JP2000206515A

JP2000206515A - 調光体、光学的素子及び電気的素子、並びにその製造方法

Info

Publication number: JP2000206515A
Application number: JP11321964A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakao; 健次中尾; Seiji Nishiyama; 誠司西山; Hiroshi Kubota; 浩史久保田; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Masao Yamamoto; 雅夫山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】一枚の基板のみで構成され、軽量化を図るよ
うにした液晶表示素子をを提供する。【解決手段】１枚の透明基板２の内側面に透明電極６
が形成され、この透明電極６上に配向膜７が形成され、
配向膜７上に複合体５が形成され、複合体５の上面に透
明電極８が形成されている。複合体５は、透明性高分子
樹脂４と液晶滴３とから成る。液晶滴３は、底面が配向
膜上に接し且つ底面を除く残余の表面が複合体５の上面
に向けて膨出した略半球状に形成されており、高分子樹
脂４は半球状液晶滴３を被覆して、複合体５の他方の面
を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯情報端末やノ
ートパソコン等に組み込むことが可能な液晶調光体、そ
の液晶調光体を用いた液晶表示素子等の光学的素子、あ
るいは、メモリ素子、エレクトロルミネッセンス素子、
電気泳動素子等の電気的素子、並びにそれらの素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子の表示モードとして
は、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）液晶、ＳＴＮ
（スーパー・ツイステッド・ネマチック）液晶、高分子
分散型液晶、ＩＰＳ（面内スイッチング：In-Plane-Swi
tching) 型液晶等種々のモードが提案されている。しか
しながら、どのモードの液晶表示素子であっても、基本
的には、一対の基板間に液晶（高分子分散型液晶におい
ては、液晶と高分子樹脂）が封入され、電界の印加によ
り液晶を駆動させて表示を行っている。換言すれば、液
晶表示素子は、一対の基板を必須の構成要素としてい
る。これは、液晶表示素子は、電界の印加により調光駆
動される調光体が流動性を有する液晶から構成されてい
るため、一対の基板間に液晶を封入しておく必要がある
ためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来構成の液晶表示素子では、以下の課題が生じてい
る。

【０００４】近年、携帯情報端末等に液晶表示素子を
適用するため、液晶表示素子の軽量化が要請されてい
る。しかしながら、現状では、液晶表示素子の軽量化が
十分でない。この原因としては、液晶表示素子の重量で
は基板の占める割合が比較的大きいからである。よっ
て、基板を省略した構成の液晶表示素子、あるいは１枚
の基板で構成された液晶表示素子が所望されている。

【０００５】また、近年、液晶表示素子の広範囲な機
器への適用が要請されている。この場合に、基板を省略
した構成の液晶表示素子、即ち、液晶調光体のみ単独で
製品化し、この液晶調光体を電界印加手段を備えた種々
の機器に組み込むことにより、液晶表示素子の適用範囲
が広がる。よって、液晶表示素子の主要構成要素である
液晶調光体のみ分離され単独で製品化された新規な液晶
調光体が所望されている。

【０００６】また反射型液晶表示素子の場合には、基
板の外側に反射板を形成する場合が多い。このとき液晶
層と反射板間の距離は基板の厚みだけ離れるため、表示
上に視差が現れる問題がある。

【０００７】また基板間に液晶を封入した構造である
ため、例えばペン入力により表示面を押圧すると、基板
間距離が縮むためにムラが発生する問題があった。これ
は液晶が流動体であるために起因する。

【０００８】また、上記の素子の軽量化の要請は、メモ
リ素子、エレクトロルミネッセンス素子、電気泳動素子
等の電気的素子においても同様である。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、種
々の機器に組み込むことが可能な新規な調光体を提供す
ることを目的とする。

【００１０】また本発明の他の目的は、一枚の基板のみ
で構成され、軽量化を図るようにした光学的素子及び電
気的素子、並びにその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１１】更に、本発明の他の目的は、ペン入力等に
より表示面を押圧しても、表示ムラが生じない光学的素
子及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の手段を備えた。

【００１３】第１の発明に係る光学的素子は、一枚の基
板上に高分子樹脂と液晶とから成る複合体を有し、前記
複合体の基板側の面では前記液晶が基板に接し、前記複
合体の他方の面は前記液晶を被覆する高分子樹脂層で構
成されており、液晶に電界を印加するための電界印加手
段が設けられていることを特徴とする。

【００１４】上記の如く１枚の基板のみで光学的素子
（例えば液晶表示素子）が構成されているため、素子の
軽量化が実現できる。即ち、従来の液晶表示素子では、
２枚の基板が必ず必要であり、しかも素子の重量では基
板の占める割合が比較的大きい。従って、本発明のよう
に基板を１枚省略した構成であれば、従来例に比べて格
段に素子の軽量化が達成される。

【００１５】なお、用語「液晶が基板に接する」とは、
液晶が基板に直接接する場合の他に、基板上に形成され
た配向膜等の薄膜に液晶が接する場合も意味する。

【００１６】ここで、前記液晶は滴状であり、これらの
液晶滴は基板上に並設されて単層構造をなしている構成
であってもよい。

【００１７】本発明における液晶は基板に接する構造で
あるので、用語「液晶が滴状」とは、球状の液晶滴を意
味するものではなく、液晶の形状が基板に接する底面が
平面状で且つ底面を覆う表面が半球状に湾曲した形状の
場合や、基板に接する底面が平面状で且つ底面を覆う表
面が扁平形状の場合、更には、基板に接する液晶の底面
が真円に限らず６角形等の多角形となっている場合も含
むものとして解釈される。

【００１８】また、前記液晶の形状は、略半球状であっ
てもよく、略均一な厚みの偏平形状であってもよく、液
晶の底面直径が前記複合体の厚みよりも大きい場合であ
ってもよい。上記の如く略半球状に形成された構成であ
れば、複合体中に存在する液晶の均一化が得られている
ことになる。この結果、表示性能が向上する。また、上
記の如く、液晶が略均一な厚みの扁平形状であれば、液
晶の厚みが局所的に異なることに起因した液晶周辺部の
色付きの発生を防止することができる。

【００１９】また、前記基板上には濡れ性調整処理が行
われている構成であってもよく、前記基板の表面エネル
ギーが液晶の表面エネルギーよりも大きいように構成さ
れていてもよい。このような構成によれば、基板上に液
晶が接触することが可能となり、本発明の主たる構成要
素である複合体が得られることになる。従って、濡れ性
を利用した本発明に係る光学的素子は、素子構造が簡単
であり、そのため素子の軽量化を実現できることにな
る。

【００２０】本発明に係る光学的素子は、基板上に水平
配向処理を施し、且つ液晶にカイラル剤を添加すること
により、ツイステッド・ネマチックモードの光学的素子
として構成されるている場合もある。また、前記電界印
加手段を基板平面方向に電界を印加する手段とし、イン
プレーンスイッチングモードの光学的素子として構成さ
れている場合もある。

【００２１】更には、垂直配向モードの光学的素子、散
乱モードの光学的素子、複合体の外側に反射電極を設け
て反射型液晶表示モードの光学的素子として構成されて
いる場合もある。特に反射型光学的素子の場合、基板が
１枚であるため、表示画像に視差が現れるという従来の
２枚の基板で構成される反射型液晶表示素子における問
題を解消することができる。

【００２２】また、前記高分子樹脂上にガスバリア層を
形成してもよく、このような構成であれば、外界のＨ₂
ＯやＯ₂が素子内に侵入すことを防止できる。ガスバリ
ア層としては、例えばＳｉＯｘ層が例示される。

【００２３】第２の発明に係る光学的素子は、一対の基
板間に高分子樹脂と液晶とから成る複合体を有し、前記
複合体の一方の基板側の面では液晶が基板に接し、前記
複合体の他方の基板側の面は液晶を被覆する高分子樹脂
層で構成されており、液晶に電界を印加するための電界
印加手段が設けられていることを特徴とする。

【００２４】上記構成によれば、液晶を被覆する高分子
樹脂が基板間でアーチ型の支持構造をとることになる。
これにより、高分子樹脂は液晶部分の分離又は流動を阻
害する隔壁の役割を果たす。このため、表示面とされる
基板外側面をペン入力等により押圧しても、撓むことが
なく、表示ムラが生じない。

【００２５】ここで、前記液晶は滴状でありこれらの液
晶滴は基板上に並設されて単層構造をなしている構成で
あってもよい。また、前記液晶の形状は、略半球状であ
ってもよく、略均一な厚みの偏平形状であってもよく、
液晶の底面直径が前記複合体の厚みよりも大きい場合で
あってもよい。

