JPH06331966A - 液晶光学素子及びその製造法 - Google Patents

液晶光学素子及びその製造法

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JPH06331966A
JPH06331966A JP5115904A JP11590493A JPH06331966A JP H06331966 A JPH06331966 A JP H06331966A JP 5115904 A JP5115904 A JP 5115904A JP 11590493 A JP11590493 A JP 11590493A JP H06331966 A JPH06331966 A JP H06331966A
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JP
Japan
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liquid crystal
optical element
light
crystal optical
light absorption
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JP5115904A
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English (en)
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Masao Yamamoto
雅夫 山本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子分散型液晶を用いた高性能の液晶光学
素子を製造する。 【構成】 透明電極1を有する上下一対の上側基板2と
下側基板3とをスペーサ兼シール樹脂4を介し貼り合わ
せた液晶セル内に、液晶材料と重合性材料及び重合開始
剤から成る溶解物5を注入し、この溶解物5にフィルタ
ー層6を設けた光源7から前記重合開始剤の光吸収波長
(λC〜λC’)領域内の光であって、前記液晶材料の
光吸収波長(λA〜λA’)及び前記重合材料の光吸収
波長(λB〜λB’)の領域外の光8を照射して重合を
行うようにした高分子分散型液晶から成る液晶光学素
子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶が高分子樹脂マト
リクス中に分散保持された高分子分散型液晶を用いた液
晶光学素子及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶分子の屈折率と同じ屈折率を
有する高分子に、ネマチック液晶を分散保持させた高分
子分散型液晶(以下PDLDとする)を、電極を有する
上下一対の基板間に挟み込み、電界の有無により、液晶
の屈折率を変化させ、散乱状態と透過状態とを切り換え
る液晶光学素子が多くの研究、開発者の注目を集めてい
る(特表昭58−501631号公報、特開昭60−2
52687号公報、特表昭61−502128号公
報)。
【0003】図3、図4は、この液晶光学素子の表示原
理を示す概略図である。電圧無印加状態(図3)では、
液晶9の分子軸がランダムな方向を向くため液晶領域の
屈折率が周囲の高分子マトリックス10の屈折率と異な
り、液晶光学素子に入射した光(入射光11)は散乱光
12となり、その結果、散乱状態が得られる。一方、透
明電極1に電界を印加する(図4)と、液晶9の分子軸
が電界方向に配列し、基板に垂直に入射した光に対して
は、液晶領域の屈折率が周囲の高分子マトリックス10
の屈折率とほぼ一致するため、液晶光学素子に入射した
光(入射光11)は、透過光13となり、その結果、透
過状態が得られる。
【0004】このPDLCを用いた液晶光学素子は、光
の散乱を利用するため、偏光板を使用する必要がなく、
従来のツイステッドネマチック(TN)型の液晶光学素
子のように、直線偏光を得るために、偏光板を使用しな
ければならない液晶光学素子に比べ、明るく、視野角の
広い表示が可能になる。PDLCの製造法には、高分子
と液晶を共通の溶媒に溶解し、基板上にキャストする溶
媒キャスト法(J.Membrance Sci.,v
ol.11,p.39−52,Jan.,1982)、
高分子多孔質膜の空孔中に液晶を含浸させる含浸法(A
pplied physics Letters,vo
l.48,no.1,p.22−24,Jan.198
2)、高分子の水溶液に液晶を乳化、分散させてキャス
トする乳化法(SID Int.Symp.Dig.T
ech.,vol.16.p.68,1985)、液晶
