JP2009237445A - 液晶光学装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧オフ時に透明性が高く、電圧印加で強い光散乱性が得られる液晶光学装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】液晶光学装置は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成され第１の透明基板に対向する第２の透明基板と、第１及び第２の透明基板の間に挟まれ、ホスト液晶、カイラル剤、及び液晶性モノマーを含み、液晶性モノマーの少なくとも一部は重合してポリマー化している液晶層と、第１及び第２の透明電極間に電圧を印加する電圧印加装置とを有し、第１及び第２の透明電極間に電圧無印加の状態の液晶層に比べて、第１及び第２の透明電極間に電圧を印加した状態の液晶層の方が、光をより散乱させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶光学装置及びその製造方法に関し、特に、電圧印加により液晶層の光散乱状態が変化する液晶光学装置及びその製造方法に関する。

ポリマー分散型液晶（ＰＤ−ＬＣ）や、ポリマーネットワーク液晶（ＰＮ−ＬＣ）は、電圧印加により光散乱状態から透明状態に変化させることができる（例えば特許文献１参照）。

ＰＤ−ＬＣもしくはＰＮ−ＬＣを用いた液晶光学素子は、電圧オフ時に光散乱状態を示すので、通常透明状態で使用したい光学装置に応用する場合、透明状態を維持するための電圧印加が必要となり、消費電力が増える。また、故障により電圧印加できなくなったとき、散乱状態のままとなってしまうので、光学装置が機能しなくなる。さらに、ＰＤ−ＬＣもしくはＰＮ−ＬＣは、一般に、液晶相転移温度（Ｔｎｉ）が６０℃〜８０℃と低く、高温下で機能を発揮することが難しい。

特開２００５−０６０７０３号公報

本発明の一目的は、電圧オフ時に透明性が高く、電圧印加で強い光散乱性が得られる液晶光学装置及びその製造方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成され前記第１の透明基板に対向する第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板の間に挟まれ、ホスト液晶、カイラル剤、及び液晶性モノマーを含み、該液晶性モノマーの少なくとも一部は重合してポリマー化している液晶層と、前記第１及び第２の透明電極間に電圧を印加する電圧印加装置とを有し、前記第１及び第２の透明電極間に電圧無印加の状態の前記液晶層に比べて、前記第１及び第２の透明電極間に電圧を印加した状態の前記液晶層の方が、光をより散乱させる液晶光学装置が提供される。

本発明の他の観点によれば、第１の透明電極が形成された第１の透明基板、及び第２の透明電極が形成され前記第１の透明基板に対向する第２の透明基板を含む空セルを形成する工程と、前記空セルに、ホスト液晶、カイラル剤、及び液晶性モノマーを含む混合材料を注入して液晶セルを形成する工程と、前記液晶性モノマーの少なくとも一部を重合させポリマー化させる工程とを有する液晶光学装置の製造方法が提供される。

ホスト液晶に液晶性モノマーを添加し、液晶性モノマーの少なくとも一部を重合させた液晶層に、さらにカイラル剤が添加されていることにより、電圧印加時の光散乱性を高めることができる。

図１は、本発明の実施例による液晶光学素子の概略断面図である。それぞれ透明電極２、６が形成された１対の透明基板１、７を用意する。透明基板１、７は、例えば青板ガラスであり、厚さはそれぞれ例えば０．７ｍｍｔである。透明電極２、６は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなり、厚さはそれぞれ例えば２００ｎｍである。透明電極２、６は、所望の表示形状に対応してパターニングされたものを用いることができる。透明基板１の透明電極２上、透明基板７の透明電極６上に、それぞれ、配向膜３、５を形成し、配向膜３、５にラビング等による配向処理を施す。

次に、一方の透明基板１上に、ギャップコントロール剤を２ｗｔ％〜５ｗｔ％含んだメインシール剤８を形成する。メインシール剤８の形成方法として、例えば、スクリーン印刷もしくはディスペンサを用いる。ギャップコントロール剤の径は、液晶層４が５μｍ〜１５０μｍの厚さとなるように選択する。実施例では、液晶層４の厚さを１５μｍとするため、ギャップコントロール剤として、例えば、径が１５μｍのグラスファイバーを選ぶ。このグラスファイバーを、例えば三井化学製シール剤ＥＳ−７５００に３ｗｔ％添加し、メインシール剤８とする。他方の透明基板７上には、ギャップコントロール剤９を散布する。例えば、径１５μｍのプラスチックボールを、乾式のギャップ散布機を用いて散布する。

