JP3263344B2

JP3263344B2 - 高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP3263344B2
Application number: JP24631497A
Authority: JP
Inventors: 健次中尾; 強上村; 浩史久保田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JPH1164833A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光散乱方式の高分
子分散型液晶表示素子及びその製造方法に関し、もっと
詳しは、マルチプレックス基板により、又は、薄膜トラ
ンジスタやＭＩＭ素子によるアクティブマトリクス基板
により駆動されるプロジェクタのライトバルブに用いら
れる液晶表示素子、あるいは、ＴＶ受信機やコンピュ−
タ−端末機のデスプレイ部に用いられるフラットパネル
型の液晶表示素子、さらにはビュ−ファインダ等に用い
られる液晶表示素子などに好適に実施することができる
高分子分散型液晶表示素子の構造及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型、小型、低電圧駆
動、低消費電力という特徴を生かし、腕時計、電卓等の
表示から、ナビゲーションシステム、ノート型パソコ
ン、液晶モニター、データプロジェクター、プロジェク
ション液晶テレビなどあらゆるところで広く利用されて
いる。このような液晶表示素子の表示モードの中で、従
来より広く用いられているのがＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）方式であり、対向する２枚の基板の間
に上下で液晶分子が９０度ねじれた構造の液晶素子を２
枚の偏光板により挟持したものである。また、ＴＮ方式
の時分割駆動特性を改善したＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗ
ｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式の液晶表示素子も日
本語ワードプロセッサーなどに使われている。さらに、
最近では液晶分子の自発分極によって液晶分子の配列状
態を変化させ、その配列状態の変化に伴う電気光学効果
を表示に利用する強誘電性液晶を利用した情報機器も実
用化されている。

【０００３】しかし、これらの液晶表示素子は少なくと
も１枚の偏光板を必要とするため、暗い、配向処理が必
要、セル厚制御が容易でないという課題があった。

【０００４】一方、このような液晶表示素子に対して、
偏光板が不要で、電界により液晶分子の配列を制御し
て、白濁状態または透明状態を作り出す方式が提案され
ている。この方式は、液晶と透明高分子の複合体が２枚
の基板間に挟持されており、液晶分子が正の誘電率異方
性を有する場合、液晶分子の常光屈折率と透明高分子の
屈折率を一致させておき、電圧を印加して液晶分子の長
軸を電界に平行になるように配列させて透明高分子の屈
折率と一致すると、界面の光散乱がないため透明状態に
なり、一方電圧が無印加のときには、液晶分子は種々の
方向に配向しているため透明高分子との界面で屈折率が
一致しないため光散乱が起こり白濁不透明状態になるこ
とを利用しているものである。このような方式の液晶表
示素子によると、偏光板が不要であるためプロジェクタ
ライトバルブに応用しても明るい表示を得ることができ
る。

【０００５】この方式の代表的な例は、ＮＣＡＰ（Ｎｅ
ｍａｔｉｃＣｕｒｖｉｌｉｎｅａｒＡｌｉｇｎｅｄ
Ｐｈａｓｅ）と呼ばれる、ネマチック液晶をポリビニ
ルアルコールなどでマイクロカプセル化したものである
（粉体と工業、ＶＯＬ．２２、ＮＯ．８（１９９
０））。また、このほかに、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ
ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａ
ｌ）といわれる方式があり、液晶微小滴を高分子マトリ
クス中に分散させる方法である（フラットパネルディス
プレイ’９１、日経ＢＰ社、ｐ２１９）。また、ＰＮＬ
Ｃ（ＰｏｌｙｍｅｒＮｅｔｗｏｒｋＬｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）といわれるものもあり、樹脂が液晶の
連続相の中に3 次元ネットワーク状に広がる構造を有す
るものである（電気情報通信学会技術研究報告、ＥＩＤ
８９−８９、ｐ１）。

【０００６】これらの液晶と透明高分子の複合体は、総
称して高分子分散型液晶と呼ばれている。よって、本明
細書においても、用語「高分子分散型液晶」は、上記の
ＮＣＡＰ、ＰＤＬＣ、ＰＮＬＣなどを含めた総称の意で
使用する。即ち、本明細書中において用語「高分子分散
型液晶」とは、高分子マトリクス中に液晶滴が島状に分
散されたものに限らず、液晶滴が連続的に繋がったも
の、更には樹脂が液晶の連続相の中に3 次元ネットワー
ク状に広がる構造を有するものなども包含する。

【０００７】従来、これらの液晶と高分子の複合体の製
造方法は、アクリル系またはエポキシ系紫外線硬化樹脂
などの未硬化樹脂モノマーと液晶材料を溶解させた混合
組成物を２枚の基板間に注入し、これに、紫外線を照射
すると、樹脂モノマーが重合して液晶と樹脂が相分離す
る。その結果、高分子中に液晶が分散した構造、または
液晶中に高分子がネットワーク状に広がる構造のものが
得られる（フラットパネルディスプレイ’９１、日経Ｂ
Ｐ社、ｐ２１９、電気情報通信学会技術研究報告、ＥＩ
Ｄ８９−８９、ｐ１など）。

【０００８】ところで、このような高分子分散型液晶表
示素子は、上記のように偏光板を不要とするため、暗
い、配向処理が必要、セル厚制御が容易でない等の問題
を解決することができるという優れた特性を有してい
る。しかしながら、一方では、コントラストの低下が問
題となっており、コントラストの向上が求められてい
る。

