(57)【要約】【課題】表示性能の高い画像表示装置等の光学素子を提供する。【解決手段】一対の対応する電極２Ａ，２Ｂ間に、少なくとも１つ以上の本発明の流体３を有するセルを備えており、電場を付与することにより均一系ＥＲ流体３が配列するようになっている。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に、電界配列効果を有する着色された流体が、媒体に分散された層を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記電界配列効果を有する着色された流体は、顔料の少なくとも一つが流体中に分散された流体、又は染料の少なくとも一つが共有結合により結合された流体であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記電界配列効果を有する着色された流体が、電界配列効果を有する着色された、液体、又は液晶から選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記液晶が、側鎖に液晶性を示す部位が共有結合により導入された高分子液晶であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記液晶が、ポリシロキサン誘導体であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記液晶が、少なくとも一つの染料と共有結合により連結された高分子液晶であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学素子を複数個有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素子に関し、詳しくは画像の表示や各種記録用、光の透過量を制御する調光素子、調光ガラスと、センサー等の機能素子に広く利用可能な光学素子およびそれから構成される画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル情報の普及に伴い、デジタル画像を表示する画像表示装置に注目が集まっている。従来、デジタル情報のデイスプレイとしては、液晶デイスプレイなどが広く利用されている。特に低消費電力である反射型液晶デイスプレイは、モバイル適性の観点から有望であるものの偏光板とカラーフィルターを用いるために反射率が低い。そのため、最近では、紙に近い表示が可能な方式として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、エレクトロデポジション方式などが提案されているが、コントラスト比、応答速度など全てを満足する方式はほとんどなく、新しい画像表示装置の開発が望まれている。
【０００３】
電界配列効果を有する固体粒子を媒体に含有する組成物が、電極間に充填されたカラー表示装置が開示されている。着色された固体粒子分散液に電場を印加して、固体粒子の凝集、分散を制御する報告がなされている。（特許文献１〜特許文献４）
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１９０３５２号日本公開特許公報
【特許文献２】
特開平８−２１１４１７号日本公開特許公報
【特許文献３】
特開平８−２１１４１８号日本公開特許公報
【特許文献４】
特開平８−１２９１９４号日本公開特許公報
【０００５】
前記特許文献１乃至特許文献４に記載の画像表示装置では、固体粒子が電界印加時に凝集する、または、経時で凝集することが予期される。また、極微量の水分が、その粒子の泳動に影響を及ぼすため、温度、湿度の影響を受けやすい。また、固体粒子として無機化合物を使用する場合が多く、分散媒に安定に分散させることが困難である。そのために、種々の分散安定化剤が検討されて、微粒子を安定に分散させることが望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記諸問題に鑑みてなされたものであって、常時、安定して表示機能等の高い機能を維持できる画像表示装置等の光学素子の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果得られたものであって、一対の対応する電極間に、電界配列効果を有する着色された流体が媒体に分散された層を有することを特徴とする光学素子である。
電界配列効果を有する着色された流体は、電界配列効果を有する着色された液体、又は電界配列効果を有する着色された液晶からなることが好ましく、特に前記液晶として高分子液晶であることが好ましい。前記高分子液晶は、側鎖に液晶性を示す部位（メソゲン）が共有結合により導入された高分子液晶であることか好ましい。また前記高分子液晶はポリシロキサン誘導体であることが好ましい。
本発明の電界配列効果を有する着色された流体は、顔料または染料によって着色されるが、顔料は前記流体中に分散され、染料は共有結合によって高分子液晶と連結されていることが好ましい。