【００２６】また、前記基板上には濡れ性調整処理が行
われている構成であってもよく、前記基板の表面エネル
ギーが液晶の表面エネルギーよりも大きいように構成さ
れていてもよい。

【００２７】また、本発明に係る光学的素子は、散乱モ
ードの光学的素子や、複合体の外側に反射電極を設けて
反射型液晶表示モードの光学的素子として構成されてい
る場合もある。

【００２８】また、前記一対の基板のうち少なくとも一
方の基板が、フィルム基板である場合もある。このよう
な構成であれば、素子の薄型・軽量化を図ることができ
る。

【００２９】更に、前記フィルム基板としては、ガスバ
リア性を有するものを使用してもよい。このような構成
であれば、ガスバリア層を設けなくても、外界のＨ₂Ｏ
やＯ₂が素子内に侵入すことを防止できる。

【００３０】第３の発明に係る光学的素子は、一枚の基
板上に高分子樹脂と液晶とから成る複合体を有し、前記
複合体内の基板側に液晶が偏在しており、液晶に電界を
印加するための電界印加手段が設けられていることを特
徴とする。

【００３１】上記の如く複合体内の液晶が基板側に偏在
している構成であれば、複合体の他方側の面は高分子樹
脂で構成されている。従って、複合体の他方側の面に電
界印加手段として電極を形成することが可能となり、１
枚の基板のみの光学的素子が構成される。

【００３２】第４の発明に係る光学的素子は、一対の基
板上に高分子樹脂と液晶とから成る複合体を有し、前記
複合体内の一方の基板側に液晶が偏在しており、液晶に
電界を印加するための電界印加手段が設けられているこ
とを特徴とする。

【００３３】上記の如く複合体内の液晶が一方の基板側
に偏在している構成であれば、複合体の他方側の面は高
分子樹脂で構成されている。従って、一対の基板のうち
高分子樹脂に接する方の基板を表示面として使用すれ
ば、この表示面をペン入力等により押圧しても、撓むこ
とがなく、表示ムラが生じない。

【００３４】第５の発明に係る光学的素子の製造方法
は、一対の基板を準備し、基板に対する液晶の濡れ性と
基板に対する高分子前駆体成分の濡れ性を比べた場合、
一方の基板では液晶の方が濡れやすく、他方の基板では
高分子前駆体成分の方が濡れやすいように濡れ性処理を
行う濡れ性調整処理工程と、前記濡れ性調整処理工程に
より得られた一対の基板を、濡れ性処理がなされた面を
対向配置し、この一対の基板間に液晶材料と高分子前駆
体とを含む混合物を注入する工程と、前記混合物中の高
分子前駆体を重合させ、高分子樹脂と液晶とを相分離さ
せて、前記一方の基板上に接する液晶と、他方の基板側
に接し前記液晶を被覆する高分子樹脂層とを含む複合体
を形成する複合体形成工程と、を有することを特徴とす
る。

【００３５】上記構成により、第２の発明に係る光学的
素子を製造することができる。

【００３６】なお、高分子前駆体を重合させる方法とし
ては、紫外線照射による光重合、又は熱重合の何れの場
合であってもよい。

【００３７】また、前記濡れ性調整処理工程において、
濡れ性処理を一対の基板それぞれについて行うのに代え
て、一対の基板のうちの何れかの基板のみ濡れ性処理を
行うようにしてもよい。

【００３８】また、前記複合体形成工程において、液晶
が滴状に析出し、この液晶滴の析出条件が基板間隔と等
しいかそれ以上の大きさの直径を有する液晶滴を形成す
ることができる析出条件とされている。液晶滴の析出条
件を規制することにより、全ての液晶滴が必ず一方の基
板に接触する。そして、このとき、球状液晶滴が半球状
液晶滴に変形する。従って、すべての液晶滴が基板に接
触した複合体を形成することが可能となる。なお、より
大きい直径を有する球状液晶滴を形成することができる
析出条件とすることにより、液晶滴が略均一な厚みの扁
平形状に近づいていくことになる。

【００３９】また、前記複合体形成工程の後に、他方の
基板を複合体から剥離し、複合体の剥離された面上に電
極を形成すれば、第１の発明に係る光学的素子を製造す
ることができる。

【００４０】なお、他方の基板は、例えばプラスチック
基板等の変形性を有する基板であってもよい。

【００４１】また、複合体の基板が剥離された面上にガ
スバリア層を形成してもよく、前記複合体の基板が剥離
された面上に形成された前記電極上に絶縁層を形成して
もよい。

【００４２】第６の発明に係る光学的素子の製造方法
は、一枚の基板に、基板に対する液晶の濡れ性が、基板
に対する高分子前駆体成分の濡れ性よりも高くなるよう
な処理を行う濡れ性調整処理工程と、前記一枚の濡れ性
処理がなされた面上に、液晶材料と高分子前駆体とを含
む混合物を塗布する塗布工程と、前記混合物中の高分子
前駆体を重合させ、高分子樹脂と液晶とを相分離させ
て、前記基板上に接する液晶と、前記液晶を被覆する高
分子樹脂層とを含む複合体を形成する複合体形成工程
と、を有することを特徴とする。

【００４３】上記構成によれば、１枚の基板のみで第１
の発明に係る光学的素子を製造することができる。従っ
て、第４の発明に係る光学的素子の製造方法のように、
２枚の基板を用いて、そのうちの１枚の基板を剥離する
工程が不要となる。

【００４４】なお、高分子前駆体を重合させる方法とし
ては、紫外線照射による光重合、又は熱重合の何れの場
合であってもよい。特に、紫外線照射による光重合の場
合、窒素雰囲気中で行うのが望ましい。空気中で紫外線
照射を行うと、空気中の酸素と高分子前駆体とが反応し
て重合を阻害する現象が生じる。これを避けるため、上
記のように窒素雰囲気中における紫外線照射による重合
を行えば、未重合の問題が解決することができる。ま
た、窒素雰囲気中で紫外線により光重合を行うと、高分
子が表面側に出てくることが知られている。従って、１
枚の基板のみで、基板上に接する液晶と前記液晶を被覆
する高分子樹脂層とを含む複合体を製造することが可能
となる。

【００４５】第７の発明に係る調光体は、高分子樹脂と
液晶とから成る複合体と、この複合体の一方の面に形成
されている樹脂膜とを備え、前記複合体への電界印加に
より調光駆動される調光体であって、前記複合体の一方
の面では液晶が樹脂膜に接し、前記複合体の他方の面で
は前記液晶を被覆した高分子樹脂層で構成されているこ
とを特徴とする。

【００４６】上記構成により、液晶表示素子の主要構成
要素である調光体のみ分離され単独で製品化された新規
な調光体が構成される。そして、この調光体を電界印加
手段を備えた種々の機器に組み込み液晶表示素子を構成
することにより、広範囲の液晶表示装置に適用すること
が可能となる。

【００４７】ここで、前記液晶は滴状でありこれらの液
晶滴は樹脂膜上に並設されて単層構造をなしている構成
であってもよい。また、前記液晶の形状は、略半球状で
あってもよく、略均一な厚みの偏平形状であってもよ
く、液晶の底面直径が前記複合体の厚みよりも大きい場
合であってもよい。

【００４８】第８の発明に係る電気的素子は、一枚の基
板上に少なくとも第１の物質と第２の物質とを含む複合
体を有し、第１の物質は固形物質であり、前記複合体の
基板側の面では第２の物質が基板に接し、前記複合体の
他方の面は第２の物質を被覆する第１の物質で構成され
ていることを特徴とする。

【００４９】前記第１の物質は、高分子樹脂や透明物質
や水ガラスの場合もある。また、前記第２の物質が自家
発光機能を有する物質である場合もある。また、前記基
板上には濡れ性調整処理が行われている構成であっても
よく、前記基板の表面エネルギーが液晶の表面エネルギ
ーよりも大きいように構成されていてもよい。

【００５０】第９の発明に係る電気的素子は、一対の基
板間に少なくとも第１の物質と第２の物質とを含む複合
体を有し、第１の物質は固形物質であり、前記複合体の
一方の基板側の面では第２の物質が基板に接し、前記複
合体の他方の基板側の面は第２の物質を被覆する第１の
物質で構成されていることを特徴とする。

【００５１】上記の第８の発明に係る電気的素子及び第
９の発明に係る電気的素子としては、例えば第２の物質
が磁性体材料や強誘電体材料高分子を使用すればメモリ
素子が実現される。また、第２の物質が有機機能性材料
であれば、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）
が可能であり、基板上に析出した第２の物質が流動性を
有するものであれば、電気泳動素子が可能である。

