JPH06308464A

JPH06308464A - 液晶素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06308464A
Application number: JP9335593A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Saito; 寧齋藤; Kensaku Takada; 憲作高田; Toru Kashiwagi; 亨柏木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性、耐水性、耐久性にすぐれ、また、フ
レキシブルな液晶素子およびその製造方法を提供する。【構成】液晶素子は、素子周縁部に、複合膜２の周囲
に配置された樹脂層３とこの樹脂層３の外側に配置され
たテープ状の高分子フィルム４とを有する。液晶素子の
製造方法は、素子周縁部にテープ状の高分子フィルム４
を貼付した後、素子周縁部とテープ状の高分子フィルム
４の間に樹脂を含浸し硬化させて樹脂層３を形成する。
あるいは、素子周縁部に樹脂を含浸した後、テープ状の
高分子フィルム４を貼付し、更にその後に、樹脂を硬化
させて樹脂層３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種のディスプレイ、
光シャッター、調光装置等に好適に使用される高分子分
散型の液晶素子およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】上記高分子分散型の液晶素子（以下、適
宜「素子」という）としては、高分子と液晶材料とを含
む複合膜を、一対の基材のうちの少なくとも一方の表面
に電極層を形成した一対の基材で挟持したものが知られ
ている。また、液晶素子の周縁部には、液晶素子を封止
するための樹脂層が形成されている。

【０００３】最近、高分子と液晶材料とを溶媒中に溶解
した溶液を一方の基材上に流延塗布して乾燥し溶媒を蒸
発させて複合膜を形成した後、この複合膜上に他方の基
材を重ね合わせた高分子分散型の液晶素子が提案された
（Chem. Lett., pp. 813-816, 1989 、特開平１−３０
９０２５号）。この液晶素子の複合膜は、溶媒の蒸発に
よりマトリクス用高分子と液晶材料を相分離させること
でスポンジ状構造の高分子マトリクスの連続孔内に液晶
材料が充填された構造を有するものである。

【０００４】この複合膜の特徴は、高分子マトリクスの
スポンジ状構造を有し自己支持性があるため、可撓性の
あるプラスチックフィルム等からなる基材を用いて屈曲
性のあるフレキシブルな液晶素子を作製することができ
る。一方、液晶素子を封止する方法としては、あらかじ
め一対の基材の周縁部を封止材でシールしておき、注入
孔より液晶材料を基材間に充填した後に注入孔を封孔す
る方法が知られている。しかし、上記封止方法は、マト
リクス用高分子と液晶材料とを含む溶液を基材上に塗布
し溶媒を蒸発させて複合膜が形成されるので、この複合
膜を有する液晶素子には、適用することができない。従
って、上記高分子分散型の液晶素子を封止するには、図
５に示すように、一対の基材１，１により高分子マトリ
クスと液晶材料を有する複合膜２を挟んだ後に、基材
１，１周縁部に樹脂層３０を形成して封止する方法が採
られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この封
止方法では、素子周縁部から樹脂層中を空気や水分等が
通って素子内部の複合膜２が熱及び水分により変質され
るのを防ぐため樹脂を厚く盛って強固な樹脂層３０を形
成する必要があった。このため、樹脂層３０と基材１，
１との熱及び水分に対する収縮率の差異から両者での密
着性が悪くなることがあった。加えて、樹脂が厚く盛ら
れているため素子の取扱い時に樹脂層３０が他部材に接
触することが多かった。

【０００６】このような場合、樹脂層３０の剥離や亀裂
等が生じて素子の封止が不充分となり、その結果、長期
間の使用によって熱及び水分により電圧を印加しても応
答しない等液晶素子の性能が劣化されるという問題があ
った。一方、樹脂を厚く盛って素子の封止を行った場合
には、素子周縁部にリジッドな樹脂による樹脂層３０が
存在するために可撓性のある基材１，１や複合膜２の屈
曲性が阻害され、フレキシブルな液晶素子を作製できな
いという問題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、耐熱性および耐
水性を有し、長期間使用しても素子の性能が劣化しない
耐久性にすぐれ、また、屈曲性のある基材を用いたフレ
キシブルな液晶素子およびその製造方法を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の液晶素子は、高分子マトリクス中に液晶材料
が充填された構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液
晶素子において、液晶素子周縁部には、複合膜の周囲に
沿って配置された樹脂層とこの樹脂層の外側に配置され
たテープ状の高分子フィルムとを有することを特徴とす
る。

