JPH06273727A

JPH06273727A - 液晶素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06273727A
Application number: JP5058746A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Saito; 寧齋藤; Toru Kashiwagi; 亨柏木; Junichi Ono; 純一小野; Koji Hara; 浩二原; Kayoko Morikawa; 佳代子森川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成でしかも確実なフェイルセイフ機
能を有する液晶素子と、その簡単かつ効率的な製造方法
とを提供する。【構成】液晶素子は、液晶性高分子、低分子の液晶材
料、電解質を含み、素子の使用温度領域でネマチック性
を示す混合膜（液晶層）１を、一対の基板２で挟持し
た。第１の製造方法は、液晶性高分子、低分子の液晶材
料および電解質を含む混合物１′を、一対の基板２とと
もにラミネート処理して上記混合膜１を形成する。第２
の製造方法は、上記混合物を一対の基板２間に注入して
混合膜１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶ画面や一般ＯＡ機
器用、自動車等の表示パネル用、車載ナビゲーション用
等のディスプレイ画面、あるいは調光ガラス、自動車等
のサンルーフ等に使用される液晶素子と、その製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、高分子の骨格鎖に、柔軟な屈曲鎖
等を介して、液晶材料に相当する側鎖（側鎖液晶基）を
結合した側鎖型液晶性高分子を、通常の低分子量の液晶
材料と混合して形成された、均一なスメクチック相を示
す高分子液晶／低分子液晶混合膜を、表面に電極層を形
成した、一定間隔に配置された一対の基板間に挟持して
なる液晶素子が、九州大学の梶山千里教授らのグループ
によって開発された（Chem. Lett., 1989, PP817-82
0）。

【０００３】この液晶素子の特徴は、電極間に低周波
（または直流）および高周波の電場を印加することによ
って、光散乱、光透過の２状態間のスイッチングを行え
ることと、スイッチング後に電場印加を停止した後も上
記光散乱、光透過の２状態を安定に保持するメモリー性
を有することである。以下にこの液晶素子の動作原理に
ついて詳述する。

【０００４】液晶素子の混合膜に、電極を介して低周波
または直流の電場を印加すると、当該膜内で電場に付随
してイオンが移動し、側鎖型液晶性高分子の主鎖に衝突
して、液晶の配列が乱される。このため入射光が散乱さ
れて液晶素子は不透明な白濁状態になる。一方、混合膜
に高周波の電場を印加すると、当該膜内の液晶分子が電
場方向にホメオトロピック配向して、入射光が散乱され
ずに透過できるようになり、液晶素子は透明な状態とな
る。

【０００５】またこの液晶素子では、混合膜材料がスメ
クチック相構造を形成するため、透明、白濁の両状態と
もに、電場印加停止後も安定に保持されるいわゆるメモ
リー性を有する（特開平４−２１７２９４号公報等参
照）。したがって上記高分子液晶／低分子液晶混合膜を
用いた液晶素子では、そのメモリー性のために、常時電
場を印加しておく必要はなくなるものの、白濁状態から
透明状態へのスイッチングに電場の印加が不可欠であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、車載用の調光リ
ヤウインドウやフロントウインドウへの表示用素子とし
て、液晶素子を使用することが検討されている。このよ
うな用途に使用される液晶素子は、故障等の不測の事態
によって電場が印加されなくなった際に、ただちに透明
状態に転換して運転者の視界を確保するという、フェイ
ルセイフ機能を備えている必要がある。

【０００７】たとえば、前記のようにメモリー性を有す
る混合膜を備えた液晶素子の場合には、混合膜が白濁状
態のときに電場が印加されなくなると運転者の視界が妨
げられて危険なので、フェイルセイフ機能を確保すべ
く、自動的にあるいは手動操作によって素子を透明に変
換させる機構を設ける必要がある。このため、上記メモ
リー性を有する混合膜を備えた液晶素子を、車載用の調
光リヤウインドウやフロントウインドウへの表示用素子
として使用した場合には、装置の構造が複雑になるとい
う問題がある。また上記の機構が素子の駆動系と同時に
故障した場合には、全く手の施しようがないという問題
もある。

【０００８】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、特別な機構を必要とせずにより簡単な構成
で、しかも確実なフェイルセイフ機能を有する液晶素子
と、その簡単かつ効率的な製造方法とを提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための本発明の液晶素子は、少なくとも一方の表
面に電極層を形成した、一定の距離に配置された一対の
基板間に液晶層を挟持してなる液晶素子において、上記
液晶層が、液晶性高分子、低分子の液晶材料および電解
質を含有し、かつ素子の使用温度領域でネマチック性を
示す混合膜であることを特徴とする。

