JP3033636B2 - 高分子分散型液晶複合膜 - Google Patents
高分子分散型液晶複合膜Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子分散型液晶複合
膜に関する。さらに詳しくは、液晶滴または連続液晶滴
と含有高分子との屈折率の差、ならびに高分子壁により
歪まされた液晶のダイレクターを外部電圧により変化さ
せ、液晶と液晶との界面で起こる光散乱を制御する表示
モードを利用した高分子分散型液晶複合膜に関する。本
発明の高分子分散型液晶複合膜は、例えばプロジェクシ
ョンテレビ、パソコン、ワードプロセッサー等の平面デ
ィスプレイ装置、シャッタ効果を用いた表示板、窓、
扉、壁等に利用可能である。
膜に関する。さらに詳しくは、液晶滴または連続液晶滴
と含有高分子との屈折率の差、ならびに高分子壁により
歪まされた液晶のダイレクターを外部電圧により変化さ
せ、液晶と液晶との界面で起こる光散乱を制御する表示
モードを利用した高分子分散型液晶複合膜に関する。本
発明の高分子分散型液晶複合膜は、例えばプロジェクシ
ョンテレビ、パソコン、ワードプロセッサー等の平面デ
ィスプレイ装置、シャッタ効果を用いた表示板、窓、
扉、壁等に利用可能である。
【0002】
【従来の技術】従来、電気光学効果を利用した表示素子
としてネマティック液晶を用いたTN型や、STN型の
ものが実用化されている。また、強誘電性液晶を用いた
素子も提案されている。これらは、偏光板を要するもの
であり、しかも、配向処理を必要とするものである。一
方、偏光板を要さず液晶の散乱を利用したものでは、動
的散乱(DS)効果および相転移(PC)効果がある。
としてネマティック液晶を用いたTN型や、STN型の
ものが実用化されている。また、強誘電性液晶を用いた
素子も提案されている。これらは、偏光板を要するもの
であり、しかも、配向処理を必要とするものである。一
方、偏光板を要さず液晶の散乱を利用したものでは、動
的散乱(DS)効果および相転移(PC)効果がある。
【0003】最近、偏光板を要さず、しかも配向処理を
不要とするものとして、液晶の複屈折性を利用し、透明
または白濁状態を電気的にコントロールする方法が提案
されている。この方法は、基本的には電圧印加時に液晶
の配向が電場方向に揃い液晶分子の常光屈折率と支持媒
体の屈折率とを一致させ透明状態を表示し、電圧無印加
時には、液晶分子の配向の乱れに起因した光散乱状態を
利用する表示モードとなり、例えば、特公平3−528
43等に開示されている。また、これに関連した発明で
用いられている液晶材料としては、大部分が液晶分子末
端に−CN基を持つようなシアノビフェニル系やシアノ
ピリミジン系などである。これらの液晶材料に対して
は、特開平2−272422〜272424号公報、同
2−75688号公報、同2−85822号公報等に開
示されている。さらに、投射型および直視型ディスプレ
イ双方共に液晶パネルの高精度の均一性と、特にTFT
などのアクティブマトリックスで駆動させる際には高い
電圧保持特性を示し、しかも、低電圧で駆動する必要が
あるなどの厳しい表示特性が求められている。これらの
性質は、液晶材料の物性と化学的安定性に大きく関係す
る。直視型液晶表示素子においては、以上のような要求
に加えて、大画面かつ高精細化の動きが注目されてい
る。
不要とするものとして、液晶の複屈折性を利用し、透明
または白濁状態を電気的にコントロールする方法が提案
されている。この方法は、基本的には電圧印加時に液晶
の配向が電場方向に揃い液晶分子の常光屈折率と支持媒
体の屈折率とを一致させ透明状態を表示し、電圧無印加
時には、液晶分子の配向の乱れに起因した光散乱状態を
利用する表示モードとなり、例えば、特公平3−528
43等に開示されている。また、これに関連した発明で
用いられている液晶材料としては、大部分が液晶分子末
端に−CN基を持つようなシアノビフェニル系やシアノ
ピリミジン系などである。これらの液晶材料に対して
は、特開平2−272422〜272424号公報、同
2−75688号公報、同2−85822号公報等に開
示されている。さらに、投射型および直視型ディスプレ
イ双方共に液晶パネルの高精度の均一性と、特にTFT
などのアクティブマトリックスで駆動させる際には高い
電圧保持特性を示し、しかも、低電圧で駆動する必要が
あるなどの厳しい表示特性が求められている。これらの
性質は、液晶材料の物性と化学的安定性に大きく関係す
る。直視型液晶表示素子においては、以上のような要求
に加えて、大画面かつ高精細化の動きが注目されてい
る。
【0004】高均一性かつ大面積化に対応した液晶−高
分子複合膜を作製する方法として、近年、高分子と液晶
材料とを溶剤に溶解させ、これを一方の透明電極板上に
流延塗布、ついで乾燥した後、他方の透明電極を貼り合
わせて液晶パネルを形成する方法が報告された(Polyme
r Preprints Japan, vol.37, No.8(1988)、
特開昭59−226322号公報あるいは特開平1−2
50925号公報等)。この方法によれば、形成される
液晶と高分子の複合膜は、スポンジ状構造となった高分
子マトリックスと、その孔部分を球状あるいは連続状に
うめる液晶とから構成されている。これら高分子分散型
液晶表示素子の動作原理については上述した通りであ
る。
分子複合膜を作製する方法として、近年、高分子と液晶
材料とを溶剤に溶解させ、これを一方の透明電極板上に
流延塗布、ついで乾燥した後、他方の透明電極を貼り合
わせて液晶パネルを形成する方法が報告された(Polyme
r Preprints Japan, vol.37, No.8(1988)、
