(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ系ポリマー及びアクリル系ポリマーからなる群から選ばれかつ最大密度値の３０〜７０％である架橋密度を有するポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料を含んでなり、かつ前記ポリマーがそのプレポリマーから架橋剤の存在において製造されたものであり、その際、前記プレポリマーに対する架橋剤の混合比は化学量論的値よりも大である、液晶ポリマー材料。
【請求項２】
前記ポリマーがエポキシ系ポリマーである、請求項１に記載の液晶ポリマー材料。
【請求項３】
前記エポキシ系ポリマーがポリアミンで架橋せしめられている、請求項２に記載の液晶ポリマー材料。
【請求項４】
前記架橋密度が最大密度値の５０〜６５％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶ポリマー材料。
【請求項５】
前記混合比が、化学量論的値の１３０〜１７０％の範囲である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶ポリマー材料。
【請求項６】
被覆された表面を有する第１の液晶表示基板、
該第１の液晶表示基板の前記被覆表面上に配されたものであって、最大密度値の３０〜７０％である架橋密度を有するポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料、及び
被覆された表面を有していて、該被覆表面に前記ポリマーマトリックスが接触せしめられている第２の液晶表示基板、
を含んでなり、かつ
前記ポリマーが、そのプレポリマーから架橋剤の存在において製造されたものであり、その際、前記プレポリマーに対する架橋剤の混合比は化学量論的値よりも大である、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶ディスプレイにおいて使用するための液晶材料に関し、特に、ポリマー分散の液晶材料に関する。本発明はまた、このような液晶材料を使用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイは、腕時計からコンピュータのスクリーン、そしてテレビに至るまでのいろいろな物品の表示装置として使用されている。大半の液晶ディスプレイで使用されているものは、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）型の液晶材料である。ツイステッド・ネマティック型の液晶ディスプレイは、光を９０〜２７０度にわたって「ツイスト」する（捩じる）、スーパーツイスト、ダブル・スーパーツイスト、そしてモノクローム・スーパーツイスト配列を包含する。これらの配列において、液晶材料は、その材料が施されている基板の表面を処理することによってアライメント（配向）処理される。通常、基板は、ガラスであるかもしくはプラスチックであり、その表面に透明な導電性膜、例えば酸化錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を有している。
【０００３】
ツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイにおいて、白のピクセルはオン状態であり、黒のピクセルはオフ状態である。配向処理後の液晶材料中に周囲光を通過させる前に、その周囲光を偏光ガラスの層（偏光子）を通過させる。未帯電のネマティック液晶（最も一般的に用いられている部類の液晶材料）は、光を再度放射する角度で捩じれた自然ならせん体を形成し、よって、第２の偏光子を光が通過する。この光は、白く見えるピクセルを形成する。液晶材料に電荷を印加した場合には、液晶分子の配向がおこり、その結果、第２の偏光子をもはや光が通過せず、ピクセルが黒く見えるようになる。液晶ディスプレイの一部では、上記のような順序が逆転し、したがって、分子の配向が行われた時にピクセルがオン状態になる。
【０００４】
ディスプレイの用途において、ポリマー分散の液晶材料が使用されはじめている。一般的に、これらの材料の調製方法は、相分離を包含していて、その際、ポリマー又はプレポリマーと液晶材料の均質な溶液を形成し、次いで、最終的な重合又は固化が行われる時に、その液晶材料を溶液から分離させる。
