液晶光學元件的製作方法

2023-05-28 23:16:47 3

本發明涉及具備包含液晶和取向限制材料的電光學功能層的液晶光學元件。

背景技術：

液晶元件因為具有低耗電、薄型、輕量等的優點，所以被廣泛用於行動電話、數位照相機、便攜信息終端、電視機等大量電子設備。其中，近年來提出了通過電場控制液晶分子的排列而使光散射狀態變化的方式的液晶光學元件。

專利文獻1中揭示了下述液晶光學元件：在一對帶電極的基板上形成垂直取向用聚醯亞胺薄膜，在這些基板間夾持液晶和未固化的固化性化合物的混合物，以該混合物中顯示液晶相狀態通過光曝光使上述固化性化合物固化以形成液晶/固化性複合體層的液晶光學元件。此外，專利文獻2揭示了一種液晶光學元件：在一對帶電極的基板間夾持含有特定的二官能聚合性化合物和非聚合性的液晶性組合物的液晶性混合物，以該混合物中顯示液晶相的狀態通過將上述聚合性化合物聚合而形成高分子，從而具有包含液晶和高分子的電光學功能層。

採用具有透射－散射型的工作模式的液晶/高分子複合體(Liquid Crystal Polyer Composite)的液晶光學元件是液晶/高分子複合體夾持在一對帶電極的基板間，對這些電極施加電壓而使液晶的光學特性變化的方式，也稱為高分子分散型液晶元件或分散液晶。與以往方式的TN型液晶光學元件等不同，透射-散射型的液晶光學元件因為在原理上不需要偏振片，所以光的吸收損失少，且具有高散射特性，元件整體的光的利用效率高。靈活運用該特性，將其用於調光玻璃、光遮蔽器、雷射裝置和顯示裝置等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2000-119656號公報

專利文獻2：日本專利特開2005-202391號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

驅動透射－散射模式的液晶的原動力是電場強度。該電場強度與單元間隙(日文：セルギャップ)成反比，所以即使是在施加相同強度的電場時，單元間隙為1μm時與10μm時相比，電場強度差10倍。單元間隙不同時，光學特性及施加電壓－未施加電壓時的響應速度隨區域而不同。因此，在一個元件中，將單元間隙保持為一定值是重要的。但是，隨著基板大型化的發展，存在難以將單元間隙保持為一定值的問題。此外，作為一對基板使用曲面基板的情況下，存在難以使其曲率完全一致而將單元間隙保持為一定值的問題。

另外，上文中敘述了透射－散射模式的液晶光學元件中的課題，但是在通過施加電壓和未施加電壓來改變折射率等光學特性並進行光學調製的模式的液晶光學元件中也會產生同樣的問題。

本發明是鑑於上述背景而完成的發明，其目的是無論基板的面積及形狀如何都能提供高品質的液晶光學元件。

解決技術問題所採用的技術方案

本發明提供具有以下[1]～[9]的構成的液晶光學元件。

[1]液晶光學元件，其具備：至少一方具有透光性且彼此相向的一對基板，夾持於所述一對基板的電光學功能層，和使所述電光學功能層內產生電場的電場施加單元；所述電光學功能層包含具有正介電各向異性且顯示液晶性的液晶化合物、和限制所述液晶化合物取向的取向限制材料；所述電場施加單元構造成能夠產生包含與所述一對基板的至少一方的基板面大致平行的方向的電力線的電場。

[2]如[1]所述的液晶光學元件，其中，未施加電壓時顯示透明狀態，施加電壓時顯示散射入射光的狀態。

[3]如[1]或[2]所述的液晶光學元件，其中，所述取向限制材料由高分子結構體構成。

[4]如[1]～[3]中任一項所述的液晶光學元件，其中，所述電場施加單元由在所述一對基板的至少一方的基板上形成的第1電極和第2電極構成，通過在所述第1電極和所述第2電極之間施加電壓來產生所述電場。

[5]如[4]所述的液晶光學元件，其中，所述第1電極和所述第2電極分別具有相互平行的多個電極對，所述第1電極中的所述電極對和所述第2電極中的所述電極對以相互平行的方式交替地配置在所述基板的基板面上。

[6]如[1]～[5]中任一項所述的液晶光學元件，其中，所述液晶化合物的長軸的平均方向與未施加電壓時所述一對基板的至少一方的基板面的法線方向大致一致。

[7]如[1]～[6]中任一項所述的液晶光學元件，其中，所述取向限制材料是高分子結構體，該高分子結構體包含柱狀樹脂，所述柱狀樹脂至少具有在所述基板面的法線方向上延伸的成分。

