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JP3336934B2 - 高分子分散型液晶素子及びその製造方法 - Google Patents

高分子分散型液晶素子及びその製造方法

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JP3336934B2
JP3336934B2 JP33497397A JP33497397A JP3336934B2 JP 3336934 B2 JP3336934 B2 JP 3336934B2 JP 33497397 A JP33497397 A JP 33497397A JP 33497397 A JP33497397 A JP 33497397A JP 3336934 B2 JP3336934 B2 JP 3336934B2
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liquid crystal
polymer
dispersed liquid
low
molecular
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滋 山本
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清水 佐川
直樹 氷治
貞一 鈴木
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
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Publication date
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    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

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  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電場や磁場等の印
加によって反射率や透過率を制御することが可能な高分
子分散型液晶素子およびその製造方法に関するものであ
る。本発明により製造された高分子分散液晶素子は、デ
ィスプレイ、調光素子、光変調素子等の光学素子として
応用可能である。
【０００２】
【従来の技術】表示用素子および調光素子として、図１
に示すような３次元構造のポリマーの空隙中に液晶を分
散させた高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）が研究されてい
る。ＰＤＬＣは、電圧が印加されない状態では、空隙中
の液晶の屈折率とポリマーの屈折率の差により界面で入
射光が屈折し、膜全体では多数のドロプレットを通過す
ることになり、散乱状態となる（図１ａ）。また、電圧
が印加されると、液晶は基板と垂直に配向し、長軸方向
の屈折率とポリマーの屈折率を一致させることにより透
明となる（図１ｂ）。このＰＤＬＣの技術は偏光板が不
要であり、プロジェクタライトバルブへの応用が検討さ
れ、明るい表示が期待されている。
【０００３】これらの３次元ポリマーの構造は、液晶が
分布する空隙が互いに独立に存在したものや、連続的に
分布したものがある。このような高分子分散型液晶の製
造方法としては、大きく分けて下記の３方法が提案され
ている。
【０００４】第１に、液晶をランダムに配向させること
ができる多孔質ポリマーに液晶を含浸させる方法。第２
に、溶媒中でポリマーと液晶を混合して乳化させた後、
溶媒を蒸発させることにより、ポリマーを硬化させる方
法。第３に、モノマーやオリゴマーまたはそれらの混合
物と液晶を混合した重合性組成物を、熱又は紫外線の照
射などの手段を用いて重合させる過程を通して、重合し
たポリマーと液晶を相分離させる方法。
【０００５】また、この高分子分散型液晶の応用とし
て、SPIE.1080,83,(1989)に、内部で周期的に屈折率が
変化する高分子分散型液晶素子が開示されている。具体
的には図２のように、高分子層と高分子分散型液晶層が
交互に積層した構造を作製することにより、屈折率が周
期的に変化する層構造を実現したものである。この場
合、電圧が印加されない状態では、高分子分散型液晶層
と高分子層の周期的な屈折率差に起因した、干渉フィル
タの原理による反射光を生じる（図２ａ）。また、電圧
が印加されると、高分子分散型液晶層と高分子層の屈折
率が一致して透明となる（図２ｂ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すように、従
来の、内部で周期的に屈折率が変化する高分子分散型液
晶素子では、高分子分散型液晶層中のドロプレット内の
低分子液晶の配向は、高分子分散型液晶層全体ではラン
ダムとなる。従って、高分子分散型液晶層の屈折率は、
ドロプレットの一次近似された屈折率（ｎe＋２ｎo）／
３、高分子分散型液晶層中の高分子の屈折率の値（ｎp
は略ｎo）、高分子分散型液晶層中の低分子液晶の高分
子に対する体積分率の値（ｖ）から、｛ｎo（３−ｖ）
＋ｎe｝／３という値に低下する。ここで、ｎpはポリマ
