JPH0229488A - 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、本発明の液晶デバイスは、視野の遮断、開放および
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、建物の窓やショーウィンドウ
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
性金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
型や、５ＴＮｑ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。一方また、それらを要さず、明るくコ
ントラストの良い、大型でＷｌ、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、アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提
案されている（ｔ￥ｆ表昭５８−５０１６３１号、ＵＳ
Ｐ４４３５０４７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
ｎ　とポリマーの屈折率ｎｐ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９．液晶滴の屈折率がｎ。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６
１−５０２１２８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０１０　　時分
割駆動ができること がある。

特に（１）と０ｉｉ）　Ｉ／ｉデバイスの駆動部分を廉
価なものにするために極めてｘＬ要な特性である。しか
しながら、現在までのところ、（ｉ）〜０１０の性質を
備えた偏光板を必要としない液晶デバイスは炸裂できて
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、しかも偏光板の使用を必要とし
ない大量化可能な液晶デバイスを製作することに成功し
た。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決する丸め、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（ＩＩ）の
化合物金含有するネマチック液晶材料と透明性固体物質
とから成シ、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晶材料中に分散していることを％徴
とする液晶デバイスである。

一般式（１） （式中、Ｒは炭Ｘ原子数１〜１０の直鎖状アルキル基を
表わす。ン で表わされる化合物（以下、式（１）の化合物という。

）。

−数式（ＩＤ で表わされる化合物（以下、式（ＩＤの化合物という。

）このデバイスにおいて、基体は、堅固な材料例えばガ
ラス、金属等であっても良く、柔軟性を有する材料例え
ばプラスチックフィルムの如きものであっても良い。そ
して基体は、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
良い。

２枚の基体間には液晶材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１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要
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重ｉｔ％以上であり、よｐ−膚好ましくは７０〜９
０重量％である（以下、チは重量係を意味する。）。

この液晶材料の連続相中に介在する透明性固体成分は、
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に応じ得る限９、可読
性、柔軟性、弾性を有するものであっても艮い。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かできる。

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
外線硬化型の七ツマー着しくに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うにし
て行なうことができる。

即ち、！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
基体を通して紫外線を照射し、それによって前記七ツマ
ー着しくはオリゴマーを１合させることによシ、液晶拐
料が連続相を形成すると共に、３次元ネットワーク状の
透明性固体合成樹脂成分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おる。

この方法において、必須成分である紫外線硬化型の高分
子形成性上ツマー肴しくにオリゴマーは。

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
高分子形成性上ツマ−の好例は、トリメチロールグロノ
９ントリアクリレート、トリシクロデカンジメチロール
ノアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト、ポリプロピレングリコールノアクリレート、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）イソシ
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、１合開始剤、連鎖移動剤、光増感剤
、染料、架橋剤等が挙げられ、前記七ツマ−、オリゴマ
ー等の種類や、ｒｇｒ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・−またはオリゴマー
の種類によっては極めて効果的で、樹脂の架橋度が尚く
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、ブタンジオールジチオグロピオネ
ート、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオグロ
ピオネート）、トリエチレングリコールジメルカプタン
等等である。連鎖移動剤の添加量は、使用する七ツマ−
またはオリゴマーのｈ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
、モノマーまたはオリゴマーに対して０．０５〜３０％
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液を２枚の基体間に支持さ
せるには、この溶液を基体間に圧入しても良いが、一方
の基体上にスピンナー等のコーターを使用して塗布し、
次いで他方の基体’ｅｌｌ（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
線全適当な線量で照射して行なうことができる。モノマ
ーまたはオリゴマーまたは任意成分の種類によっては、
熱または電子線で代替することもできる。

ｖ！４元層の厚さは、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
り、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６０Ｖ以上、多くの場合１００ｖ以上
の駆動電圧金製するのに対し、本発明の液晶デバイスは
、約２０Ｖの駆動電圧で立上シ応答時間３〜４ｍ５ｅｃ
。

