JP3216869B2 - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータなどの平面ディスプレイ装置、液晶テレビジョン
装置、携帯用ディスプレイ装置および、ペン入力で表示
部と入力部が一体化している素子などに用いられる液晶
表示素子およびその製造方法に関する。
ュータなどの平面ディスプレイ装置、液晶テレビジョン
装置、携帯用ディスプレイ装置および、ペン入力で表示
部と入力部が一体化している素子などに用いられる液晶
表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気光学効果を利用した表示素子として
ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイスティッドネマティ
ック）、ＳＴＮ（スーパーツイスティッドネマティッ
ク）、ＥＣＢ、ＦＬＣなどのモードが実用化されてい
る。
ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイスティッドネマティ
ック）、ＳＴＮ（スーパーツイスティッドネマティッ
ク）、ＥＣＢ、ＦＬＣなどのモードが実用化されてい
る。
【０００３】一方、偏光板を要さず液晶の散乱を利用し
たものとしては、動的散乱（ＤＳ）効果および相転移
（ＰＣ）効果などがある。
たものとしては、動的散乱（ＤＳ）効果および相転移
（ＰＣ）効果などがある。
【０００４】最近、偏光板を要さず、しかも配向処理を
不要とするものとして、液晶の複屈折率を利用し、透明
または白濁状態を電気的にコントロールする方法が提案
されている。この方法は、基本的には液晶分子の常光屈
折率と支持媒体の屈折率とを一致させ、電圧を印加して
液晶の配向が揃うときに、透明状態を表示し、電圧無印
加時には、液晶分子の配向の乱れによる光散乱状態の白
濁状態を表示している。
不要とするものとして、液晶の複屈折率を利用し、透明
または白濁状態を電気的にコントロールする方法が提案
されている。この方法は、基本的には液晶分子の常光屈
折率と支持媒体の屈折率とを一致させ、電圧を印加して
液晶の配向が揃うときに、透明状態を表示し、電圧無印
加時には、液晶分子の配向の乱れによる光散乱状態の白
濁状態を表示している。
【０００５】このような方法として、特表昭６１−５０
２１２８号公報に、液晶と光硬化性樹脂または熱硬化性
樹脂とを混合して樹脂を硬化させることにより、液晶を
析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方法が開示されて
いる。
２１２８号公報に、液晶と光硬化性樹脂または熱硬化性
樹脂とを混合して樹脂を硬化させることにより、液晶を
析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方法が開示されて
いる。
【０００６】また、非散乱型で偏光板を用いて液晶セル
の視角特性を改善する方法として、特開平５−２７２４
２号公報に、液晶と光硬化性樹脂との混合物から相分離
により、液晶と高分子材料の複合材料を作成する方法が
開示されている。このような相分離は、光重合時にホト
マスクなどで選択的に光照射の強弱制御をすることによ
り行うことができる。
の視角特性を改善する方法として、特開平５−２７２４
２号公報に、液晶と光硬化性樹脂との混合物から相分離
により、液晶と高分子材料の複合材料を作成する方法が
開示されている。このような相分離は、光重合時にホト
マスクなどで選択的に光照射の強弱制御をすることによ
り行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示素
子、特に反射型の液晶表示素子においては、その視認性
において素子全体の明るさが重要なファクターとなって
いる。特に、液晶の配向の機械的ショック、またはその
圧力に対して安定化させるために、液晶部分を高分子層
で囲ったポリマーマトリクス方式が提案されると、高分
子層のために全体的に暗くなる表示は大きな問題となっ
ていた。
子、特に反射型の液晶表示素子においては、その視認性
において素子全体の明るさが重要なファクターとなって
いる。特に、液晶の配向の機械的ショック、またはその
圧力に対して安定化させるために、液晶部分を高分子層
で囲ったポリマーマトリクス方式が提案されると、高分
子層のために全体的に暗くなる表示は大きな問題となっ
ていた。
【０００８】それを解決するために、特願平６−１７２
７４０号公報「液晶表示素子およびその製造方法」にお
いて、高分子層を液晶層と同様に配向させた液晶表示素
子が提案されている。この方法によると、異方性を示す
高分子材料を配向させたまま、高分子材料と液晶材料の
相分離によって高分子材料を分離固定しなければならな
かったが、配向したままの高分子層の分離固定は難し
く、その具体的手段については開示されていなかった。
また、このように、配向したままの分離固定が難しい高
分子材料が高分子層全体を構成するために、明るさの最
適化が困難であった。
７４０号公報「液晶表示素子およびその製造方法」にお
いて、高分子層を液晶層と同様に配向させた液晶表示素
子が提案されている。この方法によると、異方性を示す
高分子材料を配向させたまま、高分子材料と液晶材料の
相分離によって高分子材料を分離固定しなければならな
かったが、配向したままの高分子層の分離固定は難し
く、その具体的手段については開示されていなかった。
また、このように、配向したままの分離固定が難しい高
分子材料が高分子層全体を構成するために、明るさの最
適化が困難であった。
【０００９】また、このような異方性を持つ高分子材料
は、一般に堅牢性をも保持すると期待するのは困難であ
り、素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずることが
多く、それらの最適化のために、高分子材料の選択が制
限されることも多かった。
は、一般に堅牢性をも保持すると期待するのは困難であ
り、素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずることが
多く、それらの最適化のために、高分子材料の選択が制
限されることも多かった。
【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、異方性を持つ高分子材料を容易に分離固定できて明
るさの最適化を図ることができ、また、堅牢性をも確保
することができる液晶表示素子およびその製造方法を提
供することを目的とする。
で、異方性を持つ高分子材料を容易に分離固定できて明
るさの最適化を図ることができ、また、堅牢性をも確保
することができる液晶表示素子およびその製造方法を提
供することを目的とする。
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明の 液晶表示素子
は、一対の電極基板間に、パターン化された高分子層
と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれた液晶層
とが挟持された液晶表示素子であって、該高分子層は、
一方または両方の該電極基板の配向規制力によって配向
された状態で、一部または全部が液晶性を示す重合前駆
体の重合から形成されている光学的異方性を持つ樹脂層
と、異方性を持たない樹脂層とが積層されてなるもので
あり、そのことにより上記目的が達成される。また、好
ましくは、この液晶表示素子における高分子層のうち光
学的異方性を持つ樹脂層の厚さはセルギャップの２０％
〜８０％である。さらに、好ましくは、本発明の液晶表
示素子における高分子層のパターン化された形状は、電
極基板上の電極に平行なストライプ形状であり、該スト
ライプ形状が互いに直交するように該電極基板が対向し
て張り合わされている。
は、一対の電極基板間に、パターン化された高分子層
と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれた液晶層
とが挟持された液晶表示素子であって、該高分子層は、
一方または両方の該電極基板の配向規制力によって配向
された状態で、一部または全部が液晶性を示す重合前駆
体の重合から形成されている光学的異方性を持つ樹脂層
と、異方性を持たない樹脂層とが積層されてなるもので
あり、そのことにより上記目的が達成される。また、好
ましくは、この液晶表示素子における高分子層のうち光
学的異方性を持つ樹脂層の厚さはセルギャップの２０％
〜８０％である。さらに、好ましくは、本発明の液晶表
示素子における高分子層のパターン化された形状は、電
極基板上の電極に平行なストライプ形状であり、該スト
ライプ形状が互いに直交するように該電極基板が対向し
て張り合わされている。
【００１３】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子における高分子層のパターン化された形状はマトリク
ス形状である。
子における高分子層のパターン化された形状はマトリク
ス形状である。
【００１４】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子における高分子層のうち光学的異方性を持つ樹脂層が
６０度〜１００度の角度でツイスト配向している。
子における高分子層のうち光学的異方性を持つ樹脂層が
６０度〜１００度の角度でツイスト配向している。
【００１５】
【００１６】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、一対の電極基板間に、パターン化された高分子層
と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれる液晶層
とを挟持する液晶表示素子の製造方法であって、予め一
方または両方の電極基板に、該電極基板の配向規制力に
よって配向された状態で、一部または全部が液晶性を示
す重合前駆体の重合から形成される光学的異方性を持つ
樹脂層の厚みがセルギャップより小さい液晶セルを得、
該液晶セルに、光学的異方性を持たない高分子材料と液
晶材料の混合物を注入し、該光学的異方性を持たない高
分子樹脂を露光重合し、該高分子材料と液晶材料の相分
離によって得られる樹脂層を、該光学的異方性を持つ樹
脂層に積層して該高分子層を形成するものであり、その
ことにより上記目的が達成される。
は、一対の電極基板間に、パターン化された高分子層
と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれる液晶層
とを挟持する液晶表示素子の製造方法であって、予め一
方または両方の電極基板に、該電極基板の配向規制力に
よって配向された状態で、一部または全部が液晶性を示
す重合前駆体の重合から形成される光学的異方性を持つ
樹脂層の厚みがセルギャップより小さい液晶セルを得、
該液晶セルに、光学的異方性を持たない高分子材料と液
晶材料の混合物を注入し、該光学的異方性を持たない高
分子樹脂を露光重合し、該高分子材料と液晶材料の相分
離によって得られる樹脂層を、該光学的異方性を持つ樹
脂層に積層して該高分子層を形成するものであり、その
ことにより上記目的が達成される。
【００１７】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子の製造方法において、高分子層のうち光学的異方性を
持つ樹脂層を６０度〜１００度の角度でツイスト配向さ
せる。
子の製造方法において、高分子層のうち光学的異方性を
持つ樹脂層を６０度〜１００度の角度でツイスト配向さ
せる。
【００１８】
【００１９】さらに、本発明の液晶表示素子は、一対の
電極基板間に、パターン化された高分子層と、該高分子
層に部分的または全体的に囲まれた液晶層とが挟持され
た液晶表示素子であって、一方または両方の該電極基板
の表面上に、該表面とは表面張力の異なる薄膜を電極形
状に一致させてパターン化した表面処理が実施されてお
り、該高分子層は、一方または両方の該電極基板上の表
面処理によって、該電極の周囲にパターン化されて設け
られているとともに、一方または両方の該電極基板の配
向規制力によって配向された状態で、該高分子層の一部
が液晶性を示す重合前駆体の重合から形成されているも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
電極基板間に、パターン化された高分子層と、該高分子
層に部分的または全体的に囲まれた液晶層とが挟持され
た液晶表示素子であって、一方または両方の該電極基板
の表面上に、該表面とは表面張力の異なる薄膜を電極形
状に一致させてパターン化した表面処理が実施されてお
り、該高分子層は、一方または両方の該電極基板上の表
面処理によって、該電極の周囲にパターン化されて設け
られているとともに、一方または両方の該電極基板の配
向規制力によって配向された状態で、該高分子層の一部
が液晶性を示す重合前駆体の重合から形成されているも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
【００２１】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子における高分子層は、前記液晶性を示す重合前駆体
と、液晶性を示さない重合前駆体との混合物からなって
いる。さらに、本発明の液晶表示素子における液晶性を
示す重合前駆体と、液晶性を示さない重合前駆体との混
合物である重合前駆体の液晶転移点が、前記高分子層に
囲まれた液晶の転移点よりも２０℃以上低いことが望ま
しい。
子における高分子層は、前記液晶性を示す重合前駆体
と、液晶性を示さない重合前駆体との混合物からなって
いる。さらに、本発明の液晶表示素子における液晶性を
示す重合前駆体と、液晶性を示さない重合前駆体との混
合物である重合前駆体の液晶転移点が、前記高分子層に
囲まれた液晶の転移点よりも２０℃以上低いことが望ま
しい。
【００２２】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子における液晶性を示す重合前駆体と、液晶性を示さな
い重合前駆体との混合物である重合前駆体組成物と高分
子層に囲まれた液晶との混合物が１０℃以上の温度で液
晶−等方相２相領域を持つ。さらに、好ましくは、本発
明の液晶表示素子における液晶性を示さない重合前駆体
が、アクリレートまたはメタクリレート系の重合前駆体
である。
子における液晶性を示す重合前駆体と、液晶性を示さな
い重合前駆体との混合物である重合前駆体組成物と高分
子層に囲まれた液晶との混合物が１０℃以上の温度で液
晶−等方相２相領域を持つ。さらに、好ましくは、本発
明の液晶表示素子における液晶性を示さない重合前駆体
が、アクリレートまたはメタクリレート系の重合前駆体
である。
【００２３】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子の製造方法は、一対の電極基板のうち少なくとも一方
の電極基板の表面上に、該表面とは表面張力の異なる薄
膜を電極形状にパターン化して形成し、該パターン化さ
れた薄膜を有する電極基板を用いてセルを形成し、該セ
ル中に一部または全部が液晶性を示す重合前駆体組成物
と液晶組成物の混合物を注入して、該パターン化された
薄膜の位置に対応するように該重合前駆体組成物と液晶
とを相分離させ、該一対の電極基板間に、該重合前駆体
組成物と液晶が一方または両方の該電極基板の配向規制
力によって配向された状態で、該相分離した重合前駆体
組成物に光エネルギーを照射して露光重合させて該高分
子層を形成するとともに、該高分子層で部分的または全
体的に囲まれた液晶層を形成するものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
子の製造方法は、一対の電極基板のうち少なくとも一方
の電極基板の表面上に、該表面とは表面張力の異なる薄
膜を電極形状にパターン化して形成し、該パターン化さ
れた薄膜を有する電極基板を用いてセルを形成し、該セ
ル中に一部または全部が液晶性を示す重合前駆体組成物
