JP2550628C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、透過散乱形液晶光学素子の素子の製造方法及びその液晶光学素子を
使用した補強液晶光学素子の製造方法に関するものである。 ［従来の技術］ 従来、光散乱を動作原理とする液晶光学素子には動的散乱（ＤＳ）及び相転移
（ＰＣ）の２つのモードが知られている。ＤＳモードは水平もしくは垂直配向処
理を行なった透明電極付基板に、導電性物質を添加した誘電異方性が負の液晶を
封入したものであり、電圧を印加しない透過状態と、しきい値電圧より高い電圧
印加により動的散乱を生じさせ、透過率を低下させた状態との二状態を制御する
ものである。またＰＣモードは、必要に応じて配向処理した透明電極付基板にコ
レステリック液晶を封入し、電圧印加の有無によりホメオトロピック配列のネマ
チック相（透過）とフォーカルコニック配列もしくはプレーナ 配列のコレステリック相（散乱）の二状態を制御するものである。ＤＳモード、
ＰＣモードのいずれも偏光板を使用しないため、広い視角が得られる利点はある
ものの、前者は液晶中に導電性物質を添加した電流効果型であるため、消費電力
が大きくなる、液晶の信頼性が低下するといった欠点を有している。 一方、後者においても動作電圧が、（電極間距離／液晶のピッチ）に依存する
ため、大面積化しようとする場合、高い精度で均一なギャップを必要とするとい
った困難な問題を有している。一方 H.G.CraigheadらがAppl.Phys.Lett.,40(1)2
2(1982)に開示した方法は、液晶が屈折率異方性を有する特徴をいかしたもので
あり、具体的には液晶を多孔体に含浸させ、電界印加の有無により液晶の屈折率
を変化させ、多孔体との屈折率を調節することにより透過と散乱を制御するもの
である。この方法は偏光板を用いることなく原理的にＤＳモード、ＰＣモードが
もつ欠点を克服することが可能であり有用な方法である。同様の素子は J.L.Fer
gason らがポリビニルアルコールを使ってマイクロカプセル化したネマチック液
晶により（特表昭 58-501631号）、またK.N.Pearlman らは種々のラテックス取
り込み液晶により（特開昭 60-252687号）、またJ.W.Doane らは、エポキシ樹脂
中に液晶を分散硬化させる方法（特表昭 61-502128号）で作成している。 [発明の解決しようとする問題点] H.G.Craighead らの方法は多孔体への含浸といった手段をとっているため、使
用する多孔体の孔や溝のサイズにばらつきがある、液晶の含浸が難しい、多孔体
と液晶の量比に自由度がないといった問題点から、透過率変化が十分とれない、
素子作成が困難であるといった欠点を有していた。またJ.L.Fergasonら、K.N.Pe
arlmanらによる素子は、素子作成の際、水溶性ポリマーを使ったり、水に乳化分
散したポリマーを使用するため、耐水性に劣り、その結果、白濁化・膨潤し、物
理的性質の低下をきたすといった欠点を有していた。また、J.W.Doane らの方法
にエポキシ樹脂を紫外線で硬化する方法が開示されているが、エポキシ樹脂はイ
オン重合はするがラジカル重合はしないため、ルイス酸やプロトン酸の塩を紫外
線で分解させ生じた酸で重合を行なうものである。このため、塩の分解の際生じ
る副生物や、遊離の酸により、素子の外観品位や信頼性 に劣るといった欠点を有していた。 即ち、これらの素子では電極付基板上に樹脂と液晶を供給しても、硬化に伴う
水分の揮発、副生物等の除去のため硬化が終了するまで、他方の電極付基板を重
ね合せることができない。 このため、生産性が低く、かつ基板間隙を均一に調整しにくい。また、2枚の
基板を接着する機能がないため、樹脂と液晶とのマトリックスと電極付基板とが
剥離して電圧を印加しても透過状態の制御が充分できないことがあった。 特に、大面積になるとこの剥離を生じ易くなり、制御に問題を生じる危険性が
増大するとともに、素子自体の強度も低下するという問題点もあった。 [問題点を解決するための手段] 前述の課題を解決すべくなされた本発明のうち、まず第１の発明として、一対
の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を含有させた混合物を供給し、この
混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法において、この混合物として、得ら
れる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率(no)または異常光屈折率
(ne)と一致するように選ばれた複数の光硬化性アクリロイル系化合物及びネマチ
ック液晶物質の溶解物を使用し、複数の光硬化性アクリロイル系化合物の一部に
ヒドロキシ基を有する光硬化性アクリロイル系化合物を用い、この溶解物を、一
対の電極付基板を備える密閉系のセル内に注入し、一対の電極付基板間に保持し
、光を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物をラジカル重合せし
めて硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化したことを特徴
とする液晶光学素子の製造方法を提供する。 また、第２の発明として、一対の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を
含有させた混合物を供給し、この混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法に
おいて、この混合物として、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質がラ
ンダムに配向した場合の屈折率(nx)と一致するように選ばれた光硬化性アクリロ
イル系化合物及びネマチック液晶物質の溶解物を使用し、この溶解物を一対の電
極付基板間に保持し、光を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物
をラジカル重合せしめて硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固
定化して液晶光学素子を製造する液晶光学素子の製造方法を提 供する。 本発明の液晶光学素子の製造方法は、液晶と光硬化性アクリロイル系化合物が
、溶解した均一状態から、光硬化過程を経ることにより、ネマチック液晶と硬化
物とを細い不均一状態で固定化させるので、液晶と硬化物の分布が一様となり、
外観品位、生産性に優れた素子を容易に製造できる。 本発明では、電圧を印加していない状態又は印加している状態のいずれか一方
で、光露光により硬化させられた硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈
折率(no)、異常光屈折率(ne)または液晶物質がランダムに配向した場合の屈折率
(nx)のいずれかと一致するようにされる。 これにより、得られた硬化物の屈折率と液晶物質の屈折率とが一致した時に光
が透過し、一致しない時に光が散乱（白濁）することになる。 この特性を生かして、本発明の液晶光学素子は調光体に使用するとその効果が
大きい。 また、上記の第１の発明により得られた液晶光学素子は、得られる硬化物の屈
折率を液晶物質の常光屈折率(no)または異常光屈折率(ne)のいずれか一方と一致
するようにしておくことにより、電界が印加されていない場合は、配列していな
い液晶物質と、硬化物の屈折率の違いにより、散乱状態（つまり白濁状態）を示
し、また電界を印加した場合は、液晶物質が配列し、液晶の屈折率（noあるいは
ne）と光硬化により得られた硬化物の屈折率とが一致することにより透過状態を
示すものであり、可逆的な調光機能をもつものである。 この場合、特に、電界を印加した際の液晶の配向が、基板面に対し垂直である
方がヘーズむらが出ず、従って、透過率が上昇するので、得られる硬化物の屈折
率が、使用するネマチック液晶の常光屈折率(no)と一致するように選ばれた光硬
化性アクリロイル系化合物と誘電異方性が正のネマチック液晶物質とを組み合せ
て使用する方が好ましい。 また、上記の第２の発明により得られた液晶光学素子は、光露光により硬化さ
せられた硬化物の屈折率が、使用する液晶物質がランダムに配向した場合の屈折
率(nx)と一致するようにされることもできる。ここでいうランダムに配向してい
るとは、全ての液晶分子が基板面に対して平行又は垂直に配列している のでなく、硬化物のマトリックスの影響を受け、液晶分子が種々の方向を向いて
いることを表わす。この場合には、電界が印加されていない場合は、配列してい
ない液晶物質と、硬化物の屈折率が一致しているため、透過状態を示す。逆に、
電界を印加した場合には、液晶物質が配列し、液晶の屈折率（noあるいはne）と
光硬化、すなわち光を用いたラジカル重合により得られた硬化物の屈折率とが一
