JPH034212A - 液晶調光・表示材料及びその製造方法 - Google Patents

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） 本発明は、大面積になし得る液晶包蔵薄膜に関するもの
で、本発明の液晶デバイスは、視野の遮断、開放および
明りもしくは照明光の透過制限、遮断、透過を電気的に
操作し得るものであって、建物の窓やショーウィンドウ
、視野遮断のスクリーンや、採光コントロールのカーテ
ンに利用されると共に、文字や図形を表示し、高速応答
性を以って電気的にその表示を切換えることにより、広
告板、案内板、装飾表示板等の表示用デバイスとして利
用される。

（従来の技術） 液晶表示素子は、従来ネマチック液晶を使用したＴＮ型
やＳＴＮ型のものが実用されている。また強誘電性液晶
を利用したものも提案されている。

これらは偏光板及び配向処理を要するものであり、また
画面の特性を保つ為に、精密なギャップ制御を要する為
、大画面化が難かしい。

一方、これらを解決するものとして、液晶をマイクロカ
プセル化して、ポリマー中に液晶滴を分散させそのポリ
マーをフィルム化する方法が知られている。ここでカプ
セル化物質としては、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビ
ニル、アルコール等が提案されている（特開昭５８−５
０１６３１号、ＵＳＰ４４３５０４７号）。

上記明細書で開示された技術においては、カプセル化さ
れた液晶分子はそれが薄層中で正の誘電率異方性を有す
るものであれば、電界の存在下でその液晶分子が電界の
方向に配列し、液晶の屈折率ｎ０とポリマーの屈折率ｎ
９が等しい時には、透明性を発現する。電界が除かれる
と、液晶分子はランダム配列に戻り、液晶滴の屈折率が
ｎｏよりずれるため、液晶滴はその境界面で光を散乱し
、薄層体は白濁する。

この様にカプセル化技術又は分散技術により、ポリマー
マトリックス中に液晶微粒子が分散したタイプの技術は
上記以外にも数多く知られている。

例えば、特開昭６１−５０２１２８号には液晶がエポキ
シ樹脂中に分散したもの、特開昭６２−２２３１号には
特殊な紫外線硬化樹脂中に液晶が分散したもの、特開昭
６３−２７１２３３号、６３−２７８０３５号、６３−
２７８０３６号には光硬化性ビニル化合物と液晶の組合
せが開示されている。

一方、これらの技術とは別に類似の液晶調光・表示材料
であるが住電圧で駆動できる等の従来にない特徴を有す
る調光・表示材料が高分子網目構造中に液晶を連続相と
して含む形態にすると達成できることが特願昭６２−２
６４５３３に示されている。

しかし、導電性基板として透明導電性フィルムの様なフ
レキシブルなものを用いようとすると、液晶が微粒子状
にポリマー中に分散している場合には余り問題とならな
かった基板との密着性が悪く、信転性の高い液晶調光・
表示材料を作れない欠点があった。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 前記の如き、大型液晶デバイスの実用化において要求さ
れる （ｉ）液晶包蔵薄膜層が基板と充分密着していること を充分満足し、猶かつ表示デバイスとしての特性として （ｉｉ）低電圧で駆動できること （ｉｊ）十分なコントラストがあることも満足する偏光
板を必要としない液晶デバイスは、現在の処作製できて
いない。

本発明者らは、鋭意検討した結果（ｉ）〜（ｉｊ）の性
質を満たす液晶デバイスを製作することに成功した。

（課題を解決するための手段） 本発明は、２枚の少なくとも一方が透明な導電性基板間
に三次元網目構造の高分子物質中に連続相として液晶材
料を含有する調光・表示材料であり、光硬化性組成物中
に液晶を溶解させた後、光硬化させて作られる調光・表
示材料において、該導電性基板をあらかじめシラン系カ
ップリング剤又はチタン系カップリング剤にて処理する
ことを特徴とする液晶調光・表示材料に関するものであ
る。

本発明の調光・表示材料において基板は堅固な材料例え
ばガラス、金属等であっても良いが、柔軟性を有する材
料例えばプラスチックフィルムの如きものが最良である
。そして基板は、２枚が対向して適当な間隔を隔てて設
けられる。また、その少なくとも一方は透明性を有し、
その２枚の基板の間に支持される調光層を外界から視覚
させるものでなければならない。但し、完全な透明性を
必須とするものではない。もし、この液晶デバイスがデ
バイスの一方の側から他方の側へ通過する光に対して作
用させるために使用される場合は、２枚の基板は共に適
当な透明性が要求される。この基板には、目的に応じて
透明、不透明の適宜な電極がその全面又は部分的に形成
されることによって導電性基板とされる。

