(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶素子であって、
ポリマーネットワークおよび前記ポリマーネットワーク内に分散された状態で存在する第１液晶化合物を含む２つ以上の隔壁、および
前記２つ以上の隔壁の間に形成される領域に存在する第２液晶化合物および異方性染料を含む液晶層を有し、
前記２つ以上の隔壁は前記異方性染料を含まず、
前記ポリマーネットワークは、視認される面と、前記視認される面とは反対側の面とを有し、
前記液晶層は、前記ポリマーネットワークの、前記視認される面と、前記視認される面とは反対側の面との、いずれか一方の面にのみ接する、
液晶素子。
【請求項２】
隔壁間の間隔が１０μｍ以上〜１０００μｍ以下の範囲内である、
請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
隔壁の幅は３μｍ以上〜１００μｍ以下の範囲内である、
請求項１または２に記載の液晶素子。
【請求項４】
隔壁の高さは３μｍ以上〜１００μｍ以下の範囲内である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項５】
液晶層の全体面積１００％対比隔壁の面積比率は０．１％〜５０％範囲内である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項６】
第１液晶化合物、第２液晶化合物または異方性染料は、初期段階において、整列されていない状態で存在する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項７】
異方性染料は黒色染料またはカラー染料である、
請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項８】
隔壁、または第２液晶化合物および異方性染料が存在する領域と隣接している基材層をさらに含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項９】
隔壁、または第２液晶化合物および異方性染料が存在する領域と隣接している電極層をさらに含む、
請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項１０】
遮光率が３％〜９０％範囲内で可変する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項１１】
前記２つ以上の隔壁の間に形成される領域に前記ポリマーネットワークは存在しない、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項１２】
硬化性のポリマーネットワーク前駆物質と第１液晶化合物を含む組成物を用いて２つ以上の隔壁を形成し、
前記２つ以上の隔壁の間に形成されている領域に第２液晶化合物および異方性染料を含む液晶層を位置させることを含み、
前記２つ以上の隔壁は前記異方性染料を含まない、
液晶素子の製造方法。
【請求項１３】
隔壁は硬化性のポリマーネットワークの前駆物質と第１液晶化合物を含む組成物の層をインプリントして形成する、
請求項１２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１４】
硬化性のポリマーネットワーク前駆物質と第１液晶化合物を含む組成物を用いて形成した２つ以上の隔壁が表面に存在する第１基材と第２液晶化合物および異方性染料を含む層が形成されている第２基材を互いに積層することを含む、
請求項１２または１３に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の液晶素子を含む、
光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互引用
本出願は２０１５年０２月１６日付け韓国特許出願第１０−２０１５−００２３１５９号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
技術分野
本出願は、液晶素子、液晶素子の製造方法および液晶素子の用途に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は、液晶化合物を配向させ、電圧の印加を通じて配向をスイッチングさせて画像を具現する。ＬＣＤの製造工程は高費用の工程であり、大型の生産ラインおよび設備が必要である。
【０００４】
ポリマー内に液晶化合物を分散させて具現されるいわゆるＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ、本明細書において、用語ＰＤＬＣは、いわゆるＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）やＰＳＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）などを含む上位概念である。）が知られている。ＰＤＬＣは、ＬＣＤより簡単な工程で製造することができる。
