JP2880354B2 - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプロジェクショ
ンテレビ、パソコン、ワードプロセッサ等の平面ディス
プレイ装置、シャッタ効果を利用した色調が変化する表
示板、窓、扉、壁等及び光コンピューティング等に利用
することが出来る液晶表示素子及びその製造方法に関す
る。更に詳しくは、電場による液晶の配向変化にともな
う複屈折の変化により色調が変化するＥＣＢ（Electric
ally Controlled Birefringence；電界複屈折制御型）
方式の液晶表示素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したＥＣＢ方式は、液晶材料の複屈
折の電場による変化を直交ニコル下で検出する方式であ
り、従来から研究されて来た。この方式による場合は、
液晶の見かけ上の複屈折変化が起こるために、１画素お
いてカラーフィルターなしでカラー表示でき、また、通
常使われているＴＮモードやＳＴモードを用いたＴＦＴ
−カラーＬＣＤ、デューティカラーＬＣＤに比べて同じ
画素数でも３倍の解像度が達成される。

【０００３】このＥＣＢ方式の液晶としては、△ε（誘
電率異方性）＜０の液晶材料が使用される。よって、電
圧無印加時の配向状態がホメオトロピック配向であるこ
とが一般的である。そのため、電圧印加時に液晶材料が
ホメオトロピック配向からホモジニアス配向に変化する
とき、同じ方向に倒れて色斑を起こさないように垂直配
向膜に若干のプレチルトを持たせなければならない。し
かし、通常の垂直配向膜では、均一かつ同一角度のプレ
チルトを再現性良く持たせることは困難である。そこ
で、液晶材料を挟むように設けられた電極の形状に工夫
を加えてチルト角を付けるなどの各種方法が提案されて
いる（ＳＩＤ ９１ ＤＩＧＥＳＴ ７５８頁）。

【０００４】一方、液晶材料を疑似的に固体化して、分
散した複数個の液晶を高分子材料からなる壁で各液晶毎
に包囲した構成、即ち高分子材料からなる壁で包囲され
た各液晶がドロップレットとなっている構成であるポリ
マー分散型の液晶表示素子が活発に研究されており、特
に液晶の複屈折性を利用し、透明または白濁状態をコン
トロールする方法が提案されている。

【０００５】その一つの方法として、基本的には電圧印
加時に、液晶の配向が電場方向に揃うようにし、液晶分
子の常光屈折率と支持媒体の屈折率とを一致させて透明
状態を表示し、電圧無印加時には、液晶分子の配向の乱
れによる光散乱状態を利用して表示する方法がある（特
公平３−５２８４３）。しかし、この方法による場合に
は、液晶材料が高分子材料の中に分散された液晶ドロッ
プレット中の液晶分子を任意に配向させることが難しい
という難点があった。

【０００６】そこで、ポリマー分散型の液晶表示素子に
おいて、液晶を配向させる技術としては、種々の方法が
提案されている。その一つに、配向膜を形成した基板を
用いてポリマー分散型の液晶表示素子を作製する方法が
ある（１７回 液晶討論会講演予稿集 ３２０頁）。更
には、電極に対して垂直または水平方向から電場、又は
磁場をかけた状態で液晶と高分子物質を相分離させるこ
とにより、高分子壁を液晶分子が相分離後外部電場に応
答した配列、即ち△ε＞０の場合に電極に対して液晶が
ホメオトロピック配列をとり、△ε＜０の場合に電極に
対して液晶がホモジニアス配列になり易い環境を形成
し、電圧ＯＦＦ時にダイレクター（長軸）を歪ませられ
ていた液晶分子が電圧ＯＮ時に電場方向にダイレクター
を再配列するように駆動電圧を低電圧化する方法がある
（リキッドクリスタル Vol.５、No.５、ｐ１４７７−
１４８９、１９８９や、特開平３−２１０５３６な
ど）。

【０００７】しかし、前者の方法による場合は、厳密な
プレチルトが要求されるＥＣＢ方式の液晶表示素子には
不向きであった。一方、後者の方法による場合には、ポ
リマー分散型液晶表示素子の作製時と駆動時とで同じ極
性の△εを使用しているために、作製時に形成される液
晶の配向状態と、電場を印加して液晶材料が再配列され
る配向状態とが同一方向となるため、この方法で作成し
た液晶表示素子においては電圧ＯＮ−ＯＦＦ時の変化が
小さくなるという欠点を有する。

