JPH04250427A

JPH04250427A - 液晶デバイス

Info

Publication number: JPH04250427A
Application number: JP152791A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Takeuchi; 清文竹内; Haruyoshi Takatsu; 晴義高津; Yasuo Umetsu; 安男梅津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1992-09-07
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JP3195942B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光板を使用しない液
晶包蔵薄膜に関し、更に詳しくは、視野の遮断、透過を
電気的に操作し得るカラー表示可能な液晶表示装置に関
する。本発明の液晶表示装置は、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共に
、文字や図形を表示し、高速応答性を以って電気的に表
示を切り換えることによって、広告板等の装飾表示板や
、明るい画面を必要とするコンピューター端末の表示装
置、特にプロジェクションの表示装置として利用される
。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置のカラ−表示方式として、
光の波長の透過・吸収を制御する為に、二色性比が１以
上の二色性色素を誘電率の異方性が正の液晶材料に混合
したゲストホスト液晶を用いることがジー・エイチ・ハ
イルマイヤー（Ｇ．Ｈ．Ｈｅｉｌｍｅｉｒ）ら（Ａｐｐ
ｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　１３，（１９６８）
　Ｐ．９１）によって提案された。これを応用した液晶
表示装置として、ネマチック液晶を使用したＴＮ形やＳ
ＴＮ形のものが実用化されている。

【０００３】これらのゲストホスト液晶を用いた表示装
置は、使用する二色性色素が、耐光性に優れ、化学的に
安定であって、二色比が１以上の二色性色素に限られて
いる為、着色した背景に無色のパタ−ンを表示するネガ
形表示であり、表示画像の視認性に劣るものであった。この為に、ポジ形表示を実現する種々の提案がなされて
いる。

【０００４】例えば、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｅｌｅ
ｃｔ．　Ｄｅｖ．，　ＥＤ−２６（１９７９）１３７３
には、誘電率の異方性が負の液晶と垂直配向膜を用いる
方法；Ｍｏｌ．　Ｃｒｙｓｔ．　Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．
　Ｌｅｔｔ．，５６（１９７９）　１１５には、化学的
には不安定の為、実用化されなかったが、テトラジン構
造を有する二色性比が負の二色性色素を用いたもの；Ｍ
ｏｌ．　Ｃｒｙｓｔ．　Ｌｉｑ．　Ｃｒｙｓｔ．，　７
４　（１９８１）２２７には、表示部分は水平配向に、
背景となる非表示部分は垂直配向にする特殊な技術によ
る方法が各々提案されている。

【０００５】しかしながら、これらの方法は、いずれの
場合も偏光板を要する為に、表示面を明るくすることに
限界があった。特に、高密度な透写形表示装置では、開
口率の低下を償いうる大きなバックライトを必要とする
為、コスト上昇などの問題点があった。また、液晶を配
向させる特別な技術を要し、表示装置の作製時の歩留ま
りが低下するという問題点もあった。

【０００６】一方、偏光板や配向処理を要さず、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
する方法が、特表昭５８−５０１６３１号公報、米国特
許第４，４３５，０４７号明細書、特表昭６１−５０２
１２８号公報、特開昭６１−３０５５２８号公報、特開
昭６２−２２３１号公報、特開昭６３−１４４３２１号
公報等に提案されている。

【０００７】さらに、これらの光散乱形の液晶デバイス
のカラ−表示の方式として、下記に示した提案がなされ
ている。

【０００８】例えば、ＳＩＤ’８６　Ｄｉｇｅｓｔ　１
９８６　Ｐ．１２６には、ポリマ−層に非二色性色素を
添加し、マイクロカプセル化した液晶中に二色性比が１
以上の二色性色素を添加したもの、あるいは、色調の異
なる二色性色素を各々の調光層の液晶層に添加し２層構
造にしたもの；ＳＩＤ’９０　Ｄｉｇｅｓｔ　１９９０
　Ｐ．２１０には、二色性比が１以上の二色性色素を液
晶層に添加した調光層と有色の透過形フィルムを貼り合
わせたもの；ＳＩＤ’９０Ｄｉｇｅｓｔ　１９９０　Ｐ
．１２８には、駆動周波数によって誘電率の異方性が正
から負に変化する液晶材料に二色性比が１以上の二色性
色素を添加するものが各々提案されている。