【００１０】本発明者らの検討によれば、素子の使用温
度領域でスメクチック性を示す混合膜は、前記のように
メモリー性を有するため、白濁状態で電場の印加が停止
すると、そのまま白濁状態が維持されるため、何等かの
フェイルセイフ機構が必要となる。また弱いスメクチッ
ク性を示す混合膜は、白濁状態で電場の印加が停止する
と、白濁でも透明でもない中間の光透過状態となり、依
然として何等かのフェイルセイフ機構を必要とする。こ
れに対し、素子の使用温度領域で混合膜がネマチック性
を示すように、当該混合膜を構成する高分子種、液晶種
の選定を行いかつ配合を設計すると、電場の印加を停止
した際に自動的に透明状態になる液晶素子が得られるこ
とを、本発明者らは見出した。つまりネマチック性を示
す混合膜は、電極を介して低周波または直流の電場を印
加すると、従来の混合膜と同様に膜内で電場に付随して
イオンが移動し、液晶性高分子の主鎖に衝突して液晶の
配列が乱されるため、入射光が散乱されて白濁状態にな
るが、電場の印加を停止すると、液晶の配向性のために
膜内で液晶分子が自然に配列して、入射光が散乱されず
に透過できるようになり、自動的に透明状態に転換す
る、という機能を有するものとなる。

【００１１】したがって上記混合膜を用いた本発明の液
晶素子は、特別な機構を必要とせずにより簡単な構成
で、しかも確実なフェイルセイフ機能を発揮するので、
前述した車載用の調光リヤウインドウやフロントウイン
ドウへの表示用素子として、好適に使用できるという利
点がある。また本発明の液晶素子は、透明状態では全く
電力を消費しないので、使用時間の大部分が透明状態で
ある車載用の防眩ミラーや、あるいは調光窓、室内の間
仕切りガラス等にも、経済性の点で好適に使用すること
ができる。また車載用の防眩ミラーは、調光リヤウイン
ドウ等と同様にフェイルセイフ機能が要求されるので、
安全性の観点からも、本発明の液晶素子が好適に使用さ
れる。

【００１２】上記本発明の液晶素子を製造するための、
本発明の第１の製造方法は、少なくとも一方の表面に電
極層を形成した一対の基板のうち一方の基板上に、液晶
性高分子、低分子の液晶材料および電解質を含有する混
合物を載置し、その上にもう一方の基板を重ねてラミネ
ート処理することで、上記混合物を、一定の距離に配置
された一対の基板間に挟持して、素子の使用温度領域で
ネマチック性を示す混合膜からなる液晶層を形成するこ
とを特徴とする。

【００１３】この第１の製造方法は、フィルム等の屈曲
性のある基板を使用する際に好適な製造方法であって、
この方法によれば、従来のガラス基板では不可能であっ
た、屈曲性のある大面積の液晶素子を、簡単かつ効率的
に製造することができる。また本発明の第２の製造方法
は、少なくとも一方の表面に電極層を形成した、一定の
距離に配置された一対の基板間に、液晶性高分子、低分
子の液晶材料および電解質を含有する混合物を注入し
て、素子の使用温度領域でネマチック性を示す混合膜か
らなる液晶層を形成することを特徴とする。

【００１４】この第２の製造方法によれば、ガラス基板
や硬質プラスチック基板等の従来同様の基板を使用し
て、従来と同様な方法により、本発明の液晶素子を簡単
かつ効率的に製造することができる。以下に本発明を説
明する。混合膜を構成する液晶性高分子としては、主鎖
型あるいは側鎖型の種々の液晶性高分子を使用すること
ができるが、とくに高分子の骨格鎖に、柔軟な屈曲鎖等
を介して側鎖液晶基がグラフトした構造の側鎖型液晶性
高分子が、好適に使用される。

【００１５】側鎖型液晶性高分子を構成する主鎖の化学
構造は任意でよいが、ある程度柔軟な構造を含むものが
好ましく、そのような例としては、これに限定されるも
のではないがたとえば、ポリオキセタン鎖、ポリシロキ
サン鎖、ポリメタクリレート鎖、ポリアクリレート鎖、
ポリオキシエチレン鎖、ポリクロロアクリレート鎖、ポ
リエステル鎖等があげられる。

