JP2784620B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高分子樹脂の中に液晶材
料を分散させた液晶樹脂複合体または液晶材料中に樹脂
を散在させた液晶樹脂複合体を有する分散型の液晶電気
光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶電気光学装置はネマチック液
晶等を使用したＴＮ型やＳＴＮ型のものが広く知られ、
実用化されている。また、最近では強誘電性液晶を使用
したものも知られている。これらの液晶電気光学装置
は、基本的には基板上に電極及びリードを有する第１の
基板と基板上に電極とリードを有する第２の基板とによ
って、液晶組成物を挟持しており、前記基板上の電極に
よって、液晶組成物に電界を加え、液晶材料自身の誘電
率の異方性によって、または強誘電性液晶の場合は自発
分極によって、液晶分子の状態を変化させ、その結果液
晶分子の状態の変化に伴う電気光学効果を利用するもの
である。

【０００３】ＴＮ、ＳＴＮ型の液晶電気光学装置におい
て、液晶分子は、液晶層の両基板接触面では配向処理の
ために行われるラビングによる規制力に従って、ラビン
グ方向に並ぶ。上下基板においては、このラビング方向
が９０゜または２００゜〜２９０゜に位置するようにず
らせてある。液晶層の中間付近では、９０゜〜２９０゜
に位置する上下の分子の間をエネルギーが一番小さくな
るように螺旋状に液晶分子が並ぶことになる。この時、
ＳＴＮ型の場合は必要に応じて液晶材料にカイラル物質
を混合している。

【０００４】これらの液晶電気光学装置はいずれも偏光
板を有しかつ液晶分子を液晶電気光学装置内で一定の方
向に規則正しく配向させる必要があった。この配向処理
は、配向膜（通常は有機膜）を綿やベルベットの布で一
定方向に擦るというもので、この処理がなければ、一定
方向に液晶分子は配列せず、液晶の電気光学効果を利用
することはできない。そのため、装置の構造は、一対の
基板によって液晶材料を保持する容器を構成して、その
容器内に液晶を注入し、液晶を配向させてその光学的な
効果を利用していた。

【０００５】一方、これらの偏光板や配向処理等を必要
とせず、画面の明るく、かつ表示の際のコントラストの
よい分散型液晶電気光学装置が知られている。この分散
型液晶とは透光性の固相ポリマー（透明支持体ともい
う）が液晶材料を粒状または海面状に保持して調光層を
構成しているものである。この液晶装置の作製方法とし
ては、カプセル化された液晶材料をポリマー中に分散さ
せ、そのポリマーをフィルムあるいは基板上に薄膜とし
て形成たものが知られている。ここで、カプセル化材料
としてはアラビアゴム、ポリビニルアルコール、ゼラチ
ン等が用いられている。またはこれとは逆に液晶材料中
に固相ポリマーを散在させ液晶材料を均一にランダム配
向させた構成を有しているものもある。

【０００６】例えば、ポリビニルアルコールでカプセル
化された正の誘電異方性を有する液晶分子を用いた場合
において、電界を印加しこの液晶分子の長軸が電界に平
行になるように配列させた時の長軸方向の屈折率がカプ
セル化材料であるポリビニルアルコールの屈折率と等し
く成るように設定した時、電界印加時において透明性が
発現する。一方電界がない場合には、液晶は特定の方向
に配列せず様々な方向を向いているので、液晶の屈折率
とポリマーの屈折率との差が生じ光は散乱される。この
光が散乱される結果として表示は白濁状態となる。分散
型液晶は、このような透明性と白濁状態との差を利用し
て、各種情報を提供するものである。分散型液晶として
はこのようなカプセル化されたもの以外にも液晶材料が
エポキシ樹脂内に分散されたものや、液晶と光硬化型の
樹脂とを混合し、樹脂硬化の為の光を照射して、液晶と
樹脂との相分離を利用したもの、３次元につながったポ
リマーの中に液晶を含侵させたものなどが知られてい
る。本発明においてはこれらを総称して分散型液晶と呼
ぶ。

