JP2853249B2 - 液晶デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、大面積になし得る液晶デバイスに関するも
ので、本発明液晶デバイスは、視野の遮断、解放及び明
りもしくは照明光の透過制限、遮断、透過を電気的また
は熱的に操作し得るものであって、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や、採光コントロ
ールのカーテンに利用されると共に、単純ドットマトリ
クス形の電極構成で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、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＞ 液晶デバイスは、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。これらは偏光板を要
するものであり、また配向処理を要するものである。一
方また、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ハイスを製造する方法として、液晶
のカプセル化により、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しられている。こ
こでカプセル化物質としては、ゼラチン、アラビアゴ
ム、ポリビニルアルコール等が提案されている（特表昭
58−501631号、USP4435047号）。

上記明細書で開示された技術においては、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_oとポリマーの屈折率n_pが等しいときには、透明性を
発現する。電界が除かれると、液晶分子はランダム配列
に戻り、液晶滴の屈折率がn_oよりずれるため、液晶滴は
その境界面で光を散乱し、光の透過率を遮断するので、
薄層体は白濁する。この様にカプセル化された液晶を分
散包蔵したポリマーを薄膜としている技術は、上記のも
の以外にもいくつか知られており、例えば、特表昭61−
502128号には、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等が開示されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記の如き従来の液晶デバイスは、液晶滴がポリマー
中に分散しているので、電界を印加した場合、液晶滴に
はポリマーを介して電界が及ぶので、液晶分子の配列に
変化を与えるためには、高い駆動電圧を必要とするた
め、実用上種々の障害となる欠点を有する。

また電界を印加した際十分な透明性を達成するために
は、液晶の屈折率とポリマーの屈折率とが近似したもの
となる様、それぞれを十分選択しなければならないわず
らわしさがある。

更にまた、大面積のデバイスの特徴を生かしてマルチ
プレックス駆動による大型表示を行うに当たって、それ
を可能とさせる上で必要なしきい値が存在しないので、
その実施が困難である。

これらの点は、大面積液晶デバイスを実用化する上で
大きな障害であり、解決されるべき問題点である。本発
明者らはこれらの問題点を解決すべく鋭意研究し、大型
表示電子用の低電圧駆動性とハイコントラスト性及び明
確なしきい値を有する液晶デバイス及びその製造法を見
出すに至った。

＜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、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、該調光層が液晶材料の連続層中に
透明性固体物質が３次元ネットワーク構造を形成して成
る液晶デバイスにおいて、 前記ネットワークが液晶材料を除去した場合、調光層
の断面において空隙面積比率が60〜95％の範囲にあり、
その空隙径が0.3ミクロン以上調光層の層厚の30％以下
（但し、調光層の厚さは５〜30ミクロンである）の空隙
部分が全空隙面積に対し80％以上占めることを特徴とす
る液晶デバイスを提供する。

本発明は、空隙密度が大きく、且つ、空隙の大きさを
一定の範囲に揃えた調光層を有する液晶デバイスを提供
するものである。

即ち、本発明は３次元ネットワーク構造にかかわるも
のであり、ネットワークの空隙密度を高め、ネットワー
クの空隙径の大きさを一定の範囲にそろえる事により今
迄にない高いコントラストを有し、低電圧駆動が可能と
なり明確なしきい値を示す液晶デバイスに関するもので
ある。

ネットワーク空隙密度、即ち、調光層における液晶材
料を除去した場合の調光層断面に対する空隙面積比率が
60〜95％、好ましくは70〜90％であることにより液晶材
料は連続相を全面にわたって形成し得る。その為液晶デ
バイスの駆動電圧は数Ｖ〜30Vと従来に比べてきわめて
低い電圧となる。

また、空隙密度が高いにもかかわらずネットワークの
空隙径を可視光域の波長の長さから数ミクロンと細かい
空隙径範囲に分布状態を均一化させることにより明確な
しきい値を有するようにでき、さらに網目密度が高いた
め液晶材料と透明性固体物質の界面が従来の液晶分散型
と比べ飛躍的に増大している。そのため、無電圧印加時
の光の散乱、即ち、白濁不透明性を大巾に大きくするこ
とができる。

