(57)【要約】      （修正有）【課題】表示性能の向上した表示装置を提供する。【解決手段】液晶高分子層を有する表示装置であって、前記液晶高分子複合層は、液晶と高分子と界面層とを含み、前記界面層は、前記高分子中で分散する前記液晶を覆う屈折率が１．２以上１．６以下の膜であり、前記液晶は、電界の印加によって電界方向に配向すると光散乱状態となる表示装置。本発明では界面層の屈折率を調整することにより、極めて高い表示能力を有する表示装置を提供することが可能である。【選択図】図１
2018120003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶高分子複合層を有する表示装置であって、
前記液晶高分子複合層は、液晶と高分子と界面層とを含み、
前記界面層は、前記高分子中において分散して存在する前記液晶を覆う膜であり、
前記高分子の屈折率が１．２以上１．６以下であり、
前記液晶は、電界の印加によって電界方向に配向すると光散乱状態となるように形成された、
表示装置。
【請求項２】
前記界面層の屈折率が１．２以上１．６以下である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記界面層が一般式（１）で示される構造部位を有する層である請求項１又は２に記載の表示装置。
【化１】
2018120003.tif 000005
（式（１）中、Ｒ１は水素原子、水酸基、炭素数１から１２の炭化水素基、炭素数１から１２のアルコキシル基、ハロゲン原子を示し、Ｒ２は水素原子、炭素数１から６の炭化水素基を示す。）
【請求項４】
前記前記液晶高分子複合層が架橋性基を有する化合物に由来する構造部位を含む層である請求項１から３のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の架橋性基は、メタアクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基から選ばれる少なくとも一つである請求項１から４のいずれか一に記載の表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の前記液晶高分子複合層の形成用硬化性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。より詳細には、液晶と高分子を互いに分散させた薄膜（液晶層）を有する表示装置に関する。たとえば、高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法に関し、コンピュータディスプレイあるいはビデオプロジェクター等に応用されるものである。
【０００２】
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。
【０００３】
一般に、液晶表示装置は、二つの基板の間に配置された液晶層に電界を形成して液晶分子の配列状態を変更することによって、入射された光の透過度を調節して映像を表示するものであり、そのような液晶表示装置は、透過型液晶表示装置であり、自発発光をしないため、ＬＥＤ等のバックライト（サイドエッジ型、直下型等がある）と共に用いられてもよい。サイドエッジ方式の場合、直下型方式に比べて作製が容易であり、薄型のため軽く、消費電力が低いというメリットがあるものの、直下型では特定の部分の輝度を変化させて表示が可能というメリットがある。
【０００４】
従来から広く用いられている液晶表示素子はツイストネマチック型液晶表示素子（いわゆるＴＮ方式）であり、現在でも主流の液晶表示素子である。この表示素子は、少なくとも１枚の偏光板を必要とし、通常２枚の偏光板を使用する為、入射光の利用効率が低く、表示が暗いという欠点がある。
【０００５】
そこで、最近、偏光板が不要で、液晶と高分子の屈折率の差を利用した高分子分散型液晶（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）の表示素子が開発されている。この高分子分散型液晶表示素子は、液晶と高分子を互いに分散させて、これらを相分離させた表示素子である。その動作原理は、電界の印加又は除去により、両者の屈折率が一致すると、光の透過する透明状態となり、両者の屈折率が相違すると、光の散乱する白濁状態（半透明状態）となるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７６０８９号公報
【特許文献２】特開２０１２−５０９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の高分子分散型液晶表示素子は、液晶の微粒子が高分子中に分散しており、液晶と高分子との屈折率を一致させたとしても、十分な透過状態が得られず、完全な透明状態とならず、表示性能が高くないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、より表示性能の向上した表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、液晶と高分子とを互いに分散させると共に前記液晶及び前記高分子とを相分離させた液晶高分子複合層を形成し、電界の印加により前記液晶を電界方向に配向すると光散乱状態となる表示装置において、前記高分子中で分散する前記液晶を覆う膜である界面層を有し、前記高分子の屈折率が１．２以上１．６以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、液晶と高分子とを互いに分散させると共に前記液晶及び前記高分子とを相分離させた液晶高分子複合層を形成し、電界の印加により前記液晶を電界方向に配向すると光散乱状態となる表示装置において、前記高分子中で分散する前記液晶を覆う膜である界面層を有し、前記界面層の屈折率が１．２以上１．６以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
