JPH04344614A

JPH04344614A - 液晶デバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH04344614A
Application number: JP11742691A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; 洋小川; Noburu Fujisawa; 宣藤沢; Kazunori Maruyama; 和則丸山
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1992-12-01
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JP3010778B2

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、大面積になし得る液晶
デバイスの製造方法に関し、更に詳しくは、視野の遮断
、開放及び明かりもしくは照明光の透過制限、遮断、透
過を電気的又は熱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など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ともに、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
示を切り換えることによって、広告や案内用装飾表示板
、更に明るい画面を必要とするＯＡ機器のディスプレイ
やプロジェクション用デバイスとして利用される液晶デ
バイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶デバイスは、従来、ネマチック液晶
を使用したＴＮ（ツイスティッド・ネマチック）型やＳ
ＴＮ（スーパー・ツイイティッド・ネマチック）型のも
のが実用化されている。また、強誘電性液晶を利用した
ものも提案されている。

【０００３】しかしながら、これらの液晶デバイスは偏
光板を要するものであり、また配向処理を要するもので
もあった。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（特表昭５８−５０１６３１号公報、ＵＳＰ４４３５
０４７号公報）。

【０００４】上記の明細書中で開示された技術において
は、ポリビニルアルコールによって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は電界の方向
に配列し、液晶の屈折率ｎＯ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り、液晶滴の屈折率がｎ
ｏ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。

【０００５】このように、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号公報には、液晶がエポキシ樹脂中に分散
したもの、特開昭６２−２２３１号公報には、特殊な紫
外線硬化ポリマー中に液晶が分散したもの、特開昭６３
−２７１２３３号公報には、光硬化性ビニル系化合物と
液晶との溶解物において、上記光硬化性ビニル系化合物
の光硬化に供う液晶物質の相分離を利用し調光層を形成
させた技術等が開示されている。

【０００６】また、この様なポリマー中に液晶滴を分散
させ、調光層を形成せしめる技術とは別に、特開平１−
１９８７２５号公報には、液晶材料の連続層中にポリマ
ーを三次元網目状構造に形成せしめ、液晶デバイスの低
電圧駆動、高コントラスト、時分割駆動を可能にした技
術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶材
料の連続層中に透明性固体物質を三次元網目状構造に形
成せしめた調光層を有する液晶デバイスは、低電圧駆動
、高コントラスト、時分割駆動が可能であるが、電圧と
光透過率に関する電気光学的特性に関し、印加電圧の上
昇時と下降時に異なった透過率の値を示すヒステリシス
現象が発生し、また、急峻性が不充分なために時分割駆
動のマージンが低下し、階調表示を行う上で問題となっ
ていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、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、光重合性組成物及び光重合
開始剤を含有する調光層構成材料を介在させ、紫外線を
照射することによって前記光重合性組成物を重合させる
ことにより、液晶材料の連続層中に透明性固体物質によ
る三次元網目状構造を形成して成る調光層を有する液晶
デバイスの製造方法において、紫外線を照射した後に加
熱処理することを特徴とする液晶デバイスの製造方法を
提供する。

【０００９】加熱処理する方法としては多様な方法が適
用できるが、好ましくは加熱オーブンによって調光層構
成材料中の液晶材料が等方性液体状態を保持する温度以
上に加熱することが望ましい。しかしながら、温度が高
すぎると液晶材料の安定性に問題が生じるため、その上
限温度は液晶材料が等方性液体相へ転移する温度から２
００℃までの範囲であることが好ましい。また、その時
間は温度によって左右されるが、１時間から長い場合に
は数百時間を必要とする。

【００１０】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
隔て得るものであり、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
質を含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。

【００１１】但し、プラスチックフィルムの如き柔軟性
を有する材料の場合には、堅固な材料、例えば、ガラス
、金属等に固定したうえで本発明の製造方法に用いるこ
とができる。

【００１２】また、２枚の基板間には、液晶材料及び透
明性固体物質から成る調光層が介在されるが、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のが望ましい。

【００１３】スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ロッドタイプのガラスファイバー、ガラスビ
ーズ、ポリマービーズ等種々の液晶セル用のものを用い
ることができる。

【００１４】本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶
化合物であることを要しないのは勿論であり、２種以上
の液晶化合物や液晶化合物以外の物質を含んだ混合物で
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、キラルネマチ
ック液晶、キラルスメクチック液晶やキラル化合物や２
色性色素等が適宜含まれていてもよい。

【００１５】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る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、屈折率異方性（Δｎ
）、誘電率異方性（Δε）及び重合性組成物等との溶解
性等を考慮して適宜選択、配合して用いることができる
。

