WO2023175978A1 - 液晶組成物及び液晶素子 - Google Patents

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WO2023175978A1
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潤一 馬場
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九州ナノテック光学株式会社
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    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • C09K2019/546Macromolecular compounds creating a polymeric network

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal composition and a liquid crystal element. Specifically, the present invention relates to, for example, a liquid crystal composition used in a liquid crystal display, and a liquid crystal element using the liquid crystal composition of the present invention.
  • Liquid crystal display devices or liquid crystal displays, are used in a variety of electronic devices, such as smartphones, tablet computers, notebook computers, digital cameras, smart watches, and operation panels for car navigation devices.
  • liquid crystal displays have difficulty functioning smoothly in environments that are too hot or too cold.
  • the temperature at which liquid crystal compounds function most smoothly is 5°C to about 50°C.
  • the lower the temperature of the liquid crystal display the slower the reaction time required for display, and the worse the image quality becomes. Specifically, if the temperature of the liquid crystal display falls below 4°C, the liquid crystal display will malfunction.
  • drones are used to search for victims in extremely cold places such as snowy mountains where the atmospheric temperature is well below 0 degrees Celsius
  • laptop computers are used to operate the drones. If the liquid crystal display of this laptop computer is cooled in an extremely cold environment and the temperature of the liquid crystal display drops below 4 degrees Celsius and malfunctions, it will make it difficult for searchers to search.
  • Patent Document 1 a transparent heater using an ITO (Indium Tin Oxide) film is provided on the display panel of a liquid crystal display device, and the surface temperature of the display panel is optimized by operating the heater when the temperature is low. Techniques have been proposed to achieve this.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the ITO film in the method of providing a heater using an ITO film in a display panel of a liquid crystal display device, the ITO film must be processed to form the heater, and as a result, the number of steps for processing the ITO film increases. Furthermore, in order to obtain a more uniform display, it is necessary to consider the resistance distribution of the ITO film when supplying current to the ITO film so as to prevent unevenness in the current flowing within the plane of the ITO film.
  • the present invention was created in view of the above points, and aims to provide a liquid crystal composition that can drive a liquid crystal element even at temperatures below 0°C, and a liquid crystal element that can drive even at temperatures below 0°C. shall be.
  • the liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal composition containing a polymerizable organic compound and a liquid crystal compound, the liquid crystal composition having a solid phase-nematic phase transition temperature or a smectic phase transition temperature of the liquid crystal compound.
  • the content of the organic compound having a phase-nematic phase transition temperature of 0° C. or lower and a glass transition temperature of 0° C. or lower is 10 to 60% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition after polymerization maintains flexibility even in a low temperature environment of 0°C or lower. and does not interfere with LCD drive.
  • the glass transition temperature of the polymerized organic compound can also be lowered to 0°C or lower. Therefore, the liquid crystal composition can maintain its flexibility even in a low temperature environment of 0° C. or lower.
  • the scattering properties of the liquid crystal composition can be easily maintained and the electric field responsiveness can be easily prevented from being inhibited.
  • the organic compound may include a monofunctional monomer, a monofunctional oligomer, a monofunctional polymer, a bifunctional monomer, a bifunctional oligomer, a bifunctional polymer, a polyfunctional monomer, a polyfunctional oligomer, and a polyfunctional polymer.
  • the content of the polyfunctional monomer, the polyfunctional oligomer, or the polyfunctional polymer may be 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition. can.
  • the content of the polyfunctional, that is, trifunctional or more functional monomer, oligomer, or polymer is 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, it becomes easier to construct a polymer network, and the liquid crystal composition It is possible to suppress an increase in the glass transition temperature of the liquid crystal composition, and also to suppress a decrease in the responsiveness of the liquid crystal composition to an electric field.
  • the organic compound may include a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate monomer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate oligomer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate polymer, a 2- to 4-functional aliphatic Oligomer acrylate monomer, 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate oligomer, 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate polymer, 2-4 functional polyester acrylate monomer, 2-4 functional polyester acrylate oligomer, 2-4 functional polyester acrylate polymer, 1-4 functional 6-functional ac (meth) rylate ester monomer, 1-6 functional ac (meth) rylate ester oligomer, 1-6 functional ac (meth) rylate ester polymer, 2-4 functional thiol monomer, 2-4 functional thiol oligomer, 2- At least one member selected from the group
  • difunctional aliphatic urethane acrylate (monomer, oligomer or polymer), difunctional aliphatic oligomer acrylate (monomer, oligomer or polymer), difunctional polyester acrylate (monomer, oligomer or polymer), or difunctional acrylate (methac)
  • the rylate ester (monomer, oligomer or polymer) improves the adhesion of the liquid crystal composition and makes it difficult for uncured components to be generated.
  • 3-4 functional aliphatic urethane acrylate (monomer, oligomer or polymer)
  • 3-4 functional polyester acrylate (monomer, oligomer or polymer)
  • 3-6 functional ac(meth)rylate ester (monomer, oligomer or polymer) This makes it easier to form a crosslinked structure in the liquid crystal composition.
  • monofunctional ac(meth)acrylate esters are compatible with liquid crystal compounds in many liquid crystal compositions containing bifunctional or higher-functional monomers, so they can be used to adjust the ratio of liquid crystal compounds and organic compounds. Can be used.
  • the 2- to 4-functional thiol can impart low shrinkage and deep curability (improved curability) to the liquid crystal composition, and can also impart further flexibility to the liquid crystal composition.
  • the surface of the liquid crystal composition is modified by the monofunctional phosphoric acid ac(meth)acrylate (monomer, oligomer or polymer), and the adhesion to the substrate interface can be improved.
  • the content of polyfunctional that is, trifunctional or more functional monomers, oligomers, or polymers is 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, it becomes easier to construct a polymer network, and the glass of the liquid crystal composition It is possible to suppress an increase in the transition temperature and also to suppress a decrease in the responsiveness of the liquid crystal composition to an electric field.
  • the content of the monofunctional ac(meth)rylate ester monomer, the monofunctional ac(meth)rylate ester oligomer, or the monofunctional ac(meth)rylate ester polymer is the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of at least one organic compound selected from the group consisting of bifunctional polyester acrylate polymers is 1 to 30% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, The content of the 2- to 4-functional thiol monomer, the 2- to 4-functional thiol oligomer, or the
  • the content of monofunctional ac(methac)rylate ester (monomer, oligomer or polymer) is 10 to 40% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, it has good compatibility with the liquid crystal compound, so the content of the liquid crystal compound may be reduced. In addition to being able to maintain an appropriate value, the strength of the chemical bonds within the liquid crystal composition can be maintained, making it easier to maintain the peel strength.
  • bifunctional acrylate ester (monomer, oligomer or polymer), bifunctional aliphatic urethane acrylate (monomer, oligomer or polymer), bifunctional aliphatic oligomer acrylate (monomer, oligomer or polymer), bifunctional polyester acrylate
  • the content of at least one organic compound selected from the group consisting of (monomer, oligomer, or polymer) is 1 to 30% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, the reaction between the materials becomes difficult to break off, and , uncured components are less likely to be generated.
  • the content of the di- to tetrafunctional thiol (monomer, oligomer, or polymer) is 1 to 10% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, the formation of a uniform crystal domain structure is promoted and the liquid crystal composition is shielded. It is easy to improve the properties and transparency, and it is difficult to leave uncured components.
  • the content of monofunctional phosphoric acid acrylate (monomer, oligomer or polymer) is 0.1 to 3% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, the current value when the liquid crystal composition is energized The adhesion to the base material interface can be improved while suppressing the increase.
  • 3- to 4-functional aliphatic urethane acrylates (monomers, oligomers, or polymers), 3- to 4-functional polyester acrylates (monomers, oligomers, or polymers), and 3- to 6-functional acrylate esters (monomers, oligomers, or polymers).
  • the content of at least one organic compound selected from is 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition, it is easy to form a crosslinked structure in the liquid crystal composition, and the high voltage drive of the liquid crystal composition is suppressed. Furthermore, it is possible to suppress deterioration in shielding properties and transparency of the liquid crystal composition.
  • the content of the liquid crystal compound may be 40 to 80% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. can be configured to be 1 to 40% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal composition containing a polymerizable organic compound and a liquid crystal compound, the liquid crystal composition having a solid phase-nematic phase transition temperature of the liquid crystal compound.
  • the content of the organic compound having a smectic phase-nematic phase transition temperature of 0° C. or lower and a glass transition temperature of 0° C. or lower is 10% by mass or more based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition after polymerization maintains flexibility even in a low temperature environment of 0°C or lower. and does not interfere with LCD drive.
  • the glass transition temperature of the polymerized organic compound can also be lowered to 0°C or lower. Therefore, the liquid crystal composition can maintain its flexibility even in a low temperature environment of 0° C. or lower.
  • the liquid crystal element of the present invention includes a planar first base material, and a conductive second base material disposed on one surface side of the first base material.
  • the liquid crystal composition includes a polymerizable organic compound and a liquid crystal compound, and the liquid crystal compound has a solid phase-nematic phase transition temperature or a smectic phase-nematic phase transition temperature of 0° C. or lower, and The content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower is 10 to 60% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition after polymerization maintains flexibility even in a low temperature environment of 0°C or lower. and does not interfere with LCD drive.
  • the glass transition temperature of the polymerized organic compound can also be lowered to 0°C or lower. Therefore, the liquid crystal composition can maintain its flexibility even in a low temperature environment of 0° C. or lower.
  • the scattering properties of the liquid crystal composition can be easily maintained and the electric field responsiveness can be easily prevented from being inhibited.
  • the liquid crystal composition according to the present invention can drive a liquid crystal element even at temperatures below 0°C.
  • the liquid crystal element according to the present invention can be driven even at temperatures below 0°C.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal element to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a device for measuring drive responsiveness of a liquid crystal element.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the haze value at each applied voltage of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at 25° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 10° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 20° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 30° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 35° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 40° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 5° C. of the liquid crystal element of Example 2 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 10° C. of the liquid crystal element of Example 2 to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 50° C. of the liquid crystal element of Example 3 to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 25° C. of the liquid crystal element of Example 4 to which the present invention is applied.
  • the liquid crystal composition of the present invention includes a polymerizable organic compound and a liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains a predetermined amount of a polymerizable organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower. That is, the content of the polymerizable organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower is 10 to 60% by mass, preferably 20 to 60% by mass, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition of the present invention can contain a predetermined amount of a polymerizable organic compound having a glass transition temperature exceeding 0°C. That is, the content of the polymerizable organic compound having a glass transition temperature exceeding 0°C is, for example, 1 to 40% by mass, preferably 10 to 30% by mass, based on the total amount of the liquid crystal composition. be.
  • the polymerizable organic compound contained in the liquid crystal composition of the present invention has a glass transition temperature of 0°C or lower and a glass transition temperature of higher than 0°C.
  • organic compounds contained in the liquid crystal composition of the present invention are specifically, for example, monofunctional monomers, monofunctional oligomers, monofunctional polymers, bifunctional monomers, bifunctional oligomers, bifunctional polymers, and polyfunctional monomers. , a polyfunctional oligomer, and a polyfunctional polymer.
  • the organic compounds contained in the liquid crystal composition of the present invention are more specifically, for example, 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate monomers, 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate oligomers, and 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate polymers.
