JPH06160818A

JPH06160818A - 液晶素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06160818A
Application number: JP31542092A
Authority: JP
Inventors: Tokihiko Shinomiya; 時彦四宮; Tomoaki Kuratate; 知明倉立; Koichi Fujimori; 孝一藤森; Shuichi Kanzaki; 修一神崎; Nobuaki Yamada; 信明山田; Fumiaki Funada; 文明船田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2894905B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単なプロセスで実現でき、コスト的に十分
に対処できる複数種類の機能・特性を有する液晶素子を
実現する。【構成】液晶８と光硬化性高分子前駆体９とを混合し
た混合液を上下一対のガラス基板１ａ、１ｂ間に挟持し
て液晶セルを作製する。光の透過形態が異なる領域を有
するフォトマスクを使用して、基板外部より液晶セルに
紫外光を照射する。これにより光の照射パターンに応じ
て、複数の照射領域に表示機能、固定表示機能、信号発
生機能、音声発生機能等の各種機能・特性を有する領域
が同時に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子およびその製
造方法に関し、更に詳しくはポリマーで仕切られた液晶
胞を有するＴＮ、ＥＣＢ、強誘電性液晶および光散乱を
用いた表示モードを利用した液晶表示装置或はキーボー
ド等の信号入力装置、音声発生装置、固定文字表示装
置、電子卓上計算機、電子手帳、ワードプロセッサ等の
各種の装置への応用が期待される液晶素子およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示装置として、液晶を表示媒体
として用いる液晶表示素子（液晶表示装置）が多用され
る傾向にある。そして、この種の液晶表示素子には多く
のモードが利用されている。例えば、電気光学効果を利
用した液晶表示素子としてネマティック液晶を用いたＴ
Ｎ型の液晶表示素子があり、他にＳＴＮ型の液晶表示素
子が実用化されている。また、強誘電性液晶（ＦＬＣ）
を用いた液晶表示素子も提案されている。この種の液晶
表示素子には、光学的検出手段としての偏光板が用いら
れる。

【０００３】一方、偏光板を設けず、液晶の散乱を利用
した液晶表示素子としては、動的散乱（ＤＳ）効果およ
び相転移（ＰＣ）効果を利用した液晶表示素子が従来よ
り用いられている。

【０００４】ところで、最近では、偏光板を設けず、し
かも配向処理を必要としない液晶表示素子として、液晶
の複屈折率を利用し、透明または白濁状態を電気的にコ
ントロールすることにより表示動作を行う液晶表示素子
が提案されて来ている。この液晶表示素子は、基本的に
は電圧を印加して液晶の配向が揃うときに、液晶分子の
常光屈折率と支持媒体（ポリマー）の屈折率とを一致さ
せ、これにより透明状態を表示する一方、電圧が印加さ
れない、液晶分子の配向に乱れが生じている場合の光散
乱状態を利用して非透明状態を表示する構成をとる。

【０００５】この種の液晶表示素子の製造方法の一例と
して、特開昭６１−５０２１２８号等に開示された方法
がある。この製造方法では、液晶と光又は熱硬化性樹脂
とを混合し、続いて樹脂を硬化させることにより液晶を
析出させて樹脂中に液晶滴を形成する製造プロセスを採
用している。

【０００６】この製造方法において製造される液晶表示
素子の表示特性を向上するためには、液晶滴の直径、す
なわち液晶滴径を均一化する必要があり、この点に着目
した製造方法として、特開平３−７２３１７号に開示さ
れた液晶滴径の制御方法がある。但し、この制御方法で
は、液晶滴径の精密な制御は困難であった。

【０００７】また、他の製造方法として、特開平２−１
５３３１８号に開示された方法がある。この製造方法で
は、フォトマスクを使用して液晶表示素子の表示エリア
を限定する製造プロセスを採用している。

【０００８】但し、この製造方法では、フォトマスクで
各液晶ドロップレット（液晶滴）の形状を制御するもの
ではなく、電極間に電圧を印加しながら硬化させた透明
部と未硬化部を分離し、続いてフォトマスクを除去した
後に、未硬化部を硬化させて散乱部とし、透明部と散乱
部を作製した後に電場を加え、これによりフォトマスク
通りに散乱していた部分を透明にして全体が透明になる
ように表示する液晶表示素子であり、基本的に絵素をど
う作るかだけを意識した製造方法といえる。

