JPH07175043A

JPH07175043A - 液晶素子及びその製法

Info

Publication number: JPH07175043A
Application number: JP6462192A
Authority: JP
Inventors: Koji Takagi; 光司高木; Shinobu Ikeno; 忍池野; Fumiaki Kobayashi; 文明小林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】コントラストが改良された液晶素子の提供、
及びこのコントラストが改良された液晶素子の製法の提
供。【構成】２色性色素が添加されている高分子分散液晶
層を有する液晶素子において、液晶を担持させる高分子
が水溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキシ樹脂を必須成
分とする水溶性樹脂混合物の硬化物であることを特徴と
する液晶素子及び水溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキ
シ樹脂を必須成分とする水溶性樹脂混合物、並びに２色
性色素が添加されている液晶を超音波分散機を用いて分
散させた分散液を用いて高分子分散液晶層を形成するこ
とを特徴とする液晶素子の製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、調光、調色、表示など
に用いられる、高分子分散液晶層を有する液晶素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低分子のネマチックあるいはコレ
ステリック液晶を高分子媒体中にミクロに独立液滴とし
て、又は連続液滴として分散した高分子分散液晶層が２
つの電極間に挟持されてなる液晶素子の開発が活発に行
われている。（例えば、「日経エレクトロニクス」1990
年 6月11日号,no.502,pp.102-105）このような高分子分散液晶層の作成方法としては重合
法、キャスト法、エマルジョン法等が提案されている。
重合法による高分子分散液晶層の作製では、電極間に液
晶と重合前のモノマーの混合液を充填し、熱または紫外
線によってモノマーを重合させ、相分離により液晶が高
分子媒体中にミクロに分散した構成を得るが、この方法
による高分子分散液晶層では液晶が高分子媒体中に溶解
するためコントラストがよくないという問題や、コント
ラストを向上させるために２色性色素を液晶中に添加し
た場合に２色性色素が高分子媒体中に溶解するため、コ
ントラストがかえって低下するという問題がある。ま
た、キャスト法により得られる高分子分散液晶層でも重
合法の場合と同様に液晶や２色性色素が高分子媒体中に
溶解する問題があるため、キャスト法による高分子分散
液晶層を用いた液晶素子でもコントラストがよくないと
いう問題がある。

【０００３】一方、エマルジョン法による高分子分散液
晶層の作製ついては、ポリビニールアルコール等の水溶
性高分子と２色性色素が溶解されている液晶と水とをコ
ロイドミルを用いて混合し、液晶が分散したエマルジョ
ンを作製し、このエマルジョンを一方の電極上に塗布
し、水分を揮発乾燥させて高分子分散液晶層を得る方法
が特公平3-52843 号公報に記載されている。この場合、
高分子媒体中に液晶や２色性色素が溶解する問題はな
く、２色性色素の添加によりコントラストの向上を図る
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で述
べたエマルジョン法による高分子分散液晶層において
は、高分子媒体中に液晶や２色性色素が溶解する問題は
ないものの、高分子媒体がポリビニールアルコールの場
合には高分子媒体の屈折率（ケン化率８８％で１．５５
以上）が液晶の常屈折率（通常１．５２付近）より高い
ため、素子に電圧を印加したときに、屈折率不一致の影
響で光が散乱する現象が生じ、結果的にコントラストが
不十分であるという問題を有していた。

【０００５】本願の発明は、従来の技術が有するコント
ラストが不十分であるという問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、コントラストが改良
された液晶素子を提供することと、このコントラストが
改良された液晶素子の製法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願における、第１の発
明は、２色性色素が添加されている高分子分散液晶層を
有する液晶素子において、液晶を担持させる高分子が水
溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキシ樹脂を必須成分と
する水溶性樹脂混合物の硬化物であることを特徴とする
液晶素子であり、第２の発明は水溶性アクリル樹脂及び
水溶性エポキシ樹脂を必須成分とする水溶性樹脂混合
物、並びに２色性色素が添加されている液晶を超音波分
散機を用いて分散させた分散液を用いて高分子分散液晶
層を形成することを特徴とする液晶素子の製法である。

