JPH06118394A - 液晶複合膜 - Google Patents

液晶複合膜

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JPH06118394A
JPH06118394A JP26889392A JP26889392A JPH06118394A JP H06118394 A JPH06118394 A JP H06118394A JP 26889392 A JP26889392 A JP 26889392A JP 26889392 A JP26889392 A JP 26889392A JP H06118394 A JPH06118394 A JP H06118394A
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JP
Japan
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liquid crystal
polymer
composite film
crystal composite
skeleton
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Application number
JP26889392A
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English (en)
Inventor
Toru Kashiwagi
亨 柏木
Koji Hara
浩二 原
Kayoko Morikawa
佳代子 森川
Kensaku Takada
憲作 高田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な相分離構造を有し、薄膜での強い白濁
状態(高コントラスト)を達成できる液晶複合膜を提供
する。 【構成】 環状エーテルのイオン重合体、好ましくは特
定のポリオキセタン骨格を少なくとも一部に有する重合
体からなる高分子材料と、液晶材料とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表示用材料、調光用材
料等に用いる新規な液晶複合膜に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高分子材料と液晶材料とからなる液晶複
合膜には、その形成法から種々のものがあり、液晶をカ
プセルに封じ込めたもの(Fergason 、特表昭58-501631
号公報) 、オリゴマーの熱硬化により液晶が粒状に析出
したもの(Doane、特表昭61-502128 号公報) 、オリゴマ
ーの光硬化により液晶が粒状に析出したもの(Vaz、特開
昭62-2231 号公報) などがある。
【0003】一方、高分子材料と液晶材料とをそれらの
共通溶媒からなる均一溶液を塗布し、溶媒を蒸発させて
得られる液晶複合膜は、1979年に梶山らによって初めて
報告された(Chem. lett. 679 (1979))。この液晶複合膜
は、三次元網目構造のスポンジ状になったマトリクス高
分子の連続した孔中に液晶材料が連続相にて3次元ネッ
トワーク状に充填された構造であることが報告されてい
る(J. Appl. Polym.Sci. 29, 3955 (1984)) 。また、
溶媒蒸発により液晶複合膜の電気光学応答は、特表昭63
-501512 号公報、特開平1-230693号公報などに記載があ
る。
【0004】上記液晶複合膜を一対の導電性基材間に挟
着した液晶表示素子においては、無電圧時には、孔内の
液晶分子がランダムな状態にあるため、入射光が散乱さ
れて、複合膜は不透明な状態になっている。そして、複
合膜を挟着した一対の導電性基材に電圧が印加される
と、Δε>0〔但し、Δεは誘電率異方性であって、
式:
【0005】
【数1】
【0006】で表される(なお、
【0007】
【外1】
【0008】は分子軸方向の誘電率、
【0009】
【外2】
【0010】は分子軸に対して直交方向の誘電率を示
す。)〕のとき、液晶分子が電場方向に配向し、高分子
の屈折率np と液晶の常光屈折率no とがほぼ一致して
いれば、入射光が散乱されずに複合膜を通過できるよう
になり、複合膜が透明な状態に転換する電気光学効果を
示す。かかる液晶複合膜は、高分子材料と液晶材料とを
溶解させた溶液を塗布、乾燥させるだけで、上述した電
気光学効果を有する複合膜を形成できるため、液晶表示
素子の大面積化が可能であるという利点がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように溶液の塗
布、乾燥にて得られる液晶複合膜は、少数の例外を除い
てアクリル系またはメタクリル系樹脂を高分子材料に用
いていた。これは、アクリル系またはメタクリル系樹脂
のもつ透明性、液晶との屈折率の一致、経済性等の理由
でもあるが、それよりもミクロに相分離した複合膜構造
をつくりやすいことが大きな原因である。他の材料、例
えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂などでは液晶との親和
性が低く、良好な相分離構造は得られにくいため、コン
トラスト(白濁状態)が悪くなるという問題がある。
【0012】また、液晶と高分子との相分離は、その分
子量差によって誘起されるため高分子の分子量は高いほ
うが望ましいが、通常のアクリル系またはメタクリル系
樹脂は、ラジカル重合で合成されるため、分子量分布が
広く、そのため相分離に悪影響を与える低分子量成分が
相当量存在することは避けられない。さらに、複合膜は
溶媒の蒸発によって形成されるが、良好な相分離構造を
得るためには、低沸点で高揮発性の溶媒、例えばジクロ
ロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、アセトンな
どを用いる必要があり、そのためには高分子材料はそれ