より表示性能が向上した表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る界面層１０９を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の構造を示す模式図である。かかる模式図を説明する前提として本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法等について説明する。
【００１４】
まず、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層を介してアレイ基板（ａｒｒａｙ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とカラーフィルター基板（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が対面合着された液晶パネルと、その下部に配置されるバックライトユニットとからなる。アレイ基板と呼ばれる第１基板の一面には画素領域が定義されており、各画素領域には薄膜トランジスタが備えられ、各画素領域に設けられた透明画素電極と一対一対応して接続される。液晶層を介して第１基板と対向する第２基板は、上部基板またはカラーフィルター基板と呼ばれるが、その一面には第１基板の薄膜トランジスタＴなどの非表示要素を遮りながら画素電極のみを露出するよう、画素領域Ｐを囲む格子状のブラックマトリクスが設けられる。また、その格子内部に、各画素領域に対応して、順次繰り返し配列されるＲ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）カラーフィルターと、これらを全て覆う透明共通電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ等）が設けられる。
【００１５】
液晶表示装置の駆動方法には、データラインに印加されるデータ電圧の位相によってラインインバージョン（ｌｉｎｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）、カラムインバージョン（ｃｏｌｕｍｎ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）、及びドットインバージョン（ｄｏｔ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）等の方式がある。ラインインバージョン方式は、データラインに印加される映像データの位相を画素行毎に反転させて印加する方式であり、カラムインバージョン方式は、データラインに印加される映像データの位相を画素列毎に反転させて印加する方式であり、ドットインバージョン方式は、データラインに印加される映像データの位相を画素行と画素列毎に反転させて印加する方式である。
【００１６】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルアセンブリ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐａｎｅｌ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）３００、ゲート駆動部（ｇａｔｅｄｒｉｖｅｒ）４００、及びデータ駆動部（ｄａｔａ  ｄｒｉｖｅｒ）５００を含む。信号線（ＧＬ、ＤＬ、ＳＬ）は、ゲート信号（“走査信号”ともいう）を伝達（ｔｒａｎｓｆｅｒ）する複数のゲート線（ＧＬ）、データ電圧を伝達する複数のデータ線（ＤＬ）、及び共通電圧など一定の電圧を伝達する共通電圧線（ＳＬ）を含む。ゲート線（ＧＬ）及び共通電圧線（ＳＬ）はそれぞれほぼ行方向に延び、互いにほぼ平行に配置してもよく、データ線（ＤＬ）はほぼ列方向に延び、互いにほぼ平行に配置してもよい。各画素（ＰＸ）は第１副画素（ＰＸａ）及び第２副画素（ＰＸｂ）を含む。第１副画素（ＰＸａ）は第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）及び第１スイッチング素子（Ｑａ）を含み、第２副画素（ＰＸｂ）は第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）、第２スイッチング素子（Ｑｂ）、第３スイッチング素子（Ｑｃ）、及び第３キャパシタ（Ｃ３）を含む。第１スイッチング素子（Ｑａ）の制御端子はゲート線（ＧＬ）と接続されており、入力端子はデータ線（ＤＬ）と接続されており、出力端子は第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）と接続されている。第２スイッチング素子（Ｑｂ）の制御端子はゲート線（ＧＬ）と接続されており、入力端子はデータ線（ＤＬ）と接続されており、出力端子は第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）と接続されている。第１液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ）及び第２液晶キャパシタ（Ｃｌｃｂ）は、それぞれ二つの電極、例えば、副画素電極と対向電極（図示せず）を有し、誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）として二つの電極間の液晶層（図示せず）を有する。