致しなくなり、散乱状態（つまり白濁状態）を示すこととなる。 これにより電圧を印加しない状態で透明の素子が得られるが、光硬化により得
られた硬化物が網目状に存在し、液晶がこの硬化物の影響を受けランダムに配向
しているのと同様の状況にあるため、均一な状態とすることが難しいという問題
点がある。これは、前者のように垂直または水平に配向させた場合には、均一に
配向させやすいが、ランダムに配向させるのは、マクロ的にみればランダムであ
っても、部分的にみれば配向状態が微妙に異なり、屈折率の差を生じ、これがム
ラとなって見え易いためである。 なお、本発明ではこの硬化物の屈折率と、使用する液晶物質の屈折率（no、ne
、nxのいずれか）とを一致させるものであるが、この一致とは完全に一致させる
ことが好ましいものであるが、透過状態に悪影響を与えない程度に、ほぼ一致す
るようにしておけば良い。具体的には、屈折率の差を0.15程度以下にしておくこ
とが好ましい。これは、液晶物質により硬化物が膨潤して、硬化物が本来持って
いた屈折率よりも液晶物質の屈折率に近づくため、この程度の差があっても、光
はほぼ透過するようになる。 本発明で使用される、光硬化性アクリロイル系化合物は、硬化速度を速めたい
なら、光硬化開始剤を加えるなどしてよく、ラジカル種により光硬化可能なもの
であれば、外観品位、信頼性にすぐれた素子を作成することができる。光硬化ビ
ニル系化合物には化合物自身が光反応性をもつもの、光照射によって生成した物
質により硬化が誘起されるものがある。大別すると、光照射によって分解硬化す
るものと、重合硬化するものに分類される。重合硬化するものは、さらに光二量
化するものと重合高分子化するものに分けられる。前者はビニル基の中でも、シ
ンナモイル基やシンナミリデン基をもつものが多く、たとえばポリケイ皮酸ビニ
ル、ポリシンナミリデン酢酸ビニル、フェニレンジアクリル 酸エステルなどが例示される。後者は、モノマーやオリゴマーが光により活性化
されて、相互にあるいは他のポリマーやオリゴマー、モノマーと重合硬化するも
のであり、ビニル基の中でもアクリロイル系、アリル系、スピラン系、ビニルベ
ンゼン系のモノマー、オリゴマー、ポリマーなどがあげられる。具体的には、モ
ノアクリレート、ジアクリレート、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリ
ドン、スチレン及びその誘導体、ポリオールアクリレート、ポリエステルアクリ
レート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレー
ト、フロロアルキルアクリレート、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレー
ト、イソシアヌル酸骨格を有するポリアクリレート、ヒダントイン骨格を有する
アクリレート、不飽和シクロアセタールなどに代表される単官能及び多官能ビニ
ル基を有する化合物が例示される。 本発明では、これら種々の光硬化性ビニル系化合物のうちのアクリロイル系化
合物を使用することが、光露光後の液晶と硬化物の相分離状態及びその均一性に
すぐれていること、また光露光による硬化速度が速く硬化物が安定であることか
ら好ましい。尚ここでいうアクリロイル系化合物のアクリロイル基は、α位、β
位の水素がフェニル基、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基等で置換されてい
てもよい。 本発明では、これらの光硬化性ビニル系化合物の内、光照射によってラジカル
重合して硬化するもの、特に重合高分子化するオリゴマーを含有するものが好ま
しい。 具体的には、光硬化性アクリロイル系化合物としてビニル基を２個以上含有す
るアクリルオリゴマーを15〜70wt％含有することが好ましく、光硬化後に硬化に
伴う収縮が少なく、液晶光学素子に微小なクラックが発生しにくく、成形性が良
好となる。この微小クラックが多くなれば、光透過状態での光の透過率が低下す
る傾向となり、素子の性能が低下する。このアクリルオリゴマーの粘度は高すぎ
ても低すぎても成形性に悪影響を与えるので50℃で 150〜500000cps 程度とする
ことが好ましい。 光硬化性アクリロイル系化合物の残りの部分は、ビニル系のモノマーが使用で
きる。特に、アクリル系のモノマーがアクリルオリゴマーと相性が良く好ま しい。 本発明で使用することが好ましいアクリルオリゴマーとしては、以下に示す一
般式（Ｉ）の構造を有する。 このＸで表わされる部分は、ポリオール、ポリエステル、エポキシ、ウレタン
、ヒダントイン等の骨格から選ばれれば良く、少なくとも両側にアクリル酸の構
造（CH2=CH-COO-）を持っていれば良い。具体的には、以下のような構造があり
うる。 （Ｒはアルキレン基、Ｒ′は水素原子またはアルキル基を表わし、フェニレンで
置換もしくはシクロヘキシレンで置換されていてもよい。また、同一構造式中に
複数のＲ、Ｒ′等がある場合には、全てが同一の基でも良いし、夫々異なってい
てもよい。ｍとｎは繰り返しの単位を表す。） 尚、これらの骨格は単なる例示にすぎなく、素子の形状、特性等を考慮して適
宜選択すれば良い。 また、上記の第１の発明では、光硬化性アクリロイル系化合物を複数混合して
用いる。第２の発明では光硬化性アクリロイル系化合物は、単独もしくは複数混
合で用いてもよい。素子作成に必要な改質剤、作成した素子の改質剤などを含ん
でいてもよい。具体的には、架橋剤、界面活性剤、希釈剤、増粘剤、消泡剤、接
着性付与剤、安定剤、吸収剤、色素、重合促進剤、連鎖移動剤、重合禁止剤など
を含んでいてよい。 本発明の素子で使用する光硬化性アクリロイル系化合物は、前述の要件を満 たした種々の材料の中から、液晶の屈折率、液晶との溶解性を勘案して選択すれ
ばよい。 また、光硬化開始剤は、ベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン系、アセトフ
ェノン系、チオキサントン系などが例示される。 本発明で使用されるネマチック液晶物質は、単独で用いても組成物を用いても
良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を満たすには組成物を用い
た方が有利といえる。 また、使用されるネマチック液晶は、光硬化性アクリロイル系化合物に均一に
溶解し、光露光後の硬化物とは、溶解しない、もしくは困難なものが必要であり
、組成物を用いる場合は、個々の液晶物質の溶解度ができるだけ近いものが望ま
しい。 本発明の素子を製造する際、光硬化性アクリロイル系化合物とネマチック液晶
とは５：95〜45：55程度の溶解混合物とすればよく、液状ないしは粘稠物として
使用されればよい。 本発明の素子を製造する際、調製する光硬化性アクリロイル系化合物とネマチ
ック液晶との混合物は液状であっても粘稠物であっても均一に溶解していれば良
く、素子の製造方法によって最適なものを選べば良い。たとえば、In2O3-SnO2，
SnO2等の透明電極付のガラス基板が、相対向するように配して周辺をシールした
セルには、液状で注入した方が一般に便利であり、透明電極付のプラスチック、
ガラス等の基板に塗布し、対向する基板を重ね合わせようとする場合には、一般
に粘稠状態の方が便利である。 基板間ギャップは、5〜100 μm にて動作することができるが、印加電圧、オ
ン・オフ時のコントラストを配慮すれば、7〜40μm に設定することが適当であ
る。このようにして、基板に保持した混合物を、光露光により、ネマチック液晶
と硬化物との相分離状態で固定化するわけだが、ここで言う光露光とは、一般に
紫外線照射あるいは、電子線照射を意味する。 硬化物の屈折率を液晶物質のnoまたはneと一致させる場合には、光露光前は、
基板に保持された内容物は均一に溶解しているため無色透明であるが、光露光後
は配列していないネマチック液晶と硬化物による屈折率散乱のため白濁状 態となる。こうして作成した本発明の素子は、電圧印加することにより、ネマチ
ック液晶が配列し、硬化物と屈折率が一致するため透過状態となる。 また、硬化物の屈折率を液晶物質のランダムに配向した屈折率(nx)と一致させ
た場合には、光露光前は、基板に保持された内容物は均一に溶解しているため無
色透明であり、光露光後は配列していないネマチック液晶と硬化物による屈折率
が一致するため透過状態となる。こうして作成した本発明の素子は、電圧印加す
ることにより、ネマチック液晶が配列し、硬化物と屈折率がずれて散乱するため
白濁状態となる。 本発明では、この液晶中に２色性色素や単なる色素、顔料を添加したり、硬化
性化合物として着色したものを使用したり、基板に着色基板を使用したり、カラ
ーフィルターを積層したりして特定の色を付けることもできる。 本発明では、ネマチック液晶物質を溶媒として使用し、光露光により光硬化性
アクリロイル系化合物をラジカル重合して硬化させるため、硬化時に不要となる
