JPH0943578A - 光散乱型液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

光散乱型液晶表示素子の製造方法

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JPH0943578A
JPH0943578A JP19745995A JP19745995A JPH0943578A JP H0943578 A JPH0943578 A JP H0943578A JP 19745995 A JP19745995 A JP 19745995A JP 19745995 A JP19745995 A JP 19745995A JP H0943578 A JPH0943578 A JP H0943578A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
crystal display
polymerizable
rays
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Application number
JP19745995A
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English (en)
Inventor
Kazunori Maruyama
和則 丸山
Hidetoshi Nakada
秀俊 中田
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧保持率が高く、またコントラストが高
く、アクティブ素子による駆動が十分可能な光散乱型液
晶表示素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 2枚の基板間に液晶材料及び重合性化合
物からなる透明性固体物質を含有する調光層を有する光
散乱型液晶表示素子の製造方法において、重合性組成物
に照射する紫外線として、波長350nm未満の紫外線を
遮断し、かつ、少なくとも波長370nm以下に光強度が
存在する紫外線を照射する光散乱型液晶表示素子の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大面積になし得る
光散乱型液晶表示素子の製造方法に関し、更に詳しく
は、光の遮断、透過を電気的又は熱的に操作し得るもの
であって、アクティブ駆動方法等により、文字や図形を
表示し、高速応答性を以って電気的に表示を切り換える
ことによって、広告板、案内板、装飾表示板等の表示
体、OA器材などのディスプレイー等のハイインフォー
メーション表示体、またプロジェクション等の投影型表
示装置として利用される光散乱型液晶表示素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電極層を有する少なくとも一方が透明な
2枚の基板の間に支持された調光層を有し、前記調光層
が液晶材料及び透明性固体物質から成り、前記液晶材料
が連続層を形成し、前記透明性固体物質が前記液晶材料
中に3次元ネットワ−ク状に存在する光散乱型液晶表示
素子は、2枚の基板間に、液晶材料、重合性組成物、光
重合開始剤及びその他の任意成分より成る調光層構成材
料を挟持した後、重合性組成物に紫外線を照射すること
によって重合性組成物を硬化させて透明性固体物質を形
成させることによって製造され、その際、紫外線を、直
接、調光層構成材料に照射する方法が採られていた。
【0003】特開平4−188105号公報には、短波
長紫外線の390nm以下をカットした紫外線を照射し、
光散乱型液晶表示素子を製造する方法が開示されてい
る。この方法によれば、光散乱型液晶表示素子の液晶材
料の光劣化を有効に防止し、抵抗及び電圧保持率を低下
させない効果があるものの、実施例に示された方法によ
って得られた光散乱型液晶表示素子は、アクティブ駆動
に必要な高い電圧保持率を示すものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法で作製された光散乱型液晶表示素子は、液晶材料の光
劣化を防止し、低電圧駆動性の面で優れているが、電圧
無印加時の白濁度が小さいため、コントラストが低く、
アクティブ駆動に用いるには、電圧保持率が不十分であ
る等の欠点を有していた。
【0005】本発明が解決しようとする課題は、電圧無
印加時の白濁度に優れ、高コントラストが得られ、電圧
保持率が高く、アクティブ駆動が十分可能な光散乱型液
晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、光散乱型液晶表示素子において、電圧無
印加時の白濁度に優れ、高コントラストが得られ、電圧
保持率が高く、アクティブ駆動が十分可能な光散乱型液
晶表示素子の製造方法を見出した。
【0007】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、電極層を有する少なくとも一方が透明な2枚の基板
間に、(1)液晶材料と、(2)重合性化合物及び光重
合開始剤を含有する重合性組成物を含有する調光層形成
材料を介在させた後、重合性組成物に紫外線を照射して
