JP2940130B2 - 液晶デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大面積になし得る液晶デバイス及びその製
造方法に関するもので、更に詳しくは、視野の遮断、開
放及び明り若しくは照明光の透過制限、遮断、透過を電
気的又は熱的に操作し得るものであって、建物の窓やシ
ョーウインドウなどで視野の遮断のスクリーンや、採光
コントロールのカーテンに利用されると共に、文字や図
形を表示し、高速応答性を以って電気的に表示を切り換
えることによって、広告板等の装飾表示板や、明るい画
面を必要とするコンピューター端末の表示装置、プロジ
ェクションの表示装置等として利用される液晶デバイス
に関する。

［従来の技術］ 液晶デバイスは、従来、ネマチック液晶を使用したTN
型やSTN型のものが実用化されている。また、強誘電性
液晶を利用したものも提案されている。

これらは偏光板を要するために表面を明るくすること
に限界があり、また、配向処理を要するために、表示デ
バイスの作成時の歩留まりが低下するという問題点を有
していた。

一方、偏光板や配向処理を要さず、明るくコントラス
トの良い、大型で廉価な液晶デバイスを製造する方法と
して、液晶のカプセル化により、ポリマー中に液晶滴を
分散させ、そのポリマーをフィルム化する方法が知られ
ている。特表昭58−501631号公報、米国特許第4,435,04
7号明細書には、カプセル化物質としては、ゼラチン、
アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案され、こ
れら以外にも、例えば、特表昭61−502128号には、液晶
がエポキシ樹脂中に分散したもの、特開昭61−305528号
には、光露光により液晶と光硬化物との相分離を固定化
したもの、特開昭62−2231号には、特殊な紫外線硬化型
ポリマー中に液晶が分散したもの、特開昭63−144321号
には、ポリエステルと液晶と溶剤中に混合してフィルム
化する方法等が知られている。

しかしながら、特表昭58−501631号、特表昭61−5021
28号及び特開昭61−2231号に開示された技術によって得
られる液晶デバイスでは、十分な透明性を得るのに25V
以上、多くの場合は50Vから200Vの高電圧が必要であ
り、特開昭61−305528号及び特開平１−62615号に開示
された液晶デバイスのコントラスト比は、最も優れたも
のでも10であり、多くの場合８以下であり、液晶デバイ
スの実用化に要求される特性を備えていなかった。

更に、必要な調光性を得るためには、液晶材料の個々
の屈折率と光硬化物の屈折率との一致不一致を最適化す
るために、各々の屈折率を十分に選択しなければならな
い煩わしさがあった。

前述の如き液晶デバイスの実用化に要求される重要な
特性である低電圧駆動性、高コントラスト、時分割駆動
性を可能にするために、特開平１−198725号には、液晶
材料が連続層を形成し、この連続層中に、高分子物質が
三次元網目状に分布した構造を有する液晶デバイスが開
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、液晶デバイスに要求される低電圧駆動
性、高コントラスト、時分割駆動性及び明るい画質等の
特性以外に、この液晶デバイスには、以下の問題点があ
った。

即ち、この液晶デバイスには、電気光学特性において
電圧の上昇時と下降時の透過率が異なった値を示すヒス
テリシス現象が発生し、そのため、時分割駆動のマージ
ンが低下し、階調表示を行なう上で問題であった。液晶
デバイスの作製時に於ける光、熱その他によって液晶デ
バイスの抵抗が低下し、その結果、消費電力が増大し、
寿命が悪化し、電圧保持率不良による表示画質のちらつ
きが生ずるという問題点があった。また、駆動電圧及び
使用温度範囲等の用途に適した液晶デバイスを作製する
ためには、液晶とポリマーの組み合わせの変化による相
溶性の変動、分散および相分離の制御等、液晶デバイス
の作製条件を十分に検討しなければならないという煩わ
しさがあった。

本発明が解決しようとする課題は、ヒステリシス現象
が改善され、高い電圧保持率を有し、低電圧で駆動し、
液晶とポリマーの組み合わせによる作製条件に制約を受
けない液相デバイスを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、光散乱不透明状態と透明状態を利用す
る液晶デバイスの構造について鋭意検討した結果、ヒス
テリシス現象が改善され、高い電圧保持率を有し、低電
圧で駆動し、液晶とポリマーの組み合わせによる作製条
件に制約を受けない液晶デバイスの技術を確立するに至
った。