【０００７】以下、本願の発明をさらに詳しく説明す
る。液晶素子のコントラスト向上を狙って、液晶を担持
させる高分子として、ポリビニールアルコール以外の水
溶性高分子について検討したところ、アクリル樹脂を使
用するとコントラストの優れた液晶素子を得ることがで
きることを見出したが、耐水性が低く、液晶素子とした
ときに吸湿によるショート等の問題が生じることも同時
に判明した。そこで、アクリル樹脂と共にエポキシ樹脂
を併用することを検討したところ耐水性にも優れ、且つ
コントラストも優れた液晶素子を得ることができること
を見出し、第１の発明に達したものである。

【０００８】本願発明における、水溶性アクリル樹脂と
は、アクリル樹脂中にカルボキシル基、水酸基、アミノ
基等の親水基を導入したものであり、各種のモノマーを
共重合させて作製することができる。また、水溶性エポ
キシ樹脂としては、例えばグリコールや多価アルコール
の部分グリシジルエーテルのような脂肪族低分子グリシ
ジルエーテル、さらには、自己乳化法等によってエポキ
シ樹脂中に親水基を導入したものが例示される。そし
て、本願発明における、水溶性アクリル樹脂と水溶性エ
ポキシ樹脂との混合比率は、特に限定するものではない
が、水溶性アクリル樹脂と水溶性エポキシ樹脂の合計重
量に対して水溶性エポキシ樹脂の重量が５〜５０％であ
ることが好ましい。この理由としては、５重量％未満で
あると液晶素子としたときに耐水性が低く、吸湿による
ショート等の問題が生じ、５０重量％を越えると水溶性
樹脂混合物の硬化物を得るのに高温、長時間の加熱が必
要という問題が生じるためである。

【０００９】本願発明で使用する液晶は、複屈折率及び
誘電率の異方性が大きいものものが好ましく、特に限定
するものではないが、シアノビフェニル系やシアノビフ
ェニル系の液晶が好適である。また、コントラスト向上
を狙って液晶に添加して使用する２色性色素は、２色比
の大きな色素が好ましく、液晶表示用に市販されている
アゾ系、又はアントラキノン系の２色性色素を使用する
ことができる。例えば、三井東圧染料（株）製のＳ−４
４１、Ｓ−４２８、Ｍ−４８３、ＳＩ−２５２等が例示
出来る。そして、この２色性色素の液晶に対する添加率
としては重量で０．５〜２．５％であることが好まし
く、最適には１．０〜２．０％が好ましい。

【００１０】本願発明における、水溶性樹脂混合物と液
晶との混合比率は、特に限定するものではないが、水溶
性樹脂混合物の固形分（水や溶媒を除いた成分）と液晶
の合計重量に対して液晶の重量が３５〜９０％であるこ
とが好ましく、最適には６０〜７５％が好ましい。

【００１１】以下、本願の第２の発明について説明す
る。第２の発明は上記のコントラストの改善された液晶
素子を得るための製法の発明であり、水溶性アクリル樹
脂及び水溶性エポキシ樹脂を必須成分とする水溶性樹脂
混合物、並びに２色性色素が添加されている液晶を超音
波分散機を用いて分散させた分散液を用いて高分子分散
液晶層を形成する点に特徴がある。このように、超音波
分散機を用いて分散させるようにすると、ホモジナイザ
ー等の他の攪拌方法に比べ分散液中に気泡の発生が少な
く、且つ液晶の液滴の径が均一になる利点がある。そし
て、超音波分散機の超音波出力、及び出力している時間
の調製により、分散液中の液晶の液滴の径を調製するこ
とが可能であるので、この方法によれば、高分子分散液
晶層中の液晶の液滴の径を調節することができ、コント
ラストの改善された液晶素子を得るのに好適である０．
５〜２．５μｍに液滴の径を制御することが可能とな
る。また、この第２の発明における、超音波分散機を用
いて分散させた分散液の電極への塗布は、特に限定する
ものではないが、バーコータ、ドクターブレード等を用
いて行えばよく、塗布後の乾燥硬化の条件についても特
に限定はなく、例えば６０〜１２０℃で１０〜１２０分
加熱すればよい。

