(57)【要約】【課題】単純マトッリクス駆動にも適したシャープネスの優れたＰＬＣＣモードの液晶表示素子を提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に、ネマチック液晶が高分子マトリックス中お互いに連続相として分散され、電圧の印加に応じて液晶の屈折率が変化して、液晶と高分子マトリックスの屈折率がほぼ一致して光が透過する状態と、それらの屈折率が一致せず光が散乱する状態とを呈するようにされた（高分子／液晶）複合体を挟持した液晶表示素子において、高分子マトリックスとして、ビニルエーテルアクリレートと他のモノマーとの共重合体を用いる。ネマチック液晶、ビニルエーテルアクリレートと他のモノマー（好ましくはアクリレート）を含有する組成物を均一に溶解した状態で、少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に保持して光露光することによって製造できる。【選択図】　　　　図１
2004138867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に、ネマチック液晶が高分子マトリックス中におたがいに連続相として分散され、電圧の印加に応じて液晶の屈折率が変化して、液晶と高分子マトリックスの屈折率がほぼ一致して光が透過する状態と、液晶と高分子マトリックスの屈折率が一致せず光が散乱する状態とを呈するようにされた（高分子／液晶）複合体を挟持してなる液晶表示素子において、用いられる高分子マトリックスがビニルエーテルアクリレートとモノマーとの共重合体であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
ビニルエーテルアクリレートが分子の一方の末端に１個以上の下記の式（Ａ）のビニルアルコキシ基（Ａ）を有し、他方の末端に１個以上の下記の式（Ｂ）のアクリル基（Ｂ）を有する化合物であることを特徴とする請求項１の液晶表示素子。
【化１】
2004138867.tif 000011
【化２】
2004138867.tif 000012
【請求項３】
ビニルエーテルアクリレートが下記の一般式（Ｃ）の化合物であることを特徴とする請求項１または２の液晶表示素子。
【化３】
2004138867.tif 000013
〔式（Ｃ）中、Ｒ１は、炭素数２から２０の２価の基であり、末端が炭素原子であるが、末端でない部分に酸素原子および／またはチッソ原子を含んでいても良い。〕
【請求項４】
他のモノマーが、アクリレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの液晶表示素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの液晶表示素子を製造する方法であって、ネマチック液晶、ビニルエーテルアクリレートならびにビニルエーテルアクリレートと光重合し得るモノマーを含有する組成物を均一に溶解した状態で、少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に保持して光露光する工程を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの技術分野に属し、特に、ＰＬＣＣモードの液晶表示素子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの液晶表示素子が多くの分野に使用されているが、大部分の液晶表示素子はツイステッドネマチック、あるいは、スーパーツイステッドネマチック液晶表示素子のように、光の透過率制御のため偏光板を使用する。偏光板は光の偏光方向をそろえるため、理論的にも入射光の半分を無駄にしている。このため、表示が暗くなる欠点がある。
【０００３】
これに対して、光散乱を動作原理とする液晶光学素子には動的散乱（ＤＳ）、相転移（ＰＣ）及び、（高分子／液晶）複合体（ＰＬＣＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ／Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の３つのモードが知られている。ＤＳモードは水平もしくは垂直配向処理を行なった透明電極付基板に、導電性物質を添加した誘電異方性が負の液晶を封入したものであり、電圧を印加しない透過状態と、しきい値電圧より高い電圧印加により動的散乱を生じさせ、透過率を低下させた状態との二状態を制御するものである。またＰＣモードは、必要に応じて配向処理した透明電極付基板にコレステリック液晶を封入し、電圧印加の有無によりホメオトロビック配列のネマチック相（透過）とフォーカルコニック配列もしくはプレーナ配列のコレステリック相（散乱）の二状態を制御するものである。ＤＳモード、ＰＣモードのいずれも偏光板を使用しないため、広い視角が得られる利点はあるものの、前者は液晶中に導電性物質を添加した電流効果型であるため、消費電力が大きくなり、液晶の信頼性が低下するといった欠点を有している。また、後者においても動作電圧が、電極間距離／液晶のピッチに依存するため、大面積化しようとする場合、高い精度で均一なギャップを必要とするといった困難な問題を有している。