【０００９】コントラストの向上に関しては、液晶を挟
み込む電極に電圧を印加していない時に、いかに光の散
乱を起こさせるかがキーポイントとなる。現在のとこ
ろ、光の散乱を完全に行うための手法として、セル厚を
大きくしたり、または液晶の誘電率異方性△ｎを大きく
することが検討されている。

【００１０】しかしながら、現状では、△ｎを大きくす
ることに関しては、様々なアプローチがなされているも
のの、液晶材料の限界などであまり大きな効果は得られ
ていない。

【００１１】また、セル厚を大きくすることに関して
は、セル厚を大きくすると、その分だけ光が散乱できる
回数が増加し、散乱を確実に行うことができる。しかし
ながら、セル厚が大きくなると、セル厚が大きくない通
常の液晶セルへの印加電圧と等しい電圧を印加した場合
に、液晶層にかかる電界が小さくなる。従って、セル厚
を大きくした場合、液晶を十分に配向させるためには、
より大きい電圧が必要になり、電圧の増大を招いてしま
うという新たな問題点が生じる。

【００１２】そこで、セル厚を大きくすることなく、必
要なコントラストを得て駆動電圧を低減させることがで
きる高分子分散型液晶表示素子が、特開平８−２４８３
９８号公報に記載されている。この従来技術は、高分子
分散液晶複合体層を積層して積層体とし、各高分子液晶
複合体層中の液晶分子は、それぞれ電極面に略平行な平
面内で一定の方向に配向し、各高分子液晶複合体層間に
おける液晶分子の配向方向は、互に９０度となるように
ラビング等の配向処理で設定している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平８−２４８３９８号公報記載の従来技術では、ラ
ビングにより液晶分子の配向を規制して散乱効果を向上
しようとするものであるため、２層の高分子液晶複合体
層しか形成することができず、各高分子液晶複合体層間
における液晶分子の配向方向を、各層毎に９０度交差す
るように形成しても、セル厚方向に液晶分子を見た場合
において、基本的には液晶分子は２方向にしか配向して
おらず、十分に満足できる光の散乱を得ることは困難で
ある。またラビングという配向処理はそもそもプロセス
が複雑になるという欠点がある。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、ラビングなどの手法を用いることなく、また駆
動電圧の増大を招かずに十分な光散乱を行うことがで
き、結果として高コントラストが得られ高分子分散型液
晶表示素子及びその製造方法を提供することを主たる目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高分子分散型液晶表示素子は、高分子中に
液晶滴を分散させた高分子液晶複合体層を複数積層して
積層体とし、電極が形成されている一対の基板間に前記
積層体を３層以上保持し、前記各高分子液晶複合体層中
の液晶滴内の液晶分子が、前記基板に対してほぼ平行に
配向されており、かつ、基板にほぼ平行な面内では高分
子液晶複合体層毎に互いに異なる方向に配向されている
ことを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、各高分子液晶複合体層
中の液晶滴内の液晶分子が、前記基板に対してほぼ平行
に配向されていることに加えて、セル厚方向に見た場
合、液晶表示素子全体としては、液晶分子がよりランダ
ムに近い状態に配向されている。従って、従来例に比べ
て格段に各層間の屈折率差を大きくすることができ、十
分な光散乱効果を得ることができる。また、各層の層厚
を薄くして、多数の積層構造とすることにより十分な光
散乱効果が得られるため、セル厚を大きくする必要がな
く、駆動電圧の増大を招かない。

【００１７】上記の液晶表示素子を得るに際しては、混
合物に紫外線を照射して高分子と液晶が相分離して高分
子液晶複合体層を形成する重合処理において、前記紫外
線として、一方向に偏光された偏光紫外線を使用し、偏
光紫外線の偏光方向を各高分子液晶複合体層毎に変化さ
せることにより、液晶の配向制御処理を行う。また他の
方法として、混合物に紫外線を照射して高分子と液晶が
相分離して高分子液晶複合体層が形成される重合処理中
において、磁場または電場を各高分子液晶複合体層毎に
異なる方向に印加することにより液晶の配向制御処理を
行う場合もある。このような本発明による製造方法によ
り、従来例のようにラビングなどの手法を用いることな
く、簡単な製造工程により高コントラストの液晶表示素
子を製造することができる。

【００１８】また本発明の液晶表示素子は、各高分子液
晶複合体層中の液晶滴内の液晶分子が、基板に対してほ
ぼ平行に配向されており、かつ、基板にほぼ平行な面内
ではランダムに配向されている場合もある。このような
構成の液晶表示素子が、最も望ましい液晶の配向状態を
有するものである。

【００１９】上記の液晶表示素子を得るに際しては、重
合処理により基板間に高分子液晶複合体層が形成された
後、基板を押圧することにより液晶の配向制御を行う。
即ち、重合性材料の重合により高分子と液晶が相分離し
て高分子液晶複合体層が形成されると、この状態では、
高分子液晶複合体層中の液晶滴内の液晶分子は、基板に
対してランダムに配向しており、かつ、基板にほぼ平行
な面内でもランダムに配向している。このような状態
で、基板を押圧して液晶滴を偏平化すると、液晶滴内の
液晶分子が基板に対してほぼ平行に配向することが知ら
れている。よって、基板を押圧することにより、高分子
液晶複合体層中の液晶滴内の液晶分子が、基板に対して
ほぼ平行に配向し、かつ、基板にほぼ平行な面内ではラ
ンダムに配向するように、配向制御を行うことができ
る。

