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JP2827324B2 - Method for producing liquid crystal resin composite and liquid crystal optical element using the same - Google Patents
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JP2827324B2 - Method for producing liquid crystal resin composite and liquid crystal optical element using the same - Google Patents

Method for producing liquid crystal resin composite and liquid crystal optical element using the same

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JP2827324B2 JP25069789A JP25069789A JP2827324B2 JP 2827324 B2 JP2827324 B2 JP 2827324B2 JP 25069789 A JP25069789 A JP 25069789A JP 25069789 A JP25069789 A JP 25069789A JP 2827324 B2 JP2827324 B2 JP 2827324B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶と樹脂の硬化物との相分離を固定する液
晶樹脂複合体の製造法及びそれを用いた透過散乱型の液
晶光学素子に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a liquid crystal resin composite for fixing phase separation between a liquid crystal and a cured resin and a transmission / scattering liquid crystal optical element using the same. Things.

[従来の技術] 近年、液晶を多孔体に含浸させたり、液晶をマイクロ
カプセル中に封入して、液晶が樹脂マトリクス中に分散
保持された液晶樹脂複合体を用いて液晶光学素子とし、
電界印加の有無により液晶の屈折率を変化させ、樹脂マ
トリクスの屈折率との関係を調節することにより、透過
と散乱とを制御する液晶光学素子が注目されてきてい
る。
[Prior art] In recent years, a liquid crystal is impregnated in a porous body, or a liquid crystal is encapsulated in a microcapsule, and a liquid crystal optical element is formed using a liquid crystal resin composite in which the liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix.
A liquid crystal optical element that controls transmission and scattering by changing the refractive index of the liquid crystal depending on the presence or absence of an electric field and adjusting the relationship with the refractive index of the resin matrix has attracted attention.

具体的には、J.L.Fergasonらがポリビニルアルコール
を使ってマイクロカプセル化したネマチック液晶により
(特表昭58−501631号)、またK.N.Pearlmanらは種々の
ラテックス取り込み液晶により(特開昭60−252687
号)、またJ.W.Doaneらは、エポキシ樹脂中に液晶を分
散硬化させる方法(特表昭61−502128号)で作成してい
る。
Specifically, JLF Fergason et al. Used nematic liquid crystals microencapsulated using polyvinyl alcohol (Japanese Patent Publication No. 58-501631), and KNPearlman et al. Used various latex-incorporated liquid crystals (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-252687).
And JWDoane et al. Make a method of dispersing and hardening a liquid crystal in an epoxy resin (Japanese Patent Publication No. Sho 61-502128).

[発明の解決しようとする課題] 液晶樹脂複合体を液晶光学素子として用いる場合、液
晶が樹脂マトリクス中に分散保持される構造が、用いら
れる用途に応じて必要となる。しかしながら、従来の液
晶樹脂複合体の製造法では、自由に系の構造を制御する
ことが困難であり、光学素子として充分な機能を発揮し
えないといった問題点を有していた。
[Problem to be Solved by the Invention] When a liquid crystal resin composite is used as a liquid crystal optical element, a structure in which liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix is required depending on the use. However, in the conventional method of manufacturing a liquid crystal resin composite, it is difficult to freely control the structure of the system, and there has been a problem that a sufficient function as an optical element cannot be exhibited.

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであ
り、液晶と未硬化の光硬化性樹脂との混合物を光硬化す
ることにより、液晶と樹脂の硬化物との相分離を固定し
て、液晶が樹脂マトリクス中に分散保持された液晶樹脂
複合体を製造する液晶樹脂複合体の製造法において、混
合物における液晶の体積分率CLCが混合物の相図上の相
溶−非相溶線と相溶−液晶析出線との交点Qにおける液
晶の体積分率CQと下記式(1)を満足し、 CQ+0.05<CLC<0.75 (1) 混合物を光硬化させる温度To(℃)が、混合物が実質的
に液晶相を示す温度であることを特徴とする液晶樹脂複
合体の製造法、及び、その製造法において、液晶が正の
誘電異方性を有するネマチック液晶であり、液晶の常光
屈折率(no)と得られる樹脂マトリクスの屈折率が一致
するように選ばれた光硬化性樹脂を使用することを特徴
とする液晶樹脂複合体の製造法、及び、それらの製造法
において、光硬化性樹脂のモノマーとオリゴマーとの比
を15:85〜90:10の範囲内で調整して溶解物とすることを
特徴とする液晶樹脂複合体の製造法、及び、それらの製
造法で得られた液晶樹脂複合体を一対の電極付基板間に
挟持したことを特徴とする液晶光学素子を提供するもの
である。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a method of curing a liquid crystal and a resin by photocuring a mixture of a liquid crystal and an uncured photocurable resin. by fixing the phase separation of the object, phase diagram of the liquid crystal in the production process of the liquid crystal polymer composite material to produce a liquid crystal polymer composite material which is dispersed and held in a resin matrix, the liquid crystal volume fraction C LC in the mixture is a mixture The liquid crystal volume fraction C Q at the intersection Q of the upper compatible-incompatible line and the compatible-liquid crystal deposition line and the following formula (1) are satisfied, and C Q +0.05 <C LC <0.75 (1) In a method for producing a liquid crystal resin composite, wherein the temperature at which the mixture is photocured is a temperature at which the mixture substantially exhibits a liquid crystal phase, and in the production method, the liquid crystal has a positive dielectric constant. a nematic liquid crystal having anisotropic, ordinary refractive index of the liquid crystal (n o) and the resulting resin Ma A method for producing a liquid crystal resin composite, characterized by using a photocurable resin selected so that the refractive index of Trix matches, and in the production methods, a monomer and an oligomer of the photocurable resin are used. A method for producing a liquid crystal resin composite, wherein the ratio is adjusted within a range of 15:85 to 90:10 to obtain a melt, and the liquid crystal resin composite obtained by the production method is used as a pair. An object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element sandwiched between substrates with electrodes.

