JPH06301016A - 高分子液晶およびそれを用いた液晶素子 - Google Patents

高分子液晶およびそれを用いた液晶素子

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JPH06301016A
JPH06301016A JP8472293A JP8472293A JPH06301016A JP H06301016 A JPH06301016 A JP H06301016A JP 8472293 A JP8472293 A JP 8472293A JP 8472293 A JP8472293 A JP 8472293A JP H06301016 A JPH06301016 A JP H06301016A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal
group
liq
polymer
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JP8472293A
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English (en)
Inventor
Yusuke Kawakami
雄資 川上
Kayoko Morikawa
佳代子 森川
Koji Hara
浩二 原
Junichi Ono
純一 小野
Toru Kashiwagi
亨 柏木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答速度が速く、素子化が容易な高分子液晶
および液晶素子を提供する。 【構成】 高分子液晶は、ポリオキセタン主鎖1に、親
水性基4を側鎖に含むものである。液晶素子は、上記高
分子液晶と低分子液晶と電解質とを含む混合膜を、一対
の電極で挟着したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、TV画面や一
般OA機器類、あるいは自動車に搭載して地図表示、案
内表示等の情報を表示する車載ナビゲーションのディス
プレイ等に使用される高分子液晶およびそれを用いた液
晶素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常の液晶素子は、数μmの間隔に固定
した一対の導電基材間に液晶材料を注入することによっ
て形成される。ところが、このような構成の液晶素子で
は、大面積のディスプレイの作製が困難である。また、
液晶を封入した一対の透明導電基材には、それぞれ偏光
軸が互いに直交した偏光板を取り付ける必要があるた
め、画面の明るさ、視野角等が不十分であった。
【0003】また、従来の液晶素子では、強誘電性液晶
を用いる場合を除き、配向状態にメモリー性がないた
め、大画素数の表示画面用には製造歩留りの悪いTFT
等を用いたアクティブマトリクス駆動が必要となり、高
価になるという問題があった。また、強誘電性液晶を用
いた場合には、1〜2μmという極めて薄いセルギャッ
プ制御および液晶の均一な配向制御が必要なため、小面
積ですら満足な表示を得ることが困難であった。
【0004】一方、高分子骨格鎖にフレキシブルな炭素
骨格などのスペーサ部を介して、液晶化合物に相当する
部分を結合した側鎖型高分子液晶と、通常の低分子液晶
材料とを溶剤中に溶解した溶液を、透明電極板等の板状
またはフィルム状の一対の基材で挟着した液晶素子(以
下、高分子液晶/低分子液晶混合膜)が提案されている
(特開平2−193115号公報、特開平2−1274
94号公報、Chem. Lett.,817(1989) 、Polym. Preprin
ts,Japan 39(8)2373(1990)等参照)。
【0005】この高分子液晶/低分子液晶混合膜に、低
周波電場または直流電場を印加すると、当該混合膜中に
極微量存在するイオンが電場に付随した移動を起こして
高分子液晶主鎖に衝突し、液晶分子の配列を乱すこと
で、混合膜の入射光を強く散乱する不透明な光散乱状態
になる。次いで、高周波電場を印加すると、高分子液晶
/低分子液晶混合膜中の液晶分子が、電気光学効果によ
って電場方向にホメオトロピック配向して、混合膜の入
射光を透過する透明な状態に転換する。さらに、上記混
合膜を用いた液晶素子では、上記両状態にて電場を除去
した際に、光散乱状態または透明状態を安定に保持する
メモリー性がある。
