JPH0862585A - 液晶電気光学素子の製造方法 - Google Patents

液晶電気光学素子の製造方法

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JPH0862585A
JPH0862585A JP19250794A JP19250794A JPH0862585A JP H0862585 A JPH0862585 A JP H0862585A JP 19250794 A JP19250794 A JP 19250794A JP 19250794 A JP19250794 A JP 19250794A JP H0862585 A JPH0862585 A JP H0862585A
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JP
Japan
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liquid crystal
polymer
optical element
crystal electro
electro
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JP19250794A
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English (en)
Inventor
Masa Harada
雅 原田
Kazuhiko Yoshida
一彦 吉田
Shoichi Onda
正一 恩田
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶電気光学素子を低電圧で駆動できかつ低
い温度で製造する。 【構成】 紫外線硬化型の高分子マトリクス4中に液晶
3が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両側
に配置された電極基板1、2とからなる液晶電気光学素
子の製法において、フッ素を含有する鎖状高分子前駆体
を高分子マトリクス4の構成成分として添加することに
より、液晶電気光学素子が常温で作製される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子分散型液晶(Poly
mer Dispersed Liquid Crystal:PDLC )を用いた液晶電
気光学素子に関し、特に本発明は低電圧で駆動できかつ
低い温度で製造できる液晶電気光学素子の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】上記高分子分散型液晶を用いた液晶電気
光学素子は電圧印加にともなって光散乱状態から光透過
状態へ変化する性質を利用したもので、従来の液晶電気
光学素子と比較すると偏光板が不要となるため鮮明な明
るい映像を表示できることが期待されている。
【0003】従来技術として特開平5−158020号
公報に記載されるものがある。これには高分子重合時の
紫外線照射強度、温度等を制御することによって、液晶
ドメインを大きくすることによって低電圧化できること
が開示してある。従来の高分子分散液晶は、その駆動電
圧が40〜50Vと高いから汎用ICで駆動ができるよ
うにするためである。
【0004】また、特開平5−53095号公報に記載
されるものがある。これには高分子、マトリクスと液晶
分子との相互作用を弱めるために、高分子マトリクスの
構成成分にメタクリル酸のフェニルエステル誘導体を用
いている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記高分子
分散型液晶を用いた液晶電気光学素子では、紫外線硬化
高分子(樹脂)材料と液晶が90〜120℃という高い
温度で相溶し、この温度で紫外線照射して高分子材料が
硬化(重合)して液晶と高分子が相分離する。このよう
にして、高分子分散型液晶が製造されている。このよう
な高い温度で製造しているのは、紫外線照射前の溶液は
高温でないと相溶しないためである。このように高い温
度で製造することから製造工程が簡便にできないという
問題点があり、さらい、液晶、高分子材料の蒸発圧が高
くなり、配合時の組成からの組成ずれが生じ、表示特性
が安定しないという問題点がある。
【0006】一方、温度制御を行わないで、すなわち室
温で紫外線照射を行った場合には、紫外線照射前に溶液
は相分離を起こす。この相分離で形成される液晶/高分
子材料複合体の微細構造は、その再現性や面内の均一性
を確保することが極めて困難であるという問題点があ
る。また、透過率特性においてもオフ透過率が増加し、
コントラストが著しく低下するため、表示特性を安定に
することは極めて困難であるという問題点がある。
【0007】したがって、本発明は、上記問題点に鑑
み、室温付近の温度で紫外線照射により安定した高分子
硬化ができ、製造工程が簡単化でき、かつ汎用ICで駆
動できる低電圧駆動の高分子分散型液晶を用いた液晶電
気光学素子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、紫外線硬化型の高分子マトリクス中に