  • 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate monomer 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate oligomer, 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate polymer, 2-4 functional polyester acrylate monomer, 2-4 functional polyester acrylate oligomer
  • Functional polyester acrylate polymer 1-6 functional ac(meth) rylate ester monomer, 1-6 functional ac(meth) rylate ester oligomer, 1-6 functional ac(meth) rylate ester polymer, 2-4 functional thiol monomer, 2- selected from the group consisting of a tetrafunctional thiol oligomer, a 2- to 4-functional thiol polymer, a monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate monomer, a monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate oligomer, and a monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate polymer At least one.
  • the content of the polyfunctional monomer, polyfunctional oligomer, or polyfunctional polymer is, for example, 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention, and 1 to 10% by mass. is preferred, and most preferably 1 to 5% by weight.
  • the content of the monofunctional ac(meth)rylate ester monomer, the monofunctional ac(meth)rylate ester oligomer, or the monofunctional ac(meth)rylate ester polymer is, for example, the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • the amount is preferably 10 to 40% by weight, preferably 20 to 40% by weight, and most preferably 20 to 30% by weight.
  • the content of at least one organic compound selected from is, for example, 1 to 30% by mass, preferably 1 to 20% by mass, and preferably 1 to 20% by mass, based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. Most preferably it is 15% by weight
  • the content of the 2- to 4-functional thiol monomer, the 2- to 4-functional thiol oligomer, or the 2- to 4-functional thiol polymer is, for example, 1 to 10% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. , more preferably 1 to 5% by weight, and most preferably 1 to 3% by weight.
  • the content of the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate monomer, the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate oligomer, or the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate polymer can be determined, for example, in the liquid crystal composition of the present invention. It is 0.1 to 3% by mass based on the total amount of the substance.
  • 3-4 functional aliphatic urethane acrylate monomers 3-4 functional aliphatic urethane acrylate oligomers, 3-4 functional aliphatic urethane acrylate polymers, 3-4 functional polyester acrylate monomers, 3-4 functional polyester acrylate oligomers, At least one member selected from the group consisting of a 4-functional polyester acrylate polymer, a 3- to 6-functional ac(meth) rylate ester monomer, a 3- to 6-functional ac(meth) rylate ester oligomer, and a 3- to 6-functional ac(meth) rylate ester polymer.
  • the content of the two organic compounds is, for example, 1 to 20% by mass, preferably 1 to 10% by mass, and preferably 1 to 3% by mass, based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. is most preferable.
  • the content of the polymerization initiator is specifically, for example, 0.1 to 10% by mass, and preferably 0.5 to 5.0% by mass, based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. It is preferably 0.5 to 3.0% by weight, and most preferably 0.5 to 3.0% by weight.
  • polymerization initiators examples include tert-butylperoxy-iso-butarate, 2,5-dimethyl-2,5-bis(benzoyldioxy)hexane, and 1,4-bis[ ⁇ -(tert- butyldioxy)-iso-propoxy]benzene, di-tert-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-butyldioxy)hexene hydroperoxide, ⁇ -(iso-propylphenyl)-iso-propylhydro Peroxide, 2,5-dimethylhexane, tert-butylhydroperoxide, 1,1-bis(tert-butyldioxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, butyl-4,4-bis(tert-butyldioxy) valerate, cyclohexanone peroxide, 2,2',5,5'-tetra(tert-butyl
  • liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is at least one selected from a guest host liquid crystal compound, a nematic liquid crystal compound, a smectic liquid crystal compound, or a cholesteric liquid crystal compound.
  • the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (Tni) of the liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is specifically, for example, 40°C to 150°C, preferably 80°C to 150°C, and 130°C to °C is optimal.
  • the solid phase-nematic phase transition temperature (Tcn) or smectic phase-nematic phase transition temperature (Tsn) of the liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is 0° C. or lower. Further, the solid phase-nematic phase transition temperature or smectic phase-nematic phase transition temperature is specifically, for example, 0°C to -50°C, preferably -10°C to -50°C, and -20°C to -40°C. C is most preferred.
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ n) of the liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is specifically, for example, 0.01 to 0.50, preferably 0.1 to 0.4, and 0. .1 to 0.3 is most preferred.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is specifically, for example, 1 to 25, preferably 5 to 20, and most preferably 5 to 10.
  • the content of the liquid crystal compound is specifically, for example, 40 to 80% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower does not necessarily have to be 60% by mass or less based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • such a configuration is preferable because it is easy to maintain the scattering properties of the liquid crystal composition and not to inhibit the electric field responsiveness.
  • the content of the polyfunctional monomer, polyfunctional oligomer, or polyfunctional polymer does not necessarily have to be 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the organic compound is not necessarily limited to a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate monomer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate oligomer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate polymer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate monomer, a 2- to 4-functional aliphatic urethane acrylate group oligomer acrylate monomer, 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate oligomer, 2-4 functional aliphatic oligomer acrylate polymer, 2-4 functional polyester acrylate monomer, 2-4 functional polyester acrylate oligomer, 2-4 functional polyester acrylate polymer, 1 ⁇ 6-functional ac (meth) rylate ester monomer, 1-6 functional ac (meth) rylate ester oligomer, 1-6 functional ac (meth) rylate ester polymer, 1 ⁇ 6-functional ac
  • such a configuration is preferable because the adhesion of the liquid crystal composition is improved and uncured components are less likely to be generated. Further, such a configuration is preferable because it facilitates the formation of a crosslinked structure in the liquid crystal composition. Furthermore, such a configuration is preferable because low shrinkage and deep curability (improved curability) can be imparted to the liquid crystal composition, and further flexibility can be imparted to the liquid crystal composition. Further, such a configuration is preferable because the surface of the liquid crystal composition is modified and the adhesion to the substrate interface can be improved. Further, such a configuration is preferable because the polymer network has a dense and complex structure and the liquid crystal compound is randomly oriented along the polymer network, improving scattering performance.
  • the content of the monofunctional ac(meth)rylate ester monomer, the monofunctional ac(meth)rylate ester oligomer, or the monofunctional ac(meth)rylate ester polymer is not necessarily the same as that of the liquid crystal composition of the present invention. It does not have to be 10 to 40% by mass based on the total amount of the product.
  • the content of the liquid crystal compound can be maintained at an appropriate value due to good compatibility with the liquid crystal compound, and the strength of the chemical bonds within the liquid crystal composition can be maintained. This is preferable because it makes it easier to maintain the peel strength.
  • the content of at least one organic compound selected from the group consisting of difunctional polyester acrylate polymers does not necessarily have to be 1 to 30% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition
  • the content of the 2- to 4-functional thiol monomer, the 2- to 4-functional thiol oligomer, or the 2- to 4-functional thiol polymer is not necessarily 1 to 10% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. It doesn't have to be %.
  • Such a configuration is preferable because it promotes the formation of a uniform crystal domain structure, facilitates improving the shielding properties and transparency of the liquid crystal composition, and makes it difficult to leave uncured components.
  • the content of the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate monomer, the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate oligomer, or the monofunctional phosphoric acid ac(meth)rylate polymer is not necessarily limited according to the invention. It does not have to be 0.1 to 3% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Such a configuration is preferable because it can improve the adhesion to the substrate interface while suppressing an increase in the current value when the liquid crystal composition is energized.
  • 3-4 functional aliphatic urethane acrylate monomer 3-4 functional aliphatic urethane acrylate oligomer, 3-4 functional aliphatic urethane acrylate polymer
  • 3-4 functional polyester acrylate monomer 3-4 functional aliphatic urethane acrylate monomer
  • 4-functional polyester acrylate oligomer 3-4 functional polyester acrylate polymer
  • 3-6 functional ac(meth) rylate ester monomer 3-6 functional ac(meth) rylate ester oligomer
  • 3-6 functional ac(meth) rylate ester polymer 3-4 functional ac(meth) rylate ester polymer
  • the content of at least one organic compound selected from the group consisting of does not necessarily have to be 1 to 20% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • the content of the liquid crystal compound does not necessarily have to be 40 to 80% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • such a configuration is preferable because it is easy to maintain high scattering properties of the liquid crystal composition, easy to maintain electric field responsiveness, and easy to maintain processability of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. does not necessarily have to be 1 to 40% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. That is, the liquid crystal composition of the present invention does not necessarily need to contain an organic compound having a glass transition temperature exceeding 0°C.
  • such a configuration is preferable because it imparts rigidity to the polymer of the liquid crystal composition and makes it easier to maintain the fine network structure of the polymer of the liquid crystal composition.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal element to which the present invention is applied.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 includes a first transparent resin film base material 2 in the form of a planar thin film.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention includes a first transparent conductive film 4.
  • the first transparent conductive film 4 is disposed on one side of the first transparent resin film base material 2 and has conductivity.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention includes a liquid crystal layer 6.
  • the liquid crystal layer 6 is disposed on the opposite side of the first transparent conductive film 4 from the first transparent resin film base material 2, and includes the liquid crystal composition of the present invention.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention includes a second transparent conductive film 5.
  • the second transparent conductive film 5 is disposed on the opposite side of the liquid crystal layer 6 from the first transparent conductive film 4, and has electrical conductivity.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention includes a second transparent resin film base material 3 in the form of a planar thin film.
  • the second transparent resin film base material 3 is disposed on the opposite side of the second transparent conductive film 5 from the liquid crystal layer 6.
  • the first transparent conductive film 4 covers one side of the first transparent resin film base material 2
  • the second transparent conductive film 5 covers one side of the second transparent resin film base material 3. covering the face.
  • the liquid crystal layer 6 is in contact with the first transparent conductive film 4 and the second transparent conductive film 5.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention as shown in FIG. This is a laminate in which a liquid crystal layer 6 is sandwiched between a second transparent resin film base material 3 and a second transparent resin film base material 3.
  • the first transparent resin film base material 2 and the second transparent resin film base material 3 are each made of a material used for a base material of a normal liquid crystal element.
  • Specific examples of such materials include polymer films made of polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyimide, polysulfone, cycloolefin polymer, or triacetyl cellulose. It will be done.
  • first transparent resin film base material 2 is an example of a first base material
  • second transparent resin film base material 3 is an example of a second base material.
  • first base material and the second base material do not necessarily have to be made of a resin film, and can also be made of a glass base material, for example.
  • first transparent conductive film 4 and the second transparent conductive film 5 are each made of a material used for a conductive film of a normal liquid crystal element. Specific examples of such materials include indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), tin oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes.
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • tin oxide titanium oxide
  • zinc oxide titanium oxide
  • carbon nanotubes carbon nanotubes
  • first transparent conductive film and the second transparent conductive film are examples of the first conductive film and the second conductive film, respectively.
  • a conducting wire 7 is electrically connected to the liquid crystal element 1 of the present invention. That is, at the end of the liquid crystal element 1 of the present invention, a portion of the liquid crystal layer 6 is removed to expose a portion of the first transparent conductive film 4 and a portion of the second transparent conductive film 5. Then, one end of each of the two conductive wires 7 is electrically connected to the exposed portion of the first transparent conductive film 4 and the exposed portion of the second transparent conductive film 5. Note that the other end of the conducting wire 7 is connected to a power source (not shown).
