JPH063651A

JPH063651A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH063651A
Application number: JP18878692A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 裕幸高橋; Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口; Akihiko Kanemoto; 明彦金本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、高分子分散型液晶表示素子
および高分子分散型のゲスト−ホスト型液晶表示素子に
おいて、ポリマーマトリックス構造を精密に制御し、さ
らに液晶分子の配列状態を制御することによって、電気
光学特性及び階調制御性に優れた液晶表示素子を提供す
ることにある。【構成】電極層を有した、少なくとも一方が透明性を
有する２枚の基板と、この基板間に挾持された液晶層を
有し、該液晶層がポリマーにより形成された三次元網状
構造中に液晶組成物を分散させたものにより構成される
液晶表示素子において、該三次元網状構造が単位構造
（空隙部）の繰り返し集合体からなり、かつ該単位構造
の大きさおよび形状が略均一であることを特徴とする液
晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、高分子分散型液晶表示素子に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】液晶表示装置における表示方式の一つに、
液晶層に電圧が印加された場合と印加されない場合と
で、光を透過する状態と光を散乱する状態とに変化する
ことを利用した、いわゆる散乱型がある。この方式は偏
光板を必要とするＴＮ型やＳＴＮ型に対して偏光板が不
要である。したがって偏光板による光の損失を伴わず、
明るい表示が可能となり、バックライト等の照明を必要
としない直視型（反射型）の液晶表示装置が可能とな
る。この散乱型のなかでも近年、ポリマーのマトリック
ス中に液晶をドロプレット状に分散させたり（ＮＣＡ
Ｐ：ＮｅｍａｔｉｃＣｕｒｖｉｌｉｎｅａｒＡｌｉ
ｇｎｅｄＰｈａｓｅ）、またポリマーにより形成され
た三次元網状構造すなわちポリマーネットワーク中に液
晶を分散させた（ＰＮＬＣ：ＰｏｌｙｍｅｒＮｅｔｗｏ
ｒｋＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）、いわゆるポリ
マー分散型液晶（ＰＤＬＣ：ＰｏｌｙｍｅｒＤｉｓｐ
ｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）の提案が
なされている。これらは、偏光板が不要なため明るい表
示が可能、大面積化が可能、応答速度が大きい、ＳＴＮ
型等に比べて液晶層の厚さの影響を受けにくい、等の特
徴を持つことから注目され、ディスプレイへの応用開発
も進められているが、一方、駆動電圧が高い、電気光学
特性の急峻性が小さいなど、重要な問題も残っている。
これらの問題の改善のためには、相分離構造を精密に制
御して、ドロプレット構造やネットワーク構造の大きさ
及び形状の分布をシャープにすることが必要である。ま
たこれとは別に階調制御性を重視した表示装置の実現か
つ高歩留まり生産のためには液晶ドメインの大きさをあ
る範囲にかつすべてのロット間で一様に分布させること
が必要であり、ここでも構造の大きさの分布を精密に制
御することが必要となる。ポリマー分散型液晶の作製法
としては、高分子と液晶を共通溶媒に溶解し、基板上に
キャストする溶媒蒸発法、高分子多孔質膜の空隙中に液
晶を含浸させる含浸法、高分子の水溶液に液晶を乳化・
分散させてキャストする乳化法、液晶と重合性モノマー
の混合溶液からモノマーを重合させる重合法など、いく
つかの方法がある。このうち、重合法（特に光照射によ
るもの）はポリマーマトリックス構造を比較的制御しや
すい方法であり、例えば、特開昭６２−２２３１号には
紫外線硬化ポリマー中に液晶が分散したもの、特開平１
−１９８７２５号には紫外線硬化型の樹脂により液晶材
料中に三次元ネットワーク構造をつくるもの等が開示さ
れている。しかしながらこれらの方法によっても液晶ド
メインの大きさ及び形状を精密に制御するには至ってい
ない。

