JPH0895010A - 高分子分散型液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】染料および液晶を劣化させることなく良好な光
散乱性をもつ複合膜を形成することができる高分子分散
型液晶表示素子の製造方法を提供する。 【構成】画素電極３とＴＦＴ（アクティブ素子）４を形
成した基板１と、対向電極１０を形成した基板２との間
に、紫外線によって重合反応する高分子材料と二色性染
料を添加した液晶との混合溶液Ａを充填し、この混合溶
液Ａの層の厚さ方向に、前記混合溶液Ａ中の液晶に印加
される電界が最大になる周波数をもち、かつ液晶の平均
誘電率が得られる電界より強い電界が前記液晶に加わる
電圧値をもった交番電界を印加した状態で、混合溶液Ａ
の層にその厚さ方向から紫外線を照射することにより、
前記高分子材料の光重合による液晶と高分子との相分離
を行なわせて複合膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高分子分散型液晶表示素
子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶表示素子として、一般に用い
られているツイステッド・ネマティック型液晶表示素子
に比べて非常に明るい表示が得られる高分子分散型液晶
表示素子が注目されている。

【０００３】この高分子分散型液晶表示素子は、対向す
る電極間に液晶／高分子複合膜を介在させたものであ
り、一般的な高分子分散型液晶表示素子は、透明な電極
を設けた一対の透明基板を枠状のシール材を介して接合
し、この両基板間の前記シール材で囲まれた領域に前記
複合膜を設けた構成となっている。

【０００４】上記複合膜は、液晶と高分子とが互いに分
散されたものであり、スポンジのような断面をもつ高分
子の層の各隙間部に液晶が閉じ込められて、複数の液晶
ドメインが形成された構造をなしている。この複合膜の
液晶には、一般に、誘電異方性が正のネマティック液晶
が用いられており、さらに、この液晶には、二色性染料
が添加されている。

【０００５】この高分子分散型液晶表示素子は、上記複
合膜での光の散乱および吸収と透過とを利用して表示す
るものであり、複合膜中の液晶ドメインの液晶分子およ
び染料分子は、電界が印加されていない状態ではランダ
ムな方向を向いているため、この無電界状態では、液晶
表示素子に入射した光が、前記複合膜を通る際に、高分
子層と液晶ドメインとの界面での光屈折および液晶分子
の複屈折効果により散乱されるとともに、この散乱光の
大部分が染料分子によって吸収され、表示がほぼ黒の暗
状態になる。

【０００６】また、両基板の電極間に電圧を印加する
と、その電界により複合膜中の液晶ドメインの液晶分子
が基板面に対して立上がるように配向し、それに連れて
染料分子も同様に配向するため、複合膜での光の散乱お
よび吸収が少なくなり、表示が明状態になる。

【０００７】このため、上記高分子分散型液晶表示素子
は、ツイステッド・ネマティック型の液晶表示素子に必
要不可欠な偏光板が不要であり、したがって偏光板での
光吸収による光量ロスが無いから、非常に明るい表示が
得られる。

【０００８】なお、この高分子分散型液晶表示素子は、
一般に、その裏面に反射板を配置して、反射型素子とし
て使用されている。ところで、上記高分子分散型液晶表
示素子は、従来、電極を形成した一対の基板をシール材
を介して接合した後、この両基板間に、紫外線によって
重合反応する高分子材料と二色性染料を添加した液晶と
の混合溶液を真空注入法により注入充填し、この混合溶
液の層に一方の基板の外面側から紫外線を照射すること
により、前記高分子材料の光重合による液晶と高分子と
の相分離を行なわせて複合膜を形成する方法で製造され
ている。なお、この複合膜の形成方法は、光重合相分離
法と呼ばれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の高分子分散型液晶表示素子の製造方法は、良好な光
散乱性をもつ複合膜が得られないという問題をもってい
た。これは、混合溶液中の液晶および二色性染料の分子
がランダムな方向を向いており、上述した光重合相分離
法による複合膜の形成に際して、混合溶液の層に照射さ
れた紫外線が、混合溶液中の液晶に添加されている二色
性染料の分子に吸収されるためであり、混合溶液に照射
された紫外線は、混合溶液中を通りながら染料分子で吸
収されてその強度が低くなってゆくため、高分子材料の
重合反応が進まず、したがって、液晶と高分子との相分
離により形成された液晶ドメインの大きさが大きくなっ
て、形成された複合膜が、光散乱性の低い複合膜とな
る。