即ち、本発明は、上記課題を解決するために、透明性
電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板と、
この基板に挟持された液晶層を有し、前記基板の一方の
基板の透明性電極層上に、均一な三次元網目状固体物質
を有する層を設け、もう一方の基板の透明性電極層若し
くは透明性電極層上に設けた液晶配向層に接する液晶を
一定方向に配向させたことを特徴とする液晶デバイスを
提供する。

本発明の液晶デバイスは、一方の基板側において液晶
が三次元網目状固体物質によってランダム配向され、他
方の基板側において配向膜等によって液晶が一定方向に
配向されていることを特徴とするもので、液晶のランダ
ム配向によって光散乱を発現し、一定方向の配向によっ
て主に透過率−印加電圧特性を向上させることができる
優れたものである。

本発明で使用する基板は、堅固な材料、例えば、ガラ
ス、金属等であっても良く、柔軟性を有する材料、例え
ば、プラスチックフィルムの如きものであっても良い。
そして、基板は、２枚が対向して適当な間隔を隔て得る
ものである。また、その少なくとも一方は、透明性を有
し、また、その一方に均一な三次元網目状固体物質を有
する層を有し、その２枚の間に挟持される液晶層及び均
一な三次元網目状固体物質を有する層から成る調光層を
外界から視覚させるものでなければならない。但し、完
全な透明性を必須とするものではない。もし、この液晶
デバイスが、デバイスの一方の側から他方の側へ通過す
る光に対して作用させるために使用される場合は、２枚
の基板は、共に適宜な透明性が与えられる。この基板に
は、目的に応じて透明、不透明の適宜な電極が、その全
面又は部分的に配置されても良い。

均一な三次元網目状固体物質を有する層を設けた基板
と、透明電極層若しくは透明電極層上に設けた液晶配向
層を有する基板間には、液晶材料が挟持される。これら
の基板間には、通常、周知の液晶デバイスと同様、間隔
保持用のスペーサーを介在させることもできる。

第１図及び第２図に本発明の液晶デバイスの構造の例
を断面図で示した。図中、１は基板を、２は透明電極
を、３は三次元網目状固体物質を、４は液晶材料を、５
は配向膜を、６は封止剤を各々示す。

第１図は、一方の透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を設け、もう一方の基板の透明性
電極層上に垂直配向層を設けた２枚の基板間に液晶を挟
持させた例であり、液晶は一方の基板上でランダムに配
向し、他方の基板では垂直に配向している。

第２図は、一方の透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を設け、もう一方の基板の透明性
電極層上に水平配向層を設けた２枚の基板間に液晶を挟
持させた例であり、液晶は一方の基板上でランダムに配
向し、他方の基板では水平に配向している。

液晶の配向は、一定方向であればよく、特に垂直と水
平には拘らずこの中間でもよい。

本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶性化合物で
あることを要しないのは勿論で、２種以上の液晶化合物
や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であっても良
く、通常この技術分野で液晶材料として認識されるもの
であれば良く、そのうちの正の誘電率異方性を有するも
のが好ましい。用いられる液晶としては、ネマチック液
晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が好まし
く、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を改善す
るために、コレステリック液晶、カイラルネマチック液
晶、カイラルスメクチック液晶等、カイラル化合物や２
色性染料等が適宜含まれていてもよい。

本発明で使用できる液晶材料は、下記一般式で示した
化合物群より構成される配合組成物であり、液晶材料の
特性、即ち、等方性液体と液晶の相転移温度、融点、粘
度、Δｎ、Δε及び重合性組成物等との溶解性等を改善
することを目的として適宜選択、配合して用いる。

上記一般式中、 を表わし、−Ｑ−は、−Ｃ≡Ｃ−又は−COO−を表わ
し、Ｘは、CN、Ｒ′、Ｒ′Ｏ又はNCSを表わし、Ｙは、
Ｈ、Ｆ又はClを表わし、Ｒ及びＲ′は、各々独立的に炭
素原子数１〜６のアルキル基を表わし、ｍは、１又は２
を表わり、ｎは、０又は１を表わす。