【００１６】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る。

【００１７】この液晶材料の連続層中に介在する３次元
ネットワーク構造の透明性固体物質は、堅固なものに限
らず、目的に応じ得る限り可撓性、柔軟性、弾性を有す
るものであっても良い。

【００１８】また、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、且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。

【００１９】また、本発明の液晶デバイスの製造方法は
、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、液晶材料、光重合性組成物及び光重合開始剤
及び任意成分として、連鎖移動剤、光増感剤、染料、架
橋剤、その他より成る調光層構成材料を介在させ、紫外
線を照射することによって前記重合性組成物を重合させ
、液晶材料の連続層中に透明性固体物質による三次元網
目状構造を形成させた後に、加熱処理することを特徴と
するものである。

【００２０】調光層構成材料を２枚の基板間に介在させ
るには、この調光層構成材料を基板間に注入しても良い
が、一方の基板上に適当な溶液塗布機やスピンコーター
等を用いて均一に塗布し、次いで他方の基板を重ね合わ
せ、圧着させても良い。

【００２１】また、一方の基板上に調光層構成材料を均
一な厚さに塗布し、光重合性組成物を重合し、硬化させ
た調光層を形成した後、他方の基板を貼り合わせる液晶
デバイスの製造方法も有効である。この場合、２枚の基
板を貼り合わせた後に加熱処理することが必要である。

【００２２】紫外線を照射する場合、一定の強さ以上の
紫外線照射強度及び照射量を必要とするが、それは重合
性組成物の反応性及び重合開始剤の種類、濃度によって
左右され、適切な光強度の選択、即ち、適切な光強度で
パルス状に照射することにより三次元網目状構造を形成
することができる。また、更に好ましくは、基板間に介
在する重合性組成物に瞬間的に強い光を照射し、重合さ
せることによって三次元網目の大きさを均一に形成する
ことが効果的である。このようにして得られた液晶デバ
イスは、明確なしきい値電圧と急峻性を有するものとな
る。

【００２３】本発明の透明性固体物質としては、合成樹
脂が好適である。三次元網目状構造を与えるものとして
は、重合体形成性モノマーもしくはオリゴマーを重合さ
せて得られる紫外線硬化型樹脂が好ましい。

【００２４】透明性固体物質を形成する重合体形成性モ
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
は、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、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もし
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；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もしくは
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もしくは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；トリス−
（ヒドロキシエチル）−イソシアヌル酸のポリ（メタ）
アクリレート；トリス−（ヒドロキシエチル）−リン酸
のポリ（メタ）アクリレート；ジ−（ヒドロキシエチル
）−ジシクロペンタジエンのモノ（メタ）アクリレート
又はジ（メタ）アクリレート；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；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；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリオ
レフィン変性ネオペンチルグリコールジアクリレート等
を挙げることができる。

【００２５】透明性固体物質を形成する重合体形成性オ
リゴマーとしては、例えば、エポキシ（メタ）アクリレ
ート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリウレタ
ン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリ
レート等を用いることができる。

【００２６】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ＤＥ
ＴＸ」）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
チルとの混合物等が挙げられる。

【００２７】また、調光層構成材料中の重合性組成物の
含有量は６０重量％以上、特に７０〜９０重量％の範囲
であることが好ましい。本発明の製造方法によって得ら
れる液晶デバイスの調光層の層厚は５〜３０μの範囲が
好ましく、８〜２０μの範囲が特に好ましい。

【００２８】

【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。また、実施例において
「％」は「重量％」を表わし、評価特性の各々は以下の
記号及び内容を意味する。

【００２９】Ｔ０　　：白濁度；印加電圧０の時の光透
過率（％）Ｔ１００：透明度；印加電圧を増加させていき光透過率
がほとんど増加しなくなった時の光透過率（％）Ｖ１０
　：しきい値電圧；Ｔ０を０％、Ｔ１００を１００％と
したとき光透過率が１０％となる印加電圧（Ｖｒｍｓ）
Ｖ９０　：飽和電圧；同上光透過率が９０％となる印加
電圧（Ｖｒｍｓ）ＣＲ　：コントラスト＝Ｔ１００／Ｔ０γ　　　：急峻
性＝Ｖ１０／Ｖ９０ ΔＶ　：ヒステリシス幅＝Ｖ５０ｕｐ−Ｖ５０ｄｏｗｎ
（Ｔ０を０％、Ｔ１００を１００％としたとき、印加電
圧を上昇させていき光透過率が５０％となる電圧をＶ５
０ｕｐとし、同様に印加電圧を下降させていき光透過率
が５０％となる電圧をＶ５０ｄｏｗｎとする。）（実施
例　１）

