JPH01229232A - 液晶光学素子及びその製造方法並びにそれを用いた調光体及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は透過散乱型の液晶光学素子及びその製造方法並
びにその利用に関するものである。

［従来の技術］ 近年Ｈ，Ｇ、　ＣｒａｉｇｈｅａｄらがＡｐｐｌ、　Ｐ
ｈｙｓ、　Ｌｅｔｌ　。

４０（１）　２２（１９８２）に開示したように、液晶
の屈折率異方性を生かして、樹脂の硬化物の７１〜リツ
クス中に液晶物質を分散させた液晶フィルムを一対の電
極付き基板間に挟持した液晶光学素子が注目され′Ｃき
ている。これらは具体的には、液晶物質を多孔体に含浸
させたり、液晶物質をマイクロカプセル中に封入したり
した液晶フィルムを使用し、電圧印加の有無により液晶
の屈折率を変化させ、マトリックスを構成する多孔体や
マイクロカプセル外壁との屈折率を調節することにより
、透過と散乱とを制御するものである。

この液晶フィルムは、偏光板を用いることなく原理的Ｄ
Ｓ（動的散乱）モード、ＰＣ（相転移）モートがもつ欠
点を克服することか可能であり有用な方法である。

これらは、ほかにＪ、　Ｌ、　Ｆｅｒｇａｓｏｎらかポ
リビニルアルコールを使ってマイクロカプセル化したネ
マチック液晶の液晶フィルムにより（特表昭５８−５０
１６３１号）、またに、　Ｎ、　Ｐｅａｒ　１ｍａｎら
は種々のラテックス取り込み液晶の液晶フィルムにより
（特開昭６０−２５２６８７号）、またＪ、　Ｗ、　Ｄ
ｏａｎｅらは、エボギシ樹脂中に液晶を分散硬化させた
の液晶フィルムにより（特表昭６１−５０２１２８号）
作成している。

［発明の解決しようとする問題点］ これらの方法により作成された液晶フィルムを用いた液
晶光学素子は、両面の電極付き基板間に印加する電圧に
より、透過−散乱状態を示し、光の１ＪＡＩ光や表示に
使用が可能なものてあった。

Ｉｌｌ　ｆ、−、、これらの液晶光学素子は、全体かほ
ぼ均一に形成されているため、全面へ夕に電極を形成し
た基板を使用した場合、電圧印加により、全面が一度に
散乱状態になったり、逆に透過状態になったりするもの
であった。

このため、何らかのパターンを表示するためには、予め
、特定の電極バターニングをしておくか、何らかの固定
表示手段を設げておくしかなった。

しかし、このような電極パターニングをしてしまうと、
電極が存在しない部分かてき、その部分は透過−散乱の
制御がてきないことになり、また、その電極の引き廻し
の設計か困難となる場合もあった。さらにその電極数だ
け端子を設ける必要があった。

また、電極を抵抗電極として、実際の液晶部分に印加さ
れる電圧が、端子から離れるに従い端子に接続された電
圧より低下するようにすることも考えられる。しかし、
このような構成もハーグラフのような順次点灯セクメン
トか増加していけばよいような用途には使用てきないと
いう問題点を有していた。

このため、電圧の変化のみで光の透過状態を部分的に３
以−Ｆの異なる状態に変化させられる液晶光学素子が望
まれていた。

Ｅ問題点を解決するだめの手段］ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光
屈折率（ｎｏ）、異常光屈折率（ｎｅ）または液晶物質
がランダムに配向するした場合の屈折率（ｎｘ）のいず
れかと一致するように選ばれた硬化物マトリックス中に
液晶物質が分散保持されたフィルム状液晶層を一対の電
極付基板間に挟持してなる液晶光学素子において、部分
的にそのフィルム状液晶層のしきい値電圧が異なる部分
を有することを特徴とする液晶光学素子、及び、部分的
にそのフィルム状液晶層の透過率の変化か飽和に達する
電圧か異なる部分を有することを特徴とする液晶光学素
子、及び、それらの素子の両面に保護板を接着性材料層
て接着したことを特徴とする液晶光学素子を提供するも
のである。

また、それらの液晶光学素子の製造方法おいて、硬化物
の原料である硬化性化合物を硬化をさゼる際に、部分的
に硬化条件を変えて硬化させることを特徴とする液晶光
学素子の製造方法、及び、部分的に異なる温度条件下で
硬化物の原料である光硬化性化合物を硬化をさせること
を特徴とする液晶光学素子の製造方法を提供するもので
ある。

さらに、それらの液晶光学素子と、それに電圧を印加す
る駆動手段とからなり、印加電圧により３以」−の光の
透過状態を得ることを特徴とする調光体、及びそれらの
液晶光学素子を複数個組合せ、夫々を個々に駆動可能な
駆動手段を設けた表示装置を提供するものである。

本発明の素子は、部分的にそのフィルム状液晶層のしき
い値電圧または透過率の変化が飽和に達する電月二（飽
和電圧）か異なる部分を有しているのて、印加する電圧
を変えるたけて、部分的に光の透過状態を変化させるこ
とかてきる。