【０００８】更に、これらの欠点を補うものとして、２
周波駆動用液晶を使用したリバースモードの高分子分散
型の液晶表示素子が提案されている（１７回 液晶討論
会講演予稿集 ３２８頁）。この液晶表示素子において
は、作製時に△ε＞０となる低周波の電圧を印加して液
晶分子をホメオトロピック配向となるようにし、駆動時
には、△ε＜０となる高周波の電圧で駆動させることに
よりホモジニアス配向とさせることを特徴としている。
しかし、対向する電極で挟まれた液晶分子がその電極に
対して垂直に配向しているため、プレチルトを付けるこ
とができないでいた。なお、この液晶表示素子は、基本
的に偏光板を必要としない散乱−透過を制御する方式の
ものである。

【０００９】更には、電圧ＯＮ−ＯＦＦ時の応答速度を
早くして上記変化を大きくする目的で、印加する電圧の
周波数により△εの符号が変化する２周波駆動用の液晶
材料を用いる液晶表示素子が開発されている（Mol.Cris
t.Liq.Cryst.,Vol.89,pp77）。しかし、この液晶表示素
子においては、液晶材料の△εが０になる周波数ｆ₀が
温度変化により大きく変動するため、液晶の配向状態を
変化させるために△ε＞０、△ε＜０となる２つの周波
数の電圧を使用した場合、温度変化により△ε＝０とな
る周波数が大きく変化し実用に耐えないという難点があ
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の配向技術による場合には、ＥＣＢ方式の液晶表示素子
に要求される、均一で低チルト角の配向を実現するのが
困難であり、ＥＣＢ方式の液晶表示素子の実用化が阻ま
れてきた。

【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、均一で低チルト角の配向
を実現することができるＥＣＢ方式の液晶表示素子及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、対向配設された２枚の電極の少なくとも一方が透明
であり、両電極間に液晶ドロップレットが高分子からな
る壁で周囲を包囲されて電極平面上に規則的に１段に並
んで存在し、該液晶ドロップレットが２周波駆動用液晶
または誘電率異方性が正、かつ磁化率異方性が正である
液晶からなり、かつ、該液晶分子の分子軸が該電極から
垂直に下した線方向に対して７０〜９０°に配向した状
態とされ、更に両電極の外側にそれぞれ偏光板が設けら
れていると共に、該液晶に誘電率異方性を正とする周波
数の電場が付与されて動作する構成となっており、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１３】本発明の液晶表示素子の製造方法は、対向
配設された２枚の電極の少なくとも一方が透明であり、
両電極の間に液晶ドロップレットが高分子からなる壁で
周囲を包囲されて連続的又は非連続的に分散して存在す
る状態に形成されたＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方
法であって、対向配設された両電極間に、２周波駆動用
液晶と、該液晶に溶解可能な重合性モノマー及び／又は
重合性オリゴマーとの混合物を注入する工程と、該液晶
の誘電率異方性を正とする周波数である電場、又は磁化
率異方性を正とする磁場を、該電極から垂直に下した線
方向に対して７０〜９０°の角度で該混合物に印加し、
該混合物中の重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマ
ーを重合させて該液晶ドロップレットを形成する工程
と、該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程
と、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１４】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、以下の方法によっても行うことができる。

【００１５】即ち、その１つとして、対向配設された２
枚の電極の少なくとも一方が透明であり、両電極の間に
液晶ドロップレットが高分子からなる壁で周囲を包囲さ
れて電極平面上に規則的に１段に並んで存在する状態に
形成されたＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法であっ
て、対向配設された両電極間に、２周波駆動用液晶と、
該液晶に溶解可能な重合性モノマー及び／又は重合性オ
リゴマーとの混合物を注入する工程と、規則性を持つド
ット状又は連続体の遮光部を有するホトマスクを一方の
電極上に設置し、該ホトマスク側から紫外線を照射する
と共に、該液晶の誘電率異方性を負とする周波数である
電場を該混合物に印加し、該混合物中の重合性モノマー
及び／又は重合性オリゴマーを重合させて該液晶ドロッ
プレットを電極平面上に規則的に１段に並んだ状態で形
成する工程と、該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設
ける工程と、を行う。

【００１６】他の１つとして、対向配設された両電極間
に、誘電率異方性が正、かつ磁化率異方性が正である液
晶と、該液晶に溶解可能な重合性モノマー及び／又は重
合性オリゴマーとの混合物を注入する工程と、該電極か
ら垂直に下した線方向に対して７０〜９０°の角度で磁
場を該混合物に印加し、該混合物中の重合性モノマー及
び／又は重合性オリゴマーを重合させて該液晶ドロップ
レットを形成する工程と、該両電極のそれぞれの外側に
偏光板を設ける工程と、を行う。

