JPH06175109A

JPH06175109A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06175109A
Application number: JP32703792A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Yamada; 信明山田; Noriaki Onishi; 憲明大西; Masahiko Kondo; 正彦近藤; Katsuteru Awane; 克昶粟根
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】表示媒体中に残留する未反応モノマー等の未
反応物を減少させ、剥離が起こり難いようにする。【構成】まず、対向する基板１、２の間に注入され
た、液晶材料と光硬化性樹脂と光重合開始剤とラジカル
発生剤とを含む混合物に光を照射する。これにより、高
分子壁８中に液晶滴７が分散した状態の表示媒体が得ら
れる。その後、表示媒体を加熱してラジカル発生剤を熱
分解させる。これにより、ラジカル発生剤からラジカル
が発生し、加熱前に存在していた残存モノマーがラジカ
ルにより重合され、最終まで残る残存モノマーが減少す
ることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクションテレ
ビ、パソコン等の平面ディスプレイ装置、シャッタ効果
を利用した表示板、窓、扉、壁等に利用することができ
る高分子分散型の液晶表示素子及びその製造方法に関す
る。更に詳しくは、液晶滴と、この液晶滴を包囲する高
分子壁との屈折率の差を外部電圧により変化させ、液晶
滴と高分子壁との界面で起こる光の散乱を制御する表示
モードを利用した液晶表示素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子として電気光学効果
を利用したものが知られている。この表示素子として
は、ネマティック液晶を用いたＴＮ型や、ＳＴＮ型のも
のが実用化されている。また、強誘電性液晶を用いた液
晶表示素子も提案されている。これらは、偏光板を要す
るものであり、また配向処理を必要とするものである。
一方、偏光板を要さず、液晶の散乱を利用したものとし
ては、動的散乱（ＤＳ）効果および相転移（ＰＣ）効果
がある。

【０００３】最近、偏光板を要さず、しかも配向処理を
不要とするものとして、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方法が提案
されている。この方法は、基本的には、高分子からなる
支持媒体で支持された液晶分子の常光屈折率と、前記支
持媒体の屈折率とを一致させ、電圧を印加して液晶の配
向が揃うときには透明状態を表示し、電圧無印加時には
液晶分子の配向の乱れによる光散乱状態を表示する方法
である。提案されている方法としては、以下の方法があ
る。

【０００４】液晶をポリマーカプセルに包含する方法
（特表昭５８−５０１６３１）光硬化性または熱硬化性樹脂と液晶とを混合したもの
を使用し、樹脂を硬化することによる液晶を析出させて
樹脂中に液晶滴を形成させる方法（特表昭６１−５０２
１２８）ポリマーと、液晶と、これらを溶解させる溶剤との混
合物から、溶剤を除去することにより液晶とポリマーと
の相分離状態を形成せしめる方法（特開昭５９−２２６
３２２）しかしながら、これらの方法による場合は、作製された
高分子分散型の液晶表示素子の液晶材料中に未反応のモ
ノマーやオリゴマーが残存し、これらが液晶の粘性を上
げ、応答速度を低下させる原因となっていた。

【０００５】更に、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子
では耐ショック性に問題あるため、耐ショック性を向上
させるべく液晶材料を高分子材料中に分散させる技術が
提案されている（特開昭６３−２６４７２１〜２６４７
２４）。しかし、この提案技術による場合には、高分子
の表面で液晶の配向状態を維持することは難しく、又延
伸などの複雑な処理を必要とするという欠点がある。

【０００６】そして、更に、高分子分散型液晶表示素子
において高分子壁に液晶性化合物を固定する方法とし
て、液晶分子を側鎖に持つ液晶高分子と液晶材料とを共
通の溶媒に溶解させ、その溶解したものを基板表面に塗
布した後、溶剤を除去することにより液晶と液晶性高分
子とを相分離させる方法が提案されている（特開平２−
１１６８２４）。しかし、この提案による場合には、相
分離させる条件を確保するのが難しく、また完全に溶媒
を除去することが困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した特
表昭５８−５０１６３１、特表昭６１−５０２１２８お
よび特開昭５９−２２６３２２に提案された方法により
得られる高分子分散型液晶表示素子では、液晶材料と樹
脂材料との間での相分離が十分明確に行われておらず、
高分子壁が電場に対して変化しないため、また液晶中に
未反応モノマーが残存して液晶の粘度を上げるために応
答速度が十分に改善されなかった。また、上記方法によ
る場合には、一般に液晶分子の末端に−ＣＮ基を有する
液晶材料が用いられるが、この液晶材料による場合は、
これら分子自身−ＣＮの分極が強くて反応性に富み、且
つ、系全体の不純物を液晶材料に取り込みやすい。その
ため、他の化合物と接触することの多い、高分子分散型
液晶表示素子の製造工程中に不純物を取り込み、液晶表
示装置としては９０％以上の高い保持率を維持すること
ができなかった。特に、液晶と硬化性化合物との混合物
から硬化性化合物を硬化させ液晶と硬化物との相分離を
起こさせる方法による場合には、セル内で液晶と反応活
性点とが共存し、液晶がダメージを受け、保持率が著し
く低下するという問題があった。

【０００８】更に、特開昭６３−２６４７２１等の強誘
電性液晶を使用した液晶表示素子においては、上述した
耐ショック性の改善は、高分子に分散させることにより
一応可能となるが、相分離を明確に行うことができず配
向を十分に制御するのが難しい。

【０００９】また、光硬化性樹脂及び液晶の混合物から
硬化反応により液晶を相分離する方法は、液晶滴の形状
制御等は容易であるが、液晶と樹脂からなる表示媒体中
に未反応モノマーが残存し、また樹脂からなる高分子壁
の強度が十分でないので熱変化により電気光学特性が変
化する。加えて、基板と高分子分散型液晶材料との接着
性が低いため、樹脂の収縮により部分的に剥離が起こる
という難点がある。

【００１０】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、表示媒体中に残留する未反
応モノマー等の未反応物を減少させ、剥離が起こり難い
ようにした液晶表示素子及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、電極を有する一対の基板が対向配設されると共に、
両基板の間に液晶滴を高分子壁で包囲した表示媒体が設
けられた高分子分散型の液晶表示素子において、該高分
子壁は、炭素−炭素間の２重結合に起因する赤外吸収
と、エステルのカルボニル基に起因する赤外吸収とから
求められる残存モノマー率が１０％以下であるので、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００１２】本発明の液晶表示素子の製造方法は、対向
配設された、少なくとも一方が透明な２枚の電極基板間
に、液晶材料と光硬化性樹脂と光重合開始剤とラジカル
発生剤とを含む混合物を注入する工程と、該混合物に光
を照射して、これにより生じる相分離にて高分子壁中に
液晶滴が分散した状態の表示媒体を得る工程と、該表示
媒体を加熱して該ラジカル発生剤を熱分解させる工程
と、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１３】また、本発明方法において、混合物に強弱
の分布を持つ光を照射するようにしてもよい。

