JP3036019B2

JP3036019B2 - 液晶デバイス

Info

Publication number: JP3036019B2
Application number: JP2216629A
Authority: JP
Inventors: 清文竹内; 晴義高津; 安男梅津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 2000-04-24
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JPH0498220A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、偏光板を使用しない液晶包蔵薄膜に関する
もので、本発明の液晶表示装置は、視野の遮断、透過を
電気的もしくは温度的に操作し得るものであって、建物
の窓や視野遮断のスクリーンに利用されると共に、文字
や図形を表示し、高速応答性を以て電気的もしくは温度
的にその表示を切り換えることによって、公告板等の装
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として利用
される。

（從来の技術）液晶表示素子は、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、偏光板を要する為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為に、表示デバイ
スの作製時の歩留まりが低下する。

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4435047
号明細書には、カプセル化物質として、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の高電圧駆動であり、
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。

更に、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、液晶材料が連続相を形成し、この連続相中に、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）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、前
記の如き液晶デバイスには、以下の問題点があった。

電気光学特性において電圧の上昇時と下降時の透過率
が異なった値を有するヒステリシス現象は、時分割駆動
のマージンを低下させ、階調表示を行なううえで極めて
問題となる。液晶デバイスの作製時に於ける光、熱その
他による液晶デバイスの抵抗の低下は、消費電力を増大
させ、寿命を悪化させ、電圧保持率不良による表示画質
のちらつきを起こす問題点があった。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うばならなかった。

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、明る
い画面を必要とするコンピューター端末表示装置やプロ
ジェクション表示装置に有用な液晶デバイスには、ヒス
テリシス現象を改良し、高い電圧保持率を有し、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。

（課題を解決するための手段）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、前記基板の少なくとも一
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、光学的散乱を発現させ、挟
持された液晶材料を十分、ランダムに配向させる役割を
する三次元網目状固体物質と、液晶材料によって発現さ
れた光散乱不透明性と、電気的あるいは熱的な操作によ
って発現される透明性を制御する液晶材料との、液晶デ
バイスにおける役割を分離独立させたことを特徴とする
構造を有し、これにより、当該デバイスを構成する材料
の選択性を増し、更には、液晶デバイスの特性を抜本的
に改良するものである。

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、その少なくとも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。

少なくとも一方の基板に均一な三次元網目状固体物質
を有する層を設けた２枚の基板間には、液晶材料が挟持
される。尚、２枚の基板間には、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。

本発明の液晶デバイスの構造を断面図の形で第１図〜
第４図に示した。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は封
止剤を示す。

第１図は、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た基板と透明性電極層を有する基
板が接触した状態で作製された液晶デバイスであり、第
２図は、一定の距離で対向して作製された液晶デバイス
である。第３図は、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た２枚の基板が接触した状
態で作製された液晶デバイスであり、第４図は、一定の
距離で対向して作製された液晶デバイスである。

即ち、対向する三次元網目状固体物質を有する層間、
或いは、三次元網目状固体物質を有する層と対向する透
明性電極層との層間は、封止部を除き、構造的に接着さ
せないで、接触、或いは一定の距離で対向させることが
必須である。

この構造により、液晶材料を挟持する際に、液晶層内
に気泡の介在を防止することができ、より簡便で均一に
液晶材料を挟持することができる。また、基板と三次元
網目状固体物質の熱膨張率の差にとらわれることがな
く、材料の選択の幅を広げることができ、作製された特
に大型液晶デバイスにおける熱的サイクルによる環境変
化に対し、クラック等の発生を防止するうえで重要な役
割を果たすことができる。

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が好ましく、特に、
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
用いることができる。

上記一般式中、を表わし、−Ｑ−は、−Ｃ≡Ｃ−又は−COO−を表わ
し、Ｘは、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
わし、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もしくはオリ
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もしくはオリゴ
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、ある
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、あるい
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、あるいは、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あるいは
オリゴマーや液晶材料、溶剤を洗浄、除去する。なお、
一方の基板ある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。

