4 epoxy 1-methylcyclohexyl, 3,4 epoxy 1-methylcyclohexanecarboxylate, 6-methyl-3, 4-epoxycyclohexylmethyl-6-methyl-3, 4-epoxycyclohexanecarboxylate, 3, 4 epoxy-3-methylcyclohexylmethyl-3, 4 epoxy 3-methylcyclohexane Carboxylate, 3, 4 epoxy 5-methylcyclohexylmethyl- 3, 4-epoxy 5-methylcyclohexanecarboxylate, 2- (3,4 epoxy epoxy 5,5-spiro 3, 4 epoxy) cyclohexane metadioxane, Bis (3,4-epoxycyclohexenolemethinole ) Adipate, butylcyclohexene dioxide, 4 butylepoxycyclohexacene, bis (3,4 epoxy
  • Examples of the aliphatic epoxy compounds include polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or alkylene oxide adducts thereof, polyglycidyl dioleo esteroles of aliphatic long-chain polybasic acids, glycidyl acrylates, or glycidyl methacrylates. Rate homopolymers, copolymers of glycidyl atallylate or glycidinoremethacrylate. Typical compounds include 1,4 butanediol diglycidyl ether, 1,6 hexanediol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, and trimethylol group.
  • Triglycidyl ether of oral bread Triglycidyl ether of oral bread, tetraglycidyl ether of sorbitol, hexaglycidyl ether of dipentaerythritol, diglycidyl ether of polyethylene glycol, glycidyl ether of polyhydric alcohols such as diglycidyl ether of polypropylene glycol, propylene glycol, glycerin Examples thereof include polyglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one or more alkylene oxides to aliphatic polyhydric alcohols such as diglycidyl esters of aliphatic long-chain dibasic acids.
  • monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols phenol, cresol, butylphenol, and monoglycidyl ethers of polyether alcohols, glycidyl esters of higher fatty acids, and epoxy obtained by adding alkylene oxide to these.
  • examples thereof include epoxidized soybean oil, octyl epoxy stearate, butyl epoxide stearate, epoxidized amateur oil, and epoxidized polybutadiene.
  • cationically polymerizable compound other than the epoxy compound examples include oxetane compounds such as trimethylene oxide, 3,3-dimethyloxetane, 3,3-dichloromethyloxetane, Tetraoxane such as tetrahydrofuran, 2,3 dimethyltetrahydrofuran, cyclic etheric compounds such as 1,3 dioxolane, 1,3,6 trioxacyclooctane, cyclic ratatonic compounds such as ⁇ -propiolataton, ⁇ -force prolataton, ethylene Sulfide, thiirane compounds such as 3,3 dimethyl réellen, 1,3 propynesulfide, chetanyl compounds such as 3,3 dimethyl réellen, cyclic thioether compounds such as tetrahydrothiophene derivatives, epoxies Spiro orthoester compound, spiro orthocar, obtained by the reaction of compound and Ratat
  • examples of oligomers that form a polymer compound that is a transparent solid substance include, but are not limited to, oligomers in which several of the monomers are polymerized.
  • the monomer or oligomer that forms the polymer compound that is a transparent solid substance is preferably one that is cured by active energy rays (light, ultraviolet rays, electron beams, etc.). Examples of conventionally known monomers and oligomers are described in, for example, Photocuring Technology Data Book Materials (December 5, 2000, Technonet). Monomer or oligomer.
  • various (meth) acrylates are preferably used.
  • the transparent solid substance is obtained by curing a monomer or oligomer, or a polymerizable composition (curable composition) containing the monomer or oligomer with active energy rays (light, ultraviolet rays, electron beams, etc.). preferable.
  • Examples of polymerization (curing) catalysts for polymerizing (curing) monomers or oligomers include active energy ray polymerization initiators (ultraviolet polymerization initiators, photopolymerization initiators). Etc.).
  • Examples of the active energy ray polymerization initiator include a radical polymerization initiator that is a compound capable of initiating radical polymerization by receiving energy line irradiation, and cationic polymerization by initiating energy ray irradiation. Examples thereof include cationic polymerization initiators that can be used. These polymerization initiators are used alone or in combination of two or more.
  • the radical polymerization initiator that initiates radical polymerization upon irradiation with energy rays is not particularly limited, and examples thereof include: acetophenone compounds, benzil compounds, benzophenone compounds, thixanthone compounds. Examples thereof include ketone compounds such as compounds.
  • acetophenone compounds include ketoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1-one, 4'-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2-hydroxymethylone.
  • Examples of the benzyl-based compound include benzyl and acyl.
  • benzophenone compounds examples include benzophenone, o methyl benzoylbenzoate, Michler's ketone, 4,4'-bisjetylaminobenzobenzoenone, 4,4'-diclonal benzophenone, and 4-benzoyl 4'-methyldiphenylsulfide. Is mentioned.
  • thixanthone compounds include thixanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-chlorothixanthone, 2-isopropylthixanthone, and 2,4 jetylthioxanthone.
  • energy ray-sensitive radical polymerization initiators include 2, 4, 6 trimethylbenzoyl diphosphine oxide, bis (cyclopentagel) and bis [2, 6-difluoro 3 (pill-1-yl) ] Titanium etc. are mentioned.
  • Cationic polymerization initiators that can initiate cationic polymerization upon irradiation with energy rays are not particularly limited, but include aromatic iodine salts and aromatic sulfones. Salt, iron-arene complex and the like.
  • phenylazo-hexafluorophosphate 4-methoxyphenyldiazo-hexafluoroantimonate, 4-methylphenol di-umhexafluoro Aryl diazo-um salt such as phosphate; diphenyl-hexafluoroantimonate, di (4-methyl-phenol) -di-hexhexafluorophosphate, di (4-tert-butylphenol) , Trirutamyrododitetrakis (pentafluorophenol) borate and other diarrhodonium salts; triphenylsulfo-hexafluoroantimonate, tris (4-methoxyphenol) -Le) Sorrejoum Hexa-Horreole mouth phosphate, Diphre-Nole 4-thiophene-Noresnore Ho-Hum Hexafluo Loantimonate, Diphenol 4 Thiofenoxyphenol Noreform Hexafnoreo Oral P
  • the light-modulating liquid crystal element of the present invention becomes cloudy (cloudy) when no electric field is applied because incident light is scattered due to the difference between the refractive index of the transparent solid substance and the refractive index of the nematic liquid crystal material.
  • the liquid crystal aligns in the direction of the electric field, so that the refractive index of the transparent solid substance and the refractive index of the nematic liquid crystal material are close to each other. Become. When the electric field is removed, the original cloudy state is restored.
  • the average refractive index affects the turbidity (Haze) of a cloudy (white turbid) state before voltage application, and the average refractive index of the nematic liquid crystal material and the transparency of the transparent solid substance.
  • the nematic liquid crystal material according to the present invention has an ordinary photoreflectance close to the refractive index (n) of a transparent solid substance.
  • the haze value (Haze) of the dimmable liquid crystal element of the present invention is preferably 60% or more and more preferably 70% or more when no electric field is applied (cloudy (cloudy) state).
  • cloudy (cloudy) state When applied (transparent state), 5% or less is preferable, and 1% or less is more preferable.
  • the difference in haze value between when no electric field is applied (cloudy (white turbidity) state) and when an electric field is applied (transparent state) is preferably 60% or more, more preferably 70% or more from the viewpoint of contrast.
  • the parallel light transmittance (Tp (%)) of the dimmable liquid crystal element of the present invention is preferably 15% or less, preferably 10% or less when no electric field is applied (cloudy (white turbidity) state).
  • a more preferred electric field is applied (transparent state)
  • 80% or more is preferred, and 85% or more is more preferred.
  • the difference in parallel light transmittance between when no electric field is applied (cloudy (white turbidity) state) and when an electric field is applied (transparent state) is preferably 65% or more, more preferably 70% or more from the viewpoint of contrast.
  • the parallel light transmittance when no voltage is applied is set to 100%, and the parallel light transmittance is set to 0% as the applied voltage is increased.
  • the applied voltage when the transmittance is th% is V. Specifically, for example, parallel light th
  • the applied voltage when the linear transmittance is 90% is V, and the applied voltage when the parallel light transmittance is 10%.
  • V after elementization should be less than 50V considering the durability of the element, less than 20V
  • this value is not limited to this because it can vary greatly depending on the type of transparent solid substance.
  • the nematic liquid crystal material is dispersed on independent microdroplets in the transparent solid substance, and the average particle size of the microdroplets is 0. l ⁇ 50 / zm.
  • the average particle diameter of the microdroplets is preferably 0.5 to 20 ⁇ m, more preferably 2 to 8 ⁇ m from the viewpoints of scattering efficiency, driving voltage, and low temperature driving. Because the incident light scatters and becomes less than 0.1 m, the cloudy (white turbidity) state is not sufficient when no electric field is applied, and when it exceeds 50 m, the absolute number of microdroplets decreases. The reflection efficiency is reduced.
