JPH08327993A - Liquid crystal element - Google Patents
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- JPH08327993A JPH08327993A JP7131973A JP13197395A JPH08327993A JP H08327993 A JPH08327993 A JP H08327993A JP 7131973 A JP7131973 A JP 7131973A JP 13197395 A JP13197395 A JP 13197395A JP H08327993 A JPH08327993 A JP H08327993A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、スメクチック液晶素子に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a smectic liquid crystal device.
【0002】[0002]
【発明の技術的背景】近年、各種光変調装置、表示装置
の軽量化および低消費電力化が進められており、このこ
とに関連してこれら装置に液晶素子を用いる傾向が増大
している。液晶素子の中でも、強誘電性液晶素子、反強
誘電性液晶素子などのスメクチック液晶素子は、一般に
用いられているTN型液晶素子に比較して視野角が広
く、しかも応答速度が速いことから注目され、とりわ
け、液晶セルに印加する電圧の極性を反転させることに
よって光変調を行う液晶素子が注目されている。特に、
反強誘電性液晶素子は、液晶セルに充填された液晶材料
が反強誘電性液晶状態で用いられるため、液晶セルが耐
衝撃性に優れている上、液晶セルに焼き付きなどの問題
も生じにくいことから注目を集めている。2. Description of the Related Art In recent years, various light modulators and display devices have been reduced in weight and power consumption, and in connection with this, there is an increasing tendency to use liquid crystal elements in these devices. Among liquid crystal elements, attention is paid to smectic liquid crystal elements such as ferroelectric liquid crystal elements and antiferroelectric liquid crystal elements because they have a wider viewing angle and faster response speed than commonly used TN liquid crystal elements. In particular, a liquid crystal element that performs light modulation by reversing the polarity of the voltage applied to the liquid crystal cell has attracted attention. In particular,
In the antiferroelectric liquid crystal element, since the liquid crystal material filled in the liquid crystal cell is used in the antiferroelectric liquid crystal state, the liquid crystal cell has excellent impact resistance, and the problem such as burn-in does not easily occur in the liquid crystal cell. It's getting a lot of attention.
【0003】上記のような特長を有するスメクチック液
晶素子は、基本的に一対の電極付基板とスメクチック相
(カイラルスメクチック相を含む)を示す液晶材料とを
備えた液晶セルを含んで構成され、必要に応じて種々の
偏光制御手段を備えている。このうち、液晶セルでは、
一対の電極付基板の電極間距離が数μm以下に調整され
ており、この電極間にスメクチック相を示す液晶材料が
挟持されている。A smectic liquid crystal element having the above-mentioned features is basically constituted by including a liquid crystal cell having a pair of substrates with electrodes and a liquid crystal material exhibiting a smectic phase (including a chiral smectic phase), and is required. According to the above, various polarization control means are provided. Of these, in the liquid crystal cell,
The distance between the electrodes of the pair of substrates with electrodes is adjusted to several μm or less, and a liquid crystal material exhibiting a smectic phase is sandwiched between the electrodes.
【0004】従来、スメクチック液晶素子を用いて十分
なコントラストで光変調を行うためには、変調される光
の波長に対応して光変調時の液晶セルで生じる位相差が
所望の値となるように、液晶セルの厚みを調整する必要
があった。特に、光通信用光スイッチ、立体画像表示用
光シャッター、溶接用眼鏡などで用いられる光シャッタ
ーなどでは、複数の波長もしくは数十nm以上の波長域
の光を変調する必要があるため、これらの装置を構成す
る際に厚さの異なる液晶セルを適宜組み合わせて使う必
要があった。このため、これら装置の小型化が困難にな
ったり、コストが高くなってしまうという問題点があっ
た。Conventionally, in order to perform light modulation with a sufficient contrast using a smectic liquid crystal element, the phase difference generated in the liquid crystal cell at the time of light modulation has a desired value corresponding to the wavelength of the light to be modulated. In addition, it was necessary to adjust the thickness of the liquid crystal cell. In particular, in optical switches for optical communication, optical shutters for stereoscopic image display, optical shutters used in welding glasses, etc., it is necessary to modulate light of a plurality of wavelengths or wavelengths of several tens of nm or more. When constructing the device, it was necessary to appropriately combine and use liquid crystal cells having different thicknesses. For this reason, there have been problems that it is difficult to reduce the size of these devices and the cost is increased.
【0005】また、スメクチック液晶素子では、変調さ
れる光の波長域で、あるいは変調される光の波長が変化
した場合にも、充分なコントラストで光が変調できるよ
うな液晶素子が求められていた。Further, in the smectic liquid crystal element, there has been a demand for a liquid crystal element capable of modulating light with sufficient contrast even when the wavelength of modulated light or the wavelength of modulated light changes. .
