JPH06202086A - 高分子分散型液晶光学素子 - Google Patents

高分子分散型液晶光学素子

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JPH06202086A
JPH06202086A JP4257887A JP25788792A JPH06202086A JP H06202086 A JPH06202086 A JP H06202086A JP 4257887 A JP4257887 A JP 4257887A JP 25788792 A JP25788792 A JP 25788792A JP H06202086 A JPH06202086 A JP H06202086A
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Tomohisa Goto
智久 五藤
Hideya Murai
秀哉 村井
Daisaku Nakada
大作 中田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶材料が高分子物質中に分散した高分子分
散型液晶素子は高分子物質と液晶材料との界面における
相互作用が大きいため、高い駆動電圧を必要とする欠点
を有している。本発明の目的は、この相互作用を低減
し、駆動電圧が低い高分子分散型液晶光学素子を提供す
ることにある。 【構成】 本発明の高分子分散液晶光学素子では、高分
子物質として一般式IまたはIIで示される光硬化性の
含フッ素化合物を用いた。 【効果】 本発明によれば、駆動電圧の低い高分子分散
液晶光学素子を提供することができる。また駆動電圧が
低くTN素子に近く電荷保持率も高いため通常の液晶ド
ライバーを用いたTFTによるアクティブマトリックス
駆動が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透過散乱モードにより
駆動する高分子分散型液晶光学素子であり、文字、図形
等を表示する表示装置、入射光の透過−遮断を制御する
調光ガラス、光シャッター等に利用される。
【0002】
【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、STN型のものが実用化されてい
る。また近年、強誘電液晶や反強誘電液晶の開発も行わ
れている。しかしこれらは偏光板を要するため、明る
さ、コントラストにおいて制御を受けるという欠点を有
している。
【0003】一方、特表昭58−501631号公報に
開示された液晶材料をカプセル化し、高分子樹脂中に分
散する方法では、偏光板を要しないため光の減衰が少な
い利点を有している。この高分子分散型液晶光学素子に
おいては、カプセル内の液晶の屈折率が電界の有無によ
って変化することを利用し、カプセル材の屈折率を電圧
印加下の液晶の屈折率と等しく設定することによって電
圧印加下では透明へ、電圧を除いた時には光を散乱し不
透明となる光学素子が得られている。ここで高分子物質
としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン等が提案さ
れている。また液晶材料の屈折率の変化を利用した同様
の素子として、液晶材料を2液硬化型エポキシ樹脂中に
分散させたもの(特開昭61−502128号公報)、
紫外線硬化樹脂中に分散したもの(特開昭62−223
1号公報)が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き液晶材料が
高分子物質中に分散した高分子分散型液晶素子は高分子
物質と液晶材料との界面における相互作用が大きいた
め、高い駆動電圧を必要とする欠点を有している。本発
明の目的は、フッ素を含有した光硬化性化合物を高分子
分散液晶のマトリックス樹脂に使用することにより液晶
材料と高分子物質との相互作用を低減させ、駆動電圧が
低い高分子分散型液晶光学素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、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、光硬化性化合物と液
晶材料を挟持した後、光硬化性化合物を硬化させた高分
子分散型液晶光学素子であって、光硬化性化合物が、一
般I
【0006】
【化3】
【0007】又は一般II
【0008】
【化4】
【0009】本発明に用いられる基板は、ITO等の透
明性の高い電極層を表面に有する少なくとも一方が透明
な基板であり、ガラス、プラスチック、金属等が使用で
きる。2枚の基板は、電極が調光層側になるように設置
する。基板の間隔設定には、通常の液晶デバイスに用い
られるスペーサーを使用することができ、その間隔は、
3μm〜30μm程度が望ましい。
【0010】本発明に使用される液晶材料としては、ネ
マチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶
等いずれを用いることもできる。また印加周波数により
Δεの符号が変わる2周波駆動液晶でも構わない。さら
に2色性色素を混入したホストーゲスト型によりカラー
化することもできる。
【0011】本発明の一般式Iで表されるアクリル系化
合物と混合して使用されるプレポリマーとしては式Iで
表される化合物と相溶すれば特に限定されてない。例え
ば、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシル
アクリレート、シクロペンタニルメタクリレート、ブチ
レングリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシプロ
ピルアクリレート、トリシクロデキシルアクリレート、
テトラヒドロフルフリルアクリレート、エチレングリコ
ールジアクリレート、スチレン、両末端アクリル変性ポ
リブタジエン、ブチルアクリレート、1,4−ブタンジ
オールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、
ウレタンアクリレートオリゴマー等が例示されるがこれ
らに限定されない。また必要に応じてγ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤を添加し
ても構わない。
【0012】通常、光硬化反応促進のために光重合開始
剤を添加することが望ましい。光重合開始剤としては、
通常の光重合開始剤が使用できる。例えば2,2−ジエ
トキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−
1−フェニル−1−オン、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、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ
−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−1−
[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロ
パン−1等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエー
テル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロ
ピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイ
ン系、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、4−フェ
ニルベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシ
ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソ
ン、2−クロルチオキサンソン,2−メチルチオキサン
ソン等のチオキサンソン系等が挙げられる。開始剤は固
体でも液体でも構わないが素子の均一性の点から光硬化
性化合物に溶解または相溶するものが望ましい。開始剤
濃度は素子の信頼性の点から、光硬化性化合物重量の3
0重量%以下が好ましい。また必要に応じてメチルジエ
タノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸等の光開
始助剤を添加しても構わない。
【0013】本発明の一般式IIで表されるエポキシ系
化合物と混合して使用されるエポキシ化合物としては式
IIで表される化合物と相溶すれば特に限定されない。
例えば、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ブタ
ンジオールジグリシジルエーテル、ペンタエリスルトー
ルポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポ
リグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、
テトラフルオロプロピルグリシジルエーテル、シクロヘ
キセンエポキシドなどが例示されるが、これらに限定さ
れない。
【0014】光重合開始剤としては、ジアゾニウム塩
系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、セレニウム
塩系等の通常の光重合開始剤が使用できる。開始剤の濃
度は素子の信頼性の点から、光硬化性化合物重合の30
重量%以下が好ましい。また必要に応じてメチルジエタ
ノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸等の光開始
助剤を添加しても構わない。
【0015】本発明の液晶光学素子の用途としては、入
射光の透過−遮断を制御する調光ガラス、光シャッター
(例えば窓や間仕切り等の建築材料)や文字や図形を表
示する表示装置がある。
【0016】本発明の高分子分散液晶光学素子では、光
硬化性化合物に含フッ素化合物を用いることにより、駆
動電圧の低減を実現する。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。 (実施例1) 下記式
【0018】
【化5】
【0019】の含フッ素アクリル化合物を含有した紫外
線硬化樹脂UV3000(ダイキン工業(株)製)24
wt%、2−エチルヘキシルアクリレート16wt%、
正の誘電異方性のネマチック液晶RDP71120−1
(ロディック(株)製)60wt%の混合溶液をギャッ
プ10μmの液晶セル中に注入した。この液晶セルを1
8℃に保ち、15mW/cm2 の紫外線を3分間照射し
光硬化させた。エタノールで液晶を抽出した後、高分子
膜をSEMで観察したところ得られた液晶滴の大きさは
1〜2μmであった。得られた高分子分散型液晶光学素
子の25℃での駆動電圧V90は4Vでコントラストは
120であった。また5Vの印加によるオンの応答時間
は15msで、オフは20msであった。さらにこの素
子の電荷保持率は95%であった。 (実施例2) 下記式
【0020】
【化6】
【0021】の含フッ素アクリル化合物を含有した紫外
線硬化樹脂UV3000(ダイキン工業(株)製)24
wt%、2−エチルヘキシルアクリレート16wt%、
正の誘電異方性のネマチック液晶E8(メルク(株)
製)60wt%の混合溶液をギャップ10μmの液晶セ
ル中に注入した。この液晶セルを22℃に保ち、15m
W/cm2 の紫外線を3分間照射し重合させた。エタノ
ールで液晶を抽出した後、高分子膜をSEMで観察した
ところ得られた液晶滴の大きさは1〜2μmであった。
得られた高分子分散型液晶光学素子の25℃での駆動電
圧V9 0 は6V(100Hz)でコントラストは110
であった。また6Vの印加によるオンの応答時間は10
msで、オフは15msであった。さらにこの素子の電
荷保持率は65%であった。 (比較例1)光硬化性化合物としてウレタンアクリルオ
リゴマーM1200(東亜合成(株)製)と2−エチル
ヘキシルアクリレートの混合溶液(混合比1:1)を使
用する以外は実施例2と同様にして液晶光学素子を得
て、同条件で電気光学特性を測定した。得られた液晶光
学素子の駆動電圧V9 0 は15V(100Hz)でコン
トラストは100であった。 (実施例3) 下記式
【0022】
【化7】
【0023】の含フッ素エポキシ化合物を含有した紫外
線硬化樹脂UV3100(ダイキン工業(株)製)30
wt%、正の誘電異方性のネマチック液晶E8(メルク
(株)製)70wt%の混合溶液をギャップ10μmの
液晶セル中に注入した。この液晶セルを45℃に保ち、
100mW/cm2 の紫外線を10分間照射し重合させ
た。エタノールで液晶を抽出した後、高分子膜をSEM
で観察したところ得られた液晶滴の大きさは0.5〜1
μmであった。得られた高分子分散型液晶光学素子の2
5℃での駆動電圧V9 0 は6V(100Hz)でコント
ラストは100であった。また6Vの印加によるオンの
応答時間は12msで、オフは18msであった。さら
にこの素子の電荷保持率は65%であった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動電圧の低い高分子分散液晶光学素子を提供すること
ができる。また駆動電圧が低くTN素子に近く電荷保持
率も高いため通常の液晶ドライバーを用いたTFTによ
るアクティブマトリックス駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる高分子分散液晶光学素子の断面
図を示している。
【図2】本発明の実施例1に係わる高分子分散液晶光学
素子の光透過率のグラフを示している。
【図3】本発明の実施例1に係わる高分子分散液晶光学
素子に印加するパルス電圧および素子の電荷保持率のグ
ラフを示している。
【符号の説明】
1 基板 2 電極層 3 液晶材料 4 光硬化性化合物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、光硬化性化合物と液晶材料を挟持した
    後、光硬化性化合物を硬化させた高分子分散型液晶光学
    素子であって、光硬化性化合物が、一般式I 【化1】
  2. 【請求項2】 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、光硬化性化合物と液晶材料を挟持した
    後、光硬化性化合物を硬化させた高分子分散型液晶光学
    素子であって、光硬化性化合物が、一般式II 【化2】
JP4257887A 1992-09-28 1992-09-28 高分子分散型液晶光学素子 Pending JPH06202086A (ja)

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