両方の透明基板１、７を、配向方向がアンチパラレルになるように、配向膜３、５を対向させて重ね合わせ、プレス機等で圧力を一定に加えた状態で熱処理を行い、メインシール剤を硬化させる。例えば、１５０℃で３時間の熱処理を行う。このようにして、例えばセル厚１５μｍの空セルが作製される。なお、後述のように、配向方向はツイステッドネマチック（ＴＮ）としてもよく、また、配向膜形成やラビング等による配向処理を行わないこともできる。

次に、空セルに、ホスト液晶、カイラル剤、液晶性モノマー、及び光重合反応開始剤を混合した材料を例えば真空注入し、液晶層４を形成する。ホスト液晶として、誘電率異方性Δεが正の液晶（例えば屈折率異方性Δｎ＝０．２９８、液晶相転移温度Ｔｎｉ＝１２８℃、９０°ＴＮの時の閾値電圧が１．７Ｖの大日本インキ化学工業製の液晶材料）を用いる。

カイラル剤として、例えば、メルク社製Ｓ−８１１を、ホスト液晶に対して例えば０．３７６ｗｔ％（ピッチ２８μｍ）となるように添加する。ツイスト角度は１８０°程度となる。

このカイラル剤入り液晶に、液晶性モノマーを添加する。紫外（ＵＶ）重合性モノマーであればどれでも使え、例えばアクリレート系モノマー（液晶分子の例えば端部にアクリレート系の官能基がついているモノマー）を、ホスト液晶に対して例えば５ｗｔ％添加する。

さらに、光重合開始剤を、液晶性モノマーに対し０．１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％添加する。光重合開始剤として特に限定はなく、例えば、３６５ｎｍ付近の紫外線に感度を持つ材料であればよい。例えば、チバケミカルズ製のイルガキュア（登録商標）を用いることができる。

液晶層４の形成後、注入口にエンドシール剤を塗布し、封止する。なお、このとき、光硬化性エンドシール剤を用いるのであれば、液晶層４に紫外線が照射されないように遮光マスクを用いるとよい。また、熱硬化性のエンドシール剤や、２液混合タイプのエンドシール剤を用いてもよい。このようにして、液晶セルが作製される。

液晶セルに、例えばフォトマスク１０を介して紫外線を照射し、液晶性モノマーを重合させる。紫外線照射には、例えば、高圧水銀ランプを光源とする目白プレシジョン製の光配向装置を用いることができる。照射強度は例えば８０ｍＷ／ｃｍ^２（波長３５０ｎｍ）で、照射時間は例えば３０秒であり、照射量は２．５Ｊ／ｃｍ^２程度である。なお、紫外線照射装置の光源は、高圧水銀ランプに限らず、キセノンランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ等としてもよい。

フォトマスク１０として、例えば、幅２０μｍの線状の開口部と幅２０μｍの線状の遮光部とが交互に並んだストライプパターンのものを用いる。なお、フォトマスクを介さず、液晶セルの全面に露光させるようにしてもよい。

電圧印加装置１００が、一対の透明電極２、６に接続され、両電極間に所望の電圧を印加する。

次に、上述のように作製された液晶光学素子の電気光学特性を評価した実験について説明する。透明電極間の印加電圧と液晶層の光透過率との関係（ＶＴ特性）を調べた。配向方向（ラビング方向）と、フォトマスクのストライプパターンの長手方向（開口部または遮光部の長さ方向）とを平行に配置して露光したサンプル（これを「縦ストライプ」と呼ぶこととする）と、配向方向とストライプパターンの長手方向とを直交に配置して露光したサンプル（これを「横ストライプ」と呼ぶこととする）と、フォトマスクを介さず液晶セルの全面に露光したサンプル（これを「全面露光」と呼ぶこととする）を測定した。

図２は、これらのサンプルの測定結果を示すグラフであり、横軸がＶ単位で示す印加電圧であり、縦軸が％単位で示す透過率である。液晶セルを直進して透過する透過光の透過率を測定している。透過率は、大塚電子のＬＣＤ−５２００で測定した。

どのサンプルも、電圧無印加状態で７０％程度の透過率を示し透明であり、印加電圧が高くなるにつれ透過率が低下する。印加電圧５Ｖ〜１０Ｖで、透過率が１０％程度まで急激に低下する。なお、透過率が急激に低下した後、さらに印加電圧が高くなると、緩やかに透過率が上昇する傾向も見られる。

