(57)【要約】【課題】  膨潤用液体を含有しない状態で、室温でも光屈曲−復元応答を示す液晶フィルムを得る。【解決手段】  ５０℃以下において、膨潤用液体を含有しない状態で光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶フィルム等の光屈曲性液晶成形体、ならびに５０℃以下において、光膨潤用液体を含有しない状態で照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶成形体に光を照射して、該光屈曲性液晶成形体に光屈曲−復元応答させることを特徴とする光屈曲性液晶成形体の光屈曲−復元応答方法、を提供する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
５０℃以下において、膨潤用液体を含有しない状態で光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶成形体。
【請求項２】
室温において光屈曲−復元応答を示す請求項１記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項３】
光屈曲性液晶成形体がスメクティック相を呈する請求項１もしくは２記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項４】
光屈曲性液晶成形体が強誘電相を呈する請求項１〜３のいずれか記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項５】
光屈曲性液晶成形体が可逆的な光異性化しうる基を有する単官能重合性モノマー、および該単官能重合性モノマーと共重合しうる多官能重合性モノマーから得られる共重合体からなる請求項１〜４のいずれか記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項６】
単官能重合性モノマーが、トランス−シス光異性化もしくは開環-閉環光異性化しうる基を有する請求項５記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項７】
単官能重合性モノマーがアゾベンゼン構造を有する請求項５もしくは６記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項８】
多官能重合性モノマーが２官能もしくは３官能以上の（メタ）アクリル酸エステル類である請求項５記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項９】
多官能重合性モノマーが、可逆的な光異性化しうる基を有する単官能重合性モノマーと同一の、可逆的な光異性化しうる基を有する請求項５記載の光屈曲性液晶成形体。
【請求項１０】
５０℃以下において、膨潤用液体を含有しない状態で光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶成形体に光を照射して、該光屈曲性液晶成形体に光屈曲−復元応答させることを特徴とする光屈曲性液晶成形体の光屈曲−復元応答方法。
【請求項１１】
光屈曲性液晶成形体が室温で光屈曲−復元応答を示す請求項１０記載の光屈曲性液晶成形体の光屈曲−復元応答方法。
【請求項１２】
光屈曲性液晶成形体がアゾベンゼン構造を有する単官能重合性モノマー、および該単官能重合性モノマーと共重合しうる多官能重合性モノマーから得られる共重合体からなる請求項１０もしくは１１記載の光屈曲−復元応答方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光屈曲性液晶成形体およびその光屈曲−復元（すなわち光屈伸）応答方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶は液体の流動性と結晶の配向性を兼ね備えた物質であり、液晶ディスプレイとして広く用いられており、さらには高速光スイッチング、光記録、ホログラフィー等のフォトニクス材料としての用途への期待も大きい。本発明者らは、先般、光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶フィルムを提案した（特許文献１および非特許文献１）。この光屈曲性液晶フィルムは、6−[4−（4−へキシルオキシフェニルアゾ）フェノキシ]へキシルアクリレートをアゾベンゼン含有モノマーとして、そして4,4’−ビス[6−（アクリロイルオキシ）へキシルオキシ]アゾベンゼンを架橋性モノマーとして用いて共重合させ、ついでフィルム形成時にラビング処理して得られる１軸配向（すなわちモノドメイン）液晶フィルムである。そして、この配向フィルムは、トルエンに浸漬し、膨潤状態としても複屈折性および１軸配向性を有しており、波長３６０ｎｍの紫外光を照射すると配向方向と直角方向に屈曲し、ついで４５０ｎｍの可視光を照射すると元の状態に復元する。この液晶フィルムは電界ではなく、光で駆動しうるという点に特徴を有するが、光屈曲−復元には８０℃以上の加熱、または膨潤用液体を含有させて膨潤することが必要となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００２−２５６０３１号公報
