JP3532295B2 - Manufacturing method of liquid crystal optical element - Google Patents

Manufacturing method of liquid crystal optical element

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JP3532295B2
JP3532295B2 JP12644395A JP12644395A JP3532295B2 JP 3532295 B2 JP3532295 B2 JP 3532295B2 JP 12644395 A JP12644395 A JP 12644395A JP 12644395 A JP12644395 A JP 12644395A JP 3532295 B2 JP3532295 B2 JP 3532295B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子、液晶記
憶素子、液晶音響素子、調光ガラス等としてオプトエレ
クトロニクスの分野において好適に使用される液晶光学
素子の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】液晶光学素子は薄型でありかつ軽量であ
ることから、オプトエレクトロニクスの分野でのその利
用及び改良が盛んに研究されている。液晶光学素子の現
在の主流は、液晶セル形成のための基板としてガラス基
板を用いたものであるが、その製造方法は先にセルを組
み立てたあとに液晶を真空注入するなど、複雑な方法が
とられている。また、できあがった液晶パネルは衝撃に
弱く、ガラス基板が割れてしまったり、割れなくとも例
えば指で押圧すると容易に液晶が流動して表示が乱れる
などの強度的問題がある。 【0003】一方、最近、基板として割れにくくかつ製
造加工が容易なプラスチック基板を用いた液晶光学素子
が開発されつつあるが、この場合にも押圧等による表示
の乱れは解決されていない。このような強度的問題を解
決する方法として、様々な提案がされてきている。例え
ば、特開平5−27246号公報には、対向する基板の
間を均一に分布した紫外線硬化樹脂の柱で接続して液晶
パネルの機械的強度を向上させる方法が記載されてい
る。この方法では、液晶に紫外線硬化性樹脂モノマーを
溶解させてセル内に注入した後、紫外線照射によって紫
外線硬化性樹脂モノマーを硬化させて柱を形成させてい
るが、この方法では柱をセル厚程度以上に成長させるの
が困難で、十分な機械的強度を得ることができない。 【0004】特開平1−250930号公報には、非液
晶性ポリマーと液晶を溶媒中に溶解した溶液を一方の基
板に塗布し、室温で乾燥した後60℃でさらに乾燥さ
せ、次いで対向基板を積層して散乱型の液晶表示装置を
作製する方法が記載されている。この方法では、非液晶
性ポリマーと液晶とを、非液晶性ポリマー:液晶の重量
比で100:100〜100:300の比で用いてい
る。このように非液晶性ポリマーの量が多いと、複屈折
型の液晶光学素子においては非液晶性ポリマーが直接目
視で見えたり、不要な光散乱の発生により光透過率が低
下し、適用不可能である。 【0005】特開平5−61051号公報には、液晶層
中にスペーサーと上下基板間に接する柱状の熱硬化性ポ
リマーとを配置した液晶表示素子が記載されている。し
かしながら柱状熱硬化性ポリマーの分布状態の記載がな
く、はたして機械的強度を十分に向上させ、かつ、良好
な表示特性を維持しうるか否かは不明である。また、こ
の熱硬化性ポリマーの柱は、液晶とスペーサーとスペー
サーより径の大きい熱硬化性ポリマーの球状物からなる
混合物を一方の基板に塗布した後、対向基板を配置して
加圧、加熱することにより形成している。従って、予め
熱硬化性ポリマーを球状物化する工程を必要とするし、
球状物化が可能な材料を選定する必要があるという問題
がある。 【0006】特開平6−59246号公報には、0.6
〜2.0μmの液晶滴とそれを保持する0.1〜0.5
μmの隔壁厚みを有する高分子材料で液晶層が構成さ
れ、光を散乱、透過させる光変調機能を有するした光変
調素子が記載されている。この素子の場合、液晶が独立
層であるので配向制御ができず、散乱、非散乱の表示し
かできず、素子の外側に偏光板を配置しても実用的な表
示はできない。なお、比較例1では、液晶と高分子材料
組成物が等方相、即ちこれらが互いに相溶した状態で、
紫外線硬化して比較的透明な素子を得ているが、相分離
が高分子材料の硬化によってはじめて進行するので、高
分子材料が十分な大きさに成長できず、機械的強度が十
分に向上しない。またこの方法では液晶と相溶する高分
子材料を選択する必要がある。 【0007】特開昭60−153025号公報には、基
板としてプラスチックフィルム基板を用い、球状のギャ
ップ材を配向制御膜に固着させて機械的強度を改善した
液晶表示素子が記載されている。しかしながら、配向制
御膜の配向性を損なわずにギャップ材を固着させること
は難しく、また、球状のギャップ材を固着させるのみな
ので、その接着面積が小さく、強い押圧に対しては強度
が不十分である。 【0008】特開平7−56145号公報には、0.1
〜10重量%の高分子材料を液晶層に添加することで、
急峻な表示電圧の閾値特性を持たせた非散乱型の液晶表
示素子が記載されている。しかし、得られる液晶表示素
子の機械的強度の向上については言及されておらず、ま
た、その高分子材料の分布のしかたについても記載がな
い。また、同公報の詳細な説明の欄にあるように紫外線
硬化性樹脂を単純に添加し、基板間に注入後紫外線を照
射しただけでは、樹脂は十分な大きさにならず、機械的
強度は向上しない。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、例えば液晶表示素子として用いた
場合にコントラスト等の表示特性に優れるとともに、押
圧等で表示が乱れることがない機械的強度に優れた複屈
折型の液晶表示素子の製造に適した方法であって、この
ような液晶光学素子を容易なプロセスで製造することを
可能にする液晶光学素子の製造方法を提供すること
的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために検討した結果、連続した液晶の相と、そ
の液晶の相と相分離して分布するスペーサー及び上下基
板に特定の面積で面接触する柱状の非液晶性高分子とで
液晶層を形成し、かつ、非液晶性高分子物質の柱の分布
状態及び量を特定の範囲とすることにより、表示特性及
び機械的強度共に優れた液晶光学素子が得られることを
見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。 【0011】 【0012】即ち、本発明は、一対の電極付き基板の少
なくとも一方の基板の電極面の上に、液晶材料と該液晶
材料と実質的に相溶しない非液晶性高分子物質とを共通
溶媒に溶解した溶液並びにスペーサーからなる塗工液を
塗布し次いで該溶媒を蒸発させて液晶層材料層を形成す
る工程、該2枚の基板を電極面が該液晶層材料層を介し
て相対するように積層する工程、得られた積層体を加熱
することにより、液晶層材料層中で該液晶材料と相分離
した該非液晶性高分子物質の島を該2枚の基板それぞれ
に平均直径2〜50μmの面積で面接触して均一に分布
する柱状に成長させる工程、次いで該非液晶性高分子物
質を硬化させる工程を含む液晶光学素子の製造方法を提
供するものである。 【0013】以下に本発明の液晶光学素子及び液晶光学
素子の製造方法を詳細に説明する。 [液晶光学素子]図1に、本発明の液晶光学素子の一態
様の部分断面図を示す。図1の態様の液晶光学素子は、
一対の電極2付き基板1と、これらの基板1間に挟持さ
れた液晶層3と、両基板1の外側に配置された一対の偏
光板7からなる。液晶層3は、連続する液晶材料4と、
液晶材料4と相分離したスペーサー5及び柱状の非液晶
性高分子物質の硬化物の島6からなる。スペーサー5
と、上下基板1に面接触により固着して均一に分布して
いる柱状の非液晶性高分子物質の硬化物の島6によって
補強されており、押圧によってセルギャップが変化する
ことがない。 【0014】本発明では、スペーサーのほかに、液晶と
相分離した非液晶性高分子物質の硬化物の形状を柱状と
して上下基板に面接触させることで、素子の機械的強度
を著しく改善している。これと比較して、通常の素子で
はスペーサーが存在するだけであるので、例えば球状ス
ペーサーの場合は点接触、ファイバー状スペーサーの場
合でも線接触であり、基板に対する接触面積は著しく小
さい。 【0015】更に本発明ではこの柱状の島の平均直径を
2〜50μm以下に特定することで、両側に偏光板を配
した複屈折型で良好な表示を得ている。この島の面接触
の直径が2μmよりも小さいと、可視光の波長に近付く
ため光を強く散乱し、複屈折型としての表示が著しく暗
くなってしまう。逆に50μmを超えると、その島状構
造が目視で認識されてしまい、表示品位を落とすことが
ある。 【0016】この非液晶性高分子液晶の硬化物の島が大
きい場合には、各島の上下基板の固定力が大きいので素
子面内での分布密度を下げることができる。また、逆に
島の大きさが比較的小さいときは、分布密度を上げて十
分な強度を確保する必要がある。そこで、液晶光学素子
の表示品位を高品位に維持しつつ十分な機械的強度を確
保するための条件として、島の平均直径がLμmであ
り、液晶光学素子内の面積1mm2当たりの島の個数を
Nとしたときに、2.5×104≦NL2≦2.5×10
5である必要がある。NL2が2.5×104よりも小さ
いと機械的強度が不足することがあり、逆に2.5×1
5を超えると液晶光学素子の表示が暗くなることがあ
る。 【0017】本発明の液晶光学素子は、複屈折型の液晶
光学素子であり、液晶層の液晶材料の選択、液晶材料の
配向方法の選択により、様々な方式の液晶光学素子とし
て使用することができる。本発明の液晶光学素子に好適
な方式としては、例えば、液晶材料として強誘電性液晶
を用いて構成される非メモリ方式、メモリ方式、ネマチ
ック液晶を用いて構成されるねじれネマチック方式、ラ
ンダムドメインねじれネマチック方式、ランダムドメイ
ン方式、一軸配向方式が挙げられる。 【0018】これらの方式に適した素子構成の態様を以
下に説明する。 A.液晶材料:強誘電性液晶の場合 (1)素子構成A−1(非メモリ方式) この非メモリ方式においては、液晶層の厚みを強誘電性
液晶のらせんピッチより広く構成し、スメクチック層を
基板面にほぼ垂直に立たせる配向処理を行う。配向処理
としては、少なくとも一方の基板の電極面上に平行配向
制御層を設ける方法、液晶に電場を印加しながら剪断を
かける方法など、公知の方法を用いることができる。 【0019】配向制御層としては、良く知られたラビン
グ膜や無機物の斜方蒸着膜などがある。ラビング膜とし
ては、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリイミドな
どの高分子物質をスピンコート法、ディップ法、ロール
コート法、スプレー法等の方法で薄く製膜し、その表面
を布などで一方向に擦る(ラビング処理)ことで配向能
を与たものが用いられる。基板がプラスチック基板であ
るときは、基板自体をラビング処理してもよい。また、
斜方蒸着法では、SiOx、TiO2などの無機酸化物を
基板に対して斜め方向から蒸着することで斜めの柱状組
織を形成して配向能を与える。 【0020】液晶に電場を印加しながら剪断をかける方
法においては、上記配向制御層は不要である。このよう
な素子構成においては、電極間に電圧を印加しない時
は、層の法線に角度θで一様に傾斜配列した液晶分子か
らなる各スメクチック層が基板面に対し垂直に配列し、
らせん軸は基板面に平行に、かつこの層に垂直にその方
位を揃えた配列となっている。電極間への電圧の印加に
より、らせん構造が消滅し、液晶分子は層の法線に角度
+θ又は−θでセル全体で一様に平行配向し、「明」又
は「暗」表示を行う。即ち、液晶のらせん構造が消滅す
る臨界電場がEcの場合、直交偏光板間に液晶光学素子
を挟み、印加電場E<−Ecの分子配列における分子長
軸方向を一方の偏光軸に一致させると、入射光はセル通
過時に複屈折を受けないので、「暗」の表示となる。印
加電場の極性を反転させると、分子長軸の傾斜方位角が
2θ変化するので入射光は複屈折し、光干渉現象で
「明」の表示となる。電圧を切ると、いずれの場合も、
初期のらせん構造を有する配列状態に戻る。 【0021】(2)素子構成A−2(メモリ方式) メモリ方式における素子構成は、液晶層の厚みを強誘電
性液晶のらせんピッチより狭く構成する点を除いては、
上記素子構成A−1と同様である。ただし、この場合
は、基板の影響で、電圧を印加しなくてもすでにラセン
構造が消滅したスメクチックC構造に相当する分子配列
状態が形成されている。電圧印加時の分子配列の変化と
「明」「暗」の表示は素子構成A−1と同様であるが、
電圧を切っても電圧印加による分子配列状態が維持され
る。 【0022】B.液晶材料:ネマチック液晶の場合 (1)素子構成B−1(ねじれネマチック方式) ねじれネマチック方式は、液晶表示装置において現在主
流であるTN(twisted nematic)セル及びSTN(sup
er twisted nematic)セルに適用される。この方式で
は、液晶材料として正の誘電異方性を有するネマチック
液晶が用いられ、電極間に電圧を印加しないとき、液晶
材料は、上下基板に平行な面の各面内では同一方向に配
向しており、上下基板間ではねじれ配向している。即
ち、電圧を印加しないときには、液晶分子は基板面に対
してほぼ平行に一様に配列しており、液晶層の厚み方向
ではその配向方向が連続してねじれた構造となってい
る。例えば上下基板間でねじれ角が90°の場合(TN
セル)、両基板の外側に偏光軸が直交する2枚の偏光板
を配置すると、電圧を印加しないときは「明」表示とな
り、電圧を印加したときは液晶分子は垂直配向となるの
で「暗」表示となる。 【0023】このような一様なねじれ配向をさせる方法
としては、 上下基板の電極面上に液晶層と接する配向制御層を設
け、それらの配向方向を目的のねじれ角分だけ異ならせ
る方法、又は 少なくとも一方の基板の電極面状に配向制御層を設
け、液晶材料自体に光学活性物質(カイラルドーパン
ト)を混合する方法がある。 【0024】の方法は、90°以下のねじれ角の場合
には有効で容易な方法である。配向制御層としては、先
に説明したラビング膜や無機物の斜方蒸着膜などがあ
る。このような方法の場合、液晶分子が基板に対してや
や傾いて(プレチルトを持つ)配向するが、必要に応じ
て、蒸着方向と基板との角度を大きくしてプレチルト角
を大きくすることにより、視野角を増大させることもで
きる。このための配向制御層材料としても、市販品など
の公知のものを用いることができる。 【0025】の方法は、少なくとも一方の基板にと
同様の配向制御層を設ける。そして、ネマチック液晶に
光学活性物質を混合することで、液晶材料自体にねじれ
力を与えることができる。こうすることで液晶材料は固
有のらせんピッチを持つようになるので、セル厚に応じ
て上下基板でのねじれ角を調整できる。従って、一方の
基板にしか配向制御層が無くても、そこを起点にして液
晶の配向方向が液晶光学素子の厚み方向で一様にねじれ
る。また、らせんピッチ自体は添加する光学活性物質の
種類、添加量によって調整することもできる。光学活性
物質の配合量は、通常、ネマチック液晶に対して0.5
〜10重量%、好ましくは1〜5重量%とする。0.5
重量%未満だと効果が不十分なことがあり、逆に10重
量%を超えるとらせんピッチが短くなりすぎ、所定のね
じれ角とするためのセル厚制御が難しくなることがあ
る。以上から分かるように、の方法はSTNなど90
°以上のねじれ角を作るのに適している。また、プレチ
ルトの付与はと同様に必要に応じて与える。 【0026】(2)素子構成B−2(ランダムドメイン
ねじれネマチック方式) この方式の基本的な動作自体は前記素子構成B−1と同
様であるが、液晶光学素子全体で一様な配向とせずに、
液晶光学素子の面内では場所によって配向方向が異なる
マルチドメインを形成する。即ち、この方式の配向は、
電極間に電圧を印加しない場合、各ドメイン毎の上下基
板に平行な面の各面内での配向方向が一様で基板間での
配向方向がねじれている基板間を貫通する複数の配向ド
メイン(マルチドメイン)からなり、上下基板に平行な
面の各面内では、隣接するドメインの配向方向が互いに
異なり、基板間では全てのドメインで配向方向が同一角
度ねじれているランダムドメインねじれ配向である。 【0027】このような配向状態とすることで、いずれ
のドメインにおいても表示の動作自体は同じだが、ドメ
イン毎に配向方向が違うため、斜め方向から見た時のコ
ントラストの低下が少なくなる。ランダムドメインを作
るには液晶を一方向に揃える必要がないので、この方式
における素子構成としては、上下基板の電極面状に何も
設けないか、或は、液晶を一方向に配向させる効果がな
い誘電体膜を少なくとも一方の基板の電極面上に設け
る。この誘電体膜は、上下電極間の導通欠陥を防止する
ために絶縁膜として設けられるものであり、高分子膜な
どの有機膜、無機膜など、特に制限なく選択することが
できる。具体的にはポリアミド、ナイロン、ポリビニル
アルコール等の高分子膜を溶液として塗工などの方法で
製膜するか、SiOx、Ta23、TiO2などの金属酸
化物膜を、比較的低温で蒸着するなどの方法で形成する
ことができる。勿論、ラビングなどの処理は必要ない。 【0028】ランダムドメインの大きさとしては、通
常、その平均直径が2〜50μm、好ましくは4〜20
μmとなるようにする。2μmよりも小さいと、可視光
線の波長に近づくためにドメイン境界付近で光を散乱
し、本発明のような複屈折型の液晶光学素子では、光透
過率が著しく低下することがある。逆に50μmを超え
ると、目視でそのドメインが見えてしまい、表示品位を
低下させることがある。通常は液晶層の厚みとしては、
表示色や駆動特性の点から2〜10μm程度とすること
が多く、この場合は前記のように液晶材料を基板に挟む
だけで、セル厚程度のマルチドメインサイズが得られ
