JP3009496B2

JP3009496B2 - 液晶フィルム及び液晶構成体

Info

Publication number: JP3009496B2
Application number: JP3065331A
Authority: JP
Inventors: 健司中谷
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH05346572A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶フィルム及びそれ
を用いた構成体に関し、さらに詳しくは液晶滴，その会
合体および／または液晶の３次元網目状連続相が分散さ
れた透明高分子樹脂からなる液晶フィルム及びそれを２
つの電極層で挾んだ構成体に関し、それは該電極へ電圧
を印加させることにより液晶層が透明又は不透明に変化
しうるものである。

【０００２】

【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。また、透明／不透明のシャッター
機能を得る為に１００Ｖ程度の高い電圧を必要とする。

【０００３】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、上記液晶構成体でも、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、表示素子としても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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、構造が容易
で、耐久性に優れ、かつ低電圧で駆動できる液晶構成体
を提供することを可能とする液晶フィルム及びその液晶
構成体を提供するものである

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、１〜１０％
（原子数基準）のフッ素原子を含有するアクリレート系
樹脂からなる厚さ２〜３０μｍの樹脂フィルム及びその
中に分散して存在する０．５〜５μｍ径の液晶滴、その
会合体および／または液晶の３次元網目状連続層からな
る液晶フィルムである。

【０００６】本発明の液晶フィルムは、１〜１０％，好
ましくは１〜５％（原子数基準）のフッ素原子を含有す
る樹脂フィルムが、その中に０．８〜５μｍ径の液晶
滴、その会合体および／または液晶の３次元網目状連続
相を分散して含有しているものである。樹脂フィルムの
厚さ（これは結局液晶フィルムの厚さともなる）は、特
に限定されないが、できるだけ低い電圧での駆動を必要
とする用途を考える場合一般的に５０μｍ以下、好まし
くは２〜３０μｍである。

【０００７】フッ素原子を１〜１０％、好ましくは１〜
５％（原子数基準）含有する樹脂フィルムの素材として
は、アクリレート系樹脂である。

【０００８】アクリレート系樹脂中にフッ素を含有せし
める手段はアクリレート系樹脂の原料である（メタ）ア
クリレート化合物としてフッ素置換されたものを用いる
のが簡便である。

【０００９】この際、該原料全部が所定量フッ素置換さ
れたものであってもよいが、適当量フッ素置換された
（メタ）アクリレート化合物と、フッ素原子を含有しな
い（メタ）アクリレート化合物とを混合して用いるのが
簡便である。尚、本明細書において「（メタ）アクリ…
…」とは「アクリ……及び／又はメタアクリ……」を意
味する。これらは単官能或いは多官能モノマー又はそれ
らのオリゴマーでありうる。

【００１０】この中でも低電圧で動作可能な液晶構成体
に適した樹脂としては単官能モノマー化合物からの硬化
樹脂が好適に用いられる。さらに好ましいモノマーとし
ては下記一般式（II）

【００１１】

【化２】［式中、Ｒ₁は水素原子または炭素数１〜１０のアルキ
ル基を表わし、ｎは１〜１４の整数を表す］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）を挙げることが
できる。

【００１２】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。

【００１３】ｎとしては、１〜８がさらに好ましい。

【００１４】前記一般式（II）で表されるＥＯＡの具体
例としては、

【００１５】

【化３】などが挙げられる。ＥＯＡには、前記一般式（II）で表
される化合物のほかに、該化合物以外のフッ素原子を含
有しない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。

【００１６】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。

【００１７】本発明においては液晶分子を液晶相として
析出させるための促進材料として、また液晶相と高分子
樹脂相との光学的特性のマッチングを調節する材料とし
てフッ素原子を含んだ（メタ）アクリレート化合物が上
記アクリレート化合物にさらに混合される。フッ素原子
を含んだ（メタ）アクリレート化合物としては一般式
（Ｉ）で表わされる（メタ）アクリレート化合物が例示
される。

【００１８】具体例としてはトリフロロエチルアクリレ
ート、テトラフロロプロピルアクリレート、ヘキサフロ
ロブチルアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレ
ート、パーフロロオクチルエチルアクリレート及びこれ
らのメタアクリレートが挙げられる。もちろん、例示し
た以外の多官能アクリレートも使用される。フッ素原子
含有アクリレート化合物は液晶分子と相互溶解しにくい
ので、他のアクリレート化合物と混合して用いる際液晶
が不必要に析出しない範囲で使用する必要がある。

【００１９】その為には、全アクリレート化合物中の２
〜５０重量％の範囲の中から選択して使用され、硬化後
のフッ素原子の含量は１〜１０％，好ましくは１〜５％
に調整される。

【００２０】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化合物及びフッ素系アクリレー
トのアクリレート系化合物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。

【００２１】もちろんこれに限定される事なく又、増感
剤，連鎖移動剤、染料等を添加する事も出来る。

【００２２】前記硬化剤の使用量は、アクリレート化合
物総量に対して、通常１〜５重量％程度が好ましい。

【００２３】液晶相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好
適に用いられる。もちろん液晶成分もこれに限定される
ものではなく、用途に応じてフェニルシクロヘキサン
系，フェニルピリミジン系，安息香酸エステル系等のネ
マチック液晶や正の誘電異方性ばかりでなく負の誘電異
方性を持った液晶さらにスメクティック液晶等から選ば
れた単一、あるいは混合物が使用される。