また、本発明の電界配列効果を有する着色された流体は媒体に分散され、溶媒に分散されることが好ましく、シリコーンオイル中に分散されることがより好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、電界配列効果を有する着色された流体（以下、「本発明の流体」と呼ぶことがある。）とは、電界の印加により分子が配列（配向）を示す物質からなる流体（好ましくはＥＲ流体）で、かつ着色している流体を意味する。本発明の流体は、電界配列効果を有する、液体、液晶、またはコロイドの着色された流体からなり、液体または液晶からなることが好ましい。流体は、極性液体、非極性液体があるが、極性液体が好ましい。極性液体としては、特に制約はないが、窒素原子を有する基を含む化合物、好ましくはニトロ基を有する化合物からなる液体、例えば、ニトロメタンやニトロベンゼンが好ましい。
非極性液体としては、トルエン等の炭化水素系化合物、ジフェニルエーテル等のエーテル系化合物、シリコーンオイル等のケイ素系化合物等がある。
また、コロイドには、界面活性剤として、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、リポソーム等が使用可能であり、またマイクロカプセルも好適に利用できる。
【０００９】
ＥＲ流体（電気粘性流体）とは、電場の印加により粘弾性が変化し、その変化が瞬間的でかつ可逆的である流体の総称であり、主に、微粒子を分散させた分散系（不均一系）と、極性液体、非極性流体、液晶、コロイドを分散させた均一系に分類される。
【００１０】
本発明の流体としては、電界配列効果を有する液晶が好ましい。ここでいう液晶とは、構成要素に何らかの秩序があるが、構成要素が固定されていない状態を意味する。液晶の確認には、偏光顕微鏡でクロスニコル状態において観測したときに光が透過することを確認する方法が有効である。液晶は電界で分子が配向して異方性を示す特性に優れており、低分子液晶および高分子液晶のいずれも使用可能であるが、高分子液晶がより好ましい。
【００１１】
前記低分子液晶としては、コレステリック低分子液晶、ネマチック低分子液晶、スメクテイック低分子液晶を挙げられ、具体的には、メトキシベンジリデンブチルアニリンなどが挙げられる。
【００１２】
前記高分子液晶の構成要素はいかなるものであってもよいが、ポリシロキサン誘導体あるいは（メタ）アクリルアミド誘導体（例えば、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、エチルアクリルアミド、ｎ−プロピルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ｎ−ブチルアクリルアミド、ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、シクロヘキシルアクリルアミド、ベンジルアクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリルアミド、メトキシエチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリルアミド、フェニルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、β−シアノエチルアクリルアミド、Ｎ−（２−アセトキシエチル）アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド及び前記したアクリルアミドに対応するメタクリルアミド類など）、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、ピニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリル酸アルキルエステル、スチレン誘導体、ビニルカルバゾール誘導体、ビニルアルコール、アルキル置換セルロース誘導体などの重合体、その共重合体、その架橋体、あるいはその金属塩などが挙げられる。
【００１３】
高分子液晶には、必要に応じて架橋構造を導入してもよい。架橋構造の導入には、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−アルコキシメチルアクリルアミドの架橋前駆単量体を用いた共重合体を熱、紫外線あるいは放射線の照射により行う方法あるいは多官能性単量体（例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、ビスヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなど）を用いる方法が挙げられる。
【００１４】
高分子液晶は、液晶を示す機能を与える部分構造（メソゲン）を有する。液晶を示す機能を与える部分構造としては、いかなる構造であってもよいが、液晶便覧編集委員会編、液晶便覧、丸善、２０００年の第３章、第８節の「高分子液晶」に記載されているものが挙げられる。メソゲンは、高分子主鎖中に導入されていてもよいし、高分子側鎖に導入されていてもよい。また、架橋部位に導入されていてもよい。
【００１５】
高分子液晶としては、特にポリフッ化ビニリデンなどの強誘電性ポリマーあるいはネマッチク液晶性を示す側鎖型液晶ポリマー、主鎖型液晶ポリマーなどが好ましい。さらに好ましくは、ネマチック液晶性を示す側鎖型液晶ポリマー、主鎖型液晶ポリマーであり、特に好ましくは、ネマチック液晶性を示す側鎖型液晶ポリマーである。側鎖型液晶ポリマーとしては、いかなるものであってもよいが、ポリエステル、ポリアミド、ポリイソシアネート、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリシロキサンなどの誘導体が挙げられる。好ましくは、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリシロキサンなどの誘導体であり、特に好ましくはポリシロキサン誘導体である。