【００１６】側鎖液晶基についてもとくに限定されず、
低分子量の液晶材料に相当する、従来公知の種々の液晶
基を任意に採用することができる。主鎖と側鎖液晶基を
繋ぐ柔軟な屈曲鎖としては、たとえば炭素数１〜１２程
度のアルキレン鎖やオキシアルキレン鎖等があげられる
が、これ以外の屈曲鎖を採用してもよい。

【００１７】主鎖に対する、側鎖液晶基のグラフト率は
任意の値でよい。上記側鎖型液晶性高分子としては、側
鎖液晶基がすべて同一である、いわゆるホモポリマー型
が普通であるが、同一の主鎖に２種類以上の側鎖液晶基
を結合した、いわゆるコポリマー型の構造を採用するこ
ともできる。上記側鎖型液晶性高分子を含む液晶性高分
子の構造、分子量、分子量分布等は素子の特性に影響を
及ぼすので、要求される素子の性能に合わせて、これら
の設定を適宜選択するのがよい。

【００１８】たとえば液晶性高分子は、架橋構造を有し
ていてもよい。架橋した液晶性高分子は、系全体の自己
保持性を高めるとともに、直流または低周波の電場を印
加した際に電解質の移動、衝突によって生じる液晶配列
の乱れを広範囲にわたって迅速に伝えるため、混合膜の
応答性を向上する。液晶性高分子の架橋は主鎖同士の間
で直接に行われても、あるいは適当な架橋剤を介して行
われてもよい。また側鎖型液晶性高分子の場合は、側鎖
液晶基を介して主鎖同士が架橋してもよい。架橋のため
の結合構造は、任意の化学結合（共有結合、イオン結
合、水素結合、配位結合等）でよい。

【００１９】また液晶性高分子は、たとえば分子量１０
０００以下程度のオリゴマーや、あるいはダイマー、モ
ノマー等を含有してもよい。液晶性高分子は、１種類を
単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。上記液
晶性高分子とともに混合膜を構成する低分子の（ここで
いう「低分子の」とは、液晶性高分子のような主鎖構
造、側鎖構造を有しないということを表し、決して分子
量で規定しているのではない。）液晶材料としては、主
鎖型あるいは側鎖型の液晶性高分子を除外した、通常用
いられる市販あるいは公知で、かつ単成分もしくは複数
成分からなる種々の液晶材料を使用することができる。

【００２０】低分子の液晶材料の物性としては、屈折率
異方性Δｎが大きいものが好ましい。またとくに重要な
要素として、液晶性高分子と混合した際に、素子の使用
温度領域でネマチック性を示すことがあげられる。これ
により混合膜は、前述したように電極間に低周波または
直流の電場を印加すると白濁状態となり、電場の印加を
停止すると透明状態になる特性を示す。かかる液晶材料
は、１種類を単独で使用しても、２種以上を併用しても
よい。

【００２１】液晶性高分子と低分子の液晶材料との混合
比率はとくに限定されないが、全液晶中に占める液晶性
高分子の割合が５〜６０重量％の範囲内であることが好
ましく、１０〜４０重量％の範囲内であることがより好
ましい。液晶性高分子の割合が上記範囲を超えた場合に
は、素子の応答速度が遅くなるおそれがあり、逆に液晶
性高分子の割合が上記範囲未満では、混合膜の自己支持
性が不十分となり、とくにフレキシブルな基板を用いた
屈曲性のある大面積の液晶素子を構成できなくなるおそ
れがある。

【００２２】上記混合膜には、微小量の電解質が配合さ
れる。電解質としては、塗布液に溶解するものであれば
いずれも使用することができ、たとえば一般式：

【００２３】

【化１】

【００２４】（式中Ｒ¹，Ｒ²，Ｒ³，Ｒ⁴は同一また
は異なってメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、
ブチル、ペンチル、ヘキシル等のアルキル基を示し、Ｘ
はＦ、Cl、Br、Ｉ、ClＯ₄、ＰＦ₄、ＢＦ₄等を示
す。）で表される４級アンモニウム塩が好適なものとし
てあげられる。電解質の添加量は、混合膜の総量に対し
て０．００５〜１重量％が好ましい。かかる電解質は、
１種類を単独で使用しても、２種以上を併用してもよ
い。