【０００９】更に、他の製造方法として、特開昭５９−
２０１０２１号、特開平３−１９２３３４号に開示され
た方法がある。これらの製造方法では、液晶としてＦＬ
Ｃを用い、ＦＬＣの耐衝撃性を付与する目的で、配向処
理した基板材料にフォトリソグラフィーを利用して高分
子壁を形成することによりセルを作製し、その後、貼り
合わされる一対の基板間に液晶材料を注入して液晶表示
素子を得るプロセスを採用している。

【００１０】但し、これらの製造方法では、レジスト塗
布、パターニング、エッチングといった一連の時間的に
長いプロセスが必要になり、また液晶の注入に時間を要
するため、製造効率の低下するという難点がある。

【００１１】また、強誘電性液晶を用いる液晶素子のア
プリケーションの提案として、特開昭６２−４７３００
には、強誘電性液晶が有する圧電性の特性を利用して該
液晶素子を表示装置としてではなく音響装置として利用
する方法が開示されている。また、他に特開平２−１８
９１号では、強誘電性液晶を用いた液晶素子を圧力感知
の入力装置等に応用する提案が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように最近で
は、液晶素子をその特性を利用して液晶表示装置以外の
種々の装置に応用する提案がなされているが、パネル内
部に複数の機能・特性、例えば表示機能、音響発生機
能、信号発生機能等の機能・特性を得るためには、パタ
ーニング処理、液晶をその機能・特性が発揮できる目的
の方向に並べる配向処理等を機能・特性に応じて別々な
プロセスで行う必要がある。

【００１３】ましてや、一つのパネルに複数の機能・特
性を付与しようとすると、そのプロセスは機能・特性の
数だけ増えることになり、このような多種類の機能・特
性を同時に有する液晶素子を実現しようすれば、複数の
時間の長い製造プロセスを経なければならず、製造コス
ト等を考慮すれば、このような液晶素子を実現できなか
ったのが現状である。

【００１４】本発明はこのような従来技術の課題を解決
するものであり、簡単なプロセスで実現でき、コスト的
に十分に対処できる複数種類の機能・特性を有する液晶
素子を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明は、そのような液晶表示素子
を実現できる製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶素子は、少
なくとも一方が透明である一対の基板間に、光硬化性高
分子前駆体、該光硬化性高分子前駆体の重合開始剤およ
び液晶の混合物を挟持し、基板外部からの光照射により
該光硬化型高分子前駆体を選択的に硬化させることによ
り、液晶部分と光硬化した樹脂部分の構成比が変化させ
られた液晶素子において、少なくとも、光の照射パター
ンを異にすることで、該液晶部分と光硬化した該樹脂部
分の構成比が変化させられた複数の領域を備え、該複数
の領域が、通常の表示機能、固定表示機能、信号電気発
生機能、音声発生機能等の各種の機能・特性の内の少な
くとも２以上の異なった機能・特性を有しており、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１７】好ましくは、前記一対の基板の内の、少な
くとも一方の基板が厚みの異なる領域を有するようにす
る。

【００１８】また、好ましくは、前記一対の基板に電極
を形成する。

【００１９】また、好ましくは、前記一対の基板の内
の、少なくとも一方の基板の一定領域に、前記液晶を配
向させるための一軸配向処理を施す。

【００２０】また、好ましくは前記液晶として強誘電性
液晶を用いる。

【００２１】また、好ましくは前記液晶としてネマティ
ック液晶を用いる。

【００２２】また、好ましくは、前記一対の基板の内
の、少なくとも一方の基板に光学的検出手段としての偏
光板を配設する。

【００２３】また、本発明の液晶素子の製造方法は、少
なくとも一方が透明である一対の基板間に、光硬化性高
分子前駆体、該光硬化性高分子前駆体の重合開始剤およ
び液晶の混合物を挟持する工程と、該一対の基板間の内
部領域に対する基板外部からの光照射パターンを、少な
くとも２つ以上の領域に対して相異なるように設定する
工程と、この光照射パターンで基板外部より光を照射
し、該光硬化型高分子前駆体を選択的に硬化させること
により、液晶部分と光硬化した樹脂部分の構成比が異な
る光照射条件に対応した少なくとも２つ以上の領域を形
成し、該少なくとも２つ以上の領域を、通常の表示機
能、固定表示機能、信号電気発生機能、音声発生機能等
の各種の機能・特性の内の相互に異なる一の機能・特性
を有する領域として得る工程とを含んでおり、そのこと
により上記目的が達成される。

