JP2003202554A

JP2003202554A - 液晶素子

Info

Publication number: JP2003202554A
Application number: JP2002002514A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Maruyama; 朋子丸山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】コントラストの低下を防止する。【解決手段】第１電極３ａ，３ｂに電圧を印加する
と、液晶分子のダイレクタ（長軸）が電場方向Ｚに揃う
ため、光を透過させる。第２電極４ａ，４ｂ及び第３電
極５ａ，５ｂに電圧を印加すると、液晶分子のダイレク
タは第２電極近傍では電場方向Ｙに配向され、第３電極
近傍では電場方向Ｘに配向される。これにより、同一画
素内において２種類のダイレクタ方向が混在することと
なり、散乱効率が高くなる。したがって、透明状態と散
乱状態とのコントラストが高くなり、良好な表示を行う
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子分散型液晶
を用いた液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子分散型液晶を用いた液晶素子は、
ほとんどのものが偏光板を有していないが、偏光板を有
しているものもある。以下、この点について説明する。

【０００３】従来の液晶パネル（液晶素子）では、光の
偏光方向を揃えるための偏光板を必要とするため、入射
光の半分以上は偏光板を通過する際に吸収されてしま
い、画像輝度が低下するという問題がある。

【０００４】これに対し、液晶と高分子材料とからなる
高分子分散型液晶（ＰｏｌｙｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄ
ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）を用いた光散乱型液
晶パネルは、偏光板を不要とするため、画像輝度の低下
が少ないという特徴を有しており、その開発が盛んに行
われている。

【０００５】ところで、高分子分散型液晶は、液晶と高
分子材料との分散状態によって、２つのタイプに大別さ
れる。１つは、液晶の小滴が高分子材料に分散し液晶が
不連続であるタイプ（ＰＤＬＣ、ＰｏｌｙｍｅｒＤｉ
ｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）、１
つは、液晶中に高分子材料がネットワークを形成し、液
晶が連続しているタイプ（ＰＮＬＣＰｏｌｙｍｅｒ
ＮｅｔｗｏｒｋＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）であ
る。

【０００６】ＰＤＬＣ、ＰＮＬＣのいずれも、紫外線硬
化型樹脂と液晶を均一に混合溶解し、紫外線を照射する
ことにより、短時間に、容易に、作製することができ
る。

【０００７】紫外線硬化型樹脂を使って、ＰＤＬＣを作
成する方法は特開平２−２０３３１９号公報に、ＰＮＬ
Ｃを作成する方法は特開平２−２０７２２０号公報に、
開示されている。

【０００８】ところで、ＰＤＬＣタイプの高分子分散型
液晶を用いた液晶パネルとしては、特開平８−６２５８
６号公報に開示されたものがある。この液晶パネルは、
図４に符号Ｐ_３で示すように、所定間隙を開けた状態に
配置された一対の基板１ａ，１ｂを備えており、これら
の基板１ａ，１ｂの間隙には高分子分散型液晶２が配置
されている。そして、一方の基板１ａには面状の電極３
ａが形成されており、他方の基板１ｂにはストライプ状
の電極４ａ，４ｂが形成されている。

【０００９】この液晶パネルは、電極４ａ及び４ｂが同
電位とされた状態でこれらの電極４ａ，４ｂと電極３ａ
との間に電圧が印加された場合（すなわち、基板に垂直
な方向Ｚに電場が形成された場合）に不透明状態（散乱
状態）を現出し、電極４ａ，４ｂ間に電圧が印加された
場合（すなわち、基板に平行な方向Ｘに電場が形成され
た場合）に透明状態を現出するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した液晶
パネルは、電場印加時の光学状態が電場除去後に消去さ
れる、いわゆるメモリ性のない液晶を使用しているた
め、画像表示中は常に電圧を印加していなければなら
ず、その分、消費電力が増加してしまうという問題があ
った。このため、バッテリにて駆動しなければならない
ような携帯用電子機器（例えば、携帯電話やＰＤＡやペ
ーパーライクディスプレイ）の表示装置としては適して
いなかった。

【００１１】また、従来の液晶パネルは偏光板を必要と
していたため、光の利用効率が低下し、画像輝度が不十
分であった。画像輝度を高めるにはバックライトを付加
すれば良いが、消費電力が増加してしまうという問題が
あるので好ましくない。

【００１２】さらに、光散乱は高分子構造と液晶との界
面で生ずるが、この場合、界面での液晶の配向方向に大
きく依存する。例えば、図４の液晶パネルにおいて液晶
の配向方向がＸ方向である場合、該Ｘ方向では屈折率ミ
スマッチによる散乱を生ずるものの、Ｙ方向では屈折率
ミスマッチをあまり生じず散乱にほとんど寄与しない。
このため、光の散乱効率が悪く、透過状態と散乱状態と
のコントラストが低くなるという問題があった。

