液晶表示素子
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶と高分子を互いに分散させた高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法に関し、コンピュータディスプレイあるいはビデオプロジェクター等に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、社会生活の場へのコンピュータの導入にともない、マンマシンインターフェイスの開発が加速されている。特にコンピュータディスプレイの分野が最も開発が急がれるところであるが、いまだにツイストネマチック型液晶表示素子に頼っているのが現状である。この表示素子は、二枚の偏光板を使用する為、入射光の利用効率が低く、表示が暗いという欠点がある。
【０００３】そこで、最近、偏光板が不要で、液晶と高分子の屈折率の差を利用した高分子分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal)の表示素子が開発されている。この高分子分散型液晶表示素子は、液晶と高分子を互いに分散させて、これらを相分離させた表示素子である。その動作原理は、電界の印加又は除去により、両者の屈折率が一致すると、光の透過する透明状態となり、両者の屈折率が相違すると、光の散乱する白濁状態（半透明状態）となるものである。
【０００４】従来の高分子分散型液晶表示素子を、図５８R>８に示す（アメリカ特許3600060 等参照）。この高分子分散型液晶表示素子は、液晶高分子複合層を二枚の透明基板０１，０８の間に挟持したものであり、二枚の透明基板０１，０８の内側面には透明電極０２，０７が夫々形成されている。液晶高分子複合層は、液晶０５の微粒子が高分子０４中に分散したものであり、液晶０５と高分子０４とが相分離した状態にある。液晶０５は、正の誘電異方性を有し、電界が印加されると、電界方向に揃う。液晶０５は、電界が印加されないときには、無秩序に配向しているために屈折率が常光屈折率（1.5 程度）と異常光屈折率（1.7 程度）の平均である1.6 程度である。高分子０４は、無秩序に配向した状態で硬化しているために、その屈折率は1.5 程度である。図中において、矢印は配向方向が無秩序であることを示す。
【０００５】このように、液晶０５と高分子０４との界面には、0.1 程度の屈折率の差があるため、電界無印加時においては、図５８(a) に示すように、図中上方から液晶高分子複合層に入射した光は散乱状態となり、素子は白濁状態（半透明状態）となる。但し、入射した光の全てが散乱するではなく、液晶分子の配向方向に対して平行方向の偏光が散乱する。
【０００６】また、図５８(b) に示すように透明電極０２，０７の間に電源を接続し、液晶高分子複合層に電界を図中上下方向に印加した時には、液晶０５は電界方向に揃うため、電界方向において、その屈折率は1.5 程度となり、高分子０４の屈折率に一致又は近似する。この為、電界印加時においては、電界方向から高分子液晶混合層に入射した光は散乱せず通過し、素子は透明状態となる。
【０００７】又、上記説明では、電界無印加時においては、素子は白濁状態となり、電界印加時においては透明状態となるとしていたが、液晶、高分子の種類、組合せを調整することにより、その逆の動作をさせることも可能である。
【０００８】即ち、電界を無印加時において、液晶と屈折率と高分子の屈折率とを一致又は近似させると、入射した光は液晶高分子複合層を散乱することなく透過し、そのため、素子は透明となる。また、電界印加時において、液晶を電界方向に揃わせることにより、電界方向において、液晶の屈折率と高分子の屈折率の差を大きくすると、入射した光は液晶と高分子との界面で散乱し、この為、素子は白濁状態となる。
【０００９】尚、ここでは液晶と高分子の屈折差を利用する原理を示したが、この原理と異なる原理により透明、白濁状態となる高分子分散型液晶表示素子の例もある。例えば、ビフェニル骨格の側鎖を有するメタクリル酸エステル等の高分子と液晶のを混合し、紫外線を照射してなる液晶高分子複合層において、電界を印加して白濁する現象は、このような原理では説明がつかない。
【００１０】更に、２色性色素を添加した高分子液晶複合表示素子も開発されている（1990Society for Information Display International Symposium digest of technology Papers、講演番号12.1, May 1990）。この高分子分散型液晶表示素子は、二枚の透明基板間で狭持される液晶高分子複合層における液晶中に、２色性色素を添加したものである。この素子では、電界を印加しないとき、液晶と高分子とが屈折率に差がある為、入射した光は散乱する。ここで、２色性色素は液晶と同様に無秩序に配向しているために、散乱した光により、色素の色が観察される。また、この素子に電界を印加すると、色素を含む液晶が電界方向に揃い、電界方向において、液晶と高分子との界面に屈折率の差が無くなり、素子は透明となる。この素子の裏面には、背景として色紙を置くのが一般的である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の高分子分散型液晶表示素子は、液晶の微粒子が高分子中に分散しており、しかも、高分子が無秩序に配向しているため、液晶と高分子との屈折率を一致させるときでも、十分な透過状態が得られず、完全な透明状態とならなかった。また、液晶の粒子径が不揃いのため、表示品質が均一でなく、信頼性に欠けていた。更に、電界無印加のときには、液晶も無秩序に配向している為、各液晶分子は電界に対する応答が不揃いとなり、素子全体としての透過率特性の閾特性が急峻でなかった。
【００１２】また、高分子の屈折率1.5 と、液晶の平均屈折率1.6 との差が小さい為、液晶と高分子との屈折率を異ならせるときでも、十分な散乱状態とならず、完全な不透明とならなかった。散乱度を稼ぐために、液晶高子複合層を厚くすると、駆動電力が数十ボルトと高くなる問題も生じる。
【００１３】更に、従来の表示素子は、閾特性の急峻度が低いため、コントラストがとれないという問題がある。例えば、走査線数の数としては、単純マトリックス駆動では３本が限界であり、大容量表示素子として電圧駆動する際にはアクティブ素子、例えば、ＴＦＴ(thin film transistor)素子あるいはＭＩＭ(metal inslatormetal)素子などを用いる必要があった。
【００１４】また、２色性色素を添加した高分子液晶表示素子の場合には、電界の印加又は除去により、透明状態か色素の色を切り替えて表示するのであるが、表示が奥まって見える。また、色素の含量を増やすと表示が暗くなり、駆動電圧も高くなるなどの課題を有している。
【００１５】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、液晶及び高分子を同一方向に配向させることにより、閾特性の優れたコントラストの良好な明るい高分子分散型液晶表示素子を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、駆動電圧の低いコントラストの良好な視認性の良い反射型の高分子分散型液晶表示素子を提供することであり、さらにこの表示素子を用いて大容量表示体を提供することにある。本発明の更に他の目的は、比抵抗が高く、電荷保持特性の優れた高分子分散型液晶表示素子を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、このような高分子分散型液晶表示素子を、容易な方法により、安定して製造することのできる製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は、液晶と高分子とから液晶高分子複合層を一対の基板間に挟持してなる液晶表示素子において、前記基板のうち一方の基板に位相差板が配置され、この位相差板の表面に反射層が配置されてなることを特徴とする。本発明の前記位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度をなすことを特徴とする。本発明は、前記位相差板として四分の一波長板を用いることを特徴とする。
【００１７】ここで、前記液晶高分子複合層は二枚の基板の間に挾持され、また、該二枚の基板の内側面に透明電極を有するか、或いは、一枚の基板上に形成され、該一枚の基板は表面に透明電極を有し、また、前記液晶高分子複合層の上面には透明電極が形成されるものとすることができる。また、前記液晶は正の誘電異方性を有し、前期液晶及び前記高分子は電界の無印加時には前記基板と平行方向に配向するか、或いは、負の誘電異方性を有し、前記液晶及び前記高分子は電界の無印加時には前記基板と垂直方向に配向するものとすることができる。
【００１８】また、前記二枚の基板の少なくとも一方の内側面には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施されるか、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されることが望ましい。更に、前記二枚の基板のうちの一方には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施され、前記二枚の基板のうちの他方には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は高分子を構成する高分子前駆体を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されることが望ましい。尚、前記配向処理として配向膜が形成されてもよい。
【００１９】ここで、前記二枚の基板のうちの一方は、内側面に反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。また、前記一枚の基板は、反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。
【００２０】また、前記液晶は、カイラル成分を含有するネマチック液晶でもよく、また、２色性色素を含んでもよい。
【００２１】更に、前記高分子は、ビフェニル側鎖を含有する高分子、紫外線硬化型高分子、熱硬化型高分子、熱可塑型高分子、高分子液晶とすることができ、また、前記高分子は、前記液晶との共溶媒を有し、相溶した状態で液晶相をとるものとすることができる。更に、前記高分子は重合部と芳香環部を有する高分子前駆体を少なくとも二種類以上重合してなるものとすることができる。
【００２２】また、前記高分子前駆体の少なくとも一種類は、芳香環部あるいは芳香環部に付随する側鎖上にフッ素原子を含有しているか、芳香環部にナフタレン、フェニルあるいはビフェニルおよびこれらの誘導体を含んでいるものとすることができ、前記高分子前駆体が紫外線により重合して硬化するものとすることができる。更に、前記液晶高分子複合層と反射層との間に位相差板を配置し、この位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度を成し、更に、この位相差板として、四分の一波長板を用いても良い。この位相差板の表面には透明電極が蒸着されていても良い。前記反射層は位相差板の表面に蒸着されていても良い。
【００２３】前記液晶高分子複合層における液晶及び高分子の配向方向が互いに直交するように二枚の高分子分散型液晶表示素子を重ね合わせても良く、また、前記高分子の配向方向は、前記基板の法線と入射光の光軸を含む面に直交する方向であることが望ましい。更に、前記基板の背面に偏光板及び反射板を配置し、或いは、前記基板の背面に位相補正板、減光板及び反射板を配置するようにしても良い。
【００２４】前記目的を達成する本発明の高分子分散型液晶表示素子の製造方法に係る構成は液晶と熱可塑性高分子とを相溶して混合すると共に前記液晶及び高分子を液晶相にて同一方向に配向させ、その後、前記高分子を冷却硬化させることにより、前記液晶と前記高分子とを配向状態を保ったまま相分離するか、或いは、液晶と高分子前駆体とを相溶して混合すると共に前記液晶及び高分子前駆体を液晶相にて同一方向に配向させ、その後、前記高分子前駆体を重合し高分子として硬化させることにより、前記液晶と前記高分子とを配向状態を保ったまま相分離することを特徴とする。このとき２枚の基板あるいは１枚の基板を利用できる。また、これらの基板の少なくとも１枚に配向処理を施すことが望ましい。
【００２５】ここで、前記高分子が最もよく光散乱する粒径 0.1〜10μmとなる条件で相分離する速度を調整することが望ましい。
【００２６】ここで、前記高分子前駆体としてビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステルあるいはこれら化合物の誘導体を用いることができ、また、ナフトールのメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステルあるいはこれら化合物の誘導体を用いることが可能である。また、前記高分子前駆体として前記エステルにビフェノールのメタクリル酸エステル誘導体あるいはアクリル酸エステル誘導体を混合したものを使用しても良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の第１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１に示す。同図に示すように二枚の透明な基板１０１、基板１０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子１０４の粒子が液晶１０５中に分散して相分離した状態となっている。高分子１０４としては、液晶相の状態において液晶１０５と相溶して、その後、硬化する際に、液晶１０５と相分離するものが使用される。液晶１０５としては、電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。二枚の基板１０１，１０８は、内側面にそれぞれ透明電極１０２，１０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜１０３，１０６が形成されている。
【００２８】配向膜１０３，１０６は、二枚の基板１０１，１０８の間に相溶して封入された液晶１０５び液晶相の高分子１０４を、当該基板１０１，１０８と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子１０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子１０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶１０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【００２９】従って、電界を印加していない場合には、高分子１０４と液晶１０５の配向方向は、基板１０１，１０８に対して平行方向に一致する状態となり、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、上記素子は透明状態となる。
【００３０】また、透明電極１０２，１０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶１０５の配向方向が電界方向に揃うため、電界方向において、液晶１０５と高分子１０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、素子は白濁状態となる。
【００３１】尚、高分子１０４としては、液晶相の高分子前駆体を二枚の基板１０１，１０８の間に封入した後、この液晶相の高分子前駆体を重合したものでも良い。また、本実施例の液晶高分子複合層では、高分子１０４の粒子が液晶１０５中に分散しているが、これと逆に、液晶１０５の粒子が高分子１０５中に分散するようにしても良い。
【００３２】次に、上記高分子分散型液晶表示素子の作製法について説明する。
【００３３】先ず、二枚の透明な基板１０１，１０８の表面に、透明電極１０２，１０７を蒸着法により形成した。更に、透明電極１０２，１０７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜１０３，１０６とした。その後、配向膜１０３，１０６の形成された二枚の基板１０１，１０８を150 ℃にて焼成した。焼成後、配向膜１０３，１０６の表面に配向処理を施した。配向処理として、さらし木綿で配向膜１０３，１０６の表面を一方向に擦るラビング(rubbing) 処理を行なった。擦る方向は二枚の基板１０１，１０８を組み合わせたときに擦る方向が平行となるようにした。
【００３４】これら二枚の基板１０１，１０８の配向膜１０３，１０６を向かい合わせて間隙が10μmになるように固定した。以下、この隙間をセル厚と呼ぶ。この間隙中に高分子前駆体と液晶を１：１０の割合で相溶して混合したものを封入した。ここでは、高分子前駆体としてはパラフェニルフェノールメタクリル酸エステル、液晶としてはＰＮ００１（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷し、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合して硬化させると共に液晶１０５と高分子１０４として相分離させた。
【００３５】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。
【００３６】図１に示す高分子１０４、液晶１０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【００３７】従って、電界無印加時には、液晶１０５が高分子１０４と同方向に配向している為、基板１０１，１０８と垂直方向な方向における液晶１０５と高分子１０４の屈折率は一致する。従って、この時この素子は、ほとんど透明な状態となり、透過率は80％となった。液晶及び高分子が無秩序に配列する従来例では、透過率が60％程度であるので、本実施例のように高分子及び液晶を配向すると透過率がかなり改善されることが判る。
【００３８】一方、電極１０２，１０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子１０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶１０５だけが電界方向、つまり、基板１０１，１０８に対して垂直な方向に配向する。このため、基板１０１，１０８と垂直な電界方向において、高分子１０４の屈折率は1.7 程度のままであるのに対し、液晶１０５の屈折率は1.5 程度となる。
【００３９】従って、電界方向における高分子１０４と液晶１０５での屈折率の差は0.2 程度となり、基板１０１，１０８と垂直な方向から入射した光は散乱することになる。この為、この時この素子は、電界方向において、白濁する。二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、白濁状態となった。光透過状態と光散乱状態とのコントラストは、50：１以上と良好な値が得られた。
【００４０】尚、上記実施例においては、配向膜１０３，１０６としてポリイミドを使用していたが、本発明は、これに限るものではなく、液晶１０５及び液晶相の高分子１０４、つまり、物理的な意味での液晶を配向させる力のある配向膜を広く使用することができる。配向処理としては、配向膜を利用するものに限らず基板上をこするだけでない。また、物理的な意味での液晶を配向できる磁気的、電気的処理等も用いられる。
【００４１】また、液晶１０５としては、コントラストを向上させる為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものが好ましい。液晶１０５の含有量は、全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。高分子１０４としては、高分子主鎖にベンゼン骨格あるいはビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く使用することができる。
【００４２】（実施例２）本実施例は、高分子として熱可塑性のα−メチルスチレンを、また、配向膜としてポリビニルアルコールを用いた例である。その素子の基本的構造は、図１に示す実施例１と同様である。
【００４３】この高分子分散型液晶素子の製作法について説明する。
【００４４】先ず、二枚の基板にポリビニルアルコールの2％水溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とし、更に、100 ℃にて焼成した。次に、液晶と高分子を、３：１の割合で混合し、この混合物を150 ℃にて、前述した二枚の基板間に封入した。高分子としてはα−メチルスチレン（屈折率1.61）、液晶としてはＳＳ−５００８（製品番号，チッソ社製、異常光屈折率1.60）を使用した。引続き、高分子及び液晶の混合物を冷却することにより、これらを配向させ、高分子を硬化すると共に液晶と高分子を相分離させた。
【００４５】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率60％が得られた。配向処理しない従来例では、透過率が50％程度であるので、本実施例はかなり改善されていることが判る。
【００４６】また、二つの電極間に10KHz,60Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。また、コントラストは、１５：１以上と良好な値が得られた。
【００４７】尚、上記実施例では、配向膜としてポリビニルアルコールを使用したが、先に示したポリイミドなど、液晶を配向させる力のあるものを広く使用することができる。また、液晶としては、コントラストを向上させるためには、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよく、さらに液晶の異常光屈折率が高分子の屈折率に近いものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。これより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。更に、高分子としては、本実施例で使用した熱可塑性高分子の他、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子なども同様に用いることができる。
【００４８】更に、スイッチング素子を組み合わせても同様の効果が得られる。また、以上の実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は二枚の基板の双方に形成する必要はなく、一方の基板だけでも有効である。更に、配向処理としては、配向膜によるものに限らず基板をこするだけでない。また、物理的な意味での液晶を配向させる電気的、磁気的手段を使用することが出来る。
【００４９】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【００５０】（実施例３）本発明の第３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２に示す。本実施例は、カイラル成分を含有するネマチック液晶を使用するものである。即ち、同図に示すように二枚の透明な基板３０１、基板３０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子３０４とネマチック液晶３０５とが互いに捩じれて相分離した状態となっている。高分子３０４としては、液晶相の状態においてネマチック液晶３０５と相溶して分散し、その後、硬化する際に、液晶３０５と相分離するものが使用される。ネマチック液晶３０５としては、電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。
【００５１】ネマチック液晶３０５には、カイラル成分が添加されている。高分子３０４とネマチック液晶３０５が相互に捩れたいるのは、カイラル成分を添加した為と考えられる。二枚の基板３０１，３０８は、内側面にそれぞれ透明電極３０２，３０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜３０３，３０６が形成されている。配向膜３０３，３０６は、二枚の基板３０１，３０８の間に相溶して封入されたネマチック液晶３０５及び液晶相の高分子３０４を、当該基板３０１，３０８と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。
【００５２】高分子３０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子３０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶３０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃う。
【００５３】従って、電界を印加していない場合には、高分子３０４とネマチック液晶３０５の配向方向は、基板３０１，３０８と平行方向に一致し、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、この素子は透明状態となる。ネマチック液晶３０５にカイラル成分を混合しないと、基板３０１，３０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶３０５の動き得る平面、つまり、図２における紙面と平行な面に振動方向を持つ偏光のみ変調を受けるため、コントラストを十分に向上させることができない。
【００５４】本実施例のようにカイラル成分をネマチック液晶３０５に混合すると、基板３０１，３０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶３０５の動き得る平面に対して平行以外の方向に振動方向を持つ偏光に対しても有効に変調がかかるために、十分にコントラストを向上させることができる。
【００５５】また、透明電極３０２，３０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶３０５の配向方向が電界方向に揃うため、電界方向において、液晶３０５と高分子３０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、この素子は白濁状態となる。
【００５６】次に、上記高分子分散型液晶表示素子の作製法について説明する。
【００５７】先ず、二枚の透明な基板３０１，３０８の表面に透明電極３０２，３０７を蒸着法により形成した。更に、透明電極の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜３０３，３０６とした。その後、配向膜３０３，３０６の形成された二枚の基板３０１，３０８を150 ℃にて焼成した。焼成後、配向膜３０３，３０６の表面に配向処理を施した。配向処理として、さらし木綿で配向膜３０３，３０６の表面を一方向に擦るラビング処理を行なった。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。
【００５８】これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて間隙10μmになるように固定した。この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。高分子前駆体としては、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを、ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、高分子及びネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させた。その後、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合させて硬化させると共に液晶と高分子としてを相分離させた。
【００５９】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、図３に示すように透過率は80％となった。
【００６０】また、二つの電極３０２，３０７間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、高分子３０４と液晶３０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は図３に示すように1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、図４に示すように透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００６１】また、本実施例では、液晶にカイラル成分を添加した為、電圧を変化に対する透過光量の変化を示す閾特性も格段に改善され、閾特性の急峻性β＝1.34が得らた。この為、単純マトリックス駆動において走査線数は16本が可能であった。
【００６２】尚、配向膜としては上記実施例で使用したポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させることができるものを広く使用できる。また、配向処理は一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には、互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化することが望ましい。液晶としては、コントラストの向上の為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【００６３】液晶に混入させるカイラル成分は、ここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内であることが望ましい。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００６４】尚、高分子としては、高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く使用することができる。液晶分子と同様の骨格を有する高分子も、同様に用いることができる。
【００６５】（実施例４）本実施例は、実施例３において反射型とした場合についての例を示す。基本的構成は、図２に示す実施例３と同様である。ただ、実施例３において一方の基板３０８上の電極３０７として透明導電材料に代えて、アルミニウム等の金属材料を使用するものである。従って、素子に入射した光は、反射層である電極３０７で反射するため、高分子液晶複合層を往復して通過することになる。
【００６６】本実施例では、一方の電極３０７が反射層を兼ねる為、実施例３と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができ、コントラストが２倍となった。また、実施例３と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため、駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚7μmで駆動電圧7Vとすることができた。
【００６７】本実施例では、電極３０７が反射層を兼ねていたが、電極３０７の他に反射層を付加するようにしても良い。
【００６８】（実施例５）本発明の第５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ(metal inslater metal)素子を組み合わせたものである。ＭＩＭ素子は、アクティブ素子の一つであり、非線型的な抵抗特性を有する。基本構成については実施例３に同じである。
【００６９】この素子の作製法について説明する。実施例３と異なる点は基板５０８にＭＩＭ素子を形成した点である。即ち、基板５０８の表面に電極５１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層５１０とした。この上に反射層を兼ねる画素電極５０９としてアルミニウムを蒸着した。更に、この上に配向膜５０６としてポリイミドを塗布し、焼成し、配向処理を施した。配向膜５０６には、配向処理としてはラビング処理を組み合わせた。配向処理としては、これに限らず、斜方蒸着法を用いることもできる。こうして作製したＭＩＭ素子を形成した基板５０８と透明電極５０２、配向膜５０３を形成した基板５０１とを対向させ、セル厚7μmに固定して周囲をモールドした。
【００７０】この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリル酸エステル、ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、ネマチック液晶と高分子前駆体との混合物を徐冷し、その後、室温にて紫外線を照射して、高分子前駆体を重合して高分子として硬化させると共に液晶と高分子を相分離させた。
【００７１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【００７２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子５０４と液晶５０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００７３】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。尚、配向膜としてはポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させる力のあるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化することが望ましい。
【００７４】液晶としては、コントラストを向上させる為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、混合した場合の液晶のピッチを決める旋回能が重要である。
【００７５】すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内であることが望ましい。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００７６】尚、高分子としては、高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。あるいは液晶分子と同様の骨格を有する高分子であれば同様に用いることができる。
【００７７】本実施例では、反射膜を兼ねる電極５０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板５０８に設けたが、基板５０８と対向する基板５０１の電極５０２上に反射層をかねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
【００７８】（実施例６）本発明の第６の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図６に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ(thin film transistor)素子を組み合わせたものである。基本構成については実施例３に同じである。実施例３と異なる点は基板６０８にＴＦＴ素子を形成した点である。
【００７９】この素子の製作法について説明する。先ず、基板６０８の表面にゲート電極６１７を形成して、その上にゲート絶縁層６１６を設けて、さらに半導体層６１５、ドレイン電極６１４、ソース電極６１３、反射層を兼ねる画素電極６０９を形成した。この素子基板の上に配向膜６０６を形成して配向処理を施した。基板６０１については、電極６０２を形成してその上に配向膜６０３を形成して配向処理を施した。この配向処理は、基板を擦る方法の他、斜方蒸着法ＬＢ膜法などを用いることもできる。次に、これらの二枚の基板６０１，６０８を配向処理方向がほぼ平行となるように組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【００８０】この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶とを１：１０の割合で100 ℃にて混合して封入した。高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリル酸エステルを、ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、高分子前駆体とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させた。その後、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合して高分子とすると共にネマチック液晶と高分子を相分離させた。
【００８１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【００８２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子６０４と液晶６０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、透過率は40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００８３】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【００８４】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化する必要がある。
【００８５】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【００８６】液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００８７】高分子としては、は高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。あるいは液晶分子と同様の骨格を有する高分子であれば同様に用いることができる。