【００２５】上記各成分からなる混合膜には、表示をカ
ラー化するために、従来公知の各種２色性色素を配合す
ることもできる。また混合膜には、その特性を損なわな
い範囲で、各種添加物や非液晶性化合物等を混合して特
性を調整することもできる。また、後述する本発明の第
１および第２の製造方法により素子を製造する場合、混
合膜には、当該混合膜を挟持する一対の基板間の間隔を
一定に保つべく、スペーサが混入、分散される。スペー
サとしてはシリカ製、ガラスファイバー製または樹脂製
で、かつ粒状のものが好適に使用される。針状のスペー
サは、そのエッジにより透明電極を傷つける等の悪影響
を及ぼすおそれがあるので望ましくない。

【００２６】スペーサの粒径は、所望する基板間の距離
（すなわち混合膜の膜厚）に合わせて設定される。スペ
ーサの混合割合は、これに限定されるものではないが、
液晶面積１mm²当り１０〜３００個程度であるのが望ま
しい。後述する本発明の製造方法を実施する際に、混合
膜の材料として使用される混合物は、液晶性高分子を含
有しているので比較的粘度が高く、このため、液晶の流
動によってスペーサが局在化するおそれがない。したが
ってスペーサは混合膜中に均一に分散され、基板の間隔
を一定に保つために十分に作用する。

【００２７】混合膜の膜厚は、本発明ではとくに限定さ
れないが、１〜３０μｍの範囲内であるのが、素子のコ
ントラストや駆動電圧等の点で好ましい。上記混合膜を
挟着する一対の基板としては、ガラス板等の、液晶素子
の基板として従来より使用されている種々の基板が使用
可能であるが、重くかつ割れやすいというガラス板の欠
点を解消して、軽量でしかも丈夫な素子を得るには、プ
ラスチックフィルムやプラスチック板が、基板として好
適に使用される。

【００２８】プラスチックフィルムとしては、たとえば
耐熱性、実用的強度、光学的均一性などにすぐれたポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリエー
テルスルホン（ＰＥＳ）フィルム等があげられる。プラ
スチックフィルムの厚みは、これに限定されるものでは
ないが、５０〜５００μｍ程度が好ましい。プラスチッ
ク板としては、たとえば各種アクリル樹脂板、ポリカー
ボネート板、ポリスチレン板等の、光学的特性にすぐれ
たプラスチック板が好適に使用される。プラスチック板
の厚みは、これに限定されるものではないが０．５〜３
mm程度が好ましい。

【００２９】一対の基板のうち少なくとも一方の表面に
は、混合膜に電場を印加するための電極層が形成され
る。透過型の素子の場合、電極層としては、ＩＴＯ（イ
ンジウム−チン−オキサイド）やSnＯ₂等の透明導電材
料からなる透明導電膜が好適に使用される。透明導電膜
は、真空蒸着法や反応性スパッタリング法により形成さ
れる他、上記透明導電材料を含むインクを基板上に塗布
あるいは印刷して形成することもできる。また本発明の
液晶素子をデータ等の表示に用いる場合、上記電極層に
は、エッチング等によって所定の表示パターンを形成す
ることもできる。

【００３０】本発明の液晶素子では、配向処理は必須の
要件ではないが、上記基板の、混合膜と接する最表面
（電極層を有する基板の場合は当該電極層の表面、電極
を有さない基板の場合は基板自身の表面）には、液晶の
配向を制御する配向処理を施すこともできる。前述した
ように混合膜の透明化は液晶の配向により発生するた
め、当該混合膜が白濁状態から透明状態へ変化する速度
や、透明状態での光透過率、透明状態での液晶の安定性
等の特性には基板の表面状態が大きく影響しており、混
合膜と接する基板の最表面に配向処理を施して、液晶の
配向を制御すると、上記の特性を向上できる可能性があ
る。

【００３１】たとえば本発明者らが、透明状態の混合膜
における液晶分子の状態を、オルソスコープを用いて観
察したところによると、洗浄済のＩＴＯ電極付きＰＥＳ
フィルムを基板として使用した素子では、液晶分子が基
板面に対してホメオトロピック配向していたが、ＩＴＯ
電極上にさらに水平配向性の高分子膜からなる液晶配向
膜を形成して、その表面をラビング処理したＰＥＳフィ
ルムを基板として使用した素子では、液晶分子がホモジ
ニアス配向しており、液晶配向膜により液晶の配向性を
制御できることが認められた。

