JPH02228628A - 強誘電性高分子液晶素子 - 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］ 本発明は強誘電性高分子液−晶を用いた液晶素子に関し
、特に駆動に伴なう配向劣化による表示性能の低下等を
防止した強誘電性高分子液晶素子に関する。

［従来の技術］ 従来、メモリーやデイスプレィ等に使用されている液晶
素子は、高速応答性等の要求に応じるために、低分子液
晶が多く用いられている。しかしながら、近年、大画面
デイスプレィの要望や液晶素子の実装の波素化などの点
から、高分子液晶性化合物と低分子液晶性化合物との混
合系、あるいは高分子液晶系などいわゆる高分子液晶層
を物を用いた液晶素子の検討が行なわれてきた。

この様な高分子液晶組成物を用いることは、以下の点で
有効であると考えられる。

■　高分子液晶組成物は、溶液塗布等により成膜化する
ことが可能であり、また液晶素子の大面積化が実現でき
る上に、薄膜化、膜厚制御が容易なため、従来、低分子
液晶で行なわれているセル基板間のギャップ制御などの
難点が解消される。

■　高分子液晶組成物の中には、延伸等によって配向さ
せることが可能なものもあり、低分子液晶て用いられて
いる配向膜が不要になる可能性がある。

■　メモリーやデイスプレィなどに液晶素子を用いる際
には、コントラスト・の向上のために、光吸収性色素を
含有させることが行なわれる。高分子液晶組成物の場合
は、ポリマーの色素に対する相溶性などを活用できるた
め、染料や顔料などの色素類を均一に分散させることが
できる。

このような有効性が見出される一方、応答速度が遅いた
め動画や書き換えを高速で行なう用途には適していない
欠点があった。

以上の欠点を解決する方法の１つとして、強誘電性高分
子液晶［エヌ　ニー　ブラーテ等「ポリマー　ブレタン
Ｊ　（Ｎ、　Ａ、　Ｐｌａｔｅ　ｅｔ　ａｌ、　’Ｐｏ
ｌｙｍｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ」）　、　１２．２９９頁
、　　（１９８４年）］の使用が報告されている。この
強誘電性高分子液晶は、従来の高分子液晶に比較して大
巾に応答速度を向上できるため、その実用化が期待され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この強誘電性高分子液晶を薄膜化して、
基板にプラスチックフィルムを用いて大面積の表示素子
等に応用しようとすると、基板の複屈折性、即ち分子の
配向異方性のために、繰り返し駆動することに伴ない、
強誘電性高分子液晶層の配向性が劣化し、コントラスト
が低下し、透過光量も小さくなるという欠点があった。

本発明は、この様な従来技術の欠点を改善するためにな
されたものであり、基板に複屈折性の小さいフィルムを
使用し、そのフィルム基板間に強誘電性高分子液晶を挟
持することにより、繰り返し駆動による配向性の劣化を
防止し、コントラストの低下が極めて少ない、透過光量
の大きい強誘電性高分子液晶素子を提供することを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は、電極を有する一対の基板間に強誘電性
高分子液晶を挟持してなる強誘電性高分子液晶素子にお
いて、素子化した後の積層体における基板の複屈折Δｎ
と厚さｄの積Δｎ−ｄが０．５終鳳以下であるフィルム
基板を使用することを特徴とする強誘電性高分子液晶素
子である。

以下１本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）は本発明の強誘電性高分子液晶素子の一例
を示す概略図、第１図（ｂ）は本発明の強誘電性高分子
液晶素子の一対の基板上に設けたストライブ状電極の方
向と偏光板の偏光方向との関係を示す構成図である。同
図においては、偏光ガラス、またはポリビニルアルコー
ルにヨウ素多量体を吸着後−軸延伸したものや、ポリビ
ニルアルコールあるいはポリエチレンテレフタレートに
二色性染料を染着後−軸延伸したもの等のプラスチック
偏光フィルム等からなる偏光板４，４ａの間に、基板１
．ｌａ間に強誘電性高分子液晶Ｍ２を挟持してなる積層
体を設けた構造からなる液晶素子を示す、第１図（ａ）
においては、ストライブ状電極３，３ａは基板１．ｌａ
の外側に設けられている。

第２図は本発明の強誘電性高分子液晶素子の他の例を示
す概略図であり、ストライブ状電極３゜３ａを接着層や
絶縁層を介して基板１．ｌａの内側に設けた積層構造の
液晶素子を示す、あるいは、素子構成によっては、接着
層や絶縁層を介在させない積層構造のものでも良い。

