JP2000098354A - Polymer-dispersed liquid crystal display device and method of manufacturing the same - Google Patents
Polymer-dispersed liquid crystal display device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表示特性を損なわずに散乱特性を向上させる
ようにした高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【解決手段】 それぞれ電極52,53が形成された上
下一対の基板50,51間に、液晶滴55が高分子54
中に分散保持された高分子液晶複合体56が配置される
とともに、前記液晶滴55が基板に垂直な方向に縮めら
れた扁平形状となっている。製造に際しては、重合に伴
う収縮率が10%以上、20%以下の重合性材料と、液
晶材料とを含む混合組成物を、前記基板50,51間に
注入する。注入された混合組成物中の重合性材料を重合
させ、これにより高分子と液晶とを相分離させて高分子
液晶複合体56を形成するとともに、この重合過程にお
いて、重合性材料の収縮により液晶滴55を基板に垂直
な方向に縮められた扁平形状とする。
(57) [Problem] To provide a polymer-dispersed liquid crystal display device and a method of manufacturing the same in which scattering characteristics are improved without deteriorating display characteristics. SOLUTION: A liquid crystal droplet 55 is provided between a pair of upper and lower substrates 50, 51 on which electrodes 52, 53 are formed, respectively, by a polymer 54.
The polymer liquid crystal composite 56 dispersed and held therein is disposed, and the liquid crystal droplet 55 has a flat shape in which it is shrunk in a direction perpendicular to the substrate. At the time of manufacture, a mixed composition containing a polymerizable material having a shrinkage rate of 10% or more and 20% or less and a liquid crystal material during the polymerization is injected between the substrates 50 and 51. The polymerizable material in the injected mixed composition is polymerized, whereby the polymer and the liquid crystal are phase-separated to form a polymer liquid crystal composite 56. In the polymerization process, the liquid crystal is contracted due to the contraction of the polymerizable material. The droplet 55 has a flat shape that is contracted in a direction perpendicular to the substrate.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば投射型ディ
スプレイなどに用いられる高分子分散型液晶表示素子及
びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer-dispersed liquid crystal display element used for, for example, a projection display and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子は、薄型、小型、低電圧駆
動、低消費電力という特徴を生かし、腕時計、電卓等の
表示から、ナビゲーションシステム、ノート型パソコ
ン、液晶モニター、データプロジェクター、プロジェク
ション液晶テレビなどあらゆるところで広く利用されて
いる。このような液晶表示素子の表示モードの中で、従
来より広く用いられているのがTN(Twisted
Nematic)方式であり、対向する2枚の基板の間
に上下で液晶分子が90度ねじれた構造の液晶素子を2
枚の偏光板により挟持したものである。また、TN方式
の時分割駆動特性を改善したSTN(Super Tw
isted Nematic)方式の液晶表示素子も日
本語ワードプロセッサーなどに使われている。さらに、
最近では液晶分子の自発分極によって液晶分子の配列状
態を変化させ、その配列状態の変化に伴う電気光学効果
を表示に利用する強誘電性液晶を利用した情報機器も実
用化されている。2. Description of the Related Art Liquid crystal display elements, which take advantage of the features of thinness, small size, low voltage drive, and low power consumption, display from watches, calculators, etc., to navigation systems, notebook computers, liquid crystal monitors, data projectors, projection liquid crystal televisions. It is widely used everywhere. Among such display modes of the liquid crystal display element, TN (Twisted) is more widely used than before.
Nematic) liquid crystal element having a structure in which liquid crystal molecules are twisted 90 degrees vertically between two opposing substrates.
It is sandwiched between two polarizing plates. Also, an STN (Super Tw) in which the time-division driving characteristics of the TN method are improved.
Liquid crystal display elements of the ised nematic type are also used in Japanese word processors and the like. further,
Recently, an information device using a ferroelectric liquid crystal, which changes the arrangement state of liquid crystal molecules by spontaneous polarization of the liquid crystal molecules and uses an electro-optic effect accompanying the change in the arrangement state for display, has been put to practical use.
【0003】しかし、これらの液晶表示素子は少なくと
も1枚の偏光板を必要とするため、暗い、配向処理が必
要、セル厚制御が容易でないという課題があった。However, since these liquid crystal display elements require at least one polarizing plate, there have been problems that the liquid crystal display is dark, that an alignment treatment is required, and that the cell thickness control is not easy.
【0004】一方、このような液晶表示素子に対して、
偏光板が不要で、電界により液晶分子の配列を制御し
て、白濁状態または透明状態を作り出す方式が提案され
ている。この方式は、液晶と透明高分子の複合体が2枚
の基板間に挟持されており、液晶分子が正の誘電率異方
性を有する場合、液晶分子の常光屈折率と透明高分子の
屈折率を一致させておき、電圧を印加して液晶分子の長
軸を電界に平行になるように配列させて透明高分子の屈
折率と一致すると、界面の光散乱がないため透明状態に
なり、一方電圧が無印加のときには、液晶分子は種々の
方向に配向しているため透明高分子との界面で屈折率が
一致しないため光散乱が起こり白濁不透明状態になるこ
とを利用しているものである。On the other hand, for such a liquid crystal display device,
There has been proposed a method in which a polarizing plate is unnecessary, and the arrangement of liquid crystal molecules is controlled by an electric field to create a cloudy state or a transparent state. In this method, when a composite of liquid crystal and a transparent polymer is sandwiched between two substrates, and the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy, the ordinary refractive index of the liquid crystal molecules and the refractive index of the transparent polymer are used. When the refractive indices are matched, a voltage is applied to align the long axes of the liquid crystal molecules in parallel with the electric field, and when they match the refractive index of the transparent polymer, the interface becomes transparent because there is no light scattering at the interface, On the other hand, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are oriented in various directions, and the refractive index does not match at the interface with the transparent polymer. is there.
【0005】この方式の代表的な例は、NCAP(Ne
matic Curvilinear Aligned
Phase)と呼ばれる、ネマチック液晶をポリビニ
ルアルコールなどでマイクロカプセル化したものである
(粉体と工業、VOL.22、NO.8(199
0))。A typical example of this method is NCAP (Ne
magic Curvilineear Aligned
Phase is a nematic liquid crystal microencapsulated with polyvinyl alcohol or the like (powder and industrial, VOL.22, NO.8 (199)
0)).
【0006】また、このほかに、PDLC(Polym
er Dispersed Liquid Cryst
al)といわれる方式があり、液晶微小滴を高分子マト
リクス中に分散させる方法である(フラットパネルディ
スプレイ’91、日経BP社、p219)。[0006] In addition, PDLC (Polym
er Dispersed Liquid Cryst
al), which is a method of dispersing liquid crystal microdroplets in a polymer matrix (Flat Panel Display '91, Nikkei BP, p. 219).
【0007】また、PNLC(Polymer Net
work Liquid Crystal)といわれる
ものもあり、樹脂が液晶の連続相の中に3 次元ネットワ
ーク状に広がる構造を有するものである(電気情報通信
学会技術研究報告、EID89−89、p1)。Further, PNLC (Polymer Net)
There is also a structure called a “Work Liquid Crystal”, which has a structure in which a resin spreads in a three-dimensional network in a continuous phase of a liquid crystal (IEICE technical report, EID89-89, p1).
【0008】これらの液晶と透明高分子の複合体は、総
称して高分子分散型液晶と呼ばれている。よって、本明
細書においても、用語「高分子分散型液晶」は、上記の
NCAP、PDLC、PNLCなどを含めた総称の意で
使用する。即ち、本明細書中において用語「高分子分散
型液晶」とは、高分子マトリクス中に液晶滴が島状に分
散されたものに限らず、液晶滴が連続的に繋がったも
の、更には樹脂が液晶の連続相の中に3 次元ネットワー
ク状に広がる構造を有するものなども包含する。[0008] These composites of liquid crystal and transparent polymer are collectively called polymer dispersed liquid crystal. Therefore, also in this specification, the term “polymer-dispersed liquid crystal” is used as a generic term including the above-mentioned NCAP, PDLC, PNLC, and the like. That is, in this specification, the term "polymer dispersed liquid crystal" is not limited to liquid crystal droplets dispersed in a polymer matrix in the form of islands, but also those in which liquid crystal droplets are continuously connected, and even resin. Having a structure that spreads like a three-dimensional network in a continuous phase of a liquid crystal.
【0009】従来、これらの液晶と高分子の複合体の製
造方法は、アクリル系またはエポキシ系紫外線硬化樹脂
などの未硬化樹脂モノマーと液晶材料を溶解させた混合
組成物を2枚の基板間に注入し、これに、紫外線を照射
すると、樹脂モノマーが重合して液晶と樹脂が相分離す
る。その結果、高分子中に液晶が分散した構造、または
液晶中に高分子がネットワーク状に広がる構造のものが
得られる(フラットパネルディスプレイ’91、日経B
P社、p219、電気情報通信学会技術研究報告、EI
D89−89、p1など)。Conventionally, these methods for producing a composite of a liquid crystal and a polymer involve a mixed composition obtained by dissolving an uncured resin monomer such as an acrylic or epoxy ultraviolet curable resin and a liquid crystal material between two substrates. When the resin is injected and irradiated with ultraviolet rays, the resin monomer is polymerized and the liquid crystal and the resin undergo phase separation. As a result, a structure in which a liquid crystal is dispersed in a polymer or a structure in which a polymer spreads in a network in a liquid crystal is obtained (flat panel display '91, Nikkei B
Company P, p219, IEICE Technical Report, EI
D89-89, p1 etc.).
【0010】ところで、このような高分子分散型液晶に
おいて、液晶と高分子の複合体の光に対する散乱性を向
上させるため、液晶滴の形状を平板状(液晶滴の断面形
状を基板に垂直な方向の長さが基板に平行な方向の長さ
に比べて小さい)に変形する例が、特開平5−8030
2号公報および特開平7−181454号公報に開示さ
れている。即ち、特開平5−80302号公報では、加
熱状態で液晶滴を押圧し、平板状の液晶滴を形成する例
が示されており、変形比が1.2〜5.0(後述する変
形率に換算すると20〜80に相当する)が望ましいと
述べられている。また特開平7−181454号公報で
は、紫外線を照射しながら押圧し、平板状の液晶滴を形
成する例が示されており、液晶滴の断面の厚さは長さの
1/2が望ましく、実際には1/2〜1/4(変形比に
換算すると2〜4:後述する変形率に換算すると50〜
75に相当する)程度にまで変形させている。Incidentally, in such a polymer-dispersed liquid crystal, in order to improve the light scattering property of the composite of the liquid crystal and the polymer, the shape of the liquid crystal droplet is flat (the cross-sectional shape of the liquid crystal droplet is perpendicular to the substrate). Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-8030 discloses an example in which the length in the direction is smaller than that in the direction parallel to the substrate.
No. 2 and JP-A-7-181454. That is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-80302 discloses an example in which liquid crystal droplets are pressed in a heated state to form flat liquid crystal droplets, and the deformation ratio is 1.2 to 5.0 (deformation rate described later). Is equivalent to 20 to 80). Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-181454 discloses an example in which a flat liquid crystal droplet is formed by pressing while irradiating ultraviolet rays, and the thickness of the cross section of the liquid crystal droplet is preferably 1 / of the length, Actually, 1/2 to 1/4 (2 to 4 when converted to a deformation ratio: 50 to 50 to when converted to a deformation ratio described later)
(Corresponding to 75).
【0011】上記のように液晶滴を扁平状に形成するこ
とにより、急峻性が高く、ヒステリシスが小さくなる利
点があると言われている。It is said that by forming the liquid crystal droplets in a flat shape as described above, there is an advantage that steepness is high and hysteresis is reduced.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、我々の
検討では、前述例のように液晶滴の変形比を1.2(後
述する変形率に換算すると20に相当する)以上に変形
させると、かえってコントラストの低下等の表示特性が
悪化する問題が生じることが判明した。However, according to our study, when the deformation ratio of the liquid crystal droplet is changed to 1.2 or more (corresponding to 20 when converted into a deformation ratio described later) as described in the above-mentioned example, on the contrary, It has been found that there is a problem in that display characteristics such as a decrease in contrast are deteriorated.
【0013】本発明は、上記課題に鑑み、表示特性を損
なわずに散乱特性を向上させるようにした高分子分散型
液晶表示素子及びその製造方法を提供することを目的と
する。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a polymer-dispersed liquid crystal display device having improved scattering characteristics without impairing display characteristics, and a method of manufacturing the same.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のうちの請求項1記載の発明は、それぞれ電
極が形成された一対の基板間に、液晶滴が高分子中に分
散保持された高分子液晶複合体が配置されるとともに、
前記液晶滴が基板に垂直な方向に縮められた扁平形状と
なっている高分子分散型液晶表示素子であって、前記液
晶滴の基板に垂直な軸の長さをL2、基板に平行な軸の
長さをL1とし、L1/L2を変形比としたとき、液晶
滴の変形比が1.2以下であることを特徴とする。In order to achieve this object, according to the first aspect of the present invention, liquid crystal droplets are dispersed in a polymer between a pair of substrates each having electrodes formed thereon. While the held polymer liquid crystal composite is arranged,
A polymer-dispersed liquid crystal display device having a flat shape in which the liquid crystal droplet is shrunk in a direction perpendicular to a substrate, wherein the length of the axis of the liquid crystal droplet perpendicular to the substrate is L2, and the axis of the liquid crystal droplet is parallel to the substrate. Where L1 is the length and L1 / L2 is the deformation ratio, the deformation ratio of the liquid crystal droplet is 1.2 or less.
【0015】上記構成により、散乱特性を向上させると
いう目的が達成される。以下に理由を述べる。According to the above configuration, the object of improving the scattering characteristics is achieved. The reason is described below.
【0016】(1)一般的な高分子分散型液晶表示素子
では、液晶滴は球形である。この場合の各液晶滴の配向
は、基板に対してランダムであり、基板に平行な面内で
もランダムとなっている。このような配向状態となるの
は、液晶滴が球形であり、その形状が対称性を有するた
め、極が発生する方向に規則性がないためである。この
ような従来の液晶の配向では、十分な光散乱効果を得ら
れない。そこで、十分な光散乱効果を得るためには、液
晶滴内の液晶分子を基板に対して平行に並ぶように処理
することが有効であると考えられる。なぜなら、散乱は
液晶と高分子の屈折率差のミスマッチ、液晶滴間の屈折
率のミスマッチによって発生しており、従って、液晶が
基板に水平に並ぶことによって、基板に垂直に入射した
光に関する液晶の実効的な屈折率異方性Δnが増加し、
この結果、散乱が増加することになるからである。但
し、液晶分子が基板に平行に並んだ場合でも基板に平行
な面内で、液晶分子の方向が揃っていれば、散乱は小さ
い。これは、液晶滴間の屈折率の差が小さいため、十分
な散乱強度が得られないためである。従って、散乱効果
を向上させるための最も望ましい液晶分子の配向形態
は、液晶滴内の液晶分子が基板に平行に並び、かつ、基
板に平行な面内ではランダムに配向していることであ
る。一方、液晶滴を扁平化することで、液晶分子を基板
に平行に並ぶようにすることができる。なぜなら、液晶
滴をセル厚方向に縮められた扁平構造に変形すると、液
晶滴のセル厚方向の長さが、液晶滴の基板に平行な方向
の長さよりも短くなり、非対称性を有することになる。
この場合の液晶滴内の液晶分子は、前記基板に平行な方
向に従って配向することが見いだされた。よって、バイ
ポール軸が基板に対して平行に近づくように液晶が配向
する。但し、セル厚方向に縮められても、液晶滴の基板
に平行な断面形状は、円形のままであり変形していな
い。従って、基板に平行に面内では、対称性を有するた
め、液晶分子の配向に規則性がなく、ランダムに配向す
る。よって、液晶滴を扁平化することで、液晶滴内の液
晶分子の配向が基板に平行になり、かつ、基板に平行な
面内ではランダムとなり、これにより、散乱効果が向上
する。ここで注意すべき点は、散乱効果の向上は、液晶
滴の形状が変形した直接的な効果ではなく、変形によっ
て液晶の配向が基板に平行になり、かつ、基板に平行な
面内ではランダムであったためである。従って、液晶滴
の変形比の如何にかかわらず、液晶滴を変形すれば、常
に散乱効果が向上するとは限らない。この点に関し、過
大な変形を行うと、却って特性が悪化することが本発明
者により確認された。過大な変形を行うと却って特性が
悪化する理由としては、変形が大きくなると、液晶の排
除体積効果によって、液晶分子がセル厚方向(液晶滴の
短軸方向)に並ぼうする傾向が強まるからである。即
ち、液晶の排除体積効果に起因して、却って、液晶分子
が垂直方向に立ち上がる現象が生じるからである。そこ
で、液晶の排除体積効果に起因した液晶分子に作用する
立ち上がり力が生じない範囲で液晶滴を変形するように
構成することにより、液晶滴内の液晶分子の配向方位を
比較的基板に平行に近くすることができる。本発明者ら
の実験結果によれば、前記液晶滴の基板に垂直な軸の長
さをL2、基板に平行な軸の長さをL1とし、L1/L
2を変形比としたとき、液晶滴の変形比が1.2以下と
することにより、コントラストなどの表示特性を損なわ
ず、光散乱特性を向上させることができる高分子分散型
液晶表示素子が実現できた。(1) In a general polymer-dispersed liquid crystal display device, liquid crystal droplets are spherical. In this case, the orientation of each liquid crystal droplet is random with respect to the substrate, and is random even in a plane parallel to the substrate. Such an alignment state is obtained because the liquid crystal droplet is spherical and has a symmetric shape, so that the direction in which the pole is generated is not regular. With such a conventional liquid crystal orientation, a sufficient light scattering effect cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a sufficient light scattering effect, it is considered effective to treat the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet so as to be arranged in parallel to the substrate. This is because scattering is caused by a mismatch in the refractive index difference between the liquid crystal and the polymer, and a mismatch in the refractive index between the liquid crystal droplets. The effective refractive index anisotropy Δn of
As a result, scattering increases. However, even when the liquid crystal molecules are arranged in parallel to the substrate, scattering is small if the directions of the liquid crystal molecules are aligned in a plane parallel to the substrate. This is because a sufficient difference in the refractive index between the liquid crystal droplets is not obtained, so that a sufficient scattering intensity cannot be obtained. Therefore, the most desirable orientation mode of the liquid crystal molecules for improving the scattering effect is that the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplets are arranged in parallel to the substrate and are randomly oriented in a plane parallel to the substrate. On the other hand, by flattening the liquid crystal droplets, the liquid crystal molecules can be arranged in parallel to the substrate. This is because when a liquid crystal droplet is deformed into a flat structure that is shrunk in the cell thickness direction, the length of the liquid crystal droplet in the cell thickness direction becomes shorter than the length of the liquid crystal droplet in the direction parallel to the substrate, resulting in an asymmetry. Become.
In this case, it was found that the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet were oriented in a direction parallel to the substrate. Therefore, the liquid crystal is oriented so that the bipole axis approaches parallel to the substrate. However, even when contracted in the cell thickness direction, the cross-sectional shape of the liquid crystal droplet parallel to the substrate remains circular and is not deformed. Therefore, since the liquid crystal molecules have symmetry in a plane parallel to the substrate, the liquid crystal molecules have no regularity and are randomly aligned. Therefore, by flattening the liquid crystal droplet, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet becomes parallel to the substrate and random in a plane parallel to the substrate, thereby improving the scattering effect. It should be noted here that the improvement of the scattering effect is not a direct effect that the shape of the liquid crystal droplet is deformed, but the deformation makes the orientation of the liquid crystal parallel to the substrate, and random in a plane parallel to the substrate. Because it was. Therefore, regardless of the deformation ratio of the liquid crystal droplet, if the liquid crystal droplet is deformed, the scattering effect is not always improved. In this regard, it has been confirmed by the present inventor that excessive deformation causes deterioration of the characteristics. The reason why excessive deformation causes deterioration of the characteristics is that when the deformation increases, the tendency of the liquid crystal molecules to line up in the cell thickness direction (the short axis direction of the liquid crystal droplet) increases due to the excluded volume effect of the liquid crystal. is there. That is, a phenomenon that the liquid crystal molecules rise in the vertical direction rather occurs due to the excluded volume effect of the liquid crystal. Therefore, by configuring the liquid crystal droplet to be deformed within a range that does not cause a rising force acting on the liquid crystal molecule due to the excluded volume effect of the liquid crystal, the orientation of the liquid crystal molecule in the liquid crystal droplet is relatively parallel to the substrate. Can be close. According to the experimental results of the present inventors, the length of the axis of the liquid crystal droplet perpendicular to the substrate is L2, the length of the axis parallel to the substrate is L1, and L1 / L
By setting the deformation ratio of the liquid crystal droplet to 1.2 or less when the deformation ratio is set to 2, a polymer-dispersed liquid crystal display device capable of improving light scattering characteristics without impairing display characteristics such as contrast is realized. did it.
【0017】(2)また、散乱特性を向上させるという
目的が達成される理由としては、上記理由に加えて、以
下の理由も考えられる。即ち、無電界時の液晶表示素子
の散乱性能は入射光が高分子/液晶界面で両者の屈折率
のミスマッチングによって散乱される回数に比例するこ
とになり、この散乱回数が多いほど素子の散乱性は増す
ことになる。従って、液晶滴の形状が扁平な形状をして
いるときは球形をしているときに比べ、高分子と液晶滴
が接する表面積が増えることになり、その結果、高分子
/液晶界面での散乱回数が増え、液晶表示素子の散乱特
性が向上することになる。(2) In addition to the above reasons, the following reason can be considered as a reason for achieving the object of improving the scattering characteristics. That is, the scattering performance of the liquid crystal display element in the absence of an electric field is proportional to the number of times that the incident light is scattered at the polymer / liquid crystal interface due to mismatching of the refractive indexes of the two. Sex will increase. Therefore, when the shape of the liquid crystal droplet is flat, the surface area where the polymer contacts the liquid crystal droplet is increased as compared with when the shape is spherical, and as a result, scattering at the polymer / liquid crystal interface is caused. The number of times increases, and the scattering characteristics of the liquid crystal display element improve.
【0018】(3)尚、上記の散乱特性が悪化すること
になる過大な変形の程度については、本発明者らの実験
結果により、以下のことが認められた。即ち、液晶滴の
変形比が1.2であると、扁平でない球形の液晶滴の場
合とほぼ同じ散乱特性が得られ、変形比が1.2を超え
ると、却って散乱特性が悪くなった。よって、上記
(1)及び(2)に記載した理由により、液晶滴の変形
比が1.2以下とすることにより、散乱特性の向上を図
ることができる。(3) Regarding the degree of the excessive deformation that deteriorates the above-mentioned scattering characteristics, the following has been found from the experimental results of the present inventors. That is, when the deformation ratio of the liquid crystal droplet was 1.2, almost the same scattering characteristics as those of a non-flat spherical liquid crystal droplet were obtained, and when the deformation ratio exceeded 1.2, the scattering characteristics worsened. Therefore, for the reasons described in the above (1) and (2), the scattering characteristic can be improved by setting the deformation ratio of the liquid crystal droplet to 1.2 or less.