  • Example 1 A liquid crystal composition of the present invention was prepared using a liquid crystal compound, a polymerizable organic compound, and a polymerization initiator. Next, the liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured using the prepared liquid crystal composition of the present invention. The drive responsiveness of the fabricated liquid crystal element 1 of the present invention was measured using various instruments shown in FIG. That is, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a device for measuring drive responsiveness of a liquid crystal element.
  • a temperature controller for a microscope is provided with a laser oscillator 20 capable of emitting laser light and an observation window 31 capable of transmitting laser light.
  • a stage 30, a light receiver 33 capable of receiving the laser light transmitted through the observation window 31, and an oscilloscope 40 capable of measuring the intensity of the laser light received by the light receiver 33 were used.
  • a sample stage 32 on which the liquid crystal element 1 of the present invention can be placed is provided within the temperature control stage 30 for the microscope. Further, inside the sample stage 32, a flow path through which a refrigerant can be introduced for cooling the sample stage 32 is formed, and a heater for heating the sample stage 32 is built in. Note that illustration of such flow paths and heaters is omitted. With such a configuration, the liquid crystal element 1 of the present invention placed on the sample stand 32 can be indirectly cooled or heated via the sample stand 32.
  • the sample stage 32 is made of a material that can transmit laser light.
  • the light receiver 33 is located inside the temperature control stage 30 for the microscope, and is arranged on the opposite side of the sample stage 32 from the surface on which the liquid crystal element 1 of the present invention is placed. There is.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention when no voltage is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention, the liquid crystal element 1 of the present invention does not transmit the laser light, that is, it shields it, and when a voltage is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention, the liquid crystal element 1 of the present invention The liquid crystal element 1 transmits laser light.
  • a state in which no voltage is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention is defined as "OFF", and a state in which a voltage is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention is defined as "ON".
  • the light receiver 33 can receive the laser light that has passed through the observation window 31, the liquid crystal element 1 of the present invention, and the sample stage 32.
  • a nematic liquid crystal compound was used as the liquid crystal compound.
  • Table 1 shows the physical properties of the nematic liquid crystal compound used. Further, ⁇ -phenylbenzoin was used as a polymerization initiator.
  • the solid phase-nematic phase transition temperature (Tcn) of the nematic liquid crystal compound used in Example 1 was -50°C, which was 0°C or lower.
  • Table 2 shows the names and physical property values of the plurality of organic compounds used.
  • Tg indicates the glass transition temperature.
  • isotropic ratio refers to each organic compound when the resulting liquid crystal composition exhibits isotropy when each organic compound is added to the nematic liquid crystal compound shown in Table 1 and polymerized. The unit is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 3 also shows the content of the nematic liquid crystal compound, the content of each organic compound, and the content of the polymerization initiator that initiates the polymerization of each organic compound, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 3 also shows the driving limit point, that is, the glass transition temperature of the polymer network after polymerization, calculated based on the FOX formula.
  • the FOX equation is known as an equation used to calculate the glass transition temperature of a copolymer.
  • the unit of "addition ratio" is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or less in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 32.1% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. there were.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 13.8% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • a liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was produced. That is, the first transparent conductive film 4 made of indium tin oxide (ITO) was formed on the entire surface of one side of the first transparent resin film base material 2 in the form of a thin film. Further, a second transparent conductive film 5 made of indium tin oxide (ITO) was also formed on the entire surface of one side of the thin second transparent resin film base material 3 .
  • ITO indium tin oxide
  • the obtained liquid crystal composition and column spacer forming resin were applied to the first transparent conductive film 4 of the first transparent resin film base material 2. Then, the applied liquid crystal composition and column spacer forming resin were irradiated with ultraviolet rays to cure and polymerize the organic compounds contained in the liquid crystal composition, thereby obtaining a liquid crystal layer 6. At this time, the column spacer forming resin was also cured by ultraviolet rays to form column spacers with a height of 20 ⁇ m. Illustration of the column spacer is omitted.
  • the ultraviolet ray irradiation was performed using an ultraviolet exposure device having a peak wavelength of 365 nm.
  • the amount of ultraviolet light exposure at this time was 1,500 mJ/cm 2 .
  • the second transparent resin film base material 3 on which the second transparent conductive film 5 was formed was laminated so that the second transparent conductive film 5 was in contact with the liquid crystal layer 6. Furthermore, one end of the liquid crystal layer 6 was removed to expose a portion of the first transparent conductive film 4 and a portion of the second transparent conductive film 5. Then, one end of the conducting wire 7 was electrically connected to a portion of the exposed first transparent conductive film 4 and a portion of the second transparent conductive film 5. Here, the other end of the conducting wire 7 is connected to a power source.
  • FIG. 3 shows the relationship between each applied voltage and the measured haze value. That is, FIG. 3 is a schematic graph showing the haze value at each applied voltage of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied. The vertical axis in FIG. 3 shows the haze value (%), and the horizontal axis in FIG. 3 shows the applied voltage (V).
  • Liquid crystal element 1 of the invention produced in Example 1 at temperatures of 25°C, -10°C, -20°C, -30°C, -35°C, -40°C and -45°C The drive responsiveness of was measured using various devices shown in FIG.
  • the drive responsiveness of the liquid crystal element 1 of the present invention was measured as follows.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention was placed on a sample stand 32 inside the temperature control stage 30 for a microscope, and the liquid crystal element 1 of the present invention was cooled via the sample stand 32.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention is cooled via the sample stage 32, and the temperature of the liquid crystal element 1 of the present invention is set to -10°C, -20°C, -30°C, -35°C, -40°C, and -45°C. It was accomplished. Note that when the temperature of the liquid crystal element 1 of the present invention is set to 25° C., the liquid crystal element 1 of the present invention is neither heated nor cooled via the sample stage 32, or is heated.
  • the laser beam emitted from the laser oscillator 20 is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention which has been cooled to a temperature of -10°C, -20°C, -30°C, -35°C, -40°C and -45°C. I guessed.
  • the laser light passes through an observation window 31 provided on the temperature control stage 30 for a microscope and is applied to the liquid crystal element 1 of the present invention.
  • the liquid crystal element 1 of the present invention in the "ON" state where a voltage is applied transmits the laser light
  • the liquid crystal element 1 of the present invention in the "OFF” state where no voltage is applied transmits the laser light
  • Using a light shielding mechanism we can measure the time it takes from the OFF state to the ON state at each temperature (OFF ⁇ ON), and the time from the OFF state to the OFF state at each temperature. The time (ON ⁇ OFF) was measured. The results are shown in Table 5.
  • FIG. 4A is a schematic graph showing the drive response at 25° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 4B is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 10° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 4C is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 20° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 4D is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 30° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 4E is a schematic graph showing the drive response at -35° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 4F is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 40° C. of the liquid crystal element of Example 1 to which the present invention is applied.
  • the vertical axis of each of FIGS. 4A to 4F indicates the laser light transmission intensity
  • the horizontal axis of each of FIGS. 4A to 4F indicates time (seconds).
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention, has a haze value of 99.2% in a state where no voltage is applied, and also: The haze value was 2.8% when a voltage of 60V was applied. From these results, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention has high shielding properties and high transparency.
  • the "OFF ⁇ ON” ” response time and “ON ⁇ OFF” response time were both 0.1 seconds or less, confirming that a driving response was possible.
  • the liquid crystal element of the present invention was capable of driving response, although the "ON ⁇ OFF” response time at -35° C. to -40° C. took more than 1 second. Furthermore, the "OFF ⁇ ON" response time at -35°C to -40°C was 0.1 seconds or less. Furthermore, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention was not driven at -45°C.
  • the liquid crystal composition prepared in Example 1 was calculated according to the FOX formula shown in Table 3. It was confirmed that there is a similarity between the predicted temperature of -42°C, which is the driving limit point, and -45°C, which was confirmed as the temperature at which the liquid crystal element of the present invention does not drive.
  • Example 2 A liquid crystal composition of the present invention was prepared using a liquid crystal compound, a polymerizable organic compound, and a polymerization initiator. Next, the liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured using the prepared liquid crystal composition of the present invention. The drive responsiveness of the fabricated liquid crystal element 1 of the present invention was measured using various instruments shown in FIG.
  • Example 2 the same liquid crystal compound as in Example 1 was used as the liquid crystal compound. That is, nematic liquid crystal compounds having physical property values shown in Table 1 were used. Further, ⁇ -phenylbenzoin was used as a polymerization initiator. Further, Table 6 shows the names and physical property values of the plurality of organic compounds used.
  • Tg indicates the glass transition temperature.
  • isotropic ratio refers to each organic compound when the resulting liquid crystal composition exhibits isotropy when each organic compound is added to the nematic liquid crystal compound shown in Table 1 and polymerized. The unit is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 7 also shows the content of the nematic liquid crystal compound, the content of each organic compound, and the content of the polymerization initiator that initiates the polymerization of each organic compound, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 7 also shows the driving limit point, that is, the glass transition temperature of the polymer network after polymerization, calculated based on the FOX formula.
  • the unit of "addition ratio" is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 14.8% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. there were. Further, the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 34.7% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was produced.
  • FIG. 5A is a schematic graph showing the drive response at -5° C. of the liquid crystal element of Example 2 to which the present invention is applied.
  • FIG. 5B is a schematic graph showing the drive response at ⁇ 10° C. of the liquid crystal element of Example 2 to which the present invention is applied.
  • a schematic graph showing the drive response at 25°C, 20°C, 10°C, and 0°C of the liquid crystal element of Example 2 to which the present invention is applied shows approximately the same series as the series shown in FIG. 4A. Therefore, it will be omitted.
  • the vertical axis in each of FIGS. 5A and 5B indicates the laser light transmission intensity
  • the horizontal axis in each of FIGS. 5A and 5B indicates time (seconds).
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention, has a haze value of 99.3% in a state where no voltage is applied, and also: The haze value was 3.2% when a voltage of 60V was applied. From these results, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention has high shielding properties and high transparency.
  • the "OFF ⁇ ON” response time and the “ON ⁇ OFF” response time was 0.2 seconds or less in both cases, confirming that drive response was possible.
  • the liquid crystal element of the present invention was capable of driving response, although the "ON ⁇ OFF” response time at -5°C and -10°C was 1 second or more. Furthermore, the "OFF ⁇ ON” response time at -5°C and -10°C was 0.2 seconds or less. Furthermore, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention was not driven at -15°C.
  • Example 3 A liquid crystal composition of the present invention was prepared using a liquid crystal compound, a polymerizable organic compound, and a polymerization initiator. Next, the liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured using the prepared liquid crystal composition of the present invention. The drive responsiveness of the fabricated liquid crystal element 1 of the present invention was measured using various instruments shown in FIG.
  • Example 2 the same liquid crystal compound as in Example 1 was used as the liquid crystal compound. That is, nematic liquid crystal compounds having physical property values shown in Table 1 were used. Further, ⁇ -phenylbenzoin was used as a polymerization initiator. Further, Table 10 shows the names and physical property values of the plurality of organic compounds used.
  • Tg indicates glass transition temperature.
  • isotropic ratio refers to each organic compound when the resulting liquid crystal composition exhibits isotropy when each organic compound is added to the nematic liquid crystal compound shown in Table 1 and polymerized. The unit is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 11 shows the content of the nematic liquid crystal compound, the content of each organic compound, and the content of the polymerization initiator that initiates the polymerization of each organic compound, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 11 also shows the drive limit point, that is, the glass transition temperature of the polymer network after polymerization, calculated based on the FOX formula.
