JP3362711B2 - 液晶高分子層の製造方法および表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶と高分子を互
いに分散させた高分子分散型液晶表示素子に関し、コン
ピュータディスプレイあるいはテレビジョンなどマンマ
シンインターフェイスに応用される表示素子及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年社会生活の場へのコンピュータの導
入にともない、マンマシンインターフェイスの開発が加
速されている。特にディスプレイの分野が最も開発が急
がれるところであるが、いまだに偏光板を２枚用いた表
示の暗いツイストネマチック型液晶表示素子に頼ってい
るのが現状である。そこで最近高分子分散型液晶表示素
子が開発されてきた。この方式は偏光板を用いないため
に入射光を効率よく用いることができる。特に２色性色
素を混合したモードでは反射型として用いた際の見栄え
は特筆すべき物である。たとえばＦｅｒｇａｓｏｎは２
色性色素入り液晶をカプセル化して高分子中に分散して
いる（特公平３−５２８４３など、以下マイクロカプセ
ル型ノーマルＰＤＬＣと呼ぶ）。またＤｏａｎｅらは２
色性色素入り液晶と高分子前駆体を混合し、後で重合す
ることにより液晶と高分子をスポンジ状に相分離して表
示素子を作製する方法を提案している（特表昭６１−５
０２１２８など、以下重合型ノーマルＰＤＬＣと呼
ぶ）。

【０００３】またフイリップス社のＨｉｋｍｅｔらは液
晶状態をとる高分子前駆体を用い、液晶と混合した状態
で紫外線を照射することにより高分子を配向した状態で
形成しゲルネットワークのなかに液晶が含まれる構造の
表示素子を作製している（Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉ
ｑ．Ｃｒｙｓｔ．，１９９２，Ｖｏｌ．２１３，ｐｐ．
１１７−１３１、以下ネットワーク型配向型ＰＤＬＣと
呼ぶ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この方法ではさきに示
したモードと異なり、電界印加で白く散乱する。一方、
われわれは高分子を配向した状態で粒子状に形成する技
術を独自に開発している（ヨーロッパ公開特許ＥＰＯ，
４８８，１１６Ａ２など、以下粒子配向型ＰＤＬＣと呼
ぶ）。しかし、何れのモードについても十分な明るさ及
びコントラストは得られていない。また駆動電圧も十分
低いとは言えない。

【０００５】そこで本発明の日的とするところは、液晶
と高分子を互いに配向分散した表示素子に於いて明るい
コントラストの良好な駆動電圧の低い表示素子及びその
製造方法を提供するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶と高分子
とからなり、表示素子に用いるための液晶高分子層の製
造方法であって、 前記高分子は、式（１） Ｍ−Ｕ−Ｐ−Ｓ 〔式中、Ｍは、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−
またはエポキシ基を表し、Ｕは、ＭがＣＨ₂＝ＣＨ−ま
たはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−である場合には−ＣＯＯ−ま
たは−ＣＯＮＲ₁−を表し、Ｍがエポキシ基の場合は−
ＣＨ₂Ｏ−を表し、Ｒ₁は、ＨまたはＣＨ₃を表し、Ｐ
は、置換されていてもよいフェニレン基を表し、Ｓは有
機基を表す。但し、Ｕが−ＣＯＯ−である場合には、Ｓ
が、フェニルカルボニル基、ｐ−アルキルフェニレンカ
ルボニル基またはｐ−アルコキシフェニレンカルボニル
基である場合、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ ₂ または−ＯＣＯ
−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ ₂ である場合、−Ｃ（ＣＨ ₃ ） ₂ −
（置換されていてもよいフェニレン）−ＯＣＯ−ＣＨ＝
ＣＨ ₂ または−Ｃ（ＣＨ ₃ ） ₂ −（置換されていてもよい
フェニレン）−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ ₂ である場
合、および−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ ₂
または−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝Ｃ
Ｈ ₂ （ｍは０または１である。）であって、Ｐのフェニ
レン基あるいはＳ中のフェニレン基にフッ素原子または
アルキル基が置換されている場合を除く。〕で表される
化合物を少なくとも１種含有する高分子前駆体を、共重
合可能な光開始剤を用いることなく重合することにより
形成されることを特徴とする。さらに、本発明の上記液
晶高分子層の製造方法は、前記高分子前駆体が、上記式
（１）の化合物からなることを特徴とし、また上記式
（１）において、基Ｓが、Ｍ−Ｕ−基を含むことを特徴
とし、また前記式（１）において、基ＭがＣＨ₂＝ＣＨ
−またはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃）−であり、基Ｕが−ＣＯＯ
−であることを特徴とし、また前記式（１）において、
基ＭがＣＨ₂＝ＣＨ−またはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃）−であ
り、基Ｕが−ＣＯＮＨ−であることを特徴とし、また前
記式（１）において、基Ｍがエポキシ基であることを特
徴とする。また、前記式（１）で表される化合物は、化
合物中に少なくとも２つの芳香環とこれら芳香環の間に
エステル基を有することを特徴とし、また前記式（１）
で表される化合物は、化合物中に少なくとも２つの芳香
環とこれら芳香環の間にウレタン基またはアミド基を有
することを特徴とし、また前記式（１）で表される化合
物は、化合物中に少なくとも２つの芳香環とこれら芳香
環の間に少なくとも１つのアセチレン基を有することを
特徴とする。さらには、本発明の上記液晶高分子層の製
造方法は、前記式（１）で表される化合物の基Ｓは、ア
ルキル基あるいはアルコキシ基が直接あるいは間接に結
合された芳香環を有することを特徴とし、また前記
（１）で表される化合物の基Ｓは、シアノ基、ハロゲン
基あるいは芳香環基が直接あるいは間接に結合された芳
香環を有することを特徴とし、また前記式（１）で表さ
れる化合物中の芳香環が少なくとも１つのフッ素原子に
より置換されている〔但し、式（１）中、基ＭがＣＨ ₂
＝ＣＨ−またはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−であり、基Ｕが−
ＣＯＯ−であり、基Ｓが−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−
ＣＨ＝ＣＨ ₂ または−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−Ｃ
（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ ₂ （ｍは０または１である。）である場
合を除く。〕ことを特徴とし、また前記式（１）で表さ
れる化合物の基Ｓは、光学活性基を含むことを特徴とす
る。また、本発明は、液晶高分子層の製造方法におい
て、上記のいずれかに記載の液晶高分子層を一対の基板
間に挟持して形成することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明をより詳細に説述するため
に、添付の図面に従って実施例によりこれを説明する。

【０００８】（実施例１）本実施例では高分子前躯体と
してメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル
誘導体であり、側鎖に２つ以上の芳香環を持ち、芳香環
の少なくとも１つは水添されていてもよく、これら芳香
環の間にエステル基を持つ高分子前駆体を用いた例を示
す。図１に本発明の水平配向型表示素子における断面図
を示した。また図２には本発明の垂直配向型表示素子の
断面図を示した。このように本発明は水平配向型にも垂
直配向型にも応用できる技術である。本実施例では簡便
のため水平配向型の場合を主に説明する。なお以下すべ
ての実施例について、垂直配向型の場合には素子基板に
垂直配向処理を施し、誘電異方性が負の液晶を用いれば
よい素子の作製法について説明する。まず表面の平坦な
基板１及び基板６の表面に電極２及び電極５を形成し
た。これらの電極のどちらかを反射性電極としても良
い。これらの基板表面に配向処理を施した。２枚の基板
の間隙が５μｍになるように固定した。この間隙は５ミ
クロンである必要はなく、用途に応じ決めれば良い。た
とえば透過型として用いるなら光路長が半分になるので
５ミクロンの２倍の１０ミクロンとしなければ十分なコ
ントラストは得られない。

【０００９】高分子３の前駆体として４−ベンゾイロキ
シフェニルメタクリレ−ト

【００１０】

【数１】

【００１１】と液晶４（ＰＮＯＯ２：ロディック社製に
カイラル成分としてＳ−１０１１を１％、２色性色素と
してＳ−４２８：三井東圧染料社製を１．５％混合し
た）１：９を封入してこの混合物を配向させ、紫外線を
照射したところ、液晶と高分子が相分離し、ほとんど透
明な素子を作製できた。

