JP2006267765A - 高分子分散型液晶素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間且つ少ないエネルギーで光硬化性樹脂を硬化させることができ、その作製時間を大幅に短縮させた高分子分散型液晶素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 光硬化性樹脂９と液晶１０とを混合したシロップを注入した液晶セル５に紫外線を照射して光硬化性樹脂９を光重合により硬化させる際に、シロップ中に紫外線により蛍光を発する物質を添加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＤＬＣやＨＰＤＬＣ等を用いた高分子分散型液晶素子及びその製造方法に関する。

近年、高分子分散型液晶(ＰＤＬＣ:Polymer Dispersed Liquid Crystal)や、ホログラフィック高分子分散型液晶(ＨＰＤＬＣ:Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal)等を用いた高分子分散型液晶素子の開発が進められている。例えば、ＰＤＬＣ表示素子は、一対の基板間に液晶を高分子中に分散させた高分子分散液晶層を挟み込んでなる液晶セルを備え、電圧無印加時の光散乱状態から電圧印加時の光透過状態へと液晶セルを通過する光の透過率を変化させることによって画像表示を行う。このＰＤＬＣ表示素子では、液晶の配向処理や偏光板等が不要となるため、光の利用効率を高めることができ、従来のＴＮ(Twisted Nematic)液晶などの液晶表示素子と比べて明るい画像表示が可能とされている。また、ＨＰＤＬＣ素子は、例えば電圧無印加時の光透過状態から電圧印加時の光回折状態へと光の回折効率を変化させることができるホログラム素子であり、上述した高分子分散型液晶層が液晶と高分子との微細な周期配列（回折格子）構造を有している。

このような高分子分散型液晶素子を作製する際には、液晶セルに液晶と未硬化の光硬化性樹脂とを混合した混合液（シロップという。）を注入した後に、液晶セルに紫外線を照射し、光硬化樹脂を光重合により硬化させることで、上述した高分子分散液晶層を形成する。具体的に、上述したＰＤＬＣ表示素子では、シロップが注入された液晶セルに対して紫外光を全面に亘って均一に照射する全面露光によって、液晶が光硬化性樹脂中に分散されてなる高分子分散液晶層を形成する。一方、上述したＨＰＤＬＣ素子では、シロップが注入された液晶セルに対して２つの紫外光を干渉させながら照射する二光束干渉露光によって、液晶と光硬化性樹脂とが周期的に配列されてなる高分子分散液晶層を形成する。

ところで、光硬化性樹脂は、主にアクリレート系又はメタクリレート系のモノマーやオリゴマーといった光重合材料と、紫外線を吸収する光重合開始剤とを含む液体であり、光重合材料自体は紫外線の吸収性が余り高くないために、この光重合材料の光重合反応を開始させるためには、光重合開始剤の紫外線吸収による励起が必要となる。

このため、従来の高分子分散型液晶素子では、シロップが注入された液晶セルに紫外線を照射する際に、非常に高いエネルギーの紫外線が必要となり、また、シロップ中の液晶や光重合開始剤等が紫外線を吸収するために、光硬化性樹脂が硬化するまでの時間が長くなるといった問題があった。