【００１０】なお、混合溶液に照射する紫外線の強度を
強くすれば、高分子材料の重合反応を促進させて、液晶
ドメインの大きさが小さい光散乱性の良い複合膜を形成
することができるが、このように紫外線の強度を強くす
ると、染料分子の紫外線吸収量が多くなって染料が劣化
するとともに、液晶も紫外線の吸収により劣化してしま
う。

【００１１】本発明は、対向する電極間に、二色性染料
を添加した液晶と高分子とが互いに分散された複合膜を
介在させてなる高分子分散型液晶表示素子を製造する方
法として、染料および液晶を劣化させることなく良好な
光散乱性をもつ複合膜を形成することができる製造方法
を提供することを目的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の高分子分散型液
晶表示素子の製造方法は、紫外線によって重合反応する
高分子材料と二色性染料を添加した液晶との混合溶液の
層の厚さ方向に、前記混合溶液中の液晶に印加される電
界が最大になる周波数をもった交番電界を印加し、その
状態で前記混合溶液の層にその厚さ方向から紫外線を照
射することにより、前記高分子材料の光重合による液晶
と高分子との相分離を行なわせて前記複合膜を形成する
ことを特徴とするものである。

【００１３】本発明の製造方法において、前記高分子材
料の光重合は、例えば、対向する電極間に前記混合溶液
の層を介在させ、前記電極間に、前記混合溶液中の液晶
に印加される電界が最大になる周波数をもった交番電圧
を印加した状態で、前記混合溶液の層にその厚さ方向か
ら紫外線を照射することにより行なう。

【００１４】この場合、前記電極間に印加する交番電圧
は、混合溶液中の液晶に印加される電界が最大になる周
波数をもち、かつ液晶の平均誘電率が得られる電界より
強い電界が前記液晶に加わる電圧値をもった電圧である
のが望ましい。この電極間に印加する交番電圧は、式

【００１５】

【数４】 で表される値が最大になる周波数をもった電圧が最適で
あり、望ましくは、式

【００１６】

【数５】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧である。

【００１７】また、対向する電極の一方がアクティブ素
子に接続された画素電極であり、他方の電極が前記画素
電極に対向する対向電極である場合は、これらの電極間
に印加する交番電圧を、式

【００１８】

【数６】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧とするのが望まし
い。

【００１９】

【作用】すなわち、本発明の製造方法は、高分子材料と
二色性染料を添加した液晶との混合溶液の層に電圧を印
加した状態で前記高分子材料を光重合させるようにした
ものであり、前記混合溶液の層の厚さ方向に、この混合
溶液中の液晶に印加される電界が最大になる周波数をも
った交番電界を印加すると、その交番電界と混合溶液中
の液晶との相互作用により液晶分子が混合溶液層の厚さ
方向に立上がるように配向し、それに連れて染料分子も
同様に配向するため、その状態で混合溶液の層にその厚
さ方向から紫外線を照射すれば、染料分子に吸収される
紫外線の量を少なくすることができる。

【００２０】このため、本発明の製造方法によれば、混
合溶液中の高分子材料に十分な強度の紫外線を与えてそ
の重合反応を促進させ、液晶ドメインの大きさが小さい
光散乱性の良い複合膜を形成することができるし、ま
た、染料分子の紫外線吸収量が少ないために、混合溶液
の層に照射する紫外線の強度はあまり強くなくてよいか
ら、二色性染料および液晶が紫外線の吸収によって劣化
することもない。

【００２１】本発明の製造方法において、前記高分子材
料の光重合を、例えば、対向する電極間に前記混合溶液
の層を介在させ、前記電極間に、前記混合溶液中の液晶
に印加される電界が最大になる周波数をもった交番電圧
を印加した状態で、前記混合溶液の層にその厚さ方向か
ら紫外線を照射することにより行なう場合、前記電極間
に印加する交番電圧を、式

【００２２】

【数７】 で表される値が最大になる周波数をもった電圧とすれ
ば、液晶分子および染料分子を低い電圧で効率よく上記
のような配向状態に配向させることができるし、さらに
前記交番電圧を、式

