JPH07104251A

JPH07104251A - 液晶デバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07104251A
Application number: JP24471293A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; 洋小川
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【構成】電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚
の基板と、これらの基板間に支持された調光層を有し、
該調光層が、（１）液晶材料と（２）熱重合禁止剤を含
む光重合性組成物及び光重合開始剤からなる光重合性組
成物を該液晶中で重合してなる透明性高分子材料からな
る液晶デバイスにおいて、該熱重合禁止剤が光重合性を
有することを特徴とする液晶デバイス。【効果】調光層の抵抗値の低下を抑制し、アクティブ
駆動方式の液晶デバイスの電圧保持率を向上させ、画面
のちらつきを防止し高コントラストを有する液晶デバイ
スを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積になし得る液晶
デバイスと、その製造方法とに関し、さらに詳しくは、
視野の遮断、開放、および明かり若しくは照明光の透過
制限、遮断、透過を電気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等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とも
に、文字や図形を表示し、高速応答性を以て電気的に表
示を切り換えることによって、ＯＡ器材等のディスプレ
イ等のハイインフォーメーション表示体、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液
晶デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電極層を有する少なくとも一方が
透明な２枚の基板間に液晶材料および透明性高分子物質
からなる調光層を有する液晶デバイス（以下文中、「液
晶デバイス」と示す。）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、液晶材料と、低分子量の
有機化合物である重合禁止剤を含有する光重合性組成物
と、光重合開始剤とからなる調光層形成材料を存在さ
せ、紫外線を照射することによって光重合性組成物を重
合させて、液晶材料と透明性高分子材料からなる調光層
を形成させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来使
用していた熱重合禁止剤は、低分子量の有機化合物であ
るため、光重合終了後も、大部分が液晶材料中に溶解し
ていた。このような液晶デバイスでは、抵抗が低く、消
費電力の増大、寿命の低下、そして電圧保持率の低下に
よる表示画面にちらつきを起こすという問題点があっ
た。

【０００４】本発明が解決しようとする課題は、光照射
による光重合が終了した後、熱重合禁止剤が液晶材料中
に溶解することなく、低電圧駆動性、高コントラスト、
時分割駆動性、明るい画面等に優れ、しかも、抵抗が大
きく、電圧保持率が高い液晶デバイス及びその製造方法
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討した結果、本発明に至った。

【０００６】すなわち、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、これらの基板間に支持された調光層を有し、該調
光層が、（１）液晶材料と（２）熱重合禁止剤を含む光
重合性組成物及び光重合開始剤からなる光重合性組成物
を該液晶中で重合してなる透明性高分子材料からなる液
晶デバイスにおいて、該熱重合禁止剤が光重合性を有す
ることを特徴とする液晶デバイス、および電極層を有す
る少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、液晶材料
と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含有する光重合性
熱重合禁止剤を含む光重合性組成物と、光重合開始剤と
を含有する調光層形成材料を挟持させた後、活性光線を
照射して、光重合性組成物を重合させることによって、
前記液晶材料および透明性高分子材料からなる調光層を
形成する液晶デバイスの製造方法を提供する。

【０００７】本発明の液晶デバイスの特徴は、光照射に
よって形成される透明性高分子物質が、光重合性組成
物と（メタ）アクリロイルオキシ基を有する光重合禁
止剤とを含有する透明性高分子物質形成材料を共重合し
てなる透明性高分子物質である点にある。

【０００８】熱重合禁止剤とは、重合反応を阻害する化
合物を指し、触媒機能を阻害する作用を有する化合物
や、生成したフリーラジカルと反応しその成長を妨害す
る化合物である。本発明で使用する熱重合禁止剤として
は、例えば、ヒドロキノン、ベンゾキノン、ピロガロ−
ル等、各種フェノ−ル誘導体や、フェノチアジン等が挙
げられる。

【０００９】本発明で使用する熱重合禁止剤は、重合性
組成物に対して１０〜１０００PPMの範囲で使用するこ
とが好ましい。

【００１０】本発明の液晶デバイスにおいては、熱重合
禁止剤が（メタ）アクリロイルオキシ基等の重合性の官
能基を有する光重合性熱重合禁止剤であり、光を照射す
ることによって、この熱重合禁止剤自体が光重合性組成
物と共重合体を形成することにより、熱重合禁止剤及び
その残渣体が化学的結合によって透明性高分子物質に固
定される。

