JPH06130367A - Liquid crystal/high polymer composite film - Google Patents

Liquid crystal/high polymer composite film

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Publication number
JPH06130367A
JPH06130367A JP30626692A JP30626692A JPH06130367A JP H06130367 A JPH06130367 A JP H06130367A JP 30626692 A JP30626692 A JP 30626692A JP 30626692 A JP30626692 A JP 30626692A JP H06130367 A JPH06130367 A JP H06130367A
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JP
Japan
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liquid crystal
composite film
polymer composite
crystal material
resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP30626692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Maeda
博己 前田
Tadafumi Shindo
忠文 進藤
Tatsuya Tabei
達也 田部井
Masayuki Ando
雅之 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP30626692A priority Critical patent/JPH06130367A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the liquid crystal/high polymer composite film which has the sufficient steepness of the threshold characteristic in electrooptical response characteristics even if an impressed voltage is low and has a excellent contrast in a displayed image by using a liquid crystal material having specific properties. CONSTITUTION:The liquid crystal material which is lower in viscosity at 20 deg.C than 47cSt is used from a nematic liquid crystal which is an org. mixture indicating a liquid crystal state at about ordinary temp. or the nematic liquid crystal added with a cholesteric liquid crystal. More preferably, the liquid crystal material lower in threshold voltage in a TN cell of 7mum thickness than 1.64V and the liquid crystal material having >=0.1 refractive index anisotropy at 20 deg.C are used. Further, the liquid crystal having >=5 dielectric anisotropy at 20 deg.C is more preferable. A liquid crystal electrooptical element is obtd. by sticking a counter electrode to the surface of the resulted liquid crystal/high polymer composite film. The good threshold characteristic is obtd. in the electrooptical response of this element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電界や熱に対する応答
性を有し、情報の表示や記録を行うことが出来る液晶/
高分子複合膜に関し、かかる本発明の液晶/高分子複合
膜は、調光パネル、ディスプレイ、記録媒体等に幅広く
応用することが出来る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display having a response to an electric field and heat and capable of displaying and recording information.
Regarding the polymer composite film, the liquid crystal / polymer composite film of the present invention can be widely applied to light control panels, displays, recording media and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイは、低消費電
力、軽量、薄型等の特徴を有している為、文字や画像の
表示媒体として、腕時計、電卓、パソコン、テレビ等に
幅広く用いられている。一般的な、TN−及びSTN−
液晶ディスプレイは、透明電極を有するガラス板間に所
定のシール等が施された液晶セル中に、液晶を封入し、
更に両面から偏光板でサンドイッチされたものである。
しかしながら、従来の液晶ディスプレイは、(1)2枚
の偏光板が必要な為、視野角が狭く、又、輝度が不足し
ている為、高消費電力のバックライトが必要である、
(2)セル厚依存性が大きく、大面積化が困難、(3)
構造が複雑で、セルへの液晶の封入が困難な為、製造コ
ストが高い等の問題があり、液晶ディスプレイの軽量
化、薄型化、大面積化、低消費電力化、低コスト化に限
界がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, liquid crystal displays have been widely used as wristwatches, calculators, personal computers, televisions, etc., as a display medium for characters and images because they have characteristics such as low power consumption, light weight and thin shape. . Common TN- and STN-
A liquid crystal display encloses a liquid crystal in a liquid crystal cell in which a predetermined seal or the like is applied between glass plates having transparent electrodes,
Further, it is sandwiched by polarizing plates from both sides.
However, in the conventional liquid crystal display, (1) since two polarizing plates are required, the viewing angle is narrow, and the brightness is insufficient, so a backlight with high power consumption is required.
(2) Large dependence on cell thickness makes it difficult to increase the area, (3)
Since the structure is complicated and it is difficult to enclose the liquid crystal in the cell, there are problems such as high manufacturing cost, and there is a limit to the weight reduction, thinning, large area, low power consumption, and cost reduction of the liquid crystal display. is there.

【0003】この様な問題点を解決する液晶表示媒体と
して、液晶を高分子マトリックスに分散させた液晶/高
分子複合膜の応用が期待され、その研究開発が活発化し
てきた。既に、次に示す様な技術が開示されている。液
晶/高分子複合膜の製造方法は、主として、エマルジョ
ン法と相分離法に分類することが出来る。エマルジョン
法には、ポリビニルアルコール(PVA)を保護コロイ
ドとして液晶を乳化した水溶液から作製する方法(特表
昭58−501631号公報)、液晶エマルジョンをラ
テックスと混合して水溶液から作製する方法(特開昭6
0−252687号公報)等が挙げられる。
As a liquid crystal display medium for solving such problems, application of a liquid crystal / polymer composite film in which liquid crystal is dispersed in a polymer matrix is expected, and its research and development have been activated. The following techniques have already been disclosed. The liquid crystal / polymer composite film production method can be mainly classified into an emulsion method and a phase separation method. The emulsion method includes a method of preparing an aqueous solution in which a liquid crystal is emulsified using polyvinyl alcohol (PVA) as a protective colloid (Japanese Patent Publication No. 58-501631), and a method of preparing a liquid crystal emulsion from an aqueous solution by mixing with a latex. Sho 6
No. 0-252687) and the like.