【００１２】調光、調色、表示などに用いられる液晶素
子とするには、本願発明で使用する電極の少なくとも一
方は透明性を有する電極であることが必要であり、この
透明性を有する電極としては、例えばプラスチックフィ
ルムやガラス板等の透明な材料の表面にインジュウム錫
酸化物（以下ＩＴＯと略す）等の透明な導電性物質を被
覆したものを使用することができる。そして、透明性を
有しない電極の例としては、導電性を有する金属のシー
ト等を挙げることができる。また、本願発明における高
分子分散液晶層の厚みについては、特に限定するもので
はないが、８〜３０μｍの範囲であれば十分性能を発揮
するので好適である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。勿
論、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【００１４】〔実施例１〕１．水溶性樹脂溶液の作製メチルメタクリレート２５重量部（以下部と略す）、ブ
チルアクリレート２６部、ベンジルアクリレート１０
部、ジメチルアミノエチルアクリレート１０部、メタア
クリル酸１５部よりなる共重合体とアゾイソブチロニト
リル（ＡＩＢＮ）２部、オクチルメルカプタン２部、メ
チルイミダゾール１部、水１１０部、メタノール１０部
を混合して、変成アクリル樹脂水溶液を作製し、この液
をＡ液とした。一方、ソルビトールポリグリシジルエー
テル９７部に水３部を加えてエポキシ樹脂水溶液を作製
し、この液をＢ液とした。

【００１５】２．高分子分散液晶層用の分散液の作製Ａ液８５部、Ｂ液１５部、水１５部を混合して水溶液を
得、この水溶液に、メルクジャパン（株）製のネマチッ
ク液晶（品番Ｅ８）に三井東圧染料（株）製の２色性色
素（黒色Ｓ−４２８）が１．８重量％の添加率で添加さ
れている液晶を９０部加えて攪拌した後、超音波分散機
を用いて１０分間超音波分散を行い、高分子分散液晶層
用の分散液の作製をした。なお、得られた分散液中の液
晶の液滴の径は０．５〜１．６μｍの範囲に入ってい
た。

【００１６】３．液晶素子の作製得られた分散液をＩＴＯ付きガラスにバーコータを用い
て塗布した。次いで、６０℃／２０分＋１２０℃／１０
分の条件で乾燥、硬化させてＩＴＯ付きガラスの導電面
（ＩＴＯ面）に厚み１０μｍの高分子分散液晶層を形成
した。次いで、ダイセル化学工業（株）製の２量体のポ
リグリセリンをＩＴＯ付きのポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルムのＩＴＯ面に２μｍの厚みで塗布
した後、ＩＴＯ付きのポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）フィルムのＩＴＯ面と前記の高分子分散液晶層と
の間に前記の２量体のポリグリセリンが接着媒体として
介在するように貼り合わせ、端面をエポキシ樹脂でシー
ルし液晶素子を作製した。

【００１７】〔実施例２〕高分子分散液晶層用の分散液
の作製において、実施例１の超音波分散機による１０分
間の超音波分散の代わりに、攪拌型ホモジナイザー（日
本精機製作所製のＤＸ−１）を用いて１０分間分散させ
た以外については全て実施例１と同様にして液晶素子を
作製した。なお、得られた分散液中の液晶の液滴の径は
０．２〜１３μｍの範囲に分布していた。

【００１８】〔比較例〕１．水溶性樹脂溶液の作製ポリビニールアルコール（クラレ社製ポバールＰＶＡ−
１２４）の濃度が６重量％である水溶液を水溶性樹脂溶
液として作製した。