[8]如[1]～[8]中任一項所述的液晶光學元件，其中，在所述電光學功能層的外側形成有取向功能層，該取向功能層是垂直取向功能層。

發明效果

根據本發明，具有無論基板面積如何都能夠提供高品質的液晶光學元件的優異的效果。

附圖說明

圖1是本實施方式的液晶光學元件的未施加電壓時的主要部分的示意說明圖。

圖2是用於說明本實施方式的電壓施加單元的構成的示意俯視圖。

圖3是本實施方式的液晶光學元件的施加電壓時的主要部分的示意說明圖。

圖4是表示本實施方式的液晶光學元件的施加電壓時的電力線的一例的說明圖。

符號說明

1 電光學功能層

2 液晶化合物

3 取向限制材料

10 第1基板

11 第1取向功能層

20 第2基板

21 第2取向功能層

30 電場施加單元

31 第1電極

32、37 連結部

33、38 梳齒部

36 第2電極

100 液晶光學元件

具體實施方式

本發明的液晶光學元件可根據驅動電壓的施加可逆地控制光學調製。光學調製有下述模式：通過是否施加驅動電壓而可逆地控制光線透射狀態和光線散射狀態的模式、及根據驅動電壓的施加而可逆地控制折射率等光學特性的模式。這些光學調製通常適用於可見光，但也可以根據用途而利用可見光以外的光帶(以下稱為其他光帶)的光線。以下，對適用本發明的本實施方式的一例進行說明。另外，只要符合本發明的技術思想，其他的實施方式當然也屬於本發明的範疇。此外，下面的圖中的各部件的尺寸和比率是為了便於說明，與實際的物體不同。

本實施方式中，對未施加電壓時為光線透射狀態、施加電壓時散射入射光的狀態的液晶光學元件的一例進行說明。圖1是示出本實施方式的液晶光學元件的一例的主要部分的示意說明圖。該圖中顯示未施加電壓時的狀態。

本實施方式的液晶光學元件100中，平板狀的第1基板10和第2基板20隔著規定的間隙相向配置。

在第1基板10的與第2基板20相向的面上形成有電場施加單元30，以覆蓋電場施加單元30的方式形成有第1取向功能層11。此外，在第2基板20的與第1基板10相向的面上設置有第2取向功能層21。為了將第1基板10和第2基板20的間隙保持為規定的間隔，設置有間隔物(未圖示)，在第1基板10和第2基板間的外周端部形成有周邊密封墊(未圖示)，通過周邊密封墊將兩基板貼合。於是，電光學功能層1被密封在由第1基板10、第2基板20和周邊密封墊圍成的空間內。通過在電場施加單元和取向功能層之間設置絕緣層，在第1基板10和第2基板20之間混入導電性的異物時，能夠抑制通電時的短路，所以優選。

第1基板10和第2基板20的至少一方使用相對於可見光為透明的透光性基板。第1基板10和第2基板20可以都是透光性基板，根據用途也可以是在其他光帶顯示透光性的基板。作為第1基板10和第2基板20，可使用例如透明的玻璃基板、聚酯膜等樹脂基板、由它們的組合構成的基板。不需要用相同種類的基板來構成第1基板10和第2基板20，可以根據目的選擇反射基板或半透射的半反射基板等各種基板。

電場施加單元30起到使電光學功能層1內產生電場的作用。只要是能產生具有與一對基板的至少一方的基板面平行的方向的電力線的電場的電場施加單元即可。本實施方式中，在第1基板10的主面中的設有電光學功能層1的一側的面上，如圖2的示意俯視圖所示，作為電場施加單元30，形成有梳齒形狀的第1電極31和第2電極36。

第1電極31如圖2所示，具有在第1基板10的一邊附近沿X方向延伸的線狀的連結部32、和在自連結部32朝向相向的一邊的Y方向上延伸的多個線狀的梳齒部33。第2電極36具有在與第1電極31的連結部32相對的一邊附近沿X方向延伸的線狀的連結部37、和在自連結部37朝向相向的連結部32的Y方向上延伸的多個線狀的梳齒部38。梳齒部33、38互相平行、且交替地配置。梳齒部33、38互相形成電極對，使電光學功能層1產生電場。