【0004】一方、相分離法は、更に、液晶とマトリッ
クス樹脂の相分離状態を固定する方法と、膜形成時に液
晶をマトリックス樹脂から相分離させる方法に分類する
ことが出来る。相分離状態を固定する方法としては、エ
ポキシ樹脂中に液晶を分散した後、硬化する方法(特表
昭61−502128号公報)、UV硬化樹脂中に液晶
を分散した後、硬化する方法(特表昭62−2231号
公報)が開示されている。膜形成時に液晶を相分離させ
る方法としては、硬化中に相分離させる方法、溶媒蒸発
中に相分離させる方法、及び熱可塑性樹脂の冷却過程で
相分離させる方法が、特表昭63−501512号公報
において開示されているが、更に改良を加えた技術が種
々報告されている。
On the other hand, the phase separation method can be further classified into a method of fixing the phase separation state of the liquid crystal and the matrix resin and a method of phase separation of the liquid crystal from the matrix resin during film formation. As a method for fixing the phase-separated state, a method of dispersing a liquid crystal in an epoxy resin and then curing it (Japanese Patent Publication No. 61-502128) and a method of dispersing the liquid crystal in a UV curable resin and then curing it (special characteristic Table 62-2231) is disclosed. As a method of phase-separating liquid crystals at the time of forming a film, a method of phase-separating during curing, a method of phase-separating during solvent evaporation, and a method of phase-separating during cooling process of a thermoplastic resin are disclosed in JP-A-63-501512. Although disclosed in the publication, various improved techniques have been reported.

【0005】硬化中に相分離させる方法としては、液晶
とUV硬化樹脂混合系において、UV硬化中に液晶を相
分離させる方法(特開昭63−271233号公報、特
開平1−252689号公報)、液晶と熱硬化型エポキ
シ樹脂混合系において、加熱硬化中に液晶を相分離させ
る方法(特開昭63−287820号公報、特開平1−
299022号公報)等がある。溶媒蒸発中に相分離さ
せる方法としては、活性水素基を有するアクリル樹脂を
マトリックスとするもの(特開平1−230693号公
報)、セルロースアセテートをマトリックスとするもの
(特開昭63−124025号公報)、液晶と相溶性の
ない樹脂をマトリックスとするもの(特開昭63−43
993公報))等がある。
As a method of phase separation during curing, in a liquid crystal and UV curable resin mixture system, a method of phase separation of liquid crystal during UV curing (Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-271233 and 1-252689). In a mixed system of liquid crystal and thermosetting epoxy resin, a method of phase-separating the liquid crystal during heat curing (Japanese Patent Laid-Open No. 63-287820, Japanese Patent Laid-Open No.
299022). As a method of phase separation during solvent evaporation, a method using an acrylic resin having an active hydrogen group as a matrix (Japanese Patent Laid-Open No. 1-230693) and a method using cellulose acetate as a matrix (Japanese Patent Laid-Open No. 63-124025). Using a resin that is incompatible with liquid crystals as a matrix (Japanese Patent Laid-Open No. 63-43).
993 gazette)).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
上記の如き従来技術において、液晶/高分子複合膜を光
変調素子の部材として用いる場合、電気光学応答特性に
おける閾特性の急峻性が不足する、表示画像のコントラ
ストが不十分である、高い印加電圧が要求される等の問
題がある。従って、本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決し、印加電圧が低くても電気光学応答特性に
おける閾特性の急峻性が十分であり、且つ表示画像のコ
ントラストが優れている液晶/高分子複合膜を提供する
ことである。
[Problems to be solved by the invention] However,
When the liquid crystal / polymer composite film is used as a member of the light modulation element in the above-mentioned conventional techniques, the steepness of the threshold characteristic in the electro-optical response characteristic is insufficient, the contrast of the display image is insufficient, and the applied voltage is high. Is required. Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a liquid crystal which has a sufficient steepness of the threshold characteristic in the electro-optical response characteristic even when the applied voltage is low, and which is excellent in the contrast of the displayed image. It is to provide a polymer composite membrane.

【0007】[0007]

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、高分子マトリッ
クス中に液晶粒子が分散固定されている液晶/高分子複
合膜において、上記液晶材料の20℃における粘度が4
7cStより低いことを特徴とする液晶/高分子複合膜
である。
The above object can be achieved by the present invention described below. That is, according to the present invention, in a liquid crystal / polymer composite film in which liquid crystal particles are dispersed and fixed in a polymer matrix, the liquid crystal material has a viscosity of 4 at 20 ° C.
It is a liquid crystal / polymer composite film characterized by being lower than 7 cSt.

【0008】[0008]

【作用】特定の物性を有する液晶材料を、液晶/高分子
複合膜の構成に使用することによって、印加電圧が低く
ても電気光学応答特性における閾特性の急峻性が十分で
あり、且つ表示画像のコントラストが優れている液晶/
高分子複合膜を提供することが出来る。
By using a liquid crystal material having specific physical properties for the constitution of the liquid crystal / polymer composite film, the steepness of the threshold characteristic in the electro-optical response characteristic is sufficient even when the applied voltage is low, and the display image is LCD with excellent contrast /
A polymer composite membrane can be provided.

