JP2002122852A - 液晶素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印加電圧解除後の表示状態の緩和が低減され
た良好なメモリー性を有し、表示ムラのない、高分子分
散型液晶素子を提供する。 【解決手段】 一対の基板間に、高分子化合物の前駆体
と二周波駆動液晶との混合物を注入し、上記前駆体を重
合させて高分子・液晶複合体を形成した後、３５℃以下
にまで冷却させる過程において、冷却過程の途中まで電
極間に矩形波を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた表示
素子、光シャッター、電池等の液晶素子の製造方法に関
し、特に、メモリー性を有する液晶素子の製造方法、さ
らには該製造方法による液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶を用いた表示素子、光シャッ
ター等の液晶素子に関する研究開発が盛んに行われてい
る。中でも、液晶表示素子は低消費電力の薄型表示素子
の一形態として活発に研究開発が行われている。特に、
ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型の液晶表示素子は
実用化され、社会に広く普及している。しかしながら、
ＴＮ型の液晶表示素子はメモリー性（液晶への印加電圧
を解除した後も、電圧印加時の分子配向を維持する性
質）がない。従って、画像を連続表示させるためには、
液晶への電力供給を中止することができない。同時に、
バックライトへの電力供給も中止することができない。
そのため、表示素子の消費電力を決定的に抑制すること
が困難であるという問題点がある。

【０００３】この問題を解決するために、偏光板やバッ
クライトを必要としない高分子分散型液晶素子が注目を
集めている。特に、メモリー性を発現させることができ
る二周波駆動液晶（印加される電圧の周波数に応じて誘
電率異方性が正負の両方を示す）を用いた高分子分散型
液晶素子が報告されている。

【０００４】例えば、特開平５−６１０２３号公報に開
示されている高分子分散型液晶素子は、二周波駆動液晶
と高分子化合物前駆体（以下、「高分子前駆体」と記
す）との混合物を一対の電極基板間に注入した後、液晶
分子が基板に対して垂直配向するように電場を印加した
状態で、上記高分子前駆体を室温近傍で重合させること
により高分子・液晶複合体を形成する。このようにして
作製された高分子分散型液晶素子は、電極間に印加する
電圧の周波数を変化させることによりメモリー性を有す
る２状態（透明状態と光散乱状態）間を遷移させること
が可能である。

【０００５】一方、特開平８−２４０８１９号公報及び
特開平９−１２００５８号公報に開示されている高分子
分散型液晶素子は、二周波駆動液晶と高分子前駆体との
混合物を一対の電極基板間に注入した後、該高分子前駆
体を重合させる事により高分子・液晶複合体を形成す
る。このようにして作製した高分子分散型液晶素子も、
電極間に印加する電圧の周波数を変化させることにより
メモリー性を有する２状態（透明状態と光散乱状態）間
を遷移させることが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子分散型液晶素子には、以下のような問題点があっ
た。

【０００７】（問題点１）上記特開平５−６１０２３号
公報に開示されている液晶素子は、液晶と高分子前駆体
の混合物に電圧を印加しながら該高分子前駆体を重合す
る。該電圧印加の意図は、液晶分子を垂直配向させた状
態で高分子前駆体の重合を行うことである。しかしなが
ら該電圧印加は、混合物内の液晶に電界誘起型の巨視的
な流動を発生させる場合がある。特に、印加電圧値を大
きくして液晶分子の垂直配向度を向上させようとする
と、上記流動現象が発生しやすくなる。その結果、液晶
分子が垂直配向していない領域が形成され、この状態で
高分子前駆体を重合させると、得られる素子において表
示ムラが発生する場合があった。

【０００８】（問題点２）上記特開平８−２４０８１９
号公報及び特開平９−１２００５８号公報に開示されて
いる液晶素子は、所望の表示状態（透明状態或いは光散
乱状態）を形成するために印加した電圧を解除すると、
該表示状態が緩和するという問題があった。特に、透明
状態の緩和が大きく、印加電圧を解除すると光透過率が
電圧印加中よりも大幅に低下するという問題があった。

【０００９】（問題点３）上記特開平８−２４０８１９
号公報に開示されている液晶素子は、応答速度が遅いと
いう問題があった。例えば、透明状態から光散乱状態に
遷移させるために、光散乱状態形成用の電圧を数秒間印
加する必要があった。一方、特開平５−６１０２３号公
報及び特開平９−１２００５８号公報に開示されている
液晶素子に関しては、素子の応答速度が明記されておら
ず、応答速度が不明確であるという問題点があった。

