JPH11249105A - 高分子分散液晶素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＤＬＣ素子の製法で、偏向光の照射により
光２量化性構造を有する高分子化合物を光２量化させて
液晶を特定方向に配向させる場合に、少量の偏向光を照
射するだけで液晶を確実に配向させることができるよう
にする。 【解決手段】 光２量化性構造を有する重合性化合物、
低分子液晶および重合開始剤を含む重合性組成物３をセ
ルに注入する。そのセルにレーザ光４ａ，４ｂを照射し
て干渉させ、重合性組成物３を重合相分離して、高分子
層５とＰＤＬＣ層６が交互に形成された、屈折率が周期
的に変化するＰＤＬＣ素子を作製する。次に、セルの温
度Ｔを、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック転
移点Ｔｎ以上、かつ高分子化合物のガラス転移点Ｔｇ未
満の温度にして、所定方向の偏向軸８ａを有する偏向紫
外光８を照射する。これによって、ＰＤＬＣ層６では、
光２量化性構造を有する重合性化合物の重合後の高分子
化合物が偏向紫外光８の偏向軸８ａに垂直な方向に光２
量化し、これに沿って液晶分子７ａが配向される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表示素子、調光
素子、光変調素子などとして用いることができる高分子
分散液晶素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示素子や調光素子として、３次元構造
の高分子の空隙中に液晶を分散させた高分子分散液晶
（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた素子が知られている。以
下、高分子分散液晶をＰＤＬＣと称し、高分子分散液晶
素子もＰＤＬＣ素子と称する。

【０００３】図３は、このＰＤＬＣ素子の一例を示し、
基板１ａ上の電極２ａと基板１ｂ上の電極２ｂとの間
に、高分子領域１５中に液晶領域（液晶ドロップレッ
ト）７が分散されたＰＤＬＣ層１６を形成したものであ
る。

【０００４】このＰＤＬＣ素子においては、電極２ａ，
２ｂ間に電圧が印加されないとき、図３（Ａ）に示すよ
うに、液晶領域７内の液晶分子７ａがランダムな方向を
向くことにより、液晶と高分子との間に屈折率の差を生
じて、液晶と高分子との界面で入射光１１が屈折し、Ｐ
ＤＬＣ層１６全体では入射光１１が多数の液晶領域７を
通過することになって、散乱状態となる。

【０００５】電極２ａ，２ｂ間に電圧を印加すると、図
３（Ｂ）に示すように、液晶領域７内の液晶分子７ａが
基板面に垂直に配向され、液晶分子７ａの長軸方向の屈
折率と高分子の屈折率とを等しくしておくことによっ
て、ＰＤＬＣ層１６は透明状態となり、入射光１１は透
過光１３としてＰＤＬＣ層１６を透過する。

【０００６】この高分子分散液晶素子は、偏光板が不要
であるので、明るい表示が期待され、プロジェクタライ
トバルブなどへの応用が考えられている。

【０００７】高分子と液晶の複合構造としては、液晶が
分布する領域が互いに独立に存在したものや、液晶が連
続的に分布したもの、などが考えられているが、このよ
うな高分子液晶複合膜の製造方法としては、大きく分け
て、以下の３つが提案されている。

【０００８】第１は、液晶をランダムに配向させること
ができる多孔質ポリマーに液晶を含浸させる方法であ
る。第２は、溶媒にポリマーと液晶を混合して乳化させ
た後、溶媒を蒸発させることによって、ポリマーを硬化
させる方法である。第３は、モノマーやオリゴマー、ま
たはそれらの混合物と液晶を混合した重合性組成物に、
熱を加え、または紫外線などを照射することによって、
ポリマーを重合させるとともに、ポリマーと液晶を相分
離させる方法である。

【０００９】また、このＰＤＬＣの他の例として、ＳＰ
ＩＥ．１０８０，８３，（１９８９）には、内部で屈折
率が周期的に変化するＰＤＬＣ素子が示されている。

【００１０】具体的には、図４に示すように、基板１ａ
上の電極２ａと基板１ｂ上の電極２ｂとの間に、主とし
て高分子からなる高分子層１８と、高分子領域中に液晶
領域７が分散されたＰＤＬＣ層１９とを、交互に多層に
渡って積層して、屈折率の周期的な変化の構造を形成し
たものである。

【００１１】このＰＤＬＣ素子においては、電極２ａ，
２ｂ間に電圧が印加されないとき、高分子層１８とＰＤ
ＬＣ層１９とによる屈折率の周期的な変化によって、干
渉フィルタの原理により、図４（Ａ）に示すように、入
射光１１中の特定波長成分を反射光１２として反射させ
る。