【００２０】なお、液晶滴は、液晶に、２色性色素が混
合されて構成されている場合もある。このような構成に
より、２色性色素で光を吸収するゲストホスト方式の液
晶表示素子を実現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は液晶表示素子の模式化した断面図である。
図中において、１４Ａ，１４Ｂはガラス基板であり、ガ
ラス基板１４Ａとガラス基板１４Ｂの相互の対向面に
は、透明電極（図示せず）が形成されている。このガラ
ス基板１４Ａとガラス基板１４Ｂによって、積層体１７
が保持されている。積層体１７は、第１の高分子液晶複
合体層１１と、第２の高分子液晶複合体層１２と、第３
の高分子液晶複合体層１３が積層された構造となってい
る。これら第１〜第３の高分子液晶複合体層１１〜１３
は、高分子１８中に液晶滴１９を分散した高分子分散型
液晶層である。

【００２２】また、第１〜第３の高分子液晶複合体層１
１〜１３の液晶分子１６は、その長軸方向が基板に対し
て略平行とされている。これにより、高分子と液晶の屈
折率差を大きくすることができ、大きな光散乱効果が得
られる。その結果、高コントラストが得られる。なお、
この点については、特開平８−２４８３９８号公報にも
記載されている通りである。

【００２３】ここで、本発明者は、液晶分子を基板に対
して平行に配向させるだけでなく、さらに、セル厚方向
に液晶分子を見た場合において液晶分子の配向ができる
だけランダムになればなるほど、よりいっそう散乱を十
分に行えることを見いだした。そこで、本発明では、図
１（ｂ）に示すように、各高分子液晶複合体層１１〜１
３毎の液晶分子１６の配向方向１５を異なるように構成
した。このような構成によれば、配向方向１５が異なる
ことで各層１１〜１３間で屈折率が異なり、大きな散乱
を得ることができることが判明した。なお、本発明にお
いて、液晶分子１６が基板１４Ａ，１４Ｂに平行な面内
において、完全にランダムに配向できればその状態が最
も望ましい。

【００２４】従来の液晶表示素子では、ラビングにより
液晶分子の配向を制御しようとしているわけであるが、
ラビングを用いた場合には、上記したように高分子液晶
複合体層における液晶分子の配向方向は、互に９０度交
差するように形成されるため、セル厚方向に液晶分子を
見た場合において、基本的には液晶分子は２方向にしか
配向しておらず、十分に満足する散乱を得ることは不可
能である。この点に関し、本発明は、ラビング処理を必
要とせず、高分子液晶複合体層を積層する構造であるた
め、各層毎に異なる方向に液晶分子を配向することがで
き、従来例に比べて格段に大きな散乱効果を得ることが
できる。

【００２５】また、積層構造とすることにより、一度に
層厚の大きい高分子液晶複合体層を形成して液晶の配向
を制御する処理を行うよりは、層厚の小さい高分子液晶
複合体層毎に液晶の配向処理を行って積層することがで
き、結果として液晶の配向制御を行う外力、例えば液晶
滴を偏平するのに要する外力が高分子液晶複合体層に伝
わりやすくなる。従って、一度に層厚の大きい高分子液
晶複合体層を形成して液晶の配向を制御する処理を行う
場合に比べて、本発明の場合は、一層形成毎の配向制御
により、より均一な液晶表示素子を実現できる。

【００２６】次に、本発明において実際に液晶分子の配
向処理を行う方法について説明する。第１の手法は、液
晶材料と高分子前駆体である重合性材料とを含む混合物
に光を照射し、相分離することで高分子液晶複合体層を
得るときに偏光照射することで偏光方向に高分子硬化を
行う方法である。この方法により、結果的には棒状ない
しはラグビーボール状の液晶滴形状をとることができる
わけであるが、これにより液晶滴内の液晶分子はその形
状に従って配向し、層内での液晶の配向を規制すること
ができる。そして、上記の操作を繰り返して偏光方向を
層毎に変化させることで各層毎に液晶分子の向きの異な
る積層された積層体を形成することができる。

【００２７】第２の手法は、相分離時に層毎に磁場ない
しは電場を印加することで層毎の液晶の方位を規制する
ものである。なお、積層体の作製法は上記の第１の手法
と同様に行うことが可能である。またこの第２の方法で
は相分離時だけでなく、高分子液晶複合体層を作製した
後、等方性液体まで加熱し、この状態で、磁場ないしは
電場を印加し、その後液晶状態まで降温し、各層毎に液
晶の配列を規制することも可能である。

【００２８】さらに、本発明の最も望ましい形態とし
て、各層の液晶分子の配列を基板にほぼ水平にかつラン
ダムにするためには、各層を作製した後、各層毎に押圧
して円盤状あるいは扁平状にすることで、図２（ａ）に
示す液晶滴１９内の液晶分子の配向を、弾性的に安定な
図２（ｂ）に示す配向状態とすることができる。

【００２９】なお、作製方法として均一な厚みの積層体
を得るためには各層の厚みが均一でなくてはならない。
そのため、本発明では、各層毎にスペーサを使用するこ
とにより、均一な厚みの複合体層を得ることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子を実施例に
基づいて更に詳細に説明する。