【0009】[0009]

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳細に説明する。本発明で云う液晶とは、常
温付近で液晶状態を示す有機混合物であって、ネマチッ
ク液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶が含ま
れる。このうちネマチック液晶若しくはコレステリック
液晶を添加したネマティック液晶が特性上好ましい。本
発明では上記の如き公知の液晶材料から、20℃におけ
る粘度が47cStより低い液晶材料であって、好まし
くは7μm厚のTNセルにおける閾値電圧が1.64V
より低い液晶材料、更に好ましくは上記両条件を備えた
液晶材料を使用する。又、液晶材料の閾値電圧が1.6
Vより低い液晶材料がより好ましく、又、液晶材料の屈
折率異方性は0.1以上、好ましくは0.18以上がよ
く、これより低い値であると電圧を印加しない時の散乱
が不足する。更に液晶材料の誘電率屈折率は5以上、好
ましくは15以上がよく、これより低い値の液晶材料で
あると印加電圧が高くないと電気光学応答性が劣る。下
記表1に市販の液晶材料の粘度、閾値電圧、屈折率異方
性及び誘電率異方性を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. The liquid crystal referred to in the present invention is an organic mixture showing a liquid crystal state at around room temperature, and includes nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal and smectic liquid crystal. Among these, nematic liquid crystal or nematic liquid crystal to which cholesteric liquid crystal is added is preferable in terms of characteristics. In the present invention, a liquid crystal material having a viscosity of less than 47 cSt at 20 ° C., which is a known liquid crystal material as described above, preferably has a threshold voltage of 1.64 V in a 7 μm thick TN cell.
A lower liquid crystal material, more preferably a liquid crystal material having both of the above conditions, is used. Also, the threshold voltage of the liquid crystal material is 1.6
A liquid crystal material lower than V is more preferable, and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material is 0.1 or more, preferably 0.18 or more. If the value is lower than this value, the scattering is insufficient when no voltage is applied. To do. Further, the liquid crystal material preferably has a dielectric constant refractive index of 5 or more, preferably 15 or more. If the liquid crystal material has a lower value than this, the electro-optical response will be poor unless the applied voltage is high. Table 1 below shows the viscosity, threshold voltage, refractive index anisotropy and dielectric anisotropy of commercially available liquid crystal materials.

【0010】[0010]

【表1】 BL−005、007及び010及びE−44はメルク
社の商品名である。
[Table 1] BL-005, 007 and 010 and E-44 are trade names of Merck.

【0011】液晶材料の20℃における粘度が47cS
tより高い液晶材料である場合には、電気光学応答にお
ける立ち下がり時間を十分短くとれない点や、電気光学
応答における閾特性の急峻性が良好に得られないという
点で不十分である。又、液晶材料の、7μm厚のTNセ
ルにおける閾値電圧が1.64Vより高い液晶材料を使
用した場合には、電気光学応答における閾電圧を十分に
低い値として得られない点で不十分である。これらの液
晶の使用量としては、マトリクス樹脂/液晶の混合比
(重量比)が5/95〜50/50であり、液晶の使用
量が少なすぎると、電圧オン時の透明性が不足するだけ
でなく、膜を透明状態にする為に多大の電圧を必要とす
る等の点で不十分であり、一方、液晶の使用量が多すぎ
ると、電圧オフ時の散乱(濁度)が不足するだけでな
く、膜の強度が低下したり、又、適当な基材に塗工液を
塗布するときに弾きの原因になるので好ましくない。
尚、液晶中にコントラスト或いは色調を改善させる為に
色素を含有させることも出来る。二色性色素を添加した
場合には、散乱−透過型の複合膜としてばかりでなく、
色素のゲスト−ホスト効果により、光吸収(着色)−透
明状態でスイッチングする複合膜として使用することも
出来る。
The liquid crystal material has a viscosity of 47 cS at 20 ° C.
When the liquid crystal material is higher than t, the fall time in the electro-optical response cannot be made sufficiently short, and the steepness of the threshold characteristic in the electro-optical response cannot be sufficiently obtained, which is insufficient. Further, when a liquid crystal material having a threshold voltage of a TN cell with a thickness of 7 μm higher than 1.64 V is used, it is insufficient in that the threshold voltage in the electro-optical response cannot be obtained as a sufficiently low value. . The amount of these liquid crystals used is such that the mixing ratio (weight ratio) of the matrix resin / liquid crystal is 5/95 to 50/50, and if the amount of the liquid crystals used is too small, the transparency when voltage is turned on is insufficient. However, it is not sufficient in that it requires a large voltage to bring the film into a transparent state. On the other hand, if the amount of liquid crystal used is too large, scattering (turbidity) when the voltage is off is insufficient. In addition, it is not preferable because the strength of the film is lowered, and when the coating solution is applied to a suitable substrate, it causes repelling.
Incidentally, the liquid crystal may contain a dye in order to improve the contrast or the color tone. When a dichroic dye is added, not only as a scattering-transmissive composite film,
Due to the guest-host effect of the dye, it can also be used as a composite film that switches in a light absorbing (coloring) -transparent state.