ーの屈折率、ｎoは光の電場の振動方向が液晶分子の長
軸と直交する場合の屈折率、ｎeは光の電場の振動方向
が液晶分子の長軸と平行な場合の屈折率を示す。このた
め、高分子分散型液晶層と高分子層との屈折率差が小さ
くなり、高い反射率が得られないという問題があった。
よって、内部で周期的に屈折率が変化する高分子分散型
液晶素子の反射率を高めるために、素子中の低分子液晶
の配向を揃える技術が求められているが、そのような技
術は未だ知られていない。
【０００７】類似の技術として、ＰＤＬＣ中の初期状態
におけるドロプレット内の低分子液晶の配向方向を制御
する技術はいくつか提案されている。例えば、ＵＳＰ
５,１８８,７６０には、液晶性高分子を用いたＰＤＬＣ
と配向膜との組合せによる配向制御技術が開示されてい
る。この技術では、液晶性モノマーをＰＤＬＣの前駆体
である重合性組成物に用い、それを配向膜付きセルに注
入する。この状態でＵＶや熱を加えることにより、液晶
性モノマーの重合体である液晶性高分子と低分子液晶が
配向膜の方向に配向した状態で重合相分離を行ない、液
晶性モノマー硬化後には、低分子液晶の配向が固定され
る。
【０００８】また、特開平５−２８１５２７には、Ｐ
ＤＬＣと水平外部磁場や電場との組合せによる配向制御
技術が開示されている。この技術では、重合性組成物を
配向膜のないセルの内部に注入し、このセルに対して水
平方向に外部磁場や電場を印加した状態でＵＶや熱を加
えることにより、低分子液晶が外部磁場や電場の方向に
配向した状態で重合相分離を行ない、重合性組成物硬化
後に、低分子液晶の配向が固定される。
【０００９】また、Japan Display '92, 699に
は、ＰＤＬＣと配向膜との組合せによる配向制御技術が
開示されている。この技術では、ＰＤＬＣの前駆体であ
る重合性組成物を、液晶濃度が非常に高い液晶相となる
ように調製し、それを配向膜付きセルに注入する。この
状態では、液晶相状態の重合性組成物は配向膜の方向に
配向しているが、この状態にＵＶや熱を加えて、配向膜
付きセルの内部で重合相分離させることにより、初期配
向の状態を保ったまま低分子液晶の配向が固定される。
【００１０】さらに、Mol.Mat., 2,295 (1993)に
は、光２量化性構造を有する高分子化合物を用いた配向
制御技術が開示されている。この技術は、材料として光
２量化性構造を有する高分子化合物を用いた含浸法で作
製するものである。まず、乳化法で、光２量化性構造を
有する高分子化合物と該高分子化合物の貧溶媒からなる
複合膜を作製し、この複合膜から貧溶媒を抽出し、乾燥
させて、光２量化性構造を有する高分子化合物からなる
多孔質ポリマーを作製する。さらに、この多孔質ポリマ
ーに低分子液晶を含浸させて、光２量化性構造を有する
高分子化合物からなるＰＤＬＣを作製する。このＰＤＬ
Ｃに偏向光を照射して光２量化反応を起こさせる。この
光２量化反応による高分子化合物の構造変化に伴い、低
分子液晶は配向する。
【００１１】しかしながら、このうち、及びの配向
固定方法では、配向膜を用いなければならないために、
図２のような複合構造を作製することができなかった。
また、の配向固定方法では、セルと平行に外部磁場や
電場を印加しなければならないが、セルサイズが大きい
場合は、セルの面内一面にわたって有効な外部磁場や電
場を印加することが非常に困難であった。例えば、特開
平５−２８１５２７には、外部電場を印加する場合は、
外部電場の大きさが１kV／cm以上であることが必要であ
るとの記載がある。ここで、セルサイズが対角１２イン
チであると仮定すると、印加電圧は約３５０kV以上必要
となる計算になるが、このように大きな印加電圧は容易
には実現できない。さらに、は、材料として光２量化
性構造を有する高分子化合物を用いるため、含浸法でし
か作製できない。また、で得られる膜は、液晶を浸透
させるために、全ての空隙が膜表面と繋がっている必要
がある。独立した空隙は水の残存または、気泡となり、
特性の信頼性に影響を与えるので、望ましくない。ま
た、膜が柔軟性を有するために、水の除去と液晶の含浸
工程において膜が変形しやすく、対抗基板を張り合わせ
る際に、膜厚を制御するのが困難である。さらに、の
方法では、図３に示す周期構造のような複合構造を作製
することが不可能である。このように、従来の液晶配向
方法はいずれも問題点を有しており、十分な反射率を有
し、内部で周期的に屈折率が変化する高分子分散型液晶
素子は未だ得られていない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の従
来技術の課題を解決する手段として、下記の手段を見出
し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、光２量化性
構造を有する重合性化合物と低分子液晶を含有する重合
性組成物を重合相分離させることにより製造されること
を特徴とする高分子分散型液晶素子である。本発明はま
た、光２量化性構造を有する重合性化合物と低分子液晶
を含有する重合性組成物を重合相分離させ、次いで、偏
向光を照射して高分子中の光２量化反応をさせて、低分
子液晶を配向させることを特徴とする高分子分散型液晶
素子の製造方法である。
【００１３】本発明はまた、光２量化性構造を有する重