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等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モノ（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−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、
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、トリメチロール
プロパン１モルに３モル以上のエチレオキサイド若しく
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、ビスフェノールA1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、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。

高分子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）アクリレートあ
る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1147,732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、あるいは無
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ある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。

（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、ある
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18
4」）、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・ガイギー社製「イルガキュア90
7」）、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（ワードプレキンソッ
プ社製「カンタキュアITX」）とｐ−ジメチルアミノ安
息香酸エチルとの混合物等が挙げられるが、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もしくはオリゴマーの
溶液、あるいは、有機溶剤とモノマーもしくはオリゴマ
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、前記モノマーもしくはオリゴマーの代わりにポ
リマーを用い、溶媒も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。

このような作製法により、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、0.2〜２μｍ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、２
〜15μｍ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）少なくとも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２
枚の透明性電極層を有する基板を、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上に液晶材料を塗布した後、同
一基板あるいは通常の透明電極層を有する基板を重ね、
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）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。

（２）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。

（３）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、α＝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、光透過利率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V₁₀の時に得られる光透過率をそれ
ぞれV₉₀及びV₁₀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、 △Ｖ＝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
る時間を立ち下がり時間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高分子形成性オリゴマーとして、「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10μｍ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、IT
O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、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 ： 5.1V V₉₀ ： 9.7V γ ： 1.9 N_max ： 3.1 コントラスト： 1:19 τ_ｒ＝τ_ｄ： 20.3ミリ秒ヒステリシス： 0.2V 保持率： 64.1％液晶（Ａ）の組成：液晶（Ｂ）の組成：転移温度 68.5℃（Ｎ−Ｉ）＜−25 ℃（Ｃ−Ｎ）屈折率 n_e ＝1.787 n_o ＝1.533 Δｎ＝0.254 誘電率 ε＝37.8 ε_⊥＝1.533 Δε＝26.9 実施例２実施例１において、ポリカーボネート板に代えて、透
明フィルム（帝人社製「Ｔ−COAT PA−75」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 ： 5.4V V₉₀ ： 10.2V γ ： 1.89 N_max ： 3.2 コントラスト： 1:19 τ_ｒ＝τ_ｄ： 21.2ミリ秒ヒステリシス： 0.2V 保持率： 64.2％実施例３実施例１において、ポリカーボネート板に代えて、信
越化学社製シリコーン系発水剤をコーティングしたガラ
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 ： 5.3V V₉₀ ： 10.0V γ ： 1.89 N_max ： 3.2 コントラスト： 1:19 τ_ｒ＝τ_ｄ： 20.8ミリ秒ヒステリシス： 0.2V 保持率： 64.0％実施例４実施例１において、液晶（Ｂ）に代えて、下記液晶
（Ｃ）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 ： 5.9V V₉₀ ： 11.3V γ ： 1.92 N_max ： 3.0 コントラスト： 1:18 τ_ｒ＝τ_ｄ： 22.5ミリ秒ヒステリシス： 0.15V 保持率： 67.3％液晶（Ｃ）の組成：転移温度 72.1℃（Ｎ−Ｉ）＜−25 ℃（Ｃ−Ｎ）屈折率 n_e ＝1.759 n_o ＝1.525 Δｎ＝0.234 誘電率 ε＝37.2 ε_⊥＝9.4 Δε＝27.8 実施例５実施例１において、液晶（Ｂ）に代えて、下記液晶
（Ｄ）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 ： 6.3V V₉₀ ： 12.2V γ ： 1.94 N_max ： 3.0 コントラスト： 1:18 τ_ｒ＝τ_ｄ： 20.0ミリ秒ヒステリシス： 0.2V 保持率： 69.6％液晶（Ｄ）の組成：転移温度 69.9℃（Ｎ−Ｉ）＜−25 ℃（Ｃ−Ｎ）屈折率 n_e ＝1.721 n_o ＝1.512 Δｎ＝0.209 誘電率 ε＝24.0 ε_⊥＝6.0 Δε＝18.0 実施例６実施例１において、液晶（Ｂ）に代えて、下記液晶
（Ｅ）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 ： 6.6V V₉₀ ： 13.0V γ ： 1.97 N_max ： 2.9 コントラスト： 1:17 τ_ｒ＝τ_ｄ： 19.8ミリ秒ヒステリシス： 0.2V 保持率： 71.0％液晶（Ｅ）の組成：転移温度 70.8℃（Ｎ−Ｉ） −10 ℃（Ｃ−Ｎ）屈折率 n_e ＝1.767 n_o ＝1.525 Δｎ＝0.242 誘電率 ε＝21.7 ε_⊥＝5.8 Δε＝15.9 実施例７高分子形成性オリゴマーとして、「HX−620」24.8
％、重合応開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル
−１−フェニルプロパン−１−オン0.2％及び有機溶剤
としてエタノール75％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、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。

