JPH05289068A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電極層を有する基板の間に調光層を有する表
示素子であって、該調光層が下記一般式化１で表わされ
る（メタ）アクリル酸エステルの反復単位を６０重量％
以上含有する三次元網目状マトリックス高分子体を有
し、且つ該高分子体の三次元網目内に液晶を連続相とし
て分散してなる構造を有することを特徴とする液晶表示
素子。 【化１】 【効果】 本発明の液晶表示素子は、熱的安定性、経時
安定性、電気的応答特性等に優れ、明るく良好なコント
ラストを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関し、
更に詳しくは、外部印加電圧のオン−オフにより光散乱
−光透過の電気的応答特性を示し、また大型化が可能で
あり、文字や図形表示の表示用素子、光量調節用のフィ
ルターとして利用可能な液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を利用したディスプレイあるいは調
光の方法では、少ない電気エネルギーで、比較的速い応
答が可能であり、しかも表示面積が小面積から大面積ま
での表示が可能であるため、近年種々開発がなされてい
る。

【０００３】液晶表示素子は、従来、液晶の施光性を利
用するものが主であり、それらの表示素子には偏光板が
必要とされるので、明るくコントラストの良好な液晶表
示素子を得ることが困難であるという欠点がある。

【０００４】また、液晶表示素子の大面積化に伴い、近
年では表示素子全体にわたり、液晶層を均一な厚さにす
ること及び該液晶層の均一な厚さを保つためのスペーサ
ーやギャップ調節材等の工夫が必要とされており、更に
は例えばガラス等の硬く変形しにくい基板材料が必要と
されている。

【０００５】そこで上述の欠点等を解決するために、液
晶をカプセル内に封入し、ポリマー中に分散させる方法
（米国特許第４４３５０４７号明細書等）、液晶／オリ
ゴマー／紫外線硬化型モノマーの相分離構造を検討し、
最適な組合せを選択することにより液晶を分散させた
後、紫外線を照射し、樹脂の三次元網目内に液晶連続相
を形成させる方法（特開平２−２９４８７号公報）等が
検討されている。

【０００６】しかしながら、上述したカプセル化等の方
法により高分子中に液晶を分散させる方法では、液晶と
カプセル化剤の選定、分散条件の検討等が必要であり、
限られた最適条件において優れた特性を示すものの、液
晶の性質が大きく異なる場合、その液晶の性質に合わせ
て、各条件を再度、最適化しなければならないという欠
点が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
との混和性が小さく熱的にも安定な重合体マトリックス
を用いて、偏光板や配向膜を必要とせず、構造が簡単
で、製造が容易な電気応答特性に優れた液晶表示素子を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電極層
を有する基板の間に調光層を有する表示素子であって、
該調光層が下記一般式化２で表わされる（メタ）アクリ
ル酸エステルの反復単位（以下（メタ）アクリル酸エス
テル単位１と称す）を６０重量％以上含有する三次元網
目状マトリックス高分子体を有し、且つ該高分子体の三
次元網目内に連続相として分散してなる構造を有するこ
とを特徴とする液晶表示素子が提供される。

【０００９】

【化２】

【００１０】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。

【００１１】本発明の液晶表示素子は、基板の間に設け
られる調光層が、特定の三次元網目状マトリックス高分
子体を有し、かつ該高分子体の三次元網目内に液晶が連
続相として分散してなる構造を有することを特徴とす
る。

【００１２】本発明において、三次元網目状マトリック
ス高分子体は、好ましくは数平均分子量５０００〜１０
０００００の高分子体であって、液晶が連続相として分
散し得る三次元網目構造を有する高分子体であればよ
く、必ずしも架橋重合している必要はない。該高分子体
の構成単位として含有される（メタ）アクリル酸エステ
ルの反復単位を構成することができる成分は、前記一般
式化２で示される（メタ）アクリル酸エステル単位１で
ある。この際化２の式中におけるそれぞれの基に含まれ
ていてもよいヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原
子、リン原子、硫黄原子等を挙げることができ、ハロゲ
ン原子としては、塩素原子、フッ素原子、ヨウ素原子等
を挙げることができる。