【０００３】

【目的】本発明者等は上記の点を改善すべく鋭意研究し
この発明に至ったものであり、その目的は高分子分散型
液晶表示素子および高分子分散型のゲスト−ホスト型液
晶表示素子において、ポリマーマトリックス構造を精密
に制御し、さらに液晶分子の配列状態を制御することに
よって、電気光学特性及び階調制御性に優れた液晶表示
素子を提供することにある。

【０００４】

【構成】本発明の液晶表示装置は、電極が形成された一
対の基板を離間、対向して配置し、その間に液晶層を設
けた構造を有している。該液晶層は、ポリマーにより形
成された三次元網状構造すなわちポリマーネットワーク
中に液晶を分散させたポリマーネットワーク型液晶から
なる膜により形成される。本発明による液晶表示素子は
あらかじめ作製された三次元網状構造を有した膜に、液
晶をしみこませるように封入する含浸法によって作製さ
れる。本発明の液晶表示装置は、電極層を有した、少な
くとも一方が透明性を有する２枚の基板と、この基板間
に挾持された液晶層を有し、該液晶層がポリマーにより
形成された三次元網状構造中に液晶を分散させたものに
より構成される液晶表示素子において、該三次元網状構
造が大きさおよび形状が略均一である単位構造（空隙
部）の繰り返し集合体、あるいは０．７〜５μｍの範囲
内で多分散しているものからなることを特徴とする。前
記略均一とは、単位構造サイズのバラツキが、溶媒蒸発
法、含浸法、乳化法、重合法などにより作製したものに
比し小さいことを意味し、全く均一なものおよびほぼ均
一なものを含むものである。

【０００５】前記液晶層は、以下のようにして作製され
る。感光波長域が異なる２種以上の光重合開始剤が、紫
外線硬化型高分子形成性モノマーおよび／またはオリゴ
マー材料と、また場合により希釈剤や他の添加剤および
適当な溶剤と混合され、例えば図２のように、電極が形
成された基板上にスピンコート法、ブレード法、ディッ
ピング法、印刷法等により交互に塗布積層された後、パ
ターン露光・現像されて三次元網状構造膜が作製され
る。そして該三次元網状構造膜の空隙部に液晶材料が注
入され作られる。膜厚は塗布法によりそれぞれ調製され
る。一般にＰＤＬＣの膜厚は大きすぎると動作電圧が大
きくなり、小さすぎるとコントラスト比が小さくなるた
め、１μｍ以上、２０μｍ以下、好ましくは２μｍ以
上、１０μｍ以下が適当である。本発明の積層膜は少な
くとも２枚以上の積層が必要であるため、１層あたりの
膜厚は５μｍ以下であることが好ましい。該層に空隙を
設ける場合には、その空隙部の大きさを均一にするため
には各層の膜厚も均一にすることが好ましいが、該空隙
部の大きさに分散分布をもたせる場合はこのかぎりでな
い。積層膜形成後、各膜に対してパターン露光する露光
の光源としては、紫外線を発するレーザーやメタルハラ
イドランプ等が用いられ、場合により光学系装置により
略平行光として照射されたり、また微細なビームとして
照射され、フォトマスクによるパターン露光や、ビーム
走査による露光が行われる。パターン露光に用いるフォ
トマスクのパターン形状は例えば図３のようなものがあ
げられる。図３で斜線部分が遮光部であり、膜形成後の
空隙部にあたるため、所望の空隙部のサイズに従い遮光
部の大きさが設定される。遮光部の形状は図３に示すよ
うな円形に限られるものではなく、任意の形状のものを
選択でき、例えば図４のような四角形状ものでもよい。
また図５のように部分的に連通した形状のものでもよい
し、図３および図４のように同一層内では不連続パター
ンであっても、隣接する上下の層の空隙部を介して、そ
れらパターンを実質上連通させることもできる。さらに
パターン配列も図３〜５に示すような規則的なパターン
配列でなくてもよい。図３のようなパターンを用いた場
合、隣接する各層間では、例えば図７のようなパターン
の位置関係になるように各感光波長の光で露光を行う。
露光波長の変更に伴うパターンの位置の調製は、予め基
板とフォトマスクとに設けたポジションマーク等によっ
て行うことができる。