  • the light controllable liquid crystal device of the present invention is subjected to an ultraviolet ray of 0.8 mWZcm 2 using an accelerated weathering tester.
  • the production method of the light-modulating liquid crystal element of the present invention is not particularly limited, but as a preferred production method, a polymerizable composition (curable composition) is used as an active energy ray (light, ultraviolet light, The case of using a material cured by an electron beam or the like will be described in detail.
  • a polymerizable composition curable composition
  • active energy ray light, ultraviolet light
  • At least one having an electrode layer can be cured between the two substrates having transparency with the nematic liquid crystal material and active energy rays (light, ultraviolet rays, electron beams, etc.) as essential components.
  • a polymerizable composition (curable composition) is interposed.
  • the polymerizable composition (curable composition) contains one or more monomers or oligomers, and as other optional components, a polymerization catalyst (polymerization initiator, curing catalyst), a chain transfer agent.
  • the liquid crystal component is preferably phase-separated.
  • the phase-separated nematic liquid crystal material is dispersed in the form of microdroplets independently in a polymerized (cured) transparent solid substance, and the average particle size of the microdroplets is 0.1 to 50 m. is there.
  • the thickness of the light control layer of the light control liquid crystal element of the present invention is usually arbitrarily adjusted between 1 and LOO / zm. From this point, 50 m or less is preferable, and 5-20 111 is preferable.
  • Examples of the substrate used in the light controllable liquid crystal element of the present invention include glass, plastic film, and the like. These are preferably two or more different types or the same type which are preferably transparent. May be used.
  • the thickness of the electrode layer is preferably 0. Ol-l ⁇ m.
  • the electrode layer is preferably a transparent conductive layer, and the transparent conductive layer is preferably an ITO film.
  • the substrate it is preferable to use a glass substrate having an ITO film or a durable plastic film such as polycarbonate.
  • the light-modulating liquid crystal element of the present invention can be used for applications such as display elements (displays), holographic materials, and light-modulating materials, and is particularly suitable for light-modulating materials for building materials.
  • display elements displays
  • holographic materials holographic materials
  • light-modulating materials and is particularly suitable for light-modulating materials for building materials.
  • a dimmable liquid crystal device was prepared by the following composition and preparation method.
  • nematic liquid crystal materials the following liquid crystal formulations 1 to 5 were used in Examples 1 to 5, and the following comparative formulations 1 to 6 were used in Comparative Examples 1 to 6.
  • Nematic liquid crystal materials see liquid crystal formulations 1-5 and comparative formulations 1-6 below) 50 parts by mass [0102] (Preparation method)
  • a mixture of the above composition was interposed between two substrates with a distance of 20 m, and in a UV irradiator, 0.75 (mw / cm 2 ) X 600 (seconds) [Dose: 450 ( mj / cm 2 )] to form a light control layer to obtain a light control liquid crystal device.
  • the above substrate is 1 mm thick, has an electrode layer of 0 .: Lm thickness, and both are transparent.
  • the nematic liquid crystal material was uniformly in a transparent solid material (polymer).
  • the fine droplets were dispersed in the form of independent fine droplets, and the particle size of the fine droplets was 0.5 to 5 / ⁇ ⁇ .
  • the nematic liquid crystal material had a particle size with a force of 5 to 50 m, which was dispersed almost uniformly in the transparent solid substance (polymer).
  • the nematic liquid crystal material used for the dimmable liquid crystal element and the obtained dimmable liquid crystal element were measured for the following various characteristic values, evaluated for storage stability, and subjected to a light resistance test. (Measurement of various characteristic values and evaluation of storage stability)
  • the transition temperature (NI point), dielectric anisotropy ( ⁇ ), ordinary refractive index component ( ⁇ ), extraordinary refractive index component ( ⁇ ), and the difference ( ⁇ ) and threshold voltage (V) were measured.
  • the obtained light controllable liquid crystal element is free from electric field.
  • the haze value (Haze) and the parallel light transmittance (Tp (%)) were measured when applied (OFF: cloudy (white turbidity) state) and when an electric field was applied (ON: transparent state), respectively.