【００１４】更に、液晶材料にＦ系又はＣｌ系液晶材料
を使用することもできる。また、光硬化性樹脂に光硬化
性液晶材料を含んだものを使用することもできる。

【００１５】

【作用】本発明にあっては、まず、対向する基板の間に
注入された、液晶材料と光硬化性樹脂と光重合開始剤と
ラジカル発生剤とを含む混合物に光を照射する。これに
より、高分子壁中に液晶滴が分散した状態の表示媒体が
得られる。その後、表示媒体を加熱してラジカル発生剤
を熱分解させる。これにより、ラジカル発生剤からラジ
カルが発生し、加熱前に存在していた残存モノマーがラ
ジカルにより重合され、最終まで残る残存モノマーが減
少することとなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明
する。

【００１７】図１は本発明にかかる液晶表示素子例を示
す断面図である。この液晶表示素子は、非散乱型モード
のものであり、対向する一対の基板１、２の間に、液晶
滴７が高分子壁８で包囲された表示媒体が挟持され、基
板１、２それぞれの表示媒体側表面には電極線３、４及
び配向膜５、６が基板１、２側からこの順に形成されて
いる。上記電極線３と４とは、図２（平面図）に示すよ
うに、電極線３と電極線４とが相互に９０度で交差する
ように形成されており、両電極線３、４が交差する部分
で表示を行うための絵素が形成されている。なお、交差
する電極線３と電極線４との間の角度は、９０度に限ら
ず他の角度でもよい。要は、交差していればよい。

【００１８】かかる構成の液晶表示素子の製造方法は、
以下のように行われる。先ず、電極線３及び配向膜５が
形成された基板１と、電極線４及び配向膜６が形成され
た基板２とを作製する。或は、そのように構成された基
板１、２を用意する。

【００１９】次に、両基板１、２を、各々配向膜５、６
が内面側に向くようにして対向させ、両基板１、２の間
に、液晶材料と重合性化合物と光重合開始剤とラジカル
発生剤との均一混合物を注入する。

【００２０】次に、図２に示すように、絵素となる、電
極線３、４が交差する部分に遮光部１０を有するホトマ
スクを、基板１、２の一方の外側に被せ、ホトマスク側
から上記混合物に光を照射する。これにより、先ず混合
物から重合性化合物が硬化し、液晶と高分子材料とが相
分離する。その結果として、液晶滴７が高分子壁８にて
包囲された表示媒体が両基板１、２の間に形成されると
共に、液晶滴７が遮光部１０に対応する箇所に配され
る。また、このとき、光照射範囲を調整することによ
り、液晶滴７の大きさ等が制御される。

【００２１】次に、上記表示媒体を加熱してラジカル発
生剤を熱分解させる。これにより、ラジカル発生剤から
ラジカルが発生し、加熱前に存在していた残存モノマー
がラジカルにより重合され、最終まで残る残存モノマー
が減少することとなる。よって、重合率が高まることと
なる。

【００２２】したがって、本発明方法による場合には、
対向する基板１、２の間に注入した混合物に光を照射し
て高分子壁８中に液晶滴７が分散した状態の表示媒体を
得、その後の加熱により残存モノマーを重合できるの
で、残存モノマーを減少させることができる。また、残
存モノマーに起因すると思われる基板１、２と高分子分
散型液晶材料との間の剥離を抑えることができ、更に応
答速度、ヒステリシスをも同時に改善することができ
る。

【００２３】なお、上記残存モノマー率Ｚは、１０％以
下であるのが好ましい。より望ましくは、５％以下、
０．５％以上であるのがよい。ここで、残存モノマー率
Ｚとは、高分子分散型液晶材料から液晶材料を除いた高
分子材料の赤外吸収スペクトルにおいて、光重合性樹脂
中の＞Ｃ＝Ｃ＜（１６００、８００ｃｍ^-1付近）および
エステルのカルボニル基（１７００ｃｍ^-1付近）に着目
し、それぞれの吸収の吸光度比Ｘと、重合前の吸光度比
Ｘ₀とから以下の式で計算される。

【００２４】残存モノマー率Ｚ＝（Ｘ／Ｘ₀）×１００一般に使用される光重合性樹脂は、アクリレート又はメ
タクリレート誘導体であり上記式中のＸ₀はほぼ一定で
あるため、本発明ではＸ₀＝３を採用して算出した。

【００２５】残存モノマー率Ｚを１０％以下とする理由
は以下の通りである。通常の光重合のみを用いて高分子
分散型液晶表示素子を作製すると、残存モノマー率は１
０％を越える。また、多官能モノマーを多量に使用した
場合、高分子材料の網目構造が発達して、高分子の網目
内に閉じ込められた残存モノマー量が更に多くなり、ま
た、高分子材料の収縮量が多くなるために、基板と高分
子分散型液晶材料の剥離などの問題が起きる。逆に、残
存モノマー率が０．５％未満であると、本発明で使用す
る過酸化物の量を多く添加しなければならず、液晶材料
が劣化を起こして信頼性が低下するおそれがあるからで
ある。

【００２６】なお、本発明で使用可能な光硬化性樹脂と
しては以下のものが挙げられる。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、更に具体的には、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など。また、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、ポリマーの物理的強度を高め
るために２官能以上を有する多官能性樹脂など。多官能
性樹脂としては、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、ネオ
ペンチルジアクリレートなどが該当し、更に好ましいも
のとしては、これらのモノマーをハロゲン化、特に塩素
化又はフッ素化した樹脂が該当する。ハロゲン化した樹
脂としては、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、パーフロロ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などであ
る。更に好ましいものとしては、分子中にメタクリレー
ト又はアクリレート基などの光重合性基と、イソシアネ
ート又はエポキシ基などの熱硬化性基とを同時に有する
化合物である。具体的には、２−イソシアナート−エチ
ルアクリレート、２−イソシアナート−エチルメタクリ
レート、及び下記化１などである。

【００２７】

【化１】

【００２８】また、本発明で使用される液晶については
以下のものが挙げられる。例えば、常温付近で液晶状態
を示す有機物混合体が該当し、この有機物混合体として
は、２周波駆動用液晶、△ε＜０の液晶を含むネマティ
ック液晶、コレステリック液晶（特に、可視光に選択反
射特性を有する液晶）、若しくはスメクチック液晶、強
誘電性液晶、デスコティック液晶などが含まれる。これ
らの液晶は、混合しても良い。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、化合物中にフッ素原子など
の官能基を有する液晶であり、ＺＬＩ−４８０１−００
０，ＺＬＩ−４８０１−００１，ＺＬＩ−４７９２（メ
ルク社製）などである。

【００２９】本発明に使用できる、相分離の明確化及び
応答速度の高速化のために添加される重合性液晶材料と
しては、分子中にアクリレート、メタクリレート基など
の光重合性官能基と剛直な液晶性を示す官能基を合わせ
持つ化合物である。液晶材料と分子内に重合性官能基を
有する液晶性化合物を選択するにあたり、それぞれの液
晶性を発現する部分が類似していることが、相溶性の観
点から好ましい。特に、化学的環境が特異なＦ，Ｃｌ系
液晶材料については、重合性官能基を有する液晶性化合
物についてもＦ，Ｃｌ系液晶材料であることが好まし
い。