液晶セルを観察すると、電圧無印加の透明状態から、印加電圧が高くなるにつれ光散乱の程度が大きくなり、すりガラスのように変化する現象が見られた。この測定系では、まっすぐ透過した光の量を検出しており、散乱して横方向にずれた光は検出されない。従って、電圧印加により散乱性が強くなっていくのに伴い、透過率が低下することとなる。このように、目視観察と測定結果とを照らし合わせて、この測定での透過率低下が、光散乱性増加と対応づけられる。

どのサンプルも、例えば１０Ｖ程度の電圧印加で、強い光散乱状態に変化する。３つのサンプルとも概ね同様なＶＴ特性を示すが、サンプルごとの違いも見られる。横ストライプと全面露光とは、電圧無印加時の透過率がほぼ等しく（７２％程度）、縦ストライプはこれら２つのサンプルに比べて、電圧無印加時の透過率がやや低い（６９％程度）。縦ストライプと全面露光とは、透過率が急激に低下する電圧がほぼ等しく、横ストライプは、これら２つのサンプルに比べて、透過率が急激に低下する電圧がやや（２Ｖ程度）高い。

縦ストライプと全面露光とは、最低の透過率がほぼ等しく（９％程度）、横ストライプはこれら２つのサンプルに比べて、最低の透過率がやや低い（５％程度）。横ストライプは、最低透過率から、電圧が高くなるにつれて透過率が上昇する傾きも小さい傾向がある。測定したサンプルについて、オン・オフ時のコントラストの高さ（透過率差）という観点からは、横ストライプがやや優れているといえる。

次に、第１の比較例の液晶光学素子について説明する。比較例の液晶光学素子は、上述の縦ストライプ、横ストライプ、及び全面露光のサンプルにおいて、カイラル剤が添加されていないものである。これら第１の比較例の液晶光学素子に対しても、ＶＴ特性を測定した。

図３に、第１の比較例のサンプルのＶＴ特性を示す。どのサンプルも、電圧無印加時の透過率は７０％程度で、実施例のサンプルとほぼ同様である。ただし、電圧２Ｖ〜４Ｖ程度で透過率の低下（散乱性の上昇）が見られるものの、透過率は４０％程度までしか低下せず、充分な散乱性が得られない。このように、カイラル剤の添加により、電圧印加時の強い散乱性が得られることがわかった。

なお、高い透明性を得るには、電圧無印加時の透過率が７０％以上であることが特に好ましい。また、高い散乱性を得るには、電圧印加で得られる最低の透過率が１０％以下であることが特に好ましい。

次に、実施例と比較例のサンプルの偏光顕微鏡による観察結果について説明する。実施例（カイラル剤添加）の縦ストライプ及び比較例（カイラル剤無添加）の縦ストライプを偏光顕微鏡で観察した。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施例の縦ストライプの、電圧無印加時、透過率が最大（約７０％）と最小（約１０％）の中間（３５％〜４０％程度）になる電圧印加時、及び、最小の透過率(約１０％)となる電圧印加時での偏光顕微鏡写真である。

電圧オフ時は、液晶の配向境界に起因すると思われる薄いディスクリネーションラインは見られるものの、ほぼ均一な配向状態である。液晶性モノマーは、ホスト液晶分子と配向方向が揃った状態でポリマー化されており、電圧オフ時は、液晶性モノマーとホスト液晶分子の方向が揃った透明状態になっていると考えられる。

電圧を印加すると、フォトマスクのストライプパターンの方向（図の横方向）に沿って長い、配向状態の異なる大きな領域が観察され、高電界ほどはっきり見えてくる。これらの配向状態の異なる領域の境界及び内部で散乱が生じていると考えられる。

電圧印加に伴って、重合した液晶性モノマーの配向方向は保たれたまま、ホスト液晶分子の配向方向が変化すると考えられる。ホスト液晶分子の配向方向の変化の仕方は、重合した液晶性モノマーの作るポリマーネットワークで乱され、場所によるばらつきが生じていると考えられる。

特に、カイラル剤を添加している場合は、液晶分子が捩れた状態を示し、捩れ状態がポリマーネットワークにより乱されると考えられる。捩れ状態のばらつきが、強い散乱性に寄与しているのではないかと推測される。なお、全面露光のものも、捩れ状態のポリマーネットワークによるばらつきが生じていると考えられる。

