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JPH04353831A - lcd shutter - Google Patents

lcd shutter

Info

Publication number
JPH04353831A
JPH04353831A JP12968591A JP12968591A JPH04353831A JP H04353831 A JPH04353831 A JP H04353831A JP 12968591 A JP12968591 A JP 12968591A JP 12968591 A JP12968591 A JP 12968591A JP H04353831 A JPH04353831 A JP H04353831A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
state
voltage
electric field
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12968591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Minato
孝夫 湊
Shigeru Shimizu
繁 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP12968591A priority Critical patent/JPH04353831A/en
Publication of JPH04353831A publication Critical patent/JPH04353831A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、液晶シャッターに係わ
り、特に、交流電場の印加、遮断により光学的に透明な
状態と光散乱状態とを可逆的に発現する液晶シャッター
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal shutter, and more particularly to a liquid crystal shutter that reversibly exhibits an optically transparent state and a light scattering state by applying or blocking an alternating current electric field.

【0002】0002

【従来技術】液晶素子は、軽量で薄く出来るのでポケッ
タブルな電卓、テスター等の表示体あるいは装飾用、P
OP用として図形や文字を主として平面上に表示する装
置として広く利用され、さらに最近では薄膜トランジス
ターを用いてフルカラーで動画を表示する液晶テレビジ
ョンとしても実用化されるに至っている。これらにおけ
るシャッター動作の原理は、ツイステッドネマチックモ
ード(以降TN型)と言われるもので公知の技術である
(小林、岡野編著  ”液晶”1985年  培風館)
[Prior Art] Liquid crystal elements can be made lightweight and thin, so they can be used as displays in pocketable calculators, testers, etc., or as decorations.
It is widely used as a device for displaying figures and characters mainly on a flat surface for OP purposes, and more recently it has been put into practical use as a liquid crystal television that displays moving images in full color using thin film transistors. The principle of shutter operation in these is called the twisted nematic mode (hereinafter referred to as TN type), which is a well-known technology (Kobayashi and Okano, eds., "Liquid Crystal", 1985, Baifukan).
.

【0003】しかしながら、液晶はこうした表示素子と
しての利用の他に様々な機能を発現する機能性材料とし
ての可能性をも秘めており、幅広い研究がされている。 こうした可能性の一つとしてより大面積の遮光性シャッ
ターの研究開発が試みられている。具体的には屋内用、
車裁用の大型ウィンドウ、プラスチックフィルムカーテ
ン、目隠し用ウィンドウなどへの展開が考えられている
。この観点からするとTN型はガラス基板上にポリイミ
ド等の有機物を用いた配向処理と2枚の偏光板を必要と
するため、大型でも軽量で薄いシャッターを製造する技
術としては必ずしも適したものでない。液晶には流動性
が残されており、自己支持性に欠けるので液晶自体の重
量を保持するのに平滑で剛性のある基板を必要とし、ガ
ラスや厚めのプラスチックが使われるからである。この
ため、大型化すると重くなるのみならず、液晶の注入と
配向処理に困難をきたし液晶相の配向自身も難しくなる
。加えて、偏光板は光透過率と耐久性を大きく低下させ
る原因となり、先述したような高い透明性と遮光性の両
方を要求される液晶用シャッター等には全く向かない。
However, in addition to being used as display elements, liquid crystals also have the potential to be used as functional materials that exhibit various functions, and are being extensively studied. As one of these possibilities, attempts are being made to research and develop larger-area light-shielding shutters. Specifically, for indoor use,
Applications are being considered for large vehicle inspection windows, plastic film curtains, blindfold windows, etc. From this point of view, the TN type requires alignment treatment using an organic material such as polyimide on a glass substrate and two polarizing plates, so it is not necessarily suitable as a technology for manufacturing large, lightweight, and thin shutters. This is because liquid crystals remain fluid and lack self-support, so they require a smooth and rigid substrate to support the weight of the liquid crystal itself, and glass or thick plastic are often used. For this reason, increasing the size not only increases the weight, but also makes it difficult to inject and align the liquid crystal, and also makes it difficult to align the liquid crystal phase itself. In addition, polarizing plates cause a significant decrease in light transmittance and durability, and are not suitable at all for liquid crystal shutters, etc., which require both high transparency and light-shielding properties as described above.