【００３０】また、強誘電性液晶を使用する場合につい
ては、安定したスメクチック相を作成するためにも、強
誘電性液晶を分子内に有する重合性化合物を使用するの
が好ましい。

【００３１】液晶と光硬化性化合物とを混合する重量比
については、液晶：重合性化合物が５０：５０〜９７：
３であるのが好ましく、更には７０：３０〜９０：１０
であるのが望ましい。液晶材料が５０％より少ないと、
高分子壁の効果が高まりセルの駆動電圧が著しく上昇し
て実用性を失う。また、液晶材料が９３％を越えると、
高分子壁の物理的強度が低下して安定した性能が得られ
ない。

【００３２】また、高分子分散型液晶表示素子の構造と
しては、相分離の明確性、高速応答の観点から、高分子
壁上に液晶性化合物が固定された構造とすることが好ま
しい。高分子壁上に液晶性化合物が固定された構造を持
たせることにより、電圧印加時に液晶と高分子の界面が
駆動し、かつ、電圧ＯＦＦ時には固定化された液晶高分
子が高分子壁と結合しているために相互作用が強くな
り、電圧印加時の応答速度（τｒ）及び電圧ＯＦＦ時の
応答速度（τd）を共に改善できる。強誘電性液晶の場
合には、配向処理を施した基板上の配向規制力だけでは
なく、垂直壁での規制力も働くために配向状態が安定化
し耐ショック性も向上する。更に、分子中にＦ，Ｃｌ原
子を有する液晶分子を用いることにより、該液晶分子が
持つ化学的安定性のため表示素子全体の電荷保持率を低
下させる事なく、ＴＦＴなどの電荷保持型の素子に適用
できるようになる。本発明で使用される分子内に液晶性
官能基を有する化合物とは、下記の化２で示される化合
物などである。

【００３３】

【化２】

【００３４】化２中のＡは重合性官能基を示し、ＣＨ₂
＝ＣＨ−，ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＯ−，ＣＨ₂−ＣＨ−など
の不飽和結合、または歪みを持ったヘテロ環構造を持っ
た官能基を示す。また、ＬＣは液晶性化合物を示し、下
記化３で示される化合物またはコレステロール環及びそ
の誘導体などである。Ｂは重合性官能基と液晶性化合物
を結ぶ連結基、具体的にはアルキル鎖（−（ＣＨ₂）
−）、エステル結合（−ＣＯＯ−）、エーテル結合（−
０−）、ポリエチレングリコール鎖（−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ
−）、及びこれらの結合基を組み合わせた結合基であ
り、液晶表示素子を作製した後において、高分子壁上で
電場に応答して容易に動くことが好ましいので、重合性
官能基から液晶性分子の剛直部まで６箇所以上の結合を
有する長さを持つ連結基が特に好ましい。

【００３５】

【化３】

【００３６】上記化３中のＧは、液晶の誘電率異方性な
どを発現させる極性基であり、−ＣＮ，−ＯＣＨ₃，−
Ｆ，−Ｃｌ，−ＯＣＦ₃、−ＯＣＣｌ₃等の官能基を有す
るベンゼン環、シクロヘキサン環、パラジフェニル環、
フェニルシクロヘキサン環等である。Ｄは化２中のＢと
結合する官能基であり、且つ、液晶分子の誘電率異方
性、屈折率異方性の大きさを左右する部分であり、具体
的にはパラフェニル環、１，１０−ジフェニル環、１，
４−シクロヘキサン環、１，１０−フェニルシクロヘキ
サン環等である。ＥはＤ、Ｇを連結する官能基で、単結
合、−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−Ｏ−，炭素−炭素
の三重結合，−ＣＨ＝ＣＨ−等である。

【００３７】更に、上記重量比の範囲内で液晶性を有す
る化合物と非液晶性重合性化合物の混合の重量比は、液
晶性を有する化合物が０．５％以上であればよい。特
に、強誘電性液晶を用いる場合、液晶性を有する化合物
を１００％にすることにより、低分子液晶と高分子液晶
の２つの領域が生成し、電圧をそれぞれの化合物が駆動
する電圧とすることで、階調表示可能な強誘電性液晶表
示素子を作製することができる。

【００３８】前記重合開始剤（または触媒）としては、
光重合開始剤の場合には、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４、６
５１、９０７、Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１７３、１１１６、
２９５９などが使用できる。その混合比率としては、液
晶と重合性化合物の全体量に対しては０．３％〜５％が
好ましい。０．３％以下では光重合反応が十分に起こら
ず、５％以上では、液晶と高分子の相分離速度が早すぎ
て制御が困難となり液晶ドロップレットが小さくなり駆
動電圧が高くなる。

【００３９】本発明で使用するラジカル発生剤とは、加
熱によりラジカルを発生させるものであり、具体的には
ＢＰＯ、ｔ−ブチルパーオキサイド、ラウリルパーオキ
サイドなどの分子中に−Ｏ−Ｏ−結合を有する過酸化
物、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などの分
子中に−Ｎ＝Ｎ−結合を有するアゾ化合物液晶などが使
用できる。ラジカル発生剤は、光重合性樹脂と光開始剤
との混合物に０．１〜１０％添加するのが好ましい。
０．１％以下ではアフターキュアの効果が少なく、１０
％以上では液晶材料に対するダメージが大きく信頼性を
低下させるからである。

【００４０】また、本発明における光照射については、
次のようにすることができる。例えば、加工時におい
て、必要な液晶滴の径、例えば絵素とほぼ同程度の規則
的の強弱をＵＶ照射強度に故意に付け、規則的に光重合
を起こさせるようにしても良い。このようにすると、均
一な液晶滴を規則的に平面状に配置することができる。
すなわち、ＵＶ照度の高い部分では、重合速度が早く、
また液晶とポリマーの相分離速度も早いので、ポリマー
が早く析出して液晶を照度の低い部分へと押し出し、そ
の結果としてＵＶ照度の低い部分に液晶滴が生成し、均
一な液晶滴が規則的に平面状に配置される。

【００４１】したがって、ＵＶ照度分布の付け方が重要
であり、ホトマスク、マイクロレンズ、干渉板などを用
いて規則的なＵＶ照度の分布を付けるのが好ましい。ホ
トマスクの設置位置は、セルの内外どちらでもよく、Ｕ
Ｖ光に規則的にむらを作成できればよい。セルからホト
マスクを離すとホトマスク上の像がぼけて本発明の効果
が減少するため、ホトマスクはできるだけ液晶及び光硬
化性樹脂の混合物に近くなるように設置するのが好まし
い。また、ＵＶ光源もできるだけ平行光線であることが
望ましい。ただし、強誘電性液晶素子の耐衝撃性を向上
させるべく、絵素と同程度の大きさ液晶滴の周りに緩衝
用として小さな液晶滴を配置させる場合は、故意にホト
マスクなどの遮光部のエッジ部分をぼかしたり、ホトマ
スクを故意にセル本体から離したり、ＵＶ光源として平
行度の少し悪い光源を使用してもよい。