【０００９】しかしながら、これらの技術では、４０Ｖ
以上の高駆動電圧を必要とし、時分割駆動に必須な急峻
性がなく、また、液晶材料と透明性固体物質の屈折率の
一致不一致を最適化させることを必要としたり、二周波
駆動用の特殊な液晶材料を必要とする等の煩わしさがあ
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】液晶デバイスに要求さ
れる低電圧駆動性、高コントラスト、時分割駆動性及び
明るい画質等の特性以外に、前記の如き液晶デバイスの
カラ−表示には、以下の問題点があった。

【００１１】二色性比が１以上の二色性色素を利用して
いるので、光散乱により着色した背景に対し、電圧の印
加により無色透明のパタ−ンのネガ表示となり、その結
果、透写形ディスプレイではカラ−表示ができなかった
。また、直視形ディスプレイとして使用した場合は、背
景色と表示部分の区別ができず、鮮明な色相を得ること
が困難となり、バックライト等の別の手段を付加する必
要があった。

【００１２】さらに実用的に有用なポジ表示を実現する
為に、特殊な液晶材料を選択したり、特殊な配向技術を
要するという問題点があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光散乱不
透明状態と透明状態を利用する液晶デバイスの構造とカ
ラ−表示化の為のゲストホスト液晶の組合せについて鋭
意検討した結果、明るい画面を必要とするコンピュータ
ー端末表示装置やプロジェクション表示装置に有用な鮮
明な色相のカラ−表示が可能な液晶デバイスの技術を確
立するに至った。

【００１４】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
含有することを特徴とする光散乱形液晶表示素子におい
て、前記液晶材料中に二色性比が１未満の二色性色素を
含有することを特徴とする液晶デバイスを提供する。

【００１５】本発明の液晶デバイスは、二色性比が１未
満の二色性色素を液晶材料に含有することを特徴とする
もので、液晶のランダム配向によって着色した光散乱不
透明性を発現し、電気的な操作によって光の特定な波長
の透過性を強化させることができる優れたものである。

【００１６】本発明で使用する基板は、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、その少なくとも一方は、
透明性を有し、その２枚の間に挟持される液晶層及び透
明性固体物質を有する層から成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、その全面又は部分的
に配置されても良い。

【００１７】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。

【００１８】本発明の液晶デバイスにおける液晶材料と
透明性固体物質の代表的な構造を図１〜図８に示す。図
中、１は基板を、２は透明電極を、３は透明性固体物質
を、４は二色性比が１未満の二色性色素又は二色性比が
１以上の二色性色素を含有する液晶材料を、５は配向膜
を、６は封止剤を各々表わす。

【００１９】しかしながら、本発明の液晶デバイスは、
これらの図に記載の液晶デバイスに限定されるものでは
なく、二色性比が１未満の二色性色素を含有する液晶材
料を用いた光散乱形液晶表示素子であればどんな液晶デ
バイスでもよい。

【００２０】図１は、透明性電極層上に均一な三次元網
目状固体物質を有する層を設けた基板と透明性電極層を
有する基板が接触した状態で作製された液晶デバイスで
あり、図２は、一定の距離で対向して作製された液晶デ
バイスである。

【００２１】図３は、透明性電極層上に均一な三次元網
目状固体物質を有する層を設けた２枚の基板が接触した
状態で作製された液晶デバイスであり、図４は、一定の
距離で対向して作製された液晶デバイスである。

【００２２】即ち、これらの液晶デバイスにおいては対
抗する三次元網目状固体物質を有する層間、或いは、三
次元網目状固体物質を有する層と対向する透明性電極層
との層間は、封止部を除き、構造的に接着させないで、
接触、或いは一定の距離で対向させることが必須である
。

【００２３】この構造により、液晶材料を挟持する際に
、液晶層内に気泡の介在を防止することができ、より簡
便で均一に液晶材料を挟持することができる。また、基
板と三次元網目状固体物質の熱膨張率の差にとらわれる
ことがなく、材料の選択の幅を広げることができ、作製
された特に大型液晶デバイスにおける熱的サイクルによ
る環境変化に対し、クラック等の発生を防止するうえで
重要な役割を果たすことができる。

【００２４】図５は、一方の透明性電極層上に均一な三
次元網目状固体物質を有する層を設け、もう一方の基板
の透明性電極層上に垂直配向層を設けた２枚の基板間に
液晶を挟持させた例であり、液晶は一方の基板上でラン
ダムに配向し、他方の基板では垂直に配向している。