【0004】大面積でも薄く軽量なシャッターとしては
、液晶の完全な配向が不要で偏光板がいらない動作モー
ドが必要で、かつ自己支持性のある素材であって、製造
上でも印刷技術やラミネート技術が使えることが望まれ
る。こうした要望に答えるもので最近注目されているも
のに、液晶と高分子バインダーの複合体がある。これは
高分子分散液晶フィルム(以下単にPDLCという、J
.W.DOANE et al.,Mol.Cryst
.Liq.Cryst.,vol 165,533(1
988)、特開昭60ー252687号公報)と呼ばれ
ている。これの構造的な特徴は、図4の(イ)に示すよ
うに、高分子バインダー中に液晶が可視波長程度の大き
さの粒、あるいはより複雑であるがネットワーク状に分
散したものであるということである。どのような分散状
態になるかは製造方法に依存する。シャッター性の起源
は、光散乱状態と透明状態が交互に顕れることでなされ
る。図4の(ロ)に示すように、交流電場を印加すると
、バインダーと分散した液晶の屈折率が略一致した状態
となり、光を散乱せず透明となる。不一致の場合は、図
4の(イ)に示すように、不均一な屈折率分布により光
が散乱されるということである。
[0004] In order to create a thin and lightweight shutter with a large surface area, it is necessary to have an operation mode that does not require perfect alignment of liquid crystals or a polarizing plate, and also to be made of a self-supporting material, which requires printing technology and lamination technology in manufacturing. It is hoped that it can be used. Composites of liquid crystals and polymer binders have recently attracted attention as a solution to these demands. This is a polymer dispersed liquid crystal film (hereinafter simply referred to as PDLC).
.. W. DOANE et al. , Mol. Cryst
.. Liq. Cryst. , vol 165, 533 (1
988), Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-252687). The structural feature of this is that liquid crystals are dispersed in a polymeric binder in grains of the size of visible wavelengths, or in a more complex network, as shown in Figure 4 (a). That's true. The state of dispersion depends on the manufacturing method. The origin of the shutter property is the alternating appearance of a light scattering state and a transparent state. As shown in FIG. 4B, when an alternating current electric field is applied, the refractive index of the binder and the dispersed liquid crystal become approximately the same, and the liquid crystal does not scatter light and becomes transparent. In the case of mismatch, light is scattered due to non-uniform refractive index distribution, as shown in FIG. 4(A).

【0005】しかし、PDLCの欠点として2相複合体
であるので、 (1)液晶部分に印加される実効的な電圧が低下する、
(2)液晶に未反応のバインダー分子が残存して純度が
低下し、これにより動作電圧が上昇する、(3)液晶と
バインダー間の相互作用のため液晶に対する束縛が通常
のTNセルより強い、等を補償するため、一般に純粋な
TN動作より駆動電圧が大きく増加する。また液晶とバ
インダーの分離が完全でないので、屈折率の調整が難し
く霞がかかったようになり完全な透明性が得られない。 これらは本質的にはPDLCが相分離した2相系である
ことに起因するものである。
However, the disadvantages of PDLC are that it is a two-phase composite; (1) the effective voltage applied to the liquid crystal portion decreases;
(2) Unreacted binder molecules remain in the liquid crystal, reducing its purity, which increases the operating voltage; (3) Due to the interaction between the liquid crystal and the binder, the binding to the liquid crystal is stronger than in normal TN cells. To compensate for this, the driving voltage is generally increased more than in pure TN operation. Furthermore, since the liquid crystal and binder are not completely separated, it is difficult to adjust the refractive index, resulting in a hazy appearance and complete transparency. These are essentially due to the fact that PDLC is a two-phase system with phase separation.

【0006】他方、軽量で大面積向きのフィルム化が可
能な液晶性材料として自己支持性に富む高分子液晶があ
る。遮光性シャッターとしてはTN型での動作が試みら
れているが、現在のところ合成された液晶は粘性が高く
応答速度が遅い、動作温度域が高いなどの理由で期待さ
れた特性は得られていない。これらが解決されたとして
もTNモードでは先述した問題により大面積化は困難で
ある。
On the other hand, polymeric liquid crystals with excellent self-supporting properties are available as liquid crystalline materials that are lightweight and can be made into large-area films. Attempts have been made to operate a TN-type light-shielding shutter, but so far, the expected characteristics have not been achieved due to the high viscosity of synthesized liquid crystals, slow response speed, and high operating temperature range. do not have. Even if these problems are solved, it is difficult to increase the area in the TN mode due to the above-mentioned problems.