【0012】本発明においてマトリックスとして使用す
る高分子材料は、従来技術で使用されているPVA、ゼ
ラチン、アクリル酸共重合体、アルキッド樹脂、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、セルロース系樹脂、紫外線硬化
性樹脂、電子線硬化性樹脂がいずれも使用することが出
来る。本発明において特に好ましい樹脂はPVA及び電
子線硬化性樹脂であり、PVAを使用する場合には、大
面積に及ぶ加工を一様に且つ容易に行うことが出来ると
云う利点があり、電子線硬化性樹脂を使用する場合に
は、樹脂を3次元構造で架橋させることが可能である
為、樹脂の熱的性質を高めることが出来る。これは樹脂
の変形による光学応答の劣化を低減させることが出来る
という利点がある。以下主としてマトリックス樹脂とし
てPVAを使用する場合及び電子線硬化性樹脂を使用す
る場合について説明する。液晶/高分子複合膜の作製に
PVAを使用する場合にはエマルジョン法が好適であ
り、この場合のPVAとして鹸化度の低いPVAを使用
すれば、PVA自体が界面活性剤としての能力を有する
為に、他の界面活性剤を使用しなくても良好に液晶エマ
ルジョンを製造することが出来る。
The polymer material used as the matrix in the present invention is PVA, gelatin, acrylic acid copolymer, alkyd resin, epoxy resin, acrylic resin, cellulose resin, UV curable resin, which is used in the prior art. Any electron beam curable resin can be used. Particularly preferred resins in the present invention are PVA and electron beam curable resins, and when PVA is used, there is an advantage that processing over a large area can be uniformly and easily performed, and electron beam curing is possible. In the case of using a hydrophilic resin, it is possible to crosslink the resin with a three-dimensional structure, so that the thermal property of the resin can be enhanced. This has an advantage that the deterioration of the optical response due to the deformation of the resin can be reduced. Hereinafter, the case of using PVA as the matrix resin and the case of using the electron beam curable resin will be mainly described. When PVA is used for producing the liquid crystal / polymer composite film, the emulsion method is suitable, and when PVA having a low saponification degree is used as PVA, PVA itself has a capability as a surfactant. In addition, the liquid crystal emulsion can be satisfactorily produced without using any other surfactant.

【0013】下記表2に示す様に、PVAの重合度及び
鹸化度によってその水溶液の表面張力は異なってくる。
即ち、PVAの重合度及び鹸化度によって、PVAが液
晶を分散する能力に差が生じる。この様に重合度が低い
程、又、鹸化度が低い程、PVAが液晶を分散する能力
が高くなる。
As shown in Table 2 below, the surface tension of the aqueous solution varies depending on the degree of polymerization and the degree of saponification of PVA.
That is, the degree of polymerization and saponification of PVA causes a difference in the ability of PVA to disperse liquid crystals. Thus, the lower the degree of polymerization and the lower the degree of saponification, the higher the ability of PVA to disperse liquid crystals.

【表2】 各種PVAの鹸化度と重合度 [Table 2] Degree of saponification and degree of polymerization of various PVA

【0014】その結果、下記表3に示す各種PVAの水
溶液を用いて液晶(E−44)を分散したとき、各PV
Aによって液晶粒子の分散性及び加工適性が変化する。
As a result, when the liquid crystal (E-44) was dispersed using an aqueous solution of various PVA shown in Table 3 below, each PV
Depending on A, the dispersibility and processability of the liquid crystal particles change.

【表3】各種PVAの液晶(E−44)分散系における
PVAの構造と加工適性
[Table 3] Structure and processability of PVA in liquid crystal (E-44) dispersion system of various PVA

【0015】一方、PVAの鹸化度が高いと、液晶粒子
の分散性が悪くなり、水相中に液晶が存在する割合が増
加すると共に、粒子径分布が広く、粒子径が大きくな
る。その結果、分散性の悪い場合、電極基板に対する濡
れ性が悪く、加工適性が低下すると共に、液晶/高分子
複合膜中の液晶の粒子径分布が広く、粒子径が大きくな
る為電気光学特性も低下する。又、PVAの重合度が大
きい場合も、液晶粒子の分散性が悪く、粒子径分布が広
く、粒子径も大きくなり、電気光学特性は低下するが粘
度が高くなる為、加工適性は良くなる。
On the other hand, when the degree of saponification of PVA is high, the dispersibility of liquid crystal particles is deteriorated, the proportion of liquid crystals present in the aqueous phase is increased, and the particle size distribution is wide and the particle size is large. As a result, when the dispersibility is poor, the wettability with respect to the electrode substrate is poor, the processability is degraded, and the particle size distribution of the liquid crystal in the liquid crystal / polymer composite film is wide and the particle size is large, so that the electro-optical characteristics are also improved. descend. Also, when the degree of polymerization of PVA is large, the dispersibility of the liquid crystal particles is poor, the particle size distribution is wide, the particle size is large, the electro-optical characteristics are deteriorated, but the viscosity is high, so that the processability is improved.

【0016】この様な中で、適度な重合度(300〜
1,200)及び鹸化度(50%〜85%)であれば、
電極基板に対する濡れ性に関しては、問題ないレベルに
達する。更に電極基板の必要なところだけにパタ−ンコ
−ティングするには、上記PVAでは粘度が低い為、従
来の加工方法を適用することが困難であるので、増粘
剤、例えば、PVA以外の適当な水溶性ポリマー、チキ
ソトロピック付与剤、重合度1,500〜3,000且
つ鹸化度50%〜100%のPVA又は疎水性シリカ超
微粒子等が使用される。更に気泡の問題が発生する場合
には、シリコーン系のエマルジョン型消泡剤、例えば、
KM71、KM75、KM85、KM73等(いずれも
信越化学工業製)、SM5512、SH5510、SM
5511等(いずれもトーレ・シリコン製)、及びシリ
コーン系の変性油型消泡剤としては、KS68、KS5
02、KS506等(いじれも信越化学工業製)等を使
用することが好ましい。
Under such circumstances, a suitable degree of polymerization (300 to
1,200) and the degree of saponification (50% to 85%),
With regard to the wettability with respect to the electrode substrate, it reaches a level without problems. Further, in order to perform pattern coating only on a necessary portion of the electrode substrate, it is difficult to apply the conventional processing method because the PVA has a low viscosity. Therefore, a suitable thickener such as PVA may be used. A water-soluble polymer, a thixotropic agent, a PVA having a polymerization degree of 1,500 to 3,000 and a saponification degree of 50% to 100%, or ultrafine particles of hydrophobic silica are used. Further, when the problem of air bubbles occurs, a silicone-based emulsion type defoaming agent, for example,
KM71, KM75, KM85, KM73, etc. (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SM5512, SH5510, SM
5511 etc. (all made by Toray Silicone) and silicone-based modified oil type defoaming agents include KS68, KS5
It is preferable to use 02, KS506 and the like (Ijiro is manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