単なる溶媒や水を蒸発させる必要がない。 このため、密閉系で硬化できるため、信頼性が高く、かつ、光硬化性アクリロ
イル系化合物の硬化物で 2枚の基板を接着する効果も有する。 上記の第２の発明では、一方の電極付基板上に光硬化性アクリロイル系化合物
及びネマチック液晶物質の溶解物を供給し、さらにその上に他方の電極付基板を
重ね合せ、その後、光を照射して硬化させるという生産性の良い製造方法が採用
できる。 特に、電極付基板にプラスチック基板を使用することにより、連続プラスチッ
クフィルムを使用した長尺の液晶光学素子が容易に製造できる。 このような液晶と硬化性化合物のマトリックスによる液晶を使用することによ
り、大面積にしても、上下の透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常のツ
イストネマチック型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密に制御する必要も
なく、大面積を有する液晶調光体を極めて生産性良く製造できる。なお、光の透
過状態のムラを少なくするためには、基板間隙はある程度一定である方が良い。
このため、ガラス粒子、プラスチック粒子、セラミック粒子等の間隙制御用のス
ペーサーを基板間隙に配置してもよい。 このような液晶光学素子は、表示素子としても使用可能であるが、大面積化が
容易であること、及び、後で切断して所望のサイズにできること等から調光体と
して使用した場合に好適である。このような調光体として使用される場合には、
通常は透過型であるため、電極は透明電極とされる。もちろん、その一部に低抵
抗化するための金属リード部を併設したりしてもよい。また、調光鏡として使用
する場合には、一方の電極を反射電極としてもよい。 この液晶調光体は、基板がプラスチックや薄いガラスの場合にさらに保護のた
めにプラスチックやガラス等の保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガ
ラス、線入ガラス等にしてもよい等種々の応用が可能である。 特に、電極付基板としてプラスチック基板を使用して液晶光学素子とし、電極
取り出し線を付けて、これを液晶光学素子よりもやや大きい 2枚のガラス板等の
保護板の間にポリビニルブチラール等の接着性材料層を介して挟持して、加熱又
は光照射により、接着性材料層を硬化させて、液晶光学素子とガラス板とを一体
化し合せガラス状の補強液晶光学素子にして使用することが好ましい。中でも、
保護板をガラス板とし、接着性材料をポリビニルブチラールとすることにより、
通常の合わせガラスと極めて類似した安全性の高い構造とすることができる。 この液晶光学素子を製造するには、所望の形状の基板を 2枚準備して、これを
組合せて液晶光学素子を製造してもよいし、連続プラスチックフィルム基板を使
用したり、長尺ガラス基板を用いて製造して、後で切断する方式で製造してもよ
い。 この液晶光学素子を使用した液晶調光体の用途としては窓、天窓、間仕切り、
扉等の建築材料、窓、ムーンルーフ等の車両用材料、各種電気製品用のケース、
ドア、蓋等の材料に使用可能である。 本発明の液晶光学素子は、電圧を印加する時には、液晶の配列が変化するよう
な交流電圧を印加すればよい。具体的には、5〜100Vで10〜1000Hz程度の交流電
圧を印加すればよい。 また、電圧を印加しない時には、電極間をオープンにするか短絡すればよい。
これらの内でも、電極間のインピーダンス、即ち、電極のインピーダンス、 端子部での接続インピーダンス、回路インピーダンスの合計インピーダンスが、
ネマチック液晶物質と硬化物との層のインピーダンスよりも低くなるようにする
ことにより、電圧を切った時の液晶の応答が速い。 特に、電極間のインピーダンスが、ネマチック液晶物質と硬化物との層のイン
ピーダンスの1/10以下になるようにすることが好ましい。このため、電極のイン
ピーダンス及び端子部での接続インピーダンスが高い場合には、回路のインピー
ダンスを下げることが好ましい。 このように自己放電回路を形成することにより、通常の液晶表示素子に比して
素子自体の有するキャパシタンスが非常に大きいものであっても、電極間に蓄積
された電荷が速やかに放電され、液晶がランダムな配向に戻る運動を阻害しなく
、透過と散乱との間の変化が速くなる。 本発明の素子は、表示用素子、とりわけ従来の液晶表示素子が困難であった、
大面積表示素子、湾曲状での表示素子等に利用できるほか、大面積の調光素子、
光シャッター等、数多くの利用が考えられる。 また、電球等の光源の前に設置して、例えばフォグランプと通常のランプの切
替を電気的に行う用途等にも使用できる。 また、本発明では一方の電極を鏡面反射電極として鏡として使用してもよく、
この場合には裏側の基板は不透明なガラス、プラスチック、セラミック、金属製
とされてもよい。 また、カラーフィルターを併用したり、液晶中に二色性色素を混入したりして
カラー化したり、他のディスプレーであるＴＮ液晶表示素子、エレクトロクロミ
ック表示素子、エレクトロルミネッセンス表示素子等と積層して使用してもよく
、種々の応用が可能である。 [実施例] 以下、実施例及び参考例により、本発明を具体的に説明する。 実施例１ ＩＴＯ付ガラス基板を使用して周辺をシール剤でシールして、約25μm のセル
ギャップをもった空セルを形成した。 n-ブチルアクリレート 1部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート 5部に液晶 （ＢＤＨ社製Ｅ-8）を18部、光硬化開始剤としてベンゾインイソプロピルエーテ
ル0.12部を均一に溶解し、この溶液を上記で準備した空セルに注入した。注入孔
を封止した後、紫外線照射装置（東芝：トスキュアー 400）により、約60秒光露
光すると露光面全面が白濁し、樹脂の網目状のマトリックス中に液晶が分散され
た構造の素子がえられた。電圧印加前の透過率は18.3％であったが、 AC60V（50
Hz）を印加すると60.2％の透過率を示した。（透過率計 朝日分光社製「Ｍ-304
」） 実施例２ n-ブチルアクリレート 1部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート 3部、アクリ
ルオリゴマー（東亜合成化学社製「Ｍ-1200」、粘度300000cps／50℃）4部、光
硬化開始剤としてメルク社製「ダロキュアー1116」を0.16部、液晶「Ｅ-8」を 4
部を均一に溶解した。セルギャップを10μm にした以外は、実施例１と同様に素
子を作成した。電圧印加(AC60V，50Hz)前後の透過率はそれぞれ38.4％、77.1％
であった。 参考例Ａ n-ブチルアクリレート 3部、アクリルオリゴマー（大阪有機化学工業社製「ビ
スコート#823」、粘度190000cps／50℃）2部、液晶「Ｅ-8」を 3部、「ダロキュ
アー1116」を 0.1部を均一に混合し、ドクター・ブレードを使い、ガラス基板に
仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム上に塗布した。次いで同様にガラス基
板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルムを重ね合せ、セルギャップを10μ
mとして、実施例１と同様条件で光露光し、素子を作成した。電圧印加(AC60V，5
0Hz)前後の透過率はそれぞれ41.8％、65.5％であった。 実施例３ n-ブチルアクリレート 1部、2-ヒドロキシエチルアクリレート 5部、アクリル
オリゴマー（東亜合成化学社製「Ｍ-6200」、粘度240cps／50℃）3部、光硬化開
始剤としてメルク社製「ダロキュアー1173」を0.20部、液晶「Ｅ-8」を18部を均
一に溶解した。使用したセルのガラス板厚を 3.0mmにし、光露光時間を３分にし
た以外は、実施例１と同様にして素子を作製した。電圧印加（AC 60V，50Hz）前
後の透過率はそれぞれ8.3％、52.0％であった。 参考例Ｂ Ｎ-(n-ブトキシメチル)-アクリルアミド 1部、n-ブチルアクリレート 3部、「
ダロキュア1116」を 0.2部、液晶 Roche社製「ＴＮ-623」9.5部を均一に溶解し
た。セルギャップを10μｍにした以外は、実施例１と同様に素子を作成した。電
圧印加(AC60V，50Hz)前後の透過率は夫々79.1％、85.0％であった。 参考例Ｃ n-ブチルアクリレート12部、アクリルオリゴマー「Ｍ-1200」24部、「ダロキ
ュアー1116」を 1.4部、液晶「Ｅ-8」を64部均一に溶解した。参考例Ａと同様に
ガラス基板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルムを使用し、セルギャップ
が14μｍとなるように重ね合せ、紫外線照射装置（三菱電機社製「ネオルミスー