【０００４】
ＰＬＣＣについてはいくつかの提案がなされており、Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　４０　（１）　２２　（１９８２）（非特許文献１）には、液晶を多孔体に含浸させ、電界印加の有無により液晶の屈折率を変化させ、多孔体の屈折率とのマッチングとミスマッチングとを調節することにより、透過と散乱とを制御することが提案されている。この方法は偏光板を用いることなく原理的にＤＳモード、ＰＣモードがもつ欠点を克服することが可能であり有用な方法である。同様の素子はポリビニルアルコールを使ってマイクロカプセル化したネマチック液晶により（特表昭５８−５０１６３１号公報）（特許文献１）、また種々のラテックス取り込み液晶により（特開昭６０−２５２６８７号公報）（特許文献２）、また、エポキシ樹脂中に液晶を分散硬化させる方法（特表昭６１−５０２１２８号公報）（特許文献３）においても作製されている。また、特開昭６３−２７１２３３号公報（特許文献４）には光硬化性ビニル化合物を使用してＰＬＣＣを製造する方法が開示されている。この方法は生産性に優れた方法である。しかしながら、これらＰＬＣＣの共通の欠点はこれら素子を駆動した場合に、印加電圧と透過率の関係において、印加電圧の増加に対していかに鋭く透過率増加するかを示すシャープネスがツイステッドネマチック、あるいは、スーパーツイステッドネマチック液晶表示素子のそれに比べて良くないことである。
【０００５】
液晶表示素子の駆動方法は薄膜トランジスター（ＴＦＴ）法と単純マトリックス法があり、ＴＦＴは各画素に薄膜トランジスターを設けたものであり、高精細の動画表示に適しているが、製造コストが高い欠点を有する。一方、単純マトリックス法は行電極（走査電極）群と列電極（データ電極）群の交差部分を画素とし、行電極を順に選択しながら画素に電圧を時分割して印加する駆動方法であり、駆動回路および素子の製造コストが安価である。
【０００６】
この単純マトリックス法は広く、ツイステッドネマチック、あるいは、スーパーツイステッドネマチック液晶表示素子の駆動に使用されている。また、原理的にはＰＬＣＣの駆動にも適している。さらに、単純マトリックス駆動は数多くの改良がなされており、電圧平均化法、マルチラインアドレッシング法などがその例として挙げられる。電圧平均化法は、例えば、佐々木昭夫編「液晶エレクトロニクスの基礎と応用」（オーム社書店、昭和５４年４月２５日第１版第１刷発行９２ページ）（非特許文献２）に詳しく述べられている。この駆動法では、走査線数をＮ、フレーム周期をＴとしたとき、選択期間にはＴ／Ｎ、非選択期間には（Ｎ−１）Ｔ／Ｎの時間が割り当てられる（後述の図３参照）。すなわち、１フレーム内に、Ｎ本中に１本の選択パルスが存在し、ほかは、ＯＮ電圧選択パルスの１／ｂの波高値をもつバイアス波で構成される印加波形で成り立っている。この方法は液晶が電圧実効値に応答することが前提である。選択画素にＶｏｎの電圧が印加され、非選択画素にＶｏｆｆの電圧が印加され、走査線数がＮ本の場合、
【０００７】
【数１】
2004138867.tif 000003
【０００８】
となり、走査線数Ｎが大きいほどＶｏｎ／Ｖｏｆｆは小さくならざるをえないので、印加電圧の変化に対していかに鋭く透過率が変化するかを示すシャープネスが良くなければならない。すなわち、単純マトリックス駆動においてはシャープネスが悪ければ走査線数を大きくすることができず、従って、高精細な表示ができない。また、本発明者らは先に出願した特願２００２−４２５６０号（特許文献５）に、高分子マトリックスとしてビニルエーテルと他のモノマー（特にアクリレート）の共重合体を提案したが、後述するように、重合生成する高分子マトリックスに２重結合が残存することが認められた。２重結合が残存することはＰＬＣＣ表示素子の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがあるので、２重結合残存量の少ないＰＬＣＣが求められている。
【特許文献１】特表昭５８−５０１６３１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２５２６８７号公報
【特許文献３】特表昭６１−５０２１２８号公報
【特許文献４】特開昭６３−２７１２３３号公報
【特許文献５】特願２００２−４２５６０号
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　４０　（１）　２２　（１９８２）
