(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メソゲン基を有しない高分子化合物と、一般式（１）で表される液晶化合物若しくはこの化合物を含む液晶組成物とを、該液晶化合物若しくは液晶組成物が液晶相を呈する温度範囲において両者を相溶させることにより得られる高分子／液晶複合材料。
0004211275.tif 000010

（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して炭素数１〜２０の直鎖あるいは分岐のアルキル基を示し、基中の任意の１個以上の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよく、基中の１個以上のメチレン基は酸素原子、硫黄原子、または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいが、酸素原子は互いに隣接することはなく、環Ａ、環Ｂおよび環Ｃはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはシクロヘキセン環であり、基中の１個以上のメチレン基は酸素原子、または硫黄原子で置換されていてもよいが、酸素原子は互いに隣接することはなく、また、環Ｃは単結合であることもでき、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＯＯ−である。）
【請求項２】
メソゲン基を有しない高分子化合物と、請求項１に記載の一般式（１）で表される液晶化合物を２０重量％以上含有する液晶組成物とを、該液晶組成物が等方相を呈する温度範囲において両者を相溶させることにより得られる高分子／液晶複合材料。
【請求項３】
高分子化合物が少なくとも２つのモノマーからなる共重合体であって、モノマーの一方が少なくとも１種の不飽和炭化水素であり、他方が不飽和結合を有するカルボン酸及びカルボン酸誘導体から選択される少なくとも１種の化合物である請求項１若しくは２に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項４】
液晶化合物若しくはこの液晶化合物を含む液晶組成物が配向層間に狭持され、加熱、冷却することによって配向した請求項１〜３の何れか１項に記載の高分子／液晶複合材料。
【請求項５】
液晶化合物若しくはこの液晶化合物を含む液晶組成物が高分子の延伸により配向した請求項１〜３の何れか１項に記載の高分子／液晶複合材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子化合物と、液晶化合物若しくは液晶組成物とからなる光透過性に優れた複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高光透過性の高分子／液晶複合材料は調光素子あるいは光学フィルムに待望されている。
高分子／液晶複合材料の光散乱は、応用物理  第６２巻  第１０号（１９９３）９８５頁に記載されているように、ネマチックダイレクターの空間的ひずみや不連続性、または高分子と液晶の屈折率のミスマッチングにより生ずる。
また、これまでの研究により、高分子／液晶複合材料の高光透過性は、製造プロセスによってネマチックダイレクターの空間的ひずみや不連続性を減少させるか、高分子と液晶の屈折率のミスマッチングを少なくすることで実現できることは明白になっている。
しかし、液晶相において高分子化合物と液晶化合物が相溶した複合材料は知られてなく、また、その様な複合材料が高光透過性を実現できることを示した先行技術はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この様な状況に鑑み、本発明者は、液晶相において高分子化合物と液晶化合物が相溶した複合材料、即ち、光透過性に優れた複合材料を開発することを目的として、各種高分子化合物と、液晶化合物若しくは液晶組成物の組合せを検討した結果、本発明に到達した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成よりなる。
本発明における第１の発明は、メソゲン基を有しない高分子化合物と、一般式（１）で表される液晶化合物若しくはこの化合物を含む液晶組成物とを、該液晶化合物若しくは液晶組成物が液晶相を呈する温度範囲において両者を相溶させることにより得られる高分子／液晶複合材料である。
0004211275.tif 000002

（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して炭素数１〜２０の直鎖あるいは分岐のアルキル基を示し、基中の任意の１個以上の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよく、基中の１個以上のメチレン基は酸素原子、硫黄原子、または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいが、酸素原子は互いに隣接することはなく、環Ａ、環Ｂおよび環Ｃはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはシクロヘキセン環であり、基中の１個以上のメチレン基は酸素原子、または硫黄原子で置換されていてもよいが、酸素原子は互いに隣接することはなく、また、環Ｃは単結合であることもでき、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＯＯ−である。）