パー（30Ｗ）」）使用により約90秒光露光して素子を作製した。 電圧を印加しない場合の透過率は10.3％、電圧印加後の透過率は62.5％（AC15
Ｖ、50Hz）、77.7％（AC100Ｖ、50Hz）であった。 さらに、これを 2枚のガラス板の間に 2枚のポリビニルブチラール膜を介して
挟持し、オートクレーブ内で加熱加圧して一体化させた。 このようにして一体化された調光体は、外圧に対して安全であり、信頼性も高
いものであった。 参考例Ｄ セルギャップを 8μｍにした以外は参考例Ｃと同様にして素子を作製した。電
圧を印加しない場合の透過率は19.8％、電圧印加後の透過率は75.3％（AC15Ｖ、
50Hz）、77.2％（AC30Ｖ、50Hz）であった。 参考例Ｅ 参考例Ｃの素子において、AC50Ｖの電圧を印加した状態から回路を開放した場
合の透過率変化の応答時間は 1.2秒であった。電圧を切った後で、素子の両電極
を1kΩの抵抗を介して短絡したところ、応答時間は0.02秒であった。参考例Ｆ 着色硬化物として、東華色素化学工業社製「ベストキュア161」を 1.5部加え
て分散させた以外は、参考例Ｃと同様にして素子を作製した。 全面、均一に着色した素子が得られ、電圧印加しない場合の透過率は 8.1％ 、電圧印加後の透過率は63.5％（AC100Ｖ、50Hz）であった。 参考例Ｇ n-オクチルアクリレート 7部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート15部、アク
リルオリゴマー「Ｍ-1200」14部、光硬化開始剤としてベンゾインイソプロピル
エーテル 3部に液晶「Ｅ-8」64部を均一に溶解した。この溶液をガラス板に仮接
着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム基板上に塗布し、次いで、同様に、ガラス
板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム基板をセル間隙が14μｍとなるよ
うに重ね合せた後、紫外線照射装置「トスキュアー400」により約60秒光露光す
ると、露光面が白濁した素子が得られた。電圧印加前の透過率は15.9％であった
が、AC100V(50Hz)を印加すると77.0％の透過率を示した。 参考例Ｈ N-(n-ブトキシメチル)-アクリルアミド 1部、n-ブチルアクリレート 3部、ア
クリルオリゴマー「ビスコート#823」1部、光硬化開始剤「ダロキュアー1116」0
.2部、液晶「ＴＮ-623」9.5部を均一に溶解した。セル間隙を10μｍにした以外
は、参考例Ｂと同様にして素子を作成した。電圧印加(AC60V、50Hz)前後の透過
率は夫々76.2％、85.2％であった。 この素子は、原料にアクリルオリゴマーを使用しており、参考例Ｂの素子に比
して、硬化後の微小クラックが少なく、電圧印加による透過率の変化が大きいも
のであった。 [発明の効果] 以上の如く、本発明は、新規な液晶光学素子の製造方法及びその液晶光学素子
を使用した強度の高い補強液晶光学素子の製造方法を提供するものであり、得ら
れる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率(no)、異常光屈折率(ne)
または液晶物質がランダムに配向した場合の屈折率(nx)のいずれかと一致するよ
うに選ばれた光硬化性アクリロイル系化合物とネマチック液晶物質とを均一溶解
状態で一対の電極付基板間に保持し、光露光により、光硬化性アクリロイル系化
合物を硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化するものであ
り、そのようにして製造した素子の少なくとも一面に保護板を積層するものであ
る。 したがって、本発明の製造方法により得られた液晶光学素子は偏光板を必要と
せず、外観品位、生産性にすぐれた素子であり、表示用、とりわけ大面積、湾曲
状での表示に、また大面積での調光、光シャッター等に広く利用することができ
る。 本発明では光硬化性アクリロイル系化合物を使用しているため、素子の信頼性
が高く、合せガラス様の構造を有しており、外圧による破損を生じにくく安全性
が高い。 さらに、この基板の少なくとも一面に保護板を設けることにより、安全性が向
上し、特に、両面に保護板を設けることにより破損を生じにくくなる。 特に、基板上にネマチック液晶物質、光硬化性アクリロイル系化合物、さらに
必要に応じて光硬化開始剤との溶解物を供給し、その上に他方の基板を載置する
ことにより、大面積の素子を極めて生産性良く製造できる。このため、ガラスの
場合にもかなり長尺の基板が使用できるし、プラスチックの基板では連続フィル
ムによる連続プロセスも可能となる。 特に、基板にプラスチック基板を使用した場合には、生産性は良い反面、強度
が劣っているため、大面積化した際に、破損し易くなったり、湾曲したりする。
このため、両面に保護板を設ける効果が大きい。中でも保護板としてガラス板を
使用し、接着性材料で接着することにより、合わせガラスと類似の構造となり、
安全で信頼性が高くなる。 また、本発明により得られた液晶光学素子は、液晶物質と硬化したアクリロイ
ル系化合物とが細かな３次元網目状マトリックスを構成しているため、素子を製
造後所望の大きさに切断して使用することもできる。 また、マトリックス中に液晶の分散体が互いにつながっているため、電圧印加
の際、液晶が均一に配列し易いためマイクロカプセル状や独立した液晶粒から構
成される素子と比べて、透明状態でのヘーズが小さく、駆動電圧が低くてすむ。
また、白濁状態の際、素子が赤っぽくなることを防ぐといった効果もある。 本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で種々の応用が可能である
。
使用した補強液晶光学素子の製造方法に関するものである。 ［従来の技術］ 従来、光散乱を動作原理とする液晶光学素子には動的散乱（ＤＳ）及び相転移
（ＰＣ）の２つのモードが知られている。ＤＳモードは水平もしくは垂直配向処
理を行なった透明電極付基板に、導電性物質を添加した誘電異方性が負の液晶を
封入したものであり、電圧を印加しない透過状態と、しきい値電圧より高い電圧
印加により動的散乱を生じさせ、透過率を低下させた状態との二状態を制御する
ものである。またＰＣモードは、必要に応じて配向処理した透明電極付基板にコ
レステリック液晶を封入し、電圧印加の有無によりホメオトロピック配列のネマ
チック相（透過）とフォーカルコニック配列もしくはプレーナ 配列のコレステリック相（散乱）の二状態を制御するものである。ＤＳモード、
ＰＣモードのいずれも偏光板を使用しないため、広い視角が得られる利点はある
ものの、前者は液晶中に導電性物質を添加した電流効果型であるため、消費電力
が大きくなる、液晶の信頼性が低下するといった欠点を有している。 一方、後者においても動作電圧が、（電極間距離／液晶のピッチ）に依存する
ため、大面積化しようとする場合、高い精度で均一なギャップを必要とするとい
った困難な問題を有している。一方 H.G.CraigheadらがAppl.Phys.Lett.,40(1)2
2(1982)に開示した方法は、液晶が屈折率異方性を有する特徴をいかしたもので
あり、具体的には液晶を多孔体に含浸させ、電界印加の有無により液晶の屈折率
を変化させ、多孔体との屈折率を調節することにより透過と散乱を制御するもの
である。この方法は偏光板を用いることなく原理的にＤＳモード、ＰＣモードが
もつ欠点を克服することが可能であり有用な方法である。同様の素子は J.L.Fer
gason らがポリビニルアルコールを使ってマイクロカプセル化したネマチック液
晶により（特表昭 58-501631号）、またK.N.Pearlman らは種々のラテックス取
り込み液晶により（特開昭 60-252687号）、またJ.W.Doane らは、エポキシ樹脂
中に液晶を分散硬化させる方法（特表昭 61-502128号）で作成している。 [発明の解決しようとする問題点] H.G.Craighead らの方法は多孔体への含浸といった手段をとっているため、使
用する多孔体の孔や溝のサイズにばらつきがある、液晶の含浸が難しい、多孔体
と液晶の量比に自由度がないといった問題点から、透過率変化が十分とれない、
素子作成が困難であるといった欠点を有していた。またJ.L.Fergasonら、K.N.Pe
arlmanらによる素子は、素子作成の際、水溶性ポリマーを使ったり、水に乳化分
散したポリマーを使用するため、耐水性に劣り、その結果、白濁化・膨潤し、物
理的性質の低下をきたすといった欠点を有していた。また、J.W.Doane らの方法
にエポキシ樹脂を紫外線で硬化する方法が開示されているが、エポキシ樹脂はイ
オン重合はするがラジカル重合はしないため、ルイス酸やプロトン酸の塩を紫外
線で分解させ生じた酸で重合を行なうものである。このため、塩の分解の際生じ
る副生物や、遊離の酸により、素子の外観品位や信頼性 に劣るといった欠点を有していた。 即ち、これらの素子では電極付基板上に樹脂と液晶を供給しても、硬化に伴う