これにより、基板の電極は全面にベタに形成されている
のみてあっ°Ｃも、電圧の変化のみて３種類の光の透過
状態を得ることがてきる。

ここで得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の
常光屈折率（ｎｅ）または異常光屈折率（ｎｅ）のいず
れかと一致するように選ばれた硬化物マトリックス中に
液晶物質が分散保持されたフィルム状液晶層を用いた場
合を例にとって説明する。

この場合、部分的にしきい値電圧を変化させた場合には
、電圧を変化させない状態では、フィルム状液晶層は散
乱状態である。そこで、電圧を印加していくと、素子の
半分は徐々に光が透過しはじめ、第１の電圧Ｖ１て見た
場合、素子の半分は光がある程度透過状態しているが、
残りの半分は散乱している状態となる。さらに電圧を上
げていくと、残りの半分も光か透過しはしめ、充分に高
い第２の電圧Ｖ２　（Ｖ、＜Ｖ２）て見た場合、素子の
全面か透過状態どなる。

このため電圧不印加、第１の電圧Ｖ、印加、第２の電圧
Ｖ２印加の３状態により、１つの素子について３種類の
光の透過状態（全面散乱、半分透過半分散乱、全面透過
）を設定できることとなる。

また、部分的に飽和電圧を変化させた場合には、電圧を
変化させない状態では、フィルム状液晶層はやはり散乱
状態である。そこで、電圧を印加していくと、しきい値
電圧か同じであれば、素子は全体に徐々に光が透過しは
じめ、第１の電圧Ｖ、で見た場合、素子の半分はかなり
光が透過しているが、残りの半分はそれよりも低い透過
率で光が透過している状態となる。この場合、第１の電
圧ＶＩが一方の飽和電圧よりも高４−１れば、一方の部
分は光が完全に透過する状態となる。さらに電圧な十げ
ていくと、第２の電圧Ｖ　２　（Ｖ　、＜　Ｖ　２　）
て、素子の全面かほぼ同し透過状態となる。この場合も
、第２の電圧Ｖ２が両方の飽和電圧よりも高ければ、全
体て光が完全に透過する状態となる。

このため電圧不印加、第１の電圧Ｖ１印加、第２の電圧
Ｖ２印加の３状態により、１つの素子について３種類の
光の透過状態（全面散乱、半分透過半分散乱、全面透過
）を設定できることとなる。

これにより、フィルム状液晶層のしきい値電圧または飽
和電圧を部分的に変えておくことにより、印加電圧を変
化させるのみで、模様、文字、図形等の特定のパターン
を表わすことができる。

具体的には、ドアにこれを適用し、例えば会議中には電
圧を印加しない状態では全面散乱で中か見えなく、ノッ
クがあった場合には、その一部か透明になり、人物か確
認でき、会議が終了後の空室状態では全面か透明で不使
用ということか分かるというような使用法がある。

また、これを窓に適用して、フィルム状液晶層のしきい
値電圧または飽和電圧を会社のマーク等の部分のみ変化
させておき、窓を完全に透明にしたり、散乱不透明にし
たり、マークの部分のみ透明か散乱不透明にしたりする
ことかできる。

以上の説明では、フィルム状液晶層のしきい値電圧また
は飽和電圧なのいずれかを異ならせた例について説明し
たが、しきい値電圧と飽和電圧の両方を変化させたり、
３以上のしきい値電圧または飽和電圧を設定してより透
過状態の変化の数を増加させることもできる。

本発明は、このような特性を生かして、調光体に使用す
るとその効果が大きい。

本発明の素子は、得られる硬化物の屈折率が、使用する
液晶物質の屈折率を００またはｎ、と一致させておくこ
とにより、電圧が印加されていない場合は、配列してい
ない液晶物質と、硬化物の屈折率の違いにより、散乱状
態（つまり白濁状態）を示し、また電圧を印加した場合
は、液晶物質が配列し、液晶の屈折率（ｎｅ、あるいは
ｎｅ）と光硬化により得られた硬化物の屈折率とが一致
することにより透過状態を示すものてあり、可逆的な調
光機能をもつすぐれた素子と言える。

この素子は、このフィルム状液晶層を形成する硬化工程
の際に特定の部分のみその硬化条件を変えることにより
、部分的にそのフィルム状液晶層のしきい値電圧または
飽和電圧か異なる部分を形成できる。この他、部分的に
基板間隙を変化させても部分的にそのフィルム状液晶層
のしきい値電圧または飽和電圧が異なる部分を形成てき
るが、散乱時の光の透過率がかなり異なることとなるの
て、上記のように基板間隙は同じで硬化条件を変える方
が好ましい。

この部分的にそのフィルム状液晶層のしきい値電圧また
は飽和電圧が異なる部分を形成するだめの硬化条件の差
としては、例えば温度、光かある。このため、硬化物の
原料として光硬化性化合物を使用して、光露光による硬
化時に温度を変えて硬化させることにより、容易に得る
、１２ ことができる。

具体的には、部分的に温度を変えて同時に光露光するこ
とは、その境界線で温度差をつけにくいため、マスクを
用いて全体をある温度Ｔ。

に保ち、光照射してマスクされていない部分を硬化させ
、次いでマスクを除去して全体を他の温度Ｔ２に保ち、
再度光照射して前にマスクされていて未硬化の部分を硬
化させればよい。