【０００５】
特許文献１（韓国公開特許第１９９３−００１３７９４号公報）などに記載された通り、ＰＤＬＣ内では通常、液晶化合物は配向されていない状態で存在する。したがって、ＰＤＬＣは電圧が印加されていない状態では白っぽく不透明な状態であり、このような状態はいわゆる散乱モードと呼称される。ＰＤＬＣに電圧が印加されると、液晶化合物がそれにより整列されて透明な状態となるが、これを利用して透過モードと散乱モードのスイッチングが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願は、液晶素子、液晶素子の製造方法および液晶素子の用途を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の例示的な液晶素子は液晶層を有することができる。液晶層は２つ以上の隔壁を有することができる。前記２つ以上の隔壁はポリマーネットワークおよび前記ポリマーネットワーク内に分散している第１液晶化合物を含むことができる。前記２つ以上の隔壁は異方性染料を含まないこともある。液晶層は、また、第２液晶化合物および異方性染料を含むことができる。第２液晶化合物および異方性染料は前記２つ以上の隔壁の間に形成される領域に存在することができる。前記液晶層はポリマーネットワークを含まないこともある。図１はこのような液晶素子を例示的に示している。図１に示した通り、液晶素子はポリマーネットワーク１０１１および前記ポリマーネットワーク内に分散している第１液晶化合物１０１２を含む２つ以上の隔壁１０１、および前記２つ以上の隔壁の間に形成される領域１０２に存在する第２液晶化合物１０２１および異方性染料１０２２を含む液晶層１を含むことができる。
【０００８】
本出願において第１液晶化合物は、ポリマーネットワークとは上分離された状態でポリマーネットワーク内に存在することができる。また、第１液晶化合物は、配向がスイッチング可能にポリマーネットワーク内に分散された状態で含まれていることができる。第２液晶化合物および異方性染料は隔壁によってポリマーネットワークとは分離された状態で液晶層内に存在することができる。また、第２液晶化合物および異方性染料も配向がスイッチング可能に隔壁の間に形成される領域内に含まれていることができる。本明細書において、「液晶化合物または異方性染料の配向がスイッチング可能である」とは、液晶化合物または異方性染料の整列方向が電圧の印加のような外部作用によって変更され得るということを意味する。
【０００９】
第１液晶化合物、第２液晶化合物または異方性染料は初期状態では整列されていない状態で存在することができる。本明細書において、用語「初期状態」とは、外部電圧のように液晶化合物または異方性染料の配向に影響を及ぼしかねない外部作用が存在しない状態を意味し得る。液晶化合物または異方性染料の初期状態は外部作用によって変換されることもあり、外部作用がなくなると再び初期状態に復帰することができる。例えば、液晶化合物が初期状態で整列されていない状態で存在する場合、外部作用によって整列されている状態に変換することができ、外部電圧がなくなると再び整列されていない状態に復帰することができる。
【００１０】
本出願においてポリマーネットワークは重合性化合物を含む前駆物質のネットワークであり得、前記重合性化合物は重合された状態でポリマーネットワークを形成することができる。重合性化合物としては、例えば、いわゆるＰＤＬＣのポリマーネットワークを形成できるものと知られている一つ以上の重合性官能基を有する化合物を用いることができる。または必要な場合、重合性官能基がない非重合成化合物を追加で用いることができる。重合性官能基としては例えば、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、（メタ）アクリロイル基または（メタ）アクリロイルオキシ基などを例示することができ、本出願の一実施例によると、（メタ）アクリルロイル基を有する化合物を用いることができる。より具体的に、重合性化合物としては、一官能性アクリレート、二官能性アクリレート、多官能性アクリレートまたはウレタンアクリレート多官能性オリゴマーを用いることができる。
【００１１】
ポリマーネットワークは、例えば、一官能性アクリレート、二官能性アクリレート、３官能以上の多官能性アクリレートおよびウレタンアクリレート多官能性オリゴマーのうち１種以上を含むことができ、これらの比率は本出願の目的を損傷させない範囲内で適切に調節され得る。本出願の一実施例によると、ポリマーネットワークは一官能性アクリレート１０〜９０重量部、二官能性アクリレート１〜９０重量部、多官能性アクリレート１〜５０重量部およびウレタンアクリレート多官能性オリゴマーを１〜５０重量部で含むことができるが、これに制限されるものではない。
【００１２】