本発明では、液晶と未硬化の光硬化性樹脂との混合物
に光照射することにより、光硬化性樹脂を硬化させ、同
時に生じる溶解性の低下により、液晶を樹脂中から析出
させ、その相分離構造を固定化することにより、液晶が
樹脂マトリクス中に分散保持された液晶樹脂複合体を得
ることができる。
In the present invention, the mixture of the liquid crystal and the uncured photocurable resin is irradiated with light, thereby curing the photocurable resin. By fixing the structure, a liquid crystal resin composite in which liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix can be obtained.

本発明では、電圧を印加していない状態で、光照射に
より硬化させられた光硬化性樹脂による樹脂マトリクス
の屈折率が、液晶の常光屈折率(no)と一致するように
される。
In the present invention, in a state where no voltage is applied, the refractive index of the resin matrix by light curing resin is cured by light irradiation, it is to match the ordinary refractive index of the liquid crystal (n o).

これにより、本発明の液晶樹脂複合体を一対の電極付
基板間に挟持した素子では、電界が印加されていない場
合は、配列していない液晶の屈折率と、樹脂マトリクス
の屈折率との違いにより、散乱状態(つまり白濁状態)
を示し、また電界を印加した場合は、液晶が配列し、液
晶の常光屈折率(no)と光硬化により得られた樹脂マト
リクスの屈折率とが一致することにより透過状態を示す
ものであり、可逆的な透過−散乱特性機能をもつ。
Thus, in the element in which the liquid crystal resin composite of the present invention is sandwiched between a pair of substrates with electrodes, the difference between the refractive index of the unaligned liquid crystal and the refractive index of the resin matrix when no electric field is applied. Due to scattering state (that is, cloudy state)
In addition, when an electric field is applied, the liquid crystal is aligned, and the ordinary state refractive index (n o ) of the liquid crystal matches the refractive index of the resin matrix obtained by photocuring, thereby indicating a transmission state. It has a reversible transmission-scattering function.

なお、本発明ではこの樹脂マトリクスの屈折率と、使
用する液晶の常光屈折率(no)とを一致させるものであ
り、この一致とは完全に一致させることが好ましいもの
であるが、透過状態に悪影響を与えない程度に、ほぼ一
致するようにしておけば良い。
In the present invention, the refractive index of the resin matrix and the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal to be used are made to coincide with each other. Should be almost equal to each other so as not to adversely affect the image quality.

本発明で使用される光硬化性樹脂としては、硬化後は
液晶と相溶性を有さない光硬化性樹脂が使用できる。こ
の光硬化性樹脂としては、それ自身が光反応性をもつも
の、光照射によって生成した物質により硬化が誘起され
るもの、具体的には、光照射によって分解硬化するも
の、重合硬化するもの等公知の種々のものが使用でき
る。
As the photocurable resin used in the present invention, a photocurable resin having no compatibility with the liquid crystal after curing can be used. Examples of the photocurable resin include those that have photoreactivity themselves, those that are cured by a substance generated by light irradiation, specifically those that are decomposed and cured by light irradiation, and those that are polymerized and cured. Various known ones can be used.

中でも、光硬化性ビニル系樹脂が好ましい。特に、そ
れらのモノマーとオリゴマーとを組み合わせて用い、相
図の所望の形状に設定すれば良い。
Above all, a photocurable vinyl resin is preferable. In particular, these monomers and oligomers may be used in combination and set in a desired shape of the phase diagram.

この光硬化性樹脂は、単独もしくは複数混合して用い
てもよく、光硬化開始剤、その他液晶樹脂複合体作成に
必要な改質剤、作成した液晶樹脂複合体の改質剤などを
含んでいてもよい。具体的には、架橋剤、界面活性剤、
希釈剤、増粘剤、消泡剤、接着性付与剤、安定剤、重合
促進剤、連鎖移動剤、重合禁止剤などを含んでいてよ
い。
This photo-curable resin may be used alone or in combination of two or more, including a photo-curing initiator, other modifiers necessary for preparing a liquid crystal resin composite, a modifier for the prepared liquid crystal resin composite, and the like. May be. Specifically, a crosslinking agent, a surfactant,
It may contain a diluent, a thickener, an antifoaming agent, an adhesion-imparting agent, a stabilizer, a polymerization accelerator, a chain transfer agent, a polymerization inhibitor and the like.

また、光硬化開始剤は、ベンゾインエーテル系、ベン
ゾフェノン系、アセトフェノン系、チオキサントン系な
どが例示される。
Examples of the photo-curing initiator include benzoin ether, benzophenone, acetophenone, and thioxanthone.

本発明で使用される液晶は、ネマチック液晶、スメク
チック液晶等があり、単独で用いても組成物を用いても
良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を
満たすには組成物を用いた方が有利といえる。特に、ネ
マチック液晶の使用が好ましい。
The liquid crystal used in the present invention includes a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, and the like, and the composition may be used alone or in an operating temperature range. It can be said that use is more advantageous. In particular, the use of a nematic liquid crystal is preferred.

