JP3401681B2

JP3401681B2 - 液晶デバイス

Info

Publication number: JP3401681B2
Application number: JP08878192A
Authority: JP
Inventors: 清文竹内; 晴義高津; 安男梅津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 2003-04-28
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH05289064A

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液晶表示装置に関する。本発明の液
晶表示装置は、建物のショウィンドーなどで視野遮断の
スクリーンに利用されると共に文字や図形を表示し、高
速応答性をもって電気的に表示を切り換えることによっ
て、公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、特にコンピューター
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。

【０００２】

【従来の技術】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、高コントラスト、時
分割駆動性を可能にする技術として、特開平１−１９８
７２５号には、液晶材料が連続層を形成し、この連続層
中に、高分子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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の如き、液晶デバ
イスに要求される表示特性には、現在汎用されている駆
動回路を使用できる十分な低い電圧で駆動可能なこと、
視野の遮断又は白濁性を改善することによるコントラス
トの向上、消費電力の低減や表示のちらつきをなくすこ
とができる調光層の高抵抗化等がある。しかしながら、
公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、特に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に用いられる
液晶デバイスは、これら以外に次のような特性において
新たな問題点を有している。

【０００４】即ち、上記のような表示用ディスプレイと
して使用される液晶デバイスの場合、環境の温度変化に
よって駆動電圧やコントラストが変動又は悪化し、時分
割駆動におけるマージン巾を狭くし、コントラスト比を
低下させてしまう。

【０００５】この問題を解決する方法としては、従来、
温度補償装置を表示用ディスプレイに付加したり、ある
いは使用するネマチック液晶材料の温度域を広げること
等があった。

【０００６】しかしながら、これらの方法は製造コスト
の上昇や、他の電気光学特性を悪化させる等、別の問題
を発生させてしまうものである。一方、別の解決方法と
しては、ネマチック液晶材料中にカイラル化合物を添加
することにより、時分割駆動のマージン巾を改善するこ
とも知られている。

【０００７】このような例として、ＪａｐａｎＤｉｓ
ｐｌａｙ’８６（Ｐ２８６〜２８９）には、偏光板の
使用を必須とするＴＮ型液晶デバイスにおける例が報告
されており、カイラル化合物を添加することにより誘起
される螺旋ピッチが、温度上昇すると逆に減少すること
を利用して、時分割駆動のマージン巾を改善している。

【０００８】ＳＴＮ型の場合は、誘起された螺旋ピッチ
が温度変化に対して一定となるようにカイラル化合物の
添加量を調整し、時分割駆動のマージン巾を改善させる
ものである。強誘電性液晶の場合も、その固有螺旋ピッ
チは、温度変化に対して一定となるように設計し、時分
割駆動のマージン巾を改善している。

【０００９】また、ＳＩＤ９１Ｄｉｇｅｓｔ（Ｐ
２６１〜２６４）には、偏光板は不要であるが、基板上
に配向層を必須とするコレステリック−ネマチック相転
移型の光散乱形液晶デバイスの例が報告されており、誘
起された螺旋ピッチが一定となるようにカイラル化合物
の添加量を調整し、時分割駆動のマージン巾を改善して
いる。

【００１０】第１６回液晶討論会予稿集（Ｐ１２０，１
２１）には、ポリマー中に小滴状の液晶材料を分散させ
た液晶デバイスにおいて、ネマチック液晶材料中にカイ
ラル化合物を添加した例が報告されている。これによれ
ば、応答特性は改善されるものの、しきい値電圧が急上
昇し、ヒステリシス現象が依然として存在し、時分割特
性のマージン巾が改善されない等の問題点を有してい
る。

【００１１】本発明が解決しようとする問題は、液晶分
子のランダムな状態によって得られる光散乱性不透明状
態と、電気的操作によって得られる透明状態を利用する
光散乱形液晶デバイスにおいて、温度変化による駆動電
圧やコントラストの変動がなく、時分割駆動のマージン
が改善された液晶デバイスを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために液晶材料に着目して鋭意検討した結
果、本発明に至った。