【００１６】
本発明の流体として好適なポリシロキサン誘導体は、下記一般式（１）で表される繰り返し単位から構成される高分子液晶が好ましい。
（一般式（１）
【００１７】
【化１】
2005010570.tif 000003
【００１８】
式中、（Ｌｉｎｋ１）は２価の連結基を表す。（Ｍｅｓｏｇｅｎ１）は液晶性を示す機能を有する基を表す。Ｒ１はアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。ｎ１は１〜１０００を表し、好ましくは１〜５００を表し、より好ましくは５〜１００を表す。
【００１９】
（Ｌｉｎｋ１）は２価の連結基を表し、炭素原子、窒素原子、硫黄原子、酸素原子から構成される原子団からなる。２価の連結基としては、炭素数１から２０のアルキレン基（例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、シクロヘキシルー１，４−ジイル）、炭素数２から２０のアルケニレン基（例えば、エテニレン）、炭素数２から２０のアルキニレン基（例えば、エチニレン）、アミド基、エーテル基、エルテル基、スルホアミド基、スルホン酸エステル基、ウレイド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオエーテル基、カルボニル基、−ＮＲ−基（ここで、Ｒは水素原子またはアルキル基、アリール基をあらわす）、アゾ基、アゾキシ基、複素環２価基（例えば、ピペラジンー１，４−ジイル基）を１つまたはそれ以上組み合わせて構成される炭素数０から６０の２価の連結基が挙げられる。  （Ｌｉｎｋ１）の表す２価の連結基として、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、エーテル基、チオエーテル基、アミド基、エルテル基、カルボニル基、およびそれらを組み合わせた基である。（Ｌｉｎｋ１）はさらに置換基を有していてもよく、置換基としては、以下に記した置換基群Ｖが挙げられる。
【００２０】
置換基群Ｖ：
ハロゲン原子（例えば塩素、臭素、沃素、フッ素）、メルカプト基、シアノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基、ヒドロキシ基、炭素数１から１０、好ましくは炭素数２から８、更に好ましくは炭素数２から５のカルバモイル基（例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、モルホリノカロボニル）、炭素数０から１０、好ましくは炭素数２から８、更に好ましくは炭素数２から５のスルファモイル基（例えばメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ピペリジノスルフォニル）、ニトロ基、炭素数１から２０、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から８のアルコキシ基（例えばメトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、２−フェニルエトキシ）、炭素数６から２０、好ましくは炭素数６から１２、更に好ましくは炭素数６から１０のアリールオキシ基（例えばフェノキシ、ｐ−メチルフェノキシ、ｐ−クロロフェノキシ、ナフトキシ）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数２から１２、更に好ましくは炭素数２から８のアシル基（例えばアセチル、ベンゾイル、トリクロロアセチル）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数２から１２、更に好ましくは炭素数２から８のアシルオキシ基（例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ）、
【００２１】
炭素数１から２０、好ましくは炭素数２から１２、更に好ましくは炭素数２から８のアシルアミノ基（例えばアセチルアミノ）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から８のスルホニル基（例えばメタンスルホニル、エタンスルホニル、ベンゼンスルホニル）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から８のスルフィニル基（例えばメタンスルフィニル、エタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニル）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数１から１２、更に好ましくは炭素数１から８の置換または無置換のアミノ基（例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ベンジルアミノ、アニリノ、ジフェニルアミノ、４−メチルフェニルアミノ、４−エチルフェニルアミノ、３−ｎ−プロピルフェニルアミノ、４−ｎ−プロピルフェニルアミノ、３−ｎ−ブチルフェニルアミノ、４−ｎ−ブチルフェニルアミノ、３−ｎ−ペンチルフェニルアミノ、４−ｎ−ペンチルフェニルアミノ、３−トリフルオロメチルフェニルアミノ、４−トリフルオロメチルフェニルアミノ、２−ピリジルアミノ、３−ピリジルアミノ、２−チアゾリルアミノ、２−オキサゾリルアミノ、Ｎ，Ｎ−メチルフェニルアミノ、Ｎ，Ｎ−エチルフェニルアミノ）、
