JPH07134286A - 光変調素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光量損失が小さく、しかも高コントラストの
光変調が行なえるような反強誘電性液晶複合材料を用い
た光変調素子およびその製造方法を提供する。 【構成】 少なくとも一方が透明である電極が形成され
た一対の基板間に、有機重合体と反強誘電性液晶材料と
からなり、前記有機重合体と前記反強誘電性液晶材料と
が分散状態にある反強誘電性液晶複合材料が封入され、
前記反強誘電性液晶材料中に含まれる反強誘電性液晶化
合物分子の光軸が前記基板と平行に均一配向している反
強誘電性液晶素子を有する光変調素子、および反強誘電
性液晶材料と反応硬化性樹脂または反応硬化性化合物を
上記一対の電極上に形成され、ラビング処理された配向
膜の存在下で重合する前記光変調素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、有機重合体と反強誘電性
液晶材料とからなり、これらの有機重合体と反強誘電性
液晶材料とが分散状態にある反強誘電性液晶複合材料を
用いた光変調素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】従来より、液晶表示素子は、駆動
電圧が低く、低消費電力で駆動でき、しかもフラットパ
ネルの形態で情報が表示できるので、様々な機器の情報
表示媒体として広く利用され、近年では携帯型パーソナ
ルコンピューターや投射型ディスプレイなどの表示素子
として用いることが検討されている。携帯型パーソナル
コンピューターや投射型ディスプレイなどの表示素子に
おいては、視野角が広いこと、電気光学的応答速度が高
いこと、明るくコントラストが高いことなどが要求され
ている。

【０００３】しかしながら、ＴＮモードやＳＴＮモード
などのような従来の液晶表示方式では、これらの要求を
実現するのが困難であった。特に、これら従来の液晶表
示方式では、液晶素子の両側に液晶素子に備えられた一
対の基板とそれぞれ対面して一対の偏光板が配置されて
いる必要がある。このため、これら従来の液晶表示方式
では、偏光板、液晶素子および偏光板を順次透過するこ
とにより、出射光の光量は入射光の光量の２５％程度に
なるので、所望の明るさの出射光を得るためには強力な
光を発する光源を用いなければならないといった問題点
があった。

【０００４】このような問題点を解決するため、有機重
合体と液晶材料とからなり、有機重合体と液晶材料とが
分散状態にある液晶複合材料を用いた光変調素子が提案
され、一部実施されている。

【０００５】このような液晶複合材料を用いた従来の光
変調素子の一例を図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示された光変調素子１’
は、ガラスまたは透明樹脂からなる一対の基板１１ａ、
１１ｂを有するネマティック液晶素子３０を備えてい
る。これらの基板１１ａの片面には透明電極１２ａが形
成され、基板１１ｂの片面には透明電極１２ｂが形成さ
れている。そして透明電極１２ａ、１２ｂ間には、有機
重合体１３中にネマティック液晶材料３１が液滴状に分
散した状態で封入されている。

【０００６】図３（ａ）に示すように透明電極１２ａ、
１２ｂ間に駆動電源１４が接続されておらず、電界が印
加されていない場合には、ネマティック液晶材料３１中
で液晶分子３２が、それぞれランダムな方向を向いてい
る。そして図３（ｂ）に示すように透明電極１２ａ、１
２ｂ間に駆動電源１４を接続して電界を印加すると、ネ
マティック液晶材料３１中で液晶分子３２は一定の方向
を向く。

【０００７】ここで有機重合体１３の屈折率と液晶分子
３２の分子短軸方向の屈折率を予め等しく調整しておけ
ば、電界無印加時にネマティック液晶素子３０中で光散
乱が生じ、ネマティック液晶素子３０は、電界無印加時
には不透明状態であって、電界を印加すると透明状態に
なり得る。

