JP3387098B2 - 高分子分散型液晶素子 - Google Patents

高分子分散型液晶素子

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JP3387098B2
JP3387098B2 JP50760793A JP50760793A JP3387098B2 JP 3387098 B2 JP3387098 B2 JP 3387098B2 JP 50760793 A JP50760793 A JP 50760793A JP 50760793 A JP50760793 A JP 50760793A JP 3387098 B2 JP3387098 B2 JP 3387098B2
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liquid crystal
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crystal device
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英和 小林
清寛 三水
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Description

【発明の詳細な説明】 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。
背景技術 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３−52
843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、液晶と高分子ス
ポンジ状に相分離して表示素子を作成する方法を提案し
ている（特表昭61−502128など、以下重合型ノーマルPD
LCと呼ぶ）。またフィリップス社の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.Liq.Cryst.,1992,Vol.21
3,pp.117−131、以下ネットワーク型配向型PDLCと呼
ぶ）。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EP0,488,116A2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。
そこで本発明の目的とするところは、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。
発明の開示 本発明の高分子分散型液晶素子は、基板間に液晶及び
高分子からなる液晶高分子層を挟んでなる高分子分散型
液晶素子において、前記基板には所定方向に配向処理が
施されており、前記高分子が前記液晶に沿って配向して
いるとともに、前記高分子が前記基板に対して傾いて配
向しており、前記液晶高分子層に電圧を印加しないとき
には光透過状態を呈し、前記液晶高分子層に電圧を印加
したときには前記液晶が電界方向に沿って配向して光散
乱状態を呈する、ことを特徴とする。
また、前記高分子は高分子前駆体の重合体であり、前
記高分子前駆体は、重合部及び芳香環を含んでなること
を特徴とする。
また、前記高分子前駆体は、重合部と芳香環部を含む
側鎖部を少なくとも１成分有してなる、重合部を２つ以
上含有する、メタクリル酸或いはアクリル酸とのエステ
ル誘導体を少なくとも１成分含有する、メタクリル酸或
いはアクリル酸とのアミド誘導体を少なくとも１成分含
有する。エポキシ基を有する化合物を少なくとも１成分
含む、少なくとも２つの芳香環とこれら芳香環の間にエ
ステル基を有する化合物を少なくとも１成分含有する、
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
基あるいはアミド基を有する化合物を少なくとも１成分
含有する、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化合物を少な
くとも１成分含有する、前記芳香環にシアノ基、ハロゲ
ン基、あるいはアルコキシ基を直接あるいは間接的に結
合させた化合物を少なくとも１成分含有する、前記芳香
環にシアノ基、ハロゲン基あるいは芳香環のうち少なく
とも１つを直接あるいは間接的に結合させた化合物を少
なくとも１成分含有する、フッ素元素を含有する重合性
化合物を少なくとも１成分含有する、又は光学活性であ
る重合性化合物を少なくとも１成分含有する、と好まし
い。
図面の簡単な説明 図１は、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は、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は、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は、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は、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は、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は、本発明の実施例18における表示素子の前記光
学特性を示す図である。
図８は、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は、本発明の実施例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）は電界印加での図を示す。
図10は、本発明の実施例20における２枚重ねの表示数
字を示す図である。（Ａ）は電界無印加での図、（Ｂ）
は電界印加での図を示す。
発明を実施するための最良の形態 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。
（実施例１） 本実施例では高分子前駆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。
高分子３の前駆体として４−ベンゾイロキシフェニル
メタクリレート と液晶４（PN002: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。
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なる交流電界を印加し、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 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−ビフェニルメタク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％）、5.0V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。
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
の直前にアパーチャーを配置した。ことときのアパーチ
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。
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 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190％）。透過型でも同
様の効果を示した。
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 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。
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 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 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。
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400nm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
入社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。
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法はどんな方向で
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。
ここで用いる液晶は屈折率異方性Δｎのできるたけ大
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。
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OFF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。
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。
（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 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。3.5Vで表示が反転を始め（反射率５％）、5Vで飽和
した（反射率180％）。
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 を用い、実施例１と同じ条件で素子を作製した。
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。3.5Vで表示が反転を始め（反射率５％）、5Vで飽和
した（反射率180％）。
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 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 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。
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 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。
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％）。
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 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。
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20
0％）。
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 を用いた。
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％）。
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 重合部を１つ持つものについては一般式 と書ける。ここでX,Y,l,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。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ー
トなど１官能性高分子前駆体と混合しても良い。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、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。
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。
（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
フェニルメタクリルアミド を用い、実施例３と同じ条件で素子を作製した。
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。3.5Vで表示が反転を始め（反射率５％）、5Vで飽和
した（反射率180％）。
Ｎ−メチルビフェニルメタクリルアミドなども同様に
用いることができる。
ここで用いる高分子前駆体は に示したように、側鎖部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。
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、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、ビニル酸、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。
（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 に示したようにビフェニルメタクリレートにシアノ基、
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185％）＞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220％で非常に明るい表示が可能であ
る。
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 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。また置換様式はパ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。
（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 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％）。
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 ここでY1、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−C6
F4−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 のような化合物でも良い。またここではベンゼン環の置
換様式がすべてパ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ができる。このような紫外線重
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。
（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。
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 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.