本発明において使用される基板は、積層構造に素子化し
た後の１例えば第１図（ａ）におけるような積層体の基
板１．ｌａの複屈折Δｎと厚さｄの積Δｎ−ｄが０．５
　ｇ＠以下、好ましくは０．３ＪＬｍ以下であるような
ポリマーフィルムが、大面積でフレキシブルな液晶素子
を提供する点で望ましい、Δｎ−ｄが０．５終■を越え
る場合には、強誘電性高分子液晶素子の駆動時間が長く
なるにつれてコントラストが低下し始める。これは、基
板材料の配向した分子軸方向と強誘電性高分子液晶の分
子の方向（長軸方向）との相互作用によるためと推定さ
れ、基板分子の異方性が大きい場合には、上記の相互作
用が配向性に影響を及ぼすようになり、駆動に伴なう強
誘電性高分子液晶分子の反転が繰り返される内に、その
配向性が乱されてくるためと考えられる。

本発明において１通常使用される基板の厚みｄとしては
ｌＯ〜３００％■、特に２０〜２００μ−程度が好まし
く、従、って複屈折ΔｎはＯ，ＯＳ以下が好ましい。

本発明において使用される基板としては、ポリマーフィ
ルムを使用するのが好ましく、その具体例としては、ポ
リエチレンテレフタレート、ボリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィル
ム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリメ
タクリル酸メチルフィルム、メタクリル酸メチル−スチ
レン共重合体フィルム、ポリスチレン、スチレン−アク
リロニトリル共重合体フィルム、ポリプロピレンフィル
ム、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレン
フィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ塩化ビ
ニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ
化ビニルフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィル
ム、ポリクロロトリフルオロエチレンフィルム、フッ化
エチレン−プロピレン共重合体フィルム、ボリアリレー
トフィルム、ポリスルホンフィルム、セルロースフィル
ム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム等が挙げられ
る。

これらのフィルムにおいて、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリアミド、ポリイミド等の分子中に芳香族環
の割合の多いフィルムは、ポリメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル−スチレン共重合体、ポリプロピレン
、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のフィルムに比べて
、低延伸倍率でも複屈折が大きくなり易いため、これら
を基板として使用する場合にはΔｎ−ｄか前記の範囲を
越えないように選択する必要がある。

また、基板に複屈折がない場合には、基板と偏光板の偏
光面とについて考慮しなくてよいが、複屈折性の基板を
使用している場合には、偏光板の偏光面を透過光量が高
い位置に合わせて積層配置する必要がある。

本発明において用いられる強誘電性高分子液晶としては
、カイラルスメクチ・ンクＣ相（ＳＩＣ″）。

Ｈ相（ＳｍＨ”）　、　Ｉ相（Ｓｍｌ”）　、　Ｊ相（
ＳｍＪ”）　、　Ｋ相（Ｓｍに”）、Ｇ相（ＳｍＧ”）
又はＦ相（ＳｓＦ”）を有する側鎖型高分子液晶性化合
物３よび主鎖型高分子液晶性化合物等を用いることがて
き、具体的には下記に示すようなものが挙げられるか、
これらに限定されるものではない、（但し、式中＊は不
斉炭素中心を示す、） 一＋−ｃＨ２−ＣＨｈ− 一＋−ＣＩ＋　、　−Ｃ＋＋）＝− 冒 ｍ≧５゜ ｎ＝４〜１８ ｘ＝ｉ〜２．に＝１〜２゜ ｊ＝０またはｌ。

ｎ＝４〜１８゜ ｍ≧５ ＋ｃＩｆ　、　−ＣＨｈ− 蜜 で ＝　１〜２゜ −ｆ−ＣＩ！−ＣＨｈ− ｋ　＝　　１〜２　、　　ｎ　＝　４〜１８゜ｍ≧５ ｆｌ＝　１〜２．に＝　１〜２．ｎ＝４〜１８゜ｊ＝０
または１．ｍ≧５ 云−ＣＨ，−Ｃ１１）−− ｆ＝＝１〜２．に＝１〜２．ｎ＝４〜１８゜ｊ＝０また
は１．ｍ≧５ ρ＝１〜２．に＝１〜２゜ ｊ＝Ｏまたは１゜ ｎ＝４〜１８゜ ｍ≧５ ｙ＝０．１　〜１．０　　、ｍ＝４〜１２．ｎ≧３（勧
＝２〜１５゜ ｘ＋ｙ±１） これらの強誘電性高分子液晶は１種または２種以上を混
合あるいは共重合して用いたり、低分子液晶性化合物と
ブレンドして用いる等の方法で素子化に適した組成のも
のが使用される。