【０００８】光が偏光板を透過する際には光量損失が生
じるが、上述したようにネマティック液晶素子を用いた
光変調素子では、偏光板を用いなくともネマティック液
晶素子に電界が印加されている場合とされていない場合
とで液晶素子の透明度が変化する。したがってネマティ
ック液晶素子を用いた光変調素子では、光が偏光板を透
過する際に生じる光量損失がなく、上記透明度の差を利
用して明るくコントラストの高い画像表示などが行なえ
る。

【０００９】しかしながら、ネマティック液晶複合材料
を用いた従来の光変調素子では、ネマティック液晶の電
気光学的性質を利用して光変調が行なわれているため、
電気光学的応答時間が数十ミリ秒と長いという問題点が
あった。

【００１０】さらにネマティック液晶は、これを含む液
晶素子の電極間に印加される電界の大きさに応じて電気
光学的性質が変化し、この電界の閾値前後で電気光学的
性質が急峻に変化するものでないので、ネマティック液
晶複合材料を用いた従来の光変調素子は、マルチプレッ
クス駆動が困難であるという問題点もあった。

【００１１】ところで、有機重合体と強誘電性液晶材料
とからなり、有機重合体と強誘電性液晶材料とが分散状
態にある強誘電性液晶複合材料を用いた光変調素子が提
案されている（特開昭６２−２６０８４１号公報）。

【００１２】これらの光変調素子では、強誘電性液晶ま
たは反強誘電性液晶の電気光学的性質を利用して光変調
が行なわれているため、上述したようなネマティック液
晶複合材料を用いた光変調素子に比較して１０００倍程
度の高速応答性を有するという特徴がある。

【００１３】さらに強誘電性液晶および反強誘電性液晶
は、それぞれを含む液晶素子の電極間に印加される電界
の閾値前後で電気光学的性質が急激に変化するので、強
誘電性液晶複合材料または反強誘電性液晶複合材料を用
いた光変調素子は、マルチプレックス駆動に適してい
る。

【００１４】しかしながら、強誘電性液晶複合材料また
は反強誘電性液晶複合材料を用いた従来の光変調素子
は、液晶素子に電界が印加されている場合とされていな
い場合とのコントラストが１：５程度と低く、たとえば
表示素子として用いた場合、表示情報を判読するのが困
難であるという問題点があった。

【００１５】本発明者らは、このような問題点が強誘電
性液晶複合材料または反強誘電性液晶複合材料を用いた
従来の光変調素子に生じるのは、次のような原因に由来
するものであると考えた。

【００１６】図４（ａ）および図４（ｂ）には、強誘電
性液晶複合材料または反強誘電性液晶複合材料を用いた
従来の光変調素子の一例が示されている。図４（ａ）お
よび図４（ｂ）に示された光変調素子２’は、ネマティ
ック液晶材料３１に代えて強誘電性または反強誘電性の
液晶材料４１が用いられている以外は図３（ａ）および
図３（ｂ）に示された光変調素子１’と同様にして構成
されている。

【００１７】強誘電性または反強誘電性の液晶材料４１
は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されているように
有機重合体１３中で液滴状に分散している。図４（ａ）
に示すように透明電極１２ａ、１２ｂ間に駆動電源１４
が接続されておらず、電界が印加されていない場合に
は、液晶材料４１中で液晶分子４２は、たとえば断面同
心円状の複数の層４３を形成していると同時にこの中心
に向かって放射状に配列している。この層構造は変形し
難く、図４（ｂ）に示すように透明電極１２ａ、１２ｂ
間に駆動電源１４を接続して通常の液晶表示素子の駆動
に必要とされる電界（２０Ｖ／μｍ以下）を印加する
と、前記層構造を損なわない範囲内で、液晶分子４２が
応答し、液晶材料４１の電気光学的性質が変化する。

【００１８】また、液晶複合材料中で液晶材料の量が有
機重合体の量に比較して多く、複数の液晶材料層が互い
に連続した層を形成している場合でも、これらの層構造
は変形し難く、液晶複合材料に２０Ｖ／μｍ以下の電界
を印加した程度では液晶材料に含まれている全ての液晶
分子の光軸が一様に配向した状態を実現することは困難
である。

