JP2005018027A - 多孔質体層を有する液晶素子、多孔質体膜の製造方法および多孔質体層を有する液晶素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、2枚の基板1,2に挟持され多孔質体層3、電極4、液晶層6、電極5、吸収層7とこの順に積層された液晶素子であり、低屈折率な多孔質体膜を用いることによって、素子内の層構造に大きな屈折率差を形成でき、高反射率の散乱型の液晶素子を形成することができる。
【選択図】 図1
Description
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における液晶素子は、光の透過率を制御する液晶層と多孔質体層を有するものである。多孔質体層は、中空細孔のため母材材料よりも屈折率が低下し、一般的に屈折率の低い高分子材料(屈折率n=約1.34)および無機材料(n=約1.38)より低い屈折率を示すため低屈折率材料として有用である。
(実施例1)
TEOS:水:エタノール:濃塩酸のモル比が1:5:5:0.005〜0.05となる混合溶液を70℃に加熱し、3時間攪拌する。その溶液に界面活性剤であるポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイドブロック共重合体(EO-b-PO-b-EO)のエタノール溶液を加え攪拌した後、2〜6時間静置して、界面活性剤の存在下、ケイ素アルコキシドを酸性条件で加水分解したゾル溶液を得た。最終的なゾル溶液の組成は、TEOS:水:エタノール:濃塩酸:EO-b-PO-b-EOは、モル比で1:5:10:0.005〜0.05:0.02であった。
ガラス基板上に吸収層として黒色樹脂を設け、その上に実施例1に示したゾル溶液をスピン塗布し、110℃にて乾燥後、オゾン雰囲気下で20分間暴露し、実施例1と同様のHMDS処理をすることにより多孔質体層を有する基板を得た。その基板の多孔質体層上に再度ITOをスパッタすることにより、図2に示す基板1、2に挟持され、視認側から電極4、液晶層6、電極5、多孔質体層3、吸収層7と、この順に積層された液晶素子を作製し、実施例1と同様な反射率の測定を行った。なお、電極には、ITOを用いて厚み約30nmとした、液晶層には高分子分散型液晶を用いた。その結果は、反射率が約30%となった。
実施例1の界面活性剤をEO-b-PO-b-EOからPEOにした以外は、同様の操作で作製したゾル溶液を用意した。実施例2と同様にガラス基板上に吸収層として黒色樹脂を設けた基板に、ゾル溶液をスピン塗布し、110℃で乾燥後、オゾン雰囲気下で20分間暴露し、実施例1と同様のHMDS処理をすることにより、多孔質体層を有する基板を得た。その基板の多孔質体層上に再度ITOをスパッタすることにより、図2に示す液晶素子を作製し、実施例1と同様な反射率の測定を行った。なお、電極にはITOを用い、厚み約30nmとした。液晶層には、高分子分散型液晶を用いた。その結果反射率は約25%であった。
実施例1のゾル溶液にPPOを数10重量%添加した以外は同様の操作で作製したゾル溶液を用意した。実施例2と同様にガラス基板上に吸収層として黒色樹脂を基板に、このゾル溶液をスピン塗布し、110℃で乾燥後、オゾン雰囲気下で20分間暴露し、実施例1と同様のHMDS処理することにより多孔質体層を有する基板を得た。その基板の多孔質体層上に再度ITOをスパッタすることにより、図2に示す液晶素子を作製し、実施例1と同様な反射率の測定を行った。なお、電極にはITOを用い、厚み約30nmとした。液晶層には高分子分散型液晶を用いた。その結果、反射率は約35%であった。
実施例2〜4における素子の比較例として、多孔質体層を持たない以外は同様に図3に示す基板1、2に挟持され、視認側から電極4、液晶層6、電極5、吸収層7と、この順に積層された液晶素子を作製した。なお、電極にはITOを用い厚み約30nmとした。液晶層には、高分子分散型液晶を用いた。反射率は約3%であった。
以下に、実施例および比較例の結果を表1にまとめる。
本発明の第2の実施形態では、多孔質体層に隣接する層が多孔質体の細孔内に浸入することを防止し、低屈折率層による界面反射の効果を十分に発揮させることにより、素子の反射率をより一層向上させることを目的としている。
光の透過率を制御する液晶層15と多孔質体層12を持つ液晶素子の多孔質体層12の表面の開口部が塞がっていることによって、低屈折率による界面反射の効果を十分に発揮させることにより、より一層反射率の高い液晶素子を作製することができる。多孔質体の表面の開口部を塞ぐ一つの形態として多孔質体層12と液晶層15との間に多孔質体の表面の細孔を覆う層17を積層することによっても同様の効果が得られる。
(実施例5)
オルトケイ酸テトラエチル(TEOS):水:エタノール:塩酸がモル比で1:5:5:0.02−0.1となる混合溶液を50℃に加熱しながら3時間攪拌してシリカゾルを作製した。得られた溶液に界面活性剤としてポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシドブロック共重合体(EO-b-PO-b-EO)のエタノール溶液を加えて攪拌した後に1時間放置し、ゾル溶液を得た。最終的なゾル溶液の組成は、TEOS:水:エタノール:塩酸:EO-b-PO-b-EOはモル比で1:5:36:0.02−0.01であった。
