JP3988198B2 - 液晶デバイス、その製造方法及び、これを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光板を使用しない液晶材料及び透明性固体物質を含有する調光層を有する液晶デバイスに関し、更に詳しくは、視野の遮断、透過を電気的又は熱的に操作し得る光散乱形の液晶デバイスに関する。本発明の液晶デバイスは、建物の窓やショーウインドウなどで視野遮断のスクリーンに利用されるとともに、文字や図形を表示し、高速応答性を以て電気的又は熱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時計、電卓の表示装置や、明るい画面を必要とする表示装置、特にコンピューター端末の表示装置やプロジェクションの表示装置として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
偏光板や配向処理を要さず、明るくコントラストの良い液晶デバイスを製造する方法として、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号公報、特開昭６２−２２３１号公報等において知られている。
【０００３】
しかしながら、ポリマー中に液晶滴を分散させた液晶デバイスでは、液晶材料の個々の屈折率とポリマーの屈折率との一致不一致を最適化する煩わしさ以外に、十分な透明性を得るのに２５Ｖ以上と高い電圧を必要とし、表示用の液晶デバイスの実用化において重視される低い駆動電圧特性を備えていなかった。
【０００４】
液晶表示用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技術として、米国特許第５，３０４，３２３号明細書、特開平１−１９８７２５号公報には、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。
【０００５】
この目的に係わる液晶材料として、例えば、欧州特許第３５９，１４６号公報には、液晶材料の複屈折性や誘電率異方性を最適化する方法が開示されており、特開平６−２２２３２０号公報には、液晶材料の弾性定数を特定する技術が開示されている。
【０００６】
また、特開平５−３３９５７３号公報及び特開平６−１２３８６６号公報には、フルオロ系化合物を用いることにより、プロジェクション表示でのコントラストが約４０であるものが開示されている。
【０００７】
この目的に係わる高分子材料として、例えば、特開平５−１７３１１８号公報には、特定の２官能アクリレートを含有する重合性組成物を重合した高分子物質により高電圧保持率、低電圧駆動の液晶デバイスを得る技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、このような液晶デバイスに要求される特性は、抵抗値が高いこと、電圧保持率が優れていること、駆動電圧が低いこと、光散乱が強いこと、コントラスト比が大きいこと等、更に改良向上させることが求められており、現在も新しい提案がなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような光散乱形の液晶デバイスにおいて、より低い電圧駆動性やより高いコントラスト比等の要求される表示特性を維持向上させると共に、比抵抗、電圧保持率の耐熱性を大幅に改善し、信頼性の高い光散乱形の液晶デバイスを提供することにある。更に詳しくは、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有し、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる液晶デバイスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成するために、液晶デバイスの調光層を構成する液晶材料と透明性固体物質について鋭意検討した結果、上記課題を解決するに至った。
【００１１】
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、２枚の基板間に挟持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶デバイスにおいて、前記液晶材料が一般式（Ｉ−１）
【００１２】
【化１６】
【００１３】
（式中、Ｒ11は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシル基を表わし、Ｘ11はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基、炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基又はアルコキシル基を表わし、Ｘ12、Ｘ13、Ｙ1及びＹ2は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わす。）
で表わされる化合物群（Ｉ−１）、一般式（Ｉ−２）
【００１４】
【化１７】
【００１５】
［式中、Ｒ12は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、直鎖状アルケニル基又は一般式
【００１６】
【化１８】
【００１７】
（式中、ｐ及びｑは各々独立的に１〜５の整数を表わす。）
で表わされるアルコキシアルキル基を表わし、Ｘ14はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基、炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基又はアルコキシル基を表わし、Ｘ15、Ｘ16、Ｙ3及びＹ4は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わし、ｎは０又は１を表わす。］
で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び一般式（Ｉ−３）
【００１８】
【化１９】
【００１９】
（式中、Ｒ13は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ14は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、 Ｙ5は水素原子、フルオロ基又はメチル基を表わし、Ｙ6及びＹ7は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わし、 Ｚ1は単結合、−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、ｒは０又は１を表わす。）
で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくと１つ以上の化合物を含有する液晶材料であり、
前記透明性固体物質が、一般式（II−１）
【００２０】
【化２０】
【００２１】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、Ｒ′はアルキル分岐基を有していても良く又は脂環式で置換されていても良い炭素原子数が６〜５０のアルキレン基を示す。）
で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体から選ばれる高分子形成性化合物を含有する重合性組成物を重合してなる透明性固体物質であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００２２】
更に、本発明は上記課題を解決するために、前記一般式（II−１）で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体から選ばれる高分子形成性化合物が、一般式（II−２）
【００２３】
【化２１】
【００２４】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ａは６〜２４の整数を表わす。）
で表わされる化合物、一般式（II−３）
【００２５】
【化２２】
【００２６】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｂ及びｃは各々独立的に１〜１０の整数を表わし、ｄは１〜１０の整数を表わし、ｅは０〜６の整数を表わす。）
で表わされる化合物、一般式（II−４）
【００２７】
【化２３】
【００２８】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｆ、ｇ、ｈ及びｉは各々独立的に０〜１０の整数を表わす。）
で表わされる化合物及び一般式（II−５）
【００２９】
【化２４】
【００３０】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｊ、ｋ、ｌ及びｍは各々独立的に０〜１０の整数を表わす。）
で表わされる化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３１】
また、本発明は上記課題を解決するために、前記透明性固体物質が、前記アルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体に加えて、更に単官能型（メタ）アクリレート誘導体を含有する重合性組成物を重合して成る透明性固体物質であり、又さらには該単官能型（メタ）アクリレート誘導体が、直鎖アルキル（メタ）アクリレート化合物、分岐アルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート化合物、あるいはこれら２種の化合物の混合物であることを特徴とし、更には又該アルキル（メタ）アクリレート化合物の炭素原子数が１６〜３０であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３２】
また、本発明は上記課題を解決するために、前記液晶材料が、６成分以上の化合物を含有し、複屈折率Δｎが０．２００以上であり、誘電率異方性Δεが５以上であり、少なくとも５〜７５℃の全範囲でネマチック相を示すことを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３３】
更に、本発明は上記課題を解決するために、前記液晶材料が、一般式（III−１）
【００３４】
【化２５】
【００３５】
［式中、Ｒ21は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、直鎖状アルケニル基又は一般式
【００３６】
【化２６】
【００３７】
（式中、ｔ及びｕは各々独立的に１〜５の整数を表わす。）
で表わされるアルコキシアルキル基を表わし、Ｘ21はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基又はトリフルオルメチル基を表わし、 Ｙ8は水素原子又はフルオロ基を表わし、Ｚ2は単結合、−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−、
−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、 環Ａ1は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わし、 ｓは０又は１を表わす。］
で表わされる化合物及び一般式（III−２）
【００３８】
【化２７】
【００３９】
（式中、Ｒ22は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルケニル基を表わし、Ｘ22はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基又はトリフルオルメチル基を表わし、Ｙ9は水素原子又はフルオロ基を表わし、Ｚ3は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−、−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、環Ａ2は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わす。）
で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００４０】
更に、本発明は上記課題を解決するために、一般式（IV−１）
【００４１】
【化２８】
【００４２】
（式中、Ｒ31は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ32は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ4は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わす。）
で表わされる化合物、
一般式（IV−２）
【００４３】
【化２９】
【００４４】
（式中、Ｒ33は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ34は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ5は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わす。）
で表わされる化合物、
及び一般式（IV−３）
【００４５】
【化３０】
【００４６】
（式中、Ｒ35は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ36は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ6は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、 環Ａ3は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わす。）
で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶デバイスは、次のようにして製造することができる。
即ち、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、（１）液晶材料、（２）高分子形成性化合物を含有する重合性組成物、（３）光重合開始剤を含有する均一溶液を介在させ、この溶液に波長３５０nm未満を遮断し、かつ、少なくとも波長３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を照射することにより重合性組成物を重合させることによって、２枚の基板間に液晶材料を分散させた構造を有する透明性固体物質を形成して成る調光層、又は、液晶材料の連続層中に三次元網目構造を有する透明性固体物質を形成して成る調光層を形成する。
【００４８】
ここで、紫外線波長３５０nm未満を遮断するとは、３５０nm未満に実質的に光強度が存在しないことを意味し、特にフィルター等を用いて紫外線の波長３５０nm未満を遮断することの意味は、ＪＩＳ Ｂ７１１３（写真撮影用シャープカットガラスフィルター）により明記されているフィルターの吸収限界波長が、波長３５０nm以上に存在するフィルターを用いて得られた紫外線を示す。
【００４９】
波長３５０nm未満を遮断し、かつ、少なくとも波長３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を得る手段としては、例えば、紫外線カットフィルターを用いる方法や分光装置を用いる方法等が挙げられる。
【００５０】
紫外線カットフィルターは、ガラスの如き堅固な材料であってもよく、プラスチックの如き柔軟性を有する材料であってもよい。又、液体状のものを容器に封入したものや透明性の板に塗布したものでもよく、粒子状に分散したものでもよい。
【００５１】
紫外線をカットするフィルターとしては、例えば、「ＵＶ−３７」、「ＳＬ−１Ａ」（東芝ガラス社製）、「ＵＶ−３６」、「Ｌ−３７」、「Ｌ−３８］、「Ｂ−４８０］、「ＬＡ−２０」（ＨＯＹＡガラス社製）等を挙げることができる。
【００５２】
分光装置を用いる方法は、プリズムや回折格子等の分光光学部品を用いて、紫外線を分光し、任意の波長を有する紫外線を選択し、それらを重ね合わせて、目的のとする波長領域を有する紫外線を得る。
【００５３】
本発明で使用する基板は、堅固な材料として、ガラスであっても良く、柔軟性を有する材料として、プラスチックフィルムの如きものであっても良い。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。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は、コンピュ−タ端末の表示装置やプロジェクションの表示装置等に利用される場合、透明性電極層に非線形素子又は能動素子を設けることが好ましい。
【００５４】
本発明の液晶デバイスは、使用する液晶材料の液晶相の温度範囲によって液晶デバイスの動作温度範囲が制限されることから、本発明の液晶デバイスで使用する液晶材料は、広い温度で液晶相を示すものが好ましい。また、液晶デバイスのコントラストを高くする為に、本発明の液晶デバイスで使用する液晶材料は、大きな複屈折率（Δｎ）を示すものが好ましい。
【００５５】
しかしながら、このような液晶材料には、しばしば、誘起した結晶相あるいは一部が結晶化したスメクチック相が発現し、逆に液晶相を狭くなるという問題を有したり、大きな複屈折率及び広い温度で液晶相を示すが、アクティブ・マトリクス方式に必須の特段に高い電圧保持率を達成するには至らなかった。更に、光散乱形液晶デバイスを作製した場合、電圧無印加時の光透過率Ｔ0が、 作製した直後の値あるいは電圧印加後長期に放置させた値に比べ電圧印加状態から無印加状態に切り替えた直後の値のほうが大きくなってしまうメモリー現象が発現し、結果的に液晶デバイスのコントラストを悪化させることになり、単にフルオロトラン系の液晶性化合物を含有する液晶材料を用いれば、好ましい結果に到るとは限らないものであった。