【００１０】本発明の課題は、上記従来技術の問題点
（表示状態の緩和、応答速度及び表示ムラ）を解決でき
る、液晶と高分子からなる複合体を用いた液晶素子を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、一対の
基板と、該基板間に挟持された高分子化合物中に液晶を
分散してなる高分子・液晶複合体と、該高分子・液晶複
合体に電圧を印加するための電極とを備えた液晶素子の
製造方法であって、上記基板間に少なくとも上記高分子
化合物の前駆体と液晶との混合物を注入した後、該前駆
体を重合して上記高分子・液晶複合体を形成し、その
後、該高分子・液晶複合体の温度を所定の温度Ｔ₁から
Ｔ₂に冷却する過程を有し、該冷却過程の温度範囲内の
温度Ｔ_aからＴ_bにおいて外場を印加することを特徴とす
る液晶素子の製造方法である。

【００１２】上記本発明は、以下の形態を好ましい態様
として含むものである。上記液晶が正負両方の誘電率異
方性を示す二周波駆動液晶であること、上記冷却過程に
おいて、Ｔ₁≧Ｔ_a＞Ｔ_b＞Ｔ₂であること、上記液晶の等
方相転移温度Ｔ_isoが、Ｔ_a＞Ｔ_iso＞Ｔ_bであること、Ｔ
₂≦３５℃であること、上記Ｔ_bが、外場印加を伴わない
冷却過程において、上記高分子・液晶複合体の光透過率
の温度に関する一階微分が極大を示す温度Ｔ_c以下であ
ること、０≦Ｔ_c−Ｔ_b＜２０℃であること、上記高分子
化合物の前駆体の重合温度が上記液晶の等方相転移温度
以上であること、上記冷却過程が、上記高分子化合物の
前駆体の重合後に温度Ｔ₂以下にある高分子・液晶複合
体を温度Ｔ₁まで加熱した後、Ｔ_aからＴ_bにおいて外場
を印加しながらＴ₂まで再び冷却する過程であること、
上記高分子化合物の前駆体の重合が光重合であること、
上記外場が電場であること、上記電場が上記電極に電圧
を印加することによって形成されること、上記冷却過程
で電極間に印加する電圧の波形が、周期的に電圧値が変
化する波形であること、上記電圧波形が矩形波であるこ
と、上記矩形波が両極性を有すること、高分子・液晶複
合体に接する基板表面に、液晶に対する配向処理が施さ
れていること、上記配向処理が垂直配向処理であるこ
と。

【００１３】また、本発明の第二は、一対の基板と、該
基板間に挟持された高分子化合物中に液晶を分散してな
る高分子・液晶複合体と、該高分子・液晶複合体に電圧
を印加するための電極とを備え、上記本発明の液晶素子
の製造方法により製造されたことを特徴とする液晶素子
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者等は、高分子分散型液晶
素子の製造工程において、高分子化合物の前駆体（以
下、「高分子前駆体」と記す）を重合する際に外場を印
加するのではなく、一旦高分子・液晶複合体を形成した
後に冷却過程を設け、該冷却過程において外場を印加す
ることで、従来、問題となっていた表示状態の緩和を抑
制することができることを見い出し、本発明を達成し
た。本発明においては、液晶を高分子化合物中に分散し
た状態で外場を印加するため、液晶の巨視的な流動が発
生せず、均一な液晶配向も実現する。

【００１５】更に、本発明の液晶素子は、前記従来技術
の一つの様に、所望のメモリー状態を形成するために数
秒間もの電圧印加時間を必要としないことを見出した。
この理由は明確ではないが、本発明にかかる高分子は、
透明状態と光散乱状態に対する液晶配向を保存し易い性
質を有しているものと推測される。以下に詳細に説明す
る。

【００１６】図１に、本発明の液晶素子の基本構成の断
面模式図を示す。図中、１ａ、１ｂは透明基板、２ａ、
２ｂは電極、３は高分子・液晶複合体、４はスペーサー
である。

【００１７】本発明の液晶素子の製造方法においては、
透明基板１ａ、１ｂにそれぞれ電極２ａ、２ｂを形成
し、必要に応じてスペーサー４を用いて基板間ギャップ
を均一に保持し、両基板を貼り合わせて空セルを形成
し、該空セル内に高分子前駆体と液晶との混合物を注入
した後、該高分子前駆体を重合し、高分子・液晶複合体
３を形成する。その後、該高分子・液晶複合体３の温度
を所定の温度Ｔ₁からＴ₂に冷却する過程において、該高
分子・液晶複合体３に外場を印加する。