【００１７】更に他の１つとして、対向配設された両電
極上に、重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを
塗布する工程と、該重合性モノマー及び／又は重合性オ
リゴマーを挟む両電極間に２周波駆動用液晶を注入する
工程と、該液晶の誘電率異方性を正とする周波数である
電場又は磁化率異方性を正とする磁場を、該電極から垂
直に下した線方向に対し７０〜９０°の角度で該両電極
間に印加して、該重合性モノマー及び／又は重合性オリ
ゴマーを重合させる工程と、該両電極のそれぞれの外側
に偏光板を設ける工程と、を行う。

【００１８】更に他の１つとして、対向配設された両電
極上に、重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを
塗布する工程と、該重合性モノマー及び／又は重合性オ
リゴマーを挟む両電極間に２周波駆動用液晶を注入する
工程と、規則性を持つドット状又は連続体の遮光部を有
するホトマスクを一方の電極上に設置し、該ホトマスク
側から紫外線を照射すると共に、該電極間に該液晶の誘
電率異方性を負とする周波数である電場を印加し、該重
合性モノマー及び／又は重合性オリゴマー混合物を重合
させて液晶ドロップレットを電極平面上に規則的に１段
に並んだ状態で形成する工程と、該両電極のそれぞれの
外側に偏光板を設ける工程と、を行う。

【００１９】上述した各製造方法において、前記重合性
モノマー及び／又は重合性オリゴマーを重合させる際
に、規則性を持つドット状又は連続体の遮光部を有する
ホトマスクを一方の電極上に設置し、該ホトマスク側か
ら紫外線を照射するのが好ましい。

【００２０】

【作用】本願発明者は、高分子分散型の液晶において、
液晶ドロップレット中を高分子壁に沿ってランダムに配
向している液晶分子を適した配向状態になるように鋭意
検討した結果、磁場や電場を配向させたい方向に印加し
ながらプレポリマーの重合や溶媒除去などの処理を行う
ことによりＥＣＢ方式の液晶表示素子の作製を行うこと
により、望みの配向状態を達成できることを知見した。

【００２１】そこで、本願発明者は、周波数の違いによ
り△εの符号が変化する２周波駆動用の液晶と、△ε＞
０、△κ（磁化率異方性）＞０である液晶とに注目し
た。高分子分散型の液晶表示素子の作製にあたり、△ε
＜０となる周波数の電場、又は△κ＞０となる磁場を用
いることにより液晶が均一に配向し、駆動時に△ε＞０
となる周波数の電場を用いることにより駆動させること
ができるＥＣＢ方式の液晶表示素子を作製できることに
到達した。

【００２２】

【実施例】先ず、本発明の概略について説明する。

【００２３】本発明の特徴は、二周波駆動用液晶または
△ε＞０、△κ＞０である液晶をＥＣＢ素子に適した配
向状態を、外部から与える電場、磁場により制御するこ
とにある。即ち、高分子分散型の液晶（ドロップレッ
ト）を作製するにあたり高分子を相分離させるとき、又
は既に形成されているポリマー壁で包囲された液晶ドロ
ップレットを再配列させるにあたり、液晶を挟んで設け
られる電極に対して若干のチルト角をつけ得る方向を持
つ電場または磁場を、液晶部分に液晶ドロップレットが
形成されるときに加えるところにある。

【００２４】このような処理により、液晶が、電極に対
して水平方向に近い方向に液晶の誘電率ε又は磁化率κ
の大きい分子軸を配向させ、それに伴い重合又は硬化を
起こしているポリマー壁の分子が上記電場、又は磁場に
より配列した液晶と最もエネルギー的に安定な配列をと
り、重合又は硬化後もこのポリマー壁の配列制御力が残
り、そのため、電極に水平な方向に液晶のε又はκの大
きい分子軸が配列する。この配向方向角はＥＣＢ方式の
液晶表示素子の色レベルを決定する重要な因子であり、
好ましくは７０〜９０°とする。より望ましくは、多色
表示を実現すべく△ｎ（屈折率異方性）・ｄ（セル厚）
を大きくするために８０〜９０°で、極力電極に対して
水平に近い角度とする。

【００２５】電場、磁場の強度としては、液晶分子がそ
の電場、磁場方向に十分に配向できる程度でよい。電場
の場合には、最小ピーク値が１ｋＶ／ｃｍ以上、最大ピ
ーク値が１００ｋＶ／ｃｍ以下の電場が好ましく、磁場
の場合には500〜100000ガウスの磁場が好ましい。電場
ＯＮ時には、△ε＞０となる周波数の電場を印加するこ
とにより、電場（セル面）に垂直な方向に液晶の分子軸
が多く配列する。ＯＦＦ状態からＯＮ状態に至る間に△
ｎ・ｄが変化し、直交ニコル電極セルを観察すると色調
が連続的に変化する。

