WO2023120496A1 - 液晶素子及び液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子及び液晶素子の製造方法 Download PDF

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WO2023120496A1
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light
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浩之 吉田
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国立大学法人大阪大学
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    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal element and a method for manufacturing a liquid crystal element.
  • the polymer dispersed liquid crystal element described in Patent Document 1 includes a first transparent substrate, a first electrode, a phase separation liquid crystal layer, a second electrode, and a second transparent substrate.
  • the first transparent substrate, the first electrode, the phase-separated liquid crystal layer, the second electrode, and the second transparent substrate are laminated in this order.
  • a phase separation liquid crystal layer contains a plurality of liquid crystal molecules and a polymer.
  • the polymer forms a three-dimensional network structure in the phase-separated liquid crystal layer.
  • a polymer dispersed liquid crystal element can be switched between a transparent state and a scattering state. In the transparent state, no voltage is applied to the first and second electrodes. On the other hand, in the scattering state, a voltage is applied between the first and second electrodes. Since the polymer-dispersed liquid crystal element forms a three-dimensional network structure in the phase-separated liquid crystal layer, multiple liquid crystal molecules can respond in sub-milliseconds.
  • the polymer forms a three-dimensional network structure in the phase-separated liquid crystal layer.
  • the voltage increased to about 100V.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to switch the alignment state of a plurality of liquid crystal molecules with a small applied voltage even if the polymer forms a three-dimensional network structure in the liquid crystal layer.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal element and a method for manufacturing the liquid crystal element.
  • the present invention comprises a first electrode, a first liquid crystal layer, a second electrode, a second liquid crystal layer, and a third electrode.
  • the first electrode has the optical transparency.
  • the first liquid crystal layer contains a first polymer and a plurality of first liquid crystal molecules.
  • the second electrode has optical transparency.
  • the second liquid crystal layer contains a second polymer and a plurality of second liquid crystal molecules.
  • the third electrode has optical transparency.
  • the first liquid crystal layer is arranged between the first electrode and the second electrode.
  • the second liquid crystal layer is arranged between the second electrode and the third electrode.
  • the first electrode, the first liquid crystal layer, the second electrode, the second liquid crystal layer and the third electrode are stacked along a predetermined direction.
  • the first polymer forms a three-dimensional network structure in the first liquid crystal layer.
  • the second polymer forms a three-dimensional network structure in the second liquid crystal layer. It is switched to one of the first state and the second state. In the first state, each of the plurality of first liquid crystal molecules and the plurality of second liquid crystal molecules are aligned along the predetermined direction. In the second state, each of the plurality of first liquid crystal molecules and the plurality of second liquid crystal molecules are aligned along a direction crossing the predetermined direction.
  • liquid crystal element of the present invention in the first state, a potential difference is formed between the first electrode and the second electrode and between the first electrode and the second electrode, Each of the plurality of first liquid crystal molecules and the plurality of second liquid crystal molecules are aligned along the predetermined direction, and in the second state, are aligned with the first electrode, the second electrode, and the third electrode. It is preferable that each of the plurality of first liquid crystal molecules and the plurality of second liquid crystal molecules is aligned along a direction crossing the predetermined direction by not forming a potential difference.
  • the first electrode and the third electrode are held at a first potential, and the second electrode is held at a second potential different from the first potential.
  • no potential difference is formed between the first electrode, the second electrode and the third electrode.
  • the liquid crystal element of the present invention light passes through the first electrode, the first liquid crystal layer, the second electrode, the second liquid crystal layer, and the third electrode, and in the first state, the first light is and emitting second light in the second state, wherein the phase of the first light and the phase of the second light are different, or the wavelength of the first light and the wavelength of the second light are different. or the amount of light of the first light and the amount of light of the second light are different, or the polarization state of the first light and the polarization state of the second light are different, or the traveling direction of the first light and It is preferable that the traveling direction of the second light is different.
  • the liquid crystal device of the present invention further comprises a third liquid crystal layer containing a third polymer and a plurality of third liquid crystal molecules, and a fourth electrode having light transmittance, wherein the third electrode and the fourth electrode It is preferable that the third liquid crystal layer is disposed between and the third polymer forms a three-dimensional network structure in the third liquid crystal layer.
  • the liquid crystal device of the present invention further comprises a first alignment film that defines the alignment of the plurality of first liquid crystal molecules, and a second alignment film that defines the alignment of the plurality of second liquid crystal molecules,
  • the first alignment film is disposed between the layer and the first electrode or the second electrode
  • the second alignment film is disposed between the second liquid crystal layer and the second electrode or the third electrode. is preferably placed.
  • the first liquid crystal layer further contains a surface modifier that adjusts the surface of the first liquid crystal layer when the first liquid crystal layer is formed, and the second liquid crystal layer is formed. It is preferable that the second liquid crystal layer further contains a surface modifier for adjusting the surface of the second liquid crystal layer.
  • the liquid crystal element of the present invention further includes a first substrate having a light transmissive property and a second substrate, and the first electrode and the first liquid crystal layer are interposed between the first substrate and the second substrate.
  • the second electrode, the second liquid crystal layer, and the third electrode are arranged.
  • each of the first polymer and the second polymer is preferably polymerized from a plurality of liquid crystal monomers.
  • a method for manufacturing a liquid crystal element includes the steps of preparing a substrate having light transmittance; forming a first electrode on the substrate; and forming a liquid crystal layer by forming a polymer that forms a three-dimensional network structure by coating the first electrode with a liquid crystal solution containing liquid crystal molecules of and polymerizing the plurality of monomers. forming a second electrode on the liquid crystal layer; forming an alignment film that defines the alignment of the plurality of liquid crystal molecules; and irradiating the alignment film with linearly polarized light to achieve uniaxial alignment and the step of imparting properties.
  • the alignment state of multiple liquid crystal molecules can be switched with a small applied voltage.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing the liquid crystal element according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing the liquid crystal element according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing the liquid crystal element according to Embodiment 1
  • 2 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. FIG. 11 is a plan view showing a liquid crystal device according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device according to Embodiment 4
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing a liquid crystal element according to Embodiment 4
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing a liquid crystal element according to Embodiment 4
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for manufacturing a liquid crystal element according to Embodiment 4
  • FIG. 3 is a diagram showing transmittance of a liquid crystal element according to an example
  • FIG. 5 is a diagram showing transmittance of a liquid crystal element according to a comparative example
  • FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing a liquid crystal device 1000 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device 1000 in a first state.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the liquid crystal device 1000 in the second state.
  • the liquid crystal element 100 is an optical element.
  • the liquid crystal element 100 is switched between the first state and the second state.
  • voltage is applied to the liquid crystal element 100 .
  • the liquid crystal element 100 in the first state receives light SA of wavelength ⁇ A and emits first light SB.
  • no voltage is applied to the liquid crystal element 100 .
  • the liquid crystal element 100 receives light SA of wavelength ⁇ A and emits second light SC.
  • the first light SB and the second light SC are different.
  • the phase of the first light SB and the phase of the second light SC may differ, the wavelength of the first light SB and the wavelength of the second light SC may differ, and the amount of light of the first light SB and the phase of the second light SC may differ.
  • the amount of light of the two lights SC may be different, the polarization state of the first light SB and the polarization state of the second light SC may be different, and the direction of travel of the first light SB and the direction of travel of the second light SC may be different. may differ.
  • the state of the liquid crystal element 100 may be continuously switched between the first state and the second state, and the state of the liquid crystal element 100 may be switched stepwise between the first state and the second state. can be switched automatically.
  • the liquid crystal device 1000 includes a liquid crystal element 100 , a power supply 2000 and a control section 3000 .
  • the control unit 3000 controls the power supply 2000.
  • the control unit 3000 is, for example, a computer or an integrated drive circuit.
  • a power supply 2000 applies voltage to the liquid crystal element 100 .
  • the power supply 2000 is controlled by the control section 3000 and applies voltage to the liquid crystal element 100 at a predetermined timing.
  • Power supply 2000 is, for example, an AC power supply.
  • the liquid crystal element 100 includes a first electrode 20 , a first liquid crystal layer 40 , a second electrode 50 , a second liquid crystal layer 70 and a third electrode 80 .
  • the first electrode 20, the first liquid crystal layer 40, the second electrode 50, the second liquid crystal layer 70, and the third electrode 80 are laminated in this order along the Z direction.
  • the Z direction is an example of a "predetermined direction.”
  • the first liquid crystal layer 40 is arranged between the first electrode 20 and the second electrode 50 .
  • a second liquid crystal layer 70 is disposed between the third electrode 80 and the second electrode 50 .
  • the first liquid crystal layer 40 contains a plurality (for example, a large number) of first liquid crystal molecules.
  • the first liquid crystal molecules are nematic liquid crystals, for example.
  • the molecular orientation of the first liquid crystal molecules may lie in the first state and rise in the second state, or lie in the first state and lie in the second state.
  • each of the plurality of first liquid crystal molecules is aligned along the Z direction
  • each of the plurality of first liquid crystal molecules is aligned along the direction crossing the Z direction. be done.
  • the first liquid crystal layer 40 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the phase modulation amount ⁇ 40 of the light that has passed through the first liquid crystal layer 40 is proportional to the thickness d 40 of the first liquid crystal layer 40 in the Z direction.
  • the second liquid crystal layer 70 contains a plurality (for example, a large number) of second liquid crystal molecules.
  • the second liquid crystal molecules may be the same as or different from the first liquid crystal molecules, eg nematic liquid crystals.
  • the molecular orientation of the second liquid crystal molecules may lie in the first state and rise in the second state, or lie in the first state and lie in the second state.
  • each of the plurality of second liquid crystal molecules is aligned along the Z direction
  • each of the plurality of second liquid crystal molecules is aligned along the direction crossing the Z direction. be done.
  • the second liquid crystal layer 70 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the phase modulation amount ⁇ 70 of light that has passed through the second liquid crystal layer 70 is proportional to the thickness d 70 of the second liquid crystal layer 70 in the Z direction.
  • the thickness d 70 of the second liquid crystal layer 70 may be the same as or different from the thickness d 40 of the first liquid crystal layer 40 .
  • the liquid crystal device 1000 is a deflection switch for laser radar, the light phase modulation amount ⁇ is required to be ⁇ , and if the liquid crystal device 1000 is a liquid crystal lens, the light phase modulation amount ⁇ 2 ⁇ is required.
  • the liquid crystal element 100 light passes through the first liquid crystal layer 40 and the second liquid crystal layer 70 .
  • the phase modulation amount ⁇ of light becomes a numerical value obtained by summing the phase modulation amount ⁇ 40 and the phase modulation amount ⁇ 70 .
  • the first liquid crystal layer 40 further contains a first polymer.
  • the first polymer forms a three-dimensional mesh structure (polymer network) in the first liquid crystal layer 40 .
  • a well-known and commonly used one is used as the first polymer.
  • the structure (morphology) of the polymer network changes depending on the polymer content and compatibility with the liquid crystal.
  • a structure in which liquid crystals are present in the form of droplets in a high-density polymer structure may also be used.
  • the liquid crystal layer containing the first polymer requires a higher voltage to be applied to the liquid crystal layer than the liquid crystal layer not containing the first polymer.
  • the response speed of liquid crystal molecules is about 10 times faster. In other words, multiple first liquid crystal molecules can respond in sub-milliseconds.
