JPH0561023A - 液晶光学素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本液晶素子は、透明導電膜８２、８６を表面
にコーティングした基板８１、８７を透明導電膜が内側
となるようにして組み合わせる事によって負の誘電率異
方性を持つ液晶球８４が分散している光硬化性化合物８
３を狭持する構造をとる。液晶球８４と光硬化性化合物
８３からなる調光層は光の照射によって固体化する際に
液晶のフレデリックス転移点より十分に強い磁界を印加
しながら、光を照射して固体化する事によって液晶分子
を電圧無印加状態において基板と垂直に配向し、電圧を
印加する事によって基板と水平に配向する。 【効果】 以上の結果、本発明による液晶素子によれば
光散乱度を理論的に最大の値とすると同時に、電圧無印
加時に透明状態、電圧印加時に光散乱状態となる高分子
分散型液晶素子を提供する事が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２周波駆動液晶あるい
は誘電率異方性が負の液晶を使用した透過散乱型の液晶
光学素子およびその製造方法に関する。さらに詳しく
は、本発明の液晶光学素子は、文字、図形等を表示する
表示装置、入射光の透過−遮断を制御する調光ガラス、
光シャッター等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、従来ネマチック液晶を
使用したＴＮ型や、ＳＴＮ型のものが実用化されてい
る。しかし、これらは偏光板を要するため、明るさ、コ
ントラストにおいて制限を受けるという欠点を有してい
る。

【０００３】一方、偏光板を要しない素子として特表昭
５８−５０１６３１号には、液晶材料をカプセル化し、
高分子中に分散する素子が開示されている。この高分子
分散液晶素子は、液晶分子の長軸方向または短軸方向の
いずれか一方の屈折率と高分子物質の屈折率とを等しく
しておき、液晶の向きを変えることによって透明−散乱
状態を制御している。

【０００４】この高分子分散液晶素子は、図８（ａ）に
示すようにＩＴＯ等の透明導電膜８２、８６を表面にコ
ーティングした基板８１、８７を透明導電膜が内側とな
るようにして組み合わせ、液晶球８４が分散している光
硬化性化合物８３を基板８１、８７により狭持してい
る。この液晶素子は、２枚の基板間に光硬化性化合物と
誘電率異方性が正の液晶材料との混合溶液を注入し、光
を照射して作製する。光を照射すると、光硬化性化合物
が硬化する際に、液晶材料が球状に分離される。この液
晶素子の液晶の平均分子方向８５（矢印は液晶分子の平
均ダイレクタ方向を示す）は、電圧を印加しない状態で
任意の方向を向いている。この状態では、光硬化性化合
物８３と液晶球８４の平均屈折率は異なるために、外部
からの入射光は散乱される。一方、この液晶素子に電圧
を印加した場合の液晶の平均分子方向を図８（ｂ）に示
す。用いた液晶の誘電率異方性が正であるため、電圧を
印加すると液晶の平均分子方向８５は基板と垂直になる
ように配列する。液晶の持つ長軸方向の屈折率が光硬化
性化合物の屈折率と等しくなるように設定してあるとす
ると、電圧印加時に外部から入射した光は散乱されずに
透過する。

【０００５】また、このような光学素子においては、電
圧を印加し液晶材料を配向させながら光照射を行い硬化
させると、電圧を切っても電圧を印加した状態を維持す
ることが報告されている（特開昭６３−３０１９２２号
公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特表昭５８−５０１６
３１号公報に開示された高分子分散液晶素子で光散乱度
を最大にしたいならば、液晶材料の屈折率と光硬化性化
合物の屈折率との差を最大にすれずよい。すなわち、液
晶の平均分子方向を基板と水平方向にすればよい。しか
し、この素子では電圧を除いたときの液晶分子の方向は
ランダムであり、この液晶素子をマクロ的に観察した場
合には、液晶球の屈折率は、液晶材料の長軸方向の屈折
率と短軸方向の屈折率の間の値をとる。このため、液晶
材料と光硬化性化合物との屈折率差は、液晶材料の持つ
屈折率異方性より小さくなり、光散乱状態が悪くなると
いう課題がある。

【０００７】ところで、以前から電圧を除いたとき透明
になり、電圧印加時に光を散乱するリバースモードの要
求がある。これには、電圧無印加時に液晶材料の屈折率
と高分子物質の屈折率とを合わせることが必要となる
が、電圧無印加時に液晶分子がランダムに向いている
と、これは非常に困難を伴う。特表昭５８−５０１６３
１号公報に開示された高分子分散液晶素子では、リバー
スモードの実現は困難であるという課題がある。