【００２４】好ましくは、光硬化部と非硬化部の密度分
布を規定するためのフォトマスクパターンと、光の照度
をコントロールすることにより前記光照射パターンを設
定する。

【００２５】

【作用】本発明者等の実験によれば、上記のように光硬
化性高分子前駆体（光硬化性高分子前駆体樹脂）、その
重合開始剤および液晶の混合物を少なくとも一方が透明
の一対の基板間に挟持し、基板外部から照射される光の
照射パターンを設定すると、光硬化性高分子前駆体を選
択的に、つまり領域によっては異ならせて硬化させる
と、液晶部分と光硬化した樹脂部分が相分離することで
ミクロ的に見た構成比率を自由に変化させることが可能
となった。すなわち、液晶部分と光硬化した樹脂部分の
構成比が異なった複数の領域を、一度の光照射（露光プ
ロセス）で得られることが可能となった。

【００２６】ここで、光照射パターンの設定は、採用す
るマスクパターンの種類を適宜なものに設定し、かつ光
の照射強度をコントロールすることで、容易に達成でき
る。そして、このようにすることにより、基板上に付与
した液晶の配向機能を損なわずに液晶と樹脂部分とが相
分離された領域、基板に付与された配向能力が完全に消
去された領域および両者の中間の状態にある領域を、自
由に一つのパネル中（両基板間）に形成することが可能
となった。

【００２７】すなわち、従来例では一つのパネル中に一
つの機能・特性しか付与できなかったのに対し、本発明
では複数種類の機能・特性を有する領域を一度の露光プ
ロセスで実現することが可能になった。

【００２８】

【実施例】まず、本発明の液晶素子の製造方法の概略に
ついて説明する。

【００２９】（本発明方法の概略）本発明方法は、光硬
化性高分子前駆体、その重合開始剤および液晶の均一混
合物を貼り合わされる一対の基板間に挟持し、続いて基
板外部からの光照射によって液晶と光硬化性高分子前駆
体の相分離を起こさせ、その相分離の程度に伴い様々な
機能・特性を有効に発現できる複数の領域を同一パネル
中に一度の露光プロセスで形成することを基本構成とす
る。

【００３０】ここで、相分離の程度は、光照射パターン
等により設定される。また、本発明方法が適用される基
板としては、基板内部に光を照射する必要がある関係
上、少なくとも一方が透明基板であればよい。このよう
に本発明方法およびそれによって製造される液晶素子
は、種々の変形が可能が可能であり、以下に本発明が適
用される範囲について説明する。

【００３１】（本発明の適用範囲）本発明が適用される
範囲は以下の通り。まず、本発明の実施に使用される一
対の基板は、少なくとも一方が透明基板であればよく、
目的に応じて、電極や液晶を並べるための配向膜、或は
絶縁膜を形成したものを使用する。

【００３２】光硬化性高分子前駆体、その重合開始剤お
よび液晶の均一混合物を基板間に挟持する方法として
は、基板間に適当なギャップ材を介して液晶を注入して
液晶表示パネルを作製する時と同様に、真空注入法を用
いたり、基板へ印刷などで混合物を塗布した後、両基板
を貼り合わす方法を使用することができる。

【００３３】また、基板外部からの光照射の方法として
は、レーザー等の一本の光をラインスキャンさせる方
法、フォトマスクを用いて大面積を一度に露光する方法
等を用いることができる。更には、一対の基板を貼り合
わせて作製されるパネル表面に屈折率の異なるパターン
を形成し、斜め方向からパネルに光を当て、入射する光
と全反射する光により、目的とする光照射を得るセルフ
アライメント方法等も使用することができる。使用する
光源としては、可視光および紫外光領域の波長を有する
光源、具体的には水銀ランプ、ナトリウムランプ、メタ
ルハライドランプ等を使用することができる。

【００３４】また、重合開始剤（又は触媒）としては、
光重合開始剤の場合、メルク社製の商品名「Ｉｒｕｇａ
ｃｕｒｅ１８４、６５１、９０７」、「Ｄａｒｏｃｕｒ
ｅ１１７３、１１１６、２９５９」等を使用できる。

【００３５】本発明で使用する高分子前駆体（モノマ
ー、オリゴマー等）は、最終的に液晶滴を支える高分子
壁を形成する物質であり、その選定は重要である。使用
される高分子材料は、光硬化性樹脂又は高分子物質等で
ある。

