(57)【要約】  光学装置（１）は、異方性を有する、光の吸収および光の放射のための発光材料（３）を含み、該発光材料の配向を切り替えるスイッチング層（２）と、該スイッチング層（２）と接触する配向層（６）と、放射光を熱または電気のうちの少なくとも１つのエネルギ形態に変換する光エネルギ変換手段（７）と、該光エネルギ変換手段（７）と物理的に接触しており、光エネルギ変換手段（７）へと放射光をガイドする光ガイドシステム（５）と、を備える。スイッチング層（２）は、光学装置（１）を介した光の透過を制御する。配向層（６）は、該層の８０重量％以上がポリオルガノシロキサンである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性を有する、光の吸収および光の放射のための発光材料（３）を含み、該発光材料の配向を切り替えるスイッチング層（２）と、
前記スイッチング層と接触する配向層（６）と、
放射光を熱または電気のうちの少なくとも１つのエネルギ形態に変換する光エネルギ変換手段（７）と、
前記光エネルギ変換手段と物理的に接触しており、前記光エネルギ変換手段へと放射光をガイドする光ガイドシステム（５）と、
を備えた光学装置（１）であって、
前記スイッチング層は、前記光学装置を介した光の透過を制御し、
前記配向層の８０重量％以上がポリオルガノシロキサンで構成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記ポリオルガノシロキサンは、シラン化合物の加水分解・縮合反応により得られた重合体である、請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記ポリオルガノシロキサンは、ジカルボン酸及びアルコールの存在下での反応により得られた重合体である、請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
前記ポリオルガノシロキサンは、下記式（Ａ−１）で表される基を有する、請求項１乃至３のいずれか１項記載の光学装置。
【化１】
2014167885.tif 000009
（式（Ａ−１）中、ｎ１は０〜２の整数であり、ｎ２は０または１である。ｎ１＋ｎ２が２以上のとき、Ｒは水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基または炭素数１〜２０のフルオロアルキル基であり、ｎ１＋ｎ２が０または１のとき、Ｒはステロイド構造を有する基、炭素数４〜２０のアルキル基または炭素数２〜２０のフルオロアルキル基である。）
【請求項５】
前記ポリオルガノシロキサンはエポキシ基を有する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項６】
窓、車両、ビル、温室、眼鏡、安全ガラス、防音壁、光学機器または医療器具のための、請求項１乃至５のいずれか１項記載の光学装置（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、詳しくは、異方性の発光材料を有する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学装置として、特許文献１には、例えば、スイッチング層の配向が供給電圧に依存する、液晶層を有する窓が開示されている。１つの実施形態では、スイッチング層は液晶色素から構成されている。また、特許文献２には、例えば、蛍光層を有する窓が開示されている。蛍光層から放射される光は全反射されて光起電力セルにガイドされる。特許文献３には、発光材料分子を含む発光材料およびコレステリック層が開示されている。発光材料分子は、別個の層に静的に配列されている。【０００３】
特許文献４には、液晶および有機蛍光材料を用いるレーザ発振装置が開示されている。レーザ発振装置の内部で、光がミラーの表面間をガイドされ、それらの表面の１つから出射される。特許文献５には、発光装置が開示されている。該発光装置はＬＥＤおよび一種の光ガイドシステムを表す。論文「液晶ディスプレイのための異方性蛍光体（Anisotropic fluorophors for liquid crystal displays）」（Displays、１０月号、１９８６年、１５５〜１６０頁）には、ディスプレイ用の光ガイドシステムが開示されている。ここで、「ディスプレイ」とは液晶ディスプレイである。特許文献４，５のいずれにも、ガイドされる光が、変換システムにより別形態のエネルギに変換されることは開示されていない。【０００４】
特許文献６には、異方性を有する発光材料をスイッチング層中に含む光学装置としての窓が開示されている。この光学装置では、スイッチング層中の発光材料によって放射された光が、光ガイドシステムによって光エネルギ変換手段へとガイドされ、光エネルギ変換手段によって放射光が熱エネルギや電気エネルギに変換される。また、スイッチング層は、異方性を有する発光材料を含むことにより、発光材料による光の吸収および放射だけでなく、光学装置を介した光の透過および不透過を制御可能になっていると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ３３３０３０５号明細書
【特許文献２】ＤＥ３１２５６２０号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０８８３６９号
【特許文献４】特開２００６−３１８７６６号公報
【特許文献５】ＵＳ２００７／０２７３２６５号明細書
【特許文献６】特表２０１１−５２４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術において、配向層としてポリイミド配向膜を用いているが、ポリイミドは可視光域に吸収を有しており、窓ガラスとして用いる光学装置を構成するうえでは、耐光性の面で適さない。【０００７】
本発明の目的は、耐光性を有する光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、異方性を有する、光の吸収および光の放射のための発光材料を含み、該発光材料の配向を切り替えるスイッチング層と、前記スイッチング層と接触する配向層と、放射光を熱または電気のうちの少なくとも１つのエネルギ形態に変換する光エネルギ変換手段と、前記光エネルギ変換手段と物理的に接触しており、前記光エネルギ変換手段へと放射光をガイドする光ガイドシステムと、を備えた光学装置であって、前記スイッチング層は、前記光学装置を介した光の透過を制御し、前記配向層の８０重量％以上がポリオルガノシロキサンで構成されていることを特徴とする光学装置である。【０００９】
上記構成では、光学装置における配向層の８０重量％以上をポリオルガノシロキサンで構成することで、耐光性に優れた光学装置を得ることができる。【００１０】
また、スイッチング層が発光材料を含有していることから、発光材料のための追加的な層は必要ではない。したがって、光学装置をコンパクトに構成することができる。また、製造は簡単で低コストであり、製造時間も短い。さらに、発光材料が異方性を有するので、複雑な機構なしで吸収率を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光学装置の断面図である。
【図２】スイッチング層の概略図である。
【図３】発光材料が取りうる配向の概略図である。
【図４】光学密度と印加電圧との相関関係を示す図である。
【図５】窓フレームにおける光学装置の一実施形態を示す図である。
【図６】窓フレームにおける光学装置の一実施形態を示す図である。
【図７】光学装置の機能の一例を概略的に示す図である。
【図８】光学装置の機能の一例を概略的に示す図である。
【図９】光学装置の機能の一例を概略的に示す図である。
【図１０】実験用のセットアップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の光学装置は、スイッチング層と、配向層と、光エネルギ変換手段としての光エネルギ変換システムと、光ガイドシステムと、を備えている。
【００１３】
スイッチング層は、発光材料の配向をスイッチングする（切り替える）ことができる層である。１つの好適な実施形態では、発光材料の配向は電気信号を用いてスイッチングされる。他の実施形態では、発光材料の配向は、光学装置に照射される特定波長の光の強度によりスイッチングされる。より明確にすることを目的として、「スイッチング層」とは、液体、ゲルまたはゴムおよび／またはこれらの組み合わせからなる群から選択された材料を指す。液体がスイッチング層として用いられる場合、好ましくは、液晶が用いられる。液晶にはサーモトロピック液晶またはリオトロピック液晶を用いることができる。好ましくは、液晶はサーモトロピック液晶である。液晶は、発光材料を溶解させ、配向させるものでありいわゆるゲスト−ホスト系である。液晶は、好ましくは、あらゆる駆動温度下でネマチック相にある。さらに好ましくは、液晶は誘電異方性を有し、それゆえ、電界を用いて配列することができる。好ましくは、液晶は棒状液晶および／またはディスコティック液晶であってよく、種々の分子構造、例えば、一軸平面型、ホメオトロピック一軸型、ねじれネマチック型、スプレイ型、またはコレステリック型の構造を有してよい。スイッチング層がゲルまたはゴムである場合、ゲルは好ましくは液晶ゲルであるか、ゴムは好ましくは液晶ゴムである。ゲルまたはゴムは、好ましくは、誘電異方性を持つメソゲン基を有し、これらの基の配列を電界によって制御することができる。ゲルおよびゴムの両方に関して、メソゲン基間の化学架橋性が十分低く、電界を用いたスイッチングを可能とする十分な可動性を与える。１つの実施形態では、ゲルまたはゴムは発光材料を当該ゲルまたはゴムに溶解させることができ、発光材料のためのゲスト−ホスト系として機能する。あるいは、発光材料は液晶ゴムまたは液晶ゲルに化学的に結合されていてもよい。
【００１４】
配向層は、好ましくは、スイッチング層の上板および／または下板と直接接触している。上板および下板とは、スイッチング層の表面がスイッチング層の主延在平面に対して平行であることを意味する。「直接」とは、配向層がスイッチング層と物理的に接触していることを意味する。「配向層」は、好ましくは、発光材料の配向を誘導することができる層を意味する。
【００１５】
上記配向層は、配向層の８０重量％以上がポリシロキサンで構成されている。このような配向層は、例えばポリシロキサンと溶剤を含有する液晶配向剤を用いて形成することができる。上記配向層の形成に使用する液晶配向剤は、固形分中のポリオルガノシロキサンが８０重量％以上含有されていることが好ましい。また好ましくは、液晶配向剤中の重合体成分全体に対するポリオルガノシロキサンの含有量が８０重量％以上であり、より好ましくは８５重量％以上であり、さらに好ましくは９０重量％以上である。
上記配向層を形成する際に用いる液晶配向剤は、垂直配向性を有する液晶配向剤および水平配向性を有する液晶配向剤のいずれであってもよく、光学装置の駆動方式や使用する液晶の種類によって適宜選択することができる。
【００１６】
垂直配向性を有する液晶配向剤としては、以下に示す（Ａ）ポリオルガノシロキサンを含有する重合体組成物とすることが好ましい。
【００１７】
［（Ａ）ポリオルガノシロキサン］
本発明で使用される重合体組成物に含有される（Ａ）ポリオルガノシロキサンにつき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗは、５００〜１，０００，０００であることが好ましく、１，０００〜１００，０００であることがより好ましく、さらに１，０００〜５０，０００であることが好ましい。
【００１８】
（Ａ）ポリオルガノシロキサンは、下記式（Ａ−１）で表される基を有するものであることが好ましい。
【００１９】
【化１】
2014167885.tif 000003
（式（Ａ−１）中、ｎ１は０〜２の整数であり、ｎ２は０または１である。ｎ１＋ｎ２が２以上のとき、Ｒは水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基または炭素数１〜２０のフルオロアルキル基であり、ｎ１＋ｎ２が０または１のとき、Ｒはステロイド構造を有する基、炭素数４〜２０のアルキル基または炭素数２〜２０のフルオロアルキル基である。）
【００２０】
上記式（Ａ−１）におけるＲのステロイド構造を有する基としては、例えば３−コレスタニル基、３−コレステニル基、３−ラノスタニル基、３−コラニル基、３−プレグナル基、３−アンドロスタニル基、３−エストラニル基などを挙げることができる。
【００２１】
上記式（Ａ−１）におけるＲのアルキル基およびフルオロアルキル基の有する炭素数が３以上であるときは、それぞれ、直鎖状の基であることが好ましい。フルオロアルキル基としては、下記式（Ｆ）
ＣＦ３−（ＣＦ２）ａ−（ＣＨ２）ｂ−    …（Ｆ）
（式（Ｆ）中、ａおよびｂは、それぞれ０〜１９の整数である。ただし、式（Ａ−１）中のｎ１＋ｎ２が２以上のとき、ａ＋ｂは０〜１９の整数であり、ｎ１＋ｎ２が０または１のとき、ａ＋ｂは３〜１９の整数である。）
で表される基であることが好ましい。
【００２２】
上記式（Ａ−１）で表される基の好ましい例としては、例えばｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、下記式（Ａ−１−１）〜（Ａ−１−３）
【００２３】
【化２】
2014167885.tif 000004
（式（Ａ−１−１）〜（Ａ−１−３）中のＲは、それぞれ、上記式（Ａ−１）中のＲと同義である。）
【００２４】
のそれぞれで表される基などを挙げることができる。式（Ａ−１−１）〜（Ａ−１−３）中のＲは、炭素数１〜１８の直鎖のアルキル基またはフルオロアルキル基であることが好ましい。
【００２５】
（Ａ）ポリオルガノシロキサン中に占める、上記式（Ａ−１）で表される基の割合としては、０．０００２モル／ｇ以上であることが好ましく、０．００４〜０．００２モル／ｇであることがより好ましく、さらに０．０００５〜０．００１６モル／ｇであることが好ましい。
