JPH10319377A - 液晶光学素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧印加または無印加状態で長時間持続して
も電気光学特性の劣化しないスメティック液晶光学素子
を提供する。 【解決手段】 少なくとも一方が透明な２枚の電極付き
基板間に、液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に
変化するスメクティック液晶材料１００重量部と高分子
樹脂０．０１ないし１０重量部とからなる調光層が挟持
されていることを特徴とする液晶光学素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、文字、図形等を表
示する表示装置、入射光の透過量が変化する調光装置、
光シャッター等に利用される液晶光学素子に関する。詳
しくはスメクティック液晶材料と高分子樹脂とからなる
調光層を有する液晶光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】広視野角、高速応答が期待できる液晶デ
ィスプレイとして、Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋ，Ｓ．Ｔ．Ｌａ
ｇｅｒｗａｌｌにより強誘電性液晶材料の光スィッチン
グ現象を用いた光学素子が提案されている（Ａｐｐ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３６，ｐ．８９９（１９
８０））。表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）光学
素子は、光学応答が高速（１ミリ秒以下）かつ視野角が
広いという特徴を有している。ただし、ＳＳＦＬＣは双
安定性であり、ＳＳＦＬＣ光学素子の電気光学応答は明
状態と暗状態の２つの状態のスイッチングに限定され
る。したがって、電圧を制御することにより中間調の表
示を行うことが困難であるという課題がある。また、液
晶層がシェブロン構造を形成しやすく、このためコント
ラストが低くなること、機械的衝撃で層構造が乱れやす
く、一度乱れた配向の回復が困難であるという問題も有
している。

【０００３】別の光学素子として、Ｃｈａｎｄａｎｉら
により反強誘電性相を有する液晶材料（反強誘電性液晶
材料）が報告され（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，２８（１９８９），Ｌ１２６５）、さらに反強誘
電性液晶材料を利用した表示素子が提案されている（Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２９（１９９０）１
７５７）。反強誘電性液晶材料は反強誘電相と強誘電相
との相転移に基づく三安定性を有し、これらをバイアス
電圧印加下においてスイッチングさせることにより、電
圧制御で中間調表示が可能な光学素子を作製することが
できる。しかしながら、中間調表示にバイアス電圧が必
要であることや、高精細かつ走査線の多い光学素子で
は、駆動波形が複雑となる等の問題を有している。

【０００４】一方、乾ら、及び、田中らにより液晶層の
光学軸が印加電圧に対して連続的に変化するスメクティ
ック液晶材料（以下、無しきいスメクティック液晶材料
と呼ぶ）が報告されている（第２１回液晶討論会講演予
稿集２ＣＯ４，ｐ．２２２（１９９５），及びｐ．２５
０（１９９５））。この材料を用いた無しきいスメクテ
ィック液晶光学素子は、印加電圧による相転移に明確な
しきい値を有さず、また、ヒステリシス特性が小さいと
いう特徴を有する。この無しきいスメクティック液晶光
学素子をＭＩＭ、薄層トランジスタ（ＴＦＴ）などの能
動マトリクス電極と組み合わせることより、中間調表示
が可能で、かつ高速応答のディスプレイを得ることがで
きる。

【０００５】特開平６−２８９３７２公報には、反強誘
電性を発現するスメクティック液晶材料と高分子樹脂と
で構成される調光層を有する液晶光学素子が記載されて
いる。この素子は、ＰＤＬＣあるいはＮＣＡＰ素子に代
表される光散乱モードに属するものであり、この素子中
に分散される高分子樹脂は、液晶材料との屈折率差を発
現させる役割を担うものである。この場合調光層中の液
晶材料と樹脂との割合は４：６かた８：２すなわち液晶
材料１００重量部に対し２５重量部ないし１５０重量部
の樹脂を使用する。