  • nematic liquid crystal materials were evaluated by storing nematic liquid crystal materials at -20 ° C for 14 days, assuming that precipitates, crystals, turbidity, etc. were generated as X, and indicating no change.
  • the dimmable liquid crystal element was irradiated with ultraviolet light (300 to 400 nm) of 0.8 mWZcm 2 for 350 hours using an accelerated weathering tester.
  • UV light 300 to 400 nm
  • b * were measured by the L * a * b * color system before and after the weather resistance test (inititial) and after the UV exposure, respectively.
  • the change in yellowness Ab * was calculated from the measurement results.
  • a light-modulating liquid crystal element that has sufficient contrast, can be driven in a wide temperature range, and is particularly excellent in light resistance (weather resistance).

Landscapes

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Description

明 細 書
調光性液晶素子
技術分野
[0001] 本発明は、調光性を有する液晶素子に関する。
背景技術
[0002] 液晶及びそれを保持する透明性固体物質 (例えば高分子）により形成される調光 性液晶素子は、電界無印加時には、透明性固体物質 (例えば高分子)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（白濁)状態となり、一方、電 界が印加されると、液晶がその電場方向に向って整列することから、透明性固体物 質 (例えば高分子)の屈折率と液晶の屈折率とが近い値となるため、透明状態になる 。そして、電界を外すと再び元のくもり状態となる。
[0003] 調光性液晶素子の要求特性としては、（1)透明時と白濁時の十分なコントラストを 有すること、（2)低電圧で駆動できること、（3)動作温度範囲が広いこと等が挙げられ る。さらに、調光性液晶素子は、その用途として建材等に使用される場合が多ぐ太 陽光や室内光等の影響により黄変するという問題があり、そのため (4)耐光性 (耐候 性）に優れることも重要な要求特性として挙げられる。
[0004] これらの要求特性を満たすために、現在までに各種調光性液晶素子が提案されて いる。
例えば、特許文献 1には、榭脂中に、ネマチック液晶材料を封入したカプセルを有 する調光素子が提案されている。しかし、この調光素子は、マイクロカプセルィ匕する 工程を含むため生産工程が煩雑となり、さらに素子作成の際、水溶性ポリマーを使つ たり、水に乳化分散したポリマーを使用するため、耐水性に劣り、その結果、白濁化' 膨潤し、物理的性質の低下をきたすと!、う欠点を有して 、た。
また、特許文献 2、 3には、榭脂中に溶け込んでいる液晶が、榭脂の固化時に相分 離し、微小滴として榭脂マトリックス中に分散している調光素子が提案されている。し かし、これらの調光素子は、使用温度範囲が狭ぐさらに耐光性 (耐候性)の点で満 、くものではなかった。 [0005] また、特許文献 4には、ネマチック液晶材料が連続層を形成し、透明性固体物質が 液晶材料中に 3次元ネットワーク状に分散して 、る調光素子が提案されて 、る。しか し、この調光素子は、透明—不透明（白濁)のコントラストが十分ではなぐさらに耐光 性 (耐候性)の点でも満足!、くものではなかった。
また、特許文献 5には、特定の構造を有する液晶化合物 (トラン)を使用した調光素 子が提案されている。しかし、この調光素子は、耐光性 (耐候性）に劣り、素子が黄変 するという問題があった。
このように、従来提案されている調光素子では、上記要求特性を十分に満たすこと はできず、特に、黄変を十分に防ぐことができず、耐光性 (耐候性）に大きな問題があ つた o
[0006] 特許文献 1 :特公平 3— 52843号公報
特許文献 2：特許第 2721497号公報
特許文献 3：特許第 2614854号公報
特許文献 4:米国特許第 5374371号明細書
特許文献 5：特許第 3427905号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明の目的は、十分なコントラストを有し、広い温度範囲で駆動でき、特に耐光 性 (耐候性）に優れた調光性液晶素子を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ある特定の液晶材料及びその形態を見出 し、それらにより上記目的を達成し得ることを知見した。
[0009] 本発明は、上記知見に基づきなされたもので、電極層を有する少なくとも一方が透 明な 2枚の基板と、これらの基板の間に支持された調光層とを有し、該調光層が、ネ マチック液晶材料及び透明性固体物質力もなり、該ネマチック液晶材料が、（a)成分 として、下記一般式 (I)で表される化合物群力 選ばれる化合物を一種以上、及び Z 又は、（b)成分として、下記一般式 (II)で表される化合物群力も選ばれる化合物を一 種以上含有し、かつ、（c)成分として、下記一般式 (III)で表される化合物群力も選ば れる化合物を一種以上含有し、該ネマチック液晶材料が、該透明性固体物質中に、 独立した微小滴状に分散し、該微小滴の平均粒径が 0. 1〜50 mであることを特徴 とする調光性液晶素子を提供するものである。
[化 1]
Figure imgf000005_0001
(式中、 R 1は、 エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基， 又は炭 素原子数 1〜 1 0のアルコキシ基を表し、 A 1は、 トランス 4—シクロへキシレン又 は 1 , 4一フエ二レンを表す。）
[化 2]
Figure imgf000005_0002
(式中、 R 2は、 エーテル結合を有しても良い炭素原子数 1 ~ 1 0のアルキル基， 又は炭 素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表し， A 2は， トランス 1 , 4ーシクロへキシレン又 は 1 , 4 _フエ二レンを表し， X 1は， シァノ基、 エーテル結合を有してもよい炭素数 1
~ 1 0のアルキル基， 又は炭素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表す。）
Figure imgf000005_0003
(式中、 R 3は、 エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表し， X 2は、 シァノ基、 エーテル結合を有してもよ い炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭素原子数 1〜 1 0のアルコキシ基を表す。）
[0011] また、本発明は、上記ネマチック液晶材料中に、下記一般式 (IV)で表される部分 構造を有する化合物を含有しないことを特徴とする上記調光性液晶素子を提供する ものである。
[0012] [化 4]
Figure imgf000005_0004
(式中のベンゼン澴は置換基を複数有していてもよい）
[0013] また、本発明は、促進耐候性試験機により、 0. 8mWZcm2の紫外線（300〜4 OOnm)を 350時間照射した前後の、黄色度の変化 (L*a*b*表色系における Δ b*)が、 1. 5以下であることを特徴とする上記調光性液晶素子を提供するものである 発明を実施するための最良の形態 [0014] 本発明の調光性液晶素子は、電極層を有する少なくとも一方が透明な 2枚の基板 と、これらの基板の間に支持された調光層とを有し、該調光層が、ネマチック液晶材 料及び透明性固体物質力もなり、該ネマチック液晶材料が、（a)成分として、下記一 般式 (I)で表される化合物群から選ばれる化合物を一種以上、及び Z又は、（b)成 分として、下記一般式 (II)で表される化合物群から選ばれる化合物を一種以上含有 し、かつ、（C)成分として、下記一般式 (III)で表される化合物群力 選ばれる化合物 を一種以上含有し、該ネマチック液晶材料が、該透明性固体物質中に、独立した微 小滴状に分散し、該微小滴の平均粒径が、 0. 1〜50 ;ζ ΐηであることを特徴とする調 光性液晶素子である。
[0015] [化 5]
Figure imgf000006_0001
(式中、 R 1は， エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1 ' 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表し、 A 1は、 トランス , , 4—シクロへキシレン又 は 1 , 4一フエ二レンを表す，）
[化 6]
Figure imgf000006_0002
(式中， R 2は、 エーテル結合を有しても良い炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1〜 1 0のアルコキシ基を表し. Λ 2は、 トランスし 4—シクロへキシレン又 は 1 , 4一フエ二レンを表し、 X 1は， シァノ基、 エーテル結合を有してもよい炭素数 1 〜1 0のアルキル基、 又は炭素原子数 1〜1 0のアルコキシ基を表す。）
[化 7]
Figure imgf000006_0003
(式中、 R 3は、 エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1〜1 0のアルコキシ基を表し、 X 2は、 シァノ基， エーテル結合を有してもよ い炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表す。） 本発明の調光性液晶素子において、基板は、堅固な材料、例えばガラス、金属等 であっても良く、柔軟性を有する材料、例えばプラスチックフィルムの如きものであつ ても良い。そして、基板は、 2枚が対向して適当な間隔を隔て得るものである。また、 その少なくとも一方は、透明性を有し、それら 2枚の間に支持される調光層を外界か ら視覚させるものでなければならない。但し、完全な透明性を必須とするものではな い。もし、本発明の調光性液晶素子が、素子の一方の側から他方の側へ通過する光 に対して作用させるために使用される場合は、 2枚の基板は共に適宜な透明性が与 えられる。また、この基板には、目的に応じて、透明又は不透明の適宜な電極が、そ の全面又は部分的に配置されても良 、。