【００５６】
また、液晶材料が好ましい特性を有しても、液晶デバイスを構成する透明性固体物質により、液晶デバイスのコントラストの悪化、電圧保持率の低下、あるいは不充分な電圧保持率の耐熱性等の問題を有していた。
【００５７】
本発明は、液晶材料として、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分とし、かつ、透明性固体物質を形成させる重合性組成物として、上記一般式（II−１）で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体より選ばれる高分子形成性化合物を必須成分とし、その中でも特に（II−２）〜（II−５）で表わされる化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物を含有することによって、上記の課題を解決できることを見い出したことにある。
【００５８】
上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物において、Ｘ11が、フルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基の液晶性化合物は、誘電率異方性Δεが５〜２５の範囲にあり、フルオロトラン構造を有するものである。上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）の代表的な化合物（Ｎｏ．１〜２０）とその相転移温度を下記表１及び表２に示す。尚、下記表中、ｍ.ｐ.は結晶相から液晶相又は等方性液体相に相転移する温度を、ｃ.ｐ.は液晶相から等方性液体相に相転移する温度を夫々表わす。また、各化合物は、蒸留、カラム精製、再結晶等の方法を用いて不純物を除去し、充分精製したものを使用した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる第１群の化合物は、シアノ基を含有していないにもかかわらず、複屈折率（Δｎ）が従来になく非常に大きいという特徴を有しており、これら化合物を使用することによって得られる液晶材料の複屈折率は非常に大きいものとなる。また、誘電率異方性（Δε）が大きく、電圧保持率が高いという特徴も有している。これにより、液晶デバイスの電圧無印加時の光透過率Ｔ0 や電圧保持率を向上させることができる。更に、上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる第１群の化合物は、高分子形成性化合物とより高い相溶性を示す特異な現象を有している。このような効果は、表中のNo. ３〜６、９、１１〜１４、１６〜２０の化合物に有しており、多用することが好ましい。
【００６２】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第１群の一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物を含有する場合、一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物１種につき、夫々３０重量％以下で含有することが好ましく、液晶材料における総含有量は、少なくとも５重量％以上の範囲が好ましく、１０〜６０重量％の範囲がより好ましく、１５〜５０重量％の範囲が特により好ましい。上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物についても同様である。
【００６３】
このような化合物を２種類以上混合することによって得た液晶材料は、広い温度範囲でネマチック液晶相を示すものであり、液晶表示装置として用いる場合、広い温度範囲で表示を可能とする。
【００６４】
本発明の液晶デバイスの調光層中に占める液晶材料の比率は、６０〜９５重量％が好ましく、７０〜９０重量％の範囲が特に好ましい。
【００６５】
本発明の液晶デバイスを構成する透明性固体物質は、高分子形成性化合物より成る重合組成物を重合させることにより形成することが好ましく、例えば、紫外線硬化型ビニル基を有する化合物を含有する重合性組成物及び光重合開始剤を液晶材料と混合した調光層形成材料を２枚の基板間に挟持した後、重合性組成物を光硬化させて作製する。高分子形成性化合物と液晶材料との相溶性がより高い場合、より広い温度域でより均一な溶液を得ることを可能とする。このような状態で高分子形成性化合物を硬化させると、片寄りが無いあるいは少ない状態で、光散乱性を有する調光層を作製することができ、駆動電圧やコントラスト比にムラの無い表示特性を得ると共に、白濁性のより均一な表示を達成した光散乱形液晶デバイスを提供できる。
【００６６】
本発明の液晶デバイスで使用する上記一般式（II−１）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物及び単官能型アルキル（メタ）アクリレートは、（メタ）アクロイルオキシ基以外の部分が、極性が低い直鎖、分岐あるいは環状の炭化水素構造より構成されるアクリレート誘導体化合物である。これらの化合物は、低極性であるため、液晶デバイスの駆動電圧を低下させる効果を有し、また、これらの化合物は、イオン性不純物との吸着性が小さいため、高抵抗であり、得られた液晶デバイスの電圧保持率を向上させることができ、更には、その耐熱性をも改善することができる。
【００６７】
上記一般式（II−１）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物及び単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体は、上記液晶材料との相容性が高いので、均一な調光層を有する液晶デバイスを得ることができる。
【００６８】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物は各々単独で使用することもできるが、混合して使用することもできる。特に、上記一般式（II−２）〜（II−５）の化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物において、一般式（II−２）あるいは（II−３）の化合物は、重合性が良く上記液晶材料との相溶性も優れているため、液晶デバイスの散乱性を改善する効果が高く、又、一般式（II−４）及び（II−５）の混合物は、液晶デバイスの散乱性を向上させ、さらに液晶デバイスの駆動電圧の温度依存性を低減させるため、特に好ましい。
【００６９】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる代表的な高分子形成性化合物としては、例えば、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１２−ドデカンジオールジアクリレート、１，１３−トリデカンジオールジアクリレート、１，１４−テトラデカンジオールジアクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジアクリレート、２−メチル−１，８−オクタンジオールジアクリレート、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオールジアクリレート、２−エチル−２−ブチルプロパンジオールジアクリレート、（１，２−ジアクロイルオキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサン、９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールジアクリレート、オクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレート、２，４−ジエチル−１，５−オクタンジオールジアクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート等を挙げることができる。
【００７０】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物は、例えば、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸クロリドを用いて、脂肪族ジオール化合物を（メタ）アクリル化することによって容易に製造することができる。
【００７１】
上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の製造原料となる脂肪族ジオール化合物の市販品としては、東京化成社製の「１，６−ヘキサンジオール」、「１，９−ノナンジオール」、「１，２−テトラデカンジオール」、「ネオペンチルグリコール」、クラレ社製の「２−メチル−１，８−オクタンジオール」、「３−メチル−１，５−ペンタンジオール」、東亞合成社製の「ペスポールＨＰ−１０００（（１，２−ヒドロキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサンと９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールの混合物）」等を挙げることができる。
【００７２】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の市販品としては、例えば、共栄社化学社製の「ライトアクリレートＮＰ−Ａ（ネオペンチルグリコールジアクリレート）」、「ライトアクリレート１・６ＨＸ−Ａ（１，６−ヘキサンジオールジアクリレート」、「１・９ＮＤ−Ａ（１，９−ノナンジオールジアクリレート）」、「ＤＣＰ−Ａ」、第一製薬工業社製の「Ｃ９Ａ（２−エチル−２−ブチルプロピレンジオールジアクリレート）」、化薬サートマー社製の「ケミリックＣ−２０００（直鎖脂肪族ジアクリレート（Ｃ１３．Ｃ１４））」、新中村化学社製の「Ａ−ＯＣＤ（（１，２−ヒドロキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサンと９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールの混合物のジアクリレートエステル）」「Ａ−ＯＤＤ（主成分がオクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレート）等を挙げることができる。
【００７３】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の使用割合は、重合性組成物中の５〜９５％の範囲が好ましく、２０〜８０％の範囲が特に好ましい。
【００７４】
本発明で使用する単官能型（メタ）アクリレート誘導体は、重合硬化する際に、架橋度が低く調整されるので、液晶と高分子の界面のアンカリング力が弱まり、低電圧で駆動させる効果をもたらす。また、単官能型（メタ）アクリレート誘導体は、配合割合が大きすぎても小さすぎても高白濁性実現効果又は低電圧駆動化効果が小さくなる傾向にあるので好ましくない。このとき使用する重合性組成物中の単官能型（メタ）アクリレート誘導体の割合は、低電圧駆動を達成するために、９０質量％以下の範囲が好ましく、１０〜７０質量％の範囲が特に好ましい。
【００７５】
単官能型（メタ）アクリレート誘導体としては、（メタ）アクリル基を１つ持つ化合物であれば、いずれのものでも良いが、特に、単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体は、低極性による液晶分子とのアンカーリング力低下により、更に低電圧駆動化するため、好ましい。
【００７６】
アルキル（メタ）アクリレート誘導体のアルキル基の直鎖の炭素原子数は５〜２３の範囲が好ましく、８〜１８の範囲がより好ましい。これより炭素原子数が少ない場合は低電圧駆動化の効果が小さく、また、多すぎる場合は電圧無印加時の白濁性が低下する。又アルキル系（メタ）アクリレート誘導体は抵抗値が高く、アクティブ駆動用に好適である。
【００７７】
更に、分岐鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート類、分岐鎖を有するアルキル基置換ポリアルキレングリコール（メタ）アクリレート類、脂環式誘導（メタ）アクリレートは低温に於けるメモリー現象を防止する効果があり、汎用デバイスやアクティブ駆動用デバイスに好適である。
【００７８】
更に本発明で使用する、単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体のアルキル基の炭素原子数が１６〜３０である事が好ましい。アルキル基の炭素原子数が１６未満では、パネル製造工程の真空注入時の真空度が高い場合、揮散していき易くなるため、特性的に安定したパネルが製造し難く、又調光層形成材料の繰り返し使用回数が制約されるため好ましくない。又該炭素原子数が３０以上では液晶との相溶性が悪くなるため充分な散乱性を得ることが難しくなる。
【００７９】
そのような単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、アミル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、ビフェニル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、イソバルミチル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、イソイコシ
ル（メタ）アクリレート、イソドコシル（メタ）アクリレート、イソテトラコシル（メタ）アクリレート、イソヘキサコシル（メタ）アクリレート、イソオクタコシル（メタ）アクリレート、トリアコンチル（メタ）アクリレート、ネニル（メタ）アクリレート、ネロリジル（メタ）アクリレート、ファルネジル（メタ）アクリレート等を挙げることが出来る。
【００８０】
又その他の単官能型（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート）、シクロヘキサン（メタ）アクリレート、シクロペンタン（メタ）アクリレート、シクロヘプタン（メタ）アクリレート、ビシクロヘプタン（メタ）アクリレート、ノルボルネン（メタ）アクリレート、ビシクロペンタン（メタ）アクリレート、ビシクロオクタン（メタ）アクリレート、トリシクロヘプタン（メタ）アクリレート、トリシクロデカン（メタ）アクリレート、コレステロール（メタ）アクリレート、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、ベンジル、フェノキシエチル、アルコキシフェニル、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、メタクリレート及びフマレート；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；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等を挙げることができる。
【００８１】
本発明においては、重合性組成物として、上記以外の各種多官能（メタ）アクリレート誘導体を併用することができる。
そのような多官能（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、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；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；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；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、トリス−（アクリルオキシエチル）イソシアヌレート、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を挙げることができる。
【００８２】
光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１８４」）、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、特に、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１８４」）、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」）が好ましい。
【００８３】
調光層形成材料中の光重合開始剤の使用割合は、０．０５〜２．５重量％の範囲が好ましく、０．１〜１．０％の範囲が特に好ましい。光重合開始剤が０．０５重量％より少ない場合、調光層形成時の重合組成物の重合速度が遅くなり、適切な網目構造が形成できず、光散乱が低下する傾向があるので、好ましくなく、２．５重量％より多い場合、液晶デバイスの電圧保持率が低下する傾向があるので、好ましくない。
【００８４】
本願請求項９記載の発明において使用する６成分以上の液晶性化合物を含有し、複屈折率（△ｎ）が０．２００以上であって、誘電率異方性△εが５以上であり、少なくとも５〜７５℃でネマチック相を示す液晶材料は、アクティブ・マトリックス方式において必要な高い電圧保持率を得るために、有用である。そのような液晶材料は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分とし、かつ、第３成分を含有する場合、シアノ基を有しない液晶性化合物を用いることが好ましい。使用する液晶性化合物としては、トラン系化合物が好ましく、フルオロトラン系化合物が特に好ましく、少なくとも１種以上の３つの環を有するフルオロトラン系化合物を主構成成分として使用することがより好ましい。