【0019】また請求項2記載の発明は、それぞれ電極
が形成された上下一対の基板間に、液晶滴が高分子中に
分散保持された高分子液晶複合体が配置されるととも
に、前記液晶滴が基板に垂直な方向に縮められた扁平形
状となっている高分子分散型液晶表示素子であって、前
記液晶滴の基板に垂直な軸の長さをL2、基板に平行な
軸の長さをL1とし、L1/L2を変形比としたとき、
液晶滴の変形比が1.10以下であることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, a polymer liquid crystal composite in which liquid crystal droplets are dispersed and held in a polymer is disposed between a pair of upper and lower substrates on which electrodes are formed, respectively. Is a polymer-dispersed liquid crystal display element having a flat shape contracted in a direction perpendicular to the substrate, wherein the length of the axis of the liquid crystal droplet perpendicular to the substrate is L2, and the length of the axis parallel to the substrate is Is L1 and L1 / L2 is a deformation ratio,
The liquid crystal droplet has a deformation ratio of 1.10 or less.
【0020】本発明者らの実験結果によれば、液晶滴の
変形比が1.10以下であれば、液晶滴の変形のない場
合に比べて、顕著に散乱特性が向上した。よって、液晶
滴の変形比は、1.10以下とするのが、望ましい。According to the experimental results of the present inventors, when the deformation ratio of the liquid crystal droplet is 1.10 or less, the scattering characteristics are remarkably improved as compared with the case where the liquid crystal droplet is not deformed. Therefore, it is desirable that the deformation ratio of the liquid crystal droplet is set to 1.10 or less.
【0021】また請求項3記載の発明は、それぞれ電極
が形成された上下一対の基板間に、液晶滴が高分子中に
分散保持された高分子液晶複合体が配置されるととも
に、前記液晶滴が基板に垂直な方向に縮められた扁平形
状となっている高分子分散型液晶表示素子の製造方法で
あって、重合に伴う収縮率が10%以上、20%以下の
重合性材料と、液晶材料とを含む混合組成物を、前記基
板間に注入する工程と、基板間に注入された前記混合組
成物中の重合性材料を重合させ、これにより高分子と液
晶とを相分離させて高分子液晶複合体を形成するととも
に、この重合過程において、重合性材料の収縮により液
晶滴を基板に垂直な方向に縮められた扁平形状とする工
程と、を有することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a polymer liquid crystal composite in which liquid crystal droplets are dispersed and held in a polymer between a pair of upper and lower substrates on which electrodes are formed, respectively. A method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display element having a flat shape in which is shrunk in a direction perpendicular to a substrate, comprising: a polymerizable material having a shrinkage rate of 10% or more and 20% or less due to polymerization; And a step of injecting the mixed composition containing the material between the substrates, and polymerizing the polymerizable material in the mixed composition injected between the substrates, thereby causing the polymer and the liquid crystal to phase-separate, thereby increasing the Forming a molecular liquid crystal composite, and in the polymerization process, forming a liquid crystal droplet into a flat shape which is shrunk in a direction perpendicular to the substrate by shrinkage of the polymerizable material.
【0022】上記構成により、液晶滴の形状が扁平な形
状を有する高分子分散型液晶表示素子を実現することが
できる。具体的に説明すると、重合性材料と液晶材料か
らなる混合組成物を上下一対の基板間に密閉した後、光
または熱で前記重合性材料の重合を行うと、重合が進行
するにつれ、(1)液晶滴の析出と成長、(2)重合性
材料の重合に伴う収縮、の2つの現象が同時に進行す
る。そして、重合性材料の収縮に起因して、密閉された
基板内では基板の厚み方向に圧力が働くことになり、同
時に析出、成長する液晶滴(もともとは球状)を押圧す
ることになる。従って、重合完了後には押圧され扁平化
した液晶滴を有する高分子分散型液晶が形成されること
になる。According to the above configuration, it is possible to realize a polymer-dispersed liquid crystal display device having a flat liquid crystal droplet. Specifically, after a mixed composition comprising a polymerizable material and a liquid crystal material is sealed between a pair of upper and lower substrates and then the polymerizable material is polymerized by light or heat, (1) Two phenomena, ie, precipitation and growth of liquid crystal droplets and (2) shrinkage due to polymerization of the polymerizable material, proceed simultaneously. Then, due to the shrinkage of the polymerizable material, pressure acts in the direction of the thickness of the substrate in the sealed substrate, and at the same time, the liquid crystal droplets (originally spherical) that precipitate and grow are pressed. Therefore, after the completion of the polymerization, a polymer-dispersed liquid crystal having a flattened liquid crystal droplet is formed.
【0023】ここで、収縮率を上記のように規制するの
は、以下の理由による。即ち、収縮率と液晶滴の変形比
とは対応関係がある。換言すれば、重合性材料の重合す
る際に液晶滴に働く圧力は重合性材料の収縮率が大きい
ほど強く、従って、収縮率が大きいほど液晶滴の変形比
も大きくなる。一方、上記請求項1記載の発明の作用に
おいて詳述したように、変形比が大きすぎると却って散
乱特性が悪くなる。従って、収縮率についても、変形比
と同様に大きすぎると却って散乱特性が悪くなるからで
ある。一方、収縮率が小さすぎると、液晶滴に働く圧力
が小さすぎて扁平状の液晶滴を形成することができず、
散乱特性の向上が図れないからである。。Here, the contraction rate is regulated as described above for the following reason. That is, there is a correspondence between the shrinkage ratio and the deformation ratio of the liquid crystal droplet. In other words, the pressure acting on the liquid crystal droplets during polymerization of the polymerizable material increases as the shrinkage of the polymerizable material increases, and therefore, the deformation ratio of the liquid crystal droplet increases as the shrinkage increases. On the other hand, as described in detail in the operation of the first aspect of the present invention, if the deformation ratio is too large, the scattering characteristics deteriorate rather. Therefore, if the shrinkage ratio is too large, as in the case of the deformation ratio, the scattering characteristics deteriorate rather. On the other hand, if the shrinkage is too small, the pressure acting on the liquid crystal droplet is too small to form a flat liquid crystal droplet,
This is because the scattering characteristics cannot be improved. .
【0024】更に、本発明では、重合性材料の重合に伴
う収縮により液晶滴を扁平状とするので、機械的な押圧
手段を用いて液晶滴を扁平状とする構成に比べて、液晶
滴を均一に押圧することができるので、液晶滴の変形比
にばらつきがない。そのため、高散乱でしかも、再現性
に優れ、かつ、表示むらの無い液晶表示素子を実現する
ことが可能になる。Further, in the present invention, the liquid crystal droplets are flattened due to shrinkage caused by the polymerization of the polymerizable material, so that the liquid crystal droplets are flattened by using a mechanical pressing means. Since the pressing can be performed uniformly, there is no variation in the deformation ratio of the liquid crystal droplet. Therefore, it is possible to realize a liquid crystal display element having high scattering, excellent reproducibility, and without display unevenness.
【0025】また請求項4記載の発明は、請求項3記載
の高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、前記
重合性材料がアクリレート系またはメタクリレート系の
材料であることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device according to the third aspect, wherein the polymerizable material is an acrylate or methacrylate material. .
【0026】上記の如く重合性材料がアクリレート系ま
たはメタクリレート系の材料であれば、10%以上、2
0%以下の収縮率を容易に得られる。If the polymerizable material is an acrylate or methacrylate material as described above, 10% or more,
A shrinkage of 0% or less can be easily obtained.
【0027】また請求項5載の発明は、請求項3記載の
高分子分散型液晶表示素子の製造方法であって、前記重
合性材料が、単官能基を有するモノマーと、2官能基を
有するモノマーとから構成されていることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device according to the third aspect, wherein the polymerizable material has a monomer having a monofunctional group and a bifunctional group. And a monomer.
【0028】上記の如く、重合性材料として、単官能基
を有するモノマー及び2官能基を有するモノマーを使用
することにより、希望する大きな収縮率を得ることがで
きる。尚、高分子分散型液晶の重合性材料として通常使
用されているオリゴマーに代えて、2官能基を有するモ
ノマーを使用する本発明では、分子量が小さいため、重
合に伴う体積収縮が大きいという効果を奏する。As described above, a desired large shrinkage can be obtained by using a monomer having a monofunctional group and a monomer having a bifunctional group as the polymerizable material. In the present invention, in which a monomer having a bifunctional group is used instead of an oligomer generally used as a polymerizable material of a polymer-dispersed liquid crystal, the effect of large volume shrinkage due to polymerization due to small molecular weight is obtained. Play.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】本発明者によれば、従来提唱され
ているように、液晶滴の変形比を1.2 以上とするの
ではなく、液晶滴の変形は行うものの、その変形比を抑
制するほうがむしろ特性がよくなることが判明した。According to the present inventor, the deformation ratio of the liquid crystal droplet is not increased to 1.2 or more as conventionally proposed, but the deformation ratio of the liquid crystal droplet is changed. It has been found that the characteristics are better when the amount is suppressed.
【0030】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態における液晶表示素子について、図面を参照しながら
説明する。Embodiment 1 Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0031】図1は本発明の液晶表示素子の断面図を示
したものであり、図2は本発明の液晶表示素子の平面図
である。図1に示す液晶表示素子において、互いに対向
する2枚の基板11の内側にはそれぞれ透明電極12が
形成され、これら透明電極12同士の間に、高分子13
中に液晶滴14が分散した液晶素子が配置されいる。こ
の液晶滴14の直径d0(図2参照)は約1.2μmと
した。なお液晶中には2色性色素を含有してもよい。こ
の場合には、この2色性色素で光を吸収するゲストホス
ト方式の液晶デバイスとなる。FIG. 1 is a sectional view of the liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal display device of the present invention. In the liquid crystal display element shown in FIG. 1, a transparent electrode 12 is formed inside two substrates 11 facing each other, and a polymer 13 is placed between the transparent electrodes 12.
A liquid crystal element in which liquid crystal droplets 14 are dispersed is disposed. The diameter d0 (see FIG. 2) of the liquid crystal droplet 14 was about 1.2 μm. Note that a dichroic dye may be contained in the liquid crystal. In this case, a guest-host type liquid crystal device that absorbs light with the dichroic dye is obtained.
【0032】本発明では、この液晶滴14がセル厚方向
に変形されていることが特徴であり、図1に示す場合、
液晶滴14はセル厚方向に長さが縮められた扁平構造を
とっている。即ち、液晶滴14の形状は、セル厚方向の
長さだけが縮められ、基板に平行な断面形状は円形のま
まで変形されていない扁平形状である。The present invention is characterized in that the liquid crystal droplet 14 is deformed in the cell thickness direction, and in the case shown in FIG.
The liquid crystal droplet 14 has a flat structure whose length is reduced in the cell thickness direction. That is, the shape of the liquid crystal droplet 14 is a flat shape in which only the length in the cell thickness direction is reduced, and the cross-sectional shape parallel to the substrate remains circular and is not deformed.
【0033】なお、図1では液晶分子の配列は図面の左
右方向に2極を持つバイポール構造として描いている
が、これはバイポール軸が基板に略平行に存在すること
を意図したものであり、バイポール軸が1軸方向に並ん
でいることを意図しているわけではない。また、図1で
は、図面の理解を容易にするため、液晶滴の形状をすべ
て均一な形状として描いているが、実際は、液晶滴の形
状は、図1に示すほど、均一な形状ではない。なお、バ
イポール軸は、図2に示すように、基板に平行な面内で
はにランダムに存在している。Although the arrangement of the liquid crystal molecules is depicted in FIG. 1 as a bipole structure having two poles in the horizontal direction of the drawing, it is intended that the bipole axis exists substantially parallel to the substrate. It is not intended that the bipole axes be aligned in one axial direction. Further, in FIG. 1, in order to facilitate understanding of the drawing, the shapes of the liquid crystal droplets are all drawn as uniform shapes. However, actually, the shapes of the liquid crystal droplets are not uniform as shown in FIG. 1. Note that, as shown in FIG. 2, the bipole axes are randomly present in a plane parallel to the substrate.
【0034】上記のような液晶表示素子を製造する方法
について、図3を参照して、以下に説明する。A method for manufacturing the above liquid crystal display device will be described below with reference to FIG.
【0035】図3(a)に示すように、まず2枚の基板
11を対向して張り合わせる。なお、それぞれの基板1
1の内側には透明電極12を形成しておき、一方の基板
にはTFTトランジスタを形成したアクティブマトリク
ス基板を用いる。なお、基板11間の距離(セル厚)d
1は、例えば粒径12μmの樹脂ビーズであるスペーサ
15をあらかじめ散布しておくことで一定に保つことが
できる。As shown in FIG. 3A, first, two substrates 11 are bonded to face each other. In addition, each substrate 1
A transparent electrode 12 is formed inside 1 and an active matrix substrate on which a TFT transistor is formed is used as one substrate. The distance between the substrates 11 (cell thickness) d
1 can be kept constant by previously spraying spacers 15 which are resin beads having a particle diameter of 12 μm, for example.
【0036】次に、図3(b)に示すように、基板11
間に、液晶と重合性モノマーとオリゴマーと重合開始剤
との混合物を、真空注入で導入する。このとき、液晶パ
ネル側面のシール部に形成されている真空注入口(図示
せず)は、封口していない。その後、図3(c)に示す
ように、365nmを主波長とする紫外線を照射し、重
合性モノマーとオリゴマーを重合させる。これにより、
重合性モノマーとオリゴマーが重合し、図3(d)に示
すように、高分子マトリクス中に液晶材料としての球形
の液晶滴14が連続的につながって分散しているポリマ
ーネットワーク型液晶素子が作製される。なお、構造的
には高分子マトリクス中に液晶滴が分散している高分子
分散型液晶素子であってもよいことは言うまでもない。Next, as shown in FIG.
In the meantime, a mixture of liquid crystal, polymerizable monomer, oligomer and polymerization initiator is introduced by vacuum injection. At this time, the vacuum injection port (not shown) formed in the seal portion on the side of the liquid crystal panel is not sealed. Thereafter, as shown in FIG. 3C, an ultraviolet ray having a main wavelength of 365 nm is irradiated to polymerize the polymerizable monomer and the oligomer. This allows
As shown in FIG. 3 (d), the polymerizable monomer and the oligomer are polymerized, and a polymer network type liquid crystal element in which spherical liquid crystal droplets 14 as a liquid crystal material are continuously connected and dispersed in a polymer matrix is produced. Is done. It is needless to say that a polymer dispersed liquid crystal element in which liquid crystal droplets are dispersed in a polymer matrix may be structurally used.
【0037】次に、図3(e)に示すように、液晶構造
を変形させて液晶パネル内部の液晶を若干押し出す。Next, as shown in FIG. 3E, the liquid crystal structure is deformed to slightly extrude the liquid crystal inside the liquid crystal panel.
【0038】この液晶構造の変形工程において、本実施
の形態では、押圧手法を用いた。具体的には、図4のよ
うな治具(装置)を用いて紫外線重合後のパネルに押圧
を加えた。なお、この変形工程の段階では、パネルは未
だ封口していない。In the step of deforming the liquid crystal structure, a pressing method is used in this embodiment. Specifically, the panel after the UV polymerization was pressed using a jig (apparatus) as shown in FIG. At this stage of the deformation step, the panel is not yet sealed.
【0039】パネル押圧の手順を簡単に説明すると、治
具の定盤21、22間にパネル23を複数枚はさみ、パ
ネル23間に緩衝剤24をはさんでおいた。定盤21は
平行移動するようにできており、この定盤21に付属の
ネジを締め付けることでパネル23を押圧した。Briefly, the procedure of pressing the panel was as follows. A plurality of panels 23 were sandwiched between the bases 21 and 22 of the jig, and a buffer 24 was sandwiched between the panels 23. The platen 21 is configured to move in parallel, and the panel 23 is pressed by tightening a screw attached to the platen 21.
【0040】このようにポリマーネットワーク構造の形
成後にパネル23を押圧することで、図3(e)に示す
ように、液晶構造を変形させ、内部の液晶を若干押し出
した。これにより、図3(f)に示すように、液晶滴1
4がセル厚方向に縮められた扁平構造を有する液晶表示
素子を製造することができた。By pressing the panel 23 after the formation of the polymer network structure as described above, the liquid crystal structure was deformed and the liquid crystal inside was slightly extruded as shown in FIG. As a result, as shown in FIG.
4 was able to produce a liquid crystal display device having a flat structure in which the thickness was reduced in the cell thickness direction.
【0041】本発明者の実験結果によれば、押圧状態で
室温放置し、五時間でセル厚方向に3%変形させること
ができた。このとき液晶滴構造をとる高分子分散型液晶
素子でも同様に押し出しができたことから、高分子材料
はゲル状であり長時間かければ液晶材料を通す性質を有
している。また変形の程度は、セル厚の変化から求める
ことができ、放置時間と押圧強度を変えることで変形量
を変えることができた。According to the experimental results of the inventor, the cell was left at room temperature in a pressed state, and was deformed by 3% in the cell thickness direction in 5 hours. At this time, the polymer dispersion type liquid crystal element having a liquid crystal droplet structure can be similarly extruded, so that the polymer material is in a gel state and has a property of allowing the liquid crystal material to pass through for a long time. The degree of deformation can be determined from the change in cell thickness, and the amount of deformation can be changed by changing the standing time and the pressing strength.
【0042】なお、5時間でセル厚方向に3%変形させ
るためには、押圧力は0.8kg/cm2 以上必要であ
り、押し出し時間を短縮するためには3kg/cm2 以
上が望ましく、6時間以内に押し出しを行うためには1
0kg/cm2 以上が望ましい。In order to deform 3% in the cell thickness direction in 5 hours, a pressing force of 0.8 kg / cm 2 or more is required, and in order to shorten the extrusion time, 3 kg / cm 2 or more is desirable. 1 to push out within 6 hours
0 kg / cm 2 or more is desirable.
【0043】このように液晶構造を変形させた場合、液
晶表示素子の各種特性は大きく変化するわけであるが、
ここでは構造の変化を定量化するために変形率PをP
(%)=(変形前のセル厚−変形後のセル厚)/(変形
前のセル厚)×100と定義した。図3の場合について
当てはめると、図3(d)の状態から図3(f)の状態
に変形してセル厚がd1からd2に縮んだことから、P
(%)=(d1−d2)/(d1)×100で示され
る。これは液晶構造の変形量を示しており、液晶滴構造
の場合、扁平率に相当し、液晶滴14のセル厚方向の厚
みがP%だけ減少していることを示している。またポリ
マーネットワーク構造の場合も同様に厚みがP%だけ減
少し、ポリマー界面のガラス基板に略平行な液晶分子の
割合が増加する。この製造プロセスによって液晶滴は変
形するが、P%の変形処理を行った後では液晶滴の基板
平行方向の長さはほとんど変化せず、厚み方向の長さが
P%だけ変化していた。これは、押圧処理によって液晶
が押し出されているためであり、液晶滴内の液晶体積が
変化していることによる。ここで、製造プロセス上の押
圧条件P%に対応して変形量を定義し、これを「液晶滴
の基板平行方向の長さと厚み方向の長さの差」の「液晶
滴の基板平行方向の長さ」に対する比とする。この場
合、変形量はその押圧条件P%と同じものになる。よっ
て、押圧処理プロセスでの液晶滴の変形の程度を示すパ
ラメータとして特に明示しない限り、以下の説明におい
て、便宜上、用語「変形率」は、用語「変形量」を含め
た意味にも用いるものとする。When the liquid crystal structure is deformed as described above, various characteristics of the liquid crystal display element are largely changed.
Here, in order to quantify the structural change, the deformation rate P
(%) = (Cell thickness before deformation−cell thickness after deformation) / (cell thickness before deformation) × 100. When applied to the case of FIG. 3, since the cell thickness is reduced from d1 to d2 from the state of FIG. 3D to the state of FIG.
(%) = (D1−d2) / (d1) × 100. This indicates the amount of deformation of the liquid crystal structure. In the case of the liquid crystal droplet structure, it corresponds to the oblateness, and indicates that the thickness of the liquid crystal droplet 14 in the cell thickness direction is reduced by P%. Also in the case of the polymer network structure, the thickness similarly decreases by P%, and the ratio of liquid crystal molecules substantially parallel to the glass substrate at the polymer interface increases. Although the liquid crystal droplet is deformed by this manufacturing process, the length of the liquid crystal droplet in the direction parallel to the substrate hardly changes and the length in the thickness direction changes by P% after the deformation process of P%. This is because the liquid crystal has been extruded by the pressing process, and the volume of the liquid crystal in the liquid crystal droplet has changed. Here, the amount of deformation is defined corresponding to the pressing condition P% in the manufacturing process, and this is defined as “the difference between the length of the liquid crystal droplet in the substrate parallel direction and the length in the thickness direction” of “the difference of the liquid crystal droplet in the substrate parallel direction”. Length ”. In this case, the deformation amount is the same as the pressing condition P%. Therefore, unless otherwise specified as a parameter indicating the degree of deformation of the liquid crystal droplet in the pressing process, in the following description, for convenience, the term “deformation rate” is also used to include the term “deformation amount”. I do.
【0044】次に、上記のようにして形成された本発明
の液晶表示素子の特性について図面とともに説明する。
本発明の根幹は、液晶の構造を変形させることで液晶滴
の対称性を崩し、液晶の配向方位が比較的基板に平行に
近くなることにある。Next, the characteristics of the liquid crystal display device of the present invention formed as described above will be described with reference to the drawings.
The root of the present invention is that the symmetry of the liquid crystal droplet is broken by deforming the structure of the liquid crystal, and the orientation direction of the liquid crystal is relatively close to the substrate.
【0045】図5は液晶滴が互いに独立であり、液晶の
配向形態がバイポーラ配向をした場合について本現象を
説明したものである。図5(a)のように液晶滴14が
完全な球形であった場合には、極(図中黒丸で図示)は
任意の方向に向いている。これが通常の高分子分散型液
晶表示素子に相当する。この場合、液晶滴14の形状が
対称であるため、形状に異方性がなく、極が発生する方
向に規則性は発生しない。本発明のように0〜10%の
ように僅かに変形させた場合には、図5(b)のように
扁平形状になる。このように液晶滴14が、非対称形状
に変形した場合には、その非対称性に従って液晶は配向
する。本実施例では、バイポール構造の極が水平に発生
する構造が安定化する。図中ではバイポールの極が左右
一方向に並んでいるように示しているが、これは極が水
平方向に並んでいることを意図したものであり、実際に
は基板面内方向にはランダム方位であり、上方から見た
模式図は図5(c)のようになる。この液晶の配向は液
晶滴14の構造の非対称性に起因するものであるため、
変形量は比較的小さくても十分に液晶の配向を水平に近
くすることができる。FIG. 5 illustrates this phenomenon in the case where the liquid crystal droplets are independent of each other and the liquid crystal has a bipolar alignment. When the liquid crystal droplet 14 has a perfect spherical shape as shown in FIG. 5A, the pole (shown by a black circle in the figure) is oriented in an arbitrary direction. This corresponds to a normal polymer dispersion type liquid crystal display element. In this case, since the shape of the liquid crystal droplet 14 is symmetric, there is no anisotropy in the shape, and no regularity occurs in the direction in which the poles are generated. When slightly deformed like 0 to 10% as in the present invention, it becomes a flat shape as shown in FIG. When the liquid crystal droplet 14 is deformed into an asymmetric shape as described above, the liquid crystal is oriented according to the asymmetry. In this embodiment, the structure in which the poles of the bipole structure are generated horizontally is stabilized. Although the poles of the bipole are shown as being arranged in one direction on the left and right in the figure, it is intended that the poles are arranged in a horizontal direction. FIG. 5C is a schematic diagram viewed from above. Since the orientation of the liquid crystal is caused by the asymmetry of the structure of the liquid crystal droplet 14,
Even if the amount of deformation is relatively small, the orientation of the liquid crystal can be made sufficiently close to horizontal.