【００１８】高分子・液晶複合体３の温度をどのような
タイミングでＴ₁とするかは特に限定されず、高分子・
液晶複合体３の形成後、即ち高分子前駆体の重合後であ
れば適宜選択できる。例えば、高分子前駆体の重合温度
がＴ₁以上であれば、重合後直ちに冷却過程に入り、Ｔ₂
まで冷却しても良いが、一旦Ｔ₁以下、或いはＴ₂まで冷
却した高分子・液晶複合体３をＴ₁以上になるまで加熱
した後、再び冷却してもかまわない。

【００１９】本発明において、上記Ｔ₁〜Ｔ₂の冷却過程
において外場を印加する温度範囲Ｔ _a〜Ｔ_bは下記の範囲
であることが望ましい。 Ｔ₁≧Ｔ_a＞Ｔ_b＞Ｔ₂ 即ち、外場の印加は、冷却過程を終了する所定の温度Ｔ
₂よりも高温側で解除することが好ましい。Ｔ_b＝Ｔ₂と
しても表示状態の緩和、特に透明状態の緩和を抑制する
ことができるが、この場合には、外場の印加時間が長く
なり、製造に伴う消費エネルギーが増大する。また、Ｔ
_bをＴ₂に近づける程、散乱状態の緩和抑制効果が小さく
なってしまう。従って、透明状態の緩和及び散乱状態の
緩和の双方を抑制し、且つ、製造時に消費エネルギーを
低減する上で、Ｔ_bをＴ₂よりも高く設定することが好ま
しい。

【００２０】本発明において、冷却過程における外場印
加が表示状態の緩和を抑制する機構は不明であるが、以
下のように推測される。

【００２１】従来の液晶素子において、透明状態或いは
光散乱状態の緩和が大きい場合、印加電圧を解除する
と、液晶の配向は、透明状態であれば垂直配向状態から
ランダム配向状態へ、光散乱状態であれば水平配向状態
からランダム配向状態へと移行しようとする。この時、
液晶に接する高分子化合物は該移行現象を十分に抑制で
きる構造を有していないと考えられる。そのため、上記
移行現象が進行し、結果的に表示状態が大きく緩和して
しまうと考えられる。

【００２２】本発明においては、上記した外場印加を行
う冷却過程を経ることで、高分子・液晶複合体３におい
て液晶に接する高分子化合物に上記移行現象を抑制しう
る構造が形成されるものと推測される。

【００２３】また、本発明においては、高分子・液晶複
合体を構成する液晶の等方相転移温度Ｔ_isoが、Ｔ_a＞Ｔ
_iso＞Ｔ_bであるように、Ｔ_a、Ｔ_bを設定することが好ま
しい。

【００２４】また、Ｔ₂は３５℃以下であることが好ま
しい。Ｔ₁については、液晶の熱変性温度より低いこと
が望ましい。

【００２５】さらに、本発明において、上記Ｔ_bは、Ｔ₂
以上であれば良いが、さらに好ましくは、高分子・液晶
複合体３の光透過率の温度に対する一階微分が極大を示
す温度Ｔ_cよりも小さいことが望ましい。ここで、Ｔ_cに
ついて説明する。

【００２６】図２は、高分子・液晶複合体３の温度をＴ
₁から冷却する過程（外場印加は行わない）における該
複合体３の光透過率Ｔ_r（％）と該複合体３の温度Ｔ
（℃）との関係を模式的に示した図である。

【００２７】冷却を開始した時点における複合体３の光
透過率Ｔ_rは図２中に示したＡ点に対応する。冷却が進
行するに伴い、複合体３の光透過率Ｔ_rは図２中に示し
た矢印に沿って低下し、複合体３の温度が所定の温度Ｔ
₂になった時点における光透過率Ｔ_rはＢ点に対応する。

【００２８】図２に示したように、複合体３の光透過率
Ｔ_rは、冷却過程の初期段階でほぼ一定の値を示してい
る。しかしながら、温度Ｔ_pに達すると、光透過率Ｔｒ
は急速に減少する。さらに、冷却して温度Ｔが所定の温
度Ｔ₂に近づくにつれて、Ｔ_rは一定値を示すようにな
る。図３は、図２におけるＴ_rのＴに関する一階微分
（ｄＴ_r／ｄＴ）とＴとの関係を示した図である。図３
に示されるように、（ｄＴ_r／ｄＴ）は上に凸の曲線と
なる。本発明では、該（ｄＴ_r／ｄＴ）が極大となる温
度をＴ_cと定義する。