合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物に、偏
向光を照射して、重合相分離させると同時に光２量化さ
せて、低分子液晶を配向させることを特徴とする高分子
分散型液晶素子の製造方法である。本発明はまた、前記
製造方法により製造され、高分子分散型液晶素子内で低
分子液晶が配向した構造を有し、内部で屈折率が周期的
に変化する層構造を有することを特徴とする高分子分散
型液晶素子である。本発明はまた、光２量化した高分子
化合物と低分子液晶の複合構造で構成され、内部で屈折
率が周期的に変化する積層構造を有する高分子分散型液
晶素子である。
【００１４】本発明はまた、（ａ）光２量化性構造を有
する重合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物
を基板上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物を重合
相分離させて、高分子分散型液晶層を作製する工程、
（ｃ）該高分子分散型液晶層に偏向光を照射して、低分
子液晶を配向させる工程、（ｄ）低分子液晶が配向した
該高分子分散型液晶層上に、光２量化性構造を有する重
合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を塗布
する工程、（ｅ）該重合性組成物を重合相分離させて、
高分子分散型液晶層を作製する工程、及び（ｆ）該高分
子分散型液晶層に、上記（ｃ）で用いた偏向光に対して
垂直な振動方向を有する偏向光を照射して、低分子液晶
を配向させる工程を含み、上記（ａ）〜（ｆ）の工程を
順次繰り返すことを特徴とする、前記の内部で屈折率が
周期的に変化する積層構造を有する高分子分散型液晶素
子の製造方法である。
【００１５】本発明はまた、（ａ）光２量化性構造を有
する重合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物
を基板上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物に偏向
光を照射して、重合相分離させると同時に低分子液晶を
配向させ、高分子分散型液晶層を作製する工程、（ｃ）
低分子液晶が配向した該高分子分散型液晶層上に、光２
量化性構造を有する重合性化合物と低分子液晶を含有す
る重合性組成物を塗布する工程、及び（ｄ）該重合性組
成物に偏向光を照射して、重合相分離させると同時に低
分子液晶を配向させて高分子分散型液晶を作製する工程
を含み、上記（ａ）〜（ｄ）の工程を順次繰り返すこと
を特徴とする、前記の内部で屈折率が周期的に変化する
積層構造を有する高分子分散型液晶素子の製造方法であ
る。以下、本発明について詳しく説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】最初に、本発明の高分子分散型液
晶素子の製造方法を、好適具体例に基づいて説明する。
本発明の高分子分散型液晶素子は、光２量化性構造を有
する重合性化合物、低分子液晶及び重合性基の重合開始
剤を混合して重合性組成物を調液し、セルに注入する。
このセルに、レーザー干渉光を照射すると、レーザー干
渉光の振幅の大きな領域では重合性化合物の硬化が起こ
り、屈折率の低い高分子層が形成される。また、レーザ
ー干渉光の振幅の小さな領域では重合相分離が起こり、
屈折率の高い高分子分散型液晶層が形成される。レーザ
ー干渉光の振幅の大きな領域と小さな領域は、空間的に
交互に繰り返すため、周期的に屈折率が変化する層構造
を有する高分子分散型液晶素子が作製される（図４
a）。
【００１７】この高分子分散型液晶素子中の低分子液晶
の配向は、上記のようにして製造した高分子分散型液晶
素子（図４a）に、一様に偏向した光を照射することに
よって達成される（図４b）。偏向した光の波長は、光
２量化性構造を有する高分子化合物の種類によって異な
るが、例えば、シンナメート系化合物の場合は、２５０
ｎｍ〜３５０ｎｍの光を用いることができる。偏向光の
照射時間は、光の強度や、光２量化性構造の感度、照射
雰囲気によっても異なるが、１分〜１２０分程度の照射
とすることが好ましい。
【００１８】また、光２量化性構造を有する高分子化合
物と重合成化合物の重合開始剤とが同時に感度を有する
波長の偏向光を用いる場合は、重合相分離と低分子液晶
の配向制御を同時に行うことができる。
【００１９】次に、本発明の「内部で周期的に屈折率が
変化する積層構造を有する高分子分散型液晶素子」の製
造方法について説明する。本製造方法は、重合相分離と
光２量化を用いた塗布積層方法によるものであるが、重
合相分離と光２量化を順次起こさせ、それを繰り返す方
法（図５）と、重合相分離と光２量化を同時に起こさ
せ、それを繰り返す方法（図６）がある。
【００２０】最初に、重合相分離と光２量化を順次起こ
させ、それを繰り返す方法について説明する。本方法
は、図５に示すように、（ａ）光２量化性構造を有する
重合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を基
板上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物に光や熱を
