JPH01269922A

JPH01269922A - 液晶光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH01269922A
Application number: JP9685788A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Korishima; 友紀郡島; Yutaka Kumai; 裕熊井; Shoichi Tsuchiya; 土屋　祥一; Kouko Masuda; 増田　香子
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1989-10-27
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833559B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は透過散乱型の液晶光学素子及びその製造方法並
びにその利用に関するものである。

［従来の技術］近年、樹脂のマトリックスの空隙部に液晶物質が充填さ
れたフィルム状液晶層を用いて、このフィルム状液晶層
を一対の電極付基板間に挟持した透過−散乱制御型の液
晶光学素子が注目されている。

１１、　ＧＪ：ｒａｉｇｈｅａｄらが　Ａｐｐｌ、Ｐｈ
ｙｓ、　　Ｌｅｔｔ、、　　４０（１）　２２（１９８
２）に開示しており、液晶が屈折率異方性を有する特徴
をいかしたものである。具体的には液晶を多孔体に含浸
させて、電圧印加の有無により液晶の屈折率を変化させ
、多孔体との屈折率を調節することにより、透過と散乱
とを制御するものである。この方法は偏光板を用いるこ
となく原理的ＤＳモード、ＰＣモードがもつ欠点を克服
することが可能であり有用な方法である。

同様の素子はＪ、　Ｌ、　Ｆｅｒｇａｓｏｎらがポリビ
ニルアルコールを使ってマイクロカプセル化したネマチ
ック液晶により（公表昭５８−５０１６３１号）、また
に、Ｎ、Ｐｅａｒｌｍａｎらは種々のラテックス取り込
み液晶により（特開昭６０−２５２６８７号）、またＪ
、Ｗ、Ｄｏａｎｅらは、エポキシ樹脂中に液晶を分散硬
化させる方法（公表昭６１−５０２１２８号）等で作成
している。

［発明の解決しようとする問題点］Ｈ，Ｇ、（：ｒａｉｇｈｅａｄらの方法は多孔体への含
浸といった手段をとっているため、使用する多孔体の孔
や溝のサイズにばらつきがある、液晶の含浸が難しい、
多孔体と液晶の量比に自由度がないといった問題点から
、透過率変化が十分とれない、素子作成が困難であると
いった欠点を有していた。

また、Ｊ、Ｌ、Ｆｅｒｇａｓｏｎら、またはに、Ｎ、Ｐ
ｅａｒｌｍａｎらによる素子は、水分の蒸発とともに硬
化が進むため、２枚の基板な挟持した状態で硬化をさせ
ることができなく、２枚の基板間の接着性がなく、かつ
、大面積で平坦度の高い素子を作成することが困難てあ
った。

また、透過−散乱状態に変化のある素子を作成しようと
すると、これらの素子ではフィルム状液晶層の硬化時に
、水分の蒸発等が必要になるため、フィルム状液晶層を
電極付基板間に挟持できない、このため、表示に必要な
電極をパターニングしなくてはならなかった。

また、Ｊ、Ｗ、　Ｄｏａｎｅらの素子も、大面積の基板
へのフィルム状液晶層の形成は、未硬化のフィルム状液
晶層を塗布して取り扱うため、その厚みの制御が不充分
になりやすく、特に、湾曲した基板へのフィルム状液晶
層の形成は均一塗布が極めて困難なものであった。

［問題点を解決するための手段］本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、樹脂のマトリックスの空隙部に液晶物質が充填されて
なるフィルム状液晶層を一対の電極付基板間に挟持して
なる液晶光学素子において、フィルム状液晶層が、液晶
物質と。

得られる硬化物の屈折率が、その液晶物質の常光屈折率
（ｎｏ）、異常光屈折率（ｎ８）または液晶物質がラン
ダムに配向するようにした場合の屈折率（ｎｘ）のいず
れかと一致するように選ばれ、かつその液晶物質と相溶
性のある硬化性化合物と、この硬化性化合物の硬化物の
屈折率と一致するように選ばれた高分子物質とからなる
ラテックスを硬化させたことを特徴とする液晶光学素子
、及び、そのフィルム状液晶層の少なくとも一部に特定
の配向を形成して、電圧の印加の有無による光の透過状
態の変化が他の部分よりも少ない、または電圧の印加の
有無によらずに光の透過状態の変化がない部分を形成し
た液晶光学素子、及び、その液晶光学素子と、それに電
圧を印加する駆動手段とからなる調光体、及び、その液
晶光学素子と、それに電圧を印加する駆動手段と、物体
を配置する配置手段とからなる物体展示体、及び、その
液晶光学素子を複数個組合せ、夫々を個々に駆動可能な
駆動手段を設けた表示装置を提供するものである。

また、液晶物質と、得られる硬化物の屈折率が、その液
晶物質の常光屈折率（ｎｏ）、異常光屈祈率（ｎｅ）ま
たは液晶物質がランダムに配向するようにした場合の屈
折率（ｎｘ）のいずれかと一致するように選ばれ、かつ
その液晶物質と相溶性のある硬化性化合物と、この硬化
性化合物の硬化物の屈折率と一致するように選ばれた高
分子物質とからなるラテックスを一方の電極付基板上に
供給し、水分を蒸発させて高分子物質のマトリックスの
空隙部に液晶物質と硬化性化合物の溶解混合物が充填さ
れた半硬化状態のフィルム状液晶層を形成し、その上に
他方の電極付基板を重ね合せて硬化させ硬化性化合物の
硬化物と液晶物質との相分離を固定化して、高分子物質
と硬化物とのマトリックスの空隙部に液晶物質が充填さ
れたフィルム状液晶層を形成することを特徴とする液晶
光学素子の製造方法、及び、少なくとも特定の配向状態
に保ちたい部分の電極には電圧を印加しつつ、特定の配
向状態に保ちたい部分以外の部分をマスクして光露光し
て硬化させ、次いでマスクを取り去り電圧を印加せずに
未硬化部分を硬化させるか、または特定の配向状態に保
ちたい部分をマスクして、光露光して特定の配向状態に
保ちたい部分以外の部分を硬化させ、次いでマスクを取
り去り、少なくとも特定の配向状態に保ちたい部分の電
極には電圧を印加しつつ、未硬化部分を硬化させること
を特徴とする液晶光学素子の製造方法を提供するもので
ある。

