JPH01312527A - 液晶デバイス及びその製造方法 - 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、表示面を大型化できる液晶包蔵薄膜から成る
液晶デバイス及びその製造方法に関するもので、本発明
の液晶デバイスは、視野の開放及び照明光の透過制御を
電気的になし得るものであって、電圧を取シ除いた後も
透明状態を維持することができる特徴（以下、メモリー
効果という。）を有するので、文字や図形を表示し、そ
の表示を一定時間維持する必要がある広告板、案内板、
装飾表示板等の表示用デバイスとして利用される。

〔従来の技術〕

液晶表示素子は、従来、ネマチック液晶を使用したＴＮ
型やＳＴＮ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７たものも提案されている
。これらの液晶表示素子は偏光板を要するものであシ、
また配向処理を要するものである。

一方、それらを要さず、明るくコントラストの良い、大
型で廉価な液晶デバイスを製造する方法として、公表特
許公報昭５８−５０１６３１号明細書には、ゼラチン、
ア之ビアゴム、ポリビニルアルコール等のカプセル化物
質によって液晶をカプセル化し、該カプセル化液晶を分
散させたポリマーをフィルム化する方法が記載されてい
る。

上記明細書に開示された技術において、ポリビニルアル
コールでカプセル化された液晶分子は、それが薄層中で
正の誘電率異方性を有するものであれば、電界の存在下
でその液晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率ｎ
０とポリマーの屈折率ｎ、が等しいときには、誘明状態
となる。電界が除かれると、液晶分子はランダム配列に
戻シ、液晶滴の屈折率がｎｏよりずれるため、液晶滴は
その境界面で光を散乱し、光の透過を遮断するので、薄
層体は白濁する。

この様にカプセル化液晶を分散包蔵したポリマーを薄膜
とする技術は、上記以外にも知られており、例えば、公
表特許公報昭６１−５０２１２８号明細書には、液晶が
エポキシ樹脂中に分散したもの、特開昭６２−２２３１
号明細書には、特殊な紫外線硬化ポリマー中に液晶が分
散したものが記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらのカプセル化液晶を分散包蔵し九
ポリマーを薄膜化した液晶デバイスは、電圧の存在下に
得られた透明状態が、電圧が除かれると共に元の白濁状
態に戻るので、メモリー効果を有しない。メモリー効果
を有する液晶デ／４イスを提供できれば、液晶デバイス
の用途が更に広がることが期待できる。

本発明が解決しようとする課題は、メモリー効果を有す
る液晶デバイス及びその製造方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するために、以下に記述する
第１タイグおよび第２タイグの液晶デバイスを提供する
。

即ち、本発明の第１タイプの液晶デバイスは、電極層を
有する少なくとも一方が透明な２枚の基体と、この基体
の間に支持された調光層を有し、前記調光層が、ネマチ
ック液晶材料と透明性固体物質から成り、前記ネマチッ
ク液晶材料が連続相を形成し、前記透明性固体物質が前
記ネマチック液晶材料中に分散している液晶デバイスに
おいて。

透明性固体物質が、 （１）　　二官能のアクリレート系モノマー又はオリゴ
マーと（ｂ）　　Ｎ−ビニル−２−ピロリドンから成る
重合性組成物を共重合させて得られる合成樹脂である液
晶デバイスであり、第２タイプの液晶デバイスは、電極
層を有する少なくとも三方が透明な２枚の基体と、この
基体の間に支持され皮調光層を有し、前記調光層が、ネ
マチック液晶材料と透明性固体物質から成り、前記ネマ
チック液晶材料が連続相を形成し、前記透明性固体物質
が前記ネマチック液晶材料中に分散している液晶デバイ
スにおいて、 （１）　　ネマチック液晶材料がトラン系液晶化合物を
５〜５０重量％の範囲で含有し、 （２）透明性固体物質が、一般式＜１）（式中、Ｒは水
素原子又はメチル基を表わし、ｎは１〜９の整数を表わ
す。） で表わされるモノマーを重合させて得られる合成樹脂で
ある液晶デバイスである。

これらの液晶デバイスの製造は、好ましくは次のように
して行なうことができる。

即チ、第１タイプの液晶デバイスの製造方法としては、
電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基体間に
、必須成分として （１）　　ネマチック液晶材料。