  • the unit of "addition ratio" is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 29.0% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. there were. Further, the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 3.9% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was produced.
  • FIG. 6 is a schematic graph showing the drive response at -50° C. of the liquid crystal element of Example 3 to which the present invention is applied.
  • a schematic graph showing the drive response at 25°C, -10°C, -20°C, -30°C, -35°C, and -40°C of the liquid crystal element of Example 3 to which the present invention is applied which show approximately the same series as the series shown in the schematic graphs of FIGS. 4A to 4F, will be omitted.
  • the vertical axis in FIG. 6 shows the laser light transmission intensity
  • the horizontal axis in FIG. 6 shows time (seconds).
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention, has a haze value of 99.0% in a state where no voltage is applied, and The haze value was 6.0% when a voltage of 60V was applied. From these results, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention has high shielding properties and high transparency.
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention
  • the "OFF ⁇ ON” at 0°C or lower that is, from -10°C to -40°C.
  • the response time and the "ON ⁇ OFF" response time were both 0.1 seconds or less, confirming that a driving response was possible.
  • liquid crystal element of the present invention it was confirmed that the driving response was possible, although both the "OFF ⁇ ON” response time and “ON ⁇ OFF” response time at -50° C. were longer than 0.1 seconds. Furthermore, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention was not driven at -55°C.
  • Example 4 A liquid crystal composition of the present invention was prepared using a liquid crystal compound, a polymerizable organic compound, and a polymerization initiator. Next, the liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured using the prepared liquid crystal composition of the present invention. The drive responsiveness of the fabricated liquid crystal element 1 of the present invention was measured using various instruments shown in FIG.
  • a smectic liquid crystal compound was used as the liquid crystal compound.
  • Table 14 shows the physical properties of the smectic liquid crystal compound used. Further, ⁇ -phenylbenzoin was used as a polymerization initiator.
  • the smectic phase-nematic phase transition temperature (Tsn) of the smectic liquid crystal compound used in Example 4 was -20°C, which was 0°C or lower. Further, Table 15 shows the names and physical property values of the plurality of organic compounds used.
  • Tg indicates glass transition temperature.
  • isotropic ratio refers to the organic compound when the obtained liquid crystal composition exhibits isotropy when each organic compound is added to the smectic liquid crystal compound shown in Table 14 and polymerized. Each content is shown in mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 16 shows the content of the smectic liquid crystal compound, the content of each organic compound, and the content of the polymerization initiator that initiates the polymerization of each organic compound, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the unit of "addition ratio" is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 27.2% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention. there were. Further, the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. in the obtained liquid crystal composition of the present invention was 14.4% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition of the present invention.
  • liquid crystal element 1 of the present invention shown in FIG. 1 was produced.
  • FIG. 7 is a schematic graph showing the drive response at -25° C. of the liquid crystal element of Example 4 to which the present invention is applied.
  • the schematic graph diagrams showing the drive responsiveness at 25°C, -10°C, -15°C, and -20°C of the liquid crystal element of Example 4 to which the present invention is applied This is omitted because it shows almost the same series as the one shown in the graph.
  • the vertical axis in FIG. 7 shows the laser light transmission intensity
  • the horizontal axis in FIG. 7 shows time (seconds).
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention, has a haze value of 99.3% in a state where no voltage is applied, and also: The haze value was 3.3% when a voltage of 60V was applied. From these results, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention has high shielding properties and high transparency.
  • the liquid crystal element of the present invention that is, the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of the present invention
  • the "OFF ⁇ ON” at 0°C or lower that is, from -10°C to -20°C.
  • the response time and the "ON ⁇ OFF" response time were both 0.1 seconds or less, confirming that a driving response was possible.
  • the liquid crystal element of the present invention was capable of driving response, although the "ON ⁇ OFF” response time at -25° C. was 15 seconds or more. Furthermore, the "OFF ⁇ ON” response time at -25°C was 0.1 seconds or less, confirming that the drive response was possible. Furthermore, it was confirmed that the liquid crystal element of the present invention was not driven at -30°C.
  • the predicted temperature of -27.4°C, the driving limit point of the liquid crystal composition prepared in Example 4 according to the FOX formula shown in Table 16, and -30°C which was confirmed as the temperature at which the liquid crystal element of the present invention does not drive. It was confirmed that there is a similarity between the two.
  • a liquid crystal composition was prepared using a liquid crystal compound, a polymerizable organic compound, and a polymerization initiator. Next, a liquid crystal element having the same structure as the liquid crystal element of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured using the prepared liquid crystal composition. Then, the drive responsiveness of the manufactured liquid crystal element was measured using various instruments shown in FIG.
  • nematic liquid crystal compound was used as the liquid crystal compound.
  • Table 19 shows the physical properties of the nematic liquid crystal compound used. Further, ⁇ -phenylbenzoin was used as a polymerization initiator.
  • Tg indicates glass transition temperature.
  • isotropic ratio refers to each organic compound when the resulting liquid crystal composition exhibits isotropy when each organic compound is added to the nematic liquid crystal compound shown in Table 19 and polymerized. The unit is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • Table 21 shows the content of the nematic liquid crystal compound, the content of each organic compound, and the content of the polymerization initiator that initiates the polymerization of each organic compound, based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the unit of "addition ratio" is mass % based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature of 0° C. or lower in the obtained liquid crystal composition was 25% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • the content of the organic compound having a glass transition temperature exceeding 0° C. in the obtained liquid crystal composition was 17.4% by mass based on the total amount of the liquid crystal composition.
  • liquid crystal element having the same structure as the liquid crystal element of the present invention shown in FIG. 1 was manufactured. Note that the amount of ultraviolet light exposure at this time was 1,750 mJ/cm 2 .
  • the liquid crystal element manufactured using the liquid crystal composition of Comparative Example 1 had a haze value of 99.0% when no voltage was applied, and when a voltage of 60V was applied. In this state, the haze value was 5.5%.
  • the liquid crystal element of the present invention includes a liquid crystal layer containing the liquid crystal composition of the present invention, it can be driven even at temperatures below 0°C.
  • the liquid crystal composition of the present invention since the solid phase-nematic phase transition temperature or smectic phase-nematic phase transition temperature of the liquid crystal compound is 0°C or lower, the liquid crystal composition after polymerization can be maintained even in a low temperature environment of 0°C or lower. Objects can remain flexible and do not interfere with LCD drive.
  • the glass transition temperature of the polymerized organic compound is also 0°C or lower.
  • the liquid crystal composition can maintain its flexibility even in a low temperature environment of 0° C. or lower.
  • the liquid crystal composition of the present invention can drive a liquid crystal element even at temperatures below 0°C, and the liquid crystal element of the present invention including a liquid crystal layer having such a liquid crystal composition of the present invention can be used at temperatures below 0°C. It can also be driven in the following conditions.