本発明の素子は、液晶物質とそれに溶解可能な硬化性化
合物と、高分子物質とからなるラテックスを用い、水分
の蒸発による高分子物質の硬化工程と、硬化性化合物の
硬化過程の２つの硬化工程を経ることにより、高分子物
質と硬化性化合物の硬化物のマトリックス中に液晶物質
が散在した構造となり、液晶と硬化物の分布が一様とな
り、均買で外観品位、生産性に優れたものである。

本発明では、電圧を印加していない状態又は印加してい
る状態のいずれか一方で、硬化性化合物が硬化させられ
た硬化物の屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率（
ｎｏ）、異常光屈祈率（ｎｅ）または液晶物質がランダ
ムに配向した場合の屈折率（ｎ８）のいずれかと一致す
るようにされる。また、高分子物質の屈折率は、この硬
化性化合物か硬化させられた硬化物の屈折率と一致され
るようにされる。

これにより、形成されたフィルム状液晶層の樹脂マトリ
ックスの屈折率と、その空隙部に充填された液晶物質の
屈折率とが一致した時に光が透過し、一致しない時に光
が散乱（白濁）することになる。

この特性を生かして、本発明の液晶光学素子は調光体に
使用するとその効果が大きい。

また、本発明の素子は、樹脂マトリックスな構成する硬
化性化合物を硬化して得られる硬化物及びラテックスの
高分子物質の屈折率が、使用する液晶物質の屈折率をｎ
ｏまたはｎ、と一致させておくことにより、電圧が印加
されていない場合は、配列していない液晶物質と、樹脂
マトリックスの屈折率の違いにより、散乱状態（つまり
白濁状態）を示し、また電圧を印加した場合は、液晶物
質が配列し、液晶の屈折率（ｎｏあるいはｎｅ）と樹脂
マトリックスの屈折率とが一致することにより透過状態
を示すものであり、可逆的な調光機能を有することとな
る。

本発明の素子のフィルム状液晶層は、水分の蒸発による
高分子物質の硬化工程と、硬化性化合物の硬化過程の２
つの硬化工程を経ることにより形成される。

本発明では、硬化性化合物と、液晶物質と、高分子物質
との混合物を使用する。この混合物は、ラテックスを構
成しており、電極付基板に容易に供給して薄膜状にする
ことができ、大面積に供給しても比較的均一の厚みにす
ることができる。

この前半の硬化工程は、ラテックス中の水分が蒸発する
ことにより、高分子物質か硬化する工程であり、高分子
がマトリックスを構成し、その空隙部に液晶物質と硬化
性化合物との溶解混合物が充填された構造の半硬化状態
のフィルム状液晶層を形成する。この状態で、通常両者
の屈折率が一致していないのて、散乱状態になる。

後半の硬化工程は、この半硬化状態のフィルム状液晶層
の上に他方の電極付基板を重ね合せて、加熱または光露
光等により硬化性化合物を硬化させる。これにより、前
の工程では未硬化であった硬化性化合物が液晶物質から
相分離して硬化し、既に硬化している高分子物質と一緒
にマトリックスな構成するようになる。

この状態で、硬化性化合物から硬化した硬化物と、高分
子の屈折率は一致するようにされているため、前述の如
く、これらの樹脂マトリックスの屈折率と液晶物質の屈
折率とが一致していなければ、このフィルム状液晶層は
散乱状態になる。

本発明では、この後半の硬化工程の際に、特定の、部分
のみに電圧を印加した状態で硬化させてやることにより
、特定の配向が形成される。

通常、しきい値電圧以上の電圧を印加した状態で硬化さ
せてやることにより、その部分が常に光透過状態となる
。

もっとも、使用する硬化性化合物と液晶物質との系によ
り、この印加電圧に対する配向形成に差があるため、し
きい値電圧以上の電圧を印加しても、常に光透過状態に
ならないこともあり、しきい値電圧よりも充分高い電圧
を印加したり、系の配合を適切に選択するようにする。

この部分は、硬化後には電圧の印加に無関係に光かほぼ
透過する。これにより、電極のバターニングをすること
なしに、特定の文字や図形を表示可能となる。また、文
字、図形、グラフ等を連続した枠で囲むことも容易に可
能となり、表示の自由度、表示パターンの設計の容易性
が向上するという利点も有する。

その他の電圧を印加しない状態、低い電圧を印加した状
態で硬化させた部分は、電圧は印加したが短時間であっ
た部分は、ある程度光が透過して、かつ電圧の印加によ
り光の透過率が変化するようになる。

この場合、液晶物質が完全に配向しきらない程度の電圧
を印加しつつ、光露光等で硬化した場合、または電圧を
印加しである程度硬化が進行する程度の短時間光露光す
る等して硬化した場合には、液晶分子は平均的に見て基
板面にほぼある角度傾いて配向することとなる。

これにより、電圧を印加しない状態での光の透過率が周
囲の白濁している部分よりは高くなり、中間調の表示が
可能となる。これにより、写真のような表示も可能とな
る。

写真のような中間調を表示したい場合には、硬化性化合
物として光硬化性化合物を使用し、高い電圧を印加しつ
つ、写真のネガ又はポジを使用して光露光すれば容易に
写真調の液晶光学素子を得ることができる。

これにより、光が強く当たったところは常に透過状態に
なり、光か当たる量が少なくなればなるほど散乱の程度
が強い散乱状態となる。これにより、光の透過量によっ
て種々の中間調を出すことかできる。この散乱状態とな
った部分は電圧の印加によって散乱と透過を制御するこ
とができる。

本発明の光が常に透過してくる部分を形成する目的のた
めには、特定の配向を形成するように電圧を印加しつつ
硬化して得られた部分の液晶光学素子の液晶のしきい値
電圧以下で測定した誘電率の値（ε）と、電圧を印加せ
ずに硬化された部分の液晶光学素子の２状態で測定した
誘電率、つまり（１）液晶が充分に基板に垂直方向に配列できる電圧で
測定した誘電率（ε。Ｈ）（２）液晶のしきい値電圧以下で測定した誘電率（ｔａ
ｒｒ）との関係式が次のようになることが好ましい。