実施例1と同様に、基板10,11上に光吸収層16、電極13,14を設け、その上に多孔質体層12を作製した。多孔質体層12の表面の細孔を覆う層として、二酸化チタンの層をスパッタリングで成膜することを除いては、実施例1と同様の方法で液晶素子を作製した。液晶層15には、高分子分散型液晶(大日本インキ化学工業製 PNM−101)を用い、液晶層15の厚みは約20μmとした。その結果、反射率は9.5%であった。
ガラス基板に透明電極としてITOをスパッタにより成膜したもの(上基板10)と、光吸収層16として黒色樹脂を設けてからITOを成膜したもの(下基板11)を用意した。
上基板10に、実施例と同様に多孔質シリカ層を形成し、その上に多孔質体層の表面の細孔を覆う層17として、二酸化チタンの層をスパッタリングで成膜した。これを下基板11と組み合わせ、図7に示すような構成の液晶素子を作製した。液晶層15には、高分子分散型液晶(大日本化学工業製 PNM−101)を用い、液晶層の厚みは約20μmとした。その結果、反射率は7.0%であった。
ガラス基板を二枚用意し、うち一枚には光吸収層16として黒色樹脂を形成した。両基板10,11上にそれぞれ実施例1と同様にして多孔質シリカ層を形成し、さらにそれらの上にITOをスパッタにより成膜して表面の細孔を覆う層17としてITOの厚みは約50nmとした。
これらの基板を組み合わせて、図5に示すような構成の液晶素子を作製した。液晶層15には高分子分散型液晶(大日本インキ化学工業製 PNM−101)を用い、液晶層15の厚みは約20μmとした。その結果、反射率は11.0%であった。
実施例1、2に比較例として、多孔質体層の表面の細孔を覆う層を持たない液晶素子を作製した。電極にはITOを用い、液晶層には高分子分散型液晶(大日本インキ化学工業製 PNM−101)を用い、その厚みは約20μmとした。その結果、反射率は6.0%であった。
また、高分子分散型液晶を利用するので、散乱状態のより明るく、すばやく書き換え可能で、作製が簡便である。
3,12 多孔質体層
4,5,13,14 電極
6,15 液晶層
7,16 吸収層
8 受光ユニット
9 光源
17 多孔質体層を覆う層
Claims (32)
- 少なくとも一対の基板に挟持された光の透過率を制御する液晶層と、
少なくとも一方の基板に多孔質体層が形成されていることを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子。 - 前記液晶層は、光の散乱状態と透過状態との間を制御することを特徴とする請求項1記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記基板に電極が形成され、前記液晶層を電界駆動によって制御することを特徴とする請求項1または2記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記液晶層が高分子分散型液晶であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層が少なくともメソ領域、マイクロ領域の細孔径を備える構造を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層が、0.5から50nmの細孔径を備える構造を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層が金属酸化物の多孔質体であることを特徴とする多孔質体層を有する請求項1から6のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層が、ケイ素酸化物の多孔質体であることを特徴とする多孔質体層を有する請求項1から7のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 光吸収層が、視認面と反対側基板に隣接して形成されたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層は、該多孔質体層の表面の開口部が塞がった多孔質体層を有することを特徴とする請求項1記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層と前記液晶層との間には、多孔質体の表面の細孔を覆う層を積層することを特徴とする請求項1記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層の表面の細孔を覆う層の屈折率が、前記多孔質体層よりも高いことを特徴とする請求項11記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層の表面の細孔を覆う層の屈折率が、液晶層の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項11または12記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体を液晶層よりも視認面側に配置することを特徴とする請求項11記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記液晶層を前記多孔質体層よりも視認面側に配置することを特徴とする請求項11記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体層を液晶層の上側および下側に配置することを特徴とする請求項11記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記多孔質体の表面の細孔を覆う層が、透明金属酸化物からなることを特徴とする請求項12または13記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記透明金属酸化物に含まれる金属が、ケイ素、チタン、亜鉛、ジルコニウム、インジウム、スズ、タンタルからなる群から選ばれる少なくとも1種を主成分とするものであることを特徴とする請求項17記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 