【０００６】また、第２１回液晶討論会講演予稿集２Ａ
１８，ｐ．１８０（１９９５）では、強誘電性液晶材料
中に高分子樹脂を形成分散させた液晶光学素子が記載さ
れている。しかし、この素子に用いられている液晶材料
は双安定性を有する強誘電性液晶材料であり、電気光学
応答は明状態と暗状態との２つの状態のスイッチングに
限定されるものである。また、液晶層に分散された高分
子樹脂は、液晶層の構造を疑似ブックシェルフ構造を得
る役目を担うものである。したがって、本発明の液晶光
学素子とは液晶材料、液晶材料の電気光学応答及び高分
子樹脂の役割が異なるものである。

【０００７】別の報告として、１６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｅ２，００５（１９９６）では、強
誘電性液晶材料中に高分子樹脂を分散した液晶光学素子
が記載されている。しかし、この素子は、液晶材料が双
安定性を有する強誘電性液晶材料であること、及び液晶
層に分散された高分子樹脂は液晶層の基板面回転現象を
防止する役割を担うことにより、本発明の光学素子とは
異なるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】無しきいスメクティッ
ク液晶光学素子では、電圧印加した状態を長時間持続し
た場合、光透過率が最小となる印加電圧の値が０Ｖ（電
圧無印加状態）からずれる、また、昇圧側と降圧側の電
圧に対する光透過率の曲線が一致しない、さらに、電圧
無印加の状態を長時間持続した場合、液晶の配向が乱れ
るという課題があった。これら３つの課題は、ディスプ
レイでは、チラツキおよびコントラスト低下という現象
で現れ、表示画像の品位を著しく低下させる。本発明の
目的は、これらの課題を解決する液晶光学素子を提供し
ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するために鋭意研究した結果、無しきいスメク
ティック液晶材料に高分子樹脂を分散すると、電圧印
加、または、無印加状態を長時間持続しても表示画像品
位の低下しない液晶光学素子が得られることを見い出し
た。すなわち、本発明の次のようである。 １ 少なくとも一方が透明な２枚の電極付き基板間に、
液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に変化するス
メクティック液晶材料１００重量部と、高分子樹脂０．
０１ないし１０重量部とからなる調光層が挟持されてい
るとを特徴とする液晶光学素子。 ２ 前記スメクティック液晶材料が少なくとも１種の反
強誘電性液晶材料からなる液晶材料から構成されている
ことを特徴とする上記１に記載の液晶光学素子。 ３ 前記スメクティック液晶材料が、反強誘電性液晶材
料とスメクティックＣ相を有する液晶材料から構成され
ていることを特徴とする上記１または２に記載の液晶光
学素子。 ４ 前記高分子樹脂が前記スメクティック液晶材料中に
三次元状に存在することを特徴とする上記１、２または
３に記載の液晶光学素子。 ５ 電極付き基板に能動素子を有することを特徴とする
上記１、２、３または４に記載の液晶光学素子。 ６ 少なくとも一方が透明な２枚の電極付き基板間に、
液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に変化するス
メクティック液晶材料１００重量部と高分子樹脂０．０
１ないし１０重量部とからなる調光層を挟持してなる液
晶光学素子の製造方法において、スメクティック液晶材
料１００重量部と前記高分子樹脂の常温常圧で液体また
は液晶相を示す前駆体０．０１ないし１０重量部とを混
合し、前記基板間に挟持した後その高分子樹脂前駆体を
重合することを特徴とする製造方法。 ７ 前記高分子樹脂前駆体の重合が光重合であることを
特徴とする上記６に記載の製造方法。 ８ 前記高分子樹脂前駆体の光重合時における前記スメ
クティック液晶材料の相が、光学軸が印加電圧に対して
連続的に変化する相と等方相との間に存在するいずれか
の相であることを特徴とする上記６、または７に記載の
製造方法。 ９ 前記高分子樹脂前駆体の光重合時に、前記スメクテ
ィック液晶材料の相がスメクティックＡ相であることを
特徴とする上記６、７または８に記載の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のスメクティック液晶材料
は液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に変化する
スメクティック液晶材料であればいずれの材料でも構わ
ないが、特に、室温近傍で液晶層の光学軸が印加電圧に
対して連続的に変化するものが望ましい。さらに詳しく
は、本発明のスメクティック液晶材料は、反強誘電性液
晶材料と、スメクティックＣ相を有する液晶材料との混
合により形成されるものが望ましい。前記の混合により
得られる液晶材料では、自発分極を低く抑えることが可
能であるため、駆動の際に大きな電荷を必要とせず、Ｔ
ＦＴ等の能動素子に負担をかけることなく駆動させるこ
とが可能となる。

