JPH06265858A

JPH06265858A - 液晶表示膜

Info

Publication number: JPH06265858A
Application number: JP5055586A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Igarashi; 聡五十嵐; Akihiko Uchiyama; 昭彦内山; Tatsuichiro Kin; 辰一郎金; Kenji Nakatani; 健司中谷
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】構造が容易で低電圧で駆動できる高分子分散型
の液晶表示膜を得る。【構成】液晶表示膜は、透明電極層21と22に挟持され
た、高分子分散型の液晶層30を備える。この液晶層30
は、高分子形成性モノマー混合液と重合開始剤および液
晶とを少なくとも含有する混合液を硬化させて作製され
る。その際に高分子形成性モノマー混合液には、重合性
多官能モノマーを１〜２０重量％含有するものを用い
る。かつこの重合性多官能モノマーには、重合性官能基
の無いアルキル側鎖を、原子量の総和の比率として全体
の分子中に１０〜６０％持つものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示膜に関し、さら
に詳しくは、高分子樹脂中に液晶分子を滴状あるいは３
次元網目状に分散させた高分子分散型の液晶層を、２つ
の電極層で挟んだ構造を持ち、電極層への電圧の印加に
応じて液晶層が透明、不透明に変化しうる液晶表示膜に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶分子をマイクロカプセル化した後、
そのカプセルを液晶滴として樹脂層中に分散させた高分
子分散型の液晶層の技術が、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。ただしこの方法において
は、マイクロカプセル化する行程を含むため生産行程が
煩雑となる。一方、ケント大学からは、特表昭６１ー５
０２１２８号公報および特表昭６３ー５０１５１２号公
報において示されたような、熱硬化性樹脂と液晶分子の
混合液からの相分離によって液晶微小滴を熱硬化性樹脂
マトリックス中に分散させて高分子分散型の液晶層を形
成する技術が提案されている。

【０００３】こうした高分子分散型の液晶層では、電圧
無印加時にはその中の液晶滴によって光が散乱されて不
透明性が生じ、一方電圧印加時には液晶滴内の液晶分子
の配向によって透明性が生じる。これを利用して、情報
の表示が可能な液晶表示膜を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高分子分散型の
液晶表示膜では、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いる。こうした印加電圧が高い
という点は、表示素子用途にとっては重大な欠点であ
る。そして表示素子として用いるときには、その駆動回
路の設計や表示画質向上のためにも、低電圧で駆動でき
る液晶表示膜が望まれている。

【０００５】本発明はかかる課題を解決して、構造が容
易で、かつ低電圧で駆動できる高分子分散型の液晶表示
膜を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる液晶表示
膜は、少なくとも一方が透明な電極層に挟持された液晶
層を備え、液晶層は、高分子形成性モノマー混合液と重
合開始剤および液晶とを少なくとも含有する混合液を硬
化させて、高分子樹脂中に液晶分子を滴状あるいは３次
元網目状に分散させた高分子分散型の液晶層であり、電
極層に印加する電圧に応じて液晶層中で光が散乱する状
態と透過する状態とが変化する液晶表示膜において、高
分子形成性モノマー混合液は重合性多官能モノマーを１
〜２０重量％含有するものであり、かつ重合性多官能モ
ノマーは重合性官能基の無いアルキル側鎖を、原子量の
総和の比率として全体の分子中に１０〜６０％持つもの
であることを特徴としている。

【０００７】本発明はこれによって、そのような側鎖を
持たない直鎖状の重合性多官能モノマーを、同一重量％
含有する高分子形成性モノマー混合液を使用したものと
比べて、液晶表示膜の駆動電圧を低くすることができ
る。

【０００８】こうした本発明における液晶層は、高分子
形成性モノマー混合液と重合開始剤および液晶を少なく
とも含有する混合液を、基板上等に形成した電極層間に
挟持した後、活性光線照射および／または加熱によって
高分子形成性モノマーを重合硬化させることで作製する
ことができる。このとき少なくとも一方の電極層や基板
等は、透明な物を用いる。

【０００９】そして本発明の効果をより得るためには、
上述の重合性多官能モノマーとして、下記の一般式(I)
あるいは一般式(II)で表される２または３官能の（メ
タ）アクリロイル系モノマーであることがより好まし
い。

【００１０】

【化４】

【００１１】

【化５】

【００１２】ただし式中のＲ¹とＲ²は水素原子、また
は熱あるいは光によって重合する官能基を持たず、かつ
総炭素原子数が１〜３０のアルキル基を示す。こうした
アルキル基としては、（メタ）アクリロイル基やアリル
基、ビニル基などを用いることができる。またこのアル
キル基には、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Si、Ｐ、Ｓ、Cl、Br、Ｉ等を
構成元素として含んでも良い。