【００１７】
データ駆動部５００は、液晶表示パネルアセンブリ３００のデータ線（ＤＬ）と接続されて、データ電圧（Ｖｄ）をデータ線（ＤＬ）に印加する。ゲート駆動部４００は、液晶表示パネルアセンブリ３００のゲート線（ＧＬ）と接続されて、第１及び第２スイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ）をターンオンさせるゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とターンオフさせるゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）との組み合わせからなるゲート信号（Ｖｇ）をゲート線（ＧＬ）に印加する。
【００１８】
上記の駆動回路によって電圧が印加される液晶表示素子を、図１を用いて説明する。本開示では、液晶素子は、高分子分散型液晶表示素子である。高分子分散型液晶表示素子は、液晶高分子複合層を二枚の透明基板の間に挟持したものであり、二枚の透明基板の内側面には透明電極が夫々形成されている。液晶高分子複合層は、液晶の微粒子が高分子中に分散したものであり、液晶と高分子とが相分離した状態にある。
【００１９】
液晶は、正の誘電異方性を有し、電界が印加されると、電界方向に揃う。液晶は、電界が印加されないときには、無秩序に配向しているために屈折率が常光屈折率（１．５程度）と異常光屈折率（１．７程度）の平均である１．６程度である。高分子は、無秩序に配向した状態で硬化しているために、その屈折率は１．５〜１．４程度である。図中において、矢印は配向方向が無秩序であることを示す。
【００２０】
このように、液晶と高分子との界面には、０．１〜０．２程度の屈折率の差があるため、電界無印加時においては、液晶高分子複合層に入射した光は散乱状態となり、素子は白濁状態（半透明状態）となる。但し、入射した光の全てが散乱するではなく、液晶分子の配向方向に対して平行方向の偏光が散乱する。
【００２１】
また、透明電極の間に電源を接続し、液晶高分子複合層に電界を印加した時には、液晶は電界方向に揃うため、電界方向において、その屈折率は１．５程度となり、高分子の屈折率に一致又は近似する。
【００２２】
この為、電界印加時においては、電界方向から高分子液晶混合層に入射した光は散乱せず通過し、素子は透明状態となる。
【００２３】
本発明に係る高分子分散型液晶では、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であってもよいが、液晶と高分子との境目に、界面層１０９を有することが必要である。
【００２４】
ここで、分散層（液晶を含む高分子層）は二枚の基板の間に挟まれて設けられていてもよい。ここで、二枚の基板の内側面に透明電極を有してもよく、一枚の基板上に形成されて該一枚の基板の表面に透明電極を有してもよく、また、分散層の上面に透明電極を形成してもよい。また、２枚の基板は、ＩＺＯ基板やＩＴＯ基板等の、公知の基板一般を使用することができ、その性質、種類に限定はない。
【００２５】
また、液晶は正の誘電異方性を有し、液晶及び高分子は電界の無印加時には基板と平行方向に配向するか、或いは、負の誘電異方性を有し、液晶及び高分子は電界の無印加時には基板と垂直方向に配向するものとすることができる。
【００２６】
また、二枚の基板の少なくとも一方の内側面には、液晶及び液晶相の高分子又は重合して高分子となる高分子を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施されるか、液晶及び液晶相の高分子又は重合して高分子となる高分子を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されることが望ましい。更に、二枚の基板のうちの一方には、液晶及び液晶相の高分子又は重合して高分子となる高分子を当該基板と平行方向に配向させる配向処理が施され、二枚の基板のうちの他方には、液晶及び液晶相の高分子又は高分子を構成する高分子を当該基板と垂直方向に配向させる配向処理が施されてもよく、配向処理として配向膜が形成されてもよい。なお、本発明において配向膜は必須の構成ではない。
【００２７】
ここで、二枚の基板のうちの一方は、内側面に反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。また、一枚の基板は、反射層を兼ねた電極を有するか、または、反射層が付加されても良い。
【００２８】
高分子層は架橋性基を有する構成部位を含む重合体で形成されるのが好ましく、光で架橋し硬化膜とすることがより好ましい。より好ましい物質の例としては、架橋性基を有する構成部位を含む重合体と感光剤を含む硬化性樹脂組成物が最も好ましい。
高分子は、ビフェニル側鎖を含有する高分子、紫外線硬化型高分子、熱硬化型高分子、熱可塑型高分子、高分子液晶とすることができ、また、高分子は、液晶との共溶媒を有し、相溶した状態で液晶相をとるものとすることができる。更に、高分子は重合部と芳香環部を有する高分子を少なくとも二種類以上重合してなるものとしてもよい。
