JP3087322B2 - Liquid crystal optical element and driving method thereof - Google Patents

Liquid crystal optical element and driving method thereof

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JP3087322B2
JP3087322B2 JP03043154A JP4315491A JP3087322B2 JP 3087322 B2 JP3087322 B2 JP 3087322B2 JP 03043154 A JP03043154 A JP 03043154A JP 4315491 A JP4315491 A JP 4315491A JP 3087322 B2 JP3087322 B2 JP 3087322B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、透過散乱型の2周波駆
動液晶光学素子及びその利用に関するものであって、文
字、図形等を表示する表示装置、入射光の透過−遮断を
制御する調光ガラス、光シャッター等に利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission-scattering type two-frequency driving liquid crystal optical element and its use, and relates to a display device for displaying characters, figures, etc. Used for light glass, light shutter, etc.

【0002】[0002]

【従来の技術】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。しかしこれらは偏光板を要するため、明るさ、コン
トラストにおいて制限を受けるという欠点を有してい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a TN type or STN type liquid crystal display element using a nematic liquid crystal has been put to practical use. However, they have the disadvantage that they require a polarizing plate and are therefore limited in brightness and contrast.

【0003】一方、特表昭58−501631号公報に
開示された液晶材料をカプセル化し、高分子中に分散す
る方法では、偏光板を要しないため光の減衰が少ないと
いう利点を有している。
On the other hand, the method of encapsulating a liquid crystal material disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-501631 and dispersing it in a polymer has the advantage that light attenuation is small since a polarizing plate is not required. .

【0004】この開示技術においては、カプセル内の液
晶の屈折率が電界の有無によって変化することを利用
し、カプセル材の屈折率を電圧印加下の液晶の屈折率と
等しく設定することによって、電圧印加下では透明に、
電圧を除いた時には、光を散乱し、不透明になる光学素
子が得られている。液晶材料の屈折率の変化を利用した
同様の素子として液晶材料をエポキシ樹脂中に分散した
もの(特表昭61−502128号公報)、紫外線硬化
樹脂中に分散したもの(特開昭62−2231号公報)
等が知られている。
The disclosed technique utilizes the fact that the refractive index of the liquid crystal in the capsule changes depending on the presence or absence of an electric field, and sets the refractive index of the encapsulant equal to the refractive index of the liquid crystal under voltage application. Transparent under applied,
When the voltage is removed, an optical element that scatters light and becomes opaque is obtained. As similar elements utilizing the change in the refractive index of the liquid crystal material, a liquid crystal material dispersed in an epoxy resin (Japanese Unexamined Patent Publication (KOKAI) Showa No. 61-502128) and a liquid crystal material dispersed in an ultraviolet curable resin (JP-A-62-2231) No.)
Etc. are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の液晶
表示素子は、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶
を高分子物質中に分散あるいは高分子物質を液晶中に分
散または3次元ネットワーク状としたものであり、液晶
の立ち上がり応答時間は印加電圧、周波数等により制御
することが可能である。しかし立ち下がり応答時間は単
に電圧の印加を除いた時の液晶材料の性質(弾性及び粘
性)に強く依存しており、立ち下がり時間を制御するこ
とは困難であった。
As described above, the conventional liquid crystal display device has a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy dispersed in a polymer substance, a polymer substance dispersed in the liquid crystal, or a three-dimensional network. The rise response time of the liquid crystal can be controlled by the applied voltage, frequency, and the like. However, the fall response time strongly depends on the properties (elasticity and viscosity) of the liquid crystal material when no voltage is simply applied, and it has been difficult to control the fall time.

【0006】本発明の目的は、立ち下がり時間を制御し
て高速に駆動できる液晶光学素子とその駆動方法を提供
することである。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element which can be driven at a high speed by controlling the fall time, and a driving method thereof.

