JPH02101431A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表示素子、ライトバルブ、光シヤツター、光
メモリーなどの用途を有する液晶素子に関する。

〔従来の技術〕

液晶素子を用いたデバイスとして表示素子、シャッタア
レイ、ライトバルブあるいは光情報処理用スイッチング
素子、光メモリー等が知られている。

ところで、これらの液晶素子にはその光変調機能を発揮
させるために通常１枚あるいは２枚の偏光板が基板の外
側に設けられている。このため、従来公知の液晶素子に
あっては、製品の小型化、簡素化が難かしく、また部品
点数の増加による光利用効率の低下や製作工程の増大と
いった数多くの欠点があった。

これらの欠点を解消する方法として、２色性染料を吸着
させた延伸ポリビニルアルコールからなる偏光板機能を
兼ねた配向膜を設けた液晶素子が提案されているが（特
開昭６１−２０４６２１号公報）、偏光板と配向膜の両
方の機能を必ずしも満足させるものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は簡単な構造でありながら、優れた光偏調機能を
有すると共に良好な配向特性を示す液晶素子を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、対向する一対の基板の内側に各々電極
及び液晶を配向させる配向膜とを有し。

その間に液晶層を設けて成る液晶素子であって、配向膜
が２色性色素を混入した液晶性高分子より成り、且つ該
配向膜が一軸異方性を持つ事により偏光機能を有する事
を特徴とする液晶素子が提供される。

本発明者らは、その構造が簡易であり、また製作コスト
も安価でありながら、光偏調機能及び配向特性に優れる
液晶素子を鋭意検討した結果、配向膜として２色性色素
を混入した液晶性高分子を用いると共に該配向層に一軸
異方性を付与しだ液晶素子が上記目的に適合することを
見い出し本発明を完成するに到った。

以下、添付図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。

第１図において、ｌ、１′は基板、２，２′は電極、３
は配向層、４は液晶、５はスペーサである。

基板１．１’としては、従来公知のものが使用され。

例えば、ガラスの他ポリエチレンテレフタレート。

ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等のプラスチック
が用いられる。電極２，２′は透過形セルの場合にはＩ
ＴＯ（酸化錫インジウム）、５ｎＯ２（酸化錫）などの
透明電極材料により、その他の場合には各種金属により
形成され、駆動回路（図示せず）に接続され、信号電圧
が印加される。この場合、必要に応じ基板からのアルカ
リイオンの侵入を防ぐために、基板と電極の間に５ｉ０
２等によるブロッキング層を設けてもよい。また、この
ようにして設けた電極をエツチングにより所望の形状に
することができる。

３は配向層であって、２色性色素が混入された液晶性高
分子からなり、−軸異方性が付与されている。２色性色
素は液晶性高分子に対して良好な溶解性を示すものであ
れば、いかなるものも使用でき、色相、２色性比更には
耐光性等に応じて適宜選択される。

本発明において好ましく用いられる二色性色素としては
メロシアニン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系、
アントラキノン系染料等が挙げられる。

二色性色素の配合量は溶解性、２色性比等を考慮するこ
とにより適宜定め得るが、通常は配向層全重量に対して
１〜１０重量％配合される。

液晶性高分子としては、熱的過程により容易かつ良好に
一軸配向が付与できる点からみてサーモトロピック液晶
性高分子を用いることが望ましい。

また発現した一軸異方性を長時間保持させるために、ガ
ラス転移温度が液晶素子の使用温度よりも高いサーモト
ロピック液晶性高分子を使用することが特に好ましい。

このような例としては、主鎖または側鎖にメソーゲン基
を有するサーモトロピック液晶性高分子化合物が挙げら
れる。

主鎖にメソーゲン基を有するサーモトロピック液晶性高
分子化合物としては、 等の剛直メソーゲン基をエステル、エーテル、アミド、
カーボネート等の結合基で結合し、間に適宜ポリメチレ
ン、ポリシロキサン、カイラルアルキル等の屈曲鎖を挿
入したもの等が挙げられる。

側鎖にメソーゲン基を有するサーモトロピック液晶高分
子化合物としては、 等のメソーゲン基をポリメチレン等の屈曲性スペ−サ基
を介してポリアクリル、ポリメタクリル、ポリシロキサ
ン等の主鎖に結合したもの等が挙げられる。

配向層を形成するには、これらの液晶性高分子化合物を
トルエン、テトラヒドロフラン等の適当な溶媒に溶かし
、２色性色素を混入した後、蒸着、スピンコード、ロー
ラコート、スプレコート、ディッピング等の従来公知の
方法により塗布し、ついで熱処理乾燥して膜厚５００〜
５０００人、好ましくは１０００〜２０００人の配向膜
とすればよい。この配向層に一軸異方性を付与するには
、植毛布によるラビング処理、プラズマ処理、エツチン
グ処理等によって配向処理された電極面あるいは基板面
によって間接的に行うことが望ましい。配向膜の表面を
直接配向処理すると配向ムラや配向欠陥が生じ、好まし
くない。

第２図は本発明の液晶素子の他の実施態様を示すもので
、第１図における単層型の配向層を第１配向ＪＰｊ３’
と第２配向層３″の積層型の構成としたものである。

第１配向Ｈ３′は有機高分子からなる薄膜もしくはたと
えば酸化ケイ素、各種金属等の無機化合物の斜方蒸着に
より形成される。

有機高分子としてはポリイミド、ポリアミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、
ポリウレタン、ポリブチラール、ポリカーボネートなど
が使用される。第１配向層を形成するにはこれらの樹脂
を適当な溶剤に溶かし、蒸着、スピンコード、ローラコ
ート、スプレーコート、ディッピング等の従来公知の方
法により塗布し、ついで熱処理乾燥する方法や前記無機
化合物を斜方蒸着する方法が採られる。第１配向層の膜
厚は１００〜２０００人、好ましくは５００〜１０００
人である。第１配向層は第２配向層３″を間接的に一軸
異方性に配向させるために綿布、ナイロン植毛布、ポリ
エステル植毛布等によるラビング処理、プラズマ処理、
エツチング処理される。