【００１３】前記反復単位を構成することができる（メ
タ）アクリル酸エステルとしては、具体的には例えば、
（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸
ターシャリブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシ
ル、（メタ）アクリル酸−ｓｅｃ−ブチル、（メタ）ア
クリル酸−４−メチル−２−ペンチル、（メタ）アクリ
ル酸イソアミル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキ
シル、（メタ）アクリル酸−ノニル等の炭素数３〜１２
の枝分かれアルキル基又はシクロアルキル基若しくは炭
素数３〜１４の環構造の置換基を有する炭素数２〜６の
置換アルキル基を有する（メタ）アクリル酸エステル；
トリメチルシリル−（メタ）アクリレート、３−トリス
（トリメチルシロキシ）シリルプロピル−（メタ）アク
リレート、３−（（ペンタメチル）ジシロキサニル）プ
ロピル−（メタ）アクリレート等のシロキサン系炭化水
素基を有する（メタ）アクリル酸エステル；Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノエチル−（メタ）アクリレート、１−ブト
キシ−２−プロピル−（メタ）アクリレート、２−シア
ノエチル−（メタ）アクリレート、グリシジル−（メ
タ）アクリレート、ジエチルホスホノメチル−（メタ）
アクリレート、２−メチルチオエチル（メタ）アクリレ
ート等のヘテロ原子を含む（メタ）アクリル酸エステ
ル；ペルフルオロオクチルエチル−（メタ）アクリレー
ト、トリフルオロメチル−（メタ）アクリレート、ペン
タフルオロエチル−（メタ）アクリレート、ヘキサフル
オロイソプロピル−（メタ）アクリレート、１−クロロ
イソプロピル−（メタ）アクリレート等のハロゲン原子
で置換された（メタ）アクリル酸エステル等を好ましく
挙げることができる。

【００１４】本発明において、三次元網目状マトリック
ス高分子体の構成単位として含有される前記（メタ）ア
クリル酸エステル単位１の含有割合は、三次元網目状マ
トリックス高分子体中６０重量％以上である。前記反復
単位の含有割合が６０重量％未満の場合には、所望の三
次元網目状マトリックス高分子体が得られず、液晶表示
素子としての性能が著しく低下する。

【００１５】本発明において三次元網目状マトリックス
高分子体を構成することが可能な、前記（メタ）アクリ
ル酸エステル以外の他の共重合モノマーとしては、例え
ばスチレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレ
ン；（メタ）アクリル酸及びその低級直鎖アルキルエス
テル類；クロトン酸及びその低級直鎖アルキルエステル
類；フマル酸及びその低級アルキルエステル類；マレイ
ン酸及びその低級アルキルエステル類；イタコン酸及び
その低級アルキルエステル類；メチルビニルエーテル、
ｎ−ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類；酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息
香酸ビニル等のビニルエステル類；酢酸アリル、安息香
酸アリル等のアリルエステル類；アクリロニトリル、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、ブタジエン、ク
ロロプレン、イソプレン、イソブチレン等を好ましく挙
げることができ、使用に際しては単独若しくは混合物と
して用いることができる。

【００１６】本発明において、三次元網目状マトリック
ス高分子体を構成する重合体を調製するには、前記（メ
タ）アクリル酸エステル単独、若しくは（メタ）アクリ
ル酸エステルと前記他の共重合モノマーとを、通常のラ
ジカル重合法、具体的には例えば、ラジカル重合開始剤
の存在下、好ましくは反応温度２０〜１００℃におい
て、２〜１００時間重合させる方法等を好ましく挙げる
ことができる。前記ラジカル重合開始剤としては、１０
時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化物、アゾ化
合物及びこれらの混合物等からなる群より選択される重
合開始剤、具体的には例えば、過酸化ベンゾイル、ジイ
ソプロピルペルオキシカーボネート、ターシャリブチル
ペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ターシャリブ
チルペルオキシピバレート、ターシャリブチルペルオキ
シジイソブチレート、過酸化ラウロイル、アゾビスイソ
ブチロニトリル等を好ましく挙げることができる。前記
重合開始剤の使用量は、原料モノマー１００重量部に対
して１０重量部以下が好ましく、特に５重量部以下が好
ましい。