【００１２】電極２ａ，２ｂ間に電圧を印加すると、図
４（Ｂ）に示すように、液晶領域７内の液晶分子７ａが
基板面に垂直に配向され、液晶分子７ａの長軸方向の屈
折率と高分子の屈折率とを等しくしておくことによっ
て、高分子層１８とＰＤＬＣ層１９とによる屈折率の周
期的な変化が消失して、入射光１１は大部分が透過光１
３としてセルを透過する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図４のＰＤＬＣ素子
は、干渉フィルタの原理によって、高い反射率が得ら
れ、明るい表示が得られることが、期待される。

【００１４】しかしながら、図４のＰＤＬＣ素子では、
電極２ａ，２ｂ間に電圧が印加されないとき、液晶領域
７内の液晶分子７ａはランダムな方向を向いているの
で、高分子層１８とＰＤＬＣ層１９との間の屈折率差が
小さく、実際上は、高い反射率が得られない。

【００１５】すなわち、このとき、液晶領域７内の液晶
分子７ａの配向は、ＰＤＬＣ層１９全体ではランダムと
なるので、ＰＤＬＣ層１９の屈折率ｎａは、液晶領域７
の一次近似された屈折率（ｎｅ＋２ｎｏ）／３、ＰＤＬ
Ｃ層１９中の高分子の屈折率ｎｐ、ＰＤＬＣ層１９中の
液晶の高分子に対する体積分率ｖから、 ｎａ＝｛ｎｏ（３−ｖ）＋ｎｅ｝／３ …（１） で表される低い値となる。ただし、ｎｅは液晶の異常光
に対する屈折率、ｎｏは液晶の通常光に対する屈折率で
ある。

【００１６】このため、高分子層１８とＰＤＬＣ層１９
との間の屈折率差が小さく、高い反射率が得られない。

【００１７】図４のような屈折率が周期的に変化するＰ
ＤＬＣ素子で、初期状態において内部の液晶を特定方向
に配向させることができれば、内部の周期的な屈折率の
変化を大きくすることができ、高い反射率を得ることが
できる。

【００１８】一般にＰＤＬＣ素子では、以下に示すよう
に、初期状態における液晶の配向方向を制御することが
考えられている。

【００１９】（１）米国特許第５，１８８，７６０号明
細書には、ＰＤＬＣの前駆体である重合性組成物に液晶
性モノマーを用いて、配向膜付きセルに注入し、紫外光
や熱を加えることによって、液晶性モノマーの重合体で
ある液晶性高分子と低分子液晶とを、配向膜の方向に配
向した状態で重合相分離し、液晶性モノマー硬化後には
低分子液晶の配向が固定されるようにする方法が示され
ている。

【００２０】（２）特開平５−２８１５２７号には、重
合性組成物を配向膜のないセル内に注入し、セルに対し
て水平方向に外部から磁場や電場を印加した状態で、紫
外光や熱を加えることによって、低分子液晶が外場の方
向に配向した状態で重合相分離を行い、重合性組成物硬
化後には低分子液晶の配向が固定されるようにする方法
が示されている。

【００２１】（３）「Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ’９
２，６９９」には、ＰＤＬＣの前駆体である重合性組成
物を、液晶濃度が非常に高い液晶相となるように調製し
て、配向膜付きセルに注入し（この状態では液晶相状態
の重合性組成物は配向膜の方向に配向している）、紫外
光や熱を加えて重合相分離させることによって、低分子
液晶の配向を初期配向状態のまま固定する方法が示され
ている。

【００２２】（４）「Ｍｏｌ．Ｍａｔ．，２，２９５
（１９９３）」には、まず、乳化法によって、光２量化
性構造を有する高分子化合物と、その高分子化合物の貧
溶媒からなる複合膜を作製し、次に、この複合膜から貧
溶媒を抽出し、複合膜を乾燥させて、光２量化性構造を
有する高分子化合物からなる多孔質ポリマーを作製し、
次に、この多孔質ポリマーに低分子液晶を含浸させて、
光２量化性構造を有する高分子化合物と低分子液晶から
なるＰＤＬＣを作製し、次に、このＰＤＬＣに偏向紫外
光を照射して光２量化反応を生じさせ、この光２量化反
応による高分子化合物の構造変化に伴って低分子液晶を
配向させる方法が示されている。