【００２２】
炭素数０から１５、好ましくは炭素数３から１０、更に好ましくは炭素数３から６のアンモニウム基（例えばトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム）、炭素数０から１５、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から６のヒドラジノ基（例えばトリメチルヒドラジノ基）、炭素数１から１５、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から６のウレイド基（例えばウレイド基、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド基）、炭素数１から１５、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から６のイミド基（例えばスクシンイミド基）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数１から１２、更に好ましくは炭素数１から８のアルキルチオ基（例えばメチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ）、炭素数６から８０、好ましくは炭素数６から４０、更に好ましくは炭素数６から３０のアリールチオ基（例えばフェニルチオ、ｐ−メチルフェニルチオ、ｐ−クロロフェニルチオ、２−ピリジルチオ、１−ナフチルチオ、２−ナフチルチオ、４−プロピルシクロヘキシル−４’−ビフェニルチオ、４−ブチルシクロヘキシル−４’−ビフェニルチオ、４−ペンチルシクロヘキシル−４’−ビフェニルチオ、４−プロピルフェニル−２−エチニル−４’−ビフェニルチオ）、炭素数１から８０、好ましくは炭素数１から４０、更に好ましくは炭素数１から３０のヘテロアリールチオ基（例えば２−ピリジルチオ、３−ピリジルチオ、４−ピリジルチオ、２−キノリルチオ、２−フリルチオ、２−ピロリルチオ）、
【００２３】
炭素数２から２０、好ましくは炭素数２から１２、更に好ましくは炭素数２から８のアルコキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、２−ベンジルオキシカルボニル）、炭素数６から２０、好ましくは炭素数６から１２、更に好ましくは炭素数６から１０のアリーロキシカルボニル基（例えばフェノキシカルボニル）、炭素数１から１８、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から５の無置換アルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル）、炭素数１から１８、好ましくは炭素数１から１０、更に好ましくは炭素数１から５の置換アルキル基｛例えばヒドロキシメチル、トリフルオロメチル、ベンジル、カルボキシエチル、エトキシカルボニルメチル、アセチルアミノメチル、またここでは炭素数２から１８、好ましくは炭素数３から１０、更に好ましくは炭素数３から５の不飽和炭化水素基（例えばビニル基、エチニル基１−シクロヘキセニル基、ベンジリジン基、ベンジリデン基）も置換アルキル基に含まれることにする｝、
【００２４】
炭素数６から２０、好ましくは炭素数６から１５、更に好ましくは炭素数６から１０の置換又は無置換のアリール基（例えばフェニル、ナフチル、ｐ−カルボキシフェニル、ｐ−ニトロフェニル、３，５−ジクロロフェニル、ｐ−シアノフェニル、ｍ−フルオロフェニル、ｐ−トリル、４−プロピルシクロヘキシル−４’−ビフェニル、４−ブチルシクロヘキシル−４’−ビフェニル、４−ペンチルシクロヘキシル−４’−ビフェニル、４−プロピルフェニル−２−エチニル−４’−ビフェニル）、炭素数１から２０、好ましくは炭素数２から１０、更に好ましくは炭素数４から６の置換又は無置換のヘテロアリール基（例えばピリジル、５−メチルピリジル、チエニル、フリル、モルホリノ、テトラヒドロフルフリル）。
これら置換基群Ｖはベンゼン環やナフタレン環が縮合した構造もとることができる。さらに、これらの置換基上にさらに此処までに説明したＶの説明で示した置換基が置換していても良い。
Ｒ１はアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。具体的には、上記置換基群Ｖで記載したものが挙げられる。好ましくはアルキル基またはアリール基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基である。
【００２５】
（Ｍｅｓｏｇｅｎ１）は液晶性を示す機能を有する基を表す。例えば、アゾメチン化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル、アルキル置換フェニルエステル、アルコキシ置換フェニルエステル、フッ素置換フェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、フッ素置換シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、シアノフェニルシクロヘキサン、フッ素置換フェニルシクロヘキサン、シアノ置換フェニルピリミジン、フッ素置換フェニルピリミジン、アルコキシ置換フェニルピリミジン、フッ素置換アルコキシ置換フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、トラン系化合物、フッ素置換トラン系化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリルなどを部分構造にもつ基が挙げられる。好ましくは、シアノフェニルエステル誘導体である。