水分の揮発、副生物等の除去のため硬化が終了するまで、他方の電極付基板を重
ね合せることができない。 このため、生産性が低く、かつ基板間隙を均一に調整しにくい。また、2枚の
基板を接着する機能がないため、樹脂と液晶とのマトリックスと電極付基板とが
剥離して電圧を印加しても透過状態の制御が充分できないことがあった。 特に、大面積になるとこの剥離を生じ易くなり、制御に問題を生じる危険性が
増大するとともに、素子自体の強度も低下するという問題点もあった。 [問題点を解決するための手段] 前述の課題を解決すべくなされた本発明のうち、まず第１の発明として、一対
の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を含有させた混合物を供給し、この
混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法において、この混合物として、得ら
れる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率(no)または異常光屈折率
(ne)と一致するように選ばれた複数の光硬化性アクリロイル系化合物及びネマチ
ック液晶物質の溶解物を使用し、複数の光硬化性アクリロイル系化合物の一部に
ヒドロキシ基を有する光硬化性アクリロイル系化合物を用い、この溶解物を、一
対の電極付基板を備える密閉系のセル内に注入し、一対の電極付基板間に保持し
、光を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物をラジカル重合せし
めて硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化したことを特徴
とする液晶光学素子の製造方法を提供する。 また、第２の発明として、一対の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を
含有させた混合物を供給し、この混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法に
おいて、この混合物として、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質がラ
ンダムに配向した場合の屈折率(nx)と一致するように選ばれた光硬化性アクリロ
イル系化合物及びネマチック液晶物質の溶解物を使用し、この溶解物を一対の電
極付基板間に保持し、光を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物
をラジカル重合せしめて硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固
定化して液晶光学素子を製造する液晶光学素子の製造方法を提 供する。 本発明の液晶光学素子の製造方法は、液晶と光硬化性アクリロイル系化合物が
、溶解した均一状態から、光硬化過程を経ることにより、ネマチック液晶と硬化
物とを細い不均一状態で固定化させるので、液晶と硬化物の分布が一様となり、
外観品位、生産性に優れた素子を容易に製造できる。 本発明では、電圧を印加していない状態又は印加している状態のいずれか一方
で、光露光により硬化させられた硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈
折率(no)、異常光屈折率(ne)または液晶物質がランダムに配向した場合の屈折率
(nx)のいずれかと一致するようにされる。 これにより、得られた硬化物の屈折率と液晶物質の屈折率とが一致した時に光
が透過し、一致しない時に光が散乱（白濁）することになる。 この特性を生かして、本発明の液晶光学素子は調光体に使用するとその効果が
大きい。 また、上記の第１の発明により得られた液晶光学素子は、得られる硬化物の屈
折率を液晶物質の常光屈折率(no)または異常光屈折率(ne)のいずれか一方と一致
するようにしておくことにより、電界が印加されていない場合は、配列していな
い液晶物質と、硬化物の屈折率の違いにより、散乱状態（つまり白濁状態）を示
し、また電界を印加した場合は、液晶物質が配列し、液晶の屈折率（noあるいは
ne）と光硬化により得られた硬化物の屈折率とが一致することにより透過状態を
示すものであり、可逆的な調光機能をもつものである。 この場合、特に、電界を印加した際の液晶の配向が、基板面に対し垂直である
方がヘーズむらが出ず、従って、透過率が上昇するので、得られる硬化物の屈折
率が、使用するネマチック液晶の常光屈折率(no)と一致するように選ばれた光硬
化性アクリロイル系化合物と誘電異方性が正のネマチック液晶物質とを組み合せ
て使用する方が好ましい。 また、上記の第２の発明により得られた液晶光学素子は、光露光により硬化さ
せられた硬化物の屈折率が、使用する液晶物質がランダムに配向した場合の屈折
率(nx)と一致するようにされることもできる。ここでいうランダムに配向してい
るとは、全ての液晶分子が基板面に対して平行又は垂直に配列している のでなく、硬化物のマトリックスの影響を受け、液晶分子が種々の方向を向いて
いることを表わす。この場合には、電界が印加されていない場合は、配列してい
ない液晶物質と、硬化物の屈折率が一致しているため、透過状態を示す。逆に、
電界を印加した場合には、液晶物質が配列し、液晶の屈折率（noあるいはne）と
光硬化、すなわち光を用いたラジカル重合により得られた硬化物の屈折率とが一
致しなくなり、散乱状態（つまり白濁状態）を示すこととなる。 これにより電圧を印加しない状態で透明の素子が得られるが、光硬化により得
られた硬化物が網目状に存在し、液晶がこの硬化物の影響を受けランダムに配向
しているのと同様の状況にあるため、均一な状態とすることが難しいという問題
点がある。これは、前者のように垂直または水平に配向させた場合には、均一に
配向させやすいが、ランダムに配向させるのは、マクロ的にみればランダムであ
っても、部分的にみれば配向状態が微妙に異なり、屈折率の差を生じ、これがム
ラとなって見え易いためである。 なお、本発明ではこの硬化物の屈折率と、使用する液晶物質の屈折率（no、ne
、nxのいずれか）とを一致させるものであるが、この一致とは完全に一致させる
ことが好ましいものであるが、透過状態に悪影響を与えない程度に、ほぼ一致す
るようにしておけば良い。具体的には、屈折率の差を0.15程度以下にしておくこ
とが好ましい。これは、液晶物質により硬化物が膨潤して、硬化物が本来持って
いた屈折率よりも液晶物質の屈折率に近づくため、この程度の差があっても、光
はほぼ透過するようになる。 本発明で使用される、光硬化性アクリロイル系化合物は、硬化速度を速めたい
なら、光硬化開始剤を加えるなどしてよく、ラジカル種により光硬化可能なもの
であれば、外観品位、信頼性にすぐれた素子を作成することができる。光硬化ビ
ニル系化合物には化合物自身が光反応性をもつもの、光照射によって生成した物
質により硬化が誘起されるものがある。大別すると、光照射によって分解硬化す
るものと、重合硬化するものに分類される。重合硬化するものは、さらに光二量
化するものと重合高分子化するものに分けられる。前者はビニル基の中でも、シ
ンナモイル基やシンナミリデン基をもつものが多く、たとえばポリケイ皮酸ビニ
ル、ポリシンナミリデン酢酸ビニル、フェニレンジアクリル 酸エステルなどが例示される。後者は、モノマーやオリゴマーが光により活性化
されて、相互にあるいは他のポリマーやオリゴマー、モノマーと重合硬化するも
のであり、ビニル基の中でもアクリロイル系、アリル系、スピラン系、ビニルベ
ンゼン系のモノマー、オリゴマー、ポリマーなどがあげられる。具体的には、モ
ノアクリレート、ジアクリレート、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリ
ドン、スチレン及びその誘導体、ポリオールアクリレート、ポリエステルアクリ
レート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレー
ト、フロロアルキルアクリレート、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレー
ト、イソシアヌル酸骨格を有するポリアクリレート、ヒダントイン骨格を有する
アクリレート、不飽和シクロアセタールなどに代表される単官能及び多官能ビニ
ル基を有する化合物が例示される。 本発明では、これら種々の光硬化性ビニル系化合物のうちのアクリロイル系化
合物を使用することが、光露光後の液晶と硬化物の相分離状態及びその均一性に
すぐれていること、また光露光による硬化速度が速く硬化物が安定であることか
ら好ましい。尚ここでいうアクリロイル系化合物のアクリロイル基は、α位、β
位の水素がフェニル基、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基等で置換されてい