【００１１】そのような熱重合禁止剤として、例えば、
スミライザ−（SUMILIZER）ＧＭ（住友化学社製）等が
挙げられる。

【００１２】本発明で使用する熱重合禁止剤は、液晶デ
バイスに影響を与えない範囲内で通常の低分子量の重合
禁止剤を混合して使用することもできる。

【００１３】本発明で使用する基板は、堅固な材料、例
えば、ガラス、金属等であってもよく、柔軟性を有する
材料、例えば、プラスチックフィルムのようなものであ
ってもよい。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り、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および透明性高
分子物質を有する層からな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。ただし、完全な透明性を必
須とするものではない。

【００１４】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
てもよい。ただし、プラスチックのような柔軟性を有す
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デバイスに用いること
ができる。

【００１５】また、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存在させ
ることもできる。

【００１６】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。

【００１７】本発明で使用する液晶材料は、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
ってもよく、通常この技術分野で液晶材料として認識さ
れるものであればよく、そのうちの正の誘電率異方性を
有するものが好ましい。

【００１８】用いる液晶としては、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。

【００１９】本発明で使用する液晶材料は、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なる配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、すなわち、等方性
液体と液晶の相転移温度、融点、粘度、屈折率異方性
（Δｎ）、誘電率異方性（Δε）および重合性組成物等
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。

【００２０】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。

【００２１】調光層形成材料中の液晶材料の含有量は、
７０〜９５重量％の範囲が好ましく、７５〜９０重量％
の範囲が特に好ましい。

【００２２】前記調光層中に形成される透明性高分子材
料は、液晶材料の連続層中に粒子状に分散するものでも
よいが、三次元網目状構造を有するものがより好まし
い。また、透明性高分子材料中に液晶材料が液滴状に分
散していてもよい。

【００２３】この透明性高分子材料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、液晶材料間等で光学的境界面を形成
し、光の散乱を発現させる。

【００２４】この液晶材料の連続層中に存在する透明性
高分子材料は、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よい。

【００２５】これらの透明性高分子材料を与えるものと
しては、高分子形成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。

【００２６】透明性高分子物質を形成するモノマーとし
ては、例えば、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；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；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−ト；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；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリオレフィン変性ネ
オペンチルグリコールジアクリレート等を挙げることが
できる。

【００２７】高分子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、ポリオレフィン（メ
タ）アクリレ−ト、シリコン（メタ）アクリレ−ト等が
挙げられる。

【００２８】本発明の液晶デバイスは、次のようにして
製造することができる。

【００２９】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、（１）液晶材料、（２）光重合性熱重合
禁止剤を含有した光重合性組成物および（３）光重合開
始剤、および任意成分として、連鎖移動剤、光増感剤、
染料、架橋剤、その他よりなる調光層形成材料を介在さ
せ、活性光線を照射して、重合性組成物を重合させるこ
とにより製造することができる。

【００３０】調光層形成材料を２枚の基板間に存在させ
るには、この調光層形成材料を基板間に注入してもよい
が、一方の基板上に適当な溶液塗布機やスピンコーター
等を用いて均一に塗布し、次いで他方の基板を重ね合わ
せて圧着させてもよい。

【００３１】また、一方の基板上に調光層形成材料を均
一な厚さに塗布し、活性光線を照射することによって重
合性組成物、を重合硬化させて調光層を形成した後、他
方の基板を貼り合わせる液晶デバイスの製造方法もまた
有効である。

【００３２】本発明の液晶デバイスの製造方法において
は、重合用エネルギーとして活性光線を照射している
が、調光層形成材料の等方性液体状態を保持しながら活
性光線を照射することは、均一な調光層を形成する上で
好ましい。

【００３３】液晶材料中で光重合性組成物、を重合させ
るには、一定の強さ以上の光照射強度および照射量を必
要とするが、光重合性組成物の反応性および光重合開始
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、透明性高分子物質の三次元網目状構造の形成、
およびその網目の大きさを均一にすることができ、その
結果、得られた液晶デバイスは、明確なしきい値電圧と
急峻性を有するものとなり、時分割駆動が可能となる。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明をさ
ら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。

