JPH03200926A - 液晶構成体 - 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、液晶構成体に関し、さらに詳しくは液晶層を
分散させた透明硬化樹脂からなる液晶膜を２つの電極層
で挟んだ構造を持ち、該電極層への電圧の印加に応じて
液晶層が透明、不透明に変化しうる液晶構成体に関する
。

〔従来の技術〕

液晶分子をマイクロカプセル化したのち、該カプセルを
液晶層として樹脂膜中に分散させた液晶膜において、そ
の液晶層による光の散乱による不透明性、電場印加によ
る液晶層内の液晶分子の配向による透明性を利用した液
晶構成体は、既にファーガソンらにより提案され（米国
特許明細書第４４３５０４７号）、あるものは実用に供
されている。しかしながら、この方法においては、マイ
クロカプセル化する工程を含むため生産工程上煩雑であ
る。

一方、ケン、ト大においては、特表昭６１−５０２１２
８号公報および特表昭６３−５０１５１２号公報におい
て、熱硬化性樹脂と液晶分子の混合溶液からの相分離に
よって液晶微小滴を熱硬化性樹脂透光性マトリックス中
に分散させて液晶層を作成することを提案している。し
かしながら、該公報記載の方法においては、大面積で、
例えば、窓などに用いた太陽光が直接照射される、いわ
ゆる調光用途への応用などで満足のいく耐久性を有する
液晶構成体が得られていないのが実情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、製造が容易で、耐久性に優れた液晶構成体を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、透明な基板上に設けられた第１の透明導電性
電極層と、該透明導電性電極層上に積層された、カーボ
ネートウレタンアクリレート系および／またはポリエー
テルウレタンアクリレート系の透明樹脂と該樹脂中に分
散されたシアノビフェニル系液晶層とからなる２〜３０
μｍの厚みを有する液晶膜と、さらに該液晶膜に接して
配置されたもう一方の第２の電極と、該電極を支持する
基板からなり、電極層への電圧の印加を制御することに
より樹脂中に分散した液晶層内の液晶分子の配向を制御
し、これによって液晶層が不透明、透明状態をとりうる
液晶構成体である。

以下本発明を図面に基づいて説明する。

本発明の液晶構成体の全体構成は、第１図に示すように
、両側に相対配置される透明な基板１０．１０上にそれ
ぞれ設けられた透明導電性電極層２０．２０で液晶分子
を分散させた透明樹脂からなる液晶膜３０を挟んだもの
である。

本発明の透明基板１０としては、透明性に優れたポリエ
ステルフィルムが好適に用いられるが、ガラス板や他の
透明高分子フィルムを用いることも可能である。

また、該基板１０上に設けられる透明導電性電極層２０
としては、スズなどの不純物を少量含有してもよいイン
ジウムによる酸化インジウム膜が好ましいが、酸化亜鉛
、酸化チタンなどの無機酸化物層；金、白金などの金属
の薄膜：金属薄膜を透明誘電体膜で挟んだ積層体を使用
することもできる。

前記電極層２０の一方を厚い膜厚の金属膜とすることに
よって反射率の高い非透明膜としてもよいが、この場合
は基板１０も透明なものでなくともよい。

透明基板ｌＯ上に公知の物理的方法、例えばスパッタリ
ング法を用いて５００Ω／口以下の抵抗、好ましくは３
００Ω／口以下の抵抗を有すｇ透明導電性電極層２０を
設けることができる。

透明導電性電極層２０上には、カーボネートウレタンア
クリレート系透明樹脂膜またはポリエーテルウレタンア
クリレート系透明樹脂膜とその中に分散されたシアノビ
フェニル系液晶層とからなる液晶膜３０が積層されてい
る。

本発明で使用するカーボネートウレタンアクリレート系
透明樹脂またはポリエーテルウレタンアクリレート系透
明樹脂としては、下記一般式（１）Ｒ’０　　　０Ｈ ・　・　・　・　（１） （式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基を、Ｒｚは炭素
数２〜１０のアルキル基を、Ｒ３は２価、３価または４
価の炭化水素基を、Ａは平均分子量５００〜２，０００
のポリカーボネートまたはポリエーテル残基を、ｍは１
〜８の数を、ｋは１〜３の数を表す） で表されるカーボネートウレタンアクリレートオリゴマ
ーまたはポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー
を硬化して得られる樹脂が好ましく使用される。

