JP2790196B2 - 液晶構成体 - Google Patents

液晶構成体

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JP2790196B2
JP2790196B2 JP2005370A JP537090A JP2790196B2 JP 2790196 B2 JP2790196 B2 JP 2790196B2 JP 2005370 A JP2005370 A JP 2005370A JP 537090 A JP537090 A JP 537090A JP 2790196 B2 JP2790196 B2 JP 2790196B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶構成体に関し、さらに詳しくは液晶滴
を分散させた透明硬化樹脂からなる液晶膜を2つの電極
層で挟んだ構造を持ち、該電極への電圧の印加に応じて
液晶層が透明、不透明に変化しうる液晶構成体に関す
る。
〔従来の技術〕 液晶分子をマイクロカプセル化したのち、該カプセル
を液晶滴として樹脂膜中に分散させた液晶膜において、
その液晶滴による光の散乱による不透明性、電場印加に
よる液晶滴内の液晶分子の配向による透明性を利用した
液晶構成体は、既にファーガソンらにより提案され(米
国特許明細書第4435047号)、あるものは実用に供され
ている。しかしながら、この方法においては、マイクロ
カプセル化する工程を含むため生産工程上煩雑である。
一方、ケント大学においては、特表昭61−502128号公
報および特表昭63−501512号公報において、熱硬化性樹
脂と液晶分子の混合溶液からの相分離によって液晶微小
滴を熱硬化性樹脂透光性マトリックス中に分散させて液
晶層を作成することを提案している。しかしながら、該
公報記載の方法においては、大面積で例えば窓などに用
いた太陽光が直接照射される、いわゆる調光用途への応
用などで満足のいく耐久性を有する液晶構成体が得られ
ていないのが実情である。
さらに、従来の液晶構成体では、液晶を配向させるた
めに100V程度の交流電圧を必要としており消費電圧が高
いという欠点もあり、調光用途だけでなく、表示素子と
して用いるときはその駆動回路の設計上、低電圧で駆動
できる液晶構成体が望まれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、製造が容易で、耐久性に優れ、かつ低電圧
で駆動できる液晶構成体を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、透明な基板上に設けられた第1の透明導電
性電極層と、該透明導電性電極層上に積層された、一般
式(I) (式中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基
を、nは1〜14の整数を示す) で表されるフェノキシオリゴエチレンオキシドアクリレ
ートモノマーを、紫外線照射によって硬化して得られる
単官能性アクリレート系透明樹脂と該樹脂中に分散され
たシアノビフェニル系液晶滴とからなる2〜30μmの厚
みを有する液晶膜と、さらに該液晶膜に接して配置され
たもう一方の第2の電極と、該電極を支持する基板から
なり、電極への電圧の印加を制御することにより樹脂中
に分散した液晶滴内の液晶分子の配向を制御し、これに
よって液晶層が不透明、透明状態をとりうる液晶構成体
である。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
本発明の液晶構成体の全体構成は、第1図に示すよう
に、両側に相対配置される透明な基板10、10上にそれぞ
れ設けられた透明導電性電極層20、20で液晶分子を分散
させた透明樹脂からなる液晶膜30を挟んだものである。
本発明の透明基板10としては、透明性に優れたポリエ
ステルフィルムが好適に用いられるが、ガラス板や他の
透明高分子フィルムを用いることも可能である。
また、該基板10上に設けられる透明導電性電極層20と
しては、スズなどの不純物を少量含有してもよいインジ
ウムによる酸化インジウム膜が好ましいが、酸化亜鉛、
酸化チタンなどの金属酸化物層;金、白金などの金属の
薄膜;金属薄膜を透明誘電体膜で挟んだ積層体を使用す
ることもできる。
前記電極層20の一方を厚い膜厚の金属膜とすることに
よって反射率の高い非透明膜としてもよいが、この場合
は基板10も透明なものでなくともよい。
透明基板10上に公知の物理的方法、例えばスパッタリ
ング法を用いて500Ω/口以下の抵抗、好ましくは300Ω
/口以下の抵抗を有する透明導電性電極層20を設けるこ
とができる。
透明導電性電極層20上には、一般式(I) (式中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基
を、nは1〜14の整数を示す) で表されるフェノキシオリゴエチレンオキシドアクリレ
ートモノマー(以下「EOA」ということがある)を、紫
外線、電子線、熱、特に紫外線照射によって硬化して得
られる単官能性アクリレート系透明樹脂膜とその中に分
散されたシアノビフェニル系液晶滴とからなる液晶膜30
が積層されている。
R1で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、ノ
