(57)【要約】【課題】製造工程の簡便化を図りつつ、液晶光学素子のサイズによらずに高品質な液晶光学素子およびその液晶光学素子に好適な液晶組成物を提供する。【解決手段】本発明に係る液晶組成物は、液晶性を示し、且つ非硬化性化合物である液晶化合物と、重合性官能基を有する液晶性硬化性化合物と、重合性官能基を有する非液晶性硬化性化合物とを含有する液晶組成物であって、液晶性硬化性化合物の含有量よりも非液晶性硬化性化合物の含有量が多く、且つ液晶性硬化性化合物および非液晶性硬化性化合物の合量を、全体の８質量％以上、２０質量％未満とする。【選択図】図１
2017031379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶性を示し、且つ非硬化性化合物である液晶化合物と、
重合性官能基を有する液晶性硬化性化合物と、
重合性官能基を有する非液晶性硬化性化合物とを含有する液晶組成物であって、
前記液晶性硬化性化合物の含有量よりも前記非液晶性硬化性化合物の含有量が多く、且つ
前記液晶性硬化性化合物および前記非液晶性硬化性化合物の合量が、全体の８質量％以上、２０質量％未満である液晶組成物。
【請求項２】
前記非液晶性硬化性化合物が式（１）で表される化合物を含有する請求項１に記載の液晶組成物。
【化１】
2017031379.tif 000046
但し、Ａ１，Ａ２：其々独立にアクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基である。
Ｒ１，Ｒ２：其々独立に炭素数２〜６のアルキレン基である。
Ｚ：２価のメソゲン構造部である。
ｎ、ｍ：其々独立に１〜１０の整数である。
【請求項３】
前記非液晶性硬化性化合物がさらに式（２）で表される化合物を含有する請求項２に記載の液晶組成物。
【化２】
2017031379.tif 000047
但し、Ａ３〜Ａ５：其々独立にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基、ビニル基またはグリシジルエーテル基である。
Ｒ３：炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖又は分岐状炭素数１〜５０の１〜３価の有機基である。
ｐ、ｑ、ｒ：其々独立に０〜３である。但し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝１〜３である。
【請求項４】
前記液晶性硬化性化合物の含有量が、全体の１０質量％未満である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項５】
前記液晶性硬化性化合物が、二官能硬化性化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項６】
少なくとも一方が透明である一対の基板と、
前記一対の基板に挟持され、液晶化合物と、前記液晶化合物の配向を規制する配向規制材とを含む電気光学機能層と、
前記電気光学機能層内に電界を生じさせる電界印加手段と、を具備する液晶光学素子の前記電気光学機能層を形成するために用いられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項７】
少なくとも一方が透明である一対の基板と、
前記一対の基板に挟持された電気光学機能層と、
前記電気光学機能層内に電界を生じさせる電界印加手段と、を備え、
前記電気光学機能層は、液晶化合物と、前記液晶化合物の配向を規制する配向規制材とを含み、
前記配向規制材は前記電気光学機能層全体に対して８質量％以上、２０質量％未満であり、且つ前記配向規制材の構成成分が液晶性硬化性化合物由来より非液晶性硬化性化合物由来の割合が多い液晶光学素子。
【請求項８】
電圧無印加時に透明状態を示し、電圧印加時に入射光を散乱する状態を示す請求項７に記載の液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶性を示す液晶化合物と硬化性化合物を含有してなる液晶組成物に関する。また、電圧のオンオフにより光学変調する電気光学機能層を有する液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子は、低消費電力、薄型、軽量等の利点を有するため、携帯電話、デジタルカメラ、携帯情報端末、テレビ等の多くの電子機器に広く用いられている。その中で、近年、電界により液晶分子の配列を制御して、光散乱状態を変化させる方式の液晶光学素子が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、一対の電極付き基板に垂直配向用ポリイミド薄膜を形成し、これらの基板間に液晶と未硬化の硬化性化合物との混合物を挟持し、この混合物において液晶相を示す状態で、光露光により前記硬化性化合物を硬化させて液晶／硬化性複合体層を形成する液晶光学素子を開示する。また、特許文献２は、特定の二官能硬化性化合物と非重合性の液晶性組成物を含有する液晶性混合物を一対の電極付き基板間に挟持し、この混合物において液晶相を示す状態で前記重合性化合物を重合して高分子を形成することにより、液晶と高分子とを含む電気光学機能層を有する液晶光学素子を開示する。特許文献３においては、重合した液晶単量体（ａ）と低分子液晶材料（ｂ）とからなる散乱型表示セルにおいて、重合した液晶単量体（ａ）は架橋網目状組織からなり、この組織の周囲に低分子液晶材料（ｂ）が連続相を形成してなる電機光学機能層が開示されている。
【０００４】
透過−散乱型の動作モードを有する液晶／高分子複合体（Liquid Crystal Polyer Composite）を用いる液晶光学素子は、液晶／高分子複合体が一対の電極付き基板間に挟持され、これらの電極に電圧を印加して液晶の光学特性を変化させる方式であり、高分子分散型液晶素子、あるいは分散液晶とも呼ばれている。従来方式のＴＮ型液晶光学素子等と異なり、透過−散乱型の液晶光学素子は原理的に偏光板を必要としないので、光の吸収損失が少なく、且つ高い散乱特性を有し、素子全体における光の利用効率が高い。この特性を活かして、調光ガラス、光シャッター、レーザー装置および表示装置などに用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１９６５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３９１号公報
【特許文献３】特開平４−２２７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
透過−散乱型の動作モードを有する液晶／高分子複合体からなる電機光学機能層を有する液晶光学素子は、液晶組成物の状態から相分離プロセスを経て、光学的に機能し得る良好な電気光学機能層が形成される。そして、高分子（配向規制材）の形状やサイズ・分布が電気光学機能層の特性に大きく影響する。上記特許文献３のように、液晶組成物として、液晶性硬化性化合物と液晶化合物を用いると、液晶組成物の相溶性を良好に保つことができる。しかし、相溶性が高いが故に、相分離工程を経て得られた電気光学機能層中の液晶化合物のドメイン（以下、液晶ドメインという）のサイズが小さくなる。
【０００７】
液晶ドメインのサイズが小さいと、液晶光学素子の駆動電圧上昇が生じたり、電気光学機能層の散乱モードにおいて特定の可視光領域の光が散乱され、その他の可視光領域の光を透過させることにより着色現象が生じたりする場合があった。また、液晶組成物の相溶性が高いことに起因して、硬化反応が充分におこなわれないことにより液晶ドメイン中に未硬化の硬化性化合物が残存し、その結果、品質低下や歩留まり低下の問題が生じ得る。
【０００８】