【００８５】
使用する液晶材料の誘電率異方性△εは、５〜２０の範囲が好ましい。フルオロトラン系化合物は、誘電率異方性（Δε）が５以上であり、低い駆動電圧特性を得るのに好ましい。
【００８６】
このような化合物を少なくとも６成分以上の化合物で混合することによって、より好ましくは７〜２０成分で構成することによって、得られる液晶材料は、広い温度範囲でネマチック相を示すことができ、液晶表示装置として用いる場合、より広い温度範囲で表示を可能とする。
【００８７】
高い電圧保持率を有する液晶デバイスを調製するには、より高い比抵抗の液晶材料を用いることが好ましく、比抵抗としては１０11Ω・cm以上が好ましく、１０12Ω・cm以上がより好ましく、１０13Ω・cm以上が最も好ましい。
【００８８】
本願請求項１０に記載の発明は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有し、これと組み合わせて用いる化合物として、上記一般式（III−１）で表わされる化合物及び上記一般式（III−２） で表わされる化合物から成る第２群から選ばれる化合物を見い出し、この液晶材料を用いた液晶デバイスは、この液晶材料の液晶相より広い温度域で、特に、低温での動作が可能な特性を示すことを見い出したことに特徴を有する。
【００８９】
更に本願請求項１１の発明は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有し、必要に応じて、上記一般式（III−１）で表わされる化合物及び上記一般式（III−２） で表わされる化合物から成る第２群から選ばれる化合物を含有する液晶材料に、上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる化合物を含有させることによって、上述した高い相溶性を損なうことがないか、あるいは改善されることを見い出したことに特徴を有する。
【００９０】
上記一般式（III−１）〜（III−２）で表わされる第２群の化合物及び上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる第３群の化合物は、誘電率異方性、弾性定数あるいは粘性を調整するのに有用であり、液晶デバイスの特性を改善させることが可能なものである。
【００９１】
上記一般式（III−１）〜（III−２）で表わされる第２群の化合物及び一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる第３群の化合物の具体例を下記表３に示した。
【００９２】
【表３】
【００９３】
上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有する液晶材料に、第２群から選ばれる化合物及び／又は第３群から選ばれる化合物を加えることによって、液晶材料の複屈折率（Δｎ）を用途に応じて容易に最適化することができる。第２群から選ばれる化合物及び第３群から選ばれる化合物は、必須成分としてが入する液晶性化合物との相溶性が良好であり、結晶相又はスメクチック相とネマチック相との相転移温度を低温側に拡大し易い傾向を示す。特に、上記一般式（III−１）で表わされる化合物は、 この効果が大きい。更に、上記一般式（IV−１）又は上記一般式（IV−４）で表わされる化合物は、液晶材料の粘性を低減させる効果も同時に示すので、優れている。
【００９４】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第２群の一般式（III−１） で表わされる化合物１種につき、夫々０〜２０重量％の範囲で含有することが好ましく、液晶材料中における総含有量は、多くとも５０重量％以下の範囲が好ましく、０〜４０重量％の範囲がより好ましく、５〜３０重量％の範囲が特により好ましい。一般式（III−２）で表わされる化合物についても同様である。
【００９５】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第３群の一般式（IV−１）で表わされる化合物１種につき、夫々０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、液晶材料中における総含有量は、多くとも４０重量％以下の範囲が好ましく、０〜３０重量％の範囲がより好ましく、５〜２０重量％の範囲が特に好ましい。一般式（IV−２）〜（IV−３）で表わされる化合物についても同様である。
【００９６】
第２群、第３群の化合物において、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ31〜Ｒ36がアルケニル基である化合物を組み合わせると、液晶相、白濁性、駆動電圧を更に改善させる効果が期待され、特に末端基がＣＨ2＝ＣＨ−（ＣＨ2）−のアルケニル基である場合、弾性定数の調整に優位である。
【００９７】
一般式（III−１）で表わされる化合物及び一般式（III−２）で表わされる化合物において、環Ａ1及びＡ2が、１，４−フェニレン基である化合物が好ましい。
【００９８】
本願請求項１２記載の発明は、液晶材料として、一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物から成る群から選ばれた１種又はそれ以上の化合物において、１個又はそれ以上の水素原子を重水素原子に置換したシクロヘキサン環を１個又は２個有する化合物を用いる点に特徴を有する。このようにして得た液晶材料は、低温でのネマチック相を安定化させたり、低温保存に対しネマチック液晶性をより長期に保持できるものである。本発明者らは、重水素原子に置換したシクロヘキサン環を有する化合物を用いたこのような効果を特開平６−３１２９４９号公報、特開平７−３４０６６号公報等で明らかにした。また、液晶デバイスの表示特性においても、重水素原子に置換したシクロヘキサン環を有した化合物が、重水素原子に置換されていないシクロヘキサン環を有した化合物と比較して、有為差のある弾性定数又はそれらの比を示しており、この弾性定数の関係を後述するような方法に応用することによって、駆動電圧等の電気光学特性を調整できるものである。
【００９９】
本発明者らは、特開平６−２２２３２０号公報において、液晶材料の物性値と液晶デバイスの表示特性との関係が次式（ａ）で表わされることを示した。
【０１００】
【数１】
【０１０１】
なお、Ｖthはしきい値電圧を表わし、1Ｋii及び2Ｋiiは弾性定数を表わし、ｉは１、２又は３を表わし、△εは誘電率異方性を表わし、＜ｒ＞は透明性固体物質界面の平均空隙間隔を表わし、Ａは液晶分子に対する透明性固体物質のアンカリングエネルギーを表わし、ｄは透明性電極を有する基板間の距離を表わす。
【０１０２】
この数式は、透明性固体界面が液晶分子に与える規制力が弾性定数ＫiiとアンカリングエネルギーＡの比によって変化することを意味しており、特にその効果が実際の平均空隙間隔＜ｒ＞よりＫii／Ａの量だけ実質的に広げる作用を為し、従って、効果的に駆動電圧を低減させることを示している。この関係は、本発明においても応用することができ、液晶材料を構成する液晶性化合物によって液晶材料の誘電率異方性Δεと弾性定数を選定することにより、低い電圧で駆動するより好ましい液晶デバイスを得ることができる。
【０１０３】
高い温度域での動作特性を重視する場合は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物及び上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物と、上記一般式（III−２）で表わされる化合物、 上記一般式（IV−３）とを組み合わせた液晶材料を用いることが好ましい。低い温度域での動作特性を重視する場合は、上記一般式（Ｉ−２）及び（Ｉ−３）で表わされる化合物、 上記一般式（III−１）で表わされる化合物、上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる化合物とを組み合わせることが好ましい。
【０１０４】
高い白濁性を得る目的には、上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる化合物で組み合わせることが好ましく、 更に上記一般式（III−２）で表わされる化合物と組み合わせることが好ましい。
【０１０５】
低駆動電圧を得る目的には、上記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表わされる化合物と、 上記一般式（III−１）で表わされる化合物とを組み合わせることが好ましい。
【０１０６】
本発明で使用する液晶材料は、上記に示した化合物の他、液晶材料の他の特性、即ち等方性液体と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、重合性組成物等との溶解性及び透明性固体物質界面の改質等を改善することを目的として、適宜通常この技術分野で液晶材料として認識されるものを混合しても良いが、シアノ基を有する液晶性化合物を含有する液晶材料は、電圧保持率を低下させる傾向にあるため、分子内にシアノ基を有しない液晶性化合物が第三成分の液晶材料として好ましい、そのような液晶材料としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フルオロ基、クロロ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基を置換基として有する４−置換安息香酸４−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステル、（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸４−フェニルエステル、（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換シクロヘキサンエステル、４−置換４’−置換ビフェニル、４−置換４”−置換ターフェニル等の液晶性化合物が挙げられる。
【０１０７】
本発明で使用する液晶材料は、透明性電極層を有する２枚の基板間に液晶材料の小滴を透明性固体物質中に分散させたデバイスにも有用なものであることが期待される。基板間に形成される透明性固体物質は、繊維状あるいは粒子状に分散するものでも、液晶材料を小滴状に分散させたフィルムのものでも良いが、三次元網目状の構造を有するものがより好ましい。
【０１０８】
このような透明性固体物質から形成された三次元網目状構造の網目サイズは、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、０．５〜３μｍの範囲が好ましい。また、調光層の厚みは、使用目的に応じ、２〜５０μｍの範囲が好ましく、５〜３０μｍの範囲が特に好ましい。
【０１０９】
このようにして製造された本発明の液晶デバイスは、本発明者らが光散乱不透明状態と透明状態を利用する液晶デバイスを構成する液晶材料と透明性固体物質について鋭意検討し、液晶材料を構成する液晶性化合物、高分子形成性化合物との相溶性及び重合性組成物の好ましい構成を見い出したことにより、より低い電圧駆動性やより高い調光層の抵抗値、あるいはより高いコントラスト比等の表示特性を維持向上させると共に、メモリー現象を低減し、白濁性のより均一な表示を達成し、これにより、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有するものである。また、本発明の液晶デバイスは、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる。
【０１１０】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（１）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ときの透過率（Ｔ100） を１００％とする時、光透過率９０％と成る印加電圧（Ｖ）をＶ90、光透過率１０％と成るときの印加電圧をＶ10とする。
【０１１３】
（２）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、電圧無印加時のデバイスの光透過率をＴ0、 印加電圧の増大に伴って飽和した光透過率をＴ100とするとき、 Ｔ100／Ｔ0で表わされる値である。尚、集光角が６゜となる光学装置を用いて測定した。
【０１１４】
（３）保持率：
デバイスを１５０℃の温度で１時間エージングした後、温度８０℃、フレーム周波数６０Ｈｚ、ピーク電圧Ｖ90、ＯＮ状態の時間６４μ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としたとき、 （Ｑ／Ｑ0）×１００で表わされる値である。
【０１１５】
（４）ＴMLC：
液晶材料と高分子形成性化合物を均一溶液となるに必要な温度で混合した混合物において、冷却時に等方性液体からネマチック相に転移温度又は相分離する温度とする。
【０１１６】
なお、 各液晶材料の物性として記載されたＴN-Iはネマチック相−等方性液体相転移温度を、△εは誘電異方性を、△ｎは複屈折率を意味しており、Ｖthは８μｍのＴＮ型液晶デバイスで測定されたしきい値電圧を示したものである。
【０１１７】
を混合して均一溶液の調光層形成材料を作製した。この液晶材料の物性と調光層形成材料のＴMLCは以下の通りであった。
【０１１８】
液晶組成物（３−１）の組成：
【０１１９】
【化３１】
【０１２０】
【０１２１】
この調光層形成材料を、平均粒径１０μｍのスペーサーが介在した２枚のＩＴＯ電極ガラス基板を用いて作製した大きさ５０×５０mmの空セルに、均一溶液の転移温度ＴMLCより１０℃高い温度の下で真空注入した。 これを、均一溶液の転移温度ＴMLCより３℃高い温度に保持しながら、 「ＵＶ−３６」（ＨＯＹＡガラス社製、３６０nm付近以下をカット）を介して、 １５ｍＷ／cm2の照度のメタルハライドランプ紫外線を６０秒照射して高分子形成化合物を硬化させて、液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスについて、基板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、ポリマーから成る三次元ネットワーク構造の透明性固体物質が認められた。得られた液晶デバイスは、ムラの無い均一な表示特性を示しており、その諸特性は、以下の通りであった。
【０１２２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．１ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９８．８ ％
【０１２３】
実施例１で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１２４】
（実施例２）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−２）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１２５】
液晶組成物（３−２）の組成：
【０１２６】
【化３２】
【０１２７】
【０１２８】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．５ Ｖ
Ｖ90 ： ６．８ Ｖ
Ｔ0 ： １．６０％
Ｔ100 ： ８８．６ ％
コントラスト： １：５５
保持率 ： ９８．６ ％
【０１２９】
実施例２で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１３０】
（実施例３）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−３）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１３１】
液晶組成物（３−３）の組成：
【０１３２】
【化３３】
【０１３３】
【０１３４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．３ Ｖ
Ｖ90 ： ５．０ Ｖ
Ｔ0 ： ０．８０％
Ｔ100 ： ８８．４ ％
コントラスト： １：１１１
保持率 ： ９８．８ ％
【０１３５】
実施例３で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１３６】
（実施例４）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−４）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１３７】
液晶組成物（３−４）の組成：
【０１３８】
【化３４】
【０１３９】
【０１４０】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．６ Ｖ
Ｖ90 ： ６．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．１５％
Ｔ100 ： ８７．９ ％
コントラスト： １：７６
保持率 ： ９８．５ ％
【０１４１】
実施例４で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１４２】