移管能性アクリレートとしては、例えば下記の化学式１で表示される化合物を用いることができる。
【００１３】
［化学式１］
【化１】
0006519893.tif 000002
【００１４】
化学式１において、Ｒはそれぞれ独立的に水素または炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｘは炭素数１〜２０のアルキレン基またはアルキリデン基である。
【００１５】
多官能性アクリレートとしては、例えば下記の化学式２において、表示される化合物を用いることもできる。
【００１６】
［化学式２］
【化２】
0006519893.tif 000003
【００１７】
化学式２において、ｎは３以上の数、ｍは０〜５の数であり、Ｒはそれぞれ独立的に水素または炭素数１〜４のアルキル基、Ｘは（ｍ＋ｎ）価のラジカル、Ｙは水素またはアルキル基である。
【００１８】
一官能性アクリレートとしては、例えば、下記の化学式３において、表示される化合物を用いることができる。
【００１９】
［化学式３］
【化３】
0006519893.tif 000004
【００２０】
化学式３において、Ｒは水素または炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｘは炭素数１〜２０のアルキル基である。
【００２１】
化学式１〜３において、ＲまたはＹに存在できるアルキル基の例としてはメチル基またはエチル基が挙げられる。
【００２２】
化学式１でＸのアルキレン基またはアルキリデン基は、例えば、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜１０、炭素数１〜８、炭素数２〜８または炭素数４〜８のアルキレン基またはアルキリデン基であり得る。前記は、例えば、直鎖、分枝鎖または環状であり得る。
【００２３】
化学式２において、ｎは、３以上、３〜８、３〜７、３〜６、３〜５または３〜４の範囲内のいずれか一つの数であり得る。また、化学式２において、ｍは０〜５、０〜４、０〜３、０〜２または０〜１の範囲内のいずれか一つの数であり得る。
【００２４】
化学式２において、Ｘは（ｍ＋ｎ）価のラジカルであり、例えば、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８または炭素数２〜６のハイドロカーボン、例えば、直鎖または分枝鎖のアルカンから誘導された（ｍ＋ｎ）価のラジカルであり得る。
【００２５】
化学式３において、Ｘのアルキル基は、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数４〜１２、炭素数６〜１２の直鎖または分枝鎖アルキル基であり得る。
【００２６】
化学式１〜３において、定義された置換基、例えば、アルキル基、アルキレン基、アルキリデン基または（ｍ＋ｎ）価ラジカルなどは、必要であれば一つ以上の置換基によって置換されていることもあり得、このとき置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、エポキシ基、ヨウ素基、オクセタニル基、チオール基、シアノ基、カルボキシル基またはアリール基などが挙げられるが、これに制限されるものではない。
【００２７】
多官能性オリゴマーとしては例えば、アクリロイル基またはメタクリロイル基を２つ以上有するオリゴマー（以下、アクリレート多官能性オリゴマーと呼称することがある。）を用いることができる。アクリレート多官能性オリゴマーとしては、硬化性などを考慮して２つのアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物を用いることができる。アクリレート多官能性オリゴマーとしては例えば、ウレタンアクリレート多官能オリゴマーを用いることができる。ウレタンアクリレート多官能性オリゴマーとしては、例えば、下記の化学式４において、表示される化合物を用いることができる。
【００２８】
［化学式４］
【化４】
0006519893.tif 000005
【００２９】
前記化学式４において、Ｒ１は水素またはメチル基であり、Ｒ２は炭素数２〜１２の脂肪族アルキル基であり、Ｒ３はトルエン、ジフェニルメタン、ヘキサメチレン、イソホロン、テトラメチルキシレン、ジシクロヘキシルメタン、ナフタレンまたはフェニレンであり、Ｘは−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２ＣＨ２−または−（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｍ−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）−であり、ｍ１およびｍ２は、それぞれ１以上の整数、ｎは１〜２０範囲内の整数である。
【００３０】