【0006】しかしながら、従来の高分子液晶/低分子
液晶混合膜では、液晶性高分子の粘度が高いため、透明
から不透明への転換の応答速度、および不透明から透明
への転換の応答速度が遅いという問題があった。そこ
で、応答速度を速くするために、混合膜中の高分子液晶
の比率を下げることや、高分子液晶の重合度(分子量)
を下げることが考えられるが、この場合、透明から不透
明への転換の応答速度がさらに遅くなるか、または転換
しなくなるという場合を生じた。この液晶素子では、低
周波電場または直流電場を印加した際に電場に付随して
移動するイオンが高分子液晶主鎖に衝突することで液晶
分子の配列の乱れが起こるため、高分子液晶の比率や重
合度が低いと移動したイオンが主鎖に衝突する確率が小
さくなる。したがって、液晶配列の乱れが十分に起こら
ないため透明から不透明への転換が悪化すると考えられ
る。この問題を解決するために、本発明者らは、側鎖高
分子液晶の主鎖を架橋したものを使用した液晶素子を発
明した(特願平3−327725号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この高
分子液晶を架橋すると高分子液晶の分子量が大きくなる
ため混合膜の粘度が増加し、不透明→透明への応答速度
が遅くなるという問題があった。そこで、本発明者ら
は、架橋させずに高分子主鎖のランダム配向を速く起こ
させる方法として、側鎖型高分子液晶の分子内にイオン
性基を導入し、直流電場印加時のイオンの移動を効率よ
く、主鎖分子中へ伝わらせることを目的とした液晶素子
を発明した(特願平4−224335号)。
【0008】ところが、この種の高分子液晶を用いて応
答速度を速くするためには、イオン性基の導入率を増加
することが必要である反面、そのような高分子液晶は、
有機溶媒に溶けにくくなるという問題点がある。つま
り、素子化する場合に、高分子液晶、低分子液晶、電解
質を共通溶媒に溶かすことが困難になり、素子化が不可
能となる場合が出てくる。
【0009】本発明の目的は、高速応答化を可能とする
とともに素子化が容易な高分子液晶およびそれを用いた
液晶素子を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の高分子液晶は、ポリオキセタン主鎖に、親
水基を有する官能基を側鎖に含むことを特徴とするもの
である。また、本発明の液晶素子は、上記高分子液晶
と、低分子液晶と、電解質とを含有する混合膜を、少な
くとも一方が透明である一対の電極で挟着したことを特
徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明の高分子液晶によれば、液晶素子におけ
る透明から不透明への変化を、側鎖にイオン性基を導入
した高分子液晶を用いたものと変わらない応答速度を発
揮させることができ、かつ素子化を容易に行うことがで
きる。すなわち、本発明の高分子液晶は、透明→不透明
の変化が直流電場印加時のイオン移動に伴う高分子主鎖
のランダム配向状態であることに着目して高分子液晶の
側鎖に親水性の官能基を導入することによって、イオン
移動を高分子液晶の主鎖に効率よく伝わらせるものであ
る。これにより、液晶素子における透明→不透明の高速
応答化を可能とする。このように、架橋構造を取ること
なしに透明→不透明への高速応答化が可能となるため分
子量の増大による粘性の増加を起こさないので不透明→
透明への高速応答化も同時に可能となる。また、高分子
液晶主鎖としてポリオキセタン型主鎖を用いることによ
り主鎖に結合するメソ−ゲン基(液晶基)のうち隣接し
たメソ−ゲン基間の間隔が広く、配向の障害となるよう
なメソ−ゲン基間の相互作用が低減されるため、交流電
場印加時にメソ−ゲン基が配向し易くなる。従って、液
晶素子における不透明→透明への高速応答化がこのこと
によっても可能となる。
【0012】また、本発明の高分子液晶は、汎用の有機
溶媒に容易に溶ける親水性基を、高分子主鎖の側鎖に導
入したものであるから、混合膜を形成する低分子液晶お
よび電解質の共通溶媒に容易に溶けることができ、これ
により、素子化を容易に行うことができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は、本発明における高分子液晶のモデルを示した図であ
り、図中、1はポリオキセタン主鎖、2はスペーサ部、
3は液晶基、4は親水性基である。スペーサ部2として
は、例えば、アルキレン鎖、シロキサン鎖、エステル
