JPH0777683A - エマルジョン組成物および該組成物を用いた液晶素子 - Google Patents

エマルジョン組成物および該組成物を用いた液晶素子

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JPH0777683A
JPH0777683A JP22346893A JP22346893A JPH0777683A JP H0777683 A JPH0777683 A JP H0777683A JP 22346893 A JP22346893 A JP 22346893A JP 22346893 A JP22346893 A JP 22346893A JP H0777683 A JPH0777683 A JP H0777683A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal element
emulsion
surface energy
polyvinyl alcohol
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JP22346893A
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Koji Ono
浩司 小野
Yoshihiro Kawatsuki
喜弘 川月
Toshiaki Itaya
利昭 板谷
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリビニルアルコール水溶液の表面エネルギ
ーをA〔dyne/cm〕、液晶の表面エネルギーをB
〔dyne/cm〕で表した場合、AおよびBが下記の
式(1)、 24≧A−B≧10 …(1) を満足するエマルジョン組成物。上記のエマルジョン組
成物を乾燥させたPDLC層(ポリビニルアルコール1
および液晶2からなる)を挟むように電極3a、3bが
対向配置された液晶素子。 【効果】 電場を印加していない時の散乱特性が良好で
低電圧駆動が可能な液晶素子および該液晶素子の作製に
用いるエマルジョン組成物を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エマルジョン組成物お
よび該組成物を用いた液晶素子に関する。この液晶素子
は調光硝子、液晶ディスプレイなどに用いられる。
【0002】
【従来の技術および課題】近年、高分子分散型液晶(以
下、これを「PDLC」という。)といわれる、高分子
材料と低分子の液晶との混合物を用いた液晶素子が開発
されている。PDLCは高分子マトリックス中に液晶材
料が分散保持された膜構造を有しており、表示素子に使
用する場合でも偏光フィルムが不要であること、フィル
ム上への成膜およびそのフィルムを用いたラミネート技
術によって素子を作成するため、大面積化が容易という
利点を有する。PDLCでは、電場の印加されていない
状態では、液晶がランダムな状態にあり、高分子マトリ
ックスの屈折率と液晶の屈折率とが異なるために、光が
散乱され不透明となるが、電場が印加されると、液晶が
電場の方向に配列し、高分子マトリックスの屈折率と液
晶の屈折率とが一致し透明となる。この現象を応用し
て、電場によってスイッチング可能な調光素子、液晶デ
ィスプレィなどへの応用が検討されている。PDLCの
作成方法としては、(1)液晶と高分子材料とをこれら
が可溶な溶媒に溶解させ、得られた溶液をバーコータ、
スピンコータなどで透明基板上にコートし、溶媒が離脱
する過程で液晶相と高分子相とを相分離させる方法、
(2)光硬化性のモノマーまたは熱硬化性のモノマーに
液晶を溶解させ光(熱)硬化させる時点で相分離させる
方法が挙げられる。これらの方法のうち、(1)の方法
では、相分離状態の進行を止めることが困難であり、室
温状態であっても相分離が進行するために耐久性に問題
がある。また、(2)の方法では、製造工程での硬化条
件が非常に厳しく、安定して作成することができないと
いった欠点が指摘されている。
【0003】これに対し、ポリビニルアルコール水溶液
に液晶を分散させることにより、比較的簡単な方法で大
面積の液晶素子を作成する技術が開発されている(特開
昭61−83595号公報参照)。同公報には、濃度2
0%程度のポリビニルアルコール水溶液に、ネマチック