【００２６】
このような（Ａ）ポリオルガノシロキサンは、上記のような特徴を有するものである限り、いかなる方法によって製造されたものであってもよい。具体的には、（Ａ）ポリオルガノシロキサンは、例えば、
（１）アルコキシシラン化合物、好ましくは上記式（Ａ−１）で表される基およびアルコキシル基を有するシラン化合物（以下、「シラン化合物（ａ１）」という。）、またはシラン化合物（ａ１）と他のアルコキシシラン化合物（以下、「シラン化合物（ａ２）」という。）との混合物を、ジカルボン酸およびアルコールの存在下に反応させる方法（製造法１）
（２）シラン化合物（ａ１）、またはシラン化合物（ａ１）とシラン化合物（ａ２）との混合物を加水分解・縮合する方法（製造法２）
（３）エポキシ基およびアルコキシル基を有するシラン化合物（以下、「シラン化合物（ａ２−１）」という。）、またはシラン化合物（ａ２−１）と他のアルコキシシラン化合物（以下、「シラン化合物（ａ２−２）」という。）との混合物を、ジカルボン酸およびアルコールの存在下に反応させた後に、さらに上記式（Ａ−１）で表される基およびカルボキシル基を有する化合物（以下、「特定カルボン酸」という。）と反応させる方法（製造法３）
（４）シラン化合物（ａ２−１）、またはシラン化合物（ａ２−１）とシラン化合物（ａ２−２）との混合物を加水分解・縮合した後に、さらに特定カルボン酸と反応させる方法（製造法４）
によって製造することができる。
【００２７】
上記シラン化合物（ａ２−１）および（ａ２−２）は、それぞれ上記式（Ａ−１）で表される基を有さないことが好ましい。なお、この場合には、シラン化合物（ａ２−１）とシラン化合物（ａ２−２）とを合わせた集合がシラン化合物（ａ２）の範囲と一致する。
【００２８】
上記シラン化合物（ａ１）としては、下記式（ａ１−１）
【００２９】
【化３】
2014167885.tif 000005
（式（ａ１−１）中のｎ１、ｎ２およびＲは、それぞれ、上記式（Ａ−１）中のｎ１、ｎ２およびＲと同義であり、ｎは１〜３の整数であり、Ｒ１はフェニル基もしくは炭素数１〜１２のアルキル基であるか、または炭素数１〜１２のアルキル基を有するアルキルフェニル基である。）
【００３０】
で表される化合物を挙げることができる。式（ａ１−１）中のｎは１であることが好ましい。
【００３１】
このようなシラン化合物（ａ１）の具体例としては、例えばｎ−ブチルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ペントキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｐ−メチルフェノキシシラン、ｎ−ペンチルトリメトキシシラン、ｎ−ペンチルトリエトキシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｎ−ブトキシシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｎ−ペントキシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−ペンチルトリフェノキシシラン、ｎ−ペンチルトリ−ｐ−メチルフェノキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−ヘキシル）エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリメトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリエトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、２−（パーフルオロ−ｎ−オクチル）エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ドデシルトリ−ｉ−プロポキシシラン、ｎ−ドデシルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ドデシルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシランなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００３２】
上記シラン化合物（ａ２−１）としては、例えば３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルジメチルメトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルジメチルエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシランなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００３３】
上記シラン化合物（ａ２−２）は、好ましくは上記シラン化合物（ａ１）およびシラン化合物（ａ２−１）以外のアルコキシシラン化合物であり、例えば好ましくは下記式（ａ２−２−１）
（Ｒ２）ｍＳｉ（ＯＲ３）４−ｍ    …（ａ２−２−１）
（式（ａ２−２−１）中、Ｒ２は、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のフルオロアルキル基もしくはフェニル基であるか、または炭素数１〜３のアルキル基を有するアルキルフェニル基であり、Ｒ３は、フェニル基もしくは炭素数１〜１２のアルキル基であるか、または炭素数１〜１２のアルキル基を有するアルキルフェニル基であり、ｍは０〜３の整数である。）
で表される化合物を挙げることができる。
【００３４】
上記式（ａ２−２−１）で表される化合物の具体例としては、ｍが０である化合物として、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉ−プロポキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシランなどを；
ｍが１である化合物として、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−ブトキシシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、メチルトリ−ｎ−ペントキシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリ−ｐ−メチルフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、エチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、エチルトリ−ｎ−ブトキシシシラン、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、エチルトリ−ｎ−ペントキシシラン、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、エチルトリフェノキシシラン、エチルトリ−ｐ−メチルフェノキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｉ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ペントキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｐ−メチルフェノキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリメトキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリエトキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリ−ｉ−プロポキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、２−（トリフルオロメチル）エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリ−ｉ−プロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシランなどを；
【００３５】
ｍが２である化合物として、例えばジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｉ−プロピルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｉ−プロピルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−ｉ−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−ｉ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｉ−プロポキシシラン、ジ−ｉ−プロピル−ジ−ｉ−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｉ−プロピル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシランなどを；
ｍが３である化合物として、例えばトリメチルメトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリ−ｎ−プロピルメトキシシラン、トリ−ｉ−プロピルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリ−ｎ−プロピルエトキシシラン、トリ−ｉ−プロピルエトキシシラン、トリメチル−ｎ−プロポキシシラン、トリエチル−ｎ−プロポキシシラン、トリ−ｎ−プロピル−ｎ−プロポキシシラン、トリ−ｉ−プロピル−ｎ−プロポキシシラン、トリメチル−ｉ−プロポキシシラン、トリエチル−ｉ−プロポキシシラン、トリ−ｎ−プロピル−ｉ−プロポキシシラン、トリ−ｉ−プロピル−ｉ−プロポキシシラン、トリメチル−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、トリエチル−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、トリ−ｎ−プロピル−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、トリ−ｉ−プロピル−ｓｅｃ−ブトキシシシランなどを、それぞれ挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００３６】
シラン化合物（ａ２−２）としては、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランよりなる群から選択される１種以上を使用することが好ましく、特にテトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランよりなる群から選択される１種以上を使用することが好ましい。
【００３７】
本発明における（Ａ）ポリオルガノシロキサンを製造するに際して、原料として使用する各シラン化合物の、全シラン化合物に対する使用割合は、（Ａ）ポリオルガノシロキサンの製造方法に応じて以下のとおりである。
（１）（Ａ）ポリオルガノシロキサンの製造が製造法１または２による場合；
シラン化合物（ａ１）：好ましくは１モル％以上、より好ましくは２〜４０モル％、さらに好ましくは５〜２０モル％
シラン化合物（ａ２）：好ましくは９９モル％以下、より好ましくは６０〜９８モル％、さらに好ましくは８０〜９５モル％
（２）ポリオルガノシロキサンの製造が製造法３または４による場合；
シラン化合物（ａ２−１）：好ましくは５０モル％以上、より好ましくは６０〜１００モル％、さらに好ましくは８０〜１００モル％
シラン化合物（ａ２−２）：好ましくは５０モル％以下、より好ましくは０〜４０モル％、さらに好ましくは０〜２０モル％
【００３８】
以下、製造法１および３で行われる、シラン化合物をジカルボン酸およびアルコールの存在下に反応させる方法について説明する。
合成に際して使用するジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、炭素数２〜４のアルキレン基に２つのカルボキシル基が結合してなる化合物、ベンゼンジカルボン酸などを用いることができる。具体的には、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を用いることが好ましい。特に好ましくはシュウ酸である。
【００３９】
ジカルボン酸の使用割合は、原料として使用するシラン化合物の有するアルコキシル基の合計１モルに対するカルボキシル基の量が、０．２〜２．０モルになる量とすることが好ましく、０．５〜１．５モルになる量とすることがより好ましい。
【００４０】
上記アルコールとしては、１級アルコールを好適に使用することができる。その具体例としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｉ−ペンタノール、２−メチルブタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、２−エチルブタノール、ヘプタノール−３、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ノニルアルコール、２，６−ジメチルヘプタノール−４、ｎ−デカノール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコールなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することが好ましい。ここで使用されるアルコールとしては、炭素数１〜４の脂肪族１級アルコールであることが好ましく、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール、ｎ−プロパノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノールおよびｔ−ブタノールよりなる群から選択される１種以上を使用することがより好ましく、特にメタノールおよびエタノールから選択される１種以上を使用することが好ましい。
