JPH06308461A

JPH06308461A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH06308461A
Application number: JP9335493A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Saito; 寧齋藤; Kensaku Takada; 憲作高田; Toru Kashiwagi; 亨柏木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性、耐水性、耐久性にすぐれ、長期間使
用しても素子が性能劣化しない液晶素子を提供する。【構成】液晶素子周縁部では、複合膜２の端縁が基材
１，１の端縁より内方に配置され基材１，２が互いに直
接対向した隙間を設ける。この基材１，１間の隙間に含
浸硬化された樹脂層３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種のディスプレイ、
光シャッター、調光装置等に好適に使用される高分子分
散型の液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記高分子分散型の液晶素子（以下、適
宜「素子」という）としては、高分子と液晶材料とを含
む複合膜を、一対の基材のうちの少なくとも一方の表面
に電極層を形成した一対の基材で挟持したものが知られ
ている。また、素子周縁部には、素子を封止するための
樹脂層が形成されている。

【０００３】最近、高分子と液晶材料とを溶媒中に溶解
した溶液を一方の基材上に流延塗布して乾燥し溶媒を蒸
発させて複合膜を形成した後、この複合膜上に他方の基
材を重ね合わせた高分子分散型の液晶素子が提案された
（Chem. Lett., pp. 813-816, 1989 、特開平１−３０
９０２５号）。この液晶素子の複合膜は、溶媒の蒸発に
よりマトリクス用高分子と液晶材料を相分離させること
でスポンジ状構造の高分子マトリクスの連続孔内に液晶
材料が充填された構造を有するものである。この複合膜
の特徴は、高分子マトリクスのスポンジ状構造を有した
自己支持性があるため、屈曲性のあるプラスチックフィ
ルム等からなる基材を用いてフレキシブルな液晶素子を
作製することができる。

【０００４】一方、液晶素子を封止する方法としては、
あらかじめ面同士を対向させて一対の基材の周縁部を樹
脂等の封止材でシールしておき、注入孔より液晶材料を
基材間に充填した後に注入孔を封孔する方法が知られて
いる。しかし、この封止方法では、上記複合膜を有する
液晶素子には、マトリクス用高分子と液晶材料とを含む
溶液を基材上に塗布し溶媒を蒸発させて複合膜を形成し
なければならず、適用することができない。従って、上
記高分子分散型の液晶素子を封止するには、図３に示す
ように、一対の基材１，１間により高分子マトリクス中
に液晶材料が充填された複合膜２を挟んだ後に、基材
１，１周縁部に樹脂層３０を形成する方法が採られてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この封
止方法では、素子周縁部から樹脂層中を空気や水分等が
通って素子内部の複合膜２が熱及び水分により変質され
るのを防ぐため樹脂を厚く盛って強固な樹脂層３０を形
成する必要があった。このため、樹脂層３０と基材１，
１との熱及び水分に対する収縮率の差異から両者での密
着性が悪くなることがあった。加えて、樹脂が厚く盛ら
れているため素子の取扱い時に樹脂層３０が他部材に接
触することが多かった。