【００３０】

【化１】

【００３１】から成る液晶組成物（Ａ）を調製した。この液晶組成物（Ａ）の諸特性は以下の通りであった。相転移温度　　　　　　　　　　　　　　６８．５℃（
Ｎ−Ｉ）＜−２５　　℃（Ｃ−Ｎ）屈折率　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎｅ＝１
．７８７ｎｏ＝１．５８３屈折率異方性　　　　　　　　　　　Δｎ＝０．２５４
しきい値電圧　　　　　　　　　　　Ｖｔｈ＝１．１５
Ｖ２０℃の粘度　　　　　　　　　　　５９　ｃ．ｐ．
誘電率異方性　　　　　　　　　　　Δε＝２６．９こ
の液晶組成物（Ａ）８０．０％、重合性組成物としてカ
プロラクトン変性ヒドロキシビ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（日本化薬社製「ＫＡ
ＹＡＲＡＤ−ＨＸ６２０」）１９．６％、及び重合開始
剤として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」）０．４％から成る調光層構
成材料を、１２．０ミクロンのガラスファイバー製スペ
ーサーが塗布された２枚のＩＴＯ電極ガラス基板にはさ
み込み、調光層構成材料中の液晶材料が等方性液体状態
となるよう基板全体を４０℃に保ちながら、３５ｍＷ／
ｃｍ２の紫外線を６０秒間照射した後、８０℃のオーブ
ンで５０時間加熱処理した。

【００３２】この液晶デバイスの諸特性を測定したとこ
ろ、Ｔ０＝２．４％、Ｔ１００＝８６．７％、ＣＲ＝３
６．１、Ｖ１０＝７．４Ｖｒｍｓ、Ｖ９０＝１３．９Ｖ
ｒｍｓ、γ＝１．６９　、ΔＶ＝０．４４Ｖｒｍｓであ
った。

【００３３】この結果から、本発明の製造方法を用いる
ことによって、従来技術による後記比較例の液晶デバイ
スに比べ、はるかに急峻性、及びヒステリシス現象が大
きく改善された液晶デバイスを得られることが明らかに
なった。（実施例　２）実施例１において、紫外線を照射した後
に、１５０℃のオーブンで５時間加熱処理した以外は実
施例１と同様にして液晶デバイスを得た。

【００３４】この液晶デバイスの諸特性を測定したとこ
ろ、Ｔ０＝２．６％、Ｔ１００＝８６．１％、ＣＲ＝３
３．１、Ｖ１０＝９．２Ｖｒｍｓ、Ｖ９０＝１４．６Ｖ
ｒｍｓ、γ＝１．５９、ΔＶ＝０．３９Ｖｒｍｓであっ
た。

【００３５】この結果から、実施例１と同様に、本発明
の製造方法を用いることによって、従来技術による後記
比較例の液晶デバイスに比べ、はるかに急峻性、及びヒ
ステリシス現象が大きく改善された液晶デバイスを得ら
れることが明らかになった。（比較例　１）実施例１において、紫外線を照射した後
に、加熱処理を施さなかったこと以外は、実施例１と同
様にして液晶デバイスを得た。

【００３６】この液晶デバイスの諸特性を測定したとこ
ろ、Ｔ０＝２．４％、Ｔ１００＝８５．９％、ＣＲ＝３
５．８、Ｖ１０＝８．３Ｖｒｍｓ、Ｖ９０＝１３．２Ｖ
ｒｍｓ、γ＝２．２９、ΔＶ＝１．２５Ｖｒｍｓであっ
た。

【００３７】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスの製造方法を用い
ることによって、偏光板を不要とする明るい大画面を提
供でき、低電圧駆動が可能で、高コントラストで、時分
割駆動が可能な液晶デバイスを得ることができ、特に、
紫外線照射後に加熱処理を施さない従来の液晶連続層中
に透明性固体物質による三次元網目状構造を形成して成
る調光層を有する液晶デバイスにおいて問題となってい
たヒステリシス現象及び急峻性を改善した液晶デバイス
を提供することができる。これによって、時分割駆動の
マージンが向上し、階調表示が可能で、画面のちらつき
を改善することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　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、光重合性組成物及び光重
合開始剤を含有する調光層構成材料を介在させ、紫外線
を照射することによって前記重合性組成物を重合させる
ことにより、液晶材料の連続層中に透明性固体物質によ
る三次元網目状構造を形成して成る調光層を有する液晶
デバイスの製造方法において、紫外線を照射した後に加
熱処理することを特徴とする液晶デバイスの製造方法。