【００４２】本発明者らの検討結果によれば、照度むら
の大きさ（弱照度領域）が絵素の大きさ３０％以下の大
きさのホトマスクなどを使用する場合、生成する液晶滴
も絵素の大きさ３０％以下の大きさとなり、絵素内に液
晶と高分子の界面が多くなり散乱によるコントラストの
低下が大きくなる。このため弱照度領域としては、絵素
内に液晶と高分子の界面が極端に少なくなるように、絵
素の大きさより大きい弱照度領域がよく、具体的には絵
素以外の部分のみＵＶ光が照射されるようなホトマスク
などが好ましい。

【００４３】更に、高分子と液晶材料との間での散乱を
使用しない非散乱モードにおいては、ホトマスクなどに
よる弱照度領域の形状は、絵素の３０％以上を覆いＵＶ
強度を局部的に低下させるものであればよい。本発明で
は、特に限定しないが円形、方形、台形、長方形、ひし
形、文字形、曲線若しくは直線によって区切られた図
形、又はこれらの図形の一部をカットしたもの、又はこ
れらの図形を組み合わせた図形、又はこれらの小形図形
の集合体等である。更には、絵素部分が弱照度領域とな
るホトマスクなどを使用するのが、絵素内での散乱強度
を低下させ、素子のコントラストを向上させる上で好ま
しい。なお、本発明の実施に際し、これら図形から１種
類以上選択して使用すればよく、液晶滴の大きさ等の均
一性を上げるためには、できるだけ形状を１種に限定し
て揃えるのが好ましい。

【００４４】本発明においては、ホトマスクなどによる
弱照度領域の配置は、図３（ａ）又は（ｂ）に示すよう
にすることもできる。前者の図３（ａ）は、１列に配さ
れた複数の絵素に対して１つの弱照度領域、例えばホト
マスクの遮光部を配置し、他の部分に光透過部を配置し
て行う場合である。後者の図３（ｂ）は、数絵素、この
図示例では２絵素の組み毎に１つの弱照度領域、例えば
ホトマスクの遮光部を配置し、他の部分に光透過部を配
置して行う場合である。なお、図３（ａ）又は（ｂ）に
示す場合、並びに上記実施例で説明したような１絵素に
対して１つの液晶滴を配する場合において、各液晶滴を
完全に独立させる必要はなく、隣合う液晶滴が液晶材料
で部分的に連接するようにしてもよい。要は、ＵＶ光を
最も効果的にカットする領域が、所定の形状、配列を持
っているものであればよい。

【００４５】本発明に係る液晶表示素子にあっては、偏
光板等と組み合わせることにより、従来の表示方式であ
るＴＮ、ＳＴＮ、ＦＬＣ（ＳＳＦ）、ＥＣＢ方式等の液
晶滴を高分子壁の中に閉じ込めたものを作製することが
でき、大画面化、フイルム化等が可能となる。

【００４６】上記実施例では非散乱型モードに適用して
いるが、本発明はこれに限らず、散乱−透過モードのも
のなどにも同様にして適用できる。図４は、散乱−透過
モードの液晶表示素子を示す。この液晶表示素子は、電
極線３、４を有する２枚の基板１、２が対向配設され、
両基板１、２の間に高分子壁８で包囲された複数の液晶
滴７が、大きさ及び配列をランダムにして配された構成
となっている。

【００４７】また、説明では単純マトリックス駆動によ
り表示が行われる単純マトリックス型の表示素子に本発
明を適用しているが、本発明はこれに限らず、ＴＦＴ、
ＭＩＭなどのアクティブ駆動などの駆動法で駆動される
アクティブマトリクス型の表示素子にも適用できる。ま
た、本発明に用いる駆動方法としては、特に限定しな
い。

【００４８】次に、本発明を具体的に示す実施例を説明
する。本発明は、これに限定されるものではない。

【００４９】（実施例１）先ず、電極用に厚みが５００
オングストロームのＩＴＯ（酸化インジュウムおよび酸
化スズの混合物）を有する、厚み１．１ｍｍの基板とし
てのフリントガラス（日本板硝子製）を２枚用意する。
続いて、２つのフリントガラスを互いにＩＴＯが向き合
うように対向配設し、間に１２μｍのスペーサーを介装
してセルを構成した。

【００５０】次に、上記セルの中に、表示媒体用の混合
物を注入する。その混合物は、０．２ｇのＲ−６８４
（日本化薬社製）と、０．３５ｇの２−エチルヘキシル
アクリレートと、０．４５ｇのイソボルニルアクリレー
トと、４ｇの液晶材料ＺＬＩ−４７９２（メルク社製）
と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８
４）と、０．０５ｇの過酸化物としてのラウロイルオキ
サイド（ラウロックス：化薬アクゾ社製）とを均一に混
合したものである。

【００５１】次に、高圧水銀ランプ下の４０ｍＷ／ｃｍ
²のところに混合物が注入されたセルをセットし、１分
間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。

【００５２】最後に、光による硬化を行った後、例えば
６０℃の雰囲気中にセルを５０ｈｒ放置して熱処理を行
った。これにより、本発明の液晶表示素子が作製され
る。

【００５３】表１は、８０℃、４ｈｒの熱処理を行って
作製した液晶セルの熱処理前と熱処理後での電気光学特
性及び残存ポリマー率を示すと共に、熱処理後のセルの
剥離状況を示す。なお、表１には比較例１を併せて示し
ている。電気光学特性としては、駆動電圧、ヒステリシ
ス、応答速度及び保持率を対象とした。駆動電圧は透過
率変化が飽和したときの電圧値、ヒステリシスは電圧昇
圧時と電圧降下時の透過率が５０％変化したときの電圧
差、応答速度は電圧無印加時と飽和電圧印加時との間で
の透過率変化のうち、電圧昇圧、降下時に透過率が９０
％変化するのに要するそれぞれの時間を合計した測定値
である。保持率は、１６．５ｍｓの間、電荷を保持して
いる割合を示す。また、剥離状況において採用する○は
熱処理後に変化なし、×はシール付近から剥離が起こっ
ていることを示す。更に、残存モノマー率の測定は、作
製したセルを２つに剥離して、更に基板上の高分子分散
型液晶材料を剥離してＫＢｒに混合し、赤外吸収スペク
トルを測定することにより行った。

【００５４】上記比較例１については、実施例１と同様
にセルを作製し、同様の混合物から過酸化物を除いた材
料を使用して構成した高分子分散型液晶表示素子の諸特
性を示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】上記表１より理解されるように、実施例１
による場合には、駆動電圧や保持率は従来のもの（比較
例１）とほぼ同一の値となっているが、ヒステリシス、
応答速度、残存モノマー率及び剥離状況については改善
されている。