【００１３】即ち、本発明は、一般式（Ｉ）

【００１４】

【化５】

【００１５】（式中、Ｒ¹は炭素原子数１〜８の直鎖状
アルキル基を表わし、＊は光学活性中心を表わす。）で
表わされる基を有するカイラル化合物を含有する液晶材
料及び光重合性組成物を含有することを特徴とする液晶
デバイス用材料、更には、電極層を有する少なくとも一
方が透明な２枚の基板間に、調光層を有し、該調光層が
液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶デ
バイスにおいて、上記の液晶デバイス用材料を用いるこ
とを特徴とする液晶デバイスを提供する。

【００１６】本発明の液晶デバイス用材料において、一
般式（Ｉ）で表わされる基を有する化合物としては、例
えば、一般式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び
（Ｖ）

【００１７】

【化６】

【００１８】（式中、Ｒ²は炭素原子数３〜８の直鎖状
アルキル基を表わし、Ｒ³は炭素原子数３〜８の直鎖状
アルキル基、アルコキシル基、アルケニル基又はアルケ
ニルオキシ基を表わし、環Ａは、

【００１９】

【化７】

【００２０】を表わし、環Ｂは

【００２１】

【化８】

【００２２】を表わし、ｍ及びｎは各々独立的に、０又
は１を表わす。）で表わされる化合物からなる群から選
ばれる化合物を挙げることができる。

【００２３】これらのカイラル化合物をネマチック液晶
材料に添加することにより、液晶材料には螺旋ピッチが
誘起されるが、この螺旋ピッチの値が小さすぎると、し
きい値電圧の上昇あるいは温度による変化が増大し、ヒ
ステリシス巾も増大する。大きすぎると温度変化による
しきい値電圧の変化を低減する効果がなくなり、高温側
での光散乱の改善ができず、劣化する傾向を有する。従
って、本発明で使用する液晶材料としては、一般式
（Ｉ）で表わされる基を有する化合物を含有し、温度Ｔ
が２０℃の時の螺旋ピッチＰ₍₂₀₎は、６０μｍ≦Ｐ₍₂₀₎
＜５００μｍの範囲である液晶組成物が好ましい。

【００２４】本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる
基を有するカイラル化合物を含有する液晶組成物は、温
度上昇により誘起される螺旋ピッチの大きさを減少させ
る特徴を有している。従って、液晶デバイスの温度変化
に対する時分割駆動のマージン巾の改善には、従来の技
術で述べたように、ほとんどが誘起される螺旋ピッチを
一定に保つことによって達成させているが、本発明に係
わる液晶デバイスにおいては、温度上昇により螺旋ピッ
チが減少する特徴が有用であることを見い出したのであ
る。しかしながら、螺旋ピッチの温度変化は大きすぎて
も小さすぎても悪化させる結果となる。

【００２５】例えば、温度Ｔ（℃）において液晶材料に
誘起される螺旋ピッチをＰ_(T)とした場合、本発明で使
用する液晶組成物としては、Ｐ₍₄₀₎／Ｐ₍₂₀₎の値が０．
６０〜０．９５の範囲であることがより好ましい。

【００２６】本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる
基を有するカイラル化合物の代表的なものの例とその相
転移温度を下記に示す。

【００２７】

【化９】

【００２８】

【化１０】

【００２９】上記中、Ｃは結晶相、ＳＡはスメクチック
Ａ相、ＳＣ^*はキラルスメクチックＣ相、Ｓはその他の
スメクチック相、Ｎ^*はカイラルネマチック相、Ｉは等
方性液体相をそれぞれ表わす。

【００３０】これらの化合物はすべて温度上昇に対して
誘起される螺旋ピッチを小さくする特性を有するもので
ある。

【００３１】温度Ｔ₁におけるしきい値電圧をＶ₉₀（Ｔ
₁）とし、温度Ｔ₂におけるしきい値電圧をＶ
₁₀（Ｔ₂）とし、Ｔ₁＞Ｔ₂である時、時分割駆動マージ
ンの指標Ｍは次式で定義され、小さいものがより優れて
いる。

【００３２】

【数１】

【００３３】また、コントラスト比は、電圧無印加時で
の透過率ＴＲ₀によって決定され、温度上昇によりＴＲ₀
が増大するものである。従って、コントラスト比の改善
となる指標ＣＲは次式によって表わされ、小さいものが
より優れている。