多官能性オリゴマーの重量平均分子量は、目的とする物性を損傷させない範囲内で適切に選択することができる。例えば、オリゴマーは、１，５００以上、１，６００以上、１，７００以上、１，８００以上、１，９００以上、２，０００以上、２，１００以上、２，２００以上、２，３００以上、２，４００以上または２，５００以上であり得、上限は７，０００以下、６，８００以下、６，６００以下、６，４００以下、６，２００以下、６，０００以下、５，８００以下、５，６００以下、５，４００以下、５，２００以下または５，０００以下の重量平均分子量を有することができる。
【００３１】
本明細書において、アルキル基は、特に規定しない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４の直鎖または分枝鎖アルキル基であり得る。前記アルキル基は任意的に一つ以上の置換基によって置換されていることもある。
【００３２】
本明細書において、アリール基またはアリーレン基は、特に規定しない限り、ベンゼンを含むかまたは２つ以上のベンゼンが２つまたは１個の炭素原子を共有しながら縮合されるか結合されている構造を含む芳香族化合物またはその誘導体から由来する１価残基または２価残基を意味し得る。前記アリール基またはアリーレン基は、例えば、炭素数６〜２２、炭素数６〜２０、炭素数６〜１８、炭素数６〜１６、炭素数６〜１４または炭素数６〜１２のアリール基またはアリーレン基であり得、前記アリール基またはアリーレン基は任意的に一つ以上の置換基によって置換されていることもある。
【００３３】
本明細書において、アルキレン基またはアルキリデン基は、特に規定しない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルキレン基またはアルキリデン基を意味し得る。前記アルキレン基またはアルキリデン基は、例えば、直鎖、分枝鎖または環状であり得る。また、前記アルキレン基またはアルキリデン基は任意的に一つ以上の置換基によって置換されていることもある。
【００３４】
本明細書において、アルキル基、アリール基、アルキレン基またはアルキリデン基などに置換されていることができる置換基としては、塩素、臭素またはヨウ素などのようなハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、エポキシ基、ヨウ素基、オクセタニル基、チオール基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはアリール基などが挙げられるが、これに制限されるものではない。
【００３５】
前駆物質に含まれ得る重合性化合物としては前述した物質のうちの１種または２種以上の混合が選択されるか、あるいは前記の他にＰＤＬＣのポリマーネットワークを形成できるものとして公知された物質またはその物質と前記物質のうち１種または２種以上の混合物も用いることができる。
【００３６】
ポリマーネットワークまたはその前駆物質は、前記言及された化合物に追加で必要な場合に、溶媒、ラジカルまたは陽イオン開始剤、塩基性物質、ネットワークを形成できるその他の反応性化合物、液晶化合物または界面活性剤などの添加剤をさらに含むことができる。
【００３７】
第１液晶化合物としては、ポリマーネットワーク内で配向がスイッチングされ得る状態で存在することができ、その配向のスイッチングによって液晶素子の光変調特性を調節できるものであれば、特に制限なく多様な種類を使用可能である。例えば、第１液晶化合物としては、その配向が所定方向に規則的に整列されておらずランダムに配置された場合に、ポリマーネットワークとの作用を通じて光の散乱を誘導することができ、その配向が所定方向に規則的に整列された場合にはその配向方向により透過モードまたは適切な位相差を示すモードで作用できる化合物を用いることができる。
【００３８】
第１液晶化合物としては、例えば、スメクチック（ｓｍｅｃｔｉｃ）液晶化合物、ネマチック（ｎｅｍａｔｉｃ）液晶化合物またはコレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）液晶化合物などを用いることができる。液晶化合物は、ポリマーネットワークとは結合されておらず、外部から電圧が印加される場合にそれにしたがって配向が変更され得る形態であり得る。このために、例えば、液晶化合物は、硬化性基または重合性基を有さない化合物であり得る。
【００３９】
一つの例示において、第１液晶化合物としては、例えば、下記の数式Ａを満足するネマチック液晶化合物を用いることができる。
【００４０】
［数式Ａ］
（ｎｅ＋ｎｏ）／２−ｂ≦｛（２ｎｏ２＋ｎｅ２）／３｝０．５≦（ｎｅ＋ｎｏ）／２＋ｂ
【００４１】
数式Ａにおいて、ｎｅは液晶化合物の異常屈折率で、ｎｏは液晶化合物の正常屈折率であり、ｂは０．１〜１の範囲内のいずれか一つの数である。数式Ａでｂは、他の例示においては、０．１〜０．９、０．１〜０．７、０．１〜０．５または０．１〜０．３であり得る。
【００４２】