【００１１】本発明の反強誘電性液晶材料としては、反
強誘電相を相系列の何れかに有している液晶材料であれ
ばよい。また、反強誘電性液晶材料は、単成分でも構わ
ないし、２種以上の化合物の混合材料であっても構わな
い。

【００１２】本発明の反強誘電性液晶材料と混合するス
メクティックＣ相を有する液晶材料としては、スメクテ
ィックＣ相を相系列中に有している液晶材料であれば構
わない。また、スメクティックＣ相を有する液晶材料
は、単成分でも構わないし、２種以上の化合物の混合材
料であっても構わない。しかし、スメクティックＣ相を
有する液晶材料の相系列は、低温側よりクリスタル相−
スメクティックＣ相−ネマティック相−アイソトロピッ
ク相であることが望ましい。単成分では前記の相系列と
は異なる相系列を示す化合物であっても、２種以上の化
合物の混合材料とした際に前記の相系列を示すものであ
れば構わない。

【００１３】さらに、本発明は反強誘電性液晶材料の代
わりにフェリ誘電相を有する液晶材料を用いても実現す
ることができる。すなわち、前記スメクティック液晶材
料が前記項目３の発明において、フェリ誘電相を有する
液晶材料とスメクティックＣ相を有する液晶材料から構
成されてもよい。

【００１４】本発明において液晶層の光学軸とは、個々
の液晶分子の光学軸ではなく液晶層全体の示す屈折率が
最大の方向であり、液晶では光学軸方向とほぼ垂直な二
つの方向に光学軸方向の屈折率より小さな屈折率を有す
る。この結果、液晶層全体は複屈折性を有し、この光学
軸の方向が電界の印加によって変化することにより、電
気光学的な効果を得る。