上記特許文献２に開示したように、液晶組成物中に非液晶性硬化性化合物を含有すると、液晶ドメインのサイズが小さくなる問題や未硬化の硬化性化合物が液晶ドメイン中に残存する問題を解決することができる。しかしながら、液晶性硬化性化合物を用いる場合に比して液晶組成物の相溶性が低下し、未硬化の硬化性化合物が液晶組成物から相分離して析出するという問題があった。このため、液晶組成物の相溶性が保持される状態を維持できる温度まで加温して、液晶組成物の硬化処理を行っていた。このため、液晶光学素子の製造工程において、液晶組成物の温度を適切に制御する必要があり、液晶組成物のハンドリング性がよいとは言えなかった。また、液晶組成物をセル内に真空注入する場合には、加温機能を有する装置を用いる必要があった。そのため、例えば、ＯＤＦ法の場合には、ステージを温めないと吐出時の衝撃で液晶組成物中の硬化性化合物と液晶性硬化性化合物が相分離してしまい、不均一な特性むらのある電気光学機能層が形成されることがあった。このため、ＯＤＦ法の装置にステージを温める機構を設ける必要があり、液晶光学素子の大型化を難しくしていた。
【０００９】
なお、上記においては、透過−散乱モードの液晶光学素子における課題について述べたが、電圧の印加・無印加により屈折率等の光学特性が変わって光学変調するモードの液晶光学素子においても同様の課題が生じ得る。
【００１０】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程の簡便化を図りつつ、液晶光学素子のサイズによらずに高品質な液晶光学素子を提供すること、並びに前記液晶光学素子に好適な液晶組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下［１］〜［８］の構成を有する液晶組成物および液晶光学素子を提供する。
［１］：  液晶性を示し、且つ非硬化性化合物である液晶化合物と、重合性官能基を有する液晶性硬化性化合物と、重合性官能基を有する非液晶性硬化性化合物とを含有する液晶組成物であって、前記液晶性硬化性化合物の含有量よりも前記非液晶性硬化性化合物の含有量が多く、且つ前記液晶性硬化性化合物および前記非液晶性硬化性化合物の合量が、全体の８質量％以上、２０質量％未満液晶組成物。
［２］：  前記非液晶性硬化性化合物が式（１）で表される化合物を含有する［１］に記載の液晶組成物。
【化１】
2017031379.tif 000003
但し、Ａ１，Ａ２：其々独立にアクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基である。
Ｒ１，Ｒ２：其々独立に炭素数２〜６のアルキレン基である。
Ｚ：２価のメソゲン構造部である。
ｎ、ｍ：其々独立に１〜１０の整数である。
［３］：  前記非液晶性硬化性化合物が式（２）で表される化合物を含有する［２］に記載の液晶組成物。
【化２】
2017031379.tif 000004
但し、Ａ３〜Ａ５：其々独立にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基、ビニル基またはグリシジルエーテル基である。
Ｒ３：炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖又は分岐状炭素数１〜５０の１〜３価の有機基である。
ｐ、ｑ、ｒ：其々独立に０〜３である。但し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝１〜３である。
［４］：  前記液晶性硬化性化合物の含有量が、全体の１０質量％未満である［１］〜［３］のいずれかに記載の液晶組成物。
［５］：  前記液晶性硬化性化合物が、二官能硬化性化合物である［１］〜［４］のいずれかに記載の液晶組成物。
［６］：  少なくとも一方が透明である一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、液晶化合物と、前記液晶化合物の配向を規制する配向規制材とを含む電気光学機能層と、前記電気光学機能層内に電界を生じさせる電界印加手段と、を具備する液晶光学素子の前記電気光学機能層を形成するために用いられる［１］〜［５］のいずれかに記載の液晶組成物。
［７］：  少なくとも一方が透明である一対の基板と、前記一対の基板に挟持された電気光学機能層と、前記電気光学機能層内に電界を生じさせる電界印加手段と、を備え、前記電気光学機能層は、液晶化合物と、前記液晶化合物の配向を規制する配向規制材とを含み、前記配向規制材は前記電気光学機能層全体に対して８質量％以上、２０質量％未満であり、且つ前記配向規制材の構成成分が液晶性硬化性化合物由来より非液晶性硬化性化合物由来の割合が多い液晶光学素子。
［８］：  電圧無印加時に透明状態を示し、電圧印加時に入射光を散乱する状態を示す［７］に記載の液晶光学素子。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造工程の簡便化を図りつつ、液晶光学素子のサイズによらずに高品質な液晶光学素子を提供できるという優れた効果を有する。また、前記液晶光学素子に好適な液晶組成物を提供するができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る液晶光学素子の電圧無印加時の要部の模式的説明図。
【図２】第１実施形態に係る液晶光学素子の電圧印加時の要部の模式的説明図。
【図３】第２実施形態に係る液晶光学素子の電圧無印加時の要部の模式的説明図。
【図４】第２実施形態に係る電圧印加手段の構成を説明するための模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る液晶組成物（以下、本組成物という。）は、重合性官能基を有する液晶性硬化性化合物と重合性官能基を有する非液晶性化合物（以下、これらを総称して硬化性化合物という。）および液晶化合物を含有する。本組成物においては、前記非液晶性硬化性化合物の含有量は液晶性硬化性化合物の含有量よりも多い。硬化性化合物として、液晶性硬化性化合物と非液晶性硬化性化合物を含有するため、液晶化合物との相溶性に優れ、硬化性化合物の析出が起こりにくく、液晶光学素子の製造において、ハンドリング性に優れる。硬化性化合物において、非液晶性硬化性化合物の含有量が液晶性硬化性化合物の含有量よりも多いので、本組成物を使用して液晶光学素子の製造する際には、液晶ドメインのサイズが小さくなりにくい。そのため、液晶光学素子の駆動電圧を低くできる。
なお、「液晶性硬化性化合物」とは、単独の化合物として液晶性を示す化合物をいい、「非液晶性硬化性化合物」とは、単独の化合物として液晶性を示さない化合物をいう。液晶化合物は、液晶性を示し、非硬化性化合物からなる。
【００１５】
本組成物に含まれる硬化性化合物の含有量、即ち、液晶性硬化性化合物および非液晶性硬化性化合物の合量は、本組成物全体の８質量％以上、２０質量％未満である。硬化性化合物の含有量が本組成物全体の２０質量％未満であれば、本組成物を硬化処理して得られた液晶光学素子の電気光学機能層は、電圧印加−非印加に対する透過−散乱の光学特性が良好になる。そして、硬化性化合物の含有量が本組成物全体の８質量％以上であれば、本組成物を硬化処理して得られた液晶光学素子の特性安定性（長期信頼性）や耐衝撃性を高くできる。本組成物に含まれる硬化性化合物の含有量のより好ましい範囲は、１０質量％以上、１５質量％以下である。
【００１６】
本組成物を硬化処理せしめることにより、液晶ドメインと配向規制材を含む電気光学機能層が得られる。硬化性化合物に含まれる非液晶性硬化性化合物および液晶性硬化性化合物の官能基数は限定されないが、それぞれ１〜３つのいずれかであることが好ましく、それぞれ２つの官能基を有する化合物（二官能硬化性化合物）が特に好ましい。
