WO2001055782A1 - Obturateur optique a cristaux liquides - Google Patents

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Description

明 細 書
液晶光シ ャ ッ タ ー
技術分野
本発明は、 偏光板が不要で省エネルギー タ イ プの散乱 型液晶光シ ャ ッ タ ー に関する。 さ ら には、 本発明は、 こ の液晶光シ ャ ッ タ ーを用 いた表示デバイ ス に関する。
背景技術
従来、 液晶光シ ャ ッ タ ー と しては、 主と してネマチ ッ ク 液晶を使用 した T N ( ッ イ ステ ツ ドネマチ ッ ク ） 型又は S T N (スーノ、0— ッイ ステ ツ ドネマチ ッ ク ） 型の ものが 用い られている。 と こ ろが、 こ れ らの方式はッイ ステ ツ ド配列 した液晶の施光性 （すな わち、 偏光光） を利用す る も のであ る こ と力、 ら、 1 ) 偏光板を必要 とする、 2 ) 光源のエネルギーの ロ スが大き い、 3 ) セル厚の高精度 な制御が必要なため大画面化に適 していな い、 4 ) 視野 角が狭い等の問題点を有 してい る。 近年、 こ れ らの問題 点を改善 し、 明 る く コ ン ト ラ ス ト の良い大型の廉価な液 晶表示デバイ スを与え る もの と して、 高分子一 液晶複合 系を用いた要素的液晶光シ ャ ッ タ 一を表示デバイ ス に応 用する研究が活発に行われる よ う にな っ た。
これま でに開発 さ れた高分子 一 液晶複合系の液晶光シ ャ ッ タ 一は、 液晶成分 と してネ マチ ッ ク 液晶を用いた も のがほ とんどであ る。 と り わけ、 液晶が微小な ド ロ ッ プ レ ツ ト と して高分子マ ト リ ッ ク ス 中に分散 した構造を有 する も の （高分子内分散型液晶 ： J， W. Doane, N. A. Vaz, B. G. Wu, S. Zumer, App 1. Phy s,し e 11 , 27 ( 1986 ) )と、 液晶を 連続相 と してその 中に 3 次元網 目状乂は微小な ド ロ ッ プ レ ツ ト と して高分子が分散 した構造を有す る も の （高分 子分散型液晶 ： 特開平 2 — 2 8 2 8 4 号公報、 特開平 2 一 5 5 3 1 8 号公報） の 2 つの タ イ プの液晶光シ ャ ツ 夕 —が検討さ れてき た。
し力、 しな力 ら、 上記のよ う なネマチ ッ ク 液晶に よ る 高 分子一 液晶複合型液晶光 シ ャ ッ タ ー の応答速度はいずれ も他の液晶表示デバイ ス に比較する とかな り 遅 く、 ま た 駆動に要する電圧 も ま だ高い。
最近、 液晶成分 と して コ レ ステ リ ッ ク 液晶を 5 〜 1 0 重量％含有する カ イ ラ ルネマチ ッ ク 液晶を用い、 らせん のね じ り 力を液晶に付加する こ とで高分子分散型液品光 シ ャ ッ タ ー の光遮蔽能を高め、 コ ン ト ラ ス ト 比を上昇さ せる と と も に、 応答速度を速め る試みがな さ れてい る (特開平 4 — 1 1 9 3 2 0 号公報） 。
しか しなが ら、 こ の方法では、 応答速度についてかな り の改善がみ られ る も のの、 駆動に要する 電圧はかえ つ て高 く な つ て しま い、 実用化には さ らな る 改善が必要で あ る。
図面の簡 単な説明
図 1 は、 本発明の液晶光シ ャ ッ タ ーの励作原理 （電圧 未印加時） の模式図であ る。
図 2 は、 本発明の液晶光シ ャ ッ タ ーの動作原理 （電圧 印加時） の模式図であ る。
発明の開示
本発明の主な 目 的は、 こ れ ら の問題点を改善 し、 特に. 偏光板が不要であ り、 低電圧で も優れた特性を発揮でき る省エネルギー型液晶光 シ ャ ッ タ ーを提供する こ と にあ る。
本発明者は、 従来技術の問題点を解決する ために鋭意 研究を重ねた結果、 特定の構成か らな る光 シ ャ ッ タ ー層 を採用する こ と によ り 上記 目 的を達成でき る こ と を見出 し、 ついに本発明を完成す る に至 っ た。