【００１５】本発明の液晶光学素子の調光層に用いられ
る高分子樹脂は、以下に示す高分子樹脂前駆体の一種類
のみを単独で重合させて得たものでもよいし、二種類以
上の化合物の共重合体であっても構わない。他の高分子
樹脂前駆体としては、アクリロイル基、ビニル基等の通
常の重合性基を有する高分子前駆体であればいずれも使
用できる。本発明で使用される高分子樹脂前駆体として
は、２−エチルヘキシルアクリレート、ブチルエチルア
クリレート、ブトキシエチルアクリレート、２−シアノ
エチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘ
キシルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレ
ート、２−エトキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエ
チルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレー
ト、ジシクロペンテニルアクリレート、グリシジルアク
リレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソ
アミルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソ
デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、モルホリ
ンアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェ
ノキシジエチレングリコールアクリレート、イソアミル
アクリレート、テトラフルオロフルフリルアクリレー
ト、２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート、
２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクリレ
ート、２−（パーフルオロブチル）エチルアクリレー
ト、２−（パーフルオロデシル）エチルアクリレート等
の単官能アクリレート化合物、２−エチルヘキシルメタ
クリレート、ブチルエチルメタクリレート、ブトキシエ
チルメタクリレート、２−シアノエチルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリ
レート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−
エトキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ
エチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル
メタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、
ジシクロペンテニルメタクリレート、グリシジルメタク
リレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、イ
ソボルニルメタクリレート、イソデシルメタクリレー
ト、ラウリルメタクリレート、モルホリンメタクリレー
ト、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエ
チレングリコールメタクリレート、２，２，２−トリフ
ルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３，３−ペ
ンタフルオロプロピルメタクリレート、２−（パーフル
オロブチル）エチルメタクリレート、２−（パーフルオ
ロヘキシル）エチルメタクリレート、２−（パーフルオ
ロデシル）エチルメタクリレート等の単官能メタクリレ
ート化合物、ジチレングリコールジアクリレート、１，
４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレン
グリコールジアクリレート、ジシクロペンタニルジアク
リレート、グリセロールジアクリレート、１，６−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、テトラエチレングリコールジアクリレ
ート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペン
タエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリ
トールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテ
トラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアク
リレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペン
タアクリレート、ウレタンアクリレートオリゴマー、ジ
メチロールトリシクロデカンジアクリレート、４，４’
−ビフェノールビスアクリレート、１，４−ジヒドロキ
シベンゼンビスアクリレート、４，４’−ジヒドロキシ
ジフェニルエーテルビスアクリレート、４，４’−ジヒ
ドロキシジフェニルメタンビスアクリレート、２，２−
ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンビスアクリレ
ート、メソ−ヘキセストロールビスアクリレート、α，
α’−ビス［４−ヒドロキシフェニル］−１，４−ジイ
プロピルベンゼンビスアクリレート、２，３，５，６−
テトラフルオロフェニレン−１，４’―ジオールジアク
リレート、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘ
キサフルオロプロパンビスアクリレート、２，２’，
３，３’，５，５’，６，６’―オクタフルオロー４，
４’−ビフェノールビスアクリレート、４，４’―ジア
クリロイルオキシスチルベン、４，４’−ジアクリロイ
ルオキシジエチルスチルベン、４，４’−ジアクリロイ
ルオキシジプロピルスチルベン、４，４’−ジアクリロ
イルオキシジブチルスチルベン、２，２，３，３，４，
４−ヘキサフルオロ１，５−ペンタンジオールジアクリ
レート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフル
オロ１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ベンゼ
ン−１，３，５−トリオールトリアクリレート、１，
１，１−トリス［４−ヒドロキシフェニル］エタントリ
アクリレート等の多官能アクリレート化合物、ジエチレ
ングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオー
ルジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメ
タクリレート、ジシクロペンタニルジメタクリレート、
グリセロ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、ネオペンチルグリコールジメタ
クリレート、テトラエチレングリコ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、ペン
タエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリス
リトールトリメタクリレート、ジトリメチロールプロパ
ンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキ
サメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロ
キシペンタメタクリレート、ウレタンメタクリレートオ
リゴマー、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレ
ート、４，４’−ビフェノールビスメタクリレート、
１，４−ジヒドロキシベンゼンビスメタクリレート、
４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテルビスメタク
リレート、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタンビ
スメタクリレート、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）プロパンビスメタクリレート、メソ−ヘキセスト
ロールビスメタクリレート、α，α’−ビス［４−ヒド
ロキシフェニル］−１，４−ジイプロピルベンゼンビス
メタクリレート、２，３，５，６−テトラフルオロフェ
ニレン−１，４’−ジオールジメタクリレート、２，２
−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロ
パンビスメタクリレート、２，２’，３，３’，５，
５’，６，６’−オクタフルオロ−４，４’−ビフェノ
ールビスメタクリレート、、４，４’−ジメタクリロイ
ルオキシスチルベン、４，４’−ジメタクリロイルオキ
シジエチルスチルベン、４，４’−ジメタクリロイルオ
キシジプロピルスチルベン、４，４’−ジメタクリロイ
ルオキシジブチルスチルベン、２，２，３，３，４，４
−ヘキサフルオロ１，５−ペンタンジオールジメタクリ
レート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフル
オロ１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート等の多
官能メタクリレート化合物、スチレン、アミノスチレ
ン、酢酸ビニル等があるがこれに限定されるものではな
い。