る。更にこの大きさを制御したい場合には、液晶光学素
子自体をネマチック液晶が一旦等方相を示す温度に加熱
し、冷却速度を調整することで行うことができる。一般
的には、冷却速度が早いほどドメインサイズは小さくな
る。 【0029】(3)素子構成B−3(ランダムドメイン
方式) この方式おける配向は、各ドメイン内の配向方向が一様
である上下基板間を貫通する複数の配向ドメインからな
り、隣接するドメインの配向方向が互いに異なるランダ
ムドメイン配向である。この方式による配向は、各々配
向の異なるマルチドメインからなる点では上記ランダム
ドメインねじれネマチック方式による配向とほぼ同様で
はあるが、素子の厚み方向ではねじれ構造をとらず、各
ドメイン内では配向方向が一方向に揃っている点が異な
る。 【0030】動作としては、例えば直交偏光板間に液晶
光学素子を配置した場合、電圧を印加しないときにはそ
れぞれの偏光軸に対して配向方向が傾いているドメイン
でのみ複屈折効果で光が透過して「明」、電圧を印加す
ると全てのドメインで液晶分子は垂直方向に配向するの
で光は透過せず「暗」になる。図2に、ランダムドメイ
ン状態の模式図を示す。図2においては、紙面が基板面
となる。8は各々独自の一定の配向方向を有するドメイ
ンを示し、各ドメイン内の矢印は配向方向を示し、6は
非液晶性高分子物質の硬化物の島を示す。偏光軸と配向
方向との角度が45°であるドメインが最も明るく光を
透過する。図2から明らかなように、いずれかの偏光板
の偏光軸と平行な配向のドメインでは光が透過しないの
で、「明」の明るさは前記素子構成B−1、B−2に比
べてやや暗くなるが、素子の構成としては簡単になる。 【0031】この方式の素子構成は、ネマチック液晶に
光学活性物質を混合しない点を除いて、素子構成B−2
と同じである。即ち、いずれの基板の電極面上にも配向
制御膜を設けないか、あるいは、電極間の導通防止の目
的で少なくとも一方の基板の電極面上に、液晶を一方向
に配向させる効果がない誘電体膜を設ける。その外、ド
メインの大きさ、ドメインサイズの調整法等は、素子構
成B−2と同じである。 【0032】(4)素子構成B−4(一軸配向方式) 一軸配向方式では、液晶材料は上下基板に平行な全ての
面内で及び該上下基板間の厚み方向で一様に一方向に配
向している。配向方向としては、水平配向でも垂直配向
でもよい。一例として、液晶光学素子を直交偏光板間に
配置した場合の動作を説明する。水平配向の場合は、誘
電異方性が正の液晶材料を用いる。電圧が印加されてい
ない場合には、配向方向と偏光軸との角度を45°の関
係にしておくことで、最も明るく光が透過して「明」の
表示となる。次に電圧を印加すると液晶は誘電異方性が
正なので垂直配向となり、直交偏光板間で光は透過せず
「暗」表示となる。一方、垂直配向の場合にはこの動作
を逆にするために、誘電異方性が負の液晶を使用し、電
圧印加時に「明」となるようにする。 【0033】配向方法としては、少なくとも一方の基板
の電極面上に配向制御層を設けることで容易に達成でき
る。水平配向の場合、配向制御層の種類としては素子構
成1で述べたものと同じでよく、またねじれ配向させな
いので液晶に光学活性物質を添加する必要もない。垂直
配向の場合は、例えばシランカップリング剤などを製膜
するか、無機酸化物を垂直方向から蒸着したものでもよ
い。 【0034】次に、本発明の液晶光学素子の構成に用い
られる各材料について説明する。基板の材質としては、
少なくとも一方の基板が透明であれば特に制限はなく、
良く知られているものとしてはガラス板やプラスチック
板、プラスチックフィルムなどがある。好ましくはプラ
スチック板又はフィルムとすることで、素子の重量を低
減したり、後述のような生産性に優れた製造法を適用す
ることができる。基板の厚みとしては、50μm〜1m
mが好ましい。50μmよりも薄いと基板自体が外力で
不要な変形をしたり、製造工程中で破れるなどの問題が
生じることがある。逆に1mmを超えると後述の連続製
造が難しくなったり、偏光板と液晶層との距離が大きく
なるために視野角特性が低下することがある。 【0035】プラスチック板又はフィルムの材質として
は、一般に光学的等方性板又はフィルムと呼ばれている
PC(ポリカーボネート)、PAr(ポリアリレー
ト)、PS(ポリスルホン)、PES(ポリエーテルス
ルホン)、APET(アモルファスポリエチレンテレフ
タレート)、APO(非晶性ポリオレフィン)等が好適
に用いられ、これらは市販されており、入手は容易であ
る。なお、これらのプラスチック板又はフィルムは単独
で用いてもよく、或は、耐液晶性、耐熱性、耐湿性、耐
光性などの目的で異種のフィルムを多層化して用いても
よい。 【0036】電極としては、光学的に透明又は半透明な
電極を用いる。このような電極の具体例としては、例え
ば、NESA膜といわれる酸化スズ膜、酸化インジウム
膜、酸化インジウムと酸化スズとの混合物からなるIT
O膜、金やチタンなどの蒸着膜、或は他の薄膜状のアル
ミニウム等の金属又は合金などを挙げることができる。
これら電極の形状としては特に制限はなく、目的とする
液晶光学素子の駆動方法や、表示内容等に応じて、適宜
選択する。 【0037】本発明の液晶光学素子に用いられる液晶材
料としては、複屈折型表示が可能な液晶であれば特に制
限はないが、通常、強誘電性液晶、ネマチック液晶が好
適に用いられる。なおこれら液晶としては、低分子液晶
でも高分子液晶でもよいが、通常、安価で応答性に優れ
る低分子液晶が好適に用いられる。強誘電性液晶として
は、強誘電性を示す限り特に制限はない。例えば、強誘
電性を示す低分子又は高分子液晶1種のみを用いてもよ
く、強誘電性を示す高分子液晶及び/又は低分子液晶2
種以上からなる液晶組成物であってもよい。また、液晶
光学素子の応答速度などの向上のために、強誘電性を示
さない低分子液晶が配合されていてもよい。 【0038】強誘電性高分子液晶としては特に制限はな
く、例えば、ポリアクリレート主鎖、ポリメタクリレー
ト主鎖、ポリクロロアクリレート主鎖、ポリオキシラン
主鎖、ポリシロキサン主鎖、ポリエステル主鎖、ポリシ
ロキサン−オレフィン主鎖等の主鎖と液晶性側鎖からな
る側鎖型強誘電性高分子液晶が好適に用いられる。強誘
電性高分子液晶としては、通常、重量平均分子量が10
00〜100万、好ましくは1000〜10万のものが
好適に用いられる。 【0039】本発明に好適に用いられる側鎖型強誘電性
高分子液晶の具体例を以下に示す。ポリアクリレート主
鎖系強誘電性高分子液晶としては、例えば、下記の繰り
返し単位を有するものなどが挙げられる。 【0040】 【化1】 【0041】ポリメタクリレート主鎖系強誘電性高分子
液晶としては、例えば、下記の繰り返し単位を有するも
のなどが挙げられる。 【0042】 【化2】 【0043】ポリクロロアクリレート主鎖系強誘電性高
分子液晶としては、例えば、下記の繰り返し単位を有す
るものなどが挙げられる。 【0044】 【化3】 【0045】ポリオキシラン主鎖系強誘電性高分子液晶
としては、例えば、下記の繰り返し単位を有するものな
どが挙げられる。 【0046】 【化4】 【0047】ポリシロキサン主鎖系強誘電性高分子液晶
としては、例えば、下記の繰り返し単位を有するものな
どが挙げられる。 【0048】 【化5】 【0049】ポリエステル主鎖系強誘電性高分子液晶と
しては、例えば、下記の繰り返し単位を有するものなど
が挙げられる。 【0050】 【化6】 【0051】ポリシロキサン−オレフィン主鎖系強誘電
性高分子液晶としては、例えば、下記の繰り返し単位を
有するものなどが挙げられる。 【0052】 【化7】【0053】ここで、x:y=19:1〜7:3(モル
比)である。なお、上記の強誘電性高分子液晶の繰り返
し単位は、側鎖の骨格がビフェニル骨格、フェニルベン
ゾエート骨格、ビフェニルベンゾエート骨格、フェニル
−4−フェニルベンゾエート骨格で置き換えられてもよ
く、これらの骨格中のベンゼン環がピリミジン環、ピリ
ジン環、ピリダジン環、ピラジン環、テトラジン環、シ
クロヘキサン環、ジオキサン環、ジオキサボリナン環で
置き換えられてもよく、フッ素、塩素などのハロゲン基
又はシアノ基で置換されてもよく、1−メチルアルキル
基、2−フルオロアルキル基、2−クロロアルキル基、
2−クロロ−3−メチルアルキル基、2−トリフルオロ
メチルアルキル基、1−アルコキシカルボニルエチル
基、2−アルコキシ−1−メチルエチル基、2−アルコ
キシプロピル基、2−クロロ−1−メチルアルキル基、
2−アルコキシカルボニル−1−トリフルオロメチルプ
ロピル基等の光学活性基で置き換えられてもよい。ま
た、スペーサーの長さは、メチレン鎖長が2〜30の範
囲で変化してもよい。 【0054】これらの強誘電性高分子液晶は、1種単独
で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。強誘電
性低分子液晶化合物としては、例えば、下記式で示すシ
ッフ塩基系強誘電性低分子液晶化合物、アゾ及びアゾキ
シ系強誘電性低分子液晶化合物、ビフェニル及びアロマ
ティックスエステル系強誘電性低分子液晶化合物、ハロ
ゲン、シアノ基等の環置換基を導入した強誘電性低分子
液晶化合物、複素環を有する強誘電性低分子液晶化合物
等を挙げることができる。 【0055】シッフ塩基系強誘電性低分子液晶化合物と
しては、例えば、次に示す化合物(1〜4)が挙げられ
る。 【0056】 【化8】【0057】アゾ及びアゾキシ系強誘電性低分子液晶化
合物としては、例えば次に示す(5)、(6)が挙げら
れる。 【0058】 【化9】 【0059】ビフェニル及びアロマティックスエステル
系強誘電性低分子液晶化合物としては、例えば、次に示
す化合物(7)、(8)が挙げられる。 【0060】 【化10】 【0061】ハロゲン、シアノ基等の環置換基を導入し
た強誘電性低分子液晶化合物としては、例えば、次に示
す化合物(9)〜(11)が挙げられる。 【0062】 【化11】 【0063】複素環を有する強誘電性低分子液晶化合物
としては、例えば、次に示す化合物(12)、(13)
が挙げられる。 【0064】 【化12】 【0065】これらの強誘電性低分子液晶化合物は、1
種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明において強誘電性高分子液晶や強誘電性低分子液
晶化合物と配合して用いることのできる強誘電性を持た
ない液晶化合物としては、例えば、下記のスメクチック
低分子液晶化合物挙げられる。 【0066】 【化13】【0067】これらの液晶化合物は1種単独で用いても
よいし、2種以上を併用してもよい。ネマチック液晶と
しては、高分子のものでも低分子のものでもよいが、安
価な低分子のネマチック液晶が好ましい。ネマチック液
晶の誘電異方性としては正のものが殆どであるが、液晶
光学素子の動作モードに合わせて適宜選択すればよい。
現在では多数のネマチック液晶やネマチック液晶組成物
が市販されており、それらの誘電異方性を初め、諸特性
が開示されている。 【0068】また、前述のようにねじれ配向をさせる場
合で、基板の一方にしか配向処理をしない場合などに
は、ねじれ構造を容易にとらせる目的で光学活性物質を
添加することが好ましい。光学活性物質としても特に制
限はなく、通常ネマチック液晶組成物と一緒に購入する
ことができるものなど、公知のものを利用できる。本発
明の液晶光学素子において好適に用いられる低分子ネマ
チック液晶の例としては、大別してシッフ塩基系、ア
ゾ、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、
シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロ
ヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキ
シルシクロヘキサン系などが代表的なものである。その
ような低分子ネマチック液晶の具体例を以下に示す。 【0069】シッフ塩基系の低分子ネマチック液晶の具
体例としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0070】 【化14】 【0071】アゾ、アゾキシ系の低分子ネマチック液晶
の具体例としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0072】 【化15】【0073】安息香酸エステル系の低分子ネマチック液
晶の具体例としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0074】 【化16】 【0075】ビフェニル系、ターフェニル系の低分子ネ
マチック液晶の具体例としては、例えば下記のものが挙
げられる。 【0076】 【化17】 【0077】シクロヘキシルカルボン酸エステル系の低
分子ネマチック液晶の具体例としては、例えば下記のも
のが挙げられる。 【0078】 【化18】 【0079】フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシ
クロヘキサン系の低分子ネマチック液晶の具体例として
は、例えば下記のものが挙げられる。 【0080】 【化19】 【0081】ピリミジン系、ジオキサン系の低分子ネマ
チック液晶の具体例としては、例えば下記のものが挙げ
られる。 【0082】 【化20】 【0083】シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系
の低分子ネマチック液晶の具体例としては、例えば下記
のものが挙げられる。 【0084】 【化21】 【0085】シクロヘキシルエタン系の低分子ネマチッ
ク液晶の具体例としては、例えば下記のものが挙げられ
る。 【0086】 【化22】 【0087】その他のシクロヘキサン系の低分子ネマチ
ック液晶の具体例としては、例えば下記のものが挙げら
れる。 【0088】 【化23】 【0089】トラン系の低分子ネマチック液晶の具体例
としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0090】 【化24】 【0091】アルケニル系の低分子ネマチック液晶の具
体例としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0092】 【化25】【0093】2,3−ジフルオロフェニレン系の低分子
ネマチック液晶の具体例としては、例えば下記のものが
挙げられる。 【0094】 【化26】 【0095】本発明において、低分子ネマチック液晶は
1種単独で用いてもよいが、複数種類を混合して用いて
もよい。駆動可能な温度範囲その他の特性を実用的に調
整した混合液晶が多数市販されており、そのようなもの
を使用してもよい。本発明において上記低分子ネマチッ
ク液晶と併用しうる光学活性物質としては、分子中に光
学活性基を有する低分子化合物などが挙げられ、液晶で
ない物質でもよいし、液晶でもよい。光学活性基として
は例えば下記のような構造を有する基が挙げられる。 【0096】 【化27】 【0097】液晶性を有する光学活性物質(光学活性
体)としては、例えばコレステリック液晶(カイラルネ
マチック液晶)がある。コレステリック環を有するコレ
ステリック液晶としては、例えば下記のものが挙げられ
る。 【0098】 【化28】【0099】コレステリック環を持たないコレステリッ
ク液晶としては、例えば下記のものが挙げられる。 【0100】 【化29】 【0101】本発明においては、液晶層中に非液晶性高
分子物質の硬化物の島を形成するために用いられる非液
晶性高分子物質として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又
は光硬化性樹脂が用いられる。本発明では後述のように
相分離した島を成長させたり、島の分布状態を調整する
ので、非液晶性高分子物質の種類にあまりよらずに高強
度の液晶光学素子を作製することができる。ただし、相
分離した島の大きさの成長をより容易なものにするため
に、非液晶性高分子物質は硬化前であっても液晶材料と
相分離するもの、即ち相溶性の小さなものを用いる。 【0102】熱可塑性樹脂としては、通常、数平均分子
量が1500以上、好ましくは1500〜10万のもの
が好適に用いられる。熱可塑性樹脂の数平均分子量が1
500より小さいと、そのガラス転移温度又は融点が低
過ぎ、液晶光学素子の機械的安定性を低下させることが
ある。即ち、熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度が
−50℃〜+100℃のものが好ましい。100℃より
も高いと、島の成長が難しかったり、成長に非常に長い
時間を必要とすることがある。 【0103】本発明に好適に用いられる熱可塑性樹脂の
具体例としては、ポリ塩化ビニル、ポリ臭化ビニル、ポ
リフッ化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩
化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン
共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化
ビニル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−アクリル酸
エステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重
合体、塩化ビニル−スチレン−アクリロニトリル三元共
重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重
合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリテトラフルオロクロルエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン等のハロゲン化ビニル重合体又は共重合体;ポ
リビニルアルコール、ポリアリルアルコール、ポリビニ
ルエーテル、ポリアリルエーテル等の不飽和アルコール