【００３１】（実施例１）図３は液晶表示素子の模式化
した断面図である。この実施例では、高分子液晶複合体
層が２層積層されている。図中において、２１Ａ，２１
Ｂはガラス基板であり、このガラス基板２１Ａ，２１Ｂ
の各対向面には、透明電極２２Ａ，２２Ｂが形成されて
いる。このガラス基板２１Ａ，２１Ｂ間に、高分子液晶
複合体層２３Ａ，２３Ｂを２層積層してなる積層体２４
が保持されている。各高分子液晶複合体層２３Ａ，２３
Ｂは、高分子２５Ａ，２５Ｂ中に液晶滴２７Ａ，２７Ｂ
が分散された高分子分散型液晶を構成している。各高分
子液晶複合体層２３Ａ，２３Ｂ中の液晶滴２７Ａ，２７
Ｂ内の液晶分子は、その長軸がガラス基板２１Ａ，２１
Ｂに対してほぼ平行になるように配置されており、か
つ、基板２１Ａ，２１Ｂにほぼ平行な面内でランダムに
配置されている。なお、本明細書において、用語「液晶
分子が基板に対して平行」とは、液晶滴内の全ての液晶
分子の傾き角を平均した液晶分子（バイポール軸に沿っ
た液晶分子に相当する）が基板に対して平行であること
を意味する。なお、液晶滴２７Ａ，２７Ｂの形状は、略
扁平状又は略円盤状、即ち、断面が楕円状でかつセル厚
方向から見た場合円形状である。

【００３２】次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法
について説明する。先ず、液晶材料と重合性材料と光重
合開始剤をそれぞれ加え、この混合物を撹拌して均一な
混合溶液を調製する。具体的には、液晶材料としてはＥ
−８（メルク社製）を使用した。また、重合性材料とし
ては、ブチルオクタルアクリレ−ト（ＢＯＡ）と、２−
エチルヘキシルアクリレ−ト（２ＥＨＡ）と、１，６−
ヘキサンジオ−ルアクリレ−ト（ＨＤＤＡ）の３種類の
材料の混合した物を使用した。なお、ブチルオクタルア
クリレ−ト（ＢＯＡ）と、２−エチルヘキシルアクリレ
−ト（２ＥＨＡ）と、１，６−ヘキサンジオ−ルアクリ
レ−ト（ＨＤＤＡ）の混合比を１．５：１．５：１とし
た。また、光重合開始剤としては、ダロキュア１１７３
（日本チバガイギ−）を使用した。ダロキュア１１７３
の添加量は、２ｗｔ％とした。なお、液晶材料と重合性
モノマーの混合比率は８：２とした。

【００３３】この実施例では、液晶材料としてはＥ−８
（メルク社製）を使用したが、これに限定されるもので
はなく、正の誘電率異方性を有し、常温付近で液晶状態
を示すネマテック液晶、コレステリック液晶、スメクテ
ック液晶などの各種の液晶材料が使用できる。また、こ
れらの液晶材料は１種でもよく、また２種以上を混合し
て使用することもできる。また、これらの液晶材料に例
えば２色性色素などを含有させるようにしてもよく、更
に、各高分子液晶複合体層毎に、それぞれ異なる色の２
色性色素を含有させ、フルカラー表示が可能な液晶表示
素子に本発明を適用するようにしてもよい。

【００３４】また、この実施例では、重合性材料として
は、ブチルオクタルアクリレ−ト（ＢＯＡ）と、２−エ
チルヘキシルアクリレ−ト（２ＥＨＡ）と、１，６−ヘ
キサンジオ−ルアクリレ−ト（ＨＤＤＡ）の３種類の材
料の混合した物を使用しが、これに限定されるものでは
ない。重合性材料としては、光により重合し透明性を有
する高分子化合物を生成する各種の重合性物質が使用可
能であり、一般には例えばアクリレート、メタクリレー
ト、エポキシなどの重合性官能基を有するモノマーやオ
リゴマーなどを使用してもよい。具体的には、重合性モ
ノマーとしては、例えばｎ−トリデシルアクリレート、
２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリ
レート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキ
サンジオールジアクリレートなどが使用できる。重合性
オリゴマーとしては、ポリウレタンアクリレート、１，
６ヘキサンジオールジアクリレート、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、オリゴウレタン
アクリレート、ポリエステルアクリレート、グリセリン
ジグリシジルエーテルなどが使用できる。

【００３５】次に、図４（ａ）に示すように、ガラス基
板２１Ｂと高分子液晶複合体層形成用のガラス基板３０
間に、粒径２μｍのスペ−サ３１を介在させ、基板２１
Ｂ，３０を、その間隔を一定に保持するようにして重ね
る。ガラス基板２１Ｂには、透明電極２２Ｂが形成され
ているが、ガラス基板３０には、透明電極は形成されて
いない。この理由は、ガラス基板３０は、高分子液晶複
合体層形成のためにのみ使用されるものであり、後述す
るように、高分子液晶複合体層２３Ｂ形成後には、高分
子液晶複合体層２３Ｂから剥がされしてしまい、液晶表
示素子の構成要素となるものではないからである。従っ
て、ガラス基板３０に代えて、例えば、プラスチックフ
ィルムなどを用いてもよい。

