JPH03210536A

JPH03210536A - 高分子・液晶複合膜及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03210536A
Application number: JP685490A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hama; 浜　和男
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1991-09-13
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JP2542940B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は高分子材料膜の中に液晶の粒子を分散さ゛せ
た高分子・液晶複合膜及びその製造方法に関する。

「従来の技術」高分子・液晶複合膜は液晶表示装置等の調光フィルムに
用いられる。その製造方法は、液晶と高分子との共通溶
媒にこれらを溶解させ、この溶液を透明導電性フィルム
の電極側に膜厚が一定となるように流して広げ、その後
、溶媒を蒸発させて高分子・液晶複合膜を得ていた。そ
の複合膜に別の透明導電性フィルムを電極側より張り付
けて可撓性液晶フィルムを得ている。

別の製造方法は良溶媒と貧溶媒との混合溶媒に高分子と
液晶とを混合熔解し、この溶液を水面上に展開して良溶
媒を水中に溶解し、貧溶媒を蒸発させて、水面から取り
あげて高分子・液晶複合膜を得ている。この高分子・液
晶複合膜を２枚の透明導電性フィルムでその電極面を内
側として挾み込み可撓性液晶フィルムとしている。

「発明が解決しようとする課題Ｊ高分子・液晶複合膜において、高分子の導電率をσ７、
液晶の導電率をσＬＣ％高分子にか−る電圧をＥｌ、液
晶にか＼る電圧をＥＬＣとすると、２００Ｈｚ以下の低
周波数では次式が成立つ（入用大学、高分子予稿集、ν
ｏ１．３８、Ｎα３．１９８９）。

ＥＬＣσＰＥＦ　　　　　σＬＣ従って液晶に印加される電界は高分子、液晶の導電率の
比により決まり、液晶の導電率σ５．が一定の場合は高
分子の導電率σ、が大きい程大きく、低周波での低電圧
駆動が可能となる。

また、２００Ｈｚ以上の周波数では高分子の誘電率ＩＰ
−，液晶の誘電率ε４．とするとＥＬＣεＰ ζ ＥＰ　　　　ｔｔｃが成立する（同上予稿集）。

従って液晶に印可される電界は高分子、液晶の誘電率の
比によって決まり液晶の誘電率が一定の場合には高分子
の誘電率が大きいほど大きく、２００Ｈｚ以上の周波数
での低電圧駆動が可能となる９しかるに、従来の高分子
・液晶複合膜に用いられていた高分子材料は導電率が低
い絶縁材料であり、例えば抵抗率（導電率の逆数）が１
０゛５Ω１程度であり、このため２００Ｈｚ以下の低周
波においては液晶に印加される電圧が小さく、低電圧駆
動ができず、電界のオン、オフで透過率の変化が小さく
、大きなコントラスト比が得られず、使用に供し得ない
欠点があった。また、２００Ｈｚ以上の周波数において
も同様の状況であった。

また従来の高分子・液晶複合膜は膜厚が５〜１０μｍ程
度と比較的厚いため大きな駆動電圧を必要とし、しかも
膜厚が不均一で透過率にむらがあった。更に高分子の配
列が不規則であるため、電界のオンオフに対し液晶分子
が容易に動かず応答性が悪かった。

この発明の目的は、低電圧駆動が可能であると共に応答
性のよい高分子・液晶複合膜及びその製造方法を提供す
ることにある。

「課題を解決するための手段」この発明の高分子・液晶複合膜の製造方法には、高分子
液晶と低分子液晶とを共通の溶媒に溶解する工程と、その溶液を第１の透明導電性フィルムの電極上に清く延
ばし、上記溶媒を蒸発させて、高分子液晶と低分子液晶
より成る皮膜を形成する工程と、その皮膜上に第２の透
明導電性フィルムの電極を密着させる工程と、その密着された第１、第２透明導電性フィルムを加温し
て、上記低分子液晶及び高分子液晶を等方性液体に移転
させる工程と、低分子液晶及び高分子液晶が等方性液体に移転された上
記第１、第２透明導電性フィルムを加温させたま一電界
又は磁界をかける工程と、その電界又は磁界をかけた状
態で上記第１、第２透明導電性フィルムを徐冷させ、そ
れらの温度が上記高分子液晶の物性温度範囲の下限値を
通り過ぎた後に、その電界又は磁界をオフにし、更に常
温迄徐冷させる工程とが設けられる。