【００８８】上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されれば、透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されなくても、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのままで透過型でＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【００８９】以上の実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【００９０】本発明は、上記実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【００９１】（実施例７）本発明の第７の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図７に示す。本実施例では、熱硬化型高分子としてエポキシ系樹脂を用いたものである。基本的構成ついては、図２に示す実施例３と同様である。
【００９２】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板７０１，７０８の表面に電極７０２，７０７を蒸着法により形成した。これらの電極７０２，７０７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜７０３，７０６とした。このように配向膜７０３，７０６の形成された基板７０１，７０８を150 ℃にて焼成した。その後、この配向膜７０３，７０６の表面をさらし木綿で一方向に擦ることにより配向処理を施した。配向処理は、ラビング処理の他配向膜なしでラビングする方法、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、物理的な液晶を基板７０１，７０８と平行に配向する手段が用いられる。擦る方向は二枚の基板７０１，７０８を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板７０１，７０８の配向膜７０３，７０６の表面を向かい合わせ、セル厚が10μmになるように固定した。
【００９３】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とをを１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シエル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、更に、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶７０５と高分子７０４とを相分離させた。図７R>７中において、矢印は高分子７０４，液晶７０５の配向方向を示す。他の図面においても同様である。
【００９４】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図７(a) に示すように電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、図８に示すように透過率は80％となった。また、図７(b) に示すように二つの電極７０２，７０７間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子７０４と液晶７０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は図８に示すように1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、図９に示すように透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。また、電圧を変化したときの透過光量の変化を示す閾特性も格段に改善されている。
【００９５】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。
【００９６】液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００９７】高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で硬化重合できる熱硬化型高分子であれば同様に用いることができる。たとえば、４，４′−ｎ−プロピルビフェニル−ω，ω′−ジイソシアネートとビフェニルのジオールを混合し重合させることもできる。理想的には液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であれば同様に用いることができる。
【００９８】（実施例８）本実施例では、熱可塑型高分子として熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを用いたものである。基本的な構成は、図７に示す実施例７と同様である。
【００９９】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。
【０１００】これらの基板を150 ℃にて焼成した。その後この配向膜の表面をさらし木綿で一方向に擦った。配向処理は、ここに示したラビング処理の他、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。
【０１０１】これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＲＤＰ８０６１６（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温とすることにより相分離させると共に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを硬化させた。
【０１０２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図１０に示すように電圧無印加の状態において、透過率は20％であった。
【０１０３】また、二つの電極間に10KHz,6Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は、図１０に示すように1％であった。この特性はそれほど良好な特性ではないが、熱可塑樹脂の構造を最適化すれば、更に特性の向上が期待される。具体的にはビフェニル基を側鎖あるいは主鎖に導入するなど、液晶分子となじみやすい骨格を導入すれば良い。
【０１０４】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。また、カイラル成分、例えば、Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を添加すると、閾特性の向上及びコントラストの向上の効果が確認された。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。
【０１０５】尚、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、使用温度よりも高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を相分離できる熱可塑性高分子であれば同様に用いることができる。
【０１０６】（実施例９）本実施例は、高分子液晶としてシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図７に示す実施例７と同様である。
【０１０７】素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板１及び基板８の表面に電極２及び電極７を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を150 ℃にて焼成した。その後この配向膜表面をさらし木綿で一方向に擦った。配向処理は、ここに示したラビング処理の他、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０１０８】この間隙に、化１に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶とネマチック液晶を120℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。
【０１０９】
【化１】
【０１１０】引続き、側鎖型高分子液晶とネマチック液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶とを相分離させた。
【０１１１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図１１に示すように電圧無印加の状態において、透過率は80％であった。
【０１１２】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は、図１１に示すように1％であった。この特性は、図９R>９に示すカイラル成分を添加していない従来例に比べ、格段に改良されている。カイラル成分がなくとも表示は可能であるが特性は劣る。
【０１１３】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０１１４】液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化２〜化９などの高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には、液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。その場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶を相分離させるようにすると良い。
【０１１５】
【化２】
【０１１６】
【化３】
【０１１７】
【化４】
【０１１８】
【化５】
【０１１９】
【化６】
【０１２０】
【化７】
【０１２１】
【化８】
【０１２２】
【化９】
【０１２３】（実施例１０）本実施例は、実施例７、実施例８、実施例９において反射型とした場合についての例を示す。基本的構成は、図７に示す実施例７と同様である。ただ、図７において基板７０８上に形成した電極７０７として、透明導電材料に代えてアルミニウム等の金属材料とした点が異なる。
【０１２４】本実施例では、電極７０７が反射層をかねる為、実施例７と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例７と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０１２５】（実施例１１）本発明の第１１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１２に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ素子を組み合わせたものである。基本構成については、図７に示す実施例７に同じである。ただ、基板１１０８にＭＩＭ素子を形成した点が異なる。即ち、二枚の基板１１０８の表面に電極１１１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層１１１０とした。この上に画素電極１１０９としてアルミニュウムを蒸着した。さらにこの上に配向膜１１０６としてポリイミドを塗布し、焼成し、配向処理した。この配向処理は配向膜とラビングを組み合わせる方法の他、斜方蒸着法を用いることもできる。こうしてＭＩＭ素子を形成した基板１１０８と、配向膜１１０３、電極１１０２を形成した基板１１０１を組み合わせ、セル厚7μmに固定して周囲をモールドした。
【０１２６】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とを１：９の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シェル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶１１０５と高分子１１０４として相分離させた。
【０１２７】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【０１２８】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１１０４と液晶１１０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は1％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１２９】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。
【０１３０】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０１３１】液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、は実施例８および実施例９に示した高分子でも良い。
【０１３２】本実施例では、反射膜を兼ねる電極１１０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板１１０８に設けたが、基板１１０８と対向する基板１１０１の電極１１０２上に反射層をかねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
【０１３３】（実施例１２）本発明の第１２の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１３に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ素子を組み合わせたものである。基本構成については図７に示す実施例９に同じである。
【０１３４】この素子の作製法について説明する。実施例９と異なる点は基板１２０８にＴＦＴ素子を形成した点である。即ち、一方の基板１２０８の表面にゲート電極１２１７を形成してその上にゲート絶縁層１２１６を設けて、さらに半導体層１２１５、ドレイン電極１２１４、ソース電極１２１３、反射層を兼ねる画素電極９を形成した。この上に配向膜１２０６を形成して配向処理を施した。他方の基板１２０１については、電極１２０２を形成して、その上に配向膜１２０３を形成して配向処理を施した。配向処理としては、配向膜を擦ることにより行なう他、斜方蒸着法を用いることもできる。次に、これらの二枚の基板１２０１，１２０８を配向処理方向がほぼ平行となるように組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【０１３５】この間隙にシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶とネマチック液晶とをを120℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、側鎖型高分子液晶とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、70℃として液晶１２０５と高分子液晶１２０４として相分離させた。
【０１３６】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【０１３７】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１２０４と液晶１２０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は1％であった。
【０１３８】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１３９】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。また、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。
【０１４０】液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、は実施例９に示した高分子液晶のほか、実施例７および実施例８に示した高分子も同様に用いることができる。
【０１４１】上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されれば、透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのまま透過型でＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【０１４２】また、上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０１４３】（実施例１３）本発明の第１３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を１４図に示す。本実施例は、負の誘電異方性を有する液晶を使用し、液晶及び高分子を基板に対して垂直に配向させたものである。同図に示すように二枚の透明な基板１３０１、基板１３０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子１３０４の粒子が液晶１３０５中に分散して相分離した状態となっている。高分子１３０４としては、液晶相の状態において液晶１３０５と相溶して分散し、その後、硬化する際に、液晶１３０５と相分離するものが使用される。液晶１３０５としては、電界方向と垂直方向に配向する負の誘電異方性を有するものが使用される。
【０１４４】二枚の基板１３０１，１３０８は、内側面にそれぞれ透明電極１３０２，１３０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜１３０３，１３０６が形成されている。配向膜１３０３，１３０６は、二枚の基板１３０１，１３０８の間に相溶して封入された液晶１３０５び液晶相の高分子１３０４を、当該基板１０１，１０８と垂直な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子１３０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子１３０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶１３０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【０１４５】従って、電界を印加していない場合には、図１３(a)に示す溶に高分子１３０４と液晶１３０５の配向方向は、基板１３０１，１３０８に対して垂直方向に一致する状態となり、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、上記素子は透明状態となる。
【０１４６】また、図１３(b) に示すように透明電極１３０２，１３０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶１３０５の配向方向が電界方向に対して垂直方向に揃うため、電界方向において、液晶１０５と高分子１０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、素子は白濁状態となる。
【０１４７】尚、高分子１３０４としては、液晶相の高分子前駆体を二枚の基板１３０１，１３０８の間に封入した後、この液晶相の高分子前駆体を重合したものでも良い。また、本実施例の液晶高分子複合層では、高分子１３０４の粒子が液晶１３０５中に分散しているが、これと逆に、液晶１３０５の粒子が高分子１３０５中に分散するようにしても良い。
【０１４８】次に、この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板１３０１及び基板１３０８の表面に電極層１３０２，１３０７を蒸着法により形成した。これらの基板１３０１，１３０８をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜１３０３，１３０６とした。これら二枚の基板１３０１，１３０８の配向膜１３０３，１３０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを硬化させると共に液晶１３０５と高分子１３０４として相分離させた。
【０１４９】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。図１４に示す高分子１３０４、液晶１３０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【０１５０】従って、図１４(a) に示すように電界無印加時には、液晶１３０５が高分子１３０４と同方向に配向している為、基板１３０１，１３０８と垂直方向な方向における液晶１３０５と高分子１３０４の屈折率は1.5 に一致する。従って、この時この素子は、ほとんど透明な状態となり、透過率は50％となった。
【０１５１】一方、図１４(b) に示すように電極１３０２，１３０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子１３０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶１３０５だけが電界方向と垂直方向、つまり、基板１３０１，１３０８に対して平行な方向に配向する。このため、基板１３０１，１３０８と垂直な電界方向において、高分子１３０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに対し、液晶１３０５の屈折率は1.7 程度となる。
【０１５２】従って、電界方向における高分子１３０４と液晶１３０５での屈折率の差は0.2程度となり、基板１３０１，１３０８と垂直な方向から入射した光は従来の２倍程度で散乱することになる。この為、この時この素子は、電界方向において、白く白濁する。二つの電極間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、透過率は5％であった。
【０１５３】また、上記実施例では、液晶高分子複合層を配向させるためのラビング処理は不必要であり、垂直配向処理だけでよいので工程が簡略化される利点がある。また、電圧無印加の状態で液晶が垂直配向しているので紫外線に対して寿命が長くなる。
【０１５４】尚、高分子としては液晶と混合しても、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に、液晶相で紫外線の照射により重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。
【０１５５】（実施例１４）本実施例は、熱硬化型高分子を用いた例である。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１５６】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙にエポキシ系樹脂と液晶とを１：９での割合で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としてＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品番号，油化シェル製）を添加した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、エポキシ系樹脂と液晶との混合物を徐冷し、これらをを配向させ、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶と高分子とを相分離させた。
【０１５７】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は40％であった。
【０１５８】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１５９】尚、高分子としては、は液晶と混合してもしかも、液晶相を示し、液晶相で熱硬化重合できるもので、高分子骨格中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されていれば液晶との親和性が向上するので配向しやすくなり好都合である。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。たとえば、４，４′−ｎ−プロピルビフェニル−ω，ω′−ジイソシアネートとビフェニルのジオールを混合し重合させることもできる。
【０１６０】（実施例１５）本実施例は、熱可塑型高分子を用いたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１６１】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを混合したものを徐冷し、これらを配向させ、室温とすることにより、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを硬化させると共に液晶と高分子とに相分離させた。
【０１６２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は50％であった。
【０１６３】また、二つの電極間に10KHz,6Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１６４】この特性はそれほど良好な特性ではないが、熱可塑樹脂の構造を最適化すれば更に特性の向上が期待される。具体的にはビフェニル基を側鎖あるいは主鎖に導入するなど、液晶分子となじみやすい骨格を導入すれば良い。
【０１６５】尚、高分子としては、は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を相分離できる熱可塑性高分子であれば同様に用いることができる。
【０１６６】（実施例１６）本実施例は、高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１６７】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙に化１０に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて混合したものを封入した。液晶としは、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、側鎖型高分子液晶と液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶を相分離させた。
【０１６８】
【化１０】
【０１６９】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は80％であった。
【０１７０】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１７１】尚、高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化１１〜化１８などの高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。
【０１７２】また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。この場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶とを相分離させると良い。
【０１７３】
【化１１】
【０１７４】
【化１２】
【０１７５】
【化１３】
【０１７６】
【化１４】
【０１７７】
【化１５】
【０１７８】
【化１６】
【０１７９】
【化１７】
【０１８０】
【化１８】
【０１８１】（実施例１７）本実施例は、実施例１３、実施例１４、実施例１５及び実施例１６において反射型としたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。ただ、図１４において基板１３０８上に形成した電極１３０７を透明導電材料からアルミニウム等の金属材料にしたものである。
【０１８２】本実施例では、電極１３０７が反射層を兼ねる為、実施例１３と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例１３と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０１８３】（実施例１８）本発明の第１８の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１５に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ素子を組み合わせたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。ただ、一方の基板１８０８にＭＩＭ素子を形成したものである。
【０１８４】この素子の作製法について説明する。先ず、一方の基板１８０８の表面に電極１８１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層１８１０とした。この上に画素電極１８０９としてアルミニュウムを蒸着した。このようにＭＩＭ素子を形成した基板と、電極１８０２の形成された基板１８０１とをＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜１８０３，１８０６とした。これら二枚の基板１８０１，１８０８の配向膜１８０３，１８０６を向かい合わせてセル厚7μmになるように固定した。
【０１８５】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１：１０で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを硬化させると共に液晶１８０５と高分子１８０４とを相分離させた。
【０１８６】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率50％が得られた。
【０１８７】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１１０４と液晶１１０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は5％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１８８】尚、高分子としては、は実施例１４、実施例１５及び実施例１６に示した高分子でも良い。本実施例では、反射膜を兼ねる電極１８０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板１８０８に設けたが、基板１８０８と対向する基板１８０１の電極１８０２上に反射層を兼ねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
（実施例１９）本発明の第１９の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１６に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ素子を組み合わせたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１６と同様である。ただ、基板１９０８にＴＦＴ素子を形成した点が異なる。
【０１８９】この素子の作製法について説明する。先ず、一方の基板１９０８の表面にゲート電極１９１７を形成してその上にゲート絶縁層１９１６を設け、さらに半導体層１９１５、ドレイン電極１９１４、ソース電極１９１３、反射層を兼ねる画素電極１９０９を形成した。このようにＴＦＴ素子を形成した基板１９０８の上に配向膜１９０６を形成した。他方の基板１９０１については、電極１９０２を形成して、その上に配向膜１９０３を形成した。この配向処理は実施例１３に同じである。次に、これらの基板１９０１，１９０８を組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【０１９０】この間隙にシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、側鎖型高分子液晶と液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶を相分離させた。
【０１９１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率50％が得られた。
【０１９２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１９０４と液晶１９０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は5％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１９３】尚、高分子としては、は実施例１６に示した高分子液晶のほか、実施例１３、実施例１４及び実施例１５に示した高分子も同様に用いることができる。上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、もちろん表示素子部の駆動電圧が低減されれば透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのまま透過モードでＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【０１９４】実施例１３〜１９では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。用いる配向膜はＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）に限らず、ＤＭＯＡＰ、ステアリン酸など、液晶を垂直配向させる物を広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。液晶は、負の誘電異方性を持つものを用いることができる。また、液晶の複屈折率Δｎはできるだけ大きい方がよい。
【０１９５】液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に２色性色素、例えばＳ−３１４（製品番号，三井東圧化学製）を混入すれば、電界印加により色素の色に散乱、電界除去で透明となる。高分子の屈折率については、複屈折性を有し、常光屈折率が液晶の常光屈折率と同じになる物が望ましい。
【０１９６】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０１９７】（実施例２０）本発明の第２０の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１８に示す。本実施例は、高分子前駆体として光重合性前駆体を用いたものである。その製造装置の概念図を、図１７に示す。
【０１９８】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板２００１，２００８の表面に電極２００２，２００７を蒸着法により形成した。これらの電極２００２，２００７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２００３，２００６とした。これらの配向膜２００３，２００６を150 ℃にて焼成した。その後、この配向膜２００３，２００６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板２００１，２００８の配向膜２００３，２００６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０１９９】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルとネマチック液晶を１：１０で100 ℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分として、Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルとネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて、図１７に示すように紫外線照射装置２００９により紫外線を照射した。これにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルが硬化すると共に高分子２００４と液晶２００５として相分離した。
【０２００】紫外線照射装置２００９では、紫外線照射用ランプとして、４Ｗの紫外線蛍光灯（ＮＥＣ社製ＧＬ−４殺菌ランプ）を２本用い、ランプから１センチ離れた位置において表示素子に対して紫外線を20分照射した。この紫外線蛍光灯は254nmに発光強度のピークがあり、照射量は 5mW/cm2である。また、ランプの照射量を強くすると、生成する高分子の粒径が小さくなり、散乱強度を稼げない。しかも、高分子の粒径を小さくすると、液晶中に高分子粒子が浮遊する構造となり、配向して重合固定されるはずの高分子粒子が固定されず、電界により泳動するので安定した表示が得られない。
【０２０１】そのため、紫外線照射用ランプの照射量は50mW/cm2以下が望ましく、更に望ましくは10mW/cm2以下が良い。つまり、弱い発光強度でゆっくり時間をかけて重合させるのがよい。以上の条件を満足すれば光重合用蛍光灯でなくとも他のランプを用いることができる。
【０２０２】このようにして製造した素子の断面の電子顕微鏡写真を図１９に示す。図１９から、生成した高分子の粒子が配向方向に沿って配列していることが判る。
【０２０３】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率80％が得られた。
【０２０４】また、二つの電極間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。このときの透過率は、1％であった。また、図２０に示すように印加電圧に対する透過光変化における閾特性は急峻となり、その結果、時分割駆動法で走査線数１６本を走査することができた。
【０２０５】尚、高分子としては、前駆体にはビフェニル骨格など液晶の骨格に似た骨格を含んでいれば広く用いることができる。また、重合活性部の構造は紫外線重合できる物であればエチレン骨格に限らない。たとえばエポキシ系の高分子前駆体を用いることができる。本実施例は基板に垂直配向処理した場合にも応用できる。