  • Liquid crystal element 1 Liquid crystal element 2 First transparent resin film base material 3 Second transparent resin film base material 4 First transparent conductive film 5 Second transparent conductive film 6 Liquid crystal layer 7 Conductive wire 20 Laser oscillator 30 Temperature control stage for microscope 31 Observation window 32 Sample stand 33 Light receiver 40 Oscilloscope

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Abstract

液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む。液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度は0℃以下である。0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量は、液晶組成物の全量基準で10~60質量%である。液晶素子は液晶層を備え、液相層は、このような液晶組成物を有する。

Description

液晶組成物及び液晶素子
 本発明は液晶組成物及び液晶素子に関する。詳しくは、例えば液晶ディスプレイに使用される液晶組成物、及び本発明の液晶組成物が使用された液晶素子に係るものである。
 液晶表示装置すなわち液晶ディスプレイは、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、デジタルカメラ、スマートウェッチ、自動車のカーナビゲーション機器の操作パネルなど、様々な電子機器に使用されている。
 しかし、液晶ディスプレイは、暑過ぎる環境や寒過ぎる環境において円滑に機能し難くなる。
 液晶化合物が最も円滑に機能する温度は5℃~約50℃である。そして、液晶ディスプレイの温度が下がれば下がるほど表示に必要な反応時間が遅くなり、画質が劣化して不鮮明になる。
 具体的には液晶ディスプレイの温度が4℃を下回ると液晶ディスプレイに不具合が生じる。
 例えば、雪山など大気の温度が0℃を大きく下回る極寒の場所における遭難者の捜索などのためドローンが活用されており、ドローンの操作のためにノートパソコンが使用されている。このノートパソコンの液晶ディスプレイが極寒の環境下で冷やされ、液晶ディスプレイの温度が4℃を下回って不具合が生じてしまうと、捜索者の捜索が難航してしまうという問題が生じる。
 そこで、液晶ディスプレイが冷却されて低温になっても駆動できるようにするために、様々な技術が提案されている。
 例えば特許文献1には、液晶表示装置の表示パネル上にITO(Indium Tin Oxide)膜を用いた透明ヒータを設け、温度が低いときにヒータを稼働させることにより、表示パネルの表面温度の最適化を図る技術が提案されている。
特開2005-122190号公報
 しかしながら、液晶表示装置の表示パネルにITO膜を用いたヒータを設ける方法では、ヒータを形成するためにITO膜を加工しなければならず、その結果、ITO膜の加工という工程が増えてしまう。
 また、より均一な表示を得るためには、ITO膜の面内を流れる電流にムラが生じないよう、ITO膜への電流供給に際して、このITO膜の抵抗分布を考慮する必要性が生じる。
 そのため、ヒータなどの部材を設けることなく、0℃以下の場合においても駆動できる液晶素子や、0℃以下の場合においても液晶素子を駆動させることができる液晶組成物が求められていた。
 本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、0℃以下においても液晶素子を駆動させることができる液晶組成物、及び0℃以下においても駆動できる液晶素子を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明の液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む液晶組成物であって、前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~60質量%である。
 ここで、液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であることによって、0℃以下という低温環境においても重合後の液晶組成物が柔軟性を保つことができ、液晶駆動を阻害しない。
 また、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が10質量%以上であることによって、重合したこの有機化合物のガラス転移温度も0℃以下に下がった状態とすることができ、0℃以下という低温環境においても、液晶組成物が柔軟性を保つことができる。
 また、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が60質量%以下であることによって、液晶組成物の散乱性を維持し易いと共に電場応答性を阻害しないようにし易い。
 また、本発明の液晶組成物において、有機化合物は、単官能モノマー、単官能オリゴマー、単官能ポリマー、2官能モノマー、2官能オリゴマー、2官能ポリマー、多官能モノマー、多官能オリゴマー、及び多官能ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、前記多官能モノマーもしくは前記多官能オリゴマーもしくは前記多官能ポリマーの含有量は、液晶組成物の全量基準で1~20質量%である構成とすることができる。
 この場合、多官能すなわち3官能以上のモノマーもしくはオリゴマーもしくはポリマーの含有量が液晶組成物の全量基準で1~20質量%であることによって、高分子ネットワークを構築し易くなり、また、液晶組成物のガラス転移温度の上昇を抑えることができると共に電場に対する液晶組成物の応答性の低下を抑えることができる。
 また、本発明の液晶組成物において、有機化合物は、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、2~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、2~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2~4官能チオールモノマー、2~4官能チオールオリゴマー、2~4官能チオールポリマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマー及び単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、多官能モノマーもしくは多官能オリゴマーもしくは多官能ポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~20質量%である構成とすることができる。
 この場合、2官能脂肪族ウレタンアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、2官能脂肪族オリゴマーアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、2官能ポリエステルアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、または2官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)によって、液晶組成物の密着性が向上し、また、未硬化成分が発生し難くなる。
 また、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、3~4官能ポリエステルアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、または3~6官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)によって、液晶組成物において架橋構造を形成し易くなる。
 また、単官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)は、2官能以上のモノマーを含む多くの液晶組成物において液晶化合物との相性が良いので、液晶化合物と有機化合物の比率調整に使用できる。
 また、2~4官能チオール(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)によって、液晶組成物に低収縮性と深硬化性(硬化性の向上)を付与でき、また、液晶組成物にさらなる柔軟性を付与できる。
 また、単官能リン酸アク(メタク)リレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、によって、液晶組成物の表面が改質され、基材界面との密着性を向上できる。
 また、3官能以上のウレタンアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、1~6官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、または3官能以上のチオール(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)によって、高分子ネットワークが密で複雑な構造となり、高分子ネットワークに沿って液晶化合物がランダムに配向するため、散乱性能が向上する。
 また、多官能すなわち3官能以上のモノマーもしくはオリゴマーもしくはポリマーの含有量が液晶組成物の全量基準で1~20質量%である場合、高分子ネットワークを構築し易くなり、また、液晶組成物のガラス転移温度の上昇を抑えることができると共に電場に対する液晶組成物の応答性の低下を抑えることができる。
 また、本発明の液晶組成物において、単官能アク(メタク)リレートエステルモノマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~40質量%であり、2官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、2官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、2官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2官能ポリエステルアクリレートモノマー、2官能ポリエステルアクリレートオリゴマー及び2官能ポリエステルアクリレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~30質量%であり、
 2~4官能チオールモノマーもしくは2~4官能チオールオリゴマーもしくは2~4官能チオールポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~10質量%であり、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で0.1~3質量%であり、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、3~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、3~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、3~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、及び3~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~20質量%である構成とすることができる。
 単官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)の含有量が液晶組成物の全量基準で10~40質量%である場合、液晶化合物との相溶性が良いので液晶化合物の含有量を適正な値に維持できると共に、液晶組成物の内部での化学結合の強さを維持して、剥離強度の強さを維持し易くなる。
 また、2官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、2官能脂肪族ウレタンアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、2官能脂肪族オリゴマーアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、2官能ポリエステルアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)からなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量が液晶組成物の全量基準で1~30質量%である場合、材料と材料との反応が途切れ難くなり、また、未硬化成分が発生し難くなる。
 また、2~4官能チオール(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)の含有量が液晶組成物の全量基準で1~10質量%である場合、均一な結晶ドメイン構造の形成を進めて、液晶組成物の遮蔽性と透明性を向上させ易いと共に未硬化成分を残し難くなる。
 また、単官能リン酸アク(メタク)リレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、の含有量が液晶組成物の全量基準で0.1~3質量%である場合、液晶組成物の通電時における電流値増大を抑えながら基材界面との密着性を向上できる。
 また、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、3~4官能ポリエステルアクリレート(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)、及び3~6官能アク(メタク)リレートエステル(モノマー、オリゴマーもしくはポリマー)から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量が液晶組成物の全量基準で1~20質量%である場合、液晶組成物において架橋構造を形成し易いと共に、液晶組成物の高電圧駆動を抑制し、また、液晶組成物の遮蔽性と透明性の低下を抑制できる。
 また、本発明の液晶組成物において、液晶化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で40~80質量%である構成とすることができる。
 この場合、液晶組成物の高い散乱性を維持し易いと共に電場応答性を維持し易く、さらに液晶組成物の加工性も維持し易い。
 また、本発明の液晶組成物において、0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、液晶組成物の全量基準で1~40質量%である構成とすることができる。
 この場合、液晶組成物の重合体に剛直性を付与し、液晶組成物の重合体の微細な網目構造を維持し易くなる。
 また、上記の目的を達成するために、本発明の液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む液晶組成物であって、前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10質量%以上である。
 ここで、液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であることによって、0℃以下という低温環境においても重合後の液晶組成物が柔軟性を保つことができ、液晶駆動を阻害しない。
 また、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が10質量%以上であることによって、重合したこの有機化合物のガラス転移温度も0℃以下に下がった状態とすることができ、0℃以下という低温環境においても、液晶組成物が柔軟性を保つことができる。
 また、上記の目的を達成するために、本発明の液晶素子は、面状の第1の基材と、該第1の基材の一方の面側に配置されていると共に導電性を有する第1の導電膜と、該第1の導電膜の、前記第1の基材とは反対側に配置されていると共に液晶組成物を有する液晶層と、該液晶層の、前記第1の導電膜とは反対側に配置されていると共に導電性を有する第2の導電膜と、該第2の導電膜の、前記液晶層とは反対側に配置された面状の第2の基材とを備え、前記液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含み、前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~60質量%である。
 ここで、液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であることによって、0℃以下という低温環境においても重合後の液晶組成物が柔軟性を保つことができ、液晶駆動を阻害しない。
 また、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が10質量%以上であることによって、重合したこの有機化合物のガラス転移温度も0℃以下に下がった状態とすることができ、0℃以下という低温環境においても、液晶組成物が柔軟性を保つことができる。
 また、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が60質量%以下であることによって、液晶組成物の散乱性を維持し易いと共に電場応答性を阻害しないようにし易い。
 本発明に係る液晶組成物は、0℃以下においても液晶素子を駆動させることができる。
 本発明に係る液晶素子は、0℃以下においても駆動できる。
本発明を適用した液晶素子の一例を示す概略断面図である。 液晶素子の駆動応答性を測定するための機器の一例を示す概略図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の各印加電圧におけるヘイズ値を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の25℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の-10℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の-20℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の-30℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の-35℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例1の液晶素子の-40℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例2の液晶素子の-5℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例2の液晶素子の-10℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例3の液晶素子の-50℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。 本発明を適用した実施例4の液晶素子の-25℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 本発明の液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む。