【０００８】また、特開昭６３−３０１９２２号公報に
記載の高分子分散液晶素子は、電圧を切っても液晶分子
の方向はランダムとならず、硬化時の配向状態を維持す
る。しかし、通常は硬化時の配向状態を変えずに一定の
配向状態のまま使用している。配向状態を変える場合
は、基板面に対してある角度傾いて配向している液晶分
子を基板と垂直な方向に変えることしかできない。この
場合にも、上記と同様に液晶材料と高分子物質の屈折率
の差は液晶材料の持つ屈折率異方性より小さくなるとい
う課題がある。

【０００９】本発明は、以上の課題を解決し、光透過状
態と光散乱状態の比を理論的に最大の値とすることを目
的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、リバースモー
ドを容易に実現できる液晶素子を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極層を有す
る少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、光硬化性化
合物と、誘電率異方性が負または正負両方の値をとるこ
とのできる液晶材料とを狭持してなる液晶光学素子であ
って、前記液晶材料の光硬化性化合物との界面が前記基
板と垂直な方向に配向していることを特徴とする液晶光
学素子である。

【００１２】また、その製造方法は、電極層を有する少
なくとも一方が透明な２枚の基板間に、光硬化性化合物
と誘電率異方性が負または正負両方の値をとることので
きる液晶材料とからなる溶液を注入し、前記液晶材料の
分子方向が前記基板と垂直方向に向くような電界または
前記液晶材料のフレデリックス転移点以上の磁界を前記
基板間に印加した状態で光を照射し、調光層を形成する
ことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明では、電極層を有する少な
くとも一方が透明な２枚の基板間に、光硬化性化合物
と、２周波駆動液晶材料とを狭持してなる液晶光学素子
であって、前記液晶材料の光硬化性化合物との界面が所
定の方向に配向していることを特徴とする液晶光学素子
を提供する。液晶材料として２周波駆動液晶（誘電率異
方性が正負両方の値をとることのできる液晶）を用いた
場合には、液晶材料の界面は必ずしも基板と垂直な方向
に配向している必要はなく、任意の向きに配向していれ
ばよい。

【００１４】この場合の製造方法は、前記した製造方法
で、液晶材料の分子方向が基板と垂直方向に向くような
電界またはフレデリックス転移点以上の磁界を印加して
いたのを所定の大きさの電界または磁界を印加しながら
調光層形成すればよい。

【００１５】このとき、光硬化性化合物と誘電率異方性
が正負両方の値をとることのできる液晶材料との比率が
所定の比率に調整された溶液を、電極層を有する少なく
とも一方が透明な２枚の基板間に注入し、基板間に電界
または磁界を印加した状態で光を照射し、調光層を形成
すると駆動時に印加電圧を除いても所定の透過率を維持
することのできるメモリー性のある液晶光学素子が実現
できる。

【００１６】メモリー性のある液晶光学素子では、所定
の間隔で電圧を印加し、所定の透過率を長時間維持する
ことを特徴とする駆動方法を提供できる。また、この液
晶光学素子を複数個組合せ、時分割駆動させることもで
きる。

【００１７】また、本発明を投射型液晶表示装置に適用
する場合には、光源と、光源からの光を平行化するレン
ズと、前述のいずれかの液晶光学素子と、この液晶光学
素子を透過した光を集光するレンズと、この集光レンズ
の焦点に設置したピンホールフィルターと、このピンホ
ールフィルターを透過した光をスクリーン上に投影する
投射レンズユニットとから構成する。

【００１８】本発明に用いられる基板は、ＩＴＯ等の透
明性の高い電極層を表面に有する少なくとも一方が透明
な基板であり、ガラス、プラスチック、金属等が使用で
きる。２枚の基板は、電極が調光層側になるように設置
する。基板の間隔設定には、通常の液晶デバイスに用い
られるスペーサーを使用することができ、その間隔は、
３μｍ〜３０μｍ程度が望ましい。また、電極層は基板
に一様に形成されていてもよいが、対向基板間で短冊状
に構成されたそれぞれの電極が直交するように配置した
単純マトリクス構成や、画素単位でアクティブ素子を付
加したアクティブマトリクス構成としてもよい。

【００１９】本発明に使用される液晶材料としては、周
波数を変化させることにより、配向ベクトルに平行な誘
電率と垂直な誘電率の差（Δε）が負または正負両方の
値をとることのできる液晶材料であれば特に限定され
ず、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリッ
ク液晶等いずれを用いることもできる。また２色性色素
を混入したゲスト−ホスト型によりカラー化することも
できる。