と重合性モノマーの均一溶液を作り、これを重合によっ
て相分離し、相分離構造を形成する重合法(Appli
ed physics Letters,vol.4
8,no.4,p.269−271,Jan.198
5)等がある。これらの製造法のうち、含浸法は、工業
的に応用した例は少ない。乳化法、溶媒キャスト法、重
合法は応用例はあるが、PDLCを液晶光学素子等ディ
スプレイ用に応用する場合、PDLCを電極を有する基
板上に形成し、精密に上下一対の基板の位置を合わせる
必要があり、分散溶媒である水や溶剤を基板上で揮発す
る必要のある乳化法、溶媒キャスト法では基板の貼り合
わせが困難である。従って、ディスプレイに応用する際
には、溶媒を必要としない重合法が適しており、特に、
重合時間が短く、製造が極めて簡単に行える光重合法が
よく用いられ、投射型ディスプレイへの応用が検討され
ている(特開平1−229232号)。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、PDLC
を用いた液晶光学素子を光重合法によって作製する際、
重合を行うのに用いる光の波長領域や照射条件によって
は、PDLCの構成材料である液晶材料や重合性材料の
劣化が起こり、それにより液晶光学素子の性能が損なわ
れる場合もしばしば起こる。これは重合を行う光の波長
領域がPDLCの構成材料の光吸収波長領域に重なった
場合、前記構成材料が光を吸収し、光劣化が開始され、
その結果として液晶光学素子の性能が劣化するのであ
る。
【0006】本発明の目的は、上記したPDLCを用い
た液晶光学素子の問題点を解消し、性能の劣化を起こさ
せない液晶光学素子の製造法を提供し、高性能の特性を
有する液晶光学素子を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1発明は、PDLCの構成材料の一つで
ある重合開始剤の光吸収波長領域(λC〜λC’)の少
なくとも一部が、同じく、PDLCの構成材料である液
晶材料の光吸収波長領域(λA〜λA’)及び重合性材
料の光吸収波長領域(λB〜λB’)に重ならないよう
な、上記構成材料を含む組成物を用いて成る液晶光学素
子であり、第2発明としての液晶光学素子の製造法は、
前記λC〜λC’の領域内の波長を有する光であって、
かつλA〜λA’及びλB〜λB’の領域外の波長を有
する光を照射して重合を完了する液晶光学素子の製造法
である。
【0008】
【作用】第1発明では、重合開始剤の光吸収波長領域内
の波長を有する光であって、かつ液晶材料及び重合性材
料の光吸収波長領域外の波長を有する光を照射して重合
を行うことで、液晶材料や重合性材料の光吸収を抑える
ことができ、PDLCの構成材料の劣化のない液晶光学
素子として高性能を有する。又、第2発明では上記と同
様にPDLCの構成材料の劣化を引き起こすことなく液
晶光学素子を製造できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の液晶光学素子及びその製造法
について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発
明のPDLCを用いた液晶光学素子の製造法の概略を示
す図である。インジウム・錫酸化物よりなる透明電極1
を形成した上下一対の上側基板2と下側基板3とを用意
し、スペーサ兼シール樹脂4を介して貼り合わせ、空セ
ルを完成する。その後、空セルの開口部より、液晶と未
硬化の光重合性の材料及び重合開始剤を含む組成物を加
熱、攪拌した溶解物5を注入する。注入後、開口部を封
止し、所望の波長を照射できるように紫外線カットフィ
ルター等のフィルター層6を備え付けた光源7から一定
領域の波長を有する光8を前記溶解物5に照射し、いわ
ゆるPDLCから成る液晶セルを完成した。
【0010】図2は、上記した製造法により完成した液
晶光学素子の構成を示す断面図である。光照射により、
重合性材料の重合が進行し、相分離が起こり、液晶9が
高分子マトリクス10中に分散保持されたPDLCが形
成される。以下、具体的実施例をあげさらに詳しく説明
する。
【0011】(実施例1)インジウム・錫酸化物よりな
る透明電極を形成したガラスを2枚用意し、図5に示す
ようにその片方の支持板(例えば下側基板11)の表面
にスペーサ兼シール樹脂12として直径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1辺の
み辺の中央に5mmの幅の開口部13を残して他の周辺
に0.2mm幅で印刷した上で、上側基板14と下側基
板11を対向させた状態で加圧し、140℃で4時間加
熱して硬化接着し、空セルを完成した。
【0012】次に、液晶材料として、メルク(株)製液