これらの硬化条件は、目的、使用材料等により、実験的
に定められれば良い。

また、本発明の素子は、光露光により硬化させられた硬
化物の屈折率が、使用する液晶物質がランダムに配向し
た場合の屈折率（ｎｅ）と一致するようにされることも
できる。ここでいうランダムに配向するとは、全ての液
晶分子が基板面に対して平行又は垂直に配列しているの
でなく、硬化物のマトリックスを構成する網目もしくは
カプセル等の影響により種々の方向を向いていることを
表わす。

この場合には、電圧か印加されていない場合は、配列し
ていない（ランダムに配向）液晶物質と、硬化物の屈折
率が一致しているため、透過状態を示す。逆に、電圧を
印加した場合には、液晶物質か配列し、液晶の屈折率（
ｎｅあるいはｎ。）と光硬化により得られた硬化物の屈
折率とか一致しなくなり、散乱状態（つまり白濁状態）
を示すこととなる。

これにより電圧を印加しない状態で透明の素子が得られ
るが、光硬化により得られた硬化物が網目状もしくはカ
プセル状に存在し、液晶がこの硬化物の影響を受はラン
ダムに配向しているのと同様の状況にあるため、均一な
状態とすることが難しいという問題点がある。これは、
前者のように垂直または水平に配向させた場合には、均
一に配向させやすいが、ランダムに配向させるのは、マ
クロ的にみれは°ランダムであっても、部分的にみれば
配向状態が微妙に異なり、屈折率の差を生じ、これかム
ラとなって見え易いためである。

なお、本発明ではこの硬化物の屈折率と、使用する液晶
物質の屈折率（ｎｏ、ｎｅ、　ｎＸのいずれか）とを一
致させるものであるか、この一致とは完全に一致させる
ことか好ましいものであるが、透過状態に悪影響を与え
ない程度に、はぼ一致するようにしておけば良い。具体
的には、屈折率の差を０．１５程度以下にしておくこと
か好ましい。これは、液晶物質により硬化物が膨潤して
、硬化物が本来持っていた屈折率よりも液晶物質の屈折
率に近ずくため、この程度の差があっても、光はほぼ透
過するようになる。

本発明では光硬化性化合物を用いて、光硬化させて硬化
物のマトリックスを形成することか好ましい。

これにより、所望の部分に異なるしきい値電圧または飽
和電圧を有するフィルム状液晶層を形成することが容易
にてきる。即ち、基板の表面に光を遮光するマスクを配
置し°Ｃ硬化温度を変えることにより、容易に特定の部
分のみを硬化条件を変えて硬化させて、その部分のしき
い値電圧または飽和電圧を変えて形成させることかでき
る。

この光硬化性とは、赤外線、可視光線、紫外線、電子線
によって硬化する化合物であればよい。その光の作用も
、硬化を促進するものであれば何でもよく、光子、電子
、熱のいずれによってでもよい。

従って、光硬化性化合物は、ビニル重合、付加重合、縮
合重合、カチオン重合、アニオン重合、リビング重合等
何れてあってもよいが、水分、腐食性物質等の液晶物質
を劣化させるおそれのある物質を発生する縮合重合は一
般的にみて好ましくない。

また、重合の系は、均一、不均一系を問わない。例えば
、光硬化性化合物と液晶との混合物であってもよいし、
光硬化性化合物と液晶をポリビニルアルコール等と混合
しマイクロカプセル化したものでもよい。

この光硬化性化合物の具体的な例としては、モノアクリ
レート、ジアクリレート、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ
−ビニルピロリドン、スチレン及びそれらの誘導体、ポ
リオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウ
レタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコー
ンアクリレート、フロロアルキルアクリレート、ポリヅ
タジエン骨格、インシアヌル酸骨格またはヒダントイン
骨格等を有するアクリレート、不飽和シクロアセタール
などに代表される単官能及び多官能ビニル基を有する化
合物が例示される。

本発明では、これら種々の光硬化性ビニル系化合物の使
用が好ましい。中でも、アクリロイル系化合物を使用す
ることが、光露光後の液晶と硬化物の相分離状態及びそ
の均一性にすぐれていること、また光露光による硬化速
度が速く硬化物が安定であることから好ましい。尚ここ
でいうアクリロイル系化合物のアクリロイル基は、α位
、β位の水素がフェニル基、アルキル基、ハロゲン、シ
アノ等で置換されていてもよい。

本発明では、これらの光硬化性ビニル系化合物の内、光
照射によって重合硬化するもの、特に重合高分子化する
オリゴマーを含有するものが好ましい。

具体的には、光硬化性ビニル系化合物としてビニル基を
２個以上含有するアクリルオリゴマーを１５〜７０ｗｔ
％含有することが好ましく、光硬化後に硬化に伴う収縮
が少なく、液晶光学素子に微小なりラックが発生しにく
く、成形性が良好となる。この微小クラックが多くなれ
ば、光透過状態での光の透過率か低下する傾向となり、
素子の性能が低下する。このアクリルオリゴマーの粘度
は高すぎても低すぎても成形性に悪影響を与えるので５
０°Ｃで１５０〜５０００００ｃｐｓ程度とすることか
好ましい。