【００２９】また、本発明において、上記Ｔ_cとＴ_bの関
係は、 ０≦Ｔ_c−Ｔ_b＜２０（℃） であることが好ましい。

【００３０】さらに、上記冷却過程においては、冷却速
度を制御しながら高分子・液晶複合体３の冷却を行うこ
とが好ましいが、自然冷却であってもかまわない。

【００３１】本発明にかかる冷却過程で印加される外場
としては、電場が好ましく利用され、特に、電極２ａ、
２ｂ間に電圧を印加することにより、良好に高分子・液
晶複合体３に外場を印加することができる。本発明にお
いては、電場以外にも、磁場や電磁場、或いは、ずり応
力等の機械的な力も外場として用いることができる。

【００３２】電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加して高分子
・液晶複合体３に電場を印加する場合、該印加電圧波形
としては、周期的に電圧値が変化する波形を挙げること
ができ、具体的に単極性或いは両極性の矩形波を挙げる
ことができる。また、該印加電圧の波高値及び周波数
は、表示状態の緩和が抑制されるように適宜設定すれば
よいが、電圧波高値としては、電極２ａ、２ｂ間の電場
強度が０．２Ｖ／μｍ以上が好ましく、より好ましくは
０．５Ｖ／μｍ以上である。また、印加電圧の周波数と
しては、液晶が正の誘電異方性の値を示す周波数領域を
選択することが好ましい。

【００３３】本発明において好ましく用いられる二周波
駆動液晶としては、従来用いられている二周波駆動液晶
化合物或いは液晶組成物が好ましく用いられ、例えば、
チッソ社製「ＤＦ０１ＸＸ」は、印加電圧の周波数が５
ｋＨｚ以下であれば誘電異方性が正の値を示し、１０ｋ
Ｈｚ以上であれば負の値を示し、本発明においても好ま
しく用いられる。

【００３４】また、本発明に好ましく用いられる二周波
駆動液晶は、低分子液晶化合物からなる混合物であって
も良く、該低分子液晶化合物としては、２，３−ジシア
ノ−４−ペンチルオキシフェニル−４−（トランス−４
−エチルシクロヘキシル）ベンゾアート、２，３−ジシ
アノ−４−エトキシフェニル−４−（トランス−４−ペ
ンチルシクロヘキシル）ベンゾアート、２，３−ジシア
ノ−４−エトキシフェニル−４−（トランス−４−ブチ
ルシクロヘキシル）ベンゾアート、４−シアノフェニル
−４’−ペンチル−４−ビフェニルカルボキシラート等
を挙げることができる。

【００３５】本発明において、高分子・液晶複合体３を
構成する高分子化合物の重合前の前駆体としては、少な
くとも１種以上の単官能性モノマーと１種以上の多官能
性モノマーとの混合物であることが好ましい。

【００３６】上記単官能性モノマーとしては、光重合も
しくは熱重合可能な材料であれば広く種類を問わず用い
ることができる。例えば、２−エチルヘキシル（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、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、
ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート、ヘキサンジ
オール（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メ
タ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）ア
クリレート、アクリル酸−４−ヒドロキシブチル等を挙
げることができる。

【００３７】上記多官能性モノマーは、上記単官能性モ
ノマーと結合可能な官能基を備えた材料である。具体的
には、２官能性モノマーとして、例えば、ビスフェノー
ル−ＡＥＯ変性ジアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変
性ジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリ
レート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステ
アレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポ
リプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタ
ンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオール
ジアクリレート、日本化薬社製「Ｋａｙａｒａｄ Ｒ１
６７，ＨＸ２２０，ＨＸ６２０，Ｒ６８４」等を挙げる
ことができる。

【００３８】また、３官能性モノマー或いは４官能以上
の多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパン
トリアクリレート、トリメチロールプロパントリエトキ
シアクリレート、変性グリセリントリアクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリアクリレート、変性トリメトリ
ールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトール
テトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ
アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレ
ート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ト
リス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールカプロラク
タム変性アクリレート（例えば、日本化薬社製「ＤＰＣ
Ａ−２０，３０，６０，１２０」）等を挙げることがで
きる。

【００３９】また、本発明にかかる高分子・液晶複合体
３における高分子化合物は側鎖末端部位に水酸基を有し
ていることが好ましく、このような高分子化合物は、例
えば、前記２−ヒドロキシエチルメタクリレートと１，
６−ヘキサンジオールジアクリレートとの混合物を重合
させることにより得ることができる。

【００４０】本発明において、高分子・液晶複合体３を
構成する高分子前駆体における上記単官能性モノマーの
濃度は好ましくは４０重量％以上であり、より好ましく
は５０〜９０重量％である。また、高分子・液晶複合体
３を構成するための、高分子前駆体と液晶との混合物に
おける液晶の濃度は３０〜９０重量％が好ましく、より
好ましくは４０〜８０重量％である。