前記基板の少なくとも一方に形成される透明性固体物
質は、粒子上に分散するものでも良いが、三次元網目状
の構造を有するものが好ましい。

この透明性固体物質の三次元網目状部分には、液晶材
料が充填され、かつ、液晶材料が連続層を形成すること
を要し、液晶材料の無秩序な状態を形成することによ
り、光学的境界面を形成し、光の散乱を発現させる上で
必須である。

これらの透明性固体成分としては、合成樹脂が好適で
ある。三次元網目状の構造を与えるものとしては、熱硬
化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂が好ましい。また、有機
溶剤に可溶性の合成樹脂、水に可溶性の合成樹脂も好適
である。

均一な三次元網目状の構造を有する透明性固体物質を
含む層を基板上に形成する方法としては、例えば、
（１）液晶材料と、高分子形成性モノマー若しくはオリ
ゴマーと、必要に応じて光重合開始剤との均一溶液を、
又は（２）溶剤と高分子形成性モノマー若しくはオリゴ
マーと、必要に応じて光重合開始剤との均一溶液を、２
枚の透明性電極層を有する基板間に挟持させるか、或い
は、一方の透明性電極層を有する基板上にスピンコータ
ー等のコーターを使用して塗布し、次いで他方の補助板
を重ねても良く、これに紫外線を照射するか、或いは、
熱的に重合硬化させて、三次元網目状の合成樹脂層を形
成する。次に、このようにして得た三次元網目状構造を
形成した透明性固体物質を挟持した２枚の基板の一方
を、或いは、補助板を剥離した後、三次元網目構造を有
する透明性固体物質から未硬化のモノマー或いはオリゴ
マーや液晶材料、溶剤を洗浄、除去する。なお、一方の
基板或いは補助板上に離型剤を予め塗布しておくと剥離
段階が容易となる。

この液晶材料の連続層中に介在する３次元ネットワー
ク構造の透明性高分子物質は、堅固なものに限らず、目
的に応じ得る限り可撓性、柔軟性、弾性を有するもので
あっても良い。

高分子形成性モノマーとしては、例えば、スチレン、
クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼ
ン；置換基として、メチル、エチル、プロピル、ブチ
ル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、ノニル、
ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、シクロヘキシ
ル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチル、フェ
ノキシエチル、アルリル、メタリル、グリシジル、２−
ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、３−クロ
ロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルアミノエチル、
ジエチルアミノエチルの如き基を有するアクリレート、
メタクリレート又はフマレート；エチレングリコール、
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、テ
トラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、
ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グ
リセリン及びペンタエリスリトール等のポリ（メタ）ア
クリレート又はポリ（メタ）アクリレート；酢酸ビニ
ル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、アクリロニトリ
ル、セチルビニルエーテル、リモネン、シクロヘキセ
ン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、２
−、３−又は４−ビニルピリジン、アクリル酸、メタク
リル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−ヒド
ロキシメチルアクリルアミド又はＮ−ヒドロキシエチル
メタクリルアミド及びそれらのアルキルエーテル化合
物；トリメチルロールプロパン１モルに３モル以上のエ
チレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加
して得たトリオールのジ又はトリ（メタ）アクリレー
ト；ネオペンチルグリコール１モルに２モル以上のエチ
レンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加し
て得たジオールのジ（メタ）アクリレート；ビスフェノ
ールAlモルに１モル以上のエチレンオキサイド若しくは
プロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メ
タ）アクリレート;2−ヒドロキシエチル（メタ）アクリ
レート１モルとフェニルイソシアネート若しくはｎ−ブ
チルイソシアネート１モルとの反応生成物；ジペンタエ
リスリトールのポリ（メタ）アクリレート；トリス−
（ヒドロキシエチル）−イソシアヌル酸のポリ（メタ）
アクリレート；トリス−（ヒドロキシエチル）−リン酸
のポリ（メタ）アクリレート；ジ−（ヒドロキシエチ
ル）−ジシクロペンタジエンのモノ（メタ）アクリレー
ト又はジ（メタ）アクリレート；ピバリン酸エステルネ
オペンチルグリコールジアクリレート；カプロラクトン
変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコ
ールジアクリレート；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリ
オレフィン変性ネオペンチルグリコールジアクリレート
等を挙げることができるが、トリメチロールプロパント
リアクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポ
リプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレ
ングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアク
リレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ト
リス−（アクリルオキシエチル）イソシアヌレートが特
に好ましい。