すなわち、 本発明は、 2 枚の導電性基板及びこ れ らの 基板間に支持さ れた光シ ャ ッ タ 一層を有する液晶光シ ャ ッ タ ーであ っ て、
( 1 ) 前記光シ ャ ツ 夕 一層は、 5 〜 2 0 重量％の透明性 高分子成分及び 9 5 〜 8 0 重量％の液晶成分か らな り、 ( 2 ) 前記液晶成分は、 コ レステ リ ッ ク 液晶、 カ イ ラル ス メ ク チ ッ ク C 液晶及びネ マチ ッ ク 液晶力、 らな り、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラルス メ ク チ ッ ク c 液晶の合計 量が液晶成分中 0 . 0 5 〜 1 0 重量％でぁ り、
( 3 ) 前記光 シ ャ ッ タ ー層は、 前記透明性高分子成分か らな る透明性高分子薄膜が前記液晶成分を包んでな る粒 状構造体によ り 構成さ れてい る こ とを特徴 とする液晶光 シ ャ ッ タ ー に係 る ものであ る。
ま た、 本発明は、 上記液晶光 シ ャ ッ タ ー を用いた表示 デバ、ィ ス に係 る も のであ る。
本発明の液晶光 シ ャ ッ タ ーは、 2 枚の導 ¾性基板及び こ れ らの基板間に支持さ れた光 シ ャ ッ タ 一層を有する液 晶光シ ャ ッ タ ーであ つ て、
( 1 ) 前記光 シ ャ ッ タ ー層は、 5 ~ 2 0 重量％の透明性 高分子成分及び 9 5 - 8 0 重量％の液晶成分か らな り、 ( 2 ) 前記液晶成分は、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶、 カ イ ラル スメ ク チ ッ ク C 液晶及びネ マ チ ッ ク 液晶力、 らな り、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラルス メ ク チ ッ ク C 液晶の合計 量が液品成分中 0 . 0 5 〜 1 0 重量％であ り、
( 3 ) 前記光 シ ャ ッ タ ー層は、 前記透明性高分子成分か らな る透明性高分子薄膜が前記液晶成分を包んでな る粒 状構造体によ り 構成さ れてい る こ と を特徴 とする もので あ る。
本発明の液晶光 シ ャ ッ タ ーを構成する導電性基板は、 光シ ャ ッ 夕 一層に電圧を印加でき る も のであれば特に限 定さ れない。 例えば、 ガラ ス、 樹脂等の透明基板に I T 0 ( I n d i u m T i n O x i de )等か らな る 導電層 （透明電極） を 積層 して得 られる透明導電性基板を本発明の導電性基板 と して用い る こ と もでき る。 ま た、 公知の液晶ディ スプ レイ 等で用 い られている透明導電性基板 も採用する こ と ができ る。 透明導電性基板は、 通常は無色透明の ものを 使用すれば良 く、 必要に応 じて有色透明の ものを使用す る こ と もでき る。
木発明では、 上記導電性基板 2 枚の間に光 シ ャ ッ タ ー 層が支持さ れてい る。 光シ ャ ッ タ ー層の組成は、 実質的 に透明性高分子成分及び液晶成分か らな る。 透明性高分 子成分は通常 5 〜 2 0 重量％程度 （好ま し く は 7 〜 1 5 重量％ ) 、 液晶成分は通常 9 5 〜 8 0 重量％程度 （好ま し く は 9 3 〜 8 5 重量％ ) であ る。 透明性高分子成分が 5 重量％未満の場合には、 高分子成分が分散層にな る お それがあ る。 ま た、 透明性高分子成分が 2 0 重量％を超 え る場合には、 駆動電圧が高 く な る おそれがあ る。
上記液晶成分は、 コ レステ リ ッ ク 液晶、 カ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 液晶及びネマチ ッ ク 液晶か らな り、 コ レステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C液晶 （以下、 両 者を総称 して 「カ イ ラル液晶」 と も い う ） の合計量が液 晶成分中 0 . 0 5 ~ 1 0 重量％ (好ま し く は 0 . 3 〜 1 重量％ ) であ る。 ネマチ ッ ク 液晶に少 しで も コ レステ リ ッ ク 液晶が混入する と コ レステ リ ッ ク 液晶 にな る こ と は 良 く 知 られている。 