5Vで飽和した（反射率200％）。同様に透過型でも効果
を有する。
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'−ペンチルベンゾイル）フェニルメタ
クリレート 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％）。
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 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％）。
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'−ヘキシロキシトラン 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％）。
次にアルキル基あるいはアルコキシ基が芳香環が間接
的に結合している例を示す。
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。
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
環部に結合していても良く、またエーテル、エステル結
合などヘ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。また、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。
（実施例８） 本実施例で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 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％）。
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 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 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。
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。
こうして作製した素子は本実施例の先の例で示した特
性の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。
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、明るさをらに改善でき
る。
（実施例９） 本実施例では２官能高分子前駆体と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 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10
0℃で高分子が溶けたが、ここでは120℃まで高分子は溶
けない）。本発明のすべ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 や、実施例３で示した化合物、そのほかHikmetらの用い
た 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 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 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
基が付いていてもよい。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ものを用いた。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 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製した。
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。3.5Vで表示が反転を始め（反射率５％）、5Vで飽和
した（反射率180％）。
なお、高分子前駆体を２種類以上混合して用いる場
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、高分子用いられる重合基であれ
ば用いることができる。
（実施例11） 本実施例では垂直配向処理を施した基板を用いた例を
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。素子の作製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。
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 である。
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。液晶も
ここに示したもの以外でも、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
素を入れても入れなくても表示素子として機能する。
（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。
3Vで表示が反転し始め（反射率５％）4Vで飽和した（反
射率170％）。
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。
（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RDP00536（ロディック社製）、カイラ
ル成分としてＳ−1011（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。
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−1011を0.5％、Ｓ−3
44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。
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ITO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。
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。
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。
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。
カイラル成分はここに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。
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。色素の色については用途に応
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。
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。
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。
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、比抵抗が低下し安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。光重合時にわずか加熱（20〜50
℃程度）すると重合しやすい。
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。
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。
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。
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。
（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13、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。
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良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。
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。
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。
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。
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能となりさ
らにフルカラー表示も可能となった。
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 TFT、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。
（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、 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、3.5Vで表示状態が反転し
始め、5Vで表示状態が反転した。
本実施例で用いる高分子前駆体は、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 で表される化合物である。化学式中のＺはＯ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いればどのような置換
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、ウレタン基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。
光重合開始剤についてはSP−150のほかSP−170、GE社
製のUVE−1014、UVE−1016、UCC社製のCyracureUV1−69
74、UV1−6990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