【００３２】本発明の液晶素子において、液晶の配向は
基板面に対して水平、垂直のいずれでもよいので、基板
の最表面に施す配向処理の方向性は、混合膜を構成する
材料の特性を考慮して、適宜選択すればよい。基板表面
の配向処理方法としては、水平配向性の処理の場合、基板の最表面に、SiＯ等を斜方蒸着する、基板の最表面を１方向にラビング処理する、基板の最表面に高分子からなる液晶配向膜を形成
し、その液晶配向膜の表面を１方向にラビング処理し
て、水平配向性を付与する、１方向に延伸した高分子フィルムを貼付する、等の方法があるが、とくにの液晶配向膜を形成してそ
の表面を１方向にラビング処理する方法が好適に採用さ
れる。また垂直配向性の配向処理としては、上記の方
法が用いられる他、基板の最表面に、高分子からなる垂
直配向性の液晶配向膜を形成する方法があげられる。こ
の場合、ラビング処理はとくに必要ではない。

【００３３】上記水平配向性または垂直配向性の液晶配
向膜としては、耐熱性、安定性、他の液晶表示方式での
使用実績等を考慮すると、ポリイミド系の高分子やその
誘導体、あるいはその共重合体の薄膜が好適に使用され
るが、混合膜材料との相性等を考慮して、ポリビニルア
ルコール等の他の高分子からなる薄膜を使用することも
できる。また素子の特性等を考慮すると、液晶配向膜を
構成する高分子材料は着色が少なく透明性にすぐれると
ともに、素子の電圧降下を少なくするために高誘電率で
あるのが望ましい。

【００３４】上記液晶配向膜は、高分子材料を適当な溶
媒に溶解または分散させた塗布液を、基板表面に塗布ま
たは印刷した後、溶媒を乾燥除去するか、または高分子
材料の硬化性のプレポリマーを、適当な溶媒に溶解また
は分散させた塗布液を基板表面に塗布または印刷して、
溶媒を乾燥除去するとともに、プレポリマーを硬化させ
ることにより形成される。液晶配向膜の膜厚はとくに限
定されないが、２０Å〜０．５μｍ程度がよい。液晶配
向膜の表面をラビング処理して水平配向性を付与する場
合には、従来同様に、適当な布地を使用すればよい。

【００３５】本発明の液晶素子においては、混合膜を挟
持する一対の基板のうち少なくとも一方の基板の外側
に、偏光板を配置してもよい。偏光板としては、フィル
ム状、板状等の種々の形状のものが使用でき、これらの
形状を有する市販品を使用するのが簡単でよい。本発明
の液晶素子は、液晶層が、液晶性高分子、低分子の液晶
材料および電解質を含有し、かつ素子の使用温度領域で
ネマチック性を示す混合膜であること以外の構成につい
てはとくに限定されない。たとえば一方の基板の裏面に
反射膜を設ける等して反射型の素子とするなど、本発明
の要旨を変更しない範囲で、従来の液晶素子と同様な、
種々の設計変更を施すことができる。

【００３６】上記本発明の液晶素子を製造するための、
本発明の第１の製造方法は、前述のようにフィルム等の
屈曲性のある基板を使用する際に好適な製造方法であっ
て、概略、図１(a) 〜(c) の手順で行われる。まず液晶
性高分子、低分子の液晶材料および電解質を前述した割
合で配合した混合物１′に、さらにスペーサＳを混入、
分散し、この混合物１′の適量を、一対の基板２，２の
うち一方の基板２上に載置する（図１(a) ）。つぎに、
この混合物１′の上からもう一方の基板２を重ねて、そ
の一端部から、一対のラミネートロールＲ，Ｒでラミネ
ート処理する（図１(b) ）。そうすると図１(c) に示す
ように、一対の基板２間に、素子の使用温度領域でネマ
チック性を示す混合膜からなる液晶層１が挟持された、
本発明の液晶素子ができあがる。

【００３７】本発明の液晶素子を製造するための、本発
明の第２の製造方法は、ガラス基板や硬質プラスチック
基板等の従来同様の基板を使用する際に好適な製造方法
であって、まず一対の基板を、液晶層の膜厚に相当する
一定距離に保持する。一対の基板を一定距離に保持する
には、両基板を、フィルム状のスペーサ等を介してその
周辺部で貼り合わせたり、あるいは一方の基板上に、前
記粒状のスペーサを均一に散布した後、押圧しながら他
方の基板を重ね合わせて貼り合わせる方法等が採用され
る。