ポリマー分散の液晶ディスプレイは、それらのディスプレイで周囲の光条件下で使用するのに十分なコントラストを提供し得るという点で有利である。これとは対照的に、ツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイは、周囲光で読み取りを行うのが非常に困難である。ポリマー分散の液晶ディスプレイを製造する方法は、周囲光での使用を可能ならしめることに加えて、経費的にみても安価である。ポリマー分散の液晶材料は、基板に対して簡単に適用することができ、ツイステッド・ネマティックディスプレイにおけるように配向に関して要求されることは何もない。さらに、ポリマー分散の液晶材料では、偏光子を必要とせず、ディスプレイのコストをさらに削減することができ、そして材料を通過する光の量を増加させることができる。ツイステッド・ネマティックディスプレイにおいて用いられる偏光子は、光の量を少なくとも４０％まで減少させる。
【０００５】
液晶材料は、ツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイにおけるように配向せる液晶材料を使用することよりもむしろ、ポリマーマトリックス中に分散せしめられ、その際、液晶材料は無秩序に配向せしめられる。したがって、ディスプレイに対して電力が印加されない場合には、液晶ディスプレイを通って光が散乱し、よって、ディスプレイを使用するために必要な電力の量を最小にすることができかつ周囲光条件下で良好なコントラストを促進することができる。
【０００６】
ほとんどの液晶ディスプレイでは電力に関する要求を最小にすることができるけれども、ポリマー分散の液晶ディスプレイは、通常、６０〜８０Ｖの駆動電圧を必要とする。研究者らが試みたところによると、ポリマーマトリックス中に分散せしめられる液晶材料の液滴のサイズをコントロールすることによって、駆動電圧を低下させることができる。特に、報告されている事項によれば、ポリマー分散液晶ディスプレイの一部の場合、液滴のサイズを変更することによって、駆動電圧に関する要求を２０〜３０Ｖまで低下させている。
【０００７】
６０〜８０Ｖ、さもなければ、２０〜３０Ｖ、の必要駆動電圧を供給する駆動電圧源は、ネマティック液晶ディスプレイにおいて必要とされる駆動電圧に比較して高価である。駆動電圧をツイステッド・ネマティック液晶ディスプレイの範囲により近い駆動電圧（一般に１０Ｖ未満）まで低下させた場合、ポリマー分散液晶ディスプレイの使用範囲をより広くして、より小さくて携帯可能な電池駆動式の装置におけるそれらの使用を促進することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、低駆動電圧で良好なコントラストを得ることが可能な液晶ポリマー材料を提供することにある。
本発明の第２の目的は、上記のような液晶ポリマー材料を使用した液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した第１の目的は、本発明によれば、エポキシ系ポリマー及びアクリレート系ポリマーからなる群から選ばれかつコントラスト比を維持する一方で駆動電圧を最小にし得る架橋密度を有するポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料を含んでなることを特徴とする液晶ポリマー材料によって達成することができる。
【００１０】
また、上記した第２の目的は、本発明によれば、被覆された表面を有する第１の液晶表示基板、
該第１の液晶表示基板の前記被覆表面上に配されたものであって、コントラスト比を維持する一方で駆動電圧を最小にし得る架橋密度を有するポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料、及び
被覆された表面を有していて、該被覆表面に前記ポリマーマトリックスが接触せしめられている第２の液晶表示基板、
を含んでなることを特徴とする液晶表示装置によって達成することができる。
【００１１】
以下、本発明による液晶材料及び液晶表示装置を具体的に説明する。
本発明は、ポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料を含む改良された液晶材料を提供する。ポリマーマトリックスは、サーマル−ベースの系、例えばエポキシ・ベースのサーマルポリマー系、あるいはＵＶ硬化系、例えばアクリレート・ベースのポリマー系であることができる。本発明は、特に動的機械分析装置（ＤＭＡ）を使用してこのポリマーマトリックスの架橋密度を最適化する方法を利用したもので、コントラスト比を維持する一方で、駆動電圧を最小にすることができる。