重合性化合物を重合させることにより、2枚の基板間に
液晶材料及び重合性化合物から成る透明性固体物質を含
有する調光層を有する光散乱型液晶表示素子の製造方法
において、重合性組成物に照射する紫外線として、波長
350nm未満の紫外線を遮断し、かつ、少なくとも波長
370nm以下に光強度が存在する紫外線を照射すること
を特徴とする光散乱型液晶表示素子の製造方法を提供す
る。
【0008】本発明の製造方法において、波長350nm
未満の紫外線を遮断した紫外線とは、350nm未満に実
質的に光強度が、存在しないことを意味し、特にフィル
ターなどを用いて波長350nm未満の紫外線を遮断する
ことは、JIS B7113(写真撮影用シャープカッ
トガラスフィルター)により明記されているフィルター
の吸収限界波長が、波長350nm以上に存在するフィル
ターを用いて得られた紫外線を示す。
【0009】以下、光散乱型液晶表示素子の製造方法を
詳細に説明する。
【0010】均一な三次元網目構造を有する光散乱型液
晶表示素子を製作する方法としては、例えば、 (1)液晶材料、重合性化合物及び光重合開始剤
を含有する均一溶液を2枚の透明性電極層を有する基板
間に狭持させ、これに波長350nm未満の紫外線を遮断
し、かつ、少なくとも波長370nm以下に光強度が存在
する紫外線を照射し、三次元網目状の透明性固体物質、
及び液晶材料から成る調光層を形成する方法。 (2)液晶材料、重合性化合物及び光重合開始剤
を含有する均一溶液を、一方の透明性電極層を有する基
板上にスピンコーター等のコーターを使用して塗布し、
ついで他方の基板を重ね、これに波長350nm未満の紫
外線を遮断し、かつ、少なくとも波長370nm以下に光
強度が存在する紫外線を照射し、三次元網目状の透明性
固体物質及び液晶材料から成る調光層を形成する方法。
などが挙げられる。
【0011】本発明で使用する基板は、堅固な材料、例
えば、ガラス、金属等であっても良く、柔軟性を有する
材料、例えば、プラスチックフィルムの如きものであっ
ても良い。そして、基板は、2枚が対向して適当な間隔
を隔て得るものである。また、その少なくとも一方は、
透明性を有し、その2枚の間に挟持される調光層を外界
から視覚させるものでなければならない。但し、完全な
透明性を必須とするものではない。もし、この液晶表示
素子が、一方の基板側から他方の基板側へ通過する光に
対して作用させるために使用される場合は、2枚の基板
は、共に適宜な透明性が与えられる。この基板には、目
的に応じて透明、不透明の適宜な電極が、その全面又は
部分的に配置されても良い。但し、プラスチックフィル
ムの如き柔軟性を有する材料の場合は、堅固な材料、例
えば、ガラス、金属等に固定したうえで、本発明の製造
方法に用いることができる。
【0012】基板に均一に付着させる透明性固体物質の
厚みを制御するために、2枚の基板間には、通常周知の
液晶デバイスと同様、間隔保持用のスペーサーを介在さ
せるのが望ましい。スペーサーは、液晶材料及び重合性
化合物を含有する調光層形成材料に混合しても良く、一
方の基板上に塗布あるいは散布しておいても良い。
【0013】スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ロッドタイプのガラスファイバー、ガラスビ
ーズ、ポリマービーズ等種々の液晶セル用のものが特に
制限なく使用できる。
【0014】本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶
性化合物であることを要しないのは勿論で、2種以上の
液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であ
っても良く、通常、この技術分野で液晶材料として認識
されるものであれば良く、そのうちの正の誘電率異方性
を有するものが好ましく、製作後の光散乱型液晶表示素
子が、良好な特性が得られる液晶であれば良い。
【0015】本発明で使用する液晶材料としては、ネマ
チック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が
好ましく、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を
改善するために、コレステリック液晶、カイラルネマチ
ック液晶、カイラルスメクチック液晶等、カイラル化合
物や2色性染料等が適宜含まれていてもよい。
【0016】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた1種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δn、Δε及び重合
性組成物等との溶解性等を改善することを目的として適
宜選択、配合して用いることができる。
【0017】液晶材料としては、例えば、4−置換安息
香酸4’−置換フェニルエステル、4−置換シクロヘキ
サンカルボン酸4’−置換フェニルエステル、4−置換
シクロヘキサンカルボン酸4’−置換ビフェニルエステ
ル、4−(4−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ)
安息香酸4’−置換フェニルエステル、4−(4−置換
