JPH0593900A

JPH0593900A - 液晶デバイス

Info

Publication number: JPH0593900A
Application number: JP25365191A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Umetsu; 安男梅津; Haruyoshi Takatsu; 晴義高津; Kiyobumi Takeuchi; 清文竹内
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【構成】電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚
の基板と、この基板間に、一般式（１）【化１】（式中、ｍ及びｎ：各々独立的に１〜１０の整数、ｋ：
１〜５の整数）の化合物を含有する重合性組成物を重合
して成る透明性固体物質及び液晶組成物から成る調光
層を有する光散乱形液晶デバイス。【効果】この液晶デバイスは、プラスチックフィルム
等のフレキシブルな基板と、調光層中の透明性固体物質
との密着性が高く、コントラスト、しきい値電圧、急峻
性等の電気光学特性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光板を使用しない液
晶包蔵薄膜に関し、更に詳しくは、視野の遮断、透過を
電気的に操作し得るものであって、特に建物の窓やショ
ーウインドウなどで視野遮断のスクリーンに利用され、
更に文字や図形を表示し、高速応答性を以って電気的に
表示を切り換えることによって、広告板等の装飾表示板
や時計、電卓の表示装置や、明るい画面を必要とする表
示装置、例えばコンピューター端末の表示装置やプロジ
ェクションの表示装置として利用される液晶デバイスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶デバイスは、従来、ネマチック液晶
を使用したＴＮ（ツイスティッド・ネマチック）型や、
ＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）型の
ものが実用化されている。また、強誘電性液晶を利用し
たものも提案されている。

【０００３】これらは、偏光板を要する為に画面を明る
くすることに限界があり、また、配向処理を要する為
に、表示用デバイス作成時の歩留まりが低下する等の問
題があった。

【０００４】一方、偏光板や配向処理を要さず、明るく
コントラストの良い液晶デバイスを製造する方法とし
て、ポリマー中に液晶滴を分散させ、そのポリマーをフ
ィルム化する方法が知られている。

【０００５】しかしながら、ポリマー中に液晶滴を分散
させた液晶デバイスでは、液晶材料の個々の屈折率とポ
リマーの屈折率との一致不一致を最適化する煩わしさ以
外に、十分な透明性を得るのに２５Ｖ以上の高い電圧を
必要とし、表示用デバイスの実用化において重視される
低い駆動電圧特性を備えていなかった。

【０００６】この液晶表示用デバイスの実用化に要求さ
れる重要な特性である低電圧駆動性、更に高コントラス
ト、時分割駆動性を可能にする技術として、特開昭63−
240460号には、液晶材料の連続層中に、透明性固体物質
が三次元網目状に分布した構造を有する液晶デバイスが
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
液晶デバイスは、透明性固体物質が三次元網目状に分布
し、液晶材料の含有率が高いため、低電圧駆動性が達成
され、調光層中の透明性固体物質とガラス基板との密着
性はよいものの、プラスチックフィルム等のフレキシブ
ルな基板を使用した場合の密着性が悪く、信頼性の高い
液晶デバイスを作成できないという問題点があった。

【０００８】また、ポリマー中に液晶滴を分散させ、そ
のポリマーをフィルム化する方法では、プラスチックフ
ィルム等のフレキシブルな基板を使用した場合の密着性
は高いものの、その駆動電圧は２５Ｖ以上と、高い電圧
を必要としている。

【０００９】本発明が解決しようとする課題は、プラス
チックフィルム等のフレキシブルな基板を使用した場合
の密着性を高め、且つ低電圧駆動性を有する液晶デバイ
スを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、透明性固体物質を形成する重合性組
成物について鋭意検討した結果、プラスチックフィルム
等のフレキシブルな基板を使用した場合の密着性を高
め、信頼性の高い液晶デバイスを作成するに到った。

【００１１】即ち、本発明は前記課題を解決するため
に、第１の液晶デバイスとして、電極層を有する少なく
とも一方が透明性を有する２枚の基板と、この基板間に
支持された調光層を有し、前記調光層が透明性固体物質
及び液晶材料から成る光散乱形液晶デバイスにおいて、
前記透明性固体物質が一般式（１）

【００１２】

【化４】

【００１３】（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わ
し、ｍ及びｎは各々独立的に、１〜１０の整数を表わ
し、ｋは１〜５の整数を表わす。）の化合物を含有する
重合性組成物を重合して成る透明性固体物質であること
を特徴とする液晶デバイスを提供する。