【０００７】これらの分散型液晶電気光学装置は、従来
のＴＮ、ＳＴＮ等の電気光学装置に比して偏光板を使用
しないために液晶電気光学装置の光の透過率は格段に高
い。具体的には偏光板一枚の透過率は約５０％であり、
それを組み合わせて使うアクティブマトリクスの場合１
％程度の光しか透過しない、そのためこれらの場合は後
部照明の照度を高め画面を明るくする努力をしている。
一方、分散型液晶電気光学装置の場合５０％以上の光が
透過する。これは一重に分散型液晶装置が偏光板を必要
としないことによる、優位性である。

【０００８】前述のように分散型液晶は透明状態と白濁
状態との間で使用し、液晶電気光学装置を透過する光の
量が多いので、通常は透過型の液晶電気光学装置として
研究開発がなされている。特に、透過型の中でも、投影
型の液晶電気光学装置として開発されている。この投影
型の液晶電気光学装置とは液晶電気光学装置パネルを光
源から発せられる光の光路上に配置させ、パネルに通過
してきた光を一定の角度を有したスリットを通して壁面
上に投影するものである。このパネルの液晶は印加電圧
に応答しない閾値以下の低電界領域では様々な方向に向
いており、白濁状態となっている。

【０００９】この時に入射してきた光はパネル通過後に
散乱され、入射してきた光の光路を大きく広げることに
なる。そしてその次に配置されたスリットで散乱された
光をカットしてしまうために壁面上にはほとんど光が達
せずに黒状態が得られる。一方、電界印加時で液晶が応
答し電界方向に対して液晶分子が平行に配列するときに
は入射してきた光は散乱することなく直進し、壁面上に
は高輝度の明状態が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような分散型液晶
電気光学装置の作製工程においては、調光層中の透明支
持体である樹脂の硬化のためにしばしば反応開始剤と、
この反応開始剤を活性化つまりラジカル化するためのエ
ネルギー源として紫外光が用いられる。

【００１１】そこで、問題となるのが紫外光照射による
調光層中の液晶分子の劣化である。液晶分子はその構造
内に不飽和結合を含んでいるため、これら結合が紫外光
を吸収して分解しやすい。これを液晶材料の光劣化とい
う。液晶材料が劣化すると光学特性に寄与するはずの液
晶量が減り、特に電界無印可時の散乱特性を損なってし
まう。また分解した液晶材料は装置内で可動イオン等の
不純物として存在するので、装置の低抵抗化の原因とな
る。よって、樹脂硬化時には、液晶が分解する程の高強
度、または長時間の紫外光照射は望ましくない。

【００１２】一般に樹脂成分であるモノマーとオリゴマ
ーを架橋重合（硬化ともいう）させるためには、その反
応の出発物質としての活性基つまりラジカルが必要であ
り、このラジカルを発生させるために反応開始剤が用い
られる。反応開始剤はその構造内に例えばベンゾイル基
のようにラジカル化すると活性な置換基を有しており、
この置換基部分は紫外光を吸収することにより開裂して
上記のようなラジカルを発生させる。当然、ラジカル発
生のためには開裂に必要なだけの充分なエネルギーが必
要で、高強度、あるいは長時間の紫外光照射を反応開始
剤に対して行う必要がある。

【００１３】しかし液晶材料とこのうよな反応開始剤を
含む樹脂材料が混合された系に高強度あるいは長時間の
紫外光照射を行うと、液晶が劣化して光学特性の低下が
起こる。また、不純物発生のために装置内の調光層部分
の抵抗が下がるという問題も生じる。よって、液晶樹脂
混合系中の樹脂成分を硬化させるには、高強度、あるい
は長時間の紫外光照射は望ましくない。一方、低強度、
あるいは短時間の紫外光照射では樹脂の硬化は充分に行
われず、未硬化樹脂成分が不純物として調光層部分に残
り、同様に装置全体の抵抗低下を招く。

【００１４】このような系内の樹脂成分を低強度、また
は短時間の紫外光照射で硬化させるためには発生ラジカ
ルの絶対量、つまり反応開始剤添加量を多くすればよ
い。しかし従来用いられている反応開始剤は樹脂成分硬
化後に未反応の反応開始剤（以下、残渣と言う）が残
り、これらは硬化後の実際の使用時における光照射によ
って残渣が開裂するなどしてそれ自体が、またそれらか
ら発生したラジカルが後に液晶分子を劣化させるなどし
て系内における不純物発生の原因となる。当然、系内の
反応開始剤量が多くなればなる程、樹脂硬化に寄与しな
かった残渣量も多くなるので、不純物も多くなり、さら
に系全体の抵抗が低下する。