【００１３】そこで、本発明は、消費電力の増加やコン
トラストの低下を防止する液晶素子を提供することを目
的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された複数枚の基板と、これらの基板の間隙に配置され
た高分子分散型液晶と、を備えた液晶素子において、電
圧が印加された場合に前記高分子分散型液晶に電場を形
成する少なくとも一対の第１電極と、電圧が印加された
場合に前記高分子分散型液晶に電場を形成する少なくと
も一対の第２電極と、電圧が印加された場合に前記高分
子分散型液晶に電場を形成する少なくとも一対の第３電
極と、を備え、前記第１電極による電場の方向が、前記
基板の法線方向とほぼ等しく、前記第２電極による電場
の方向が、前記基板にほぼ沿った方向であり、前記第３
電極による電場の方向が、前記基板にほぼ沿った方向で
あって、前記第２電極による電場の方向とは異なる方向
である、ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。

【００１６】本発明に係る液晶素子は、図１に符号Ｐ_１
で示すように、所定間隙を開けた状態に配置された複数
枚の基板１ａ、１ｂと、これらの基板１ａ、１ｂの間隙
に配置された高分子分散型液晶２と、を備えている。

【００１７】そして、該液晶素子Ｐ_１は、３種類の電極
（第１電極３ａ，３ｂ、第２電極４ａ，４ｂ、第３電極
５ａ，５ｂ）をそれぞれ少なくとも一対ずつ備えてい
る。

【００１８】これらの電極３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５
ａ，５ｂは、いずれも、電圧が印加された場合に前記高
分子分散型液晶２に電場を形成するが、第１電極３ａ，
３ｂが形成する電場の方向を“第１方向Ｚ”とし、第２
電極４ａ，４ｂが形成する電場の方向を“第２方向Ｙ”
とし、第３電極５ａ，５ｂが形成する電場の方向を“第
３方向Ｘ”とした場合、これらの方向は以下の関係にあ
ることが好ましい。すなわち、・前記第１方向Ｚ（第
１電極３ａ，３ｂによる電場の方向）は、前記基板１
ａ，１ｂの法線方向（正確には、基板の電極形成面の法
線方向）にほぼ等しく、・前記第２方向Ｙ（第２電極
４ａ，４ｂによる電場の方向）が、前記基板１ａ又は１
ｂに沿った方向であり、・前記第３方向Ｘ（第３電極
５ａ，５ｂによる電場の方向）が、前記基板１ａ又は１
ｂに沿った方向であって、前記第２方向Ｙとは異なる方
向である、ようにすると良い。

【００１９】なお、上述のように第１方向Ｚを基板１
ａ，１ｂの法線方向にほぼ等しくするには（すなわち、
第１電極３ａ，３ｂによって基板１ａ，１ｂの法線方向
の電場を形成するには）、第１電極３ａ，３ｂは図１に
示すように液晶２を挟み込むように配置すると良い。か
かる場合、第２電極４ａ，４ｂは、前記高分子分散型液
晶２に近接すると共に基板１ａまたは１ｂに沿うように
（第２方向Ｙに所定間隙を開けた状態で対峙するよう
に）配置し、該基板１ａ，１ｂに沿った電場を形成する
ようにすると良い。また、前記第３電極５ａ，５ｂも同
様で、前記高分子分散型液晶２に近接すると共に基板１
ａまたは１ｂに沿うように（第３方向Ｘに所定間隙を開
けた状態で対峙するように）配置し、該基板１ａ，１ｂ
に沿った電場を形成するようにすると良い。

【００２０】なお、第２方向Ｙと第３方向Ｘとがほぼ直
交するようにすると良い。

【００２１】この場合、第２電極４ａ，４ｂは、図１及
び図２(a) に示すようにストライプ状にすると良く、一
対だけでなく複数対（すなわち、電極４ａと電極４ｂと
が交互になるように）配置すると良い。また、第３電極
５ａ，５ｂも同様に、図１及び図２(b) に示すようにス
トライプ状にすると良く、一対だけでなく複数対（すな
わち、電極５ａと電極５ｂとが交互になるように）配置
すると良い。

【００２２】ところで、第１電極３ａ，３ｂには、ＩＴ
Ｏ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明導電材
を用いると良く、第２電極４ａ，４ｂや第３電極５ａ，
５ｂには、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
等の透明導電材や、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ等の金属及
び合金（不透明導電材）を用いれば良い。これらの電極
は、蒸着法やフォトリソ法やメッキ法や印刷法等により
形成すると良い。

【００２３】なお、第２電極４ａ，４ｂ及び第３電極５
ａ，５ｂは、画素の部分に配置しても、画素以外の部分
（すなわち、画素と画素との境界部分）に配置しても良
い。ここで、第２電極４ａ，４ｂ及び第３電極５ａ，５
ｂは、画素の部分に配置する場合には光の透過を遮らな
いように透明導電材にて形成する必要があるものの、画
素以外の部分に配置する場合（画素部分に配置されてい
たとしてもその面積が極小の場合）には透明導電材のみ
ならず不透明導電材にて形成しても良い。透明導電材・
不透明導電材のいずれを用いるかは、画素内に占める面
積のみならず、電極間距離、パターン形状、要求される
パターン線幅の製造方法等に応じて決定すれば良い。

【００２４】また、図２(a) 及び(b) に示すように、第
２電極４ａどうし、第２電極４ｂどうし、第３電極５ａ
どうし、或いは第３電極５ｂどうしは、それぞれ同電位
となるように結線しておくと良い（符号Ａ参照）。これ
らの結線部分Ａは、透明導電材にて形成しても不透明導
電材にて形成しても良いが、不透明導電材にて形成した
場合には、なるべく画素を通らない位置（画素と画素と
の境界部分）に配置すると良い。