【００２３】

【数８】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧とすれば、液晶分
子および染料分子を、染料分子の紫外線吸収量がより少
なくなる配向状態に効率よく配向させることができる。

【００２４】また、対向する電極の一方がアクティブ素
子に接続された画素電極であり、他方の電極が前記画素
電極に対向する対向電極である場合は、これらの電極間
に印加する交番電圧を、式

【００２５】

【数９】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧とすればよく、印
加電圧の値がこの範囲であれば、アクティブ素子を絶縁
破壊させてしまうことはない。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は高分子分散型液晶表示素子の製造方法を
示す混合溶液への紫外線照射状態図、図２は製造された
高分子分散型液晶表示素子の断面図である。

【００２７】まず、製造された高分子分散型液晶表示素
子の構成を説明すると、図２に示した高分子分散型液晶
表示素子は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）
をアクティブ素子とするアクティブマトリックス方式の
ものであり、対向する一対の基板１，２のうち、裏面側
の基板（図において下側の基板）１の内面には、複数の
画素電極３と、これら各画素電極３にそれぞれ対応する
ＴＦＴ４とが行方向および列方向にマトリックス状態に
配設されている。

【００２８】この裏面側基板１は、例えばガラス基板で
あり、上記ＴＦＴ４は、基板１上に形成されたゲート電
極５と、このゲート電極５を覆うゲート絶縁膜６と、こ
のゲート絶縁膜６の上に形成されたａ−Ｓi （アモルフ
ァスシリコン）等からなるｉ型半導体膜７と、このｉ型
半導体膜７の上に不純物をドープしたａ−Ｓi 等からな
るｎ型半導体膜（図示せず）を介して形成されたソース
電極８およびドレイン電極９とで構成されている。

【００２９】このＴＦＴ４のゲート電極５は、基板１上
に配線された図示しないゲートラインに一体に形成され
ており、またドレイン電極９は図示しないデータライン
につながっている。なお、前記データラインは、前記ゲ
ート絶縁膜６の上にデータライン配線領域に対応させて
形成した図示しない層間絶縁膜の上に配線されており、
この層間絶縁膜に設けたコンタクト孔において前記ドレ
イン電極９に接続されている。

【００３０】さらに、上記ＴＦＴ４のゲート絶縁膜６
は、基板１のほぼ全面にわたって設けられており、上記
ゲートラインの端子部は、ゲート絶縁膜６に開口を設け
ることによって露出されている。

【００３１】また、上記画素電極３は、前記ゲート絶縁
膜６の上に形成されており、その端縁部において対応す
るＴＦＴ４のソース電極８に接続されている。この画素
電極は、光の反射膜を兼ねており、Ａl （アルミニウ
ム）またはＡl 系合金等の金属膜で形成されている。

【００３２】一方、表面側の基板（図において上側の基
板）２は、ガラスまたは樹脂フィルムからなる透明基板
であり、この表面側基板２の内面には、上記裏面側基板
１の全ての画素電極３に対向する透明な対向電極１０が
設けられている。

【００３３】そして、上記一対の基板１，２は、それぞ
れの電極形成面を互いに対向させて、枠状のシール材
（図示せず）を介して接合されており、この両基板１，
２間の前記シール材で囲まれた領域に、液晶／高分子複
合膜１１が設けられている。

【００３４】上記複合膜１１は、二色性染料を添加した
液晶と高分子とが互いに分散されたものであり、スポン
ジのような断面をもつ高分子の層１２の各隙間部に液晶
が閉じ込められて、複数の微小な液晶ドメイン１３が形
成された構造をなしている。図２において、ａは液晶の
分子を示し、ｂは二色性染料の分子を示している。な
お、前記液晶は誘電異方性が正のネマティック液晶であ
る。

【００３５】この高分子分散型液晶表示素子は、自然光
または室内照明光等の外光を用い、上記複合膜１１での
光の散乱および吸収と透過とを利用して表示するもので
あり、液晶表示素子にその表面側から入射した光は、複
合膜１１において散乱および吸収されるか、あるいはこ
の複合膜１１を透過し、裏面側基板１の内面において反
射膜を兼ねる画素電極３で反射されて表面側に出射す
る。