ニル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、
イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基を好ま
しく使用する。
nとしては、1〜8がさらに好ましい。
前記一般式(I)で表されるEOAの具体例としては、 本発明のEOAには、前記一般式(I)で表される化合
物のほかに、該化合物以外の単官能性または多官能性ア
クリレートモノマーを20重量%以下含有してもよい。
このEOAに含有可能な単官能性モノマーとしては、エ
チルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシプロピ
ルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、
2−ヒドロキシペンチルアクリレート、2−ヒドロキシ
−3−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロ
フルフリルアクリレートを挙げることができる。また、
多官能性モノマーとしては、ポリプロピレングリコール
ジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレー
トなどが好適に用いられる。
前記EOAおよび他の単官能および/または多官能性ア
クリレートモノマーのアクリレート系モノマーを紫外線
照射して硬化するための硬化剤としては、例えばアセト
フェノン系光開始剤(メルク社製「ダロキュア1173」あ
るいはチバガイギー社製「イルガキュア」など)が挙げ
られる。
前記硬化剤の使用量は、EOAに対して、通常1〜5重
量%程度が好ましい。
液晶滴を構成する液晶成分としては、誘電異方性が高
く、かつ通常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差が0.2
以上のシアノビフェニル系の液晶成分が使用される。
液晶構成体は、樹脂中に分散した微小な液晶滴による
光の散乱と液晶分子のランダムな配向によって不透明状
態を出現させるため、液晶滴の平均的な大きさは可視光
の波長より大きな0.8μm以上の平均直径を有すること
が好ましく、また液晶分子のランダムさから不透明性を
得るためには通常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差が
大きいほどよいからである。
一般に、樹脂と液晶を適当に混ぜて塗工した液晶膜で
も電圧印加の有無によりなんらかの光学的変化を示すこ
とができる。しかしながら、良好なON−OFF特性、すな
わち電圧印加時のヘーズ値が小さく、例えば100V印加時
にヘーズ値が20%以下を示し、また電圧無印印加時のヘ
ーズ値が大きい、例えばヘーズ値が80%以上を示すよう
な液晶構成体を得るためには、液晶と樹脂の最適な組合
せが必要である。
本発明の単官能性アクリレート系樹脂中に分散される
シアノビフェニル系液晶滴としては、一般式(III) (式中、Xはそれぞれ炭素数1〜12のアルキルまたはア
ルコキシ基を示す) で表されるシアノビフェニル系化合物が最適である。こ
れらの化合物は、2種以上を組み合わせて使用してもよ
い。
この液晶としては、例えばBDH社製、E−8液晶を挙
げることができる。
本発明の液晶膜中のシアノビフェニル系液晶滴は、単
官能性アクリレートモノマーにシアノビフェニル系液晶
を、液晶成分が好ましくは50重量%以上、75重量%以下
になるように混合しこれを塗工液とすることで、0.8μ
m以上の平均直径を有する液晶滴として得ることができ
る。
液晶成分が50重量%未満では、単官能性アクリレート
系樹脂中に溶解した液晶分子が硬化中に相分離によって
生じる液晶滴が小さく、そのため良好な不透明性、すな
わち遮光性が得られない欠点がある。さらに、調光用途
として使用中に、液晶膜中に電圧印加に応答しない気泡
状部分の発生がみられることがある。
一方、75重量%を超えると、液晶成分が溶解しきれず
に、混合時点から微小滴を形成し、硬化によって樹脂中
に含有しきれなくなった液晶成分が滲み出すことにな
る。その結果、透明導電性電極との接着性の低下、作業
性の低下などの不都合を生じる。
このように、良好な遮光性、作業性および耐久性を持
った液晶膜を作成するためには、液晶成分を50重量%以
上、75重量%以下とすることが好ましい。さらに好まし
い遮光性を得るためには、液晶成分を65〜75重量%とす
る。
液晶膜は、マイクロカプセル化したシアノビフェニル
系液晶を単官能性アクリレートモノマーと混合し、これ
を塗工液とし塗工後硬化させて形成することもできる。
また、液晶膜は、多孔膜化させた樹脂中にシアノビフ
ェニル系液晶を含浸させて形成することもできる。
本発明の液晶構成体は、透明導電性電極層20を、例え
ばスパッタリングなどの公知の方法で、透明基板10上に
設け、単官能性アクリレートモノマーとシアノビフェニ
ル系液晶との混合液(塗工液)を透明導電性電極層20上
にバーコーターを用いて均一の厚みに塗工したのち、別
の透明導電性電極層20付き透明基板10を透明導電性電極
層20が液晶層30に接するように重ね合わせて積層体を
得、そののち例えば水銀ランプを光源とする紫外線照射
装置下で紫外線を該積層体に照射して単官能性アクリレ
ートモノマーを硬化して製造することができる。