【００５２】第１０の発明に係る電気的素子の製造方法
は、一対の基板を準備し、基板に対する第１の物質の濡
れ性と基板に対する第２の物質の濡れ性を比べた場合、
一方の基板では第１の物質の方が濡れやすく、他方の基
板では第２の物質の方が濡れやすいように濡れ性処理を
行う濡れ性調整処理工程と、前記濡れ性調整処理工程に
より得られた一対の基板を、濡れ性処理がなされた面を
対向配置し、この一対の基板間に少なくとも前記第１及
び第２の物質材料を含む混合物を注入する工程と、前記
混合物中で相分離させて主に第１の物質と第２の物質か
らなる複合体を形成する複合体形成工程を有し、前記複
合体形成工程において、第１の物質は一方の基板上に接
しながら形成され、第２の物質は他方の基板上に接しな
がら形成することを特徴とする。

【００５３】上記構成により、第９の発明に係る電気的
素子を製造することができる。また、一対の基板の何れ
かの基板を剥離れば、第８の発明に係る電気的素子を得
ることが可能である。

【００５４】なお、濡れ性調整処理工程において、濡れ
性処理を一対の基板それぞれについて行うのに代えて、
一対の基板のうちの何れかの基板のみ濡れ性処理を行う
ようにしてもよい。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００５６】（実施の形態１）図１は実施の形態１に係
る液晶表示素子１の簡略化した断面図である。尚、図１
では、半球状の液晶滴が３つのみ描かれているが、これ
は図面の便宜上のためであり、実際は基板上に多数の半
球状液晶滴が存在している。この点に関しては、その他
の図面においても同様である。液晶表示素子１は、透過
型液晶表示素子であり、透明基板２と、複数の半球状液
晶滴３と透明な高分子樹脂４から成る複合体５とを有す
る。前記透明基板２の内側面には、画素電極としての透
明電極６が形成されており、この透明電極６上には配向
膜７が形成されている。なお、透明基板２の内側面に
は、画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film
Transistor) や、金属配線（走査線や画像信号線）等が
形成されている。但し、図面の容易化を図るため、図１
ではＴＦＴや金属配線等は省略されている。

【００５７】前記配向膜７上には、前記複合体５が形成
されており、複合体５の上面には透明電極８が形成され
ている。前記透明電極６，８は、例えばＩＴＯ（インジ
ウム・錫酸化物）から成る。前記配向膜７、複合体５及
び透明電極８は、保護用の透明な樹脂成形体９によって
覆われている。これにより、素子の信頼性が向上する。
更に、基板２の下面には偏光板１０が配設され、樹脂成
形体９の上面には偏光板１１が配設されている。偏光板
１０と偏光板１１とは、クロスニコルに配置されてい
る。

【００５８】ここで、本実施の形態１に係る液晶表示素
子１では、複合体５の構成に主たる特徴を有するので、
以下に複合体５の構成について詳述することにする。

【００５９】複合体５は、底面が配向膜７に接し且つ底
面を除く残余の表面が透明電極８側に向けて膨出した半
球状の複数の液晶滴３と、これら半球状液晶滴３を被覆
する高分子樹脂４とから構成されている。従って、複合
体５の下面は、主として液晶で構成され、複合体５の上
面は、高分子樹脂４で構成されている。このように複合
体５の下面が配向膜７に接する構造により、半球状液晶
滴３内の液晶を配向させることが可能となる。また、複
合体５の上面が高分子樹脂４で構成され、固体状となっ
ているため、複合体５の上面に直接透明電極８を例えば
蒸着等により形成することが可能となる。またこのよう
な構成により、半球状液晶滴３内の液晶を所定方向に配
向させ、透明電極６，８間において電界を印加し、複合
体５内の液晶を駆動することが可能となる。

【００６０】ここで、複合体５の厚みをＴ（本実施の形
態では、Ｔ＝１０μｍ）とし、半球状液晶滴３の基板２
に接している略円形の接触面（底面）の直径（図２及び
図３参照）を半球状液晶滴３の直径Ｄとすると、Ｄ≧
１．２６Ｔとされている。なお、図１では、Ｄ≒１．２
６Ｔの場合の半球状液晶滴３が描かれており、図２では
Ｄ≒２Ｔの場合の半球状液晶滴３が描かれている。この
ような大きい直径Ｄとする理由については、後述する。
なお、図１においては、半球状液晶滴３は、全て同一形
状として描いているが、厳密にはその大きさにバラツキ
があり、その大きさはほぼ正規分布にそっている。従っ
て、前記直径Ｄは、正確には各半球状液晶滴３の直径Ｄ
の平均化した平均直径を意味する。また、液晶滴３の形
状は、半球状に限らず、ハニカム構造を形成している場
合もある。即ち、液晶滴３は、半球状に湾曲した形状に
限らず、扁平形状であったり、また、基板に接する液晶
底面は、真円に限らず、６角形等の多角形となっている
場合も含まれる。このようなハニカム構造を形成してい
る場合においても、液晶滴３の直径Ｄは、平均値とし
た。なお、本発明の内容の理解を容易にするため、以下
の説明においては、特別に明示する場合を除いて液晶滴
３は半球状として説明することにする。

【００６１】また、前記配向膜７には水平配向処理がな
されている。更に、液晶滴３内には、誘電率異方性が正
のネマテック液晶の他にカイラル剤（カイラル液晶）が
添加されている。これにより、液晶滴３内の液晶分子は
９０度ねじれた状態となっており、液晶滴３の液晶は、
ツイスト・ネマテック（ＴＮ）液晶を構成している。こ
こで、カイラル剤を添加するのは以下の理由による。即
ち、一般に用いられているＴＮモードでは上下基板の配
向処理方向を９０度異ならせて液晶を９０度ねじれた状
態としているのが通常であるが、本液晶表示素子１で
は、１枚の基板のみで構成されている。従って、基板２
のみの配向処理では液晶を９０度ねじれた状態とするこ
とができない。そこで、基板２の水平配向処理に加えて
カイラル剤の添加により液晶の９０度ねじれた状態を実
現するようにしたものである。尚、このようにして本実
施の形態１における液晶表示素子１では、その表示モー
ドがＴＮモードであるため、高分子分散型液晶表示素子
とは異なり、偏光板１０，１１が設けられている。

【００６２】上記構成の液晶表示素子１の表示動作は、
通常のＴＮモードの液晶表示素子と同様な動作により表
示が行われる。

【００６３】このように本発明では、複合体５が液晶滴
と高分子樹脂とから構成されている点に関しては、従来
の高分子分散型液晶表示素子と同一である。しかしなが
ら、基本構造は、高分子分散型液晶表示素子と本質的に
異なる。即ち、高分子分散型液晶表示素子では、高分子
樹脂と液晶滴から構成される複合体は散乱デバイスとし
て用いられるため、小さな球状の液晶滴を多層にわたっ
て積み重ねる構造をとっている。これに対し、本発明は
半球状の液晶滴を一層形成しているだけの構造であり、
基本構造は大きく異なる。本発明は、液晶層を一層形成
し、液晶の上面を高分子樹脂で被覆した構造であるとも
言える。このような複合体５により、透明電極８を形成
するための基板が不要となり、１枚の基板のみで液晶表
示素子を構成することができる。これにより、素子の軽
量化を実現できる。

【００６４】尚、参考までに述べると、軽量化等を目的
として、１枚のガラス基板と１枚のプラスチックフィル
ム基板との間に、液晶を封入した構造の液晶表示素子が
既に提案されているが、当該液晶表示素子におけるプラ
スチックフィルム基板の厚みは０．５ｍｍ程度である。
これに対して、本発明における高分子樹脂４の厚みｔ
（図２に示すように、半球状液晶滴３の頂部から透明電
極８までの距離を意味する。）は、０．１μｍ程度であ
り、極めて小さいものである。よって、本発明に係る液
晶表示素子の重量は、上記プラスチックフィルム基板を
用いた液晶表示素子の重量と比べると格段に小さい。こ
のように、本発明の液晶表示素子は、上記プラスチック
フィルム基板を使用した液晶表示素子とは全く構成が異
なり、軽量化の程度も顕著に異なるものである。

【００６５】次いで、図４を参照して、上記構成の液晶
表示素子１の製造方法について説明する。

【００６６】先ず、図４（ａ）に示すように、透明電極
６が形成された１枚のガラス基板２を準備し、透明電極
６上にポリイミド膜２０（配向膜７に相当する。）を塗
布、焼成する。次いで、ポリイミド膜２０の表面をラビ
ング処理し、水平配向処理がなされた基板２を形成し
た。尚、本実施の形態でポリイミド膜２０にはＡＬ１０
５１（商品名：日本合成ゴム製）を用いた。