【００１２】次に素子の測定である。表示素子の背面に
反射板を配置して２つの電極間に１０ｋＨｚなる交流電
界を印如し、電圧を変化させた際の光の反射率を測定し
た。すると、３．３Ｖで表示状態が反転し始め（反射率
５％）、４．８Ｖで飽和した（反射率１９０％）。従来
例に比べわずかであるが駆動電圧が低下し、散乱度が向
上している。なお反射率は白い紙の反射を１００％とし
ている。この際素子表面側あるいは素子裏面側の高分子
の配向方向が、入射光方向と素子表面の法線を含む面に
対して垂直となるように素子を配置すると反射率が向上
するようである。これに対し、従来我々が用いていた、
光硬化型ビフェニル誘導体４−ビフェニルメタリレート
を高分子前駆体として用いて本発明と同様の方法で素子
を作製すると、３．５Ｖで表示状態が反転し始め（反射
率５％）、５．ＯＶで飽和した（反射率１８０％）。こ
こで１００％とは白い紙を表示素子の代わりに配置した
場合の反射率である。本実施例の方が明らかに低電圧で
散乱度が向上していることがわかる。

【００１３】また素子の特性を透過型の光学系で測定し
た。このとき表示素子基板の電極を透明電極として、２
色性色素を入れないで表示素子を作成し、入射光を明る
さを１００％として素子を透過してくる光の明るさを測
定した。このとき、素子からの散乱光を除去するために
光デテクターの直前にアパーチヤーを配置した。このと
きのアパーチャーの穴の径は、素子の見込み角が３度に
なるように設定した。表示素子に印加する電界は先に示
した条件で印加した。このとき３．５Ｖで表示状態が反
転し始め（透過率８５％）、５．０Ｖで飽和した（透過
率５％）。このように透過型、反射型どちらにも応用で
きる。

【００１４】次に、芳香環を３つ以上含む例としてビフ
ェニル基とフェニル基の間にエステル基を含有するもの
を用いた例を示す。たとえば４−（４’−ビフェニルカ
ルボキシ）フェニルメタクリレート

【００１５】

【数２】

【００１６】を用いた。先に示した方法と同様に素子を
作製し、同様に駆動してみた。４Ｖで表示状態が反転し
始め（反射率５％）、５．５Ｖで飽和した（反射率１９
０％）。透過型でも同様の効果を示した。

【００１７】次に高分子前駆体にナフタレン基を含有
し、エステル基の付加方向が反対のものを用いた例を示
す。高分子前駆体以外では先に示した条件で素子を作製
した。ここでは紫外線硬化型高分子前駆体として４−
（２’−ナフトキシカルボニル）フェニルメタクリレー
ト

【００１８】

【数３】

【００１９】を用いた。３Ｖで表示状態が反転し始め
（反射率５％）、４Ｖで飽和した（反射率８０％）。透
過型でも同様の効果を示した。

【００２０】以上、高分子前駆体は本実施例で先に示し
たもの以外でも骨格が

【００２１】

【数４】

【００２２】で示した基本骨格を持てば同様の効果を有
する。

【００２３】ここで重合部はアクリル、メタクリル、ク
ロトン酸、フマル酸、マレイン酸、ビニル基、エポキシ
基など、高分子に用いられる重合基であれば用いること
ができる。もちろん化学式中のＲはアルキル基あるいは
他の置換基でもよい。また熱あるいは電子線により硬化
する重合部を有する高分子前駆体も用いることが出来
る。芳香環については少なくとも１つの芳香環は水添さ
れていてもよい。例えば

【００２４】

【数５】

【００２５】などでもよい。芳香環はフェニル基に限ら
ずビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセ
ンなどの多環系芳香環でも良い。また芳香環の置換様式
をパラ置換としたが、メタ置換、オルト置換でも素子と
して動作する。しかし散乱度が低下しやすい。さらにこ
こでは芳香環には他の芳香環との結合以外に置換基が入
っていないが、後に示すようにシアノ基、ハロゲン基、
アルキル基、アルコキシ基などの置換基を入れることに
より優れた特性を発現させることもできる。また、後で
示すウレタン基、アミド基、アセチレン基など少なくと
も１つの構造を取り込むこともできる。また、化合物中
のＨをフッ素で置換することもできる。

【００２６】重合時に用いる外場としてここでは紫外線
を用い、その波長および強度は、波長３００ｎｍから４
００ｎｍの波長であり、強度２ｍＷ／平方ｃｍの光を用
いたが、波長および強度は高分子前駆体が重合する波長
強度であればどんな波長強度でも良い。特に弱い光を長
く照射すると２色性色素を用いた場合には高分子中に色
素が含まれにくくなり特性が向上する。また重合開始剤
あるいは増感剤を混合しておくと効果的に重合を進行さ
せることができる。また電子線でも重合させることがで
きる。たとえば２５０ＫＶで加速した電子線を用い、か
つ電子線入射側の基板の厚さを十分薄くして（たとえば
１００ミクロン）として電子線を入射すれば十分重合さ
せることができた。また重合開始剤を混合して熱で重合
することも可能である。

【００２７】配向処理は、従来から用いられている手
段、たとえば基板の素こすり、配向膜を形成してこれを
ラビングする方法、斜方蒸着法、ＬＢ膜を用いる方法、
垂直配向剤を用いる方法など、液晶相が配向する方法で
あればなんでも用いることができる。また、配向処理は
片面の基板のみでも効果はある。基板の配向処理の方向
はどんな方向でも良く、また表基板と裏基板で配向方向
が異なっていても構わないが、使用持の光の入射方向お
よび素子に求められる散乱プロファイルに合わせて最適
化する必要がある。また後で示すように高分子の配向方
向を基板表面に対して傾けることにより駆動電圧を低減
して明視方向を最適化することができる。

【００２８】ここで用いる液晶は屈折率異方性△ｎので
きるだけ大きいものがよい。また液晶の誘電異方性は正
のものを用いることができる。液晶の含有量は高分子モ
ノマーに対して５０〜９７％が最適である。液晶含有量
がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また
これより多いとコントラストが取れなくなる。また、比
抵抗の高い液晶を用いればアクティブ素子で駆動するこ
とができる。

【００２９】ここで用いる２色性色素はここに示したも
のでなくても用いることができ、含有比率も用途に応じ
最適化すれば良い。２色性色素を混合しなければ電界Ｏ
ＦＦで透明、電界ＯＮで白く散乱するモードとすること
ができた。

【００３０】ここではカイラル成分を混合したが、どの
ようなカイラル成分を用いても構わないし、含有量も用
途に応じて決めれば良い。たくさん入れると駆動電圧が
高くなるがメモリー性が発現する。またカイラル成分を
入れなくても素子として動作する。

【００３１】（実施例２）本実施例では高分子前駆体
に、メタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステル
誘導体であり、側鎖に２つ以上の芳香環を持ち、芳香環
の少なくとも１つは水添されていてもよく、これら芳香
環の間にウレタン基あるいはアミド基を持つ高分子前駆
体を用いた例を示す。高分子前駆体として４−メタクリ
ロイロキシフェニル−フェニルカルバメート

【００３２】

【数６】

【００３３】を用いた。素子の作製条件は実施例１によ
った。

【００３４】素子の電気光学特性は実施例１の方法によ
って測定した。３．５Ｖで表示が反転を始め（反射率５
％）、５Ｖで飽和した（反射率１８０％）。

【００３５】次に、高分子前駆体にアミド基を用いた例
を示す。高分子前駆体にフェニルカルバモイルフェニル
−４−メタクリレート

【００３６】

【数７】

【００３７】を用い、実施例１と同じ条件で素子を作製
した。

【００３８】素子の電気光学特性は実施例１の方法によ
って測定した。３．５Ｖで表示が反転を始め（反射率５
％）、５Ｖで飽和した（反射率１８０％）。

【００３９】以上、高分子前駆体は本実施例で先に示し
たもの以外でも骨格が

【００４０】

【数８】

【００４１】で示した基本骨格を持てば同様の効果を有
する。ここで重合部はアクリル、メタクリル、クロトン
酸、フマル酸、マレイン酸、ビニル基、エポキシ基な
ど、高分子に用いられる重合基であれば用いることがで
きる。もちろん化学式中のＲはアルキル基あるいは他の
置換基でもよい。また熱あるいは電子線により硬化する
重合部を有する高分子前駆体も用いることが出来る。芳
香環については少なくとも１つの芳香環は水添されてい
てもよい。例えば