また、使用される液晶物質は、光照射後の樹脂マトリ
クスとは溶解しない、もしくは溶解困難なものが必要で
あり、組成物を用いる場合は、個々の液晶の溶解度がで
きるだけ近いものが望ましい。
Further, the liquid crystal substance to be used must be one that does not dissolve or is difficult to dissolve in the resin matrix after light irradiation. When a composition is used, it is desirable that the solubility of each liquid crystal be as close as possible.

本発明の液晶樹脂複合体を製造する際、未硬化の光硬
化性樹脂と液晶とは、その混合物の液晶の体積分率CLC
が、相図上の相溶−非相溶線と相溶−液晶析出線との交
点Qにおける液晶の体積分率CQと下記の式(1) CQ+0.05<CLC<0.75 (1) の関係を満足すればよい。
When manufacturing the liquid crystal polymer composite material of the present invention, the liquid crystal and the uncured photocurable resin, crystal volume fraction C LC of the mixture
Is the liquid crystal volume fraction C Q at the intersection Q of the compatible-incompatible line and the compatible-liquid crystal deposition line on the phase diagram and the following equation (1): C Q +0.05 <C LC <0.75 (1 Satisfies the relationship of.

これは、液晶樹脂複合体では、サブミクロン〜ミクロ
ンオーダーの液晶粒が樹脂マトリクス中に分散保持され
ていることが必要であり、その粒径がより均一であるこ
とがコントラスト比、低電圧駆動特性等の電気光学特性
の向上において必要なためである。
This is because, in a liquid crystal resin composite, liquid crystal particles in the order of submicron to micron need to be dispersed and held in a resin matrix, and the more uniform particle size requires a contrast ratio and low voltage driving characteristics. This is because it is necessary for improving the electro-optical characteristics such as the above.

本発明においては、未硬化状態の樹脂と液晶との混合
物は、一般に高温において均一溶解状態(透明)、低温
においては白濁状態か液晶相となるが、その温度はその
組成により異なり、一般に第1図に示すような相図とな
る。
In the present invention, a mixture of an uncured resin and a liquid crystal generally becomes a homogeneously dissolved state (transparent) at a high temperature and becomes a cloudy state or a liquid crystal phase at a low temperature, but the temperature differs depending on its composition. The phase diagram is as shown in the figure.

第1図において、は相溶領域(均一溶解状態)、
は非相溶領域または液晶相の領域であり、Aの線は相溶
−非相溶線であり、均一溶解状態(透明溶液状態)から
白濁状態となる点、Bの線は相溶−液晶析出線であり、
均一溶解状態から液晶が析出してきて液晶と等方性液体
が混在し始める点を示している。なお、点Qはこの相溶
−非相溶線Aと相溶−液晶析出線Bとの交点である。
In FIG. 1, indicates a compatible region (uniformly dissolved state),
Is an incompatible region or a region of a liquid crystal phase, the line A is a compatible-incompatible line, a point where the state changes from a homogeneously dissolved state (transparent solution state) to a cloudy state, and the line B is a compatible-liquid crystal deposition. Line
The figure shows that the liquid crystal starts to precipitate from the homogeneously dissolved state and the liquid crystal and the isotropic liquid start to coexist. The point Q is the intersection of the compatible-incompatible line A and the compatible-liquid crystal deposition line B.

この線A、Bの位置関係は、液晶のネマチック−等方
性転移点TNI、液晶と未硬化の光硬化性樹脂との相溶
性、液晶及び未硬化の光硬化性樹脂の分子量等により変
化する。
The positional relationship between the lines A and B varies depending on the nematic-isotropic transition point TNI of the liquid crystal, the compatibility between the liquid crystal and the uncured photocurable resin, the molecular weight of the liquid crystal and the uncured photocurable resin, and the like. I do.

液晶体積分率CLCは点Qにおける体積分率CQとCQ+0.0
5<CLC<0.75を満足するようにされる。CLC≦CQ+0.05
とすると、実質的に液晶相を選んで光硬化させることが
困難であり、0.75≦CLCとすると液晶光学素子としての
散乱能が小さくなるため好ましくない。
The liquid crystal volume fraction C LC is the volume fraction C Q at point Q and C Q +0.0
5 <C LC <0.75 is satisfied. C LC ≦ C Q +0.05
In this case, it is difficult to substantially select the liquid crystal phase and harden the photocurable, and if 0.75 ≦ CLC , the scattering power of the liquid crystal optical element is undesirably small.