加えて、重合相分離させて光２量化性構造を有する高分
子化合物中に低分子液晶が分散した高分子分散型液晶層
を作製する工程、（ｃ）該高分子分散型液晶層に偏向光
を照射して、光２量化性構造を有する高分子化合物に光
２量化を起こさせ、高分子分散型液晶層中の低分子液晶
を配向させる工程、（ｄ）低分子液晶が配向した該高分
子分散型液晶層上に、光２量化性構造を有する重合性化
合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を基板上に塗
布する工程、（ｅ）該重合性組成物に光や熱を加えて、
重合相分離させて高分子分散型液晶層を作製する工程、
（ｆ）該高分子分散型液晶層に、（ｃ）で用いた偏向光
とは垂直な振動方向を有する偏向光を照射して、光２量
化性構造を有する高分子化合物に光２量化を起こさせ、
低分子液晶を配向させる工程からなり、この（ａ）〜
（ｆ）の工程を順次繰り返すことにより、図５（ｇ）に
示すような「内部で周期的に屈折率が変化する層構造を
有する高分子分散型液晶素子」を製造することができ
る。尚、規則正しい層構造を得るために、定在波を照射
することにより重合相分離を起こさせることが好まし
い。
【００２１】次に、重合相分離と光２量化を同時に起こ
させ、それを繰り返す方法について説明する。本方法
は、図６に示すように、（ａ）光２量化性構造を有する
重合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を基
板上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物に偏向光を
照射して、重合相分離と光２量化性構造を有する重合性
化合物の光２量化を同時に起こさせ、低分子液晶が配向
した高分子分散型液晶を作製する工程、（ｃ）低分子液
晶が配向した該高分子分散型液晶層上に、光２量化性構
造を有する重合性化合物と低分子液晶を含有する重合性
組成物を基板上に塗布する工程、（ｄ）該重合性組成物
に、（ｂ）で用いた偏向光とは垂直な振動方向を有する
偏向光を照射して、重合相分離と重合性化合物の光２量
化を同時に起こさせ、低分子液晶が配向した高分子分散
型液晶を作製する工程からなり、（ａ）〜（ｄ）の工程
を順次繰り返すことにより、図６（ｅ）のような「内部
で周期的に屈折率が変化する積層構造を有する高分子分
散型液晶素子」を製造することができる。尚、本方法に
おいても、規則正しい層構造を得るために、定在波を照
射することにより重合相分離を起こさせることが好まし
い。
【００２２】本発明において用いられる重合性組成物
は、光２量化性構造を有する重合性化合物、低分子液晶
化合物及び重合開始剤を含有する。本発明の「光２量化
性構造を有する重合性化合物」は、光２量化性構造を有
する化合物に、重合性基であるアクリロイル基やメタク
ロイル基を付与した化合物またはその誘導体であれば、
特に限定されない。このような化合物またはその誘導体
の例としては、４-アクリロイルアミノフェニルスルホ
ニルアジド、４-メタクロイルアミノフェニルスルホニ
ルアジド、２-p-アジドベンゾイルプロピルアクリレー
ト、２-p-アジドベンゾイルプロピルメタクリレート、
シンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレート、
シンナモイロキシエチルアクリレート、シンナモイロキ
シエチルメタクリレート、シンナミリデンエチルアクリ
レート、シンナミリデンエチルメタクリレート等を挙げ
ることができる。これらの中でも、シンナミルアクリレ
ート、シンナミルメタクリレート及びシンナモイロキシ
エチルメタクリレートは好適に用いることができる。こ
れらの「光２量化性構造を有する重合性化合物」は、単
独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。ま
た、「光２量化性構造を有する重合性化合物」は、それ
だけでも感光性を有するが、感光感度を増加させたり、
感光波長を選択するためには、感光色素や増感剤等と併
用することが好ましい。
【００２３】また、高分子組成物中に含まれる低分子液
晶を構成する液晶化合物としては、ネマチック液晶、コ
レステリック液晶、スメクチック液晶及び強誘電性液晶
等や、一般的に電界駆動型表示材料として使用されてい
る種々の低分子液晶化合物を使用することができる。こ
のような低分子液晶化合物の具体的な例としては、ビフ
ェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベ
ンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、ター
フェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシ
ルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシ
ルピリミジン系等の各種低分子液晶化合物を挙げること
ができる。これらの低分子液晶化合物は、一般に使用さ
れている低分子液晶材料と同様に、単独で用いても、複
数を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】また、本発明において使用される重合性組