【００２６】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。

【００２７】（実施例１）図１（ａ）は、本実施例の液
晶表示素子における駆動前の状態を示す概略断面図であ
る。この液晶表示素子は、２つの基板１１、１１が対向
配設され、両基板１１、１１の内面側に透明電極１１
ａ、１１ｂが形成されている。図下側の透明電極１１ａ
は絵素電極であり、図上側の透明電極１１ｂは対向電極
である。これら透明電極１１ａ、１１ｂにより挟まれた
箇所には、高分子からなる壁１２で周囲を包囲された液
晶ドロップレット１３が分散状態で設けられ、その液晶
ドロップレット１３の配向は透明電極１１ａ、１１ｂに
対して水平方向となっている。また、両基板１１、１１
の外側には、偏光板１０、１０が設けられている。

【００２８】図１（ｂ）は上記液晶表示素子における駆
動時の状態を示す概略断面図である。つまり、上記液晶
表示素子の透明電極１１ａと１１ｂとの間に△ε＞０と
なる周波数の電場を印加して駆動した場合は、液晶ドロ
ップレット１３の配向方向が変化している。

【００２９】次に、このように構成された液晶表示素子
の製造方法について説明する。

【００３０】先ず、液晶として２周波駆動用のＮＲ−１
０１２ＸＸ（チッソ石油化学製）を使用し、重合性ポリ
マーとしてＴＭＰＴ（トリメチロールプロパントリアク
リレート：新中村化学製）と２−エチルヘキシルアクリ
レート（日本化薬製）とを使用して混合した。混合は、
例えばＮＲ−１０１２ＸＸを４．３ｇ、ＴＭＰＴを０．
２ｇ、２−エチルヘキシルアクリレートを０．５ｇとし
て行った。

【００３１】次に、その混合した物に、０．０５ｇのＵ
Ｖ硬化剤（チバガイギー製のIrgacure １８４）を８０
℃で均一混合する。

【００３２】次に、ＩＴＯ（酸化インジュウム及び酸化
スズの混合物）からなる透明電極１１ａ、１１ｂが付い
た２枚のガラス基板１１、１１（日本板ガラス製フリン
トガラス）を使用し、セル厚が５μｍとなるように両基
板１１、１１の間にスペーサーを挟んでセルを作製し、
２枚の透明電極１１ａ、１１ｂの間に、上述のようにし
て最終的に混合された物を注入する。

【００３３】次に、この状態のセルに、電極１１ａ又は
１１ｂから垂直に下した線方向に対して９０°の角度
で、つまり電極１１ａ又は１１ｂに対して水平な方向か
ら２００００ガウスの静磁場をかけ、その状態のまま電
極１１ａ又は１１ｂに対して垂直な方向から、セル面上
で２０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍの波長で）になるよう
に高圧水銀灯によりＵＶ照射した。これにより、上記重
合性ポリマーが重合し、液晶ドロップレット１３が高分
子からなる壁１２で周囲を包囲されて非連続的に分散し
て存在する状態になる。また、各液晶ドロップレット１
３の配向方向としては、上記静磁場をかけてＵＶ照射し
ているので、電極１１ａ又は１１ｂに対して平行な状態
となる。

【００３４】次に、セルの両外側に２枚の偏光板１０、
１０を直交ニコル状態に、例えば貼着により設置した。

【００３５】このようにして作製された液晶表示素子
は、図２に示すように２つの電極１１ａと１１ｂとの間
に、例えば５０ｋＨｚの電圧を印加しながら、絵素電極
である下側の透明電極１１ａ側から、つまり背面側から
図示しない光源により光をあてると、表示状態としては
色むらのない良好な表示が得られた。なお、２つの電極
１１ａ、１１ｂのうちの一方は、表示が行えるように透
明なものを使用する。このことは、以下に説明する各実
施例においても同様である。

【００３６】ところで、高分子分散型液晶の光散乱強度
は、液晶と高分子材料との混合比に因っても変化し、液
晶比率が６０〜７０％の範囲で強くなる。よって、本発
明のＥＣＢ方式の液晶表示素子にあっては、散乱強度を
弱くするのが望ましく、液晶比率が６０％以下では液晶
分率が少なく駆動電圧が高くなり実用に耐えないことか
ら８０％以上、特に好ましくは９０〜９５％とするのが
よい。