また、光硬化の際の温度も重要な要因である。具体的
には、この溶解物を光硬化させる温度To(℃)が、実質
的にこの混合物が液晶相であるようにされる。即ち、前
記相溶−液晶析出線よりも下の温度で、液晶相を示す領
域とされる。この前記相溶−液晶析出線の直下の温度で
は、液晶相と等方性液体とが混在している領域であり、
製造された液晶光学素子の散乱−透過性能が高くなりに
くい。本発明では液晶相を示す領域で光硬化されるが、
特に、この線の温度よりも10℃以上低い温度で光硬化す
ることが好ましい。また、温度の下限は液晶相を示さな
くなる温度以上の温度とされればよい。
The temperature at the time of photocuring is also an important factor. Specifically, the temperature To (° C.) at which the melt is photocured is such that the mixture is substantially in the liquid crystal phase. That is, a region showing a liquid crystal phase is formed at a temperature lower than the compatibility-liquid crystal deposition line. At a temperature immediately below the compatibility-liquid crystal deposition line, a region where a liquid crystal phase and an isotropic liquid are mixed,
It is difficult for the manufactured liquid crystal optical element to have high scattering-transmission performance. In the present invention, photocuring is performed in a region showing a liquid crystal phase,
In particular, photocuring is preferably performed at a temperature lower by at least 10 ° C. than the temperature of this wire. The lower limit of the temperature may be set to a temperature equal to or higher than the temperature at which no liquid crystal phase is exhibited.

なお、ここで液晶相とは、混合物の状態で約75%以上
が液晶相をしめる混合物をいう。この液晶相のしめる割
合は、多ければ多いほど液晶光学素子の散乱性が増すの
で好ましい。
Here, the liquid crystal phase means a mixture in which about 75% or more of the liquid crystal phase has a liquid crystal phase. The larger the ratio of the liquid crystal phase, the more preferable because the scattering property of the liquid crystal optical element increases.

この液晶相は通常は、ネマチック液晶を使用するの
で、ネマチック液晶相とされる。
Since this liquid crystal phase usually uses a nematic liquid crystal, it is a nematic liquid crystal phase.

光硬化性樹脂のモノマー、オリゴマーの比によって
も、この相図を大きく変化させることができるため、モ
ノマー、オリゴマーの比を15:85〜90:10程度に変化させ
て所望の電気光学特性を得るようにできる。
Depending on the ratio of the monomer and oligomer of the photocurable resin, the phase diagram can be greatly changed, so that the ratio of the monomer and oligomer is changed from about 15:85 to 90:10 to obtain the desired electro-optical characteristics. I can do it.

これは、モノマーとオリゴマーとは異なった分子量を
持ち、液晶との相溶性も異なるため、それらを併用する
ことにより、容易に相図を変化させることができるため
である。
This is because the monomer and the oligomer have different molecular weights and have different compatibility with the liquid crystal, so that by using them together, the phase diagram can be easily changed.

換言すれば、未硬化状態で、混合物の相溶性を制御す
ることができるということであり、さらには硬化後に得
られる液晶樹脂複合体の液晶−樹脂マトリクスの分離構
造をも制御しうることになる。
In other words, it is possible to control the compatibility of the mixture in the uncured state, and it is also possible to control the liquid crystal-resin matrix separation structure of the liquid crystal resin composite obtained after curing. .

オリゴマーの分子量は通常モノマーの分子量の数倍以
上あるので、液晶との相溶性は、オリゴマーの方がモノ
マーよりも低い。このため、オリゴマー/モノマー比を
増加させると、相図の相溶−非相溶線のピーク点である
臨界点Pは、図中左側(CLCの低い側)に移動する。な
お、臨界点Pは、Aの線とBの線との相対的関係によ
り、明確に観察されないこともある。
Since the molecular weight of the oligomer is usually several times or more the molecular weight of the monomer, the compatibility of the oligomer with the liquid crystal is lower than that of the monomer. Therefore, increasing the oligomer / monomer ratio, compatibility of the phase diagram - the critical point P is the peak point of the heterologous溶線moves to (low side of C LC) left side in the figure. The critical point P may not be clearly observed due to the relative relationship between the line A and the line B.

また、上記の説明では、液晶が完全に球形の液泡を形
成しているかの如く説明したが、これは完全に球形でな
くてもよいし、個々の液泡が独立していなく、連通して
いるものであってもよい。この液晶の粒径は、液晶がほ
ぼ球状の液泡を形成している場合には、その直径をあら
わし、液晶が多孔質の連通構造を有する場合には、液晶
のディレクタが互いに相関を持つ領域の直径をあらわ
す。
In the above description, the liquid crystal has been described as forming a completely spherical liquid bubble. However, this may not be completely spherical, and the individual liquid bubbles are not independent and communicate with each other. It may be something. When the liquid crystal forms a substantially spherical liquid bubble, the particle diameter of the liquid crystal indicates the diameter of the liquid crystal, and when the liquid crystal has a porous communication structure, the liquid crystal director has an area having a correlation with each other. Express the diameter.

本発明の液晶樹脂複合体は、例えば、In2O3−SnO2(I
TO)、SnO2等の透明電極付のガラス、プラスチック等の
基板間に挟持させて液晶光学素子とされる。この液晶光
学素子の製法としては、一対の電極付基板を相対向する
ように配して周辺をシールして空セルを形成し、注入口
から液晶と未硬化の光硬化性樹脂の混合物を注入し、注
入口を封止して、光照射して光硬化性樹脂を硬化させて
相分離してもよいし、一方の電極付基板上に混合物を供
給し、他方の電極付基板を重ねて、光照射して光硬化性
樹脂を硬化させて相分離してもよい。
The liquid crystal resin composite of the present invention is, for example, an In 2 O 3 —SnO 2 (I
A liquid crystal optical element is sandwiched between substrates made of glass, plastic or the like with a transparent electrode such as TO) and SnO 2 . As a method of manufacturing this liquid crystal optical element, a pair of substrates with electrodes are arranged so as to face each other, the periphery is sealed to form an empty cell, and a mixture of liquid crystal and uncured photocurable resin is injected from an injection port. Then, the injection port is sealed, the light curable resin is cured by light irradiation, and the phase may be separated, or the mixture may be supplied onto one electrode-attached substrate, and the other electrode-attached substrate may be overlaid. Alternatively, phase separation may be performed by irradiating light to cure the photocurable resin.