【００２０】光硬化性化合物は通常、紫外線等の光を照
射することにより硬化物を形成する高分子前駆体であ
り、重合性モノマーまたは重合性オリゴマーあるいは重
合性モノマーと重合性オリゴマーの混合物等をが用いる
ことができる。重合性モノマーとしては、メチルアクリ
レート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチル
ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレー
ト、ブタンジオールモノアクリレート等のアクリル系モ
ノマーが挙げられ単一物質でも２種類以上の物質の混合
物でも構わない、重合性オリゴマーとしては、ウレタン
アクリレートオリゴマー系、エポキシアクリレートオリ
ゴマー系あるいはエステルオリゴマー系等が挙げられ単
一物質でも２種類以上の混合物でも構わない。

【００２１】光硬化の開始剤としては、通常の紫外線硬
化性化合物の開始剤として用いられるものでありアセト
フェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、チオキ
サンソン系が使用できる。また開始剤は固体でも液体で
も構わないが素子の均一性の点から光硬化性化合物に溶
解または相溶するものが望ましい。

【００２２】光照射時の印加電圧および周波数は、目的
とする初期透過率によって決められる。液晶光学素子の
必要な特性に応じて液晶材料が電場方向に対し垂直にな
るような周波数の電圧を印加する場合もあるし、平行に
なるような周波数を印加する場合もある。

【００２３】硬化物中に存在する液晶材料の形状は、使
用した液晶材料と光硬化性化合物の濃度、種類等により
異なるが、液晶材料が硬化物中に分散していても硬化物
が液晶材料中に３次元ネットワーク状に存在していても
構わない。

【００２４】本発明によって得られる電圧印加を除いた
時の透過率変化量が大きい液晶光学素子においては、初
期透過率を大きくすることにより、電圧印加で散乱し、
無印加で透明ないわゆるリバースモードが可能となる。
具体的には光硬化物の屈折率を液晶材料の常光屈折率と
一致あるいは近い値とし、液晶材料のΔεが正となる周
波数の交流電圧を印加した状態で光を照射して硬化させ
ることにより高い初期透過率を得ることができる。液晶
材料のΔεが負となる周波数の交流電圧を印加すると透
過状態から散乱状態になる。この印加電圧を除くと散乱
状態にもどる。初期透過率としては８０％以上、透過率
変化量は６０％以上が望ましい。

【００２５】次に、電圧印加を除いた時の透過率変化量
が小さい液晶光学素子は、電圧の印加を除いても透過率
を固定することができる。その透過率は印加する電圧お
よび周波数によって変化させることができる。

【００２６】具体的には光硬化物の屈折率を液晶材料の
常光屈折率と一致あるいは近い値とした場合には、液晶
材料Δεが正となる周波数の交流電圧を印加すれば、透
過率が上昇し、所定の透過率となる。その後、電圧の印
加を除いてもこの透過率を維持する。この状態から透過
率を上げるためには、さらにΔεが正となる周波数の交
流電圧を印加すれば良い。またΔεが負となる周波数の
交流電圧を印加すれば透過率を下げることができ、この
状態で電圧の印加を除いても透過率はその値を維持す
る。上記のように、適当な電圧および周波数の電圧を印
加することにより液晶光学素子の透過率を任意の値にす
ると同時にその透過率を高い割合で固定することがで
き、電圧を印加することなしに広範囲の透過率をとるこ
とができる。初期透過率は、０％から１００％まで任意
し値をとることが可能である。またこの透過率変化量は
１０％以下が望ましい。

【００２７】本発明の液晶光学素子の用途としては、窓
や間仕切り等の建築材料や文字や図形を表示する表示装
置がある。

【００２８】本発明の液晶光学素子は電圧の印加を除い
ても所定の透過率を維持することも可能であるが、長時
間の間には、多少透過率が経時変化を示す場合もある。
この場合は、本発明の液晶光学素子にある時間の間隔で
電圧を印加することにより所定の透過率を長時間維持す
ることが可能となる。この方法では、所定の透過率を維
持するために従来の液晶光学素子のように電圧印加を常
に行う必要がなく、消費電力の低減が可能となる。また
その透過率は印加電圧により任意に変更できるため窓、
間仕切り等に使用する場合、極めて好都合である。