Ｒ２で表される炭素数２〜１０のアルキレン基としては
、直鎖または分岐鎖のアルキレン基が使用でき、なかで
もエチレン、イソプロピレン、テトラメチレンなどの炭
素数２〜５のアルキレン基が好ましい。

Ｒ３は２価、３価または４価の炭化水素基を表す。この
２価の炭化水素基としては、炭素数２〜１５の脂肪族炭
化水素基または同一もしくは異なる該脂肪族炭化水素基
が互いにエーテル結合で連結された基が挙げられ、テト
ラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基な
どの炭素数４〜１０の脂肪族炭化水素基が好適に用いら
れる。

また、２価の炭化水素基の例として、炭素数５〜１５の
脂環族炭化水素基が挙げられ、例えばなどの５〜１０の
脂環族炭化水素基が好ましく使用される。特に好ましく
は、下記のイソホロンジイソシアネートである。

Ｒ３の表す２価の炭化水素基としてはまた、炭素数６〜
１５の芳香族炭化水素基、同一もしくは異なる該芳香族
炭化水素基が酸素原子、硫黄原子、Ｓ　Ｏｚもしくはｃ
Ｈ２基で連結された基が挙げられる。これらの基として
は、例えば で表される化合物を挙げることができる。

これらの中で、Ｒ３としては、芳香族炭化水素基または
脂環族炭化水素基が好ましい。

Ａは平均分子ｉ！５００〜２．０００（７）ポリカーボ
ネートまたはポリエーテル残基を表す。本発明で使用さ
れるポリカーボネートは、一般式（イ）を挙げることが
できる。

３価の基としては、例えば下記式 で表される繰り返し単位を有し、その平均分子量が８０
０〜１．２００であるものが好ましい。

式（イ）中、Ｒ４は炭素数２〜１５の脂肪族炭化水素基
または同一もしくは異なる該脂肪族炭化水素基が互いに
エーテル結合で連結された基を表し、好ましくは炭素数
２〜１０の脂肪族炭化水素基が使用される。

また、本発明で使用されるポリエーテルは、−般式（ロ
） −Ｒ’　−０−・・・・・・　（ロ） で表される繰り返し単位を有し、その平均分子量が８０
０〜１，２００であるものが好ましい。式（ロ）中、Ｒ
４は前記定義に同じである。Ｒ４としては、例えばテト
ラメチレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン、　ＣＨ
ｚ　ＣＨｚ　ＯＣＨｚ　ＣＨｚ−などが挙げられる。

本発明で使用するカーボネートウレタンアクリレートオ
リゴマーまたはポリエーテルウレタンアクリレートオリ
ゴマーとしては、その平均分子量が３，０００〜８，０
００、特に５，０００〜６．０００のものが好ましい。

本発明で使用するカーボネートウレタンアクリレートオ
リゴマーは、次のようにして製造することができる。

すなわち、（１）一般式（１［１） ％式％（） （式中、Ｒ１およびＢｔは前記定義に同じであり、ａは
１〜３の整数を表す） で表される水酸基含有（メタ）アクリレート１００重量
部、 （２）（ａ）一般式（ＩＶ） （式中、Ｒ４は同一または異なってもよく前記定義に同
じであり、ｎは平均ｌ〜６０の数を表す）で表されるポ
リカーボネートジオールと、（ハ）アルキレングリコー
ル、そのオキシ酸エステル、ポリエーテルジオール、エ
ーテル結合含有複素環式ジオール、ポリエステルジオー
ル、チオエーテルグリコールおよびジチオールからなる
群から選ばれる活性水素原子含有二官能性化合物からな
り、（２）の総量に対し、（ａ）が１〜１００重量％含
有される二官能性有機化合物１０〜４，５００重量部、
および （３）前記（１）または（２）に含有される活性水素原
子の合計量と反応する理論量の７０〜１００％のイソシ
アネート基を有する一般式（Ｖ） Ｒ３７（ＮＧＯ）ｂ　　・・・・・　（Ｖ）（式中、Ｒ
３は前記定義に同じ。ｂは２〜６の数を表す） で表されるポリイソシアネート を反応させることによって製造することができる。

