JPH0255318A - 液晶使用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示装置、光量調節フィルム等として使
用される液晶使用装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕液晶を
利用した装置は、情報表示装置の他、光量を自在に調節
するフィルターなどとしても用いられている。

これら装置は、流動性のある液晶を数戸から数十−程度
の極めて狭く、かつ均一な厚さのギャップ内に保持し、
これに電圧などを印加して駆動させるため、高度なギャ
ップ精度が要求される。従って、均一な厚さのスペーサ
ーやギャップ調節材。

更にはガラスのような固い基板が必要である。

しかし、この方法で液晶を利用した大面積の装置を製造
しようとすると、大面精にわたって均一な厚さのギャッ
プを形成しなければならないが、これを達成するのは容
易なことではない。特に液晶表示装置のように、単に液
晶の配向性をかえるだけでなく、液晶の配向性をかえた
のち目的とするものを正確に表示しなければならない場
合には一層容易なことではなく、これらが液晶使用′！
Ａ置の広範な応用をさまたげる一因になっている。

これらの欠点を解決するため、液晶をカプセル内に封じ
込めたものをカプセル媒体中に存在させて使用する方法
が提案されているが（特開昭６２−４ＥＬ７８９号公報
）、カプセルの径のばらつきにより、光学的特性が影響
されたり、原動電圧が高くなるなどという欠点を有して
いる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、大面積液晶
使用装置を構成する上での欠点を改善し、容易、安価に
信頼性の高い大面積化が可能な液晶使用装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の液晶使
用装置は、上記目的を達成するため、ポリメタクリル酸
エステル系樹脂からなるマトリックス中に液晶が分散し
てなる液晶分散フィルムを液晶層としたものである。

本発明の液晶使用装置においては、従来からの液晶層の
かわりに液晶をポリメタクリル酸エステル系樹脂中に該
樹脂に対し非溶解状態に分散させたフィルムが使用され
る。

従って、従来からの液晶層を用いた場合には、これを保
持するために２枚の基板が必須であり、更に２枚の基板
を一定の間隔をもって保持するためのスペーサーが必須
であり、しかも厚さに狂いが生じやすいなどのために、
特に大面積の表示装置が得られにくいなどという問題が
あるが、本発明によればこれらの問題が解消された液晶
使用装置が得られる。それ故、本発明の液晶使用装置は
。

大面積の表示装置や調光フィルターに好適に用いること
ができる。また、本発明においては、マトリックス物質
としてポリメタクリル酸エステル系樹脂を用いたことに
より、電界オン・オフ時のコントラストが高く、表示機
能、調光機能等に優れた液晶使用装置を得ることができ
る。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明の液晶使用装置は、上述したように、液晶表示装
置や光量調節フィルターなどの液晶使用装置の液晶層と
して、ポリメタクリル酸エステル系樹脂からなるマトリ
ックス中に液晶を分散せしめた液晶分散フィルムを用い
たものである。

ここで、上記マトリックスを構成するポリメタクリル酸
エステル系樹脂とは、下記式（１）（但し、Ｒはアルキ
ル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシ基、グリシジル基
、ベンジル基又はアリル基を示す。） で表されるｌｌｉ量体の重合体を主成分とする樹脂のこ
とである。この場合、上記単量体単位の量は全体の６０
％（重量％、以下同じ）以上であることが好ましい。な
お、（１）式において、アルキル法としては炭素数１〜
１８のもの、特に１〜８のものが好適である。

上記ポリメタクリル酸エステル系樹脂の具体例としては
、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、
ポリメタクリル酸ｎ−ブチル、ポリメタクリル酸ｉ−ブ
チル、ポリメタクリル酸を一ブチル、ポリメタクリル酸
ステアリル、ポリメタクリル酸シクロヘキシル、ポリメ
タクリル酸ヒドロキシエチル、ポリメタクリル酸グリシ
ジル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく２種
以上併用してもよい。

これらポリメタクリル酸エステル系樹脂からなるマトリ
ックスは光学的フィルムのマトリックスとして用いられ
るため、５０％以上、さらには８０％以上の光線透過率
を有するのが好ましい。

また、マトリックスの屈折率はこれに分散される液晶の
屈折率と近い方が好ましく、その差が０．５以下、好末
しくは０．３以下が推奨される。

また、マトリックスは必要に応じて熱安定剤、光安定剤
、酸化防止剤、滑剤、界面活性剤、微量の無機質充填剤
などを含んでいてもよい。

前記液晶分散フィルムに分散せしめられる液晶には特に
限定はなく、ポリメタクリル酸エステル系樹脂と混合し
た場合に該樹脂相と液晶相とが異なった相として存在し
、これらの相が互いに混在し、樹脂層中に液晶が連続的
なドメインを形成した状態で存在し得るものであり、か
かる性状を有し、液晶使用装置用の液晶として使用し得
るものであればいずれのものも使用し得る。