重合体形成性オリゴマーとしては、例えば、 （１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に（メタ）アク
リル酸、更に場合によりヤシ油脂肪酸等の長鎖脂肪酸を
エステル化させて得たエポキシ（メタ）アクリレート或
いはその長鎖脂肪酸変性物、水酸基を有するエポキシ
（メタ）アクリレートに二塩基酸無水物、四塩基酸ジ無
水物、無水トリメリット酸を付加して得たカルボキシル
基を有するエポキシ（メタ）アクリレートの如きエポキ
シ（メタ）アクリレート及びその変性物。

（２）英国特許第1,147,732号明細書（特開昭51−37193
号公報及び特開昭51−138797号公報）に記載されている
ようなジイソシアナート化合物とポリオールとを予め反
応させて得られる末端イソシアナート化合物に更にβ−
ヒドロキシアルキルアクリレート及び／又はメタクリレ
ートを反応せしめることによって得られる分子内に２個
以上のアクリロイロキシ基及び／又はメタクリロイロキ
シ基をもった付加重合性化合物。

（３）特公昭47−3262号公報に記載されているような無
水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ
無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、或いは無水
ヘッド酸のような二塩基酸無水物とグリシジルアクリレ
ート及び／又はグリシジルメタクリレートを開環重合し
て得られるアクリロイロキシ基及び／又はメタクリロイ
ロキシ基を多数ペンダントにもった直線状ポリエステル
化合物。

（４）特公昭47−23661号公報に記載されているような
隣接炭素原子に少なくとも３個のエステル化可能なヒド
ロキシル基を有する多価アルコールと、アクリル酸及び
／又はメタクリル酸と、ジカルボン酸及びその無水物か
らなる群から選択されたジカルボン酸類との共エステル
化によって製造された重合可能なエステル類。

（５）英国特許第628,150号明細書、米国特許第3,020,2
55号明細書及び月刊誌「マクロモレキュールズ」第４
巻、第５号、第630〜632頁（1971年）に記載されている
如きメラミン又はベンゾグアナミンにホルムアルデヒ
ド、メチルアルコール及びβ−ヒドロキシアルキルアク
リレート（又はメタクリレート）等を反応せしめて得ら
れるポリアクリル（又はポリメタクリル）変性トリアジ
ン系樹脂。

（６）米国特許第3,377,406号明細書に記載されている
ようなポリヒドロキシ化合物のグリシジルエーテル化物
にアクリル酸又はメタクリル酸を反応させて得られる不
飽和ポリエステル樹脂。

（７）米国特許第3,455,801号明細書及び米国特許第3,4
55,802号明細書に記載されている一般式 （式中、Ｒは炭素原子数２〜10の２価の飽和又は不飽和
脂肪族炭化水素基を表わし、Ｒ′は炭素原子数２〜10の
２価の飽和脂肪族炭化水素基を表わし、Ｒ″は水素原子
又はメチル基を表わし、ｎは１〜14の整数を表わす。） で表わされる両末端にアクリロイロキシ基又はメタクリ
ロイロキシ基を有するポリエステル化合物。

（８）米国特許第3,483,104号明細書及び米国特許第3,4
70,079号明細書に記載されている一般式 （式中、Ａは−Ｏ−又は−NH−を表わし、１分子中に少
なくとも２個は−NH−であるものとし、Ｒは二価の飽和
脂肪族又は不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Ｒ′は二価
の飽和又は不飽和の脂肪族或いは環状炭化水素を表わ
し、Ｒ″は水素原子又はアルキル基を表わし、ｎは１〜
14の整数を表わす。） で表わされるジアクリル変性（又はジメタクリル変性）
ポリアミド化合物。

（９）特公昭48−37246号明細書に記載されている一般
式 （式中、Ｘは水素原子又はアシル基を示し、Ｒは二価の
飽和又は不飽和の脂肪族又は環状炭化水素基を表わし、
R¹は二価の脂肪族炭化水素基を表わし、R²は水素原子又
はアルキル基を表わし、Ａは−Ｏ−又は−NH−を表わ
し、１分子中て少なくとも２個は−NH−であるものと
し、ｎは１〜14の整数を表わす。） で表わさせるジアクリル変性（又はジメタクリル変性）
ポリアミド化合物。