なお、前述のような方法で常に透過状態とするのではな
く、散乱状態での透過率を高くした場合、電圧の印加の
有無により透過−散乱を制御できるとともに、透過−散
乱の応答速度が速くなりたり、駆動電圧が低下する傾向
がある。

このため、散乱状態での透過率をあまり高くしない範囲
で、電圧を印加して硬化性化合物を硬化させ、特定の配
向を形成するという使用法もある。この場合には、素子
全面のフィルム状液晶層に電圧を印加して硬化させる。

特に、電圧を印加した際の液晶の配向か、基板面に対し
垂直である方が透過率が上昇するので、樹脂マトリック
ス、即ち、ラテックスを構成する高分子物質と硬化性化
合物が硬化して得られる硬化物との両者の屈折率が、使
用する液晶物質のｎｏと一致するように選ばれた光硬化
性化合物と誘電異方性が正の液晶物質とを組みあわせて
使用した方が好ましい。

また、本発明の素子は、硬化性化合物の硬化させられた
硬化物の屈折率及び高分子物質の屈折率が、使用する液
晶物質がランダムに配向した場合の屈折率（ｎ８）と一
致するようにされることもてきる。

ここでいうランダムに配向するとは、全ての液晶分子が
基板面に対して平行又は垂直に配列しているのでなく、
硬化物のマトリックスを構成する網目もしくはカプセル
の影響により種々の方向を向いていることを表わす。こ
の場合には、電圧が印加されていない場合は、配列して
いない（ランダムに配向）液晶物質と、樹脂マトリック
スの屈折率が一致しているため、透過状態を示す。

逆に、電圧を印加した場合には、液晶物質が配列し、液
晶の屈折率（ｎｏあるいはｎａ）と樹脂マトリックスの
屈折率とが一致しなくなり、散乱状態（つまり白濁状態
）を示すこととなる。

これにより電圧を印加しない状態で透明の素子が得られ
るが、樹脂マトリックスが網目状もしくはカプセル状に
存在し、液晶がこの樹脂マトリックスの硬化物の影響を
受はランダムに配向しているのと同様の状況にあるため
、均一な状態とすることが難しいという間層点がある。

これは、前者のように垂直または水平に配向させた場合
には、均一に配向させやすいが、ランダムに配向させる
のは、マクロ的にみればランダムであっても、部分的に
みれば配内状憇が微妙に異なり、屈折率の差を生じ、こ
れかムラとなって見え易いためである。

このタイプの素子は、この前述の場合と同様に、後半の
硬化性化合物の硬化工程の際に特定の部分のみにしきい
値電圧以上の電圧を印加した状態で硬化させてやること
により、その部分を常に散乱状態にすることができる。

この部分は、硬化後には電圧の印加に無関係に光が散乱
する。これにより、電極のパターニングをすることなし
に、特定の文字や図形を表示可能となる。

また、この素子の場合にも液晶物質が完全に配向しきら
ない程度の電圧を印加しつつ光露光等で硬化するか、ま
たは電圧を印加しである程度硬化が進行する程度の短時
間光露光等で硬化する等することにより、液晶分子を平
均的に見て基板面にほぼある角度傾いて配向させること
ができる。これにより写真のような中間調を表示したり
、低電圧駆動が可能になる。

この場合も、使用する硬化性化合物と液晶物質との系に
より、印加電圧に対する配向形成に差があるため、形成
したい配向状態により、印加電圧は実験的に定めること
が好ましい。

なお、本発明ではこの樹脂マトリックスの屈折率と、使
用する液晶物質の屈折率（ｎｏ、ｎ、、ｎヨのいずれか
）とを一致させるものであるが、この一致とは完全に一
致させることが好ましいものであるが、透過状態に悪影
響を与えない程度に、はぼ一致するようにしておけば良
い。

具体的には、ラテックスの高分子物質の屈折率、硬化性
化合物の屈折率及び液晶物質の屈折率の相互間の差を０
．１５程度以下にしておくことか好ましい。これは、液
晶物質により高分子物質または硬化物が膨潤して、高分
子物質、硬化物が本来持っていた屈折率よりも液晶物質
の屈折率に近ずくため、この程度の差があっても、光は
ほぼ透過するようになる。

本発明では、硬化性化合物としては、ラテックスの高分
子物質が水の蒸発で硬化する際には硬化しなく、その後
、熱、光等で硬化するものが使用できる。特に、光硬化
性の化合物が硬化時間が短くて生産性が良く、マスクに
より光を遮光するのみで電極をパターニングすることな
しに、容易に所望の部分に特定の配向を形成させて、固
定表示部分を形成することができる。

即ち、基板の表面に光を遮光するマスクを配置すること
により、容易に特定の部分のみを硬化させて、特定の配
向を形成させて、常に光が透過してくるか散乱している
固定表示部分を形成することができる。

この光硬化性とは、赤外線、可視光線、紫外線、電子線
によって硬化する化合物であればよい、その光の作用も
、硬化を促進するものであれば何でもよく、光子、電子
、熱のいずれによってでもよい。

従って、光硬化性化合物は、ビニル重合、付加重合、縮
合重合、カチオン重合、アニオン重合、リビング重合等
何れであってもよいが、水分、腐食性物質等の液晶物質
を劣化させるおそれのある物質を発生する縮合重合は一
般的にみて好ましくない。

また、マスクして光硬化した後に、全体を加熱して熱重
合を行なってもよい。

光硬化性化合物を用いた場合、硬化速度を速めたいなら
、光硬化開始剤を加えるなどしてよく、ラジカル種によ
り光硬化可能なものであれば、外観品位、信頼性にすぐ
れた素子を作成することができる。

この光硬化性化合物は化合物自身が光反応性をもつもの
、光照射によって生成した物質により硬化が誘起される
ものであってもよく、大別すると、光照射によって分解
硬化するものと、重合硬化するものに分類される。