【0007】特開昭64ー6008号公報には、強誘電
性のメソゲンを側鎖としたシロキサンタイプの高分子液
晶でフィルムシャッターを製造する試みもあるが、液晶
配向の問題などで、やはり大面積シャッターの実用化に
は程遠いのが現状である。総じて高分子液晶では大面積
のシャッター性をどんなメカニズムで発現するかの枠組
みが明確になっておらず、暗中模索の状態である。
JP-A-64-6008 discloses an attempt to manufacture a film shutter using a siloxane-type polymer liquid crystal with ferroelectric mesogen as a side chain, but it is still very difficult due to problems such as liquid crystal alignment. At present, area shutters are far from being put to practical use. In general, the framework for achieving large-area shutter properties in polymer liquid crystals is not clear, and we are still searching in the dark.

【0008】本発明者らは、コレステリック相を呈する
高分子液晶/低分子液晶混合系も、低分子コレステリッ
ク液晶と同様に、図1に示すグランジャン状態、図2に
示すフォーカルコニック状態(以下単にFC状態という
)、図3に示すホメオトロピック状態をとることが可能
であり、特にFC状態が低分子液晶に比べて非常に強い
光散乱能を有し経時的にも安定であることを見いだした
。これは交流電場印加で光学的に透明なホメオトロピッ
ク状態を形成できるので、可逆的な光シャッターとして
利用できることを意味する。FC状態は、PDLCに劣
らず強い光散乱能を有するが、PDLCにおけるように
完全な安定状態でないため、電場遮断後、概ね数分程度
で光散乱能が劣化する、すなわち透明性の若干高い状態
に移行して安定化する。この様子は図6の(a)のグラ
フ変化に示す。
The present inventors have discovered that a polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed system exhibiting a cholesteric phase can also be produced in the Grandjean state shown in FIG. 1 and the focal conic state shown in FIG. It is possible to take the homeotropic state shown in Figure 3 (referred to as the FC state), and we found that the FC state in particular has a much stronger light scattering ability than low-molecular liquid crystals and is stable over time. . This means that an optically transparent homeotropic state can be formed by applying an alternating electric field, so it can be used as a reversible optical shutter. The FC state has a light scattering ability as strong as that of PDLC, but because it is not a completely stable state like PDLC, the light scattering ability deteriorates in about a few minutes after the electric field is cut off, that is, it is a state with slightly higher transparency. transition to and stabilize. This situation is shown in the graph change in FIG. 6(a).

【0009】この最終的な状態の光散乱能は、液晶の厚
みを増せば比例して増大するが、駆動電圧が増加するな
どの問題がある。要求される白濁の程度は、使用される
目的により異なるが、非常に強い遮光性が必要な場合も
考えられ、この場合、厚みを増すのが好ましくない場合
は、緩和する前の白濁度(光透過率)を図6に示す点(
M)の位置程度に維持することが必要である。
[0009] The light scattering ability in this final state increases proportionally as the thickness of the liquid crystal increases, but there are problems such as an increase in driving voltage. The degree of white turbidity required varies depending on the purpose of use, but there may be cases where very strong light-shielding properties are required. Transmittance) is shown in Figure 6 at the point (
It is necessary to maintain it at about the position M).

