JP3424025B2 - 高分子分散型液晶素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高分子分散型液晶素
子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶素子として、一般に用いられ
ているＴＮ型やＳＴＮ型の液晶素子に比べて非常に明る
い表示が得られる高分子分散型液晶素子が注目されてい
る。図１０は従来の高分子分散型液晶素子の断面図、図
１１はその一部分の拡大図であり、この高分子分散型液
晶素子は、表示用の透明電極３，４を設けた一対の透明
基板１，２を枠状のシール材５を介して接合し、この両
基板１，２間に、液晶／高分子複合膜６を設けた構成と
なっている。

【０００３】上記液晶／高分子複合膜６は、図１１に示
すように、透明な高分子層７中に液晶８を分散を分散さ
せたもので、前記液晶８としては一般に、誘電異方性が
正のネマティック液晶が用いられており、さらに、この
液晶８には二色性染料が添加されている。図１１におい
て、８ａは液晶の分子を示し、８ｂは前記二色性染料の
分子を示している。

【０００４】この高分子分散型液晶素子は、上記液晶／
高分子複合膜６での光の散乱と透過とを利用して表示す
るものであり、この複合膜６の高分子層７中に分散して
いる液晶８の液晶分子８ａは、電界が印加されていない
状態では図１１のようにランダムな方向を向いており、
同様に染料分子８ｂもランダムな方向を向いているた
め、この無電界状態では、液晶素子に入射した光が、前
記複合膜６を通る際に、高分子層７と液晶８との界面お
よび液晶８の光散乱作用により散乱されるとともに、そ
の散乱光のうちの二色性染料の吸収波長域の光が前記二
色性染料によって吸収され、表示が二色性染料の色に着
色された着色表示となる。

【０００５】また、両基板１，２の電極３，４間に電圧
を印加すると、その電界によって液晶分子８ａが立上り
配向し、それに連れて染料分子８ｂも立上り配向するた
め、この電界印加状態では、液晶素子に入射した光が、
複合膜６での光散乱作用をほとんど受けることなく、ま
た二色性染料による吸収もほとんど受けることなく複合
膜６を透過し、表示がほぼ無彩色の明表示となる。

【０００６】このため、上記高分子分散型液晶素子は、
ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶素子に必要不可欠な偏光板が不
要であり、したがって偏光板での光吸収による光量ロス
が無いから、非常に明るい表示が得られる。

【０００７】なお、上記高分子分散型液晶素子は、一般
に、その裏面に反射板（図示せず）を配置して反射型素
子として使用されており、この反射型素子においては、
その表面側から入射した光が液晶／高分子複合膜６を通
って反射板で反射され、再び前記複合膜６を通って表面
側に出射するため、無電界部を通る光が二重に散乱され
るとともに二色性染料で吸収されて、着色表示がより鮮
明になる。

【０００８】上記高分子分散型液晶素子は、一般に、一
対の基板１，２をシール材５を介して接合した後、この
両基板１，２間に、光によって重合反応する高分子材料
と二色性染料を含む液晶との混合溶液を真空注入法によ
り充填して混合溶液の層を設け、この混合溶液に、いず
れか一方の基板の外面側から光（紫外線）を照射して、
前記高分子材料を光重合させる方法で製造されている。

【０００９】このように、基板１，２間の混合溶液に光
を照射すると、モノマーあるいはオリゴマーの状態にあ
る高分子材料が、その二重結合が解けることによってラ
ジカル化し、隣り合う分子のラジカルが互いに結合し合
うラジカル重合反応により高分子となって、この高分子
材料のポリマー化により、液晶が二色性染料とともに相
分離する。

【００１０】このため、ポリマー化した高分子の層７
は、図１１のようなスポンジのような断面をもち、この
高分子層７の各隙間部に、二色性染料を含む液晶８が閉
じ込められて、上述した構造の液晶／高分子複合膜６が
形成される。なお、この複合膜の形成方法は、一般に光
重合相分離法と呼ばれている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記高分子
分散型液晶素子の液晶／高分子複合膜６の光散乱性は、
この複合膜６中の液晶溜まり（液晶８が閉じ込められて
いる部分）の大きさおよび分布状態（単位体積当たりの
分布数）によって異なるため、良好な光散乱性をもつ複
合膜６を形成するには、混合溶液への光の照射を、高分
子材料が適度な大きさおよび分布状態の液晶だまりを形
成して光重合するように照射光量を選んで行なうことが
望まれる。

【００１２】しかし、従来の高分子分散型液晶素子の製
造方法では、混合溶液への照射光のうちのかなりの量の
光が二色性染料によって吸収されてしまうため、混合溶
液への照射光を効率よく高分子材料の光重合に利用する
ことができなかった。

