JPH0720448A - 液晶光シャッター - Google Patents
液晶光シャッターInfo
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- JPH0720448A JPH0720448A JP6118682A JP11868294A JPH0720448A JP H0720448 A JPH0720448 A JP H0720448A JP 6118682 A JP6118682 A JP 6118682A JP 11868294 A JP11868294 A JP 11868294A JP H0720448 A JPH0720448 A JP H0720448A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13718—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on a change of the texture state of a cholesteric liquid crystal
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/542—Macromolecular compounds
- C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
- C09K2323/03—Viewing layer characterised by chemical composition
- C09K2323/031—Polarizer or dye
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低電圧による駆動が可能であり、高いコント
ラスト比、高速応答性を有し、大面積化可能で、偏向板
が要らない表示デバイスを提供するとともに機械的に安
定な液晶光シャッターを提供する。 【構成】 二枚の透明導電性基板間に調光層を有する液
晶光シャッターにおいて、調光層は２０〜６０重量％の
ウレタンアクリレートを含有するプレポリマーを光重合
して得られた透明高分子薄膜をコレステリック液晶、ス
メチックＣ液晶又はこれらの混合物を含有する複合液晶
に光重合時に被覆してなる。
ラスト比、高速応答性を有し、大面積化可能で、偏向板
が要らない表示デバイスを提供するとともに機械的に安
定な液晶光シャッターを提供する。 【構成】 二枚の透明導電性基板間に調光層を有する液
晶光シャッターにおいて、調光層は２０〜６０重量％の
ウレタンアクリレートを含有するプレポリマーを光重合
して得られた透明高分子薄膜をコレステリック液晶、ス
メチックＣ液晶又はこれらの混合物を含有する複合液晶
に光重合時に被覆してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二枚の透明導電性基板と
その基板間に支持された調光層（optical shutter)とか
らなる液晶光シャッターに関するもので、特に調光層と
してウレタンアクリレートを主成分とするプレポリマー
を光重合することにより形成される透明高分子薄膜に、
コレステリック液晶又はカイラルスメチックＣ液晶又は
これらの混合液晶を皮膜として被覆させて構成したもの
である。
その基板間に支持された調光層（optical shutter)とか
らなる液晶光シャッターに関するもので、特に調光層と
してウレタンアクリレートを主成分とするプレポリマー
を光重合することにより形成される透明高分子薄膜に、
コレステリック液晶又はカイラルスメチックＣ液晶又は
これらの混合液晶を皮膜として被覆させて構成したもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶光シャッターとしてはネマチ
ック液晶を使用したＴＮ形（TwistedNematic)及びＳＴ
Ｎ形（Super Twisted Nematic)のものが使用されている
が、これらの方式は偏向板を必要とするので光透過率が
悪く、視野角が狭く、セルの厚さを高精度で制御しなけ
ればならないので大面積化が難しいという問題を有して
いる。近年、これらの問題点を解決するために光損失が
少なく廉価で製造できる大型の液晶表示デバイスを提供
する光シャッター素子として、高分子分散形と呼ばれる
液晶／高分子複合系の研究が活発に行われている。
ック液晶を使用したＴＮ形（TwistedNematic)及びＳＴ
Ｎ形（Super Twisted Nematic)のものが使用されている
が、これらの方式は偏向板を必要とするので光透過率が
悪く、視野角が狭く、セルの厚さを高精度で制御しなけ
ればならないので大面積化が難しいという問題を有して
いる。近年、これらの問題点を解決するために光損失が
少なく廉価で製造できる大型の液晶表示デバイスを提供
する光シャッター素子として、高分子分散形と呼ばれる
液晶／高分子複合系の研究が活発に行われている。
【０００３】これまで開発された液晶／高分子複合系の
光シャッター装置は液晶成分としてネマチック液晶を使
用したものが大部分で、液晶を微小な小滴体（droplet)
として高分子マトリックス中に分散させた構造を有する
もの（高分子内分散形液晶(PDLC; Polymer Dispersed L
iquid Crystal): J.W. Doane, N.A. Vez, B.G. Wu, S.
Zumer, Appl. Phys. Lett., 48, 27 (1986))と、液晶を
連続相にし、そのうち三次元網構造又は微小な小滴体と
して高分子が分散された構造のもの（高分子分散形液晶
(PNLC; Polymer Network Liquid Crystal)、日本国特開
平２−２８２８４号公報、日本国特開平２−５５３１８
号公報）との二種の形態が検討されてきた。しかし、ネ
マチック液晶による高分子／液晶複合形光シャッター装
置の応答速度はいずれも他の液晶光シャッターデバイス
に比べてかなり遅くかつ駆動に必要な電圧も比較的高い
という欠点がある。
光シャッター装置は液晶成分としてネマチック液晶を使
用したものが大部分で、液晶を微小な小滴体（droplet)
として高分子マトリックス中に分散させた構造を有する
もの（高分子内分散形液晶(PDLC; Polymer Dispersed L
iquid Crystal): J.W. Doane, N.A. Vez, B.G. Wu, S.