なお、本発明に関連する公知文献としては、例えば下記特許文献１がある。
この特許文献１には、混合液中の光重合材料を重合させるために紫外線の透過率が高い透明基板を用いて液晶セルを構成することが記載されている。しかしながら、この特許文献１に記載される方法では、基板による紫外線の減衰を抑えることができるものの、液晶セルに注入された混合液に対しては従来と同様に強い紫外線を照射する必要がある。
特開平７−２７０７６１号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、短時間且つ少ないエネルギーで光硬化性樹脂を硬化させることができ、その作製時間を大幅に短縮させた高分子分散型液晶素子及びその製造方法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明に係る高分子分散型液晶素子は、一対の基板の周囲がシール材によって封止された液晶セルを備え、この液晶セルの一対の基板間に、第１の波長の光により重合して硬化される光硬化性樹脂と液晶とを含む高分子分散液晶層が形成されたものであって、高分子分散液晶層が第２の波長の光により蛍光を発する物質を含むことを特徴とする。
また、第１の波長の光と第２の波長の光とが同一の波長であることを特徴とする。
また、高分子分散液晶層は、硬化した光硬化性樹脂中に液晶が分散されてなることを特徴とする。
また、高分子分散液晶層は、硬化した光硬化性樹脂と液晶とが周期的に配列されてなることを特徴とする。
本発明に係る高分子分散型液晶素子の製造方法は、一対の基板間に液晶と未硬化の光硬化性樹脂とを混合した混合液を注入した液晶セルに第１の波長の光を照射し、光硬化樹脂を光重合により硬化させることによって、硬化した光硬化性樹脂と液晶とを含む高分子分散液晶層を形成する際に、混合液中に第２の波長の光により蛍光を発する物質を含有させることを特徴とする。
また、第１の波長の光と第２の波長の光とを同一の波長とすることを特徴とする。
また、液晶セルを第１及び第２の波長の光で全面露光することによって、硬化した光硬化性樹脂中に液晶が分散されてなる高分子分散液晶層を形成することを特徴とする。
また、液晶セルを第１及び第２の波長の光で干渉露光することによって、硬化した光硬化性樹脂と液晶とが周期的に配列されてなる高分子分散液晶層を形成することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、液晶セルに注入された混合液中に第２の波長の光により蛍光を発する物質を含有させることで、この液晶セルに第１及び第２の波長の光を照射した際に、従来よりも短時間且つ少ないエネルギーで光硬化樹脂を硬化させることができるため、高分子分散型液晶素子の作製時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明を適用した高分子分散型液晶素子及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態として図１に示す本発明を適用したホログラフィック高分子分散型液晶素子（以下、ＨＰＤＬＣ素子という。）１について説明する。
このＨＰＤＬＣ素子１は、互いに対向して配置された一対の透明基板２，３の間に高分子分散液晶層４を挟持した液晶セル５を備えている。また、一対の透明基板２，３の周囲はシール材６によって封止されており、一対の透明基板２，３の互いに対向する内側の面には、それぞれ透明な導電材料からなる透明電極７，８が形成されている。

これら透明電極７，８のうち、一方は所定の間隔でストライプ状に複数配列されたストライプ電極であり、もう一方は基板全面に亘って形成されたベタ電極であっても、所定の間隔でストライプ状に複数配列されたストライプ電極であってもよい。これら透明電極７，８がストライプ電極からなる場合には、液晶セル５の厚み方向において重なるように配置される。また、各ストライプ電極の間隔は、液晶セル５の分解能に相当する幅とされる。

高分子分散液晶層４は、第１の波長の光により重合して硬化された光硬化性樹脂（ポリマー樹脂）９と、液晶１０とが周期的に配列された構造を有している。具体的に、この高分子分散液晶層４は、図２に示すように、第１の波長の光である紫外線の照射により重合して硬化された光硬化性樹脂９が高密度に存在する線状の第１の領域Ｓ１と、液晶１０が高密度に存在する線状の第２の領域Ｓ２とが交互に繰り返される微細な周期配列（回折格子）構造を有している。このうち、第１の領域Ｓ１は、光硬化性樹脂９によって等方性屈折率を有し、第２の領域Ｓ２は、液晶１０によって一軸性又は二軸性の異方性屈折率を有している。

第２の領域Ｓ２を構成する液晶１０は、正又は負の誘電異方性を持つネマティック液晶であり、その液晶分子が持つ誘電異方性によって配向状態が電界に応答して変化する。すなわち、この液晶１０に電界が印加されると、液晶分子が正の誘電異方性を持つ場合は、電界方向に対して平行な方向に液晶分子が動き、液晶分子が負の誘電異方性を持つ場合は、電界方向に対して垂直な方向に液晶分子が動くことになる。したがって、第２の領域Ｓ２では、透明電極７，８間に印加される電界によって、その屈折率を変化させることができる。なお、この高分子分散液晶層４としては、例えば特表２０００−５１５９９６号公報に記載されるＰＤＬＣ等を挙げることができる。