【０００６】前述のようにフォトマスクのパターンの遮
光部の形状やサイズは、表示素子完成後の液晶部の形状
やサイズに対応するため、図３のように遮光部のサイズ
を均一にした場合、液晶部のサイズも略均一となり、印
加電圧に対する透過率の変化は急峻になる。一方、図６
のように遮光部のサイズをある範囲内で分散させた場
合、膜中の液晶部のサイズも同様に分散するため印加電
圧に対する透過率の変化はゆるやかになり、階調制御性
が向上する。液晶が充填されるべき膜中の空隙部は、小
さすぎると動作電圧の増大につながるため０．５μｍ以
上が好ましい。さらに可視光の散乱効率の点から膜中の
空隙部は０．７μｍ以上、５μｍ以下（好ましくは１μ
ｍ以上、３μｍ以下）が適当であるから、パターン部の
大きさも０．７μｍ以上、５μｍ以下が好ましい。図３
〜図５で、遮光部と透光部の面積の比は、表示素子完成
後の液晶とポリマーマトリックスの体積の比に対応する
ため、フォトマスクのパターンにより液晶とポリマーマ
トリックスの体積の比を規定することができる。通常の
ＰＤＬＣにおいては、液晶層全体積（液晶の体積＋三次
元網状構造を形成するポリマーの体積）に対する液晶の
体積の割合が５０〜９５％（好ましくは６０〜９０％）
の場合が適当であるため、本発明の液晶表示素子におい
ても液晶層全体積に対する液晶の体積の割合が６０〜９
０％となるようにフォトマスクのパターンを設計するこ
とが好ましい。なお、上記単位構造の大きさは、「単位
構造」の形状がおよそフォトマスクのパターンの単位形
状を底面とする柱状になるため、これを円柱に換算した
場合の円の直径に相当する。本発明においては、以上の
ような三次元網状構造膜中の液晶充填部（空隙部）のサ
イズや形状、膜中の液晶とポリマーマトリックスとの体
積比等を感光波長が異なる２種以上の感光性樹脂材料に
よる積層膜をそれぞれの感光波長の光によりパターン露
光・現像することにより、容易に設計・制御することが
できる。基板上に各層を形成、積層する過程で、層形状
の変形や各層間での光重合開始剤の混合等を防ぐため
に、場合により、各層を形成後に、低温化による硬化、
あるいは適当な波長および照射強度の光による仮硬化処
理、あるいは予め添加剤として熱硬化型の樹脂を適量添
加しておき、熱処理による仮硬化処理を行ってもよい。
特に仮硬化処理が好ましく、熱硬化型の材料としては、
エポキシ系、エポキシアクリレート系などの樹脂をはじ
めとする一般的なものが用いられ、その添加濃度は、該
三次元網状構造膜構成材料に対して１〜３０％程度が適
当である。仮硬化処理のための熱処理条件は、熱硬化型
の材料やその添加濃度に応じて設定される。