晶(商品名:BL−035)を8.200g、重合性材
料として、アクリル系のモノマーを0.954g、及び
オリゴマーとしてアクリル系のオリゴマーを0.808
g、光重合開始剤として2,4−ジエチルチオキサント
ン(日本化薬(株)製)を0.038g用意し、前記し
た各成分から成る組成物を55℃で十分攪拌し、溶解物
(以下溶解物Aとする)を調整した。図6〜図12に前
記各成分の光吸収スペクトルを示す。これらのスペクト
ルからわかるように、重合開始剤は、使用した液晶、モ
ノマー、及びオリゴマーの光吸収領域に一部重ならない
光吸収領域を有する材料を選択した。
【0013】次に、前記した製造法で作製した空セルに
55℃で、その開口部13から溶解物Aを注入した。注
入完了後、開口部13を封止し、55℃で、光源に高圧
水銀ランプを用い、重合性材料の重合を完了し、PDL
Cから成る液晶光学素子を完成した。この時、高圧水銀
ランプには、紫外線カットフィルター(東芝硝子(株)
製:商品名Y−43)を取り付け、液晶光学素子に当た
る光の波長が400nm以上の光になるようにした(図
10にY−43の光透過特性を示す)。重合を行った光
の強度は、24.5mW/cm2 で、照射時間は10秒
である。完成した液晶光学素子の特性評価は、フレーム
周期30Hz、電圧±5V、ON時間60μsecの矩
形波を液晶セルに印加したときの電圧の保持特性を指標
に評価した。電圧の保持特性は、電圧保持率として定量
化し、ON時間内に蓄積された電圧が、その後フレーム
期間に渡り電圧変化が全く起こらないものを電圧保持率
100%とした。構成材料の劣化により液晶光学素子の
性能が劣化すると、電圧の保持特性が悪くなり、電圧保
持率は低下する。今回作製した液晶光学素子の電圧保持
率は、40℃で79.8%で、高い値を示した。
【0014】(実施例2)インジウム・錫酸化物よりな
る透明電極を形成したガラスを2枚用意し、図3に示す
ようにその片方の支持板(例えば下側基板11)の表面
にスペーサ兼シール樹脂12として直径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1辺の
み辺の中央に5mmの幅の開口部13を残して他の周辺
に0.2mm幅で印刷した上で、上側基板14と下側基
板11を対向させた状態で加圧し、140℃で4時間加
熱して硬化接着し、空セルを完成した。
【0015】次に、液晶材料として、メルク(株)製液
晶(商品名:ZLI−4792)を8.200g、重合
性材料として、実施例1に記載したものと同じアクリル
系のモノマーを0.954g、及びオリゴマーとして、
実施例1に記載したものと同じアクリル系のオリゴマー
を0.808g、光重合開始剤としてベンジルジメチル
ケタール(日本化薬(株)製)を0.038g用意し、
前記した各成分から成る組成物を55℃で十分攪拌し、
溶解物(以下溶解物Bとする)を調整した。図9、図1
3に、ZLI−4792とベンジルジメチルケタールの
光吸収スペクトルを示す。図9、図13及び図6、図7
に示したモノマー、及びオリゴマーのスペクトルからわ
かるように、重合開始剤は、使用した液晶、モノマー、
及びオリゴマーの光吸収領域に一部重ならない光吸収領
域を有する材料を選択した。
【0016】次に、前記した製造法で作製した空セルに
55℃で、その開口部13から溶解物Bを注入した。注
入完了後、開口部13を封止し、55℃で、光源に高圧
水銀ランプを用い、重合性材料の重合を完了し、PDL
Cから成る液晶光学素子を完成した。この時、高圧水銀
ランプには、紫外線カットフィルター(東芝硝子(株)
製:商品名L−39)を取り付け、液晶光学素子に当た
る光の波長が360nm以上の光になるようにした(図
11にL−39の光透過特性を示す)。重合を行った光
の強度は、24.5mW/cm2 で、照射時間は10秒
である。完成した液晶光学素子の電圧保持率は、40℃
で97.3%で、極めて高い値を示した。
【0017】(比較例1)液晶材料としてBL035
(メルク(株)製)、モノマー、オリゴマー材料とし
て、実施例1に記載したものと同じ材料を用い、重合開
始剤はベンジルジメチルケタールを用意した。ベンジル
ジメチルケタールの光吸収波長領域(図13)は、BL
035の光吸収波長領域(図8)に完全に含まれてい
る。重量比は同じにして、前記各材料を実施例1に記載
した作製法で作製した空セルに挟持し、重合を行う光の
波長領域が、360nm以上の光(ベンジルジメチルケ
タールの光吸収波長領域内の光)になるように、高圧水
銀ランプに実施例2に記載のものと同じ紫外線カットフ
ィルター(東芝硝子(株)製:商品名L−39)を取り
付け、重合を行い液晶光学素子を作製した。照射強度、
照射時間は、実施例1記載のものと同じである。完成し