また、高分子分散液晶層４には、後述する光硬化性樹脂９の硬化を促進させるための蛍光剤が含有されている。この蛍光剤は、第２の波長の光により蛍光を発する物質からなる。具体的に、この高分子分散液晶層４には、光硬化性樹脂９が光重合により硬化する第１の波長の光と同一波長の光、すなわち紫外線によって蛍光を発する蛍光剤が含有されている。このような蛍光剤には、例えば下記化１に示すＢＢＯＴや、下記化２に示す５−シアノターフェニル(５ＣＴ)等を用いることができる。

なお、場合によっては、第１の波長とは異なる第２の波長の光によって蛍光を発する蛍光剤を高分子分散液晶層４に含有させることできる。この場合、後述する光硬化性樹脂９を光重合により硬化させる際に、第１及び第２の波長の光を液晶セル５に照射することになる。

以上のような構造を有するＨＰＤＬＣ素子１では、液晶セル５の透明電極７，８間に電圧が印加される場合と、液晶セル５の透明電極７，８間に電圧が印加されない場合とで、この液晶セル５を通過する光の回折効率を変化させることができる。

ここで、上述した高分子分散液晶層４では、図２に示すように、液晶セル５の透明電極７，８間に電圧が印加されない場合に、下記式１で表されるブラッグ(Bragg)の回折条件を満足するように、第１の領域Ｓ２が第２の領域Ｓ１とは異なる屈折率を有している。
２Λ・cosθ＝λ…(１)
なお、式(１)中、Λは、高分子分散液晶層４の屈折率分布周期であり、θは、高分子分散液晶層４内における光の入射軌跡と、高分子分散液晶層４内の等屈折率面とのなす角であり、λは、高分子分散液晶層４内における光の有効波長である。また、等屈折率面とは、例えば高分子分散液晶層４に電圧を印加した場合に、その断面の屈折率分布において屈折率が等しい連続した面のことをいう。

したがって、液晶セル５の透明電極７，８間に電圧が印加されない場合には、図３Ａに示すように、液晶セル５に入射した光Ｌが、ブラッグの回折条件によって高分子分散液晶層４内で強く回折されて、この回折された光Ｌ’が液晶セル５を透過することになる。
これに対して、図３Ｂに示すように、液晶セル５の透明電極７，８間に電圧が印加された場合には、高分子分散液晶層４に電界が印加されることによって、第２の領域Ｓ２を構成する液晶１０の配向状態が変化し、この第２の領域Ｓ２の屈折率と第１の領域Ｓ１の屈折率とがほぼ等しくなる。この場合、液晶セル５に入射した光Ｌは、ブラッグの回折条件から外れて、高分子分散液晶層４内で回折されずに、そのまま液晶セル５を透過することになる。
以上のようにして、このＨＰＤＬＣ素子１では、電圧無印加時の光透過状態から電圧印加時の光回折状態へと光の回折効率を変化させることができる。

なお、上記ＨＰＤＬＣ素子１では、電圧無印加時の光透過状態から電圧印加時の光回折状態へと光の回折効率を変化させる構成に必ずしも限定されるものではなく、電圧印加時にブラッグの回折条件を満足させるように液晶１０の屈折率変化を設定すれば、電圧無印加時の光回折状態から電圧印加時の光透過状態へと光の回折効率を変化させる構成とすることもできる。

本発明では、このようなＨＰＤＬＣ素子１を、例えば光路切替スイッチとして利用することができる。具体的に、上記ＨＰＤＬＣ素子１を光路切替スイッチとして利用した電子機器の一例として、図４Ａ，Ｂに示す携帯電話機２０について説明する。
この携帯電話機２０は、本体部２１に対してパネル部２２が開閉可能に取り付けられた構造を有している。本体部２１には、各種操作を行うための操作ボタン２３が設けられており、この本体部２１の内部には、図示を省略するが、各部を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）や、データを記憶するメモリ等が設けられている。一方、パネル部２２には、液晶表示パネル２４が設けられており、操作ボタン２３による操作状態やメモリに記憶された画像データ等をＣＰＵの制御のもとで表示する。また、パネル部２２の液晶表示パネル２４とは反対側には、カメラ部２５とフラッシュ発光部２６とが設けられており、操作ボタン２３を操作し、このカメラ部２５により撮影された画像を液晶表示パネル２４に表示することもできる。