（実施例５）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−５）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１４３】
液晶組成物（３−５）の組成：
【０１４４】
【化３５】
【０１４５】
【０１４６】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ８．２ Ｖ
Ｔ0 ： １．５０％
Ｔ100 ： ８７．６ ％
コントラスト： １：５８
保持率 ： ９８．７ ％
【０１４７】
実施例５で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１４８】
（実施例６）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−６）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料及び透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は、以下の通りであった。
【０１４９】
液晶組成物（３−６）の組成：
【０１５０】
【化３６】
【０１５１】
【０１５２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．４ Ｖ
Ｖ90 ： ８．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．７ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９６．３ ％
【０１５３】
上記液晶組成物（３−５）の結晶相−ネマチック相転移温度（ＴCN）は２℃であったが、実施例６で得た液晶デバイスは、−１５〜２℃の温度範囲でも動作可能であった。このような特性は、従来の光散乱形液晶デバイスと比較して、広い動作温度範囲を示し、かつ均一でむらのない表示特性を達成し、広告板等の装飾表示板や時計等の表示装置、又はプロジェクション表示装置等に有用なものであった。
【０１５４】
（比較例１）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−７）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１５５】
液晶組成物（３−７）の組成：
【０１５６】
【化３７】
【０１５７】
【０１５８】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ８．２ Ｖ
Ｔ0 ： ２．８０％
Ｔ100 ： ８８．８ ％
コントラスト： １：３２
保持率 ： １０．１％
【０１５９】
比較例１で得た液晶デバイスは、広い動作温度範囲を示し、かつ均一でむらのない表示特性を達成しているが、液晶材料がシアノ基を有する液晶性化合物を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１６０】
（実施例７）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「ケミリックＣ−２０００」（化薬サートマー社製、炭素原子数１４〜１５の直鎖脂肪族ジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６１】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８７．１ ％
コントラスト： １：４８
保持率 ： ９８．３％
【０１６２】
実施例７で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６３】
（実施例８）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ｃ９Ａ」（第一製薬工業社製、２−エチル−２−ブチルプロピレンジオールジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．０ Ｖ
Ｖ90 ： ７．８ Ｖ
Ｔ0 ： １．８５％
Ｔ100 ： ８８．９ ％
コントラスト： １：４８
保持率 ： ９８．８％
【０１６５】
実施例８で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６６】
（実施例９）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ｌ−Ａ」に代えて、「ＩＭ−Ａ」（共栄社化学社製、イソミリスチルアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６７】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．２ Ｖ
Ｖ90 ： ７．９ Ｖ
Ｔ0 ： １．８１％
Ｔ100 ： ８９．０ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９８．５％
【０１６８】
実施例９で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６９】
（実施例１０）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ｌ−Ａ」に代えて、「ＬＴＡ」（大阪有機化学社製、ドデシルアクリレート、イソドデシルアクリレート、トリデシルアクリレート、イソトリデシルアクリレートの混合物）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７０】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．９ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：５０
保持率 ： ９８．４％
【０１７１】
実施例１０で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１７２】
を混合して均一溶液の調光層形成材料を作製した。この調光層形成材料を用い、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７３】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ４．９ Ｖ
Ｔ0 ： １．８％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：５０
保持率 ： ９８．５％
【０１７４】
実施例１１で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１７５】
（比較例２）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ａ−４００」（新中村化学社製、ポリエチレングリコールジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７６】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．１ Ｖ
Ｖ90 ： ９．６ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．６％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ２５．３％
【０１７７】
比較例２で得た液晶デバイスは、高分子形成性化合物として、極性基を有するモノマー材料を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１７８】
（比較例３）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ｒ−５５１」（日本化薬社製、エチレンオキシド変性ビスフェノールＡジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７９】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ９．５ Ｖ
Ｖ90 ： １５．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８４．３ ％
コントラスト： １：４７
保持率 ： ４０．３％
【０１８０】
比較例３で得た液晶デバイスは、高分子形成性化合物として、極性基を有するモノマー材料を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１８１】
（比較例４）
実施例１の調光層形成材料を、平均粒径１０μｍのスペーサーが介在した２枚のＩＴＯ電極ガラス基板を用いて作製した大きさ５０×５０mmの空セルに、均一溶液の転移温度ＴMLCより１０℃高い温度の下で真空注入した。 これを、均一溶液の転移温度ＴMLCより３℃高い温度に保持しながら、 「ＵＶ−３４」（ＨＯＹＡガラス社製、３４０nm付近以下をカット）を介して、 １５ｍＷ／cm2の照度のメタルハライドランプ紫外線を６０秒照射して高分子形成化合物を硬化させて、液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスについて、基板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、三次元ネットワーク構造の透明性固体物質は認められなかった。得られた液晶デバイスの諸特性は、以下の通りであった。
【０１８２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．５ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．９％
Ｔ100 ： ８９．０ ％
コントラスト： １：４７
保持率 ： ７５．６ ％
【０１８３】
比較例４で得た液晶デバイスは、３４０nm付近以下の紫外線をカットしたため、電圧保持率がやや低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動は可能ではあるものの、十分な信頼性が得られていないことが理解できる。
【０１８４】
（実施例１２）
実施例１において、高分子形成性化合物「ラウリルアクリレート」に代えて、「ＮＫエステルＩＳＡ」（新中村化学社製、イソステアリルアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１８５】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．８ Ｖ
Ｖ90 ： ６．１ Ｖ
Ｔ0 ： ２．０ ％
Ｔ100 ： ８８．５ ％
コントラスト： １：４５
保持率 ： ９７．８％
【０１８６】
実施例１２で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１８７】
を混合して均一溶液の調光層形成材料を作製した。この調光層形成材料を用い、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１８８】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．５ Ｖ
Ｖ90 ： ５．５ Ｖ
Ｔ0 ： ２．２％
Ｔ100 ： ８９．４ ％
コントラスト： １：４１
保持率 ： ９８．５％
【０１８９】
実施例１３で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約６０回と実施例１１の１０回に比べ多いものであった。
【０１９０】
（実施例１４）
実施例１３において、高分子形成性化合物「ＮＫエステルＩＳＡ」に代えて、「ＮＫエステルＩＳＡ」６．８％、「ＴＯ−１３３６」（東亞合成社製、イソセチルアクリレート）４．０％の混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９１】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．８ Ｖ
Ｖ90 ： ６．０ Ｖ
Ｔ0 ： ２．５ ％
Ｔ100 ： ８９．４ ％
コントラスト： １：３６
保持率 ： ９７．８％
【０１９２】
実施例１４で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約４０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１９３】
（実施例１５）
実施例１３において、高分子形成性化合物「ＮＫエステルＩＳＡ」に代えて、「ＴＯ−１３３９」（東亞合成社製、イソテトラコサニルアクリレート）（６．８％、「ライトエステルＩＳ−Ａ」（共栄社製、イソステアリルアクリレート）４．０％の混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．４ Ｖ
Ｖ90 ： ５．７ Ｖ
Ｔ0 ： ２．８ ％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：３２
保持率 ： ９８．８％
【０１９５】
実施例１５で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約６０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１９６】
（実施例１６）
実施例１３において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ａ−ＯＤＤ」（新中村化学社製、オクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレートを使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９７】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．３ Ｖ
Ｖ90 ： ６．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．７ ％
Ｔ100 ： ８９．３ ％
コントラスト： １：５３
保持率 ： ９７．５％
【０１９８】
実施例１６で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と多いものであった。
【０１９９】
（実施例１７）
実施例１３において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「ＤＣＰ−Ａ」（共栄化学社製、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート）
を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０２００】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．６ ％
Ｔ100 ： ８８．９ ％
コントラスト： １：５６
保持率 ： ９８．０％
【０２０１】
実施例１７で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と多いものであった。
【０２０２】
【発明の効果】
本発明の液晶デバイスは、より低い電圧駆動性やより高い調光層の電圧保持率、あるいはより高いコントラスト比等の表示特性が維持向上したものであり、メモリー現象が低減し、白濁性のより均一な表示を示し、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有するものであるので、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる。また、液晶デバイスの真空注入法を用いるパネル製造工程において、調光層形成材料の使用回数を大幅に向上することが可能となるため、パネルコストを低減させることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光板を使用しない液晶材料及び透明性固体物質を含有する調光層を有する液晶デバイスに関し、更に詳しくは、視野の遮断、透過を電気的又は熱的に操作し得る光散乱形の液晶デバイスに関する。本発明の液晶デバイスは、建物の窓やショーウインドウなどで視野遮断のスクリーンに利用されるとともに、文字や図形を表示し、高速応答性を以て電気的又は熱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時計、電卓の表示装置や、明るい画面を必要とする表示装置、特にコンピューター端末の表示装置やプロジェクションの表示装置として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
偏光板や配向処理を要さず、明るくコントラストの良い液晶デバイスを製造する方法として、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号公報、特開昭６２−２２３１号公報等において知られている。
【０００３】
しかしながら、ポリマー中に液晶滴を分散させた液晶デバイスでは、液晶材料の個々の屈折率とポリマーの屈折率との一致不一致を最適化する煩わしさ以外に、十分な透明性を得るのに２５Ｖ以上と高い電圧を必要とし、表示用の液晶デバイスの実用化において重視される低い駆動電圧特性を備えていなかった。
【０００４】
液晶表示用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技術として、米国特許第５，３０４，３２３号明細書、特開平１−１９８７２５号公報には、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。