鎖、エーテル鎖、オキセタン鎖、ブタジエン鎖等を使用
することができる。
【0014】液晶基3としては、通常用いられている種
々の低分子液晶を用いることができる。親水性基4とし
ては、例えば、OH基、カルボキシル基、アミノ基、ス
ルホ基、カルボニル基、シアノ基等を使用することがで
きる。高分子液晶に含まれる親水性基の割合は、特に限
定されないが、液晶基に対して1〜40(モル%)であ
るのが望ましい。
【0015】次に、本発明における高分子液晶の具体的
な構造式を以下に示す。なお、本発明の高分子液晶は、
これのみに限定されるものではない。
【0016】
【化1】
【0017】(式中、YはCN、OCH3 等を示し、l
は1〜10の整数を、m,nは正の整数を表す。)上記
式で表された高分子液晶は、例えば、以下の反応式にて
合成することができる。
【0018】
【化2】
【0019】(式中、Y、l、m、およびnは前記と同
様である。)即ち、非液晶性オキセタンモノマー(A)
と液晶性オキセタンモノマー(B)とをカチオン共重合
させて共重合体(C)を得る。次いで、この共重合体
(C)を酢酸下で加熱処理すると、ポリオキセタン主鎖
に、親水性基の側鎖が導入された高分子液晶(D)が得
られる。
【0020】カチオン共重合では、ルイス酸系触媒、例
えば、BF3 OEt2 などを用いて、適宜の反応条件に
て反応させる。上記本発明の高分子液晶は、OH基を液
晶基に対して1〜40(モル%)側鎖に含有するものが
好適に使用される。一方、本発明の液晶素子は、上記高
分子液晶と、低分子液晶と、電解質とを含む混合液を、
少なくとも一方が透明である一対の電極で挟着したもの
である。
【0021】本発明の液晶素子を得るうえで、高分子液
晶と共に用いられる低分子液晶としては、通常用いられ
ている各種液晶材料、例えば、ネマチック液晶、スメク
チック液晶、カイラルスメクチック液晶などを用いるこ
とができる。高分子液晶/低分子液晶の比率は、使用す
る各材料の種類に応じて適宜決定されるが、通常重量比
で1/9〜4/6の範囲であるのが好ましい。
【0022】また、上記混合膜に含有される電界質とし
ては、塗布液に溶解するものであれば、いずれも使用す
ることができるが、例えば、下記一般式で表される四級
アンモニウム塩があげられる。
【0023】
【化3】
【0024】(式中、R5 、R6 、R7 およびR8 は、
それぞれ同一または異なって、直鎖または分岐した炭素
数1〜6のアルキル基を示し、YO はF、Cl、Br、
I、ClO4 、PF4 、BF4 等を示す。)かかる電解
質は、1種類のみを使用してもよく、あるいは混合物で
使用してもよい。
【0025】そして、液晶素子を得るには、従来と同様
に、一方の透明電極上に前記各成分を溶解した溶液を塗
布し乾燥固化させて混合膜を形成した後、この混合膜上
に他方の透明電極を重ねることにより製造できる。ま
た、図2に示すように、一方の透明電極5上に前記溶液
中にスペーサ材Sを含む混合物を載置し、他方の透明電
極5を端部に重ねて一対のラミネートロールR,Rにて
ラミネートすると一対の透明電極5,5間に、混合膜7
を挟着した液晶素子を製造することができる。
【0026】混合膜7を挟着する透明電極5としては、
ガラス、プラスチックフィルム〔例えば、ポリエチレン
テレフタレート(PET)、ポリエーテルサルホン(P
ES)〕等の透明支持体の表面にITO(インジウム・
チン・オキサイド)やSnO 2 等の透明導電膜を蒸着や
スパッタリング等で形成したものがあげられるほか、通
常の液晶素子に用いられる透明導電ガラスやフィルムが
あげられる。混合膜7の厚さは、通常5〜20μmであ
るのが適当である。
【0027】上記溶液を透明電極上に塗布するには、バ
ーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ロー
ラコート法等の従来公知のコート法等、いずれも採用可
能である。以下に、実施例をあげて本発明の高分子液晶
及び液晶素子を説明するが、本発明はこれらの実施例の
みに限定されるものではない。実施例 下記式で表される繰り返し単位を有する高分子液晶(G
PC〔ゲルパーミネーションカラム〕分析による重量平
均分子量Mw=4500)20重量部、低分子液晶とし
てE63(メルクジャパン社製、〔5成分以上の低分子
液晶を含むと推定〕)80重量部、および電解質として
テトラエチルアンモニウムブロミドを全体に対して0.