【００６７】次いで、１枚のプラスチックフィルム基板
２１を準備し、この基板２１上にもポリイミド膜２２を
塗布、焼成しておく。ポリイミド膜２２にはＪＡＬＳ２
１４（商品名：日本合成ゴム製）を用いた。ポリイミド
膜２０とポリイミド膜２２とは、濡れ性が異なる。即
ち、ポリイミド膜２０は、液晶のポリイミド膜２０に対
する濡れ性が、高分子前駆体成分のポリイミド膜２０に
対する濡れ性より大きい材料から成る。一方、ポリイミ
ド膜２２は、高分子前駆体成分のポリイミド膜２２に対
する濡れ性が、液晶のポリイミド膜２２に対する濡れ性
より大きい材料から成る。よって、後述するように、複
合体５の下面には、液晶が配置され、複合体５の上面に
は、高分子樹脂４が配置されることになる。ここで、高
分子前駆体成分とは、重合処理により液晶が析出し始め
たときの重合状態での高分子を意味する。従って、高分
子前駆体成分とは、高分子前駆体自体を意味するもので
はなく、また、重合完了状態の高分子を意味するもので
はない。

【００６８】次いで、ポリイミド膜２０上に、液晶材料
と高分子前駆体（重合性モノマー及び重合性オリゴマ
ー）と重合開始剤とカイラル剤から構成される溶液状混
合物２３を滴下し、基板間距離を一定に保つための樹脂
ビーズを混入させた後、前記プラスチックフィルム基板
２１を基板２に重ねる（図４（ｂ））。尚、溶液状混合
物２３中のカイラル剤の添加量は、配向膜７の配向処理
と相まって、液晶を９０度捻じれた状態とすることがで
きる量とされている。また、溶液状混合物２３中の液晶
材料の含有量（液晶分率：溶液状混合物中に含まれる液
晶の重量％を意味する。）は後述する重合条件と相まっ
て、複合体５の厚みＴ以上の直径ｄを有する球状液晶滴
３Ａ（図６（ｃ）参照）が形成される量に調製されてい
る。

【００６９】次いで、上記混合物２３に紫外線を照射す
ると、前記高分子前駆体は重合し、液晶が析出する（図
４（ｃ））。この重合工程における重合条件が、通常の
高分子分散型液晶における重合条件と大きく異なる。即
ち、通常の高分子分散型液晶における球状液晶滴より格
段に大きな球状液晶滴を形成するように設計する。その
理由は以下の通りである。即ち、本実施の形態の複合体
を構成する液晶滴としては、一層の半球状の液晶滴３の
み存在し、その他の球状の液晶滴は存在していない。こ
のような液晶滴の構成を得るためには、通常の高分子分
散型液晶の液晶滴よりも大きい球状液晶滴を形成し、こ
の球状液晶滴が基板２に濡れて半球状になることが必要
と考えられる。そのためには、基板間隔（複合体の厚み
Ｔに相当する）と等しいか又はそれ以上の大きさの直径
を有する球状液晶滴を形成することが必要となるからで
ある。しかも、重合状態が進行して、球状液晶滴が基板
２に濡れたとき、最早半球状に変形できない程度まで高
分子が硬化していないことが必要となる。要約すれば、
一対の基板を用いて重合処理を行った場合において、重
合過程で析出した球状液晶滴が変形可能な程度の重合状
態中に、基板間隔と等しいか又はそれ以上の大きさの直
径を有する球状液晶滴を形成することができる析出条件
（液晶分率及び重合条件）に設定しておく必要がある。

【００７０】図５及び図６を参照して具体的に説明する
と、溶液状混合物２３に紫外線を照射すると、液晶滴の
核が発生し、重合の進行に従って核が成長する。例え
ば、図５（ａ）に示すように、基板２近傍に発生した核
３０ａ（図５（ａ）参照）は、重合の進行に従って球状
液晶滴３Ａ（図５（ｂ）参照）に成長してゆき、基板２
（正確にはポリイミド膜２０）に接触する。これによ
り、半球状液晶滴３となる（図５（ｃ）参照）。更に、
重合が進行すると、半球状液晶滴３は図５（ｄ）に示す
ように成長する。球状液晶滴３Ａが基板２に接触するタ
イミングは、核の発生位置に依存し、最も遅いものは、
プラスチックフィルム基板２１近傍に発生した核３０ｂ
（図６（ａ）参照）である。この場合は、液晶はプラス
チックフィルム基板２１側でははじかれ接触できないた
め、球状液晶滴３Ａは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す
過程を経て成長してゆき、最終的には図６（ｃ）に示す
ように直径ｄが基板間Ｔとほぼ等しい状態まで成長す
る。そして、この直後に球状液晶滴３Ａが基板２に接触
して、図６（ｄ）に示すよう半球状液晶滴３となる。こ
のような半球状液晶滴３の形成メカニズムより、本発明
において、基板間隔と等しいか又はそれ以上の大きさの
直径ｄ（数式で示せばｄ≧Ｔ）を有する球状液晶滴３Ａ
を形成するように設計しておく必要性が理解される。

【００７１】ところで、直径の大きい球状液晶滴を析出
するためには、一般には以下の方法が用いられる。

【００７２】（ａ）液晶の分率を大とする。

【００７３】（ｂ）重合の際の紫外線の強度を弱くす
る。即ち、重合速度を緩やかにする。

【００７４】（ｃ）重合開始剤の量を減らす。

【００７５】（ｄ）重合温度を上げる。

【００７６】（ｅ）ポリマー材料を変える。

【００７７】本実施の形態１では、上記（ａ）及び
（ｂ）を併用した。即ち、通常の高分子分散型液晶での
液晶分率が７５％であるところ、本実施の形態では液晶
分率８０％とした。更に、通常の高分子分散型液晶での
紫外線の強度が１００ｍＷ／ｃｍ2 であるところ、本実
施の形態では２０ｍＷ／ｃｍ2 とした。

【００７８】尚、ｄ≧Ｔの条件を満たせば、常に半球状
の液晶滴を形成することができるが、ｄ＜Ｔであって
も、ｄがＴに近い値に設定しておけば、重合後の複合体
５内にはポリイミド膜２０に接する半球状の液晶滴３が
多数存在し、球状液晶滴３Ａは僅かに存在する程度であ
る。このような状態では、半球状の液晶滴３内の液晶は
ポリイミド膜２０により所定方向に配向されるが、球状
液晶滴３Ａ内の液晶はポリイミド膜２０の配向処理の影
響を受けない。従って、その分だけ表示性能は低下す
る。しかし、球状液晶滴３Ａの存在は僅かであるため、
表示デバイスとしては十分な程度の表示が得られ、全て
の液晶滴が半球状に形成されている上記構成の液晶表示
素子とほぼ同様の効果が得られる。従って、本発明は、
全ての液晶滴が半球状に形成された液晶表示素子に限定
されるものではなく、球状液晶滴３Ａが存在していても
その量が僅かである構成の液晶表示素子であってもよ
い。

【００７９】次いで、上記のようにポリイミド膜２０，
２２の濡れ性を異ならしめているため、液晶の析出過程
において、液晶滴が複合体５の下面側に配置され、高分
子樹脂が複合体５の上面側に配置されることになる。

【００８０】具体的にそのメカニニズムについて、図５
及び図６に関する前記説明を踏まえて更に詳細に説明す
る。

【００８１】紫外線照射工程において液晶が析出し始め
ると、まだ完全に硬化していない高分子前駆体成分と液
晶の二つの相が混在した状態が発生する。次いで、高分
子前駆体成分の重合により先ず液晶の核が発生し、高分
子前駆体成分の重合の進行に従って液晶の核が成長して
いく。このとき、液晶と高分子前駆体成分のうちポリイ
ミド膜に対する濡れ性が高い方がポリイミド膜に接し、
濡れ性の低い方ははじかれる。本実施の形態では、基板
２側には液晶が濡れやすいポリイミド膜を形成し、プラ
スチックフィルム基板２１側には高分子前駆体成分が濡
れやすいポリイミド膜が形成されているので、析出した
球状液晶微小滴のうちの基板２近傍に存在している球状
液晶微小滴は高分子前駆体成分をはじき、球状液晶微小
滴が基板２に接する。一方、プラスチックフィルム基板
２１側では、逆に球状液晶微小滴は高分子前駆体成分に
よりはじかれ、プラスチックフィルム基板２１に接する
ことができない。そして、このような動作と並行して重
合が進行することにより、基板２に接した半球状の液晶
滴はその大きさを増していき、また、プラスチックフィ
ルム基板２１近傍の球状液晶微小滴はプラスチックフィ
ルム基板２１に接することなくその大きさを増してい
く。ここで、球状液晶滴３Ａの直径ｄがｄ≧Ｔとすべ
く、液晶分率８０％及び紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ2 に
設定されているため、プラスチックフィルム基板２１近
傍の球状液晶微小滴であっても、その大きさを増してい
くうちに必ず基板２に接し、半球状状液晶滴３となっ
た。このとき、半球状状液晶滴３の直径Ｄは、Ｄ≒１．
２６Ｔであった。