【００３６】光硬化性樹脂としては、アクリル系あるい
はメタクリル系の材料を用い、例えば、Ｃ３以上の長鎖
アルキル基またはベンゼン環を有するアクリル酸および
アクリル酸エステル、より具体的には、アクリル酸イソ
ブチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、
アクリル酸イソアミル、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ
−ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレー
ト、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ステアリル
メタアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベ
ンジルメタクリレート、２−フェノキシエチルメタクリ
レート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタ
クリレート、更にポリマーの物理的強度を高めるために
２官能以上の多官能性樹脂、例えば、ビスフェノールＡ
ジメタクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、
１、４−ブタンジオールジメタクリレート、１、６−ヘ
キサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレ
ート、更により好ましくは、これらのモノマーをハロゲ
ン化、特に塩素系およびフッ素化した樹脂、例えば、
２．２．３．４．４．４−ヘキサフロロブチルメタクリ
レート、２．２．３．４．４．４−ヘキサクロロブチル
メタクリレート、２．２．３．３−テトラフロロプロピ
ルメタクリレート、２．２．３．３−テトラフロロプロ
ピルメタクリレート、パーフロロオクチルエチルメタク
リレート、パークロロオクチルエチルメタクリレート、
パーフリリオクチルエチルアクリレート、パークロロオ
クチルエチルアクリレートである。これらモノマーは、
単独で使用しても良いが２種以上混合しても良い。ま
た、これらのモノマーに、必要に応じて塩素化およびフ
ッ素化されたポリマーやオリゴマーを混合して使用して
もいい。

【００３７】液晶については、常温付近で液晶状態を示
す有機物混合体であって、ネマチック液晶、コレステリ
ック液晶、若しくはスメクチック液晶、強誘電性液晶、
デスコチィック液晶等が含まれる。これらの液晶は、混
合しても良く、特にネマチック液晶若しくは、コレステ
リック液晶の添加されたネマチック液晶、強誘電性液晶
が特性上好ましい。更に好ましくは、加工時に光重合反
応を伴うため耐化学反応性に優れた液晶が好ましい。具
体的には、化合物中、フッ素原子等の官能基を有する液
晶であり、例えばメルク社製の商品名「ＺＬＩ−４８０
１−０００」、「ＺＬＩ−４８０１−００１」、「ＺＬ
Ｉ−４７９２」等が挙げられる。

【００３８】上記液晶材料と光硬化型高分子前駆体の混
合比率や、光を照射する条件、光の遮光部と非遮光部と
の割合、ＵＶ光の強度、光硬化触媒の添加濃度、反応時
の温度等の諸条件により、高分子と液晶の分離の程度が
異なる。

【００３９】本発明者は、樹脂と液晶の比率をおよそ
８：２程度の成分比において、３分から３０分程度かけ
て、ゆっくりと光反応させることで、液晶と高分子の相
分離を促進させてみたところ、従来基板に一軸配向処理
した場合には無秩序にしか並ばなかった液晶の配向が、
本発明では基板の配向処理に従ったものとなった。これ
は、比較的液晶成分が多い系の中で、高分子の重合反応
を局所的にゆっくり進めたため、周囲の高分子モノマー
を十分反応箇所に集められ、その分、残りの液晶成分の
純度が高くなったことに起因すると考えられる。

【００４０】従って、この条件で液晶と高分子を相分離
すると、各絵素を液晶成分で占有させ、残りの非表示部
に高分子成分を集中させることによって、従来の液晶素
子と同様の性能を高分子液晶混合系でも得ることが出来
るようになり、従来の液晶の種々のモードがこの系にお
いてそのまま使える。例えば、この製造方法を強誘電性
液晶で適用すれば、上下一対の基板に接続した高分子壁
を規則的に作製することができ、液晶成分は、絵素に集
中させ、ほぼ従来の特性を維持することができる。

【００４１】また、セル内は高分子壁で仕切られること
になり、セル厚を大画面で維持できるとともに、液晶の
移動がなくなるので、強誘電性液晶の致命的欠陥であっ
た耐衝撃性を解消することがもできるようになった。ま
た、ネマチック液晶を用いた散乱型の液晶表示素子にお
いては、高分子−液晶の界面で起こる散乱が極端に低下
し、かつ液晶ドロップレットが絵素を占有するため、高
コントラスト比と低電圧駆動が可能になった。