この基板間ギャップは、5〜100μmにて動作するこ
とができるが、印加電圧、オン・オフ時のコントラスト
を配慮すれば、7〜40μmに設定することが適当であ
る。
Although the gap between the substrates can be operated at 5 to 100 μm, it is appropriate to set it to 7 to 40 μm in consideration of the applied voltage and the contrast at the time of ON / OFF.

樹脂マトリクスの屈折率を液晶の常光屈折率noと一致
させているので、光照射後は配列していない液晶と樹脂
マトリクスによる屈折率散乱のため白濁状態となる。こ
うして作成した本発明の液晶光学素子は、電圧印加する
ことにより、液晶が配列し、樹脂マトリクスと屈折率が
一致するため透過状態となる。
Since the refractive index of the resin matrix is made to coincide with the ordinary refractive index n o of the liquid crystal, after the light irradiation becomes opaque state for refractive index scattering by the liquid crystal and the resin matrix that is not arranged. By applying a voltage, the liquid crystal optical element of the present invention prepared in this way is arranged in a liquid crystal state, and is in a transmissive state because the refractive index matches that of the resin matrix.

本発明では、さらに溶解物中に顔料や色素、ガラス粒
子、プラスチック粒子、セラミック粒子等の間隙制御用
のスペーサーを添加したり、基板に着色基板を使用した
り、カラーフィルターを積層したりすることもできる。
In the present invention, furthermore, a spacer for controlling a gap such as a pigment or a pigment, glass particles, plastic particles, or ceramic particles is added to the melt, a colored substrate is used as a substrate, or a color filter is laminated. Can also.

本発明では、液晶物質と未硬化の光硬化性樹脂の混合
物を使用し、光照射により光硬化性樹脂を硬化させるた
め、硬化時に不要となる溶媒や水を蒸発させる必要がな
い。このため、密閉系で硬化できるため、信頼性が高
く、かつ、光硬化性樹脂で2枚の基板を接着する効果も
有するため、シール材を不要にすることもできる。
In the present invention, a mixture of a liquid crystal substance and an uncured photocurable resin is used, and the photocurable resin is cured by light irradiation. Therefore, there is no need to evaporate a solvent or water which is unnecessary at the time of curing. For this reason, since it can be cured in a closed system, it has high reliability and also has an effect of bonding two substrates with a photocurable resin, so that a sealing material can be eliminated.

このような液晶樹脂複合体を使用することにより、大
面積にしても、上下の透明電極が短絡する危険性が低
く、かつ、通常のツイストネマチック型の表示素子のよ
うに配向や基板間隙を厳密に制御する必要もなく、大面
積を有する液晶光学素子も極めて生産性良く製造でき
る。
By using such a liquid crystal resin composite, even if the area is large, the risk of short-circuiting between the upper and lower transparent electrodes is low, and the alignment and the substrate gap are strict as in a normal twisted nematic display element. Thus, a liquid crystal optical element having a large area can be manufactured with extremely high productivity.

このような液晶光学素子は、表示素子としても使用可
能であるし、大面積化が容易であること及び後で切断し
て所望のサイズにできること等から調光体としても好適
である。
Such a liquid crystal optical element can be used as a display element, and is also suitable as a light control body because it can be easily enlarged to a large area and can be cut into a desired size later.

この場合、電極の一部に低抵抗化するための金属リー
ド部を併設したりしてもよいし、調光鏡として使用する
場合には、一方の電極を反射電極としてもよい。
In this case, a metal lead portion for lowering the resistance may be provided in a part of the electrode, or when used as a light control mirror, one electrode may be used as a reflective electrode.

この液晶光学素子は、基板がプラスチックや薄いガラ
スの場合にさらに保護のためにプラスチックやガラス等
の補強板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガラ
ス、線入ガラス等にしてもよい等種々の応用が可能であ
る。
This liquid crystal optical element may be formed by laminating a reinforcing plate such as plastic or glass for further protection when the substrate is made of plastic or thin glass, or may be made of tempered glass, laminated glass, wire-filled glass, etc. Is applicable.

この液晶光学素子を用い、駆動手段を付加した調光体
の用途としては窓、天窓、間仕切り、扉等の建築材料、
窓、ムーンルーフ等の車両用材料、各種電気製品用のケ
ース、ドア、蓋等の材料がある。
Use of this liquid crystal optical element, the use of a light control body with a driving means is added to building materials such as windows, skylights, partitions, doors, etc.
There are materials for vehicles such as windows and moon roofs, and materials for cases, doors and lids for various electric appliances.

また、この調光体を使用して、種々の物体を配置する
配置手段と組み合せることにより、各種商品を展示する
ショーウインドウ、ショーケース等の物体展示体に使用
することもできる。これには、ショーケースに使用して
通常は白濁して中が見えないが、電圧を印加して透明に
すれば中が見えるというような応用もある。
Further, by using this light control body and combining it with an arrangement means for arranging various objects, it can also be used for an object display such as a show window or a showcase for displaying various products. In this case, there is also an application in which, when used in a showcase, the inside is normally opaque and cannot be seen, but when a voltage is applied to make it transparent, the inside can be seen.