【０００５】
この目的に係わる液晶材料として、例えば、欧州特許第３５９，１４６号公報には、液晶材料の複屈折性や誘電率異方性を最適化する方法が開示されており、特開平６−２２２３２０号公報には、液晶材料の弾性定数を特定する技術が開示されている。
【０００６】
また、特開平５−３３９５７３号公報及び特開平６−１２３８６６号公報には、フルオロ系化合物を用いることにより、プロジェクション表示でのコントラストが約４０であるものが開示されている。
【０００７】
この目的に係わる高分子材料として、例えば、特開平５−１７３１１８号公報には、特定の２官能アクリレートを含有する重合性組成物を重合した高分子物質により高電圧保持率、低電圧駆動の液晶デバイスを得る技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、このような液晶デバイスに要求される特性は、抵抗値が高いこと、電圧保持率が優れていること、駆動電圧が低いこと、光散乱が強いこと、コントラスト比が大きいこと等、更に改良向上させることが求められており、現在も新しい提案がなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような光散乱形の液晶デバイスにおいて、より低い電圧駆動性やより高いコントラスト比等の要求される表示特性を維持向上させると共に、比抵抗、電圧保持率の耐熱性を大幅に改善し、信頼性の高い光散乱形の液晶デバイスを提供することにある。更に詳しくは、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有し、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる液晶デバイスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成するために、液晶デバイスの調光層を構成する液晶材料と透明性固体物質について鋭意検討した結果、上記課題を解決するに至った。
【００１１】
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、２枚の基板間に挟持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶デバイスにおいて、前記液晶材料が一般式（Ｉ−１）
【００１２】
【化１６】
（式中、Ｒ11は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシル基を表わし、Ｘ11はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基、炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基又はアルコキシル基を表わし、Ｘ12、Ｘ13、Ｙ1及びＹ2は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わす。）
で表わされる化合物群（Ｉ−１）、一般式（Ｉ−２）
【００１４】
【化１７】
［式中、Ｒ12は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、直鎖状アルケニル基又は一般式
【００１６】
【化１８】
（式中、ｐ及びｑは各々独立的に１〜５の整数を表わす。）
で表わされるアルコキシアルキル基を表わし、Ｘ14はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基、炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基又はアルコキシル基を表わし、Ｘ15、Ｘ16、Ｙ3及びＹ4は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わし、ｎは０又は１を表わす。］
で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び一般式（Ｉ−３）
【００１８】
【化１９】
（式中、Ｒ13は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ14は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、 Ｙ5は水素原子、フルオロ基又はメチル基を表わし、Ｙ6及びＹ7は各々独立的に水素原子又はフルオロ基を表わし、 Ｚ1は単結合、−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、ｒは０又は１を表わす。）
で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくと１つ以上の化合物を含有する液晶材料であり、
前記透明性固体物質が、一般式（II−１）
【００２０】
【化２０】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、Ｒ′はアルキル分岐基を有していても良く又は脂環式で置換されていても良い炭素原子数が６〜５０のアルキレン基を示す。）
で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体から選ばれる高分子形成性化合物を含有する重合性組成物を重合してなる透明性固体物質であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００２２】
更に、本発明は上記課題を解決するために、前記一般式（II−１）で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体から選ばれる高分子形成性化合物が、一般式（II−２）
【００２３】
【化２１】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ａは６〜２４の整数を表わす。）
で表わされる化合物、一般式（II−３）
【００２５】
【化２２】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｂ及びｃは各々独立的に１〜１０の整数を表わし、ｄは１〜１０の整数を表わし、ｅは０〜６の整数を表わす。）
で表わされる化合物、一般式（II−４）
【００２７】
【化２３】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｆ、ｇ、ｈ及びｉは各々独立的に０〜１０の整数を表わす。）
で表わされる化合物及び一般式（II−５）
【００２９】
【化２４】
（式中、Ｒ41及びＲ42は水素原子又はメチル基を表わし、ｊ、ｋ、ｌ及びｍは各々独立的に０〜１０の整数を表わす。）
で表わされる化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３１】
また、本発明は上記課題を解決するために、前記透明性固体物質が、前記アルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体に加えて、更に単官能型（メタ）アクリレート誘導体を含有する重合性組成物を重合して成る透明性固体物質であり、又さらには該単官能型（メタ）アクリレート誘導体が、直鎖アルキル（メタ）アクリレート化合物、分岐アルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート化合物、あるいはこれら２種の化合物の混合物であることを特徴とし、更には又該アルキル（メタ）アクリレート化合物の炭素原子数が１６〜３０であることを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３２】
また、本発明は上記課題を解決するために、前記液晶材料が、６成分以上の化合物を含有し、複屈折率Δｎが０．２００以上であり、誘電率異方性Δεが５以上であり、少なくとも５〜７５℃の全範囲でネマチック相を示すことを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００３３】
更に、本発明は上記課題を解決するために、前記液晶材料が、一般式（III−１）
【００３４】
【化２５】
［式中、Ｒ21は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基、直鎖状アルケニル基又は一般式
【００３６】
【化２６】
（式中、ｔ及びｕは各々独立的に１〜５の整数を表わす。）
で表わされるアルコキシアルキル基を表わし、Ｘ21はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基又はトリフルオルメチル基を表わし、 Ｙ8は水素原子又はフルオロ基を表わし、Ｚ2は単結合、−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−、
−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、 環Ａ1は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わし、 ｓは０又は１を表わす。］
で表わされる化合物及び一般式（III−２）
【００３８】
【化２７】
（式中、Ｒ22は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルケニル基を表わし、Ｘ22はフルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基又はトリフルオルメチル基を表わし、Ｙ9は水素原子又はフルオロ基を表わし、Ｚ3は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−、−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、環Ａ2は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わす。）
で表わされる化合物からなる第２群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００４０】
更に、本発明は上記課題を解決するために、一般式（IV−１）
【００４１】
【化２８】
（式中、Ｒ31は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ32は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ4は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わす。）
で表わされる化合物、
一般式（IV−２）
【００４３】
【化２９】
（式中、Ｒ33は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ34は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ5は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わす。）
で表わされる化合物、
及び一般式（IV−３）
【００４５】
【化３０】
（式中、Ｒ35は炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基又はアルケニル基を表わし、Ｒ36は炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表わし、Ｚ6は単結合、
−ＣＯＯ−、−Ｃ2Ｈ4−又は−Ｃ4Ｈ8−を表わし、 環Ａ3は１，４−シクロヘキシレン基又は１，４−フェニレン基を表わす。）
で表わされる化合物からなる第３群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする液晶デバイスを提供する。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶デバイスは、次のようにして製造することができる。
即ち、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、（１）液晶材料、（２）高分子形成性化合物を含有する重合性組成物、（３）光重合開始剤を含有する均一溶液を介在させ、この溶液に波長３５０nm未満を遮断し、かつ、少なくとも波長３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を照射することにより重合性組成物を重合させることによって、２枚の基板間に液晶材料を分散させた構造を有する透明性固体物質を形成して成る調光層、又は、液晶材料の連続層中に三次元網目構造を有する透明性固体物質を形成して成る調光層を形成する。
【００４８】
ここで、紫外線波長３５０nm未満を遮断するとは、３５０nm未満に実質的に光強度が存在しないことを意味し、特にフィルター等を用いて紫外線の波長３５０nm未満を遮断することの意味は、ＪＩＳ Ｂ７１１３（写真撮影用シャープカットガラスフィルター）により明記されているフィルターの吸収限界波長が、波長３５０nm以上に存在するフィルターを用いて得られた紫外線を示す。
【００４９】
波長３５０nm未満を遮断し、かつ、少なくとも波長３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を得る手段としては、例えば、紫外線カットフィルターを用いる方法や分光装置を用いる方法等が挙げられる。
【００５０】
紫外線カットフィルターは、ガラスの如き堅固な材料であってもよく、プラスチックの如き柔軟性を有する材料であってもよい。又、液体状のものを容器に封入したものや透明性の板に塗布したものでもよく、粒子状に分散したものでもよい。
【００５１】
紫外線をカットするフィルターとしては、例えば、「ＵＶ−３７」、「ＳＬ−１Ａ」（東芝ガラス社製）、「ＵＶ−３６」、「Ｌ−３７」、「Ｌ−３８］、「Ｂ−４８０］、「ＬＡ−２０」（ＨＯＹＡガラス社製）等を挙げることができる。
【００５２】
分光装置を用いる方法は、プリズムや回折格子等の分光光学部品を用いて、紫外線を分光し、任意の波長を有する紫外線を選択し、それらを重ね合わせて、目的のとする波長領域を有する紫外線を得る。
【００５３】
本発明で使用する基板は、堅固な材料として、ガラスであっても良く、柔軟性を有する材料として、プラスチックフィルムの如きものであっても良い。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。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は、コンピュ−タ端末の表示装置やプロジェクションの表示装置等に利用される場合、透明性電極層に非線形素子又は能動素子を設けることが好ましい。
【００５４】
本発明の液晶デバイスは、使用する液晶材料の液晶相の温度範囲によって液晶デバイスの動作温度範囲が制限されることから、本発明の液晶デバイスで使用する液晶材料は、広い温度で液晶相を示すものが好ましい。また、液晶デバイスのコントラストを高くする為に、本発明の液晶デバイスで使用する液晶材料は、大きな複屈折率（Δｎ）を示すものが好ましい。
【００５５】
しかしながら、このような液晶材料には、しばしば、誘起した結晶相あるいは一部が結晶化したスメクチック相が発現し、逆に液晶相を狭くなるという問題を有したり、大きな複屈折率及び広い温度で液晶相を示すが、アクティブ・マトリクス方式に必須の特段に高い電圧保持率を達成するには至らなかった。更に、光散乱形液晶デバイスを作製した場合、電圧無印加時の光透過率Ｔ0が、 作製した直後の値あるいは電圧印加後長期に放置させた値に比べ電圧印加状態から無印加状態に切り替えた直後の値のほうが大きくなってしまうメモリー現象が発現し、結果的に液晶デバイスのコントラストを悪化させることになり、単にフルオロトラン系の液晶性化合物を含有する液晶材料を用いれば、好ましい結果に到るとは限らないものであった。
【００５６】
また、液晶材料が好ましい特性を有しても、液晶デバイスを構成する透明性固体物質により、液晶デバイスのコントラストの悪化、電圧保持率の低下、あるいは不充分な電圧保持率の耐熱性等の問題を有していた。
【００５７】
本発明は、液晶材料として、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分とし、かつ、透明性固体物質を形成させる重合性組成物として、上記一般式（II−１）で表わされるアルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体より選ばれる高分子形成性化合物を必須成分とし、その中でも特に（II−２）〜（II−５）で表わされる化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物を含有することによって、上記の課題を解決できることを見い出したことにある。
【００５８】
上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物において、Ｘ11が、フルオロ基、クロロ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオルメチル基の液晶性化合物は、誘電率異方性Δεが５〜２５の範囲にあり、フルオロトラン構造を有するものである。上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）の代表的な化合物（Ｎｏ．１〜２０）とその相転移温度を下記表１及び表２に示す。尚、下記表中、ｍ.ｐ.は結晶相から液晶相又は等方性液体相に相転移する温度を、ｃ.ｐ.は液晶相から等方性液体相に相転移する温度を夫々表わす。また、各化合物は、蒸留、カラム精製、再結晶等の方法を用いて不純物を除去し、充分精製したものを使用した。