【００３６】すなわち、上記複合膜１１の液晶ドメイン
１３の液晶分子ａおよび染料分子ｂは、電界が印加され
ていない状態ではランダムな方向を向いているため、こ
の無電界状態では、液晶表示素子にその表面側から入射
した光が、複合膜１１を通る際に、高分子層１２と液晶
ドメイン１３との界面での光屈折および液晶分子ａの複
屈折効果により散乱されるとともに、この散乱光の大部
分が染料分子ｂによって吸収され、表示がほぼ黒の暗状
態になる。

【００３７】この場合、ある程度の光は染料分子ｂに吸
収されずに複合膜１１を通り、裏面側基板１の内面にお
いて画素電極３で反射されるが、その反射光は再び複合
膜１１を通る過程で散乱および吸収されるため、表面側
への光の出射量は極く僅かであり、したがって無電界状
態での表示は、より黒に近い暗表示になる。

【００３８】また、両基板１，２の電極３，１０間に電
圧を印加すると、その電圧に応じた強さの電界が複合膜
１１に印加され、その電界により複合膜１１中の液晶ド
メイン１３の液晶分子ａが基板１，２面に対して立上が
るように配向するとともに、それに連れて染料分子ｂも
同様に配向する。

【００３９】このため、電界印加時は、複合膜１１での
光の散乱および吸収が少なくなり、入射光が複合膜１１
を透過して裏面側基板１の内面において画素電極３で反
射され、その反射光が再び複合膜１１を透過して表面側
に出射して、表示が明状態になる。

【００４０】この場合、液晶分子ａおよび染料分子ｂ
は、複合膜１１に印加される電界の強さに応じた立上が
り角で立上がり配向し、その配向状態に応じて複合膜１
１での光の散乱および吸収の度合が変化するため、電極
３，１０間への印加電圧を制御することにより、出射光
の強度を変化させて、階調のある明表示を得ることがで
きる。

【００４１】なお、上記アクティブマトリックス方式の
液晶表示素子は、各ゲートラインに順次ゲート信号を供
給し、そのタイミングに合わせて各データラインに画像
データに応じた電位のデータ信号を供給して表示駆動さ
れるものであり、選択したゲートラインにゲート信号を
供給すると、そのゲートラインにつながるＴＦＴ４がオ
ン状態となって、このＴＦＴ４に接続された画素電極３
と対向電極１０との間に、ゲートラインからのゲート信
号の電位に応じた電圧が印加され、その電圧に応じた電
荷が、画素電極３と対向電極１０およびその間の複合膜
１１とで構成される容量にチャージされる。

【００４２】そして選択期間が経過してゲートラインへ
のゲート信号の供給が断たれると、ＴＦＴ４がオフ状態
となって前記容量にチャージ電荷が保持され、その電圧
が非選択期間中、複合膜１１に印加される。

【００４３】次に、上記高分子分散型液晶表示素子の製
造方法を、図１を参照して説明する。まず、画素電極３
およびＴＦＴ４等を形成した裏面側基板１と、対向電極
１０を形成した表面側基板２とを、その電極形成面を互
いに対向させて図示しない枠状シール材を介して接合す
る。

【００４４】次に、両基板１，２間の枠状シール材で囲
まれた領域に、前記シール材の一部を欠落させて形成し
ておいた注入口から、紫外線によって重合反応する高分
子材料と二色性染料を添加した液晶との混合溶液Ａを真
空注入法により注入充填する。なお、両基板１，２間に
混合溶液Ａを充填した状態では、混合溶液Ａ中の液晶分
子ａおよび染料分子ｂはランダムな方向を向いている。

【００４５】次に、裏面側基板１の全てのデータライン
と、表面側基板２の対向電極１０とを、それらの端子部
にそれぞれ接触するコネクタ（図示せず）を介して電源
２０に接続し、その状態で、前記裏面側基板１の全ての
ゲートラインに同時にゲート信号を供給する。

【００４６】このように、全てのゲートラインにゲート
信号を供給すると、全てのＴＦＴ４がオン状態となっ
て、全ての画素電極３と対向電極１０との間に電源２０
から電圧が印加される。