特開昭59−226322号公報あるいは特開平1−2
50925号公報等)。この方法によれば、形成される
液晶と高分子の複合膜は、スポンジ状構造となった高分
子マトリックスと、その孔部分を球状あるいは連続状に
うめる液晶とから構成されている。これら高分子分散型
液晶表示素子の動作原理については上述した通りであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法に基づく液
晶−高分子複合膜では、熱硬化性モノマーや光重合性モ
ノマーと液晶との均一混合物とから各々、熱重合反応や
光重合反応による相分離を利用する系とは異なり、相分
離させる過程で化学反応を伴わないという点と大面積化
に対応した装置上の問題点が少ないという利点がある。
さらに、液晶材料の観点からも従来、高分子分散型液晶
表示素子に用いられていた液晶分子末端に−CN基を有
する液晶材料は、これらの分子自身のシアノ基の分極が
強く反応性に富み、かつ、系全体の不純物を液晶材料に
取り込みやすい。そのため、他の化合物と接触すること
の多い高分子分散型液晶表示素子では製造プロセスにお
いて、その製造物の高い保持率(90%以上)を維持する
ことができない。しかも、液晶と硬化性化合物との混合
物から化学反応(熱あるいは光重合)プロセスを利用した
液晶−硬化性樹脂との相分離過程を経て作製する方法に
おいては、セル内で液晶と反応活性点とが共存し、液晶
はダメージを受け、保持率が著しく低下する。
晶−高分子複合膜では、熱硬化性モノマーや光重合性モ
ノマーと液晶との均一混合物とから各々、熱重合反応や
光重合反応による相分離を利用する系とは異なり、相分
離させる過程で化学反応を伴わないという点と大面積化
に対応した装置上の問題点が少ないという利点がある。
さらに、液晶材料の観点からも従来、高分子分散型液晶
表示素子に用いられていた液晶分子末端に−CN基を有
する液晶材料は、これらの分子自身のシアノ基の分極が
強く反応性に富み、かつ、系全体の不純物を液晶材料に
取り込みやすい。そのため、他の化合物と接触すること
の多い高分子分散型液晶表示素子では製造プロセスにお
いて、その製造物の高い保持率(90%以上)を維持する
ことができない。しかも、液晶と硬化性化合物との混合
物から化学反応(熱あるいは光重合)プロセスを利用した
液晶−硬化性樹脂との相分離過程を経て作製する方法に
おいては、セル内で液晶と反応活性点とが共存し、液晶
はダメージを受け、保持率が著しく低下する。
【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、高分子分散型表示素子の要求性能の内最も重要と思
われる低駆動電圧、ハイコントラスト、高保持率をすべ
て満たす高分子分散型液晶複合膜を提供することを目的
とする。
り、高分子分散型表示素子の要求性能の内最も重要と思
われる低駆動電圧、ハイコントラスト、高保持率をすべ
て満たす高分子分散型液晶複合膜を提供することを目的
とする。
【0007】本発明は高分子複合型液晶表示膜を用いた
液晶光学素子を提供することを目的とする。
液晶光学素子を提供することを目的とする。
【0008】かかる目的は、従来とは構造が異なる液晶
化合物、すなわち化学的に安定な極性基であるFあるい
はClなどの原子を主構成原子とする官能基を有する液
晶材料群(機能材料、vol.2、No.2、p5〜12)に注
目し、高分子分散型液晶表示素子のコントラストに密接
な関係があるとされる屈折率異方性(Δn)が大きく、
高分子分散型液晶表示素子作製時に重要である液晶材料
のクリアリングポイント(ネマティック相−等方性液体
相転移温度)が、60〜100℃であることを特徴とす
る液晶材料を使用し、塗布法により、該液晶材料をマト
リックス高分子に相分離させることより達成される。
化合物、すなわち化学的に安定な極性基であるFあるい
はClなどの原子を主構成原子とする官能基を有する液
晶材料群(機能材料、vol.2、No.2、p5〜12)に注
目し、高分子分散型液晶表示素子のコントラストに密接
な関係があるとされる屈折率異方性(Δn)が大きく、
高分子分散型液晶表示素子作製時に重要である液晶材料
のクリアリングポイント(ネマティック相−等方性液体
相転移温度)が、60〜100℃であることを特徴とす
る液晶材料を使用し、塗布法により、該液晶材料をマト
リックス高分子に相分離させることより達成される。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(a)下記「化5」で表される化合物からなる群から選
択される化合物下記「化6」で表される化合物からなる
群から選択される化合物との液晶混合物からなり、該液
晶混合物が50重量%〜100重量%の割合で含有され
る、シアノ基を有する液晶化合物は含有されていない液
晶材料、 (b)マトリックス高分子および (c)上記液晶材料およびマトリックス高分子との共通
溶媒との均一混合物から液晶を相分離させることにより
形成した高分子分散型液晶複合膜;
(a)下記「化5」で表される化合物からなる群から選
択される化合物下記「化6」で表される化合物からなる
群から選択される化合物との液晶混合物からなり、該液
晶混合物が50重量%〜100重量%の割合で含有され
る、シアノ基を有する液晶化合物は含有されていない液
晶材料、 (b)マトリックス高分子および (c)上記液晶材料およびマトリックス高分子との共通
溶媒との均一混合物から液晶を相分離させることにより
形成した高分子分散型液晶複合膜;
【化5】 (式中、A1およびA2は各独立して、ベンゼン環または
シクロヘキサン環を表す; X1、X2、X3、X4、X5およびX6は各独立してH、F
またはC1を示し、X1〜X6の少なくとも1つはFであ