【０００７】本発明において用いられる基板としてはガ
ラスの他ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレートなどのよ
うな透明なポリマーがあげられる。透過型の液晶表示素
子では基板は２枚とも透明なものが必要であるが、反射
型の液晶表示素子では、場合により、２枚のうち少なく
とも一方が透明性を有していればよく他方は不透明なも
のでもよい。これら基板にはＩＴＯ等の電極が設けられ
ており、少なくとも透明基板の方は透明電極が必要であ
る。本発明において用いられる紫外線硬化型高分子形成
性モノマーとしては例えば、スチレン、クロロスチレ
ン、ジビニルベンゼン；メチル、エチル、プロピル、ブ
チル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、ノニ
ル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、シクロヘ
キシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチル、
フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリシジル、
２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、ジメ
チルアミノエチル、ジエチルアミノエチル等の置換基を
有してもよいアクリレートまたはメタクリレートまたは
フマレート；エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート；酢酸ビニル、酪酸ビニル、安息香
酸ビニル、アクリロニトリル、セチルビニルエーテル、
リモネン、シクロヘキセン、ジアリルフタレート、ジア
リルイソフタレート、２−、３−、４−ビニルピリジ
ン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタ
クリルアミド等をあげることができるが、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、トリシクロデカンジメチ
ロールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアク
リレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、
ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコ
ールジアクリレート、トリス（アクリルオキシエチル）
イソシアヌレートが特に好ましい。同様に、高分子形成
性オリゴマーとしては、例えば、カプロラクトン変性ヒ
ドロキシピパリン酸エステルネオペンチルグリコールジ
アクリレートが挙げられる。重合開始剤としては例え
ば、ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾフェノン、アゾ
ビスイソブチルニトリル、ビアセチル、ベンジル、ベン
ゾインメチルエーテル、ベンゾイン、２−ヒドロキシ−
２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク
社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキシシクロ
ヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製「イルガキ
ュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフェニル）−
２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン（メル
ク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジルジメチルケ
タール（チバガイギー社製「イルガキュア６５１」）、
２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２
−モルホリノプロパノン−１（チバガイギー社製「イル
ガキュア９０７」）などがあげられる。光重合開始剤の
選択により、有効に硬化反応が起こるための照射光波長
域が異なり、例えばベンゾイルパーオキサイド（３４０
ｎｍ以下）；ベンゾフェノン、アゾビスイソブチルニト
リル（４００ｎｍ以下）；ビアセチル、ベンジル（４５
０ｎｍ以下）等があげられるが、さらに複雑な波長依存
性を示すものもあり、例えば、照射光波長が３６０ｎｍ
の場合ベンゾインメチルエーテルは硬化反応を誘起する
が、ベンゾインは誘起しない。また照射光波長が３１０
ｎｍの場合、ベンゾインは硬化反応を誘起するが、ベン
ゾインメチルエーテルはほとんど誘起しなくなる。照射
光波長により選択的に硬化反応を誘起するためには特に
ベンゾインメチルエーテルとベンゾインの組み合わせの
ように、感光波長域がそれぞれ異なる２種あるいはそれ
以上の光重合開始剤の組み合わせが好ましい。積層膜に
露光後、未硬化部のみを溶解する。例えばアルコール系
のような適当な溶媒により現像処理することにより三次
元網状構造膜が得られる。さらに液晶組成物を大気圧下
または減圧下において該三次元網状構造膜に含浸させる
ことによって該空隙部に充填する。このようにして作製
された液晶層の形成された基板に対向基板（電極付き）
が組合わされ、液晶表示素子が完成する。