【００３７】液晶ドロップレットについては、光散乱強
度の点で、電極間で円柱、角柱などの柱状に分布してい
ることが好ましく、特に、絵素部分の大部分が液晶だけ
であり、絵素以外の部分にポリマー材料が存在するとい
う状態が最もよい。この状態の場合は、液晶とポリマー
との間での光散乱を低下させることができる利点があ
る。

【００３８】なお、上記状態を実現するためには、液晶
とプレポリマーの混合物を重合させるにあたり、規則性
を持つドット状又は連続体の遮光部を有するホトマスク
を使用すると共に、そのホトマスクを一方の電極上に設
置し、電場や磁場を液晶分子を配向させたい方向に印加
した状態で該ホトマスク側からＵＶ光を照射するとよ
い。このように光照射を行うと、ホトマスクで覆われた
部分に光が当たらず、覆われていない遮光部分で重合反
応が起こるため、相分離した液晶が遮光部分に集中し
て、結果的に遮光部分にのみ液晶の柱状構造が形成され
る。この場合、相分離速度は低速であるほどホトマスク
に忠実な液晶ドロップレット形状となって好ましく、そ
の達成条件としては、例えば周波数が３６５ｎｍのとき
に光照射部分で２０ｍＷ／ｃｍ²以下となる強度で低Ｕ
Ｖ照射を行うこと、或は相分離速度が遅いメタアクリレ
ートをポリマーとして使用すること、若しくは低温のＵ
Ｖ照射を行うことなどが挙げられる。

【００３９】（実施例２）本発明の他の実施例について
説明する。本実施例２では、液晶の材料を実施例１とは
異ならせて作製している。具体的には、以下の通りであ
る。

【００４０】液晶としてはＺＬＩ−４７９２を使用し、
重合性モノマーとしては同様のＴＭＰＴと２−エチルヘ
キシルアクリレートとを使用している。これらの混合
は、ＺＬＩ−４７９２を４．３ｇ、ＴＭＰＴを０．２
ｇ、２−エチルヘキシルアクリレートを０．５ｇして行
い、更にこの混合物に、ＵＶ硬化剤（チバガイギー製Ir
agacure １８４）を０．０５ｇ加えて、８０℃で均一
混合した。

【００４１】その後、かかる混合物を、実施例１と同様
なセルに注入した。それ以降も、実施例１と同様にし
て、静磁場を加えた状態でＵＶ照射してセルを作製し、
そのセルの両側に偏光板を直交ニコル状態に設けてＥＣ
Ｂ方式の液晶表示素子を作製した。

【００４２】本実施例２の液晶表示素子においても、両
電極間に５０ｋＨｚの電圧を印加しながら背面側から光
を当てると、良好な色むらのない表示が得られた。

【００４３】（実施例３）本実施例３では、対向配設さ
れた両電極間に、液晶や重合性モノマーを注入する状態
を変えている。以下に具体的に説明する。

【００４４】先ず、重合性モノマーとしてのＴＭＰＴ
と、重合性オリゴマーとしてのＮＫオリゴＵ−１２２Ａ
（新中村化学工業製）とを、７：３の比率で混合する。

【００４５】次に、その混合物を溶媒であるｎ-ヘキサ
ンの５％溶液となし、スピンコート法により２枚の透明
電極付きガラス基板上に塗布し、溶媒を蒸発させること
により薄膜を形成する。

【００４６】次に、透明電極を内側にして両基板を対向
させて、両基板の間に、例えば直径が１０μｍの球状を
したスペーサーを介装し、２枚の基板を貼り合わせてセ
ル化する。

【００４７】次に、セルの両基板間に、実施例１と同じ
液晶を注入し、電極に対して平行な方向から２００００
ガウスの静磁場をかけ、その状態のまま、電極（液晶表
示素子面）に対して垂直な方向から、２０ｍＷ／ｃｍ²
になるように高圧水銀灯でＵＶ照射した。

【００４８】次に、セルの両側に偏光板を、実施例１と
同様に設けた。

【００４９】以上のようにして作製された液晶表示素子
は、実施例１と同様に電圧を印加した結果、良好な色む
らのない表示が得られた。

【００５０】（実施例４）本実施例４は、以上の各実施
例ではＵＶ照射の際に静磁場を加えているのに代えて、
電場を加えている。以下に具体的に説明する。

【００５１】先ず、実施例１と同様の液晶等の材料や基
板などを使用してセルを作製する。次に、両電極間に６
０ｋＨｚ、実効値５０Ｖの電場を印加した状態を保持
し、電極の垂直方向からセル上で２０ｍＷ／ｃｍ²にな
るように電圧水銀灯でＵＶ照射した。次に、セルの両側
に偏光板を設けて液晶表示素子を作製した。