と液晶組成物の混合物を注入して、該パターン化された
薄膜の位置に対応するように該重合前駆体組成物と液晶
とを相分離させ、該一対の電極基板間に、該重合前駆体
組成物と液晶が一方または両方の該電極基板の配向規制
力によって配向された状態で、該相分離した重合前駆体
組成物に光エネルギーを照射して露光重合させて該高分
子層を形成するとともに、該高分子層で部分的または全
体的に囲まれた液晶層を形成するものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子の製造方法は、一対の電極基板間に、パターン化され
た高分子層と、該高分子層で部分的または全体的に囲ま
れる液晶層とを挟持する液晶表示素子の製造方法であっ
て、予め一方または両方の基板に配向処理の施された任
意の基板に、液晶性を示す重合前駆体を特定配向させた
状態に重合パターン化しておき、該任意の基板上に形成
された光学的異方性を持つ特定配向した高分子層を、配
向処理の施された一方または両方の該電極基板に転写す
ることによリ光学的異方性を持つ特定配向した高分子層
を得た後、該高分子層の厚みより、セルギャップのほう
が大きくなるように、該一対の電極基板を貼リ合わせて
液晶セルを得、該液晶セルに、光学的異方性を持たない
高分子材料と液晶材料の混合物を注入し、該光学的異方
性を持たない高分子樹脂を露光重合し、該高分子材料と
液晶材料の相分離によって得られる樹脂層を、該光学的
異方性を持つ樹脂層に積層して該高分子層を形成するも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
子の製造方法は、一対の電極基板間に、パターン化され
た高分子層と、該高分子層で部分的または全体的に囲ま
れる液晶層とを挟持する液晶表示素子の製造方法であっ
て、予め一方または両方の基板に配向処理の施された任
意の基板に、液晶性を示す重合前駆体を特定配向させた
状態に重合パターン化しておき、該任意の基板上に形成
された光学的異方性を持つ特定配向した高分子層を、配
向処理の施された一方または両方の該電極基板に転写す
ることによリ光学的異方性を持つ特定配向した高分子層
を得た後、該高分子層の厚みより、セルギャップのほう
が大きくなるように、該一対の電極基板を貼リ合わせて
液晶セルを得、該液晶セルに、光学的異方性を持たない
高分子材料と液晶材料の混合物を注入し、該光学的異方
性を持たない高分子樹脂を露光重合し、該高分子材料と
液晶材料の相分離によって得られる樹脂層を、該光学的
異方性を持つ樹脂層に積層して該高分子層を形成するも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子の製造方法における特定配向が、６０度〜１００度の
ツイスト配向である。
子の製造方法における特定配向が、６０度〜１００度の
ツイスト配向である。
【００２９】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示素
子において、高分子層を形成する重合前駆体は、所定温
度範囲で液晶性を示すかまたは液晶に溶解して液晶相を
示し、該重合前駆体の複屈折率が非重合性液晶の複屈折
率とほぼ一致している。
子において、高分子層を形成する重合前駆体は、所定温
度範囲で液晶性を示すかまたは液晶に溶解して液晶相を
示し、該重合前駆体の複屈折率が非重合性液晶の複屈折
率とほぼ一致している。
【００３０】上記構成により、以下、その作用を説明す
る。
る。
【００３１】本発明において、液晶層を囲む高分子層
は、電極基板の配向規制力によって配向された状態で、
液晶性を示す重合前駆体の重合によって得られている。
このように、重合前駆体状態で液晶性を示す材料を利用
することで、重合前に予め基板上に施してある配向処理
によって容易に複屈折を示す領域が生じ、そのまま重合
固定化するだけで、配向した状態のままで高分子層が容
易に分離固定できて、異方性を示す高分子層を形成する
ことが可能となる。また、この高分子層も液晶層と同様
の配向状態で複屈折性を持たせているので、高分子層と
液晶層の光透過率が近くなって絵素以外の領域も明るく
なり、特に反射型セルでは全体として明るい表示とな
る。
は、電極基板の配向規制力によって配向された状態で、
液晶性を示す重合前駆体の重合によって得られている。
このように、重合前駆体状態で液晶性を示す材料を利用
することで、重合前に予め基板上に施してある配向処理
によって容易に複屈折を示す領域が生じ、そのまま重合
固定化するだけで、配向した状態のままで高分子層が容
易に分離固定できて、異方性を示す高分子層を形成する
ことが可能となる。また、この高分子層も液晶層と同様
の配向状態で複屈折性を持たせているので、高分子層と
液晶層の光透過率が近くなって絵素以外の領域も明るく
なり、特に反射型セルでは全体として明るい表示とな
る。
【００３２】また、一般に液晶性を示す重合前駆体から
選ばれた樹脂は、剛直性が十分でないことがあり、表示
品位、配向の耐圧力性という本来の高分子層の効果を若
干損なうことがあるが、液晶性を示す重合前駆体から得
られた高分子層と、剛直な高分子層を積層することで、
素子の明るさと、耐圧力性の双方の性能が得られる。こ
の剛直な高分子層は、液晶組成物との相分離によって形
成することができることから、液晶性を示す重合前駆体
から形成された高分子層の厚みがセルギャップの２０％
〜８０％である液晶表示素子においては、異方性のある
高分子層を形成したセルに、通常の注入プロセスによっ
て液晶−重合性樹脂組成物などを注入し、その後に、相
分離によって剛直な高分子層を形成することが可能とな
る。
選ばれた樹脂は、剛直性が十分でないことがあり、表示
品位、配向の耐圧力性という本来の高分子層の効果を若
干損なうことがあるが、液晶性を示す重合前駆体から得
られた高分子層と、剛直な高分子層を積層することで、
素子の明るさと、耐圧力性の双方の性能が得られる。こ
の剛直な高分子層は、液晶組成物との相分離によって形
成することができることから、液晶性を示す重合前駆体
から形成された高分子層の厚みがセルギャップの２０％
〜８０％である液晶表示素子においては、異方性のある
高分子層を形成したセルに、通常の注入プロセスによっ
て液晶−重合性樹脂組成物などを注入し、その後に、相
分離によって剛直な高分子層を形成することが可能とな
る。
【００３３】さらに、高分子層の形状がマトリクス形状
であることによって、液晶表示素子に入射する光の有効
利用が図られる。また、高分子層の形状が基板上の電極
に平行であるストライプ形状であり、同様に形成された
他方基板のストライプ形状とが直交するように張り合わ
されることによって、単なるマトリクス形状では不可能
であった透明電極をマスクとして利用する正確なパター
ン化が可能となる。
であることによって、液晶表示素子に入射する光の有効
利用が図られる。また、高分子層の形状が基板上の電極
に平行であるストライプ形状であり、同様に形成された
他方基板のストライプ形状とが直交するように張り合わ
されることによって、単なるマトリクス形状では不可能
であった透明電極をマスクとして利用する正確なパター
ン化が可能となる。
【００３４】さらに、高分子層のうち光学的異方性を持
つ樹脂層を、６０度〜１００度でツイスト配向させるこ
とで、高分子層の光透過率を、液晶層に比べて同等また
はそれ以上に設定することが可能となる。その結果、絵
素以外の領域を絵素以上に明るくすることで、従来の高
分子層のない液晶表示パネルよりもさらに明るいパネル
の作成が可能となる。特に、反射型パネルでは全体とし
てより明るい表示となる。
つ樹脂層を、６０度〜１００度でツイスト配向させるこ
とで、高分子層の光透過率を、液晶層に比べて同等また
はそれ以上に設定することが可能となる。その結果、絵
素以外の領域を絵素以上に明るくすることで、従来の高
分子層のない液晶表示パネルよりもさらに明るいパネル
の作成が可能となる。特に、反射型パネルでは全体とし
てより明るい表示となる。
【００３５】これらの液晶表示素子の製造方法において
は、予め一方または両方の電極基板上に上記高分子層を
重合パターン化し、その後に対向基板を貼り合わせるよ
うにすれば、予め樹脂層だけを形成することで液晶との
相分離が困難な重合前駆体が利用可能となる。
は、予め一方または両方の電極基板上に上記高分子層を
重合パターン化し、その後に対向基板を貼り合わせるよ
うにすれば、予め樹脂層だけを形成することで液晶との
相分離が困難な重合前駆体が利用可能となる。
【００３６】また、高分子層がキャスト形成された薄膜
を重合して、現像する。このように、キャスト形成する
ことによって、密着性の悪い基板上においても、均一な
薄膜を形成することができる。
を重合して、現像する。このように、キャスト形成する
ことによって、密着性の悪い基板上においても、均一な
薄膜を形成することができる。
【００３７】さらに、本発明は高分子層が、液晶性を示
す重合前駆体の印刷によりパターン化され重合によって
形成されてもよく、印刷によってより簡便にパターン化
することが可能となる。
す重合前駆体の印刷によりパターン化され重合によって
形成されてもよく、印刷によってより簡便にパターン化
することが可能となる。
【００３８】さらに、予め一方または両方基板に形成さ
れた樹脂層の厚みがセルギャップより小さいセルに液晶
と重合前駆体の混合物を注入し、露光重合し、相分離に
よって高分子層を形成するようにしてもよい。このよう
に、セルギャップよりも薄い光学的異方性を持つ樹脂層
を形成することで、通常の液晶注入プロセスが利用可能
となる。単に液晶だけを注入した場合は、この樹脂層と
基板間に隙間ができ、耐圧力性に問題が生じるが、液晶
と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマトリクス技
術で液晶と高分子を相分離させることによって、その隙
間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧力性にも優れた液晶
表示素子が作製可能となる。
れた樹脂層の厚みがセルギャップより小さいセルに液晶
と重合前駆体の混合物を注入し、露光重合し、相分離に
よって高分子層を形成するようにしてもよい。このよう
に、セルギャップよりも薄い光学的異方性を持つ樹脂層
を形成することで、通常の液晶注入プロセスが利用可能
となる。単に液晶だけを注入した場合は、この樹脂層と
基板間に隙間ができ、耐圧力性に問題が生じるが、液晶
と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマトリクス技
術で液晶と高分子を相分離させることによって、その隙
間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧力性にも優れた液晶
表示素子が作製可能となる。
【００３９】さらに、電極基板の表面処理によるパター
ン化で、液晶と相溶性が高い液晶性重合前駆体と液晶と
をそのパターンに対応させて容易に相分離させることが
できるようになり、高分子層を液晶層よりも先に作るパ
ネル作製プロセスに比べてパネル作製プロセスがより簡
略になり、パネル作製プロセスの増加が防止される。ま
た、重合前駆体の一部に、液晶性を示さない材料を混合
すれば、全体の液晶性が下がって相分離がしやすくな
る。
ン化で、液晶と相溶性が高い液晶性重合前駆体と液晶と
をそのパターンに対応させて容易に相分離させることが
できるようになり、高分子層を液晶層よりも先に作るパ
ネル作製プロセスに比べてパネル作製プロセスがより簡
略になり、パネル作製プロセスの増加が防止される。ま
た、重合前駆体の一部に、液晶性を示さない材料を混合
すれば、全体の液晶性が下がって相分離がしやすくな
る。
【００４０】さらに、混合物である重合前駆体の液晶転
移点が、液晶と区別される程度、転移温度において液晶
の転移点よりも２０℃以上低いことが、明確な相分離の
観点から好ましい。
移点が、液晶と区別される程度、転移温度において液晶
の転移点よりも２０℃以上低いことが、明確な相分離の
観点から好ましい。
【００４１】また、相分離の進行が濃度の変化とよく対
応し、相分離の進行が継続して起こるには、混合物全体
の２相領域が１０℃以上の温度であることが好ましい。
応し、相分離の進行が継続して起こるには、混合物全体
の２相領域が１０℃以上の温度であることが好ましい。
【００４２】さらに、２相状態を実現するために、重合
性と相溶性、更には熱履歴に対する安定性を考え合わせ
て、アクリレート、メタクリレート系樹脂の利用が好ま
しい。さらに、上記したような電極基板の表面処理によ
る高分子層のパターン化によらずに、重合前駆体と液晶
の相分離による製造プロセスを用いてパネルを明るくで
きる場合がある。それは、液晶性重合前駆体の一部また
は全部を誘電異方性が負の材料に置き換えることによっ
て達成できる。この誘電異方性が負の材料は、電極を介
して電界を印加すると通常の液晶と異なり分子が水平に
なる材料である。この材料が、分離に好ましい２相領域
を示し、さらに全体の誘電異方性が正であるとき理想的
な相分離を進めることができる。
性と相溶性、更には熱履歴に対する安定性を考え合わせ
て、アクリレート、メタクリレート系樹脂の利用が好ま
しい。さらに、上記したような電極基板の表面処理によ
る高分子層のパターン化によらずに、重合前駆体と液晶
の相分離による製造プロセスを用いてパネルを明るくで
きる場合がある。それは、液晶性重合前駆体の一部また
は全部を誘電異方性が負の材料に置き換えることによっ
て達成できる。この誘電異方性が負の材料は、電極を介
して電界を印加すると通常の液晶と異なり分子が水平に
なる材料である。この材料が、分離に好ましい２相領域
を示し、さらに全体の誘電異方性が正であるとき理想的
な相分離を進めることができる。
【００４３】さらに、高分子層を６０度〜１００度でツ
イスト配向させる液晶表示素子の製造方法として、予め
一方または両方に配向処理が施された基板上に、液晶性
を示す重合前駆体をツイスト配向させた状態で重合パタ
ーン化しておき、その基板上に形成されたツイスト配向
した樹脂層を、配向処理の施された電極基板に転写する
ことによりこの電極基板上に高分子層を得た後、この高
分子層の厚みより、セルギャップのほうが大きくなるよ
うに、一対の電極基板を貼リ合わせ、液晶注入を行うこ
とによりセルを作成している。
イスト配向させる液晶表示素子の製造方法として、予め
一方または両方に配向処理が施された基板上に、液晶性
を示す重合前駆体をツイスト配向させた状態で重合パタ
ーン化しておき、その基板上に形成されたツイスト配向
した樹脂層を、配向処理の施された電極基板に転写する
ことによりこの電極基板上に高分子層を得た後、この高
分子層の厚みより、セルギャップのほうが大きくなるよ
うに、一対の電極基板を貼リ合わせ、液晶注入を行うこ
とによりセルを作成している。
【００４４】このように、予め他の基板において、ツイ
スト配向でパターン化された高分子層を作成しておき、
これを別の配向処理の施された電極基板に転写すること
で、絵素部分の配向状態と高分子層部分の配向状態を異
ならせたパネル作成が可能となる。これにより、パネル
の偏光板、位相差板、配向処理方向の設定を決定した後
に、高分子層が一番明るくなるように設定可能となる。
なぜなら、高分子層の複屈折率および層厚に適したツイ
スト角を選び、これをパネルの配向処理方向によらずに
設定でき、自由に明るさを変えられるようにしたためで
ある。
スト配向でパターン化された高分子層を作成しておき、
これを別の配向処理の施された電極基板に転写すること
で、絵素部分の配向状態と高分子層部分の配向状態を異
ならせたパネル作成が可能となる。これにより、パネル
の偏光板、位相差板、配向処理方向の設定を決定した後
に、高分子層が一番明るくなるように設定可能となる。
なぜなら、高分子層の複屈折率および層厚に適したツイ
スト角を選び、これをパネルの配向処理方向によらずに
設定でき、自由に明るさを変えられるようにしたためで
ある。
【００４５】さらに、セルギャップよりも薄い光学的異
方性を持ちツイスト配向している樹脂層を形成すること