【0007】 本発明は、前述の課題を解決すべく
なされたものであり、電極層を有する二枚の透明基板も
しくは少なくとも一方が透明な二枚の基板と、この基板
の間に支持された調光層を有し、前記調光層が液晶材料
と透明性固体物質から成り、前記液晶材料が、周波数を
変化させることにより、液晶分子の長軸方向の誘電率
(ε)と短軸方向の誘電率(ε)の差(Δε=ε
―ε)が正負両方の値をとることのできる液晶材料で
あり、前記透明性固体物質の屈折率が前記液晶材料の常
光屈折率(n)または異常光屈折率(n)または液
晶材料がランダムになった場合の屈折率(nLC)のい
ずれかと一致または近くなるように選択された液晶光学
素子において、前記液晶材料と前記透明性固体物質が層
構造を形成し、その界面が凹凸であることを特徴とする
液晶光学素子である。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and has two transparent substrates having an electrode layer or at least one of two transparent substrates, and a control device supported between the two substrates. An optical layer, wherein the light modulating layer is composed of a liquid crystal material and a transparent solid substance, and the liquid crystal material changes the frequency so that the dielectric constant (ε ) in the major axis direction and the minor axis direction of the liquid crystal molecules are changed. the difference in dielectric constant (ε ⊥) (Δε = ε ||
-Epsilon ⊥) is a liquid crystal material that can take both positive and negative values, the ordinary refractive index (n o) or the extraordinary refractive index of the refractive index of the transparent solid substance is the liquid crystal material (n e) or LCD In a liquid crystal optical element selected to match or approach one of the refractive indices (n LC ) when the material is randomized, the liquid crystal material and the transparent solid material form a layer structure, and the interface is It is a liquid crystal optical element characterized by having irregularities.

【0008】また、本発明の液晶光学素子は、液晶のΔ
εの符号が異なるような周波数の交流電圧を同時に印加
することによって駆動することを特徴としている。
Further , the liquid crystal optical element of the present invention has a
Simultaneous application of AC voltages with frequencies with different signs of ε
It is characterized by being driven by

【0009】前述の液晶材料と透明性固体物質が層構造
を形成し、その界面が凹凸である場合には、液晶材料も
しくは透明性固体物質を分散させた分散型液晶素子に比
べて、液晶材料と透明性固体物質の界面の形状を容易に
高精度に制御できるという利点がある。
The aforementioned liquid crystal material and transparent solid substance have a layer structure.
When the interface is uneven, the liquid crystal material is also
Or a dispersion-type liquid crystal device in which a transparent solid substance is dispersed.
In all, the shape of the interface between the liquid crystal material and the transparent solid
There is an advantage that control can be performed with high accuracy.

【0010】本発明の用いられる基板は、電極層を有す
少なくとも一方が透明な基板であり、ガラス、プラスチ
ック、金属等が使用できる。2枚の基板は、電極が調光
層側になるように設置する。基板の間隔設定には、通常
の液晶光学素子に用いられるスペーサーを使用すること
ができ、その間隔は、3μm〜30μm程度が望まし
い。
The substrate used in the present invention is a substrate having at least one electrode layer having a transparent layer, and may be made of glass, plastic, metal or the like. The two substrates are set so that the electrodes are on the light control layer side. Spacers used for ordinary liquid crystal optical elements can be used for setting the distance between the substrates, and the distance is desirably about 3 μm to 30 μm.

【0011】本発明に使用される液晶材料としては、周
波数を変化させることにより、配向ベクトルに平行な誘
電率(ε11)と垂直な誘電率(ε1 )の差(Δε=ε11
−ε1 )が正負両方の値をとることのできる液晶材料で
あればいずれでも使用することが可能である。液晶材料
としては、Δεが正負両方の値をとるものであれば特に
限定されず、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレ
ステリック液晶等いずれを用いることもできる。
As the liquid crystal material used in the present invention, by changing the frequency, the difference (Δε = ε 11 ) between the permittivity (ε 11 ) parallel to the orientation vector and the permittivity (ε 1 ) perpendicular to the orientation vector is obtained.
Any liquid crystal material that can take both positive and negative values for -ε 1 ) can be used. The liquid crystal material is not particularly limited as long as Δε has both positive and negative values, and any of a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, and a cholesteric liquid crystal can be used.

【0012】[0012]

【0013】 液晶材料と透明性固体物質が層構造
を有する素子については、透明性固体物質としては、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリスチレン等の各種高分子物質を用
いることができる。
A liquid crystal material and a transparent solid substance have a layer structure.
For devices having
Rivinyl alcohol, polyvinyl formal, polymeta
Uses various polymer substances such as methyl acrylate and polystyrene
Can be.

【0014】本発明の液晶光学素子の駆動方法は、液晶
分子の立ち下がり時に、立ち上がり時とはΔεの符号が
異なるような周波数の電圧印加することを特徴とする。
The method of driving a liquid crystal optical element according to the present invention is characterized in that a voltage having a frequency different from the rising edge of the liquid crystal molecules in the sign of Δε is applied when the liquid crystal molecules fall.

【0015】本発明の液晶光学素子の製造方法として
は、以下に示す8種類の方法が望ましいが、これらに限
定されるものではない。
As the method of manufacturing the liquid crystal optical element of the present invention, the following eight kinds of methods are desirable, but not limited thereto.