また、液晶光学素子を文字や図形を表示するという表
示装置にも使用できる。例えば、大型の公衆表示にも好
適であるし、基板の一方をTFT等の能動素子を画素毎に
形成したアクティブマトリクス基板とした高密度表示素
子にも使用できる。
Further, the liquid crystal optical element can be used for a display device for displaying characters and figures. For example, the present invention is suitable for a large-scale public display, and can also be used for a high-density display element in which one of the substrates is an active matrix substrate in which an active element such as a TFT is formed for each pixel.

本発明の液晶光学素子は、電圧を印加する時には、液
晶の配列が変化するような交流電圧を印加すればよい。
具体的には、5〜100Vで10〜1000Hz程度の交流電圧を印
加すればよい。
When applying a voltage to the liquid crystal optical element of the present invention, an AC voltage that changes the alignment of the liquid crystal may be applied.
Specifically, an AC voltage of about 5 to 100 V and about 10 to 1000 Hz may be applied.

また、電圧を印加しない時には、電極間をオープンに
するか短絡すればよい。もちろん、液晶樹脂複合体が散
乱状態に保たれる程度の低電圧が印加されていてもよ
い。さらには、電圧−透過率曲線が緩やかであるので、
中位の電圧を印加して階調表示もできる。
When no voltage is applied, the electrodes may be opened or short-circuited. Of course, a low voltage enough to keep the liquid crystal resin composite in a scattering state may be applied. Furthermore, since the voltage-transmittance curve is gentle,
A gray scale display can be performed by applying a medium voltage.

[作用] 未硬化状態の樹脂と、液晶との混合物に光を照射する
ことにより、樹脂が硬化し、分子量が大きくなるため、
液晶との相溶性が低下し、液晶が独立に析出して、液晶
が樹脂マトリクス中に分散された液晶樹脂複合体とな
る。
[Action] By irradiating the mixture of the uncured resin and the liquid crystal with light, the resin is cured and the molecular weight is increased.
The compatibility with the liquid crystal is reduced, and the liquid crystal is independently precipitated to form a liquid crystal resin composite in which the liquid crystal is dispersed in a resin matrix.

この際に、相図上のどの点から光硬化−相分離を生じ
させるかにより、得られた液晶光学素子の特性が変化す
る。このため、本発明では、混合物における液晶の体積
分率CLCが、混合物の相図上の相溶−非相溶線Aと相溶
−液晶析出線Bとの交点Qにおける液晶の体積分率CQ
CQ+0.05<CLC<0.75なる関係を満足し、混合物を光硬
化させる温度To(℃)が、混合物が実質的に液晶相を示
す温度で硬化されるようにされる。これにより、ほぼ液
晶の粒径が均一で大きい液晶樹脂複合体が得られ、低電
圧で駆動可能な液晶光学素子が得られる。
At this time, the characteristics of the obtained liquid crystal optical element change depending on which point on the phase diagram causes photocuring-phase separation. For this reason, in the present invention, the volume fraction C LC of the liquid crystal in the mixture is the volume fraction C LC of the liquid crystal at the intersection Q of the compatible-incompatible line A and the compatible-liquid crystal deposition line B on the phase diagram of the mixture. Q and
C Q +0.05 satisfied <C LC <0.75 the relationship, the mixture temperature photocuring the To (° C.) is, the mixture is to be cured at temperatures substantially exhibits a liquid crystal phase. As a result, a large liquid crystal resin composite having a substantially uniform liquid crystal particle diameter is obtained, and a liquid crystal optical element that can be driven at a low voltage is obtained.

[実施例] 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

実施例1 一対のITO付ガラス基板を14μmの間隙で注入口を除
いて周辺でシールし、空セル形成した。
Example 1 A pair of glass substrates with ITO were sealed around the periphery except for the injection port with a gap of 14 μm to form empty cells.

液晶としてBDH社製「E−8」65部、未硬化の光硬化
性樹脂としてエチルヘキシルアクリレート17.5部、ウレ
タン系オリゴマー17.5部、光硬化開始剤としてメルク社
製「ダロキュアー1116」0.35部を用いた混合物を前記空
セルに注入して、注入口を封止し、7℃で60秒間紫外線
を照射して、光硬化性樹脂を硬化させるとともに、樹脂
と液晶の相分離を起こさせ、液晶樹脂複合体を電極付基
板間に挟持した液晶光学素子を製造した。なお、この光
硬化前の混合物の点Qにおける液晶体積分率CQは約0.55
であり、CLC=CQ+0.10であった。また、CLC=0.65にお
ける相溶−液晶析出線の温度は20℃であり、硬化温度よ
りも13℃高い温度であった。
A mixture using 65 parts of "E-8" manufactured by BDH as a liquid crystal, 17.5 parts of ethylhexyl acrylate as an uncured photocurable resin, 17.5 parts of a urethane oligomer, and 0.35 part of "Darocur 1116" manufactured by Merck as a photocuring initiator. Is injected into the empty cell, the injection port is sealed, and ultraviolet light is irradiated at 7 ° C. for 60 seconds to cure the photocurable resin and cause a phase separation between the resin and the liquid crystal. Was sandwiched between substrates with electrodes to produce a liquid crystal optical element. The liquid crystal volume fraction C Q at the point Q of the mixture before photocuring is about 0.55.
And C LC = C Q +0.10. The temperature of the compatibility-liquid crystal deposition line at C LC = 0.65 was 20 ° C., which was 13 ° C. higher than the curing temperature.