【００５９】
【表１】
【表２】
上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる第１群の化合物は、シアノ基を含有していないにもかかわらず、複屈折率（Δｎ）が従来になく非常に大きいという特徴を有しており、これら化合物を使用することによって得られる液晶材料の複屈折率は非常に大きいものとなる。また、誘電率異方性（Δε）が大きく、電圧保持率が高いという特徴も有している。これにより、液晶デバイスの電圧無印加時の光透過率Ｔ0 や電圧保持率を向上させることができる。更に、上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる第１群の化合物は、高分子形成性化合物とより高い相溶性を示す特異な現象を有している。このような効果は、表中のNo. ３〜６、９、１１〜１４、１６〜２０の化合物に有しており、多用することが好ましい。
【００６２】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第１群の一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物を含有する場合、一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物１種につき、夫々３０重量％以下で含有することが好ましく、液晶材料における総含有量は、少なくとも５重量％以上の範囲が好ましく、１０〜６０重量％の範囲がより好ましく、１５〜５０重量％の範囲が特により好ましい。上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物についても同様である。
【００６３】
このような化合物を２種類以上混合することによって得た液晶材料は、広い温度範囲でネマチック液晶相を示すものであり、液晶表示装置として用いる場合、広い温度範囲で表示を可能とする。
【００６４】
本発明の液晶デバイスの調光層中に占める液晶材料の比率は、６０〜９５重量％が好ましく、７０〜９０重量％の範囲が特に好ましい。
【００６５】
本発明の液晶デバイスを構成する透明性固体物質は、高分子形成性化合物より成る重合組成物を重合させることにより形成することが好ましく、例えば、紫外線硬化型ビニル基を有する化合物を含有する重合性組成物及び光重合開始剤を液晶材料と混合した調光層形成材料を２枚の基板間に挟持した後、重合性組成物を光硬化させて作製する。高分子形成性化合物と液晶材料との相溶性がより高い場合、より広い温度域でより均一な溶液を得ることを可能とする。このような状態で高分子形成性化合物を硬化させると、片寄りが無いあるいは少ない状態で、光散乱性を有する調光層を作製することができ、駆動電圧やコントラスト比にムラの無い表示特性を得ると共に、白濁性のより均一な表示を達成した光散乱形液晶デバイスを提供できる。
【００６６】
本発明の液晶デバイスで使用する上記一般式（II−１）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物及び単官能型アルキル（メタ）アクリレートは、（メタ）アクロイルオキシ基以外の部分が、極性が低い直鎖、分岐あるいは環状の炭化水素構造より構成されるアクリレート誘導体化合物である。これらの化合物は、低極性であるため、液晶デバイスの駆動電圧を低下させる効果を有し、また、これらの化合物は、イオン性不純物との吸着性が小さいため、高抵抗であり、得られた液晶デバイスの電圧保持率を向上させることができ、更には、その耐熱性をも改善することができる。
【００６７】
上記一般式（II−１）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物及び単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体は、上記液晶材料との相容性が高いので、均一な調光層を有する液晶デバイスを得ることができる。
【００６８】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物は各々単独で使用することもできるが、混合して使用することもできる。特に、上記一般式（II−２）〜（II−５）の化合物から成る群から選ばれる高分子形成性化合物において、一般式（II−２）あるいは（II−３）の化合物は、重合性が良く上記液晶材料との相溶性も優れているため、液晶デバイスの散乱性を改善する効果が高く、又、一般式（II−４）及び（II−５）の混合物は、液晶デバイスの散乱性を向上させ、さらに液晶デバイスの駆動電圧の温度依存性を低減させるため、特に好ましい。
【００６９】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる代表的な高分子形成性化合物としては、例えば、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１２−ドデカンジオールジアクリレート、１，１３−トリデカンジオールジアクリレート、１，１４−テトラデカンジオールジアクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジアクリレート、２−メチル−１，８−オクタンジオールジアクリレート、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオールジアクリレート、２−エチル−２−ブチルプロパンジオールジアクリレート、（１，２−ジアクロイルオキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサン、９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールジアクリレート、オクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレート、２，４−ジエチル−１，５−オクタンジオールジアクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート等を挙げることができる。
【００７０】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物は、例えば、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸クロリドを用いて、脂肪族ジオール化合物を（メタ）アクリル化することによって容易に製造することができる。
【００７１】
上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の製造原料となる脂肪族ジオール化合物の市販品としては、東京化成社製の「１，６−ヘキサンジオール」、「１，９−ノナンジオール」、「１，２−テトラデカンジオール」、「ネオペンチルグリコール」、クラレ社製の「２−メチル−１，８−オクタンジオール」、「３−メチル−１，５−ペンタンジオール」、東亞合成社製の「ペスポールＨＰ−１０００（（１，２−ヒドロキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサンと９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールの混合物）」等を挙げることができる。
【００７２】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の市販品としては、例えば、共栄社化学社製の「ライトアクリレートＮＰ−Ａ（ネオペンチルグリコールジアクリレート）」、「ライトアクリレート１・６ＨＸ−Ａ（１，６−ヘキサンジオールジアクリレート」、「１・９ＮＤ−Ａ（１，９−ノナンジオールジアクリレート）」、「ＤＣＰ−Ａ」、第一製薬工業社製の「Ｃ９Ａ（２−エチル−２−ブチルプロピレンジオールジアクリレート）」、化薬サートマー社製の「ケミリックＣ−２０００（直鎖脂肪族ジアクリレート（Ｃ１３．Ｃ１４））」、新中村化学社製の「Ａ−ＯＣＤ（（１，２−ヒドロキシオクチル−３−オクチル−４−ヘキシル）シクロヘキサンと９−ノニル−１０−オクチルノナデカンジオールの混合物のジアクリレートエステル）」「Ａ−ＯＤＤ（主成分がオクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレート）等を挙げることができる。
【００７３】
本発明で使用する上記一般式（II−１）及び（II−２）〜（II−５）で表わされる高分子形成性化合物の使用割合は、重合性組成物中の５〜９５％の範囲が好ましく、２０〜８０％の範囲が特に好ましい。
【００７４】
本発明で使用する単官能型（メタ）アクリレート誘導体は、重合硬化する際に、架橋度が低く調整されるので、液晶と高分子の界面のアンカリング力が弱まり、低電圧で駆動させる効果をもたらす。また、単官能型（メタ）アクリレート誘導体は、配合割合が大きすぎても小さすぎても高白濁性実現効果又は低電圧駆動化効果が小さくなる傾向にあるので好ましくない。このとき使用する重合性組成物中の単官能型（メタ）アクリレート誘導体の割合は、低電圧駆動を達成するために、９０質量％以下の範囲が好ましく、１０〜７０質量％の範囲が特に好ましい。
【００７５】
単官能型（メタ）アクリレート誘導体としては、（メタ）アクリル基を１つ持つ化合物であれば、いずれのものでも良いが、特に、単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体は、低極性による液晶分子とのアンカーリング力低下により、更に低電圧駆動化するため、好ましい。
【００７６】
アルキル（メタ）アクリレート誘導体のアルキル基の直鎖の炭素原子数は５〜２３の範囲が好ましく、８〜１８の範囲がより好ましい。これより炭素原子数が少ない場合は低電圧駆動化の効果が小さく、また、多すぎる場合は電圧無印加時の白濁性が低下する。又アルキル系（メタ）アクリレート誘導体は抵抗値が高く、アクティブ駆動用に好適である。
【００７７】
更に、分岐鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート類、分岐鎖を有するアルキル基置換ポリアルキレングリコール（メタ）アクリレート類、脂環式誘導（メタ）アクリレートは低温に於けるメモリー現象を防止する効果があり、汎用デバイスやアクティブ駆動用デバイスに好適である。
【００７８】
更に本発明で使用する、単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体のアルキル基の炭素原子数が１６〜３０である事が好ましい。アルキル基の炭素原子数が１６未満では、パネル製造工程の真空注入時の真空度が高い場合、揮散していき易くなるため、特性的に安定したパネルが製造し難く、又調光層形成材料の繰り返し使用回数が制約されるため好ましくない。又該炭素原子数が３０以上では液晶との相溶性が悪くなるため充分な散乱性を得ることが難しくなる。
【００７９】
そのような単官能型アルキル（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、アミル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、ビフェニル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、イソバルミチル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、イソイコシ
ル（メタ）アクリレート、イソドコシル（メタ）アクリレート、イソテトラコシル（メタ）アクリレート、イソヘキサコシル（メタ）アクリレート、イソオクタコシル（メタ）アクリレート、トリアコンチル（メタ）アクリレート、ネニル（メタ）アクリレート、ネロリジル（メタ）アクリレート、ファルネジル（メタ）アクリレート等を挙げることが出来る。
【００８０】
又その他の単官能型（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート）、シクロヘキサン（メタ）アクリレート、シクロペンタン（メタ）アクリレート、シクロヘプタン（メタ）アクリレート、ビシクロヘプタン（メタ）アクリレート、ノルボルネン（メタ）アクリレート、ビシクロペンタン（メタ）アクリレート、ビシクロオクタン（メタ）アクリレート、トリシクロヘプタン（メタ）アクリレート、トリシクロデカン（メタ）アクリレート、コレステロール（メタ）アクリレート、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、ベンジル、フェノキシエチル、アルコキシフェニル、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、メタクリレート及びフマレート；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；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等を挙げることができる。
【００８１】
本発明においては、重合性組成物として、上記以外の各種多官能（メタ）アクリレート誘導体を併用することができる。
そのような多官能（メタ）アクリレート誘導体としては、例えば、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；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；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；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、トリス−（アクリルオキシエチル）イソシアヌレート、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を挙げることができる。
【００８２】
光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１８４」）、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、特に、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１８４」）、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」）が好ましい。
【００８３】
調光層形成材料中の光重合開始剤の使用割合は、０．０５〜２．５重量％の範囲が好ましく、０．１〜１．０％の範囲が特に好ましい。光重合開始剤が０．０５重量％より少ない場合、調光層形成時の重合組成物の重合速度が遅くなり、適切な網目構造が形成できず、光散乱が低下する傾向があるので、好ましくなく、２．５重量％より多い場合、液晶デバイスの電圧保持率が低下する傾向があるので、好ましくない。
【００８４】
本願請求項９記載の発明において使用する６成分以上の液晶性化合物を含有し、複屈折率（△ｎ）が０．２００以上であって、誘電率異方性△εが５以上であり、少なくとも５〜７５℃でネマチック相を示す液晶材料は、アクティブ・マトリックス方式において必要な高い電圧保持率を得るために、有用である。そのような液晶材料は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分とし、かつ、第３成分を含有する場合、シアノ基を有しない液晶性化合物を用いることが好ましい。使用する液晶性化合物としては、トラン系化合物が好ましく、フルオロトラン系化合物が特に好ましく、少なくとも１種以上の３つの環を有するフルオロトラン系化合物を主構成成分として使用することがより好ましい。
【００８５】
使用する液晶材料の誘電率異方性△εは、５〜２０の範囲が好ましい。フルオロトラン系化合物は、誘電率異方性（Δε）が５以上であり、低い駆動電圧特性を得るのに好ましい。
【００８６】
このような化合物を少なくとも６成分以上の化合物で混合することによって、より好ましくは７〜２０成分で構成することによって、得られる液晶材料は、広い温度範囲でネマチック相を示すことができ、液晶表示装置として用いる場合、より広い温度範囲で表示を可能とする。
【００８７】
高い電圧保持率を有する液晶デバイスを調製するには、より高い比抵抗の液晶材料を用いることが好ましく、比抵抗としては１０11Ω・cm以上が好ましく、１０12Ω・cm以上がより好ましく、１０13Ω・cm以上が最も好ましい。
【００８８】
本願請求項１０に記載の発明は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有し、これと組み合わせて用いる化合物として、上記一般式（III−１）で表わされる化合物及び上記一般式（III−２） で表わされる化合物から成る第２群から選ばれる化合物を見い出し、この液晶材料を用いた液晶デバイスは、この液晶材料の液晶相より広い温度域で、特に、低温での動作が可能な特性を示すことを見い出したことに特徴を有する。
【００８９】
更に本願請求項１１の発明は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有し、必要に応じて、上記一般式（III−１）で表わされる化合物及び上記一般式（III−２） で表わされる化合物から成る第２群から選ばれる化合物を含有する液晶材料に、上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる化合物を含有させることによって、上述した高い相溶性を損なうことがないか、あるいは改善されることを見い出したことに特徴を有する。