シクロヘキシル)安息香酸4’−置換フェニルエステ
ル、4−(4−置換シクロヘキシル)安息香酸4’−置
換シクロヘキシルエステル、4−置換4’−置換ビフェ
ニル、4−置換フェニル−4’−置換シクロヘキサン、
4−置換4”−置換ターフェニル、4−置換ビフェニル
4’−置換シクロヘキサン、2−(4−置換フェニル)
−5−置換ピリミジン等を挙げることができる。
【0018】調光層中の液晶材料の割合は、60重量%
以上が好ましく、70〜90重量%の範囲が特に好まし
い。(以下、「%」は、「重量%」を意味する)
【0019】調光層形成材料中の重合性化合物として
は、高分子形成性モノマー又はオリゴマーが挙げられ、
調光層形成材料中に、これらのモノマー及びオリゴマー
は、併用することができる。
【0020】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、α−メチルスチレン、ジビ
ニルベンゼン;置換基として、メチレ、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、
3−クロロ−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の如き基を有するアクリ
レート、メタクリレート又はフマレート;エチレングリ
コール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、1,3−ブチレングリ
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、グリセリン及びペンタエリスリトール等のポリ
(メタ)アクリレート又はポリ(メタ)アクリレート;
酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、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、2−、3−又は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、N−ヒドロキシメチルアクリル
アミド又はN−ヒドロキシエチルメタクリルアミド及び
それらのアルキルエーテル化合物;トリメチロールプロ
パン1モルに3モル以上のエチレンオキサイド若しくは
プロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ又
はトリ(メタ)アクリレート;ネオペンチルグリコール
1モルに2モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロ
ピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)
アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ
ート1モルとフェニルイソシアネート若しくはn−ブチ
ルイソシアネート1モルとの反応生成物;ジペンタエリ
スリトールのポリ(メタ)アクリレート;トリス−(ヒ
ドロキシエチル)−イソシアヌル酸のポリ(メタ)アク
リレート;トリス−(ヒドロキシエチル)−リン酸のポ
リ(メタ)アクリレート;ジ−(ヒドロキシエチル)−
ジシクロペンタジエンのモノ(メタ)アクリレート又は
ジ(メタ)アクリレート;ピバ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;カプロラクトン変性ヒ
ドロキシピバ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;直鎖脂肪族ジアクリレート;ポリオレフ
ィン変性ネオペンチルグリコールジアクリレート等を挙
げることができる。
【0021】高分子形成性オリゴマーとしては、例え
ば、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メ
タ)アクリレート、ポリウレタン(メタ)アクリレー
ト、ポリエーテル(メタ)アクリレート等、各種アクリ
レートオリゴマーを用いることができる。
【0022】この三次元網目構造を有する透明性固体物
質は、堅固な物に限らず、目的に応じ得る限り柔軟性、
弾性を有するものであっても良い。
【0023】光重合開始剤としては、例えば、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」)、2,4 −ジエチ
ルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアDET
X」)とp−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬
社製「カヤキュアEPA」)との混合物、イソプロピル
チオキサントン(ワードプレキンソツプ社製「カンタキ
ュアーITX」)とp−ジメチルアミノ安息香酸エチル
との混合物等が挙げられる。
【0024】光重合開始剤の使用割合は、重合性組成物
の0.1〜10.0%の範囲が好ましい。
【0025】重合用エネルギーとしては、波長350nm
未満の紫外線を遮断し、かつ、少なくとも波長370nm
以下に光強度が存在する紫外線を照射する。