この液晶光学素子は、光硬化した時点で、散乱状態
(白濁状態)であり、透過率は18%であった。この電極
間に交流電圧(AC30V,50Hz)を印加したところ透明な状
態になり、透過率は84%であった。これは電圧印加を止
めたところ散乱状態にもどり、充分な散乱−透過特性が
得られた。
The liquid crystal optical element was in a scattering state (white turbid state) at the time of photocuring, and had a transmittance of 18%. When an AC voltage (30 V AC, 50 Hz) was applied between the electrodes, the electrode became transparent, and the transmittance was 84%. This returned to the scattering state when the application of the voltage was stopped, and sufficient scattering-transmission characteristics were obtained.

実施例2 実施例1の液晶「E−8」に代え、液晶のネマチック
−等方性転移点TNIが93℃、屈折率異方性が0.24、誘電
率異方性が15の液晶組成物を使用して、この液晶組成物
60部、未硬化の光硬化性樹脂として2−エチルヘキシル
アクリレート20部、アクリルウレタン系オリゴマー20
部、光硬化開始剤としてメルク社製「ダロキュアー111
6」0.40部を用いた混合物を前記空セルに注入して、注
入口を封止し、実施例1と同様にして優れた散乱−透過
性能を有する液晶光学素子を製造した。この系の液晶体
積分率CQは0.43であった。
Example 2 A liquid crystal composition having a liquid crystal nematic-isotropic transition point T NI of 93 ° C., a refractive index anisotropy of 0.24, and a dielectric anisotropy of 15, instead of the liquid crystal “E-8” of Example 1. Use this liquid crystal composition
60 parts, 20 parts of 2-ethylhexyl acrylate as an uncured photocurable resin, acrylic urethane oligomer 20
Part, "Darocur 111" manufactured by Merck as a photo-curing initiator
6) A mixture using 0.40 parts was injected into the empty cell, the injection port was sealed, and a liquid crystal optical element having excellent scattering-transmission performance was produced in the same manner as in Example 1. The liquid crystal volume fraction C Q of this system was 0.43.

実施例3 実施例2の2−エチルヘキシルアクリレート20部に代
え、2−エチルヘキシルアクリレート10部と2−ヒドロ
キシエチルアクリレート10部を使用して、実施例2と同
様にして優れた散乱−透過性能を有する液晶光学素子を
製造した。
Example 3 An excellent scattering-transmission performance was obtained in the same manner as in Example 2 except that 10 parts of 2-ethylhexyl acrylate and 10 parts of 2-hydroxyethyl acrylate were used instead of 20 parts of 2-ethylhexyl acrylate of Example 2. A liquid crystal optical element was manufactured.

比較例1 実施例1において、17℃で光硬化させたほかは、実施
例1と同様にして液晶光学素子を製造した。
Comparative Example 1 A liquid crystal optical element was manufactured in the same manner as in Example 1, except that photocuring was performed at 17 ° C.

この素子は、相溶−液晶析出線の温度20℃の近傍で光
を照射したので、光硬化温度が高過ぎ、光硬化時にネマ
チック液晶相と等方性液体が混在した状態であり、散乱
−透過性能は有するものの、不均一な素子しか得られな
かった。
Since the device was irradiated with light at a temperature around the compatible-liquid crystal deposition line of 20 ° C., the photocuring temperature was too high, and the nematic liquid crystal phase and the isotropic liquid were mixed during photocuring. Although having the transmission performance, only a non-uniform element was obtained.

比較例2 実施例1の液晶「E−8」の量を80部にし、2−エチ
ルヘキシルアクリレート10部、アクリルウレタン系オリ
ゴマー10部、光硬化開始剤としてメルク社製「ダロキュ
アー1116」0.20部を用いた混合物としたほかは、実施例
1と同様にして液晶光学素子を製造した。
Comparative Example 2 The amount of the liquid crystal "E-8" in Example 1 was changed to 80 parts, and 10 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 10 parts of an acrylic urethane oligomer, and 0.20 part of "Darocur 1116" manufactured by Merck as a photocuring initiator were used. A liquid crystal optical element was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixture was mixed.

この素子は、ネマチック液晶相から光硬化が開始され
たが、液晶が多過ぎるため、得られた素子はほとんど透
明で、散乱性能が低いものであった。
In this device, photocuring was started from the nematic liquid crystal phase, but the resulting device was almost transparent and had low scattering performance because of too much liquid crystal.

[発明の効果] 以上の如く、本発明は液晶樹脂複合体の製造法を提供
するものであり、液晶と未硬化の光硬化性樹脂との混合
物を光硬化することにより、液晶と樹脂の硬化物との相
分離を固定して、液晶が樹脂マトリクス中に分散保持さ
れた液晶樹脂複合体を製造する液晶樹脂複合体の製造法
において、混合物における液晶の体積分率CLCが混合物
の相図上の相溶−非相溶線と相溶−液晶析出線との交点
Qにおける液晶の体積分率CQと下記式(1)を満足し、 CQ+0.05<CLC<0.75 (1) 混合物を光硬化させる温度To(℃)が、混合物が実質的
に液晶相を示す温度であることを特徴とする液晶樹脂複
合体の製造法である。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a method for producing a liquid crystal resin composite, and the liquid crystal and the resin are cured by photocuring a mixture of the liquid crystal and an uncured photocurable resin. by fixing the phase separation of the object, phase diagram of the liquid crystal in the production process of the liquid crystal polymer composite material to produce a liquid crystal polymer composite material which is dispersed and held in a resin matrix, the liquid crystal volume fraction C LC in the mixture is a mixture The liquid crystal volume fraction C Q at the intersection Q of the upper compatible-incompatible line and the compatible-liquid crystal deposition line and the following formula (1) are satisfied, and C Q +0.05 <C LC <0.75 (1) A method for producing a liquid crystal resin composite, wherein the temperature To (° C.) at which the mixture is photocured is a temperature at which the mixture substantially exhibits a liquid crystal phase.