[0017] 2枚の基板間には、ネマチック液晶材料及び透明性固体物質を介在させる。尚、 2 枚の基板間には、通常、周知の液晶素子と同様、間隔保持用のスぺーサーを常法 に従って介在させるのが望まし 、。
[0018] 本発明では、ネマチック液晶材料は、透明性固体物質中に、独立した微小滴状に 分散して存在し、微小滴の平均粒径は、 0. 1〜50 /ζ πιの範囲内であり、光散乱の効 率化の観点から、好ましくは 0. 5〜25 μ m、より好ましくは 2〜8 μ mである。また、コ ントラストの点から、 10 m以上の微小滴は、 20%以下であることが好ましぐ駆動電 圧及び低温駆動の点から、 1 μ mより小さい微小滴は 20%以下であることが好ましい
[0019] 調光層中のネマチック液晶材料の比率は、コントラスト (デバイスとしての光学特性） の点から、 30重量％〜70重量％が好ましぐ 40重量％〜60重量％がより好ましい。 70重量％を超えると、微小滴の粒径が大きくなり過ぎ、さらには微小滴状の分散状 態となりに《なるため、コントラスト又は光散乱に問題が生じやすい。 30重量％より 少なくなると、散乱部位の減少によりコントラストが悪くなりやすい。
[0020] 微小滴状のネマチック液晶材料は、透明性固体物質との間で光学的境界面を形 成し、電界無印加時には、透明性固体物質との屈折率の差から、入射光を散乱させ 、くもり（白濁)状態を発現させ、電界が印加されると、液晶がその電場方向に向って 整列することから、液晶の屈折率と透明性固体物質の屈折率とが近い値となるため、 透明状態になる。
[0021] 透明性固体物質は、ネマチック液晶材料を微小滴状に分散した状態で存在させる ものであればよぐその透明性は、素子の使用目的に応じて適宜定めればよぐその 固体性については、堅固なものに限らず、目的に応じ得る限り、可撓性、柔軟性、弾 性を有するものであっても良い。
[0022] 次に、本発明に使用されるネマチック液晶材料について、更に詳細に説明する。 まず、（a)成分として用いられる下記一般式 (I)で表される化合物群にっ 、て説明 する。
[0023] [化 8]
Figure imgf000008_0001
[0024] 一般式 (I)中、 R1はエーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜： L0のアルキル基 又は炭素原子数 1〜10のアルコキシ基である。エーテル結合を有してもよい炭素原 子数 1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル、ェチル、プロピル、イソプロピル、 ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、ァミル、イソァミル、第三アミル、へキ シル、シクロへキシル、ヘプチル、イソへプチル、第三へプチル、 n—ォクチル、イソ ォクチル、第三ォクチル、 2—ェチルへキシル、ノエル、イソノエル、デシル、メトキシメ チル、メトキシェチル等が挙げられ、炭素原子数 1〜10のアルコキシ基としては、メト キシ、エトシキ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキシ、ヘプチルォキシ、ォクチルォ キシ、ノ -ルォキシ、デシルォキシ等が挙げられる。 R1としては、特に、液晶性 (Nem 相が広ぐ Sm相が狭くなり、結晶性が低ぐ粘度が低い）の点から、炭素原子数 2〜7 の直鎖のアルキル基が好ましぐ具体的には、ェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、 ヘプチルが好ましい。
また、 A1は、トランス一 1, 4—シクロへキシレン又は 1, 4—フエ-レンである。
[0025] 一般式 (I)で表される化合物の具体例としては、下記の〔化合物 1〕〜〔化合物 36〕 等が挙げられる力 これらに限定されるものではない。
[0026] [化 9]
Figure imgf000009_0001
[0027] [化 10]
〔化合物 9〕
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
〔化合物 1 8 ]
Figure imgf000011_0002
〔化合物 2 0 ]
Figure imgf000011_0003
〔化合物 2 1
Figure imgf000012_0001
〔化合物 2 2
Figure imgf000012_0002
〔化合物 2 3
Figure imgf000012_0003
〔化合
Figure imgf000012_0004
〔化合物 2 5
Figure imgf000012_0005
〔化合物 ϋ 6
C6H130飞
〔化合物 2 7
C7H150飞
〔化合物 2 8
Figure imgf000012_0006
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000013_0004
Figure imgf000013_0005
Figure imgf000013_0006
Figure imgf000013_0007
Figure imgf000013_0008
[0031] 一般式 (I)で表される化合物は、低温下での液晶相の安定化 (低温側の液晶相を 広げる）の点で、ネマチック液晶材料中に 10〜70重量％含有させることが好ましぐ 20〜60重量％がより好ましい。 70重量％を超えると、 NI点の低下 (組成物の液晶上 限温度を下げすぎる）を招きやすぐ 10重量％より少ないと、組成物の低温化での保 存性ゃ特性のノ ランスが悪ィ匕する場合がある。
[0032] 次に、（b)成分として用いられる下記一般式 (II)で表される化合物群について説明 する。
[0033] [化 14]
Figure imgf000014_0001
[0034] 一般式 (II)中、 R2はエーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜： L0のアルキル基 又は炭素原子数 1〜10のアルコキシ基である。エーテル結合を有してもよい炭素原 子数 1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル、ェチル、プロピル、イソプロピル、 ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、ァミル、イソァミル、第三アミル、へキ シル、シクロへキシル、ヘプチル、イソへプチル、第三へプチル、 n—ォクチル、イソ ォクチル、第三ォクチル、 2—ェチルへキシル、ノエル、イソノエル、デシル、メトキシメ チル、メトキシェチル等が挙げられ、炭素原子数 1〜10のアルコキシ基としては、メト キシ、エトシキ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキシ、ヘプチルォキシ、ォクチルォ キシ、ノ -ルォキシ、デシルォキシ等が挙げられる。 R2としては、特に、液晶性 (Nem 相が広ぐ Sm相が狭くなり、結晶性が低ぐ粘度が低い）の点から、炭素原子数 2〜7 の直鎖のアルキル基が好ましぐ具体的にはプロピル、ペンチルが好ましい。
[0035] また、 X1はシァノ基、エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜： L0のアルキル基 、又は炭素原子数 1〜10のアルコキシ基である。エーテル結合を有してもよい炭素 原子数 1〜10のアルキル基の例としては、メチル、ェチル、プロピル、イソプロピル、 ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、ァミル、イソァミル、第三アミル、へキ シル、シクロへキシル、ヘプチル、イソへプチル、第三へプチル、 n—ォクチル、イソ ォクチル、第三ォクチル、 2—ェチルへキシル、ノエル、イソノエル、デシル、メトキシメ チル、メトキシェチル等が挙げられ、炭素原子数 1〜10のアルコキシ基としては、メト キシ、エトシキ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキシ、ヘプチルォキシ、ォクチルォ キシ、ノ -ルォキシ、デシルォキシ等が挙げられる。 X1は、液晶性の広さ、屈折率異 方性の大きさの点からはシァノ基、粘度の低さからはアルキル基、又はエーテル基を 有するアルキル基が好まし!/ヽ。
また、 A2は、トランス一 1, 4—シクロへキシレン又は 1, 4—フエ-レンである。
[0036] 一般式 (II)で表される化合物の具体例としては、下記の〔化合物 37〕〜〔ィ匕合物 82 〕が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[0037] [化 15]
Figure imgf000015_0001
[0038] [化 16]
Figure imgf000015_0002
[0039] [化 17]
Figure imgf000016_0001
[0040] [化 18]
Figure imgf000017_0001
[0041] [化 19]
Figure imgf000018_0001
〔化合物 6 2〕
Figure imgf000018_0002
〔化合物 6 3〕
Figure imgf000018_0003
〔化合物 6 4
Figure imgf000018_0004
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0003
Figure imgf000019_0004
〔化合物 73 ]
Figure imgf000019_0005
〔化合物
Figure imgf000019_0006
〔化合物 76]
Figure imgf000019_0007
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
[0044] 一般式 (II)で表される化合物は、透明点、及び Δ nの増加の点で、ネマチック液晶 材料中に 5〜50重量％含有させることが好ましぐ 10〜30重量％がより好ましい。 5 0重量％を超えると、スメチック性が増加する点で好ましくなぐ 5重量％より少ないと、 NI点の低下や Δ n等の特性のバランスを崩す場合がある点で好ましくな 、。
[0045] また、一般式 (I)で表される化合物〔 (a)成分〕と一般式 (II)で表される化合物〔 (b) 成分〕との合計は、液晶性の点で、ネマチック液晶材料中 20〜80重量％が好ましく 、 30〜70重量0 /0力より好まし!/ヽ。