【００２５】図６は、一方の透明性電極層上に均一な三
次元網目状固体物質を有する層を設け、もう一方の基板
の透明性電極層上に水平配向層を設けた２枚の基板間に
液晶を挟持させた例であり、液晶は一方の基板上でラン
ダムに配向し、他方の基板上では水平に配向している。

【００２６】液晶の配向は、一定方向であればよく、特
に垂直と水平には拘らず、これらの中間であってもよい
。

【００２７】図７は、透明性電極層を有する２枚の基板
間に、連続微細気孔を有する三次元網目構造の透明性固
体物質とこの連続微細気孔を満たし且つ連続層を形成し
た液晶材料からなる調光層を挟持させた例である。

【００２８】図８は、透明性電極層を有する２枚の基板
間に、液晶材料をマイクロカプセル化した液晶小滴を透
明性固体物質中に分散させた調光層を挟持させた例であ
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
、透明性電極層に能動素子を設けることが好ましい。

【００２９】本発明において必須成分である二色性色素
は、二色性比が１未満のものであり、化学的に安定で実
用化されているアントラキノン構造を有する化合物群で
ある。これらの二色性色素は、Ａ．Ｖ．Ｉｖａｓｈｃｈ
ｅｎｋｏ　らによって研究開発されたものであり、Ｍｏ
ｌ．　Ｃｒｙｓｔ．　Ｌｉｑ．　Ｃｒｙｓｔ．，　１２
９　（１９８５）　Ｐ．２５９〜２８３に開示されてい
る。これらの代表的な化合物を以下に示す。

【００３０】

【化１】

【００３１】

【化２】

【００３２】

【化３】

【００３３】これらの化合物は、いずれも二色性比が１
未満であるが、表示部分における鮮明な色相を得るため
には二色性比が０．３以下のものがより好ましい。この
ような化合物としては、例えば、「ＫＤ−３６」、「Ｋ
Ｄ−９２」、「ＤＤ−２６６」等が挙げられ、以下にそ
の構造式を示す。

【００３４】

【化４】

【００３５】このような二色性色素を含有する液晶材料
を光散乱形液晶表示素子に使用すると、直視形ディスプ
レイでは、液晶のランダム配向によって発現される背景
色と、表示部分の色の区別がほとんどできないものであ
る。

【００３６】しかしながら、この表示素子を透過形ディ
スプレイ又は透写形ディスプレイとして使用すると、背
景色は、光散乱の為黒地となり、表示部分は鮮明な色相
を有し、二色性比が１以上のものより優れたものとなる
。また、二色性比が１未満の化合物と１以上の化合物を
含有する液晶材料を光散乱形液晶表示素子に使用すると
、両者の二色性色素の混合系からなる新しい色相を背景
色に有し、表示部分は、二色性比が１未満の二色性色素
が有する鮮明な色相となり、最低２つの鮮やかな色相を
電気的に制御しうる有用な直視形ディスプレイを得るこ
とができる。

【００３７】本発明で使用する液晶材料は、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
有するものが好ましい。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、コレステリック液晶が
好ましく、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を
改善するために、コレステリック液晶、カイラルネマチ
ック液晶、カイラルスメクチック液晶等やカイラル化合
物が適宜含まれていてもよい。

【００３８】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、Δε及び重合
性組成物等との溶解性等を改善することを目的として適
宜選択、配合して用いることができる。

【００３９】液晶材料としては、例えば、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−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４’−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル）安息香酸４’−置換フェニルエステル
、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−４’−置換シクロヘキサン、４
−置換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−置換フェニル）−
５−置換ピリミジン等を挙げることができ、これらの化
合物の中でも、少なくとも分子の一方の末端にシアノ基
を有する化合物が特に好ましい。

【００４０】前記基板の少なくとも一方に形成される透
明性固体物質や、基板間に形成される透明性固体物質は
、粒子上に分散するものでもマイクロカプセル状でも良
いが、三次元網目状の構造を有するものがより好ましい
。

【００４１】この透明性固体物質の三次元網目状部分に
は、液晶材料が充填され、かつ、液晶材料が連続層を形
成することが好ましく、液晶材料の無秩序な状態を形成
することにより、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。

【００４２】これらの透明性固体物質としては、合成樹
脂が好適である。三次元網目状の構造を与えるものとし
ては、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマーを重合
させて得られる熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂が好
ましい。また、有機溶剤に可溶性の合成樹脂、水に可溶
性の合成樹脂も好適である。