【０００６】このような場合、樹脂層３０の剥離や亀裂
等が生じて素子の封止が不充分となり、その結果、長期
間の使用によって熱及び水分により電圧を印加しても応
答しない等液晶素子の性能が劣化されるという問題があ
った。そこで、本発明の目的は、耐熱性および耐水性を
有し、長期間使用しても素子性能が劣化しない耐久性に
すぐれた液晶素子を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の液晶素子は、高分子マトリクス中に液晶材料
が充填された構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液
晶素子において、液晶素子周縁部では、複合膜の端縁が
基材の端縁より内方へ配置され基材が互いに直接対向す
る隙間が設けられており、この基材間の隙間に含浸硬化
された樹脂層が形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成による本発明の液晶素子によれば、樹
脂層は、素子周縁部の基材間の隙間に樹脂が含浸硬化さ
れ複合膜の周囲に沿って形成されているので、素子周縁
部から内方に深く形成される。これにより、空気や水分
が、樹脂層を貫通し、複合膜を劣化させる事がなく、
又、樹脂層が薄い為、樹脂層と基材が収縮されてもひず
みが小さく、複合膜を基材間に確実に封止することがで
きる。さらに、樹脂層は、素子周縁部で突出していない
ので、素子取扱時に樹脂層と他部材との接触を防止する
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下に、添付図面を参照しながら本発明を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る液晶素子の周
縁部を拡大した縦断面図を示す。図１に示すように、本
発明の液晶素子は、一対の基材１，１間に高分子マトリ
クスと液晶材料を含む複合膜２を挟持したものであり、
この複合膜２は基材１，１周縁の端縁近くまで形成され
ている。一対の基材１，１のうちの少なくとも一方の表
面には、図示していない電極層が形成されている。一対
の基材１，１は、この電極層が複合膜２側になるように
配置されている。複合膜２は、高分子マトリクスの連続
孔内に液晶材料が充填された構造を有する。そして、素
子周縁部の基材１，１間の隙間には、複合膜２を基材
１，１間に封止するための樹脂層３が形成されている。
この樹脂層３は、基材１，１間の隙間に複合膜の周囲に
沿って形成されている。

【００１０】この液晶素子を製造するには、まず、マト
リクス用高分子と液晶材料をこれらの共通溶媒に溶解し
た溶液を調製し、この溶液を電極層が形成された側の基
材１表面に流延塗布して複合膜２を形成し溶媒を蒸発さ
せた後、もう１枚の基材１を重ね合わせる。次いで、素
子周縁部の基材１，１間の隙間に液状の樹脂を含浸させ
た後、この樹脂を硬化させて樹脂層３を形成して素子を
封止することで行われる。

【００１１】上記構成からなる液晶素子によれば、樹脂
層３は素子周縁部の基材１，１間の隙間に形成されてい
るので、樹脂層３を厚く盛らなくても素子の封止を確実
に行うことができる。これにより、基材１，１と樹脂層
３が熱や水分によって収縮されても、樹脂層３の剥離や
位置ずれ等を確実に防止することができる。加えて、素
子の取扱い時に、樹脂層３の他部材との接触がほとんど
なくなり、樹脂層３の剥離や位置ずれ等を防止すること
ができる。従って、耐熱性、耐水性を有し、長期間使用
しても素子の性能が劣化しない液晶素子が得られる。

【００１２】本発明で用いる樹脂層３は、特に限定され
ないが、紫外線硬化型、熱硬化型等の種々の樹脂を適宜
用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、例え
ば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、また、熱硬化型
樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹
脂、ポリアミド系樹脂、尿素系樹脂、ポリエステル系樹
脂等を使用することができる。なお、これらの樹脂は基
材１，１間に含浸させる必要があるため低粘性のものを
用いることが好ましい。但し、樹脂を加熱したり、適当
な溶媒で溶解させたりして、その粘度を調製することは
可能である。

【００１３】基材１，１間に樹脂を含浸するには、素子
周縁部に液状の樹脂を直接浸したり、塗布する等して行
うことができる。本発明で用いる一対の基材１，１とし
ては、例えば、ガラス、プラスチックフィルム〔例え
ば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエー
テルサルホン（ＰＥＳ）〕等の透明支持体の表面にＩＴ
Ｏ（インジウム・チン・オキサイド）やＳｎＯ₂等の透
明な電極層を蒸着やスパッタリング等で形成したものが
使用できるほか、通常の液晶素子に用いられる透明導電
ガラスやフィルムが使用できる。また素子を反射型とす
る場合には、一方の基材の裏面に、金属薄膜等からなる
反射膜を形成するか、または導電膜を金属薄膜で形成し
て反射膜を兼ねさせてもよい。なお、基材１の材質とし
て、プラスチックフィルム等の可撓性のあるものを用い
るとフレキシブルな液晶素子を得ることができる。

【００１４】複合膜２を形成するマトリクス用高分子と
しては、熱可塑性、熱硬化性等の種々の高分子が使用さ
れ、特に可視光に対する透明性の高いものが好ましく使
用される。このマトリクス用高分子は、電界ＯＮ−ＯＦ
Ｆにおける複合膜のコントラストを十分に得るために
は、その平均分子量が大きく分子量の分散が小さくて、
しかも低分子量を多く含まないものが好ましい。