第1電極31和第2電極36優選使用透明導電膜。作為透明導電膜，可使用ITO(氧化銦-氧化錫)及氧化錫等金屬氧化物的膜等。例如，第1基板10和第2基板20使用玻璃基板，作為第1電極31和第2電極36，使用設置有ITO等金屬氧化物的圖案的帶透明導電膜的玻璃、在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)上設有ITO膜的帶透明導電膜的聚酯膜、或者帶透明導電膜的PES(聚醚碸)等。作為透明導電膜的替代，可使用基於金屬膜的細線的電極、包含金屬納米線或納米粒子的導電油墨的圖畫、基於納米壓印的電極。

電光學功能層1包含具有正介電各向異性的顯示液晶性的化合物(以下稱為液晶化合物)2、和限制上述液晶化合物2取向的取向限制材料3。圖1中，為了便於說明，圖示了數個液晶化合物2，但實際上在沒有形成取向限制材料3的區域內也填充有液晶化合物2。

液晶化合物2中，化合物的長軸方向的介電常數εA的值比化合物的短軸方向的介電常數εB的值大，Δε＝εA-εB的值為正數。另外，液晶通常在呈現液晶相的環境下使用，但並不排除以各向同性相使用。

作為液晶的種類，可使用向列型液晶、膽甾型液晶、近晶型液晶和鐵電液晶等。從增大工作溫度範圍、且提高工作速度的觀點考慮，優選使用向列型液晶。

作為液晶化合物2，可使用作為通常的顯示材料、或電場驅動型顯示元件的材料使用的各種液晶化合物。具體而言，可例舉聯苯類、苯甲酸苯酯類、環己基苯類、氧化偶氮苯類、偶氮苯類、甲亞胺類、聯三苯類、苯甲酸聯苯酯類、環己基聯苯類、苯基吡啶類、環己基嘧啶類、膽甾醇類等。

與通常使用的情況相同，液晶化合物2不一定必須單獨使用，可以將兩種以上的液晶化合物組合使用。此外，為了降低驅動電壓，優選使用介電各向異性的絕對值大的液晶化合物。作為介電各向異性的絕對值大的液晶化合物，從化學穩定性考慮，使用作為取代基具有氰基、及氟、氯等滷素原子的化合物。在重視驅動電壓的下降的情況下，使用作為取代基具有氰基的化合物；在重視可靠性的情況下，使用作為取代基具有氟原子的化合物。

為了提高對比度及穩定性的目的，電光學功能層1中可添加各種化合物。例如，為了提高對比度的目的，可使用蒽醌類、苯乙烯類、甲亞胺類、偶氮類等各種二色性色素。該情況下，二色性色素優選基本上與液晶化合物相溶、與高分子化合物不相溶。此外，從提高穩定性和耐久性的觀點考慮，優選使用抗氧化劑、紫外線吸收劑、各種增塑劑。

當在電光學功能層1內未施加電壓時，取向限制材料3起到限制液晶化合物2的長軸而使其沿大致同一方向取向的作用。另外，這裡的「大致同一方向」包括具有光學波長以下的有序結構、在能維持透明性的水平下液晶化合物取向。此外，取向限制材料3起到以下作用：在施加電壓時通過電場和取向限制材料3，使液晶化合物的長軸方向變化為與未施加電壓時所限制的方向不同的多個方向。在電光學功能層1中，利用電場施加單元30產生電場時，至少一部分液晶化合物2變化為與由取向限制材料3限制的方向不同的方向。籍此，通過施加電壓和未施加電壓的切換進行光學調製。本實施方式中，通過施加電壓和未施加電壓的切換，由透射狀態變化為散射狀態。

基於施加電壓和未施加電壓的切換而引起的由透射狀態變化為散射狀態的原理雖然不明確，但認為是以下原因。

圖3示出了對本實施方式的液晶光學元件100施加電壓時的主要部分的示意說明圖。施加電壓時，如圖4所示，產生包含與基板面平行的方向的電力線的電場，使液晶化合物2的長軸以與電力線的方向一致的方式變動。此時，取向限制材料3附近的液晶化合物2，其與電力線方向一致的變動受到取向限制材料3阻止，而採取與電力線不同的方位。即，通過使用取向限制材料3，在施加電壓時，全部液晶化合物2的長軸不在與電力線一致的方向上取向，而是液晶化合物2的長軸朝向多個方位。其結果是，有序結構被打亂，顯示散射狀態。另外，圖3的液晶分子的長軸的方位是為了便於說明，實際上，液晶分子集合體(域)中的液晶分子的平均長軸方位(導向偶極子)的排列受到複雜形狀的取向限制材料3阻礙，無法在基板面的平行方向上取向，而在具有平行方向的矢量成分的多方位取向。