【００５７】（実施例２）先ず、１００μｍ厚のＰＥＴ
フィルム（東レ製）の上に、図２に示す電極線３、４
を、例えば電極幅を２００μｍ、電極間を５０μｍ、電
極数を２０本とした２枚一組の基板を作製した。続い
て、各基板にＳＥ１５０（日産化学製）を使用してポリ
イミド膜を形成し、そのポリイミド膜に対しナイロン布
を用いて一方向にラビング処理を行った。

【００５８】次に、ラビング処理を行った２枚の基板
を、電極線が互いに直交するように対向させて組み合わ
せ、間に６μｍのスペーサーを介装してセル厚を保たせ
ることによりセルを構成した。

【００５９】次に、作製したセルの上に、図２に示す遮
光部１０を有するホトマスクを絵素部分が遮光されるよ
うに配置し、続いてセル中に混合物を注入した。混合物
は、０．１ｇのトリメチロールプロパントリメタクリレ
ートと、０．３５ｇの２−エチルヘキシルアクリレート
と、０．４５ｇのイソボルニルアクリレートと、ＣＮ
（コレステリックノナネート）が０．３ｇ％添加され
た合計で４ｇの液晶材料ＺＬＩ−４７９２（メルク社
製）と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ
１８４）と、０．０５ｇの過酸化物とを均一に混合した
ものである。

【００６０】次に、セルを平行光線が得られる高圧水銀
ランプ下の１０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍにおけるＵＶ
強度）のところに配置し、ホトマスク側からセルに５分
間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。その後、６０
℃、１０ｈｒ熱処理を行いセルを作製した。

【００６１】なお、上記と同様に作製した別のセルの基
板を液体窒素中で剥離し、続いてアセトンで基板から液
晶材料を洗い流し、得られた基板上の高分子壁の水平断
面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した。観察結果
としては、ホトマスクのドットパターンと同じ規則性
（絵素と同じ規則性）で、かつ、同程度の大きさで均一
に揃った液晶滴が作成されていることが確認された。こ
の観察においては、サンプル作製時に構造が破壊されて
いる部分があるため、サンプル内で最も規則性の優れて
いる２０箇所の液晶滴領域を選んで行った。

【００６２】最後に、作製したセルに、配向方向に沿っ
た方向に偏光板の偏光方向を合わせて偏光板を貼り合わ
せて高分子分散型ＴＮ表示素子を作製した。

【００６３】表２は、作製したセルのコントラスト及び
剥離状況を、比較例２及び３と併せて示す。なお、比較
例２は、実施例２とは異なる基板、例えば厚みが５００
オングストロームのＩＴＯ付きガラス（日本板硝子社製
のフリントガラス）を用い、かつ実施例２と同様の液晶
材料を使用して作製したセルに、実施例２と同様に偏光
板を貼り合わせた従来のＴＮ表示素子の場合である。ま
た、比較例３は、実施例２と同様にＴＮ型セルを作成
し、実施例２と同様の液晶と化合物Ａを除いた光硬化性
樹脂との混合物を使用し、セルに該混合物を注入後、ホ
トマスクをセルに被せずに、実施例２と同様にＵＶ照射
を行って作製した高分子分散型液晶表示素子の場合であ
る。

【００６４】

【表２】

【００６５】表２より理解されるように、実施例２は、
従来使用されていた比較例２と電気光学特性的に遜色な
く、フィルム基板を使用することができ、かつ、従来研
究されてきた高分子分散型液晶表示素子（比較例３）に
比べて、絵素内での散乱が少ないためにコントラストが
高くなっている。さらに、セル内で基板と高分子分散型
液晶材料との間での剥離がほとんど起きていない。

【００６６】（実施例３）先ず、実施例２と同様に一軸
配向処理を行った２枚の基板を、互いにラビング方向を
同一とし、かつ間に２μｍのシリカビーズを介装して対
向させ、両基板を貼り合わせてセルを作製した。

【００６７】次に、セルの中に混合物を注入した。混合
物は、０．０１ｇのトリメチロールプロパントリメタク
リレートと、０．０２５ｇのラウリルアクリレートと、
０．０２５ｇのイソボルニルアクリレートと、０．４ｇ
の強誘電性液晶材料ＺＬＩ−４００３（メルク社製）
と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８
４）と、０．０５ｇの過酸化物（ラウロイルパーオキサ
イド）とを均一に混合したものである。

【００６８】次に、実施例１と同様のホトマスクを使用
し、平行光線を得られる高圧水銀ランプ下の１０ｍＷ／
ｃｍ²（３６５ｎｍにおけるＵＶ強度）のところに、ホ
トマスクで被われたセルをセットし、ホトマスク側から
５分間紫外線をセルに照射して樹脂を硬化させた。

【００６９】表３は、作製されたセルのコントラスト及
び衝撃試験の結果を、比較例４及び５と併せて示す。な
お、衝撃試験は、ゴムの上にセルを５０ｃｍの高さから
落下させたときの配向状態の変化について検査した結果
である。○は液晶と高分子材料の境界領域で若干の配向
乱れが発生しているが実用上問題がないことを表し、×
は絵素部分にわたって配向状態が乱れていることを表し
ている。

【００７０】比較例４は、実施例３と同様に作製したセ
ルに、強誘電性液晶ＺＬＩ−４００３を注入して作製し
た液晶表示素子の場合である。また、比較例５は、実施
例３と同様にセルを作製し、実施例３と同様の液晶と光
硬化性樹脂との混合物を使用し、セルに該混合物を注入
後、ホトマスクをセルを被せずに、実施例１と同様にＵ
Ｖ照射を行って作製した高分子分散型液晶表示素子の場
合である。

【００７１】

【表３】

【００７２】上記表３より理解されるように、比較例５
では液晶の配向が十分に揃わず、低いコントラストであ
った、さらに衝撃試験については、最初から配向が不十
分であるために評価不能であった。また、比較例４で
は、コントラストは良好であるものの、衝撃試験は配向
状態に乱れが生じて好ましいものではなかった。これに
対して、実施例３では、コントラストが良好であり、し
かも衝撃試験を行っても配向状態が支障の無いものとな
っていた。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、表示媒体中に残留する未反応物を減少させること
ができるので、従来のポリマー分散型液晶素子で問題と
なっていた基板と高分子分散型液晶材料との間での剥離
現象を抑制でき、また応答速度の高速化、ヒステリシス
の軽減化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の液晶表示素子を示す断面図。

【図２】図１の液晶表示素子に備わった電極線３、４を
示す平面図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、共に本発明において使用
可能なホトマスク例を示す平面図。

【図４】本発明の適用が可能な散乱−透過モードの液晶
表示素子を示す断面図。

【符号の説明】

１、２基板３、４電極線５、６配向膜７液晶滴８高分子壁１０ホトマスクの遮光部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００７】

