JPH06202086A - 高分子分散型液晶光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶材料が高分子物質中に分散した高分子分
散型液晶素子は高分子物質と液晶材料との界面における
相互作用が大きいため、高い駆動電圧を必要とする欠点
を有している。本発明の目的は、この相互作用を低減
し、駆動電圧が低い高分子分散型液晶光学素子を提供す
ることにある。 【構成】 本発明の高分子分散液晶光学素子では、高分
子物質として一般式ＩまたはＩＩで示される光硬化性の
含フッ素化合物を用いた。 【効果】 本発明によれば、駆動電圧の低い高分子分散
液晶光学素子を提供することができる。また駆動電圧が
低くＴＮ素子に近く電荷保持率も高いため通常の液晶ド
ライバーを用いたＴＦＴによるアクティブマトリックス
駆動が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過散乱モードにより
駆動する高分子分散型液晶光学素子であり、文字、図形
等を表示する表示装置、入射光の透過−遮断を制御する
調光ガラス、光シャッター等に利用される。

【０００２】

【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。また近年、強誘電液晶や反強誘電液晶の開発も行わ
れている。しかしこれらは偏光板を要するため、明る
さ、コントラストにおいて制御を受けるという欠点を有
している。

【０００３】一方、特表昭５８−５０１６３１号公報に
開示された液晶材料をカプセル化し、高分子樹脂中に分
散する方法では、偏光板を要しないため光の減衰が少な
い利点を有している。この高分子分散型液晶光学素子に
おいては、カプセル内の液晶の屈折率が電界の有無によ
って変化することを利用し、カプセル材の屈折率を電圧
印加下の液晶の屈折率と等しく設定することによって電
圧印加下では透明へ、電圧を除いた時には光を散乱し不
透明となる光学素子が得られている。ここで高分子物質
としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン等が提案さ
れている。また液晶材料の屈折率の変化を利用した同様
の素子として、液晶材料を２液硬化型エポキシ樹脂中に
分散させたもの（特開昭６１−５０２１２８号公報）、
紫外線硬化樹脂中に分散したもの（特開昭６２−２２３
１号公報）が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き液晶材料が
高分子物質中に分散した高分子分散型液晶素子は高分子
物質と液晶材料との界面における相互作用が大きいた
め、高い駆動電圧を必要とする欠点を有している。本発
明の目的は、フッ素を含有した光硬化性化合物を高分子
分散液晶のマトリックス樹脂に使用することにより液晶
材料と高分子物質との相互作用を低減させ、駆動電圧が
低い高分子分散型液晶光学素子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、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、光硬化性化合物と液
晶材料を挟持した後、光硬化性化合物を硬化させた高分
子分散型液晶光学素子であって、光硬化性化合物が、一
般Ｉ

【０００６】

【化３】

【０００７】又は一般ＩＩ

【０００８】

【化４】

【０００９】本発明に用いられる基板は、ＩＴＯ等の透
明性の高い電極層を表面に有する少なくとも一方が透明
な基板であり、ガラス、プラスチック、金属等が使用で
きる。２枚の基板は、電極が調光層側になるように設置
する。基板の間隔設定には、通常の液晶デバイスに用い
られるスペーサーを使用することができ、その間隔は、
３μｍ〜３０μｍ程度が望ましい。

【００１０】本発明に使用される液晶材料としては、ネ
マチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶
等いずれを用いることもできる。また印加周波数により
Δεの符号が変わる２周波駆動液晶でも構わない。さら
に２色性色素を混入したホストーゲスト型によりカラー
化することもできる。

【００１１】本発明の一般式Ｉで表されるアクリル系化
合物と混合して使用されるプレポリマーとしては式Ｉで
表される化合物と相溶すれば特に限定されてない。例え
ば、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシル
アクリレート、シクロペンタニルメタクリレート、ブチ
レングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシプロ
ピルアクリレート、トリシクロデキシルアクリレート、
テトラヒドロフルフリルアクリレート、エチレングリコ
ールジアクリレート、スチレン、両末端アクリル変性ポ
リブタジエン、ブチルアクリレート、１，４−ブタンジ
オールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、
ウレタンアクリレートオリゴマー等が例示されるがこれ
らに限定されない。また必要に応じてγ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤を添加し
ても構わない。

【００１２】通常、光硬化反応促進のために光重合開始
剤を添加することが望ましい。光重合開始剤としては、
通常の光重合開始剤が使用できる。例えば２，２−ジエ
トキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−
１−フェニル−１−オン、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、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ
−２−メチルプロパン−１−オン、２−メチル−１−
［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロ
パン−１等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエー
テル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロ
ピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイ
ン系、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、４−フェ
ニルベンゾフェノン、３，３−ジメチル−４−メトキシ
ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソ
ン、２−クロルチオキサンソン，２−メチルチオキサン
ソン等のチオキサンソン系等が挙げられる。開始剤は固
体でも液体でも構わないが素子の均一性の点から光硬化
性化合物に溶解または相溶するものが望ましい。開始剤
濃度は素子の信頼性の点から、光硬化性化合物重量の３
０重量％以下が好ましい。また必要に応じてメチルジエ
タノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸等の光開
始助剤を添加しても構わない。

【００１３】本発明の一般式ＩＩで表されるエポキシ系
化合物と混合して使用されるエポキシ化合物としては式
ＩＩで表される化合物と相溶すれば特に限定されない。
例えば、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ブタ
ンジオールジグリシジルエーテル、ペンタエリスルトー
ルポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポ
リグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、
テトラフルオロプロピルグリシジルエーテル、シクロヘ
キセンエポキシドなどが例示されるが、これらに限定さ
れない。