【0016】第1の方法として、高分子物質を良溶媒に
溶解し、その溶液に水とアルコールを加え、その混合溶
液を基本にキャストした後、溶媒を蒸発させて多孔質高
分子膜を形成し、そこに液晶材料を充填する方法があ
る。この際、用いられる高分子物質としては、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカー
ボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
ウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニル等が挙げられるが、液晶材料と相分離構造を形成で
きるものであればとくに限定されない。また高分子物質
を溶解させる溶媒としては、高分子物質が均一に溶解す
れば良く、例えば、テトラヒドロフラン、メチルエチル
ケトン、酢酸エチル、クロロホルム等が挙げられる。ア
ルコールとしては、メタノール、エタノール等の低級ア
ルコールが望ましい。混合溶液中に高分子物質の濃度は
2〜30wt%が望ましい。
As a first method, a polymer substance is dissolved in a good solvent, water and alcohol are added to the solution, and the mixture is cast based on the mixed solution. Then, the solvent is evaporated to form a porous polymer film. Then, there is a method of filling a liquid crystal material there. In this case, examples of the polymer substance used include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyimide, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyurethane, polytetrafluoroethylene, and polyvinyl fluoride. There is no particular limitation as long as a separation structure can be formed. As a solvent for dissolving the polymer substance, it is sufficient that the polymer substance is uniformly dissolved, and examples thereof include tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and chloroform. As the alcohol, a lower alcohol such as methanol or ethanol is desirable. The concentration of the polymer substance in the mixed solution is desirably 2 to 30% by weight.

【0017】第2の方法として、高分子物質の水溶液中
に液晶材料を分散させ乳化状態とした後、基板にキャス
トし溶媒を蒸発させた後に、他の基板を張り合わせる方
法がある。この際、用いられる高分子物質としては、水
溶性の高分子であれば特に限定されず、例えばポリビニ
ルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリアリルアミ
ン等が挙げられる。水溶液中の濃度2〜30wt%程度
が望ましい。
As a second method, there is a method in which a liquid crystal material is dispersed in an aqueous solution of a polymer substance to obtain an emulsified state, cast on a substrate, evaporate the solvent, and then adhere to another substrate. At this time, the polymer substance used is not particularly limited as long as it is a water-soluble polymer, and examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, and polyallylamine. The concentration in the aqueous solution is preferably about 2 to 30% by weight.

【0018】第3の方法として、液晶材料と高分子材料
とそれらを溶解する溶媒の溶液を基板にキャストし溶媒
を蒸発させた後に、他の基板を張り合わせる方法があ
る。この際、用いられる高分子物質としては、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカー
ボーネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化
ビニル等が挙げられるが、液晶材料と相分離構造を形成
できるものであればとくに限定れない。用いられる溶媒
としてはテトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、酢
酸エチル、クロロホルム等が挙げられるが液晶と高分子
材料との共通溶媒であれば特に限定されない。
As a third method, there is a method in which a solution of a liquid crystal material, a polymer material, and a solvent for dissolving them is cast on a substrate, the solvent is evaporated, and then another substrate is laminated. In this case, examples of the polymer substance used include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyimide, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyurethane, polytetrafluoroethylene, and polyvinyl fluoride. There is no particular limitation as long as it can form a phase separation structure. Examples of the solvent used include tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, chloroform and the like, but are not particularly limited as long as the solvent is a common solvent between the liquid crystal and the polymer material.

【0019】第4の方法として、適当な間隔を有する2
枚の基板から成るセル中に、液晶と1種以上の重合性モ
ノマーと適当な開始剤を含んだ溶液もしくは液晶と1種
類以上の重合性モノマーおよび微一種類以上のオリゴマ
ーと適当な開始剤を含んだ溶液を注入し、紫外線、電子
線等により重合するかあるいは、その溶液を基板にキャ
ストし、紫外線、電子線等により重合した後に、他の基
板と張り合わせるかあるいはその溶液を基板にキャスト
し、他の基板を張り合わせた後に紫外線、電子線等によ
り重合する方法がある。重合性モノマーとしてメチルア
クリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エ
チルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレ
ート、ブタジオールモノアクリレート等のアクリル系モ
ノマーが、重合性オリゴマーとしては、ウレタンアクリ
レートオリゴマー系やエポキシアクリレートオリゴマー
系が、紫外線硬化の開始剤としては、アセトフェノン
系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、チオキサンソン
系が望ましいがこの限りではない。
As a fourth method, 2 having an appropriate interval is used.
In a cell consisting of one substrate, a solution containing a liquid crystal, one or more polymerizable monomers and a suitable initiator, or a liquid crystal, one or more polymerizable monomers and at least one oligomer and a suitable initiator. Inject the contained solution and polymerize with ultraviolet rays or electron beams, or cast the solution onto a substrate, polymerize with ultraviolet rays, electron beams, etc., and then paste it on another substrate or cast the solution on the substrate Then, there is a method of polymerizing with an ultraviolet ray, an electron beam or the like after bonding another substrate. Acrylic monomers such as methyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, and butadiol monoacrylate are used as polymerizable monomers, and urethane acrylate oligomers and epoxy acrylate oligomers are used as polymerizable oligomers. As the initiator, acetophenone type, benzoin type, benzophenone type, and thioxanthone type are preferable, but not limited thereto.