【００５２】このように作製された液晶表示素子を、実
施例１と同様に電圧を印加した結果、良好な色むらのな
い表示が得られた。

【００５３】（実施例５）本実施例５は、相分離速度を
低速としてホトマスクに忠実な形状の液晶ドロップレッ
トを形成させる場合の一例を示している。具体的には、
以下のように行った。

【００５４】先ず、実施例１と同様の液晶等の材料や基
板などを使用してセルを作製する。次に、セル上に、１
ドットが直径３０μｍであり、各ドット間の距離が１０
μｍで格子状にドットが配列されたホトマスクを被せ、
光線平行度の優れたＵＶ光源を用い、セル上で５ｍＷ／
ｃｍ²になるようにＵＶ照射した。

【００５５】次に、得られたセルの両側に偏光板を設け
て液晶表示素子を作製した。

【００５６】このように作製された液晶表示素子を実施
例１と同様に電圧を印加した結果、良好な色むらのない
表示が得られ、特に、液晶とポリマー材料間での散乱が
少なく、ＯＮ時の黒レベルが優れていた。

【００５７】また、作製された液晶表示素子を液体窒素
中で剥離し、アセトンで液晶ドロップレットを洗い流
し、ＳＥＭにより観察した。その結果、直径約２５μｍ
の液晶ドロップレットが規則的に形成されているのが確
認された。

【００５８】上記各実施例では液晶として２周波駆動用
の液晶であるＮＲ−１０１２ＸＸや△ε＞０、△κ＞０
であるネマティック液晶ＺＬＩ−４７９２を使用してい
るが、本発明はこれらに限らず、他の２周波駆動用の液
晶や、△ε＞０、△κ＞０である液晶を使用することが
可能である。なお、２周波駆動用の液晶を使用する場合
は、上述した実施例の静磁場に代えて、液晶の誘電率異
方性を正とするような周波数である電場を加えるように
してもよい。一方、△ε＞０、△κ＞０である液晶を使
用する場合は、電場では本発明に示す水平配向をとらせ
ることが困難であるという理由により、電場ではなく磁
場を加えるようにするのが好ましい。

【００５９】上述したように本発明で用い得る液晶は、
２周波駆動用の液晶と△ε＞０、△κ＞０である液晶と
である。具体的には、２周波駆動用の液晶としてはＮＲ
−１０１２ＸＸ等であり、△ε＞０、△κ＞０である液
晶としてはＥ８、Ｅ７（メルク社製）である。さらに液
晶中に化学的に安定な分子中にＦ、Ｃｌを含むビフェニ
ル系、ターフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、ジ
フェニルシクロヘキサン系、トラン系ネマティック液晶
等のうち、△ｎの大きな液晶が適している。さらに、液
晶の△ε、△ｎの符号が正負いずれの組み合わせも用途
に合わせて使用することができる。

【００６０】また、本発明で用い得る重合性モノマー及
び重合性オリゴマーとしては、光重合性、放射線重合
性、熱重合性のものが該当し、使用する液晶に合わせた
親和性、例えば液晶のＳＰ値に対して±２以内の親和性
を有する反応性有機物がよい。具体的には、重合性オリ
ゴマーとしては、上述した実施例で使用したＮＫオリゴ
Ｕ−１２２Ａの他に、ウレタンアクリルレートやポリオ
キシエチレンアクリレートなどが利用できる。

【００６１】一方、重合性モノマーとしては、アクリル
酸及びアクリル酸エステルの誘導体である、アクリル酸
イソブチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリ
ル、アクリル酸イソアミル、ｎ−ブチルメタクリレー
ト、ｎ−ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリ
レート、ｎ−ステアリルメタクリレート、シクロヘキシ
ンメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２−エチ
ルヘキシルアクリレート（実施例で使用）、２−フェノ
キシエチルメタクリレート、ビスフェノールＡジメタク
リレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメ
タクリレートおよびビスフェノールＡジアクリレートな
どが挙げられる。更に、ポリマーの物理的強度を高め得
る２官能以上の多官能性樹脂、例えば、１、４−ブタン
ジオールジメタクリレート、１、６−ヘキサンジオール
ジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート
（実施例で使用）、テトラメチロールメタンテトラアク
リレート等が利用できる。熱硬化性モノマーとしては、
エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロ
ールプロパントリグリシジルエーテル、１、６−ヘキサ
ンジオールジグリシジルエーテルなどのグリシジルエー
テル類を代表とするエポキシ樹脂およびイソシアネート
基を有するウレタン樹脂、例えばキシリレンジイソシア
ナート、Ｓｉを含む２重結合を有するシリコーン樹脂な
どが使用できる。これらの樹脂のうち硬化後のＴｇ（ガ
ラス転移温度）が６０℃以上であることが好ましい。