【非特許文献２】佐々木昭夫編「液晶エレクトロニクスの基礎と応用」（オーム社書店、昭和５４年４月２５日第１版第１刷発行９２ページ）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＰＬＣＣモードの新規な液晶表示素子、特に、単純マトリックス駆動にも適したシャープネスの優れた液晶表示素子とその製造方法を提供することを主な目的とする。また、他の目的は２重結合残存量の少ない液晶表示素子を提供する事にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討を重ねた結果、ＰＬＣＣモードの液晶表示素子において、マトリックスとなる高分子としてビニルエーテルアクリレート、および他のモノマーの共重合体を用いることによって上記の目的が達成されることを見出し、本発明を導き出したものである。
【００１１】
かくして、本発明に従えば、少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に、ネマチック液晶が高分子マトリックス中におたがいに連続相として分散され（すなわち、ネマチック液晶が高分子マトリックス中に分散され、ネマチック液晶および高分子マトリックスの双方が連続相を形成しており）、電圧の印加に応じて液晶の屈折率が変化して、液晶と高分子マトリックスの屈折率がほぼ一致して光が透過する状態と、液晶と高分子マトリックスの屈折率が一致せず光が散乱する状態とを呈するようにされた（高分子／液晶）複合体を挟持してなる液晶表示素子において、用いられる高分子マトリックスがビニルエーテルアクリレートと他のモノマーとの共重合体であることを特徴とする液晶表示素子が提供される。本発明の液晶表示素子の好ましい態様においては、ビニルエーテルアクリレートと共重合する他のモノマーはアクリレートである。また、ビニルエーテルアクリレートは、好ましくは、分子の一方の末端に１個以上のビニルアルコキシ基（Ａ）を有し且つ他方の末端に１個以上のアクリル基（Ｂ）を有する化合物である。
【００１２】
【化４】
2004138867.tif 000004
【００１３】
【化５】
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【００１４】
本発明の液晶表示素子の特に好ましい態様においては、ビニルエーテルアクリレートは下記一般式（Ｃ）の化合物である。
【００１５】
【化６】
2004138867.tif 000006
【００１６】
式（Ｃ）中、Ｒ１は炭素数２から２０の２価の基であり、末端が炭素原子であるが、末端でない部分に酸素原子および／またはチッソ原子を含んでも良い。
なお、上記のように、本明細書において示す化学構造式においては、慣用的な表現法に従い、炭素原子や水素原子を省略していることもある。
【００１７】
本発明に従えば、上記のごとき液晶表示素子を製造する方法であって、ネマチック液晶、ビニルエーテルアクリレートならびに該ビニルエーテルアクリレートと光重合し得るモノマーを含有する組成物を均一に溶解した状態で、少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に保持して光露光する工程を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法が提供される。本発明の液晶表示素子の製造方法における好ましい態様においては、光露光は紫外線照射または電子線照射によるものであり、また、組成物に光硬化開始剤が含有されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を液晶表示素子の基本構成と製造方法に沿って具体的に説明する。
図１は液晶表示素子の基本構成を示す模式図であり、ここでは断面模式図が示されている。この図において、１および２は基板、３および４は電極、５はＰＬＣＣ、６および７はシール材（スペーサー）を示す。
【００１９】
本発明の液晶表示素子において、基板１および２は少なくとも一方が透明であり、その材質としては硝子、硬質硝子やポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホンなどの高分子フィルムを用いることができる。基板１および２の向かい合う面には電極３および４が形成されており、電極が透明な場合にはその材質はＩＴＯと称されるインジウムチンオキサイドが好ましい。素子を反射型で用いる場合、電極の材質はアルミニウム、チタンなどの金属が好ましい。
【００２０】