る; Z1およびZ2は各独立して単結合、−CH2CH2−、−
CH=CH−または−C≡C−を示す; Rは、CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1
CH=CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示
す; mは、0、1、2を示す);
シクロヘキサン環を表す; X1、X2、X3、X4、X5およびX6は各独立してH、F
またはC1を示し、X1〜X6の少なくとも1つはFであ
る; Z1およびZ2は各独立して単結合、−CH2CH2−、−
CH=CH−または−C≡C−を示す; Rは、CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1
CH=CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示
す; mは、0、1、2を示す);
【化6】 (式中、BおよびCは独立してCnH2n+1−、CnH2n+1
O−、CnH2n+1CH=CH−またはCnH2n+1・C6H
10−(式中、nは前記と同意義である)を示す; LはHまたはFを表わす)に関する。
O−、CnH2n+1CH=CH−またはCnH2n+1・C6H
10−(式中、nは前記と同意義である)を示す; LはHまたはFを表わす)に関する。
【0010】「化5」で示される液晶化合物は、化学的
安定性が特に優れておりこれらの含量が高いほど化学的
に安定である。しかし、この化合物だけでは、高分子分
散型液晶表示素子のコントラストに密接な関係があると
される屈折率異方性(△n)が小さい。本発明の液晶材
料の屈折率異方性(△n)を大きくするために、強い極
性基を持たず化学的安定性に優れかつ屈折率異方性(△
n)を大きくする効果のある「化6」で示されるような
液晶化合物を添加する。この化合物は、屈折率異方性
(△n)を大きくする効果は大きいが、誘電率異方性
(△ε)を小さくし、BおよびCが同一の場合、クリア
リングポイントを高くするため液晶材料全体に対して3
0重量%以下であることが好ましい。
安定性が特に優れておりこれらの含量が高いほど化学的
に安定である。しかし、この化合物だけでは、高分子分
散型液晶表示素子のコントラストに密接な関係があると
される屈折率異方性(△n)が小さい。本発明の液晶材
料の屈折率異方性(△n)を大きくするために、強い極
性基を持たず化学的安定性に優れかつ屈折率異方性(△
n)を大きくする効果のある「化6」で示されるような
液晶化合物を添加する。この化合物は、屈折率異方性
(△n)を大きくする効果は大きいが、誘電率異方性
(△ε)を小さくし、BおよびCが同一の場合、クリア
リングポイントを高くするため液晶材料全体に対して3
0重量%以下であることが好ましい。
【0011】本発明においては他の液晶材料を混合して
もよいが、この場合、液晶材料全体の化学的安定性が著
しく低下し、高分子分散型液晶表示素子の保持率が低下
するのを防止するために、上記「化5」および「化6」
で表される液晶化合物の液晶材料全体に対する含有量
は、50〜100重量%であり、より好ましくは70〜
100重量%とする。
もよいが、この場合、液晶材料全体の化学的安定性が著
しく低下し、高分子分散型液晶表示素子の保持率が低下
するのを防止するために、上記「化5」および「化6」
で表される液晶化合物の液晶材料全体に対する含有量
は、50〜100重量%であり、より好ましくは70〜
100重量%とする。
【0012】また、「化5」および「化6」で表される
化合物は、99:1〜20:80の比((化5):(化
6))の範囲で、好ましくは97:3〜50:50の比
の範囲、より好ましくは95:5〜75:25の比の範
囲で使用する。その比が99:1より大きいと△nが大
きくならず、20:80より小さいと△εが小さくなり
不適当である。
化合物は、99:1〜20:80の比((化5):(化
6))の範囲で、好ましくは97:3〜50:50の比
の範囲、より好ましくは95:5〜75:25の比の範
囲で使用する。その比が99:1より大きいと△nが大
きくならず、20:80より小さいと△εが小さくなり
不適当である。
【0013】
【0014】使用する液晶材料は、十分に精製されてい
なければならず、液晶材料の混合後の比抵抗が1012Ω
・cm以上、好ましくは、1013Ω・cm以上であることが
望ましい。
なければならず、液晶材料の混合後の比抵抗が1012Ω
・cm以上、好ましくは、1013Ω・cm以上であることが
望ましい。
【0015】「化5」および「化6」で表される液晶化
合物中、分子内にベンゼン環およびシクロヘキシル環の
環数(N)が多いほど屈折率異方性(Δn)が大きくな
る。しかし、環数(N)が、N≧4である化合物を添加
すると液晶全体のクリアリングポイントが大きくなり過
ぎて樹脂との加工性が低下する傾向にあると共にTcn
(結晶化点−ネマティック相転移温度)が上昇する。その
ため、適したネマティック温度範囲を発現できるように
混合比を調節する必要がある。一方、N≦2以下の化合
物を添加すると液晶全体の屈折率異方性(Δn)が減少
してコントラスト特性が低下する傾向にあるため、多量
に添加できない。従って、「化5」および「化6」で表
される液晶化合物のうちベンゼン環および/またはシク
ロヘキシル環を分子内に3個有する化合物を両化合物の
合計量の60重量%以上、好ましくは80重量%以上含
まれることが望ましい。
合物中、分子内にベンゼン環およびシクロヘキシル環の
環数(N)が多いほど屈折率異方性(Δn)が大きくな
る。しかし、環数(N)が、N≧4である化合物を添加