【００１６】高分子樹脂は、液晶材料１００重量部に対
し０．０１重量部以上１０．０重量部以下含有されてい
ることが必要である。好ましくは０．１重量部以上、５
重量部以下であり、より好ましくは１重量部以上、３重
量部以下である。少なすぎると電気光学特性の経時変化
を抑える効果が減少し、多すぎると液晶材料の電場応答
を妨げることによる応答速度低下や、液晶材料の配向を
著しく乱すことによるコントラスト低下が確認される。
また、ヒステリシスの増大すなわち印加電圧に対する光
透過率の曲線が昇圧側と降圧側とで大きくずれたり、メ
モリー性等が発現する。

【００１７】高分子樹脂前駆体は、常温常圧で液体また
は液晶相を示し、かつ、室温で液晶材料と相分離しない
ものが望ましいが、スメクティック液晶材料が等方相に
なる温度で液晶材料に均一に混合しており、かつ、重合
温度で液晶材料と相分離しないものであっても構わな
い。

【００１８】高分子樹脂前駆体の重合方法としては、光
重合法、加熱重合法等が挙げられるが、光重合法が好ま
しい。高分子樹脂前駆体の光重合法に用いられる光源と
しては電子線や紫外線を用いることができる。紫外線に
よる光重合を行う際には反応促進のために光重合開始剤
を添加することが望ましい。

【００１９】光重合開始剤としては、２，２−ジエトキ
シアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−
フェニル−１−オン、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、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−
２−メチルプロパン−１−オン、２−メチル−１−［４
−（メチルチオ）フェニル］―２−モルホリノプロパン
−１等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン
系、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、４−フェニ
ルベンゾフェノン、３，３−ジメチル−４−メトキシベ
ンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソン，
２−メチルチオキサンソン等のチオキサンソン系、ジア
ゾニウム塩系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、
セレニウム塩系等の公知のものが使用できる。

【００２０】光重合開始剤は固体でも液体でも構わない
が素子の均一性の点から液晶中に溶解または相溶するも
のが望ましい。開始剤濃度は高分子前駆体の３０重量％
以下が好ましい。また必要に応じてメチルジエタノール
アミン、４−ジメチルアミノ安息香酸等の光重合開始助
剤を添加しても構わない。

【００２１】高分子樹脂前駆体の光重合は、液晶層の光
学軸が印加電圧に対して連続的に変化する相より高温
側、かつ、等方相より低温側で行うことが望ましい。ま
た、スメクティック液晶材料の相系列にスメクティック
Ａ相を有する液晶材料では、スメクティックＡ相で光重
合を行うことが望ましい。等方相や液晶層の光学軸が印
加電圧に対して連続的に変化する相で高分子樹脂前駆体
を光重合した場合は、液晶材料の配向状態が乱れやすく
なり、液晶光学素子のコントラストが低下したり、昇圧
側と降圧側の電圧に対する光透過率の曲線が一致しなく
なるので好ましくない。

【００２２】本発明の液晶光学素子は、間隔の定まった
基板間に、無しきいスメクティック液晶材料および高分
子樹脂前駆体の混合物を挟持した後、光を照射して製造
する。この際、混合物の注入は、減圧下でも常圧下でも
構わない。また必要であれば、加温を行っても構わな
い。

【００２３】本発明に用いられる基板の材質は、ガラ
ス、プラスチック、金属等が使用できる。またカラーフ
ィルターを有する基板を用いたり、顔料や色素等を基板
中に分散させることによって、カラー化することができ
る。

【００２４】基板は電極が調光層側になるように設置す
る。電極としてはＩＴＯ等の材質のものが利用できる
が、使用する基板自体が導電性を有している場合は、基
板を電極としても利用することもできる。電極は調光層
と密着した状態で設置する。

【００２５】これらの電極付き基板は液晶が配向するよ
うに処理されていることが望ましい。この際、２枚の基
板ともホモジニアス配向であることが望ましいが、用途
に応じて、他の配向状態であっても構わない。この配向
処理には、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイ
ミド等の通常の配向膜が利用できるが特に低いプレティ
ルト角を有するものが望ましい。

【００２６】ポリイミド等の配向膜は、ポリイミド等が
溶剤に溶けこんでいる可溶性タイプでもよいし、焼成す
ることによってポリイミド化する焼成タイプであっても
構わない。またラビング等の配向処理を行うことが望ま
しい。