【００１４】また、本発明は第２の液晶デバイスとし
て、第１の液晶デバイスにおいて、透明性固体物質が
上記一般式（１）の化合物及び一般式（２）

【００１５】

【化５】

【００１６】（式中、ｐ及びｑは各々独立的に、１〜１
０の整数を表わす。）で表わされる二官能型アクリレー
トから成る重合性組成物を重合して成る透明性固体物質
である液晶デバイスを提供する。

【００１７】更に、本発明は第３の液晶デバイスとし
て、第１の液晶デバイスにおいて、透明性固体物質が
上記一般式（１）の化合物及び一般式（３）

【００１８】

【化６】

【００１９】（式中、ｔは２〜２０の整数を表わす。）
で表わされる二官能型アクリレートから成る重合性組成
物を重合して成る透明性固体物質である液晶デバイスを
提供する。

【００２０】更に、本発明は第４の液晶デバイスとし
て、第１の液晶デバイスにおいて、透明性固体物質が
上記一般式（１）の化合物、上記一般式（２）で表わ
される化合物及び上記一般式（３）で表わされる化合
物から成る重合性組成物を重合して成る透明性固体物質
である液晶デバイスを提供する。

【００２１】本発明の第１の液晶デバイスは、例えば、
次のようにして製造することができる。即ち、電極層を
有する少なくとも一方が透明性を有する２枚の基板間
に、一般式（１）の化合物を含有する重合性組成物及び
液晶材料、必要に応じて重合開始剤、連鎖移動剤、光増
感剤、染料架橋剤を含有する調光層構成材料を介在さ
せ、透明基板を通して紫外線を照射することによって、
前記重合性組成物を重合させることにより、透明性固体
物質と液晶材料から成る調光層を有する液晶デバイスを
製造することができる。

【００２２】同様にして、本発明の第２、第３及び第４
の液晶テバイスも製造することができる。本発明で使用
する基板は、柔軟性を有する材料、例えば、プラスチッ
クフィルムの如きものが特に有用であるが、堅固な材
料、例えば、ガラス、金属等であっても良い。そして、
基板は、２枚が対向して適当な間隔を隔て得るものであ
る。

【００２３】また、その少なくとも一方は透明性を有す
るものであるが、完全な透明性を必須とするものではな
い。もし、この液晶デバイスが、デバイスの一方の側か
ら他方の側へ通過する光に対して作用させるために使用
される場合は、２枚の基板は、共に適宜な透明性が与え
られる。

【００２４】この基板には、目的に応じて透明、不透明
の適宜な電極が、その全面又は部分的に配置されても良
い。尚、２枚の基板間には、通常、周知の液晶デバイス
と同様、間隔保持用のスペーサーを介在させることもで
きる。

【００２５】本発明の液晶デバイスがコンピュータ端末
の表示装置やプロジェクションの表示装置等に利用され
る場合には、電極層上に能動素子を設けることが好まし
い。前記調光層中の透明性固体物質は、繊維状あるいは
粒子状に分散するもの、あるいは液晶材料を小滴状に分
散させたフィルム状のものでも良いが、三次元網目状の
構造を有するものがより好ましい。

【００２６】また、液晶材料は連続層を形成することが
好ましく、液晶材料の無秩序な状態を形成することによ
り、光学的境界面を形成し、光の散乱を発現させる上で
必須である。

【００２７】本発明の液晶デバイスにおける液晶小滴の
平均直径あるいは透明性固体物質の形状の平均径は、光
の波長に比べて大きすぎたり、小さすぎる場合、光散乱
性が衰える傾向にあるので、０．２〜２μｍの範囲が好
ましい。また、光散乱性を有する層の層厚は、使用目的
に応じ、光散乱による不透明性と電気的に達成した透明
性との間の十分なコントラストを得るために、基板間隔
は、２〜４０μｍの範囲が好ましく、６〜２５μｍの範
囲が特に好ましい。

【００２８】本発明で使用する一般式（１）の化合物
は、市販品として入手可能であり、例えば、荒川化学工
業（株）社製「BS-101」が挙げられる。本発明で使用す
る一般式（２）で表わされる化合物は、市販品として入
手可能であり、例えば、日本化薬社製「HX-620」、「HX
-220」等が挙げられる。