この発明の高分子・液晶複合膜は上記の製造方法により
製造されるものである。

「実施例」この発明で使用する高分子液晶は、普通−船の液晶を高
分子、例えばアクリル酸又はメタクリル酸に結合させた
ポリ（４−メトキシビフェニル。

４′−へキサメチレンエーテル）アクリル酸エステル（
第２図Ａの化学記号で表わされる）及びポリ　（４−メ
トキシビフェニル、４′−エチレンエーテル）メタクリ
ル酸エステル（第２図Ｂの化学記号で表わされる）であ
る、これらの高分子液晶は、物性温度範囲（ネマチック
液晶としての物性を維持できる温度範囲）が普通一般の
液晶Ｃ高分子液晶に対して低分子液晶と呼ぶ）より高い
ところにあり、第２図Ａの高分子液晶では１１９〜１３
６℃、第２図Ｂの高分子液晶では１０１〜１２１℃であ
る。

一方、この発明で用いる低分子液晶は、その物性温度範
囲が使用する高分子液晶より低いことが望ましい、また
高分子液晶を配向させるとき加温するが、この温度によ
り分解しない液晶でなければならない、このような液晶
としてシアノビフェニル系液晶で例えば米国、メルク社
のＥ−４４が用いられる。その物性温度範囲は０〜１０
０℃である。

高分子液晶及び低分子液晶はいずれも物性温度範囲以上
では等方性液体となり、物性温度範囲以下では固体とな
る。

第３図に低分子液晶（Ｅ−４４）と高分子液晶（第２図
Ｂ）の温度に対する状態変化を示しである。

さて、この発明の高分子・液晶複合膜の製造方法を工程
順に説明しよう。

（１）高分子液晶と低分子液晶とを重量比で４：６とな
るように、またこれら両液晶に共通の溶媒、例えばアセ
トンを、アセトン対（高分子液晶十低分子液晶）の重量
比が６：４となるようにそれぞれを準備する。

まず、高分子液晶をアセトンに混合し、溶解させた後、
その溶液に低分子液晶を混合し、溶解させる。これらの
混合、溶解には第１図Ａに示すような撹拌装置が用いら
れる。Ｂち、マグネチック・スタラー１上に、撹拌羽根
２の付いたガラス容器３がセットされ、マグネチック・
スタラー内のマグネットの回転によって撹拌羽根２が回
転駆動されるようになっている。

このようにして、高分子液晶と低分子液晶とが共通の溶
媒に溶解され、ガラス容器３内に混合溶液４ができあが
る。

（２）第１図Ｂに示すように、方形状のガラス板５の対
向する端縁に所定の厚さのテープ６を貼った用具を用い
る。ガラス板５の上に第１の透明導電性フィルム７を、
その電極面を上にして載せ、その端部をセロテープ６ａ
等でガラス板５に固定する０次にガラス製スポイト６ｂ
等で（１〕項で作った混合溶液４を所定量取込み、第１
の透明導電性フィルム７の電極面上に押し出し、すばや
く、ガラス製丸棒８をテープ上に移動させて、混合溶液
４を広く均一にひきのばし、この状態で放置して溶媒を
蒸発させる（第１図Ｃ）。

（３）　　（２）の液晶皮膜の上に第２の透明導電性フ
ィルムｌＯの電極面を密着させる（第１図Ｄ）、液晶皮
膜９は多少ぬれているので、ガラス製丸棒８を第２透明
導電性フィルム１０上に移動させるだけで簡単に密着で
きる。

（４）　　（３）の液晶皮膜９を第１、第２透明導電性
フィルム７．１０でサンドインチした液晶素子を恒温槽
に入れ、高分子液晶の物性温度範囲以上に加温して、高
分子液晶及び低分子液晶を等方性液体に移行させる。こ
の際、高分子液晶及び低分子液晶の粘性、表面張力の違
いにより、低分子液晶の粒子の大きさが決まって来て、
その粒形ははり同じ大きさの球形となる。