【００４１】
製造法１および３におけるアルコールの使用割合は、反応溶液の全量に占めるシラン化合物およびジカルボン酸の割合が、３〜８０重量％となる割合とすることが好ましく、２５〜７０重量％となる割合とすることがより好ましい。
反応温度は１〜１００℃とすることが好ましく、より好ましくは１５〜８０℃である。反応時間は０．５〜２４時間とすることが好ましく、より好ましくは１〜８時間である。また、製造法１および３のシラン化合物の反応においては、上記の如きアルコール以外に他の溶媒は使用しないことが好ましい。
なお、上記の如き製造法においては、シラン化合物とジカルボン酸との反応によって生成した中間体にアルコールが作用することにより、シラン化合物の（共）縮合体であるポリオルガノシロキサンが生成するものと推察される。
【００４２】
次に、製造法２および４で行われる、シラン化合物の加水分解・縮合反応について説明する。この加水分解・縮合反応は、シラン化合物と水とを、好ましくは触媒の存在下に、好ましくは適当な有機溶媒中で、反応させることにより行うことができる。
【００４３】
ここで使用される水の割合は、原料として使用するシラン化合物の有するアルコキシル基の合計１モルに対する量として、０．５〜２．５モルとすることが好ましい。
【００４４】
上記触媒としては、酸、塩基、金属化合物などを挙げることができる。このような触媒の具体例としては、酸として例えば塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、マレイン酸などを挙げることができる。
塩基としては、無機塩基および有機塩基のいずれをも使用することができ、無機塩基として例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシドなどを；
有機塩基として例えばトリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジンの如き３級の有機アミン；テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどを、それぞれ挙げることができる。金属化合物としては、例えばチタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。
触媒の使用割合は、原料として使用するシラン化合物の合計１００重量部に対して、１０重量部以下とすることが好ましく、０．００１〜１０重量部とすることがより好ましく、さらに０．００１〜１重量部とすることが好ましい。
【００４５】
上記有機溶媒としては、例えばアルコール、ケトン、アミド、エステルおよびその他の非プロトン性化合物を挙げることができる。上記アルコールとしては、水酸基を１個有するアルコール、水酸基を複数個有するアルコールおよび水酸基を複数個有するアルコールの部分エステルのいずれをも使用することができる。上記ケトンとしては、モノケトンおよびβ−ジケトンを好ましく使用することができる。
【００４６】
このような有機溶媒の具体例としては、水酸基を１個有するアルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｉ−ペンタノール、２−メチルブタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、２−エチルブタノール、ヘプタノール−３、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ノニルアルコール、２，６−ジメチルヘプタノール−４、ｎ−デカノール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコールなどを；
水酸基を複数個有するアルコールとして、例えばエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ペンタンジオール−２，４、２−メチルペンタンジオール−２，４、ヘキサンジオール−２，５、ヘプタンジオール−２，４、２−エチルヘキサンジオール−１，３、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコールなどを；
水酸基を複数個有するアルコールの部分エステルとして、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルなどを；
モノケトンとして、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−ｉ−ブチルケトン、メチル−ｎ−ペンチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、ジ−ｉ−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、２−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、フェンチョンなどを；
【００４７】
β−ジケトンとして、例えばアセチルアセトン、２，４−ヘキサンジオン、２，４−ヘプタンジオン、３，５−ヘプタンジオン、２，４−オクタンジオン、３，５−オクタンジオン、２，４−ノナンジオン、３，５−ノナンジオン、５−メチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオンなどを；
アミドとして、例えばホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−ホルミルモルホリン、Ｎ−ホルミルピペリジン、Ｎ−ホルミルピロリジン、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−アセチルピペリジン、Ｎ−アセチルピロリジンなどを；
【００４８】
エステルとして例えばジエチルカーボネート、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉ−ブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸ｓｅｃ−ペンチル、酢酸３−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ｎ−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ｎ−ブチル、プロピオン酸ｉ−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−ｎ−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル、乳酸ｎ−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどを；
その他の非プロトン性溶媒として例えばアセトニトリル、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルスルファミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、Ｎ−メチルモルホロン、Ｎ−メチルピロール、Ｎ−エチルピロール、Ｎ−メチル−Δ３−ピロリン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、Ｎ−メチルイミダゾール、Ｎ−メチル−４−ピペリドン、Ｎ−メチル−２−ピペリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチルテトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノンなどを、それぞれ挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００４９】
有機溶媒の使用割合としては、反応溶液中の有機溶媒以外の成分の合計重量が反応溶液の全量に占める割合として、１〜９０重量％となる割合とすることが好ましく、１０〜７０重量％となる割合とすることがより好ましい。シラン化合物の加水分解・縮合反応に際して添加される水は、原料であるシラン化合物中にまたはシラン化合物を有機溶媒に溶解した溶液中に、断続的にまたは連続的に添加することができる。
触媒は、原料であるシラン化合物中またはシラン化合物を有機溶媒に溶解した溶液中に予め添加しておいてもよく、あるいは添加される水中に溶解または分散させておいてもよい。反応温度は、１〜１００℃とすることが好ましく、より好ましくは１５〜８０℃である。反応時間は０．５〜２４時間とすることが好ましく、より好ましくは１〜８時間である。
【００５０】
以上のような手段により、製造法１および２においては、液晶配向剤に含有される（Ａ）ポリオルガノシロキサンが直接得られる。一方、製造法３および４においては、（Ａ）ポリオルガノシロキサンの前駆体であるエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンが得られる。製造法３および４においては、このエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンをさらに特定カルボン酸と反応させることにより、液晶配向剤に含有される（Ａ）ポリオルガノシロキサンを得ることができる。
【００５１】
エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンとの反応に使用する特定カルボン酸は、上記式（Ａ−１）で表される基およびカルボキシル基を有する化合物である。特定カルボン酸としては、例えば下記式（Ｃ−１）で表される化合物を挙げることができる。
【００５２】
【化４】
2014167885.tif 000006
（式（Ｃ−１）中のｎ１、ｎ２およびＲは、それぞれ、上記式（Ａ−１）中のｎ１、ｎ２およびＲと同義である。）
【００５３】
上記式（Ｃ−１）で表される化合物の具体例としては、例えば吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、４−（ｎ−ペンチル）安息香酸、４−（ｎ−ヘキシル）安息香酸、４−（ｎ−ヘプチル）安息香酸、４−（ｎ−オクチル）安息香酸、４−（ｎ−ノニル）安息香酸、４−（ｎ−デシル）安息香酸、４−（ｎ−ドデシル）安息香酸、４−（ｎ−オクタデシル）安息香酸、４−（４−ペンチル−シクロヘキシル）−安息香酸、４−（４−ヘプチル−シクロヘキシル）−安息香酸などを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００５４】
エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンとの反応に使用する特定カルボン酸の使用割合は、（Ａ）ポリオルガノシロキサンの前駆体の有するエポキシ基１モルに対して、０．０５〜０．９モルとすることが好ましく、０．１〜０．７モルとすることがより好ましく、０．２〜０．５モルとすることがさらに好ましい。
【００５５】
エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンと特定カルボン酸との反応は、適当な触媒の存在下に、好ましくは適当な有機溶媒中で実施することができる。ここで使用される触媒としては、有機塩基を使用することができるほか、エポキシ化合物とカルボン酸との反応を促進するいわゆる硬化促進剤として公知の化合物を用いることができる。
【００５６】
上記有機塩基としては、例えばエチルアミン、ジエチルアミン、ピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、ピロールの如き１〜２級有機アミン；
トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロウンデセンの如き３級の有機アミン；
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの如き４級の有機アミンなどを挙げることができる。これらの有機塩基のうち、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジンの如き３級の有機アミン；およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの如き４級の有機アミンが好ましく、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００５７】
上記硬化促進剤としては、例えばベンジルジメチルアミン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、シクロヘキシルジメチルアミン、トリエタノールアミンの如き３級アミン；