そのような空隙径分布としては、調光層断面において
空隙径が0.3ミクロンから調光層に層厚の30％以下の範
囲に入る空隙部分の面積が全空隙面積比80％以上であ
り、好ましくは90％以上である。但し、調光層の厚さは
５〜30ミクロンである。

従来技術では調光層の厚みが10ミクロン以下では、白
濁性が小さくコントラストが充分でなかったが、本発明
では光散乱性が大きい為10ミクロン以下の調光層の厚さ
の場合でも充分な白濁度を有する液晶デバイスを提供す
ることが出来、さらに駆動電圧を低く出来る。

尚、本発明において、ネットワークの空隙径、空隙密
度、空隙径分布等の測定に当っては、本発明の液晶デバ
イスを液体窒素により冷凍して液晶材料を固化し、また
ネットワークポリマーの粘弾性を抑制した上でデバイス
の法線方向に破断し、液晶材料を真空除去した上でその
不定形破断面を走査型電子顕微鏡にて観察しながら計測
するものとする。また一方の基板を剥離し、その剥離面
を観察しても良い。

ネットワークの空隙径が0.3ミクロンを下回る比率が
増大してくると、可視光域での光吸収が少なくなるため
か、無電圧印加時の光散乱が少なくなった白濁性が低下
してしまう上に、ネットワーク間隔が狭くなりすぎるた
め、液晶分子の動きを制限するためか又は透明性固体物
質の量的増大のためか、駆動電圧が高くなってしまう。
また、空隙径が調光層の層厚の30％以上（但し、調光層
の厚さは５〜30ミクロンである）の比率が増大すると、
液晶と透明性固体物質の界面が小さくなってしまうため
か、無電圧印加時の光散乱性を減少し、白濁性を悪くす
るとともに液晶分子が動きやすくなりすぎるために“し
きい値”が不明瞭となってしまう。

本発明による液晶デバイスは調光層中に占める液晶材
料の比率が高く連続層を形成しているため、電圧印加時
の透明性が高い。

さらに光散乱度合が大きいため調光層の厚さを10ミク
ロン以下と薄くでき、その為電圧印加時の透明性をさら
に向上出来る利点を有する。

そのような点より本発明に成る液晶デバイスの調光層
の厚さは５〜30ミクロンの間より選択でき、好ましくは
８〜15ミクロンの間より選ばれる。

基板は、堅固な材料、例えば、ガラス、金属等であっ
ても良く、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。また、
その少なくとも一方は、透明性を有し、その２枚の間に
挟持される調光層を外界から視覚させるものでなければ
ならない。但し、完全な透明性を必須とするものではな
い。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。この基板には、目的に応じて透明、不透明の適宜
な電極が、その全面または部分的に配置されても良い。

但し、プラスチックフィルムの如き柔軟性を有する材
料の場合は堅固な材料、例えば、ガラス、金属等に固定
して、本発明の製造方法を用いることが出来る。

２枚の基板間には液晶材料及び透明性固体成分から成
る調光層が介在される。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
介在させるのが望ましい。

スペーサーとしては、例えばマイラー、アルミナ等種
々の液晶セル用のものを用いることが出来るが、ロッド
タイプのガラスファイバーが好適である。

液晶材料は、単一の液晶性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
うちの当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
ク液晶、カイラルネマチック液晶、カイラルスメクチッ
ク液晶等、カイラル化合物や２色性染料等が適宜含まれ
ていてもよい。

ネマチック液晶としては、当の誘電率異方性をもち誘
電率異方性；Δεが８以上であり、複屈折率；Δｎの大
きさが0.1以上であればよく、好ましくはΔεが10以上
で、Δｎは0.2以上のネマチック液晶である。Δｎは白
濁性を高めコントラストを大きくし、急峻性を高めるた
めには出来るだけ大きい方が好ましい。