【００１９】このように強誘電性液晶複合材料または反
強誘電性液晶複合材料を用いた従来の光変調素子では、
液晶素子に電界が印加されている場合であっても印加さ
れていない場合であっても液晶材料の光軸が空間的に均
一に配向した状態を実現することは困難であり、前記ど
ちらの場合においても液晶素子中で光散乱が生じ、この
ためコントラストが低くなる。なお、「空間的に」と
は、液晶素子全体にわたってということを意味してい
る。

【００２０】

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
しようとするものであって、光量損失が小さく、しかも
高コントラストの光変調が行なえるような反強誘電性液
晶複合材料を用いた光変調素子およびその製造方法を提
供することを目的としている。

【００２１】

【発明の概要】本発明に係る光変調素子は、少なくとも
一方が透明である電極が形成された一対の基板間に、有
機重合体と反強誘電性液晶材料とからなり、前記有機重
合体と前記反強誘電性液晶材料とが分散状態にある反強
誘電性液晶複合材料が封入され、前記反強誘電性液晶材
料の光軸が前記基板と平行に空間的に均一配向している
反強誘電性液晶素子を有することを特徴としている。

【００２２】このような光変調素子は、たとえば、少な
くとも一方が透明である電極が形成された一対の基板の
うち、少なくとも一方の電極表面に配向膜を形成し、次
いでこの配向膜にラビング処理を施した後、反強誘電性
液晶材料と、この反強誘電性液晶材料と相溶性を有し、
かつこの反強誘電性液晶材料とは反応性を有しない反応
硬化性樹脂または反応硬化性化合物とを混合して前記基
板間に注入し、前記配向膜の存在下で前記反応硬化性樹
脂または前記反応硬化性化合物を重合することによって
得られる。

【００２３】

【発明の具体的説明】本発明に係る光変調素子を図面を
用いて具体的に説明する。図１に本発明に係る光変調素
子の一例を示す。

【００２４】この図１に示された光変調素子１は、透明
電極１２ａの表面に配向膜１５ａが形成され、透明電極
１２ｂの表面に配向膜１５ｂが形成され、これら配向膜
１５ａ、１５ｂ間に反強誘電性液晶複合材料１６が封入
され、反強誘電性液晶複合材料１６に含まれている反強
誘電性液晶材料１７の光軸が基板１１ａ、１１ｂと平行
に均一配向している以外は、図４に示された光変調素子
２’と同様の反強誘電性液晶素子１０を備えている。

【００２５】配向膜１５ａ、１５ｂは、透明電極１２
ａ、１２ｂの表面にそれぞれポリイミドなどの樹脂をコ
ーティングするか、あるいは酸化珪素（ＳｉＯ）などの
無機材料を斜蒸着することによって形成されている。配
向膜１５ａ、１５ｂのうち、少なくとも一方の表面に
は、たとえばこの表面上にナイロンまたはポリエステル
製の布が巻かれたローラーを回転させるなどの方法で、
一定方向にラビング処理がされている。

【００２６】図１に示された光変調素子１では、片面に
透明電極１２ａまたは１２ｂおよび配向膜１５ａまたは
１５ｂがこの順序で形成された状態で基板１１ａ、１１
ｂはともに透明であるが、本発明では、反強誘電性液晶
素子の両基板のうち、少なくとも一方が片面に電極と配
向膜とがこの順序で形成された状態で透明であればよ
い。

【００２７】片面に電極と配向膜とがこの順序で形成さ
れた状態で一方が透明であり、他方が不透明である一対
の基板を有する反強誘電性液晶素子を備えた光変調素子
は、例えば表示素子として液晶表示装置に用いることが
できる。