【０００８】本発明において用いる液晶組成物は、ネマ
ティック液晶やスメクティック液晶等の通常よく用いら
れるものでよく、またこれらの混合物でもよい。本発明
で用いられるような高分子分散型液晶表示素子におい
て、電圧無印加時の光散乱状態は、ポリマーマトリック
ス−液晶分子界面での相互作用に誘起された、液晶分子
のランダムな配列状態によるため、一般的に液晶材料の
複屈折性（Δｎ：ｎ（ｅ）−ｎ₀）が大きいほうが光散
乱性が大きくなりコントラスト比において有利である。
さらに微量の光学活性物質を含む液晶組成物を用いた場
合、微量の光学活性物質による液晶分子のねじれ配列変
化の影響により、特にポリマーマトリックス液晶分子界
面の相互作用の影響が小さい（液晶充填部）内部におい
てバルク液晶の分子間相互作用による自然配列に変化を
与え、光散乱性が向上する。ここで用いる光学活性物質
は、液晶との相溶性および組成物の液晶温度範囲の観点
から光学活性な液晶性物質を用いることが好ましく、中
でもカイラルネマティック液晶が好ましい。液晶性を示
さない液体の光学活性物質の場合には組成物のネマティ
ック−等方相転移温度の低下が、また液晶層を示さない
結晶性の光学活性物質の場合には組成物の結晶−ネマテ
ィック相転移温度の上昇がそれぞれ顕著となる。該光学
活性物質の多量の添加は動作電圧の増大につながるた
め、通常、該光学活性物質の添加濃度は０．５〜１０ｗ
ｔ％（好ましくは１〜５ｗｔ％）程度が望ましいとされ
るが、本発明ではさらに低濃度でよく、０．１〜０．５
ｗｔ％程度が望ましい。さらに、液晶組成物に二色性色
素を添加してゲスト−ホスト型の液晶表示素子とした場
合にも該光学活性物質の添加が有効である。ゲスト−ホ
スト型においては電圧無印加時、二色性色素による光吸
収強度が大きいことが要求され、液晶分子の配列につい
ては、ランダムな状態よりも、液晶分子が基板に対し平
行に配列した状態において、二色性色素による光吸収強
度が大きくなる。本発明ではまず二色性色素を含む液晶
組成物に、光学活性物質を０．５〜５ｗｔ％（好ましく
は０．５〜２ｗｔ％）程度添加することによって液晶組
成物のヘリカル構造を誘起する。本発明による三次元網
状構造膜中の空隙部の形状は、例えば図３のような形状
のパターンを用いて作製した場合には略円柱状、図４の
ようなパターンを用いて作製した場合には略直方体状と
なるが、いずれの場合も基板と平行な面は、隣接層の空
隙部との連通により部分的に欠損しているため、該空隙
部に充填された液晶組成物に及ぶ界面相互作用による影
響は、ほぼ基板に垂直な面によるものとなる。そのた
め、該三次元網状構造膜中の空隙部界面を垂直配向処理
することにより、ヘリカル軸を基板に垂直に配列させる
ことが可能となる。つまり二色性色素を基板に対して平
行に配列させることが可能となる。該垂直配向処理は、
該三次元網状構造膜を一般的な垂直配向剤溶液に浸漬さ
せて該空隙部に含浸させた後、乾燥、熱処理することに
より行われる。さらに、基板表面近傍においては、基板
表面に平行配向処理を施すことによっても、該ヘリカル
軸の基板に対する垂直配列が誘起され、電圧無印加時の
二色性色素による光吸収強度増大につながる。該平行配
向処理は、通常よく行われるように、基板表面に例えば
ポリアミドやポリイミド等の平行配向剤の膜を形成し、
場合によってはさらにラビング処理を施してもよいし、
また二塩基性カルボン酸クロム錯体や有機シラン等の膜
を形成したものを用いてもよい。