液晶分散型の液晶デバイスにおいて問題となる液晶と
ポリマーの屈折率の差に関しては、本発明においては液
晶成分が多量であるためかあまり気にすることなく広範
囲の液晶及び重合体の組合せが可能となる。このような
液晶材料は第１表に示す化合物群より構成される配合組
成物であり、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、粘土、Δｎ、Δε、及び重合性組
成物等との溶解性等を改善することを目的として適宜選
択して配合して用いる。

調光層中に占める液晶材料の比率は60〜95重量％、好
ましくは70〜90重量％である。

（以下、％は重量％を意味する） この液晶材料の連続層中に介在する３次元ネットワー
ク構造の透明性固体物質は堅固なものに限らず、目的に
応じ得る限り可撓性、柔軟性、弾性を有するものであっ
ても良い。

これらの透明性固体物質としては高分子重合体が好適
である。

これらの液晶デバイスの製造方法は次のようにして行
うことが出来る。

即ち、電極層を有していてもよい少くとも一方が透明
性を有する２枚の基板間に液晶材料、重合性組成物及び
任意成分として重合開始剤、連鎖移動剤、光増感剤、染
料、架橋剤、その他よりなる調光層構成材料を介在さ
せ、重合用エネルギーを供給し、前記重合性組成物を重
合硬化させることによって液晶材料を連続層とし、その
連続層中に３次元ネットワーク状の透明性固体物質を析
出させ形成することにより成る液晶デバイスの製造方法
である。

調光層構成材料を２枚の基板間に介在させるには、こ
の調光層構成材料を基板間に注入しても良いが、一方の
基板上に適当な溶液塗布機やスピンコーター等を用い均
一に塗布し、次いで他方の基板を重ね合せ圧着させても
良い。

又、一方の基板上に調光層構成材料を均一な厚さに塗
布し、重合性組成物を重合硬化させる調光層を形成後、
他方の基板をはり合せる事に成る液晶デバイス製造方法
も又有効である。

重合用エネルギーとしては重合体が適切な３次元ネッ
トワークを形成するものであればよく、例えば、紫外
線、電子線等の放射線や熱等が挙げられる。

特に紫外線照射による重合方法は好適である。紫外線
照射による重合性組成物の液晶材料中での重合において
光照射強度及び照射量も一定の強さ以上を必要とする
が、それは重合性組成物の反応性及び重合開始剤の種
類、濃度によって左右され、適切な光強度の選択により
３次元ネットワークの形成及びその網目の大きさを均一
化をはかることが出来る。さらに好ましくは光照射方法
として時間的、平面的に均一に照射することは基板間に
介在する重合性組成物を瞬間的に強い光をあて重合を進
行させ、その為網目の大きさを均一化をはかる上で効果
的である。即ち、適切な光強度でパルス状に照射するこ
とにより均一な３次元ネットワークの重合体を液晶相中
に実現でき、その為出来る液晶デバイスは明確なしきい
値と急峻性良好なものとなり、時分割駆動が出来るよう
になる。

そのような紫外線照射量は、少くとも3mW/cm²以上の
光強度で10mJ/cm²以上の照射量が必要である。それ以下
の場合は、重合不充分か又は均一な網目の形成が出来ず
時分割駆動には不適切となる。生成する重合体が均一網
目の３次元ネットワークを構成し、明確なしきい値を示
すためには紫外線強度は出来るだけ強い方が好ましく、
一般的には30mW/cm²以上で５〜10秒照射することが好ま
しい。

重合温度に関しては、等方性液体状態で出来るだけ低
温域の方が好ましい。

重合温度が高い場合には重合速度が速すぎるためか又
は重合度が充分上らないために液晶デバイスは白濁度が
悪く、場合によっては無電圧状態においても透明となっ
たり、駆動電圧も高くなってしまい実用的でない。その
ような高温とはおおよそ液晶材料の相転移点の温度以上
である。

重合性組成物としては、重合体形成性モノマー若しく
はオリゴマー及び必要に応じて重合開始剤が挙げられ、
液晶材料の連続層中に３次元ネットワークを形成するも
のであれば良い。