【００２８】反強誘電性液晶素子１０の配向膜１５ａ、
１５ｂ間に挟持されている反強誘電性液晶複合材料１６
は、有機重合体１３と反強誘電性液晶材料１７とからな
っている。

【００２９】このうち、有機重合体１３は、透明であっ
て熱可塑性樹脂、反応硬化性化合物または反応硬化性樹
脂の硬化物、エラストマーおよびその他の重合体（たと
えばポリビニルカルバゾールのようなカルバゾール骨格
を有する重合体、セルロース類）の１種または２種以上
で形成されている。

【００３０】これら有機重合体の具体例等の詳細は、本
願出願人が先に出願した特願平５−１７４５１１号明細
書などに記載され、反強誘電性液晶材料１４中に主成分
として含まれている反強誘電性液晶化合物の具体例、合
成方法等の詳細は、特開平３−２５１５５６号公報、特
開平４−２０２１５９号公報、特開平５−１０５６４４
号公報および特開平４−３６０８５０号公報などに記載
されている。

【００３１】本発明で用いられる反強誘電性液晶複合材
料は、上記有機重合体および反強誘電性液晶化合物以外
にも、必要に応じて他の液晶材料および添加剤などを含
有していてもよい。

【００３２】たとえば、添加剤としては、導電性付与
剤、寿命向上剤などの公知の液晶材料用添加剤が挙げら
れる。また、本発明で用いられる反強誘電性液晶複合材
料が反強誘電相を形成し得る範囲内で、反強誘電相を有
しない他の液晶材料を反強誘電性液晶複合材料中に配合
することができる。

【００３３】また、反強誘電性液晶素子の電極間距離を
一定に保持するため、絶縁性無機粒子、絶縁性無機繊維
などの絶縁性スペーサーを反強誘電性液晶複合材料中に
少量配合することもできる。

【００３４】本発明で用いられる反強誘電性液晶複合材
料は、たとえば反応硬化性化合物と反強誘電性液晶化合
物との混合物を流動させて反強誘電性液晶素子１０の配
向膜１５ａ、１５ｂ間に注入し、次いでこの混合物中の
反応硬化性化合物を重合硬化させるなどの方法によって
形成される。

【００３５】反強誘電性液晶複合材料中の有機重合体を
形成する際には上記反応硬化性化合物以外にも熱可塑性
樹脂、反応硬化性化合物、反応硬化性樹脂、エラストマ
ーなどが用いられる。

【００３６】本発明では、これら有機重合体を形成する
際に用いられる材料の種類にかかわらず、この材料と反
強誘電性液晶化合物とを含む混合物は流動可能であるこ
とが好ましい。この場合、反強誘電性液晶素子１０の配
向膜１５ａ、１５ｂ間に注入されたこれらの混合物中の
反強誘電性液晶化合物分子が、配向膜１５ａおよび／ま
たは１５ｂになされたラビング処理方向に沿って配向
し、反強誘電性液晶材料１７中で反強誘電性液晶化合物
分子１８の光軸が反強誘電性液晶素子１０の基板１１
ａ、１１ｂと平行に空間的に均一配向している反強誘電
性液晶複合材料１６が得られる。

【００３７】すなわち、本発明に係る光変調素子は、た
とえば、少なくとも一方が透明である電極が形成された
一対の基板のうち、少なくとも一方の電極表面に配向膜
を形成し、次いでこの配向膜にラビング処理を施した
後、反強誘電性液晶材料と、この反強誘電性液晶材料と
相溶性を有し、かつこの反強誘電性液晶材料とは反応性
を有しない反応硬化性樹脂または反応硬化性化合物とを
混合して前記基板間に注入し、前記配向膜の存在下で前
記反応硬化性樹脂または前記反応硬化性化合物を重合す
ることによって得ることができる。