Zumer, Appl. Phys. Lett., 48, 27 (1986))と、液晶を
連続相にし、そのうち三次元網構造又は微小な小滴体と
して高分子が分散された構造のもの（高分子分散形液晶
(PNLC; Polymer Network Liquid Crystal)、日本国特開
平２−２８２８４号公報、日本国特開平２−５５３１８
号公報）との二種の形態が検討されてきた。しかし、ネ
マチック液晶による高分子／液晶複合形光シャッター装
置の応答速度はいずれも他の液晶光シャッターデバイス
に比べてかなり遅くかつ駆動に必要な電圧も比較的高い
という欠点がある。
【０００４】従って、液晶成分としてカイラルドーパン
ト（chiral dopant)を５〜１０重量％含有するカイラル
ネマチック液晶を用い、螺旋のねじり力（twisting pow
er)を液晶に付加して高分子分散形液晶光シャッターの
応答速度を促進するとともにコントラスト比を向上させ
る試みがなされている（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第
１６回液晶討論会予稿集、ｐ１２０（１９９０））。
ト（chiral dopant)を５〜１０重量％含有するカイラル
ネマチック液晶を用い、螺旋のねじり力（twisting pow
er)を液晶に付加して高分子分散形液晶光シャッターの
応答速度を促進するとともにコントラスト比を向上させ
る試みがなされている（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第
１６回液晶討論会予稿集、ｐ１２０（１９９０））。
【０００５】又、高分子濃度を少なくし、カイラルドー
パント二種を混用して少量使用することにより、応答速
度を遅延させることなく駆動電圧を低下させようとする
試みもある（P. Jiang, T. Asada, Mol, Cryst. Liq. C
ryst., 222, 87(1992)）。
パント二種を混用して少量使用することにより、応答速
度を遅延させることなく駆動電圧を低下させようとする
試みもある（P. Jiang, T. Asada, Mol, Cryst. Liq. C
ryst., 222, 87(1992)）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者
（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第１６回液晶討論会予稿
集）の方法によると、応答速度に対してはかなりの向上
があるが、駆動に必要な電圧は逆に高くなって実用化に
はやはり問題点がある。
（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第１６回液晶討論会予稿
集）の方法によると、応答速度に対してはかなりの向上
があるが、駆動に必要な電圧は逆に高くなって実用化に
はやはり問題点がある。
【０００７】又、後者（P. Jiang, T. Asada, Mol, Cry
st. Liq. Cryst., 222, 87(1992)）の場合も、光透過率
は印加電圧６Ｖで高々７０％であり、かつ高分子成分と
して室温でガラス相（glass phase)の高分子であるポリ
メタアクリ酸メチルを使用するので衝撃に弱くなる等、
実用化には問題が残っている。
st. Liq. Cryst., 222, 87(1992)）の場合も、光透過率
は印加電圧６Ｖで高々７０％であり、かつ高分子成分と
して室温でガラス相（glass phase)の高分子であるポリ
メタアクリ酸メチルを使用するので衝撃に弱くなる等、
実用化には問題が残っている。
【０００８】従って、本発明は従来の問題点を改良し、
低電圧駆動が可能であり、高いコントラスト比、高速応
答性を有し、大面積化及び偏向板が要らない表示デバイ
スを提供するとともに機械的に安定な液晶光シャッター
を創出することをその目的とする。
低電圧駆動が可能であり、高いコントラスト比、高速応
答性を有し、大面積化及び偏向板が要らない表示デバイ
スを提供するとともに機械的に安定な液晶光シャッター
を創出することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、コレステリック又はカイラルスメ
チックＣ又はこれらの混合液晶を調光層の液晶成分とし
て用いた液晶／高分子混合形液晶光シャッターにおい
て、液晶成分に含有された本来のネマチック液晶の濃度
を特定の範囲にするとともに媒質である透明高分子とし
ては中間程度の長さのポリテトラメチレン鎖骨格を導入
した比較的柔軟性がある高分子を用いて、低電圧による
駆動及び高速応答性が可能であり、耐衝撃性が優れた液
晶光シャッターを提供する。
るために、本発明は、コレステリック又はカイラルスメ
チックＣ又はこれらの混合液晶を調光層の液晶成分とし
て用いた液晶／高分子混合形液晶光シャッターにおい
て、液晶成分に含有された本来のネマチック液晶の濃度
を特定の範囲にするとともに媒質である透明高分子とし
ては中間程度の長さのポリテトラメチレン鎖骨格を導入
した比較的柔軟性がある高分子を用いて、低電圧による
駆動及び高速応答性が可能であり、耐衝撃性が優れた液
晶光シャッターを提供する。
【００１０】即ち、本発明は二枚の透明導電性基板とそ
の基板間に調光層を有する液晶光シャッターにおいて、
調光層は２０〜６０重量％のウレタンアクリレートを含
有するプレポリマーを光重合して得られた透明高分子薄
膜でコレステリック液晶、スメチックＣ液晶又はこれら
の混合物である複合液晶を光重合時に皮膜として被覆す
ることよりなる。
の基板間に調光層を有する液晶光シャッターにおいて、
調光層は２０〜６０重量％のウレタンアクリレートを含
有するプレポリマーを光重合して得られた透明高分子薄
膜でコレステリック液晶、スメチックＣ液晶又はこれら
の混合物である複合液晶を光重合時に皮膜として被覆す
ることよりなる。
【００１１】以下、本発明による液晶光シャッターを詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１２】本発明における透明高分子薄膜は光重合時