そのような重合体形成性モノマーとしては、例えば、
スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビ
ニルベンゼン：置換基としては、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチ
ル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、
シクロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシ
エチル、フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリ
シジル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピ
ル、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルア
ミノエチル、ジエチルアミノエチル等のごとき基を有す
るアクリレート、メタクリレート又はフマレート；エチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−ブチレ
ングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチ
レングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロ
ールプロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール等
のモノ（メタ）アクリレート又はポリ（メタ）アクリレ
ート；酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、ア
クリロニトレル、セチルビニルエーテル、リモネン、シ
クロヘキセン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタ
レート、２−、３−又は４−ビニルピリジン、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド又はＮ−ヒド
ロキシエチルメタクリルアミド及びそれらのアルキルエ
ーテル化合物、ネオペンチルグリコール１モルに２モル
以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイ
ドを付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、
トリメチロールプロパン１モルに３モル以上のエチレン
オキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得
たトリオールのジ又はトリ（メタ）アクリレート、ビス
フェノールA1モルに２モル以上のエチレンオキサイド若
しくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールの
ジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メ
タ）アクリレート１モルとフェニルイソシアネート若し
くはｎ−ブチルイソシアネート１モルとの反応生成物、
ジペンタエリスリトールのポリ（メタ）アクリレート、
トリス−（ヒドロキシエチル）−イソシアヌル酸のポリ
（メタ）アクリレート、トリス−（ヒドロキシエチル）
−りん酸のポリ（メタ）アクリレート、ジ−（ヒドロキ
シエチル）−ジシクロペンタジエンのモノ（メタ）アク
リレート又はジ（メタ）アクリレート等を挙げることが
できる。

重合体形成性オリゴマーとしては、例えば、 （１） ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に（メタ）ア
クリル酸、更に場合によりヤシ油脂肪酸等の長鎖脂肪酸
をエステル化させた得たエポキシ（メタ）アクリレート
あるいはその長鎖脂肪酸変性物、水酸基を有するエポキ
シ（メタ）アクリレートに二塩基酸無水物、四塩基酸ジ
無水物、無水トリメリット酸を付加して得たカルボキシ
ル基を有するエポキシ（メタ）アクリレートの如きエポ
キシ（メタ）アクリレート及びその変性物。

（２） 英国特許第1,147,732号明細書（特開昭51−371
93号公報及び特開昭51−138797号公報）に記載されてい
るようなジイソシアナート化合物とポリオールとを予め
反応させて得られる末端イソシアナート化合物に更にβ
−ヒドロキシアルキルアクリレート及び／又はメタクリ
レートを反応せしめることによって得られる分子内に２
個以上のアクリロイロキシ基及び／又はメタクリロイロ
キシ基をもった付加重合性化合物。

（３） 特公昭47−3262号公報に記載されているような
無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒド
ロ無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、あるいは
無水ヘッド酸のような二塩基酸無水物とグリシジルアク
リレート及び／又はグリシジルメタクリレートを開環重
合して得られるアクリロイロキシ基及び／又はメタクリ
ロイロキシ基を多数ペンダントにもった直線状ポリエス
テル化合物。

（４） 特公昭47−23661号公報に記載されているよう
な隣接炭素原子に少くとも３個のエステル化可能なヒド
ロキシル基を有する多価アルコールと、アクリル酸及び
／又はメタクリル酸と、ジカルボン酸およびその無水物
からなる群から選択されたジカルボン酸類との共エステ
ル化によって製造された重合可能なエステル類。

（５） 英国特許第628,150号明細書、米国特許第3,02
0,255号明細書および月刊誌「マクロモレキュールズ」
第４巻、第５号、第630〜632頁（1971年）に記載されて
いるごときメラミンまたはベンゾグアナミンにホルムア
ルデヒド、メチルアルコールおよびβ−ヒドロキシアル
キルアクリレート（またはメタクリレート）等を反応せ
しめて得られるポリアクリル（またはポリメタクリル）
変性トリアジン系樹脂。