  • the second liquid crystal layer 70 further contains a second polymer.
  • the second polymer may be the same as or different from the first polymer and forms a three-dimensional network structure in the second liquid crystal layer 70 .
  • the liquid crystal layer containing the second polymer requires a higher voltage to be applied to the liquid crystal layer than the liquid crystal layer not containing the second polymer.
  • the response speed of liquid crystal molecules is about 10 times faster. In other words, multiple second liquid crystal molecules can respond in sub-milliseconds.
  • the first electrode 20 has conductivity and light transparency.
  • the shape of the first electrode 20 is not particularly limited, and may be a stripe shape, a mesh shape, or a random mesh shape.
  • the material of the first electrode 20 is, for example, conductive polymer PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)): PSS (polystyrene sulfonic acid), Ag, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) or IZTO (Indium Zinc Tin Oxide).
  • the second electrode 50 has conductivity and light transparency.
  • the shape of the second electrode 50 is not particularly limited, and may be a stripe shape, a mesh shape, or a random mesh shape.
  • the material of the second electrode 50 is, for example, conductive polymer PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)):PSS (polystyrene sulfonic acid), Ag, ITO, IZO, or IZTO.
  • the third electrode 80 has conductivity and light transparency.
  • the shape of the third electrode 80 is not particularly limited, and may be a stripe shape, a mesh shape, or a random mesh shape.
  • the material of the third electrode 80 is, for example, conductive polymer PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)):PSS (polystyrene sulfonic acid), Ag, ITO, IZO, or IZTO.
  • the controller 3000 holds the first electrode 20 and the third electrode 80 at the first potential V1, and holds the second electrode 50 at the second potential V2.
  • the first potential V1 and the second potential V2 are different.
  • the power supply 2000 applies the first potential V1 to the first electrode 20 and the third electrode 80 and applies the second potential V2 to the second electrode 50 .
  • a voltage (V1 ⁇ V2) which is the difference between the first potential V1 and the second potential V2, is applied between the first electrode 20 and the second electrode 50.
  • FIG. Therefore, an electric field (V1 ⁇ V2)/d 40 is applied in the first liquid crystal layer 40.
  • a voltage (V1 ⁇ V2) which is the difference between the first potential V1 and the second potential V2, is applied between the third electrode 80 and the second electrode 50.
  • V1 ⁇ V2 an electric field (V1-V2)/d 70 is formed in the second liquid crystal layer 70.
  • FIG. As a result, the orientation of the plurality of second liquid crystal molecules is changed by the electric field (V1-V2)/ d70 .
  • an electric field corresponding to the striped shape may be applied in the second liquid crystal layer 70 .
  • the liquid crystal element 100 includes the first liquid crystal layer 40 and the second liquid crystal layer 70 .
  • each of the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40 and the thickness d70 of the second liquid crystal layer 70 can be reduced. Therefore, since the distance d40 between the first electrode 20 and the second electrode 50 is reduced, even if the potential difference (V1-V2) between the first electrode 20 and the second electrode 50 is reduced, the plurality of first electrodes The orientation of liquid crystal molecules can be changed. Further, since the distance d70 between the third electrode 80 and the second electrode 50 is small, even if the potential difference (V1-V2) between the third electrode 80 and the second electrode 50 is small, the plurality of second electrodes The orientation of liquid crystal molecules can be changed.
  • the liquid crystal element 100 further includes a first alignment film 30 and a second alignment film 60 .
  • the first electrode 20, the first alignment film 30, the first liquid crystal layer 40, the second electrode 50, the second alignment film 60, the second liquid crystal layer 70, and the third electrode 80 are laminated in this order along the Z direction. ing.
  • the first alignment film 30 defines the alignment of the plurality of first liquid crystal molecules. Specifically, in the second state, the first alignment film 30 defines the alignment of the plurality of first liquid crystal molecules.
  • the first alignment film 30 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the thickness of the first alignment film 30 in the Z direction is, for example, 100 nm.
  • the material of the first alignment film 30 is polyimide, for example.
  • the second alignment film 60 defines the alignment of the plurality of second liquid crystal molecules. Specifically, in the second state, the second alignment film 60 defines the alignment of the plurality of second liquid crystal molecules.
  • the second alignment film 60 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the thickness of the second alignment film 60 in the Z direction is, for example, 100 nm.
  • the material of the second alignment film 60 is, for example, polyimide.
  • the liquid crystal element 100 further includes the first alignment film 30 and the second alignment film 60 .
  • the orientation of the plurality of first liquid crystal molecules and the orientation of the plurality of second liquid crystal molecules can be defined.
  • the liquid crystal element 100 further includes a first substrate 10 .
  • the liquid crystal element 100 includes a first substrate 10, a first electrode 20, a first alignment film 30, a first liquid crystal layer 40, a second electrode 50, a second alignment film 60, a second liquid crystal layer 70, and a third electrode 80. , are stacked in this order along the Z direction.
  • the first substrate 10 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the thickness d10 of the first substrate 10 in the Z direction is, for example, 0.7 mm.
  • the first substrate 10 has optical transparency.
  • the material of the first substrate 10 is glass or plastic.
  • plastics optical resins with low birefringence are preferable, such as cellulose derivatives, polyolefins, polyesters, polyolefins, polycarbonates, polyacrylates, polyarylates, polyethersulfones, polyimides, polyphenylene sulfides, polyphenylene ethers, nylons or polystyrenes. etc.
  • FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views showing a manufacturing method for manufacturing the liquid crystal element 100.
  • the first substrate 10 is prepared.
  • the first electrode 20 is formed on the first substrate 10. Then, as shown in FIG. 3(b), the first electrode 20 is formed on the first substrate 10. Then, as shown in FIG. 3(b), conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the first substrate 10 .
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the first substrate 10 .
  • a first alignment film 30 is formed on the first electrode 20.
  • a first alignment agent solution is applied on the first electrode 20 .
  • the first alignment agent solution contains, for example, polyimide and a solvent that dissolves the polyimide, or contains an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol.
  • the solvent is, for example, an organic solvent, specifically dimethylformamide.
  • Methods for applying the first alignment agent solution include known applicator methods, spin coating methods, bar coating methods, roll coating methods, direct gravure coating methods, reverse gravure coating methods, inkjet methods, die coating methods, cap coating methods, and the like. Conventional methods can be used. Uniaxial orientation may be imparted to the first alignment film 30 by irradiating it with linearly polarized light.
  • the first liquid crystal solution is applied onto the first alignment film 30.
  • the first liquid crystal solution contains a plurality (a large number) of monomers, a polymerization initiator, and a plurality (a large number) of first liquid crystal molecules.
  • Each of the plurality of monomers is, for example, a liquid crystal monomer or a non-liquid crystal monomer.
  • the solvent include organic solvents such as methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and cyclopentanone.
  • the first liquid crystal solution may further contain a solvent and a surface conditioner.
  • the surface conditioner conditions the surface of the first liquid crystal layer 40 when the first liquid crystal layer 40 is formed. Specifically, the surface conditioner smoothes the surface of the first liquid crystal layer 40 .
  • a polymer forming a three-dimensional network structure is formed by polymerizing a plurality of monomers to form the first liquid crystal layer 40.
  • a method for polymerizing a plurality of monomers is appropriately selected according to the use of the liquid crystal element, and examples thereof include a method of irradiating with active energy rays and a thermal polymerization method. Specifically, the polymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays to polymerize a plurality of monomers.
  • a second electrode 50 is formed on the first liquid crystal layer 40.
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the first liquid crystal layer 40 .
  • a second alignment film 60 is formed on the second electrode 50.
  • the second alignment agent solution is applied on the first electrode 20 .
  • the second alignment agent solution contains, for example, polyimide and a solvent that dissolves the polyimide, or contains an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol.
  • the solvent is, for example, an organic solvent, specifically dimethylformamide.
  • the method of applying the second alignment agent solution is the same as the method of applying the first alignment agent solution. Uniaxial alignment may be imparted to the second alignment film 60 by irradiating it with linearly polarized light.
  • the second liquid crystal solution contains a plurality (many) of monomers, a polymerization initiator, and a plurality (many) of second liquid crystal molecules.
  • Each of the plurality of monomers is, for example, a liquid crystal monomer or a non-liquid crystal monomer.
  • the solvent include organic solvents such as methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and cyclopentanone.
  • the method of applying the second liquid crystal solution is the same as the method of applying the first liquid crystal solution.
  • the second liquid crystal solution may further contain a solvent and a surface conditioner.
  • the surface conditioner conditions the surface of the second liquid crystal layer 70 when the second liquid crystal layer 70 is formed. Specifically, the surface modifier smoothes the surface of the second liquid crystal layer 70 .
  • a polymer forming a three-dimensional network structure is formed by polymerizing a plurality of monomers to form the second liquid crystal layer 70 .
  • a method for polymerizing a plurality of monomers is appropriately selected according to the use of the liquid crystal element, and examples thereof include a method of irradiating with active energy rays and a thermal polymerization method. Specifically, the polymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays to polymerize a plurality of monomers.
  • a third electrode 80 is formed on the second liquid crystal layer 70.
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the second liquid crystal layer 70 .
  • the method for manufacturing the liquid crystal element 100 forms a liquid crystal layer by applying a liquid crystal solution.
  • each of the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40 and the thickness d70 of the second liquid crystal layer 70 can be reduced.
  • the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40 and the thickness d40 of the second liquid crystal layer 70 are different from the case where the liquid crystal solution is sealed between the glass substrates to form the liquid crystal layer. d 70 can easily be made smaller.
  • Such a liquid crystal device 1000 is used, for example, for building materials, light control glass, smart windows for automobiles, light control units in organic EL displays, or optical modulators for controlling the phase, wavefront, or polarization of light.
  • light control elements for construction such as windows, skylights, roofs, walls, partitions, partitions and doors
  • light control elements for transportation such as doors, windows, doors, helmets and sunroofs, sunglasses, spectacles, sun visors
  • Decorative dimming elements such as clocks, mirrors, reflectors, flexible liquid crystal display elements, reflective liquid crystal display elements, transparent liquid crystal display elements, display components such as variable diffusion films, etc.
  • electro-optical phase modulators spatial light It can be used for articles such as modulators, optical communication filters, and optical deflectors.
  • the above application can be achieved by changing the type of polymer (polymer polymerized with liquid crystal monomers or polymer polymerized with non-liquid crystal monomers), the size of the network structure, and the composition ratio when fabricating the device.
  • the state and the second state can be produced differently such that the scattering properties are greatly changed, or the phase modulation of the light wave is caused while maintaining high transparency.
  • the light scattering characteristic transmittance
  • the element does not scatter light when the voltage is off, but scatters light when the voltage is on.
  • the phase is modulated while maintaining a high transmittance, and it can be applied as a display element or a phase modulation element.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device 1000 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the liquid crystal element 200 according to Embodiment 2 differs from the liquid crystal element 100 according to Embodiment 1 described with reference to FIGS. 1 to 5 in that it has three liquid crystal layers.
  • differences of the second embodiment from the first embodiment will be mainly described.
  • the liquid crystal device 1000 includes a liquid crystal element 200, a power supply 2000, and a control section 3000.