本発明では、 ネマチ ッ ク 液晶中に コ レステ リ ッ ク 液晶を加えてな る コ レステ リ ッ ク 液晶に 力 イ ラノレスメ ク チ ッ ク C 液晶を加えた ものであ る。 カ イ ラ ル液晶の割合が上記範囲外 とな る場合には、 駆動電圧が 高 く な つ た り、 あ る いは応答速度が遅 く な る こ とがあ る ( カ イ ラ ノレ液晶中における コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C 液晶の割合は、 最終製品の用途、 使 用 目 的等に応 じて適宜設定すれば良い力^ 通常は コ レ ス テ リ ッ ク 液品 1 モノレに対 してカ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C 液 晶を 4 モル以下、 好ま し く は 0 . 0 1 〜 2 モル、 よ り 好 ま し く は 0 . 0 1 ~ 0 . 5 モノレとすれば良い。
本発明では、 カ イ ラ ル液晶 と して コ レ ス テ リ ッ ク 液晶 と カ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C 液晶の 2 種の液晶を併用する ので、 駆動電圧の低減化を図 る こ とができ る と と も に、 ポ リ ドメ イ ン性に基づ く 光散乱能等を さ ら に向上さ せる こ とが可能であ る。 特に、 本発明では、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶の らせんの向き と、 カ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C 液晶の らせんの向き を互いに逆向き とする こ とが性能向上に よ り 一層有益であ る。 例えば、 らせんの向 き が時計回 り で あ る コ レステ リ ッ ク 液晶を用い る場合には、 らせんの向 き が反時計回 り の カ イ ラルスメ ク チ ッ ク c 液晶を用 いれ ば良い。 こ れ ら液晶の らせんの向き は、 例えばプレナ一 テキス チ ャ一を作成 し、 コ ッ ト ン効果を測定する こ と に よ っ て確認する こ とができ る。
カ イ ラ ル液晶 と して上記 2 種の液晶 （液晶混合物） を 用いる こ と によ っ て優れた特性が得 られる 理由 について は明確でな いが、 ね じれ力 は弱 く て も ポ リ ドメ イ ン構造 への 自発回復時間が速い液晶系が形成される こ と に よ り , 全体と して比較的低電圧で も応答 し、 しか も比較的速い 応答を示す もの と考え られる。
本発明の光 シ ャ ツ 夕 一層で用 い る ネマチ ッ ク 液晶、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C 液晶は特 に限定的でな く、 公知の もの又は市販品を用いる こ と も でき る。
ネマチ ッ ク 液晶 と しては、 特に、 常温で十分な電界応 答性を有 し、 プ レボ リ マー と混合 した場合に均一に混合 さ れ、 等方相を形成する も のが好ま しい。 こ の よ う な条 件を満たす も のであれば、 汎用 さ れている ネマチ ッ ク 液 晶 も用 いる こ とができ る。 例えば、 ビフ ヱ ニル系、 フ エ ニノレシ ク ロ へキサ ン系、 シ ク ロ へキ シノレシ ク ロへキサ ン 系、 シァ ノ ビフ エ ニル系、 シァ ノ フ エニノレ シ ク ロへキサ ン系、 シァ ノ シ ク 口へキ シノレシ ク 口へキサ ン系あ る いは こ れ らの混合物を挙げる こ とができ る。 こ れ らの 中で も 特に電界応答性に優れた シァ ノ ビフ ヱ ニル系、 シァ ノ フ ェ ニノレシ ク ロへキサ ン系、 シァ ノ へキ シノレシ ク ロへキサ ン系等が好ま しい。
コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 液晶 と しては、 ネマチ ッ ク 液晶 との混合性 · 混和性に優れ、 ネマチ ッ ク 液晶に十分な らせんのね じれ力を付与でき る ものであれば良い。 具体的には、 それぞれ常温において 単独でコ レステ リ ッ ク 相及びカ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 相 を呈す る も の であれば特に限定さ れず、 公知の も の又は 市販品を用いる こ とができ る。 コ レ ステ リ ッ ク 液晶及び カ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 液品は、 比較的バルキ一でない 構造を有する も のが好ま しい。
透明性高分子成分と しては、 壁面効果を十分発現させ る ために液品成分の小体積の壁面を薄膜状に覆 う 構造を と る こ とができ る も の であれば特に限定さ れない。 製造 工程上の見地か ら言えば、 本発明におけ る 光 シ ャ ツ 夕 一 層は、 紫外 · 可視光重合型のプ レボ リ マ一及び z又はモ ノ マ一な らびに前記液晶成分 （ コ レ ステ リ ッ ク 液晶、 力 イ ラ ルスメ ク チ ッ ク C 液晶及びネマチ ッ ク 液晶） を含む 混合物に紫外 · 可視光 （波長 ： 約 3 5 0 〜 4 0 0 n m ) を照射 して前記プ レボ リ マー又はモ ノ マーを重合させて な る こ とが好ま しい。 こ のよ う な処理をす る こ と によ つ て、 コ レステ リ ッ ク 液晶の フ ォ ー カノレコニ ッ ク · グ レイ ン構造を包み込んだ状態で薄膜状ポ リ マーが形成さ れ、 ポ リ ドメ イ ンを含むグ レイ ンがポ リ マーの薄膜に包ま れ た構造 （粒状構造体） をよ り 確実に得る こ とができ る。
従っ て、 本発明では、 上記プ レボ リ マー及び Z又はモ ノ マ一 を液晶成分 と混合 し、 相溶状態に した後、 紫外 - 可視光照射等によ っ て常温付近で重合させて得 られる よ う な透明性高分子成分を好適に用い る こ とができ る。 こ の よ う なプ レボ リ マー又はモノ マ一 と して は、 一般に紫 外 · 可視光重合型のプ レポ リ マ一又はモノ マ一 と して知 られている も のを用いる こ とができ、 例えばア ク リ ル系、 メ タ ア ク リ ル系、 チォア ク リ ル系等の も のを使用でき る。 よ り 具体的には、 ヒ ド ロキ シェチルァ ク リ レー ト、 フ エ ノ キ シェチノレア ク リ レー ト、 ラ ウ リ ノレア ク リ レー ト、 1， 6 一 へキサ ン ジォ一ノレジァ ク リ レ一 ト、 ポ リ エチ レ ン グ ラ イ コ ーノレジァ ク リ レー 卜、 ポ リ テ ト ラ メ チ レ ングラ イ コ ーノレジァ ク リ レー ト、 ト リ メ チノレプロパ ン ト リ ァ ク リ レ一 ト 等あ る いは こ れ らのプレ ボ リ マーを単独又は混合 して用 いる こ とができ る。 本発明では、 特に、 重合後の ポ リ マーのガラ ス転移温度 （ T g ) が使用温度範囲よ り 低 温であ る こ とが望ま しい。 なお、 プレボ リ マーの重合度 は、 用 いる プ レボ リ マ一、 液晶成分等の種類に応 じて適 宜設定すれば良い。
光シ ャ ッ タ ー層 中におけ る他の成分 と して、 ア ク リ ル 系多官能基、 ベ ン ゾフ ヱ ノ ン、 1 ー ヒ ド ロ キ シ シ ク ロ へ キシル フ ニルケ ト ン等の重合開始剤の ほ力、、 連鎖移動 剂、 染料、 光増感剤、 架僑剤等の添加剤を必要に応 じて 適宜混合する こ とができ る。
本発明では、 光 シ ャ ッ タ ー層は、 前記透明性高分子成 分か ら な る透明性高分子薄膜が前記液晶成分を包んでな る粒状構造体 （小胞体又は細胞状体） に よ り 構成さ れて いる。 すなわち、 本発明 におけ る光シ ャ ツ 夕 一層は、 液 晶成分の小体積が透明性高分子薄膜 （薄膜壁） に よ り 包 ま れた小胞体 （ グ レイ ン ） の複数によ り 占有さ れてい る < 上記構造体の平均直径は、 最終製品の用途、 透明性卨 分子成分の種類等によ り 適宜設定すれば良いが、 通常は l 〜 1 0 〃 m程度、 好ま し く は l 〜 3 z mであ る。 こ の 範囲内 に設定する こ と によ り、 コ ン ト ラ ス ト 比を向上さ せる こ とができ、 ま た特に優れた応答性等を発揮する こ とができ る。 本発明における上記平均直径は、 偏光顕微 鏡又は走査型電子顕微鏡で粒状構造体を観察 し、 任意に 選んだ粒状構造体 5 0 個の各最長径を算術平均 した値で あ る。