【００１５】一般にネマチック型液晶はその駆動の際に
は実効値応答であることが知られている。そして、液晶
電気光学装置を薄膜トランジスタで駆動するためには、
各表示部において時間経過に伴う実効値電圧低下が起こ
らないことが望ましいとされている。時間経過による実
効値電圧低下が全く起こらない状態を電圧保持率１００
％と表現すると、この状態では液晶に電圧を印加してい
る電荷がずっと維持されていると解釈することができ
る。上記のように装置内に不純物が存在する場合は、不
純物の影響で抵抗が下がり、電圧印加後に液晶内に電流
が流れやすくなるため、電荷が維持されず電圧保持率は
低下することになる。この電圧保持率の低下は液晶電気
光学装置としての表示のちらつき、トーンの変化等の原
因となる。

【００１６】上記の様な理由から、分散型液晶電気光学
装置を、ちらつきやトーン変化なく薄膜トランジスタで
駆動するためには調光層部分に残存する不純物を減らす
ことが第一の手段であり、不純物の大きな原因である硬
化後に反応開始剤の残渣のない高電圧保持特性の装置作
製が必要となる。

【００１７】

【問題を解決するための手段】本発明は前述の如き問題
を解決するものであり、ちらつきやトーン変化のない時
分割駆動の可能な電圧保持率の高い分散型液晶電気光学
装置を提供するものである。

【００１８】〔第１の発明〕液晶材料を透明支持体内に
分散保持した、または、透明支持体が液晶材料内に分散
保持された調光層を持つ分散型液晶電気光学装置であっ
て、前記透明支持体中には自己反応型開始剤の少なくと
も一部がその樹脂骨格として組み込まれていることを特
徴とする液晶電気光学装置。

【００１９】〔第２の発明〕上記第１の発明における自
己反応型開始剤とはその構造内に外部励起源により開裂
して活性基を生じるような、置換基を少なくとも１つ以
上有し、かつ透明支持体を構成するモノマーあるいはオ
リゴマー中の反応基と反応可能な構造の置換基を少なく
とも１つ以上有していることを特徴とする。

【００２０】以上のような構成をとることにより、電圧
保持率の高い、液晶電気光学装置を実現するものであ
る。

【００２１】

【作用】電圧保持率が高いということは、存在する不純
物が極めて少ないということであり、この不純物が存在
する原因の１つである反応開始剤の残渣が残らなければ
上記不純物量はかなり抑えることができる。しかし一般
の反応開始剤は残渣が残りやすいものであることはよく
知られている。高強度の紫外光照射では樹脂の硬化が速
いので反応に寄与する開始剤量が少なく、低強度照射で
は反応開始剤の開裂が起こりにくく、反応開始剤添加量
を多くすると反応に寄与しない開始剤量が多くなるた
め、未反応分の反応開始剤が残渣となる。これら残渣は
いつでも開裂に必要なエネルギーを与えられればラジカ
ルを発生させることができる。よって、従来は反応開始
剤の残渣が生じないように、反応開始剤添加量と紫外光
の照射強度、照射時間等の作製条件を最適化する必要が
あった。

【００２２】従来から使用されている反応開始剤は、一
般に開裂してベンゾイルラジカルの様な非常に活性なラ
ジカルを発生させる。このラジカルが樹脂成分分子の二
重結合に作用することにより樹脂成分分子がラジカル化
し、ラジカル重合反応が進んでゆき樹脂成分は高分子と
して成長し硬化する。しかし、硬化がある程度進んでゆ
くと開始剤は、外部から照射される紫外光あるいはラジ
カル状態となった樹脂構成高分子によって開裂させられ
ても反応すべき相手がないので再び開始剤骨格に戻る
か、または、ラジカルとして液晶材料の劣化を引き起こ
すことになる。