なお、図２に示したように、例えば１０Ｖ以上の電圧印加により徐々に透過率が上昇する傾向が見られる。これは、ホスト液晶分子が電界方向に揃っていくのに加え、液晶層内部の捩れ状態が電圧増加に伴い解消されていくためではないかと推測される。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第１の比較例の縦ストライプの、電圧無印加、透過率最大と最小の中間調電圧、及び、透過率最小の電圧での偏光顕微鏡写真である。

オフ時は、液晶の配向境界に起因すると思われる薄いディスクリネーションラインが、実施例と同様に見られるが、その数は少ない。電圧を印加すると、配向状態の異なる領域が生じるが、その境界は実施例に比べてはっきりしない。また、フォトマスクのストライプパターンとの相関も弱い。これらの配向状態の異なる領域の境界及び内部で散乱が生じていると考えられるが、内部の散乱性は、捩れ構造を有していないため弱いと思われる。このように、カイラル剤を添加しない場合、ポリマーネットワークとホスト液晶分子との屈折率差のみが散乱性発現の主要因であることに起因して、弱い散乱性しか得られないのではないかと推測される。

なお、実施例ではアンチパラレルの配向処理を行ったが、配向方向はアンチパラレルに限らず、また配向処理を行わなくても、電圧印加で透明状態から散乱状態に変化する液晶光学素子を得られる。

図６に、実施例の液晶光学素子で、配向方向を直交させたサンプル（ＴＮと呼ぶこととする）、配向処理を行わないサンプル（ＮＲと呼ぶこととする）、及び、上述のアンチパラレル配向のサンプル（Ｐａｒａと呼ぶこととする）のＶＴ特性をまとめて示す。紫外線照射態様は横ストライプである。

いずれのサンプルも、電圧無印加で透明状態を示し、例えば１０Ｖ以上の電圧印加で強い散乱状態となる。なお、これらのサンプルについて、配向処理なしのサンプルが、コントラスト、及び、透明状態と散乱状態の変化の急峻性が低く、配向処理を行う方がよいことが示唆される。

図７及び図８は、それぞれ、ＴＮで紫外線照射態様を横ストライプ、縦ストライプ、全面露光としたサンプルのＶＴ特性、及び、ＮＲで紫外線照射態様を横ストライプ、縦ストライプ、全面露光としたサンプルのＶＴ特性である。

ＴＮでもＮＲでも、図２を参照して説明したＰａｒａと同様に、紫外線照射態様を横ストライプ、縦ストライプ、全面露光のいずれとしても、透明状態と散乱状態とを電圧で制御できる。なお、ＮＲでは、ここに示したサンプルについて、横ストライプに比べて縦ストライプ及び全面露光の方が、コントラストが高く、また透明状態と散乱状態の変化の急峻性も高い。

次に、実施例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性について説明する。なお、併せて、第２の比較例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性についても説明する。

図９は、実施例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性を示すグラフである。サンプルは、配向処理なし（ＮＲ）の縦ストライプである。透明状態から散乱状態への急峻な変化が、８５℃の高温でも確保されている。

これは、用いたホスト液晶の相転移温度が高く（例えば１２８℃）、カイラル剤や液晶性アクリレート系モノマー添加により、相転移温度が多少低くなるものの、液晶層が例えば１００℃以上の高い相転移温度を保っているためである。高温でも良好に機能するように、ホスト液晶の液晶相転移温度は１００℃以上であることが好ましい。なお、ホスト液晶の液晶相転移温度の上限は、例えば１３０℃である。

使用温度範囲が広いことは、適用可能な製品範囲が広くなることを示している。なお、−２０℃の極低温になると閾値が変化する様子が見られ、切り替え電圧に関して温度補償が必要になる可能性があるが、コントラストはほぼ変わらない。

図１０は、第２の比較例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性を示すグラフである。第２の比較例は、液晶層に一般的なポリマーネットワーク液晶（ＰＮ−ＬＣ）を用いており、電圧無印加で散乱状態を示し、電圧印加により透明状態に変化する。５０℃までは、高いコントラストが確保されているが、７０℃になるとコントラストが著しく低下し、８５℃では電圧印加にまったく反応しなくなっている。これは、液晶が等方相に相転移したためである。なお、相転移温度の高いＰＮ−ＬＣ材料を開発すればよいが、これは非常に困難である。

