JPH06322370A - 有機分散液晶 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示素子としての特性を改善することのでき
る有機分散液晶を提供する。 【構成】 少なくとも一方が透明である電極に挟まれ
た、有機材料と液晶の混合物からなる有機分散液晶層３
に、電場を加えて表示や調光を行う方式の有機分散液晶
において、有機材料として比誘電率が８以上の有機物を
用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機分散液晶に係り、さ
らに詳しくはそのバインダーと液晶の改良とに関する。

【０００２】

【従来の技術】有機分散液晶は、屈折率異方性を有する
液晶の、電場による配向およびバインダー有機物との屈
折率の整合性を利用して、白濁透過の動作を行う。従つ
て、表示用に広く用いられている従来の液晶素子と異な
り、偏向板が不要なため視野角が広いという特徴があ
る。またフイルム化が容易でフレキシブル化が可能であ
るというメリツトがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし表示用として
は、偏向板を用いた従来の液晶素子に比べて、 駆動電圧が高い、 電圧に対する白濁透過の変化が緩やかであるため表示
に必要なコントラストを得るためのスイツチング速度が
遅い、 さらに従来素子と同様に直流での駆動ができず、駆動
回路が煩雑になる、などの難点があつた。

【０００４】この理由は主にこれら有機分散液晶を構成
する有機材料にある。つまり、このような有機分散液晶
においては、液晶を分散する有機物として従来、アクリ
ル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ブチ
ラール系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリ
ルシリコーン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アルキ
ツド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、等
の種々の熱可塑性、熱硬化性、あるいは紫外線硬化性樹
脂などが用いられていた。

【０００５】これらの樹脂類は比誘電率が通常２〜４と
低いため、この中に分散された液晶を配向こせる上で
の、十分な電場を印加するためには高い電圧が必要であ
つて、このことが高い駆動電圧を必要とする大きな要因
であつた。また、これらの樹脂は一般に極性が低いた
め、後述するような樹脂類と液晶との間での相互作用が
発生せず、それゆえ直流駆動が不可能であつた。

【０００６】本発明は、上記従来製品が持つていた駆動
電圧が高いという欠点を解決し、併せて白濁透過のスイ
ツチング特性を向上し、さらには直流での駆動を可能と
することで、表示素子としての特性を改善することので
きる有機分散液晶を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、液晶を分散
させる有機物を従前に比べて誘電率が高く、かつ極性を
有する有機物に代え、さらに液晶材料に分子長軸方向に
極性基を有する液晶を用いることで、上記課題の解決を
図つた。

【０００８】

【作用】つまり高誘電率の有機材料の採用によつて、電
圧印加時に液晶部分に加わる実効の電場が高まり、結果
として低い電圧で白濁透過のスイツチングを行えるよう
になり、低電圧駆動が可能となる。同時に上述のスイツ
チングがシャープに行えるようになり、マトリツクス駆
動等による表示を行いやすくなる。

【０００９】これらの効果が得られる有機物の比誘電率
の値は、用いる液晶の種類や素子構造によつて異なる
が、一般的にはその値が８以上の時、顕著な効果が得ら
れる。これは一般に用いられる液晶の比誘電率が、配向
していない時は８〜１０程度であつて、これよりも有機
物の比誘電率が高い時、上述の効果が生じるためと考え
られる。

【００１０】また、大きな極性を持つ有機材料を使用す
ると共に、分子長軸方向に極性基を有する液晶を用いる
ことによつて直流での駆動を可能とする。これは以下の
理由による。

【００１１】液晶材料として分子長軸方向に極性基を有
する液晶を用いた時、極性を有する有機物に分散され、
カプセル状またはその連続体の空間に閉じ込められた液
晶は、 電場中にない時、その極性基が有機物の極性基に束縛
され、カプセル内壁からカプセル中央に向かつて放射状
に綺麗に配向することで、光学的散乱に優れるようにな
り、白濁性が高まる。

【００１２】直流電場下では、液晶の極性基が束縛さ
れたまま電場方向に配向するため、液晶同士の疎水基と
極性基が対向することなく配向できるので、直流での駆
動が可能である。