第２配向層３″は２色性色素が混入された液晶性高分子
からなり、第１図における配向層の形成と同様な手段に
より第１配向層上に形成される。この第２図に示される
液晶素子は第１配向層を設け、その上に第２配向層が形
成されているので、第２配向層の配向性がより向上する
ことから、第１図の液晶素子に比べてコントラスト比や
配向安定性が優れたものである。

また、液ａ？＋　４としては、従来公知のものが任意に
使用できるが、例えば単一系あるいは多成分系強誘電性
液晶材料も使用できる。以下に、単一系の液晶材料の具
体例を示す。

〔 ２環系強誘電性液晶〕

ＣＨ。

（、Ｈ−（ＣＩ（２＋ｒ−ｃ＋＋　ＣＣＨ３）２〔アミ
ルアルコール等を不斉源として多環系強誘電性液晶〕〔
アゾおよびアゾキシ系強誘電性液晶〕〔ハロゲン、 シアノ基等の環置換基を導入した強誘電性液晶〕〔アミ
ノ酸を不斉源とした強誘電性液晶〕〔ピリミジン環を有
する強誘電性液晶〕また。多成分系の強誘電性液晶の例
としては、たとえばチッソ■製のＣ５−１０１１，Ｃ３
ｌＯ１３、Ｃ３１０１４等や帝国化学産業■製のＴＫＦ
−８６１６、ＴＫＦ−８６１７等が挙げられる。

本発明の液晶素子はこれらの液晶をセル中に注入し、つ
いで封止剤（図示せず）でセルを封入することによって
作製される。

〔効　　果〕

本発明に係る液晶素子は２色性色素が混入された液晶性
高分子からなる配向膜が設けられ、かつ該配向膜が一軸
異方性を有することから、光偏調機能を有すると共に良
好な配向特性を示す。

従って、本発明の液晶素子は従来必要とされた偏光板を
省略することができるので、装置を小型化できると共に
生産工程数を少なくできる等の多くの利点を有する。

また、配向層に用いる液晶性高分子の液晶相への転移温
度を液晶素子の作動温度上限よりも高く設定したものは
、配向１漠が液晶中に溶出することが防止されるため液
晶特性の劣化がほとんどなく、実用的価値の高いもので
ある。

〔実施例〕

次に実施例により、本発明を更に詳細に説明する。

実施例Ｉ ＩＴＯ電極のパターニングされた厚さ１．１ｍｍの基板
を用意し、電極面側にナイロン植毛布によりラビング処
理を施した。その上に側鎖型液晶高分子として下記式 で表わされる液晶性ポリシロキサンをトルエン及びテト
ラヒドロフランの混合溶媒に溶解し、さらに二色性染料
Ｓ−３４４（三井東圧化学製黒色）５ｗｔ％を溶解して
スピンコーティングにより２０００人の配向膜を形成し
た。そして、この基板を１５０℃に加熱後、室温まで徐
冷して一軸異方性を出現させ８μｍのスペーサをはさん
で貼り合わせて第１図の様なセルを作製した。この様に
して作製したセルにネマチック液晶ＺＬＩ−１１３２（
メルク社製）を注入してツィステッドネマチック液晶素
子を作製した。この液晶素子は、比較のために作製した
ポリイミド配向膜を用い２枚の偏光板を装着した液晶素
子に比べて何ら遊色は無く、より簡素な構成で同等の性
能を示すことがわかった。

実施例２ 配向層として２層構成の配向膜を用い、第１の配向膜と
してポリイミド溶液ＪＩＢ−１（日本合成ゴム製）を使
用して、ポリイミド配向膜１０００人を形成し、その表
面にラビング処理を施した。その後、実施例１と同様の
２色性染料を含有した液晶性高分子を用い、同様に２０
００人の第２の配向膜を形成して第２図の様なセルを作
製した。このとき第２の配向膜には熱的過程により一軸
異方性が付与されている。

この様にして作製したセルにネマチック液晶ＺＬＩ−１
１３２（メルク社製）を注入してツィステッドネマチッ
ク液晶素子を作製した。この液晶素子は実施例１の液晶
素子よりもコントラスト比が高くさらに良好な配向特性
を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の液晶素子についての説明断
面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する一対の基板の内側に各々電極及び液晶を
   配向させる配向膜とを有し、その間に液晶層を設けて成
   る液晶素子であって、配向膜が２色性色素を混入した液
   晶性高分子より成り、且つ該配向膜が一軸異方性を持つ
   事により偏光機能を有する事を特徴とする液晶素子。
2. （２）配向膜を構成する２色性色素を混入した液晶性高
   分子が隣接する配向処理された電極面あるいは基板面に
   より一軸配向している特許請求の範囲第１項記載の液晶
   素子。
3. （３）配向膜が配向処理された有機あるいは無機の薄膜
   と２色性色素を混入した液晶性高分子膜とを積層して構
   成され且つ２色性色素を混入した液晶性高分子が配向処
   理された有機あるいは無機の薄膜によって一軸配向して
   いる特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。