【００４３】透明性固体物質を形成する高分子形成性モ
ノマーとしては、例えば、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
、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、２−エ
チルヘキシル、オクチル、ノニル、ドデシル、ヘキサデ
シル、オクタデシル、シクロヘキシル、ベンジル、メト
キシエチル、ブトキシエチル、フェノキシエチル、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、メタクリレート又
はフマレート；エチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、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）アクリレート又
はポリ（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；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）アクリレート等を挙げることができるが、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、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ジアク
リレート、ヘキサンジオールジアクリレート、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）イソシアヌレートが特に好ましい。

【００４４】透明性固体物質を形成する高分子形成性オ
リゴマーとしては、例えば、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
リレートが挙げられる。

【００４５】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（ワードプレキンソップ社製「カンタキ
ュアＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルと
の混合物等が挙げられるが、液状である２−ヒドロキシ
−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンが液晶
材料、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマーとの相
溶性の面で特に好ましい。

【００４６】基板に均一に付着させる透明性固体物質の
厚みを制御するために、液晶材料とモノマーもしくはオ
リゴマーの溶液、あるいは、有機溶剤とモノマーもしく
はオリゴマーの溶液に、スペーサーを混合しても良く、
一方に基板上にスペーサーを塗布しても良い。

【００４７】液晶デバイスの構造例として示した図１〜
図６において、均一な三次元網目状の構造を有する透明
性固体物質を含む層を基板上に形成する方法としては、
例えば、（１）液晶材料と、高分子形成性モノマ−もし
くはオリゴマ−と、必要に応じて光重合開始剤との均一
溶液を、又は（２）溶剤と高分子形成性モノマ−もしく
はオリゴマ−と、必要に応じて光重合開始剤との均一溶
液を、２枚の透明性電極層を有する基板間に挟持させる
か、あるいは、一方の透明性電極層を有する基板上にス
ピンコ−タ−等のコ−タ−を使用して塗布し、次いで他
方の補助板を重ねても良く、これに紫外線を照射するか
、あるいは、熱的に重合硬化させて、三次元網目状の合
成樹脂層を形成する。次に、このようにして得た三次元
網目状構造を形成した透明性固体物質を挟持した２枚の
基板の一方を、あるいは、補助板を剥離した後、三次元
網目構造を有する透明性個体物質から未硬化のモノマ−
あるいはオリゴマ−や液晶材料、溶剤を洗浄、除去する
。なお、一方の基板あるいは補助板上に離型剤を予め塗
布しておくと剥離段階が容易となる。

【００４８】また、洗浄方法は、通常周知の液晶デバイ
スの透明電極を有するガラス基板に対して行なう方法と
同様の方法で行っても良く、新たな有機溶剤、蒸留水、
液晶材料の溶液に入れた後、超音波洗浄を行っても良い
。

【００４９】洗浄された透明性固体物質を有する基板は
、真空乾燥又は真空加熱乾燥等の方法により、十分に乾
燥させる必要がある。また、前記モノマーもしくはオリ
ゴマーの代わりにポリマーを用い、溶媒もしくは水の蒸
発乾燥によって、三次元網目状ポリマーを作製すること
もできる。

【００５０】三次元網目状の構造を有する透明性固体物
質を均一に基板上に形成させる方法は、これらの方法に
限定されることはない。

【００５１】このような作製法により、透明性固体物質
から形成された三次元網目状構造の形状の平均径は、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、０．２〜２μｍの範囲が好
ましい。また、透明性固体物質を有する層の層厚は、使
用目的に応じ、光散乱による不透明性と電気的に達成し
た透明性との間の十分なコントラストを得るために、２
〜１５μｍの範囲が好ましい。

【００５２】本発明の液晶デバイスは、例えば、上記の
方法によって得た均一な三次元網目状固体物質を有する
層を形成した基板と通常実施されている方法によって得
た一定方向の配向層を有する基板を用いて、以下の方法
に従って製造することができる。

【００５３】即ち、（１）少なくとも一方の基板が透明
性電極層上に均一な三次元網目状固体物質を有する層を
形成した２枚の透明性電極層を有する基板を、周知の液
晶デバイスと同様にして、張り合わせ、封止剤を用いて
固定し、パネル化する。このパネルの内部を真空減圧し
、液晶材料中にこのパネルの液晶注入口を浸した後、通
常気圧に戻すことによって、液晶材料を注入する方法。