本発明で使用するシラン系カップリング剤としては、例
えば γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニ
ルメトキシシランなどのビニル系シラン、 ｒ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメト
キシシランなどのアミノシラン、Ｔ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン 等を挙げる事が出来る。また、チタン系カップリング剤
としては イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート
などの（メタ）アクリル系チタネート等を挙げる事が出
来る。

これらの中でγ−（２−アミノエチル）アミノプロピル
メチルジメトキシシランによる表面処理が調光層構成材
料の濡れ性及び接着性の点から好ましい。

シラン系カップリング剤もしくはチタン系カップリング
剤を有機溶剤に溶解させて溶液を調製し、該溶液を基板
の電極に塗布することにより、電極を処理することがで
きる。

２枚の基板間には液晶材料および透明性固体成分が介在
される。尚、２枚の基板間には、通常周知の液晶デバイ
スと同様、間隔保持用のスペーサーを常法に従って介在
させるのが望ましい。

液晶材料は単一の液晶性化合物であることを要しないの
は勿論で、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外の物
質も含んだ混合物であっても良く、通常この技術分野で
液晶材料として認識されるものであれば良く、そのうち
の正の誘電率異方性を有するものである。用いられる液
晶としてはネマチック液晶、スメクチック液晶、コレス
テリック液晶が好ましい。

液晶材料としては、例えば４−置換安息香酸４゜−置換
フェニルエステル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸
４”−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサン
−４１−置換ビフェニルエステル、４−（４−置換シク
ロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸４゛−置換フェ
ニルエステル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香
酸４”−置換フェニルエステル、４−（４−ｆ換シクロ
ヘキシル）安息香酸４°−置換シクロヘキシルエステル
、４−置換４’−ｆ換ビフェニル、４−置換フェニルー
４’−置換シクロヘキサン、４−置換−４″−置換ター
フェニル、４−置換ビフェニル４゛−置換シクロヘキサ
ン、２−（４−置換フェニル）−５−置換ビリミジンな
どを挙げることが出来る。

液晶材料は２枚の基板間で連続相を形成することを要す
る。液晶材料成分の比率が低いと連続相を形成しにくい
。また、液晶成分の比率が高いと液晶包蔵薄膜層と基板
の接着性が低下し、柔軟性を有した基板への適用が出来
ない。調光層成分に占める液晶材料の比率は好ましくは
４５重重量〜７０重量％であり、より好ましくは５０〜
６０重量％である（以下％は重量％を意味する）。

この液晶材料の連続相中に介在する透明性固体成分が粒
子状に分散した場合、表示特性として満足できるものが
可能であるが、液晶包蔵薄膜層と基板の密着性が低くデ
バイスとしては実用化し得ない。

従って、透明性固体成分は３次元ネットワーク状の構造
を有するものでなければならない。

これらの液晶調光・表示材料の製造は好ましくは次のよ
うにして行なうことができる。即ち、（１）電極層を有
する基板表面をシラン系カップリング剤又はチタン系カ
ップリング剤にて処理した後、 （２）基板間に液晶材料と、多官能の（メタ）アクリレ
ートモノマーもしくはオリゴマー、重合開始剤及び必要
に応じて任意成分を含有する光硬化性組成物とから成る
溶液を介在させ、次いで、 （３）透明性基板を通して、紫外線を照射することによ
り、光硬化性組成物を硬化させること。

但し、硬化温度範囲としては、溶液の等方性液体転移温
度以上で行わせると良く、さらに効果的には、溶液の等
方性液体転移温度とその転移温度よりも１０°Ｃ位高い
温度との範囲内で行うことが好ましい。

多官能の（メタ）アクリレートモノマーとしては、例え
ばエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１．３
−ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘ
キサメチレングリコール、トリメチロールプロパン、グ
リセリン及びペンタエリストール等のポリ　（メタ）ア
クリレート、ネオペンチルグリコール１モルに２モル以
上のエチレンオキサイド若しくは、プロピレンオキサイ
ドを付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、
トリメチロールプロパン１モルに３モル以上のエチレン
オキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得
たトリオールのジ又はトリ（メタ）アクリレート、ビス
フェノールＡ１モルに２モル以上のエチレンオキサイド
を付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、ジ
ペンタエリストールのポリ　（メタ）アクリレート等を
挙げることが出来るが、トリメチルプロパントリアクリ
レート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート
、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピ
レングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジア
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
トリス（アクリルオキシエチル）イソシアヌレートが、
液晶材料との相溶性の面で好ましい。