【００３４】

【数２】

【００３５】後述の実施例にも示したように、本発明の
液晶デバイスは、このＭとＣＲを改善しうるものであ
り、特に直視形液晶表示素子に有用なものである。

【００３６】本発明で使用する基板は、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液晶層及び透
明性固体物質を有する層から成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。

【００３７】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、その全面又は部分的に配置されて
も良い。また、少なくとも一方の基板には、信号線、画
素電極及び画素電極毎に形成された非線形素子又は能動
素子であるアクティブ素子を有することが必要である。
但し、プラスチックの如き柔軟性を有する材料の場合に
は、堅固な材料、例えば、ガラス、金属等に固定したう
えで本発明の液晶表示素子に用いることができる。本発
明の液晶デバイスは、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等に利用される場合、電極
層上に能動素子を設けることが好ましい。

【００３８】また、２枚の基板の周縁部分は、周知のシ
ール剤を用いて固定化される。更に、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。

【００３９】スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ロッドタイプのガラスファイバー、ガラスビ
ーズ、ポリマービーズ等種々の液晶セル用のものを用い
ることができる。

【００４０】本発明の一般式（Ｉ）で表わされる基を有
するカイラル化合物とともに用いることが好ましい液晶
材料は、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やカイラル化合物が
適宜含まれていてもよい。

【００４１】本発明で使用する一般式（Ｉ）で表わされ
る基を有する化合物以外の液晶材料としては、以下に示
した化合物群から選ばれる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、屈折率異方性（Δ
ｎ）、誘電率異方性（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、配合して
用いることができる。

【００４２】これらの液晶材料としては、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−置換ピリミ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。

【００４３】２枚の基板間に介在する調光層中の液晶材
料の含有量は、６０重量％以上が好ましく、７０〜９０
重量％の範囲が特に好ましい。

【００４４】前記調光層中に形成される透明性固体物質
は、ポリマー中に液晶材料が液滴状となって分散するも
のでもよいが、三次元網目状構造を有するものがより好
ましい。

【００４５】この透明性固体物質の三次元網目状部分に
は、液晶材料が充填され、且つ、液晶材料が連続層を形
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。

【００４６】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。三次元網目状構造を与えるものとして
は、高分子形成性モノマー若しくはオリゴマーを重合さ
せて得られる光硬化型樹脂が好ましい。

【００４７】基板間に形成される透明性固体物質が三次
元網目状構造を形成する方法としては、合成樹脂及び光
吸収材料から成る柱状物が形成された２枚の基板間に挟
持された調光層形成材料を等方性液体状態に保持しなが
ら紫外線を照射し、光重合性組成物を重合させる方法が
挙げられる。

【００４８】透明性固体物質を形成する高分子形成性モ
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、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
エチル等の如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、アクリロニトリル、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）アクリレート等を挙げることができる。

【００４９】透明性固体物質を形成する高分子形成性オ
リゴマーとしては、例えば、エポキシ（メタ）アクリレ
ート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリウレタ
ン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリ
レート、等を用いることができる。

【００５０】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65
1」）、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ＩＴ
Ｘ」）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。

【００５１】基板に均一に付着させる透明性固体物質の
厚みを制御するために、液晶材料とモノマーもしくはオ
リゴマーの溶液、あるいは、有機溶剤とモノマーもしく
はオリゴマーの溶液に、スペーサーを混合してもよく、
一方の基板上にスペーサーを塗布してもよい。

【００５２】本発明の液晶デバイスの代表的なものの構
造を図１〜７に示す。図中、１は基板、２は透明性電極
層、３は透明性固体物質、４はネマチック液晶材料、５
は配向膜、６は封止剤である。

【００５３】しかしながら、本発明の液晶デバイスは、
これらの図に記載の液晶デバイスに限定されるものでは
なく、前述の一般式（Ｉ）で表わされる基を有するカイ
ラル化合物を含有する液晶材料を用いた光散乱形液晶表
示素子であればよい。

【００５４】図１は、透明性電極層上に均一な三次元網
目状固体物質を有する層を設けた基板と透明性電極層を
有する基板が接触した状態で作製された液晶デバイスで
あり、図２は、一定の距離で対向して作製された液晶デ
バイスである。

