JP2875311B2 - 液晶の配向方法 - Google Patents
液晶の配向方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液晶の配向方法に関する。
［従来の技術］ 近年光変調素子としての液晶の研究が活発になってい
るが、その狙いはディスプレーあるいは光シャッター等
でこれらのほとんどはTN（Twisted Nematic）型表示方
式のものである。一方、高速スイッチング、メモリ性を
特徴とした強誘電性液晶を利用する表示方式［N.A.Clar
ksら;Applied Phys.Lett,36,899（1980）］が提案され
ている。
るが、その狙いはディスプレーあるいは光シャッター等
でこれらのほとんどはTN（Twisted Nematic）型表示方
式のものである。一方、高速スイッチング、メモリ性を
特徴とした強誘電性液晶を利用する表示方式［N.A.Clar
ksら;Applied Phys.Lett,36,899（1980）］が提案され
ている。
これらの液晶素子では液晶を一方式に優先的に配向さ
せる必要がある。この配向処理はこれらの液晶素子の品
質に大きな影響を与えることから多くの研究がなされて
いる。液晶の基板表面での配向状態には、基板面に平行
に配向するホモジニアル配向と基板面に垂直に配向する
ホメオトロピック配向とに大きくわけられる。
せる必要がある。この配向処理はこれらの液晶素子の品
質に大きな影響を与えることから多くの研究がなされて
いる。液晶の基板表面での配向状態には、基板面に平行
に配向するホモジニアル配向と基板面に垂直に配向する
ホメオトロピック配向とに大きくわけられる。
実際の液晶はこのように配向された液晶素子に電界な
どを印加することにより、液晶の配向状態を変化させ、
複屈折、２色性等を利用して光のON-OFFを行う。
どを印加することにより、液晶の配向状態を変化させ、
複屈折、２色性等を利用して光のON-OFFを行う。
従来の液晶の配向方法としては無機物の斜方蒸着や有
機高分子塗膜のラビングなど知られているがいずれも満
足のいくものではない。特に強誘電性液晶を配向させよ
うとする場合には従来のネマチックタイプにくらべて非
常に配向させにくく、いずれの方法においても均一に配
向させることは困難であった。
機高分子塗膜のラビングなど知られているがいずれも満
足のいくものではない。特に強誘電性液晶を配向させよ
うとする場合には従来のネマチックタイプにくらべて非
常に配向させにくく、いずれの方法においても均一に配
向させることは困難であった。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は特定の配向制御手段を用いることにより、液
晶特に強誘電性液晶の配向性を改良し、良好な駆動特性
を得ることができる液晶の配向方法を提供することであ
る。
晶特に強誘電性液晶の配向性を改良し、良好な駆動特性
を得ることができる液晶の配向方法を提供することであ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は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層とを有し、その間に光異性化する
メソゲン基を含有する液晶層を設けてなる液晶素子にお
いて、光照射を配向制御手段とすることを特徴とする液
晶の配向方法である。
晶を配向させる配向層とを有し、その間に光異性化する
メソゲン基を含有する液晶層を設けてなる液晶素子にお
いて、光照射を配向制御手段とすることを特徴とする液
晶の配向方法である。
本発明の基本原理をシス−トランス光異性化するメソ
ゲン基を含有する液晶を例にとって説明する。
ゲン基を含有する液晶を例にとって説明する。
第１段階は光異性化するメソゲン基を含有する液晶に
トランス体からシス体に変化する波長（λ１）の光を照
射すると、液晶状態から等方性液体状態に変化する。こ
れはトランス体が長い棒状のメソゲン基であるのに対
し、シス体は屈曲した構造で液晶形性能がなく、シス体
が共存することにより、メソゲン基の液晶形成を阻害す
るためである。
トランス体からシス体に変化する波長（λ１）の光を照
射すると、液晶状態から等方性液体状態に変化する。こ
れはトランス体が長い棒状のメソゲン基であるのに対
し、シス体は屈曲した構造で液晶形性能がなく、シス体
が共存することにより、メソゲン基の液晶形成を阻害す
るためである。
第２段階はシス体が共存する等方性液体状態にシス体
からトランス体に変化する波長（λ２）の光を照射する
と、等方性液体状態から液晶状態に変化する。
からトランス体に変化する波長（λ２）の光を照射する
と、等方性液体状態から液晶状態に変化する。
この第２段階を利用して液晶を配向させるものであ
る。
る。
次に本発明を図面により説明する。
第１図は本発明の実施例に対応する液晶素子の断面図
であり、１、２は基板、３、４は電極、７、８は、配向
層、９は液晶層、10はスペーサー、11、12は偏光板であ