（実施例２１）本実施例は、高分子前駆体として熱重合性前駆体を用いたものである。基本的構成は、図１８に示す実施例２０と同様である。
【０２０６】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極層を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＳＰ−７４０（商品名，東レ社製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を250 ℃にて焼成した。その後，この配向膜表面をさらし木綿で一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２０７】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とを１：９の割合で100 ℃で混合したもの封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シェル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、温度コントローラ（図１７参照）を用いて50℃にて２時間放置して、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶と高分子を相分離させた。このように形成した高分子粒子の形状は図１９に類似する物であった。熱硬化条件は用いる高分子前駆体により異なるので、その都度温度及び硬化時間を調整することが望ましい。要するに図１９に示したような構造になるように硬化温度を決めることである。
【０２０８】尚、高分子としては、前駆体にはビフェニル骨格など液晶の骨格に似た骨格を含んでいれば広く用いることができる。また、重合活性部の構造は熱重合できる物であればエポキシ骨格に限らない。
【０２０９】（実施例２２）本実施例は、高分子として熱可塑性高分子を用いたものである。基本的構成は、図１８１８に示す実施例２０と同様である。
【０２１０】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極層を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＳＰ−７４０（商品名，東レ社製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を250 ℃にて焼成した。その後、この配向膜表面をさらし木綿て一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これらの二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２１１】この間隙にポリα−メチルスチレンとネマチック液晶とを120℃にて１５：８５の比率で混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を用い、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。液晶相にて液晶と高分子との混合物を配向させ温度コントローラ（図１７参照）により50℃／min の冷却速度で冷却し、室温として、液晶と高分子液晶を相分離させた。このように生成した高分子粒子の形状は図１９に類似した物であった。
【０２１２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率20％が得られた。
【０２１３】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。このときの透過率は、1％であった。
【０２１４】尚、熱可塑性高分子は、上述したものに限るものではなく、液晶と相溶してかつ相溶した状態で液晶相を有する物で、使用温度では液晶と相分離している物であれば用いることができる。また、この条件を満たす高分子液晶も同様に用いることができる。
【０２１５】高分子を配向した状態で相分離させ、かつ相分離した高分子の粒径を最も効率よく光散乱する粒径に揃えるための冷却速度は、高分子の種類により異なるので図１９に示した形状あるいはこれに類似した形状が得られるようにその都度最適化するのが望ましい。
【０２１６】尚、配向膜はここに示した物で無くともよく、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向については用いる用途などに応じて最適化すれば良い。
【０２１７】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。誘電異方性の負の物も用いることができるが、その際は配向処理として垂直配向処理をしなければならない。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。混合する比率は液晶に対して0.1 ％から5％の間が望ましい。
【０２１８】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０２１９】紫外線照射装置および温度コントローラは素子の片側に配置したが、両側に配置しても良い。
【０２２０】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。もちろん、２端子素子、３端子素子と組み合わせて大容量表示体を作製することも容易である。
【０２２１】（実施例２３）本発明の第２３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２１に示す。本実施例は、液晶として正の誘電異方性を有するものでも、負の誘電異方性を有する物でも使用することができるものである。
【０２２２】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２３０１、２３０８の表面に電極２３０２、２３０７を蒸着法により形成した。一方の基板２３０１の表面にＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン（株）製）の0.5％アルコール溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして垂直配向膜２３０３とした。その後、この配向膜２３０３を120℃にて焼成した。垂直配向処理はここに示した方法のほか、垂直あるいは垂直に近い角度で液晶の配向する方法であれば広く用いることができる。他方の基板２３０８の表面にポリイミドとして、ＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして水平配向膜２３０６とした。この水平配向膜２３０６を150 ℃にて焼成した。
【０２２３】その後、この水平配向膜２３０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。これら二枚の基板２３０１，２３０８の配向膜２３０３，２３０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体と液晶とを１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。紫外線硬化型高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリレートを使用した。液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。
【０２２４】この紫外線硬化型高分子前駆体と液晶との混合物を除冷して、これらを配向させ、紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合させるとともに高分子２３０４と液晶２３０５として相分離させた。高分子２３０４及び液晶２３０５は、基板２３０１に近い部分は、垂直配向膜２３０２の影響により、基板２３０１に対して垂直方向に配向するが、基板２３０８に近い部分は、水平配向膜２３０６により、基板２３０８に対して平行方向に配向する。従って、この高分子液晶複合層に電界を印加すると、正の誘電異方性を有する液晶を使用した場合には、基板２３０８に近い範囲の液晶２３０５が電界に対して応答し、逆に、負の誘電異方性を有する液晶を使用した場合には、基板２３０１に近い範囲の液晶２３０５が電界に対して応答することになる。
【０２２５】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定した。その結果を図２２に示す。図２２は、二つの電極間に10KHz の交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と透過率の関係を示している。従来の素子の電気光学特性を図２３に示す。両図を比較すると明らかなように、本実施例は前述した実施例に比べ格段に急峻性が改善されている。
【０２２６】次に、本実施例の素子に時分割駆動波形を印加した時のコントラストを測定した。コントラストは１／４デューティで１３：１、１／８デューティで５：１、１／１６デューティで３：１であった。従来は時分割駆動は１／３デューティが限界であったので格段に改善されている。
【０２２７】尚、本実施例では液晶としては、正或いは負の誘電異方性を有する液晶の何れもを使用することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。
【０２２８】他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様にコントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２２９】（実施例２４）本実施例は、高分子として高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図２１に示す実施例２３と同様である。ただ、二枚の基板の隙間に、化１９に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて１：９で混合したものを封入して除冷し、これらを配向させ、70℃とすることにより、液晶と高分子液晶を相分離させた点が異なる。尚、液晶としては、ＲＤＰ８０６１６を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。
【０２３０】
【化１９】
【０２３１】このようにして製造された素子について、電気光学的特性を測定したところ、実施例２３と同一の結果がえられた。
【０２３２】尚、高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化２０〜化２７に示す高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。その場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶とを相分離させると良い。
【０２３３】
【化２０】
【０２３４】
【化２１】
【０２３５】
【化２２】
【０２３６】
【化２３】
【０２３７】
【化２４】
【０２３８】
【化２５】
【０２３９】
【化２６】
【０２４０】上記実施例では、二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。液晶としては、正或いは負の誘電異方性を有する液晶を使用することができる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。本発明は透過型としてだけではなく、反射型として用いることもできる。また、３端子素子あるいは２端子素子と組み合わせて大容量表示体を作製することもできる。上記実施例では、シアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶を使用したが、これに限るものではなく、熱可塑型高分子や熱硬化型高分子も同様に用いることができる。
【０２４１】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２４２】（実施例２５）本発明の第２５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２４に示す。本実施例は、液晶に２色性色素を添加し、更に、一方の電極に反射層を兼ねさせたものである。
【０２４３】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２５０１，２５０８に電極２５０２，２５０７を蒸着法により形成した。電極２５０７は反射層を兼ねる為、アルミニウムを使用した。電極２５０２は、透明電極（ＩＴＯ：indium-tin-oxide) とした。電極２５０２，２５０７上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２５０３，２５０６とし、更に150 ℃にて焼成した。その後、配向膜２５０３，２５０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。配向膜を設けず基板をこするだけでもよい。
【０２４４】これら二枚の基板２５０１，２５０８の配向膜２５０３，２５０６を向かい合わせて、セル厚が5μmになるように固定した。この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体と液晶を１５：８５で100 ℃にて混合して封入した。紫外線硬化型高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリレートを使用した。液晶としては正の誘電異方性を有するＬＶ−２Ｒを使用し、これにカイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）、２色性色素としてＳ−３４４をそれぞれ９７：１：２の割合で混合した。引続き、紫外線硬化型高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、更に紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合すると共に液晶２５０５と高分子２５０４として相分離させた。
【０２４５】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。図２４に示す高分子２５０４、液晶２５０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【０２４６】従って、図２４(a) に示すように電界無印加時には、液晶２５０５が高分子２５０４と同方向に配向している為、基板２５０１，２４０８と垂直方向な方向における液晶２５０５と高分子２５０４の屈折率は一致する。ここで、２色性色素は、液晶２５０４に添加され、液晶２５０５と同方向に配向する為、液晶２５０５の配向方向、つまり、基板２５０１，２４０８に対して垂直な方向から入射した光を最も効果的に吸収する。従って、この時この素子は、この２色性色素の色である黒色が表示されることになる。
【０２４７】一方、図２４(b) に示すように電極２５０２，２５０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子２５０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶２５０５だけが電界方向、つまり、基板２５０１，２５０８に対して垂直な方向に配向する。このため、基板２５０１，２５０８と垂直な電界方向において、高分子２５０４の屈折率は1.7 程度のままであるのに対し、液晶２５０５の屈折率は1.5 程度となる。従って、電界方向における高分子２５０４と液晶２５０５での屈折率の差は0.2 程度となり、基板２５０１，２５０８と垂直な方向から入射した光は散乱することになる。ここで、２色性色素も液晶２５０５と同方向、つまり、電界方向に配向する為、電界方向においては色素の吸収はなくなり、白く白濁する。
【０２４８】カイラル成分をネマチック液晶２５０８に混合しないと、基板２５０１，２５０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶２５０５の動き得る平面、つまり、図２４における紙面と平行な面に振動方向を持つ偏光のみ変調を受けるため、コントラストを十分に向上させることができない。本実施例のようにカイラル成分を液晶２５０５に混合すると、基板２５０１，２５０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶の動き得る平面に対して平行以外の方向に振動方向を持つ偏光に対しても有効に変調がかかるために、十分にコントラストを向上させることができる。
【０２４９】次に素子の電気光学特性を測定した。二つの電極間に1KHzの交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と反射率の関係を測定したところ、図２５に示す結果が得られた。従来の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性に比べ、駆動電圧が約10分の１になり、見栄えも改善されている。電極２５０２，２５０７を文字の形状としておけば、この表示素子は黒い鏡の中に白い文字が浮きでるように表示される。また、急峻性も優れており、１／４デューティの時分割駆動も可能であった。
【０２５０】尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らず、また、液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中での２色性色素の含有量は1〜10％、望ましくは2〜5％である。これは色素の種類及び用途により最適化すれば良い。液晶中でのカイラル成分の含有量は0.1 〜5％程度がよい。もちろんこれは用いるカイラル成分により変わり、コレステリックピッチにして0.3〜0.006μmで良い結果が得られる。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２５１】高分子前駆体としては、ビフェノールエステルのほか、液晶とよく混ざるもので混ざった状態で液晶相を有し、しかも、光で重合するものであれば用いることができる。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様にコントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。反射層を兼ねる電極としては、アルミニウムの他、光を反射する材料であれば用いることができる。
【０２５２】（実施例２６）本実施例は、基本的構成は、図２４に示す実施例２５と同様であり、電極２５０７として透明電極を用い、基板２５０８の裏側に反射層を設けたものである。
【０２５３】本実施例によれば、正面から表示を見る場合は実施例２５と同様の表示が観察され、更に、斜め方向から見ると基板２５０８の厚さ分の視差ができて像が２重に見える特徴がある。
【０２５４】本発明は、ＭＩＭ素子、あるいはＴＦＴ素子などのアクティブ素子と組み合わせて明るい大容量コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２５５】（実施例２７）本発明の第２７の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２６に示す。本実施例は、高分子としてビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルおよびビフェノールのメタクリル酸エステルを用いたものである。
【０２５６】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２７０１，２７０８の表面に電極２７０２，２７０７を蒸着法により形成した。電極２７０２，２７０７上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２７０３，２７０６とした。この配向膜２７０３，２７０６を150 ℃で焼成した。その後、配向膜２７０３，２７０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。これら二枚の基板２７０１，２７０８の配向膜２７０３，２７０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２５７】この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体としてビフェノールメタクリレートとビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルの１：１混合物と、液晶とを１：９の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）にカイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、高分子前駆体と液晶との混合物を除冷しして、これらをを配向させ、紫外線を照射して高分子前駆体を重合すると共に、液晶２７０５と高分子２７０４として相分離させた。
【０２５８】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定した。二つの電極間に10KHz の交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と透過率の関係を示したところ、図２７に示す結果が得られた。従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を図２８に示す。両図に示すように、本実施例の素子は従来に比べ格段に急峻性が改善されている。次に時分割駆動波形を印加してコントラストを測定した。この時のコントラストは１／４デューティで３３：１、１／８デューティで２７：１、１／１６デューティで４：１であった。従来は時分割駆動は１／３デューティが限界であったので格段に改善されている。
【０２５９】尚、液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２６０】ビフェニルメタノールエステルの含有量が増えるほど閾特性における急峻性は良好となるが、余り加えすぎると電界に対して光学応答しなくなる。そこで高分子中におけるビフェニルメタノールエステルの許容含有量は用いる液晶の種類により大きく変化するが液晶としてＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）あるいはＲＤＰ８０６１６を用いる際には高分子中における含有比率は80％以下である必要がある。
【０２６１】高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。ただし本実施例の効果を得るためには混合する際の一つの高分子前駆体はビフェニルメタノールのビニルエステル誘導体である必要がある。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様に閾特性、コントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２６２】（実施例２８）本実施例は、高分子としてナフトールのメタクリル酸エステルを用いたものである。基本的構成は、図２６に示す実施例２７と同様である。
【０２６３】この素子の作製法について説明する。基板の配向処理及び組立までは実施例２７に同じである。二枚の基板の間隙に紫外線硬化型高分子前駆体としてビフェノールアクリレートとナフトールのアクリル酸エステルの１：１混合物と、液晶を１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＰ８０６１６を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、紫外線硬化型高分子前駆体と液晶との混合物を除冷して、これらを配向させ、紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合すると共に液晶と高分子を相分離させた。
【０２６４】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定したところほとんど実施例２７と同じ電気光学特性となった。時分割駆動特性についてもコントラストは１／４デューティで２０：１、１／８デューティで１５：１、１／１６デューティで４：１であった。
【０２６５】液晶の含有量は高分子前駆体に対して50〜95％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２６６】ナフトールエステルの含有量が増えるほど閾特性における急峻性は良好となるが、余り加えすぎると電界に対して光学応答しなくなる。そこで高分子中におけるナフトールエステルの許容含有量は用いる液晶の種類により大きく変化するが液晶として、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）あるいはＲＤＰ８０６１６を用いる際には高分子中における含有比率は80％以下である必要がある。高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。ただし本実施例の効果を得るためには混合する際の一つの高分子前駆体はナフトールのビニルエステル誘導体である必要がある。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様に閾特性、コントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２６７】本発明は以上の実施例のみならず、さらに改良して明るい大中容量コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２６８】（実施例２９）本発明の第２９の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２９に示す。
【０２６９】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２９０１，２９０８の表面に電極層２９０２，２９０７を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜２９０３，２９０６とした。これら二枚の基板２９０１，２９０８の配向膜２９０３，２９０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２７０】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用し、これに２色性色素としてはＳ−３４４（製品番号，三井東圧染料社製）を９８：２で割合で混合した。引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、液晶２９０５と高分子２９０４とを相分離させた。
【０２７１】このようにして製造された素子は、図３０に示すように電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は68％であり、二つの電極間に10KHz20Vなる交流電界を印加すると、光は遮断され透過率は10％であった。
【０２７２】本実施例の表示素子の動作原理を説明する。図２９に示したように高分子２９０４は基板２９０１，２９０８に対して垂直に配向し、液晶２９０５と同様の屈折率異方性を示し、電界方向での屈折率は1.5 程度である。このため、図２９(a) に示すように電界無印加時には液晶２９０５と高分子２９０４の電界方向での屈折率の差がなくなり、また、２色性色素も液晶２９０５と同方向に配向するため無色となり、透明状態となる。
【０２７３】また、図２９(b)に示すように電界を印加すると高分子２９０４はそのままで液晶２９０５だけ基板２９０１，２９０８に対して水平に配向するために、高分子２９０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに対し、液晶２９０５の屈折率は1.7 程度となる。そのため高分子２９０４と液晶２９０５での屈折率の差は0.2程度となり、また、２色性色素が液晶と同方向に配向するため色素の色に散乱する。
【０２７４】尚、高分子としては液晶と混合してもしかも、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。配向膜はＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）に限らず、ＤＭＯＡＰ、ステアリン酸など、液晶を垂直配向させる物を広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。
【０２７５】液晶はここに示したものに限らず、誘電異方性が負の液晶であればよいのであるが、屈折率異方性が大きい方がコントラストを大きくすることができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。２色性色素はここに示したものに限らないが、２色比の大きいものの方がコントラストを大きくすることができる。
【０２７６】（実施例３０）本実施例は、実施例２９において反射型としたものである。図２９に示す実施例２９において基板２９０８上に形成した電極２９０７を透明導電材料からアルミニウム等の金属材料にしたものである。
【０２７７】本実施例では、実施例２９と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例２９と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０２７８】本実施例のように、電極２９０７に反射層を兼ねさせると、透過状態の部分は裏からの反射により鏡のようになってとても見ずらいので、素子の表面に散乱度の低い散乱板を配置すると良い。また、電極２９０７を通常の透明電極とし、素子の裏側に散乱板付きの反射板を配置しても良い。
【０２７９】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０２８０】本発明は、上記実施例のみならず、ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能となり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２８１】（実施例３１）本発明の第３１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図３１に示す。本実施例は、位相差板３１０８、反射層３１０９を設けたものである。
【０２８２】この素子の作製方法について説明する。先ず、表面の平坦なガラス基板３１０１，位相差板３１０８の表面に透明電極３１０２，３１０７を蒸着法により形成した。位相差板３１０８としては、四分の一波長板を使用した。引続き、ガラス基板３１１０の表面にアルミニウムの反射層３１０９を蒸着法により形成した。透明電極３１０２，３１０の上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％ジメチルアセトアミド溶液を3000r.p.m.で30秒間スピンコートして配向膜３１０３，３１０６とした。この配向膜３１０３，３１０６を130℃にて焼成し、ラビング処理を施した。配向処理としては、配向膜３１０３，３１０６を付けずに、ラビング処理だけでも良い。配向膜３１０３及び配向膜３１０６の配向方向は平行とし、四分の一波長板の光軸は配向処理の方向と４５度の角度をなすように、基板３１０１と位相差板３１０８を配置した。
【０２８３】そして、基板３１０１と位相差板３１０８の配向膜３１０３，３１０６を向かい合わせて、セル厚が5μmになるように固定した。この間隙にビフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃に混合したものを封入した。液晶としては、ＺＬＩ−３９２６（商品名，メルク社製）を使用した。引続き、高分子前駆体と液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、高分子前駆体を効果させると共に液晶３１０５と高分子３１０４として相分離させた。その後、反射層２１０９９を形成した基板３１１０を重ね合わせた。
【０２８４】本実施例に係る素子の動作原理を図３４を参照して説明する。本実施例の素子に入射する自然光３１１１は二つの偏光成分で分かれる。その一つは高分子３１０４の配向方向と平行する偏光３１１２であり、もう一つは高分子３１０４の配向方向と垂直する偏光３１１３である。
【０２８５】この素子に電圧を印加しない場合は、図３４R>４(a) に示すように液晶３１０５と高分子４１０５の屈折率は等しいので、高分子液晶複合層に入射した自然光３１１１は、、反射層３１０９で全反射して、高分子液晶複合層及び位相差板３１０８を往復して通過する。つまり、電圧無印加の状態においては、単なる反射層３１０９により反射するだけである。 この素子に電界を印加すると、図３４(b)に示すように液晶３１０５が電界に応答して液晶分子が電界方向に回転し、液晶３１０５と高分子３１０４の屈折率の差が生じる。偏光３１１２は液晶３１０５と高分子４１０４に対して異常光線であるため、液晶３１０５と高分子３１０４の屈折率の差の為に散乱する。
【０２８６】偏光３１１３は液晶３１０５と高分子３１０４に対して常光線であるため、液晶３１０５と高分子３１０５の屈折率の差に無関係であり、散乱することはない。偏光３１１２は、反射層３１０９の入射の前後において位相差板３１０８を往復して通過する為、偏光方向が９０度回転し、異常光線になって高分子液晶複合層に入射して散乱する。つまり、自然光３１１１に対する散乱効率は、従来の表示素子に比べ倍になる。
【０２８７】上述して製造された本実施例の素子の対向する二枚の電極間に10Vの交流電界を印加して、電気的特性を測定したところ、図３２示す結果が得られた。また、四分の一波長板のないの反射型表示素子について、同様の測定を行なったところ、図３３に示す電気光学特性が得られた。両図に示す結果から明らかなように、本実施例の素子は、従来に比較して散乱効率が優れていることが判る。
【０２８８】本実施例の反射部の構成は、液晶と高分子を基板に水平に配向させる実施例についてはすべて応用できる。
【０２８９】（実施例３２）本実施例は、実施例３１において液晶中に２色性色素を入れたゲストホスト反射型表示素子である。基本的構成は、図３１に示す実施例３１と同様である。但し、液晶の中に２色性色素としてＳ−３４４（製品番号，三井東圧染料社製）を2％添加した。Ｓ−３４４の色素の色は黒色である。
【０２９０】この素子の動作原理を図３６を参照して説明する。この素子に入射する自然光３２１１は二つの偏光成分にで分かれる。一つは高分子の配向方向と平行な偏光３２１２、もう一つは高分子の配向方向と垂直な偏光３２１３である。
【０２９１】この素子に電圧を印加しない場合は、図３６R>６(a)に示すように液晶と高分子の屈折率は等しい。しかし、高分子液晶複合層に入射した自然光３２１１のうち、色素分子の配向方向と同じである偏光３２１２は、黒色の色素であるにＳ−３４４に効率良く吸収され強度は０に近い。一方、高分子液晶複合層に入射した自然光３２１１のうち、色素分子の配向方向と垂直である偏光３２１３は、あまり吸収されず通過する。通過した偏光３２１３は、反射層により反射する前後において位相差板を往復して通過する為、偏光方向は９０度回転される。その後、高分子複合層に入射する時、黒色の色素であるにＳ−３４４に効率良く吸収され強度は０に近い。
【０２９２】この素子に電界を印加すると、図３６(b) に示すように色素分子は液晶分子によって電界方向に回転され、偏光３２１２，３２１３もほとんど吸収されることはない。この為、図３４(b) と同様に、偏光３２１２，３２１３は、高分子液晶複合層を往復して通過する際に、液晶と高分子の屈折率の差により、それぞれ分散する為、本実施例の表示素子は、自然光３２１１に対する散乱効率は従来のものと比べたら倍になる。
【０２９３】上記方法により製造された素子について、電気的特性を測定したところ、図３５に実線で示す結果が得られた。従来の四分の一波長板なしのゲストホスト反射型表示素子について電気光学特性を測定したところ、図３５に破線で示す結果が得られた。この結果から明らかなように、本実施例は、従来に比較し、コントラストが向上し、且つ、閾特性が改善されていることが判る。
【０２９４】（実施例３３）本発明の第３３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子の一方の基板を図３７に示す。本実施例は、四分の一波長板等の位相差板が基板を兼ねるものである。即ち、基板を兼ねる硬い位相差板３３１０に反射層３３０９を蒸着法により形成し、更に、の上に、透明電極３３０７、配向膜３３０６を形成したものである。
【０２９５】本実施例においても、図３２のような反射型表示素子の電気光学特性を示した。この反射型表示素子は、図３１の構造の素子より基板が一枚減るために軽量化でき、様々な応用が考えられる。
【０２９６】以上の実施例に於いて、液晶としては複屈折率異方性Δｎが大きいもの、高分子前駆体としては液晶と良く混ざり、液晶相を取るもので屈折率の良く似たものを用いると良い。液晶と高分子の比率は９５：５から８０：２０の間がよい。これより液晶は多いと応答しなくなり、液晶が少ないと駆動電圧が高く成りすぎる。
【０２９７】（実施例３４）本発明の第３４の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図３８に示す。本実施例は、偏光素子として利用されるものである。
【０２９８】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板３４０１，３４０８の表面に電極層３４０２，３４０７を蒸着法により形成した。これらの電極３４０２，３４０７上にポリイミド（東レ社製のＳＰ７４０の2％ジメチルアセトアミド溶液）をスピンコートして250℃にて焼成し配向膜３４０３，３４０６とした。これら二枚の基板３４０１，３４０８の配向膜３４０３，３４０６を布で一方向にこすって、擦った方向が平行となるように向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。
【０２９９】引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより高分子前駆体を硬化させるとともに液晶３４０５と高分子３４０５として相分離させた。