【００１３】さらに式中のＡ¹、Ａ²、Ａ³は、水素原
子またはメチル基をＲ³で示したときに、下記一般式
(III)

【００１４】

【化６】

【００１５】で表される（メタ）アクリロイル基を含
み、かつ総炭素原子数が３〜２０の炭化水素基を示す。
またこの炭化水素基には、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Si、Ｐ、Ｓ、C
l、Br、Ｉ等を構成元素として含んでも良い。

【００１６】こうした一般式(I) あるいは(II)で表わさ
れる（メタ）アクリロイル系モノマーの具体例として
は、下記の一般式(IV)、一般式(V) 、あるいは一般式(V
I)のものをあげることができる。

【００１７】

【化７】

【００１８】

【化８】

【００１９】

【化９】

【００２０】もちろんこれに限定されることはなくま
た、これ以外の重合性モノマーである、界面活性能を持
ち、液晶滴形成を向上する効果を持つモノマーや、樹脂
の屈折率を液晶とマッチングさせるためのフッ素系重合
性モノマーなどを適量混合して、本発明の高分子形成性
モノマー混合液としてもよい。

【００２１】本発明における重合開始剤としは、高分子
形成性モノマー混合液を硬化させる際に、活性光線例え
ば紫外線を照射して硬化させるものや、加熱して硬化さ
せるものを用いることができる。

【００２２】ここで活性光線を照射して硬化するための
重合開始剤としては、例えばアセトフェノン系やベンゾ
イン系等の光重合開始剤（メルク社製「ダロキュア１１
７３」あるいはチバガイギー社製「イルガキュア６５
１」「イルガキュアー９０７」など）が挙げられる。ま
た加熱して硬化するための重合開始剤としては、例えば
パーオキシエステル系やパーオキシカーボネート系等の
熱重合開始剤（日本油脂社製「パーブチルＰＶ」「パー
ロイルＴＣＰ」など）が挙げられる。こうした重合開始
剤としては、これらに限定されること無く、増感剤、連
鎖移動剤、染料等を添加することもできる。またこうし
た重合開始剤の使用量は、高分子形成性モノマー混合液
総量に対して、通常０. １〜５重量％程度が望ましい。

【００２３】本発明の液晶表示膜は、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。こうした微小な液
晶相の平均的大きさは、可視光の波長より大きな０. ８
μｍ以上の平均直径を有することが好ましい。ここで述
べる微小な液晶相とは、樹脂中に孤立した滴状の液晶滴
はもちろん、数個ないし数１０個の液晶滴が互いにその
一部で連結し、液晶相が連続して３次元網目状に分散し
たものも含む。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
差が大きいほど良い。さらに低電圧での液晶配向を促す
ためには、液晶の正の誘電率異方性が大きいほど良い。

【００２４】かかる点を考慮して、液晶相を構成する液
晶成分としては、正の誘電異方性が高く、かつ可視光波
長領域での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使
用される。もちろん、これに限定されるものではなく、
トラン系やピリミジン系、あるいはフェニルシクロヘキ
サン系などの液晶も用途に応じて選択される。

【００２５】ところで、樹脂と液晶を混ぜて塗工した液
晶層では、電圧印加の有無により何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透過率が高くかつ電圧無印加
時には透過率が低い、例えば電圧印加２０Ｖの時に透過
率が７０％以上を示し、電圧無印加の時には透過率が１
０％以下を示すような液晶構成体を得るためには、液晶
と樹脂の最適な組み合わせが必要である。

【００２６】このような本発明において、（メタ）アク
リロイル系樹脂中に分散される液晶としては、下記一般
式(VII) や一般式(VIII)で表わされるシアノビフェニル
系化合物を含む液晶が望ましい。

【００２７】

【化１０】

【００２８】

【化１１】

【００２９】ただし式中、Ｘは水素あるいはＦ、Cl、B
r、Ｉのハロゲン等を示す。またＹは炭素数１〜１２の
アルキルまたはアルコキシ基を示す。これらの化合物
は、２種以上を組み合わせて使用しても良い。こうした
液晶としては、例えばＥ−８液晶、ＢＬ００７液晶（メ
ルク社）を挙げることができる。

【００３０】本発明の液晶層中のシアノビフェニル系化
合物を含む液晶相は、高分子形成性モノマー混合液にシ
アノビフェニル系化合物を含む液晶を、液晶成分が好ま
しくは５０重量％以上、８０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以上の平均
直径を有する液晶相として得ることができる。

【００３１】液晶成分が５０重量％未満では、（メタ）
アクリロイル系モノマー中に溶解した液晶分子がモノマ
ーの硬化中に相分離して形成される液晶滴の径が小さ
く、かつ密度も低い。このため良好な不透明性、すなわ
ち遮光性が得にくくなる。