これらの代表的な化合物としては、光硬化性のアクリル
系のモノマー、オリゴマーがあり、具体的には、モノア
クリレート、ジアクリレート、Ｎ−ｅｔａアクリルアミ
ド、Ｎ−ビニルピロリドン、スチレン及びその誘導体、
ポリオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、
ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコ
ーンアクリレート、フロロアルキルアクリレート、ポリ
ブタジェン骨格を有するポリアクリレート、イソシアヌ
ル酸骨格を有するポリアクリレート、ヒダントイン骨格
を有するアクリレート、不飽和シクロアセタールなどに
代表される単官能及び多官能ビニル基を有する化合物が
例示される。

特に、光硬化性化合物の中でも、アクリル系の化合物を
使用することが、光露光後の液晶と硬化物の相分離状態
及びその均一性に優れていること、また光露光による硬
化速度が速く硬化物が安定であることから好ましい。

また、硬化性化合物は、単独もしくは複数混合で用いて
もよく、素子作成に必要な改質剤、作成した素子の改質
剤等、具体的には、架橋剤、界面活性剤、希釈剤、増粘
剤、消泡剤、接着性付与剤、安定剤、吸収剤、色素、重
合促進剤、連鎖移動剤、重合禁止剤などを含んでいてよ
い。

本発明の素子で使用する硬化性化合物は、前述の要件を
満たした種々の材料の中から、液晶の屈折率、液晶との
溶解性を勘案して選択すればよい。

また、光硬化開始剤は、ベンゾインエーテル系、ベンゾ
フェノン系、アセトフェノン系、チオキサントン系など
が例示される。

本発明で使用される液晶物質は、ネマチック液晶物質、
スメクチック液晶物質等があり、単独で用いても組成物
を用いても良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の
要求性能を満たすには組成物を用いた方が有利といえる
。特に、ネマチック液晶の使用が好ましい。

また、使用される液晶物質は、硬化性化合物に均一に溶
解することか好ましく、光露光後の硬化物とは、溶解し
ない、もしくは困難なものが必要であり、組成物を用い
る場合は、個々の液晶物質の溶解度ができるたけ近いも
のが望ましい。

本発明で使用されるラテックスを構成する高分子物質は
、前記の液晶物質と硬化性化合物との溶液を含んで、安
定なラテックスとなるものであればよい、具体的には、
ビニル系ポリマーとしてポリ酢酸ビニル、ポリスチレン
、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル共重合体、
酢酸ビニル重合体、塩化にリデン共重合体、塩化ビニル
共重合体等が、合成ゴム系としてはポリイソブチレン、
クロロプレンゴム、ポリブタジェンゴム、ＳＢＲＳＮＢ
ＲｌＭＢＲ等が、このほかに、ポリウレタン、ポリエポ
キシ、ポリシロキサン等が例示され、ラテックスの安定
性を確保するため各種添加剤が含まれていてもよい。

このラテックス中の高分子物質は、水分を蒸発させるこ
とにより、硬化して（重合ではなく固まるという意味）
樹脂マトリックスの骨組みを形成する。

本発明の素子を製造する際、硬化性化合物と高分子物質
との合計量と、液晶物質の量とは重量比で５：９５〜７
５：２５程度の混合物とすればよく、液状なしけ粘稠物
として使用されればよい。この場合、硬化性化合物と高
分子物質との重量比は、通常１０：９０〜９０：１０程
度とされれば良い。

本発明の素子を製造する方法を以下に例示する。

先ず、硬化性化合物と液晶物質との溶解混合物に、ラテ
ックスを構成する高分子物質を加えて、それらの混合さ
れた安定なラテックスを形成する。このラテックス中で
は、液晶物質と硬化性化合物の溶解混合物が、水に分散
した高分子物質中に分散している状態を形成している。

このラテックスを、　ＩＩｎ２０３−３ｎｏ　（Ｉ　Ｔ
　Ｏ）、Ｓｎｏｗ等の透明型極付のガラス基板上に、ロ
ールコート、スピンコード、印刷等の方法により供給し
て、水分を蒸発させて半硬化状態のフィルム状液晶層を
形成する。この状態で、フィルム状液晶層は高分子物質
が固まって樹脂マトリックスの骨組みを形成し、この空
隙部に液晶物質と硬化性化合物の溶解混合物が分散して
存在している。

次いで、この半硬化状態のフィルム状液晶層の上に、対
向する電極付き基板を重ね合わせ、光露光または加熱し
て、硬化性化合物を硬化させる。これにより、高分子物
質が固まった樹脂マトリックスの骨組みの空隙部に分散
されていた液晶物質と硬化性化合物の溶解混合物から、
硬化性化合物が硬化して液晶物質と相分離し、高分子物
質と硬化性化合物の硬化した硬化物とからなる樹脂マト
リックス中の空隙部に液晶物質が分散したフィルム状液
晶層が形成される。

この硬化性化合物の硬化の際に、必要に応じて加圧しな
がら硬化したり、基板を湾曲させて硬化させたり、電圧
を印加しつつ硬化させたりする。

また、この硬化性化合物の硬化を、他方の電極付き基板
を重ね合せずに行い、硬化後に他方の電極付き基板を貼
り合せるようにすることもできる。

この硬化した状態でのフィルム状液晶層の厚みは、５〜
１００μ麿にて動作することができるが、印加電圧、オ
ン・オフ時のコントラストを配慮すれば、７〜４０μＩ
に設定することが適当である。

このようにして、先ずラテックス中の高分子物質を硬化
させ、次いで硬化性化合物を硬化させて、フィルム状液
晶層を形成する。

この場合、硬化物の屈折率、正確には樹脂マトリックス
を構成する硬化物と高分子物質の屈折率と、液晶物質の
００またはｎ、とを一致させた場合には、硬化後には配
列していない液晶物質と樹脂マトリックスとによる屈折
率散乱のため白濁状態となる。こうして作成した本発明
の素子は、電圧印加することにより、液晶物質が配列し
、樹脂マトリックスの屈折率と配列した液晶物質の屈折
率とが一致するため透過状態となる。