本発明におけ る光シ ャ ッ タ 一層の厚みは特に限定さ れ る も のではな く、 所望のデバイ スの 目 的 · 用途等に応 じ て適宜決定でき る 力^ 応答性等の兒地か ら言えば通常 3 〜 6 0 / m程度、 好ま し く は 5 〜 1 5 〃 m とすれば良い c 上記厚みは、 公知のスぺーサ一 に よ り 調節する こ とがで さ る。
本発明に よ る液品光シ ャ ッ タ ー は、 例えば以下の よ う に して製造する こ とができ る。 まず、 ネマチ ッ ク 液晶を カ イ ラ ル液晶で希釈 し、 十分に混合 し、 さ ら にプ レポ リ マ ー及び任意成分を添加 し、 混合 · 攪拌する。 得 られた 混合物をスぺーサーを用いて所定の間隔に設定 した 2 枚 の透明導電性基板間に挿入 し、 こ の基板を通 して紫外 · 可視光を照射 してプ レボ リ マ ーを光重合さ せる こ と によ り、 高分子薄膜が形成さ れる と 同時に液晶成分が析出 し- 最終的には高分子薄膜で液晶成分が包ま れた粒状構造体 が得 られる。 こ の よ う に して不透明な光シ ャ ッ タ ー層が 形成さ れる。
こ の場合、 光シ ャ ッ タ ー層中の各成分の配合順序は、 特に限定さ れない。 上記例の場合、 カ イ ラ ル液晶 とネマ チ ッ ク 液晶を混合 してい るカ 、 場合によ っ ては 3 種類の 液晶を同時に混合 して も良い。 ま た、 上記の粒状構造体を形成さ せる条件 も、 用 い る モ ノ マ ー又はプ レ ボ リ マーの種類、 液晶成分の種類、 所 望の粒状構造体の大き さ 等よ り 適宜設定すれば良い。 特 に、 粒状構造体を形成さ せる 温度は、 通常 0 〜 9 0 °C程 度 とする こ とが望ま しい。
本発明の液晶光 シ ャ ッ タ ー は、 公知の透過型又は非透 過型表示デバイ スの光シ ャ ッ タ ー部分に適用する こ とが でき る。 すなわち、 本発明の表示デバイ ス は、 本発明の 液晶光 シ ャ ッ タ ー を用 いる ほかは、 公知の構成要素をそ のま ま採用する こ とができ る。 例えば、 必要に応 じてバ ッ ク ラ イ ト、 光反射板、 カ ラ 一 フ イ ノレタ ー、 コ ンデ ンサ — レ ンズ等を用い る こ とができ る。 但 し、 偏光板は不要 であ る。
ま た、 使用 に際 して も、 公知の液晶光シ ャ ツ 夕 一 と 同 様の使用方法に従えば良い。 例えば、 2 枚の導電性基板 に通電でき る よ う に電源、 スィ ッ チ等に配線 し、 電源の オ ン Zオ フ によ り 光シ ャ ッ タ ーの開閉を行 う こ とができ o
本発明の液品光 シ ャ ッ タ ーは、 透明性高分子薄膜が力 イ ラ ル液品の小体積を包み込んだ小胞体が積み重な つ た 構造をな し、 高分 了-薄膜が細胞膜の よ う にな っ てい る の で、 いわば高分子細胞壁型液晶光 シ ャ ッ タ ー と呼ぶ こ と ができ る。 その構造を図 1 に示す。 透明導電性基板であ る I T 〇 コ ー ト ガラ ス （ 3 ) に支持 （挟持） された光 シ ャ ッ タ 一層 中には、 多数の粒状構造体が充填 さ れてい る < 各粒状構造体 （ グ レイ ン） は高分子薄膜 （ 7 ) でカ イ ラ ル液晶 （ 5 ) を包含 している。 各粒状構造体中に は、 ド メ イ ン境界 （ 6 ) で区分さ れた ドメ イ ンを多数冇 し、 各 ドメ イ ン 中に要素的コ レステ リ ッ ク 液晶 （ 4 ) が多数分 布 して い る。
こ の高分子細胞壁型液晶光 シ ャ ッ タ ー においては、 電 源オ フ （電圧無印加時） では、 図 1 に示すよ う に、 コ レ ステ リ ッ ク · フ ォ ー カ ノレコ ニ ッ ク ' テキ ス チ ャ 一 （要素 的コ レ ステ リ ッ ク 液晶がさ ま ざま な方向を向いている テ キスチ ヤ 一） の強い濁 り に よ り 入射光 （ 1 ) が遮断さ れ る。 -方、 電源オ ン （電圧印加時） では、 図 2 に示すよ う に、 液晶分子がホメ オ ト 口 ピ ッ ク に配 ^ して光を透過 させる。