【0010】また平衡状態での光散乱能も、図1のグラ
ンジャン状態に近い状態に移行するか、またはFC状態
のラセン軸が基板と平面なフィンガープリント状態から
少し傾いたFC状態に移行するため、長期的には劣化す
る。これは温度が高くなると促進される傾向が強く、液
晶の粘性が低下するためと考えられる。また応答速度を
増して低電圧動作が要求される場合には高分子液晶成分
を減らして低分子液晶を増す必要がある。この場合、光
散乱状態の保持が難しい場合が多い。したがって、図6
に示す点(M)の位置程度の強い光散乱状態を、広い温
度領域で一定に保持することが必要である。
The light scattering ability in the equilibrium state also shifts to a state close to the Grandjean state shown in FIG. 1, or shifts from the FC state in which the helical axis of the FC state is a fingerprint state where it is flat with the substrate to the FC state where it is slightly inclined. Therefore, it will deteriorate in the long run. This tends to be accelerated as the temperature rises, and it is thought that this is because the viscosity of the liquid crystal decreases. Furthermore, when response speed is increased and low voltage operation is required, it is necessary to reduce the polymer liquid crystal component and increase the low molecular liquid crystal component. In this case, it is often difficult to maintain the light scattering state. Therefore, Figure 6
It is necessary to maintain a strong light scattering state similar to the position of the point (M) shown in FIG. 2 over a wide temperature range.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コレステリ
ック相を示す高分子液晶/低分子液晶混合系において、
電場遮断後の強い光散乱性フォーカルコニック状態の安
定性を保持して、広い温度領域で光シャッターとしての
遮光時の白濁度(光散乱強度)を一定にする駆動方法を
提供しようとするものである。
Problems to be Solved by the Invention The present invention provides a polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed system exhibiting a cholesteric phase.
The objective is to provide a driving method that maintains the stability of the strong light-scattering focal conic state after the electric field is cut off, and makes the white turbidity (light scattering intensity) constant during light-shielding as a light shutter over a wide temperature range. be.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、低
分子液晶と高分子液晶の混合物、もしくは低分子液晶と
高分子液晶と光学活性物質の混合物を、コレステリック
相を呈する温度域で少なくとも一方が透明な電極付基板
間に挟持したものであって、高電圧の交流電場の印加に
より光学的に透明な状態を形成し、直流電圧に交流電場
を重畳した電場の印加により光散乱状態を保持するよう
にしたこと特徴とする液晶シャッターである。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention provides a method for preparing a mixture of a low-molecular liquid crystal and a polymer liquid crystal, or a mixture of a low-molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, and an optically active substance in a temperature range in which at least one of them exhibits a cholesteric phase. is sandwiched between substrates with transparent electrodes, which forms an optically transparent state by applying a high-voltage alternating current electric field, and maintains a light scattering state by applying an electric field in which an alternating current electric field is superimposed on a direct voltage. It is a liquid crystal shutter that features the following features:

【0013】[0013]

【作用】高分子液晶が臨界濃度以上を占める低分子液晶
との混合系では、図1のグランジャン状態から図3のホ
メオトロピック状態へ移行する途上(電圧印加)、もし
くはこの逆に変化する途上(電場遮断)に相当経時的に
安定な強い光散乱性を示す状態が存在しうるのであるが
、本発明はこの状態を広い温度範囲で半永久的に保持出
来るようにしたのである。
[Operation] In a mixed system in which a polymer liquid crystal has a concentration above the critical concentration and a low molecular liquid crystal, it is in the process of transitioning from the Grandjean state in Figure 1 to the homeotropic state in Figure 3 (voltage application), or vice versa. Although there may exist a state in which strong light scattering properties are shown to be fairly stable over time (electric field interruption), the present invention has made it possible to maintain this state semi-permanently over a wide temperature range.

【0014】[0014]

【発明の詳述】本発明は、印刷適性を有しフィルム化が
可能であって、かつ高速応答性と経時的に安定な光散乱
状態を呈する液晶系の電気光学的応答を詳細に調べた結
果に基づいている。高分子液晶と低分子液晶の混合系で
コレステリック相を呈する系は下記の実施例に述べるよ
うに容易に形成出来る。混合系の最初の状態を、図5の
位置(f)としてこの状態に対して、1Vrms/20
sec(周波数100ヘルツのサインカーブ)の昇圧速
度でゆっくりと交流電圧を印加すると、図5の(a)に
示すように、光透過率が(f)から始まって変化し、一
定値(e)に達する。
[Details of the Invention] The present invention has investigated in detail the electro-optical response of a liquid crystal system that has printability, can be made into a film, and exhibits high-speed response and a stable light scattering state over time. Based on results. A mixed system of high molecular liquid crystal and low molecular liquid crystal exhibiting a cholesteric phase can be easily formed as described in the following examples. Assuming the initial state of the mixed system as position (f) in FIG. 5, the voltage of 1Vrms/20
When an AC voltage is slowly applied at a step-up rate of sec (sine curve with a frequency of 100 Hz), the light transmittance starts from (f) and changes until it reaches a constant value (e), as shown in Figure 5 (a). reach.