【0046】しかし我々は10%以上の過大な変形を行
うと特性を悪化させることを見いだした。これは液晶滴
の変形が10%以上になると液晶滴14の形状は円盤状
に近くなる。このときには液晶分子は変形された方向、
図中垂直方向に並ぶ傾向が発生する。これは液晶滴14
の形状が円盤状に近くなると、液晶の排除体積効果又は
パッキングによる効果によって液晶滴14の短軸方向に
液晶分子が配列するためである。本実施例における液晶
は高分子界面に平行に並ぶ傾向を持つのであるが、変形
が大きくなると排除体積によって垂直に並ぼうとする傾
向が、高分子界面に平行に液晶が並ぼうとる傾向よりも
勝るため図5(d)のように液晶分子が垂直に立つ現象
が確認された。なお、図5(d)の液晶滴14を上方か
ら見た模式図は図5(e)のようになる。However, we have found that excessive deformation of more than 10% deteriorates the properties. This is because when the deformation of the liquid crystal droplet becomes 10% or more, the shape of the liquid crystal droplet 14 becomes close to a disk shape. At this time, the liquid crystal molecules are deformed,
There is a tendency to line up in the vertical direction in the figure. This is a liquid crystal drop 14
Is close to a disk shape, liquid crystal molecules are aligned in the short axis direction of the liquid crystal droplet 14 due to the effect of the excluded volume of liquid crystal or the effect of packing. The liquid crystal in this example has a tendency to line up parallel to the polymer interface, but when the deformation increases, the liquid crystal tends to line up vertically due to the excluded volume, rather than the liquid crystal tends to line up parallel to the polymer interface. As a result, the phenomenon that the liquid crystal molecules stand vertically as shown in FIG. 5D was confirmed. FIG. 5E is a schematic view of the liquid crystal droplet 14 of FIG. 5D as viewed from above.
【0047】この過度の変形によって液晶が垂直に立つ
現象は液晶滴14の大きさにも依存し、液晶滴14が大
きいと垂直に立ちにくいことを見いだした。ここで言う
液晶滴14の大きさは上方から観察した、長い方の直径
である。10μm以上では液晶は比較的立ちにくい傾向
にあった。粒径が小さいほど散乱強度が高いため、散乱
型液晶表示素子に使う場合には2μm以下が望ましい
が、この粒径条件では約10%以上で散乱強度が増加す
る問題があることが見いだされた。なお後述するデータ
は全て液晶滴14の直径が約1.2μmのものである。It has been found that the phenomenon that the liquid crystal stands vertically due to the excessive deformation also depends on the size of the liquid crystal droplet 14, and it is difficult to stand vertically when the liquid crystal droplet 14 is large. The size of the liquid crystal droplet 14 here is the longer diameter as observed from above. If it is 10 μm or more, the liquid crystal tends to be relatively hard to stand. The smaller the particle size is, the higher the scattering intensity is. Therefore, when used for a scattering type liquid crystal display element, it is preferable that the particle size is 2 μm or less. . Note that all data described below is for the case where the diameter of the liquid crystal droplet 14 is about 1.2 μm.
【0048】また高分子界面と液晶との相互作用、アン
カリング強度の依存も見いだされ、強アンカリングすな
わち高分子界面に液晶が水平に並ぶ傾向の度合いが強い
ほど垂直に立ちにくいことが見いだされた。アンカリン
グ強度が強いものは、駆動電圧が高くなる問題があり、
散乱型液晶表示素子として使用が困難であるが、駆動電
圧が十分かけられる場合には、より大きい散乱を得るこ
とができる。The interaction between the polymer interface and the liquid crystal and the dependence of the anchoring strength were also found. It was found that the stronger the anchoring, that is, the more the liquid crystal had a tendency to line up horizontally at the polymer interface, the more difficult it was to stand vertically. Was. If the anchoring strength is high, there is a problem that the driving voltage becomes high,
Although it is difficult to use as a scattering type liquid crystal display device, when a sufficient driving voltage is applied, larger scattering can be obtained.
【0049】以上のように、液晶滴14を10%以下の
程度わずかに変形させることで、液晶滴14の対称性を
崩し、結果として液晶分子を基板平行に近くすることが
できた。このように液晶分子を配列することで、以下の
ような素子特性が得られた。As described above, by slightly deforming the liquid crystal droplet 14 by about 10% or less, the symmetry of the liquid crystal droplet 14 was broken, and as a result, the liquid crystal molecules could be made nearly parallel to the substrate. By arranging the liquid crystal molecules in this manner, the following device characteristics were obtained.
【0050】まず図6に上述した変形率Pの変化に伴う
散乱時の透過率の変化を示す。ここで図6の縦軸は、電
界未印加時の透過率を示している。図6において、ライ
ンM1はアンカリング強度が通常の場合の変化を示し、
ラインM2はアンカリング強度が強い場合の変化を示し
ている。なお、後述する図7、図8及び図10において
も、ラインM1はアンカリング強度が通常の場合の変化
を示し、ラインM2はアンカリング強度が強い場合の変
化を示している。First, FIG. 6 shows a change in transmittance at the time of scattering according to a change in the deformation rate P described above. Here, the vertical axis of FIG. 6 indicates the transmittance when no electric field is applied. In FIG. 6, a line M1 shows a change when the anchoring strength is normal,
Line M2 indicates a change when the anchoring strength is high. In FIGS. 7, 8 and 10, which will be described later, the line M1 shows a change when the anchoring strength is normal, and the line M2 shows a change when the anchoring strength is strong.
【0051】但し、アンカリング強度を評価する手法
は、現状では統一されていない。そこで、本発明者は、
以下の評価パラメータを用いてアンカリング強度を評価
した。 (変形していない場合の駆動電圧V90)/(粒径) 本実施例では、アンカリング強度が通常の場合の上記評
価パラメータは約6.5であり、アンカリング強度が強
い場合の上記評価パラメータは約11.5であった。後
に詳述するように、評価パラメータが10以上では20
%の変形でも散乱状態がみられ、20%までの変形は特
性向上に有効である。However, methods for evaluating the anchoring strength are not standardized at present. Therefore, the present inventor
The anchoring strength was evaluated using the following evaluation parameters. (Driving voltage V90 when not deformed) / (particle size) In this embodiment, the above evaluation parameter when the anchoring strength is normal is about 6.5, and the above evaluation parameter when the anchoring strength is strong. Was about 11.5. As described later in detail, when the evaluation parameter is 10 or more, 20
%, A scattering state is observed, and deformation up to 20% is effective for improving characteristics.
【0052】先ず、ラインM1で示されるアンカリング
強度が通常の場合について説明する。図6のラインM1
で示されるように、変形率Pが0〜10%の範囲におい
て変形率が大きいほど透過率は減少する。散乱が強いほ
ど、透過率は小さくなるため、透過率の逆数である散乱
強度は、変形率Pが0%〜10%の範囲において、変形
率Pが大きいほど増加する。高いコントラストを得るた
めには、高い散乱強度、低い透過率が望まれる。このよ
うに散乱強度の増加が見られるのは、液晶分子が基板平
行方向に近く配列したためである。散乱に寄与する基板
平行方向の屈折率異方性Δnは、液晶分子が水平方向に
近くなると実効的に大きくなり、このため散乱が強くな
る。デバイスとして散乱を最大にするためには変形率3
〜10%が最も望ましい。First, the case where the anchoring strength indicated by the line M1 is normal will be described. Line M1 in FIG.
As shown in the above, the transmittance decreases as the deformation rate increases in the range of the deformation rate P of 0 to 10%. Since the transmittance becomes smaller as the scattering becomes stronger, the scattering intensity, which is the reciprocal of the transmittance, increases as the deformation rate P increases in the range of the deformation rate P of 0% to 10%. To obtain high contrast, high scattering intensity and low transmittance are desired. The reason why the scattering intensity is increased as described above is that the liquid crystal molecules are arranged close to the direction parallel to the substrate. The refractive index anisotropy Δn in the direction parallel to the substrate that contributes to the scattering is effectively increased when the liquid crystal molecules are closer to the horizontal direction, so that the scattering is increased. In order to maximize scattering as a device, a deformation rate of 3
-10% is most desirable.
【0053】また2色性色素を含有した場合にも、液晶
分子が水平に近く並ぶことによって2色性色素分子も水
平に近く配向する。このため2色性色素の2色性比が向
上するため、吸収率を向上させ高いコントラストを得る
ことができた。Also, when a dichroic dye is contained, the dichroic dye molecules are aligned nearly horizontally by arranging the liquid crystal molecules nearly horizontally. As a result, the dichroic ratio of the dichroic dye was improved, so that the absorptance was improved and a high contrast was obtained.
【0054】ただし、図6のラインM1で示されるよう
に、変形率が10%以上では散乱強度が急激に悪化し、
実は変形を行うよりもむしろ散乱強度が悪化するという
問題があった。これは液晶滴が扁平な形状になりすぎる
と、液晶分子は基板に垂直に並ぶ傾向が強くなるためで
ある。However, as shown by the line M1 in FIG. 6, when the deformation ratio is 10% or more, the scattering intensity rapidly deteriorates,
Actually, there is a problem that the scattering intensity is deteriorated rather than performing the deformation. This is because if the liquid crystal droplets have an excessively flat shape, the liquid crystal molecules have a strong tendency to be arranged vertically to the substrate.
【0055】またこの散乱強度の向上は液晶材料の屈折
率異方性Δnに依存し、Δnが0.245以上で効果が
見られ、0.26以上で著しい効果があった。Further, the improvement of the scattering intensity depends on the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material. The effect was observed when Δn was 0.245 or more, and was remarkable at 0.26 or more.
【0056】次に図7に上記の変形率Pの変化に伴う同
一のセル厚での駆動電圧V90の変化を示す。ここで、V
90とは、透過率90%のときの駆動電圧を意味する。Next, FIG. 7 shows a change in the drive voltage V90 at the same cell thickness according to the change in the deformation rate P. Where V
90 means the drive voltage when the transmittance is 90%.
【0057】図7のラインM1に示す結果からも明らか
なように、変形率Pが大きいほどV90は低下する。これ
も液晶分子の配向方位が基板に近くなることで実効的な
誘電率異方性Δεが大きくなったためである。なお、こ
のV90の依存は液晶材料の誘電率異方性Δεに依存し、
Δεが5以上でV90の低下が見られ、Δεが8以上でV
90の低下が著しいという効果があった。As is clear from the results shown in the line M1 in FIG. 7, V90 decreases as the deformation rate P increases. This is also because the effective orientation anisotropy Δε increases as the orientation direction of the liquid crystal molecules approaches the substrate. The dependence of V90 depends on the dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal material.
When Δε is 5 or more, a decrease in V90 is observed.
There was an effect that the decrease of 90 was remarkable.
【0058】さらに図8に上記の変形率Pの変化に伴う
急峻性の変化を示す。ここで急峻性を示す指標γは、図
9に示すように、透過率90%のときの駆動電圧V90と
透過率10%のときの駆動電圧V10との比で定義される
ものである。即ち、γはγ=V90/V10で表される。こ
の図8のラインM1に示される結果から明らかなよう
に、変形率Pが大きいほどγの値は小さくなる。即ち、
急峻性は、変形率Pが大きいほど急峻になる。FIG. 8 shows a change in steepness due to the change in the deformation ratio P described above. Here, the index γ indicating the steepness is defined by the ratio between the driving voltage V90 when the transmittance is 90% and the driving voltage V10 when the transmittance is 10%, as shown in FIG. That is, γ is represented by γ = V90 / V10. As is clear from the result shown in line M1 of FIG. 8, the value of γ decreases as the deformation rate P increases. That is,
The steepness increases as the deformation rate P increases.
【0059】また図10に上記の変形率Pの変化に伴う
応答速度の変化を示す。ここで応答速度の評価として
は、以下の値を用いた。即ち、図11(b)に示すV90
とV10の交番波形を、液晶パネルに交互に印加する。そ
して、この場合の透過光量が、図11(a)に示すよう
に、10%と90%の間の変化量範囲内において10%
(即ち80%×10%)から90%(即ち80%×90
%)に変化するのに要する立ち上がり時間T1と、90
%(即ち80%×90%)から10%(即ち80%×1
0%)に変化するのに要する立ち下がり時間T2とを足
した値を、応答速度の評価値として用いた。図10のラ
インM1から明らかなように、応答速度は変形率Pの増
加とともに遅くなる。FIG. 10 shows the change in the response speed with the change in the deformation rate P. Here, the following values were used to evaluate the response speed. That is, V90 shown in FIG.
And V10 are alternately applied to the liquid crystal panel. Then, as shown in FIG. 11A, the transmitted light amount in this case is 10% within a change amount range between 10% and 90%.
(Ie, 80% × 10%) to 90% (ie, 80% × 90)
%) And the rise time T1 required to change to 90%
% (Ie, 80% × 90%) to 10% (ie, 80% × 1)
(0%) was used as an evaluation value of the response speed. As is apparent from the line M1 in FIG. 10, the response speed decreases as the deformation rate P increases.
【0060】上記のように変形率Pの増加とともに応答
速度が低下している要因には印加電圧V90が低くなった
ことも含まれているが、基本的には液晶分子の配向方位
が比較的基板に平行に近くなるため、電圧印加で分子が
立つまでに要する運動量が増加するためである。As described above, the reason why the response speed decreases as the deformation rate P increases includes that the applied voltage V90 decreases, but basically, the orientation direction of the liquid crystal molecules is relatively small. The reason for this is that the momentum required for the molecules to stand by voltage application increases because they become nearly parallel to the substrate.
【0061】以上のように変形率Pによって散乱強度は
上昇し、V90が低下する長所はあるが、応答速度が遅く
なる問題がある。本実施の形態のようにTFT基板を用
いた場合にはγ特性を急峻にさせる必要がないため、γ
特性を度外視すると、変形率P(%)が10%以下の関
係を満たすことが望ましい。これは、図6のラインM1
に示す結果より、変形率の増加に伴って透過率は一旦減
少するものの、変形率が10%を越えると逆に透過率が
変形をさせない場合よりも高くなってしまうからであ
る。As described above, the scattering intensity is increased by the deformation ratio P, and V90 is reduced. However, there is a problem that the response speed is reduced. When a TFT substrate is used as in the present embodiment, it is not necessary to sharpen the γ characteristic.
If the characteristics are ignored, it is desirable that the deformation ratio P (%) satisfies the relationship of 10% or less. This corresponds to line M1 in FIG.
According to the results shown in (1) and (2), although the transmittance once decreases with an increase in the deformation rate, when the deformation rate exceeds 10%, the transmittance becomes higher than when no deformation occurs.
【0062】また望ましくは応答速度を重視する観点か
らは、変形率P(%)が5%以下の関係を満たすことが
望ましい。これは、図10のラインM1に示す結果よ
り、変形率が5%のところで急激に応答速度が高くなっ
てしまうからである。From the viewpoint of desirably placing importance on the response speed, it is desirable that the deformation ratio P (%) satisfies the relationship of 5% or less. This is because the response speed suddenly increases at a deformation rate of 5% from the result shown in the line M1 in FIG.
【0063】上記では、液晶滴を変形させたわけである
が、液晶滴を変形することにより、液晶分子の配向方位
が比較的基板に平行に近くなっていることが本質である
(言い換えれば液晶分子の実効的なチルト角(θp )を
制御する)。ここで液晶分子の実効的なチルト角は、電
界を印加していない状態での液晶分子の平均方位が基板
平行方向から何度傾いているかを示す指標である。一
方、上記のように液晶分子を基板に対して平行にしてや
ると、誘電率が変化する。従って、液晶の誘電率を定義
することによっても、表示特性を損なわずに散乱特性を
向上させ、さらには電圧に対する透過光量の急峻性を上
げ、単純マトリクス駆動を可能にする液晶表示素子を得
ることができる。In the above description, the liquid crystal droplet is deformed, but it is essential that the liquid crystal droplet is deformed so that the orientation direction of the liquid crystal molecule is relatively close to the substrate (in other words, the liquid crystal molecule is deformed). To control the effective tilt angle (θp). Here, the effective tilt angle of the liquid crystal molecule is an index indicating how many times the average azimuth of the liquid crystal molecule is tilted from the direction parallel to the substrate when no electric field is applied. On the other hand, when the liquid crystal molecules are made parallel to the substrate as described above, the dielectric constant changes. Therefore, by defining the dielectric constant of the liquid crystal, it is possible to obtain a liquid crystal display element that improves the scattering characteristics without deteriorating the display characteristics, further increases the steepness of the amount of transmitted light with respect to the voltage, and enables simple matrix driving. Can be.
【0064】本発明者によれば、実験的に誘電率を定義
することが可能となった。具体的には、0.1〔V〕程
度の微少電圧の印加で誘電率を測定すると、この測定値
は微少電圧の下での誘電率であるから、電圧を印加しな
い状態での誘電率と殆ど誤差がないと考えられる。した
がって、当該測定値を電圧を印加しない状態での誘電率
とみなし、実験を行った。具体的には液晶滴が全く変形
されていないものから、種々異なる変形率のものについ
て実験した。According to the present inventors, it has become possible to experimentally define the permittivity. Specifically, when the dielectric constant is measured by applying a minute voltage of about 0.1 [V], the measured value is the dielectric constant under a minute voltage. It is considered that there is almost no error. Therefore, the experiment was performed by regarding the measured value as the dielectric constant without applying a voltage. More specifically, experiments were performed on liquid crystal droplets having various deformation rates from liquid crystal droplets that were not deformed at all.
【0065】その結果、誘電比EをE=(εL −ε⊥)
/Δεと定義すると、Eが0.08以上0.345未満
であれば、散乱特性の向上、低電圧化を実現することが
できた。上記のεL は電圧を印加しない状態での誘電
率、ε⊥は液晶分子の垂直方向の誘電率、Δεは液晶分
子に平行方向の誘電率ε‖と前記ε⊥の差を示してい
る。また、好ましくはEが0.11以上0.345未満
であることが望ましい。なお、上記のEが0.345で
ある場合は液晶そのものが全く変形されていない場合の
値であり、Eが0.08である場合は変形率Pが10で
あり、Eが0.11である場合は変形率Pが5である。As a result, the dielectric ratio E is given by E = (εL−ε⊥)
When defined as / Δε, when E is 0.08 or more and less than 0.345, an improvement in the scattering characteristics and a reduction in voltage can be realized. The above-mentioned εL indicates the permittivity without applying a voltage, ε⊥ indicates the permittivity in the vertical direction of the liquid crystal molecules, and Δε indicates the difference between the permittivity ε‖ in the direction parallel to the liquid crystal molecules and the ε⊥. Further, it is preferable that E is 0.11 or more and less than 0.345. Note that when E is 0.345, the value is a value when the liquid crystal itself is not deformed at all, and when E is 0.08, the deformation ratio P is 10, and when E is 0.11, In some cases, the deformation rate P is 5.
【0066】上記のように、実験的に望ましい液晶の誘
電率を特定することができたわけであるが、一方で液晶
分子の実効的なチルト角(θp )と液晶の誘電率εL と
の関係は、εL =ε⊥+Δε×sin2θp で与えられ
る。従って、上記のEの値から液晶分子の実効的なチル
ト角(θp )を定義することも可能となる。As described above, the desirable dielectric constant of the liquid crystal could be specified experimentally. On the other hand, the relationship between the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules and the dielectric constant εL of the liquid crystal was , ΕL = ε⊥ + Δε × sin2θp. Therefore, it is also possible to define the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules from the above value of E.
【0067】今、棒状の液晶分子が基板平行方向から傾
いている角度の絶対値をθとし、これの全ての液晶分子
での平均値をθpとすると、前記Eの条件はθp の範囲
は17以上35.5未満であり、さらに望ましくは20
以上35.5未満となる。なお、上記のθpが35.5
である場合は液晶そのものが全く変形されていない場合
の値である。Now, assuming that the absolute value of the angle at which the rod-like liquid crystal molecules are inclined from the direction parallel to the substrate is θ, and that the average value of all the liquid crystal molecules is θp, the condition of E is that the range of θp is 17 Not less than 35.5, more preferably 20
This is less than 35.5. Note that the above θp is 35.5.
Is a value when the liquid crystal itself is not deformed at all.
【0068】尚、誘電比E、平均値θp 、変形率Pの各
対応関係は、以下の表1に示す。Table 1 below shows the correspondence between the dielectric ratio E, the average value θp, and the deformation ratio P.
【表1】 [Table 1]
【0069】次に、アンカリング強度が高い場合の特性
を図6、図7、図8、及び図10を参照して説明する。
なお、アンカリング強度が高い場合の特性は、図6、図
7、図8、及び図10において、ラインM2で示されて
いる。アンカリングの強い場合も、上述したアンカリン
グ強度が通常の場合と同様の現象が発生するが、液晶が
基板に対して垂直方向に立ち始める傾向は弱くなる。こ
れは、図6、図7、図8、及び図10におけるラインM
2から明らかである。Next, characteristics when the anchoring strength is high will be described with reference to FIGS. 6, 7, 8, and 10. FIG.
The characteristics in the case where the anchoring strength is high are indicated by a line M2 in FIGS. 6, 7, 8, and 10. When the anchoring is strong, the same phenomenon as in the case where the anchoring strength is normal occurs, but the tendency that the liquid crystal starts to stand in the direction perpendicular to the substrate is weakened. This corresponds to line M in FIGS. 6, 7, 8 and 10.
It is clear from FIG.
【0070】図6に示す散乱時の透過率と変形率との関
係については、ラインM2に示すように、変形率10%
でほぼ最大の散乱強度すなわち最小の透過率を得るが、
それ以上の変形では透過率が増加し、20%で変形しな
い初期状態とほぼ同じ値になる。よって、20%以上の
変形では初期状態よりも散乱が悪くなり、散乱向上の効
果はみられない。言い換えれば、アンカリング強度が高
い場合には、ラインM2に示すように変形率が20%以
下で散乱性向上の効果がみられた。The relationship between the transmittance at the time of scattering and the deformation rate shown in FIG. 6 is as shown by the line M2, where the deformation rate is 10%.
To obtain almost the maximum scattering intensity, that is, the minimum transmittance,
When the deformation is further increased, the transmittance increases, and at 20%, the value becomes almost the same as the initial state where no deformation occurs. Therefore, when the deformation is 20% or more, the scattering becomes worse than in the initial state, and the effect of improving the scattering is not seen. In other words, when the anchoring strength is high, the effect of improving the scattering properties is seen at a deformation rate of 20% or less as shown by the line M2.
【0071】また、図7のラインM2に示すように、駆
動電圧も変形率Pによって低下する効果はアンカリング
強度が通常のラインM1の場合と同じである。但し、ア
ンカリング強度が強いと、駆動電圧が上昇する問題があ
り、本実施例の場合ほぼ2倍の電圧が必要であった。ア
ンカリング強度が強いと駆動電圧が上がる問題がある
が、駆動方式によって電圧を上げることが可能であれ
ば、有効な手段である。Further, as shown by the line M2 in FIG. 7, the effect that the drive voltage is also reduced by the deformation rate P is the same as that in the case of the normal line M1 having the anchoring strength. However, if the anchoring strength is high, there is a problem that the drive voltage increases. In the case of this embodiment, almost twice the voltage is required. If the anchoring strength is high, there is a problem that the driving voltage increases. However, if the voltage can be increased by the driving method, this is an effective means.