てもよい。 本発明では、これらの光硬化性ビニル系化合物の内、光照射によってラジカル
重合して硬化するもの、特に重合高分子化するオリゴマーを含有するものが好ま
しい。 具体的には、光硬化性アクリロイル系化合物としてビニル基を２個以上含有す
るアクリルオリゴマーを15〜70wt％含有することが好ましく、光硬化後に硬化に
伴う収縮が少なく、液晶光学素子に微小なクラックが発生しにくく、成形性が良
好となる。この微小クラックが多くなれば、光透過状態での光の透過率が低下す
る傾向となり、素子の性能が低下する。このアクリルオリゴマーの粘度は高すぎ
ても低すぎても成形性に悪影響を与えるので50℃で 150〜500000cps 程度とする
ことが好ましい。 光硬化性アクリロイル系化合物の残りの部分は、ビニル系のモノマーが使用で
きる。特に、アクリル系のモノマーがアクリルオリゴマーと相性が良く好ま しい。 本発明で使用することが好ましいアクリルオリゴマーとしては、以下に示す一
般式（Ｉ）の構造を有する。 このＸで表わされる部分は、ポリオール、ポリエステル、エポキシ、ウレタン
、ヒダントイン等の骨格から選ばれれば良く、少なくとも両側にアクリル酸の構
造（CH2=CH-COO-）を持っていれば良い。具体的には、以下のような構造があり
うる。 （Ｒはアルキレン基、Ｒ′は水素原子またはアルキル基を表わし、フェニレンで
置換もしくはシクロヘキシレンで置換されていてもよい。また、同一構造式中に
複数のＲ、Ｒ′等がある場合には、全てが同一の基でも良いし、夫々異なってい
てもよい。ｍとｎは繰り返しの単位を表す。） 尚、これらの骨格は単なる例示にすぎなく、素子の形状、特性等を考慮して適
宜選択すれば良い。 また、上記の第１の発明では、光硬化性アクリロイル系化合物を複数混合して
用いる。第２の発明では光硬化性アクリロイル系化合物は、単独もしくは複数混
合で用いてもよい。素子作成に必要な改質剤、作成した素子の改質剤などを含ん
でいてもよい。具体的には、架橋剤、界面活性剤、希釈剤、増粘剤、消泡剤、接
着性付与剤、安定剤、吸収剤、色素、重合促進剤、連鎖移動剤、重合禁止剤など
を含んでいてよい。 本発明の素子で使用する光硬化性アクリロイル系化合物は、前述の要件を満 たした種々の材料の中から、液晶の屈折率、液晶との溶解性を勘案して選択すれ
ばよい。 また、光硬化開始剤は、ベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン系、アセトフ
ェノン系、チオキサントン系などが例示される。 本発明で使用されるネマチック液晶物質は、単独で用いても組成物を用いても
良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を満たすには組成物を用い
た方が有利といえる。 また、使用されるネマチック液晶は、光硬化性アクリロイル系化合物に均一に
溶解し、光露光後の硬化物とは、溶解しない、もしくは困難なものが必要であり
、組成物を用いる場合は、個々の液晶物質の溶解度ができるだけ近いものが望ま
しい。 本発明の素子を製造する際、光硬化性アクリロイル系化合物とネマチック液晶
とは５：95〜45：55程度の溶解混合物とすればよく、液状ないしは粘稠物として
使用されればよい。 本発明の素子を製造する際、調製する光硬化性アクリロイル系化合物とネマチ
ック液晶との混合物は液状であっても粘稠物であっても均一に溶解していれば良
く、素子の製造方法によって最適なものを選べば良い。たとえば、In2O3-SnO2，
SnO2等の透明電極付のガラス基板が、相対向するように配して周辺をシールした
セルには、液状で注入した方が一般に便利であり、透明電極付のプラスチック、
ガラス等の基板に塗布し、対向する基板を重ね合わせようとする場合には、一般
に粘稠状態の方が便利である。 基板間ギャップは、5〜100 μm にて動作することができるが、印加電圧、オ
ン・オフ時のコントラストを配慮すれば、7〜40μm に設定することが適当であ
る。このようにして、基板に保持した混合物を、光露光により、ネマチック液晶
と硬化物との相分離状態で固定化するわけだが、ここで言う光露光とは、一般に
紫外線照射あるいは、電子線照射を意味する。 硬化物の屈折率を液晶物質のnoまたはneと一致させる場合には、光露光前は、
基板に保持された内容物は均一に溶解しているため無色透明であるが、光露光後
は配列していないネマチック液晶と硬化物による屈折率散乱のため白濁状 態となる。こうして作成した本発明の素子は、電圧印加することにより、ネマチ
ック液晶が配列し、硬化物と屈折率が一致するため透過状態となる。 また、硬化物の屈折率を液晶物質のランダムに配向した屈折率(nx)と一致させ
た場合には、光露光前は、基板に保持された内容物は均一に溶解しているため無
色透明であり、光露光後は配列していないネマチック液晶と硬化物による屈折率
が一致するため透過状態となる。こうして作成した本発明の素子は、電圧印加す
ることにより、ネマチック液晶が配列し、硬化物と屈折率がずれて散乱するため
白濁状態となる。 本発明では、この液晶中に２色性色素や単なる色素、顔料を添加したり、硬化
性化合物として着色したものを使用したり、基板に着色基板を使用したり、カラ
ーフィルターを積層したりして特定の色を付けることもできる。 本発明では、ネマチック液晶物質を溶媒として使用し、光露光により光硬化性
アクリロイル系化合物をラジカル重合して硬化させるため、硬化時に不要となる
単なる溶媒や水を蒸発させる必要がない。 このため、密閉系で硬化できるため、信頼性が高く、かつ、光硬化性アクリロ
イル系化合物の硬化物で 2枚の基板を接着する効果も有する。 上記の第２の発明では、一方の電極付基板上に光硬化性アクリロイル系化合物
及びネマチック液晶物質の溶解物を供給し、さらにその上に他方の電極付基板を
重ね合せ、その後、光を照射して硬化させるという生産性の良い製造方法が採用
できる。 特に、電極付基板にプラスチック基板を使用することにより、連続プラスチッ
クフィルムを使用した長尺の液晶光学素子が容易に製造できる。 このような液晶と硬化性化合物のマトリックスによる液晶を使用することによ
り、大面積にしても、上下の透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常のツ
イストネマチック型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密に制御する必要も
なく、大面積を有する液晶調光体を極めて生産性良く製造できる。なお、光の透
過状態のムラを少なくするためには、基板間隙はある程度一定である方が良い。
このため、ガラス粒子、プラスチック粒子、セラミック粒子等の間隙制御用のス
ペーサーを基板間隙に配置してもよい。 このような液晶光学素子は、表示素子としても使用可能であるが、大面積化が
容易であること、及び、後で切断して所望のサイズにできること等から調光体と
して使用した場合に好適である。このような調光体として使用される場合には、
通常は透過型であるため、電極は透明電極とされる。もちろん、その一部に低抵
抗化するための金属リード部を併設したりしてもよい。また、調光鏡として使用
する場合には、一方の電極を反射電極としてもよい。 この液晶調光体は、基板がプラスチックや薄いガラスの場合にさらに保護のた
めにプラスチックやガラス等の保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガ
ラス、線入ガラス等にしてもよい等種々の応用が可能である。 特に、電極付基板としてプラスチック基板を使用して液晶光学素子とし、電極
取り出し線を付けて、これを液晶光学素子よりもやや大きい 2枚のガラス板等の
保護板の間にポリビニルブチラール等の接着性材料層を介して挟持して、加熱又
は光照射により、接着性材料層を硬化させて、液晶光学素子とガラス板とを一体
化し合せガラス状の補強液晶光学素子にして使用することが好ましい。中でも、
保護板をガラス板とし、接着性材料をポリビニルブチラールとすることにより、
通常の合わせガラスと極めて類似した安全性の高い構造とすることができる。 この液晶光学素子を製造するには、所望の形状の基板を 2枚準備して、これを
組合せて液晶光学素子を製造してもよいし、連続プラスチックフィルム基板を使
用したり、長尺ガラス基板を用いて製造して、後で切断する方式で製造してもよ
い。 この液晶光学素子を使用した液晶調光体の用途としては窓、天窓、間仕切り、
扉等の建築材料、窓、ムーンルーフ等の車両用材料、各種電気製品用のケース、
ドア、蓋等の材料に使用可能である。 本発明の液晶光学素子は、電圧を印加する時には、液晶の配列が変化するよう
な交流電圧を印加すればよい。具体的には、5〜100Vで10〜1000Hz程度の交流電
圧を印加すればよい。 また、電圧を印加しない時には、電極間をオープンにするか短絡すればよい。