【００４２】

【数９】

【００４３】などでもよい。芳香環はフェニル基に限ら
ずビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセ
ンなどの多環系芳香環でも良い。また芳香環の置換様式
をパラ置換としたが、メタ置換、オルト置換でも素子と
して動作する。しかし散乱度が低下しやすい。さらにこ
こでは芳香環には他の芳香環との結合以外に置換基が入
っていないが、後に示すようにシアノ基、ハロゲン基、
アルキル基、アルコキシ基などの置換基を入れることに
より優れた特性を発現させることもできる。また、実施
例１に示したエステル基、後で示すアセチレン基など少
なくとも１つの構造を取り込むこともできる。また、化
合物中のＨをフッ素で置換することもできる。

【００４４】他の素子構成要素、製造についての条件お
よび応用は実施例１と同じである （実施例３）本実施例では高分子前駆体に、メタクリル
酸エステルあるいはアクリル酸エステル誘導体であり、
側鎖に２つ以上の芳香環を持ち、芳香環の少なくとも１
つは水添されていてもよく、これら芳香環の間にアセチ
レン基を有する例を示す。まず重合部を２つ有する高分
子前駆体を用いた例を示す。高分子前駆体として、ジ
（パラメタクリロイロキシフェニル）アセチレン

【００４５】

【数１０】

【００４６】を用い、他の製造条件については実施例１
と同様の条件によった。液晶と高分子を相分離させた。

【００４７】こうして得られた表示素子について実施例
１と同様の方法により電気光学特性を測定した。４Ｖで
表示反転が始まり（反射率５％）、６Ｖで飽和した（反
射率２１０％）。

【００４８】次に重合部を１つ持つアセチレン化合物を
用いた例を示す。重合部を１つ持つ高分子前駆体として
パラメタクリロイロキシトラン

【００４９】

【数１１】

【００５０】を用いた。高分子前駆体以外の製造条件は
実施例１と同様である。

【００５１】電気光学特性は実施例１と同様に測定し、
３．５Ｖで表示反転が始まり（反射率５％）５．５Ｖで
飽和した（反射率２００％）。

【００５２】次に三重結合を２つ介在しアルキル側鎖を
含まない高分子前駆体を用いた例を示す。実施例１にお
ける条件で素子を作製した。ここでは高分子前駆体とし
て１−（４’−メタクリロイロキシフェニル）−４−フ
ェニル−１、３−ブタジイン

【００５３】

【数１２】

【００５４】を用いた。

【００５５】次に実施例１と同じ方法で素子の電気光学
特性を測定した。３．５Ｖで表示反転が始まり（反射率
５％）、５．５Ｖで飽和した（反射率２００％）。

【００５６】ここで用いる高分子前駆体は重合部を２つ
持つものについては一般式

【００５７】

【数１３】

【００５８】重合部を１つ持つものについては一般式

【００５９】

【数1４】

【００６０】と書ける。ここでＸ，Ｙ，１，ｍ，ｎの組
み合わせで様々な化合物を用いる事ができる。たとえば
ｎ＝２としてアセチレン骨格を２つつなげる事もでき
る。

【００６１】Ｘはｎが複数の場合、複数回繰り返される
事になるが、もちろん各回ごとに骨格を変えても良い。
ｍについても同様である。芳香環とアセチレン骨格の他
に屈折率異方性を増大する骨格を有していても構わな
い。さらにこれらの高分子前駆体を他の高分子前駆体、
たとえばビフェニルメタクリレ−トなど１官能性高分子
前駆体と混合して用いても良い。ここで重合部はアクリ
ル、メタクリル、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、
ビニル基、エポキシ基など、高分子に用いられる重合基
であれば用いることができる。もちろん化学式中のＲは
アルキル基あるいは他の置換基でもよい。また熱あるい
は電子線により硬化する重合部を有する高分子前駆体も
用いることが出来る。芳香環については少なくとも１つ
の芳香環は水添されていてもよい。芳香環はフェニル基
に限らずビフェニル、タ−フェニル、ナフタレン、アン
トラセンなどの多環系芳香環でも良い。また芳香環の置
換様式をパラ置換としたが、メタ置換、オルト置換でも
素子として動作する。しかし散乱度が低下しやすい。さ
らにここでは芳香環には他の芳香環との結合以外に置換
基が入っていないが、後に示すようにシアノ基、ハロゲ
ン基、アルキル基、アルコキシ基などの置換基を入れる
ことにより優れた特性を発現させることもできる。ま
た、先に示したエステル基、アミド基、ウレタン基など
少なくとも１つの構造を取り込むこともできる。また、
化合物中のＨをフッ素で置換することもできる。

【００６２】本実施例では２官能と１官能の高分子前駆
体について示したが、２官能の高分子前駆体は１官能の
高分子前駆体と混合して用いると駆動電圧の低いかつ耐
熱性耐久性のよい表示素子を作製することができる。

【００６３】（実施例４）本実施例では、高分子前駆体
がアクリル酸あるいはメタクリル酸のアミドである例を
示す。高分子前駆体にビフェニルメタクルアミド

【００６４】

【数１５】

【００６５】を用い、実施例３と同じ条件で素子を作製
した。

【００６６】素子の電気光学特性は実施例１の方法によ
って測定した。３．５Ｖで表示が反転を始め（反射率５
％）、５Ｖで飽和した（反射率１８０％）。

【００６７】Ｎ−メチルビフェニルメタクルアミドなど
も同様に用いることができる。

【００６８】ここで用いる高分子前駆体は

【００６９】

【数１６】

【００７０】に示したように、側鎖口が芳香環を有して
いればよく、その芳香環が複数であっても表示素子とし
て機能する。本実施例以外の実施例においても重合部と
側鎖部を結合するエステル基をアミド基に変更すれば同
様に高分子前駆体として用いることができる。表示素子
を作製することができる。芳香環はフェニル基に限らず
ビフェニル、タ−フェニル、ナフタレン、アントラセン
などの多環系芳香環でも良い。また芳香環の置換様式を
パラ置換としたが、メタ置換、オルト置換でも素子とし
て動作する。ここは芳香環には他の芳香環との結合以外
に置換基が入っていないが、後に示すようにシアノ基、
ハロゲン基、アルキル基、アルコキシ基などの置換基を
入れることにより優れた特性を発現させることもでき
る。また、先に示したエステル基、アミド基、ウレタン
基、アセチレン基など少なくとも１つの構造を取り込む
こともできる。また、先に示したエステル基、アミド
基、ウレタン、アセチレン基など少なくとも１つの構造
をとりこむこともできる。また、化合物中のＨをフッ素
で置換することもできる。ここで重合部はアクリル、メ
タクリル、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、ビニル
基、エポキシ基など、高分子に用いられる重合基であれ
ば用いることができる。もちろん化学式中のＲはアルキ
ル基あるいは他の置換基でもよい。また本化合物ではＮ
を含むため、ＮにＨ、ＣＨ３、アルキル基そのほかの置
換基を導入できる。もちろん重合性の置換基でもよい。

【００７１】（実施例５）本実施例では高分子前駆体に
含まれる芳香環にシアノ基、ハロゲン基、あるいは芳香
環が直接あるいは間接的に結合している例を示す。高分
子前駆体としては

【００７２】

【数１７】

【００７３】に示したようにビフェニルメタクリレ−ト
にシアノ基、フロロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード
基、芳香環などを置換したものを用いた。液晶材料、基
板関係、製造条件、測定条件は実施例１によった。電気
光学特性はシアノ基を置換した場合で３Ｖで表示状態が
反転し始め（反射率５％）４．５Ｖで飽和した（反射率
２００％）。ハロゲン基を置換すると無置換に比べ電界
印加時の反射率が向上し、ヨード基（反射率１９５％）
＞ブロモ基（反射率１９０％）＞クロロ基（反射率１８
５％）ｌ＞フロロ基（反射率１８０％）の順で特性が向
上している。またフェニル基で置換した場合は反射率２
２０％で非常に明るい表示が可能である。

【００７４】また芳香環の置換様式をパラ置換とした
が、メタ置換、オルト置換でも素子として動作する。こ
こで用いた高分子前駆体の基本骨格は、芳香環にフェニ
ル基のほか、ビフェニル、タ−フェニル、ナフタレン、
アントラセンなどの多環系芳香環や、本実施例以外の実
施例での基本骨格も用いることができる。たとえば