若しくはエーテルの重合体又は共重合体;アクリル酸若
しくはメタアクリル酸等の不飽和カルボン酸の重合体又
は共重合体;ポリ酢酸ビニル等のポリビニルエステル、
ポリフタル酸等のポリアリルエステル等のアルコール残
基中に不飽和結合をもつものの重合体又は共重合体;ポ
リアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、マ
レイン酸エステル若しくはフマル酸エステルの重合体等
の酸残基又は酸残基とアルコール残基中に不飽和結合を
もつものの重合体あるいは共重合体;アクリロニトリル
若しくはメタアクリロニトリルの重合体又は共重合体、
ポリシアン化ビニリデン、マロノニトリル若しくはフマ
ロニトリルの重合体又は共重合体等の不飽和ニトリル重
合体あるいは共重合体;ポリスチレン、ポリα−メチル
スチレン、ポリp−メチルスチレン、スチレン−α−メ
チルスチレン共重合体、スチレン−p−メチルスチレン
共重合体、ポリビニルベンゼン、ポリハロゲン化スチレ
ン等の芳香族ビニル化合物の重合体又は共重合体;ポリ
ビニルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリジン、ポリ−
N−ビニルピロリドン等の複素環式化合物の重合体又は
共重合体;ポリカーボネート等のポリエステル縮合物、
ナイロン6、ナイロン6,6等のポリアミド縮合物;無
水マレイン酸、無水フマール酸及びそのイミド化物を含
む重合体又は共重合体;ポリアミドイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリアリレート等の耐熱性有機高分子等が
挙げられる。 【0104】なかでも、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ナイロン
などが好適に用いられる。熱硬化性樹脂としては、エポ
キシ系接着剤、アクリル系接着剤など、市販されている
ものを含む各種のものを用いることができる。光硬化性
樹脂としては、可視光やUV光、電子線などで硬化する
接着剤など、市販されているものを含む各種のものを用
いることができる。これらの非液晶性高分子物質は、液
晶光学素子の製造法や、必要とする耐久性の点から、適
宜選択すればよい。 【0105】本発明に好適に用いられる熱又は光硬化性
樹脂の具体例としては、例えばエポキシ系接着剤、アク
リル系接着剤、不飽和ポリエステル系接着剤、ポリウレ
タン系接着剤、ホットメルト型接着剤、エラストマー型
接着剤を挙げることができる。エポキシ系接着剤の例と
しては、主剤としてビスフェノールA型のものが好まし
い。ビスフェノールAの部分を次に示すようなビスフェ
ノール化合物とした主剤も用いることができる。 【0106】 【化30】 【0107】即ち、上記エポキシ化合物において、R1
とR2がメチル基(ビスフェノールA型)、R1がメチル
基でR2がエチル基、R1がメチル基でR2がイソプロピ
ル基、R1がメチル基でR2がイソブチル基、R1がメチ
ル基でR2がヘプチル基、R1がメチル基でR2がノニル
基、R1とR2がプロピル基、R1とR2がそれぞれブチリ
デン基、ペンチリデン基、2−メチルペンチリデン基、
3−メチルペンチリデン基、R1とR2がメチル基でXと
Yがメチル基のものが挙げられる。 【0108】エポキシ化合物の硬化剤としては、ジエチ
レントリアミン、トリエチレンテトラミン、キシリレン
ジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ポリアミド樹
脂、ジシアンジアミド、三フッ化ホウ素−アミン錯体、
トリエタノールアミンホウ酸エステル、ヘキサヒドロ無
水フタル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、ポリサル
ファイド、レゾール等が使用できる。エポキシ系接着剤
は一液型でも二液型でもどちらでもよい。 【0109】アクリル系接着剤の例としては、アクリル
酸エステルに重合開始剤を混合したもの(これは加熱や
光照射により硬化する。)や、変性アクリル酸エステル
とプライマーとを組み合わせたもの(これらは互いに接
触することにより硬化する。)が挙げられる。不飽和ポ
リエステル系接着剤の例としては、マレイン酸ユニット
を含むポリエステルにビニルベンゼン、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル等のモノマー
及び重合開始剤を混合したもの(これらは加熱や光照射
により硬化する。)が挙げられる。 【0110】ポリウレタン系接着剤の例としては、イソ
シアネート成分としてメチレンビス(p−フェニレンジ
イソシアネート)、トリレンジイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、1−クロロフェニルジイソ
シアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、チ
オジプロピルジイソシアネート、エチルベンゼン−α−
2−ジ−イソシアネート、4,4,4−トリフェニルメ
タントリイソシアネート等が挙げられ、それらと反応す
る成分として、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコ
ール、グリセロール、ヘキサントリオール、キシリレン
ジオール、ラウリン酸モノグリセライド、ステアリン酸
モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ
エステル、ポリアミド等が挙げられる。 【0111】これらの熱又は光硬化性樹脂の場合は、相
分離した島の大きさの成長は樹脂が硬化する前の粘度が
低いときに行うことができるため、たいていの樹脂を市
販品などから選定することができる。本発明の液晶光学
素子を製造する方法においては、非液晶性高分子物質の
島を成長させる工程が含まれる。この島の成長は、通
常、液晶パネルを加熱することで行うので、この際に液
晶層の厚みが必要以上に変化してしまうことを防ぐため
にスペーサーを混合する。スペーサーは必ずしも基板に
固定する必要はなく、単に液晶材料に混合しておけばよ
い。 【0112】スペーサーとしては、液晶光学素子に通常
用いられるものであれば特に制限はなく、ガラス、シリ
カ又は耐溶剤性を有するプラスチック製のスペーサー等
を使用することができる。特に、ガラス、プラスチック
製のものが入手が容易である。スペーサーの形状として
は、球状又は円柱状(ファイバー)が主流であるが、球
状ビーズが連続工程による液晶光学素子の製造に適して
おり、好適である。球状スペーサーの材質として好適な
ものの具体例としては、例えば、シリカ等の無機系材
料、ジビニルベンゼンやポリスチレン系のポリマービー
ズ等が挙げられる。球状スペーサーの粒径は作製する液
晶光学素子の液晶セル厚に合わせればよいが、通常、2
〜20μm程度、好ましくは4〜10μm程度のものを
用いる。スペーサーの混合量は、通常、液晶材料に対し
て0.05〜1重量%、好ましくは0.1〜0.5重量
%の範囲で混合する。 【0113】なお、液晶材料には、2色性色素を添加し
てもよい。2色性色素としては、アントラキノン系、ア
ゾ系、メロシアニン系、スチリル系、アゾメチン系、テ
トラジン系等の色素が挙げられる。次に、本発明の液晶
光学素子の製造方法について説明する。 [液晶光学素子の製造方法]本発明の液晶光学素子の製
造方法は、上記本発明の液晶光学素子の製造に適した方
法であり、この方法を適用することにより、機械的強度
及び素子性能に優れた複屈折型の液晶光学素子を容易に
製造することができる。 【0114】1.製膜工程 本発明の方法においては、まず、2枚の電極付き基板の
少なくとも一方の基板の電極面の上に、液晶材料と液晶
材料と実質的に相溶しない非液晶性高分子物質とを共通
溶媒に溶解した溶液並びにこの溶液中に分散したスペー
サーからなる塗工液を塗布し次いで該溶媒を蒸発させて
液晶層材料層を形成する。 【0115】基板、電極及びスペーサーとしては、本発
明の液晶光学素子の説明において記載したものが好適に
用いられる。液晶材料としては、各種の低分子液晶、高
分子液晶など特に制限なく用いることができる。本発明
の液晶光学素子を製造する場合は、特に強誘電性低分子
液晶、低分子ネマチック液晶が好適に用いられる。 【0116】溶媒としては、液晶材料自体はたいていの
溶媒に溶解するので、主として使用する非液晶性高分子
物質を溶解するものから適宜選択する。塗工液中の液晶
材料、非液晶性高分子物質及びスペーサーの量は、特に
制限はないが、非液晶性高分子物質の使用量は、通常、
液晶材料、非液晶性高分子物質及びスペーサーの合計量
に対し、2〜20重量%、好ましくは、2〜10重量%
とする。非液晶性高分子物質の量が2重量%未満では、
液晶材料として低分子液晶を用いた場合に液晶層の製膜
性が低下したり、また、非液晶性高分子物質の島の平均
直径が2〜50μmの範囲であっても液晶光学素子の機
械的強度が不足することがある。一方、20重量%を超
えると、非液晶性高分子物質の硬化物の島の大きさが大
きくなりすぎて、直接目視で見えたり、不要な光散乱を
生じることがあり、液晶光学素子の光透過率が低くなる
ことがある。スペーサーの量は、液晶材料に対し、通常
0.05〜1重量%、好ましくは0.1〜0.5重量%
とする。 【0117】溶媒としては、基板や、必要に応じて設け
られる配向制御層や絶縁膜を溶解せず、液晶材料及び非
液晶性高分子物質を溶解するものであれば、特に制限は
ない。通常、アセトン、メチルエチルケトン、トルエ
ン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラ
ヒドロフラン、酢酸エチル、又はそれらの混合溶媒等が
好適に用いられる。 【0118】溶媒の量は、液晶材料及び非液晶性高分子
物質を溶解することができ、塗工液が塗工に適した粘度
になる量であれば特に制限は無いが、通常、液晶材料、
非液晶性高分子物質及びスペーサーの合計物が5〜90
重量%、好ましくは10〜60重量%の溶液となるよう
にする。製膜方法としては、スピンコート、ディップ
法、ロールコート、スプレー法、刷毛塗り法、キスコー
ト法、バーコート法、電着法等あらゆる方法を利用でき
るが、基板として前記のプラスチック板又はフィルムを
用いると連続塗工が可能となり、生産性が著しく向上す
る。連続塗工に好適な方法としては、ロールコート法、
キスコート法、バーコート法などであり、塗工装置とし
ては、市販されている各種塗工装置を使用することがで
きる。 【0119】塗膜から溶媒を蒸発させることにより、基
板の電極面上に液晶層材料層が形成される。なお、必要
とする液晶材料の配向状態に応じ、液晶層材料層の製膜
前に、適宜、少なくとも一方の基板の電極面上に先に記
載した配向制御層を設けてもよい。基板としてプラスチ
ック板又はフィルムを用いた場合には、配向制御層を設
けずに、基板自体をラビングして配向制御膜としてもよ
い。また、ネマチック液晶のねじれ配向を形成する場合
には、塗工液中に更に光学活性物質を混合、溶解しても
よい。基板に配向制御層を設けない場合は、必要に応じ
て、電極間の導通を防止するための絶縁層、即ち、液晶
を一方向に揃える効果を持たない誘電体層を設けてもよ
い。配向制御層、光学活性物質、誘電体層の材質等は、
先に説明した通りである。 【0120】2.積層工程 液晶層材料層の形成後、2枚の基板を電極面が液晶層材
料層を介して相対するように積層する。この積層は、液
晶層への異物の混入を避けるために、溶媒蒸発後、直ち
に行うことが好ましい。積層方法としては、気泡等が入
らないように対向基板を静かにのせる方法、真空中で単
純に積層する方法、ロールを用いてラミネートする方法
などがある。 【0121】基板として可撓性のあるプラスチック板や
プラスチックフィルムなどを使用する場合は、ロールを
用いてラミネートする方法が好ましい。ラミネート用の
ロールは金属製又はゴム製とし、図3及び図4に示すよ
うに1本又は2本のロールを用いることができる。図3
に示す方法では、電極面に液晶層材料層9を形成した基
板1を定盤12上に載せ、その液晶層材料層9上に液晶
層材料層を形成していない対向基板1を1本のロール1
1を用いてラミネートしている。ロール11を移動させ
るか、又はロール11の位置を固定したまま上下基板を
同方向に移動させて積層を進める。 【0122】図4の方法では、2本のロール11からな
るロール対を固定し、電極面に液晶層材料層9を形成し
た基板1と、液晶層材料層を形成していない対向基板1
とをロール対で加圧しながらロール対の間を通して同方
向に移動させて積層している。通常、このようなロール
を用いる積層装置を、上記の塗工装置と組み合わせ、塗
工、溶媒の蒸発及び積層とを連続的に行うことが、異物
混入防止の点から好ましい。 【0123】3.非液晶性高分子物質の島の成長工程及
び硬化工程 上記積層工程で得られた積層体を加熱することにより、
液晶層材料層中で液晶材料と相分離した非液晶性高分子
物質の島を該2枚の基板それぞれに平均直径2〜50μ
mの面積で面接触して均一に分布する柱状に成長させ
る。通常、液晶材料と非液晶性高分子物質との相溶性が
無ければ、上記の製膜工程だけでも、非液晶性高分子物
質は、セル厚程度に液晶材料と相分離し、均一に分散し
た島を形成する。しかしその場合の島の大きさと形は一
般に不定形で、溶媒の乾燥条件によって大きく異なる。
また、不定形であるために島の上下基板との接触面積は
必ずしも十分でなく、得られる液晶光学素子の機械的強
度が十分向上しないことがある。従って、本発明では、
島の平均直径が表示特性から好ましい範囲である2〜5
0μmの範囲になるように、非液晶性高分子物質の島の
大きさを成長させる。 【0124】島の成長は、具体的には下記のようにして
行われる。非液晶性高分子物質が熱可塑性樹脂の場合に
は、積層工程で得られた積層体を一旦樹脂が軟化する温
度まで加熱する。こうすることで、溶媒蒸発だけで相分
離した不定形の非液晶性高分子物質の島が次第に円柱型
になりながら付近の島と合体して前記した大きさに成長
する。さらに、非液晶性高分子物質が一度軟化するの
で、上下基板と密着し、得られる液晶光学素子の強度は
著しく向上する。加熱する温度は樹脂によって異なる
が、通常50〜150℃程度である。また、加熱時間は
樹脂が一旦軟化すれば、かなり短くてもよく、通常は1
〜60分程度である。昇温又は降温速度は相分離状態と
はあまり関係なく、通常の加熱装置、例えばオーブンな
どの能力である0.1〜20℃/分程度で何の問題もな
い。 【0125】非液晶性高分子物質が熱硬化性樹脂の場合
には、通常硬化前は十分に樹脂の粘度が低いので、硬化
処理温度に昇温するまでに島の成長は十分に行われる。
確実に島を成長させるための昇温速度としては0.1〜
10℃/分、好ましくは1〜5℃/分程度である。樹脂
の硬化後は急冷してもよく、液晶光学素子の機械的強度
は十分に大きくなっている。 【0126】非液晶性高分子物質が光硬化性樹脂の場合
も、光を照射して硬化させる前は十分に粘度が低いの
で、昇温速度0.1〜20℃/分で昇温し、室温よりも
やや高め、即ち40〜60℃程度に短時間、例えば、1
〜10分、加熱すればよい。この処理の後、可視光や紫
外線等の光を照射して樹脂を硬化させることで、機械的
強度の大きな液晶光学素子が得られる。これと比較し
て、公知のように光照射によってはじめて樹脂を相分離
させる方法では、硬化前は液晶と樹脂が相溶しているの
で光照射しても完全に樹脂を硬化させることが困難で、
液晶の相転移温度その他の特性を変化させてしまった
り、強度を得るために十分な大きさの島にまで成長させ
るには光照射強度や照射時間などを精密に制御しなけれ
ばならなく、一般に生産性が低下してしまう。 【0127】これらの樹脂の島が十分に成長しているか
どうかを確認するために、その検査工程を設けてもよ
い。具体的には光学顕微鏡で観察するだけで十分であ
る。このようにして作製した液晶光学素子は機械的強度
が著しく高く、周囲を密閉封止しなくとも押圧等で液晶
が流出することがないほどである。勿論、化学的安定性
を確保するために何らかの封止処理をしてもよい。 【0128】 【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。 実施例1 液晶材料としてメルク社から市販されている低分子の強
誘電性液晶組成物ZLI−4655−100(商品名)
を使用した。この液晶組成物の相転移温度は以下の通り
である。 【0129】 【化31】 【0130】(Iso:等方相、Ch:コレステリック
相、SA*:カイラルスメクチックA相、SC*:カイラ
ルスメクチックC相、K:結晶相) この液晶にスリーボンド社製のUV硬化性樹脂3026
B(商品名)を液晶に対して8重量%、更に宇部日東化
成(株)製の球状シリカスペーサー(直径2.1μm)
を0.2重量%添加し、この混合物をメチルエチルケト
ン(MEK)に溶解、分散して液晶層用の33重量%溶
液(塗工液)とした。 【0131】基板としては、住友ベークライト(株)か
ら市販されているITO電極付きPES(ポリエーテル
スルホン)フィルム(商品名:スミライト、厚み:10
0μm、幅:300mm、長さ:50m)をロールで2
本用意した。まず、一方の基板の電極面上に、絶縁膜と
して帝国化学製のナイロン(F30K)の5重量%メタ
ノール溶液をマイクログラビアコーターで塗工し、溶媒
蒸発後、一旦巻き取った。この絶縁膜の厚みを触針法で
測定したところ、0.3μm程であった。次にまだ何も
塗工していない方の基板の電極面上にやはりマイクログ
ラビアコーターを用いて前記液晶層用塗工液を塗工し、
溶媒が乾燥し終る部分に設置してあるラミネートロール
対(一方は直径80mmで鉄製、もう一方は直径80m
mのシリコンゴム製で、エアシリンダーによって互いに
加圧してある。)を用いて、絶縁膜を塗工してある側の
基板と連続的にラミネートして巻き取った。なお、本実
施例において上記基板及び絶縁膜にはラビング処理は行
わず、絶縁膜は上下電極の導通欠陥防止のために設け
た。 【0132】得られた積層体から液晶パネルを長さ90
0mm分を切り出し、光干渉法で膜厚を測定したとこ
ろ、スペーサー径と同じ2.1μmであった。また、顕
微鏡で組織を観察すると、液晶とUV硬化性樹脂は相分
