JPH04366919A

JPH04366919A - 高分子液晶素子の製造方法

Info

Publication number: JPH04366919A
Application number: JP16902491A
Authority: JP
Inventors: Yoshi Toshida; 土志田　嘉; Kazuo Yoshinaga; 和夫吉永; Koichi Sato; 公一佐藤; Gakuo Eguchi; 江口　岳夫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1992-12-18

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強誘電性高分子液晶を用
いた高分子液晶素子の製造方法に関し、特に強誘電性高
分子液晶の塗布性・配向性を改善することにより、配向
安定性や耐衝撃性等に優れた高分子液晶素子を製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メモリーやディスプレイ等に使用
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、大画面ディスプレイの要望や液晶素子の実装の
簡素化などの点から、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
る高分子液晶組成物を用いた液晶素子の検討が行なわれ
てきた。

【０００３】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、低分子液晶で用
いられている配向膜が不要になる可能性がある。■　　
メモリーやディスプレイ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
。

【０００４】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。

【０００５】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　　エープラーテ等「ポリマ
ー　　ブレタン」（Ｎ．Ａ．Ｐｌａｔｅ′　　ｅｔ　　
ａｌ．「Ｐｏｌｙｍｅｒ　　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ」），１
２，２９９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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな強誘電性高分子液晶を通常の液晶材料と同様にして
ガラスセル等のセル内に注入することは、その粘度が高
いために、等方相状態でも容易にセル内部を満たせず、
注入に長時間を要したり、またセル内に気泡が混入する
等の問題点があった。

【０００７】また、強誘電性高分子液晶の塗布やフィル
ム化等の方法により基板上に薄膜を形成した高分子液晶
素子としては、例えば特開昭６３−２３５９１６号公報
，　特開昭６３−２５７７２２号公報等に記載されてい
る。しかしながら、これらの場合、強誘電性高分子液晶
を加熱溶融して塗工したり、適当な溶媒に溶解して塗工
する等の方法によるため、高分子液晶の分子量によって
は塗工しにくかったり、あるいは溶媒の除去に手間がか
かる等の問題があった。また、配向時にも、高分子液晶
の分子量が大きくなると、配向膜やラビング法、延伸配
向等の配向処理が容易でなくなる場合があった。

【０００８】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、強誘電性高分子液晶
を使用した高分子液晶素子の製造方法において、塗工す
る際の分子量、配向する際の分子量を制御することによ
り、それぞれの塗工，配向操作を容易に行なうことがで
き、さらに配向後に分子量を増加させることにより、配
向安定性に優れコントラストの低下がなく、また耐衝撃
性等の優れた高分子液晶素子を製造する方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電極を
有する一対のプラスチックフィルム基板間に強誘電性高
分子液晶を挟持してなる高分子液晶素子の製造方法にお
いて、前記強誘電性高分子液晶を基板上に塗工し、分子
量を増加させた後に配向を行い、次いでさらに分子量を
増加させることを特徴とする高分子液晶素子の製造方法
である。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。図１は本
発明の製造方法により得られた高分子液晶素子の一例を
示す概略図である。同図に示す様に、本発明の高分子液
晶素子の製造方法は、例えば強誘電性高分子液晶を溶媒
に溶解させて、これを基板１上にコーティングし、溶媒
を除去して基板１上に強誘電性高分子液晶層２を形成し
、この強誘電性高分子液晶層２の上に基板１ａを積層し
て積層体を得る。

【００１１】次いで、強誘電性高分子液晶層２に、強誘
電性高分子液晶の液晶相を示す温度で紫外線を照射して
分子量を増加させた後に、配向を行い配向させた後、さ
らに前記と同様に紫外線を照射して分子量を増加させる
。次に、接着剤３を積層体の空隙部に充填し、硬化させ
た後、偏光板５，５ａ　を設けたＩＴＯ透明電極付きフ
ィルム４，４ａを上下で直交させて基板１，１ａに接着
させて高分子液晶素子を得ることができる。

【００１２】上記の様にして得られた図１に示す高分子
液晶素子は、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一軸延伸したものや、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
色性染料を染着後一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５，５ａ　の間に、基板１
，１ａ　間に強誘電性高分子液晶層２を挟持し、その周
囲を接着剤３で封止した積層体を設けた構造からなる。また、図１においては、電極付きフィルム４，４ａ上に
形成されたストライプ状電極６，６ａ　は基板１，１ａ
　の外側に設けられている。