２−メチルイミダゾール、２−ｎ−ヘプチルイミダゾール、２−ｎ−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−メチルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−ｎ−ウンデシルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−フェニルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジ（ヒドロキシメチル）イミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−フェニル−４，５−ジ〔（２’−シアノエトキシ）メチル〕イミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−ｎ−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、１−（２−シアノエチル）−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾリウムトリメリテート、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）〕エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−（２’−ｎ−ウンデシルイミダゾリル）エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−〔２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）〕エチル−ｓ−トリアジン、２−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）〕エチル−ｓ−トリアジンのイソシアヌル酸付加物の如きイミダゾール化合物；ジフェニルフォスフィン、トリフェニルフォスフィン、亜リン酸トリフェニルの如き有機リン化合物；
【００５８】
ベンジルトリフェニルフォスフォニウムクロリド、テトラ−ｎ−ブチルフォスフォニウムブロミド、メチルトリフェニルフォスフォニウムブロミド、エチルトリフェニルフォスフォニウムブロミド、ｎ−ブチルトリフェニルフォスフォニウムブロミド、テトラフェニルフォスフォニウムブロミド、エチルトリフェニルフォスフォニウムヨージド、エチルトリフェニルフォスフォニウムアセテート、テトラ−ｎ−ブチルフォスフォニウム、ｏ，ｏ−ジエチルフォスフォロジチオネート、テトラ−ｎ−ブチルフォスフォニウムベンゾトリアゾレート、テトラ−ｎ−ブチルフォスフォニウムテトラフルオロボレート、テトラ−ｎ−ブチルフォスフォニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルフォスフォニウムテトラフェニルボレートの如き４級フォスフォニウム塩；
１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、その有機酸塩の如きジアザビシクロアルケン；
オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、アルミニウムアセチルアセトン錯体の如き有機金属化合物；
テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムクロリドの如き４級アンモニウム塩；
三フッ化ホウ素、ホウ酸トリフェニルの如きホウ素化合物；
塩化亜鉛、塩化第二錫の如き金属ハロゲン化合物などのほか、潜在性硬化促進剤を挙げることができる。この潜在性硬化促進剤としては、例えばジシアンジアミドまたはアミンとエポキシ樹脂との付加物などのアミン付加型促進剤などの高融点分散型潜在性硬化促進剤；前記イミダゾール化合物、有機リン化合物、４級フォスフォニウム塩などの硬化促進剤の表面をポリマーで被覆したマイクロカプセル型潜在性硬化促進剤；アミン塩型潜在性硬化促進剤；ルイス酸塩、ブレンステッド酸塩などの高温解離型の熱カチオン重合型潜在性硬化促進剤などを挙げることができる。
【００５９】
これらのうち、好ましくはテトラエチルアンモニウムブロミド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムクロリドの如き４級アンモニウム塩である。
触媒は、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサン１００重量部に対して好ましくは１００重量部以下であり、より好ましくは０．０１〜１００重量部、さらに好ましくは０．１〜２０重量部の割合で使用される。
【００６０】
エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンと、特定カルボン酸との反応に際して使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素化合物、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物、アミド化合物、アルコール化合物などを挙げることができる。これらのうち、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物が、原料および生成物の溶解性ならびに生成物の精製のし易さの観点から好ましい。溶媒は、固形分濃度（反応溶液中の溶媒以外の成分の合計重量が溶液の全重量に占める割合）が、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは５〜５０重量％となる量で使用する。
反応温度は、好ましくは０〜２００℃であり、より好ましくは５０〜１５０℃である。反応時間は、好ましくは０．１〜５０時間、より好ましくは０．５〜２０時間である。
【００６１】
製造法１〜４のいずれかの方法によって上記のようにして得られた（Ａ）ポリオルガノシロキサンは、公知の適当な方法によって精製してから重合体組成物の調整に供することが好ましい。
【００６２】
水平配向性を有する液晶配向剤としては、上記（Ａ）ポリオルガノシロキサンにおいて上記（Ａ−１）で表される基を含有しないポリオルガノシロキサンか、あるいはその含有量を減らしたポリオルガノシロキサンを含有する重合体組成物とすることが好ましい。こうしたポリオルガノシロキサンは、例えばシラン化合物（ａ２）をジカルボン酸およびアルコールの存在下で反応させる方法；シラン化合物（ａ２）を加水分解・縮合する方法；シラン化合物（ａ２−１）またはシラン化合物（ａ２−１）とシラン化合物（ａ２−２）との混合物をジカルボン酸およびアルコールの存在下で反応させる方法；シラン化合物（ａ２−１）とシラン化合物（ａ２−２）との混合物を加水分解・縮合する方法；などによって製造することができる。各製造法における反応条件については、（Ａ）ポリオルガノシロキサンの製造における説明を適用することができる。
【００６３】
［その他の成分］
上記重合体組成物としての液晶配向剤は、上記の如きポリオルガノシロキサンを必須の成分とするが、これら以外に本発明の効果を減殺しない範囲でその他の成分を含有していてもよい。ここで使用することのできるその他の成分としては、例えばポリオルガノシロキサン以外の重合体（以下、「その他の重合体」という。）、エポキシ化合物などを挙げることができる。
【００６４】
上記その他の重合体は、得られる重合体組成物の溶液特性および形成される塗膜の電気特性、ならびに得られる液晶表示素子の応答速度のさらなる向上のために使用することができる。このようなその他の重合体は、例えばポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリエステル、ポリアミド、ポリシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ（スチレン−フェニルマレイミド）誘導体、ポリ（メタ）アクリレートなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。その他の重合体としては、これらのうち、ポリアミック酸およびポリイミドよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００６５】
上記ポリアミック酸は、例えば特開２０１０−９７１８８号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物およびジアミンを使用して、これらを公知の方法により反応させることにより製造することができる。
【００６６】
上記ポリアミック酸を合成するためには、テトラカルボン酸二無水物として脂環式テトラカルボン酸二無水物、具体的には１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−８−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、３−オキサビシクロ［３．２．１］オクタン−２，４−ジオン−６−スピロ−３’−（テトラヒドロフラン−２’，５’−ジオン）、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、３，５，６−トリカルボキシ−２−カルボキシメチルノルボルナン−２：３，５：６−二無水物、２，４，６，８−テトラカルボキシビシクロ［３．３．０］オクタン−２：４，６：８−二無水物、４，９−ジオキサトリシクロ［５．３．１．０２，６］ウンデカン−３，５，８，１０−テトラオン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物などを使用することが好ましい。
【００６７】
上記ポリアミック酸を合成するために使用されるジアミンとしては、液晶分子を配向させる性質を持った基を有するジアミン（以下、「液晶配向性ジアミン」という。）を使用することが好ましく、より好ましくは液晶配向性ジアミンとその他のジアミンとの混合物を使用することである。
【００６８】
上記液晶配向性ジアミンとしては、例えばコレスタニルオキシ−３，５−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−３，５−ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ−２，４−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−２，４−ジアミノベンゼン、３，５−ジアミノ安息香酸コレスタニル、３，５−ジアミノ安息香酸コレステニル、３，５−ジアミノ安息香酸ラノスタニル、３，６−ビス（４−アミノベンゾイルオキシ）コレスタン、３，６−ビス（４−アミノフェノキシ）コレスタン、ドデカノキシ−２，４−ジアミノベンゼン、テトラデカノキシ−２，４−ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ−２，４−ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ−２，４−ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ−２，４−ジアミノベンゼン、ドデカノキシ−２，５−ジアミノベンゼン、テトラデカノキシ−２，５−ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ−２，５−ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ−２，５−ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ−２，５−ジアミノベンゼン、下記式
【００６９】
【化５】
2014167885.tif 000007
【００７０】
のそれぞれで表される化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
【００７１】
上記その他のジアミンとしては、例えばｐ−フェニレンジアミン、３，５−ジアミノ安息香酸、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルアミン、４，４’−（ｍ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することができる。
上記ポリアミック酸を合成するために使用されるジアミンは、液晶配向性ジアミンを、全ジアミンに対して、３モル％以上含んでいることが好ましく、４〜８０モル％含んでいることがより好ましく、５〜５０％含んでいることがさらに好ましく、特に好ましくは１０〜４０％含んでいることである。
【００７２】
ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基１当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が０．２〜２当量となる割合が好ましく、さらに好ましくは０．３〜１．２当量となる割合である。
【００７３】
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において、好ましくは−２０℃〜１５０℃、より好ましくは０〜１００℃において、好ましくは０．１〜２４時間、より好ましくは０．５〜１２時間行われる。反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノールおよびその誘導体、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。
【００７４】
上記ポリイミドは、上記のようにして製造されたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリアミック酸の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、またはポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤および脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。このうち、後者の方法によることが好ましい。
【００７５】