【００３６】次に、図４（ｂ）に示すように、基板２１
Ｂ，３０間に、前記溶液状の混合物を注入する。

【００３７】次に、図４（ｃ）に示すように、基板２１
Ｂ，３０間に注入された混合物に紫外線を照射した。紫
外線照射の条件としては、主波長３６５ｎｍで照射強度
３０ｍＷの紫外線で１分間照射した。この紫外線照射に
よる光重合により、高分子と液晶とが相分離し、単層の
高分子液晶複合体層２３Ｂが得られた。この図４（ｃ）
に示す状態では、高分子液晶複合体層２３Ｂ中の各液晶
滴２７Ｂは球形であり、各液晶滴２７Ｂの液晶分子は、
基板に対して平行ではなく種々の方位をもって配向して
いる。このことは、本発明者が、偏光顕微鏡により高分
子液晶複合体層２３Ｂを観察することにより、確認し
た。

【００３８】次に、図４（ｄ）に示すように、基板２１
Ｂ，３０に例えば、プレス機などにより、均一に５Ｋｇ
／ｃｍ²で圧力を印加し、液晶滴２７Ｂ内の液晶の一部
を基板２１Ｂ，３０間から外部に押し出した。これによ
り、液晶滴２７Ｂは変形した。この変形した状態を、偏
光顕微鏡により観察すると、液晶滴２７Ｂの液晶分子
は、基板２１Ｂに対して平行にほぼ配向しており、基板
２１Ｂに平行な面内では図５に示すようにランダムに配
列していることがわかった。但し、図４（ｄ）では、便
宜上きれいに変形した液晶滴２７Ｂが均一な方向に向い
ているように描いているが、実際にはいびつに変形した
形状であった。しかし、液晶滴２７Ｂがいびつに変形し
た形状であっても、液晶滴２７Ｂ内の液晶分子は基板２
１Ｂに対して平行に近く配向していた。なお、走査型電
子顕微鏡で断面を観察したところ、液晶滴２７Ｂの形状
は扁平状ないしは円盤状に変形していた。

【００３９】次に、図４（ｅ）に示すように、上記単層
の高分子液晶複合体層２３Ｂから基板３０を剥離し、積
層体２４を構成するための下層とした。次に上記図４
（ａ）〜（ｄ）と同様な工程により、もう１つの単層の
高分子液晶複合体層２３Ａを作成し、上層とした。

【００４０】次に、図４（ｅ）に示すように、上層と下
層とが対向するように貼り合わせて、周辺部を封止する
ことにより、液晶表示素子を作製した。このようにして
作成された液晶表示素子の特性につき、本発明者が実験
したところ、透過率８５％、コントラスト１００：１、
駆動電圧５Ｖであり、十分な散乱効果を得ることができ
た。更に、積層数を増やすことで、より高いコントラス
トを実現することができた。例えば、５層でコントラス
ト３００：１、駆動電圧１０Ｖを実現できた。

【００４１】（比較例１）実施例１の図４（ｄ）に示す
押圧処理をなくし、その他は実施例１と同様にして単層
の高分子液晶複合体層を２層形成し、これらを実施例１
と同様に貼り合わせて液晶表素子を作製して比較例１と
した。この比較例１につき、実施例１と同一の条件下で
特性を測定した。その結果は、透過率８５％、コントラ
スト２０：１、駆動電圧７Ｖであり、十分な散乱効果を
得ることはできなかった。

【００４２】（実施例２）この実施例２では、積層体２
４を構成する各高分子液晶複合体層２３Ａ，２３Ｂ中の
液晶滴２７Ａ，２７Ｂ内の液晶分子が、基板２１Ａ，２
１Ｂに対してほぼ平行に配置されており、かつ、基板２
１Ａ，２１Ｂにほぼ平行な面内では、高分子液晶複合体
層２３Ａ，２３Ｂ毎に互いに異なる方向に配置されてい
る。

【００４３】このような構成により、各層の液晶の配列
を基板に対してほぼ平行でかつ基板にほぼ平行な面内で
はランダムな最も好ましい形態である実施例１には、特
性が若干劣るけれども、従来例に比べれば十分な散乱効
果を得ることができる。なお、この実施例では、２層の
例について説明するけれども、層数を増加することによ
り、より理想形態に近い液晶の配向状態を得ることがで
きる。

【００４４】上記構成の液晶表示素子は以下の方法で製
造した。先ず、実施例１の図４（ａ）及び（ｂ）に示す
工程と同様な図６（ａ）及び（ｂ）に示す工程により、
基板２１Ｂ，３０間に混合物を注入する。その後、図６
（ｃ）に示すように、偏光素子を介した状態で紫外線を
混合物に照射した。紫外線照射の条件としては、主波長
３６５ｎｍで照射強度３０ｍＷの紫外線で１分間照射し
た。また、このときの偏光素子の偏光軸方向３２は、図
７に示すように、基板２１Ｂの横方向（図７の左右方
向）である。このような偏光紫外線の照射による光重合
により高分子と液晶とが相分離し、高分子２５Ｂ中に液
晶滴２７Ｂが分散された単層の高分子液晶複合体層２３
Ｂが得られた。なお、このときの液晶滴２７Ｂ内の液晶
分子は、偏光軸方向３２に沿って析出することが知られ
ており、従って液晶分子は、基板２１Ｂに対して略平行
で〔図６（ｃ）参照〕、かつ、基板に平行な面内では、
図７に示すように、偏光軸方向３２に配向している。

【００４５】この点に関し、本発明者は、偏光顕微鏡に
より高分子液晶複合体層２３Ｂを観察し、液晶分子が基
板に対して略平行でかつ前記偏光軸方向３２に配列して
いることを確認している。また走査型電子顕微鏡で断面
を観察し、液晶滴２７Ｂの形状が棒状ないしはラグビー
ボール状をしていることを確認している。