【００２９】また本発明の液晶光学素子は電圧の印加を
除いても所定の透過率を維持するため、時分割駆動によ
る表示も可能である。この液晶光学素子を複数個組合わ
せたディスプレイを作成することができ、従来よりも大
面積の表示が可能となる。

【００３０】次に、変化量が大きい液晶光学素子におい
ては、初期透過率を大きくすることにより、電圧印加で
散乱し、無印加で透明ないわゆるリバースモードが可能
となる。具体的には光硬化物の屈折率を液晶材料の常光
屈折率と一致あるいは近い値とし、液晶材料のΔεが正
となる周波数の交流電圧を印加した状態で光を照射して
硬化させることにより高い初期透過率を得ることができ
る。液晶材料のΔεが負となる周波数の交流電圧を印加
すると透過状態から散乱状態になる。この印加電圧を除
くと散乱状態にもどる。初期透過率としては８０％以
上、透過率変化量は６０％以上が望ましい。

【００３１】

【作用】高分子分散液晶素子で、光透過状態と光散乱状
態の比を最大にするには、光透過状態のとき光硬化性化
合物と液晶材料の屈折率を一致させ、光散乱状態のとき
光硬化性化合物と液晶材料との屈折率差を最大となるよ
うにすればよい。すなわち、液晶材料の長軸方向の屈折
率と短軸方向の屈折率のどちらか一方と光硬化性化合物
の屈折率を一致させ、液晶分子の方向が基板と水平な方
向に向く状態と垂直な方向に向く状態の２状態を制御で
きる構成とすればよい。

【００３２】本発明では、光硬化性化合物を硬化させる
際に、液晶材料の分子方向が基板と垂直方向に向くよう
な電界または液晶材料のフレデリックス転移点以上の磁
界を基板間に印加した状態で光を照射している。このた
め、液晶材料は光硬化性化合物との界面で基板と垂直方
向に配向した状態で固定される。光硬化性化合物の硬化
後は液晶分子はこの界面のアンカーリングにより、作成
時の電界または磁界を切ってもランダムな状態に戻るこ
とができず固定化される。この状態は誘電率異方性が正
の液晶では変えることはできないが、本発明では誘電率
異方性が負の液晶または２周波駆動液晶を用いることに
より、任意の透過率に変化させることができる。すなわ
ち、印加する電圧の大きさまたは周波数を制御すること
によって液晶分子の方向を基板と水平方向に変えること
ができる。ゆえに電圧無印加時に垂直方向に電圧印加時
に水平方向に液晶分子の方向を制御できるため、光透過
状態と光散乱状態の比を最大限引き出すことができる。

【００３３】例えば、誘電率異方性Δεが負の液晶を用
いて高分子分散型液晶を構成する場合には、誘電率異方
性Δεは負であるが、分子の基板骨格にベンゼン環を持
つ通常の液晶分子では、磁化率異方性Δχは正であるた
めに、光硬化性化合物と前記液晶の混合溶液に対して基
板と垂直な方向の磁場４５（図４を参照）を印加する
と、この磁場４５の強さが液晶のフレデリックス転移点
より十分に強ければ液晶分子は液晶の持つΔχによって
液晶分子は基板と垂直な方向を向く。この状態において
光を照射すると、図４（ａ）に示したように液晶の平均
分子（ダイレクタ）方向８５は基板と垂直となったまま
となる。この状態で、本発明による液晶素子を基板の方
向から見た場合に液晶球８４内部の液晶分子の示す屈折
率と光硬化性化合物８３の屈折率がほぼ等しい値とする
と光の散乱は起こらず、その結果透明状態となる。一
方、この液晶素子に対して電圧を印加すると液晶球中の
液晶分子の持つ誘電率異方性Δεが負であるために液晶
分子は印加された電界によって液晶分子の分子長軸の方
向が基板に対して水平になるように動く。このときに液
晶分子はどの方向に倒れるかは規定されていないので図
４（ｂ）に示したようにある場所の液晶分子がどちらの
方向を向くかは不明であるために、この状態で液晶素子
を基板の方向からみると液晶分子は全て基板に対して水
平に配列しており液晶分子の示す屈折率と光硬化性化合
物８３の屈折率の差は最大となり、そのために入射した
光は散乱され白濁して見える。