【００１７】
非液晶性硬化性化合物は、式（１）で表される化合物を含むことが好ましい。
【化３】
2017031379.tif 000005
ここでＡ１，Ａ２は其々独立にアクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基であり、Ｒ１，Ｒ２は其々独立に炭素数２〜６のアルキレン基である。また、Ｚは２価のメソゲン構造部である。Ｚは、４，４’−ビフェニレン基または、一部または全部の水素が炭素数１〜２のアルキルまたはハロゲン原子に置換された４，４’−ビフェニレン基であることが好ましい。そしてｎ、ｍは其々独立に１〜１０の整数である。硬化後の素子特性を考慮すると１〜４が更に好ましい。ｎ，ｍのより好ましい範囲は其々独立に１の場合であり、共に１である場合が特に好ましい。
【００１８】
式（１）の硬化部位であるＡ１，Ａ２は、一般に硬化触媒とともに光硬化、熱硬化可能な上記官能基であればいずれでもよい。Ａ１およびＡ２は、硬化時の温度を制御できることから光硬化に適するアクリロイル基およびメタクリロイル基が特に好ましい。
【００１９】
式（１）のオキシアルキレン部のＲ1およびＲ2の炭素数は２〜６である。これにより、非液晶性化合物の運動性を好ましいものにできる。Ｒ1およびＲ2の炭素原子数は２または３が好ましい。
式（１）のメソゲン構造部（Ｚ）は、１、４−フェニレン基が２個以上連結した２価のポリフェニレンが好ましい。なお、このポリフェニレン基中の一部の１，４−フェニレン基が１，４−シクロヘキシレン基で置換された２価の有機基であってもよい。
【００２０】
これらポリフェニレン基や２価の有機基の水素原子の一部または全部は炭素数１〜２のアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基などの置換基に置換されていてもよい。好ましいＺは、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基（以下、４，４’−ビフェニレン基という。）、３個連結したターフェニレン基およびこれらの水素原子の１〜４個が炭素数１〜２のアルキル基、フッ素原子、塩素原子もしくはカルボキシル基に置換された２価の有機基である。最も好ましいＺは置換基を有しない４，４’−ビフェニレン基である。
【００２１】
式（１）で表される化合物を複数用いる場合、それぞれｎおよびｍが異なってもよい。これにより、液晶化合物と式（１）で表される化合物の相溶性を向上でき、液晶光学素子のコントラストを高くできる。
【００２２】
非液晶性硬化性化合物の具体例としては、下記化学式（３）〜（６）を例示できる。
【化４】
2017031379.tif 000006
【化５】
2017031379.tif 000007
【化６】
2017031379.tif 000008
【化７】
2017031379.tif 000009
【００２３】
非液晶性硬化性化合物は式（１）で表される化合物と式（２）で表される化合物を含むことが好ましい。これにより、本組成物を硬化して得られた光学素子の耐衝撃性を高めることができる。
【化８】
2017031379.tif 000010
ここでＡ３〜Ａ５は、其々独立にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基、ビニル基またはグリシジルエーテル基であり、Ｒ３は炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖又は分岐状炭素数１〜５０の１〜３価の有機基である。また、ｐ、ｑ、ｒは其々独立に０〜３である。但し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝１〜３である。より好ましくは、Ａ３〜Ａ５が、其々独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基又はビニルエーテル基である。Ｒ３の好ましい例として、−Ｒ４−又は（Ｒ５−Ｏ）ｎ−Ｒ５−がある。ただし、Ｒ４は炭素数２〜２０の直鎖又は分枝状アルキレン基であり、Ｒ５は炭素数２〜８の直鎖又は分枝状アルキレン基であり、ｎは１〜１０の整数である。Ｒ４は、より好ましくは炭素数２〜２０の直鎖アルキレン基であり、より好ましいＲ５は−（ＣＨ2）ｓ−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−又はＣＨ２−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ3）２−であり（ただし、ｓは２〜５の整数）、ｎが１〜６の整数である。式（２）で表される化合物のより好ましい化合物として、Ａ３−Ｒ３−Ａ４が例示できる。
【００２４】
非液晶性硬化性化合物として、式（２）で表される化合物を含むことにより、重合性基間の分子内回転の自由度が高くなる。そのため、硬化性化合物が硬化して得られる配向規制材の柔軟性が向上する。また、重合相分離の反応性を高めることができる。柔軟性をより高める観点から、式（２）においてエーテル性酸素原子数が多いことが好ましい。また、Ｒ３の炭素原子数は、８以上が好ましく、１１以上がより好ましい。これにより、本組成物を液晶セル内に真空注入する製造方法を採用する場合に、本組成物から揮発性成分が飛散しにくくなる。
【００２５】
式（２）の具体例としては以下の式（７）〜（１１）が挙げられる。
【化９】
2017031379.tif 000011
【化１０】
2017031379.tif 000012
【化１１】
2017031379.tif 000013
【化１２】
2017031379.tif 000014
【化１３】
2017031379.tif 000015
【００２６】
次に、液晶性硬化性化合物について説明する。液晶性硬化性化合物は、化合物の剛直性を示すコアとなるメソゲンと、フレキシブルなユニットを有する。液晶性化合物が液晶性を示す温度は特に限定されない。液晶光学素子のコントラストを高める観点から、液晶性硬化性化合物の含有量は本組成物全体の１０質量％未満であることが好ましい。
液晶性硬化性化合物の好適な例として、以下の式（１２）〜（２８）の化合物を例示できる。
【化１４】
2017031379.tif 000016
【化１５】
2017031379.tif 000017
【化１６】
2017031379.tif 000018
【化１７】
2017031379.tif 000019
【化１８】
2017031379.tif 000020
【化１９】
2017031379.tif 000021
【化２０】
2017031379.tif 000022
【化２１】
2017031379.tif 000023
【化２２】
2017031379.tif 000024
【化２３】
2017031379.tif 000025
【化２４】
2017031379.tif 000026
【化２５】
2017031379.tif 000027
【化２６】
2017031379.tif 000028
【化２７】
2017031379.tif 000029
【化２８】
2017031379.tif 000030
【化２９】
2017031379.tif 000031
【化３０】
2017031379.tif 000032
【００２７】
液晶化合物の誘電率異方性は、正または負どちらを用いてもよい。化合物の長軸方向の誘電率εＡの値が、化合物の短軸方向の誘電率εＢの値よりも大きい場合（Δε＝εＡ−εＢの値が正の場合）が正の誘電率であり、εＢがεＡよりも大きい場合が負の誘電率である。本組成物を硬化して得られた液晶光学素子の駆動電圧を低下させる観点から、誘電率異方性の絶対値が大きいものが好ましい。誘電率異方性の絶対値が大きい液晶化合物としては、シアノ基を置換基として有する化合物やフッ素や塩素などのハロゲン原子を置換基として有する化合物が好ましい。中でも、液晶化合物として、シアノ基を置換基として有する化合物を使用すると、液晶光学素子の駆動電圧を充分低くできる。一方で、液晶化合物として、フッ素原子を置換基として有する化合物を使用すると、液晶光学素子の信頼性を高くできる。なお、液晶は、通常、液晶相を発現する環境下で用いられるが、等方相で利用することを排除するものではない。