上記ポリアミック酸の溶液中に脱水剤および脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の１モルに対して０．０１〜２０モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの３級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤１モルに対して０．０１〜１０モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は好ましくは０〜１８０℃であり、より好ましくは１０〜１５０℃である。反応時間は好ましくは１．０〜１２０時間であり、より好ましくは２．０〜３０時間である。
【００７６】
上記重合体組成物がその他の重合体を含有するものである場合、該その他の重合体の使用割合は、重合体組成物中の重合体の全量に対して、２０重量％未満とすることが好ましく、１５重量％未満とすることがより好ましく、１０重量％未満とすることがさらに好ましい。
【００７７】
上記エポキシ化合物は、形成される塗膜の基板に対する接着性および耐熱性などをさらに向上させたり、得られる液晶表示素子の応答速度をさらに向上させたりすることを目的として上記重合体組成物に含有させてもよい。
このようなエポキシ化合物としては、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物が好ましく、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、２，２−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ｍ−キシレンジアミン、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−ベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−シクロヘキシルアミンなどを好ましいものとして挙げることができる。特に好ましいエポキシ化合物は、分子内に２つ以上のＮ−グリシジル基を有するエポキシ化合物である。
【００７８】
本発明における重合体組成物におけるエポキシ化合物の配合割合は、重合体の合計１００重量部に対して、５０重量部以下とすることが好ましく、１〜４０重量部とすることがより好ましく、５〜３０重量部とすることがさらに好ましい。
【００７９】
その他の成分としては、上記の化合物のほか、例えば光重合開始剤、ラジカル捕捉剤、光安定剤などを挙げることができる。
【００８０】
［重合体組成物］
上記液晶層の形成に用いる重合体組成物（液晶配向剤）は、上記の如きポリオルガノシロキサンおよび任意的に使用されるその他の成分を、適当な有機溶媒に溶解した溶液として調製されることが好ましい。
【００８１】
ここで使用することができる有機溶媒としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコール−ｉ−プロピルエーテル、エチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテルなどを挙げることができる。
【００８２】
有機溶媒の使用割合としては、重合体組成物の固形分濃度（重合体組成物中の有機溶媒以外の成分の合計重量が重合体組成物の全重量に占める割合）が１〜１５重量％となる割合とすることが好ましく、１．５〜８重量％となる割合とすることがより好ましい。
【００８３】
上記の重合体組成物を用いて形成される配向層は、電極上に重合体層または単一の感光性のコマンドサーフェスを含有する二重層である。重合体層は、バフ処理された重合体層、ラビング処理された重合体層、あるいは、バフ処理またはラビング処理されていない重合体層を用いることができる。配向層が電極上の二重層である場合、重合体層は厚さ２０ｎｍ〜４００ｎｍ、より好ましくは３０ｎｍ〜３００ｎｍ、最も好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの薄層である。より好ましくは、電極上に重合体層が形成された二重層が配向層として用いられ、二重層構造のうち重合体層がスイッチング層の最も近くに位置するように積層されている。好ましい実施形態において、電極は透過性を有する。好ましくは、２つの電極はスイッチング層の上側の面または下側の面のいずれか一方の上に、あるいは、スイッチング層の一方の側において平面内にパターニングされた電極として設けられており、この電極により電圧を光学装置に印加することができる。
【００８４】
配向層が感光性のコマンドサーフェスである場合、発光材料の配向は、光学装置のコマンドサーフェス上に照射される特定波長光の強度により制御される。好ましくは、コマンド表面は波長２００ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは３００ｎｍ〜４５０ｎｍの光照射により制御される。感光性のコマンドサーフェスは薄層であり、厚さが最大５０ｎｍ、より好ましくは最大１５０ｎｍ、最も好ましくは最大２００ｎｍの自己組織化単分子膜であってよい。配向層における感光性のコマンドサーフェスとしては、好ましくは、アゾベンゼン、スチルベン、シンナメート、α−ヒドラゾノ−β−ケトエステル、スピロピラン、ベンジリデンフタルイミデンまたはα−ベンジリデンアセトフェノンであってよいフォトクロミック化合物が用いられる。
【００８５】
スイッチング層には、異方性を有する発光材料が含有されている。異方性を有する発光材料とは、その内部における光の吸収特性および放射特性が、入射光の伝播方向、入射光の波長および／または入射光の偏光方向に依存する物質を指す。発光材料は光スペクトル、好ましくは、可視スペクトルの波長の特定範囲の光を吸収可能である。吸収される光子エネルギの大部分は、より長波長の光子として再放射される。吸収される光子および放射される光子の伝播方向は、互いに直接つながりのあるものではない。なお、発光材料とは、発光色素または発光量子ドットを意味する。量子ドットとは、その励起子が３つの空間方向全てで閉じこめられている半導体粒子を意味する。したがって、所定波長範囲にわたり光を吸収し、それより小さい波長範囲にわたり光子として吸収エネルギを放射することができる。
【００８６】
発光材料自体がスイッチング層を構成することも可能である。すなわち、発光材料の配向は外部電界の印加によって直接スイッチングされてもよい。別の場合、発光材料（ゲスト）は等方的に配向されたホスト、例えば、異方性の液体、ゴムまたはゲルにより保持される。この好ましい実施形態では、発光材料は誘電異方性を有し、印加電圧により直接スイッチングされる。後者の場合、スイッチング可能なホスト、例えば、スイッチング層の液晶はもはや必要ではない。
【００８７】
スイッチング層には、カイラリティ導入剤（カイラルドープ剤）を含有させてもよい。この場合、所望のねじれがセルの厚み全体にわたり得られるようにすることが好ましく、例えば、配向子がセルの厚み全体にわたり少なくとも２７０°回転するようにすることが好ましい。カイラリティ導入剤としては、例えばＭｅｒｃｋ社製ＣＢ１５、同Ｓ−８１１または同ＩＳ−４６５１などを使用することができる。カイラリティ導入剤の含有割合は、スイッチング層の形成に用いる液晶および発光材料の合計に対して２重量％〜１０重量％とすることが好ましい。
【００８８】
本光学装置はエネルギ変換システムを備えており、また光ガイドシステムはエネルギ変換システムと物理的に接触している。エネルギ変換システムと、中間層と、光ガイドシステムとの間の光学的接触は物理的接触が存在することを意味する。好ましくは、中間層は光ガイドシステムとエネルギ変換システムとの間に挟まれている。すなわち、この物理的接触により、光ガイドシステムは中間層と物理的に接し、またエネルギ変換システムは中間層と物理的に接している。さらに、光ガイドシステムとエネルギ変換システムとを隔てることができるあらゆる中間層を介在させることによって、光の波長未満よりはるかに小さい距離でそれらの光ガイドシステムとエネルギ変換システムとを隔てることができるので、干渉縞は形成されない。好ましくは、中間層は非常に薄い光透過性の接着層、例えば、Norland Optical Adhesive 71（Norland Products Inc.社製）である。エネルギ変換システムは、熱または電気のうちの少なくとも１つのエネルギ形態に光を変換する。光ガイドシステムとエネルギ変換システムとが接触しているので、放射光をエネルギ変換システムに焦点合わせするための機構は必要ない。したがって、光学装置は信頼性およびロバスト性が高い。
【００８９】
好ましくは、エネルギ変換システムは、少なくとも１つの光起電力セルおよび／または光熱変換器である。好ましくは、エネルギ変換システムは光起電力セルのアレイである。光起電セルとして、ガイドされる光の波長を吸収する任意の種類の光起電セルを用いることができる。例えば、光起電力セルは、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを用いるシリコンウェハベースのセルであってもよい。あるいは、光起電セルは、薄膜光起電力セル、例えば、ＧａＡｓセル、微結晶シリコンまたはテルル化カドミウムセルであってよい。また、有機半導体またはカーボンナノチューブを用いる有機化合物（ポリマーベースの光起電力体）から構成される光起電力セルや、量子ドットを含む光起電力体を用いることもできる。
【００９０】
好ましくは、異方性発光材料は二色性を示す。二色性とは発光材料が発光材料の第１の軸に沿って強い吸収を有することを意味する。この第１の軸は分子の吸収軸として、または、発光材料の吸収軸として表される。発光材料のそれ以外の軸では吸収は低い。好ましい実施形態では、発光材料は、その電界ベクトルが発光材料の吸収軸に対して平行になるように偏光された光について高い吸収を示し、かつ、その電界ベクトルが発光材料の吸収軸に対して垂直になるように偏光された光について低い吸収を示す。発光材料の吸収軸は発光材料の長軸または発光材料の他の任意の軸であってよい。発光材料は好ましくは色素であり、また、好ましくは蛍光性および／または燐光性を有する。さらに２つ以上の異なる発光材料から構成される合成物であってもよい。
【００９１】
１つの好ましい実施形態において、発光材料は蛍光色素である。蛍光は発光の特別な種類であり、また、電磁照射により供給されるエネルギが１つの原子の１つの電子の低エネルギ状態から「励起された」より高いエネルギ状態への変換を引き起こすと発生する。次いで、電子が低エネルギ状態に落ちると、より長波長の光の形態（発光）でこの付加されたエネルギを解放する。
【００９２】
好ましくは、光ガイドシステムは放射光を内部全反射によりガイドする。内部全反射は光線が中間層の境界に、表面の法線に対して臨界角度より大きい角度で入射するときに生じる。屈折率が境界の他方の側で一方の側よりも低い場合、光は通過することができず、非常に効果的に全ての光が反射される。臨界角度は内部全反射が生じる角度より大きい入射角度である。好ましくは、入射光の１００％が光ガイドシステムの内部をガイドされる。
【００９３】
好ましくは、光ガイドシステムは少なくとも第１の中間層を光ガイドシステムの中心部として備えており、また第２の中間層を光ガイドシステムの境界部として備えている。第１の中間層の屈折率は、好ましくは、第２の中間層の屈折率以上であり、また第１の中間層は発光材料から構成される。したがって、発光材料から放射される光は２つの中間層の境界面において反射され、また屈折率が比較的高いことから、第１の中間層へと反射される。好ましい実施形態において、境界での反射は全反射であるので、放射光は内部全反射によって光ガイドシステムの内部へとガイドされる。有利なことに、光のガイド過程において光の強度は失われない。太陽光集光器および／または光ファイバは光ガイドシステムの例である。１つの好ましい実施形態において、光ガイドシステムは、ガラスシート、配向層、異方性発光材料を含有するスイッチング層、その他の配向層およびその他のガラスシートから構成される。大気中において、スイッチング層内に放射された光は、主としてガラスと大気との界面において反射されて、光ガイドシステム内へと戻る。放射光を「通常」反射により確実に光ガイドシステムの内側にガイドさせることができる。「通常反射」とは、入射角度が全反射に用いられる臨界角度と等しくないことを意味する。光ガイドシステムは、本発明において、導波システムとも称される。
【００９４】
好ましくは、スイッチング層は少なくとも一方の側において支持手段に取り付けられている。好ましい実施形態において、スイッチング層は支持手段の間に挟まれている。好ましい実施形態において、光学装置は窓であり、その場合には支持手段はガラス板および／またはポリマー板である。本発明は、平坦な平面体に限定されず、屈曲された層、モールドされた層、または、それ以外で形作られた層も含む。板に適した材料は、導波システムを介して運ばれる放射光に対して透過性が非常に高い。適した材料としては、透明ポリマー、ガラス、透明セラミックおよびこれらの組み合わせが挙げられる。ガラスはシリカベースの無機ガラスであってよい。ポリマーは、（半）結晶またはアモルファスであってよい。適したポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、環状オレフィンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、架橋アクリレート、エポキシ、ウレタン、シリコーンゴムおよびこれらの組み合わせ、またこれらのポリマーのコポリマーが挙げられる。好ましい実施形態では、ガラスは、シリカベースのフロートガラスである。少なくとも２つの平面体（ガラス板またはポリマー板）の間に、スイッチング層および発光材料が挟まれている。これらの平面体により、スイッチング層は機械的応力および汚染から保護される。したがって、発光材料は支持され、発光材料の寿命が延びる。本発明の別の実施形態において、シートガラスが染色されるか、または、シートガラスと発光材料との間に特別な染色層が設けられる。染色されたシートガラスまたは特別な染色層が、ＵＶＡ照射および／またはＵＶＢ照射および／または発光材料に有害な特定波長から発光材料を保護する。