【0017】前記PVA水溶液に上記液晶を分散させる
方法としては、超音波分散機等の各種の撹拌装置による
混合方法や、膜乳化法(中島忠夫・清水政高、PHAR
MTECH JAPAN 4巻、10号(1988)参
照)等の分散方法が有効である。液晶エマルジョン粒子
の大きさは、用いる分散方法に依存するが、一般的には
0.5〜7μmの範囲にあることが好ましく、1〜5μ
mの範囲であることが更に好ましい。こうして得られた
液晶粒子分散液から、液晶/高分子複合膜を形成する方
法は、電着塗布方法、スクリーンコーティング、ブレー
ドコーティング、ナイフコーティング、スライドコーテ
ィング、スクリーンコーティング、イクストルージョン
コーティング、ファウンテンコーティング等により電極
基板面に所定の塗布量で塗布し乾燥する方法が好まし
い。この様にして得られる複合膜の厚みは5〜15μm
程度が好適である。尚、架橋剤等を用いて成膜された膜
のPVAを架橋処理することも好ましい。
As a method for dispersing the liquid crystal in the PVA aqueous solution, a mixing method using various stirring devices such as an ultrasonic disperser or a film emulsification method (Tadao Nakajima, Masataka Shimizu, PHAR) is used.
A dispersion method such as MTECH JAPAN Vol. 4, No. 10 (1988)) is effective. The size of the liquid crystal emulsion particles depends on the dispersion method used, but generally it is preferably in the range of 0.5 to 7 μm, and 1 to 5 μm.
The range of m is more preferable. The liquid crystal / polymer composite film can be formed from the liquid crystal particle dispersion thus obtained by electrodeposition coating method, screen coating, blade coating, knife coating, slide coating, screen coating, extrusion coating, fountain coating, etc. Therefore, a method of applying a predetermined application amount to the surface of the electrode substrate and drying it is preferable. The thickness of the composite film thus obtained is 5 to 15 μm.
The degree is suitable. In addition, it is also preferable that the PVA of the film formed by using a crosslinking agent or the like is subjected to a crosslinking treatment.

【0018】本発明で好ましく使用する電子線硬化性樹
脂は、その構造中にラジカル重合性の二重結合を有する
硬化性オリゴマー単独、硬化性オリゴマーと硬化性モノ
マーとの混合物或は非硬化性ポリマーと硬化性オリゴマ
ー或は硬化性モノマーとの混合物であり、特に好適な硬
化性樹脂は熱可塑性樹脂、例えば、ポリウレタン樹脂と
(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーを主体と
するものである。本発明で使用する上記電子線硬化性樹
脂の好ましい組成は、実質的にモノマー以外の有機溶剤
を含有せず、常温では非流動体であり、加温することに
よって流動性となり、急激に粘度が低下する組成であ
り、例えば、液晶と樹脂とが溶融する温度で100〜5
0,000cps程度の粘度を示し、且つ冷却した時の
温度のおいては10,000cps以上、好ましくは1
00,000cps以上の粘度を有する組成である。
The electron beam curable resin preferably used in the present invention is a curable oligomer having a radically polymerizable double bond in its structure alone, a mixture of a curable oligomer and a curable monomer or a non-curable polymer. And a curable oligomer or a curable monomer, and a particularly preferable curable resin is mainly a thermoplastic resin such as a polyurethane resin and a (meth) acrylate monomer or oligomer. A preferred composition of the electron beam curable resin used in the present invention is substantially free of organic solvents other than monomers, is a non-fluid at room temperature, becomes fluid by heating, and has a sharp viscosity. The composition is lowered, for example, 100 to 5 at the temperature at which the liquid crystal and the resin melt.
Viscosity of about 0000 cps, and at the time of cooling, 10,000 cps or more, preferably 1
The composition has a viscosity of not less than 100,000 cps.