【００２５】なお、図１に示す液晶素子Ｐ_１では、基板
の数を２枚（符号１ａ，１ｂ参照）にすると共に、液晶
層を１層（符号２参照）として、第２電極４ａ，４ｂは
一方の基板１ａの側に配置し、第３電極５ａ，５ｂは他
方の基板１ｂの側に配置している。しかし、この構成に
限るものではなく、図３に示すように、３枚の基板１
ａ，１ｂ，１ｃを所定間隙を開けた状態に配置し、基板
１ａ，１ｃの間隙及び基板１ｂ，１ｃの間隙にそれぞれ
液晶２ａ，２ｂを配置し（つまり、２層の液晶層を形成
し）、第２電極４ａ，４ｂは一方の液晶２ａに近接する
ように基板１ａまたは１ｃに沿うように配置し、第３電
極５ａ，５ｂは他方の液晶２ｂに近接するように基板１
ｃまたは１ｂに沿うように配置すると良い。また、第１
電極（基板法線方向の電場を形成するための電極）は、
符号３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに示すように、各液晶２
ａ，２ｂを挟み込むように各基板１ａ，１ｂ，１ｃに配
置すると良い。なお、図３では、真中の基板１ｃには２
つの第１電極３ｃ、３ｄが形成されているが、１つの第
１電極で兼用しても良い。

【００２６】一方、高分子分散型液晶２は、高分子材料
と、該高分子材料に分散された液晶と、によって構成さ
れており、該液晶がメモリ性を有するように構成されて
いる。なお、本実施の形態における高分子分散型液晶２
は、ＰＮＬＣタイプ・ＰＤＬＣタイプのいずれでも良い
が、省電力の点からはＰＮＬＣタイプが好ましい。高分
子前駆体に混合する液晶の混合重量比としては、高分子
前駆体に対して液晶を１倍以上用いることが好ましい。
特に好ましくは、２倍〜４倍である。

【００２７】液晶としては、正又は負の誘電異方性を有
し、第１電極３ａ，３ｂ及び第２電極４ａ，４ｂ及び第
３電極５ａ，５ｂに電圧を選択的に印加した場合に透明
状態及び散乱状態が切り替わると共に電圧オフ後もその
状態を維持する性質（すなわち、メモリ性）を有するも
のを用いると良い。第１電極３ａ，３ｂに電圧を印加し
た場合に透明状態となり、第２電極４ａ，４ｂ及び及び
第３電極５ａ，５ｂに電圧を印加した場合に不透明状態
となるようにするには、正の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶、カイラルネマチック液晶、コレステリック液
晶、スメクチック液晶等を用いれば良く、特にネマチッ
ク液晶やカイラルネマチック液晶が適している。また、
二周波駆動液晶（周波数により誘電異方性の正負が変化
する液晶）を誘電異方性が正の周波数領域で用いても良
い。これとは逆に、第１電極３ａ、３ｂに電圧を印加し
た場合に不透明状態となり、第２電極４ａ，４ｂ及び及
び第３電極５ａ，５ｂに電圧を印加した場合に透明状態
となるようにするには、負の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶やカイラルネマチック液晶等を用いれば良く、
二周波駆動液晶を誘電異方性が負の周波数領域で用いて
も良い。

【００２８】高分子材料としては、光照射や加熱、電圧
印加等により重合反応を生じる材料であれば、単官能性
モノマー、多官能性モノマーが広く種類を問わず用いる
ことができる。本発明では、単官能性モノマーと多官能
性モノマーとを適宜選択混合し、上述のメモリ性の良好
なものが、好ましく用いられる。

【００２９】単官能性モノマーとしては、下記式
（１）、（２）で示されるヒドロキシル（メタ）アクリ
レートが好ましく用いられる。

【００３０】(1)

【化１】

【００３１】(2)

【化２】

【００３２】上記式中、Ｒは少なくとも１個以上の水酸
基を有する炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基を示す。

【００３３】中でも、２−ヒドロキシエチルメタアクリ
レート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、２−エ
チルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエ
チルアクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリ
レート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等のヒ
ドロキシアルキル（メタ）アクリレートが好ましく用い
られる。この他にも、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
等もまた好ましく用いられる。

【００３４】また、多官能性モノマーとしては、官能基
が２であるアルキルジオールジ（メタ）〔下記式
（３）、（４）〕及びアルキルジオールグリシジルエー
テルジ（メタ）アクリレート〔下記式（５）、（６）〕
が好ましく用いられる。

【００３５】(3)

【化３】

【００３６】(4)

【化４】

【００３７】(5)

【化５】

【００３８】(6)

【化６】

【００３９】上記式中、Ｒは少なくとも１個以上の水酸
基を有する炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基を示す。
またｎは１〜３０を示す。

【００４０】中でも、アルキルジオールジグリシジルエ
ーテルジ（メタ）アクリレートとして、ヘキサンジオー
ルジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、アル
キルジオールジ（メタ）アクリレートとして１、６−ヘ
キサンジオールジアクリレートが特に好ましい。