【００２３】しかしながら、（１）（３）の方法では、
配向膜によって液晶を配向制御するので、図４に示すよ
うな、内部で屈折率が周期的に変化する層構造を形成す
ることができない。

【００２４】また、（２）の方法では、セルと平行に磁
場または電場を印加するので、セルサイズが大きい場合
には、セルの全面に渡って有効な外場を印加することが
困難となる。例えば、特開平５−２８１５２７号には、
外部電場を印加する場合には電場の大きさが１ｋＶ／ｃ
ｍ以上は必要であると記載されている。しかし、対角１
２インチのセルサイズを仮定すると、印加電圧は約３５
０ｋＶ以上必要となる計算になり、このように大きな印
加電圧は容易には実現できない。

【００２５】さらに、（４）の方法では、含浸法によっ
て素子を作製する。しかし、含浸法では、図４に示すよ
うな、内部で屈折率が周期的に変化する層構造を形成す
ることはできない。

【００２６】要するに、従来の方法では、図４のような
屈折率が周期的に変化するＰＤＬＣ素子において、高い
反射率を得ることはできない。

【００２７】そこで、発明者は先に、図４のような屈折
率が周期的に変化するＰＤＬＣ素子、または図３のよう
な一般的なＰＤＬＣ素子で、特に初期状態において内部
の液晶が特定方向に配向されたＰＤＬＣ素子、およびそ
のようなＰＤＬＣ素子を製造する方法を発明し、特願平
９−３３４９７３号によって提案した。

【００２８】この先願の発明のＰＤＬＣ素子は、光２量
化性構造を有する重合性化合物と低分子液晶とを含む重
合性組成物が重合相分離されるとともに、偏向光の照射
により光２量化性構造を有する高分子化合物が光２量化
することによって、低分子液晶が特定方向に配向された
ものである。

【００２９】また、先願の発明の製造方法は、光２量化
性構造を有する重合性化合物と低分子液晶とを含む重合
性組成物を重合相分離し、これに次いで、またはこれと
同時に、偏向光の照射により光２量化性構造を有する高
分子化合物を光２量化させて、低分子液晶を特定方向に
配向させるものである。

【００３０】具体的に、屈折率が周期的に変化するＰＤ
ＬＣ素子を製造する場合の一例を、図５に示す。この方
法では、まず、図５（Ａ）に示すように、一面側に電極
２ａが形成された基板１ａと、一面側に電極２ｂが形成
された基板１ｂとを、電極２ａ，２ｂを内側にして所定
間隔で対向させて、セルを形成する。基板１ａ，１ｂお
よび電極２ａ，２ｂは、光透過性を有するものとする。

【００３１】次に、このセル内に重合性組成物３を注入
する。重合性組成物３は、少なくとも、光２量化性構造
を有する重合性化合物、低分子液晶および重合性基の重
合開始剤を混合して、調製する。

【００３２】次に、図５（Ｂ）に示すように、基板１ａ
および１ｂの外側からセル内に、レーザ光４ａおよび４
ｂを照射して、重合性組成物３中において、レーザ光４
ａおよび４ｂを干渉させる。

【００３３】これによって、レーザ干渉光の振幅が大き
い領域では、重合性化合物が重合硬化して、屈折率の低
い高分子層５が形成されるとともに、レーザ干渉光の振
幅が小さい領域では、相分離を生じて、液晶領域７を有
する屈折率の高いＰＤＬＣ層６が形成される。レーザ干
渉光の振幅が大きい領域と小さい領域は、空間的に交互
に繰り返されるので、屈折率が周期的に変化する層構造
を有するＰＤＬＣ素子が作製されることになる。ただ
し、この段階では、ＰＤＬＣ層６中の液晶領域７内の液
晶分子７ａはランダムな方向に配向されている。

【００３４】次に、図５（Ｃ）に示すように、一方の基
板１ａの外側からセル内に、偏向軸８ａが基板面に平行
な面内に存在する直線偏光の偏向紫外光８を照射する。

【００３５】これによって、それぞれのＰＤＬＣ層６に
おいては、液晶領域７と高分子領域との界面における、
光２量化性構造を有する重合性化合物の重合後の高分子
化合物が、その光吸収係数の異方性により、基板面に平
行な面内において、偏向紫外光８の偏向軸８ａに垂直な
方向に光２量化し、これに沿って液晶領域７内の液晶分
子７ａが配向されるようになる。