立下シ応答時間３〜４　ｍ５ｅｃが実現される。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示し、本発明を史に具体的に説
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 高分子形成性七ツマ−としてトリメチロールプロノ讐ン
ドリアクリレート１９．８重量％（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！びｉ晶材料として後述
の液晶（５）８０％を混合し、スペーサーとして平均粒
径１０μｍのアルミナ粉全少量加え、２０　ｃｍ　Ｘ　
２０　ａｎの２枚のＩＴＯ７！／ラス板の間に挿入し、
紫外線を照射し、モノマーを硬化（高分子化）させた。

硬化条件は、液晶デバイスを、メタルハライドランプ（
８０Ｗ／ａｒｔ　）の下ヲ３．５Ｊｍ　ｉ　ｎ、の速度
で通過させ、紫外線を照射した。

与えたエネルギーは５００　ｍＪ／ｃｒｎ２に相当する
。デバイスの電極間隔は１１μである。２枚のガラス版
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、ｖ　　
＝Ｂ、Ｂｖ　、　ｖ、。＝１８．５Ｖ、　　コントラス
ト＝１：１３、立上り応答時間２．５　ｍａｅｅ、立下
り応答時間３、５　ｍｓ＠ｅ時分割線数Ｎｍ＆、　＝　
２．５であった。

（１）　　液晶囚 組成 転移温度 屈折率 ７３．６℃（Ｎ−Ｉ） ＝１０　℃（Ｃ−Ｎ） ｎ＝１．７９２ ・ ｎ＝１．５２８ Δｎ＝０．２６４ ２０℃の粘度　　　　４９．１ｃｍｐ・（２）時分割駆
動線数　ＮｍＡ！　＝〔（α２＋１　）／（α２−１）
）まただし、α＝”？Ｃ／ｖ１゜ （３）！圧無印加時のデバイスの光透過率ｔｏ％とじ、
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１００％とするとき、光透過率９０％とな
る印加電圧ｔｌ−ｖ、。、光透過率１０％となるときの
印加電圧を■、ｏとする。

実施例２ 高分子形成性上ツマ−としてトリメチロールプロパント
リアクリレート１９．８重量％（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０．２９６オ！ヒｉ晶材料として後述
の液晶（Ｂ）　８０％を混合し、スペーサーとして平均
粒径１０μｍのアルミナ粉を少量加え、２０α×２０譚
の２枚のＩＴＯガラス板の間に挿入し、紫外ｌ！Ａ′ｆ
ｔ照射し、七ツマ−を硬化（高分子化）させた。硬化条
件は、液晶デバイスを、メタルハライドラング（８０Ｗ
／ｃｍ　）の下を３．５ル／ｍｉｎ、の速度で通過させ
、紫外線を照射した。与えたエネルギーは５００　ｍＪ
／α２に相当する。デバイスの電極間隔は１１μｍ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、■＝８
．７　Ｖ　ｒ　Ｖ２Ｏ＝１６．５　Ｖ　、　　コントラ
スト−１：１３、立上シ応答時間２．５　ｍ５ｅｃ　、
立下シ応答時間３．５　ｍ　ｓｅｃ時分割線数Ｎｍ、工
＝３．１であった。

（１）　　液晶（Ｂ） 組成 屈折率　　　　ｎ＝１．７６０ ｎ−１，５２８ Δｎ＝０．２３３ ２０℃の粘度　　　　３６　ｃ、ｐ。

（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２０Ｖ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３〜４ｍ
ａｅｅと応答速度が高く、透明−不透明のコントラスト
が約１：１３と高く、しきい値を有し、Ａデユーティの
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。

転移温度 ６７．５℃（Ｎ−Ｉ） −９℃（Ｃ−Ｎ） 代理人　弁理士　高　橋　勝　利 手続補正書（自発） 昭和６３年９月１　日

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及びＲ′は各々独立的に炭素原子数１〜１０
   の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシル基を表わす
   。） 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。