【００９０】
上記一般式（III−１）〜（III−２）で表わされる第２群の化合物及び上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる第３群の化合物は、誘電率異方性、弾性定数あるいは粘性を調整するのに有用であり、液晶デバイスの特性を改善させることが可能なものである。
【００９１】
上記一般式（III−１）〜（III−２）で表わされる第２群の化合物及び一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる第３群の化合物の具体例を下記表３に示した。
【００９２】
【表３】
上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物群（Ｉ−１）、上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物群（Ｉ−２）及び上記一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物群（Ｉ−３）からなる３群の化合物群のうち、２又は３群の化合物群から各々選ばれる少なくとも１つ以上の化合物を必須成分として含有する液晶材料に、第２群から選ばれる化合物及び／又は第３群から選ばれる化合物を加えることによって、液晶材料の複屈折率（Δｎ）を用途に応じて容易に最適化することができる。第２群から選ばれる化合物及び第３群から選ばれる化合物は、必須成分としてが入する液晶性化合物との相溶性が良好であり、結晶相又はスメクチック相とネマチック相との相転移温度を低温側に拡大し易い傾向を示す。特に、上記一般式（III−１）で表わされる化合物は、 この効果が大きい。更に、上記一般式（IV−１）又は上記一般式（IV−４）で表わされる化合物は、液晶材料の粘性を低減させる効果も同時に示すので、優れている。
【００９４】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第２群の一般式（III−１） で表わされる化合物１種につき、夫々０〜２０重量％の範囲で含有することが好ましく、液晶材料中における総含有量は、多くとも５０重量％以下の範囲が好ましく、０〜４０重量％の範囲がより好ましく、５〜３０重量％の範囲が特により好ましい。一般式（III−２）で表わされる化合物についても同様である。
【００９５】
本発明で使用する液晶材料における各化合物の含有量は、第３群の一般式（IV−１）で表わされる化合物１種につき、夫々０〜３０重量％の範囲で含有することが好ましく、液晶材料中における総含有量は、多くとも４０重量％以下の範囲が好ましく、０〜３０重量％の範囲がより好ましく、５〜２０重量％の範囲が特に好ましい。一般式（IV−２）〜（IV−３）で表わされる化合物についても同様である。
【００９６】
第２群、第３群の化合物において、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ31〜Ｒ36がアルケニル基である化合物を組み合わせると、液晶相、白濁性、駆動電圧を更に改善させる効果が期待され、特に末端基がＣＨ2＝ＣＨ−（ＣＨ2）−のアルケニル基である場合、弾性定数の調整に優位である。
【００９７】
一般式（III−１）で表わされる化合物及び一般式（III−２）で表わされる化合物において、環Ａ1及びＡ2が、１，４−フェニレン基である化合物が好ましい。
【００９８】
本願請求項１２記載の発明は、液晶材料として、一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物から成る群から選ばれた１種又はそれ以上の化合物において、１個又はそれ以上の水素原子を重水素原子に置換したシクロヘキサン環を１個又は２個有する化合物を用いる点に特徴を有する。このようにして得た液晶材料は、低温でのネマチック相を安定化させたり、低温保存に対しネマチック液晶性をより長期に保持できるものである。本発明者らは、重水素原子に置換したシクロヘキサン環を有する化合物を用いたこのような効果を特開平６−３１２９４９号公報、特開平７−３４０６６号公報等で明らかにした。また、液晶デバイスの表示特性においても、重水素原子に置換したシクロヘキサン環を有した化合物が、重水素原子に置換されていないシクロヘキサン環を有した化合物と比較して、有為差のある弾性定数又はそれらの比を示しており、この弾性定数の関係を後述するような方法に応用することによって、駆動電圧等の電気光学特性を調整できるものである。
【００９９】
本発明者らは、特開平６−２２２３２０号公報において、液晶材料の物性値と液晶デバイスの表示特性との関係が次式（ａ）で表わされることを示した。
【０１００】
【数１】
なお、Ｖthはしきい値電圧を表わし、1Ｋii及び2Ｋiiは弾性定数を表わし、ｉは１、２又は３を表わし、△εは誘電率異方性を表わし、＜ｒ＞は透明性固体物質界面の平均空隙間隔を表わし、Ａは液晶分子に対する透明性固体物質のアンカリングエネルギーを表わし、ｄは透明性電極を有する基板間の距離を表わす。
【０１０２】
この数式は、透明性固体界面が液晶分子に与える規制力が弾性定数ＫiiとアンカリングエネルギーＡの比によって変化することを意味しており、特にその効果が実際の平均空隙間隔＜ｒ＞よりＫii／Ａの量だけ実質的に広げる作用を為し、従って、効果的に駆動電圧を低減させることを示している。この関係は、本発明においても応用することができ、液晶材料を構成する液晶性化合物によって液晶材料の誘電率異方性Δεと弾性定数を選定することにより、低い電圧で駆動するより好ましい液晶デバイスを得ることができる。
【０１０３】
高い温度域での動作特性を重視する場合は、上記一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物及び上記一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物と、上記一般式（III−２）で表わされる化合物、 上記一般式（IV−３）とを組み合わせた液晶材料を用いることが好ましい。低い温度域での動作特性を重視する場合は、上記一般式（Ｉ−２）及び（Ｉ−３）で表わされる化合物、 上記一般式（III−１）で表わされる化合物、上記一般式（IV−１）〜（IV−３）で表わされる化合物とを組み合わせることが好ましい。
【０１０４】
高い白濁性を得る目的には、上記一般式（Ｉ−１）〜（Ｉ−３）で表わされる化合物で組み合わせることが好ましく、 更に上記一般式（III−２）で表わされる化合物と組み合わせることが好ましい。
【０１０５】
低駆動電圧を得る目的には、上記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表わされる化合物と、 上記一般式（III−１）で表わされる化合物とを組み合わせることが好ましい。
【０１０６】
本発明で使用する液晶材料は、上記に示した化合物の他、液晶材料の他の特性、即ち等方性液体と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、重合性組成物等との溶解性及び透明性固体物質界面の改質等を改善することを目的として、適宜通常この技術分野で液晶材料として認識されるものを混合しても良いが、シアノ基を有する液晶性化合物を含有する液晶材料は、電圧保持率を低下させる傾向にあるため、分子内にシアノ基を有しない液晶性化合物が第三成分の液晶材料として好ましい、そのような液晶材料としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フルオロ基、クロロ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基を置換基として有する４−置換安息香酸４−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステル、（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸４−フェニルエステル、（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換シクロヘキサンエステル、４−置換４’−置換ビフェニル、４−置換４”−置換ターフェニル等の液晶性化合物が挙げられる。
【０１０７】
本発明で使用する液晶材料は、透明性電極層を有する２枚の基板間に液晶材料の小滴を透明性固体物質中に分散させたデバイスにも有用なものであることが期待される。基板間に形成される透明性固体物質は、繊維状あるいは粒子状に分散するものでも、液晶材料を小滴状に分散させたフィルムのものでも良いが、三次元網目状の構造を有するものがより好ましい。
【０１０８】
このような透明性固体物質から形成された三次元網目状構造の網目サイズは、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、０．５〜３μｍの範囲が好ましい。また、調光層の厚みは、使用目的に応じ、２〜５０μｍの範囲が好ましく、５〜３０μｍの範囲が特に好ましい。
【０１０９】
このようにして製造された本発明の液晶デバイスは、本発明者らが光散乱不透明状態と透明状態を利用する液晶デバイスを構成する液晶材料と透明性固体物質について鋭意検討し、液晶材料を構成する液晶性化合物、高分子形成性化合物との相溶性及び重合性組成物の好ましい構成を見い出したことにより、より低い電圧駆動性やより高い調光層の抵抗値、あるいはより高いコントラスト比等の表示特性を維持向上させると共に、メモリー現象を低減し、白濁性のより均一な表示を達成し、これにより、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有するものである。また、本発明の液晶デバイスは、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる。
【０１１０】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（１）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ときの透過率（Ｔ100） を１００％とする時、光透過率９０％と成る印加電圧（Ｖ）をＶ90、光透過率１０％と成るときの印加電圧をＶ10とする。
【０１１３】
（２）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、電圧無印加時のデバイスの光透過率をＴ0、 印加電圧の増大に伴って飽和した光透過率をＴ100とするとき、 Ｔ100／Ｔ0で表わされる値である。尚、集光角が６゜となる光学装置を用いて測定した。
【０１１４】
（３）保持率：
デバイスを１５０℃の温度で１時間エージングした後、温度８０℃、フレーム周波数６０Ｈｚ、ピーク電圧Ｖ90、ＯＮ状態の時間６４μ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としたとき、 （Ｑ／Ｑ0）×１００で表わされる値である。
【０１１５】
（４）ＴMLC：
液晶材料と高分子形成性化合物を均一溶液となるに必要な温度で混合した混合物において、冷却時に等方性液体からネマチック相に転移温度又は相分離する温度とする。
【０１１６】
なお、 各液晶材料の物性として記載されたＴN-Iはネマチック相−等方性液体相転移温度を、△εは誘電異方性を、△ｎは複屈折率を意味しており、Ｖthは８μｍのＴＮ型液晶デバイスで測定されたしきい値電圧を示したものである。
【０１１７】
【０１１８】
液晶組成物（３−１）の組成：
【０１１９】
【化３１】
この調光層形成材料を、平均粒径１０μｍのスペーサーが介在した２枚のＩＴＯ電極ガラス基板を用いて作製した大きさ５０×５０mmの空セルに、均一溶液の転移温度ＴMLCより１０℃高い温度の下で真空注入した。 これを、均一溶液の転移温度ＴMLCより３℃高い温度に保持しながら、 「ＵＶ−３６」（ＨＯＹＡガラス社製、３６０nm付近以下をカット）を介して、 １５ｍＷ／cm2の照度のメタルハライドランプ紫外線を６０秒照射して高分子形成化合物を硬化させて、液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスについて、基板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、ポリマーから成る三次元ネットワーク構造の透明性固体物質が認められた。得られた液晶デバイスは、ムラの無い均一な表示特性を示しており、その諸特性は、以下の通りであった。
【０１２２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．１ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９８．８ ％
【０１２３】
実施例１で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１２４】
（実施例２）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−２）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１２５】
液晶組成物（３−２）の組成：
【０１２６】
【化３２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．５ Ｖ
Ｖ90 ： ６．８ Ｖ
Ｔ0 ： １．６０％
Ｔ100 ： ８８．６ ％
コントラスト： １：５５
保持率 ： ９８．６ ％
【０１２９】
実施例２で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１３０】
（実施例３）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−３）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１３１】
液晶組成物（３−３）の組成：
【０１３２】
【化３３】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．３ Ｖ
Ｖ90 ： ５．０ Ｖ
Ｔ0 ： ０．８０％
Ｔ100 ： ８８．４ ％
コントラスト： １：１１１
保持率 ： ９８．８ ％
【０１３５】
実施例３で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１３６】
（実施例４）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−４）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１３７】
液晶組成物（３−４）の組成：
【０１３８】
【化３４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．６ Ｖ
Ｖ90 ： ６．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．１５％
Ｔ100 ： ８７．９ ％
コントラスト： １：７６
保持率 ： ９８．５ ％
【０１４１】
実施例４で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１４２】
（実施例５）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−５）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１４３】
液晶組成物（３−５）の組成：
【０１４４】
【化３５】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ８．２ Ｖ
Ｔ0 ： １．５０％
Ｔ100 ： ８７．６ ％
コントラスト： １：５８
保持率 ： ９８．７ ％
【０１４７】
実施例５で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１４８】
（実施例６）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−６）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料及び透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は、以下の通りであった。
【０１４９】
液晶組成物（３−６）の組成：
【０１５０】
【化３６】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．４ Ｖ
Ｖ90 ： ８．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．７ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９６．３ ％
【０１５３】
上記液晶組成物（３−５）の結晶相−ネマチック相転移温度（ＴCN）は２℃であったが、実施例６で得た液晶デバイスは、−１５〜２℃の温度範囲でも動作可能であった。このような特性は、従来の光散乱形液晶デバイスと比較して、広い動作温度範囲を示し、かつ均一でむらのない表示特性を達成し、広告板等の装飾表示板や時計等の表示装置、又はプロジェクション表示装置等に有用なものであった。
【０１５４】
（比較例１）
実施例１において、液晶組成物（３−１）に代えて、下記液晶組成物（３−７）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１５５】