【００１３】図２は本発明の製造方法により得られた高
分子液晶素子の他の例を示す概略図であり、基板を片側
のみに設けた例を示す。また、素子構成によっては、基
板１，１ａ　と強誘電性高分子液晶層２との間に接着層
を設けたり、強誘電性高分子液晶層２とストライプ状電
極６，６ａ　との間に絶縁膜や配向膜を設けた積層構造
のものも可能である。

【００１４】本発明において使用される基板１，１ａ　
は、大面積でフレキシブルな液晶素子を提供する点でプ
ラスチック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、ポリカーボ
ネートフィルム、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
、ポリ塩化ビニルフィルム、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、ポリ
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。

【００１５】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、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊　
），Ｈ相（ＳｍＨ＊　），Ｉ相（ＳｍＩ＊　），Ｊ相（
ＳｍＪ＊　），Ｋ相（ＳｍＫ＊　），Ｇ相（ＳｍＧ＊　
）又はＦ相（ＳｍＦ＊）を有する側鎖型高分子液晶性化
合物および主鎖型高分子液晶性化合物等を用いることが
でき、具体的には下記に示すようなものが挙げられるが
、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。）

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】

【化３】

【００１９】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。

【００２０】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強誘電性
液晶の割合としては、１〜９０ｗｔ％、好ましくは５〜
５０ｗｔ％の範囲が望ましい。

【００２１】

【化４】

【００２２】

【化５】

【００２３】

【化６】

【００２４】

【化７】

【００２５】本発明においては、従来用いられている公
知の手法、例えば、強誘電性高分子液晶を加熱溶融ある
いは溶媒に溶解して基板上に塗工した後、それぞれ冷却
あるいは溶媒を蒸発する等の手法で強誘電性高分子液晶
層を形成する。次いで、紫外線等の光照射により配向工
程に適した分子量まで増加させ、配向処理後、再び光照
射して分子量をさらに増加させて、最終的に耐久性の優
れた高分子液晶素子が得られる。

【００２６】前記の光照射により分子量を増加させるに
は、予め所定の分子量に重合された強誘電性高分子液晶
、またはその組成物と光重合開始剤とを混合して塗工す
るのが好ましい。光重合開始剤としては、公知のベンゾ
インエーテル類，ベンゾフェノン類，アセトフェノン類
，ベンゾイルオキシム類等から選択され、強誘電性高分
子液晶またはその組成物に対し０．０１〜５ｗｔ％の範
囲で添加される。

【００２７】また、塗工時の強誘電性高分子液晶は、特
に溶融塗工する際に、分子量を比較的小さくすることで
膜厚制御が容易になる。このような分子量としては、数
平均分子量（Ｍｎ）で３，０００以下が好ましい。分子
構造によっては溶融時の粘度が異なり分子量の範囲も変
動する。

【００２８】続いて、光照射により分子量を増加させて
、次の配向工程に適した分子量とする。この分子量とし
ては、数平均分子量（Ｍｎ）が３，０００〜１０，００
０の範囲が好適である。

【００２９】このようにして基板上に形成された強誘電
性高分子液晶層は、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、
等方相から液晶相へ徐冷する等の公知の配向方法が適用
される。また、他の１枚の基板との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配向方法の使用も可能である
。

【００３０】次いで、前述と同様にして光照射を行ない
、分子量を数平均分子量（Ｍｎ）で１０，０００程度ま
たはそれ以上とすることで、配向安定性や耐衝撃性に優
れた高分子液晶素子が得られる。

【００３１】本発明においては、上記の様にして積層構
成された強誘電性高分子液晶の分子量を、紫外線等の光
照射により増加させるが、好ましくは強誘電性高分子液
晶のスメクチック相の温度又はカイラルスメクチック相
の温度あるいはそれ以下の温度で光照射を行なう必要が
あり、その温度を越えた高温で行なうと、液晶相の配向
に乱れが生じる場合がある。

【００３２】すなわち、本発明においては、高分子液晶
素子がスメクチック相の温度又はカイラルスメクチック
相の温度あるいはそれ以下の温度で前記の光照射を行な
うことにより、強誘電性高分子液晶を高温域からカイラ
ルスメクチック相へ降温させた時の相転移時の配向の乱
れを防止出来る。

【００３３】

【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

【００３４】

【化８】

【００３５】数平均分子量（Ｍｎ）／重量平均分子量（
Ｍｗ）＝２３００／４１００（ポリスチレン換算値−テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
系ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰ
Ｃ）測定）をベンゾインイソブチルエーテル０．２重量
％と共にジクロロエタンに溶解させて、これを４０μｍ
厚のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す
）　基板上にスピンコート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３μｍ厚の
高分子液晶層を作成した。この高分子液晶層の上に４０
μｍ厚のＰＥＴフィルムを積層して、約８５℃のヒート
ロールを通過させて積層体を得た。