【００４７】上記電源２０は、前記混合溶液Ａ中の液晶
に印加される電界が最大になる周波数をもち、かつ液晶
の平均誘電率が得られる電界より強い電界が前記液晶に
加わる電圧値をもった交番電圧を供給する電源であり、
このような周波数および電圧値の電圧を電極３，１０間
に印加すると、その電圧により、電極３，１０間に介在
している混合溶液Ａの層の厚さ方向に上記強い電圧が印
加され、混合溶液Ａ中の液晶分子ａのほとんどが図１に
示すように混合溶液層の厚さ方向に立上がるように配向
し、それに連れて染料分子ｂのほとんども同様に配向す
る。なお、この液晶分子ａおよび染料分子ｂの個々の分
子の立上がり方向はランダムであるが、基板１，２面に
対する立上がり角はほぼ同じである。

【００４８】次に、電極３，１０間への電圧印加を持続
して液晶分子ａおよび染料分子ｂを上記のような配向状
態に保ちながら、前記混合溶液Ａの層にその厚さ方向か
ら紫外線を照射する。なお、この紫外線の照射は、透明
な表面側基板２の外面側から行なう。

【００４９】このように混合溶液Ａに紫外線を照射する
と、モノマーあるいはオリゴマーの状態にある高分子材
料が、その二重結合が解けることによってラジカル化
し、隣り合う分子のラジカルが互いに結合し合うラジカ
ル重合反応により高分子となって、この高分子材料のポ
リマー化により液晶と高分子とが相分離し、図２に示し
た複合膜１１が形成される。

【００５０】なお、電極３，１０間への電圧の印加は、
液晶と高分子との光重合相分離が完了するのに要する時
間（あらかじめ把握しておく）だけ持続すればよく、こ
の電圧印加を停止すると、形成された複合膜１１中の液
晶ドメイン１３の液晶分子ａおよび染料分子ｂが無電界
状態でのランダムな配向状態になる。

【００５１】そして、上記製造方法では、混合溶液Ａ中
の液晶分子ａおよび染料分子ｂを混合溶液層Ａの厚さ方
向に立上がるように配向させた状態で、前記混合溶液Ａ
の層にその厚さ方向から紫外線を照射しているため、染
料分子ｂに吸収される紫外線の量は少ない。

【００５２】このため、この製造方法によれば、混合溶
液Ａ中の高分子材料に十分な強度の紫外線を与えてその
重合反応を促進させ、液晶ドメイン１３の大きさが小さ
い光散乱性の良い複合膜１１を形成することができる
し、また、染料分子Ｂの紫外線吸収量が少ないために、
混合溶液Ａの層に照射する紫外線の強度はあまり強くな
くてよいから、二色性染料および液晶が紫外線の吸収に
よって劣化することもない。

【００５３】上記製造方法において電極３，１０間への
印加する電圧について説明する。混合溶液Ａ中の液晶に
印加される電圧Ｖ_LCは、電極３，１０間に印加する電圧
をＶ_ext とすると、次の (1)式で表される。

【００５４】

【数１０】

【００５５】ところが、液晶の誘電率ε_LCは、印加電圧
の周波数に応じて変動し、また高分子材料の誘電率ε_P
も印加電圧の周波数に応じて変動する。したがって、混
合溶液Ａ中の液晶に印加される電圧を高くして、強い電
界を印加するには、上記 (1)式の

【００５６】

【数１１】 で示される値が最大となる周波数の交番電圧を電極３，
１０間に印加するのが最適である。

【００５７】ところで、液晶の誘電率ε_LCは、電界の印
加による液晶分子の配向状態の変化に応じて変化する。
これを、液晶分子をホモジニアス配向させた液晶素子の
場合について説明すると、図３は、ホモジニアス配向液
晶素子の誘電率−電圧特性（ε−Ｖ特性）を示してお
り、液晶の誘電率は、対向する電極間に印加される電圧
による電界の強さに応じて図のように変化する。

【００５８】一方、液晶の平均誘電率は、液晶がランダ
ムに配向したときの誘電率であり、この平均誘電率より
大きい誘電率を示すときの液晶の配向状態は、分子長軸
が基板面に対して立っている液晶分子、つまり、液晶層
の厚さ方向に立上がるように配向している液晶分子が、
他の配向状態の液晶分子より多い状態である。

【００５９】そして、上述した高分子分散型液晶表示素
子の製造においては、染料分子ｂが液晶分子ａと同様に
配向するため、混合溶液Ａの厚さ方向に立上がるように
配向している液晶分子が多い状態は、混合溶液Ａの厚さ
方向に立上がるように配向している染料分子ｂが多い状
態である。