すると液晶全体のクリアリングポイントが大きくなり過
ぎて樹脂との加工性が低下する傾向にあると共にTcn
(結晶化点−ネマティック相転移温度)が上昇する。その
ため、適したネマティック温度範囲を発現できるように
混合比を調節する必要がある。一方、N≦2以下の化合
物を添加すると液晶全体の屈折率異方性(Δn)が減少
してコントラスト特性が低下する傾向にあるため、多量
に添加できない。従って、「化5」および「化6」で表
される液晶化合物のうちベンゼン環および/またはシク
ロヘキシル環を分子内に3個有する化合物を両化合物の
合計量の60重量%以上、好ましくは80重量%以上含
まれることが望ましい。
【0016】さらに、本発明の液晶材料の化学的安定性
を損なわない程度にコレステリック液晶、ド−パントな
らびに二色性色素などを添加してもよい。
を損なわない程度にコレステリック液晶、ド−パントな
らびに二色性色素などを添加してもよい。
【0017】コレステリック液晶を適当量添加すると、
例えば、可視光と同等の螺旋ピッチを持つ場合、電場の
ON−OFFにより螺旋ピッチと対応した光の選択反射
と透明または散乱状態を制御することができる。
例えば、可視光と同等の螺旋ピッチを持つ場合、電場の
ON−OFFにより螺旋ピッチと対応した光の選択反射
と透明または散乱状態を制御することができる。
【0018】二色性色素のうち、二色性比が少なくとも
5、好ましくは6以上であり、500nm以上に可視最大
吸収を有する二色性色素を1種類以上分散させると、長
波長領域での光散乱能の低下を抑制でき、かつ、全可視
光領域にわたるコントラストに優れた高分子分散型液晶
複合膜を創出可能である。このような二色性色素の吸光
効果による補償で可視光領域での散乱能向上を図れる。
ここで、二色性とは、色素分子の長軸方向と短軸方向に
おける可視光の吸収で異方性を示す性質のことをいう。
二色性が正であることは、分子長軸方向に大きな光吸収
の遷移モーメントをもつことを意味する。二色性色素と
は、このような性質を示す色素のことである。
5、好ましくは6以上であり、500nm以上に可視最大
吸収を有する二色性色素を1種類以上分散させると、長
波長領域での光散乱能の低下を抑制でき、かつ、全可視
光領域にわたるコントラストに優れた高分子分散型液晶
複合膜を創出可能である。このような二色性色素の吸光
効果による補償で可視光領域での散乱能向上を図れる。
ここで、二色性とは、色素分子の長軸方向と短軸方向に
おける可視光の吸収で異方性を示す性質のことをいう。
二色性が正であることは、分子長軸方向に大きな光吸収
の遷移モーメントをもつことを意味する。二色性色素と
は、このような性質を示す色素のことである。
【0019】二色性色素としては、上記特性を有する公
知の二色性色素から選ぶことができる。具体的には、例
えば、メロシアニン系、アントラキノン系、スチリル
系、アゾベンゼン系などを適宜選択して用いることがで
きる。
知の二色性色素から選ぶことができる。具体的には、例
えば、メロシアニン系、アントラキノン系、スチリル
系、アゾベンゼン系などを適宜選択して用いることがで
きる。
【0020】二色性色素の添加量としては、液晶に対し
重量比で0.5%〜10%の範囲がよく、好ましくは1
%〜5%程度である。また、光吸収効果によるコントラ
スト向上を目的とする以外は、カラー化を目指した色素
効果の併用も差し支えない。
重量比で0.5%〜10%の範囲がよく、好ましくは1
%〜5%程度である。また、光吸収効果によるコントラ
スト向上を目的とする以外は、カラー化を目指した色素
効果の併用も差し支えない。
【0021】本発明の高分子分散型液晶複合膜の作製
は、液晶材料と光学的に均一なマトリックス高分子の混
合物を溶解させる溶剤との複合物を流延塗布法、バーコ
ート法、スピンコート法等により塗布した後、乾燥させ
ることにより液晶とマトリックス高分子の相分離状態を
形成せしめることにより行うことができる。この方法で
作製した高分子分散型液晶パネルは液晶材料の高い化学
的安定性と共に液晶−高分子複合膜作製過程で化学反応
を伴わないために比較的優れた電圧保持特性および安定
性を示す。しかも、大面積のパネル作製が可能である。
は、液晶材料と光学的に均一なマトリックス高分子の混
合物を溶解させる溶剤との複合物を流延塗布法、バーコ
ート法、スピンコート法等により塗布した後、乾燥させ
ることにより液晶とマトリックス高分子の相分離状態を
形成せしめることにより行うことができる。この方法で
作製した高分子分散型液晶パネルは液晶材料の高い化学
的安定性と共に液晶−高分子複合膜作製過程で化学反応
を伴わないために比較的優れた電圧保持特性および安定
性を示す。しかも、大面積のパネル作製が可能である。
【0022】本発明の高分子分散型液晶複合膜作製にお
いて使用されるマトリックス高分子は上記液晶と直接接
するために特に高純度で、しかも、透明性に優れた均一
性の高いものでなければいけない。具体的には、本発明
で用いる液晶材料の特性を十分引き出すには、マトリッ
クス高分子化合物の樹脂抵抗値が、1012Ω・cm以上、
好ましくは、1013Ω・cm以上である。
いて使用されるマトリックス高分子は上記液晶と直接接
するために特に高純度で、しかも、透明性に優れた均一
性の高いものでなければいけない。具体的には、本発明
で用いる液晶材料の特性を十分引き出すには、マトリッ
クス高分子化合物の樹脂抵抗値が、1012Ω・cm以上、
好ましくは、1013Ω・cm以上である。
【0023】さらに、本発明の高分子分散型液晶複合膜
を使用した表示素子の動作モードは、マトリックス高分
子中に分散した液晶の屈折率が電界に応答して変化し、
マトリックス高分子の屈折率(np)にほぼ一致した透過状
