JPH0228292A - 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１本発明の液晶デバイスは、視野の遮断、開放および
明シ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。

建物の窓やショーウィンドウで視野遮断のスクリーンヤ
、採光コントロールのカーテンに利用されると共Ｋ、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
示を切換えることによって、広告板、案内板、装飾表示
板等の表示用デバ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
Ｗ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
れらは扁光板を喪するものであシ、また配向処理を要す
るものでもある。一方また、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シ、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、アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案さ
れている（％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、ポリビニルア
ルコールでカプセル化された液晶分子は、それが薄Ｊ−
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
配列に戻シ、液晶滴の屈折率がｎｏよシずれるため、液
晶滴はその境界面で光を散乱し、光の透過全遮断するの
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）、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１％開昭６２−２２３１号には、特殊な紫外
Ｉｆｈ（ｌｉｌ！化ポリマー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課題） 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′ｘ喪な特性として （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（ｉｉｌ）　　
時分割駆動ができることがある。

特に（１）と０１０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）〜０１０の性質を備えた偏光
板全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、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的構造との好ましい組合せについ
て鋭意検討した結果、従来の大型液晶デバイスよシ遥か
に低電圧で駆動でき５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バイスを製作することに成功した
。

（課題を解決するだめの手段） 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、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枚の基体とこ
の基体の間に支持された調光層を有し、この調光層が下
記の一般式（１）の化合物と下記の一般式（ＩＤの化合
物の混合物全含有するネマチック液晶材料と透明性固体
物質とがら成シ、前記液晶材料が連続相を形成し、前記
透明性固体物質が前記液轟材料中に分散していること全
４！徴とする液晶デバイスである。

一般式（１） で表わされる化合物（以下、式（１）の化合物という。

）。

一般式（損 で表わされる化合物（以下、式叩の化合物という。ン。

このデバイスにおいて、基体は、盟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
して基体は、２枚が対向して適当な間隔を隔て得るもの
である。またその少なくとも一方は透明性を有し、その
２枚の間に支持される調光膚ヲ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
に使用される場曾は、２枚の基体は共に適宜な透明性が
与えられる。この基体には、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
艮い。

２枚の基体間には液晶刷料および透明性固体成分が介在
される。尚、２枚の基体間には、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常法に従って介
在させるのが望ましい。

液晶材料は、２枚の基体間で連続相を形成することを喪
する。液晶材料成分の比率が低いと連続相を形成しにく
い。調光層成分に占める液晶材料の比率は、好ましくは
７０’！ｉｉチ以上であシ、よシー層好ましくは７０〜
９０Ｘ菫悌である（以下、チは重量％を意味する。）。

この液晶材料の連続相中に介在する透明性固体成分は１
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
トワーク状の構造全有するもので。

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、光の散乱上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に応じ得る限υ、可撓性、柔軟
性１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き゛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。

これらの透明性固体成分としては合成樹脂が好適である
。３次元ネットワーク状の構造を与えるものとしては紫
外線硬化型のモノマー若しくはオリゴマーが好ましい。

これらの液晶デバイスの製造は好ましくは次のよりにし
て行なうことができる。

即ち、電極層を有する少なくとも一方が透明性を有する
２枚の基体間に、必須成分として前記の液晶材料と、紫
外線硬化型の高分子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１合開始剤、連鎖移動剤、光増
感剤、染料架橋剤その他よりなる溶液を介在させ、透明
基体を通して紫外線を照射し、それによって前記モノマ
ー若しくはオリゴマーを重合させることによシ、液晶材
料が連続相を形成すると共に、３久元ネットワーク状の
透明性固体合成樹脂成分が液晶遅続相中に分散した液晶
デバイスｔ−製造する方法である。

この方法において、必須成分である紫外線硬化型の高分
子形成性モノマー若しくはオリゴマーは、照射される紫
外線によって、液晶材料の連続相中に３次元ネットワー
クを形成するものであれば良く、その様な高分子形成性
七ツマ−の好例は、トリメチロールグロ・臂ントリアク
リレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレー
ト、ポリエチレングリコールノアクリレート、ポリノロ
ピレンクリコールジアクリレート、ヘキサンジオールノ
アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート
、トリス（アクリルオキシエチル）インシアヌレート等
々である。

同様に、高分子形成性オリゴマーの好例は、カプロラク
トン変性ヒドロキシピパ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である。

任意成分としては、重合開始剤、連鎖移ＴｍＭｌｊ、光
増感剤、染料、架橋剤等が挙けられ、前記七ツマ−、オ
リゴマー等の種類や、所望の液晶デバイスの性能に合わ
せて適宜選択することができる。