【００３２】一方、８０重量％を越えると、液晶成分が
溶解しきれずに、硬化前から液晶ドメインを形成し、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に
じみ出すことになる。その結果微小液晶滴が形成され
ず、光散乱を十分に起こさなくなるため、遮光性低下、
電極層との密着性の低下、作業性の低下などの不都合を
生じる。

【００３３】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層を作製するためには、液晶成分を
５０重量％以上、８０重量％以下とすることが好まし
い。更に好ましい遮光性を得るためには、液晶成分を６
０〜７５重量％とする。

【００３４】また本発明においては、電極層を基板上に
形成した上で、液晶表示膜を構成することができる。そ
のための基板としては、可視光波長領域において透明性
に優れたポリエチレンテレフタレートフィルムのごとき
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。

【００３５】そして電極層としては、酸化インジウム膜
が好ましい。これにはスズなどの不純物を少量含有して
も良い。あるいは、酸化亜鉛や酸化チタンなどの金属酸
化物膜、金や白金などの金属の薄膜、あるいは金属薄膜
を透明導電体膜で挟んだ積層体を使用することもでき
る。また電極層の一方を、厚い膜厚の金属膜にすること
によって反射率の高い不透明膜としても良いが、この場
合はそれの基板も透明なものでなくても良い。こうした
電極層は、基板上に公知の物理的方法、例えばスパッタ
リング法などを用いて、５００Ω／□以下の面積抵抗、
好ましくは３００Ω／□以下の面積抵抗を有する電極層
として設けることができる。

【００３６】そして本発明の液晶表示膜は、電極層を例
えばスパッタリングなどの公知の方法で基板上に設け、
高分子形成性モノマー混合液とシアノビフェニル系化合
物を含む液晶との混合液（塗工液）を、一方の電極層上
にバーコーターを用いて均一の厚みに塗工した後、他方
の電極層付き基板を電極層が液晶層に接するように重ね
合せて積層体を得、その後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高分
子モノマーを硬化して製造することができる。

【００３７】その際に、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。そしてまた、紫外線照射などの方法で硬化させた液
晶層は、２〜３０μｍの厚みを有するものを用いること
ができる。このとき液晶層の厚みは、２つの電極層間に
電圧を印加しない状態での液晶層の不透明さと、電圧を
印加したときの透明性とのかねあいで選択される。好ま
しくは１０〜２０μｍの厚みが用いられる。

【００３８】このようにして得られる液晶表示膜は、製
造が容易で、優れたＯＮ−ＯＦＦ特性、すなわち２０Ｖ
印加時の透過率が７０％以上の透明性を示し、電圧無印
加時の透過率が１０％以下の値を示す。すなわち透明−
不透明の差が大きく、低電圧で駆動でき、表示素子とし
て好適に利用できる。

【００３９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す液晶表示膜
の断面概略図である。図中、11と12は透明な基板、21と
22は基板11と12上に形成した透明な電極層、30は液晶分
子を分散させた透明樹脂からなる液晶層である。液晶層
30は、電極層21と22を形成した基板11と12によって挟持
されている。

【００４０】電極層21と22を形成する基板11と12として
は、１２５μｍの厚さの透明なポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを用いた。これの基板11と12の上には、透
明な電極層21と22として、スズを微量含んだ酸化インジ
ウム膜を約２０ｎｍの厚みで、スパッタリング法により
堆積した。

【００４１】さらに、（メタ）アクリロイル系の高分子
形成性モノマーの混合液としては、２官能モノマーの
３，３−ビス（アクリロイルオキシメチル）−ｎ−ヘプ
タンＣ９Ａ（第一工業製薬製）を５重量％と、Ｍ１１３
（東亜合成化学製）を９５重量％混合したものを用い
た。ここで用いた３，３−ビス（アクリロイルオキシメ
チル）−ｎ−ヘプタンＣ９Ａは、重合性多官能モノマー
であり、ブチル基とエチル基を側鎖に持ち、かつ重合性
官能基の無いアルキル側鎖を、原子量の総和の比率とし
て全体の分子中に３２％持つ。

【００４２】この高分子形成性モノマー混合液に対し
て、重合開始剤としてチバガイギー社製のイルガキュア
ー６５１を１. ０重量％添加混合した。さらにこの混合
液に、スペーサーとして積水ファインケミカル（株）社
製のミクロパール２１０（１０μｍ径）を、０. ５重量
％加えた。その上で液晶成分が６０重量％になるよう
に、シアノビフェニル系化合物を含んだ液晶を混合し
た。ここで液晶としては、ＢＬ００７（メルク社）を使
用した。