【0072】また、図8では、急峻性の関係を示してい
るが、基本的にアンカリング強度が通常の場合と違いは
ない。また、図10では応答速度の関係を示している
が、アンカリングが強いほど応答速度が速いがこれは印
加電圧が高いことに依存する。FIG. 8 shows the relationship of steepness, but there is basically no difference from the case where the anchoring strength is normal. FIG. 10 shows the relationship between the response speeds. The higher the anchoring is, the faster the response speed is. This depends on the applied voltage being high.
【0073】(実施の形態2)本実施の形態では、押し
出しに熱処理を行った。前述した重合後の高分子分散型
液晶素子またはポリマーネットワーク型液晶素子を封口
しない状態で120℃で50時間保った。この処理によ
ってもセル厚が3%小さくなり、前述したと同様の特性
が得られた。これは熱処理による体積膨張に起因する。
即ち、液晶材料は約0.3×10-3〔K-1〕の体積膨張
係数で膨張する。したがって、120℃の高温下で液晶
材料が膨張状態となり、このため内圧が上昇し、事実上
押圧されたのと同じ状態になる。このため封口していな
い注入口から液晶が流出し、押し出しが実現する。また
加熱によってネマチック相よりも高温にある等方的液体
相にまで上昇させることで流動性が極めて高くなり、押
し出しが効果的に行われた。(Embodiment 2) In the present embodiment, heat treatment is performed for extrusion. The polymer dispersion type liquid crystal element or the polymer network type liquid crystal element after the polymerization was kept at 120 ° C. for 50 hours without sealing. This treatment also reduced the cell thickness by 3%, and obtained the same characteristics as described above. This is due to volume expansion due to heat treatment.
That is, the liquid crystal material expands with a volume expansion coefficient of about 0.3 × 10 −3 [K −1 ]. Therefore, at a high temperature of 120 ° C., the liquid crystal material is in an expanded state, and the internal pressure is increased, so that the liquid crystal material is in the same state as when pressed. For this reason, the liquid crystal flows out from the unsealed injection port, and extrusion is realized. Further, by raising the temperature to an isotropic liquid phase at a temperature higher than that of the nematic phase by heating, the fluidity became extremely high, and extrusion was performed effectively.
【0074】(実施の形態3)本実施の形態では、押し
出しに加圧と加熱の双方を用いた。実施の形態1に示す
ような加圧のみでは液晶の流動性が高くないため、比較
的時間を有する。ここで実施の形態1の治具で加圧しな
がら高温(120℃)で放置した。高温で放置すること
で流動性が高くなり、押し出しに要する時間を短縮する
ことができる。この実施の形態では、変形率3%を得る
ことが3時間で実現した。(Embodiment 3) In this embodiment, both pressurization and heating are used for extrusion. The liquidity of the liquid crystal is not high only by the pressurization as described in Embodiment 1, so that it takes a relatively long time. Here, it was left at a high temperature (120 ° C.) while applying pressure with the jig of the first embodiment. Leaving at a high temperature increases the fluidity and can reduce the time required for extrusion. In this embodiment, a deformation rate of 3% was achieved in 3 hours.
【0075】(実施の形態4)本実施の形態では、図1
2に示すように、加圧に真空パックを用いた。実施の形
態1及び3では加圧治具を用いたが、パネル間にゴミが
混入することで押圧むらが発生する場合がある。本実施
の形態では、液晶パネルをパック30内に収納して、パ
ック30内の空気を吸引して真空状態とすることで、液
晶パネルを均一に押圧することができた。ただし大気圧
がかかる程度なので十分な時間が必要になる。変形率3
%を得るためには、120℃放置で30時間を要した。(Embodiment 4) In this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, a vacuum pack was used for pressurization. In the first and third embodiments, the pressing jig is used. However, uneven pressing may occur due to dust entering between the panels. In the present embodiment, the liquid crystal panel is housed in the pack 30, and the air in the pack 30 is sucked to be in a vacuum state, so that the liquid crystal panel can be pressed uniformly. However, sufficient time is required because atmospheric pressure is applied. Deformation rate 3
It took 30 hours at 120 ° C. to obtain%.
【0076】(実施の形態5)本実施の形態では、加圧
に静水圧印加を用いた。前述した液晶パネルに真空パッ
ク処理を施し、加圧水槽に浸すことでパネルに圧力を印
加した。このとき、水圧は1kbarであった。これに
よって室温放置、8時間で変形率3%が得られた。(Embodiment 5) In the present embodiment, hydrostatic pressure application is used for pressurization. The liquid crystal panel described above was subjected to a vacuum packing process, and was immersed in a pressurized water tank to apply pressure to the panel. At this time, the water pressure was 1 kbar. As a result, a deformation rate of 3% was obtained in 8 hours at room temperature.
【0077】(実施の形態6)本実施の形態では押し出
しにローラプレスを行った。具体的には、図13に示す
ように、加熱手段73を内蔵するローラ71Aとローラ
71B間にパネル23を通すことで液晶の押し出しを行
った。変形率1%を得るために30分で実現した。(Embodiment 6) In this embodiment, a roller press is performed for extrusion. Specifically, as shown in FIG. 13, the liquid crystal was extruded by passing the panel 23 between the roller 71A and the roller 71B having the heating means 73 therein. It was realized in 30 minutes to obtain a deformation rate of 1%.
【0078】(実施の形態7)本実施の形態では押し出
しにカルコゲナイドガラスの体積膨張をもちいて行っ
た。本実施の形態は、実施の形態1とほぼ同様である
が、基板11の電極12よりも内方側にカルコゲナイド
ガラス層を形成したことが特徴であり、さらに紫外線照
射後に前述したカルコゲナイドガラスにレーザー光を照
射する工程を有することが工程上の特徴である。(Embodiment 7) In this embodiment, extrusion was performed by using the volume expansion of chalcogenide glass. The present embodiment is substantially the same as the first embodiment, except that a chalcogenide glass layer is formed on the inner side of the electrode 12 of the substrate 11. It is a feature of the process to have a step of irradiating light.
【0079】一般にカルコゲナイドガラス(例えばAs
2 S3 )にレーザー光を照射すると体積膨張することが
知られている(例えば特開平8−86903号参照)。
このカルコゲナイドガラス層をあらかじめ液晶パネル内
に形成しておく。ポリマーネットワーク構造を得るため
に紫外線照射によって液晶を析出分離させた後、このカ
ルコゲナイドガラス層にレーザー光を照射する。このと
き、カルコゲナイドガラスが膨張し液晶パネル内の内圧
を上昇させ、液晶を押し出すことが実現した。In general, chalcogenide glass (for example, As
2 S 3) to have been known to volume expansion when irradiated with laser light (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 8-86903).
This chalcogenide glass layer is formed in the liquid crystal panel in advance. After a liquid crystal is separated and separated by ultraviolet irradiation to obtain a polymer network structure, the chalcogenide glass layer is irradiated with a laser beam. At this time, the chalcogenide glass was expanded, the internal pressure in the liquid crystal panel was increased, and the liquid crystal was extruded.
【0080】(実施の形態8)上記の実施の形態1〜6
では、重合後に押圧等で液晶を押しだし、液晶をセル厚
方向に変形させて液晶分子の配向方位を比較的基板に平
行に近くしていた。これに対して、本実施の形態では、
液晶の変形なしに液晶分子の配向方位を基板平行に近く
することが特徴である。液晶分子は磁場に沿って並ぶ性
質があるので、磁場中で回転させることで液晶分子の基
板平行方向の配向方位を比較的揃えることに成功した。(Embodiment 8) Embodiments 1 to 6 above
In this method, the liquid crystal was extruded by pressing or the like after the polymerization, and the liquid crystal was deformed in the cell thickness direction to make the orientation direction of the liquid crystal molecules relatively parallel to the substrate. In contrast, in the present embodiment,
The feature is that the orientation direction of the liquid crystal molecules is close to the substrate parallel without deformation of the liquid crystal. Since liquid crystal molecules have the property of being arranged along a magnetic field, they have succeeded in relatively aligning the liquid crystal molecules in the direction parallel to the substrate by rotating them in a magnetic field.
【0081】具体的には、図14に示すように、磁界印
加手段84による磁場中に、ターンテーブル85を設置
し、実施の形態1で述べた重合過程をこのターンテーブ
ル85上で行った。紫外線ランプ81からの紫外線は、
フィルター82を介して、ターンテーブル85に載置さ
れた液晶パネル23に照射される。これにより、モノマ
ーの重合が進み、液晶が析出する。このとき磁場が印加
されていると液晶分子は磁場方向に並ぶ傾向にある。こ
こでターンテーブル85が回転しているために、液晶分
子は基板平行方向に向く確率が高く、図15に示すよう
に、基板平行方向の配向方位が均一となる。更に、ター
ンテーブル85の回転により、図16に示すように、基
板面内方向の配向方位に関してはランダムとなる。ここ
で、図16は素子を上面から見た場合の概念図である。
なお、図15及び図16において、液晶分子の配向方位
は、矢印で示した。More specifically, as shown in FIG. 14, a turntable 85 was set in a magnetic field by a magnetic field applying means 84, and the polymerization process described in the first embodiment was performed on the turntable 85. The ultraviolet light from the ultraviolet lamp 81 is
The light is applied to the liquid crystal panel 23 mounted on the turntable 85 via the filter 82. Thereby, the polymerization of the monomer proceeds, and the liquid crystal is deposited. At this time, if a magnetic field is applied, the liquid crystal molecules tend to line up in the direction of the magnetic field. Here, since the turntable 85 is rotating, there is a high probability that the liquid crystal molecules are oriented in the direction parallel to the substrate, and the orientation direction in the direction parallel to the substrate is uniform as shown in FIG. Further, by the rotation of the turntable 85, as shown in FIG. 16, the orientation in the in-plane direction becomes random. Here, FIG. 16 is a conceptual diagram when the element is viewed from above.
In FIGS. 15 and 16, the orientation of the liquid crystal molecules is indicated by arrows.
【0082】なお、押圧変形で実効的なチルト角を低減
させる場合、均一にセル厚方向に押圧することは難し
く、基板平行方向にズリ応力が発生し、ズリ方向に液晶
滴の長軸が並ぶ傾向があった。この点に関し、本実施の
形態のように磁場中でターンテーブル85を回転させる
ことで、液晶分子の配向方位が、基板界面に関して比較
的平行に近く、かつ、基板面内方向に関してはランダム
とすることができ、よりいっそう散乱強度を向上するこ
とができた。When the effective tilt angle is reduced by pressing deformation, it is difficult to press uniformly in the cell thickness direction, and shear stress occurs in the direction parallel to the substrate, and the major axes of the liquid crystal droplets are aligned in the shifting direction. There was a tendency. In this regard, by rotating the turntable 85 in a magnetic field as in the present embodiment, the orientation of the liquid crystal molecules is relatively close to the substrate interface and random in the in-plane direction of the substrate. And the scattering intensity could be further improved.
【0083】また本実施の形態のように磁場で液晶の実
効チルト角を制御した場合、液晶滴の形状は球に近く、
特に変形しているものではない。しかし液晶分子の実効
的なチルト角(θp )は磁場強度が0.3テスラの場
合、30度と比較的基板平行方向の割合が増加してい
た。分子配向の度合いは磁場強度に依存し、0.1テス
ラ以上で効果が見られた。磁場強度が3テスラ以上では
液晶分子の実効的なチルト角度(θp)はほぼ0度が得
られた。When the effective tilt angle of the liquid crystal is controlled by a magnetic field as in this embodiment, the shape of the liquid crystal droplet is close to a sphere,
It is not particularly deformed. However, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules was 30 ° when the magnetic field strength was 0.3 Tesla, and the ratio in the direction parallel to the substrate was relatively increased. The degree of molecular orientation depends on the magnetic field strength, and an effect was observed at 0.1 Tesla or more. When the magnetic field strength was 3 Tesla or more, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules was almost 0 °.
【0084】高分子分散型液晶素子を押圧変形した場
合、変形率が10%以上で散乱が悪化し始め、急激に悪
くなる。これは変形が大きくなると液晶分子のパッキン
グの効果で、分子が基板に垂直に立ちはじめ、実効的な
チルト角が大きくなってくるためである。よって変形で
は実効チルト角度を小さくすることに限界がある。しか
しながら本実施の形態のように変形によらずに分子のチ
ルト角を小さくすることで、実効チルト角を0度まで小
さくすることができた。これにより図6のような散乱強
度の悪化なしに、散乱強度を強くすることができた。す
なわち、本実施の形態によれば、θpが0以上35.5
未満の範囲内で良好な特性を得ることができる。なお、
この条件を複合体中の液晶の誘電率をεL 、液晶単体で
の液晶分子に対して垂直方向の誘電率をε⊥、液晶単体
での誘電率異方性をΔεとし、誘電比をE=(εL −ε
⊥)/Δεとした場合にあてはめると、Eは0以上0.
345未満ということになる。また、本実施の形態にお
いて、液晶分子の前記基板平行方向の方位角度に異方性
がないと、散乱を起こしやすくなるため都合がよい。When the polymer-dispersed liquid crystal element is deformed by pressing, scattering starts to deteriorate at a deformation ratio of 10% or more, and deteriorates rapidly. This is because the larger the deformation, the more the liquid crystal molecules are packed, and the molecules start to stand perpendicular to the substrate, increasing the effective tilt angle. Therefore, there is a limit in reducing the effective tilt angle in the deformation. However, the effective tilt angle could be reduced to 0 degrees by reducing the tilt angle of the molecule without depending on the deformation as in the present embodiment. Thereby, the scattering intensity could be increased without deterioration of the scattering intensity as shown in FIG. That is, according to the present embodiment, θp is 0 or more and 35.5.
Good characteristics can be obtained within the range of less than. In addition,
The conditions are as follows: the dielectric constant of the liquid crystal in the composite is εL, the dielectric constant of the liquid crystal alone in the direction perpendicular to the liquid crystal molecules is ε⊥, the dielectric anisotropy of the liquid crystal alone is Δε, and the dielectric ratio is E = (ΕL −ε
⊥) / Δε, E is 0 or more and 0.
That is, less than 345. In the present embodiment, if the azimuthal angle of the liquid crystal molecules in the direction parallel to the substrate has no anisotropy, scattering is likely to occur, which is convenient.
【0085】(実施の形態9)また、図17に示すよう
に、重合時に偏光紫外線で重合した場合にも実施の形態
7と同様に押圧なしで液晶分子の配向方位を基板平行に
近くすることができた。(Embodiment 9) As shown in FIG. 17, even when polymerization is performed by polarized ultraviolet light during polymerization, the orientation of liquid crystal molecules should be close to the substrate parallel without pressing, as in Embodiment 7. Was completed.
【0086】具体的には、紫外線を照射して、モノマー
を重合し、液晶を析出させる際に、偏光紫外線を照射し
た。ここで液晶パネル23と紫外線ランプ81の間に紫
外線偏光子90を設置し、回転させておいた。パネルに
は偏光紫外線が当たり、偏光方位に異方性をもってモノ
マーの重合が進行する。この偏光方位が変化しているた
め、基板面内の方位に関しては不均一であるが、基板平
行方向の方位に関しては分子が平行に近く向く確率が高
くなった。Specifically, when ultraviolet rays were irradiated to polymerize the monomer and precipitate liquid crystal, polarized ultraviolet rays were irradiated. Here, the ultraviolet polarizer 90 was installed between the liquid crystal panel 23 and the ultraviolet lamp 81 and was rotated. Polarized ultraviolet rays hit the panel, and polymerization of the monomer proceeds with anisotropy in the polarization direction. Due to the change of the polarization direction, the direction in the substrate plane is not uniform, but the direction in the direction parallel to the substrate is more likely to be close to parallel.
【0087】(実施の形態10)本実施の形態では高温
で重合することで扁平状に変形した高分子分散型液晶素
子、またはポリマーネットワーク型液晶表示素子を実現
した。(Embodiment 10) In this embodiment, a polymer-dispersed liquid crystal element or a polymer network liquid crystal display element which is deformed flat by polymerizing at a high temperature is realized.
【0088】実施の形態1に記載したように液晶とモノ
マーの混合物を注入した液晶パネルを高温に昇温し、こ
の温度で紫外線を照射し、液晶を析出分離させる。高温
で形成された液晶は高温状態で等方的形状、高分子分散
型液晶素子では球形である。これを室温まで冷却すると
液晶の体積は収縮する。ここでガラスの収縮率は小さい
ため、基板面内の収縮は少ない。よって体積収縮はセル
厚方向に発生する。60℃で重合し、30℃まで冷却し
た場合にはセル厚方向に3%もの体積収縮が発生してい
た。これは変形率P(%)が3%のものと等価であり、
同様の特性が得られた。As described in Embodiment Mode 1, the liquid crystal panel into which the mixture of the liquid crystal and the monomer has been injected is heated to a high temperature and irradiated with ultraviolet rays at this temperature to separate and separate the liquid crystal. A liquid crystal formed at a high temperature has an isotropic shape at a high temperature, and a spherical shape in a polymer dispersed liquid crystal element. When this is cooled to room temperature, the volume of the liquid crystal shrinks. Here, since the shrinkage ratio of the glass is small, the shrinkage in the substrate surface is small. Therefore, volume shrinkage occurs in the cell thickness direction. When polymerized at 60 ° C. and cooled to 30 ° C., volume shrinkage of as much as 3% occurred in the cell thickness direction. This is equivalent to a deformation rate P (%) of 3%,
Similar properties were obtained.
【0089】変形率Pが0.5%を得るためには35℃
で重合すれば良く、十分な効果が得られるのは40℃以
上で重合することが望ましい。また70℃付近から高分
子マトリクスのサイズが大きくなる問題が発生し、80
℃以上ではモノマー材料が揮発する問題が見られた。重
合温度は35℃以上80℃以下であればよく、望ましく
は40℃以上70℃以下がよい。In order to obtain a deformation ratio P of 0.5%, 35 ° C.
It is preferable that the polymerization be carried out at 40 ° C. or higher to obtain a sufficient effect. In addition, a problem that the size of the polymer matrix becomes large from around 70 ° C.
Above ℃, the problem of volatilization of the monomer material was observed. The polymerization temperature may be 35 ° C or more and 80 ° C or less, and preferably 40 ° C or more and 70 ° C or less.
【0090】(実施の形態11)本実施の形態ではTF
T基板を用いない単純マトリクス駆動に用いた。パネル
構成は実施の形態1とほぼ同様であるが、用いる基板は
ともにTFTを用いない基板である。よって一方の基板
には選択信号を走査し、他方の基板には表示の有無に対
応した信号が印加される。(Embodiment 11) In this embodiment, TF
It was used for simple matrix driving without using a T substrate. The panel configuration is almost the same as that of the first embodiment, but the substrate used is a substrate that does not use a TFT. Therefore, a selection signal is scanned on one substrate, and a signal corresponding to the presence or absence of display is applied to the other substrate.
【0091】単純マトリクスでは比較的応答時間が若干
遅くても、散乱が若干悪くともTFTパネルほど要求さ
れない。むしろ、コストが極めて低減するメリットがあ
る。The simple matrix is not required as much as the TFT panel even if the response time is relatively slow and the scattering is slightly worse. Rather, there is a merit that the cost is extremely reduced.
【0092】実施の形態1で述べたように、変形率を大
きくすることで急峻性が高くなる。図8のように変形率
が8%以上でγは1.3以下になり、10ライン以上の
単純マトリクス駆動が可能である。ただし変形率が20
%を越えると低温での散乱強度が極めて悪化する問題が
あり使用が難しい。また20%以上ではかなりの減圧状
態になっているので、低温で気泡が発生しやすい問題が
ある。また応答速度を比較的重視する観点からは変形率
を15%以下に抑えることが望ましい。As described in the first embodiment, the steepness is increased by increasing the deformation rate. As shown in FIG. 8, when the deformation ratio is 8% or more, γ is 1.3 or less, and simple matrix driving of 10 lines or more is possible. However, the deformation rate is 20
%, There is a problem that the scattering intensity at low temperatures is extremely deteriorated, and it is difficult to use. At 20% or more, since the pressure is considerably reduced, there is a problem that air bubbles are easily generated at a low temperature. In addition, from the viewpoint of relatively emphasizing the response speed, it is desirable to suppress the deformation rate to 15% or less.
【0093】このとき前記液晶分子の実効的なチルト角
(θp )は10以上18以下、望ましくは13以上18
以下であり、誘電比(E)は0.03以上0.10以下
望ましくは0.05以上0.10以下になる。At this time, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules is 10 or more and 18 or less, preferably 13 or more and 18 or less.
And the dielectric ratio (E) is 0.03 or more and 0.10 or less, preferably 0.05 or more and 0.10 or less.
【0094】(実施の形態12)図18は本発明に係る
液晶表示素子の実施の形態11の断面図を示したもので
あり、図19はその平面図を示したものである。図18
及び図19において、実施の形態1と同一の構成要素に
は同一の番号を付し、説明は省略する。実施の形態1と
相違するのは、液晶滴14Aが偏平構造でなく球形であ
ること、及び液晶滴14Aの液晶分子の基板面内方位が
よりランダムとされていることである。(Embodiment 12) FIG. 18 is a sectional view of a liquid crystal display device according to Embodiment 11 of the present invention, and FIG. 19 is a plan view thereof. FIG.
In FIG. 19 and FIG. 19, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment is that the liquid crystal droplet 14A has a spherical shape instead of a flat structure, and that the orientation of the liquid crystal molecules of the liquid crystal droplet 14A in the substrate plane is made more random.
【0095】なお、図18では液晶分子の配列は図面の
左右方向に2極を持つバイポール構造として描いている
が、これはバイポール軸が基板に略平行に存在すること
を意図したものであり、バイポール軸が1軸方向に並ん
でいることを意図しているわけではない。バイポール軸
は、図19に示すように、実施の形態1よりもいっそう
基板面内にランダムに存在している。Although the arrangement of the liquid crystal molecules is illustrated in FIG. 18 as a bipole structure having two poles in the left and right direction in the drawing, this is intended that the bipole axis exists substantially parallel to the substrate. It is not intended that the bipole axes be aligned in one axial direction. As shown in FIG. 19, the bipole axis exists more randomly in the substrate surface than in the first embodiment.
【0096】このように液晶分子の配列方向を水平に近
くすることで、上記実施の形態と同様に、散乱に寄与す
る基板平行方向の屈折率異方性Δnは実効的に大きくな
り、その結果散乱強度を大きくすることができる。ま
た、実効的な誘電率異方性Δεも増大するため、駆動電
圧も低下する。また液晶滴内部の配列がほとんどの液晶
滴14Aで均一になるため、駆動電圧のγ特性も急峻化
する利点がある。As described above, by making the alignment direction of the liquid crystal molecules nearly horizontal, the refractive index anisotropy Δn in the direction parallel to the substrate which contributes to the scattering is effectively increased, as in the above-described embodiment. The scattering intensity can be increased. Further, since the effective dielectric anisotropy Δε also increases, the driving voltage also decreases. Further, since the arrangement inside the liquid crystal droplets is uniform in most of the liquid crystal droplets 14A, there is an advantage that the γ characteristic of the drive voltage is also sharpened.
【0097】次に、上記構成を有する液晶表示素子を製
造する方法について説明する。まず2枚の基板11を対
向させて張り合わせる。なお、それぞれの基板の内側に
は透明電極12を形成しておき、一方の基板にはTFT
トランジスタを形成したアクティブマトリクス基板を用
いる。なお、基板11間の距離(セル厚)は、例えば粒
径12μmの樹脂ビーズをあらかじめ散布しておくこと
で一定に保つことができる。Next, a method of manufacturing a liquid crystal display device having the above-described configuration will be described. First, two substrates 11 are attached to each other so as to face each other. A transparent electrode 12 is formed inside each substrate, and a TFT is provided on one substrate.