【００４１】上記以外にも、アルキルジオールジ（メ
タ）アクリレートとして、エチレングリコールジグリシ
ジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ブタンジオール
ジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート等、アル
キルジオールジ（メタ）アクリレートとしてエチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ
（メタ）アクリレート等が挙げられるが、これらのアル
キル基の炭素数、水酸基の個数及び水酸基の結合位置は
特に限定されない。これら以外にも、ビスフェノールＡ
エチレンオキサイド（以下、ＥＯ）変性ジ（メタ）アク
リレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレ
ート、トリプロピレングリコールジ（メタ）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（メタ）アクリレー
ト、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステル
ネオペンチルグリコールジアクリレート〔日本化薬社製
「ＨＸ２２０」、「ＨＸ６２０」〕、トリシクロデカン
ジメタノールジアクリレート〔日本化薬社製「Ｒ６８
４」〕等を挙げることができる。

【００４２】ところで、光照射によって重合反応を起こ
す場合には、光重合開始剤を上記高分子前駆体に添加し
て用いれば良い。そのような光重合開始剤としては、例
えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
（例：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：同社製「イルガキュア
６５１」）、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フ
ェニル〕−２−モルホリノプロパノン−１−オン（例：
同社製「イルガキュア９０７」）、２−ヒドロキシ−２
−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（例：チバ
・ガイギー社製「ダロキュア１１７３」）、１−（４−
イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチル
プロパン−１−オン（例：同社製「ダロキュア１１１
６」）、２、４−ジメチルチオキサントン（例：日本化
薬社製「カヤキュアＤＥＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ
安息香酸エチル（例：同社製「カヤキュア−ＥＰＡ」）
との混合物、イソプロピルチオキサントン（例：ワード
ブレキンソップ社製「カンタキュアＩＴＸ」）とｐ−ジ
メチルアミノ安息香酸エチルとの混合物、アシルフォス
フィンオキシド（例：ＢＡＳＦ社製「ルシリンＴＰ
Ｏ」）等を挙げることができる。該光重合開始剤の使用
割合は、高分子前駆体と液晶との混合物の総重量に対し
て０．０１〜５重量％の範囲にあることが好ましい。

【００４３】一方、基板１ａ，１ｂには、ガラス、石英
等の硬質材料の他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド
（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の可撓性を有す
る材質を用いることができる。

【００４４】また、本実施の形態に係る液晶素子Ｐ_１〜
Ｐ_２は透過型であっても反射型であっても良いが、透過
型にする場合には、基板１ａ，１ｂや電極３ａ，３ｂ等
を全て透明な材料で形成する必要があり、反射型にする
場合には、一方の基板１ａ（又は１ｂ）や該基板１ａ
（又は１ｂ）の側に形成する電極を透明な材料で形成
し、他方の基板１ｂ（又は１ａ）の側には反射機能を付
与すれば良い。反射機能付与の方法としては、他方の基板１ｂ（又は１ａ）の側に反射板を設ける
方法や、いずれかの部品（例えば基板や電極等）に反射板を
兼用させる方法、を挙げることができる。この場合、反射板よりも手前側
（高分子分散型液晶２の側）に配置される部品（反射板
の配置位置によって異なるものの、電極や基板）は透明
な材料で形成する必要がある。

【００４５】また、上述した電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを覆うように絶縁層６を形
成すると良い。第２電極４ａ，４ｂは、上述したよう
に、基板１ａ，１ｂに沿った方向Ｙに電場を形成する
が、これらの電極４ａ，４ｂに沿うように（第１電極３
ａと第２電極４ａ，４ｂとの間に）絶縁層６を配置した
場合には、第１電極３ａと電極４ａ，４ｂとの間の絶縁
が達成されるのみならず、第２電極４ａ，４ｂの電場が
第１電極３ａ，３ｂの影響を受けて歪んだりすることを
防止できる。同様に、第３電極５ａ，５ｂは、上述した
ように、基板１ａ，１ｂに沿った方向Ｘに電場を形成す
るが、これらの電極５ａ，５ｂに沿うように（第１電極
３ｂと第３電極５ａ，５ｂとの間に）絶縁層６を配置し
た場合には、第１電極３ｂと電極５ａ，５ｂとの間の絶
縁が達成されるのみならず、第３電極５ａ，５ｂの電場
が第１電極３ａ，３ｂの影響を受けて歪んだりすること
を防止できる。これにより、良好に、透明状態・不透明
状態（散乱状態）を書き換えることができる。例えば、
液晶素子Ｐ_１の片側基板１ａの電極４ａ，４ｂ上に絶縁
層を被膜配置したもの、液晶素子Ｐ_１の両基板１ａ，１
ｂの電極４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ上に絶縁層を配置した
もの、液晶素子Ｐ_２の一方の液晶層に係る電極３ｃある
いは電極３ｄ上に絶縁層を配置したもの、液晶素子Ｐ_２
の両方の液晶層に係る電極３ｃ、３ｄ上に絶縁層を配置
したもの、を示している。水平な電場を形成する電極群
（第２電極４ａ，４ｂや第３電極５ａ，５ｂ）に絶縁層
６を対向配置することで、水平な電場を形成する際に、
対向する電極３ａ，３ｂによって引き起こされる電場の
歪み（例えば、図１においては、電極５ａ，５ｂ及び電
極３ｂに起因する電極４ａ，４ｂの電場の歪みや、電極
４ａ，４ｂ及び電極３ａに起因する電極５ａ，５ｂの電
場の歪み）を防止することができる。