特に、 電源オ フ の場合には、 上記の よ う に、 液晶相が コ レステ リ ッ ク 液晶特有の フ ォ ー カノレコ ニ ッ ク · ポ リ ド メ イ ン構造 と な る ため、 小胞休が微細でな く て も、 ネマ チ ッ ク 液晶のみを用いた場合に比較 して著 しい光散乱性 を示す （すなわち、 シ ャ ッ ターを閉 じた状態に寄与する） その結果、 本発明 においては高分子成分 と液晶成分の屈 折率を特に調整 しな く と も、 透明性の高いポ リ マ 一を用 いさ えすれば表示の コ ン ト ラ ス ト 比を改善する こ とが可 能であ る。
応答速度に関 し、 本発明液晶光シ ャ ッ タ ーにお け る 立 ち上が り 時間 （ て r ) は、 電界によ っ て分子を強制配 1 さ せる のに要する 時間に相当する こ とか ら、 電圧が大き い ほ ど短時問にな る 傾向があ る。 一方、 立ち下が り 時間
( Γ d ) は、 ポ リ ドメ イ ン構造の 自発的 [口"]復に要す る 時間 に相当する こ とか ら、 主と して高分子壁面上に生 じ る コ レステ リ ッ ク 液晶 （ カ イ ラノレ液晶） の生長サイ ト の数の 大小に よ っ て決定さ れる （高分子 - 液晶界面の相互作用 が関係する ） 。
カ イ ラル液晶のね じれ力を増せば て dを小さ く する こ と ができ る 力 その一方でコ レステ リ ッ ク 構造の崩壊が関 与する 立ち上が り に強い力が必要とな る ため、 駆動に要 する電圧は高 く な る。 すなわち、 て rの高速化と ： dの高 速化はカ イ ラ ル液晶のね じれ力及び駆動電圧の大小にお いて互いに相反する 関係 と な る。
こ の よ う な関係の も とで、 本発明の液品光 シ ャ ッ タ ー では、 高分子成分の璧面の導入を調整する と と も に、 力 ィ ラ ル液晶のね じれ力を制御 して最適な状態にす る こ と によ り、 比較的低い駆動電圧で応答の高速化を実現する こ とができ る。
本発明の液晶光 シ ャ ッ タ ー に よれば、 駆動電圧 3 〜 1 2 V において、 立ち上が り 時間 （ て r ) 力 2 〜 1 O m s ( m s ： m s e c ) 、 立ち下力、' り 時間 （ て d ) 力 6 〜 1 4 m s、 最大コ ン ト ラ ス ト比 （ T QZ T O) ( Τ !。。 ： 電 圧印加時の透過率 （％；) 、 Τ π ： 最小透過率 （すなわ ち電 圧未印加時の透過率） （％ ) ) 6 0 0 以上と い う 優れた 性能を得る こ とができ る。 こ れは、 従来の高分子一液晶 複合型液晶光シ ャ ッ タ ーが数 1 0 Vの駆動電圧を必要 と していたのに比較 して相当低い ものであ り、 しか も低駆 動電圧であ っ て も応答速度は従来の もの と 同程度又はそ れ以上の性能であ る。 ま た、 こ の こ と は、 偏光板が不要 とな る こ と と相俟 っ て、 省エネルギー化に大いに寄与で き る こ と を示す も のであ る。
ま た、 液晶成分 と して カ イ ラ ル液晶を含有 させる こ と に よ り、 最大コ ン ト ラ ス ト比は従来のネマチ ッ ク 液晶の みを用いた場合に得 られる 2 〜 1 4 ： 1 程度に比較 して 相当向上 してお り、 実用的で高性能な液晶光 シ ャ ッ タ ー、 ひいては信頼性の高い表示デバイ スを提供する こ とがで き る。
さ ら に、 本発明液晶光シ ャ ッ タ ーでは、 偏光板、 配向 膜 （配向処理 · ラ ビ ング） 等が不要 とな る こ とか ら、 製 造工程の短縮化 · 低コ ス ト 化と い う 点で も非常に有利で あ る。
本発明の液晶光 シ ャ ッ タ ーは、 例えば光空間変調器、 調光器、 大型画面用プロ ジ ェ ク シ ヨ ン ' デ ィ スプ レイ、 大画面テ レ ビ用デ ィ スプ レイ、 パ ソ コ ン用ディ スプ レイ 等の透過型又は非透過型表示デバイ ス に有用であ り、 ま た レーザ一プ リ ン タ ー の光シ ャ ッ タ ー等、 さ ま ざま な分 野での応用が期待さ れる。
発明を実施する ための最良の形態
以下、 突施例及び比較例によ り 本発明を具体的に説明 す る 力 本発明は これ ら実施例に限定さ れる も のではな い。
