JPH07325280A - 液晶／高分子複合型光学素子の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意のサイズの液晶／高分子複合型光学素子
を容易に作製することが出来る液晶／高分子複合型光学
素子の作製方法を提供すること。 【構成】 液晶粒子が高分子マトリックス中に分散して
なる液晶／高分子複合膜を、少なくとも一方が透明であ
る２枚の基板間に挟持してなる液晶光学素子を所定のサ
イズに裁断する方法において、裁断手段としてレーザー
を用いることを特徴とする液晶／高分子複合型光学素子
の作製方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界や熱に対して応答
性を有し、情報の表示や記録を行うことが出来る液晶／
高分子複合膜を用いた液晶／高分子複合型光学素子に関
し、本発明の液晶／高分子複合型光学素子は、ディスプ
レイ、調光パネル、書き換え可能な表示・記録媒体（カ
ード、ＯＨＰ等）等に幅広く用いることが出来る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイは、低消費電
力、軽量、薄膜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。

【０００３】しかしながら、上記の液晶ディスプレイ
は、（１）２枚の偏光板が必要である為に視野角が狭
く、又、輝度が不足している為に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）構造が複雑で、セルへの液晶の
封入が困難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、薄膜化、大面積化、低消費電
力化及び低コスト化等には限界がある。

【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／
高分子複合膜を用いた光散乱機構に基づく液晶／高分子
複合型光学素子の応用が期待され、その研究開発が活性
化してきた。この様な液晶／高分子複合膜を用いた液晶
／高分子複合型光学素子の主たる製造方法として以下の
如き方法が挙げられる。

【０００５】（１）高分子多孔質体に液晶を含浸させる
方法、（２）液晶をポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水
溶液で分散したエマルジョンから作製する方法（特表昭
５８−２０１６３１号公報参照）、（３）液晶と高分子
マトリックスを共通溶媒に溶解した溶液をキャストし、
溶媒の除去に伴って液晶と高分子を相分離させる方法
（特表昭６１−５０２１２８号公報参照）、（４）液晶
とモノマーとの混合物中のモノマーを重合させ、液晶と
高分子の相分離構造を得る方法（特表昭６１−５０２１
２８号公報参照）。上記方法の中では（２）の方法が製
造上簡便であり、構造の制御及び膜厚の制御が容易で、
且つ大面積化が可能であるという利点があり、調光用の
ガラス等としては既に実用化されている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている問題点】従来の液晶／高
分子複合膜光学素子は、該素子に使用する液晶／高分子
複合膜を作製する方法として、液晶／モノマー（オリゴ
マー）溶液をＵＶや熱によって重合させて液晶粒子を相
分離させる方法や、液晶エマルジョンを一方の基板に塗
布及び乾燥させる方法があり、いずれの方法も極小面積
から大面積の素子まで形成可能であるが、いずれの方法
においても作製された液晶／高分子複合膜を一対の電極
基板で、或いは電極基板と保護層で挟持する場合には、
液晶／高分子複合膜周辺にシール剤を使用するなどして
液晶の端面からの滲みだしを等を防止することが必要で
ある。

【０００７】従って、大面積の素子を作製しておき、こ
の大面積素子を任意のサイズの裁断することが可能であ
れば、各種サイズの素子を連続的に且つ著しく容易に作
製することが可能である。しかしながら、上記方法にお
いても、裁断された素子の液晶／高分子複合膜の周辺は
シール剤によって封止されておらず、この液晶／高分子
複合膜の周辺に封止処理を施さねばならないという煩雑
性がある。従って、本発明の目的は、任意のサイズの液
晶／高分子複合型光学素子を容易に作製することが出来
る方法を提供することである。

【０００８】

【問題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、液晶粒子が高分子
マトリックス中に分散してなる液晶／高分子複合膜を、
少なくとも一方が透明である２枚の基板間に挟持してな
る液晶光学素子を所定のサイズに裁断する方法におい
て、裁断手段としてレーザーを用いることを特徴とする
液晶／高分子複合型光学素子の作製方法である。