【００５４】（２）透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を形成した基板上に液晶材料を塗
布した後、同一基板あるいは通常の透明電極層を有する
基板を重ね、真空減圧下で、十分に脱気を行なう。次い
で、両基板の周囲を封止剤を用いて固定し、液晶デバイ
スを製造する方法。

【００５５】あるいは、（３）一方の基板が透明性電極
層上に均一な三次元網目状固体物質を有する層を形成し
た透明性電極層を有する基板と透明電極層上に一定方向
の配向層を有する基板を、周知の液晶デバイスと同様に
して、張り合わせ、封止剤を用いて固定し、パネル化す
る。このパネルの内部を真空減圧し、液晶材料中にこの
パネルの液晶注入口を浸した後、通常気圧に戻すことに
よって、液晶材料を注入する方法。

【００５６】（４）透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を形成した基板あるいは透明性電
極層上に一定方向の配向層を有する基板上に液晶材料を
塗布した後、もう一方の基板を重ね、真空減圧下で、十
分に脱気を行なう。次いで、両基板の周囲を封止剤を用
いて固定し、液晶デバイスを製造する方法。

【００５７】基板間隔は、２〜３０μｍの範囲が好まし
く、５〜２０μｍの範囲が特に好ましい。

【００５８】また、図７及び図８で示した液晶デバイス
の作製法としては、二色性比が１未満の二色性色素で含
有した液晶材料を用いること以外は、たとえば特開平１
−１９８７２５号公報又は特表昭５８−５０１６３１号
公報等で開示された同様の方法でもよい。

【００５９】これらの液晶デバイスにおいても、基板間
隔は、５〜２０μｍの範囲が特に好ましい。

【００６０】このようにして製造された液晶デバイスは
、従来の光散乱形液晶デバイスと比較して、カラ−表示
が特別な技術を用さずにでき、特に、直視形ディスプレ
イや透写形ディスプレイにおいて、鮮明な色相を表示部
分に有する優れた液晶デバイスを提供することができる
。

【００６１】また調光層の透明性固体物質を少なくとも
一方の電極層上に設ける等の液晶デバイスにおいては、
次のような特徴を有する。

【００６２】（１）低電圧で駆動する。

【００６３】（２）挟持された液晶材料の抵抗を高くす
ることができるので、高い電圧保持率を有する液晶デバ
イスを提供することができる。

【００６４】（３）ヒステリシス現象を改善することが
できるので、諧調表示に優れた液晶デバイスを提供する
ことができる。

【００６５】（４）液晶材料と合成樹脂の種々の材料の
組み合わせによる制約を受けないため、表示特性の改良
が容易となり、優れた液晶デバイスを提供することがで
きる。

【００６６】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。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。

【００６７】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。

【００６８】（１）時分割駆動線数（Ｎｍａｘ）：Ｎｍ
ａｘ＝［（α２＋１）／（α２−１）］２（但し、α＝
Ｖ９０／Ｖ１０とする。）

【００６９】（２）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
しなくなった時の透過率（Ｔ１００）を１００％とする
時、光透過率９０％となる印加電圧（ボルト）をＶ９０
、光透過率１０％となる時の印加電圧をＶ１０とする。

【００７０】（３）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％とした時、印加電圧Ｖ９０
の時に得られる光透過率をＴ９０とする時コントラスト＝Ｔ９０／Ｔ０で表わされる。

【００７１】（４）ヒステリシス：電圧を０Ｖから上昇
させた時に、光透過率が５０％（Ｔ５０）となる電圧を
Ｖ５０ｕｐとし、十分高い電圧から下降させた時に光透
過率が５０％になる電圧をＶ５０ｄｏｗｎとする時、 △Ｖ＝Ｖ５０ｕｐ−Ｖ５０ｄｏｗｎをヒステリシス現象の評価値とし、ヒステリシス巾とす
る。

【００７２】（５）応答速度：印加電圧を０ＶからＯＮ
状態に切り換えた時、光透過率が９０％に到達するまで
の時間を立ち上がり時間τｒとし、ＯＮ状態から０Ｖに
切り換えた時、光透過率が１０％に到達する時間を立ち
下がり時間τｄとして、ＯＮ状態の電圧を変化させてτ
ｒ＝τｄとなる時間を応答速度とする。