第１液晶化合物としては、例えば、陽の誘電率異方性または陰の誘電率異方性を有する液晶化合物を用いることができる。本出願において、誘電率異方性は異常誘電率（長軸方向の誘電率、εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）と正常誘電率（短軸方向の誘電率、εｏ、ｏｒｄｉｎａｒｙ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）の差を意味し、陽の誘電率異方性は異常誘電率が正常誘電率に比べて大きい場合を意味し、陰の誘電率異方性は異常誘電率が正常誘電率に比べて小さい場合を意味する。第１液晶化合物は異常誘電率と正常誘電率の差が４以上、６以上、８以上または１０以上であり得る。このような誘電率を有すると駆動電圧特性が優秀な素子を提供することができる。前記誘電率の差は、その数値が高いほど、素子が適切な特性を示すことができ、その上限は特に制限されない。例えば、液晶化合物としては、異常誘電率が６〜５０程度で、正常誘電率が２．５〜７程度である化合物を用いることができる。
【００４３】
隔壁は、ポリマーネットワーク５重量部〜８０重量部および第１液晶化合物３０重量部〜９９重量部を含むことができる。他の一つの例示において、隔壁はポリマーネットワーク５重量部〜６５重量部および液晶化合物３５重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜６０重量部および液晶化合物４０重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜５５重量部および液晶化合物５５重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜５０重量部および液晶化合物５０重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜４５重量部および液晶化合物５５重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜４０重量部および液晶化合物６０重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜３５重量部および液晶化合物６５重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜３０重量部および液晶化合物７０重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク５重量部〜２５重量部および液晶化合物７５重量部〜９５重量部、ポリマーネットワーク２０重量部〜５０重量部および液晶化合物８０重量部〜９５重量部またはポリマーネットワーク５重量部〜１５重量部および液晶化合物８５重量部〜９５重量部を含むことができる。このような重量比率の範囲内で目的物性、例えば、ポリマーネットワークの配向性が適切に維持され得る。
【００４４】
隔壁の幅、高さ、隔壁間の間隔および液晶層内での隔壁の面積比率は本出願の目的を損傷させない範囲内で適切に選択することができる。隔壁の幅は例えば、３μｍ以上〜１００μｍ以下の範囲内、隔壁の高さは例えば、３μｍ以上〜１００μｍ以下の範囲内、隔壁間の間隔は例えば、１０μｍ以上〜１０００μｍ以下の範囲内に調節され得る。また、液晶層の全体面積１００％対比隔壁の面積比率は例えば、０．１％〜５０％範囲内に調節され得る。隔壁または柱の配列方式は特に制限されず、目的とする配列方式により規則的にまたは不規則的に配列され得る。
【００４５】
隔壁の間に形成される領域には、前述した通り、第２液晶化合物および異方性染料が存在することができる。第２液晶化合物としては、例えば、第１液晶化合物の項目で記述した液晶化合物の中で適切な種類を選択することができる。第１液晶化合物と第２液晶化合物は互いに同一であるかまたは異なる種類であり得る。
【００４６】
異方性染料と関連して、本明細書において、用語「染料」とは、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収および／または変形させ得る物質の意味となり得、用語「異方性染料」とは、前記可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味し得る。前記のような染料の使用を通じて液晶素子が表示装置に適用された場合に装置の色感を調節することができる。
【００４７】