【００５５】図３は、透明性電極層上に均一な三次元網
目状固体物質を有する層を設けた２枚の基板が接触した
状態で作製された液晶デバイスであり、図４は、一定の
距離で対向して作製された液晶デバイスである。

【００５６】これらの液晶デバイスは、光学的散乱を発
現させ、挟持された液晶材料を十分、ランダムに配向さ
せる役割をする三次元網目状固体物質と、液晶材料によ
って発現された光散乱不透明性と、電気的な操作によっ
て発現される透明性を制御する液晶材料との、液晶デバ
イスにおける役割を分離独立させたことを特徴とする構
造を有し、これにより、当該デバイスを構成する材料の
選択性を増し、更には、液晶デバイスの特性を抜本的に
改良するものである。

【００５７】図５は、一方の透明性電極層上に均一な三
次元網目状固体物質を有する層を設け、もう一方の基板
の透明性電極層上に垂直配向膜を設けた２枚の基板間に
液晶を挟持させた例であり、液晶は一方の基板上でラン
ダムに配向し、他方の基板では垂直に配向している。図
６は、一方の透明性電極層上に均一な三次元網目状固体
物質を有する層を設け、もう一方の基板の透明性電極層
上に水平配向膜を設けた２枚の基板間に液晶を挟持させ
た例であり、液晶は一方の基板上でランダムに配向し、
他方の基板上では水平に配向している。液晶の配向は、
一定方向であればよく、特に垂直と水平には拘らず、こ
れらの中間であってもよい。

【００５８】このような液晶デバイスにおける透明性固
体物質によって形成される三次元網目状構造の形状の平
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、透明性固体物質を有する層の
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、２枚の基板の間隔は２〜３０μｍの範囲が好ま
しく、５〜２０μｍの範囲が特に好ましい。

【００５９】図７は、透明性電極層を有する２枚の基板
間に、液晶材料の連続層中に三次元網目構造を有する透
明性固体物質を含有する調光層を挟持させた例である。

【００６０】上記のような本発明の液晶デバイスの構造
例として示した図１〜図７において、均一な三次元網目
状の構造を有する透明性固体物質を含む層を基板上に形
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、２枚の透明性電極層を有す
る基板間に挟持させるか、あるいは、一方の透明性電極
層を有する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、次いで他方の補助板を重ねてもよく、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
て、三次元網目状の合成樹脂層を形成する。次に、この
ようにして得た三次元網目状構造を形成した透明性固体
物質を挟持した２枚の基板の一方を、あるいは、補助板
を剥離した後、三次元網目状構造を有する透明性固体物
質から未硬化のモノマーあるいはオリゴマーや液晶材
料、溶剤を洗浄、除去する。なお、一方の基板あるいは
補助板上に離型剤を予め塗布しておくと剥離段階が容易
となる。

【００６１】また、洗浄方法は、通常周知の液晶デバイ
スの透明電極を有するガラス基板に対して行なうと同様
の方法で行ってもよく、新たな有機溶剤、蒸留水、液晶
材料の溶液に入れた後、超音波洗浄を行ってもよい。

【００６２】洗浄された透明性固体物質を有する基板
は、真空乾燥又は真空加熱乾燥等の方法により、充分に
乾燥させる必要がある。

【００６３】また、前記モノマーもしくはオリゴマーの
代わりにポリマーを用い、溶媒もしくは水の蒸発乾燥に
よって、三次元網目状ポリマーを作製することもでき
る。三次元網目状の構造を有する透明性固体物質を均一
に基板上に形成させる方法は、これらの方法に限定され
ることはない。

【００６４】本発明の液晶デバイスは、例えば、上記の
方法によって得た均一な三次元網目状固体物質を有する
層を形成した基板と通常実施されている方法によって得
た一定方向の配向層を有する基板を用いて、以下の方法
に従って製造することができる。

【００６５】即ち、（１）少なくとも一方の基板が透明
性電極層上に均一な三次元網目上固体物質を有する層を
形成した２枚の透明性電極層を有する基板を、周知の液
晶デバイスと同様にして貼り合わせ、封止剤を用いて固
定し、パネル化する。このパネル内部を真空減圧し、液
晶材料中にこのパネルの液晶注入孔を浸した後、通常気
圧に戻すことによって、液晶材料を注入する方法。