【００２７】基板の間隔設定には、通常の液晶デバイス
に用いられるガラスまたは高分子樹脂等から成るロッド
状、球状等のスペーサーを使用することができ、その間
隔は１μｍ〜４μｍ程度が望ましい。

【００２８】本液晶化合物の駆動方法としては、電極に
能動素子を組み込んだアクティブマトリックス駆動が望
ましいが、用途に応じて単純マトリックス駆動させても
よい。能動素子としては、薄層トランジスタ（ＴＦＴ）
素子、メタル−インシュレーター−メタル（ＭＩＭ）素
子などがあげられるが、これに限定されない。

【００２９】本発明の液晶光学素子は、調光層を電極を
有する２枚の透明な基板間に挟持した構造である光透過
型のみならず一方の基板が不透明な光反射型にも適用で
きる。例えば調光層を電極を有する透明な基板と電極を
有する光反射板間に挟持した素子構造、電極を有する透
明な基板と電極を有する光吸収板間に挟持した素子構造
等がある。

【００３０】光反射板は光を反射する材料で構成されて
いれば無機材料でも有機材料でも構わない。また反射強
度または反射波長は目的とする素子特性により任意に変
更できる。その構造は光反射材料が光反射板全体を形成
しているものであってもよいし、光反射材料がガラス等
の別の材質が基板上にコーティングされていてもよい。
光反射材料をコーティングした場合、光反射材料が調光
層側にある必要はない。また光反射材料をコーティング
する基板は光反射材料が調光層側に位置していない場合
は必ずしも透明である必要はない。

【００３１】光吸収板は光を吸収する材料で構成されて
いれば無機材料でも有機材料でも構わない。吸収強度ま
たは吸収波長は目的とする素子特性により任意に変更で
きる。その構造は光吸収材料が光吸収板全体を形成して
いるものであってもよいし、光吸収材料がガラス等の別
の材質が基板上にコーティングされていてもよい。光吸
収材料をコーティングした揚合、光吸収材料が調光層側
にある必要はない。また光吸収材料をコーティングする
基板は光吸収材料が調光層側に位置していない場合は必
ずしも透明である必要はない。光反射材料または光吸収
材料が導電性を有している場合はこれらを電極としても
利用することもできる。

【００３２】本発明の液晶光学素子の用途としては、窓
や間仕切り等の建築材料や文字や図形を表示する表示装
置がある。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。

【００３４】実施例中に記載されている駆動電圧、コン
トラスト、応答速度は以下のように定義する。

【００３５】駆動電圧：印加電圧−光透過率の曲線にお
いて最も低い光透過率を０％（最小透過率）、電圧印加
により飽和した光透過率を１００％（最大透過率）とし
た時、素子の光透過率が９０％となる電圧とする。

【００３６】コントラスト：電圧印加により飽和した光
透過率（最大透過率）を最小透過率で割った値とする。

【００３７】応答速度：電圧無印加状態から光透過率が
飽和する電圧を印加した際、光透過率が０％から９０％
に変化するまでに要する時間と、光透過率が９０％から
０％に変化するまでに要する時間の和とする。

【００３８】実施例１ 以下に示す反強誘電性液晶材料（１）３０重量部に、化
合物（ＩＩ）と（ＩＩＩ）の混合物（（（ＩＩ）：（Ｉ
ＩＩ）＝３４：６６（重量割合））からなるスメクティ
ックＣ相を有する液晶材料（ＩＶ）７０重量部を添加
し、スメクティック液晶材料（Ａ）を得た。