【００１３】このため、従来は、混合溶液への照射光量
を、二色性染料での光吸収を見込んである程度多くして
いるが、混合溶液への照射光量を多くすると、二色性染
料に吸収される光量も多くなって二色性染料が劣化して
しまうため、照射光量をむやみに多くすることには問題
があり、したがって、従来の製造方法では、高分子材料
を適度な大きさおよび分布状態の液晶だまりを形成する
ように光重合させて良好な光散乱性をもつ液晶／高分子
複合膜を形成することはできなかった。

【００１４】この発明は、混合溶液への照射光を効率よ
く高分子材料の光重合に利用して、混合溶液への照射光
量を多くすることなく良好な光散乱性をもつ液晶／高分
子複合膜を形成することができる、高分子分散型液晶素
子の製造方法を提供することを目的としたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の高分子分散型
液晶素子の製造方法は、一対の基板間もしくは一方の基
板上に、光により重合反応する高分子材料と二色性染料
を含む液晶との混合溶液の層を設け、その二色性染料の
分子を所定方向にほぼ一様に配向させた状態で、前記混
合溶液に、偏光板を介して、次の１，２，３のいずれか
の条件で光を照射し、前記高分子材料を光重合させて液
晶／高分子複合膜を形成することを特徴とするものであ
る。

【００１６】［条件１］前記二色性染料の分子長軸方向
の吸収軸に対して直交する方向と前記偏光板を透過した
直線偏光の偏光方向とのなす角ψと、前記偏光板の透過
率χとが、 χ＞（π／２） sinψ を満たし、かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＞（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） であること。

【００１７】［条件２］前記二色性染料の分子長軸方向
の吸収軸に対して直交する方向と前記偏光板を透過した
直線偏光の偏光方向とのなす角ψと、前記偏光板の透過
率χとが、 χ＞［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たし、かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＜（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） であること。

【００１８】［条件３］前記二色性染料の分子長軸方向
の吸収軸に対して直交する方向と前記偏光板を透過した
直線偏光の偏光方向とのなす角ψと、前記偏光板の透過
率χとが、 χ≧（π／２） sinψ χ≧［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たすこと。

【００１９】なお、上記混合溶液に照射する光は、所定
方向にほぼ一様に配向された二色性染料の分子長軸方向
の吸収軸に対してほぼ垂直な方向から入射させるのが望
ましい。また、上記１，２，３の条件は、いずれも、二
色性染料が、正の二色性を有するｐ型の二色性染料であ
る場合に成立する。

【００２０】

【作用】このように、光により重合反応する高分子材料
と二色性染料を含む液晶との混合溶液の層の二色性染料
の分子を所定方向にほぼ一様に配向させておき、その状
態で前記混合溶液に、偏光板を介して、上記１，２，３
のいずれかの条件で光を照射すると、二色性染料による
光吸収が少なくなり、相対的に高分子材料に照射される
光を多くさせ、相対的に二色性染料による光吸収を少な
くさせる。

【００２１】このため、この発明の製造方法によれば、
混合溶液への照射光を効率よく高分子材料の光重合に利
用して、混合溶液への照射光量を多くすることなく良好
な光散乱性をもつ液晶／高分子複合膜を形成することが
できるとともに、二色性染料の光吸収による劣化を抑制
することもできる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図９を参
照して説明する。図１は一対の基板間に設けた混合溶液
に光を照射している状態の断面図であり、この実施例で
は、次のようにして高分子分散型液晶素子を製造する。

【００２３】まず、表示用の透明電極１３，１４を設け
た一対の透明基板（例えばガラス基板）１１，１２の電
極形成面上にそれぞれ、液晶の分子および二色性染料の
分子を一方向に配向させる配向処理を施す。

【００２４】この配向処理は、例えば、基板１１，１２
上にポリイミド等からなる水平配向膜１４，１５を形成
し、その膜面を一方向にラビングすることによって行な
う。なお、上基板１１側の配向膜１４と、下基板１２側
の配向膜１５とは互いに平行でかつ逆方向にラビングす
る。

【００２５】次に、上記配向処理を施した一対の基板１
１，１２をその電極形成面を互いに対向させて配置し、
この両基板１１，２の外周縁部を図示しないシール材を
介して接合して液晶素子を組立てる。なお、この液晶素
子は例えば単純マトリックス型のものであり、図におい
て下基板１２側の電極１４は走査電極、上基板１１側の
電極１３は信号電極である。

【００２６】次に、上記両基板１１，１２間の前記シー
ル材で囲まれた領域に、前記シール材の一部を欠落させ
て形成しておいた注入口から、光によって重合反応する
高分子材料と二色性染料を含む液晶２１との混合溶液２
０を真空注入法により充填して、基板１１，１２間に前
記混合溶液２０の層を設ける。

【００２７】なお、前記液晶２１には例えば誘電異方性
が正のネマティック液晶を用い、この液晶２１に添加す
る二色性染料には、正の二色性を有するｐ型の二色性染
料を用いる。