【００１２】
液晶ディスプレイにおいて有用な本発明の構造体は、第１及び第２の液晶ディスプレイ基板を有していて、それぞれの基板がその表面に被覆（被覆層）を有している。コントラスト比を維持する一方で駆動電圧を最小にし得る架橋密度を有するポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶材料は、前記した第１の基板の被覆表面上及びポリマーマトリックスに接触する前記した第２の基板の被覆表面上に配される。
【００１３】
さらに詳しく述べると、本発明は、液晶ディスプレイにおいて使用した場合に、良好なコントラストを奏しかつ０．２５mmのライン幅を保証する一方で７Ｖのような低電圧で駆動することができる改良されたポリマー分散液晶材料を提供する。このポリマー分散液晶材料は、ポリマーマトリックス中に分散せしめられた液晶を有している。架橋密度は、ポリマーと架橋剤の化学量論的比率を含む値にとって、そして過剰のポリマー及び過剰の架橋剤の範囲にとって、最適化せしめられる。このたび判明したところによると、サーマルポリマー系においてポリマーと架橋剤とを化学量論的比率の範囲外で、好ましくは化学量論的数値よりも過剰量の架橋剤を使用したとすると、許容し得る電気光学的性質を維持しながら駆動電圧を最小にするような架橋密度を得ることができる。別法によれば、ＵＶ硬化系において、例えばＵＶ露光量のようなファクタをコントロールすることにより達成することのできる架橋の程度を調節することによって、同様な結果を達成することができる。
１．ポリマー
液晶材料は、従来のディスプレイにおいて使用するのに適当な任意のポリマー中に分散せしめることができる。ポリマーは、それが適当であるために、通常の使用温度においてそのポリマーが固体のままであるのに適当なガラス転移温度（Tg）を有していなければならない。しかしながら、靱性及び剛性の一つの尺度であるTgは、所望とする程度の可撓性（フレキシビリティ）を有するポリマーを提供するために、室温に近い温度である。ポリマーは、好ましくは、例えばプラスチックシートのようなフレキシブルな基板上で使用するのに十分な可撓性を有しており、亀裂を生じることがない。
【００１４】
ポリマーを構成するモノマーは、比較的に大きな長さを有している。架橋に関与し得る反応性基の間のモノマーの長さは、液晶材料が拠り所とする最終ポリマー中におけるスペースの大きさを決定するものである。スペースは、電界を印加した時にそれらスペースのサイズが液晶分子の再配向を制限しないような適当な大きさを有していなければならない。
【００１５】
短いモノマーは小さなスペースを形成し、これらの小さなスペースは駆動電圧を増加させる。そのために、最終的なポリマーは、そのサイズによって液晶分子の配向が制限されることがないように、十分に大きなスペースを含有しなければならない。モノマーのサイズ及びポリマーの架橋度は、所望の大きさのスペースを提供する方向で調節しなければならない。
【００１６】
さらに、ポリマーは、望ましい光学的性質を有していなければならない（すなわち、ポリマーは透明でなければならない）。すなわち、ポリマーの屈折率は、基板の屈折率及び透明であるべき液晶材料のそれと同一であるかもしくは実質的に同様でなければならない。
好ましい１態様において、ポリマーはサーマル−ベースの系において形成され、その際、最終的なポリマーを形成するため、架橋剤を用いてのプレポリマーの重合が熱を使用して行われる。好ましいサーマル−ベースの樹脂系の一例として、エポキシ−ベースのサーマルポリマー系がある。本願明細書ではポリマーの例としてエポキシ−ベースのポリマーを記載するけれども、アクリル系ポリマーを含めたＵＶ硬化系、例えばエポキシアクリレート、ポリウレタンアクリレート、そしてその他のアクリル系ポリマーもまた本発明において使用するのに適当である。
【００１７】
ＵＶ硬化ポリマーを使用する場合、触媒としての光開始剤を使用してプレポリマーをＵＶ硬化させる。アクリレート−ベースのポリマーに使用するのに適当な光開始剤は、公知であり、そしてチバ−ガイギー社から商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ光開始剤（カタログ番号１８４）及びＤＡＲＯＣＵＲ光開始剤（カタログ番号１１７３）として入手可能なものを包含する。重合の速度は、選ばれたモノマー及びＵＶ光の強度によって調節する。架橋度は、ＵＶ露光の長さ及び強度によって調節する。一般的に、光開始剤は、ＵＶ光を吸収し、ラジカル開始剤を生成する。このラジカル開始剤が、連鎖反応としての重合を誘導する。重合反応は、ラジカル−ラジカルカプリングプロセスでもって終了させる。