オリゴマーとしては例えば、 ■　ポリオール、ポリイソシアネート及び２−ヒドロキ
シアルキル（メタ）アクリレートの重付加反応により合
成されるウレタン結合を有するウレタンアクリレート ■　エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸との付加反応に
より合成されるエポキシアクリレート■　ポリオール、
多塩基酸及び（メタ）アクリル酸との重縮合反応により
合成されるポリエステルアクリレート ■　ポリオール、多塩基酸の重縮合反応により合成され
るポリエステルに、さらにポリイソシアネート及び２−
ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートを重付加させ
て得られるポリエステルウレタンアクリレート ■　ポリマー鎖中にエーテル結合を有するポリオールと
（メタ）アクリル酸の縮合反応により合成されるポリエ
ーテルアクリレート 等が挙げられる。

基板との接着性の点からポリエステルウレタンアクリレ
ートが好ましい。重合開始剤としては、例えば２−ヒド
ロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン
（メルク社製「ダロキュア１１７３Ｊ　）　、１−ヒド
ロキシシクロヘキシシクロへキシルフェニルケトン（チ
バガイギー社製［イルガキュア１８４Ｊ　）　、１−　
（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−
メチルプロパン１−オン（メルク社製「ダロキュア１１
１６Ｊ　）　、ベンジルジメチルケクール（チバガイギ
ー社製「イルガキュア６５１Ｊ）、２−メチル−１−（
４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルホリノプロパ
ノン−１（チバガイギー社製「イルガキュア９０７Ｊ）
、２．４−ジエチルチオキサントン（日本化薬社製「カ
ヤキュアＤｆ！ＴＸ　Ｊとｐ−ジメチルアミノ安息香酸
エチル（日本化薬社製「カヤキュアＥＰＡＪ）との混合
物、イソプロピルチオキサントン（ワードプレキンソッ
プ社製「カンタ−キュアＩＴＸＪ　）　　とｐ−ジメチ
ルアミノ安息香酸エチルとの混合物、アシルホスフィン
オキサイド（ＢＡＳＰ社製「ルシリンＬＲ８７２８Ｊ　
）等が挙げられる。液晶包蔵薄膜層と基板の接着性の観
点から、結晶粉末であるアシルホスフィンオキサイド、
ベンジルジメチルケタノール等が好ましい。

任意成分としては、光増感剤、連鎖移動剤、酸化防止剤
、熱重合禁止剤、染料等が挙げられ、前記モノマー、オ
リゴマー等の種類や、所望の液晶バイスの性能に合わせ
て適宜選択することができる。特に、連鎖移動剤の併用
は、モノマー、オリゴマーの種類によっては、極めて効
果的で、架橋度が高くなり過ぎるのを防止し、それによ
って、液晶材料が電界に応じて応答し易くされ、低電圧
駆動性が発揮される。連鎖移動剤の好例は、ブタンジオ
ールジチオプロピオネート、ペンタエリストールテトラ
キス（β−チオプロピオネート）、トリエチレングリコ
ールジメルカプタン等である。

連鎖移動剤の添加量は、使用するモノマー、オリゴマー
の種類によって異なるが、あまりに少ないと効果が薄く
、多すぎると液晶調光・表示材料の不透明度が低下して
、液晶調光・表示材料のコントラストが悪くなる傾向に
あるので好ましくない。

その有効量は、光硬化性組成物に対して０．０５〜３０
重量％が好ましく、０．１〜２０重量％が特に好ましい
。

この様な各成分を含有する溶液を２枚の基板間に支持さ
せるには、この溶液を基板間に注入しても良いが、一方
の基板上にグラビアコーター等の塗工機を使用して塗布
し、次いで他方の基板を重ねても良い。

溶液を硬化させるには、透明基板を通して紫外線を適当
な線量で照射して行なうことが出来る。

調光層の厚さは通常５〜５０ミクロンの範囲に調節され
る。

この様に構成された液晶調光・表示材料は、従来の液滴
分散型液晶デバイスでは不可能であった時分割駆動が可
能となり、更に従来の液滴分散型液晶デバイスに比べて
駆動電圧が低く、コントラストが大きく、しかも応答速
度が速い。また、液晶包蔵薄膜層が基板と充分密着させ
ることが出来る。よって、この様に構成された液晶デバ
イスはポリエチレンテレフタレート等の透明プラスチッ
クフィルムを基板として用いた柔軟性を有する液晶デバ
イスを製造するのに最適であり、またガラス等の堅固な
材料を基板として用いれば、堅固な液晶デバイスを作製
することも出来る。

プラスチックフィルムを基板に用いた場合には、通常知
られているコーティング方法及びラミネート方法により
容易に大面積の液晶デバイスを大量に生産することが出
来、産業上の大きなメリットを有する。

更に、本発明の液晶デバイスは、電圧を印加しなくても
、液晶材料が等方性液体相に相転移する温度以上になる
と透明状態に変わるので、適当な相転移温度を有する液
晶材料を選択することによって所望の温度域における感
温型（温度応答型）の光調光デバイスとしても使用可能
である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。