に液晶ドメイン（domain）を形成させるものある。先ず
高分子液晶混合光シャッターの液晶の特性を見ると、ネ
マチック液晶に少量のコレステリック液晶を混入する
と、系全体がコレステリック系液晶となることは良く知
られている。このようなコレステリック系液晶を用いた
液晶／高分子混合形光シャッターにおいては、電圧を印
加しない場合に液晶相がコレステリック特有のフォーカ
ルコニックポリドメイン（focalconic polydomain)構造
を有するが、このような液晶中に透明高分子から形成さ
れる細胞膜のような薄い隔壁を導入することにより単位
体積当たりより多いフォーカルコニックドメインが形成
されるので、本来光散乱性が高いコレステリック液晶だ
けを使用した場合に比べてより顕著な光散乱性を呈す
る。このような効果により表示素子としてのコントラス
ト比を大幅に改善できる。それだけでなく、次のような
応答速度の大幅の改善効果がある。
に液晶ドメイン（domain）を形成させるものある。先ず
高分子液晶混合光シャッターの液晶の特性を見ると、ネ
マチック液晶に少量のコレステリック液晶を混入する
と、系全体がコレステリック系液晶となることは良く知
られている。このようなコレステリック系液晶を用いた
液晶／高分子混合形光シャッターにおいては、電圧を印
加しない場合に液晶相がコレステリック特有のフォーカ
ルコニックポリドメイン（focalconic polydomain)構造
を有するが、このような液晶中に透明高分子から形成さ
れる細胞膜のような薄い隔壁を導入することにより単位
体積当たりより多いフォーカルコニックドメインが形成
されるので、本来光散乱性が高いコレステリック液晶だ
けを使用した場合に比べてより顕著な光散乱性を呈す
る。このような効果により表示素子としてのコントラス
ト比を大幅に改善できる。それだけでなく、次のような
応答速度の大幅の改善効果がある。
【００１３】即ち、応答速度において、高分子液晶混合
形光シャッターの立ち上がり時間（rising time:τr )
は電界により分子を強く配向させるのに必要な時間に相
当し、コレステリック液晶が混入される母体であるネマ
チック液晶の電界応答性が殆どそのまま関係される。こ
れにより、印加電圧が高いほど短時間になる傾向があ
る。一方、立ち下がり時間（decaying time:τd ）はポ
リドメイン構造の自発的回復に必要な時間に相当するの
でコレステリックのねじり力と高分子の壁面効果（poly
mer wall effect)が重要になる。このため、多い壁面を
導入することは立ち上がり時間を短縮するために大変有
効である。しかし、高分子濃度を高めると高い駆動電圧
が必要になるので（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第１６
回液晶討論会予稿集、ｐ１２０（１９９０））高分子濃
度を低めるとともに多い液晶面（interface)を処理する
ように工夫すべきである。この場合、より濃度が低い透
明高分子で液晶ドメインを被覆することが有効である。
又、液晶成分中の本来のネマチック濃度が高ければτr
の高速化には有効であるが、逆にコレステリック液晶の
ねじり力を弱化させてτd を大きくしてしまうので、コ
レステリック液晶の性質、ネマチック液晶の濃度、高分
子壁面の性質とその導入方式を適宜調節して選択すべき
である。従って、本発明の液晶光シャッターは調光層の
高分子成分（ウレタンアクリレートが主成分として光重
合により形成される）の濃度を３〜３０重量％とし、さ
らに望ましくは５〜１５重量％として壁面効果が十分に
発揮されるようにし、液晶成分の母体であるネマチック
液晶の濃度を９０〜９９．９９重量％として、３〜１２
Ｖの比較的低電圧で駆動され、τr ＋τd が８〜１６ｍ
ｓ、最大コントラスト比（Ｔmax ／Ｔ0 、ここでＴmax
は電圧印加時の最大透過率（％）、Ｔ0 は電圧未印加時
の透過率（％）である。以下同様）が１２０：１以上と
いう優秀な性能を有する液晶／高分子混合形液晶光シャ
ッターを提供しようとするものである。
形光シャッターの立ち上がり時間（rising time:τr )
は電界により分子を強く配向させるのに必要な時間に相
当し、コレステリック液晶が混入される母体であるネマ
チック液晶の電界応答性が殆どそのまま関係される。こ
れにより、印加電圧が高いほど短時間になる傾向があ
る。一方、立ち下がり時間（decaying time:τd ）はポ
リドメイン構造の自発的回復に必要な時間に相当するの
でコレステリックのねじり力と高分子の壁面効果（poly
mer wall effect)が重要になる。このため、多い壁面を
導入することは立ち上がり時間を短縮するために大変有
効である。しかし、高分子濃度を高めると高い駆動電圧
が必要になるので（ＮＨＫ 技研、藤掛英夫外、第１６
回液晶討論会予稿集、ｐ１２０（１９９０））高分子濃
度を低めるとともに多い液晶面（interface)を処理する
ように工夫すべきである。この場合、より濃度が低い透
明高分子で液晶ドメインを被覆することが有効である。
又、液晶成分中の本来のネマチック濃度が高ければτr
の高速化には有効であるが、逆にコレステリック液晶の
ねじり力を弱化させてτd を大きくしてしまうので、コ
レステリック液晶の性質、ネマチック液晶の濃度、高分
子壁面の性質とその導入方式を適宜調節して選択すべき
である。従って、本発明の液晶光シャッターは調光層の
高分子成分（ウレタンアクリレートが主成分として光重
合により形成される）の濃度を３〜３０重量％とし、さ
らに望ましくは５〜１５重量％として壁面効果が十分に
発揮されるようにし、液晶成分の母体であるネマチック
液晶の濃度を９０〜９９．９９重量％として、３〜１２
Ｖの比較的低電圧で駆動され、τr ＋τd が８〜１６ｍ
ｓ、最大コントラスト比（Ｔmax ／Ｔ0 、ここでＴmax
は電圧印加時の最大透過率（％）、Ｔ0 は電圧未印加時
の透過率（％）である。以下同様）が１２０：１以上と
いう優秀な性能を有する液晶／高分子混合形液晶光シャ
ッターを提供しようとするものである。
【００１４】前述した液晶の組成において、コレステリ
ック液晶とカイラルスメチックＣ液晶の混合物を使用す
ると一般的に駆動電圧が低下し、応答速度が速くなる傾