【００１８】
エポキシ樹脂は、最も重要な市販の非ビニル系ポリマーの範疇に含まれるものである。エポキシ樹脂は、塩基の存在においてエポキシド及びジヒドロキシ化合物、通常ビスフェノール、の間の段階重合反応によって調製されるポリエーテルの１種である。重合の順序は、低分子量のプレポリマーであって、該プレポリマー中に存在する末端エポキシド基もしくはヒドロキシル側鎖（ペンダント基）のいずれか通じてポリマーのさらなる重合を被り得るプレポリマーを形成することを包含する。使用するのに最も一般的なジヒドロキシ化合物は、重合の条件に応じていろいろな数のヒドロキシル側鎖を有するプレポリマーを製造することのできるビスフェノールＡである。
【００１９】
プレポリマーは、熱を使用して架橋剤とさらに重合せしめると、硬化プロセスで、架橋せしめられたより高分子量のポリマーを形成する。重合の速度は、基本的に、硬化温度及び材料の相対的な濃度によってコントロールすることができる。
２．プレポリマー
好ましくは、ポリマーは、最終的な粘度を異にする２種類もしくはそれ以上のプレポリマーから製造される。第１のプレポリマーは、好ましくは、汎用のプレポリマーであって、室温において液体である。第１のプレポリマーは、好ましくは、最終の樹脂において約４〜約９ポイズの範囲の粘度を提供する。
【００２０】
第２のプレポリマーは、好ましくは、最終的な樹脂に対して増加せしめられた可撓性を付与するようなプレポリマーである。好ましくは、第２のプレポリマーは、最終の樹脂において約１１０〜約１５０ポイズの範囲の粘度を提供する。
中間的な粘度を有する単一のプレポリマー樹脂を使用したのでは、同一の特性を提供することができない。とりわけ、粘度を異にする２種類のプレポリマーの使用により製造されるポリマーは、得られる硬化後のポリマーが短い繰り返し単位によって与えられる所期の剛性を保有するという点で優れていると、考察される。しかしながら、このポリマーはまた、より長い繰り返し単位によって与えられるより長い開放スペースを有していて、ポリマー中に分散せしめられている間、液晶材料を移動せしめるかもしくは配向を変更することが可能である。
【００２１】
好ましくは、高粘度プレポリマーの重量と低粘度プレポリマーのそれとの比率は、約４０〜約６０％である。さらに好ましくは、この重量比は、約４５〜約５５％である。最も好ましくは、実質的に等重量のプレポリマーが用いられる。
好ましくは、第１のエポキシプレポリマーはビスフェノールＡ液体樹脂であり、そして第２のそれはジグリシジルエステルエポキシ樹脂である。最も好ましいプレポリマーの組み合わせは、ＥＰＯＮ樹脂８２８及びＥＰＯＮ樹脂８７１である。ＥＰＯＮ樹脂は、シェル・ケミカル社から商業的に入手可能な液体のエポキシ樹脂である。ＥＰＯＮ樹脂８２８は、室温で適度な粘度を呈示する未希釈のビスフェノールＡ樹脂である。製造者の説明によれば、ＥＰＯＮ樹脂８２８は、それの奏する取扱特性と最終的な挙動特性のバランスのため、大半の流延用途において最も広く許容される汎用のエポキシ樹脂である。
【００２２】
ＥＰＯＮ樹脂８７１は、増加せしめられた可撓性及び耐熱的衝撃性を奏するように設計されたジグリシジルエステルエポキシ樹脂である。ＥＰＯＮ樹脂８７１は、いろいろな可撓性及び耐熱的衝撃性を得るためにあらゆる比率で常用のビスフェノール樹脂とブレンドすることのできる脂肪族樹脂である。これらの樹脂の種々の性質を以下に記載する。
【００２３】
0003719526.tif 000002
３．架橋剤
エポキシ−ベースのプレポリマーは、架橋剤の存在において架橋せしめられる。ポリマーと一緒に用いられる架橋剤は、従来技術において用いられているものをそのままあるいはそれらを任意に変更して使用することができる。そのために、所望の特性を有するポリマーを製造するのに適当である任意の架橋剤を本発明において使用することができる。特に、架橋剤は、剛性を有するよりもむしろフレキシブルな材料を製造する化学剤であるべきである。
【００２４】
エポキシ−ベースのポリマーとともに使用することに関して、最も一般的に用いられる架橋剤は、カルボン酸無水物及びアミン類（ジアミン及びポリアミンを含む）である。アミン類が有利である。アミン類との反応は発熱反応であり、そしてプロトンドナー（供与体）によって触媒せしめられる。