【0020】第5の方法として、適当な間隔を有する2
枚の基板から成るセル中に、2液硬化性樹脂と液晶材料
の混合溶液を注入し、硬化させるかあるいは、その溶液
を基板にキャストし、硬化させた後、他の基板を張り合
わせる方法がある。2液硬化性樹脂としては、エポキシ
ーアミン系樹脂やエポキシーチオール系樹脂が望ましい
が、2液硬化性に樹脂であれば特に限定されない。
As a fifth method, 2 having an appropriate interval
A method of injecting a mixed solution of a two-component curable resin and a liquid crystal material into a cell composed of two substrates and curing the solution, or casting the solution on a substrate and curing the same, and then bonding another substrate. is there. The two-component curable resin is preferably an epoxy-amine resin or an epoxy-thiol resin, but is not particularly limited as long as it is a two-component curable resin.

【0021】第6の方法として、多孔性透明性固体物質
に液晶を含浸させる方法がある。
As a sixth method, there is a method of impregnating a liquid crystal into a porous transparent solid substance.

【0022】多孔性透明性固体物質としては、たとえば
ガラスフィルター、高分子製フィルターなどがあげられ
るが、その透明性物質の屈折率が液晶材料の常光屈折率
(n0 )または異常光屈折率(ne )または液晶材料が
ランダムに配向した場合の屈折率(nLC)のいずれかと
一致または近いものであれば特に限定されない。
Examples of the porous transparent solid substance include a glass filter and a polymer filter. The refractive index of the transparent substance is the ordinary light refractive index (n 0 ) or the extraordinary light refractive index (n 0 ) of the liquid crystal material. n e) or a liquid crystal material is not particularly limited as long as it matches or close to the one of the refractive index in the case of randomly oriented (n LC).

【0023】第7の方法として、熱可塑性樹脂と液晶材
料の相溶性の変化を利用する方法がある。熱可塑性樹脂
と液晶材料が相溶する高温域より熱可塑性樹脂を冷却固
化させる過程で液晶材料と熱可塑性樹脂の相分離をおこ
させ、固定化する方法である。熱可塑性樹脂としては、
液晶が分解、劣化する温度以下で融解し、液晶材料と相
溶し、なおかつ冷却した時に固化し、液晶材料と非相溶
となるものならば特に限定されない。たとえばエポキシ
樹脂、ポリスチレンなどを用いることができる。
As a seventh method, there is a method utilizing a change in compatibility between a thermoplastic resin and a liquid crystal material. This is a method in which the liquid crystal material and the thermoplastic resin undergo phase separation during the process of cooling and solidifying the thermoplastic resin from a high temperature region where the thermoplastic resin and the liquid crystal material are compatible with each other, thereby fixing the liquid crystal material. As a thermoplastic resin,
There is no particular limitation as long as the material melts at a temperature lower than the temperature at which the liquid crystal decomposes and degrades, is compatible with the liquid crystal material, and solidifies when cooled, and is incompatible with the liquid crystal material. For example, epoxy resin, polystyrene, or the like can be used.

【0024】第8の方法として、調光層を、図3に示す
ような表面に凹凸を有する透明性固体物質5と液晶材料
4とから構成する方法がある。この方法では、透明性固
体物質に表面に切削、プレス等の機械的方法、レーザ光
線等による加工、フォトレジストに用いられるような光
反応を利用する方法、溶剤による溶出等の化学的方法あ
るいは凹凸を有する部分をレプリカ等の方法で写し取る
方法により凹凸を形成し、基体に液晶材料とともに狭持
する。
As an eighth method, there is a method in which the light control layer is composed of a transparent solid substance 5 having irregularities on the surface and a liquid crystal material 4 as shown in FIG. In this method, the surface of a transparent solid material is mechanically cut or pressed by a mechanical method such as pressing, a process using a laser beam, a method using a photoreaction such as that used for a photoresist, a chemical method such as elution with a solvent, or unevenness. Is formed by a method such as copying a portion having a pattern with a replica or the like, and is sandwiched together with a liquid crystal material on a substrate.