【００２８】このｐ型の二色性染料は、その分子の長軸
方向に光吸収の遷移モーメントを有するものであり、分
子長軸方向の吸収軸と、それに対して直交する方向との
うち、分子長軸方向の吸収軸に沿う偏光成分の光の吸光
度が、前記直交する方向に沿う偏光成分の光の吸光度よ
りも常に大きいという特性をもっている。

【００２９】なお、上記二色性染料は、二色性液晶染料
（可視光域中のある波長域の光を吸収する特性をもった
着色液晶）、例えば、赤橙色のアゾ系液晶染料、黄色の
アゾキシ系液晶染料等であってもよい。

【００３０】上記混合溶液２０を両基板１１，１２間に
充填すると、この混合溶液２０中の液晶２１の液晶分子
２１ａおよび二色性染料の分子２１ｂが、両基板１１，
１２の配向膜１５，１６に施されている配向処理によ
り、図１に示したように、基板１１，１２面（配向膜１
５，１６面）に対し若干チルトした状態で、前記配向処
理の方向にほぼ一様に配向する。

【００３１】この後は、両基板１１，１２間の混合溶液
２０に、一方の基板、例えば上基板１１の外面側から、
偏光板１７を介して、後述する条件で光（紫外線）を照
射し、前記高分子材料を光重合させて液晶／高分子複合
膜を形成する。

【００３２】このように、上記混合溶液２０に光を照射
すると、混合溶液２０の高分子材料が光により重合反応
し、液晶２１が二色性染料とともに相分離して、液晶／
高分子複合膜が形成される。

【００３３】図２は上記のようにして製造された高分子
分散型液晶素子の断面図であり、形成された液晶／高分
子複合膜２２は、スポンジのような断面をもつようにポ
リマー化した高分子層２３の各隙間部に、二色性染料を
含む液晶２１が閉じ込められた構造をなしている。

【００３４】なお、この液晶素子の両基板１１，１２に
は配向処理が施されているが、上記高分子材料を光重合
させて複合膜２２を形成すると、高分子層２３の各隙間
部に二色性染料を含む液晶２１が閉じ込められるため、
配向膜１５，１６に施した配向処理による配向規制力が
液晶２１に及ばなくなり、液晶分子２１ａおよび染料分
子２１ｂが図２のようなランダムな配向状態になる。

【００３５】ただし、上記複合膜２２には、液晶２１が
配向膜１５，１６に接している部分もあるため、その部
分では、配向膜１５，１６上の液晶分子２１ａおよび染
料分子２１ｂが前記配向処理の方向に配向した状態にな
るが、このような配向状態は、複合膜２２と配向膜１
５，１６との界面付近にできるだけであり、複合膜２２
全体で見れば、そのほとんどの領域において液晶分子２
１ａおよび染料分子２１ｂがランダムな配向状態にな
る。

【００３６】また、図１に示した偏光板１７は、上記高
分子分散型液晶素子の製造において混合溶液２０に光を
照射する際に用いられるものであり、製造された高分子
分散型液晶素子には偏光板はない。

【００３７】次に、上記高分子分散型液晶素子の製造に
おける混合溶液２０への光の照射条件を説明する。図３
は、上記混合溶液２０中の染料分子２１ｂの吸収軸と上
記偏光板１７を透過した直線偏光の偏光方向とを光の照
射方向（混合溶液２０の層に対してほぼ垂直な方向）か
ら見た図であり、図において、Ｌ_P は二色性染料の分子
長軸方向の吸収軸、Ｌ_H は前記分子長軸方向の吸収軸Ｌ
_P に対して直交する方向の軸（以下、短軸方向の軸とい
う）、ψは二色性染料の短軸方向の軸Ｌ_H と偏光板１７
を透過した直線偏光の偏光方向とのなす角を示してい
る。

【００３８】そして、上記混合溶液２０の層への光の照
射は、次の１，２，３のいずれかの条件で行なう。 ［条件１］上記二色性染料の短軸方向の軸Ｌ_H と偏光板
１７を透過した直線偏光の偏光方向とのなす角ψと、前
記偏光板１７の透過率χとが、 χ＞（π／２） sinψ を満たし、かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＞（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） であること。

【００３９】［条件２］上記二色性染料の短軸方向の軸
Ｌ_H と偏光板１７を透過した直線偏光の偏光方向とのな
す角ψと、前記偏光板１７の透過率χとが、 χ＞［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たし、かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＜（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） であること。

【００４０】［条件３］上記二色性染料の短軸方向の軸
Ｌ_H と偏光板１７を透過した直線偏光の偏光方向とのな
す角ψと、前記偏光板１７の透過率χとが、 χ≧（π／２） sinψ χ≧［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たすこと。

【００４１】なお、図３に示したように、染料分子２１
ｂの長軸方向吸収軸Ｌ_P は、分子長軸Ｏに対して若干斜
めにずれており、染料分子２１ｂは配向膜１５，１６の
配向処理方向に分子長軸Ｏが向いた状態で配向するた
め、上記偏光板１７の透過軸の向き、つまり混合溶液２
０に入射させる直線偏光の偏光方向は、前記配向処理方
向に、染料分子２１ｂの長軸Ｏと長軸方向吸収軸Ｌ_P と
のずれ角を加味して設定する。