【００６０】そして、二色性染料の分子ｂは、分子長軸
方向の吸収率が大きく、分子長軸と直交する方向の吸収
率が小さい光吸収特性をもっているため、電極３，１０
間に、液晶の平均誘電率が得られる電界より強い電界が
混合溶液Ａ中の液晶に加わる電圧値をもった交番電圧を
印加して、液晶分子ａおよび染料分子ｂのほとんどを混
合溶液層の厚さ方向に立上がるように配向させ、その状
態で混合溶液Ａの層にその厚さ方向から紫外線を照射す
ることにより、染料分子ｂに吸収される紫外線の量を少
なくすることができる。

【００６１】上記混合溶液Ａ中の液晶にその平均誘電率
が得られる電界より強い電界が加わる電圧Ｖ_ext とは、
次の (2)式を満足する電圧であり、このような電圧Ｖ
_ext を電極３，１０間に印加することにより、混合溶液
Ａ中の液晶分子ａおよび染料分子ｂを上述したような配
向状態に配向させることができる。

【００６２】

【数１２】

【００６３】この場合、液晶の誘電率ε_LCと高分子材料
の誘電率ε_P とに周波数依存性があるため、液晶に印加
される電圧Ｖ_LCは、電極３，１０間に印加する交番電圧
の周波数により変動する。

【００６４】したがって、液晶にその平均誘電率が得ら
れる電界より強い電界を効率よく印加するには、電極
３，１０間に、上記 (2)式の左辺の値が最小となる周波
数の交番電圧を印加すればよく、このような周波数の交
番電圧を印加すれば、その電圧値が低くても、混合溶液
Ａ中の液晶にその平均誘電率が得られる電界より強い電
界を印加して液晶分子ａおよび染料分子ｂを上述したよ
うに立上がり配向させ、染料分子ｂに吸収される紫外線
の量を少なくした状態で光重合相分離を行なうことがで
きる。

【００６５】なお、この場合、電極３，１０間への印加
電圧Ｖ_ext の値を高くするほど、液晶分子ａおよび染料
分子ｂを、より混合溶液Ａの厚さ方向に立上がり配向さ
せて、染料分子ｂに吸収される紫外線の量を少なくする
ことができるが、電極３，１０間への印加電圧Ｖ_ext を
高くし過ぎると、アクティブ素子であるＴＦＴ４のソー
ス，ドレイン電極８，９とゲート電極５、あるいはその
他の導電膜との間に高い電圧がかかって、このＴＦＴ４
が絶縁破壊してしまう。

【００６６】そこで、この実施例では、電極３，１０間
に印加する電圧Ｖ_ext を、ＴＦＴ４の耐圧Ｖ_H より低い
電圧として、ＴＦＴ４の絶縁破壊を防いでいる。すなわ
ち、上記実施例の製造方法は、アクティブ素子（実施例
ではＴＦＴ４）に接続された画素電極３と、この画素電
極３に対向する対向電極１０との間に、二色性染料を添
加した液晶と高分子とが互いに分散された液晶／高分子
複合膜１１を介在させてなるアクティブマトリックス方
式の高分子分散型液晶表示素子の製造において、前記ア
クティブ素子（ＴＦＴ４）に接続された画素電極３と、
この画素電極３に対向する対向電極１０との間に、紫外
線によって重合反応する高分子材料と二色性染料を添加
した液晶との混合溶液Ａの層を介在させ、前記電極３，
１０間に、

【００６７】

【数１３】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった交番電圧を印加した状
態で、前記混合溶液Ａの層にその厚さ方向から紫外線を
照射することにより、前記高分子材料の光重合による液
晶と高分子との相分離を行なわせて液晶／高分子複合膜
１１を形成するものである。

【００６８】つまり、この製造方法は、高分子材料と二
色性染料を添加した液晶との混合溶液Ａの層に電圧を印
加した状態で前記高分子材料を光重合させるようにした
ものであり、前記電極３，１０間、つまり混合溶液Ａの
層の厚さ方向に、この混合溶液Ａ中の液晶に印加される
電界が最大になる周波数をもった交番電圧を印加する
と、その交番電圧による交番電界が混合溶液Ａ中の液晶
に作用し、液晶分子ａが混合溶液層の厚さ方向に効率よ
く立上がるように配向し、それに連れて染料分子ｂも同
様に配向するため、その状態で混合溶液Ａの層にその厚
さ方向から紫外線を照射すれば、染料分子ｂに吸収され
る紫外線の量を少なくすることができる。