液晶が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両
側に配置された電極基板とからなる液晶電気光学素子の
製法において、フッ素を含有する鎖状高分子前駆体を高
分子マトリクスの構成成分として添加することにより、
常温で作製される。
【0009】前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体の
添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御され
る。前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体として、一
般式
【0010】
【化3】
【0011】を持つ直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタ
クリル酸誘導体が添加される。紫外線硬化型の高分子マ
トリクス中に液晶が分散した高分子・液晶複合膜と、こ
れを挟んで両側に配置された電極基板とからなる液晶電
気光学素子の製法において、シアノ基を含有する鎖状高
分子前駆体を高分子マトリクスの構成成分として添加す
ることにより、常温で作製される。
【0012】前記シアノ基を含有する鎖状高分子前駆体
の添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御され
る。前記シアノ基を含有する鎖状高分子前駆体として、
一般式
【0013】
【化4】
【0014】を持つ直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタ
クリル酸誘導体が添加される。
【0015】
【作用】本発明の液晶電気光学素子の製造方法によれ
ば、フッ素を含有する鎖状高分子前駆体を高分子マトリ
クスの構成成分として添加することにより、常温で作製
されるため、室温付近の温度で紫外線照射により安定し
た高分子硬化ができ、製造工程が簡単化できる。
【0016】前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体の
添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御される
ことにより、液晶と高分子前駆体の相分離温度が低温側
にシフトする。前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体
として、前記直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタクリル
酸誘導体が添加されることにより、高分子マトリクスと
液晶分子界面での相互作用が小さくなり、印加された電
界に対して液晶が配列しやすくなる。このため、高分子
分散液晶の駆動電圧を汎用ICによる駆動が可能な電圧
にすることができる。
【0017】紫外線硬化型の高分子マトリクス中に液晶
が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両側に
配置された電極基板とからなる液晶電気光学素子の製法
において、シアノ基を含有する鎖状高分子前駆体を高分
子マトリクスの構成成分として添加することにより、常
温で作製されるため、上記と同様に室温付近の温度で紫
外線照射により安定した高分子硬化ができ、製造工程が
簡単化できる。
【0018】前記シアノ基を含有する鎖状高分子前駆体
の添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御され
ることにより、液晶と高分子前駆体の相分離温度が低温
側にシフトする。前記シアノ基を含有する鎖状高分子前
駆体として、前記直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタク
リル酸誘導体が添加されることにより、高分子マトリク
スと液晶分子界面での相互作用が小さくなり、印加され
た電界に対して液晶が配列しやすくなる。このため、高
分子分散液晶の駆動電圧を汎用ICによる駆動が可能な
電圧にすることができる。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係る高分子分散型の
液晶電気光学素子の断面構造を示す図である。本図に示
すように、高分子分散型の液晶電気光学素子は、2枚の
ガラスが対向するガラス基板1と、ガラス基板1の各2
枚のガラスの内側に付着する透明導電膜2と、液晶3
と、液晶3を保持した複合体が透明導電膜2の間に膜厚
状に形成される高分子マトリクス4とを有する。ここ
で、高分子マトリクスには、室温付近の温度で紫外線照
射して安定な高分子硬化を得るために、下記化学式に示
すフッ素モノマー(これを以後モノマーAという)が1
〜50wt(重量)%が含まれる。
【0020】
【化5】
【0021】フッ素モノマーAの使用範囲を上記のよう
にするのは、1wt%以下では室温(25℃)で相分離し
てしまうためであり、50wt%以上では電界オン時での
液晶との屈折率の整合がとれなくなるためである。透明
導電性膜2には蒸着等の方法で成膜した膜厚200から
600nmのITO膜を用いた。