【００１５】熱可塑性のマトリクス用高分子としては、
例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表
される（メタ）アクリル系高分子が好適に使用され、可
撓性を付与するためにはより可撓性の高いものを選択し
て使用するのが好ましい。熱硬化性のマトリクス用高分
子としては、例えば、ポリエステル系、エポキシ系、シ
リコーン系等の通常の硬化性樹脂が使用できる他、上記
（メタ）アクリル系高分子と反応する２ないし多官能の
架橋剤を添加したものが、光学的特性等の点で好適に使
用される。

【００１６】なお、マトリクス用高分子には、複合膜２
の基材１，１への密着性を向上させて、両者の位置ずれ
や剥離を防止し、液晶素子の大面積化、可撓性付与をさ
らに容易にするため、接着性または粘着性を有する高分
子を併用することもできる。接着性または粘着性を有す
る高分子としては、高分子の透明性を維持するために、
この高分子との相溶性にすぐれたものが好ましく、たと
えば（メタ）アクリル系高分子を使用する場合には、同
じ（メタ）アクリル系に属する接着性または粘着性の高
分子が好適に使用される。

【００１７】複合膜２を形成する液晶材料としては、通
常の液晶素子に用いられるネマチック液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶等が何れも好適に使用でき
る。ネマチック液晶としては、特に限定されないが、誘
電率異方性Δε及び複屈折率Δｎが大きいものを使用す
ることが良好な特性を得る上で好ましい。また、液晶材
料はカイラル成分を含んでいてもよい。

【００１８】マトリクス用高分子と液晶材料を溶解する
溶媒としては、良好な相分離構造を造るために、迅速な
溶媒蒸発が必要であり、低沸点、高揮発性のものが好ま
しく、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２
−ジクロロエタンなどが使用される。但し、加熱または
減圧して、溶媒蒸発を加速できる配合条件であればそれ
も可能である。

【００１９】マトリクス用高分子と液晶材料の配合比
は、通常、１０／９０〜４０／６０重量比であることが
好ましい。マトリクス用高分子がこれより多いと液晶材
料が複合膜中で連続相を形成しない部分が多くなり、逆
に、これより少ないと複合膜２の自己支持性が少なくな
るおそれがある。複合膜２に耐熱性を持たせるとともに
複合膜２の白濁度を向上させてコントラストをさらに良
くするため複合膜２を形成するための溶液に架橋剤を含
有させてもよい。この架橋剤としては、例えば、２ない
し多官能のイソシアネート化合物や２ないし多官能のエ
ポキシ化合物が好ましく使用される。

【００２０】なお、複合膜の厚さは、通常５〜２０μｍ
であるのが適当である。そして、マトリクス用高分子と
液晶材料とを含んだ上記溶液を基材１上に塗布するに
は、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート
法、ローラコート法等の従来公知のコート法等、いずれ
も採用可能である。なお、本発明は、上記実施例に限定
されず、例えば、図２に示すように、一対の基材１，１
の端縁が上下で揃っている場合でもよい等その他本発明
の要旨を変更しない範囲で、発明の効果を失わない程度
に種々の改良や変更を行うことができる。

【００２１】以下に、本発明の実施例を説明する。実施例１下記の相転移温度を有するネマチック液晶材料（メルク
ジャパン社製）７０重量部と、アクリル系高分子材料２
５重量部と、架橋剤としてのポリイソシアネート５重量
部とを、ジクロロメタンを溶媒として、溶質濃度が２０
％となるように溶解して、塗布液を作製した。この塗布液を表面に透明電極層が形成されたガラス基板
からなる基材上にバーコート法で塗布し、２５℃、１気
圧の空気中で、溶媒を蒸発させて、厚み１７μｍの複合
膜を形成した後１００℃で加熱して、複合膜中に残留す
る溶媒を除去するとともに高分子マトリクスの架橋を完
了させた。次いで、この複合膜上に前記と同じ透明導電
膜が形成されたガラス基板を重ね合わせ、約１ｋｇｆ／
ｃｍ²の圧力で押圧して密着させて高分子分散型の液晶
素子を作製した。