【００２４】液晶構成体は、硬化樹脂中に分散した微小
な液晶相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ものであるため、液晶フ
ィルム中の液晶滴、その会合体および／または液晶の３
次元網目状連続相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し、且つ１０μｍ
以下、さらに好ましくは５μｍ以下が好ましい。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
屈折率と以上光屈折率の屈折率差が大きいほどよい。

【００２５】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−Ｏ
ＦＦ特性、すなわち電圧印加時のヘーズ値が小さく、例
えば２０Ｖの様な低い電位印加時にヘーズ値が２０％以
下を示し、また電圧無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。

【００２６】本発明のフッ素原子を含んだ（メタ）アク
リレート化合物を混合した単官能性あるいは多官能性
（メタ）アクリレート系化合物からの樹脂中に分散され
るシアノビフェニル系液晶滴としては、一般式（IV）

【００２７】

【化４】［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。

【００２８】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。

【００２９】本発明の液晶膜中のシアノビフェニル系液
晶相は、アクリレートモノマー混合体にシアノビフェニ
ル系液晶を、液晶成分が好ましくは５０重量％以上、７
５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、０．８μｍ以上５μｍ以下の平均直径を有する液
晶滴、その会合体および／または液晶の３次元網目状連
続相として得る事ができる。

【００３０】液晶成分が５０重量％未満では、樹脂形成
中に、原料アクリレート系化合物混合体中に溶解した液
晶成分から相分離によって生成する液晶相が小さくな
り、そのため良好な不透明性、すなわち遮光性が得られ
ない場合があるという欠点がある。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。

【００３１】一方、７５重量％を超えると、原料（メ
タ）アクリレート中に液晶成分が溶解しきれずに、モノ
マー混合時点から微小滴を形成し、硬化によって更に樹
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。

【００３２】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
５５〜７５重量％とする。

【００３３】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アクリレートモノマー混合体と混合
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。

【００３４】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。

【００３５】次に本発明の液晶構成体について説明す
る。

【００３６】本発明の液晶構成体の全体構成は、図１に
示すように、両側に相対配置される（透明な）基板１
０、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
る液晶フィルム30を挾んだものである。

【００３７】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。

【００３８】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
挾んだ積層体を使用することもできる。

【００３９】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。

【００４０】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／□以下の抵抗、
好ましくは３００Ω／□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。

【００４１】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、アクリレートモノマー混合体とシ
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１
０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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】紫外線照射などの方法で硬化させた液晶フ
ィルム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、５〜２０μｍの厚みが用いられ
る。

【００４５】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20Ｖ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、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。

【００４６】

【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。

【００４７】

【実施例１】１２５μｍの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層としてスズを微
量含んだ酸化インジウム膜を約２００オングストローム
の厚みでスパッタリング法で堆積した。

【００４８】シアノビフェニル系液晶としてはＢＤＨ社
製のＥ−８を使用し、アクリレートモノマーとして東亜
合成（株）製のＭ１１３（ノリルフェノールテトラエチ
レンオキシドアクリレート）を使用した。フッ素系アク
リレート化合物としては共栄社油脂化学工業製のＦ−８
（オクタフロロペンチルアクリレート）を使用した。こ
れらの化合物は重量混合比でＭ１１３：ＨＯＰＡ：Ｆ−
８＝６４：１６：２０の割合で混合した。硬化剤として
は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。

【００４９】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。

【００５０】次に、透明導電性層上に＃２０のバーコー
ターを用いて前記塗工液を塗工した。

【００５１】次に、別の透明導電性層付きポリエステル
フィルムを透明導電性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層間で硬化し、約
１５μｍの液晶膜を形成し液晶構成体を形成した。

【００５２】得られた液晶構成体の２つの電極間に０Ｖ
から40Ｖ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図２
に示した。本発明の液晶構成体は０Ｖ−１０Ｖで透過率
の大巾な変化を生じることが判る。

【００５３】

【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。結果を図２に併せて
示す。

【００５４】図２から明らかなごとく、本発明の液晶構
成体では低電位で駆動できる特長があることが分かる。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、容易に製造でき、耐久性に優
れ、かつ低電位で駆動できる液晶構成体であり、液晶シ
ャッター、調合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】

【図１】本発明の液晶構成体の断面模式図である。

【図２】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。

【符号の説明】

１０透明基板２０透明導電性電極層３０液晶フィルム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１〜１０％（原子数基準）のフッ素原子
を含有するアクリレート系樹脂からなる厚さ２〜３０μ
ｍの樹脂フィルム及びその中に分散して存在する０．５
〜５μｍ径の液晶滴、その会合体および／または液晶の
３次元網目状連続層からなる液晶フィルム。
【請求項２】該アクリレート系樹脂が、フッ素原子を
含有しない（メタ）アクリレート化合物とフッ素原子を
含有する（メタ）アクリレート化合物とを重合させたも
のである請求項１の液晶フィルム。
【請求項３】該フッ素原子を含有する（メタ）アクリ
レート化合物が下記式（Ｉ）【化１】［但し、式中Ｒは−Ｈ又は−ＣＨ₃を表わし、ｎは１〜
１０，ｘは０〜２ｎ，ｙは（２ｎ＋１）−ｘを表わ
す。］で表わされる化合物である請求項２の液晶フィル
ム。
【請求項４】請求項１〜３の液晶フィルムが、透明導
電性層からなる第１の電極及び電極性層からなる第２の
電極の間に、それらに電気的に接して配置されてなる液
晶構成体。