離しているが、その形状は互いに入り組んだ複雑なもの
であった。この状態ではまだ液晶は配向していないの
で、直交偏光板間に配置して液晶パネルの方向を種々変
えたが、明暗は生じなかった。 【0133】次にこのパネルを恒温槽を用いて70℃に
加熱し、10分間放置後、直ちに室温雰囲気に取り出し
て再び顕微鏡で組織を観察したところ、樹脂は円形の島
状に分布しており、その直径は約4μmであった。島の
個数を数えたところ約6600個/mm2であったの
で、NL2=26400である。更に、この樹脂がまだ
硬化していない状態で、上下電極間に±30V、100
Hzの矩形波電圧を印加しながら液晶パネル全体に一方
向のたわみ変形による剪断をわずかに与えて配向処理を
行った。この処理の後、UV(紫外線)照射装置として
ウシオ電機(株)製のスポット光照射装置(UIS−1
0101)を用い、照射個所を手動で移動させながら液
晶パネル全面に紫外線を照射し、樹脂の硬化処理を行っ
た。この処理によって明らかに液晶パネルが固くなって
いた。再度顕微鏡観察すると樹脂はわずかに剪断方向に
伸びて楕円形に近くなっていたが、その平均直径と数に
変化はなかった。 【0134】このパネルを直交偏光板(サンリッツ社
製、92−18)間に配置し、直流電圧5Vを印加して
その極性を切り替え、透過光強度をフォトダイオードで
測定しところ、明暗の透過光強度の比、即ちコントラス
トは液晶パネル全面において40以上であり、均一に一
軸水平配向していることが明らかであった。次に、得ら
れた液晶光学素子の機械的強度の評価として、二つの評
価を行った。第一は垂直の荷重試験であり、図5に示す
ように、定盤12上に液晶パネル13を起き、円柱型シ
リコンゴム14(直径10mm、高さ10mm)の上か
ら10kgfの加重を与えた。この結果、液晶パネルは
封止をしていないのにもかかわらず、24時間経過後も
全く液晶の流動が認められなかった。 【0135】第二の試験として、図6に示すように、鉄
製の丸棒15に液晶パネルを90°巻つける曲げ試験を
行った。この結果、丸棒の直径が5mmまでは外観、表
示(コントラスト)ともに全く変化が認められなかっ
た。このように、従来考えられなかった強度を有する液
晶パネルが得られた。 実施例2 液晶材料としてロディック社のネマチック液晶組成物R
DN−00775(商品名)にやはり同社から市販され
ている光学活性物質(カイラルドーパント)S−110
1(商品名)を液晶に対して3重量%添加して、ねじれ
ピッチが約16μmのカイラルネマチック液晶になるよ
う調製した。この液晶に対して、非液晶性高分子物質と
してスリーボンド社製のアクリル系UV硬化性樹脂30
26B(商品名)を液晶に対して15重量%、更にスペ
ーサーとして宇部日東化成(株)製の球状シリカスペー
サー(直径4μm)を0.1重量%添加し、この混合物
をMEKに溶解して液晶層用の40重量%溶液(塗工
液)とした。 【0136】実施例1で用いたと同様の基板を用い、絶
縁膜の形成までは実施例1と同様に行った。基板も絶縁
膜もラビング処理は行っておらず、絶縁膜は上下電極間
の導通欠陥防止の為に設けた。やはり実施例1と同様
に、マイクログラビアコーターで一方の基板に前記液晶
層用塗工液を塗工し、溶媒蒸発後に対向基板を連続的に
ラミネートした。 【0137】得られた積層体から液晶パネル長さ800
mm分を切り出して、光干渉法で液晶層の膜厚を測定し
たところ、4.2μmであった。この状態での液晶パネ
ルは全体が白濁しており、偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、液晶と樹脂は相分離していたが、樹脂の島の形は不
揃いで直径1〜2μm程度の細かなものが多かった。液
晶部分はドメイン境界が不明瞭であったが、厚み方向で
は約90°ねじれたTN配向になっていた。 【0138】この状態で上下電極間に矩形波(5V、2
0Hz)を印加したところ、液晶は垂直配向し、偏光顕
微鏡の偏光子を直交にすると「暗」になった。電圧を印
加しないときとしたときの透過光強度をフォトダイオー
ドで測定し、その比、即ちコントラストを測定したとこ
ろ、この状態では7であった。次いで、相分離した樹脂
の島の大きさを成長させるため、高温槽で液晶パネルを
50℃に加熱処理した。昇温速度は10℃/分とし、5
0℃で1分放置後、すぐに室内に取り出した。この処理
で液晶パネルの外観は透明なものになった。この状態で
はまだ樹脂を硬化させていないので、慎重に液晶パネル
を扱い、偏光顕微鏡で観察したところ、樹脂は円形の島
状になっており、その直径は約5μmで揃ったものであ
った。島の個数を数えたところ、約7500個/mm2
であったので、NL2=187500であった。また、
液晶は平均の直径が3μm程度のマルチドメイン(ラン
ダムドメインねじれ配向)になっていた。 【0139】次いで、実施例1で用いたと同じスポット
UV照射装置で実施例1と同様に液晶パネル全面にUV
光を照射し、樹脂を硬化させた。この処理で外観には全
く変化はなかったが、手で持ちあげた感触は液晶パネル
自体が硬くなっていた。この液晶パネルをやはり偏光顕
微鏡で観察すると、相分離状態は全く変化していなかっ
た。 【0140】偏光顕微鏡の偏光子を直交させ、矩形波
(5V、20Hz)を印加すると「暗」になり、やはり
電圧を印加しないとき(「明」状態)との光透過強度の
比を求めたところ、そのコントラストは18に向上して
いた。この液晶パネルはランダムドメインのねじれネマ
チック方式であるので、その視野角特性の優位性を評価
するため、直交する2枚の偏光板間に挟んで白色蛍光灯
の照明ボックスの上に置き、矩形波電圧(5V、20H
z)のオンオフを行ってコントラストを測定した。先ず
は直交する偏光板に対してパネルを回してみたが、正面
から測定したコントラストは常に17から20の間であ
り、どの角度でも実用上十分なものであったこれはラン
ダムドメインであることの優位性である。 【0141】次に透過光強度を測定するフォトダイオー
ドの位置を液晶パネルの垂直方向から徐々に傾けていっ
て、視野角特性を評価したところ、コントラストがほぼ
半減する角度は約60°であり、視野角特性が通常30
°程度と言われているTN素子よりも良いことがわかっ
た。更にこの状態で液晶パネルをパネル面内で回してみ
たが、コントラストは常に8〜12の間に入っており、
全方向に対して良好な視野角特性を有することを確認し
た。 【0142】さらに、実施例1と同様に荷重試験及び曲
げ試験を行ったが、荷重試験では24時間後も全く変化
がなく、曲げ試験では丸棒の直径が6mmまでは外観、
表示(コントラスト)ともに全く変化が認められず、3
mm以下では上下基板が剥離した。比較のために前述の
積層工程を終えた積層体から、300mm×800mm
のパネルを1枚切り出し、UV硬化を行わずに、熱処理
までだけ同じ方法で作製したパネルの強度を評価したと
ころ、前記荷重試験では約5分で液晶が流動し、パネル
の色(複屈折干渉色)が押圧部とその周辺で異なったも
のになった。そこで直ちに荷重を取り除き、パネルを2
4時間放置したが復元しなかった。次にこの荷重試験で
損傷していない部分を用いて曲げ試験を行ったところ、
丸棒の直径が100mmでも上下基板が剥離してしまっ
た。 【0143】更に、比較として、相分離した樹脂の島の
大きさを成長させるための熱処理を行わないで同じ装置
でUV硬化させた。直交偏光子の偏光顕微鏡で矩形波
(5V、20Hz)を印加したが、コントラストは8で
あった。上記同様の荷重試験を行ったところ、24時間
後は円柱状ゴムの跡が目視でうっすらと認められたの
で、耐荷重性が不十分なものであった。次に曲げ試験を
行ったところ、丸棒の直径が20mm以下では上下基板
が剥離してしまった。 【0144】実施例3 実施例2とほぼ同様に液晶パネルを作製したが、一方の
基板に絶縁膜を塗工したときに、その乾燥面を連続的に
ラビング処理した。ラビングは直径100mmの鉄製ロ
ールの表面にラビング布を巻つけたものを搬送中の基板
の絶縁膜表面に回転させずに押し当て、基板の長手方向
に行った。 【0145】その後は実施例2と全く同様の方法で液晶
パネルを作製した。UV硬化後、偏光顕微鏡で観察する
と、樹脂の硬化物の島は直径7μm程度で、その大きさ
は比較的一定であった。島の密度はN=4000個/m
2であったので、NL2=190000であることがわ
かった。また、偏光顕微鏡の偏光子の回転から、液晶は
液晶パネル全面に渡って一様に約90°ねじれた配向
(通常のTN式)になっていることがわかった。 【0146】次に、直交する偏光板間に液晶パネルを挟
み、矩形波(5V、20Hz)電圧のオンオフを行った
ところ、液晶パネルの長手方向と偏光軸が約45°の時
が最もコントラストが高く、約40であった。液晶パネ
ルの強度評価として、実施例1と同様の試験を行ったと
ころ、荷重試験では24時間経過後も全く変化が認めら
れず、液晶の流動が十分抑制されていることがわかっ
た。また、曲げ試験では丸棒の直径6mmまでは全く外
観に変化はなかった。 【0147】実施例4 液晶材料にカイラルドーパントを全く混合しないことを
除いて、実施例2と全く同様の方法で液晶パネルを作製
した。UV硬化後、偏光顕微鏡で観察すると、樹脂の硬
化物の島は直径7μm程度で、その大きさは比較的一定
であった。島の密度はN=3900個/mm2であった
ので、NL2=191100であった。液晶の方は平均
直径が4μm程度のマルチドメインであったが、偏光子
の回転から、それぞれのドメインでは液晶は一様な配向
をしていることがわかった。 【0148】次に、実施例2と同様、直交偏光板間に液
晶パネルを配置し、視野角特性を評価したところ、正面
でのコントラスト16が半減する角度は55°であり、
ほぼ全方向に対して同程度であった。液晶パネルの強度
評価として、実施例1と同様の試験を行ったところ、荷
重試験では24時間経過後も全く変化が認められず、液
晶の流動が十分抑制されていることがわかった。また、
曲げ試験では丸棒直径5mmまでは全く外観に変化はな
かった。 【0149】実施例5 実施例4と同様、液晶材料にはカイラルドーパントを入
れず、また実施例3と同様に絶縁膜表面にラビング処理
を行った。その他は、実施例2と同様にして液晶パネル
を作製した。UV硬化後、偏光顕微鏡で観察すると、樹
脂の硬化物の島は直径7μm程度で、その大きさは比較
的一定であった。島の密度はN=4000個/mm2
あったので、NL2=196000であった。 【0150】また、偏光顕微鏡の偏光子の回転から、液
晶は液晶パネル全面に渡って一軸水平配向していること
がわかった。次に、直交する偏光板間に液晶パネルを挟
み、矩形波電圧(5V、20Hz)のオンオフを行った
ところ、パネルの長手方向と偏光軸が約45°の時が最
もコントラストが高く、約35であった。 【0151】液晶パネルの強度評価として、実施例1と
同様の試験を行ったところ、荷重試験では24時間経過
後も全く変化が認められず、液晶の流動が十分抑制され
ていることがわかった。また、曲げ試験では丸棒の直径
7mmまでは全く外観に変化はなかった。 実施例6 液晶材料としてメルク社製のカイラルネマチック液晶組
成物ZLI−2222−100(商品名)を使用した。
この液晶にはすでにカイラルドーパントが添加されてお
り、ねじれピッチは約20μmとなっている。この液晶
に対して非液晶製高分子物質として熱可塑性樹脂である
ポリスチレン(分子量4000)を6重量%とガラスフ
ァイバースペーサー(直径10μm、住田光学(株)
製)を0.2重量%添加し、この混合物をMEKに溶
解、分散して、液晶層用の45重量%溶液(塗工液)と
した。 【0152】基板は実施例1と同じものを使用した。い
ずれの基板にも電極面上にポリイミド(日産化学(株)
製、商品名:RN−776)2重量%のNMP(N−メ
チルピロリドン)溶液を、マイクログラビアコーターで
塗工し、実施例3と同じラビングロールを用いていずれ
も長手方向にラビングして配向制御層を形成し、巻き取
った。 【0153】次に実施例1と同様の方法で、片側の基板
の配向制御層上に前記液晶層用の塗工液を塗工し、連続
的に対向基板とラミネートした。得られた積層体から長
さ600mmの液晶パネルを切り出して、光干渉法で液
晶層膜厚を測定したところ、10.5μmであった。こ
の状態ではやはり液晶パネル全体が白濁しており、直交
偏光板間に挟んで上下電極間に矩形波(5V、10H
z)のオンオフを行ったが、コントラストは2以下、表
示は非常に暗いものであった。偏光顕微鏡で観察する
と、ポリスチレンの島は不定形で、液晶部分と複雑に入
り組んでいた。この状態で試験片(50mm×100m
m)に曲げ試験を行ったところ、直径30mmの曲げで
上下基板が剥離した。 【0154】次に樹脂(ポリスチレン)の島の大きさを
成長させるために、この樹脂が軟化する温度である90
℃に液晶パネルを加熱した。加熱は恒温槽を用いて、昇
温速度10℃/分、90℃で5分放置後、50℃まで−
10℃/分で降温して液晶パネルを室温に取り出した。
液晶パネルは目視では全体に透明なものになっており、
偏光顕微鏡で観察したところ、ポリスチレンの島はきれ
いな円形になっており、その直径は約15μmで揃った
ものであった。更に、島の数を数えたところN=380
個/mm2であったので、NL2=69500であること
がわかった。また、偏光子の回転から、液晶はパネルの
厚み方向で180°ねじれた、ねじれネマチック配向し
ていることがわかった。 【0155】この液晶パネルを前述の直交する偏光板間
に、ラビング方向が偏光軸に対して45°となるように
配置して上下電極間に矩形波電圧(5V、10Hz)の
印加を行い、そのオンオフでのコントラストを測定した
ところ、約30であった。この液晶パネルの強度を実施
例1と同様に評価したところ、荷重試験では24時間経
過後も外観に全く変化はなかった。曲げ試験では直径8
mmまでの曲げでは外観、表示ともに変化はなかった。
以上のように、熱可塑性樹脂でも機械的強度に優れた液
晶光学素子が作製できることが明らかとなった。 【0156】実施例7 比液晶高分子物質を熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂
[油化シェルエポキシ(株)製、主剤:エピコート82
8(商品名)、硬化剤:エポメートQX−11(商品
名)、混合重量比は(主剤):(硬化剤)=95:5]
とし、液晶に対して10重量%混合した以外はすべて実
施例6と同様の方法で積層及び液晶パネルの切り出しま
で行った。液晶層の厚みは11μmであった。 【0157】偏光顕微鏡で観察すると、エポキシ樹脂は
相分離しているが、その島の形は不定形なものであっ
た。直交する偏光板間に液晶パネルを配置して、上下電
極間に矩形波電圧(5V、10Hz)を印加してコント
ラストを測定したところ、4程度であった。次に恒温槽
を用いて液晶パネルを加熱し、樹脂の島の成長と硬化処
理を行った。昇温速度は10℃/分で、100℃で20
分保持した後、直ちに室内に取り出した。この状態で液
晶パネルを直交偏光板間に配置し、コントラストを測定
したところ、22に向上していた。偏光顕微鏡で観察す
ると、エポキシ樹脂の島の平均直径は22μmで揃った
ものであった。島の数はN=280個/mm2であり、
NL2=134520であった。また、偏光子の回転か
ら、液晶はパネルの厚み方向で180°ねじれた、ねじ
れネマチック配向していることがわかった。 【0158】実施例1と同様の強度試験を行ったとこ
ろ、荷重試験では24時間経過後も外観、表示とも変化
なく、まが曲げ試験でも直径4mmまで曲げても外観、
表示に変化は現れなかった。 【0159】 【発明の効果】本発明の液晶光学素子は、押圧等で表示
の乱れなどを起こさない高い機械的強度を有するととも
に、容易なプロセスで製造が可能である。また、本発明
の液晶光学素子の製造方法は、本発明の液晶光学素子の
製造に適した方法であり、この方法によれば機械的強度
及び表示特性等に優れた液晶光学素子を容易に製造する
ことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a liquid crystal display device.
Optoelectronics as storage elements, liquid crystal acoustic elements, light control glass, etc.
Suitable for use in the field of clitronicsLiquidCrystal optics
The present invention relates to a method for manufacturing an element. [0002] 2. Description of the Related Art Liquid crystal optical elements are thin and lightweight.
In the field of optoelectronics
Applications and improvements are being actively studied. Current state of liquid crystal optical elements
Currently, glass substrates are used as substrates for forming liquid crystal cells.
Although a plate is used, the manufacturing method is
Complex methods such as vacuum injection of liquid crystal after standing
Has been taken. Also, the completed liquid crystal panel is shocked
Weak, broken glass substrate, even if not broken
For example, when pressed with a finger, the liquid crystal easily flows and the display is disturbed.