これらの内でも、電極間のインピーダンス、即ち、電極のインピーダンス、 端子部での接続インピーダンス、回路インピーダンスの合計インピーダンスが、
ネマチック液晶物質と硬化物との層のインピーダンスよりも低くなるようにする
ことにより、電圧を切った時の液晶の応答が速い。 特に、電極間のインピーダンスが、ネマチック液晶物質と硬化物との層のイン
ピーダンスの1/10以下になるようにすることが好ましい。このため、電極のイン
ピーダンス及び端子部での接続インピーダンスが高い場合には、回路のインピー
ダンスを下げることが好ましい。 このように自己放電回路を形成することにより、通常の液晶表示素子に比して
素子自体の有するキャパシタンスが非常に大きいものであっても、電極間に蓄積
された電荷が速やかに放電され、液晶がランダムな配向に戻る運動を阻害しなく
、透過と散乱との間の変化が速くなる。 本発明の素子は、表示用素子、とりわけ従来の液晶表示素子が困難であった、
大面積表示素子、湾曲状での表示素子等に利用できるほか、大面積の調光素子、
光シャッター等、数多くの利用が考えられる。 また、電球等の光源の前に設置して、例えばフォグランプと通常のランプの切
替を電気的に行う用途等にも使用できる。 また、本発明では一方の電極を鏡面反射電極として鏡として使用してもよく、
この場合には裏側の基板は不透明なガラス、プラスチック、セラミック、金属製
とされてもよい。 また、カラーフィルターを併用したり、液晶中に二色性色素を混入したりして
カラー化したり、他のディスプレーであるＴＮ液晶表示素子、エレクトロクロミ
ック表示素子、エレクトロルミネッセンス表示素子等と積層して使用してもよく
、種々の応用が可能である。 [実施例] 以下、実施例及び参考例により、本発明を具体的に説明する。 実施例１ ＩＴＯ付ガラス基板を使用して周辺をシール剤でシールして、約25μm のセル
ギャップをもった空セルを形成した。 n-ブチルアクリレート 1部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート 5部に液晶 （ＢＤＨ社製Ｅ-8）を18部、光硬化開始剤としてベンゾインイソプロピルエーテ
ル0.12部を均一に溶解し、この溶液を上記で準備した空セルに注入した。注入孔
を封止した後、紫外線照射装置（東芝：トスキュアー 400）により、約60秒光露
光すると露光面全面が白濁し、樹脂の網目状のマトリックス中に液晶が分散され
た構造の素子がえられた。電圧印加前の透過率は18.3％であったが、 AC60V（50
Hz）を印加すると60.2％の透過率を示した。（透過率計 朝日分光社製「Ｍ-304
」） 実施例２ n-ブチルアクリレート 1部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート 3部、アクリ
ルオリゴマー（東亜合成化学社製「Ｍ-1200」、粘度300000cps／50℃）4部、光
硬化開始剤としてメルク社製「ダロキュアー1116」を0.16部、液晶「Ｅ-8」を 4
部を均一に溶解した。セルギャップを10μm にした以外は、実施例１と同様に素
子を作成した。電圧印加(AC60V，50Hz)前後の透過率はそれぞれ38.4％、77.1％
であった。 参考例Ａ n-ブチルアクリレート 3部、アクリルオリゴマー（大阪有機化学工業社製「ビ
スコート#823」、粘度190000cps／50℃）2部、液晶「Ｅ-8」を 3部、「ダロキュ
アー1116」を 0.1部を均一に混合し、ドクター・ブレードを使い、ガラス基板に
仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム上に塗布した。次いで同様にガラス基
板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルムを重ね合せ、セルギャップを10μ
mとして、実施例１と同様条件で光露光し、素子を作成した。電圧印加(AC60V，5
0Hz)前後の透過率はそれぞれ41.8％、65.5％であった。 実施例３ n-ブチルアクリレート 1部、2-ヒドロキシエチルアクリレート 5部、アクリル
オリゴマー（東亜合成化学社製「Ｍ-6200」、粘度240cps／50℃）3部、光硬化開
始剤としてメルク社製「ダロキュアー1173」を0.20部、液晶「Ｅ-8」を18部を均
一に溶解した。使用したセルのガラス板厚を 3.0mmにし、光露光時間を３分にし
た以外は、実施例１と同様にして素子を作製した。電圧印加（AC 60V，50Hz）前
後の透過率はそれぞれ8.3％、52.0％であった。 参考例Ｂ Ｎ-(n-ブトキシメチル)-アクリルアミド 1部、n-ブチルアクリレート 3部、「
ダロキュア1116」を 0.2部、液晶 Roche社製「ＴＮ-623」9.5部を均一に溶解し
た。セルギャップを10μｍにした以外は、実施例１と同様に素子を作成した。電
圧印加(AC60V，50Hz)前後の透過率は夫々79.1％、85.0％であった。 参考例Ｃ n-ブチルアクリレート12部、アクリルオリゴマー「Ｍ-1200」24部、「ダロキ
ュアー1116」を 1.4部、液晶「Ｅ-8」を64部均一に溶解した。参考例Ａと同様に
ガラス基板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルムを使用し、セルギャップ
が14μｍとなるように重ね合せ、紫外線照射装置（三菱電機社製「ネオルミスー
パー（30Ｗ）」）使用により約90秒光露光して素子を作製した。 電圧を印加しない場合の透過率は10.3％、電圧印加後の透過率は62.5％（AC15
Ｖ、50Hz）、77.7％（AC100Ｖ、50Hz）であった。 さらに、これを 2枚のガラス板の間に 2枚のポリビニルブチラール膜を介して
挟持し、オートクレーブ内で加熱加圧して一体化させた。 このようにして一体化された調光体は、外圧に対して安全であり、信頼性も高
いものであった。 参考例Ｄ セルギャップを 8μｍにした以外は参考例Ｃと同様にして素子を作製した。電
圧を印加しない場合の透過率は19.8％、電圧印加後の透過率は75.3％（AC15Ｖ、
50Hz）、77.2％（AC30Ｖ、50Hz）であった。 参考例Ｅ 参考例Ｃの素子において、AC50Ｖの電圧を印加した状態から回路を開放した場
合の透過率変化の応答時間は 1.2秒であった。電圧を切った後で、素子の両電極
を1kΩの抵抗を介して短絡したところ、応答時間は0.02秒であった。参考例Ｆ 着色硬化物として、東華色素化学工業社製「ベストキュア161」を 1.5部加え
て分散させた以外は、参考例Ｃと同様にして素子を作製した。 全面、均一に着色した素子が得られ、電圧印加しない場合の透過率は 8.1％ 、電圧印加後の透過率は63.5％（AC100Ｖ、50Hz）であった。 参考例Ｇ n-オクチルアクリレート 7部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート15部、アク
リルオリゴマー「Ｍ-1200」14部、光硬化開始剤としてベンゾインイソプロピル
エーテル 3部に液晶「Ｅ-8」64部を均一に溶解した。この溶液をガラス板に仮接
着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム基板上に塗布し、次いで、同様に、ガラス
板に仮接着したＩＴＯ付ポリエステルフィルム基板をセル間隙が14μｍとなるよ
うに重ね合せた後、紫外線照射装置「トスキュアー400」により約60秒光露光す
ると、露光面が白濁した素子が得られた。電圧印加前の透過率は15.9％であった
が、AC100V(50Hz)を印加すると77.0％の透過率を示した。 参考例Ｈ N-(n-ブトキシメチル)-アクリルアミド 1部、n-ブチルアクリレート 3部、ア
クリルオリゴマー「ビスコート#823」1部、光硬化開始剤「ダロキュアー1116」0
.2部、液晶「ＴＮ-623」9.5部を均一に溶解した。セル間隙を10μｍにした以外
は、参考例Ｂと同様にして素子を作成した。電圧印加(AC60V、50Hz)前後の透過
率は夫々76.2％、85.2％であった。 この素子は、原料にアクリルオリゴマーを使用しており、参考例Ｂの素子に比
して、硬化後の微小クラックが少なく、電圧印加による透過率の変化が大きいも
のであった。 [発明の効果] 以上の如く、本発明は、新規な液晶光学素子の製造方法及びその液晶光学素子
を使用した強度の高い補強液晶光学素子の製造方法を提供するものであり、得ら
れる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率(no)、異常光屈折率(ne)
または液晶物質がランダムに配向した場合の屈折率(nx)のいずれかと一致するよ
うに選ばれた光硬化性アクリロイル系化合物とネマチック液晶物質とを均一溶解
状態で一対の電極付基板間に保持し、光露光により、光硬化性アクリロイル系化