【００４２】次に、同一の液晶と高分子前駆体との混合
比が同一で照射強度・時間も同一で、光の照射を全面に
行った場合（照射部だけで非照射部がない場合）、液晶
と高分子の相分離はミクロな領域で全面に発生し、液晶
の秩序度は無秩序に形成される高分子成分のために、乱
れ、配向しなくなる。このような状態の配向を二枚の偏
光板を直交させて挟むと黒っぽいグレーの固定表示（静
的表示）を得ることができる。また、この表示状態は、
偏光板角度を設定したり、カラー偏光板を使用すること
により、様々な色を出すことができる。

【００４３】また、照射部と非照射部のパターンを変え
ると、その中間的な配向も得ることができる。この中間
的な配向は、上記と同様、偏光板で挟むと中間調の固定
表示を得ることができるし、別の用途例として、強誘電
性液晶を電極を形成した一軸配向した基板に挟み、均一
配向ではなく、やや秩序の乱れた一軸配向をさせて、電
極間に矩形波を印加してやると、均一配向をさせた時よ
り効率的に音響を発生させることができる。このように
液晶と高分子前駆体との混合系において、使用する液晶
の種類と光の照射パターンを変えるだけで、固定表示、
音響発生等の幾つもの機能・特性を一度の露光プロセス
で、付与することが可能になる。例えば上記の例では、
強誘電の表示素子、固定の文字表示、スピーカーの３つ
の機能を備えた液晶素子を異なったパターンの露光をす
ることにより、一回の露光プロセスで作製することがで
きる。

【００４４】このように本発明では、照射条件を設定す
ることにより、種々の機能・特性を有する液晶素子を実
現できるが、以下の各実施例でその応用例を説明する。

【００４５】（実施例１）図１ないし図４は本発明液晶
素子の実施例１を示す。この実施例１では本発明液晶素
子を、表示状態がいわば動的な表示画面と、いわば静的
な固定画面を有する液晶表示パネルに適用している。以
下にその構成を製造プロセスと共に説明する。

【００４６】まず、後に貼り合わされる一対のガラス基
板１ａ、１ｂの表面に厚さ２００ｎｍのＩＴＯ電極２
ａ、２ｂ（酸化インジウムおよび酸化スズの混合物）を
直線状にパターン形成する。ＩＴＯ電極２ａ、２ｂの電
極幅は１０５μｍ、隣接する電極間の離隔寸法は１５μ
ｍ、電極数はそれぞれ１０００本に設定されている。な
お、本実施例１では、ガラス基板１ａ、１ｂとして、厚
さ１ｍｍのフリントガラス基板（日本板硝子（株）製）
のフリントガラス基板を使用した。

【００４７】次に、ＩＴＯ電極２ａ、２ｂの上に絶縁膜
としてＳｉＯ膜３ａ、３ｂを厚み１００ｎｍで形成し、
続いてその上に配向膜塗料４であるポリイミド（日産化
学（株）の商品名「ＳＥ−１５０」）をスピンコートで
塗布し、熱硬化後、一方向にナイロン布を用いてラビン
グ処理を行った。

【００４８】次に、図１に示すように、上記処理を行っ
た２枚のガラス基板１ａ、１ｂをＩＴＯ電極２ａ、２ｂ
が互いに直交するように上下に組み合せ、また、ラビン
グ方向が平行になるように組み合わせる。続いて、ガラ
ス基板１ａ、１ｂ間に複数個のスペーサ５を介在させ
る。本実施例１では、スペーサ５として、球径が２μｍ
の真し球（触媒化成製）を用いた。次に、組み合わされ
た状態にある両ガラス基板１ａ、１ｂの周辺部をエポキ
シ樹脂６にて貼り合わせ、続いて、真空注入法を用い
て、液晶８と光硬化性高分子前駆体９の混合液７を温度
をかけながら注入し、注入後ＵＶ硬化製樹脂１０で注入
口を封止して液晶セルを構成した。