態と、液晶−高分子系の屈折率が不整合した光散乱状態
とを制御するという点にある。そのため、マトリックス
高分子の屈折率(np)が液晶物質の常光屈折率(no)と|no
−np|<0.2を満たすようにマトリックス高分子媒体
を選択することが望ましい。
を使用した表示素子の動作モードは、マトリックス高分
子中に分散した液晶の屈折率が電界に応答して変化し、
マトリックス高分子の屈折率(np)にほぼ一致した透過状
態と、液晶−高分子系の屈折率が不整合した光散乱状態
とを制御するという点にある。そのため、マトリックス
高分子の屈折率(np)が液晶物質の常光屈折率(no)と|no
−np|<0.2を満たすようにマトリックス高分子媒体
を選択することが望ましい。
【0024】使用されるマトリックス高分子は前記の条
件を満たし、かつある溶剤に溶解可能なもの、具体的に
は、塩化ビニル系樹脂、カーボネート系樹脂、メタクリ
レート系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アク
リル系樹脂、スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂および
その加水分解物、ニトリル系樹脂、アミド系樹脂などの
合成樹脂および合成ゴムや天然ゴムなどである。好まし
くは、マトリックス高分子として、フッ素樹脂やシリコ
ーン系樹脂を1重量%〜70重量%の範囲内で添加した
樹脂組成系である。より好ましくは、フッ素系あるい
は、シリコーン系樹脂が5重量%〜30重量%の範囲内
の樹脂組成である。この場合、樹脂系の表面エネルギー
が低下するために、高分子分散型液晶中での液晶−高分
子界面の相互作用が小さくなり、ヒステリシス特性が軽
減する効果が認められる。とくに、マトリックス高分子
中でのフッ素系あるいはシリコーン系樹脂の割合が小さ
い場合には、添加樹脂による表面エネルギー低下の効果
が小さくなり、また、その割合が大きくなると、樹脂組
成物中で、均一混合化が難しく、均質な高分子マトリッ
クスの形成ができなくなる。
件を満たし、かつある溶剤に溶解可能なもの、具体的に
は、塩化ビニル系樹脂、カーボネート系樹脂、メタクリ
レート系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アク
リル系樹脂、スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂および
その加水分解物、ニトリル系樹脂、アミド系樹脂などの
合成樹脂および合成ゴムや天然ゴムなどである。好まし
くは、マトリックス高分子として、フッ素樹脂やシリコ
ーン系樹脂を1重量%〜70重量%の範囲内で添加した
樹脂組成系である。より好ましくは、フッ素系あるい
は、シリコーン系樹脂が5重量%〜30重量%の範囲内
の樹脂組成である。この場合、樹脂系の表面エネルギー
が低下するために、高分子分散型液晶中での液晶−高分
子界面の相互作用が小さくなり、ヒステリシス特性が軽
減する効果が認められる。とくに、マトリックス高分子
中でのフッ素系あるいはシリコーン系樹脂の割合が小さ
い場合には、添加樹脂による表面エネルギー低下の効果
が小さくなり、また、その割合が大きくなると、樹脂組
成物中で、均一混合化が難しく、均質な高分子マトリッ
クスの形成ができなくなる。
【0025】本発明の高分子分散型液晶複合膜を作製す
るに際しては、マトリックス高分子と液晶材料との混合
比率は、電界無印加時の光透過率をできるだけ小さくし
てコントラストを大きくするために、重量比(液晶材料:
マトリックス高分子)で95:5〜30:70の範囲、好
ましくは90:10〜60:40の範囲を適用する。
るに際しては、マトリックス高分子と液晶材料との混合
比率は、電界無印加時の光透過率をできるだけ小さくし
てコントラストを大きくするために、重量比(液晶材料:
マトリックス高分子)で95:5〜30:70の範囲、好
ましくは90:10〜60:40の範囲を適用する。
【0026】上記液晶材料、マトリックス高分子の共通
溶媒としてはクロロホルム、塩化メチレン、テトラヒド
ロフラン等の溶媒が使用可能である。
溶媒としてはクロロホルム、塩化メチレン、テトラヒド
ロフラン等の溶媒が使用可能である。
【0027】本発明の高分子分散型液晶複合膜は、例え
ば図1および図2に示した液晶表示素子に適用すること
ができる。該素子は表示用電極基板と対向電極基板との
間に液晶層として本発明の高分子分散型液晶複合膜
(8)を介在させて構成されている。複屈折性のないガ
ラスからなる透明絶縁基板(1)の上に信号線(2)、
走査線(3)などのバスラインのほかに絵素電極(5)
とこれに対応付けられたスイッチングトランジスタ
(4)をマトリクス状に配列して形成してアクティブマ
トリクス駆動方式の表示電極基板が構成されている。上
記スイッチングトランジスタ(4)としては、a−Si
薄膜トランジスタ(TFT)が形成される。対向電極基
板は同じくガラスからなる透明絶縁基板(6)上に表示
電極基板の各絵素電極(5)に対向させて対向電極
(7)を形成して構成されている。上記絵素電極(5)
および対向電極(7)は液晶層(8)に電圧を印加する
ための透明電極であってITOによって形成されてい
る。液晶層(8)はエポキシ樹脂からなるシール(9)
によって封止されている。また、本発明で示した高分子
分散型液晶の駆動法は上記に記載したアクティブマトリ
ックス駆動方式に限定せず、単純マトリックス駆動方式
でも構成可能であり、パネル構成材料に関しても、軽量
化を図るためにプラスチック電極基板で高分子分散型表
示素子を形成することが可能である。
ば図1および図2に示した液晶表示素子に適用すること