向がある。この理由に対しては、明確ではないがカイラ
ルスメチックＣ液晶（強誘電性液晶）の混入により分極
率異方性の空間的揺れが増加して光散乱性を増加させる
（透過率Ｔ0 を０に近接させる）とともに電界の印加時
にすばやく応答してコレステリロック液晶のようにねじ
り構造の崩壊を促進する（つまりτr を小さくする）動
きがあるためだと考えられる。
ック液晶とカイラルスメチックＣ液晶の混合物を使用す
ると一般的に駆動電圧が低下し、応答速度が速くなる傾
向がある。この理由に対しては、明確ではないがカイラ
ルスメチックＣ液晶（強誘電性液晶）の混入により分極
率異方性の空間的揺れが増加して光散乱性を増加させる
（透過率Ｔ0 を０に近接させる）とともに電界の印加時
にすばやく応答してコレステリロック液晶のようにねじ
り構造の崩壊を促進する（つまりτr を小さくする）動
きがあるためだと考えられる。
【００１５】本発明の液晶光シャッターに使用する基板
は導電層を有する透明なものであれば特別に限定される
ものではなく、ガラス、透明樹脂等のシートを例示する
ことができる。
は導電層を有する透明なものであれば特別に限定される
ものではなく、ガラス、透明樹脂等のシートを例示する
ことができる。
【００１６】本発明で、混合液晶をなすように混入する
ネマチック液晶材料としては常温で十分な電界応答性を
有するものでなければならず、高分子成分と混合する場
合には、高分子相と液晶相とが相違した相として互いに
混在し得るものでなければならず、かつ二枚の基板間で
高分子相の皮膜で覆われた小さいセル内に容易に満たさ
れるものでなければならない。このような条件を満たす
ものとしては、一般のネマチック液晶、例えばＥ８（Me
rck 社製）、バイフェニル系、バイフェニルシクロヘキ
サン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、シアノバイ
フェニル系、シアノフェニルシクロヘキサン系、シアノ
シクロヘキシルシクロヘキサン系、ＢＬ−０３６（Merc
k 社製）、ＴＬ−２０２（Merck 社製、フッ素系含有）
等とこれらの混合物が挙げられる。
ネマチック液晶材料としては常温で十分な電界応答性を
有するものでなければならず、高分子成分と混合する場
合には、高分子相と液晶相とが相違した相として互いに
混在し得るものでなければならず、かつ二枚の基板間で
高分子相の皮膜で覆われた小さいセル内に容易に満たさ
れるものでなければならない。このような条件を満たす
ものとしては、一般のネマチック液晶、例えばＥ８（Me
rck 社製）、バイフェニル系、バイフェニルシクロヘキ
サン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、シアノバイ
フェニル系、シアノフェニルシクロヘキサン系、シアノ
シクロヘキシルシクロヘキサン系、ＢＬ−０３６（Merc
k 社製）、ＴＬ−２０２（Merck 社製、フッ素系含有）
等とこれらの混合物が挙げられる。
【００１７】本発明において、混合液晶を成すように混
入するコレステリック液晶及びカイラルスメチックＣ液
晶としては、母体であるネマチック液晶との混合性がよ
く、ネマチック液晶に十分な螺旋ねじり力を付与するも
のであればよい。具体的に常温及び使用温度で単独でコ
レステリック相及びカイラルスメチックＣ相を表すもの
であればよい。
入するコレステリック液晶及びカイラルスメチックＣ液
晶としては、母体であるネマチック液晶との混合性がよ
く、ネマチック液晶に十分な螺旋ねじり力を付与するも
のであればよい。具体的に常温及び使用温度で単独でコ
レステリック相及びカイラルスメチックＣ相を表すもの
であればよい。
【００１８】これらを混合して使用する場合の成分比は
特別に限定していないが、いずれかの成分が４０〜６０
重量％であるものがよい。
特別に限定していないが、いずれかの成分が４０〜６０
重量％であるものがよい。
【００１９】母体になるネマチック液晶の濃度は前述し
たように駆動電圧と応答速度を考慮すると液晶成分の９
０〜９９．９９重量％がよく、より望ましくは９６．０
〜９９．９１重量％である。
たように駆動電圧と応答速度を考慮すると液晶成分の９
０〜９９．９９重量％がよく、より望ましくは９６．０
〜９９．９１重量％である。
【００２０】本発明におけるプレポリマー成分は、ポリ
テトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ、重量平均分子量
Ｍw ＝１０００又は２０００）から収得されたウレタン
アクリレート２０〜６０重量％と、ヒドロキシエチルア
クリレート、フェノキシエチルアクリレート、１，６−
ヘキサンジオルジアクリレート等の単量体又は二量体の
少なくとも一種以上とトリメチロールプロパントリアク
リレートを混合したもの８０〜４０重量％とからなる。
本発明におけるウレタンアクリレートはＰＴＭＧ末端に
トルエンジイソシアネートを付け、ヒドロキシエチルア
クリレートが末端となるように反応させて収得される。
このようなウレタンアクリレートオリゴマーと単一官能
基単量体、多官能基単量体の含量を調整して、生成高分
子主鎖の柔軟性、セグメントのモビリティー、ひいては
弾性率を調節し得るが、単量体又は二量体の混入成分比
は使用する液晶成分に関連して適宜に調節すべきであ
り、その基準は屈折率と弾性率である。
テトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ、重量平均分子量
Ｍw ＝１０００又は２０００）から収得されたウレタン
アクリレート２０〜６０重量％と、ヒドロキシエチルア
クリレート、フェノキシエチルアクリレート、１，６−
ヘキサンジオルジアクリレート等の単量体又は二量体の
少なくとも一種以上とトリメチロールプロパントリアク
リレートを混合したもの８０〜４０重量％とからなる。
本発明におけるウレタンアクリレートはＰＴＭＧ末端に
トルエンジイソシアネートを付け、ヒドロキシエチルア
クリレートが末端となるように反応させて収得される。
このようなウレタンアクリレートオリゴマーと単一官能
基単量体、多官能基単量体の含量を調整して、生成高分
子主鎖の柔軟性、セグメントのモビリティー、ひいては