（２）　（ａ）二官能のアクリレート系モノマー又はオ
リゴマーと（ｂ）　Ｎ−ビニル−２−ピロリドン から成る重合性組成物、 （３）光重合開始剤、 及び任意成分として連鎖移動剤、光増感剤、染料架橋剤
その他から成る溶液を介在させ、透明基体を通して紫外
線を照射し、それによりて前記重合性組成物を共重合さ
せることにより、ネマチック液晶材料が連続相を形成す
ると共に、透明性固体物質がネマチック液晶材料中に分
散した調光層が基体の間に支持され九液晶デバイスを製
造する方法が挙げられる。

また、第２タイプの液晶デバイスの製造方法としては、
電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基体間に
、必須成分として （１））？ン系液晶化合物を５〜５０重量％の範囲で含
有するネマチック液晶材料、 （２）一般式（１）で表わされるモノマー、（３）光重
合開始剤 及び任意成分として連鎖移動剤、光増感剤、染料架橋剤
その他から成る溶液を介在させ、透明基体を通して紫外
線を照射し、それによりて前記（２）モノｉ−を重合さ
せることにより、ネマチック液晶材料が連続相を形成す
ると共に、透明性固体物質がネマチック液晶材料中に分
散した調光層が基体の間に支持された液晶デバイスを製
造する方法が挙げられる。

これらのデバイスにおいて、基体は、ガラス、金属の如
き堅固な材料でありても良く、グラスチックフィルムの
如き柔軟性を有する材料であっても良い。そして、基体
は、２枚が対向して適当な間隔を隔て得るものである。

また、基体の少なくとも一方は透明性を有し、その２枚
の間に支持される調光層を外界から視覚できるものでな
ければならない。但し完全な透明性を必須とするもので
はない。本発明の液晶デバイスを、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
用する場合には、２枚の基体は共に透明性を有する必要
がある。この基体には、目的に応じて透明、不透明の適
宜な電極が、その全部又は部分的に配置される。

２枚の基体の間には、ネマチック液晶材料及び透明性固
体成分が介在する。尚２枚の基体間には、通常、衆知の
液晶デバイスと同様、間隔保持用のスイープを常法に従
つて介在させるのが望ましい。

ネマチック液晶材料としては１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／
カルダン酸４′−置換フェニルエステル、４−［換シク
ロヘキサンカルメン酸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メニルオ争シ）安息
香酸４′−置換フェニルエステル、４−（４−Ｒ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装置ｍ４′−置換ビフェニル、
４−置換フェニルー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′−
ａ換シクロヘキサン、ｚ−ｃ４′−ｉｍフェニル）−５
−置換ピリミジｙ等の通常、時計、電卓等の表示製蓋に
用いられているネマチック液晶を用いることができる。

一般式（１）で表わされるモノマーから成る重合性組成
物を使用する場合には、トラン系液晶化合物を５〜５０
重ｉ％の範囲で含有するネマチック液晶材料を使用する
。

トラン系液晶化合物を含有するネマチック液晶材料とし
ては、例えば、大日本インキ化学工業■製のｒ　ＤＯＸ
　−４０６７Ｊ　等を挙げることができる。

ネマチック液晶材料は、２枚の基体間で連続相を形成す
ることｔ−要する。液晶材料成分の比率が低いと連続相
を形成しにくい。調光層成分に占める液晶材料の比率は
、好ましくは６０重Ｉｋチ以上であシ、よシー層好まし
くは６０〜９０重量％である。

この液晶材料の連続相中に介在する透明性固体物質は、
粒子状に分散するものでも良いが好ましくは３次元ネッ
トワーク状の構造を有するものである。いずれにしても
液晶材料との間で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。その透明性は、デバイスの使
用目的に応じて適当に定め得ると共に、その固体性につ
いては、堅固なものに限らず目的に応じ得る限シ、可撓
性、柔軟性、弾性を有するものであっても良い。粒子状
の場合その粒子は、光の波長に比して大きすぎたシ小さ
過ぎる場合は光散乱性が期待できないが、目的に応じて
適当な大きさ、形状のものを選択することができる。

これらの透明性固体物質としては合成樹脂が好適である
。３次元ネットワーク状の構造を与えるものとしては紫
外線硬化型のモノマー若しくはオリゴマーが好ましい。

本発明で使用する二官能のアクリレート系モノマー又は
オリゴマーとしては、例えば、１．６−ヘキサンジオー
ルノアクリレート、ジエチレングリコ−／＋７ジアクリ
レート、ネオインチルグリコールジアクリレート、ポリ
エチレングリコールジアクリレート、エチレンオキシド
ビスフェノールＡジアクリレート、ジアクリル化イソシ
アヌレート、カブロックトン変性ネオインチルヒドロキ
シピバレートジアクリレート等が挙げられる。