An active matrix substrate on which a transistor is formed is used. The distance (cell thickness) between the substrates 11 can be kept constant by, for example, spraying resin beads having a particle diameter of 12 μm in advance.
【0098】次に、この基板11間に、液晶と重合性モ
ノマーとオリゴマーと重合開始剤との混合物を真空注入
で導入する。その後365nmを主波長とした紫外線を
照射して、重合性モノマーとオリゴマーを重合させ、高
分子マトリクス中に液晶材料としての球形の液晶滴14
Aが連続的につながって分散しているポリマーネットワ
ーク型液晶素子を作成する。なお、構造的には高分子マ
トリクス中に液晶滴が分散している高分子分散型液晶素
子であってもよいことは言うまでもない。Next, a mixture of a liquid crystal, a polymerizable monomer, an oligomer and a polymerization initiator is introduced between the substrates 11 by vacuum injection. Thereafter, ultraviolet rays having a main wavelength of 365 nm are irradiated to polymerize the polymerizable monomer and oligomer, and a spherical liquid crystal droplet 14 as a liquid crystal material is placed in a polymer matrix.
A polymer network type liquid crystal element in which A is continuously connected and dispersed is prepared. It is needless to say that a polymer dispersed liquid crystal element in which liquid crystal droplets are dispersed in a polymer matrix may be structurally used.
【0099】このときの重合性モノマーに液晶モノマー
を用いることが本発明の特徴である。ここで、液晶モノ
マーとはUVキュアラブル液晶とも呼ばれるものであ
り、モノマー状態では液晶状態を示す化合物である(例
えば長谷部等による第22回液晶討論会講演予稿集39
1頁を参照)。The feature of the present invention is to use a liquid crystal monomer as the polymerizable monomer at this time. Here, the liquid crystal monomer is also called a UV-curable liquid crystal, and is a compound showing a liquid crystal state in a monomer state (for example, Proceedings of the 22nd Liquid Crystal Symposium by Hasebe et al., 39)
See page 1).
【0100】この液晶モノマーを重合性モノマーとして
用いると、前記した液晶と重合性モノマーとオリゴマー
と重合開始剤の混合物は室温で均一な液晶相を示す。こ
の混合物を前述した基板間に注入すると、本実施例では
液晶と液晶モノマーの混合物は基板に平行に並ぶ。本発
明の場合は基板表面を特に被膜する必要はないが、TN
素子などで用いられている水平配向性の配向膜を塗布し
てもかまわない。ただし、TN素子のように一方向に並
べるラビング処理は行わない。When this liquid crystal monomer is used as a polymerizable monomer, the mixture of the liquid crystal, the polymerizable monomer, the oligomer, and the polymerization initiator exhibits a uniform liquid crystal phase at room temperature. When this mixture is injected between the above-mentioned substrates, in this embodiment, the mixture of the liquid crystal and the liquid crystal monomer is arranged in parallel to the substrate. In the case of the present invention, it is not necessary to particularly coat the substrate surface.
A horizontal alignment film used in devices and the like may be applied. However, a rubbing process for arranging in one direction unlike the TN element is not performed.
【0101】このように重合する以前の状態から、この
混合物は液晶状態を示し、その分子は基板に平行に並ん
でいる。ただしラビング処理を行っていないために、基
板面内ではランダム方位に並んでいる。この状態を示し
たものが、図20である。即ち、図20は重合前の状態
を示すものであり、図20(a)は全体図であり、図2
0(b)は図20(a)の一部拡大図である。図中では
簡単のためにに液晶分子が左右に並んでいるように描い
ているが、これは水平に並んでいることを意識したもの
であり、一方向に並んでいるわけではない。上方より見
ると、その配向方位はランダムである。この状態の混合
物に紫外線を照射すると、液晶モノマー100は重合
し、液晶モノマー100同士が結合していく。このた
め、液晶モノマー100の分子は大きくなり、液晶分子
101は排除されていく。このため、重合が進むと、液
晶と重合した液晶モノマー100は分離されていく。本
実施例では液晶は滴状又はネットワーク状になった。こ
の状態を示したのが図21である。図21(a)はは全
体図であり、図21(b)は図21(a)の一部拡大図
である。ただし、初期状態より液晶は基板に平行に並ん
でいたため、重合後もその影響を受け、基板に平行に並
ぶ傾向が強い。本発明によって、重合後は液晶分子10
1が基板に平行に近く配列した状態を液晶モノマー10
0を用いて実現することができた。From the state before the polymerization, the mixture shows a liquid crystal state, and its molecules are arranged in parallel to the substrate. However, since the rubbing process is not performed, they are arranged in a random orientation on the substrate surface. FIG. 20 shows this state. That is, FIG. 20 shows a state before polymerization, and FIG. 20 (a) is an overall view.
0 (b) is a partially enlarged view of FIG. 20 (a). In the figure, the liquid crystal molecules are depicted as being arranged side by side for simplicity, but this is conscious of being arranged horizontally, and is not necessarily arranged in one direction. When viewed from above, the orientation is random. When the mixture in this state is irradiated with ultraviolet light, the liquid crystal monomer 100 is polymerized and the liquid crystal monomers 100 are bonded to each other. Therefore, the molecules of the liquid crystal monomer 100 become larger, and the liquid crystal molecules 101 are eliminated. Therefore, as the polymerization proceeds, the liquid crystal and the polymerized liquid crystal monomer 100 are separated. In this embodiment, the liquid crystal was in the form of drops or a network. FIG. 21 shows this state. FIG. 21A is an overall view, and FIG. 21B is a partially enlarged view of FIG. However, since the liquid crystal was arranged in parallel with the substrate from the initial state, the liquid crystal is affected even after polymerization, and tends to be arranged in parallel with the substrate. According to the invention, after polymerization, the liquid crystal molecules 10
The state in which 1 is arranged almost parallel to the substrate is a liquid crystal monomer 10
0 could be achieved.
【0102】また本発明は前記混合物が液晶状態にあ
り、この状態に紫外線を照射して分離させるとことが特
徴であるとも言える。従来の液晶モノマーでない重合性
モノマーを用いた従来例では、液晶と重合性モノマーと
オリゴマーと重合開始剤の混合物は、図22(a)に示
すように、均一な等方的液体相である。そして、このよ
うな等方的液体相の混合物に紫外線を照射すると、モノ
マーが重合し液晶が析出分離するが、このときの液晶分
子は、図22(a)に示すように、配向方位が不均一に
分布している状態となる。なお、図22においては、液
晶分子の配向方向は矢印で示している。It can be said that the present invention is characterized in that the mixture is in a liquid crystal state, and this state is irradiated with ultraviolet rays to be separated. In the conventional example using a polymerizable monomer other than the conventional liquid crystal monomer, the mixture of the liquid crystal, the polymerizable monomer, the oligomer, and the polymerization initiator is a uniform isotropic liquid phase as shown in FIG. When the mixture of the isotropic liquid phases is irradiated with ultraviolet rays, the monomer is polymerized and the liquid crystal precipitates and separates. At this time, the liquid crystal molecules have an orientation orientation that is not as shown in FIG. It will be in a state of being uniformly distributed. In FIG. 22, the alignment direction of the liquid crystal molecules is indicated by arrows.
【0103】一方、本発明における液晶モノマーを重合
性モノマーに用いる場合の混合物は、重合する以前の状
態から、図22(b)に示すように、均一な液晶相を示
しており、液晶相中から液晶が析出する重合過程とな
る。このため、初期の配向方位の影響を受けるために、
初期を基板水平に並べておけば重合後も液晶分子は水平
に近く配向する傾向は強くなる。On the other hand, the mixture in the case where the liquid crystal monomer is used as the polymerizable monomer in the present invention shows a uniform liquid crystal phase from the state before polymerization, as shown in FIG. Then, a polymerization process in which liquid crystal is precipitated from the liquid crystal. Because of this, because of the influence of the initial orientation,
If the initial stage is arranged horizontally on the substrate, the tendency of the liquid crystal molecules to be nearly horizontal even after polymerization becomes stronger.
【0104】このような液晶モノマーを重合性モノマー
に用いた混合物を、一対の基板11間に注入後、紫外線
を照射すると液晶モノマーとオリゴマーを重合開始剤を
核にして重合する。この結果、液晶滴14A(又はポリ
マーネットワーク)が形成される。ここで重合前の液晶
相において分子が基板界面に平行に並ぶように条件設定
しておけば、この重合前の平行状態の影響を受けて、重
合後の液晶分子の配向方位は、図22(b)に示すよう
に、基板界面に平行に並ぶ傾向が近くなり、理想的には
バイポール軸が基板界面に平行に並ぶ構造が得られる。When a mixture using such a liquid crystal monomer as a polymerizable monomer is injected between a pair of substrates 11 and then irradiated with ultraviolet rays, the liquid crystal monomer and the oligomer are polymerized with a polymerization initiator as a nucleus. As a result, a liquid crystal droplet 14A (or a polymer network) is formed. Here, if the conditions are set so that the molecules are arranged in parallel to the substrate interface in the liquid crystal phase before polymerization, the orientation of the liquid crystal molecules after polymerization is affected by the parallel state before polymerization, as shown in FIG. As shown in b), the tendency to be parallel to the substrate interface becomes closer, and ideally, a structure in which the bipole axes are arranged parallel to the substrate interface is obtained.
【0105】なお、液晶モノマーがカイラル炭素を含む
ものであってもよい。このようにすれば、液晶分子がセ
ル厚方向に螺旋を巻く構造となるため、より散乱効果を
向上することができる。Note that the liquid crystal monomer may contain chiral carbon. With this configuration, the liquid crystal molecules have a structure of spiraling in the cell thickness direction, so that the scattering effect can be further improved.
【0106】本実施の形態では、一例として、ガラス基
板11上にポリイミド膜(日産化学株式会社製の商品名
RN740)を塗布、焼成しておくことで重合前の液晶
分子の配列を基板界面に略平行にしておいた。ここでポ
リイミド膜にはラビング処理を施す必要はなく、工程簡
略化のメリットもある。ラビング処理を行うと液晶の配
向方位が一軸方向に並んでしまうため、本発明には適さ
ない。むしろ配向処理を行わず初期の配向方位がランダ
ムであることが望ましい。この例では、特に配向処理を
行わず、重合前状態は分子はガラス界面に平行である
が、基板面内ではランダムな方位に配向している状態で
あった。よって液晶滴形成後の液晶分子の配向も、基板
面内方向にはランダムであるが、基板界面に平行に並ぶ
傾向が強かった。なお、このときの液晶分子の実効的な
チルト角(θp)は小さく、20°になっていた。In this embodiment, as an example, a polyimide film (trade name: RN740, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) is applied and baked on the glass substrate 11 so that the alignment of the liquid crystal molecules before polymerization is applied to the substrate interface. It was almost parallel. Here, it is not necessary to perform a rubbing treatment on the polyimide film, and there is also an advantage of simplifying the process. If the rubbing treatment is performed, the orientation directions of the liquid crystal are arranged in a uniaxial direction, which is not suitable for the present invention. Rather, it is desirable that the initial orientation direction is random without performing the orientation process. In this example, the molecules were parallel to the glass interface in the pre-polymerization state without any particular orientation treatment, but were oriented in a random orientation within the substrate plane. Therefore, the orientation of the liquid crystal molecules after the formation of the liquid crystal droplets was also random in the in-plane direction of the substrate, but tended to be aligned parallel to the substrate interface. At this time, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules was small, that is, 20 °.
【0107】このようにして、本実施の形態に係る液晶
表示素子において、液晶分子の配向をガラス界面に平行
とすることにより、上記実施の形態と同様な効果を得ら
れるとともに、液晶分子の基板面内方向の配向が、上記
実施の形態よりもいっそうランダムとされていることに
より、散乱特性をよりいっそう向上することができた。As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, by making the orientation of the liquid crystal molecules parallel to the glass interface, the same effect as in the above embodiment can be obtained, and the liquid crystal molecule substrate can be obtained. Since the orientation in the in-plane direction was made more random than in the above-described embodiment, the scattering characteristics could be further improved.
【0108】なお、この点につき、参考までに述べる
と、上記実施の形態8及び実施の形態9のように磁場中
で重合を行う手法や偏光紫外線で重合する手法では、タ
ーンテーブルの回転速度あるいは偏光板の回転速度を制
御する必要があるため、基板面内方向の配向方位を完全
にランダムにするのが困難である。本実施の形態の場合
は、上記のように簡易な手法により基板面内方向の配向
方位を完全にランダムにすることができ、製造が容易で
あるという利点もある。In this regard, for reference, in the method of performing polymerization in a magnetic field or in the method of performing polymerization with polarized ultraviolet light as in the above-described Embodiments 8 and 9, the rotation speed of the turntable or the rotation speed of the turntable is not considered. Since it is necessary to control the rotation speed of the polarizing plate, it is difficult to completely randomize the orientation in the in-plane direction of the substrate. In the case of this embodiment, there is an advantage that the orientation in the in-plane direction of the substrate can be completely randomized by the simple technique as described above, and the manufacturing is easy.
【0109】次に、上記方法で製造された本実施の形態
に係る液晶表示素子と、従来の重合性モノマーとして液
晶モノマーを使用しない製造方法で製造された液晶表示
素子の両者につき、特性を比較した。液晶表示素子の特
性としては、散乱ゲイン、駆動電圧及びγ特性について
である。ここで、散乱ゲインとは、散乱の度合いを示す
指標であり、散乱ゲインをGとすると、G=(パネルの
輝度/パネル照度)×πで表される。なお、本実施の形
態に係る液晶表示素子は、液晶分子の実効的なチルト角
(θp)が20°である場合のものについて比較した。Next, the characteristics of the liquid crystal display element according to the present embodiment manufactured by the above method and the liquid crystal display element manufactured by the conventional manufacturing method using no liquid crystal monomer as a polymerizable monomer were compared. did. The characteristics of the liquid crystal display element include a scattering gain, a driving voltage, and a γ characteristic. Here, the scattering gain is an index indicating the degree of scattering. When the scattering gain is G, it is represented by G = (panel luminance / panel illuminance) × π. Note that the liquid crystal display device according to the present embodiment was compared for a case where the effective tilt angle (θp) of liquid crystal molecules was 20 °.
【0110】本実施の形態のように液晶分子の配列方向
を水平に近くすること、換言すれば液晶分子の実効的な
チルト角(θp)を小さくすること、または誘電比Eを
小さくすることによって、表2のように散乱特性を向上
させ、駆動電圧を低減し、γ特性を急峻化させることが
できた。As in the present embodiment, the arrangement direction of the liquid crystal molecules is made nearly horizontal, in other words, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules is reduced, or the dielectric ratio E is reduced. As shown in Table 2, the scattering characteristics were improved, the driving voltage was reduced, and the γ characteristics were sharpened.
【表2】 [Table 2]
【0111】また、本発明者の実験結果によれば、散乱
強度を向上させるためには、θpが35.5未満であれ
ば特性向上が見られ、20以下であればコントラストの
向上は著しかった。なお、実効的なチルト角θpに代え
て誘電比Eで表現すれば、誘電比Eが0以上0.345
未満であれは特性向上が見られ、0.11以下であれば
コントラストの向上が著しかった。According to the experimental results of the present inventor, in order to improve the scattering intensity, the characteristics were improved when θp was less than 35.5, and the contrast was significantly improved when θp was 20 or less. . When expressed by the dielectric ratio E instead of the effective tilt angle θp, the dielectric ratio E is 0 to 0.345.
If it is less than 0.1, the characteristics are improved, and if it is 0.11 or less, the contrast is significantly improved.
【0112】また液晶モノマーの屈折率異方性Δnにつ
いて、Δnが大きいと電圧を印加したときの透明度が悪
くなる問題がある。この点につき、本発明者の実験によ
れば、Δnが0.20以下ならば実用上問題はなく、
0.15以下ならば通常のアクリル系モノマーと遜色な
い透過率が得られた。Further, with respect to the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal monomer, if Δn is large, there is a problem that the transparency when a voltage is applied is deteriorated. Regarding this point, according to the experiment of the inventor, if Δn is 0.20 or less, there is no practical problem,
If it is 0.15 or less, a transmittance comparable to that of a normal acrylic monomer was obtained.
【0113】(実施の形態13)本実施の形態では、一
対の基板11のうちの一方の基板には、図23に示すよ
うに、微細なラビング処理を複数方向に行い、他方の基
板には、図24に示すように、微細な凹凸を形成した。
他の点に関しては実施の形態12と同様である。(Embodiment 13) In this embodiment, one of a pair of substrates 11 is subjected to fine rubbing treatment in a plurality of directions as shown in FIG. 24, fine irregularities were formed.
The other points are the same as in the twelfth embodiment.
【0114】微細なラビングは、凹凸ピッチが20μm
である凹凸シートを基板11の表面に押しつけ、複数方
向にそれぞれ複数回こすりつけて行った。このときの配
向膜にはポリイミド膜(日産化学株式会社製の商品名R
N740)を用いた。また他方の基板11にはアクリル
樹脂で凹凸を形成し、ピッチ1μm、高さ0.1μmの
ランダムな凹凸を形成した。Fine rubbing has an uneven pitch of 20 μm.
Was pressed against the surface of the substrate 11 and rubbed a plurality of times in a plurality of directions. At this time, a polyimide film (trade name R manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used as the alignment film.
N740) was used. On the other substrate 11, irregularities were formed with an acrylic resin, and random irregularities having a pitch of 1 μm and a height of 0.1 μm were formed.
【0115】このように微細なラビングと表面凹凸の形
成によって、重合前の混合物の分子が並ぶ方向をよりラ
ンダムに、細かくすることができ、さらに散乱強度をあ
げることができた。As described above, by the fine rubbing and the formation of the surface irregularities, the direction in which the molecules of the mixture before polymerization are arranged can be made more randomly and finely, and the scattering intensity can be further increased.
【0116】本実施の形態では、一方の基板には微細な
ラビング処理を行い、他方の基板には微細な凹凸を形成
するようにしたけれども、一方の基板についてのみ微細
なラビング処理を行い、他方の基板は、微細な凹凸を形
成することなく、通常の基板を用いるようにしてもよ
い。また同様に、一方の基板についてのみ微細な凹凸を
形成し、他方の基板は、ラビング処理を行わない通常の
基板を用いるようにしてもよい。In the present embodiment, fine rubbing is performed on one substrate, and fine irregularities are formed on the other substrate. As the substrate, an ordinary substrate may be used without forming fine irregularities. Similarly, fine irregularities may be formed only on one substrate, and the other substrate may be a normal substrate that is not subjected to a rubbing process.
【0117】また、上記実施の形態12及び実施の形態
13では、アクティブマトリクス駆動の液晶表示素子に
ついて説明したけれども、重合性モノマーとして液晶モ
ノマーを使用する本発明は、単純マトリクス駆動の液晶
表示素子についても好適に実施することができる。な
お、単純マトリクス駆動の液晶表示素子について適用す
る場合は、上記実施の形態11と同様に液晶分子の実効
的なチルト角(θp )を10以上18以下、望ましくは
13以上18以下とし、誘電比(E)で表現すれば、誘
電比(E)を0.03以上0.10以下、望ましくは
0.05以上0.10以下になるようにすればよい。In the twelfth and thirteenth embodiments, the liquid crystal display element driven by the active matrix has been described. However, the present invention using the liquid crystal monomer as the polymerizable monomer is applicable to the liquid crystal display element driven by the simple matrix. Can also be suitably implemented. When the present invention is applied to a liquid crystal display element driven by a simple matrix, the effective tilt angle (θp) of the liquid crystal molecules is set to 10 or more and 18 or less, desirably 13 or more and 18 or less as in the eleventh embodiment. Expressed as (E), the dielectric ratio (E) may be set to be 0.03 or more and 0.10 or less, preferably 0.05 or more and 0.10 or less.
【0118】(実施の形態14)図25は実施の形態1
4に係る液晶表示素子の構成を概略的に示した断面図で
あり、図26はその部分平面図である。この実施の形態
14では、重合性材料として収縮率の大きい材料を用い
て、重合の際の収縮により液晶滴を扁平形状にすること
を特徴とするものである。この点において、機械的押圧
により液晶滴を扁平形状とする実施の形態1とは、異な
る。実施の形態14に係る液晶表示素子の構成を説明す
ると、互いに対向する2枚のガラス基板50,51の内
側にはそれぞれインジウム・錫酸化物より成る透明電極
52,53が形成され、これら透明電極52,53間
に、高分子マトリクス54中に液晶滴55が分散された
高分子液晶複合体層56が配置されいる。高分子液晶複
合体56の周縁部には、スペーサ兼ねたシール樹脂57
が設けられており、このシール樹脂57により両基板5
0,51が貼り合わされ、高分子液晶複合体層56が封
止されている。前記液晶滴55は、実施の形態1の液晶
滴14と同様に、セル厚方向に長さが縮められた扁平構
造をとっている。液晶滴55の扁平の程度を変形比で示
すと、1.2以下とされる。このように規制するのは、
変形比が1.2を超えると、却って散乱特性が悪化する
からである。また、後述する実験結果から判断すると、
変形比は1.10以下とするのが望ましい。ここで、変
形比とは、液晶滴の基板に垂直な軸の長さをL2、基板
に平行な軸の長さをL1としたとき、L1/L2を意味
する。尚、液晶滴55の形状は、実施の形態1の液晶滴
14の形状と同様に、セル厚方向の長さだけが縮めら
れ、基板に平行な断面形状は円形のままで変形されてい
ない扁平形状である。なお、図25では液晶分子の配列
は図面の左右方向に2極を持つバイポール構造として描
いているが、これはバイポール軸が基板に略平行に存在
することを意図したものであり、バイポール軸が1軸方
向に並んでいることを意図しているわけではない。ま
た、バイポール軸は、図26に示すように、基板に平行
な面内ではにランダムに存在している。(Embodiment 14) FIG. 25 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the liquid crystal display element according to No. 4, and FIG. 26 is a partial plan view thereof. The fourteenth embodiment is characterized in that a material having a high shrinkage rate is used as a polymerizable material, and the liquid crystal droplet is made flat by shrinkage during polymerization. This is different from the first embodiment in which the liquid crystal droplet is made flat by mechanical pressing. The structure of the liquid crystal display element according to the fourteenth embodiment will be described. Transparent electrodes 52 and 53 made of indium / tin oxide are formed inside two glass substrates 50 and 51 facing each other. A polymer liquid crystal composite layer 56 in which liquid crystal droplets 55 are dispersed in a polymer matrix 54 is disposed between 52 and 53. A sealing resin 57 serving also as a spacer is provided on the periphery of the polymer liquid crystal composite 56.
Are provided, and both substrates 5 are formed by the sealing resin 57.