【００３８】ここで反強誘電性液晶材料の光軸が反強誘
電性液晶素子の基板と平行に配向しているとはどういう
状態を意味するのかについて以下に説明する。反強誘電
性液晶化合物分子の光軸が反強誘電性液晶素子の基板と
平行に配向している場合に、視野方向から観察した（す
なわち、基板を通して観察した）反強誘電性液晶化合物
分子の配列状態が図２に模式的に示されている。

【００３９】反強誘電性液晶はスメクティック液晶に属
し、反強誘電性液晶材料の光軸が反強誘電性液晶素子の
基板と平行に配向している場合には、図２に示すような
複数の反強誘電性液晶化合物分子層２１からなる層状構
造を有している。各反強誘電性液晶化合物分子層２１は
基板とほぼ垂直に配置されており、基板を通してこれら
の層の積層断面が観察される。各反強誘電性液晶化合物
分子層２１は、複数の反強誘電性液晶化合物分子２２か
ら形成されている。

【００４０】この複数の反強誘電性液晶化合物分子２２
は、それぞれ略棒状であって分子長軸と分子短軸とを有
し、それぞれの分子長軸が基板と平行に配向している。
また、この複数の反強誘電性液晶化合物分子２２は、各
反強誘電性液晶化合物分子層２１で分子長軸同士が互い
に平行に傾斜して配列している。さらに、この複数の反
強誘電性液晶化合物分子２２は、それぞれ分子長軸と垂
直であって、しかも基板と垂直な双極子モーメント２３
ａまたは２３ｂを有している。

【００４１】この複数の反強誘電性液晶化合物分子２２
の双極子モーメント２３ａまたは２３ｂは、各反強誘電
性液晶化合物分子層２１内で同一方向を向いている。し
かし、隣接する反強誘電性液晶化合物分子層２１間では
双極子モーメント２３ａと双極子モーメント２３ｂとが
互いに逆方向を向いて打ち消し合い、このため反強誘電
性液晶は、見かけ上双極子モーメントが消失した状態、
すなわち反強誘電性液晶状態にある。

【００４２】さらに、隣接する反強誘電性液晶化合物分
子層２１間ではそれぞれの層を形成している反強誘電性
液晶化合物分子２２の分子長軸が互いに逆方向に傾斜し
ており（隣接面に対し一方の層を形成している反強誘電
性液晶化合物分子の分子長軸がη°傾斜している場合に
は、他方の層を形成している反強誘電性液晶化合物分子
の分子長軸は（１８０−η）°傾斜している）、反強誘
電性液晶化合物分子層２１で反強誘電性液晶化合物分子
２２の分子長軸は、平均して反強誘電性液晶化合物分子
層２１の層面に対して垂直方向を向いている（隣接面に
対し９０°傾斜している）。この平均分子長軸方向が、
ほぼ反強誘電性液晶材料の光軸（屈折率が最大となる方
向）に対応している。

【００４３】すなわち、ラビング処理された配向膜の配
向能などによって、この配向膜と反強誘電性液晶素子中
で接している反強誘電性液晶材料の光軸は反強誘電性液
晶素子の基板と平行に配向している。特に反強誘電性液
晶複合材料をラビング処理された配向膜と接触させる
と、反強誘電性液晶複合材料中に含まれている反強誘電
性液晶材料の光軸は反強誘電性液晶素子の基板と平行に
空間的に均一配向するようになる。

【００４４】このように反強誘電性液晶素子中で反強誘
電性液晶材料の光軸をそれぞれ反強誘電性液晶素子の基
板と平行に空間的に均一配向させるためには、反強誘電
性液晶素子に含まれている反強誘電性液晶複合材料中の
有機重合体の量が少ない方が好ましい。この有機重合体
の量が多いとラビング処理された配向膜のラビング処理
方向に沿って反強誘電性液晶化合物が配向し難くなり、
しかも電気光学的に変化する反強誘電性液晶材料の量が
相対的に減少する。このような点から反強誘電性液晶素
子に含まれている反強誘電性液晶複合材料における有機
重合体と反強誘電性液晶材料との重量比を１：９９〜５
０：５０の範囲内に調整することが好ましい。