好ましいアミン架橋剤は、低い粘度を有しており、そして、強靱で耐薬品性のコーティングを提供するため、エポキシ樹脂と一緒に使用するように設計されている。最も好ましいアミン架橋剤は、ＶＥＲＳＡＭＩＤ  １５０なる商品名でヘンケル社から販売されている。ＶＥＲＳＡＭＩＤ  １５０樹脂は、低粘度の、二量体化した脂肪酸及びポリアミンを主成分とするポリアミド樹脂である。ＶＥＲＳＡＭＩＤ  １５０樹脂の性質は、次の通りである。
【００２５】
アミン価（mg  ＫＯＨ／g 樹脂）：  ３７０〜４００
ＡＥＷ（理論アミノ水素等重量）：  ２０〜４０
粘度（ポイズ、２５℃で）：  ３０
色（ガードナー、最大値）：  ８
重量 (lb／gal)：  ８
最も好ましいプレポリマーと架橋剤の組み合わせは、エポキシ−ポリアミンポリマーであって、これは、一例として、本発明の説明においても使用する。
【００２６】
２種類のプレポリマーの重量と架橋剤のそれとの化学量論的な比率は、約２．０：０．７５〜約２．０：１．０である。所望とする架橋度を与えるために用いられるプレポリマーの重量と架橋剤のそれとの比は、約２．０：４．０（１．０：２．０）〜約２．０：３．０、好ましくは２．０：３．５である。
許容し得るコントラスト比を提供する一方で駆動電圧を最小にする架橋度は、いずれのポリマー系についても容易に決定することができる。特に、サーマル−ベースの系では、ポリマーと架橋剤を化学量論的比率とした場合、ポリマーに関して最高のTg値によって示されるように、完全な架橋を達成することができる。架橋剤もしくはポリマーの量のいずれか一方が化学量論的比率よりも大きいようなポリマーと架橋剤の重量比では、それぞれ、完全な架橋を達成するに至らない。これらの硬化ポリマーは、最適な組成物のTg値を決定するに当たって液晶材料がなくとも、調製することができる。
【００２７】
使用するのに適当なTg値を有するポリマーでは、同一組成の予備硬化ポリマーを液晶材料（通常、約６０重量％の液晶材料）と混合し、これをさらにＩＴＯ被覆付きの基板の中間にサンドイッチする。サンドイッチしたポリマー液晶材料の硬化に引き続いて、それぞれの硬化ポリマー液晶フィルムのコントラスト及び駆動電圧を測定する。最良のコントラストを具えた硬化ポリマー液晶フィルムを測定し、そして、このような最良のコントラストを具えた硬化ポリマー液晶フィルムのなかから、最低の駆動電圧を示すフィルムを選択する。
【００２８】
下記の実施例において立証するけれども、動的機械分析装置を使用したＤＭＡ法を使用して、最高のコントラスト及び最低の駆動電圧を有する組成物のTg値は、化学量論的比率に最も近い量のポリマー及び架橋剤を有する組成物のそれよりも下回るということを明確に決定することができた。このことは、最適な系は、完全に架橋した（さもなければ、化学量論的な）サンプルに比較して、より低い架橋密度を有しているということを意味している。
【００２９】
適当な架橋度はまた、ＵＶ硬化性の系に関して、ポリマーのＵＶ露光量を調節することによって決定することもできる。
先に述べたように、好ましくは、化学量論的数値の量を上回る過剰量の架橋剤を使用する。エポキシ−ベースのポリマーの場合、架橋剤の過剰量は、好ましくは、化学量論的値のそれを上回ること約３０〜約７０％であり、さらに好ましくは、化学量論的値の約５０〜約６５％である。すなわち、化学量論的値の約１３０〜約１７０％の架橋剤が使用される。
【００３０】
過剰のポリマー（さもなければ、不十分な架橋剤）を使用する場合には、図１に示される硬化ポリマーのTg値によって立証されるように、架橋剤の量と架橋度の間に直接的な関係が存在する。先に説明したように、ポリマーと架橋剤の比が化学量論的である場合、完全に架橋せしめられたポリマーが生成する。過剰量の架橋剤を使用する場合には、Tg値に対する同様な関係が存在する。しかし、図から理解されるように、硬化ポリマーの架橋剤の量とTg値の比がグラフに示したようになる場合、得られるベル型曲線は完全な対称とはならない。ベル型曲線のピークがTgの最高値（及び化学量論的比率の架橋剤）に達すると、その曲線が若干延長して、過剰量の架橋剤による有効反応部位の競争のために過剰の架橋剤の占める割合がより低い架橋密度を生じるということを説明する。
【００３１】
そのために、これらの過剰の架橋剤は、約３０〜約７０％が架橋した、好ましくは約４０〜５０％が架橋した、硬化したポリマーを生成する（ポリマーと架橋剤を化学量論的量で使用した場合、１００％の完全に架橋したポリマーが生成する）。
４．液晶材料