【0015】重要なことは、図1のグランジャン状態が
図3の垂直配向したホメオトロピック状態に変化する途
上に、ラセン軸が電場と略垂直(面内ではラセン軸の向
きはランダムで、フィンガープリントと呼ばれる)なF
C状態があって、これが強い光散乱性を呈して透過率が
最小を示す電圧領域Vmin 〜Vmax (図5参照
)があるということである。光学的に透明なホメオトロ
ピック状態から同じ速度で電圧を降下させると、(b)
のルートで透過率が低下し、最終的には(s)になる。 すなわち、上昇時のルートとは一致せずヒステリシスを
示す。 ヒステリシスは組成に依存し高分子液晶の含有量が増す
につれて強くなる。この場合、透明状態が一度形成され
た後、保持電圧を低下させることも可能である。ホメオ
トロピック状態で電場を遮断すると、図5に示す(m)
の白濁度に近い状態が得られるが、これは見かけ上Vm
in からVmaxまでの範囲の電圧印加に対応する状
態である。
What is important is that during the transition from the Grandjean state in FIG. 1 to the vertically oriented homeotropic state in FIG. F
There is a C state, which exhibits strong light scattering properties and a voltage range Vmin to Vmax (see FIG. 5) in which the transmittance is minimum. If we drop the voltage at the same rate from the optically transparent homeotropic state, (b)
The transmittance decreases along the route of and finally becomes (s). In other words, it does not match the route at the time of ascent and shows hysteresis. Hysteresis depends on the composition and becomes stronger as the polymer liquid crystal content increases. In this case, it is also possible to lower the holding voltage once the transparent state is formed. When the electric field is cut off in the homeotropic state, as shown in Figure 5 (m)
A state close to that of white turbidity is obtained, but this appears to be Vm
This state corresponds to voltage application in the range from in to Vmax.

【0016】問題は、図6の(M)の状態の白濁の程度
が、図6の(a)で示したように時間的に緩和して、最
終的には透明度の高い一定値(s)に達することである
。最終的な白濁度はセルの厚みによるが、この厚みは動
作電圧に影響を与える。家庭での使用では余り高い電圧
は好ましくない。本発明者等は図5の低電圧印加部分の
応答に強い光散乱を示す領域Vmin 〜Vmax が
あることに着目して、電場を遮断した後、引き続いてこ
の電圧領域内の弱い電場を印加して緩和のない高い白濁
度が維持できないか調べた。
The problem is that the degree of cloudiness in the state shown in FIG. 6(M) eases over time as shown in FIG. 6(a), and eventually reaches a constant value (s) with high transparency. It is to reach. The final cloudiness depends on the cell thickness, which affects the operating voltage. For home use, too high a voltage is undesirable. The present inventors focused on the fact that there was a region Vmin to Vmax showing strong light scattering in the response of the low voltage application part in FIG. 5, and after cutting off the electric field, successively applied a weak electric field within this voltage region. We investigated whether it was possible to maintain high white turbidity without relaxation.

【0017】この実験によると概してVmin 以下の
余り低い電圧印加では十分長い時間を経過すると徐々に
透明性が増した。これはこの電圧では図6の(a)の平
衡状態への移行を止められないことを示している。但し
、余り高い電圧(Vmax より数V低電圧)でも透明
性が増すことがあり、これは徐々にホメオトロピック状
態に変化するためと考えられる。一般には、この中間の
電圧V(Vmin <V<Vmax )の印加で白濁度
の保持が可能であった。
According to this experiment, in general, when a very low voltage below Vmin was applied, the transparency gradually increased after a sufficiently long period of time had elapsed. This shows that this voltage cannot stop the transition to the equilibrium state shown in FIG. 6(a). However, even if the voltage is too high (several volts lower than Vmax), the transparency may increase, and this is thought to be due to a gradual change to a homeotropic state. In general, it was possible to maintain white turbidity by applying a voltage V (Vmin < V < Vmax) in between.

【0018】しかしながら、この場合では緩和量は減少
するが完全には抑止できなかった。そこで直流定電圧に
交流を重畳させた電場を印加して同じく緩和挙動を調べ
た。直流電圧と交流電圧の割合を変化させて見たところ
、交流電圧としてVmin 近傍の値を採用するとかな
り幅広い直流電圧範囲で緩和が完全に抑止されることが
分かった。この傾向は高分子液晶と低分子液晶の組成比
によらず、また交流の周波数によらない普遍的な効果で
あった。これが請求項1の内容である。低分子コレステ
リック液晶では同じ抑止効果は見られなかったので何等
かの高分子性に由来するか、使用した材料に依存する効
果と考えられるが詳しい機構は不明である。抑止効果に
周波数依存性が見られないこと、組織の流動が見られな
いことなどから動的散乱現象ではないと考えられる。以
下実施例により詳しく説明する。
However, in this case, although the amount of relaxation decreased, it could not be completely suppressed. Therefore, we also investigated the relaxation behavior by applying an electric field in which alternating current was superimposed on a constant DC voltage. When the ratio of DC voltage to AC voltage was varied, it was found that when a value near Vmin was adopted as the AC voltage, relaxation was completely suppressed over a fairly wide range of DC voltages. This tendency was a universal effect that was independent of the composition ratio of polymer liquid crystal and low molecular liquid crystal, and independent of the frequency of alternating current. This is the content of claim 1. Since the same suppressive effect was not observed with low-molecular-weight cholesteric liquid crystals, it is thought that the effect originates from some kind of polymeric property or depends on the material used, but the detailed mechanism is unknown. It is thought that this is not a dynamic scattering phenomenon because there is no frequency dependence in the deterrent effect and no tissue flow is observed. This will be explained in detail below using examples.