【００１１】

【００１５】

【００１６】

【００２６】なお、本発明で使用可能な光硬化性化合物
としては以下のものが挙げられる。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、更に具体的には、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など。また、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、ポリマーの物理的強度を高め
るために２官能以上を有する多官能性化合物など。多官
能性化合物としては、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、ネ
オペンチルジアクリレートなどが該当し、更に好ましい
ものとしては、これらのモノマーをハロゲン化、特に塩
素化又はフッ素化した化合物が該当する。ハロゲン化し
た化合物としては、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、パーフロロオクチルエチ
ルアクリレート、パークロロオクチルエチルアクリレー
トなどである。更に好ましいものとしては、分子中にメ
タクリレート又はアクリレート基などの光重合性基と、
イソシアネート又はエポキシ基などの熱硬化性基とを同
時に有する化合物である。具体的には、２−イソシアナ
ート−エチルアクリレート、２−イソシアナート−エチ
ルメタクリレート、及び下記化１などである。

【００２７】

【化１】

【００２８】また、本発明で使用される液晶については
以下のものが挙げられる。例えば、常温付近で液晶状態
を示す有機物混合体が該当し、この有機物混合体として
は、２周波駆動用液晶、△ε＜０の液晶を含むネマティ
ック液晶、コレステリック液晶（特に、可視光に選択反
射特性を有する液晶）、若しくはスメクチック液晶、強
誘電性液晶、デスコティック液晶などが含まれる。これ
らの液晶は、混合しても良い。特に、ネマチック液晶若
しくはコレステリック液晶又はカイラル剤の添加された
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、化合物中にフ
ッ素原子などの官能基を有する液晶であり、ＺＬＩ−４
８０１−０００，ＺＬＩ−４８０１−００１，ＺＬＩ−
４７９２（メルク社製）などである。

【００３１】液晶と光硬化性化合物とを混合する重量比
については、液晶：重合性化合物が５０：５０〜９７：
３であるのが好ましく、更には７０：３０〜９０：１０
であるのが望ましい。液晶材料が５０％より少ないと、
高分子壁の効果が高まりセルの駆動電圧が著しく上昇し
て実用性を失う。また、液晶材料が９７％を越えると、
高分子壁の物理的強度が低下して安定した性能が得られ
ない。

【００３３】

【化２】

【００３４】化２中のＡは重合性官能基を示し、ＣＨ₂
＝ＣＨ−，ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＯ−などの不飽和結合、
または下記化３に示すような歪みを持ったヘテロ環構造
を持った官能基を示す。

【００３５】

【化３】

【００３６】また、ＬＣは液晶性化合物を示し、下記化
４で示される化合物またはコレステロール環及びその誘
導体などである。Ｂは重合性官能基と液晶性化合物を結
ぶ連結基、具体的にはアルキル鎖（−（ＣＨ₂）n−）、
エステル結合（−ＣＯＯ−）、エーテル結合（−０
−）、ポリエチレングリコール鎖（−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ
−）、及びこれらの結合基を組み合わせた結合基であ
り、液晶表示素子を作製した後において、高分子壁上で
電場に応答して容易に動くことが好ましいので、重合性
官能基から液晶性分子の剛直部まで６箇所以上の結合を
有する長さを持つ連結基が特に好ましい。

【００３７】

【化４】

【００３８】上記化４中のＧは、液晶の誘電率異方性な
どを発現させる極性基であり、−ＣＮ，−ＯＣＨ₃，−
Ｆ，−Ｃｌ，−ＯＣＦ₃、−ＯＣＣｌ₃等の官能基を有す
るベンゼン環、シクロヘキサン環、パラジフェニル環、
フェニルシクロヘキサン環等である。Ｄは化２中のＢと
結合する官能基であり、且つ、液晶分子の誘電率異方
性、屈折率異方性の大きさを左右する部分であり、具体
的にはパラフェニル環、１，１０−ジフェニル環、１，
４−シクロヘキサン環、１，１０−フェニルシクロヘキ
サン環等である。ＥはＤ、Ｇを連結する官能基で、単結
合、−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−Ｏ−，炭素−炭素
の三重結合，−ＣＨ＝ＣＨ−等である。

【００３９】更に、上記重量比の範囲内で液晶性を有す
る化合物と非液晶性重合性化合物の混合の重量比は、液
晶性を有する化合物が０．５％以上であればよい。特
に、強誘電性液晶を用いる場合、液晶性を有する化合物
を１００％にすることにより、低分子液晶と高分子液晶
の２つの領域が生成し、電圧をそれぞれの化合物が駆動
する電圧とすることで、階調表示可能な強誘電性液晶表
示素子を作製することができる。

【００４０】前記重合開始剤（または触媒）としては、
光重合開始剤の場合には、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４、６
５１、９０７、Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１７３、１１１６、
２９５９などが使用できる。その混合比率としては、液
晶と重合性化合物の全体量に対しては０．３％〜５％が
好ましい。０．３％以下では光重合反応が十分に起こら
ず、５％以上では、液晶と高分子の相分離速度が早すぎ
て制御が困難となり液晶ドロップレットが小さくなり駆
動電圧が高くなる。

【００４１】本発明で使用するラジカル発生剤とは、加
熱によりラジカルを発生させるものであり、具体的には
ＢＰＯ、ｔ−ブチルパーオキサイド、ラウリルパーオキ
サイドなどの分子中に−Ｏ−Ｏ−結合を有する過酸化
物、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などの分
子中に−Ｎ＝Ｎ−結合を有するアゾ化合物液晶などが使
用できる。ラジカル発生剤は、光重合性樹脂と光開始剤
との混合物に０．１〜１０％添加するのが好ましい。
０．１％以下ではアフターキュアの効果が少なく、１０
％以上では液晶材料に対するダメージが大きく信頼性を
低下させるからである。

【００４２】また、本発明における光照射については、
次のようにすることができる。例えば、加工時におい
て、必要な液晶滴の径、例えば絵素とほぼ同程度の規則
的の強弱をＵＶ照射強度に故意に付け、規則的に光重合
を起こさせるようにしても良い。このようにすると、均
一な液晶滴を規則的に平面状に配置することができる。
すなわち、ＵＶ照度の高い部分では、重合速度が早く、
また液晶とポリマーの相分離速度も早いので、ポリマー
が早く析出して液晶を照度の低い部分へと押し出し、そ
の結果としてＵＶ照度の低い部分に液晶滴が生成し、均
一な液晶滴が規則的に平面状に配置される。

【００４３】したがって、ＵＶ照度分布の付け方が重要
であり、ホトマスク、マイクロレンズ、干渉板などを用
いて規則的なＵＶ照度の分布を付けるのが好ましい。ホ
トマスクの設置位置は、セルの内外どちらでもよく、Ｕ
Ｖ光に規則的にむらを作成できればよい。セルからホト
マスクを離すとホトマスク上の像がぼけて本発明の効果
が減少するため、ホトマスクはできるだけ液晶及び光硬
化性樹脂の混合物に近くなるように設置するのが好まし
い。また、ＵＶ光源もできるだけ平行光線であることが
望ましい。ただし、強誘電性液晶素子の耐衝撃性を向上
させるべく、絵素と同程度の大きさ液晶滴の周りに緩衝
用として小さな液晶滴を配置させる場合は、故意にホト
マスクなどの遮光部のエッジ部分をぼかしたり、ホトマ
スクを故意にセル本体から離したり、ＵＶ光源として平
行度の少し悪い光源を使用してもよい。