【0022】次に、高分子分散型の液晶電気光学素子の
製造方法について説明する。液晶にはネマチック液晶B
L−002(メルク社製)を使用する。紫外線照射によ
り高分子マトリクスに形成される前の高分子前駆体とし
ては、モノマーに2−エチルヘキシルアクリレート(東
亜合成化学製)、フッ素含有モノマーにFX−13(住
友3M製、構造は上記化学式参照)、高分子マトリクス
の骨格をなすオリゴマーにM1200(東亜合成化学
製)が使用される。まず液晶、モノマー、オリゴマー、
スペーサを50℃で加熱・攪拌し均一溶液とする。液晶
と高分子マトリクスとの配合比は、液晶/高分子前駆体
比率=7/3であり、高分子前駆体の配合比は、モノマ
ー/オリゴマー=7/3(ともに重量比)とする。フッ
素モノマーAは高分子前駆体に対して1wt%であり、液
晶ドメイン構造を均一にするための重合(硬化)開始剤
濃度は1wt%である。スペーサは、球状の樹脂からなり
その径は約5μmであり、ガラス基板1の2枚のガラス
の間隔を一定に保持する。この溶液をガラス基板1の2
枚のガラスの間に封入し、25℃まで冷却した後、紫外
線照射して高分子前駆体を光重合させ、液晶と高分子を
相分離させて、高分子分散型の液晶電気光学素子が作製
される。
【0023】図2は高分子分散液晶を駆動する時の構成
断面図である。本図では、図1と異なる構成要素とし
て、TFT(Thin Film Transistor)素子5が設けら
れ、上記高分子分散型液晶からなる液晶電気光学素子は
TFT素子の非線型素子により駆動される。なお、上記
数値は説明のための一例でありこれらに限定されない。
以下同様である。
【0024】図3は図1の高分子分散型の液晶電気光学
素子の電気光学特性(透過率−電圧特性)を示すグラフ
である。本図に示す参照符号31は本実施例のフッ素モ
ノマーA無添加のPDLCの透過率−印加電圧特性(紫外線
強度80mW/cm2)を示し、参照符号32は本実施
例のフッ素モノマーA無添加のPDLCの透過率−印加電圧
特性(紫外線強度20mW/cm2)を示し、参照符号
33は本実施例のフッ素モノマーA1wt%添加のPDLCの
透過率−印加電圧特性(紫外線強度20mW/cm2
を示す。ここで、高分子分散型の液晶電気光学素子の動
作電圧は透過率の飽和値の90%になった印加電圧と定
義する。この場合参照番号31の動作電圧は32Vであ
り、参照符号32の動作電圧は14Vである。これは、
紫外線強度が大きくなるほど液晶滴サイズが小さくなる
ため動作電圧は高くなり、逆に紫外線強度が小さくなる
ほど液晶滴サイズが大きくなるため動作電圧は低減でき
ることを示している。
【0025】また、参照符号33の動作電圧は8.5V
であり、フッ素モノマー添加によって動作電圧は10V
以下にできているので、汎用ICを使用することができ
るようになった。次に製造上の効果を述べる。本発明で
もフッ素モノマーAを添加していない場合には液晶と高
分子前駆体の相溶物は30℃以下では相溶できなくな
り、相分離してしまうため、室温よりもわずかに高い3
5℃付近の温度において温度調整をしなければならなく
なる。しかしフッ素モノマーAを添加すると、液晶と高
分子前駆体の相分離温度が低温側にシフトし約20℃に
なる。したがって、25℃という室温で紫外線照射がで
きるようになり、従来のような高温は必要なくなったた
め製造が非常に容易になった。また高温で問題となる液
晶や高分子前駆体の蒸発による組成ずれも問題なくな
る。
【0026】次に電気光学特性に対する効果について述
べる。上記高分子分散型の液晶電気光学素子作製法でフ
ッ素モノマーAを添加していない高分子分散型の液晶電
気光学素子の参照符号32と、フッ素モノマーAを添加
した高分子分散型の液晶電気光学素子の参照符号33と
の電気光学特性が図2に示されるように、フッ素モノマ
ーAを添加していない高分子分散型の液晶電気光学素子
の参照符号32の動作電圧は14Vであるのに対して、
フッ素モノマーAを添加した高分子分散型の液晶電気光
学素子の参照符号33の動作電圧は8.5Vに低下して
いる。これはフッ素モノマーAを添加すると高分子マト
リクスと液晶界面での相互作用が小さくなり、印加され
た電界に対して液晶が配列しやすくなるためである。
【0027】実際に界面相互作用を評価するために、高
分子のみの膜を作製し液晶との接触角測定を、以下のよ
うに、行った。図4は高分子のみの膜と液晶との接触角
を示す図である。本図に示すように、接触角測定結果で
は、フッ素モノマーA添加量が増加するほど接触角が大
きくなっている。フッ素モノマーAを添加していない高
分子膜と液晶との接触角は8度であったのに対してフッ
素モノマーAを1wt%添加した高分子膜と液晶との接触
角は38度であり、フッ素モノマーAの添加により液晶
との相互作用が低減されていることがわかる。
【0028】その他のフッ素含有モノマーAとして次の
ような化学式のものを使用することもできる。
【0029】
【化6】
【0030】化5、化6のフッ素含有モノマーAは、直
鎖アクリル酸誘導体であり、一般的には、次の化学式で
表される。
【0031】
【化7】
【0032】
【化8】
【0033】
【化9】
【0034】化8、化9のフッ素含有モノマーAは、直