【００３６】したがって、偏向紫外光８の照射後のＰＤ
ＬＣ素子は、電極２ａ，２ｂ間に電圧が印加されない初
期状態において、ＰＤＬＣ層６内の液晶分子７ａが全
て、基板面に平行な面内において所定方向に配向され、
高分子層５とＰＤＬＣ層６との間の屈折率差が大きくな
って、高い反射率が得られるようになり、入射光中の特
定波長成分を高い反射率で反射させる。

【００３７】電極２ａ，２ｂ間に電圧を印加すると、図
４（Ｂ）に示したように、ＰＤＬＣ層６（１９）内の液
晶分子７ａが全て、基板面に垂直に配向され、液晶分子
７ａの長軸方向の屈折率と高分子の屈折率とを等しくし
ておくことによって、高分子層５（１８）とＰＤＬＣ層
６（１９）とによる屈折率の周期的な変化が消失して、
入射光１１は大部分がセルを透過する。

【００３８】レーザ光４ａおよび４ｂとして、光２量化
性構造を有する重合性化合物ないし高分子化合物および
重合開始剤が感度を有するとともに、偏向軸が基板面に
平行な面内に存在する偏向光を用いることによって、重
合性組成物３の重合相分離による、屈折率が周期的に変
化する層構造の形成と、光２量化性構造を有する高分子
化合物の光２量化、およびこれによる液晶の配向とを、
同時に行うこともできる。

【００３９】また、先願の発明の製造方法は、図３のよ
うな一般的なＰＤＬＣ素子で、初期状態において内部の
液晶が特定方向に配向されたものを得る場合にも、用い
ることができる。

【００４０】しかし、上述した先願の発明の製造方法で
は、偏向光の照射により光２量化性構造を有する高分子
化合物を確実に光２量化させ、これにより液晶を確実に
特定方向に配向させるには、偏向光を大量に照射する必
要があり、そのため、以下のような問題を生じる。

【００４１】第１に、照射する偏向光の光強度を、一般
に重合などのために紫外光などをセルに照射する場合と
同様の数ｍＷ／ｃｍ²程度にする場合には、液晶を確実
に配向させるには、偏向光を数時間ないし十数時間とい
うような長時間に渡って照射する必要があり、素子の生
産性が著しく低下する。

【００４２】第２に、光２量化反応のための偏向光とし
ては紫外光を用いるが、紫外光を大量に照射することに
よって、低分子液晶や高分子化合物の構造が変化して、
素子の特性が劣化する。具体的には、例えば、液晶の屈
折率異方性が低下し、図５のような屈折率が周期的に変
化するＰＤＬＣ素子を得る場合には屈折率の変化が小さ
くなることによって反射率が低下し、また一般的なＰＤ
ＬＣ素子を得る場合には光散乱性が低下する、という不
具合を生じる。

【００４３】そこで、この発明は、高分子分散液晶素子
の製造方法において、偏向光の照射により光２量化性構
造を有する高分子化合物を光２量化させて液晶を特定方
向に配向させる場合に、少量の偏向光を照射するだけ
で、光２量化性構造を有する高分子化合物を確実に光２
量化させ、液晶を確実に特定方向に配向させることがで
きるようにしたものである。

【００４４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の製造方
法は、光２量化性構造を有する重合性化合物と低分子液
晶とを含む重合性組成物を重合相分離し、偏向光の照射
により光２量化性構造を有する高分子化合物を光２量化
させて低分子液晶を特定方向に配向させる、高分子分散
液晶素子の製造方法であって、特に、偏向光の照射時、
素子の温度を、低分子液晶のネマチック−アイソトロピ
ック転移点以上の温度にするものである。

【００４５】この場合、請求項２に示すように、素子の
温度を、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック転
移点以上、かつ高分子化合物のガラス転移点未満の温度
にすることが望ましい。

【００４６】請求項３の発明の製造方法は、光２量化性
構造を有する重合性化合物と低分子液晶とを含む重合性
組成物を重合相分離し、偏向光の照射により光２量化性
構造を有する高分子化合物を光２量化させて低分子液晶
を特定方向に配向させる、内部で屈折率が周期的に変化
する層構造を有する高分子分散液晶素子の製造方法であ
って、特に、偏向光の照射時、素子の温度を、低分子液
晶のネマチック−アイソトロピック転移点以上の温度に
するものである。

【００４７】この場合も、請求項４に示すように、素子
の温度を、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック
転移点以上、かつ高分子化合物のガラス転移点未満の温
度にすることが望ましい。