 ここで、本発明の液晶組成物は、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物を所定の量ほど含む。
 すなわち、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量は、液晶組成物の全量基準で10~60質量%であり、好ましくは20~60質量%である。
 また、本発明の液晶組成物は、0℃を超えるガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物を所定の量ほど含むことができる。
 すなわち、0℃を超えるガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量は、具体的には例えば、液晶組成物の全量基準で1~40質量%であり、好ましくは10~30質量%である。
 このように、本発明の液晶組成物が含む重合可能な有機化合物は、0℃以下のガラス転移温度を有するものと、0℃を超えるガラス転移温度を有するものである。
 また、本発明の液晶組成物が含むこのような有機化合物は、具体的には例えば、単官能モノマー、単官能オリゴマー、単官能ポリマー、2官能モノマー、2官能オリゴマー、2官能ポリマー、多官能モノマー、多官能オリゴマー、及び多官能ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
 また、本発明の液晶組成物が含む有機化合物は、さらに具体的には例えば、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、2~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、2~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2~4官能チオールモノマー、2~4官能チオールオリゴマー、2~4官能チオールポリマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマー及び単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
 また、多官能モノマーもしくは多官能オリゴマーもしくは多官能ポリマーの含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で1~20質量%であり、1~10質量%であることが好ましく、1~5質量%であることが最も好ましい。
 また、単官能アク(メタク)リレートエステルモノマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルポリマーの含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で10~40質量%であり、20~40質量%であることが好ましく、20~30質量%であることが最も好ましい。
 また、2官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、2官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、2官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2官能ポリエステルアクリレートモノマー、2官能ポリエステルアクリレートオリゴマー及び2官能ポリエステルアクリレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で1~30質量%であり、1~20質量%であることが好ましく、10~15質量%であることが最も好ましい。
 また、2~4官能チオールモノマーもしくは2~4官能チオールオリゴマーもしくは2~4官能チオールポリマーの含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で1~10質量%であり、1~5質量%であることがさらに好ましく、1~3質量%であることが最も好ましい。
 また、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーの含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で0.1~3質量%である。
 また、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、3~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、3~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、3~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、及び3~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で1~20質量%であり、1~10質量%であることが好ましく、1~3質量%であることが最も好ましい。
 また、本発明の液晶組成物中には、紫外線によって、重合可能な有機化合物の重合を開始させることができる重合開始剤を導入することが好ましい。
 ここで、重合開始剤の含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で0.1~10質量%であり、0.5~5.0質量%であることが好ましく、0.5~3.0質量%であることが最も好ましい。
 このような重合開始剤としては、例えば、tert-ブチルペルオキシ-iso-ブタレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルジオキシ)へキサン、1,4-ビス[α-(tert-ブチルジオキシ)-iso-プロポキシ]ベンゼン、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルジオキシ)へキセンヒドロペルオキシド、α-(iso-プロピルフェニル)-iso-プロピルヒドロペルオキシド、2,5-ジメチルへキサン、tert-ブチルヒドロペルオキシド、1,1-ビス(tert-ブチルジオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロへキサン、ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルジオキシ)バレレート、シクロへキサノンペルオキシド、2,2',5,5'-テトラ(tert-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-アミルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'-ビス(tert-ブチルペルオキシカルボニル)-4,4'-ジカルボキシベンゾフェノン、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、ジ-tert-ブチルジペルオキシイソフタレートなどの有機過酸化物、9,10-アントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-クロロアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノンなどのキノン類、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテル、α-メチルベンゾイン、α-フェニルベンゾインなどのベンゾイン誘導体などが挙げられる。
 また、本発明の液晶組成物が含む液晶化合物は、ゲストホスト液晶化合物、ネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物、またはコレステリック液晶化合物から選ばれる少なくとも1つである。
 また、本発明の液晶組成物が含む液晶化合物のネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)は、具体的には例えば40℃~150℃であり、80℃~150℃が好ましく、130℃が最適である。
 また、本発明の液晶組成物が含む液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度(Tcn)またはスメクチック相-ネマチック相転移温度(Tsn)は、0℃以下である。
 また、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度は、具体的には例えば、0℃~-50℃であり、-10℃~-50℃が好ましく、-20℃~-40℃が最も好ましい。
 また、本発明の液晶組成物が含む液晶化合物の屈折率異方性(Δn)は、具体的には例えば、0.01~0.50であり、0.1~0.4が好ましく、0.1~0.3が最も好ましい。
 また、本発明の液晶組成物が含む液晶化合物の誘電率異方性(Δε)は、具体的には例えば1~25であり、5~20が好ましく、5~10が最も好ましい。
 また、液晶化合物の含有量は、具体的には例えば、本発明の液晶組成物の全量基準で40~80質量%である。
 本発明の液晶組成物において、0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で60質量%以下でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物の散乱性を維持し易いと共に電場応答性を阻害しないようにし易いので好ましい。
 本発明の液晶組成物において、多官能モノマーもしくは多官能オリゴマーもしくは多官能ポリマーの含有量は、必ずしも液晶組成物の全量基準で1~20質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、高分子ネットワークを構築し易くなり、また、液晶組成物のガラス転移温度の上昇を抑えることができると共に電場に対する液晶組成物の応答性の低下を抑えることができるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、有機化合物は必ずしも、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、2~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、2~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2~4官能チオールモノマー、2~4官能チオールオリゴマー、2~4官能チオールポリマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマー及び単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つでなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物の密着性が向上し、また、未硬化成分が発生し難くなるので好ましい。
 また、このような構成であれば、液晶組成物において架橋構造を形成し易くなるので好ましい。
 さらに、このような構成であれば、液晶組成物に低収縮性と深硬化性(硬化性の向上)を付与でき、また、液晶組成物にさらなる柔軟性を付与できるので好ましい。
 また、このような構成であれば、液晶組成物の表面が改質され、基材界面との密着性を向上できるので好ましい。
 また、このような構成であれば、高分子ネットワークが密で複雑な構造となり、高分子ネットワークに沿って液晶化合物がランダムに配向するため、散乱性能が向上するので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、単官能アク(メタク)リレートエステルモノマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルポリマーの含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で10~40質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶化合物との相溶性が良いので液晶化合物の含有量を適正な値に維持できると共に、液晶組成物の内部での化学結合の強さを維持して、剥離強度の強さを維持し易くなるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、2官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、2官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、2官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2官能ポリエステルアクリレートモノマー、2官能ポリエステルアクリレートオリゴマー及び2官能ポリエステルアクリレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で1~30質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、材料と材料との反応が途切れ難くなり、また、未硬化成分が発生し難くなるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、2~4官能チオールモノマーもしくは2~4官能チオールオリゴマーもしくは2~4官能チオールポリマーの含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で1~10質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、均一な結晶ドメイン構造の形成を進めて、液晶組成物の遮蔽性と透明性を向上させ易いと共に未硬化成分を残し難くなるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーの含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で0.1~3質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物の通電時における電流値増大を抑えながら基材界面との密着性を向上できるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、3~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、3~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、3~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、及び3~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で1~20質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物において架橋構造を形成し易いと共に、液晶組成物の高電圧駆動を抑制し、また、液晶組成物の遮蔽性と透明性の低下を抑制できるので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、液晶化合物の含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で40~80質量%でなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物の高い散乱性を維持し易いと共に電場応答性を維持し易く、さらに液晶組成物の加工性も維持し易いので好ましい。
 また、本発明の液晶組成物において、0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、必ずしも本発明の液晶組成物の全量基準で1~40質量%でなくてもよい。
 すなわち、本発明の液晶組成物は、必ずしも0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物を含んでいなくてもよい。
 しかし、このような構成であれば、液晶組成物の重合体に剛直性を付与し、液晶組成物の重合体の微細な網目構造を維持し易くなるので好ましい。
 次に、本発明の液晶素子について説明する。
 図1は、本発明を適用した液晶素子の一例を示す概略断面図である。
 図1に示す本発明の液晶素子1は、面状である薄膜状の第1の透明樹脂フィルム基材2を備える。
 また、本発明の液晶素子1は、第1の透明導電膜4を備える。
 ここで、第1の透明導電膜4は、第1の透明樹脂フィルム基材2の一方の面側に配置されており、導電性を有する。
 また、本発明の液晶素子1は、液晶層6を備える。
 ここで、液晶層6は、第1の透明導電膜4の、第1の透明樹脂フィルム基材2とは反対側に配置されており、本発明の液晶組成物を有する。
 また、本発明の液晶素子1は、第2の透明導電膜5を備える。
 ここで、第2の透明導電膜5は、液晶層6の、第1の透明導電膜4とは反対側に配置されており、導電性を有する。
 また、本発明の液晶素子1は、面状である薄膜状の第2の透明樹脂フィルム基材3を備える。
 ここで、第2の透明樹脂フィルム基材3は、第2の透明導電膜5の、液晶層6とは反対側に配置されている。
 すなわち、第1の透明導電膜4は、第1の透明樹脂フィルム基材2の一方の面を覆っており、第2の透明導電膜5は、第2の透明樹脂フィルム基材3の一方の面を覆っている。
 また、液晶層6は、このような第1の透明導電膜4と第2の透明導電膜5とに接している。
 このように本発明の液晶素子1は、図1に示すように、第1の透明導電膜4が設けられた第1の透明樹脂フィルム基材2と、第2の透明導電膜5が設けられた第2の透明樹脂フィルム基材3とによって、液晶層6が挟まれて構成された積層体である。
 第1の透明樹脂フィルム基材2及び第2の透明樹脂フィルム基材3はそれぞれ、通常の液晶素子の基材に使用される材料で構成されている。
 このような材料として、具体的に例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリサルホン、シクロオレフィンポリマー、またはトリアセチルセルロースなどからなる高分子フィルムが挙げられる。
 また、第1の透明樹脂フィルム基材2は第1の基材の一例であり、第2の透明樹脂フィルム基材3は第2の基材の一例である。
 また、第1の基材及び第2の基材は必ずしも樹脂フィルムで構成されていなくてもよく、例えば、ガラス基材で構成されることもできる。
 また、第1の透明導電膜4及び第2の透明導電膜5はそれぞれ、通常の液晶素子の導電膜に使用される材料で構成されている。
 このような材料として、具体的に例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブが挙げられる。
 また、第1の透明導電膜及び第2の透明導電膜はそれぞれ、第1の導電膜及び第2の導電膜の一例である。
 また、本発明の液晶素子1に電圧を印加するために、図1に示すように、本発明の液晶素子1には、導線7が電気的に接続されている。
 すなわち、本発明の液晶素子1の端部において、液晶層6の一部を除去して第1の透明導電膜4の一部と第2の透明導電膜5の一部とを露出させる。そして、第1の透明導電膜4の露出した部分と第2の透明導電膜5の露出した部分とに、2本の導線7それぞれの一端を電気的に接続する。
 なお、導線7の他端は、図示されていない電源に接続されている。
 [実施例1]
 液晶化合物と、重合可能な有機化合物と、重合開始剤とを使用して、本発明の液晶組成物を調製した。次に、調製された本発明の液晶組成物を使用して図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 そして、作製された本発明の液晶素子1について、図2に示す各種機器を用いて駆動応答性を測定した。
 すなわち、図2は、液晶素子の駆動応答性を測定するための機器の一例を示す概略図である。
 図2に示すように、本発明の液晶素子1の駆動応答性の測定のため、レーザー光を放出可能なレーザー発振器20と、レーザー光を透過可能な観察窓31が設けられた顕微鏡用温調ステージ30と、観察窓31を透過したレーザー光を受光可能な受光機33と、受光機33が受光したレーザー光の強度を測定可能なオシロスコープ40とを使用した。