【００７５】

【数１８】

【００７６】

【数１９】

【００７７】

【数２０】

【００７８】

【数２１】

【００７９】ここに示したように直接あるいは間接的に
ここに示した置換基が導入されていればよく、その数も
１つに限らない。またここに示したエステル基、アミド
基、ウレタン基、アセチレン基などを異なる種類も含め
て２つ以上含んでいてもよい。要するに、基本となる高
分子前駆体として本発明で示した化合物をすべて用いる
ことができるのである。また置換様式はバラ置換に限ら
ずメタ置換オルト置換も利用できる。もちろん複数種類
の置換基が導入されていても同様の効果を示す。置換基
として芳香環を用いる場合にはその芳香環がここに示し
たような置換基、アルキル基、アルコキシ基が直接ある
いは間接的に少なくとも１つ以上また少なくとも１種類
以上置換していてもよい。またここに示した高分子前駆
体同士あるいは他の実施例で示した高分子前駆体と混合
して用いてもよい。ここで重合部はアクリル、メタクリ
ル、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、ビニル基、エ
ポキシ基など、高分子に用いられる重合基であれば用い
ることができる。もちろん化学式中のＲはアルキル基あ
るいは他の置換基でもよい。化学式２１についてはＮを
含むため、ＮにＨ、ＣＨ３、アルキル基そのほかの置換
基を導入できる。もちろん重合性の置換基でもよい。

【００８０】（実施例６）本実施例ではフッ素を含有す
る高分子前駆体を用いた例を示す。高分子前駆体として
ペンタフロロベンゾイロキシフェニルメタクリレート

【００８１】

【数２２】

【００８２】を用い、液晶、基板回り、製造条件は実施
例１と同じである。電気光学特性を測定したところ、
３．３Ｖで表示状態が反転し始め（反射率５％）、４．
６Ｖで飽和した（反射率２００％）。

【００８３】ここで用いる高分子前駆体は、先に示した
例の他重合部にフッ素の入った化合物、たとえば

【００８４】

【数２３】

【００８５】ここでＹｌ、Ｙ２、Ｙ３は少なくともいず
れかがフッ素を含んでいて、Ｈ、Ｆ、ＣＨ３、ＣＦ３な
どのアルキル基を用いることが望ましいが、他の置換基
でもよい。Ｒは望ましくは少なくとも１つ以上フェニル
基を含むエステル置換基を用いる。たとえば−ＣＯ２−
Ｃ６Ｆ４−Ｃ６Ｆ５、−ＣＯ２−Ｃ６Ｆ４−Ｃ６Ｆ４−
ＯＣＯ−Ｃ６Ｆ５（Ｆは部分的にＨ、あるいは他の置換
基たとえばフェニル基でもよい）などを用いることがで
きる。エステル基が逆に結合していても良い。さらに望
ましくはこのフェニル基にフッ素が置換されていると良
い。Ｒはエステル置換基の他にエーテル置換基、アルキ
ル置換基などを用いてもよいが、屈折率が液晶に近い物
を選ぶことが基本となる。またフッ素置換量及び置換部
位については、重合前において高分子前駆体は液晶と相
溶し、重合した後には液晶及び色素とは相溶しない程度
のフッ素置換量と置換部位を選定することが好ましい。
Ｒが先に示した重合部位を含んでいても、すなわち１つ
の化合物の中に複数の重合部を持っていても良い。たと
えば

【００８６】

【数２４】

【００８７】

【数２５】

【００８８】のような化合物でも良い。またここではベ
ンゼン環の置換様式がすべてバラ位である場合を示した
が、メタ位、オルト位でも良い。さらにこれらの高分子
前駆体同士あるいは他の高分子前駆体、たとえばビフェ
ニルアクリレートなどと混合して用いても良い。ここで
重合部はアクリル、メタクリル、クロトン酸、フマル
酸、マレイン酸、ビニル基、エポキシ基など、高分子に
用いられる重合基であれば用いることカできる。このよ
うに紫外線重合或いは電子線重合する物であれば用いる
ことができる。この他熱重合する重合部も用いることが
できる。

【００８９】（実施例７）本実施例では高分子前駆体と
して芳香環に直接的あるいは間接的にアルキル基あるい
はアルコキシ基が置換している例を示す。

【００９０】まず実施例１において芳香環上にアルコキ
シ基を有するものを用いた例を示す。高分子前駆体以外
では実施例３と同様な条件で素子を作製した。ここでは
高分子前駆体として４−（４’−ブトキシベンゾイル）
フェニルメタクリレート

【００９１】

【数２６】

【００９２】を用いた。実施例１と同様の方法で電気光
学特性を測定したところ、３Ｖで表示が反転し始め（反
転率５％）、４．５Ｖで飽和した（反射率２００％）。
同様に透過型でも効果を有する。

【００９３】次に実施例１において芳香環上にアルキル
側鎖を有するものを用いた例を示す。高分子前駆体以外
では実施例３と同様な条件で素子を作製した。ここでは
高分子前駆体として４−（４’−ベンチルベンゾイル）
フェニルメタクリレート

【００９４】

【数２７】

【００９５】を用いた。実施例１と同様の方法で電気光
学特性を測定したところ、３Ｖで表示が反転し始め（反
射率５％）、４．４Ｖで飽和した（反射率２００％）。

【００９６】次に、実施例２で示した基本骨格にアルキ
ル鎖が結合した例を用いた例を示す。ここでは高分子前
駆体として４−メタクリロイロキシフェニル−４’−ブ
トキシフェニルカルバメート

【００９７】

【数２８】

【００９８】を用いた。素子の作製条件は実施例１によ
った。素子の電気光学特性は実施例１の方法によって測
定した。３．４Ｖで表示が反転を始め（反射率５％）、
４．８Ｖで飽和した（反射率１８０％）。

【００９９】次に実施例３で示した基本骨格に、アルコ
キシ基が結合した例を示す。実施例１と同じ条件で素子
を作製した。ここでは高分子前駆体として４−メタクリ
ロイロキシ−４’−へキシロキシトラン

【０１００】

【数２９】

【０１０１】を用いた。実施例１と同じ方法で素子の電
気光学特性を測定した。３．４Ｖで表示反転が始まり
（反射率５％）、５．４Ｖで飽和した（反射率２００
％）。

【０１０２】次にアルキル基あるいはアルコキシ基が芳
香環に間接的に結合している例を示す。

【０１０３】

【数３０】

【０１０４】ここでは芳香環とアルキル基を結合させて
いる基はエステル、エーテル、アミドあるいはアルキル
鎖などである。この場所の構造によってそれほど特性は
変化しない。

【０１０５】本実施例で用いた高分子前駆体のように、
アルキル基あるいはアルコキシ基を導入することによ
り、反射率を向上すると同時に、しきい電圧を低下させ
ることができる。基本になる高分子前駆体として、本発
明のすべての実施例で示した化合物を用いることができ
る。アルキル基あるいはアルコキシ基の長さについて
は、炭素数９個までは実験しており、素子として動作す
ることが確認された。アルキル基あるいはアルコキシ基
は長すぎると透明時の反射率が上がってしまいコントラ
ストが悪くなる。望ましくは、炭素数が3〜６のものが
良く直接芳香環部に結合しいても良く、またエーテル、
エステル結合などへテロ原子を介して結合していても良
い。置換位置についてはパラ置換ですべて実験したが、
メタあるいはパラ置換でも同様の効果が期待できる。こ
れらアルキル基あるいはアルコキシ基上はハロゲン原
子、シアノ分子など双極子モーメントの大きいもので置
換されていても良い場合がある。またこれらの置換基は
複数芳香環上に置換していてもよい。ここで重合部はア
クリル、メタクリル、クロトン酸、フマル酸、マレイン
酸、ビニル基、エポキシ基など、高分子に用いられる重
合基であれば用いることができる。もちろん化学式中の
メタクリル基のＣＨ３はアルキル基あるいは他の置換基
でもよい。

【０１０６】（実施例８）本実施例は高分子前駆体が光
学活性である例を示した。用いる高分子前駆体は４’−
（２’’（Ｓ）−メチルプロピロキシ）ビフェニル−４
−メタクリレート

【０１０７】

【数３１】

【０１０８】であり、液晶材料、素子回り、製造条件は
実施例１によった。素子の電気光学特性を測定した。す
ると、３Ｖで表示状態が反転し始め（反射率５％）、
４．５Ｖで飽和した（反射率２００％）。