0 and 51 are bonded together, and the polymer liquid crystal composite layer 56 is sealed. Like the liquid crystal droplet 14 of the first embodiment, the liquid crystal droplet 55 has a flat structure whose length is reduced in the cell thickness direction. The degree of flatness of the liquid crystal droplet 55 is expressed as a deformation ratio of 1.2 or less. The regulation in this way is
If the deformation ratio exceeds 1.2, the scattering characteristics are rather deteriorated. Also, judging from the experimental results described below,
The deformation ratio is desirably 1.10 or less. Here, the deformation ratio means L1 / L2, where L2 is the length of the axis of the liquid crystal droplet perpendicular to the substrate and L1 is the length of the axis parallel to the substrate. The shape of the liquid crystal droplet 55 is the same as the shape of the liquid crystal droplet 14 in the first embodiment, except that the length in the cell thickness direction is reduced, and the cross-sectional shape parallel to the substrate is flat and undeformed. Shape. In FIG. 25, the arrangement of the liquid crystal molecules is depicted as a bipole structure having two poles in the horizontal direction of the drawing, but this is intended that the bipole axis exists substantially parallel to the substrate, and the bipole axis is It is not intended that they are arranged in one axis direction. In addition, as shown in FIG. 26, the bipole axes are randomly present in a plane parallel to the substrate.
【0119】このような本実施の形態14に係る液晶表
示素子によっても、実施の形態1に係る液晶表示素子と
同様な原理により、散乱特性を向上することができる。The liquid crystal display device according to the fourteenth embodiment can also improve the scattering characteristics according to the same principle as the liquid crystal display device according to the first embodiment.
【0120】次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法
について説明する。Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device having the above configuration will be described.
【0121】(1)空セルの作製 インジウム・錫酸化物よりなる透明電極52,53が形
成されたガラス基板50,51を用意し、ガラス基板5
0,51のうちの一方の基板(例えば基板51とする)
の透明電極53表面にスペーサを兼ねたシール樹脂57
となる、直径13μmのガラス繊維を分散した酸無水物
硬化型エポキシ樹脂を、当該基板50の4辺のうち1辺
のみ開口部として3mm残し、その他の辺部分に幅2m
mで印刷した。次いで、当該基板51上で、もう一方の
ガラス基板50を互いに電極面を対向させた状態に配置
し、この状態で加圧し、150℃で2時間加熱して硬化
接着し、空セルを作製する。(1) Preparation of Empty Cell Glass substrates 50 and 51 on which transparent electrodes 52 and 53 made of indium / tin oxide are formed are prepared.
One of the substrates 0 and 51 (for example, substrate 51)
Sealing resin 57 also serving as a spacer on the surface of transparent electrode 53
An acid anhydride-curable epoxy resin in which glass fiber having a diameter of 13 μm is dispersed, leaving 3 mm as an opening on one side of four sides of the substrate 50 and a width of 2 m on the other side.
m. Next, on the substrate 51, the other glass substrate 50 is placed in a state where the electrode surfaces are opposed to each other, pressurized in this state, heated at 150 ° C. for 2 hours, and cured and bonded to produce an empty cell. .
【0122】(2)重合性材料の収縮率の測定 重合性材料としては、熱重合性または光重合性を有する
単官能基を有するモノマー及び2官能基を有するモノマ
ーを使用する。これは、収縮率の大きい材料系として分
子量の小さいものを選定する必要があるとの考えに基づ
く。従って、重合性材料に関して、本実施の形態14
は、単官能基を有するモノマー及びオリゴマーを重合性
材料とする従来例とは異なる。尚、参考までに述べる
と、従来例において、単官能基を有するモノマー及びオ
リゴマーを重合性材料として用いていたのは、単官能基
を有するモノマーのみでは、液晶滴を形成するのに十分
な重合が得られないためである。即ち、液晶滴の壁面が
オリゴマーの重合により構成されるため、モノマーのみ
では液晶滴を形成することができないからである。しか
しながら、本発明者らの実験によれば、オリゴマーに代
えて、2官能基を有するモノマーの使用、即ち、単官能
基を有するモノマー及び2官能基を有するモノマーを重
合性材料として使用しても、高分子分散型液晶が得ら
れ、しかもその特性は、オリゴマー使用の高分子分散型
液晶と何等遜色のないものであることが認められた。(2) Measurement of Shrinkage of Polymerizable Material As the polymerizable material, a monomer having a monofunctional group and a monomer having a bifunctional group, which are thermopolymerizable or photopolymerizable, are used. This is based on the idea that it is necessary to select a material having a small molecular weight as a material having a large shrinkage. Therefore, Embodiment 14 of the present invention relates to the polymerizable material.
Is different from a conventional example in which a monomer or oligomer having a monofunctional group is used as a polymerizable material. Incidentally, for reference, in the conventional example, the monomer and the oligomer having a monofunctional group were used as the polymerizable material because the monomer having the monofunctional group alone had sufficient polymerization to form a liquid crystal droplet. Is not obtained. That is, since the wall surface of the liquid crystal droplet is formed by polymerization of the oligomer, the liquid crystal droplet cannot be formed only by the monomer. However, according to experiments performed by the present inventors, it is possible to use a monomer having a bifunctional group instead of an oligomer, that is, using a monomer having a monofunctional group and a monomer having a bifunctional group as a polymerizable material. Thus, it was confirmed that a polymer-dispersed liquid crystal was obtained, and its characteristics were not inferior to those of the polymer-dispersed liquid crystal using an oligomer.
【0123】本実施の形態としては、単官能基を有する
モノマーとしてt-ブチルアクリレート(大阪有機化学工
業(株))を78部、2官能基を有するモノマーとして
1,9−ノナンジオールジアクリレート(大阪有機化学
工業(株))を20部、重合開始剤としてイルガキュア
651(チバガイキ(株)製)2部からなる混合組成物
(組成物Aとする)を用意した。この組成物Aを上記し
たテストセルに挟持し、開口部を封止した後、光源に高
圧水銀灯を用いて、40℃で重合を行った。このとき、
光照射面に光カットフィルターを配置し重合を行った。
光カットフィルターとしては、東芝色ガラス(株)製の
UV35(商品名)を使用した。なお、前記高圧水銀灯
は、主波長365nmで、紫外線強度が50mWのもの
を使用し、60秒間照射した。こうして得られたセルの
基板間の厚みを測定して収縮率S(%)をS=(1−D
2/D1)×100に基づいて算出した。上記重合性材
料の収縮率は17%であった。In this embodiment, 78 parts of t-butyl acrylate (Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) is used as a monomer having a monofunctional group, and 1,9-nonanediol diacrylate is used as a monomer having a bifunctional group. A mixed composition (hereinafter, referred to as composition A) was prepared which comprised 20 parts of Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. and 2 parts of Irgacure 651 (manufactured by Ciba Gaiki Co., Ltd.) as a polymerization initiator. After the composition A was sandwiched between the test cells described above and the opening was sealed, polymerization was performed at 40 ° C. using a high-pressure mercury lamp as a light source. At this time,
A light cut filter was arranged on the light irradiation surface to perform polymerization.
As a light cut filter, UV35 (trade name) manufactured by Toshiba Color Glass Co., Ltd. was used. The high-pressure mercury lamp used had a main wavelength of 365 nm and an ultraviolet intensity of 50 mW, and was irradiated for 60 seconds. The thickness between the substrates of the cell thus obtained was measured, and the shrinkage ratio S (%) was calculated as S = (1-D
2 / D1) × 100. The shrinkage of the polymerizable material was 17%.
【0124】ここで、D1は重合前の基板間の厚み、D
2Fは重合後の基板間の厚みである。尚、この実施の形
態14では、単官能基を有するモノマーとしては、t-ブ
チルアクリレートが使用されたけれども、その他にイソ
ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、メチル
メタクリレートエチルメタクリレート、n−ブチルメタ
クリレート等を使用するようにしてもよい。また2官能
基を有するモノマーとしては、1,9−ノナンジオール
ジアクリレートが使用されたけれども、その他に1,4
−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジ
オールジアクリレート等を使用するようにしてもよい。Here, D1 is the thickness between the substrates before polymerization, D1
2F is the thickness between the substrates after polymerization. In Embodiment 14, t-butyl acrylate was used as the monomer having a monofunctional group, but in addition, isobutyl acrylate, isobutyl acrylate, methyl methacrylate ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, etc. It may be. As the monomer having a bifunctional group, 1,9-nonanediol diacrylate was used.
-Butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate or the like may be used.
【0125】(3)高分子分散型液晶表示素子の作製 上記したテストセルに、組成物Aと液晶材料(メルク
(株)製,商品名TL205)を重量比で組成物A:液
晶=17:83の割合で混合し、その開口部から注入
し、開口部を封止した後、光源に高圧水銀灯を用いて、
40℃で重合を行い高分子分散型液晶からなる液晶表示
素子を完成した。このとき、このとき、光照射面に光カ
ットフィルターを配置し重合を行った。光カットフィル
ターとしては、東芝色ガラス(株)製のUV35(商品
名)を使用した。なお、前記高圧水銀灯は、主波長36
5nmで紫外線強度が50mWのものを使用し、60秒
間照射した。(重合条件は上記収縮率の測定と同じ条件
である)。これにより、重合性材料の重合が進行するに
つれ、(1)液晶滴の析出と成長、(2)重合性材料の
重合に伴う収縮、の2つの現象が同時に進行する。そし
て、重合性材料の収縮に起因して、密閉された基板内で
は基板の厚み方向に圧力が働くことになり、同時に析
出、成長する液晶滴(もともとは球状)を押圧すること
になる。従って、重合完了後には押圧され扁平化した液
晶滴を有する高分子分散型液晶が形成されることにな
る。こうして本実施の形態14に係る液晶表示素子が作
製される。尚、液晶表示素子を破壊し、液晶滴の断面形
状から液晶滴の長軸(液晶滴の基板に平行な軸)の長さ
L1及び短軸(液晶滴の基板に垂直な軸)の長さL2を
測定し、変形比としてL1/L2を求めたところ、L1
=1.2μm、L2=1.1μmであり、変形比は1.
09であった。このように本実施の形態14では、重合
性材料の収縮により液晶滴を変形するので、機械的な押
圧により液晶滴を変形する場合に比べて、均一に押圧す
ることができる。従って、液晶滴の変形比にばらつきが
なく、表示むらのない表示が可能となる。また上記実施
の形態1と同様に理由により、本実施の形態14におい
てもまた、駆動電圧の低減を図ることができる。(3) Production of Polymer Dispersion Type Liquid Crystal Display Element In the above-described test cell, the composition A and a liquid crystal material (trade name: TL205, manufactured by Merck Ltd.) were added in a weight ratio of composition A: liquid crystal = 17: After mixing at a rate of 83 and pouring through the opening, sealing the opening, using a high-pressure mercury lamp as a light source,
Polymerization was carried out at 40 ° C. to complete a liquid crystal display device comprising a polymer dispersed liquid crystal. At this time, polymerization was performed by arranging a light cut filter on the light irradiation surface. As a light cut filter, UV35 (trade name) manufactured by Toshiba Color Glass Co., Ltd. was used. The high-pressure mercury lamp has a main wavelength of 36.
Irradiation was carried out for 60 seconds using a material having a UV intensity of 50 mW at 5 nm. (The polymerization conditions are the same as those for the measurement of the shrinkage ratio). Thereby, as the polymerization of the polymerizable material progresses, two phenomena of (1) precipitation and growth of liquid crystal droplets and (2) shrinkage accompanying the polymerization of the polymerizable material simultaneously progress. Then, due to the shrinkage of the polymerizable material, pressure acts in the thickness direction of the substrate in the closed substrate, and at the same time, the liquid crystal droplets (originally spherical) that precipitate and grow are pressed. Therefore, after the completion of the polymerization, a polymer-dispersed liquid crystal having a flattened liquid crystal droplet is formed. Thus, the liquid crystal display device according to Embodiment 14 is manufactured. The liquid crystal display element is destroyed, and the length L1 and the length of the short axis (the axis perpendicular to the substrate of the liquid crystal droplet) of the long axis of the liquid crystal droplet (the axis parallel to the substrate of the liquid crystal droplet) are determined from the sectional shape of the liquid crystal droplet. When L2 was measured and L1 / L2 was determined as the deformation ratio, L1
= 1.2 μm, L2 = 1.1 μm, and the deformation ratio was 1.
09. As described above, in the fourteenth embodiment, since the liquid crystal droplet is deformed by the contraction of the polymerizable material, the liquid crystal droplet can be pressed evenly compared to the case where the liquid crystal droplet is deformed by mechanical pressing. Therefore, there is no variation in the deformation ratio of the liquid crystal droplet, and it is possible to perform display without display unevenness. Further, for the same reason as in the first embodiment, the drive voltage can also be reduced in the fourteenth embodiment.
【0126】(実験例)収縮率が10〜20%の範囲に
ある重合性材料を種々選定して、上記製造方法により液
晶表示素子を製造し、以下の条件で散乱性及び駆動電圧
を測定したので、その結果を表1に示す。尚、これらの
液晶表示素子を、本発明液晶表示素子X1,X2,X
3,X4,X5,X6と称する。また、収縮率が10〜
20%の範囲外にある重合性材料を種々選定して、上記
製造方法により液晶表示素子を製造し、以下の条件で散
乱性及び駆動電圧を測定したので、その結果も併せて表
1に示す。尚、これらの液晶表示素子を、比較液晶表示
素子Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7と称す
る。(Experimental example) Various polymerizable materials having a shrinkage ratio in the range of 10 to 20% were selected, and a liquid crystal display device was manufactured by the above manufacturing method. The scattering property and the driving voltage were measured under the following conditions. Therefore, the results are shown in Table 1. Note that these liquid crystal display elements are referred to as liquid crystal display elements X1, X2, X of the present invention.
3, X4, X5, and X6. Also, the shrinkage rate is 10
Various polymerizable materials outside the range of 20% were selected, and a liquid crystal display device was manufactured by the above manufacturing method. The scattering property and the driving voltage were measured under the following conditions. The results are also shown in Table 1. . Note that these liquid crystal display elements are referred to as comparative liquid crystal display elements Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, and Y7.
【表3】 [Table 3]
【0127】表3において、M1200及びM1600
は、(東亜合成化学工業(株)製の商品名)ウレタン系
のオリゴマーである。In Table 3, M1200 and M1600
Is a urethane-based oligomer (trade name, manufactured by Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd.).
【0128】実験の条件 大塚電子(株)製のLCD500を用い、測定温度30
℃、受光角2.8゜とした。また散乱性能は無電界時の
透過率T0(%)で評価した。透過率が小さいほど散乱
性は良好ということになる。また、駆動電圧は透過率が
最大透過率の90%に達するときの電圧V90で評価し
た。また、変形比は、液晶表示素子を破壊し、液晶滴の
断面形状から液晶滴の長軸L1及び短軸L2を測定し、
変形比としてL1/L2を求めた。Experimental conditions Using an LCD 500 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., at a measurement temperature of 30
° C and a light receiving angle of 2.8 °. The scattering performance was evaluated by the transmittance T0 (%) in the absence of an electric field. The smaller the transmittance, the better the scattering. The driving voltage was evaluated at a voltage V90 when the transmittance reached 90% of the maximum transmittance. In addition, the deformation ratio destroys the liquid crystal display element and measures the major axis L1 and the minor axis L2 of the liquid crystal droplet from the cross-sectional shape of the liquid crystal droplet.
L1 / L2 was determined as the deformation ratio.
【0129】(結果)表3から明らかなように、収縮率
と液晶表示素子の性能には相関性があり、収縮率が10
%以上の重合性材料を用いたものでは散乱性が改善され
ていることが認められる。但し、収縮率が20%を超え
ると、却って散乱性が悪化していることが認められる。
また、収縮率と液晶滴の変形率にも相関性があり、変形
率が1.10以下であるとき良好な特性が得られること
が認められる。但し、変形率が1.2を超えると、却っ
て散乱性が悪化していることが認められる。なお、表示
特性についても同時に評価したので、その結果を述べる
と、本発明液晶表示素子X1,X2,X3,X4,X
5,X6は全てむらが無く均一な表示を示すものであっ
た。一方、比較液晶表示素子Y1,Y2,Y3,Y4,
Y5,Y6,Y7は、表示むらがあり不均一な表示を示
すものであった。(Results) As is apparent from Table 3, there is a correlation between the shrinkage ratio and the performance of the liquid crystal display element.
%, It is recognized that the scattering property is improved in the case where the polymerizable material is used. However, when the shrinkage ratio exceeds 20%, it is recognized that the scattering property is rather deteriorated.
Further, there is also a correlation between the shrinkage ratio and the deformation ratio of the liquid crystal droplet, and it is recognized that good characteristics can be obtained when the deformation ratio is 1.10 or less. However, when the deformation ratio exceeds 1.2, it is recognized that the scattering property is rather deteriorated. Since the display characteristics were also evaluated at the same time, the results are described below. The liquid crystal display elements X1, X2, X3, X4, X
5 and X6 all showed uniform display without unevenness. On the other hand, comparative liquid crystal display elements Y1, Y2, Y3, Y4
Y5, Y6, and Y7 show uneven display and uneven display.
【0130】また、収縮率が10%以上の重合性材料を
用いたものでは駆動電圧が低下していることが認められ
る。但し、収縮率が20%を超えると、却って駆動電圧
が高くなることが認められる。Further, it is recognized that the drive voltage is reduced in the case where a polymerizable material having a shrinkage of 10% or more is used. However, when the contraction rate exceeds 20%, it is recognized that the driving voltage is rather increased.
【0131】(実施の形態15)図27(a)は実施の
形態15に係る液晶表示素子の模式化した断面図であ
る。図中において、114A,114Bはガラス基板で
あり、ガラス基板114Aとガラス基板114Bの相互
の対向面には、透明電極(図示せず)が形成されてい
る。このガラス基板114Aとガラス基板114Bによ
って、積層体117が保持されている。積層体117
は、第1の高分子液晶複合体層111と、第2の高分子
液晶複合体層112と、第3の高分子液晶複合体層11
3が積層された構造となっている。これら第1〜第3の
高分子液晶複合体層111〜113は、高分子118中
に液晶滴119を分散した高分子分散型液晶層である。(Embodiment 15) FIG. 27A is a schematic sectional view of a liquid crystal display element according to Embodiment 15. In the figure, 114A and 114B are glass substrates, and transparent electrodes (not shown) are formed on mutually opposing surfaces of the glass substrates 114A and 114B. The stacked body 117 is held by the glass substrates 114A and 114B. Laminated body 117
Are a first polymer liquid crystal composite layer 111, a second polymer liquid crystal composite layer 112, and a third polymer liquid crystal composite layer 11.
3 are laminated. The first to third polymer liquid crystal composite layers 111 to 113 are polymer dispersed liquid crystal layers in which liquid crystal droplets 119 are dispersed in a polymer 118.
【0132】また、第1〜第3の高分子液晶複合体層1
11〜113の液晶分子116は、その長軸方向が基板
に対して略平行とされている。これにより、高分子と液
晶の屈折率差を大きくすることができ、大きな光散乱効
果が得られる。その結果、高コントラストが得られる。
なお、この点については、特開平8−248398号公
報にも記載されている通りである。The first to third polymer liquid crystal composite layers 1
The major axes of the liquid crystal molecules 116 of 11 to 113 are substantially parallel to the substrate. Thereby, the difference in refractive index between the polymer and the liquid crystal can be increased, and a large light scattering effect can be obtained. As a result, high contrast is obtained.
This point is as described in JP-A-8-248398.
【0133】ここで、本発明者は、液晶分子を基板に対
して平行に配向させるだけでなく、さらに、セル厚方向
に液晶分子を見た場合において液晶分子の配向ができる
だけランダムになればなるほど、よりいっそう散乱を十
分に行えることを見いだした。そこで、本発明では、図
27(b)に示すように、各高分子液晶複合体層111
〜113毎の液晶分子116の配向方向115を異なる
ように構成した。このような構成によれば、配向方向1
5が異なることで各層111〜113間で屈折率が異な
り、大きな散乱を得ることができることが判明した。な
お、本発明において、液晶分子116が基板114A,
114Bに平行な面内において、完全にランダムに配向
できればその状態が最も望ましい。Here, the present inventors not only make the liquid crystal molecules parallel to the substrate, but also look at the liquid crystal molecules in the cell thickness direction, the more random the liquid crystal molecules become, the more random they are. , And found that the scattering could be more fully performed. Therefore, in the present invention, as shown in FIG.
The arrangement direction 115 of the liquid crystal molecules 116 is different for each of the liquid crystal molecules 113 to 113. According to such a configuration, the orientation direction 1
It has been found that the refractive index of each of the layers 111 to 113 is different due to the difference in No. 5, and that large scattering can be obtained. In the present invention, the liquid crystal molecules 116 correspond to the substrates 114A,
This state is most desirable if it can be completely randomly oriented in a plane parallel to 114B.
【0134】尚、参考までに述べると、特開平8−24
8398号公報に記載の液晶表示素子は、高分子分散液
晶複合体層を積層して積層体とし、各高分子液晶複合体
層中の液晶分子は、それぞれ電極面に略平行な平面内で
一定の方向に配向し、各高分子液晶複合体層間における
液晶分子の配向方向は、互に90度となるようにラビン
グ等の配向処理で設定している。この特開平8−248
398号公報記載の液晶表示素子では、ラビングにより
液晶分子の配向を制御しようとしているわけであるが、
ラビングを用いた場合には、上記したように高分子液晶
複合体層における液晶分子の配向方向は、互に90度交
差するように形成されるため、セル厚方向に液晶分子を
見た場合において、基本的には液晶分子は2方向にしか
配向しておらず、十分に満足する散乱を得ることは不可
能である。この点に関し、本発明は、ラビング処理を必
要とせず、高分子液晶複合体層を積層する構造であるた
め、各層毎に異なる方向に液晶分子を配向することがで
き、特開平8−248398号公報記載の液晶表示素子
に比べて格段に大きな散乱効果を得ることができる。Incidentally, for reference, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The liquid crystal display element described in JP-A No. 8398 is a laminate in which polymer dispersed liquid crystal composite layers are laminated, and liquid crystal molecules in each polymer liquid crystal composite layer are fixed in a plane substantially parallel to the electrode surface. And the orientation direction of the liquid crystal molecules between the polymer liquid crystal composite layers is set by an orientation treatment such as rubbing so that they are at 90 degrees to each other. This Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-248
In the liquid crystal display device described in Japanese Patent No. 398, an attempt is made to control the alignment of liquid crystal molecules by rubbing.
When rubbing is used, the alignment directions of the liquid crystal molecules in the polymer liquid crystal composite layer are formed so as to intersect with each other by 90 degrees as described above, so that when the liquid crystal molecules are viewed in the cell thickness direction, Basically, liquid crystal molecules are oriented only in two directions, and it is impossible to obtain sufficiently satisfactory scattering. In this regard, the present invention does not require a rubbing treatment and has a structure in which polymer liquid crystal composite layers are laminated, so that liquid crystal molecules can be oriented in different directions for each layer. A remarkably large scattering effect can be obtained as compared with the liquid crystal display element described in the publication.
【0135】また、積層構造とすることにより、一度に
層厚の大きい高分子液晶複合体層を形成して液晶の配向
を制御する処理を行うよりは、層厚の小さい高分子液晶
複合体層毎に液晶の配向処理を行って積層することがで
き、結果として液晶の配向制御を行う外力、例えば液晶
滴を偏平するのに要する外力が高分子液晶複合体層に伝
わりやすくなる。従って、一度に層厚の大きい高分子液
晶複合体層を形成して液晶の配向を制御する処理を行う
場合に比べて、本発明の場合は、一層形成毎の配向制御
により、より均一な液晶表示素子を実現できる。Further, by adopting a laminated structure, a polymer liquid crystal composite layer having a small layer thickness is required rather than forming a polymer layer having a large layer thickness at a time and controlling the alignment of liquid crystal. The alignment can be performed by performing liquid crystal alignment every time, and as a result, an external force for controlling the alignment of the liquid crystal, for example, an external force required for flattening the liquid crystal droplet can be easily transmitted to the polymer liquid crystal composite layer. Therefore, in the case of the present invention, a more uniform liquid crystal is obtained by controlling the alignment of each layer, compared to a case where a polymer liquid crystal composite layer having a large layer thickness is formed at a time and the alignment of the liquid crystal is controlled. A display element can be realized.