【００３４】一方、２周波駆動液晶を用いた場合には、
基板と垂直な方向に配向させる必要はなく、任意の方向
に配向させた状態で光硬化性化合物を硬化させればよ
い。２周波駆動液晶は、印加電圧および周波数を変える
ことで配向状態を基板と水平方向にも垂直方向にも制御
できるため、初期状態での液晶分子の方向を一定にでき
さえすればよい。その際、２周波駆動液晶のクロスオー
バー周波数ｆｃは、一般に温度の上昇とともに増加する
ため、使用温度でのｆｃを確認しておく必要がある。例
えば、硬化温度でクロスオーバー周波数ｆｃが１０ｋＨ
ｚで、これ以下の周波数でΔε＞０となり、これ以上の
周波数でΔε＜０となる液晶材料を用いたとする。光硬
化性化合物を硬化させる際に、１０ｋＨｚよりも低周波
の電圧を印加しながら硬化させると、基板と垂直方向に
配向し、１０ｋＨｚよりも高周波電圧を印加しながら硬
化させると、基板と水平方向に配向する。

【００３５】この配向状態は、硬化時とは逆の周波数を
印加することにより、変えることができる。つまり、硬
化時低周波電圧を印加し、初期透過率の高い素子は、次
に高周波電圧を印加することにより、透過率を低くする
ことができる。

【００３６】また、本発明の液晶光学素子に一旦電圧を
印加した後、これを切った場合、電圧印加時の透過率を
維持するものと、もとの初期透過率に戻るものの２種類
があることを本発明者らは発見した。鋭意検討した結
果、この現象は、光硬化性化合物と２周波駆動液晶材料
との組み合わせや混合比率及び駆動時に印加する電圧を
変えることにより、つくり分けられることを見出した。

【００３７】さらに、本発明の液晶光学素子では、電圧
無印加時においても液晶分子はランダムではなくある配
向状態をとっているため、この状態の液晶材料の屈折率
と光硬化性化合物との屈折率とを一致させるのが容易と
なる。したがって、リバースモードの素子が容易に実現
できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。

【００３９】実施例１ 重合性モノマーの２−エチルヘキシルアクリレート１部
と重合性オリゴマーＰＥ９０００［根上工業（株）製］
１部と２周波駆動液晶ＮＲ−１０１２ＸＸ（２４℃のと
き、１０ｋＨｚ以下の周波数でΔε＞０で、１０ｋＨｚ
以上の周波数でΔε＜０）［チッソ（株）製］３．７部
と０．０２部の重合開始剤ベンゾフェノンの混合溶液を
一枚の電極層付き基板上に滴下し、その上にもう一枚の
基板を置いた。このとき基板間に１０μｍのポリエチレ
ンフィルムスペーサーを置き、セルギャップをとった。
得られた液晶セルのギャップは１１μｍであった。この
液晶セルを１８℃に保ち、１００ｋＨｚ、５０Ｖの正弦
波の交流電圧を印加しながら、紫外線を照射し重合させ
た。得られた液晶光学素子の、光の透過率は９０％であ
った。このデバイスに８０ｋＨｚ、５０Ｖの交流電圧を
印加すると透過率は３％となり、電圧の印加を除くと、
この透過率は９８％にもどった。繰り返しも同様の結果
を示した。この様子を図２に示す。

【００４０】実施例２ 重合性モノマーの２−エチルヘキシルアクリレート１部
と重合性オリゴマーＵＮ９０００ＰＥＰ［根上工業
（株）製］１部と２周波駆動液晶ＮＲ−１０１２ＸＸ
（２４℃のとき１０ｋＨｚ以下の周波数でΔε＞０で、
１０ｋＨｚ以上の周波数でΔε＜０）［チッソ（株）
製］２部と０．０２部の重合開始剤ベンゾフェノンの混
合溶液をギャップ１０μｍの液晶セル中に注入した。こ
の液晶セルを３２℃に保ち、１００ｋＨｚ、５０Ｖの矩
形波の交流電流を印加しながら、紫外線を照射し重合さ
せた。ＳＥＭで観察したところ得られた膜中の液晶滴の
大きさは１〜２μｍであった。得られた液晶光学素子
の、光の透過率は９０％であった。この素子に１０ｋＨ
ｚ、８０Ｖの交流電圧を印加すると透過率は１％とな
り、電圧の印加を除いてもこの透過率は変化しなかっ
た。さらに１００Ｈｚ、８０Ｖの交流電圧を印加すると
透過率は９８％になり、電圧の印加を除いても９０％の
透過率を保持した。繰り返しも同様の結果を示した。こ
の様子を図３に示す。