（６） 米国特許第3,377,406号明細書に記載されてい
るようなポリヒドロキシ化合物のグリシジルエーテル化
物にアクリル酸またはメタクリル酸を反応させて得られ
る不飽和ポリエステル樹脂。

（７） 米国特許第3,455,801号明細書及び米国特許第
3,455,802号明細書に記載されている一般式 （ここにおいてＲは炭素原子数２〜10個の２価の飽和又
は不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Ｒ′は炭素原子数２
〜10個の２個の飽和脂肪族炭化水素基を示し、Ｒ″は水
素原子又はメチル基を示し、ｎは１〜14の整数であ
る。） で示される両末端にアクリロイロキシ基又はメタクリロ
イロキシ基を有するポリエステル化合物。

（８） 米国特許第3,483,104号明細書及び米国特許第
3,470,079号明細書に記載されている一般式 （ここにおいてＡは−Ｏ−は−NH−を示し、１分子中で
少なくとも２個は−NH−であるものとし、Ｒは二価の飽
和脂肪族または不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Ｒ′は
二価の飽和又は不飽和の脂肪族あるいは環状炭化水素を
示し、Ｒ″は水素原子又はアルキル基を示し、ｎは１〜
14の整数であるものとする。） で示されるジアクリル変性（またはジメタクリル変性）
ポリアミド化合物。

（９） 特公昭48−37246号明細書に記載されている一
般式 （ここにおいてＸは水素原子又はアシル基を示し、Ｒは
二価の飽和又は不飽和の脂肪族あるいは環状炭化水素基
を示し、Ｒ′は二価の脂肪族炭化水素基を示し、R²は水
素原子又はアルキル基を示すものとし、Ａは−Ｏ−又
は、−NH−を示し、１分子中で少なくとも２個は−NH−
であるものとし、ｎは１〜14の整数である。） で示されるジアクリル変性（またはジメタクリル変性）
ポリアミド化合物。

（10） 米国特許第3,485,732号明細書に記載されてい
るような飽和又は不飽和の二塩基酸又はその無水物、あ
るいは必要に応じてそれらとジオールとを反応させて得
られる両末端にカルボキシル基を有する化合物に更にグ
リシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレート
を反応せしめることにより得られるジアクリル変性（又
はジメタクリル変性）ポリエステル化合物。

（11） 特公昭48−12075号明細書に記載されているご
とき分子中に一般式、 （ここにおいてＸはアシル基又はウレタン基を示し、Ｒ
は、H,CH₃,Cl又はCNであるものとする。） で示されるくり返し単位を有する側鎖に不飽和酸エステ
ル結合を有する（メタ）アクリル共重合体に基づく化合
物。

等を挙げることができる。

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18
4」）、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1116」）、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「カイキュア−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。

＜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。しかし本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。

以下、実施例において％は重量％を示し、又、評価特
性の各々は以下の記号及び内容を意味する。

T₀＝白濁度；印加電圧０の時の光透過率（％） T₁₀₀＝透明度；印加電圧を増加させていき光透過率がほ
とんど増加しなくなった時の光透過率（％） V₁₀＝しきい値;T₀を０％、T₁₀₀を100％としたとき光透
過率が10％となる印加電圧（V_rms） V₉₀＝飽和電圧；同上光透過率が90％となる印加電圧（V
_rms） CR＝コントラスト＝T₁₀₀/T₀ CR_m＝パルス巾10msec、1/3バイアス法、1/2デューティ
ーの時分割駆動用電圧波形を印加した場合の〔選択波形
時の光透過率〕／〔非選択波形印加時の光透過率〕 ・空隙面積比率＝S_s（％）:SEM（走査型電子顕微鏡）に
よる断面写真の空隙部分の占める面積比で、写真で見る
空隙径を直径とする円を仮定し、各々の網目の面積を計
算して求めたものである。