【００７３】（６）保持率：フレーム周波数６０Ｈｚ、
電圧４．５Ｖ、ＯＮ状態の時間６７μ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とした時、保持率＝Ｑ／Ｑ０で表わされる。

【００７４】（実施例１）高分子形成性オリゴマーとし
て、「ＨＸ−６２０」（日本化薬社製カプロラクトン変
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）１９．８％、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％及び液晶材料として、下記混合液晶（Ａ
）８０％を混合した均一溶液を、平均粒径１０μｍのス
ペーサーを透明電極層上に少量散布した５×５ｃｍのＩ
ＴＯガラス板と同サイズのポリカーボネート板（三菱瓦
斯化学製「ユピロン」）の間に挟み込み、ＩＴＯガラス
板側から紫外線を照射し、高分子形成性オリゴマーを硬
化させた。硬化条件は、メタルハライドランプ（８０Ｗ
／ｃｍ２）の下を、３．５ｍ／分の速度で通過させ、５
００ｍＪ／ｃｍ２に相当するエネルギーの紫外線を照射
した。この基板間に形成された硬化物の断面を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、ポリマーの三次元ネットワ
ーク構造が認められた。

【００７５】この紫外線照射物からポリカーボネート板
を剥離して得た三次元網目状固体物質が均一に付着した
ＩＴＯガラス板を、エタノール中に浸し、超音波洗浄工
程を加えた後、真空加熱乾燥させた。

【００７６】この三次元網目状固体物質が均一に付着し
たＩＴＯガラス板と、５×５ｃｍのＩＴＯガラス板を貼
り合わせ、封止剤として「ＤＳＡ−００１」（ロディク
社製エポキシ樹脂）を用いて固定化し、空セルを作製し
た。このセルを真空減圧下に置き、ホスト液晶として下
記混合液晶（Ｂ）９０％と二色性色素として二色性比が
０．２２（λ＝４６７ｍｍ、色相：橙）の「ＤＤ−２０
８」１０％を混合した液晶材料を注入した後、通常気圧
に戻すことによって、本発明の液晶デバイスを得た。

【００７７】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ１０　　　　　　　　：　　５．０ＶＶ９０　　　　
　　　　：　　８．３Ｖγ　　　　　　　　　　：　　
１．７Ｎｍａｘ　　　　　　　：　　４．５コントラスト：　　１：４５ τｒ＝τｄ　　　　：　　２０．４ミリ秒ヒステリシス
：　　０．１Ｖ保持率　　　　　　：　　６３．８％

【００７８】この液晶デバイスをハロゲン光源を用いて
スクリ−ン上に投写したところ、背景色は黒地（透過率
０．１％以下）、表示部は鮮明な橙色（透過率４８％）
を示した。

【００７９】混合液晶（Ａ）の組成：

【００８０】

【化５】

【００８１】混合液晶（Ｂ）の組成：

【００８２】

【化６】

【００８３】（実施例２）実施例１において、混合液晶
（Ｂ）８８．５％、二色性比が０．０９（λｍａｘ＝６
４５ｍｍ、色相：橙色）の二色性色素「ＤＤ−２６６」
１０％及び二色性比が７．０（λｍａｘ＝６４５ｍｍ、
色相：青色）の二色性色素「ＣＬＤ−５０６」１．５％
（住友化学社製）を混合した液晶材料を使用した以外は
、実施例１と同様にして本発明の液晶デバイスを得た。

【００８４】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ１０　　　　　　　　：　　５．２ＶＶ９０　　　　
　　　　：　　８．１Ｖγ　　　　　　　　　　：　　
１．５６Ｎｍａｘ　　　　　　　：　　５．８コントラスト：　　１：４７ τｒ＝τｄ　　　　：　　２０．８ミリ秒ヒステリシス
：　　０．０５Ｖ保持率　　　　　　：　　６３．９％