異方性染料としては特に制限されず、前記のような特性を有しながら液晶化合物の配向により配向され得る特性を有するものとして公知されたすべての種類の染料を用いることができる。異方性染料としては、例えば、黒色染料（ｂｌａｃｋ  ｄｙｅ）またはカラー染料（ｃｏｌｏｒ  ｄｙｅ）を用いることができる。前記異方性染料は、二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｒａｔｉｏ）、すなわち異方性染料の長軸方向に平行した偏光の吸収を前記長軸方向に垂直な方向に平行した偏光の吸収で除算した値が５以上、６以上または７以上である染料を用いることができる。前記染料は可視光領域の波長範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７００ｎｍまたは約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内で少なくとも一部の波長またはいずれか一つの波長で前記二色比を満足することができる。前記二色比は高いほど遮光率改善またはカラーの具現に効果的であるため、上限は特に制限されず、意図するカラーの具現の程度を考慮して適切な二色比を有する異方性染料を選択して用いることができる。二色比の上限は、例えば、２０、１８、１６または１４程度であり得るがこれに制限されるものではない。
【００４８】
例示的な液晶素子は、このような異方性染料をポリマーネットワークと物理的に分離した状態で含むことができる。したがって、異方性染料がポリマーネットワーク内に汚染されることを防止することによって、異方性染料による透過度阻害要因を解消することができるので、優秀な遮光率可変特性を示すことができる。また、異方性染料がポリマーネットワークを形成するためのエネルギーを遮断しないため、ポリマーネットワークの硬化特性が向上し、接着力が向上され得る。また、異方性染料がポリマー前駆物質内の開始剤と接触しないため、染料が開始剤によって劣化されてカラーが変色する問題点を改善することができる。
【００４９】
液晶層の厚さは、目的とする物性、例えば、透過度可変特性などを損傷させない範囲内で適切に選択することができ、例えば、１μｍ〜１０μｍ程度の範囲内にあり得る。
【００５０】
液晶素子は液晶層と隣接する基材層をさらに含むことができる。基材層は例えば、隔壁または第２液晶化合物および異方性染料が存在する領域と隣接していることができる。通常的に、液晶層は対向配置された２つの基材層の間に配置され得る。図２は、互いに所定間隔で離隔して対向配置されている基材層２０１Ａ、２０１Ｂの間に存在する液晶層１を含む液晶素子を例示的に示す。
【００５１】
基材層としては、特に制限なく公知の素材を用いることができる。例えば、ガラスフィルム、結晶性または非結晶性シリコンフィルム、石英またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）フィルムなどの無機系フィルムやプラスチックフィルムなどを用いることができる。基材層としては、光学的に等方性の基材層や、位相差層のように光学的に異方性である基材層または偏光板やカラーフィルター基板などを用いることができる。例えば、偏光層が基材層の内側、すなわち液晶層と基材層の間に存在する場合には、基材層として異方性基材層が用いられる場合にも適切な性能の素子が具現され得る。
【００５２】
プラスチック基材層としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ  ｏｌｅｆｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙ  ｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）、ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）またはアモルファスフッ素樹脂などを含む基材層を用いることができるがこれに制限されるものではない。基材層には、必要に応じて金、銀、二酸化ケイ素または一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコート層や、反射防止層などのコート層が存在することもできる。
【００５３】
液晶素子は液晶層と隣接する電極層をさらに含むことができる。電極層は、例えば、隔壁または第２液晶化合物が存在する領域と隣接して配置され得る。液晶素子が基材層を含む場合、基材層の内側、例えば、液晶層と基材層の間に電極層が配置され得る。図３は、互いに所定間隔で離隔して対向配置されている基材層２０１Ａ、２０１Ｂおよび電極層３０１Ａ、３０１Ｂの間に存在する液晶層１を含む液晶素子を例示的に示す。電極層は、液晶化合物または異方性染料の配向をスイッチングすることができるように液晶層に電圧を印加する。電極層は、例えば、伝導性高分子、伝導性金属、伝導性ナノワイヤーまたはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物などを蒸着して形成することができる。電極層は、透明性を有するように形成され得る。この分野では、透明電極層を形成できる多様な素材および形成方法が公知されており、このような方法はすべて適用することができる。必要な場合に、基材層の表面に形成される電極層は、適切にパターン化されていることもあり得る。