【0136】次に、本発明において実際に液晶分子の配
向処理を行う方法について説明する。Next, a method of actually performing the alignment treatment of liquid crystal molecules in the present invention will be described.
【0137】第1の手法は、液晶材料と高分子前駆体で
ある重合性材料とを含む混合物に光を照射し、相分離す
ることで高分子液晶複合体層を得るときに偏光照射する
ことで偏光方向に高分子硬化を行う方法である。この方
法により、結果的には棒状ないしはラグビーボール状の
液晶滴形状をとることができるわけであるが、これによ
り液晶滴内の液晶分子はその形状に従って配向し、層内
での液晶の配向を規制することができる。そして、上記
の操作を繰り返して偏光方向を層毎に変化させることで
各層毎に液晶分子の向きの異なる積層された積層体を形
成することができる。The first technique is to irradiate a mixture containing a liquid crystal material and a polymerizable material which is a polymer precursor with light, and to irradiate polarized light when obtaining a polymer liquid crystal composite layer by phase separation. Is a method of performing polymer curing in the polarization direction. According to this method, a rod-shaped or rugby ball-shaped liquid crystal droplet shape can be finally obtained, whereby the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet are oriented according to the shape, and the orientation of the liquid crystal in the layer is changed. Can be regulated. By repeating the above operation to change the polarization direction for each layer, it is possible to form a stacked body in which the directions of the liquid crystal molecules are different for each layer.
【0138】第2の手法は、相分離時に層毎に磁場ない
しは電場を印加することで層毎の液晶の方位を規制する
ものである。なお、積層体の作製法は上記の第1の手法
と同様に行うことが可能である。またこの第2の方法で
は相分離時だけでなく、高分子液晶複合体層を作製した
後、等方性液体まで加熱し、この状態で、磁場ないしは
電場を印加し、その後液晶状態まで降温し、各層毎に液
晶の配列を規制することも可能である。The second technique is to regulate the orientation of the liquid crystal in each layer by applying a magnetic field or an electric field to each layer during phase separation. Note that the method for manufacturing the stacked body can be performed in the same manner as in the first method. In the second method, not only at the time of phase separation, but also after preparing a polymer liquid crystal composite layer, heating to an isotropic liquid, applying a magnetic field or an electric field in this state, and then lowering the temperature to a liquid crystal state. It is also possible to regulate the arrangement of the liquid crystal for each layer.
【0139】さらに、本発明の最も望ましい形態とし
て、各層の液晶分子の配列を基板にほぼ水平にかつラン
ダムにするためには、各層を作製した後、各層毎に押圧
して円盤状あるいは扁平状にすることで、図28(a)
に示す液晶滴119内の液晶分子の配向を、弾性的に安
定な図28(b)に示す配向状態とすることができる。
尚、このときの液晶滴119の扁平状に形成する方法と
しては、実施の形態1〜実施の形態13において記載し
た方法によってもよい。更には実施の形態14において
記載した重合性材料の重合時の収縮による方法によって
もよいく、このような収縮による方法によれば、機械的
な押圧方法に比べて液晶敵を均一に押圧することができ
るため、液晶滴の変形比にばらつきがなく、表示むらの
ない表示が可能となる。Further, as the most desirable mode of the present invention, in order to arrange the liquid crystal molecules of each layer substantially horizontally and randomly on the substrate, after forming each layer, each layer is pressed and disc-shaped or flat-shaped. As shown in FIG.
(B) can be brought into an elastically stable alignment state shown in FIG. 28 (b).
In addition, as a method of forming the liquid crystal droplet 119 into a flat shape at this time, the method described in Embodiment Modes 1 to 13 may be used. Furthermore, a method based on shrinkage during polymerization of the polymerizable material described in Embodiment 14 may be used. According to such a method based on shrinkage, liquid crystal enemies can be pressed uniformly compared to a mechanical pressing method. Therefore, there is no variation in the deformation ratio of the liquid crystal droplets, and display without display unevenness is possible.
【0140】なお、作製方法として均一な厚みの積層体
を得るためには各層の厚みが均一でなくてはならない。
そのため、本発明では、各層毎にスペーサを使用するこ
とにより、均一な厚みの複合体層を得ることができる。In order to obtain a laminate having a uniform thickness as a manufacturing method, the thickness of each layer must be uniform.
Therefore, in the present invention, a composite layer having a uniform thickness can be obtained by using a spacer for each layer.
【0141】[0141]
【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子を実施例に
基づいて更に詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the liquid crystal display device according to the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
【0142】(実施例1)図29は液晶表示素子の模式
化した断面図である。この実施例では、高分子液晶複合
体層が2層積層されている。図中において、121A,
121Bはガラス基板であり、このガラス基板121
A,121Bの各対向面には、透明電極122A,12
2Bが形成されている。このガラス基板121A,12
1B間に、高分子液晶複合体層123A,123Bを2
層積層してなる積層体124が保持されている。各高分
子液晶複合体層123A,123Bは、高分子125
A,125B中に液晶滴127A,127Bが分散され
た高分子分散型液晶を構成している。各高分子液晶複合
体層123A,123B中の液晶滴127A,127B
内の液晶分子は、その長軸がガラス基板121A,12
1Bに対してほぼ平行になるように配置されており、か
つ、基板121A,121Bにほぼ平行な面内でランダ
ムに配置されている。なお、本明細書において、用語
「液晶分子が基板に対して平行」とは、液晶滴内の全て
の液晶分子の傾き角を平均した液晶分子(バイポール軸
に沿った液晶分子に相当する)が基板に対して平行であ
ることを意味する。なお、液晶滴127A,127Bの
形状は、略扁平状又は略円盤状、即ち、断面が楕円状で
かつセル厚方向から見た場合円形状である。Example 1 FIG. 29 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device. In this embodiment, two polymer liquid crystal composite layers are laminated. In the figure, 121A,
Reference numeral 121B denotes a glass substrate.
A, 121B, the transparent electrodes 122A, 122B
2B is formed. This glass substrate 121A, 12
The polymer liquid crystal composite layers 123A and 123B are
A stacked body 124 formed by stacking layers is held. Each of the polymer liquid crystal composite layers 123A and 123B is made of a polymer 125
A and 125B constitute polymer-dispersed liquid crystal in which liquid crystal droplets 127A and 127B are dispersed. Liquid crystal droplets 127A and 127B in each of the polymer liquid crystal composite layers 123A and 123B
The long axis of the liquid crystal molecules inside the glass substrates 121A, 121A
1B, and are randomly arranged in a plane substantially parallel to the substrates 121A and 121B. Note that in this specification, the term “liquid crystal molecules are parallel to the substrate” refers to liquid crystal molecules (corresponding to liquid crystal molecules along the bipole axis) that average the inclination angles of all liquid crystal molecules in a liquid crystal droplet. It means parallel to the substrate. In addition, the shape of the liquid crystal droplets 127A and 127B is substantially flat or substantially disc-shaped, that is, circular in cross section when viewed from the cell thickness direction.
【0143】次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法
について説明する。Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device having the above configuration will be described.
【0144】先ず、液晶材料と重合性材料と光重合開始
剤をそれぞれ加え、この混合物を撹拌して均一な混合溶
液を調製する。具体的には、液晶材料としてはE−8
(メルク社製)を使用した。また、重合性材料として
は、ブチルオクタルアクリレ−ト(BOA)と、2−エ
チルヘキシルアクリレ−ト(2EHA)と、1,6−ヘ
キサンジオ−ルアクリレ−ト(HDDA)の3種類の材
料の混合した物を使用した。なお、ブチルオクタルアク
リレ−ト(BOA)と、2−エチルヘキシルアクリレ−
ト(2EHA)と、1,6−ヘキサンジオ−ルアクリレ
−ト(HDDA)の混合比を1.5:1.5:1とし
た。また、光重合開始剤としては、ダロキュア1173
(日本チバガイギ−)を使用した。ダロキュア1173
の添加量は、2wt%とした。なお、液晶材料と重合性
モノマーの混合比率は8:2とした。First, a liquid crystal material, a polymerizable material, and a photopolymerization initiator are added, and the mixture is stirred to prepare a uniform mixed solution. Specifically, as a liquid crystal material, E-8
(Merck) was used. Further, as the polymerizable material, a mixture of three kinds of materials, butyl octyl acrylate (BOA), 2-ethylhexyl acrylate (2EHA), and 1,6-hexanediol acrylate (HDDA) is used. I used what was done. In addition, butyl octyl acrylate (BOA) and 2-ethylhexyl acrylate
(2EHA) and 1,6-hexanediol acrylate (HDDA) at a mixing ratio of 1.5: 1.5: 1. Further, as the photopolymerization initiator, Darocure 1173
(Nippon Ciba-Geigy) was used. Darocure 1173
Was 2 wt%. The mixing ratio between the liquid crystal material and the polymerizable monomer was 8: 2.
【0145】この実施例では、液晶材料としてはE−8
(メルク社製)を使用したが、これに限定されるもので
はなく、正の誘電率異方性を有し、常温付近で液晶状態
を示すネマテック液晶、コレステリック液晶、スメクテ
ック液晶などの各種の液晶材料が使用できる。また、こ
れらの液晶材料は1種でもよく、また2種以上を混合し
て使用することもできる。また、これらの液晶材料に例
えば2色性色素などを含有させるようにしてもよく、更
に、各高分子液晶複合体層毎に、それぞれ異なる色の2
色性色素を含有させ、フルカラー表示が可能な液晶表示
素子に本発明を適用するようにしてもよい。In this embodiment, the liquid crystal material is E-8
(Manufactured by Merck), but is not limited thereto. Various liquid crystals such as nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, and smectic liquid crystal which have a positive dielectric anisotropy and show a liquid crystal state at around room temperature. Materials can be used. In addition, one kind of these liquid crystal materials may be used, or two or more kinds may be used in combination. In addition, these liquid crystal materials may contain, for example, a dichroic dye. Further, each polymer liquid crystal composite layer has a different color.
The present invention may be applied to a liquid crystal display element which can contain a color dye and can perform full color display.
【0146】また、この実施例では、重合性材料として
は、ブチルオクタルアクリレ−ト(BOA)と、2−エ
チルヘキシルアクリレ−ト(2EHA)と、1,6−ヘ
キサンジオ−ルアクリレ−ト(HDDA)の3種類の材
料の混合した物を使用しが、これに限定されるものでは
ない。重合性材料としては、光により重合し透明性を有
する高分子化合物を生成する各種の重合性物質が使用可
能であり、一般には例えばアクリレート、メタクリレー
ト、エポキシなどの重合性官能基を有するモノマーやオ
リゴマーなどを使用してもよい。具体的には、重合性モ
ノマーとしては、例えばn−トリデシルアクリレート、
2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリ
レート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキ
サンジオールジアクリレートなどが使用できる。重合性
オリゴマーとしては、ポリウレタンアクリレート、1,
6ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリト
ールジアクリレートモノステアレート、オリゴウレタン
アクリレート、ポリエステルアクリレート、グリセリン
ジグリシジルエーテルなどが使用できる。In this example, butyl octal acrylate (BOA), 2-ethylhexyl acrylate (2EHA), and 1,6-hexanediol acrylate (HDDA) were used as the polymerizable materials. ) Is used, but the present invention is not limited to this. As the polymerizable material, various polymerizable substances that polymerize by light to produce a polymer compound having transparency can be used, and generally, for example, a monomer or oligomer having a polymerizable functional group such as acrylate, methacrylate, or epoxy is used. May be used. Specifically, as the polymerizable monomer, for example, n-tridecyl acrylate,
2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, monohydroxyethyl phthalate, neopentyl glycol diacrylate, hexanediol diacrylate and the like can be used. As the polymerizable oligomer, polyurethane acrylate, 1,
6-hexanediol diacrylate, pentaerythritol diacrylate monostearate, oligourethane acrylate, polyester acrylate, glycerin diglycidyl ether and the like can be used.
【0147】次に、図30(a)に示すように、ガラス
基板121Bと高分子液晶複合体層形成用のガラス基板
130間に、粒径2μmのスペ−サ131を介在させ、
基板121B,130を、その間隔を一定に保持するよ
うにして重ねる。ガラス基板121Bには、透明電極1
22Bが形成されているが、ガラス基板130には、透
明電極は形成されていない。この理由は、ガラス基板1
30は、高分子液晶複合体層形成のためにのみ使用され
るものであり、後述するように、高分子液晶複合体層1
23B形成後には、高分子液晶複合体層123Bから剥
がされしてしまい、液晶表示素子の構成要素となるもの
ではないからである。従って、ガラス基板130に代え
て、例えば、プラスチックフィルムなどを用いてもよ
い。Next, as shown in FIG. 30A, a spacer 131 having a particle size of 2 μm is interposed between the glass substrate 121B and the glass substrate 130 for forming the polymer liquid crystal composite layer.
The substrates 121B and 130 are overlapped so as to keep the distance therebetween constant. The transparent electrode 1 is provided on the glass substrate 121B.
22B is formed, but no transparent electrode is formed on the glass substrate 130. This is because the glass substrate 1
Numeral 30 is used only for forming the polymer liquid crystal composite layer, and as will be described later, the polymer liquid crystal composite layer 1
This is because, after the formation of 23B, it is peeled off from the polymer liquid crystal composite layer 123B and does not become a component of the liquid crystal display element. Therefore, for example, a plastic film or the like may be used instead of the glass substrate 130.
【0148】次に、図30(b)に示すように、基板1
21B,130間に、前記溶液状の混合物を注入する。Next, as shown in FIG.
The solution-like mixture is injected between 21B and 130.
【0149】次に、図30(c)に示すように、基板1
21B,130間に注入された混合物に紫外線を照射し
た。紫外線照射の条件としては、主波長365nmで照
射強度30mWの紫外線で1分間照射した。この紫外線
照射による光重合により、高分子と液晶とが相分離し、
単層の高分子液晶複合体層123Bが得られた。この図
30(c)に示す状態では、高分子液晶複合体層123
B中の各液晶滴127Bは球形であり、各液晶滴127
Bの液晶分子は、基板に対して平行ではなく種々の方位
をもって配向している。このことは、本発明者が、偏光
顕微鏡により高分子液晶複合体層123Bを観察するこ
とにより、確認した。Next, as shown in FIG.
The mixture injected between 21B and 130 was irradiated with ultraviolet light. As the conditions for the ultraviolet irradiation, irradiation was performed for 1 minute with an ultraviolet light having a main wavelength of 365 nm and an irradiation intensity of 30 mW. By photopolymerization by this ultraviolet irradiation, the polymer and the liquid crystal phase-separate,
A single-layer polymer liquid crystal composite layer 123B was obtained. In the state shown in FIG. 30C, the polymer liquid crystal composite layer 123
B, each liquid crystal droplet 127B has a spherical shape.
The B liquid crystal molecules are not parallel to the substrate but are oriented in various directions. This was confirmed by the present inventor by observing the polymer liquid crystal composite layer 123B with a polarizing microscope.
【0150】次に、図30(d)に示すように、基板1
21B,130に例えば、プレス機などにより、均一に
5Kg/cm2 で圧力を印加し、液晶滴127B内の液
晶の一部を基板121B,130間から外部に押し出し
た。これにより、液晶滴127Bは変形した。この変形
した状態を、偏光顕微鏡により観察すると、液晶滴12
7Bの液晶分子は、基板121Bに対して平行にほぼ配
向しており、基板121Bに平行な面内では図31に示
すようにランダムに配列していることがわかった。但
し、図30(d)では、便宜上きれいに変形した液晶滴
127Bが均一な方向に向いているように描いている
が、実際にはいびつに変形した形状であった。しかし、
液晶滴127Bがいびつに変形した形状であっても、液
晶滴127B内の液晶分子は基板121Bに対して平行
に近く配向していた。なお、走査型電子顕微鏡で断面を
観察したところ、液晶滴127Bの形状は扁平状ないし
は円盤状に変形していた。尚、液晶滴の変形に当たって
は、プレス機などによる機械的な押圧に代えて、上記実
施の形態14において記載した重合性材料の重合時の収
縮による方法によってもよい。Next, as shown in FIG.
A pressure of 5 kg / cm 2 was uniformly applied to 21B and 130 by, for example, a press machine, and a part of the liquid crystal in liquid crystal droplet 127B was extruded from between substrates 121B and 130 to the outside. As a result, the liquid crystal droplet 127B was deformed. Observing this deformed state with a polarizing microscope, the liquid crystal droplet 12
It was found that the liquid crystal molecules of 7B were substantially aligned parallel to the substrate 121B, and were randomly arranged in a plane parallel to the substrate 121B as shown in FIG. However, in FIG. 30D, for convenience, the liquid crystal droplet 127B that has been finely deformed is drawn so as to be oriented in a uniform direction, but actually has a deformed shape. But,
Even when the liquid crystal droplet 127B had a deformed shape, the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 127B were oriented almost parallel to the substrate 121B. When the cross section was observed with a scanning electron microscope, the shape of the liquid crystal droplet 127B was deformed into a flat shape or a disc shape. Note that the deformation of the liquid crystal droplet may be performed by the method of shrinking the polymerizable material during polymerization described in the above-described Embodiment 14 instead of the mechanical pressing by a press machine or the like.
【0151】次に、図30(e)に示すように、上記単
層の高分子液晶複合体層123Bから基板130を剥離
し、積層体124を構成するための下層とした。Next, as shown in FIG. 30E, the substrate 130 was peeled off from the single-layered polymer liquid crystal composite layer 123B to form a lower layer for forming a laminate 124.
【0152】次に上記図30(a)〜(d)と同様な工
程により、もう1つの単層の高分子液晶複合体層123
Aを作成し、上層とした。Next, another single layer of the polymer liquid crystal composite layer 123 is formed by the same steps as those shown in FIGS.
A was prepared and used as the upper layer.
【0153】次に、図30(e)に示すように、上層と
下層とが対向するように貼り合わせて、周辺部を封止す
ることにより、液晶表示素子を作製した。Next, as shown in FIG. 30E, an upper layer and a lower layer were bonded to face each other, and a peripheral portion was sealed, whereby a liquid crystal display element was manufactured.
【0154】このようにして作成された液晶表示素子の
特性につき、本発明者が実験したところ、透過率85
%、コントラスト100:1、駆動電圧5Vであり、十
分な散乱効果を得ることができた。The inventors of the present invention have conducted experiments on the characteristics of the liquid crystal display device thus manufactured.
%, The contrast was 100: 1, and the driving voltage was 5 V, and a sufficient scattering effect could be obtained.
【0155】更に、積層数を増やすことで、より高いコ
ントラストを実現することができた。例えば、5層でコ
ントラスト300:1、駆動電圧10Vを実現できた。Further, higher contrast could be realized by increasing the number of layers. For example, a contrast of 300: 1 and a drive voltage of 10 V can be realized with five layers.
【0156】(比較例1)実施例1の図30(d)に示
す押圧処理をなくし、その他は実施例1と同様にして単
層の高分子液晶複合体層を2層形成し、これらを実施例
1と同様に貼り合わせて液晶表素子を作製して比較例1
とした。この比較例1につき、実施例1と同一の条件下
で特性を測定した。その結果は、透過率85%、コント
ラスト20:1、駆動電圧7Vであり、十分な散乱効果
を得ることはできなかった。(Comparative Example 1) Two single polymer liquid crystal composite layers were formed in the same manner as in Example 1 except that the pressing treatment shown in FIG. Comparative Example 1 was prepared by bonding together in the same manner as in Example 1 to produce a liquid crystal surface element.
And The characteristics of Comparative Example 1 were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the transmittance was 85%, the contrast was 20: 1, and the driving voltage was 7 V, and a sufficient scattering effect could not be obtained.
【0157】(実施例2)この実施例2では、積層体1
24を構成する各高分子液晶複合体層123A,123
B中の液晶滴127A,127B内の液晶分子が、基板
121A,121Bに対してほぼ平行に配置されてお
り、かつ、基板121A,121Bにほぼ平行な面内で
は、高分子液晶複合体層123A,123B毎に互いに
異なる方向に配置されている。(Embodiment 2) In this embodiment 2, the laminate 1
The polymer liquid crystal composite layers 123A, 123 constituting
The liquid crystal molecules in the liquid crystal droplets 127A and 127B in B are arranged substantially parallel to the substrates 121A and 121B, and in a plane substantially parallel to the substrates 121A and 121B, the polymer liquid crystal composite layer 123A. , 123B in different directions.
【0158】このような構成により、各層の液晶の配列
を基板に対してほぼ平行でかつ基板にほぼ平行な面内で
はランダムな最も好ましい形態である実施例1には、特
性が若干劣るけれども、従来例に比べれば十分な散乱効
果を得ることができる。なお、この実施例では、2層の
例について説明するけれども、層数を増加することによ
り、より理想形態に近い液晶の配向状態を得ることがで
きる。With such a configuration, although the arrangement of the liquid crystal in each layer is random in the plane almost parallel to the substrate and in a plane substantially parallel to the substrate, which is the most preferable mode, the characteristics are slightly inferior to those of the first embodiment. A sufficient scattering effect can be obtained as compared with the conventional example. In this embodiment, an example of two layers will be described. However, by increasing the number of layers, a liquid crystal alignment state closer to an ideal form can be obtained.
【0159】上記構成の液晶表示素子は以下の方法で製
造した。The liquid crystal display device having the above structure was manufactured by the following method.
【0160】先ず、実施例1の図30(a)及び(b)
に示す工程と同様な図32(a)及び(b)に示す工程
により、基板121B,130間に混合物を注入する。
その後、図32(c)に示すように、偏光素子を介した
状態で紫外線を混合物に照射した。紫外線照射の条件と
しては、主波長365nmで照射強度30mWの紫外線
で1分間照射した。また、このときの偏光素子の偏光軸
方向132は、図33に示すように、基板121Bの横
方向(図33の左右方向)である。このような偏光紫外
線の照射による光重合により高分子と液晶とが相分離
し、高分子125B中に液晶滴127Bが分散された単
層の高分子液晶複合体層123Bが得られた。なお、こ
のときの液晶滴127B内の液晶分子は、偏光軸方向1
32に沿って析出することが知られており、従って液晶
分子は、基板121Bに対して略平行で〔図32(c)
参照〕、かつ、基板に平行な面内では、図33に示すよ
うに、偏光軸方向132に配向している。First, FIGS. 30A and 30B of the first embodiment.
The mixture is injected between the substrates 121B and 130 by the steps shown in FIGS. 32A and 32B similar to the steps shown in FIG.
Thereafter, as shown in FIG. 32 (c), the mixture was irradiated with ultraviolet rays through a polarizing element. As the conditions for the ultraviolet irradiation, irradiation was performed for 1 minute with an ultraviolet light having a main wavelength of 365 nm and an irradiation intensity of 30 mW. In addition, the polarization axis direction 132 of the polarizing element at this time is the horizontal direction (the horizontal direction in FIG. 33) of the substrate 121B, as shown in FIG. The polymer and the liquid crystal were phase-separated by the photopolymerization by the irradiation of the polarized ultraviolet light, and a single-layer polymer liquid crystal composite layer 123B in which the liquid crystal droplet 127B was dispersed in the polymer 125B was obtained. Note that the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 127B at this time have the polarization axis direction 1
It is known that the liquid crystal molecules are deposited along the substrate 121B substantially parallel to the substrate 121B [FIG.