【０３００】本実施例の動作原理を説明する。図３８に示したように高分子３４０４は液晶３４０５に沿って基板３４０１，３４０８の配向処理方向に対して平行に配向し、液晶３４０５と同様の屈折率異方性を示し、電界方向での屈折率1.5 程度である。そのため電界無印加時には図３８(a) に示すように液晶３４０５と高分子３４０４の電界方向での屈折率の差がなくなり、透明状態となる。
【０３０１】電界を印加すると、図３８(b)に示すように高分子３４０４の配向方向と平行な方向に振動する偏光については、液晶３４０５だけ電界方向に配向するために、高分子３４０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに、液晶３４０５での屈折率は1.7 程度となる。そのため、高分子３４０４と液晶３４０５での屈折率の差は0.2 程度となり、光散乱する。一方、高分子３４０５の配向方向に対して垂直に振動する偏光については、電界を印加しても、高分子３４０４の屈折率も液晶３４０５の屈折率も1.5 程度であり屈折率の差がないために光散乱せず透過する。そのため、高分子３４０５の配向方向に対して垂直に振動する偏光はこの素子を通過することになる。つまり、この素子を偏光素子として利用することができる。
【０３０２】上述した方法により製造された素子の二つの電極間に10KHz ，20Vなる交流電界を印加すると、配向方向に振動する偏光は100％近く散乱され、これに直交する偏光はほとんど透過した。図３９に本発明の偏光素子の電気光学特性図を示す。十分電界を印加すると、一振動方向の偏光が十分散乱され、透過光量が約半分になることがわかる。
【０３０３】尚、高分子としては液晶として混合してもしかも、液晶相を示すものであり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。さらに液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。配向膜はポリイミドに限らず、強いて言えば無くてもよく、液晶が配向する処理であれば広く用いることができる。尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らないが、屈折率異方性の大きい液晶を用いるとコントラストを改善することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０３０４】（実施例３５）本発明の第３５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図４０に示す。本実施例は、実施例３４に係る素子を偏光素子として、偏光方向が互いに直交するように二枚組合せたものである。基本構成は、実施例３４の実施例と同様である。尚、図４０R>０において、黒丸は、配向方向が紙面と垂直方向であることを示す。他の図面においても同様である。
【０３０５】本実施例の動作原理を説明する。電界を印加しない状態においては、図４０(a) に示すように、各偏光素子において高分子３４０４と液晶３４０５の屈折率は等しい為、それぞれ偏光することなく、入射光はすべて通り抜けてくる。
【０３０６】電界印加時では図４０(b) に示すように、入射光のうち一枚目の偏光素子の高分子３４０４の配向方向に平行な偏光は一枚目の偏光素子により散乱され、これと直交する偏光は一枚目の素子を素通りし、二枚目の偏光素子に到達する。二枚目の素子に到達した光の偏光方向は二枚目の素子の配向方向と平行であるため有効に光散乱される。つまり、電界印加時では入射光が完全に散乱されることになる。
【０３０７】本実施例の電気光学特性を図４１に示すた。電界無印加時では透過率75％、電界印加時で透過率1％が得られた。
【０３０８】尚、本発明は、本実施例のみならずＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能となり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどにも応用が可能である。
【０３０９】（実施例３６）本発明の第３６の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図４２に示す。本実施例は高分子前駆体として光硬化型のものを用いたものである。
【０３１０】この表示素子の製作法について説明する。先ず、表面の平坦な透明基板３６０１、３６０８の表面に透明電極３６０２、３６０７を蒸着法により形成した。更に、これらの透明電極３６０２，３６０７の上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m. にてスピンコートして配向膜３６０３，３６０６とした。このように透明電極３６０２，３６０７及び配向膜３６０３，３６０６の形成された透明基板３６０１，３６０８を150 ℃にて焼成した。その後、配向膜３６０３，３６０６の表面をさらし木綿で一方向に擦ることにより、配向処理を施した。擦る方向は二枚の透明基板３６０１，３６０８を組み合わせたときに、ほぼ平行となるようにした。
【０３１１】引続き、二枚の透明基板３６０１，３６０８を、それらの間隙が10μmとなるように固定した。そして、この間隙に二種の高分子前駆体メタクリル酸４−ビフェニルエステル、メタクリル酸４−フロロフェニルエステルと液晶を７：７：８６の割合で100 ℃にて混合してなる液晶高分子複合相を封入した。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、二種類の高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷して、これらを配向した。この状態のまま、室温にて紫外線を照射したところ、二種類の高分子前駆体が重合して硬化することにより、液晶３６０５と高分子３６０４を相分離させた。
【０３１２】このようにして製造された素子の比抵抗を測定したところ、比抵抗は、図４３に実線で示すように2.40×1011Ωcmであった。測定には、横河ヒューレットパッカード社製ＬＣＲメータ４２７２Ａを使用し、透明電極３６０２，３６０７間には、100Hz 、2Vの交流電界を印加した。更に、この表示素子について、電荷保持状態を測定したところ、図４５に実線で示すように電荷保持率は93％であった。電荷保持率とは、電界を印加して一定時間後に解放状態としたときの、電荷の保持される比率とした。電界は、図４４に示すように約14Vの電界を100ms 間隔で60μs 印加した。
【０３１３】一方、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、液晶と高分子前駆体を８５：１５で混合し同様に製作した素子について同様の測定をしたところ、図４３に破線で示すように比抵抗は4.06×1010Ωcmであり、電荷保持率は図４５に破線で示すように32％であった。また、メタクリル酸４−フロロフェニルエステルを高分子前駆体として単独で用いた場合、同様の方法では重合せず素子を作製する事ができなかった。このように高分子前駆体を混合して使う事により、比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。
【０３１４】ここで、高分子前駆体としては、本実施例に限らず、液晶の配列とほぼ同一方向、あるいは別方向の場合でもおおよそ揃った方向に配列する高分子前駆体であれば問題なく使用することができる。また、重合部位としては、光硬化型重合部位として用いることができる全ての官能基が使用できる。
【０３１５】ここで、配向膜としてはポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を或る方向に配向させる力のあるものが使用できる。また、配向膜は必ずしも必要でなく、基板をこすり合わせることにより配向処理を行うだけでも良い。こする材料は木綿に限らない。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。基板の配向処理の方向は特に限定されない。
【０３１６】ここで、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものが良い。また、液晶は誘電異方性が正のものを用いることができる。液晶の含有量は高分子前駆体に対して50〜95％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが不十分となる。本実施例ではカイラル成分を混合していないが、0.1〜1％の範囲でカイラル成分を添加すると、閾特性の向上がみられた。また、高分子前駆体の重合部は光硬化型のものしか用いていないが、熱硬化型のものでも液晶と互いに配向して分散した状態で、相分離するものであるならば用いる事ができる。
【０３１７】（実施例３７）本実施例は、高分子前駆体の一種類として、フッ素原子を含んだビフェニル誘導体を用いたものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（２−フロロ）ビフェニルエステル、メタクリル酸４−ビフェニルエステルとを使用した。これらの高分子前駆体と液晶との割合は、順に７：７：８６とし、その他の条件も前述した実施例３６と同様とした。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディク社製）を使用した。
【０３１８】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率について測定したところ、比抵抗は図４６に実線で示すように4.64×1010Ωcm、電荷保持率は図４７に実線で示すように95％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用いた場合については、比抵抗は図４６に破線で、電荷保持率は図４７に破線でそれぞれ示す。図４６，４７に示すように本実施例の表示素子はこれらの例に比較し、比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。また、メタクリル酸４−（２−フロロ）ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、同様に素子を作製し同様の測定をしたが、高分子前駆体は重合せず素子を作製する事ができなかった。
【０３１９】（実施例３８）本実施例は、高分子前駆体の一種類にナフタレン誘導体を用いたものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステル、メタクリル酸２−ナフチルエステルを用いた。これら高分子前駆体と液晶との割合は、順に７：７：８６の割合とし、その他の条件も前述した実施例３６と同様とした。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディク社製）を使用した。
【０３２０】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率を測定したところ、比抵抗は図４８に実線で示すように1.07×1012Ωcm、電荷保持率は図３９に実線で示すように97％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、メタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、同様に素子を作製し同様の測定をしたところ、比抵抗は、図４８に破線で示すように2.07×1011Ωcm、電荷保持率は図４９R>９に破線で示すように約36％であった。また、もう一種類の高分子前駆体であるメタクリル酸２−ナフチルエステルを単独に用いた場合、同様の方法を用いたが重合せず素子を作製する事ができなかった。
【０３２１】本実施例の表示素子も、これらの例に比較し比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。
【０３２２】（実施例３９）本実施例は、高分子前駆体として、フッ素原子、ナフタレン誘導体の何れも含まないものを用いるものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステル、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを用いた。その他の条件は、前述した実施例３６と同様である。
【０３２３】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率を測定したところ、比抵抗は図５０に実線で示すように3.90×1011Ωcm、電荷保持率は図５１に実線で示すように89％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、高分子前駆体を各々単独で用いた場合は、実施例３６及び３８でも述べたが、確認の為に図５０，５１にも描いた。図５０は比抵抗を示すものであり、メタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステルについては破線で、メタクリル酸４−ビフェニルエステルについては点線で示した。図５１において、単独で用いた場合、両者に電荷保持率の差がないので合わせて破線で示した。
【０３２４】本実施例の表示素子は、従来例に比較し、比抵抗については若干ではあるが改善され、電荷保持率については大幅に改善されている。また、本実施例の表示素子について、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせ駆動させてみたが、フリッカーがありきれいな表示を得る事はできなかった。
【０３２５】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、二枚の基板の間隙についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０３２６】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０３２７】（実施例４０）本発明の第４０の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５２に示す。本実施例では二枚の電極付き基板の間に液晶と高分子を互いに一方向に配向分散した構造を有する反射型の表示素子において、高分子の配向方向が基板の法線と入射光の光軸を含む面に直交するものである。図５２は、電界印加時における概念図である。
【０３２８】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板４００１，４００８の表面に電極４００２，４００７を蒸着法により形成した。これらの電極４００２，４００７上にポリイミド（東レ社製ＳＰ７４０の2％ジメチルアセトアミド溶液）をスピンコートして250℃にて焼成し配向膜４００３，４００６とした。これら二枚の基板４００１、，４００８の配向膜４００３，４００６を布で一方向に擦って配向処理を施し、擦った方向が平行となるように向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＰＮＯＯ１（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、液晶４００５と高分子４００４として相分離させた。この素子の背景としては黒のベルベット布を用いた。
【０３２９】この素子を図５２に示したように配置し、電気光学特性を測定したところ、図５３に示す結果が得られた。入射光４０１１の入射角は基板表面の法線に対して６５度とした。図５３において、横軸は印加電圧（周波数1KHz）、縦軸は完全散乱板を100％反射とした場合の反射率を示す。図５３の中の実線は、高分子４００４の配向方向が基板４００１の法線と入射光４０１１の光軸を含む面、つまり、紙面に直交する場合の電気光学特性を示す。また、図５３の中の破線は、高分子４００４の配向方向が基板４００１の法線と入射光４０１１の光軸を含む面に平行である場合の電気光学特性を示す。同図に示すように、実線の方が破線に比べ特性が良好である。
【０３３０】この理由は、高分子配向型液晶表示素子はその散乱能に異方性がある為である。すなわち、配向方向に振動する偏光に対しては有効に散乱する。そのため、基板の法線と入射光光軸を含む平面に対して直交する偏光に対しては有効に散乱するのである。通常、室内においては天井方向からの光は壁で反射してかなり偏光しており、この偏光は、素子に入射するときに透明基板の界面によりさらに偏光し、この偏光方向が高分子配向方向と一致するように配置すると効率的に散乱するのである。
【０３３１】尚、高分子としては液晶と混合して、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。 用いる配向膜はポリイミドに限らず、配向膜を用いず基板を布で擦るだけでも良い。また、配向処理は液晶が配向する処理であれば広く用いることができる。
【０３３２】尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らないが、屈折率異方性の大きい液晶を用いるとコントラストを改善することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。この液晶の中に２色性色素を混合しておけば、電界無印加時の反射率を減らすことができコントラストを向上させることができる。
【０３３３】（実施例４１）本発明の第４１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５４に示す。本実施例は、実施例４０に係る素子の背面に偏光板４００９，反射板４０１０を配置したものである。基本的構成は、図５２に示す実施例４０と同様である。偏光板４００９は、実施例４０に係る素子の背面に、高分子４００４の配向方向と偏光方向が直交するように配置され、反射板４０１０は、さらにその背面に配置される。図４０において、偏光板４００９は、矢印は偏光方向を示す。
【０３３４】本実施例での電気光学特性を図５５に示す。電界印加時の反射光量は完全散乱板に比べ60％であり、効率的に光を散乱していることがわかる。本実施例によれば、実施例４０に係る素子を通過した光は、偏光板４００９を通過し、反射板４０１０で反射され、再び偏光板４００９を通過して、上記素子を通過する。この光が上記素子を通過して外にでてくるために明るくなると考えられる。
【０３３５】本実施例では、偏光板４００９の偏光方向を高分子４００４の配向方向に対して直交させたが、直交に近い角度で有れば同様の効果が得られる。上記実施例において、偏光板４００９と反射板４０１０、あるいは基板４００８と偏光板４００９と反射板４０１０を一体化しても良い。液晶４００５に２色性色素を混合して、かつ偏光板４００９の偏光方向を高分子４００５の配向方向と平行にすると、電界無印加時は黒くなりコントラストを向上させることができる。
【０３３６】（実施例４２）本発明の第４２の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５６に示す。本実施例は、実施例４０に係る素子の背面に、位相補正板４０１３、減光板４０１４及び反射板４０１０を配置したものである。基本的構成は、図５２示す実施例４０と同様である。位相補正板４０１３は、その配向方向が高分子４００４の配向方向と４５度の角度をなすように、実施例４０に係る素子の背面に配置され、減光板１４、反射板１０は更にその背面に順に配置される。位相補正板の配向方向は、高分子４００４の配向方向に対し４５度でなくとも明るさについては改善効果がある。ここで用いた位相補正板４０１３は、緑の光に対して１／４波長位相のずれる（144nm)補正板であるが、もちろん他の位相補正板でも素子部との位置関係を最適化すれば用いることができる。
【０３３７】図５７に本実施例の表示素子の電気光学特性図を示す。電界印加時の反射光量は完全散乱板に比べ80％であり、先の実施例よりもさらに効率的に光を散乱していることがわかる。本構成によれば、図４０に係る素子を通過した光は、位相補正板４０１３で位相補正され、減光板４０１４、反射板４０１０で反射され、再び減光板４０１４を通過して、再び位相補正板４０１３で位相補正され、偏光方向が９０度回転して上記素子に戻る。そのため、反射板４０１０で反射した光は再び上記素子で効率的に散乱されるためにより明るく見えるのである。減光板４０１４は電界無印加時に素子を黒くみせるために必要である。減光板４０１４は、透過率60％のものを用いたが用途により最適化すれば良い。また、色彩も自由に選べる。
【０３３８】本実施例において、位相補正板４０１３と減光板４０１４、減光板４０１４と反射板４０１０、あるいは位相補正板４０１３と減光板４０１４と反射板４０１０を一体化しても良い。液晶に２色性色素を混合するとコントラストを向上することができる。
【０３３９】本発明は、上記実施例のみならずＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能であり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブなどにも応用が可能である。
【０３４０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明は、液晶高分子複合層において液晶及び高分子を一定方向に配向させることにより、電界無印加時に良好な透明状態を実現できるようになった。これを車窓などに用いれば、電界が印加されなくなったときに透明となる、いわゆるフェールセイフな調光窓ガラスとなり安全である。さらに、液晶中にカイラル成分を添加することにより、電圧印加時に良好な散乱状態を実現することが可能となり、同時に閾特性も良好となり、電圧を上下した際にみられる応答におけるヒステリシスも低減された。更に、反射層を設けることにより、駆動電圧の低いコントラストの良好な視認性の良い反射型液晶表示素子を提供することが可能となり、この表示素子を用いて大容量表示体を提供することも可能となった。
【０３４１】また、高分子前駆体を改良し、高分子前駆体を少なくとも２種類以上用いることにより、素子作製後の比抵抗を改善し、電荷保持率も同時に改善する事ができた。また、２色性色素を液晶中に混合することにより、電界無印加時に良好な透明状態、電圧印加時に良好な着色散乱状態を実現することが可能となった。また、この電界制御型偏光素子を用いてコントラストの良好な視認性の良い明るい表示素子を提供することも可能となった。本発明を用いれば通常は普通のサングラスで電界印加により偏光をカットできる防眩偏光サングラスを作ることも容易である。
【０３４２】本発明は、高分子分散型液晶素子の単純マトリックス型表示素子への応用の可能性を広げる基本的な技術であり、また、同時にアクティブマトリックス型表示素子との組み合わせによる大容量表示の可能性を広げる基本的な技術でもある。
【０３４３】本発明は、高分子分散型液晶表示素子の単純マトリックス型表示素子への応用の可能性を広げる基本的な技術であり、また、同時にアクティブマトリックス型表示素子との組み合わせによる大容量表示の可能性を広げる基本的な技術でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例２に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例２における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４】従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例５に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図６】本発明の実施例６に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図７】本発明の実施例７に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図８】本発明の実施例７における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図９】従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例８における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例９における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例１１に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１３】本発明の実施例１２に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１４】本発明の実施例１３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作を示す。
【図１５】本発明の実施例１８に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１６】本発明の実施例１９に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１７】本発明の高分子分散型液晶表示素子の製造方法に係る製造装置の一実施例を示す概念図である。
【図１８】本発明の実施例２０に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図１９】本発明の実施例２０の高分子分散型液晶表示素子における断面の電子顕微鏡写真を示す説明図であり、倍率５万倍、基板表面４５度の角度で見おろした。ラビング方向は縦方向である。
【図２０】本発明の実施例２０における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２１】本発明の実施例２３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図２２】本発明の実施例２３における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２３】前述した実施例における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例２５に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図２５】本発明の実施例２５における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例２７に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図２７】本発明の実施例２７における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２８】前述した実施例における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例２９に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３０】本発明の実施例２９における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３１】本発明の実施例３１に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、図中(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３２】四分の一波長板を使用する本発明の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３３】四分の一波長板を使用しない従来の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３４】本発明の実施例３１における高分子分散型液晶表示素子の光学原理を示す説明図である。
【図３５】反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフであり、図中実線は四分の一波長板を使用する本発明の場合、図中点線は四分の一波長板を使用しない従来の場合を示す。
【図３６】本発明の実施例３２における高分子分散型液晶表示素子の光学原理を示す説明図である。
【図３７】本発明の実施例３３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図３８】本発明の実施例３４に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３９】本発明の実施例３４における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４０】本発明の実施例３５に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図４１】本発明の実施例３５における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４２】本発明の実施例３６に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図４３】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示す図であり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３６について、また、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４４】本発明の高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を測定する際に印加した電圧波形を示すグラフであり、約14Vの電界を100mS 間隔でプラスとマイナスに交互に60μs 時間印加し、印加後に解放状態としたものである。
【図４５】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３６について、点線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４６】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３７について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４７】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３７について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４８】高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３８について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４９】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３８について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５０】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３９について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５１】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３９について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５２】本発明の実施例４０に係る高分子分散型液晶表示素子を示す概念図であり、液晶の配向方向は電界印加時の方向に一致している。高分子は紙面に対して垂直方向に細長い楕円体であり、配向方向は紙面に対して垂直方向である。
【図５３】本発明の実施例４０における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフであり、実線は入射光が図５２に示す方向から入射した場合について、破線は入射光が基板の法線方向に関して９０度回転した方向から入射した場合について示す。
【図５４】本発明の実施例４１における高分子分散型液晶表示素子を示す概念図であり、偏光板は矢印方向に偏光している。
【図５５】本発明の実施例４１における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５６】本発明の実施例４２に係る高分子分散型液晶表示素子を示す概念図である。
【図５７】本発明の実施例４２における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５８】従来の高分子分散型液晶高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【符号の説明】
１０１，３０１，５０１，６０１，７０１，１１０１，１２０１，１３０１，１８０１，１９０１、２００１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１，３４０１，３６０１，４００１ 基板
１０２，３０２，５０２，６０２，７０２，１１０２，１２０２，１３０２，１８０２，１９０２、２００２，２３０２，２５０２，２７０２，２９０２，３１０２，３４０２，３６０２，４００２ 電極
１０３，３０３，５０３，６０３，７０３，１１０３，１２０３，１３０３，１８０３，１９０３、２００３，２３０３，２５０３，２７０３，２９０３，３１０３，３４０３，３６０３，４００３ 配向膜
１０４，３０４，５０４，６０４，７０４，１１０４，１２０４，１３０４，１８０４，１９０４、２００４，２３０４，２５０４，２７０４，２９０４，３１０４，３４０４，３６０４，４００４ 高分子
１０５，３０５，５０５，６０５，７０５，１１０５，１２０５，１３０５，１８０５，１９０５、２００５，２３０５，２５０５，２７０５，２９０５，３１０５，３４０５，３６０５，４００５ 液晶
１０６，３０６，５０６，６０６，７０６，１１０６，１２０６，１３０６，１８０６，１９０６、２００６，２３０６，２５０６，２７０６，２９０６，３１０６，３３０６，３４０６，３６０６，４００６ 配向膜
１０７，３０７，５１１，７０７，１１１１，１３０７，１８１１，２００７，２３０７，２５０７，２７０７，２９０７，３１０７，３３０７，３４０７，３６０７，４００７ 電極
１０８，３０８，５０８，６０８，７０８，１１０８，１２０８，１３０８，１８０８，１９０８、２００８，２３０８，２５０８，２７０８，２９０８，３１１０，３４０８，３６０８，４００８ 基板
５０９，６０９，１１０９，１２０９，１８０９ 画素電極
５１０，１０，１１１０，１８１０ 絶縁層
６１３，１２１３，１９１３ ソース電極
６１４，１２１４，１９１４ ドレイン電極
６１５，１２１５，１９１５ 半導体層
６１６，１２１６，１９１６ ゲート絶縁層
６１７，１２１７，１９１７ ゲート電極
２００９ 紫外線照射装置
３１０８，３３１０ 位相差板
３１０９，３３０９ 反射層
３１１１，３２１１ 自然光
３１１２，３２１２ 偏光
３１１３，３２１３ 偏光
４００９ 偏光板
４０１０ 反射板
４０１１ 入射光
４０１２ 散乱光
４０１３ 位相補正板
４０１４ 減光板
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶と高分子を互いに分散させた高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法に関し、コンピュータディスプレイあるいはビデオプロジェクター等に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、社会生活の場へのコンピュータの導入にともない、マンマシンインターフェイスの開発が加速されている。特にコンピュータディスプレイの分野が最も開発が急がれるところであるが、いまだにツイストネマチック型液晶表示素子に頼っているのが現状である。この表示素子は、二枚の偏光板を使用する為、入射光の利用効率が低く、表示が暗いという欠点がある。
【０００３】そこで、最近、偏光板が不要で、液晶と高分子の屈折率の差を利用した高分子分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal)の表示素子が開発されている。この高分子分散型液晶表示素子は、液晶と高分子を互いに分散させて、これらを相分離させた表示素子である。その動作原理は、電界の印加又は除去により、両者の屈折率が一致すると、光の透過する透明状態となり、両者の屈折率が相違すると、光の散乱する白濁状態（半透明状態）となるものである。
【０００４】従来の高分子分散型液晶表示素子を、図５８R>８に示す（アメリカ特許3600060 等参照）。この高分子分散型液晶表示素子は、液晶高分子複合層を二枚の透明基板０１，０８の間に挟持したものであり、二枚の透明基板０１，０８の内側面には透明電極０２，０７が夫々形成されている。液晶高分子複合層は、液晶０５の微粒子が高分子０４中に分散したものであり、液晶０５と高分子０４とが相分離した状態にある。液晶０５は、正の誘電異方性を有し、電界が印加されると、電界方向に揃う。液晶０５は、電界が印加されないときには、無秩序に配向しているために屈折率が常光屈折率（1.5 程度）と異常光屈折率（1.7 程度）の平均である1.6 程度である。高分子０４は、無秩序に配向した状態で硬化しているために、その屈折率は1.5 程度である。図中において、矢印は配向方向が無秩序であることを示す。
【０００５】このように、液晶０５と高分子０４との界面には、0.1 程度の屈折率の差があるため、電界無印加時においては、図５８(a) に示すように、図中上方から液晶高分子複合層に入射した光は散乱状態となり、素子は白濁状態（半透明状態）となる。但し、入射した光の全てが散乱するではなく、液晶分子の配向方向に対して平行方向の偏光が散乱する。
【０００６】また、図５８(b) に示すように透明電極０２，０７の間に電源を接続し、液晶高分子複合層に電界を図中上下方向に印加した時には、液晶０５は電界方向に揃うため、電界方向において、その屈折率は1.5 程度となり、高分子０４の屈折率に一致又は近似する。この為、電界印加時においては、電界方向から高分子液晶混合層に入射した光は散乱せず通過し、素子は透明状態となる。