  • the liquid crystal element 200 includes a first substrate 10, a first electrode 20, a first alignment film 30, a first liquid crystal layer 40, a second electrode 50, a second alignment film 60, and a second liquid crystal layer . , a third electrode 80 , a third alignment film 260 , a third liquid crystal layer 270 and a fourth electrode 280 .
  • the third liquid crystal layer 270 and the fourth electrode 280 are laminated in this order along the Z direction.
  • a protective film such as coating film formation of an organic film or vapor deposition of an inorganic film
  • the third liquid crystal layer 270 contains a plurality (for example, a large number) of third liquid crystal molecules.
  • the third liquid crystal molecules may be the same as or different from the first liquid crystal molecules, eg nematic liquid crystals.
  • the third liquid crystal layer 270 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • a phase modulation amount ⁇ 270 of light passing through the third liquid crystal layer 270 is proportional to the thickness d 270 of the third liquid crystal layer 270 in the Z direction.
  • the thickness d 270 of the third liquid crystal layer 270 may be the same as or different from the thickness d 40 of the first liquid crystal layer 40 .
  • the phase modulation amount ⁇ of light becomes a numerical value obtained by summing the phase modulation amount ⁇ 40 , the phase modulation amount ⁇ 70 , and the phase modulation amount ⁇ 270 .
  • the thickness of each of the plurality of liquid crystal layers can be reduced.
  • the third liquid crystal layer 270 further contains a third polymer.
  • the third polymer may be the same as or different from the first polymer and forms a three-dimensional network structure in the third liquid crystal layer 270 .
  • the liquid crystal layer containing the third polymer requires a higher voltage to be applied to the liquid crystal layer than the liquid crystal layer not containing the third polymer.
  • the response speed of liquid crystal molecules is about 10 times faster. In other words, multiple third liquid crystal molecules can respond in sub-milliseconds.
  • the fourth electrode 280 has conductivity and light transparency.
  • the shape of the fourth electrode 280 is not particularly limited, and may be a stripe shape, a mesh shape, or a random mesh shape.
  • the material of the fourth electrode 280 is, for example, conductive polymer PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO.
  • the third alignment film 260 defines the alignment of the plurality of third liquid crystal molecules. Specifically, in the second state, the third alignment film 260 defines the alignment of the plurality of third liquid crystal molecules.
  • the third alignment film 260 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the thickness of the third alignment film 260 in the Z direction is, for example, 100 nm.
  • the material of the third alignment film 260 is polyimide, for example.
  • the first electrode 20 and the third electrode 80 are held at the first potential V1'
  • the second electrode 50 and the fourth electrode 280 are held at the second potential V2'.
  • the first potential V1' and the second potential V2' are different.
  • the power supply 2000 applies the first potential V1′ to the first electrode 20 and the third electrode 80, and applies the second potential V2′ to the second electrode 50 and the fourth electrode 280.
  • a voltage (V1'-V2') which is the difference between the first potential V1' and the second potential V2', is applied between the first electrode 20 and the second electrode 50.
  • FIG. Therefore, an electric field (V1′ ⁇ V2′)/d 40 is applied in the first liquid crystal layer 40.
  • FIG. As a result, the orientation of the plurality of first liquid crystal molecules is changed by the electric field (V1'-V2')/ d40 .
  • an electric field (V1′ ⁇ V2′)/d 70 is formed in the second liquid crystal layer 70.
  • FIG. As a result, the orientation of the plurality of second liquid crystal molecules is changed by the electric field (V1'-V2')/ d70 .
  • a voltage (V1′ ⁇ V2′) which is the difference between the first potential V1′ and the second potential V2′, is applied between the third electrode 80 and the fourth electrode 280.
  • an electric field (V1′ ⁇ V2′)/d 70 is applied in the third liquid crystal layer 270.
  • FIG. As a result, the electric field (V1'-V2')/d 270 changes the orientation of the plurality of third liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal element 100 includes the first liquid crystal layer 40 , the second liquid crystal layer 70 and the third liquid crystal layer 270 .
  • each of the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40, the thickness d70 of the second liquid crystal layer 70, and the thickness d270 of the third liquid crystal layer 270 can be made smaller. Therefore, even if the potential difference (V1'-V2') is made smaller, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules can be changed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device 1000 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the liquid crystal element 300 according to Embodiment 3 differs from the liquid crystal element 100 according to Embodiment 1 described with reference to FIGS. 1 to 5 in that it includes a buffer layer.
  • differences of the third embodiment from the first embodiment will be mainly described.
  • the liquid crystal device 1000 includes a liquid crystal element 300, a power supply 2000, and a control section 3000.
  • the liquid crystal element 200 includes a first substrate 10, a first electrode 20, a first alignment film 30, a first liquid crystal layer 40, a first buffer layer 330, a second electrode 50, and a second alignment film 60. , a second liquid crystal layer 70 , a second buffer layer 360 and a third electrode 80 .
  • First substrate 10, first electrode 20, first alignment film 30, first liquid crystal layer 40, first buffer layer 330, second electrode 50, second alignment film 60, second liquid crystal layer 70, and second buffer layer 360 and the third electrode 80 are laminated in this order along the Z direction.
  • the first buffer layer 330 is arranged between the first liquid crystal layer 40 and the second electrode 50 . Specifically, the first buffer layer 330 adheres to the first liquid crystal layer 40 . The first buffer layer 330 adheres to the second electrode 50 .
  • the first buffer layer 330 has, for example, a substantially flat plate shape. The thickness of the first buffer layer 330 in the Z direction is, for example, 0.2 ⁇ m.
  • the first buffer layer 330 contains the fourth polymer.
  • the fourth polymer is, for example, an ultraviolet curable resin, a polymerizable liquid crystal, a liquid crystal layer with little liquid crystal component, polyvinyl alcohol, or silicon dioxide.
  • the first buffer layer 330 is formed by applying a first buffer solution on the first liquid crystal layer 40 . Note that the first buffer layer 330 may be arranged between the second electrode 50 and the second alignment film 60 .
  • the second buffer layer 360 is arranged between the second liquid crystal layer 70 and the third electrode 80 . Specifically, the second buffer layer 360 adheres to the second liquid crystal layer 70 . The second buffer layer 360 adheres to the third electrode 80 .
  • the second buffer layer 360 has, for example, a substantially flat plate shape. The thickness of the second buffer layer 360 in the Z direction is, for example, 0.2 ⁇ m.
  • the second buffer layer 360 contains a fifth polymer.
  • the fifth polymer is, for example, an ultraviolet curable resin, a polymerizable liquid crystal, a liquid crystal layer with little liquid crystal component, polyvinyl alcohol, or silicon dioxide.
  • the second buffer layer 360 is formed by applying a second buffer solution on the second liquid crystal layer 70 . Note that the second buffer layer 360 may be arranged on the third electrode 80 .
  • the liquid crystal element 300 includes the first buffer layer 330 and the second buffer layer 360 . As a result, peeling of the second electrode 50 or the third electrode 80 can be suppressed.
  • FIG. 8 is a plan view showing a liquid crystal device 1000 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a liquid crystal device 1000 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 shows a cross section parallel to the XZ plane.
  • the liquid crystal element 400 according to Embodiment 4 differs from the liquid crystal element 100 according to Embodiment 1 described with reference to FIGS. 1 to 5 in that it includes a second substrate. Differences of the fourth embodiment from the first embodiment will be mainly described below.
  • the liquid crystal device 1000 includes a liquid crystal element 400, a power supply 2000, and a control section 3000.
  • FIG. 8 the liquid crystal device 1000 includes a liquid crystal element 400, a power supply 2000, and a control section 3000.
  • the liquid crystal element 400 includes a first substrate 10, a first electrode 20, a first alignment film 30, a first liquid crystal layer 40, a second electrode 50, a second liquid crystal layer 70, and a second alignment film 60. , a third electrode 80 , a second substrate 410 and an auxiliary electrode 25 .
  • First substrate 10, first electrode 20, first alignment film 30, first liquid crystal layer 40, second electrode 50, second liquid crystal layer 70, second alignment film 60, third electrode 80, and second substrate 410 are stacked in this order along the Z direction.
  • the first electrode 20 , the first liquid crystal layer 40 , the second electrode 50 , the second liquid crystal layer 70 and the third electrode 80 are arranged between the first substrate 10 and the second substrate 410 .
  • the second substrate 410 has, for example, a substantially flat plate shape.
  • the thickness d 410 of the second substrate 410 in the Z direction is for example 0.7 mm.
  • the second substrate 410 has optical transparency.
  • the material of the second substrate 410 is glass or plastic.
  • plastics optical resins with low birefringence are preferable, such as cellulose derivatives, polyolefins, polyesters, polyolefins, polycarbonates, polyacrylates, polyarylates, polyethersulfones, polyimides, polyphenylene sulfides, polyphenylene ethers, nylons or polystyrenes. etc.
  • the auxiliary electrode 25 is arranged on the first substrate 10 .
  • the auxiliary electrode 25 is separated from the first electrode 20 .
  • the auxiliary electrode 25 is arranged on the first region 10 a of the first substrate 10 .
  • the first region 10a is arranged on the X-direction side of the first substrate 10 .
  • the auxiliary electrode 25 has electrical conductivity and optical transparency.
  • the material of the auxiliary electrode 25 is the same as the material of the first electrode 20, for example.
  • the auxiliary electrode 25 is connected to the second electrode 50 via the first wiring 26 .
  • the third electrode 80 is connected to the first electrode 20 via the second wiring 27 .
  • the second wiring 27 is arranged on the second region 10 b of the first substrate 10 .
  • the second region 10b is arranged on the ⁇ X direction side of the first substrate 10 .
  • the first electrode 2 As described above with reference to FIGS. 8 and 9, according to the fourth embodiment, between the first substrate 10 and the second substrate 410, the first electrode 2, the first liquid crystal layer 40, and the second liquid crystal layer 40 are provided. An electrode 50, a second liquid crystal layer 70 and a third electrode 80 are arranged. As a result, damage to the liquid crystal element 400 can be suppressed.
  • FIGS. 10 to 12 are cross-sectional views showing a manufacturing method for manufacturing the liquid crystal element 400.
  • FIG. 10 to 12 show cross sections parallel to the XZ plane.
  • the first substrate 10 is prepared.
  • the first electrode 20 and the auxiliary electrode 25 are formed on the first surface of the first substrate 10.
  • the first plane indicates a plane located on the Z-direction side.
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the first surface of the first substrate 10 .
  • a first alignment film 30 is formed on the first surface of the first electrode 20.
  • the first alignment agent solution is applied on the first surface of the first electrode 20 .
  • the first alignment agent solution contains, for example, polyimide and a solvent that dissolves the polyimide, or contains an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol.
  • the solvent is, for example, an organic solvent, specifically dimethylformamide.
  • Methods for applying the first alignment agent solution include known applicator methods, spin coating methods, bar coating methods, roll coating methods, direct gravure coating methods, reverse gravure coating methods, inkjet methods, die coating methods, cap coating methods, and the like. Conventional methods can be used. Uniaxial orientation may be imparted to the first alignment film 30 by irradiating it with linearly polarized light.
  • the first liquid crystal solution is applied onto the first surface of the first alignment film 30.
  • the first liquid crystal solution contains a plurality (a large number) of monomers, a polymerization initiator, and a plurality (a large number) of first liquid crystal molecules.
  • Each of the plurality of monomers is, for example, a liquid crystal monomer or a non-liquid crystal monomer.