【００４８】

【作用】発明者の研究考察によると、先願の発明の製造
方法で、偏向光の照射時、素子の温度を室温にした場合
には、多くの場合、低分子液晶はネマチック相であり、
液晶分子との間の強い相互作用によって、光２量化性構
造を有する高分子化合物の光２量化反応が強い制限を受
け、高分子化合物の低分子液晶に対する配向規制力の発
現効率が非常に低くなって、液晶分子の配向も強い制限
を受ける。そのため、上述したように、高分子化合物を
確実に光２量化させ、液晶を確実に特定方向に配向させ
るには、偏向光を大量に照射する必要がある。

【００４９】これに対して、低分子液晶をアイソトロピ
ック相にした状態で、同様の偏向光を照射すると、上記
の相互作用が消滅して、光２量化性構造を有する高分子
化合物の光２量化反応が高い効率で進行するようにな
り、高分子化合物の低分子液晶に対する配向規制力が容
易に発現するようになる。

【００５０】また、素子の温度を、低分子液晶のネマチ
ック−アイソトロピック転移点以上の、さらに高い温度
にして、偏向光を照射しても、光２量化反応の効率に、
それほどの変化は見られないとともに、高分子化合物の
ガラス転移点以上の温度にすると、高分子化合物の構造
が変化して、素子の特性が劣化する。

【００５１】以上の点から、上述したように、請求項１
または３の発明の製造方法では、偏向光の照射時、素子
の温度を、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック
転移点以上の温度にするものであり、請求項２または４
の発明の製造方法では、素子の温度を、低分子液晶のネ
マチック−アイソトロピック転移点以上、かつ高分子化
合物のガラス転移点未満の温度にするものである。

【００５２】したがって、請求項１または３の発明によ
れば、少量の偏向光を照射するだけで、光２量化性構造
を有する高分子化合物を確実に光２量化させ、液晶を確
実に特定方向に配向させることができ、素子の生産性が
著しく向上するとともに、偏向光の大量照射に伴う、低
分子液晶や高分子化合物の構造変化による素子の特性劣
化を生じることがない。

【００５３】また、請求項２または４の発明によれば、
それに加えて、高分子化合物の構造変化による素子の特
性劣化を引き起こすことがない。

【００５４】

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕図１は、請求
項１または２の発明の製造方法の一例を示す。

【００５５】この方法では、まず、図１（Ａ）に示すよ
うに、一面側に電極２ａが形成された基板１ａと、一面
側に電極２ｂが形成された基板１ｂとを、電極２ａ，２
ｂを内側にして所定間隔で対向させて、セルを形成す
る。基板１ａ，１ｂおよび電極２ａ，２ｂは、光透過性
を有するものとする。

【００５６】次に、このセル内に重合性組成物３を注入
する。重合性組成物３は、少なくとも、光２量化性構造
を有する重合性化合物、低分子液晶および重合性基の重
合開始剤を混合して、調製する。

【００５７】光２量化性構造を有する重合性化合物は、
光２量化性構造を有する化合物に、重合性基であるアク
リロイル基やメタクロイル基を付与した化合物、または
その誘導体であれば、特に限定されない。このような化
合物またはその誘導体としては、４−アクリロイルアミ
ノフェニルスルホニルアジド、４−メタクロイルアミノ
フェニルスルホニルアジド、２−ｐ−アジドベンゾイル
プロピルアクリレート、２−ｐ−アジドベンゾイルプロ
ピルメタクリレート、シンナミルアクリレート、シンナ
ミルメタクリレート、シンナモイロキシエチルアクリレ
ート、シンナモイロキシエチルメタクリレート、シンナ
ミリデンエチルアクリレート、シンナミリデンエチルメ
タクリレートなどを用いることができる。これらの中で
も、シンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレー
トまたはシンナモイロキシエチルメタクリレートは、好
適に用いることができる。

【００５８】また、これらの化合物またはその誘導体
は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよ
い。さらに、光２量化性構造を有する重合性化合物は、
それだけでも感光性を有するが、感光感度を増加させ、
または感光波長を選択するために、感光色素や増感剤な
どを併用することが望ましい。

【００５９】低分子液晶としては、ネマチック液晶、コ
レステリック液晶、スメクチック液晶または強誘電性液
晶など、一般に電界駆動型表示材料として用いられてい
る種々の低分子液晶材料を用いることができる。具体的
には、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロ
ヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼ
ン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シ
クロヘキシルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シ
クロヘキシルピリミジン系などの各種低分子液晶化合物
を用いることができる。これらの低分子液晶化合物は、
単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。

【００６０】重合開始剤は、後述する偏向紫外光の波長
に感度を有する材料の中から選択し、例えば、Ｎ−フェ
ニルグリシン、アゾイソブチロニトリルなどを用いるこ
とができる。