で、液晶と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマト
リクス技術で液晶と高分子を相分離させることにより、
樹脂層と基板間の隙間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧
力性にも優れ、明るい液晶表示素子が作製可能となる。
方性を持ちツイスト配向している樹脂層を形成すること
で、液晶と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマト
リクス技術で液晶と高分子を相分離させることにより、
樹脂層と基板間の隙間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧
力性にも優れ、明るい液晶表示素子が作製可能となる。
【００４６】ここで、ツイスト角を６０度〜１００度に
すると、絵素部分よリも樹脂層部分の方を明るくするこ
とができる。この値は、樹脂層の厚さ、樹脂の屈折率異
方性に拘わらず、この範囲のツイスト角で１番明るくな
る。
すると、絵素部分よリも樹脂層部分の方を明るくするこ
とができる。この値は、樹脂層の厚さ、樹脂の屈折率異
方性に拘わらず、この範囲のツイスト角で１番明るくな
る。
【００４７】さらには、高分子層を形成している光重合
性樹脂と非重合性液晶の複屈折率をほぼ一致させている
ので、非重合性液晶と光重合性樹脂の相分離が不十分で
あった場合に、絵素部に配置される液晶層内に光重合性
樹脂が取り残されてしまうが、その際にも、絵素部の複
屈折率△ｎはほとんど変化しなくなる。
性樹脂と非重合性液晶の複屈折率をほぼ一致させている
ので、非重合性液晶と光重合性樹脂の相分離が不十分で
あった場合に、絵素部に配置される液晶層内に光重合性
樹脂が取り残されてしまうが、その際にも、絵素部の複
屈折率△ｎはほとんど変化しなくなる。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。なお、本発明は以下の実施形態にのみ限定さ
れるものではない。
説明する。なお、本発明は以下の実施形態にのみ限定さ
れるものではない。
【００４９】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
の液晶表示素子の構成を示す断面図である。
の液晶表示素子の構成を示す断面図である。
【００５０】図１において、ガラス板などからなる一対
の基板１ａ、１ｂ上にそれぞれ帯状の透明電極２ａ、２
ｂがそれぞれ設けられており、これら透明電極２ａ、２
ｂ上にそれぞれ電気絶縁膜３ａ、３ｂがその上を覆うよ
うにそれぞれ設けられ、さらに、これら電気絶縁膜３
ａ、３ｂ上にそれぞれ配向膜４ａ、４ｂがそれぞれ設け
られて一対の電極基板がそれぞれ構成されている。これ
ら一対の電極基板は、帯状の透明電極２ａ、２ｂが直交
するように配向膜４ａ、４ｂ側を対向させて配置する。
これら一対の電極基板間には、パターン化された高分子
層５と、この高分子層５で囲まれた表示媒体としての液
晶層６とが挟持されている。
の基板１ａ、１ｂ上にそれぞれ帯状の透明電極２ａ、２
ｂがそれぞれ設けられており、これら透明電極２ａ、２
ｂ上にそれぞれ電気絶縁膜３ａ、３ｂがその上を覆うよ
うにそれぞれ設けられ、さらに、これら電気絶縁膜３
ａ、３ｂ上にそれぞれ配向膜４ａ、４ｂがそれぞれ設け
られて一対の電極基板がそれぞれ構成されている。これ
ら一対の電極基板は、帯状の透明電極２ａ、２ｂが直交
するように配向膜４ａ、４ｂ側を対向させて配置する。
これら一対の電極基板間には、パターン化された高分子
層５と、この高分子層５で囲まれた表示媒体としての液
晶層６とが挟持されている。
【００５１】この高分子層５は、電極基板の配向規制力
によって配向された状態で、高分子層５が液晶性を示す
重合前駆体の重合から形成されている。また、パターン
化された高分子層５はマトリクス形状となっている。以
上により本発明の液晶表示素子１０が構成される。
によって配向された状態で、高分子層５が液晶性を示す
重合前駆体の重合から形成されている。また、パターン
化された高分子層５はマトリクス形状となっている。以
上により本発明の液晶表示素子１０が構成される。
【００５２】このように構成された液晶表示素子１０の
製造方法について、以下に説明する。
製造方法について、以下に説明する。
【００５３】まず、基板１ａ、１ｂ上にそれぞれスパッ
タ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を厚さ２００
０オングストロームで堆積し、その後、加工を施して帯
状の透明電極の２ａ、２ｂをそれぞれ得る。さらに、こ
れら帯状の透明電極の２ａ、２ｂをそれぞれ覆うように
スパッタ法により電気絶縁膜３ａ、３ｂをそれぞれ堆積
する。さらに、その上に配向層をそれぞれ形成し、その
配向層に対してナイロン布などでラビング処理をそれぞ
れ行って配向膜４ａ、４ｂとする。このラビング処理
は、帯状の透明電極の２ａ、２ｂが直交する状態でＴＮ
配向（またはＳＴＮ配向）になるように行う。このよう
にして、一対の電極基板がそれぞれ得られる。
タ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を厚さ２００
０オングストロームで堆積し、その後、加工を施して帯
状の透明電極の２ａ、２ｂをそれぞれ得る。さらに、こ
れら帯状の透明電極の２ａ、２ｂをそれぞれ覆うように
スパッタ法により電気絶縁膜３ａ、３ｂをそれぞれ堆積
する。さらに、その上に配向層をそれぞれ形成し、その
配向層に対してナイロン布などでラビング処理をそれぞ
れ行って配向膜４ａ、４ｂとする。このラビング処理
は、帯状の透明電極の２ａ、２ｂが直交する状態でＴＮ
配向（またはＳＴＮ配向）になるように行う。このよう
にして、一対の電極基板がそれぞれ得られる。
【００５４】次に、図２に示すように、ガラス板などか
らなる基板１ｃ上に配向層を塗布し、この配向層に対し
てラビング処理を行って配向膜４ｃを設ける。上記一方
の電極基板の配向膜４ａ上に、光重合開始剤を添加した
下記の（表１）に示す組成物（液晶性を示す重合前駆
体）Ａ１をキャストし、５ミクロンのスペーサ１１を介
して、基板１ｃ上の配向膜４ｃをそのラビング方向が直
交するように対向させて貼り合せると良好なＴＮ配向を
得ることができる。この光重合開始剤としては、Ｉｒｕ
ｇａｃｕｒｅ６５１（チバガイギー社製）などを用いる
ことができる。
らなる基板１ｃ上に配向層を塗布し、この配向層に対し
てラビング処理を行って配向膜４ｃを設ける。上記一方
の電極基板の配向膜４ａ上に、光重合開始剤を添加した
下記の（表１）に示す組成物（液晶性を示す重合前駆
体）Ａ１をキャストし、５ミクロンのスペーサ１１を介
して、基板１ｃ上の配向膜４ｃをそのラビング方向が直
交するように対向させて貼り合せると良好なＴＮ配向を
得ることができる。この光重合開始剤としては、Ｉｒｕ
ｇａｃｕｒｅ６５１（チバガイギー社製）などを用いる
ことができる。
【００５５】
【表１】
【００５６】さらに、基板１ｃの外側に、帯状の透明電
極２ａの電極ピッチと同一のメタルマスク（マトリクス
状）１２を透明電極２ａの電極パターンに一致させて貼
り合わせ、照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ2の平行紫外線光
を６０秒間、図２に示すようにメタルマスク１２側から
照射した。このように、平行紫外線光の光強度が十分強
くないと硬化が十分ではなく、平行紫外線光の光強度が
強すぎるとメタルマスク１２に覆われた部分も硬化して
しまう。また、照射する温度はＮＩ転移温度より５度以
上低いことが好ましい。なぜならば、それよりも温度が
高いと、平行紫外線光の光照射時に温度が上昇して液晶
性を示す重合前駆体の配向状態が不安定状態になるから
である。
極２ａの電極ピッチと同一のメタルマスク（マトリクス
状）１２を透明電極２ａの電極パターンに一致させて貼
り合わせ、照射強度が１０ｍＷ／ｃｍ2の平行紫外線光
を６０秒間、図２に示すようにメタルマスク１２側から
照射した。このように、平行紫外線光の光強度が十分強
くないと硬化が十分ではなく、平行紫外線光の光強度が
強すぎるとメタルマスク１２に覆われた部分も硬化して
しまう。また、照射する温度はＮＩ転移温度より５度以
上低いことが好ましい。なぜならば、それよりも温度が
高いと、平行紫外線光の光照射時に温度が上昇して液晶
性を示す重合前駆体の配向状態が不安定状態になるから
である。
【００５７】さらに、これを露光後、基板１ｃを電極基
板から剥して、電極基板表面をエタノールなどで３０秒
間洗浄し、マトリクス状にパターン化された高分子膜で
ある高分子層５の付いた電極基板（基板１ａ側）が得ら
れる。この電極基板を直交した偏光板７ａ、７ｂに挟む
と、マトリクス状の光が透過した。適当な溶媒の選択な
どによって基板上の配向処理に悪影響を及ぼさないパタ
ーン化が可能となる。さらに、この電極基板上に、所定
ピッチでツイスト角が２４０度となるように液晶材料
（メルク社製のＺＬＩ−４４２７）にカイラル剤（Ｓ−
８１１）を添加した液晶材料を配置して、真空状態にな
るように脱気した。
板から剥して、電極基板表面をエタノールなどで３０秒
間洗浄し、マトリクス状にパターン化された高分子膜で
ある高分子層５の付いた電極基板（基板１ａ側）が得ら
れる。この電極基板を直交した偏光板７ａ、７ｂに挟む
と、マトリクス状の光が透過した。適当な溶媒の選択な
どによって基板上の配向処理に悪影響を及ぼさないパタ
ーン化が可能となる。さらに、この電極基板上に、所定
ピッチでツイスト角が２４０度となるように液晶材料
（メルク社製のＺＬＩ−４４２７）にカイラル剤（Ｓ−
８１１）を添加した液晶材料を配置して、真空状態にな
るように脱気した。
【００５８】ここで、この液晶材料としては、従来のＴ
Ｎモード、ＳＴＮモードなどの液晶表示素子に用いられ
る液晶材料のいずれでも用いることができ、例えば、カ
イラル剤（Ｓ−８１１）を０．３％添加した液晶組成物
ＭＬＣ−６０６９（メルク社製）などが挙げられる。
Ｎモード、ＳＴＮモードなどの液晶表示素子に用いられ
る液晶材料のいずれでも用いることができ、例えば、カ
イラル剤（Ｓ−８１１）を０．３％添加した液晶組成物
ＭＬＣ−６０６９（メルク社製）などが挙げられる。
【００５９】このような高分子層５の付いた電極基板と
基板１ｂを含む電極基板とを、透明電極２ａ、２ｂが互
いに直交するように対向させて、その端部をシール材９
により貼り合わせて封止し液晶セルである液晶表示素子
を作成する。この液晶表示素子を、直交した偏光板７
ａ、７ｂで挟み、さらに、反射板８ａを偏光板７ａの下
方に配置して、透明電極２ａ、２ｂに電圧１０Ｖ、周波
数６０Ｈｚの交流電界を印加したところ、従来のように
絵素外が暗くなるようなことはなく、全体的に明るい液
晶表示素子を得ることができた。
基板１ｂを含む電極基板とを、透明電極２ａ、２ｂが互
いに直交するように対向させて、その端部をシール材９
により貼り合わせて封止し液晶セルである液晶表示素子
を作成する。この液晶表示素子を、直交した偏光板７
ａ、７ｂで挟み、さらに、反射板８ａを偏光板７ａの下
方に配置して、透明電極２ａ、２ｂに電圧１０Ｖ、周波
数６０Ｈｚの交流電界を印加したところ、従来のように
絵素外が暗くなるようなことはなく、全体的に明るい液
晶表示素子を得ることができた。
【００６０】ここで、本発明の液晶表示素子の製造方法
で用いた材料についてさらに詳細に説明する。
で用いた材料についてさらに詳細に説明する。
【００６１】液晶層６および配向膜４ａ、４ｂ、４ｃに
ついては、通常のＴＮモード（またはＳＴＮモード）な
どに用いられる材料をそのまま利用することができる。
また、素子の基板１ａ、１ｂ、１ｃにおいては、一般的
によく用いられるガラス、プラスチックなどの透明基板
がそのまま利用できる。本実施形態１ではガラスを用い
た。さらに、透明電極２ａ、２ｂについては、ＩＴＯ、
ＳｎＯなどを蒸着、電着など一般的な手法で作製され
る。さらに、反射板８ａは、アルミニウム、銀などを蒸
着した基板など一般的なものを利用できる。
ついては、通常のＴＮモード（またはＳＴＮモード）な
どに用いられる材料をそのまま利用することができる。
また、素子の基板１ａ、１ｂ、１ｃにおいては、一般的
によく用いられるガラス、プラスチックなどの透明基板
がそのまま利用できる。本実施形態１ではガラスを用い
た。さらに、透明電極２ａ、２ｂについては、ＩＴＯ、
ＳｎＯなどを蒸着、電着など一般的な手法で作製され
る。さらに、反射板８ａは、アルミニウム、銀などを蒸
着した基板など一般的なものを利用できる。
【００６２】また、本発明に用いられる液晶性を示す重
合前駆体とは、液晶基にアクリレート基を導入した化合
物で、室温付近で幅広いネマチック相を示すことが好ま
しい。好ましい化合物としては次に示す（化１）のよう
なものが考えられる。
合前駆体とは、液晶基にアクリレート基を導入した化合
物で、室温付近で幅広いネマチック相を示すことが好ま
しい。好ましい化合物としては次に示す（化１）のよう
なものが考えられる。
【００６３】
【化１】
【００６４】好ましい化合物としては、例えば、M.Port
ugall,H.Ringsdorf and R.Zentel,"Synthesis and Phas
e Behaviour of Liquid Crystalline Polyacrylates",M
acromol.Chem.,vol 183,1982,pp2311-2321に準じて合成
することができる。
ugall,H.Ringsdorf and R.Zentel,"Synthesis and Phas
e Behaviour of Liquid Crystalline Polyacrylates",M
acromol.Chem.,vol 183,1982,pp2311-2321に準じて合成
することができる。
【００６５】これらの合成物に対して、屈折率、転移温
度の改善などの観点からフッ素、塩素原子、または、モ
ノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、またはトリ
フルオロメチル基の導入も行われ得る。また、適当量の
光学活性化合物を添加することも好ましい。
度の改善などの観点からフッ素、塩素原子、または、モ
ノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、またはトリ
フルオロメチル基の導入も行われ得る。また、適当量の
光学活性化合物を添加することも好ましい。
【００６６】次に、液晶性を示す重合前駆体を使用する
効果について説明する。
効果について説明する。
【００６７】液晶パネルを明るくするためには、偏光層
の間に複屈折を持つ層が存在し、さらに、その効果を発
現するために、一定の配向に制限される必要がある。こ
の液晶性を示す重合前駆体は、その重合前は通常のネマ
チック液晶とほとんど変わらない特性を示すために、電
極基板の配向処理およびそのピッチの調整によって、Ｔ
Ｎモード、ＳＴＮモードなど任意の配向を容易に作成す
ることができ、そのまま重合硬化することによって、電
圧の印加、無印加にかかわらずその配向を維持し、配向
した状態のままで高分子層が容易に分離固定できる。こ
の場合、液晶性を示す重合前駆体は、図３（ａ）に示す
ように縦方向にリンクしたり、図３（ｂ）に示すように
横方向にリンクしたりするが、主鎖Ｂに結合された側鎖
Ｃの液晶部が所定方向に配向した状態で縦横に連結され
て固定されていると考えられる。ここでは、液晶分子は
棒状であり配向方向を示すために非対称に記載してい
る。また、このように、高分子層も液晶層と同様の配向
状態で複屈折性を持たせているので、高分子層と液晶層
の光透過率が近くなって絵素以外の領域も明るくなり、
液晶パネル全体を明るくすることが可能となる。
の間に複屈折を持つ層が存在し、さらに、その効果を発
現するために、一定の配向に制限される必要がある。こ
の液晶性を示す重合前駆体は、その重合前は通常のネマ
チック液晶とほとんど変わらない特性を示すために、電
極基板の配向処理およびそのピッチの調整によって、Ｔ