【００２８】
液晶化合物としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶および強誘電性液晶などを用いることができる。動作温度範囲を広く、かつ動作速度を大きくする観点から、液晶化合物は、ネマティック液晶であることが好ましい。液晶化合物は、一種類の液晶化合物からなるものでもよく、二種類以上の液晶化合物の混合物でもよい。
【００２９】
本組成物における液晶化合物は、電界駆動型表示素子の材料として使用される種々のものを使用できる。このような液晶化合物は、具体的には、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系などが挙げられる。
【００３０】
本組成物には、前記した硬化性化合物および液晶化合物以外の他の成分を含有してもよい。
他の成分としては、例えば、硬化触媒が挙げられる。
【００３１】
本組成物の硬化方法が光硬化である場合、硬化触媒としては、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光硬化樹脂に用いられる光重合開始剤が挙げられる。
本組成物の硬化方法が熱硬化である場合、硬化触媒としては、パーオキサイド系、チオール系、アミン系、酸無水物系などが挙げられる。また、硬化方法が熱硬化である場合、本組成物には、必要に応じてアミン類などの硬化助剤が含まれる。
【００３２】
本組成物に含まれる硬化触媒の含有量は、硬化性化合物の２０質量％以下が好ましい。硬化性化合物を硬化して得られる配向規制材が高い分子量および高い比抵抗が要求される場合、硬化触媒の含有量は、硬化性化合物の１〜１０質量％とすることがより好ましい。
【００３３】
他の成分としては、例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素が挙げられる。二色性色素は、液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは不相溶であることが好ましい。また、他の成分としては、安定性や耐久性向上の点から酸化防止剤、紫外線吸収剤または各種可塑剤が挙げられる。更に、他の成分として、カイラル剤が挙げられる。カイラル剤を含有すると、本組成物を硬化して得られる液晶光学素子の電界印加／非印加時のコントラストを高くすることができる。
【００３４】
本組成物は、液晶化合物と硬化性化合物を混合した後に均質な溶液であることが好ましい。また、液晶化合物と硬化性化合物の混合物は、電極付き基板に狭持されるとき、液晶相を示していてもよい。
【００３５】
次に、本発明の液晶組成物を液晶光学素子に適用した例について説明する。但し、液晶光学素子は、以下の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得る。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。また、特に明示しない限りは、以下に記載する各化合物は１種類で用いても２種類以上を併用して用いてもよい。
【００３６】
本発明に係る液晶光学素子（以下、本光学素子という。）は、駆動電圧の印加に応じて光学変調を可逆的に制御できる。光学変調は、駆動電圧の印加の有無により光線透過状態と入射光を散乱させる光線散乱状態とを可逆的に制御するモードや、駆動電圧の印加に応じて屈折率等の光学特性を可逆的に制御するモードがある。これらの光学変調は、通常、可視光に対して適用されるが、用途に応じて可視光以外の帯域（以下、他の帯域という）の光線を利用してもよい。液晶光学素子の透過−散乱モードとしては、ノーマルモードとリバースモードとがある。ノーマルモードは、電圧印加時に光線透過状態、電圧非印加時に光線散乱状態となるように構成されたものであり、リバースモードは、電圧印加時に光線散乱状態、電圧非印加時に光線透過状態となるように構成されたものである。用途および使用の目的によるが、一般的には、電圧非印加時を光線透過状態として、液晶光学素子の存在自体が利用者の目障りになったり、圧迫感を与える事が無いようにすることが好ましい。そのため、本発明においてはリバースモードの例を説明するが、ノーマルモードにも適用できる。
【００３７】
［第１実施形態］
第１実施形態においては、誘電率異方性が負の液晶化合物を含む液晶組成物を使用し、縦電界の電界印加手段を有する液晶光学素子の一例について説明する。
図１は、第１実施形態に係る液晶光学素子の一例を示す要部の模式的説明図である。同図は、電圧無印加時の状態を示している。第１実施形態に係る液晶光学素子１００は、一対の平板状の第１基板１０と第２基板２０が所定の間隙を持って対向配置されている。
【００３８】
第１基板１０における第２基板２０との対向面には、第１電極３１が形成され、第１電極３１を覆うように第１配向機能層１１が形成されている。同様に、第２基板２０における第１基板１０との対向面には第２電極が形成され、第２電極３２を覆うように第２配向機能層２１が形成されている。第１基板１０と第２基板２０の間隙を所定の間隔に保つために、スペーサ（不図示）が設けられ、第１基板１０と第２基板間の外周端部には周辺シール（不図示）が形成され、周辺シールにより両基板が貼り合されている。そして、第１基板１０、第２基板２０および周辺シールに囲まれた空間に、電気光学機能層１が封止されている。第１電極３１と第１配向機能層１１の間に絶縁層（不図示）を設けることで、第１基板１０と第２基板２０の間に導電性の異物が混入した際に、効果的に通電時の短絡を抑制できる。第２電極３２と第２配向機能層２１についても同様である。
【００３９】
第１基板１０および第２基板２０の少なくとも一方は、可視光に対して透明な透光性基板を用いる。第１基板１０および第２基板２０が共に透光性基板でもよく、用途に応じて他の帯域に透光性を示す基板でもよい。第１基板１０および第２基板２０には、例えば、透明なガラス基板、ポリエステルフィルム等の樹脂基板、これらの組み合わせからなる基板を用いることができる。第１基板１０と第２基板２０とを同じ種類の基板で構成する必要はなく、反射基板や半透過のハーフミラー基板など、目的に応じて種々の基板を選択できる。
【００４０】
第１電極３１、第２電極３２は、電気光学機能層１内に電界を生じさせる役割を担う。第１の実施形態における電界印加手段は、基板面に概ね垂直な方向の電気力線を有する電界を生じるものであればよい。ここでいう垂直な方向とは、厳密に基板面に対して垂直である必要は無く、リバースモードが可能な範囲で電気力線が基板面に垂直な方向に対してチルトしていてもよい。
【００４１】
第１電極３１および第２電極３２には、透明導電膜を用いることが好ましい。透明導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）や酸化スズなどの金属酸化物の膜等を用いることができる。例えば、第１基板１０および第２基板２０にガラス基板を用い、第１電極３１および第２電極３２としてＩＴＯなどの金属酸化物のパターンを設けた透明導電膜付きガラスや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にＩＴＯ膜を設けた透明導電膜付きポリエステルフィルム、あるいは透明導電膜付きＰＥＳ(ポリエーテルサルホン)等が使用される。透明導電膜の代わりに金属膜の細線による電極や、金属ナノワイヤーやナノ粒子を含む導電インクの描画、ナノインプリントによる電極を用いてもよい。