【００１７】本発明において、調光層を形成することが
できる前記三次元網目状マトリックス高分子体中の三次
元網目内に連続相として分散される液晶は、特に限定さ
れるものではなく、液晶表示素子用の液晶として使用し
得るものであればよく、具体的には例えば、ｐ−アルコ
キシ−ｐ’−アルキルアゾベンゼン、ｐ−アゾキシフェ
ネトール等のアゾキシ系化合物、ｐ−アルコキシ−ｐ’
−アルキルベンジリデンアニリン、ｐ−アルコキシベン
ジリデン−ｐ’−アルキルアニリン等の窒素塩基系化合
物、ｐ−アルコキシ−ｐ’−シアノフェニル安息香酸、
コレステリック安息香酸等のフェニルエステル系化合
物、ｐ−アルコキシ−ｐ’−シアノビフェニル、ｐ−ア
ルコキシ−ｐ’−カルボン酸ビフェニルアルキルエステ
ル等のビフェニル系化合物、フェニルシクロヘキサン系
化合物、ジオキサン系化合物、ピリミジン系化合物等を
挙げることができ、使用に際しては単独若しくは混合物
として用いることができる。

【００１８】本発明において、調光層を作製する方法と
しては、前記三次元網目状マトリックス高分子体を構成
する重合体と、液晶とを共通溶媒に溶解し、公知の方
法、例えば、水面展開法、溶媒キャスト法等により共通
溶媒を蒸発させることによって作製することができる。
この際、前記マトリックス高分子体を構成する重合体と
液晶とは、混和性が低く、且つ共通溶媒蒸発過程におい
て、それぞれ単独で凝集するので、前記マトリックス高
分子体を構成する重合体は、三次元網目構造を形成し、
且つ液晶は該三次元網目内に連続相として分散させるこ
とができる。前記共通溶媒中の組成は特に限定されるも
のではないが、液晶の分散、前記マトリックス高分子体
の網目状態等を考慮すると、前記マトリックス高分子体
／液晶の重量比が１／０．２５〜１／５であるのが好ま
しい、また、蒸散性の有機溶媒としては、汎用の有機溶
媒、例えばクロロホルム、二塩化エチレン、ベンゼン、
トルエン等を好ましく挙げることができる。前記調光層
の厚さは任意であるが、通常５〜２００μｍで使用する
ことができる。

【００１９】本発明の液晶表示素子を製造するには、例
えば、電極層を有する基板に塗布乾燥した前記調光層
を、該基板の間に設けることにより製造することができ
る。該基板としては、各種基板を用いることができる
が、例えば液晶のディスプレイ用のセルを作製するため
には、ＩＴＯ（酸化インジウム）、ＮＥＳＡ（酸化ス
ズ）等の電極層を有する透明ガラス基板を好ましく用い
ることができる他、各種の透明樹脂に電極層を付与した
基板を使用することもできる。また前記調光層を前記基
板の間に設ける際には、前記調光層を前記電極層を有す
る基板に直接接触させてもよいが、更に接着性を付与す
るために、前記調光層と前記ガラス基板との間に、高分
子フィルム等を挿入することもできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、調光層を構成
する成分として、液晶との混和性がない（メタ）アクリ
ル酸エステルの反復単位を含む三次元網目状マトリック
ス高分子体を用いるため、熱的安定性、経時安定性等に
優れ、更に偏光板を必要とせずに調光層を形成すること
ができるために液晶の電気的応答特性に優れ、且つ明る
く良好なコントラストを得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、合成例及び実施例に基づき本発明を更
に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。