【００１４】光重合開始剤としては、ジアゾニウム塩
系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、セレニウム
塩系等の通常の光重合開始剤が使用できる。開始剤の濃
度は素子の信頼性の点から、光硬化性化合物重合の３０
重量％以下が好ましい。また必要に応じてメチルジエタ
ノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸等の光開始
助剤を添加しても構わない。

【００１５】本発明の液晶光学素子の用途としては、入
射光の透過−遮断を制御する調光ガラス、光シャッター
（例えば窓や間仕切り等の建築材料）や文字や図形を表
示する表示装置がある。

【００１６】本発明の高分子分散液晶光学素子では、光
硬化性化合物に含フッ素化合物を用いることにより、駆
動電圧の低減を実現する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。 （実施例１） 下記式

【００１８】

【化５】

【００１９】の含フッ素アクリル化合物を含有した紫外
線硬化樹脂ＵＶ３０００（ダイキン工業（株）製）２４
ｗｔ％、２−エチルヘキシルアクリレート１６ｗｔ％、
正の誘電異方性のネマチック液晶ＲＤＰ７１１２０−１
（ロディック（株）製）６０ｗｔ％の混合溶液をギャッ
プ１０μｍの液晶セル中に注入した。この液晶セルを１
８℃に保ち、１５ｍＷ／ｃｍ² の紫外線を３分間照射し
光硬化させた。エタノールで液晶を抽出した後、高分子
膜をＳＥＭで観察したところ得られた液晶滴の大きさは
１〜２μｍであった。得られた高分子分散型液晶光学素
子の２５℃での駆動電圧Ｖ９０は４Ｖでコントラストは
１２０であった。また５Ｖの印加によるオンの応答時間
は１５ｍｓで、オフは２０ｍｓであった。さらにこの素
子の電荷保持率は９５％であった。 （実施例２） 下記式

【００２０】

【化６】

【００２１】の含フッ素アクリル化合物を含有した紫外
線硬化樹脂ＵＶ３０００（ダイキン工業（株）製）２４
ｗｔ％、２−エチルヘキシルアクリレート１６ｗｔ％、
正の誘電異方性のネマチック液晶Ｅ８（メルク（株）
製）６０ｗｔ％の混合溶液をギャップ１０μｍの液晶セ
ル中に注入した。この液晶セルを２２℃に保ち、１５ｍ
Ｗ／ｃｍ² の紫外線を３分間照射し重合させた。エタノ
ールで液晶を抽出した後、高分子膜をＳＥＭで観察した
ところ得られた液晶滴の大きさは１〜２μｍであった。
得られた高分子分散型液晶光学素子の２５℃での駆動電
圧Ｖ_{9 0} は６Ｖ（１００Ｈｚ）でコントラストは１１０
であった。また６Ｖの印加によるオンの応答時間は１０
ｍｓで、オフは１５ｍｓであった。さらにこの素子の電
荷保持率は６５％であった。 （比較例１）光硬化性化合物としてウレタンアクリルオ
リゴマーＭ１２００（東亜合成（株）製）と２−エチル
ヘキシルアクリレートの混合溶液（混合比１：１）を使
用する以外は実施例２と同様にして液晶光学素子を得
て、同条件で電気光学特性を測定した。得られた液晶光
学素子の駆動電圧Ｖ_{9 0} は１５Ｖ（１００Ｈｚ）でコン
トラストは１００であった。 （実施例３） 下記式

【００２２】

【化７】

【００２３】の含フッ素エポキシ化合物を含有した紫外
線硬化樹脂ＵＶ３１００（ダイキン工業（株）製）３０
ｗｔ％、正の誘電異方性のネマチック液晶Ｅ８（メルク
（株）製）７０ｗｔ％の混合溶液をギャップ１０μｍの
液晶セル中に注入した。この液晶セルを４５℃に保ち、
１００ｍＷ／ｃｍ² の紫外線を１０分間照射し重合させ
た。エタノールで液晶を抽出した後、高分子膜をＳＥＭ
で観察したところ得られた液晶滴の大きさは０．５〜１
μｍであった。得られた高分子分散型液晶光学素子の２
５℃での駆動電圧Ｖ_{9 0} は６Ｖ（１００Ｈｚ）でコント
ラストは１００であった。また６Ｖの印加によるオンの
応答時間は１２ｍｓで、オフは１８ｍｓであった。さら
にこの素子の電荷保持率は６５％であった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動電圧の低い高分子分散液晶光学素子を提供すること
ができる。また駆動電圧が低くＴＮ素子に近く電荷保持
率も高いため通常の液晶ドライバーを用いたＴＦＴによ
るアクティブマトリックス駆動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる高分子分散液晶光学素子の断面
図を示している。

【図２】本発明の実施例１に係わる高分子分散液晶光学
素子の光透過率のグラフを示している。

【図３】本発明の実施例１に係わる高分子分散液晶光学
素子に印加するパルス電圧および素子の電荷保持率のグ
ラフを示している。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電極層 ３ 液晶材料 ４ 光硬化性化合物

Claims (2)

【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枚の基板間に、光硬化性化合物と液晶材料を挟持した
   後、光硬化性化合物を硬化させた高分子分散型液晶光学
   素子であって、光硬化性化合物が、一般式Ｉ 【化１】
2. 【請求項２】 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、光硬化性化合物と液晶材料を挟持した
   後、光硬化性化合物を硬化させた高分子分散型液晶光学
   素子であって、光硬化性化合物が、一般式ＩＩ 【化２】