JPH04310922A - 液晶デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積化が可能な液晶
表示装置、光量調節フィルムなどとして使用される液晶
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】液晶デバ
イスは、情報表示、フィルターなどに広く使用されてい
る。たとえば、情報表示に使用される液晶表示装置は、
２枚の配向処理した基板間にネマティック液晶またはス
メクティック液晶を挟み込んだ構造を有する装置である
。

【０００３】前記のごとき液晶デバイスは、液晶を数μ
ｍ〜数十μｍというきわめて狭く、かつ、均一な厚さの
ギャップ内に保持し、これに電界を印加することにより
、液晶分子の方向を変化させて駆動させるため、均一な
厚さのスペーサーやギャップ調節材、さらにはガラスの
ような固い基板が必要である。

【０００４】しかし、この方法で大面積の液晶デバイス
を製造しようとしたばあい、大面積にわたって均一な厚
さのギャップを形成しなければならず、これを達成する
のは容易なことではない。とくに液晶表示装置のように
、単に液晶の配向性をかえるだけではなく、液晶の配向
性をかえたのち目的とするパターンを正確に表示しなけ
ればならないばあいには、一層容易なことではない。 また、ガラスを用いるため重量が重くなるが、一方、強
度的には弱くなり、これが大面積の液晶デバイスの広範
な応用をさまたげる一因にもなっている。

【０００５】これらの欠点を解決するため、液晶をカプ
セル内に封じ込めたものを媒体中に存在させる方法が提
案されているが（特開昭６２−４８７８９号公報）、カ
プセルの径のばらつきにより光学的特性が影響される、
駆動電圧が高くなる、などという欠点を有している。

【０００６】また、ポリスチレンやポリカーボネートな
どの光学的異方性を有しない熱可塑性非晶質ポリマーと
低分子液晶とからなる液晶組成物を溶液状態でキャスト
法によりフィルム状にしたもので、マトリックスである
ポリマー中に低分子液晶が島状に微細に分散した状態の
ものが製造され、製造されたものは、９３〜９４℃で±
１８Ｖの電圧で光学的に駆動しうることについて開示さ
れているが（特開昭６１−４７４２７号公報）、太陽光
に曝されると樹脂が変質、変色しやすい、該フィルムと
透明導電膜などとの密着性が充分でないため剥離がおこ
りやすく、信頼性の高い液晶表示装置をうることができ
ない、液晶濃度を実質的に高くしにくいために画像の鮮
明さが出にくい、駆動電圧が高い、などの欠点がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイミド系
重合体からのマトリックス中に液晶が分散した液晶分散
フィルムを液晶デバイスの調光層として用いることによ
り、前記大面積の液晶デバイスを製造する上での欠点を
改善したデバイスであって、太陽光に曝されたばあいに
も樹脂が変質、変色しにくく、容易、安価に信頼性が高
く、大面積化が可能で柔軟性を有する液晶デバイスをう
ることができることが見出されたことによりなされたも
のであり、ポリイミド系重合体からなるマトリクッス中
に液晶を分散させた液晶分散フィルム中における液晶の
割合がポリイミド系重合体および液晶の合計量に対して
４０〜８０％（重量％、以下同様）である液晶分散フィ
ルムを調光層とする液晶デバイスに関する。

【０００８】

【実施例】本発明に使用される液晶分散フィルムは、ポ
リイミド系重合体からなるマトリックス中に液晶が分散
したフィルムである。該フィルムのマトリックスが耐光
（候）性に優れたポリイミド系重合体からなるため、え
られる液晶分散フィルムの透明導電膜、絶縁膜などへの
密着性がよく、変色や劣化が抑制され、屋外使用に適し
たものとなる。また、該マトリックス中に液晶が分散し
ているため調光フィルム自身の耐光（候）性も優れ、液
晶にポリマーが溶解しにくく、液晶自身の劣化も防げる
。

【０００９】前記ポリイミド系重合体にはとくに限定は
なく、すでにポリイミドになっている重合体を使用して
もよいが、ポリイミド系重合体からなるマトリックス中
に液晶が分散したフィルムを製造しやすいなどの点から
、溶媒に可溶性のポリアミック酸などを用いてフィルム
を作製し、そののち加熱または溶媒処理などでイミド化
するタイプのポリイミド系重合体が好ましい。