成物は、前記の「光２量化性構造を有する重合性化合
物」を必須の構成成分として含有するものであるが、そ
れ以外の種々の重合性化合物を含有することができる。
このような重合性化合物の例としては、例えば、アクリ
ル酸アルキルエステル、アクリルアミド、アクリル酸ヒ
ドロキシエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メ
タクリルアミド、メタクリル酸ヒドロキシエステル、ビ
ニルピロリドン、スチレン及びその誘導体、アクリロニ
トリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、ブタ
ジエン、イソプレン、ビニルピリジン等の単官能および
多官能モノマーを挙げることができる。
【００２５】さらに、本発明の重合性組成物は、重合性
化合物を重合させるための重合開始剤を含有する。重合
開始剤は、内部で周期的に屈折率が変化する高分子分散
型液晶素子を製造する際に用いる定在波の波長に感度を
有する材料の中から選択することができる。本発明にお
いては、例えば、Ｎ−フェニルグリシン、アゾイソブチ
ロニトリル等を好適に用いることができる。
【００２６】尚、本発明の高分子分散型液晶素子のデバ
イス形態としては、通常の液晶表示素子と同様に、２つ
の電極板からなるセルに挟まれた構造が好ましい。電極
板としては、例えば、表面にＩＴＯを施したガラス基板
やプラスチックフィルム、ＮＥＳＡガラス基板等の透明
電極付基板を好適に用いることができる。
【００２７】
【作用】本発明の光２量化性構造を有する高分子化合物
と低分子液晶の複合構造で構成され、内部で屈折率が周
期的に変化する層構造を有する高分子分散液晶素子にお
いて、光２量化性構造を有する高分子化合物に偏向光が
照射されると、光２量化性構造を有する高分子化合物の
光吸収係数の異方性から、偏向光の振動方向と平行な方
向に強い吸収を有する光２量化性構造が効率よく反応
し、該高分子分散液晶素子中の高分子が光２量化する。
そして、この光２量化は分子の構造変化を伴うが、特定
の方向を向いた分子の構造変化に伴い、低分子液晶は特
定の方向へ配向するようになる（図３）。その結果、従
来の高分子分散型液晶素子よりも光反射率の高い、内部
で屈折率が周期的に変化する層構造を有する高分子分散
液晶素子の製造が可能となる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。 実施例１ ２量化性構造を有する重合性化合物として、シンナモイ
ロキシエチルメタクリレートを合成した。合成したシン
ナモイロキシエチルメタクリレート０.０８ｇ、重合性
化合物としてジペンタエリスルトールヘキサアクリレー
ト（日本化薬社製）０.６７ｇ、重合性化合物の重合開
始剤としてローズベンガル（日本化薬社製）３.５ｍｇ
とＮ−フェニルグリシン（和光純薬社製）０.０１ｇ及
び低分子液晶Ｅ７（メルク社製）０.２ｇを混合して、
重合性組成物を調液した。次に、この重合性組成物を、
透明電極（ＩＴＯ）付き石英基板を対抗に張り合わせた
セル（１０μm）内に注入した。４８８ｎｍのＡｒイオ
ン・レーザー光を２光束に分け、それぞれセルの裏表か
らセル表面に照射した。これら２光束はセル内で干渉光
を形成した。このレーザー光を１０分間照射した後、高
圧水銀灯を光源とした偏向紫外線を６０分間照射して、
内部で屈折率が周期的に変化する層構造を有する高分子
分散型液晶素子を製造した。
【００２９】実施例２ ２量化性構造を有する重合性化合物としてシンナミルメ
タクリレート（ポリサイエンス社製）０.０５ｇ、重合
性化合物としてヘキサジオールジアクリレート（日本化
薬社製）０.０５ｇ、重合性化合物の重合開始剤として
アゾイソブチロニトリル（和光純薬社製）１.５ｍｇ及
び低分子液晶Ｅ７（メルク社製）０.５ｇを混合し、重
合性組成物を調液した。この重合性組成物を、透明電極
（ＩＴＯ）付き石英基板上に塗布し、高圧水銀灯を光源
とした偏向紫外線を６０分間照射し、重合相分離と光２
量化を同時に行い、高分子分散型液晶層を製造した。
【００３０】実施例３ ２量化性構造を有する重合性化合物としてシンナミルメ
タクリレート（ポリサイエンス社製）０.０５ｇ、重合
性化合物としてヘキサジオールジアクリレート(日本化
薬社製）０.０５ｇ、重合性化合物の重合開始剤として
アゾイソブチロニトリル（和光純薬社製）１.５ｍｇ及
び低分子液晶Ｅ７（メルク社製）０.５ｇを混合し、重
合性組成物を調液した。この重合性組成物を、透明電極
（ＩＴＯ）付き石英基板上に塗布し、７０℃のオーブン
の中で２４時間反応させて高分子分散型液晶層を作製し
た。この高分子分散型液晶層に、高圧水銀灯を光源とし
た偏向紫外線を６０分間照射し、光２量化を行った。次
に、この高分子分散型液晶層上に、前記重合性組成物を
再び塗布し、７０℃のオーブンの中で２４時間反応させ
て、高分子分散型液晶層を積層した。さらに、この高分
子分散型液晶層に、前回とは振動方向が垂直な偏向紫外
線を６０分間照射し、光２量化を行った。これらの工程
を繰り返して、厚さ１０μmの内部で屈折率が周期的に
変化する積層構造を有する高分子分散型液晶素子を製造
した。
【００３１】実施例４ ２量化性構造を有する重合性化合物としてシンナミルメ
タクリレート（ポリサイエンス社製）０.０５ｇ、重合