本発明で使用される液晶物質は、ネマチック液晶物質、
スメクチック液晶物質等があり、単独で用いても組成物
を用いても良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の
要求性能を満たすには組成物を用いた方が有利といえる
。特に、ネマチック液晶の使用が好ましい。

また、使用される液晶物質は、硬化性化合物に均一に溶
解することか好ましく、硬化後の硬化物の７１〜リツク
スとは溶解しない、もしくは溶解困難なものが必要てあ
り、組成物を用いる場合は、個々の液晶物質の溶解度か
できるたけ近いものか望ましい。

特に、液晶物質と光硬化性化合物とを用い、光硬化過程
を経ることにより、液晶物質と硬化物とを相分離により
固定化させ、硬化物の７トリツクス中に液晶物質か散在
した構造となり、液晶と硬化物の分布が一様となり、外
観品位、生産性に優れた素子を容易に製造できる。

本発明の素子を製造する際、硬化性化合物と液晶物質と
は５：９５〜４５：５５程度の混合物とすればよく、液
状ないしは粘稠物として使用されればよい。

また、フィルム状液晶層を形成するだめの硬化性化合物
と液晶物質との混合物は、硬化性化合物及び液晶物質と
も単独もしくは複数混合で用いてもよく、素子作成に必
要な改質剤、作成した素子の改質剤などを含んでいても
よい。具体的には、架橋剤、界面活性剤、希釈剤、増粘
剤、消泡剤、接着性付与剤、安定剤、吸収剤、色素、重
合促進剤、連鎖移動剤、重合禁十、剤、顔料、色素等を
含んでいてよい。

本発明の素子を製造する際、調製する硬化性化合物と液
晶物質との混合物は液状であっても粘稠物てあっても均
一に混合されていれば良く、素子の製造方法によって最
適なものを選へは良い。たとえば、Ｉｎ２Ｏ３−３ｎ０
２＋　５ｎ０２等の透明電極付のガラス基板を相対向す
るように配して周辺をシールしたセルには、液状で注入
した方が一般に便利てあり、透明電極付のプラスチック
、ガラス等の基板に塗布し、対向する基板を重ね合わせ
ようとする場合には、一般に粘稠状態の方か便利である
。

基板間キャップは、５〜１００μｍにて動作することか
できるが、印加電圧、オン・オフ時のコントラス１〜を
配慮すれば、７〜４０μｍに設定することか適当である
。

このようにして、基板に保持した混合物を硬化させる。

この場合、光硬化性化合物を用い、光露光により、液晶
物質と硬化物との相分離状態で固定化することか好まし
い。硬化物の屈折率を液晶物質のｎ。またはｎｅと一致
させる場合には、光露光前は、基板に保持された内容物
は均一に溶解していれば、無色透明であるが、光露光後
は配列していない液晶物質と硬化物による屈折率散乱の
ため白濁状態となる。こうして作成した本発明の素子は
、しきい硫塩１−１の電圧印加することにより、液晶物
質が配列しはしめ、硬化物と屈折率か近ずくため透過率
が上り、飽和電圧量」−の電圧を印加することにより、
硬化物と屈折率か一致し高い透過状態となる。

また、硬化物の屈折率を液晶物質の屈折率（ｎｘ）と一
致させた場合には、光露光前は、基板に保持された内容
物は均一に溶解していれは、無色透明であり、光露光後
は配列していない液晶物質と硬化物による屈折率か一致
するため透過状態どなる。こうして作成した本発明の素
子は、電圧印加することにより、液晶物質か配列し、硬
化物と屈折率かすれて散乱するため白濁状態となる。

本発明ではこの硬化の際に、部分的に硬化条件を変えて
やることにより、フィルム状液晶層のしきい値電圧また
は飽和電圧を変化させる。

この硬化条件を変えるためには、光硬化性化合物を用い
て、硬化時の温度を変えることか製造が容易で、かつ、
しきい値電圧または飽和電圧を容易に変化させることか
できる。その具体的な方法としては次のような方法かあ
る。

■特定の部分に遮光性のマスクを形成し、ある温度に保
ちつつ、光を当てて特定の部分を除いた部分を硬化させ
、次いで、遮光性のマスクを除去して温度を変えて、残
りの部分を硬化させる。

■ある温度に保ちつつ、特定の部分をレーサー等て走査
して硬化させ、温度を変えて残りの部分をレーサー等の
走査するか全体に光照射して硬化させる。

また、これらの方法を組み合わせたり、温度を３段階以
上に変化させて夫々硬化させてもよい。

本発明では、この液晶中に２色性色素や単なる色素、顔
料を添加したり、硬化性化合物として着色したものを使
用したり、基板に着色基板を使用したり、カラーフィル
ターを積層したりして特定の色を付けることもてきる。

液晶物質を溶媒として使用し、光露光により光硬化性化
合物を硬化させることにより、硬化時に不要となる単な
る溶媒や水を蒸発させる必要かないため、密閉系て硬化
でき、信頼性か高く、かり、光硬化性化合物で２枚の基
板を接着する効果も有するため、シール剤を不要にする
こともできる。