本発明の液晶材料は、従来のポリマー分散液晶材料と異なり、新規である。液晶材料は、固体と液体との間の中間的なあるいはメゾモルフィックな状態を有する有機化合物である。液晶材料は、外観的に白濁した液体であり、加熱時に等方性となり、全方向に光を等しく透過する。この液晶材料を冷却すると、順序が反転する。
【００３２】
液晶は、線状の分子構造を有している。本発明において使用するのに適当な液晶材料は、スメクティック、コレステリック又はネマティックであることができる。適当な液晶材料は、室温ネマティック相を有している。ここでは、一例として、ネマティックの液晶材料が用いられる。
好ましいネマティック液晶は、シアノビフェニル誘導体の異なる同族体の混合物であり、そして好ましくは３〜１２個の炭素原子を有しているアルキル誘導体、例えばｐ−プロピルシアノビフェノール、ｐ−ブチルシアノビフェノール、及び好ましくは３〜１２個の炭素原子を有しているアルコキシ誘導体、例えばｐ−ブトキシシアノビフェノール、ｐ−ヘキソキシシアノビフェノール、を包含する。３〜１２個の炭素原子を有しているアルキル及びアルコキシシアノビフェニル誘導体及びその混合物は、イー・メルク社を含めた種々の発売元から商業的に入手可能である。最も好ましい液晶材料は、商品表示：ＥＭ  Ｅ７（イー・メルク社）として販売されているネマティック液晶材料である。この材料は、シアノビフェニル液晶の同族体ファミリィの混合物であって、室温ネマティック相を有している。
【００３３】
液晶材料は、プレポリマーと架橋剤の混合物に対して、プレポリマー−液晶材料混合物の全重量を基準にして約５５〜約６５重量％の量で、さらに好ましくは約６０重量％の量で添加される。
５．スペーサ
ポリマー分散の液晶材料はまた、好ましくは、スペーサを含有する。スペーサは、基板間に所望の間隔を与える材料である。適当なスペーサは、樹脂及び液晶材料に干渉することがなく、そして光学的に透明である。スペーサは、ポリマー分散の液晶材料の厚みを提供するもので、その深さはスペーサのサイズによって規定される。スペーサは、種々の販売元から、均一な寸法を有する球体あるいは短ロッド状繊維として商業的に入手可能である。スペーサは、ガラス又は硬質のポリマー材料、例えばナイロンからできている。球体又はロッドの寸法は、基板間の所望の間隔に同じであり、そして基板間の接触を防止するのに十分である。一般的に、スペーサの寸法は、約１０〜約５０μm 、好ましくは約１５〜約２５μm である。もちろん、与えられたディスプレイにおいては均一な寸法を持ったスペーサが用いられる。最も好ましいスペーサは、イー・メルク社から商業的に入手可能な１５μm の透明なガラス繊維である。
【００３４】
スペーサは、プレポリマー−架橋剤−液晶材料混合物に対して、２つの基板間で実質的に均一な間隔を維持するのに十分な量でもって添加される。スペーサの量は臨界的ではなく、そして一般的に１５％未満である。好ましくは、プレポリマー−液晶材料混合物の全重量を基準にして約５重量％のスペーサが添加される。
６．ポリマー分散液晶ディスプレイの調製
本発明のポリマー分散液晶材料は、架橋剤を硬化ポリマー形成のためのプレポリマー樹脂と今後することによって調製する。この混合は、室温のブレンダ中で常法にしたがって行い、第１の混合物を形成する。樹脂を混合する場合には、第１の混合物を脱ガス処理する。脱ガス処理に引き続いて、液晶材料及びスペーサを添加し、これらを混合して第２の混合物を形成する。
【００３５】
第２の混合物を脱ガス処理し、次いで、所望の表面を被覆するため、薄いフィルム（被膜）として適用する。フィルムは、任意の公知の手法に従って形成することができる。有利には、第２の混合物の一部分を基板の表面上に適用し、そして、標準的な薄膜形成技術におけるようにして、ガラス又は金属ロッドを使用して混合物を延伸する。表面を被覆し終えた後、第２の基板を被膜上に適用し、そして基板を一緒にスクィーズして余分な混合物を強制的に取り除き、得られる被膜をスペーサの厚さとする。
【００３６】
次いで、ポリマー分散液晶材料を硬化させる。エポキシ−ベースのポリマーは熱的に硬化させる。一般的に、ポリマーの硬化は、約６０〜約９０℃の温度で約２〜約５時間にわたって実施する。好ましくは、ポリマーの硬化は、約７０℃の温度で約３時間にわたって実施する。
７．ディスプレイ
本発明のポリマー分散液晶ディスプレイにおいて有用な構造体は、一般的に  平坦な基板を有していて、該基板は一般に平面を有している。基板は、透明であり、そしてガラス又はプラスチックであることができる。基板は、ポリマー分散液晶材料ディスプレイで用いられている従来の基板と異なるものではない。基板は、硬質もしくは可撓性のいずれであってもよい。