【００２９】
また、高分子の少なくとも一種類は、芳香環部あるいは芳香環部に付随する側鎖上にフッ素原子を含有しているか、芳香環部にナフタレン、フェニルあるいはビフェニルおよびこれらの誘導体を含んでいるものとすることができ、高分子が紫外線により重合して硬化するものとすることができる。更に、液晶高分子複合層と反射層との間に位相差板を配置し、この位相差板の光軸は、液晶高分子複合層の配向方向と４５度の角度を成し、更に、この位相差板として、四分の一波長板を用いても良い。この位相差板の表面には透明電極が蒸着されていても良い。反射層は位相差板の表面に蒸着されていても良い。
【００３０】
液晶高分子複合層における液晶及び高分子の配向方向が互いに直交するように二枚の高分子分散型液晶表示素子を重ね合わせても良く、また、高分子の配向方向は、基板の法線と入射光の光軸を含む面に直交する方向であることが望ましい。更に、基板の背面に偏光板及び反射板を配置し、或いは、基板の背面に位相補正板、減光板及び反射板を配置するようにしても良い。
【００３１】
ここで、高分子は、最もよく光散乱する粒径０．１〜１０μmとなる条件で相分離する速度を調整してもよい。
【００３２】
ここで、高分子層は、架橋性基を有する重合体を含む硬化性組成物から形成されることがこのましい。架橋性基を有する重合体の架橋性基は、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基から選ばれる少なくとも一つである。
【００３３】
このような架橋性基を有する重合体としては、エポキシ基を有する構成単位を有する重合体、（メタ）アクリロイル基を有する構成単位を有する重合体等が挙げられる。これらの具体例としては、特開２００１−３０２７１２号公報、特開２００５−１８９３９９号公報、特開２００６−７７２３１号公報、特開２０１３−１４０２２９号公報等に記載の重合体を用いることができる。
【００３４】
また、このような架橋性基を有する重合体を含む硬化性樹脂組成物としても、重合開始剤、多官能アクリレート、多官能エポキシ化合物等をさらに含むことができ、これらの硬化性樹脂組成物としては、特開２００１−３０２７１２号公報、特開２００５−１８９３９９号公報、特開２００６−７７２３１号公報、特開２０１３−１４０２２９号公報、特開２０１２−８８４５７号公報等に記載の重合体を用いることができる。
【００３５】
液晶高分子の界面層１０９の屈折率Ｘは、液晶高分子の短軸側１．４程度、長軸側１．６程度という屈折率ｎに依拠して最適化可能であることがわかった。そして、液晶分子が電圧によって配向された時点での屈折率との関係が表示性能に大きな影響を与えること等から、Ｘは１．４付近が望ましい。本発明者らは、液晶分子端軸側の屈折率をｎ、界面層１０９の屈折率をＸとして、Ｘがｎ≦Ｘ≦ｎ＋０．２を満たすときに、表示性能が向上することを発見した。上記ｎとしては、１．４程度であり、したがって、Ｘは１．４〜１．６程度である。Xはｎの関数である。
【００３６】
界面層１０９を構成する物質としては、下記式（１）で示される構成部位を有する重合体が好ましい。式（１）で示される構成単位を与える単量体としては、不飽和芳香族化合物が好ましく、具体的にはスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メトキシスチレン、α−メチル−ｐ−ヒドロキシスチレン等が挙げられる。このような不飽和芳香族化合物由来の構成部位を含むことで、液晶化合物を包摂するカプセルの界面層の強度を向上させ、さらに界面層の屈折率を液晶の界面層に近づけることができるので好適に使用できる。このような構成単位は、界面層を構成する重合体中、１から８０質量部、さらに好ましくは５から６０質量部含むことが好ましい。
【化１】
2018120003.tif 000003
（式（１）中、Ｒ１は水素原子、水酸基、炭素数１から１２の炭化水素基、炭素数１から１２のアルコキシル基、ハロゲン原子を示し、Ｒ２は水素原子、炭素数１から６の炭化水素基を示す。）
【００３７】
また、界面層１０９を構成する重合体のその他の構成単位を与えるその他の成分としては、例えば（メタ）アクリル酸鎖状アルキルエステル、（メタ）アクリル酸環状アルキルエステル、（メタ）アクリル酸アリールエステル、不飽和ジカルボン酸ジエステル、ビシクロ不飽和化合物、マレイミド化合物、不飽和芳香族化合物及び共役ジエン化合物、並びにテトラヒドロフラン骨格、フラン骨格、テトラヒドロピラン骨格、ピラン骨格又は下記式（２）で表される骨格を有する不飽和化合物、その他の不飽和化合物等に由来の構造単位が挙げられる。
【化２】
2018120003.tif 000004
【００３８】
上記式（２）中、ＲＭは、水素原子又はメチル基である。ｓは、１〜１０の整数である。上記（メタ）アクリル酸鎖状アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸ｎ−ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ｎ−ステアリル等のアクリル酸鎖状アルキルエステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ｎ−ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ｎ−ステアリル等のメタクリル酸鎖状アルキルエステル等が挙げられる。
【００３９】