【０１０９】ここで高分子前駆体は本実施例で用いたも
の以外でも光学活性であれば同様の効果を示す。たとえ
ば一般式

【０１１０】

【数３２】

【０１１１】例として４−（２'（Ｓ）−メチルプロピ
ロキシ）フェニルメタクリレート

【０１１２】

【数３３】

【０１１３】などを用いることができる。すなわち本発
明のすべての実施例で示した化合物にカイラル中心を持
つ置換基を導入すればよい。芳香環に対する置換様式は
ここではパラ置換としたがメタ置換でもオルト置換でも
良い。また同時にほかの置換基で置換されていてもよ
い。また光学活性な高分子前駆体を高分子前駆体の１成
分として用いることもできる。ここで重合部はアクリ
ル、メタクリル、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、
ビニル基、エポキシ基など、高分子に用いられる重合基
であれば用いることができる。もちろん化学式中のＲは
アルキル基あるいは他の置換基でもよい。

【０１１４】次に、高分子前駆体の１種類に光学活性な
ものを用いた例を示す。４’−（２’’（Ｓ）−メチル
プロピロキシ）ビフェニル−４−メタクリレートと４−
ビフェニルメタクリレートを１：１で混合したものを高
分子前駆体として用いた。他の構成、製造方法、条件な
どは実施例１と同様である。

【０１１５】こうして作製した素子は本実施例の先の例
で示した特性と従来例の特性の中間の特性となった。光
学活性な高分子前駆体は骨格により分子旋回能力が異な
る。余り旋回能力が大きいと駆動電圧が高くなるため、
ここに示したように光学不活性な高分子前駆体で薄めて
やる必要がある。

【０１１６】本実施例では光学活性体としてＳ体を用い
たが、Ｒ体も全く同様に用いることができる。また、こ
こで示した液晶中にはカイラル成分をいれなかったが、
カイラル成分を混合してもコントラスト、明るさをさら
に改善できる。

【０１１７】（実施例９）本実施例では２官能分子前駆
体と１官能高分子前駆体を混合した例を示す。ここで用
いた高分子前駆体はシアノビフェニルメタクリレートと
フェニルジメタクリレート

【０１１８】

【数３４】

【０１１９】の混合系（ここでは２：１）である。混合
比はこれに限らない。液晶、素子回り、製造条件は実施
例１によった。これによれば、電気光学特性は１官能高
分子前駆体の特性を損なわずに耐熱性および信頼性を向
上できた（従来１００℃で高分子が溶けたが、ここでは
１２０℃まで高分子は溶けない）。本発明のすベての実
施例での高分子前駆体にも同様の効果が認められた。１
官能高分子前駆体と混合する２官能高分子前駆体は

【０１２０】

【数３５】

【０１２１】や、実施例３で示した化合物、そのほかＨ
ｉｋｍｅｔらの用いた

【０１２２】

【数３６】

【０１２３】のような液晶相をとる高分子前駆体、ビス
フェノールＡ骨格を持つ

【０１２４】

【数３７】

【０１２５】の様な化合物も用いることができる。この
場合芳香環を必ずしも含む必要はない。たとえば

【０１２６】

【数３８】

【０１２７】の様なアルキル鎖の両端にアクリルあるい
はメタクリル基がついていてもよい。ここで重合部はア
クリル、メタクリル、クロトン酸、フマル酸、マレイン
酸、ビニル基、エポキシ基など、高分子に用いられる重
合基であれば用いることができる。もちろん化学式中の
Ｒはアルキル基あるいは他の置換基でもよい。また、２
官能でなくてもよく、例えば３官能あるいはそれ以上の
多官能高分子前駆体でもよい（たとえばＭ７１００（東
亜合成社製）） （実施例１０） 本実施例では高分子前駆体を２種類用いた例について示
す。実施例１における基板と同じ物を用いた。ここでは
高分子前駆体として４−ベンゾイロキシフェニルメタク
リレートと、メタクリロイロキシフェニル−４’−メチ
ルフェニルカルバメート

【０１２８】

【数３９】

【０１２９】を用い、これらの前駆体を１：１（Ｗ：
Ｗ）で混合し、実施例１と同様の条件で素子を作成し
た。

【０１３０】素子の電気光学特性は実施例１の方法によ
って測定した。３．５Ｖで表示が反転を始め（反射率５
％）、５Ｖで飽和した（反射率１８０％）。

【０１３１】なお、高分子前駆体を２種類以上で混合し
て用いることができる場合、混合する前駆体は本発明の
すべての実施例に示した高分子前駆体を用いることがで
きる。またその混合量、さらには液晶との組成比は本実
施例の限りではなく、その都度最適化する必要がある。
またこうした１官能高分子前駆体の混合系に実施例９で
示したように多官能高分子前駆体を混合してもよい。こ
こで重合部はアクリル、メタクリル、クロントン酸、フ
マル酸、マレイン酸、ビニル基、エポキシ基など、高分
子に用いられる重合基であれば用いることができる。

【０１３２】（実施例１１）本実施例では垂直配向処理
を施した基盤を用いた例を示す。図２に本実施例の表示
素子における断面図を示した。素子の作成法について説
明する。基板表面に垂直配向処理を施し、液晶に誘電異
方性が負の液晶ＲＤＰ００７７５（ロディック社製、た
だしカイラル成分はいれないか、いれても極微量）以外
は実施例１に同じである。

【０１３３】用いた高分子前駆体は４’−フロロビフェ
ニルメタクリレート

【０１３４】

【数４０】

【０１３５】である。

【０１３６】実施例１の方法で電気光学特性を測定し
た。ただし反射板として無指向性の反射板を用いてい
る。７Ｖで表示が反転し始め（反射率１００％）１５Ｖ
で飽和した（反射率１０％）。特性が水平配向型に比べ
て逆になっているため、異なった用途が期待できる。透
過型で用いてライトバルブにも応用できよう。ここで用
いた高分子前駆体は本発明を代表して用いただけであ
り、本発明のすべての高分子前駆体を用いることができ
る。液晶もここに示したものいがいでも、Δｎのおおき
な誘電異方性が負のものであれば用いることができる。
また２色性色素をいれても入れなくても表示素子として
機能する。

【０１３７】（実施例１２）本実施例では高分子の配向
方向を基板表面に対して傾けた例を示す。図３に本実施
例の表示素子における断面図を示した。素子の作製法に
ついて説明する。電極２と５を形成した基板１と６表面
にプレティルト配向処理剤としてＪＡＳ２３とＪＩＢ
（いずれも日本合成ゴム社製）を１：１で混合して塗布
し、乾燥した後に水平配向処理した。こうして作製した
基板を用いて実施例１に沿って表示素子を作製した。

【０１３８】３Ｖで表示が反転し始め（反射率５％）４
Ｖで飽和した（反射率１７０％）。

【０１３９】駆動電圧が低くなっていることがわかる。
ここで用いた高分子前駆体は本発明の高分子前駆体を代
表して用いただけであり、本発明のすべての高分子前駆
体を用いることができる。また本実施例は本発明の全て
の実施例に応用できる。

【０１４０】（実施例１３）本実施例では、上述した高
分子前駆体を用い、液晶として比抵抗の高いＲＤＰ００
５３６（ロディック社製）、カイラル成分としてＳ−１
０１１（メルク社製）、２色性色素としてＳ−３４４
（三井東圧染料社製）を用い、素子基板にアクティブ素
子を用いた例を示す。

【０１４１】まず、基板間に封入する液晶組成物につい
て説明する。先に示した液晶ＲＤＰ００５３６にＳ−１
０１１を０．５％、Ｓ−３４４を１．５％混合し、さら
に実施例１で用いた４ベンゾイロキシフェニルメタクリ
レート８％とテトラフロロフェニルジメタクリレート２
％混合した。