【００９５】
好ましくは、支持手段は形作られたパネルであり、エネルギ変換システムは支持手段の少なくとも一方の側に、支持手段の主延在平面に対して垂直に配置される。したがって、エネルギ変換システムの位置は目立たない。光学装置が窓である場合には、エネルギ変換システムが好ましくは窓フレーム内に配置されるので、観察者からは見えない。
【００９６】
好ましくは、光学装置は光吸収性および／または光透過性を示す。さらに好ましくは、吸収光と透過光の比は印加電圧に依存する。例えば、所定電圧の印加後に光学装置は主として光に対して透過性を示し、異なる電圧の印加後に光学装置は主として不透過性を示す。光学装置の性質を変化させるため、異なる電圧または異なる種類の電圧プロファイル、例えば、鋸歯状電圧、方形波状電圧または台形状電圧が用いられる。さらに、異なる振幅、異なる波長、または、異なる周波数によっても光学装置の特性を変化させることができる。
【００９７】
不透過性および透過性を実現するために、スイッチング層中の発光材料の配向は、好ましくは、スイッチング層の主延在平面に関して可変である。発光材料は異方性を有するので、発光材料の吸収性は入射光に関する発光材料の配向とともに変化する。光学装置を主として透過させるためには、例えば、発光材料の吸収軸はスイッチング層の主延在平面に対して垂直に配列される。したがって、発光材料の吸収軸は入射光の電界ベクトルの偏光方向に対して垂直であり、発光材料に吸収される光はより少なくなる。この場合、ほとんどの光が光学装置を通過する。すなわち、光学装置の透過性は高く、吸収性は低い。この場合、発光材料は少なくとも透過状態に配向されている。逆に、発光材料を通過できる光がより少なくなるように発光材料を配向することもできる。光学装置の吸収性をより高くするため、発光材料の吸収軸は、好ましくは、スイッチング層の主延在平面に対して平行に、入射光の電界ベクトルの偏光方向に対して平行に配向される。したがって、より多くの光が吸収され、放射され、エネルギ変換手段にガイドされ、エネルギ変換効率は透過状態と比べて高い。この場合、発光材料は少なくとも吸収状態に配向されている。吸収される光は好ましくは太陽光であり、全ての偏光方向は好ましくは等分配状態にある。発光材料の吸収帯域は太陽光のスペクトルの一部をカバーする。光学装置の不透過性および透過性を分類するために光学密度を用いることができる。光学密度は、所定長さおよび所定波長λに対する光学要素の透過率の単位のない尺度であり、以下の式にしたがって計算される。したがって、光学密度が高いほど、つまり不透過率が高いほど、透過率は低い。
【００９８】
【数１】
2014167885.tif 000008
（式中、Ｏは不透過率、Ｔは透過率、Ｉ０は入射光ビームの強度、Ｉは出射光ビームの強度を示す。）
【００９９】
好ましい実施形態では、発光材料は複数の散乱状態の少なくとも１つに配向される。好ましくは、発光材料が吸収状態と透過状態との間で双方向にスイッチングされるとき、発光材料は散乱状態を取る。したがって、透過状態と吸収状態との間で複数の位置が存在するので、複数の散乱状態が存在することが好ましい。
【０１００】
液晶がスイッチング可能なホストとして用いられる場合、発光材料は液晶中に組み込まれる。すなわち、液晶が動くことによって発光材料も動く。液晶ゲルまたは液晶ゴム中で、僅かな量のメソゲン基はいまだ動くことができる。発光材料はメソゲン基に組み込まれ、液晶が動くことによって発光材料も動く。透過位置では、好ましくはほとんどの入射光は光学装置を通過し、したがって、光学密度は低い。吸収状態では、ほとんどの入射光は発光材料に吸収され、したがって、光学密度は高い。
【０１０１】
散乱状態において、光学装置に入射する外部光は光学装置からランダムな方向に出射される。１つの好ましい実施形態では、スイッチング層は液晶ホストを含み、液晶は平面内コレステリック配向または多配向に構成される。液晶のこの構成は、スイッチング層内において短い距離にわたる屈折率の変化を引き起こし、これにより光が散乱される。
【０１０２】
発光材料のあらゆる位置において、発光材料により入射光が吸収および放射されることが好ましい。吸収光の量は発光材料の配向に依存する。好ましくは、吸収光は光ガイドシステム内に放射され、光ガイドシステムは内部全反射により光をエネルギ変換システムにガイドする。光ガイドシステムの使用により、光はほぼ完全に無損失で伝送される。したがって、エネルギ変換システムの位置は発光材料の位置に依存しない。つまり、発光材料とエネルギ変換システムとの間の距離はほとんど重要ではない。
【０１０３】
好ましくは、発光材料の吸収軸は透過状態においてスイッチング層の主延在平面に対して垂直またはほぼ垂直に配向されている。このことは、窓ガラスに対して通常角度で窓を通じて透過される全ての光が発光材料にほとんど吸収されないことを意味する。さらに、発光材料の吸収軸が吸収状態においてスイッチング層の主延在平面に対して平行かまたはほぼ平行に配向されていることが好ましい。スイッチング層の主延在平面に対して完全に平行な状態と完全に垂直な状態との間で発光材料の吸収軸はあらゆる位置を取りうるので、不透過性および／または透過性の程度が異なる複数の位置が存在する。発光材料の配向をスイッチング層の主延在平面に対して完全に９０°（垂直）にすること、または完全に０°（平行）にすることはほとんど不可能であることに留意すべきである。多くの場合、ほとんどの発光材料は、透過状態ではスイッチング層の主延在平面に対して約９０°に配向されており、吸収状態ではスイッチング層の主延在平面に対して約０°に配向されている。
【０１０４】
散乱状態において、発光材料の吸収軸は、好ましくは、平行配向と垂直配向との間で交互に配向されるか、またはランダムに配向される。好ましい実施形態において、発光材料が透過状態から吸収状態に移行する際、またはその逆の際、発光材料および／またはホストは安定した中間状態において散乱状態となる。
【０１０５】
例えば、スイッチング層に液晶、発光材料およびカイラリティ導入剤（カイラルドープ剤）を含む構成において、電圧源により交流電流を供給することにより、低電圧時の高吸収状態と高電圧時の低吸収状態との間の状態では、光学装置が、液晶の「フィンガープリント」配向により引き起こされる、中間電圧での散乱状態を示す。このとき、暗モードでは、全ての液晶分子がスイッチング層の平面内に分子軸を有する。さらに、液晶分子はカイラルネマチック秩序を有する。このことはスイッチング層の厚みにわたり、分子軸の方向、つまり配向子が平面内で回転することを意味する。したがって、棒状の液晶に関して、この回転はスイッチング層の平面に対して垂直ならせん軸を有するらせんを表す。発光材料の配向はホスト液晶の配向に従い、それゆえ同様にスイッチング層の厚みにわたる回転を表す。
散乱モードにおいてはらせん軸が９０°傾くので、配向子はスイッチング層の平面内で回転する。これにより、分子の配向子の半回転の周期で、平面内における屈折率が変化する。この変化により、スイッチング層を透過する光の散乱が生じる。この場合、発光材料は、スイッチング層の平面内にらせん状に構成されている。したがって、平面に対して平行な方向における分子の吸収軸の配向も、平面に対して垂直な方向における分子の吸収軸の配向も存在する。
【０１０６】
好ましい実施形態において、光学装置は少なくとも１つの波長選択ミラーを備えている。好ましくは、光ガイドシステムが波長選択ミラーを備えている。この好ましい実施形態において、光ガイドシステムの主延在平面の一方の側または両側に波長選択ミラーを用いることにより、より多くの放射光が光ガイドシステムの内部に閉じこめられる。波長選択ミラーは好ましくは無機の波長選択ミラーまたは有機の波長選択ミラーであり、および／または、波長選択ミラーは好ましくは発光材料により吸収される光に対して少なくとも５０％透過性であり、発光材料により放射される無偏光の光に対して少なくとも５０％反射性である。いくつかの場合において、波長選択ミラーを光学装置の一方の側または両側、および／または、スイッチング層の主延在平面に対するスイッチング層の上（上面）ならびに下（下面）に設けることが有利である。
【０１０７】
光学装置が放射光をエネルギ変換システムに伝送する効率は、とりわけ、光学装置が光ガイドシステムの内部に放射光を閉じこめる能力に依存する。光を光学装置に選択的に入射させる能力および別の波長の光が光学装置から出射されることを妨げる能力によって、エネルギ変換システムにガイドされる光の量を増大させることができる。この場合、波長選択ミラーの反射波長は、発光材料の吸収帯域よりも長波長であるが、放射光が吸収光よりも長波長であり、ほとんどが波長選択ミラーにより反射されるような波長に選択される。１つの好ましい実施形態において、波長選択ミラーをコレステリック液晶フィルムを用いて作製することができる。屈折率の周期変調がブラッグ反射を引き起こすので、コレステリック液晶フィルムは特定波長で光の最大５０％を反射する。反射帯域の幅は、液晶のコレステリックピッチおよび複屈折に依存する。右回りコレステリック層と左回りコレステリック層との組み合わせにより、特定範囲の波長に対する全反射ミラーが得られる。あるいは、それら２つのコレステリック層の間に半波遅延層をもつ同じ向きの２つのコレステリック層を用いて、特定範囲の波長に対する全反射ミラーを得ることができる。
【０１０８】
好ましい実施形態において、ポリマー性の波長選択ミラーは、右回り円偏光を反射する１つまたは複数のコレステリック層または左回り円偏光を反射する１つまたは複数のコレステリック層を備えているか、または、右回り円偏光を反射する１つまたは複数のコレステリック層および左回り円偏光を反射する１つまたは複数のコレステリック層の両方を備えているか、または、半波長板と組み合わせた、同じ回り方向の光を反射する１つまたは複数のコレステリック層を備えている。
【０１０９】
さらに、本発明は光学装置を介した光透過方法を提供することを目的とする。好ましくは、本方法において発光材料は、それぞれが特定の周波数ｆ１である、振幅Ａ１、電界Ｖ１および／または特定波長λ１の光の強度をもつ電位を印加することにより吸収状態から透過状態に移行するか、または、その逆に移行する。
【０１１０】
好ましくは、発光材料は、それぞれが特定周波数ｆ２である、振幅Ａ２、電界Ｖ２および／または特定波長λ２の光の強度をもつ電位を印加することにより散乱状態に移行する。振幅Ａ１およびＡ２、電界Ｖ１およびＶ２、および／または、それぞれの特定周波数ｆ１およびｆ２の特定波長λ１およびλ２の光の強度は互いに異なる。電圧源としては、正弦波状または方形波状の、１０Ｈｚ〜１０，０００Ｈｚの範囲、好ましくは１ｋＨｚの周波数の交流電流を供給するものを使用することができる。光ガイドシステムに印加する制御信号は、方形波状信号、正弦波状信号、鋸歯状信号または台形状信号などが挙げられる。ハイレベルの信号Ｖ１を光ガイドシステムに印加すると、光学装置は高透過性または低透過性を示す。ローレベルの信号Ｖ２を印加すると、光学装置は散乱性を示す。信号V1よりも周期の長い信号Ｖ１’を印加すると、光学装置は同様に散乱性を示す。電圧無印加時には、光学装置は低透過性または高透過性を示す。
【０１１１】
電極をもつ重合体層が配向層として用いられている１つの好ましい実施形態において、電気信号Ｓ１の印加によりスイッチング層は位置１（例えば透過状態）となり、電気信号２の印加によりスイッチング層は位置２（例えば吸収状態）となる。効率的な使用のため、信号Ｓ１およびＳ２の振幅値および／または周波数値は異なる。
【０１１２】
１つの好ましい実施形態において、第３の電気信号Ｓ３の印加によりスイッチング層の散乱状態が得られる。信号Ｓ３の振幅値および／または周波数値は信号Ｓ１およびＳ２のものとは異なる。
【０１１３】
１つの好ましい実施形態において、光学装置は少なくとも２つの安定状態を有する。１つの安定状態は、電気信号または光学信号であってよい刺激を印加することなく長い時間維持される発光材料の配向構成に関する。第３の位置が所望である場合、３つの安定状態を有するシステムも可能である。１つの好ましい実施形態において、安定状態はスイッチング層として液晶ホストを用いることにより得られる。この好ましい実施形態において、液晶の安定状態は系の自由エネルギの極小が生じることにより得られる。別の配向にスイッチングするため、液晶は自身を再構成する必要があり、これにより外部刺激を与えるだけで超えられるエネルギ障壁が形成される。この外部刺激は、電界、または、配向層として機能するコマンドサーフェスであってよい。
【０１１４】
本光学装置は、好ましくは窓、車両、ビル、温室、眼鏡、安全ガラス、光学機器、防音壁および／または医療器具に使用される。これらの用途において、少なくともスイッチング層、支持手段、光ガイドシステムおよび配向層は、好ましくは、シートガラスに置き換わる。本発明にかかる安全ガラスは、スイッチングにより曇る特別なガラスである。このようなガラスは、高い光エネルギが激しく発生する処理の間、目を保護するために用いることができる。この種の処理は、例えば溶接処理であり、光学装置をガラス製ゴーグルの代わりに溶接用ゴーグルまたはレーザ用ゴーグルとして使用することができる。
【０１１５】
以下に、本光学装置を窓に適用した場合を一例に挙げて詳細に説明する。本発明は、添付の図面および以下の実施例の説明を参照することにより最良に理解される。添付の図面および以下の実施例の説明は、本発明の一実施形態の説明を意図したものであり、本発明の範囲をいかなる意味においても限定するものではないと解されるべきである。
【０１１６】