  • the solvent include organic solvents such as methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and cyclopentanone.
  • an applicator method As a method for applying the first liquid crystal solution, an applicator method, a spin coating method, a bar coating method, a roll coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, an inkjet method, a die coating method, a cap coating method, etc. are known and commonly used. method can be performed.
  • a polymer forming a three-dimensional network structure is formed by polymerizing a plurality of monomers to form the first liquid crystal layer 40.
  • a polymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays to polymerize a plurality of monomers.
  • a method for polymerizing a plurality of monomers is appropriately selected according to the use of the liquid crystal element, and examples thereof include a method of irradiating with active energy rays and a thermal polymerization method.
  • the polymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays to polymerize a plurality of monomers.
  • a second substrate 410 is prepared.
  • the third electrode 80 is formed on the second surface of the second substrate 410.
  • the second plane indicates a plane located on the -Z direction side.
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the second surface of the second substrate 410 .
  • a second alignment film 60 is formed on the second surface of the third electrode 80.
  • the second alignment agent solution is applied on the second surface of the third electrode 80 .
  • the second alignment agent solution contains, for example, polyimide and a solvent that dissolves the polyimide, or contains an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol.
  • the solvent is, for example, an organic solvent, specifically dimethylformamide.
  • the method of applying the second alignment agent solution is the same as the method of applying the first alignment agent solution. Uniaxial alignment may be imparted to the second alignment film 60 by irradiating it with linearly polarized light.
  • the second liquid crystal solution contains a plurality (many) of monomers, a polymerization initiator, and a plurality (many) of second liquid crystal molecules.
  • Each of the plurality of monomers is, for example, a liquid crystal monomer or a non-liquid crystal monomer.
  • the solvent include organic solvents such as methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and cyclopentanone.
  • the method of applying the second liquid crystal solution is the same as the method of applying the first liquid crystal solution.
  • a polymer forming a three-dimensional network structure is formed by polymerizing a plurality of monomers to form the second liquid crystal layer 70 .
  • a method for polymerizing a plurality of monomers is appropriately selected according to the use of the liquid crystal element, and examples thereof include a method of irradiating with active energy rays and a thermal polymerization method. Specifically, the polymerization initiator is irradiated with ultraviolet rays to polymerize a plurality of monomers.
  • the second electrode 50 is formed on the second surface of the second liquid crystal layer 70 .
  • conductive molecules such as PEDOT, Ag, ITO, IZO, or IZTO may be coated or deposited on the second liquid crystal layer 70 .
  • a first wiring 26 is arranged on the first surface of the auxiliary electrode 25 and a second wiring 27 is arranged on the second region 10b of the first electrode 20.
  • FIG. 8 and 9 the second surface of the second electrode 50 and the first surface of the first liquid crystal layer 40 are attached together to manufacture the liquid crystal element 400 .
  • the method for manufacturing the liquid crystal element 400 forms a liquid crystal layer by applying a liquid crystal solution.
  • each of the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40 and the thickness d70 of the second liquid crystal layer 70 can be reduced.
  • the thickness d40 of the first liquid crystal layer 40 and the thickness d40 of the second liquid crystal layer 70 are different from the case where the liquid crystal solution is sealed between the glass substrates to form the liquid crystal layer. d 70 can easily be made smaller.
  • any number of liquid crystal layers can be formed as long as the number is two or more. Also, the thickness of each of the two or more liquid crystal layers may not be the same.
  • the first substrate 10 has a substantially flat plate shape.
  • the first substrate 10 may be curved concavely or curved convexly. Further, the surface of the first substrate 10 may be uneven.
  • the light beam SA is incident on the first substrate 10 so that the incident angle with respect to the first substrate 10 is approximately 90 degrees. It is also possible to make the light incident on the first substrate 10 at an acute angle.
  • the liquid crystal layer contains a nematic liquid crystal, but may contain a nematic liquid crystal and a chiral agent, may contain a cholesteric liquid crystal, or may contain a smectic liquid crystal, It may contain columnar liquid crystals.
  • the plurality of liquid crystal molecules may be aligned to form a sawtooth shape, may be aligned to form a concave shape, or may be aligned to form a convex shape in the liquid crystal layer in the first state.
  • the first substrate 10 As the first substrate 10, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and having ITO deposited thereon and acting as the first electrode 20 was prepared. Next, a first alignment agent solution was applied onto the first electrode 20 by spin coating to form a first alignment film 30 with a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • the first alignment agent solution contains an azobenzene-based photoalignment agent and dimethylformamide.
  • the first liquid crystal solution was applied onto the first alignment film 30 by a spin coating method.
  • the first liquid crystal solution contains 9 parts by mass of a polymerizable nematic liquid crystal ("LC242", manufactured by BASF), 1 part by mass of a photopolymerization initiator ("Irgacure OXE04", manufactured by BASF), and 90 parts by mass of a nematic liquid crystal ( "DLC-100-200", manufactured by DIC).
  • the polymerizable nematic liquid crystal was polymerized to form the first liquid crystal layer 40 with a thickness of about 2.5 ⁇ m.
  • a second electrode 50 with a thickness of 0.1 ⁇ m was formed by applying a conductive polymer (PEDOT, Aldrich) on the first liquid crystal layer 40 .
  • PEDOT conductive polymer
  • a second substrate 410 with ITO deposited thereon, which acts as the third electrode 80, is prepared, and a second alignment agent solution is applied thereon by a spin coating method to form a second alignment layer having a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • a membrane 60 was formed.
  • the second alignment agent solution is the same as the first alignment agent solution.
  • a second liquid crystal solution was applied onto the second alignment film 60 by a spin coating method.
  • the second liquid crystal solution is the same as the first liquid crystal solution.
  • the polymerizable nematic liquid crystal was polymerized to form a second liquid crystal layer 70 with a thickness of about 2.5 ⁇ m.
  • the second electrode 50 of the first liquid crystal substrate and the second liquid crystal layer 70 of the second liquid crystal substrate were laminated together to produce a sandwich type element.
  • the first electrode 20 and the third electrode 80 were brought into contact with each other with a conductor so as to have the same potential, an electric lead wire was wired so that the second electrode 50 was not in electrical contact.
  • a liquid crystal device according to Example was obtained.
  • FIG. 13 is a diagram showing the transmittance of the liquid crystal element according to the example.
  • the vertical axis indicates transmittance.
  • the horizontal axis indicates wavelength.
  • the transmittance changed by applying a rectangular wave voltage of 10 V with a frequency of 1 kHz to the first electrode 20 and the third electrode 80 . From this, it can be seen that the state is switched between the first state and the second state by applying a square-wave voltage of 10 V with a frequency of 1 kHz to the first electrode 20 and the third electrode 80. confirmed.
  • alignment films were formed on two glass substrates provided with ITO electrodes, and uniaxial orientation was imparted by UV irradiation.
  • the first liquid crystal solution was permeated into the gap. After confirming the orientation of the liquid crystal, the liquid crystal monomer was polymerized by UV irradiation to obtain a liquid crystal layer with a thickness of 5 ⁇ m.
  • FIG. 14 is a diagram showing transmittance of a liquid crystal element according to a comparative example.
  • the vertical axis indicates transmittance.
  • the horizontal axis indicates wavelength.
  • the transmittance did not change by applying a square-wave voltage of 10 V with a frequency of 1 kHz to the first electrode 20 and the third electrode 80 .
  • a voltage of 20 V had to be applied to see a significant change in transmittance, ie to switch states between the first and second states.
  • the orientation of a plurality of liquid crystal molecules could be changed by setting the potential difference between the first electrode 20 and the second electrode 50 to 10V.
  • the orientation of the plurality of liquid crystal molecules could not be changed unless the potential difference between the first electrode 20 and the second electrode 50 was set to 20V.
  • the voltage for changing the orientation of the plurality of liquid crystal molecules is reduced to about half because the second electrode 50 exists in the middle position of the liquid crystal layer while having the same thickness of the liquid crystal layer. , due to an increase in the electric field strength (potential difference/(distance over which the potential difference is applied)).
  • the present invention provides a liquid crystal element and has industrial applicability.