【0025】このようにして製造した液晶デバイスに電
圧を印加する方法としては、液晶のΔεの符号が異なる
ような周波数の交流電圧を交互に印加、もしくは同時に
印加する方法のいずれでもよい。また電圧は任意の値を
とることができ、同じでも異なっていても良い。
As a method of applying a voltage to the liquid crystal device manufactured in this manner, alternating voltages of frequencies having different signs of Δε of the liquid crystal are alternately applied or simultaneously.
Any of the methods of applying may be used. The voltage can take any value, and may be the same or different.

【0026】[0026]

【実施例】本実施例では液晶材料の△εが正となる低周
波の交流電圧と△εが負となる低周波の交流電圧とを交
互に印加して、立ち上がりおよび立ち下がりの応答時間
またはその透過率を測定した。低周波の電圧を印加する
ことにより、光の透過率が90%に達するまでの時間を
立ち上がり応答時間とし、高周波の電圧を印加すること
のより光の透過率が10%に下がる時間を立ち下がり応
答時間とした。本実施例に用いた液晶デバイスの断面図
を図1に、印加電圧波形を図2(a)に、光学応答波形
を図2(b)に示す。
EXAMPLE In this example, a low-frequency AC voltage in which △ ε of the liquid crystal material is positive and a low-frequency AC voltage in which 負 ε is negative are alternately applied, and the rise and fall response times or The transmittance was measured. By applying a low-frequency voltage, the time until the light transmittance reaches 90% is defined as a rising response time, and by applying a high-frequency voltage, the time during which the light transmittance decreases to 10% is reduced. Response time. FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal device used in this embodiment, FIG. 2A shows an applied voltage waveform, and FIG. 2B shows an optical response waveform.

【0027】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例
に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention.

【0028】実施例1 重合性モノマーの2−エチルヘキシルアクリレート1部
と重合性オリゴマーUN9000PEP[根上工業
(株)製]2部と2周波駆動液晶NR−1012XX
[チッソ(株)製]6部と適量の重合開始剤ジエトキシ
アセトフェノンの混合溶液をギャップ10μmの液晶セ
ル中に注入した。この液晶セルを25℃に保ち紫外線を
照射し重合させた。得られた膜中の液晶滴の大きさは1
〜2μmであった。この液晶デバイスの立ち上がり応答
時間は、103 Hz、20Vの印加電圧で3ミリ秒、立
ち下がり応答時間は、3×104 Hz、20Vの印加電
圧で3ミリ秒であった 実施例2 重合性モノマーのブチルアクリレート1部と重合性オリ
ゴマーM6200[東亜合成(株)製]2部と2周波数
駆動液晶NR−1013XX[チッソ(株)製]6部と
適量に重合開始剤ジエトキシアセトフェノンの混合溶液
をギャップ10μmの液晶セル中に注入した。この液晶
セルを60℃に保ち紫外線を照射し重合させた。得られ
た膜中の液晶滴の大きさは1〜2μmであった。この液
晶デバイスの立ち上がり応答時間は、102 Hz、20
Vの印加電圧で2ミリ秒、立ち下がり応答時間は、10
5 Hz、20Vの印加電圧で3ミリ秒であった 実施例3 ポリメタクリル酸メチル4部をテトラヒドロフラン90
部に溶解させた後、2周波駆動液晶NR−1013XX
[チッソ石油化学(株)製]6部を混合させ、ディプコ
ート法により基体にキャストし、減圧下50℃で4時間
乾燥した。得られたキャスト膜は厚さ15μmで液晶滴
の大きさ1〜3μmであった。このキャスト膜の上に別
の基体を張り合わせて液晶デバイスを作成した。
Example 1 One part of a polymerizable monomer, 2-ethylhexyl acrylate, two parts of a polymerizable oligomer UN9000 PEP (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) and a two-frequency driven liquid crystal NR-1012XX
A mixed solution of 6 parts [manufactured by Chisso Corporation] and an appropriate amount of a polymerization initiator diethoxyacetophenone was injected into a liquid crystal cell having a gap of 10 μm. The liquid crystal cell was kept at 25 ° C. and irradiated with ultraviolet rays to be polymerized. The size of the liquid crystal droplet in the obtained film is 1
22 μm. The rise response time of this liquid crystal device was 3 milliseconds at an applied voltage of 10 3 Hz and 20 V, and the fall response time was 3 milliseconds at an applied voltage of 3 × 10 4 Hz and 20 V. Example 2 Polymerization A mixed solution of 1 part of a monomer butyl acrylate, 2 parts of a polymerizable oligomer M6200 [manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.], 6 parts of a two-frequency drive liquid crystal NR-1013XX [manufactured by Chisso Corporation], and an appropriate amount of a polymerization initiator diethoxyacetophenone. Was injected into a liquid crystal cell having a gap of 10 μm. The liquid crystal cell was kept at 60 ° C. and irradiated with ultraviolet rays to be polymerized. The size of the liquid crystal droplet in the obtained film was 1-2 μm. The rise response time of this liquid crystal device is 10 2 Hz, 20
2 milliseconds at an applied voltage of V and a fall response time of 10
Example 3 3 parts of poly (methyl methacrylate) was added to tetrahydrofuran 90 at 5 Hz and an applied voltage of 20 V.
After dissolving in the part, the two-frequency drive liquid crystal NR-1013XX
6 parts (manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.) were mixed, cast on a substrate by a dip coating method, and dried at 50 ° C. under reduced pressure for 4 hours. The obtained cast film had a thickness of 15 μm and the size of liquid crystal droplets was 1 to 3 μm. Another substrate was laminated on the cast film to form a liquid crystal device.