本発明の液晶表示素子の特徴は、上記のごとき電極付基板間に挟持されるＰＬＣＣ５として、ネマチック液晶が高分子マトリックス中におたがいが連続相として分散され電圧の印加に応じて光が透過する状態と光が散乱する状態とを呈する（高分子／液晶）複合体であって、ビニルエーテルアクリレートと他のモノマーの共重合体を高分子マトリックスとするものを用いることにある。このようにＰＬＣＣにおける高分子マトリックスとしてビニルエーテルアクリレートと他のモノマーの共重合体を使用することは、これまで提示されることはなかった。例えば、本発明者らによって、特願２００２−４２５６０号にはビニルエ−テルと他のモノマーが記されているが、ビニルエーテルアクリレート化合物ついては何ら述べられていない。
【００２１】
本発明の液晶表示素子を形成するのに使用されるビニルエーテルアクリレートとして好ましいのは、ブタンジオールビニルエーテルアクリレート、シクロヘキサンジメタノールビニルエーテルアクリレート、ジエチレングリコールジビニルエーテルアクリレート、トリエチレングリコービニルエーテルアクリレート、ヘキサンジオールビニルエーテルアクリレート、オクタンジオールビニルエーテルアクリレート、テトラエチレングリコールビニルエーテルアクリレート、ポリオール−Ｅ２００ビニルエーテルアクリレート、ポリ−ＴＨＦ２９０ビニルエーテルアクリレート、トリメチロールプロパンビニルエーテルジアクリレートなどが例示できるが、これらに限られるものではない。
これらの中でも下記の式（Ｉ）で示されるブタンジオールビニルエーテルアクリレート、
【００２２】
【化７】
2004138867.tif 000007
下記の式（ＩＩ）で示されるシクロヘキサンジメタノールビニルエーテルアクリレート、
【００２３】
【化８】
2004138867.tif 000008
下記の式（ＩＩＩ）で示されるヘキサンジオールビニルエーテルアクリレート、
【００２４】
【化９】
2004138867.tif 000009
が特に好ましい。
【００２５】
以上のようなビニルエーテルアクリレートは他のモノマーと共重合して用いる。特に、アクリレートを他のモノマーとすることが共重合性の点から最も好ましい。好ましいアクリレートとしては、例えば、ｎ−ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレ−ト、ｎ−オクチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソオクチルアクリレート、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、テトラフロロプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、５−ヒドロキシペンチルアクリレート、６−ヒドロキシヘキシルアクリレート、７−ヒドロキシヘプチルアクリレート、８−ヒドロキシオクチルアクリレート等のモノアクリレートが例示される。
【００２６】
さらに、アクリレートは、ポリオールアクリレートとして用いることもでき、例えば、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、１，８−オクタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等のジアクリレート；ペンタエリスリトールトリアクリレート、グリセリントリアクリレート等のトリアクリレート；ベンタエリストリトールテトラアクリレート等のテトラアクリレートなどが挙げられる。その他に、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート、フロロアルキルアクリレート、ポリブタジエン骨格を有するポリアクリレート、イソシアヌル酸骨格を有するポリアクリレート、ヒダントイン骨格を有するアクリレートなども使用できる。ウレタンアクリレート、中でも、無黄変タイプのウレタンアクリレートは、基板との密接性向上の点から好ましい。
ビニルエーテルアクリレートと共重合するモノマーとしてアクリレート以外では、ビニルエーテル、ジビニルエーテル、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、スチレンおよびその誘導体などが使用できる。
【００２７】
ビニルエーテルアクリレートとアクリレートの比率は性能に大きく影響し、ビニルエーテルアクリレート６重量部から３０重量部に対してアクリレートを９４重量部から７０重量部、特に、ビニルエーテルアクリレート８重量部から２５重量部に対してアクリレートを９２重量部から７５重量部使用することが好ましい。ビニルエーテルアクリレートの比率が大きすぎれば、液晶表示素子の駆動電圧が高くなりすぎる。また、ビニルエーテルアクリレートの比率が小さすぎれば、素子のシャープネスと散乱性能が良くない。
【００２８】
本発明の液晶表示素子で使用するモノマーは、前述の要件を満たした種々の材料の中から、液晶の屈折率、液晶との溶解性を勘案して選択すればよい。すなわち、得られる高分子マトリックスの屈折率が、使用する液晶物質の常光屈折率（ｎｏ）あるいは異常光屈折率（ｎｅ）のいずれかと一致するように選ばれることが好ましい。また、使用される液晶は、モノマーに均一に溶解し、光露光後の高分子マトリックスとは、溶解しない、もしくは困難なものが必要である。