本発明では、この際固定表示の特定の配向を生じせしめ
たい場合には、この部分のみに電圧を印加しつつ、硬化
性化合物の硬化を行なう。

この特定の配向を生じせしめるには、種々の方法がある
が、硬化性化合物に光硬化性化合物を用い、光露光する
ことが生産性が良く好ましく、以下にその例を示す。

■特定の部分のパターンに対応する電極を配置し、その
間に電圧を印加しつつ、全体に光を当てて硬化させる。

■特定の部分を除く部分に遮光性のマスクを形成し、少
なくとも特定の部分に電圧を印加しつつ、全体に光を当
てて特定の部分のみを硬化させ、次いで、遮光性のマス
クを除去して残りの部分を硬化させる。

■レーザー等を走査しながら必要の部分には電圧を印加
して特定の部分にのみ特定の配向を形成させる。

また、これらの方法を組み合わせたり、特定の部分と同
じ形状のマスクを使用する等して特定の部分を除いた部
分を先に硬化させるように工程を逆転させてもよい。

特に、■とその逆工程のプロセスが、基板に予め形成し
たバターニングされていない素子の駆動用の電極を用い
ることができ、付加する手段がマスクのみでよく、生産
性も良い。

また、内面に電極を形成した通常の液晶光学素子のセル
の構成を採り、その電極を使用して特定のパターンを特
定の配向としてもよいし、外部に電極を配置し、それに
より特定のパターンを特定の配向としてもよい、これら
により、例えば、ドツトマトリクス表示、セグメント表
示、バーグラフ表示に図形を組み合わせたり、連続した
枠を形成したりすることもできる。

また１例えば、全面ＩＴＯ付き円盤状ガラス基板セルを
用い、中心で回転させなから■の方法を使用してレーザ
ー光等で書き込むことによりメモリー素子としても使用
できる。

さらに、前述のごとく、硬化させる際の電圧をしきい値
電圧付近で段階的に変化させたり、光の照射時間、硬化
温度等を制御してして白濁度が低いが電圧により透過率
が変化する中間調の透過部分を形成してもよい。

このようにして作成した素子は、特定の配向により常に
光が透過してくる部分と、通常は白濁しているかやや白
濁しているが、電圧を印加することにより、液晶が配列
し、硬化物の屈折率と液晶の屈折率とが一致して透過状
態になるため透過率が変化する部分を有する。

また、硬化性化合物と液晶物質の系、印加電圧、光の強
度等を適当に選択することにより、透過−散乱の制御範
囲をあまり狭くせずに、即ち、電圧オフ時の白濁の程度
をあまり落さずに、応答速度を速くしたり、駆動電圧を
低下させることもできる。

また、樹脂マトリックスの屈折率を液晶物質の屈折率（
ｎｘ）と一致させた場合には、硬化後に配列していない
液晶物質の屈折率と樹脂マトリックスの屈折率とが一致
するため透過状態となる。こうして作成した素子は、電
圧印加することにより、液晶物質が配列し、樹脂マトリ
ックスの屈折率と配列した液晶物質の屈折率とがずれて
散乱するため白濁状態となる。

この場合には、特定の配向を形成すれば、その部分では
、常に光が散乱されることとなる。

もちろん、この場合にも前述の場合と同様、中間調部分
を形成したり、応答速度を速めたり、駆動電圧を低くす
ることもできる。

本発明では、この液晶中に２色性色素や単なる色素、顔
料を添加したり、高分子物質や硬化性化合物として着色
したものを使用したり、基板に着色基板を使用したり、
カラーフィルターを［したりして特定の色を付けること
もできる。

本発明では、基板にラテックスを供給し、水分を蒸発さ
せて高分子を硬化させて、半硬化状態とするため、大面
積に速やかに供給でき、かつ比較的にその厚みを容易に
均一にできる。

次いで硬化性化合物を硬化させて液晶物質を相分離によ
り分離し、フィルム状液晶層の硬化を完了する。この後
半の硬化時には単なる溶媒や水を蒸発させる必要がない
。このため、密閉系で硬化できるため、信頼性が高く、
かつ、光硬化性化合物で２枚の基板を接着する効果も有
するため、シール剤を不要にすることもできる。また、
この工程では、両基板を加圧状態に保持できるため、さ
らに基板間隙を均一にすることができる。この時、加圧
圧力が強くても、既に高分子物質による樹脂マトリック
スが形成されているため、基板間での短絡の危険が少な
く、生産性が良い、このため、半硬化したフィルム状液
晶層を有する基板を湾曲させて、その後、後半の硬化工
程を行うことにより、湾曲した基板の素子も容易に製造
できる。また、前述の如く、特定の部分に特定の配向を
形成させて固定表示をしたりすることも容易にできる。

本発明では、電極付基板は、ガラス、プラスチック等の
基板にＩ　Ｔ　Ｏ、５ｎ０２等の透明電極を形成した基
板が使用できる。もちろん、基板と電極間に絶縁層を形
成したり、電極に低抵抗の金属リード線を併用したり、
一方の電極に鏡面電極を形成したり、基板の表側にノン
グレア屑を形成したりしてもよい。特に、基板としてプ
ラスチック基板を使用することにより、連続プラスチッ
クフィルムを使用した長尺の液晶光学素子が容易に製造
できる。

このような電極付基板間にフィルム状液晶層を挟持する
ことにより、大面積にしても、上下の透明電極が短絡す
る危険性が低く、かつ、通常のツイストネマチック型の
表示素子のように配向や基板間隙を厳密に制御する必要
もなく、大面積を有する液晶調光体を極めて生産性良く
製造できる。

なお、本発明の素子においても光の透過状態のムラを少
なくするためには、基板間隙はある程度一定である方が
良い。このため、ガラス粒子、プラスチック粒子、セラ
ミック粒子等の間隙制御用のスペーサーを基板間隙に配
置する方が好ましい、具体的には、基板上にラテックス
中に基板間隙制御用のスペーサーを含有させて供給する
か、ラテックスを供給前または後にスペーサーを供給し
て後、水分を蒸発させるようにすれば良い。

この場合、他方の基板を重ね合わせた後に加圧し、その
後、硬化性化合物を硬化させることにより、より均一な
基板間隙になりやすい。

このような液晶光学素子は、表示素子としても使用可能
であるが、大面積化が容易であること及び後で切断して
所望のサイズにできること等から調光体として使用した
場合に好適である。調光体として使用される場合には、
通常は透過型であるため、電極は透明電極とされる。