弾性率を調節し得るが、単量体又は二量体の混入成分比
は使用する液晶成分に関連して適宜に調節すべきであ
り、その基準は屈折率と弾性率である。
【００２１】即ち、屈折率は光重合した高分子の屈折率
が電界配向した液晶の常光屈折率と同じであるか又はな
るべく近似値になるようにすることが望ましく、弾性率
は光重合した高分子単独としては８×１０9 〜３×１０
8 dyne/cm2のものが望ましく、特に望ましくは６×１０
9 〜８×１０8 dyne/cm2の範囲である。このような弾性
率範囲では液晶／高分子複合膜の製造時に液晶ドメイン
を高分子が適切に取り囲む細胞膜構造に形成される。そ
の外に、本発明に使用される添加剤としては１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン等の重合開始剤、連
鎖移動剤（chain transfer agent）、染料等が前記液晶
成分及び高分子成分の性質又は目的とする表示素子の種
類、用途等によって適宜に利用し得ることは勿論であ
る。
が電界配向した液晶の常光屈折率と同じであるか又はな
るべく近似値になるようにすることが望ましく、弾性率
は光重合した高分子単独としては８×１０9 〜３×１０
8 dyne/cm2のものが望ましく、特に望ましくは６×１０
9 〜８×１０8 dyne/cm2の範囲である。このような弾性
率範囲では液晶／高分子複合膜の製造時に液晶ドメイン
を高分子が適切に取り囲む細胞膜構造に形成される。そ
の外に、本発明に使用される添加剤としては１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン等の重合開始剤、連
鎖移動剤（chain transfer agent）、染料等が前記液晶
成分及び高分子成分の性質又は目的とする表示素子の種
類、用途等によって適宜に利用し得ることは勿論であ
る。
【００２２】本発明による液晶光シャッターの製造方法
を説明すると、先ず、母体になるネマチック液晶とコレ
ステリック液晶とをよく混合する。この際に、液晶材料
は液晶状態で液晶特有の濁りがあってもよく、かつ等方
性状態であってもよい。ここにプレポリマー及び添加剤
を添加してよく攪拌する。この混合物は光重合する前に
は透明である。この混合物をスペーサーで所定間隔に設
定した二枚の透明導電性基板間に挿入し、基板を通じて
紫外線を照射させることにより高分子成分が固化して皮
膜が形成されると同時に液晶ドメインが形成される。こ
のようにして不透明な調光層が形成される。
を説明すると、先ず、母体になるネマチック液晶とコレ
ステリック液晶とをよく混合する。この際に、液晶材料
は液晶状態で液晶特有の濁りがあってもよく、かつ等方
性状態であってもよい。ここにプレポリマー及び添加剤
を添加してよく攪拌する。この混合物は光重合する前に
は透明である。この混合物をスペーサーで所定間隔に設
定した二枚の透明導電性基板間に挿入し、基板を通じて
紫外線を照射させることにより高分子成分が固化して皮
膜が形成されると同時に液晶ドメインが形成される。こ
のようにして不透明な調光層が形成される。
【００２３】本発明における調光層の厚さは特に限定し
ないが、応答性の面から５〜６０μｍがよく、より好ま
しくは６〜１４μｍである。
ないが、応答性の面から５〜６０μｍがよく、より好ま
しくは６〜１４μｍである。
【００２４】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
【実施例】下記実施例及び比較例において、制作した各
々の表示素子の電気光学特性の測定には、供給電源とし
てファンクションジェネレーター１９３０Ａ（ＮＦ社
製）を、光源として１５０Ｗ（１００Ｖ）ハロゲンラン
プを使用し、ハロゲンランプ用ランプハウス及び顕微鏡
用白色フィルターを使用して得られる平衡光束（Lumino
us flux)をフィルターから３０ｃｍの距離に設置したサ
ンプルに直径２ｍｍの光束で照射して試料を透過し、試
料から１０ｃｍの距離にある幅２ｍｍのスリット系を通
過した光量をフォトディテクターにより検出評価した。
最大コントラスト比（Ｔmax ／Ｔ0 ）は前述した条件に
あって電圧印加時の最大透過率（Ｔmax) 及び電圧非印
加時の透過率（Ｔ0 ）の比を求めて算出した。
々の表示素子の電気光学特性の測定には、供給電源とし
てファンクションジェネレーター１９３０Ａ（ＮＦ社
製）を、光源として１５０Ｗ（１００Ｖ）ハロゲンラン
プを使用し、ハロゲンランプ用ランプハウス及び顕微鏡
用白色フィルターを使用して得られる平衡光束（Lumino
us flux)をフィルターから３０ｃｍの距離に設置したサ
ンプルに直径２ｍｍの光束で照射して試料を透過し、試
料から１０ｃｍの距離にある幅２ｍｍのスリット系を通
過した光量をフォトディテクターにより検出評価した。
最大コントラスト比（Ｔmax ／Ｔ0 ）は前述した条件に
あって電圧印加時の最大透過率（Ｔmax) 及び電圧非印
加時の透過率（Ｔ0 ）の比を求めて算出した。
【００２６】又、立ち上がり及び立ち下がり時間の測定
のため、ディジタルストレージ（storage)オシロスコー
プ（400MHz、Iwatsu社製）を使用して周波数５００Ｈｚ
の矩形波を加えた。
のため、ディジタルストレージ（storage)オシロスコー
プ（400MHz、Iwatsu社製）を使用して周波数５００Ｈｚ
の矩形波を加えた。
【００２７】以下の実施例において、高分子成分として
ウレタンアクリレート（PTMG Mw =2000)、フェノキシエ
チルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレ
ート及びトリメチロールプロパントリアクリレートを５
０：２０：１０：２０の重量比に混合したものを高分子
成分Ａとする。又、高分子成分としてウレタンアクリレ
ート（PTMG Mn = 1000）、フェノキシエチルアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレートを６０：
２０：２０の重量比に混合したものを高分子成分Ｂとす
る。
ウレタンアクリレート（PTMG Mw =2000)、フェノキシエ
チルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレ
ート及びトリメチロールプロパントリアクリレートを５
０：２０：１０：２０の重量比に混合したものを高分子
成分Ａとする。又、高分子成分としてウレタンアクリレ
ート（PTMG Mn = 1000）、フェノキシエチルアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレートを６０：
２０：２０の重量比に混合したものを高分子成分Ｂとす
る。
【００２８】（実施例１）高分子成分Ａ９．６重量％、
液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８８．０重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）２．１重量％、Ｃ−５（Merc
k 社製）０．３重量％をよく混合し、スペーサーにより
間隔を７．０μｍに設定した二枚のＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）ガラス基板間に挿入し、室温２２℃で１５０Ｗ
の高圧水銀灯による紫外線の平衡光束を光源レンズから
２５ｃｍの位置で５分間照射して光硬化させた。このよ
うに形成された組織を走査電子顕微鏡で観察した時、コ
レステリック液晶の小滴体は薄い高分子皮膜で覆われた
形態になっているものが見えた。各小滴体のうちコレス
テリックはポリドメインフォーカルコニック構造を形成
していることを観察した。室温２０℃での本表示素子の
電気光学的性質を測定した時、駆動電圧１０Ｖにおいて
最大コントラスト比が１２０：１以上、τr ＝６．１ｍ
ｓ、τd ＝８．０ｍｓが得られた。又、駆動電圧６Ｖで
９０％の透過率を呈した。
液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８８．０重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）２．１重量％、Ｃ−５（Merc
k 社製）０．３重量％をよく混合し、スペーサーにより
間隔を７．０μｍに設定した二枚のＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）ガラス基板間に挿入し、室温２２℃で１５０Ｗ
の高圧水銀灯による紫外線の平衡光束を光源レンズから
２５ｃｍの位置で５分間照射して光硬化させた。このよ
うに形成された組織を走査電子顕微鏡で観察した時、コ
レステリック液晶の小滴体は薄い高分子皮膜で覆われた
形態になっているものが見えた。各小滴体のうちコレス
テリックはポリドメインフォーカルコニック構造を形成
していることを観察した。室温２０℃での本表示素子の
電気光学的性質を測定した時、駆動電圧１０Ｖにおいて
最大コントラスト比が１２０：１以上、τr ＝６．１ｍ
ｓ、τd ＝８．０ｍｓが得られた。又、駆動電圧６Ｖで
９０％の透過率を呈した。
【００２９】（実施例２）高分子成分Ｂ９．０重量％、
液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８７．０重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）２．０重量％、コレステリッ
ククロライド１．５重量％、ＺＬＩ４６５４（Merck 社
製）０．５重量％をよく混合し、スペーサーにより間隔
が７．０μｍに設定された二枚のＩＴＯ（Indium Tin O
xide）ガラス基板間に挿入し、２２℃で１５０Ｗの高圧
水銀灯により紫外線を２５ｃｍの距離で５分間照射して
プレポリマーを光硬化させた。このように形成された組
織を偏光顕微鏡を使用して観察したところ、コレステリ
ック液晶の小滴体は高分子の皮膜で覆われており、小滴
体の大きさが数十μｍ程度であるポリドメインフォーカ
ルコニック構造を形成していることが認知された。室温
で最大コントラスト比が１３０：１以上であり、６Ｖの
駆動電圧で９０％の透過率を呈し、応答速度はτr ＋τ
d ＝１５．０ｍｓの水準であった。
液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８７．０重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）２．０重量％、コレステリッ
ククロライド１．５重量％、ＺＬＩ４６５４（Merck 社
製）０．５重量％をよく混合し、スペーサーにより間隔
が７．０μｍに設定された二枚のＩＴＯ（Indium Tin O
xide）ガラス基板間に挿入し、２２℃で１５０Ｗの高圧
水銀灯により紫外線を２５ｃｍの距離で５分間照射して
プレポリマーを光硬化させた。このように形成された組
織を偏光顕微鏡を使用して観察したところ、コレステリ
ック液晶の小滴体は高分子の皮膜で覆われており、小滴
体の大きさが数十μｍ程度であるポリドメインフォーカ
ルコニック構造を形成していることが認知された。室温
で最大コントラスト比が１３０：１以上であり、６Ｖの
駆動電圧で９０％の透過率を呈し、応答速度はτr ＋τ
d ＝１５．０ｍｓの水準であった。
【００３０】（実施例３）高分子成分Ａ１５．０重量
％、液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８２．０
重量％、Ｅ−８（Merck 社製）２．５重量％、Ｃ−５
（Merck 社製）０．２５重量％、ＺＬＩ４６５４（Merc
k 社製）０．２５重量％をよく混合し、スペーサーによ
り間隔を７．０μｍに設定した二枚のＩＴＯ（Indium T
in Oxide）ガラス基板間に挿入し、室温２２℃で１５０
Ｗの高圧水銀灯による紫外線の平衡光束を光源レンズか
ら２５ｃｍの位置で５分間照射して光硬化させた。この
ように形成された組織を走査電子顕微鏡で観察した時、
コレステリック液晶の小滴体は薄い高分子皮膜で覆われ
た形態になっているものが見えた。各小滴体のうちコレ
ステリックはポリドメインフォーカルコニック構造を形
成していること観察した。室温２０℃での本表示素子の
電気光学的性質を測定した時、駆動電圧１３Ｖにおいて
最大コントラスト比が１２０：１以上、τr ＝３．１ｍ