ができる。該素子は表示用電極基板と対向電極基板との
間に液晶層として本発明の高分子分散型液晶複合膜
(8)を介在させて構成されている。複屈折性のないガ
ラスからなる透明絶縁基板(1)の上に信号線(2)、
走査線(3)などのバスラインのほかに絵素電極(5)
とこれに対応付けられたスイッチングトランジスタ
(4)をマトリクス状に配列して形成してアクティブマ
トリクス駆動方式の表示電極基板が構成されている。上
記スイッチングトランジスタ(4)としては、a−Si
薄膜トランジスタ(TFT)が形成される。対向電極基
板は同じくガラスからなる透明絶縁基板(6)上に表示
電極基板の各絵素電極(5)に対向させて対向電極
(7)を形成して構成されている。上記絵素電極(5)
および対向電極(7)は液晶層(8)に電圧を印加する
ための透明電極であってITOによって形成されてい
る。液晶層(8)はエポキシ樹脂からなるシール(9)
によって封止されている。また、本発明で示した高分子
分散型液晶の駆動法は上記に記載したアクティブマトリ
ックス駆動方式に限定せず、単純マトリックス駆動方式
でも構成可能であり、パネル構成材料に関しても、軽量
化を図るためにプラスチック電極基板で高分子分散型表
示素子を形成することが可能である。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に
説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定され
るものではない。
説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定され
るものではない。
【0029】実施例1 表1に示す液晶材料Aの2gと、ポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)(“デルペット"(登録商標);旭化成工
業社製)0.5gとを混合した。該混合物を、クロロホル
ムを共通溶媒として、均一に溶解させ、溶質濃度15wt
%の溶液を作製した。この均一溶液を、ITO(酸化イ
ンジウムおよび酸化スズの混合物)付きガラス基板上(I
TO−500Å付きフリントガラス;日本板ガラス製)
にバーコート法で塗布し、乾燥させて、13〜15μm
の均一な膜厚の液晶−高分子複合膜を作製した。次い
で、対向透明導電膜ガラス基板を貼り合わせ、封止する
ことで高分子分散型液晶表示セルを得た。
ート(PMMA)(“デルペット"(登録商標);旭化成工
業社製)0.5gとを混合した。該混合物を、クロロホル
ムを共通溶媒として、均一に溶解させ、溶質濃度15wt
%の溶液を作製した。この均一溶液を、ITO(酸化イ
ンジウムおよび酸化スズの混合物)付きガラス基板上(I
TO−500Å付きフリントガラス;日本板ガラス製)
にバーコート法で塗布し、乾燥させて、13〜15μm
の均一な膜厚の液晶−高分子複合膜を作製した。次い
で、対向透明導電膜ガラス基板を貼り合わせ、封止する
ことで高分子分散型液晶表示セルを得た。
【0030】
【表1】
【0031】作製したセルの保持率は、図3に示す保持
率測定システムにより測定した。本システムは、電極間
に電圧を印加するためのスイッチングトランジスタ(F
ET)と駆動回路、さらにセルに蓄えられた電荷の放電
を測定するための回路により構成されている。室温で測
定した測定結果を表4に記載した。
率測定システムにより測定した。本システムは、電極間
に電圧を印加するためのスイッチングトランジスタ(F
ET)と駆動回路、さらにセルに蓄えられた電荷の放電
を測定するための回路により構成されている。室温で測
定した測定結果を表4に記載した。
【0032】作製したセルの電気光学特性は、光透過率
が電圧を過剰に高電圧にした時の飽和透過率Tsから電
圧無印加時の光透過率T0を引いた値の10%透過率が
上昇した時の印加電圧(しきい値電圧)Vthが6.2V、
飽和電圧Vsが8.1Vであった。従来のセルに較べて
駆動電圧が極端に低く、しかも、急峻性に優れたもので
あった。
が電圧を過剰に高電圧にした時の飽和透過率Tsから電
圧無印加時の光透過率T0を引いた値の10%透過率が
上昇した時の印加電圧(しきい値電圧)Vthが6.2V、
飽和電圧Vsが8.1Vであった。従来のセルに較べて
駆動電圧が極端に低く、しかも、急峻性に優れたもので
あった。
【0033】作製したセルの直進光透過率は、受光部の
集光角が6°で電圧無印加時に3.5%であり、50V
交流電圧印加時に79.1%であり、良好なコントラス
トが得られた。
集光角が6°で電圧無印加時に3.5%であり、50V
交流電圧印加時に79.1%であり、良好なコントラス
トが得られた。
【0034】実施例2、3、比較例1、2 液晶材料B(表2)(実施例2)、液晶材料C(表3)
(実施例3)、シアノビフェニル系液晶E8(メルク社
製、比較例1)、E44(メルク社製、比較例2)をそれ
ぞれ実施例1に示す液晶材料Aに置き換えて実施例1と
同様の方法で高分子分散型液晶表示セルを作製した。
(実施例3)、シアノビフェニル系液晶E8(メルク社
製、比較例1)、E44(メルク社製、比較例2)をそれ
ぞれ実施例1に示す液晶材料Aに置き換えて実施例1と
同様の方法で高分子分散型液晶表示セルを作製した。
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】実施例4 556nmに極大吸収波長を有するアントラキノン系の二
色性色素D37(B.D.H製)を上記実施例1記載の液晶
材料に対して3重量%の割合で混合して、前記実施例お
よび比較例と同様の方法にしたがって高分子分散型液晶
表示セルを得た。
色性色素D37(B.D.H製)を上記実施例1記載の液晶