There is a strength problem such as. On the other hand, recently, as a substrate, it is difficult to break and
Liquid crystal optical element using plastic substrate that is easy to fabricate
Is being developed, but also in this case, display by pressing etc.
Has not been resolved. Solving these strength problems
Various proposals have been made as a decision method. example
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-27246 discloses that
Liquid crystal connected by columns of UV curable resin with uniform distribution
It describes how to improve the mechanical strength of the panel.
You. In this method, a UV curable resin monomer is added to the liquid crystal.
After dissolving and injecting it into the cell,
The column is formed by curing the external curable resin monomer.
However, in this method, the columns are grown to a cell thickness or more.
However, sufficient mechanical strength cannot be obtained. JP-A-1-250930 discloses a non-liquid
A solution prepared by dissolving a crystalline polymer and liquid crystal in a solvent
Apply to a plate, dry at room temperature and then dry at 60 ° C
Then, the opposing substrates are laminated to form a scattering type liquid crystal display device.
A method for making is described. In this method, non-liquid crystal
Liquid crystalline polymer and liquid crystal, non-liquid crystalline polymer: weight of liquid crystal
Used at a ratio of 100: 100 to 100: 300.
You. When the amount of non-liquid crystalline polymer is large, birefringence
Non-liquid crystalline polymer is directly
Low light transmittance due to visible light and unnecessary light scattering
Not applicable. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-61051 discloses a liquid crystal layer.
A column-shaped thermosetting port in contact between the spacer and the upper and lower substrates
A liquid crystal display device in which a rim is arranged is described. I
However, there is no description of the distribution of the columnar thermosetting polymer.
In addition, the mechanical strength is sufficiently improved and good
It is unclear whether the display characteristics can be maintained. Also,
The thermosetting polymer pillars consist of liquid crystal, spacers, and spaces.
Consists of thermosetting polymer spheres larger in diameter than sir
After applying the mixture to one of the substrates, place the counter substrate and
It is formed by pressing and heating. Therefore,
It requires a process of spheroidizing the thermosetting polymer,
The problem that it is necessary to select a material that can be spheroidized
There is. [0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-59246 discloses that 0.6
Liquid crystal droplet of 0.1 to 0.5 μm holding the liquid crystal droplet
The liquid crystal layer is composed of a polymer material with a partition wall thickness of μm.
Light modulator that has a light modulation function of scattering and transmitting light.
A tuning element is described. In this case, the liquid crystal is independent
Since it is a layer, the orientation cannot be controlled, and scattering and non-scattering are displayed.
It cannot be used, and even if a polarizing plate is placed outside the device, a practical display
I can't show it. In Comparative Example 1, the liquid crystal and the polymer material were used.
When the composition is isotropic, i.e., they are compatible with each other,
UV-cured to obtain a relatively transparent element, but phase separation
Only progresses due to the curing of the polymer material,
The molecular material cannot grow to a sufficient size and the mechanical strength is
Does not improve in minutes. In addition, this method uses a high
It is necessary to select a child material. Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-153025 discloses a basic
Using a plastic film substrate as the plate,
The mechanical strength has been improved by fixing the adhesive to the orientation control film.
A liquid crystal display element is described. However, the orientation control
Fix the gap material without damaging the orientation of the control film
Is difficult, and it is difficult to fix the spherical gap material.
So its adhesive area is small and strong against strong pressing
Is inadequate. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-56145 discloses that 0.1
By adding 10 to 10% by weight of a polymer material to the liquid crystal layer,
Non-scattering type liquid crystal table with steep display voltage threshold characteristics
Illustrated elements are described. However, the resulting liquid crystal display element
No mention is made of improving the mechanical strength of the child,
Also, there is no description about the distribution of the polymer material.
No. In addition, as described in the detailed description section of the publication,
A curable resin is simply added, and ultraviolet light is applied after injection between the substrates.
Just by shooting, the resin will not be large enough,
Strength does not improve. [0009] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the above prior art.
To solve the problems of operation, for example, used as a liquid crystal display device
Display characteristics such as contrast,
Double bending with excellent mechanical strength that does not disturb the display due to pressure, etc.
Foldable liquid crystal display elementOf childThis method is suitable for manufacturing
Manufacturing such a liquid crystal optical element by an easy process.
Providing a method of manufacturing a liquid crystal optical element that enablesToEye
Target. [0010] The present inventors have solved the above-mentioned problems.
As a result of studying to solve the problem, the continuous liquid crystal phase and its
Spacers and upper and lower groups distributed separately from the liquid crystal phase
With a columnar non-liquid crystalline polymer that comes into surface contact with the board in a specific area
Distribution of pillars of non-liquid crystalline polymer material forming liquid crystal layer
By setting the state and amount within a specific range, the display characteristics and
Liquid crystal optical element with excellent mechanical strength and mechanical strength.
And found that the present invention was completed based on this finding.
Was. [0011] [0012]That isThe present invention,oneSmall number of substrates with pairs of electrodes
At least the liquid crystal material and the liquid crystal
Common to materials and non-liquid crystalline polymeric substances that are practically incompatible
The solution dissolved in the solvent and the coating liquid consisting of the spacer
After coating, the solvent is evaporated to form a liquid crystal layer material layer.
The two substrates are electrically connected to each other through the liquid crystal layer material layer through the electrode surface.
And heat the obtained laminate.
By doing so, phase separation with the liquid crystal material occurs in the liquid crystal layer material layer.
The islands of the non-liquid crystalline polymer material are separated from each other by the two substrates.
Surface contact with an average diameter of 2 to 50 μm and uniformly distributed
A columnar growth process, and then the non-liquid crystalline polymer
A method for manufacturing a liquid crystal optical element including a step of curing the quality.
To offer. Hereinafter, the liquid crystal optical element and the liquid crystal optical element of the present invention will be described.
The method for manufacturing the device will be described in detail. [Liquid Crystal Optical Element] FIG. 1 shows one embodiment of the liquid crystal optical element of the present invention.
FIG. The liquid crystal optical element of the embodiment of FIG.
A pair of substrates 1 with electrodes 2, sandwiched between these substrates 1
Liquid crystal layer 3 and a pair of polarizers arranged outside the two substrates 1.
It consists of a light plate 7. The liquid crystal layer 3 includes a continuous liquid crystal material 4,
Spacer 5 separated from liquid crystal material 4 and columnar non-liquid crystal
It consists of islands 6 of a cured product of a conductive polymer substance. Spacer 5
Are fixed to the upper and lower substrates 1 by surface contact and uniformly distributed.
By the island 6 of the cured product of the columnar non-liquid crystalline polymer substance
Reinforced, cell gap changes by pressing
Nothing. In the present invention, in addition to the spacer, a liquid crystal
The shape of the cured product of the phase-separated non-liquid crystalline polymer substance is columnar
Contact the upper and lower substrates to achieve the mechanical strength of the device.
Has been significantly improved. Compared to this, with a normal element
Has only a spacer, so for example,
In the case of a pointer for a pacer, for a fibrous spacer
Line contact, and the contact area with the substrate is extremely small.
Please. Further, in the present invention, the average diameter of this columnar island is
By specifying it to be 2 to 50 μm or less, polarizing plates are arranged on both sides.
Good display is obtained with the birefringent type. Surface contact on this island
If the diameter of is less than 2 μm, it approaches the wavelength of visible light
Light is strongly scattered and the display as a birefringent type is markedly dark.
It will get worse. Conversely, if it exceeds 50 μm, the island-like structure
Structure can be visually recognized, degrading the display quality.
is there. The island of the cured product of the non-liquid crystalline polymer liquid crystal is large.
In the case of high intensity, the fixing force of the upper and lower substrates on each island is large, so
The distribution density in the child plane can be reduced. Also, conversely
If the size of the island is relatively small, increase the distribution density
It is necessary to secure sufficient strength. Therefore, the liquid crystal optical element
Ensuring sufficient mechanical strength while maintaining the display quality of
As a condition for maintaining the island, the average diameter of the island is Lμm.
1 mm area in the liquid crystal optical elementTwoThe number of islands per
2.5 × 10Four≤NLTwo≦ 2.5 × 10
FiveNeed to be NLTwoIs 2.5 × 10FourLess than
Mechanical strength may be insufficient, and conversely 2.5 × 1
0FiveIf it exceeds, the display of the liquid crystal optical element may be dark.
You. The liquid crystal optical element of the present invention is a birefringent liquid crystal.
It is an optical element, the selection of the liquid crystal material of the liquid crystal layer,
Depending on the selection of the alignment method, various types of liquid crystal optical elements can be used.
Can be used. Suitable for the liquid crystal optical element of the present invention
For example, as a liquid crystal material, a ferroelectric liquid crystal is used.
Non-memory system, memory system, nematic
Twisted nematic system composed of
Random domain twisted nematic, random domain
And a uniaxial orientation method. An embodiment of an element configuration suitable for these systems is as follows.
This is described below. A. Liquid crystal material: ferroelectric liquid crystal (1) Element configuration A-1 (non-memory type) In this non-memory system, the thickness of the liquid crystal layer is
Constructed wider than the helical pitch of the liquid crystal to provide a smectic layer
An orientation process is performed so as to stand almost perpendicular to the substrate surface. Orientation treatment
As a parallel orientation on the electrode surface of at least one substrate
Method of providing control layer, shearing while applying electric field to liquid crystal
A known method such as a method of applying can be used. As the orientation control layer, a well-known Rabin
Film and an obliquely evaporated inorganic film. As a rubbing film
Polyvinyl alcohol, nylon, polyimide
Which polymer substance is spin coated, dipped, rolled
A thin film is formed by a method such as a coating method or a spray method, and the surface is formed.
By rubbing in one direction with a cloth (rubbing treatment)
Is used. The substrate is a plastic substrate
In such a case, the substrate itself may be subjected to a rubbing treatment. Also,
In the oblique deposition method, SiOx, TiOTwoSuch as inorganic oxides
Diagonal columnar set by evaporation from the diagonal direction to the substrate
Form a weave to give orientation ability. For applying shear to a liquid crystal while applying an electric field to the liquid crystal
In the method, the orientation control layer is not required. like this
In a simple element configuration, when no voltage is applied between the electrodes
Are liquid crystal molecules uniformly inclined at an angle θ to the layer normal
Each smectic layer is arranged perpendicular to the substrate surface,
The helical axis is parallel to the substrate plane and perpendicular to this layer.
It is an array of aligned positions. For applying voltage between electrodes
The helical structure disappears, and the liquid crystal molecules
At + θ or -θ, the entire cell is uniformly oriented in parallel.
Performs "dark" display. That is, the helical structure of the liquid crystal disappears
Critical electric field is EcIn the case of, the liquid crystal optical element
And the applied electric field E <−EcLength in the molecular sequence of
If the axis direction is aligned with one of the polarization axes, the incident light will pass through the cell.
Since it does not receive birefringence at an excessive time, the display is “dark”. mark
When the polarity of the applied electric field is reversed, the tilt azimuth of the long axis of the molecule becomes
2θ changes, the incident light is birefringent, and the light interference phenomenon
The display will be “bright”. When the voltage is turned off,
It returns to the initial arrangement state with a helical structure. (2) Element configuration A-2 (memory type) The element configuration in the memory system is based on the ferroelectric
Except that it is narrower than the helical pitch of the crystalline liquid crystal,
This is the same as the element configuration A-1. However, in this case
Is already spiraled without applying voltage due to the substrate.
Molecular sequence corresponding to the smectic C structure whose structure has disappeared
A state has been formed. Changes in molecular arrangement when voltage is applied
The display of “bright” and “dark” is the same as in the element configuration A-1, but
Even if the voltage is turned off, the molecular alignment state is maintained by applying the voltage
You. B. Liquid crystal material: Nematic liquid crystal (1) Element configuration B-1 (twisted nematic method) The twisted nematic method is currently the main liquid crystal display device.
TN (twisted nematic) cell and STN (supply)
er twisted nematic) applies to cells. With this method
Is a nematic with positive dielectric anisotropy as a liquid crystal material
When a liquid crystal is used and no voltage is applied between the electrodes,
The material is distributed in the same direction in each plane parallel to the upper and lower substrates.
And the substrate is twisted between the upper and lower substrates. Immediately
That is, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules face the substrate surface.
Are arranged almost parallel and uniformly in the thickness direction of the liquid crystal layer.
In the structure, the orientation direction is continuously twisted
You. For example, when the twist angle between the upper and lower substrates is 90 ° (TN
Cell), two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to the outside of both substrates
When the voltage is not applied, “Bright” is displayed.
When a voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned vertically.
Indicates "dark". Method for making such a uniform twist orientation
as, An alignment control layer in contact with the liquid crystal layer is provided on the electrode surfaces of the upper and lower substrates.
The orientation direction by the desired twist angle.
Method, or At least one substrate has an orientation control layer on the electrode surface.
The optically active substance (Chiral Dopan)
G) there is a method of mixing. The method of the above is applied to the case where the twist angle is 90 ° or less.
This is an effective and easy method. As the orientation control layer,
The rubbing film and the inorganic oblique deposition film described in
You. In such a method, the liquid crystal molecules are slightly
Orientate slightly (with pretilt), but if necessary
The pretilt angle by increasing the angle between the deposition direction and the substrate.
The viewing angle can be increased by increasing
Wear. Commercially available products such as alignment control layer materials
Can be used. In the method, at least one of the substrates is
A similar orientation control layer is provided. And to nematic liquid crystal
The liquid crystal material itself is twisted by mixing the optically active substance
Can give power. In this way, the liquid crystal material is fixed.
Since it has a helical pitch, it depends on the cell thickness
To adjust the twist angle between the upper and lower substrates. Therefore, one
Even if the alignment control layer is only on the substrate,
Crystal orientation direction is uniformly twisted in the thickness direction of the liquid crystal optical element
You. In addition, the helical pitch itself is
It can also be adjusted by the type and the amount of addition. Optical activity
The compounding amount of the substance is usually 0.5 to the nematic liquid crystal.
10 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight. 0.5
If the amount is less than 10% by weight, the effect may be insufficient.
When the amount exceeds%, the helical pitch becomes too short,
It may be difficult to control the cell thickness to obtain a twist angle.
You. As can be seen from the above, the method of STN is 90
Suitable for making twist angles of more than °. In addition,
The default is given as necessary. (2) Element Configuration B-2 (Random Domain)
Twisted nematic method) The basic operation itself of this method is the same as that of the element configuration B-1.
However, without uniform alignment throughout the liquid crystal optical element,
The alignment direction differs depending on the location in the plane of the liquid crystal optical element
Form a multi-domain. That is, the orientation of this method is
When no voltage is applied between the electrodes, the upper and lower
The orientation direction in each plane parallel to the plate is uniform and
Multiple orientation holes penetrating between substrates whose orientation direction is twisted
Main (multi-domain), parallel to upper and lower substrates
In each plane, the orientation directions of adjacent domains are
Different, the orientation direction is the same in all domains between substrates
It is a random domain twist orientation that is twisted by degrees. With such an orientation state,
The display operation itself is the same in the domain of
Since the orientation direction differs for each in,
The decrease in trust is reduced. Create random domain
Because it is not necessary to align the liquid crystal in one direction,
As for the element configuration, there is nothing on the electrode surface of the upper and lower substrates.
It is not provided, or there is no effect of aligning the liquid crystal in one direction.
A dielectric film on at least one substrate electrode surface
You. This dielectric film prevents conduction defects between the upper and lower electrodes.
Is provided as an insulating film for
Which organic film, inorganic film, etc. can be selected without particular limitation
it can. Specifically, polyamide, nylon, polyvinyl
A method such as coating a polymer film of alcohol or the like as a solution
Film formation or SiOx, TaTwoOThree, TiOTwoMetal acids such as
Oxide film at a relatively low temperature
be able to. Of course, processing such as rubbing is not required. As the size of the random domain,
Usually, the average diameter is 2 to 50 μm, preferably 4 to 20 μm.
μm. If smaller than 2μm, visible light
Scatters light near domain boundaries to approach line wavelength
However, in the birefringent liquid crystal optical element as in the present invention, the light transmission
The excess rate may decrease significantly. Conversely, over 50 μm
Then, the domain can be seen visually, and the display quality
May lower. Usually, as the thickness of the liquid crystal layer,
About 2 to 10 μm in terms of display color and drive characteristics
In this case, the liquid crystal material is sandwiched between the substrates as described above.
Alone, a multi-domain size of about the cell thickness can be obtained.
You. If you want to control this size further,
The nematic liquid crystal is heated once to the temperature at which the nematic liquid crystal shows an isotropic phase.
It can be performed by adjusting the cooling rate. General
In general, the faster the cooling rate, the smaller the domain size
You. (3) Element Configuration B-3 (Random Domain)
method) In this method, the orientation in each domain is uniform.
From multiple orientation domains that penetrate between the upper and lower substrates.
Landers with different orientation directions of adjacent domains
Domain orientation. The alignment by this method is
In terms of multi-domains with different orientations,
Almost the same as domain twisted nematic orientation
There is a twisted structure in the thickness direction of the element.
The difference is that the orientation direction is aligned in one direction in the domain.
You. The operation is, for example, a liquid crystal between orthogonal polarizing plates.