【００４９】本実施例１では液晶８（ＬＣ：Ｌｉｑｕｉ
ｄＣｒｙｓｔａｌ）として、メルク社製の商品名「Ｚ
ＬＩ−４２３７₀₀₀」の強誘電性液晶を用いた。この強
誘電性液晶はカイラルスメチックＣ相をもつ強誘電性液
晶である。また、この強誘電性液晶と混合される光硬化
性高分子前駆体９としては、ラウリルアクリレート（Ｌ
Ａ）とトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭ
ＰＴＡ）を用いた。これらの混合比は、ＬＣ：ＬＡ：Ｔ
ＭＰＴＡ＝８０：１９：１とした。

【００５０】また、本実施例１では、重合開始材とし
て、メルク社製の商品名「Ｉｒｕｇａｃｕｒｅ６５１」
を０．４％添加した。

【００５１】次に、図２に示すマスクパターンを有する
フォトマスク１２を介して光源より上記構成の液晶セル
に紫外光の平行光線１１を照射して露光プロセスを行っ
た（図３参照）。露光時の液晶セルの温度は６０℃に設
定し、液晶８と光硬化性高分子前駆体９が相分離せず、
均一に混合している状態で露光を行った。また、この時
の露光時間は２０分であった。

【００５２】フォトマスク１２での露光プロセスを行っ
た後、液晶セルを冷却し、セル内の未反応物を無くすた
め、液晶セルの全面を更に１０分間露光し、これにより
本実施例１の液晶素子（強誘電性液晶パネル）を得た。

【００５３】ここで本実施例１で使用したフォトマスク
１２は、図２に示すように横方向が縦方向よりも少し長
い長方形であって、中央部に表示部となるＡゾーンが形
成され、その周囲に非表示部であるＢゾーンが形成され
たマスクパターンになっている。Ａゾーンの表示部にお
いては、上下のＩＴＯ電極２ａ、２ｂの交差部分を遮光
し（図中の黒塗り部）、交差部分以外は透過するパター
ンになっている。また、Ｂゾーンの非表示部において
は、光をすべて透過させた。

【００５４】このようにして作製された強誘電性液晶パ
ネルは、表示部においては絵素毎に高分子の壁に囲まれ
た構造となり非常に衝撃に対して強い構造となる。ま
た、図３に示すように、絵素内は液晶８がラビング方向
に並んだ表示可能な配向状態になっている。また、図４
に示すように、非表示部であるＢゾーンでは、液晶分子
（液晶）８の配向はランダムになっている。

【００５５】この強誘電性液晶パネルに偏光板を配設し
てパネルを駆動させると、Ａゾーンでは、強誘電性液晶
として表示領域となり、Ｂゾーンでは非常にミクロの領
域でランダムな配向となり、均一な画面周辺部を形成で
きることが確認できた。

【００５６】なお、従来では、液晶分子は双安定なスイ
ッチングするため、１つの状態と他のもう一つの状態の
配向が混ざり不均一な配向状態をとっていた。このた
め、従来ではこのような不具合の解決方法として、Ｂゾ
ーンに相当する表示周辺部に新たな電極を形成し、電界
で配向を均一にする等の方法が取られていた。

【００５７】このように本実施例１によれば、一度の露
光プロセスにより、表示画面と周辺の固定画面を形成す
ることが可能となった。すなわち、本実施例１によれ
ば、効率のよい製造プロセスで２種類の表示画面を有す
る高機能・高特性の液晶素子を安価に実現できる。

【００５８】（実施例２）図５および図６は本発明液晶
素子の実施例２を示す。この実施例２では本発明液晶素
子をキーボードに適用している。以下にその構成を説明
する。

【００５９】図５は、強誘電性液晶を使ったキーボード
の入力部分を示しており、透明プラスチック製の一対の
基板２１ａ、２１ｂに電極を形成し、そのうえに実施例
１同様の配向膜を形成し、一軸配向処理をした後、基板
２１ａ、２１ｂ間に強誘電性液晶と光硬化性高分子前駆
体を混合したものを挟持した構成になっている。

【００６０】そして、本実施例２では、図６に示すマス
クパターンを有するフォトマスク２２を用いて露光プロ
セスを行って液晶素子を作製した。図６に示すように、
このフォトマスク２２は、紫外光が均一に透過するＣゾ
ーンと、透過部と遮光部とがマトリックス状に形成され
た網目状のＤゾーンとを有する。