【００４２】また、上記混合溶液２０に照射する光は、
所定方向にほぼ一様に配向された二色性染料の分子長軸
方向の吸収軸Ｌ_P に対してほぼ垂直な方向から入射させ
るのが望ましい。ただし、基板１１，１２面に対する染
料分子２１ｂのチルト角は極く小さいため、照射光は、
基板１１，１２面に対してほぼ垂直な方向から入射させ
てもよい。

【００４３】このように、光により重合反応する高分子
材料と二色性染料を含む液晶との混合溶液２０の層の二
色性染料の分子２１ｂを所定方向にほぼ一様に配向させ
ておき、その状態で前記混合溶液に、偏光板１７を介し
て、上記１，２，３のいずれかの条件で光を照射する
と、高分子材料に照射される光量が多くなり、相対的
に、二色性染料による光吸収が少なくなる。

【００４４】このため、この製造方法によれば、混合溶
液２０への照射光を効率よく高分子材料の光重合に利用
して、混合溶液２０への照射光量を多くすることなく良
好な光散乱性をもつ液晶／高分子複合膜２２を形成する
ことができる。

【００４５】すなわち、上記製造方法における二色性染
料の光吸収を、従来の製造方法と比較して説明すると、
従来の製造方法では、混合溶液中の二色性染料の分子が
ランダムな方向を向いている状態で前記混合溶液に無偏
光の光を照射しているため、各染料分子の光吸収は、そ
の染料分子の向きによって異なる。

【００４６】図４は従来の製造方法における混合溶液中
の染料分子の向きを示しており、基板面に対して垂直な
方向から混合溶液に光を照射したときの各染料分子の光
吸収量は、二色性染料の分子長軸方向の吸収軸Ｌ_P に沿
う偏光成分の光に対する吸収度をＡ_P 、短軸方向の軸Ｌ
_H に沿う偏光成分の光に対する吸収度をＡ_H とすると、
次の通の式で表される。

【００４７】基板面に対してある角度θで斜めに傾いて
いる染料分子の１分子当たりの光吸収量は、 Ａ_P cosθ＋Ａ_H である。

【００４８】したがって、基板面に対する傾き角が０°
（基板面と平行）、すなわちθ＝０°のときの染料分子
の１分子当たりの光吸収量は、最大値 Ａ_P ＋Ａ_H （吸収量最大） となり、また、基板面に対する傾き角が９０°（基板面
に垂直）、すなわちθ＝９０°のときの染料分子の１分
子当たりの光吸収量は、最小値 Ａ_H （吸収量最少） となる。

【００４９】そして、傾き角がランダムな染料分子のう
ち所定角θの染料分子の存在比は、θの値によらずほぼ
一定であるので、従来の製造方法における混合溶液中の
二色性染料の吸光量の平均値は、

【００５０】

【数１】 となる。

【００５１】一方、上記実施例の製造方法では、混合溶
液中の染料分子２１ｂを所定方向にほぼ一様に水平配向
させた状態で、前記混合溶液に、直線偏光させた光を照
射しているため、図３のように染料分子２１ｂの短軸方
向の吸収軸Ｌ_H に対して角度ψずれた偏光方向の直線偏
光を照射したときの二色性染料の１分子当たりの吸光量
は、 Ａ_P sinψ＋Ａ_H cosψ … (2) となる。

【００５２】次に、上記実施例の製造方法において高分
子材料に照射される光の強度を、従来の製造方法と比較
して説明すると、図５は、上記実施例の製造方法におけ
る高分子材料への光照射経路と、従来の製造方法におけ
る高分子材料への光照射経路とを示す模式図であり、
（ａ）は実施例の製造方法における光照射経路、（ｂ）
は従来の製造方法における光照射経路を示している。

【００５３】この図５のように、光源ランプからの光の
強度比をＰ（単位Ｗ）とし、従来の製造方法における高
分子材料への照射光の強度比をＰ1 、実施例の製造方法
における高分子材料への照射光の強度比をＰ2 とする
と、従来の製造方法では、二色性染料の吸光量の平均値
が上記式(1) で表される値であるため、高分子材料への
照射光の強度比Ｐ1 を、 Ｐ1 ＝Ｐ／［（２／π）Ａ_P ＋Ａ_H ）］ とすれば、上記実施例の製造方法では、光源ランプから
の光のうち、偏光板を透過した光だけが混合溶液に入射
するが、二色性染料の吸光量が上記式(2) で表される値
であるため、偏光板を透過した光の強度をχＰとする
と、高分子材料への照射光の強度比Ｐ2 は、 Ｐ2 ＝χＰ／（Ａ_P sinψ＋Ａ_H cosψ） と表すことができる。