【００４１】実施例３ 重合性モノマーの２−エチルヘキシルアクリレート１部
と重合性オリゴマーＰＥ９０００［根上工業（株）製］
１部と２周波駆動液晶ＮＲ−１０１２ＸＸ（２４℃のと
き、１０ｋＨｚ以下の周波数でΔε＞０で、１０ｋＨｚ
以上の周波数でΔε＜０）［チッソ（株）製］２部と
０．０２部の重合開始剤ベンゾフェノンの混合溶液を一
枚の電極層付き基板上に滴下し、その上にもう一枚の基
板を置いた。このとき基板間に１０μｍのポリエチレン
フィルムスペーサーを置き、セルギャップをとった。得
られた液晶セルのギャップは１１μｍであった。この液
晶セルを３２℃に保ち、１０ｋＨｚ、５０Ｖの正弦波の
交流電圧を印加しながら、紫外線を照射し重合させた。
得られた液晶光学素子の、光の透過率は２％であった。
このデバイスに１００Ｈｚ、８０Ｖの交流電圧を印加す
ると透過率は９６％となり、電圧の印加を除いてもこの
透過率は変化しなかった。さらに１０ｋＨｚ、８０Ｖの
交流電圧を印加すると透過率は２％になり、電圧の印加
を除いても４％の透過率を保持した。繰り返しも同様の
結果を示した。

【００４２】実施例４ 重合性モノマーのブチルアクリレート１部と重合性オリ
ゴマーＭ６２００［東亜合成（株）製］２部と２周波駆
動液晶ＮＲ−１０１３ＸＸ（２５℃のとき１ｋＨｚ以下
の周波数でΔε＞０で、１ｋＨｚ以上の周波数でΔε＜
０）［チッソ（株）製］６部と０．０２部の重合開始剤
ジエトキシアセトフェノンの混合溶液ギャップ１０μｍ
の液晶セル中に注入した。この液晶セルを６０℃に保
ち、１００Ｈｚ、５０Ｖの矩形波の交流電圧を印加しな
がら、紫外線を照射し重合させた。得られた液晶光学素
子の、光の透過率は９５％であった。この素子に１０ｋ
Ｈｚ、８０Ｖの交流電圧を印加すると透過率は１％とな
り、電圧の印加を除いた後、５分間でこの透過率は５％
に変化した。次に１００Ｈｚ、５０Ｖの交流電圧を印加
すると透過率は９６％になり、電圧の印加を除くと５分
間で透過率は９３％に変化した。この液晶光学素子に１
００Ｈｚ、８０Ｖの交流電圧（印加時間１００ミリ秒）
を３０秒間間隔で印加すると９５〜９６％の透過率を保
持した。

【００４３】比較例１ 液晶としてＥ−８（ｎ_o ＝１．５２５，ｎ_e ＝１．７７
１）［ＢＤＨ社製］を使用する以外は実施例１と同様に
して液晶光学素子を得て、同条件で電気光学特性を測定
した。得られた液晶光学素子の、光の透過率は９３％で
あった。各種の周波数、電圧の印加を試みたがこの透過
率はこのまま維持され下げることはできなかった。

【００４４】以上の実施例においては矩形波および正弦
波による駆動を行っているが、三角波等の他の交番電界
を用いても同様の駆動ができることは言うまでもない。

【００４５】実施例５ 本実施例においては、図４に示す本発明の基本構成の液
晶素子を作製する事によって透明−散乱変化の光学応答
の確認を行った。液晶成分として誘電率異方性Δεが負
の液晶（ｎ_o ＝１．５０９、Δｎ＝０．１５４、Δε＝
−３．１）を用い、光硬化性化合物としてはモノマー
（２−エチルヘキシルアクリレート）とオリゴマー（Ｕ
Ｎ−９０００ＰＥＰ）も１：１で混合したものを使用
し、光硬化性化合物を３５［ｗｔ％］液晶を６５［ｗｔ
％］の割合で混合した溶液に対して、１０［ＫＧ］の磁
界を印加しながら紫外線を照射した。図５は本発明例と
従来例における電圧対光透過率の特性をグラフ上にプロ
ットした図である。図５より従来例１７においては光透
過率は電圧無印加状態において最小となり（＝光散乱状
態：Ｙ_{m i n} ）、電圧を印加する事によって光透過量が
最大となる（＝透明状態：Ｙ_{m a x} ）、本実施例１６に
おいては電圧無印加状態において光透過率が最大であ
り、電圧を印加する事によって光透過率が最小になる事
がわかる。このときに本実施例１６の特性と従来例１７
の特性を比較すると最大透過率は従来例１７の透過率と
ほぼ等しいかやや低くなっているが、最小透過率は従来
例１７の透過率よりも明らかに低くなっており光散乱強
度が増大している事が伺われる。このときに、コントラ
スト比はＹ_{m ax} ／Ｙ_{m i n} で表されるためコントラス
トに大きく影響するのはＹ_{m a x} の値よりもＹ_{m i n} の
値であるので最大透過率をやや犠牲にしても最小透過率
が少なくなればコントラスト比が良くなる。本実施例１
６においては最大透過率は従来例１７とほとんど変化が
なく、最小透過率が従来例１７よりも少ないのでコント
ラスト比は大きく上昇している。