パネル部２２の内部には、図５及び図６に示すように、液晶表示パネル２４のバックライトとして、光を出射する光源２７と、この光源２７から出射された光を伝搬するバー導光体２８と、このバー導光体２８から出射された光を側端面から内部に導入し、均一に面発光させて液晶表示パネル２４の背面側に照射する導光板２９とが設けられている。また、光源２７とバー導光体２８との間には、光源２７から出射された光の光路を液晶表示パネル２４側とフラッシュ発光部２６側とに切り替える光路切替スイッチとして、上記ＨＰＤＬＣ素子１が設けられている。

この携帯電話機２０では、カメラ部２５による撮影を行わない場合、上記ＨＰＤＬＣ素子１はオフ(ＯＦＦ)状態となる。この場合、光源２７から出射された光は、ＨＰＤＬＣ素子１をそのまま透過してバー導光体２８へと導かれる。一方、カメラ部２５による撮影を行う場合には、操作ボタン２３を操作することによって上記ＨＰＤＬＣ素子１がオン(ＯＮ)状態となる。この場合、光源２７から出射された光は、ＨＰＤＬＣ素子１によって回折されて、フラッシュ発光部２６のレンズ２６ａへと導かれる。したがって、この携帯電話機２０では、フラッシュ発光部２６に新たな光源を配置することなく、バックライトの光源２７を利用してフラッシュ撮影を行うことができる。

次に、上記ＨＰＤＬＣ素子１の製造方法について説明する。
上記ＨＰＤＬＣ素子１を製造する際は、先ず、上記一対の透明基板２，３の周囲がシール材６によって封止されてなる液晶セル５を用意し、この液晶セル５に、主にモノマーやオリゴマーといった光重合材料と紫外線を吸収する光重合開始剤とを含む未硬化の光硬化性樹脂９と、液晶１０と、蛍光剤とを所定の割合で調製して十分に撹拌させた混合液（以下、シロップという。）を注入する。

次に、このシロップが注入された液晶セル５に対して、二光束干渉露光法による干渉露光によって紫外線の２光束を干渉させながら照射し、シロップ内の光硬化性樹脂９を光重合により硬化させる。
ここで、シロップ中の光重合材料と液晶とは、共に極性を有する物質のため、混じりやすい（相溶性という。）といった特性を有するが、光重合反応が進むにつれて極性のないポリマー樹脂と、極性を有する液晶１０との間で相分離が生じることになる。したがって、この干渉露光では、２光束の干渉縞のうち明部で光重合が起こるため、この明部には、硬化した光硬化性樹脂（ポリマー樹脂）９が高密度に存在する線状の第１の領域Ｓ１が形成される一方、暗部には、液晶１０が高密度に存在する線状の第２の領域Ｓ２が形成されることになる。
これにより、硬化した光硬化性樹脂９と液晶１０とが周期的に配列された構造を有する高分子分散液晶層４を一対の透明基板２，３間に形成することができる。

ところで、この液晶セル５に注入されるシロップには、紫外線によって蛍光を発する蛍光剤が含有されている。このような蛍光剤には、例えば上記化１に示すＢＢＯＴや、上記化２に示す５−シアノターフェニル(５ＣＴ)等を用いることができる。
したがって、液晶セル５に紫外線を照射した際には、この蛍光剤が発する光によって光硬化性樹脂９の硬化が促進されるため、従来よりも少ないエネルギーで光硬化性樹脂９を硬化させることができ、また、光硬化性樹脂９の硬化も短時間で進むことになる。これにより、上記ＨＰＤＬＣ素子１の作製時間を大幅に短縮することができる。
なお、光硬化性樹脂９が光重合により硬化する第１の波長とは異なる第２の波長の光によって蛍光を発する蛍光剤を高分子分散液晶層４に含有させた場合には、光硬化性樹脂９を光重合により硬化させる際に、第１及び第２の波長の光を液晶セル５に照射することによって、従来よりも短時間且つ少ないエネルギーで光硬化性樹脂９を硬化させることができる