（10）米国特許第3,485,732号明細書に記載されている
ような飽和又は不飽和の二塩基酸又はその無水物、或い
は必要に応じてそれらとジオールとを反応させて得られ
る両末端にカルボキシル基を有する化合物に更にグリシ
ジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートを反応
せしめることにより得られるジアクリル変性（又はジメ
タクリ変性）ポリエステル化合物。

（11）特公昭48−12075号明細書に記載されているごと
き分子中に一般式、 （式中、Ｘはアシル基又はウレタン基を表わし、Ｒは、
水素原子、塩素原子、メチル基又はシアノ基を表わ
す。） で表わされるくり返し単位を有する側鎖に不飽和酸エス
テル結合を有する（メタ）アクリル共重合体に基づく化
合物等を挙げることができる。

重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−
メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製
「ダロキュア1173」）、１−ヒドロキシシクロヘキシル
フェニルケトン（チバ・ガイギー社製「イルガキュア 1
84」）、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒド
ロキシ−２−メチルプロパン−１−オン（メルク社製
「ダロキュア1116」）、ベンジルジメチルケタール（チ
バ・ガイギー社製「イルガキュア 651」）、２−メチル
−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルホリ
ノプロパノン−１（チバ・ガルギー社製「イルガキュア
907」）、2,4−ジエチルチオキサントン（日本化薬社
製「カヤキュアDETX」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸
エチル（日本化薬社製「カヤキュア EPA」）との混合
物、イソプロピルチオキサントン（ワードプレキンソツ
プ社製「カンタキュアー ITX」）とｐ−ジメチルアミノ
安息香酸エチルとの混合物、アシルホスフィンオキシド
（BASF社製「ルシリンTPO」等が挙げられるが、液状で
ある２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパ
ン−１−オンが液晶材料、高分子形成性モノマー若しく
はオリゴマーとの相溶性の面で特に好ましい。

基板に均一に付着させる透明性固体物質の厚みを制御
するために、液晶材料とモノマー若しくはオリゴマーの
溶液、或いは、有機溶剤とモノマー若しくはオリゴマー
の溶液に、スペーサーを混合しても良く、一方に基板上
にスペーサーを塗布しても良い。

また、洗浄方法は、通常周知の液晶デバイスの透明電
極を有するガラス基板に対して行なう方法と同様の方法
で行っても良く、新たな有機溶剤、蒸留水、液晶材料の
溶液に入れた後、超音波洗浄を行っても良い。

洗浄された透明性固体物質を有する基板は、真空乾燥
又は真空加熱乾燥等の方法により、十分に乾燥させる必
要がある。

また、前記モノマー若しくはオリゴマーの代わりにポ
リマーを用い、溶媒若しくは水の蒸発乾燥によって、三
次元網目状ポリマーを作製することもできる。

三次元網目状の構造を有する透明性固体物質を均一に
基板上に形成させる方法は、これらの方法に限定される
ことはない。

透明性固体物質から形成された三次元網目状構造の形
状の平均径は、光の波長に比べて大きすぎたり、小さす
ぎる場合、光散乱性が衰える傾向にあるので、0.2〜２
μｍの範囲が好ましい。また、透明性固体物質を有する
層の層厚は、使用目的に応じ、光散乱による不透明性と
電気的或いは熱的に達成した透明性との間の十分なコン
トラストを得るために、１〜10μｍの範囲が好ましい。

本発明の液晶デバイスは、例えば、上記の方法によっ
て得た均一な三次元網目状固体物質を有する層を形成し
た基板と通常実施されている方法によって得た一定方向
の配向層を有する基板を用いて以下の方法に従って製造
することができる。

即ち、（１）一方の基板が透明性電極層上に均一な三
次元網目状固体物質を有する層を形成した透明性電極層
を有する基板と透明性電極層上に一定方向の配向層を有
する基板を、周知の液晶デバイスと同様にして、張り合
わせ、封止剤を用いて固定し、パネル化する。このパネ
ルの内部を真空減圧し、液晶材料中にこのパネルの液晶
注入口を浸透した後、通常気圧に戻すことによって、液
晶材料を注入する方法。

（２）透明性電極層上に均一な三次元網目状固体物質を
有する層を形成した基板或いは透明性電極層上に一定方
向の配向層を有する基板上に液晶材料を塗布した後、も
う一方の基板を重ね、真空減圧下で、十分に脱気を行な
う。次いで、両基板の周囲を封止剤を用いて固定し、液
晶デバイスを製造する方法。