When an optical element is arranged, when no voltage is applied,
Domains whose orientation is tilted with respect to each polarization axis
Light is transmitted through the birefringence effect only in the "bright", voltage is applied
Liquid crystal molecules are aligned vertically in all domains
Does not transmit light and becomes "dark". Figure 2 shows the random domain
FIG. In FIG. 2, the paper surface is the substrate surface.
It becomes. 8 is a domain having a unique orientation direction
Arrows in each domain indicate the orientation direction, and 6 indicates
3 shows islands of a cured product of a non-liquid crystalline polymer substance. Polarization axis and orientation
The domain whose angle with the direction is 45 ° is the brightest
To Penetrate. As is clear from FIG.
Does not transmit light in domains with an orientation parallel to the polarization axis of
The brightness of “bright” is higher than that of the element configurations B-1 and B-2.
Although all become slightly darker, the structure of the element is simplified. The element structure of this system is applied to a nematic liquid crystal.
Device configuration B-2 except that the optically active substance was not mixed
Is the same as That is, it is oriented on the electrode surface of any substrate
Either do not provide a control film, or
Liquid crystal in one direction on the electrode surface of at least one substrate
A dielectric film having no orientation effect is provided. In addition, de
The method of adjusting the main size and domain size depends on the element structure.
Same as Composition B-2. (4) Element Configuration B-4 (Uniaxial orientation method) In the uniaxial alignment method, the liquid crystal material is all parallel to the upper and lower substrates.
Uniformly distributed in one direction in the plane and in the thickness direction between the upper and lower substrates.
Is facing. The alignment direction can be horizontal or vertical
May be. As an example, a liquid crystal optical element is placed between orthogonal polarizers.
The operation in the case of arrangement will be described. In the case of horizontal orientation,
A liquid crystal material having a positive electric anisotropy is used. No voltage is applied
If not, the angle between the orientation direction and the polarization axis must be 45 °.
The brightest light is transmitted through the
Display. Next, when a voltage is applied, the liquid crystal has dielectric anisotropy.
Since it is positive, it is vertically aligned and does not transmit light between orthogonal polarizers.
“Dark” is displayed. On the other hand, in the case of vertical alignment, this operation
Use liquid crystal with negative dielectric anisotropy to reverse
It should be “bright” when pressure is applied. As an orientation method, at least one of the substrates is used.
Can be easily achieved by providing an orientation control layer on the electrode surface of
You. In the case of horizontal alignment, the type of the alignment control layer is the element structure.
It may be the same as that described in Section 1, and do not twist.
Therefore, it is not necessary to add an optically active substance to the liquid crystal. vertical
In the case of orientation, for example, a silane coupling agent is formed
Or a vertically deposited inorganic oxide.
No. Next, the present invention is applied to the construction of the liquid crystal optical element of the present invention.
The respective materials will be described. As the material of the substrate,
There is no particular limitation as long as at least one substrate is transparent,
Well known are glass plates and plastic
Plates, plastic films, etc. Preferably plastic
By using a stick plate or film, the weight of the element can be reduced.
Or apply a highly productive manufacturing method as described below.
Can be The thickness of the substrate is 50 μm to 1 m
m is preferred. If it is thinner than 50 μm, the substrate itself
Problems such as unnecessary deformation and tearing during the manufacturing process
May occur. Conversely, if it exceeds 1 mm,
Or the distance between the polarizing plate and the liquid crystal layer is large.
Therefore, the viewing angle characteristics may be deteriorated. As a material for a plastic plate or film
Is commonly referred to as an optically isotropic plate or film
PC (Polycarbonate), PAr (Polyarelay)
G), PS (polysulfone), PES (polyethers)
Ruhon), APET (Amorphous Polyethylene Telef)
Tarrate), APO (amorphous polyolefin) and the like are preferable.
These are commercially available and readily available.
You. These plastic plates or films may be used alone
Or may be used in liquid crystal resistance, heat resistance, moisture resistance,
Even if different types of films are used in multiple layers for the purpose of
Good. As the electrodes, optically transparent or translucent
Use electrodes. Specific examples of such electrodes include, for example,
For example, tin oxide film called NESA film, indium oxide
Film, IT consisting of a mixture of indium oxide and tin oxide
O film, deposited film of gold or titanium, or other thin film
Examples thereof include metals and alloys such as minium.
The shape of these electrodes is not particularly limited and is intended.
Depending on the driving method of the liquid crystal optical element, display contents, etc.,
select. Liquid crystal material used in the liquid crystal optical element of the present invention
The charge is particularly limited if the liquid crystal is capable of birefringent display.
Although there is no limit, ferroelectric liquid crystals and nematic liquid crystals are usually preferred.
Appropriately used. These liquid crystals are low-molecular liquid crystals.
Or polymer liquid crystal may be used, but it is usually inexpensive and has excellent responsiveness.
Low molecular liquid crystal is suitably used. As ferroelectric liquid crystal
Is not particularly limited as long as it exhibits ferroelectricity. For example,
Only one kind of low-molecular or high-molecular liquid crystal having electrical conductivity may be used.
And high-molecular liquid crystal and / or low-molecular liquid crystal 2 exhibiting ferroelectricity
It may be a liquid crystal composition composed of more than one kind. In addition, liquid crystal
Shows ferroelectricity to improve the response speed of optical elements
Low molecular weight liquid crystal may be blended. The ferroelectric polymer liquid crystal is not particularly limited.
For example, polyacrylate main chain, polymethacrylate
Main chain, polychloroacrylate main chain, polyoxirane
Main chain, polysiloxane main chain, polyester main chain, policy
It consists of a main chain such as oxane-olefin main chain and liquid crystal side chains.
Side chain type ferroelectric polymer liquid crystal is preferably used. Forcing
As the conductive polymer liquid crystal, the weight average molecular weight is usually 10
100 to 100,000, preferably 1000 to 100,000
It is preferably used. Side chain type ferroelectricity suitably used in the present invention
Specific examples of the polymer liquid crystal are shown below. Polyacrylate main
Examples of the chain-based ferroelectric polymer liquid crystal include the following
And those having a return unit. [0040] Embedded image Polymethacrylate main chain ferroelectric polymer
As the liquid crystal, for example, those having the following repeating units
And the like. [0042] Embedded image Polychloroacrylate main chain based ferroelectricity
The molecular liquid crystal has, for example, the following repeating unit
And the like. [0044] Embedded image Polyoxirane main chain ferroelectric polymer liquid crystal
As, for example, those having the following repeating units
And so on. [0046] Embedded image Polysiloxane Main Chain Ferroelectric Polymer Liquid Crystal
As, for example, those having the following repeating units
And so on. [0048] Embedded image Polyester main chain ferroelectric polymer liquid crystal
For example, for example, those having the following repeating units
Is mentioned. [0050] Embedded image Polysiloxane-Olefin Main Chain Ferroelectric
As the reactive polymer liquid crystal, for example, the following repeating unit
And the like. [0052] Embedded imageHere, x: y = 19: 1 to 7: 3 (mole
Ratio). The above ferroelectric polymer liquid crystal is repeated.
In the unit, the side chain skeleton is biphenyl skeleton, phenylben
Zoate skeleton, biphenyl benzoate skeleton, phenyl
May be replaced by -4-phenylbenzoate skeleton
The benzene ring in these skeletons is
Gin ring, pyridazine ring, pyrazine ring, tetrazine ring,
With chlorohexane ring, dioxane ring, dioxaborinane ring
Halogen groups such as fluorine and chlorine which may be replaced
Or 1-methylalkyl which may be substituted with a cyano group.
Group, 2-fluoroalkyl group, 2-chloroalkyl group,
2-chloro-3-methylalkyl group, 2-trifluoro
Methylalkyl group, 1-alkoxycarbonylethyl
Group, 2-alkoxy-1-methylethyl group, 2-alkoxy
Xypropyl group, 2-chloro-1-methylalkyl group,
2-alkoxycarbonyl-1-trifluoromethyl
It may be replaced by an optically active group such as a ropyl group. Ma
The length of the spacer is in the range of 2 to 30 methylene chains.
It may change in the box. These ferroelectric polymer liquid crystals are used alone.
Or two or more of them may be used in combination. Ferroelectric
As the low-molecular liquid crystalline compound, for example, a compound represented by the following formula:
-Based ferroelectric low-molecular liquid crystal compounds, azo and azoki
Biferroelectric low-molecular liquid crystal compound, biphenyl and aroma
Tixester ferroelectric low-molecular liquid crystal compound, halo
Ferroelectric low-molecular-weight molecules with ring substituents such as gen and cyano groups
Liquid crystal compounds, ferroelectric low molecular weight liquid crystal compounds having a heterocyclic ring
And the like. A Schiff base ferroelectric low molecular weight liquid crystal compound;
Examples thereof include the following compounds (1 to 4)
You. [0056] Embedded imageAzo- and azoxy-based ferroelectric low-molecular liquid crystal
Examples of the compound include (5) and (6) shown below.
It is. [0058] Embedded image Biphenyl and aromatics esters
Examples of the ferroelectric low-molecular liquid crystal compound include the following:
Compounds (7) and (8). [0060] Embedded image A ring substituent such as a halogen or a cyano group is introduced.
Examples of ferroelectric low-molecular liquid crystal compounds include the following:
Compounds (9) to (11). [0062] Embedded image A ferroelectric low-molecular liquid crystal compound having a heterocyclic ring
Are, for example, the following compounds (12) and (13)
Is mentioned. [0064] Embedded image These ferroelectric low-molecular liquid crystal compounds have the following properties:
Species may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, a ferroelectric polymer liquid crystal or a ferroelectric low molecular liquid
With ferroelectric properties that can be used in combination with crystalline compounds
No liquid crystal compounds include, for example, the following smectic
And low-molecular liquid crystal compounds. [0066] Embedded imageThese liquid crystal compounds may be used alone.
Or two or more of them may be used in combination. With nematic liquid crystal
For example, high-molecular or low-molecular
Valent low molecular nematic liquid crystals are preferred. Nematic liquid
Most crystals have a positive dielectric anisotropy.
What is necessary is just to select suitably according to the operation mode of an optical element.
At present, many nematic liquid crystals and nematic liquid crystal compositions
Are commercially available and have various properties including their dielectric anisotropy.
Is disclosed. Further, when the twist orientation is performed as described above,
In the case where only one side of the substrate is
Uses an optically active substance for the purpose of
It is preferred to add. Particularly effective as an optically active substance
There is no limit, usually purchased with nematic liquid crystal composition
Known ones such as those that can be used can be used. Departure
Low molecular nematics suitably used in bright liquid crystal optical devices
Examples of tic liquid crystals are roughly divided into Schiff bases,
Zo, azoxy, benzoate, biphenyl,
Cyclohexyl carboxylate, phenylcyclo
Hexane, pyrimidine, dioxane, cyclohexene
A typical example is a silcyclohexane type. That
Specific examples of such a low-molecular nematic liquid crystal are shown below. Tool for Schiff base low molecular nematic liquid crystal
Examples of the body include the following. [0070] Embedded image Azo, azoxy low molecular nematic liquid crystal
Specific examples include the following. [0072] Embedded imageBenzoic acid ester type low molecular nematic liquid
Specific examples of the crystal include, for example, the following. [0074] Embedded image Biphenyl and terphenyl low molecular weight compounds
The following are specific examples of the matic liquid crystal.
I can do it. [0076] Embedded image Cyclohexylcarboxylic acid ester based low
Specific examples of the molecular nematic liquid crystal include, for example,
Is included. [0078] Embedded image Phenylcyclohexane, biphenyl
Specific examples of low molecular nematic liquid crystals based on chlorohexane
Examples thereof include the following. [0080] Embedded image Pyrimidine and dioxane low molecular weight nemas
Specific examples of the tic liquid crystal include, for example,
Can be [0082] Embedded image Cyclohexylcyclohexane ester type
Specific examples of low molecular nematic liquid crystal of the following, for example,
One. [0084] Embedded image Cyclohexylethane-based low molecular nematic
Specific examples of the liquid crystal include the following.
You. [0086] Embedded image Other cyclohexane-based low molecular nematic
Specific examples of the backlit liquid crystal include the following.
It is. [0088] Embedded image Specific examples of trans-type low molecular nematic liquid crystal
Examples thereof include the following. [0090] Embedded image An alkenyl low molecular nematic liquid crystal material
Examples of the body include the following. [0092] Embedded image2,3-difluorophenylene-based low molecule
Specific examples of the nematic liquid crystal include, for example,
No. [0094] Embedded image In the present invention, the low molecular nematic liquid crystal is
One kind may be used alone, but plural kinds may be mixed and used.
Is also good. Practically adjust the driveable temperature range and other characteristics.
A large number of well-mixed liquid crystals are commercially available.
May be used. In the present invention, the low molecular nematic
Optically active substances that can be used in combination with
And low-molecular compounds having biologically active groups.
There may be no substance or liquid crystal. As an optically active group
Is, for example, a group having the following structure. [0096] Embedded image Optically active substance having liquid crystallinity (optically active substance)
As the body, for example, cholesteric liquid crystal (chiralnet)
Liquid crystal). This has a cholesteric ring
Examples of the steric liquid crystal include the following:
You. [0098] Embedded imageCholesteric having no cholesteric ring
Examples of the liquid crystal include the following. [0100] Embedded image In the present invention, a non-liquid crystalline high
Non-liquid used to form islands of hardened molecular material
Thermosetting resins, thermoplastic resins or
Is a photocurable resin. In the present invention, as described below,
Grow phase-separated islands and adjust island distribution
High strength, regardless of the type of non-liquid crystalline polymer
The liquid crystal optical element of the degree can be manufactured. However,
To make it easier to grow isolated island sizes
In addition, the non-liquid crystalline polymer material is not
A material that separates phases, that is, a material having low compatibility is used. As the thermoplastic resin, a number average molecular weight is usually used.
With an amount of 1500 or more, preferably 1500 to 100,000
Is preferably used. Number average molecular weight of thermoplastic resin is 1
If it is smaller than 500, its glass transition temperature or melting point is low.
The mechanical stability of the liquid crystal optical element
is there. That is, as a thermoplastic resin, the glass transition temperature is
Those having a temperature of -50 ° C to + 100 ° C are preferred. From 100 ° C
Too high, the island is difficult to grow or very long to grow
May require time. The thermoplastic resin preferably used in the present invention
Specific examples include polyvinyl chloride, polyvinyl bromide,
Vinyl fluoride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, salt
Vinyl chloride-ethylene copolymer, vinyl chloride-propylene
Copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, chloride
Vinyl-butadiene copolymer, vinyl chloride-acrylic acid
Ester copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer
Merged, vinyl chloride-styrene-acrylonitrile ternary
Polymer, vinyl chloride-vinylidene chloride-vinyl acetate copolymer
Coalescing, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene
, Polytetrafluorochloroethylene, polyvinyl fluoride
Vinyl halide polymers or copolymers such as nilidene;
Rivinyl alcohol, polyallyl alcohol, polyvinyl alcohol
Unsaturated alcohols such as toluene ether and polyallyl ether
Or ether polymers or copolymers; acrylic acid
Or a polymer of unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid or
Is a copolymer; polyvinyl ester such as polyvinyl acetate,
Alcohol residue such as polyallyl ester such as polyphthalic acid
Polymers or copolymers having unsaturated bonds in the group;
Liacrylic acid esters, polymethacrylic acid esters,
Polymer of oleic acid ester or fumaric acid ester, etc.
An unsaturated bond between the acid residue or the acid residue and the alcohol residue
Acrylonitrile polymers or copolymers
Or a polymer or copolymer of methacrylonitrile,
Polyvinylidene cyanide, malononitrile or fuma
Weight of unsaturated nitrile such as lonitrile polymer or copolymer
Copolymer or copolymer; polystyrene, poly α-methyl
Styrene, poly p-methylstyrene, styrene-α-me
Styrene copolymer, styrene-p-methylstyrene
Copolymer, polyvinylbenzene, polyhalogenated polystyrene
Polymers or copolymers of aromatic vinyl compounds such as
Vinylpyridine, poly-N-vinylpyrrolidine, poly-
A polymer of a heterocyclic compound such as N-vinylpyrrolidone or
Copolymer; polyester condensate such as polycarbonate;
Polyamide condensate such as nylon 6, nylon 6,6, etc.
Water maleic acid, fumaric anhydride and its imidized products
Polymers or copolymers; polyamide imides, polyethers
Polyimide, polyimide, polyphenylene oxide,
Liphenylene sulfide, polysulfone, polyether
Heat-resistant organic polymers such as sulfone and polyarylate
No. Among them, polycarbonate, polystyrene
, Polyacrylate, polymethacrylate, nylon
Etc. are preferably used. EPO is a thermosetting resin
Commercially available, such as xy adhesive and acrylic adhesive
Various types including those can be used. Photocurable
As resin, it cures with visible light, UV light, electron beam, etc.
Use a variety of things, including those that are commercially available, such as adhesives
Can be. These non-liquid crystalline polymer substances are
From the viewpoint of the manufacturing method of the crystal optical element and the required durability.
You may choose it. Thermal or photocurable materials suitably used in the present invention
Specific examples of the resin include an epoxy adhesive,
Ril adhesive, unsaturated polyester adhesive, polyurethane
Tan type adhesive, hot melt type adhesive, elastomer type
An adhesive can be used. Examples of epoxy adhesives
Therefore, bisphenol A type is preferred as the main ingredient.