Ｎモード、ＳＴＮモードなど任意の配向を容易に作成す
ることができ、そのまま重合硬化することによって、電
圧の印加、無印加にかかわらずその配向を維持し、配向
した状態のままで高分子層が容易に分離固定できる。こ
の場合、液晶性を示す重合前駆体は、図３（ａ）に示す
ように縦方向にリンクしたり、図３（ｂ）に示すように
横方向にリンクしたりするが、主鎖Ｂに結合された側鎖
Ｃの液晶部が所定方向に配向した状態で縦横に連結され
て固定されていると考えられる。ここでは、液晶分子は
棒状であり配向方向を示すために非対称に記載してい
る。また、このように、高分子層も液晶層と同様の配向
状態で複屈折性を持たせているので、高分子層と液晶層
の光透過率が近くなって絵素以外の領域も明るくなり、
液晶パネル全体を明るくすることが可能となる。
【００６８】一方、復屈折性を持ち、液晶性を示さない
重合前駆体の場合、重合前の配向は等方性であり、その
効果を示さない。つまり、重合後、高分子液晶として機
能するが、前駆体で液晶性を示さない場合、重合後に配
向処理が必要になるが、これは非常に困難である。さら
に、パターン化が必要なときはさらに困難となる。
重合前駆体の場合、重合前の配向は等方性であり、その
効果を示さない。つまり、重合後、高分子液晶として機
能するが、前駆体で液晶性を示さない場合、重合後に配
向処理が必要になるが、これは非常に困難である。さら
に、パターン化が必要なときはさらに困難となる。
【００６９】（比較例１）この比較例１は、図１の素子
断面における高分子層５が、液晶性の重合前駆体以外か
ら作製された場合である。
断面における高分子層５が、液晶性の重合前駆体以外か
ら作製された場合である。
【００７０】上記実施形態１のような配向層４ａ、４ｂ
までを形成した一対の電極基板を５ミクロンのスペーサ
を介して透明電極２ａ、２ｂの電極パターンが直交する
ように貼り合わせてセルを得る。実施形態１で用いた液
晶材料に、液晶性を持たない重合前駆体を１０％程度重
合開始剤とともに混合し、この混合物をセル中に注入し
た。この重合前駆体としては、ステアリルアクリレー
ト、フェニルスチレン、パーフルオロメタクリレートな
ど適当な化合物を単品または混合物として利用すること
ができる。実施形態１と同様のフォトマスクとしてのメ
タルマスクを貼って紫外線光の光強弱領域を選択的に設
け、このメタルマスクを介して紫外線光で２４０秒間露
光したところ、高分子部分と液晶部分が相分離した液晶
表示素子が得られた。この比較例１の液晶表示素子を互
いに直交した偏光板７ａ、７ｂに挟むと高分子部分が黒
くなり、実施形態１の透過光に比べて８０％の透過光し
か得ることができなかった。
までを形成した一対の電極基板を５ミクロンのスペーサ
を介して透明電極２ａ、２ｂの電極パターンが直交する
ように貼り合わせてセルを得る。実施形態１で用いた液
晶材料に、液晶性を持たない重合前駆体を１０％程度重
合開始剤とともに混合し、この混合物をセル中に注入し
た。この重合前駆体としては、ステアリルアクリレー
ト、フェニルスチレン、パーフルオロメタクリレートな
ど適当な化合物を単品または混合物として利用すること
ができる。実施形態１と同様のフォトマスクとしてのメ
タルマスクを貼って紫外線光の光強弱領域を選択的に設
け、このメタルマスクを介して紫外線光で２４０秒間露
光したところ、高分子部分と液晶部分が相分離した液晶
表示素子が得られた。この比較例１の液晶表示素子を互
いに直交した偏光板７ａ、７ｂに挟むと高分子部分が黒
くなり、実施形態１の透過光に比べて８０％の透過光し
か得ることができなかった。
【００７１】（比較例２）比較例２は、重合とパターン
化を同時に行う場合である。実施形態１で用いた液晶材
料に、重合開始剤とともに（表１）の組成物Ａ１を１０
％添加した組成物を比較例１のように注入し、その後、
比較例１と同様に露光したところ、高分子層と液晶層が
明確に分離しなかった。これは、液晶性を示す重合前駆
体である上記組成物Ａ１は、液晶材料との相分離が困難
なことを示している。
化を同時に行う場合である。実施形態１で用いた液晶材
料に、重合開始剤とともに（表１）の組成物Ａ１を１０
％添加した組成物を比較例１のように注入し、その後、
比較例１と同様に露光したところ、高分子層と液晶層が
明確に分離しなかった。これは、液晶性を示す重合前駆
体である上記組成物Ａ１は、液晶材料との相分離が困難
なことを示している。
【００７２】（実施形態２）実施形態２は、上記（表
１）に示した実施形態１の組成物Ａ１を液晶組成物Ａ２
に代え、実施形態１で用いた基板１ｃを離型材（サイト
ップ、旭ガラス製）で表面処理した配向処理のしていな
いガラス基板１ｄに代える他は、実施形態１と同様に液
晶表示素子を作製した。この離型材によって基板１ｃを
剥す場合に容易に剥すことができる。また、適当な膜厚
に対応するカイラル化合物を添加することによって実施
形態１と同様に明るい液晶表示素子を得ることができ
た。なお、上記（表１）の組成物Ａ２，Ａ３は、組成物
Ａ１にメルク社製の光学活性化合物（Ｓ−８１１）を適
当量添加して作製したものである。
１）に示した実施形態１の組成物Ａ１を液晶組成物Ａ２
に代え、実施形態１で用いた基板１ｃを離型材（サイト
ップ、旭ガラス製）で表面処理した配向処理のしていな
いガラス基板１ｄに代える他は、実施形態１と同様に液
晶表示素子を作製した。この離型材によって基板１ｃを
剥す場合に容易に剥すことができる。また、適当な膜厚
に対応するカイラル化合物を添加することによって実施
形態１と同様に明るい液晶表示素子を得ることができ
た。なお、上記（表１）の組成物Ａ２，Ａ３は、組成物
Ａ１にメルク社製の光学活性化合物（Ｓ−８１１）を適
当量添加して作製したものである。
【００７３】（実施形態３）実施形態３は、基板１ａを
含む電極基板上に、上記（表１）に示す組成物Ａ２の重
合前駆体を印刷してマトリクス状にパターン化し、全面
露光することによって高分子を重合させて光学的異方性
を持つ樹脂層を得、この樹脂層が付いた電極基板部を得
た。その後は実施形態１と同様にすることで、液晶パネ
ル全体が明るい液晶表示素子を得ることができた。
含む電極基板上に、上記（表１）に示す組成物Ａ２の重
合前駆体を印刷してマトリクス状にパターン化し、全面
露光することによって高分子を重合させて光学的異方性
を持つ樹脂層を得、この樹脂層が付いた電極基板部を得
た。その後は実施形態１と同様にすることで、液晶パネ
ル全体が明るい液晶表示素子を得ることができた。
【００７４】また、液晶層を囲む高分子層を、この光学
的異方性を持つ樹脂層と、異方性を持たない樹脂層との
積層構造とすれば、素子全体の耐ショック性、耐圧力性
を減ずることなく、堅牢性をも確保することができる。
この場合の液晶表示素子を図４に示している。
的異方性を持つ樹脂層と、異方性を持たない樹脂層との
積層構造とすれば、素子全体の耐ショック性、耐圧力性
を減ずることなく、堅牢性をも確保することができる。
この場合の液晶表示素子を図４に示している。
【００７５】図４は本発明の実施形態３の液晶表示素子
２０の構成を示す断面図である。
２０の構成を示す断面図である。
【００７６】図４において、実施形態１と異なるのは、
液晶層６を囲む高分子層が、電極基板の配向規制力によ
って配向された状態で、液晶性を示す重合前駆体の重合
から形成されている光学的異方性を持つ樹脂層５’と、
異方性を持たない樹脂層５”とが積層されて構成されて
いることである。また、この液晶性を示す重合前駆体は
印刷してパターン化されていることである。この高分子
層のうち光学的異方性を持つ樹脂層５’の厚さがセルギ
ャップ（配向膜４ａ、４ｂ間の距離）の２０％〜８０％
であれば、異方性のある高分子層である樹脂層５’を形
成したセルに、通常の真空注入法などの注入プロセスに
よって液晶−重合性樹脂組成物などを注入し、その後
に、相分離によって剛直な高分子層を形成することが可
能となる。なお、この液晶性を示す重合前駆体から形成
された高分子層の厚みをセルギャップと同等な厚みで形
成した場合には、セル化した後の液晶−重合性樹脂の組
成物の注入は困難であることから、その厚みの制御は重
要である。
液晶層６を囲む高分子層が、電極基板の配向規制力によ
って配向された状態で、液晶性を示す重合前駆体の重合
から形成されている光学的異方性を持つ樹脂層５’と、
異方性を持たない樹脂層５”とが積層されて構成されて
いることである。また、この液晶性を示す重合前駆体は
印刷してパターン化されていることである。この高分子
層のうち光学的異方性を持つ樹脂層５’の厚さがセルギ
ャップ（配向膜４ａ、４ｂ間の距離）の２０％〜８０％
であれば、異方性のある高分子層である樹脂層５’を形
成したセルに、通常の真空注入法などの注入プロセスに
よって液晶−重合性樹脂組成物などを注入し、その後
に、相分離によって剛直な高分子層を形成することが可
能となる。なお、この液晶性を示す重合前駆体から形成
された高分子層の厚みをセルギャップと同等な厚みで形
成した場合には、セル化した後の液晶−重合性樹脂の組
成物の注入は困難であることから、その厚みの制御は重
要である。
【００７７】（実施形態４）一対の電極基板に開始剤と
ともに上記（表１）に示すような組成物Ａ３をそれぞれ
キャストする。３ミクロンのスペーサを介して実施形態
２の基板１ｄを用いたものと同様の基板部をそれぞれ、
組成物Ａ３がキャストされた上下電極基板にそれぞれ貼
り合わせる。電極面から一対の電極基板をそれぞれ紫外
線光で４０秒間露光し、基板１ｄをそれぞれ電極基板か
ら剥した後、電極基板をエタノールで洗浄すると、透明
電極のパターンに一致したストライプ状の高分子の付い
た一対の電極基板をそれぞれ作製することができた。
ともに上記（表１）に示すような組成物Ａ３をそれぞれ
キャストする。３ミクロンのスペーサを介して実施形態
２の基板１ｄを用いたものと同様の基板部をそれぞれ、
組成物Ａ３がキャストされた上下電極基板にそれぞれ貼
り合わせる。電極面から一対の電極基板をそれぞれ紫外
線光で４０秒間露光し、基板１ｄをそれぞれ電極基板か
ら剥した後、電極基板をエタノールで洗浄すると、透明
電極のパターンに一致したストライプ状の高分子の付い
た一対の電極基板をそれぞれ作製することができた。
【００７８】これら両電極基板を５ミクロンのスペーサ
を介して電極が互いに直交するように貼り合わせてセル
を構成した。
を介して電極が互いに直交するように貼り合わせてセル
を構成した。
【００７９】この電極基板の間隙に比較例１で使用した
混合物をセルに注入し、摂氏１００度、紫外線光の光強
度５ｍＷ／ｃｍ2で１８０秒全面露光し、毎分摂氏３度
の冷却速度で冷却したところ高分子層と液晶層が良好に
相分離した液晶表示素子が作製できた。このとき、液晶
性を示す重合前駆体の重合から形成された高分子層は当
初は３ミクロンの高さしかなかったが、上記露光による
相分離後は５ミクロンの壁になった。このように、一対
の電極基板を重ね合わせると、ストライプ状に形成され
た３ミクロンの高さの高分子層同士が上下から重ね合わ
されてその交差部が一部潰れるが、マトリクス形状とな
り、上下にそれぞれ空いた部分を介して液晶−高分子混
合物が注入され露光による相分離で、その空いた部分に
剛直な高分子層が形成されることになる。したがって、
素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずることなく、
堅牢性をも確保することができ、実施形態１と同様の明
るい液晶表示素子を得ることができた。
混合物をセルに注入し、摂氏１００度、紫外線光の光強
度５ｍＷ／ｃｍ2で１８０秒全面露光し、毎分摂氏３度
の冷却速度で冷却したところ高分子層と液晶層が良好に
相分離した液晶表示素子が作製できた。このとき、液晶
性を示す重合前駆体の重合から形成された高分子層は当
初は３ミクロンの高さしかなかったが、上記露光による
相分離後は５ミクロンの壁になった。このように、一対
の電極基板を重ね合わせると、ストライプ状に形成され
た３ミクロンの高さの高分子層同士が上下から重ね合わ
されてその交差部が一部潰れるが、マトリクス形状とな
り、上下にそれぞれ空いた部分を介して液晶−高分子混
合物が注入され露光による相分離で、その空いた部分に
剛直な高分子層が形成されることになる。したがって、
素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずることなく、
堅牢性をも確保することができ、実施形態１と同様の明
るい液晶表示素子を得ることができた。
【００８０】（実施形態５）上記実施形態１の基板１
ａ、１ｂをガラス材料からプラスチック材料に変更する
他は全く実施形態１と同様に液晶表示素子を作製した。
ａ、１ｂをガラス材料からプラスチック材料に変更する
他は全く実施形態１と同様に液晶表示素子を作製した。
【００８１】その結果、実施形態１と同様に明るい液晶
表示素子が作製できた。また、直径１ｍｍの平らなペン
先で押したときの液晶配向の耐圧力性は、約１．０ＭＰ
ａであった。
表示素子が作製できた。また、直径１ｍｍの平らなペン
先で押したときの液晶配向の耐圧力性は、約１．０ＭＰ
ａであった。
【００８２】（比較例３）上記実施形態５のプラスチッ
ク基板に、高分子パターンを形成せずに貼り合わせ、液
晶を注入した。実施形態５と同様に検査するとその耐圧
力性は小さく、約２０ｋＰａであった。
ク基板に、高分子パターンを形成せずに貼り合わせ、液
晶を注入した。実施形態５と同様に検査するとその耐圧
力性は小さく、約２０ｋＰａであった。
【００８３】（実施形態６）上記実施形態４のガラス基
板をプラスチック基板に変える他は実施形態４と同様
に、液晶表示素子を作製した。その表示は実施形態１と
同様に明るく、その耐圧力性は、剛直な高分子層が積層
されている分だけ高く、約２．０ＭＰａであった。
板をプラスチック基板に変える他は実施形態４と同様
に、液晶表示素子を作製した。その表示は実施形態１と
同様に明るく、その耐圧力性は、剛直な高分子層が積層
されている分だけ高く、約２．０ＭＰａであった。
【００８４】なお、上記実施形態において、高分子層が
キャスト形成された薄膜を重合して、現像する場合があ
るが、このように、キャスト形成することによって、密
着性の悪い基板上においても、均一な薄膜を形成するこ
とができ、また、適当な対向基板との間で適当な厚みに
押さえることによって、厚みの制御も可能となる。重合
前駆体に添加するカイラル剤の濃度の調整、または、対
向基板に適当な配向処理を施すことによって樹脂層の位
相差を調整することもできる。もちろん、一方基板に対
し適当な配向処理を施した適当な対向基板を適当なギャ
ップで貼り合せた後、液晶性重合前駆体を注入して硬化
する方法も、本発明の製造方法に含まれることは明かで
ある。
キャスト形成された薄膜を重合して、現像する場合があ
るが、このように、キャスト形成することによって、密
着性の悪い基板上においても、均一な薄膜を形成するこ
とができ、また、適当な対向基板との間で適当な厚みに
押さえることによって、厚みの制御も可能となる。重合
前駆体に添加するカイラル剤の濃度の調整、または、対
向基板に適当な配向処理を施すことによって樹脂層の位
相差を調整することもできる。もちろん、一方基板に対
し適当な配向処理を施した適当な対向基板を適当なギャ
ップで貼り合せた後、液晶性重合前駆体を注入して硬化
する方法も、本発明の製造方法に含まれることは明かで
ある。
【００８５】（実施形態７）以上の実施形態１〜６のよ
うに、液晶性を示す重合前駆体を用いると高分子層は明
るくなるが、液晶性を示す重合前駆体は、必然的に駆動
されるべき液晶と相溶性が高く、一般に液晶との相分離
が困難であり、それを解決の一方法として、上記実施形
態１〜６においては、高分子層を液晶層よりも先に作る
方法を提案したが、それはパネルの作製プロセスが増え
る方法でもあった。本発明者等は、その矛盾する課題に
取組み一つの解決方法を見出した。
うに、液晶性を示す重合前駆体を用いると高分子層は明
るくなるが、液晶性を示す重合前駆体は、必然的に駆動
されるべき液晶と相溶性が高く、一般に液晶との相分離
が困難であり、それを解決の一方法として、上記実施形