【００２９】
また、本発明で使用される、ビニルエーテルアクリレートおよび他のモノマーは、硬化速度（重合速度）を速めたいなら、光硬化開始剤（光重合開始剤）を加えるなどしても良く、ラジカル種により光硬化可能なものであれば、外観品位、信頼性にすぐれた表示素子を作製することができる。このような光硬化開始剤（光重合開始剤）としては、ベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン系、アセトフェノン系、チオキサントン系などが例示される。使用可能な具体的な光硬化開始剤（光重合開始剤）としては、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製、商品名：ダロキュア１１７３）、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイギ−社製、商品名：イルガキュア９０７）などが挙げられる。
【００３０】
本発明で使用される液晶（ネマチック液晶）は、その温度範囲、誘電率異方性、複屈折率および粘度などを勘案して、選定される。ネマチック相を示す温度範囲は広ければ広いほど液晶表示素子の作動温度範囲が広いので、有利であるが、下限温度は約−３０℃、また、上限温度は約６０℃以上であることが好ましい。誘電率異方性は大きければ大きいほど駆動電圧が低下して有利であるが、大きすぎればシャープネスおよびヒステリシスが悪化する傾向にあるので、４から２０、さらには、６から１８程度が好ましい。屈折率異方性は小さすぎると電圧オフ時の散乱性能が悪いので、０．１４以上さらには０．１８以上が好ましい。液晶の粘度は高すぎると応答速度が遅い傾向にあるので、２５℃で１２０センチポイズ以下、さらには、６０センチポイズ以下が好ましい。また、既述したように、使用される液晶は、高分子マトリックスを形成するモノマーに均一に溶解し、光露光後の高分子マトリックスとは、溶解しない、もしくは困難なものが必要である。
【００３１】
本発明で用いられる液晶はネマチック液晶から、上記物性を有するものが選ばれるが、なかでもビフェニル系液晶、ターフェニル系液晶、シクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、および含フッ素系液晶などが好ましい。特に、含フッ素系液晶は耐久性の観点から好ましい。液晶は単独で用いても組成物を用いても良いが、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を満たすには組成物を用いた方が有利といえる。
【００３２】
本発明の素子を製造する際、使用する液晶とモノマーの比率は性能に大きく影響し、液晶６５重量部から８５重量部に対してモノマーを３５重量部から１５重量部使用することが好ましい。液晶の比率が大きすぎれば、素子の駆動電圧は小さいけれども、その素子の散乱性能が良くない。また、液晶の比率が少なすぎれば駆動電圧が高く、また、そのシャープネスも良くない。モノマーと液晶は液状ないしは粘糊物として使用されれば良い。
【００３３】
本発明の液晶表示素子は、如上のネマチック液晶、ビニルエーテルアクリレートと光重合し得る他のモノマーを含有する組成物（混合物）を均一に溶解した状態で、少なくとも一方が透明電極を備える一対の電極付基板間に保持して光露光することによって製造される。すなわち、ネマチック液晶、ビニルエーテルアクリレートおよび他のモノマーを含有する組成物は、溶解した均一状態から、基板間に保持されて光露光工程を経ることにより、ビニルエーテルアクリレートおよび他のモノマーとが共重合して硬化し、液晶と高分子マトリックスとが相分離した状態で固定化され、かくして、ネマチック液晶が高分子マトリックス中におたがいが連続相として分散された（高分子／液晶）複合体が基板間に挟持された表示素子が得られる。
【００３４】
ここで言う光露光とは、一般に紫外線照射あるいは、電子線照射を意味する。光露光前は、基板に保持された内容物は均一に溶解しているため無色透明であるが、光露光後は配列していないネマチック液晶と高分子マトリックスによる屈折率散乱のため白濁状態となる。光照度は５ｍＷ／ｃｍ２から１００ｍＷ／ｃｍ２、特に１０ｍＷ／ｃｍ２から７０ｍＷ／ｃｍ２が好ましい。光照度が小さすぎれば駆動電圧が高くなる傾向にあり、また、シャープネスも良くなく、他方、大きすぎれば、素子の耐久性が小さい傾向にある。照射時間は５秒から６００秒、特に、１０秒から５００秒が好ましい。大きすぎても小さすぎても素子の耐久性が小さい傾向にある。重合温度は１０℃から６５℃、特に、２５℃から５５℃が好ましい。低すぎても高すぎても光露光時の作業性が悪い。
【００３５】