【００１３】なお、交流電場下では有機物カプセルの内
壁表面での液晶の束縛が不十分となつて、液晶は疎水基
同士、極性基同士が対向する状態となつて、従来の有機
分散液晶に見られる通常の動作となる。

【００１４】また、液晶中に有機物のビーズ状物体が分
散している場合も、上述の理由により、 電場中にない時、有機物ビーズを液晶がミセル体のよ
うな形で取り囲み、有機物ビーズ外壁から外に向かつて
綺麗に配向するので、高い白濁度が得られる。

【００１５】同様に直流電場下では、液晶の極性基が
束縛されたまま電場方向に配向するため、液晶同士の疎
水基と極性基が対向することなく配向できるので、直流
での駆動が可能である。

【００１６】また、交流電場下では、有機物ビーズの外
壁表面での液晶の束縛が不十分となつて、液晶は疎水基
同士、極性基同士が対向する状態となつて、従来の有機
分散液晶に見られる通常の動作となる。

【００１７】このような現象を起こす比誘電率が高く、
大きな極性を持つ有機物としては、幾つかの種類が考え
られるが、中でも極性基であるシアノ基を有する有機物
を用いることが最も有効である。

【００１８】シアノ基を少なくとも１つ有する比誘電率
８以上の有機物には、ニトリルゴム類、琥珀酸ニトリ
ル、シアノエチル化物およびこれらの変性物のモノマー
ならびに重合体、および様々なコモノマーとの重合体な
どがあるが、特にシアルエチルセルロース、シアノエチ
ルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルでんぷん
類（シアノエチルスターチ、シアノエチルアミロース、
シアノエチルデキストラン、シアノエチルプルランな
ど）、シアノエチルヒドロキシでんぷん類、シアノエチ
ルグリシドールフクレラン、シアノエチルポリビニルア
ルコール、シアノエチルビフエニル、シアノエチルスク
ロース、シアノエチルソルビトール、シアノエチルクラ
フト、シアノエチルメタルクリルアミドなどのシアノエ
チル化物モノマー、およびポリマー、およびこれらシア
ノエチル化物を少なくとも１種含む混合物は、シアノ基
に起因する極性が大であるので、有機物と液晶の十分な
相互作用があり、本発明において優れたものとして好適
に使用される。

【００１９】また、この有機物は、誘電正接が０．１以
下と低いので損失電流成分が少なく、素子の安定化が図
れるなどの長所を有する。

【００２０】本発明における有機分散液晶を直流駆動可
能とする液晶には様々なものがあるが、一般にはツイス
トネマチツク液晶、スーパーツイストネマチツク液晶な
どで分子長軸方向に極性基を有するネマチツク液晶を主
成分とする液晶が、この特性に優れたものとして好適で
あると言える。なお、交流低電圧駆動素子として用いる
場合は必ずしも分子長軸方向に極性基を有せずとも差し
支えない。

【００２１】なお、有機物と液晶は任意の混合比にて使
用できるが、特に有機物の占める割合が重量比で２％以
上９０％以下である混合物が本発明の目的に好適に用い
られる。

【００２２】これは２％以下では白濁が不十分なために
コントラストが低下し、かつフイルム化が困難であるか
らであり、また、９０％以上では十分な白濁度が得られ
にくいためにコントラストが低下するからである。

【００２３】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２４】図１は実施例に係る有機分散液晶（素子）
の縦断面図である。

【００２５】図において、１はＰＥＴフイルム、２はＩ
ＴＯ下部電極、３は有機分散液晶層、４は接着層、５は
ＩＴＯ上部電極、６はＰＥＴフイルムであり、これらが
下から順に積層されている。