  • first electrode 40 first liquid crystal layer 50 second electrode 70 second liquid crystal layer 80 third electrode 100 liquid crystal element

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Abstract

液晶素子（１００）は、第１電極（２０）と、第１液晶層（４０）と、第２電極（５０）と、第２液晶層（７０）と、第３電極（８０）とを備える。第１電極（２０）は、光透過性を有する。第１液晶層（４０）は、第１高分子と複数の第１液晶分子とを含有する。第２電極（５０）は、光透過性を有する。第２液晶層（７０）は、第２高分子と複数の第２液晶分子とを含有する。第３電極（８０）は、光透過性を有する。第１電極（２０）と第２電極（５０）との間に、第１液晶層（４０）は配置される。第２電極（５０）と第３電極（８０）との間に、第２液晶層（７０）は配置される。第１高分子は、第１液晶層（４０）中で三次元網目構造を形成する。第２高分子は、第２液晶層（７０）中で三次元網目構造を形成する。

Description

液晶素子及び液晶素子の製造方法
　本発明は、液晶素子及び液晶素子の製造方法に関する。
　特許文献１に記載された高分子分散型液晶素子は、第１透明基板と、第１電極と、相分離液晶層と、第２電極と、第２透明基板と備える。第１透明基板と第１電極と相分離液晶層と第２電極と第２透明基板とは、この順に積層される。相分離液晶層は、複数の液晶分子と重合体とを含有する。重合体は、相分離液晶層中で三次元網目構造を形成している。
　高分子分散型液晶素子は、透明状態と散乱状態とのうちのいずれかの状態に切り替えられる。透明状態では、第１電極と第２電極とに電圧が印加されない。一方、散乱状態では、第１電極と第２電極との間に電圧が印加される。高分子分散型液晶素子は相分離液晶層中で三次元網目構造を形成しているため、複数の液晶分子がサブミリ秒で応答できる。
特開２０２０－１８７２９３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された高分子分散型液晶素子では、相分離液晶層中で高分子が三次元網目構造を形成しているため、第１電極と第２電極との間に印加する電圧が１００Ｖ程度と大きくなった。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶層中で高分子が三次元網目構造を形成しても、小さな印加電圧によって複数の液晶分子の配向状態を切り替えることができる液晶素子及び液晶素子の製造方法を提供することにある。
　本発明の第１の観点によれば、第１電極と、第１液晶層と、第２電極と、第２液晶層と、第３電極とを備える。前記第１電極は、前記光透過性を有する。前記第１液晶層は、第１高分子と複数の第１液晶分子とを含有する。前記第２電極は、光透過性を有する。前記第２液晶層は、第２高分子と複数の第２液晶分子とを含有する。前記第３電極は、光透過性を有する。前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１液晶層は配置される。前記第２電極と前記第３電極との間に、前記第２液晶層は配置される。前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極が所定方向に沿って積層される。前記第１高分子は、前記第１液晶層中で三次元網目構造を形成する。前記第２高分子は、前記第２液晶層中で三次元網目構造を形成する。第１状態と第２状態とのうちのいずれかの状態に切り替えられる。前記第１状態では、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向に沿って配向される。前記第２状態では、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向と交差する方向に沿って配向される。
　本発明の液晶素子において、前記第１状態では、前記第１電極と前記第２電極との間、並びに、前記第１電極と前記第２電極との間に、電位差が形成されることで、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向に沿って配向され、前記第２状態では、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とに電位差が形成されないことで、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向と交差する方向に沿って配向されることが好ましい。
　本発明の液晶素子において、前記第１状態では、前記第１電極と前記第３電極とを第１電位に保持するとともに、前記第２電極を、前記第１電位と異なる第２電位に保持し、前記第２状態では、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極との間に電位差が形成されないことが好ましい。
　本発明の液晶素子において、光が前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極とを通過し、前記第１状態では、第１光を出射し、前記第２状態では、第２光を出射し、前記第１光の位相と前記第２光の位相とは異なるか、前記第１光の波長と前記第２光の波長とは異なるか、前記第１光の光量と前記第２光の光量とが異なるか、前記第１光の偏光状態と前記第２光の偏光状態とが異なるか、或いは、前記第１光の進行方向と前記第２光の進行方向とが異なることが好ましい。
　本発明の液晶素子において、第３高分子と複数の第３液晶分子とを含有する第３液晶層と、光透過性を有する第４電極とを更に備え、前記第３電極と前記第４電極との間に、前記第３液晶層は配置され、前記第３高分子は、前記第３液晶層中で三次元網目構造を形成することが好ましい。
　本発明の液晶素子において、前記複数の第１液晶分子の配向を規定する第１配向膜と、前記複数の第２液晶分子の配向を規定する第２配向膜とを更に備え、前記第１液晶層と前記第１電極又は前記第２電極との間に、前記第１配向膜は配置され、前記第２液晶層と前記第２電極又は前記第３電極との間に、前記第２配向膜は配置されることが好ましい。
　本発明の液晶素子において、前記第１液晶層は、前記第１液晶層が形成されるときに前記第１液晶層の表面を調整する表面調整剤を更に含有し、前記第２液晶層が形成されるときに前記第２液晶層は、前記第２液晶層の表面を調整する表面調整剤を更に含有することが好ましい。
　本発明の液晶素子において、光透過性を有する第１基板と、第２基板とを更に備え、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極とが配置されることが好ましい。
　本発明の液晶素子において、前記第１高分子及び前記第２高分子の各々は、複数の液晶モノマーが重合されたものであることが好ましい。
　本発明の第２の観点によれば、液晶素子の製造方法は、光透過性を有する基板を準備する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程と、複数の単量体と複数の液晶分子とを含有する液晶溶液を前記第１電極上に塗布する工程と、前記複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、液晶層を形成する工程と、前記液晶層上に第２電極を形成する工程と、前記複数の液晶分子の配向を規定する配向膜を形成する工程と、前記配向膜に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与する工程とを含む。
　本発明によれば、液晶層中で高分子が三次元網目構造を形成しても、小さな印加電圧によって複数の液晶分子の配向状態を切り替えることができる。
本発明の実施形態１に係る液晶装置を示す断面図である。 実施形態１に係る液晶装置を示す断面図である。 実施形態１に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 実施形態１に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 実施形態１に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る液晶装置を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る液晶装置を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る液晶装置を示す平面図である。 実施形態４に係る液晶装置を示す断面図である。 実施形態４に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 実施形態４に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 実施形態４に係る液晶素子を製造する製造方法を示す断面図である。 実施例に係る液晶素子の透過率を示す図である。 比較例に係る液晶素子の透過率を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面において、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とを含む三次元直交座標系を用いて説明する場合がある。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図面の簡略化のため、断面を示す斜線を適宜省略する。
　（実施形態１）
　図１及び図２は、本発明の実施形態１に係る液晶装置１０００を示す断面図である。図１は、第１状態の液晶装置１０００を示す断面図である。図２は、第２状態の液晶装置１０００を示す断面図である。図１及び図２に示すように、液晶素子１００は、光学素子である。
　液晶素子１００は、第１状態と第２状態とのうちのいずれかの状態に切り替えられる。第１状態では、液晶素子１００に電圧が印加される。第１状態の液晶素子１００は、波長λＡの光ＳＡを入射し、第１光ＳＢを出射する。一方、第２状態では、液晶素子１００に電圧が印加されない。液晶素子１００は、波長λＡの光ＳＡを入射し、第２光ＳＣを出射する。第１光ＳＢと第２光ＳＣとは、異なる。例えば、第１光ＳＢの位相と第２光ＳＣの位相とが異なってもよく、第１光ＳＢの波長と第２光ＳＣの波長とが異なってもよく、第１光ＳＢの光量と第２光ＳＣの光量とが異なってもよく、第１光ＳＢの偏光状態と第２光ＳＣの偏光状態とが異なってもよく、第１光ＳＢの進行方向と第２光ＳＣの進行方向とが異なってもよい。なお、液晶素子１００の状態は、第１状態と第２状態との間で、連続的に切り替えられてもよく、液晶素子１００の状態は、第１状態と第２状態との間で、段階的に切り替えられてもよい。
　具体的には、液晶装置１０００は、液晶素子１００と、電源２０００と、制御部３０００とを備える。
　制御部３０００は、電源２０００を制御する。制御部３０００は、例えば、コンピューター又は集積回路化された駆動回路である。
　電源２０００は、液晶素子１００に電圧を印加する。電源２０００は、制御部３０００の制御を受けて、所定のタイミングで液晶素子１００に電圧を印加する。電源２０００は、例えば、交流電源である。
　液晶素子１００は、第１電極２０と、第１液晶層４０と、第２電極５０と、第２液晶層７０と、第３電極８０とを備える。第１電極２０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２液晶層７０と第３電極８０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。Ｚ方向は、「所定方向」の一例である。換言すれば、第１電極２０と第２電極５０との間に、第１液晶層４０は配置される。第３電極８０と第２電極５０との間に、第２液晶層７０は配置される。
　第１液晶層４０は、複数（例えば多数）の第１液晶分子を含有する。第１液晶分子は、例えば、ネマティック液晶である。第１液晶分子の分子配向は、第１状態で寝ていて第２状態で立ち上がってもよく、第１状態で立ち上がっていて第２状態で寝ていてもよい。例えば、第１状態では、複数の第１液晶分子の各々は、Ｚ方向に沿って配向され、第２状態では、複数の第１液晶分子の各々は、Ｚ方向と交差する方向に沿って配向される。第１液晶層４０は、例えば、略平板形状である。第１液晶層４０を通過した光の位相変調量Δφ４０は、Ｚ方向における第１液晶層４０の厚さｄ４０に比例する。換言すれば、厚さｄ４０が大きければ大きいほど、位相変調量Δφ４０は大きくなる。逆に、厚さｄ４０が小さければ小さいほど、位相変調量Δφ４０は小さくなる。
　第２液晶層７０は、複数（例えば多数）の第２液晶分子を含有する。第２液晶分子は、第１液晶分子と同じであってもよく、異なってもよく、例えば、ネマティック液晶である。第２液晶分子の分子配向は、第１状態で寝ていて第２状態で立ち上がってもよく、第１状態で立ち上がっていて第２状態で寝ていてもよい。例えば、第１状態では、複数の第２液晶分子の各々は、Ｚ方向に沿って配向され、第２状態では、複数の第２液晶分子の各々は、Ｚ方向と交差する方向に沿って配向される。第２液晶層７０は、例えば、略平板形状である。第２液晶層７０を通過した光の位相変調量Δφ７０は、Ｚ方向における第２液晶層７０の厚さｄ７０に比例する。第２液晶層７０の厚さｄ７０は、第１液晶層４０の厚さｄ４０と同じであってもよく、異なってもよい。
　例えば、液晶装置１０００がレーザーレーダー用偏向スイッチである場合には、光の位相変調量Δφがπあることが求められ、液晶装置１０００が液晶レンズである場合には、光の位相変調量Δφが２πあることが求められる。液晶素子１００では、光は第１液晶層４０と第２液晶層７０とを通過する。その結果、光の位相変調量Δφは、位相変調量Δφ４０と位相変調量Δφ７０とが合計された数値となる。
　第１液晶層４０は、第１高分子を更に含有する。第１高分子は、第１液晶層４０中で三次元網目構造（ポリマーネットワーク）を形成する。第１高分子は、公知慣用のものが用いられる。ポリマーネットワークは高分子の含有量や液晶との相溶性によって構造（モルフォロジー）を変えるが、本発明においては、ポリマーネットワークと液晶が互いに入り組んで存在するような比較的密度の低い構造でもよいし、液晶が高密度の高分子構造体に液滴状に存在するような構造でもよい。同じ厚さの液晶層において、第１高分子を含有する液晶層は、第１高分子を含有しない液晶層と比較して、液晶層に印加する電圧が高くなるが、電圧に対する複数の第１液晶分子の応答速度が約１０倍速くなる。換言すれば、複数の第１液晶分子がサブミリ秒で応答できる。
　また、第２液晶層７０は、第２高分子を更に含有する。第２高分子は、第１高分子と同じであってもよく、異なってもよく、第２液晶層７０中で三次元網目構造を形成する。同じ厚さの液晶層において、第２高分子を含有する液晶層は、第２高分子を含有しない液晶層と比較して、液晶層に印加する電圧が高くなるが、電圧に対する複数の第２液晶分子の応答速度が約１０倍速くなる。換言すれば、複数の第２液晶分子がサブミリ秒で応答できる。