また、ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーは
、ポリカーボネートウレタンアクリレートオリゴマーの
製造法において、一般式（ＩＶ）のポリカーボネートジ
オールにかえ、下記一般式（） ％式％ （式中、Ｒ４は同一または異なり、前記定義に同じであ
り、ｎは平均１〜６０の数を表す）で表されるポリエー
テルジオールを、ポリエーテルジオールに替えポリカー
ボネートジオールを使用することにより製造することが
できる。

液晶構成体で電圧印加時の透明性を向上させるためには
、樹脂中に分散する液晶滴の屈折率が樹脂の屈折率と一
致することが理想的である。

そこで、硬化性樹脂としてはポリエステル系、ウレタン
系、エポキシ系、エンチオール系などの各種樹脂が使用
可能であるが、好ましくは硬化時の樹脂成分の屈折率と
液晶の分子長軸方向の屈折率（通常光屈折率）との屈折
率差が０．０５以下である樹脂が選択される。さらに、
太陽光があたる恐れのある調光用途のためには、耐久性
、特に耐光性に優れた樹脂が選択されなければならない
。

本発明のカーボネートウレタンアクリレート系樹脂およ
びポリエーテルウレタンアクリレート系樹脂はこれらの
点を満足するものである。

液晶滴を構成する液晶成分としては、誘電異方性が高く
、かつ通常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差が０．２
以上のシアノビフェニル系の液晶成分が使用される。

液晶構成体は、樹脂中に分散した微小な液晶滴による光
の散乱と液晶分子のランダムな配向によって不透明状態
を出現させるため、液晶滴の平均的な大きさは可視光の
波長より大きな０．８μｍ以上の平均直径を有すること
が好ましく、また液、高分子のランダムさから不透明性
を得るためには通常光屈折率と異常光屈折率の屈折率差
が大きいほどよいからである。

一般に、樹脂と液晶を適当に混ぜて塗工した液晶膜でも
電圧印加の有無によりなんらかの光学的変化を示すこと
ができる。しかしながら、良好な０Ｎ−ＯＦＦ特性、す
なわち電圧印加時のヘーズ値が小さく、例えば１００Ｖ
印加時にヘーズ値が２０％以下を示し、また電圧無印加
時のへ−ズ値が大きい、例えばヘーズ値が８０％以上を
示すような液晶構成体を得るためには、液晶と樹脂の最
適な組合せが必要である。本発明のカーボネートウレタ
ンアクリレート系樹脂またはポリエーテルウレタンアク
リレート系樹脂には、一般式（ｎ）Ｘべ）−（ΣＣＮ・
・・（ＩＩ） （式中、Ｘはそれぞれ炭素数１−１２のアルキルまたは
アルコキシ基を表す） で表されるシアノビフェニル系化合物が最適である。こ
れらの化合物は、２種以上を組み合わせて使用してもよ
い。

この液晶としては、例えばＢＤＨ社製Ｅ−８液晶を挙げ
ることができる。

カーボネートウレタンアクリレートオリゴマーまたはポ
リエーテルウレタンアクリレートオリゴマーにシアノビ
フェニル系液晶を、液晶成分が好ましくは５０重量％以
上、７５重量％以下になるように混合しこれを塗工液と
することで、０．８μｍ以上の平均直径を有する液晶層
を得ることができる。

液晶成分が５０重量％未満では、カーボネートウレタン
アクリレートオリゴマーまたはポリニーウレタンアクリ
レートオリゴマー中に溶解した液晶分子が硬化中に相分
離によって生じる液晶層が小さく、そのため良好な不透
明性、すなわち遮光性が得られない欠点がある。さらに
、調光用途として使用中に、液晶膜中に電圧印加に応答
しない気泡状部分の発生がみられることがある。

一方、７５重量％を超えると、液晶成分が溶解しきれず
に、混合時点から微小滴を形成し、硬化によって樹脂中
に含有しきれなくなった液晶成分が滲み出すことになる
。その結果、透明導電性電極との接着性の低下、作業性
の低下などの不都合を生じる。

このように、良好な遮光性、作業性および耐久性を持っ
た液晶膜を作成するためには、液晶成分を５０重量％以
上７５重量％以下とすることが好ましい。さらに好まし
い遮光性を得るためには、液晶成分を６５〜７５重量％
とする。

液晶膜は、マイクロカプセル化した液晶をカーボネート
ウレタンアクリレートオリゴマーまたはポリエーテルウ
レタンアクリレートオリゴマーと混合し、これを塗工液
とし塗工後硬化させて形成することもできる。また、多
孔膜化させた樹脂中に液晶を含浸させて形成することも
できる。