【０００９】

【作用】素子の導電性基板として樹脂製の基板を使用し
て作製された液晶／高分子複合型光学素子をレーザーで
裁断すると、裁断面が裁断と同時に融着封止され、セル
の作製やシール剤の塗布等の工程が不要となり、任意の
サイズの素子の作製が簡単となるばかりか、裁断面から
の液晶のしみだしを自動的に防止することが可能とな
る。例えば、炭酸ガスレーザー光の様な、強力なパワー
を持つレーザーで素子を任意のサイズに裁断することに
よって、裁断面が、液晶／高分子複合膜のマトリックス
高分子或は液晶／高分子複合膜をサンドイッチしている
高分子フィルム、高分子シート又は樹脂板の溶融及び融
着が生じ、素子の端部を別途シール剤で封止する必要が
ないので任意の大きさの液晶／高分子複合型光学素子を
容易に作製することが出来る。

【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。液晶は本発明方法で得られる光学素子の用途に応
じて選択されるが、例えば、ディスプレイ用途にはネマ
チック液晶が、書き換え可能な表示媒体としての用途に
はスメクチック液晶が用いられる。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。

【００１１】色素の添加量が多過ぎると高分子マトリッ
クス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、本発明で得られ
る液晶光学素子の用途及び液晶材料等によって添加量は
異なるが、例えば、光学素子をネマチック液晶を用いる
ディスプレイ用途として用いる場合には、複合膜中の液
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。光学素子をスメクチック液晶を用いる書き換え
可能な表記媒体として使用する場合には、液晶に対して
１〜１０重量％の範囲で使用することが好ましい。

【００１２】本発明で使用する導電性基板は、従来公知
の液晶／高分子複合型光学素子に一般的に使用されてい
るものであって、本発明では、従来公知の導電性基板は
いずれも使用可能であり、具体的には、例えば、ＩＴＯ
系、ＳｎＯ₂ 系、ＺｎＯ系の様な透明導電性材料を、例
えば、高分子フィルム、高分子シート或は樹脂板等の透
明基板に付着させた電極基板である。不透明導電性基板
を用いる場合には、その電極が反射板としての機能も要
求されるときは、例えば、アルミニウム反射電極を設け
た基板が好ましいが、白色ＰＥＴフィルム等にＩＴＯ
系、ＳｎＯ_２系、ＺｎＯ系の様な透明導電性材料による
電極を設けた基板も使用することができる。

【００１３】上記基板間に形成する液晶／高分子複合膜
は、従来公知の液晶エマルジョン法によるものでも相分
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。エマルジョン法
で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。

【００１４】これらのマトリックス樹脂と液晶との使用
割合としては、マトリックス高分子／液晶の混合比（重
量比）は、光学素子の用途で異なるが、例えば、ネマチ
ック液晶を用いるディスプレイ用途として使用する場合
には、５／９５〜５０／５０の範囲が好ましく、スメク
チック液晶を用いる書き換え可能な表示媒体としての用
途では、５／９５〜９５／５の範囲が好ましく、更に好
ましくは５５／４５〜３５／６５の範囲である。それぞ
れの用途においても、液晶の使用量が少なすぎると、電
圧印加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、電圧無印加時の
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。

【００１５】高分子マトリックスの水溶液に前記液晶を
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）等の分散方法等が挙げられる。液晶
エマルジョン粒子の大きさは、用いる分散方法や光学素
子の用途に依存するが、ディスプレイ用途として用いる
場合には、体積分布において液晶粒子の平均粒子径（直
径）が０．５〜２μｍの範囲にあり、重量分布において
液晶粒子の平均粒子径（直径）が１．１〜２．１μｍの
範囲にあり、又、個数分布において液晶粒子の平均粒子
径（直径）が０．９〜１．５μｍの範囲にあることが望
ましい。書き換え可能な表示媒体用途においては、体積
分布における平均粒子径（直径）が１μｍ以下の液晶粒
子が全粒子の１０％以下であることが好ましい。