【０００７】又、上記説明では、電界無印加時においては、素子は白濁状態となり、電界印加時においては透明状態となるとしていたが、液晶、高分子の種類、組合せを調整することにより、その逆の動作をさせることも可能である。
【０００８】即ち、電界を無印加時において、液晶と屈折率と高分子の屈折率とを一致又は近似させると、入射した光は液晶高分子複合層を散乱することなく透過し、そのため、素子は透明となる。また、電界印加時において、液晶を電界方向に揃わせることにより、電界方向において、液晶の屈折率と高分子の屈折率の差を大きくすると、入射した光は液晶と高分子との界面で散乱し、この為、素子は白濁状態となる。
【０００９】尚、ここでは液晶と高分子の屈折差を利用する原理を示したが、この原理と異なる原理により透明、白濁状態となる高分子分散型液晶表示素子の例もある。例えば、ビフェニル骨格の側鎖を有するメタクリル酸エステル等の高分子と液晶のを混合し、紫外線を照射してなる液晶高分子複合層において、電界を印加して白濁する現象は、このような原理では説明がつかない。
【００１０】更に、２色性色素を添加した高分子液晶複合表示素子も開発されている（1990Society for Information Display International Symposium digest of technology Papers、講演番号12.1, May 1990）。この高分子分散型液晶表示素子は、二枚の透明基板間で狭持される液晶高分子複合層における液晶中に、２色性色素を添加したものである。この素子では、電界を印加しないとき、液晶と高分子とが屈折率に差がある為、入射した光は散乱する。ここで、２色性色素は液晶と同様に無秩序に配向しているために、散乱した光により、色素の色が観察される。また、この素子に電界を印加すると、色素を含む液晶が電界方向に揃い、電界方向において、液晶と高分子との界面に屈折率の差が無くなり、素子は透明となる。この素子の裏面には、背景として色紙を置くのが一般的である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の高分子分散型液晶表示素子は、液晶の微粒子が高分子中に分散しており、しかも、高分子が無秩序に配向しているため、液晶と高分子との屈折率を一致させるときでも、十分な透過状態が得られず、完全な透明状態とならなかった。また、液晶の粒子径が不揃いのため、表示品質が均一でなく、信頼性に欠けていた。更に、電界無印加のときには、液晶も無秩序に配向している為、各液晶分子は電界に対する応答が不揃いとなり、素子全体としての透過率特性の閾特性が急峻でなかった。
【００１２】また、高分子の屈折率1.5 と、液晶の平均屈折率1.6 との差が小さい為、液晶と高分子との屈折率を異ならせるときでも、十分な散乱状態とならず、完全な不透明とならなかった。散乱度を稼ぐために、液晶高子複合層を厚くすると、駆動電力が数十ボルトと高くなる問題も生じる。
【００１３】更に、従来の表示素子は、閾特性の急峻度が低いため、コントラストがとれないという問題がある。例えば、走査線数の数としては、単純マトリックス駆動では３本が限界であり、大容量表示素子として電圧駆動する際にはアクティブ素子、例えば、ＴＦＴ(thin film transistor)素子あるいはＭＩＭ(metal inslatormetal)素子などを用いる必要があった。
【００１４】また、２色性色素を添加した高分子液晶表示素子の場合には、電界の印加又は除去により、透明状態か色素の色を切り替えて表示するのであるが、表示が奥まって見える。また、色素の含量を増やすと表示が暗くなり、駆動電圧も高くなるなどの課題を有している。
【００１５】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、液晶及び高分子を同一方向に配向させることにより、閾特性の優れたコントラストの良好な明るい高分子分散型液晶表示素子を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、駆動電圧の低いコントラストの良好な視認性の良い反射型の高分子分散型液晶表示素子を提供することであり、さらにこの表示素子を用いて大容量表示体を提供することにある。本発明の更に他の目的は、比抵抗が高く、電荷保持特性の優れた高分子分散型液晶表示素子を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、このような高分子分散型液晶表示素子を、容易な方法により、安定して製造することのできる製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は、液晶と高分子とから液晶高分子複合層を一対の基板間に挟持してなる液晶表示素子において、前記基板のうち一方の基板に位相差板が配置され、この位相差板の表面に反射層が配置されてなることを特徴とする。本発明の前記位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度をなすことを特徴とする。本発明は、前記位相差板として四分の一波長板を用いることを特徴とする。
【００１７】ここで、前記液晶高分子複合層は二枚の基板の間に挾持され、また、該二枚の基板の内側面に透明電極を有するか、或いは、一枚の基板上に形成され、該一枚の基板は表面に透明電極を有し、また、前記液晶高分子複合層の上面には透明電極が形成されるものとすることができる。また、前記液晶は正の誘電異方性を有し、前期液晶及び前記高分子は電界の無印加時には前記基板と平行方向に配向するか、或いは、負の誘電異方性を有し、前記液晶及び前記高分子は電界の無印加時には前記基板と垂直方向に配向するものとすることができる。
【００１８】また、前記二枚の基板の少なくとも一方の内側面には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施されるか、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されることが望ましい。更に、前記二枚の基板のうちの一方には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は重合して高分子となる高分子前駆体を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施され、前記二枚の基板のうちの他方には、前記液晶及び液晶相の前記高分子又は高分子を構成する高分子前駆体を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されることが望ましい。尚、前記配向処理として配向膜が形成されてもよい。
【００１９】ここで、前記二枚の基板のうちの一方は、内側面に反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。また、前記一枚の基板は、反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。
【００２０】また、前記液晶は、カイラル成分を含有するネマチック液晶でもよく、また、２色性色素を含んでもよい。
【００２１】更に、前記高分子は、ビフェニル側鎖を含有する高分子、紫外線硬化型高分子、熱硬化型高分子、熱可塑型高分子、高分子液晶とすることができ、また、前記高分子は、前記液晶との共溶媒を有し、相溶した状態で液晶相をとるものとすることができる。更に、前記高分子は重合部と芳香環部を有する高分子前駆体を少なくとも二種類以上重合してなるものとすることができる。
【００２２】また、前記高分子前駆体の少なくとも一種類は、芳香環部あるいは芳香環部に付随する側鎖上にフッ素原子を含有しているか、芳香環部にナフタレン、フェニルあるいはビフェニルおよびこれらの誘導体を含んでいるものとすることができ、前記高分子前駆体が紫外線により重合して硬化するものとすることができる。更に、前記液晶高分子複合層と反射層との間に位相差板を配置し、この位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度を成し、更に、この位相差板として、四分の一波長板を用いても良い。この位相差板の表面には透明電極が蒸着されていても良い。前記反射層は位相差板の表面に蒸着されていても良い。
【００２３】前記液晶高分子複合層における液晶及び高分子の配向方向が互いに直交するように二枚の高分子分散型液晶表示素子を重ね合わせても良く、また、前記高分子の配向方向は、前記基板の法線と入射光の光軸を含む面に直交する方向であることが望ましい。更に、前記基板の背面に偏光板及び反射板を配置し、或いは、前記基板の背面に位相補正板、減光板及び反射板を配置するようにしても良い。
【００２４】前記目的を達成する本発明の高分子分散型液晶表示素子の製造方法に係る構成は液晶と熱可塑性高分子とを相溶して混合すると共に前記液晶及び高分子を液晶相にて同一方向に配向させ、その後、前記高分子を冷却硬化させることにより、前記液晶と前記高分子とを配向状態を保ったまま相分離するか、或いは、液晶と高分子前駆体とを相溶して混合すると共に前記液晶及び高分子前駆体を液晶相にて同一方向に配向させ、その後、前記高分子前駆体を重合し高分子として硬化させることにより、前記液晶と前記高分子とを配向状態を保ったまま相分離することを特徴とする。このとき２枚の基板あるいは１枚の基板を利用できる。また、これらの基板の少なくとも１枚に配向処理を施すことが望ましい。
【００２５】ここで、前記高分子が最もよく光散乱する粒径 0.1〜10μmとなる条件で相分離する速度を調整することが望ましい。
【００２６】ここで、前記高分子前駆体としてビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステルあるいはこれら化合物の誘導体を用いることができ、また、ナフトールのメタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステルあるいはこれら化合物の誘導体を用いることが可能である。また、前記高分子前駆体として前記エステルにビフェノールのメタクリル酸エステル誘導体あるいはアクリル酸エステル誘導体を混合したものを使用しても良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の第１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１に示す。同図に示すように二枚の透明な基板１０１、基板１０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子１０４の粒子が液晶１０５中に分散して相分離した状態となっている。高分子１０４としては、液晶相の状態において液晶１０５と相溶して、その後、硬化する際に、液晶１０５と相分離するものが使用される。液晶１０５としては、電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。二枚の基板１０１，１０８は、内側面にそれぞれ透明電極１０２，１０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜１０３，１０６が形成されている。
【００２８】配向膜１０３，１０６は、二枚の基板１０１，１０８の間に相溶して封入された液晶１０５び液晶相の高分子１０４を、当該基板１０１，１０８と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子１０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子１０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶１０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【００２９】従って、電界を印加していない場合には、高分子１０４と液晶１０５の配向方向は、基板１０１，１０８に対して平行方向に一致する状態となり、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、上記素子は透明状態となる。
【００３０】また、透明電極１０２，１０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶１０５の配向方向が電界方向に揃うため、電界方向において、液晶１０５と高分子１０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、素子は白濁状態となる。
【００３１】尚、高分子１０４としては、液晶相の高分子前駆体を二枚の基板１０１，１０８の間に封入した後、この液晶相の高分子前駆体を重合したものでも良い。また、本実施例の液晶高分子複合層では、高分子１０４の粒子が液晶１０５中に分散しているが、これと逆に、液晶１０５の粒子が高分子１０５中に分散するようにしても良い。
【００３２】次に、上記高分子分散型液晶表示素子の作製法について説明する。
【００３３】先ず、二枚の透明な基板１０１，１０８の表面に、透明電極１０２，１０７を蒸着法により形成した。更に、透明電極１０２，１０７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜１０３，１０６とした。その後、配向膜１０３，１０６の形成された二枚の基板１０１，１０８を150 ℃にて焼成した。焼成後、配向膜１０３，１０６の表面に配向処理を施した。配向処理として、さらし木綿で配向膜１０３，１０６の表面を一方向に擦るラビング(rubbing) 処理を行なった。擦る方向は二枚の基板１０１，１０８を組み合わせたときに擦る方向が平行となるようにした。
【００３４】これら二枚の基板１０１，１０８の配向膜１０３，１０６を向かい合わせて間隙が10μmになるように固定した。以下、この隙間をセル厚と呼ぶ。この間隙中に高分子前駆体と液晶を１：１０の割合で相溶して混合したものを封入した。ここでは、高分子前駆体としてはパラフェニルフェノールメタクリル酸エステル、液晶としてはＰＮ００１（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷し、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合して硬化させると共に液晶１０５と高分子１０４として相分離させた。
【００３５】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。
【００３６】図１に示す高分子１０４、液晶１０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【００３７】従って、電界無印加時には、液晶１０５が高分子１０４と同方向に配向している為、基板１０１，１０８と垂直方向な方向における液晶１０５と高分子１０４の屈折率は一致する。従って、この時この素子は、ほとんど透明な状態となり、透過率は80％となった。液晶及び高分子が無秩序に配列する従来例では、透過率が60％程度であるので、本実施例のように高分子及び液晶を配向すると透過率がかなり改善されることが判る。
【００３８】一方、電極１０２，１０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子１０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶１０５だけが電界方向、つまり、基板１０１，１０８に対して垂直な方向に配向する。このため、基板１０１，１０８と垂直な電界方向において、高分子１０４の屈折率は1.7 程度のままであるのに対し、液晶１０５の屈折率は1.5 程度となる。
【００３９】従って、電界方向における高分子１０４と液晶１０５での屈折率の差は0.2 程度となり、基板１０１，１０８と垂直な方向から入射した光は散乱することになる。この為、この時この素子は、電界方向において、白濁する。二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、白濁状態となった。光透過状態と光散乱状態とのコントラストは、50：１以上と良好な値が得られた。
【００４０】尚、上記実施例においては、配向膜１０３，１０６としてポリイミドを使用していたが、本発明は、これに限るものではなく、液晶１０５及び液晶相の高分子１０４、つまり、物理的な意味での液晶を配向させる力のある配向膜を広く使用することができる。配向処理としては、配向膜を利用するものに限らず基板上をこするだけでない。また、物理的な意味での液晶を配向できる磁気的、電気的処理等も用いられる。
【００４１】また、液晶１０５としては、コントラストを向上させる為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものが好ましい。液晶１０５の含有量は、全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。高分子１０４としては、高分子主鎖にベンゼン骨格あるいはビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く使用することができる。
【００４２】（実施例２）本実施例は、高分子として熱可塑性のα−メチルスチレンを、また、配向膜としてポリビニルアルコールを用いた例である。その素子の基本的構造は、図１に示す実施例１と同様である。
【００４３】この高分子分散型液晶素子の製作法について説明する。
【００４４】先ず、二枚の基板にポリビニルアルコールの2％水溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とし、更に、100 ℃にて焼成した。次に、液晶と高分子を、３：１の割合で混合し、この混合物を150 ℃にて、前述した二枚の基板間に封入した。高分子としてはα−メチルスチレン（屈折率1.61）、液晶としてはＳＳ−５００８（製品番号，チッソ社製、異常光屈折率1.60）を使用した。引続き、高分子及び液晶の混合物を冷却することにより、これらを配向させ、高分子を硬化すると共に液晶と高分子を相分離させた。
【００４５】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率60％が得られた。配向処理しない従来例では、透過率が50％程度であるので、本実施例はかなり改善されていることが判る。
【００４６】また、二つの電極間に10KHz,60Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。また、コントラストは、１５：１以上と良好な値が得られた。
【００４７】尚、上記実施例では、配向膜としてポリビニルアルコールを使用したが、先に示したポリイミドなど、液晶を配向させる力のあるものを広く使用することができる。また、液晶としては、コントラストを向上させるためには、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよく、さらに液晶の異常光屈折率が高分子の屈折率に近いものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。これより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。更に、高分子としては、本実施例で使用した熱可塑性高分子の他、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子なども同様に用いることができる。
【００４８】更に、スイッチング素子を組み合わせても同様の効果が得られる。また、以上の実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は二枚の基板の双方に形成する必要はなく、一方の基板だけでも有効である。更に、配向処理としては、配向膜によるものに限らず基板をこするだけでない。また、物理的な意味での液晶を配向させる電気的、磁気的手段を使用することが出来る。
【００４９】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【００５０】（実施例３）本発明の第３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２に示す。本実施例は、カイラル成分を含有するネマチック液晶を使用するものである。即ち、同図に示すように二枚の透明な基板３０１、基板３０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子３０４とネマチック液晶３０５とが互いに捩じれて相分離した状態となっている。高分子３０４としては、液晶相の状態においてネマチック液晶３０５と相溶して分散し、その後、硬化する際に、液晶３０５と相分離するものが使用される。ネマチック液晶３０５としては、電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。
【００５１】ネマチック液晶３０５には、カイラル成分が添加されている。高分子３０４とネマチック液晶３０５が相互に捩れたいるのは、カイラル成分を添加した為と考えられる。二枚の基板３０１，３０８は、内側面にそれぞれ透明電極３０２，３０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜３０３，３０６が形成されている。配向膜３０３，３０６は、二枚の基板３０１，３０８の間に相溶して封入されたネマチック液晶３０５及び液晶相の高分子３０４を、当該基板３０１，３０８と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。
【００５２】高分子３０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子３０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶３０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃う。
【００５３】従って、電界を印加していない場合には、高分子３０４とネマチック液晶３０５の配向方向は、基板３０１，３０８と平行方向に一致し、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、この素子は透明状態となる。ネマチック液晶３０５にカイラル成分を混合しないと、基板３０１，３０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶３０５の動き得る平面、つまり、図２における紙面と平行な面に振動方向を持つ偏光のみ変調を受けるため、コントラストを十分に向上させることができない。
【００５４】本実施例のようにカイラル成分をネマチック液晶３０５に混合すると、基板３０１，３０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶３０５の動き得る平面に対して平行以外の方向に振動方向を持つ偏光に対しても有効に変調がかかるために、十分にコントラストを向上させることができる。
【００５５】また、透明電極３０２，３０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶３０５の配向方向が電界方向に揃うため、電界方向において、液晶３０５と高分子３０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、この素子は白濁状態となる。
【００５６】次に、上記高分子分散型液晶表示素子の作製法について説明する。
【００５７】先ず、二枚の透明な基板３０１，３０８の表面に透明電極３０２，３０７を蒸着法により形成した。更に、透明電極の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜３０３，３０６とした。その後、配向膜３０３，３０６の形成された二枚の基板３０１，３０８を150 ℃にて焼成した。焼成後、配向膜３０３，３０６の表面に配向処理を施した。配向処理として、さらし木綿で配向膜３０３，３０６の表面を一方向に擦るラビング処理を行なった。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。
【００５８】これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて間隙10μmになるように固定した。この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。高分子前駆体としては、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを、ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、高分子及びネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させた。その後、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合させて硬化させると共に液晶と高分子としてを相分離させた。
【００５９】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、図３に示すように透過率は80％となった。
【００６０】また、二つの電極３０２，３０７間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、高分子３０４と液晶３０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は図３に示すように1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、図４に示すように透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００６１】また、本実施例では、液晶にカイラル成分を添加した為、電圧を変化に対する透過光量の変化を示す閾特性も格段に改善され、閾特性の急峻性β＝1.34が得らた。この為、単純マトリックス駆動において走査線数は16本が可能であった。
【００６２】尚、配向膜としては上記実施例で使用したポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させることができるものを広く使用できる。また、配向処理は一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には、互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化することが望ましい。液晶としては、コントラストの向上の為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【００６３】液晶に混入させるカイラル成分は、ここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内であることが望ましい。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００６４】尚、高分子としては、高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く使用することができる。液晶分子と同様の骨格を有する高分子も、同様に用いることができる。
【００６５】（実施例４）本実施例は、実施例３において反射型とした場合についての例を示す。基本的構成は、図２に示す実施例３と同様である。ただ、実施例３において一方の基板３０８上の電極３０７として透明導電材料に代えて、アルミニウム等の金属材料を使用するものである。従って、素子に入射した光は、反射層である電極３０７で反射するため、高分子液晶複合層を往復して通過することになる。
【００６６】本実施例では、一方の電極３０７が反射層を兼ねる為、実施例３と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができ、コントラストが２倍となった。また、実施例３と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため、駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚7μmで駆動電圧7Vとすることができた。
【００６７】本実施例では、電極３０７が反射層を兼ねていたが、電極３０７の他に反射層を付加するようにしても良い。
【００６８】（実施例５）本発明の第５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ(metal inslater metal)素子を組み合わせたものである。ＭＩＭ素子は、アクティブ素子の一つであり、非線型的な抵抗特性を有する。基本構成については実施例３に同じである。
【００６９】この素子の作製法について説明する。実施例３と異なる点は基板５０８にＭＩＭ素子を形成した点である。即ち、基板５０８の表面に電極５１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層５１０とした。この上に反射層を兼ねる画素電極５０９としてアルミニウムを蒸着した。更に、この上に配向膜５０６としてポリイミドを塗布し、焼成し、配向処理を施した。配向膜５０６には、配向処理としてはラビング処理を組み合わせた。配向処理としては、これに限らず、斜方蒸着法を用いることもできる。こうして作製したＭＩＭ素子を形成した基板５０８と透明電極５０２、配向膜５０３を形成した基板５０１とを対向させ、セル厚7μmに固定して周囲をモールドした。
【００７０】この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリル酸エステル、ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、ネマチック液晶と高分子前駆体との混合物を徐冷し、その後、室温にて紫外線を照射して、高分子前駆体を重合して高分子として硬化させると共に液晶と高分子を相分離させた。
【００７１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【００７２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子５０４と液晶５０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００７３】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。尚、配向膜としてはポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させる力のあるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化することが望ましい。
【００７４】液晶としては、コントラストを向上させる為に、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、混合した場合の液晶のピッチを決める旋回能が重要である。
【００７５】すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内であることが望ましい。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００７６】尚、高分子としては、高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。あるいは液晶分子と同様の骨格を有する高分子であれば同様に用いることができる。
【００７７】本実施例では、反射膜を兼ねる電極５０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板５０８に設けたが、基板５０８と対向する基板５０１の電極５０２上に反射層をかねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
【００７８】（実施例６）本発明の第６の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図６に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ(thin film transistor)素子を組み合わせたものである。基本構成については実施例３に同じである。実施例３と異なる点は基板６０８にＴＦＴ素子を形成した点である。
【００７９】この素子の製作法について説明する。先ず、基板６０８の表面にゲート電極６１７を形成して、その上にゲート絶縁層６１６を設けて、さらに半導体層６１５、ドレイン電極６１４、ソース電極６１３、反射層を兼ねる画素電極６０９を形成した。この素子基板の上に配向膜６０６を形成して配向処理を施した。基板６０１については、電極６０２を形成してその上に配向膜６０３を形成して配向処理を施した。この配向処理は、基板を擦る方法の他、斜方蒸着法ＬＢ膜法などを用いることもできる。次に、これらの二枚の基板６０１，６０８を配向処理方向がほぼ平行となるように組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【００８０】この間隙に高分子前駆体とネマチック液晶とを１：１０の割合で100 ℃にて混合して封入した。高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリル酸エステルを、ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。ネマチック液晶には、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、高分子前駆体とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させた。その後、室温にて紫外線を照射して高分子前駆体を重合して高分子とすると共にネマチック液晶と高分子を相分離させた。
【００８１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【００８２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子６０４と液晶６０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、透過率は40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。
【００８３】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【００８４】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化する必要がある。
【００８５】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【００８６】液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００８７】高分子としては、は高分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。あるいは液晶分子と同様の骨格を有する高分子であれば同様に用いることができる。
【００８８】上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されれば、透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されなくても、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのままで透過型でＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【００８９】以上の実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【００９０】本発明は、上記実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【００９１】（実施例７）本発明の第７の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図７に示す。本実施例では、熱硬化型高分子としてエポキシ系樹脂を用いたものである。基本的構成ついては、図２に示す実施例３と同様である。
【００９２】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板７０１，７０８の表面に電極７０２，７０７を蒸着法により形成した。これらの電極７０２，７０７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜７０３，７０６とした。このように配向膜７０３，７０６の形成された基板７０１，７０８を150 ℃にて焼成した。その後、この配向膜７０３，７０６の表面をさらし木綿で一方向に擦ることにより配向処理を施した。配向処理は、ラビング処理の他配向膜なしでラビングする方法、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、物理的な液晶を基板７０１，７０８と平行に配向する手段が用いられる。擦る方向は二枚の基板７０１，７０８を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板７０１，７０８の配向膜７０３，７０６の表面を向かい合わせ、セル厚が10μmになるように固定した。
【００９３】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とをを１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シエル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、更に、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶７０５と高分子７０４とを相分離させた。図７R>７中において、矢印は高分子７０４，液晶７０５の配向方向を示す。他の図面においても同様である。