【００５４】すなわち、従来の製造方法における高分子
材料への照射光の強度比Ｐ1 と、実施例の製造方法にお
ける高分子材料への照射光の強度比Ｐ2 との比Ｐ1 ：Ｐ
2 は、 Ｐ／［（２／π）Ａ_P ＋Ａ_H ］：χＰ／（Ａ_P sinψ＋
Ａ_H cosψ）… (3) である。

【００５５】そして、 Ｐ2 ／Ｐ1 ＞１ … (4) であれば、つまり、実施例の製造方法における高分子材
料への照射光の強度Ｐ2が、従来の製造方法における高
分子材料への照射光の強度Ｐ1 より大きければ、実施例
の製造方法の方が従来の製造方法に比べて、高分子材料
に照射される光量を多くできる。

【００５６】したがって、光源ランプからの光を効率よ
く高分子材料の光重合に利用できる条件は、上記式(3)
と式(4) より、 χ［（２／π）Ａ_P ＋Ａ_H ］／（Ａ_P sinψ＋Ａ_H cos
ψ）＞１ … (5) となる。

【００５７】そして、二色性染料の吸収度Ａ_P ，Ａ_H は
いずれも正の値（Ａ_P ＞０，Ａ_H ＞０）であり、また、
二色性染料の短軸方向の吸収軸Ｌ_H と偏光板１７を透過
した直線偏光の偏光方向とのなす角ψは０°〜９０°の
範囲（０°≦ψ≦９０°）であって、 sinψ≧０， cos
ψ≧０であるから、上記式(5) を展開すると、 Ａ_P sinψ＋Ａ_H cosψ＜χ［（２／π）Ａ_P ＋Ａ_H ］ よって、 Ａ_P （ sinψ−２χ／π）＋Ａ_H （ cosψ−χ）＜０
… (6) となる。

【００５８】すなわち、上記式(6) を満たせば、光源ラ
ンプの光量を増大することなく、高分子材料に、より多
くの光量光を照射することができる。ところで、二色性
染料の吸収度Ａ_P ，Ａ_H はいずれも正の値であるが、 s
inψ−（２χ／π）と cosψ−χの値は、次の (I)〜(I
V)のいずれかである。

【００５９】 (I) sinψ−（２χ／π）≦０でかつ cosψ−χ＜０ または sinψ−（２χ／π）＜０でかつ cosψ−χ≦０ (II) sinψ−（２χ／π）＞０でかつ cosψ−χ＜０ (III) sinψ−（２χ／π）＜０でかつ cosψ−χ＞０ (IV) sinψ−（２χ／π）≧０でかつ cosψ−χ＞０ または sinψ−（２χ／π）＞０でかつ cosψ−χ≧０ 上記 (I)〜(IV)の各場合についてみると、 sinψ−（２
χ／π）と cosψ−χが上記(I) の関係にある場合、上
記式(6) は、 Ａ_P ／Ａ_H ≧（χ− cosψ）／（ sinψ−２π／π）
… (7) となる。

【００６０】ところで、上記式(7) の右辺の分母が sin
ψ−（２χ／π）＝０のとき、分子がχ− cosψ＞０で
あれば、上記式(6) は、Ａ_P ／Ａ_H がどのような値で
も、つまり、いかなる吸収度の二色性染料においても成
立する。

【００６１】また、式(7) の右辺の分子のχ− cosψが
０のとき、分子が sinψ−（２χ／π）＜０であれば、
上記式(6) は、Ａ_P ／Ａ_H がどのような値でも、つま
り、いかなる吸収度の二色性染料においても成立する。

【００６２】したがって、残る条件は、χ− cosψ＞０
で、かつ、 sinψ−（２χ／π）＜０のときであるが、
このとき、 （χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π）＝ａ（χ，ψ） とすると、 ａ（χ，ψ）≦０ …(8) となる。

【００６３】上記実施例で用いた二色性染料は、ｐ型染
料、すなわち二色性比κ（κ＝Ａ_P／Ａ_H ）が常に１よ
り大きい染料であるため、Ａ_P ／Ａ_H の値は常に１より
大、つまり、 Ａ_P ／Ａ_H ＞１ …(9) となるので、上記式(7) および式(8) は、χ，ψの値に
かかわらず、常に式(9)を満たす。

【００６４】いいかえれば、二色性染料の二色性比κが
１より大であれば、そのＡ_P ／Ａ_Hの値がどのような二
色性染料であっても、上記式(7) は、χ，ψの値にかか
わらず成立する。

【００６５】したがって、 (I)の場合、つまり sinψ−
（２χ／π）≦０でかつ cosψ−χ＜０、または sinψ
−（２χ／π）＜０でかつ cosψ−χ≦０のときは、二
色性染料がどのような二色性比κをもつ染料であって
も、従来の製造方法に比べて、高分子材料に照射される
光量が多くなり、相対的に、二色性染料による光吸収が
少なくなる。