【０００９】以下に、実施例および比較例を示す。実施例１高分子成形性オリゴマーとしてカプロラクトン変性ヒド
ロキシピパリン酸エステルネオペンチルグリコールジア
クリレート（５５重量部）、高分子成形性モノマー（架
橋剤）としてトリメチロールプロパントリアクリレート
（３３重量部）、増感剤としてトリエチレンテトラミン
（１重量部）、熱硬化剤としてエポキシ樹脂（１０重量
部）を混合したものに、さらに光重合開始剤としてベン
ゾイン（１重量部）を混合したものを材料Ａとし、光重
合開始剤ベンゾインメチルエーテル（１重量部）を混合
したものを材料Ｂとする。基板としてＩＴＯ透明電極付
きガラス基板を用い、まず材料Ａをスピンコート法によ
り１μｍ厚の膜を形成し、８０℃、１０ｍｉｎの熱処理
により仮硬化させ、さらに、材料Ｂにより同様に１μｍ
厚の膜を形成し仮硬化処理を行った。このようにして材
料Ａ、材料Ｂによる各３層、計６層の積層膜（膜厚６μ
ｍ）を形成した。パターン露光のためのフォトマスクは
図３のような形状のものを用いた。遮光部の円形パター
ンの直径は１．５μｍ、遮光部と透光部の面積比は７：
３であった。このフォトマスクを用い、まず約３１０ｎ
ｍの波長の紫外線により材料Ａによる膜の露光を行っ
た。照射強度は５０ｍＷ／ｃｍ²、照射時間は２０ｓｅ
ｃとした。つぎに予め基板とフォトマスクとに設けられ
たポジションマークにより図７のような位置関係になる
ように調製し、同様の照射強度、照射時間で約３６０ｎ
ｍの波長の紫外線により材料Ｂによる膜の露光を行っ
た。露光後の積層膜をメタノールに浸漬させることによ
って、未硬化部分の材料を除去し、乾燥後、１０ｍｍＨ
ｇの減圧下でネマティック液晶（Ｅ７：メルク社製）を
含浸させた。さらにＩＴＯ透明電極付きガラス基板とし
て貼りあわせ、液晶表示素子を完成した。本素子の印加
電圧−透過率特性を、６４Ｈｚの矩形波を印加して測定
した。測定開始後、透過率変化が、全変化量の１０％に
達する電圧を（Ｖ₁₀）、ほぼ飽和する電圧を（Ｖsat）
とするとき、Ｖ₁₀＝１．１ｖ、Ｖsat＝５．６ｖ、Ｃ／
Ｒ（コントラスト比）＝９．１が得られ、従来の作製法
による、構造の大きさが均一に制御されていないＰＤＬ
Ｃ膜に比べ、優れた特性が得られた。また、同様に作製
した積層膜の表面および断面をＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）により観察したところ、ほぼ円柱状の空隙部が、部
分的に連通しながら三次元的に配置する構造が確認され
た。円柱状の空隙部の大きさは約φ１μｍ×１μｍであ
った。比較のために前記に記載の材料Ａおよび材料Ｂを
用い同様の方法で積層膜を作製した。ただし各層の膜厚
は０．５μｍ、積層数は各６層、計１２層とし、図３の
形状で、遮光部の円形パターンの直径が０．５μｍ、遮
光部と透光部の面積比が７：３のフォトマスクを用い、
液晶表示素子を作製した。本素子の印加電圧−透過率特
性を、６４Ｈｚの矩形波を印加して測定したところ、Ｖ
₁₀＝９．３ｖ、Ｖsat＝３３．７ｖ、Ｃ／Ｒ＝９．３で
あり、三次元網状構造膜の単位構造（空隙部）のサイズ
が小さくなったために、動作電圧がかなり増大した。

【００１０】同様に、パターン露光に用いるフォトマス
クとして、遮光部の形状および遮光部のサイズは前記と
同様であるが、遮光部と透光部の面積の比を４：６とし
たものを用いて、それ以外は同様にして液晶表示素子を
作製した。本素子の印加電圧−透過率特性を、６４Ｈｚ
の矩形波を印加して測定したところ、Ｖ₁₀＝１．２ｖ、
Ｖsat＝５．９ｖ、Ｃ／Ｒ＝３．７であり、動作電圧は
実施例１とほぼ同様であるが、液晶層全体積（液晶の体
積＋三次元網状構造を形成するポリマーの体積）に対す
る液晶の体積の割合が、６０〜９０％の範囲を大きく下
回り、４０％となったため、コントラスト比が著しく減
少した。

【００１１】実施例２パターン露光に用いるフォトマスクとして、図７のよう
に遮光部のサイズが或る範囲内で一様に分散分布したも
のを用いた。サイズの分布範囲は０．７〜５μｍとし、
フォトマスク以外については実施例１と同様に液晶表示
素子を作製した。本素子の印加電圧−透過率特性を、６
４Ｈｚの矩形波を印加して測定したところ、Ｖ₁₀＝１．
３ｖ、Ｖsat＝１８．７ｖ、Ｃ／Ｒ＝８．９であり、し
きい値電圧が小さく、ほぼ直線的にゆるやかに立ち上が
る特性が得られた。階調表示の制御性を重視する用途に
適する液晶表示素子が得られた。