【００９４】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図７(a) に示すように電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、図８に示すように透過率は80％となった。また、図７(b) に示すように二つの電極７０２，７０７間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子７０４と液晶７０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は図８に示すように1％であった。カイラル成分を添加しない場合は、図９に示すように透過率が40％程度であるので、本実施例では、透過率がかなり改善されていることが判る。また、電圧を変化したときの透過光量の変化を示す閾特性も格段に改善されている。
【００９５】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。
【００９６】液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【００９７】高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で硬化重合できる熱硬化型高分子であれば同様に用いることができる。たとえば、４，４′−ｎ−プロピルビフェニル−ω，ω′−ジイソシアネートとビフェニルのジオールを混合し重合させることもできる。理想的には液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であれば同様に用いることができる。
【００９８】（実施例８）本実施例では、熱可塑型高分子として熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを用いたものである。基本的な構成は、図７に示す実施例７と同様である。
【００９９】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。
【０１００】これらの基板を150 ℃にて焼成した。その後この配向膜の表面をさらし木綿で一方向に擦った。配向処理は、ここに示したラビング処理の他、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。
【０１０１】これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＲＤＰ８０６１６（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温とすることにより相分離させると共に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを硬化させた。
【０１０２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図１０に示すように電圧無印加の状態において、透過率は20％であった。
【０１０３】また、二つの電極間に10KHz,6Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は、図１０に示すように1％であった。この特性はそれほど良好な特性ではないが、熱可塑樹脂の構造を最適化すれば、更に特性の向上が期待される。具体的にはビフェニル基を側鎖あるいは主鎖に導入するなど、液晶分子となじみやすい骨格を導入すれば良い。
【０１０４】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。また、カイラル成分、例えば、Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を添加すると、閾特性の向上及びコントラストの向上の効果が確認された。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。
【０１０５】尚、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、使用温度よりも高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を相分離できる熱可塑性高分子であれば同様に用いることができる。
【０１０６】（実施例９）本実施例は、高分子液晶としてシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図７に示す実施例７と同様である。
【０１０７】素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板１及び基板８の表面に電極２及び電極７を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を150 ℃にて焼成した。その後この配向膜表面をさらし木綿で一方向に擦った。配向処理は、ここに示したラビング処理の他、斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０１０８】この間隙に、化１に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶とネマチック液晶を120℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。
【０１０９】
【化１】
【０１１０】引続き、側鎖型高分子液晶とネマチック液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶とを相分離させた。
【０１１１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、図１１に示すように電圧無印加の状態において、透過率は80％であった。
【０１１２】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は、図１１に示すように1％であった。この特性は、図９R>９に示すカイラル成分を添加していない従来例に比べ、格段に改良されている。カイラル成分がなくとも表示は可能であるが特性は劣る。
【０１１３】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。また、液晶の誘電異方性は正のものを用いることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０１１４】液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化２〜化９などの高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には、液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。その場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶を相分離させるようにすると良い。
【０１１５】
【化２】
【０１１６】
【化３】
【０１１７】
【化４】
【０１１８】
【化５】
【０１１９】
【化６】
【０１２０】
【化７】
【０１２１】
【化８】
【０１２２】
【化９】
【０１２３】（実施例１０）本実施例は、実施例７、実施例８、実施例９において反射型とした場合についての例を示す。基本的構成は、図７に示す実施例７と同様である。ただ、図７において基板７０８上に形成した電極７０７として、透明導電材料に代えてアルミニウム等の金属材料とした点が異なる。
【０１２４】本実施例では、電極７０７が反射層をかねる為、実施例７と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例７と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０１２５】（実施例１１）本発明の第１１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１２に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ素子を組み合わせたものである。基本構成については、図７に示す実施例７に同じである。ただ、基板１１０８にＭＩＭ素子を形成した点が異なる。即ち、二枚の基板１１０８の表面に電極１１１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層１１１０とした。この上に画素電極１１０９としてアルミニュウムを蒸着した。さらにこの上に配向膜１１０６としてポリイミドを塗布し、焼成し、配向処理した。この配向処理は配向膜とラビングを組み合わせる方法の他、斜方蒸着法を用いることもできる。こうしてＭＩＭ素子を形成した基板１１０８と、配向膜１１０３、電極１１０２を形成した基板１１０１を組み合わせ、セル厚7μmに固定して周囲をモールドした。
【０１２６】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とを１：９の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シェル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶１１０５と高分子１１０４として相分離させた。
【０１２７】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【０１２８】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１１０４と液晶１１０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は1％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１２９】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。
【０１３０】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子前駆体の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０１３１】液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、は実施例８および実施例９に示した高分子でも良い。
【０１３２】本実施例では、反射膜を兼ねる電極１１０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板１１０８に設けたが、基板１１０８と対向する基板１１０１の電極１１０２上に反射層をかねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
【０１３３】（実施例１２）本発明の第１２の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１３に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ素子を組み合わせたものである。基本構成については図７に示す実施例９に同じである。
【０１３４】この素子の作製法について説明する。実施例９と異なる点は基板１２０８にＴＦＴ素子を形成した点である。即ち、一方の基板１２０８の表面にゲート電極１２１７を形成してその上にゲート絶縁層１２１６を設けて、さらに半導体層１２１５、ドレイン電極１２１４、ソース電極１２１３、反射層を兼ねる画素電極９を形成した。この上に配向膜１２０６を形成して配向処理を施した。他方の基板１２０１については、電極１２０２を形成して、その上に配向膜１２０３を形成して配向処理を施した。配向処理としては、配向膜を擦ることにより行なう他、斜方蒸着法を用いることもできる。次に、これらの二枚の基板１２０１，１２０８を配向処理方向がほぼ平行となるように組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【０１３５】この間隙にシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶とネマチック液晶とをを120℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、側鎖型高分子液晶とネマチック液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、70℃として液晶１２０５と高分子液晶１２０４として相分離させた。
【０１３６】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率75％が得られた。
【０１３７】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１２０４と液晶１２０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は1％であった。
【０１３８】本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１３９】尚、配向膜としては、ポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化するのが望ましい。また、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。液晶分子の構造と高分子の構造が似ている物同士を用いると透過状態での透過率あるいは反射率を向上させることができる。
【０１４０】液晶の含有量は全体の50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分は実施例７に示した条件で添加すれば良い。高分子としては、は実施例９に示した高分子液晶のほか、実施例７および実施例８に示した高分子も同様に用いることができる。
【０１４１】上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、高分子分散型液晶表示素子の駆動電圧が低減されれば、透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのまま透過型でＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【０１４２】また、上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０１４３】（実施例１３）本発明の第１３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を１４図に示す。本実施例は、負の誘電異方性を有する液晶を使用し、液晶及び高分子を基板に対して垂直に配向させたものである。同図に示すように二枚の透明な基板１３０１、基板１３０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、高分子１３０４の粒子が液晶１３０５中に分散して相分離した状態となっている。高分子１３０４としては、液晶相の状態において液晶１３０５と相溶して分散し、その後、硬化する際に、液晶１３０５と相分離するものが使用される。液晶１３０５としては、電界方向と垂直方向に配向する負の誘電異方性を有するものが使用される。
【０１４４】二枚の基板１３０１，１３０８は、内側面にそれぞれ透明電極１３０２，１３０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜１３０３，１３０６が形成されている。配向膜１３０３，１３０６は、二枚の基板１３０１，１３０８の間に相溶して封入された液晶１３０５び液晶相の高分子１３０４を、当該基板１０１，１０８と垂直な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子１３０４は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子１３０４は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶１３０５は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【０１４５】従って、電界を印加していない場合には、図１３(a)に示す溶に高分子１３０４と液晶１３０５の配向方向は、基板１３０１，１３０８に対して垂直方向に一致する状態となり、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、上記素子は透明状態となる。
【０１４６】また、図１３(b) に示すように透明電極１３０２，１３０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶１３０５の配向方向が電界方向に対して垂直方向に揃うため、電界方向において、液晶１０５と高分子１０４と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、素子は白濁状態となる。
【０１４７】尚、高分子１３０４としては、液晶相の高分子前駆体を二枚の基板１３０１，１３０８の間に封入した後、この液晶相の高分子前駆体を重合したものでも良い。また、本実施例の液晶高分子複合層では、高分子１３０４の粒子が液晶１３０５中に分散しているが、これと逆に、液晶１３０５の粒子が高分子１３０５中に分散するようにしても良い。
【０１４８】次に、この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板１３０１及び基板１３０８の表面に電極層１３０２，１３０７を蒸着法により形成した。これらの基板１３０１，１３０８をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜１３０３，１３０６とした。これら二枚の基板１３０１，１３０８の配向膜１３０３，１３０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１：１０の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを硬化させると共に液晶１３０５と高分子１３０４として相分離させた。
【０１４９】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。図１４に示す高分子１３０４、液晶１３０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【０１５０】従って、図１４(a) に示すように電界無印加時には、液晶１３０５が高分子１３０４と同方向に配向している為、基板１３０１，１３０８と垂直方向な方向における液晶１３０５と高分子１３０４の屈折率は1.5 に一致する。従って、この時この素子は、ほとんど透明な状態となり、透過率は50％となった。
【０１５１】一方、図１４(b) に示すように電極１３０２，１３０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子１３０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶１３０５だけが電界方向と垂直方向、つまり、基板１３０１，１３０８に対して平行な方向に配向する。このため、基板１３０１，１３０８と垂直な電界方向において、高分子１３０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに対し、液晶１３０５の屈折率は1.7 程度となる。
【０１５２】従って、電界方向における高分子１３０４と液晶１３０５での屈折率の差は0.2程度となり、基板１３０１，１３０８と垂直な方向から入射した光は従来の２倍程度で散乱することになる。この為、この時この素子は、電界方向において、白く白濁する。二つの電極間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、透過率は5％であった。
【０１５３】また、上記実施例では、液晶高分子複合層を配向させるためのラビング処理は不必要であり、垂直配向処理だけでよいので工程が簡略化される利点がある。また、電圧無印加の状態で液晶が垂直配向しているので紫外線に対して寿命が長くなる。
【０１５４】尚、高分子としては液晶と混合しても、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に、液晶相で紫外線の照射により重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。
【０１５５】（実施例１４）本実施例は、熱硬化型高分子を用いた例である。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１５６】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙にエポキシ系樹脂と液晶とを１：９での割合で100 ℃にて混合したものを封入した。エポキシ系樹脂としてＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品番号，油化シェル製）を添加した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、エポキシ系樹脂と液晶との混合物を徐冷し、これらをを配向させ、室温にて１日放置することにより、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶と高分子とを相分離させた。
【０１５７】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は40％であった。
【０１５８】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１５９】尚、高分子としては、は液晶と混合してもしかも、液晶相を示し、液晶相で熱硬化重合できるもので、高分子骨格中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されていれば液晶との親和性が向上するので配向しやすくなり好都合である。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。たとえば、４，４′−ｎ−プロピルビフェニル−ω，ω′−ジイソシアネートとビフェニルのジオールを混合し重合させることもできる。
【０１６０】（実施例１５）本実施例は、熱可塑型高分子を用いたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１６１】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙に熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンと液晶とを混合したものを徐冷し、これらを配向させ、室温とすることにより、熱可塑樹脂ポリαメチルスチレンを硬化させると共に液晶と高分子とに相分離させた。
【０１６２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は50％であった。
【０１６３】また、二つの電極間に10KHz,6Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１６４】この特性はそれほど良好な特性ではないが、熱可塑樹脂の構造を最適化すれば更に特性の向上が期待される。具体的にはビフェニル基を側鎖あるいは主鎖に導入するなど、液晶分子となじみやすい骨格を導入すれば良い。
【０１６５】尚、高分子としては、は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を相分離できる熱可塑性高分子であれば同様に用いることができる。
【０１６６】（実施例１６）本実施例は、高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。
【０１６７】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜とした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせてセル厚10μmになるように固定した。この間隙に化１０に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて混合したものを封入した。液晶としは、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、側鎖型高分子液晶と液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶を相分離させた。
【０１６８】
【化１０】
【０１６９】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は80％であった。
【０１７０】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における透過率は10％であった。
【０１７１】尚、高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化１１〜化１８などの高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。
【０１７２】また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。この場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶とを相分離させると良い。
【０１７３】
【化１１】
【０１７４】
【化１２】
【０１７５】
【化１３】
【０１７６】
【化１４】
【０１７７】
【化１５】
【０１７８】
【化１６】
【０１７９】
【化１７】
【０１８０】
【化１８】
【０１８１】（実施例１７）本実施例は、実施例１３、実施例１４、実施例１５及び実施例１６において反射型としたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。ただ、図１４において基板１３０８上に形成した電極１３０７を透明導電材料からアルミニウム等の金属材料にしたものである。
【０１８２】本実施例では、電極１３０７が反射層を兼ねる為、実施例１３と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例１３と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０１８３】（実施例１８）本発明の第１８の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１５に示す。本実施例は、複合２端子素子であるＭＩＭ素子を組み合わせたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１３と同様である。ただ、一方の基板１８０８にＭＩＭ素子を形成したものである。
【０１８４】この素子の作製法について説明する。先ず、一方の基板１８０８の表面に電極１８１１としてタンタルを蒸着し、表面を酸化して絶縁層１８１０とした。この上に画素電極１８０９としてアルミニュウムを蒸着した。このようにＭＩＭ素子を形成した基板と、電極１８０２の形成された基板１８０１とをＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いし130℃にて乾燥し配向膜１８０３，１８０６とした。これら二枚の基板１８０１，１８０８の配向膜１８０３，１８０６を向かい合わせてセル厚7μmになるように固定した。
【０１８５】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１：１０で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルを硬化させると共に液晶１８０５と高分子１８０４とを相分離させた。
【０１８６】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率50％が得られた。
【０１８７】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１１０４と液晶１１０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は5％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＭＩＭ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１８８】尚、高分子としては、は実施例１４、実施例１５及び実施例１６に示した高分子でも良い。本実施例では、反射膜を兼ねる電極１８０９は、ＭＩＭ素子の形成された基板１８０８に設けたが、基板１８０８と対向する基板１８０１の電極１８０２上に反射層を兼ねさせるか、その上に反射層を積層させることもできる。
（実施例１９）本発明の第１９の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１６に示す。本実施例は、３端子素子であるＴＦＴ素子を組み合わせたものである。基本的構成は、図１４に示す実施例１６と同様である。ただ、基板１９０８にＴＦＴ素子を形成した点が異なる。
【０１８９】この素子の作製法について説明する。先ず、一方の基板１９０８の表面にゲート電極１９１７を形成してその上にゲート絶縁層１９１６を設け、さらに半導体層１９１５、ドレイン電極１９１４、ソース電極１９１３、反射層を兼ねる画素電極１９０９を形成した。このようにＴＦＴ素子を形成した基板１９０８の上に配向膜１９０６を形成した。他方の基板１９０１については、電極１９０２を形成して、その上に配向膜１９０３を形成した。この配向処理は実施例１３に同じである。次に、これらの基板１９０１，１９０８を組み合わせ、セル厚7μmとなるように固定して周囲をモールドした。
【０１９０】この間隙にシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用した。引続き、側鎖型高分子液晶と液晶との混合物を徐冷し、これらを配向させ、70℃として液晶と高分子液晶を相分離させた。
【０１９１】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、反射率50％が得られた。
【０１９２】また、二つの電極間に10KHz,7Vなる交流電界を印加したところ、高分子１９０４と液晶１９０５の屈折率の差により、光散乱状態となった。光散乱状態における、反射率は5％であった。本実施例では走査線数400 本、信号線数640 本なる表示体の試作を行ったが、全画面で均一な表示を得ることができた。このように、一方の基板に反射層を形成することにより、ＴＦＴ素子と組み合わせることが可能となり、大容量表示体への応用が可能となった。
【０１９３】尚、高分子としては、は実施例１６に示した高分子液晶のほか、実施例１３、実施例１４及び実施例１５に示した高分子も同様に用いることができる。上記実施例では、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用について反射型での実施例を示したが、もちろん表示素子部の駆動電圧が低減されれば透過型でのＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子への応用も実現できる。あるいは、ＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子の耐圧が向上すれば、そのまま透過モードでＭＩＭ素子、ＴＦＴ素子と組み合わせることができる。
【０１９４】実施例１３〜１９では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。用いる配向膜はＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）に限らず、ＤＭＯＡＰ、ステアリン酸など、液晶を垂直配向させる物を広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。液晶は、負の誘電異方性を持つものを用いることができる。また、液晶の複屈折率Δｎはできるだけ大きい方がよい。
【０１９５】液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に２色性色素、例えばＳ−３１４（製品番号，三井東圧化学製）を混入すれば、電界印加により色素の色に散乱、電界除去で透明となる。高分子の屈折率については、複屈折性を有し、常光屈折率が液晶の常光屈折率と同じになる物が望ましい。
【０１９６】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０１９７】（実施例２０）本発明の第２０の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１８に示す。本実施例は、高分子前駆体として光重合性前駆体を用いたものである。その製造装置の概念図を、図１７に示す。
【０１９８】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板２００１，２００８の表面に電極２００２，２００７を蒸着法により形成した。これらの電極２００２，２００７の表面にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２００３，２００６とした。これらの配向膜２００３，２００６を150 ℃にて焼成した。その後、この配向膜２００３，２００６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板２００１，２００８の配向膜２００３，２００６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０１９９】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルとネマチック液晶を１：１０で100 ℃にて混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分として、Ｓ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルとネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、室温にて、図１７に示すように紫外線照射装置２００９により紫外線を照射した。これにより、パラフェニルフェノールメタクリル酸エステルが硬化すると共に高分子２００４と液晶２００５として相分離した。
【０２００】紫外線照射装置２００９では、紫外線照射用ランプとして、４Ｗの紫外線蛍光灯（ＮＥＣ社製ＧＬ−４殺菌ランプ）を２本用い、ランプから１センチ離れた位置において表示素子に対して紫外線を20分照射した。この紫外線蛍光灯は254nmに発光強度のピークがあり、照射量は 5mW/cm2である。また、ランプの照射量を強くすると、生成する高分子の粒径が小さくなり、散乱強度を稼げない。しかも、高分子の粒径を小さくすると、液晶中に高分子粒子が浮遊する構造となり、配向して重合固定されるはずの高分子粒子が固定されず、電界により泳動するので安定した表示が得られない。
【０２０１】そのため、紫外線照射用ランプの照射量は50mW/cm2以下が望ましく、更に望ましくは10mW/cm2以下が良い。つまり、弱い発光強度でゆっくり時間をかけて重合させるのがよい。以上の条件を満足すれば光重合用蛍光灯でなくとも他のランプを用いることができる。
【０２０２】このようにして製造した素子の断面の電子顕微鏡写真を図１９に示す。図１９から、生成した高分子の粒子が配向方向に沿って配列していることが判る。
【０２０３】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率80％が得られた。
【０２０４】また、二つの電極間に10KHz,20Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。このときの透過率は、1％であった。また、図２０に示すように印加電圧に対する透過光変化における閾特性は急峻となり、その結果、時分割駆動法で走査線数１６本を走査することができた。
【０２０５】尚、高分子としては、前駆体にはビフェニル骨格など液晶の骨格に似た骨格を含んでいれば広く用いることができる。また、重合活性部の構造は紫外線重合できる物であればエチレン骨格に限らない。たとえばエポキシ系の高分子前駆体を用いることができる。本実施例は基板に垂直配向処理した場合にも応用できる。
（実施例２１）本実施例は、高分子前駆体として熱重合性前駆体を用いたものである。基本的構成は、図１８に示す実施例２０と同様である。
【０２０６】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極層を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＳＰ−７４０（商品名，東レ社製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を250 ℃にて焼成した。その後，この配向膜表面をさらし木綿で一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これら二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２０７】この間隙にエポキシ系樹脂とネマチック液晶とを１：９の割合で100 ℃で混合したもの封入した。エポキシ系樹脂としては、ＹＤＦ−１７０（商品名，東都化成製）を使用し、硬化剤１２１（商品名，油化シェル製）を添加した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、エポキシ系樹脂とネマチック液晶の混合物を徐冷し、これらを配向させ、温度コントローラ（図１７参照）を用いて50℃にて２時間放置して、エポキシ系樹脂を硬化させると共に液晶と高分子を相分離させた。このように形成した高分子粒子の形状は図１９に類似する物であった。熱硬化条件は用いる高分子前駆体により異なるので、その都度温度及び硬化時間を調整することが望ましい。要するに図１９に示したような構造になるように硬化温度を決めることである。
【０２０８】尚、高分子としては、前駆体にはビフェニル骨格など液晶の骨格に似た骨格を含んでいれば広く用いることができる。また、重合活性部の構造は熱重合できる物であればエポキシ骨格に限らない。
【０２０９】（実施例２２）本実施例は、高分子として熱可塑性高分子を用いたものである。基本的構成は、図１８１８に示す実施例２０と同様である。