【００１０】また、ポリイミド系重合体の分子量につい
てもとくに限定はなく、好ましくは２０００〜３００，
０００　程度の範囲の値のいずれのものも使用しうる。

【００１１】前記ポリイミド系重合体は　２００℃以上
の耐熱性を有するものが好ましい。

【００１２】このようなポリイミド系重合体の例として
は、たとえば一般式（Ｉ）　：

【００１３】

【化１】

【００１４】（式中、Ｒ１　は

【００１５】

【化２】

【００１６】（ｘは

【００１７】

【化３】

【００１８】を表わす）、Ｒ２　は

【００１９】

【化４】

【００２０】（ｘは前記と同じ、Ｒ３　は−ＮＨ２　、
−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＮＨ２　、−（ＣＨ２　）
ｎ　ＣＨ３　（ｎ＝０〜２）、−（ＣＦ２　）ｎ　ＣＦ
３　（ｎ＝０〜２））、

【００２１】

【化５】

【００２２】

【化６】

【００２３】で表わされる単位からなるポリイミド系重
合体があげられる。前記重合体は単一の繰り返し単位か
らなる重合体であってもよく、複数の繰り返し単位から
なる共重合体であってもよい。

【００２４】前記液晶分散フィルム中に分散せしめられ
る液晶にはとくに限定はなく、該フィルムを製造する際
に、ポリイミド系重合体またはその前駆体（ポリマー成
分）と液晶とを混合したばあいにポリマー成分相と液晶
相とが異なった相として存在し、これらの相が互いに混
在しあった状態で存在しうるものであり、使用温度、た
とえば−２０〜＋８０℃でマネチック配列、コレステリ
ック配列、スメクチック配列を示すものであるなど、液
晶デバイス用の液晶として使用しうるものであるかぎり
使用しうる。

【００２５】前記液晶の具体例としては、たとえばｐ−
アルコキシ−ｐ′−　アルキルアゾキシベンゼン、ｐ−
アゾキシフェネトールなどのアゾキシ系化合物、ｐ−ア
ルコキシ−ｐ′−アルキルベンジリデンアニリン、ｐ−
アルコキシベンジリデン−ｐ′−　アミノケイ皮酸アル
キルエステル、ｐ−アルコキシベンジリデン−ｐ′−　
アルキルアニリンなどのシッフ塩基系化合物、ｐ−アル
キル−ｐ′−　シアノフェニル安息香酸、コレステリル
安息香酸などのフェニルエステル系化合物、ｐ−アルコ
キシ−ｐ′−　シアノビフェニル、ｐ−アルキル−ｐ′
−　シアノビフェニル、ｐ−アルコキシ−ｐ′−　カル
ボン酸ビフェニルアルキルエステルなどのビフェニル系
化合物、２−アルコキシフェニル−５−　アルキルピリ
ミジン、２−アルコキシフェニル　−５−アルコキシピ
リミジンなどのピリミジン系化合物、さらにはフェニル
シクロヘキサン系化合物、シクロヘキシルシクロヘキサ
ン系化合物、シクロヘキシルフェニルエタン系化合物、
ジオキサン系化合物、メチレンオキシ系化合物、オレイ
ン酸系化合物などがあげられる。これらは単独で用いて
もよく、２種以上併用してもよい。

【００２６】前記ポリイミド系重合体、液晶および要す
れば使用される添加剤から本発明に用いる液晶分散フィ
ルムが製造される。

【００２７】液晶分散フィルム中に占める液晶の割合は
、ポリイミド系重合体および液晶の合計量に対して４０
〜８０％であり、６０〜８０％であることが好ましい。 前記割合が４０％未満になると液晶の多くがポリマー成
分中に溶解してしまったりして所望の性能を示す液晶分
散フィルムがえられなくなる。一方、８０％をこえると
液晶分散フィルムを形成させるのが困難になり、本発明
の目的を達成することができにくくなる。また、前記液
晶の割合が約６０％をこえるばあいには、ポリマー成分
に分散せしめられた液晶の多く、通常約６０％以上、さ
らには７０％以上が液晶分散フィルムの表および裏の少
なくともいずれか一方まで連通する連続層を形成し、た
とえばポリマー成分が形成するスポンジ状構造のマトリ
ックスの間隙に液晶が分散せしめられた状態で存在する
ようになり、高分子フィルム中に液晶を島状に分散させ
たものと比較して液晶に電場がかかりやすくなり、駆動
電圧が低くなる。