【００６２】特に、上述した重合性モノマー及び重合性
オリゴマーのうちでも、作製後における液晶の配向効果
を出すためには、製造工程における加工温度付近または
室温で、電場または磁場により分子が、電場または磁場
方向に配列する特性である液晶性を示す光重合性、放射
線重合性、熱重合性のものを利用することが好ましい。
具体的には、ビフェニル基、ターフェニル基、フェニル
シクロヘキサン基、ジフェニルシクロヘキサン基、トラ
ン骨格などのメソーゲン基にアクリレート、メタクリレ
ート、エポキシなどの重合性基が分子末端に結合した化
合物が該当する。また、このような化合物を用いる場合
は、製造後において、電場ＯＦＦ時の液晶の配列をより
強固にすることができる。

【００６３】上記実施例３のように、ポリマーと溶剤と
の混合物から溶剤を除去する場合に使用されるポリマー
としては、溶剤に溶解可能なポリマーであればよく、具
体的にはアラビアゴム、合成ゴム、ゼラチン、ポリビニ
ルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリ酢酸ビニルなどである。

【００６４】上記説明では明言していないが、本発明の
液晶表示素子のセル厚は、散乱強度を低下させるために
２０μｍ以下であることが好ましく、更には１〜１２μ
ｍの範囲であることが望ましい。その理由は、セル厚が
厚い場合に、２枚の直交ニコル偏光板間に光散乱体をお
くと、一方の偏光板で直線偏光に変換され、その直線偏
光が光散乱体に当たることにより自然光に変換され、も
う一方の偏光板を一部通過して、結果的に黒レベルが悪
化するからである。

【００６５】また、上記説明では明言していないが、液
晶ドロップレットの形状としては、光散乱を低く設定す
べく、長軸方向の長さが可視光の波長より十分長いか、
又は逆に短くなる状態が好ましい。即ち、長軸方向の長
さが可視光の波長より短い液晶ドロップレットでは、駆
動させるための電圧が高くなり、駆動回路に使用するＩ
Ｃの耐電圧が高くなり実用的ではない。液晶ドロップレ
ットの長軸方向の平均直径としては５μｍ以上、更には
１２μｍ以上が好ましい。この場合の液晶ドロップレッ
トの立体的な形状としては、“わらじ”状の形状とな
る。

【００６６】

【発明の効果】本発明のＥＣＢ方式の液晶表示素子は、
セル内の液晶ドロップレットが均一で低チルト角の配向
を持ったものとなり、これにより表示むらの少ない良好
な表示が得られる。また、低チルト角の厳密な配向を制
御することを必要としない場合は、電極に対して平行な
水平方向に近い配向状態から電圧印加による垂直方向へ
の配向状態への制御が可能なモードとなるように、液晶
ドロップレットを高分子からなる壁の中に閉じ込めて液
晶を疑似的な固体状にすればよく、このため大きな基板
中に広い面積で液晶ドロップレットを配することが可能
となり、これによりＥＣＢ方式の液晶表示素子の大面積
化が図れる。

【００６７】なお、本発明にかかる液晶表示素子は、例
えばプロジェクションテレビ、パソコン、ワードプロセ
ッサ等の平面ディスプレイ装置、シャッタ効果を利用し
た色調が変化する表示板、窓、扉、壁等及び光コンピュ
ーティング等に利用することができ、特に、平面ディス
プレーにおいては、単独絵素ごとにカラー表示が可能と
なりカラーフィルターを必要とせず実質的に３倍の解像
度を得られるディスプレーに利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の液晶ドロップレット中の液
晶の電場ＯＦＦ時の配向状態の断面模式図、（ｂ）は、
本発明の液晶ドロップレット中の液晶の電場ＯＮ時の配
向状態の水面断面模式図である。

【符号の説明】

１０ 偏光板 １１ 基板 １１ａ 透明電極 １１ｂ 透明電極 １２ 高分子からなる壁 １３ 液晶ドロップレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−11694（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−116018（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−42213（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/1337 G02F 1/137