態１〜６においては、高分子層を液晶層よりも先に作る
方法を提案したが、それはパネルの作製プロセスが増え
る方法でもあった。本発明者等は、その矛盾する課題に
取組み一つの解決方法を見出した。
【００８６】それは、電極基板の表面処理によるパター
ン化であり、そのパターンは電極形状に一致しているこ
とが好ましい。また、その際に用いられる重合前駆体
は、その一部に液晶性を示さない重合前駆体を含む混合
物が使われる。その混合物の液晶転移点は十分に低いこ
とが好ましく、更に詳しくは混合する液晶組成物の液晶
転移点と比較して、２０℃以上低いことが好ましい。さ
らに、液晶と混合された重合前駆体混合物は、液晶相と
等方相の２相領域を広い温度範囲で示すことが好まし
く、更に詳しくは１０℃以上であることが好ましい。ま
た、液晶性を示さない重合前駆体としては、単官能また
は２官能のアクリレートまたはメタクリレート系樹脂が
使い易い。これらの材料系を利用することによって、相
分離が困難であった、液晶性の重合前駆体を相分離によ
って硬化させることができる。
ン化であり、そのパターンは電極形状に一致しているこ
とが好ましい。また、その際に用いられる重合前駆体
は、その一部に液晶性を示さない重合前駆体を含む混合
物が使われる。その混合物の液晶転移点は十分に低いこ
とが好ましく、更に詳しくは混合する液晶組成物の液晶
転移点と比較して、２０℃以上低いことが好ましい。さ
らに、液晶と混合された重合前駆体混合物は、液晶相と
等方相の２相領域を広い温度範囲で示すことが好まし
く、更に詳しくは１０℃以上であることが好ましい。ま
た、液晶性を示さない重合前駆体としては、単官能また
は２官能のアクリレートまたはメタクリレート系樹脂が
使い易い。これらの材料系を利用することによって、相
分離が困難であった、液晶性の重合前駆体を相分離によ
って硬化させることができる。
【００８７】このように、本実施形態７の電極基板の表
面処理によるパターン化で、液晶と相溶性が高い、液晶
性の重合前駆体と液晶とを容易に相分離させることがで
きるようになったため、上記実施形態１〜６のように高
分子層を液晶層よりも先に作ることによるパネル作製プ
ロセスの増加を防止することができる。
面処理によるパターン化で、液晶と相溶性が高い、液晶
性の重合前駆体と液晶とを容易に相分離させることがで
きるようになったため、上記実施形態１〜６のように高
分子層を液晶層よりも先に作ることによるパネル作製プ
ロセスの増加を防止することができる。
【００８８】以下、上記本実施形態７の作用についてさ
らに詳しく説明する。
らに詳しく説明する。
【００８９】電極基板間に重合前駆体と液晶を挟持する
とき、電極基板の表面処理によって２つの効果が期待で
きる。まず、表面エネルギーが変わることによってアク
リレート系の分子が吸着しやすくなれば、そのことによ
って重合前駆体の濃度勾配がパターン化される。また、
表面処理した領域で囲まれた部分が、くぼみのようにな
ることによって濃度勾配が生じた異なる２相は、同一の
相状態のもの同士が集まるようになる。この効果によっ
て徐々に濃度分布に偏りが生じ、表面状態の異なる部分
に異なる相が集中することになる。
とき、電極基板の表面処理によって２つの効果が期待で
きる。まず、表面エネルギーが変わることによってアク
リレート系の分子が吸着しやすくなれば、そのことによ
って重合前駆体の濃度勾配がパターン化される。また、
表面処理した領域で囲まれた部分が、くぼみのようにな
ることによって濃度勾配が生じた異なる２相は、同一の
相状態のもの同士が集まるようになる。この効果によっ
て徐々に濃度分布に偏りが生じ、表面状態の異なる部分
に異なる相が集中することになる。
【００９０】この表面処理の方法としては、レジスト材
料（ＯＭＲ−８３など）が用いられる。これによって、
パターン化とエネルギーの差を明確に作製することがで
きる。表面処理のパターンは、光の有効利用の観点から
も、電極形状に一致して作製されることが望ましい。ま
た、表面処理そのものも光を透過する材料で行われる。
料（ＯＭＲ−８３など）が用いられる。これによって、
パターン化とエネルギーの差を明確に作製することがで
きる。表面処理のパターンは、光の有効利用の観点から
も、電極形状に一致して作製されることが望ましい。ま
た、表面処理そのものも光を透過する材料で行われる。
【００９１】このような重合前駆体の一部に、液晶性を
示さない材料を混合することによってその全体の液晶性
を大きく下げることができる。即ち、相分離がしやすい
組成が生じてくる。液晶性を示す重合前駆体もその構造
上の類似によって、もとの組成物より、濃縮されて等方
相側に存在するようになる。もちろん、非液晶性の重合
前駆体が多すぎると、全体の液晶性を損なって配向が困
難になるので、添加量は少量、全体の５％以下に抑える
ことが好ましい。しかしながら、その液晶転移点が、液
晶と区別される程度、転移温度において２０℃は下がる
くらいに添加することが、明確な相分離の観点から好ま
しい。更には、相分離の進行が濃度の変化とよく対応
し、相分離の進行が継続して起こるには混合物全体の２
相領域が１０℃以上であることが好ましい。２相領域が
狭いときは相分離を進行させる温度が狭く制限されるこ
とになり、製造上好ましくない。
示さない材料を混合することによってその全体の液晶性
を大きく下げることができる。即ち、相分離がしやすい
組成が生じてくる。液晶性を示す重合前駆体もその構造
上の類似によって、もとの組成物より、濃縮されて等方
相側に存在するようになる。もちろん、非液晶性の重合
前駆体が多すぎると、全体の液晶性を損なって配向が困
難になるので、添加量は少量、全体の５％以下に抑える
ことが好ましい。しかしながら、その液晶転移点が、液
晶と区別される程度、転移温度において２０℃は下がる
くらいに添加することが、明確な相分離の観点から好ま
しい。更には、相分離の進行が濃度の変化とよく対応
し、相分離の進行が継続して起こるには混合物全体の２
相領域が１０℃以上であることが好ましい。２相領域が
狭いときは相分離を進行させる温度が狭く制限されるこ
とになり、製造上好ましくない。
【００９２】また、これらの相状態を実現するために
は、重合性と相溶性、更には熱履歴に対する安定性を考
え合わせて、アクリレート、メタクリレート系樹脂の利
用が好ましい。
は、重合性と相溶性、更には熱履歴に対する安定性を考
え合わせて、アクリレート、メタクリレート系樹脂の利
用が好ましい。
【００９３】これらの組み合わせのパネルを高温から徐
冷すると２相領域を示す特定の温度で液晶相が発生し、
表面パターンに応じて等方相が分離する。適当に選択さ
れた材料であるので液晶中から液晶性の重合前駆体が等
方相の領域に選択的に移動し、パターン化された濃度勾
配が生じる。この勾配が安定した時点で重合前駆体が多
く存在する領域も液晶相を示すように急冷するとその時
間が短かければ、濃度分布は変わらずに全体が液晶相に
なる。そこで紫外線で露光することによって液晶状態で
配向した高分子の壁が形成される。この壁の配向は周囲
の液晶層の配向と同一であり、明るい液晶素子を得るこ
とができる。この急冷によって絵素部分の配向が乱れる
ことがあるが、重合後に最加熱、徐冷することで良好な
配向性を得ることができる。
冷すると２相領域を示す特定の温度で液晶相が発生し、
表面パターンに応じて等方相が分離する。適当に選択さ
れた材料であるので液晶中から液晶性の重合前駆体が等
方相の領域に選択的に移動し、パターン化された濃度勾
配が生じる。この勾配が安定した時点で重合前駆体が多
く存在する領域も液晶相を示すように急冷するとその時
間が短かければ、濃度分布は変わらずに全体が液晶相に
なる。そこで紫外線で露光することによって液晶状態で
配向した高分子の壁が形成される。この壁の配向は周囲
の液晶層の配向と同一であり、明るい液晶素子を得るこ
とができる。この急冷によって絵素部分の配向が乱れる
ことがあるが、重合後に最加熱、徐冷することで良好な
配向性を得ることができる。
【００９４】ここで、上記実施形態７の液晶表示素子の
製造方法について具体的に説明する。なお、基本的な部
分のパネル作成は上記実施形態１と同様に行う。
製造方法について具体的に説明する。なお、基本的な部
分のパネル作成は上記実施形態１と同様に行う。
【００９５】まず、下記の（表２）に示した組成物Ａ４
を、液晶組成物（ＺＬＩ−４４２７：メルク社製）に１
５％添加した混合物を作製した。さらに、カイラル剤
（Ｓ−８１１）を添加して、液晶単独のときのピッチを
ツイスト角が２４０°になるように調節した。
を、液晶組成物（ＺＬＩ−４４２７：メルク社製）に１
５％添加した混合物を作製した。さらに、カイラル剤
（Ｓ−８１１）を添加して、液晶単独のときのピッチを
ツイスト角が２４０°になるように調節した。
【００９６】
【表２】
【００９７】（表２）において、Ｄ，Ｅ，Ｆは液晶性重
合前駆体、Ｆは誘電異方性が負の材料、Ｇ，Ｈは非液晶
性重合前駆体である。次に、ＩＴＯをパターン化した基
板上に配向膜を塗布し、さらにレジスト材料（ＯＭＲ−
８３：東京応化製）をスピンコートによって厚さ０．５
μｍの膜を作成し、エッチングによって絵素を取り囲む
マトリクス状に加工する。その後、ラビングにより配向
処理を行う。これによって、本実施形態７の電極基板の
表面処理によるパターン化がなされる。
合前駆体、Ｆは誘電異方性が負の材料、Ｇ，Ｈは非液晶
性重合前駆体である。次に、ＩＴＯをパターン化した基
板上に配向膜を塗布し、さらにレジスト材料（ＯＭＲ−
８３：東京応化製）をスピンコートによって厚さ０．５
μｍの膜を作成し、エッチングによって絵素を取り囲む
マトリクス状に加工する。その後、ラビングにより配向
処理を行う。これによって、本実施形態７の電極基板の
表面処理によるパターン化がなされる。
【００９８】さらに、対向基板に通常の配向処理を施し
て、ツイスト角が２４０°になるように、厚さ６μｍで
貼り合わせてセルを作製する。このセル中に先の混合物
を真空注入し、その注入口をエポキシ樹脂にて封止す
る。
て、ツイスト角が２４０°になるように、厚さ６μｍで
貼り合わせてセルを作製する。このセル中に先の混合物
を真空注入し、その注入口をエポキシ樹脂にて封止す
る。
【００９９】このようにして作製したパネルを、温度コ
ントロール可能なオーブン中で１００℃以上に加熱する
と、全体は均一な等方相を示す。その後，７０℃まで徐
冷するとパネル中に液晶相が一部析出した。面積の約１
／２が液晶相になる６０℃に固定して放置すると、パネ
ル内の液晶相が絵素の中央部分に集中し、基板上の表面
パターンに応じて等方相が液晶相を取り囲むようになっ
た。さらに、これを徐冷し、液晶相の面積がほぼ絵素面
積に等しくなったとき−２０℃まで急冷したところ、全
体が液晶相となって配向した。
ントロール可能なオーブン中で１００℃以上に加熱する
と、全体は均一な等方相を示す。その後，７０℃まで徐
冷するとパネル中に液晶相が一部析出した。面積の約１
／２が液晶相になる６０℃に固定して放置すると、パネ
ル内の液晶相が絵素の中央部分に集中し、基板上の表面
パターンに応じて等方相が液晶相を取り囲むようになっ
た。さらに、これを徐冷し、液晶相の面積がほぼ絵素面
積に等しくなったとき−２０℃まで急冷したところ、全
体が液晶相となって配向した。
【０１００】さらに、８ｍｍＷ／ｃｍ2の紫外線を１０
分間露光して、絵素の周囲が重合した目的のパネルを得
た。さらに、再び、１００℃に加熱した後、室温まで徐
冷して良好なＳＴＮ配向を得ることができた。このよう
にして、本実施形態７の液晶表示素子を得ることができ
た。
分間露光して、絵素の周囲が重合した目的のパネルを得
た。さらに、再び、１００℃に加熱した後、室温まで徐
冷して良好なＳＴＮ配向を得ることができた。このよう
にして、本実施形態７の液晶表示素子を得ることができ
た。
【０１０１】この液晶表示素子のパネルを直交した偏光
板の中で観察したところ絵素とそれ以外の部分の明るさ
が等しい、全体として明るいパネルを得ることができ
た。
板の中で観察したところ絵素とそれ以外の部分の明るさ
が等しい、全体として明るいパネルを得ることができ
た。
【０１０２】（比較例４）この比較例４では、重合前駆
体組成物を上記（表２）の組成物Ａ５にして、上記実施
形態７と同様にパネルを作成した。
体組成物を上記（表２）の組成物Ａ５にして、上記実施
形態７と同様にパネルを作成した。
【０１０３】この場合、２相領域がほとんど無く、液晶
相の分離がほとんど観察されなかった。実際のマスクを
用いた露光によってもあらゆる領域で重合が進行し、ポ
リマー分散型液晶素子となった。
相の分離がほとんど観察されなかった。実際のマスクを
用いた露光によってもあらゆる領域で重合が進行し、ポ
リマー分散型液晶素子となった。
【０１０４】これによって、この比較例４は重合前駆体
全部が液晶性を示す材料を用いた場合であって、液晶性
を示さない重合前駆体が含まれていない場合には相分離
がうまく行かないことを示している。
全部が液晶性を示す材料を用いた場合であって、液晶性
を示さない重合前駆体が含まれていない場合には相分離
がうまく行かないことを示している。
【０１０５】（実施形態８）この実施形態８では、本実
施形態７の電極基板の表面処理によるパターン化によら
ずに、液晶性重合前駆体と液晶の相分離をさせることに
よる製造プロセスを用いてパネルを明るくする場合であ
る。
施形態７の電極基板の表面処理によるパターン化によら
ずに、液晶性重合前駆体と液晶の相分離をさせることに
よる製造プロセスを用いてパネルを明るくする場合であ
る。
【０１０６】この場合、液晶性重合前駆体の一部または
全部を誘電異方性が負の材料に置き換えることによって
達成できる。この誘電異方性が負の材料は、電極を介し
て電界を印加すると通常の液晶と異なり分子が水平にな
る材料である。この材料が、分離に好ましい２相領域を
示し、さらに全体の誘電異方性が正であるとき理想的な
相分離を進めることができる。
全部を誘電異方性が負の材料に置き換えることによって
達成できる。この誘電異方性が負の材料は、電極を介し
て電界を印加すると通常の液晶と異なり分子が水平にな
る材料である。この材料が、分離に好ましい２相領域を
示し、さらに全体の誘電異方性が正であるとき理想的な
相分離を進めることができる。
【０１０７】つまり、パネル内に注入された混合物が２
相を示す温度領域に達したときにパネル内に交流電界を
印加すると、電極上の液晶相部分は全体の誘電異方性に
したがって垂直に配向する。このとき当然ながら等方相
部分は影響を受けない。この状態を維持しつづけると
き、液晶相内の誘電異方性が負である材料の液晶相中で
の濃度が低いほど、全体の電気的なポテンシャルが減少
するために、徐々に液晶相から等方相に分子が移動する
ことになる。十分分子移動が進行した後に、電界を消去
し、急冷することによって重合前駆体が豊富な領域も液
晶相を示し、配向する。これを紫外線により露光重合さ
せることによって明るい高分子壁を作製することができ
る。このときの液晶部分の配向乱れも加熱、徐冷を再び
行うことで直すことができる。
相を示す温度領域に達したときにパネル内に交流電界を
印加すると、電極上の液晶相部分は全体の誘電異方性に
したがって垂直に配向する。このとき当然ながら等方相
部分は影響を受けない。この状態を維持しつづけると
き、液晶相内の誘電異方性が負である材料の液晶相中で
の濃度が低いほど、全体の電気的なポテンシャルが減少
するために、徐々に液晶相から等方相に分子が移動する
ことになる。十分分子移動が進行した後に、電界を消去
し、急冷することによって重合前駆体が豊富な領域も液
晶相を示し、配向する。これを紫外線により露光重合さ
せることによって明るい高分子壁を作製することができ
る。このときの液晶部分の配向乱れも加熱、徐冷を再び
行うことで直すことができる。
【０１０８】ここで、本実施形態８の液晶表示素子の製
造方法について具体的に説明する。なお、基本的な部分
のパネル作成は上記実施形態１と同様に行う。
造方法について具体的に説明する。なお、基本的な部分
のパネル作成は上記実施形態１と同様に行う。
【０１０９】まず、重合前駆体混合物を上記した（表