【００２３】これら残渣が硬化後の装置内で、開裂可能
な形をして残らなければ、開始剤の残渣によるラジカル
発生や、そこから起こりうる液晶材料の劣化も抑えられ
るので装置の抵抗は下がることなく、電圧保持率の低下
も起こらない。よって、本発明において使用する反応開
始剤（以下、自己反応型開始剤と言う）は、その骨格中
に従来の反応開始剤と同様のラジカル発生基構造を有す
る部分を１つ以上と、モノマーあるいはオリゴマー等樹
脂の反応基と同様な構造を有する部分を１つ以上持つこ
とを特徴とする。

【００２４】また、反応機構としては従来の反応開始剤
と同様に、まず紫外光により自己反応型開始剤のラジカ
ル発生基が活性化されることにより、樹脂成分のラジカ
ル反応が開始、進行してゆく。硬化がある程度進み樹脂
成分が反応しきった後に、装置内に残るはずの残渣分の
自己反応型開始剤は、その骨格中に樹脂成分と同様の不
飽和結合基を持つためにそれ自身がモノマーあるいはオ
リゴマーのように樹脂成分として働き、自己反応型開始
剤成分がなくなるまでラジカル反応が進むことによって
樹脂中に硬化保持される。また、この反応は樹脂成分の
硬化反応途中でも起こりうる。反応性開始剤の一例とし
て、以下にその構造を示す。

【００２５】

【化１】

【００２６】ここで、Ｘ、Ｙは水素、炭化水素基または
その他の既知の置換基を示し、Ｒはアルキル基を示す。
この反応開始剤の場合、末端基にアクリル基がついてい
るが透明支持体を構成する樹脂の反応基と反応可能であ
ればビニル基、アリル基等の他の既知の置換基で代用可
能である。また同様に、末端基にオレフィン構造がつい
ているが、これも既知の置換基で代用可能である。ま
た、これはほんの一例に過ぎず、たとえ基本骨格が上記
の構造と異なっていても、前述のように自己反応型開始
剤構造内に、透明支持体の樹脂成分の反応基と反応可能
な基、およびラジカル発生のための活性基をそれぞれ少
なくとも１つ以上含むものならば使用できる。

【００２７】このような反応性を持つ、自己反応開始剤
を使用することにより、装置内に残渣として残る自己反
応型開始剤は極めて少なくなり、先に述べた不純物の発
生も少なくなるので、抵抗低下が防げる。よって、電圧
保持率の低下が抑えられ、高電圧保持特性を示す時分割
駆動の可能な液晶電気光学装置が作製できる。

【００２８】また従来の反応開始剤を用いた液晶電気光
学装置はしきい値が大きくなりやすいという問題があ
り、この問題の解決方法の一つとして、装置内の液晶含
有量を増やす方法がよく行われている。しかしこのよう
な方法では、液晶含有量を増加させると共に、反応開始
剤の添加量やＵＶ照射条件、ＵＶ照射時間の最適化を行
う必要があった。しかしこの各種条件の最適化は困難で
あり、液晶含有量の増加と共に液滴が大きくなり、結果
として装置の散乱特性が損なわれるという問題が生じて
いた。しかし本発明による自己反応型開始剤を用いたと
ころ、装置内の液晶含有量を増加させても液滴の大きさ
はほとんど変化しなかったため、作製条件の最適化を行
わなくとも、問題となっていた液晶含有量増加に伴う散
乱特性の低下の無い液晶電気光学装置を得ることができ
た。

【００２９】また、本発明に適用できる液晶の駆動方法
としては、一対の電極から電界を印加するのみの単純マ
トリックス方式、金属と絶縁膜と金属層を積層したＭ−
Ｉ−Ｍ型の非線形素子を利用した方式、薄膜トランジス
タを利用した方式等を用いることができる。通常、分散
型液晶の電界印加時の透過強度特性の急峻性は良くな
く、多数の電極を有したマトリクス駆動を分散型液晶に
直接行うことは困難である。従って、非線形素子や薄膜
トランジスタを設けて駆動を補助する方がよい。その結
果液晶側の急峻性が不足するところを補うことが出来
る。つまりマトリクス駆動をしながら各画素において独
立に散乱状態と透過状態を作り出すことが出来る。