このため、一方の電極何基板上に光硬化性化合物及び液
晶物質の溶解物を供給し、さらにその上に他方の電極付
基板を重ね合せ、その後、光を照射して硬化させるとい
う生産性の良い製造方法か採用”Ｃきる。

特に、電極付基板にプラスチック基板を使用することに
より、連続プラスデックフィルムを使用した長尺の液晶
光学素子か容易に製造できる。

このような液晶と硬化性化合物のマトリックスによる液
晶を使用することにより、大面積にしても、上下の透明
電極が短絡する危険性か低く、かつ、通常のツイストネ
マチック型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密に
制御する必要もなく、大面積を有する液晶調光体を極め
て生産性良く製、造できる。なお、光の透過状態のムラ
を少なくするためには、基板間隙はある程度一定である
方か良い。このため、ガラス粒子、プラスチック粒子、
セラミック粒子等の間隙制御用のスペーサーを基板間隙
に配置する方が好ましい。具体的には、基板上に光硬化
性化合物及び液晶物質の混合物に基板間隙制御用のスペ
ーサーを含有させて供給するか、混合物を供給前または
後にスペーサーを供給して、他方の基板を重ね合わせる
ようにすれば良い。この場合、重ね合わせた後に加圧し
、その後、硬化させることにより、より均一な基板間隙
になりやすい。

このような液晶光学素子は、表示素子としても使用可能
であるか、大面積化が容易であること及び後で切断して
所望のサイズにできること等から調光体として使用した
場合に好適である。調光体として使用される場合には、
通常は透過型であるため、電極は透明電極とされる。

もちろん、その一部に低抵抗化するための金属リード部
を併設したりしてもよい。また、調光鏡として使用する
場合には、一方の電極を反射電極としてもよい。

この液晶光学素子は、基板がプラスチックや薄いガラス
の場合にさらに保護のためにプラスデックやガラス等の
保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガラス、
線入ガラス等にしてもよい等種々の応用か可能である。

特に、電極付基板としてプラスチック基板を使用して液
晶光学素子とし、電極取り出し線を付けて、これを液晶
光学素子よりもやや大きい２枚のカラス板間にポリビニ
ルブチラール等の接着性材料層を介して挟持して、加熱
又は光照射により、接着性材料層を硬化させて、液晶光
学素子とガラス板とを一体化し合せカラス状にして使用
することが好ましい。中でも接着性材料をポリビニルブ
チラールとすることにより、通常の合わせガラスと極め
て類似した構造とすることができる。

この液晶光学素子を製造するには、所望の形状の基板を
２枚準備して、これを組合せて液晶光学素子を製造して
もよいし、連続プラスデックフィルム基板を使用したり
、長尺ガラス基板を用いて製造して、後で切断する方式
で製造してもよい。

この液晶光学素子を用いた調光体の用途としては窓、天
窓、間仕切り、扉等の建築材料、窓、ムーンルーフ等の
車両用材料、各種電気製品用のケース、Ｉ＜ア、蓋等の
材料に使用可能である。

調光体として使用する場合には、この液晶光学素子に、
これを駆動するだめの２種類以」−の電圧を印加できる
駆動手段を付加すれば良い。

この駆動手段としては、後述するように通常数十Ｖ程度
の交流電圧を電圧を切り替えて印加することかできるも
のか使用される。

また、この調光体を種々の物体を配置する配置手段と組
み合せて、各種商品を展示するショーウィンドウ、ショ
ーケース等の物体展示体に使用することもできる。

また、本発明の液晶光学素子を複数個組合せて、夫々を
２種類以上の電圧な印加できる駆動手段で個別に駆動可
能にし、文字や図形を表示するという表示装置にも使用
できる。例えば、１０ｃｍ角の液晶光学素子を１６Ｘ　
１６ドツトになるように配置し、漢字を表示することに
より、従来の液晶表示素子ではできなかったような１文
字が１１１１以上の大型表示装置も可能となる。

本発明の液晶光学素子は、駆動のために電圧を印加する
時には、液晶の配列が変化するような交流電圧を印加す
ればよい。具体的には、５〜１００Ｖで１０〜１０００
肚程度の交流電圧であって、素子の光の透過状態か変化
するような２以上の電圧を切り替えて印加すればよい。

また、電圧を印加しない時には、通常は電極間をオーブ
ンにするか短絡すればよいが、しきい値以下の電圧を印
加してもよい。

また、異なる３段階の電圧を印加して透過率を変えるよ
うにしてもよい。

本発明の素子は、表示用素子、とりわけ従来の液晶表示
素子が困難であった、大面積表示素子、湾曲状ての表示
素子等に利用てきるほか、大面積の調光素子、光シヤツ
ター等、数多くの利用が考えられる。

また、電球等の光源の前に設置して、例えばフォグラン
プと通常のランプの切替を電気的に行う用途にも使用て
きる。

また、本発明では一方の電極を鏡面反射電極として鎖と
して使用してもよく、この場合には裏側の基板は不透明
なガラス、プラスチック、セラミック、金属製とされて
もよい。