液晶素子は遮光率可変特性が優秀である。液晶素子は、例えば、初期状態および電圧の印加のような外部作用が存在する状態での遮光率が３％〜９０％範囲内で可変する素子であり得る。本出願に係る液晶素子は、異方性染料がポリマーネットワーク内に汚染されることを防止することによって、透過度阻害要因を解消することができるため、優秀な遮光率可変特性を示すことができる。
【００５４】
液晶素子は電圧のような外部作用の印加などを通して散乱モードおよび透過モードの間をスイッチングすることができる。液晶素子は例えば、初期状態で散乱モードであり得、電圧が印加された状態で透過モードであり得る。本明細書において、用語「散乱モード」とは、液晶素子が予定された一定水準以上のヘイズを現わすモードを意味し、「透過モード」とは、光の透過が可能な状態または予定された一定水準以下のヘイズを現わすモードを意味し得る。例えば、透過モードで液晶素子のヘイズは１０％以下、８％以下、６％以下または５％以下であり得る。例えば、散乱モードでは液晶素子は、ヘイズが１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上または９５％以上であり得る。
【００５５】
本出願は、また、前記液晶素子の製造方法に関するものである。例示的な液晶素子の製造方法は硬化性のポリマーネットワーク前駆物質と第１液晶化合物を含む組成物（以下、ＰＤＬＣ組成物）を用いて２つ以上の隔壁を形成し、前記２つ以上の隔壁の間に形成されている領域に第２液晶化合物および異方性染料を位置させることを含む。前記製造方法において、ポリマーネットワーク前駆物質、第１液晶化合物、隔壁、第２液晶化合物および異方性染料は前記液晶素子の項目で記述した内容を同一に適用することができる。
【００５６】
隔壁はＰＤＬＣ組成物の層をインプリントして形成され得る。ＰＤＬＣ組成物の層を形成する方法は特に制限されず、例えば、ロールコート、印刷法、インクジェットコート、スリットノズル法、バーコート、コンマコート、スピンコートまたはグラビアコートなどのような公知のコート方式を通したコーティングによって形成され得る。隔壁は、ＰＤＬＣ組成物の層を硬化または重合させて形成することができる。前記硬化または重合は、硬化または重合を誘導できる適切なエネルギー、例えば、光を照射して遂行することができる。この場合、隔壁は部分硬化状態であり得、後述するように第２液晶化合物を含む層が積層された後で追加的なエネルギー照射によって完全硬化状態となり得る。
【００５７】
隔壁はＰＤＬＣ組成物の層をインプリントして形成することができ、インプリントは前記組成物が溶媒などを含む場合には、適切な条件で乾燥して溶媒を揮発させた後で遂行することができる。インプリント工程は公知の方式によって遂行され得る。インプリント工程は、例えば、ＰＤＬＣ組成物の層に目的とする形状の隔壁を転写させ得るパターンを有するスタンプまたはローラーを用いて遂行され得る。ＰＤＬＣ組成物の層の硬化または重合のためのエネルギーの照射は、インプリント過程またはインプリント過程後に組成物の層に紫外線を照射することによって遂行され得る。前記隔壁のパターンの形状は液晶素子の具体的な用途により適切に変更され得、例えば、格子形状またはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）形状であり得る。
【００５８】
液晶素子はＰＤＬＣ組成物を用いて形成した２つ以上の隔壁が表面に存在する第１基材と第２液晶化合物および異方性染料を含む層が形成されている第２基材を互いに積層することを含むことができる。第２液晶化合物および異方性染料を含む層を形成する方法は特に制限されず、例えば、ロールコート、印刷法、インクジェットコート、スリットノズル法、バーコート、コンマコート、スピンコートまたはグラビアコートなどのような公知のコート方式を通したコーティングによって形成され得る。第１基材上の隔壁のポリマーネットワーク前駆物質は、第２基材と積層される前に硬化された状態で存在し得る。したがって、製造された液晶素子は異方性染料が硬化されたポリマーネットワーク内に汚染されることを最小化することができる。
【００５９】
本出願はまた、前記液晶素子の用途に関するものである。例示的な液晶素子は遮光率可変特性が優秀である。このような液晶素子は光変調装置に有用に用いることができる。光変調装置としては、スマートウインドウ、ウインドウ保護膜、フレキシブルディスプレイ素子、３Ｄ映像表示用アクティブリターダー（ａｃｔｉｖｅ  ｒｅｔａｒｄｅｒ）または視野角調節フィルムなどが挙げられるが、これに制限されるものではない。前記のような光変調装置を構成する方式は特に制限されず、前記液晶素子を用いる限り通常の方式を適用することができる。
【発明の効果】
【００６０】
本出願の液晶素子は遮光率可変特性が優秀である。このような液晶素子はスマートウインドウ、ウインドウ保護膜、フレキシブルディスプレイ素子、３Ｄ映像表示用アクティブリターダー（ａｃｔｉｖｅ  ｒｅｔａｒｄｅｒ）または視野角調節フィルムなどのような多様な光変調装置に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】例示的な液晶素子の模式図である。