【００４６】このような絶縁層６は、アクリル系樹脂、
酸化シリコン等の低誘電率材料や、熱硬化樹脂や光硬化
樹脂にて形成するとよい。絶縁層６は、スピン塗布法、
ディップ法、印刷法、スパッタ法、蒸着法等の方法で形
成することができる。絶縁層材料の誘電率や膜厚は、使
用する液晶層を考慮した上で最適となるように決定すれ
ば良い。

【００４７】ところで、本発明に係る液晶素子には一軸
配向処理を施すと良い。図１に示す構造の液晶素子Ｐ_１
の場合、基板は所定間隙を開けた状態に２枚配置され、
前記第２電極４ａ，４ｂが一方の基板１ａの側に配置さ
れ、前記第３電極５ａ，５ｂが他方の基板１ｂの側に配
置されているが、一軸配向処理は、第２電極４ａ，４ｂ
が形成された面、及び第３電極５ａ，５ｂが形成された
面の少なくともいずれか一方に施せば良い。

【００４８】なお、第２電極４ａ，４ｂ及び第３電極５
ａ，５ｂをストライプ状に形成する場合、一軸配向処理
方向は電極の長手方向（第２電極４ａ，４ｂの場合には
Ｘ方向、第３電極５ａ，５ｂの場合にはＹ方向）に一致
させると良い。高分子分散型液晶を形成する過程で、予
め基板に施した一軸配向処理により高分子構造に屈折率
異方性が生じる場合がある。このため、第２電極及び第
３電極に電圧印加して形成された散乱状態での液晶の配
向状態とポリマ構造との屈折率のミスマッチが増大し、
散乱能が向上する。例えば、図１の液晶素子Ｐ_１の基板
１ａ上をＹ方向、あるいは基板１ｂ上をＸ方向、あるい
は基板１ａ上をＹ方向且つ基板１ｂ上をＸ方向、に一軸
配向処理を行なうと良い。また、図３に示す構造の液晶
素子Ｐ_２の場合であれば、液晶層２ａを挟持する基板面
を一方或いは両方Ｙ方向、あるいは液晶層２ｂを挟持す
る基板面を一方或いは両方Ｘ方向、に一軸配向処理を行
なうと良い。あるいは液晶層２ａ、２ｂ両方に係る処理
を施すと良い。

【００４９】かかる一軸配向処理は、前述した絶縁層６
上に施すことも好ましい。また、一軸配向処理は、ラビ
ング法、光照射法等で行うことができる。

【００５０】また、基板間隙にはスペーサ−（不図示）
を配置しても良い。

【００５１】次に、液晶素子の製造方法について説明す
る。

【００５２】液晶素子の製造に際しては、所定間隙を開
けた状態に複数枚の基板１ａ，１ｂを配置し、第１電極
３ａ，３ｂ、第２電極４ａ，４ｂ及び第３電極５ａ，５
ｂを上述のような位置関係となるように配置する。

【００５３】さらに、必要に応じて絶縁層６を上述のよ
うに配置する。

【００５４】絶縁層６を配置しない場合は、電極３ａ、
３ｂを配置したのち、必要に応じて基板１ａかつ／また
は１ｂ上に一軸配向処理を施す。あるいは絶縁層６を配
置する場合は、必要に応じて該絶縁層６上にラビング等
の一軸配向処理を施す。

【００５５】そして、基板間隙には高分子分散型液晶２
を配置する。その配置方法としては、基板１ａ，１ｂを貼り合わせた後に、高分子前駆体と
液晶との混合物を基板間隙に毛細管現象を利用して注入
する方法、貼り合せる前の一方の基板１ａ（又は１ｂ）上に高分
子分散型液晶２をスピン塗布し、その後、基板１ａ，１
ｂを貼り合せる方法、一方の基板１ａ（又は１ｂ）上に該混合物を配置した
のち他方の基板１ｂ（又は１ａ）をラミネート法により
貼り合わせる方法、等を挙げることができる。

【００５６】また、図３に示す構造の液晶素子を作製す
る場合には、例えば基板１ａ、１ｂ、１ｃを予め前述の
スペーサ−ビーズと接着剤によって貼り合わせたものに
の方法で高分子分散型液晶２を配置する、あるいは基
板１ｂ上にビーズを混合した液晶混合物を配置したのち
基板１ｃをの方法で張り合わせ、さらに基板１ｃ上に
ビーズを混合した液晶混合物を配置したのち基板１ａを
の方法で張り合わせる、といった方法等を挙げること
ができる。

【００５７】ところで、上述した高分子分散型液晶２
は、液晶を分散させた状態の高分子前駆体を重合反応に
よって硬化させて形成するが、重合反応を生じさせる方
法としては、紫外線等の光照射や、加熱や、電圧印加
や、放射線照射等を挙げることができる。