基板間隔は、２〜30μｍの範囲が好ましく、５〜20μ
ｍの範囲が特に好ましい。

このようにして製造された液晶デバイスは、従来の光
散乱形液晶デバイスと比較して、次のような特徴を有す
る。

（１）低電圧で駆動する。

（２）挟持された液晶材料の抵抗を高くすることができ
るので、高い電圧保持率を有する液晶デバイスを提供す
ることができる。

（３）ヒステリシス現象を改善することができるので、
諧調表示に優れた液晶デバイスを提供することができ
る。

（４）液晶材料と合成樹脂の種々の材料の組み合わせに
よる制約を受けないため、表示特性の改良が容易とな
り、優れた液晶デバイスを提供することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。

なお、以下の実施例及び比較例において「％」は「重
量％」を表わす。

また、各実施例及び比較例中の評価特性の各々は以下
の記号及び内容を意味する。

（１）時分割駆動線数（N_max）： N_max＝［（α^２＋１）／（α^２−１）］^２ 但し、γ＝V₉₀/V₁₀ （２）V₉₀,V₁₀: 電圧無印加時のデバイスの光透過率（T₀）を０％と
し、印加電圧の増大に伴って光透過率が変化しなくなっ
た時の透過率（T₁₀₀）を100％とする時、光透過率90％
となる印加電圧（ボルト）をV₉₀、光透過率10％となる
時の印加電圧をV₁₀とする。

（３）コントラスト： デバイスを測光上から外した状態で、光源の点灯時の
光透過率を100％とし、消灯時の光透過率を０％とした
時、印加電圧V₉₀及びＶの¹⁰時に得られる光透過率をそ
れぞれT₉₀及びT₁₀とする時 コントラスト＝T₉₀/T₁₀ （４）ヒステリシス： 電圧を0Vから上昇させた時に、光透過率が50％
（T₅₀）となる電圧をV₅₀ ^upとし、十分高い電圧から下降
させた時に光透過率が50％になる電圧をV₅₀ ^downとする
時、 ΔＶ＝V₅₀ ^up−V₅₀ ^down をヒステリシス現象の評価値とし、ヒステリシス巾とす
る。

（５）応答速度： 印加電圧を0VからON状態に切り換えた時、光透過率が
90％に到達するまでの時間を立ち上がり時間τ_ｒとし、
ON状態から0Vに切り換えた時、光透過率が10％に到達す
る時間を立ちがり時間τ_ｄとして、ON状態の電圧を変化
させてτ_ｒ＝τ_ｄとなる時間を応答速度とする。

（６）保持率： フレーム周波数60Hz、電圧4.5V、ON状態の時間67μ秒
の矩形波を印加し、ON状態で蓄積された電荷をQ₀、OFF
状態で漏れる電流を高インピーダンス電圧計で測定し、
残存電荷をＱとした時、 保持率＝Q/Q₀ で表わす。

実施例１ 高分子形成オリゴマーとして、「HX−620」（日本化
薬社製カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステ
ルネオペンチルグリコールジアクリレート）19.8％、重
合開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フ
ェニルプロパン−１−オン0.2％及び液晶材料として、
下記液晶（Ａ）80％を混合した均一溶液を、平均粒径10
μｍのスペーサーを透明電極層上に少量散布した５×5c
mのITOガラス板と同サイズのポリカーボネート板（三菱
瓦斯化学製「ユピロン」）の間にはさみ込み、ITOガラ
ス板側から紫外線を照射し、高分子形成性オリゴマーを
硬化させた。硬化条件は、メタルハライドランプ（80W/
cm²）の下を、3.5m/分の速度で通過させ、500mJ/cm²に
相当するエネルギーの紫外線を照射した。この基板間に
形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、ポリマーの三次元ネットワークが認められた。

この紫外線照射物からポリカーボネート板を剥離して
得た三次元網目状固体物質が均一に付着したITOガラス
板を、エタノール中に浸し、超音波洗浄工程を加えた
後、真空加熱乾燥させた。

この三次元網目状固体物質が均一に付着したITOガラ
ス板と、レシチンによって通常の方法で作製した垂直配
向層を設けた５×5cmのITOガラス板を貼り合わせ、封止
剤として「DSA−001」（ロディク社製エポキシ樹脂）を
用いて固定化し、空セルを作製した。このセルを真空減
圧下に置き、注入口を下記液晶（Ｂ）に浸した後、通常
気圧に戻すことによって、本発明の液晶デバイスを得
た。