【０００９】本発明の液晶素子の第１の製造方法は、高
分子マトリクス中に液晶材料が充填された構造の複合膜
を一対の基材間に挟持した液晶素子の周縁部に、テープ
状の高分子フィルムを貼付した後、液晶素子周縁部とテ
ープ状の高分子フィルムの隙間に樹脂を含浸し硬化させ
て複合膜の周囲に沿って樹脂層を形成することを特徴と
する。

【００１０】また、本発明の液晶素子の第２の製造方法
は、前記複合膜を一対の基材間に挟持した液晶素子の周
縁部に、樹脂を含浸させた後、テープ状の高分子フィル
ムをその上に貼付し、更にその後に前記含浸させた樹脂
を硬化させて樹脂層を形成することを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成による本発明の液晶素子によれば、複
合膜の周囲に沿って配置された樹脂層とその外側に配置
されたテープ状の高分子によって素子の封止が行われ
る。樹脂層は、その外側に配置されたテープ状高分子フ
ィルムによって強固に保持される。これにより、熱や水
分によって基材と樹脂層が収縮されても樹脂層の剥離や
位置ずれ等が防止され、素子の封止を確実に行うことが
できる。また、樹脂層は、テープ状高分子フィルムによ
って強固に保持されているので、厚く盛らなくてもよ
い。これにより、樹脂層によって素子周縁部の屈曲性が
阻害されることもなく、また、素子取扱時の樹脂層と他
部材との接触が大幅に減少され、さらに素子の封止を確
実に行うことができる。

【００１２】一方、本発明の液晶素子の製造方法によれ
ば、テープ状の高分子フィルムにて素子周縁部に樹脂層
が確実に保持された液晶素子を製造することができる。

【００１３】

【実施例】以下に、添付図面を参照しながら本発明を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る液晶素子の周
縁部を拡大した縦断面図を示す。図１に示すように、本
発明の液晶素子は、一対の基材１，１間に高分子マトリ
クスと液晶材料を含む複合膜２を挟持したものであり、
この複合膜２は基材１，１周縁の端面近くまで形成され
ている。複合膜２は、高分子マトリクスの連続孔内に液
晶材料が充填された構造を有する。一対の基材１，１の
うちの一方の表面には、図示していない電極層が形成さ
れている。これらの基材１，１は、電極層が複合膜２側
になるように配置されている。そして、素子周縁部に
は、複合膜２を基材１，１間に封止するための樹脂層３
と樹脂層３の外側に樹脂層３を強固に保持すると共に素
子の封止をするためのテープ状の高分子フィルム４が貼
付されている。この樹脂層３は、素子の端縁に密着させ
て全面に形成されている。高分子フィルム４は、樹脂層
３を覆うように形成されている。

【００１４】この液晶素子を製造するには、まず、マト
リクス用高分子と液晶材料とをこれらの共通溶媒に溶解
した溶液を作製し、この溶液を一対の基材１，１のうち
の一方の基材１の電極層が形成された側の表面に流延塗
布して溶媒を蒸発させて複合膜２を形成し、そして、他
方の基材１を重ね合わせて素子を作製する。次いで、こ
の素子の周縁部にテープ状高分子フィルム４を貼付した
後に素子周縁部と高分子フィルム４の隙間に液状の樹脂
を含浸し、そして、この樹脂を硬化させて樹脂層３を形
成し素子を封止することで得られる。あるいは、素子の
封止は、素子周縁部に樹脂を塗布又は含浸した後、この
樹脂の上からテープ状の高分子フィルム４を貼付して被
覆し、次いで、樹脂を硬化させて樹脂層３を形成するよ
うにしてもよい。