た液晶光学素子の電圧保持率は、40℃で35.2%で
実施例1のものに比べかなり低いものであった。
【0018】(比較例2)実施例2に記載した溶解物B
を、実施例1に記載した作製法で作製した空セルに挟持
し、重合を行う光の波長領域が240nm以上の光にな
るように、高圧水銀ランプに紫外線透過フィルター(東
芝硝子(株)製:商品名UV−29)を取り付け、溶解
物Bの重合を行い液晶光学素子を作製した(図14にU
V−29の光透過特性を示す)。照射強度、照射時間
は、実施例1記載のものと同じである。完成した液晶光
学素子の電圧保持率は、40℃で70.5%で実施例2
のものに比べ低いものであった。
【0019】尚、今回の実施例では、PDLC中の液晶
の割合は、82重量%にしているが、これに限定される
ものでない。重合性材料としては、今回、用いたアクリ
ル系のモノマーに限定されるものでなく、アクリル系以
外の市販品も応用可能である。また、オリゴマーも前記
したアクリル系のオリゴマーに限定されるものでない。
【0020】また、本発明の実施例では、重合を行う光
の波長の調整を、光源にフィルター層を取り付けること
で行ったが、それ以外に、フィルター層を基板側に取り
付けてもよい。また、フィルターの代わりに、モノクロ
メータを用いても同様の効果が達成できる。
【0021】
【発明の効果】本発明では、重合開始剤の光吸収波長領
域の少なくとも一部が、液晶材料及び重合性材料の光吸
収波長領域に重ならないように選択した波長を有する光
を照射して重合を行うことで、PDLCの構成材料の劣
化のない高性能の特性を有する液晶光学素子が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高分子分散型液晶を用いた液晶光学素
子の製造法の概略説明図
【図2】本発明の製造法により作製した液晶光学素子の
概略断面図
【図3】液晶光学素子の表示原理を示すもので、電圧を
印加しない場合の説明図
【図4】同電圧を印加した場合の説明図
【図5】本発明の製造法により作製した液晶光学素子の
概略平面図
【図6】実施例1で使用したモノマー材料の光吸収スペ
クトル図
【図7】実施例1で使用したオリゴマー材料の光吸収ス
ペクトル図
【図8】BL035の光吸収スペクトル図
【図9】ZLI4792の光吸収スペクトル図
【図10】紫外線カットフィルターY−43の光透過特
性図
【図11】紫外線カットフィルターL−39の光透過特
性図
【図12】2,4−ジエチルチオキサントンの光吸収ス
ペクトル図
【図13】ベンジルジメチルケタールの光吸収スペクト
ル図
【図14】紫外線透過フィルターUV−29の光透過特
性図
【符号の説明】
1 透明電極 2 上側基板 3 下側基板 4 スペーサ兼シール樹脂 5 溶解物 6 フィルター層 7 光源 8 重合を行う光 9 液晶 10 高分子マトリクス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶材料と重合性材料及び重合開始剤を
    含む組成物に光を照射して製造した高分子分散型液晶を
    用いた液晶光学素子において、前記重合開始剤の光吸収
    波長領域の少なくとも一部が、前記液晶材料及び重合性
    材料の光吸収波長領域に重ならないことを特徴とする液
    晶光学素子。
  2. 【請求項2】 一対の電極を有する基板間に、液晶材料
    と重合性材料及び重合開始剤から成る組成物を挟持し、
    光照射によって、重合性材料の重合を完了する液晶光学
    素子の製造方法において、液晶材料の光吸収波長領域を
    λA〜λA’、重合性材料の光吸収波長領域をλB〜λ
    B’、重合開始剤の光吸収波長領域をλC〜λC’とし
    た場合、前記組成物にλC〜λC’の領域内の光であっ
    て、かつλA〜λA’及びλB〜λB’の領域外の光を
    照射して重合を行うことを特徴とする液晶光学素子の製
    造法。
JP5115904A 1993-05-18 1993-05-18 液晶光学素子及びその製造法 Pending JPH06331966A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100722228B1 (ko) * 2005-09-29 2007-05-30 대한민국 새우종묘용 육상수조식육성시스템 및 새우종묘용 육상수조식육성방법
JP2007248669A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Sony Corp 液晶表示装置の製造方法

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