また、ブレンドによって強誘電性を発現することが可能
な光学活性高分子液晶も用いることができる。その具体
例を下記に示す、ブレンドするものとしては、一般の低
分子強誘電性液晶が用いられる。ただし、低分子強誘電
性液晶とのブレンドを行う場合、相溶性を考慮しなけれ
ばならない。

ブレンドする低分子液晶の割合としては、１〜９０％、
好ましくは５〜５０％の範囲が望ましい。

（ｘ＋ｙ＝ｌ、ｍ＝４〜１２） ＣＨ。

Ｒ３＝　−ＣＨｔＣＨ（ＣＨ２→− Ｒ４＝４ＣＨ２→− （ｘ＋　ｙ＝　１　、１１．＝　２〜１５）（ｘ＋ｙ＝
１） （ｘ＋ｙ＝　１．　　膳、＝２〜ｌ５）（■３＝１〜５
） （ｘ＋ｙ＝１） （鵬、＝１〜３，１）＝１〜２０） （層、＝０〜５） （餓Ｓ冨０〜５） （烏、＝０〜５） （１鴨＝Ｏ−５） 本発明においては、フィルム状に成形された強誘電性高
分子液晶を延伸した後に、これを基板間にはさんで圧着
したり、強誘電性高分子液晶と基板とを積層した後に基
板とともに共延伸する等の方法により、第１図あるいは
第２図に示す構成の素子を得ることができる。これにら
の手法は配向性を付与する点で有効である。

その他、従来用いられている公知の手法も使用できる０
例えば、加熱溶融あるいは溶媒に溶解して基板上に塗工
後、それぞれ冷却あるいは溶媒蒸発する等の手法が挙げ
られる。

また、このようにして基板上に形成した強誘電性高分子
液晶層を塗工時にせん断力をかけて配向させたり、或い
は予め基板上に配向膜等の配向処理を行なっておき等吉
相から液晶相へ徐冷する等の公知の配向手法の使用も可
能である。

［作用］ 従来、電極を有する一対の基板間に強誘電性高分子液晶
を挟持してなる強誘電性高分子液晶素子において１強誘
電性高分子液晶素子の駆動時間が長くなるにつれてコン
トラストが低下し始めるのは、その詳細は不明であるが
、本発明者等の研究によれば、基板材料の配向した分子
軸方向と強誘電性高分子液晶の分子の方向（長軸方向）
との相互作用によるためと推定される。特に、基板分子
の異方性が大きい場合には、上記の相互作用が配向性べ
影響を及ぼすようになり、駆動に伴なう強誘電性高分子
液晶分子の反転が繰り返される内に、その配向性が乱さ
れてくるためと考えられる。

本発明の強誘電性高分子液晶素子は、電極を有する一対
の基板間に強誘電性高分子液晶を挟持してなる強誘電性
高分子液晶素子において、前記基板の複屈折Δｎと厚さ
ｄの積Δｎ−ｄが０．５ル■以下であるフィルム基板を
使用することにより、上記の様な繰り返し駆動による強
誘電性高分子液晶相の配向性の劣化を防止して、コント
ラストの低下を極めて少なくすることができるものと推
定される。

［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 下記の構造式（Ｉ）で示される側鎖型強誘電性高分子液
晶 −（−Ｃ１１２−ＣＨｈ− （ｎ＝２０） （Ｉ） をジクロロエタンに溶解させて、これを１００μ謹厚の
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）Ｍ板上にスピン
コード法でコーティングを行い、ジクロロエタンを加熱
除去し、ＰＥＴ基板上に３ル１厚の液晶フィルム層を作
成した。この液晶フィルム層の上に１００終朧厚のＰＥ
Ｔフィルムを積層して、約８５°Ｃのヒートロールを通
過させて得た積層体を、強誘電性高分子液晶がＳａｃ”
相を示す温度で一軸延伸を行ない、−軸配向させた。

上記積層体のＰＥＴ基板について、配向処理後のΔｎ−
ｄ値を見積るために、前記と同様の条件て基板に使用し
た１００隔■厚のＰＥＴフィルムを同じ厚みに一軸延伸
したところＯ，ｔ　Ｕ腸であった。