液晶と適当な界面活性剤とを混合したものを滴下し、コ
ロイドミル、高速ミキサ等の適当な手段を用いてエマル
ジョン状態にした溶液を、バーコータ、ドクターブレー
ド等の適当な手段で、透明電極(ITO等)のついたP
ETフィルムなどの上に塗布し乾燥させたものを、さら
に透明電極付きPETフィルムでラミネートして作成さ
れた液晶素子が示されている。ここで、素子作成におい
て、ポリビニルアルコール/液晶エマルジョンの塗布特
性(平滑性、均一性)を向上させるために、界面活性剤
を用いるのが一般的である。ところが、界面活性剤の種
類によっては、界面活性剤を添加することにより、電場
を印加しない状態での光の散乱が不十分になることがあ
った。この問題を解決するためには、ポリビニルアルコ
ール/液晶エマルジョン層の厚さを厚くすればよいが、
当該層を厚くすると透明状態へのスイッチングを行なわ
せるために印加する電場の強度を大きくしなくてはなら
ない。
【0004】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、薄いフィルムであっても充分な散乱特性が得られ、
低電圧で駆動できる液晶素子の作製が可能なエマルジョ
ン組成物および当該組成物を用いた液晶素子を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、ポリビニ
ルアルコール水溶液の表面エネルギーをA〔dyne/
cm〕、液晶の表面エネルギーをB〔dyne/cm〕
で表した場合、AおよびBが下記の式(1)、 24≧A−B≧10 …(1) を満足することを特徴とするエマルジョン組成物により
達成される。良好な散乱特性を得るためには、適度な大
きさの液晶ドロプレットを分散させる必要があるが、ポ
リビニルアルコール水溶液の表面エネルギーと液晶の表
面エネルギーとの関係が上記の範囲を越え、A−Bが2
4より大きくなると液晶のドロプレット径が大きくなり
すぎ、またA−Bが10よりも小さくなると逆に液晶ド
ロプレットの径が小さくなりすぎることから、いずれの
場合も良好な散乱特性を得ることができない。表面エネ
ルギーの値はポリビニルアルコールのけん化度、水溶液
濃度、界面活性剤の使用により制御することができる。
なお、上記のエマルジョン組成物は液晶を10〜30重
量%、ポリビニルアルコールを5〜25重量%、水を4
0〜85重量%の範囲でそれぞれ含むことが好ましい。
【0006】本発明で用いられるポリビニルアルコール
の重合度は特に限定されるものではなく、溶液粘度との
関係で、塗布するのに必要な粘度になるように調製さ
れ、例えば300〜4000の範囲のものが用いられ
る。ポリビニルアルコールのけん化度も特に限定されな
いが、液晶の表面エネルギーとの関係から、70〜10
0%の範囲にあるものが特に好ましい。また、オレイン
酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ソルビタンモノオ
レイン酸エステル+20(C24O)、ソルビタンモノ
オレイン酸エステル+10(C24O)、ソルビタンモ
ノオレイン酸エステル+5(C24O)、ソルビタンモ
ノラウリン酸エステル、n−プロパノール、n−ブタノ
ール、ソルビタンモノバルミチン酸エステル、ソルビタ
ンモノステアリン酸エステル、ソルビタンモノオレイン
酸エステル、プロピレングリコールモノラウリン酸エス
テル、ソルビタントリステアリン酸エステル、セチルア
ルコール、ソルビタンテトラステアリン酸エステル、プ
ロピレングリコールモノステアリン酸エステル、プロピ
レングリコールモノラウリン酸エステル、オレイン酸ト
リエタノールアミンなどの界面活性剤を用いても良い。
なお、液晶としては、例えばメルク製のE−7、E−
8、E−44、E−63、ZLI−2061、ZLI−
1780、ZLI−2183などを用いることができ
る。
【0007】ポリビニルアルコール水溶液および液晶の
表面エネルギーの測定は、たとえば図2に示すように、
テフロンシート5上にこれらの液体4を滴下し、その接
触角を測定することによって決定できる。すなわち液体
の表面エネルギーをγ1、テフロンシートの表面エネル
ギーをγs、接触角をθとした時にγs=γ1cosθ
の関係があることが知られている。したがって、まず表
面エネルギーが知られている液体をテフロンシート上に
滴下し、その接触角を測定することにより校正曲線を求