【0029】立ち上がり応答速度は、102 Hz、50
Vの印加電圧で5ミリ秒、立ち下がり応答速度は、10
5 Hz、50Vの印加電圧で5ミリ秒であった。
The rising response speed is 10 2 Hz, 50
5 milliseconds at an applied voltage of V and a fall response speed of 10
5 milliseconds at an applied voltage of 5 Hz and 50 V.

【0030】実施例4 2周波駆動液晶NR−1013XX[チッソ石油化学
(株)製]1部の中に直径1μmのポリメチルメタクリ
ル酸メチルのビーズ1部を分散させ、この懸濁液をギャ
ップ10μmの液晶セル中に注入した。この液晶デバイ
スの立ち上がり応答速度は、102 Hz、60Vの印加
電圧で13ミリ秒、立ち上がり応答速度は、105
z、60Vの印加電圧で15ミリ秒であった。
Example 4 One part of polymethyl methyl methacrylate beads having a diameter of 1 μm was dispersed in one part of a two-frequency driving liquid crystal NR-1013XX [manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.], and the suspension was filled with a gap of 10 μm. Was injected into the liquid crystal cell. The rising response speed of this liquid crystal device is 13 milliseconds at an applied voltage of 10 2 Hz and 60 V, and the rising response speed is 10 5 H
z, 15 milliseconds at an applied voltage of 60V.

【0031】実施例5 ポリメタクリル酸メチル10部をテトラヒドロフラン1
00部に溶解させ、その溶液にメチルアルコール10部
を加え、ディプコート法により基体にキャストし、減圧
下80℃で8時間乾燥した。得られたキャスト膜は厚さ
15μmで空孔の大きさは1〜3μmであった。このキ
ャスト膜に減圧下、80℃で2周波駆動液晶NR−10
12XX[チッソ石油化学(株)製]を含浸した充填し
た。このキャスト膜の上に別の基体を張り合わせて液晶
デバイスを作成した。
Example 5 10 parts of polymethyl methacrylate was added to tetrahydrofuran 1
The resulting solution was cast on a substrate by a dip coating method, and dried at 80 ° C. under reduced pressure for 8 hours. The obtained cast film had a thickness of 15 μm and the size of pores was 1 to 3 μm. A two-frequency driving liquid crystal NR-10 was applied to this cast film at 80 ° C. under reduced pressure.
Filled with 12XX [manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.]. Another substrate was laminated on the cast film to form a liquid crystal device.

【0032】この液晶デバイスの立ち上がり応答速度
は、102 Hz、50Vの印加電圧で15ミリ秒、立ち
下がり応答速度は、105 Hz、50Vの印加電圧で1
5ミリ秒であった。
The rising response speed of this liquid crystal device is 15 milliseconds at an applied voltage of 10 2 Hz and 50 V, and the falling response speed is 1 at an applied voltage of 10 5 Hz and 50 V.
5 ms.

【0033】比較例1 実施例1と同様にして液晶デバイスを得て、電圧の印加
を除いて立ち下がり応答時間を測定した。102 Hz、
50Vの印加電圧を除いた後の立ち下がり応答時間18
ミリ秒であった。
Comparative Example 1 A liquid crystal device was obtained in the same manner as in Example 1, and the fall response time was measured without applying a voltage. 10 2 Hz,
Fall response time 18 after removing the applied voltage of 50V 18
Milliseconds.