材料に対して3重量%の割合で混合して、前記実施例お
よび比較例と同様の方法にしたがって高分子分散型液晶
表示セルを得た。
【0038】作製したセルは、色素添加効果による可視
光吸収のために着色が認められ、直進光透過率は、受光
部の集光角が6°で電圧無印加時に3.0%、50V交
流電圧印加時に78.3%であり、コントラストがやや
向上した。作製したセルの保持率は、実施例1と同様に
測定し、表4にその結果を記載した。
光吸収のために着色が認められ、直進光透過率は、受光
部の集光角が6°で電圧無印加時に3.0%、50V交
流電圧印加時に78.3%であり、コントラストがやや
向上した。作製したセルの保持率は、実施例1と同様に
測定し、表4にその結果を記載した。
【0039】
【表4】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 比較例1 比較例2 保持率(%) 98.6 98.4 98.7 92.5 82.1 83.8 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【0040】
【発明の効果】本発明に従えば、化学的に安定なF、C
l液晶組成物を用いることにより、高分子分散型液晶表
示において最も障害となっていた低保持率の問題がな
く、表示品位に優れ、高信頼性を有する高分子分散型液
晶複合膜を提供できる。また、本発明の高分子分散型液
晶複合膜は、高分子分散型液晶材料と樹脂の混合物およ
びそれらの共通溶剤から成る系を基板上に塗布して形成
する方法(塗布法)により形成することができ、均一な複
合膜が化学反応を伴わず、しかも、大面積で得ることが
できる。
l液晶組成物を用いることにより、高分子分散型液晶表
示において最も障害となっていた低保持率の問題がな
く、表示品位に優れ、高信頼性を有する高分子分散型液
晶複合膜を提供できる。また、本発明の高分子分散型液
晶複合膜は、高分子分散型液晶材料と樹脂の混合物およ
びそれらの共通溶剤から成る系を基板上に塗布して形成
する方法(塗布法)により形成することができ、均一な複
合膜が化学反応を伴わず、しかも、大面積で得ることが
できる。
【図1】 本発明による高分子分散型液晶複合膜を使用
できる液晶表示素子の一態様を示す模式的断面図であ
る。
できる液晶表示素子の一態様を示す模式的断面図であ
る。
【図2】 該液晶表示素子の一態様を示す模式的断面図
である。
である。
【図3】 保持率測定用装置の回路である。
1 第1透明絶縁基板 6 第2透明
絶縁基板 2 信号電極 7 対向電極 3 走査電極 8 液晶層 4 スイッチングトランジスタ 9 シール 5 表示絵素電極
絶縁基板 2 信号電極 7 対向電極 3 走査電極 8 液晶層 4 スイッチングトランジスタ 9 シール 5 表示絵素電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591032596 Frankfurter Str. 250,D−64293 Darmstadt, Federal Republic o f Germany (72)発明者 大西 憲明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 平井 敏幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山田 信明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 デビッド・コーツ イギリス、イングランド、ビーエイチ 21・1エスダブリュー、ドーセット、ウ ィンボーン、マーリー、ソップウィズ・ クレセント87番 (72)発明者 ベルンハルト・リーガー 神奈川県横浜市緑区奈良町大田平2834 ワコーレ玉川学園B−511 (72)発明者 田中 征臣 神奈川県厚木市妻田西3−22−1 ピュ アハイツヨシムラ202 (56)参考文献 特開 平4−122910(JP,A) 欧州特許出願公開460434(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 19/42 - 19/46
Claims (7)
- 【請求項1】(a) 下記「化1」で表される化合物か
らなる群から選択される化合物と下記「化2」で表され
る化合物からなる群から選択される化合物との液晶混合
物を50重量%〜100重量%の割合で含有し、シアノ
基を有する液晶化合物は含有されていない液晶材料が (b) マトリックス高分子中に分散してなる高分子分
散型液晶複合膜; 【化1】 (式中、A1およびA2は各独立して、ベンゼン環または
シクロヘキサン環を表す; X1、X2、X3、X4、X5およびX6は各独立してH、F
またはC1を示し、X1〜X6の少なくとも1つはFであ
る; Z1およびZ2は各独立して単結合、−CH2CH2−、−
CH=CH−または−C≡C−を示す; Rは、CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1
CH=CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示
す; mは、0、1、2を示す); 【化2】 (式中、BおよびCは独立してCnH2n+1−、CnH2n+1
O−、CnH2n+1CH=CH−またはCnH2n+1・C6H
10−(式中、nは前記と同意義である)を示す; LはHまたはFを表わす)。 - 【請求項2】 マトリックス高分子化合物の樹脂抵抗値
が1012Ω・cm以上であり、かつマトリックス高分子
の屈折率(np)が液晶物質の常光屈折率(no)と|
no−np|<0.2の関係を満たす請求項1記載の高