前記透明金属酸化物は、導電性を有することを特徴とする請求項17または18記載の多孔質体層を有する液晶素子。
- 界面活性剤が添加された、金属アルコキシドを酸性条件で加水分解して得られるゾル溶液を塗布する塗布行程と、
前記塗布行程により塗布されたゾル溶液を乾燥させることにより界面活性剤分散金属酸化物膜を得る乾燥工程と、
前記界面活性剤分散金属膜を焼成することによって界面活性剤を除去する焼成行程によって多孔質体を得ることを特徴とする多孔質体膜の製造方法。 - 界面活性剤が添加された、金属アルコキシドを酸性条件で加水分解して得られるゾル溶液を塗布する塗布行程と、
前記塗布行程により塗布されたゾル溶液を乾燥させることにより界面活性剤分散金属酸化物を得る乾燥工程と、
前記界面活性剤分散金属酸化物膜を溶媒で洗浄することによって界面活性剤を除去する洗浄工程によって多孔質体を得ることを特徴とする多孔質体膜の製造方法。 - 界面活性剤が添加された、金属アルコキシドを酸性条件で加水分解して得られるゾル溶液を塗布する行程と、
前記塗布行程により塗布されたゾル溶液を乾燥させることにより界面活性剤分散金属酸化物を得る乾燥工程と、
前記界面活性剤分散金属酸化物膜をオゾン雰囲気下で前記界面活性剤を除去するオゾン酸化除去行程によって多孔質体を得ることを特徴とする多孔質体膜の製造方法。 - 前記ゾル溶液にアルキルトリアルコキシシランあるいはジアルキルジアルコキシシランあるいはトリアルキルアルコキシシランを添加することを特徴とする請求項19から21のいずれか1項に記載の多孔質体膜の製造方法。
- 前記ゾル溶液にアルキルトリクロロシシランあるいはジアルキルジクロロシランあるいはトリアルキルクロロシランを添加することを特徴とする請求項19から21のいずれか1項に記載の多孔質体膜の製造方法。
- 前記多孔質体は、前記界面活性剤の除去行程後、疎水化処理工程によって疎水化することを特徴とする請求項20から22のいずれか1項に記載の多孔質体膜の製造方法。
- 前記ゾル溶液中に疎水化処理剤を添加することを特徴とする請求項23または24記載の多孔質体膜の製造方法。
- 視認側とする多孔質体膜を設けた第1の基板に、透明電極を成膜する成膜行程と、
第2の基板に吸収層と多孔質体膜、透明電極をこの順に積層する行程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の透明電極側で液晶層を挟持する挟持行程とを有することを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。 - 視認側とする多孔質体膜を設けた第1の基板に、透明電極を成膜する成膜行程と、
第2の基板に吸収層と透明電極を、この順に積層する行程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の透明電極側で液晶層を挟持する挟持行程とを有することを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。 - 視認側とする第1の基板に、透明電極を成膜する成膜行程と、
第2の基板に吸収層と多孔質体膜、透明電極をこの順に積層する行程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の透明電極側で液晶層を挟持する挟持行程とを有することを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。 - 多孔質体膜を設けた第1の基板に、透明電極を成膜する成膜行程と、
第2の基板に多孔質体膜と透明電極を、この順に積層する行程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の透明電極側で液晶層を挟持する挟持行程とを有することを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。 - 多孔質体膜を設けた第1の基板に、透明電極を成膜する成膜行程と、
第2の基板に透明電極を成膜する行程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の透明電極側で液晶層を挟持する挟持行程とを有することを特徴とする多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。 - 前記多孔質体膜は、請求項20から26のいずれか1項に記載の多孔質体膜の製造方法によって得られた多孔質体膜であることを特徴とする請求項27から31のいずれか1項に記載の多孔質体層を有する液晶素子の製造方法。
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