得られた液晶デバイスの特性は、以下の通りであっ
た。

V₁₀ :2.4V V₉₀ :3.2V γ :1.3 N_max :12.7 コントラスト:1:10 τ_ｒ＝τ_ｄ :23ミリ秒 ヒステリシス:0.1V 保持率 :65.0％ 転移温度 68.5℃（Ｎ−Ｉ） ＜−25＞℃（Ｃ−Ｎ） 屈折率 n_e＝1.787 n_o＝1.583 Δｎ＝0.254 誘電率 ε_//＝37.8 ε⊥＝10.9 Δε＝26.9 実施例２ 実施例１において、レシチンによって通常の方法で作
製した垂直配向層を設けたITOガラス板に代えて周知の
方法でポリイミド膜をラビングして作製した水平配向膜
を設けた５×5cmのITOガラス板を使用した以外は実施例
１と同様にして本発明の液晶デバイスを得た。

得られた液晶デバイスの特性は、以下の通りであっ
た。

V₁₀ :3.2V V₉₀ :4.5V γ :1.4 N_max :9.3 コントラスト:1:16 τ_ｒ＝τ_ｄ :26ミリ秒 ヒステリシス:0.1V 保持率 :65.0％ 実施例３ 高分子形成性オリゴマーとして、「HX−620」19.8
％、重合開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル−
１−フェニルプロパン−１−オン0.2％及び液晶材料と
して前記液晶（Ｂ）80％を混合した均一溶液を、平均粒
径４μｍのスペーサーを透明電極層上に少量散布した５
×5cmのITOガラス板と3.5×3.5cmのポリカーボネート板
（三菱瓦斯化学製「ユピロン」）の間にはさみ込み、実
施例１と同じ硬化条件で、ITOガラス板側から紫外線を
照射し、高分子形成性オリゴマーを硬化させた。この基
板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ、ポリマーの三次元ネットワークが認めら
れた。

この紫外線照射物からポリカーボネート板を剥離して
得た三次元網目状固体物質が均一に付着したITOガラス
板を、エタノール中に浸し、超音波洗浄工程を加えた
後、真空加熱乾燥させた。

この三次元網目状固体物質が均一に付着したITOガラ
ス板に、平均粒子10μｍのスペーサー少量と封止剤「DS
A−001」の混合物を用いてスクリーン印刷した後、もう
一方に周知の方法でポリイミド膜をラビングして作製し
た水平配向層を設けた５×5cmのITOガラス板を透明電極
層間が10μｍとなるように貼り合わせて、空セルを作製
した。このセルを真空減圧下に置き、前記液晶（Ｂ）98
％と「Ｓ−416」（三井東圧化学社製黒色の二色性染
料）２％との混合物に注入口を浸した後、通常気圧に戻
すことによって、本発明の液晶デバイスを得た。

得られた液晶デバイスの特性は、以下の通りであっ
た。

V₁₀ :3.6V V₉₀ :5.5V γ :1.52 N_max :6.3 コントラスト:1:420 τ_ｒ＝τ_ｄ :20.3ミリ秒 ヒステリシス:0.10V 保持率 :64.0％ 比較例１ 高分子形成性オリゴマーとして、「HX−620」19.8
％、重合開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル−
１−フェニルプロパン−１−オン0.2％及び液晶材料と
して前記液晶（Ｂ）80％を混合し、平均粒径10μｍのス
ペーサーを少量混合し、この混合液を２枚の５×5cmのI
TOガラス板の間にはさみ込み、実施例１と同じ硬化条件
で、紫外線を照射し、高分子形成性オリゴマーを硬化さ
せて比較例の液晶デバイスを得た。この基板間に形成さ
れた調光層の断面を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、ポリマーの三次元ネットワークが認められた。