る。
であり、１、２は基板、３、４は電極、７、８は、配向
層、９は液晶層、10はスペーサー、11、12は偏光板であ
る。
基板としてはガラス、ポリエステル等の合成樹脂フィ
ルム等が使用できる。
ルム等が使用できる。
この基板上に設ける電極には例えばITO（酸化錫イン
ジウム）が用いられ、これをガラス等の基板に蒸着、ス
パッタリングなどにより形成する。必要に応じガラス基
板からのアルカリイオンの侵入を防ぐために、ガラス基
板と電極の間にSiO2等によるブロッキング層を設けても
よい。又、このようにして設けた電極をエッチングによ
り所望の形状にすることができる。
ジウム）が用いられ、これをガラス等の基板に蒸着、ス
パッタリングなどにより形成する。必要に応じガラス基
板からのアルカリイオンの侵入を防ぐために、ガラス基
板と電極の間にSiO2等によるブロッキング層を設けても
よい。又、このようにして設けた電極をエッチングによ
り所望の形状にすることができる。
次にこの電極上に配向膜を形成する。配向膜材料とし
ては、ポリイミド、ポリビニルアルコール（PVA）、ポ
リアミド、ポリふっ化ビニリデン（PVDF）などの有機高
分子材料やシランカップリング剤、あるいはSiO等の酸
化物の斜方蒸着が適している。有機高分子材料の場合に
は膜形成後、表面にラビング処理を施して一軸異方性を
持たせる。
ては、ポリイミド、ポリビニルアルコール（PVA）、ポ
リアミド、ポリふっ化ビニリデン（PVDF）などの有機高
分子材料やシランカップリング剤、あるいはSiO等の酸
化物の斜方蒸着が適している。有機高分子材料の場合に
は膜形成後、表面にラビング処理を施して一軸異方性を
持たせる。
本発明において光異性化するメソゲン基としてはシス
−トランス光異性化するメソゲン基をもちいることがて
きる。シス−トランス光異性化するメソゲン基としては
グレン・Ｈ・ブラウン編「テクニクス・オブ・ケミスト
リ第３巻フォトクロミズム」471〜556頁（ワイリー・イ
ンターサイエンス1971年）に記載の光異性化する化合物
の残基を使用することができる。好ましいものには、一
般式（II）で表わされる基、及びチオインジゴ化合物の
残基が包含される。
−トランス光異性化するメソゲン基をもちいることがて
きる。シス−トランス光異性化するメソゲン基としては
グレン・Ｈ・ブラウン編「テクニクス・オブ・ケミスト
リ第３巻フォトクロミズム」471〜556頁（ワイリー・イ
ンターサイエンス1971年）に記載の光異性化する化合物
の残基を使用することができる。好ましいものには、一
般式（II）で表わされる基、及びチオインジゴ化合物の
残基が包含される。
−Ｘ−Ｙ−Ｚ− （II） （式中、Ｘ、Ｚの少なくとも一方は芳香環残基であ
り、Ｙは−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−又は−CH＝Ｎ−で表さ
れる基である。） 芳香環Ｘ、Ｚとしては、ベンゼン環のほかにナフタレ
ン、アントラセンなどの縮合環、フラン、ピリジンなど
の複素環も含まれる。
り、Ｙは−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−又は−CH＝Ｎ−で表さ
れる基である。） 芳香環Ｘ、Ｚとしては、ベンゼン環のほかにナフタレ
ン、アントラセンなどの縮合環、フラン、ピリジンなど
の複素環も含まれる。
シス−トランス光異性化するメソゲン基の具体例とし
ては、アゾベンゼン、スチルベン、スチルバゾール、ベ
ンジリデンアニリン、インジゴ、チオインジゴ等のよう
な、化合物の残基があげられる。
ては、アゾベンゼン、スチルベン、スチルバゾール、ベ
ンジリデンアニリン、インジゴ、チオインジゴ等のよう
な、化合物の残基があげられる。
これらは必要に応じて光異性化が起こる波長をシフト
させるために、ニトロ基、ニトリル基、ハロゲン基、ア
ルコキシ基、ジメチルアミノ基などの基で置換すること
ができる。又光異性化するメソゲン基の化学的安定性を
増すために同様の基で置換することも可能である。
させるために、ニトロ基、ニトリル基、ハロゲン基、ア
ルコキシ基、ジメチルアミノ基などの基で置換すること
ができる。又光異性化するメソゲン基の化学的安定性を
増すために同様の基で置換することも可能である。
光異性可能するメソゲン基としては、シス−トランス
光異性化する基以外に、光によって幾何学的構造変化を
起こすものであれば、公知の液晶を示す材料との組合せ
で、同様の液晶光学素子を作ることができる。そのよう
なものとしては、式 のように異性化するスピロベンゾピラン類や、フルギ
ド類の残基をあげることができる。
光異性化する基以外に、光によって幾何学的構造変化を
起こすものであれば、公知の液晶を示す材料との組合せ
で、同様の液晶光学素子を作ることができる。そのよう
なものとしては、式 のように異性化するスピロベンゾピラン類や、フルギ
ド類の残基をあげることができる。
光異性化するメソゲン基を有する材料としては公知の
ものが利用でき、例えば以下の材料を挙げることができ