【００３８】つぎに上記両基板間に、液晶性高分子、低
分子の液晶材料および電解質を前述した割合で配合した
混合物を注入すると、一対の基板間に、素子の使用温度
領域でネマチック性を示す混合膜からなる液晶層が挟持
された、本発明の液晶素子が完成する。混合物を基板間
に注入する方法としては、当該混合物を毛細管現象によ
って基板間に含浸させる方法や、基板間の隙間を減圧状
態にして混合物を吸い込ませる方法等があげられる。こ
れらの方法により混合物を基板間に注入する際には、そ
の注入をスムーズに行わせるために、混合物を加熱して
粘度を低下させてもよい。また同時に、基板を加熱して
もよい。混合物および基板の加熱温度はとくに限定され
ず、液晶性高分子や高分子材料等が分解したり変質した
りしない温度範囲で、かつ注入がスムーズになる温度に
加熱すればよい。

【００３９】上記本発明の第１および第２の製造方法で
製造された液晶素子はそのままの状態でも十分に使用可
能であるが、製造後の任意の段階で、混合物の等方相転
移温度以上に昇温した後室温まで冷却するアニール処理
を行って、液晶の均一性をより一層向上させることもで
きる。以上詳述したように本発明の液晶素子の特徴は、
液晶性高分子と低分子の液晶材料と電解質とが均一な相
をなし、かつ素子の使用温度領域でネマチック性を示す
混合膜により、液晶層が構成される点にある。当該本発
明の液晶素子においては、混合膜に印加された電場に付
随して移動したイオンが、液晶性高分子の主鎖に衝突す
ることで、液晶の配列が乱されて白濁状態になり、電場
の印加を停止すると、液晶の配向性のために膜内で液晶
分子が自然に配列して自動的に透明状態に転換する、と
いう混合膜の動作機構から判るように、液晶性高分子、
低分子の液晶材料および電解質の三つが、混合膜を構成
するための必須の成分である。

【００４０】上記本発明の液晶素子に類似した技術とし
て、負の誘電率異方性を示す低分子量のネマチック液晶
に電解質を溶解したものを、当該ネマチック液晶がホモ
ジニアス配向するように表面を配向処理した一対の電極
付き基板で挟持した、動的散乱モードの液晶素子が知ら
れている。しかしこの動的散乱モードの液晶素子は、液晶性高分子を用いず、基板表面の配向処理が必須の要件であり、ネマチック液晶が負の誘電率異方性を示す必要があ
る、という点で、 ′液晶性高分子を必須の要件とし、 ′基板表面の配向処理が必須の要件ではなく、 ′ネマチック液晶は正負何れの誘電率異方性を示すも
のでもよい、本発明の液晶素子とは、全く異なるものである。このこ
とは後述する実施例により明らかとなる。

【００４１】また他の類似技術として、スポンジ状の多
孔構造を有する透明体マトリクス（高分子等）からなる
担体膜の連続した孔内に、液晶材料が充填された構造、
あるいは透明体マトリクスからなる担体中に、液晶材料
が粒状に分散した構造の複合膜を、一対の透明電極で挟
持した高分子／液晶複合膜型素子（Chem.Lett., 1989,
PP813-816 ）や高分子分散型液晶（ＰＬＤＣ、特表昭６
３−５０１５１２号公報）、カプセル型液晶（ＮＣＡ
Ｐ、特公平３−５２８４３号公報）等が知られている。

【００４２】しかしながら上記各液晶素子はいずれも、
透明体マトリクスである高分子と液晶材料とが相分離を
生じ、それによって光散乱状態を作り出している、相分
離型の液晶素子である。これに対し本発明の液晶素子
は、液晶性高分子と低分子の液晶材料と電解質とが均一
な相をなし、かつ液晶性高分子の乱れにより光散乱状態
を生じる非相分離型の液晶素子であるから、上記相分離
型の液晶素子とも、全く異なるものである。

【００４３】また上記相分離型の液晶素子は、電場を印
加していない状態では、液晶分子が透明体マトリクスと
の界面の形状的な規制（界面作用）を受けてランダムな
状態となるため、入射光が散乱されて白濁状態となり、
電場を印加すると、その電場の大きさに応じて、正の誘
電率異方性（Δε）をもつ液晶分子が電場方向に配向し
て配列の乱れが解消されるため、光の透過率が上昇して
透明状態となる。このため、これら相分離型の液晶素子
を、先に述べた車載用の調光リヤウインドウやフロント
ウインドウへの表示用素子として使用する場合には、フ
ェイルセイフのための機構が必要となる。