【0019】この様な硬化性樹脂を使用することによっ
て、液晶とこれらの硬化性樹脂を混合し、常温以上の温
度、例えば、60〜150℃の温度に加熱することによ
って両者は完全に相溶し、且つ低粘度であるので基板上
に均一な塗工が可能であり、基板、好ましくは電極基板
の塗工後冷却されて、液晶が微細粒子として相分離し、
且つ硬化性樹脂は流動性を失うので、相分離した液晶粒
子はマトリクス樹脂中に安定的に固定される。以上の如
き粘度が著しく温度に依存する電子線硬化性樹脂の1例
としては、熱可塑性樹脂、例えば、ポリウレタン樹脂と
(メタ)アクリレートモノマーとからなる電子線硬化性
樹脂が挙げられる。上記硬化性樹脂で使用するポリウレ
タン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールとから得
られるもので、ウレタン結合の存在によって凝集力が高
く、これを(メタ)アクリレートモノマーと混合する
と、粘度の温度依存性が著しい組成物となる。この様な
ポリウレタン樹脂としては種々のグレードのものが市場
から入手出来、いずれも本発明で使用することが出来る
が、特に本発明において好適なものは、ポリイソシアネ
ートとポリオールと単官能アルコールとを反応させて得
られるものである。
By using such a curable resin, the liquid crystal and these curable resins are mixed and heated to a temperature of room temperature or higher, for example, a temperature of 60 to 150 ° C. so that they are completely compatible with each other. And, since it has a low viscosity, it can be applied uniformly on the substrate, and after the substrate, preferably the electrode substrate is cooled, the liquid crystal is phase separated as fine particles,
Moreover, since the curable resin loses fluidity, the phase-separated liquid crystal particles are stably fixed in the matrix resin. An example of the electron beam curable resin whose viscosity remarkably depends on temperature is a thermoplastic resin, for example, an electron beam curable resin composed of a polyurethane resin and a (meth) acrylate monomer. The polyurethane resin used in the curable resin is obtained from polyisocyanate and polyol, and has a high cohesive force due to the presence of urethane bonds. When this is mixed with a (meth) acrylate monomer, the temperature dependence of viscosity is remarkable. It becomes a composition. As such a polyurethane resin, various grades are available from the market, and any of them can be used in the present invention. Particularly preferred in the present invention is a reaction of polyisocyanate, polyol and monofunctional alcohol. It is obtained by doing.

【0020】使用するポリイソシアネートとしては、例
えば、トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート等が挙げられ、ポリオールとしては、
1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、モ
ノ(又はジ、トリ、テトラ)エチレングリコール、モノ
(又はジ、トリ、テトラ)プロピレングリコール、1,
6−ヘキサメチレンジオール等が挙げられ、アルコール
としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−
プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブ
チルアルコール、t−ブチルアルコール、メチルセロソ
ルブ、エチルセロソルブ等が挙げられる。上記成分から
なるポリウレタン樹脂は、当量比でイソシアネート/ポ
リオール+アルコール=0.8〜1.1程度の比率で反
応させ、ポリオール/アルコールとの当量比は1/9〜
1程度の比率が好適である。アルコールの使用量が少な
すぎると得られるポリウレタン樹脂の分子量が高くなり
ずぎ、粘度の温度依存性が低下し、一方、アルコールの
使用量が多すぎると、ポリウレタン樹脂の分子量が低く
なりすぎ、接着性が低下するので好ましくない。従って
本発明で使用するポリウレタン樹脂の分子量は500〜
1,500程度の範囲が好ましい。
The polyisocyanate to be used includes, for example, toluidine diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and the like.
1,4-butanediol, 1,3-butanediol, mono (or di, tri, tetra) ethylene glycol, mono (or di, tri, tetra) propylene glycol, 1,
6-hexamethylenediol and the like can be mentioned, and as the alcohol, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-
Propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve and the like can be mentioned. The polyurethane resin composed of the above components is reacted at an equivalent ratio of isocyanate / polyol + alcohol = 0.8 to 1.1, and an equivalent ratio of polyol / alcohol is 1/9 to
A ratio of about 1 is suitable. If the amount of alcohol used is too small, the molecular weight of the resulting polyurethane resin will not increase, and the temperature dependence of viscosity will decrease.On the other hand, if the amount of alcohol used is too large, the molecular weight of the polyurethane resin will become too low, resulting in adhesion. It is not preferable because it deteriorates the property. Therefore, the molecular weight of the polyurethane resin used in the present invention is 500 to
A range of about 1,500 is preferable.

【0021】又、本発明で使用する(メタ)アクリレー
トモノマー又はオリゴマーとしては、一般に市販されて
いるものでよく、例えば、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル
(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリ
レート、N,N’−ジエチルアミノエチル(メタ)アク
リレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルモノサク
シネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルモノフタ
レート等が挙げられる。又、マトリクスの強度や高度を
向上させる為に多官能(メタ)アクリレートモノマー等
を併用することが好ましい。上記硬化性樹脂に適当な量
の液晶材料を添加して加温溶融して均質化し、この塗布
液を基板、好ましくは電極基板上に塗布する方法として
は、ブレードコーティング、ナイフコーティング、スラ
イドコーティング、スクリーンコーティング、イクスト
ルージョンコーティング、ファウンテンコーティング等
が挙げられる。この様にして得られる複合膜の厚みは5
〜15μm程度が好適である。
Further, the (meth) acrylate monomer or oligomer used in the present invention may be a commercially available one, for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2 -Hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, N-methylol (meth) acrylate, N, N'-diethylaminoethyl (meth) acrylate, (meth) acryloyloxyethyl monosuccinate, (meth) acryloyloxyethyl monophthalate Etc. In addition, it is preferable to use a polyfunctional (meth) acrylate monomer or the like in combination in order to improve the strength and height of the matrix. A suitable amount of liquid crystal material is added to the curable resin, and the mixture is heated and melted to homogenize, and the coating solution is applied onto a substrate, preferably an electrode substrate, by blade coating, knife coating, slide coating, Examples include screen coating, extrusion coating, fountain coating and the like. The thickness of the composite membrane thus obtained is 5
Approximately 15 μm is suitable.