【００８２】なお、液晶滴の粒径のバラツキ等があるた
め、製造時のマージンを考慮すれば、球状液晶滴３Ａの
直径ｄをＴより大きく設定しておくことが、望ましい。
本発明者の実験結果によれば、球状液晶滴３Ａの直径ｄ
をＴより十分大きく設定すべく、液晶分率を８０％より
大きくし且つ紫外線強度を２０ｍＷ／ｃｍ2 より小さい
条件下で液晶表示素子を製造したところ、半球状液晶滴
３の直径Ｄが、Ｄ≧２Ｔとなっていれば、確実に、全て
の液晶滴が基板２に接触し、一層の半球状液晶滴３のみ
が基板２に形成された構造が得られた。

【００８３】本実施の形態では、液晶の表面エネルギー
が３０ダイン／ｃｍであった。従って、基板２の表面エ
ネルギーは３０ダイン／ｃｍ以上であることが必要であ
る。具体的には、配向膜２０は、表面エネルギーが３０
ダイン／ｃｍ以上の材料のものを使用した。これによ
り、基板２上に液晶が接触した構造が得られた。また、
プロセスマージンにバラツキがあるため、安定して形成
するためには基板２の表面エネルギーは４０ダイン／ｃ
ｍ以上が必要であった。また、他方の基板２１は、液晶
をはじく必要がある。このため表面エネルギーが３０ダ
イン／ｃｍ以下である必要がある。具体的には、配向膜
２２は、表面エネルギーが３０ダイン／ｃｍ以下の材料
のものを使用した。なお、プロセスマージンのバラツキ
を考慮すれば、２５ダイン／ｃｍ以下であることが望ま
しい。

【００８４】上述した説明で、液晶が基板に接触すると
記してきたが、実際には液晶は基板上の濡れ性を制御す
る膜（本実施の形態では配向膜に相当する）に接触す
る。本発明では、これを基板に接触すると表記すること
にする。

【００８５】なお、本実施の形態では、一対の基板２，
２１それぞれに配向膜を形成したけれども、基板２には
配向膜を形成せず、表面エネルギーが３０ダイン／ｃｍ
以上の材質から成る基板を選択し、他方の基板２１には
液晶をはじく表面エネルギーが３０ダイン／ｃｍ以下の
配向処理を行うにしてもよい。また、逆に、基板２には
表面エネルギーが３０ダイン／ｃｍ以上の配向処理を行
い、他方の基板２１には配向膜を形成せず、表面エネル
ギーが３０ダイン／ｃｍ以下の材質から成る基板を選択
するようにしてもよい。但し、このような構成の液晶表
示素子では、ラビングによる配向ができないため、垂直
配向性の液晶モードとして使用するのが望ましい。

【００８６】こうして、重合が完了したときには、図４
（ｃ）に示すように全ての液晶滴は、基板２に接した大
径な半球状液晶滴３に形成され、これら液晶滴３を高分
子樹脂４が被覆した構造となる。これにより、複合体５
の上面は、高分子樹脂４に被覆されて固体化されること
になり、このため複合体５の上面に直接透明電極を形成
することが可能となる。このとき、液晶が一方の基板２
上に接する構造を有するため、この構造は一方の基板２
側に液晶が偏在した構造であるといえる。

【００８７】次に、図７（ａ）に示すようにプラスチッ
ク基板２０を剥離し、図７（ｂ）に示すように複合体５
上面に透明電極８を蒸着し、更に、図７（ｃ）に示すよ
うに複合体５を覆って樹脂成形体９を設けた。そして、
基板２の下面に偏光板１０を貼付し、樹脂成形体９の上
面に偏光板１１を貼付した。こうして、液晶表示素子１
が製造される。

【００８８】従来の一般的な液晶表示素子ではガラス基
板を２枚用いていたため、この基板が外界のＨ₂Ｏや酸
素が液晶表示素子内に侵入することを防いでいた。本発
明では、一方の基板を剥離させるため、従来の基板が有
していたガスバリア性が失われる問題がある。そこで、
本発明では、基板２１が剥離された複合体５の面にＳｉ
Ｏｘ膜（図示せず）を４０００オングストロームの厚み
で蒸着させ、更に、ＳｉＯｘ膜上に厚み１μｍのアクリ
ル樹脂層（図示せず）を積層させた。こうして、ＳｉＯ
ｘ膜とアクリル樹脂層から構成されるガスバリア層（図
示せず）を形成し、これにより、上記のＨ₂Ｏや酸素の
液晶表示素子内への侵入の防止が図られている。

【００８９】こうして、濡れ性を制御したポリイミド膜
２０，２２を用いて、高分子樹脂４と半球状液晶滴３か
ら成る複合体５を形成することにより、ＴＮモードの液
晶表示素子を基板１枚で実現することができる。この結
果、周辺回路を除く液晶素子の重量はほとんどが基板重
量であるため、本発明に係る液晶表示素子１は、従来例
のように２枚の基板を使用する液晶表示素子に比べて、
重量を約半分に低減することができる。

【００９０】上記の例ではＴＮモードの液晶表示素子
で説明したが、本発明に係る液晶表示素子は、これに限
定されるものではなく、液晶表示素子であればどのよう
なタイプでもかまわない。ただし、１枚しか基板がない
ため、配向処理を一枚の基板で可能なモードまたは配向
処理の必要のないモードに限定される。例えば、垂直配
向タイプの液晶素子は垂直配向性の配向膜を用いれば良
い。なお、この垂直配向タイプの液晶素子においては、
誘電体率異方性が負の液晶が用いられる。また後述する
ＩＰＳモードの液晶表示素子では液晶の配向がホモジニ
アス配向のため、片側基板の配向処理で十分である。ま
た後述する散乱型液晶でも配向処理が不必要のため、本
発明に適したモードである。

【００９１】また上記の例では、基板２はＴＦＴアレ
イ基板であったので、透明電極８は電極パターンには形
成せず、複合体上部全面に形成された全面電極としたけ
れども、本発明はこれに限定されるものではなく、透明
電極８を電極パターンに形成してもよい。このようにす
れば、ＳＴＮモードや、スタテック駆動のＴＮモードに
も応用することが可能となる。

【００９２】また、液晶表示素子の製造工程として、
上記の例では、溶液状混合物を一対の基板間に封入する
に当たっては、基板２上に溶液状混合物２３を塗布した
後、基板２と一定間隔を保ってプラスチックフィルム基
板２１を、対向配置して作製するようにしたけれども、
基板２とプラスチックフィルム基板２１とを対向配置し
た後、基板２，２１間に溶液状混合物２３を注入して作
製するようにしてもよい。

【００９３】また、上記の例では、紫外線照射による
光重合により複合体を形成したけれども、熱重合により
複合体を形成するようにしてもよい。

【００９４】また、一般にＴＮモード、ＩＰＳモード
等の液晶の複屈折性を表示に用いるデバイスの場合、液
晶滴周辺部に色付きが発生する問題がある。これは、液
晶滴の厚みが局所的に異なるためである。従って、上記
の図１に示す半球状液晶滴３であれば、色付きが発生す
るおそれがある。そこで、本発明者は、上記の例よりも
液晶分率を大きくし且つ紫外線強度を弱くして直径Ｄの
異なる半球状液晶滴を有する液晶表示素子を多数製造
し、表示特性を観察した。その結果、Ｄ＞１０Ｔの半球
状液晶滴であれば、殆ど色付きのない表示特性が得られ
た。このときの液晶滴の形状は図８に示すように扁平形
状であった。この図８に示す形状であれば、液晶滴の周
辺部においても中央部と厚みがほぼ均一な形状となって
いるため、色付きの発生を可及的に低減することができ
るものと考えられる。

【００９５】また、上記の例では、高分子樹脂にアク
リル樹脂を用い、これは透明性樹脂であった。但し、本
発明は透明性樹脂に限るものではない。透明性樹脂を用
いると、明るさが低下しない特徴がある。一方、液晶滴
の周辺部では乱れた光が発生する場合があるが、黒色樹
脂を用いると、この乱れた光を吸収する特徴がある。ま
た、高分子樹脂の代わりに、水ガラスを用いても本実施
の形態の構成を実現することは可能である。