上記（メタ）アクリル酸環状アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸２−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−８−イル、アクリル酸トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−８−イルオキシエチル、アクリル酸イソボロニル等のアクリル酸環状アルキルエステルが挙げられ、また、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−８−イル、メタクリル酸トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−８−イルオキシエチル、メタクリル酸イソボロニル等のメタクリル酸環状アルキルエステル等が挙げられる。
【００４０】
上記（メタ）アクリル酸アリールエステルとしては、例えばアクリル酸フェニル。アクリル酸ベンジル等のアクリル酸アリールエステルが挙げられ、また、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸アリールエステル等が挙げられる。
【００４１】
上記不飽和ジカルボン酸ジエステルとしては、例えばマレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等が挙げられる。
【００４２】
上記ビシクロ不飽和化合物としては、例えばビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−エチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−メトキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−エトキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジメトキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジエトキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−ｔ−ブトキシカルボニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−フェノキシカルボニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジ（ｔ−ブトキシカルボニル）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジ（シクロヘキシルオキシカルボニル）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−（２’−ヒドロキシエチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジヒドロキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジ（ヒドロキシメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５，６−ジ（２’−ヒドロキシエチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−ヒドロキシ−５−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−ヒドロキシ−５−エチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５−ヒドロキシメチル−５−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン等が挙げられる。
【００４３】
上記マレイミド化合物としては、例えばＮ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−ベンジルマレイミド、Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル）マレイミド、Ｎ−（４−ヒドロキシベンジル）マレイミド、Ｎ−スクシンイミジル−３−マレイミドベンゾエート、Ｎ−スクシンイミジル−４−マレイミドブチレート、Ｎ−スクシンイミジル−６−マレイミドカプロエート、Ｎ−スクシンイミジル−３−マレイミドプロピオネート、Ｎ−（９−アクリジニル）マレイミド等が挙げられる。
【００４４】
上記共役ジエン化合物としては、例えば１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン等が挙げられる。
【００４５】
上記テトラヒドロフラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば２−メタクリロイルオキシ−プロピオン酸テトラヒドロフルフリルエステル、３−（メタ）アクリロイルオキシテトラヒドロフラン−２−オン、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフリル等が挙げられる。
【００４６】