いる高分子前駆体により変化するためその都度最適兼す
ればよい。ただしあまり混合率が多いと素子の比抵抗が
下がり信頼性も低下する。
（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、徐冷
して液晶中から高分子を析出させる例を示す。
用いた高分子前駆体は、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、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
分子前駆体を紫外線重合して、高分子化した。これを12
0℃にて加熱して液晶と相溶させ、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℃/m
inで徐冷して高分子を配向した状態で析出させた。徐冷
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。
本実施例において、高分子と液晶の比率は3:97から5
0:50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ディ
スプレイを作成することもできる。
（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、徐冷
して液晶中から高分子を析出させる例を示す。
用いた高分子前駆体は、４−（ｐ−ペンチルベンゾイ
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
性色素として三井東圧染料社製Ｓ−344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。
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徐冷処理を施せば良い。
本実施例において、高分子と液晶の比率は3:97から5
0:50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。高分子前駆体、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
のができる。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、アクティブ素意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。
（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向を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
子の構成および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の同じ方向の他、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。
（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21及び反射板あるいは光散乱
板20を配置した例を示す。
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。
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。
電界無印加では、垂直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。
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。次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。
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。
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。
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。
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ち応用でき、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。
（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、あるいはわずか入れた本
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。
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。
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の
中間の特性となることが多い。
以上述べた全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。
以上の実施例全てにおいて、特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。
産業上の利用可能性 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が可能となり、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。
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4−140343 (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） (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） (56)参考文献 特開 平５−27242（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204517（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−209424（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−47427（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43714（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−52843（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/13

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板間に液晶及び高分子からなる液晶高分
    子層を挟んでなる高分子分散型液晶素子において、前記
    基板には所定方向に配向処理が施されており、前記高分
    子が前記液晶に沿って配向しているとともに、前記高分
    子が前記基板に対して傾いて配向しており、前記液晶高
    分子層に電圧を印加しないときには光透過状態を呈し、
    前記液晶高分子層に電圧を印加したときには前記液晶が
    電界方向に沿って配向して光散乱状態を呈する、ことを
    特徴とする高分子分散型液晶素子。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の高分子分散型液晶素子に
    おいて、前記高分子は高分子前駆体の重合体であり、前
    記高分子前駆体は、重合部及び芳香環を含んでなること
    を特徴とする高分子分散型液晶素子。
  3. 【請求項３】前記高分子前駆体は、重合部と芳香環部を
    含む側鎖部を少なくとも１成分有してなることを特徴と
    する請求項２に記載の高分子分散型液晶素子。
  4. 【請求項４】前記高分子前駆体が重合部を２つ以上含有
    することを特徴とする請求項２に記載の高分子分散型液
    晶素子。
  5. 【請求項５】前記高分子前駆体が、メタクリル酸或いは
    アクリル酸とのエステル誘導体を少なくとも１成分含有
    することを特徴とする請求項２に記載の高分子分散型液
    晶素子。
  6. 【請求項６】前記高分子前駆体が、メタクリル酸或いは
    アクリル酸とのアミド誘導体を少なくとも１成分含有す
    ることを特徴とする請求項２に記載の高分子分散型液晶
    素子。
  7. 【請求項７】前記高分子前駆体が、エポキシ基を有する
    化合物を少なくとも１成分含むことを特徴とする請求項
    ２に記載の高分子分散型液晶素子。
  8. 【請求項８】前記高分子前駆体が、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化合物を
    少なくとも１成分含有することを特徴とする請求項２に
    記載の高分子分散型液晶素子。
  9. 【請求項９】前記高分子前駆体が、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あるいはアミド基
    を有する化合物を少なくとも１成分含有することを特徴
    とする請求項２に記載の高分子分散型液晶素子。
  10. 【請求項１０】前記高分子前駆体が、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
    ン基を有する化合物を少なくとも１成分含有することを
    特徴とする請求項２に記載の高分子分散型液晶素子。
  11. 【請求項１１】前記高分子前駆体が、前記芳香環にシア
    ノ基、ハロゲン基、あるいはアルコキシ基を直接あるい
    は間接的に結合させた化合物を、少なくとも１成分含有
    することを特徴とする請求項２に記載の高分子分散型液
    晶素子。
  12. 【請求項１２】前記高分子前駆体が、前記芳香環にシア
    ノ基、ハロゲン基、あるいは芳香環のうち少なくとも１
    つを直接あるいは間接的に結合させた化合物を、少なく
    とも１成分含有することを特徴とする請求項２に記載の
    高分子分散型液晶素子。
  13. 【請求項１３】前記高分子前駆体が、フッ素元素を含有
    する重合性化合物を少なくとも１成分含有することを特
    徴とする請求項２に記載の高分子分散型液晶素子。
  14. 【請求項１４】前記高分子前駆体が、光学活性である重
    合性化合物を少なくとも１成分含有することを特徴とす
    る請求項２に記載の高分子分散型液晶素子。
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