【００３５】なお、以下の実施例において「％」は「重
量％」を表わし、評価特性の各々の記号は、下記の表１
に示される意味および内容を表わす。

【００３６】

【表１】

【００３７】（実施例１）液晶材料として、「ＰＮ−０
０８」（ロディック社製）８０．０％、光重合性モノマ
ーとして、「マンダ（MANDA）」（日本化薬社製、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、熱重合禁止剤として、「スミライザー（SU
MILIZER）ＧＭ」：２−（２’−アクリロイオキシ−
３’−tert−ブチル−５’−メチルフェニル）４−メチ
ル−６−tert−ブチルフェノールを０．３％含有）１
３．８６％、ラウリルアクリレート（東京化成社製）
５．９４％、および光重合開始剤として「イルガキュア
６５１」（チバガイギー社製）０．４％からなる調光層
形成材料を、１１．０μｍのガラスファイバー製スペー
サーが塗布された２枚のＩＴＯ電極ガラス基板にはさみ
込み、基板全体を２０．４℃に保ちながら、５０mＷ／c
m²の強度の紫外線を６０秒間照射し、基板全面に均一に
白濁した液晶デバイスを得た。

【００３８】得られた液晶デバイスの調光層を電子顕微
鏡で観察したところ、透明性固体物質からなる三次元網
目状の構造を確認することができた。

【００３９】得られた液晶デバイスの印加電圧と光透過
率の関係を測定したところ、Ｔ₀＝４．０％、Ｔ₁₀₀＝８
９．１％、ＣＲ＝２２．３、Ｖ₁₀＝４．３Ｖ_rms、Ｖ₉₀
＝９．１Ｖ_rmsであり、交流波法によって測定した抵抗
値は、１．８×１０¹⁰Ω・cmであった。

【００４０】（比較例１）熱重合禁止剤として、ハイド
ロキノンモノメチルエーテルを「マンダ」に対して０．
２％を用いた以外は実施例１と同様にして、液晶デバイ
スを作成した。

【００４１】実施例１と同様にして測定したこの液晶デ
バイスの印加電圧と光透過率の関係は、Ｔ₀ ＝３．９
％、Ｔ₁₀₀ ＝８７．６％、ＣＲ＝２２．５、Ｖ10＝４．
９Ｖ_rm _s、Ｖ₉₀＝１０．３Ｖ_rmsであり、抵抗値は、３．
７×１０⁹Ω・cmと低い値であった。

【００４２】以上の結果は、下記の表２のとおりであ
る。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２から分かるように、本発明の液晶デバ
イスは、比較例の液晶デバイスに比べ、はるかに高い抵
抗を有する液晶デバイスであることが明らかである。

【００４５】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスは、熱重合禁止剤
の残渣体が液晶材料中へ溶解することがほとんどなく、
調光層中の透明性高分子物質中に含有されるので、液晶
デバイスの抵抗値の低下を抑えることができ、電圧保持
率を向上させ、画面のちらつきをなくした高コントラス
トな液晶デバイスを得ることができる。したがって、従
来のこの種の調光用液晶デバイスのみならず、コンピュ
ーター等のＯＡ機器用表示器、プロジェクション、ビュ
ーファインダー等の薄型で、より高度な文字、グラフィ
ック等の表示用液晶デバイスとして極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、これらの基板間に支持された調光層を有
し、該調光層が、（１）液晶材料と（２）熱重合禁止剤
を含む光重合性組成物及び光重合開始剤からなる光重合
性組成物を該液晶中で重合してなる透明性高分子材料か
らなる液晶デバイスにおいて、該熱重合禁止剤が光重合
性を有することを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】熱重合禁止剤が、光重合性ビニル基を有
することを特徴とする請求項１記載の液晶デバイス。
【請求項３】熱重合禁止剤がアクリロイル基を有する
化合物であることを特徴とする請求項１または２記載の
液晶デバイス。
【請求項４】調光層が、液晶材料の連続層中に三次元
網目状の透明性高分子物質を有することを特徴とする請
求項１、２または３記載の液晶デバイス。
【請求項５】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、液晶材料と、（メタ）アクリロイルオ
キシ基を含有する光重合性熱重合禁止剤を含む光重合性
組成物と、光重合開始剤とを含有する調光層形成材料を
挟持させた後、活性光線を照射して、光重合性組成物を
重合させることによって、前記液晶材料および透明性高
分子材料からなる調光層を形成する液晶デバイスの製造
方法。