【０１４２】次に、この液晶組成物を封入するアクティ
ブ素子付き基板を説明する。図４に本実施例の表示素子
の一部断面図を示した。アクティブ素子としてＭＩＭ素
子を用いた例を示す。基板１には透明電極２としてＩＴ
Ｏを形成し、表面を配向処理した。基板６にはタンタル
層７を形成した後、その表面を酸化して絶縁層８さらに
そのうえに反射性画素電極９（必要に応じ無指向性反射
処理する）を形成した。アクティブ素子保護のため素子
表面に保護層を設けてもよい。さらにその表面を配向処
理した。これらの基板１及び基板６を間隙５μｍ程度離
して電極面を向かい合わせて配向方向が上下基板でほぼ
平行になるように固定した。ここではアクティブ素子基
板側を反射処理して対向基板を透明にしたが、逆に対向
基板側を反射処理して素子基板側を透明にすることもで
きる。また、ここでは反射層と電極を一体としたが、電
極と反射層を別々としてもよい。

【０１４３】こうして作製した空パネルに先に説明した
液晶組成物を封入して、紫外線照射して高分子前駆体を
光重合して液晶と高分子を相分離させた。

【０１４４】こうして作製した表示素子にＭＩＭ素子駆
動用信号を印加する（選択期間６０マイクロ秒、非選択
期間１６ミリ秒）と、波高値３５Ｖの信号で表示が反転
して反射率１５０％であった。反射率が先の実施例に比
べて低いのはアクティブ素子基板の開口率が７０％と低
いためである。

【０１４５】液晶は保持率の高いもの、具体的には比抵
抗が高く（１０の１０乗Ωｃｍ以上）、誘電率の大きな
もので、複屈折性の大きなものであればどのような液晶
でも利用できる。

【０１４６】カイラル成分はここ示した物に限らず用い
ることができる。カイラル成分としては実施例８に示し
たような高分子前駆体にカイラル中心を持つ物も利用で
きる。また混合比率についてもここに示した量に限らな
い、ただしあまり多くいれるとヒステリシスがおおきく
なって駆動電圧が高くなる傾向がある。

【０１４７】２色性色素は紫外線領域で吸収の少なく大
きな２色比を有することが望ましい。色素の色について
用途に応じて任意に選ぶことができる。色素の含有量に
ついてはここに示した量に限らないが、あまり多いと色
素が結晶化したり表示が暗くなる。

【０１４８】重合開始剤についてはここでは用いなかっ
たが、光増感剤も含めて用いることができる。ただし、
比抵抗が低下しやすいため注意して用いる。

【０１４９】用いる高分子前駆体については、本発明の
すべての実施例で示した高分子前駆体を利用することが
できる。特に２官能あるいは多官能の高分子前駆体を混
合すると高分子含有量を減らしても表示状態の焼き付き
などの現象は生じにくくなる。高分子前駆体の含有量に
ついてはここに示した量でなくてもよいが、あまり少な
いと散乱度が弱くなり、あまり多いと駆動電圧が高くな
る。

【０１５０】重合条件は、実施例１で示した条件を用い
ることができる。ただし、比抵抗が低下しやすいので注
意して重合する。光強度については３ｍＷ／ｃｍ²とし
たが、これに限らない。光強度が弱ければ重合時間を長
くし、光強度が強ければ重合時間を短くする。ただしあ
まり光強度が強いと比抵抗が低下しやすい。光重合時間
にわずか加熱（２０〜５０℃程度）すると重合しやす
い。

【０１５１】用いる反射性電極についてはここではアル
ミニウムを用いたが、銀、ニッケル、クロムなど光を反
射する電極であれば用いることができる。また電極を透
明なものとし、素子の裏側に反射性背景板９を用いても
良い。

【０１５２】用いるアクティブ素子についてはここでは
ＭＩＭ素子を用いたが、後で示すようにＴＦＴ素子など
液晶を駆動できる素子であれば用いることができる。

【０１５３】配向処理については、液晶が配向するよう
な処理であればどのような方法であっても構わない。実
施例１２で示したように基板表面に対して傾けて配向さ
せてももちろん構わない。垂直配向処理しても良い。た
だしこの場合液晶として誘電異方性の負の液晶を用いな
ければならない。また配向処理方向については、明視方
向が変わるので用途に応じ最適化すればよい。

【０１５４】本実施例で反射処理を行わず、色素を入れ
なければ透過型の表示素子或いはライトバルブとして用
いることもできる。

【０１５５】（実施例１４）次にカラーフィルターを用
い、アクティブ素子と組み合わせた場合について例を示
す。図５にＴＦＴ素子を用いたカラー表示素子の一部断
面図を示す。実際にはここに示したような各色に対応し
た画素がモザイク状あるいは格子状に配列している。液
晶４および高分子３層については実施例１３をそのまま
用いることができる。ＴＦＴ素子部について説明する。
まず基板６上にゲート電極１１、その上にゲート絶縁層
１４、さらにその上に半導体層１２、ドレイン電極１
３、ソース電極１０、反射層を兼ねる画素電極９（必要
に応じ無指向性反射処理する）を形成した。またアクテ
ィブ素子の保護のため画素電極上に保護層を設けても良
い。さらに画素電極上を配向処理した。次に対向基板１
であるが、カラーフィルター１５を形成した後透明電極
２を形成し、この上を配向処理した。

【０１５６】このように２枚の基板を作製して電極側を
内側にして液晶層が５ミクロン程度になるように張り合
わせた。液晶層は５ミクロンでなくてもよいが余り厚く
なると駆動電圧が高くなりＴＦＴ素子では駆動できなく
なる。ここではアクティブ素子基板を反射処理したが、
逆に対向基板側を反射処理してもよい。またカラーフィ
ルターの位置は表示素子の表面側でも反射基板側でもよ
い。また電極と基板間でも電極と液晶層との間でもよ
い。

【０１５７】この間隙に表示モードに応じた液晶と高分
子前駆体混合物を封入して、必要な場合は外場を印加し
て素子を作製した。

【０１５８】ここで用いる液晶、高分子前駆体、２色性
色素、カイラル成分および製造条件についてはすべて実
施例１３を用いることができる。

【０１５９】本実施例で反射処理を行わず、色素を入れ
なければ透過型の表示素子或いはライトバルブとして用
いることもできる。

【０１６０】以上、アクティブ素子を用いた例を示した
が、本実施例により反射型大容量カラー表示素子作製が
可となりさらにフルカラー表示も可能となった。

【０１６１】本実施例ではアクティブ素子としてＴＦＴ
素子やＭＩＭ素子の他、ここに示した構成とは異なるＴ
ＦＴ、ＭＩＭ素子も用いることができ、強誘電体を用い
たアクティブ素子などもまったく同様に利用することが
できる。

【０１６２】（実施例１５）本実施例では高分子前駆体
として、エポキシ基を有する重合性化合物を少なくとも
１成分として用いた例を示す。ここでは、

【０１６３】

【数４１】

【０１６４】を用い、そのほかの材料および製造方法は
実施例１に従って表示素子を製造した。ただし光重合開
始剤として旭電化工業社製のＳＰ−１５０を高分子前駆
体に対して５％用いた。このようにして作製した表示素
子は先の実施例で示したメタクリルあるいはアクリル系
の高分子を用いた場合と同様の素子特性を示し、３．５
Ｖで表示状態が反転し始め、５Ｖで表示状態が反転し
た。

【０１６５】本実施例で用いる高子前駆体は、先の実施
例において重合部をエポキシ基にした化合物であり、主
として

【０１６６】

【数４２】

【０１６７】

【数４３】

【０１６８】

【数４４】

【０１６９】

【数４５】

【０１７０】

【数４６】

【０１７１】

【数４７】

【０１７２】

【数４８】

【０１７３】

【数４９】

【０１７４】で表される化合物である。化学式中のＺは
０またはＮであり、Ｎの場合にはエポキシ基あるいは側
鎖をさらに１つ導入できる。ここではエポキシ基として
最も一般的なエピクロロヒドリンから誘導される化合物
を示したが、もちろんエポキシ基が導入されてばどのよ
うな置換基が入っていてもかまわない。また、エポキシ
基と芳香環の間にスペーサーとしてアルキル、エーテ
ル、エステル、アミド、ウレタン其などを用いることが
できる。ここに示したそれぞれの化合物を用いた場合の
表示素子の電気光学特性はほぼ先に示した実施例での結
果と同様の傾向を示すが全体として駆動電圧が高くなる
傾向がある。