【００６６】（２）透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を形成した基板上に液晶材料を塗
布した後、同一基板あるいは通常の透明性電極層を有す
る基板を重ねて、真空減圧下で、充分に脱気を行なう。
次いで、両基板の周囲を封止剤を用いて固定化し、液晶
デバイスを製造する方法。

【００６７】あるいは、（３）一方の基板が透明性電極
層上に均一な三次元網目状固体物質を有する層を形成し
た透明性電極層を有する基板と透明性電極層上に一定方
向の配向層を有する基板を、周知の液晶デバイスと同様
にして貼り合わせ、封止剤を用いて固定化し、パネル化
する。このパネルの内部を真空減圧し、液晶材料中にこ
のパネルの液晶注入孔を浸した後、通常気圧に戻すこと
によって、液晶材料を注入する方法。

【００６８】（４）透明性電極層上に均一な三次元網目
状固体物質を有する層を形成した基板あるいは透明性電
極層上に一定方向の配向層を有する基板上に液晶材料を
塗布した後、もう一方の基板を重ね、真空減圧下で充分
に脱気を行なう。次いで、両基板の周囲を封止剤を用い
て固定化し、液晶デバイスを製造する方法。

【００６９】また、調光層の透明性固体物質を少なくと
も一方の電極層上に設ける等の液晶テバイスにおいて
は、次のような特徴を有する。（１）低電圧で駆動する。

【００７０】（２）挟持された液晶材料の抵抗を高くす
ることができるので、高い電圧保持率を有する液晶デバ
イスを提供することができる。（３）ヒステリシス現象を改善することができるので、
諧調表示に優れた液晶デバイスを提供することができ
る。

【００７１】（４）液晶材料と合成樹脂の種々の材料の
組み合わせによる制約を受けないため、表示特性の改良
が容易となり、優れた液晶デバイスを提供することがで
きる。

【００７２】

【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％」を表わし、Ｐ_(T)は
Ｔ（℃）における螺旋ピッチの値を表わす。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。

【００７３】（１）Ｖ₉₀、Ｖ₁₀：電圧無印加時の液晶デ
バイスの光透過率（ＴＲ₀）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（Ｔ
Ｒ₁₀₀）を１００％とするとき、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Ｖ₁₀とする。

【００７４】（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、電圧無印加時の液晶デバイスの光透過率をＴＲ₀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
た時の透過率をＴＲ₁₀₀とすると、コントラスト＝ＴＲ
₁₀₀／ＴＲ₀とする。

【００７５】（３）時分割駆動マージンの指標Ｍ：温度
４０℃でのしきい値電圧をＶ₁₀(40)、０℃でのしきい値
電圧をＶ₁₀（０）とした時、時分割駆動マージンの指標
Ｍは、

【００７６】

【数３】

【００７７】とする。

【００７８】（４）コントラスト改善の指標ＣＲ：電圧
無印加時における温度４０℃での透過率をＴＲ₀（4
0）、温度０℃での透過率をＴＲ₀（0）とした時、コン
トラスト改善の指標ＣＲは、

【００７９】

【数４】

【００８０】とする。

【００８１】（５）ヒステリシス：電圧を０Ｖから上昇
させた時に、光透過率が５０％（Ｔ₅₀）となる電圧をＶ
₅₀ ^upとし、十分高い電圧から下降させた時に光透過率が
５０％になる電圧をＶ₅₀ ^downとするとき、 ΔＶ＝Ｖ₅₀ ^up−Ｖ₅₀ ^down をヒステリシス現象の評価値とし、ヒステリシス巾とす
る。

【００８２】（実施例１）

【００８３】

【化１１】

【００８４】から成る混合液晶（Ａ）を調製した。この
混合液晶（Ａ）８０．０％、高分子形成性オリゴマーと
して、「ＨＸ−６２０」（日本化薬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）１９．８％及び重合開始剤とし
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８μｍのスペーサーを少量散布した５×５ｃｍのＩ
ＴＯ電極付ガラス基板と同サイズのポリカーボネート板
（三菱瓦斯化学社製「ユピロン」）の間に挟み込み、調
光層形成材料中の液晶材料の等方性液体状態を保持しな
がらメタルハライドランプ（８０Ｗ／ｃｍ²）の下を、
３．５ｍ／分の速度で通過させて、ＩＴＯガラス板側か
ら５００ｍＪ／ｃｍ²に相当するエネルギーの紫外線を
照射して液晶デバイスを得た。