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として、図７に示す本発明を適用した高分子分散型液晶表示素子（以下、ＰＤＬＣ表示素子という。）３０について説明する。
このＰＤＬＣ表示素子３０は、互いに対向して配置された一対の透明基板３１，３２の間に高分子分散液晶層３３を挟持してなる液晶セル３４を備えている。また、一対の透明基板３１，３２の周囲はシール材３５によって封止されており、一対の透明基板３１，３２の互いに対向する内側の面には、それぞれＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)等の透明な導電材料からなる透明電極３６，３７が形成されている。

これら透明電極３６，３７は、パッシブマトリックス駆動方式を採用した場合、所定の間隔でストライプ状に複数配列されたストライプ電極であり、一対の透明基板３１，３２の間で互いに直交して配列される。一方、アクティブマトリックス駆動方式を採用した場合には、これら透明電極３６，３７のうち、一方は基板全面に亘って形成されたベタ電極であり、もう一方は各画素に対応してマトリックス状に複数配列された画素電極である。また、アクティブマトリックス駆動方式の場合、画素毎にＴＦＴ(Thin Film Transistor)等のアクティブ素子を設けることによって各画素の点灯が制御される。

高分子分散液晶層３３は、第１の波長の光により重合して硬化された光硬化性樹脂（ポリマー樹脂）３８中に液晶３９が分散されてなる構造を有している。この光硬化性樹脂３８中に分散された液晶１０は、正又は負の誘電異方性を持つネマティック液晶であり、その液晶分子が持つ誘電異方性によって配向状態が電界に応答して変化する。すなわち、この液晶３９に電界が印加されると、液晶分子が正の誘電異方性を持つ場合は、電界方向に対して平行な方向に液晶分子が動き、液晶分子が負の誘電異方性を持つ場合は、電界方向に対して垂直な方向に液晶分子が動くことになる。したがって、この光硬化性樹脂３８中に分散された液晶３９は、透明電極３６，３７間に印加される電界によって、その配向状態を変化させることができる。なお、この高分子分散液晶層３３としては、例えば特表２０００−５１５９９６号公報に記載されるＰＤＬＣ等を挙げることができる。

また、この高分子分散液晶層３３には、後述する光硬化性樹脂３８の硬化を促進させるための蛍光剤が含有されている。この蛍光剤は、第２の波長の光により蛍光を発する物質からなる。具体的に、この高分子分散液晶層３３には、光硬化性樹脂３８が光重合により硬化する第１の波長の光と同一波長の光、すなわち紫外線によって蛍光を発する蛍光剤が含有されている。このような蛍光剤には、例えば上記化１に示すＢＢＯＴや、上記化２に示す５−シアノターフェニル(５ＣＴ)等を用いることができる。
なお、場合によっては、第１の波長とは異なる第２の波長の光によって蛍光を発する蛍光剤を高分子分散液晶層３３に含有させることもできる。この場合、後述する光硬化性樹脂３８を光重合により硬化させる際に、第１及び第２の波長の光を液晶セル３４に照射することになる。

以上のような構造を有するＰＤＬＣ表示素子３０では、液晶セル３４の透明電極３６，３７間に電圧が印加される場合と、液晶セル３４の透明電極３６，３７間に電圧が印加されない場合とで、この液晶セル３４を通過する光の透過率を変化させることによって画像表示を行う。
具体的に、液晶セル３４の透明電極７，８間に電圧が印加されない場合には、光硬化性樹脂３８内に分散された液晶３９の液晶分子は互いにランダムな方向を向いているため、この液晶セル３４に入射した光Ｌは、高分子分散液晶層４内で散乱することになる。
これに対して、液晶セル３４の透明電極３６，２７間に電圧が印加された場合には、高分子分散液晶層３３に電界が印加されることによって、光硬化性樹脂３８内に分散された液晶３９の液晶分子が一定の方向に配向することになる。この場合、液晶セル３４に入射した光Ｌは、高分子分散液晶層４内を透過することになる。