液晶組成物（３−７）の組成：
【０１５６】
【化３７】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ８．２ Ｖ
Ｔ0 ： ２．８０％
Ｔ100 ： ８８．８ ％
コントラスト： １：３２
保持率 ： １０．１％
【０１５９】
比較例１で得た液晶デバイスは、広い動作温度範囲を示し、かつ均一でむらのない表示特性を達成しているが、液晶材料がシアノ基を有する液晶性化合物を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１６０】
（実施例７）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「ケミリックＣ−２０００」（化薬サートマー社製、炭素原子数１４〜１５の直鎖脂肪族ジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６１】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８７．１ ％
コントラスト： １：４８
保持率 ： ９８．３％
【０１６２】
実施例７で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６３】
（実施例８）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ｃ９Ａ」（第一製薬工業社製、２−エチル−２−ブチルプロピレンジオールジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．０ Ｖ
Ｖ90 ： ７．８ Ｖ
Ｔ0 ： １．８５％
Ｔ100 ： ８８．９ ％
コントラスト： １：４８
保持率 ： ９８．８％
【０１６５】
実施例８で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６６】
（実施例９）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ｌ−Ａ」に代えて、「ＩＭ−Ａ」（共栄社化学社製、イソミリスチルアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１６７】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．２ Ｖ
Ｖ90 ： ７．９ Ｖ
Ｔ0 ： １．８１％
Ｔ100 ： ８９．０ ％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ９８．５％
【０１６８】
実施例９で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１６９】
（実施例１０）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ｌ−Ａ」に代えて、「ＬＴＡ」（大阪有機化学社製、ドデシルアクリレート、イソドデシルアクリレート、トリデシルアクリレート、イソトリデシルアクリレートの混合物）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７０】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．９ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：５０
保持率 ： ９８．４％
【０１７１】
実施例１０で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１７２】
【０１７３】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．２ Ｖ
Ｖ90 ： ４．９ Ｖ
Ｔ0 ： １．８％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：５０
保持率 ： ９８．５％
【０１７４】
実施例１１で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
【０１７５】
（比較例２）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ａ−４００」（新中村化学社製、ポリエチレングリコールジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７６】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ５．１ Ｖ
Ｖ90 ： ９．６ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８８．６％
コントラスト： １：４９
保持率 ： ２５．３％
【０１７７】
比較例２で得た液晶デバイスは、高分子形成性化合物として、極性基を有するモノマー材料を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１７８】
（比較例３）
実施例１において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ｒ−５５１」（日本化薬社製、エチレンオキシド変性ビスフェノールＡジアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１７９】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ９．５ Ｖ
Ｖ90 ： １５．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．８０％
Ｔ100 ： ８４．３ ％
コントラスト： １：４７
保持率 ： ４０．３％
【０１８０】
比較例３で得た液晶デバイスは、高分子形成性化合物として、極性基を有するモノマー材料を含有するため、高温エージング後の電圧保持率が大きく低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動ができないことが理解できる。
【０１８１】
（比較例４）
実施例１の調光層形成材料を、平均粒径１０μｍのスペーサーが介在した２枚のＩＴＯ電極ガラス基板を用いて作製した大きさ５０×５０mmの空セルに、均一溶液の転移温度ＴMLCより１０℃高い温度の下で真空注入した。 これを、均一溶液の転移温度ＴMLCより３℃高い温度に保持しながら、 「ＵＶ−３４」（ＨＯＹＡガラス社製、３４０nm付近以下をカット）を介して、 １５ｍＷ／cm2の照度のメタルハライドランプ紫外線を６０秒照射して高分子形成化合物を硬化させて、液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスについて、基板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、三次元ネットワーク構造の透明性固体物質は認められなかった。得られた液晶デバイスの諸特性は、以下の通りであった。
【０１８２】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．５ Ｖ
Ｖ90 ： ７．１ Ｖ
Ｔ0 ： １．９％
Ｔ100 ： ８９．０ ％
コントラスト： １：４７
保持率 ： ７５．６ ％
【０１８３】
比較例４で得た液晶デバイスは、３４０nm付近以下の紫外線をカットしたため、電圧保持率がやや低下し、アクティブ・マトリクス方式駆動は可能ではあるものの、十分な信頼性が得られていないことが理解できる。
【０１８４】
（実施例１２）
実施例１において、高分子形成性化合物「ラウリルアクリレート」に代えて、「ＮＫエステルＩＳＡ」（新中村化学社製、イソステアリルアクリレート）を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１８５】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．８ Ｖ
Ｖ90 ： ６．１ Ｖ
Ｔ0 ： ２．０ ％
Ｔ100 ： ８８．５ ％
コントラスト： １：４５
保持率 ： ９７．８％
【０１８６】
実施例１２で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１８７】
【０１８８】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．５ Ｖ
Ｖ90 ： ５．５ Ｖ
Ｔ0 ： ２．２％
Ｔ100 ： ８９．４ ％
コントラスト： １：４１
保持率 ： ９８．５％
【０１８９】
実施例１３で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約６０回と実施例１１の１０回に比べ多いものであった。
【０１９０】
（実施例１４）
実施例１３において、高分子形成性化合物「ＮＫエステルＩＳＡ」に代えて、「ＮＫエステルＩＳＡ」６．８％、「ＴＯ−１３３６」（東亞合成社製、イソセチルアクリレート）４．０％の混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９１】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．８ Ｖ
Ｖ90 ： ６．０ Ｖ
Ｔ0 ： ２．５ ％
Ｔ100 ： ８９．４ ％
コントラスト： １：３６
保持率 ： ９７．８％
【０１９２】
実施例１４で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約４０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１９３】
（実施例１５）
実施例１３において、高分子形成性化合物「ＮＫエステルＩＳＡ」に代えて、「ＴＯ−１３３９」（東亞合成社製、イソテトラコサニルアクリレート）（６．８％、「ライトエステルＩＳ−Ａ」（共栄社製、イソステアリルアクリレート）４．０％の混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９４】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ３．４ Ｖ
Ｖ90 ： ５．７ Ｖ
Ｔ0 ： ２．８ ％
Ｔ100 ： ８９．５ ％
コントラスト： １：３２
保持率 ： ９８．８％
【０１９５】
実施例１５で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約６０回と実施例１の５回に比べ飛躍的に多いものであった。
【０１９６】
（実施例１６）
実施例１３において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「Ａ−ＯＤＤ」（新中村化学社製、オクタデカン−１，１２−ジオールジアクリレートを使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０１９７】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．３ Ｖ
Ｖ90 ： ６．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．７ ％
Ｔ100 ： ８９．３ ％
コントラスト： １：５３
保持率 ： ９７．５％
【０１９８】
実施例１６で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と多いものであった。
【０１９９】
（実施例１７）
実施例１３において、高分子形成性化合物「Ａ−ＯＣＤ」に代えて、「ＤＣＰ−Ａ」（共栄化学社製、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレート）
を使用した以外は、実施例１と同様にして液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を有する液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの諸特性は以下の通りであった。
【０２００】
液晶デバイスの特性：
Ｖ10 ： ４．８ Ｖ
Ｖ90 ： ７．５ Ｖ
Ｔ0 ： １．６ ％
Ｔ100 ： ８８．９ ％
コントラスト： １：５６
保持率 ： ９８．０％
【０２０１】
実施例１７で得た液晶デバイスは、均一でむらのない表示特性を達成し、かつ、低電圧で駆動し、高電圧保持率を有する信頼性の高いものであった。
又、回収された調光層形成材料の繰り返し使用可能回数は約５０回と多いものであった。
【０２０２】
【発明の効果】
本発明の液晶デバイスは、より低い電圧駆動性やより高い調光層の電圧保持率、あるいはより高いコントラスト比等の表示特性が維持向上したものであり、メモリー現象が低減し、白濁性のより均一な表示を示し、アクティブ・マトリクス方式に要求される特性を有するものであるので、例えば、プロジェクション表示装置として利用することができる。また、液晶デバイスの真空注入法を用いるパネル製造工程において、調光層形成材料の使用回数を大幅に向上することが可能となるため、パネルコストを低減させることができる。
Claims (16)
- 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、２枚の基板間に挟持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶デバイスにおいて、前記液晶材料が一般式（Ｉ−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、２枚の基板間に挟持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶デバイスにおいて、前記液晶材料が一般式（Ｉ−２）
- アルキレンジ（メタ）アクリレート誘導体から選ばれる高分子形成性化合物が、一般式（II−２）
- 透明性固体物質が、更に単官能型（メタ）アクリレート誘導体を含有する重合性組成物を重合して成る透明性固体物質であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液晶デバイス。
- 単官能型（メタ）アクリレート誘導体が、直鎖アルキル（メタ）アクリレート化合物、分岐アルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート化合物又は、これら２種の化合物の混合物であることを特徴とする請求項４記載の液晶デバイス。
- アルキル（メタ）アクリレート化合物のアルキル基の炭素原子数が１６〜３０であることを特徴とする請求項５記載の液晶デバイス。
- 液晶材料が、一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物を含有することを特徴とする請求項１、３、４、５又は６記載の液晶デバイス。
- 液晶材料が、一般式（Ｉ−１）で表わされる化合物及び一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物を含有することを特徴とする請求項１、３、４、５又は６記載の液晶デバイス。
- 液晶材料が、６成分以上の液晶性化合物を含有し、複屈折率Δｎが０．２００以上であって、誘電率異方性Δεが５以上であり、少なくとも５〜７５℃でネマチック相を示すことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８記載の液晶デバイス。
- 液晶材料が、更に一般式（III−１）
- 液晶材料が、更に一般式（IV−１）
- 液晶材料が、一般式（Ｉ−２）で表わされる化合物又は一般式（Ｉ−３）で表わされる化合物のシクロヘキサン環に存在する水素原子（Ｈ）が１個以上重水素原子（Ｄ）に置換された化合物から成る群から選ばれる化合物を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１記載の液晶デバイス。
- 透明性固体物質が、波長３５０nm未満を遮断し、かつ、少なくとも３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を照射することによって、重合して成る透明性固体物質であることを特徴とする請求項１、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２記載の液晶デバイス。
- 液晶材料の連続層と、該連続層中に透明性固体物質が均一な三次元網目状構造を形成した調光層を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３記載の液晶デバイス。
- 電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、液晶材料、重合性組成物及び光重合開始剤を含有する調光層形成材料を挟持した後、活性光線を照射することにより重合性組成物を重合させて、液晶材料及び透明性固体物質を有する調光層を形成する液晶デバイスの製造方法において、（１）液晶材料として、請求項１記載の液晶材料を用い、２）重合性組成物として、請求項１記載の高分子形成性化合物を含有する重合性組成物を用い、（３）活性光線として、波長３５０nm未満の活性光線を遮断し、かつ、少なくとも３７０nm以下に光強度が存在する紫外線を用いることを特徴とする液晶デバイスの製造方法。
- 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４記載の液晶デバイスを用いた液晶表示装置。
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