JPS60260923A - 液晶光変調素子 - Google Patents

液晶光変調素子

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JPS60260923A
JPS60260923A JP11645584A JP11645584A JPS60260923A JP S60260923 A JPS60260923 A JP S60260923A JP 11645584 A JP11645584 A JP 11645584A JP 11645584 A JP11645584 A JP 11645584A JP S60260923 A JPS60260923 A JP S60260923A
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JP
Japan
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liquid crystal
transparent
substrates
insulating
facing
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Pending
Application number
JP11645584A
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English (en)
Inventor
Kishiro Iwasaki
岩崎 紀四郎
Susumu Era
恵良 進
Hisao Yokokura
久男 横倉
Tadao Nakada
中田 忠夫
Akio Kobi
向尾 昭夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723Polyimide, polyamide-imide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、強誘電性を示す液晶を用いた液晶光変調素子
に関する。
〔発明の背景〕
従来の時計や電卓等に用いている液晶表示素子はネマチ
ック液晶をねじれ構造にしたツイスト・ネマチック(T
N)モードが主流である。このモードの応答速度は20
m5が現状では限度である。
この素子における最も重要技術課題は強誘電性液晶分子
を基板面に平行あるいは略平行なある優先方位に揃えて
配列させることである。一般に液晶層が数μmの薄さに
なるとかなり強い磁場を加えても一様に配列した素子を
得るのが難しく、仮に得られるとしても生産プロセス上
実用性乏しいと看える。すり応力の場合も同様で、実用
性に乏しい。
光変調素子の代表例として、液晶表示素子がある。第1
図に強誘′成注液晶表示素子を示す。二枚のガラス基板
2には通称ITO膜(酸化インジウムと酸化スズの薄膜
)といわれる透明電極3が形成されており、その上にポ
リイミドのような高分子の薄膜をガーゼや布のような繊
維でラビングして、液晶をラビング方向に並べる絶縁配
列制御膜4が形成されている。この二枚のガラス基板2
はスペーサ5によって任意の間隔に保たれておシ、その
間に強誘電性液晶1が封入されている。透明電極3から
はリード線によって外部の電源7に接続されている。!
、たガラス基板2の外側には偏光板8が貼り合せである
。第1図は透過型であるので、光源9を備えている。光
源9から出た入射光重0は液晶素子を透過して透過光I
となり、観察者の目に入る。
第2図は第1図の液晶1に電圧を印加したときの強誘電
性液晶分子10の動きを説明する図である。電極3を通
して液晶1に電界Eを印加すると、電界の向きに応じて
状態(A)か状態(B)のような配列構造をとる。(A
)の状態は液晶分子10の長軸方向101が偏光板8の
偏光軸方向81と一致している。(B)の状態は長軸方
向101が偏光軸方向81から離れた状態で液晶分子1
01は配向変える、すなわち(ト)、(→することによ
って、表示をする。なおθはπ/4(45°)でコント
ラストは最大となる。
〔発明の目的〕 本発明は生産プロセス上実用性の高い強誘電性液晶分子
の配列制御法を提供し、その結果として応答性に優れ、
かつコントラストの良い液晶光変調素子を得ることを目
的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明の構成は、対向配置
された2枚の透明基板と、透明基板の対内面の各々に設
けられた透明電極と、透明電極の対向面の各々に設けら
れると共に、絶縁性を有しかつ近接する液晶分子を前記
基板面に対し平行または略平行な優先方向に配列させる
透明な絶縁配列制御層と、絶縁配列制御層間に挾持され
た強誘電性を示す液晶相と、前記基板の外面側に配置さ