【００４５】また、反強誘電性液晶素子中で反強誘電性
液晶材料の光軸をそれぞれ反強誘電性液晶素子の基板と
平行に空間的に均一配向させるためには、反強誘電性液
晶素子に含まれている反強誘電性液晶複合材料層の厚さ
を１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍ
に調整することが望ましい。

【００４６】さらに、図１に示された光変調素子では反
強誘電性液晶複合材料層は単層であるが、本発明に係る
光変調素子では反強誘電性液晶複合材料層は複数層から
構成されていてもよい。すなわち、反強誘電性液晶複合
材料層の各層が一対の電極間に封入された状態で積層さ
れていてもよく、また、前記反強誘電性液晶素子を複数
個重ね合わせてもよい。このようにして反強誘電性液晶
複合材料層を複数の層に分割し、各層を薄くすることに
より、各層に含まれている反強誘電性液晶分子の配向性
を向上させることができ、全体として反強誘電性液晶素
子に含まれている反強誘電性液晶分子の配向性を向上さ
せることができる。したがって、反強誘電性液晶複合材
料層を複数層で構成することにより、光変調素子のコン
トラストを高くしたり、あるいは光変調素子を低い電圧
で駆動させることもできるようになる。

【００４７】反強誘電性液晶化合物分子は、分子長軸方
向と分子短軸方向とで分子屈折率が異なることから、図
１に示されているように基板１１ｂと光源１９との間に
偏光板２０を設け、反強誘電性液晶素子１０の電極１２
ａ、１２ｂ間に電界が印加されていない状態で反強誘電
性液晶素子１０中に含まれている反強誘電性液晶材料１
７の光軸と偏光板２０の偏光軸とが平行になるように調
整することが好ましい。

【００４８】さらに、有機重合体１３と反強誘電性液晶
材料１７とを選択して、反強誘電性液晶素子１０の電極
１２ａ、１２ｂ間に電界が印加されていない状態で、反
強誘電性液晶素子１０中に含まれている有機重合体１３
の屈折率ｎ_p と、反強誘電性液晶化合物分子の光軸と反
強誘電性液晶素子の基板とが互いに平行である場合の反
強誘電性液晶材料１７の屈折率ｎ_opとが等しくなるよう
に調整するのが好ましい。このように調整した場合、反
強誘電性液晶素子１０に入射した光線は、ほとんど散乱
することなく反強誘電性液晶素子１０中を透過する。

【００４９】他方、図１に示す反強誘電性液晶素子１０
の電極１２ａ、１２ｂ間に電界を印加すると、反強誘電
性液晶素子１０中に含まれている反強誘電性液晶化合物
分子１７のチルト角がθだけ傾き、光源１９から偏光板
２０を透過して反強誘電性液晶素子１０に入射した光線
は、有機重合体と反強誘電性液晶との屈折率のミスマッ
チングによって光散乱を生じるため、反強誘電性液晶素
子１０中を透過する際の光量が大幅に減少する。

【００５０】したがって、反強誘電性液晶材料の光軸が
反強誘電性液晶素子の基板と平行であり、しかも反強誘
電性液晶素子の片側にこの反強誘電性液晶素子の基板と
対面して偏光板が配置されている光変調素子では、ほと
んど入射光の光量の損失を伴わずにコントラストの高い
光変調が行なえる。

【００５１】このように有機重合体の屈折率ｎ_p と反強
誘電性液晶材料の屈折率ｎ_opとが調整された反強誘電性
液晶複合材料を用いることにより、より一層光変調素子
で損失される入射光量が低減するとともにより一層コン
トラストの高い光変調が行なえる光変調素子が提供され
る。