【０２１０】この素子の製造方法について説明する。先ず、二枚の基板の表面に電極層を蒸着法により形成した。これらの基板表面にポリイミドとしてＳＰ−７４０（商品名，東レ社製）の2％溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜とした。これらの基板を250 ℃にて焼成した。その後、この配向膜表面をさらし木綿て一方向に擦った。擦る方向は二枚の基板を組み合わせたときに擦る方向がほぼ平行となるようにした。これらの二枚の基板の配向膜表面を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２１１】この間隙にポリα−メチルスチレンとネマチック液晶とを120℃にて１５：８５の比率で混合したものを封入した。ネマチック液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を用い、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。液晶相にて液晶と高分子との混合物を配向させ温度コントローラ（図１７参照）により50℃／min の冷却速度で冷却し、室温として、液晶と高分子液晶を相分離させた。このように生成した高分子粒子の形状は図１９に類似した物であった。
【０２１２】このようにして製作された高分子分散型液晶表示素子は、電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率20％が得られた。
【０２１３】また、二つの電極間に10KHz,10Vなる交流電界を印加したところ、高分子と液晶の屈折率の差により、光散乱状態となった。このときの透過率は、1％であった。
【０２１４】尚、熱可塑性高分子は、上述したものに限るものではなく、液晶と相溶してかつ相溶した状態で液晶相を有する物で、使用温度では液晶と相分離している物であれば用いることができる。また、この条件を満たす高分子液晶も同様に用いることができる。
【０２１５】高分子を配向した状態で相分離させ、かつ相分離した高分子の粒径を最も効率よく光散乱する粒径に揃えるための冷却速度は、高分子の種類により異なるので図１９に示した形状あるいはこれに類似した形状が得られるようにその都度最適化するのが望ましい。
【０２１６】尚、配向膜はここに示した物で無くともよく、物理的な意味の液晶を配向できるものを広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には互いの配向処理方向については用いる用途などに応じて最適化すれば良い。
【０２１７】液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよい。誘電異方性の負の物も用いることができるが、その際は配向処理として垂直配向処理をしなければならない。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。混合する比率は液晶に対して0.1 ％から5％の間が望ましい。
【０２１８】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０２１９】紫外線照射装置および温度コントローラは素子の片側に配置したが、両側に配置しても良い。
【０２２０】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。もちろん、２端子素子、３端子素子と組み合わせて大容量表示体を作製することも容易である。
【０２２１】（実施例２３）本発明の第２３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２１に示す。本実施例は、液晶として正の誘電異方性を有するものでも、負の誘電異方性を有する物でも使用することができるものである。
【０２２２】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２３０１、２３０８の表面に電極２３０２、２３０７を蒸着法により形成した。一方の基板２３０１の表面にＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン（株）製）の0.5％アルコール溶液を2000r.p.m.にてスピンコートして垂直配向膜２３０３とした。その後、この配向膜２３０３を120℃にて焼成した。垂直配向処理はここに示した方法のほか、垂直あるいは垂直に近い角度で液晶の配向する方法であれば広く用いることができる。他方の基板２３０８の表面にポリイミドとして、ＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして水平配向膜２３０６とした。この水平配向膜２３０６を150 ℃にて焼成した。
【０２２３】その後、この水平配向膜２３０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。これら二枚の基板２３０１，２３０８の配向膜２３０３，２３０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体と液晶とを１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。紫外線硬化型高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリレートを使用した。液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。
【０２２４】この紫外線硬化型高分子前駆体と液晶との混合物を除冷して、これらを配向させ、紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合させるとともに高分子２３０４と液晶２３０５として相分離させた。高分子２３０４及び液晶２３０５は、基板２３０１に近い部分は、垂直配向膜２３０２の影響により、基板２３０１に対して垂直方向に配向するが、基板２３０８に近い部分は、水平配向膜２３０６により、基板２３０８に対して平行方向に配向する。従って、この高分子液晶複合層に電界を印加すると、正の誘電異方性を有する液晶を使用した場合には、基板２３０８に近い範囲の液晶２３０５が電界に対して応答し、逆に、負の誘電異方性を有する液晶を使用した場合には、基板２３０１に近い範囲の液晶２３０５が電界に対して応答することになる。
【０２２５】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定した。その結果を図２２に示す。図２２は、二つの電極間に10KHz の交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と透過率の関係を示している。従来の素子の電気光学特性を図２３に示す。両図を比較すると明らかなように、本実施例は前述した実施例に比べ格段に急峻性が改善されている。
【０２２６】次に、本実施例の素子に時分割駆動波形を印加した時のコントラストを測定した。コントラストは１／４デューティで１３：１、１／８デューティで５：１、１／１６デューティで３：１であった。従来は時分割駆動は１／３デューティが限界であったので格段に改善されている。
【０２２７】尚、本実施例では液晶としては、正或いは負の誘電異方性を有する液晶の何れもを使用することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。
【０２２８】他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様にコントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２２９】（実施例２４）本実施例は、高分子として高分子液晶を用いたものである。基本的構成は、図２１に示す実施例２３と同様である。ただ、二枚の基板の隙間に、化１９に示すシアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶と液晶とを120℃にて１：９で混合したものを封入して除冷し、これらを配向させ、70℃とすることにより、液晶と高分子液晶を相分離させた点が異なる。尚、液晶としては、ＲＤＰ８０６１６を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％添加した。
【０２３０】
【化１９】
【０２３１】このようにして製造された素子について、電気光学的特性を測定したところ、実施例２３と同一の結果がえられた。
【０２３２】尚、高分子としては、液晶は使用温度より高温で液晶と相溶し、更に相溶した液晶相で配向し、冷却して高分子と液晶を使用温度にて相分離できるものであれば側鎖型主鎖型を問わず同様に用いることができる。たとえば、化２０〜化２７に示す高分子液晶を用いることができる。もちろんここに示した高分子はほんの一例であり、液晶との組合せ等により、構造の最適化を図ることが望ましい。また、本実施例において、液晶と高分子液晶との相溶性が悪い場合には液晶と高分子液晶の共溶媒を用いることもできる。その場合、高分子液晶としては共溶媒を混合した時点で液晶相となるものを使用し、配向させた後に溶媒を留去し、液晶と高分子液晶とを相分離させると良い。
【０２３３】
【化２０】
【０２３４】
【化２１】
【０２３５】
【化２２】
【０２３６】
【化２３】
【０２３７】
【化２４】
【０２３８】
【化２５】
【０２３９】
【化２６】
【０２４０】上記実施例では、二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。液晶としては、正或いは負の誘電異方性を有する液晶を使用することができる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。本発明は透過型としてだけではなく、反射型として用いることもできる。また、３端子素子あるいは２端子素子と組み合わせて大容量表示体を作製することもできる。上記実施例では、シアノビフェノール基を有する側鎖型高分子液晶を使用したが、これに限るものではなく、熱可塑型高分子や熱硬化型高分子も同様に用いることができる。
【０２４１】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２４２】（実施例２５）本発明の第２５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２４に示す。本実施例は、液晶に２色性色素を添加し、更に、一方の電極に反射層を兼ねさせたものである。
【０２４３】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２５０１，２５０８に電極２５０２，２５０７を蒸着法により形成した。電極２５０７は反射層を兼ねる為、アルミニウムを使用した。電極２５０２は、透明電極（ＩＴＯ：indium-tin-oxide) とした。電極２５０２，２５０７上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２５０３，２５０６とし、更に150 ℃にて焼成した。その後、配向膜２５０３，２５０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。配向膜を設けず基板をこするだけでもよい。
【０２４４】これら二枚の基板２５０１，２５０８の配向膜２５０３，２５０６を向かい合わせて、セル厚が5μmになるように固定した。この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体と液晶を１５：８５で100 ℃にて混合して封入した。紫外線硬化型高分子前駆体としては、ビフェノールメタクリレートを使用した。液晶としては正の誘電異方性を有するＬＶ−２Ｒを使用し、これにカイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）、２色性色素としてＳ−３４４をそれぞれ９７：１：２の割合で混合した。引続き、紫外線硬化型高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、更に紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合すると共に液晶２５０５と高分子２５０４として相分離させた。
【０２４５】このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。図２４に示す高分子２５０４、液晶２５０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は1.5 程度あり、配向方向と垂直方向の屈折率は1.7 程度である。
【０２４６】従って、図２４(a) に示すように電界無印加時には、液晶２５０５が高分子２５０４と同方向に配向している為、基板２５０１，２４０８と垂直方向な方向における液晶２５０５と高分子２５０４の屈折率は一致する。ここで、２色性色素は、液晶２５０４に添加され、液晶２５０５と同方向に配向する為、液晶２５０５の配向方向、つまり、基板２５０１，２４０８に対して垂直な方向から入射した光を最も効果的に吸収する。従って、この時この素子は、この２色性色素の色である黒色が表示されることになる。
【０２４７】一方、図２４(b) に示すように電極２５０２，２５０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子２５０４の配向方向はそのままであるのに対し、液晶２５０５だけが電界方向、つまり、基板２５０１，２５０８に対して垂直な方向に配向する。このため、基板２５０１，２５０８と垂直な電界方向において、高分子２５０４の屈折率は1.7 程度のままであるのに対し、液晶２５０５の屈折率は1.5 程度となる。従って、電界方向における高分子２５０４と液晶２５０５での屈折率の差は0.2 程度となり、基板２５０１，２５０８と垂直な方向から入射した光は散乱することになる。ここで、２色性色素も液晶２５０５と同方向、つまり、電界方向に配向する為、電界方向においては色素の吸収はなくなり、白く白濁する。
【０２４８】カイラル成分をネマチック液晶２５０８に混合しないと、基板２５０１，２５０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶２５０５の動き得る平面、つまり、図２４における紙面と平行な面に振動方向を持つ偏光のみ変調を受けるため、コントラストを十分に向上させることができない。本実施例のようにカイラル成分を液晶２５０５に混合すると、基板２５０１，２５０８に対して垂直に入射する光のうち、液晶の動き得る平面に対して平行以外の方向に振動方向を持つ偏光に対しても有効に変調がかかるために、十分にコントラストを向上させることができる。
【０２４９】次に素子の電気光学特性を測定した。二つの電極間に1KHzの交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と反射率の関係を測定したところ、図２５に示す結果が得られた。従来の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性に比べ、駆動電圧が約10分の１になり、見栄えも改善されている。電極２５０２，２５０７を文字の形状としておけば、この表示素子は黒い鏡の中に白い文字が浮きでるように表示される。また、急峻性も優れており、１／４デューティの時分割駆動も可能であった。
【０２５０】尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らず、また、液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中での２色性色素の含有量は1〜10％、望ましくは2〜5％である。これは色素の種類及び用途により最適化すれば良い。液晶中でのカイラル成分の含有量は0.1 〜5％程度がよい。もちろんこれは用いるカイラル成分により変わり、コレステリックピッチにして0.3〜0.006μmで良い結果が得られる。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２５１】高分子前駆体としては、ビフェノールエステルのほか、液晶とよく混ざるもので混ざった状態で液晶相を有し、しかも、光で重合するものであれば用いることができる。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様にコントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。反射層を兼ねる電極としては、アルミニウムの他、光を反射する材料であれば用いることができる。
【０２５２】（実施例２６）本実施例は、基本的構成は、図２４に示す実施例２５と同様であり、電極２５０７として透明電極を用い、基板２５０８の裏側に反射層を設けたものである。
【０２５３】本実施例によれば、正面から表示を見る場合は実施例２５と同様の表示が観察され、更に、斜め方向から見ると基板２５０８の厚さ分の視差ができて像が２重に見える特徴がある。
【０２５４】本発明は、ＭＩＭ素子、あるいはＴＦＴ素子などのアクティブ素子と組み合わせて明るい大容量コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２５５】（実施例２７）本発明の第２７の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２６に示す。本実施例は、高分子としてビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルおよびビフェノールのメタクリル酸エステルを用いたものである。
【０２５６】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２７０１，２７０８の表面に電極２７０２，２７０７を蒸着法により形成した。電極２７０２，２７０７上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液（溶媒はジメチルアセトアミド）を2000r.p.m.にてスピンコートして配向膜２７０３，２７０６とした。この配向膜２７０３，２７０６を150 ℃で焼成した。その後、配向膜２７０３，２７０６の表面をさらし木綿で一方向に擦った。水平配向処理はここに示した方法の他、ほかの高分子配向膜も用いることができ、ほかに斜方蒸着法、ＬＢ膜法など、液晶が配向する方法であれば広く用いることができる。これら二枚の基板２７０１，２７０８の配向膜２７０３，２７０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２５７】この間隙に紫外線硬化型高分子前駆体としてビフェノールメタクリレートとビフェニルメタノールのメタクリル酸エステルの１：１混合物と、液晶とを１：９の割合で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）にカイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、高分子前駆体と液晶との混合物を除冷しして、これらをを配向させ、紫外線を照射して高分子前駆体を重合すると共に、液晶２７０５と高分子２７０４として相分離させた。
【０２５８】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定した。二つの電極間に10KHz の交流電界を印加し、電圧値を変化させた時の電圧値と透過率の関係を示したところ、図２７に示す結果が得られた。従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を図２８に示す。両図に示すように、本実施例の素子は従来に比べ格段に急峻性が改善されている。次に時分割駆動波形を印加してコントラストを測定した。この時のコントラストは１／４デューティで３３：１、１／８デューティで２７：１、１／１６デューティで４：１であった。従来は時分割駆動は１／３デューティが限界であったので格段に改善されている。
【０２５９】尚、液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２６０】ビフェニルメタノールエステルの含有量が増えるほど閾特性における急峻性は良好となるが、余り加えすぎると電界に対して光学応答しなくなる。そこで高分子中におけるビフェニルメタノールエステルの許容含有量は用いる液晶の種類により大きく変化するが液晶としてＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）あるいはＲＤＰ８０６１６を用いる際には高分子中における含有比率は80％以下である必要がある。
【０２６１】高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。ただし本実施例の効果を得るためには混合する際の一つの高分子前駆体はビフェニルメタノールのビニルエステル誘導体である必要がある。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様に閾特性、コントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２６２】（実施例２８）本実施例は、高分子としてナフトールのメタクリル酸エステルを用いたものである。基本的構成は、図２６に示す実施例２７と同様である。
【０２６３】この素子の作製法について説明する。基板の配向処理及び組立までは実施例２７に同じである。二枚の基板の間隙に紫外線硬化型高分子前駆体としてビフェノールアクリレートとナフトールのアクリル酸エステルの１：１混合物と、液晶を１：９で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＰ８０６１６を使用し、カイラル成分としてＳ−１０１１（製品番号，メルク社製）を1％混合した。引続き、紫外線硬化型高分子前駆体と液晶との混合物を除冷して、これらを配向させ、紫外線を照射して紫外線硬化型高分子前駆体を重合すると共に液晶と高分子を相分離させた。
【０２６４】このようにして製造された素子の電気光学特性を測定したところほとんど実施例２７と同じ電気光学特性となった。時分割駆動特性についてもコントラストは１／４デューティで２０：１、１／８デューティで１５：１、１／１６デューティで４：１であった。
【０２６５】液晶の含有量は高分子前駆体に対して50〜95％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。液晶中に混入させるカイラル成分はここに示した物でなくとも用いることができる。但し、液晶のピッチを決める旋回能が重要である。すなわち、カイラル成分を混合したときの液晶のピッチは、Ｐ＝１／３４Ｃのように書き表せる。ここでＰはピッチで単位はμm、Ｃは濃度で単位は％である。濃度は0.1 ％〜5％程度であり、ピッチに直すと0.29〜0.0059μmである。他のカイラル成分を用いる場合でも液晶のピッチがこの範囲内である必要がある。もちろんカイラル成分が多成分系でも何等問題ない。
【０２６６】ナフトールエステルの含有量が増えるほど閾特性における急峻性は良好となるが、余り加えすぎると電界に対して光学応答しなくなる。そこで高分子中におけるナフトールエステルの許容含有量は用いる液晶の種類により大きく変化するが液晶として、ＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）あるいはＲＤＰ８０６１６を用いる際には高分子中における含有比率は80％以下である必要がある。高分子としては、液晶と混合した状態で配向し、その状態で光重合できる高分子前駆体であれば同様に用いることができる。ただし本実施例の効果を得るためには混合する際の一つの高分子前駆体はナフトールのビニルエステル誘導体である必要がある。液晶分子に似た骨格を有する高分子前駆体であればここに示した例と同様に閾特性、コントラスト透過率ともに優れた表示素子を作製することができる。
【０２６７】本発明は以上の実施例のみならず、さらに改良して明るい大中容量コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２６８】（実施例２９）本発明の第２９の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図２９に示す。
【０２６９】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板２９０１，２９０８の表面に電極層２９０２，２９０７を蒸着法により形成した。これらの基板をＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）の2％溶液に30分浸して水洗いして130℃にて乾燥し配向膜２９０３，２９０６とした。これら二枚の基板２９０１，２９０８の配向膜２９０３，２９０６を向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。
【０２７０】この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＲＤＮ００７７５（製品番号，ロディック社製）を使用し、これに２色性色素としてはＳ−３４４（製品番号，三井東圧染料社製）を９８：２で割合で混合した。引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、液晶２９０５と高分子２９０４とを相分離させた。
【０２７１】このようにして製造された素子は、図３０に示すように電圧無印加の状態において、ほとんど透明であり、透過率は68％であり、二つの電極間に10KHz20Vなる交流電界を印加すると、光は遮断され透過率は10％であった。
【０２７２】本実施例の表示素子の動作原理を説明する。図２９に示したように高分子２９０４は基板２９０１，２９０８に対して垂直に配向し、液晶２９０５と同様の屈折率異方性を示し、電界方向での屈折率は1.5 程度である。このため、図２９(a) に示すように電界無印加時には液晶２９０５と高分子２９０４の電界方向での屈折率の差がなくなり、また、２色性色素も液晶２９０５と同方向に配向するため無色となり、透明状態となる。
【０２７３】また、図２９(b)に示すように電界を印加すると高分子２９０４はそのままで液晶２９０５だけ基板２９０１，２９０８に対して水平に配向するために、高分子２９０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに対し、液晶２９０５の屈折率は1.7 程度となる。そのため高分子２９０４と液晶２９０５での屈折率の差は0.2程度となり、また、２色性色素が液晶と同方向に配向するため色素の色に散乱する。
【０２７４】尚、高分子としては液晶と混合してもしかも、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。配向膜はＬＰ−８Ｔ（商品名，信越シリコン製）に限らず、ＤＭＯＡＰ、ステアリン酸など、液晶を垂直配向させる物を広く使用できる。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。
【０２７５】液晶はここに示したものに限らず、誘電異方性が負の液晶であればよいのであるが、屈折率異方性が大きい方がコントラストを大きくすることができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。２色性色素はここに示したものに限らないが、２色比の大きいものの方がコントラストを大きくすることができる。
【０２７６】（実施例３０）本実施例は、実施例２９において反射型としたものである。図２９に示す実施例２９において基板２９０８上に形成した電極２９０７を透明導電材料からアルミニウム等の金属材料にしたものである。
【０２７７】本実施例では、実施例２９と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を半減することができた。即ちコントラストが２倍となった。実施例２９と同じコントラストを得るには半分のセル厚で良いため駆動電圧を半分にできる利点がある。具体的には、セル厚5μmで駆動電圧5Vとすることができた。
【０２７８】本実施例のように、電極２９０７に反射層を兼ねさせると、透過状態の部分は裏からの反射により鏡のようになってとても見ずらいので、素子の表面に散乱度の低い散乱板を配置すると良い。また、電極２９０７を通常の透明電極とし、素子の裏側に散乱板付きの反射板を配置しても良い。
【０２７９】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、セル厚についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０２８０】本発明は、上記実施例のみならず、ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能となり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０２８１】（実施例３１）本発明の第３１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図３１に示す。本実施例は、位相差板３１０８、反射層３１０９を設けたものである。
【０２８２】この素子の作製方法について説明する。先ず、表面の平坦なガラス基板３１０１，位相差板３１０８の表面に透明電極３１０２，３１０７を蒸着法により形成した。位相差板３１０８としては、四分の一波長板を使用した。引続き、ガラス基板３１１０の表面にアルミニウムの反射層３１０９を蒸着法により形成した。透明電極３１０２，３１０の上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％ジメチルアセトアミド溶液を3000r.p.m.で30秒間スピンコートして配向膜３１０３，３１０６とした。この配向膜３１０３，３１０６を130℃にて焼成し、ラビング処理を施した。配向処理としては、配向膜３１０３，３１０６を付けずに、ラビング処理だけでも良い。配向膜３１０３及び配向膜３１０６の配向方向は平行とし、四分の一波長板の光軸は配向処理の方向と４５度の角度をなすように、基板３１０１と位相差板３１０８を配置した。
【０２８３】そして、基板３１０１と位相差板３１０８の配向膜３１０３，３１０６を向かい合わせて、セル厚が5μmになるように固定した。この間隙にビフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃に混合したものを封入した。液晶としては、ＺＬＩ−３９２６（商品名，メルク社製）を使用した。引続き、高分子前駆体と液晶との混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、高分子前駆体を効果させると共に液晶３１０５と高分子３１０４として相分離させた。その後、反射層２１０９９を形成した基板３１１０を重ね合わせた。
【０２８４】本実施例に係る素子の動作原理を図３４を参照して説明する。本実施例の素子に入射する自然光３１１１は二つの偏光成分で分かれる。その一つは高分子３１０４の配向方向と平行する偏光３１１２であり、もう一つは高分子３１０４の配向方向と垂直する偏光３１１３である。
【０２８５】この素子に電圧を印加しない場合は、図３４R>４(a) に示すように液晶３１０５と高分子４１０５の屈折率は等しいので、高分子液晶複合層に入射した自然光３１１１は、、反射層３１０９で全反射して、高分子液晶複合層及び位相差板３１０８を往復して通過する。つまり、電圧無印加の状態においては、単なる反射層３１０９により反射するだけである。 この素子に電界を印加すると、図３４(b)に示すように液晶３１０５が電界に応答して液晶分子が電界方向に回転し、液晶３１０５と高分子３１０４の屈折率の差が生じる。偏光３１１２は液晶３１０５と高分子４１０４に対して異常光線であるため、液晶３１０５と高分子３１０４の屈折率の差の為に散乱する。
【０２８６】偏光３１１３は液晶３１０５と高分子３１０４に対して常光線であるため、液晶３１０５と高分子３１０５の屈折率の差に無関係であり、散乱することはない。偏光３１１２は、反射層３１０９の入射の前後において位相差板３１０８を往復して通過する為、偏光方向が９０度回転し、異常光線になって高分子液晶複合層に入射して散乱する。つまり、自然光３１１１に対する散乱効率は、従来の表示素子に比べ倍になる。
【０２８７】上述して製造された本実施例の素子の対向する二枚の電極間に10Vの交流電界を印加して、電気的特性を測定したところ、図３２示す結果が得られた。また、四分の一波長板のないの反射型表示素子について、同様の測定を行なったところ、図３３に示す電気光学特性が得られた。両図に示す結果から明らかなように、本実施例の素子は、従来に比較して散乱効率が優れていることが判る。
【０２８８】本実施例の反射部の構成は、液晶と高分子を基板に水平に配向させる実施例についてはすべて応用できる。
【０２８９】（実施例３２）本実施例は、実施例３１において液晶中に２色性色素を入れたゲストホスト反射型表示素子である。基本的構成は、図３１に示す実施例３１と同様である。但し、液晶の中に２色性色素としてＳ−３４４（製品番号，三井東圧染料社製）を2％添加した。Ｓ−３４４の色素の色は黒色である。
【０２９０】この素子の動作原理を図３６を参照して説明する。この素子に入射する自然光３２１１は二つの偏光成分にで分かれる。一つは高分子の配向方向と平行な偏光３２１２、もう一つは高分子の配向方向と垂直な偏光３２１３である。
【０２９１】この素子に電圧を印加しない場合は、図３６R>６(a)に示すように液晶と高分子の屈折率は等しい。しかし、高分子液晶複合層に入射した自然光３２１１のうち、色素分子の配向方向と同じである偏光３２１２は、黒色の色素であるにＳ−３４４に効率良く吸収され強度は０に近い。一方、高分子液晶複合層に入射した自然光３２１１のうち、色素分子の配向方向と垂直である偏光３２１３は、あまり吸収されず通過する。通過した偏光３２１３は、反射層により反射する前後において位相差板を往復して通過する為、偏光方向は９０度回転される。その後、高分子複合層に入射する時、黒色の色素であるにＳ−３４４に効率良く吸収され強度は０に近い。
【０２９２】この素子に電界を印加すると、図３６(b) に示すように色素分子は液晶分子によって電界方向に回転され、偏光３２１２，３２１３もほとんど吸収されることはない。この為、図３４(b) と同様に、偏光３２１２，３２１３は、高分子液晶複合層を往復して通過する際に、液晶と高分子の屈折率の差により、それぞれ分散する為、本実施例の表示素子は、自然光３２１１に対する散乱効率は従来のものと比べたら倍になる。
【０２９３】上記方法により製造された素子について、電気的特性を測定したところ、図３５に実線で示す結果が得られた。従来の四分の一波長板なしのゲストホスト反射型表示素子について電気光学特性を測定したところ、図３５に破線で示す結果が得られた。この結果から明らかなように、本実施例は、従来に比較し、コントラストが向上し、且つ、閾特性が改善されていることが判る。
【０２９４】（実施例３３）本発明の第３３の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子の一方の基板を図３７に示す。本実施例は、四分の一波長板等の位相差板が基板を兼ねるものである。即ち、基板を兼ねる硬い位相差板３３１０に反射層３３０９を蒸着法により形成し、更に、の上に、透明電極３３０７、配向膜３３０６を形成したものである。
【０２９５】本実施例においても、図３２のような反射型表示素子の電気光学特性を示した。この反射型表示素子は、図３１の構造の素子より基板が一枚減るために軽量化でき、様々な応用が考えられる。
【０２９６】以上の実施例に於いて、液晶としては複屈折率異方性Δｎが大きいもの、高分子前駆体としては液晶と良く混ざり、液晶相を取るもので屈折率の良く似たものを用いると良い。液晶と高分子の比率は９５：５から８０：２０の間がよい。これより液晶は多いと応答しなくなり、液晶が少ないと駆動電圧が高く成りすぎる。
【０２９７】（実施例３４）本発明の第３４の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図３８に示す。本実施例は、偏光素子として利用されるものである。
【０２９８】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板３４０１，３４０８の表面に電極層３４０２，３４０７を蒸着法により形成した。これらの電極３４０２，３４０７上にポリイミド（東レ社製のＳＰ７４０の2％ジメチルアセトアミド溶液）をスピンコートして250℃にて焼成し配向膜３４０３，３４０６とした。これら二枚の基板３４０１，３４０８の配向膜３４０３，３４０６を布で一方向にこすって、擦った方向が平行となるように向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100 ℃にて混合したものを封入した。液晶としてはＬＶ−Ｒ２（製品番号，ロディック社製）を使用した。
【０２９９】引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射することにより高分子前駆体を硬化させるとともに液晶３４０５と高分子３４０５として相分離させた。
【０３００】本実施例の動作原理を説明する。図３８に示したように高分子３４０４は液晶３４０５に沿って基板３４０１，３４０８の配向処理方向に対して平行に配向し、液晶３４０５と同様の屈折率異方性を示し、電界方向での屈折率1.5 程度である。そのため電界無印加時には図３８(a) に示すように液晶３４０５と高分子３４０４の電界方向での屈折率の差がなくなり、透明状態となる。
【０３０１】電界を印加すると、図３８(b)に示すように高分子３４０４の配向方向と平行な方向に振動する偏光については、液晶３４０５だけ電界方向に配向するために、高分子３４０４の屈折率は1.5 程度のままであるのに、液晶３４０５での屈折率は1.7 程度となる。そのため、高分子３４０４と液晶３４０５での屈折率の差は0.2 程度となり、光散乱する。一方、高分子３４０５の配向方向に対して垂直に振動する偏光については、電界を印加しても、高分子３４０４の屈折率も液晶３４０５の屈折率も1.5 程度であり屈折率の差がないために光散乱せず透過する。そのため、高分子３４０５の配向方向に対して垂直に振動する偏光はこの素子を通過することになる。つまり、この素子を偏光素子として利用することができる。
【０３０２】上述した方法により製造された素子の二つの電極間に10KHz ，20Vなる交流電界を印加すると、配向方向に振動する偏光は100％近く散乱され、これに直交する偏光はほとんど透過した。図３９に本発明の偏光素子の電気光学特性図を示す。十分電界を印加すると、一振動方向の偏光が十分散乱され、透過光量が約半分になることがわかる。