本発明の液晶構成体は、透明導電性電極層２０を例えば
スパッタリングなどの公知の方法で、透明基板１０上に
設け、カーボネートウレタンアクリレートオリゴマーも
しくはポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーお
よびシアノビフェニル系液晶との混合液（塗工液）を透
明導電性電極層２０上にバーコーターを用いて均一の厚
みに塗工したのち、別の透明導電性電極層２０付き透明
基板１０を透明導電性電極層２０が液晶層３０に接する
ように重ね合わせて積層体を得、そののち例えば水銀ラ
ンプを光源とする紫外線照射装置下で紫外線を該積層体
に照射して、カーボネートウレタンアクリレートオリゴ
マーまたはポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマ
ーを硬化して製造することができる。

塗工液を均一の厚みに塗工するためには、バーコーター
法以外の印刷法なども用いられる。

さらに、印刷を容易にするために液晶混合液の粘度を調
節する必要がある場合もあるが、その際には、液晶混合
液を攪拌しながら紫外線などを適当時間照射し一部を硬
化させる方法も有効である。

紫外線照射などの方法で硬化させた液晶膜３０は、２〜
３０μｍの厚みを有するが、透明導電性電極層２０上に
電圧を印加しない状態での液晶膜の不透明さと、電圧を
印加した時の透明性の兼ね合いで選択される。好ましく
は、１５〜２５μｍの厚みが用いられる。

このようにして得られる液晶構成体は、耐久性に優れ、
かつ製造が容易で、優れた０Ｎ−ＯＦＦ特性、すなわち
１００ｖ印加時のヘーズ値が２０％以下の透明性を示し
、電圧無印加時のヘーズ値が８０％以上の値を示す透明
−不透明の差が大きく、液晶シャッターなどの調光材、
表示材などに好適に利用できる。

〔実施例〕

以下実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ １２５μｍ厚さのポリエステルフィルムを透明基板とし
、この上に透明導電性電極としてスズを微量含んだ酸化
インジウム膜を約２００人の厚みでスパッタリング法で
堆積した。

シアノビフェニル系液晶としてＢＤＨ社製のＥ８を使用
し、ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーとし
て根土工業■製のＵＮ−１０１０ＨＰＧを用いて、液晶
成分が６７重量％になるように混合したのち良く攪拌し
、脱気して塗工液とした。

透明導電性電極層上に１２０のバーコーターを用いて前
記塗工液を塗工した。

次に、別の透明導電性電極付きポリエステルフィルムを
透明導電性電極層が液晶塗工膜に接するように重ね合わ
せたのち、水銀ランプを光源とする紫外線照射機を用い
て６ｍＷ／ｃＪの紫外光を約１０分間照射した。紫外光
により液晶塗工層は透明導電性電極層間で硬化し、約２
０ａｍの液晶膜を形威し液晶シャッターを形成した。

得られた液晶シャッターの２つの透明導電性電極層に１
００Ｖの交流電圧を印加したところ、第２図に示した平
行光線透過率の如く、不透明から透明に変化し、液晶シ
ャッターとして有効に働くことが判った。

また、この液晶シャッターのヘーズ値を第１表に示す。

実施例２ 実施例１と同じく、１２５μｍ厚さのポリエステルフィ
ルムを基板としこの上に２００人の酸化インジウム膜を
堆積して導電性電極層とした。

液晶としてＥ−８を、樹脂酸分として根土工業■製のポ
リカーボネートウレタンアクリレートオリゴマー（ＵＮ
−９２００）と２−ヒドロキシプロピルアクリレートの
等置部合物を用いた。重合開始剤としてはダルキュア１
１７３（メルク社製）を３重量％添加した。

液晶成分が６７重量％になるように混合したのちよく攪
拌し、脱気して塗工液として、前記導電性電極層上に＃
２０のバーコーターを用いて塗工した。

次に、実施例１と同じ方法で、液晶シャッターを作成し
、その性能を測定した。

この液晶シャッターのヘーズ値を第１表に示す。

比較例１〜２ カーボネートウレタンアクリレートオリゴマーにかえて
、アデカオブトマーＢＹ３００Ｂ（旭電化工業■製：エ
ンチオール系紫外線硬化樹脂）（比較例１）、またはエ
ポキシ主剤としてＥＰＯＮ樹脂（シェル社製：エポキシ
系紫外線硬化樹脂）とエポキシ硬化剤としてＦＣ−５０
８（３Ｍ社製）（比較例２）を使用するほかは実施例２
と同様にして液晶シャッターを作成し、得られたシャッ
ターについてヘーズ１直を８周ぺた。