【００２８】前記スポンジ状構造とは、ポリマー成分が
網目状をなして連続相（マトリックス）を形成し、網目
状をなすポリマー成分の間には空隙（孔や独立空隙）が
存在している状態をいう。通常、前記空隙は液晶分散フ
ィルムの表から裏まで連通しているか、表裏のいずれか
片面に連続しているものであるが、一部独立した島状に
なっているもの（カプセル状のもの）が含まれていても
さしつかえない。

【００２９】また、内部で連通しているばあいの孔の大
きさを規定するのは難しいが、便宜的に、フィルムの切
断面でみる孔の短軸の長さを平均径と定義したばあい、
　１００μｍ以下であるのが好ましく、１〜２０μｍで
あるのがさらに好ましい。また、前記平均径は液晶分散
フィルムの厚さによっても好ましい範囲が異なり、一般
的にいえば膜厚が薄くなるほど平均径の小さいものが好
ましい。平均径は、均一な大きさである必要はなく、巾
広い分布であってもよく、大、中、小径などの複数個の
分布を持っていてもよい。

【００３０】また、液晶を分散させることによってポリ
マー成分の中にできた空隙の部分（すなわち液晶の部分
）は、前記液晶の割合が６０％程度より低いばあいには
カプセル化されている割合が多くなる。

【００３１】カプセル化されているばあいのカプセルの
大きさとしては、通常１〜　５００μｍであり、やはり
このばあいも孔の短軸の長さを平均径と定義したばあい
、　１００μｍ以下であるのが好ましく、１〜２０μｍ
であるのがさらに好ましい。

【００３２】液晶分散フィルムの厚さは通常２〜１００
０μｍであり、好適には５〜　１００μｍである。該厚
さが１０００μｍをこえると駆動電圧が高くなり、材料
コストも高くなり、２μｍ未満では厚さのばらつきの影
響が大きくなる傾向にある。

【００３３】前記添加剤としては、たとえばカラー表示
を可能にするために添加するアゾ系、メチン系、メロシ
アニン系、アントラキノン系などの２色性染料；温度範
囲を広くする、駆動電圧を低くする、粘度を低下させる
ために添加するドーパント液晶；液晶表示素子の寿命を
向上させるための寿命向上剤などがあげられる。

【００３４】また、その使用量としては、ポリイミド系
重合体および液晶の合計量に対して通常　０．１〜１０
％程度である。

【００３５】本発明に用いる液晶分散フィルムは、ポリ
マー成分および液晶からなる組成物に、要すれば組成物
の粘度や取扱い性を調整するための溶剤や各種添加剤を
加えて調製した組成物を用いてキャスティング法、水面
展開法、コーティング法などの方法によって形成するこ
とができる。

【００３６】たとえばキャスティング法によるばあいに
は、溶剤を用いてポリマー溶液を調製し、この溶液中に
前記液晶を分散または溶解させたものをキャスティング
することにより液晶分散フィルムが形成される。

【００３７】また、水面展開法によるばあいには、ポリ
マー成分および液晶を含む溶液を非溶剤表面に展開させ
ることにより、所望の膜厚を有する液晶分散フィルムを
成形することができる。

【００３８】前記液晶分散フィルムは、単独フィルムと
して作製してもよいが、該フィルムの必要とされる膜厚
が、好ましくは５〜　１００μｍであるため、取扱いに
支障をきたすばあいがある。このようなばあいには、液
晶デバイスを製造する際に薄膜電極を有する保護基板の
電極上や絶縁膜上に直接形成してもよい。

【００３９】本発明に用いる液晶分散フィルムは一定の
厚さを有するため、従来からの液晶分散フィルムと同様
にスペーサーなどを使用しなくても、広い面積にわたっ
て均一な厚さの表示層などを形成しうる。

【００４０】つぎに、本発明に用いる液晶分散フィルム
を用いた液晶デバイスについて説明する。

【００４１】本発明に用いる液晶分散フィルムを用いる
液晶デバイスの種類にはとくに限定はなく、たとえばＤ
Ｓ方式、ＧＨ方式、ＰＣ方式、ＦＬＣ　方式などのいず
れの方式のものでもよい。

【００４２】一般の液晶デバイスは、たとえば液晶層の
片側に設けられている透明導電膜および透明基体、のこ
りの片側に設けられている透明導電膜および透明基体ま
たは薄膜電極および基体からなり、透明導電膜または薄
膜電極と液晶層との間には絶縁膜が形成されていてもよ
く、要すれば偏光板や光反射・拡散板など、さらには紫
外線カットフィルター、カラー表示用の色フィルター、
表面反射防止フィルターなどの各種フィルターなどが取
り付けられていてもよい。