このようにして作製された本発明の液晶表示素子は、電圧の印加に応じて、液晶と高分子マトリックスの屈折率がほぼ一致して光が透過する状態と、液晶と高分子マトリックスの屈折率が一致せず光が散乱する（白濁）状態とを呈する。一般的には、電圧を印加することにより、液晶が配列し、硬化物（高分子マトリックス）と屈折率が一致して光透過状態となり、電圧非印加時に散乱（白濁）状態となるが、その逆にすることも可能である。
【００３６】
本発明の液晶表示素子の製造方法は、一方の電極付基板にネマチック液晶とビニルエーテルアクリレートおよび他のモノマーからなる組成物を供給し、さらにその上に他方の電極付基板を重ね合せ、その後、光を照射して硬化させるという簡単な操作により実施できるので、生産性が良い。特に、電極付基板にプラスチック基板を使用することにより、連続プラスチックフィルムを使用した長尺の液晶光学素子が容易に製造できる。
【００３７】
なお、光の透過状態のムラを少なくするためには、基板間隙はある程度一定である方が良い。このため、ガラス粒子、プラスチック粒子、セラミック粒子などの間隙制御用のスペーサーを基板間隙に配置する方が好ましい。具体的には、電極付基板上にネマチック液晶とビニルエーテルアクリレートおよび他のモノマーからなる組成物に基板間隙制御用のスペーサーを含有させて供給するか、組成物を供給前または後にスペーサーを供給して、他方の電極付基板を重ね合わせるようにすれば良い。この場合、重ね合わせた後に加圧し、その後、硬化させることにより、より均一な基板間隙になりやすい。
【００３８】
基板間隙は、最終的に得られる表示素子において、５マイクロメーターから５０マイクロメーター、特に、７マイクロメーターから４０マイクロメーターが好ましい。小さすぎればその素子の散乱性能が良くない。また、大きすぎれば駆動電圧が高くなる傾向にある。
大型の液晶光学素子の場合には、基板がプラスチックや薄いガラスの場合にさらに保護のためにプラスチックやガラスなどの保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せガラス、線入ガラスなどにしても良いなど種々の応用が可能である。
【００３９】
本発明の素子は、表示用素子、とりわけ従来の液晶表示素子が困難であった、大面積表示素子、湾曲状での表示素子などに利用できる。また、液晶表示素子の観察者側の裏側に透明プラスチック板あるいはガラス板を密着して設置し、エッジライトによって照明しても良い。また、本発明では、一方の電極を鏡面反射電極として鏡として使用しても良く、この場合には裏側の基板は不透明なガラス、プラスチック、セラミック、金属製としても良い。さらに、ＰＬＣＣ型の液晶表示素子である本発明の素子は、他のディスプレイであるＴＮ液晶表示素子、エレクトロクロミック表示素子、エレクトロルミネッセンス表示素子などと積層して使用してもよ良く、種々の応用が可能である。
【００４０】
本発明の液晶表示素子は、シャープネス（すなわち、電圧変化に対する透過率変化の急峻性）がきわめて良好であり、単純マトリックス駆動にも適したＰＬＣＣモードの液晶表示素子である。
また、最近、エッジライト照明光として赤緑青のＬＥＤを順次点灯して、ＰＬＣＣをカラー表示する試みがＮＴＴの中平篤らによって提案（２００１年日本液晶討論会講演予稿集、５１５ページ）されている。本発明の液晶表示素子はシャープネスに優れているためこのような用途にも好適である。本発明の液晶表示素子は以下に記すような単純マトリックス駆動に適していることは言うまでもないが、その駆動電圧が１０Ｖ以下と低いので、ＴＦＴ駆動にも適している。
【００４１】
次に、図２を参照して、本発明の液晶表示素子を単純マトリックス駆動する例について説明する。既述したように単純マトリックス駆動法は行電極（走査電極）群と列電極（データ電極）群の交差部分を画素とし電圧を印加するディスプレイの駆動方法である。すなわち、図２において、行は走査電極、列はデータ電極の一部を示しており、単純マトリックス駆動される液晶表示素子の画素構成は、走査電極Ｒ１〜Ｒｍとデータ電極Ｃ１〜Ｃｎのｍ×ｎのマトッリクスで表すことができる。走査電極Ｒａとデータ電極Ｃｂ（ａ、ｂはａ≦ｍ、ｂ≦ｎを満たす自然数）との交差部分の画素をＰａ−ｂとする。また、これらの電極群はそれぞれ走査駆動ＩＣ（走査駆動部）１０、データ駆動ＩＣ（信号駆動部）１１の出力端子に接続されており、これらの駆動ＩＣ１０、１１から各電極に電圧を印加する。
【００４２】