【００１６】上記素子基板上に液晶エマルジョンをコー
ティングする方法としては、ドクターコ−ティング法や
ブレ−ドコ−ティング法等の従来公知のいずれのコーテ
ィング方法も使用することが出来るが、好ましい１例と
しては、電着コーティング法が挙げられる。この電着コ
ーティング方法では、液晶／高分子複合膜中の液晶含率
を高くすることが出来る為、電気光学特性に優れた膜を
高い膜厚精度で形成することが出来る。又、微細なパタ
ーン状に液晶／高分子複合膜を形成させることも可能で
ある。塗布された液晶エマルジョンは、室温又はエマル
ジョンに影響を与えない程度の温度で乾燥させることに
よって液晶／高分子複合膜となる。

【００１７】液晶高分子複合膜の厚みは、光学素子の用
途によって異なり、例えば、液晶表示素子をディスプレ
イ用途として使用する場合には、一対の基板間に形成さ
れる液晶／高分子複合膜の厚みは一般的に約３〜１３μ
ｍ程度が好ましい。又、該素子を書き換え可能な表示媒
体用途として使用する場合には、導電性基板と保護層に
挟持される該複合膜の厚みは、約３〜２３μｍ程度が好
ましい。それぞれの用途においても、膜厚が上記範囲未
満であると表示のコントラストが低くなる等の点で好ま
しくなく、一方、膜厚が上記範囲を越えると表示を消去
する際の電圧（駆動電圧）が高くなる等の点で好ましく
ない。この様に素子基板上に形成した液晶／高分子膜面
に、常法に従って対向電極を貼合することによって、或
いは保護層を設けることによって光変調素子とすること
が出来る。

【００１８】本発明の液晶光学素子は、例えば、ディス
プレイ用途として用いる場合には、ネマチック液晶／高
分子複合膜は、電圧印加時に液晶が配向して光が透過し
て液晶層が背景色となり、電圧無印加時には液晶の配向
が乱れて液晶層が二色性色素の色になるので、電圧印加
若しくは電圧無印加のどちらか一方の実施により表示、
他方の実施により消去ものである。

【００１９】又、例えば、書き換え可能な表示媒体とし
て用いる場合には、スメクチック液晶／高分子複合膜
は、電圧印加時に液晶が配向して光が透過して液晶層が
背景色となり、加熱によって液晶の配向が乱れて液晶層
が二色性色素の色になるので、電圧印加若しくは加熱の
いずれか一方によって書き込み、他方によって消去する
するものである。尚、電圧印加は、上下の電極あるいは
導電性基板が１枚である場合には、コロナ帯電を用いて
印加する。

【００２０】素子の裁断に使用するレーザーの種類とし
ては、例えば、アルゴンレーザー等のイオンレーザー、
炭酸ガスレーザー、半導体レーザー、エキシマレーザ
ー、色素レーザー、ＹＡＧレーザー、化学レーザー等が
用いられる。素子の裁断時にレーザー光の吸収効率を高
める為に、色素等の光変換材料を基板フイルム内に添加
することが場合により用いられる。又、光−熱変換材料
を含む層をフイルム上に設けてもよい。この場合、表示
領域の光透過性を損わないように、切断部に印刷法等に
より光−熱変換材料を含む層をパターン上に設けること
も好ましい。基板の切断部は熱により同時に融着させる
訳であるが、切断部の上下基板双方に導電性薄膜が設け
られていると、上下電極の短絡が起こり易いため、少な
くとも片方の基板の切断部は導電性薄膜が取り除かれて
いることが好ましい。

【００２１】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１ 膜乳化により下記の組成からＯ／Ｗ型液晶エマルジョン
を作製した。 油相：ネマチック液晶（ＢＬ−０１０、メルク社製） １００．０ｇ 水相：ポリビニルアルコール（ＫＰ−０６０、日本合成化学工業社製） １０．３ｇ 水 １９５．７ｇ このエマルジョンにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）で
あるＫＨ−２０（日本合成化学工業社製）の２０重量％
水溶液７０ｇを加えて、ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム上に
ブレードコーティング法で塗布した。室温で２４時間乾
燥し、膜厚８μｍの液晶／高分子複合膜を得た。更にＩ
ＴＯ付きＰＥＴフィルムでラミネートし大面積セルを作
製した。これを、炭酸ガスレーザー（米国シラッド社
製、ＲＦ励起ＣＯ₂ レーザー、Ｍｏｄｅｌ ４８−５−
２８Ｗ、出力制御はユニバーサルコントローラーＵＣ−
１００００）でＡ４サイズの大きさに裁断した。裁断面
は融着し液晶のしみだしもなかった。