【００１９】２．高分子分散液晶層用の分散液の作製前記の水溶性樹脂溶液１００重量部（以下部と略す）
に、メルクジャパン（株）製のネマチック液晶（品番Ｅ
８）に三井東圧染料（株）製の２色性色素（黒色Ｓ−４
２８）が１．８重量％の添加率で添加されている液晶を
１４部加えて攪拌した後、実施例１と同様に超音波分散
機を用いて１０分間超音波分散を行い、高分子分散液晶
層用の分散液の作製をした。なお、得られた分散液中の
液晶の液滴の径は０．５〜２．０μｍの範囲に入ってい
た。

【００２０】３．液晶素子の作製得られた分散液をＩＴＯ付きガラスにバーコータを用い
て塗布した。このとき、えられた塗膜にははじいている
部分が発生していて、部分的に欠陥のある塗膜しか得ら
れなかった。次いで、６０℃／２０分＋１２０℃／１０
分の条件で乾燥、硬化させてＩＴＯ付きガラスの導電面
（ＩＴＯ面）に厚み１０μｍの高分子分散液晶層を形成
した。但し得られた高分子分散液晶層の一部には前記の
はじきにより高分子分散液晶層が形成されず、厚みが薄
い部分があった。そこで、はじきの発生がなく、ＩＴＯ
付きガラスの導電面（ＩＴＯ面）に厚み１０μｍの高分
子分散液晶層が形成された部分のみを用いて、次の加工
を行った。すなわち、、ダイセル化学工業（株）製の２
量体のポリグリセリンをＩＴＯ付きのポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルムのＩＴＯ面に２μｍの厚
みで塗布した後、ＩＴＯ付きのポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）フィルムのＩＴＯ面と前記の高分子分散
液晶層との間に前記の２量体のポリグリセリンが接着媒
体として介在するように貼り合わせ、端面をエポキシ樹
脂でシールし液晶素子を作製した。

【００２１】以上のようにして得られた実施例１、実施
例２、比較例の各液晶素子について光学特性について試
験した。

【００２２】各液晶素子の５５５ｎｍの波長の全光線透
過率を測定したところ、実施例１については電圧無印加
時は２０％であり、６０Ｖの交流（６０Ｈｚ）印加時は
６８％であり、実施例２については電圧無印加時は２０
％であり、６０Ｖの交流（６０Ｈｚ）印加時は５５％で
あり、比較例については電圧無印加時は２１％であり、
６０Ｖの交流（６０Ｈｚ）印加時は４２％であった。従
って各液晶素子のコントラストについては、実施例１は
コントラスト３．４対１、実施例２はコントラスト２．
８対１、比較例はコントラスト２．０対１であった。こ
の結果から本願発明の液晶素子はコントラストが改善さ
れていることが確認された。

【００２３】なお、電圧印加時の液晶素子の着色性を観
察したところ、実施例１では着色性はほとんどなく、実
施例２でも着色性はほとんどなかったが、比較例では白
く着色していた。この白い着色はポリビニールアルコー
ルと液晶の常屈折率が一致していないために、光散乱が
生じているためと考えられる。

【００２４】

【発明の効果】本願の第１の発明による液晶素子では、
液晶を担持させる高分子が水溶性アクリル樹脂及び水溶
性エポキシ樹脂を必須成分とする水溶性樹脂混合物の硬
化物であるため、コントラストが高い液晶素子が得られ
るという効果を奏する。

【００２５】本願の第２の発明による液晶素子の製法で
は水溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキシ樹脂を必須成
分とする水溶性樹脂混合物、並びに２色性色素が添加さ
れている液晶を超音波分散機を用いて分散させた分散液
を用いて高分子分散液晶層を形成するので、コントラス
トが高い液晶素子を製造することができるという効果を
奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２色性色素が添加されている高分子分散
液晶層を有する液晶素子において、液晶を担持させる高
分子が水溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキシ樹脂を必
須成分とする水溶性樹脂混合物の硬化物であることを特
徴とする液晶素子。
【請求項２】水溶性アクリル樹脂及び水溶性エポキシ
樹脂を必須成分とする水溶性樹脂混合物、並びに２色性
色素が添加されている液晶を超音波分散機を用いて分散
させた分散液を用いて高分子分散液晶層を形成すること
を特徴とする液晶素子の製法。