【００４２】
電気光学機能層１は、液晶／高分子複合体層であり、液晶化合物２と配向規制材３を含む。配向規制材３は、前記液晶化合物２の配向を規制する役割を担う。電気光学機能層１は、本光学素子において光学的機能を発現する上で主構成要素となる。図１においては、説明の便宜上、液晶化合物２を数個図示しているが、実際には配向規制材３が形成されていない領域に液晶化合物２が充填されている。電気光学機能層１において、液晶化合物２の相（液晶相）は全体的に連続した相を形成しているが、配向規制材３の存在により複数の液晶ドメインに分割されている。
【００４３】
電気光学機能層１は、本組成物を均一な溶液の状態から相分離プロセスを経て形成される。相分離プロセスにおいて、相分離が充分でない場合には、液晶を動作させるための駆動電圧が上昇したり、液晶光学素子として動作しなくなる等の不具合が生じる。なお、相分離した構造とは、相分離プロセスを経て形成され、電気光学的特性・機能を発現することができる液晶セル内部の構造を意味している。上記プロセスを経て、電気光学機能層１は、硬化性化合物由来の成分が、電気光学機能層１全体に対して８質量％以上、２０質量％未満含まれる。また、配向規制材３の構成成分は、液晶性硬化性化合物由来より非液晶性硬化性化合物由来の成分割合が多いことを特徴とする。
【００４４】
液晶／高分子複合体の相分離した構造は、本組成物を構成する化合物の種類、性質、混合比等によって、微細形状を種々に変えることができる。用いる材料の組み合わせや混合比は、本光学素子の透過−散乱特性等の光学特性や、駆動電圧の大きさ、信頼性の程度を考慮して決定する。透過−散乱の電気光学特性が均一で高品位な電気光学機能層１を得るために、配合物の種類および混合比を適宜選択して、本組成物を均一にすることが好ましい。
【００４５】
電気光学機能層１には、本光学素子のコントラスト比や安定性の向上を目的として、液晶化合物２と配向規制材３以外に他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素が挙げられる。二色性色素は、液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは不相溶であることが好ましい。また、他の成分としては、安定性や耐久性向上の点から酸化防止剤、紫外線吸収剤または各種可塑剤が挙げられる。
【００４６】
配向規制材３は、電気光学機能層１内で電圧無印加時に、液晶化合物２の長軸が概ね一方向に配向するように規制する役割を担う。なお、ここでいう「概ね一方向」とは、光学波長以下の秩序構造を有し、透明性が維持できるレベルで液晶化合物が配向しているものを含むものとする。また、配向規制材３は、電圧印加時には電界と配向規制材３によって、電圧無印加時に規制された方向とは異なる複数の方向に液晶化合物の長軸方向を変化させる役割を担う。電気光学機能層１に電界印加手段として機能する第１電極３１、第２電極３２により電界を生じさせると、少なくとも一部の液晶化合物２は、配向規制材３により規制された方向とは異なる方向に変化する。これにより、電圧印加と電圧無印加の切り替えにより光学変調する。第１実施形態においては、電圧印加と電圧無印加の切り替えにより透過状態から散乱状態に変化する。
【００４７】
図２に、第１実施形態に係る液晶光学素子１００に電圧を印加した時の要部の模式的説明図を示す。電圧印加と電圧無印加の切り替えによる透過状態から散乱状態へ変化する原理は、以下のように考えられる。電圧を印加すると、基板面に概ね垂直な方向の電気力線を含む電界が生じ、液晶化合物２の短軸が電気力線の方向に一致するように動こうとする。このとき、配向規制材３近傍の液晶化合物２は、配向規制材３により電気力線の方向に一致する動きが阻止され、電気力線とは異なる方位を取る。即ち、配向規制材３を用いることによって、電圧印加したときに、全ての液晶化合物２の長軸が電気力線と一致する方向には配向せず、液晶化合物２の長軸が複数の方位に向く。その結果、秩序構造が乱れて散乱状態を示す。なお、図２の液晶分子の長軸の方位は説明の便宜上のものであり、実際には、液晶ドメイン中の液晶分子の平均的な長軸の方位（ダイレクター）は、複雑な形状の配向規制材３により配列が阻害されて、基板面に平行方向にはならず、平行方向のベクトル成分を有する多方位に配向する。
【００４８】
液晶分子の長軸の平均的な方向は、電圧無印加時に一対の基板の少なくとも一方の基板面の法線方向に概ね一致していることが好ましい。そして、電圧印加時には一対の基板面の少なくとも一方に平行な方位成分を含む、複数の方向に液晶分子の長軸が配向していることが好ましい。
【００４９】
配向規制材３は、高分子構造体からなる。高分子構造体は、柱状高分子構造体や網目状高分子構造体を例示できる。高分子構造体は、本組成物の硬化性化合物が硬化して形成される。第１実施形態においては、複数の柱状樹脂の集合体からなる高分子構造体の例について説明する。柱状樹脂は、その長軸方向が電極付基板面の法線方向に略一致しているものと、この法線方向からチルトしているものが混在していることが好ましい。なお、法線方向からチルトしている柱状樹脂とは、基板面の法線を基準にして柱状樹脂の長軸方向が傾いている場合をいう。
【００５０】
耐衝撃性を高める観点からは、電気光学機能層１における高分子構造体は、柱状樹脂の集合体を複数形成し、この柱状樹脂の集合体の其々が、電極付基板面の法線方向に略一致する軸心を持ち、かつ電極付基板から離間するにつれて電極付基板面に水平な方位面の電気光学機能層における柱状樹脂の占有面積が小さくなるように形成することが好ましい。
また、耐衝撃性を向上させる観点から、柱状樹脂の集合体が連接するようにし、液晶のドメイン領域を形成させることが好ましい。ここで、液晶ドメイン領域とは、液晶分子が占有している空間をいう。なお、柱状樹脂は、配向膜等で形成される基板表面と化学的又は物理的に接着していてもよいし、接着していなくてもよい。
【００５１】
電気光学機能層１の厚さは、通常、１〜５０μｍであり、より好ましくは３〜３０μｍである。間隔が小さすぎるとコントラストが低下し、逆に間隔が大きすぎると駆動電圧が上昇してしまうためである。
【００５２】
第１配向機能層１１および第２配向機能層２１は、第１基板１０および第２基板２０上に形成され、電気光学機能層１と接し、かつ電気光学機能層１中の配向規制材３である高分子構造体の前駆体を製造工程中に所望の方向に配向せしめる役割を担う。換言すると、第１配向機能層１１および第２配向機能層２１は、電気光学機能層１の外側に形成されている。第１配向機能層１１および第２配向機能層２１上には、高分子構造体の層が略全面に形成されている。第１配向機能層１１および第２配向機能層２１の材料は特に限定されないが、一例としてポリイミド、アルキル基やフルオロアルキル基を持つシラン化合物、オレフィン化合物等が挙げられる。耐熱性、剛直性の観点からは、ポリイミドが好ましい。これらの配向機能層は、例えば薄膜にラビング処理や光配向法により付与することができる。基板面に法線方向の柱状樹脂を形成するためには、第１配向機能層１１および第２配向機能層２１として垂直配向機能層を用いる方法が簡便であり、ラビング処理を用いなくてもよい。なお、第１実施形態においては配向規制材３を形成できればよく、第１配向機能層１１および第２配向機能層２１は必ずしも設けなくてもよい。
【００５３】
スペーサは、液晶セルの厚みを規定する役割を担う。スペーサによって基板間に挟持される電気光学機能層１の厚みが規定される。スペーサの材料としては、例えば、ガラス粒子、樹脂粒子、アルミナ粒子、ガラスファイバー、フィルムを用いることができる。スペーサの形状としては、球状スペーサ、ファイバー型スペーサ、柱状のスペーサ等が例示できる。フォトリソグラフィーを用いて、壁状、矩形状のスペーサを設けることもできる。