【0022】又、上記の塗工層の電子線による架橋硬化
は、塗工層に直接電子線を照射して行ってもよいし、
又、塗工層面に対向電極基板を接着させた後に少なくと
も一方の基板を通して電子線を照射して架橋硬化させて
もよい。照射装置としては従来技術がそのまま使用出
来、例えば、電子線硬化の場合にはコックロフトワルト
ン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器
型、直線型、エレクトロカーテン型、ダイナミトロン
型、高周波型等の各種電子線加速機から放出される50
〜1,000KeV 、好ましくは100〜300KeV のエ
ネルギーを有する電子線等が使用され、照射線量は1〜
5Mrad程度の線量が好ましい。
The coating layer may be crosslinked and hardened by an electron beam, or the coating layer may be directly irradiated with an electron beam.
Alternatively, the counter electrode substrate may be adhered to the surface of the coating layer, and then an electron beam may be irradiated through at least one substrate to crosslink and cure. Conventional technology can be used as it is as an irradiation device, for example, in the case of electron beam curing, Cockloft-Walton type, Van de Graaff type, resonance transformation type, insulating core transformer type, linear type, electro curtain type, dynamitron type, high frequency 50 emitted from various electron beam accelerators such as molds
An electron beam having an energy of ~ 1,000 KeV, preferably 100-300 KeV is used, and the irradiation dose is 1-
A dose of around 5 Mrad is preferred.

【0023】本発明の別の好ましい実施態様では、液晶
を内包するマイクロカプセルを使用して上記の如き方法
により液晶/高分子複合膜を作製することが出来る。液
晶のマイクロカプセルを製造する方法としては、化学的
作製法及び物理化学的作製法の両者を利用することが出
来る。化学的作成法については合成反応を用いる界面重
合法、in situ重合法及び高分子物性変化を生じ
させる液中硬化被覆法がある。界面重合法は重縮合或い
は重付加反応する様な二種のモノマーとして、水溶性の
ものと油溶性のものを選択し、いずれかを分散させてそ
の界面で反応させる方法である。in situ重合法
は核材の内、又は外の一方からリアクタント(モノマー
及び開始剤)を供給し、カプセル壁膜表面で反応させる
方法である。
In another preferred embodiment of the present invention, a liquid crystal / polymer composite film can be prepared by the method as described above using microcapsules containing a liquid crystal. As a method for producing liquid crystal microcapsules, both a chemical production method and a physicochemical production method can be used. As the chemical preparation method, there are an interfacial polymerization method using a synthetic reaction, an in situ polymerization method, and an in-liquid hardening coating method that causes a change in physical properties of a polymer. The interfacial polymerization method is a method in which a water-soluble monomer and an oil-soluble monomer are selected as two kinds of monomers that undergo a polycondensation or polyaddition reaction, and either of them is dispersed and reacted at the interface. The in situ polymerization method is a method in which a reactant (a monomer and an initiator) is supplied from one of the inside and the outside of the core material to cause the reaction on the surface of the capsule wall film.

【0024】物理化学的作成法としては、相分離を利用
したコアセルベーション法、界面沈殿法、液中濃縮法、
液中乾燥法及び二次エマルジョン法等がある。溶解性の
減少により相分離を生じさせる単純コアセルベーション
法、電気的相互作用により相分離を生じさせる複合コア
セルベーション法も用いることが出来る。界面沈殿法は
激しい反応や急激なpH変化等が伴わない、温和な条件
でカプセル化が可能な方法であり、例えば、液晶核材を
分散したエマルジョンを疎水性高分子の溶剤溶液中に分
散させた後、更に保護コロイド水溶液に再分散させるも
のである。本発明では上記の如く好ましくは電極基板上
に形成した液晶/高分子複合膜に対向電極を貼り合わせ
ることによって所望の液晶光学素子が提供される。
As a physicochemical preparation method, a coacervation method utilizing phase separation, an interfacial precipitation method, a liquid concentration method,
In-liquid drying method and secondary emulsion method are available. A simple coacervation method in which phase separation is caused by a decrease in solubility and a complex coacervation method in which phase separation is caused by an electrical interaction can also be used. The interfacial precipitation method is a method capable of encapsulation under mild conditions without violent reaction or abrupt pH change. For example, an emulsion in which a liquid crystal core material is dispersed is dispersed in a solvent solution of a hydrophobic polymer. And then redispersed in a protective colloid aqueous solution. In the present invention, the desired liquid crystal optical element is provided by bonding the counter electrode to the liquid crystal / polymer composite film preferably formed on the electrode substrate as described above.

【0025】[0025]

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。 実施例1 PVA水溶液(商品名 ゴーセノールKP−06、日本
合成化学工業製)に、シアノビフェニル系液晶 E−4
4、BL−005、BL−007及びBL−010(メ
ルク社製)の夫々を乳化分散し、電極基板面に塗布乾燥
させて得られた液晶/高分子複合膜の面に対向電極を貼
り合わせて液晶光学素子を得た。該素子の電気光学応答
を図1に示す。良好な閾特性を呈するのは、20℃にお
ける粘度が47cStより低く、TNセル(7μm)と
して用いたときの閾値電圧が1.64Vより低い液晶材
料を用いたサンプルである。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 An aqueous PVA solution (trade name: Gohsenol KP-06, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry) was added to a cyanobiphenyl liquid crystal E-4.
4, BL-005, BL-007 and BL-010 (manufactured by Merck) are emulsified and dispersed, and the counter electrode is attached to the surface of the liquid crystal / polymer composite film obtained by coating and drying on the electrode substrate surface. A liquid crystal optical element was obtained. The electro-optical response of the device is shown in FIG. Samples using a liquid crystal material exhibiting good threshold characteristics have a viscosity at 20 ° C. of less than 47 cSt and a threshold voltage of less than 1.64 V when used as a TN cell (7 μm).