【００３７】
基板の表面には、酸化錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）膜あるいは任意のその他の透明な金属被膜を被覆することができ、かかる被膜は、ディスプレイのオン／オフの切替えを行うために所要の電界を提供するために用いることができる。ＩＴＯを被覆した基板は、従来のそれとは異なるものではない。ＩＴＯ膜及びＩＴＯを被覆した基板の調製は、公知である。さらに、ＩＴＯを被覆した基板は、ドナリー社（ＩＴＯを被覆したガラス基板を販売する米国ミシガン州在の企業）及びパフォーマンス・フィルム社（ＩＴＯを被覆したポリマー基板フィルムを販売する米国カリフォルニア州在の企業）を含めた種々の販売元から商業的に入手可能である。
【００３８】
基板の表面に適用したＩＴＯ膜をエッチングして複数本のＩＴＯ被覆ストリップを形成する。ディスプレイのピクセルは、第１の基板上のＩＴＯ被覆領域の、第２の基板上のそれに対する関係から形成されるものである。例えば、いわゆるピクセル（ドットマトリックスの形をした画素）を形成するため、第１の基板はＸ方向のＩＴＯストリップを有することができかつ第２の基板はＹ方向（すなわち、第１の基板から９０°回転）のＩＴＯ基板を有することができる。
【００３９】
ポリマー分散の液晶材料を上記したような基板のＩＴＯ被覆面に適用し、これを被覆する。ＩＴＯ被覆面を有する第２の基板で、その材料に接するＩＴＯ被覆面を有するポリマー分散液晶材料をカバーする。
本発明による新規なポリマー分散液晶材料は、以上において詳細に説明した。この新規な液晶材料はポリマー分散液晶ディスプレイにおいて利用することができ、また、したがって、かかるディスプレイの他の成分は、従来のディスプレイのものと同様に構成することができ、従って、ここでの詳細な説明を省略する。
【００４０】
図２は、本発明によるポリマー分散液晶ディスプレイ構造体の好ましい一例を示した斜視図であり、ディスプレイ構造体はまた、以下、単にディスプレイとも記載する。なお、図２において、ディスプレイ１００を構成する層の厚さとそれらの層の長さ及び幅ならびにストリップ１０８及び１０９の幅との関係は、構造体の説明を明確にするため、実際のスケールとは異なって示されていることを理解されたい。
【００４１】
基板１０１及び１０５は、図示のディスプレイの場合、ほぼ矩形の表面を有している。正方形の表面もまた適当である。さらに、基板１０１及び１０５は、それらの基板の長い側面が互いに約９０°の位置にあり、そしてそれぞれの基板の末端が他の基板の末端面を過ぎて延在するように配列されている。例えば、基板１０１の末端１０１Ｃは、基板１０５の末端面１０５Ｃを過ぎて延在する。しかし、他の態様において、これらの基板は、それらの基板の表面がほぼ共通の平面を有するように配列することもできる。
【００４２】
図２において、基板１０５の表面１０５Ａ上のＩＴＯ被覆層１０４は、ストリップ１０８を形成するためにエッチングされている。同様に、基板１０１の表面１０１Ａ上のＩＴＯ被覆層１０２は、ストリップ１０９を形成するためにエッチングされている。基板表面１０５Ａ及び１０１Ａの中間には、本発明のディスプレイ構造体１００を形成するため、厚さＣを有するポリマー分散液晶材料１０３がサンドイッチされている。層１０２のＩＴＯ被覆ストリップは、層１０４のそれに対してほぼ９０°の角度であり、すなわち、垂直である。図示の態様において、基板１０１及び１０５は、同一の厚さＡを有している。同様に、ＩＴＯ被覆層１０２及び１０４は、同一の厚さＢを有している。しかしながら、当業者が容易に理解できるように、基板１０１の厚さＡは、基板１０５の厚さと同一でなくてもよく、また、したがって、必要に応じて、用途の詳細等に応じて任意の厚さを選択することができる。ＩＴＯ被覆層１０２及び１０４の厚さＢも、同様にして変更することができる。
【００４３】
導線１１０及び１１１は、それぞれ、ストリップ１０８及び１０９に接続されており、これらの導線はさらに、ディスプレイ１００に対してＸ方向の電圧Ｖx 及びＹ方向の電圧Ｖy を印加するための駆動電圧源（図示せず）に接続されている。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明を下記の特定の実施例を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではないことを理解されたい。