【００４６】次に、図６（ｄ）に示すように、上記単層
の高分子液晶複合体層２３から基板３０を剥離し、積層
体２４を構成するための下層とした。

【００４７】次に上記図６（ａ）〜（ｄ）に示すのと基
本的には同様な工程により、もう１つの単層の高分子液
晶複合体層２３Ａを作成し、上層とした。ここで、高分
子液晶複合体層２３Ａの作成において、高分子液晶複合
体層２３Ｂの作成と異なる点は、図６（ｃ）に示す偏光
紫外線を照射する際に、紫外線の偏光方向が高分子液晶
複合体層２３Ｂの場合と異なっていることである。即
ち、高分子液晶複合体層２３Ａを作成するときは、偏光
素子の偏光軸方向３２は図８に示す方向とされ、高分子
液晶複合体層２３Ｂの場合の図８に示す偏光軸方向３２
とは異なる。よって、高分子液晶複合体層２３Ａの液晶
滴２７Ａ内の液晶分子は、基板２１Ａに対して略平行で
〔図６（ｅ）参照〕、かつ、基板２１Ａに平行な面内で
は、図７に示すように、偏光軸方向３２に配向してい
る。

【００４８】次に、図６（ｆ）に示すように、上層と下
層とが対向するように張り合わせて、周辺部を封止する
ことにより、液晶表示素子を作製した。これにより、上
層と下層とは、図９に示すように、基板に平行に面内で
液晶分子の配向方向が異なる液晶表示素子を得ることが
できた。なお、図９において、参照符号Ａは基板の上方
から見た上層の液晶表示素子の配向方向であり、参照符
号Ｂは基板の上方から見た下層の液晶表示素子の配向方
向である。このようにして作成された液晶表示素子の特
性につき、本発明者が実験したところ、透過率８５％、
コントラスト６０：１、駆動電圧５Ｖであった。

【００４９】本実施例によれば、液晶分子の配向は偏光
によりおこなっているため、液晶分子を基板に平行な方
向において完全にランダムに形成することはできないも
のの、各層毎に液晶の配向方向を異ならしめているた
め、実施例１よりは劣るものの、比較例１と比べれば優
れたコントラストの液晶表示素子を得ることができた。

【００５０】（実施例３）実施例３は、実施例２おける
偏光紫外線の照射に代えて、偏光していない通常の紫外
線を照射し、かつ、その際に磁場を基板に水平に印加す
るものである。なお、磁場の強さは１０Ｋガウスとし
た。顕微鏡観察、走査型電子顕微鏡の観察結果は実施例
２と同じであった。また、このようにして作成された液
晶表示素子の特性につき、本発明者が実験したところ、
透過率８７％コントラスト７０：１、駆動電圧６Ｖであ
った。

【００５１】この実施例においても、液晶分子を基板に
平行な方向において完全にランダムに形成することはで
きないものの、各液晶層毎に液晶の配向方向を異ならし
めているため、実施例１よりは劣るものの、比較例１と
比べれば優れたコントラストの液晶表示素子を得ること
ができた。

【００５２】なお、上記実施例１〜実施例３では、２層
構造の液晶表示素子であったけれども、３層以上の積層
構造の液晶表示素子であってもよく、この場合は以下に
述べる工程により製造することができる。即ち、実施例
１に対応する３層以上の積層構造について説明すると、
先ず、一対の高分子液晶複合体層形成用ガラス基板間に
混合物を注入し、前記図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示す
工程と同様な工程により中間層用高分子液晶複合体層を
形成する。その後、中間層用高分子液晶複合体層から、
一対の高分子液晶複合体層形成用ガラス基板を剥離し
て、単層の中間層用高分子液晶複合体層を製造する。そ
して、上記工程を層数に対応して行い、複数の中間層用
高分子液晶複合体層を得る。その後、上層の高分子液晶
複合体層２３Ａと下層の高分子液晶複合体層２３Ｂ間
に、上記複数の中間層用高分子液晶複合体層を介在させ
て、各高分子液晶複合体層を貼り合わせる。こうして、
３層以上の積層構造の液晶表示素子が得られる。

【００５３】実施例２及び実施例３に対応する３層以上
の積層構造についても、各層内の液晶分子が各層毎に異
なるように配向させることの他は、上記実施例１に対応
する３層以上の積層構造の製造と基本的に同様な方法で
製造することができる。

【００５４】また、他の製造方法として、複数の高分子
液晶複合体層を予め製造しておき、一対の基板間に前記
複数の高分子液晶複合体層を介在させ、各高分子液晶複
合体層相互、及び、基板と高分子液晶複合体層相互を貼
り合わせるようにしてもよい。

【００５５】また、上記実施例１〜実施例３において、
液晶に２色性色素を添加するようにしてもよい。この場
合、２色性色素で光を吸収するゲストホスト方式の液晶
表示素子となる。

【００５６】また、上記実施例１〜実施例３において、
各層毎に異なる２色性色素を入れてもよく、また各層毎
の駆動電圧を異ならせてもよい。この場合マルチカラー
ディスプレイとなる。また、各層毎に液晶材料を異なら
せてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高分子液
晶複合体層を積層した高分子分散型液晶表示素子におい
て、各層における液晶滴内の液晶分子が、基板に対して
ほぼ平行に配向し、かつ、基板にほぼ平行に面内では各
層毎に異なる方向に配向しているため、十分な光の散乱
を行うことができ、結果としてコントラストの高い液晶
表示素子を得ることができる。