特に連鎖移動剤の併用は、モノマーまたはオリゴマーの
種類によっては極めて効果的で、樹脂の架橋度が高くな
シ過ぎるのを防止し、それによって、液晶材料が電界に
応じて応答し易くされ、低電圧駆動性が発揮される。連
鎖移動剤の好例は、ブタンジオールノチオグロビオネー
ト、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオプロピ
オネート）、トリエチレングリコールソメルカブタン等
等である。連鎖移動剤の添加量は、使用するモノマーま
たはオリゴマーの種類によっても異なるが、あまシに少
ないと効果が薄く、多過ぎるとデバイスの不透明度が低
下して表示のコントラストが悪くなる。その有効量は、
七ツマ−またはオリゴマーに対して０．０５〜３０ｑｂ
と考えられるが、０．１〜２０％が好適である。

この様な各成分を包含する溶［−２枚の基体間に支持さ
せるには、この溶液を基体間に注入しても良いが、一方
の基体上にスピンナー等のコーター’を使用して血布し
、次いで他方の基体を重ねても良い。

未硬化の溶液を硬化させるには、透明基体を通して紫外
線を過当な線量で照射して行なうことができる。モノマ
ーまたはオリコ９マーまたは任意成分の穐類によっては
、熱または電子線で代替することもで龜る。

調光層の厚さは１通常５ミクロン〜３０ミクロンのＮ凹
ＫｖＩ４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、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、コントラストが大きく、しかも、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　ｍ　ｓａｃ、立下シ応答時
間３〜４ｍａｓｃが実現される。

（実施例〉 以下に本発明の実施例を示し、本発明金更に具体的に説
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 高分子形成性モノマーとしてトリメチロールグロノ母ン
トリアクリレートｘ９．５ｌｔｔ％（以下同様）、重合
開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニ
ルプロパン−１−オン０．２％およヒ液晶材料として後
述の液晶（５）８０％ｔ−混合し、スペーサーとして平
均粒径１ｏμｍのアルミナ粉を少量加え、２０ｃＩＲＸ
２０譚の２枚のＩＴＯガラス板の閾に挿入し、紫外線を
照射し、モノマーを硬化（高分子化ンさせた。硬化条件
は、液晶デバイスを、メタルハライドランｆ　（８０Ｗ
／ｃｍ　）の下ｋ　３．５　ｍ／ｍｉｎ、の速度で通過
させ、紫外線を照射した。与えたエネｋ　キｉｊ：　５
００　ｍＪ／＞”に相当する。デバイスの電極間隔は１
ＩＩＩ４ｎである。２枚のガラス板の間に形成された調
光層の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、ポリ
マーの３次元ネットワークが認められた。

得られた液晶デバイスは、しきい値電圧を有し。

■、。＝ｓ、ｏｖ　、　ｖ、。＝１３．ＯＶ、コントラ
スト＝１：２０゜立上シ応答時間２．５　ｍａｅｅ　、
立下シ応答時間４　ｍ　ｓｓｃ時分割線数Ｎｍｌ工＝４
．９であった。

（υ 液晶囚 組成 転移温度　　　　　　　８３．４℃（Ｎ−Ｉ　）−１１
℃（Ｃ−Ｎ） 屈折率　　　　ｎ　＝１．７３８ ・ ｎ−”１．５１５ Δｎ＝０．２２３ しきい値電圧　　　　　１．１９　Ｖ （Ｖｔｈ） ２０℃の粘度　　　　　６９　ｅ、ｐ。

（２）時分割駆動線数　Ｎｍ、、＝（（α２＋１）／（
α２−１））まただし・“＝Ｖ９０／Ｖ１０ （３〕　　電圧無印加時のデバイスの光透過率ｔ−ｏｎ
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１１００９６とするとき、光透過率９
０％となる印加電圧ｔ−ｖ、。、光透過率１０チとなる
ときの印加電圧ｆｔｖ、。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、ＩＦＪｌ　５Ｖ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シ応答時間が３
〜４ｍ５ｅｃと応答速度が高く１、透明−不透明のコン
トラストが約１＝２０と高く、しきい値を有し、ｉ７″
ニーティ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シ、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。

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枚の基体
   とこの基体の間に支持された調光層を有し、前記液晶層
   が 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキル基を
   表わす。） で表わされる化合物と 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中、Ｒは炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキル基を表
   わし、ＸはＨ、Ｆ、又はＣｌを表わし、シクロヘキサン
   環はトランス（エカトリアル−エカトリアル）配置を表
   わす。 で表わされる化合物 を含有するネマチック液晶材料と透明性固体物質から成
   り、前記液晶材料が連続層を形成し、前記透明性固体物
   質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、液晶材料が調光層構成成分の７０重量％以上を占め
   る請求項１記載の液晶デバイス。３、透明性固体物質が
   合成樹脂より成る請求項１記載の液晶デバイス。 ４、透明性固体物質が液晶材料中に粒子状又は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。 ５、調光層の厚さが５〜３０ミクロンである請求項１記
   載の液晶デバイス。