[0046] 次に、（c)成分として用いられる下記一般式 (III)で表される化合物群について説 明する。
[0047] [化 22]
Figure imgf000020_0003
[0048] 式中、 Rまエーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜： L0のアルキル基又は炭素 原子数 1〜 10のアルコキシ基である。エーテル結合を有してもよ!、炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基としては、例えば、メチル、ェチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、 第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、ァミル、イソァミル、第三ァミル、へキシル、シ クロへキシル、ヘプチル、イソへプチル、第三へプチル、 n—ォクチル、イソオタチル、 第三ォクチル、 2—ェチルへキシル、ノエル、イソノエル、デシル、メトキシメチル、メト キシェチル等が挙げられ、炭素原子数 1〜10のアルコキシ基としては、例えば、メト キシ、エトシキ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキシ、ヘプチルォキシ、ォクチルォ キシ、ノ -ルォキシ、デシルォキシ等が挙げられる。 R3としては、特に、液晶性 (Nem 相が広ぐ Sm相が狭くなり、結晶性が低ぐ粘度が低い）の点から、炭素原子数 2〜7 の直鎖のアルキル基が好ましぐ具体的には、ェチル、プロピル、ペンチル、へプチ ルが好ましい。
[0049] また、 X2はシァノ基、エーテル結合を有してもよい炭素数 1〜10のアルキル基、又 は炭素原子数 1〜： LOのアルコキシ基である。エーテル結合を有してもよい炭素数 1 〜： LOのアルキル基としては、メチル、ェチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二 ブチル、第三ブチル、イソブチル、ァミル、イソァミル、第三ァミル、へキシル、シクロ へキシル、ヘプチル、イソへプチル、第三へプチル、 n—ォクチル、イソオタチル、第 三ォクチル、 2—ェチルへキシル、ノニル、イソノニル、デシル、メトキシメチル、メトキ シェチル等が挙げられ、炭素原子数 1〜10のアルコキシ基としては、メトキシ、ェトシ キ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルォキシ、ヘプチルォキシ、ォクチルォキシ、ノニル ォキシ、デシルォキシ等が挙げられる。 X2は、 Nem相の広さの点からはシァノ基が好 ましぐ粘度低さや低温での保存性が良好である点からはアルキル基又はエーテル 結合を有するアルキル基が好ましく、特に直鎖のアルキル基が好まし 、。
[0050] 一般式 (III)で表される化合物の具体例としては、下記の〔化合物 83〕〜〔化合物 119〕が挙げられる力 これらに限定されるものではない。
[0051] [化 23]
Figure imgf000022_0001
〔化合物 90]
Figure imgf000022_0002
Figure imgf000023_0001
[0053] [化 25]
Figure imgf000024_0001
〔化合物 100
Figure imgf000024_0002
〔化合物 1 01
Figure imgf000024_0003
〔化合物 1 02]
Figure imgf000024_0004
〔化合物 1 03:
Figure imgf000024_0005
〔化合物 1 04
Figure imgf000024_0006
〔化合物 105:
Figure imgf000024_0007
〔化合物 106〕
Figure imgf000024_0008
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
〔化合物 109〕
Figure imgf000025_0003
〔化合物 1 10〕
Figure imgf000025_0004
〔化合物 1 1 5〕
Figure imgf000026_0001
[0056] 一般式 (III)で表される化合物は、屈折率異方性の増加、 NI点の増加の点で、ネマ チック液晶材料中に 1〜40重量％含有させることが好ましぐ 1〜30重量％がより好 ましい。また、 50重量％を超えると、粘度の上昇や結晶性 (Sm性)の増加等、特性の バランス上の問題の点で好ましくな!/、。
[0057] 本発明の調光性液晶素子に使用するネマチック液晶材料において、（a)成分とし ての前記一般式 (I)で表される化合物は、ネマチック液晶材料の特性のバランス等を 考慮して、 1種で又は 2種以上を組み合わせて用いる。（b)成分としての前記一般式 (II)で表される化合物及び (c)成分としての前記一般式 (III)で表される化合物も同 様である。
また、本発明の調光性液晶素子に使用するネマチック液晶材料には、前記 (a)〜（ c)成分の他に、従来の調光性液晶素子に使用されている液晶化合物を含有させる ことができる。
[0058] また、本発明の調光性液晶素子に使用されるネマチック液晶材料は、下記一般式 ( IV)で表される部分構造 (以下、トラン骨格とも!ヽぅ）を有する化合物を含まな!/ヽことが 好ましい。一般式 (IV)中、式中のベンゼン環は置換基を有していてもよい。 [0059] [化 28]
Figure imgf000027_0001
[0060] 一般式 (IV)で表される部分構造は、トラン骨格とも 、われ、その構造を有する化合 物はトランィ匕合物と称される。一般式 (IV)で表される部分構造を有する化合物として は、トラン骨格を分子構造中に有するトラン系液晶等が挙げられる。
[0061] 一般式 (IV)で表される部分構造を有する化合物（トランィ匕合物）としては、下記一 般式 (V)で表される化合物が挙げられる力 これに限定されるものではない。
[0062] [化 29]
Figure imgf000027_0002
(式中、 R 4はエーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基又はアルケ ニル基、 炭素原子数 1〜 1 0のアルコキシ基を表し、 A 3はトランス 1 , 4 シクロへキ シレン又は 1 , 4—フエ二レンを表し、 X 3はシァノ基、 フッ素原了-、 炭素原子数 1 ~ 1
0のアルコキシ基、 ァリル基、 又は、 エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1 ~ 1 0の アルキル基を ¾し、 Υ 1 , Υ 2、 Υ 3及び Υ 4は、 各々独立に水素原子又はフッ素原子を表 し、 ηは 0、 1又は 2を *す。）
[0063] 一般式 (IV)で表される部分構造を有する化合物（トランィ匕合物)の具体例としては、 下記の〔ィ匕合物 120〕〜〔ィ匕合物 143〕が挙げられるが、これらに限定されるものでは ない。
[0064] [化 30]
〔化合物 1 20〕
R ~ (ί ~ C≡C- -CN
(Rはアルキル基）
〔化合物 1 2 ェ〕
Figure imgf000028_0001
(R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 22〕
Figure imgf000028_0002
(R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 23〕
Figure imgf000028_0003
(R、 R'は各々独立にアルキル基)
〔化合物 1 24
Figure imgf000028_0004
(Rはアルキル基）
〔化合物 1 25]
Figure imgf000028_0005
( R'は各々独立にアルキル基)
〔化合物 1 2
Figure imgf000029_0001
( R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 28〕
R ~ <^ 、 ~ /) ~ C≡C (R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 29〕
Figure imgf000029_0002
(Rはアルキル基）
〔化合物 1 30〕
Figure imgf000029_0003
(R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 3 1〕
Figure imgf000029_0004
(Rはアルキル基）
〔化合物 1 32
Figure imgf000029_0005
(Rはアルキル基）
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0002
(R、 R'は各々独立 I:：アルキル基）
〔化合物 1 35〕
Figure imgf000030_0003
(Rはアルキル基)
〔化合物 1 36〕
Figure imgf000030_0004
(Rはアルキル基)
〔化合物 1 37〕
Figure imgf000030_0005
(Rはアルキル基）
〔化 O物 1 38〕
Figure imgf000030_0006
(Rはアルキル基)
〔化合物 139]
Figure imgf000030_0007
Figure imgf000031_0001
(R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 i 4 1〕
R ~ ) ^~ ^ /) ~ C≡C- ( R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 i 4 2〕
R ~ ~ ( ) ^ C00- -c≡c- (R、 R'は各々独立にアルキル基）
〔化合物 1 4 3〕
C-
Figure imgf000031_0002
( R'は各々独立にアルキル基）
[0068] 本発明の調光性液晶素子に用いられるネマチック液晶材料について、さらに説明 する。
本発明に係るネマチック液晶材料のァイソトロピックカもネマチックへの転移温度（ NI点）は、光学素子が実際に使用可能な温度範囲の点から、 60〜120°Cの範囲内 が好ましく、 80〜 100°Cの範囲内がより好まし！/、。
また、本発明に係るネマチック液晶材料は、保存安定性に優れており、例えば、 20°Cで保存しても（特に保存安定性に優れるものは、 20°Cで 14日以上保存して も）、結晶 ·沈殿'濁り等を生じることがない。
また、本発明に係るネマチック液晶材料の誘電率異方性（Δ ε )は、素子の駆動電 圧の低下の点から、 5以上が好ましいが、素子のヒステリシス抑制の為には 20以下が 好ましぐこれらの点を総合して、 5〜25の範囲内が好ましぐ 10〜20の範囲内がよ り好ましい。
[0069] 次に、本発明の調光性液晶素子に用いられる透明性固体物質について説明する。