【００１５】上記構成からなる液晶素子によれば、樹脂
層３の外側にテープ状の高分子フィルム４が配置されて
いるので、樹脂層３を厚く盛らなくても強固に保持する
ことができる。これにより、熱や水分によって基材１，
１と樹脂層３が収縮されたり素子を屈曲させたりして
も、樹脂層３の剥離や位置ずれ等を確実に防止すること
ができる。加えて、樹脂層３を厚く盛らなくてもよいの
で、素子取扱時に樹脂層３が他部材と接触することを大
幅に減少させることができ、樹脂層３の剥離や位置ずれ
等を防止することができる。従って、耐熱性、耐水性を
有し、長期間使用しても素子の性能が劣化せず、しか
も、可撓性のある基材１，１を用いてフレキシブルな液
晶素子を得ることができる。

【００１６】本発明で用いるテープ状の高分子フィルム
４としては、特に限定されないが、封止を行うという目
的上、耐熱性、耐水性、耐薬品性にすぐれ、また、気体
透過率の小さいものが好ましい。例えば、ポリイミド、
ポリエチレンテレフタレート、セルロース系等のものを
使用することができる。高分子フィルムの貼付の仕方と
しては、特に限定されないが、接着剤や粘着剤等を素子
周縁部または高分子フィルム４、あるいはこれらの両者
に付着させて行うことが可能である。

【００１７】本発明で用いる樹脂層３は、特に限定され
ないが、紫外線硬化型、熱硬化型等の種々の樹脂を適宜
用いることができる。例えば、エポキシ系樹脂、アクリ
ル系樹脂等の紫外線硬化型樹脂や、エポキシ系樹脂、ウ
レタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、尿素系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂等の熱硬化性樹脂等その他の樹脂を使用す
ることができる。なお、素子周縁部とテープ状の高分子
フィルム４の隙間に含浸させる場合は、低粘性の樹脂を
用いることが好ましい。但し、樹脂を加熱したり、適当
な溶媒で溶解させたりして、その粘度を調整することは
可能である。

【００１８】素子周縁部と高分子フィルムとの隙間に樹
脂を含浸させるには、素子周縁部を液状の樹脂に直接浸
したり、塗布する等して行うことができる。本発明で用
いる一対の基材１，１としては、例えば、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等の透明な電極層を蒸着やスパッタリ
ング等で形成したものが使用できるほか、通常の液晶素
子に用いられる透明導電ガラスやフィルムが使用でき
る。また素子を反射型とする場合には、一方の基材の裏
面に、金属薄膜等からなる反射膜を形成するか、または
導電膜を金属薄膜で形成して反射膜を兼ねさせてもよ
い。なお、フレキシブルな液晶素子とするには、プラス
チックフィルム等の屈曲性のある基材を用いる必要があ
る。

【００１９】複合膜２を形成するマトリクス用高分子と
しては、熱可塑性、熱硬化性等の種々の高分子が使用さ
れ、特に可視光に対する透明性の高いものが好ましく使
用される。このマトリクス用高分子は、電界ＯＮ−ＯＦ
Ｆにおける複合膜のコントラストを十分に得るために
は、その平均分子量が大きく分子量の分散が小さくて、
しかも低分子量を多く含まないものが好ましい。

【００２０】熱可塑性のマトリクス用高分子としては、
例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表
される（メタ）アクリル系高分子が好適に使用され、可
撓性を付与するためにはより可撓性の高いものを選択し
て使用するのが好ましい。熱硬化性のマトリクス用高分
子としては、例えば、ポリエステル系、エポキシ系、シ
リコーン系等の通常の硬化性樹脂が使用できる他、上記
（メタ）アクリル系高分子と反応する２ないし多官能の
架橋剤を添加したものが、光学的特性等の点で好適に使
用される。

【００２１】なお、マトリクス用高分子には、複合膜２
の基材１，１への密着性を向上させて、両者の位置ずれ
や剥離を防止し、液晶素子の大面積化、可撓性付与をさ
らに容易にするため、接着性または粘着性を有する高分
子を併用することもできる。接着性または粘着性を有す
る高分子としては、高分子の透明性を維持するために、
この高分子との相溶性にすぐれたものが好ましく、たと
えば（メタ）アクリル系高分子を使用する場合には、同
じ（メタ）アクリル系に属する接着性または粘着性の高
分子が好適に使用される。