性化合物としてヘキサジオールジアクリレート（日本化
薬社製）０.０５ｇ、重合性化合物の重合開始剤として
アゾイソブチロニトリル（和光純薬社製）１.５ｍｇ及
び低分子液晶Ｅ７（メルク社製）０.５ｇを混合し、重
合性組成物を調液した。この重合性組成物を、透明電極
（ＩＴＯ）付き石英基板上に塗布し、高圧水銀灯を光源
とした偏向紫外線を６０分間照射し、重合相分離と光２
量化を同時に行い、高分子分散型液晶層を作製した。次
に、この高分子分散型液晶層上に、前記重合性組成物を
再び塗布し、前回とは振動方向が垂直な偏向紫外線を高
分子分散型液晶層に６０分間照射し、重合相分離と光２
量化を同時に行い、高分子分散型液晶層を積層した。こ
れらの工程を繰り返して、厚さ１０μmの内部で屈折率
が周期的に変化する積層構造を有する高分子分散型液晶
素子を製造した。
【００３２】ここで、上記実施例１〜４について簡単に
まとめると、実施例１は、レーザー干渉光を用いて重合
相分離を行った後、光２量化を行い、内部で屈折率が周
期的に変化する層構造を有する高分子分散液晶素子を製
造した例である。実施例２は、重合相分離と光２量化を
同時に行い、高分子分散型液晶層を製造した例である。
実施例３は、重合相分離と光２量化を順次行う方法によ
り、内部で屈折率が周期的に変化する積層構造を有する
高分子分散型液晶素子を製造した例である。さらに、実
施例４は、重合相分離と光２量化を同時に行う方法によ
り、内部で屈折率が周期的に変化する積層構造を有する
高分子分散液晶素子を製造した例である。
【００３３】比較例１ シンナモイロキシエチルメタクリレートを用いないこと
以外は、実施例１と同様にして、内部で屈折率が周期的
に変化する層構造を有する高分子分散型液晶素子を製造
した。
【００３４】比較例２ 無偏向紫外線を用いたこと以外は、実施例２と同様にし
て、高分子分散型液晶素子層を製造した。
【００３５】比較例３ シンナミルメタクリレートを用いないこと以外は、実施
例３と同様にして、内部で屈折率が周期的に変化する積
層構造を有する高分子分散型液晶素子を製造した。
【００３６】比較例４ シンナミルメタクリレートを用いないこと以外は、実施
例４と同様にして、内部で屈折率が周期的に変化する積
層構造を有する高分子分散型液晶素子を製造した。
【００３７】試験例１（反射率の評価） 実施例１、３、４及び比較例１、３、４において製造し
た各高分子分散型液晶素子を評価試料とし、反射率を以
下の方法により評価した。 （反射率評価方法）評価試料の反射率を、図７に示すゴ
ニオメーターヘッドを用いたΘ-２Θ光学系、白色光源
及びスペクトロメーターを組み合せた評価装置により評
価した。 （反射率の評価結果）高分子分散型液晶素子の反射率評
価の目安として、反射率３０％以下を×、３０％〜５０
％を△、５０％〜７０％を○、７０％以上を◎とした。
結果を表１に示す。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】 表１ 反射率の評価結果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ 実施例３ 実施例４ 比較例１ 比較例３ 比較例４ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 反射率(％) 72 78 88 48 42 40 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 評価 ◎ ◎ ◎ △ △ △ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００３９】表１から明らかであるように、実施例１、
３、４の評価試料は、比較例１、３、４の評価試料と比
べて、反射率が著しく高い。
【００４０】試験例２（配向特性の評価） 実施例２及び比較例２において製造した各高分子分散型
液晶素子を評価試料とし、配向特性を以下の方法により
評価した。 （配向特性評価方法）偏光顕微鏡において、ポラライザ
ーとアナライザーを平行（クロスニコル状態）に設置
し、評価試料に対して白色光（入射光）を垂直に照射し
た。評価試料を入射光に対して垂直な面内で回転させ、
試料からの透過光強度をフォトダイオードで検出し、透
過光強度の角度依存性を調べた。 （配向特性の評価結果）配向特性の評価結果を図８に示
す。図８の（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ実施例２と比較
例２の結果である。図８（Ａ）では、液晶が配向して高
分子分散型液晶素子が光学的異方性を有しているのに対
し、図８（Ｂ）では、光学的異方性がないことが解る。
この結果から、本発明の高分子分散型液晶素子は、素子
中の低分子液晶が配向し、素子として光学的に異方性を
有することが明らかとなった。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、内部で屈折率が周期的
に変化する層構造を有する高分子分散型液晶素子中の低
分子液晶の配向制御が可能となる。また、本発明の方法
によれば、従来の高分子分散型液晶素子に比べて、光反
射率が高く、内部で屈折率が周期的に変化する層構造を