【００１２】実施例３実施例１と同様の材料および方法により三次元網状膜を
作製した。液晶組成物としては、ネマティック液晶：Ｅ
７に、カイラルネマティック液晶：Ｓ−８１１（メルク
社製）を０．２ｗｔ％添加したものを用い、１０ｍｍＨ
ｇの減圧下で含浸させた。さらにＩＴＯ透明電極付きガ
ラス基板を対向基板として貼りあわせ、液晶表示素子を
作製した。本素子の印加電圧−透過率特性を、６４Ｈｚ
の矩形波を印加して測定したところ、Ｖ₁₀＝１．３ｖ、
Ｖsat＝５．８ｖ、Ｃ／Ｒ＝１１．４であり、コントラ
スト比の向上がみられた。

【００１３】実施例４実施例１と同様の材料および方法により三次元網状膜を
作製した。液晶組成物として、ネマティック液晶：Ｅ７
に、カイラルネマティック液晶：Ｓ−８１１（メルク社
製）を２．０ｗｔ％添加し、さらに黒色の二色性色素：
Ｓ−４１６（三井東圧製）を５．０ｗｔ％添加したもの
を用い、１０ｍｍＨｇの減圧下で含浸させ、さらにＩＴ
Ｏ透明電極付きガラス基板を対向基板として貼りあわせ
て、ゲスト−ホスト型の液晶表示素子を作製した。本素
子の印加電圧−透過率特性を、６４Ｈｚの矩形波を印加
して測定したところ、Ｖ₁₀＝１．４ｖ、Ｖsat＝６．１
ｖ、Ｃ／Ｒ＝１５．７であり、ゲスト−ホスト型として
も良好な特性を示した。

【００１４】比較のために液晶組成物として、ネマティ
ック液晶：Ｅ７に、黒色の二色性色素：Ｓ−４１６（三
井東圧製）を５．０ｗｔ％添加したもの（カイラルネマ
ティック液晶を添加しないもの）を用いて同様にしてゲ
スト−ホスト型の液晶表示素子を作製した。本素子の印
加電圧−透過率特性を、６４Ｈｚの矩形波を印加して測
定したところ、Ｖ₁₀＝１．３ｖ、Ｖsat＝５．８ｖ、Ｃ
／Ｒ＝１２．９であり、カイラルネマティック液晶を添
加した場合に比べ、コントラスト比が低い。

【００１５】実施例５実施例１と同様の材料および方法により三次元網状膜を
作製した。この膜にたいし、垂直配向剤：ＯＤＳ−Ｅ
（ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、チッソ社製）
の２ｗｔ％メタノール溶液を含浸させた後、８０℃で乾
燥し、膜中の空隙部界面の垂直配向処理を行った。これ
に、実施例４と同様の液晶組成物を１０ｍｍＨｇの減圧
下で含浸させ、さらにＩＴＯ透明電極付きガラス基板を
対向基板として貼りあわせて、ゲスト−ホスト型の液晶
表示素子を作製した。本素子の印加電圧−透過率特性
を、６４Ｈｚの矩形波を印加して測定したところ、Ｖ₁₀
＝１．４ｖ、Ｖsat＝５．９ｖ、Ｃ／Ｒ＝１７．３であ
り、液晶組成物のヘリカル軸が、基板に垂直な方向への
配向したことによるコントラスト比の向上がみられた。

【００１６】実施例６実施例５において、積層膜を設ける基板および対向基板
の表面に、平行配向剤：ＨＬ−１１１０（日立化成製）
をスピンコートにより塗布後、１２０℃で熱処理を行い
平行配向処理を施したものを用いてゲスト−ホスト型の
液晶表示素子を作製した。本素子の印加電圧−透過率特
性を、６４Ｈｚの矩形波を印加して測定したところ、Ｖ
₁₀＝１．４ｖ、Ｖsat＝５．８ｖ、Ｃ／Ｒ＝１８．１で
あり、実施例５と同様の効果によりさらにコントラスト
比の向上がみられた。