【００６１】次に、図１（Ｂ）に示すように、セルの温
度Ｔが、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック転
移点Ｔｎ以上、かつ高分子化合物のガラス転移点Ｔｇ未
満の温度になるように、セルを加熱した状態で、一方の
基板１ａの外側からセル内に、偏向軸８ａが基板面に平
行な面内に存在する直線偏光の偏向紫外光８を照射す
る。

【００６２】これによって、重合性組成物３が重合相分
離されて、電極２ａ，２ｂ間に、高分子領域１５中に液
晶領域７が分散されたＰＤＬＣ層１６が形成されるとと
もに、このＰＤＬＣ層１６においては、液晶領域７と高
分子領域１５との界面における、光２量化性構造を有す
る重合性化合物の重合後の高分子化合物が、その光吸収
係数の異方性により、基板面に平行な面内において、偏
向紫外光８の偏向軸８ａに垂直な方向に光２量化し、こ
れに沿って液晶領域７内の液晶分子７ａが配向されるよ
うになる。

【００６３】したがって、偏向紫外光８の照射によって
作製されたＰＤＬＣ素子は、電極２ａ，２ｂ間に電圧が
印加されない初期状態において、ＰＤＬＣ層１６内の液
晶分子７ａが全て、基板面に平行な面内において所定方
向に配向されて、高い光散乱性が得られるようになる。

【００６４】しかも、セルの温度Ｔを低分子液晶のネマ
チック−アイソトロピック転移点Ｔｎ以上の温度にした
状態で偏光紫外光８を照射するので、少量の偏向紫外光
を照射するだけで、光２量化性構造を有する高分子化合
物を確実に光２量化させ、液晶を確実に所定方向に配向
させることができ、素子の生産性が著しく向上するとと
もに、少量の偏向紫外光しか照射せず、かつセルの温度
Ｔを高分子化合物のガラス転移点Ｔｇ未満の温度にする
ので、低分子液晶や高分子化合物の構造変化による、光
散乱性の低下などの素子の特性劣化を引き起こすことが
ない。

【００６５】この例のＰＤＬＣ素子では、電極２ａ，２
ｂ間に電圧を印加すると、図３（Ｂ）に示したように、
液晶領域７内の液晶分子７ａが基板面に垂直に配向さ
れ、液晶分子７ａの長軸方向の屈折率と高分子の屈折率
とを等しくしておくことによって、ＰＤＬＣ層１６は透
明状態となり、入射光１１はＰＤＬＣ層１６を透過す
る。

【００６６】〔第２の実施形態〕図２は、請求項３また
は４の発明の製造方法の一例を示す。

【００６７】この方法では、まず、図２（Ａ）に示すよ
うに、基板１ａ，１ｂを、電極２ａ，２ｂを内側にして
所定間隔で対向させて、セルを形成する。次に、このセ
ル内に、図１の例と同様に、光２量化性構造を有する重
合性化合物、低分子液晶および重合性基の重合開始剤を
混合して調製した重合性組成物３を注入する。

【００６８】次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１ａ
および１ｂの外側からセル内に、レーザ光４ａおよび４
ｂを照射して、重合性組成物３中において、レーザ光４
ａおよび４ｂを干渉させる。

【００６９】これによって、レーザ干渉光の振幅が大き
い領域では、重合性化合物が重合硬化して、屈折率の低
い高分子層５が形成されるとともに、レーザ干渉光の振
幅が小さい領域では、相分離を生じて、液晶領域７を有
する屈折率の高いＰＤＬＣ層６が形成される。レーザ干
渉光の振幅が大きい領域と小さい領域は、空間的に交互
に繰り返されるので、屈折率が周期的に変化する層構造
を有するＰＤＬＣ素子が作製されることになる。ただ
し、この段階では、ＰＤＬＣ層６中の液晶領域７内の液
晶分子７ａはランダムな方向に配向されている。

【００７０】次に、図２（Ｃ）に示すように、セルの温
度Ｔが、低分子液晶のネマチック−アイソトロピック転
移点Ｔｎ以上、かつ高分子化合物のガラス転移点Ｔｇ未
満の温度になるように、セルを加熱した状態で、一方の
基板１ａの外側からセル内に、偏向軸８ａが基板面に平
行な面内に存在する直線偏光の偏向紫外光８を照射す
る。