め、その校正曲線を利用して未知の液体の表面エネルギ
ーを測定することが可能である。
【0008】本発明の液晶素子は例えば以下の方法で作
成される。まず適当な粘度のポリビニルアルコールの水
溶液を作成する。この場合、必要に応じて加熱を行うと
作成しやすい。この水溶液中に、必要に応じて界面活性
剤を滴下した後、前述した方法で表面エネルギーの測定
を行う。次に液晶の表面エネルギーも測定し、この2つ
の値の関係が本発明による範囲であるようにポリビニル
アルコール水溶液の濃度等を調製する。次に液晶をポリ
ビニルアルコール水溶液中に滴下し、1000rpm〜
5000rpm程度でミキサーを用いて懸濁しエマルジ
ョンを作成する。この場合に、泡を発生させない目的
で、消泡剤を添加することもできる。消泡剤としては、
センカアンチホームP(日本染化製)、ニッサンディス
ホーム(日本油脂製)、パイオニンK−17、パイオニ
ンK−16(竹本油脂製)などを使用できる。消泡剤の
添加量は、ポリビニルアルコールに対して0.2〜0.
5重量%程度が一般的である。このようにして作成され
たエマルジョン溶液をITOコートフィルム上にバーコ
ータ等を用いて塗布し乾燥させ、さらに他の電極基板で
挟んでラミネートする。基板に用いる透明電極基板とし
ては、硝子、金属等を用いてよい。本発明の液晶素子の
概略断面図を図1に示す。本発明の液晶素子はポリビニ
ルアルコール1中に液晶2が分散されたPDLC層が電
極基板3a,3bで挟まれてなる。
【0009】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 実施例1 けん化度84%のポリビニルアルコール10重量部を、
90重量部の蒸留水に100℃で溶解し、ポリビニルア
ルコールの水溶液を作成した。この水溶液の表面エネル
ギーを測定したところ、47〔dyne/cm〕であっ
た。また、ネマチック液晶(メルク製ZLI−206
1)の表面エネルギーを測定したところ、31〔dyn
e/cm〕という値が得られた。このポリビニルアルコ
ール水溶液に上記のネマチック液晶を滴下し、高速ミキ
サーを用いて3500rpmで撹拌しエマルジョンを作
成した。この溶液をITOのコートされたPETフィル
ム上(王子トービ製)に滴下し、バーコータで塗布し乾
燥させてPDLC層を設けた(PDLC層の膜厚:12
μm)。表面状態は良好で、均一なフィルムを得ること
ができた。次にこれを他のITOコート付きPETフィ
ルムで貼り合わせてラミネートし液晶素子を作製した。
この液晶素子に交流電場を印加し、He−Neレーザの
透過光を測定することによって印加電圧依存性を測定し
た結果を図3(図中(a))に示す。図3より、本実施
例の液晶素子が低電圧で駆動可能であり、電場を印加し
ない場合の散乱特性も良好であることが明らかである。
【0010】実施例2 けん化度99%のポリビニルアルコール10重量部を9
0重量部の蒸留水に100℃で溶解し、ポリビニルアル
コールの水溶液を作成した。この水溶液の表面エネルギ
ーを測定したところ、56〔dyne/cm〕であっ
た。この溶液に0.5重量部のソルビタンモノラウリン
酸エステルを滴下し、表面エネルギーを測定したとこ
ろ、51〔dyne/cm〕という値が得られた。この
水溶液12重量部に2重量部のネマチック液晶(メルク
製E−44:表面エネルギー30〔dyne/cm〕)
を滴下し、高速ミキサーを用いて3500rpmで撹拌
しエマルジョンを作成した。この溶液を用いて実施例1
と同様にして液晶素子を作製した(PDLC層の膜厚:
12μm)。この液晶素子に交流電場を印加しHe−N
eレーザの透過光を測定することによって印加電圧依存
性を測定した結果、実施例1と同様に良好な素子特性を
示した。
【0011】比較例1 けん化度99%のポリビニルアルコール15重量部を8
5重量部の蒸留水に100℃で溶解し、ポリビニルアル
コールの水溶液を作製した。この水溶液の表面エネルギ
ーを測定したところ、56〔dyne/cm〕であっ
た。この水溶液10重量部に2重量部のネマチック液晶
(メルク製E−7:表面エネルギー29〔dyne/c
m〕)を滴下し、高速ミキサーを用いて3500rpm
で撹拌しエマルジョンを作成した。この溶液を用いて実
施例1と同様にして液晶素子を作製した(PDLC層の
膜厚:12μm)。この液晶素子に交流電場を印加しH