【００２９】本発明で使用する一般式（３）で表わされ
る化合物は、市販品として入手可能であり、例えば、サ
ートマー社製「C-2000」等が挙げられる。本発明で使用
する液晶材料は、単一の液晶化合物であることを要しな
いのは勿論で、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外
の物質も含んだ混合物であっても良く、通常この技術分
野で液晶材料として認識されるものであれば良く、その
うち正の誘電率異方性を有するものが好ましい。用いら
れる液晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液
晶、コレステリック液晶が好ましく、ネマチック液晶が
特に好ましい。その性能を改善するために、コレステリ
ック、カイラルネマチック液晶、カイラルスメクチック
液晶等やカイラル化合物が適宜含まれてもよい。

【００３０】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δε（誘電率異方
性）、Δｎ（屈折率異方性）及び透明性固体物質等との
溶解性等を改善することを目的として適宜選択、配合し
て用いることができる。

【００３１】液晶材料としては、例えば、４−置換安息
香酸４’−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキ
サンカルボン酸４’−置換フェニルエステル、４−置換
シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ)
安息香酸４’−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル)安息香酸４’−置換フェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキシル)安息香酸４’−置
換シクロヘキシルエステル、４−置換４’−置換ビフェ
ニル、４−置換フェニル４’−置換シクロヘキサン、４
−置換４”−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル
４’−置換シクロヘキサン、２−（４−置換フェニル)
−５−置換ピリジン等を挙げることができるが、これら
の化合物の中でも、少なくとも分子の一方の末端にシア
ノ基を有する化合物が特に好ましい。

【００３２】均一な透明性固体物質を含む調光層を形成
する方法としては、例えば、（１）液晶材料と、高分子
形成性モノマーもしくはオリゴマーと、必要に応じて光
重合開始剤との均一溶液を、又は（２）溶剤と高分子形
成性モノマーもしくはオリゴマーと、必要に応じて光重
合開始剤との均一溶液を、電極層を有する２枚の基板間
に狭持させるか、あるいは、一方の基板上にスピンコー
ター等のコーターを使用して塗布し、次いで他方の基板
を重ねても良く、これに紫外線を照射するか、あるい
は、熱的に重合硬化させる。

【００３３】本発明で使用することができる重合開始剤
としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−
フェニルプロパン−１−オン（メルク社製「ダロキュア
1173」) 、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケト
ン（チバ・ガイギー社製「イルガキュア184」）、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（メルク社製「ダロキュア11
16」）、ベンジルジメチルケタール（チバ・ガイギー社
製「イルガキュア651」）、２−メチル−１−［４−
（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパノン
−１（チバ・ガイギー社製「イルガキュア907」）、
２，４−ジエチルチオキサントン（日本化薬社製「カヤ
キュアDETX」)とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル
（日本化薬社製「カヤキュアEPA」）との混合物、イソ
プロピルチオキサントン（ワードプレキンソップ社製
「カンタキュアITX」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸
エチルとの混合物等が挙げられるが、液状である２−ヒ
ドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オ
ンが液晶材料、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマ
ーとの相溶性の面で特に好ましい。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。尚、以下の実施例及び
比較例において「％」は「重量％」を表わす。また、各
実施例中の評価特性の各々は以下の記号及び内容を意味
する。 (1)Ｖ₉₀、Ｖ₁₀：電圧無印加時の液晶デバイスの光透過
率（Ｔ₀）を０％とし、印加電圧の増大に伴って光透過
率が変化しなくなった時の透過率（Ｔ₁₀₀）を100％とす
る時、光透過率90％となる印加電圧（Ｖ）をＶ₉₀、光透
過率10％となる時の印加電圧をＶ ₁₀とする。 (2)コントラスト：デバイスを測光上から外した状態
で、光源の点灯時の光透過率を100％とし、消灯時の光
透過率を０％とした時、印加電圧Ｖ₉₀及びＶ₁₀の時に得
られる光透過率をそれぞれＴ₉₀及びＴ₁₀とする時、コン
トラスト＝Ｔ₉₀／Ｔ₁₀とする。 (3)応答速度：印加電圧を０ＶからON状態に切り換えた
時、光透過率が90％に到達するまでの時間を立ち上がり
時間τ_rとし、ON状態から０Ｖに切り換えた時、光透過
率が10％に到達するまでの時間を立ち下がり時間τ_dと
して、ON状態の電圧を変化させていき、τ_r＝τ_dとなる
時間を応答速度とする。（実施例１）