【００７１】これによって、それぞれのＰＤＬＣ層６に
おいては、液晶領域７と高分子領域との界面における、
光２量化性構造を有する重合性化合物の重合後の高分子
化合物が、その光吸収係数の異方性により、基板面に平
行な面内において、偏向紫外光８の偏向軸８ａに垂直な
方向に光２量化し、これに沿って液晶領域７内の液晶分
子７ａが配向されるようになる。

【００７２】したがって、偏向紫外光８の照射後のＰＤ
ＬＣ素子は、電極２ａ，２ｂ間に電圧が印加されない初
期状態において、ＰＤＬＣ層６内の液晶分子７ａが全
て、基板面に平行な面内において所定方向に配向され、
高分子層５とＰＤＬＣ層６との間の屈折率差が大きくな
って、高い反射率が得られるようになり、入射光中の特
定波長成分を高い反射率で反射させる。

【００７３】しかも、セルの温度Ｔを低分子液晶のネマ
チック−アイソトロピック転移点Ｔｎ以上の温度にした
状態で偏光紫外光８を照射するので、少量の偏向紫外光
を照射するだけで、光２量化性構造を有する高分子化合
物を確実に光２量化させ、液晶を確実に所定方向に配向
させることができ、素子の生産性が著しく向上するとと
もに、少量の偏向紫外光しか照射せず、かつセルの温度
Ｔを高分子化合物のガラス転移点Ｔｇ未満の温度にする
ので、低分子液晶や高分子化合物の構造変化による、反
射率の低下などの素子の特性劣化を引き起こすことがな
い。

【００７４】この例のＰＤＬＣ素子では、電極２ａ，２
ｂ間に電圧を印加すると、図４（Ｂ）に示したように、
ＰＤＬＣ層６（１９）内の液晶分子７ａが全て、基板面
に垂直に配向され、液晶分子７ａの長軸方向の屈折率と
高分子の屈折率とを等しくしておくことによって、高分
子層５（１８）とＰＤＬＣ層６（１９）とによる屈折率
の周期的な変化が消失して、入射光１１は大部分がセル
を透過する。

【００７５】レーザ光４ａおよび４ｂとして、光２量化
性構造を有する重合性化合物ないし高分子化合物および
重合開始剤が感度を有するとともに、偏向軸が基板面に
平行な面内に存在する偏向光を用いることによって、重
合性組成物３の重合相分離による、屈折率が周期的に変
化する層構造の形成と、光２量化性構造を有する高分子
化合物の光２量化、およびこれによる液晶の配向とを、
同時に行うこともできる。

【００７６】〔他の実施形態〕屈折率が周期的に変化す
るＰＤＬＣ素子を製造する場合には、（１）基板上に上
記の重合性組成物を塗布し、（２）その重合性組成物を
重合相分離して第１のＰＤＬＣ層を形成し、（３）これ
に続いて、またはこれと同時に、上記の温度下で、所定
方向の偏光軸を有する偏光紫外光を照射することによ
り、第１のＰＤＬＣ層中の液晶分子を、基板面に平行な
面内において第１の方向に配向させ、（４）次に、その
第１のＰＤＬＣ層上に上記の重合性組成物を塗布し、
（５）その重合性組成物を重合相分離して第２のＰＤＬ
Ｃ層を形成し、（６）これに続いて、またはこれと同時
に、上記の温度下で、上記（３）の偏光紫外光の偏光軸
に対して垂直な偏光軸を有する偏光紫外光を照射するこ
とにより、第２のＰＤＬＣ層中の液晶分子を、基板面に
平行な面内において上記の第１の方向に対して垂直な第
２の方向に配向させる、という工程を順次繰り返すこと
によって、互いに液晶分子の配向方向が直交することに
より屈折率が大きく異なる２種のＰＤＬＣ層が交互に繰
り返される形態の、屈折率が周期的に変化するＰＤＬＣ
素子を得るようにしてもよい。

【００７７】〔実施例〕図２に示した方法によって、屈
折率が周期的に変化するＰＤＬＣ素子を実際に作製し
た。

【００７８】光２量化性構造を有する重合性化合物とし
て、シンナモイロキシエチルメタクリレートを合成し
た。シンナモイロキシエチルメタクリレート０．０８
ｇ、重合性化合物としてジペンタエリスルトールヘキサ
アクリレート（日本化薬社製）０．６７ｇ、重合性化合
物の重合開始剤としてローズベンガル（日本化薬社製）
３．５ｍｇとＮ−フェニルグリシン（和光純薬社製）
０．０１ｇ、低分子液晶としてネマチック液晶Ｅ７（メ
ルク社製）０．２ｇを混合して、重合性組成物を調液し
た。この場合の低分子液晶のネマチック−アイソトロピ
ック転移点Ｔｎは５８℃である。