Ｎ−ビニル−２−ピロリドンの使用割合は、重合性組成
物の１０〜５０重量％の範囲が好ましい。

一般式（りで表わされるモノマーは、Ｒが水素原子又は
メチル基を表わし、ｎが１〜９の整数を表わすものが好
ましく、ｎが３又は４を表わすものが特に好ましい。

本発明で使用できる光重合開始剤を以下に例示するが、
これらの光重合開始剤に限定されるものではない。

光重合開始剤の使用量は、調光層成分１００重量部に対
し０．５〜１０重量部の範囲が好ましく、１〜３重量部
の範囲が特に好ましい。

任意成分としては、連鎖移動剤、光増感剤、染料、架橋
剤等が挙げられ、前記モノマー、オリゴ９マー等の種類
や、所望の液晶デバイスの性能に合わせて適宜選択する
ことができる。

特に連鎖移動剤の併用は、モノマーまたはオリゴマーの
種類によっては極めて効果的で、樹脂の架橋度が高くな
シ過ぎるのを防止し、それによって、液晶材料が電界に
応じて応答し易くされ、低電圧駆動性が発揮される。連
鎖移動剤の好例は、ブタンジオールジチオグロピオネー
ト、−ｅンタエリスリトールテト２キス（β−チオプロ
ピオネート）、トリエチレングリコールジメルカグタン
等である。連鎖移動剤の添加量は、使用するモノマーま
たはオリゴマーの種類によっても異るが、あまシに少な
いと効果が薄く、多過ぎるとデバイスの不透明度が低下
して表示のコントラストが悪くなる。その有効量は、モ
ノマーまたはオリゴマーに対して０．０５〜３０％と考
えられるが、０．１〜２０％が好適である。

この様な各成分を包含する溶液ｔ−２枚の基体間に支持
させるには、この溶液を基体間に注入しても良いが、一
方の基体上にスピンナ等のコータを使用して塗布し、次
いで他方の基体を重ねても良い。

未硬化の溶液を硬化させるには、透明基体を通して紫外
線を適当な線量で照射して行うことができる。モノマー
またはオリゴマーまたは任意成分の種類によりては、熱
または電子線で代替することもできる。

このように構成された液晶デバイスは、従来の液晶デバ
イスにはなかったメモリー効果を有する。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。なお、実施例中における「部」は、「重量部」
を表わす。

実施例１ 「ＤＯＸ　−４０６７Ｊ　　　　　　　　　７４部（大
日本インキ化学工業■製ネマチック液晶材料）ポリエチ
レングリコール２００ジアクリレート　２４部「ダロキ
、ア　１１７３Ｊ　　　　　　　　２部（メルク社製光
重合開始剤） 上記の組成を混合し、得られた混合物を１０ｃＩＩＬ角
の２枚の導電性ガラス板の間に平均膜厚が１５μｍにな
るように挿入し、紫外線を照射し、モノマーを硬化（高
分子化）させた。硬化条件は、液晶ｒノ量イスをメタル
ハライドランプ（８０Ｗ／ｃｍ　）　　の下を３．５ｍ
／分の速度で通過させ、紫外線を照射した。与えたエネ
ルギーは５００ｍＪΔに相当する。

得られた液晶デバイスは、不透明状態にあり、駆動電圧
３０Ｖを印加することによって透明状態に変化した。こ
の液晶デバイスは、電圧を取シ除いた後も透明状態を維
持し、第１図に示したように３日後でも透明状！Ｉを維
持していた。

実施例２ 実施例１において５ポリエチレングリコール２００ジア
クリレートの代えてトリエチレングリコールジアクリレ
ートを用いた以外は、実施例１と同様にして液晶デバイ
スを製造した。

得られた液晶デバイスは、メモリー効果を有していた。

実施例３ 「ＤＯＸ−４０６２Ｊ　　　　　　　　　７８部（大日
本インキ化学工業＠製ネマチック液晶材料）１．６−ヘ
キサンジオールジアクリレート５．６部Ｎ−ビニル−２
−ピロリドン　　　５．６部１’７ｏ＝？、７　１１７
３Ｊ　　　　　　　Ｏ，５部上記の組成を用いる以外は
、実施例１と同様にして液晶デバイス全製造した。

得られた液晶デバイスは、不透明状態にあシ、交ｆｉ（
５０部ｍ）　　電圧４０Ｖｉ印加することによって透明
状態に変化した。この液晶デノ々イスは、電圧を取シ除
いた後も透明状態を約１日間維持していた。