【００３６】この積層体を、強誘電性高分子液晶がＳＡ
　相を示す温度の加熱ヒーター上に置き、５００Ｗの水
冷式超高圧水銀灯により、２０ｃｍの距離から２分間紫
外線を照射した。照射後の分子量は、数平均分子量（Ｍ
ｎ）／重量平均分子量（Ｍｗ）＝６３００／１１，００
０であった。この積層体を強誘電性高分子液晶がＳｍＣ
＊　を示す温度で一軸延伸を行ない、一軸配向させた後
、前記と同様の条件で３０分間紫外線を照射した。その
分子量は数平均分子量（Ｍｎ）／重量平均分子量（Ｍｗ
）＝１１，０００／１９，０００であった。

【００３７】

【数１】相転移温度：

【００３８】次いで、接着剤で周囲を封止後ＩＴＯ透明
電極付きのＰＥＴフィルムを、図３に示すように、上下
で直交させて基板に接着させた。

【００３９】得られた高分子液晶素子の配向状態を偏光
顕微鏡で観察したところ、全面に渡って配向の乱れは観
察されなかった。また、直交する２枚の偏光板間に挟み
、±２５Ｖ，２０Ｈｚの電圧を印加して透過光量のコン
トラストを初期と２４時間駆動後の比較をしたところ、
それぞれ１：１０で変化は無かった。

【００４０】また、上記の高分子液晶素子を、６０ｃｍ
の高さから床面に自由落下させた後の配向状態を観察し
たところ、全面に渡って配向の乱れは観察されなかった
。

【００４１】実施例２実施例１において、溶液塗工に代えて、８０℃でＰＥＴ
基板上に溶融押し出し塗工により、６μｍ厚の液晶フィ
ルム層を形成した。以下、実施例１と同様にして高分子
液晶素子を得た。

【００４２】得られた高分子液晶素子の配向状態を偏光
顕微鏡で観察したところ、全面に渡って配向の乱れは観
察されなかった。また、直交する２枚の偏光板間に挟み
、±２５Ｖ，２０Ｈｚの電圧を印加して透過光量のコン
トラストを初期と２４時間駆動後の比較をしたところ、
それぞれ１：１０で変化は無かった。

【００４３】また、上記の高分子液晶素子を実施例１と
同様に落下試験したところ、同様に配向の乱れは観察さ
れなかった。

【００４４】比較例１実施例１において、分子量が数平均分子量（Ｍｎ）／重
量平均分子量（Ｍｗ）＝１３，０００／１９，０００の
構造式（Ｉ）で示される強誘電性高分子液晶を用いて、
実施例１と同様にして得た積層体を、一軸配向させた後
、ＩＴＯ付きＰＥＴフィルムで挟持して高分子液晶素子
を得た。

【００４５】得られた高分子液晶素子の配向状態を偏光
顕微鏡で観察したところ、周辺部に配向の乱れが観察さ
れた。

【００４６】また、上記の高分子液晶素子を実施例１と
同様に落下試験したところ、配向の乱れが拡大している
部分が観察された。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の高分子液晶
素子の製造方法によれば、強誘電性高分子液晶の塗工す
る際の分子量、配向する際の分子量を制御することによ
り、それぞれの塗工，配向操作を容易に行なうことがで
き、さらに配向後に分子量を増加させることにより、配
向安定性や耐衝撃性に優れた高分子液晶素子を得ること
ができる。

【００４８】また、配向欠陥の発生を防止できるので、
コントラストの低下がなく、軽量で大面積の表示素子を
容易に製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により得られた高分子液晶素
子の一例を示す概略図である。

【図２】本発明の製造方法により得られた高分子液晶素
子の他の例を示す概略図である。

【図３】実施例１の接着剤の封止前の高分子液晶素子を
示す説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ　　　基板２　　強誘電性高分子液晶層３　　接着剤４，４ａ　　　電極付きフィルム５，５ａ　　　偏光板６，６ａ　　　ストライプ状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電極を有する一対のプラスチックフィ
ルム基板間に強誘電性高分子液晶を挟持してなる高分子
液晶素子の製造方法において、前記強誘電性高分子液晶
を基板上に塗工し、分子量を増加させた後に配向を行い
、次いでさらに分子量を増加させることを特徴とする高
分子液晶素子の製造方法。
【請求項２】　　分子量を増加させる手段として、光照
射により重合度を上昇させる請求項１記載の高分子液晶
素子の製造方法。
【請求項３】　　分子量を増加させる際に、強誘電性高
分子液晶が液晶相を示す温度で光照射する請求項１また
は２記載の高分子液晶素子の製造方法。