これにより、液晶と未硬化の光硬化性樹脂とが液晶相
状態から、硬化させられるため、液晶粒径がほぼ均一
で、比較的大きく、低電圧で駆動可能な散乱−透過の電
気光学特性のよい液晶樹脂複合体を得ることができる。
As a result, the liquid crystal and the uncured photocurable resin are cured from the liquid crystal phase state, so that the liquid crystal particle size is substantially uniform, relatively large, and the electro-optical characteristics of scattering-transmission that can be driven at a low voltage are obtained. A good liquid crystal resin composite can be obtained.

また、この相図を変化させることにより、所望の液晶
粒径、密度の液晶樹脂複合体を容易に製造できる。特
に、オリゴマーとモノマーとの比率を変えることによ
り、容易にこれに対応できる。
Further, by changing the phase diagram, a liquid crystal resin composite having a desired liquid crystal particle size and density can be easily produced. In particular, by changing the ratio between the oligomer and the monomer, this can be easily coped with.

この液晶樹脂複合体を、電極付基板間に挟持すること
により、透過−散乱制御型の液晶光学素子を容易に得ら
れる。
By sandwiching the liquid crystal resin composite between the substrates with electrodes, a transmission-scattering control type liquid crystal optical element can be easily obtained.

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で
種々の応用が可能である。
The present invention is also applicable to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、一般的な未硬化状態の樹脂と液晶との混合物
の相図。 A:相溶−非相溶線 B:相溶−液晶析出線 P:臨界点 Q:線Aと線Bとの交点
FIG. 1 is a phase diagram of a mixture of a general uncured resin and liquid crystal. A: compatible-incompatible line B: compatible-liquid crystal deposition line P: critical point Q: intersection of line A and line B

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1333Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1333

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】液晶と未硬化の光硬化性樹脂との混合物を
光硬化することにより、液晶と樹脂の硬化物との相分離
を固定して、液晶が樹脂マトリクス中に分散保持された
液晶樹脂複合体を製造する液晶樹脂複合体の製造法にお
いて、混合物における液晶の体積分率CLCが混合物の相
図上の相溶−非相溶線と相溶−液晶析出線との交点Qに
おける液晶の体積分率CQと下記式(1)を満足し、 CQ+0.05<CLC<0.75 (1) 混合物を光硬化させる温度To(℃)が、混合物が実質的
に液晶相を示す温度であることを特徴とする液晶樹脂複
合体の製造法。
A liquid crystal in which a liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix by fixing a phase separation between the liquid crystal and a cured resin by photocuring a mixture of the liquid crystal and an uncured photocurable resin. In a method for producing a liquid crystal resin composite, the volume fraction C LC of the liquid crystal in the mixture is determined by adjusting the liquid crystal at the intersection Q between the compatible-incompatible line and the compatible-liquid crystal deposition line on the phase diagram of the mixture. Satisfies the following volume fraction C Q and the following formula (1), and C Q +0.05 <C LC <0.75 (1) The temperature To (° C.) at which the mixture is photocured, the mixture substantially shows a liquid crystal phase. A method for producing a liquid crystal resin composite, characterized by being at a temperature.
【請求項2】請求項1記載の液晶樹脂複合体の製造法に
おいて、液晶が正の誘電異方性を有するネマチック液晶
であり、液晶の常光屈折率(no)と得られる樹脂マトリ
クスの屈折率が一致するように選ばれた光硬化性樹脂を
使用することを特徴とする液晶樹脂複合体の製造法。
2. The method for producing a liquid crystal resin composite according to claim 1, wherein the liquid crystal is a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, and the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal and the refraction of the obtained resin matrix. A method for producing a liquid crystal resin composite, characterized by using a photocurable resin selected to have the same ratio.
【請求項3】請求項1または2記載の液晶樹脂複合体の
製造法において、光硬化性樹脂のモノマーとオリゴマー
との比を15:85〜90:10の範囲内で調整して溶解物とする
ことを特徴とする液晶樹脂複合体の製造法。
3. The method for producing a liquid crystal resin composite according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the monomer to the oligomer of the photocurable resin is adjusted within a range of 15:85 to 90:10 to obtain a solution. A method for producing a liquid crystal resin composite, comprising:
【請求項4】請求項1〜3のいずれか記載の液晶樹脂複
合合体の製造法で得られた液晶樹脂複合体を一対の電極
付基板間に挟持したことを特徴とする液晶光学素子。
4. A liquid crystal optical element characterized in that the liquid crystal resin composite obtained by the method for manufacturing a liquid crystal resin composite according to claim 1 is sandwiched between a pair of substrates with electrodes.
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