【００３５】

【化７】

【００３６】から成る液晶組成物（Ａ）を調整した。こ
の液晶組成物（Ａ）の諸特性は以下の通りであった。転移温度 68.5 ℃ （Ｎ−Ｉ）＜−70 ℃ （Ｃ−Ｎ）屈折率異方性ｎ_e＝ 1.787 ｎ_o＝ 1.533 Δｎ＝ 0.254 誘電率異方性 Δε＝26.9 この液晶組成物（Ａ）８０％、重合性組成物として「BS
-101」（荒川化学工業（株）社製、ロジンエポキシアク
リレート）５．９４％、「HX-620」（日本化薬（株）社
製、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステル
ネオペンチルグリコールジアクリレート）１３．８６
％、重合開始剤として、２−ヒドロキシ−２−メチル−
１−フェニルプロパン−１−オン０．２％から成る調光
層形成材料を、平均粒径１０μｍのスペーサーを電極層
上に少量散布した５×５cmのＩＴＯ電極層を有する２枚
のポリエステルフィルム（ダイセル化学工業（株）社
製、セレックK-LC）の間に挟み込み、紫外線を照射する
ことによって重合性組成物を硬化（高分子化）させた。
硬化条件は、メタルハライドランプ（８０Ｗ／cm²）の
下を、調光層形成材料を狭持したポリエステルフィルム
を３．５ｍ／分の速度で通過させて、５００mJ／cm²に
相当するエネルギーの紫外線を照射した。

【００３７】得られた液晶デバイスを１０mm幅に切り、
引っ張り試験機により２枚のポリエステルフィルム基板
を引っ張って、Ｔ型剥離強度を測定した結果、１５０g
／１０mmという高い値が得られ、調光層と基板との密着
性のよい液晶デバイスが得られた。

【００３８】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ₁₀ ：３．９ＶＶ₉₀ ：９．８Ｖ γ ：２．５コントラスト：１：２９ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒（比較例１）実施例１において、「HX-620」１９．８％
から成る重合性組成物を使用した以外は、実施例１と同
様にして液晶デバイスを得た。

【００３９】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、１g／１０mmであ
った。この液晶デバイスは、基板を湾曲させると不安定
であり、実用化には補強手段を必要とするものであっ
た。

【００４０】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ₉₀ ：２０．０Ｖコントラスト：１：２０（比較例２）実施例１において、液晶組成物（Ａ）６０
重量％及び「HX-620」３９．８％から成る重合性組成物
を使用した以外は実施例１と同様にして、液晶デバイス
を作成した。得られた液晶デバイスは、密着性が低く、
駆動電圧も高いものであった。

【００４１】この結果から、本発明の実施例１で得られ
た液晶デバイスの密着性は、かなり高いものであること
が明らかである。従って、一般式（１）の化合物を含有
する重合性組成物を使用することは、ポリエステルフィ
ルムとの密着性を向上させ、電気光学特性も向上させる
ことが理解できる。（実施例２）実施例１において、「BS-101」３．９６％
及び「HX-620」１５．８４％から成る重合性組成物を使
用した以外は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得
た。

【００４２】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、１００g／１０mm
という高い値が得られた。得られた液晶デバイスの特性
は、以下の通りであった。

【００４３】Ｖ₁₀ ：５．７ＶＶ₉₀ ：１０．９Ｖ γ ：１．９コントラスト：１：４８ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒（実施例３）実施例１において、「BS-101」１．９８％
及び「HX-620」１７．８２％から成る重合性組成物を使
用した以外は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得
た。

【００４４】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、５０g／１０mmと
いう高い値が得られた。得られた液晶デバイスの特性
は、以下の通りであった。

【００４５】Ｖ₁₀ ：６．２ＶＶ₉₀ ：１１．８Ｖ γ ：１．９コントラスト：１：４３ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒（実施例４）実施例１において、「BS-101」９．９％及
び「C-2000」（サートマー社製、長鎖脂肪族ジアクリレ
ート）９．９％から成る重合性組成物を使用した以外
は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得た。

【００４６】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、１８０g／１０mm
という高い値が得られた。得られた液晶デバイスの特性
は、以下の通りであった。

【００４７】Ｖ₁₀ ：５．９ＶＶ₉₀ ：１０．６Ｖ γ ：１．８コントラスト：１：２５ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒（比較例３）実施例４において、「C-2000」１９．８％
から成る重合性組成物を使用した以外は実施例４と同様
にして液晶デバイスを得た。