【００１７】

【効果】本発明においては、感光波長が異なる２種以上
の感光性樹脂材料による積層膜をそれぞれの感光波長の
光によりパターン露光・現像することにより三次元網状
構造膜を作製するため、露光のパターンにより膜中の液
晶充填部（空隙部）のサイズや形状、膜中の液晶とポリ
マーマトリックスとの体積比等とを設計・制御すること
ができる。このため、本発明における液晶表示素子で
は、表示特性的には動作電圧の低減、コントラスト比の
向上、あるいは階調制御性の向上等が実現され、表示素
子の生産においては歩留まり向上、コスト低減につなが
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリマー分散型液晶の基本構成をモデル的に示
す断面図である。

【図２】本発明の液晶表示素子の液晶層の基本層構成を
モデル的に示す図である。

【図３】本発明で採用する露光パターンの１例である。

【図４】本発明で採用する露光パターンの１例である。

【図５】本発明で採用する露光パターンの１例である。

【図６】本発明で採用する露光パターンの１例である。

【図７】本発明で採用する露光パターンの１例である。

【符号の説明】

１基板２電極３液晶層４ポリマーマトリックス５液晶チャネル６ポリマー層（Ａ）７ポリマー層（Ｂ）８遮光部９透光部１０上層のパターン１１下層のパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極層を有した、少なくとも一方が透明
性を有する２枚の基板と、この基板間に挾持された液晶
層を有し、該液晶層がポリマーにより形成された三次元
網状構造中に液晶組成物を分散させたものにより構成さ
れる液晶表示素子において、該三次元網状構造が単位構
造（空隙部）の繰り返し集合体からなり、かつ該単位構
造の大きさおよび形状が略均一であることを特徴とする
液晶表示素子。
【請求項２】前記三次元網状構造の単位構造（空隙
部）の大きさの平均値が０．７〜５μｍの範囲にある請
求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】電極層を有した、少なくとも一方が透明
性を有する２枚の基板と、この基板間に挾持された液晶
層を有し、該液晶層がポリマーにより形成された三次元
網状構造中に液晶組成物を分散させたものにより構成さ
れる液晶表示素子において、前記三次元網状構造の単位
構造（空隙部）の大きさが０．７〜５μｍの範囲内で多
分散していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】液晶組成物が液晶層全体積（液晶組成物
の体積＋三次元網状構造を形成するポリマーの体積）に
対し、６０％以上含有されたものである請求項１、２ま
たは３記載の液晶表示素子。
【請求項５】液晶組成物が光学活性物質を含有したも
のである請求項１、２、３または４記載の液晶表示素
子。
【請求項６】光学活性物質が液晶物質である請求項５
記載の液晶表示素子。
【請求項７】液晶組成物が二色性色素を含有したもの
である請求項１、２、３、４、５または６記載の液晶表
示素子。
【請求項８】前記三次元網状構造の空隙部界面を垂直
配向処理したものである請求項７記載の液晶表示素子。
【請求項９】基板表面を平行配向処理したものである
請求項７記載の液晶表示素子。
【請求項１０】電極層を有した基板上に、感光波長が
異なる少なくとも２種以上の感光性樹脂の積層膜を形成
し、該積層膜をその構成膜の感光波長の光によりパター
ン露光し、次に現像処理して非露光部を除去して単位構
造（空隙部）の集合体からなる三次元網状構造とし、さ
らに該三次元網状構造部の空隙部に液晶材料を含浸さ
せ、得られた液晶層付き基板に対向基板（電極付き）を
組み合わせることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８または９記載の液晶表示素子の製造法。
【請求項１１】前記感光性樹脂として、熱硬化型樹脂
を添加したものを用い、各感光性樹脂膜を形成後に仮硬
化処理を行う請求項１０記載の液晶表示素子の製造法。