・空隙径の面積分布比率＝S_n（％）：同上で一定の空隙
径の間に占める空隙面積の全空隙面積に対する比率 ・空隙径＝γ（ミクロン） ・調光層の厚:d（ミクロン） 実施例１ 液晶材料として後述の組成物（Ａ）80％、重合性オリ
ゴマーとして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（日本
化薬社製KAYARAD−HX−620）19.6％、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0.4％の混合溶液である調光層構成材料を11ミ
クロンのガラスファイバー製スペーサーの塗布されたIT
Oガラス基板にはさみ込み、基板全体を混合溶液の液晶
相と等方性液体の相転移点より２℃上の温度、即ち40℃
に保ち、混合溶液が等方性液体状態で35mW/cm²の紫外線
を６秒間照射し、調光層の厚さｄ＝11.2ミクロンの液晶
デバイスを得た。

液晶組成物（Ａ） 組 成 転移温度 68.5℃（Ｎ−１） ＜−25 ℃（Ｃ−Ｎ） 屈 折 率 n_e＝1.787 n_o＝1.533 Δｎ＝0.254 しきい値電圧 1.15V （V_th） 20℃の粘度 59c.p. 誘電率異方性 Δε＝26.9 得られた液晶デバイスは、S_s＝78％、＝1.3ミクロ
ン、γが0.8〜2.4ミクロン間に占める比率S_u＝93％であ
った。

この液晶デバイスの印加電圧と光透過率の関係を測定
すると、T₀＝3.1％、T₁₀₀＝85.4％、CR＝27.5、V₁₀＝8.
2V_rms、V₉₀＝23.5V_rmsであった。

又、この液晶デバイスを用いて時分割駆動用印加電圧
波形をデバイスに与えた時の光学応答波形を見たのが第
１図及び第２図である。パルス幅10msec.、1/3デバイス
法、1/2デューティの電圧波形を液晶デバイスに印加し
て、光学応答波形を見ている。（１）の選択波形が印加
されている場合は、透過率が50％近く迄上がり、（２）
の非選択波形が印加されている場合は、透過率が大きく
変化せず、時分割駆動時のコントラスト比が、1:18と高
い値を示しており、時分割駆動出来ることを示してい
る。また、応答速度も、立ち上がり時間は１〜2msec.立
ち下がり時間は３〜5msec.と速く、更にデューティ比を
上げることが出来る値である。この様に、本発明は、従
来技術による液滴分散型液晶デバイスでは成し遂げられ
なかった時分割駆動を可能にした優れた液晶デバイスを
提供するものである。

比較例１ 液晶組成物（Ａ）を55％、重合性オリゴマーを44.2
％、重合開始剤を0.8％、重合温度を10℃とした以外は
実施例１と同じく実施した。得られたデバイスの特性は
以下のようであり、白濁性がなくコントラストの低い実
用性に欠けるものであった。

T₀＝47.3、T₁₀₀＝81.8、CR＝1.73 その網目状態は、S_s＝24.3％、＝0.22でγが0.3以
上であるS_nは19.7％と空隙比率及び空隙間隔は小さいも
のであった。

実施例２ 液晶組成物（Ａ）は82％、重合性オリゴマーを17.6％
とする以外は、実施例１と同様にして液晶デバイスを得
た。

得られた液晶デバイスの特性は、次の通りであった。

調光層の厚みｄ＝11.0ミクロンで、T₀＝3.2、T₁₀₀＝8
7.2、V₁₀＝5.3、V₉₀＝14.1、CR＝26.9で明瞭なしきい値
を有し、駆動電圧も低い。又、時分割駆動用電圧波形を
印加したときのコントラストは、CR_m＝18.8と高いもの
であった。

S_s＝78.4％、＝1.2ミクロン γが0.3〜1.9ミクロンの範囲のS_n＝95％ 実施例３ 液晶組成物（Ａ）を76.0％、重合性オリゴマーを23.5
％、重合開始剤を0.5％、重合温度を32℃とした以外は
実施例１と同じく実施した。得られたデバイスは、調光
層厚みｄ＝11.2ミクロンで、電圧〜光透過率の特性は、
T₀＝4.9、T₁₀₀＝86.9、V₁₀＝9.0、V₉₀＝20.4、CR＝17.
8、CR_m＝13.5であり、SEMによる網目状態は、S_s＝76.
4、＝1.0、γが0.5〜1.6ミクロン間に占める比率S_n＝
92.4であった。

