JPH07134288A - 液晶光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の問題点を解決し、パターンコート
が極めて容易であり、液晶エマルジョンの浪費がなく且
つ液晶光学素子における液晶／高分子複合膜中に気泡が
全く含有していない表示特性に優れた液晶光学素子を提
供すること。 【構成】 液晶／高分子複合膜が、少なくとも一方が透
明である一対の導電性基板で狭持されてなる液晶光学素
子において、一方の基板が、液晶エマルジョンを塗布可
能な親水性部分と、液晶エマルジョンを弾く撥水性部分
とを設けた導電性基板であり、液晶／高分子複合膜が導
電性基板の親水性部分にのみ形成されていることを特徴
とする液晶光学素子、及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶光学素子に関し、
更に詳しくは高分子物質中に液晶を分散させた液晶／高
分子複合膜を使用した液晶光学素子に関する。

【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型液晶
ディスプレイは、透明電極を有する一対のガラス板間に
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。

【０００３】しかしながら、上記従来の液晶ディスプレ
イは、（１）二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
困難である、（３）配向膜の形成、そのラビング処理及
びセルへの液晶の封入等、その製造工程が複雑な為に製
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。

【０００４】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中に分散させた液晶／
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。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
ルジョン法としては、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６０−２５２６８７号公報）等が挙げられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている問題点】エマルジョン法
を用いることにより、塗布方法によって光利用効率の高
い明るい液晶表示素子が得られ、低価格化の可能性もあ
って一見極めて有利な方法である様に思えるが、実際の
製造においては種々の問題が存在する。特に、塗布液で
ある液晶エマルジョン自体の塗布適性が好ましくない為
に、塗布方法によっては特性の優れた均一な液晶／高分
子複合膜が得られないという問題がある。

【０００６】水溶性高分子物質の水溶液と液晶とを混合
・撹拌して得られる液晶エマルジョンは、駆動電圧の低
下等の電気光学特性を向上させる為に、液晶成分を８０
〜９０重量％とし高分子物質成分を出来る限り少なくす
ることで行なわれているが、液晶エマルジョンは水溶性
高分子物質の水溶液に特有のチキソトロピック性を有す
る為に、混入した空気の気泡の除去が困難となる。表示
装置の様な製品では気泡の存在は致命的な問題であり、
特に塗布時に混入した気泡は除去することが出来ず、製
品化が極めて困難である。従って、液晶光学素子におい
て要求される電圧特性の全面均一化を満足させることも
困難である。

【０００７】又、液晶エマルジョン中の高分子マトリッ
クス成分を可能な限り少なくしなければならない為に、
液晶エマルジョンの基板に対する濡れ性が悪く、液のは
じきが生じたりして均一な膜の形成が困難である。この
様に塗布適性が悪い為に各種の塗布方法が有効に適用出
来ない状況である。例えば、ブレードコーティング法で
は、塗膜エッジ、塗り始め及び塗り終りの塗布ムラ等の
問題点があり、更にパターンコートが不可能で、且つ高
価な余分な液晶エマルジョンを使用するという問題点が
ある。又、スクリーン印刷法ではメッシュを通過する時
点での気泡の発生や版の裏面へのエマルジョンの裏回り
という問題点がある。従って本発明の目的は、上記従来
技術の問題点を解決し、パターンコートが極めて容易で
あり、液晶エマルジョンの浪費がなく且つ液晶光学素子
における液晶／高分子複合膜中に気泡が全く含有してい
ない表示特性に優れた液晶光学素子を提供することであ
る。

【０００８】

【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、液晶／高分子複
合膜が、少なくとも一方が透明である一対の導電性基板
で狭持されてなる液晶光学素子において、一方の基板
が、液晶エマルジョンを塗布可能な親水性部分と、液晶
エマルジョンを弾く撥水性部分とを設けた導電性基板で
あり、液晶／高分子複合膜が導電性基板の親水性部分に
のみ形成されていることを特徴とする液晶光学素子、及
びその製造方法である。

【０００９】

【作用】液晶／高分子複合膜を形成する導電性基板の面
に、親水性部分と撥水性部分を形成しておき、これらの
部分を含む全面に液晶エマルジョンを塗布すると、液晶
エマルジョンは上記親水性部分のみに塗布され、撥水性
部分には塗布されない。従って高価な液晶エマルジョン
を浪費することがない。又、この塗布に際しては塗布面
が実質上平滑であるので液晶エマルジョンが撹拌されて
気泡を抱き込むことがない。そしてこの状態で乾燥する
ことによって、任意のパターン通りに極めて容易に液晶
／高分子複合膜が形成され、その後全面に対向電極を貼
り合わせることによって、表示特性に優れた液晶光学素
子を提供することが出来る。

【００１０】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳しく説明する。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チック液晶が特性上好ましい。これ
らの液晶はマイクロカプセル化されたものであってもよ
い。上記の液晶は二色性色素で着色しておくことも出来
る。液晶を着色する理由としては、着色によるカラー表
示という目的もあるが、電圧印加時と無印加時の光の吸
収の差を利用して表示画像のコントラストを高めるとい
う目的もある。