れる偏光子とを含んでいる。前記絶縁配列制御層として
、ポリイミド系高分子を設ける。
ポリイミド系高分子としては、イミド結合によシ構成さ
れるポリイミドが用いられる。ポリイミド高分子はイミ
ド結合を有し、一般に溶媒に不溶であるため、基板上に
ポリイミド系高分子被膜をen;EykW>VCIrJ
、=N +) yi ylCINc’&Mf7d’a剤
′ ) ・溶解し、後述する方法で基板上に塗布した後
、加熱処理して脱水閉環してイミド結合を持たせる方法
が好ましい。
上記ポリイミドの前駆体のポリアミック酸はジカルボン
酸とジアミンとの縮合により合成される。
これらの縮合反応は無水条件下、50C4たはそれ以下
の温度で行なわれる。ジカルボン酸無水物としては、ピ
ロメリット酸無水物: O が用いられる。ジアミンとしてはP−フェニレンが用い
られる。これらはいずれも耐熱性の高い芳香族系の化合
物である。
ポリアミック酸を基板上に塗布するには、ポリアミック
酸をジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、
ジメチルスルフオキシド、N−メチル−2−ピロリドン
などの溶剤に溶解して0.1〜30%溶液とし、好まし
くは1〜10%溶液がよい。この溶液を刷毛塗シ法、浸
漬法2回転塗布法、スプレー法、印刷法などにより塗布
し、基板上に塗膜を形成する。塗布後、100〜450
C。
好ましくは200〜350Cで加熱処理を行ない、脱水
閉環してポリイミド系高分子被膜を設ける。
しかる後、この被膜面を布等で一方向にラビングして、
絶縁配列制御膜を得る。
分子膜を貼着し、続いてこのポリイミド系高分子 □膜
をラビングして、ラビングされたポリイミド系高分子膜
が対向するように透明基板を並列させてセルを組立て、
このセル内に強誘電性を示す液晶を導入して密封し、基
板の外面側に偏光子を配置するようにしたものである。
上記強誘電性を示す液晶は、主として下記に示すような
シック塩基型液晶である。
III+11 1) 雫 Q リ 例 へ 日 ミ 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例によって説明する。
実施例I 絶縁層と配列制御層を兼ねた層として、ポリイミド系高
分子被膜を設ける。このポリイミド系高分子被膜として
、ピロメリット酸無水物とP−フェニレンジアミンとを
l:10モル比で縮合し、合成したポリアミック酸をN
−メチル−2−ピロリドン溶剤で3.5%に希釈する。
この希釈溶液を片面が酸化インジウム系透明導電膜(I
TO膜)を設けた透明ガラス基板に、回転塗布法(スピ
ンナー法)で塗布した。スピンナーの回転数は3500
 r、P、R回転時間40秒で行なう。塗布後、25O
r、1時間で加熱処理した。この時の塗膜の膜厚は約8
00人(80nm)である。
続いて、2枚の基板の塗膜面をそれぞれ布等でラビング
し、ラビング方向が平行で、かつ互に対向するように合
わせる。2枚の基板間には10μmのガラスファイバー
をスペーサとして挾持して液晶セルを組み立て、液晶を
真空封入した。液晶材料としては、上記のDOBAMB
Cを用いた。封入後、等方性液体温度まで加熱し、強誘
電性を示すカイラルスメクチックC相温度まで徐冷(0
,51:’/m程度)シ、強誘電性液晶素子を得た。
この素子を第2図のようにおき、直流電圧を10.20
,30,40V印加して、←)、Hの電界のときのコン
トラスト比(OR)をめた。その結果を第3図の○印で
示す。20V印加時のコントラスト比は約18である。
電圧の増加とともに、コントラスト比は増加する。この
結果、ラビング方向に一様に液晶分子が平行配向してい
ることがわかる。なお、この膜の絶縁耐圧をプローバを
用いて測にした結果、4×166■/crnあシ、現行
のネマチック液晶に用いている絶縁膜とほぼISであっ
た。
実施例■ 絶縁層と配列制御層を兼ねた層として、ポリイミド系高
分子被膜を設ける。このポリイミド高分子被膜として、
ピロメリット酸無水物とベンジジンとを1:10モル比
で縮合し、合成したボリアミンク酸をN−メチル−2−
ピロメリット酸で3.5%に希釈する。この希釈溶液を
用いて、実施例Iと同じ方法で、強訴電性液晶米子を得
た。この素子の塗膜の厚さは約8Qnmであシ、この絶
縁耐圧は4×106■/crnであった。また実施例■
と同じく、CRを測定した結果、第3図の目印で示し、
20V印加時のCRは約23であった。
電圧の増加とともに、CRは増加する。この結果、ラビ
ング方向に液晶分子が一様に平行配向していることかわ
かった。応答も同様にして測定した結果、約75μsで
あった。
実施例■ 絶縁層と配列制御層を兼ねた層として、ポリイミド系高
分子被膜を設ける。このポリイミド高分子被膜として・