【００５８】次に、上述した液晶素子の駆動方法につい
て説明する。

【００５９】いま、液晶の短軸方向の屈折率と高分子の
屈折率がマッチングするように設定されている場合につ
いて考える。

【００６０】高分子分散型液晶２に、誘電異方性が正の
液晶を用いた場合、第１電極３ａ，３ｂに電圧を印加す
ると液晶分子のダイレクタ（長軸）が電場方向Ｚ（基板
の法線方向）に一致するため、高分子と液晶短軸方向と
の屈折率がマッチングして光を透過させる状態となる。
その後、第１電極３ａ，３ｂから電圧を除去しても任意
時間その状態を保持するため透明状態が維持される。

【００６１】一方、第２電極４ａ，４ｂに電圧を印加す
ると、該電極４ａ，４ｂの近傍では液晶ダイレクタが基
板にほぼ沿った方向Ｙに配向され、第３電極５ａ，５ｂ
に電圧を印加すると、該電極５ａ，５ｂの近傍では液晶
ダイレクタが基板にほぼ沿った方向Ｘに配向される。光
が入射されると、Ｙ方向の偏光成分に対しては、第２電
極４ａ，４ｂ近傍において高分子と液晶長軸方向との屈
折率ミスマッチによる散乱を生じる。一方、Ｘ方向の偏
光成分は、電極４ａ，４ｂ近傍においては液晶短軸方向
の屈折率を感じるため、高分子との屈折率ミスマッチに
よる散乱は生じずに透過した後、電極５ａ，５ｂ近傍に
おいて、高分子と液晶長軸方向との屈折率ミスマッチに
よる散乱を生じる。このように、本発明によれば、入射
光の全偏光成分に対して、透過状態・散乱状態の切り替
えを、高い効率で行うことができ、高コントラストの表
示品位が実現できる。つまり、本発明では、第２電極４
ａ，４ｂの形成する電場方向と、第３電極５ａ，５ｂの
形成する電場方向は異なるため、同一画素内で第２電極
で形成される液晶分子のダイレクタ方向と第３電極で形
成される液晶分子のダイレクタ方向とが混在し、いずれ
かの電極対一対で形成されるよりも白濁度の増した散乱
状態を形成することができる。

【００６２】本発明では、第２電極４ａ，４ｂと第３電
極５ａ，５ｂに同時に、あるいは順次に電圧を印加し、
その後電圧を除去しても任意時間その状態を保持するた
め散乱状態が維持される。

【００６３】以上のメカニズムから、本発明は、第２電
極４ａ，４ｂと第３電極５ａ，５ｂとが直交する図１及
び図３に示したような構成の場合に最も効果的である
が、直交していなくても第２電極と第３電極が異なる面
内方向に液晶分子を配向させることができれば、従来、
一方向の偏光成分のみを散乱したのに対して、散乱効率
を向上させることができる。

【００６４】ところで、紫外線硬化樹脂を使ったＰＮＬ
ＣやＰＤＬＣの場合、一般的に散乱強度を強化するため
には厚みを増すと効果的であるが、反面、駆動電圧が高
くなってしまうという問題がある。本発明の方式（すな
わち、基板に平行な電界を印加する、いわゆるインプレ
ーンタイプで複数の配向方向を形成する方式）にすれ
ば、少なくとも透明書き込みでの駆動電圧を高くするこ
となく高コントラストを実現することができる。

【００６５】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。

【００６６】本実施の形態によれば、第１電極３ａ、３
ｂ、第２電極４ａ，４ｂ及び第３電極５ａ，５ｂに電圧
を選択的に印加した場合に透明状態及び散乱状態（不透
明状態）が切り替わることを利用して画像を表示するこ
とができる。

【００６７】また、本発明の形態によれば、透明状態及
び散乱状態（不透明状態）のいずれの状態でもメモリす
るために、常に電圧印加をしておく必要はなく、その
分、消費電力を低減できる。そのため、任意の表示内容
を携帯することが容易に行なえる。

【００６８】さらに、高分子分散型液晶で横電界を印加
することで視野角の改善を行なう場合（特開平８−６２
５８６号公報）に比べて、偏光板やバックライトを用い
る必要がないため、低消費電力で且つ稼動型で且つ長時
間駆動が行なえる。同時に、光の利用効率、散乱効率の
高い、明るく高コントラストの高品位の表示が行える。

【００６９】また、さらに絶縁層６を設けた場合には表
示品位の優れた書き換えが行なえる。

【００７０】また、さらに一軸配向処理を施した場合に
は表示品位の優れた書き換えが行なえる。

【００７１】

【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。

【００７２】（実施例１）本実施例では、・単官能モノマーとしての２−ヒドロキシメチルメタ
クリレート（ＨＥＭＡ）と、・二官能性モノマーとしての日本化薬「ＫＡＹＡＲＡ
ＤＲ−１６７」（１、６−ヘキサンジオールジグリシ
ジルエーテルジアクリレート、以下、Ｒ−１６７と記
す。）とを３：７の重合比で混合して、高分子前駆体（高分子
材料）を作成した。

【００７３】次に、ネマチック液晶として正の誘電異方
性を有するメルク社製「ＢＬ００９」（混合物）を上記
高分子前駆体に重量比７：３の割合で混合した。その混
合・攪拌は、１１０℃に加熱したホットプレート上で行
った。この混合物（高分子前駆体と液晶との混合物）に
は、混合物１００重量部につき１重量部の割合で光重合
開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア１８４」）を
加え、さらに混合・攪拌した。