【００４３】こうして得た混合液を、よく撹拌し、脱気
して塗工液とした。そしてこの塗工液を、一方の基板11
上の電極層21上に、＃２０のバーコーターを用いて塗工
した。その上で他方の基板12を、電極層22が液晶塗工膜
に接するように重ね合せた。そして４５℃に温度コント
ロールした雰囲気中で、高圧水銀ランプを光源とする紫
外線照射装置を用いて１９ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を約５
分間照射した。この紫外光照射により、液晶塗工層は２
つの電極層21と22との間で硬化し、約１０μｍの液晶層
30を形成した。

【００４４】こうして得られた液晶表示膜に、電圧を印
加して透過率の特性を測定した。この透過率測定の際に
は、光源にはHe−Neレーザ装置を用い、光検出器には受
光部の開口角が液晶表示膜面から６°になるよう設置し
た３ｍｍ径のフォトダイオードを用いた。また２つの電
極間に印加する電圧は、０Ｖ〜５０Ｖとした。

【００４５】測定結果の評価は、遮光性Ｔ₀、透過率飽
和値Ｔ₁₀₀、駆動電圧Ｖ₉₀によって行った。ここで遮光
性Ｔ₀は印加電圧０Ｖ時の透過率（％）、透過率飽和値
Ｔ₁₀ ₀は印加電圧を増加させて行ったときに透過率が飽
和する値（％）、さらに駆動電圧Ｖ₉₀は透過率がＴ₁₀₀
の９０％に達するときの印加電圧（Ｖ）である。

【００４６】そして本実施例の液晶表示膜については、
Ｔ₀＝４．１％、Ｔ₁₀₀＝８２．３％、Ｖ₉₀＝１０．３
Ｖという優れた値が得られた。

【００４７】

【比較例１】実施例１で使用した重合性多官能モノマー
のＣ９Ａに代えて、分子量が同一で直鎖状、すなわち側
鎖を持たない２官能モノマー、ｎ−ノニレン−１，９−
ジアクリレートＬ−Ｃ９Ａ（第一工業製薬製）を用い
た。その他、組成、作製条件、評価手段は実施例１と同
一にして、評価を行った。

【００４８】その結果は、Ｔ₀＝３．８％、Ｔ₁₀₀＝８
０．７％、Ｖ₉₀＝３６．０Ｖという劣った値になってい
た。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、構造そし
て製造が容易で、かつ低電圧で駆動できる高分子分散型
の液晶表示膜を得ることができる。そしてこうした液晶
表示膜は、液晶シヤッター、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】

【図１】液晶表示膜の断面概略図

【符号の説明】

11、12 基板 21、22 電極層 30 液晶層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】ただし式中のＲ¹とＲ²は水素原子、また
は熱あるいは光によって重合する官能基を持たず、かつ
総炭素原子数が１〜３０のアルキル基を示す。すなわち
こうしたアルキル基としては、重合する官能基を持つ
（メタ）アクリロイル基やアリル基、ビニル基などを用
いることができない。またこのアルキル基には、Ｎ、
Ｏ、Ｆ、Si、Ｐ、Ｓ、Cl、Br、Ｉ等を構成元素として含
んでも良い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷健司東京都日野市旭が丘４丁目３番２号帝人株式会社東京研究センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な電極層に挟持され
た液晶層を備え、液晶層は、高分子形成性モノマー混合
液と重合開始剤および液晶とを少なくとも含有する混合
液を硬化させて、高分子樹脂中に液晶分子を滴状あるい
は３次元網目状に分散させた高分子分散型の液晶層であ
り、電極層に印加する電圧に応じて液晶層中で光が散乱
する状態と透過する状態とが変化する液晶表示膜におい
て、高分子形成性モノマー混合液は重合性多官能モノマ
ーを１〜２０重量％含有するものであり、かつ重合性多
官能モノマーは重合性官能基の無いアルキル側鎖を、原
子量の総和の比率として全体の分子中に１０〜６０％持
つものであることを特徴とする液晶表示膜。
【請求項２】重合性多官能モノマーは、下記一般式(I) 【化１】あるいは下記一般式(II) 【化２】（ただし式中のＲ¹とＲ²は水素原子、または熱あるい
は光によって重合する官能基を持たず、かつ総炭素原子
数が１〜３０のアルキル基を示す。さらに式中のＡ¹、
Ａ²、Ａ³は、水素原子またはメチル基をＲ³で示した
ときに、下記一般式 (III) 【化３】で表される（メタ）アクリロイル基を含み、かつ総炭素
原子数が３〜２０の炭化水素基を示す。）で表される２
または３官能の（メタ）アクリロイル系モノマーである
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示膜。