【００４６】実施例６ 本実施例においては、本発明による液晶素子をマトリク
ス状に構成し図６に示すような反射型液晶表示装置を構
成した。

【００４７】本実施例においては本発明による透明−散
乱型の高分子分散型の液晶素子からなる調光層２０は透
明電極１９、２１が基板表面に構成されている透明基板
１８と透明基板２２によってはさまれており、透明基板
２２の透明電極２１が付着している面と反対側の面に光
吸収層２３を構成する構造を持っており、外部からの光
は透明基板１８から光吸収層２３の方向に進む。この液
晶素子に対して電圧を印加しない場合においては、調光
層２０が透明状態であるので外部からの入射光は全て調
光層２０、透明電極２１そして透明基板２２を全て透過
し光吸収層２３によって吸収される。そして、この液晶
素子に対して電圧を印加すると透明電極１９と透明電極
２１によって挟まれた部分（図６中のＡの部分）の調光
層２０は透明状態から散乱状態に移行するが、はさまれ
ていない部分（図６中のＢの部分）は透明状態のままで
あるのでＡの部分では外部から入射した光は調光層２０
において散乱されるために外部からは白濁して見える
が、Ｂの部分では光が散乱されないために外部から入射
した光は光吸収層２３で吸収されてしまうために黒表示
となる。このような動作をする場合には黒を表示する場
合において画素部分が１００％黒を表示する事が可能で
あるので表示のコントラストが上がるので、高品位の表
示を行わせる事が可能である。

【００４８】本実施例における、光吸収層２３は調光層
２０を透過した光を反射させずに吸収させるのが目的の
層であるので、光吸収層２３の位置は調光層２０と透明
電極２１の間に位置させても、またの透明電極２１と基
板２２の間に形成しても、さらには光吸収層２３を透明
基板２２として用いる場合においても表示素子の動作と
しては何等の影響も受けない事は当然である。また、光
吸収層２３が透明基板２２の上に構成させた場合には基
板は透明基板である必要はなく金属や半導体、プラスチ
ック等の不透明基板であってもかまわない、さらに光吸
収層２３が透明電極２１の上に位置する場合においては
透明電極２１は透明である必要はなく、導電体であれば
何でも構成する事は可能であるのは言うまでもない。

【００４９】実施例７ 図７は、本発明による液晶素子を用いた投射型液晶表示
装置の実施例を示す図である。本実施例においてはラン
プ３８から後方にでた光は反射板３９に反射され一方前
方にでた光は直接ランプの光を平行光化する光平行化レ
ンズ３７に入射し平行光化される。この平行光化された
光は本発明によるライトバルブ３６に入射する。このラ
イトバルブ３６を透過する光はライトバルブが散乱状態
にあるか透明状態にあるかによって散乱光の成分と透過
光の成分が生じる。この散乱光成分と透過光成分は共に
集光用レンズ３５に入射し集光用レンズ３５の焦点の部
分に配置されたピンホールフィルター３４のピンホール
の部分を通ろうとするが集光レンズ３５を透過した散乱
光成分は集光レンズ３５に入射するときに平行光ではな
いために集光レンズ３５の焦点の位置に集光されずピン
ホールフィルター３４を透過する事ができない。一方、
透過光成分は集光レンズ３５の焦点の位置に集光させる
ためにピンホールフィルター３４を透過し投射レンズユ
ニット３３によって拡大投影されスクリーン３２上に像
を結ぶ。

【００５０】このような投射型液晶表示装置において
は、ライトバルブにおける光の散乱角の大小がピンホー
ルフィルターの直径を規定するため、従来例の高分子散
乱型液晶素子よりも大きな散乱角を示す事が可能である
本発明のライトバルブを用いると焦点距離が同じ時には
ピンホールフィルターの穴の大きさを大きくする事がで
き、そのためにスクリーン上における画像の明るさを上
げる事が可能である。一方、スクリーン上における画像
の明るさを従来のライトバルブによる明るさと同一の値
でよい場合には集光レンズによる焦点距離を従来例の高
分子散乱型液晶を用いる場合と比較して短くする事が可
能であるために装置の小型化が可能である。