e−Neレーザの透過光を測定することによって印加電
圧依存性を測定した結果を図3(図中(b))に示す。
電場を印加しない時の透過率が高く、素子特性は良好で
はなかった。電子顕微鏡観察を行ったところ、液晶ドロ
プレットの大きさが、実施例1・2のものに比べて大き
くなっているのが観察された。
【0012】比較例2 けん化度68%のポリビニルアルコール15重量部を8
5重量部の蒸留水に100℃で溶解し、ポリビニルアル
コールの水溶液を作製した。この水溶液の表面エネルギ
ーを測定したところ、40〔dyne/cm〕であっ
た。この水溶液10重量部に2重量部のネマチック液晶
(メルク製ZLI−2061:表面エネルギー31〔d
yne/cm〕)を滴下し、高速ミキサーを用いて35
00rpmで撹拌しエマルジョンを作成した。この溶液
を用いて実施例1と同様にして液晶素子を作製した(P
DLC層の膜厚:12μm)。この液晶素子に交流電場
を印加しHe−Neレーザの透過光を測定することによ
って印加電圧依存性を測定したところ、比較例1と同様
に電場を印加しない時の透過率が高く、素子特性は良好
ではなかった。電子顕微鏡観察を行ったところ、液晶ド
ロプレットの大きさが、実施例1・2のものに比べて小
さくなっているのが観察された。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、電場を印加していない
時の散乱特性が良好で低電圧駆動が可能な液晶素子およ
び該液晶素子の作製に用いるエマルジョン組成物を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶素子の概略断面図である。
【図2】表面エネルギーの測定方法を示す説明図であ
る。
【図3】実施例1および比較例1の液晶素子の印加電圧
依存性を示す図である。
【符号の説明】
1…ポリビニルアルコール、2…液晶、3a、3b…電
極、4…液滴、5…テフロンシート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリビニルアルコール水溶液の表面エネ
    ルギーをA〔dyne/cm〕、液晶の表面エネルギー
    をB〔dyne/cm〕で表した場合、AおよびBが下
    記の式(1)、 24≧A−B≧10 …(1) を満足することを特徴とするエマルジョン組成物。
  2. 【請求項2】 液晶を10〜30重量%、ポリビニルア
    ルコールを5〜25重量%、水を40〜85重量%の範
    囲でそれぞれ含むことを特徴とする請求項1記載のエマ
    ルジョン組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のエマルジョン組成物を乾
    燥させて作成したフィルムを挟むように電極基板が対向
    配置されてなることを特徴とする液晶素子。
JP22346893A 1993-09-08 1993-09-08 エマルジョン組成物および該組成物を用いた液晶素子 Pending JPH0777683A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998011467A1 (fr) * 1996-09-13 1998-03-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Element graphique a cristaux liquides du type a dispersion macromoleculaire et procede de fabrication correspondant
US6221443B1 (en) 1996-09-13 2001-04-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Macromolecular dispersion type liquid crystal display element and method of manufacturing the same
JP2013518167A (ja) * 2010-01-29 2013-05-20 ブラスター エス. エイ. 水中油型液晶エマルションおよび液晶エマルションの調製方法

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