【００５８】また特に、押圧による液晶滴の扁平化によ
り液晶の配向方向を制御することにより、液晶分子の基
板面内での方向をランダムに設定することができ、散乱
をより十分に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における液晶表示素子の概
略図である。

【図２】本発明の実施の形態における液晶表示素子の液
晶配向方向を示す概略図である。

【図３】本発明の実施例１における液晶表示素子の模式
化した断面図である。

【図４】本発明の実施例１における液晶表示素子の製造
工程図である。

【図５】図４（ｄ）に示す状態における高分子液晶複合
体層２３Ｂを上方から見た図である。

【図６】本発明の実施例２における液晶表示素子の製造
工程図である。

【図７】図６（ｄ）に示す状態における高分子液晶複合
体層２３Ｂを上方から見た図である。

【図８】図６（ｅ）に示す状態における高分子液晶複合
体層２３Ａを上方から見た図である。

【図９】高分子液晶複合体層２３Ａと高分子液晶複合体
層２３Ｂの液晶分子の配向方向を示す図である。

【符号の説明】

１１：第１の高分子液晶複合体層１２：第２の高分子液晶複合体層１３：第３の高分子液晶複合体層１４Ａ，１４Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ：基板１５，Ａ，Ｂ：液晶分子の配向方向１６，２５Ａ，２５Ｂ：液晶分子１７，２４：積層体１８：高分子１９，２７Ａ，２７Ｂ：液晶滴２２Ａ，２２Ｂ：透明電極２３Ａ，２３Ｂ：高分子液晶複合体層３０：高分子液晶複合体層形成用基板３２：紫外線の偏光軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−248398（ＪＰ，Ａ) 特開平４−199024（ＪＰ，Ａ) 特開平６−102496（ＪＰ，Ａ) 特開平３−116018（ＪＰ，Ａ) 特開平７−261158（ＪＰ，Ａ) 特開平７−287214（ＪＰ，Ａ) 特表平５−500273（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子中に液晶滴を分散させた高分子液晶
複合体層を複数積層して積層体とし、電極が形成されて
いる一対の基板間に前記積層体を３層以上保持し、前記
各高分子液晶複合体層中の液晶滴内の液晶分子が、前記
基板に対してほぼ平行に配向されており、かつ、基板に
ほぼ平行な面内では高分子液晶複合体層毎に互いに異な
る方向に配向されていることを特徴とする高分子分散型
液晶表示素子。
【請求項２】前記液晶滴の形状が、略棒状またはラグビ
ーボール状であることを特徴とする請求項１に記載の高
分子分散型液晶表示素子。
【請求項３】高分子中に液晶滴を分散させた高分子液晶
複合体層を３層以上積層して積層体とし、電極が形成さ
れている一対の基板間に、前記積層体を保持した構造の
高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板と、高分子液晶複合
体層形成用基板とを準備し、これらの基板間に、液晶材
料と重合性材料とを含む混合物を注入する第１ステップ
と、前記第１ステップにより基板間に注入された前記混合物
中の重合性材料を重合させ、これにより高分子と液晶と
を相分離させて下層用高分子液晶複合体層を形成すると
共に、この重合処理中において、下層用高分子液晶複合
体層中の液晶滴内の液晶分子が、基板に対してほぼ平行
な方向に配向し、かつ、基板にほぼ平行な面内では、予
め定めた一方向に配向するように配向制御処理を行う第
２ステップと、前記第２ステップ後に、前記下層用高分子液晶複合体層
から前記高分子液晶複合体層形成用基板を剥離して、一
方の基板に下層用高分子液晶複合体層が固着された構造
体を製造する第３ステップと、前記一対の基板のうちの他方の基板と、高分子液晶複合
体層形成用基板とを準備し、これらの基板間に、液晶材
料と重合性材料を含む混合物を注入する第４ステップ
と、前記第４ステップにより基板間に注入された前記混合物
中の重合性材料を重合させ、これにより高分子と液晶と
を相分離させて上層用高分子液晶複合体層を形成すると
共に、この重合処理中において、上層用高分子液晶複合
体層中の液晶分子が、基板に対してほぼ平行な方向に配
向し、かつ、基板にほぼ平行な面内では、前記下層用高
分子液晶複合体層の配向方向とは異なる方向に配向する
ように配向制御処理を行う第５ステップと、前記第５ステップ後に、前記上層用高分子液晶複合体層
から前記高分子液晶複合体層形成用基板を剥離して、他
方の基板に上層用高分子液晶複合体層が固着された構造
体を製造する第６ステップと、高分子液晶複合体層形成用の一対の基板間に、液晶材料
と重合性材料とを含む混合物を注入する第８ステップ
と、前記第８ステップにより基板間に注入された前記混合物
中の重合性材料を重合させ、これにより高分子と液晶を
相分離させて中間層用高分子液晶複合体層を形成すると
共に、この重合処理中において、中間層用高分子液晶複
合体層中の液晶滴内の液晶分子が、基板に対してほぼ平
行な方向に配向し、かつ、基板にほぼ平行な面内では、
前記上層用及び下層用高分子液晶複合体層の配向方向と
異なる方向に配向するように配向制御処理を行う第９ス
テップと、前記第９ステップ後に、前記中間層用高分子液晶複合体
層から前記一対の高分子液晶複合体層形成用基板を剥離
して、中間層用高分子液晶複合体層を製造する第１０ス
テップと、前記第３ステップにより製造された構造体と、前記第６
ステップにより製造された構造体の上層用及び下層用高
分子液晶複合体層の間に、前記第１０ステップにより製
造された中間層用高分子液晶複合体層を介在させ、この
状態で各高分子液晶複合体層を貼り合わせる第１１ステ
ップと、を有することを特徴とする高分子分散型液晶表示素子の