分子分散型液晶複合膜。 - 【請求項3】 液晶材料とマトリックス高分子との混合
比が重量比で90:10〜60:40である請求項1記
載の高分子分散型液晶複合膜。 - 【請求項4】 二色性比が少なくとも5である500nm
以上に可視最大吸収波長を有する二色性色素を1種以上
含有した請求項1記載の高分子分散型液晶複合膜。 - 【請求項5】 液晶材料をマトリックス高分子中に相分
離により分散させた請求項1記載の高分子分散型液晶複
合膜。 - 【請求項6】 (a) 下記「化3」で表される化合物
からなる群から選択される化合物と下記「化4」で表さ
れる化合物からなる群から選択される化合物との液晶混
合物を50重量%〜100重量%の割合で含有し、シア
ノ基を有する液晶化合物は含有されていない液晶材料、 (b) マトリックス高分子および (c) 所望により上記液晶材料およびマトリックス高
分子との共通溶媒の溶解物または混合物から液晶を相分
離させることにより形成させる高分子分散型液晶複合膜
の製法; 【化3】 (式中、A1およびA2は各独立して、ベンゼン環または
シクロヘキサン環を表す; X1、X2、X3、X4、X5およびX6は各独立してH、F
またはC1を示し、X1〜X6の少なくとも1つはFであ
る; Z1およびZ2は各独立して単結合、−CH2CH2−、−
CH=CH−または−C≡C−を示す; Rは、CnH2n+1−または、CnH2n+1O−、CnH2n+1
CH=CH−(式中、nは2〜10の整数を示す)を示
す; mは、0、1、2を示す); 【化4】 (式中、BおよびCは独立してCnH2n+1−、CnH2n+1
O−、CnH2n+1CH=CH−またはCnH2n+1・C6H
10−(式中、nは前記と同意義である)を示す; LはHまたはFを表わす)。 - 【請求項7】 請求項1または4の高分子分散型液晶複
合膜を少なくとも一方が透明である2枚の電極間に挟持
させた液晶表示素子。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4150473A JP3033636B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 高分子分散型液晶複合膜 |
DE69310442T DE69310442T2 (de) | 1992-06-10 | 1993-06-03 | Flüssigkristallverbundschicht vom Dispersions-typ, deren Herstellungsverfahren sowie in ihr zu verwendendes Flüssigkristallmaterial |
EP93108928A EP0575791B1 (en) | 1992-06-10 | 1993-06-03 | Liquid crystal composite layer of dispersion type, production method thereof and liquid crystal material to be used therein |
US08/075,116 US5523127A (en) | 1992-06-10 | 1993-06-10 | Liquid crystal composite layer of the dispersion type, method for the production thereof and liquid crystal materials used therein |
US08/622,308 US5804609A (en) | 1992-06-10 | 1996-03-27 | Liquid crystal composite layer of the dispersion type, method for the production thereof and liquid crystal materials used therein |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4150473A JP3033636B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 高分子分散型液晶複合膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05341272A JPH05341272A (ja) | 1993-12-24 |
JP3033636B2 true JP3033636B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=15497676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4150473A Expired - Fee Related JP3033636B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 高分子分散型液晶複合膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3033636B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP4150473A patent/JP3033636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05341272A (ja) | 1993-12-24 |
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