例１
ポリマー分散液晶材料の調製
好ましいポリマー分散液晶材料を下記のようにして調製した。
【００４５】
１０ｇのＥＰＯＮ  ８２５樹脂（シェル・ケミカル社製）、１０ｇのＥＰＯＮ８７１樹脂（シェル・ケミカル社製）及び７．５ｇのＶＥＲＳＡＭＩＤ  １５０樹脂（ヘンケル社製）をビーカー中で室温でブレンドすることによって混合し、第１の混合物を調製した。この第１の混合物を脱ガス処理した。
脱ガス処理に続いて、４０重量％のプレポリマー−架橋剤混合物、６０重量％のＥＭ  Ｅ７液晶材料（イー・メルク社製）及び５重量％の直径２０μm のガラスビーズスペーサ（イー・メルク社製）を混合して第２の混合物を調製した。この第２の混合物を脱ガス処理し、そして、コートゥルズ・パフォーマンス・フィルム社から入手したＩＴＯ被覆基板（４インチ×６インチの基板で、０．２５mm幅のＩＴＯストリップを有する）に対して、約４００μm のフィルムとして適用した。得られたフィルムの上に第２のＩＴＯ被覆基板を、そのフィルム上にＩＴＯ被覆面がくるようにして載置し、そしてスペーサの厚みを有するフィルムを形成するため、余分のフィルムをスクィーズするために押圧した。
【００４６】
次いで、サンドイッチされたポリマー分散液晶材料をオーブンに収容し、７０℃の温度で３時間にわたって硬化させた。
例２
ポリマー分散液晶材料の分析
前記例１において調製したポリマー分散液晶材料を有する装置を試験した。この材料の飽和駆動電圧は、６０ HZ の時に７ボルトであった。この材料はまた、良好なコントラストを示した。
例３
液晶材料の架橋度と飽和駆動電圧の関係
前記例１に記載のようにして、ポリマー分散液晶材料のディスプレイを調製した。但し、本例の場合、架橋剤に対するプレポリマーの重量比をいろいろに変更した。試験に供した、架橋剤に対するプレポリマーの重量比は、１：０．１１、１：０．１９、１：０．３、１：０．４、１：０．５、１：０．６、１：０．７５、１：２．０、そして１：２．５であった。
【００４７】
硬化に引き続いて、ディスプレイを飽和駆動電圧に関して試験し、そしてそれらの光学的特性を評価した。飽和駆動電圧の最小値は、１：２．０の比率を有するサンプルの場合で、６０ HZ の時に７ボルト未満であった。このディスプレイは、適切なコントラストを呈示した。比率が１：０．１１及び１：２．５のサンプルは、不十分なコントラストを呈示した。
【００４８】
上記のような結果の考察から、飽和駆動電圧と架橋剤の量との間には関係があること、そして、化学量論的比率（１：０．４及び１：０．５）のサンプルの時、飽和駆動電圧の最大値が得られること、が立証された。動的機械分析装置（ＤＭＡ）からのデータから、架橋剤の量は、架橋剤に対するポリマーの化学量論的比率に最も近い成分比の時に最大であるということが判明した。ＤＭＡのデータから、化学量論的比率の時、Tg値（ガラス転移温度値）は最大値である。Tg値は、架橋剤の量あるいはポリマー材料の架橋密度に関係している。ポリマー組成物に含まれる架橋剤の量が化学量論的値よりも少ないかもしくはそれよりも多い場合、Tg値が減少し、また、このことは、ポリマーの架橋が完全な架橋に至っていないことを示す。
【００４９】
さらに、上記のような結果の考察から、良好なコントラストを有する低駆動電圧材料を提供するような架橋度を得るため、過剰量のポリマー（不十分な架橋剤）もしくは過剰量の架橋剤のいずれも使用可能であることが立証された。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、低駆動電圧で良好なコントラストを得ることが可能な液晶ポリマー材料を提供することができる。また、駆動電圧を低下させることができるので、ポリマー分散液晶ディスプレイの使用範囲をより広くして、より小さくて携帯可能な電池駆動式の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】架橋剤の量と、ポリマーの架橋度の尺度であるところの硬化ポリマーのガラス転移温度（Tg）の関係を示したグラフである。
【図２】ポリマー分散液晶ディスプレイにおいて有用な構造体の斜視図である。
【符号の説明】
１００…液晶ディスプレイ構造体
１０１…基板
１０２…ＩＴＯ被覆層
１０３…ポリマー分散液晶材料層
１０４…ＩＴＯ被覆層
１０５…基板
１０８…ＩＴＯストリップ
１０９…ＩＴＯストリップ
【図１】
0003719526.tif 000003
【図２】
0003719526.tif 000004