らの溶媒に溶解可能でなくてはならないため、高分子材
料の選択の幅を狭くしている。
【0013】従って、本発明の主たる目的は、良好な相
分離構造を有し、薄膜での強い白濁状態(高コントラス
ト)を達成できる液晶複合膜を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、上記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、
環状エーテルのイオン重合体からなる高分子材料と、液
晶材料とからなる液晶複合膜が、従来のアクリル系また
はメタクリル系樹脂を使用した液晶複合膜よりも良好な
相分離構造を形成し、かつ薄膜での強い白濁状態(高コ
ントラスト)を達成できることを見出し、本発明を完成
するに到った。
【0015】上記環状エーテルのイオン重合体として
は、例えば下記一般式で表されるポリオキセタン骨格を
少なくとも一部に有するものがあげられる。
【0016】
【化2】
【0017】(式中、R1 およびR2 は同一または異な
る有機基であり、nは重合度である。)かかるポリオキ
セタン骨格を有する高分子は、一般に下記一般式で表さ
れる四員環エーテル化合物の開環重合によって得られ
る。開環重合は、ルイス酸系触媒を用いたカチオン重合
によって行われる(例えば、三枝武夫著、講座重合反応
論<6>,開環重合(I)、(株)化学同人、1971
年発行、153〜162頁など)。
【0018】
【化3】
【0019】(式中、R1 およびR2 は前記と同じであ
る。)得られる重合体は、リビング重合性が強く、高分
子量でかつ分子量分布の幅のきわめて狭いものになる場
合が多い。ポリオキセタン骨格を有する重合体として
は、ポリ3,3−ビス(クロロメチル)オキセタンが
「ペントン」(Penton) という商品名でHercules社( ア
メリカ) から市販されていたことがある。
【0020】ポリオキセタン骨格は、その主鎖中にエー
テル形の酸素原子を有するので、アクリル系またはメタ
クリル系樹脂その他のビニル重合体と比較して、主鎖の
柔軟性が高いという特質を有する。置換基R1 、R2
具体例としては、水素原子のほか、メチル基、エチル基
などの炭素数1〜20の直鎖アルキル基;イソプロピル
基、t−ブチル基等の炭素数3〜20の分岐したアルキ
ル基;クロロメチル基、ブロモメチル基などのアルキル
部分の炭素数が1〜20のハロゲン置換アルキル基;メ
トキシメチル基、2−メトキシエチル基などのアルコキ
シアルキル基;ヒドロキシメチル基、シアノメチル基な
どの極性基を含む基(例えばアルキル部分の炭素数が1
〜20のヒドロキシアルキル基またはシアノアルキル
基)などがあげられる。
【0021】置換基R1 、R2 に比較的分子鎖の長い基
(例えば炭素数が4〜20の直鎖アルキル基など)を導
入することにより、高分子の結晶性を少なくして非晶質
とすることが可能であり、かつ液晶の親和性を高めるこ
とができ、しかも高分子量で分子量分布の幅が狭いの
で、液晶複合膜としたときに、良好なミクロな相分離構
造を与え、薄膜での高コントラスト化が可能となる。
【0022】置換基R1 、R2 に極性基(水酸基、シア
ノ基など)を導入することにより、高分子自体の誘電率
を高めると、液晶複合膜における液晶の駆動電圧を下げ
ることが可能である。ただし、単量体中に水酸基などの
極性基が存在すると、カチオン重合を阻害し、高重合度
を得にくくなるので、重合の際には保護基で極性基を保
護しておくのが好ましい。例えば水酸基の場合、適当な
シリル化剤〔例えば(C 2H5)3SiCl など によってシリル
化して重合した後、加水分解して水酸基に戻すなどの方
法が採用可能である。
【0023】良好な相分離構造を得るためには、液晶と
の親和性を高めるため、R1 、R2の少なくとも一方
に、メチレン鎖-(CH2)m - ( 式中、m は1 〜12の整数で
ある)部分を設けるのが適当である。また、メチレン鎖-
(CH2)m - の末端にアルコキシル基を結合させて、エー
テル形の酸素原子を導入してもよい。使用する高分子材
料は、二種以上の単量体からなるコーポリマーであって
もよく、あるいは二種以上のホモポリマーの混合物であ
ってもよい。重量平均分子量(Mw )は10万以上が好
ましく、分子量分布(Mw /Mn )は2以下、より好ま
しくは1.5以下である。
【0024】前記R1 およびR2 のうち少なくとも一方
が一部に水酸基を有する基(ヒドロキシメチル基等)で
ある骨格単位を含み、前記水酸基と反応しうる架橋剤に
よって架橋するときは、分子量がより大きくなり、液晶
との相分離がさらに明確になるので、耐熱性を付与する
ことができる。前記架橋剤としては、例えばポリイソシ
アネート、ジイソシアネート、ポリエポキシ、ジエポキ
シなどがあげられる。
【0025】また、上記液晶材料としては、通常用いら
れている各種液晶材料を用いることができる。高分子材
料/液晶材料の比率は、使用する各材料の種類に応じて
適宜決定されるが、通常重量比で1/9〜6/4の範囲
であるのが好ましい。かかる本発明の液晶複合膜を用い
て液晶表示素子等を得るには、従来と同様に、一方の透
明電極上に、前記各成分を溶解した溶液を塗布し、乾燥
固化させて複合膜を形成した後、この複合膜上に他方の
透明電極を重ね合わせることにより製造できるので、製
造が容易で、工程数の削減が可能である。
【0026】複合膜を挟着する一対の透明電極として
は、ガラス、プラスチックフィルム〔例えばポリエチレ
ンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルホン
(PES)〕等の透明支持体の表面にITO(インジウ
ムチンオキサイド)やSnO2 等の透明導電膜を蒸着や
スパッタリング等で形成したものがあげられるほか、通
常の液晶表示素子に用いられる透明導電ガラスやフィル
ムがあげられる。
【0027】複合膜の厚さは、通常5〜30μmである
のが適当である。上記溶液を透明電極上に塗布するに