　第１電極２０は、導電性と光透過性とを有する。第１電極２０の形状は、特に限定されず、ストライプ状、メッシュ状、ランダムな網目状であってもよい。第１電極２０の材料は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリ（３,４－エチレンジオキシチオフェン））：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）、Ａｇ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、又は、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）である。
　第２電極５０は、導電性と光透過性とを有する。第２電極５０の形状は、特に限定されず、ストライプ状、メッシュ状、ランダムな網目状であってもよい。第２電極５０の材料は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリ（３,４－エチレンジオキシチオフェン））：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯである。
　第３電極８０は、導電性と光透過性とを有する。第３電極８０の形状は、特に限定されず、ストライプ状、メッシュ状、ランダムな網目状であってもよい。第３電極８０の材料は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリ（３,４－エチレンジオキシチオフェン））：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯである。
　制御部３０００は、例えば、第１状態では、第１電極２０と第３電極８０とを第１電位Ｖ１に保持するとともに、第２電極５０を第２電位Ｖ２に保持する。第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２とは、異なる。具体的には、電源２０００は、第１電極２０と第３電極８０とに第１電位Ｖ１を印加するとともに、第２電極５０に第２電位Ｖ２を印加する。その結果、第１電極２０と第２電極５０との間に、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との差分である電圧（Ｖ１－Ｖ２）が印加される。よって、第１液晶層４０中に、電界（Ｖ１－Ｖ２）／ｄ４０が印加される。その結果、電界（Ｖ１－Ｖ２）／ｄ４０によって複数の第１液晶分子の配向が変化する。なお、第１電極２０の形状がストライプ状であるときには、第１液晶層４０中に、ストライプ状に対応する電界が印加される。
　また、第３電極８０と第２電極５０との間に、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との差分である電圧（Ｖ１－Ｖ２）が印加される。よって、第２液晶層７０中に、電界（Ｖ１－Ｖ２）／ｄ７０が形成される。その結果、電界（Ｖ１－Ｖ２）／ｄ７０によって複数の第２液晶分子の配向が変化する。なお、第３電極８０の形状がストライプ状であるときには、第２液晶層７０中に、ストライプ状に対応する電界が印加されてもよい。
　以上、図１を参照して説明したように、実施形態１によれば、液晶素子１００は、第１液晶層４０と第２液晶層７０とを備える。その結果、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０との各々を小さくできる。よって、第１電極２０と第２電極５０との間の距離ｄ４０が小さくなるため、第１電極２０と第２電極５０との電位差（Ｖ１－Ｖ２）を小さくしても、複数の第１液晶分子の配向を変化できる。また、第３電極８０と第２電極５０との間の距離ｄ７０が小さくなるため、第３電極８０と第２電極５０との電位差（Ｖ１－Ｖ２）を小さくしても、複数の第２液晶分子の配向を変化できる。
　ここで、液晶装置１０００について詳細に説明する。液晶素子１００は、第１配向膜３０と、第２配向膜６０とを更に備える。第１電極２０と第１配向膜３０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２配向膜６０と第２液晶層７０と第３電極８０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。
　第１配向膜３０は、複数の第１液晶分子の配向を規定する。具体的には、第２状態において、第１配向膜３０は、複数の第１液晶分子の配向を規定する。第１配向膜３０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第１配向膜３０の厚さは、例えば１００ｎｍである。第１配向膜３０の材料は、例えばポリイミドである。
　第２配向膜６０は、複数の第２液晶分子の配向を規定する。具体的には、第２状態において、第２配向膜６０は、複数の第２液晶分子の配向を規定する。第２配向膜６０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第２配向膜６０の厚さは、例えば１００ｎｍである。第２配向膜６０の材料は、例えばポリイミドである。
　以上、実施形態１によれば、液晶素子１００は、第１配向膜３０と、第２配向膜６０とを更に備える。その結果、複数の第１液晶分子の配向と複数の第２液晶分子の配向とを規定できる。
　また、液晶素子１００は、第１基板１０を更に備える。液晶素子１００は、第１基板１０と第１電極２０と第１配向膜３０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２配向膜６０と第２液晶層７０と第３電極８０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。
　第１基板１０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第１基板１０の厚さｄ１０は、例えば０．７ｍｍである。また、第１基板１０は、光透過性を有する。具体的には、第１基板１０の材料は、ガラス又はプラスチックである。プラスチックとしては、低複屈折性の光学用樹脂が好ましく、例えば、セルロース誘導体、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ナイロン又はポリスチレン等が挙げられる。
　続けて図３から図５を参照して、第１基板１０を用いて液晶素子１００を製造する製造方法について説明する。図３から図５は、液晶素子１００を製造する製造方法を示す断面図である。
　まず、図３（ａ）に示すように、第１基板１０を準備する。
　次に、図３（ｂ）に示すように、第１基板１０上に第１電極２０を形成する。例えば、第１基板１０上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　次に、図３（ｃ）に示すように、第１電極２０上に第１配向膜３０を形成する。例えば、第１電極２０上に第１配向剤溶液を塗布する。第１配向剤溶液は、例えばポリイミドとポリイミドを溶解する溶媒とを含有するか、又は、ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーの水溶液を含有する。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはジメチルホルムアミドである。第１配向剤溶液を塗布する方法としては、アプリケーター法、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、インクジェット法、ダイコーティング法、キャップコーティング法等、公知慣用の方法を行うことができる。なお、第１配向膜３０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与してもよい。
　次に、図３（ｄ）に示すように、第１液晶溶液を第１配向膜３０上に塗布する。第１液晶溶液は、複数（多数）の単量体と重合開始剤と複数（多数）の第１液晶分子とを含有する。複数の単量体の各々は、例えば、液晶モノマー又は非液晶性モノマーである。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはメチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、シクロペンタノンである。第１液晶溶液を塗布する方法としては、アプリケーター法、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、インクジェット法、ダイコーティング法、キャップコーティング法等、公知慣用の方法を行うことができる。なお、第１液晶溶液は、溶媒と表面調整剤とを更に含有してもよい。表面調整剤は、第１液晶層４０が形成されるときに第１液晶層４０の表面を調整する。具体的には、表面調整剤は、第１液晶層４０の表面を滑らかにする。
　次に、図３（ｅ）に示すように、複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、第１液晶層４０を形成する。複数の単量体を重合させる方法として、液晶素子の用途に応じて、適宜選択されるが、例えば、活性エネルギー線を照射する方法、又は、熱重合法が挙げられる。具体的には、紫外線を重合開始剤に照射して、複数の単量体を重合させる。
　次に、図４（ａ）に示すように、第１液晶層４０上に第２電極５０を形成する。例えば、第１液晶層４０上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　次に、図４（ｂ）に示すように、第２電極５０上に第２配向膜６０を形成する。例えば、第１電極２０上に第２配向剤溶液を塗布する。第２配向剤溶液は、例えばポリイミドとポリイミドを溶解する溶媒とを含有するか、又は、ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーの水溶液を含有する。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはジメチルホルムアミドである。第２配向剤溶液を塗布する方法は、第１配向剤溶液を塗布する方法と同様である。なお、第２配向膜６０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与してもよい。
　次に、図４（ｃ）に示すように、第２液晶溶液を第２配向膜６０上に塗布する。第２液晶溶液は、複数（多数）の単量体と重合開始剤と複数（多数）の第２液晶分子とを含有する。複数の単量体の各々は、例えば、液晶モノマー又は非液晶性モノマーである。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはメチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、シクロペンタノンである。第２液晶溶液を塗布する方法は、第１液晶溶液を塗布する方法と同様である。なお、第２液晶溶液は、溶媒と表面調整剤とを更に含有してもよい。表面調整剤は、第２液晶層７０が形成されるときに第２液晶層７０の表面を調整する。具体的には、表面調整剤は、第２液晶層７０の表面を滑らかにする。
　次に、図５（ａ）に示すように、複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、第２液晶層７０を形成する。複数の単量体を重合させる方法として、液晶素子の用途に応じて、適宜選択されるが、例えば、活性エネルギー線を照射する方法、又は、熱重合法が挙げられる。具体的には、紫外線を重合開始剤に照射して、複数の単量体を重合させる。
　次に、図５（ｂ）に示すように、第２液晶層７０上に第３電極８０を形成する。例えば、第２液晶層７０上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　以上、図３～図５を参照して説明したように、実施形態１によれば、液晶素子１００の製造方法は、液晶溶液を塗布して、液晶層を形成する。その結果、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０との各々を小さくできる。詳細には、ガラス基板とガラス基板との間に、液晶溶液を封入して液晶層を形成する場合と比較して、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０との各々を容易に小さくできる。
　このような液晶装置１０００は、例えば、建材、調光ガラス、車載向けのスマートウィンドウ、有機ＥＬディスプレイにおける調光ユニット又は光の位相、波面或いは偏光を制御する光変調器等に用いられる。具体的には、窓、天窓、屋根、壁、仕切り、間仕切り、扉等の建築用調光素子、扉、窓、ドア、ヘルメット、サンルーフ等の輸送用調光素子、サングラス、眼鏡、サンバイザー、時計、鏡、反射板等の装飾用調光素子、フレキシブル液晶表示素子、反射型液晶表示素子、透明液晶表示素子、可変式拡散フィルム等のディスプレイ用部材等、電気光学的位相変調器、空間光変調器、光通信用フィルター、光偏向器等の物品に用いることができる。
　上記の応用は素子を作製する際の高分子の種類（液晶モノマーを重合した高分子又は非液晶性のモノマーを重合した高分子）、網目構造の大きさ及び組成比を変えることで、第１状態と第２状態とで散乱特性を大きく変化させる、又は高い透明性を維持したまま光波の位相変調を生じさせるなど、作り分けることができる。例えば、網目構造が数１００ｎｍ以上である場合には、第１状態と第２状態との間では光の散乱特性（透過率）が変わり、調光ガラス等として使える。また、液晶モノマーを使った場合には、電圧オフ時に光は散乱されず、電圧オン時に光が散乱される素子になる。また、非液晶モノマーを使った場合には、電圧オフ時に光が散乱され、電圧オン時に素子が透明化する素子になる。また、網目構造が１００ｎｍ以下である場合には、高い透過率を保ちながら位相が変調され、表示素子又は位相変調素子として応用できる。
　（実施形態２）
　図６を参照して、本発明の実施形態２に係る液晶装置１０００について説明する。図６は、本発明の実施形態２に係る液晶装置１０００を示す断面図である。実施形態２に係る液晶素子２００では、液晶層が３層である点で、図１～図５を参照して説明した実施形態１に係る液晶素子１００と異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　図６に示すように、液晶装置１０００は、液晶素子２００と、電源２０００と、制御部３０００とを備える。
　液晶素子２００は、第１基板１０と、第１電極２０と、第１配向膜３０と、第１液晶層４０と、第２電極５０と、第２配向膜６０と、第２液晶層７０と、第３電極８０と、第３配向膜２６０と、第３液晶層２７０と、第４電極２８０とを備える。第１基板１０と第１電極２０と第１配向膜３０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２配向膜６０と第２液晶層７０と第３電極８０と第３配向膜２６０と第３液晶層２７０と第４電極２８０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。なお、保護膜（有機膜の塗布成膜又は無機膜の蒸着等）が、第４電極２８０上に配置されてもよい。