【0034】比較例2 液晶としてE−8(BDH製)を使用し、電圧の印加を
除いて立ち下がり応答時間を測定する以外実施例1と同
様にして液晶デバイスを得て、同条件で応答速度を測定
した。立ち上がり応答速度は4ミリ秒であったが、立ち
下がり応答時間は25ミリ秒であった。
Comparative Example 2 A liquid crystal device was obtained in the same manner as in Example 1 except that E-8 (manufactured by BDH) was used as the liquid crystal, and the fall response time was measured without applying a voltage. The speed was measured. The rise response speed was 4 ms, while the fall response time was 25 ms.

【0035】実施例6 フレネルレンズ上に離型剤を薄く塗布し、その上に重合
性モノマーの2−エチルヘキシルアクリレート1部と重
合性オリゴマーPE−9000[根上工業(株)製]1
部の混合液をのせた後ITO付きガラス基板で押え、紫
外線を1分間照射し硬化させた。ガラス基板とフレネル
レンズを引き離すと重合体は基板側に接着しており。フ
レネルレンズの規則的な凹凸を写し取った透明性固体と
なっていた。得られた透明性固体材料の凹凸は隣会う輪
環の間隔が、100μmある円滑群の一部をなし、10
0μmの平面部の傾きは約30°であった。得られた透
明性固体の上に2周波駆動液晶NR−1013XX(チ
ッソ(株)製)を滴下し、他のITO付きガラス基板を
乗せた固定した。セルギャップスペーサーにより150
μmとした。この素子に100Hz、50Vの交流電圧
を印加すると300msで約2°、レーザー光のスポッ
トが移動した。電圧の印加を除くと2sでレーザー光の
スポットは、最初の位置にもどった。同様に100H
z、50Vの電圧を印加してスポットを移動させた後、
104 Hz、50Vの交流電圧を100msの間印加す
ると300msで最初の位置にもどった。
Example 6 A release agent was thinly applied on a Fresnel lens, and 1 part of a polymerizable monomer, 2-ethylhexyl acrylate, and a polymerizable oligomer PE-9000 [manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.] 1
Then, the mixture was placed on a glass substrate with ITO, and the mixture was cured by irradiating ultraviolet rays for 1 minute. When the glass substrate is separated from the Fresnel lens, the polymer adheres to the substrate side. It was a transparent solid that captured the regular irregularities of the Fresnel lens. The concavities and convexities of the obtained transparent solid material form a part of a smooth group in which the distance between adjacent rings is 100 μm.
The inclination of the plane part of 0 μm was about 30 °. A two-frequency driving liquid crystal NR-1013XX (manufactured by Chisso Corporation) was dropped on the obtained transparent solid, and another glass substrate with ITO was mounted thereon and fixed. 150 with cell gap spacer
μm. When an AC voltage of 100 Hz and 50 V was applied to the device, the spot of the laser beam moved about 2 ° in 300 ms. When the voltage was not applied, the spot of the laser beam returned to the initial position in 2 seconds. Similarly 100H
After moving the spot by applying a voltage of z, 50V,
When an AC voltage of 10 4 Hz and 50 V was applied for 100 ms, the device returned to the initial position in 300 ms.

【0036】この素子の駆動原理を簡単に述べておく。
この実施例では、電圧無印加時または、50V104
zのような高周波印加時の液晶の屈折率と、透明性固体
材料の屈折率が等しいため、入射光はこれらの界面で屈
折することなく直進する。一方、液晶に50V、100
Hz程度の低周波印加時では、液晶の屈折率と、透明性
固体材料の屈折率が異なるため、入射光はこれらの界面
で屈折される。これによってレーザー光のスポットが上
記にのように移動する。
The driving principle of this device will be briefly described.
In this embodiment, when no voltage is applied or when 50V10 4 H
Since the refractive index of the liquid crystal when a high frequency such as z is applied is equal to the refractive index of the transparent solid material, the incident light travels straight without being refracted at these interfaces. On the other hand, 50 V, 100
When a low frequency of about Hz is applied, the refractive index of the liquid crystal is different from the refractive index of the transparent solid material, so that the incident light is refracted at these interfaces. This causes the spot of the laser light to move as described above.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は2周波駆
動の透過散乱型液晶デバイスであり、立ち下がり応答時
間が1〜3ミリ秒と従来の液晶デバイスに比べ非常に速
い駆動が可能である。さらに周波数を変えることにより
応答時間を変化させることも可能である。さらに周波数
を変えることにより応答時間を変化させることも可能で
ある。
As described above, the present invention is a transmission / scattering type liquid crystal device driven by two frequencies, and can be driven much faster than a conventional liquid crystal device with a fall response time of 1 to 3 milliseconds. is there. It is also possible to change the response time by changing the frequency. It is also possible to change the response time by changing the frequency.