【００８５】この液晶デバイスの背面に、白地の散乱板
を置き、直視したところ、背景色は緑色を示し、表示部
は鮮明な橙色を示し、視認性に優れていた。

【００８６】（実施例３）実施例１において、混合液晶
（Ｂ）９４．５％、二色比が０．１４（λｍａｘ＝３３
５ｍｍ、色相：青色）の二色性色素「ＤＤ−３３５」１
％、二色比が０．２９（λｍａｘ＝５７８ｍｍ、色相：
青色）の二色性色素「ＫＤ−９２」０．５％、二色比が
０．３５（λｍａｘ＝５７７ｍｍ、色相：青色）の二色
性色素「ＫＤ−５４」０．５％、二色比が０．１６（λ
ｍａｘ＝５４０ｍｍ、色相：紫色）の二色性色素「ＤＤ
−２９０」０．５％、二色比が０．１４（λｍａｘ＝５
４０ｍｍ、色相：赤色）の二色性色素「ＫＤ−２６１」
０．５％、二色比が０．２４（λｍａｘ＝５０８ｍｍ、
色相：赤色）の二色性色素「ＤＤ−３２７」０．５％及
び二色比が０．０９（λｍａｘ＝４６６ｍｍ、色相：橙
色）の二色性色素「ＤＤ−２６６」２％を混合した液晶
材料を使用した以外は、実施例１と同様にして本発明の
液晶デバイスを得た。

【００８７】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ１０　　　　　　　　：　　５．５ＶＶ９０　　　　
　　　　：　　８．０Ｖγ　　　　　　　　　　：　　
１．４５Ｎｍａｘ　　　　　　　：　　７．８コントラスト：　　１：２８３ τｒ＝τｄ　　　　：　　２１．０ミリ秒ヒステリシス
：　　０．０３Ｖ保持率　　　　　　：　　６０．５％この液晶デバイスの背面に、白地の散乱板を置き、直視
した所、背景色は灰色を示し、表示部は鮮明な黒色を示
し、視認性に優れていた。

【００８８】（実施例４）高分子形成性オリゴマーとし
て、「ＨＸ−６２０」１９．８％、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％及び液晶材料として混合液晶（Ａ）８
０％を混合した均一溶液を、平均粒径１０μｍのスペー
サーを透明電極層上に少量散布した５×５ｃｍのＩＴＯ
ガラス板と同サイズのポリカーボネート板（三菱瓦斯化
学製「ユピロン」）の間に挟み込み、ＩＴＯガラス板側
から紫外線を照射し、高分子形成性オリゴマーを硬化さ
せた。硬化条件は、メタルハライドランプ（８０Ｗ／ｃ
ｍ２）の下を、３．５ｍ／分の速度で通過させ、５００
ｍＪ／ｃｍ２に相当するエネルギ−の紫外線を照射した
。この基板間に形成された硬化物の断面を走査型電子顕
微鏡で観察したところ、ポリマーの三次元ネットワーク
が認められた。

【００８９】この紫外線照射物からポリカーボネート板
を剥離して得た三次元網目状固体物質が均一に付着した
ＩＴＯガラス板を、エタノール中に浸し、超音波洗浄工
程を加えた後、真空加熱乾燥させた。

【００９０】この三次元網目状固体物質が均一に付着し
たＩＴＯガラス板と、レシチンから成る垂直配向層を設
けた５ｃｍ×５ｃｍのＩＴＯガラス板を貼り合わせ、封
止剤として「ＤＳＡ−００１」（ロディック社製エポキ
シ樹脂）を用いて固定化し、空セルを作製した。このセ
ルを真空減圧下に置き、混合液晶（Ｂ）８８％、二色性
比が０．２２（λｍａｘ＝４６７ｎｍ、色相：橙色）の
二色性色素「ＤＤ−２０８」１０％及び二色性比が１２
．６（色相：黒色）の二色性色素「Ｓ−４１６」２％（
三井東圧染料社製）を混合した液晶材料を注入した後、
通常気圧に戻すことによって、本発明の液晶デバイスを
得た。

【００９１】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ１０　　　　　　　　：　　２．６ＶＶ９０　　　　
　　　　：　　３．１Ｖγ　　　　　　　　　　：　　
１．１９Ｎｍａｘ　　　　　　　：　　３３．０コント
ラスト：　　１：１３８ τｒ＝τｄ　　　　：　　２５ミリ秒ヒステリシス：　　０．０３Ｖ保持率　　　　　　：　　６２．０％

【００９２】この液晶デバイスをハロゲン光源を用いて
スクリ−ン上に投写したところ、背景色は黒地（透過率
０．１％以下）、表示部分は鮮明な橙色（透過率４１％
）を示した。また、この液晶デバイスの背面に白地の散
乱板を置き直視したところ、背景色は黒を、表示部分は
鮮明な橙を示し、視認性に優れていた。