以上のようにして、このＰＤＬＣ表示素子３０では、各画素の電極間に印加される駆動電圧を制御することによって、電圧無印加時の光散乱状態から電圧印加時の光透過状態へと液晶セル３４を通過する光の透過率を変化させることができる。そして、これら各画素の点灯を制御することによって画像表示を行うことができる。また、このようなＰＤＬＣ表示素子３０では、液晶３９の配向処理や偏光板等が不要となるため、光の利用効率を高めることができ、従来のＴＮ(Twisted Nematic)液晶などの液晶表示素子と比べて明るい画像表示が可能である。

なお、このＰＤＬＣ表示素子３０では、液晶セル５の背面側から光を照射することによって透過型の画像表示を行う構成以外にも、例えば液晶セル３４の背面側に反射板を配置したり、液晶セル３４の背面側の基板に反射膜を形成したりすることによって、反射型の画像表示を行う構成とすることもできる。
さらに、このＰＤＬＣ表示素子３０では、液晶セル３４の側端部から入射した光によって画像表示を行う構成とすることもできる。この場合、ＰＤＬＣ表示素子３０を照明する照明装置を液晶セル３４の側端部に配置することによって、装置全体を更に小型化（特に薄型化）することができる。

なお、このＰＤＬＣ表示素子３０では、液晶セル３４に赤、緑、青の３原色に対応したカラーフィルタを設けてカラー表示を行うこともできる。また、このＰＤＬＣ表示素子３０を照明する照明装置に赤、緑、青の３原色に対応した各光源を配置し、これら各光源が出射する色光を用いてカラー表示を行うこともできる。

次に、上記ＰＤＬＣ表示素子３０の製造方法について説明する。
上記ＰＤＬＣ表示素子３０を製造する際は、先ず、上記一対の透明基板３１，３２の周囲がシール材３５によって封止されてなる液晶セル３４を用意し、この液晶セル３４に、主にモノマーやオリゴマーといった光重合材料と紫外線を吸収する光重合開始剤とを含む未硬化の光硬化性樹脂３８と、液晶３９と、蛍光剤とを所定の割合で調製して十分に撹拌させた混合液（以下、シロップという。）を注入する。

次に、このシロップが注入された液晶セル３４に対して全面露光によって紫外線を全面に亘って均一に照射し、シロップ内の光硬化性樹脂３８を光重合により硬化させる。これにより、硬化した光硬化性樹脂（ポリマー樹脂）３８中に液晶３９を分散させた構造を有する高分子分散液晶層３３を一対の透明基板３１，３２間に形成することができる。

ところで、この液晶セル３４に注入されるシロップには、紫外線によって蛍光を発する蛍光剤が含有されている。この蛍光剤には、例えば上記化１に示すＢＢＯＴや、上記化２に示す５−シアノターフェニル(５ＣＴ)等を用いることができる。
したがって、液晶セル３４に紫外線を照射した際には、この蛍光剤が発する光によって光硬化性樹脂３８の硬化が促進されるため、従来よりも少ないエネルギーで光硬化性樹脂３８を硬化させることができ、また、光硬化性樹脂３８の硬化も短時間で進むことになる。これにより、上記ＰＤＬＣ表示素子３０の作製時間を大幅に短縮することができる。
なお、光硬化性樹脂３８が光重合により硬化する第１の波長とは異なる第２の波長の光によって蛍光を発する蛍光剤を高分子分散液晶層３３に含有させた場合には、光硬化性樹脂３８を光重合により硬化させる際に、第１及び第２の波長の光を液晶セル５に照射することによって、従来よりも短時間且つ少ないエネルギーで光硬化性樹脂３８を硬化させることができる。