前記液晶の具体例としては、例えば４−メトキシベンジ
リデン−４′−ブチルアニリン（ＭＢＢＡ）４−エトキ
シベンジリデン−４′−ブチルアニリン（ＥＢ、ＢＡ）
などに代表される化学式：（式中、ｎ、ｍは正の整数、
以下同じ）で表されるアルコキシベンジリデンアルキル
アニリン系液晶化合物；４−ブチルベンジリデン−４′
−シアノアニリンなどに代表される化学式： で表されるアゾキシ系液晶化合物；４−ペンチル−４′
−メトキシアゾベンゼンなどに代表される化学式： で表されるアルキルベンジリデンシアノアニリン系液晶
化合物；４−ペンチルオキシベンジリデン−４′−シア
ノアニリンなどに代表される化学式：で表されるアルコ
キシベンジリデンシアノアニリン系液晶化合物；４−ブ
チル−４′−メトキシアゾキシベンゼン、４−へキシル
−４′−ブトキシアゾキシベンゼンなどに代表される化
学式：で表されるアゾ系液晶化合物；４−オクチルオキ
シ−４１−ペンチルオキシフェニルベンゾエート。

４−ペンチルー４′−メトキシフェニルベンゾエート、
４−へチプルー４′−シアノフェニルベンゾエート、４
−シアノベンゼン−４′−ブチルフェニルベンゾエート
、４−ペンチルベンゼン−４′−ブチルフェニルベンゾ
エートなどに代表されるフェニルベンゾエート系液晶化
合物；４−シアノ−４′−ペンチルビフェニル、４−シ
アノ−４′−へブチルオキシビフェニル、４−シアノ−
４”−ｎ−プロピル−ｐ−ターフェニル、４−シアノ−
４′−オクチルビフェニル、４−シアノ−４′−オクチ
ルオキシビフェニルなどに代表されるビフェニル系液晶
化合物；４−へキシル−４２−ブーチルシクロへキシル
カルボキシベンゾエート、４−ペンチルオキシ−４′−
ペンチルシクロへキシルカルボキシベンゾエート、４−
シアノ−４′プロビルシクロヘキシル力ルポキシベンゾ
エー、ト。

４−シアノベンゼン−４′−エチルシクロへキシルカル
ボキシベンゾエートなどに代表されるシクロへキシルカ
ルボン酸エステル系の液晶化合物；４−プロプルー１−
（４ノーシアノフエニル）シクロヘキサン、４−ペンチ
ル−１−（４’　−シアノビフェニル）シクロヘキサン
、４−プロプルー１−（４’　−エトキシフェニル）シ
クロヘキサン。

４−ペンチル−１−（４’　−エチルフェニル）シクロ
ヘキサンなどに代表されるフェニルシクロヘキサン系や
ビフェニルシクロヘキサン系の液晶化合物；４−ペンチ
ル−１−（４’　−シアノフェニル）−ピリジン、４−
シアノ−１−（４’−ペントキシフェニル）ピリジンな
どに代表されるフェニルピリジン系液晶化合物；４−ブ
チル−１−（４′−シアノフェニル）ジオキサンなどに
代表されるフエニルジオキサン系液晶化合物；４−エチ
ル−１−（４’−シアノシクロヘキシル）シクロヘキサ
ン、４−プロピル−４′−プロピルシクロヘキシル−シ
クロヘキサノエートなどに代表されるシクロヘキシルシ
クロヘキサン系やシクロへキシルシクロヘキサンエステ
ル系液晶化合物；４−プロピルシクロヘキシル−４′−
エトキシフェニルエタン、４−ペンチルシクロへキシル
−４′−シアノフェニルエタンなどに代表されるシクロ
ヘキシルエタン系液晶化合物などがあげられる。

これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよ
い。

本発明の液晶層は上述したように前記ポリメタクリル酸
エステル系樹脂マトリックス中に液晶を該マトリックス
と非溶解状態に互に異なる相として分散させてなるもの
であり、従ってかかる液晶の分散によりマトリックスは
いわばスポンジ状構造をなすように形成されているが、
ここで液晶の分散態様乃至前記スポンジ状構造とは、ポ
リメタクリル酸エステル系樹脂分が網目状をなして連続
相を形成する一方、その空隙（孔や独立空隙）に液晶が
充填された如き状態で存在している状態をいう。この場
合、前記空隙はすべてマトリックスの表から裏まで連通
しているか、表裏のいずれか片面に連通し、従って液晶
がマトリックスの表から裏まで連続し、又は表裏のいず
れか片面に連続しているものが好ましいが、一部独立し
た島状になっているもの（カプセル状のもの）が含まれ
ていてもさしつかえない、この場合、上記液晶はこのよ
うにマトリックス中で互に局所的に連続しているが、こ
の液晶が連続層を形成する割合は、液晶の容積の好まし
くは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上がマトリ
ックスの表および裏の少なくともいずれか一方まで連続
している状態であることが好ましい。

なお、液晶を分散させることによってフィルム状のマト
リックス物質の中にできた空隙の部分（すなわち液晶の
部分）の大きさに限定はないが、空隙の短軸の長さを平
均径と定義した場合、この平均径が１５０戸以下、特に
１００−以下であることが表示品質の均一性の点で好ま
しい。

通常、前記ポリメタクリル酸エステル系樹脂／液晶より
なるフィルム中の液晶が占める割合は３０〜９０％であ
り、好ましくは４０〜８０％である。上記割合が３０％
未満になると液晶の多くがマトリックス物質中に溶解し
てしまったり、たとえ液晶相として分散していても独立
分散粒子として存在するようになることがある。一方、
９０％より多くなると液晶分散フィルムを形成させるの
が困難になる場合が生じる。

なお、液晶分散フィルムの厚さは通常２〜１０００ｐで
あり、好適には５〜１１００ｐである。該厚さが１００
０−をこえると駆動電圧が高くなり、材料コストも高く
なり、２−未満では厚さのばらつきの影響が大きくなる
傾向にある。

このようなフィルムは、ポリメタクリル酸エステル系樹
脂及び液晶からなる組成物に、必要に応じこの組成物の
粘度や取扱い性を調整するための溶剤や各種添加剤を加
えて調製したものを用いてキャスティング法、水面展開
法、ドクターブレード法、ロールコーティング法、デイ
ピング法、スプレー法、静電塗布法などの方法によって
形成することができる。

例えばキャスティング法による場合には、溶剤を用いて
ポリメタクリル酸エステル系樹脂の溶液又は分散液を調
製し、この溶液又は分散液中に前記液晶を分散又は溶解
させたものをキャスティングすることによりフィルムが
形成される。この場合、ポリメタクリル酸エステル系樹
脂を溶解させる溶剤は、溶解性が大きなものが好ましい
が、前記液晶の種類に応じても適宜選択するのがよい。

また、水面展開法による場合には、ポリメタクリル酸エ
ステル系樹脂及び液晶を含む溶液を非溶剤表面に展開さ
せることにより所望の膜厚を有する液晶分散フィルムを
成形することができる。

なお、ポリメタクリル酸エステル系樹脂及び液晶からな
る組成物に加えられる添加剤としては、例えばカラー表
示を可能にするために添加するアゾ系、メチン系、メロ
シアニン系、アントラキノン系などの２色性染料；温度
範囲を広くする、駆動電圧を低くする、粘度を低下させ
るために添加するドーパント液晶；液晶表示素子の寿命
を向上させるための寿命向上剤などがあげられる。

前記液晶分散フィルムは、単独フィルムとして作製して
もよいが、該フィルムの膜厚が好ましくは５〜２００／
４１１１と薄いため、取扱いに支障をきたす場合がある
。このような場合には、液晶使用装置を製造する際に薄
膜電極を有する保護基板の電極上や配向膜上に直接形成
させてもよい。

この場合、液晶分散フィルム中しこおける液晶分子の初
期配向状態の制御のために、予め極を取り付けたガラス
や高分子フィルム等の基板表面にポリイミド樹脂５ポリ
ビニルアルコールなどの高分子膜を形成させたり、レシ
チン、ヘキサデシルアミン、ミリスチン酸錯体、クロム
錯体、シランカップリング剤などを被着させたり、各種
酸化物、フッ化物、金属の斜方蒸着やイオンシャワーに
よる表面処理や写真食刻やレプリカによるグレーティン
グを施したりすることができる。更に、場合によっては
上記手段とラビングによる機械的配向処理とを併用して
もよい。

このようにして形成された液晶分散フィルムを液晶使用
装置の液晶層として使用した場合、高分子フィルム中に
液晶を島状に分散させたものに較べて配向膜と液晶の接
着面積が広くなり、低い電圧で駆動させることができる
。さらに、本発明に用いる液晶分散フィルムは一定の厚
さを有するため、スペーサーを使用せずに広い面積にわ
たって均一な厚さを有する表示層などとして使用しうる
。