鎖メタクリル酸誘導体であり、一般的には、次の化学式
で表される。
【0035】
【化10】
【0036】その他のモノマー添加物としては、高分子
マトリクスの表面エネルギーを低減するものとしては側
鎖結合の結合エネルギーが大きいものを添加すればよ
い。したがって、次のように側鎖にシアノ基をもつ下記
化学式をもつモノマーも添加できる。
【0037】
【化11】
【0038】
【化12】
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ッ素又はシアノ基を含有する鎖状高分子前駆体を高分子
マトリクスの構成成分として添加するので、常温で作製
されるため、室温付近の温度で紫外線照射により安定し
た高分子硬化ができ、製造工程が簡単化でき、かつ汎用
ICで駆動できる。フッ素又はシアノ基を含有する鎖状
高分子前駆体の添加量は、組成物の1〜50重量%の範
囲で制御されるので、液晶と高分子前駆体の相分離温度
が低温側にシフトする。フッ素又はシアノ基を含有する
鎖状高分子前駆体として、直鎖アクリル酸誘導体又は直
鎖メタクリル酸誘導体が添加されるので、高分子マトリ
クスと液晶分子界面での相互作用が小さくなり、印加さ
れた電界に対して液晶が配列しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る高分子分散型の液晶電気
光学素子の断面構造を示す図である。
【図2】高分子分散液晶を駆動する時の構成断面図であ
る。
【図3】図1の高分子分散型の液晶電気光学素子の電気
光学特性(透過率−電圧特性)を示すグラフである。
【図4】高分子のみの膜と液晶との接触角を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…ガラス基板 2…透明導電膜 3…液晶 4…高分子マトリクス4

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外線硬化型の高分子マトリクス中に液
    晶が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両側
    に配置された電極基板とからなる液晶電気光学素子の製
    法において、 フッ素を含有する鎖状高分子前駆体を高分子マトリクス
    の構成成分として添加することにより、常温で作製され
    ることを特徴とする液晶電気光学素子の製法。
  2. 【請求項2】 前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体
    の添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御され
    ることを特徴とする、請求項1に記載の液晶電気光学素
    子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記フッ素を含有する鎖状高分子前駆体
    として、一般式 【化1】 を持つ直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタクリル酸誘導
    体を添加したことを特徴とする、請求項1に記載の液晶
    電気光学素子の製法。
  4. 【請求項4】 紫外線硬化型の高分子マトリクス中に液
    晶が分散した高分子・液晶複合膜と、これを挟んで両側
    に配置された電極基板とからなる液晶電気光学素子の製
    法において、 シアノ基を含有する鎖状高分子前駆体を高分子マトリク
    スの構成成分として添加することにより、常温で作製さ
    れることを特徴とする液晶電気光学素子の製法。
  5. 【請求項5】 前記シアノ基を含有する鎖状高分子前駆
    体の添加量は、組成物の1〜50重量%の範囲で制御さ
    れることを特徴とする、請求項4に記載の液晶電気光学
    素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記シアノ基を含有する鎖状高分子前駆
    体として、一般式 【化2】 を持つ直鎖アクリル酸誘導体又は直鎖メタクリル酸誘導
    体を添加したことを特徴とする、請求項4に記載の液晶
    電気光学素子の製法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490013B2 (en) * 1997-11-20 2002-12-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Vertical alignment liquid crystal display having improved driving voltage control
KR20120071361A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 포톤 다이나믹스, 인코포레이티드 캡슐화된 폴리머 네트워크 액정 물질, 장치, 및 제조 방법

Cited By (3)

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