【００６９】このため、上記製造方法によれば、混合溶
液Ａ中の高分子材料に十分な強度の紫外線を与えてその
重合反応を促進させ、液晶ドメイン１３の大きさが小さ
い光散乱性の良い複合膜１１を形成することができる
し、また、染料分子ｂの紫外線吸収量が少ないために、
混合溶液Ａの層に照射する紫外線の強度はあまり強くな
くてよいから、二色性染料および液晶が紫外線の吸収に
よって劣化することもない。

【００７０】しかも、この製造方法では、上記電極３，
１０間に印加する交番電圧を、上記(3)式を満足する値
の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺の値が最小に
なる周波数をもった電圧としているため、アクティブ素
子を絶縁破壊させてしまうことはない。

【００７１】なお、上記実施例では、液晶分子８ａを立
上り配向させる電界を、一対の基板１，２の内面にそれ
ぞれ形成した表示用の画素電極３および対向電極１０を
利用して印加しているが、この電界は、両基板１，２の
外面にそれぞれ外部電極を設けて印加してもよい。

【００７２】また、上述した高分子分散型液晶表示素子
は、裏面側基板１の内面の画素電極３を反射膜を兼ねる
電極としたものであるが、この画素電極３は透明電極で
あってもよく、その場合は、混合溶液Ａへの紫外線の照
射を、裏面側基板１側から行なっても、また両方の基板
１，２側から行なってもよく、両方の基板１，２側から
紫外線を照射すれば、高分子材料を効率よく光重合させ
ることができる。

【００７３】さらに、上記実施例では、枠状シール材を
介して接合した一対の基板１，２間に混合溶液Ａを充填
し、この混合溶液Ａの層に電界を印加した状態で紫外線
を照射して複合膜１１を形成しているが、この複合膜１
１は、一方の基板、例えば画素電極３とアクティブ素子
（ＴＦＴ４）を形成した裏面側基板１の上に混合溶液Ａ
を所望厚さに塗布し、この混合溶液層の上面側に外部電
極を配置して、この外部電極と、裏面側基板１上の画素
電極３またはこの裏面側基板１の外面に配置した外部電
極との間に、液晶の平均誘電率が得られる電界より強い
電界が液晶に加わる電圧を印加した状態で、前記混合溶
液の層にその厚さ方向から紫外線を照射することによっ
て形成してもよく、その場合は、複合膜１１の形成後
に、その上に前記画素電極３と対向する対向電極１０を
形成すればよい。

【００７４】また、上記複合膜１１に用いる液晶は、コ
レステリック液晶等のカイラル剤を添加してねじれ配向
性をもたせたネマティック液晶であってもよく、このよ
うなねじれ配向性をもつネマティック液晶を使用すれ
ば、混合溶液Ａへの紫外線照射を電界印加状態で行なっ
て複合膜１１を形成した後に無電界状態としたときに、
液晶分子ａおよび染料分子ｂがより良好にランダムな配
向状態になるし、また、液晶表示素子の表示駆動に際し
て、電界印加状態から無電界状態にしたときの液晶分子
ａおよび染料分子ｂのランダムな配向状態への戻りを良
好にかつ動作性良く行なわせることができる。

【００７５】なお、本発明は、ＴＦＴをアクティブ素子
とするアクティブマトリックス方式のものに限らず、Ｍ
ＩＭ等の２端子の非線形抵抗素子をアクティブ素子とす
るアクティブマトリックス方式の高分子分散型液晶表示
素子や、単純マトリックス方式またはセグメント表示方
式等の高分子分散型液晶表示素子の製造にも適用するこ
とができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明の高分子分散型液晶表示素子の製
造方法は、高分子材料と二色性染料を添加した液晶との
混合溶液の層の厚さ方向に、前記混合溶液中の液晶に印
加される電界が最大になる周波数をもった交番電界を印
加し、その状態で前記混合溶液の層にその厚さ方向から
紫外線を照射することにより、前記高分子材料の光重合
による液晶と高分子との相分離を行なわせて前記複合膜
を形成するものであるから、染料および液晶を劣化させ
ることなく良好な光散乱性をもつ複合膜を形成すること
ができる。