このように、実施例の液晶光学素子は、例えばポリマーネットワーク液晶を用いる液晶光学素子に比べて、高い温度まで透明状態・散乱状態の切り替え動作ができる。

以上説明したように、ホスト液晶に液晶性モノマーを添加し、液晶性モノマーの少なくとも一部を重合させた液晶層に、さらにカイラル剤が添加されていることにより、電圧印加で透明状態から強い光散乱状態に変化させられる。また、ホスト液晶として高い相転移温度のものを用いることができ、例えば１００℃近くの高温まで良好に動作させられる。

なお、上述の液晶光学素子の作製工程で、カイラル剤としてＳ−８１１を用い、その添加量を、ホスト液晶に対して例えば０．３７６ｗｔ％としたが、カイラル剤はＳ−８１１に限らず、また添加量もこれに限らない。

カイラル剤の添加量は、ホスト液晶に対し０．０２ｗｔ％〜５ｗｔ％程度の範囲とすればよい。ただし、添加量が少なくなるほど、電圧印加時の散乱性が低くなる。また、添加量が多すぎると、ＶＴ特性にヒステリシスが生じたり、電圧無印加時の透明性が悪くなったりする可能性等がある。

カイラル剤添加量と散乱性の傾向及びカイラルピッチの関係は、厳密には液晶材料やカイラル材料により一概には言えないが、実施例に用いた液晶材料に対しては、カイラル剤添加量０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％程度が特に望ましい。

なお、上述の液晶光学素子の作製工程で、液晶性モノマーを、ホスト液晶に対し５ｗｔ％添加したが、液晶性モノマー添加量はこれに限らない。液晶性モノマー添加量を０．５ｗｔ％〜４０ｗｔ％と変化させて検討したところ、液晶性モノマー添加量２ｗｔ％以下では充分にポリマーネットワークが形成されない傾向があり、また、添加量１５ｗｔ％以上では電圧による液晶の応答性が悪くなる傾向があることがわかった。液晶性モノマー添加量は、ホスト液晶に対し概ね２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。

なお、上述の液晶光学素子の作製工程で、フォトマスクとして幅２０μｍの開口部と幅２０μｍの遮光部とが並んだパターン、つまり４０μｍピッチのパターンを用いたが、パターンのピッチはこれに限らない。また、フォトマスクのパターンは、ストライプパターンに限らない。格子状パターン、同心円状パターン、ランダムパターン等でもよい。

また、上述の液晶光学素子の作製工程で、紫外線照射時間を３０秒としたが、照射時間はこれに限らない。ただし、照射時間が短すぎると高い散乱性が得られにくい。なお。照射時間を３０秒以上に長くしても散乱性は大幅には変わらないことが確認されている。紫外線照射時間は、１０秒〜１２０秒程度の範囲（照射量０．８Ｊ／ｃｍ^２〜１０Ｊ／ｃｍ^２に相当）とするのが好適である。

なお、実施例の液晶光学素子は偏光板を用いないので、偏光板を用いる一般的な液晶光学素子に比べて、高透過率にできる（例えば、素子透過率７０％以上、反射防止コートすることにより８５％以上が可能）。

次に、実施例の液晶光学素子の応用について説明する。実施例の液晶光学素子は、例えば、透明状態と散乱状態（曇った状態）とを切り替える素子として用いることができる。

透明状態は、光の直進成分が多い状態であり、光の広がり幅が狭い状態とも言える。一方、散乱状態は、直進成分が減り、広がって進む成分が増えた状態であるので、光の広がり幅が広い状態とも言える。従って、光の広がり幅が狭い状態と広い状態とを切り替える素子として用いることもできる。

散乱状態では透過率が低いので、光出射側から見て明暗を切り替える素子として用いることもできる。なお、印加電圧を連続的に変化させれば、曇り度や光の広がり幅や明暗を連続的に制御することもできる。

具体的な応用例として、例えば、ヘッドライトやストロボや、デジカメのビューファインダー等の情報表示装置等が挙げられる。

ヘッドライトへの応用では、例えば、通常は透明状態にして、遠くの対象物の視認性を高くし、交差点等近くの様子の視認性を高めるときに、散乱状態に切り替える。ストロボへの応用では、例えば、通常は透明状態にして、遠くまで照明できるようにしておき、マクロ撮影で近くを照明するときに、散乱状態に切り替える。なお、ヘッドライトやストロボ等で、中間調電圧を用いて照明状態を連続的に（あるいは多段階に）変えるようにしてもよい。デジカメのビューファインダーへの応用では、例えば、ビューファインダー内に情報を表示しない場合は透明状態にし、情報を表示する場合には情報表示部分を散乱状態（暗状態）に切り替える。