【０１７５】光重合開始剤についＳＰ−１５０のほかＳ
Ｐ−１７０、ＧＥ社製のＵＶ−１０１４、ＵＶＥ−１０
１６、ＵＣＣ社製のＣｙｒａｃｕｒｅＵＶＩ−６９７
４、ＵＶＩ−６９９０などエポキシ樹脂を光で硬化させ
るときに開始剤、増感剤、あるいは重合触媒として作用
するものであれば用いることができる。またその混合比
率は高分子前駆体に対して触媒量混合すればよく、絶対
量は用いる高分子前媒体により変化するためその都度最
適化すればよい。ただしあまり混合比率が多いと素子の
比抵抗が下がり、信頼性も低下する。

【０１７６】（実施例１６）本実施例では、先の実施例
で上げた高分子前駆体をあらかじめ重合しておき、液晶
と加熱して相溶させ、除冷して液晶中から高分子を析出
させる例を示す。

【０１７７】用いた高分子前駆体は、実施例１で用いた
４−メンゾイロキシフェニルメタクリレート、液晶はメ
ルク社製のＴＬ２０２、カイラル成分としてＢＤＨ社製
のＣＢ１５、２色性色色素として三井東圧染料社製Ｓ−
４２８を混合した。まず、高分子前駐体を紫外線重合
し、高分子化した。これを１２０℃にて加熱して液晶と
と相溶させ、配向処理を施した電極付きの２枚の基板間
に封入した。このパネルを１℃／ｍｉｎで除冷して高分
子を配向した状態で析出させた。除冷速度はゆっくりな
ほど良く、余り急激に冷却すると高分子が配向しないで
析出する。

【０１７８】本実施例において、高分子と液晶の比率は
３：９７から５０：５０のあいだであれば素子として機
能する。また、カイラル成分、色素は入れなくても良
い。高分子前駆体、液晶、カイラル成分、２色性色素は
ここに示したもの以外でも先の実施例で示したような材
料であれば用いることができる。またここでは２枚の基
板を用いたが、１枚の基板上に塗布して同様の処理を施
し、更に対向電極を形成して表示素子とすることもでき
る。またこうした１枚基板上に形成した液晶高分子層を
互いに向かい合わせて張り付け、素子化することもでき
る。また先に示した基板として、アクティブ素子を用い
ることもでき、これにより大容量表示素子を作成でき
る。更に先の実施例で示したようにカラーフィルターと
組み合わせてカラーでディスプレイを作成することもで
きる。

【０１７９】（実施例１７）本実施例では、先の実施例
で上げた高分子前駆体をあらかじめ重合しておき、液晶
と加熱して相溶させ、除冷して液晶中から高分子を析出
させる例を示す。

【０１８０】用いた高分子前駆体は、４−（ｐ−ベンチ
ルベンゾイロキシ）フェニルメタクリレート、液晶はメ
ルク社製のＭＪ９０６５７、カイラル成分としてチッソ
社製のＣＭ２０、２色素として三井東圧染料社製Ｓ−３
４４を混合した。まず、高分子前駆体を紫外線重合し、
高分子化した。これと液晶をメチルエチルケトンを溶媒
として相溶させ、配向処理を施した電極付きの基板上に
展開した。このパネルを５０℃で加熱乾燥し溶媒を留去
して高分子を配向した状態で析出させた。その後対向電
極、あるいは対向電極付きの基板を張り合わせて表示素
子とした。

【０１８１】高分子の配向状態が悪いようであれば、溶
媒留去した後で実施例１６で示したような加熱除冷処理
を施せば良い。

【０１８２】本実施例において、高分子と液晶の比率は
３：９７から５０：５０の間であれば素子として機能す
る。また、カイラル成分、色素は入れなくても良い．高
分子駆体、液晶、カイラル成分、２色性色素、溶媒はこ
こに示したもの以外でも先の実施例で示したような材料
であれば用いることができる。またここでは２枚の基板
を用いたが、１枚の基板上に塗布して同様の処理を施
し、更に対向電極を形成して表示素子とすることもでき
る。またこうした１枚基板上に形成した液晶高分子層を
互いに向かい合わせて張り付け、素子化することもでき
る。また先に示した基板として、アクティブ素子を用い
ることもでき、これにより大容量表示素子を作成でき
る。更に先の実施例で示したようにカラーフィルターと
組み合わせてカラーディスプレイを作成することもでき
る。

【０１８３】（実施例１８）本実施例では、液晶と高分
子を配向させる基板の内、 少なくとも入射光側の基板
の配向処理方向１６が、主な光入射方向１８と基板の法
線方向１９を含む平面に対して直交する例を示す．簡単
な配置図を図６に示した。本実施例では裏側の基板の配
向処理方向１６も表側と同じ方向として、比較例として
本実施例に対して配向処理方を９０度回転させて表示素
子を配置した例を示す．用いた表示素子の構成およ製造
方法は本発明で示した実施例を全て用いることができ
る。２色性色素及びカイラル成分を混合した系を用い反
射板２０を配置した表示素子について、図７に電気光学
特性を示した。実線は本実施例を示し、破線は比較例を
示す。このように電気光学特性において３割程度反射率
を向上させることができた。裏側の基板での配向処理方
向については表側と同じ方向の他、どのような方向でも
本実施例で示したような効果が得られる。

【０１８４】（実施例１９）本実施例では、液晶と高分
子を配向分散させた層を挟む基板の裏側に波長補正板２
１及び反射板あるいは光散乱板２０を配置した例を示
す。

【０１８５】図８は液晶と高分子を基板表面に対して水
平配向した例であり、図９は液晶と高分子を基板表面に
対して垂直配向した例を示す。ここでは、液晶に２色性
色素を混合して、カイラル成分はいれない系で、波長補
正板として１／４波長板を用いて原理を説明する。

【０１８６】まず図８について、入射光は図のように垂
直方向と水平方向の偏光に分解して考えることができ
る。このとき、液晶／高分子層１７は水平方向１６に配
向しているとする。また１／４波長板２１の配向方向は
液晶／高分子層の配向方向１６と４５度程度傾けて配置
している。

【０１８７】電界無印加では、垂直変偏光は色素の吸収
を受けずにこの液晶／高分子層１７を透過して１／４波
長板２１を透過して反射あるいは散乱され、再び１／４
波長板を透過すると偏光面が９０度回転している。その
ため、今度は液晶／高分子層で色素により吸収が生じ、
表に反射光は出てこない。これに対して水平偏光は、液
晶／高分子層中の２色性色素により吸収される。

【０１８８】次に電界を印加すると、２色性色素による
吸収が減る。このとき垂直偏光が入射すると、液晶／高
分子層を透過して、さらに１／４波長板を透過して反射
あるいは散乱され、再び１／４波長板を透過すると偏光
面が９０度回転している。そのため、今度は液晶／高分
子層で光散乱される。つぎに水平偏光が入射すると、液
晶／高分子層で光散乱が生じる。これによれば全ての偏
光、すなわち自然光は、この表示素子により効率的に変
調できることになる。

【０１８９】次に図９について説明する。ここでは液晶
／高分子層１７は基板表面に対して水平方向２３にわず
か傾けて垂直に配向（１６）させている。１／４波長板
２１は水平方向に対して４５度程度傾けて配置してい
る。

【０１９０】電界無印加では、垂直偏光、水平偏光どち
らも散乱吸収されずに散乱あるいは反射されて戻ってく
る。

【０１９１】電界を印加すると、液晶と２色性色素は、
主に水平方向２３に配向する。ここに垂直偏光が入射す
ると、液晶／高分子層を透過して、１／４波長板を透過
して、散乱あるいは反射されて、再び１／４波長板を透
過する。このとき偏光面が９０度回転しているため、液
晶／高分子層で色素による吸収と、液晶／高分子界面で
の散乱を同時に受けることになる。次に水平偏光が入射
すると、液晶／高分子中の２色性色素の吸収を受けると
同時に液晶／高分子界面での散乱も同時に受ける。この
ように、全ての偏光すなわち自然光を有効に変調できる
ようになる。

【０１９２】以上の構成は本発明の全ての実施例に応用
できる。たとえば、カイラル成分を混入した際でも応用
できるし、２色性色素を混合しない系でも同様に応用で
き、散乱強度を向上させることができる。もちろんアク
ティブ素子と組み合わせて大容量表示、カラーフィルタ
ーと組み合わせてカラー表示を行うこともできる。