【００４４】本発明者らの検討結果によれば、照度むら
の大きさ（弱照度領域）が絵素の大きさ３０％以下の大
きさのホトマスクなどを使用する場合、生成する液晶滴
も絵素の大きさ３０％以下の大きさとなり、絵素内に液
晶と高分子の界面が多くなり散乱によるコントラストの
低下が大きくなる。このため弱照度領域としては、絵素
内に液晶と高分子の界面が極端に少なくなるように、絵
素の大きさより大きい弱照度領域がよく、具体的には絵
素以外の部分のみＵＶ光が照射されるようなホトマスク
などが好ましい。

【００４５】更に、高分子と液晶材料との間での散乱を
使用しない非散乱モードにおいては、ホトマスクなどに
よる弱照度領域の形状は、絵素の３０％以上を覆いＵＶ
強度を局部的に低下させるものであればよい。本発明で
は、特に限定しないが円形、方形、台形、長方形、ひし
形、文字形、六角形、曲線若しくは直線によって区切ら
れた図形、又はこれらの図形の一部をカットしたもの、
又はこれらの図形を組み合わせた図形、又はこれらの小
形図形の集合体等である。更には、絵素部分が弱照度領
域となるホトマスクなどを使用するのが、絵素内での散
乱強度を低下させ、素子のコントラストを向上させる上
で好ましい。なお、本発明の実施に際し、これら図形か
ら１種類以上選択して使用すればよく、液晶滴の大きさ
等の均一性を上げるためには、できるだけ形状を１種に
限定して揃えるのが好ましい。

【００４６】本発明においては、ホトマスクなどによる
弱照度領域の配置は、図３（ａ）又は（ｂ）に示すよう
にすることもできる。前者の図３（ａ）は、１列に配さ
れた複数の絵素に対して１つの弱照度領域、例えばホト
マスクの遮光部を配置し、他の部分に光透過部を配置し
て行う場合である。後者の図３（ｂ）は、数絵素、この
図示例では２絵素の組み毎に１つの弱照度領域、例えば
ホトマスクの遮光部を配置し、他の部分に光透過部を配
置して行う場合である。なお、図３（ａ）又は（ｂ）に
示す場合、並びに上記実施例で説明したような１絵素に
対して１つの液晶滴を配する場合において、各液晶滴を
完全に独立させる必要はなく、隣合う液晶滴が液晶材料
で部分的に連接するようにしてもよい。要は、ＵＶ光を
最も効果的にカットする領域が、所定の形状、配列を持
っているものであればよい。

【００４７】本発明に係る液晶表示素子にあっては、偏
光板等と組み合わせることにより、従来の表示方式であ
るＴＮ、ＳＴＮ、ＦＬＣ（ＳＳＦ）、ＥＣＢ方式等の液
晶滴を高分子壁の中に閉じ込めたものを作製することが
でき、大画面化、フイルム化等が可能となる。

【００４８】上記実施例では非散乱型モードに適用して
いるが、本発明はこれに限らず、散乱−透過モードのも
のなどにも同様にして適用できる。図４は、散乱−透過
モードの液晶表示素子を示す。この液晶表示素子は、電
極線３、４を有する２枚の基板１、２が対向配設され、
両基板１、２の間に高分子壁８で包囲された複数の液晶
滴７が、大きさ及び配列をランダムにして配された構成
となっている。

【００４９】また、説明では単純マトリックス駆動によ
り表示が行われる単純マトリックス型の表示素子に本発
明を適用しているが、本発明はこれに限らず、ＴＦＴ、
ＭＩＭなどのアクティブ駆動などの駆動法で駆動される
アクティブマトリクス型の表示素子にも適用できる。ま
た、本発明に用いる駆動方法としては、特に限定しな
い。

【００５０】次に、本発明を具体的に示す実施例を説明
する。本発明は、これに限定されるものではない。

【００５１】（実施例１）先ず、電極用に厚みが５００
オングストロームのＩＴＯ（酸化インジュウムおよび酸
化スズの混合物）を有する、厚み１．１ｍｍの基板とし
てのフリントガラス（日本板硝子製）を２枚用意する。
続いて、２つのフリントガラスを互いにＩＴＯが向き合
うように対向配設し、間に１２μｍのスペーサーを介装
してセルを構成した。

【００５２】次に、上記セルの中に、表示媒体用の混合
物を注入する。その混合物は、０．２ｇの２官能のアク
リレートＲ−６８４（日本化薬社製）と、０．３５ｇの
２−エチルヘキシルアクリレートと、０．４５ｇのイソ
ボルニルアクリレートと、４ｇの液晶材料ＺＬＩ−４７
９２（メルク社製）と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉ
ｒｇａｃｕｒｅ１８４）と、０．０５ｇの過酸化物とし
てのラウロイルオキサイド（ラウロックス：化薬アクゾ
社製）とを均一に混合したものである。

【００５３】次に、高圧水銀ランプ下の４０ｍＷ／ｃｍ
²のところに混合物が注入されたセルをセットし、１分
間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。

【００５４】最後に、光による硬化を行った後、例えば
６０℃の雰囲気中にセルを５０ｈｒ放置して熱処理を行
った。これにより、本発明の液晶表示素子が作製され
る。

【００５５】表１は、実施例１の液晶セルの熱処理前と
熱処理後での電気光学特性及び残存ポリマー率を示すと
共に、熱処理後のセルの剥離状況を示す。なお、表１に
は８０℃、４ｈｒの熱処理を行って作製した比較例１の
液晶セルについても併せて示している。電気光学特性と
しては、駆動電圧、ヒステリシス、応答速度及び保持率
を対象とした。駆動電圧は透過率変化が飽和したときの
電圧値、ヒステリシスは電圧昇圧時と電圧降下時の透過
率が５０％変化したときの電圧差、応答速度は電圧無印
加時と飽和電圧印加時との間での透過率変化のうち、電
圧昇圧、降下時に透過率が９０％変化するのに要するそ
れぞれの時間を合計した測定値である。保持率は、１
６．５ｍｓの間、電荷を保持している割合を示す。ま
た、剥離状況において採用する○は熱処理後に変化な
し、×はシール付近から剥離が起こっていることを示
す。更に、残存モノマー率の測定は、作製したセルを２
つに剥離して、更に基板上の高分子分散型液晶材料を剥
離してＫＢｒに混合し、赤外吸収スペクトルを測定する
ことにより行った。

【００５６】上記比較例１については、実施例１と同様
にセルを作製し、同様の混合物から過酸化物を除いた材
料を使用して構成した高分子分散型液晶表示素子の諸特
性を示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】上記表１より理解されるように、実施例１
による場合には、駆動電圧や保持率は従来のもの（比較
例１）とほぼ同一の値となっているが、ヒステリシス、
応答速度、残存モノマー率及び剥離状況については改善
されている。

【００５９】（実施例２）先ず、１００μｍ厚のＰＥＴ
フィルム（東レ製）の上に、図２に示す電極線３、４
を、例えば電極幅を２００μｍ、電極間を５０μｍ、電
極数を２０本とした２枚一組の基板を作製した。続い
て、各基板にＳＥ１５０（日産化学製）を使用してポリ
イミド膜を形成し、そのポリイミド膜に対しナイロン布
を用いて一方向にラビング処理を行った。