【００２６】（Ａ）有機分散液晶素子の作製 実施例１ 次のイ）〜ハ）の工程により、図１に示す構造の有機分
散液晶素子（１）を作製した。

【００２７】イ）有機分散液晶塗料の調製 シアノ基を有する有機物である比誘電率１９のシアノエ
チルプルラン（信越化学工業ＣＲ−Ｓ）を、１メチル２
ピロリドン２部、シクロヘキサノン１部、トルエン１部
からなる混合溶剤に溶かし、重量比で２５％の有機物溶
液を作製した。また、同混合溶剤に分子長軸方向に極性
基を有するネマチツク液晶を主とする混合液晶（ＢＤＨ
社Ｅ−８）を溶解し、重量比２５％溶液を作つた。これ
ら２種類の溶液を等量混合して、有機分散液晶の塗料を
作製した。

【００２８】ロ）有機分散液晶層の形成 上記塗料を用いて、下部電極となるインジウム錫複合酸
化物（以下ＩＴＯと称す）を蒸着したポリエチレンテレ
フタレート（以下ＰＥＴと称す）フイルム上に、スクリ
ーン印刷により、有機分散液晶層を形成した。さらにこ
れを真空中で８０℃、１時間の乾燥を行い、溶剤を除去
した。乾燥後の膜厚は５０μｍであつた。

【００２９】ハ）上部電極の形成 ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフイルムに、接着層としてシア
ノ基を有する液状の有機物であるシアノエチルソルビト
ール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、スクリーン印刷によ
つて約１μｍの厚さに塗布し、ロ）で形成した有機分散
液晶上に、圧着により貼り合わせて、上部電極を形成し
て有機分散液晶素子を作製した。

【００３０】なお、接着に用いる樹脂は本実施例で用い
た樹脂に限ることなく、一般に用いられる種々の接着剤
が使用できる。この接着層は誘電層、バツフア層を兼ね
ている。また、導電性インクの塗布、電極フイルムの加
熱圧着、蒸着等の方法によつても、電極の形成を行うこ
とができる。

【００３１】実施例２ 次のニ）〜ヘ）の工程により、図１に示す構造の有機分
散液晶素子（２）を作製した。

【００３２】ニ）有機分散液晶塗料の調製 シアノ基を有する有機物である比誘電率１５のシアノエ
チルポリビニルアルコール（信越化学工業ＣＲ−Ｖ）
を、１メチル２ピロリドン２部、シクロヘキサノン１
部、トルエン１部からなる混合溶剤に溶かし、重量比で
２５％の有機物溶液を作製した。また、同混合溶剤に分
子長軸方向に極性基を有するネマチツク液晶を主とする
混合液晶（ＢＤＨ社Ｅ−８）を溶解し、重量比２５％溶
液を作つた。これら２種類の溶液を等量混合して、有機
分散液晶の塗料を作製した。

【００３３】ホ）有機分散液晶層の形成 上記塗料を用いて、下部電極となるＩＴＯを蒸着したＰ
ＥＴフイルム上に、スクリーン印刷により、有機分散液
晶層を形成した。さらにこれを真空中で８０℃、１時間
の乾燥を行い、溶剤を除去した。乾燥後の膜厚は５０μ
ｍであつた。

【００３４】ヘ）上部電極の形成 ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフイルムに、接着層としてシア
ノエチルソルビトール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、ス
クリーン印刷によつて約１μｍの厚さに塗布し、ホ）で
形成した有機分散液晶上に、圧着により貼り合わせて、
上部電極を形成して有機分散液晶素子を作製した。

【００３５】実施例３ 次のト）〜リ）の工程により、図１に示す構造の有機分
散液晶素子（３）を作製した。

【００３６】ト）有機分散液晶塗料の調製 シアノ基を有する液状の有機物である比誘電率４０のシ
アノエチルソルビトール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、
１メチル２ピロリドン２部、シクロヘキサノン１部、ト
ルエン１部からなる混合溶剤に溶かし、重量比で２５％
の有機物溶液を作製した。また、同混合溶剤に分子長軸
方向に極性基を有するネマチツク液晶を主とする混合液
晶（ＢＤＨ社Ｅ−８）を溶解し、重量比２５％溶液を作
つた。これら２種類の溶液を等量混合して、有機分散液
晶の塗料を作製した。

【００３７】チ）有機分散液晶層の形成 上記塗料を用いて、下部電極となるＩＴＯを蒸着したＰ
ＥＴフイルム上に、スクリーン印刷により、有機分散液
晶層を形成した。さらにこれを真空中で８０℃、１時間
の乾燥を行い、溶剤を除去した。乾燥後の膜厚は５０μ
ｍであつた。