【００３０】本発明の液晶電気光学装置において、使用
する液晶材料として、ネマチック、スメクチック、コレ
ステリック等の一般によく使用される液晶を使用でき
る。

【００３１】また前述の説明においては、透明支持体で
ある液晶支持体を樹脂と表現しているが、これは全ての
波長の光に対して透明である必要はなく、液晶電気光学
装置が使用する波長の光に対して少なくとも５０％以上
の透過率を持つ材料であれば、当然使用することができ
る。加えて、本明細書中あるいは図１において、分散し
ている液晶材料を液滴と表現したりその形状を単純に円
形状に記載しているが、これは説明を簡単にするための
一表現に過ぎず実際には他の形状を取っている場合もあ
り得る。以下に実施例を示し、本発明を説明する。

【００３２】

【実施例】『実施例１』本実施例においては自己反応型
開始剤として、その骨格中にアクリル基とベンゾニル基
を含む以下に示す構造のものを用いた。

【００３３】

【化１】

【００３４】ここで、Ｘ、Ｙは水素、炭化水素基または
その他の既知の置換基を示し、Ｒはアルキル基を示す。
まず図１に示すように、第１の基板１上に公知の蒸着法
やスパッタ法にて、透光性の導電膜であるインジウムと
錫の酸化物２（Ｉｎｄｉｕｍｅ−Ｔｉｎ−Ｏｘｙｄｅ：
ＩＴＯ）を５００から２０００Åの厚さに形成した。こ
の時のシート抵抗は２０から２００Ω／ｃｍ^２であっ
た。これを通常のフォトリソグラフィ技術によりパター
ニングし、第１の基板とした。次に同様の構成を持つ第
２の透光性の電極を有する第２の基板を使用し、第１の
基板と基板間隔５〜５０μｍ、望ましくは７〜２０μ
ｍ、でスペーサを間に挟んで貼合わせた。

【００３５】使用した液晶材料３としては、屈折率が
１．５１８、Δｎが０．２２４０のシアノビフェニルネ
マチック液晶を用い、透明支持体となる光硬化性樹脂４
として、屈折率が１．５７３のウレタン系オリゴマーと
アクリル系モノマーの混合系を用い、反応開始剤を光硬
化性樹脂に対して１〜１０ｗｔ％ 、望ましくは１〜３
ｗｔ％添加し、これら混合物を前記液晶基板間に注入し
た。この時の光硬化性樹脂のウレタン系オリゴマーとア
クリル系モノマーの混合割合は重量比で３５：６５と
し、液晶と光硬化性樹脂との混合比は重量比で５：５と
した。

【００３６】次に液晶樹脂混合系を４５℃に保ちながら
前述の第１の基板と第２の基板により形成された液晶セ
ルに注入し、約３０ｍＷ／ｃｍ² の低照度のＵＶ照射強
度で約１８０秒間紫外光照射し、液晶と樹脂の相分離を
起こさせながら樹脂４を硬化させ、液晶電気光学装置を
作製した。この装置の調光層の厚さは約１０μｍであ
る。

【００３７】この液晶電気光学装置の電圧保持率は２０
Ｖ電圧印可時に８０から９０％程度であり、ちらつきや
トーン変化がなく時分割駆動は可能である。図２の実線
１０に本実施例の液晶電気光学装置における印加電圧と
透過率との関係を示す。実線１０に示されているように
分散型液晶電気光学装置は、印加電圧が無い場合におい
て入射光が散乱され透過率が落ちた状態、即ち白濁状態
を得る。そして電圧印加時に透過状態を得る。よって、
電圧印加の無い状態でなるべく低い透過率を有し、電圧
印加時においてはなるべく高い透過率を有し、しかも散
乱から透過への移行が急峻に行なわれる特性、即ち図２
でいうと曲線の立ち上がりが急である特性が分散型液晶
表示装置として優れた特性であるといえる。また電圧を
印加しない状態において、透過率が低いということは、
入射光が充分散乱されているということであり、散乱特
性が良好であるということもできる。

【００３８】以上のような見地にたち本実施例の特性で
ある図２の実線１０で示される印加電圧と透過率との関
係を見ると、通常の液晶駆動電圧である１５〜２５Ｖに
おいて充分な透過状態が得られ、しかも電界無印加時
（印加電圧無しの状態）においても１０％以下の透過率
しかなく、散乱特性も良好であることが結論される。