【００５１】なお以上の実施例においては、本発明によ
る液晶素子の駆動方法として単純マトリクス方式を用い
ている例によって説明を行っているが、画素単位にトラ
ンジスタやダイオードなどの非線形素子を付加する事に
よって疑似スタティック駆動を実現するアクティブマト
リクス駆動方式やセグメント駆動方式等の単純マトリク
ス駆動方式以外の駆動方式においても本発明が有効であ
る事は言うまでもない。

【００５２】

【発明の効果】本発明による、液晶素子を用いれば、光
散乱度を理論的な最大の値とすると同時に、マトリクス
駆動を行う場合において画素と画素の間にある電圧が印
加されない部分の光散乱に起因する表示画面のコントラ
スト低下を防ぐ事が可能である。

【００５３】また、リバースモードの素子を容易に実現
することができる。

【００５４】さらに、光硬化性化合物と２周波駆動液晶
の比較を適当に設定することで、メモリー性のある液晶
光学素子が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる液晶光学素子の断面図を示して
いる。

【図２】本発明液晶光学素子に印加する矩波形交流電圧
および液晶光学素子の光透過率のグラフを示している。

【図３】本発明液晶光学素子に印加する矩波形交流電圧
および液晶光学素子の光透過率のグラフを示している。

【図４】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の作用を説明するための印加電圧対光透
過率を示す図である。

【図６】本発明の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例を示す模式図である。

【図８】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電極層 ３ 調光層 １６ 本発明例による電圧対光透過率特性 １７ 従来例による電圧対光透過率特性 １８ 透明基板 １９ 透明電極 ２０ 調光層 ２１ 透明電極 ２２ 透明基板 ２３ 光吸収層 ３２ スクリーン ３３ 投射レンズユニット ３４ ピンホールフィルター ３５ 集光レンズ ３６ ライトバルブ ３７ 光平行レンズ ３８ ランプ ３９ 反射板 ８１ 基板 ８２ 透明導電膜 ８３ 光硬化性化合物 ８４ 液晶球 ８５ 液晶の平均分子方向 ８６ 透明電極 ８７ 基板 ４５ 磁界の方向

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
   ２枚の基板間に、光硬化性化合物と、誘電率異方性が負
   または正負両方の値をとることのできる液晶材料とを狭
   持してなる液晶光学素子であって、前記液晶材料の光硬
   化性化合物との界面が前記基板と垂直な方向に配向して
   いることを特徴とする液晶光学素子。
2. 【請求項２】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
   ２枚の基板間に、光硬化性化合物と誘電率異方性が負ま
   たは正負両方の値をとることのできる液晶材料とからな
   る溶液を注入し、前記液晶材料の分子方向が前記基板と
   垂直方向に向くような電界または前記液晶材料のフレデ
   リックス転移点以上の磁界を前記基板間に印加した状態
   で光を照射し、調光層を形成することを特徴とする液晶
   光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
   ２枚の基板間に、光硬化性化合物と、誘電率異方性が正
   負両方の値をとることのできる液晶材料とを狭持してな
   る液晶光学素子であって、前記液晶材料の光硬化性化合
   物との界面が所定の方向に配向していることを特徴とす
   る液晶光学素子。
4. 【請求項４】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
   ２枚の基板間に、光硬化性化合物と誘電率異方性が正負
   両方の値をとることのできる液晶材料とからなる溶液を
   注入し、基板間に電界または磁界を印加した状態で光を
   照射し、調光層を形成することを特徴とする液晶光学素
   子の製造方法。
5. 【請求項５】 光硬化性化合物と誘電率異方性が正負両
   方の値をとることのできる液晶材料との比率が所定の比
   率に調整された溶液を、電極層を有する少なくとも一方
   が透明な２枚の基板間に注入し、基板間に電界または磁
   界を印加した状態で光を照射し、調光層を形成すること
   を特徴とする液晶光学素子の製造方法。
6. 【請求項６】 光源と、光源からの光を平行化するレン
   ズと、請求項１または３記載の液晶光学素子と、この液
   晶光学素子を透過した光を集光レンズと、この集光レン
   ズの焦点に設置したピンホールフィルターと、このピン
   ホールフィルターを透過した光をスクリーン上に投影す
   る投射レンズユニットとからなることを特徴とする投射
   型液晶表示装置。