【００１１】着色に使用する二色性色素は、ＴＮ及びＳ
ＴＮ型液晶ディスプレイで一般的に使用されているゲス
ト・ホストタイプのものを用いてもよいし、液晶／高分
子複合膜用の色素を用いてもよい。但し、液晶への溶解
度が大きくて高分子への溶解度が小さく、しかも２色比
が大きく、電圧印加時の吸収が少ないものが良いが、こ
れらの特性は、用いる液晶によって異なるので液晶毎に
決定する必要がある。色素の添加量が多過ぎると高分子
への溶解が多くなり、電圧印加時の色残りが生じて好ま
しくない。又、色素の量が少な過ぎると電圧印加時と無
印加時の光の吸収の差が小さくなり、コントラストの向
上効果が十分ではない。その為に、用いる液晶に対して
０．１〜５重量％の範囲で使用することが好ましい。更
には１〜３重量％の濃度に溶解させるのが好ましい。

【００１２】本発明で使用する液晶エマルジョンは従来
公知の液晶エマルジョン法によるものでも、又、相分離
法によるものであってもよく、特に限定されないが、エ
マルジョン法によるものが好ましい。液晶エマルジョン
は前記液晶を適当なマトリックス樹脂を含む水溶液中に
乳化分散させることによって得られる。マトッリクス水
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、ＰＨＡＲＭＴＥＣＨ 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、一般的には平均粒径が０．５〜７μｍ
の範囲にあることが好ましく、１〜５μｍの範囲である
ことが更に好ましい。液晶エマルジョンの作製に使用す
るマトリックス樹脂としては、ＰＶＡが好ましく用いら
れるが、ゼラチン、アクリル酸共重合体、水溶性アルキ
ド樹脂等、水に分散若しくは溶解するものであればよ
い。

【００１３】液晶とマトリックス樹脂の使用量として
は、マトリックス樹脂／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
下したりするので好ましくない。本発明の液晶／高分子
複合型光学素子を形成する為の基板としては、少なくと
もいずれか一方が、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂ 系、Ｚｎ
Ｏ系の様な透明導電性を付与したガラスや高分子フイル
ム等の様な一対の基板である。

【００１４】次に本発明の液晶光学素子の製造方法を説
明する。図１は本発明の好ましい１実施態様の液晶光学
素子の製造工程を図解的に説明する図である。先ず、図
１（１）に示す様に、透明基板１の表面にＩＴＯ膜等の
透明導電膜２が形成されており、透明導電膜２上に親水
性部分３と撥水性部分４を形成する。ＩＴＯ、ＳｎＯ₂
系、ＺｎＯ系の様な透明導電性被膜は通常親水性である
ので、そのまま親水性部分３として使用してもよい（図
示の例）し、又、膜面を粗面化したり、親水性被膜を形
成して親水性を更に向上させてもよい。例えば、親水性
部分３の好ましい形成方法の１例はアルミニウム等の金
属を１０〜１，０００Å程度の非常に薄い膜として蒸着
する方法である。この様なアルミニウム膜は充分な親水
性を有している。かかるアルミニウム蒸着層は基板全面
に形成してもよく、任意のパターン状に形成してもよ
い。

【００１５】一方、撥水性部分４は必ずしも透明である
必要はなく、例えば、黒色に着色しておくことによっ
て、素子形成後のブラックマトリックスとして作用させ
ることが出来る。かかる撥水性部分４は、シリコーン樹
脂、弗素樹脂、乾性油、各種レジスト等の如き撥水性材
料からなるインキを調製し、このインキによってシルク
スクリーン等で印刷及び乾燥・硬化させることによっ
て、厚み０．１〜１μｍ程度の任意のパターン状に形成
することが出来る。この撥水性部分４は、前記親水性部
分３が全面に形成されている場合にはその上に任意のパ
ターン状に形成することが出来、又、前記親水性部分３
がパターン状に形成されている場合には、該パターンの
外縁に同調させて印刷形成することが出来る。これらの
撥水性部分４は、着色しても着色しなくてもよいが、色
が異なり且つ隣接する親水性部分３上に形成される液晶
／高分子複合膜の色と色の混合が生じない様に、光不透
過性に着色することが好ましい。撥水性部分４の着色は
撥水性部分４の作製後に染料や塗料で等で行ってもよい
し、疎水性インキ中に予め染料を溶解させておいたり顔
料等を分散させておいて、撥水性部分４を作製してもよ
い。