実施例の液晶光学素子は、電圧オフ時に透明状態を示す。従って、トラブル発生で電圧を液晶セルに印加できなくなったとき、透明状態が保たれる。一方、例えば第２の比較例のように、電圧印加により透明になる液晶光学素子を用いる場合は、このようなトラブル発生時に、散乱状態のままになってしまう。例えば上記の応用で、ヘッドライトやストロボやビューファインダーが常時散乱状態になってしまうと、通常の利用に支障が生じる。実施例の液晶光学素子は、このようなトラブル時でも透明状態が確保されるので、通常の利用に支障が生じない。

次に、デジカメのビューファインダーへの応用例をさらに詳しく説明する。本応用例では、実施例の液晶光学素子の１対の透明電極（コモン電極、セグメント電極）が、所望の情報表示パターンを表示できるパターンで形成されている。

図１１は、ビューファインダー内の情報表示パターンを概略的に示す平面図である。複数のマークＭＫが、情報表示パターンを構成している。情報表示パターン以外の領域が透明な背景ＢＧである。情報表示が必要無い通常時、マークＭＫは透明状態にされ、ビューファインダー内全面が透明状態にされる。情報表示が必要な時、電圧印加によりマークＭＫが散乱状態つまり暗状態にされ、情報表示パターンが表示される。

図１２及び図１３は、それぞれ、このような情報表示パターンを実現するためのセグメント電極パターン及びコモン電極パターンの例である。セグメント電極パターンとコモン電極パターンの平面視上の重なり領域として、情報表示パターンが画定される。

この例では、１０本のセグメント電極ＥＳが配置され、各セグメント電極ＥＳが対応するセグメント電極端子ＴＳから取り出される。また、１本のコモン電極ＥＣが配置され、コモン電極ＥＣが、トランスファー端子ＴＴを介して、セグメント電極側の基板上に配置されたコモン電極端子ＴＣから取り出される。

情報表示パターンが配置されない背景は、透明・散乱状態を切り替える必要がないので、（引き回し部分以外は）電極を配置しなくて構わない。一方、例えば第２の比較例のように、電圧印加で透明状態になる液晶光学素子をビューファインダーに応用する場合（比較例のビューファインダーと呼ぶこととする）は、情報表示パターン用の電極の外側に、背景を透明に保つ電圧印加のための電極が必要となる。

比較例のビューファインダーでは、背景の透明性を保つために、ビューファインダーの情報表示機能を使わなくても常に電圧印加が必要となり、消費電力が大きい。また、ほぼ全面を透明にするために、情報表示パターン用電極と背景用電極とは、非常に狭い間隙で配置する必要がある。ビューファインダー部分は拡大表示されるので、電極間の隙間を使用者にわからなくするためには、５μｍ〜３０μｍ程度の高精度パターニングが必要となる。

実施例のビューファインダーでは、情報表示のときのみ電圧を印加すればよいので、消費電力低減が図られる。また、情報表示パターン用電極の外側には電極が必要ないので、電極のパターニングの精度も緩くできる。また、電極配置面積が減れば、わずかではあるが、透明電極の光吸収による透過率低下が抑制される。

なお、実施例の液晶光学素子は、ビューファインダーに限らず、種々のマークや文字等からなる表示パターンを表示する情報表示装置一般に応用することができる。例えば、背景画像に情報を重ねて表示するスーパーインポーズ方式の情報表示装置に用いることができる。

なお、実施例の液晶光学素子は、ビューファインダーに限らず、通常透明状態で使用するような光学装置（例えばヘッドライト等の照明）に用いるとき、電圧印加で散乱状態から透明状態になる液晶光学素子を用いる場合に比べて、消費電力を抑制する。

また、実施例の液晶光学素子は、特に高温での動作が良好であり、使用動作範囲を広くできるので、自動車用、民生用等多くの製品に用いることができよう。民生用であっても、ポータブルなデジカメや携帯電話は例えば車のダッシュボードにおきっぱなしにするような状況が想定され、高い動作温度範囲が求められる。また、ストロボでは連続点灯等により素子が高温化すると考えられ、例えば１００℃以上の高い動作温度範囲が望まれる。