【００４８】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、１g／１０mmであ
った。この液晶デバイスは、基板を湾曲させると不安定
であり、実用化には補強手段を必要とするものであっ
た。

【００４９】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ₉₀ ：４０．０Ｖコントラスト：１：２０（比較例４）実施例４において、液晶組成物（Ａ）６０
％及び「C-2000」３９．８％から成る重合性組成物を使
用した以外は実施例４と同様にして、液晶デバイスを作
成した。

【００５０】得られた液晶デバイスは、密着性が低く、
駆動電圧も高いものであった。この結果から、本発明の
実施例３で得られた液晶デバイスの密着性は、かなり高
いものであることが明らかである。従って、一般式
（１）の化合物を含有する重合性組成物を使用すること
は、ポリエステルフィルムとの密着性を向上させ、電気
光学特性も向上させることが理解できる。（実施例５）実施例１において、「BS-101」７．９２％
及び「C-2000」１１．８８％から成る重合性組成物を使
用した以外は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得
た。

【００５１】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、１３０g／１０mm
という高い値が得られた。得られた液晶デバイスの特性
は、以下の通りであった。

【００５２】Ｖ₁₀ ：６．５ＶＶ₉₀ ：１１．６Ｖ γ ：１．８コントラスト：１：２５ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒（実施例６）実施例１において、「BS-101」５．９４％
及び「C-2000」１３．８６％から成る重合性組成物を使
用した以外は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得
た。

【００５３】実施例１と同様にして、得られた液晶デバ
イスのＴ型剥離強度を測定した結果、８０g／１０mmと
いう高い値が得られた。得られた液晶デバイスの特性
は、以下の通りであった。

【００５４】Ｖ₁₀ ：７．２ＶＶ₉₀ ：１３．４Ｖ γ ：１．９コントラスト：１：２５ τ_r＝τ_d ：１０．０ミリ秒

【００５５】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスは、プラスチック
フィルム等のフレキシブルな基板を使用した場合の基板
と透明性固体物質との密着性がかなり高く、しかも、偏
光板が不要で、明るい画質の液晶デバイスであり、透明
−不透明のコントラストが約１：２５以上と大きく、時
分割駆動が可能なしきい値電圧特性と、急峻性を有した
光散乱形液晶デバイスである。

【００５６】従って、本発明の液晶デバイスは、調光ガ
ラス、コンピューター端末の表示装置、プロジェクショ
ンの表示素子として極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極層を有する少なくとも一方が透明な
２枚の基板と、この基板間に支持された調光層を有し、
前記調光層が透明性固体物質及び液晶材料から成る液晶
デバイスにおいて、前記透明性固体物質が一般式（１）【化１】（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わし、ｍ及びｎ
は各々独立的に、１〜１０の整数を表わし、ｋは１〜５
の整数を表わす。）で表わされる化合物を含有する重合
性組成物を重合して成る透明性固体物質であることを特
徴とする液晶デバイス。
【請求項２】透明性固体物質が、請求項１記載の一
般式（１）で表わされる化合物及び一般式（２）【化２】（式中、ｐ及びｑは各々独立的に、１〜１０の整数を表
わす。）で表わされる二官能型アクリレートから成る重
合性組成物を重合して成る透明性固体物質である請求項
１記載の液晶デバイス。
【請求項３】透明性固体物質が、請求項１記載の一
般式（１）で表わされる化合物及び一般式（３）【化３】（式中、ｔは２〜２０の整数を表わす。）で表わされる
二官能型アクリレートから成る重合性組成物を重合して
成る透明性固体物質である請求項１記載の液晶デバイ
ス。
【請求項４】透明性固体物質が、請求項１記載の一
般式（１）で表わされる化合物、請求項２記載の一般
式（２）で表わされる化合物及び請求項３記載の一般
式（３）で表わされる二官能型アクリレートから成る重
合性組成物を重合して成る透明性固体物質である請求項
１記載の液晶デバイス。
【請求項５】調光層が、連続微細気孔を有する三次元
網目状構造の透明性固体物質及び前記連続微細気孔を満
たす液晶材料から成る調光層である請求項１、２、３又
は４記載の液晶デバイス。
【請求項６】正の誘電率異方性を示す液晶材料を用い
ることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の
液晶デバイス。
【請求項７】調光層の厚さが２〜４０μｍである請求
項１、２、３、４、５、又は６記載の液晶デバイス。