得られた液晶デバイスの特性は、以下の通りであっ
た。

V₁₀ :6.9V V₉₀ :12.8V γ :1.88 N_max :3.2 コントラスト:1:19 τ_ｒ＝τ_ｄ :19.8ミリ秒 ヒステリシス:0.9V 保持率 :21.0％ 比較例２ 高分子形成性オリゴマーとして、「HX−620」19％、
重合開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−
フェニルプロパン−１−オン１％、液晶材料として前記
液晶（Ｂ）78.4％及び黒色の二色性染料「Ｓ−416」1.6
％を混合し、平均粒径４μｍのスペーサーを少量混合
し、この混合液を２枚の５×5cmのITOガラス板の間には
さみ込み、実施例２と同じ硬化条件で、紫外線を照射し
たが、高分子形成性オリゴマーは硬化せず、光散乱層を
有する液晶デバイスは作製できなかった。

比較例１で得た液晶デバイスのV₁₀、V₉₀、ヒステリシ
ス及び保持率の値と、各実施例で得た液晶デバイスの各
々の値との比較から、本願発明の液晶デバイスは、低電
圧で駆動し、ヒステリシス現象と保持率を大幅に改良し
た優れたものであることが明らかである。

また、比較列２と実施例３との比較から、本発明の液
晶デバイスは、液晶と高分子形成材料の組み合わせによ
る制約を受けずに、使用目的を適した液晶デバイスを容
易に製造できることが明らかである。

［発明の効果］ 本発明の液晶デバイスは、偏光板が不要で、明るい画
質の液晶デバイスであって、透明−不透明のコントラス
トが約1:15〜28と大きく、時分割駆動が可能なしきい値
特性と、急峻性を有している。特に、従来の光散乱形液
晶デバイスにおいて、問題となったヒステリシス現象を
改善し、デバイス作製時における光散乱層の抵抗を大き
く改良し、高い電圧保持率を有することが可能となっ
た。

これらの特徴により、本発明の液晶デバイスは、諧調
表示が可能で、画面のちらつきをなくした液晶デバイス
を提供することができる。

従って、本発明の液晶デバイスは、コンピューター端
末の表示装置、プロジェクションの表示装置として有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の液晶デバイスの構造を
示す断面図である。 １……基板、２……透明電極 ３……三次元網目状固体物質 ４……液晶材料、５……配向膜 ６……封止剤

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明性電極層を有する少なくとも一方が透
   明な２枚の基板と、この基板に挟持された液晶層を有
   し、前記基板の一方の基板の透明性電極層上に、均一な
   三次元網目状固体物質を有する層を設け、他方の基板の
   透明性電極層若しくは透明性電極層上に設けた液晶配向
   層に接する液晶を一定方向に配向させたことを特徴とす
   る液晶デバイス。
2. 【請求項２】透明性電極層上に設けた液晶配向層がポリ
   イミドから成る請求項１記載の液晶デバイス。
3. 【請求項３】透明性電極層上の設けた液晶配向層に接す
   る液晶を基板方向に対して垂直方向に配向させたことを
   特徴とする請求項１又は２記載の液晶デバイス。
4. 【請求項４】透明性電極層上の設けた液晶配向層に接す
   る液晶を基板方向に対して水平方向に配向させたことを
   特徴とする請求項１又は２記載の液晶デバイス。
5. 【請求項５】基板上に設けた薄膜トランジスター又はダ
   イオードから成るスイッチング素子によって駆動するこ
   とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の液晶デバ
   イス。
6. 【請求項６】液晶層中に含まれる液晶材料が、ネマチッ
   ク液晶、スメクチック液晶及びコレステリック液晶から
   成る群から選ばれる液晶化合物を含有する請求項１、
   ２、３、４、又は５記載の液晶デバイス。
7. 【請求項７】液晶層に二色性色素を含有する請求項１、
   ２、３、４、５、又は６記載の液晶デバイス。
8. 【請求項８】液晶層中に含まれる液晶材料が、温度変化
   によって液晶相と等方性液体相との間を可逆的に相変化
   し、それによって、光散乱不透明状態と透明状態とに可
   逆的に変化する請求項１、２、３、４、又は６記載の液
   晶デバイス。
9. 【請求項９】液晶層中に含まれる液晶材料が、基板の電
   極間に印加される電圧によって、その分子配列を可逆的
   に変化させ、それによって、光散乱状態と透明状態とに
   可逆的に変化する請求項１、２、３、４、５、６又は７
   記載の液晶デバイス。
10. 【請求項１０】三次元網目状固体物質が合成樹脂から成
    る請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の
    液晶デバイス。
11. 【請求項１１】三次元網目状固体物質を有する層の層厚
    が１〜10μｍの範囲にある請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８、９又は10記載の液晶デバイス。