つぎに、前記液晶分散フィルムを用いた本発明液晶使用
装置について説明する。

液晶使用装置としては、ＤＳ方式、ＴＮ方式。

ＧＨ方式、ｐｃ方式、ＥＣＢ方式など通常のいずれの方
式のものでもよい。

また、上記方式に応じて、従来の液晶使用装置と同様に
偏光板や光反射・拡散板などと組み合わせて使用しても
よい、また紫外線カツトフィルタ、カラー表示用の色フ
ィルタ、表面反射防止用フィルタなどの各種フィルタと
を目的に応じて併用することができる。

本発明の液晶使用装置と廃動電子回路との接続方式には
特に制限はなく、ビンコネクタ、エラスティックコネク
タ、フレキシブルコネクタなど通常のいずれの方式のも
のでもよい。

透過型液晶素子として用いる場合には、背面照明光源と
して白熱電球、白色ハロゲン電球、蛍光ランプ、エレク
トロルミネセンスランプ、発光ダイオード、プラズマ発
光パネルなどを使用することができる。

一般の液晶使用装置は、たとえば液晶層の片側に設けら
れている透明導電膜および透明基体、他の片側に設けら
れている透明導電膜および透明基体または薄膜電極およ
び基体からなり、透明導電膜または薄膜電極と液晶層と
の間に配向膜および（または）絶縁膜が形成されていて
もよく、さらに偏光板などが取り付けられていてもよい
。

配向膜はポリエステル、ポリアミド、ポリイミドアミド
、ポリビニルアルコールなど通常用いられているプラス
チックフィルムを常法でラビングしたものの他に、透明
幕板の斜めからシリカを蒸着させたものも使用しうる。

この配向膜は液晶使用装置の性能に大きな影響をおよぼ
し、液晶分散フィルムの両側に設けるか片側に設けるか
１表裏の配向膜の材質を同じにするか別のものにするか
、ラビングの方向をどのようにするかなどは、配向膜の
材質と使われる液晶、マトリックス物質、これら配向物
のバランスなどに応じて適宜選択するのが好ましく、−
概にはいえないが、−船釣にネマチック配列のばあいに
は、液晶分散フィルムの両側に配向方向を同じになるよ
うに設けるのが有利であり、スメクティク配列のばあい
には、液晶分散フィルムの両側の配向膜の材質をかえ、
かつ片側にラビングするのがよい傾向にあるが、これに
限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液晶使用装置は、特定の
液晶分散フィルムを液晶層として使用したことにより、
均一な厚さの電極間ギャップを容易に形成、維持し得る
と共に、電界オン・オフ時のコントラストが極めて高く
、良好な表示機能、調光機能を有する。この結果、表面
材としてガラスを使用した場合にも大面積化が可能であ
り、またポリエチレンフタレート等の高分子フィルムを
表面材として使用した場合には、大面積でしがも軽く、
かつ曲面にも追随可能な液晶使用装置を′ＩＢ造するこ
とができる。従って、本発明の液晶使用装置を用いるこ
とにより１表示装置、調光装置等のいっそうの薄型化、
軽量化が可能である。

以下実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例、比較例〕

叉庭剪工 片面に予めＩＴＯＩを形成した厚さ１．２５部ｍのポリ
エステルシート上に、ポリメタクリル酸メチル（三菱レ
ーヨン社製、商品名アクリベットＭ）５０部（重量％、
以下同様）、４〜へブチル−４１−シアノビフェニル（
ＢＤＨ社製、商品名に−２１）５０部からなる組成物の
２０％１，２−ジクロルエタン溶液を塗布した後、室温
で２時間乾燥し、厚さ５０癖の液晶分散フィルムを作製
した。

このラミネートフィルム上に、パターン化したＩＴＯ／
！を形成した厚さ１２５／ｌｒｎのポリエステルシート
を該ＩＴＯ層が液晶分散フィルム側になるようにニップ
ロールで圧着し、３００　ａｍ　Ｘ　３００ａｎの液晶
分散フィルムサンドイッチシー１へ（液晶使用装置）を
作製した。

得られた装置はそのままでは液晶による光散乱により白
濁していたが１両極間に８０Ｖ／６０Ｈｚの電圧を印加
すると、パターン化さ九た電極間のみが透明となりパタ
ーンが表示された。

尖搦−蝕Ａ 実施例１のポリメタクリル酸メチルの代りにポリメタク
リル酸シクロヘキシル（三菱レーヨン社ｊｉｄ、商品名
アクリベット（Ｈ））、４−へブチル−４′−シアノビ
フエニルの代りにシアノビフェニル系混合液晶（ＢＤＨ
社製、商品名Ｅ−４４）をそれぞれ用い、同様に液晶分
散フィルムサンドイッチシートを作製して試験を行なっ
たところ、実施例１と同様の結果が得られた。