【０１９３】（実施例２０） 本実施例では、先の実施例で示した表示素子を２組組み
合わせた例を示した。図１０に本実施例の構成を示し
た。ここでは水平配向した表示素子を２組、配向方向を
互いに直交させて組み合わせてある。動作原理について
は、実施例１９において波長補正板と反射板の代わりに
もう１組の表示素子を配向方向が直交するように配置し
て同様の動作をさせたものと考えることができる。すな
わちカイラル成分を含まないか、あるいはわずかいれた
本発明の表示素子は、電界印加時の散乱特性において偏
光依存性を持つために、まず１枚目の表示素子において
散乱されずに透過してきた偏光を、これを散乱するよう
に配置した２枚目の表示素子で散乱することによりあら
ゆる偏光、すなわち自然光を効率的に変調できるように
した。

【０１９４】以上の構成は本発明の全ての実施例に適応
できる。たとえば、カイラル成分を混入した際でも応用
できるし、２色性色素を混合しない系でも同様に応用で
き、散乱強度を向上させることができる。もちろんアク
ティブ素子と組み合わせて大容量表示、カラーフィルタ
ーと組み合わせてカラー表示を行うこともできる。

【０１９５】以上すべての実施例で示した化合物は他の
実施例における化合物と混合して用いることができる。
その際の電気光学特性は、それぞれの化合物を用いた際
の特性と中間の特性となることが多い。

【０１９６】以上述べたすべての実施例において、表示
素子表面に無反射層あるいは反射拡散層を設けると表示
を見やすくなる。

【０１９７】以上の実施例全てにおいて、とくにカイラ
ル成分を混合しないかあるいはわずか混合した表示素子
においては、偏光特性を有するため、電界制御型偏光素
子として利用することもできる。

【０１９８】以上述べたように本発明にかかる表示素子
は、従来暗く見ずらかった反射型表示素子を格段に明る
く見やすくすることが可能であり、また従来難しかった
アクティブ素子との組み合わせた可能となり、大容量反
射型ディスプレイを作製することが可能となった。さら
にはカラー化も可能である。これによりコンピュータ端
末の反射型フルカラー大容量ディスプレイ、さらには反
射型壁掛けテレビも可能である。また、簡便な方向で、
電界制御型偏光素子として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１における水平配向型表示素
子の断面を簡単に示す図である。

【図２】 本発明の実施例１における垂直配向型表示素
子の断面を簡単に示す図である。

【図３】 本発明の実施例１２における傾斜配向型表示
素子の断面を簡単に示す図である。

【図４】 本発明の実施例１３におけるアクティブ素子
付き表示素子の一部断面を簡単に示す図である。

【図５】 本発明の実施例１４におけるカラーフィルタ
ー付き表示素子の一部断面を簡単に示す図である。

【図６】 本発明の実施例１８における表示素子の断面
を簡単に示す図である。

【図７】 本発明の実施例１８における表示素子の電気
光学特性を示す図である。

【図８】 本発明の実施例１９における水平配向型表示
素子の断面を簡単に示す図である。（Ａ）は電界無印加
での図、（Ｂ）は電界印加での図を示す。

【図９】 本発明の実施伽１９における垂直配向型表示
素子の断面を簡単に示す図である。（Ａ）は電界無印加
での図、（Ｂ）は電界印如での図を示す。

【図１０】 本発明の実施例２０における２枚重ねの表
示素子を示す図である。（Ａ）は電界無印加での図、
（Ｂ）は電界印加での図を示す。

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−9540 (32)優先日 平成４年１月22日(1992．1．22) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−106899 (32)優先日 平成４年４月24日(1992．4．24) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−140343 (32)優先日 平成４年６月１日(1992．6．1) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (56)参考文献 特開 平５−230122（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−224187（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−105878（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−209424（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170485（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119304（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293996（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−296719（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−274219（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−227684（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 19/00 - 19/56 G02F 1/1334 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶と高分子とからなり、表示素子に用
   いるための液晶高分子層の製造方法であって、 前記高分子は、式（１） Ｍ−Ｕ−Ｐ−Ｓ 〔式中、Ｍは、ＣＨ₂＝ＣＨ−、ＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−
   またはエポキシ基を表し、Ｕは、ＭがＣＨ₂＝ＣＨ−ま
   たはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−である場合には−ＣＯＯ−ま
   たは−ＣＯＮＲ₁−を表し、Ｍがエポキシ基の場合は−
   ＣＨ₂Ｏ−を表し、Ｒ₁は、ＨまたはＣＨ₃を表し、Ｐ
   は、置換されていてもよいフェニレン基を表し、Ｓは有
   機基を表す。但し、Ｕが−ＣＯＯ−である場合には、Ｓ
   が、フェニルカルボニル基、ｐ−アルキルフェニレンカ
   ルボニル基またはｐ−アルコキシフェニレンカルボニル
   基である場合、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ ₂ または−ＯＣＯ
   −Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ ₂ である場合、−Ｃ（ＣＨ ₃ ） ₂ −
   （置換されていてもよいフェニレン）−ＯＣＯ−ＣＨ＝
   ＣＨ ₂ または−Ｃ（ＣＨ ₃ ） ₂ −（置換されていてもよい
   フェニレン）−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ ₂ である場
   合、および−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ ₂
   または−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝Ｃ
   Ｈ ₂ （ｍは０または１である。）であって、Ｐのフェニ
   レン基あるいはＳ中のフェニレン基にフッ素原子または
   アルキル基が置換されている場合を除く。〕で表される
   化合物を少なくとも１種含有する高分子前駆体を、共重
   合可能な光開始剤を用いることなく重合することにより
   形成されることを特徴とする液晶高分子層の製造方法。
2. 【請求項２】 前記高分子前駆体が、上記式（１）の化
   合物からなることを特徴とする請求項１記載の液晶高分
   子層の製造方法。
3. 【請求項３】 上記式（１）において、基Ｓが、Ｍ−Ｕ
   −基を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶高分子
   層の製造方法。
4. 【請求項４】 前記式（１）において、基ＭがＣＨ₂＝
   ＣＨ−またはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃）−であり、基Ｕが−Ｃ
   ＯＯ−であることを特徴とする請求項１記載の液晶高分
   子層の製造方法。
5. 【請求項５】 前記式（１）において、基ＭがＣＨ₂＝
   ＣＨ−またはＣＨ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃）−であり、基Ｕが−Ｃ
   ＯＮＨ−であることを特徴とする請求項１記載の液晶高
   分子層の製造方法。
6. 【請求項６】 前記式（１）において、基Ｍがエポキシ
   基であることを特徴とする請求項１記載の液晶高分子層
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記式（１）で表される化合物は、化合
   物中に少なくとも２つの芳香環とこれら芳香環の間にエ
   ステル基を有することを特徴とする請求項１記載の液晶
   高分子層の製造方法。
8. 【請求項８】 前記式（１）で表される化合物は、化合
   物中に少なくとも２つの芳香環とこれら芳香環の間にウ
   レタン基またはアミド基を有することを特徴とする請求
   項１記載の液晶高分子層の製造方法。
9. 【請求項９】前記式（１）で表される化合物は、化合物
   中に少なくとも２つの芳香環とこれら芳香環の間に少な
   くとも１つのアセチレン基を有することを特徴とする請
   求項１記載の液晶高分子層の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記式（１）で表される化合物の基Ｓ
    は、アルキル基あるいはアルコキシ基が直接あるいは間
    接に結合された芳香環を有することを特徴とする請求項
    １記載の液晶高分子層の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記式（１）で表される化合物の基Ｓ
    は、シアノ基、ハロゲン基あるいは芳香環基が直接ある
    いは間接に結合された芳香環を有することを特徴とする
    請求項１記載の液晶高分子層の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記式（１）で表される化合物中の芳
    香環が少なくとも１つのフッ素原子により置換されてい
    る〔但し、式（１）中、基ＭがＣＨ ₂ ＝ＣＨ−またはＣ
    Ｈ ₂ ＝Ｃ（ＣＨ ₃ ）−であり、基Ｕが−ＣＯＯ−であり、
    基Ｓが−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ ₂ また
    は−（フェニレン）ｍ−ＯＣＯ−Ｃ（ＣＨ ₃ ）＝ＣＨ
    ₂ （ｍは０または１である。）である場合を除く。〕こ
    とを特徴とする請求項１記載の液晶高分子層の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 前記式（１）で表される化合物の基Ｓ
    は、光学活性基を含むことを特徴とする請求項１記載の
    液晶高分子層の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれかに記載の
    液晶高分子層を一対の基板間に挟持して形成することを
    特徴とする液晶高分子層の製造方法。