（実施例１）
実施例１では、上記ＰＤＬＣ表示素子３０を実際に作製した。具体的に、実施例１のＰＤＬＣ表示素子を製造する際は、先ず、上記一対の透明基板３１，３２の周囲がシール材３５によって封止されてなる液晶セル３４を用意し、この液晶セル３４に、光硬化性樹脂３８としてアクリル系モノマーと、液晶３９としてネマティック混合液晶とを１：４の割合で調製し、これに蛍光剤として５−シアノターフェニル(５ＣＴ)を１％の割合で添加し、十分に撹拌させたシロップを注入した。次に、このシロップが注入された液晶セル３４に対して全面露光によって紫外線をパネル全面に亘って均一に照射し、シロップ内の光硬化性樹脂３８を光重合により硬化させた。以上のようにして、硬化した光硬化性樹脂３８中に液晶３９が分散された高分子分散液晶層３３が一対の透明基板３１，３２間に挟持されてなるＰＤＬＣ表示素子３０を作製した。
（比較例１）
比較例１では、シロップ中に蛍光剤を添加しなかった以外は、実施例１のＰＤＬＣ表示素子と同様にＰＤＬＣ表示素子を作製した。

そして、これら実施例１と比較例１との各セルにおける光透過率が作製時の紫外線照射時間に対してどのように依存するかを測定した測定結果を図８に示す。
図８に示すように、実施例１と比較例１とでは、実施例１のようにシロップ中に蛍光剤を添加したものの方が露光時間に対して早くセルの光透過率が下がり、光硬化性樹脂の硬化が早く進むことがわかる。また、実施例１の方が比較例１よりも最終的なセルの光透過率が低くなることがわかる。このことから、シロップ中に蛍光剤を入れることによって、ＰＤＬＣ表示素子の作製時間が大幅に短縮されると共に、その光透過率特性も向上することが明らかとなった。

（実施例２）
実施例２では、上記ＨＰＤＬＣ素子１を実際に作製した。具体的に、実施例２のＨＰＤＬＣ素子１を製造する際は、先ず、上記一対の透明基板２，３の周囲がシール材６によって封止されてなる液晶セル５を用意し、この液晶セル５に、光硬化性樹脂９としてアクリル系モノマーと、液晶１０としてネマティック混合液晶とを１：１の割合で調製し、これに蛍光剤として５−シアノターフェニル(５ＣＴ)を１％の割合で添加し、十分に撹拌させたシロップを注入した。次に、このシロップが注入された液晶セル５に対して、二光束干渉露光法による干渉露光によって紫外線の２光束を干渉させながら照射し、シロップ内の光硬化性樹脂９を光重合により硬化させた。以上のようにして、硬化した光硬化性樹脂９と液晶１０とが周期的に配列された構造を有する高分子分散液晶層４が一対の透明基板２，３間に挟持されてなるＨＰＤＬＣ素子１を作製した。
（比較例２）
比較例２では、シロップ中に蛍光剤を添加しなかった以外は、実施例２のＨＰＤＬＣ素子と同様にＨＰＤＬＣ素子を作製した。

そして、これら実施例２と比較例２との各セルにおける回折効率が作製時の紫外線露光パワーに対してどのように依存するかを測定した測定結果を図９に示す。
図９に示すように、実施例２と比較例２とでは、実施例２のようにシロップ中に蛍光剤を添加したものの方が、露光パワーが高い場合（４０ｍＷ／ｃｍ^２）と低い場合（４ｍＷ／ｃｍ^２）の両方でほぼ１００％の回折効率が得られたのに対して、比較例２のようにシロップ中に蛍光剤を添加しなかったものは、露光パワーが低いと回折効率が低下することがわかる。このことから、シロップ中に蛍光剤を入れることによって、少ないエネルギーで光硬化性樹脂９を硬化できることが明らかとなった。

（実施例３）
実施例３では、シロップ中に蛍光剤としてＢＢＯＴを０．５％添加した以外は、実施例１のＰＤＬＣ素子と同様にＰＤＬＣ素子を作製した。
（実施例４）
実施例４では、シロップ中に蛍光剤としてＢＢＯＴを２．０％添加した以外は、実施例３のＰＤＬＣ素子と同様にＰＤＬＣ素子を作製した。
（比較例３）
比較例３では、シロップ中にＢＢＯＴを添加しなかった以外は、実施例３のＰＤＬＣ素子と同様にＰＤＬＣ素子を作製した。