調光層中における透明性固体物質の使用量は、コントラスト (デバイスとしての光学 特性）の点から、 30〜70重量％が好ましぐ 40〜60重量％がより好ましい。
[0070] 本発明に係る透明性固体物質としては、ガラス、高分子化合物等が挙げられ、特に 高分子化合物が好ましい。高分子化合物は、高分子を形成するモノマー又はオリゴ マーの一種又は二種以上の重合反応 (硬化反応）によって得られる。高分子化合物 を形成するモノマー又はオリゴマーは、熱、活性エネルギー線 (光、紫外線、電子線 等）によって硬化させることができ、硬化触媒を使用して硬化させることも好ましい。ま た、モノマー又はオリゴマーの一種以上を含有する重合性組成物 (熱硬化性組成物 、活性エネルギー線硬化性組成物）として、重合 (硬化）させてもよい。重合性組成物 (熱硬化性組成物、活性光線硬化性組成物）には、モノマー又はオリゴマーの一種 以上の他に、重合触媒 (重合開始剤、硬化触媒)、連鎖移動剤、光増感剤、架橋剤、 溶剤 (例えば有機溶剤、水、水溶性溶剤)、合成樹脂等、従来重合性組成物 (硬化 性組成物）に使用されている成分等が含有されていてもよぐこれらの含有量は、好 ましくは重合性組成物中で合計で 10重量％以下とす
る。
[0071] 本発明に係る透明性固体物質は、モノマー又はオリゴマー、ある 、はモノマー又は オリゴマーを含有する重合性組成物 (硬化性組成物）を、活性エネルギー線 (光、紫 外線、電子線等）により硬化させたものが好ましい。
[0072] 本発明に係る透明性固体物質は、同種又は異種のものとの積層構造を有していて もよぐ表面処理等が施されていてもよい。
[0073] 透明性固体物質である高分子化合物を形成するモノマーの例としては、特に限定 されるものではないが、例えば、スチレン、クロロスチレン、 aーメチルスチレン、ジビ -ルベンゼン；置換基として、メチル、ェチル、プロピル、ブチル、ァミル、 2—ェチル へキシル、ォクチル、ノニル、ドデシル、へキサデシル、ォクタデシル、シクロへキシル 、ベンジル、メトキシェチル、ブトキシェチル、フエノキシェチル、アルリル、メタリル、グ リシジル、 2—ヒドロキシェチル、 2—ヒドロキシプロピル、 3—クロロー 2—ヒドロキシプ 口ピル、ジメチルアミノエチル、ジェチルアミノエチル等の如き基を有するアタリレート 、メタタリレート又はフマレート；エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレ ングリコール、ポリプロピレングリコール、 1, 3—ブチレングリコール、テトラメチレング リコーノレ、へキサメチレングリコーノレ、ネオペンチノレグリコーノレ、トリメチローノレプロパン 、グリセリン及びペンタエリスリトール等のモノ (メタ）アタリレート又はポリ（メタ）アタリレ ート；酢酸ビュル、酪酸ビュル又は安息香酸ビュル、アクリロニトリル、セチルビ-ルェ 一テル、リモネン、シクロへキセン、ジァリルフタレート、ジァリルイソフタレート、 2- , 3 一又は 4 ビュルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、 N ヒドロキシメチルアクリルアミド又は N ヒドロキシェチルメタクリルアミドとそれらの アルキルエーテル化合物；ネオペンチルグリコール 1モルに 2モル以上のエチレンォ キサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ (メタ)アタリレート ；トリメチロールプロパン 1モルに 3モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレン オキサイドを付カ卩して得たトリオールのジ又はトリ（メタ）アタリレート；ビスフエノール A1 モルに 2モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付カ卩して得た ジオールのジ (メタ）アタリレート； 2—ヒドロキシェチル (メタ）アタリレート 1モルとフエ- ルイソシァネート若しくは n—ブチルイソシァネート 1モルとの反応生成物；ジペンタエ リスリトールのポリ（メタ）アタリレート、ウレタン (メタ）アタリレート等が挙げられ、さらに 上記モノマーの水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換されているものでもよ い。特に好ましいモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアタリレート、トリシクロ デカンジメチロールジアタリレート、ポリエチレングリコールジアタリレート、ポリプロピレ ングリコールジアタリレート、へキサンジオールジアタリレート、ネオペンチルグリコー ルジアタリレート、トリス一（アクリルォキシェチル)イソシァヌレート、イソミリスチルァク リレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルダリコールジアタリレート（例えば日本化薬 株式会社製、カャラッド: MANDA)、力プロラタトン変性ヒドロキシビバリン酸エステ ルネオペンチルダリコール (例えば日本ィ匕薬株式会社製、カャラッド: HX— 220、 H X— 620)が挙げられる。
[0074] さらにモノマーの例としては、カチオン重合性の化合物、例えば、エポキシ化合物 ( 芳香族エポキシ化合物、脂環族エポキシィ匕合物、脂肪族エポキシィ匕合物)、環状ェ 一テルィ匕合物、環状ラタトン化合物、環状ァセタールイ匕合物、環状チォエーテルィ匕 合物、スピロオルトエステルイ匕合物、ビニルイ匕合物等が挙げられる。
[0075] 前記芳香族エポキシィ匕合物の例としては、少なくとも 1個の芳香族環を有する多価 フエノール又はそのアルキレンオキサイド付カ卩物のポリグリシジルエーテル、例えば、 ビスフ エノール八、ビスフエノール F又はこれらに更にアルキレンオキサイドを付カ卩させた化 合物のグリシジルエーテルやエポキシノボラック榭脂等が挙げられる。
[0076] 前記脂環族エポキシィ匕合物の例としては、少なくとも 1個の脂環族環を有する多価 アルコールのポリグリシジルエーテル又はシクロへキセン、シクロペンテン環含有化 合物を酸化剤でエポキシィ匕することによって得られるシクロへキサンオキサイド構造 含有化合物又はシクロペンテンオキサイド構造含有化合物が挙げられる。具体例とし ては、水素添カ卩ビスフエノール Aジグリシジルエーテル、 3, 4—エポキシシクロへキシ ルメチルー 3, 4 エポキシシクロへキシルカルボキシレート、 3, 4 エポキシ 1ーメ チルシクロへキシルー 3, 4 エポキシ 1ーメチルシクロへキサンカルボキシレート、 6—メチルー 3, 4—エポキシシクロへキシルメチルー 6—メチルー 3, 4—エポキシシ クロへキサンカルボキシレート、 3, 4 エポキシー3—メチルシクロへキシルメチルー 3, 4 エポキシ 3—メチルシクロへキサンカルボキシレート、 3, 4 エポキシ 5— メチルシクロへキシルメチルー 3, 4—エポキシ 5—メチルシクロへキサンカルボキシ レート、 2- (3, 4 エポキシシクロへキシルー 5, 5—スピロ 3, 4 エポキシ）シクロ へキサン メタジォキサン、ビス（3, 4—エポキシシクロへキシノレメチノレ）アジペート、 ビュルシクロへキセンジオキサイド、 4 ビュルエポキシシクロへキサセン、ビス（3, 4 エポキシー6—メチルシクロへキシルメチル）アジペート、 3, 4 エポキシー6—メ チルシクロへキシルカルボキシレート、メチレンビス（3, 4—エポキシシクロへキサン） 、ジシクロペンタジェンジェポキサイド、エチレングリコールジ（3, 4—エポキシシクロ へキシルメチル）エーテル、エチレンビス（3, 4—エポキシシクロへキサンカルボキシ レート）、エポキシへキサヒドロフタル酸ジォクチル、エポキシへキサヒドロフタル酸ジ - 2-ェチルへキシル等が挙げられる。
[0077] 前記脂肪族エポキシ化合物の例としては、脂肪族多価アルコール又はそのアルキ レンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシ ジノレエエステノレ、グリシジルアタリレート又はグリシジルメタタリレートのホモポリマー、 グリシジルアタリレート又はグリシジノレメタタリレートのコポリマー等が挙げられる。代表 的な化合物としては、 1, 4 ブタンジオールジグリシジルエーテル、 1, 6 へキサン ジオールジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプ 口パンのトリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、ジペンタ エリスリトールのへキサグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルェ 一テル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル等の多価アルコールのグリ シジルエーテル、また、プロピレングリコール、グリセリン等の脂肪族多価アルコール に 1種又は 2種以上のアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエー テルポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエス テル等が挙げられる。さらに、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテルゃフ ェノール、クレゾール、ブチルフエノール、また、これらにアルキレンオキサイドを付カロ することによって得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂 肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸オタチル、ェポ キシステアリン酸ブチル、エポキシ化アマ-油、エポキシ化ポリブタジエン等が挙げら れる。
[0078] さらに、エポキシィ匕合物以外のカチオン重合性の化合物の具体例としては、トリメチ レンオキサイド、 3, 3—ジメチルォキセタン、 3, 3—ジクロロメチルォキセタン等のォ キセタン化合物、テトラヒドロフラン、 2, 3 ジメチルテトラヒドロフラン等のトリオキサン 、 1, 3 ジォキソラン、 1, 3, 6 トリオキサシクロオクタン等の環状エーテルィ匕合物、 β—プロピオラタトン、 ε—力プロラタトン等の環状ラタトンィ匕合物、エチレンスルフイド 、 3, 3 ジメチルチェタン等のチイラン化合物、 1, 3 プロピンスルフイド、 3, 3 ジ メチルチェタン等のチェタンィ匕合物、テトラヒドロチォフェン誘導体等の環状チォエー テルィ匕合物、エポキシィ匕合物とラタトンとの反応によって得られるスピロオルトエステ ル化合物、スピロオルトカーボナートイヒ合物、環状カーボナート化合物、エチレンダリ コールジビニルエーテル、アルキルビニルエーテル、 3, 4ージヒドロピラン 2—メチ ル（3, 4 ジヒドロピラン一 2—カルボキシレート）、トリエチレングリコールジビュルェ 一テル等のビュル化合物、スチレン、ビュルシクロへキセン、イソブチレン、ポリブタジ ェン等のエチレン性不飽和化合物及び上記誘導体等が挙げられる。