この三次元網目状固体物質が均一に付着した２枚のIT
Oガラス板を貼り合わせ、封止剤として「DSA−001」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、注入口を前記液晶（Ｃ）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 ： 3.8V V₉₀ ： 7.4V γ ： 1.94 N_max ： 3.0 コントラスト： 1:15 τ_ｒ＝τ_ｄ： 22.3ミリ秒ヒステリシス： 0.05V 保持率： 68.9％実施例８実施例７において、液晶（Ｃ）に代えて、前記液晶
（Ｅ）を使用した以外は、実施例７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 ： 3.9V V₉₀ ： 7.7V γ ： 1.97 N_max ： 2.9 コントラスト： 1:15 τ_ｒ＝τ_ｄ： 24.0ミリ秒ヒステリシス： 0.1V 保持率： 73.3％実施例９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７μｍ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。

この三次元網目状固体物質が均一に付着した２枚のIT
Oガラス板の一方に、平均粒径20μｍのスペーサー少量
と封止剤「DSA−001」の混合物を用いてスクリーン印刷
した後、もう一方の三次元網目状固体物質が均一に付着
したITOガラス板を透明電極層間が20μｍ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 ： 5.2V V₉₀ ： 9.8V γ ： 1.89 N_max ： 3.2 コントラスト： 1:82 τ_ｒ＝τ_ｄ： 21.5ミリ秒ヒステリシス： 0.15V 保持率： 63.0％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比較例１において、液晶（Ｂ）に代えて、前記液晶
（Ｅ）を使用した以外は、比較例１と同様にして比較例
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 ： 20.0V V₉₀ ： 40.2V γ ： 2.01 N_max ： 2.7 コントラスト： 1:15 τ_ｒ＝τ_ｄ： 20.1ミリ秒ヒステリシス： 2.3V 保持率： 25.5％比較例３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ITO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
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及び２で得た液晶デバイスのヒステリシス及
び保持率の値と、各実施例で得た液晶デバイスの値との
比較から、本願発明の液晶デバイスは、電気光学特性を
損ねることなく、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、比較例３と実施例９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、使用目的に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〜第４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……封止剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、前記基板の少なくとも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た液
晶デバイスであって、対向する三次元網目状固体物質
間、或いは、三次元網目状固体物質を有する層と対向す
る透明性電極層間を一定の距離で対向させることを特徴
とする液晶デバイス。
【請求項２】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記載
の液晶デバイス。
【請求項３】液晶層に二色性色素を含有する請求項１記
載の液晶デバイス。
【請求項４】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又は２記載の液晶デバイス。
【請求項５】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又は３記載の液晶デバイ
ス。
【請求項６】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又は５記載の液晶デバイス。
【請求項７】三次元網目状固体物質を有する層の層厚が
２〜15μｍの範囲にある請求項１、２、３、４、５又は
６記載の液晶デバイス。