【0019】[0019]

【実施例】下記の構造式で化1で表されるアクリル骨格
の共重合コレステリック型側鎖型高分子液晶と、化2で
示される低分子ネマチック液晶5CBを重量比で1:9
から7:3の範囲で混合した。化1は、光学活性なコレ
ステリル残基とシアノビフェニル残基からなるコポリマ
ー型の高分子液晶である。図10にその相図を示したが
、実線の下側ではコレステリック相を呈した。
[Example] A copolymerized cholesteric type side chain polymer liquid crystal with an acrylic skeleton represented by the following structural formula (1) and a low molecular weight nematic liquid crystal 5CB (represented by the chemical formula 2) were mixed in a weight ratio of 1:9.
to 7:3. Chemical formula 1 is a copolymer type liquid crystal polymer consisting of optically active cholesteryl residues and cyanobiphenyl residues. The phase diagram is shown in FIG. 10, and a cholesteric phase was exhibited below the solid line.

【0020】[0020]

【化1】[Chemical formula 1]

【0021】[0021]

【化2】[Case 2]

【0022】ここでn:m=1:2、k=l=5である
。これらの値はここに記された値に限らず、コレステリ
ック相を示す範囲であればよい。化1の重量平均分子量
は、約1.5万であった。(分子量約11万の高分子液
晶でも以下の結果に本質的な違いは無かった。)  こ
の混合系に25ミクロンのガラススペーサーを分散し均
一なインキとした後、電極付き透明フィルム上にコーテ
ィングした。その後、対向電極付きフィルムで狭持し液
晶セルとした。
Here, n:m=1:2, k=l=5. These values are not limited to the values listed here, but may be within a range that indicates a cholesteric phase. The weight average molecular weight of Chemical Formula 1 was about 15,000. (There was no essential difference in the following results even with polymeric liquid crystals with a molecular weight of approximately 110,000.) After dispersing 25 micron glass spacers in this mixed system to make a uniform ink, it was coated on a transparent film with electrodes. . Thereafter, it was sandwiched between films with counter electrodes to form a liquid crystal cell.

【0023】高分子液晶の重量分率が増すと粘性が高く
透明なホメオトロピック配向を得るのが高電圧であり、
かつオフしてもコレステリックに戻るのに時間がかかっ
た。逆に低分子量成分が増すにつれて光散乱強度が弱く
なり、かつ先述したFC状態の緩和が速くなる傾向であ
った。好ましい組成は3:7から5:5である。混合比
が4:6(高分子:低分子)の系に1V/20sec 
の速度で電場を印加した場合の透過率の変化を図5に示
したた。3:7の組成では65V、4:6では90Vの
電圧で完全な透明状態を示した。
[0023] As the weight fraction of the polymeric liquid crystal increases, the viscosity becomes high and a transparent homeotropic alignment is obtained at a high voltage.
Moreover, even after turning it off, it took a long time to return to cholesteric status. On the contrary, as the low molecular weight component increased, the light scattering intensity became weaker, and the relaxation of the FC state mentioned above tended to become faster. The preferred composition is 3:7 to 5:5. 1V/20sec for a system with a mixing ratio of 4:6 (polymer: low molecule)
Figure 5 shows the change in transmittance when an electric field is applied at a speed of . A completely transparent state was exhibited at a voltage of 65 V for the composition of 3:7 and 90 V for the composition of 4:6.