【００６１】ここで、Ｃゾーンは、入力ボタンの周辺部
分Ｃ１と入力ボタンの入力に対応した文字「Ａ」を示し
た部分Ｃ２とで形成されている。Ｃゾーンでは紫外光が
均一に透過するので、強誘電性液晶の配向はランダム配
向状態になる。一方、Ｄゾーンは、マトリックス状（遮
光部５００μ角、光の抜け部分の間隔５０μ）に形成さ
れているので、強誘電性液晶分子のダイポールが揃った
比較的均一な配向になり、この部分を押圧すると、圧力
が電気信号２５に変換されて出力されるようになってい
る。

【００６２】従って、このようなフォトマスク２２を用
い上記実施例１と同じ条件で露光プロセスを行うと、キ
ーボードの入力文字を固定表示する固定表示部２３、信
号電気発生部（感圧部）２４を有する焦電性を利用した
入力装置を作製することが可能になる。

【００６３】（実施例３）図７および図８は本発明液晶
素子の実施例３を示す。この実施例３では本発明液晶素
子を音声発生機能を備えた表示装置に適用している。

【００６４】この表示装置は、上記実施例１同様の強誘
電性液晶と光硬化性高分子前駆体との混合液を電極を形
成した一対のプラスチック基板間に挟持した構成をと
り、図８に示すマスクパターンを有するフォトマスク３
０を使用した露光プロセスによって作製される。なお、
一対の基板を総称して以下基板３１という。

【００６５】このフォトマスク３２はＥゾーンおよびＦ
ゾーンを有する。Ｅゾーンは、実施例１で使用したフォ
トマスク１２のＡゾーンと同じパターンになっている。
Ｅゾーンは実施例１と同様に表示部としての機能を発現
させる。一方、Ｆゾーンは、Ｅゾーンに比べさらにピッ
チを粗くしたもので、５ｍｍピッチで露光部４．５ｍ
ｍ、遮光部０．５ｍｍがマトリックス状に形成されたパ
ターンになっている。

【００６６】ＦゾーンはＥゾーンに比べてピッチがやや
粗いため、強誘電性液晶の相分離は、完全には進まない
が、ややディスクリネーションの多い一軸配向となり、
電圧を印加すると電圧に相応した音声を出力することが
確認できた。すなわち、この部分はスピーカー部３４と
なる。また、Ｅゾーンは表示部３５となり、その周囲部
は固定表示部３３となる。

【００６７】本実施例３において、基板３１のスピーカ
ー部３４に相当する部分の厚みを他の部分よりも薄くし
たり、混合する液晶材料として自発分極値の大きいもの
を使用すると、より大きな音を発生できる利点がある。
というのは、例えば基板３１の厚み薄くすると、その
分、振動特性を向上できるからである。

【００６８】以上のように本実施例３では、一度の露光
プロセスで表示部と音声発生部を有する液晶素子を実現
できる。

【００６９】以上幾つかの実施例を示したが、本発明は
上記した各実施例の機能・特性を有する液晶素子に限ら
れるものではなく、照射条件によって、液晶表示、信号
入力装置、音声発生装置および固定文字表示の４つの機
能・特性を実現できるので、これらの機能・特性を任意
に組み合わせた応用商品を実現することが可能である。
例えば、表示機能＋信号入力機能を有する装置として、
電子卓上計算機、電子手帳およびワードプロセッサ等へ
の応用が考えられる。

【００７０】また、音声発生機能＋信号入力機能を有す
る装置として、プッシュホン電話機等への応用が考えら
れる。

【００７１】また、上記各実施例では液晶の表示モード
を強誘電性の液晶表示に限定したが、ネマティック液晶
を用いた、ＴＮ、ＳＴＮ、ＧＨ、散乱モード等の表示モ
ードをとる液晶素子にも同様に適用でき、液晶の特性を
維持するパターンを用いて従来同様の表示を行い、配向
を乱して固定表示を行うことは、実施例１同様に可能で
ある。つまり、本発明は、液晶−光硬化性高分子前駆体
の混合物に対して複数種類の露光パターンにより一度に
形成される複数領域の複数の配向状態で異なる機能、特
性が発生する液晶素子のすべてを適用対象としている。

【００７２】また、本実施例において記載した、光照
度、温度、ポリマーと液晶の混合比等の条件は上記記載
のものに限定されるものではないが、材料によって硬化
条件を適性に設定する必要がある。アクリル系材料に比
べメタクリル系の材料は、硬化条件は一般に遅くなる傾
向があり、光の照射時間を長くする必要がある。また光
照射温度は相の分離が起こらない方がよく、本実施例の
強誘電性液晶を使ったものは、高温側のコレステリック
相で光照射を行った。