05重量%添加したものを、ジクロロメタン溶媒に溶解
して塗布液を得た。
【0028】
【化4】
【0029】これをITOフィルム上にバーコート法に
て塗布し、室温(約25℃)で30分乾燥させて膜厚1
0μmの混合膜を形成した後、もう一枚のITOフィル
ムを積層して液晶素子を得た。比較例1 実施例の高分子液晶に代えて、下記式で表される繰り返
し単位を有する高分子液晶(GPC分析による重量平均
分子量Mw=8000)20重量部とし、テトラアンモ
ニウムブロミドを添加しなかった他は、実施例1と同様
にして液晶素子を得た。
【0030】
【化5】
【0031】比較例2 比較例1で用いた高分子液晶3重量部、低分子液晶とし
てE63を97重量部とした他は、実施例1と同様にし
て液晶素子を得た。比較例3 実施例の高分子液晶に代えて、下記式で表される繰り返
し単位を有する高分子液晶(GPC分析による重量平均
分子量Mw=20000)20重量部とした他は、実施
例1と同様にして液晶素子を得た。
【0032】
【化6】
【0033】(式中、m:n=1:9である。)次に、
以下の評価試験をした。評価試験 実施例および比較例で得た各液晶素子について、室温
(約25℃)下、1kHzの交流を印加した状態におけ
る不透明化、透明化への応答時間をHe−Neレーザ光
(633μm)で調べた。
【0034】その結果を、イオン性基および親水性基含
有量(モル%)と、架橋率とを共に表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】表1より、応答速度は、実施例の液晶素子
では、いずれの比較例よりも速くすぐれることが判っ
た。なお、比較例1の液晶素子は、高分子液晶が溶媒に
対して良好に溶解しなかったので、液晶が配向しなかっ
た。
【0037】
【発明の効果】以上のように、本発明の液晶素子は、親
水性基を側鎖に導入したものであるため、従来のイオン
基導入型に比べて有機溶媒に溶けやすく、かつ透明→不
透明への転換をさらに良好に行うことができる。また、
従来の架橋型高分子液晶のように分子量が増加せず粘性
も増加しないので、不透明→透明への転換を良好に行う
ことができる。
【0038】一方、本発明の液晶素子は、上記高分子液
晶を有するので、応答速度の速いものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の高分子液晶のモデルを示した図であ
る。
【図2】この発明の一実施例の液晶素子をロールラミネ
ート法にて製造する方法を示した図である。
【符号の説明】
1 ポリオキセタン主鎖 4 親水性基 5 透明電極
フロントページの続き (72)発明者 小野 純一 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 柏木 亨 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオキセタン主鎖に、親水基を有する官
    能基を側鎖に含むことを特徴とする高分子液晶。
  2. 【請求項2】前記請求項1記載の高分子液晶が、親水性
    基を液晶基に対して1〜40(モル%)側鎖に含有する
    ことを特徴とする高分子液晶。
  3. 【請求項3】前記請求項1または2記載の高分子液晶
    と、低分子液晶と、電解質とを含有する混合膜を、少な
    くとも一方が透明である一対の電極で挟着したことを特
    徴とする液晶素子。
JP8472293A 1993-04-12 1993-04-12 高分子液晶およびそれを用いた液晶素子 Pending JPH06301016A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515685A (ja) * 2003-12-15 2007-06-14 日東電工株式会社 ルイス酸を含有する配向された液晶層

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515685A (ja) * 2003-12-15 2007-06-14 日東電工株式会社 ルイス酸を含有する配向された液晶層
JP4721453B2 (ja) * 2003-12-15 2011-07-13 日東電工株式会社 ルイス酸を含有する配向された液晶層

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