液晶分子的長軸的平均方向優選在未施加電壓時與一對基板的至少一方的基板面的法線方向大致一致。而且，在施加電壓時，液晶分子的長軸在包含與一對基板面的至少一方平行的方位成分的多個方向上取向。

作為取向限制材料3的優選例子，可例舉柱狀高分子結構體、網眼狀高分子結構體、多孔質無機結構體等。取向限制材料3可以如間隔物那樣離散設置在電光學功能層1內，也可以構造成將液晶相的域完全分割成間隔壁或蜂窩狀。此外，也可以採用在基板的最外表面形成膜狀或網絡狀的結構和將它們結合的結構。本實施方式中，對使用柱狀的高分子結構體作為取向限制材料3的例子進行說明。

本實施方式的電光學功能層1中所含的高分子結構體包含多個柱狀樹脂的集合體。柱狀樹脂優選其長軸方向與帶電極的基板面的法線方向大致一致的柱狀樹脂、與自該法線方向傾斜的柱狀樹脂混合。另外，自法線方向傾斜的柱狀樹脂是指以基板面的法線為基準，柱狀樹脂的長軸方向傾斜的情況。

從提高耐衝擊性的觀點考慮，電光學功能層1中的高分子結構體優選如下形成：形成多個柱狀樹脂的集合體，這些柱狀樹脂的集合體分別具有與帶電極的基板面的法線方向大致一致的軸心，且隨著遠離帶電極的基板，與帶電極的基板面水平的方位面上的電光學功能層中的柱狀樹脂的佔有面積變得越小。

此外，從提高耐衝擊性的觀點考慮，優選使柱狀樹脂的集合體連接，形成液晶的域區域(日文：ドメイン領域)。這裡，液晶域區域是指液晶分子佔有的空間。另外，柱狀樹脂可以與由取向膜等形成的基板表面化學地或物理地接合，也可以不接合。

第1取向功能層11和第2取向功能層21形成在第1基板10和第2基板20上，與電光學功能層1連接，且起到使電光學功能層1中的取向限制材料3、即高分子結構體的前體在製造工序中沿要求的方向取向的作用。換言之，第1取向功能層11和第2取向功能層21形成於電光學功能層1的外側。在第1取向功能層11和第2取向功能層21上，大致整面形成有高分子結構體的層。對第1取向功能層11和第2取向功能層21的材料沒有特別限定，作為一例，可例舉聚醯亞胺、具有烷基及氟烷基的矽烷化合物、烯烴化合物等。從耐熱性、剛性的觀點考慮，優選聚醯亞胺。可通過摩擦處理或光取向法將這些取向功能層賦予例如薄膜。為了在基板面上形成法線方向的柱狀樹脂，簡便的是使用垂直取向功能層作為第1取向功能層11和第2取向功能層21，可以不採用摩擦處理。另外，本實施方式中，只要形成取向限制材料3即可，可以不需要設置第1取向功能層11和第2取向功能層21。

間隔物起到限定液晶單元的厚度的作用。通過間隔物限定夾持在基板間的電光學功能層1的厚度。作為間隔物的材料，可使用例如玻璃粒子、樹脂粒子、氧化鋁粒子、玻璃纖維、膜。作為間隔物的形狀，可例示球狀間隔物、纖維型間隔物、柱狀的間隔物等。也可以使用光刻法來設置壁狀、矩形的間隔物。

電光學功能層1的厚度通常為1～50μm，更優選3～30μm。這是因為：如果間隔過於小，則對比度下降，相反，如果間隔過於大，則導致驅動電壓上升。

接著，對本實施方式的電光學功能層的製造方法的一例進行說明。但是，本發明並不限定於以下的製造方法。

電光學功能層1可以由電光學功能層的前體的混合液(以下也簡稱為「混合液」)形成。從該混合液的狀態，經過相分離的處理，形成能發揮光學作用的良好的電光學功能層1是很重要的。相分離不充分的情況下，用於使液晶工作的驅動電壓升高，會發生無法作為液晶光學元件工作等的不良情況。另外，相分離結構是指經過相分離處理而形成的、能夠顯示電光學的特性·功能的液晶單元內部的結構。