【００８５】得られた液晶デバイスの調光層を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、三次元網目状の透明性固体
物質が認められた。

【００８６】この紫外線照射物からポリカーボネート板
を剥離して得た三次元網目状固体物質が均一に付着した
ＩＴＯガラス板をエタノール中に浸し、超音波洗浄を行
なった後、真空加熱乾燥させた。

【００８７】この三次元網目状固体物質が均一に付着し
たＩＴＯガラス板と、５×５ｃｍのＩＴＯ電極付ガラス
板を貼り合わせ、平均粒径１０μｍのスペーサーを封止
剤「ＤＳＡ−００１」（ロディック社製エポキシ樹脂）
に混合して、これを用いて２枚のガラス板を固定して、
空セルを作製した。この空セルを真空減圧下に置き、

【００８８】

【化１２】

【００８９】から成る混合液晶（Ｂ）９９．５％及び式
（ａ）

【００９０】

【化１３】

【００９１】の液晶性カイラル化合物０．５％から成る
液晶組成物（Ｂ−ａ）を調製した。（Ｐ₍₂₀₎＝９４μ
ｍ）この液晶組成物を上記空セルに注入した後、通常気
圧に戻すことによって、本発明の液晶デバイスを得た。

【００９２】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ₁₀＝２．８ＶＶ₉₀＝１０．８Ｖコントラスト比＝１８．３Ｍ＝１５ｍＶ／℃ ＣＲ＝０．０７％／℃ ΔＶ＝０．４Ｖ

【００９３】（比較例１）実施例１と同様にして、空セ
ルを作製した。このセルを真空減圧下に置き、液晶材料
として混合液晶（Ｂ）のみを注入した以外は実施例１と
同様にして液晶デバイスを得た。

【００９４】このデバイスの特性は以下の通りであっ
た。Ｖ₁₀＝２．６ＶＶ₉₀＝１０．８Ｖコントラスト比＝１４．３Ｍ＝３９ｍＶ／℃ ＣＲ＝０．２０％／℃ ΔＶ＝０．４Ｖ

【００９５】（実施例２）前記混合液晶（Ｂ）９９．９
９３％及び式（ｂ）

【００９６】

【化１４】

【００９７】の液晶性カイラル化合物０．００７％から
成る液晶組成物（Ｂ−ｂ）を調製した。（Ｐ₍₂₀₎＝６
５．９μｍ）この液晶組成物（Ｂ−ｂ）８０．０％、高
分子形成性オリゴマーとして、「ＨＸ−６２０」（日本
化薬社製）１９．８％、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
ペーサーを少量散布した２枚の５×５cmのＩＴＯ電極付
ガラス基板の間に挟み込み、調光層形成材料中の液晶材
料の等方性液体相を保持しながら、メタルハライドラン
プ（８０Ｗ／cm²）の下を、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
線を照射して、本発明の液晶デバイスを得た。

【００９８】得られた液晶デバイスの調光層を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、三次元網目状の透明性固体
物質が認められた。

【００９９】得られた液晶デバイスの特性は、以下の通
りであった。Ｖ₁₀＝８．３ＶＶ₉₀＝１７．３Ｖコントラスト比＝６９Ｍ＝２９．８ｍＶ／℃ ＣＲ＝０．１０％／℃ ΔＶ＝１．０Ｖ

【０１００】（比較例２）実施例２において、液晶組成
物（Ｂ−ｂ）を用いる代わりに、混合液晶（Ｂ）のみを
用いた以外は実施例２と同様にして、液晶デバイスを得
た。

【０１０１】得られた液晶デバイスの調光層を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、三次元網目状の透明性固体
物質が認められた。

【０１０２】得られた液晶デバイスの特性は以下の通り
であった。Ｖ₁₀＝８．２ＶＶ₉₀＝１７．２Ｖコントラスト比＝６７Ｍ＝６３ｍＶ／℃ ＣＲ＝０．２１％／℃ ΔＶ＝１．２Ｖ