【００７７】本発明の製造方法において、前記高分子材
料の光重合を、例えば、対向する電極間に前記混合溶液
の層を介在させ、前記電極間に、前記混合溶液中の液晶
に印加される電界が最大になる周波数をもった交番電圧
を印加した状態で、前記混合溶液の層にその厚さ方向か
ら紫外線を照射することにより行なう場合、前記電極間
に印加する交番電圧を、式

【００７８】

【数１４】 で表される値が最大になる周波数をもった電圧とすれ
ば、液晶分子および染料分子を低い電圧で効率よく上記
のような配向状態に配向させることができるし、さらに
前記交番電圧を、式

【００７９】

【数１５】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧とすれば、液晶分
子および染料分子を効率よく配向させて、染料分子の紫
外線吸収量がより少なくすることができる。

【００８０】また、対向する電極の一方がアクティブ素
子に接続された画素電極であり、他方の電極が前記画素
電極に対向する対向電極である場合は、これらの電極間
に印加する交番電圧を、式

【００８１】

【数１６】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
の値が最小になる周波数をもった電圧とすればよく、印
加電圧の値がこの範囲であれば、アクティブ素子を絶縁
破壊させてしまうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による高分子分散型液晶表示
素子の製造方法を示す混合溶液への紫外線照射状態図。

【図２】製造された高分子分散型液晶表示素子の断面
図。

【図３】ホモジニアス配向液晶素子の誘電率−電圧特性
を示す図。

【符号の説明】

１，２…基板 ３…画素電極 ４…ＴＦＴ（アクティブ素子） １０…対向電極 Ａ…混合溶液 ａ…液晶分子 ｂ…染料分子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する電極間に、二色性染料を添加した
   液晶と高分子とが互いに分散された複合膜を介在させて
   なる高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、 紫外線によって重合反応する高分子材料と二色性染料を
   添加した液晶との混合溶液の層の厚さ方向に、前記混合
   溶液中の液晶に印加される電界が最大になる周波数をも
   った交番電界を印加し、その状態で前記混合溶液の層に
   その厚さ方向から紫外線を照射することにより、前記高
   分子材料の光重合による液晶と高分子との相分離を行な
   わせて前記複合膜を形成することを特徴とする高分子分
   散型液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】対向する電極間に、二色性染料を添加した
   液晶と高分子とが互いに分散された複合膜を介在させて
   なる高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、 前記電極間に、紫外線によって重合反応する高分子材料
   と二色性染料を添加した液晶との混合溶液の層を介在さ
   せ、前記電極間に、前記混合溶液中の液晶に印加される
   電界が最大になる周波数をもった交番電圧を印加した状
   態で、前記混合溶液の層にその厚さ方向から紫外線を照
   射することにより、前記高分子材料の光重合による液晶
   と高分子との相分離を行なわせて前記複合膜を形成する
   ことを特徴とする高分子分散型液晶表示素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】電極間に印加する交番電圧は、混合溶液中
   の液晶に印加される電界が最大になる周波数をもち、か
   つ液晶の平均誘電率が得られる電界より強い電界が前記
   液晶に加わる電圧値をもった電圧であることを特徴とす
   る請求項２に記載の高分子分散型液晶表示素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】電極間に印加する交番電圧は、式 【数１】 で表される値が最大になる周波数をもった電圧であるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の高分子分散型液晶表示
   素子の製造方法。
5. 【請求項５】電極間に印加する交番電圧は、式 【数２】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
   の値が最小になる周波数をもった電圧であることを特徴
   とする請求項４に記載の高分子分散型液晶表示素子の製
   造方法。
6. 【請求項６】対向する電極の一方はアクティブ素子に接
   続された画素電極、他方の電極は前記画素電極に対向す
   る対向電極であり、これらの電極間に印加する交番電圧
   は、式 【数３】 を満足する値の電圧Ｖ_ext をもち、かつ、この式の左辺
   の値が最小になる周波数をもった電圧であることを特徴
   とする請求項４に記載の高分子分散型液晶表示素子の製
   造方法。