【0024】この状態で電圧を遮断すると非常に強い光
散乱状態を呈し、いづれの組成でもヘイズ値で95程度
の白濁度であった。3:7の組成では図6(a)で示す
ように、徐々に緩和して約10分後に平衡状態に達し、
この時のヘイズ値は約80(図6の(s)参照)であっ
た。この状態からでは光散乱状態の緩和は見られなかっ
た。時間変化はHe−Neレーザービームをセルに照射
して透過量をフォトダイオードで電圧に変換して測定し
たものである。次に遮断後再び弱い電場を印加しての緩
和の抑止効果を調べた。
[0024] When the voltage was cut off in this state, a very strong light scattering state was exhibited, and in all compositions, the haze value was about 95 and white turbidity. With a composition of 3:7, as shown in Figure 6(a), it gradually relaxes and reaches an equilibrium state after about 10 minutes.
The haze value at this time was about 80 (see (s) in FIG. 6). No relaxation of the light scattering state was observed from this state. The time change was measured by irradiating the cell with a He--Ne laser beam and converting the amount of transmission into voltage using a photodiode. Next, we investigated the effect of suppressing relaxation by applying a weak electric field again after the interruption.

【0025】図6(b)と(b)’に遮断後引き続いて
20V及び30V(いずれも100Hz)の交流を印加
した結果を示した。緩和は印加しない場合より抑制され
てはいるが、完全ではない。一般に交流だけの印加では
完全な抑止は不可能であった。そこで直流電圧10Vに
Vmin より若干低い電圧10Vを重畳したものを印
加した結果を図6の(c)の変化で示した。この場合に
は遮断直後の白濁度の緩和が起こらずほぼ完全な抑止効
果が見られた。効果的な直流電圧の範囲を調べるために
交流電圧を一定にして直流電圧を変化させて1000秒
後の平衡透過率を組成が3:7交流電圧10V)と4:
6(同20V)の場合について調べた結果を図7と図8
に示した。いずれの場合にも相当広い電圧範囲で透過率
の極小が得られている。高分子量が多いほど極小を与え
る電圧範囲は広く、交流電圧を増やすと直流電圧は低め
にシフトする傾向である。
FIGS. 6(b) and 6(b)' show the results of applying alternating currents of 20 V and 30 V (both 100 Hz) after the interruption. Although the relaxation is suppressed compared to when no application is applied, it is not complete. Generally, complete suppression was not possible by applying only alternating current. Therefore, the result of applying a DC voltage of 10 V and a voltage of 10 V, which is slightly lower than Vmin, is shown as the change in FIG. 6(c). In this case, there was no reduction in white turbidity immediately after shutoff, and an almost complete deterrent effect was observed. In order to investigate the effective DC voltage range, the equilibrium transmittance after 1000 seconds was determined by keeping the AC voltage constant and changing the DC voltage.
Figures 7 and 8 show the results of the investigation for the case of 6 (20V).
It was shown to. In either case, the minimum transmittance is obtained over a fairly wide voltage range. The higher the polymer weight, the wider the voltage range that provides the minimum, and when the AC voltage is increased, the DC voltage tends to shift to a lower value.

【0026】次に4:6の組成について直流30Vに交
流20Vを重畳した電圧を印加して最低の平衡透過率を
得た後、温度を上げて透過率の変化を調べた。結果は図
9に示した。この組成では約48度まで殆ど変化が見ら
れず温度変化に対して非常に安定であることが分かった
。最後に付け加えると直流電圧は同じ極性である必要は
なく、適当な時間間隔、例えば5分等で極性を切り替え
てもよい。
Next, for the composition of 4:6, a voltage of 30 V DC and 20 V AC was applied to obtain the lowest equilibrium transmittance, and then the temperature was raised to examine changes in transmittance. The results are shown in Figure 9. This composition showed almost no change up to about 48 degrees, and was found to be very stable against temperature changes. Finally, the DC voltages do not have to have the same polarity, and the polarity may be switched at appropriate time intervals, such as 5 minutes.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明により低電圧で動作する、大面積
でも軽量で極めて強い遮光性を有する温度変化に対して
安定な液晶シャッターの提供が可能である。これは、偏
光板と液晶の完全な配向が不必要であり、大型の直視型
ディスプレイおよびプロジェクション型ディスブレイの
液晶表示体としても利用できる。
According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal shutter that operates at a low voltage, has a large area, is lightweight, has extremely strong light shielding properties, and is stable against temperature changes. This eliminates the need for perfect alignment of the polarizing plate and liquid crystal, and can also be used as a liquid crystal display for large direct-view displays and projection displays.

【0028】[0028]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明でコレステリック相が取り得る、ラセン
軸が基板面に略垂直なグランジャン状態を示す模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a Grandjean state in which the helical axis is substantially perpendicular to the substrate surface, which the cholesteric phase can take in the present invention.