【0026】液晶材料中における重合性組成物の紫外線
照射による重合に際し、光照射強度及び照射量も一定の
強さ以上の紫外線を必要とするが、それは、重合性組成
物の反応性及び光重合開始剤の種類、濃度によって左右
され、適切な光強度の選択により三次元網目状の形成及
びその網目の大きさを均一化を図ることができる。
【0027】更に好ましくは、光照射方法として時間
的、平面的に均一に照射することにより、基板間に介在
する重合性組成物に瞬間的に強い光を当てて重合を進行
させ、網目の大きさを均一化を図る上で効果的である。
即ち、適切な光強度でパルス状に照射することにより、
均一な三次元網目状の重合体を液晶材料の連続層中に形
成することができる。
【0028】波長350nm未満を遮断し、かつ370nm
以下を透過する紫外線を得る手段としては、紫外線カッ
トフィルターを用いる方法や、分光装置を用いる方法等
がある。
【0029】紫外線カットフィルターは、ガラスの如き
堅固な材料であってもよく、プラスチックの如き柔軟性
を有する材料であってもよい。
【0030】また、液体状のものを容器に封入した物や
透明性の板に塗布したものでもよく、微粒子状の物を分
散させたものでもよい。
【0031】紫外線をカットするフィルターとしては、
例えば、東芝ガラス社製の「UV−37」、ホヤガラス
社製の「L−37」、「L−38」、「B−480」、
「LA−20」等が挙げられる。
【0032】分光装置を用いる方法は、プリズムや回折
格子等の分光光学部品を用いて、紫外線を分光し、任意
の波長を有する紫外線を選択し、それらを重ね合わせ
て、目的とする波長域を有する紫外線を得る方法であ
る。
【0033】透明性固体物質から形成された三次元網目
構造の網目の平均間隔は、0.2〜5μmの範囲が好ま
しい。また、透明性固体物質を有する層の層厚は、使用
目的に応じ、光散乱による不透明性と電気的或は熱的に
達成した透明性との間の十分なコントラストを得るため
に、1〜30μmの範囲が好ましい。
【0034】
【実施例】以下、実施例を用いて、本発明を更に具体的
に説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例
に限定されるものではない。また、以下の実施例におい
て「%」は「重量%」を表わし、評価特性の各々は以下
の記号及び内容を意味する。
【0035】紫外線の強度は、ウシオ電機社製ユニメー
ター「UIT−101」と受光素子「UVD−365P
D]を用いて測定した値である。
【0036】電圧保持率は、極性を交互に替えた電圧1
0ボルト(V)64μ秒のパルスをセルに印加して、1
6ミリ秒間の2枚の電極間の電圧の変化を測定し、電圧
の変化の積分値を求め、この電圧が変化しない場合の積
分値で除算し、百分率で表わした値を用いた。
【0037】 T0 : 白濁度;印加電圧0の時の光透過率(%) T100 : 透明度;印加電圧を増加させていき光透過率
がほとんど増加しなくなった時の光透過率(%) V10 : しきい値;T0を0%、T100を100%とし
たとき光透過率が10%となる印加電圧(Vrms) V90 :飽和電圧;同上光透過率が90%となる印加電
圧(Vrms) CR :コントラスト=T100/T0
【0038】(実施例1)下記液晶組成物(A)76.
0%、イソアルキルアクリレート11.8%、「KU−
760」(荒川化学社製のダイマー酸ジアクリレート)
11.8%及び「イルガキュア651」(メルク社製光
重合開始剤、ベンジルジメチルケタール)0.4%から
成る調光層形成材料を、11.0μのガラスファイバー
製スペーサーが塗布された2枚のITO電極を有するガ
ラス基板間に挟み込んだ。
【0039】「UV−37」(東芝ガラス社製のフィル
ター)を紫外線照射機の光源と2枚のITO電極を有す
るガラス基板の間に設置し、25mW/cm2の紫外線を
「UV−37」を介して調光層形成材料に60秒間照射
して、重合性化合物を硬化させて、液晶材料と透明性固
体物質からなる調光層を有する光散乱型液晶表示素子を
得た。
【0040】このようにして得た液晶表示素子の調光層
を電子顕微鏡で観察した結果、三次元網目状の透明性固
体物質が確認できた。
【0041】また、このようにして得た液晶表示素子の
印加電圧、光透過率の関係及び電圧保持率を測定した結
果、 T0 =4.1%、T100 =89.0%、CR=21.
7、V10=3.0Vrms、V90=5.8Vrms、電圧保持
率=99.7% であった。
【0042】<液晶組成物(A)の組成>液晶組成物
(A)は、以下に示すとおり、トラン・フッ素系液晶を
主成分とする液晶組成物である。
【0043】
【化1】
【0044】
【0045】(実施例2)実施例1において、「UV−
37」(東芝ガラス社製のフィルター)に代えて、「L
−37」(HOYA社製のフィルター)を使用した以外
は、実施例1と同様にして光散乱型液晶表示素子を得
た。
【0046】このようにして得た液晶表示素子の調光層
を電子顕微鏡で観察した結果、三次元網目状の透明性固
体物質が確認できた。
【0047】また、このようにして得た液晶表示素子の
印加電圧、光透過率の関係及び電圧保持率を測定した結
果、 T0 =4.2%、T100 =89.4%、CR=21.