【００２２】次いで、一液型エポキシ樹脂（イーエッチ
シー社製の型番ＬＣＢ−４００）を５０℃に熱して、素
子周縁部に含浸した後、紫外光を照射することによって
硬化し、図１に示すような素子の封止を行った。実施例２一液型エポキシ樹脂に代えて、アクリル樹脂（東亜合成
化学社製のアロニックスＭ−８０６０）及び光重合開始
剤（チバガイキー社製のイルガキュＰ６５１）を用いた
他は、実施例１と同様にして液晶素子を作製し、封止を
行った。実施例３一液型エポキシ樹脂に代えて、熱硬化型樹脂（信越化学
工業社製の型番ＫＪＲ９０２５）を室温で素子周縁部に
含浸し、８０℃で２時間かけて硬化させた他は、実施例
１と同様にして液晶素子を作製し、封止を行った。比較例１実施例１と同様にして作製した素子に、図３で示すよう
に、素子周縁部に一液型エポキシ樹脂（イーエッチシー
社製の型番ＬＣＢ−４００）を盛った後、紫外光を照射
することによって硬化し、封止を行った。比較例２一液型エポキシ樹脂に代えて、アクリル樹脂（東亜合成
化学社製のアロニックスＭ−８０６０）及び光重合開始
剤（チバガイキー社製のイルガキュＰ６５１）を用いた
他は、比較例１と同様にして液晶素子を作製し、封止を
行った。比較例３一液型エポキシ樹脂に代えて、熱硬化型樹脂（信越化学
工業社製の型番ＫＪＲ９０２５）を用いて、８０℃で２
時間かけて硬化させた他は、比較例１と同様にして液晶
素子を作製し、封止を行った。

【００２３】次に、上記各実施例および比較例で作製、
封止した液晶素子について、以下の試験を行い特性を評
価した。（１）Ｖ₈₀の測定液晶素子の一対の透明導電膜に電圧を印加したときにそ
の透過率が飽和透過率の８０％となるのに必要な電圧値
Ｖ₈₀を測定した。（２）耐久性試験液晶素子を温度１５０℃、湿度６０％の条件で２００時
間加熱した後、上記（１）のＶ₈₀を測定して耐久性を評
価した。

【００２４】上記結果を、表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果に見られるように、実施例１〜
３では、Ｖ₈₀は２００時間加熱の前後でほとんど変化し
なかったのに対し、比較例１〜３では、Ｖ₈₀は極端に大
きくなっており、液晶素子の性能が劣化していることが
判った。また、加熱後の素子の外観を観察した結果、比
較例２の素子では、ガラス基板と樹脂層との間に亀裂が
入り樹脂層が一部剥離していた。また、比較例３の素子
では、素子周縁部の複合膜が電圧を印加しても応答しな
くなっていた。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶素子によれ
ば、素子周縁部の基材間の隙間に樹脂を含浸硬化させ
て、樹脂層が周縁部から内方に深く形成されるので、複
合膜を基材間に確実に封止することができると共に、素
子の取扱い時に樹脂層が他部材と接触することもほとん
どなくなる。従って、耐熱性、耐水性および耐久性を有
し、長期間使用しても素子の性能が劣化しない液晶素子
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶素子の部分断面図
である。

【図２】本発明の他の実施例に係る液晶素子の部分断面
図である。

【図３】従来の液晶素子の部分断面図である。

【符号の説明】

１基材２複合膜３樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子マトリクス中に液晶材料が充填され
た構造の複合膜を一対の基材間に挟持した液晶素子にお
いて、液晶素子周縁部では、複合膜の端縁が基材の端縁より内
方へ配置され基材が互いに直接対向する隙間が設けられ
ており、この基材間の隙間に含浸硬化された樹脂層が形
成されていることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】上記請求項１記載の液晶素子において、液晶素子周縁部の基材間に形成された樹脂層が、紫外線
硬化型または熱硬化型の樹脂を用いた液晶素子。