【0006】このように液晶セルに印加する電圧の極性
を反転させて光を変調するスメクチック液晶素子で変調
される光の波長に応じて液晶セルのセルギャップなどを
変える必要があるのは、次のような理由による。As described above, it is necessary to change the cell gap of the liquid crystal cell according to the wavelength of the light modulated by the smectic liquid crystal element which modulates the light by inverting the polarity of the voltage applied to the liquid crystal cell. For some reason.
【0007】スメクチック液晶素子を用いて充分なコン
トラストで光を変調するためには、光変調時の液晶セル
で生じる光の位相差(波長のズレ)の絶対値を変調され
る光の波長に比例して大きくする必要がある。これに対
し、前記位相差の大きさは液晶セル中に含まれる液晶材
料の複屈折率の絶対値に応じて変化し、この複屈折率値
は、可視域では短波長側で大きく長波長になるにつれて
小さくなる。さらに、赤外域では液晶の吸収ピークの存
在によって複雑な挙動を示す。In order to modulate light with a sufficient contrast using a smectic liquid crystal element, the absolute value of the phase difference (wavelength shift) of the light generated in the liquid crystal cell during light modulation is proportional to the wavelength of the modulated light. Then you need to make it bigger. On the other hand, the magnitude of the retardation changes according to the absolute value of the birefringence of the liquid crystal material contained in the liquid crystal cell, and this birefringence value is large on the short wavelength side in the visible region and on the long wavelength side. It becomes smaller as it becomes. Furthermore, in the infrared region, it exhibits a complicated behavior due to the presence of absorption peaks of liquid crystals.
【0008】このためうな理由により、例えば、波長λ
aの光と波長λbの光をスメクチック液晶素子で変調す
る際、それぞれの光に対して1/2波長板として作用す
る液晶セルを得るためには、下記に示す2種類のセルギ
ャップda、dbをもった液晶セルが必要であった; da=λa/(2*Δna) db=λb/(2*Δnb) (上記式中、Δnaは波長λaの光に対する液晶の複屈
折率(複屈折率差)を示し、Δnbは波長λbの光に対
する液晶の複屈折率を示す。)。For this reason, for example, the wavelength λ
When a light of a and a light of wavelength λb are modulated by a smectic liquid crystal element, in order to obtain a liquid crystal cell that acts as a ½ wavelength plate for each light, two types of cell gaps da and db shown below are used. A liquid crystal cell having the following is required: da = λa / (2 * Δna) db = λb / (2 * Δnb) (where Δna is the birefringence index (birefringence index of the liquid crystal for light of wavelength λa). Difference), and Δnb represents the birefringence of the liquid crystal with respect to light of wavelength λb).
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明は、上述したような従来のスメク
チック液晶素子で生じていた問題点を解決するためにな
されたものであって、光通信、立体画像表示などの種々
の分野でスメクチック液晶相の電気光学効果を利用して
光変調を行う際に、セルギャップの異なる複数の液晶セ
ルを用いることなく、しかも変調される光の波長域で、
あるいは変調される光の波長が変化した場合にも、充分
なコントラストで光が変調できるような液晶素子を提供
することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems that have occurred in the conventional smectic liquid crystal element, and is used in various fields such as optical communication and stereoscopic image display. When performing optical modulation using the electro-optical effect of the phase, without using a plurality of liquid crystal cells with different cell gaps, and in the wavelength range of the modulated light,
Alternatively, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal element that can modulate light with sufficient contrast even when the wavelength of modulated light changes.
【0010】[0010]
【発明の概要】本発明に係る液晶素子は、偏光制御手段
と、スメクチック相(カイラルスメクチック相を含む)
を示す液晶材料が充填された液晶セルとを備え、前記液
晶材料がスメクチック相を示す状態で前記液晶セルに印
加する電圧の極性を反転させて光変調を行う液晶素子で
あって、前記光変調が行われる光路の途中に単数または
複数の位相差板が付設され、前記光変調時に前記液晶セ
ルと前記単数または複数の位相差板とによって生じる透
過光の位相差が、波長λaの透過光に対してRaであ
り、波長λbの透過光に対してRbであり(ただし、λ
a、λbは光変調される波長域に含まれる。)、次式:
0.8×(λa/λb)<|Ra/Rb|<1.2
×(λa/λb)を満たすことを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION A liquid crystal device according to the present invention comprises a polarization control means and a smectic phase (including a chiral smectic phase).