【００５４】
次に、第１実施形態に係る電気光学機能層の製造方法の一例について説明する。但し、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
【００５５】
第１基板１０および第２基板２０がフィルム基板の場合、連続で供給される電極付き第１基板１０および第２基板２０を２本のゴムロール等で挟み、その間に、混合物にスペーサを分散させた液を供給し、挟み込み、その後連続で重合させることができるので生産性が高い。
【００５６】
第１基板１０および第２基板２０がガラス基板の場合、その面内に微量のスペーサを散布し、対向させた基板の四辺をエポキシ樹脂等のシール剤で封止セルとし、二カ所以上設けたシールの切り欠きの一方を混合物に浸し、他方より吸引することで液晶セル内に混合物を満たし、重合すればよい。比較的小型のセルの場合は、真空注入法により、一カ所以上のシールの切り欠きを有するセルに混合物を気泡なく充填することができ好ましい。大型セルを作製する場合は、第１基板１０または第２基板２０のいずれか一方の基板の周縁部に設けた硬化性シール材の内側に、ディスペンサーやインクジェットヘッドにより混合物を塗布、減圧雰囲気下で他の基板を積層して周縁のシール材を介して接合した後、大気雰囲気に戻して周縁シール材をＵＶ光などで硬化させることで提供できる（ＯＤＦ法）。
【００５７】
まず、第１基板１０および第２基板２０に其々第１電極３１および第２電極３２、第１配向機能層１１、第２配向機能層２１等を形成する。配向膜の焼成を行った後、必要に応じてラビングなどの配向処理を行う。その後、第１基板１０の配向膜形成面側に散布機を用いてスペーサを散布する。第２基板２０には、シール材を塗布する。第１基板１０と第２基板２０とは、アライメントマークなどを用い位置合わせを行った後、加熱圧着する。圧着後の基板間は、スペーサによって保持される。
【００５８】
次に、本組成物を基板間に注入して封止する。封止方法としては、公知の方法を利用することができる。
その後、本組成物に外部刺激を加え、一対の基板間に電気光学機能層１を形成する。外部刺激としては、可視光線、紫外線、電子線等の光線照射や、熱等を挙げることができる。中でも、重合時の温度を容易に制御することができる観点から、外部刺激は光線照射が好ましい。光線照射のうちでも、取り扱い性、製造容易性等の観点から、紫外線を用いることがより好ましい。紫外線の光源として高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ケミカルランプ、ＬＥＤランプ等を使用することができる。
【００５９】
本組成物に紫外線照射をして、相分離プロセスを経て電気光学機能層１を形成する工程を説明する。
【００６０】
光照射により本組成物を重合せしめる場合の光照射条件は、本組成物に含まれる硬化性化合物の種類に応じて設定する。本組成物に直接照射する際の照射光の強度としては、０．１〜４００ｍＷ／ｃｍ２とすることが好ましい。０．１ｍＷ／ｃｍ２未満では、相分離速度が遅くなって散乱強度が低下し、４００ｍＷ／ｃｍ２を超えると、光反応により分解反応が起こって保持率の低下が起こるためである。
【００６１】
光照射時の温度は、本組成物が液晶相を示すことができる温度範囲とすることが好ましい。本組成物が相溶状態を示す相溶温度以下で重合すると、光重合の前に相分離が起こり、液晶ドメインが不均一な状態の液晶／高分子複合体が形成される恐れがある。また、本組成物の温度が高すぎると、本組成物が液晶相から等方相に相転移し、液晶光学素子の散乱−透過の電気光学特性を確保することができない恐れがある。本組成物に含まれる硬化性化合物の重合時は、液晶光学素子１００の全面を均一な条件（光照射および重合温度）で重合させるために、恒温槽や送風機等の温度制御装置を用いて一定の環境下で行うことが好ましい。
【００６２】
本組成物は、液晶組成物中における液晶化合物と硬化性化合物との相溶性が高いので、本組成物を用いて、液晶光学素子を製造すると、相分離が起こることなく、硬化性化合物が重合し、液晶ドメインの分割が適切となり品質の高い液晶光学素子が得られる。このため、加温プロセス等により、液晶組成物から硬化性化合物の析出を防止する手段が不要となる。従って、大型の基板を用いて、優れた特性を有する大型の液晶光学素子を製造できるという優れた効果を有している。なお、液晶組成物の硬化処理工程において加温プロセスを行うことを排除するものではない。
【００６３】
また、本組成物を用いた液晶光学素子によれば、液晶光学素子のコントラストが高く、かつ散乱状態における透過光の色づきが防止される。これは、本組成物に含まれる硬化性化合物を重合して、配向規制材を形成する相分離の段階で、適切な液晶ドメイン径を有する相分離構造が形成されることに起因していると考えている。
【００６４】
［第２実施形態］
以下、第１実施形態とは異なる実施形態の一例について説明する。なお、第１実施形態と同一要素・同一部材は同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態においては、誘電率異方性が正の液晶化合物を含む液晶組成物を使用し、横電界の電界印加手段を有する液晶光学素子の一例について説明する。
図３に、第２実施形態に係る液晶光学素子の模式的断面図を示す。液晶光学素子１００ａは、第１基板１０の主面のうち電気光学機能層１が配される側の面上に、電界印加手段３０が形成されている。電界印加手段３０は、図４の模式的平面図に示すように、櫛歯形状の第１電極３１ａおよび第２電極３２ａを有する。
【００６６】
第１電極３１は、図４に示すように、第１基板１０の一辺近傍にＸ方向に延在するライン状の連結部３３と、連結部３３から対向する一辺に向かうＹ方向に延在された複数のライン状の櫛歯部３４を有する。第２電極３２は、第１電極３１の連結部３３と対向する辺近傍にＸ方向に延在するライン状の連結部３７と、連結部３７から対向する連結部３３に向かうＹ方向に延在された複数のライン状の櫛歯部３８を有する。櫛歯部３４、３８は、互いに並行に、かつ交互に配置されている。櫛歯部３４、３８が互いに電極対を形成し、電気光学機能層１に電界を生じさせる。
【００６７】
第２実施形態は、電圧を印加すると、基板面に平行な方向の電気力線を含む電界が生じ、液晶化合物２の長軸が電気力線の方向に一致するように動こうとする。このとき、配向規制材３近傍の液晶化合物２は、配向規制材３により電気力線の方向に一致する動きが阻止され、電気力線とは異なる方位を取る。即ち、配向規制材３を用いることによって、電圧印加したときに、全ての液晶化合物２の長軸が電気力線と一致する方向には配向せず、液晶化合物２の長軸が複数の方位に向く。その結果、秩序構造が乱れて散乱状態を示す。
【００６８】
第２実施形態に係る液晶光学素子によれば、第１実施形態に係る液晶光学素子の効果に加えて以下の効果も得られる。即ち、横電界を含む電界印加手段を用いる液晶光学素子に適用した場合には、電界強度が基板間距離によって影響を受けないため、厚み方向に対するマージンを大きくとることができる。従って、かかる観点からも大型の液晶光学素子を生産しやすくなる。更に、正の誘電率異方性を有する液晶化合物はΔεの絶対値が負の誘電異方性を有する液晶化合物よりも大きくできるので、液晶光学素子の駆動電圧を低下させることが可能となる。
【００６９】
（変形例）
以下、上記実施形態とは異なる変形例について説明するが、本発明は上記実施形態および変形例に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