【００３９】『実施例２』本実施例においては実施例１
と同様の液晶材料と同様の光硬化性樹脂、同様の自己反
応型開始剤を用いて、各混合比等を同じにして液晶電気
光学装置を作製した例である。本実施例が実施例１と異
なるのは、光硬化性樹脂の硬化にあたって、実施例１よ
りさらに低照度の紫外光を用い、しかも照射時間を長く
した点と、駆動素子として薄膜トランジスタを用いた点
である。

【００４０】次に液晶樹脂混合系を４５℃に保ちなが
ら、その基板上にＡｌゲートの薄膜トランジスタが形成
された第１の基板と第２の基板により形成された液晶セ
ルに注入し、約１０ｍＷ／ｃｍ² のＵＶ照射強度で約３
００秒間紫外光照射し、液晶と樹脂の相分離を起こさせ
ながら樹脂を硬化させ、液晶電気光学装置を作製した。
この装置の調光層の厚さは約１０μｍである。

【００４１】この液晶電気光学装置は通常の液晶駆動電
圧である１５〜２５Ｖにおいてちらつきやトーン変化が
なく時分割駆動が充分に可能であった。

【００４２】『実施例３』本実施例においては実施例１
と同様の液晶材料、同様の光硬化性樹脂、同様の自己反
応型開始剤を用い、液晶と光硬化性樹脂の混合比を重量
比で６：４とした例である。なお光硬化性樹脂の硬化条
件は実施例１の場合と同様なものとした。

【００４３】本実施例においては、液晶樹脂混合系を実
施例１と同様な相分離条件を得るために５５℃の保持し
ながら、実施例１と同様な第１の基板と第２の基板とに
より形成された液晶セルに注入し、約３０ｍＷ／ｃｍ²
のＵＶ照射条件で約１８０秒間紫外光照射をし、液晶と
樹脂の相分離を起こさせながら樹脂を硬化させ、液晶電
気光学装置を作製した。なお、調光層の厚さは約１０μ
ｍである。

【００４４】この液晶電気光学装置の光学特性は図３の
実線４０で示されるように、通常の液晶駆動電圧である
１５〜２５Ｖにおいて充分な透過特性が得られ、電界無
印加時の透過率も１０％以下を示し、充分な散乱特性を
得られていることが分かる。そして本実施例の液晶電気
光学装置は、ちらつきやトーン変化がなく時分割駆動も
充分可能であった。

【００４５】『実施例４』本実施例においては、実施例
１と同様の液晶材料と同様の光硬化性樹脂、同様の自己
反応型開始剤を用い、液晶と光硬化性樹脂の混合比を重
量比で７：３としたものである。なお、光硬化性樹脂の
硬化条件は実施例１と同じ条件とした。

【００４６】上記液晶樹脂混合系を、実施例１と同様な
相分離条件を得るために６５℃に保ちながら、実施例１
の場合と同様な第１基板と第２の基板とにより形成され
た液晶セルに注入し、約３０ｍＷ／ｃｍ² のＵＶ照射条
件で約１８０時間紫外線照射し、液晶と樹脂の相分離を
起こさせながら樹脂を硬化させ、液晶電気光学装置を作
製した。なお調光層の厚さは約１０μｍである。

【００４７】この液晶電気光学装置の光学特性は図３の
実線５０で示されるように、通常の液晶駆動電圧である
１５〜２５Ｖにおいて充分な透過特性が得られ、電界無
印加時における透過率も１０％以下と低く、良好な散乱
特性を有していることが分かる。またちらつきやトーン
変化がなく時分割駆動も充分に可能であった。

【００４８】『比較例１』本比較例は従来の反応開始剤
を使用し、低照度の紫外光を使用して、調光層の透明支
持体を作製した例である。即ち従来の分散型液晶電気光
学装置の代表的な例である。

【００４９】まず液晶樹脂混合系を４５℃に保ちながら
実施例１で示したような第１の基板と第２の基板とによ
り形成された液晶セルに注入し、約３０ｍＷ／ｃｍ² の
低照度のＵＶ照射強度で約１８０秒間紫外光照射し、液
晶と樹脂の相分離を起こさせながら樹脂を硬化させ、液
晶電気光学装置を作製した。この装置の調光層の厚さは
約１０μｍである。また、液晶材料と光硬化性樹脂との
混合割合や特に断らないその他の条件は実施例１と同様
である。