上記フラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば２−メチル−５−（３−フリル）−１−ペンテン−３−オン、（メタ）アクリル酸フルフリル、１−フラン−２−ブチル−３−エン−２−オン、１−フラン−２−ブチル−３−メトキシ−３−エン−２−オン、６−（２−フリル）−２−メチル−１−ヘキセン−３−オン、６−フラン−２−イル−ヘキシ−１−エン−３−オン、アクリル酸−２−フラン−２−イル−１−メチル−エチルエステル、６−（２−フリル）−６−メチル−１−ヘプテン−３−オン等が挙げられる。
【００４７】
上記テトラヒドロピラン骨格を含有する不飽和化合物としては、例えば（テトラヒドロピラン−２−イル）メチルメタクリレート、２，６−ジメチル−８−（テトラヒドロピラン−２−イルオキシ）−オクト−１−エン−３−オン、２−メタクリル酸テトラヒドロピラン−２−イルエステル、１−（テトラヒドロピラン−２−オキシ）−ブチル−３−エン−２−オン等が挙げられる。
【００４８】
上記ピラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば４−（１，４−ジオキサ−５−オキソ−６−ヘプテニル）−６−メチル−２−ピラン、４−（１，５−ジオキサ−６−オキソ−７−オクテニル）−６−メチル−２−ピラン等が挙げられる。
【００４９】
上記その他の不飽和化合物としては、例えば（メタ）アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、（メタ）アクリルアミド、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００５０】
このような液晶高分子複合層の界面層は、乳化重合によって製造できる、液晶化合物と界面層を形成する単量体を油層（有機溶剤）に溶解させ、その油層を水層に乳化させる。ついで、重合開始剤を有機溶剤に溶解させた溶液を水層に乳化させ、単量体、液晶化合物を含む油層と混合させる。加熱により重合を開始し、重合体が界面層を形成する。
【００５１】
このような乳化重合によって、液晶化合物を包摂したカプセル状の液晶高分子複合層を形成できる。
【００５２】
このような乳化重合は、例えば、特許５６７３９８７号公報に記載の方法で行うことができる。また、液晶化合物は、液晶表示モードに好適な液晶化合物を適宜選択し、用いることができる。
【００５３】
本発明では、液晶高分子の界面層１０９の屈折率Ｘは、液晶高分子の短軸側１．４程度、長軸側１．６程度という屈折率ｎに依拠して最適化することにより、極めて高い表示能力を有する表示装置を提供することが可能である。本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【実施例】
【００５４】
（実施例１）
液晶高分子複合層の合成例
容量７リットルのセパラブルフラスコに、水１５０質量部およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２質量部を仕込み、セパラブルフラスコの内部を十分に窒素置換した。
【００５５】
一方、別の容器に、水６０質量部、乳化剤としてエーテルサルフェート型乳化剤（商品名「アデカリアソープＳＲ１０２５」、（株）ＡＤＥＫＡ製）を固形分換算で０．８質量部、液晶化合物としてネマチック液晶化合物を１０質量部、ならびに単量体としてスチレン２０質量部、メタクリル酸シクロヘキシル（ＣＨＭＡ）アクリロニトリル（ＡＮ）８質量部、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）５質量部、アクリル酸２−エチルヘキシル（ＥＨＡ）４０質量部およびアクリル酸（ＡＡ）５質量部を加え、十分に攪拌して上記単量体の混合物を含有する単量体乳化液を調製した。
【００５６】
上記セパラブルフラスコ内部の昇温を開始し、内部の温度が６０℃に到達した時点で、重合開始剤として過硫酸アンモニウム０．５質量部を加えた。そして、セパラブルフラスコの内部の温度が７０℃に到達した時点で、上記で調製した単量体乳化液の添加を開始し、セパラブルフラスコの内部の温度を７０℃に維持したまま単量体乳化液を３時間かけてゆっくりと添加した。その後、セパラブルフラスコの内部の温度を８５℃に昇温し、この温度を３時間維持して重合反応を行った。３時間後、セパラブルフラスコを冷却して反応を停止した後、アンモニウム水を加えてｐＨを７．６に調整することにより、液晶高分子複合層重合体からなる粒子を３０質量％含有する水系分散体を得た。
【００５７】
本発明の第１の実施例に係る高分子分散型液晶表示素子を図１に示す。同図に示すように二枚の透明な基板１０１、基板１０８の間には液晶高分子複合層が挾持され、この液晶高分子複合層は、液晶１０４の粒子が高分子１０５中に分散して相分離した状態となっている。高分子１０５としては、液晶相の状態において液晶１０４と相溶して、その後、硬化する際に、液晶１０４と相分離するものが使用される。液晶１０４としては、電界方向と平行方向に配向する正の誘電異方性を有するものが使用される。二枚の基板１０１，１０８は、内側面にそれぞれ透明電極１０２，１０７を有しており、更に、その上にはそれぞれ配向膜１０３，１０６が形成されている。分散する液晶は球形であり、液晶１０４と高分子１０５との界面には、界面層１０９が形成される。
【００５８】
配向膜１０３，１０６は、二枚の基板１０１，１０８の間に相溶して封入された液晶１０４及び液晶相の高分子１０５を、当該基板１０１，１０８と平行な方向に配向させる配向処理が施されている。高分子１０５は、配向する際は液晶相であるが、その後、硬化される為、その配向状態が保たれたまま固定されている。この為、高分子１０５は、その後、電界が印加されても、配向方向が電界方向に揃うことはない。また、液晶１０４は、配向状態が固定されていない為、電界を印加すると電界方向に揃うことになる。