【００９６】（実施の形態２）図９は実施の形態２に係
る液晶表示素子１Ｂの簡略化した断面図である。この実
施の形態２は実施の形態１に類似し対応する部分には同
一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。実施の形
態１と異なるのは、実施の形態１では透過型液晶表示素
子であったけれども、実施の形態２では反射型液晶表示
素子が示されている。従って、実施の形態１における透
明電極８に代えて、反射性を有する電極８Ａ（反射電極
と称する。）が用いられている。反射電極８Ａは、アル
ミニウム（Ａｌ）あるいはクロム（Ｃｒ）などから成
る。この反射電極８Ａは、電極であるとともに、反射板
の機能をも兼ね備えている。

【００９７】従来の液晶表示素子は２枚の基板を用いて
いた。これを反射型素子として使う場合には基板の外側
に反射板を貼り付けていた。このため、表示を行う液晶
層と反射板との間には基板一枚分の間隙が生じるため、
表示像が２重に見えるという視差の問題が発生してい
た。この点に関して、本発明の反射型液晶表示素子１Ｂ
では、反射板側の基板がないため視差の問題が発生しな
いという効果を奏する。尚、この実施の形態２において
もまた、液晶モードは特に限定されるものではない。ま
た、上記の例では複合体５の上面側の電極を反射電極と
したけれども、複合体５の下面側の電極を反射電極とし
てもよい。即ち、実施の形態１における透明電極６に代
えて、反射電極を用いるようにしてもよい。この場合、
基板２は透明基板に代えて不透明基板を用いるようにし
てもよい。

【００９８】（実施の形態３）図１０は実施の形態３に
係る液晶表示素子１Ｃの簡略化した断面図である。この
実施の形態３は実施の形態１に類似し対応する部分には
同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。実施の
形態３に係る液晶表示素子１Ｃは、ＩＰＳ型液晶モード
の液晶表示素子である。従って、基板２上に櫛形電極６
Ｃ…が形成され、この櫛形電極６Ｃ…により基板２にほ
ぼ平行な電界が印加されるようになっている。よって透
明電極８は省略されている。また、液晶滴３内にはカイ
ラル剤は添加されておらず、液晶滴３内の液晶は配向膜
７の水平配向処理によりホモジニアス配向となってい
る。

【００９９】このように、本発明をＩＰＳ型の液晶表示
素子に応用することにより、透明電極８が必要ないた
め、製造工程を大きく簡略化できるメリットがある。

【０１００】（実施の形態４）図１１は実施の形態４に
係る液晶表示素子１Ｄの簡略化した断面図である。本実
施の形態は、実施の形態１に類似し対応する部分には同
一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の
形態では、実施の形態１の複合体５を使用して散乱型の
液晶表示素子を作製した点を特徴とする。実施の形態１
と異なる点は、本実施の形態では配向膜７上のラビング
処理は行わなかった。よって、図１１（ａ）に示すよう
に液晶が配向膜７に接する面では液晶が膜７に平行に並
ぶが、そのときの方向性は規定されず面内でランダムな
方位を向いている。電圧を印加しない状態では高分子樹
脂と液晶の屈折率が異なっているため散乱が発生する。
さらに本構造ではこの半球状の液晶滴がレンズとして作
用するため屈折の効果も加算される。このため、電圧を
印加しない状態では光は散乱、屈折されることで透過率
は低減する。電圧を印加すると、図１１（ｂ）に示すよ
うに液晶が電界方向（基板２に垂直方向）に並び、この
とき液晶の屈折率と高分子樹脂の屈折率がほぼ等しくな
るために、散乱と屈折はともに発生せず光は透過する。

【０１０１】尚、本実施の形態では液晶表示モードが散
乱モードであるため、偏光板は省略されており、このた
め実施の形態１よりも明るい素子を実現できるメリット
がある。

【０１０２】（実施の形態５）図１２は実施の形態５に
係る液晶表示素子１Ｅの簡略化した断面図である。本実
施の形態は、実施の形態１に類似し対応する部分には同
一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の
形態では、実施の形態１の複合体５を２枚の基板で挟持
した構成となっている。即ち、本実施の形態に係る液晶
表示素子１Ｅは、複合体５に関して上下対称の構造であ
り、下側構成体３０と、複合体５と、下側構成体３０と
同一構成要素から成る上側構成体３１とから構成されて
いる。下側構成体３０は、偏光板１０、基板２、透明電
極６及び配向膜７から構成されており、上側構成体３１
は、偏光板１０ａ、基板２ａ、透明電極６ａ及び配向膜
７ａから構成されている。このような構成により、ペン
入力により基板２側の表示面を押圧しても、表示ムラが
ほとんど発生しない。

【０１０３】具体的に説明すると、従来の液晶表示素子
では、ペン入力で表示面を押圧すると液晶が流動してセ
ル厚が不均一となって表示ムラが発生する問題があっ
た。本実施の形態であれば、高分子樹脂４が基板２，２
ａ間でアーチ型の支柱構造となっており、液晶部分の分
離又は流動を阻害する隔壁の役割を果たしているので、
押圧に対するセル厚の不均一が生じない。よって、表示
面の押圧に起因した表示ムラの発生を可及的に低減する
ことができる。

【０１０４】次いで、図１３を参照して、上記構成の液
晶表示素子１Ｅの製造方法について説明する。本製造方
法は、基本的には、実施の形態１に係る液晶表示素子１
と同様である。但し、実施の形態１では一方の基板をプ
ラスチックフィルムで作成し、後にプラスチックフィル
ムを剥離したけれども、本実施の形態では当初より、２
枚の基板２，２ａを用いて作製する点が異なる。従っ
て、プラスチックフィルムの剥離工程は不要である。

【０１０５】具体的に説明すると、透明電極６及び配向
膜７が形成された基板２と、透明電極６ａ及び配向膜７
ａが形成された基板２ａとを、対向配置する（図１３
（ａ））。尚、配向膜７は、液晶の配向膜７に対する濡
れ性が、高分子前駆体成分の配向膜７に対する濡れ性よ
り大きい材料から成る。一方、配向膜７ａは、高分子前
駆体成分の配向膜７ａに対する濡れ性が、液晶の配向膜
７ａに対する濡れ性より大きい材料から成る。また、配
向膜７にはラビングにより水平配向処理がなされている
が、配向膜７ａにはラビング処理はなされていない。

【０１０６】次いで、溶液状混合物２３を注入し（図１
３（ｂ））、混合物２３に紫外線を照射して液晶と高分
子樹脂を相分離させる（図１３（ｃ））。これにより、
液晶表示素子１Ｅが製造される。

【０１０７】このように本製造方法によれば、実施の形
態１の製造方法よりも簡易に液晶表示素子を製造するこ
とができる。更に、従来の液晶表示素子では２枚の基板
ともラビング処理が必要であったが、本製造方法では基
板２のみラビング処理すればよいので、製造プロセスの
削減を図ることができる。

【０１０８】（実施の形態６）図１４及び図１５は液晶
表示素子１の他の製造方法の工程を示す断面図である。
本実施の形態では、実施の形態１に係る液晶表示素子１
を作製するための簡略化した製造工程を実現した。実施
の形態１ではプラスチックフィルムを用いて高分子樹脂
と液晶の複合体５を形成した後にプラスチックフィルム
を剥がす処理を行っていた。本実施の形態では、窒素中
で紫外線照射を行うことでプロセスの簡略化を実現し
た。具体的に説明すると、実施の形態１と同様に基板２
上にポリイミド膜２０（配向膜７に相当）を形成してお
く（図１４（ａ））。これにスピンコートで溶液状混合
物２３を均一な厚みになるように塗布する（図１４
（ｂ））。次いで、窒素雰囲気中で混合物２３に紫外線
を照射する（図１４（ｃ））。これにより、前述した構
造の複合体５が形成される。このように窒素雰囲気中で
紫外線を照射するのは、以下の理由による。即ち、空気
中で紫外線を照射すると、空気中の酸素とラジカル化し
たモノマーとが反応して重合阻害を起こす問題がある。
これを避けるため、窒素雰囲気中で重合する必要がある
ためである。こうして、窒素中で重合させると未重合の
問題がなく、十分に硬化した高分子樹脂４を得ることが
できる。また、窒素雰囲気中で重合すると、高分子樹脂
が表面に出てくる特性がある。これにより、実施の形態
１におけるプラスチックフィルム基板２１を要せずに製
造することができる。尚、紫外線照射による重合処理の
後は、実施の形態１と同様な処理を行う。即ち、透明電
極８を形成し（図１５（ａ））、複合体５及び透明電極
８を覆う樹脂成形体９を形成し、偏光板１０，１１を形
成する（図１５（ｂ））。こうして、液晶表示素子１が
作製される。