合物を硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化するものであ
り、そのようにして製造した素子の少なくとも一面に保護板を積層するものであ
る。 したがって、本発明の製造方法により得られた液晶光学素子は偏光板を必要と
せず、外観品位、生産性にすぐれた素子であり、表示用、とりわけ大面積、湾曲
状での表示に、また大面積での調光、光シャッター等に広く利用することができ
る。 本発明では光硬化性アクリロイル系化合物を使用しているため、素子の信頼性
が高く、合せガラス様の構造を有しており、外圧による破損を生じにくく安全性
が高い。 さらに、この基板の少なくとも一面に保護板を設けることにより、安全性が向
上し、特に、両面に保護板を設けることにより破損を生じにくくなる。 特に、基板上にネマチック液晶物質、光硬化性アクリロイル系化合物、さらに
必要に応じて光硬化開始剤との溶解物を供給し、その上に他方の基板を載置する
ことにより、大面積の素子を極めて生産性良く製造できる。このため、ガラスの
場合にもかなり長尺の基板が使用できるし、プラスチックの基板では連続フィル
ムによる連続プロセスも可能となる。 特に、基板にプラスチック基板を使用した場合には、生産性は良い反面、強度
が劣っているため、大面積化した際に、破損し易くなったり、湾曲したりする。
このため、両面に保護板を設ける効果が大きい。中でも保護板としてガラス板を
使用し、接着性材料で接着することにより、合わせガラスと類似の構造となり、
安全で信頼性が高くなる。 また、本発明により得られた液晶光学素子は、液晶物質と硬化したアクリロイ
ル系化合物とが細かな３次元網目状マトリックスを構成しているため、素子を製
造後所望の大きさに切断して使用することもできる。 また、マトリックス中に液晶の分散体が互いにつながっているため、電圧印加
の際、液晶が均一に配列し易いためマイクロカプセル状や独立した液晶粒から構
成される素子と比べて、透明状態でのヘーズが小さく、駆動電圧が低くてすむ。
また、白濁状態の際、素子が赤っぽくなることを防ぐといった効果もある。 本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で種々の応用が可能である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 一対の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を含有させた混合物を供給
し、この混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法において、この混合物とし
て、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率(no)または異常
光屈折率(ne)と一致するように選ばれた複数の光硬化性アクリロイル系化合物及
びネマチック液晶物質の溶解物を使用し、複数の光硬化性アクリロイル系化合物
の一部にヒドロキシ基を有する光硬化性アクリロイル系化合物を用い、この溶解
物を、一対の電極付基板を備える密閉系のセル内に注入し、一対の電極付基板間
に保持し、光を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物をラジカル
重合せしめて硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化したこ
とを特徴とする液晶光学素子の製造方法。 (2) 得られる硬化物の屈折率が、使用するネマチック液晶の常光屈折率(no)と一
致するように選ばれた複数の光硬化性アクリロイル系化合物を使用する特許請求
の範囲第１項の液晶光学素子の製造方法。 (3) 得られる硬化物の屈折率が、使用するネマチック液晶の異常光屈折率(ne)と
一致するように選ばれた複数の光硬化性アクリロイル系化合物を使用する特許請
求の範囲第１項記載の液晶光学素子の製造方法。 (4) 複数の光硬化性アクリロイル系化合物のうちにアクリル酸エステル化合物が
含まれる特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製
造方法。 (5) 複数の光硬化性アクリロイル系化合物のうちにアクリレート系モノマーを含
む特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法
。 (6) モノアクリレート、ジアクリレート、Ｎ−置換アクリルアミド、ポリエステ
ルアクリレート、ウレタンアクリレートから選ばれる光硬化性アクリロイル系化
合物を含む特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載の液晶光学素 子の製造方法。 (7) ポリオールアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート
、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレート、イソシアヌル酸骨格を有する
ポリアクリレート、ヒダントイン骨格を有するアクリレートから選ばれる光硬化
性アクリロイル系化合物を含む特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記
載の液晶光学素子の製造方法。 (8) 誘電異方性が正のネマチック液晶物質を使用する特許請求の範囲第１項〜第
７項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (9) 電極付基板が透明電極付基板である特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれ
か一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (10)透明電極付基板が透明電極付プラスチック基板である特許請求の範囲第９項
記載の液晶光学素子の製造方法。 (11)一対の電極付基板間に液晶物質と光硬化性化合物を含有させた混合物を供給
し、この混合物を硬化させる液晶光学素子の製造方法において、この混合物とし
て、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質がランダムに配向した場合の
屈折率(nx)と一致するように選ばれた光硬化性アクリロイル系化合物及びネマチ
ック液晶物質の溶解物を使用し、この溶解物を一対の電極付基板間に保持し、光
を照射することにより、光硬化性アクリロイル系化合物をラジカル重合せしめて
硬化させ、ネマチック液晶物質と硬化物との相分離を固定化して液晶光学素子を
製造する液晶光学素子の製造方法。 (12)溶解物に複数の光硬化性アクリロイル系化合物が含まれる特許請求の範囲第
１１項の記載の液晶光学素子の製造方法。 (13)光硬化性アクリロイル系化合物のうちにアクリル酸エステル化合物が含まれ
る特許請求の範囲第１１項または第１２項記載の液晶光学素子の製造方法。 (14)光硬化性アクリロイル系化合物のうちにアクリレート系モノマーを含む特許
請求の範囲第１１項〜第１３項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (15)モノアクリレート、ジアクリレート、Ｎ−置換アクリルアミド、ポリエステ
ルアクリレート、ウレタンアクリレートから選ばれる光硬化性アクリロイル系 化合物を含む特許請求の範囲第１１項〜第１３項のいずれか一項記載の液晶光学
素子の製造方法。 (16)ポリオールアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート
、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレート、イソシアヌル酸骨格を有する
ポリアクリレート、ヒダントイン骨格を有するアクリレートから選ばれる光硬化
性アクリロイル系化合物を含む特許請求の範囲第１１項〜第１３項のいずれか一
項記載の液晶光学素子の製造方法。 (17)誘電異方性が正のネマチック液晶物質を使用する特許請求の範囲第１１項〜
第１３項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (18)一方の電極付基板上に溶解物を供給し、さらにその上に他方の電極付基板を
重ね合せ、その後、光を照射して硬化させて両電極付基板を接合する特許請求の
範囲第１１項〜第１７項のいずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (19)電極付基板が透明電極付基板である特許請求の範囲第１１項〜第１８項のい
ずれか一項記載の液晶光学素子の製造方法。 (20)透明電極付基板が透明電極付プラスチック基板である特許請求の範囲第１９
項記載の液晶光学素子の製造方法。
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