一対の対向基板として、平面基板を２枚用いる例に代えて、平面基板と曲面基板とから一対の基板を形成してもよい。また、曲面部分と平面部分を有する基板を２枚組み合わせて一対の基板としてもよく、曲面基板を２枚組み合わせて一対の基板を形成してもよい。また、多面基板を用いてもよい。
【００７０】
電界印加手段として、第１実施形態では、櫛歯状の第１電極３１、第２電極３２を用いる例を説明したが、これに代えて、同一基板上で一方の電極を櫛歯状電極とし、他方の電極を櫛歯状電極の下層に平面状電極として設けてもよい。また、一方の電極をスリット状電極とし、他方の電極をスリット状電極の下層に平面状電極として設けてもよい。
【００７１】
また、第２基板上に第３電極を設け、第１電極と第３電極または第２電極と第３電極、あるいは、第１電極と、同電位とした第２電極および第３電極とに電界を印加して縦電界と横電界の両印加モードを兼ね備えるようにしてもよい。このように構成することで、上記実施形態の透過−散乱モードにおいて、透明状態への応答速度を高めたり、液晶／硬化性化合物を重合せしめるときに外部電界により液晶の配向を付与した状態で形成したりすることが可能となる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、透過−散乱モードを有する液晶光学素子の例について説明したが、屈折率等の光学特性が変化する液晶光学素子に適用することができる。また、第１基板としてＴＦＴ基板を用いることにより画素ごとに透過−散乱モードを制御することが可能となる。この場合には、電界印加手段として画素電極（第１電極）、対向電極（第２電極）、スイッチング素子、スイッチング素子に信号を供給する配線等を第１配向機能層の下層に形成すればよい。更に、第２基板としてカラーフィルタ基板を用いることにより、色彩を付与することができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、液晶分子の配向を規制する手段として配向規制材を用いていたが、配向規制材と配向機能層を併用して液晶分子の配向を規制することもできる。
【００７４】
本発明の液晶光学素子は、電圧印加の有無に応じて透過−散乱を制御できるので、液晶光学シャッター、液晶調光装置、透明ディスプレイ等に好適に適用できる。また、電圧印加の有無に応じて光学状態を制御できるので、光学変調素子として用いることができる。また、文字や模様を表示できるショーウィンドウ、各種掲示板、自動車のインストルメントパネル等に利用ができる。
【００７５】
［実施例］
以下に実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７６】
（例１−１〜例３−１）
液晶性化合物として、負の誘電異方性を有するネマティック液晶（Ｔｃ＝９８℃、Δε＝−５．６、Δｎ＝０．２２０）を使用した。硬化性化合物として、式（ａ）の非液晶性硬化性化合物（ＳＴ０３７７６、Ｓｙｎｔｈｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）および／又は式（ｂ）の液晶性硬化性化合物（ＬＣ２４２，  ＢＡＳＦ社製  ：Cr 65 N 118 I）を使用した。各例における液晶性化合物と、非液晶性硬化性化合物および液晶性硬化性化合物の質量割合を表１に示す。他の成分として、重合開始剤（ＢｉＰＥ（ＴＣＩ社））を使用した。
【化３１】
2017031379.tif 000033
【化３２】
2017031379.tif 000034
液晶性化合物と硬化性化合物とを表１の質量割合とし、硬化性化合物の総量に対し１質量％の量の重合開始剤を混合し、８０℃に設定したホットスターラ―上にて加熱撹拌して、硬化性化合物が液晶化合物中に均一に溶解した液晶組成物を得た。なお、例１−２、１−３、２−２、２−３が実施例であり、それ以外の例１−１、例１−４、例１−５、例２−１、例２−４、例２−５、例３−１が比較例である。
【表１】
2017031379.tif 000035
【００７７】
＜室温保管安定性評価＞
硬化性化合物が均一に溶解した状態の上記液晶組成物を室温２５℃の環境にて１時間静置した。静置後の液晶組成物をスライドガラスとプレパラートの間に挟持し、硬化性化合物の析出有無を評価した。析出が見られないものをＡ（Good）、析出が見られたものをＢ（Bad）として評価した。
【００７８】
評価結果を表２に示す。硬化性化合物として非液晶性硬化性化合物のみを用いた例１−１、例２−１および硬化性化合物が液晶組成物に対して２０質量％以上となる例３−１においては、表２に示すように析出物が見られた。析出物は、非液晶性硬化性化合物であり、析出の原因は、非液晶性硬化性化合物の溶解性が低いことに起因するものである。前述の３つの例以外は、いずれも析出は観測されなかった。液晶組成物中に硬化性化合物を全体の８質量％以上、２０質量％未満含有させることにより、良好な相溶性が得られることがわかる。
【００７９】
＜液晶光学素子の作製＞
一対のガラス基板上に透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を形成し、電極パターンを得た。次いで、絶縁膜としてＳｉＯ２−ＴｉＯ２系の金属酸化膜を全面に約５０μｍ厚に形成した。更に、この上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成した。前記一対のガラス基板に直径６μｍの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外をエポキシ樹脂により封止して液晶セルを作製した。この液晶セルに、室温にて調製した液晶組成物を真空注入法により充填した後、注入孔を紫外線硬化性の封着材にて封止した。この液晶セルを３０℃に保持した状態で、主波長が３６５ｎｍのケミカルランプにより、上下から２ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１５分間照射し、硬化性化合物を硬化せしめて液晶光学素子を製造した。
【００８０】
室温保管安定性評価において析出が見られた例１−１、２−１および３−１においては、液晶光学素子を作製できなかったが、それ以外の液晶組成物においては液晶光学素子を作製できた。得られた液晶光学素子は透明状態を呈しており、一対のＩＴＯ電極間に１００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は散乱状態を呈した。即ち、電圧非印加時に透過状態、電圧印加時に散乱状態を示す液晶光学素子が得られた。上記透過状態におけるヘイズ値は、液晶光学素子を作製できたいずれのサンプルも２％以下であり、良好な透明性が得られた。
【００８１】
＜液晶光学素子の特性評価＞
集光角５°のシュリ−レン系光学系にて本液晶光学素子の透過率を測定し、電圧非印加状態における透明状態の透過率値を分子とし、１００Ｈｚ、４０Ｖの電圧印加状態における散乱状態の透過率を分母として算出した値を素子コントラストとした。素子コントラストは、視覚的効果から１０以上が好ましい。また、１００Ｈｚ、４０Ｖの電圧印加状態における散乱状態にしたときに、素子の背面側に光源を設置し、反対側に抜けてくる前方散乱光の色づきについても評価した。これらの結果を表２に示す。例１−４においては、散乱が弱く、散乱特性を確認できなかった。また、例１−５、例２−４および例２−５は、表２に示すように赤または赤緑の色づきが認められた。これに対し、例１−２、例１−３、例２−２、例２−３においては、色づきが観測されず無色であることを確認した。
【００８２】
【表２】
2017031379.tif 000036
【００８３】
（例４−１〜例４−５）