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であり、両電極間に液晶ドロップレットが高
   分子からなる壁で周囲を包囲されて電極平面上に規則的
   に１段に並んで存在し、該液晶ドロップレットが２周波
   駆動用液晶または誘電率異方性が正、かつ磁化率異方性
   が正である液晶からなり、かつ、該液晶分子の分子軸が
   該電極から垂直に下した線方向に対して７０〜９０°に
   配向した状態とされ、更に両電極の外側にそれぞれ偏光
   板が設けられていると共に、該液晶に誘電率異方性を正
   とする周波数の電場が付与されて動作する構成となって
   いるＥＣＢ方式の液晶表示素子。
2. 【請求項２】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であり、両電極の間に液晶ドロップレットが
   高分子からなる壁で周囲を包囲されて連続的又は非連続
   的に分散して存在する状態に形成されたＥＣＢ方式の液
   晶表示素子の製造方法であって、 対向配設された両電極間に、２周波駆動用液晶と、該液
   晶に溶解可能な重合性モノマー及び／又は重合性オリゴ
   マーとの混合物を注入する工程と、 該液晶の誘電率異方性を正とする周波数である電場、又
   は磁化率異方性を正とする磁場を、該電極から垂直に下
   した線方向に対して７０〜９０°の角度で該混合物に印
   加し、該混合物中の重合性モノマー及び／又は重合性オ
   リゴマーを重合させて該液晶ドロップレットを形成する
   工程と、 該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程と、 を含むＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であり、両電極の間に液晶ドロップレットが
   高分子からなる壁で周囲を包囲されて電極平面上に規則
   的に１段に並んで存在する状態に形成されたＥＣＢ方式
   の液晶表示素子の製造方法であって、 対向配設された両電極間に、２周波駆動用液晶と、該液
   晶に溶解可能な重合性モノマー及び／又は重合性オリゴ
   マーとの混合物を注入する工程と、規則性を持つドット状又は連続体の遮光部を有するホト
   マスクを一方の電極上に設置し、該ホトマスク側から紫
   外線を照射すると共に、 該液晶の誘電率異方性を負とす
   る周波数である電場を該混合物に印加し、該混合物中の
   重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを重合させ
   て該液晶ドロップレットを電極平面上に規則的に１段に
   並んだ状態で形成する工程と、 該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程と、 を含むＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であり、両電極の間に液晶ドロップレットが
   高分子からなる壁で周囲を包囲されて連続的又は非連続
   的に分散して存在する状態に形成されたＥＣＢ方式の液
   晶表示素子の製造方法であって、 対向配設された両電極間に、誘電率異方性が正、かつ磁
   化率異方性が正である液晶と、該液晶に溶解可能な重合
   性モノマー及び／又は重合性オリゴマーとの混合物を注
   入する工程と、 該電極から垂直に下した線方向に対して７０〜９０°の
   角度で磁場を該混合物に印加し、該混合物中の重合性モ
   ノマー及び／又は重合性オリゴマーを重合させて該液晶
   ドロップレットを形成する工程と、 該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程と、 を含むＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であるＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法
   であって、 対向配設された両電極上に、重合性モノマー及び／又は
   重合性オリゴマーを塗布する工程と、 該重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを挟む両
   電極間に２周波駆動用液晶を注入する工程と、 該液晶の誘電率異方性を正とする周波数である電場又は
   磁化率異方性を正とする磁場を、該電極から垂直に下し
   た線方向に対し７０〜９０°の角度で該両電極間に印加
   して、該重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを
   重合させる工程と、 該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程と、 を含むＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】 対向配設された２枚の電極の少なくとも
   一方が透明であるＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法
   であって、 対向配設された両電極上に、重合性モノマー及び／又は
   重合性オリゴマーを塗布する工程と、 該重合性モノマー及び／又は重合性オリゴマーを挟む両
   電極間に２周波駆動用液晶を注入する工程と、規則性を持つドット状又は連続体の遮光部を有するホト
   マスクを一方の電極上に設置し、該ホトマスク側から紫
   外線を照射すると共に、 該電極間に該液晶の誘電率異方
   性を負とする周波数である電場を印加し、該重合性モノ
   マー及び／又は重合性オリゴマー混合物を重合させて液
   晶ドロップレットを電極平面上に規則的に１段に並んだ
   状態で形成する工程と、 該両電極のそれぞれの外側に偏光板を設ける工程と、 を含むＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記重合性モノマー及び／又は重合性オ
   リゴマーを重合させる際に、規則性を持つドット状又は
   連続体の遮光部を有するホトマスクを一方の電極上に設
   置し、該ホトマスク側から紫外線を照射する請求項２、
   ４又は５に記載のＥＣＢ方式の液晶表示素子の製造方
   法。