3、V10=2.9Vrms、V90=5.6Vrms、電圧保持
率=99.6% であった。
【0048】(実施例3)実施例1において、「UV−
37」(東芝ガラス社製のフィルター)に代えて、「L
−38」(HOYA社製のフィルター)を使用した以外
は、実施例1と同様にして光散乱型液晶表示素子を得
た。
【0049】このようにして得た液晶表示素子の調光層
を電子顕微鏡で観察した結果、三次元網目状の透明性固
体物質が確認できた。
【0050】また、このようにして得た液晶表示素子の
印加電圧、光透過率の関係及び電圧保持率を測定した結
果、 T0 =4.7%、T100 =90.8%、CR=19.
3、V10=2.7Vrms、V90=5.2Vrms、電圧保持
率=99.7% であった。
【0051】(比較例1)実施例1において、「UV−
37」(東芝ガラス社製のフィルター)に代えて、「U
V−34」(HOYA社製のフィルター)を使用した以
外は、実施例1と同様にして光散乱型液晶表示素子を得
た。
【0052】このようにして得た液晶表示素子の調光層
を電子顕微鏡で観察した結果、三次元網目状の透明性固
体物質が確認できた。
【0053】また、このようにして得た液晶表示素子の
印加電圧、光透過率の関係及び電圧保持率を測定した結
果、 T0 =5.1%、T100 =89.8%、CR=17.
6、V10=3.3Vrms、V90=6.4Vrms、電圧保持
率=74.4% であった。
【0054】(比較例2)実施例1において、「UV−
37」(東芝ガラス社製のフィルター)に代えて、「S
C−39」(富士写真フィルム社製のフィルター)を使
用した以外は、実施例1と同様にして光散乱型液晶表示
素子を得た。
【0055】このようにして得た液晶表示素子の調光層
を電子顕微鏡で観察した結果、三次元網目状の透明性固
体物質が確認できなかった。
【0056】また、このようにして得た液晶表示素子の
印加電圧、光透過率の関係及び電圧保持率を測定した結
果、 T0 =36.7%、T100 =80.6%、CR=2.
2、V10=1.8Vrms、V90=4.4Vrms、電圧保持
率=99.6% であった。
【0057】これらの結果から、本発明の製造方法によ
って得た光散乱型液晶表示素子は、比較例の製造方法に
よって得た光散乱型液晶表示素子と比較して、電圧保持
率が高く、或いは白濁度が良好であるため、コントラス
トが高く、アクティブ駆動方法に適した光散乱型液晶表
示素子であることが明らかである。
【0058】
【発明の効果】本発明の製造方法によって得られる光散
乱型液晶表示素子は、電圧保持率が高く、また、白濁度
が良好であるため、コントラストが高い液晶表示素子で
ある。これらの特徴により、アクティブ素子による駆動
が十分可能となり、また耐久性も優れ、反射型型表示方
式、透過型表示方式どちらにも適した光散乱型液晶表示
素子液晶表示素子を提供することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
    2枚の基板間に、(1)液晶材料と、(2)重合性化合
    物及び光重合開始剤を含有する重合性組成物を含有する
    調光層形成材料を介在させた後、重合性組成物に紫外線
    を照射して重合性化合物を重合させることにより、2枚
    の基板間に液晶材料及び重合性化合物から成る透明性固
    体物質を含有する調光層を有する光散乱型液晶表示素子
    の製造方法において、重合性組成物に照射する紫外線と
    して、波長350nm未満の紫外線を遮断し、かつ、少な
    くとも波長370nm以下に光強度が存在する紫外線を照
    射することを特徴とする光散乱型液晶表示素子の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 重合性組成物に照射する紫外線として、
    波長350nm未満の紫外線を遮断し、かつ、少なくとも
    波長350nm〜370nmの範囲にある紫外線が透過する
    フィルターを透過した紫外線を用いる請求項1記載の光
    散乱型液晶表示素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 重合性組成物に照射する紫外線として、
    分光装置を用いて波長350nm未満の紫外線を分離し
    た紫外線を用いる請求項1記載の光散乱型液晶表示素子
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 調光層形成材料を等方性液体状態に保持
    しながら紫外線を照射する請求項1、2又は3記載の光
    散乱型液晶表示素子の製造方法。
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