もちろん、その一部に低抵抗化するための金属リード部
を併設したりしてもよい。また、調光鏡として使用する
場合には、一方の電極を反射電極としてもよい。

この液晶光学素子は、基板がプラスチックや薄いガラス
の場合にさらに保護のためにプラスチックやガラス等の
保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガラス、
線入ガラス等にしてもよい等種々の応用か可能である。

特に、電極付基板としてプラスチック基板を使用して液
晶光学素子とし、電極取り出し線を付けて、これを液晶
光学素子よりもやや大きい２枚のガラス板間にポリビニ
ルブチラール等の接着性材ｆ′１層を介して挟持して、
加熱又は光照射により、接着性材料層を硬化させて、液
晶光学素子とガラス板とを一体化し合せガラス状にして
使用することが好ましい、中でも接着性材料をポリビニ
ルブチラールとすることにより、通常の合わせガラスと
極めて類似した構造とすることができる。

この液晶光学素子を製造するには、所望の形状の基板を
２枚準備して、これを組合せて液晶光学素子を製造して
もよいし、連続プラスチックフィルム基板を使用したり
、長尺ガラス基板を用いて製造して、後で切断する方式
て製造してもよい。

この液晶光学素子を用いた調光体の用途としては窓、天
窓、間仕切り、扉等の建築材料、窓、ムーンルーフ等の
車両用材料、各種電気製品用のケース、ドア、蓋等の材
料に使用可能である。

調光体として使用する場合には、この液晶光学素子に、
これを駆動するための駆動手段を付加すれば良い。この
駆動手段としては、後述するように通常数十Ｖ程度の交
流電圧を印加することができるものが使用される。

また、この液晶光学素子を種々の物体を配置する配置手
段と組み合せ、かつこれを駆動するための駆動手段を付
加することにより、各種商品を展示するショーウィンド
ウ、ショーケース等の物体展示体に使用することもでき
る。これには、ファイル硼に使用してファイルのタイト
ルは電圧を印加して透明にしないと見えないか、ファイ
ルの有無は常に透明の部分により確認できるというよう
な応用もある。

また、本発明の液晶光学素子を複数個組合せて、夫々を
個別に駆動可能にし、文字や図形を表示するという表示
装置にも使用できる０例えば、１０ｃ飄角の液晶光学素
子を１６Ｘ　１６ドツトになるように配置し、漢字を表
示することにより、従来の液晶表示素子ではできなかっ
たような１文字が１１１以上の大型表示装置も可能とな
る。

本発明の液晶光学素子は、駆動のために電圧を印加する
時には、液晶の配列が変化するような交流電圧を印加す
ればよい、具体的には、　５〜１００Ｖで１０〜１００
０１１ｚ程度の交流電圧を印加すればよい。

また、電圧を印加しない時には、電極間をオーブンにす
るか短絡すればよい。これらの内でも、電極間のインピ
ーダンス、即ち、電極のインピーダンス、端子部での接
続インピーダンス、回路インピーダンスの合計インピー
ダンスが、液晶物質と硬化物との屑のインピーダンスよ
りも低くなるようにすることにより、電圧な切った時の
液晶の応答が速い。

特に、電極間のインピーダンスか、液晶物質と硬化物と
の層のインピーダンスの１７１０以下になるようにする
ことが好ましい。このため、電極のインピーダンス及び
端子部での接続インピーダンスが高い場合には、回路の
インピーダンスを下げることが好ましい。

このように自己放電回路を形成することにより、通常の
液晶表示素子に比して素子自体の有するキャパシタンス
が非常に大きいものであっても、電極間にＭ積された電
荷が速やかに放電され、液晶がランダムな配向に戻る運
動を阻害しなく、透過と散乱との１間の変化が速くなる
。

本発明の素子は、表示用素子、とりわけ従来の液晶表示
素子が困難であった、大型表示装置、湾曲状での表示素
子等に利用できるほか、大面積の調光素子、光シヤツタ
ー等、数多くの利用が考えられる。

また、電球等の光源の前に設置して、例えばフォグラン
プと通常のランプの切替を電気的に行う用途にも使用で
きる。

また、本発明では一方の電極を鏡面反射電極として鎖と
して使用してもよく、この場合には裏側の基板は不透明
なガラス、プラスデック、セラミック、金属製とされて
もよい。

また、カラーフィルターを併用したり、液晶中に二色性
色素を混入したりしてカラー化したり、他のデイスプレ
ーであるＴＮ液晶表示素子、エレクトロクロミック表示
素子、エレクトロルミネッセンス表示素子等と１１１１
して使用してもよく、種々の応用か可能である。

［実施例］以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

実施例１ｎ−ブチルアクリレート２部、２−ヒドロキシエチルア
クリレート　４部、アクリルオリゴマー（東亜合成化学
社製ｒＭ−６２ＱＯＪ　）　　３部に、液晶（Ｂ　Ｄ　
Ｈ社製ｒＥ−８Ｊ）を１８部、光硬化開始剤（メルク社
製「グロキュアー１１１６Ｊ　）　０．１８部を加え均
一に溶解した。この溶液０．９ｇを、ウレタンラテック
ス（バイエルジャパン社製「インプラニールＤＬＳ　Ｊ
　）　３．１ｇに加え、拡散装置（ヤマトｆ、′１学社
製「！、に−２１」）によって拡散して安定なラテック
スを調整した。

このラテックスをＩＴＯ付ポリエステル基板上に塗布し
、水分を蒸発させて膜厚が約２０μｍの半硬化状態のフ
ィルム状液晶層を形成した。

次いで、他方の基板として、ＩＴＯ付ポリエステル基板
を重ね合せ、紫外線照射装置（東芝社製「トスキュアー
４００４　）により、約５分光露光し、硬化を完了させ
た。

この素子は、この状態で全面が白濁しているものであっ
た。この素子に５０　Ｈｚ、８０Ｖの交流電圧を印加し
たところ、全面にわたって透明になった。

また、他方の基板として、ＩＴＯ付ポリエステル基板を
重ね合せた後１、Ｔの字を切り抜いた黒色テープを遮光
用マスクとして張り付け、セル全体に５０１１ｚ、　６
０Ｖの交流電圧を印加しながら紫外線照射装置により、
約１分光露光し、次いてマスクを取り去り、紫外線照射
装置により、約５分光露光し、硬化を完了させた。