本発明における第２の発明は、メソゲン基を有しない高分子化合物と、上記一般式（１）で表される液晶化合物を２０重量％以上含有する液晶組成物とを、該液晶組成物が等方相を呈する温度範囲において両者を相溶させることにより得られる高分子／液晶複合材料である。
【０００５】
本発明の好ましい態様は、高分子化合物が少なくとも２つのモノマーからなる共重合体であって、モノマーの一方が少なくとも１種の不飽和炭化水素であり、他方が不飽和結合を有するカルボン酸及びカルボン酸誘導体から選択される少なくとも１種の化合物である上記複合材料である。
【０００７】
本発明の他の好ましい態様は、液晶組成物が前記一般式（１）で表わされる化合物を含む液晶組成物である上記複合材料である。
本発明の更に好ましい態様は、液晶化合物が配向層間に狭持され、加熱、冷却することによって配向した上記複合材料である。
本発明の更に好ましい態様は、液晶化合物が高分子を延伸することにより配向した上記複合材料である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高光透過性複合材料はメソゲン基を有さない高分子化合物（以下高分子化合物と略称する）と液晶化合物あるいは液晶組成物とからなる。本発明の複合材料の製造において、液晶化合物は単一化合物で用いられる場合と複数の化合物（即ち、液晶組成物として）で用いられる場合がある。単一の化合物で用いられる場合は、その化合物はその液晶相温度範囲において高分子化合物と相溶するものでなければならない。本発明では、このような化合物として前記の式（１）で表される化合物を用いる。ここで相溶するとは全ての液晶相温度範囲で相溶する場合に限らず、液晶相温度範囲の中のある特定の温度だけで相溶する場合も含むのである。従って、相溶する温度範囲の低温側で相分離する場合があってもよい。
【０００９】
本発明で用いられる液晶組成物は、液晶相温度範囲内で高分子化合物と相溶する化合物のみとは限らず、８０重量％以下の範囲内で相溶しない化合物を含有してもよい。その様な化合物を含む液晶組成物の場合には、液晶が等方相を呈する温度範囲において高分子と相溶させる必要があるが、必ずしも液晶相温度範囲で相溶することを要しない。
本文中、液晶相温度範囲（若しくは等方相温度範囲）において高分子化合物と液晶化合物若しくは液晶組成物が相溶している状態とは偏光顕微鏡観察において高分子組織が観察できず、かつ液晶相（若しくは等方相）を呈している状態をいう。
【００１０】
本発明の複合材料中の高分子化合物は、少なすぎると液晶がブリードしてしまい、多すぎると液晶の光学的性質を発現しにくくなることから、その含有率は０.５重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。表示素子として用いる場合は低電圧駆動という点でより好ましくは０.５重量％以上５０重量％以下である。さらに好ましくは０.５重量％以上５重量％以下である。光学異方体として用いる場合は、機械的安定性の点からより好ましくは４０重量％以上９０重量％以下である。
【００１１】
本発明の複合材料の製造方法としては特に限定されないが、たとえば高分子化合物と液晶化合物若しくは液晶組成物を混合し、両者が相溶する温度まで加熱し、その後、室温まで冷却することにより製造することができる。また、混合物を機械的に延伸することにより、液晶相において液晶化合物を配向させることも可能である。
【００１２】
本発明において液晶化合物および液晶組成物とはサーモトロピック液晶であり、透明点が室温以上である棒状液晶あるいは円盤状液晶である。
電気光学効果を利用した表示素子として用いる場合は室温においてネマチック相あるいはコレステリック相を呈し誘電率異方性値が−２以下あるいは２以上であるものが好ましく、低電圧駆動とするためにより好ましくは誘電率異方性値が−４以下あるいは４以上であるものが好ましい。あるいは室温でスメクチックＣ＊相を呈し、自発分極が２以上１００以下であるものが好ましく、低電圧駆動とするためにより好ましくは４以上１００以下である。
また本発明の液晶化合物または液晶組成物は色素あるいは二色性色素を含有していてもよい。
【００１３】
本発明で用いられる液晶化合物としては、前述した式（１）で表わされる化合物を挙げることができるが、好ましくは例えば式（２）
Ｒ１−Ｈ１−Ｚ１−Ｈ２−Ｚ２−Ｈ３−Ｒ２          （２）