【００２２】実施例２ ２官能エポキシエステル４０ＥＭ（共栄社油脂製）：ネ
マチック液晶Ｅ−４４（メルク社製）が４０：６０（重
量比）とし、そこに光重合開始剤ダロキュア１１１６
（メルク社製）を３重量％添加し、６０℃でＩＴＯ付き
ＰＥＴフィルム上にグラビアコート後、ＩＴＯ付きＰＥ
Ｔフィルムでウェットラミネートした。引続き、６０℃
に保ったまま高圧水銀灯（８０Ｗ）で紫外線を照射し、
液晶／高分子複合膜の大面積セルを作製した。これを実
施例１と同様に裁断した結果、接断面は融着し液晶のし
みだしもなかった。

【００２３】実施例３ 超音波分散法を用いて、下記の組成からなるＯ／Ｗ型液
晶エマルジョンを作製した。 スメクチック液晶（Ｓ−６、メルク社製） ２０ｇ ＰＶＡ（ＥＧ−０５、日本合成化学工業社製） １．５ｇ 水 ３０ｇ このエマルジョンにＰＶＡ（ＫＨ−２０、日本合成化学
工業社製）の２０重量％水溶液１０ｇを加え、ＩＴＯ付
きＰＥＴフィルム上にブレードコーティング法によって
塗布した。室温で２０時間乾燥させ、膜厚８μｍの液晶
／高分子複合膜を得た。この膜面にＩＴＯ付きＰＥＴフ
ィルムをラミネートして大面積セルを作製した。これを
実施例１と同じ方法でＡ４サイズに裁断したところ、裁
断面は融着し、液晶の滲みだしは認められなかった。

【００２４】実施例４ 液晶に２色性色素（Ｓ−４２８、三井東圧化学社製）を
２重量％溶解した他は、実施例３と同様の組成の液晶エ
マルジョンを用い、同じ方法でＩＴＯ付きＰＥＴフィル
ム上に液晶／高分子複合膜（乾燥後の膜厚８μｍ）を形
成した。この膜面上にＰＶＡ（ＫＨ−２０、日本合成化
学社製）の１５重量％水溶液をブレードコーティング法
により塗布し、乾燥後の膜厚が５μｍのＰＶＡ膜を形成
した。得られた大面積液晶／高分子複合型シートを実施
例１と同じ方法で、クレジットカード・サイズに裁断し
た。大面積液晶／高分子複合型シートは無駄なく利用す
ることができ、裁断面は融着し、液晶の滲みだしはなか
った。

【００２５】

【効果】以上の如き本発明によれば、素子の導電性基板
として樹脂製の基板を使用して作製された液晶／高分子
複合型光学素子をレーザーで裁断すると、裁断面が裁断
と同時に融着封止され、セルの作製やシール剤の塗布等
の工程が不要となり、任意のサイズの素子の作製が簡単
となるばかりか、裁断面からの液晶のしみだしを自動的
に防止することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮之脇 伸 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶粒子が高分子マトリックス中に分散
   してなる液晶／高分子複合膜を、少なくとも一方が透明
   である２枚の基板間に挟持してなる液晶光学素子を所定
   のサイズに裁断する方法において、裁断手段としてレー
   ザーを用いることを特徴とする液晶／高分子複合型光学
   素子の作製方法。
2. 【請求項２】 ２枚の基板が導電性基板である請求項１
   に記載の液晶／高分子複合型光学素子の作製方法。
3. 【請求項３】 ２枚の基板が、１枚の導電性基板と保護
   層である請求項１に記載の液晶／高分子複合型光学素子
   の作製方法。
4. 【請求項４】 導電性基板が、高分子フィルム、高分子
   シート或は樹脂板からなる請求項２又は３に記載の液晶
   ／高分子複合型光学素子の作製方法。