【００６６】また、 sinψ−（２χ／π）と cosψ−χ
が上記(II)の関係にある場合、上記式(6) は、 Ａ_P ／Ａ_H ＜ａ（χ，ψ） …(10) となる。

【００６７】ここで、二色性染料のＡ_P ／Ａ_H の値はＡ
_P ／Ａ_H ＞１であるため、上記式(10)が成立するには、
ａ（χ，ψ）が最低でも１より大であること、つまり、 １＜ａ（χ，ψ） …(11) であることが条件となる。

【００６８】式(10)より、式(11)は、 χ＞［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） …(12) となる。

【００６９】このため、(II)の場合は、上記式(10)と式
(12)を同時に満足することが必要であり、したがって、
sinψ−（２χ／π）＞０でかつ cosψ−χ＜０のとき
は、二色性染料のＡ_P ／Ａ_H の値がＡ_P ／Ａ_H ＜ａ
（χ，ψ）であるときに、従来の製造方法に比べて、高
分子材料に照射される光量が多くなり、相対的に、二色
性染料による光吸収が少なくなる。

【００７０】また、 sinψ−（２χ／π）と cosψ−χ
が上記(III) の関係にある場合、上記式(6) は、 Ａ_P ／Ａ_H ＞ａ（χ，ψ） …(13) となる。

【００７１】ここで、ａ（χ，ψ）が１以下、つまり、 １≧ａ（χ，ψ） …(14) であれば、Ａ_P ／Ａ_H がどのような値（ただしＡ_P ／Ａ
_H ＞１）でも、上記式(13)は成立する。

【００７２】式(13)より、式(14)は、 χ≧［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） …(15) となる。

【００７３】したがって、 (III)の場合、つまり sinψ
−（２χ／π）＜０でかつ cosψ−χ＞０のときは、１
≧ａ（χ，ψ）であれば、二色性染料がどのような二色
性比κをもつ染料であっても、従来の製造方法に比べ
て、高分子材料に照射される光量が多くなり、相対的
に、二色性染料による光吸収が少なくなる。

【００７４】さらに、 (III)の場合、 １＜ａ（χ，ψ） …(16) のときでも、 Ａ_P ／Ａ_H ＞ａ（χ，ψ） …(17) であれば、上記式(13)は成立する。

【００７５】その場合、上記式(16)は、 χ＜［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） …(18) となる。

【００７６】このため、 (III)の場合であって、１＜ａ
（χ，ψ）であるときは、二色性染料のＡ_P ／Ａ_H の値
がＡ_P ／Ａ_H ＞ａ（χ，ψ）で、かつχ＜［π／（π＋
２）］（ sinψ＋ cosψ）あるときに、従来の製造方法
に比べて、高分子材料に照射される光量が多くなり、相
対的に、二色性染料による光吸収が少なくなる。

【００７７】一方、 sinψ−（２χ／π）と cosψ−χ
が上記(IV)の関係にある場合は、上記式(6) は成立しな
い。以上をまとめると、従来の製造方法よりも混合溶液
への照射光を効率よく高分子材料の光重合に利用できる
効果が得られるのは、０＜χ＜１，０≦ψ≦π／２，Ａ
_P ＞０，Ａ_H ＞０，Ａ_P ／Ａ_H ＞１において、 イ．χ≧π／２ sinψ，χ≧ cosψで、Ａ_P ／Ａ_H の値
は問わない。

【００７８】ロ．χ＜π／２ sinψ，χ＞［π／（π＋
２）］（ sinψ＋ cosψ）で、かつ、Ａ_P ／Ａ_H ＜（χ
− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） ハ．χ＞π／２ sinψ，χ≧［π／（π＋２）］（ sin
ψ＋ cosψ）で、Ａ_P ／Ａ_H の値は問わない。

【００７９】ニ．χ＜ cosψ，χ＜［π／（π＋２）］
（ sinψ＋ cosψ）で、かつ、Ａ_P ／Ａ_H ＞（χ− cos
ψ）／（ sinψ−２χ／π）である。

【００８０】図６は、横軸に二色性染料の短軸方向の吸
収軸Ｌ_H と偏光板１７を透過した直線偏光の偏光方向と
のなす角ψをとり、縦軸に前記偏光板１７の透過率χを
とって、上記条件イ，ロ，ハ，ニのψとχの範囲を示し
た図である。

【００８１】ここで、上記条件イ＋ハ＋ニは、ψとχの
範囲および二色性比において、上述した［条件１］を含
有している。すなわち、図７では上記［条件１］におけ
るψとχの範囲を示しており、図において斜線を施した
領域が条件イ＋ハ＋ニに含まれている。なお、この領域
は、ψ＝０の線上を含むが、χ＝１およびχ＝（π／
２） sinψの線上は含まない。