図１には、光学装置１の断面図が示されている。光学装置は、発光材料３（図示せず）を含むスイッチング層２と、支持手段４、と、光ガイドシステム５と、エネルギ変換システム７とを備えている。図１中のスイッチング層２は液晶層であり、配向層６がスイッチング層２の内部表面に接触している。制御システム８により、液晶層はスイッチングされる。光ガイドシステム５は、発光太陽光集光器の一部により構成されていてもよい。発光太陽光集光器（ＬＳＣ）は３つの主構成要素、すなわち、色素層（スイッチング層２および発光材料３）と、導波管５（光ガイドシステム５）と、光起電力セル（エネルギ変換システム７）とを備えている。蛍光色素層は（太陽）光を吸収し、再放射するために用いられている。この層は有機蛍光色素分子（発光材料３）から構成されており、また入射光を吸収する。吸収された光は蛍光発光により再放射される。この再放射過程の効率は量子効率を指し、９０％を超えることもある。表面に対して臨界角を超えた方向に蛍光発光により放射される光は、導波管内に閉じこめられる。導波管内をガイドされた光は、その狭端部からのみ出射することができる。幾何学的な理由から、導波管の端部に到達する光は自動的に臨界角に収まるので出射される。太陽光集光器は、光が出射する狭端部側と比べて、光が入射する広い上面を有することができるため「集光器」と呼ばれる。すなわち、出射光は入射光よりも高い強度（エネルギ／単位面積）を示す。高い屈折率を有する導波層のために、光起電セル（エネルギ変換システム７）へと光をガイドするために透過層が用いられる。光起電力セルは導波管の狭端部側に取り付けられるので、小さい光起電力セルしか必要とされない。それにもかかわらず、この光起電力セルは高強度の光に曝されるので、大きな電流が得られる。
【０１１７】
図２には、スイッチング層が概略的に示されている。スイッチング層２は、好ましくは、上面Ｔと下面Ｂとを備えており、上面Ｔと下面Ｂとは互いに平行である。上面Ｔおよび下面Ｂの表面は、上面Ｔおよび下面Ｂに垂直方向のスイッチング層２の厚さよりもはるかに大きい。したがって、上面Ｔおよび下面Ｂに平行な面１４は、スイッチング層２の主延在面を示している。配向層６は上面Ｔおよび下面Ｂに沿って、上面Ｔおよび下面Ｂにほぼ平行に配置されている。エネルギ変換システム７は、好ましくは、上面Ｔおよび下面Ｂにほぼ垂直に配置されている。スイッチング層２の内側では、発光材料３はそれぞれ主延在面１４に平行な上面Ｔおよび下面Ｂに対してほぼ平行に配向される（吸収状態）か、またはほぼ垂直に配向される（透過状態）。
【０１１８】
図３には、発光材料３が取りうる配向が示されている。図３には、発光材料３の吸収軸と、光の伝播方向と、入射光の電界ベクトル（電界）の偏光方向との相関関係が示されている。光を電磁波として説明することができ、電磁波の振動は光の伝播方向に垂直である。直線偏光された光において、電界の単一の振動平面のみが存在している。偏光方向は光の電界の振動平面として定義される。通常の日光（等方性光）は、考えられる全ての偏光方向成分を含み、ここで、考えられる全ての偏光方向は等しく表されている。したがって、等方性光は数学的には互いに垂直な２つの偏光方向をもつ光として表すことができる。発光材料３は二色性色素分子である。このことは、分子が一方の方向（分子の吸収軸の方向）においては他方の方向よりも強い吸収を示すことを意味する。
【０１１９】
分子の吸収軸が光の伝播方向に対して垂直であり、光の偏光状態が分子の吸収軸に対して平行であるとき、色素分子は高い吸収を示す。分子の吸収軸は光の伝播方向に対して垂直であり、光の偏光状態が分子の吸収軸に対して垂直である場合も考えられる。この場合、光の極一部しか吸収されない。光の伝播方向が分子の吸収軸に対して平行であるように分子が回転すると、光の偏光状態は分子の吸収軸に対して常に垂直となる。発光材料３がＹ軸に対して平行に配向され、かつ、光の伝播方向がＹ軸に対して平行である場合が図３に示されている。発光材料３がＸ軸またはＺ軸に対して平行に配向されており、等方性の（または無偏光の）光が用いられる場合には、発光材料３は光の１つの偏光成分、すなわち、分子の主たる吸収軸に対して平行な偏光成分に関して高い吸収を示す。透過性の（低吸収性の）光学装置１が所望される場合、発光材料３の吸収軸はＹ軸に対して平行に、したがってＸ軸およびＺ軸に対して垂直に配向され、かつ、等方性光の数学的に求められた２つの偏光状態に対して垂直に配向される。スイッチング層２の主延在面１４は、破線によって示されている。透過性の（低吸収性の）光学装置１に関して、発光材料３の吸収軸は、発光材料３の吸収軸はスイッチング層２の主延在面１４に対して垂直である。光学装置１が不透過状態にある場合、発光材料３の吸収軸はＸ軸またはＹ軸に対して平行である。
【０１２０】
図４に、印加電圧と光学装置の光学密度との相関関係を示す。Ａ軸は印加電圧（Ｖ／ｍ）を表し、Ｂ軸は光学密度／μｍを表す。曲線Ｃは発光材料３の吸収軸に対して平行な偏光方向をもつ光を表す。曲線Ｄは無偏光の光を表し、曲線Ｅは発光材料３の吸収軸に対して垂直な偏光方向をもつ光を表す。セル（光学装置１）に電圧が印加されると、電圧が上昇し、それによりセルの光学密度は低減される。
【０１２１】
図５，６は光学装置の機能を表し、図７〜９は光学装置をもつ窓フレームを表す。本発明にかかる光学装置の液晶として、例えば高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）も用いることができる。ＰＤＬＣは周知であり、多くの例が文献において公開されている。例えば、J W Doane、「Polymer Dispersed Liquid Crystal Displays（高分子分散型液晶ディスプレイ）」（「Liquid Crystals, Applications and Uses（液晶、その用途と使用）」内）、B Bahadur編集、World Scientific（1991）；P S Drzaic、「Liquid Crystal Dispersions（液晶分散）」、World Scientific（1995）；D Coats,Ｊ．Mat．Chem．，５（12），2063−2072（1995）を参照されたい。
【０１２２】
ＰＤＬＣでは、スイッチング層が小滴状の液晶１９を有するポリマーマトリクスから構成される。小滴状の液晶１９は、通常の液晶ディスプレイにおいて行われているように、電界を用いてホメオトロピックに配向される。ほとんどのＰＤＬＣ装置において、ポリマーマトリクス１８の屈折率（ｎｐ）は、液晶１９の異常軸の屈折率（ｎ‖）と一致し、したがって、通常軸の屈折率（ｎ⊥）と一致しないように選択される。電界が配向層６を形成する電極を介して印加され、「オン」状態になると（図５参照）、液晶分子１９はホメオトロピックに配向される。したがって、スイッチング層２の平面に対して垂直な方向に伝播する光は屈折率が変化することはなく、それゆえ屈折しない。「オフ」状態では（図６参照）、液晶分子１９はランダム配向を有し、また光は通常軸に対応する屈折率（ｎ⊥）およびポリマー１８に対応する屈折率で屈折する。結果として、光が散乱される。
【０１２３】
好ましい実施形態では、低濃度（０．５重量％〜５重量％）の発光材料３がスイッチング層２（ポリマーマトリクス１８および／または液晶１９）に混加されている。発光材料３は、小滴状の液晶１９とともに配向される異方性の蛍光色素、例えば、ＢＡＳＦ社製Lumogen（登録商標） Ｆ Yellow 083であってよい。発光材料３によって、吸収され、また導波管内に再放射されるべきわずかな光が発生する。移動相（液晶１９）にある発光材料３の配向を変化させることにより、スイッチング層２内の発光材料による光吸収を変化させることができる。ホメオトロピックな「オン」状態（図５）において、発光材料による吸収性は低いが、「オフ」状態（図６）において、発光材料による吸収性は高い。放射または散乱される光を光学装置１の導波管内に閉じこめることができる。導波管内をガイドされた光は次いで、導波管「サンドイッチ」の端部に取り付けられているエネルギ変換システム７、例えば、光起電力素子（ＰＶ）により電気エネルギに変換される。「オフ」状態におけるスイッチング層２内の光の散乱は、短い距離にわたって導波管内を伝播する光の量を増大させるが、長い距離にわたって導波管内を伝播する光の量を減少させる。
【０１２４】
蛍光ペリレン色素であるBASF社製Lumogen F 170は、強い二色性の吸収を示す。すなわち、Lumogen F 170は、分子長軸に垂直な偏光方向を有する光に関してよりも、分子長軸に平行な方向の偏光を有する光に関してより高い光学密度を有する。Ｅ７ホストに溶解された０．１重量％のLumogen F 170で充填された平面状の逆平行セルについて測定される二色性は、二色比５．１を示す。
【０１２５】
重合誘起相分離（ＰＩＰＳ）、温度誘起相分離（ＴＩＰＳ）および溶媒誘起相分離（ＳＩＰＳ）など、ＰＤＬＣを作製するための多くの公知の方法が存在する。本明細書をＰＩＰＳ法に関連させて説明するが、他の方法によっても同じ装置を作製することができる。
ＰＤＬＣの製造は、反応性モノマー（例えば、アクリレートまたはチオール−エン系）と液晶との均一な混合液を用いて開始される。適切な市販の材料は、プレポリマーとしてのNorland Products Inc.社製光学接着剤ＮＯＡ ６５を、液晶混合液ＢＬ０３（Ｍｅｒｃｋ社製）と重量比５０：５０で混合したものである。あるいは、Ｍｅｒｃｋ社製のプレポリマーであるLicrilite（登録商標） ＰＮ ３９３を、Ｍｅｒｃｋ社製ＴＬ２０３液晶混合液と重量比２０：８０で混合して用いてもよい。発光材料３は均一に混合液中に溶解または分散されている。
【０１２６】
その後の調製ステップは、公知のＰＤＬＣ混合液の従来の調製に従うものであり、以下のステップからなる：
透明導電体を塗布した２枚の基板（ポリマー板またはガラス板）を用意するステップ、
基板上に混合液を塗布するステップ、
バーコート法またはドクターブレード法あるいはスペーサを用いたガラスセルのいずれかにより、基板における正確な厚さでの混合液の塗布を保証するステップ、
調整された放射線量のＵＶ光に、調整された温度条件下で混合液を曝し、相分離を生じさせるステップ。
必要に応じて、後硬化ステップが行われる。
【０１２７】
最適な散乱は、滴サイズが１μｍ〜２μｍの場合に生じる。「オン」状態での光学装置１において、例えば、窓の透明度は、プレポリマー混合液から分離した液晶材料相の量に依存する。膜の厚さは規定されていないが、一般的には１０μｍ〜４０μｍである。該システムは膜全体に電圧（ＡＣ）を印加することによりスイッチングされる。
ＰＤＬＣ系の多くのバリエーションが当業者に知られている。例えば、「オフ」の透過状態から「オン」の不透過状態にスイッチングするリバースモードＰＤＬＣが知られている。
【０１２８】
１つの実施形態では、光学装置１は窓とフレームに組み込まれている（図７〜９参照）。例えば、光学装置１は二重窓または三重窓の一部である（図７および図８参照）。スイッチングされないガラス板が、好ましくは、光の大部分が入射する側（外側）に配置されている。ＵＶフィルターまたはＮＩＲフィルターなどの光学機能を、第１のガラス層１５ａに備えさせることができる。このようにして、光学装置１を有害な放射線から保護し、入射する放射線をさらに制御することができる。絶縁層１６として機能させるため、第１のガラス層１５ａと光学装置１との間には、気体（空気、アルゴン）または液体または固体などの熱伝導率の低い材料が用いられている。この絶縁層１６は、窓の内側と外側との間の熱伝導に対する抵抗を高める。図７および図８において、エネルギ変換システム７（光起電力素子）はガラス１５の一方側に示されているが、ガラス１５のいずれの側に設けられていてもよい。
【０１２９】
第２の実施形態（図９）において、第２の静止（すなわち非スイッチング）層１５ｂは発光太陽光集光器である。発光太陽光集光器は周知である（例えば、Van Sarkら、OPTICS EXPRESS、2008年12月号、Vol.16、No.26、2177322参照）。この実施形態では、エネルギ変換システム７（光起電力素子）をガラス１５および第２の静止層１５ｂに光学的に接続することが有利である。
【実施例】
【０１３０】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。添付の図面および以下の実施例の説明は、本発明の一実施形態の説明を意図したものであり、本発明の範囲をいかなる意味においても限定するものではないと解されるべきである。【０１３１】
［ポリオルガノシロキサンの合成］
以下の合成例における重量平均分子量Ｍｗは、下記の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定したポリスチレン換算値である。
カラム：東ソー（株）製、ＴＳＫｇｅｌＧＲＣＸＬＩＩ
溶剤：テトラヒドロフラン、又はリチウムブロミド及びリン酸含有Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液
温度：４０℃
圧力：６８ｋｇｆ／ｃｍ２【０１３２】
＜（Ａ）ポリオルガノシロキサンの合成例＞
・合成例Ａ−１（製造法１による合成例）
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、シュウ酸１１．３ｇおよびエタノール２４．２ｇを仕込み、これを攪拌してシュウ酸のエタノール溶液を調製した。次いでこの溶液を窒素雰囲気下、７０℃まで加熱した後、ここにシラン化合物として、テトラエトキシシラン１２．３ｇおよびドデシルトリエトキシシラン２．２ｇからなる混合物を滴下した。滴下終了後、７０℃の温度を６時間維持し、その後２５℃まで冷却し、次いでブチルセロソルブ４０．０ｇを加えることにより、ポリオルガノシロキサン（Ａ−１）を含有する溶液を調製した。この溶液に含有されるポリオルガノシロキサン（Ａ−１）の重量平均分子量Ｍｗは１２，０００であった。【０１３３】
・合成例Ａ−２（製造法２による合成例）