【００４１】さらに、上記高分子前駆体と液晶との混合
物には必要に応じて重合開始剤を添加してもかまわな
い。また、該高分子前駆体を紫外線照射により光重合す
る場合には、重合開始剤として光重合開始剤を用いるこ
とができ、例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン（例えば、チバ・ガイギー社製「イルガキュ
ア１８４」）、ベンジルジメチルケタール（例えば、チ
バ・ガイギー社製「イルガキュア６５１」）等を挙げる
ことができる。このような光重合開始剤の添加濃度とし
ては、高分子前駆体と液晶との混合物の総重量に対して
０．１〜５重量％の範囲にあることが好ましい。

【００４２】また、かかる高分子前駆体の重合時に加熱
する場合、重合温度が液晶の等方相転移温度以上である
ことが好ましい。

【００４３】本発明の液晶素子においては、高分子・液
晶複合体３に接する基板界面、即ち図１においては電極
２ａ、２ｂの液晶に接する表面に、配向処理が施されて
いることが好ましい。該配向処理としては、用いる液晶
の性質によって適宜選択され、水平配向処理や垂直配向
処理が用いられるが、本発明においては特に垂直配向処
理が好ましい。具体的には、セチルトリメチルアンモニ
ウムブロマイド、オクタデシルエトキシシラン等を用
い、気相吸着、浸漬、スピンコート等の方法により基板
表面に垂直配向処理を施すことができる。

【００４４】また、本発明の液晶素子の他の部材として
は、特に限定されず、従来の液晶素子の構成部材を用い
ることができる。例えば、基板１ａ、１ｂとしては、通
常ガラス等透明基板が用いられ、電極２ａ、２ｂはＩＴ
Ｏ等透明導電材で形成される。また、二周波駆動液晶を
用い、透明状態と光散乱状態とで表示を行う場合には、
一方の基板側に光吸収層を設けることにより、透明状態
で黒表示、光散乱状態で白表示とすることもできる。

【００４５】

【実施例】（実施例１）高分子前駆体として、アクリル
酸４−ヒドロキシブチル５０重量部と日本化薬社製「Ｋ
ａｙａｒａｄ Ｒ１６７」４０重量部と１，６−ヘキサ
ンジオールアクリレート１重量部との混合物を用い、該
混合物３０重量部に二周波駆動液晶（チッソ社製「ＤＦ
０１ＸＸ」；等方相転移温度：１０６．５℃）７０重量
部と、光重合開始剤（チバ・ガイギー社製「イルガキュ
ア１８４」）１重量部とを混合し、透明の混合溶液１を
調整した。

【００４６】一対のガラス基板のそれぞれに、ＩＴＯ電
極層を設け、該電極層表面にセチルトリメチルアンモニ
ウムブロマイドによる垂直配向処理を施した後、７μｍ
のスペーサーを介して対向配置させ、混合溶液１の注入
口を残して周縁部を封止し、空セルを形成した。

【００４７】上記空セルを表面温度が１０７℃以上に維
持されているホットプレート上に設置し、上記混合溶液
１を注入し、注入口を封止し、液晶素子を得た。次い
で、該液晶素子に５ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を１０分間照
射し、混合溶液１に含まれる高分子前駆体を重合し、高
分子・液晶複合体を形成した。紫外線照射を停止した
後、ホットプレートの加熱も停止した。その後、液晶素
子をホットプレート上に設置した状態で、セル温度が２
７℃になるまで冷却した。冷却完了後、得られた液晶素
子は光散乱による白濁を呈していた。この光散乱状態に
おける液晶素子の光透過率は、前記空セルの状態での光
透過率を１００％として、１９％であった。

【００４８】上記液晶素子について、本発明にかかる冷
却過程を実施した。即ち、上記液晶素子を再び１１０℃
にまで加熱し、１１０℃になった時点で上記ＩＴＯ電極
間に電圧印加を開始した。印加電圧波形は、±２０Ｖ、
１ｋＨｚの両極性の矩形波であり、液晶素子の温度が９
０℃になった時点で該印加電圧を解除し（電圧印加時
間：１分３０秒）、さらに液晶素子を２７℃まで冷却し
た。

【００４９】尚、上記電圧印加を行わずに液晶素子を冷
却した場合、液晶素子の光透過率は液晶素子の温度が１
０１℃以上ではほぼ一定であったが、１０１℃より下が
ったとたんに急速に減少し始めた。また、本実施例にお
けるＴ_cは、約９９℃であった。