【００９３】（実施例５）液晶材料として混合液晶（Ｂ
）７６％、二色性色素として「ＤＤ−２０８」４％、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　　０．４％、重合性化合物と
してカプロラクトン変性ヒドロキシパビリン酸エステル
ネオペンチルグリコ−ルジアクリレ−ト１９．６％を混
合した。この溶液にスペ−サとして平均粒径１０μｍの
ガラスファイバ−微粉を少量添加し、５×５ｃｍの２枚
の透明性電極層を有するガラス基板の間に挿入し、４０
ｍＷ／ｃｍ２強度の紫外線を、全面に照射した。与えた
エネルギ−は、４００ｍＪ／ｃｍ２に相当する。２枚の
基板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、１〜１．３μｍの大きさの均一な３次
元ネットワ−ク構造が認められた。

【００９４】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ１０　　　　　　　　：　　６．９ＶＶ９０　　　　
　　　　：　　１３．０Ｖγ　　　　　　　　　　：　
　１．８８４Ｎｍａｘ　　　　　　　：　　３．２コントラスト：　　１：２８ τｒ＝τｄ　　　　：　　２３．８ミリ秒

【００９５】
この液晶デバイスをハロゲン光源を用いてスクリ−ン上
に投写したところ、背景色は黒地（透過率０．２％以下
）、表示部分は鮮明な橙色（透過率５１％）を示した。

【００９６】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスは、偏光板が不要
で、明るい画質の液晶デバイスであって、透明−不透明
のコントラストが約１：２８以上と大きく、時分割駆動
が可能なしきい値特性と、急峻性を有し、鮮明な色相を
示す表示部分を有するカラ−表示が可能な光散乱形液晶
デバイスである。

【００９７】また、本発明で使用する二色性比が１未満
のアントラキノン系二色性色素は化学的に安定であり、
ホスト液晶と同等の高い抵抗値を有するので、本発明の
液晶デバイスは、カラー表示が可能で高保持率を有する
優れたものである。

【００９８】従って、本発明の液晶デバイスは、カラー
表示を伴うコンピューター端末の表示装置、プロジェク
ションの表示装置として有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図２】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図３】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図４】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図５】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図６】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図７】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図８】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１　　基板２　　透明電極３　　透明性固体物質４　　液晶材料５　　配向膜６　　封止剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　透明性電極層を有する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ことを特徴とする光散乱形液晶表
素子において、前記液晶材料中に二色性比が１未満の二
色性色素を含有することを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】　　二色性比が１未満の二色性色素がアン
トラキノン系色素を含有することを特徴とする請求項１
記載の液晶デバイス。
【請求項３】　　基板の少なくとも一方の電極層上に、
均一な三次元網目状の透明性固体物質を有する層を設け
たことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶デバイス
。
【請求項４】　　一方の基板の透明性電極層上に均一な
三次元網目状の透明性固体物質を有する層を設け、他方
の基板の透明性電極層もしくは透明性電極層上に設けた
液晶配向層に接する液晶を一定方向に配向させたことを
特徴とする請求項１又は２記載の液晶デバイス。
【請求項５】　　調光層が、連続微細気孔を有する三次
元網目構造の透明性固体物質及び前記連続微細気孔を満
たし且つ調光層中に連続層を形成した液晶材料から成る
ことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶デバイス。
【請求項６】　　透明性電極層に能動素子を設けたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の液晶デ
バイス。
【請求項７】　　液晶材料が、ネマチック液晶、スメク
チック液晶及びコレステリック液晶から成る群から選ば
れる液晶性化合物を含有する請求項１、２、３、４、５
又は６記載の液晶デバイス。
【請求項８】　　三次元網目状固体物質が合成樹脂から
成る請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の液晶デ
バイス。
【請求項９】　　三次元網目状固体物質を有する層の層
厚が２〜３０μｍの範囲にある請求項１、２、３、４、
５、６、７又は８記載の液晶デバイス。
【請求項１０】　　請求項１、２、３、４、５、６、７
、８又は９記載の液晶デバイスを透過形ディスプレイ又
は透写形ディスプレイとして搭載した表示装置。
【請求項１１】液晶材料中に二色性比が１未満の二色性
色素及び二色性比が１以上の二色性色素を含有すること
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６７、８又は
９記載の液晶デバイスを直視形ディスプレイとして搭載
した表示装置。