【００３８】リ）上部電極の形成 ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフイルムに、接着層としてシア
ノ基を有する液状の有機物であるシアノエチルソルビト
ール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、スクリーン印刷によ
つて約１μｍの厚さに塗布し、チ）で形成した有機分散
液晶上に、圧着により貼り合わせて、上部電極を形成し
て有機分散液晶素子を作製した。

【００３９】実施例４ 次のヌ）〜ヲ）の工程により、図１に示す構造の有機分
散液晶素子（４）を作製した。

【００４０】ヌ）有機分散液晶塗料の調製 シアノ基を有する液状の有機物であるシアノエチルプル
ラン（信越化学工業ＣＲ−Ｓ）とシアルエチルポリビニ
ルアルコール（信越化学工業ＣＲ−Ｖ）を等量混合し比
誘電率１７とした有機物を、１メチル２ピロリドン２
部、シクロヘキサノン１部、トルエン１部からなる混合
溶剤に溶かし、重量比で２５％の有機物溶液を作製し
た。また、同混合溶剤に分子長軸方向に極性基を有する
ネマチツク液晶を主とする混合液晶（ＢＤＨ社Ｅ−８）
を溶解し、重量比２５％溶液を作つた。これら２種類の
溶液を等量混合して、有機分散液晶の塗料を作製した。

【００４１】ル）有機分散液晶層の形成 上記塗料を用いて、下部電極となるＩＴＯを蒸着したＰ
ＥＴフイルム上に、スクリーン印刷により、有機分散液
晶層を形成した。さらにこれを真空中で８０℃、１時間
の乾燥を行い、溶剤を除去した。乾燥後の膜厚は５０μ
ｍであつた。

【００４２】ヲ）上部電極の形成 ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフイルムに、接着層としてシア
ノ基を有する液状の有機物であるシアノエチルソルビト
ール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、スクリーン印刷によ
つて約１μｍの厚さに塗布し、ル）で形成した有機分散
液晶上に、圧着により貼り合わせて、上部電極を形成し
て有機分散液晶素子を作製した。

【００４３】比較例 次のワ）〜ヨ）の工程により、図１に示す構造の有機分
散液晶素子（５）を作製した。

【００４４】ワ）有機分散液晶塗料の調製 比誘電率３であるアクリル樹脂（大日本インキＡ−９５
４０）を、１メチル２ピロリドン２部、シクロヘキサノ
ン１部、トルエン１部からなる混合溶剤に溶かし、重量
比で２５％の有機物溶液を作製した。また、同混合溶剤
に分子長軸方向に極性基を有するネマチツク液晶を主と
する混合液晶（ＢＤＨ社Ｅ−８）を溶解し、重量比２５
％溶液を作つた。これら２種類の溶液を等量混合して、
有機分散液晶の塗料を作製した。

【００４５】カ）有機分散液晶層の形成 上記塗料を用いて、下部電極となるＩＴＯを蒸着したＰ
ＥＴフイルム上に、スクリーン印刷により、有機分散液
晶層を形成した。さらにこれを真空中で８０℃、１時間
の乾燥を行い、溶剤を除去した。乾燥後の膜厚は５０μ
ｍであつた。

【００４６】ヨ）上部電極の形成 ＩＴＯを蒸着したＰＥＴフイルムに、接着層としてシア
ノ基を有する液状の有機物であるシアノエチルソルビト
ール（信越化学工業ＣＲ−Ｏ）を、スクリーン印刷によ
つて約１μｍの厚さに塗布し、カ）で形成した有機分散
液晶上に、圧着により貼り合わせて、上部電極を形成し
て有機分散液晶素子を作製した。