And a liquid crystal cell filled with a liquid crystal material exhibiting a liquid crystal material, wherein the liquid crystal material performs a light modulation by reversing the polarity of a voltage applied to the liquid crystal cell in a state where the liquid crystal material exhibits a smectic phase. A phase difference plate or a plurality of phase difference plates is attached in the middle of the optical path in which the phase difference of the transmitted light generated by the liquid crystal cell and the phase difference plate or the plurality of phase difference plates at the time of the light modulation is the transmitted light of the wavelength λa. On the other hand, Ra, and Rb for transmitted light of wavelength λb (where λ
a and λb are included in the wavelength range in which light is modulated. ), The following formula:
0.8 × (λa / λb) <| Ra / Rb | <1.2
It is characterized in that x (λa / λb) is satisfied.
【0011】[0011]
【発明の具体的説明】本発明に係る液晶素子は、偏光制
御手段と、スメクチック相、好ましくはカイラルスメク
チック相を示す液晶材料が充填された液晶セルとを備え
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The liquid crystal element according to the present invention comprises a polarization control means and a liquid crystal cell filled with a liquid crystal material exhibiting a smectic phase, preferably a chiral smectic phase.
【0012】また、本発明に係る液晶素子では、液晶セ
ルに印加する電圧の極性を反転させることにより光変調
が行われ、この光変調が行われる光路の途中に単数また
は複数の位相差板が付設されている。Further, in the liquid crystal element according to the present invention, the light modulation is performed by reversing the polarity of the voltage applied to the liquid crystal cell, and a single or a plurality of phase difference plates are provided in the optical path where the light modulation is performed. It is attached.
【0013】これらの位相差板は、前記光変調時に前記
液晶セルと前記単数または複数の位相差板とによって生
じる透過光の位相差が、波長λa(nm)の透過光に対
してRa(nm)となり、波長λb(nm)の透過光に
対してRb(nm)となり(ただし、λa、λbは光変
調される波長域に含まれる。)、 0.8×(λa/λb)<|Ra/Rb|<1.2×
(λa/λb) 好ましくは、 0.9×(λa/λb)<|Ra/Rb|<1.1×
(λa/λb) となるように調整されている。In these phase difference plates, the phase difference of the transmitted light generated by the liquid crystal cell and the one or more phase difference plates at the time of the light modulation is Ra (nm) with respect to the transmitted light of the wavelength λa (nm). ), And becomes Rb (nm) for the transmitted light of wavelength λb (nm) (however, λa and λb are included in the wavelength range to be optically modulated), and 0.8 × (λa / λb) <| Ra /Rb|<1.2×
(Λa / λb) Preferably, 0.9 × (λa / λb) <| Ra / Rb | <1.1 ×
It is adjusted to be (λa / λb).
【0014】このため、本発明に係る液晶素子では、λ
a、λbのいずれの波長の光に対しても充分なコントラ
ストで光変調を行うことができる。上記関係式で示され
る位相差は、例えば、次のようにして調整される。Therefore, in the liquid crystal element according to the present invention, λ
It is possible to perform light modulation with sufficient contrast for light having any wavelength of a and λb. The phase difference represented by the above relational expression is adjusted as follows, for example.
【0015】まず、液晶セルに充填されている液晶材料
がスメクチック相を示している状態で、この液晶材料と
は逆の波長分散性を有する位相差板を用いる。このよう
な性質を有する位相差板は、変調される光の波長域で波
長分散性が大きな位相差板と波長分散性が小さな位相差
板とをそれぞれの進相軸が互いに直交するように重ね合
わせることによって作製される。この際、位相差板の材
質を選択することによって適当な大きさの波長分散性を
有する位相差板が得られる。First, in a state where the liquid crystal material filled in the liquid crystal cell exhibits a smectic phase, a retardation plate having a wavelength dispersion property opposite to that of the liquid crystal material is used. A retardation plate having such a property is obtained by stacking a retardation plate having a large wavelength dispersion and a retardation plate having a small wavelength dispersion in the wavelength range of light to be modulated so that their fast axes are orthogonal to each other. It is made by combining. At this time, by selecting the material of the retardation plate, a retardation plate having an appropriate size of wavelength dispersion can be obtained.
【0016】上記式で表される位相差の関係を満足させ
るためには、例えば、液晶セルのセルギャップと位相差
板の厚さ(例えば位相差板が上記積層板である場合、上
記波長分散性が大きな位相差板の厚さと上記波長分散性
が小さな位相差板の厚さ)とが次のようにして調整され
る。In order to satisfy the relationship of the retardation represented by the above formula, for example, the cell gap of the liquid crystal cell and the thickness of the retardation plate (for example, when the retardation plate is the above laminated plate, the above wavelength dispersion is used). The thickness of the retardation plate having a large property and the thickness of the retardation plate having a small wavelength dispersion are adjusted as follows.