【００５９】
従って、電界を印加していない場合には、高分子１０５と液晶１０４の配向方向は、基板１０１，１０８に対して平行方向に一致する状態となり、この状態において、両者の屈折率を一致させることにより、上記素子は透明状態となる。
【００６０】
また、透明電極１０２，１０７の間に電源を接続して、液晶高分子複合層に電界を印加すると、液晶１０４の配向方向が電界方向に揃うため、電界方向において、液晶１０４と高分子１０５と界面で屈折率の不一致により光散乱状態となり、素子は白濁状態となる。
【００６１】
尚、高分子１０５としては、液晶相の高分子を二枚の基板１０１，１０８の間に封入した後、この液晶相の高分子を重合したものでも良い。また、本実施例の液晶高分子複合層では、高分子１０５の粒子が液晶１０４中に分散しているが、これと逆に、液晶１０４の粒子が高分子１０５中に分散するようにしても良い。
【００６２】
次に、上記高分子分散型液晶表示素子の作製法について説明する。
【００６３】
先ず、二枚の透明な基板１０１，１０８の表面に、透明電極１０２，１０７を蒸着法により形成した。これら二枚の基板１０１，１０８の透明電極１０２，１０７を向かい合わせて間隙が１０μｍになるように固定した。この間隙中に高分子と、液晶高分子複合層の合成例で重合した界面層１０９を有する液晶を相溶して重合体粒子を封入した。引続き、高分子と液晶の混合物を徐冷し、室温にて紫外線を照射して高分子を重合して硬化させると共に液晶１０４と高分子１０５として相分離させた。
【００６４】
配向膜を設ける実施例では、二枚の透明な基板１０１，１０８の表面に、透明電極１０２，１０７を蒸着法により形成した。更に、透明電極１０２，１０７の表面に配向剤として、ＡＬ６０１０１（ジェイエスアール（株）製）をスピンコートして配向膜１０３，１０６とした。その後、配向膜１０３，１０６の形成された二枚の基板１０１，１０８を焼成した。
【００６５】
これら二枚の基板１０１，１０８を向かい合わせて間隙が８μｍになるように固定した。以下、この隙間をセル厚と呼ぶ。この間隙中に高分子１０５と、液晶高分子複合層の合成例で重合した界面層１０９を有する液晶を相溶して混合したものを封入した。ここでは、高分子１０５としては透過率の高い透明樹脂層を形成できる材料が好ましく、具体的は架橋性基を有するアクリル樹脂、（また）アクリロイル基を１個以上有する多感能アクリレート、光ラジカル重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物であることが好ましい。
【００６６】
このような高分子１０５を形成する硬化性樹脂組成物としては、特開２０１３−１４０２２９号公報、特開２０１３−１６４４７１号公報、特開２００５−２２７５２５号公報、特開２０１２−６８４１７号公報等に記載の硬化性樹脂組成物を用いることができる。以下に硬化性樹脂組成物の調製例を示す。
【００６７】
硬化性樹脂組成物の調製例
［［Ａ］化合物の合成］
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）７質量部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル２００質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸１６質量部、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−８−イルメタクリレート１６質量部、メチルメタクリレート３８質量部、スチレン１０質量部、メタクリル酸グリシジル２０質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を７０℃に上昇し、この温度を４時間保持して重合することにより、［Ａ］化合物として、アルカリ可溶性樹脂である共重合体（Ａ−１）を含有する溶液を得た（固形分濃度＝３４．４質量％、Ｍｗ＝８，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）。なお、固形分濃度は共重合体溶液の全質量に占める共重合体質量の割合を意味する。
【００６８】
［硬化性樹脂組成物の調製］
得られた共重合体（Ａ−１）１００質量部に対し、［Ｂ］重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを１００質量部、重合開始剤としてオキシムエステル系開始剤であるイルガキュアＯＸＥ０１（ＢＡＳＦ社製）を１０質量部、および接着助剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５質量部、界面活性剤（ＦＴＸ−２１８、ネオス社）０．５質量部、保存安定剤として４−メトキシフェノール０．５質量部を混合し、固形分濃度が３０質量％となるように、それぞれプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えた後、孔径０．５μｍのミリポアフィルタでろ過することにより、調製した。
【００６９】
液晶としては特に限定されず、各液晶表示モードにおいて、それぞれの液晶パネル製造時に用いられる液晶化合物を用いることができる。引続き、高分子１０５は、室温にて紫外線を照射して硬化させることで形成できる。
【００７０】
このようにして製造された表示素子の動作原理について説明する。
【００７１】