電光學功能層1的相分離結構的微細形狀可根據構成前體的混合液的化合物的種類、性質、混合比等進行各種改變。使用的材料的組合及混合比，在考慮透射-散射特性等光學特性、驅動電壓的大小、作為電子光學元件要求的可靠性的程度後進行確定。作為電光學功能層1的前體的混合液，只要能得到上述的電光學功能層1就沒有特別限定，可以由含有液晶化合物和聚合性化合物的混合液形成。為了得到透射-散射的電光學特性均勻的高品位的電光學功能層1，優選適當選擇摻合物的種類和混合比，使前體的混合液顯示均勻的電光學功能層。

作為優選的電光學功能層1的前體的混合液，可使用例如包含液晶化合物、第1聚合性化合物、和適當添加的聚合引發劑的混合液。作為第1聚合性化合物，如下進行選定：將其與液晶化合物、聚合引發劑的組合物通過後述的方法注入上述基板間而進行聚合的情況下，該聚合得到的高分子形成與基板面的法線方向大致垂直的柱狀樹脂。將第1聚合性化合物的優選的一例示於化學式(1)。上述混合液中可以添加第2聚合性化合物，將該組合物通過後述的方法注入上述基板間進行聚合的情況下，形成任意形狀的柱狀樹脂，由此選定第2聚合性化合物。將第2聚合性化合物的優選的一例示於化學式(2)。

[化1]

[化2]

上述液晶化合物優選為非聚合性的液晶化合物。第1聚合性化合物與第2聚合性化合物的種類可以分別為一種，也可以使用多種。聚合得到的高分子可以是無規共聚物、交替共聚物等共聚物，也可以分別為均聚物。考慮電光學功能層中的高分子的均勻性時，優選共聚物。可以單獨使用第1聚合性化合物，但通過使用第1聚合性化合物和第2聚合性化合物，能夠得到與基板面的法線方向大致一致的柱狀樹脂和傾斜取向的柱狀樹脂混合的物質。

第1基板10和第2基板20是膜基板的情況下，用兩支橡膠輥等夾住連續供給的帶電極的第1基板10和第2基板20，在該期間，向混合液中供給分散有間隔物的液體，夾入，然後能夠連續聚合，所以生產性高。

第1基板10和第2基板20是玻璃基板的情況下，在其面內散布微量的間隔物，用環氧樹脂等密封劑將相向的基板的四邊密封而形成密封單元，通過將設有兩處以上的密封缺口的一方浸在混合液中，從另一方進行吸引而使混合液充滿液晶單元內來進行聚合即可。較小的小型單元的情況下，通過真空注入法，能夠無氣泡地將混合液填充在具有一處以上的密封缺口的單元內，因而優選。製造大型單元的情況下，可通過下述方法製得，在第1基板10或第2基板20中任一方的基板的周緣部設置的固化性密封材料的內側，通過分配器或噴墨頭塗布混合物，在減壓氣氛下層疊其他基板，並介以周緣的密封材料進行接合後，恢復至大氣氣氛，用UV光等使周緣密封材料固化(ODF法)。

首先，在第1基板10和第2基板20上分別形成第1電極31和第2電極36、第1取向功能層11、第2取向功能層21等。進行取向膜的燒成後，根據需要進行摩擦等取向處理。然後，使用散布機在第1基板10的形成取向膜的表面側散布間隔物。在第2基板20上塗布密封材料。使用對準標記等將第1基板10和第2基板20對齊後，進行加熱壓接。壓接後的基板間通過間隔物進行保持。

接著，將作為電光學功能層1的前體的混合液注入基板間，進行密封。作為密封方法，可使用公知的方法。

然後，對電光學功能層1的前體的混合液施加外部刺激，形成電光學功能層1。作為外部刺激，可例舉可見光線、紫外線、電子射線等光線照射，以及熱等。其中，從能夠容易地控制聚合時的溫度的觀點考慮，優選採用光照射。在光照射中，從操作性、製造容易度等的觀點考慮，更優選使用紫外線。

在通過光聚合使電光學功能層1的前體的混合液發生相分離而得到電光學功能層1的所謂的光聚合相分離法的情況下，作為光源，可使用高壓汞燈、低壓汞燈、金屬滷化物燈、化學燈、LED燈等。