また、カラーフィルターを併用したり、液晶中に二色性
色素、顔料を混入したりしてカラー化したり、他のデイ
スプレーであるＴＮ液晶表示素子、エレクトロクロミッ
ク表示素子、エレクトロルミネッセンス表示素子等と積
層して使用してもよく、種々の応用が可能である。

［作用コ 例えば、前述のような方法により光硬化性化合物を用い
、温度なＴ１、Ｔ２及びＴ、（Ｔ。

＜　Ｔ　２＜　７３　）と変化させて光露光してフィル
ム状液晶層を硬化させた場合、これにより製造した液晶
光学素子に電圧を印加した際の印加電圧と光の透過率と
の関係は、例えば第１図のようになる。

第１図から明らかなように、光露光時に温度を変化させ
て得られたフィルム状液晶層は、温度をＴ□、Ｔ２、Ｔ
３と変化させるに従い、そのしきい値電圧はＶｔ８、Ｖ
ｔ２、Ｖｔ３と順次変化し、飽和電圧はＶｓ、、ＶＳ２
、ＶＳ３と変化する。

このため、Ｖ　ｏ　＜　Ｖ　１＜　Ｖ　２　＜　Ｖ　３
であってＶｏ＜ＶＳ、、Ｖｔ、＜　Ｖ　、　＜　Ｖｓ、
、Ｖｔ２くＶ２くＶｓ２、Ｖｔ３くＶ３なる電圧で駆動
すれば良い。

なお、ｖｏは通常電圧を印加しないか短絡とされれば良
い。また、ｖ３は通常Ｖｓ３と同程度かそれよりも高く
されれば良い。

もっとも、このしきい値電圧の変化量及び飽和電圧の変
化量は、使用した硬化物の原料と液晶物質、添加剤等に
より異なり、第１図のように同じ程度変化するものもあ
れば、一方のみ変化したり、変化量が異なるものもある
。このため、使用される系によって、硬化条件を実験的
に定めて硬化させ、また、駆動電圧を設定するようにす
れば良い。

［実施例］ 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

実施例１ アクリル系光重合性樹脂２部、液晶（ＢＤＨ社製ｒＥ−
８４）を３部、光硬化開始剤（メルク社製「ダロキュア
−１１１６４）　０．０４部を均一に溶解し、これに２
０μｍのスペーサー０．０１部を加えた混合物をＩＴＯ
付きポリエチレンテレフタシー１〜フイルムトに流延し
、その上に１１１０付きポリエチレンテレフタレートフ
ィルムを重ね合せた。

これを温度を２０°Ｃと３５°Ｃで、紫外線照射装置に
より２分間光露光して硬化させた。このようにして得ら
れた素子は、いずれも電圧を印加しない状態で全面散乱
状態であり、５０Ｈｚ、１００ｖの電圧を印加したとこ
ろ全面透明状態となった。

この２種類の素子のしきい値電圧及び飽和電圧を調べた
ところ、硬化温度２０°Ｃの場合のしきい値電圧及び飽
和電圧は夫々２Ｖ及び２８Ｖてあり、硬化温度３５℃の
場合のしきい値電圧及び飽和電圧は夫々２２Ｖ及び７４
Ｖであった。

そこで、同じ混合物をＩＴＯ付きポリエチレンテレフタ
レートフィルム間に挟持して、表面にｒＡＪの字状のマ
スクを配置して、２０°Ｃて紫外線照射装置により２分
間光露光し、マスクを除去して３５℃に温度を上げて紫
外線照射装置により再度露光した。

この素子は、電圧を印加しない状態で全面散乱状態であ
り、５０Ｈｚ、２０Ｖの電圧を印加したところｒＡＪの
文字パターンのみが散乱状態であり、周囲はほぼ光が透
過してくる状態となり、５０Ｈｚ、１００Ｖの電圧を印
加したところ全面透明状態となった。

実施例２ アクリル系光重合性樹脂１部、液晶（ロッシュ社製ｒＲ
ＯＴＮ４９３１Ｊ　）を２部、光硬化開始剤としてベン
ゾインイソプロピルエーテル０．０５部を均一に溶解し
た混合物を基板間隙が２５μｍのＩＴｏ付きガラス基板
セルに注入し、注入口を封止した。

これを温度を２０°Ｃと３５°Ｃで、紫外線照射装置に
より１分間光露光して硬化させた。このようにして得ら
れた素子は、いずれも電圧を印加しない状態で全面散乱
状態てあり、５０Ｈｚ、１００ｖの電圧を印加したとこ
ろ全面透明状態となった。

この２種類の素子のしきい値電圧及び飽和電圧を調べた
ところ、硬化温度２０°Ｃの場合のしきい値電圧及び飽
和電圧は夫々０，５Ｖ及び２６Ｖであり、硬化温度３０
°Ｃの場合のしきい値電圧及び飽和電圧は夫々３Ｖ及び
５２Ｖであった。

そこで、同じ未露光のセルを用いて、表面にｒＡＪの字
状のマスクを配置して、３０℃で紫外線照射装置により
１分間光露光し、マスクを除去して２０°Ｃに温度を下
げて紫外線照射装置により再度露光した。