 ここで、顕微鏡用温調ステージ30内には、本発明の液晶素子1を載置可能なサンプル台32が設けられている。
 また、サンプル台32の内部には、サンプル台32を冷却するための冷媒を導入可能な流路が形成されていたり、サンプル台32を加熱するためのヒータが内蔵されていたりする。なお、このような流路及びヒータの図示を省略する。
 このような構成によって、サンプル台32を介して間接的に、サンプル台32に載置された本発明の液晶素子1を冷却したり加熱したりできる。
 また、図示していないが、顕微鏡用温調ステージ30内に電極ターミナルがあり、導線を通して本発明の液晶素子1に電圧を印加できる。
 また、サンプル台32は、レーザー光を透過できる材料で構成されている。
 また、図2に示すように、受光機33は、顕微鏡用温調ステージ30内であると共に、サンプル台32の、本発明の液晶素子1が載置される面とは反対側に配置されている。
 また、本発明の液晶素子1に電圧が印加されていない場合、本発明の液晶素子1はレーザー光を透過させない、すなわち遮蔽し、本発明の液晶素子1に電圧が印加された場合、本発明の液晶素子1はレーザー光を透過させる。
 本発明の液晶素子1に電圧が印加されていない状態を「OFF」とし、本発明の液晶素子1に電圧が印加された状態を「ON」とする。
 従って、受光機33は、観察窓31と、本発明の液晶素子1と、サンプル台32とを透過したレーザー光を受光できる。
 液晶化合物としてネマチック液晶化合物を使用した。
 使用されたネマチック液晶化合物の物性値を表1に示す。
 また、重合開始剤として、α-フェニルベンゾインを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、実施例1で使用されたネマチック液晶化合物の固体相-ネマチック相転移温度(Tcn)は-50℃であり、0℃以下であった。
 また、使用された複数の有機化合物の名称と物性値を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2において、「Tg」はガラス転移温度を示す。
 また、表2において、「等方比率」は、有機化合物それぞれを、表1に示すネマチック液晶化合物に添加して重合したときに、得られる液晶組成物が等方性を示すときの有機化合物それぞれの含有量を示し、単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 また、液晶組成物の全量を基準とした、ネマチック液晶化合物の含有量と、有機化合物それぞれの含有量と、有機化合物それぞれの重合を開始させる重合開始剤の含有量とを表3に示す。
 また、FOXの式に基づいて算出された駆動限界点すなわち重合後の高分子ネットワークのガラス転移温度も表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 FOXの式は、共重合体のガラス転移温度を算出する場合に使用される式として知られている。
 表3において、「添加比率」の単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 表3から明らかなように、得られた本発明の液晶組成物における0℃以下のガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で32.1質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物における0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で13.8質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物を使用して、図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 すなわち、薄膜状の第1の透明樹脂フィルム基材2の一方の面の全面に、酸化インジウムスズ(ITO)からなる第1の透明導電膜4を成膜した。
 また、薄膜状の第2の透明樹脂フィルム基材3の一方の面の全面にも、酸化インジウムスズ(ITO)からなる第2の透明導電膜5を成膜した。
 さらに、第1の透明樹脂フィルム基材2の第1の透明導電膜4に、得られた液晶組成物と、カラムスペーサ形成用樹脂とを塗布した。
 そして、塗布された液晶組成物とカラムスペーサ形成用樹脂とに紫外線を照射し、液晶組成物に含まれる有機化合物を硬化及び重合させて液晶層6を得た。
 また、このとき、カラムスペーサ形成用樹脂も紫外線によって硬化させ、高さ20μmのカラムスペーサを形成した。カラムスペーサの図示を省略する。
 ここで、紫外線の照射は、365nmをピークに持つ紫外線露光装置を用いて行なった。
 このときの紫外線露光量は1,500mJ/cmであった。
 そして、第2の透明導電膜5が形成された第2の透明樹脂フィルム基材3を、第2の透明導電膜5が液晶層6と接するようにして積層した。
 また、液晶層6の一方の端部を取り除いて、第1の透明導電膜4の一部と第2の透明導電膜5の一部を露出させた。
 そして、露出した第1の透明導電膜4の一部と第2の透明導電膜5の一部に導線7の一端を電気的に接続した。ここで、導線7の他端は電源に接続されている。
 <ヘイズ値の測定>
 実施例1において作製された本発明の液晶素子1について、HAZEメーター(日本電色工業株式会社製、製品名:NDH-7000SPII)を用いて、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。
 すなわち、0Vから60Vまで5Vずつ印加電圧を上げて、各印加電圧における、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。測定結果を表4に示す。
 本明細書において「ヘイズ値」とは、全透過光に対する拡散光の割合を示しており、曇り具合や拡散度合いを表す。
 また、各印加電圧と測定されたヘイズ値との関係を図3に示す。
 すなわち、図3は、本発明を適用した実施例1の液晶素子の各印加電圧におけるヘイズ値を示す概略グラフ図である。図3の縦軸はヘイズ値(%)を示し、図3の横軸は印加電圧(V)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 <駆動応答性の測定>
 実施例1において作製された本発明の液晶素子1の温度が25℃、-10℃、-20℃、-30℃、-35℃、-40℃及び-45℃における、本発明の液晶素子1の駆動応答性を、図2に示す各種機器を用いて測定した。
 具体的には以下のようにして、本発明の液晶素子1の駆動応答性を測定した。
 顕微鏡用温調ステージ30内部のサンプル台32に本発明の液晶素子1を載置し、サンプル台32を介して本発明の液晶素子1を冷却した。
 そして、サンプル台32を介して本発明の液晶素子1を冷却し、本発明の液晶素子1の温度を-10℃、-20℃、-30℃、-35℃、-40℃及び-45℃と成した。
 なお、本発明の液晶素子1の温度を25℃と成す場合は、サンプル台32を介して本発明の液晶素子1を加熱も冷却もしないか、或いは加熱する。
 また、冷却されて温度が-10℃、-20℃、-30℃、-35℃、-40℃及び-45℃と成った本発明の液晶素子1に、レーザー発振器20から放出されたレーザー光を当てた。
 このときレーザー光は、顕微鏡用温調ステージ30に設けられた観察窓31を透過して、本発明の液晶素子1に当てられる。
 また、各温度の本発明の液晶素子1にレーザー光を当てながら100Vの電圧を300秒間印加した後、電圧印加を止めた。
 また、本発明の液晶素子1とサンプル台32を透過して受光機33が受光したレーザー光の強度を、オシロスコープ40で測定した。
 結果を図4A~図4Fに示す。
 また、電圧が印加された状態である「ON」状態の本発明の液晶素子1はレーザー光を透過し、電圧が印加されていない状態である「OFF」状態の本発明の液晶素子1はレーザー光を遮蔽する機構を利用して、各温度における「OFF」状態から「ON」状態になるまでの時間(OFF→ON)、並びに各温度における「ON」状態から「OFF」状態になるまでの時間(ON→OFF)を測定した。
 結果を表5に示す。
 すなわち、図4Aは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の25℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 また、図4Bは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の-10℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 さらに、図4Cは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の-20℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 また、図4Dは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の-30℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 また、図4Eは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の-35℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 また、図4Fは、本発明を適用した実施例1の液晶素子の-40℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 図4A~図4Fそれぞれの縦軸はレーザー光透過強度を示し、図4A~図4Fそれぞれの横軸は時間(秒)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表4から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は、電圧が印加されていない状態においてヘイズ値99.2%であり、また、60Vの電圧が印加された状態においてヘイズ値2.8%であった。
 このような結果から、本発明の液晶素子が、高い遮蔽性と高い透明性を有することを確認した。
 また、表5から明らかなように、本発明の液晶素子、すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子について、0℃以下すなわち-10℃~-30℃における「OFF→ON」応答時間及び「ON→OFF」応答時間は、どちらも0.1秒以下であり、駆動応答できることを確認した。
 また、本発明の液晶素子について、-35℃~-40℃における「ON→OFF」応答時間は1秒以上かかったものの、駆動応答できることを確認した。また、-35℃~-40℃における「OFF→ON」応答時間は0.1秒以下であった。
 また、-45℃において、本発明の液晶素子は駆動しないことを確認した。
 また、液晶の状態変化は、シャープに変化するのではなく、ある温度域から徐々にカーブを描いて変化することから、実施例1において調製された液晶組成物の、表3に示すFOX式による駆動限界点-42℃という予測温度と、本発明の液晶素子が駆動しない温度として確認された-45℃との間に相似性があることが確認された。
 [実施例2]
 液晶化合物と、重合可能な有機化合物と、重合開始剤とを使用して、本発明の液晶組成物を調製した。次に、調製された本発明の液晶組成物を使用して図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 そして、作製された本発明の液晶素子1について、図2に示す各種機器を用いて駆動応答性を測定した。
 また、液晶化合物として、実施例1と同じ液晶化合物を使用した。すなわち、表1に示す物性値を有するネマチック液晶化合物を使用した。
 また、重合開始剤として、α-フェニルベンゾインを使用した。
 また、使用された複数の有機化合物の名称と物性値を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6において、「Tg」はガラス転移温度を示す。
 また、表6において、「等方比率」は、有機化合物それぞれを、表1に示すネマチック液晶化合物に添加して重合したときに、得られる液晶組成物が等方性を示すときの有機化合物それぞれの含有量を示し、単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 また、液晶組成物の全量を基準とした、ネマチック液晶化合物の含有量と、有機化合物それぞれの含有量と、有機化合物それぞれの重合を開始させる重合開始剤の含有量とを表7に示す。
 また、FOXの式に基づいて算出された駆動限界点すなわち重合後の高分子ネットワークのガラス転移温度も表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7において、「添加比率」の単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 表7から明らかなように、得られた本発明の液晶組成物における0℃以下のガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で14.8質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物における0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で34.7質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物を使用して、図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 <ヘイズ値の測定>
 実施例2において作製された本発明の液晶素子1について、実施例1と同様に、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。
 測定結果を表8に示す。
 また、本発明を適用した実施例2の液晶素子の各印加電圧におけるヘイズ値を示す概略グラフ図については、図3の概略グラフ図が示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 <駆動応答性の測定>
 実施例2において作製された本発明の液晶素子1の温度が25℃、20℃、10℃、0℃、-5℃、-10℃及び-15℃における、本発明の液晶素子1の駆動応答性を、図2に示す各種機器を用いて実施例1と同様に測定した。
 結果を表9に示す。
 また、各温度の本発明の液晶素子1にレーザー光を当てながら100Vの電圧を300秒間印加した後、電圧印加を止めた。
 また、本発明の液晶素子1とサンプル台32を透過して受光機33が受光したレーザー光の強度を、オシロスコープ40で測定した。
 結果を図5A及び図5Bに示す。
 すなわち、図5Aは、本発明を適用した実施例2の液晶素子の-5℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 また、図5Bは、本発明を適用した実施例2の液晶素子の-10℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 ここで、本発明を適用した実施例2の液晶素子の、25℃、20℃、10℃及び0℃における駆動応答性を示す概略グラフ図については、図4Aが示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
 図5A及び図5Bそれぞれの縦軸はレーザー光透過強度を示し、図5A及び図5Bそれぞれの横軸は時間(秒)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表8から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は、電圧が印加されていない状態においてヘイズ値99.3%であり、また、60Vの電圧が印加された状態においてヘイズ値3.2%であった。
 このような結果から、本発明の液晶素子が、高い遮蔽性と高い透明性を有することを確認した。
 また、表9から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子について、0℃以下すなわち0℃における「OFF→ON」応答時間及び「ON→OFF」応答時間は、どちらも0.2秒以下であり、駆動応答できることを確認した。
 また、本発明の液晶素子について、-5℃と-10℃における「ON→OFF」応答時間は1秒以上であったものの、駆動応答できることを確認した。また、-5℃と-10℃における「OFF→ON」応答時間は0.2秒以下であった。
 また、-15℃において、本発明の液晶素子は駆動しないことを確認した。
 また、実施例2において調製された液晶組成物の、表7に示すFOX式による駆動限界点-13℃という予測温度と、本発明の液晶素子が駆動しない温度として確認された-15℃との間に相似性があることが確認された。
 [実施例3]
 液晶化合物と、重合可能な有機化合物と、重合開始剤とを使用して、本発明の液晶組成物を調製した。次に、調製された本発明の液晶組成物を使用して図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 そして、作製された本発明の液晶素子1について、図2に示す各種機器を用いて駆動応答性を測定した。
 また、液晶化合物として、実施例1と同じ液晶化合物を使用した。すなわち、表1に示す物性値を有するネマチック液晶化合物を使用した。
 また、重合開始剤として、α-フェニルベンゾインを使用した。
 また、使用された複数の有機化合物の名称と物性値を表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表10において、「Tg」はガラス転移温度を示す。
 また、表10において、「等方比率」は、有機化合物それぞれを、表1に示すネマチック液晶化合物に添加して重合したときに、得られる液晶組成物が等方性を示すときの有機化合物それぞれの含有量を示し、単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 また、液晶組成物の全量を基準とした、ネマチック液晶化合物の含有量と、有機化合物それぞれの含有量と、有機化合物それぞれの重合を開始させる重合開始剤の含有量とを表11に示す。
 また、FOXの式に基づいて算出された駆動限界点すなわち重合後の高分子ネットワークのガラス転移温度も表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表11において、「添加比率」の単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 表11から明らかなように、得られた本発明の液晶組成物における0℃以下のガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で29.0質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物における0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で3.9質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物を使用して、図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 <ヘイズ値の測定>
 実施例3において作製された本発明の液晶素子1について、実施例1と同様に、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。
 測定結果を表12に示す。
 また、本発明を適用した実施例3の液晶素子の各印加電圧におけるヘイズ値を示す概略グラフ図については、図3の概略グラフ図が示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 <駆動応答性の測定>
 実施例3において作製された本発明の液晶素子1の温度が25℃、-10℃、-20℃、-30℃、-35℃、-40℃、-50℃及び-55℃における、本発明の液晶素子1の駆動応答性を、図2に示す各種機器を用いて実施例1と同様に測定した。
 結果を表13に示す。