【００７３】

【発明の効果】以上の本発明によれば、一つの基板の平
面内に、通常の表示機能、固定表示機能、信号電気発生
機能、音声発生機能等の複数種類の機能・特性を任意の
組合せで備えた液晶素子を、光照射のパターンを変える
という簡単な露光プロセスだけで実現できるので、コス
ト面及び一体化による軽量化等のメリットを有する各種
の応用製品の開発が可能になる利点がある。

【００７４】また、特に請求項２記載の液晶素子によれ
ば、音声発生能力のすぐれたスピーカー付の液晶表示装
置を実現できる利点がある。

【００７５】また、特に請求項５記載の液晶素子によれ
ば、耐衝撃性が優れた強誘電性液晶表示装置およびその
応用製品を実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明液晶素子の実施例１を示す断面図。

【図２】実施例１の液晶素子の露光プロセスで使用され
るフォトマスクを示す平面図。

【図３】フォトマスクのＡゾーンに対応する領域の液晶
分子の配向状態を示す斜視図。

【図４】フォトマスクのＢゾーンに対応する領域の液晶
分子の配向状態を示す斜視図。

【図５】本発明液晶素子の実施例２を示す斜視図。

【図６】実施例２の液晶素子の露光プロセスで使用され
るフォトマスクを示す平面図。

【図７】本発明液晶素子の実施例３を示す斜視図。

【図８】実施例３の液晶素子の露光プロセスで使用され
るフォトマスクを示す平面図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂガラス基板２ａ、２ｂＩＴＯ電極３絶縁膜４配向膜５スペーサー６シール樹脂７液晶と光硬化性高分子前駆体の混合液８液晶９光硬化性高分子前駆体１０封止樹脂１１紫外光１２、２２、３２フォトマスク２３、３３固定表示部２４感圧部３４スピーカー部３５表示部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である一対の基板
間に、光硬化性高分子前駆体、該光硬化性高分子前駆体
の重合開始剤および液晶の混合物を挟持し、基板外部か
らの光照射により該光硬化型高分子前駆体を選択的に硬
化させることにより、液晶部分と光硬化した樹脂部分の
構成比が変化させられた液晶素子において、少なくとも、光の照射パターンを異にすることで、該液
晶部分と光硬化した該樹脂部分の構成比が変化させられ
た複数の領域を備え、該複数の領域が、通常の表示機
能、固定表示機能、信号電気発生機能、音声発生機能等
の各種の機能・特性の内の少なくとも２以上の異なった
機能・特性を有する液晶素子。
【請求項２】前記一対の基板の内の、少なくとも一方
の基板が厚みの異なる領域を有する請求項１記載の液晶
素子。
【請求項３】前記一対の基板に電極が形成されている
請求項１記載の液晶素子。
【請求項４】前記一対の基板の内の、少なくとも一方
の基板の一定領域に、前記液晶を配向させるための一軸
配向処理が施されている請求項１記載の液晶素子。
【請求項５】前記液晶が強誘電性液晶である請求項１
記載の液晶素子。
【請求項６】前記液晶がネマティック液晶である請求
項１記載の液晶素子。
【請求項７】前記一対の基板の内の、少なくとも一方
の基板に光学的検出手段としての偏光板を配設してある
請求項１記載の液晶素子。
【請求項８】少なくとも一方が透明である一対の基板
間に、光硬化性高分子前駆体、該光硬化性高分子前駆体
の重合開始剤および液晶の混合物を挟持する工程と、該一対の基板間の内部領域に対する基板外部からの光照
射パターンを、少なくとも２つ以上の領域に対して相異
なるように設定する工程と、この光照射パターンで基板外部より光を照射し、該光硬
化型高分子前駆体を選択的に硬化させることにより、液
晶部分と光硬化した樹脂部分の構成比が異なる光照射条
件に対応した少なくとも２つ以上の領域を形成し、該少
なくとも２つ以上の領域を、通常の表示機能、固定表示
機能、信号電気発生機能、音声発生機能等の各種の機能
・特性の内の相互に異なる一の機能・特性を有する領域
として得る工程とを含む液晶素子の製造方法。
【請求項９】光硬化部と非硬化部の密度分布を規定す
るためのフォトマスクパターンと、光の照度をコントロ
ールすることにより前記光照射パターンを設定した請求
項８記載の液晶素子の製造方法。