有する高分子分散型液晶素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高分子分散型液晶の模式図である。
（ａ）は電圧非印加の状態を、（ｂ）は電圧印加の状態
を示す。
【図２】従来の、内部で屈折率が周期的に変化する層構
造を有する高分子分散型液晶素子の模式図である。
（ａ）は電圧非印加の状態を、（ｂ）は電圧印加の状態
を示す。
【図３】本発明の高分子分散型液晶素子の模式図であ
る。（ａ）は電圧非印加の状態を、（ｂ）は電圧印加の
状態を示す。
【図４】本発明の、内部で屈折率が周期的に変化する層
構造を有する高分子分散型液晶素子の製造方法の１つを
示す図である。（ａ）はレーザー干渉光照射工程を、
（ｂ）は偏向光照射工程を示す。
【図５】本発明の、内部で屈折率が周期的に変化する積
層構造を有する高分子分散型液晶素子の製造方法の１つ
を示す図である。（ａ）〜（ｆ）は各工程を示し、
（ｇ）は本製造方法により得られる本発明の高分子分散
型液晶素子の構造を示す。
【図６】本発明の、内部で屈折率が周期的に変化する積
層構造を有する高分子分散型液晶素子の製造方法の１つ
を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は各工程を示し、
（ｅ）は本製造方法により得られる本発明の高分子分散
型液晶素子の構造を示す。
【図７】反射率評価に用いた光学系の配置を示す図であ
る。
【図８】高分子分散型液晶素子の透過光強度の角度依存
性を示すグラフである。（Ａ）は実施例２の結果を、
（Ｂ）は比較例２の結果を示す。
【符号の説明】
１ 入射光 ２ 基板 ３ 液晶領域 ４ 高分子領域 ５ 液晶分子 ６ 散乱 ７ 透過 ８ 反射 ９ 高分子層 １０ 高分子分散液晶層 １１ レーザー干渉光照射 １２ 偏向光照射 １３ スペクトロメーター １４ 白色光源 １５ 評価試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曳地 丈人 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (72)発明者 佐川 清水 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (72)発明者 氷治 直樹 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (72)発明者 鈴木 貞一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭63−271233（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168165（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−218421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1334

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光２量化性構造を有する重合性化合物と
    低分子液晶を含有する重合性組成物を重合相分離させ、
    かつ光２量化を起こさせて、光２量化した高分子化合物
    と該２量化した高分子化合物により特定方向へ配向され
    た低分子液晶を含む層を形成したことを特徴とする高分
    子分散型液晶素子。
  2. 【請求項２】 光２量化性構造を有する重合性化合物と
    低分子液晶を含有する重合性組成物を重合相分離させ、
    次いで、偏向光を照射して高分子中の光２量化反応をさ
    せて、低分子液晶を配向させることを特徴とする高分子
    分散型液晶素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 光２量化性構造を有する重合性化合物と
    低分子液晶を含有する重合性組成物に、偏向光を照射し
    て、重合相分離させると同時に光２量化させて、低分子
    液晶を配向させることを特徴とする高分子分散型液晶素
    子の製造方法。
  4. 【請求項４】 重合相分離をレーザー干渉光の照射によ
    り行なうことを特徴とする請求項２記載の高分子分散型
    液晶素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の製造方
    法により製造され、高分子分散型液晶素子内で低分子液
    晶が配向した構造を有することを特徴とする高分子分散
    型液晶素子。
  6. 【請求項６】 内部で屈折率が周期的に変化する層構造
    を有することを特徴とする請求項５記載の高分子分散型
    液晶素子。
  7. 【請求項７】 光２量化した高分子化合物と該２量化し
    た高分子化合物により特定方向へ配向された低分子液晶
    を含む層が積層され、内部で屈折率が周期的に変化する
    積層構造を有することを特徴とする高分子分散型液晶素
    子。
  8. 【請求項８】 光２量化性構造を有する重合性化合物と
    低分子液晶を含有する重合性組成物に、定在波を照射し
    て重合相分離させることを特徴とする請求項７記載の高