No. Bisphenol A is replaced with bisphenol
A base compound of a knol compound can also be used. [0106] Embedded image That is, in the above epoxy compound, R1
And RTwoIs a methyl group (bisphenol A type), R1Is methyl
With RTwoIs an ethyl group, R1Is a methyl group and RTwoIs isopropyl
R group, R1Is a methyl group and RTwoIs an isobutyl group, R1But
RTwoIs a heptyl group, R1Is a methyl group and RTwoIs nonyl
Group, R1And RTwoIs a propyl group, R1And RTwoAre each
A den group, a pentylidene group, a 2-methylpentylidene group,
3-methylpentylidene group, R1And RTwoIs a methyl group and X
Y is a methyl group. As a curing agent for the epoxy compound,
Lentriamine, triethylenetetramine, xylylene
Diamine, diaminodiphenylmethane, polyamide tree
Fat, dicyandiamide, boron trifluoride-amine complex,
Triethanolamine borate, without hexahydro
Water phthalic acid, phthalic anhydride, maleic anhydride, polysal
Fido, resol and the like can be used. Epoxy adhesive
May be one-pack type or two-pack type. As an example of the acrylic adhesive, acrylic
A mixture of acid ester and polymerization initiator (this is
Cured by light irradiation. ) Or modified acrylate
And primer combination (these are connected to each other
Hardens when touched. ). Unsaturated port
As an example of the ester-based adhesive, a maleic acid unit
Polyester containing vinylbenzene, acrylic acid S
Monomers such as ter, methacrylate and vinyl acetate
And a mixture of polymerization initiators (these are heated or irradiated with light
To cure. ). Examples of polyurethane-based adhesives include
Methylene bis (p-phenylenediene) as a cyanate component
Isocyanate), tolylene diisocyanate, hexa
Methylene diisocyanate, 1-chlorophenyldiiso
Cyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate,
Odipropyl diisocyanate, ethylbenzene-α-
2-di-isocyanate, 4,4,4-triphenylmethyl
And tantriisocyanate.
Ethylene glycol, propylene glyco
, Triethylene glycol, tetraethylene glycol
, Glycerol, hexanetriol, xylylene
Diol, lauric acid monoglyceride, stearic acid
Monoglyceride, oleic acid monoglyceride, poly
Ethylene glycol, polypropylene glycol, poly
Examples include esters and polyamides. In the case of these heat or photocurable resins, the phase
The growth of the size of the isolated islands is due to the viscosity before the resin is cured.
This can be done at low temperatures, so most resins are
It can be selected from products for sale. Liquid crystal optics of the present invention
In the method of manufacturing the device, a non-liquid crystalline polymer
Includes growing islands. The growth of this island is
This is usually done by heating the liquid crystal panel.
To prevent the thickness of the crystal layer from changing more than necessary
Mix spacer with Spacer is not necessarily on the substrate
There is no need to fix it, just mix it with the liquid crystal material
No. The spacer is usually used for a liquid crystal optical element.
There is no particular limitation as long as it can be used.
Or spacer made of plastic with solvent resistance
Can be used. In particular, glass, plastic
Products are easy to obtain. As the shape of the spacer
Are mainly spherical or cylindrical (fiber),
Beads are suitable for manufacturing liquid crystal optical elements by a continuous process.
And is preferred. Suitable as material for spherical spacer
Specific examples of the thing, for example, inorganic materials such as silica
Materials, divinylbenzene and polystyrene-based polymer beads
And the like. The particle size of the spherical spacer is
The thickness may be adjusted to the thickness of the liquid crystal cell of the crystal optical element.
About 20 μm, preferably about 4 to 10 μm
Used. The mixing amount of the spacer is usually
0.05-1% by weight, preferably 0.1-0.5% by weight
Mix in the% range. Note that a dichroic dye is added to the liquid crystal material.
You may. As dichroic dyes, anthraquinones,
Zo, merocyanine, styryl, azomethine,
And dyes such as tolazine-based dyes. Next, the liquid crystal of the present invention
A method for manufacturing an optical element will be described. [Production method of liquid crystal optical element] Production of liquid crystal optical element of the present invention
The manufacturing method is suitable for manufacturing the liquid crystal optical element of the present invention.
Method, and by applying this method, the mechanical strength
Easily produce birefringent liquid crystal optical elements with excellent element performance
Can be manufactured. 1. Film forming process In the method of the present invention, first, the two substrates with electrodes are
Liquid crystal material and liquid crystal
Common to materials and non-liquid crystalline polymeric substances that are practically incompatible
The solution dissolved in the solvent and the space dispersed in this solution
A coating solution consisting of sir and then evaporating the solvent
A liquid crystal layer material layer is formed. As the substrate, electrode and spacer,
What is described in the description of the clear liquid crystal optical element is preferably
Used. As liquid crystal materials, various low molecular liquid crystals, high
A molecular liquid crystal or the like can be used without any particular limitation. The present invention
When manufacturing liquid crystal optical elements of
Liquid crystals and low molecular nematic liquid crystals are preferably used. As the solvent, most of the liquid crystal material itself is used.
Non-liquid crystalline polymer mainly used because it dissolves in solvent
It is appropriately selected from those that dissolve the substance. Liquid crystal in coating liquid
The amount of material, non-liquid crystalline polymer and spacer is
Although there is no limitation, the amount of non-liquid crystalline polymer used is usually
Total amount of liquid crystal material, non-liquid crystalline polymer substance and spacer
2 to 20% by weight, preferably 2 to 10% by weight
And If the amount of the non-liquid crystalline polymer is less than 2% by weight,
Film formation of liquid crystal layer when low molecular liquid crystal is used as liquid crystal material
And the average of islands of non-liquid crystalline polymer
Even if the diameter is in the range of 2 to 50 μm,
Mechanical strength may be insufficient. On the other hand, over 20% by weight
In other words, the size of the island of the cured product of the non-liquid crystalline polymer is large.
It is too sharp and can be seen directly by the naked eye, and unnecessary light scattering
May occur and the light transmittance of the liquid crystal optical element is reduced
Sometimes. The amount of spacer is usually
0.05-1% by weight, preferably 0.1-0.5% by weight
And As the solvent, a substrate and, if necessary,
Do not dissolve the alignment control layer or insulating film
There is no particular limitation as long as it dissolves the liquid crystalline polymer.
Absent. Usually acetone, methyl ethyl ketone, toluene
, Xylene, dichloromethane, chloroform, tetra
Hydrofuran, ethyl acetate, or a mixed solvent thereof
It is preferably used. The amount of the solvent depends on the liquid crystal material and the non-liquid crystalline polymer.
The substance can dissolve, and the coating liquid has a viscosity suitable for coating.
There is no particular limitation as long as the amount is
The sum of the non-liquid crystalline polymer material and the spacer is 5 to 90.
% By weight, preferably 10 to 60% by weight.
To Spin coating, dip coating
Method, roll coating, spray method, brush coating method, Kisco
Can use any method such as coating method, bar coating method, electrodeposition method, etc.
However, the above-mentioned plastic plate or film is used as a substrate.
When used, continuous coating becomes possible, and productivity is significantly improved.
You. Suitable methods for continuous coating include roll coating,
Kiss coat method, bar coat method, etc.
It is possible to use various types of coating equipment available on the market.
Wear. By evaporating the solvent from the coating film,
A liquid crystal layer material layer is formed on the electrode surface of the plate. Required
The liquid crystal layer material layer is formed according to the alignment state of the liquid crystal material.
Beforehand, if necessary, on the electrode surface of at least one substrate.
A mounted orientation control layer may be provided. Plastic as substrate
When a backing plate or film is used, an orientation control layer is provided.
Instead of rubbing, the substrate itself may be rubbed to form an alignment control film.
No. Also, when forming a twisted alignment of a nematic liquid crystal
Even if the optically active substance is further mixed and dissolved in the coating liquid,
Good. If the substrate does not have an orientation control layer,
Insulating layer to prevent conduction between electrodes, that is, liquid crystal
May be provided with a dielectric layer that does not have the effect of aligning
No. The alignment control layer, the optically active substance, the material of the dielectric layer, etc.
As described above. [0120] 2. Lamination process After the liquid crystal layer material layer has been formed, the two substrates are
The layers are laminated so as to face each other via the material layer. This stack is
Immediately after evaporation of the solvent,
It is preferable to perform it. As a lamination method, air bubbles etc.
A method of placing the opposite substrate gently so that it does not
Pure lamination method, lamination method using rolls
and so on. As a substrate, a flexible plastic plate or
When using plastic film, etc.,
And a method of laminating the same. For laminating
The roll is made of metal or rubber and is shown in FIGS. 3 and 4.
Thus, one or two rolls can be used. FIG.
In the method shown in (1), the liquid crystal layer material layer 9 is formed on the electrode surface.
The plate 1 is placed on the surface plate 12, and the liquid crystal
The counter substrate 1 on which the layer material layer is not formed is rolled into one roll 1
1 is used for lamination. Move the roll 11
Or the upper and lower substrates with the position of the roll 11 fixed.
It is moved in the same direction to advance lamination. In the method shown in FIG.
And a liquid crystal layer material layer 9 is formed on the electrode surface.
Substrate 1 having no liquid crystal layer material layer formed thereon
And between the roll pair while pressing with the roll pair
It is moved in the direction and stacked. Usually such a roll
A laminating device using
Process, evaporation of solvent and lamination continuously
It is preferable from the viewpoint of preventing contamination. 3. Growing process and island of non-liquid crystalline polymer
And curing process By heating the laminated body obtained in the laminating step,
Non-liquid crystalline polymer phase separated from liquid crystal material in liquid crystal layer material layer
An island of material is applied to each of the two substrates with an average diameter of
m and grow into a columnar shape that is in uniform contact with the surface
You. Usually, the compatibility between the liquid crystal material and the non-liquid crystalline polymer
If not, the above-mentioned film-forming process alone will not
The quality is phase-separated from the liquid crystal material to the cell thickness,
Form an island. However, the size and shape of the island in that case is
It is generally amorphous and varies greatly depending on the drying conditions of the solvent.
In addition, the contact area between the island and the upper and lower substrates is
Not always enough, and the mechanical strength of the resulting liquid crystal optical element
The degree may not improve enough. Therefore, in the present invention,
The average diameter of the islands is preferably 2 to 5 in view of display characteristics.
Of non-liquid crystalline polymer material islands so as to be in the range of 0 μm.
Grow size. The growth of the island is specifically as follows.
Done. When the non-liquid crystalline polymer is a thermoplastic resin
Is a temperature at which the resin once softens the laminate obtained in the laminating step.
Heat to a degree. In this way, phase separation can be achieved only by solvent evaporation.
Isolated amorphous non-liquid crystalline polymer islands gradually become cylindrical
Combine with nearby islands while growing
I do. Furthermore, the non-liquid crystalline polymer material softens once
And the strength of the obtained liquid crystal optical element is brought into close contact with the upper and lower substrates.
Significantly improved. The heating temperature depends on the resin
However, it is usually about 50 to 150 ° C. The heating time is
Once the resin has softened, it can be quite short, usually 1
It is about 60 minutes. The heating or cooling rate depends on the phase separation state.
Does not matter much, normal heating equipment, such as an oven
No problem at any capacity of about 0.1-20 ° C / min
No. In the case where the non-liquid crystalline polymer is a thermosetting resin
Before curing, the viscosity of the resin is usually low enough before curing.
The island grows sufficiently before the temperature is raised to the processing temperature.
The heating rate for ensuring island growth is 0.1 to
The temperature is 10 ° C./min, preferably about 1 to 5 ° C./min. resin
After curing, it may be cooled rapidly, and the mechanical strength of the liquid crystal optical element
Is big enough. When the non-liquid crystalline polymer is a photo-curable resin
But the viscosity is low enough before curing by irradiating light
Then, the temperature is raised at a temperature rising rate of 0.1 to 20 ° C./min.
Slightly higher, i.e., about 40-60 ° C. for a short time, for example, 1
What is necessary is just to heat for 10 minutes. After this treatment,
By irradiating light such as external light to cure the resin, mechanical
A liquid crystal optical element having high strength can be obtained. Compare with this
Phase separation of the resin by light irradiation as is known
Before curing, the liquid crystal and resin are compatible.
It is difficult to completely cure the resin even when irradiated with light,
Changed the phase transition temperature and other properties of the liquid crystal
And grow to an island large enough to gain strength
In order to achieve this, it is necessary to precisely control the light irradiation intensity, irradiation time, etc.
And generally reduces productivity. Whether these resin islands have grown sufficiently
An inspection process may be provided to confirm
No. Specifically, observation with an optical microscope is sufficient.
You. The liquid crystal optical element produced in this way has a mechanical strength
Is extremely high, and the liquid crystal can be
Is not so spilled. Of course, chemical stability
Some sealing treatment may be performed in order to ensure the above. [0128] EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention and comparative examples will be described.
The present invention will be described more specifically with reference to
It is not limited to the embodiment. Example 1 Low-molecular-weight strength marketed by Merck as a liquid crystal material
Dielectric liquid crystal composition ZLI-4655-100 (trade name)
It was used. The phase transition temperature of this liquid crystal composition is as follows
It is. [0129] Embedded image (Iso: isotropic phase, Ch: cholesteric)
Phase, SA*: Chiral smectic A phase, SC*: Kaira
Lusmectic C phase, K: crystalline phase) This liquid crystal is provided with a UV curable resin 3026 manufactured by ThreeBond.
8% by weight of B (trade name) based on liquid crystal, and Ube Nitto Ka
Spherical silica spacer (2.1 μm in diameter) manufactured by Nari Corporation
Was added to the mixture, and the mixture was added with methyl ethyl keto.
33% by weight for liquid crystal layer
Liquid (coating liquid). The substrate used was Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
PES with ITO electrode (Polyether
Sulfone) film (trade name: Sumilite, thickness: 10)
0 μm, width: 300 mm, length: 50 m)
I prepared this book. First, an insulating film is formed on the electrode surface of one of the substrates.
5% by weight of nylon (F30K) manufactured by Teikoku Chemical
Sol solution with a microgravure coater,
After evaporation, it was wound up once. The thickness of this insulating film is measured by the stylus method.
When measured, it was about 0.3 μm. Then nothing yet
On the electrode surface of the uncoated substrate,
Applying the liquid crystal layer coating liquid using a lab coater,
Laminate roll installed at the point where the solvent finishes drying
Pair (one is 80mm in diameter and made of iron, the other is 80m in diameter
m silicone rubber, and each other by air cylinder
Pressurized. ) On the side where the insulation film is coated
It was continuously laminated and wound on a substrate. In addition, the real
In the embodiment, rubbing treatment is performed on the substrate and the insulating film.
The insulating film is provided to prevent conduction defects between the upper and lower electrodes.
Was. From the obtained laminate, a liquid crystal panel having a length of 90
0 mm was cut out and the film thickness was measured by optical interference method.
On the other hand, it was 2.1 μm, which is the same as the spacer diameter. In addition,
When observing the structure with a microscope, the liquid crystal and the UV curable resin
Separate, but their shapes are complex and intricate
Met. In this state, the liquid crystal is not yet aligned
The orientation of the liquid crystal panel can be changed by placing it between orthogonal polarizers.
But no light or dark. Next, this panel was heated to 70 ° C. using a thermostat.
After heating and leaving for 10 minutes, immediately take out to room temperature atmosphere
When the structure was observed again with a microscope, the resin was found to be a circular island.
And its diameter was about 4 μm. Island of
Approximately 6600 pieces / mmTwoWas
And NLTwo= 26400. Furthermore, this resin is still
± 30 V, 100
Hz square wave voltage while applying one side to the entire liquid crystal panel.
Orientation treatment by giving a small amount of shear due to
went. After this treatment, UV (ultraviolet) irradiation device
Ushio Electric Co., Ltd. spot light irradiation device (UIS-1
0101), while manually moving the irradiation location
The entire surface of the crystal panel is irradiated with ultraviolet light to cure the resin.
Was. This process obviously hardens the LCD panel
Was. When the microscope is again observed, the resin is slightly sheared.
It stretched and became almost oval, but its average diameter and number
There was no change. This panel was used as an orthogonal polarizing plate (Sanritz Co., Ltd.)
, 92-18), and a DC voltage of 5 V is applied.
Switch its polarity and use a photodiode to control the transmitted light intensity.
When measured, the ratio of transmitted light intensity between dark and light, that is, contrast
Is 40 or more over the entire surface of the liquid crystal panel.
It was clear that the axes were horizontally oriented. Then get
Two evaluations were made to evaluate the mechanical strength of the
Value. The first is a vertical load test, shown in FIG.
The liquid crystal panel 13 is raised on the surface plate 12 as shown in FIG.
On Recon rubber 14 (diameter 10mm, height 10mm)
10 kgf. As a result, the LCD panel
Even after 24 hours, despite not being sealed
No liquid crystal flow was observed. As a second test, as shown in FIG.
Test to wrap a liquid crystal panel 90 ° around a round bar 15 made of
went. As a result, until the diameter of the round bar is up to 5 mm,
No change in contrast (contrast)
Was. Thus, a liquid having a strength not previously considered
A crystalline panel was obtained. Example 2 Rodic's nematic liquid crystal composition R as liquid crystal material
It is also marketed by the company under DN-0775 (trade name).