【００２６】
以下に本発明の高分子液晶ゲルの具体例を示すが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２７】
【化２】
2005010570.tif 000004
【００２８】
【化３】
2005010570.tif 000005
【００２９】
【化４】
2005010570.tif 000006
【００３０】
本発明の流体は、顔料または染料を用いて着色される。
本発明の流体に用いられる顔料としては、いかなるものであってもよい。顔料としては、無機顔料あるいは有機顔料のいずれであってもよいが、好ましくは有機顔料である。顔料としては、例えば、酸化チタン顔料、酸化鉄顔料、ブロンズ粉顔料、アルミナ顔料、沈降性硫酸バリウム顔料、亜鉛華顔料、チタンブラック顔料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、スレン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジオキサジン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、インジゴ顔料、蛍光顔料、アニリンブラック顔料、カーボンブラック顔料などが挙げられる。好ましくは、酸化チタン顔料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、ジケトピロロピロール顔料、カーボンブラック顔料である。
【００３１】
顔料を本発明の流体中に分散させる方法としては、いかなるものであってもよく、好ましくは、分散メデイア、分散機などを用いることができる。分散機としては、例えば、サンドミル、ボールミル、アトライザー、三本ロール、バスケットミル、デイスパーサーなどが挙げられる。これら分散機の詳細は、「最新顔料分散技術」（技術情報協会編、１９９５年）の第３章に記載されている。
分散メデイアとしては、ジルコニア、高比重ガラス、セラミックボール、ジルコン、スチールボールなどが挙げられる。
【００３２】
顔料を含む本発明の流体の作製方法としては、高分子液晶を作製したのちに顔料を高分子液晶中に分散する方法、線状ポリマーを作製したのちに顔料共存下で高分子液晶をゲル化させる方法、顔料を分散したモノマー溶液を重合させて高分子液晶を作製する方法などが挙げられる。好ましくは、顔料を分散したモノマー溶液を重合させて高分子液晶を作製する方法である。
【００３３】
本発明の流体には、流体中に含有する分散物の安定性を高めるため、いわゆる、分散剤を加えてもよい。分散剤としては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、ノニオン性分散剤が好ましい。これら分散剤の詳細は、「最新顔料分散技術」（技術情報協会編、１９９５年）の第２章に記載されている。顔料の高分子液晶ゲルに対する濃度は、いかなるものであってもよいが、好ましくは１〜８０質量％、さらに好ましくは５〜５０質量％である。
【００３４】
本発明の流体に用いられる染料としては、いかなるものであってもよいが、例えば、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、メロシアニン色素、アゾメチン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、アズレン色素、ジオキサジン色素、ポリチオフェン色素などが挙げられ、具体的には、  「ＤｉｃｈｒｏｉｃＤｙｅｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ」（  Ａ．  Ｖ．  Ｉｖａｓｈｃｈｅｎｋｏ著、ＣＲＣ社、１９９４年）に記載されているものが挙げられる。好ましくはアゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素であり、特に好ましくはアゾ色素、アントラキノン色素である。
【００３５】
アゾ色素はモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素、ペンタキスアゾ色素などいかなるものであってもよいが、好ましくはモノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素である。アゾ色素に含まれる環構造としては芳香族基（ベンゼン環、ナフタレン環など）のほかにも複素環（キノリン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリミジン環など）であってもよい。
【００３６】