この素子は、電圧を印加しない状態で全面散乱状態であ
り、５０Ｈｚ、１５Ｖの電圧を印加したところｒＡＪの
文字パターンの散乱状態が周囲の部分よりも弱く、透過
率が高く、５０１１ｚ、　１００Ｖの電圧を印加したと
ころ全面透明状態となった。

実施例３ 実施例１で用いた素子を２８°Ｃで硬化させたところ、
しきい値電圧及び飽和電圧は夫々１２Ｖ及び４２Ｖであ
った。

実施例１の未露光の素子の基板」二にサイコロの４と同
様に４個の円形のマスクを配置し、２００Ｃに保ちつつ
紫外線照射装置により２分間光露光し、次いで、４個の
円型のマスクの内、上側の２個のマスクを除去し、２８
°Ｃに温度を上げて再度露光し、さらに残った下側の２
個のマスクを除去して３５°Ｃに温度を上げて再度露光
した。

この素子は、電圧を印加しない状態で全面散乱状態であ
り、５０Ｈｚ、ＩＯＶの電圧を印加したところ、マスク
の用いたものと同形状の４個の円形のパターンが散乱状
態となり、他の部分か半透明状態となった。また、５０
Ｈｚ、４０Ｖの電圧を印加したところ、下側の２個の円
形のパターンのみかやや弱い散乱状態となり、他の部分
は透明状態となった。さらに５０ＦＩｚ、１００Ｖの電
圧を印加したところ全面透明状態となった。

この例では、電圧無印加と、３種類の電圧印加により、
４種類の透過状態を取ることができた。

実施例４．５ 実施例１及び実施例３で製造した素子を２枚のガラス板
の間に２枚のポリビニルブチラール膜を介して挟持し、
オートクレーツ内で加熱加圧して一体化させた。

このようにして一体化された素子は、外圧に対して安全
であり、信頼性も高いものであった。

実施例６ マスクのパターンとしてスキーをしている人物像のパタ
ーンを使用し、実施例１と同様にして素子を製造した。

この素子をスキー用品を配置したショーウィンドウの前
に調光体として設けた。このショーウィンドウは電圧を
印加しない状態ては、散乱状態で中が見えなく、５０　
Ｈｚ、２０Ｖの電圧を印加したところスキーをしている
人物像のパターンのみか散乱状態で表示され、周囲はほ
ぼ光が透過してくる状態となり、ショーウィンドウの中
か見え、５０　！（ｚ、１００Ｖの電圧を印加したとこ
ろ全面透明状態となって、ショーウィンドウか見えた。

実施例７ マスクのパターンとして円状の孔を有するパターンを使
用し、実施例１と同様にして素子を製造した。

この素子を調光体とし゛Ｃ使用し、ドアに使用した。こ
のドアは電圧を印加しない状態では、全面か散乱し中か
見えなかった。５０　＋Ｉ　ｚ、２０Ｖの電圧を印加し
たところ、丸い孔の部分のみから中が見え、５０Ｉｌｚ
、１００Ｖの電圧を印加したところドア全面か透明状態
となって中か見えた。

これにより、ドアの内部の部屋を使用中には中が見えな
く、必要に応じて丸い孔の部分のみが透過状態となり、
未使用の時にはドアが完全に透明で一目で分かる。

実施例８ マスクのパターンとして基板よりも小さい正方形状のマ
スクを使用し、実施例１と同様にして素子を製造した。

この素子を８×８個て］文字を表示できるようにして１
〜ワット示型の表示装置を作成した。

３　に の表示装置は、５０　ｔｌ　ｚ、２０Ｖの電圧を印加し
た場合には、各１くットの中央部分の正方形のみか透過
状態となり、５０Ｈｚ、１００Ｖの電圧を印加した場合
にはドツト全面が透明となって、光の透過量が変化した
表示がなされた。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明は、新規な液晶光学素子及びその製
造方法を提供するものであり、得られる硬化物の屈折率
か、使用する液晶物質の常光屈折率（ｎｅ）、異常光屈
折率（ｎｅ）または液晶物質がランダムに配向した場合
の屈折率（ｎｘ）のいずれかと一致するように選ばれた
硬化物マトリックス中に液晶物質が分散保持されたフィ
ルム状液晶層な−・対の電極付基板間に挟持してなる液
晶光学素子であって、部分的にそのフィルム状液晶層の
しきい値電圧または／及び飽和電圧か異なる部分を設け
ることにより、従来の液晶光学素子と同等の効果を保ち
つつ、電極のパターニングをすることなしに、全面散乱
、全面透過のみならず、特定のパターンを現出せしめる
ことができる。

本発明では、硬化性化合物と液晶物質との混合物を用い
、その相分離を固定化してフィルム状液晶層を形成する
ことにより、生産性に優れており、大型の液晶光学素子
を容易に製造できる。特に、硬化性化合物として光硬化
性化合物を用い、光露光により硬化させる際に、温度を
変えて硬化させることにより、容易に部分的にしきい値
電圧または飽和電圧を変化させることができる。また、
光硬化させているため、硬化時間も短く、極めて生産性
が高い。