【００５０】この液晶電気光学装置の電圧保持率は２０
Ｖ電圧印可時に５０から５８％であり、ちらつきやトー
ン変化が起こる。また本装置の光学特性は図２の実線３
０に示すように通常の液晶駆動電圧である１５〜２５Ｖ
において充分な透過特性が得られず、電界無印加時の透
過率が３０％程度以上あることを見ても分かるように散
乱特性も悪く、透過−非透過の光学特性を用いる装置と
しては満足できるものではない

【００５１】『比較例２』本比較例においては比較例１
と同様の液晶材料と同様の光硬化性樹脂、反応開始剤を
用い、混合比等を同じ条件とした。また、硬化条件とし
ては、紫外光の強度を強くした条件で作製をおこなっ
た。

【００５２】次に液晶樹脂混合系を４５℃に保ちながら
前述の第１の基板と第２の基板により形成された液晶セ
ルに注入し、約７０ｍＷ／ｃｍ² のＵＶ照射強度で約１
８０秒間紫外光照射し、液晶と樹脂の相分離を起こさせ
ながら樹脂を硬化させ、液晶電気光学装置を作製した。
この装置の調光層の厚さは約１０μｍである。

【００５３】この液晶電気光学装置の電圧保持率は２０
Ｖ電圧印可時に７０％程度であり、ちらつきやトーン変
化が起こる。また本装置の光学特性は、図２の実線２０
に示すように通常の液晶駆動電圧である１５〜２５Ｖに
おいて充分な透過特性が得られ、電界無印加時の散乱特
性も透過率は１０％程度であることから比較的良いこと
がわかる。しかし、本発明を用いた実施例１の場合の特
性を示す実線１０の場合と比較すると、その立ち上がり
の急峻性において劣っていることが分かる。これは明確
なＯＮとＯＦＦの状態を得ることができる特性が、やや
実施例１の場合と比較して劣っていることを意味する。

【００５４】『比較例３』本比較例においては比較例１
と同様の液晶材料と同様の光硬化性樹脂、反応開始剤を
用いた。本比較例の液晶と光硬化性樹脂の混合比は重量
比で６：４である。また硬化条件は比較例１と同じにし
て液晶セルを完成させた。

【００５５】この液晶樹脂混合系を、比較例１と同様な
相分離条件を得るために５５℃の保ちながら、前述の第
１の基板と第２の基板とにより形成された液晶セルに注
入し、約３０ｍＷ／ｃｍ² のＵＶ照射条件で約１８０秒
間紫外線照射し、液晶と樹脂の相分離を起こさせながら
樹脂を硬化させ、液晶電気光学装置を作製した。この装
置の調光層の厚さは約１０μｍである。

【００５６】この液晶電気光学装置の光学特性は図４の
実線６０に示すように、通常の液晶駆動電圧である１５
〜２５Ｖにおいて充分な透過特性が得られるが、電界無
印加時における透過率は２０％以上と高く、無電界時に
おいて良好な散乱特性が得られているとはいいがたい。

【００５７】また比較例１と比較して、液晶と光硬化性
樹脂の混合比を重量比で５：５から６：４にしただけ
で、図２の実線３０で示される特性から、図４の６０で
示される特性に改善されることは、従来の分散型液晶電
気光学装置の作製条件が非常に微妙であり、作製条件の
最適化の困難さを意味しているといえる。

【００５８】『比較例４』本比較例においては比較例１
と同様の液晶材料と同様の光硬化性樹脂、同様の反応性
硬化剤を用い、液晶と光硬化性樹脂の混合比を重量比で
７：３とした例である。なお光硬化性樹脂の硬化条件は
比較例と１と同様とした。

【００５９】本比較例においては、液晶樹脂混合系を、
実施例１と同様な相分離条件を得るために６５℃の温度
に保ちながら、前述の第１の基板と第２の基板とにより
形成された液晶セルに注入し、約３０ｍＷ／ｃｍ² のＵ
Ｖ照射強度で約１８０秒間紫外線照射し、液晶と樹脂の
相分離を起こさせながら樹脂を硬化させ、液晶電気光学
装置を作製した。この装置の調光層の厚さは約１０μｍ
である。