２）の組成物Ａ６にして、通常の基板で作成したパネル
中にに注入した。上記実施形態７と同様に徐冷したとこ
ろ５０℃で２相領域が１／２となったので６０Ｈｚ、１
０Ｖの交流電界を電極間に印加した。そのまま観察する
と、ランダムに存在していた液晶相が電極上に集まり、
その面積も増大した。
２）の組成物Ａ６にして、通常の基板で作成したパネル
中にに注入した。上記実施形態７と同様に徐冷したとこ
ろ５０℃で２相領域が１／２となったので６０Ｈｚ、１
０Ｖの交流電界を電極間に印加した。そのまま観察する
と、ランダムに存在していた液晶相が電極上に集まり、
その面積も増大した。
【０１１０】その状態から−２０℃まで急冷したところ
全体が液晶相となった。さらに、紫外線露光により選択
的に絵素外が重合され、上記実施形態７と同様の明るい
液晶表示素子を得ることができた。
全体が液晶相となった。さらに、紫外線露光により選択
的に絵素外が重合され、上記実施形態７と同様の明るい
液晶表示素子を得ることができた。
【０１１１】以上のように、液晶性を示す重合前駆体
は、必然的に駆動されるべき液晶と相溶性が高く、一般
に、図５ａに示すように、液晶３１と液晶性を示す重合
前駆体３２の相分離が困難であるため、実施形態１〜６
では、高分子層を液晶層よりも先に作るパネル作製プロ
セスを採用していたが、上記実施形態７においては、電
極基板の表面処理（図５ｂに示す表面張力の異なる薄膜
３３）によるパターン化で、液晶３１と相溶性が高い液
晶性重合前駆体を含む重合前駆体３２と液晶３１とを容
易に相分離させることができるようになった。また、上
記実施形態８においても、図５ｃに示すように、誘電異
方性の異なる液晶３１と重合前駆体３２に、パターン化
された電極３４を介して電界Ｅを印加することによっ
て、液晶３１と相溶性が高い液晶性重合前駆体を含む重
合前駆体３２と液晶３１とを容易に相分離させることが
できるようになった。これらの方法によって従来は困難
であった相分離が実現でき、高分子層を液晶層よりも先
に作る実施形態１〜６のパネル作製プロセスに比べて、
より簡便にパネルを作成することが可能となった。ま
た、重合前駆体材料と温度処理の工夫によって耐圧力性
の強い明るい液晶表示素子を得ることができた。
は、必然的に駆動されるべき液晶と相溶性が高く、一般
に、図５ａに示すように、液晶３１と液晶性を示す重合
前駆体３２の相分離が困難であるため、実施形態１〜６
では、高分子層を液晶層よりも先に作るパネル作製プロ
セスを採用していたが、上記実施形態７においては、電
極基板の表面処理（図５ｂに示す表面張力の異なる薄膜
３３）によるパターン化で、液晶３１と相溶性が高い液
晶性重合前駆体を含む重合前駆体３２と液晶３１とを容
易に相分離させることができるようになった。また、上
記実施形態８においても、図５ｃに示すように、誘電異
方性の異なる液晶３１と重合前駆体３２に、パターン化
された電極３４を介して電界Ｅを印加することによっ
て、液晶３１と相溶性が高い液晶性重合前駆体を含む重
合前駆体３２と液晶３１とを容易に相分離させることが
できるようになった。これらの方法によって従来は困難
であった相分離が実現でき、高分子層を液晶層よりも先
に作る実施形態１〜６のパネル作製プロセスに比べて、
より簡便にパネルを作成することが可能となった。ま
た、重合前駆体材料と温度処理の工夫によって耐圧力性
の強い明るい液晶表示素子を得ることができた。
【０１１２】（実施形態９）本実施形態９では、一対の
基板間に液晶層を囲むように設けられた高分子樹脂層が
ツイスト配向をした場合、そのツイスト角と明るさとの
関係を調べるために実験を行った。この実験では、一例
として３ミクロンの樹脂層厚で行った。
基板間に液晶層を囲むように設けられた高分子樹脂層が
ツイスト配向をした場合、そのツイスト角と明るさとの
関係を調べるために実験を行った。この実験では、一例
として３ミクロンの樹脂層厚で行った。
【０１１３】まず、一対のガラス基板上に配向層を形成
し、その配向層に対してラビング布などでラビング処理
を行い、ラビング軸方向が０゜〜１５０゜になるように
３ミクロンのスペーサを介して貼り合わせたパネルを作
製する。
し、その配向層に対してラビング布などでラビング処理
を行い、ラビング軸方向が０゜〜１５０゜になるように
３ミクロンのスペーサを介して貼り合わせたパネルを作
製する。
【０１１４】次に、この基板の配向処理方向に応じて、
上記表１に示す組成物Ａ１にツイスト角が０゜〜１５０
゜となるようにカイラル剤（Ｓ−８１１）を添加して、
これを上記パネルに注入した。このパネルに照射強度１
０ｍＷ／ｃｍ2の平行紫外線光を６０秒間照射して硬化
させ、所定角度でツイスト配向をした高分子樹脂層を得
た。
上記表１に示す組成物Ａ１にツイスト角が０゜〜１５０
゜となるようにカイラル剤（Ｓ−８１１）を添加して、
これを上記パネルに注入した。このパネルに照射強度１
０ｍＷ／ｃｍ2の平行紫外線光を６０秒間照射して硬化
させ、所定角度でツイスト配向をした高分子樹脂層を得
た。
【０１１５】このパネルの明るさの測定は、図６に示す
ように、所定角度でツイスト配向をした高分子樹脂層を
有するパネル４１の下側に反射板４２および偏光板４３
よりなるパネル下側部材４４を設け、また、パネル４１
の上側に偏光板４５および位相差板４６，４７よりなる
パネル上側部材４８を設けて行う。このパネル上側部材
４８の設置方向の設定は、図７ａに示すように、実線矢
印で示す偏光板４５の吸収軸方向が基準軸に対して５
°、点線矢印で示す位相差板４６，４７の延伸方向と基
準軸とのなす角度が２０°，６０°である。また、パネ
ル下側部材４４の設置方向の設定は、図７ｂに示すよう
に、実線矢印で示す偏光板４３の吸収軸方向が基準軸に
対して１０°である。
ように、所定角度でツイスト配向をした高分子樹脂層を
有するパネル４１の下側に反射板４２および偏光板４３
よりなるパネル下側部材４４を設け、また、パネル４１
の上側に偏光板４５および位相差板４６，４７よりなる
パネル上側部材４８を設けて行う。このパネル上側部材
４８の設置方向の設定は、図７ａに示すように、実線矢
印で示す偏光板４５の吸収軸方向が基準軸に対して５
°、点線矢印で示す位相差板４６，４７の延伸方向と基
準軸とのなす角度が２０°，６０°である。また、パネ
ル下側部材４４の設置方向の設定は、図７ｂに示すよう
に、実線矢印で示す偏光板４３の吸収軸方向が基準軸に
対して１０°である。
【０１１６】このように、反射板４２の設定で反射型で
行い、高分子樹脂層の明るさの測定は分光測定計（ＣＭ
−１０００；ミノルタ製）の、ＣＩＥ表色系で定義され
ている明度を示すＬスター（Ｌ*）値で評価した。その
ツイスト角度に対する明るさの測定結果は図８に示して
いる。その明るさは、図７ａおよび図７ｂの偏光板４
３，４５、反射板４２の設定の中で、一番明るくなる位
置をプロットした。図８に示すように、ツイスト角によ
り明るさが異なっており、ツイスト角が６６゜〜９７゜
のときに液晶領域（絵素部分）以上の明るさ（Ｌ*＝４
０．８）が得られ、ツイスト角がほぼ７５度のときに一
番明るくなった。このことよリ、ツイスト角を６６゜〜
９７゜に設定すると、絵素部分以上に明るい高分子樹脂
層を作製することができることになる。なお、図７ａお
よび図７ｂの偏光板４３，４５、反射板４２の設定にお
いて絵素部分の明るさはＬ*＝４０．８である。
行い、高分子樹脂層の明るさの測定は分光測定計（ＣＭ
−１０００；ミノルタ製）の、ＣＩＥ表色系で定義され
ている明度を示すＬスター（Ｌ*）値で評価した。その
ツイスト角度に対する明るさの測定結果は図８に示して
いる。その明るさは、図７ａおよび図７ｂの偏光板４
３，４５、反射板４２の設定の中で、一番明るくなる位
置をプロットした。図８に示すように、ツイスト角によ
り明るさが異なっており、ツイスト角が６６゜〜９７゜
のときに液晶領域（絵素部分）以上の明るさ（Ｌ*＝４
０．８）が得られ、ツイスト角がほぼ７５度のときに一
番明るくなった。このことよリ、ツイスト角を６６゜〜
９７゜に設定すると、絵素部分以上に明るい高分子樹脂
層を作製することができることになる。なお、図７ａお
よび図７ｂの偏光板４３，４５、反射板４２の設定にお
いて絵素部分の明るさはＬ*＝４０．８である。
【０１１７】したがって、高分子層のうち光学的異方性
を持つ樹脂層を、６０°〜１００°程度でツイスト配向
させれば、高分子樹脂層の光透過率を、液晶層に比べて
同等程度またはそれ以上に設定することができ、絵素以
外の領域を絵素以上に明るくすることで、従来の高分子
層のない液晶表示パネルよりもさらに明るいパネルを作
成することができる。特に、反射型パネルでは全体とし
てより明るい表示となる。
を持つ樹脂層を、６０°〜１００°程度でツイスト配向
させれば、高分子樹脂層の光透過率を、液晶層に比べて
同等程度またはそれ以上に設定することができ、絵素以
外の領域を絵素以上に明るくすることで、従来の高分子
層のない液晶表示パネルよりもさらに明るいパネルを作
成することができる。特に、反射型パネルでは全体とし
てより明るい表示となる。
【０１１８】（実施形態１０）本実施形態１０では、上
記実施形態９の結果を利用して、一対の基板間に液晶層
を囲むように設けられた高分子層のうち光学的異方性を
持つ樹脂層を、６０°〜１００°程度でツイスト配向さ
せた場合である。
記実施形態９の結果を利用して、一対の基板間に液晶層
を囲むように設けられた高分子層のうち光学的異方性を
持つ樹脂層を、６０°〜１００°程度でツイスト配向さ
せた場合である。
【０１１９】具体的には、上記実施形態４で用いた上記
表１の組成物Ａ３の代わりに、組成物Ａ１にツイスト角
が７５°となるようにカイラル剤（Ｓ−８１１）を添加
する以外は、上記実施形態４と同一のパネル構成、作成
方法でパネルを作製した。このパネルに図７ａおよび図
７ｂに示すような偏光板４３，４５、反射板４２の設定
を行い、分光測定計（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）で
Ｌ*値を測定したところ、明度がＬ*＝３８．９であっ
た。
表１の組成物Ａ３の代わりに、組成物Ａ１にツイスト角
が７５°となるようにカイラル剤（Ｓ−８１１）を添加
する以外は、上記実施形態４と同一のパネル構成、作成
方法でパネルを作製した。このパネルに図７ａおよび図
７ｂに示すような偏光板４３，４５、反射板４２の設定
を行い、分光測定計（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）で
Ｌ*値を測定したところ、明度がＬ*＝３８．９であっ
た。
【０１２０】一方、実施形態１、実施形態４のパネルに
図７ａおよび図７ｂに示すような偏光板４３，４５、反
射板４２の設定を同様に行い、Ｌ*値を測定したとこ
ろ、実施形態１のパネルでＬ*＝３０．４、実施形態４
のパネルでＬ*＝３４．３であった。これらのＬ*値に比
べて所定の角度でツイスト配向させた場合のほうがＬ*
＝３８．９と明るくなっていた。このように、上記高分
子層に所定のツイスト角（本実施形態１０では７５°）
を持たせることにより、より明るい液晶表示素子を得る
ことができる。
図７ａおよび図７ｂに示すような偏光板４３，４５、反
射板４２の設定を同様に行い、Ｌ*値を測定したとこ
ろ、実施形態１のパネルでＬ*＝３０．４、実施形態４
のパネルでＬ*＝３４．３であった。これらのＬ*値に比
べて所定の角度でツイスト配向させた場合のほうがＬ*
＝３８．９と明るくなっていた。このように、上記高分
子層に所定のツイスト角（本実施形態１０では７５°）
を持たせることにより、より明るい液晶表示素子を得る
ことができる。
【０１２１】（実施形態１１）本実施形態１１では、高
分子層のうち光学的異方性を持つ高分子樹脂層を６０°
〜１００°の角度でツイスト配向させて液晶表示素子を
製造する場合である。まず、一対の適当な配向処理を施
した基板に、開始剤とともに表１に示す組成物Ａ１をキ
ャストする。これを３μｍのスペーサを介して貼り合わ
せ、上記実施形態１の基板１ａ，１ｂの非透明電極部の
パターンに一致させて加工したフォトマスクを通して１
０ｍｗ／ｃｍ2の照射強度で紫外光を１２０秒間露光し
て硬化させる。その後、片側基板を剥離すると、この実
施形態１の基板１ａ，１ｂの非透明電極部のパターンに
一致したストライプ状の高分子層を作製することができ
る。
分子層のうち光学的異方性を持つ高分子樹脂層を６０°
〜１００°の角度でツイスト配向させて液晶表示素子を
製造する場合である。まず、一対の適当な配向処理を施
した基板に、開始剤とともに表１に示す組成物Ａ１をキ
ャストする。これを３μｍのスペーサを介して貼り合わ
せ、上記実施形態１の基板１ａ，１ｂの非透明電極部の
パターンに一致させて加工したフォトマスクを通して１
０ｍｗ／ｃｍ2の照射強度で紫外光を１２０秒間露光し
て硬化させる。その後、片側基板を剥離すると、この実
施形態１の基板１ａ，１ｂの非透明電極部のパターンに
一致したストライプ状の高分子層を作製することができ
る。
【０１２２】次に、この実施形態１の基板１ａまたは１
ｂの基板上の非透明電極部のパターンと、上記ストライ
プ状の高分子層パターンのついた基板をそれぞれのパタ
ーンが一致するように貼リ合わせ、圧着させる。その
後、上記基板を７０℃１時間加熱処理して、実施形態１
の基板１ａまたは１ｂの基板上に高分子層パターンを転
写させる。
ｂの基板上の非透明電極部のパターンと、上記ストライ
プ状の高分子層パターンのついた基板をそれぞれのパタ
ーンが一致するように貼リ合わせ、圧着させる。その
後、上記基板を７０℃１時間加熱処理して、実施形態１
の基板１ａまたは１ｂの基板上に高分子層パターンを転
写させる。
【０１２３】さらに、基板１ａまたは１ｂを５ミクロン
のスペーサを介して電極が互いに直交するように貼り合
わせてセルを構成する。この電極基板の間隙に比較例１
で使用した混合物をセルに注入し、摂氏１００度、紫外
線光の光強度５ｍＷ／ｃｍ2で１８０秒全面露光し、毎
分摂氏３度の冷却速度で冷却したところ高分子層と液晶
層が良好に相分離した液晶表示素子を作製することがで
きる。
のスペーサを介して電極が互いに直交するように貼り合
わせてセルを構成する。この電極基板の間隙に比較例１
で使用した混合物をセルに注入し、摂氏１００度、紫外
線光の光強度５ｍＷ／ｃｍ2で１８０秒全面露光し、毎
分摂氏３度の冷却速度で冷却したところ高分子層と液晶
層が良好に相分離した液晶表示素子を作製することがで
きる。
【０１２４】このとき、上記露光後による相分離後は５
ミクロンの壁になった。
ミクロンの壁になった。
【０１２５】このように、３ミクロンの高分子層パター
ンを転写させた後に、５ミクロンのスペーサで貼り合わ
せたことで、できる隙間を利用して液晶−高分子混合物
が注入され露光による相分離で、その隙間に、等方性を
示し、剛直な高分子層が形成されることとなる。
ンを転写させた後に、５ミクロンのスペーサで貼り合わ
せたことで、できる隙間を利用して液晶−高分子混合物
が注入され露光による相分離で、その隙間に、等方性を
示し、剛直な高分子層が形成されることとなる。
【０１２６】このパネルのラビング方向、高分子壁の配
向状態、偏光板、反射板の設定は、図９ａ〜図９ｆに示
す構成でパネルを作製した。上記パネルの明るさの測定
を、分光測定計（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）のＬ*
値で評価したところ、Ｌ*＝４０．２であった。
向状態、偏光板、反射板の設定は、図９ａ〜図９ｆに示
す構成でパネルを作製した。上記パネルの明るさの測定
を、分光測定計（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）のＬ*
値で評価したところ、Ｌ*＝４０．２であった。
【０１２７】（比較例５）上記実施形態１で示した図１
のパネルと同一構成で、ラビング方向、偏光板と反射板
を図９のように設定したパネルを作製した。上記実施形
態１で示した図１のパネルとは、高分子層がツイスト配
向していない場合であって、単にラビング方向、偏光板
と反射板を図９のように設定しただけのものである。