実施例４〜６及び比較例１ 第１表に示した組成を混合し、実施例１と同機にして各
種液晶デ・中イスを製造し、得られた各種液晶デバイス
のメモリー効果の有無を第１表に示した。

ノ 〔発明の効果〕 本発明の液晶デバイスは、偏光板が不要であ）、製造が
容易であシ、かつ、大型化が容易である。

更に、本発明の液晶デバイスは、メそリー効果を有し、
電圧を取シ除いた後も同一表示を１０分間〜数日間連続
して表示することができるので経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で得た液晶デバイスの光透過
特性を示した図表である。曲線ｌは初期の不透明状態の
光透過特性を示したものであり、曲線２は電圧を印加し
、透明状態にした後、電圧を取シ除いて３日後に測定し
た透明状態の光透過曲線を示したものである。 代理人　　弁理士　高　橋　勝　利 第１図 波　　長　（ｎｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基体
   と、この基体の間に支持された調光層を有し、前記調光
   層が、ネマチック液晶材料と透明性固体物質から成り、
   前記ネマチック液晶材料が連続相を形成し、前記透明性
   固体物質が前記ネマチック液晶材料中に分散している液
   晶デバイスにおいて、透明性固体物質が、 （ａ）二官能のアクリレート系モノマー又はオリゴマー
   と （ｂ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドン から成る重合性組成物を共重合させて得られる合成樹脂
   であることを特徴とする液晶デバイス。 ２、ネマチック液晶材料と重合性組成物の使用割合が重
   量比で６０：４０〜９０：１０の範囲にある請求項１記
   載の液晶デバイス。 ３、重合性組成物中の（ｂ）Ｎ−ビニル−２−ピロリド
   ンの使用割合が１０〜５０重量％の範囲にある請求項１
   記載の液晶デバイス。 ４、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基体
   と、この基体の間に支持された調光層を有し、前記調光
   層が、ネマチック液晶材料と透明性固体物質から成り、
   前記ネマチック液晶材料が連続相を形成し、前記透明性
   固体物質が前記ネマチック液晶材料中に分散している液
   晶デバイスにおいて、 （１）マネチック液晶材料がトラン系液晶化合物を５〜
   ５０重量％の範囲で含有し、 （２）透明性固体物質が、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わし、ｎは１〜
   ９の整数を表わす。） で表わされるモノマーを重合させて得られる合成樹脂で
   あることを特徴とする液晶デバイス。 ５、ネマチック液晶材料と一般式（ I ）で表わされる
   モノマーの使用割合が重量比で６０：４０〜９０：１０
   の範囲にある請求項４記載の液晶デバイス。 ６、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基本
   間に、 （１）マネチック液晶材料、 （２）（ａ）二官能のアクリレート系モノマー又はオリ
   ゴマーと （ｂ）Ｎ−ビニル−２−ピロリドン から成る重合性組成物、及び （３）光重合開始剤 から成る溶液を介在させ、透明基体を通して紫外線を照
   射し、それによって前記重合性組成物を共重合させるこ
   とにより、ネマチック液晶材料が連続相を形成すると共
   に、透明性固体物質がネマチック液晶材料中に分散した
   調光層が基体の間に支持された液晶デバイスを製造する
   方法。 ７、ネマチック液晶材料と重合性組成物の使用割合が重
   量比で６０：４０〜９０：１０の範囲にある請求項６記
   載の液晶デバイスを製造する方法。 ８、重合性組成物中の（２）（ｂ）Ｎ−ビニル−２−ピ
   ロリドンの使用割合が１０〜５０重量％の範囲にある請
   求項６記載の液晶デバイスを製造する方法。 ９、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基体
   間に、 （１）トラン系液晶化合物を５〜５０重量％の範囲で含
   有するネマチック液晶材料、 （２）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子又はメチル基を表わし、ｎは１〜
   ９の整数を表わす。） で表わされるモノマー、及び （３）光重合開始剤 から成る溶液を介在させ、透明基体を通して紫外線を照
   射し、それによって前記（２）モノマーを重合させるこ
   とにより、ネマチック液晶材料が連続相を形成すると共
   に、透明性固体物質がネマチック液晶材料中に分散した
   調光層が基体の間に支持された液晶デバイスを製造する
   方法。 １０、ネマチック液晶材料と一般式（ I ）で表わされ
   るモノマーの使用割合が重量比で６０：４０〜９０：１
   ０の範囲にある請求項９記載の液晶デバイスを製造する
   方法。