製造方法。
【請求項４】前記第９ステップに代えて、複数の中間層
用高分子液晶複合体層を形成すべく、第８ステップによ
り基板間に注入された前記混合物中の重合性材料を重合
させ、これにより高分子と液晶を相分離させて中間層用
高分子液晶複合体層を形成すると共に、この重合処理中
において、中間層用高分子液晶複合体層中の液晶滴内の
液晶分子が、基板に対してほぼ平行な方向に配向し、か
つ、基板にほぼ平行な面内では、前記上層用及び下層用
高分子液晶複合体層の配向方向と異なりかつ他の中間層
用高分子液晶複合体層の配向方向とも異なる方向に配向
するように配向制御処理を行う第１２ステップと、前記第８ステップと前記第１２ステップと前記第１０ス
テップをこの順序で中間層用高分子液晶複合体層の層数
だけ繰り返して、複数の中間層用高分子液晶複合体層を
製造する第１３ステップと、前記第１１ステップに代えて、前記第３ステップにより
製造された構造体と、前記第６ステップにより製造され
た構造体の上層用及び下層用高分子液晶複合体層の間
に、前記第１２ステップにより製造された複数の中間層
用高分子液晶複合体層を介在させて、この状態で各高分
子液晶複合体層を貼り合わせる第１４ステップと、を有することを特徴とする請求項３に記載の高分子分散
型液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】高分子中に液晶滴を分散させた高分子液晶
複合体層を３層以上積層して積層体とし、電極が形成さ
れている一対の基板間に、前記積層体を保持した構造の
高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、高分子液晶複合体層形成用の一対の基板間に、液晶材料
と重合性材料とを含む混合物を注入する第１ステップ
と、前記第１ステップにより基板間に注入された前記混合物
中の重合性材料を重合させ、これにより高分子と液晶を
相分離させて高分子液晶複合体層を形成すると共に、こ
の重合処理中において、高分子液晶複合体層中の液晶滴
内の液晶分子が、基板に対してほぼ平行な方向に配向
し、かつ、基板にほぼ平行な面内では、各高分子液晶複
合体層毎に異なる方向に配向するように配向制御処理を
行う第２ステップと、前記第２ステップ後に、前記高分子液晶複合体層から前
記一対の高分子液晶複合体層形成用基板を剥離して、高
分子液晶複合体層を製造する第３ステップと、前記第１ステップと前記第２ステップと前記第３ステッ
プをこの順序で高分子液晶複合体層の層数だけ繰り返し
て、複数の高分子液晶複合体層を製造する第４ステップ
と、一対の基板間に、前記第４ステップにより製造された複
数の高分子液晶複合体層を介在させ、この状態で各高分
子液晶複合体層相互、及び、基板と高分子液晶複合体層
相互を貼り合わせる第５ステップと、を有することを特徴とする高分子分散型液晶表示素子の
製造方法。
【請求項６】前記第２ステップ、前記第４ステップ及び
前記第９ステップにおける重合処理が紫外線照射による
光重合であり、この紫外線が一方向に偏光された偏光紫
外線であって、偏光紫外線の偏光方向を各高分子液晶複
合体層毎に変化させることにより、液晶の配向制御処理
を行うことを特徴とする請求項３に記載の高分子分散型
液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】前記第２ステップ、前記第４ステップ及び
前記第１２ステップにおける重合処理が紫外線照射によ
る光重合であり、この紫外線が一方向に偏光された偏光
紫外線であって、偏光紫外線の偏光方向を各高分子液晶
複合体層毎に変化させることにより、液晶の配向制御処
理を行うことを特徴とする請求項４に記載の高分子分散
型液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】前記第２ステップにおける重合処理が紫外
線照射による光重合であり、この紫外線が一方向に偏光
された偏光紫外線であって、偏光紫外線の偏光方向を各
高分子液晶複合体層毎に変化させることにより、液晶の
配向制御処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の
高分子分散型液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】前記第２ステップ、前記第４ステップ及び
前記第９ステップにおける重合処理が紫外線照射による
光重合であり、この紫外線照射により液晶と高分子が相
分離する際に、磁場または電場を各高分子液晶複合体層
毎に異なる方向に印加することにより、液晶の配向制御
処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の高分子分
散型液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】前記第２ステップ、前記第４ステップ及
び前記第１２ステップにおける重合処理が紫外線照射に
よる光重合であり、この紫外線照射により液晶と高分子
が相分離する際に、磁場または電場を各高分子液晶複合
体層毎に異なる方向に印加することにより、液晶の配向
制御処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の高分
子分散型液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】前記第２ステップにおける重合処理が紫
外線照射による光重合であり、この紫外線照射により液
晶と高分子が相分離する際に、磁場または電場を各高分
子液晶複合体層毎に異なる方向に印加することにより、
液晶の配向制御処理を行うことを特徴とする請求項５に
記載の高分子分散型液晶表示素子の製造方法。