詳述すると、単純マトリックス駆動される液晶表示素子においては、走査駆動部の出力端子に接続された走査電極群と、データ駆動部の出力端子に接続されたデータ電極群によりマトリックス状に画素が構成され、走査電極とデータ電極の間に液晶が配置されている。そして、走査駆動部が走査電極に、データ駆動部がデータ電極にそれぞれ電圧を印加し、それらの電圧の差を液晶複合組成物に印加する。走査電極を走査選択電極に選び、その他の走査電極を走査非選択電極に選び、走査選択電極に書き込みのための走査選択信号を印加し、同時に走査非選択電極には走査非選択信号を印加し、走査選択信号に同期してデータ電極に書き込みのためのデータ信号を印加し、走査選択信号とデータ信号の差からなる選択信号を走査選択電極上の画素を構成する（高分子／液晶）複合体に印加して表示状態を選択し、また走査非選択信号とデータ信号の差からなる非選択信号を走査非選択電極上の画素を構成する（高分子／液晶）複合体に印加する書き換え動作を行う。その後、次の走査電極を走査選択電極に選んで前記書き換え動作を行い、この書き換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する高分子／液晶複合体の表示状態を書き換えて保持する。
【００４３】
既述したように、この単純マトリックス駆動法は、ツイステッドネマチックやスーパーツイステッドネマチック液晶表示素子の駆動に広く使用され、また、電圧平均化法、マルチラインアドレッシング法などの数多くの改良がなされている。
図３に電圧平均法による印加波形を例示している。マルチラインアドレッシング法は特開平６−２７９０７号公報、ＵＳＰ−５２６２８８号明細書に示されており、電圧平均化法によれば、表示容量が大きくなるにつれ、また、液晶の応答速度が速くなるにつれ、フレーム応答といういわゆるピーク値応答するようになるので、コントラストが低下する問題を克服するため考案されたものである。この駆動法は複数の走査電極を選択して駆動を行うため、フレーム応答の効果を低減できる。
【００４４】
【実施例】
以下に、本発明の特徴をさらに具体的に明らかにするため実施例を記すが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。
実施例１
液晶組成物（ＴＬ２１３、Ｍｅｒｃｋ株式会社製ネマチック液晶）８０重量部に、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート１７．５重量部、ヘキサンジオールビニルエーテルアクリレート２．５重量部を加え、紫外線反応開始剤２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン１重量部を添加して、組成物の液体を作製した。この液体をギャップ（間隙）１３．５マイクロメーターの２枚の透明電極付きガラス基板の間に自然注入し、３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線光を３０秒間ＩＴＯガラス板全体に均一に照射しモノマーの重合を行った。このようにして走査駆動部の出力端子に接続された走査電極群と、信号駆動部の出力端子に接続されたデータ電極群によりマトリックス状に画素が構成された液晶表示素子を作製した。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。
【００４５】
その性能測定は下記の条件下によって行った。集光角６度の光学系を使用し、作製した液晶表示素子に１０００Ｈｚの矩形波を０Ｖから２０Ｖまで２Ｖ／秒の速度で昇圧しながら印加し、続いて、２０Ｖから０Ｖまで降圧する。昇圧時、印加電圧が０Ｖの透過率をＴ０とし、透過率が飽和した時の透過率をＴ１００と定義する。
Ｖ１０は透過率がＴ１０＝｛（Ｔ１００−Ｔ０）×０．１＋Ｔ０｝の時の印加電圧であり、
Ｖ５０は透過率がＴ５０＝｛（Ｔ１００−Ｔ０）×０．５＋Ｔ０｝の時の印加電圧であり、
Ｖ９０は透過率がＴ９０＝｛（Ｔ１００−Ｔ０）×０．９＋Ｔ０｝の時の印加電圧である。
Ｖ９０／Ｖ１０を、電圧−透過率曲線の急峻性を示す指標であるシャープネスとする。この値が小さく１に近いほどシャープネスが良好である。
表１に示されるように、本実施例の素子は後述の比較例と比べてシャープネスが１．４２と優れている。また、この素子を８０℃で１０００時間、高温槽中で加熱後、光学測定を行なったところ、Ｖ５０はわずか０．１Ｖ上昇するにすぎず、耐久性に優れていることが示された。
【００４６】
実施例２
液晶組成物（ＴＬ２１３、Ｍｅｒｃｋ株式会社製ネマチック液晶）８０重量部に、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート１７．５重量部、ブタンジオールビニルエーテルアクリレート２．５重量部を加え、紫外線反応開始剤２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン１重量部を添加して、組成物の液体を作製した。この液体をギャップ（間隙）１３．５マイクロメーターの２枚の透明電極付きガラス基板の間に自然注入し、３５℃において、２５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線光を３６秒間ＩＴＯガラス板全体に均一に照射しモノマーの重合を行った。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。この素子のシャープネスは１．４１と優れている。