なお、 実施例及び比較例において作製 した各々 のデバ ィ ス の電気光学特性の測定は、 次の方法に よ り 実施 した, 供給電源と して フ ァ ン ク シ ョ ン ジ ヱ ネ レー タ ー 「 1 9 2 0 A 」 （ N F 社製） を用い、 光源には 1 5 0 W ( 1 0 0 V ) ハ ロゲ ン ラ ン プを用い、 ハ ロ ゲ ン ラ ンプ用 ラ ンプハ ウ ス及び顕微鏡用 白色光フ イ ノレタ ーを用いて得 られた平 行光束を フ ィ ルタ ー よ り 4 0 c mの距離に設置 したサ ン プルに直径 5 m m の光束で入射 し、 試料を透過 して試料 力、 ら 1 0 c mの距離において幅 5 m m の ス リ ッ ト を通過 した光量を フ ォ ト ディ テ ク タ 一 によ り 評価 した。 最大コ ン ト ラ ス ト 比 （ τ i。。 ζ τ 。） は、 上記の条件に おいて電圧印加時の最大透過率 （ τ 。。） 及び電圧未印加 時の透過率 （ τ 。） の比を求め る こ と によ り 算出 した。 ま た、 立ち上が り 時間 （ て r ) 及び立ち下が り 時間 （ て d ) の測定は、 「デジ タ ル ' ス ト レ ー ジオ シ ロ ス コ ープ」
(岩通製、 4 0 M H z ) を用い、 周波数 5 0 0 H z の炬 形波を加えて行 っ た。
実施例 1
ヒ ド ロ キシェチノレア ク リ レー ト及びフ エ ノ キ シェチノレ ァ ク リ レ ー ト の 6 0 ： 4 0 (重量比） 混合物 1 0 重量％ と、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶 「 C 一 1 5 」 （メ ルク 社製、 ら せんの 向 き は反時計回 り （ 一 ） ） 及びカ イ ラ ルス メ ク チ ッ ク C相を示す強誘 ^性液晶 「 C S — 2 0 0 3 」 （チ ッ ソ社製、 らせんの向 き は時計回 り （ + ) ) の 1 ： 0. 2 (モル比） 混合物が液晶成分中 0. 4 重量％ と な る よ う にネマチ ッ ク 液晶 「 5 C B」 （ メ ノレク 社製） で希釈 して 得 られた液品成分 9 0 重量％ と を十分に混合 した。 ポ リ イ ミ ドフ イ ノレムのスぺーサ一 に よ り 間隔を 7. 5 m設 定 した 2枚の I T 0 コ 一 ト した透明導電ガラ ス基板間に 上記混合物を挿入 し、 室温 2 2 °Cにて 1 0 0 Wの高圧水 銀灯に よ る紫外 · 可視光の平行光束を 出光側 レ ンズか ら 3 0 c mの位置で 5 分間照射 して重合 さ せた。 2 枚の基 板間に形成された光シ ャ ッ タ ー層部分の大き さ は約 1 c m x l c mであ り、 こ の光 シ ャ ッ タ ー層 中の組織を電子 顕微鏡で観察 した と こ ろ、 ポ リ ドメ イ ン ' フ ォ ー カルコ ニ ッ ク · グ レイ ン構造を形成 している のが認め られた。 グ レイ ンの大き さ は平均 2 /z m程度で多少分布があ る の が確認さ れた。 室温 2 0 °Cにおいて こ のデバイ スの電気 光学特性を測定 した と こ ろ、 駆動電圧 8 V において最大 コ ン ト ラ ス ト 比 （ 丁 1。。ダ 丁 7 0 0 以上、 て r = 2. 2 m s、 て d = 7. 3 m s 力 得 ら れた。
比較例 1
ヒ ド ロ キ ンェチルァ ク リ レ ー ト 及びフ エ ノ キ シェチル ア タ リ レー ト の 6 0 ： 4 0 (重量比） 混合物 1 0 重量％ と、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶 「 C — 1 5 」 （ メ ノレク 社製） 力 液晶成分中 2 0 章:景％ とな る よ う にネマチ ッ ク 液晶 「 5 C B 」 （メ ルク 社製） で希釈 して得 られた液晶成分 9 0 重量％ とを十分に混合 した。 ポ リ イ ミ ド フ ィ ルムのスぺ —サ一 に よ り 間隔を 7. 5 〃 m に設定 した 2 枚の I T O コ ー ト した透明導電ガラ ス基板間に上記混合物を挿入 し、 室温 2 2 °Cにて 1 0 0 Wの高圧水銀灯に よ る紫外 · 可視 光の平行光束を出光側 レ ンズか ら 3 0 c mの位置で 5 分 間照射 して高分子成分を重合さ せた。 