JPH02116824A - 液晶デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、大面積になし得る液晶包蔵薄膜に関するもの
で、本発明液晶デバイスは、視野の遮断。

開放及び明りもしくは照明光の透過制限、遮断。

透過を電気的に操作し得るものであって、建物の窓やシ
リ−ウイントウで視野遮断のスクリーンや、採光コント
ロールのカーテンに利用されると共に、文字や図形を表
示し、高速応答性を以って電気的にその表示を切換える
ことＫよって、広告板、案内板、装飾表示板等の表示用
デ／々イスとして利用される。

（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ものであり、また配向処理を要
するものでもある。一方、それらを要さず、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。ここでカプセル化物質としては、ゼラチ
ン、アラビアプム、ポリビニルアルコール等が提案され
ている（特表昭５８−５０１６３１号、　ＵＳＰ４４３
５０４７号）。

上記明細書で開示された技術においては、／リピニルア
ルコールでカプセル化された液晶分子は。

それが薄層中で正の誘電率異方性を有するものであれば
、電界の存在下でその液晶分子が電界の方向に配列し、
液晶の屈折率ｎ０とポリマーの屈折率ｎ、が等しいとき
には、透明性を発現する。電界が除かれると、液晶分子
はランダム配列に戻り、液晶滴の屈折率がｎｏよりずれ
るため、液晶滴はその境界面で光を散乱し、光の透過を
遮断するので、薄層体は白濁する。この様にカプセル化
された液晶を分散包蔵したポリマーを薄膜としている技
術は。

上記のもの以外にもいくつか知られており、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６２−２２３１号には、特殊な
紫外線硬化／　リブ−中に液晶が分散したもの等が開示
されている。

（発明が解決しようとする！！題） 前記の如き大型液晶デバイスの実用化において要求され
る重要な特性として （１）　　低電圧で駆動できること （１１）十分なコントラストがあることＯｌＤ　　時分
割原動ができること がある。

特に（１）とＧｉＤはデバイスの駆動部分を廉価なもの
にするために極めて重要な特性である。しかしながら、
現在までのところ、（１）〜０１ｉ）の性質を備えた偏
光板を必要としない液晶デバイスは作製できていない。

本発明者らは、特願昭６３−８０４３９において液晶デ
バイスの構造と該デバイスに使用される液晶材料の化学
構造との好ましい組合せについて鋭意検討した結果、従
来の大聖液晶デバイスより遥かに低電圧で駆動でき、し
かも偏光板の使用を必要としない大型化可能な液晶デ／
々イスを製作することに成功した。

この液晶デバイスにおいては（１）と０１１）の性質を
向上させるために、液晶材料の調光層構成成分中の濃度
を大きくする必要がある。

しかしながら、この液晶材料の濃度を大きくしすぎると
、電界が除かれた時の光散乱が小さくなり、（ｉｉ）の
性質を低下させるという欠点を有している。

（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、以下に記述する液
晶デバイスを提供するものである。

即ち１２本発明に係る液晶デバイスは、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側鎖型
高分子液晶から成り、前記液晶材料が連続層を形成し、
前記側鎖型高分子液晶が前記液晶材料中に分散している
ことを特償とする液晶デバイスである。

このデバイスにおいて、基板は、竪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。またその少なくと本一方は透明性を有し、その
２枚の間に支持され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、その全面または部分的に配置さ
れても良い。

２枚の基板間には液晶材料および透明性側鎖型高分子液
晶が介在される。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４−サーを常法に
従って介在させるのが望ましい。

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である。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、コレステリツク液
晶が好ましい。

液晶材料としては、例えば、４−置換安息香酸４’−ｆ
ｉｌ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−
（４−置換シフ四ヘキサンカルがニルオキシ）安息香酸
４′−置換フェニルエステル、４−（４−Ｉｉｌ換シク
シクロヘキシル息香酸４ζ置換フエニルエステル、４−
（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４′−置換シクロ
ヘキシルエステル％４−置換４′−置換ビフェニル、４
−置換フェニルー４′−置換シクロヘキサン、４−［換
４“−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル４′−置
換シクロヘキサン、２−（４−［換フェニル）　−５−
置換ピリミジンなどを挙げることができる。

液晶材料は、２枚の基板間で連続相を形成することを要
する。この液晶材料の連続相中に介在する透明性側鎖型
高分子液晶は、粒子状に分散するものでも良いが好まし
くは３次元ネットワーク状の構造を有するものである。

いずれにしても液晶材料との間で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。その透明性は
、デバイスの使用目的に応じて適当に定め得ると共に、
その固体性については、堅固なものに限らず目的ＫＺじ
得る限り、可撓性、柔軟性、弾性を有するものであって
も良い。粒子状の場合その粒子は、光の波長に比して大
きすぎたシ小さ過ぎる場合は光散乱性が期待できないが
、目的に応じて適当な大きさ、形状のものを選択するこ
とができる。

これらの側鎖型高分子液晶としては、下記の式（１）〜
式Ｍで表わされる部分構造式を有するものが好ましい。

ＣＭ。

Ｈ５ Ｈ５ （式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わし、ｍは２〜
１２の整数を表わす。） 式（Ｉ）２式（ＩＯおよび式（２）の側鎖型高分子液晶
は、ＦｌｎｋｅｌｍａｎｎらがＭａｋｒｏｍｏｌ、　Ｃ
ｈａｍｔ、　　１７９　。