【非特許文献１】Adv.Mater.2003,15,No.3,February 5
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明者は、膨潤用液体を含有しない状態で、５０℃以下、好適には室温でも光屈曲−復元応答を示す液晶フィルムならびにそれを用いる光屈曲−復元方法を見出すべく検討し、上記の共重合体の主鎖を長くすることにより実現しうることを見出し、本発明に到達した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、５０℃以下において、膨潤用液体を含有しない状態で光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶フィルム等の光屈曲性液晶成形体、ならびに５０℃以下において、光膨潤用液体を含有しない状態で照射に応じて光屈曲−復元応答を示す光屈曲性液晶成形体に光を照射して、該光屈曲性液晶成形体に光屈曲−復元応答させることを特徴とする光屈曲性液晶成形体の光屈曲−復元応答方法、を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、膨潤用液体を含有しない状態で、室温でも光屈曲−復元応答を示す液晶フィルムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明に係る光屈曲性液晶成形体は、５０℃以下において、膨潤用液体を含有しない状態で光照射に応じて光屈曲−復元応答を示す。成形体の形態としてはフィルム、シート等が挙げられるが、以下フィルムについて説明する。本発明において、光屈曲−復元応答は、第１の特定波長を有する光が照射されると、液晶フィルムは屈曲し、その照射が停止されてもその屈曲を維持し、ついで第２の特定波長を有する光が照射されると、液晶フィルムは元の形態に復元されうる。この第１もしくは第２の特定波長は光異性化を誘起させるものであり、光屈曲性液晶フィルムの種類により変動する。たとえばトランス−シス光異性化しうる構造を有する場合には、第１の特定波長はトランス体の有する吸収帯に属する波長であり、一方第２の特定波長はシス体の有する吸収帯であり、トランス体の吸収帯に重ならない波長である。たとえば、光屈曲性液晶フィルムがアゾベンゼン構造のトランス−シス光異性化しうる場合には、アゾベンゼン骨格に結合している置換基にもよるが、第１の特定波長は３００〜４００ｎｍ程度であり、第２の特定波長は５００〜６５０ｎｍ程度である。
【０００８】
照射光としては非偏光が使用され、光の照射強度は特に制限されないが、屈曲に際しては、必要な照射光量は温度に依存するが、通常１〜３００ｍJ/ｃｍ２、そして復元の際には通常１０〜１０００ｍJ/ｃｍ２から選ばれる。
【０００９】
このような光屈曲性液晶フィルムは、可逆的な光異性化しうる基を有する単官能重合性モノマー、および該単官能重合性モノマーと共重合しうる多官能重合性モノマーから得られる共重合体からなり、配向処理されていない点に特徴を有する。
【００１０】
単官能重合性モノマーとしては、トランス−シス光異性化もしくは開環-閉環光異性化しうる基を有するものが挙げられる。トランス−シス光異性化しうる基を有する単官能重合性モノマーとしては、たとえばアゾベンゼン構造もしくはスチルべン構造等を有するものが挙げられるが、アゾベンゼン構造を有するものがトランスおよびシス体の吸収波長が離れており、かつ異性化による分子形状の変化が大きい点から好適である。そして、開環-閉環光異性化しうる基を有するもの単官能重合性モノマーとしては、たとえばスピロピラン構造もしくはジアリル構造等を有するものが挙げられる。
【００１１】
この単官能重合性モノマーは、多官能重合性モノマーと共重合して得られる共重合体において適切な光屈曲−復元応答を示すために、単官能重合性モノマー（たとえば上記のアゾベンゼン含有モノマー）によってある程度の大きさの長鎖ポリマーセグメントが形成され、この長鎖ポリマーセグメントが多官能重合性モノマーにより適宜の密度で架橋された架橋構造が形成される。