実施例４ 液晶組成物（Ａ）を72％、重合性オリゴマーを27.4
％、重合開始剤を0.6％、重合温度を26℃とした以外は
実施例１と同じく実施した。得られたデバイスは調光層
の厚みｄ＝11.5ミクロンで、電圧〜光透過率の特性は、
T₀＝7.3、T₁₀₀＝86.0、V₁₀＝11.4、V₉₀＝26.2、CR＝11.
8、CR_m＝8.8と良好なものであり、S_s＝70.3％、＝0.8
2ミクロン γが0.3〜1.2ミクロンの間のS_n＝96.4であった。

実施例５ 液晶組成物（Ａ）を85％、重合性オリゴマーを14.7
％、重合開始剤を0.3％とし、重合温度を43℃とし、24
ミクロンのスペーサーを用いた以外は実施例−１と同じ
く実施した。得られたデバイスは調光層の厚みｄ＝24.5
ミクロンで電圧〜光透過率特性はT₀＝4.2、T₁₀₀＝81.
2、CR＝19.4、V₁₀＝9.5、V₉₀＝23.5、CR_m＝6.5と良好で
あり、その網目状態はS_s＝81.5＝1.9でγが0.6〜3.2
ミクロン間でS_n＝92であった。

実施例６ 液晶材料として組成物（Ａ）83.5％、重合性オリゴマ
ーとして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（日本化薬
社製KAYARAD−HX−620）16.42％、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0.08％の混合溶液である調光層構成材料を11ミク
ロンのガラスファイバー製スペーサーの塗布されたITO
ガラス基板にはさみ込み、基板全体を43℃に保ち、8mW/
cm²の紫外線を20秒間照射し、調光層の厚さｄ＝11.3ミ
クロンの液晶デバイスを得た。得られたデバイスの電圧
〜光透過率特性はT₀＝6.3、T₁₀₀＝85.1、CR＝13.5、V₁₀
＝2.7、V₉₀＝8.2と良好であり、その網目状態はS_s＝82.
6、＝2.1でγが0.3〜3.3ミクロン間でS_n＝92.8であっ
た。

＜発明の効果＞ 本発明による液晶デバイスは、大面積薄膜型のものが
可能であり、従来の液晶分散型の液晶デバイスと比べ５
〜30Vという低電圧の駆動が可能であり、この程度の低
電圧でも透明−白濁不透明のコントラストが高く、しき
い値が明確なため、1/3デューティの時分割駆動が可能
である。従って、従来この種の液晶デバイスの調光用の
みならず、より高度な文字、グラフィックの大型表示が
極めて容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる液晶デバイスの時間−印加電圧
のグラフを示し、第２図は第１図の印加電圧波形に対応
した時間−光透過率のグラフを示す。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、該調
   光層が液晶材料の連続層中に透明性固体物質が３次元ネ
   ットワーク構造を形成して成る液晶デバイスにおいて、 前記ネットワークが液晶材料を除去した場合、調光層の
   断面において空隙面積比率が60〜95％の範囲にあり、そ
   の空隙径が0.3ミクロン以上調光層の層厚の30％以下
   （但し、調光層の厚さは５〜30ミクロンである）の空隙
   部分が全空隙面積に対し80％以上占めることを特徴とす
   る液晶デバイス。
2. 【請求項２】ネットワークの平均空隙間隔が0.3ミクロ
   ン以上調光層の層厚の30％以下（但し、調光層の厚さは
   ５〜30ミクロンである）の範囲に入る請求項１記載の液
   晶デバイス。
3. 【請求項３】調光層における液晶材料が正の誘電率異方
   性を示す請求項１または２記載の液晶デバイス。
4. 【請求項４】液晶材料が調光層構成成分の60〜95重量％
   の範囲にある請求項１、２または３記載の液晶デバイ
   ス。
5. 【請求項５】透明性固体物質が重合性組成物を重合して
   成る重合体である請求項１、２、３または４記載の液晶
   デバイス。