【００５２】以上、反強誘電性液晶素子の電極間に電界
が印加されていない状態で透明であって、この電極間に
電界を印加すると不透明状態に変化する光変調素子につ
いて説明してきたが、本発明では、反強誘電性液晶素子
中に含まれている有機重合体の屈折率ｎ_p と、反強誘電
性液晶素子の電極間に電界を印加した際の反強誘電性液
晶材料の屈折率ｎ_opとを等しく調整することにより、反
強誘電性液晶素子の電極間に電界が印加されていない状
態で不透明であって、この電極間に電界を印加すると透
明状態に変化する光変調素子を提供することもできる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、反強誘電性液晶素子の
片側に偏光板を配置するだけで光変調が行なえるので、
反強誘電性液晶素子の両側に偏光板が配置されている従
来の光変調素子に比較して光量損失が小さく、しかも高
コントラストの光変調が行なえるような反強誘電性液晶
複合材料を用いた光変調素子が提供できる。

【００５４】

【実施例】以下に実施例を示し本発明の効果を具体的に
説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもの
ではない。

【００５５】

【実施例１】有機重合体を形成するために紫外線硬化性
モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレー
ト １９．８重量％、重合開始剤として２−ヒドロキシ
−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン ０．
２％および反強誘電性化合物として下記化合物（４−
〔４’−（１”，２”，３”，４”−テトラヒドロ−
６”−ｎ−デシルオキシ−２”−ナフトイルオキシ）ベ
ンゾイルオキシ〕安息香酸Ｒ−１"'−トリフルオロメチ
ルヘプチルエステル） ８０重量％を混合した。

【００５６】

【化１】

【００５７】上記混合物に平均粒径４μｍのシリカ粉を
少量加えて混合し、反強誘電性液晶複合材料の前駆体を
調製した。次いでＩＴＯ電極が片面に形成されたガラス
基板のＩＴＯ電極上に厚さ５００オングストロームのポ
リイミド薄膜を形成した。このポリイミド薄膜上にラビ
ング装置（常陽工学研究所製）を用いて一定方向にラビ
ング処理を行なった。この操作は押し込み量０．５ｍ
ｍ、テーブル速度１００ｍｍ／秒、ローラー回転速度５
００ｒｐｍの条件で３回行なった。ラビング処理の際に
はナイロン製のバフ材を用いた。

【００５８】このようにして得られたＩＴＯ電極、ポリ
イミド配向膜がこの順序で形成された一対の基板を、ポ
リイミド配向膜同士を対向させ、かつ両ポリイミド配向
膜のラビング処理方向が同一となるように配置し、両ポ
リイミド配向膜間に前記反強誘電性液晶複合材料の前駆
体を注入し、次いで一方のガラス基板を通して照射エネ
ルギー量が５０ｍＪ／ｃｍ² 程度となるように紫外線を
照射し、前記反強誘電性液晶複合材料の前駆体中に含ま
れている紫外線硬化性モノマーを重合硬化させて反強誘
電性液晶素子を作製した。反強誘電性液晶素子中には、
有機重合体と反強誘電性液晶材料とが分散状態で混合し
ている厚さ４μｍの反強誘電性液晶複合材料が形成され
ていた。

【００５９】このようにして作製された反強誘電性液晶
素子の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したとこ
ろ、反強誘電性液晶材料中に有機重合体が３次元ネット
ワーク状に分散していた。さらに偏光顕微鏡を用いて反
強誘電性液晶素子を観察したところ、反強誘電性液晶化
合物分子の光軸が反強誘電性液晶素子の基板に平行に均
一配向していることが確認された。

【００６０】上記反強誘電性液晶化合物分子の光軸が偏
光板の偏光軸と平行になるように図１に示すように光源
１９と反強誘電性液晶素子１０との間に１枚の偏光板２
０を配置して光変調素子を作製した。

【００６１】反強誘電性液晶素子の電極間に電界が印加
されていない場合、偏光板および反強誘電性液晶素子を
順次透過した光の透過率は７０％であり、この電極間に
７０Ｖの電圧を印加した状態では、偏光板および反強誘
電性液晶素子を順次透過した光の透過率は５％であっ
た。