　第３液晶層２７０は、複数（例えば多数）の第３液晶分子を含有する。第３液晶分子は、第１液晶分子と同じであってもよく、異なってもよく、例えば、ネマティック液晶である。第３液晶層２７０は、例えば、略平板形状である。第３液晶層２７０を通過した光の位相変調量Δφ２７０は、Ｚ方向における第３液晶層２７０の厚さｄ２７０に比例する。第３液晶層２７０の厚さｄ２７０は、第１液晶層４０の厚さｄ４０と同じであってもよく、異なってもよい。
　液晶素子２００では、光は第１液晶層４０と第２液晶層７０と第３液晶層２７０とを通過する。その結果、光の位相変調量Δφは、位相変調量Δφ４０と位相変調量Δφ７０と位相変調量Δφ２７０とが合計された数値となる。換言すれば、液晶層の数が増加すればするほど、複数の液晶層の各々の厚さを小さくできる。
　また、第３液晶層２７０は、第３高分子を更に含有する。第３高分子は、第１高分子と同じであってもよく、異なってもよく、第３液晶層２７０中で三次元網目構造を形成する。同じ厚さの液晶層において、第３高分子を含有する液晶層は、第３高分子を含有しない液晶層と比較して、液晶層に印加する電圧が高くなるが、電圧に対する複数の第３液晶分子の応答速度が約１０倍速くなる。換言すれば、複数の第３液晶分子がサブミリ秒で応答できる。
　第４電極２８０は、導電性と光透過性とを有する。第４電極２８０の形状は、特に限定されず、ストライプ状、メッシュ状、ランダムな網目状であってもよい。第４電極２８０の材料は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯである。
　第３配向膜２６０は、複数の第３液晶分子の配向を規定する。具体的には、第２状態において、第３配向膜２６０は、複数の第３液晶分子の配向を規定する。第３配向膜２６０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第３配向膜２６０の厚さは、例えば１００ｎｍである。第３配向膜２６０の材料は、例えばポリイミドである。
　例えば、第１状態では、第１電極２０と第３電極８０とを第１電位Ｖ１’に保持するとともに、第２電極５０と第４電極２８０とを第２電位Ｖ２’に保持する。第１電位Ｖ１’と第２電位Ｖ２’とは、異なる。具体的には、電源２０００は、第１電極２０と第３電極８０とに第１電位Ｖ１’を印加するとともに、第２電極５０と第４電極２８０とに第２電位Ｖ２’を印加する。その結果、第１電極２０と第２電極５０との間に、第１電位Ｖ１’と第２電位Ｖ２’との差分である電圧（Ｖ１’－Ｖ２’）が印加される。よって、第１液晶層４０中に、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ４０が印加される。その結果、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ４０によって複数の第１液晶分子の配向が変化する。
　また、第３電極８０と第２電極５０との間に、第１電位Ｖ１’と第２電位Ｖ２’との差分である電圧（Ｖ１’－Ｖ２’）が印加される。よって、第２液晶層７０中に、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ７０が形成される。その結果、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ７０によって複数の第２液晶分子の配向が変化する。更に、第３電極８０と第４電極２８０との間に、第１電位Ｖ１’と第２電位Ｖ２’との差分である電圧（Ｖ１’－Ｖ２’）が印加される。よって、第３液晶層２７０中に、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ７０が印加される。その結果、電界（Ｖ１’－Ｖ２’）／ｄ２７０によって複数の第３液晶分子の配向が変化する。
　以上、図６を参照して説明したように、実施形態２によれば、液晶素子１００は、第１液晶層４０と第２液晶層７０と第３液晶層２７０とを備える。その結果、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０と第３液晶層２７０の厚さｄ２７０との各々を、より小さくできる。よって、電位差（Ｖ１’－Ｖ２’）を、より小さくしても、複数の液晶分子の配向を変化できる。
　（実施形態３）
　図７を参照して、本発明の実施形態３に係る液晶装置１０００について説明する。図７は、本発明の実施形態３に係る液晶装置１０００を示す断面図である。実施形態３に係る液晶素子３００では、バッファ層を備える点で、図１～図５を参照して説明した実施形態１に係る液晶素子１００と異なる。以下、実施形態３が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　図７に示すように、液晶装置１０００は、液晶素子３００と、電源２０００と、制御部３０００とを備える。
　液晶素子２００は、第１基板１０と、第１電極２０と、第１配向膜３０と、第１液晶層４０と、第１バッファ層３３０と、第２電極５０と、第２配向膜６０と、第２液晶層７０と、第２バッファ層３６０と、第３電極８０とを備える。第１基板１０と、第１電極２０と第１配向膜３０と第１液晶層４０と第１バッファ層３３０と第２電極５０と第２配向膜６０と第２液晶層７０と第２バッファ層３６０と第３電極８０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。
　第１バッファ層３３０は、第１液晶層４０と第２電極５０との間に配置される。詳細には、第１バッファ層３３０は、第１液晶層４０と接着する。第１バッファ層３３０は、第２電極５０と接着する。第１バッファ層３３０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第１バッファ層３３０の厚さは、例えば０．２μｍである。具体的には、第１バッファ層３３０は、第４高分子を含有する。第４高分子は、例えば、紫外線硬化樹脂、重合性液晶、液晶成分の少ない液晶層、ポリビニルアルコール又は二酸化ケイ素である。例えば、第１液晶層４０上に第１バッファ溶液が塗布されることにより、第１バッファ層３３０は形成される。なお、第１バッファ層３３０は、第２電極５０と第２配向膜６０との間に配置されてもよい。
　第２バッファ層３６０は、第２液晶層７０と第３電極８０との間に配置される。詳細には、第２バッファ層３６０は、第２液晶層７０と接着する。第２バッファ層３６０は、第３電極８０と接着する。第２バッファ層３６０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第２バッファ層３６０の厚さは、例えば０．２μｍである。具体的には、第２バッファ層３６０は、第５高分子を含有する。第５高分子は、例えば、紫外線硬化樹脂、重合性液晶、液晶成分の少ない液晶層、ポリビニルアルコール又は二酸化ケイ素である。例えば、第２液晶層７０上に第２バッファ溶液が塗布されることにより、第２バッファ層３６０は形成される。なお、第２バッファ層３６０は、第３電極８０上に配置されてもよい。
　以上、図７を参照して説明したように、実施形態３によれば、液晶素子３００は、第１バッファ層３３０と、第２バッファ層３６０とを備える。その結果、第２電極５０又は第３電極８０が剥離することを抑制できる。
　（実施形態４）
　図８及び図９を参照して、本発明の実施形態４に係る液晶装置１０００について説明する。図８は、本発明の実施形態４に係る液晶装置１０００を示す平面図である。図９は、本発明の実施形態４に係る液晶装置１０００を示す断面図である。図９は、ＸＺ平面に平行な断面を示す。実施形態４に係る液晶素子４００では、第２基板を備える点で、図１～図５を参照して説明した実施形態１に係る液晶素子１００と異なる。以下、実施形態４が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　図８及び図９に示すように、液晶装置１０００は、液晶素子４００と、電源２０００と、制御部３０００とを備える。
　液晶素子４００は、第１基板１０と、第１電極２０と、第１配向膜３０と、第１液晶層４０と、第２電極５０と、第２液晶層７０と、第２配向膜６０と、第３電極８０と、第２基板４１０と、補助電極２５とを備える。第１基板１０と第１電極２０と第１配向膜３０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２液晶層７０と第２配向膜６０と第３電極８０と第２基板４１０とは、Ｚ方向に沿ってこの順に積層されている。換言すれば、第１基板１０と第２基板４１０との間に、第１電極２０と第１液晶層４０と第２電極５０と第２液晶層７０と第３電極８０とが配置される。
　第２基板４１０は、例えば、略平板形状である。Ｚ方向における第２基板４１０の厚さｄ４１０は、例えば０．７ｍｍである。また、第２基板４１０は、光透過性を有する。具体的には、第２基板４１０の材料は、ガラス又はプラスチックである。プラスチックとしては、低複屈折性の光学用樹脂が好ましく、例えば、セルロース誘導体、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ナイロン又はポリスチレン等が挙げられる。
　補助電極２５は、第１基板１０上に配置される。補助電極２５は、第１電極２０と離間している。具体的には、補助電極２５は、第１基板１０の第１領域１０ａ上に配置される。第１領域１０ａは、第１基板１０のＸ方向側に配置される。補助電極２５は、導電性と光透過性とを有する。補助電極２５の材料は、例えば第１電極２０の材料と同じである。また、補助電極２５は、第２電極５０と第１配線２６を介して接続される。
　更に、第３電極８０は、第１電極２０と第２配線２７を介して接続される。第２配線２７は、第１基板１０の第２領域１０ｂ上に配置される。第２領域１０ｂは、第１基板１０の－Ｘ方向側に配置される。
　以上、図８及び図９を参照して説明したように、実施形態４によれば、第１基板１０と第２基板４１０との間に、第１電極２と第１液晶層４０と第２電極５０と第２液晶層７０と第３電極８０とが配置される。その結果、液晶素子４００が破損することを抑制できる。
　続けて図１０から図１２を参照して、第１基板１０と第２基板４１０とを用いて液晶素子４００を製造する製造方法について説明する。図１０から図１２は、液晶素子４００を製造する製造方法を示す断面図である。図１０～図１２は、ＸＺ平面に平行な断面を示す。
　まず、図１０（ａ）に示すように、第１基板１０を準備する。
　次に、図１０（ｂ）に示すように、第１基板１０の第１面上に第１電極２０と補助電極２５とを形成する。第１面は、Ｚ方向側に位置する面を示す。例えば、第１基板１０の第１面上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　次に、図１０（ｃ）に示すように、第１電極２０の第１面上に第１配向膜３０を形成する。例えば、第１電極２０の第１面上に第１配向剤溶液を塗布する。第１配向剤溶液は、例えばポリイミドとポリイミドを溶解する溶媒とを含有するか、又は、ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーの水溶液を含有する。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはジメチルホルムアミドである。第１配向剤溶液を塗布する方法としては、アプリケーター法、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、インクジェット法、ダイコーティング法、キャップコーティング法等、公知慣用の方法を行うことができる。なお、第１配向膜３０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与してもよい。
　次に、図１０（ｄ）に示すように、第１液晶溶液を第１配向膜３０の第１面上に塗布する。第１液晶溶液は、複数（多数）の単量体と重合開始剤と複数（多数）の第１液晶分子とを含有する。複数の単量体の各々は、例えば、液晶モノマー又は非液晶性モノマーである。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはメチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、シクロペンタノンである。第１液晶溶液を塗布する方法としては、アプリケーター法、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、インクジェット法、ダイコーティング法、キャップコーティング法等、公知慣用の方法を行うことができる。
　次に、図１０（ｅ）に示すように、複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、第１液晶層４０を形成する。例えば、紫外線を重合開始剤に照射して、複数の単量体を重合させる。複数の単量体を重合させる方法として、液晶素子の用途に応じて、適宜選択されるが、例えば、活性エネルギー線を照射する方法、又は、熱重合法が挙げられる。具体的には、紫外線を重合開始剤に照射して、複数の単量体を重合させる。
　次に、図１１（ａ）に示すように、第２基板４１０を準備する。
　次に、図１１（ｂ）に示すように、第２基板４１０の第２面上に第３電極８０を形成する。第２面は、－Ｚ方向側に位置する面を示す。例えば、第２基板４１０の第２面上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　次に、図１１（ｃ）に示すように、第３電極８０の第２面上に第２配向膜６０を形成する。例えば、第３電極８０の第２面上に第２配向剤溶液を塗布する。第２配向剤溶液は、例えばポリイミドとポリイミドを溶解する溶媒とを含有するか、又は、ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーの水溶液を含有する。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはジメチルホルムアミドである。第２配向剤溶液を塗布する方法は、第１配向剤溶液を塗布する方法と同様である。なお、第２配向膜６０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与してもよい。
　次に、図１１（ｄ）に示すように、第２液晶溶液を第２配向膜６０の第２面上に塗布する。第２液晶溶液は、複数（多数）の単量体と重合開始剤と複数（多数）の第２液晶分子とを含有する。複数の単量体の各々は、例えば、液晶モノマー又は非液晶性モノマーである。溶媒は、例えば有機溶媒であり、具体的にはメチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、シクロペンタノンである。第２液晶溶液を塗布する方法は、第１液晶溶液を塗布する方法と同様である。
　次に、図１１（ｅ）に示すように、複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、第２液晶層７０を形成する。複数の単量体を重合させる方法として、液晶素子の用途に応じて、適宜選択されるが、例えば、活性エネルギー線を照射する方法、又は、熱重合法が挙げられる。具体的には、紫外線を重合開始剤に照射して、複数の単量体を重合させる。