アントラキノン色素の置換基としては、酸素原子、硫黄原子または窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アルコキシ、アリーロキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアミノ、アリールアミノ基である。該置換基の置換数はいかなる数であってもよいが、ジ置換、トリ置換、テトラキス置換が好ましく、特に好ましくはジ置換、トリ置換である。該置換基の置換位置はいかなる場所であってもよいが、好ましくは１，４位ジ置換、１，５位ジ置換、１，４，５位トリ置換、１，２，４位トリ置換、１，２，５位トリ置換、１，２，４，５位テトラ置換、１，２，５，６位テトラ置換構造である。
【００３７】
本発明の高分子液晶へ染料を導入する方法としては、染料が連結されたモノマー溶液を重合して高分子液晶を作製する方法、高分子液晶を作製したのち反応性基を有する染料を導入する方法などが挙げられる。染料の高分子液晶に対する濃度は、いかなるものであってもよいが、好ましくは１〜８０質量％、さらに好ましくは５〜５０質量％である。
【００３８】
本発明の流体を分散させる媒体としては、特に限定されないが、好ましくは電気絶縁性溶媒である。好ましくは用いられる溶媒は、水、アルコール（メタノール、エタノールなど）、ハロゲン化炭化水素（クロロホルム、テトラクロロエチレン、クロロビフェニルなどのハロゲン化芳香族化合物）アセトニトリル、エーテル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、セバチン酸ブチルエステルなどのエステル系化合物、パラフィン、各種オイル（ひまし油、シリコーンオイル、フルオロシリコーン系オイル、りん酸エステル系オイルなど）さらには液晶化合物などが挙げられる。本発明に用いられる媒体として好ましくは、電気絶縁性に優れ、化学的な安定性、耐熱性、耐湿性に優れたものである。また、これらの溶媒を組み合わせて用いても良い。好ましくはシリコーンオイルであり、シリコーンオイルでＥＲ流体を分散させる場合、不揮発性、化学的安定性の点で好適である。
【００３９】
本発明では、電界配列効果を有する着色された流体が、媒体（好ましくは溶媒）に液滴状に分散された状態であることが好ましい。溶媒中に本発明の流体が液滴状に存在する場合、液液界面を形成するために粘性が低く、電界印加による配列変化は固液界面の場合よりも応答速度が早くなる。また液液界面であるために復元力があるため、機械的な衝撃等に強いなどの利点を有する。
【００４０】
本発明の流体と媒体との比率は、いかなるものであってよいが、好ましくは重量比で、均一ＥＲ流体：媒体＝０．１：１００〜１０００：１００の範囲であり、より好ましくは、均一ＥＲ流体：媒体＝１：１００〜８０：１００の範囲である。さらに本発明の均一ＥＲ流体には、分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防止剤を必要に応じて適宜添加してもよい。
【００４１】
次に本発明の光学素子の一実施の形態として画像表示装置を例に説明する。図１は、本発明の原理を示すための模式図である。図１に示すように、着色された均一ＥＲ流体が電場の作用により配列することで、表示を行う原理に基づいている。すなわち、均一ＥＲ流体が溶媒中に分散した状態では光は顔料に吸収されるため着色状態となり、一方、均一ＥＲ流体が電場方向に配列した状態では光が透過するようになるため消色状態となる。本発明の画像表示装置は、可逆的な表示あるいは不可逆的な表示いずれでもよいが、好ましくは可逆的な表示である。
【００４２】
図２は本発明の光学素子の一実施の形態としての画像表示装置の概略的構成図である。本発明の画像表示装置は、一対の電極基板間と、一対の電極基板に挟持される本発明の均一ＥＲ流体を含有する液体層とから構成することができる。図２において、前記電極基板は、通常ガラスあるいはプラスチックからなる基板１Ａ，１Ｂ上に、電極層２Ａ，２Ｂを形成したものを用いることができる。プラスチック基板１Ａ，１Ｂとしては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。基板１Ａ，１Ｂについては、たとえば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第２１８〜２３１頁に記載のものを用いることができる。基板１Ａ，１Ｂ上に形成される電極層２Ａ，２Ｂは、好ましくは透明電極層である。例えば、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ等から形成することができる。透明電極については、たとえば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第２３２〜２３９頁に記載のものが用いられる。
【００４３】
画像表示装置は、一対の基板１Ａ，１Ｂをスペーサー５などを介して、１μｍ〜５ｍｍ間隔で対向させ、基板１Ａ，１Ｂ間に形成された空間に本発明の均一系ＥＲ流体３を注入することにより作製することができる。前記スペーサー５については、たとえば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第２５７〜２６２頁に記載のものを用いることができる。
【００４４】
本発明の画像表示装置は、単純マトリックス駆動方式あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いたアクテイブマトリックス駆動方式を用いて駆動することができる。駆動方式については、たとえば、「液晶デバイスハンドブック」（日本学術振興会第１４２委員会編、日刊工業新聞社、１９８９年）の第３８７〜４６０頁に詳細が記載され、本発明の画像表示装置の駆動方法として利用できる。本発明の画像表示装置は、直流駆動であっても、交流駆動であってもよいが、好ましくは、交流駆動である。