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

【図1】本発明に係わる液晶光学素子の断面図を示して
いる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a liquid crystal optical element according to the present invention.

【図2】図2は本発明に係わる液晶光学素子に交互に印
加する低周波および高周波の短形波交流電圧波形図およ
び液晶光学素子の時間−光透過率のグラフを示してい
る。
FIG. 2 shows a waveform diagram of a low-frequency and high-frequency short-wave AC voltage alternately applied to the liquid crystal optical element according to the present invention and a graph of time-light transmittance of the liquid crystal optical element.

【図3】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

基板 2 電極層 3 調光層 4 液晶材料 5 透明性固体物質1 substrate 2 electrode layer 3 dimming layer 4 liquid crystal material 5 transparent solid substance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−96629(JP,A) 特開 昭63−50819(JP,A) 特表 昭62−502780(JP,A) 特表 平1−501342(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1334 G02F 1/133 555 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-96629 (JP, A) JP-A-63-50819 (JP, A) JP-A-62-502780 (JP, A) JP-A-81 501342 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1334 G02F 1/133 555

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電極層を有する二枚の透明な基板
と、この基板の間に支持された調光層を有し、前記調光
層が液晶材料と透明性固体物質から成り、前記液晶材料
が、周波数を変化させることにより、液晶分子の長軸方
向の誘電率(ε)と短軸方向の誘電率(ε)の差
(Δε=ε―ε)が正負両方の値をとることのでき
る液晶材料であり、前記透明性固体物質の屈折率が前記
液晶材料の常光屈折率(n)または異常光屈折率(n
)または液晶材料がランダムになった場合の屈折率
(nLC)のいずれかと一致または近くなるように選択
され、かつ前記液晶材料と前記透明性固体物質が層構造
を形成し、その界面が凹凸であることを特徴とする液晶
光学素子。
1. A liquid crystal material comprising: two transparent substrates having electrode layers; and a dimming layer supported between the substrates, wherein the dimming layer comprises a liquid crystal material and a transparent solid substance; However, by changing the frequency, the difference (Δε = ε −ε ) between the dielectric constant (ε ) in the major axis direction and the dielectric constant (ε ) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules becomes both positive and negative. a liquid crystal material that can take, the ordinary refractive index (n o) or the extraordinary refractive index of the refractive index of the transparent solid substance is the liquid crystal material (n
e ) or the index of refraction (n LC ) when the liquid crystal material is randomized, is selected to be equal to or close to either, and the liquid crystal material and the transparent solid substance form a layered structure, and the interface thereof is A liquid crystal optical element having irregularities.
【請求項2】 液晶のΔεの符号が異なるような周
波数の交流電圧を交互または同時に印加することを特徴
とする請求項に記載の液晶光学素子の駆動方法。
2. The method of driving a liquid crystal optical element according to claim 1 , wherein alternating voltages having frequencies having different signs of Δε of the liquid crystal are alternately or simultaneously applied.
【請求項3】 電極層を有する少なくとも一方が透
明な二枚の基板と、この基板の間に支持された調光層を
有し、前記調光層が液晶材料と透明性固体物質から成
り、前記液晶材料が、周波数を変化させることにより、
液晶分子の長軸方向の誘電率(ε)と短軸方向の誘電
率(ε)の差(Δε=ε―ε)が正負両方の値を
とることのできる液晶材料であり、前記透明性固体物質
の屈折率が前記液晶材料の常光屈折率(n)または異
常光屈折率(n)または液晶材料がランダムになった
場合の屈折率(nLC)のいずれかと一致または近くな
るように選択された液晶光学素子において、液晶のΔε
の符号が異なるような周波数の交流電圧を同時に印加す
ることを特徴とする液晶光学素子の駆動方法。
3. At least one having an electrode layer has two transparent substrates, and a dimming layer supported between the substrates, wherein the dimming layer comprises a liquid crystal material and a transparent solid substance; The liquid crystal material, by changing the frequency,
A liquid crystal material in which the difference (Δε = ε −ε ) between the dielectric constant (ε ) in the major axis direction and the dielectric constant (ε ) in the minor axis direction can take both positive and negative values, It matches any of the ordinary refractive index of the refractive index of the liquid crystal material of the transparent solid material (n o) or the extraordinary refractive index (n e) or refractive index when the liquid crystal material becomes a random (n LC) or In a liquid crystal optical element selected to be close, the Δε
A liquid crystal optical element, wherein AC voltages having different frequencies are simultaneously applied.
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