【００５０】本実施例では、上記工程に従い、１０個の
液晶素子を作製した。得られた各液晶素子を２７℃に保
ち、±８０Ｖ、１ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９
５％）を示し、該電圧解除後も透明状態（光透過率＝８
９％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透明
状態の緩和は透過率変化で６％であった。

【００５１】次いで、電極間に±８０Ｖ、１００ｋＨｚ
の電圧を１００ｍｓｅｃ印加した。該電圧印加中、液晶
素子は光散乱状態（光透過率＝１０％）を示し、該電圧
解除後も光散乱状態（光透過率＝１４％）を維持してい
た。即ち、光散乱状態の緩和は透過率変化で４％であっ
た。

【００５２】さらに、表示期間を３秒間として３秒ごと
に±８０Ｖ、１００ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨ
ｚの矩形波とを１００ｍｓｅｃ交互に液晶素子に印加す
ることにより、メモリー性を有する透明状態（印加電圧
解除後の光透過率＝８９％）と光散乱状態（印加電圧解
除後の光透過率＝１４％）を交互に形成することができ
た。この様子を図４に示す。

【００５３】（実施例２）冷却過程における矩形波の印
加を２７℃になった時点で解除した（電圧印加時間：２
０分）以外は実施例１と同様にして１０個の液晶素子を
作製した。

【００５４】本例の液晶素子を温度を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波を１００ｍｓｅｃ印加した。
該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９５
％）を示し、該印加電圧解除後も透明状態（光透過率＝
９０％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透
明状態の緩和は透過率変化で５％であった。

【００５５】また、本例の液晶素子を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１００ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は光散乱状態（光透過率＝
１０％）を示し、該印加電圧解除後も光散乱状態を維持
していた。但し、製造した液晶素子のうち、９個につい
ては印加電圧解除後の光散乱状態の光透過率が１８％、
１個については２０％であり、光散乱状態の緩和は透過
率変化で８％と１０％であった。

【００５６】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する透明状態（印
加電圧解除後の光透過率＝９０％）と光散乱状態（印加
電圧解除後の光透過率＝１８％、２０％）を交互に形成
することができた。

【００５７】本例の液晶素子の表示状態の緩和抑制効果
を実施例１の液晶素子と比較すると、いずれも透明状態
の緩和を抑制しているが、実施例１ではさらに光散乱状
態の抑制効果が高いことがわかる。また、実施例１の方
が、本例よりも冷却過程における矩形波の印加時間が短
く、消費エネルギーを大幅に低減することができた。
尚、本実施例におけるＴ_cは、約９９℃であった。

【００５８】（比較例１）実施例１における、電圧を印
加しながらの冷却過程を行わなかった液晶素子を本例の
液晶素子とした。

【００５９】本例の液晶素子を温度を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波を１００ｍｓｅｃ印加した。
該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９５
％）を示し、該印加電圧解除後も透明状態（光透過率＝
８５％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透
明状態の緩和は透過率変化で１０％であった。

【００６０】また、本例の液晶素子を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１００ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は光散乱状態（光透過率＝
１０％）を示し、該印加電圧解除後も光散乱状態（光透
過率＝１９％）を維持していた。従って、本例の液晶素
子の光散乱状態の緩和は透過率変化で９％であった。

【００６１】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する透明状態（印
加電圧解除後の光透過率＝８５％）と光散乱状態（印加
電圧解除後の光透過率＝１９％）を交互に形成すること
ができた。

【００６２】実施例１、２の液晶素子と比較例１の液晶
素子を比較すると、透明状態の緩和が透過率変化で実施
例１、２の液晶素子が５％であるのに対し、比較例１の
液晶素子では１０％であり、本発明の液晶素子では透明
状態の緩和が大幅に抑制されていることがわかる。尚、
本比較例におけるＴ_cは、約９９℃であった。

【００６３】（実施例３）高分子前駆体として、ポリエ
チレングリコールモノメタクリレート化合物（日本油脂
社製「ＰＥ９０」）５０重量部と日本化薬社製「Ｋａｙ
ａｒａｄ Ｒ１６７」４０重量部と１，６−ヘキサンジ
オールジアクリレート１重量部との混合物を用いた以外
は、実施例１と同様にして高分子・液晶複合体を形成し
た。重合後の冷却時（２７℃）において、液晶素子は光
散乱による白濁を呈し、この光散乱状態における液晶素
子の光透過率は、前記空セルの状態での光透過率を１０
０％として、１９％であった。

【００６４】上記液晶素子について、実施例１と同様の
冷却過程を実施した。また、電圧印加を行わずに液晶素
子を冷却した場合、液晶素子の光透過率は液晶素子の温
度が９６℃以上ではほぼ一定であったが、９６℃より下
がったとたんに急速に減少し始めた。また、本実施例に
おけるＴ_cは、約９４℃であった。