【００８２】そして、上記条件イ，ハ，ニのψとχの範
囲のうち、条件イとハはＡ_P ／Ａ_Hの値を問わない範囲
であるのに対して、条件ニはＡ_P ／Ａ_H ＞（χ− cos
ψ）／（ sinψ−２χ／π）であることを条件とする範
囲であるが、上記［条件１］のように、二色性染料の二
色性比κ（κ＝Ａ_P ／Ａ_H ）がκ＞（χ− cosψ）／
（sinψ−２χ／π）であれば、ψとχの値が条件イ，
ハ，ニのいずれの範囲であっても、上述した効果が得ら
れる。

【００８３】一方、上記条件イ，ロ，ハ，ニのうち、条
件イ＋ロ＋ハは、ψとχの値および二色性比において、
上述した［条件２］を含有している。図８は上記［条件
２］におけるψとχの範囲を示しており、図において斜
線を施した領域が条件イ＋ロ＋ハに含まれている。な
お、この領域は、ψ＝０およびψ＝π／２の線上を含
み、χ＝１およびχ＝［π／（π＋２）］（ sinψ＋ c
osψ）の線上は含まない。

【００８４】そして、上記条件イ，ロ，ハのψとχの範
囲のうち、条件イとハはＡ_P ／Ａ_Hの値を問わない範囲
であるのに対して、条件ロはＡ_P ／Ａ_H ＜（χ− cos
ψ）／（ sinψ−２χ／π）であることを条件とする範
囲であるが、上記［条件２］のように、二色性染料の二
色性比κ（κ＝Ａ_P ／Ａ_H ）がκ＜（χ− cosψ）／
（sinψ−２χ／π）であれば、ψとχの値が条件イ，
ロ，ハのいずれの範囲であっても、上述した効果が得ら
れる。

【００８５】さらに、上記条件イ，ロ，ハ，ニのうち、
条件イとハは、ψとχの値がＡ_P ／Ａ_H の値を問わない
範囲である点で共通している。そこで、この条件イとハ
を１つの範囲としてみると、その範囲は、上述した［条
件３］、つまり、 χ≧（π／２） sinψ と、 χ≧［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） との両方を満たす範囲である。

【００８６】図９は上記［条件３］におけるψとχの範
囲を示しており、上記条件イ，ハのψとχの値は図９の
斜線を施した領域内にある。なお、この領域は、χ＝
（π／２） sinψおよびχ＝［π／（π＋２）］（ sin
ψ＋ cosψ）の線上とψ＝０の線上を含み、χ＝１の線
上は含まない。ただし、χ＝（π／２） sinψと、χ＝
［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ）との２つの式は
同時には成立しないため、前記領域には、χ＝（π／
２） sinψの線と、χ＝［π／（π＋２）］（ sinψ＋
cosψ）の線との交点は含まれない。

【００８７】そして、上記条件イとハのψとχの範囲
は、いずれもＡ_P ／Ａ_H の値を問わない範囲であるた
め、上記［条件３］では、二色性染料の二色性比κ（κ
＝Ａ_P ／Ａ_H ）がどのような値であっても、上述した効
果が得られる。

【００８８】このように、上記製造方法は、上記［条件
１］，［条件２］，［条件３］のいずれによっても、混
合溶液２０への照射光を効率よく高分子材料の光重合に
利用することができるのであり、したがって、混合溶液
２０への照射光量を多くすることなく、良好な光散乱性
をもつ液晶／高分子複合膜２２を形成することができ
る。

【００８９】なお、上記実施例では、一対の基板１１，
１２をシール材を介して接合して液晶素子を組立てた後
に、両基板１１，１２間に混合溶液２０を注入充填し
て、その混合溶液２０への光照射により液晶／高分子複
合膜２２を形成しているが、前記複合膜は、液晶素子を
組立てる前に一方の基板上に形成してもよい。

【００９０】その場合は、一方の基板の上に、液晶の分
子および二色性染料の分子を一方向に配向させる配向処
理を施した後、この一方の基板上に混合溶液を塗布して
混合溶液層を設け、この混合溶液に上記［条件１］，
［条件２］，［条件３］のいずれかで光を照射して液晶
／高分子複合膜を形成し、その後に、前記複合膜の上に
他方の基板（例えば樹脂フィルムからなる基板）を設け
て液晶素子を組立てればよい。

【００９１】

【発明の効果】この発明の高分子分散型液晶素子の製造
方法は、一対の基板間もしくは一方の基板上に、光によ
り重合反応する高分子材料と二色性染料を含む液晶との
混合溶液の層を設け、その二色性染料の分子を所定方向
にほぼ一様に配向させた状態で、前記混合溶液に、偏光
板を介して、前記二色性染料の分子長軸方向の吸収軸に
対して直交する方向と前記偏光板を透過した直線偏光の
偏光方向とのなす角ψと、前記偏光板の透過率χとが、
χ＞（π／２） sinψを満たし、かつ、前記二色性染料
の二色性比κが、κ＞（χ−cosψ）／（ sinψ−２χ
／π）である条件、または、前記ψとχとが、χ＞［π
／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ）を満たし、かつ、前
記二色性染料の二色性比κが、κ＜（χ− cosψ）／
（ sinψ−２χ／π）である条件、または、前記ψとχ
とが、χ≧（π／２） sinψとχ≧［π／（π＋２）］
（sinψ＋ cosψ）とを満たす条件、で光を照射し、前
記高分子材料を光重合させて液晶／高分子複合膜を形成
するものであるから、前記混合溶液への照射光を効率よ
く高分子材料の光重合に利用して、混合溶液への照射光
量を多くすることなく良好な光散乱性をもつ液晶／高分
子複合膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す、一対の基板間に設
けた混合溶液に光を照射している状態の断面図。