そして、これら実施例３，４及び比較例３の各セルにおける光透過率が作製時の紫外線照射時間に対してどのように依存するかを測定した測定結果を図１０に示す。
図１０に示すように、実施例３，４と比較例３とでは、実施例３，４のようにシロップ中にＢＢＯＴを添加したものの方が露光時間に対して早くセルの光透過率が下がり、光硬化性樹脂の硬化が早く進むことがわかる。また、実施例３と実施例４とでは、ＢＢＯＴの添加量が多い実施例４の方が露光時間に対して早くセルの光透過率が下がり、光硬化性樹脂の硬化が早く進むことがわかる。一方、ＢＢＯＴの添加量が少ない実施例３の方が実施例４よりも最終的なセルの光透過率が低くなることがわかる。このことから、シロップ中に蛍光剤としてＢＢＯＴを入れることによって、ＰＤＬＣ素子の作製時間が大幅に短縮されると共に、その光透過率特性も向上することが明らかとなった。

図１は、本発明を適用したＨＰＤＬＣ素子の構成を示す断面図である。 図２は、高分子分散液晶層を拡大して示す模式図である。 図３は、ＨＰＤＬＣ素子の動作を説明するための模式図である。 図４は、携帯電話機の外観を示す斜視図である。 図５は、パネル部の内部構造を示す模式図である。 図６は、光路切替スイッチの構造を示す模式図である。 図７は、本発明を適用したＰＤＬＣ素子の構成を示す断面図である。 図８は、実施例１及び比較例１の紫外線照射時間と光透過率との関係を示すグラフである。 図９は、実施例２及び比較例２の紫外線露光パワーと回折効率との関係を示すグラフである。 図１０は、実施例３，４及び比較例３の紫外線照射時間と光透過率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…ＨＰＤＬＣ素子、２，３…透明基板、４…高分子分散液晶層、５…液晶セル、６…シール材、７，８…透明電極、９…光硬化性樹脂、１０…液晶、２０…携帯電話機、３０…ＰＤＬＣ表示素子、３１，３２…透明基板、３３…高分子分散液晶層、３４…液晶セル、３５…シール材、３６，３７…透明電極、３８…光硬化性樹脂、３９…液晶

Claims (8)

1. 一対の基板の周囲がシール材によって封止された液晶セルを備え、この液晶セルの前記一対の基板間に、第１の波長の光により重合して硬化される光硬化性樹脂と液晶とを含む高分子分散液晶層が形成された高分子分散型液晶素子であって、
   前記高分子分散液晶層は、第２の波長の光により蛍光を発する物質を含むことを特徴とする高分子分散型液晶素子。
2. 前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とが同一の波長であることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶素子。
3. 前記高分子分散液晶層は、前記硬化した光硬化性樹脂中に前記液晶が分散されてなることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶素子。
4. 前記高分子分散液晶層は、前記硬化した光硬化性樹脂と前記液晶とが周期的に配列されてなることを特徴とする請求項１に記載の高分子分散型液晶素子。
5. 一対の基板間に液晶と未硬化の光硬化性樹脂とを混合した混合液を注入した液晶セルに、第１の波長の光を照射し、前記光硬化樹脂を光重合により硬化させることによって、硬化した光硬化性樹脂と前記液晶とを含む高分子分散液晶層を形成する高分子分散型液晶素子の製造方法であって、
   前記混合液中に第２の波長の光により蛍光を発する物質を含有させることを特徴とする高分子分散型液晶素子の製造方法。
6. 前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを同一の波長とすることを特徴とする請求項５に記載の高分子分散型液晶素子。
7. 前記液晶セルを前記第１及び第２の波長の光で全面露光することによって、前記硬化した光硬化性樹脂中に前記液晶が分散されてなる高分子分散液晶層を形成することを特徴とする請求項５に記載の高分子分散型液晶素子の製造方法。
8. 前記液晶セルを前記第１及び第２の波長の光で干渉露光することによって、前記硬化した光硬化性樹脂と前記液晶とが周期的に配列されてなる高分子分散液晶層を形成することを特徴とする請求項５に記載の高分子分散型液晶素子の製造方法。

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