【００６０】この液晶電気光学装置の光学特性は図４の
実線７０に示すように、通常の液晶駆動電圧である１５
〜２０Ｖにおいて充分な透過特性が得られるが、電界無
印加時の透過率は３０％以上あり、無電界時のおける散
乱特性は良好とはいえない。

【００６１】表１に各比較例及び実施例における電圧保
持率値を示す。この電圧保持率を測定するためには、各
例毎に１０個のサンプルを作製し、その全てのデータを
示している。

【００６２】

【表１】

【００６３】また、図２において実線３０は比較例１、
実線２０は比較例２、実線１０は実施例１の液晶電気光
学装置の電気光学特性曲線を示している。図３において
実線１０は実施例１、実線４０は実施例３、実線５０は
実施例４の液晶電気光学装置の電気光学特性を示してい
る。図４において、実線６０は比較例３、実線７０は比
較例４の液晶電気光学装置の電気光学特性を示してい
る。これらの図においては、縦軸に液晶電気光学装置の
透過率が示してあり、横軸に駆動電圧を示してある。ま
た個々の液晶電気光学装置の厚さはほぼ均一としたの
で、縦軸の透過率を比較することで直接透過特性を比べ
ることができる。

【００６４】表１および図２より明らかなように本発明
を用いた液晶電気光学装置は、電圧保持率が高いことが
分かる。この電圧保持率は時分割駆動に充分対応できる
ものである。また透明支持体である光硬化性樹脂と液晶
の混合割合が変化させた場合、実施例で示される本発明
を用いたものは電気光学特性が大きく変化しないが、比
較例で示される従来の構成では大きく電気光学特性が変
化してしまうことも分かる。即ち本発明を利用した場
合、作製条件の影響をあまり受けずに高い性能を得られ
ることが分かる。

【００６５】本実施例において使用した液晶としては、
Ｐ型シアノビフェニル系ネマチック液晶であるが、他に
Ｎ型ネマチック液晶でも、強誘電液晶、非強誘電液晶で
もよく、高分子液晶でも可能である。またそれらに色素
を含有していてもよい。液晶支持体としては、光硬化性
樹脂をはじめ、反応性開始剤により硬化のきっかけが与
えられうるものならばよく、光増感剤、連鎖移動剤、架
橋剤等が添加されていてもかまわない。

【００６６】また、調光層は液晶液晶が樹脂壁で区分さ
れているドロップレット形状であっても樹脂が３次元網
目状に形成しているものであっても前記の液晶光学装置
を形成することが可能である。

【００６７】

【発明の効果】本発明のような自己反応型開始剤を用い
ることにより、装置作製にあたり、従来問題となってい
た不純物による装置の抵抗低下と電圧保持率の低下を改
善し、ちらつきやトーン変化のない時分割駆動の可能な
高電圧保持率の分散型液晶電気光学装置を実現すること
ができる。

【００６８】また本発明の液晶電気光学装置では、従来
おこなわれていた反応開始剤種類の選定、量および紫外
光照射時間等の作製条件の最適化をおこなわなくとも、
上記のような液晶電気光学装置を作製することができる
ので、それら開発に要する時間の短縮もできる。

【００６９】また明確で低いしきい値を得ることができ
るので、液晶表示装置として多様な応用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の液晶電気光学装置の構成を示す。

【図２】実施例及び比較例の駆動電圧と透過率との関係
を示す。

【図３】実施例及び比較例の駆動電圧と透過率との関係
を示す。

【図４】実施例及び比較例の駆動電圧と透過率との関係
を示す。

【符号の説明】

１・・・基板 ２・・・透明導電膜 ３・・・液晶材料 ４・・・透明樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−240614（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310921（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1333

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶材料を透明支持体内に分散保持し
   た、または、透明支持体が液晶材料内に分散保持された
   調光層を持つ分散型液晶電気光学装置であって、駆動の
   ための非線型素子または薄膜トランジスタが設けられて
   おり、前記透明支持体は、外部励起源により開裂して活
   性基を生じる置換基を少なくとも１つ以上有し、かつ前
   記透明支持体となるオリゴマーまたはモノマー中の反応
   基と反応可能であってかかる反応基と同一構造を有する
   置換基を少なくとも１つ以上有している自己反応開始剤
   を含んでいることを特徴とする液晶電気光学装置。