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル４５．２ｇおよびテトラエトキシシラン１８．８ｇ、ドデシルトリエトキシシラン３．３ｇを仕込み、これを撹拌して、シラン化合物の混合溶液を調製した。次いで、この溶液を６０℃まで加熱した後、ここに水８．８ｇおよびシュウ酸０．１ｇからなるシュウ酸溶液を滴下した。滴下終了後、溶液温度９０℃にて３時間加熱してから室温まで冷却した。次いでここにブチルセロソルブ７６．２ｇを加えることにより、ポリオルガノシロキサン（Ａ−２）を含有する溶液を調製した。この溶液に含有されるポリオルガノシロキサン（Ａ−２）の重量平均分子量Ｍｗは１１，０００であった。【０１３４】
・合成例Ａ−３（製造法４による合成例）
［シラン化合物の加水分解・縮合反応］
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、シラン化合物として２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（ＥＣＥＴＳ）２４６．４、溶媒としてメチルイソブチルケトン１，０００ｇおよび触媒としてトリエチルアミン１０．０ｇを仕込み、室温で混合した。次いでここに、脱イオン水２００ｇを滴下漏斗より３０分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、８０℃で６時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、０．２重量％硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンを粘調な透明液体として得た。
このポリオルガノシロキサンについて、１Ｈ−ＮＭＲ分析を行なったところ、化学シフト（δ）＝３．２ｐｐｍ付近にエポキシ基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。
［エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンと特定カルボン酸との反応］
５００ｍＬの三口フラスコに、上記で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサン、溶媒としてメチルイソブチルケトン６０．０ｇ、特定カルボン酸として４−（４−ペンチル−シクロヘキシル）−安息香酸８２．３ｇ（上記ポリオルガノシロキサンの有するエポキシ基に対して３０モル％に相当する。）および触媒としてＵＣＡＴ  １８Ｘ（商品名、サンアプロ（株）製の、エポキシ化合物の硬化促進剤である。）０．１０ｇを仕込み、１００℃で４８時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を３回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶剤を留去することにより、ポリオルガノシロキサン（Ａ−３）を２６１．２ｇ得た。このポリオルガノシロキサン（Ａ−３）の重量平均分子量Ｍｗは６，５００であった。【０１３５】
＜水平配向膜用ポリオルガノシロキサンの合成例＞
・合成例Ａ−４
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、シュウ酸１１．３ｇおよびエタノール２４．２ｇを仕込み、これを攪拌してシュウ酸のエタノール溶液を調製した。次いでこの溶液を窒素雰囲気下、７０℃まで加熱した後、ここにシラン化合物として、テトラエトキシシラン１２．３ｇおよびメチルトリエトキシシラン２．２ｇからなる混合物を滴下した。滴下終了後、７０℃の温度を６時間維持し、その後２５℃まで冷却し、次いでブチルセロソルブ４０．０ｇを加えることにより、ポリオルガノシロキサン（Ａ−４）を含有する溶液を調製した。この溶液に含有されるポリオルガノシロキサン（Ａ−４）の重量平均分子量Ｍｗは１０，０００であった。【０１３６】
・合成例Ａ−５
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、シラン化合物として２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（ＥＣＥＴＳ）２４６．４ｇ、溶媒としてメチルイソブチルケトン１，０００ｇおよび触媒としてトリエチルアミン１０．０ｇを仕込み、室温で混合した。次いでここに、脱イオン水２００ｇを滴下漏斗より３０分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、８０℃で６時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、０．２重量％硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサン（Ａ−５）を粘調な透明液体として得た。【０１３７】
＜液晶配向剤の調製＞
・調製例１
ポリオルガノシロキサンとして上記合成例Ａ−１で得たポリオルガノシロキサン（Ａ−１）を含有する溶液に、溶媒としてブチルセロソルブを加え、固形分濃度５．０重量％の溶液とした。この溶液を孔径１μｍのフィルターを用いてろ過することにより、液晶配向剤（Ａ−１）を調製した。【０１３８】
・調製例２
ポリオルガノシロキサンとして、上記合成例Ａ−２で得たポリオルガノシロキサン（Ａ−２）を用いた以外は調製例１と同様にして液晶配向剤（Ａ−２）を調製した。
・調製例３
ポリオルガノシロキサンとして、上記合成例Ａ−３で得たポリオルガノシロキサン（Ａ−３）を用いた以外は調製例１と同様にして液晶配向剤（Ａ−３）を調製した。
・調製例４
ポリオルガノシロキサンとして、上記合成例Ａ−４で得たポリオルガノシロキサン（Ａ−４）を用いた以外は調製例１と同様にして液晶配向剤（Ａ−４）を調製した。
・調製例５
ポリオルガノシロキサンとして、上記合成例Ａ−４で得たポリオルガノシロキサン（Ａ−５）を用いた以外は調製例１と同様にして液晶配向剤（Ａ−５）を調製した。【０１３９】
［比較例１］
以下の手順で光学装置を作製した。
１．市販のガラス液晶セルをLinkam Scientific Instruments. Ltd.またはInstec Inc.から入手した。液晶セルは、その内側表面上にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の薄膜（１００ｎｍ）ベースの透明電極を有する。ガラスセルの上部カバーと下部カバーとの間のセルギャップは２０μｍである。
２．ガラスセルの内側表面に光透過性の配向層を設けた。この配向層は、ＪＳＲ株式会社製の液晶配向剤ＡＬ９０１０１を用いて形成したポリイミド層を布でラビング処理し、一軸平面配向とした。
３．発光材料として低濃度（０．１重量％）の蛍光ペリレン色素であるＢＡＳＦ社製Lumogen（登録商標） F Yellow 170と、液晶混合物Ｅ７（Ｍｅｒｃｋ社製）とを混合して蛍光性液晶混合物を調製した。
４．次いで、セルに少量の蛍光液晶混合物を注入し、ガラスセルの開放側まで毛管作用により充填した。
５．光起電力セルをエネルギ変換システムとして用い、ガラスの屈折率に適合する光学接着剤Norland Products Inc.社製UVS 91を用いて、ガラスの側部に光学的に取り付けた。光起電力セルをガラス製の導波管（光ガイド管）に面するように配置した。
６．電圧可変式の電圧源を電極に取り付け、電圧源により正弦状または方形状の１ｋＨｚの周波数の交流電流（ＡＣ）を供給した。【０１４０】
吸収、放射およびガイドされる光の測定を行った。測定は、ガラスセルの側部における最小光出力を測定することにより行った。光は光源（１２）により放射され、光学装置（１）に入射後、光ガイド管から出力され、光検出器（１３）により観察されるようにした（図１０参照）。ガイドされた光は、セル平面に対して３０度の角度に設けられている光検出器（１３）により観察されるようにした。ガイドされた光のスペクトル出力は、色素分子の蛍光スペクトルにほぼ一致していた。また、印加電圧を増大すると、セルの光学密度は減少し、セル端部での出力が増大した。これらのことから、光学装置（太陽光集光器）が正常に作動していることが分かった。【０１４１】
［比較例２］
上記比較例１のステップ３で、少量のカイラリティ導入剤（カイラルドープ剤）を加えた以外は比較例１と同様の操作を行った。
３．比較例１で調製した蛍光性液晶混合物に、Ｍｅｒｃｋ社製ＣＢ１５を５重量％で加えて混合した。【０１４２】
この窓では、低電圧時には高吸収状態となり、高電圧時には低吸収状態となった。また、低電圧時の高吸収状態と高電圧時の低吸収状態との間の状態では、窓が、液晶の「フィンガープリント」配向により引き起こされる、中間電圧での散乱状態を示した。窓は全ての状態において発光型太陽光集光器として機能し、集光することができた。この窓は、印加電圧を高くするにつれて、暗モード、散乱モード、明モードの順に切り替わる。透過モードでは、全ての分子がスイッチング層の平面に対して垂直に配向され、液晶のカイラルな構成は許容されない。【０１４３】
［比較例３］
上記比較例１のステップ２で異なる分子配向層を選択し、ステップ３で蛍光液晶混合物の組成を変更した以外は比較例１と同様の操作を行った。
２．ガラスセルの内側表面に光透過性の配向層を設けた。２つの基板のうちの少なくとも１つはホメオトロピック配向（分子配向子の基板に対する角度が約９０°）である。この配向層は、ＪＳＲ株式会社製の液晶配向剤ＪＡＬＳ−２０４を用いて形成したポリイミド層を軽くラビング処理して通常より数度（典型的には２°）の配向オフセットが設けたものである。
３．蛍光液晶混合物を、負の誘電異方性を有する液晶として、誘電異方性が−３．１の液晶混合物ＭＬＣ６６１０（Ｍｅｒｃｋ社製）を用いて調製した。低濃度（典型的には０．１重量％）の蛍光色素を混合物に加えた。なお、負の誘電異方性を有する液晶を、誘電異方性が−３．７のＡＭＬＣ−００１０（AlphaMicron社製）としてもよい。【０１４４】
ゼロ電圧または低電圧でこの窓は高透過性状態となり、透明電極に印加される電圧を増大すると散乱状態が生じ、高電圧時には暗状態が生じた。いずれの状態においても、光起電力セルは電気エネルギに変換される太陽光を集光した。【０１４５】
＜実施例１〜２＞
上記比較例１，２において、配向層をそれぞれ液晶配向剤（Ａ−４）、（Ａ−５）から得られた層とした以外は比較例１，２と同様な評価を行ったところ、比較例１、２と同等な結果が得られた。
＜実施例３〜５＞
上記比較例３において、配向層をそれぞれ液晶配向剤（Ａ−１）〜（Ａ−３）から得られた層とした以外は比較例３と同様な評価を行ったところ、比較例３と同等な結果が得られた。【０１４６】
［耐光性試験］
実施例１〜５および比較例１〜３で作製した光学装置を、カーボンアークを光源とするウェザーメーターで５，０００時間照射実験を実施し、各光学装置の暗状態と高透過性状態を目視で観察した。その結果、実施例１〜５の光学装置は耐光性試験前と変化が見られなかったが、比較例１〜３の光学装置は配向乱れの現象が見られた。これは、本発明の光学装置が耐光性に優れるものであることを示している。
【符号の説明】
【０１４７】
１…光学装置、２…スイッチング層、３…発光材料、４…支持手段、５…光ガイドシステム、６…配向層、７…エネルギ変換システム、８…制御システム、１２…光源、１３…光検出器、１５…ガラス
【図１】
2014167885.tif 000010
【図２】
2014167885.tif 000011
【図３】
2014167885.tif 000012
【図４】
2014167885.tif 000013
【図５】
2014167885.tif 000014
【図６】
2014167885.tif 000015
【図７】
2014167885.tif 000016
【図８】
2014167885.tif 000017
【図９】
2014167885.tif 000018
【図１０】
2014167885.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月23日(2016.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性を有する、光の吸収および光の放射のための発光材料（３）を含み、該発光材料の配向を切り替えるスイッチング層（２）と、
前記スイッチング層と接触する配向層（６）と、
放射光を熱または電気のうちの少なくとも１つのエネルギ形態に変換する光エネルギ変換手段（７）と、
前記光エネルギ変換手段と物理的に接触しており、前記光エネルギ変換手段へと放射光をガイドする光ガイドシステム（５）と、
を備えた光学装置（１）であって、
前記スイッチング層は、前記光学装置を介した光の透過を制御し、
前記配向層の８０重量％以上がポリオルガノシロキサンで構成され、
前記ポリオルガノシロキサンは、下記式（Ａ−１）で表される基を有し、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が６，５００以上であることを特徴とする光学装置。
【化１】
2014167885.tif 000020
（式（Ａ−１）中、ｎ１は０〜２の整数であり、ｎ２は０または１である。ｎ１＋ｎ２が２以上のとき、Ｒは水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基または炭素数１〜２０のフルオロアルキル基であり、ｎ１＋ｎ２が０または１のとき、Ｒはステロイド構造を有する基、炭素数４〜２０のアルキル基または炭素数２〜２０のフルオロアルキル基である。）
【請求項２】
前記ポリオルガノシロキサンはエポキシ基を有する、請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
窓、車両、ビル、温室、眼鏡、安全ガラス、防音壁、光学機器または医療器具のための、請求項１または２記載の光学装置（１）の使用。
【国際調査報告】
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