【００４７】以上の実施例において、有機分散液晶膜の
支持体としてＰＥＴフイルム、電極材料としてＩＴＯを
用いたが、有機分散液晶膜を挟む少なくとも一方が透明
であればよいので、透明である側の支持体は、ＰＥＴの
他ＰＥＳその他様々な透明高分子の他ガラスでもよく、
また無くてもよい。電極はＩＴＯの他種々の透明導電性
材料が用いられる。また、もう一方の側は必ずしも透明
でなくてもよく、様々な支持体が考えられるが無くても
よい。そして、電極は透明導電性材料の他、金属、炭素
などの導電性を有する材料が広く利用できる。

【００４８】（Ｂ）有機分散液晶素子の評価 図２は実施例１〜４により作製された素子（１）〜
（４）の電圧−可視光反射率特性のグラフである。

【００４９】測定は背面にＩＴＯ蒸着ＰＥＴフイルムを
おいた試料に入射角４５°で波長５００ｎｍの光線を入
射し、鉛直上方で散乱による反射光強度を測つた。駆動
電圧は０〜５０Ｖで、１００Ｈｚの交流である。コント
ラストを見るために、それぞれ電圧未印加時の反射光強
度を１００％としている。

【００５０】比較のために、比較例により作製された素
子（５）の特性を併せて示した。電圧を印加すると、素
子（４）は素子（５）に比べ急速に反射率が減少する。
それぞれの反射率の値が半分となる電圧が素子（４）で
は１２Ｖであつたのに対し、素子（５）では３０Ｖであ
つた。

【００５１】目視で検討した結果、十分なコントラスト
を得る電圧が、素子（５）では約４０Ｖであつたのに対
し、本発明の素子（４）では約１５Ｖであつた。

【００５２】なお、印加電圧０Ｖでは、本発明の素子
（４）の方が反射率が１割ほど高かつた。これは液晶が
バインダーのカプセル内で綺麗に放射状に配向している
上、本実施例で用いた有機物とランダム配向時の液晶と
の屈折率差が、従来品に比べ大きいからであつて、副次
的にコントラスト向上の素因ともなつている。

【００５３】また、素子（１）〜（３）も以上説明した
素子（４）の特性と同様の傾向を示しているが、本実施
例中、素子（４）は電圧に対する白濁から透過への変化
の急峻さ、電圧未印加時での白濁度の高さ、５０Ｖ印加
時の高い透明度という３条件のバランスに最も優れる。

【００５４】次いで、実施例１〜４による素子（１）〜
（４）および比較例による素子（５）に直流電圧を印加
し、電圧未印加時とのコントラストを目視によつて検討
した。

【００５５】この結果、２７Ｖにおいて素子（１）〜
（４）では十分なコントラストを得られたのに対して、
素子（５）では１２０Ｖでも白濁状態のままであり、駆
動できなかつた。

【００５６】このように、本発明による素子（１）〜
（４）では、低電圧駆動化とスイツチング特性の向上が
達成され、また、直流駆動が可能になつたことが確認さ
れた。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による有機
分散液晶は、極性基を有する液晶を用いた場合、直流ま
たは低い周波数の交流電流での駆動が可能になり、また
通常の交流駆動においても駆動電圧が低減する。さら
に、白濁透過のスイツチング特性が向上して、マトリツ
クス駆動等の表示に適した素子が得られるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機分散液晶素子の一実施例を示
す断面図である。

【図２】本発明の各実施例に係る有機分散液晶素子の、
印加電圧と相対反射強度との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ ＰＥＴフイルム ２ ＩＴＯ下部電極 ３ 有機分散液晶層 ４ 接着層 ５ ＩＴＯ上部電極 ６ ＰＥＴフイルム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明である電極に挟ま
   れた、有機材料と液晶の混合物からなる有機分散液晶膜
   に、電場を加えて表示や調光を行う方式の有機分散液晶
   において、有機材料として比誘電率が８以上の有機物を
   用いたことを特徴とする有機分散液晶。
2. 【請求項２】 有機材料がシアノ基を有する有機物を含
   むことを特徴とする請求項１記載の有機分散液晶。
3. 【請求項３】 当該液晶材料が分子長軸方向に極性基を
   有する単独の液晶を用いるか、またはこれを主体とする
   混合液晶を用いたことを特徴とする請求項１ならびに請
   求項２記載の有機分散液晶。