【００４４】これに対し、本発明の液晶素子は、電場印
加時に白濁、非印加時に透明となるためフェイルセイフ
のための機構は全く不要で、上記の用途に簡便に使用す
ることができ、この点でも、上記相分離型の液晶素子と
は、全く異なるものである。

【００４５】

【実施例】以下に本発明を実施例、比較例に基づいて説
明する。実施例１下記式：

【００４６】

【化２】

【００４７】で表される繰り返し単位を有する液晶性高
分子（ＰＬＣ、重量平均分子量Ｍ_w＝９６００）と、低
分子の液晶材料（メルクジャパン社製、ＬＣ、誘電率異
方性Δε＝５０．５、複屈折率Δｎ＝０．１９９１）と
を、重量比でＰＬＣ：ＬＣ＝４：６の割合で混合すると
ともに、当該両液晶材料の総量に対して０．０５重量％
の電解質（テトラエチルアンモニウムブロマイド：Ｅｔ
₄ＮBr）と、０．０５重量％のシリカ製スペーサ（粒径
１０μｍ）とを配合し、攪拌混合して混合物を製造し
た。

【００４８】この混合物を、表面にＩＴＯ膜が形成され
たＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製）の、当該Ｉ
ＴＯ膜上に載置し、その上にもう１枚のＩＴＯ膜付きＰ
ＥＳフィルムを、ＩＴＯ膜が先のＰＥＳフィルムのＩＴ
Ｏ膜と向き合うように重ねた。そして、図１(a) 〜(c)
に示すように、一対のラミネートロールＲ，Ｒを用いて
ラミネート処理して、液晶素子を作製した。

【００４９】実施例２低分子の液晶材料として、メルクジャパン社製の品番Ｚ
ＬＩ４３８９（誘電率異方性Δε＝４５．６、複屈折率
Δｎ＝０．１５６７）を使用したこと以外は、上記実施
例１と同様にして液晶素子を作製した。実施例３低分子の液晶材料として、メルクジャパン社製の品番Ｚ
ＬＩ４８５０（誘電率異方性Δε＝−２．１、複屈折率
Δｎ＝０．２０８）を使用したこと以外は、上記実施例
１と同様にして液晶素子を作製した。

【００５０】実施例４低分子の液晶材料として、メルクジャパン社製の品番Ｚ
ＬＩ４７８８−０００（誘電率異方性Δε＝−５．７、
複屈折率Δｎ＝０．１６４）を使用したこと以外は、上
記実施例１と同様にして液晶素子を作製した。実施例５低分子の液晶材料として、４−ｎ−ブチル安息香酸−
４′−メトキシフェニル（東京化成社製の品番Ｂ３７
６）と、メルクジャパン社製の品番Ｅ６３（誘電率異方
性Δε＝１４．６、複屈折率Δｎ＝０．２２４）とを、
重量比でＢ３７６：Ｅ６３＝１：５の割合で混合したも
のを使用したこと以外は、前記実施例１と同様にして液
晶素子を作製した。

【００５１】実施例６表面にＩＴＯ膜が形成されたＰＥＳフィルム（住友ベー
クライト社製）の、当該ＩＴＯ膜上に、ポリイミド系配
向膜用塗布液（日本合成ゴム社製の品番ＡＬ１０５１）
をスピンコート法で塗布し、乾燥させた後、１８０℃で
２時間、加熱硬化させて、高分子膜を形成した。つぎに
この高分子膜の表面を、ラビング布（吉川化工社製の品
番ＹＡ２０Ｒ）を用いて１方向にラビング処理して、液
晶配向膜を形成した。そしてこのＰＥＳフィルムを用い
て、前記実施例１と同様にして液晶素子を作製した。

【００５２】実施例７表面にＩＴＯ膜が形成されたＰＥＳフィルム（住友ベー
クライト社製）の、当該ＩＴＯ膜の表面を、ラビング布
（吉川化工社製の品番ＹＡ２０Ｒ）を用いて１方向にラ
ビング処理したこと以外は、前記実施例１と同様にして
液晶素子を作製した。

【００５３】実施例８表面にＩＴＯ膜が形成されたガラス板を、フィルム状の
スペーサを用いて１０μｍの間隔に保持し、そこへ、前
記実施例１で製造した混合物を１００℃に加熱しつつ、
毛細管現象によって注入して液晶素子を作製した。比較例１混合物に液晶性高分子ＰＬＣを配合しなかったこと以外
は、前記実施例１と同様にして液晶素子を作製した。