ｓ、τd ＝８．０ｍｓが得られた。又、駆動電圧１０Ｖ
で７５％の透過率を呈した。
％、液晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）８２．０
重量％、Ｅ−８（Merck 社製）２．５重量％、Ｃ−５
（Merck 社製）０．２５重量％、ＺＬＩ４６５４（Merc
k 社製）０．２５重量％をよく混合し、スペーサーによ
り間隔を７．０μｍに設定した二枚のＩＴＯ（Indium T
in Oxide）ガラス基板間に挿入し、室温２２℃で１５０
Ｗの高圧水銀灯による紫外線の平衡光束を光源レンズか
ら２５ｃｍの位置で５分間照射して光硬化させた。この
ように形成された組織を走査電子顕微鏡で観察した時、
コレステリック液晶の小滴体は薄い高分子皮膜で覆われ
た形態になっているものが見えた。各小滴体のうちコレ
ステリックはポリドメインフォーカルコニック構造を形
成していること観察した。室温２０℃での本表示素子の
電気光学的性質を測定した時、駆動電圧１３Ｖにおいて
最大コントラスト比が１２０：１以上、τr ＝３．１ｍ
ｓ、τd ＝８．０ｍｓが得られた。又、駆動電圧１０Ｖ
で７５％の透過率を呈した。
【００３１】（比較例１）高分子成分Ｂ４０重量％、液
晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）５７．３８重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）１．３重量％、コレステリッ
ククロライド０．９９重量％、ＺＬＩ４６５４（Merck
社製）０．３３重量％をよく混合し、厚さ７μｍのＩＴ
Ｏガラス間に挿入し、室温で１５０Ｗの高圧水銀灯によ
り紫外線を２５ｃｍの距離で５分間照射して光硬化させ
た。二枚の基板間に形成された調光層の電気光学特性は
駆動電圧６Ｖで最大コントラスト比が約１６：１であ
り、応答速度はτr ＋τd ＝２２．０ｍｓの水準であっ
た。
晶成分としての５−ＣＢ（Merck 社製）５７．３８重量
％、Ｅ−８（Merck 社製）１．３重量％、コレステリッ
ククロライド０．９９重量％、ＺＬＩ４６５４（Merck
社製）０．３３重量％をよく混合し、厚さ７μｍのＩＴ
Ｏガラス間に挿入し、室温で１５０Ｗの高圧水銀灯によ
り紫外線を２５ｃｍの距離で５分間照射して光硬化させ
た。二枚の基板間に形成された調光層の電気光学特性は
駆動電圧６Ｖで最大コントラスト比が約１６：１であ
り、応答速度はτr ＋τd ＝２２．０ｍｓの水準であっ
た。
【００３２】（比較例２）ポリエステル系のオリゴマー
を含有するメタクリレート系プレポリマー９．０重量
％、液晶成分としての５−ＣＢ ８７重量％、Ｅ−８
２．０重量％、コレステリッククロライド１．５重量
％、ＺＬＩ４６５４ ０．５重量％をよく混合し、７．
０μｍに設定された二枚のＩＴＯガラス間に挿入した
後、室温で１５０Ｗの高圧水銀灯により紫外線を２５ｃ
ｍの距離で５分間照射してプレポリマーを光硬化させ
た。室温での最大コントラスト比は２０：１であり、駆
動電圧６Ｖで６０％の透過率を呈し、応答速度はτr ＝
８ｍｓ、τd ＝２６ｍｓであった。これは、プレポリマ
ーにウレタンアクリレートが包含されていないので透過
率及びコントラスト比が低下したためである。
を含有するメタクリレート系プレポリマー９．０重量
％、液晶成分としての５−ＣＢ ８７重量％、Ｅ−８
２．０重量％、コレステリッククロライド１．５重量
％、ＺＬＩ４６５４ ０．５重量％をよく混合し、７．
０μｍに設定された二枚のＩＴＯガラス間に挿入した
後、室温で１５０Ｗの高圧水銀灯により紫外線を２５ｃ
ｍの距離で５分間照射してプレポリマーを光硬化させ
た。室温での最大コントラスト比は２０：１であり、駆
動電圧６Ｖで６０％の透過率を呈し、応答速度はτr ＝
８ｍｓ、τd ＝２６ｍｓであった。これは、プレポリマ
ーにウレタンアクリレートが包含されていないので透過
率及びコントラスト比が低下したためである。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
光シャッターは、駆動電圧が４〜８Ｖ、立ち上がり時間
が４〜１０ｍｓ、立ち下がり時間が４〜１３ｍｓ、駆動
電圧６Ｖでの透過率が９０％以上、最大コントラスト比
（Ｔmax ／Ｔ0 ）が１２０：１以上という優秀な性能を
有する。これは従来の高分子／液晶複合形液晶光シャッ
ターが数十Ｖの駆動電圧を必要とすることに比べてかな
り低い駆動電圧で、しかも応答速度は従来に比べて優秀
である。さらに、液晶成分としてコレステリック液晶を
用いることにより、最大コントラスト比は従来のネマチ
ック液晶だけを使用した場合に得られる２〜１４：１程
度に比べてかなり向上した実用的で高性能の液晶素子を
提供することができる。
光シャッターは、駆動電圧が４〜８Ｖ、立ち上がり時間
が４〜１０ｍｓ、立ち下がり時間が４〜１３ｍｓ、駆動
電圧６Ｖでの透過率が９０％以上、最大コントラスト比
（Ｔmax ／Ｔ0 ）が１２０：１以上という優秀な性能を
有する。これは従来の高分子／液晶複合形液晶光シャッ
ターが数十Ｖの駆動電圧を必要とすることに比べてかな
り低い駆動電圧で、しかも応答速度は従来に比べて優秀
である。さらに、液晶成分としてコレステリック液晶を
用いることにより、最大コントラスト比は従来のネマチ
ック液晶だけを使用した場合に得られる２〜１４：１程
度に比べてかなり向上した実用的で高性能の液晶素子を
提供することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 二枚の透明導電性基板間に調光層が形成
された液晶光シャッターにおいて、前記調光層はコレス
テリック液晶、カイラルスメチック液晶又はこれらの混
合液晶がウレタンアクリレートを含有するプレポリマー
の光重合により形成された皮膜によって被覆されて構成
されていることを特徴とする液晶光シャッター。 - 【請求項２】 前記ウレタンアクリレートは高分子樹脂
全量に対して２０〜６０重量％含有されることを特徴と
する請求項１記載の液晶光シャッター。 - 【請求項３】 前記ウレタンアクリレートを含有するプ
レポリマーはヒドロキシエチルアクリレート、フェノキ
シエチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレートの
うち、少なくとも一種以上で構成されることを特徴とす
る請求項１記載の液晶光シャッター。 - 【請求項４】 前記ウレタンアクリレートを含有するプ
レポリマーは調光層成分全量に対して３〜３０重量％で
構成されることを特徴とする請求項１記載の液晶光シャ
ッター。 - 【請求項５】 前記プレポリマーは平均分子量１０００
又は２０００のポリテトラメチレングリコールで構成さ
れることを特徴とする請求項１記載の液晶光シャッタ
ー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR93-11813 | 1993-06-28 | ||
| KR1019930011813A KR100257892B1 (ko) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 액정 광셔터 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720448A true JPH0720448A (ja) | 1995-01-24 |
| JP2807172B2 JP2807172B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=19358116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6118682A Expired - Lifetime JP2807172B2 (ja) | 1993-06-28 | 1994-05-31 | 液晶光シャッター |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5455083A (ja) |
| JP (1) | JP2807172B2 (ja) |
| KR (1) | KR100257892B1 (ja) |
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| JP2001201735A (ja) * | 2000-01-21 | 2001-07-27 | Tadahiro Asada | 液晶装置 |
| JP2007245478A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Fujifilm Corp | 赤外線感光性平版印刷版 |
| JP2007322914A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Vision Multimedia Technology:Kk | 液晶表示素子 |
| JP2010531468A (ja) * | 2007-06-25 | 2010-09-24 | ヴライト イノヴェーションズ リミテッド | 高分子分散液晶構造 |
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| DE69611483T2 (de) * | 1995-06-30 | 2001-06-28 | Asahi Glass Co Ltd | Optisches Flüssigkristallelement, Flüssigkristallanzeigeelement und Flüssigkristall-Projektionanzeigegerät, dass dieses Element verwendet |
| US5784138A (en) * | 1996-08-22 | 1998-07-21 | Lucent Technologies Inc. | Fast transition polymer dispersed liquid crystal shutter for display screen and method of manufacture therefor |
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| JP2001209035A (ja) * | 2000-01-24 | 2001-08-03 | Panafotonikku:Kk | 液晶光シャッター |
| JP4047622B2 (ja) * | 2002-04-26 | 2008-02-13 | 日本放送協会 | 表示装置、照明装置及び撮影システム |
| JP2004198505A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Sony Corp | 調光装置及びその駆動方法、並びに撮像装置 |
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| TWI443181B (zh) | 2011-12-07 | 2014-07-01 | Ind Tech Res Inst | 回收膽固醇液晶的方法 |
| TWI458570B (zh) | 2011-12-07 | 2014-11-01 | Ind Tech Res Inst | 回收微膠囊化膽固醇液晶的方法 |
| EP2617795B1 (en) | 2012-01-23 | 2018-12-12 | Vlyte Innovations Limited | Chiral nematic, liquid crystal display device |
| GB201416385D0 (en) | 2014-09-17 | 2014-10-29 | Vlyte Innovations Ltd | A chiral nematic liqid crystal light shutter |
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1994
- 1994-05-31 JP JP6118682A patent/JP2807172B2/ja not_active Expired - Lifetime
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