【００７４】本実施例では、図１に示す構造の液晶パネ
ル（液晶素子）Ｐ_１を作製した。基板１ａ，１ｂには、
１ｍｍ厚のガラス基板を用い、第１電極３ａ，３ｂに
は、１０００Å厚のＩＴＯ電極を用いた。なお、この電
極の形成にはフォトリソ法を用いた。ＩＴＯ電極３ａ，
３ｂ（正確には、電極取り出し部分以外のＩＴＯ電極３
ａ，３ｂ）を覆うように、１０００Å厚のＳｉＯ_２をス
パッタ法で形成し、その表面には第２電極４ａ，４ｂや
第３電極５ａ，５ｂを形成した。これらの電極４ａ，４
ｂや５ａ，５ｂは、フォトリソ法を用いＩＴＯにて櫛歯
状に形成した。なお、これらの電極４ａ，４ｂ、５ａ，
５ｂの形成に際しては、レジスト（東京応化社製「ＯＥ
ＢＲ１０００」）をスピン塗布法で０．５μｍの厚さに
塗布し、キャノン社製「ＰＬＡ５２０」で露光した。櫛
歯電極の幅Ｌ３は３μｍ、櫛歯電極の間隔Ｌ２は１０μ
ｍとした。

【００７５】その後、基板上に粒径７μｍのシリカビー
ズ（不図示）と接着粒子（不図示）を散布し、一対の基
板１ａ，１ｂを貼りあわせた。基板間隙Ｌ１は７μｍで
あった。

【００７６】さらに、貼り合わせた基板を温調機上で１
１０℃に保持し、上記液晶と高分子前駆体と重合開始剤
の混合物を封入し、紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ^２の強度で
１０分間照射した。引き続き３０分間紫外線を照射せず
に静置し、その後室温まで徐冷した。当該工程により、
高分子前駆体が重合し、高分子分散型液晶２が形成され
た。この段階でパネルは可視光による散乱のため白濁し
ている。

【００７７】このようにして作製した液晶パネルＰ_１に
おいて、電極３ａ，３ｂの間に交流電圧（±８０Ｖ、
２．５ｋＨｚ）を印加したところ透明状態となり、その
透明状態は交流電圧を切った後も保持された。次に、電
極４ａ，４ｂ間と電極５ａ，５ｂ間に同時に交流電圧
（±８０Ｖ、２．５ｋＨｚ）を印加したところ不透明状
態（散乱状態）となり、その不透明状態は交流電圧を切
った後も保持された。

【００７８】また、上述のような交流印加による透明状
態と不透明状態は繰り返し書き換えることができた。

【００７９】（実施例２）本実施例では、単官能モノマ
ーとしての２−ヒドロキシメチルメタクリレート（ＨＥ
ＭＡ）と、ネマチック液晶としての正の誘電異方性を有
するメルク社製「ＢＬ００１」（混合物）とを、重量比
１：１の割合で混合し、１１０℃に加熱したホットプレ
ート上でよく攪拌した。この混合物（単官能モノマーと
液晶との混合物）には、混合物１００重量部につき１重
量部の割合で光重合開始剤（チバガイギー社製「イルガ
キュア１８４」）を加え、さらに混合・攪拌した。

【００８０】本実施例では、図３に示す構造の液晶パネ
ル（液晶素子）Ｐ_２を作製した。基板１ａ，１ｂ，１ｃ
には、１ｍｍ厚のガラス基板を用い、第１電極３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄには、１０００Å厚のＩＴＯ電極を用い
た。なお、これらの電極の形成にはフォトリソ法を用い
た。ＩＴＯ電極３ａ，３ｂ（正確には、電極取り出し部
分以外のＩＴＯ電極３ａ，３ｂ）を覆うように、１００
０Å厚のＳｉＯ_２をスパッタ法で形成し、その表面には
第２電極４ａ，４ｂや第３電極５ａ，５ｂを形成した。
これらの電極４ａ，４ｂや５ａ，５ｂは、フォトリソ法
を用いＩＴＯにて櫛歯状に形成した。なお、これらの電
極４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂの形成に際しては、レジスト
（東京応化社製「ＯＥＢＲ１０００」）をスピン塗布法
で０．５μｍの厚さに塗布し、キャノン社製「ＰＬＡ５
２０」で露光した。櫛歯電極の幅Ｌ３は３μｍ、櫛歯電
極の間隔Ｌ２は１０μｍとした。

【００８１】その後、基板上に粒径７μｍのシリカビー
ズ（不図示）と接着粒子（不図示）を散布し、基板１
ａ，１ｂ，１ｃを貼りあわせた。基板間隙Ｌ１は７μｍ
であった。

【００８２】さらに、貼り合わせた基板を温調機上で１
１０℃に保持し、上記液晶と高分子前駆体と重合開始剤
の混合物を基板１ａ、１ｃ間及び基板１ｃ、１ｂ間に毛
細管注入し、紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ^２の強度で１０分
間照射した。引き続き３０分間紫外線を照射せずに静置
し、その後室温まで徐冷した。当該工程により、高分子
前駆体が重合し、高分子分散型液晶２が形成された。こ
の段階でパネルは可視光による散乱のため白濁してい
る。