【００２２】

【合成例１】アクリル酸ターシャリブチルをガラスアン
プル中に１２ｇ取り、ラジカル重合開始剤として、アゾ
ビスイソブチロニトリル０．２ｇを添加し、次にアンプ
ル内の窒素置換及び脱気を繰返し行った後、アンプルを
密封し、４５℃で１０時間重合反応を行った。重合後、
アンプル内の内容物をベンゼンに溶解し、次いで大量の
メタノールに投入してポリマーを沈殿させた。沈殿物を
ろ別してメタノールで十分洗浄し、次いで減圧乾燥し、
重量平均分子量１２５０００（分散度２．５５）のポリ
（アクリル酸ターシャリブチル）を得た。

【００２３】

【実施例１】重量比１／１のポリ（アクリル酸ターシャ
リブチル）（以下ＰｔＢＡＡと略す）と液晶（商品名
「Ｅ７」、シアノビフェニル系混合液晶 ＢＤＨ社製）
とをクロロホルムに溶解し、クロロホルム溶液を得た。
次いで、図１に示すように、電極層としてのＩＴＯ蒸着
膜１１が蒸着されたガラス基板１２上に、前記溶液を溶
媒キャスト法により均一な厚みで塗布し、クロロホルム
を十分蒸発させ、ＰｔＢＡＡの三次元網目内に液晶の連
続相が形成された厚さ１２μｍの調光層１４を形成し
た。次にもう１枚のＩＴＯ蒸着膜１１を有するガラス基
板１２を、調光層１４が挟持されるように設置し、更に
前記それぞれのＩＴＯ蒸着膜１１の一端に電極１３を設
け、液晶表示素子１０を作製した。得られた液晶表示素
子１０の液晶配列はランダムであるので、不透明であっ
た。次いで得られた液晶表示素子１０の電極１３間に電
圧１００Ｖを印加したところ、調光層１４が透明とな
り、電圧印加に伴うスイッチング挙動が観測された。

【００２４】また前記調光層の一部を、５０℃に加熱し
たエタノールを用いて抽出したところ、用いた液晶の９
０％以上が抽出された。このことより、調光層が三次元
網目構造をとり、液晶がその網目内に連続的に分散して
いることが確認された。

【００２５】

【実施例２〜６】表１に示すモノマー及び重合開始剤を
用いて、各重合条件下にて、合成例１と同様にポリマー
を合成した。次いで、実施例１のＰｔＢＡＡの代わり
に、合成したポリ（メタクリル酸−ターシャリブチル）
（実施例２）、ポリ（アクリル酸−４−ターシャリブチ
ルシクロヘキシル）（実施例３）、ポリ（メタクリル酸
イソプロピル）（実施例４）、ポリ（メタクリル酸ヘキ
サフルオロイソプロピル）（実施例５）、ポリ（メタク
リル酸オクタフルオロペンチル／メタクリル酸メチル）
（重量比８／２）共重合体（実施例６）を、それぞれ用
いた以外は実施例１と同様に液晶表示素子を作製した。
その結果、実施例１と同様な電気的応答特性が得られ
た。

【００２６】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１で作製した本発明の液晶表示
素子の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 液晶表示素子 １１ ＩＴＯ蒸着膜 １２ ガラス基板 １３ 電極 １４ 調光層（ポリ（メタ）アクリル酸エステル／液
晶）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極層を有する基板の間に調光層を有す
   る表示素子であって、該調光層が下記一般式化１で表わ
   される（メタ）アクリル酸エステルの反復単位を６０重
   量％以上含有する三次元網目状マトリックス高分子体を
   有し、且つ該高分子体の三次元網目内に液晶が連続相と
   して分散してなる構造を有することを特徴とする液晶表
   示素子。 【化１】