【００６０】次に、ラビング処理を行った２枚の基板
を、電極線が互いに直交するように対向させて組み合わ
せ、間に６μｍのスペーサーを介装してセル厚を保たせ
ることによりセルを構成した。

【００６１】次に、作製したセルの上に、図２に示す遮
光部１０を有するホトマスクを絵素部分が遮光されるよ
うに配置し、続いてセル中に混合物を注入した。混合物
は、０．１ｇのトリメチロールプロパントリメタクリレ
ートと、０．３５ｇの２−エチルヘキシルアクリレート
と、０．４５ｇのイソボルニルアクリレートと、ＣＮ
（コレステリックノナネート）が０．３ｇ％添加され
た合計で４ｇの液晶材料ＺＬＩ−４７９２（メルク社
製）と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ
１８４）と、０．０５ｇの過酸化物とを均一に混合した
ものである。

【００６２】次に、セルを平行光線が得られる高圧水銀
ランプ下の１０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍにおけるＵＶ
強度）のところに配置し、ホトマスク側からセルに５分
間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。その後、６０
℃、１０ｈｒ熱処理を行いセルを作製した。

【００６３】なお、上記と同様に作製した別のセルの基
板を液体窒素中で剥離し、続いてアセトンで基板から液
晶材料を洗い流し、得られた基板上の高分子壁の水平断
面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した。観察結果
としては、ホトマスクのドットパターンと同じ規則性
（絵素と同じ規則性）で、かつ、同程度の大きさで均一
に揃った液晶滴が作成されていることが確認された。こ
の観察においては、サンプル作製時に構造が破壊されて
いる部分があるため、サンプル内で最も規則性の優れて
いる２０箇所の液晶滴領域を選んで行った。

【００６４】最後に、作製したセルに、配向方向に沿っ
た方向に偏光板の偏光方向を合わせて偏光板を貼り合わ
せて高分子分散型ＴＮ表示素子を作製した。

【００６５】表２は、作製したセルのコントラスト及び
剥離状況を、比較例２及び３と併せて示す。なお、比較
例２は、実施例２とは異なる基板、例えば厚みが５００
オングストロームのＩＴＯ付きガラス（日本板硝子社製
のフリントガラス）を用い、かつ実施例２と同様の液晶
材料を使用して作製したセルに、実施例２と同様に偏光
板を貼り合わせた従来のＴＮ表示素子の場合である。ま
た、比較例３は、実施例２と同様にＴＮ型セルを作成
し、実施例２と同様の液晶と上記化２で示される化合物
を除いた光硬化性樹脂との混合物を使用し、セルに該混
合物を注入後、ホトマスクをセルに被せずに、実施例２
と同様にＵＶ照射を行って作製した高分子分散型液晶表
示素子の場合である。

【００６６】

【表２】

【００６７】表２より理解されるように、実施例２は、
従来使用されていた比較例２と電気光学特性的に遜色な
く、フィルム基板を使用することができ、かつ、従来研
究されてきた高分子分散型液晶表示素子（比較例３）に
比べて、絵素内での散乱が少ないためにコントラストが
高くなっている。さらに、セル内で基板と高分子分散型
液晶材料との間での剥離がほとんど起きていない。

【００６８】（実施例３）先ず、実施例２と同様に一軸
配向処理を行った２枚の基板を、互いにラビング方向を
同一とし、かつ間に２μｍのシリカビーズを介装して対
向させ、両基板を貼り合わせてセルを作製した。

【００６９】次に、セルの中に混合物を注入した。混合
物は、０．０１ｇのトリメチロールプロパントリメタク
リレートと、０．０２５ｇのラウリルアクリレートと、
０．０２５ｇのイソボルニルアクリレートと、０．４ｇ
の強誘電性液晶材料ＺＬＩ−４００３（メルク社製）
と、０．０５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８
４）と、０．０５ｇの過酸化物（ラウロイルパーオキサ
イド）とを均一に混合したものである。

【００７０】次に、実施例１と同様のホトマスクを使用
し、平行光線を得られる高圧水銀ランプ下の１０ｍＷ／
ｃｍ²（３６５ｎｍにおけるＵＶ強度）のところに、ホ
トマスクで被われたセルをセットし、ホトマスク側から
５分間紫外線をセルに照射して樹脂を硬化させた。

【００７１】表３は、作製されたセルのコントラスト及
び衝撃試験の結果を、比較例４及び５と併せて示す。な
お、衝撃試験は、ゴムの上にセルを５０ｃｍの高さから
落下させたときの配向状態の変化について検査した結果
である。○は液晶と高分子材料の境界領域で若干の配向
乱れが発生しているが実用上問題がないことを表し、×
は絵素部分にわたって配向状態が乱れていることを表し
ている。

【００７２】比較例４は、実施例３と同様に作製したセ
ルに、強誘電性液晶ＺＬＩ−４００３を注入して作製し
た液晶表示素子の場合である。また、比較例５は、実施
例３と同様にセルを作製し、実施例３と同様の液晶と光
硬化性樹脂との混合物を使用し、セルに該混合物を注入
後、ホトマスクをセルを被せずに、実施例１と同様にＵ
Ｖ照射を行って作製した高分子分散型液晶表示素子の場
合である。

【００７３】

【表３】

【００７４】上記表３より理解されるように、比較例５
では液晶の配向が十分に揃わず、低いコントラストであ
った、さらに衝撃試験については、最初から配向が不十
分であるために評価不能であった。また、比較例４で
は、コントラストは良好であるものの、衝撃試験は配向
状態に乱れが生じて好ましいものではなかった。これに
対して、実施例３では、コントラストが良好であり、し
かも衝撃試験を行っても配向状態が支障の無いものとな
っていた。

【００７５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者粟根克昶大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を有する一対の基板が対向配設され
ると共に、両基板の間に液晶滴を高分子壁で包囲した表
示媒体が設けられた高分子分散型の液晶表示素子におい
て、該高分子壁は、炭素−炭素間の２重結合に起因する赤外
吸収と、エステルのカルボニル基に起因する赤外吸収と
から求められる残存モノマー率が１０％以下である液晶
表示素子。
【請求項２】対向配設された、少なくとも一方が透明
な２枚の電極基板間に、液晶材料と光硬化性樹脂と光重
合開始剤とラジカル発生剤とを含む混合物を注入する工
程と、該混合物に光を照射して、これにより生じる相分離にて
高分子壁中に液晶滴が分散した状態の表示媒体を得る工
程と、該表示媒体を加熱して該ラジカル発生剤を熱分解させる
工程と、を含む高分子分散型の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】前記混合物に強弱の分布を持つ光を照射
する請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】前記液晶材料にＦ系又はＣｌ系液晶材料
を使用する請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】前記光硬化性樹脂が光硬化性液晶材料を
含んだものからなる請求項２記載の液晶表示素子の製造
方法。