【００３９】

【化１】 スメクティック液晶材料（Ａ）９９重量部、高分子樹脂
前駆体として下記式（Ｖ）で表されるジメチロールトリ
シクロデカンジアクリレート

【００４０】

【化２】 と重合開始剤として２，２−ジエトキシアセトフェノン
との混合物１重量部（重合開始剤は高分子樹脂前駆体に
対して５重量％）の混合物を９０℃まで加熱し、充分攪
拌した後、あらかじめ９０℃に加熱しておいた二枚のホ
モジニアス配向処理済みの電極層付きガラス基板からな
るギャップ２μｍの液晶セルに注入した。この液晶セル
を毎分１℃の速度で６５℃まで徐冷し、その温度を保ち
つつ０．０５ｍＷ／ｃｍ²の紫外線（波長３６５ｎｍ）
を３６０分照射し、高分子樹脂前駆体を重合させた。そ
の後、液晶セルをノーマリーブラックモードになるよう
に配置した二枚の直交した偏光板で挟み込み、液晶光学
素子を得た。

【００４１】作製した液晶光学素子は、直ちに（初
期）、±６Ｖ、０．１Ｈｚの三角波を８時間印加した後
（８時間印加）および無印加で１０日間静置した後（１
０日間静置）にその電気光学特性を測定し表１に示し
た。電気光学特性は、光源としてヘリウム−ネオンレー
ザー、検出器としてフォトダイオードを用いて０．１Ｈ
ｚの三角波を印加して２５℃で測定した。

【００４２】

【表１】 なお、実施例１および次に述べる比較例１の液晶光学素
子の調製初期、８時間印加、１０日間静置における印加
電圧と光透過率の関係を表すグラフをそれぞれ図４、５
および６に示した。

【００４３】比較例１ 高分子樹脂前駆体と重合開始剤との添加をしなかった以
外は実施例１と同様にして液晶光学素子を作製し、実施
例１と同様の特性を測定し、結果を表２に示した。

【００４４】

【表２】 実施例２ 高分子樹脂前駆体として下記式（ＶＩ）で表わされる
２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロ−１，５−ペ
ンタジオールジアクリレートを用いた以外は、実施例１
と同等な条件で液晶光学素子を作製し評価し、結果を表
３に示してある。

【００４５】

【化３】

【００４６】

【表３】 実施例３ 実施例１で用いた反強誘電性液晶材料（Ｉ）に、以下に
示す液晶材料（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）を（Ｉ）：
（ＶＩＩ）：（ＶＩＩＩ）＝４０：４０：２０（重量割
合）となるよう添加し、スメクティック液晶材料（Ｂ）
を得た。

【００４７】

【化４】 スメクティック液晶材料（Ａ）の替わりにスメクティッ
ク液晶材料（Ｂ）を用いた以外は実施例１と同様な条件
で液晶光学素子を作製し、評価し、結果を表４に示し
た。

【００４８】

【表４】 実施例４ 実施例３で用いた反強誘電性液晶材料（ＶＩＩ）２０重
量部に、実施例１で用いたスメクティックＣ相を有する
液晶材料（ＩＶ）８０重量部を添加し、スメクティック
液晶材料（Ｃ）を得た。

【００４９】スメクティック液晶材料（Ｃ）９８重量
部、高分子樹脂前駆体として下記式（ＩＸ）

【００５０】

【化５】 で表される１，４−フェニレンビス｛４−［６−（アク
リロイルオキシ）ヘキシルオキシ］ベンゾエート｝と重
合開始剤としてベンゾインメチルエーテルとの混合物２
重量部（重合開始剤は高分子樹脂前駆体にたいして５重
量部）の混合物を１００℃まで加熱し、充分攪拌した
後、あらかじめ１００℃に加熱しておいた二枚のホモジ
ニアス配向処理済みの電極層付きガラス基板からなるギ
ャップ２μｍの液晶セルに注入した。この液晶セルを毎
分０．５℃の速度で６０℃まで除冷し、その温度を保ち
つつ０．０５ｍＷ／ｃｍ²の紫外線（波長３６５ｎｍ）
を２４０分照射し、高分子樹脂前駆体を重合させた。そ
の後、液晶セルをノーマリーブラックモードになるよう
に配置した二枚の直交した偏光板で挟み込み、液晶光学
素子を得た。