 1°′す2ト酸無水物と4−4’、・ジアミノターフ
ェニルとを1:1のモル比で縮合し、合成したポリアミ
ック酸をN−メチル−2−ピロリドン溶媒で3.5%に
希釈する。この希釈溶液を用いて、実施例Iと同じ方法
で、強誘電性液晶素子を得た。この素子の塗膜の厚さは
約7Qnmであシ、この絶縁耐圧は4 X 10’ V
/3であった。また実施例Iと同じく、CRを測定した
結果、第3図のΔ印で示し、20V印加時のCBは約2
5であった。電圧の増加とともに、CRは増加する。こ
の結果、ラビング方向に液晶分子が一様に平行配向して
いることがわかった。応答時間も同様にして測定した結
果、約70μsであった。
比較例I 絶縁層と配列制御層を兼ねた層として、ポリイミド系高
分子被膜を設ける。このポリイミド系高分子被膜として
、PIQ(ポリイミドイソインドロキナゾリンジオン:
日立化成社製、商品名)をN−メチル−2−ピロリドン
溶媒で&5%に希釈する。この希釈溶液を用いて、実施
例■と同じ方法で、強誘電性液晶素子を得た。この素子
の塗膜の厚さは約B□nmであシ、この絶縁抵抗は約1
o−IS Ω/crnであった。また実施例Iと同じく
CRを測定した結果、第3図の・印で示し、印加電圧に
関係なく、CRは約2であった。この結果、液晶分子は
ラビング方向に関係なく、全くランダムに配列している
ことがわかった。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、高電界を印加するこ
となしで、強誘電性液晶分子が簡単に一様に平行配列で
き、その結果、高いコントラスト、従来のネマチック液
晶に比べて、高い応答を示す効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は強訴電性液晶を用いた光変調素子の概略を示す
側断面図、第2図(A)、(B)は第1図の素子に電圧
を印加したときの、強誘電性液晶分子の動きを説明する
概略図、第3図は本発明の実施例と従来技術の比較例の
測定結果を示す線図である。 1・・・強誘電性液晶、2・・・ガラス基板、3・・・
透明電極、4・・・絶縁配列制御膜、5・・・スペーサ
、6・・・リード線、7・・・電源、8・・・偏光板、
9・・・光源、lO・・・液晶分子。 殻2M (A ) (B) ET)7JD電Ji(V) 第1頁の続き ■発明者向尾 昭夫 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、対向配置された2枚の透明基板と、前記透明基板の
    対向面の各々に設けられた透明電極と、前記透明電極の
    対向面の各々に設けられると共に、絶縁性を有しかつ近
    接する液晶分子を前記基板面に対し平行または略平行な
    優先方向に配列させる透明な絶縁配列制御層と、前記絶
    縁配列制御層間に挾持された強誘電性を示す液晶相と、
    前記基板の外面側に配置される偏光子とを含むことを特
    徴とする液晶光変調素子。
JP11645584A 1984-05-01 1984-06-08 液晶光変調素子 Pending JPS60260923A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/729,420 US4634228A (en) 1984-05-01 1984-05-01 Ferroelectric liquid crystal cell with rubbed polyimide alignment layer
JP11645584A JPS60260923A (ja) 1984-06-08 1984-06-08 液晶光変調素子
EP19850105290 EP0160302B1 (en) 1984-05-01 1985-04-30 Ferroelectric liquid crystal cell
DE19853587459 DE3587459T2 (de) 1984-05-01 1985-04-30 Ferroelektrische Flüssigkristall-Zelle.

Applications Claiming Priority (1)

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JP11645584A JPS60260923A (ja) 1984-06-08 1984-06-08 液晶光変調素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62253237A (ja) * 1986-04-26 1987-11-05 Makoto Fujinami 液晶による光通信装置

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