【００２２】複合膜２を形成する液晶材料としては、通
常の液晶素子に用いられるネマチック液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶等が何れも好適に使用でき
る。ネマチック液晶としては、特に限定されないが、誘
電率異方性Δε及び複屈折率Δｎが大きいものを使用す
ることが良好な特性を得る上で好ましい。また、液晶材
料はカイラル成分を含んでいてもよい。

【００２３】マトリクス用高分子と液晶材料を溶解させ
る溶媒としては、良好な相分離構造を造るために、迅速
な溶媒蒸発が必要であり、低沸点、高揮発性のものが好
ましく、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、１，
２−ジクロロエタンなどが使用される。但し、加熱また
は減圧して、溶媒蒸発を加速できる配合条件であればそ
れも可能である。

【００２４】マトリクス用高分子と液晶材料の配合比
は、通常、１０／９０〜４０／６０重量比であることが
好ましい。マトリクス用高分子がこれより多いと液晶材
料が複合膜中で連続相を形成しない部分が多くなり、逆
に、これより少ないと複合膜２の自己支持性が少なくな
るおそれがある。複合膜２に耐熱性を持たせるとともに
複合膜２の白濁度を向上させてコントラストをさらに良
くするため複合膜２を形成するための溶液に架橋剤を含
有させてもよい。この架橋剤としては、例えば、２ない
し多官能のイソシアネート化合物や２ないし多官能のエ
ポキシ化合物が好ましく使用される。

【００２５】なお、複合膜の厚さは、通常５〜２０μｍ
であるのが適当である。そして、マトリクス用高分子と
液晶材料とを含んだ上記溶液を基材１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等、いずれ
も採用可能である。なお、本発明は、上記実施例に限定
されず、例えば、図２に示すように、樹脂を素子の周縁
部の基材１，１間に内方へ向けて含浸させて、高分子フ
ィルム４を素子周縁部の端面に貼付して素子の封止を行
ってもよい。この場合、樹脂層３の盛り上がりをさらに
無くして良好な封止を行うことができると共に屈曲性の
ある一対の基材を用いてさらにフレキシブルな素子が得
られる。また、図３に示すように、端部の長さの異なる
基材１，１間に樹脂層３を形成し、上側基材１の端面と
下側基材１面に高分子フィルム４を貼付して素子の封止
を行ってもよい。

【００２６】その他に本発明の要旨を変更しない範囲
で、発明の効果を失わない程度に、種々の改良や変更を
行うことができる。以下に、本発明の実施例を説明す
る。実施例１下記の相転移温度を有するネマチック液晶材料（メルク
ジャパン社製）７０重量部と、アクリル系高分子材料２
５重量部と、架橋剤としてのポリイソシアネート５重量
部とを、ジクロロメタンを溶媒として、溶質濃度が２０
％となるように溶解して、塗布液を作製した。この塗布液を表面に透明電極層が形成されたガラス基板
からなる基材上にバーコート法で塗布し、２５℃、１気
圧の空気中で、溶媒を蒸発させて、厚み１７μｍの複合
膜を形成した後１００℃で加熱して、複合膜中に残留す
る溶媒を除去するとともに高分子マトリクスの架橋を完
了させた。次いで、この複合膜上に前記と同じ透明導電
膜が形成されたガラス基板を重ね合わせ、約１ｋｇｆ／
ｃｍ²の圧力で押圧して密着させて高分子分散型の液晶
素子を作製した。