【００６５】本例の液晶素子を温度を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波を１００ｍｓｅｃ印加した。
該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９５
％）を示し、該印加電圧解除後も透明状態（光透過率＝
８９％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透
明状態の緩和は透過率変化で６％であった。

【００６６】また、本例の液晶素子を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１００ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は光散乱状態（光透過率＝
１０％）を示し、該印加電圧解除後も光散乱状態（光透
過率＝１４％）を維持していた。従って、本例の液晶素
子の光散乱状態の緩和は透過率変化で４％であった。

【００６７】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する透明状態（印
加電圧解除後の光透過率＝９０％）と光散乱状態（印加
電圧解除後の光透過率＝１４％）を交互に形成すること
ができた。

【００６８】（実施例４）冷却過程における矩形波の印
加を２７℃になった時点で解除した（電圧印加時間：２
０分）以外は実施例３と同様にして１０個の液晶素子を
作製した。

【００６９】本例の液晶素子を温度を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波を１００ｍｓｅｃ印加した。
該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９５
％）を示し、該印加電圧解除後も透明状態（光透過率＝
９０％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透
明状態の緩和は透過率変化で５％であった。

【００７０】また、本例の液晶素子を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１００ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は光散乱状態（光透過率＝
１０％）を示し、該印加電圧解除後も光散乱状態を維持
していた。但し、製造した液晶素子のうち、９個につい
ては印加電圧解除後の光散乱状態の光透過率が１８％、
１個については２０％であり、光散乱状態の緩和は透過
率変化で８％と１０％であった。

【００７１】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する透明状態（印
加電圧解除後の光透過率＝９０％）と光散乱状態（印加
電圧解除後の光透過率＝１８％、２０％）を交互に形成
することができた。

【００７２】本例の液晶素子の表示状態の緩和抑制効果
を実施例３の液晶素子と比較すると、いずれも透明状態
の緩和を抑制しているが、実施例３ではさらに光散乱状
態の抑制効果が高いことがわかる。また、実施例３の方
が、本例よりも冷却過程における矩形波の印加時間が短
く、消費エネルギーを大幅に低減することができた。
尚、本実施例におけるＴ_cは、約９４℃であった。

【００７３】（比較例２）実施例３における、電圧を印
加しながらの冷却過程を行わなかった液晶素子を本例の
液晶素子とした。

【００７４】本例の液晶素子を温度を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波を１００ｍｓｅｃ印加した。
該電圧印加中、液晶素子は透明状態（光透過率＝９５
％）を示し、該印加電圧解除後も透明状態（光透過率＝
８５％）を維持していた。従って、本例の液晶素子の透
明状態の緩和は透過率変化で１０％であった。

【００７５】また、本例の液晶素子を２７℃に保ち、±
８０Ｖ、１００ｋＨｚの電圧を１００ｍｓｅｃ印加し
た。該電圧印加中、液晶素子は光散乱状態（光透過率＝
１０％）を示し、該印加電圧解除後も光散乱状態（光透
過率＝１９％）を維持していた。従って、本例の液晶素
子の光散乱状態の緩和は透過率変化で９％であった。

【００７６】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する透明状態（印
加電圧解除後の光透過率＝８５％）と光散乱状態（印加
電圧解除後の光透過率＝１９％）を交互に形成すること
ができた。

【００７７】実施例１、２の液晶素子と比較例１の液晶
素子を比較すると、透明状態の緩和が透過率変化で実施
例１、２の液晶素子が５％であるのに対し、比較例１の
液晶素子では１０％であり、本発明の液晶素子では透明
状態の緩和が大幅に抑制されていることがわかる。尚、
本比較例におけるＴ_cは、約９４℃であった。

【００７８】（実施例５）実施例１の液晶素子の一方の
基板の外側に光吸収層を設け、他方の側を観察側とし
て、駆動した。即ち、実施例１と同様に、電極間に、±
８０Ｖ、１ｋＨｚの電圧１００ｍｓｅｃ印加したとこ
ろ、光吸収層の色である黒色を呈していた。また、該印
加電圧解除後も液晶素子は黒色を呈していた。

【００７９】次に、電極間に±８０Ｖ、１００ｋＨｚの
電圧を１００ｍｓｅｃ印加したところ、液晶素子は光散
乱状態、即ち白色を呈し、該印加電圧解除後も白色を維
持していた。