結果を第１表に併せて示す。

第１表 第１表から明らかに比較例１または２の液晶シャッター
は、電圧印加時のへ−ズ値は８０％以上を示すが、電圧
を印加しても２０％以上のへ−ズ値を示し透明性に欠け
るが、実施例１および２の液晶シャッターは１００ｖ印
加時のヘーズ値が両実施例とも１０％以下であり優れた
０Ｎ−ＯＦＦ特性を示し、本発明の組合せがすぐれてい
ることが判る。

実施例３ 実施例１で作成した液晶シャッターに電圧を印加した状
態で５０ｍＷ／ａｄの模擬太陽光を３０時間照射したの
ち、電圧印加時および無印加時の平行光線透過率を調べ
耐大テストとした。この結果を第２表に示す。

比較例３ カーボネートウレタンアクリレートオリゴマーにかえて
、ＬＲ−５７４（三菱レーヨン社製：熱硬化性のアクリ
ル樹脂）を使用するほかは実施例２と全く同様にして液
晶シャッターを作威し、実施例３と同様にして耐大テス
トを行った（比較例３）。

また、現在市販されているエポキシ系樹脂を用いた調光
液晶シート“アクト″　（タキロン■製）についても実
施例３と同様に耐大テストを行った（比較例４）。

これらの結果を第２表に併せて示す。

（以下余白） 第２表から実施例３においては両光テスト後もち何ら性
能の低下がみられないことが判る。

一方、比較例３および４においては、それぞれの初期特
性、すなわち０Ｎ−ＯＦＦ特性は実施例３と同じ程度の
性能を示すが、両光テスト後では、電圧無印加時の平行
光線透過率が上昇し、シャッター機能が損なわれている
ことが判る。

〔発明の効果〕

本発明は、容易に製造でき、耐久性に優れた液晶構成体
であり、液晶シャッター、調光材または表示材などに広
く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶構成体の断面模式図であり、第２
図は実施例１の液晶シャッターに電圧を印加したときお
よび無印加時の平行光線透過率の変化を示すグラフであ
る。 １０：透明基板 ２０：透明導電性電極層 ３０：液晶膜 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明な基板上に設けられた第１の透明導電性電極
   層と、該透明導電性電極層上に積層された、カーボネー
   トウレタンアクリレート系および／またはリエーテルウ
   レタンアクリレート系の透明樹脂と該樹脂中に分散され
   たシアノビフェニル系液晶滴とからなる２〜３０μｍの
   厚みを有する液晶膜と、さらに該液晶膜に接して配置さ
   れたもう一方の第２の電極と、該電極を支持する基板か
   らなり、電極層への電圧の印加を制御することにより樹
   脂中に分散した液晶滴内の液晶分子の配向を制御し、そ
   れによって液晶層が不透明、透明状態をとりうる液晶構
   成体。
2. （２）カーボネートウレタンアクリレート系および／ま
   たはポリエーテルウレタンアクリレート系の透明樹脂が
   一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（ I ） （式中、Ｒ＾１は水素原子またはメチル基を、Ｒ＾２は
   炭素数２〜１０のアルキル基を、Ｒ＾３は２価、３価ま
   たは４価の炭化水素基を、Ａは平均分子量５００〜２，
   ０００のポリカーボネートおよび／またはポリエーテル
   残基を、ｍは１〜８の数を、ｋは１〜３の数を表す） で表されるカーボネートウレタンアクリレートオリゴマ
   ーおよび／またはポリエーテルウレタンアクリレートオ
   リゴマーを硬化して得られる樹脂である請求項１記載の
   液晶構成体。
3. （３）シアノビフェニル系液晶滴が一般式（II）▲数式
   、化学式、表等があります▼・・・（II） （式中、Ｘはそれぞれ炭素数１〜１２のアルキルまたは
   アルコキシ基を表す） で表される化合物からなる請求項１または２記載の液晶
   構成体。