２５４１（１９７Ｂ）で報告した方法あるいはそれに準
じた方法によりて製造することができる。

式（財）１式（至）および弐Ｍの側鎖型高分子液晶は、
Ｆ’Ｓ　ｎｋｓ　１ｍａｎｎらがＭａｋｒｏｍｏｌ、　
Ｃｈｅｍｓ、　１８０　＊　８０３（１９７９）で報告
した方法あるいはそれに準じた方法によって製造するこ
とができる。

このようにして製造された側鎖型高分子液晶と液晶材料
を使用して掘出らが日化誌、１９８５゜１９８７で報告
した溶媒蒸発法により本発明の液晶デフ４イスを製造す
ることができる。即ち、側鎖型高分子液晶と液晶材料を
クロロホルムなどの溶媒で溶解し、これを基板上に展開
し、得られた展開膜を乾燥後、これを電極層を有する少
なくとも一方が透明な２枚の基板の間に支持する。

さらに本発明の液晶デフ４イスの製造は次のようＫして
行なうこともできる。

即ち、電極層を有する少なくとも一方が透明性を有する
２枚の基板間に、必須成分として前記の液晶材料と、紫
外線硬化型の側鎖型高分子液晶形成性モノマー若しくは
オリゴマー、および任意成分として重合開始剤、連鎖移
動剤、光増感剤、染料架橋剤その他よシなる溶液を介在
させ、透明基板を通して紫外線を照射し、それＫよって
前記モノマー若しくはオリゴマーを重合させることＫよ
り、液晶材料が連続相を形成すると共に％３次元ネット
ワーク状の透明性側鎖型高分子液晶が液晶連続相中に分
散した液晶デバイスを製造する方法である。

調光層の厚さは、通常５ミクロン〜３０ミクロンの範囲
に調節される。

この様に構成された液晶デバイスは、従来の液滴分散型
液晶デバイスでは不可能であった時分割駆動が可能とな
シ、更に１従来の液滴分散型液晶デバイスに比べて、駆
動電圧が低く、コントラストが犬きく、シかも、応答速
度が速い。例えば。

従来の液滴分散型液晶デバイスにおいては、実効値で６
０Ｖ以上、多くの場合１００Ｖ以上の駆動電圧を要する
のに対し、本発明の液晶デバイスは、約１５Ｖの駆動電
圧で立上り応答時間３〜４ミリ秒、立下シ応答時間３〜
４ミリ秒が実現される。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的：て
説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

実施例１ 式（１）　（ｍ　＝　６　）で示される側鎖型高分子液
晶と後述の液晶（４）の重量比±２５ニア５の混合物を
５倍量のクロロホルムに溶解し、フラットシャーレ−上
に流延した後、クロロホルムを蒸発し、１０μｍの膜を
調製した。この膜を１０ｍＸ１０αの２枚のＩＴＯガラ
ス基板で支持した。

得られた液晶デバイスはしきい値電圧を有し、ｖ、ｏ＝
１０ｖ、■９゜＝１５Ｖ、コントラスト＝１：２６、立
上り応答時間２ミリ秒、立下り応答時間４ミリ秒時分割
線数Ｎｍａｘ　＝　３．２であった。

（１）液晶（４） 組成 転移温度 屈折率 ６８．５℃（Ｎ−Ｉ点） く−２５℃（Ｃ−Ｎ点） ｎｅ−１，７８７ ｎ＋）＝１．５３３ Δｎ　＝　０．２　５　４ ２０℃の粘度 ５　９　　ｅｅｐｅ （２）時分割駆動線数　Ｎ。１工＝〔（α２＋１）／（
α２１））まただし、α＝ｖ、ｏ／／ｖ１゜ （３）電圧無印加時のデバイスの光透過率を０１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
の光透過率を１００１とするとき、光透過率９０俤とな
る印加電圧をｖ９０％光透過率１０％となるときの印加
電圧をＶｌｏとする。

（発明の効果） 本発明は以上の如きものであるから、大面積の薄膜の液
晶デバイスであって、約１５Ｖという低電圧での駆動が
可能でこの程度の低電圧でも立上り応答時間が３〜４ｍ
ｉ・Ｃと応答速度が高く、透明−不透明のコントラスト
が約１＝２６と高く、シきい値を有し、１／３デエーテ
イの時分割駆動が可能である。従って採光調節、視界調
節、広告用等の大形表示が極めて容易となり、しかもそ
の様な液晶デバイスの製造を極めて容易に安価にするも
のである。

代理人　　弁理士　高　橋　勝　利

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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
   が液晶材料と側鎖型高分子液晶から成り、前記液晶材料
   が連続層を形成し、前記側鎖型高分子液晶が前記液晶材
   料中に分散していることを特徴とする液晶デバイス。 ２、側鎖型高分子液晶が液晶材料中に３次元ネットワー
   ク状に分散している請求項１記載の液晶デバイス。 ３、側鎖型高分子液晶が、側鎖部分に４−シアノフェニ
   ル基又は４−シアノビフェニル基を有する請求項１記載
   の液晶デバイス。