のパネルと同一構成で、ラビング方向、偏光板と反射板
を図９のように設定したパネルを作製した。上記実施形
態１で示した図１のパネルとは、高分子層がツイスト配
向していない場合であって、単にラビング方向、偏光板
と反射板を図９のように設定しただけのものである。
【０１２８】上記パネルの明るさの測定を、分光測定計
（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）のＬ゜値で評価したと
ころ、Ｌ*＝３２．１であった。
（ＣＭ−１０００；ミノルタ製）のＬ゜値で評価したと
ころ、Ｌ*＝３２．１であった。
【０１２９】以上のように、上記実施形態１０〜１１で
は、高分子層部分の配向状態を、絵素部分の配向状態と
異ならせることにより、明るい液晶表示素子を得ること
ができた。
は、高分子層部分の配向状態を、絵素部分の配向状態と
異ならせることにより、明るい液晶表示素子を得ること
ができた。
【０１３０】（実施形態１２）本実施形態１２では、液
晶材料と光重合性樹脂の大半を占める光重合性の液晶性
高分子との複屈折率△ｎをほぼ一致させた場合である。
晶材料と光重合性樹脂の大半を占める光重合性の液晶性
高分子との複屈折率△ｎをほぼ一致させた場合である。
【０１３１】図１０は本発明の実施形態１２における液
晶表示素子の構成を示す断面図であり、図１の部材と同
一の作用、効果を奏する部材には同一の部材番号を付記
している。
晶表示素子の構成を示す断面図であり、図１の部材と同
一の作用、効果を奏する部材には同一の部材番号を付記
している。
【０１３２】図１０において、ガラス板などからなる一
対の基板１ａ，１ｂ上にそれぞれ帯状の透明電極２ａ，
２ｂがそれぞれ設けられており、これらの透明電極２
ａ，２ｂ上にそれぞれ電気絶縁膜３ａ，３ｂが設けら
れ、さらにその上に配向膜４ａ，４ｂが必要に応じて設
けられて一対の電極基板がそれぞれ構成されている。こ
れら一対の電極基板は、帯状の透明電極２ａ，２ｂが直
交するように電極を対向させて配置している。また、こ
れら一対の基板間にはパターン化された高分子層５１
と、この高分子層５１で囲まれた表示媒体としての液晶
層５２とが挟持されている。
対の基板１ａ，１ｂ上にそれぞれ帯状の透明電極２ａ，
２ｂがそれぞれ設けられており、これらの透明電極２
ａ，２ｂ上にそれぞれ電気絶縁膜３ａ，３ｂが設けら
れ、さらにその上に配向膜４ａ，４ｂが必要に応じて設
けられて一対の電極基板がそれぞれ構成されている。こ
れら一対の電極基板は、帯状の透明電極２ａ，２ｂが直
交するように電極を対向させて配置している。また、こ
れら一対の基板間にはパターン化された高分子層５１
と、この高分子層５１で囲まれた表示媒体としての液晶
層５２とが挟持されている。
【０１３３】この高分子層５１は、電極基板の規制力に
よって配向された状態で、高分子層５１が液晶性を示す
重合前駆体の重合から形成されており、このパターン化
された高分子層５１はマトリクス形状になっている。ま
た、この高分子層５１を形成する重合前駆体は、所定温
度範囲で液晶性を示すかまたは液晶に溶解して液晶相を
示し、その重合前駆体の複屈折率が非重合性液晶の複屈
折率とほぼ一致するように選択している。以上により本
発明の液晶表示素子５３が構成される。
よって配向された状態で、高分子層５１が液晶性を示す
重合前駆体の重合から形成されており、このパターン化
された高分子層５１はマトリクス形状になっている。ま
た、この高分子層５１を形成する重合前駆体は、所定温
度範囲で液晶性を示すかまたは液晶に溶解して液晶相を
示し、その重合前駆体の複屈折率が非重合性液晶の複屈
折率とほぼ一致するように選択している。以上により本
発明の液晶表示素子５３が構成される。
【０１３４】この液晶表示素子５３を、直交した偏光板
７ａ、７ｂで挟み、さらに、反射板８ａを偏光板７ａの
下方に配置する。
７ａ、７ｂで挟み、さらに、反射板８ａを偏光板７ａの
下方に配置する。
【０１３５】このように構成された液晶表示素子５３の
製造方法について、以下に詳しく説明する。
製造方法について、以下に詳しく説明する。
【０１３６】まず、基板１ａ，１ｂ上にそれぞれスパッ
タ法によりＩＴＯ膜を厚さ２０００オングストロームで
堆積し、その後、ホトリソなどで加工を施して帯状の透
明電極２ａ，２ｂをそれぞれ得る。さらに、必要に応じ
て、これら帯状の透明電極２ａ，２ｂをそれぞれ覆うよ
うに、スパッタ法により電気絶縁膜３ａ，３ｂをそれぞ
れ堆積する。さらに、その上に配向層をそれぞれ形成
し、その配向層に対してナイロン布などでラビング処理
をそれぞれ行って配向膜４ａ、４ｂとする。このラビン
グ処理は、帯状の透明電極２ａ，２ｂが互いに直交する
状態で液晶がＴＮまたはＳＴＮ方向になるように行う。
このようにして一対の電極基板がそれぞれ得られる。こ
れらの電極基板を透明電極面が対向しかつ直交するよう
に、その端部をシール材９により貼り合わせて封止し液
晶セルを作成する。このときのセルギャップは６μｍで
あった。この一対の基板間隙に液晶材料、重合前駆体お
よび光重合開始剤などからなる混合表示材料を所定の注
入方法で注入する。ここで用いる液晶材料と重合前駆体
は互いに複屈折率△ｎがほぼ一致した材料である。例え
ばその一例として液晶材料にＳＴＮ用のＭＪ６２６９０
（メルク社製）（△ｎ＝０．１５２）、また、重合前駆
体に下記の（化２）および（化３）の化合物を、（化
２）：（化３）＝５０：５０（ｗｔ％）の割合で含む複
屈折率△ｎ＝０．１５２の混合物（大日本インキ化学工
業社製）を用いる。
タ法によりＩＴＯ膜を厚さ２０００オングストロームで
堆積し、その後、ホトリソなどで加工を施して帯状の透
明電極２ａ，２ｂをそれぞれ得る。さらに、必要に応じ
て、これら帯状の透明電極２ａ，２ｂをそれぞれ覆うよ
うに、スパッタ法により電気絶縁膜３ａ，３ｂをそれぞ
れ堆積する。さらに、その上に配向層をそれぞれ形成
し、その配向層に対してナイロン布などでラビング処理
をそれぞれ行って配向膜４ａ、４ｂとする。このラビン
グ処理は、帯状の透明電極２ａ，２ｂが互いに直交する
状態で液晶がＴＮまたはＳＴＮ方向になるように行う。
このようにして一対の電極基板がそれぞれ得られる。こ
れらの電極基板を透明電極面が対向しかつ直交するよう
に、その端部をシール材９により貼り合わせて封止し液
晶セルを作成する。このときのセルギャップは６μｍで
あった。この一対の基板間隙に液晶材料、重合前駆体お
よび光重合開始剤などからなる混合表示材料を所定の注
入方法で注入する。ここで用いる液晶材料と重合前駆体
は互いに複屈折率△ｎがほぼ一致した材料である。例え
ばその一例として液晶材料にＳＴＮ用のＭＪ６２６９０
（メルク社製）（△ｎ＝０．１５２）、また、重合前駆
体に下記の（化２）および（化３）の化合物を、（化
２）：（化３）＝５０：５０（ｗｔ％）の割合で含む複
屈折率△ｎ＝０．１５２の混合物（大日本インキ化学工
業社製）を用いる。
【０１３７】
【化２】
【０１３８】
【化３】
【０１３９】また、光重合開始剤としては紫外光領域に
吸収波長を持つＩｒｕｇａｃｕｒｅ６５１（チバガイギ
ー製）などでよい。ここでは、液晶材料：重合前駆体＝
８０：２０の割合で混合し、光重合開始剤を０．５％添
加した。これらを注入した電極基板間に対して、例えば
紫外線光を６ｍＷ／ｃｍ2の照射強度で１２０秒間照射
するが、このとき、光重合性樹脂がマトリクス状に形成
するために光の強弱を設ける必要があるが、その方法と
して例えばホトマスクのようなものを基板の外部に設置
する方法、カラーフィルタやＩＴＯ電極をホトマスクと
して利用する方法などがあるが、ここではそれに限定さ
れない。また、光を照射する際に、混合材料が等方性を
示す液体状態であることが望ましく、光照射後は、室温
またはそれ以下の温度まで０．５℃／分の速度で徐冷を
行うことが望ましい。このようにして光照射−徐冷を行
うことで液晶と重合前駆体を相分離し、重合前駆体から
形成される高分子壁をマトリクス状に形成することがで
きる。ここで、光照射量と徐冷速度を適度に選択するこ
とで液晶と重合前駆体の相分離の分離性が左右される。
好ましくは液晶と光重合性樹脂が完全に相分離すること
であるが、そうすることは容易ではなく液晶内に光重合
性樹脂が極少量（ここで極少量とは液晶の応答速度や配
向状態を大きく阻害しない程度のことをいう）混ざって
いる可能性がある。このとき、液晶層の複屈折率△ｎの
値は、複数の化合物が混合されている場合にはそれぞれ
固有の複屈折率△ｎの平均値となるため、液晶層の複屈
折率△ｎと光重合性樹脂の複屈折率△ｎに大きく差があ
ると、相分離後の複屈折率△ｎを制御することが非常に
困難となる。よって、本実施形態１２では、液晶層と重
合前駆体の複屈折率△ｎがほぼ一致するようにしている
ため、たとえ液晶層と重合前駆体の相分離が十分でなく
ても、液晶層の複屈折率△ｎは変化することがなく、絵
素部に配置される液晶層は常に一定の複屈折率△ｎを保
有することになる。このため、パネルの色調を一定に保
つことができるとともに、パネル全体において、相分離
の進行性に差があっても、液晶層と重合前駆体の複屈折
率△ｎがほぼ一定であるためにパネル全体の色調は再現
性良く同一にすることができる。
吸収波長を持つＩｒｕｇａｃｕｒｅ６５１（チバガイギ
ー製）などでよい。ここでは、液晶材料：重合前駆体＝
８０：２０の割合で混合し、光重合開始剤を０．５％添
加した。これらを注入した電極基板間に対して、例えば
紫外線光を６ｍＷ／ｃｍ2の照射強度で１２０秒間照射
するが、このとき、光重合性樹脂がマトリクス状に形成
するために光の強弱を設ける必要があるが、その方法と
して例えばホトマスクのようなものを基板の外部に設置
する方法、カラーフィルタやＩＴＯ電極をホトマスクと
して利用する方法などがあるが、ここではそれに限定さ
れない。また、光を照射する際に、混合材料が等方性を
示す液体状態であることが望ましく、光照射後は、室温
またはそれ以下の温度まで０．５℃／分の速度で徐冷を
行うことが望ましい。このようにして光照射−徐冷を行
うことで液晶と重合前駆体を相分離し、重合前駆体から
形成される高分子壁をマトリクス状に形成することがで
きる。ここで、光照射量と徐冷速度を適度に選択するこ
とで液晶と重合前駆体の相分離の分離性が左右される。
好ましくは液晶と光重合性樹脂が完全に相分離すること
であるが、そうすることは容易ではなく液晶内に光重合
性樹脂が極少量（ここで極少量とは液晶の応答速度や配
向状態を大きく阻害しない程度のことをいう）混ざって
いる可能性がある。このとき、液晶層の複屈折率△ｎの
値は、複数の化合物が混合されている場合にはそれぞれ
固有の複屈折率△ｎの平均値となるため、液晶層の複屈
折率△ｎと光重合性樹脂の複屈折率△ｎに大きく差があ
ると、相分離後の複屈折率△ｎを制御することが非常に
困難となる。よって、本実施形態１２では、液晶層と重
合前駆体の複屈折率△ｎがほぼ一致するようにしている
ため、たとえ液晶層と重合前駆体の相分離が十分でなく
ても、液晶層の複屈折率△ｎは変化することがなく、絵
素部に配置される液晶層は常に一定の複屈折率△ｎを保
有することになる。このため、パネルの色調を一定に保
つことができるとともに、パネル全体において、相分離
の進行性に差があっても、液晶層と重合前駆体の複屈折
率△ｎがほぼ一定であるためにパネル全体の色調は再現
性良く同一にすることができる。
【０１４０】ここで、重合前駆体と液晶層の複屈折率△
ｎがほぼ一致している状態とは、重合前駆体の複屈折率
△ｎ＝（液晶の複屈折率△ｎ）±（液晶の複屈折率△ｎ
×１５％）のことをいい、この１５％とは、例えば液晶
層の複屈折率△ｎを０．１とし、その１．１５倍の複屈
折率△ｎ＝０．１１５を有する重合前駆体を用いて、相
分離後、液晶内に５％の重合前駆体が残留したとする
と、このときの液晶層の複屈折率△ｎは０．１００７５
となる。通常、ＳＴＮ表示モードなどでは、セルギャッ
プの精度がχ±０．０５（μｍ）が許容範囲であるの
で、均一な色相のパネルを得るには、セルギヤップを６
μｍに固定すると０．０９９１７＜液晶層の複屈折率△
ｎ＜０．１００８３となる。つまり、上記の液晶層の複
屈折率△ｎ＝０．１００７５は許容範囲内であることか
ら、重合前駆体の複屈折率△ｎ（液晶の複屈折率△ｎ）
±（液晶の複屈折率△ｎ×１５％）であることが望まし
い。
ｎがほぼ一致している状態とは、重合前駆体の複屈折率
△ｎ＝（液晶の複屈折率△ｎ）±（液晶の複屈折率△ｎ
×１５％）のことをいい、この１５％とは、例えば液晶
層の複屈折率△ｎを０．１とし、その１．１５倍の複屈
折率△ｎ＝０．１１５を有する重合前駆体を用いて、相
分離後、液晶内に５％の重合前駆体が残留したとする
と、このときの液晶層の複屈折率△ｎは０．１００７５
となる。通常、ＳＴＮ表示モードなどでは、セルギャッ
プの精度がχ±０．０５（μｍ）が許容範囲であるの
で、均一な色相のパネルを得るには、セルギヤップを６
μｍに固定すると０．０９９１７＜液晶層の複屈折率△
ｎ＜０．１００８３となる。つまり、上記の液晶層の複
屈折率△ｎ＝０．１００７５は許容範囲内であることか
ら、重合前駆体の複屈折率△ｎ（液晶の複屈折率△ｎ）
±（液晶の複屈折率△ｎ×１５％）であることが望まし
い。
【０１４１】なお、この他の例として、複屈折率△ｎ≒
０の重合前駆体と液晶並の複屈折率△ｎを持つ重合前駆
体を、合わせて重合前駆体として使用する場合について
であるが、液晶材料と重合前駆体から得られる混合物の
複屈折率△ｎは混合した分量比の平均値となるため、重
合前駆体のみでの複屈折率△ｎの値を液晶の複屈折率△
ｎにより近づけておくことが望ましいことになる。
０の重合前駆体と液晶並の複屈折率△ｎを持つ重合前駆
体を、合わせて重合前駆体として使用する場合について
であるが、液晶材料と重合前駆体から得られる混合物の
複屈折率△ｎは混合した分量比の平均値となるため、重
合前駆体のみでの複屈折率△ｎの値を液晶の複屈折率△
ｎにより近づけておくことが望ましいことになる。
【０１４２】（比較例６）本比較例６では、上記実施形
態１２と比較するために、液晶材料の複屈折率△ｎと重
合前駆体の複屈折率△ｎが大きく異なる場合を示してい
る。
態１２と比較するために、液晶材料の複屈折率△ｎと重
合前駆体の複屈折率△ｎが大きく異なる場合を示してい
る。
【０１４３】本比較例６の製造方法は上記実施形態１２
と同様であるため、ここでは具体的な材料を挙げてその
挙動について記述することにする。
と同様であるため、ここでは具体的な材料を挙げてその
挙動について記述することにする。
【０１４４】ここでは、液晶材料としてＳＴＮ用のＺＬ
Ｉ−４４２７（メルク社製）（複屈折率△ｎ＝０．１１
２７）、また、重合前駆体としては、ラウリルアクリレ
ートとアダマンチルアクリレートを用いるが、これらの
複屈折率△ｎは共に≒０である。これらを液晶材料：重
合前駆体＝８０：２０の割合で混合し、上記実施形態１
２と同様に紫外光照射、および徐冷を行うことでマトリ
クス状の高分子壁を非絵素部に設けた。しかしながら液
晶層内に重合前駆体が取り残されているために液晶層の
ｄ・△ｎ＝０．６４１となってしまい、セルギャッブが
６μｍであるから液晶層の複屈折率△ｎは０．１０６８
となり、液晶内に取り残されている重合前駆体が液晶の
複屈折率△ｎを大きく変化させてしまい、通常のＳＴＮ
モードでは許容できる範囲ではないと言える。
Ｉ−４４２７（メルク社製）（複屈折率△ｎ＝０．１１
２７）、また、重合前駆体としては、ラウリルアクリレ
ートとアダマンチルアクリレートを用いるが、これらの
複屈折率△ｎは共に≒０である。これらを液晶材料：重
合前駆体＝８０：２０の割合で混合し、上記実施形態１
２と同様に紫外光照射、および徐冷を行うことでマトリ
クス状の高分子壁を非絵素部に設けた。しかしながら液
晶層内に重合前駆体が取り残されているために液晶層の
ｄ・△ｎ＝０．６４１となってしまい、セルギャッブが
６μｍであるから液晶層の複屈折率△ｎは０．１０６８
となり、液晶内に取り残されている重合前駆体が液晶の
複屈折率△ｎを大きく変化させてしまい、通常のＳＴＮ
モードでは許容できる範囲ではないと言える。
【０１４５】このように、液晶層内に重合前駆体が取り