実施例の液晶光学素子の応用が考えられる製品例をまとめる。実施例の液晶光学素子は、例えば、デジタルスチルカメラのストロボ灯具、光学系、及びビューファインダー用表示装置等に用いることができる。また、カメラ付き携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パソコン等の有する表示装置等に用いることもできよう。また、普通乗用車、軽自動車、トラック、バス等の自動車用の灯具やオートバイ、自転車等の二輪用の灯具の配光制御部に用いることもできる。また、屋内照明、街路灯、懐中電灯等の一般照明の配光制御部に用いることもできよう。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

図１は、本発明の実施例による液晶光学素子の概略断面図である。 図２は、実施例（アンチパラレル配向）の液晶光学素子のＶＴ特性を示すグラフである。 図３は、第１の比較例の液晶光学素子のＶＴ特性を示すグラフである。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施例（アンチパラレル配向）の液晶光学素子の、印加電圧を変化させた場合の偏光顕微鏡写真である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第１の比較例の液晶光学素子の、印加電圧を変化させた場合の偏光顕微鏡写真である。 図６は、実施例の液晶光学素子のＶＴ特性の配向処理方法依存性を示すグラフである。 図７は、実施例（直交配向）の液晶光学素子のＶＴ特性を示すグラフである。 図８は、実施例（配向処理なし）の液晶光学素子のＶＴ特性を示すグラフである。 図９は、実施例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性を示すグラフである。 図１０は、第２の比較例の液晶光学素子のＶＴ特性の温度依存性を示すグラフである。 図１１は、応用例のビューファインダーの情報表示パターンを概略的に示す平面図である。 図１２は、応用例のビューファインダーの情報表示パターンに対応するセグメント電極パターンを概略的に示す平面図である。 図１３は、応用例のビューファインダーの情報表示パターンに対応するコモン電極パターンを概略的に示す平面図である。

符号の説明

１、７ 透明基板
２、６ 透明電極
３、５ 配向膜
４ 液晶層
８ メインシール剤
９ ギャップコントロール剤
１０ フォトマスク
１００ 電圧印加装置

Claims (9)

1. 第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、
   第２の透明電極が形成され前記第１の透明基板に対向する第２の透明基板と、
   前記第１及び第２の透明基板の間に挟まれ、ホスト液晶、カイラル剤、及び液晶性モノマーを含み、該液晶性モノマーの少なくとも一部は重合してポリマー化している液晶層と、
   前記第１及び第２の透明電極間に電圧を印加する電圧印加装置と
   を有し、前記第１及び第２の透明電極間に電圧無印加の状態の前記液晶層に比べて、前記第１及び第２の透明電極間に電圧を印加した状態の前記液晶層の方が、光をより散乱させる液晶光学装置。
2. 前記第１及び第２の透明電極の少なくとも一方が所定形状にパターニングされており、該第１及び第２の透明電極の平面視上の重なり領域として表示パターンが画定され、該第１及び第２の透明電極間に電圧を印加して該重なり領域の光散乱性を高めることにより、該表示パターンを表示する情報表示装置である請求項１に記載の液晶光学装置。
3. 前記ホスト液晶の液晶相転移温度が１００℃以上である１または２に記載の液晶光学装置。
4. 前記カイラル剤は、前記ホスト液晶に対し０．０２ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲で添加されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶光学装置。
5. 前記液晶性モノマーは、前記ホスト液晶に対し２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲で添加されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶光学装置。
6. 前記液晶層に、さらに光重合開始剤が含まれる請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶光学装置。
7. さらに、前記第１及び第２の透明基板それぞれの前記液晶層側内面に形成された配向膜を有し、該配向膜は配向処理されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶光学装置。
8. 第１の透明電極が形成された第１の透明基板、及び第２の透明電極が形成され前記第１の透明基板に対向する第２の透明基板を含む空セルを形成する工程と、
   前記空セルに、ホスト液晶、カイラル剤、及び液晶性モノマーを含む混合材料を注入して液晶セルを形成する工程と、
   前記液晶性モノマーの少なくとも一部を重合させポリマー化させる工程と
   を有する液晶光学装置の製造方法。
9. 前記混合材料にさらに光重合開始剤が含まれ、前記液晶性モノマーをポリマー化させる工程は、前記液晶セルに紫外線を照射する請求項８に記載の液晶光学装置の製造方法。