[0079] また、透明性固体物質である高分子化合物を形成するオリゴマーの例としては、特 に限定されるものではないが、前記モノマーの数個が重合したオリゴマーが挙げられ る。 [0080] 透明性固体物質である高分子化合物を形成するモノマー又はオリゴマーは、活性 エネルギー線 (光、紫外線、電子線等）により硬化するものが好ましぐその例として は、前記モノマー、オリゴマーが挙げられ、さらに従来公知のものも使用でき、従来公 知のモノマー、オリゴマーの例としては、例えば、光硬化技術データブック 材料編（ 2000年 12月 5日発行、テクノネット社）に記載されているモノマー又はオリゴマーが 挙げられる。
具体的には、上記のモノマー又はオリゴマーの中でも、各種 (メタ)アタリレートが好 ましく用いられる。
[0081] 透明性固体物質は、モノマー又はオリゴマー、あるいはモノマー又はオリゴマーを 含有する重合性組成物 (硬化性組成物）を、活性エネルギー線 (光、紫外線、電子線 等）により硬化させたものが好ましい。
[0082] モノマー又はオリゴマーを重合 (硬化)するための重合 (硬化)触媒 (以下、重合開 始剤ともいう）の例としては、活性エネルギー線重合開始剤 (紫外線重合開始剤、光 重合開始剤等）が挙げられる。活性エネルギー線重合開始剤としては、例えば、エネ ルギ一線照射を受けることによってラジカル重合を開始させることが可能となる化合 物であるラジカル重合開始剤、エネルギー線照射を受けることによってカチオン重合 を開始させることが可能となるカチオン重合開始剤が挙げられる。これらの重合開始 剤は、一種で又は二種以上を併用して使用される。
[0083] エネルギー線照射を受けることによってラジカル重合を開始させるラジカル重合開 始剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ァセトフエノン系化合物、ベ ンジル系化合物、ベンゾフ ノン系化合物、チォキサントン系化合物等のケトン系化 合物が挙げられる。
[0084] ァセトフエノン系化合物としては、例えば、ジェトキシァセトフェノン、 2 ヒドロキシー 2 -メチル 1 フエニルプロパン一 1 オン、 4' -イソプロピル - 2-ヒドロキシ - 2 メチルプロピオフエノン、 2—ヒドロキシメチルー 2—メチルプロピオフエノン、 2, 2- ジメトキシ一 1, 2—ジフエ-ルェタン一 1—オン、 p ジメチルアミノアセトフエノン、 p ターシヤリブチルジクロロアセトフエノン、 p—ターシヤリブチルトリクロロアセトフエノ ン、 p アジドベンザルァセトフエノン、 1—ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、 2 メチル 1 [4 （メチルチオ）フエ-ル] 2 モルフォリノプロパノン 1、 2 べ ンジル 2—ジメチルァミノ一 1— (4—モルフォリノフエ-ル）一ブタノン一 1、ベンゾィ ン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインェチルエーテル、ベンゾインイソプロピル エーテル、ベンゾイン— n—ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等が挙 げられる。
[0085] ベンジル系化合物としては、ベンジル、ァ -シル等が挙げられる。
ベンゾフヱノン系化合物としては、例えば、ベンゾフヱノン、 o ベンゾィル安息香酸 メチル、ミヒラーケトン、 4, 4 '—ビスジェチルァミノべンゾフエノン、 4, 4'ージクロ口べ ンゾフエノン、 4一べンゾィルー 4'ーメチルジフエ-ルスルフイド等が挙げられる。 チォキサントン系化合物としては、チォキサントン、 2—メチルチオキサントン、 2- ェチルチオキサントン、 2—クロ口チォキサントン、 2—イソプロピルチォキサントン、 2 , 4 ジェチルチオキサントン等が挙げられる。
その他のエネルギー線感受性ラジカル重合開始剤としては、 2, 4, 6 トリメチルベ ンゾィルジフエ-ルフォスフェインオキサイド、ビス（シクロペンタジェ -ル）一ビス [2, 6 -ジフルォロ 3 (ピル— 1—ィル） ]チタニウム等が挙げられる。
[0086] また、エネルギー線照射を受けることによってカチオン重合を開始させることが可能 となるカチオン重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、芳香族ョードニ ゥム塩、芳香族スルホ -ゥム塩、鉄—アレーン錯体等が挙げられる。具体的には、例 えば、フエ-ルジァゾ -ゥムへキサフルォロホスフェート、 4ーメトキシフエニルジァゾ -ゥムへキサフルォロアンチモネート、 4 メチルフエ-ルジァゾ -ゥムへキサフルォ 口ホスフェート等のァリールジァゾ -ゥム塩；ジフエ-ルョードニゥムへキサフルォロア ンチモネート、ジ（4 メチルフエ-ル）ョード -ゥムへキサフルォロホスフェート、ジ（4 —tert ブチルフエ-ル）ョードニゥムへキサフルォロホスフェート、トリルタミルョード 二ゥムテトラキス（ペンタフルォロフエ-ル）ボレート等のジァリールョードニゥム塩；トリ フエ-ルスルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート、トリス（4—メトキシフエ-ル）ス ノレホ-ゥムへキサフノレオ口ホスフェート、ジフエ-ノレ 4ーチオフエノキシフエ-ノレスノレ ホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート、ジフエ-ル 4 チオフエノキシフエ-ルス ノレホ-ゥムへキサフノレオ口ホスフェート、 4, 4 '—ビス（ジフエ-ノレスルフォ -ォ）フエ- ルスルフイド ビス一へキサフルォロアンチモネート、 4, 4 '—ビス（ジフエ-ルスルフ ォ-ォ）フエ-ルスルフイド一ビス一へキサフルォロホスフェート、 4, 4'—ビス [ジ（j8 -ヒドロキシエトキシ）フエ-ルスルフォ -ォ]フエニルスルフイド ビス へキサフルォ 口アンチモネート、 4, 4 '—ビス [ジ（j8—ヒドロキシエトキシ）フエ-ルスルフォ -ォ]フ ェ-ノレスルフイド一ビス一へキサフノレオ口ホスフェート、 4— [4'— (ベンゾィル）フエ- ルチオ]フエニル一ジ一（4—フルオロフェニル）スルホ -ゥムへキサフルォロアンチモ ネート、 4— [4'— (ベンゾィル）フエ-ルチオ]フエ-ルージ—（4—フルオロフェ -ル） スノレホニゥムへキサフノレオ口ホスフェート、 4— (2—クロ口一 4—ベンゾィノレフエ-ノレチ ォ）フエニル一ジ一（4—フルオロフェニル）スルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネ一 ト等のトリアリールスルホ-ゥム塩；（ 5— 2, 4 シクロペンタジェン一 1—ィル）〔（1, 2, 3, 4, 5, 6— 7? )—（1—メチルェチル）ベンゼン〕—アイアン—へキサフルォロホ スフェート等の鉄—アレーン錯体、トリス（ァセチルァセトナト）アルミニウム、トリス（ェ チルァセトナトァセタト）アルミニウム、トリス（サリチルアルデヒダト）アルミニウム等のァ ルミ-ゥム錯体とトリフエ-ルシラノール等のシラノール類との混合物等を挙げることが できる。
[0087] 以下、さらに本発明の調光性液晶素子について詳細に説明する。
本発明の調光性液晶素子は、電界無印加時には、前記透明性固体物質の屈折率 と前記ネマチック液晶材料の屈折率との差等により入射光が散乱するため、くもり（白 濁)状態となり、一方、電界が印加されると、液晶がその電場方向に向って整列する ことから、透明性固体物質の屈折率とネマチック液晶材料の屈折率とが、近い値とな るため、透明状態になる。そして、電界を外すと再び元のくもり状態となる。
[0088] また、液晶材料の屈折率成分は二種類あり、一つは異常光屈折率 (η )であり、もう e
一つは常光屈折率 (n )であり、これらの二つの成分から屈折率異方性（Δ η)及び平 均屈折率 (ηバー）が求められる。本発明の調光性液晶素子において、電圧印加前、 つまりくもり（白濁)状態の濁度 (Haze)には、平均屈折率が影響し、ネマチック液晶材 料の平均屈折率と透明性固体物質の屈折率との差が大き!/、ほど濁度 (Haze)が大き くなり好ましい。また、電圧印加時には、ネマチック液晶材料の常光屈折率 (n )と透 明性固体物質の屈折率 (nとする）とが近いほど、透明度が上がり好ましい。つまり、 本発明に係るネマチック液晶材料は、透明性固体物質の屈折率 (n )と近い常光屈
P
折率 (n )を有しながら、より大きな異常光屈折率 (n )を有する（より大きな Δ η=より 大きな nバー）のが好まし!/、。
[0089] また、本発明の調光性液晶素子のヘイズ値 (Haze)は、電界無印加時 (くもり（白濁） 状態)で、 60%以上が好ましぐ 70%以上がより好ましぐ電界印加時 (透明状態)で 、 5%以下が好ましぐ 1%以下がより好ましい。電界無印加時 (くもり（白濁)状態）と、 電界印加時 (透明状態）とのヘイズ値の差は、コントラストの点から、好ましくは 60% 以上、より好ましくは 70%以上である。
[0090] また、本発明の調光性液晶素子の平行光線透過率 (Tp (%) )は、電界無印加時（ くもり（白濁)状態)で、 15%以下が好ましぐ 10%以下がより好ましぐ電界印加時（ 透明状態)で、 80%以上が好ましぐ 85%以上がより好ましい。電界無印加時 (くもり (白濁)状態）と、電界印加時 (透明状態）との平行光線透過率の差は、コントラストの 点から、好ましくは 65%以上、より好ましくは 70%以上である。
[0091] 本発明の調光性液晶素子の前記ネマチック液晶材料において、電圧無印加時の 平行光線透過率を 100%とし、印加電圧の増大に伴って平行光線透過率を 0%とし 、平行光線透過率 th%のときの印加電圧を Vとする。具体的には、例えば、平行光 th
線透過率 90%となる印加電圧を V 、平行光線透過率 10%となるときの印加電圧を
10
V とする。素子化後の V は、素子の耐久性を考慮すると 50V以下がよぐ 20V以下
90 10
力 り好ましい。ただし、この値は透明性固体物質の種類で大きく変化し得る値であ るので、これに限定されるものではない。
[0092] 本発明の調光性液晶素子にお!、て、前記ネマチック液晶材料は、前記透明性固 体物質中に、独立した微小滴上に分散し、該微小滴の平均粒径が 0. l〜50 /z mで ある。微小滴の平均粒径は、散乱効率や駆動電圧、低温駆動の点から、好ましくは 0 . 5〜20 μ mであり、より好ましくは 2〜8 μ mである。 0. 1 mに満たな! /、と、入射光 が散乱しに《なるため、電界無印加時にくもり（白濁)状態が十分でなくなり、 50 m を超えると該微小滴の絶対数の減少から反射効率の減少を招く。