【００４７】
実施例３
液晶組成物（ＴＬ２１３、Ｍｅｒｃｋ株式会社製ネマチック液晶）８０重量部に、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート１７．５重量部、シクロヘキサンジメタノールビニルエーテルアクリレート２．５重量部を加え、紫外線反応開始剤２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン１重量部を添加して、組成物の液体を作製した。この液体をギャップ（間隙）１３．５マイクロメーターの２枚の透明電極付きガラス基板の間に自然注入し、３０℃において、３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線光を３０秒間ＩＴＯガラス板全体に均一に照射しモノマーの重合を行った。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。この素子のシャープネスは１．４０と優れている。
【００４８】
実施例４
液晶組成物（ＴＬ２１３、Ｍｅｒｃｋ株式会社製ネマチック液晶）８０重量部に、３，５，５−トリメチルヘキシルアクリレート１７．５重量部、シクロヘキサンジメタノールビニルエーテルアクリレート１．５重量部、ヘキサンジオールジビニルエーテル１．０を加え、紫外線反応開始剤２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン１重量部を添加して、組成物の液体を作製した。この液体をギャップ（間隙）１３．５マイクロメーターの２枚の透明電極付きガラス基板の間に自然注入し、４０℃において、３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線光を３０秒間ＩＴＯガラス板全体に均一に照射しモノマーの重合を行った。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。この素子のシャープネスは１．２９と優れている。
【００４９】
比較例１
実施例１において、ヘキサンジオールビニルエーテルアクリレートの代わりにヘキサンジオールジアクリレートを用いる以外は同様にして液晶表示素子を作製した。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。この素子のシャープネスは１．５７と劣っている。
【００５０】
比較例２
実施例１において、ヘキサンジオールビニルエーテルアクリレートの代わりに、ヘキサンジオールジビニルエーテルを用いる以外は同様にして液晶表示素子を作製した。この素子の２５℃における性能を表１にまとめて示す。この素子のシャープネスは４．３８と劣っている。残存ビニルエーテル由来の２重結合含量を評価するために、（高分子／液晶）複合膜を取り出し、それをヘキサンで抽出して液晶などを除き、残存高分子を乾燥後、赤外分光測定を行った。８１０ｃｍ−１付近に残存ビニルエーテル由来の２重結合の縦揺れ振動に基づく赤外吸収が見られた。また、この素子を８０℃で１０００時間、高温槽中で加熱後、光学測定を行なったところ、Ｖ５０は６Ｖに上昇し、耐久性に難点があることが示された。
【００５１】
【表１】
2004138867.tif 000010
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、シャープネスが優れているので視認性の高い画素から構成される液晶表示素子が得られる。本発明のＰＬＣＣ型液晶表示素子は、シャープネスが優れているので単純マトリクス法によって好適に駆動されるのみならず、駆動電圧が低いのでＴＦＴ駆動にも適しており、ディスプレイ駆動法の適用範囲が広く順応性に富む。さらに、本発明のＰＬＣＣ型液晶表示素子は２重結合の残存量が極めて少ないので、本発明の素子の長期耐久性が期待できる。さらに、本発明に従えば、電極付基板間で原料組成物を保持して光露光するという簡単な工程により、以上のような特性を有する液晶表示素子が生産性良く製造され、特に、大面積（長尺）の液晶表示素子を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の１例を示す断面図である。
【図２】本発明の液晶表示に適用される駆動回路の概略図である。
【図３】本発明の液晶表示素子に適用される単純マトリックス駆動による印加電圧波形の例である。
【符号の説明】
１、２　基板
３、４　電極
５　（高分子／液晶）複合体
６、７　シール材
１０　走査駆動ＩＣ
１１　データ駆動ＩＣ
Ｒ１〜Ｒｍ　走査電極
Ｃ１〜Ｃｎ　データ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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