る。
ものが利用でき、例えば以下の材料を挙げることができ
る。
一般式（Ｉ）の光学活性液晶化合物 （Ｒは炭素数20以下のアルコキシ基、ｎは１又は１又
は２の整数、Ｒ＊は光学活性基を示す） なお、これらの材料は単独あるいは他の液晶と混合
し、液晶組成物として液晶層を形成するものである。
は２の整数、Ｒ＊は光学活性基を示す） なお、これらの材料は単独あるいは他の液晶と混合
し、液晶組成物として液晶層を形成するものである。
前記一般式（Ｉ）に示す光学活性化合物は例えば下記
反応式に従って得ることができる。
反応式に従って得ることができる。
本発明の液晶の配向に用いられる光源はメソゲン基の
構造を変化させることができるものであれば、どのよう
なものでもよく、レーザー、キセノンランプ及び水銀灯
など公知のものを用いることができる。又、必要に応じ
て光を分光し特定の波長のみを用いることができる。
構造を変化させることができるものであれば、どのよう
なものでもよく、レーザー、キセノンランプ及び水銀灯
など公知のものを用いることができる。又、必要に応じ
て光を分光し特定の波長のみを用いることができる。
強誘電性液晶を用いた液晶素子において光変調は以下
の様にして行うことができる。
の様にして行うことができる。
基板に対してホモジニアス配向した液晶分子に対して
液晶層をはさむ電極により電界を印加すると液晶分子は
自発分極と電界との作用により電界の向きに対して面内
でその向きを変える（第２図）。
液晶層をはさむ電極により電界を印加すると液晶分子は
自発分極と電界との作用により電界の向きに対して面内
でその向きを変える（第２図）。
従って複屈折あるいは２色性を利用すれば光のON-OFF
つまり光変調が可能となる。ただし、このとき液晶層の
厚さは液晶のらせんが消失する薄さであることが必要で
ある。
つまり光変調が可能となる。ただし、このとき液晶層の
厚さは液晶のらせんが消失する薄さであることが必要で
ある。
さて、このように光変調を行う場合コントラストを大
きくするには液晶を均一に配向させなければならない。
セルの構成を第１図に示すが、液晶の配向は配向膜によ
って行われる。ネマチックタイプに比べ強誘電性液晶は
配向が困難であるが、本発明では光異性化するメソゲン
基を含有する液晶層を設けてなる液晶素子において、光
照射を配向制御手段として用いることで良好な配向を得
ることができる。
きくするには液晶を均一に配向させなければならない。
セルの構成を第１図に示すが、液晶の配向は配向膜によ
って行われる。ネマチックタイプに比べ強誘電性液晶は
配向が困難であるが、本発明では光異性化するメソゲン
基を含有する液晶層を設けてなる液晶素子において、光
照射を配向制御手段として用いることで良好な配向を得
ることができる。
［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１ 光異性化するメソゲン基を有する液晶材料、４−ｎ−
オクチルオキシ−４′−［（Ｓ）−２−メチルブトキシ
カルボニル］スチルベン［一般式（Ｉ）の光学活性液晶
化合物でＲ＝n-C8H17O−、ｎ＝１、 の化合物で、以下に相転移温度（℃）を示す。
オクチルオキシ−４′−［（Ｓ）−２−メチルブトキシ
カルボニル］スチルベン［一般式（Ｉ）の光学活性液晶
化合物でＲ＝n-C8H17O−、ｎ＝１、 の化合物で、以下に相転移温度（℃）を示す。
（Crystは結晶状態、Isoは等方性液体、SAはスメクチ
ックＡ相、Sc＊はカイラルスメクチックＣ相を表わ
す）］ 透明基板…ガラス板（厚さ1.1mm） 透明電極…ITO（厚さ500Å、蒸着後パターニング） 配向層 ポリイミド樹脂JIB−１（JSR製）の溶液を印刷によっ
て500Åの厚さで成膜後焼成し、その後100g/cm2の圧力
で５回のラビング処理を施した。
ックＡ相、Sc＊はカイラルスメクチックＣ相を表わ
す）］ 透明基板…ガラス板（厚さ1.1mm） 透明電極…ITO（厚さ500Å、蒸着後パターニング） 配向層 ポリイミド樹脂JIB−１（JSR製）の溶液を印刷によっ
て500Åの厚さで成膜後焼成し、その後100g/cm2の圧力
で５回のラビング処理を施した。
スペーサー…積水ファインケミカル製SP-202（平均粒径
1.8μｍ） 封止剤…積水ファインケミカル製フォトレックＡ−704
（紫外線硬化型） 以上の材料により第１図の如く液晶素子を作成した。
1.8μｍ） 封止剤…積水ファインケミカル製フォトレックＡ−704
（紫外線硬化型） 以上の材料により第１図の如く液晶素子を作成した。
次にこの液晶素子を85℃に保った状態で313nmの単色
光を10分間にわたって照射し、等方性液体状態とし、次
に436nmの単色光を30分にわたって照射し強誘電性液晶
を配向させた。
光を10分間にわたって照射し、等方性液体状態とし、次
に436nmの単色光を30分にわたって照射し強誘電性液晶
を配向させた。
このようにして作成した液晶素子を400nm以下の光を
フィルターでカットした状態で偏光顕微鏡下で電極層に