2 枚の基板間に形 成された光シ ャ ッ タ ー層部分の大き さ は約 1 c m x l c mであ る。 室温 2 0 °じにおいて こ のデバイ スの電気光学 特性を測定 した と こ ろ、. 駆動電圧 6 Vにおいて最大コ ン ト ラ ス ト 比 （ T 1。。/ T 。） 3 0 0、 て r = 1 0. 6 m s、 て d = 1 5 m s であ っ た。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 2 枚の導電性基板及び こ れ らの基板間に支持 さ れた光 シ ャ ツ 夕 一層を有する液晶光 シ ャ ッ タ ー であ っ て、 ( 1 ) 前記光シ ャ ッ タ ー層は、 5 〜 2 0 重量％の透明性 高分子成分及び 9 5 〜 8 0 重量％の液晶成分か らな り、 ( 2 ) 前記液晶成分は、 コ レ ス テ リ ッ ク 液晶、 カ イ ラ ル ス メ ク チ ッ ク C 液晶及びネ マチ ッ ク 液晶か ら な り、 コ レ ステ リ ッ ク 液晶及びカ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 液晶の合計 量が液晶成分中 0 . 0 5 〜 1 0 重量％でぁ り、
( 3 ) 前記光シ ャ ッ タ ー層は、 前記透明性高分子成分か らな る透明性高分子薄膜が ii記液晶成分を包んでな る 粒 状構造体に よ り 構成さ れてい る こ と を特徴 とする 液晶光 シ ャ ッ タ ー。
2 . コ レステ リ ッ ク 液晶の らせんの向 き と カ イ ラ ノレ ス メ ク チ ッ ク C 液晶の らせんの向き が互いに逆方向であ る請求項 1 記載の液晶光シ ャ ッ タ ー。
3 . 粒状構造体の平均直径が 1 〜 1 0 mであ る請 求項 1 又は 2 に記載の液晶光シ ャ ッ タ ー。
4 . 光シ ャ ッ タ ー層力 紫外 · 可視光重合型のプ レ ポ リ マ ー及び Z又はモノ マーな ら びに コ レステ リ ッ ク 液 晶、 カ イ ラ ノレス メ ク チ ッ ク C 液晶及びネマチ ッ ク 液晶を 含む混合物に紫外 · 可視光を照射 して前記プ レ ボ リ マー 又はモ ノ マーを重合さ せてな る請求項 1 〜 3 のいずれか に記載の液晶光シ ャ ッ タ ー。
5 . 請求項 1 〜 4 のいずれかに記載の液晶光シ ャ ツ 夕 —を用 いた表示デバィ ス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP4608885B2 (ja) * 2004-01-14 2011-01-12 富士ゼロックス株式会社 液晶表示素子及びその製造方法
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0588150A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Sumitomo Chem Co Ltd 液晶表示デバイス
US5455083A (en) * 1993-06-28 1995-10-03 Samsung Electron Devices Co., Ltd. Liquid crystal optical shutter
JPH09236791A (ja) * 1995-12-27 1997-09-09 Toshiba Corp 液晶表示装置およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0588150A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Sumitomo Chem Co Ltd 液晶表示デバイス
US5455083A (en) * 1993-06-28 1995-10-03 Samsung Electron Devices Co., Ltd. Liquid crystal optical shutter
JPH09236791A (ja) * 1995-12-27 1997-09-09 Toshiba Corp 液晶表示装置およびその製造方法

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