Optically active substance (chiral dopant) S-110
1 (trade name) was added to the liquid crystal at 3% by weight and twisted
It will be a chiral nematic liquid crystal with a pitch of about 16μm
Was prepared. For this liquid crystal, a non-liquid crystalline polymer
Acrylic UV curable resin 30 manufactured by ThreeBond
26B (trade name) based on 15% by weight of the liquid crystal
Spherical silica space manufactured by Ube Nitto Kasei Co., Ltd.
0.1% by weight of sir (4 μm in diameter)
Is dissolved in MEK and a 40% by weight solution for liquid crystal layer (coating
Liquid). Using the same substrate as used in Example 1,
The steps up to the formation of the edge film were performed in the same manner as in Example 1. Substrate is also insulated
The film is not rubbed, and the insulating film is between the upper and lower electrodes.
To prevent conduction defects. Again as in Example 1
Then, apply the liquid crystal to one substrate with a microgravure coater.
After coating the layer coating solution and evaporating the solvent, the opposite substrate is continuously
Laminated. A liquid crystal panel having a length of 800
mm, and measure the thickness of the liquid crystal layer by optical interference method.
As a result, it was 4.2 μm. The liquid crystal panel in this state
The whole is cloudy and observed with a polarizing microscope.
Although the liquid crystal and the resin were phase-separated, the shape of the resin island was not
In many cases, there were many fine ones having a diameter of about 1 to 2 μm. liquid
In the crystal part, the domain boundaries were unclear, but in the thickness direction
Had a TN orientation twisted about 90 °. In this state, a rectangular wave (5 V, 2 V) is applied between the upper and lower electrodes.
0 Hz), the liquid crystal was vertically aligned, and
When the microscope polarizer was made orthogonal, it became “dark”. Mark voltage
The intensity of the transmitted light with and without
And the ratio, that is, the contrast was measured.
Of course, it was 7 in this state. Then, the phase separated resin
LCD panels in a high-temperature bath to grow the size of the island
Heat treatment was performed at 50 ° C. The heating rate was 10 ° C./min and 5
After leaving at 0 ° C. for 1 minute, it was immediately taken out of the room. This process
Thus, the appearance of the liquid crystal panel became transparent. In this state
Has not cured the resin yet, so carefully
And observed with a polarizing microscope, the resin was a circular island
And the diameter is about 5 μm.
Was. When counting the number of islands, about 7500 / mmTwo
It was NLTwo= 187,500. Also,
The liquid crystal has a multi-domain (running) having an average diameter of about 3 μm.
(Dumb domain twist orientation). Next, the same spot as used in Example 1 was used.
A UV irradiator is applied to the entire surface of the liquid crystal panel as in the first embodiment.
The resin was irradiated with light to cure the resin. This process gives the appearance
There was no change, but the feel I picked up by hand was a liquid crystal panel
It was becoming harder. This liquid crystal panel is
When observed with a microscope, the phase separation state has not changed at all.
Was. The polarizer of the polarizing microscope is made orthogonal to form a rectangular wave.
(5V, 20Hz), it becomes "dark"
When the voltage is not applied (“bright” state)
When I calculated the ratio, the contrast increased to 18.
Was. This LCD panel is a random domain twisted nematic
Evaluates the superiority of viewing angle characteristics due to the tick system
White fluorescent lamp sandwiched between two orthogonal polarizing plates
And put it on the lighting box of square wave voltage (5V, 20H
z) was turned on and off, and the contrast was measured. First
Turned the panel to the orthogonal polarizer,
Is always between 17 and 20
This was practically sufficient at all angles.
This is the advantage of being a dumb domain. Next, a photodiode for measuring the intensity of transmitted light
Position of the LCD panel gradually from the vertical direction of the LCD panel.
When the viewing angle characteristics were evaluated, the contrast was almost
The angle of halving is about 60 °, and the viewing angle characteristic is usually 30 °.
It is better than TN element which is said to be about °
Was. In this state, rotate the LCD panel in the panel plane.
However, the contrast is always between 8 and 12,
Confirm that it has good viewing angle characteristics in all directions
Was. Further, the load test and the bending were performed in the same manner as in Example 1.
Load test, but no change after 24 hours in load test
There is no appearance in the bending test until the diameter of the round bar is up to 6 mm.
No change was observed in both display (contrast) and 3
If it is less than mm, the upper and lower substrates peeled off. The above for comparison
300 mm x 800 mm from the laminate after the lamination process
Cut out one panel and heat-treat it without UV curing
And evaluated the strength of the panel manufactured by the same method
At the time of the load test, the liquid crystal flowed in about 5 minutes,
Color (birefringence interference color) differs between the pressing part and its surroundings
It became Then immediately remove the load and remove the panel
It was left for 4 hours but did not recover. Next, in this load test
When a bending test was performed using the undamaged part,
Even if the diameter of the round bar is 100 mm, the upper and lower substrates are separated.
Was. For comparison, the phase-separated resin island
Same equipment without heat treatment to grow the size
UV cured. Square wave with polarized light microscope with orthogonal polarizer
(5 V, 20 Hz) was applied, but the contrast was 8
there were. 24 hours after the same load test as above
After that, traces of columnar rubber were slightly recognized visually
And the load resistance was insufficient. Next, the bending test
When the diameter of the round bar was 20 mm or less, the upper and lower substrates
Has peeled off. Embodiment 3 A liquid crystal panel was manufactured in substantially the same manner as in Example 2, except that one
When an insulating film is applied to a substrate, its dry surface is continuously
It was rubbed. Rubbing is made of iron with a diameter of 100mm.
Substrate with a rubbing cloth wrapped around it
Without rotating the insulating film surface of the
I went to. Thereafter, the liquid crystal was produced in the same manner as in Example 2.
A panel was prepared. After UV curing, observe with a polarizing microscope
And the island of the cured resin is about 7μm in diameter and its size
Was relatively constant. Island density is N = 4000 / m
mTwoIt was NLTwo= 190000
won. Also, from the rotation of the polarizer of the polarizing microscope, the liquid crystal
Orientation twisted about 90 ° uniformly over the entire liquid crystal panel
(Normal TN formula). Next, a liquid crystal panel is interposed between orthogonal polarizing plates.
ON / OFF of rectangular wave (5V, 20Hz) voltage
However, when the longitudinal direction of the liquid crystal panel and the polarization axis are about 45 °
Has the highest contrast of about 40. LCD panel
The same test as in Example 1 was performed as the strength evaluation of
At this time, the load test showed no change even after 24 hours.
It was found that the liquid crystal flow was sufficiently suppressed.
Was. Also, in the bending test, the round bar was completely outside up to 6 mm in diameter.
The view did not change. Embodiment 4 Do not mix any chiral dopants in the liquid crystal material
A liquid crystal panel was fabricated in exactly the same manner as in Example 2 except for the above.
did. After UV curing, observation with a polarizing microscope shows that the resin
The compound island is about 7 μm in diameter and its size is relatively constant
Met. The density of the island is N = 3900 / mmTwoMet
So NLTwo= 191100. LCD is average
Although it was a multi-domain with a diameter of about 4 μm,
Liquid crystal has uniform orientation in each domain
I knew I was doing it. Next, as in Example 2, the liquid was applied between the orthogonal polarizing plates.
The crystal panel was placed and the viewing angle characteristics were evaluated.
The angle at which the contrast 16 is reduced by half is 55 °,
It was almost the same in all directions. LCD panel strength
As an evaluation, the same test as in Example 1 was performed.
In the heavy test, no change was observed after 24 hours.
It was found that the flow of crystals was sufficiently suppressed. Also,
In the bending test, there is no change in appearance at all up to a round bar diameter of 5 mm.
won. Embodiment 5 As in Example 4, the liquid crystal material contains a chiral dopant.
No rubbing treatment was performed on the surface of the insulating film as in Example 3.
Was done. Others are the same as in the second embodiment.
Was prepared. After UV curing, when observed with a polarizing microscope,
The island of hardened fat is about 7μm in diameter, and its size is compared.
It was consistent. Island density is N = 4000 / mmTwoso
NLTwo= 196000. The rotation of the polarizer of the polarizing microscope indicates that the liquid
Crystals are uniaxially horizontally aligned over the entire LCD panel
I understood. Next, sandwich the liquid crystal panel between the orthogonal polarizing plates.
ON / OFF of square wave voltage (5V, 20Hz)
However, when the longitudinal direction of the panel and the polarization axis are about 45 °, the maximum is obtained.
Also had a high contrast of about 35. The evaluation of the strength of the liquid crystal panel was performed in the same manner as in Example 1.
After performing the same test, 24 hours passed in the load test
After that, no change was observed and the flow of the liquid crystal was sufficiently suppressed.
I understood that. In the bending test, the diameter of the round bar
There was no change in appearance up to 7 mm. Example 6 Chiral nematic liquid crystal group manufactured by Merck as liquid crystal material
The product ZLI-2222-100 (trade name) was used.
This liquid crystal already contains a chiral dopant.
The twist pitch is about 20 μm. This liquid crystal
Is a thermoplastic resin as a non-liquid crystal polymer material
6% by weight of polystyrene (molecular weight 4000)
Fiber spacer (diameter 10 μm, Sumita Optical Co., Ltd.)
Was added to MEK, and the mixture was dissolved in MEK.
After dissolving and dispersing, a 45% by weight solution (coating solution) for the liquid crystal layer is obtained.
did. The same substrate as in Example 1 was used. I
The polyimide on the electrode surface is also on the misaligned substrate (Nissan Chemical Co., Ltd.)
2% by weight of NMP (N-ME)
Tilpyrrolidone) solution with a microgravure coater
Coating, using the same rubbing roll as in Example 3
Rubbing in the longitudinal direction to form an orientation control layer and winding
Was. Next, in the same manner as in Example 1, the substrate on one side
Coating the liquid crystal layer coating liquid on the alignment control layer of
It was laminated with a counter substrate. Long from the obtained laminate
Cut out a liquid crystal panel of 600 mm in length, and
When the crystal layer thickness was measured, it was 10.5 μm. This
After all, the whole liquid crystal panel is cloudy,
A rectangular wave (5 V, 10 H) is sandwiched between upper and lower electrodes sandwiched between polarizing plates.
z) was turned on and off, but the contrast was 2 or less.
The reading was very dark. Observe with a polarizing microscope
The polystyrene islands are irregular, and enter the liquid crystal
I was involved. In this state, a test piece (50 mm x 100 m
m), a bending test was performed.
The upper and lower substrates peeled off. Next, the size of the resin (polystyrene) island
90 is the temperature at which this resin softens for growth.
The liquid crystal panel was heated to ° C. Heating using a thermostat
Temperature rate 10 ° C / min., Leave at 90 ° C for 5 minutes, then up to 50 ° C-
The temperature was lowered at a rate of 10 ° C./min, and the liquid crystal panel was taken out to room temperature.
The liquid crystal panel is transparent on the whole visually,
When observed with a polarizing microscope, the polystyrene islands
It has a round shape and its diameter is about 15μm
Was something. Furthermore, when the number of islands was counted, N = 380
Pieces / mmTwoIt was NLTwo= 69500
I understood. Also, from the rotation of the polarizer, the liquid crystal
180 ° twist in thickness direction, twisted nematic orientation
I understood that. This liquid crystal panel is interposed between the aforementioned orthogonal polarizing plates.
So that the rubbing direction is at 45 ° to the polarization axis.
Place a rectangular wave voltage (5 V, 10 Hz) between the upper and lower electrodes.
Voltage was applied and its on-off contrast was measured.
However, it was about 30. Implement the strength of this liquid crystal panel
When evaluated in the same manner as in Example 1, 24 hours passed in the load test.
There was no change in appearance after a while. 8 in bending test
There was no change in both appearance and display in bending up to mm.
As described above, even thermoplastic resins have excellent mechanical strength.
It has been clarified that a crystal optical element can be produced. Embodiment 7 Epoxy resin, a thermosetting resin made of a specific liquid crystal polymer
[Made by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., main ingredient: Epikote 82
8 (trade name), curing agent: Epomate QX-11 (trade name)
Name), the mixing weight ratio is (base agent) :( curing agent) = 95: 5]
Except that the mixture was 10% by weight with respect to the liquid crystal.
Laminate and cut out the LCD panel in the same manner as in Example 6.
I went in. The thickness of the liquid crystal layer was 11 μm. When observed with a polarizing microscope, the epoxy resin
Although the phases are separated, the shape of the island is irregular.
Was. A liquid crystal panel is placed between orthogonal polarizers,
Apply rectangular wave voltage (5V, 10Hz) between poles to control
When the last was measured, it was about 4. Next, the thermostat
The LCD panel is heated using a
Was done. The rate of temperature rise is 10 ° C./min.
After holding for a minute, it was immediately taken out of the room. In this state
The crystal panel is placed between orthogonal polarizers, and the contrast is measured.
As a result, it was improved to 22. Observe with a polarizing microscope
Then, the average diameter of the epoxy resin island was 22 μm.
Was something. The number of islands is N = 280 / mmTwoAnd
NLTwo= 134520. Also, the rotation of the polarizer
The liquid crystal is twisted 180 ° in the panel thickness direction.
It turned out that it was nematic alignment. The same strength test as in Example 1 was performed.
Of course, in the load test, appearance and display change after 24 hours.
No, even in bending test and bending to 4mm in diameter,
There was no change in the display. [0159] According to the liquid crystal optical element of the present invention, display can be performed by pressing or the like.
With high mechanical strength that does not cause
In addition, it can be manufactured by an easy process. In addition, the present invention
The method for manufacturing a liquid crystal optical element of
This method is suitable for manufacturing, and according to this method, the mechanical strength
Easy production of liquid crystal optical elements with excellent display characteristics
be able to.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の液晶光学素子の一態様を示す部分断面
図。 【図2】本発明の液晶光学素子中の液晶の配向状態の一
態様を示す模式図。 【図3】本発明の液晶光学素子の製造方法の一態様にお
ける積層工程を示す部分断面図。 【図4】本発明の液晶光学素子の製造方法の一態様にお
ける積層工程を示す部分断面図。 【図5】液晶パネルの機械的強度を測定する方法を示す
斜視図。 【図6】液晶パネルの機械的強度を測定する方法を示す
図。 【符号の説明】 1 基板 2 電極 3 液晶層 4 液晶材料 5 スペーサー 6 非液晶性高分子物質の硬化物の島 7 偏光板 8 ドメイン 9 液晶層材料層 11 ロール 12 定盤 13 液晶パネル 14 円柱状シリコンゴム 15 丸棒
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of the liquid crystal optical element of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of an alignment state of liquid crystal in a liquid crystal optical element of the present invention. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a laminating step in one embodiment of the method for manufacturing a liquid crystal optical element of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a laminating step in one embodiment of the method for manufacturing a liquid crystal optical element of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a method for measuring the mechanical strength of a liquid crystal panel. FIG. 6 is a diagram showing a method for measuring the mechanical strength of a liquid crystal panel. [Description of Signs] 1 Substrate 2 Electrode 3 Liquid crystal layer 4 Liquid crystal material 5 Spacer 6 Island of cured material of non-liquid crystalline polymer substance 7 Polarizer 8 Domain 9 Liquid crystal layer material layer 11 Roll 12 Surface plate 13 Liquid crystal panel 14 Columnar shape Silicon rubber 15 round bar

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−25414(JP,A) 特開 平5−61051(JP,A) 特開 平6−301039(JP,A) 特開 平6−331968(JP,A) 特開 平7−43695(JP,A) 特開 平7−104249(JP,A) 特開 平7−120728(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 - 1/141 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-25414 (JP, A) JP-A-5-61051 (JP, A) JP-A-6-301039 (JP, A) JP-A-6-301039 331968 (JP, A) JP-A-7-43695 (JP, A) JP-A-7-104249 (JP, A) JP-A-7-120728 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13-1/141

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 2枚の電極付き基板の少なくとも一方の
基板の電極面の上に、液晶材料と該液晶材料と実質的に
相溶しない非液晶性高分子物質とを共通溶媒に溶解した
溶液並びにスペーサーからなる塗工液を塗布し次いで該
溶媒を蒸発させて液晶層材料層を形成する工程、該2枚
の基板を電極面が該液晶層材料層を介して相対するよう
に積層する工程、得られた積層体を加熱することによ
り、液晶層材料層中で該液晶材料と相分離した該非液晶
性高分子物質の島を該2枚の基板それぞれに平均直径2
〜50μmの面積で面接触して均一に分布する柱状に成
長させる工程、次いで該非液晶性高分子物質を硬化させ
る工程を含む液晶光学素子の製造方法。
(57) Claims 1. A liquid crystal material and a non-liquid crystalline polymer that is substantially incompatible with the liquid crystal material on an electrode surface of at least one of the two substrates with electrodes. A step of applying a solution in which a substance is dissolved in a common solvent and a coating liquid comprising a spacer, and then evaporating the solvent to form a liquid crystal layer material layer. Heating the obtained laminate so that islands of the non-liquid crystalline polymer material phase-separated from the liquid crystal material in the liquid crystal layer material layer are formed on each of the two substrates. Average diameter 2
A method for producing a liquid crystal optical element, comprising the steps of: growing a non-liquid crystalline polymer substance in a columnar shape that is in uniform contact with a surface of an area of about 50 μm, and then curing the non-liquid crystalline polymer substance.
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