また、従来の液晶光学素子の製造方法と基本的に同一の
方法で製造でき、わずかな工程の付加がなされるのみで
あり、生産性をほとんど低下させない。

また、特定のパターンのマスクを用いてパターニングす
ることにより、この特定の部分の硬化と残りの部分の硬
化とを温度を変えるのみて同し装置て連続して行うこと
ができるという利点もある。

さらに、全面散乱、全面透過の２状態も可能゛Ｃある上
に、電極のパターニングをすることなしに、特定の文字
や図形か表示可能となる。また、文字、図形、グラフ等
を連続した忰で囲むことも容易に可能となり、表示の自
由度、表示パターンの設計の容易性が向トするという利
点も有する。

本発明では光硬化性ビニル系化合物を使用することによ
り素子の信頼性か高く、合せガラス様の構造を有してお
り、外圧による破損を生じにくく安全性が高い。

さらに、この基板の少なくとも一面に保護板を設けるこ
とにより、安全性が向」−シ、特に、両面に保護板を設
けることにより破損を生じにくくなる。

特に、基板−Ｆに液晶物質、光硬化性化合物、特に光硬
化性ビニル系化合物、さらに必要に応して光硬化開始剤
との混合物を供給し、その十に他方の基板な載置するこ
とにより、大面積の素子を極め°Ｃ生産性良く製造でき
る。このため、カラスの場合にもかなり長尺の基板が使
用できるし、プラスチックの基板では連続フィルムによ
る連続プロセスも可能となる。

特に、基板にプラスチック基板を使用した場合には、生
産性は良い反面、強度が劣っているため、大面積化した
際に、破損し易くなったり、湾曲したりする。このため
、両面に保護板を設ける効果が大きい。中でも保護板と
してガラス板を使用し、接着性材料て接着することによ
り、合わせガラスと類似の構造となり、安全て信頼性が
高くなる。

又、本発明の液晶光学素子は、光硬化性ビニル系化合物
を使用することにより、液晶物質と硬化したビニル系化
合物とか細かな３次元網目状マトリックスを構成して、
液晶物質が分散していることとなるため、素子を製造後
所望の大きさに切断して使用することもできる。

この場合、マトリックス中に液晶の分散体か互いにつな
がっているため、電圧印加の際、液晶が均一に配列し易
いためマイクロカプセル状や独立した液晶粒から構成さ
れる素子と比べて、透明状態でのヘースか小さく、駆動
電圧が低くてすむ。また、白濁状態の際、素子か赤っぽ
くなることを防ぐといった効果もある。

本発明の液晶光学素子は、外観品位、生産性に優れた素
子てあって、大面積、湾曲状での表示に、また大面積て
の調光、光シヤツター等に広く利用することがてきる。

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内て種
々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶光学素子の一例に電圧を印加し
た際の印加電圧と光の透過率との関係を示すグラフ。 しきい値電圧：Ｖｔ、、Ｖｔ２、Ｖｔ３飽和電圧　　：
Ｖｓ、、ＶＳ２、ＶＳ３■辷Ｍ２″’Ｖ５３ ■、Ｖｔ２Ｖｔ３ −１つ矧゛ミヒノヨ已

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の
   常光屈折率（ｎ＿ｏ）、異常光屈折率（ｎ＿ｅ）または
   液晶物質がランダムに配向するした場合の屈折率（ｎ＿
   ｘ）のいずれかと一致するように選ばれた硬化物マトリ
   ックス中に液晶物質が分散保持されたフィルム状液晶層
   を一対の電極付基板間に挟持してなる液晶光学素子にお
   いて、部分的にそのフィルム状液晶層のしきい値電圧が
   異なる部分を有することを特徴とする液晶光学素子。
2. （２）得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の
   常光屈折率（ｎ＿ｏ）、異常光屈折率（ｎ＿ｅ）または
   液晶物質がランダムに配向するした場合の屈折率（ｎ＿
   ｘ）のいずれかと一致するように選ばれた硬化物マトリ
   ックス中に液晶物質が分散保持されたフィルム状液晶層
   を一対の電極付基板間に挟持してなる液晶光学素子にお
   いて、部分的にそのフィルム状液晶層の透過率の変化が
   飽和に達する電圧が異なる部分を有することを特徴とす
   る液晶光学素子。
3. （３）請求項１または２の液晶光学素子の両面に保護板
   を接着性材料層で接着したことを特徴とする液晶光学素
   子。
4. （４）請求項１または２の液晶光学素子の製造方法おい
   て、硬化物の原料である硬化性化合物を硬化をさせる際
   に、部分的に硬化条件を変えて硬化させることを特徴と
   する液晶光学素子の製造方法。
5. （５）請求項１または２の液晶光学素子の製造方法おい
   て、部分的に異なる温度条件下で硬化物の原料である光
   硬化性化合物を硬化をさせることを特徴とする液晶光学
   素子の製造方法。
6. （６）請求項１または２または３の液晶光学素子と、そ
   れに電圧を印加する駆動手段とからなり、印加電圧によ
   り３以上の光の透過状態を得ることを特徴とする調光体
   。
7. （７）請求項１または２または３の液晶光学素子を複数
   個組合せ、夫々を個々に駆動可能な駆動手段を設けた表
   示装置。