33], and in a plane parallel to the substrate, as shown in FIG.
【0161】この点に関し、本発明者は、偏光顕微鏡に
より高分子液晶複合体層123Bを観察し、液晶分子が
基板に対して略平行でかつ前記偏光軸方向132に配列
していることを確認している。また走査型電子顕微鏡で
断面を観察し、液晶滴127Bの形状が棒状ないしはラ
グビーボール状をしていることを確認している。In this regard, the present inventors observed the polymer liquid crystal composite layer 123B with a polarizing microscope and confirmed that the liquid crystal molecules were substantially parallel to the substrate and aligned in the polarization axis direction 132. are doing. The cross section was observed with a scanning electron microscope, and it was confirmed that the liquid crystal droplet 127B had a rod shape or a rugby ball shape.
【0162】次に、図33(d)に示すように、上記単
層の高分子液晶複合体層123から基板130を剥離
し、積層体124を構成するための下層とした。Next, as shown in FIG. 33D, the substrate 130 was peeled off from the single-layered polymer liquid crystal composite layer 123 to form a lower layer for forming a laminate 124.
【0163】次に上記図32(a)〜(d)に示すのと
基本的には同様な工程により、もう1つの単層の高分子
液晶複合体層123Aを作成し、上層とした。ここで、
高分子液晶複合体層123Aの作成において、高分子液
晶複合体層123Bの作成と異なる点は、図32(c)
に示す偏光紫外線を照射する際に、紫外線の偏光方向が
高分子液晶複合体層123Bの場合と異なっていること
である。即ち、高分子液晶複合体層123Aを作成する
ときは、偏光素子の偏光軸方向132は図34に示す方
向とされ、高分子液晶複合体層123Bの場合の図34
に示す偏光軸方向132とは異なる。よって、高分子液
晶複合体層123Aの液晶滴127A内の液晶分子は、
基板121Aに対して略平行で〔図32(e)参照〕、
かつ、基板121Aに平行な面内では、図33に示すよ
うに、偏光軸方向132に配向している。Next, another single-layered polymer liquid crystal composite layer 123A was formed by basically the same steps as those shown in FIGS. 32 (a) to (d), and was used as an upper layer. here,
FIG. 32C is different from the preparation of the polymer liquid crystal composite layer 123B in the preparation of the polymer liquid crystal composite layer 123A.
When irradiating polarized ultraviolet light shown in (1), the polarization direction of the ultraviolet light is different from that in the case of the polymer liquid crystal composite layer 123B. That is, when forming the polymer liquid crystal composite layer 123A, the polarization axis direction 132 of the polarizing element is set to the direction shown in FIG.
Is different from the polarization axis direction 132 shown in FIG. Therefore, the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 127A of the polymer liquid crystal composite layer 123A are:
It is substantially parallel to the substrate 121A (see FIG. 32 (e)).
In addition, in a plane parallel to the substrate 121A, as shown in FIG.
【0164】次に、図32(f)に示すように、上層と
下層とが対向するように張り合わせて、周辺部を封止す
ることにより、液晶表示素子を作製した。これにより、
上層と下層とは、図35に示すように、基板に平行に面
内で液晶分子の配向方向が異なる液晶表示素子を得るこ
とができた。なお、図35において、参照符号Aは基板
の上方から見た上層の液晶表示素子の配向方向であり、
参照符号Bは基板の上方から見た下層の液晶表示素子の
配向方向である。このようにして作成された液晶表示素
子の特性につき、本発明者が実験したところ、透過率8
5%、コントラスト60:1、駆動電圧5Vであった。Next, as shown in FIG. 32 (f), an upper layer and a lower layer were adhered so as to face each other, and the peripheral portion was sealed, whereby a liquid crystal display element was manufactured. This allows
As shown in FIG. 35, a liquid crystal display device in which the orientation direction of liquid crystal molecules differs between the upper layer and the lower layer in a plane parallel to the substrate could be obtained. In FIG. 35, reference numeral A denotes the orientation direction of the upper liquid crystal display element as viewed from above the substrate.
Reference numeral B indicates the orientation direction of the lower liquid crystal display element as viewed from above the substrate. The inventors of the present invention have conducted experiments on the characteristics of the liquid crystal display element thus manufactured, and found that the transmittance was 8%.
5%, contrast 60: 1, and drive voltage 5V.
【0165】本実施例によれば、液晶分子の配向は偏光
によりおこなっているため、液晶分子を基板に平行な方
向において完全にランダムに形成することはできないも
のの、各層毎に液晶の配向方向を異ならしめているた
め、実施例1よりは劣るものの、比較例1と比べれば優
れたコントラストの液晶表示素子を得ることができた。According to this embodiment, since the alignment of the liquid crystal molecules is performed by polarized light, the liquid crystal molecules cannot be formed completely at random in the direction parallel to the substrate. Because of the difference, a liquid crystal display device having a superior contrast to that of Comparative Example 1 could be obtained, although it was inferior to that of Example 1.
【0166】(実施例3)実施例3は、実施例2おける
偏光紫外線の照射に代えて、偏光していない通常の紫外
線を照射し、かつ、その際に磁場を基板に水平に印加す
るものである。なお、磁場の強さは10Kガウスとし
た。顕微鏡観察、走査型電子顕微鏡の観察結果は実施例
2と同じであった。また、このようにして作成された液
晶表示素子の特性につき、本発明者が実験したところ、
透過率87%コントラスト70:1、駆動電圧6Vであ
った。(Embodiment 3) In Embodiment 3, instead of irradiation with polarized ultraviolet rays in Embodiment 2, ordinary unpolarized ultraviolet rays are irradiated, and a magnetic field is applied horizontally to the substrate at that time. It is. The strength of the magnetic field was set to 10K Gauss. The results of microscopic observation and observation with a scanning electron microscope were the same as in Example 2. Further, when the present inventor conducted experiments on the characteristics of the liquid crystal display element thus prepared,
The transmittance was 87%, the contrast was 70: 1, and the driving voltage was 6 V.
【0167】この実施例においても、液晶分子を基板に
平行な方向において完全にランダムに形成することはで
きないものの、各液晶層毎に液晶の配向方向を異ならし
めているため、実施例1よりは劣るものの、比較例1と
比べれば優れたコントラストの液晶表示素子を得ること
ができた。Also in this embodiment, although the liquid crystal molecules cannot be formed completely at random in the direction parallel to the substrate, it is inferior to that of the first embodiment because the alignment direction of the liquid crystal is different for each liquid crystal layer. However, a liquid crystal display device having excellent contrast as compared with Comparative Example 1 could be obtained.
【0168】なお、上記実施例1〜実施例3では、2層
構造の液晶表示素子であったけれども、3層以上の積層
構造の液晶表示素子であってもよく、この場合は以下に
述べる工程により製造することができる。即ち、実施例
1に対応する3層以上の積層構造について説明すると、
先ず、一対の高分子液晶複合体層形成用ガラス基板間に
混合物を注入し、前記図30(c)及び図30(d)に
示す工程と同様な工程により中間層用高分子液晶複合体
層を形成する。その後、中間層用高分子液晶複合体層か
ら、一対の高分子液晶複合体層形成用ガラス基板を剥離
して、単層の中間層用高分子液晶複合体層を製造する。
そして、上記工程を層数に対応して行い、複数の中間層
用高分子液晶複合体層を得る。その後、上層の高分子液
晶複合体層23Aと下層の高分子液晶複合体層23B間
に、上記複数の中間層用高分子液晶複合体層を介在させ
て、各高分子液晶複合体層を貼り合わせる。こうして、
3層以上の積層構造の液晶表示素子が得られる。Although the liquid crystal display device of the first to third embodiments has a two-layer structure, the liquid crystal display device may have a laminated structure of three or more layers. Can be manufactured. That is, a laminated structure of three or more layers corresponding to the first embodiment will be described.
First, a mixture is injected between a pair of glass substrates for forming a polymer liquid crystal composite layer, and the polymer liquid crystal composite layer for an intermediate layer is formed by the same steps as those shown in FIGS. 30 (c) and 30 (d). To form Thereafter, the pair of glass substrates for forming a polymer liquid crystal composite layer is peeled off from the polymer liquid crystal composite layer for the intermediate layer to produce a single layer of the polymer liquid crystal composite layer for the intermediate layer.
Then, the above steps are performed according to the number of layers to obtain a plurality of polymer liquid crystal composite layers for an intermediate layer. After that, the polymer liquid crystal composite layers are bonded between the upper polymer liquid crystal composite layer 23A and the lower polymer liquid crystal composite layer 23B with the plurality of intermediate polymer liquid crystal composite layers interposed therebetween. Match. Thus,
A liquid crystal display device having a laminated structure of three or more layers is obtained.
【0169】実施例2及び実施例3に対応する3層以上
の積層構造についても、各層内の液晶分子が各層毎に異
なるように配向させることの他は、上記実施例1に対応
する3層以上の積層構造の製造と基本的に同様な方法で
製造することができる。Regarding the laminated structure of three or more layers corresponding to the second and third embodiments, except that the liquid crystal molecules in each layer are oriented so as to be different for each layer, the three-layer structure corresponding to the first embodiment is also used. It can be manufactured by a method basically similar to the manufacturing of the above-described laminated structure.
【0170】また、他の製造方法として、複数の高分子
液晶複合体層を予め製造しておき、一対の基板間に前記
複数の高分子液晶複合体層を介在させ、各高分子液晶複
合体層相互、及び、基板と高分子液晶複合体層相互を貼
り合わせるようにしてもよい。As another manufacturing method, a plurality of polymer liquid crystal composite layers are manufactured in advance, and the plurality of polymer liquid crystal composite layers are interposed between a pair of substrates. The layers and the substrate and the polymer liquid crystal composite layer may be bonded to each other.
【0171】また、上記実施例1〜実施例3において、
液晶に2色性色素を添加するようにしてもよい。この場
合、2色性色素で光を吸収するゲストホスト方式の液晶
表示素子となる。Further, in Examples 1 to 3,
A dichroic dye may be added to the liquid crystal. In this case, a guest-host type liquid crystal display device that absorbs light with a dichroic dye is provided.
【0172】また、上記実施例1〜実施例3において、
各層毎に異なる2色性色素を入れてもよく、また各層毎
の駆動電圧を異ならせてもよい。この場合マルチカラー
ディスプレイとなる。また、各層毎に液晶材料を異なら
せてもよい。In Examples 1 to 3,
A different dichroic dye may be added to each layer, and the driving voltage for each layer may be different. In this case, a multi-color display is obtained. Further, the liquid crystal material may be different for each layer.
【0173】このようにして、高分子液晶複合体層を積
層した高分子分散型液晶表示素子において、各層におけ
る液晶滴内の液晶分子が、基板に対してほぼ平行に配向
し、かつ、基板にほぼ平行に面内では各層毎に異なる方
向に配向しているため、十分な光の散乱を行うことがで
き、結果としてコントラストの高い液晶表示素子を得る
ことができる。また特に、押圧による液晶滴の扁平化に
より液晶の配向方向を制御することにより、液晶分子の
基板面内での方向をランダムに設定することができ、散
乱をより十分に行える。As described above, in the polymer-dispersed liquid crystal display device in which the polymer liquid crystal composite layers are laminated, the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplets in each layer are oriented substantially parallel to the substrate and are aligned with the substrate. Since the layers are oriented in different directions substantially in parallel in the plane, sufficient light scattering can be performed, and as a result, a liquid crystal display device with high contrast can be obtained. In particular, by controlling the alignment direction of the liquid crystal by flattening the liquid crystal droplet by pressing, the direction of the liquid crystal molecules in the substrate surface can be set at random, and scattering can be performed more sufficiently.
【0174】[0174]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶分子
を基板に平行な方向に最適な範囲内でチルトさせること
により、散乱特性を向上させ、駆動電圧を低下させるこ
とができる。更に、本発明では、重合性材料の重合に伴
う収縮により液晶滴を扁平状とするので、機械的な押圧
手段を用いて液晶滴を扁平状とする構成に比べて、液晶
滴を均一に押圧することができるので、液晶滴の変形比
にばらつきがない。そのため、高散乱でしかも、再現性
に優れ、かつ、表示むらの無い液晶表示素子を実現する
ことが可能になる。As described above, according to the present invention, the scattering characteristics can be improved and the driving voltage can be reduced by tilting the liquid crystal molecules in the direction parallel to the substrate within the optimum range. Furthermore, in the present invention, since the liquid crystal droplets are flattened due to shrinkage due to polymerization of the polymerizable material, the liquid crystal droplets are uniformly pressed as compared with a configuration in which the liquid crystal droplets are flattened using mechanical pressing means. Therefore, there is no variation in the deformation ratio of the liquid crystal droplet. Therefore, it is possible to realize a liquid crystal display element having high scattering, excellent reproducibility, and without display unevenness.
【図1】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
製造を行う装置の正面図である。FIG. 4 is a front view of an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element according to Embodiment 1 of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態1における液晶表示素子に
関して、液晶の変形と液晶の配向形態との関係を説明す
るための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the deformation of the liquid crystal and the orientation of the liquid crystal in the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
散乱時の透過率と変形率との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the transmittance and the deformation ratio of the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention during scattering.
【図7】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
駆動電圧V90と変形率との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a driving voltage V90 of the liquid crystal display element and a deformation ratio according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施の形態1における液晶表示素子の
急峻性γと変形率との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a steepness γ and a deformation ratio of the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention.
【図9】駆動電圧V10,V90と透過率の関係を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between drive voltages V10 and V90 and transmittance.
【図10】本発明の実施の形態1における液晶表示素子
の応答速度と変形率との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a response speed and a deformation ratio of the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention.
【図11】駆動電圧V10,V90に対する透過率の変化を
示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a change in transmittance with respect to drive voltages V10 and V90.
【図12】本発明の実施の形態4における液晶表示素子
の製造を行う装置の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element according to Embodiment 4 of the present invention.
【図13】本発明の実施の形態6における液晶表示素子
の製造を行う装置の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element according to Embodiment 6 of the present invention.
【図14】本発明の実施の形態8における液晶表示素子
の製造を行う装置の簡略化した正面図である。FIG. 14 is a simplified front view of an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element according to Embodiment 8 of the present invention.
【図15】本発明の実施の形態8における液晶表示素子
の断面図である。FIG. 15 is a sectional view of a liquid crystal display element according to an eighth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の実施の形態8における液晶表示素子
の部分平面図である。FIG. 16 is a partial plan view of a liquid crystal display element according to Embodiment 8 of the present invention.
【図17】本発明の実施の形態9における液晶表示素子
の製造を行う装置の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of an apparatus for manufacturing a liquid crystal display element in Embodiment 9 of the present invention.
【図18】本発明の実施の形態12における液晶表示素
子の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of a liquid crystal display element according to Embodiment 12 of the present invention.
【図19】本発明の実施の形態12における液晶表示素
子の部分平面図である。FIG. 19 is a partial plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 12 of the present invention.
【図20】液晶モノマーを用いた場合の重合プロセスを
示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a polymerization process when a liquid crystal monomer is used.
【図21】液晶モノマーを用いた場合の重合プロセスを
示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a polymerization process when a liquid crystal monomer is used.
【図22】従来例と本発明の実施の形態12の各々の重
合前と重合後の状態図である。FIG. 22 is a state diagram before and after polymerization of a conventional example and a twelfth embodiment of the present invention, respectively.
【図23】本発明の実施の形態13に使用される一方の
基板の斜視図である。FIG. 23 is a perspective view of one substrate used in Embodiment 13 of the present invention.
【図24】本発明の実施の形態13に使用される他方の
基板の斜視図である。FIG. 24 is a perspective view of the other substrate used in Embodiment 13 of the present invention.
【図25】本発明の実施の形態14における液晶表示素
子の断面図である。FIG. 25 is a sectional view of a liquid crystal display element according to Embodiment 14 of the present invention.
【図26】本発明の実施の形態14における液晶表示素
子の部分平面図である。FIG. 26 is a partial plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 14 of the present invention.
【図27】本発明の実施の形態15における液晶表示素
子の概略図である。FIG. 27 is a schematic diagram of a liquid crystal display element according to Embodiment 15 of the present invention.
【図28】本発明の実施の形態15における液晶表示素
子の液晶配向方向を示す概略図である。FIG. 28 is a schematic diagram showing a liquid crystal alignment direction of a liquid crystal display element according to Embodiment 15 of the present invention.
【図29】本発明の実施の形態15に対応する実施例1
に係る液晶表示素子の模式化した断面図である。FIG. 29 is a first example corresponding to the fifteenth embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the first embodiment.
【図30】本発明の実施の形態15に対応する実施例1
に係る液晶表示素子の製造工程図である。FIG. 30 is a first example corresponding to the fifteenth embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
【図31】図30(d)に示す状態における高分子液晶
複合体層123Bを上方から見た図である。FIG. 31 is a view of the polymer liquid crystal composite layer 123B in the state shown in FIG.
【図32】本発明の実施の形態15に対応する実施例2
に係る液晶表示素子の製造工程図である。FIG. 32 is a second example corresponding to the fifteenth embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
【図33】図32(d)に示す状態における高分子液晶
複合体層123Bを上方から見た図である。FIG. 33 is a view of the polymer liquid crystal composite layer 123B in the state shown in FIG. 32D as viewed from above.
【図34】図32(e)に示す状態における高分子液晶
複合体層123Aを上方から見た図である。FIG. 34 is a view of the polymer liquid crystal composite layer 123A in the state shown in FIG. 32 (e) as viewed from above.
【図35】高分子液晶複合体層123Aと高分子液晶複
合体層123Bの液晶分子の配向方向を示す図である。FIG. 35 is a diagram showing alignment directions of liquid crystal molecules in a polymer liquid crystal composite layer 123A and a polymer liquid crystal composite layer 123B.
11,50,51,114A,114B,121A,1
21B:基板 12,52,53,122A,122B:透明電極 13,54,118:高分子 14,14A,55,119,127A,127B:液
晶滴 21,22:定盤 23:液晶パネル 24:緩衝剤 30:パック 56:高分子液晶複合体 71A,71B:ローラー 73:加熱手段 81:紫外線ランプ 82:フィルター 84:磁界印加手段 90:偏光子 111:第1の高分子液晶複合体層 112:第2の高分子液晶複合体層 113:第3の高分子液晶複合体層 115,A,B:液晶分子の配向方向 116,125A,125B:液晶分子 117,124:積層体11, 50, 51, 114A, 114B, 121A, 1
21B: Substrate 12, 52, 53, 122A, 122B: Transparent electrode 13, 54, 118: Polymer 14, 14A, 55, 119, 127A, 127B: Liquid crystal droplet 21, 22: Surface plate 23: Liquid crystal panel 24: Buffer Agent 30: Pack 56: Polymer liquid crystal composite 71A, 71B: Roller 73: Heating means 81: UV lamp 82: Filter 84: Magnetic field applying means 90: Polarizer 111: First polymer liquid crystal composite layer 112: First No. 2 polymer liquid crystal composite layer 113: third polymer liquid crystal composite layer 115, A, B: orientation direction of liquid crystal molecules 116, 125A, 125B: liquid crystal molecules 117, 124: laminate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 強 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H089 HA04 JA04 JA05 KA08 NA25 QA16 TA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tsuyoshi Uemura 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 2H089 HA04 JA04 JA05 KA08 NA25 QA16 TA09
Claims (5)
に、液晶滴が高分子中に分散保持された高分子液晶複合
体が配置されるとともに、前記液晶滴が基板に垂直な方
向に縮められた扁平形状となっている高分子分散型液晶
表示素子であって、 前記液晶滴の基板に垂直な軸の長さをL2、基板に平行
な軸の長さをL1とし、L1/L2を変形比としたと
き、液晶滴の変形比が1.2以下であることを特徴とす
る高分子分散型液晶表示素子。1. A polymer liquid crystal composite in which liquid crystal droplets are dispersed and held in a polymer is disposed between a pair of substrates on which electrodes are formed, and the liquid crystal droplets shrink in a direction perpendicular to the substrate. And a length of an axis perpendicular to the substrate of the liquid crystal droplet is L2, a length of an axis parallel to the substrate is L1, and L1 / L2 is L1 / L2. A polymer-dispersed liquid crystal display device, wherein the deformation ratio of the liquid crystal droplet is 1.2 or less when the deformation ratio is used.
に、液晶滴が高分子中に分散保持された高分子液晶複合
体が配置されるとともに、前記液晶滴が基板に垂直な方
向に縮められた扁平形状となっている高分子分散型液晶
表示素子であって、 前記液晶滴の基板に垂直な軸の長さをL2、基板に平行
な軸の長さをL1とし、L1/L2を変形比としたと
き、液晶滴の変形比が1.10以下であることを特徴と
する高分子分散型液晶表示素子。2. A polymer liquid crystal composite in which liquid crystal droplets are dispersed and held in a polymer is disposed between a pair of substrates on which electrodes are respectively formed, and the liquid crystal droplets shrink in a direction perpendicular to the substrate. And a length of an axis perpendicular to the substrate of the liquid crystal droplet is L2, a length of an axis parallel to the substrate is L1, and L1 / L2 is L1 / L2. A polymer-dispersed liquid crystal display device, wherein the deformation ratio of the liquid crystal droplet is 1.10 or less when the deformation ratio is obtained.
に、液晶滴が高分子中に分散保持された高分子液晶複合
体が配置されるとともに、前記液晶滴が基板に垂直な方
向に縮められた扁平形状となっている高分子分散型液晶
表示素子の製造方法であって、 重合に伴う収縮率が10%以上、20%以下の重合性材
料と、液晶材料とを含む混合組成物を、前記基板間に注
入する工程と、 基板間に注入された前記混合組成物中の重合性材料を重
合させ、これにより高分子と液晶とを相分離させて高分
子液晶複合体を形成するとともに、この重合過程におい
て、重合性材料の収縮により液晶滴を基板に垂直な方向
に縮められた扁平形状とする工程と、 を有することを特徴とする高分子分散型液晶表示素子の
製造方法。3. A polymer liquid crystal composite in which liquid crystal droplets are dispersed and held in a polymer is disposed between a pair of substrates on which electrodes are formed, and the liquid crystal droplets shrink in a direction perpendicular to the substrate. A method for producing a polymer-dispersed liquid crystal display element having a flattened shape, comprising: mixing a polymerizable material having a shrinkage ratio due to polymerization of 10% or more and 20% or less with a liquid crystal material. Injecting between the substrates, polymerizing the polymerizable material in the mixed composition injected between the substrates, thereby phase-separating the polymer and the liquid crystal to form a polymer-liquid crystal composite. A method of producing a polymer-dispersed liquid crystal display device, comprising: forming a liquid crystal droplet into a flat shape which is shrunk in a direction perpendicular to the substrate due to shrinkage of the polymerizable material in the polymerization process.
メタクリレート系の材料であることを特徴とする請求項
3記載の高分子分散型液晶表示素子の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the polymerizable material is an acrylate-based or methacrylate-based material.
ノマーと、2官能基を有するモノマーとから構成されて
いることを特徴とする請求項3記載の高分子分散型液晶
表示素子の製造方法。5. The method according to claim 3, wherein the polymerizable material comprises a monomer having a monofunctional group and a monomer having a bifunctional group. Method.
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-
1998
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