【０１０９】（その他の事項）（１）上記実施の形態１〜６では、複合体５を組み込ん
だ液晶表示素子及びその製造方法について説明したけれ
ども、複合体５の形成工程後に基板２を剥離すれば、液
晶表示素子の主要構成要素である複合体５のみを備えた
液晶調光体を製造することができる。なお、液晶調光体
を製造する場合には、配向膜に代えて例えば厚みが０．
１ｍｍ程度のアクリル樹脂を基板２に塗布するのが望ま
し。一般的には液晶表示素子に使用される配向膜は極め
て薄い膜であるため、このような配向膜では液晶滴を封
止する機能を十分に果たさないおそれがあるからであ
る。また、予め基板２上に離型剤を塗布しておけば、基
板２から複合体５を容易に剥離することができる。この
ように液晶調光体のみを独立して製品化できることによ
り、種々の機器に組み込こんで液晶ディスプレイを構成
することが可能となる。

【０１１０】（２）上記実施の形態１〜６では、高分子
中に液晶が析出する液晶表示素子について説明したけれ
ども、本発明は液晶表示素子に限定されるものではな
い。本発明の特徴は、混合物から一種あるいはそれ以上
の物質を析出分離させる過程において、この析出分離さ
れた物質が基板上に接触していることにある。

【０１１１】例えば、２種類の高分子樹脂を析出分離さ
せる場合でもよい。基板側に析出する一方の高分子材料
が磁性体材料や、強誘電体材料であれば、メモリ素子が
実現できる。また、有機機能性材料を基板側に析出させ
ることでエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）等
が実現できる。また、基板側に流動性を有する材料を析
出させることで、電気泳動素子を実現することもでき
る。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下の効
果を奏する。

【０１１３】（１）１枚の基板のみで光学的素子（液晶
表示素子）を構成することにより、軽量化を図ることが
できる。更に、本発明に係る複合体を備えた反射型光学
的素子（液晶表示素子）により、表示上に視差が現れる
問題を解消できる。

【０１１４】（２）また、本発明に係る複合体を２枚の
基板で挟持した構成の光学的素子（液晶表示素子）で
は、高分子樹脂が液晶部分の分離又は流動を阻害する隔
壁の働きを果たすため、ペン入力による表示ムラの発生
を可及的に低減することができる。

【０１１５】（３）また、光学的素子（液晶表示素子）
の主要構成要素である調光体のみ分離され単独で製品化
された新規な調光体が実現できる。そして、かかる調光
体を、電界印加手段を備えた種々の機器に組み込むこと
により、光学的素子（液晶表示素子）の適用範囲が広が
る。

【０１１６】（４）また、１枚の基板のみで電気的素子
（例えば、メモリ素子、エレクトロルミネッセンス素
子、電気泳動素子等）を構成することにより、軽量化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る液晶表示素子１の簡略化し
た断面図である。