【図２】例示的な液晶素子の模式図である。
【図３】例示的な液晶素子の模式図である。
【図４】遮光率評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、実施例および比較例を通じて前述した内容をより具体的に説明するが、本出願の範囲は下記提示された内容によって制限されるものではない。
【００６３】
実施例１
ウレタンアクリレート多官能性オリゴマー（ＳＵ５３０、Ｍｗ：５、０００、ソルテック社製）１００ｍｇ、２官能性アクリレート（ＨＤＤＡ、ａｌｄｒｉｃｈ社製）３００ｍｇ、３官能性アクリレート（ＰＥＴＡ、ａｌｄｒｉｃｈ社製）２０ｍｇ、一官能性アクリレート（ＥＨＡ、ＴＣＩ社製）５７０ｍｇおよび光開始剤（Ｚｓ−５３９、ｆｕｊｉ  ｆｉｌｍ社製）１０ｍｇを混合して高分子前駆物質を製造し、前記前駆物質に液晶化合物（ＨＰＣ２１６００、ＨＣＣＨ社製）２．３ｇを添加した後、直径１０μｍのボールタイプのスペーサー４０ｍｇを入れて、７時間の間攪拌器で攪拌した後ＰＤＬＣ組成物を製造した。ＩＴＯ透明電極層が蒸着されたＰＥＴフィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ）（以下、ＰＥＴ／ＩＴＯフィルム）のＩＴＯ層表面に前記ＰＤＬＣ組成物をｍａｙｅｒ  ｂａｒ（＃１０）を利用してバーコートした後、ｓｏｆｔ  ｍｏｌｄ（直径：２００ｕｍ、隔壁幅：２０ｕｍ、隔壁高さ：１５ｕｍ）を覆ってラミネーションした後、３０ｍＷの高圧水銀灯下で２０秒の間ＵＶを照射してＰＥＴ／ＩＴＯフィルム面にＩｍｐｒｉｎｔｅｄ  ＰＤＬＣを転写させた。次に、他のＰＥＴ／ＩＴＯフィルムに液晶化合物（ＨＰＣ２１６００、ＨＣＣＨ社製）２ｇおよび異方性染料（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）２０ｍｇを含む第２液晶組成物をコーティングした後、前記二つのフィルムをラミネーションした。
【００６４】
比較例１
ウレタンアクリレート多官能性オリゴマー（ＳＵ５３０、Ｍｗ：５、０００、ソルテック社製）１００ｍｇ、２官能性アクリレート（ＨＤＤＡ、ａｌｄｒｉｃｈ社製）３００ｍｇ、３官能性アクリレート（ＰＥＴＡ、ａｌｄｒｉｃｈ社製）２０ｍｇ、一官能性アクリレート（ＥＨＡ、ＴＣＩ社製）５７０ｍｇ、異方性染料（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）２３ｍｇおよび光開始剤（Ｚｓ−５３９、ｆｕｊｉ  ｆｉｌｍ社製）１０ｍｇを混合して高分子前駆物質を製造し、前記前駆物質に液晶化合物（ＨＰＣ２１６００、ＨＣＣＨ社製）２．３ｇおよび異方性染料（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）２０ｍｇを添加した後、直径２５μｍのボールタイプのスペーサー２０ｍｇを入れて、７時間の間攪拌器で攪拌した後、液晶組成物を製造した。その後、ＰＥＴ／ＩＴＯフィルムのＩＴＯ層表面に前記液晶組成物をｍａｙｅｒ  ｂａｒ（＃１４）を利用してバーコートした。コーティングされた組成物上に他のＰＥＴ／ＩＴＯフィルムが接するように積層した後、３０ｍＷの高圧水銀灯下で２０秒の間ＵＶを照射して液晶素子を製造した。
【００６５】
試験例１  液晶素子の遮光率評価
実施例１および比較例１の液晶素子に対して、ヘイズメータ（ｈａｚｅｍｅｔｅｒ、ＮＤＨ−５０００ＳＰ）を利用して初期状態での総透過率および電圧が印加された状態での総透過率を測定して遮光率を評価し、その結果を図４および表１に示した。総透過率評価結果、比較例１の液晶素子は初期状態および電圧が印加された状態での総透過率が２１％〜５５％で変化する反面、実施例１の液晶素子は初期状態および電圧が印加された状態での総透過率が２３％〜７２％で変化した。このような遮光率評価結果から、比較例１の液晶素子は異方性染料によるポリマーネットワークの汚染により遮光率可変特性が低下する反面、実施例１の液晶素子は異方性染料によるポリマーネットワーク汚染を減少させることができるため、遮光率可変特性が優秀であることを確認することができる。
【００６６】
【表１】
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【符号の説明】
【００６７】
１：液晶層
１０１：隔壁
１０１１：ポリマーネットワーク
１０１２：第１液晶化合物
１０２：隔壁の間に形成される領域
１０２１：第２液晶化合物
１０２２：異方性染料
２０１Ａ、２０１Ｂ：基材層
３０１Ａ、３０１Ｂ：電極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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