通過光照射使電光學功能層1的前體的混合液聚合時的光照射條件，根據聚合性單體的種類進行設定。作為對混合液進行直接照射時的照射光的強度，優選採用0.1～400mW/cm2。這是因為：如果不足0.1mW/cm2，則相分離速度慢且散射強度降低，如果超過400mW/cm2，則由於光反應而發生分解反應，引起保持率的下降。

光照射時的溫度優選設為混合液能顯示液晶相的溫度範圍。這是因為，以在混合液顯示相溶狀態的相溶溫度以下的條件進行聚合時，在光聚合之前發生相分離，液晶可能會形成不均勻狀態的液晶/高分子複合體。此外，混合液的溫度過高時，混合液由液晶相相轉移為各向同性相，有可能無法確保液晶光學元件的散射-透射的電光學特性。聚合時，為了使液晶光學元件100的整面在均勻的條件(光照射和聚合溫度)下進行聚合，優選使用恆溫槽及鼓風機等溫度控制裝置，在一定的環境下進行。

作為聚合引發劑，可適當選擇公知的聚合催化劑，在光聚合的情況下，可使用苯偶姻醚類、苯乙酮類、氧化膦類等通常光聚合中使用的光聚合引發劑。熱聚合的情況下，根據聚合部位的種類，可使用過氧化物類、硫醇類、胺類、酸酐類等熱聚合引發劑，此外，根據需要也可以使用胺類等固化助劑。

聚合引發劑的含量相對於100質量份的聚合性單體的總量，通常為0.1～20質量份，優選0.1～10質量份以下。在聚合後的高分子(聚合物)中，在要求高分子量和高電阻率的情況下，優選為0.1～5質量份。聚合引發劑的含量超過20質量份時，會阻礙混合液的相溶性，因而不優選。

此外，聚合引發劑的含量低於0.1質量份時，即使能使混合溶液中所含的聚合性單體聚合，聚合性單體也無法充分聚合。無法形成所需的相分離結構。因此，優選滿足上述的範圍。此外，為了提高施加電場/未施加電場時的液晶光學元件的對比度，可在混合溶液中添加公知的手性試劑，為了控制施加電場/未施加電場時的液晶光學元件的色調，也可添加二色性色素或通常的色素、顏料等。

根據本實施方式的液晶光學元件，能夠產生包含與上述一對基板的至少一方的基板面大致平行的方向的電力線的電場。即，因為使用包含橫向電場的電場施加單元，所以電場強度不受基板間距離的影響。專利文獻1、2等的利用一對帶電極的基板施加電場的施加縱向電場的情況下，為了獲得品質高的液晶光學元件，電場強度隨單元間隙發生大的變化，所以需要將單元間隙保持恆定。相對於此，根據本實施方式，不需要介於基板間形成電極，可以在一方的基板上設置電場施加單元，所以能增大相對於厚度方向的邊緣(日文：マージン)。因此，也可使用較厚的、或面平滑性不充分的帶電極的玻璃基板，特別是容易生產大型的液晶光學元件，所以優選。在一方的基板上形成電極對的情況下，可通過光刻工序、印刷、壓印等形成圖案，所以無論基板面積如何都能同樣地形成電極對的圖案。

還有，因為使用具有正介電各向異性的液晶化合物，所以能增大Δε的絕對值。因此，能夠降低驅動電壓，可實現節約電能。

以下，對相對於上述實施方式的變形例的一例進行說明，但本發明不限定於此。

作為一對相向基板，可由平面基板和曲面基板形成一對基板，來代替使用兩塊平面基板的例子。此外，可以將兩塊具有曲面部分和平面部分的基板組合以形成一對基板，也可將兩塊曲面基板組合以形成一對基板。

另外，也可以使用多面基板。根據本發明的液晶光學元件，因為使用包含與至少一方的基板面平行的方向的電力線的電場，所以即使像上述專利文獻1、2等那樣，未將單元間隙保持恆定，也能提供品質高的液晶光學元件。

作為電場施加單元，說明了使用梳齒狀的第1電極31、第2電極36的例子，作為其替代，可以在同一基板上將一方的電極設為梳齒狀電極，將另一方的電極以平面狀電極的形式設置在梳齒狀電極的下層。此外，也可以將一方的電極設為狹縫狀電極，將另一方電極以平面狀電極的形式設置在狹縫狀電極的下層。