この素子は、この状態で、Ｔの字型に透明な部分があり
、他の部分は白濁した素子が得られた。

この素子にＡＣ３０Ｖ　（５０１（Ｚ）の交流電圧を印
加したところ、全面にわたって透明状態となった。

実施例２ｎ−ブチルアクリレート１部、２−ヒドロキシエチルア
クリレート　５部に、液晶（Ｂ　Ｄ　Ｈ社製ｒＥ−８Ｊ
）を１８部、光硬化開始剤としてベンゾインイソプロピ
ルエーテル０．１２部を加え、均一に溶解した。この溶
液を実施例１と同様にして安定なラテックスを調整した
。

次いで、他方の基板として、ＩＴＯ付ポリエステル基板
を重ね合せ、紫外線照射装置（東芝社製［トスキュアー
４００］）により、約３分光露光し、硬化を完了させた
。

この素子は、この状態で全面が白濁しているものであっ
た。この素子に５０１１ｚ、８０Ｖの交流電圧を印加し
たところ、全面にわたって透明になった。

また、他方の基板として、ＩＴＯ付ポリエステル基板を
重ね合せた後１、Ｔの字を切り抜いた黒色テープを遮光
用マスクとして張り付け、セル全体に５０ｔｌｚ、　６
０Ｖの交流電圧を印加しながら紫外線照射装置により、
約１分光露光し、次いてマスクを取り去り、紫外線照射
装置により、約３分光露光し、硬化を完了させた。

この素子にＡＣ３０Ｖ　（５０Ｈｚ）の交流電圧を印加
したところ、全面にわたワて透明状態となった。

実施例３実施例１と同様の素子を用い、黒色の遮光テの間に２枚
のポリビニルブチラール膜を介して挟持し、オートクレ
ーブ内て加熱加圧して一体化させた。

このようにして−像化された素子は、外圧に対して安全
であり、信頼性も高いものであった。

実施例４実施例１のＴの字を切り抜いた黒色テープを遮光用マス
クの代わりに、写真のネガをマスクに使用して、実施例
１と同様にして光露光を行い、次いて電圧を印加せずに
光露光を行なって素子を作成した。

この素子に交流電圧（Δｃａｏｖ、５０１１ｚ）を印加
したところ、全面にわたって透明状態となり、電圧をき
ると透明な部分から白濁したした部分までの中間調のあ
る像が得られた。

実施例５マスクのパターンとしてスキーをしている人物像のパタ
ーンを使用し、実施例１と同様にして素子を製造した。

この素子をスキー用品を配置したショーウィンドウの前
に設けた。このショーウィンドウは電圧を印加しない状
態では、スキーをしている人物像のパターンが白濁して
表示されているか、交流電圧（ＡＣ８０Ｖ、５０１ｉｚ
）を印加すると全面が透明となった。

実施例６マスクのパターンとして円状の孔をイ＋するパターンを
使用し、実施例１と同様にして素子をｇＸＵ造した。

この素子を調光体として使用し、ドアに使用した。この
ドアは電圧を印加しない状態では、丸い孔の部分のみか
ら中か見え、これに交流電圧（ＡＣ８０Ｖ、５０１１ｚ
）を印加すると全面が透明となった。これにより、ドア
の内部の部屋を使用中には中が丸い孔からしか見えなく
、未使用の時にはドアが完全に透明で一目で分かる。

実施例７マスクのパターンとして長方形状の孔の有するパターン
を使用し、実施例１と同様にして素子を製造した。

この素子を調光体として使用し、ファイル棚のガラス戸
として使用した。このガラス戸は電圧を印加しない状態
では、長方形状の孔の部分のみからファイル棚の巾が見
え、これに交流電圧（八（：８０Ｖ、５０１１ｚ）を印
加するとガラス戸仝面が透明となった。

これにより、ファイル硼に置かれているファイルの他人
に見られてもよいファイル番号等は常に見えるが、ファ
イルのタイトルは電圧を印加した時のみ見えるというよ
うにすることができる。

実施例８マスクのパターンとして周囲を枠状にくりぬいた正方形
状のマスクを使用し、実施例１と同様にして素子をＷＡ
造した。

この素子を８×８個で１文字を表示できるようにしてド
ツト表示型の表示装置を作成した。

この表示装置は、各ドツトの周囲の部分は常に透明であ
り、光が透過してくるが、交流電圧（ＡＣ８０Ｖ、５０
１１ｚ）を印加すると印加したドツトのみが全面透明と
なって、表示がなされた。

［発明の効果］以上の如く、本発明は、新規な液晶光学素子及びその製
造方法を提供するものであり、得られる硬化物の屈折率
が、使用する液晶物質の常光屈折率（ｎｏ）、異常光屈
祈率（ｎｅ）または液晶物質がランダムに配向した場合
の屈折１（ｎえ）のいずれかと一致するように選ばれた
硬化性化合物と、液晶物質と、高分子物質とを混合した
ラテックスを使用し、まず水分を蒸発させて高分子を硬
化させ、高分子物質の樹脂マトリックスの空隙部に、硬
化性化合物と液晶物質との溶解混合物が充填された構成
の半硬化のフィルム状液晶層を形成し、次いで、硬化性
化合物を硬化させて液晶物質と硬化物との相分離を固定
化した素子である。したがって本発明は偏光板を必要と
せず、外観品位、生産性に優れた素子であって、大面積
て均一な性能の素子が容易に得られる。

本発明では、単に液晶物質とこれに溶解可能な硬化性化
合物を混合した溶液を用いてフィルム状液晶層を得るの
に比して、大面積であっても、膜厚が均一にし易く、湾
曲した基板に対しても容易に対応できる。