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して炭素数１〜２０の直鎖あるいは分岐のアルキル基を示し、基中の任意の１個以上の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよく、基中の１個以上のメチレン基は酸素原子、硫黄原子、または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいが、酸素原子は互いに隣接することはなく、Ｈ１およびＨ２はそれぞれ独立してシクロヘキサン環またはジオキサン環を示し、Ｈ３は単結合、シクロヘキサン環またはジオキサン環を示し、Ｚ１およびＺ２はそれぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＯＯ−を示す）で表わされる化合物を挙げることができる。その具体例として以下の化合物を示す。
【００１４】
【化３】
0004211275.tif 000003
ここでＲ1及びＲ2は既述の通りである。
【００１５】
これらのうち好ましいのは以下の化合物である。
【化４】
0004211275.tif 000004
【００１６】
本発明の液晶組成物は、前述したように相溶性ある液晶化合物を２０重量以上含有していなければならない。すなわち、８０重量％以下の相溶性のない液晶化合物を含有してもよい。相溶性のない液晶化合物は１種類でも２種類以上でも使用することができるが、それらの合計量が８０重量％以下であればよい。
相溶性のない液晶化合物は、液晶性化合物であってもよい。
【００１７】
相溶性のない液晶化合物の具体例として、以下の化合物を例示することができる。
【化５】
0004211275.tif 000005
【００１８】
本発明で用いられる液晶組成物においては、相溶性のある液晶化合物の合計量が２０重量％以上であることが、より光透過性を向上させる点から好ましい。
さらに、本発明の複合材料は、特に延伸することや、熱処理することにより、複合材料中の液晶化合物を配向させることにより、より光透過性を向上させることができる。
【００１９】
本発明で用いられる高分子化合物は特定の液晶相温度範囲において液晶化合物若しくは液晶組成物と相溶するものであれば特に限定されない。ホモポリマー、共重合体でもよく、また混合物でもよい。
例えばエチレンとスチレン、またはエチレン若しくはスチレンとアルキルアクリレート若しくは酢酸ビニルとの、共重合体である。より好ましくはエチレンとアルキルアクリレート若しくは酢酸ビニルの共重合体である。アルキルアクリレートとしてはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、グリシジルメタクリレート等を挙げることができる。
これら共重合体の中で、アルキルアクリレート若しくは酢酸ビニルを５重量％以上８０重量％以下含有するものが好ましい。
【００２０】
【実施例】
実施例１、比較例１
以下に示す化合物からなり、同一の異常光屈折率（ｎｅ）と同一の常光屈折率（ｎｏ）を有する液晶組成物Ａ（ｎｅ  １.５９４９、ｎｏ  １.４９５９）およびＣ（ｎｅ  １.５９２９、ｎｏ  １.４９２６）を調製した。尚、以下に示す％は全て重量％である。
【００２１】
液晶組成物Ａ
【化６】
0004211275.tif 000006
【００２２】
液晶組成物Ｂ
【化７】
0004211275.tif 000007
【００２３】
液晶組成物Ｃ
【化８】
0004211275.tif 000008
【００２４】
エチレンとメチルメタクリレートの共重合体であるアクリフトＷＫ３０７（住友化学(株)製）（ＭＭＡ含有率２５％）と液晶組成物ＡあるいはＣの比が３／９７（重量比、以下同様）である高分子／液晶複合材料Ｓ１（実施例１）およびＳ２（比較例１）を、加熱攪拌することにより調製した。
これらをそれぞれセル厚９.７μｍのポリイミド配向層付の液晶セルに１５０℃で注入し、１０分間そのままの温度で加温後、２０℃のアルミプレート上で室温まで冷却した。
両高分子／液晶複合材料を含有するセルの透過率を測定したところ、図１に示すとおり高分子／液晶複合材料Ｓ１の方が高分子／液晶複合材料Ｓ２より、ほぼ全可視光領域において高い光透過性を示した。
【００２５】
実施例２
上記アクリフトＷＫ３０７と、下記液晶化合物Ｄからなる高分子／液晶複合材料Ｓ３（混合比  アクリフトＷＫ３０７／液晶化合物Ｄ＝７／９３）を、両者を混合し、加熱攪拌することにより調製した。
この複合材料Ｓ３は少なくとも３０℃〜５０℃の範囲で液晶相を呈し、かつ該温度範囲において偏光顕微鏡観察において高分子組織は観察されなかった。
【００２６】
液晶化合物Ｄ
【化９】
0004211275.tif 000009
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の高分子／液晶複合材料は透明性に優れており、例えば調光素子、リバースモード調光素子、記録素子、光学異方体用材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】高分子／液晶複合材料における光の波長と透過率の関係を表わす図面である。
【図１】
0004211275.tif 000011