塗工液を均一の厚みに塗工するためには、バーコータ
ー法以外の印刷法なども用いられる。
さらに、印刷を容易にするために液晶混合液の粘度を
調節する必要がある場合もあるが、その際には、液晶混
合液を撹拌しながら紫外線などを適当時間照射し一部を
硬化させる方法も有効である。
紫外線照射などの方法で硬化させた液晶膜30は、2〜
30μmの厚みを有するが、透明導電性電極層20上に電圧
を印加しない状態での液晶膜の不透明さと、電圧を印加
した時の透明性の兼ね合いで選択される。好ましくは、
15〜25μmの厚みが用いられる。
このようにして得られる液晶構成体は、耐久性に優
れ、かつ製造が容易で、優れたON−OFF特性、すなわち1
00V印加時のヘーズ値が20%以下の透明性を示し、電圧
無印加時のヘーズ値が80%以上の値を示す透明−不透明
の差が大きく、また20V以下の低電圧で駆動でき、液晶
シャッターなどの調光材、表示材などに好適に利用でき
る。
〔実施例〕
以下実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 125μm厚さのポリエステルフィルムを透明基板と
し、この上に透明導電性電極としてスズを微量含んだ酸
化インジウム膜を約200Åの厚みでスパッタリング法で
堆積した。
シアノビフェニル系液晶としてBDH社製のE−8を使
用し、単官能性アクリレートモノマーとして東亜合成化
学工業(株)製、アロニックスM113〔ノニルフェノキシ
−テトラエチレンオキシドアクリレート(4EOA)〕を使
用し、硬化剤としてチバガイギー社製、イルガキュアー
を3重量%添加混合した。液晶成分が67重量%になるよ
うに混合したのち良く撹拌し、脱気して塗工液とした。
次に、透明導電性電極層上に♯20のバーコーターを用
いて前記塗工液を塗工した。
次に、別の透明導電性電極付ポリエステルフィルムを
透明導電性電極層が液晶塗工膜に接するように重ね合わ
せたのち、水銀ランプを光源とする紫外線照射機を用い
て6mW/cm2の紫外光を約10分間照射した。紫外光により
液晶塗工層は透明導電性電極層間で硬化し、約20μmの
液晶膜を形成し液晶構成体を形成した。
得られた液晶構成体の2つの電極間に5Vから100Vの電
圧を印加してその透過率を測定した。
その結果を600nmでの平行光線透過率の変化として第
2図に示す。
本発明の液晶構成体は、0〜20Vで透過率の大幅な変
化を生じることが分かる。
比較例1 平均分子量5,000〜6,000のウレタンアクリレートオリ
ゴマー(根上工業(株)製、UN−1010)を紫外線照射に
より硬化して得られる樹脂を透明樹脂として、実施例1
と同じ方法で作成された液晶構成体の電圧依存性を調べ
た。
結果を第2図に併せて示す。
第2図から明らかなごとく、本発明の液晶構成体では
低電圧で駆動できる特長があることが分かる。
実施例2 実施例1で作成した液晶構成体に100Vの交流電圧を印
加した状態で50mW/cm2の模擬太陽光を30時間照射したの
ち、電圧印加時および無印加時の平行光線透過率を調べ
耐光テストとした。
この結果を第1表に示す。
比較例2 実施例1で作成した液晶構成体に代えて、現在市販さ
れているエポキシ系樹脂を用いた調光液晶シート“アク
ト”(タキロン(株)製)についても実施例2と同様に
耐光テストを行った。
この結果を第1表に併せて示す。
第1表から明らかなように、実施例2においては耐光
テスト後も何ら性能の低下がみられないことが分かる。
一方、比較例2においては、それぞれの初期特性、す
なわちON−OFF特性は実施例2と同じ程度の性能を示す
が、耐光テスト後では、電圧無印加時の平行光線透過率
が上昇し、シャッター機能が損なわれていることが分か
る。
〔発明の効果〕
本発明は、容易に製造でき、耐久性に優れ、かつ低電
圧で駆動できる液晶構成体であり、液晶シャッター、調
光材または表示材などに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶構成体の断面模式図であり、第2
図は実施例1の液晶構成体に電圧を0〜100V印加したと
きの透過率依存性を示すグラフである。 10:透明基板 20:透明導電性電極層 30:液晶膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明な基板上に設けられた第1の透明導電
    性電極層と、該透明導電性電極層上に積層された、一般
    式(I) (式中、R1は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基
    を、nは1〜14の整数を示す) で表されるフェノキシオリゴエチレンオキシドアクリレ
    ートモノマーを、紫外線照射によって硬化して得られる
    単官能性アクリレート系透明樹脂と該樹脂中に分散され
    たシアノビフェニル系液晶滴とからなる2〜30μmの厚
    みを有する液晶膜と、さらに該液晶膜に接して配置され
    たもう一方の第2の電極と、該電極を支持する基板から
    なり、電極への電圧の印加を制御することにより樹脂中
    に分散した液晶滴内の液晶分子の配向を制御し、それに
    よって液晶層が不透明、透明状態をとりうる液晶構成
    体。
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