【図２】製造された高分子分散型液晶素子の断面図。

【図３】混合溶液中の染料分子の吸収軸と偏光板を透過
した直線偏光の偏光方向とを光の照射方向から見た図。

【図４】従来の製造方法における混合溶液中の染料分子
の向きを示す図。

【図５】実施例の製造方法における高分子材料への光照
射経路と、従来の製造方法における高分子材料への光照
射経路とを示す模式図。

【図６】従来の製造方法よりも混合溶液への照射光を効
率よく高分子材料の光重合に利用できるψとχの範囲を
示す図。

【図７】［条件１］におけるψとχの範囲を示す図。

【図８】［条件２］におけるψとχの範囲を示す図。

【図９】［条件３］におけるψとχの範囲を示す図。

【図１０】従来の高分子分散型液晶素子の断面図。

【図１１】図１０の一部分の拡大図。

【符号の説明】

１１，１２…基板 １３，１４…電極 １５，１６…配向膜 １７…偏光板 ２０…混合溶液 ２１…液晶 ２１ａ…液晶分子 ２１ｂ…二色性染料の分子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−2194（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119302（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−224181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−224191（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307171（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−67171（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−214219（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168165（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/137 G02F 1/13 101 G02F 1/1335

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板間に、高分子層中に二色性染料
   を含む液晶を分散させてなる液晶／高分子複合膜を設け
   た高分子分散型液晶素子の製造方法であって、 一対の基板間もしくは一方の基板上に、光により重合反
   応する高分子材料と二色性染料を含む液晶との混合溶液
   の層を設け、その二色性染料の分子を所定方向にほぼ一
   様に配向させた状態で、前記混合溶液に、偏光板を介し
   て、 前記二色性染料の分子長軸方向の吸収軸に対して直交す
   る方向と前記偏光板を透過した直線偏光の偏光方向との
   なす角ψと、前記偏光板の透過率χとが、 χ＞（π／２） sinψ を満たし、 かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＞（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） である条件で光を照射し、前記高分子材料を光重合させ
   て液晶／高分子複合膜を形成することを特徴とする高分
   子分散型液晶素子の製造方法。
2. 【請求項２】一対の基板間に、高分子層中に二色性染料
   を含む液晶を分散させてなる液晶／高分子複合膜を設け
   た高分子分散型液晶素子の製造方法であって、 一対の基板間もしくは一方の基板上に、光により重合反
   応する高分子材料と二色性染料を含む液晶との混合溶液
   の層を設け、その二色性染料の分子を所定方向にほぼ一
   様に配向させた状態で、前記混合溶液に、偏光板を介し
   て、 前記二色性染料の分子長軸方向の吸収軸に対して直交す
   る方向と前記偏光板を透過した直線偏光の偏光方向との
   なす角ψと、前記偏光板の透過率χとが、 χ＞［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たし、 かつ、前記二色性染料の二色性比κが、 κ＜（χ− cosψ）／（ sinψ−２χ／π） である条件で光を照射し、前記高分子材料を光重合させ
   て液晶／高分子複合膜を形成す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】一対の基板間に、高分子層中に二色性染料
   を含む液晶を分散させてなる液晶／高分子複合膜を設け
   た高分子分散型液晶素子の製造方法であって、 一対の基板間もしくは一方の基板上に、光により重合反
   応する高分子材料と二色性染料を含む液晶との混合溶液
   の層を設け、その二色性染料の分子を所定方向にほぼ一
   様に配向させた状態で、前記混合溶液に、偏光板を介し
   て、 前記二色性染料の分子長軸方向の吸収軸に対して直交す
   る方向と前記偏光板を透過した直線偏光の偏光方向との
   なす角ψと、前記偏光板の透過率χとが、 χ≧（π／２） sinψ χ≧［π／（π＋２）］（ sinψ＋ cosψ） を満たす条件で光を照射し、前記高分子材料を光重合さ
   せて液晶／高分子複合膜を形成す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】混合溶液に照射する光は、所定方向にほぼ
   一様に配向された二色性染料の分子長軸方向の吸収軸に
   対してほぼ垂直な方向から入射させることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の高分子分散型液晶
   素子の製造方法。
5. 【請求項５】二色性染料は、正の二色性を有するｐ型染
   料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つ
   に記載の高分子分散型液晶素子の製造方法。