【００１２】
一方、多官能重合性モノマーとしては、２官能もしくは３官能以上の（メタ）アクリル酸エステル類、等が挙げられ。そして、この多官能重合性モノマーは可逆的な光異性化しうる基を有する単官能重合性モノマーと同一の可逆的な光異性化しうる基を有していてもよい。
【００１３】
好適には、たとえば、次の式（１）で示されるアクリレート類
【００１４】
【化１】
2005255805.tif 000002
【００１５】
が単官能重合性モノマーとして、そして次の式（２）で示されるアゾベンゼン類
【００１６】
【化２】
2005255805.tif 000003
【００１７】
が多官能重合性モノマーとして、使用される。
【００１８】
これらの単官能重合性モノマーおよび多官能重合性モノマーの量比は、通常
９５〜７０モル％：５〜３０モル％、好適には９０〜７５モル％：１０〜２５モル％から選択される。
【００１９】
さらに、得られる液晶成形体の応答速度を向上させるためには、極性基を導入する等の分子設計によりスメクティック相を呈するようにするのが好適である。さらに好適には、キラリティ構造を付与して強誘電相を呈するようにすることである。
【００２０】
重合法自体は従来用いられている共重合法によることができ、たとえば、上記の特開平２００２−２５６０３１号公報に記載された方法と同様な方法によることができる。すなわち、注型重合法により共重合と同時にフィルム等の成形体を形成するのが好適である。重合は熱重合もしくは光重合によるのが好適であり、熱重合はたとえば重合開始剤１〜１０ｗｔ％を用いて、空気中、常圧で溶媒なしで５０〜１２０℃に加熱して行われる。光重合はこのような熱重合において光を照射して行われる。
【００２１】
フィルムの厚みは目的により適宜選定しうるが、通常１〜５０μｍ程度である。
【００２２】
上記のように、本発明の光屈曲性液晶フィルムは、トルエン、クロロホルム、酢酸エチル等の膨潤用液体を含有しない状態で、すなわち通常、空気中で、４０℃以下、好ましくは室温で、たとえば波長３６０ｎｍの紫外光を室温でフィルム上部より照射すると配向したアゾベンゼン分子のドメインが選択的に光を吸収し、トランス体よりシス体に異性化する。これにより、体積収縮し、上部に向かって屈曲する。そして、可視光を照射するとシス体よりトランス体に光異性化され、復元応答する。
【００２３】
本発明の光屈曲性液晶成形体は、上記のような光屈曲−復元応答特性を有するので、種々の用途に用いることができる。たとえば、プラスチックモーター、光学素子、表示素子、スイッチング素子、記憶素子、玩具、等に利用しうる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例１
式（１）で示されるアクリレート類（単官能重合性モノマー）と式（２）で示される
アゾベンゼン類（多官能重合性モノマー）を用いて、液晶性フィルムを調製した。すなわち、単官能重合性モノマー８０モル％、多官能重合性モノマー２０モル％からなるモノマー成分合計量に対して１モル％の割合の光重合開始剤（「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ７８４」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製））を混合した。ついで、この混合物を１００℃に加熱して等方相にし、ホモジニアス配向処理を施したポリイミド被覆ITO付きガラスセル内に、上記混合物を充填し、０．５℃/分で徐冷して９０℃にし、５００Wの超高圧水銀灯の５４５ｎｍの光を２時間照射して重合した。その後、重合反応物をセルから取り出し、さらにクロロホルムで洗浄して未反応モノマーを除去した。得られた液晶フィルムは示差走査熱量分析により、Tgが２０℃であることがわかった。
【００２５】
（４）得られた液晶フィルム（４．５ｍｍ×３ｍｍ×７μｍ）に３６６ｎｍの紫外光をフィルム上部から垂直に２０ｍW/ｃｍ２の光強度で照射したところ、上部に向かって３秒で２つに折りたたまれるように屈曲した。ついで、５４５ｎｍの可視光を同様に、８２ｍW/ｃｍ２の光強度で照射したところ、１０秒で元の平らな状態を回復した。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の光屈曲性液晶成形体は、その光屈曲−復元応答特性を利用して、たとえば、プラスチックモーター、光学素子、表示素子、スイッチング素子、記憶素子、玩具等、種々の用途に用いることができる。