残された場合の液晶層の複屈折率△ｎの補正方法につい
て記載してきたが、液晶層内に重合前駆体が取り残され
る場合に懸念されるのが、液晶の信頼性である。特に、
液晶界面のプレチルトが微妙に変化して、目的とする応
答性能が得られない可能性があるが、上記実施形態１２
で使用した材料では、液晶単体で計測したコントラス
ト、応答速度などの特性面においては特に大きく性能を
落とすものではなく、許容の範囲内のものであった。ま
た、高温保存、低温保存など環境試験においても液晶材
料の配向を大きく乱すものではなく比較的安定した配向
を得ることができた。
残された場合の液晶層の複屈折率△ｎの補正方法につい
て記載してきたが、液晶層内に重合前駆体が取り残され
る場合に懸念されるのが、液晶の信頼性である。特に、
液晶界面のプレチルトが微妙に変化して、目的とする応
答性能が得られない可能性があるが、上記実施形態１２
で使用した材料では、液晶単体で計測したコントラス
ト、応答速度などの特性面においては特に大きく性能を
落とすものではなく、許容の範囲内のものであった。ま
た、高温保存、低温保存など環境試験においても液晶材
料の配向を大きく乱すものではなく比較的安定した配向
を得ることができた。
【０１４６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、重合前駆
体状態で液晶性を示す材料を利用することで、重合前に
予め基板上に施してある配向処理によって容易に複屈折
を示す領域が生じ、そのまま重合固定化するだけで、配
向した状態のままで高分子層を容易に分離固定すること
ができ、また、液晶性の重合前駆体を用いて絵素部以外
の高分子部分を作製することで、全体的により明るい液
晶表示素子を得ることができる。また、光学的異方性を
持つ樹脂層と、異方性を持たない樹脂層との積層構造と
すれば、構素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずる
ことなく、堅牢性をも確保することができる。
体状態で液晶性を示す材料を利用することで、重合前に
予め基板上に施してある配向処理によって容易に複屈折
を示す領域が生じ、そのまま重合固定化するだけで、配
向した状態のままで高分子層を容易に分離固定すること
ができ、また、液晶性の重合前駆体を用いて絵素部以外
の高分子部分を作製することで、全体的により明るい液
晶表示素子を得ることができる。また、光学的異方性を
持つ樹脂層と、異方性を持たない樹脂層との積層構造と
すれば、構素子全体の耐ショック性、耐圧力性を減ずる
ことなく、堅牢性をも確保することができる。
【０１４７】また、上記した耐圧力性の強い明るい液晶
表示素子を得る効果に加えて、電極基板の表面処理によ
るパターン化や、誘電異方性の異なる液晶と重合前駆体
に電界を印加する方法によって従来は困難であった相分
離が実現でき、簡便にパネルを作成することができる。
表示素子を得る効果に加えて、電極基板の表面処理によ
るパターン化や、誘電異方性の異なる液晶と重合前駆体
に電界を印加する方法によって従来は困難であった相分
離が実現でき、簡便にパネルを作成することができる。
【０１４８】さらに、高分子層のうち光学的異方性を持
つ樹脂層を、６０度〜１００度でツイスト配向させれ
ば、高分子層の光透過率を、液晶層に比べて同等または
それ以上に設定することができ、絵素以外の領域を絵素
以上に明るくすることで、従来の高分子層のない液晶表
示パネルよりもさらに明るいパネルを得ることができ
る。また、製造方法として、予め他の基板で、ツイスト
配向でパターン化された高分子層を作成しておき、これ
を配向処理の施された電極基板に転写することで、絵素
部分の配向状態と高分子層部分の配向状態を異ならせた
パネル作成が可能となり、高分子層の複屈折率および層
厚に適したツイスト角を選び、これをパネルの配向処理
方向によらずに設定でき、自由に明るさを変えられるこ
とができる。また、セルギヤップよりも薄い光学的異方
性を持ちツイスト配向している樹脂層を形成すること
で、液晶と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマト
リクス技術で液晶と高分子を相分離させることにより、
樹脂層と基板間の隙間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧
力性にも優れ、明るい液晶表示素子を作製することがで
きる。
つ樹脂層を、６０度〜１００度でツイスト配向させれ
ば、高分子層の光透過率を、液晶層に比べて同等または
それ以上に設定することができ、絵素以外の領域を絵素
以上に明るくすることで、従来の高分子層のない液晶表
示パネルよりもさらに明るいパネルを得ることができ
る。また、製造方法として、予め他の基板で、ツイスト
配向でパターン化された高分子層を作成しておき、これ
を配向処理の施された電極基板に転写することで、絵素
部分の配向状態と高分子層部分の配向状態を異ならせた
パネル作成が可能となり、高分子層の複屈折率および層
厚に適したツイスト角を選び、これをパネルの配向処理
方向によらずに設定でき、自由に明るさを変えられるこ
とができる。また、セルギヤップよりも薄い光学的異方
性を持ちツイスト配向している樹脂層を形成すること
で、液晶と重合性樹脂の混合物を注入し、ポリマーマト
リクス技術で液晶と高分子を相分離させることにより、
樹脂層と基板間の隙間に剛直な樹脂層が形成され、耐圧
力性にも優れ、明るい液晶表示素子を作製することがで
きる。
【０１４９】さらに、液晶と光重合性樹脂の相分離が不
十分であって、液晶層内に光重合性樹脂が取り残された
場合においても、液晶と光重合性樹脂の複屈折率がほぼ
一致していれば、液晶が配置されている絵素部の複屈折
率が液晶のみの場合とほとんど変わらないため、パネル
全体で液晶と光重合性樹脂の相分離の進行性に差があっ
ても、絵素部の色相は一定となり、目的とする色相の優
れたパネルを歩留まりよく提供することができる。
十分であって、液晶層内に光重合性樹脂が取り残された
場合においても、液晶と光重合性樹脂の複屈折率がほぼ
一致していれば、液晶が配置されている絵素部の複屈折
率が液晶のみの場合とほとんど変わらないため、パネル
全体で液晶と光重合性樹脂の相分離の進行性に差があっ
ても、絵素部の色相は一定となり、目的とする色相の優
れたパネルを歩留まりよく提供することができる。
【図１】本発明の実施形態１における液晶表示素子の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図２】実施形態１における高分子層５の形成方法の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明で用いる液晶性の重合前駆体の構造を示
す模式図である。
す模式図である。
【図４】本発明の実施形態３における液晶表示素子の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図５】ａは液晶と液晶性重合前駆体の相分離が困難な
状態を示す図、ｂは、本発明の実施形態７において、表
面張力の異なる薄膜によるパターン化で液晶と重合前駆
体の相分離がなされている状態を示す図、ｃは、本発明
の実施形態８において、誘電異方性の異なる液晶と重合
前駆体に電界を印加する方法で液晶と重合前駆体の相分
離がなされている状態を示す図である。
状態を示す図、ｂは、本発明の実施形態７において、表
面張力の異なる薄膜によるパターン化で液晶と重合前駆
体の相分離がなされている状態を示す図、ｃは、本発明
の実施形態８において、誘電異方性の異なる液晶と重合
前駆体に電界を印加する方法で液晶と重合前駆体の相分
離がなされている状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態９においてパネルのツイスト
角に対する明るさを測定するためのパネル上側部材およ
びパネル下側部材の配置図である。
角に対する明るさを測定するためのパネル上側部材およ
びパネル下側部材の配置図である。
【図７】ａは図６のパネル上側部材の設置方向図、ｂは
図６のパネル下側部材の設置方向図である。
図６のパネル下側部材の設置方向図である。
【図８】高分子層のうち光学的異方性を持つ高分子樹脂
層のツイスト角と明るさとの関係を示す図である。
層のツイスト角と明るさとの関係を示す図である。
【図９】ａは、本発明の実施形態１１の液晶表示素子に
おけるパネル上側部材の設置方向図、ｂはそのパネル下
側部材の設置方向図、ｃはその液晶表示素子の上側基板
のラビング方向を示す図、ｄはその液晶表示素子の下側
基板のラビング方向を示す図、ｅは上側基板から見た高
分子層の配向状態を示す図、ｆは下側基板から見た高分
子層の配向状態を示す図である。
おけるパネル上側部材の設置方向図、ｂはそのパネル下
側部材の設置方向図、ｃはその液晶表示素子の上側基板
のラビング方向を示す図、ｄはその液晶表示素子の下側
基板のラビング方向を示す図、ｅは上側基板から見た高
分子層の配向状態を示す図、ｆは下側基板から見た高分
子層の配向状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態１２における液晶表示素子
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
１ａ，１ｂ，１ｃ 基板 ２ａ，２ｂ 透明電極 ４ａ，４ｂ，４ｃ 配向膜 ５，５１ 高分子層 ５’ 光学的異方性を持つ樹脂層 ５” 異方性を持たない樹脂層 ６，５２ 液晶層 １０，２０，５３ 液晶表示素子 １２ メタルマスク ３１ 液晶 ３２ 重合前駆体 ３３ 薄膜 ３４ 電極 ４１ パネル ４２ 反射板 ４３，４５ 偏光板 ４４ パネル下側部材 ４６，４７ 位相差板 ４８ パネル上側部材
フロントページの続き (72)発明者 山岸 慎治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 藤森 孝一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1339 500 G02F 1/1333
Claims (15)
- 【請求項１】 一対の電極基板間に、パターン化された
高分子層と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれ
た液晶層とが挟持された液晶表示素子であって、 該高分子層は、一方または両方の該電極基板の配向規制
力によって配向された状態で、一部または全部が液晶性
を示す重合前駆体の重合から形成されている光学的異方
性を持つ樹脂層と、異方性を持たない樹脂層とが積層さ
れてなる液晶表示素子。 - 【請求項２】 前記高分子層のうち光学的異方性を持つ
樹脂層の厚さがセルギャップの２０％〜８０％である請
求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記高分子層のパターン化された形状は
マトリクス形状である請求項１または２に記載の液晶表
示素子。 - 【請求項４】 前記高分子層のパターン化された形状
は、前記電極基板上の電極に平行なストライプ形状であ
り、該ストライプ形状が互いに直交するように該電極基
板が対向して張り合わされている請求項１または２記載
の液晶表示素子。 - 【請求項５】 前記高分子層のうち光学的異方性を持つ
樹脂層が６０度〜１００度の角度でツイスト配向してい
る請求項１または２記載の液晶表示素子。 - 【請求項６】 一対の電極基板間に、パターン化された
高分子層と、該高分子層で部分的または全体的に囲まれ
る液晶層とを挟持する液晶表示素子の製造方法であっ
て、 予め一方または両方の電極基板に、該電極基板の配向規
制力によって配向された状態で、一部または全部が液晶
性を示す重合前駆体の重合から形成される光学的異方性
を持つ樹脂層の厚みがセルギャップより小さい液晶セル
を得、該液晶セルに、光学的異方性を持たない高分子材
料と液晶材料の混合物を注入し、該光学的異方性を持た
ない高分子樹脂を露光重合し、該高分子材料と液晶材料
の相分離によって得られる樹脂層を、該光学的異方性を
持つ樹脂層に積層して該高分子層を形成する液晶表示素
子の製造方法。 - 【請求項７】 一対の電極基板間に、パターン化された
高分子層と、該高分子層に部分的または全体的に囲まれ
た液晶層とが挟持された液晶表示素子であって、 一方または両方の該電極基板の表面上に、該表面とは表
面張力の異なる薄膜を電極形状に一致させてパターン化
した表面処理が実施されており、 該高分子層は、一方または両方の該電極基板上の表面処
理によって、該電極の周囲にパターン化されて設けられ
ているとともに、一方または両方の該電極基板の配向規
制力によって配向された状態で、該高分子層の一部が液
晶性を示す重合前駆体の重合から形成されている液晶表
示素子。 - 【請求項８】 前記高分子層は、前記液晶性を示す重合
前駆体と、液晶性を示さない重合前駆体との混合物から
なっている請求項７記載の液晶表示素子。 - 【請求項９】 前記液晶性を示す重合前駆体と、液晶性
を示さない重合前駆体との混合物である重合前駆体の液
晶転移点が、前記高分子層に囲まれた液晶の転移点より
も２０℃以上低い請求項８記載の液晶表示素子。 - 【請求項１０】 前記液晶性を示す重合前駆体と、液晶
性を示さない重合前駆体との混合物である重合前駆体組
成物と前記高分子層に囲まれた液晶との混合物が１０℃
以上の温度で液晶−等方相２相領域を持つ請求項８また
は９記載の液晶表示素子。 - 【請求項１１】 前記液晶性を示さない重合前駆体が、
アクリレートまたはメタクリレート系の重合前駆体であ
る請求項８〜１０のいずれかに記載の液晶表示素子。 - 【請求項１２】 一対の電極基板のうち少なくとも一方
の電極基板の表面上に、該表面とは表面張力の異なる薄
膜を電極形状にパターン化して形成し、 該パターン化された薄膜を有する電極基板を用いてセル
を形成し、該セル中に一部または全部が液晶性を示す重
合前駆体組成物と液晶組成物の混合物を注入して、該パ
ターン化された薄膜の位置に対応するように該重合前駆
体組成物と液晶とを相分離させ、 該一対の電極基板間に、該重合前駆体組成物と液晶が一
方または両方の該電極基板の配向規制力によって配向さ
れた状態で、該相分離した重合前駆体組成物に光エネル
ギーを照射して露光重合させて該高分子層を形成すると
ともに、該高分子層で部分的または全体的に囲まれた液
晶層を形成する液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１３】 一対の電極基板間に、パターン化され
た高分子層と、該高分子層で部分的または全体的に囲ま
れる液晶層とを挟持する液晶表示素子の製造方法であっ
て、 予め配向処理の施された任意の基板上に、光学的異方性
を持ち液晶性を示す重合前駆体を特定配向させた状態で
重合パターン化しておき、該重合パターン化した樹脂層
を、配向処理の施された該電極基板に転写した後、該高
分子層の厚みよりセルギャップのほうが大きくなるよう
に、該一対の電極基板を貼り合わせてセルを得、該セル
内に、光学的異方性を持たない高分子樹脂材料と液晶材
料の混合物を注入し、該光学的異方性を持たない高分子
樹脂材料を露光重合し、該光学的異方性を持たない高分
子樹脂材料と液晶材料の相分離によって得られる樹脂層
を、該光学的異方性を持つ樹脂層に積層して該高分子層
を形成する液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記高分子層のうち光学的異方性を持
つ樹脂層を６０度〜１００度の角度でツイスト配向させ
る請求項６または１３記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記高分子層を形成する重合前駆体
は、所定温度範囲で液晶性を示すかまたは液晶に溶解し
て液晶相を示し、該重合前駆体の複屈折率が非重合性液
晶の複屈折率とほぼ一致している請求項１〜５、７〜１
１のいずれかに記載の液晶表示素子。
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