硬化性化合物として、式（ａ）の非液晶性硬化性化合物および／又は式（ｃ）の液晶性硬化性化合物（ＳＴ００９７５、Synthon Chemicals社製、Cr 86 N 116 I）を用いて、表３に示す質量割合で混合した以外は、上述した例１−１等と同様の方法により液晶組成物を得た。
【化３３】
2017031379.tif 000037
なお、例４−２、４−３が実施例であり、それ以外の例４−１、４−４、４−５が比較例である。
【表３】
2017031379.tif 000038
【００８４】
例４−１〜４−５の室温保管安定性、液晶光学素子の特性を上記例と同様にして行った結果を表４に示す。評価方法は例１−１等で説明した方法と同様とした。
【表４】
2017031379.tif 000039
【００８５】
室温保管安定性評価を行ったところ、例４−１においては析出が見られたが、それ以外のサンプルでは析出が見られなかった。液晶性硬化性化合物の含有量よりも非液晶性硬化性化合物の含有量を多くし、且つ硬化性化合物の含有量が全体の８質量％以上、２０質量％未満とすることにより、良好な相溶性が得られることがわかる。
【００８６】
室温保管安定性評価において析出が見られた例４−１においては、液晶光学素子を作製できなかったが、それ以外の液晶組成物においては液晶光学素子を作製できた。得られた液晶光学素子は透明状態を呈しており、一対のＩＴＯ電極間に１００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は散乱状態を呈した。即ち、電圧非印加時に透過状態、電圧印加時に散乱状態を示す液晶光学素子が得られた。上記透過状態におけるヘイズ値は、液晶光学素子を作製できたいずれのサンプルも２％以下であり、良好な透明性が得られた。
【００８７】
次に、上記と同様の方法にて前方散乱光の色づきについても評価した。これらの結果、例４−４においては、散乱が弱く、散乱特性を確認できなかった。また、例４−５のサンプルは、赤みの色づきが認められた。これに対し、例４−２、例４−３のサンプルは、色づきが観測されず無色であることを確認した。
【００８８】
（例５−１〜例５−５）
硬化性化合物として、式（ａ）の非液晶性硬化性化合物、式（ｄ）の非液晶性硬化性化合物、および式（ｃ）の液晶性硬化性化合物の少なくともいずれかを用い、表５に示す質量割合で混合した以外は、上述した例１−１等と同様の方法により液晶組成物を得た。
【化３４】
2017031379.tif 000040
なお、例５−２、５−３が実施例であり、それ以外の例５−１、５−４、５−５が比較例である。
【表５】
2017031379.tif 000041
【００８９】
例５−１〜５−５の室温保管安定性、液晶光学素子の特性を上記例と同様にして行った結果を表６に示す。評価方法は例１−１等で説明した方法と同様とした。
【表６】
2017031379.tif 000042
【００９０】
室温保管安定性評価を行ったところ、例５−１においては析出が見られたが、それ以外のサンプルでは析出が見られなかった。液晶性硬化性化合物の含有量よりも非液晶性硬化性化合物の含有量を多くし、且つ硬化性化合物の含有量が全体の８質量％以上、２０質量％未満とすることにより、良好な相溶性が得られることがわかる。
室温保管安定性評価において析出が見られた例５−１においては、液晶光学素子を作製できなかったが、それ以外の液晶組成物においては液晶光学素子を作製できた。得られた液晶光学素子は透明状態を呈しており、一対のＩＴＯ電極間に１００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は散乱状態を呈した。即ち、電圧非印加時に透過状態、電圧印加時に散乱状態を示す液晶光学素子が得られた。上記透過状態におけるヘイズ値は、液晶光学素子を作製できたいずれのサンプルも２％以下であり、良好な透明性が得られた。
次に、上記と同様の方法にて前方散乱光の色づきについても評価した。これらの結果、例５−４および例５−５のサンプルは、赤みの色づきが認められた。これに対し、例４−２、例４−３のサンプルは、色づきが観測されず無色であることを確認した。
【００９１】
（例６−１〜例６−５）
硬化性化合物として、式（ａ）の非液晶性硬化性化合物、および式（ｃ）の液晶性硬化性化合物の少なくともいずれかと、配向規制材の柔軟性を向上させる式（e ）の非液晶性硬化性化合物（Ａ-ＰＴＭＧ65、新中村化学社製）を用い、表７に示す質量割合で混合した以外は、上述した例１−１等と同様の方法により液晶組成物を得た。
【化３５】
2017031379.tif 000043
なお、例６−２、６−３が実施例であり、それ以外の例６−１、６−４、６−５が比較例である。
【表７】
2017031379.tif 000044
【００９２】
例６−１〜６−５の室温保管安定性、液晶光学素子の特性を上記例と同様にして行った結果を表６に示す。評価方法は例１−１等で説明した方法と同様とした。
【表８】
2017031379.tif 000045
【００９３】
室温保管安定性評価を行ったところ、例６−１においては析出が見られたが、それ以外のサンプルでは析出が見られなかった。液晶性硬化性化合物の含有量よりも非液晶性硬化性化合物の含有量を多くし、且つ硬化性化合物の含有量が全体の８質量％以上、２０質量％未満とすることにより、良好な相溶性が得られることがわかる。
室温保管安定性評価において析出が見られた例６−１においては、液晶光学素子を作製できなかったが、それ以外の液晶組成物においては液晶光学素子を作製できた。得られた液晶光学素子は透明状態を呈しており、一対のＩＴＯ電極間に１００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は散乱状態を呈した。即ち、電圧非印加時に透過状態、電圧印加時に散乱状態を示す液晶光学素子が得られた。上記透過状態におけるヘイズ値は、液晶光学素子を作製できたいずれのサンプルも２％以下であり、良好な透明性が得られた。
次に、上記と同様の方法にて前方散乱光の色づきについても評価した。これらの結果、例６−４においては、散乱が弱く、散乱特性を確認できなかった。また、例６−５のサンプルは、赤みの色づきが認められた。これに対し、例６−２、例６−３のサンプルは、色づきが観測されず無色であった。
【００９４】
これらの一例に示すように、硬化性化合物として、非液晶性硬化性化合物と液晶性硬化性化合物の混合物を用い、且つ硬化性化合物の含有量を全体の８質量％以上、２０質量％未満とし、更に液晶性硬化性化合物よりも非液晶性硬化性化合物を多くするという条件を全て揃えることにより以下の効果が得られる。即ち、室温で相溶性に優れる液晶組成物が得られる。そして、液晶光学素子におけるコントラスト特性が優れ、且つ散乱状態において透過光の色づきのない良好な結果が得られる。なお、各液晶組成物によりコントラストの値は大きく変動するが、いずれのサンプルにおいても上述した結論が導き出せることを確認した。相溶性と液晶光学素子特性の両立させることができた理由は、液晶性硬化性化合物と非液晶性硬化性化合物の量比のバランスを特定の範囲に保つことで、液晶組成物における相溶性を保ちつつ、配向規制材を形成する相分離段階におけるドメインサイズを適切に形成できることによると考えている。
【符号の説明】
【００９５】
１      電気光学機能層
２      液晶化合物
３      配向規制材
１０    第１基板
１１    第１配向機能層
２０    第２基板
２１    第２配向機能層
３０    電界印加手段
３１    第１電極
３２    第２電極
３３、３７    連結部
３４、３８    櫛歯部
１００    液晶光学素子
【図１】
2017031379.tif 000048
【図２】
2017031379.tif 000049
【図３】
2017031379.tif 000050
【図４】
2017031379.tif 000051