よ較族上ニュ 下記第１表に示すポリマーと液晶との組み合わせにより
実施例１と同様の方法で比較例１〜３の液晶分散フィル
ムサンドイッチシートを作製した。

次に、上記実施例１，２及び比較例１〜３の液晶分散フ
ィルムサンドイッチシートに８０ｖ／６０Ｈｚの交流電
界を印加したときの光透過率を第１図に示す装置を用い
て測定した。なお、第１図の測定装置において１は試料
（液晶分散フィルムサンドインチシート、２，２は透明
電極、３は光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザービーム、波長６３
２．８ｎｏ＋）　、　４はフォトダイオード、５はファ
ンクションジェネレータ、６はプリアンプ、７はトラン
ジェントメモリーであり、電解オン・オフ状態でのレー
ザー光透過率をそれぞれ調べた。結果を下記第２表に示
す。

第２表 上記光透過率測定試験は、液晶装置を実際に駆動させた
場合において表示機能、調光機能といった装置の目的を
達成するために必要なコントラストを定量的に調べるこ
とができるもので、一般にこれらの機能を達成するため
には電解オン−オフ状態の光透過率の差が大きいことが
好ましい。第２表の結果より、液晶分散フィルムのマト
リックス物質としてポリメタクリル酸エステル系樹脂を
用いた場合、優れたコントラストを有し、良好な表示機
能、調光機能等を示す液晶使用装置を得られることが認
められる。

裏旌億」ユ」１陪卸生 片面に予めＩＴＯ層を形成した縦５００＋ｍ＋、横５０
０＋ｎｍ、厚み３ｍのフロートガラス板上に、実施例１
と同様にして厚み３０声の液晶分散フィルムを形成し、
更にこのフィルム上に上記と同じフロートガラス板を積
層一体止することにより本発明液晶パネル（実施例３）
を作製した。

一方、上記一対のフロートガラス板をその間の周縁部に
幅１０ａｗｎ、厚み３０μｍのポリエチレンテフタレー
ト製スペーサーをはさんだ状態で互に重ね合わせ、上記
スペーサー内に４−へブチル−４２−シアノビフェニル
を注入することにより従来の液晶パネル（比較例４）を
作製した。

次に、上記両パネルの厚みを第２図に示すＡ。

Ｂ、Ｃの各点で調べた。この場合、ガラス板やスペーサ
ーの厚みにばらつきがあるため、各測定点におけるガラ
ス板及びスペーサーの厚みの総和と積層一体止後のパネ
ルの厚みとを測定すると共に、下記式（２） ％式％（２） （但し、ｔＩは積層後のパネルの測定点ｉでの厚み、ｔ
ム□、ｔム２はそれぞれガラスの測定点ｉでの厚み、ｔ
４はスペーサーの測定点ｉでの厚みを示す。）によって
両者の差（Δｔ′）を求め、この値によって各点Ａ、Ｂ
、Ｃにおける厚みの変化を評価した。

結果を下記第３表に示す。

第　　３　　表 第３表の結果から明らかなように、ポリメタクリル酸エ
ステル系樹脂からなるマトリックス中に液晶を分散した
フィルムを液晶Ｍとして用いた場合、該マトリックスが
ガラス板の重みを支え、実施例３のように全体として均
一な厚みの液晶パネルが得られることが認められる。こ
れに対し、液晶のみを大面積のガラス板間にサンドイッ
チした比較例４の場合、ガラスの重さによってガラスの
中央部がたわみ、中央部で液晶層の厚みが減少するもの
であった。それ故、実施例３のものは端部および中央部
の厚みが等しく、電圧印加時の透明度は全面積にわたっ
て均一となるのに対し、比較例４のものは電圧印加時に
中央部が濁り、透明度が不均一となるものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例における測定に用いたレーザー光透過率
測定装置を示す概略図、第２図は実施例においてフィル
ム厚みを測定したときの測定点を示す説明図である。 第１図 出願人　　株式会社　ブリデストン 代理人　　弁理士　小　島　隆　同 第２図 テＯい、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリメタクリル酸エステル系樹脂からなるマトリッ
   クス中に液晶が分散してなる液晶分散フィルムを液晶層
   としたことを特徴とする液晶使用装置。 ２、液晶分散フィルム中における液晶の占める割合が３
   ０〜９０重量％である請求項１記載の液晶使用装置。