（５）　　（４）の状態で、第１、第２透明導電性フィ
ルム７、ｌＯの各電極間に、周波数が０．５〜２ｋＨｚ
で、最小ピーク値が数ｋＶ／ｃｍ以上、最大ピーク値が
１００ｋＶ／ｃｍ以下の電界を印加し、徐々に温度を下
げて行くと、高分子液晶１１はその物性温度範囲に入り
、その分子は電界の方向と平行に配列される。また低分
子液晶１２の分子配向方向も電界の方向に一致する（第
１図Ｅ）。

同図の矢印は分子の配向方向を示すもので、ダイレクタ
−と呼ばれる。更に温度を下げ、高分子液晶の物性温度
範囲以下になった時点で電界をオフにし、常温に戻す、
これにより高分子液晶の分子配列は電界と平行に配列さ
れたままの状態で凍結され（第１図Ｆ）、この発明の高
分子・液晶複合膜２０が得られる。　　（（５）項線り
）第４図に示すように、複合膜２ｏの一面に光を入射さ
せ、電界を印加すると、高分子液晶１１及び低分子液晶
１２の分子配向方向は共に電界の方向にそろい、光が液
晶中を透過して、他方の面より出射する。電界をオフに
するき、高分子液晶１１の分子配向方向は変らないが、
低分子液晶１２の分子配向方向は粒子の球面に沿ってラ
ンダムとなり、光は液晶中で散乱され、複合膜２０の両
面より弱い散乱光が放射される。

なお、複合膜２０を調光フィルムとして使用する場合に
は印加する電界の大きさを適宜に設定して調光の程度を
変えたり、或いは電界をオフにして、光をは〜遮断させ
る。

なお、上記（５）項において、電界をかけるものとした
が、代りに２０ｋＧ程度の磁界をかけるようにしても、
はゾ同し効果が得られる。

「発明の効果」この発明によれば、高分子液晶は、常時合成膜の厚味方
向に分子配向されているので、低分子液晶の粒子は電界
を印加された場合に、高分子液晶の配向方向に動き易い
状態にあり、応答速度が改善される。

また、配向処理を行う前段で、高分子液晶及び低分子液
晶は等方性液体になる迄加温され、その時の両液晶の粘
性及び表面張力の違いによって低分子液晶の粒形はは一
同し大きさの球形とされ、動き易い形状とされる。この
ことも応答速度の改善につながる。

上述のように高分子液晶は常時分子配向されているので
、２００Ｈｚ以下では導電率が高くなり、それ以上の周
波数では誘電率が高くなり、よって既に述べたように、
全周波数にわたり低電圧駆動が可能となる。

従来例では応答速度（光透過率が１０％より９０％に変
化する迄の時間）及び駆動電圧はそれぞれ数ミリ秒及び
数１０Ｖ必要としたのに比べて、この発明によれば応答
速度が従来のはＶ　１／１０、駆動電圧がＩＯＶ程度と
きわめて優れた特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法の実施例を製造工程順に示
す原理図、第２図はこの発明で使用する高分子液晶の例
を化学式で示す図、第３図は低分子液晶Ｅ−４４と第２
図Ｂの高分子液晶との温度変化に体する状態変化を示す
図、第４図はこの発明の高分子・液晶複合膜に印加する
電界をオン、オフした場合の液晶分子の配向状態を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高分子液晶と低分子液晶とを共通の溶媒に溶解す
る工程と、その溶液を第１の透明導電性フィルムの電極上に薄く延
ばし、上記溶媒を蒸発させて、高分子液晶と低分子液晶
より成る皮膜を形成する工程と、その皮膜上に第２の透
明導電性フィルムの電極を密着させる工程と、その密着された第１、第２透明導電性フィルムを加温し
て、上記低分子液晶及び高分子液晶を等方性液体に転移
させる工程と、低分子液晶及び高分子液晶が等方性液体に移転された上
記第１、第２透明導電性フィルムを加温させたまゝ電界
又は磁界をかける工程と、その電界又は磁界をかけた状態で上記第１、第２透明導
電性フィルムを徐冷させ、それらの温度が上記高分子液
晶の物性温度範囲の下限値を通り過ぎた後に、その電界
又は磁界をオフにし、更に常温迄徐冷させる工程とより
成ることを特徴とする、高分子・液晶複合膜の製造方法。
（２）請求項（１）により製造された高分子・液晶複合
膜。