【００４３】本発明の液晶デバイスにおいては、従来か
らの液晶デバイスの液晶層のかわりに液晶をポリマー成
分に特定の状態になるように分散させたフィルムが使用
される。それゆえ、従来からの液晶層を用いたばあいに
は、これを保持するために２枚の硬い基板が必須であり
、２枚の硬い基板を一定の間隔をもって保持するための
スペーサーが必須であり、しかも厚さにくるいが生じや
すいなどのために、とくに大面積の液晶表示装置がえら
れにくいなどという問題が解消された液晶デバイスがえ
られる。

【００４４】つぎに本発明の液晶デバイスを実施例に基
づき説明する。

【００４５】実施例１ ポリマー成分としてピロメリット酸二無水物とジアミノ
ジフェニルエーテルからえられた式：

【００４６】

【化７】

【００４７】で表わされる単位を有する分子量分布ピー
クが約８０，０００のポリアミック酸の固形分濃度２０
％のジメチルアセトアミド溶液（粘度約１０，０００ｃ
ｐ）７０部（重量部、以下同様）にｐ−エトキシ−ｐ′
−　ブチルベンジリデンアニリン（ＥＢＢＡ）３０部を
加え、厚さ１ｍｍのガラス板上にＩＴＯ　層を設けた基
板上にキャスト法により塗布した。つぎに熱風循環式乾
燥機中、８０℃の温度で６０分間乾燥させて厚さ２０μ
ｍの液晶分散フィルムを有する積層品をえた。

【００４８】つぎに、パターン化したＩＴＯ　層が形成
された厚さ１ｍｍのガラス基板を、そのＩＴＯ　膜側の
面が前記積層品の液晶分散フィルム側になるように重ね
合わせ、１ｋｇ／ｃｍ２　でプレスして１０ｃｍ角の厚
さ約２ｍｍの平坦な素子を作製した。さらに、この素子
を２００　℃で１時間熱処理することにより液晶分散フ
ィルムのマトリックスを構成するポリアミック酸をイミ
ド化させた。

【００４９】えられた積層品から液晶分散フィルムの一
部を切り取り、エチルアルコールで抽出したところ、用
いた液晶の９０％が抽出された。抽出後のフィルムの表
面を顕微鏡観察したところ、孔径約１〜５０μｍの孔を
有し、その孔の多くは表から裏まで連続していることが
確認された。

【００５０】えられた素子の両極間に３０　Ｖの交流電
圧を印加すると、パターン化された電極間のみが白濁し
、パターンが表示された。さらにその素子をサンシャイ
ンウェザーメーター試験器を用い、Ｘｅランプ照射下、
温度８０℃、湿度８０％の環境下で１０００時間テスト
を行ない、テスト前後で観察したが、素子は退色しなか
った。テスト前後で動作電圧、透過率の変化を測定した
結果、ＯＶで透過率が３％、２５Ｖ　、６０Ｈｚの交流
電圧印加で透過率が７５％であったものが、テスト後で
もやはりＯＶで透過率が３％、２５　Ｖ、６０Ｈｚの交
流電圧印加で透過率が７５％と変化しなかった。

【００５１】

【発明の効果】本発明においては、耐光（候）性に優れ
たポリイミド系重合体を用いて液晶分散フィルムを製造
するため、透明導電膜、絶縁膜などへの密着性がよく、
変色や劣化が抑制され、屋外使用に適する液晶分散フィ
ルムがえられ、このような液晶分散フィルムを従来の液
晶層のかわりに使用して液晶デバイスを製造するため、
スペーサーが不要で均一な電極間ギャップを容易に形成
・維持することができるだけでなく、大面積で軽く、か
つ曲面にしても信頼性の高い本発明の液晶デバイスを製
造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリイミド系重合体からなるマトリッ
   クス中に液晶を分散させた液晶分散フィルム中における
   液晶の割合がポリイミド系重合体および液晶の合計量に
   対して４０〜８０重量％である液晶分散フィルムを調光
   層とする液晶デバイス。
2. 【請求項２】　　ポリイミド系重合体が２００　℃以上
   の耐熱性を有する請求項１記載の液晶デバイス。