【図２】液晶滴３の拡大図である。

【図３】液晶滴３の平面図である。

【図４】液晶表示素子１の製造工程を示す図である。

【図５】基板２近傍に発生した液晶滴の核３０ａの成長
過程の状態を示す図である。

【図６】プラスチックフィルム基板２１近傍に発生した
液晶滴の核３０ｂの成長過程の状態を示す図である。

【図７】液晶表示素子１の製造工程を示す図である。

【図８】液晶滴３の変形例を示す図である。

【図９】実施の形態２に係る液晶表示素子１Ｂの簡略化
した断面図である。

【図１０】実施の形態３に係る液晶表示素子１Ｃの簡略
化した断面図である。

【図１１】実施の形態４に係る液晶表示素子１Ｄの簡略
化した断面図である。

【図１２】実施の形態５に係る液晶表示素子１Ｅの簡略
化した断面図である。

【図１３】液晶表示素子１Ｅの製造工程を示す図であ
る。

【図１４】実施の形態６に係る製造工程を示す図であ
る。

【図１５】実施の形態６に係る製造工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ：液晶表示素子２，２ａ：基板３：液晶滴４：高分子樹脂５：複合体６，６ａ，８：透明電極７，７ａ：配向膜８Ａ：反射電極１０，１１：偏光板２１：プラスチックフィルム基板２０，２２：ポリイミド膜Ｄ：液晶滴の直径Ｔ：複合体の厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田浩史大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者上村強大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山本雅夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一枚の基板上に高分子樹脂と液晶とから
成る複合体を有し、前記複合体の基板側の面では前記液
晶が基板に接し、前記複合体の他方の面は前記液晶を被
覆する高分子樹脂層で構成されており、液晶に電界を印
加するための電界印加手段が設けられていることを特徴
とする光学的素子。
【請求項２】前記液晶は滴状であり、これらの液晶滴
は基板上に並設されて単層構造をなしていることを特徴
とする請求項１記載の光学的素子。
【請求項３】前記液晶の形状が略半球状であることを
特徴とする請求項２記載の光学的素子。
【請求項４】前記液晶の形状が略均一な厚みの偏平形
状であることを特徴とする請求項２記載の光学的素子。
【請求項５】前記液晶の底面直径が前記複合体の厚み
よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の光学的素
子。
【請求項６】前記基板上には濡れ性調整処理が行われ
ていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載
の光学的素子。
【請求項７】前記基板の表面エネルギーが液晶の表面
エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至
５の何れかに記載の光学的素子。
【請求項８】前記基板の表面エネルギーが３０ダイン
／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項７記載の光学
的素子。
【請求項９】前記基板上には、所定の配向処理が施さ
れていることを特徴する請求項１乃至８の何れかに記載
の光学的素子。
【請求項１０】前記配向処理が水平配向処理であるこ
とを特徴する請求項９記載の光学的素子。
【請求項１１】前記液晶にカイラル剤が添加されてお
り、液晶表示モードがツイステッド・ネマチックモード
であることを特徴する請求項１０記載の光学的素子。
【請求項１２】前記電界印加手段が基板平面方向に電
界を印加する手段であり、液晶表示モードがインプレー
ンスイッチングモードとされたことを特徴とする請求項
１乃至８の何れかに記載の光学的素子。
【請求項１３】前記配向処理が垂直配向処理であるこ
とを特徴する請求項９記載の光学的素子。
【請求項１４】前記液晶が負の誘電率異方性を有し、
液晶表示モードが垂直配向モードであることを特徴とす
る請求項１３記載の光学的素子。
【請求項１５】前記液晶表示モードが散乱型表示モー
ドであることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記
載の光学的素子。
【請求項１６】前記複合体の外側に反射電極を有し、
液晶表示モードが反射型液晶表示モードであることを特
徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光学的素子。
【請求項１７】前記高分子樹脂上にガスバリア層が形
成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか
に記載の光学的素子。
【請求項１８】前記ガスバリア層がＳｉＯｘ層である
ことを特徴とする請求項１７記載の光学的素子。
【請求項１９】一対の基板間に高分子樹脂と液晶とか
ら成る複合体を有し、前記複合体の一方の基板側の面で
は液晶が基板に接し、前記複合体の他方の基板側の面は
液晶を被覆する高分子樹脂層で構成されており、液晶に
電界を印加するための電界印加手段が設けられているこ
とを特徴とする光学的素子。
【請求項２０】前記液晶は滴状であり、これらの液晶
滴は基板上に並設されて単層構造をなしていることを特
徴とする請求項１９記載の光学的素子。
【請求項２１】前記液晶の形状が略半球状であること
を特徴とする請求項２０記載の光学的素子。
【請求項２２】前記液晶の形状が略均一な厚みの偏平
形状であることを特徴とする請求項２０記載の光学的素
子。
【請求項２３】前記液晶の底面直径が前記複合体の厚
みよりも大きいことを特徴とする請求項２０記載の光学
的素子。
【請求項２４】前記基板上には濡れ性調整処理が行わ
れていることを特徴とする請求項１９乃至２３の何れか
に記載の光学的素子。
【請求項２５】前記一対の基板のうち一方の基板の表
面エネルギーが液晶の表面エネルギーよりも大きいこと
を特徴とする請求項１９乃至２３の何れかに記載の光学
的素子。
【請求項２６】前記基板の表面エネルギーが３０ダイ
ン／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項２５記載の
光学的素子。
【請求項２７】前記基板上には、所定の配向処理が施
されていることを特徴する請求項１９乃至２６の何れか
に記載の光学的素子。
【請求項２８】前記液晶表示モードが散乱型表示モー
ドであることを特徴とする請求項１９乃至２６の何れか
に記載の光学的素子。
【請求項２９】前記複合体の外側に反射電極を有し、
液晶表示モードが反射型液晶表示モードであることを特
徴とする請求項１９乃至２７の何れかに記載の光学的素
子。
【請求項３０】前記一対の基板のうち少なくとも一方
の基板が、フィルム基板であることを特徴とする請求項
１９乃至２９の何れかに記載の光学的素子。
【請求項３１】前記フィルム基板がガスバリア性を有
することを特徴とする請求項３０記載の光学的素子。
【請求項３２】一枚の基板上に高分子樹脂と液晶とか
ら成る複合体を有し、前記複合体内の基板側に液晶が偏
在しており、液晶に電界を印加するための電界印加手段
が設けられていることを特徴とする光学的素子。
【請求項３３】一対の基板上に高分子樹脂と液晶とか
ら成る複合体を有し、前記複合体内の一方の基板側に液
晶が偏在しており、液晶に電界を印加するための電界印
加手段が設けられていることを特徴とする光学的素子。
【請求項３４】一対の基板を準備し、基板に対する液
晶の濡れ性と基板に対する高分子前駆体成分の濡れ性を
比べた場合、一方の基板では液晶の方が濡れやすく、他
方の基板では高分子前駆体成分の方が濡れやすいように
濡れ性処理を行う濡れ性調整処理工程と、前記濡れ性調整処理工程により得られた一対の基板を、
濡れ性処理がなされた面を対向配置し、この一対の基板
間に液晶材料と高分子前駆体とを含む混合物を注入する
工程と、前記混合物中の高分子前駆体を重合させ、高分子樹脂と
液晶とを相分離させて、前記一方の基板上に接する液晶
と、他方の基板側に接し前記液晶を被覆する高分子樹脂
層とを含む複合体を形成する複合体形成工程と、を有することを特徴とする光学的素子の製造方法。
【請求項３５】前記複合体形成工程において、混合物
に紫外線を照射して重合を行うことを特徴とする請求項
３４記載の光学的素子の製造方法。
【請求項３６】前記複合体形成工程において、混合物
に熱を印加して重合を行うことを特徴とする請求項３４
記載の光学的素子の製造方法。
【請求項３７】前記濡れ性調整処理工程において、濡
れ性処理を一対の基板それぞれについて行うのに代え
て、一対の基板のうちの何れかの基板のみ濡れ性処理を
行うことを特徴とする請求項３４記載の光学的素子の製
造方法。
【請求項３８】前記複合体形成工程において、液晶が
滴状に析出し、この液晶滴の析出条件が基板間隔と等し
いかそれ以上の大きさの直径を有する液晶滴を形成する
ことができる析出条件とされていることを特徴とする請
求項３４記載の光学的素子の製造方法。
【請求項３９】前記複合体形成工程の後に、他方の基
板を複合体から剥離する工程を有することを特徴とする
請求項３４乃至３８の何れかに記載の光学的素子の製造
方法。
【請求項４０】前記他方の基板が変形性を有すること
を特徴とする請求項３９記載の光学的素子の製造方法。
【請求項４１】前記他方の基板がプラスチック基板で
あることを特徴とする請求項４０記載の光学的素子の製
造方法。
【請求項４２】前記複合体の基板が剥離された面上に
電極を形成する電極形成工程を有することを特徴とする
請求項３９記載の光学的素子の製造方法。
【請求項４３】前記複合体の基板が剥離された面上に
ガスバリア層を形成するガスバリア形成工程を有するこ
とを特徴とする請求項３９記載の光学的素子の製造方
法。
【請求項４４】前記複合体の基板が剥離された面上に
形成された前記電極上に絶縁層を形成する絶縁層形成工
程を有することを特徴とする請求項４２記載の光学的素
子の製造方法。
【請求項４５】一枚の基板に、基板に対する液晶の濡
れ性が、基板に対する高分子前駆体成分の濡れ性よりも
高くなるような処理を行う濡れ性調整処理工程と、前記一枚の濡れ性処理がなされた面上に、液晶材料と高
分子前駆体とを含む混合物を塗布する塗布工程と、前記混合物中の高分子前駆体を重合させ、高分子樹脂と
液晶とを相分離させて、前記基板上に接する液晶と、前
記液晶を被覆する高分子樹脂層とを含む複合体を形成す
る複合体形成工程と、を有することを特徴とする光学的素子の製造方法。
【請求項４６】前記複合体形成工程において、液晶が
滴状に析出し、この液晶滴の析出条件が形成されるべき
複合体の厚みと等しいかそれ以上の大きさの直径を有す
る液晶滴を形成することができる析出条件とされている
ことを特徴とする請求項４５記載の光学的素子の製造方
法。
【請求項４７】前記複合体形成工程において、混合物
に紫外線を照射して重合を行うことを特徴とする請求項
４５又は４６記載の光学的素子の製造方法。
【請求項４８】前記複合体形成工程が窒素雰囲気中で
行うことを特徴とする請求項４７記載の光学的素子の製
造方法。
【請求項４９】前記複合体形成工程において、混合物
に熱を印加して重合を行うことを特徴とする請求項４５
又は４６記載の光学的素子の製造方法。
【請求項５０】高分子樹脂と液晶とから成る複合体
と、この複合体の一方の面に形成されている樹脂膜とを
備え、前記複合体への電界印加により調光駆動される調
光体であって、前記複合体の一方の面では液晶が樹脂膜に接し、前記複
合体の他方の面では前記液晶を被覆した高分子樹脂層で
構成されていることを特徴とする調光体。
【請求項５１】前記液晶は滴状であり、これらの液晶
滴は樹脂膜上に並設されて単層構造をなしていることを
特徴とする請求項５０記載の調光体。
【請求項５２】前記液晶の形状が略半球状であること
を特徴とする請求項５１記載の調光体。
【請求項５３】前記液晶の形状が略均一な厚みの偏平
形状であることを特徴とする請求項５１記載の調光体。
【請求項５４】前記液晶の底面直径が前記複合体の厚
みよりも大きいことを特徴とする請求項５１記載の調光
体。
【請求項５５】一枚の基板上に少なくとも第１の物質
と第２の物質とを含む複合体を有し、第１の物質は固形
物質であり、前記複合体の基板側の面では第２の物質が
基板に接し、前記複合体の他方の面は第２の物質を被覆
する第１の物質で構成されていることを特徴とする電気
的素子。
【請求項５６】前記第１の物質が高分子樹脂であるこ
とを特徴とする請求項５５記載の電気的素子。
【請求項５７】前記第１の物質が透明物質であること
を特徴とする請求項５５記載の電気的素子。
【請求項５８】前記第１の物質が水ガラスであること
を特徴とする請求項５５記載の電気的素子。
【請求項５９】前記第２の物質が自家発光機能を有す
る物質であることを特徴とする請求項５５乃至５８の何
れかに記載の電気的素子。
【請求項６０】前記第２の物質が液晶であり、しか
も、前記基板上には濡れ性調整処理が行われていること
を特徴とする請求項５５乃至５８の何れかに記載の電気
的素子。
【請求項６１】前記基板の表面エネルギーが液晶の表
面エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項６０
記載の電気的素子。
【請求項６２】一対の基板間に少なくとも第１の物質
と第２の物質とを含む複合体を有し、第１の物質は固形
物質であり、前記複合体の一方の基板側の面では第２の
物質が基板に接し、前記複合体の他方の基板側の面は第
２の物質を被覆する第１の物質で構成されていることを
特徴とする電気的素子。
【請求項６３】前記第２の物質が液晶であり、しか
も、前記基板上には濡れ性調整処理が行われていること
を特徴とする請求項６２記載の電気的素子。
【請求項６４】一対の基板を準備し、基板に対する第
１の物質の濡れ性と基板に対する第２の物質の濡れ性を
比べた場合、一方の基板では第１の物質の方が濡れやす
く、他方の基板では第２の物質の方が濡れやすいように
濡れ性処理を行う濡れ性調整処理工程と、前記濡れ性調整処理工程により得られた一対の基板を、
濡れ性処理がなされた面を対向配置し、この一対の基板
間に少なくとも前記第１及び第２の物質材料を含む混合
物を注入する工程と、前記混合物中で相分離させて主に第１の物質と第２の物
質からなる複合体を形成する複合体形成工程を有し、前記複合体形成工程において、第１の物質は一方の基板
上に接しながら形成され、第２の物質は他方の基板上に
接しながら形成することを特徴とする電気的素子の製造
方法。
【請求項６５】前記濡れ性調整処理工程において、濡
れ性処理を一対の基板それぞれについて行うのに代え
て、一対の基板のうちの何れかの基板のみ濡れ性処理を
行うことを特徴とする請求項６４記載の電気的素子の製
造方法。