【００２７】次いで、ポリイミドフィルム粘着テープ
（（株）有沢製作所製の型番ＶＰ−３０１）を素子周縁
部に貼付した後熱硬化性樹脂（信越化学工業社製の型番
ＫＪＲ−９０２５）を、素子周縁部とポリイミドフィル
ム粘着テープとの間に含浸し８０℃で２時間かけて硬化
して、図１に示すような素子の封止を行った。実施例２基材として、表面に透明電極層が形成されたＰＥＳフィ
ルム（住友ベークライト社製）を用いた他は、実施例１
と同様にして液晶素子を作製し、封止を行った。比較例１実施例１と同様にして作製した素子に、図５に示すよう
に、素子周縁部に熱硬化性樹脂（信越化学工業社製の型
番ＫＪＲ−９０２５）を盛った後、８０℃で２時間かけ
て硬化し、封止を行った。比較例２基材として、表面に透明電極層が形成されたＰＥＳフィ
ルム（住友ベークライト社製）を用いた他は、比較例１
と同様にして液晶素子を作製し、封止を行った。

【００２８】次に、上記各実施例および比較例で作製、
封止した液晶素子について、以下の試験を行い特性を評
価した。（１）Ｖ₈₀の測定液晶素子の一対の透明導電膜に電圧を印加したときにそ
の透過率が飽和透過率の８０％となるのに必要な電圧値
Ｖ₈₀を測定した。（２）耐久性試験液晶素子を１００℃で１００時間加熱した後、上記
（１）のＶ₈₀を測定して耐久性を評価した。

【００２９】上記結果を、表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果に見られるように、実施例１，
２では、Ｖ₈₀は１００時間加熱の前後でほとんど変化し
なかったのに対し、比較例１，２では、Ｖ₈₀は極端に大
きくなっており、液晶素子の性能が劣化していることが
判った。（３）屈曲性試験実施例２と比較例２で得られた液晶素子Ａを、その対向
する一対の辺を手で持ち、図４に示すように、屈曲さ
せ、その前後での素子の外観を観察した。

【００３２】実施例２の液晶素子は、特に外観変化が見
られず、電圧を印加すると屈曲後もその前と同じように
応答した。これに対し、比較例２の液晶素子は、屈曲時
に樹脂が素子周縁部より剥がれ落ちその部分より気泡が
混入し、電圧を印加すると部分的に応答しなくなった。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶素子によれ
ば、素子の封止を行う樹脂層は、その外側に配置された
テープ状高分子フィルムによって強固に保持されるの
で、厚く盛らずに素子の封止を確実に行うことができ
る。従って、耐熱性および耐水性を有し、長期間使用し
ても素子の性能が劣化しない耐久性にすぐれたものを得
ることができる。また、樹脂層を厚く盛らなくてもよい
ので、素子周縁部の屈曲性が阻害されることもないから
屈曲性のある一対の基材を用いてフレキシブルなものを
得ることができる。

【００３４】一方、本発明の液晶素子の製造方法によれ
ば、テープ状の高分子フィルムによって素子周縁部に樹
脂層が確実に保持され、耐熱性、耐水性を有し、長期間
使用しても素子の性能が劣化されない耐久性にすぐれ、
しかも、屈曲性基材を用いてフレキシブルな液晶素子を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶素子の部分断面図
である。

【図２】本発明の他の実施例に係る液晶素子の部分断面
図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る液晶素子の部分断面
図である。

【図４】屈曲性試験の方法を示した図である。

【図５】従来の液晶素子の部分断面図である。

【符号の説明】

１基材２複合膜３樹脂層４テープ状高分子フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子マトリクス中に液晶材料が充填され
た構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液晶素子にお
いて、液晶素子周縁部には、複合膜の周囲に沿って配置された
樹脂層とこの樹脂層の外側に配置されたテープ状の高分
子フィルムとを有することを特徴とする液晶素子。
【請求項２】高分子マトリクス中に液晶材料が充填され
た構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液晶素子の周
縁部に、テープ状の高分子フィルムを貼付した後、液晶
素子周縁部とテープ状の高分子フィルムの隙間に樹脂を
含浸し硬化させて複合膜の周囲に沿って樹脂層を形成す
ることを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項３】高分子マトリクス中に液晶材料が充填され
た構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液晶素子の周
縁部に、樹脂を含浸又は塗布した後、この樹脂の上から
テープ状の高分子フィルムを貼付し、次いで、樹脂を硬
化させて複合膜の周囲に沿って樹脂層を形成することを
特徴とする液晶素子の製造方法。