【００８３】このようにして作製した液晶パネルＰ_２に
おいて、電極３ａ，３ｃの間、電極３ｄ，３ｂの間に交
流電圧（±８０Ｖ、２．５ｋＨｚ）を印加したところ透
明状態となり、その透明状態は交流電圧を切った後も保
持された。次に、電極４ａ，４ｂ間と電極５ａ，５ｂ間
に同時に交流電圧（±８０Ｖ、２．５ｋＨｚ）を印加し
たところ不透明状態（散乱状態）となり、その不透明状
態は交流電圧を切った後も保持された。

【００８４】また、上述のような交流印加による透明状
態と不透明状態は繰り返し書き換えることができた。

【００８５】（実施例３）実施例２の液晶パネルＰ_２に
おいて、電極３ａ、３ｃ及び電極３ｄ、３ｂの間に交流
電圧（±８０Ｖ、２．５ｋＨｚ）を印加して透明状態に
したのち、電圧を切って透明保持状態とした。その後、
電極４ａ，４ｂ間に交流電圧（±８０Ｖ、２．５ｋＨ
ｚ）を印加したところ不透明状態となり、その不透明状
態は交流電圧を切った後も保持された。さらに、電極５
ａ，５ｂ間に交流電圧（±８０Ｖ、２．５ｋＨｚ）を印
加したところ、白濁さが増し、さらに不透明状態とな
り、その不透明状態は交流電圧を切った後も保持され
た。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
第１電極、第２電極及び第３電極に電圧を選択的に印加
した場合に透明状態及び散乱状態（不透明状態）が切り
替わることを利用して画像を表示することができる。

【００８７】また、本発明によれば、透明状態及び散乱
状態（不透明状態）のいずれの状態でもメモリするため
に、常に電圧印加をしておく必要はなく、その分、消費
電力を低減できる。そのため、任意の表示内容を携帯す
ることが容易に行なえる。

【００８８】さらに、高分子分散型液晶で横電界を印加
することで視野角の改善を行なう場合（特開平８−６２
５８６号公報）に比べて、偏光板やバックライトを用い
る必要がないため、低消費電力で且つ稼動型で且つ長時
間駆動が行なえる。同時に、光の利用効率、散乱効率の
高い、明るく高コントラストの高品位の表示が行える。

【００８９】また、さらに絶縁層を設けた場合には表示
品位の優れた書き換えが行なえる。

【００９０】また、さらに一軸配向処理を施した場合に
は表示品位の優れた書き換えが行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶素子の構造の一例を示す斜視
図。

【図２】(a) は第２電極の形状を示す平面図、(b) は第
３電極の形状を示す平面図。

【図３】本発明に係る液晶素子の構造の他の例を示す斜
視図。

【図４】液晶素子の従来構造の一例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃガラス基板（基板）２，２ａ，２ｂ高分子分散型液晶３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ第１電極４ａ，４ｂ第２電極５ａ，５ｂ第３電極６絶縁層Ｐ_１，Ｐ_２液晶パネル（液晶素子）Ｘ第３方向（第３電極による
電場の方向）Ｙ第２方向（第２電極による
電場の方向）Ｚ第１方向（第１電極による
電場の方向）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隙を開けた状態に配置された複数
枚の基板と、これらの基板の間隙に配置された高分子分
散型液晶と、を備えた液晶素子において、電圧が印加された場合に前記高分子分散型液晶に電場を
形成する少なくとも一対の第１電極と、電圧が印加された場合に前記高分子分散型液晶に電場を
形成する少なくとも一対の第２電極と、電圧が印加され
た場合に前記高分子分散型液晶に電場を形成する少なく
とも一対の第３電極と、を備え、前記第１電極による電場の方向が、前記基板の法線方向
とほぼ等しく、前記第２電極による電場の方向が、前記基板にほぼ沿っ
た方向であり、前記第３電極による電場の方向が、前記基板にほぼ沿っ
た方向であって、前記第２電極による電場の方向とは異
なる方向である、ことを特徴とする液晶素子。
【請求項２】前記第２電極は、前記高分子分散型液晶
に近接すると共に前記基板に沿うように配置され、か
つ、前記第３電極は、前記高分子分散型液晶に近接すると共
に前記基板に沿うように配置された、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】前記第３電極による電場の方向が、前記
基板にほぼ沿った方向であって、前記第２電極による電
場の方向とほぼ直交する方向である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
【請求項４】前記高分子分散型液晶は、高分子材料
と、該高分子材料に分散された液晶と、によって構成さ
れた、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
の液晶素子。
【請求項５】前記高分子材料に分散された液晶は、メ
モリ性を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶素子。
【請求項６】前記第２電極又は前記第３電極に沿うよ
うに絶縁層が配置された、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の液晶素子。
【請求項７】前記基板が所定間隙を開けた状態に２枚
配置され、前記第２電極が一方の基板の側に配置され、前記第３電極が他方の基板の側に配置され、かつ、一軸配向処理が、前記第２電極の形成された面、及び前
記第３電極の形成された面の少なくとも一方の面に施さ
れた、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載
の液晶素子。