また、単に液晶物質と高分子物質のみによるラテックス
を用いてフィルム状液晶層を得るのに比して、後工程で
基板を加圧して硬化が可能なため、均一な膜厚とし易く
、かつ、光露光のような速い硬化速度が得られ、生産性
が良く、それ自体で２枚の基板の接着性も有していると
いう利点を有している。さらに、電圧を印加しつつ部分
的に硬化させることにより、一部に特定の配向を形成さ
せて、容易に固定表示を得ることができる。

特に、硬化性化合物を硬化させる際に、その少なくとも
一部の基板間に電圧を印加して特定の配向を生ぜしめる
ことにより、表示用、とりわけ大面積、湾曲状での表示
に、また大面積での調光、光シヤツター等に広く利用す
ることができる。

特に、一対の電極付基板間に保持し、硬化性化合物とし
て光硬化性化合物を用い、光露光により、光硬化性化合
物を硬化させ、液晶物質と硬化物との相分離を固定化す
ることが、硬化時間も短く、極めて生産性が高く、かつ
、マスクのみで特定の固定表示を得ることが容易にでき
好ましい。

また、特定のパターンのマスクを用いてパターニングす
ることにより、この特定の部分の硬化と残りの部分の硬
化とを同じ装置で連続して行うことができるという利点
もある。

さらに、電極のパターニングをすることなしに、特定の
文字や図形が表示可能となる。また、文字、図形、グラ
フ等を連続した枠で囲むことも容易に可能となり、表示
の自由度、表示パターンの設計の容易性が向上するとい
う利点も有する。

また、しきい値電圧付近の電圧を印加しつつ光硬化させ
た場合、または電圧を印加しつつ短時間光を露光して硬
化させた場合には、完全に光が透過状態ではないが、周
囲のマスクした部分よりは光が透過してくるまたは白濁
している部分も形成できる。これにより、透過か白濁の
２値でない中間調の表示が可能になる。

さらに、この基板の少なくとも一面に保護板を設けるこ
とにより、安全性が向上し、特に、両面に保護板を設け
ることにより破損を生じにくくなる。

特に、基板上に液晶物質、硬化性化合物、高分子物質と
を混合したラテックスを供給し、水分を蒸発させて高分
子物質を硬化させ、その上に他方の基板を載置して光露
光や加熱をして硬化性化合物を硬化することにより、均
一で大面積の素子を極めて生産性良く製造できる。この
ため、基板がガラスの場合にもかなり長尺の基板が使用
できるし、基板がプラスチックの場合には連続フィルム
による連続プロセスも可能となる。

特に、基板にプラスチック基板を使用した場合には、生
産性は良い反面、強度が劣っているため、大面積化した
際に、破損し易くなったり、湾曲したりする。このため
、両面に保護板を設ける効果が大きい、中でも保護板と
してガラス板を使用し、接着性材料で接着することによ
り、合わせガラスと類似の構造となり、安全で信頼性が
高くなる。

本発明は、この外、本発明の効果をすＨしない範囲内で
種々の応用が可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）樹脂のマトリックスの空隙部に液晶物質が充填さ
れてなるフィルム状液晶層を一対の電極付基板間に挟持
してなる液晶光学素子において、フィルム状液晶層が、
液晶物質と、得られる硬化物の屈折率が、その液晶物質
の常光屈折率（ｎ＿ｏ）、異常光屈折率（ｎ＿ｅ）また
は液晶物質がランダムに配向するようにした場合の屈折
率（ｎ＿ｘ）のいずれかと一致するように選ばれ、かつ
その液晶物質と相溶性のある硬化性化合物と、この硬化
性化合物の硬化物の屈折率と一致するように選ばれた高
分子物質とからなるラテックスを硬化させたことを特徴
とする液晶光学素子。
（２）フィルム状液晶層の少なくとも一部に特定の配向
を形成して、電圧の印加の有無による光の透過状態の変
化が他の部分よりも少ない、または電圧の印加の有無に
よらずに光の透過状態の変化がない部分を形成した請求
項１記載の液晶光学素子。
（３）請求項１または２の液晶光学素子と、それに電圧
を印加する駆動手段とからなる調光体。
（４）請求項１または２の液晶光学素子と、それに電圧
を印加する駆動手段と、物体を配置する配置手段とから
なる物体展示体。
（５）請求項１または２の液晶光学素子を複数個組合せ
、夫々を個々に駆動可能な駆動手段を設けた表示装置。
（６）樹脂のマトリックスの空隙部に液晶物質が充填さ
れてなるフィルム状液晶層を一対の電極付基板間に挟持
してなる液晶光学素子の製造方法において、液晶物質と
、得られる硬化物の屈折率が、その液晶物質の常光屈折
率（ｎ＿ｏ）、異常光屈祈率（ｎ＿ｅ）または液晶物質
がランダムに配向するようにした場合の屈折率（ｎ＿ｘ
）のいずれかと一致するように選ばれ、かつその液晶物
質と相溶性のある硬化性化合物と、この硬化性化合物の
硬化物の屈折率と一致するように選ばれた高分子物質と
からなるラテックスを一方の電極付基板上に供給し、水
分を蒸発させて高分子物質のマトリックスの空隙部に液
晶物質と硬化性化合物の溶解混合物が充填された半硬化
状態のフィルム状液晶層を形成し、その上に他方の電極
付基板を重ね合せて硬化させ硬化性化合物の硬化物と液
晶物質との相分離を固定化して、高分子物質と硬化物と
のマトリックスの空隙部に液晶物質が充填されたフィル
ム状液晶層を形成することを特徴とする液晶光学素子の
製造方法。
（７）少なくとも特定の配向状態に保ちたい部分の電極
には電圧を印加しつつ、特定の配向状態に保ちたい部分
以外の部分をマスクして光露光して硬化させ、次いでマ
スクを取り去り電圧を印加せずに未硬化部分を硬化させ
る請求項６記載の液晶光学素子の製造方法。（８）特定
の配向状態に保ちたい部分をマスクして、光露光して特
定の配向状態に保ちたい部分以外の部分を硬化させ、次
いでマスクを取り去り、少なくとも特定の配向状態に保
ちたい部分の電極には電圧を印加しつつ、未硬化部分を
硬化させる請求項６記載の液晶光学素子の製造方法。