【０１０３】（実施例３）実施例２において、液晶組成
物（Ｂ−ｂ）を用いる代わりに、混合液晶（Ｂ）９９．
９９５％及び式（ｃ）

【０１０４】

【化１５】

【０１０５】の液晶性カイラル化合物０．００５％から
成る液晶組成物（Ｂ−ｃ）を用いた以外は実施例２と同
様にして、本発明の液晶テバイスを得た。得られた液晶
デバイスの調光層を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、三次元網目状の透明性固体物質が認められた。

【０１０６】得られた液晶デバイスの特性は以下の通り
であった。Ｖ₁₀＝１．８ＶＶ₉₀＝５．６Ｖコントラスト比＝８．９Ｍ＝２０．５ｍＶ／℃ ＣＲ＝０．１３％／℃ ΔＶ＝０．３Ｖ

【０１０７】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスは、偏光板が不要
で、明るい画質の液晶デバイスの温度変化における表示
特性を改善するものであって、一般式（Ｉ）で表わされ
る基を有するカイラル化合物を含有する液晶組成物を用
いることによって、特に駆動電圧の変化を５０％以上低
減し、高温時のコントラスト比の劣化を防止できる優れ
た効果を有するものである。

【０１０８】従って、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有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図２】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図３】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図４】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図５】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図６】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【図７】本発明の液晶デバイスの構造の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１基板２透明電極３透明性固体物質４液晶材料５配向膜６封止剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−200927（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−42454（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ ¹ は炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基
を表わし、＊は光学活性中心を表わす。）で表わされる
基を有するカイラル化合物を含有する液晶材料及び光重
合性組成物を含有することを特徴とする、液晶分子のラ
ンダムな状態によって得られる光散乱性不透明状態と、
電気的操作によって得られる透明状態を利用する光散乱
形液晶デバイス用材料。
【請求項２】請求項１記載の一般式（Ｉ）で表わされ
る基を有するカイラル化合物が、一般式（II）、（II
I）、（IV）及び（Ｖ）【化２】（式中、Ｒ ² は炭素原子数３〜８の直鎖状アルキル基
を表わし、Ｒ ³ は炭素原子数が３〜８の直鎖状アルキ
ル基、アルコキシル基、アルケニル基又は、アルケニル
オキシ基を表わし、環Ａは【化３】を表わし、環Ｂは【化４】を表わし、ｍ及びｎは各々独立的に、０又は１を表わ
す。）で表わされる化合物から成る群から選ばれる化合
物であることを特徴とする請求項１記載の光散乱形液晶
デバイス用材料。
【請求項３】電極層を有する少なくとも一方が透明な
２枚の基板間に、調光層を有し、該調光層が液晶材料及
び透明性固体物質を含有することを特徴とする光散乱形
液晶デバイスにおいて、請求項１又は２に記載される液
晶デバイス用材料を用いることを特徴とする光散乱形液
晶デバイス。
【請求項４】液晶材料の２０℃における螺旋ピッチＰ
₍₂₀₎ が、６０μｍ≦Ｐ₍₂₀₎ ＜５００μｍの範囲である
ことを特徴とする請求項３記載の光散乱形液晶デバイ
ス。
【請求項５】少なくとも一方の基板の電極層上に、液
晶材料の連続層中に均一な三次元網目状の透明性固体物
質を有する層を設け、２枚の基板間に液晶材料を挟持し
たことを特徴とする請求項３又は４記載の光散乱形液晶
デバイス。
【請求項６】２枚の基板間に、液晶材料の連続層中に
三次元網目状の透明性固体物質を形成して成る調光層を
有することを特徴とする請求項３又は４記載の光散乱形
液晶デバイス。
【請求項７】調光層中に液晶材料が６０〜９５重量％
の範囲で含有されていることを特徴とする請求項６記載
の光散乱形液晶デバイス。
【請求項８】透明性固体物質が合成樹脂から成ること
を特徴とする請求項３、４、５、６又は７記載の光散乱
形液晶デバイス。
【請求項９】調光層の層厚が２〜３０μｍの範囲にあ
る請求項３、４、５、６、７又は８記載の光散乱形液晶
デバイス。