【００５４】比較例２混合物に、電解質としてのテトラエチルアンモニウムブ
ロマイドを配合しなかったこと以外は、前記実施例１と
同様にして液晶素子を作製した。上記各実施例、比較例
の液晶素子について、以下の各試験を行い、その特性を
評価した。

【００５５】応答速度試験各実施例、比較例の液晶素子の一対のＩＴＯ膜間に表１
に示す電圧の直流電場を印加した時の、透過光強度の変
化をHe−Neレーザを用いて観察し、当該He−Neレーザ光
（波長６３３nm）の透過率変化が９０％から１０％に減
衰するのに要した時間を白濁化応答速度ｔ_ON、電場の印
加を停止した時に、上記He−Neレーザ光の透過率変化が
１０％から９０％に到達するのに要した時間を透明化応
答速度ｔ _OFFとした。

【００５６】コントラスト試験各実施例、比較例の素子の、白濁時および透明時におけ
るHe−Neレーザ光の透過光強度を測定し、その比より、
次式からコントラストを求めた。

【００５７】

【数１】

【００５８】液晶相観察各実施例、比較例の素子を等方相転移温度以上に加熱し
たのち徐冷し、素子が室温まで冷却される過程での液晶
相の様子を、オルソスコープを用いて観察して、室温で
の液晶相を確認した。以上の結果を表１に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】Ｎ_m：ネマチック相上記表１にみるように、液晶層が液晶性高分子を含有し
ない比較例１、および電解質を含有しない比較例２は、
室温でネマチック性を示し、電場を印加しない状態で透
明であったが、電場を印加しても透明から白濁への変化
がみられなかった。これに対し液晶層が、液晶性高分
子、低分子の液晶材料および電解質の３者を含み、かつ
室温でネマチック性を示す混合膜である実施例１〜８の
液晶素子はいずれも、電場の印加により透明から白濁
に、また電場の印加を停止すると白濁から透明に変化す
るとともに、両状態間のコントラストも良好であった。
このことから本発明の液晶素子においては、混合膜が液
晶性高分子、低分子の液晶材料および電解質の３者を含
有することと、上記混合膜が素子の使用温度領域でネマ
チック性を示すこと、の２つが必須の要件であることが
確認された。

【００６１】また上記各実施例の結果より、本発明の液
晶素子は、従来の動的散乱モードの液晶素子と異なり、
液晶性高分子を必須の要件とし、基板表面の配向処理は
あってもなくてもよく、しかも正負いずれの誘電率異方
性を有する液晶材料でも使用可能であり、上記動的散乱
モードの液晶素子と基本的に異なるものであることが確
認された。

【００６２】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明の液晶素子
は、電場の印加時に白濁状態、非印加時に透明状態とな
るものであるため、特別なフェイルセイフ機構を必要と
せずにより簡単な構成で、しかも確実なフェイルセイフ
機能を有しており、とくに車載用の調光リヤウインドウ
やフロントウインドウへの表示用素子として好適に使用
できるものである。

【００６３】また本発明の第１および第２の液晶素子の
製造方法によれば、上記液晶素子を簡単かつ効率的に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の液晶素子の製造方法（ラミネー
ト法）により、本発明の液晶素子を製造する工程を説明
する図である。

【符号の説明】

１液晶層（混合膜）１′混合物２基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原浩二大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者森川佳代子大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の表面に電極層を形成し
た、一定の距離に配置された一対の基板間に液晶層を挟
持してなる液晶素子において、上記液晶層が、液晶性高
分子、低分子の液晶材料および電解質を含有し、かつ素
子の使用温度領域でネマチック性を示す混合膜であるこ
とを特徴とする液晶素子。
【請求項２】少なくとも一方の表面に電極層を形成した
一対の基板のうち一方の基板上に、液晶性高分子、低分
子の液晶材料および電解質を含有する混合物を載置し、
その上にもう一方の基板を重ねてラミネート処理するこ
とで、上記混合物を、一定の距離に配置された一対の基
板間に挟持して、素子の使用温度領域でネマチック性を
示す混合膜からなる液晶層を形成することを特徴とする
液晶素子の製造方法。
【請求項３】少なくとも一方の表面に電極層を形成し
た、一定の距離に保持された一対の基板間に、液晶性高
分子、低分子の液晶材料および電解質を含有する混合物
を注入して、素子の使用温度領域でネマチック性を示す
混合膜からなる液晶層を形成することを特徴とする液晶
素子の製造方法。