次に、ＩＴＯ透明透明付極付ポリエチレンテレフタレー
トフィルムを第１図（ｂ）に示すように上下で直交させ
て基板に接着させた。次いで、直交する２枚の偏光板間
に挟み、±２５Ｖ　、　２０Ｈｚの電圧を印加して、初
期と２４時間駆動後の透過光量のコントラストを比較し
たところ、いずれもｌ：５で変化は無かった。

前記の素子の偏光板を外して、配向状態を偏光顕微鏡で
観察したところ、配向の乱れは観察されなかった。

実施例２ 基板をメタクリル酸メチル−スチレン共重合体（ＭＭＡ
／Ｓｔ、　Ｓｔ含量：ｌＯｍｏＲ＄）に代えた以外は、
実施例１と同様にして積層体（−軸延伸後の上記のＭＭ
Ａ／Ｓｔ共重合体単体で実施例１と同様に評価したΔｎ
−ｄは０．０４！■であった。）を作成し、実施例１と
同様に透過光量のコントラストを比較したところ、初期
と２４時間駆動後共に１＝５で変化は無く、また配向の
乱れも観察されなかった。

実施例３ 実施例１で使用した高分子液晶（Ｉ）を等吉相温度（約
１００℃）で、ＰＥＴ基板上（−軸延伸後の単体で実施
例１と同様に評価したΔｎ−ｄが０．３５μｍ）に押し
出しコーティングで３鉢鳳厚の液晶フィルム層を作成し
た。

この液晶フィルム層の上に　１００鉢■厚のＰＥＴフィ
ルムを積層後、実施例１と同様にして一軸延伸処理して
積層体を作成し、実施例１と同様に透過光量のコントラ
ストを比較したところ、初期と２４時間後でそれぞれｌ
：５，１：４．８であった。配向状態を偏光顕微鏡で観
察したところ、−軸配向の乱れはほとんど観察されなか
った。

実施例４ 実施例１で使用した高分子液晶（Ｉ）を等吉相温度（約
１００℃）で、厚さ３０終鳳のポリカーボネート基板（
Δｎ−ｄ　：　０．４０μ層）上に押し出しコーティン
グて３終鳳厚の液晶フィルム層を作成した。

この液晶フィルム層の上に上記と同様のポリカーボネー
トをａ居抜、２枚のガラス板間に挟持して９０℃から徐
冷し、８０℃で積層体の長手方向に上下のガラス板をわ
ずかに反対方向にゆつくりとずらせ、液晶フィルム層に
剪断力を印加して一軸配向させた。

配向処理後、２枚のガラス板をはずし、実施例１と同様
に電極付きＰＥＴ基板を接着した後、透過光量のコント
ラストを比較したところ、初期と２４時間後でそれぞれ
１：５，１：４．８であった。配向状態を偏光顕微鏡で
観察したところ、−軸配向の乱れはほとんど観察されな
かった。

比較例１ 実施例４において、ポリカーボネート基板をΔｎ−ｄが
０．６μ■のものに代えた以外は同様にして作成した積
層体について、同様に透過光量のコントラストを比較す
たところ、初期と２４時間後でそれぞれ１：５，１：３
．４であった。配向状態を偏光ｍ微鏡で観察したところ
、著しい配向の乱れがＩＩ察された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の強誘電性高分子液晶素子
は、複屈折性の小さいΔｎ−ｄが０．５ル■以下のフィ
ルムからなる基板間に強銹電性高分子液晶を挟持してな
るので、繰り返し駆動による配向性の劣化を防止し、コ
ントラストの低下が極めて少ない、透過光量の大きい、
また軽量で大面積の表示素子等への応用が可能な優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図（ａ）は本発明の強誘電性高分子液晶素子の一例
を示す概略図、第１図（ｂ）は本発明の強誘電性高分子
液晶素子の一対の基板上に設けたストライプ状電極の方
向と偏光板の偏光方向との関係を示す構成図および第２
図は本発明の強誘電性高分子液晶素子の他の例を示す概
略図である。 １．１ａ・・・基板 ２・・・強誘電性高分子液晶層 ３．３ａ・・・ストライプ状電極 ４゜ ４ａ・・・偏光板 ５゜ ５′ ・・・偏光板の偏光方向を示す矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極を有する一対の基板間に強誘電性高分子液晶を挟持
   してなる強誘電性高分子液晶素子において、素子化した
   後の積層体における基板の複屈折Δｎと厚さｄの積Δｎ
   ・ｄが０．５μｍ以下であるフィルム基板を使用するこ
   とを特徴とする強誘電性高分子液晶素子。