【００６２】反強誘電性液晶素子の電極間に電界が印加
されている場合と印加されていない場合の光変調素子に
おける光線透過率のコントラストは１：１２であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る光変調素子の一例を示す
概略図である。

【図２】図２は、本発明に係る光変調素子の反強誘電性
液晶素子中における反強誘電性液晶の分子配列（電界無
印加時）を示す模式図である。

【図３】図３（ａ）は、従来の光変調素子（電界無印加
時）の一例を示す概略図である。図３（ｂ）は、従来の
光変調素子（電界印加時）の一例を示す概略図である。

【図４】図４（ａ）は、従来の光変調素子（電界無印加
時）の他の一例を示す概略図である。図４（ｂ）は、従
来の光変調素子（電界印加時）の他の一例を示す概略図
である。

【符号の説明】

１、１’、２’ …光変調素子 １０ …反強誘電性液晶素子 １１ａ、１１ｂ…基板 １２ａ、１２ｂ…透明電極 １３ …有機重合体 １４ …駆動電源 １５ａ、１５ｂ…配向膜 １６ …反強誘電性液晶複合材料 １７ …反強誘電性液晶材料 １８、２２ …反強誘電性液晶化合物分子 １９ …光源 ２０ …偏光板 ２１ …反強誘電性液晶化合物層 ２３ａ、２３ｂ…双極子モーメント ３０ …ネマティク液晶素子 ３１ …ネマティク液晶材料 ３２ …ネマティク液晶分子 ４０ …強誘電性または反強誘電性の液晶素子 ４１ …強誘電性または反強誘電性の液晶材料 ４２ …液晶分子 ４３ …層

フロントページの続き (72)発明者 西 山 伸 一 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井石油化学工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明である電極が形成
   された一対の基板間に、 有機重合体と反強誘電性液晶材料とからなり、前記有機
   重合体と前記反強誘電性液晶材料とが分散状態にある反
   強誘電性液晶複合材料が封入され、 前記反強誘電性液晶材料の光軸が前記基板と平行に空間
   的に均一配向している反強誘電性液晶素子を有すること
   を特徴とする光変調素子。
2. 【請求項２】 前記一対の基板のうち、少なくとも一方
   の電極表面にラビング処理が施された配向膜を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
3. 【請求項３】 前記有機重合体と前記反強誘電性液晶材
   料との重量比が、１：９９〜５０：５０の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
4. 【請求項４】 前記反強誘電性液晶素子の片側に前記一
   対の基板の一方と対面して偏光板が配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
5. 【請求項５】 前記有機重合体の屈折率ｎ_p と、前記反
   強誘電性液晶材料の光軸方向の屈折率ｎ_opとが、前記電
   極間に電界が印加されていない状態で等しく調整されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
6. 【請求項６】 前記電極間に電界を印加して前記反強誘
   電性液晶材料中に含まれる反強誘電性液晶化合物分子の
   チルト角をθ傾斜させた際に、前記有機重合体の屈折率
   ｎ_p と、前記反強誘電性液晶材料の屈折率ｎ_opとが等し
   く調整されていることを特徴とする請求項１に記載の光
   変調素子。
7. 【請求項７】 少なくとも一方が透明である電極が形成
   された一対の基板の少なくとも一方の電極表面に配向膜
   を形成し、次いでこの配向膜にラビング処理を施した
   後、 反強誘電性液晶材料と、この反強誘電性液晶材料と相溶
   性を有し、かつこの反強誘電性液晶材料とは反応性を有
   しない反応硬化性樹脂または反応硬化性化合物とを混合
   して前記基板間に注入し、 前記配向膜の存在下で前記反応硬化性樹脂または前記反
   応硬化性化合物を重合することを特徴とする請求項１に
   記載の光変調素子の製造方法。