20Vppの電圧を印加して駆動したところ応答速度230μse
c（０→90％）、コントラスト比45であった。
フィルターでカットした状態で偏光顕微鏡下で電極層に
20Vppの電圧を印加して駆動したところ応答速度230μse
c（０→90％）、コントラスト比45であった。
比較例１ 実施例１と同様に作成した液晶素子を400nm以下の光
をフィルターでカットした状態で110℃に加熱し、その
後0.2℃／分の速度の除冷により強誘電性液晶を配向さ
せた。実施例１と同様の条件下で（85℃）で駆動したと
ころ応答速度は250μsec（０→90％）、コントラスト比
15であった。
をフィルターでカットした状態で110℃に加熱し、その
後0.2℃／分の速度の除冷により強誘電性液晶を配向さ
せた。実施例１と同様の条件下で（85℃）で駆動したと
ころ応答速度は250μsec（０→90％）、コントラスト比
15であった。
［発明の効果］ 本発明は液晶層において光照射という非常に簡便な方
法で均一なモノドメイン状態の配向性を示すとともに駆
動時のコントラスト比が大きな液晶素子を得ることがで
きるという顕著な効果を奏するものである。
法で均一なモノドメイン状態の配向性を示すとともに駆
動時のコントラスト比が大きな液晶素子を得ることがで
きるという顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明の一例を示す液晶素子の断面図、第２図
は液晶層に電界が印加させたときの液晶分子の作用を示
す図である。 図中、1,2は基板、3,4は電極、5,6,7,8は配向層、９は
液晶層。
は液晶層に電界が印加させたときの液晶分子の作用を示
す図である。 図中、1,2は基板、3,4は電極、5,6,7,8は配向層、９は
液晶層。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1339 G02F 1/13
Claims (1)
- 【請求項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層とを有し、その間に光異性化す
るメソゲン基を含有する液晶層を設けてなる液晶素子に
おいて、光異性化するメソゲン基を含有する液晶層が下
記一般式（Ｉ）の光学活性液晶化合物よりなり、 （Ｒは炭素数20以下のアルコキシ基、ｎは１又は２の整
数、Ｒ※は光学活性基を示す） 光照射を配向制御手段とすることを特徴とする液晶の配
向方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31766689A JP2875311B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 液晶の配向方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31766689A JP2875311B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 液晶の配向方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179424A JPH03179424A (ja) | 1991-08-05 |
| JP2875311B2 true JP2875311B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18090675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31766689A Expired - Fee Related JP2875311B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 液晶の配向方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875311B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102056595B1 (ko) | 2015-12-17 | 2019-12-17 | 주식회사 엘지화학 | 액정 윈도우 및 이를 포함하는 광학 소자 |
| US10877301B2 (en) * | 2018-04-16 | 2020-12-29 | GM Global Technology Operations LLC | Photochromic film |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP31766689A patent/JP2875311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03179424A (ja) | 1991-08-05 |
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