    分子分散型液晶素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 重合相分離させた後、偏向光を照射して
    層内の低分子液晶を配向させることを特徴とする請求項
    ８記載の高分子分散型液晶素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 光２量化性構造を有する重合性化合物
    が、４−アクリロイルアミノフェニルスルホニルアジ
    ド、４−メタクロイルアミノフェニルスルホニルアジ
    ド、２−ｐ−アジドベンゾイルプロピルアクリレート、
    ２−ｐ−アジドベンゾイルプロピルメタクリレート、シ
    ンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレート、シ
    ンナモイロキシエチルアクリレート、シンナモイロキシ
    エチルメタクリレート、シンナミリデンエチルアクリレ
    ート及びシンナミリデンエチルメタクリレートからなる
    群から選ばれることを特徴とする請求項１及び５〜７の
    いずれかに記載の高分子分散型液晶素子。
  11. 【請求項１１】 光２量化性構造を有する重合性化合物
    が、シンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレー
    ト及びシンナモイロキシエチルメタクリレートのうちの
    少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０記載
    の高分子分散型液晶素子。
  12. 【請求項１２】 低分子液晶が、高分子化合物中におい
    て、互いに独立して分散することを特徴とする請求項
    １、５〜７及び１０〜１１のいずれかに記載の高分子分
    散型液晶素子。
  13. 【請求項１３】 請求項７記載の高分子分散型液晶素子
    の製造方法であって、（ａ）光２量化性構造を有する重
    合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を基板
    上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物を重合相分離
    させて、高分子分散型液晶層を作製する工程、（ｃ）該
    高分子分散型液晶層に偏向光を照射して、低分子液晶を
    配向させる工程、（ｄ）低分子液晶が配向した該高分子
    分散型液晶層上に、光２量化性構造を有する重合性化合
    物と低分子液晶を含有する重合性組成物を塗布する工
    程、（ｅ）該重合性組成物を重合相分離させて、高分子
    分散型液晶層を作製する工程、及び（ｆ）該高分子分散
    型液晶層に、上記（ｃ）で用いた偏向光に対して垂直な
    振動方向を有する偏向光を照射して、低分子液晶を配向
    させる工程を含み、上記（ａ）〜（ｆ）の工程を順次繰
    り返すことを特徴とする製造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項７記載の高分子分散型液晶素子
    の製造方法であって、（ａ）光２量化性構造を有する重
    合性化合物と低分子液晶を含有する重合性組成物を基板
    上に塗布する工程、（ｂ）該重合性組成物に偏向光を照
    射して、重合相分離させると同時に低分子液晶を配向さ
    せ、高分子分散型液晶層を作製する工程、（ｃ）低分子
    液晶が配向した該高分子分散型液晶層上に、光２量化性
    構造を有する重合性化合物と低分子液晶を含有する重合
    性組成物を塗布する工程、及び（ｄ）該重合性組成物に
    偏向光を照射して、重合相分離させると同時に低分子液
    晶を配向させて高分子分散型液晶を作製する工程を含
    み、上記（ａ）〜（ｄ）の工程を順次繰り返すことを特
    徴とする製造方法。
  15. 【請求項１５】 光２量化性構造を有する重合性化合物
    が、４−アクリロイルアミノフェニルスルホニルアジ
    ド、４−メタクロイルアミノフェニルスルホニルアジ
    ド、２−ｐ−アジドベンゾイルプロピルアクリレート、
    ２−ｐ−アジドベンゾイルプロピルメタクリレート、シ
    ンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレート、シ
    ンナモイロキシエチルアクリレート、シンナモイロキシ
    エチルメタクリレート、シンナミリデンエチルアクリレ
    ート及びシンナミリデンエチルメタクリレートからなる
    群から選ばれることを特徴とする請求項２〜４、８、
    ９、１３及び１４のいずれかに記載の高分子分散型液晶
    素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】 光２量化性構造を有する重合性化合物
    が、シンナミルアクリレート、シンナミルメタクリレー
    ト及びシンナモイロキシエチルメタクリレートのうちの
    少なくとも１つであることを特徴とする請求項１５記載
    の高分子分散型液晶素子の製造方法。
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