【００１６】次に気泡を十分に取り除いた液晶エマルジ
ョン５を基板全面に塗布すると、図１（２）に示す様
に、液晶エマルジョン５は親水性部分３上にのみ残り、
撥水性部分４には存在しない。液晶エマルジョン５を塗
付する方法としては、流延、刷毛塗り、スプレー、ブレ
ードコーティング、ドクターコーティング等いずれの方
法でもよい。液晶エマルジョン５を塗布後、室温又は液
晶エマルジョンに影響を与えない程度の温度で乾燥させ
ると、図１（３）に示す様に、親水性部分３のパターン
に同調した液晶／高分子複合膜６が得られる。この様な
液晶／高分子複合膜６の厚みは通常は３〜１５μｍ程度
であるのが好ましい。最後の図１（４）に示す様に、透
明導電膜１’を形成した対向基板２’の透明導電膜面を
上記液晶／高分子複合膜６に向けて貼り合わせることに
より、気泡や空間を残すことなく密着させて本発明の液
晶表示素子が得られる。

【００１７】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。 実施例１ ガラス基板のＩＴＯ膜上に、アモルファス弗素樹脂（サ
イトップＣＴＸ−８０５、旭ガラス（株）製）の溶液を
スピンコート法で全面に塗布及び加熱乾燥して撥水性部
分（膜厚：０．２μｍ）を形成した。次いで表示部とな
る液晶／高分子複合膜を形成すべき箇所以外をマスキン
グし、露出部分にアルミニウムの蒸着を行なって、親水
性部分（厚み１００Å）を作製した。一方、ネマチック
液晶（ＢＬ−０１０、メルク社製）をポリビニルアルコ
ールＫＰ−０６（日本合成化学工業（株）製）の１０重
量％水溶液に膜乳化法で分散させた液晶エマルジョンを
作製し、この液晶エマルジョンを撥水性部分と親水性部
分とを有する基板全面に塗布し・乾燥させたところ、ア
ルミニウムが蒸着された親水性部分にのみ液晶／高分子
複合膜が形成された。次いで、ＩＴＯ付きポリエチレン
テレフタレートフイルム（膜厚１２５μｍ、帝人（株）
製）を液晶／高分子複合膜を含む全面にラミネートし、
周囲を紫外線硬化型シール剤で固定することによって、
本発明の液晶光学素子を作製した。この液晶光学素子に
おいて、液晶／高分子膜とＩＴＯ付きポリエチレンテレ
フタレート膜は完全に密着しており、該素子は電圧を印
加しなければ白色不透明であるが、電圧を印加すると速
やかに無色透明になった。

【００１８】実施例２ ＩＴＯ付きガラス基板上の液晶／高分子複合膜を形成す
べき箇所以外をマスキングし、アモルファス弗素樹脂サ
イトップＣＴＸ−８０５（旭ガラス（株）製）をディッ
プコート法で塗工及び加熱乾燥した後、マスキング材を
剥離し、撥水性部分（膜厚：０．２μｍ）と表示部とな
る親水性部分を形成した。一方、二色性色素（Ｇ−２６
４、（株）日本感光色素研究所製）を溶解させたネマチ
ック液晶（ＢＬ−０１０、メルク社製）をポリビニルア
ルコールＫＰ−０６（日本合成化学工業（株）製）の１
０重量％水溶液に膜乳化法で分散させた液晶エマルジョ
ンを作製し、この液晶エマルジョンを撥水性部分と親水
性部分とを有する基板全面に塗布し、乾燥させたところ
親水性部分であるＩＴＯ部分にのみ液晶／高分子複合膜
が形成された。次いで、ＩＴＯ付きポリエチレンテレフ
タレートフイルム（膜厚１２５μｍ、帝人（株）製）を
液晶／高分子複合膜を含む全面にラミネートし、周囲を
紫外線硬化型シール剤で固定することによって、本発明
の液晶光学素子を作製した。この液晶光学素子におい
て、液晶／高分子膜とＩＴＯ付きポリエチレンテレフタ
レート膜は完全に密着しており、該素子は電圧を印加し
なければ青色不透明であるが、電圧を印加すると速やか
に無色透明になった。

【００１９】

【効果】以上の如き本発明によれば、パターンコートが
極めて容易であり、液晶エマルジョンの浪費がなく且つ
液晶光学素子における液晶／高分子複合膜中に気泡が全
く含有していない表示特性に優れた液晶光学素子を提供
することが出来る。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい１実施態様の液晶光学素子の
製造工程を図解的に説明する図。

【符号の説明】

１，１’：透明基板 ２，２’：透明導電膜 ３：親水性部分 ４：撥水性部分 ５：液晶エマルジョン ６：液晶／高分子複合膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶／高分子複合膜が、少なくとも一方
   が透明である一対の導電性基板で狭持されてなる液晶光
   学素子において、一方の基板が、液晶エマルジョンを塗
   布可能な親水性部分と、液晶エマルジョンを弾く撥水性
   部分とを設けた導電性基板であり、液晶／高分子複合膜
   が導電性基板の親水性部分にのみ形成されていることを
   特徴とする液晶光学素子。
2. 【請求項２】 少なくとも一方が透明である一対の導電
   性基板の一方の基板の電極面に、親水性部分と撥水性部
   分を形成し、これらの部分を含む全面に液晶エマルジョ
   ンを塗布及び乾燥して親水性部分にのみ液晶／高分子複
   合膜を形成した後対向電極を貼り合わせることを特徴と
   する液晶光学素子の製造方法。