【０３０３】尚、高分子としては液晶として混合してもしかも、液晶相を示すものであり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。さらに液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。配向膜はポリイミドに限らず、強いて言えば無くてもよく、液晶が配向する処理であれば広く用いることができる。尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らないが、屈折率異方性の大きい液晶を用いるとコントラストを改善することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。
【０３０４】（実施例３５）本発明の第３５の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図４０に示す。本実施例は、実施例３４に係る素子を偏光素子として、偏光方向が互いに直交するように二枚組合せたものである。基本構成は、実施例３４の実施例と同様である。尚、図４０R>０において、黒丸は、配向方向が紙面と垂直方向であることを示す。他の図面においても同様である。
【０３０５】本実施例の動作原理を説明する。電界を印加しない状態においては、図４０(a) に示すように、各偏光素子において高分子３４０４と液晶３４０５の屈折率は等しい為、それぞれ偏光することなく、入射光はすべて通り抜けてくる。
【０３０６】電界印加時では図４０(b) に示すように、入射光のうち一枚目の偏光素子の高分子３４０４の配向方向に平行な偏光は一枚目の偏光素子により散乱され、これと直交する偏光は一枚目の素子を素通りし、二枚目の偏光素子に到達する。二枚目の素子に到達した光の偏光方向は二枚目の素子の配向方向と平行であるため有効に光散乱される。つまり、電界印加時では入射光が完全に散乱されることになる。
【０３０７】本実施例の電気光学特性を図４１に示すた。電界無印加時では透過率75％、電界印加時で透過率1％が得られた。
【０３０８】尚、本発明は、本実施例のみならずＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能となり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどにも応用が可能である。
【０３０９】（実施例３６）本発明の第３６の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図４２に示す。本実施例は高分子前駆体として光硬化型のものを用いたものである。
【０３１０】この表示素子の製作法について説明する。先ず、表面の平坦な透明基板３６０１、３６０８の表面に透明電極３６０２、３６０７を蒸着法により形成した。更に、これらの透明電極３６０２，３６０７の上にポリイミドとしてＪＩＢ（商品名，日本合成ゴム（株）製）の2％溶液を2000r.p.m. にてスピンコートして配向膜３６０３，３６０６とした。このように透明電極３６０２，３６０７及び配向膜３６０３，３６０６の形成された透明基板３６０１，３６０８を150 ℃にて焼成した。その後、配向膜３６０３，３６０６の表面をさらし木綿で一方向に擦ることにより、配向処理を施した。擦る方向は二枚の透明基板３６０１，３６０８を組み合わせたときに、ほぼ平行となるようにした。
【０３１１】引続き、二枚の透明基板３６０１，３６０８を、それらの間隙が10μmとなるように固定した。そして、この間隙に二種の高分子前駆体メタクリル酸４−ビフェニルエステル、メタクリル酸４−フロロフェニルエステルと液晶を７：７：８６の割合で100 ℃にて混合してなる液晶高分子複合相を封入した。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、二種類の高分子前駆体と液晶の混合物を徐冷して、これらを配向した。この状態のまま、室温にて紫外線を照射したところ、二種類の高分子前駆体が重合して硬化することにより、液晶３６０５と高分子３６０４を相分離させた。
【０３１２】このようにして製造された素子の比抵抗を測定したところ、比抵抗は、図４３に実線で示すように2.40×1011Ωcmであった。測定には、横河ヒューレットパッカード社製ＬＣＲメータ４２７２Ａを使用し、透明電極３６０２，３６０７間には、100Hz 、2Vの交流電界を印加した。更に、この表示素子について、電荷保持状態を測定したところ、図４５に実線で示すように電荷保持率は93％であった。電荷保持率とは、電界を印加して一定時間後に解放状態としたときの、電荷の保持される比率とした。電界は、図４４に示すように約14Vの電界を100ms 間隔で60μs 印加した。
【０３１３】一方、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、液晶と高分子前駆体を８５：１５で混合し同様に製作した素子について同様の測定をしたところ、図４３に破線で示すように比抵抗は4.06×1010Ωcmであり、電荷保持率は図４５に破線で示すように32％であった。また、メタクリル酸４−フロロフェニルエステルを高分子前駆体として単独で用いた場合、同様の方法では重合せず素子を作製する事ができなかった。このように高分子前駆体を混合して使う事により、比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。
【０３１４】ここで、高分子前駆体としては、本実施例に限らず、液晶の配列とほぼ同一方向、あるいは別方向の場合でもおおよそ揃った方向に配列する高分子前駆体であれば問題なく使用することができる。また、重合部位としては、光硬化型重合部位として用いることができる全ての官能基が使用できる。
【０３１５】ここで、配向膜としてはポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を或る方向に配向させる力のあるものが使用できる。また、配向膜は必ずしも必要でなく、基板をこすり合わせることにより配向処理を行うだけでも良い。こする材料は木綿に限らない。また、配向処理は、一方の基板のみでも有効である。基板の配向処理の方向は特に限定されない。
【０３１６】ここで、液晶としては、コントラストを向上させる為、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものが良い。また、液晶は誘電異方性が正のものを用いることができる。液晶の含有量は高分子前駆体に対して50〜95％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが不十分となる。本実施例ではカイラル成分を混合していないが、0.1〜1％の範囲でカイラル成分を添加すると、閾特性の向上がみられた。また、高分子前駆体の重合部は光硬化型のものしか用いていないが、熱硬化型のものでも液晶と互いに配向して分散した状態で、相分離するものであるならば用いる事ができる。
【０３１７】（実施例３７）本実施例は、高分子前駆体の一種類として、フッ素原子を含んだビフェニル誘導体を用いたものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（２−フロロ）ビフェニルエステル、メタクリル酸４−ビフェニルエステルとを使用した。これらの高分子前駆体と液晶との割合は、順に７：７：８６とし、その他の条件も前述した実施例３６と同様とした。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディク社製）を使用した。
【０３１８】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率について測定したところ、比抵抗は図４６に実線で示すように4.64×1010Ωcm、電荷保持率は図４７に実線で示すように95％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用いた場合については、比抵抗は図４６に破線で、電荷保持率は図４７に破線でそれぞれ示す。図４６，４７に示すように本実施例の表示素子はこれらの例に比較し、比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。また、メタクリル酸４−（２−フロロ）ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、同様に素子を作製し同様の測定をしたが、高分子前駆体は重合せず素子を作製する事ができなかった。
【０３１９】（実施例３８）本実施例は、高分子前駆体の一種類にナフタレン誘導体を用いたものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステル、メタクリル酸２−ナフチルエステルを用いた。これら高分子前駆体と液晶との割合は、順に７：７：８６の割合とし、その他の条件も前述した実施例３６と同様とした。液晶としては、ＲＤＰ１０２４８（商品名，ロディク社製）を使用した。
【０３２０】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率を測定したところ、比抵抗は図４８に実線で示すように1.07×1012Ωcm、電荷保持率は図３９に実線で示すように97％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、メタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステルを高分子前駆体として単独に用い、同様に素子を作製し同様の測定をしたところ、比抵抗は、図４８に破線で示すように2.07×1011Ωcm、電荷保持率は図４９R>９に破線で示すように約36％であった。また、もう一種類の高分子前駆体であるメタクリル酸２−ナフチルエステルを単独に用いた場合、同様の方法を用いたが重合せず素子を作製する事ができなかった。
【０３２１】本実施例の表示素子も、これらの例に比較し比抵抗、電荷保持率共に格段に改善されており、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせたところフリッカーのほとんどない表示が得られた。
【０３２２】（実施例３９）本実施例は、高分子前駆体として、フッ素原子、ナフタレン誘導体の何れも含まないものを用いるものである。即ち、二種類の高分子前駆体としてメタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステル、メタクリル酸４−ビフェニルエステルを用いた。その他の条件は、前述した実施例３６と同様である。
【０３２３】次に、表示素子の比抵抗及び電荷保持率を測定したところ、比抵抗は図５０に実線で示すように3.90×1011Ωcm、電荷保持率は図５１に実線で示すように89％であった。測定方法は、実施例３６と同様とした。一方、高分子前駆体を各々単独で用いた場合は、実施例３６及び３８でも述べたが、確認の為に図５０，５１にも描いた。図５０は比抵抗を示すものであり、メタクリル酸４−（４′−ノニロキシ）ビフェニルエステルについては破線で、メタクリル酸４−ビフェニルエステルについては点線で示した。図５１において、単独で用いた場合、両者に電荷保持率の差がないので合わせて破線で示した。
【０３２４】本実施例の表示素子は、従来例に比較し、比抵抗については若干ではあるが改善され、電荷保持率については大幅に改善されている。また、本実施例の表示素子について、実際にＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子と組み合わせ駆動させてみたが、フリッカーがありきれいな表示を得る事はできなかった。
【０３２５】上記実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は両側基板に形成する必要はなく片側基板処理だけでも効果を発揮する。また、二枚の基板の間隙についてもここに示した値でなくとも良く、用途に合わせて決めれば良い。
【０３２６】本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【０３２７】（実施例４０）本発明の第４０の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５２に示す。本実施例では二枚の電極付き基板の間に液晶と高分子を互いに一方向に配向分散した構造を有する反射型の表示素子において、高分子の配向方向が基板の法線と入射光の光軸を含む面に直交するものである。図５２は、電界印加時における概念図である。
【０３２８】この素子の作製法について説明する。先ず、二枚の基板４００１，４００８の表面に電極４００２，４００７を蒸着法により形成した。これらの電極４００２，４００７上にポリイミド（東レ社製ＳＰ７４０の2％ジメチルアセトアミド溶液）をスピンコートして250℃にて焼成し配向膜４００３，４００６とした。これら二枚の基板４００１、，４００８の配向膜４００３，４００６を布で一方向に擦って配向処理を施し、擦った方向が平行となるように向かい合わせて、セル厚が10μmになるように固定した。この間隙にパラフェニルフェノールメタクリル酸エステルと液晶を１５：８５で100℃にて混合したものを封入した。液晶としては、ＰＮＯＯ１（商品名，ロディック社製）を使用した。引続き、高分子前駆体及び液晶の混合物を徐冷して、これらを配向させ、室温にて紫外線を照射して、液晶４００５と高分子４００４として相分離させた。この素子の背景としては黒のベルベット布を用いた。
【０３２９】この素子を図５２に示したように配置し、電気光学特性を測定したところ、図５３に示す結果が得られた。入射光４０１１の入射角は基板表面の法線に対して６５度とした。図５３において、横軸は印加電圧（周波数1KHz）、縦軸は完全散乱板を100％反射とした場合の反射率を示す。図５３の中の実線は、高分子４００４の配向方向が基板４００１の法線と入射光４０１１の光軸を含む面、つまり、紙面に直交する場合の電気光学特性を示す。また、図５３の中の破線は、高分子４００４の配向方向が基板４００１の法線と入射光４０１１の光軸を含む面に平行である場合の電気光学特性を示す。同図に示すように、実線の方が破線に比べ特性が良好である。
【０３３０】この理由は、高分子配向型液晶表示素子はその散乱能に異方性がある為である。すなわち、配向方向に振動する偏光に対しては有効に散乱する。そのため、基板の法線と入射光光軸を含む平面に対して直交する偏光に対しては有効に散乱するのである。通常、室内においては天井方向からの光は壁で反射してかなり偏光しており、この偏光は、素子に入射するときに透明基板の界面によりさらに偏光し、この偏光方向が高分子配向方向と一致するように配置すると効率的に散乱するのである。
【０３３１】尚、高分子としては液晶と混合して、液晶相を示す物であり、高分子中にベンゼン骨格、好ましくはビフェニル骨格が導入されているものである。更に液晶相で紫外線重合できなければならない。また、高分子中にベンゼン骨格を有しなくとも、液晶とともに配向する高分子であれば同様に用いることができる。 用いる配向膜はポリイミドに限らず、配向膜を用いず基板を布で擦るだけでも良い。また、配向処理は液晶が配向する処理であれば広く用いることができる。
【０３３２】尚、液晶としては、上記実施例に示すものに限らないが、屈折率異方性の大きい液晶を用いるとコントラストを改善することができる。液晶の含有量は全体に対して50〜97％が最適である。液晶含有量がこれより少ないと電界に対して応答しなくなり、また、これより多いとコントラストが取れなくなる。この液晶の中に２色性色素を混合しておけば、電界無印加時の反射率を減らすことができコントラストを向上させることができる。
【０３３３】（実施例４１）本発明の第４１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５４に示す。本実施例は、実施例４０に係る素子の背面に偏光板４００９，反射板４０１０を配置したものである。基本的構成は、図５２に示す実施例４０と同様である。偏光板４００９は、実施例４０に係る素子の背面に、高分子４００４の配向方向と偏光方向が直交するように配置され、反射板４０１０は、さらにその背面に配置される。図４０において、偏光板４００９は、矢印は偏光方向を示す。
【０３３４】本実施例での電気光学特性を図５５に示す。電界印加時の反射光量は完全散乱板に比べ60％であり、効率的に光を散乱していることがわかる。本実施例によれば、実施例４０に係る素子を通過した光は、偏光板４００９を通過し、反射板４０１０で反射され、再び偏光板４００９を通過して、上記素子を通過する。この光が上記素子を通過して外にでてくるために明るくなると考えられる。
【０３３５】本実施例では、偏光板４００９の偏光方向を高分子４００４の配向方向に対して直交させたが、直交に近い角度で有れば同様の効果が得られる。上記実施例において、偏光板４００９と反射板４０１０、あるいは基板４００８と偏光板４００９と反射板４０１０を一体化しても良い。液晶４００５に２色性色素を混合して、かつ偏光板４００９の偏光方向を高分子４００５の配向方向と平行にすると、電界無印加時は黒くなりコントラストを向上させることができる。
【０３３６】（実施例４２）本発明の第４２の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図５６に示す。本実施例は、実施例４０に係る素子の背面に、位相補正板４０１３、減光板４０１４及び反射板４０１０を配置したものである。基本的構成は、図５２示す実施例４０と同様である。位相補正板４０１３は、その配向方向が高分子４００４の配向方向と４５度の角度をなすように、実施例４０に係る素子の背面に配置され、減光板１４、反射板１０は更にその背面に順に配置される。位相補正板の配向方向は、高分子４００４の配向方向に対し４５度でなくとも明るさについては改善効果がある。ここで用いた位相補正板４０１３は、緑の光に対して１／４波長位相のずれる（144nm)補正板であるが、もちろん他の位相補正板でも素子部との位置関係を最適化すれば用いることができる。
【０３３７】図５７に本実施例の表示素子の電気光学特性図を示す。電界印加時の反射光量は完全散乱板に比べ80％であり、先の実施例よりもさらに効率的に光を散乱していることがわかる。本構成によれば、図４０に係る素子を通過した光は、位相補正板４０１３で位相補正され、減光板４０１４、反射板４０１０で反射され、再び減光板４０１４を通過して、再び位相補正板４０１３で位相補正され、偏光方向が９０度回転して上記素子に戻る。そのため、反射板４０１０で反射した光は再び上記素子で効率的に散乱されるためにより明るく見えるのである。減光板４０１４は電界無印加時に素子を黒くみせるために必要である。減光板４０１４は、透過率60％のものを用いたが用途により最適化すれば良い。また、色彩も自由に選べる。
【０３３８】本実施例において、位相補正板４０１３と減光板４０１４、減光板４０１４と反射板４０１０、あるいは位相補正板４０１３と減光板４０１４と反射板４０１０を一体化しても良い。液晶に２色性色素を混合するとコントラストを向上することができる。
【０３３９】本発明は、上記実施例のみならずＭＩＭ素子やＴＦＴ素子と組み合わせることも可能であり、大容量表示体への応用も可能である。また、調光素子、ライトバルブなどにも応用が可能である。
【０３４０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明は、液晶高分子複合層において液晶及び高分子を一定方向に配向させることにより、電界無印加時に良好な透明状態を実現できるようになった。これを車窓などに用いれば、電界が印加されなくなったときに透明となる、いわゆるフェールセイフな調光窓ガラスとなり安全である。さらに、液晶中にカイラル成分を添加することにより、電圧印加時に良好な散乱状態を実現することが可能となり、同時に閾特性も良好となり、電圧を上下した際にみられる応答におけるヒステリシスも低減された。更に、反射層を設けることにより、駆動電圧の低いコントラストの良好な視認性の良い反射型液晶表示素子を提供することが可能となり、この表示素子を用いて大容量表示体を提供することも可能となった。
【０３４１】また、高分子前駆体を改良し、高分子前駆体を少なくとも２種類以上用いることにより、素子作製後の比抵抗を改善し、電荷保持率も同時に改善する事ができた。また、２色性色素を液晶中に混合することにより、電界無印加時に良好な透明状態、電圧印加時に良好な着色散乱状態を実現することが可能となった。また、この電界制御型偏光素子を用いてコントラストの良好な視認性の良い明るい表示素子を提供することも可能となった。本発明を用いれば通常は普通のサングラスで電界印加により偏光をカットできる防眩偏光サングラスを作ることも容易である。
【０３４２】本発明は、高分子分散型液晶素子の単純マトリックス型表示素子への応用の可能性を広げる基本的な技術であり、また、同時にアクティブマトリックス型表示素子との組み合わせによる大容量表示の可能性を広げる基本的な技術でもある。
【０３４３】本発明は、高分子分散型液晶表示素子の単純マトリックス型表示素子への応用の可能性を広げる基本的な技術であり、また、同時にアクティブマトリックス型表示素子との組み合わせによる大容量表示の可能性を広げる基本的な技術でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例２に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例２における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４】従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例５に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図６】本発明の実施例６に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図７】本発明の実施例７に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図８】本発明の実施例７における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図９】従来の高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例８における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例９における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例１１に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１３】本発明の実施例１２に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１４】本発明の実施例１３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作を示す。
【図１５】本発明の実施例１８に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１６】本発明の実施例１９に係る高分子分散型液晶表示素子の部分断面を示す概念図である。
【図１７】本発明の高分子分散型液晶表示素子の製造方法に係る製造装置の一実施例を示す概念図である。
【図１８】本発明の実施例２０に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図１９】本発明の実施例２０の高分子分散型液晶表示素子における断面の電子顕微鏡写真を示す説明図であり、倍率５万倍、基板表面４５度の角度で見おろした。ラビング方向は縦方向である。
【図２０】本発明の実施例２０における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２１】本発明の実施例２３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図２２】本発明の実施例２３における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２３】前述した実施例における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例２５に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図２５】本発明の実施例２５における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例２７に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図２７】本発明の実施例２７における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２８】前述した実施例における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例２９に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３０】本発明の実施例２９における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３１】本発明の実施例３１に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、図中(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３２】四分の一波長板を使用する本発明の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３３】四分の一波長板を使用しない従来の反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図３４】本発明の実施例３１における高分子分散型液晶表示素子の光学原理を示す説明図である。
【図３５】反射型高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフであり、図中実線は四分の一波長板を使用する本発明の場合、図中点線は四分の一波長板を使用しない従来の場合を示す。
【図３６】本発明の実施例３２における高分子分散型液晶表示素子の光学原理を示す説明図である。
【図３７】本発明の実施例３３に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図３８】本発明の実施例３４に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図３９】本発明の実施例３４における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４０】本発明の実施例３５に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は電界無印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【図４１】本発明の実施例３５における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図４２】本発明の実施例３６に係る高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図である。
【図４３】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示す図であり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３６について、また、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４４】本発明の高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を測定する際に印加した電圧波形を示すグラフであり、約14Vの電界を100mS 間隔でプラスとマイナスに交互に60μs 時間印加し、印加後に解放状態としたものである。
【図４５】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３６について、点線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４６】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３７について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４７】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３７について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４８】高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３８について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図４９】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３８について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５０】高分子配向型高分子分散型液晶表示素子の周波数と比抵抗の関係を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３９について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５１】高分子分散型液晶表示素子の電荷保持率を示すグラフであり、実線は二種類の高分子前駆体を用いた実施例３９について、破線は一種類の高分子前駆体を用いた従来例について示す。
【図５２】本発明の実施例４０に係る高分子分散型液晶表示素子を示す概念図であり、液晶の配向方向は電界印加時の方向に一致している。高分子は紙面に対して垂直方向に細長い楕円体であり、配向方向は紙面に対して垂直方向である。
【図５３】本発明の実施例４０における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフであり、実線は入射光が図５２に示す方向から入射した場合について、破線は入射光が基板の法線方向に関して９０度回転した方向から入射した場合について示す。
【図５４】本発明の実施例４１における高分子分散型液晶表示素子を示す概念図であり、偏光板は矢印方向に偏光している。
【図５５】本発明の実施例４１における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５６】本発明の実施例４２に係る高分子分散型液晶表示素子を示す概念図である。
【図５７】本発明の実施例４２における高分子分散型液晶表示素子の電気光学特性を示すグラフである。
【図５８】従来の高分子分散型液晶高分子分散型液晶表示素子の断面を示す概念図であり、同図(a) は無電界印加時の動作状態を、同図(b) は電界印加時の動作状態を示す。
【符号の説明】
１０１，３０１，５０１，６０１，７０１，１１０１，１２０１，１３０１，１８０１，１９０１、２００１，２３０１，２５０１，２７０１，２９０１，３１０１，３４０１，３６０１，４００１ 基板
１０２，３０２，５０２，６０２，７０２，１１０２，１２０２，１３０２，１８０２，１９０２、２００２，２３０２，２５０２，２７０２，２９０２，３１０２，３４０２，３６０２，４００２ 電極
１０３，３０３，５０３，６０３，７０３，１１０３，１２０３，１３０３，１８０３，１９０３、２００３，２３０３，２５０３，２７０３，２９０３，３１０３，３４０３，３６０３，４００３ 配向膜
１０４，３０４，５０４，６０４，７０４，１１０４，１２０４，１３０４，１８０４，１９０４、２００４，２３０４，２５０４，２７０４，２９０４，３１０４，３４０４，３６０４，４００４ 高分子
１０５，３０５，５０５，６０５，７０５，１１０５，１２０５，１３０５，１８０５，１９０５、２００５，２３０５，２５０５，２７０５，２９０５，３１０５，３４０５，３６０５，４００５ 液晶
１０６，３０６，５０６，６０６，７０６，１１０６，１２０６，１３０６，１８０６，１９０６、２００６，２３０６，２５０６，２７０６，２９０６，３１０６，３３０６，３４０６，３６０６，４００６ 配向膜
１０７，３０７，５１１，７０７，１１１１，１３０７，１８１１，２００７，２３０７，２５０７，２７０７，２９０７，３１０７，３３０７，３４０７，３６０７，４００７ 電極
１０８，３０８，５０８，６０８，７０８，１１０８，１２０８，１３０８，１８０８，１９０８、２００８，２３０８，２５０８，２７０８，２９０８，３１１０，３４０８，３６０８，４００８ 基板
５０９，６０９，１１０９，１２０９，１８０９ 画素電極
５１０，１０，１１１０，１８１０ 絶縁層
６１３，１２１３，１９１３ ソース電極
６１４，１２１４，１９１４ ドレイン電極
６１５，１２１５，１９１５ 半導体層
６１６，１２１６，１９１６ ゲート絶縁層
６１７，１２１７，１９１７ ゲート電極
２００９ 紫外線照射装置
３１０８，３３１０ 位相差板
３１０９，３３０９ 反射層
３１１１，３２１１ 自然光
３１１２，３２１２ 偏光
３１１３，３２１３ 偏光
４００９ 偏光板
４０１０ 反射板
４０１１ 入射光
４０１２ 散乱光
４０１３ 位相補正板
４０１４ 減光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液晶と高分子とから液晶高分子複合層を一対の基板間に挟持してなる液晶表示素子において、前記基板のうち一方の基板に位相差板が配置され、この位相差板の表面に反射層が配置されてなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】 前記位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】 前記位相差板として四分の一波長板を用いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項１】 液晶と高分子とから液晶高分子複合層を一対の基板間に挟持してなる液晶表示素子において、前記基板のうち一方の基板に位相差板が配置され、この位相差板の表面に反射層が配置されてなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】 前記位相差板の光軸は、前記液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】 前記位相差板として四分の一波長板を用いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図９】
【図１３】
【図１５】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図３７】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図４２】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図９】
【図１３】
【図１５】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図３７】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図４２】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【特許番号】特許第３２９８５２２号（Ｐ３２９８５２２）
【登録日】平成１４年４月１９日（２００２．４．１９）
【発行日】平成１４年７月２日（２００２．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−３０７６８６
【分割の表示】特願平１０−２７３７３４の分割
【出願日】平成３年１０月２９日（１９９１．１０．２９）
【公開番号】特開平１１−２３７６１８
【公開日】平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１）
【審査請求日】平成１０年１１月２７日（１９９８．１１．２７）
【前置審査】 前置審査
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【参考文献】
【文献】特開 昭５９−１７８４２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−７５６０１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭６１−１７９５３１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭６１−１８５０３３（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１４年４月１９日（２００２．４．１９）
【発行日】平成１４年７月２日（２００２．７．２）
【国際特許分類】
【分割の表示】特願平１０−２７３７３４の分割
【出願日】平成３年１０月２９日（１９９１．１０．２９）
【公開番号】特開平１１−２３７６１８
【公開日】平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１）
【審査請求日】平成１０年１１月２７日（１９９８．１１．２７）
【前置審査】 前置審査
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【参考文献】
【文献】特開 昭５９−１７８４２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平２−７５６０１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭６１−１７９５３１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭６１−１８５０３３（ＪＰ，Ｕ）
[ Back to top ]