[0093] 本発明の調光性液晶素子は、促進耐候性試験機により、 0. 8mWZcm2の紫外線
(300〜400nm)を 350時間照射した前後の黄色度の、変化（L*a*b*表色系におけ る A b*)力 1. 5以下であることが好ましぐ 1. 0以下であることがより好ましい。本発 明でいう黄色度は、 L*a*b*表色系による b*のことである。黄色度の変化は、促進耐 候性試験機により、 0. 8mWZcm2の紫外線（300〜400nm)を 350時間照射した 前後の調光性液晶素子について、照射後の黄色度 (b*)の値から、照射前の黄色度 の値を引いた差であり、 A b*で表される。
[0094] 次に、本発明の調光性液晶素子の製造方法について説明する。
本発明の調光性液晶素子の製造方法は特に限定されないが、好ましい製造方法と して、透明性固体物質として、重合性組成物 (硬化性組成物）を、活性エネルギー線 (光、紫外線、電子線等）により硬化させたものを用いる場合について詳しく説明する
[0095] 先ず、電極層を有する少なくとも一方が透明性を有する 2枚の基板間に、必須成分 として、前記のネマチック液晶材料、及び活性エネルギー線 (光、紫外線、電子線等 )により硬化可能な重合性組成物 (硬化性組成物）を介在させる。この重合性組成物 (硬化性組成物）には、前記したように、モノマー又はオリゴマーの一種以上が含有さ れ、その他、任意成分として、重合触媒 (重合開始剤、硬化触媒)、連鎖移動剤、光 増感剤、架橋剤、溶剤 (例えば有機溶剤、水、水溶性溶剤)、合成樹脂等が含有され る。
ネマチック液晶材料及び重合性組成物 (硬化性組成物）を基板間に介在させる際 には、両者を混合して力も介在させることが好ましぐこの状態においては、両者は均 一に混合して 、ることが好まし!/、。
[0096] 次に、透明性を有する基板を通して、活性エネルギー線 (光、紫外線、電子線等） を照射し、それにより重合性組成物中のモノマー若しくはオリゴマーを重合 (硬化）さ せることにより、その重合過程で、液晶成分を相分離させることが好ましい。相分離し たネマチック液晶材料は、重合 (硬化)した透明性固体物質中に、独立して、微小滴 状に、分散しており、微小滴の平均粒径は、 0. 1〜50 mである。
[0097] 本発明の調光性液晶素子の調光層の厚さは、通常 1〜： LOO /z mの間で任意に調 整されるが、駆動電圧や電圧印加時の透明性や透過率の点で、 50 m以下が好ま しく、 5〜20 111カょり好まし1ヽ。 [0098] 本発明の調光性液晶素子に使用される基板としては、ガラス、プラスチックフィルム 等が挙げられ、これらは透明であることが好ましぐ別種あるいは同種のものをニ枚以 上重ねて使用してもよい。
基板の内側には電極層が必要である。電極層の厚みは、好ましくは 0. Ol-l ^ m である。電極層は、透明導電層であることが好ましぐ透明導電層としては ITO膜が 好ましい。基板としては、 ITO膜を有するガラス基板やポリカーボネート等の耐久性 のあるプラスチック膜を使用することが好ま 、。
[0099] 本発明の調光性液晶素子は、表示素子 (ディスプレイ）、ホログラフィック材料、調光 材料等の用途に用いることができ、特に建材用途の調光材料に好適である。 実施例
[0100] 以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施 例によって限定されるものではない。
[0101] 〔実施例 1〜5及び比較例 1〜6〕
以下の配合及び調製方法で調光性液晶素子を調製した。尚、ネマチック液晶材料 として、実施例 1〜5では下記液晶配合 1〜5をそれぞれ用い、比較例 1〜6では下記 比較配合 1〜6を用いた。
(配合）
ライトアタリレート IM— A (共栄社化学 (株)製） 8質量部 ライトアタリレート HPP— A (共栄社ィ匕学 (株)製） 20質量部
Laromer LR8987 (BASF社製） 10質量部
Laromer LR8983 (BASF社製） 10質量部
Darocure 1173 (チバスべシャリティケミカルズ社製） 2質量部
ネマチック液晶材料（下記の液晶配合 1〜5及び比較配合 1〜6参照） 50質量部 [0102] (調製方法）
20 mの間隔を設けた 2枚の基板の間に、上記配合の混合物を介在させ、 UV照 射機中で、 0. 75 (mw/cm2) X 600 (秒） [照射量: 450 (mj/cm2)]の条件 で重合させて、調光層を形成して、調光性液晶素子を得た。尚、上記基板は、 1枚の 厚みが lmmで、電極層として 0.： L m厚の ITO電極を有し、 2枚とも透明なものであ つた o
得られた調光性液晶素子の調光層の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、 実施例 1〜5では、ネマチック液晶材料は、透明性固体物質 (高分子）中に、均一に 、独立した微小滴状に分散しており、微小滴の粒径は、 0. 5〜5 /ζ πιであった。比較 例 1〜6では、ネマチック液晶材料は、透明性固体物質 (高分子）中に、ほぼ均一に 分散していた力 5〜50 mの粒径であった。
[0103] 調光性液晶素子に用いたネマチック液晶材料及び得られた調光性液晶素子につ いて、下記の各種特性値の測定、保存安定性の評価、及び耐光性試験を行なった。 (各種特性値の測定及び保存安定性の評価）
調光性液晶素子に用いたネマチック液晶材料について、転移温度 (NI点）、誘電 率異方性（ Δ ε )、常光屈折率成分 (η )、異常光屈折率成分 (η )、その差（ Δ η)及 び閾値電圧 (V )を測定した。また、得られた調光性液晶素子について、電界無印
10
加時 (OFF：くもり（白濁)状態)及び電界印加時 (ON：透明状態)それぞれにお 、て 、ヘイズ値 (Haze)及び平行光線透過率 (Tp (%) )を測定した。
さらに、ネマチック液晶材料を— 20°Cで 14日間保存し、沈殿、結晶、濁り等が生成 したものを X、変化しな力つた場合を〇として、ネマチック液晶材料の保存安定性を 評価した。
これらの結果を表 1に示す。
[0104] (耐光性試験）
促進耐候性試験機により、調光性液晶素子に、 0. 8mWZcm2の紫外線（300〜 400nm)を 350時間照射した。表 2に、耐候性試験前 (inititial)及び試験後（after U V exposure)それぞれにおいて、 L*a*b*表色系による L*、 a*及び b*を測定した。さら に、その測定結果から、黄色度の変化 A b*を算出した。それらの結果
を表 2に示す。
[0105] [化 34]
Figure imgf000043_0001
[0106] [化 35- 1]
Figure imgf000044_0001
[0107] [化 35- 2]
Figure imgf000045_0001
[0108] [化 36]
Figure imgf000046_0001
[0109] [化 37- 1]
Figure imgf000047_0001
[0110] [化 37- 2]
Figure imgf000048_0001
[0111] [化 38]
Figure imgf000049_0001
[0112] [化 39]
Figure imgf000050_0001
[0113] [化 40]
Figure imgf000051_0001
[0114] [化 41- 1]
Figure imgf000052_0001
Figure imgf000053_0001
[0116] [化 42]
Figure imgf000054_0001
[0117] [化 43]
Figure imgf000055_0001
[0118] [化 44]
Figure imgf000056_0001
Figure imgf000057_0001
^
Figure imgf000057_0002
Figure imgf000058_0001
産業上の利用可能性
本発明によれば、十分なコントラストを有し、広い温度範囲で駆動でき、特に耐光性 (耐候性）に優れた調光性液晶素子を提供することができる。

Claims

請求の範囲 電極層を有する少なくとも一方が透明な 2枚の基板と、これらの基板の間に支持さ れた調光層とを有し、 該調光層が、ネマチック液晶材料及び透明性固体物質力 なり、 該ネマチック液晶材料が、（a)成分として、下記一般式 (I)で表される化合物群から 選ばれる化合物を一種以上、及び Z又は、（b)成分として、下記一般式 (II)で表され る化合物群から選ばれる化合物を一種以上含有し、かつ、（c)成分として、下記一般 式 (III)で表される化合物群力 選ばれる化合物を一種以上含有し、 該ネマチック液晶材料が、該透明性固体物質中に、独立した微小滴状に分散し、 該微小滴の平均粒径が 0. 1〜50 mであることを特徴とする調光性液晶素子。
[化 1]
R' ~ < A1 ~ ^ /> ^ CN (I)
(式中、 R1は、 エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1~ 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1~ 1 0のアルコキシ基を表し、 A1は、 トランス 4—シクロへキシレン又 は 1 , 4_フエ二レンを表す。）
[化 2] 2 ~ ( A2 ) ~ ^ ~ — (Π)
(式中. R2は. エーテル結合を有しても良い炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1~1 0のアルコキシ基を表し、 A2は， トランス 1, 4 シクロへキシレン又 は 1 , 4—フエ二レンを表し， X1は、 シァノ基、 エーテル結合を有してもよい炭素数 1 〜 1 0のアルキル基、 又は炭素原子数 1〜10のアルコキシ基を表す。）
[化 3]
R3 ~" /) ~ jj ^ coo— ij—i (Π)
(式中， R3は， エーテル結合を有してもよい炭素原子数 1〜 1 0のアルキル基、 又は炭 素原子数 1〜 10のアルコキシ基を表し、 X2は、 シァノ基、 エーテル結合を有してもよ い炭素原子数 1〜 10のアルキル基， 又は炭素原子数 1 ~ 1 0のアルコキシ基を表す。） 上記ネマチック液晶材料中に、下記一般式 (IV)で表される部分構造を有する化合 物を含有しないことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の調光性液晶素子。
[化 4]
Figure imgf000060_0001
(式中のベンゼン環は置換基を複数有していてもよい） 促進耐候性試験機により、 0. 8mWZcm2の紫外線（300〜400nm)を 35 0時間照射した前後の、黄色度の変化 (L*a*b*表色系における A b*)が、 1. 5 以下であることを特徴とする請求の範囲第 1又は 2項記載の調光性液晶素子。
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