【００４５】
本発明の画像表示装置において、印加させる電圧はいかなるものであってもよいが、好ましくは、０〜１０００Ｖの範囲であり、より好ましくは、１〜１００Ｖの範囲である。本発明の画像表示装置は、透過型または反射型いずれの場合でもよい。
【００４６】
本発明の画像表示装置において、カラー表示のための手段としては、カラーフィルターを並列配置する方法（方法１）、異なる色を吸収する画素を並列配置する方法（方法２）、又は異なる色を吸収する層を積層させる方法（方法３）のいずれであってもよい。方法１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の並列配置又はＹ、Ｍ、Ｃ各々の並列配置のいずれであってもよいが、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の並列配置が好ましい。方法２では、方法は特に限定されないが、スクリーン印刷又はインクジェット方式が好ましい。方法３では、Ｙ、Ｍ、Ｃの各３層を積層させた構造、又はＲ、Ｇ、Ｂの各層と、Ｙ、Ｍ、Ｃの各層とが互いに補色の関係となるように２層積層させた構造が好ましい。
【００４７】
黒色に本発明の流体を用いると、光シャッターとして利用した白黒表示が可能である。反射型の場合、反射板として図２に符号６で示す白色に散乱にする白色散乱板を用いることが好ましい。また複数の色に本発明の流体を用いることでカラー表示が可能である。特に、Ｒ，Ｂ，Ｇに本発明の流体、あるいは、Ｙ，Ｍ，Ｃに本発明の流体を用いることでフルカラー表示が可能となる。
【００４８】
本発明の画像表示装置は、単層構造で使用してもよいし、積層構造で使用してもよい。積層構造の場合、各々Ｙ，Ｍ，Ｃに着色された層を３層重ねることで、フルカラー表示が可能となる。
【００４９】
本発明の液晶素子は、コンピューター、時計、電卓などの表示素子、電子光学シャッター、電子光学絞り、光通信光路切り替えスイッチ、光変調器などの種種の電子光学デバイスとして好適に利用することができる。
【００５０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の主旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【００５１】
実施例１
【化５】
2005010570.tif 000007
【００５２】
原料の化合物（Ｍ−１）５．７ｇ、（Ｍ−２）６．０ｇを、銅フタロシアニン顔料分散トルエン溶液（顔料濃度３０質量％）５ｍｌ中に、超音波分散させて混合した。そこに、白金触媒（ＰｔＨ２Ｃｌ６・六水和物）を添加し、１００℃６時間攪拌下加熱した。反応混合物をメタノールより晶析させ、透析と晶析を行うことで、銅フタロシアニン顔料により着色された本発明の均一系ＥＲ流体（１−３）を得た。
【００５３】
次に、本発明の表示装置を図２に示す。
その作製手順は以下のようにして行った。
均一系ＥＲ流体（１−３）を、シリコンオイル中に超音波分散させて溶液を、市販のセル用基板に注入し、本発明の表示装置を作製した。用いたセル用基板は、Ｅ．Ｈ．Ｃ．社製のもので、ＩＴＯ透明電極層、およびポリイミド配向膜（ラビング処理によりパラレル配向処理付き）が形成されたガラス板（厚さ０．７ｍｍ）であり、セルギャップ１０μｍ、エポキシ樹脂シール付きのものであった。
【００５４】
このセルに交流電場１０Ｖを印加し、顕微鏡で観察したところ、均一系ＥＲ流体の分散物が電場印加方向に配列する挙動が観測された。その結果、目視にて、電場印加により着色が薄くなる挙動が観察された。すなわち、本発明の流体は電場の作用により配列状態が変化し、光の透過量が増加することが確認された。電場印加を止めると、均一系ＥＲ流体はもとの分散状態となり、電場による配列効果の挙動は可逆的であることが確認された。また、この本発明の流体の色は、どの角度から見ても同様であり、視野角依存性がないことが確認された。
次に、本セルを白色の紙の上に設置して同様の実験を行なったところ、電圧無印加時には青色のセルが、電圧印加により白くなる挙動が確認された。このときの白地は、散乱にもとづく紙の白色であった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の流体を用いることにより、電場により可逆的な配列変化にともなう光の透過量制御が可能であり、大面積化が容易で、視認性のよい低コストな可逆表示装置を効率的に提供することが可能である。特に本発明の媒体が溶媒で、その中に本発明の流体が液滴状に存在する場合、電界印加による配列変化の応答速度が早くなり、液液界面であるために機械的な衝撃等に強いなどの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発色原理を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す画像表示装置の概略的構成図である。
１Ａ，１Ｂ    支持体
２Ａ，２Ｂ    透明電極
３            均一系ＥＲ流体
４            分散媒
５            スペーサー
６            白色散乱体
【図１】
2005010570.tif 000008
【図２】
2005010570.tif 000009