　次に、図１２に示すように、第２液晶層７０の第２面上に第２電極５０を形成する。例えば、第２液晶層７０上に導電性分子であるＰＥＤＯＴ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、又は、ＩＺＴＯを塗布してもよく、蒸着してもよい。
　次に、図８から図９に示すように、補助電極２５の第１面上に第１配線２６を配置するとともに、第１電極２０の第２領域１０ｂ上に第２配線２７を配置する。最後に、第２電極５０の第２面と第１液晶層４０の第１面とを貼り合わせて、液晶素子４００を製造する。
　以上、図１０～図１２を参照して説明したように、実施形態４によれば、液晶素子４００の製造方法は、液晶溶液を塗布して、液晶層を形成する。その結果、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０との各々を小さくできる。詳細には、ガラス基板とガラス基板との間に、液晶溶液を封入して液晶層を形成する場合と比較して、第１液晶層４０の厚さｄ４０と第２液晶層７０の厚さｄ７０との各々を容易に小さくできる。
　以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）～（４））。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　（１）実施形態１において、液晶層は２以上であれば、任意の数だけ形成できる。また、２以上の液晶層の各々の厚さは同じでなくてもよい。
　（２）実施形態１において、第１基板１０は、略平板形状である。ただし、第１基板１０は、凹状に湾曲していてもよく、凸状に湾曲していてもよい。また、第１基板１０の表面は、凹凸形状であってもよい。
　（３）実施形態１では、光ＳＡを、第１基板１０に対して入射角度が略９０度になるように、第１基板１０に入射させたが、第１基板１０に対して入射角度が鋭角になるように、第１基板１０に入射させることもできる。
　（４）実施形態１において、液晶層が、ネマティック液晶を含有したが、ネマティック液晶とカイラル剤とを含有してもよく、コレステリック液晶を含有してもよく、スメクチック液晶を含有してもよく、カラムナー液晶を含有してもよい。また、複数の液晶分子は、第１状態で液晶層中に、鋸歯状を形成するように配向してもよく、凹状を形成するように配向してもよく、凸状を形成するように配向してもよい。
　次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
　（実施例）
　まず、第１基板１０として、第１電極２０として作用するＩＴＯの蒸着された厚さ０．７ｍｍのガラス基板を準備した。次に、第１電極２０上に第１配向剤溶液をスピンコーティング法で塗布することにより、厚さ０．１μｍの第１配向膜３０を形成した。第１配向剤溶液は、アゾベンゼン系光配向剤と、ジメチルホルムアミドとを含有する。
　次に、第１配向膜３０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与した。
　次に、第１液晶溶液を第１配向膜３０上にスピンコーティング法で塗布した。第１液晶溶液は、９質量部の重合性ネマティック液晶（「ＬＣ２４２」、ＢＡＳＦ社製）と１質量部の光重合開始剤（「Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０４」、ＢＡＳＦ社製）と９０質量部のネマティック液晶（「ＤＬＣ－１００－２００」、ＤＩＣ社製）とを含有する。
　次に、紫外線を液晶膜に照射することにより、重合性ネマティック液晶を重合させ、厚さ約２．５μｍの第１液晶層４０を形成した。
　次に、第１液晶層４０上に導電性高分子（ＰＥＤＯＴ、Ａｌｄｒｉｃｈ）を塗布することにより、厚さ０．１μｍの第２電極５０を形成した。
　次に、第３電極８０として作用するＩＴＯの蒸着された第２基板４１０を準備し、その上に第２配向剤溶液をスピンコーティング法で塗布することにより、厚さ０．１μｍの第２配向膜６０を形成した。第２配向剤溶液は、第１配向剤溶液と同じである。
　次に、第２配向膜６０に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与した。
　次に、第２液晶溶液を第２配向膜６０上にスピンコーティング法で塗布した。第２液晶溶液は、第１液晶溶液と同じである。
　次に、紫外線を液晶膜に照射することにより、重合性ネマティック液晶を重合させ、厚さ約２．５μｍの第２液晶層７０を形成した。
　次に、第１液晶基板の第２電極５０と、第２液晶基板の第２液晶層７０とを張り合わせることでサンドイッチ型の素子を作製した。このとき、第１電極２０と第３電極８０は等電位となるよう導体で接触させる一方で、第２電極５０は電気的に接触しないように電気的リード線を配線した。その結果、実施例に係る液晶素子が得られた。
　＜実施例に係る液晶素子の評価＞
　実施例に係る液晶素子において、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧印加することで、第１状態と第２状態との間での状態の切り替えを試みた。第１状態では、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧１０Ｖを印加した。第２状態では、電位を印加しなかった。第１状態と第２状態との間の遷移は、透過軸の直交した偏光子の間に、液晶素子の配向容易軸が偏光子の透過軸と４５°の角度をなすように設置した際の透過率の変化より検出した。図１３は、実施例に係る液晶素子の透過率を示す図である。縦軸は、透過率を示す。横軸は、波長を示す。
　図１３に示すように、実施例に係る液晶素子において、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧１０Ｖを印加することで、透過率が変化した。このことから、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧１０Ｖを印加することで、第１状態と第２状態との間での状態の切り替えがなされていることを確認した。
（比較例）
　実施例に係る液晶素子の効果を確認するために、実施例の液晶素子における液晶層の総合的な厚さ（約５ミクロン）をもつが、中間に第２電極５０をもたない素子（比較例に係る液晶素子）を作製し、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧印加することで、第１状態と第２状態との間での状態の切り替えを試みた。
　すなわち、ＩＴＯ電極を付与した２枚のガラス基板に配向膜を製膜し、ＵＶ照射を行うことで一軸配向性を付与した。
　２枚のガラス基板を５ミクロンの空隙を設けて貼り合わせた後、第１液晶溶液を空隙間に浸透させた。液晶の配向を確認したあとにＵＶ照射を行うことにより、液晶モノマーを重合させ、５μｍの厚さの液晶層を得た。
　＜比較例に係る液晶素子の評価＞
　比較例１に係る液晶素子の第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧印加することで、第１状態と第２状態との間での状態の切り替えを試みた。第１状態では、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧１０Ｖを印加した。第２状態では、電位を印加しなかった。第１状態と第２状態との間の遷移は、透過軸の直交した偏光子の間に、素子の配向容易軸が偏光子の透過軸と４５°の角度をなすように設置した際の透過率の変化より検出した。図１４は、比較例に係る液晶素子の透過率を示す図である。縦軸は、透過率を示す。横軸は、波長を示す。
　図１４に示すように、比較例に係る液晶素子において、第１電極２０と第３電極８０とに周波数１ｋＨｚの矩形波状の電圧１０Ｖを印加することで、透過率は変化しなかった。透過率の優位な変化を確認する、すなわち、第１状態と第２状態との間での状態の切り替えを行うには、２０Ｖの電圧を印加する必要があった。
　以上のことから、実施例に係る液晶素子によれば、第１電極２０と第２電極５０との電位差を１０Ｖとして、複数の液晶分子の配向を変化できた。一方、比較例に係る液晶素子では、第１電極２０と第２電極５０との電位差を２０Ｖとしなければ、複数の液晶分子の配向を変化させられなかった。
　実施例に係る液晶素子において、複数の液晶分子の配向を変化される電圧が約半分になったことは、同じ液晶層厚をもちながら液晶層の中間位置に第２電極５０が存在することで、電界強度（電位差／（電位差のかかる距離））が増大したことによる。
　本発明は、液晶素子を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
　２０　　第１電極
　４０　　第１液晶層
　５０　　第２電極
　７０　　第２液晶層
　８０　　第３電極
　１００　　液晶素子

Claims (10)

  1. 　光透過性を有する第１電極と、
    　第１高分子と複数の第１液晶分子とを含有する第１液晶層と、
    　光透過性を有する第２電極と、
    　第２高分子と複数の第２液晶分子とを含有する第２液晶層と、
    　光透過性を有する第３電極と
    を備え、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１液晶層は配置され、
    　前記第２電極と前記第３電極との間に、前記第２液晶層は配置され、
    　前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極が所定方向に沿って積層され、
    　前記第１高分子は、前記第１液晶層中で三次元網目構造を形成し、
    　前記第２高分子は、前記第２液晶層中で三次元網目構造を形成し、
    　第１状態と第２状態とのうちのいずれかの状態に切り替えられ、
    　前記第１状態では、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向に沿って配向され、
    　前記第２状態では、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向と交差する方向に沿って配向される、液晶素子。
  2. 　前記第１状態では、前記第１電極と前記第２電極との間、並びに、前記第１電極と前記第２電極との間に、電位差が形成されることで、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向に沿って配向され、
    　前記第２状態では、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とに電位差が形成されないことで、前記複数の第１液晶分子及び前記複数の第２液晶分子の各々は、前記所定方向と交差する方向に沿って配向される、請求項１に記載の液晶素子。
  3. 　前記第１状態では、前記第１電極と前記第３電極とを第１電位に保持するとともに、前記第２電極を、前記第１電位と異なる第２電位に保持し、
    　前記第２状態では、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極との間に電位差が形成されない、請求項１又は請求項２に記載の液晶素子。
  4. 　光が前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極とを通過し、
    　前記第１状態では、第１光を出射し、
    　前記第２状態では、第２光を出射し、
    　前記第１光の位相と前記第２光の位相とは異なるか、前記第１光の波長と前記第２光の波長とは異なるか、前記第１光の光量と前記第２光の光量とが異なるか、前記第１光の偏光状態と前記第２光の偏光状態とが異なるか、或いは、前記第１光の進行方向と前記第２光の進行方向とが異なる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液晶素子。
  5. 　第３高分子と複数の第３液晶分子とを含有する第３液晶層と、
    　光透過性を有する第４電極と
    を更に備え、
    　前記第３電極と前記第４電極との間に、前記第３液晶層は配置され、
    　前記第３高分子は、前記第３液晶層中で三次元網目構造を形成する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶素子。
  6. 　前記複数の第１液晶分子の配向を規定する第１配向膜と、
    　前記複数の第２液晶分子の配向を規定する第２配向膜と
    を更に備え、
    　前記第１液晶層と前記第１電極又は前記第２電極との間に、前記第１配向膜は配置され、
    　前記第２液晶層と前記第２電極又は前記第３電極との間に、前記第２配向膜は配置される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液晶素子。
  7. 　前記第１液晶層は、前記第１液晶層が形成されるときに前記第１液晶層の表面を調整する表面調整剤を更に含有し、
    　前記第２液晶層は、前記第１液晶層が形成されるときに前記第１液晶層の表面を調整する前記第２液晶層の表面を調整するための表面調整剤を更に含有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液晶素子。
  8. 　光透過性を有する第１基板と、
    　第２基板と
    を更に備え、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に、前記第１電極と前記第１液晶層と前記第２電極と前記第２液晶層と前記第３電極とが配置される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液晶素子。
  9. 　前記第１高分子及び前記第２高分子の各々は、複数の液晶モノマーが重合されたものである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液晶素子。
  10. 　光透過性を有する基板を準備する工程と、
    　前記基板上に第１電極を形成する工程と、
    　複数の単量体と複数の液晶分子とを含有する液晶溶液を前記第１電極上に塗布する工程と、
    　前記複数の単量体を重合させることにより、三次元網目構造を形成する高分子を形成し、液晶層を形成する工程と、
    　前記液晶層上に第２電極を形成する工程と、
    　前記複数の液晶分子の配向を規定する配向膜を形成する工程と、
    　前記配向膜に直線偏光を照射することで、一軸配向性を付与する工程と
    を含む、液晶素子の製造方法。
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WO2018066555A1 (ja) * 2016-10-03 2018-04-12 凸版印刷株式会社 調光シート、および、画像撮影システム
JP2021060521A (ja) * 2019-10-08 2021-04-15 大日本印刷株式会社 調光フィルム及び調光装置
JP2021063156A (ja) * 2019-10-10 2021-04-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 光散乱型液晶組成物及びそれを含有する調光素子、並びにそれらを備えたスマートウィンドウ

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