【0026】実施例2 2官能エポキシエステル電子線硬化性樹脂(商品名 エ
ポキシエステル40EM、共栄社油脂化学製)を電子線
照射で硬化させることにより液晶/高分子複合膜構造を
得る系で、シアノビフェニル系液晶E−44、BL−0
05、BL−007及びBL−010を用い、実施例1
と同様にして得た光学素子の各サンプルの電気光学応答
を図2に示す。良好な閾特性を呈するのは、20℃にお
ける粘度が47cStより低く、TNセル(7μm)と
して用いたときの閾値電圧が1.64Vより低い液晶材
料を用いたサンプルである。
Example 2 A system for obtaining a liquid crystal / polymer composite film structure by curing a bifunctional epoxy ester electron beam curable resin (trade name: Epoxy ester 40EM, manufactured by Kyoeisha Yushi-Seikagaku) by electron beam irradiation, and cyanobiphenyl Liquid crystal E-44, BL-0
No. 05, BL-007 and BL-010, and Example 1
The electro-optical response of each sample of the optical element obtained in the same manner as in is shown in FIG. Samples using a liquid crystal material exhibiting good threshold characteristics have a viscosity at 20 ° C. of less than 47 cSt and a threshold voltage of less than 1.64 V when used as a TN cell (7 μm).

【0027】実施例3〜 (他の実施例があれば追加して下さい)Example 3 to (Please add if there are other examples)

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、特定の物性
を有する液晶材料を、液晶/高分子複合膜の構成に使用
することによって、印加電圧が低くても電気光学応答特
性における閾特性の急峻性が十分であり、且つ表示画像
のコントラストが優れている液晶/高分子複合膜を提供
することが出来る。
As described above, according to the present invention, by using a liquid crystal material having specific physical properties for the constitution of the liquid crystal / polymer composite film, the threshold characteristic in the electro-optical response characteristic can be obtained even when the applied voltage is low. It is possible to provide a liquid crystal / polymer composite film having a sufficient steepness and excellent display image contrast.

【0028】[0028]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 PVAを用いた液晶/高分子複合膜の閾特性
と液晶材料の相関関係を説明する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a correlation between a threshold property of a liquid crystal / polymer composite film using PVA and a liquid crystal material.

【図2】 電子線硬化させたエポキシエステルによる液
晶/高分子複合膜の閾特性と液晶材料の相関関係を説明
する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a correlation between a threshold characteristic of a liquid crystal / polymer composite film formed by an electron beam-cured epoxy ester and a liquid crystal material.

フロントページの続き (72)発明者 安藤 雅之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masayuki Ando 1-1-1 Ichigaya-Kagacho, Shinjuku-ku, Tokyo Dai Nippon Printing Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高分子マトリックス中に液晶粒子が分散
固定されている液晶/高分子複合膜において、上記液晶
材料の20℃における粘度が47cStより低いことを
特徴とする液晶/高分子複合膜。
1. A liquid crystal / polymer composite film in which liquid crystal particles are dispersed and fixed in a polymer matrix, wherein the liquid crystal material has a viscosity at 20 ° C. lower than 47 cSt.
【請求項2】 液晶材料の7μm厚のTNセルにおける
閾値電圧が1.64Vより低い請求項1に記載の液晶/
高分子複合膜。
2. The liquid crystal according to claim 1, wherein the threshold voltage in a TN cell having a thickness of 7 μm of the liquid crystal material is lower than 1.64V.
Polymer composite membrane.
【請求項3】 液晶材料の20℃における粘度が47c
Stより低いこと及び液晶材料の7μm厚のTNセルに
おける閾値電圧が1.64Vより低い請求項1に記載の
液晶/高分子複合膜。
3. The liquid crystal material has a viscosity at 20 ° C. of 47 c.
The liquid crystal / polymer composite film according to claim 1, wherein the liquid crystal / polymer composite film is lower than St and has a threshold voltage lower than 1.64 V in a TN cell having a thickness of 7 μm of the liquid crystal material.
【請求項4】 高分子が、ポリビニルアルコ−ル又はそ
の架橋物である請求項1に記載の液晶/高分子複合膜。
4. The liquid crystal / polymer composite film according to claim 1, wherein the polymer is polyvinyl alcohol or a crosslinked product thereof.
【請求項5】 高分子が、電子線硬化性樹脂の硬化物で
ある請求項1に記載の液晶/高分子複合膜。
5. The liquid crystal / polymer composite film according to claim 1, wherein the polymer is a cured product of an electron beam curable resin.
【請求項6】 液晶材料の20℃における屈折率の異方
性が0.1以上である請求項1に記載の液晶/高分子複
合膜。
6. The liquid crystal / polymer composite film according to claim 1, wherein the liquid crystal material has a refractive index anisotropy at 20 ° C. of 0.1 or more.
【請求項7】 液晶材料の20℃における誘電率異方性
が5以上である請求項1に記載の液晶/高分子複合膜。
7. The liquid crystal / polymer composite film according to claim 1, wherein the liquid crystal material has a dielectric anisotropy at 20 ° C. of 5 or more.
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