此外，上述實施方式中，採用了在第2基板20上未設置電極的構成，也可以在第2基板上設置第3電極，同時具備對第1電極和第3電極、或第2電極和第3電極、或者第1電極和處於同電位的第2電極及第3電極施加電場且能施加縱向電場的模式。通過這樣的構成，在上述實施方式的透射-散射模式中，可提高對透明狀態的響應速度，在使液晶/固化性化合物聚合時，能通過外部電場在賦予液晶取向的狀態下形成，不需要對電極基板設置取向功能層，因而優選。此外，在想要恢復至液晶分子的未施加電壓時的初期狀態時，可施加縱向電場。

此外，在上述實施方式中，對具有透射－散射模式的液晶光學元件的例子進行了說明，但也可應用於折射率等光學特性變化的液晶光學元件。此外，通過使用TFT基板作為第1基板，能夠逐個像素地控制透射－散射模式。該情況下，只要在第1取向功能層的下層形成作為電場施加單元的像素電極(第1電極)、對置電極(第2電極)、開關元件、向開關元件供給信號的布線等即可。此外，通過使用濾色片基板作為第2基板，還能賦予色彩。

此外，上述實施方式中，作為限制液晶分子取向的手段，使用了取向限制材料，但也可以同時使用取向限制材料和取向功能層來限制液晶分子的取向。

本發明的液晶光學元件，根據是否施加電壓能夠控制透射－散射，所以可適用於液晶光學遮蔽器、液晶調光裝置、透明顯示器等。此外，根據是否施加電壓能控制光學狀態，所以可用作光學調製元件。

此外，可用於能夠顯示文字及圖案的櫥窗、各種電子公告板、汽車的儀錶盤等。

[實施例]

將90質量％的具有正介電各向異性的向列型液晶(Tc＝92℃、Δn＝0.228、Δε＝17.9)、和10質量％的化學式(1)的固化性化合物1(取向限制材料的前體)混合。進一步混合相對於上述硬化性化合物1為1質量％的量的光聚合引發劑(苯偶姻異丙基醚)，在設定為60℃的加熱攪拌器上進行加熱攪拌，得到混合物1。

作為一方的帶電極的基板，在玻璃基板上形成作為透明電極的ITO薄膜(氧化銦錫)，以電極寬度為5μm、電極間距離為5μm的梳齒狀進行圖案化，形成一對梳齒狀電極。在該玻璃基板的電極上，形成由預傾角為約90°的聚醯亞胺薄膜構成的取向膜。接著，作為另一方的基板，準備僅形成有由預傾角為約90°的聚醯亞胺薄膜構成的取向膜的玻璃基板。使上述兩塊玻璃基板介以由直徑6μm的樹脂珠構成的間隔物相向，通過使其夾持上述混合物1來得到液晶單元。

在將該液晶單元保持於35℃的狀態下，利用主波長為約365nm的化學燈，從上下照射10分鐘3mW/cm2的紫外線，將固化性化合物1固化，得到液晶光學元件。

照射紫外線後，液晶光學元件呈現透明狀態。接著，對一方的玻璃基板上的上述一對梳形ITO電極間施加200Hz、40V的矩形波電壓，結果本元件呈現散射狀態。

本液晶光學元件的5μm寬度的電極間的散射特性如下算出：在本元件的背面設置光源，將未施加電壓的透射狀態變為施加電壓的散射狀態，將通過本液晶光學元件的光源亮度換算為透射率數據而導出。對本元件施加電壓，在顯示散射狀態的情形下，使用光學透鏡用CCD照相機拍攝規定區域的圖像，從該圖像數據測定位於5μm寬度的電極間區域的5μm×20μm的矩形區域的相關亮度水平。在3處實施測定，以平均值進行評價。

接著，作為對照元件，使用其他液晶光學元件，其通過施加不同水平的電壓，顯示由透射狀態到散射狀態的情形變化，使用聚光角為5°的紋影光學系統測定電壓-透射率特性。對於上述對照元件，與上述同樣地用亮度測定裝置測定施加不同水平的電壓時通過對照元件的光源亮度，測定了電壓－亮度特性。根據得到的電壓－透射率特性與電壓－亮度特性的相關，導出亮度－透射率的換算特性。

使用本液晶光學元件測定電壓-亮度特性，根據由對照元件導出的亮度-透射率的換算特性，僅對本液晶光學元件的梳形電極間使用聚光角為5°的紋影光學系統測定透射率。未施加電壓時的透射狀態的透射率為81％，施加矩形波40V的電壓時的透射率為15％。