【００５１】作製した液晶光学素子は、実施例１と同様
の特性を測定し、結果を表５に示した。

【００５２】

【表５】 実施例５ 実施例４で用いたスメクティック液晶材料（Ｃ）９７重
量部と、高分子樹脂前駆体として下記式（Ｘ）で表され
る４，４−ジアクリロイルオキシジエチルスチルベン

【００５３】

【化６】 と重合開始剤としてベンゾインメチルエーテルとの混合
物３重量部（重合開始剤は高分子樹脂前駆体にたいして
５重量部）の混合物を用いた以外は実施例４と同様な条
件で液晶光学素子を作製し評価し、結果を表６に示し
た。

【００５４】

【表６】

【００５５】

【発明の効果】本発明の液晶光学素子は、電圧印加状態
を長時間持続するか、電圧無印加状態で長時間静置して
も電気光学特性の劣化はほとんどなく、したがって例え
ば表示装置に組み込んだ場合表示画像の品位を長く良好
に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶光学素子の構造の一例を模式的に
示す断面図である。

【図２】従来の液晶光学素子の構造の一例を模式的に示
す断面図である。

【図３】本発明の製法における、高分子樹脂前駆体の重
合前の液晶光学素子の構造の一例を示す模式的断面図で
ある。

【図４】本発明および従来の液晶光学素子の調製初期に
おける印加電圧と光透過率との関係の一例を示すグラフ
である。

【図５】本発明および従来の液晶光学素子の８時間電圧
印加後の印加電圧と光透過率の関係の一例を示すグラフ
である。

【図６】本発明および従来の液晶光学素子の１０日間静
置後の印加電圧と光透過率の関係の一例を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電極 ３ 配向膜 ４ スメクティック液晶材料 ５ 高分子樹脂 ６ 調光層 ７ 偏光板 ８ 高分子樹脂前駆体

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正春 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 大西 康晴 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明な２枚の電極付き
   基板間に、液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に
   変化するスメクティック液晶材料１００重量部と、高分
   子樹脂０．０１ないし１０重量部とからなる調光層が挟
   持されているとを特徴とする液晶光学素子。
2. 【請求項２】 前記スメクティック液晶材料が少なくと
   も１種の反強誘電性液晶材料からなる液晶材料から構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の液晶光学素
   子。
3. 【請求項３】 前記スメクティック液晶材料が、反強誘
   電性液晶材料とスメクティックＣ相を有する液晶材料か
   ら構成されていることを特徴とする請求項１または２記
   載の液晶光学素子。
4. 【請求項４】 前記高分子樹脂が前記スメクティック液
   晶材料中に三次元状に存在することを特徴とする請求項
   １記載の液晶光学素子。
5. 【請求項５】 電極付き基板に能動素子を有することを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載の液晶光学素
   子。
6. 【請求項６】 少なくとも一方が透明な２枚の電極付き
   基板間に、液晶層の光学軸が印加電圧に対して連続的に
   変化するスメクティック液晶材料１００重量部と高分子
   樹脂０．０１ないし１０重量部とからなる調光層を挟持
   してなる液晶光学素子の製造方法において、スメクティ
   ック液晶材料１００重量部と前記高分子樹脂の常温常圧
   で液体または液晶相を示す前駆体０．０１ないし１０重
   量部とを混合し、前記基板間に挟持した後その高分子樹
   脂前駆体を重合することを特徴とする製造方法。
7. 【請求項７】 前記高分子樹脂前駆体の重合が光重合で
   あることを特徴とする請求項６記載の製造方法。
8. 【請求項８】 前記高分子樹脂前駆体の光重合時におけ
   る前記スメクティック液晶材料の相が、光学軸が印加電
   圧に対して連続的に変化する相と等方相との間に存在す
   るいずれかの相であることを特徴とする請求項６または
   ７記載の製造方法。
9. 【請求項９】 前記高分子樹脂前駆体の光重合時に、前
   記スメクティック液晶材料の相がスメクティックＡ相で
   あることを特徴とする請求項６、７または８記載の製造
   方法。