【図2】本発明でコレステリック相が取り得る、経時的
に安定なフォーカルコニック状態を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a temporally stable focal conic state that the cholesteric phase can take in the present invention.

【図3】本発明でコレステリック相が取り得る、ホメオ
トロピック状態を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the homeotropic state that the cholesteric phase can take in the present invention.

【図4】高分子分散液晶の液晶シヤッターの一例であっ
て、(イ)は電圧無印加時に光散乱状態を呈することを
示す説明図、(ロ)は電圧印加時に光透過状態を呈する
ことを示す説明図である。
FIG. 4 is an example of a liquid crystal shutter of a polymer dispersed liquid crystal, in which (a) is an explanatory diagram showing that a light scattering state is exhibited when no voltage is applied, and (b) is an explanatory diagram showing that a light transmitting state is exhibited when a voltage is applied. FIG.

【図5】本発明の液晶シヤッターの駆動方法の原理を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of the liquid crystal shutter driving method of the present invention.

【図6】本発明の液晶シヤッターにおける初期の白濁状
態の緩和を時間の関数として示すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing the relaxation of the initial cloudy state as a function of time in the liquid crystal shutter of the present invention.

【図7】高分子液晶と低分子液晶の組成比が3:7であ
る本発明の液晶シヤッターにおける白濁状態の平衡透過
率を交流電圧が一定の場合に直流電圧の関数として表示
したグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing the equilibrium transmittance in a cloudy state in the liquid crystal shutter of the present invention in which the composition ratio of polymer liquid crystal and low molecular liquid crystal is 3:7 as a function of DC voltage when AC voltage is constant. be.

【図8】高分子液晶と低分子液晶の組成比が4:6であ
る本発明の液晶シヤッターにおける白濁状態の平衡透過
率を交流電圧が一定の場合に直流電圧の関数として表示
した図である。
FIG. 8 is a diagram showing the equilibrium transmittance in a cloudy state in a liquid crystal shutter of the present invention in which the composition ratio of polymer liquid crystal and low molecular liquid crystal is 4:6 as a function of DC voltage when AC voltage is constant. .

【図9】直流に交流を重畳して得られる白濁状態の光透
過率の温度変化を示すグラフ図である。
FIG. 9 is a graph showing temperature changes in light transmittance in a cloudy state obtained by superimposing alternating current on direct current.

【図10】実施例に用いた高分子液晶と低分子液晶の混
合系が示す相図である。
FIG. 10 is a phase diagram showing a mixed system of polymer liquid crystal and low molecular liquid crystal used in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

400  透明電極 401  バインダーポリマー 402  ランダム配向した液晶 403  透明基板 404  ホメオトロピック配向した液晶405  液
晶粒 410  入射光 411  散乱光または反射光 412  透過光
400 Transparent electrode 401 Binder polymer 402 Randomly oriented liquid crystal 403 Transparent substrate 404 Homeotropically oriented liquid crystal 405 Liquid crystal grains 410 Incident light 411 Scattered light or reflected light 412 Transmitted light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】低分子液晶と高分子液晶の混合物、もしく
は低分子液晶と高分子液晶と光学活性物質の混合物を、
コレステリック相を呈する温度域で少なくとも一方が透
明な電極付基板間に挟持したものであって、高電圧の交
流電場の印加により光学的に透明な状態を形成し、直流
電圧に交流電場を重畳した電場の印加により光散乱状態
を保持するようにしたこと特徴とする液晶シャッター。
Claim 1: A mixture of a low-molecular liquid crystal and a polymer liquid crystal, or a mixture of a low-molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, and an optically active substance,
It is sandwiched between substrates with electrodes, at least one of which is transparent, in a temperature range that exhibits a cholesteric phase, and an optically transparent state is formed by applying a high-voltage AC electric field, and an AC electric field is superimposed on the DC voltage. A liquid crystal shutter characterized by maintaining a light scattering state by applying an electric field.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6369868B1 (en) * 1998-06-05 2002-04-09 Reveo, Inc. Liquid crystal polarizer with electrically controllable bandwidth
US6473143B2 (en) * 1991-11-27 2002-10-29 Reveo, Inc. Broadband switchable polarizer

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US6697133B2 (en) 1998-06-05 2004-02-24 Reveo, Inc. Controllable bandwidth polarizer

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