実施例１ 透明導電性フィルム（ＩＴＯ／ＰＥＴ）として、帝人味
製Ａ−１２５を用い、そのＩＴＯ表面にＴ−（２−アミ
ノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン５重
量％イソプロピルアルコール溶液を塗布した後、１００
°Ｃ，オーブン中にて５分間の熱処理を行なった。得ら
れた表面の濡れ性は４４ｄｙｎｅ／ｃｍであった。（Ｊ
ＩＳ　Ｋ６７６８）この処理フィルムを使い、下記溶液
を７５°Ｃの温度下でサンドインチして、高圧水銀灯で
硬化させた。与えたエネルギーは約１．５　Ｊ／ｃｔｌ
である。

「アートレジンｔｌＮ−２５０ＯＮ」（１１上工業■製
ポリエステルウレタンアクリレート）　　３８重量部「
アロエ・ンクスト５７００．　　（東亜合成■製アクリ
レートモノマー　　　　　　　　１０重量部１−ヒドロ
キシシクロへキシルフェニルケトン２重量部 ｒＰＮ−００２Ｊ　　（大日本インキ化学工業■製ネマ
ティック液晶）　　　　　　　　　　　５０重量部ｒ１
５ＡＡＪ（■住田光学硝子製ガラススペーサー）　　　
　　　　　　　　　　　　少　　量得られた液晶デバイ
スを幅１０ｍｍに切り引張り試験機によりＴ型剥離強度
を測定し、液晶包蔵薄膜とフィルムとの密着性の評価を
行なった処、１８ｇ／１０ｍｍであった。

得られた液晶デバイスは、１００Ｖ（５０Ｈｚ交流）の
駆動電圧で全く透明になった。不透明状態と透明状態の
光の透過率比は１：３であった。調光層の断面を走査型
電子顕微鏡にて観察したところ、ポリマーの３次ネット
ワークが認められた。

使用した液晶材料ｒＰＮ−００２」の特性は次の通りで
ある。

ＴＮ、　　　　　　　　　　　８５．０°ＣＶい　　　
　　　　　　　　１．２６　Ｖ複屈折率△ｎ　　　　　
　　　０．２６９誘電率異方性△ε　　　　２４．０ 比較例１ 透明導電性フィルム表面処理を行なわない以外は、実施
例１と同様に、Ｔ型剥離強度の測定を行なった処、０．
９ｇ／１０ｍｎ＋であった。

またフィルムのＩＴＯ表面の濡れ性は３４ｄｙｎｅ／１
であった。

このように表面処理により接着力は２０倍にも向上し、
著るしい効果が認められた。

（発明の効果） 本発明の液晶デバイスは、液晶包蔵薄膜層と基板の接着
性に優れているので、大面積で柔軟性を有する液晶デバ
イスを容易に製造することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２枚の少なくとも一方が透明な導電性基板間に三次
   元網目構造の高分子物質中に連続相として液晶材料を含
   有する調光・表示材料であり、光硬化性組成物中に液晶
   を溶解させた後、光硬化させて作られる調光・表示材料
   において、該導電性基板をあらかじめシラン系カップリ
   ング剤又はチタン系カップリング剤にて処理することを
   特徴とする液晶調光・表示材料。 ２、光硬化性組成物がａ）二官能以上の反応性官能基を
   有する（メタ）アクリレートオリゴマー、ｂ）希釈剤と
   して作用する反応性モノマーおよびｃ）重合開始剤から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液
   晶調光・表示材料。 ３、液晶物質と光硬化性組成物の比率が重量比で４５：
   ５５から７０：３０の範囲であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の液晶調光・表示材
   料。 ４、調光層の厚さが５〜５０ミクロンであることを特徴
   とする特許請求範囲第１項に記載の液晶調光・表示材料
   。 ５、液晶材料が、ネマチック液晶、スメクティック液晶
   およびコレステリック液晶から成る群から選ばれる一種
   以上の混合物であることを特徴とする特許請求範囲第１
   項、第２項、第３項または第４項に記載の液晶調光・表
   示材料。 ６、導電性基板の電極面をシラン系カップリング剤又は
   チタン系カップリング剤で処理する工程、液晶材料と光
   硬化性組成物とから成る溶液を２枚の基板間に介在させ
   る工程および該溶液が等方性液体状態を保持する条件下
   で光照射により硬化させることを特徴とする液晶調光・
   表示材料の製造方法。 ７、導電性基板の電極面の表面処理剤がγ−（２−アミ
   ノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシランであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の液晶
   調光・表示材料の製造方法。