【００８０】さらに、実施例１と同様に±８０Ｖ、１０
０ｋＨｚの矩形波と±８０Ｖ、１ｋＨｚの矩形波とを交
互に印加したところ、メモリー性を有する黒色表示と白
色表示とを交互に表示することができた。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好なメモリー性を有し、応答速度が速く、且つ素子全
面にわたって配向ムラによる表示ムラのない、高分子分
散型の液晶素子を歩留まり良く提供することができ、表
示素子として、或いは、光シャッターや電池等に好まし
く用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の基本構成を示す断面模式図
である。

【図２】本発明の液晶素子の製造方法における冷却過程
時の、高分子・液晶複合体の光透過率と温度との関係を
模式的に示した図である。

【図３】本発明の液晶素子の製造方法における、温度Ｔ
_cの説明図である。

【図４】本発明の実施例において、液晶素子に周波数の
異なる矩形波を交互に印加した場合の透過率変化を示す
図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 基板 ２ａ、２ｂ 電極 ３ 高分子・液晶複合体 ４ スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA02 GA10 JA28 KA20 KA25 KA26 KA27 KA29 2H089 HA04 JA04 JA05 KA08 KA19 NA24 NA44 QA12 QA13 QA16 RA18 SA15 SA16 SA18 TA04 2H093 NA17 NA80 NC90 ND39 ND60 NE04 NE06 NF11 NF28 NH04 NH16 4H027 BB11 BD10 BD11 BE03 CF04 CP05

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板と、該基板間に挟持された高
   分子化合物中に液晶を分散してなる高分子・液晶複合体
   と、該高分子・液晶複合体に電圧を印加するための電極
   とを備えた液晶素子の製造方法であって、上記基板間に
   少なくとも上記高分子化合物の前駆体と液晶との混合物
   を注入した後、該前駆体を重合して上記高分子・液晶複
   合体を形成し、その後、該高分子・液晶複合体の温度を
   所定の温度Ｔ₁からＴ₂に冷却する過程を有し、該冷却過
   程の温度範囲内の温度Ｔ_aからＴ_bにおいて外場を印加す
   ることを特徴とする液晶素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上記液晶が正負両方の誘電率異方性を示
   す二周波駆動液晶である請求項１に記載の液晶素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 上記冷却過程において、Ｔ₁≧Ｔ_a＞Ｔ_b
   ＞Ｔ₂である請求項１または２に記載の液晶素子の製造
   方法。
4. 【請求項４】 上記液晶の等方相転移温度Ｔ_isoが、Ｔ_a
   ＞Ｔ_iso＞Ｔ_bである請求項３に記載の液晶素子の製造方
   法。
5. 【請求項５】 Ｔ₂≦３５℃である請求項１〜４のいず
   れかに記載の液晶素子の製造方法。
6. 【請求項６】 上記Ｔ_bが、外場印加を伴わない冷却過
   程において、上記高分子・液晶複合体の光透過率の温度
   に関する一階微分が極大を示す温度Ｔ_c以下である請求
   項３〜５のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
7. 【請求項７】 ０≦Ｔ_c−Ｔ_b＜２０℃である請求項６に
   記載の液晶素子の製造方法。
8. 【請求項８】 上記高分子化合物の前駆体の重合温度が
   上記液晶の等方相転移温度以上である請求項１〜７のい
   ずれかに記載の液晶素子の製造方法。
9. 【請求項９】 上記冷却過程が、上記高分子化合物の前
   駆体の重合後に温度Ｔ₂以下にある高分子・液晶複合体
   を温度Ｔ₁まで加熱した後、Ｔ_aからＴ_bにおいて外場を
   印加しながらＴ₂まで再び冷却する過程である請求項１
   〜８のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記高分子化合物の前駆体の重合が光
    重合である請求項１〜９のいずれかに記載の液晶素子の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 上記外場が電場である請求項１〜１０
    のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 上記電場が上記電極に電圧を印加する
    ことによって形成される請求項１１に記載の液晶素子の
    製造方法。
13. 【請求項１３】 上記冷却過程で電極間に印加する電圧
    の波形が、周期的に電圧値が変化する波形である請求項
    １２に記載の液晶素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 上記電圧波形が矩形波である請求項１
    ３に記載の液晶素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 上記矩形波が両極性を有する請求項１
    ４に記載の液晶素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 高分子・液晶複合体に接する基板表面
    に、液晶に対する配向処理が施されている請求項１〜１
    ５のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 上記配向処理が垂直配向処理である請
    求項１６に記載の液晶素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 一対の基板と、該基板間に挟持された
    高分子化合物中に液晶を分散してなる高分子・液晶複合
    体と、該高分子・液晶複合体に電圧を印加するための電
    極とを備え、請求項１〜１７のいずれかに記載の液晶素
    子の製造方法により製造されたことを特徴とする液晶素
    子。