は、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート
法、ローラコート法等の従来公知のコート法がいずれも
採用可能である。
【0028】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明の液晶複合膜を
説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものでな
い。実施例 常法に従って、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキ
セタンと1−ブロモブタンとを反応させて3−ブトキシ
メチル−3−メチルオキセタンを得た。反応式を下記に
示す。
【0029】
【化4】
【0030】得られた生成物をBF3 O(C2 5 2
触媒の存在下でカチオン重合を行わせ、ホモポリマー
(イ)を得た。このものは、ポリスチレン換算でMw
30万、Mw /Mn が1.05であった。一方、3−ヒ
ドロキシメチルオキセタンとシリル化剤(C2H5)3SiCl と
を反応させて、水酸基の保護を行った。反応式を下記に
示す。
【0031】
【化5】
【0032】得られた生成物をBF3 O(C2 5 2
触媒の存在下でカチオン重合を行わせ、ついでメタノー
ルで加水分解を行って、下記式に示すように水酸基を有
するホモポリマー(ロ)を得た。このものは、ポリスチ
レン換算でMw が12万、M w /Mn が1.2であっ
た。
【0033】
【化6】
【0034】ついで、前記ホモポリマー(イ)を24重
量部、ホモポリマー(ロ)を6重量部、さらにポリイソ
シアネート(武田薬品工業社製の商品名A−10)を水
酸基と当量になるように配合し、液晶材料(メルクジャ
パン社製のE31LV)の70重量部と共に、溶媒であ
るジクロロメタン560重量部に溶解させた。得られた
溶液を、透明電極付きガラス上にバーコート法で塗布
し、100℃で1時間乾燥して、厚さ8μmの液晶複合
膜を得た。この液晶複合膜上に別の透明電極付きガラス
を重ね合わせて、評価セルとした。比較例 液晶材料と混合するポリマーとして、ラジカル重合によ
る樹脂(ブチルアクリレート/ヒドロキシエチルメタク
リレート=80/20、Mw :50万、Mw /Mn
5.5)を使用したほかは実施例と同様にして評価セル
を得た。評価試験 実施例および比較例で得た各セルを分光光度計(島津製
作所製のUV−160)に装着し、200Hzの矩形波
を印加し、電圧−透過率特性(V−T特性)を調べたと
ころ、表1の結果を得た。表1でT0 は印加電圧が0V
の時の透過率(%)であり(ただし、飽和透過率を10
0%とする)、V90は透過率90%を与える時の印加電
圧(V)である。そして、コントラストを、式:90
(%)/T 0 (%)から求めて、評価した。
【0035】
【表1】
【0036】表1の結果から、実施例の液晶複合膜は、
比較例よりも高コントラストであり、V90が小さいので
低電圧駆動が可能であることがわかる。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明の液晶複合膜は、環
状エーテルのイオン重合体からなる高分子材料と、液晶
材料とからなる液晶複合膜であるので、良好な相分離構
造を有する複合膜構造をつくり出すことができ、薄膜で
の高コントラストを達成できるという効果がある。
【0038】また、前記高分子材料として、前記ポリオ
キセタン骨格を少なくとも一部に有する環状エーテルの
イオン重合体を使用するときは、高分子主鎖が柔軟性構
造となり、高分子量で幅の狭い分子量分布を有するの
で、より望ましい相分離が可能となる。また、極性基導
入が容易であるため、誘電率を高めて駆動電圧を下げる
等の種々の特性向上が期待できる。とくに、極性基とし
て水酸基を導入し、かつ架橋した高分子材料を使用する
ときは、高コントラストで低電圧駆動を達成できる。
【0039】従って、本発明の液晶複合膜は、調光材料
のみならず、非線形素子を用いた高精細ディスプレイに
も好適に適用可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 憲作 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】環状エーテルのイオン重合体からなる高分
    子材料と、液晶材料とからなる液晶複合膜。
  2. 【請求項2】前記高分子材料が、下記一般式で表される
    ポリオキセタン骨格を少なくとも一部に有する環状エー
    テルのイオン重合体からなる請求項1記載の液晶複合
    膜。 【化1】 (式中、R1 およびR2 は同一または異なる有機基であ
    り、nは重合度である。)
  3. 【請求項3】前記R1 およびR2 のうち少なくとも一方
    が一部に水酸基を有する基であるポリオキセタン骨格を
    含む重合体を、前記水酸基と反応しうる架橋剤によって
    架橋した高分子材料である請求項2記載の液晶複合膜。
JP26889392A 1992-10-07 1992-10-07 液晶複合膜 Pending JPH06118394A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016138068A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 双葉電子工業株式会社 化合物、乾燥剤、封止構造及び有機el素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016138068A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 双葉電子工業株式会社 化合物、乾燥剤、封止構造及び有機el素子

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