 また、各温度の本発明の液晶素子1にレーザー光を当てながら100Vの電圧を300秒間印加した後、電圧印加を止めた。
 また、本発明の液晶素子1とサンプル台32を透過して受光機33が受光したレーザー光の強度を、オシロスコープ40で測定した。
 結果を図6に示す。
 すなわち、図6は、本発明を適用した実施例3の液晶素子の-50℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 ここで、本発明を適用した実施例3の液晶素子の、25℃、-10℃、-20℃、-30℃、-35℃、及び-40℃における駆動応答性を示す概略グラフ図については、図4A~図4Fの概略グラフ図が示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
 図6の縦軸はレーザー光透過強度を示し、図6の横軸は時間(秒)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表12から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は、電圧が印加されていない状態においてヘイズ値99.0%であり、また、60Vの電圧が印加された状態においてヘイズ値6.0%であった。
 このような結果から、本発明の液晶素子が、高い遮蔽性と高い透明性を有することを確認した。
 また、表13から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子について、0℃以下すなわち-10℃~-40℃における「OFF→ON」応答時間及び「ON→OFF」応答時間は、どちらも0.1秒以下であり、駆動応答できることを確認した。
 また、本発明の液晶素子について、-50℃における「OFF→ON」応答時間及び「ON→OFF」応答時間はどちらも0.1秒より長かったものの、駆動応答できることを確認した。
 また、-55℃において、本発明の液晶素子は駆動しないことを確認した。
 また、実施例3において調製された液晶組成物の、表11に示すFOX式による駆動限界点-52℃という予測温度と、本発明の液晶素子が駆動しない温度として確認された-55℃との間に相似性があることが確認された。
 [実施例4]
 液晶化合物と、重合可能な有機化合物と、重合開始剤とを使用して、本発明の液晶組成物を調製した。次に、調製された本発明の液晶組成物を使用して図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 そして、作製された本発明の液晶素子1について、図2に示す各種機器を用いて駆動応答性を測定した。
 また、液晶化合物としてスメクチック液晶化合物を使用した。
 使用されたスメクチック液晶化合物の物性値を表14に示す。
 また、重合開始剤として、α-フェニルベンゾインを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表14から明らかなように、実施例4で使用されたスメクチック液晶化合物のスメクチック相-ネマチック相転移温度(Tsn)は-20℃であり、0℃以下であった。
 また、使用された複数の有機化合物の名称と物性値を表15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 表15において、「Tg」はガラス転移温度を示す。
 また、表15において、「等方比率」は、有機化合物それぞれを、表14に示すスメクチック液晶化合物に添加して重合したときに、得られた液晶組成物が等方性を示すときの有機化合物それぞれの含有量を示し、単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 また、液晶組成物の全量を基準とした、スメクチック液晶化合物の含有量と、有機化合物それぞれの含有量と、有機化合物それぞれの重合を開始させる重合開始剤の含有量とを表16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表16において、「添加比率」の単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 表16から明らかなように、得られた本発明の液晶組成物における0℃以下のガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で27.2質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物における0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、本発明の液晶組成物の全量基準で14.4質量%であった。
 また、得られた本発明の液晶組成物を使用して、図1に示す本発明の液晶素子1を作製した。
 <ヘイズ値の測定>
 実施例4において作製された本発明の液晶素子1について、実施例1と同様に、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。
 測定結果を表17に示す。
 また、本発明を適用した実施例4の液晶素子の各印加電圧におけるヘイズ値を示す概略グラフ図については、図3の概略グラフ図が示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 <駆動応答性の測定>
 実施例4において作製された本発明の液晶素子1の温度が25℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃及び-30℃における、本発明の液晶素子1の駆動応答性を、図2に示す各種機器を用いて実施例1と同様に測定した。
 結果を表18に示す。
 また、各温度の本発明の液晶素子1にレーザー光を当てながら100Vの電圧を300秒間印加した後、電圧印加を止めた。
 また、本発明の液晶素子1とサンプル台32を透過して受光機33が受光したレーザー光の強度を、オシロスコープ40で測定した。
 結果を図7に示す。
 すなわち、図7は、本発明を適用した実施例4の液晶素子の-25℃における駆動応答性を示す概略グラフ図である。
 ここで、本発明を適用した実施例4の液晶素子の、25℃、-10℃、-15℃、及び-20℃における駆動応答性を示す概略グラフ図については、図4A~図4Cの概略グラフ図が示す系列と概ね同じ系列を示すので省略する。
 図7の縦軸はレーザー光透過強度を示し、図7の横軸は時間(秒)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表17から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は、電圧が印加されていない状態においてヘイズ値99.3%であり、また、60Vの電圧が印加された状態においてヘイズ値3.3%であった。
 このような結果から、本発明の液晶素子が、高い遮蔽性と高い透明性を有することを確認した。
 また、表18から明らかなように、本発明の液晶素子すなわち本発明の液晶組成物を使用して作製された液晶素子について、0℃以下すなわち-10℃~-20℃における「OFF→ON」応答時間及び「ON→OFF」応答時間は、どちらも0.1秒以下であり、駆動応答できることを確認した。
 また、本発明の液晶素子について、-25℃における「ON→OFF」応答時間は15秒以上であったものの、駆動応答できることを確認した。また、-25℃における「OFF→ON」応答時間は0.1秒以下であり、駆動応答できることを確認した。
 また、-30℃において、本発明の液晶素子は駆動しないことを確認した。
 また、実施例4において調製された液晶組成物の、表16に示すFOX式による駆動限界点-27.4℃という予測温度と、本発明の液晶素子が駆動しない温度として確認された-30℃との間に相似性があることが確認された。
 [比較例1]
 液晶化合物と、重合可能な有機化合物と、重合開始剤とを使用して、液晶組成物を調製した。次に、調製された液晶組成物を使用して図1に示す本発明の液晶素子と同じ構造の液晶素子を作製した。
 そして、作製された液晶素子について、図2に示す各種機器を用いて駆動応答性を測定した。
 また、液晶化合物としてネマチック液晶化合物を使用した。
 使用されたネマチック液晶化合物の物性値を表19に示す。
 また、重合開始剤として、α-フェニルベンゾインを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表19から明らかなように、比較例1で使用されたネマチック液晶化合物の固体相-ネマチック相転移温度(Tcn)は3℃であり、0℃を超えていた。
 また、使用された複数の有機化合物の名称と物性値を表20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表20において、「Tg」はガラス転移温度を示す。
 また、表20において、「等方比率」は、有機化合物それぞれを、表19に示すネマチック液晶化合物に添加して重合したときに、得られる液晶組成物が等方性を示すときの有機化合物それぞれの含有量を示し、単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 また、液晶組成物の全量を基準とした、ネマチック液晶化合物の含有量と、有機化合物それぞれの含有量と、有機化合物それぞれの重合を開始させる重合開始剤の含有量とを表21に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表21において、「添加比率」の単位は、液晶組成物の全量を基準とした質量%である。
 表21から明らかなように、得られた液晶組成物における0℃以下のガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、液晶組成物の全量基準で25質量%であった。
 また、得られた液晶組成物における0℃を超えるガラス転移温度を有する有機化合物の含有量は、液晶組成物の全量基準で17.4質量%であった。
 また、得られた液晶組成物を使用して、図1に示す本発明の液晶素子と同じ構造の液晶素子を作製した。
 なお、このときの紫外線露光量は1,750mJ/cmであった。
 <ヘイズ値の測定>
 比較例1において作製された液晶素子について、実施例1と同様に、「ヘイズ値」と「全光線透過率」と「拡散透過率」と「平行線透過率」を測定した。
 測定結果を表22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 <駆動応答性の測定>
 比較例1において作製された液晶素子の温度が25℃、20℃、15℃、10℃、5℃及び0℃における、液晶素子の駆動応答性を、図2に示す各種機器を用いて実施例1と同様に測定した。
 結果を表23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表22から明らかなように、比較例1の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は、電圧が印加されていない状態においてヘイズ値99.0%であり、また、60Vの電圧が印加された状態においてヘイズ値5.5%であった。
 また、表23から明らかなように、比較例1の液晶組成物を使用して作製された液晶素子について、5℃における「ON→OFF」応答時間が45秒以上であった。
 そして、0℃において、比較例1の液晶組成物を使用して作製された液晶素子は駆動しないことを確認した。
 また、比較例1において調製された液晶組成物の、表21に示すFOX式による駆動限界点-14.6℃という予測温度と、実際に駆動しなかった温度(0℃)とが大きく相違した。
 比較例1において使用されたネマチック液晶化合物の固体相-ネマチック相転移温度(Tcn)が3℃であったことから、比較例1の液晶組成物に関しては液晶化合物の物性値が優先されることが確認された。
 以上のように、本発明の液晶素子は、本発明の液晶組成物を有する液晶層を備えているので、0℃以下においても駆動できる。
 すなわち、本発明の液晶組成物において、液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であるので、0℃以下という低温環境においても重合後の液晶組成物が柔軟性を保つことができ、液晶駆動を阻害しない。
 また、本発明の液晶組成物において、0℃以下のガラス転移温度を有する重合可能な有機化合物の含有量が10質量%以上であるので、重合したこの有機化合物のガラス転移温度も0℃以下に下がった状態とすることができ、0℃以下という低温環境においても、液晶組成物が柔軟性を保つことができる。
 従って、本発明の液晶組成物は、0℃以下においても液晶素子を駆動させることができ、また、このような本発明の液晶組成物を有する液晶層を備える本発明の液晶素子は、0℃以下においても駆動できる。
   1  液晶素子
   2  第1の透明樹脂フィルム基材
   3  第2の透明樹脂フィルム基材
   4  第1の透明導電膜
   5  第2の透明導電膜
   6  液晶層
   7  導線
  20  レーザー発振器
  30  顕微鏡用温調ステージ
  31  観察窓
  32  サンプル台
  33  受光機
  40  オシロスコープ

Claims (8)

  1.  重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む液晶組成物であって、
     前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、
     0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~60質量%である
     液晶組成物。
  2.  前記有機化合物は、単官能モノマー、単官能オリゴマー、単官能ポリマー、2官能モノマー、2官能オリゴマー、2官能ポリマー、多官能モノマー、多官能オリゴマー、及び多官能ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
     前記多官能モノマーもしくは前記多官能オリゴマーもしくは前記多官能ポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~20質量%である
     請求項1に記載の液晶組成物。
  3.  前記有機化合物は、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2~4官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、2~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、2~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、1~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2~4官能チオールモノマー、2~4官能チオールオリゴマー、2~4官能チオールポリマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマー、単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマー及び単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
     多官能モノマーもしくは多官能オリゴマーもしくは多官能ポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~20質量%である
     請求項1に記載の液晶組成物。
  4.  単官能アク(メタク)リレートエステルモノマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマーもしくは単官能アク(メタク)リレートエステルポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~40質量%であり、
     2官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、2官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、2官能アク(メタク)リレートエステルポリマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートモノマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートオリゴマー、2官能脂肪族オリゴマーアクリレートポリマー、2官能ポリエステルアクリレートモノマー、2官能ポリエステルアクリレートオリゴマー及び2官能ポリエステルアクリレートポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~30質量%であり、
     2~4官能チオールモノマーもしくは2~4官能チオールオリゴマーもしくは2~4官能チオールポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~10質量%であり、
     単官能リン酸アク(メタク)リレートモノマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートオリゴマーもしくは単官能リン酸アク(メタク)リレートポリマーの含有量は、前記液晶組成物の全量基準で0.1~3質量%であり、
     3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートモノマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、3~4官能脂肪族ウレタンアクリレートポリマー、3~4官能ポリエステルアクリレートモノマー、3~4官能ポリエステルアクリレートオリゴマー、3~4官能ポリエステルアクリレートポリマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルモノマー、3~6官能アク(メタク)リレートエステルオリゴマー、及び3~6官能アク(メタク)リレートエステルポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つの有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~20質量%である
     請求項3に記載の液晶組成物。
  5.  前記液晶化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で40~80質量%である
     請求項1に記載の液晶組成物。
  6.  0℃を超えるガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で1~40質量%である
     請求項1に液晶組成物。
  7.  重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含む液晶組成物であって、
     前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、
     0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10質量%以上である
     液晶組成物。
  8.  面状の第1の基材と、
     該第1の基材の一方の面側に配置されていると共に導電性を有する第1の導電膜と、
     該第1の導電膜の、前記第1の基材とは反対側に配置されていると共に液晶組成物を有する液晶層と、
     該液晶層の、前記第1の導電膜とは反対側に配置されていると共に導電性を有する第2の導電膜と、
     該第2の導電膜の、前記液晶層とは反対側に配置された面状の第2の基材とを備え、
     前記液晶組成物は、重合可能な有機化合物と、液晶化合物とを含み、
     前記液晶化合物の、固体相-ネマチック相転移温度またはスメクチック相-ネマチック相転移温度が0℃以下であり、かつ、
     0℃以下のガラス転移温度を有する前記有機化合物の含有量は、前記液晶組成物の全量基準で10~60質量%である
     液晶素子。
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