【００７９】２枚のＩＴＯ透明電極付き石英基板を、間
にガラススペーサを散布し、光硬化性樹脂で貼り合わせ
て、セルを作製した。セルギャップは１０μｍとした。

【００８０】そのセル内に上記の重合性組成物を注入
し、４８８ｎｍのＡｒイオン・レーザ光を、ビームスプ
リッタで２光束に分け、それぞれビームエキスパンダで
光束を広げて、セルの表裏からセル内に１０分間照射し
て、内部で屈折率が周期的に変化する層構造を有するＰ
ＤＬＣ素子を得た。

【００８１】次に、セルをホットプレート上で、低分子
液晶のネマチック−アイソトロピック転移点Ｔｎより２
℃だけ高い６０℃に加熱した状態で、セル内に偏向紫外
光を５分間照射した。光源としては超高圧水銀灯を用
い、これからの光を楕円ミラーとレンズを組み合わせた
光学系によって平行光とし、インテグレーションレンズ
によって均一化した後、グラントムソンプリズムによっ
て１０ｍＷ／ｃｍ²程度の強度を有する偏向紫外光とし
て、セルの片側からセル内に照射した。これによって、
素子内の低分子液晶が偏光紫外光の偏光軸と直交する方
向に、ほぼ一様に配向することが認められた。

【００８２】上記のようにセルを加熱しないで、室温下
で、同じ偏光紫外光を照射した場合には、素子内の低分
子液晶が同様に十分に配向するには、最低６０分間程度
の照射が必要であった。

【００８３】

【発明の効果】上述したように、請求項１または３の発
明によれば、少量の偏向光を照射するだけで、光２量化
性構造を有する高分子化合物を確実に光２量化させ、液
晶を確実に特定方向に配向させることができるので、素
子の生産性が著しく向上するとともに、偏向光の大量照
射に伴う、低分子液晶や高分子化合物の構造変化による
素子の特性劣化を生じることがない。

【００８４】また、請求項２または４の発明によれば、
それに加えて、高分子化合物の構造変化による素子の特
性劣化を引き起こすことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法の第１の例を示す図であ
る。

【図２】この発明の製造方法の第２の例を示す図であ
る。

【図３】従来の高分子分散液晶素子の一例を示す図であ
る。

【図４】従来の高分子分散液晶素子の他の例を示す図で
ある。

【図５】先願の発明の製造方法の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 基板 ２ａ，２ｂ 電極 ３ 重合性組成物 ４ａ，４ｂ レーザ光 ５ 高分子層 ６，１６ ＰＤＬＣ層 ７ 液晶領域 ７ａ 液晶分子 ８ 偏向紫外光 ８ａ 偏光軸 １５ 高分子領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 貞一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 二宮 正伸 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 氷治 直樹 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光２量化性構造を有する重合性化合物と低
   分子液晶とを含む重合性組成物を重合相分離し、偏向光
   の照射により光２量化性構造を有する高分子化合物を光
   ２量化させて低分子液晶を特定方向に配向させる、高分
   子分散液晶素子の製造方法であって、 偏向光の照射時、素子の温度を、低分子液晶のネマチッ
   ク−アイソトロピック転移点以上の温度にすることを特
   徴とする、高分子分散液晶素子の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１の製造方法において、 偏向光の照射時、素子の温度を、低分子液晶のネマチッ
   ク−アイソトロピック転移点以上、かつ高分子化合物の
   ガラス転移点未満の温度にすることを特徴とする、高分
   子分散液晶素子の製造方法。
3. 【請求項３】光２量化性構造を有する重合性化合物と低
   分子液晶とを含む重合性組成物を重合相分離し、偏向光
   の照射により光２量化性構造を有する高分子化合物を光
   ２量化させて低分子液晶を特定方向に配向させる、内部
   で屈折率が周期的に変化する層構造を有する高分子分散
   液晶素子の製造方法であって、 偏向光の照射時、素子の温度を、低分子液晶のネマチッ
   ク−アイソトロピック転移点以上の温度にすることを特
   徴とする、高分子分散液晶素子の製造方法。
4. 【請求項４】請求項３の製造方法において、 偏向光の照射時、素子の温度を、低分子液晶のネマチッ
   ク−アイソトロピック転移点以上、かつ高分子化合物の
   ガラス転移点未満の温度にすることを特徴とする、高分
   子分散液晶素子の製造方法。