図１に示す液晶１０４、高分子１０５は、同様の屈折率異方性を示し、配向方向と平行方向における屈折率は１．４程度であり、配向方向と垂直方向の屈折率は１．６程度である（短軸側１．４程度、長軸側１．６程度である）。
【００７２】
従って、基板１０１，１０８と垂直方向な方向における液晶１０４と高分子１０５の屈折率が略一致し、界面層１０９の屈折率とも一致した。従って、この時この素子は、ほとんど透明な状態となり、透過率は９０％となった。
【００７３】
一方、電極１０２，１０７との間に電源を接続して、高分子液晶複合層に電界を印加すると、高分子１０５の配向方向はそのままであるのに対し、液晶１０４だけが電界方向、つまり、基板１０１，１０８に対して垂直な方向に配向する。このため、基板１０１，１０８と垂直な電界方向において、高分子１０５の屈折率は１．６程度のままであり、界面層１０９の屈折率も変化しないのに対して、液晶１０４の屈折率は短軸側に配向し、１．４程度となる。
【００７４】
従って、電界方向における高分子１０５と液晶１０４での屈折率の差が拡大し、基板１０１，１０８と垂直な方向から入射した光は、高分子１０５から界面層１０９及び液晶層１０４へと入射する過程で複屈折を経て散乱することになる。この為、この時この素子は、電界方向において、白濁する。本発明では、この際に界面層１０９で複屈折が生じるために、コントラストが向上し、表示性能が向上する。
【００７５】
尚、上記実施例においては、配向膜１０３，１０６としてポリイミドを使用していたが、本発明は、これに限るものではなく、液晶１０４及び液晶相の高分子１０５、つまり、物理的な意味での液晶を配向させる力のある配向膜を広く使用することができる。なお、さらに配向処理を行う場合、配向膜を利用するものに限られない。また、物理的な意味での液晶を配向できる磁気的、電気的処理等を用いてもよい。
【００７６】
本発明では界面層１０９の屈折率を調整することにより、極めて高い表示能力を有する表示装置を提供することが可能である。本発明は以上の実施例のみならず、コンピュータディスプレイ、調光素子、ライトバルブ、調光ミラーなどに応用が可能である。
【００７７】
（実施例２）
本実施例は、高分子として［硬化性樹脂組成物の調製］で調整した硬化性樹脂組成物から得られる硬化膜を、また、配向膜として光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて光配向膜を形成する。
【００７８】
光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤として、国際公開（ＷＯ）２００９／０２５３８６号に記載の液晶配向剤配向剤を用いた例である。その素子の基本的構造は、図１に示す実施例１と同様である。
【００７９】
この高分子分散型液晶素子の製作法について説明する。先ず、二枚の基板に国際公開（ＷＯ）２００９／０２５３８６号の実施例６に記載の液晶配向剤配向剤の溶液をスピンコートして配向膜とし、更に、焼成した。次に、液晶と高分子を混合し、この混合物を二枚の基板間に封入した。高分子としてはアクリル系硬化膜、液晶としてはネマチック液晶を使用した。引続き、高分子及び液晶の混合物を冷却することにより、これらを配向させ、高分子を硬化すると共に液晶と高分子を相分離させた。
【００８０】
尚、上記実施例では、配向膜として光配向膜を使用したが、先に示したポリイミドなど、液晶を配向させる力のあるものを広く使用することができる。また、液晶としては、コントラストを向上させるためには、屈折率異方性Δｎのできるだけ大きいものがよく、さらに液晶の異常光屈折率が高分子の屈折率に近いものがよい。
【００８１】
更に、スイッチング素子を組み合わせても同様の効果が得られる。また、以上の実施例では二枚の基板を用いたが、一枚の基板上に液晶高分子複合層を形成することもできる。また、配向膜は二枚の基板の双方に形成する必要はなく、一方の基板だけでも有効である。更に、配向処理としては、配向膜によるものに限らず基板をこするだけでない。また、物理的な意味での液晶を配向させる電気的、磁気的手段を使用することが出来る。
【００８２】
尚、配向膜としては上記実施例で使用したポリイミドに限らず、ポリビニルアルコールなど、液晶を配向させることができるものを広く使用できる。また、配向処理は一方の基板のみでも有効である。二枚の基板表面を配向処理する場合には、互いの配向処理方向についてはカイラル成分の含量と関係するのでその都度最適化することが望ましい。
【００８３】
（実施例３）
本実施例は、実施例２において反射型とした場合についての例を示す。基本的構成は、図１に示す実施例２と同様である。ただ、実施例２において一方の基板１０８上の電極１０７として透明導電材料に代えて、銀、アルミニウム等の金属材料を使用するものである。従って、素子に入射した光は、反射層である電極３０７で反射するため、高分子液晶複合層を往復して通過することになる。
【００８４】
本実施例では、一方の電極３０７が反射層を兼ねる為、実施例２と同じセル厚とした場合、散乱時の透過率（反射率）を減少させることが可能である。また高コントラストを得ることが可能である。
【００８５】
本実施例の変形例として、電極３０７を反射層とするのではなく、電極３０７とは別の層として反射層を設けてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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