【0017】液晶素子で変調される光の波長域に含まれ
る特定波長λoの光を用い、液晶セルのみによって生じ
る位相差が所望の値を示すように液晶セルのセルギャッ
プを定める。このセルギャップは、例えば、液晶素子で
変調される光の波長域が可視域であれば、概ね1〜3μ
m程度である。The light having a specific wavelength λo included in the wavelength range of the light modulated by the liquid crystal element is used to determine the cell gap of the liquid crystal cell so that the phase difference generated only by the liquid crystal cell exhibits a desired value. This cell gap is, for example, approximately 1 to 3 μ if the wavelength range of light modulated by the liquid crystal element is in the visible range.
It is about m.
【0018】次いで、位相差板を、光変調が行われる光
路の途中、例えば液晶セルの光入射側および/または光
出射側に、単数または複数配置する。この際、位相差板
は、液晶セルの基板と密着していてもよく、あるいは液
晶セルから離間していてもよい。Next, one or a plurality of retardation plates are arranged in the optical path where the light modulation is performed, for example, on the light incident side and / or the light emitting side of the liquid crystal cell. At this time, the retardation plate may be in close contact with the substrate of the liquid crystal cell or may be separated from the liquid crystal cell.
【0019】この状態で、液晶セルおよび位相差板を透
過する光の波長を変えて位相差を測定し、λo(nm)
において位相差が0となり、所望の最短および最長波長
で(R+RLC)(位相差板の位相差Rと液晶セルの位相
差RLCとの和)が所望の値を示すように位相差板の厚さ
を調整する。In this state, the phase difference is measured by changing the wavelength of the light passing through the liquid crystal cell and the retardation plate, and λo (nm)
The phase difference becomes 0, and the thickness of the phase difference plate is set so that (R + RLC) (the sum of the phase difference R of the phase difference plate and the phase difference RLC of the liquid crystal cell) shows a desired value at the desired shortest and longest wavelengths. Adjust.
【0020】上記(R+RLC)、すなわち光変調される
波長域に含まれる任意の波長λoにおける位相差Ro
は、略λo/2m(ただし、λoは液晶素子によって形
成される光変調光路を透過する光の波長であり、mは0
を除く整数である。)であることが好ましく、特に、可
視域全般にわたり1/2波長あるいは1/4波長である
ことが好ましい。なお、略λo/2mとは、0.85×
λo/2m〜1.15×λo/2m、好ましくは0.9
×λo/2m〜1.1×λo/2mの範囲内を意味す
る。The above (R + RLC), that is, the phase difference Ro at an arbitrary wavelength λo included in the wavelength range to be optically modulated.
Is approximately λo / 2m (where λo is the wavelength of light transmitted through the light modulation optical path formed by the liquid crystal element, and m is 0
It is an integer excluding. ) Is preferable, and particularly, it is preferable that the wavelength is ½ wavelength or ¼ wavelength over the entire visible range. Note that approximately λo / 2m is 0.85 ×
λo / 2m to 1.15 × λo / 2m, preferably 0.9
It means within the range of × λo / 2m to 1.1 × λo / 2m.
【0021】特に、上記(R+RLC)が可視域全般にわ
たり1/2波長あるいは1/4波長となるように調整さ
れた液晶素子は、立体画像表示や光通信などの分野で用
いるのに好適である。In particular, a liquid crystal element in which the above (R + RLC) is adjusted to be a ½ wavelength or a ¼ wavelength over the entire visible range is suitable for use in fields such as stereoscopic image display and optical communication. .
【0022】本発明の液晶素子で用いられる位相差板と
しては、例えば水晶や方解石などの結晶を板状に加工し
た位相差板のような板状位相差板または高分子の延伸フ
ィルムなどのようなフィルム状位相差板が用いられる。The retardation plate used in the liquid crystal device of the present invention is, for example, a plate-shaped retardation plate such as a retardation plate obtained by processing a crystal such as quartz or calcite into a plate or a polymer stretched film. A film-like retardation film is used.
【0023】液晶素子によって変調される光の波長域が
可視域である場合、波長分散性が大きな位相差板を形成
する際に用いられる材質としては、例えば、ポリカーボ
ネート、ポリスルフォネート、ポリエチルスルフォネー
ト、ポリアリレート、種々の液晶性高分子などが挙げら
れ、波長分散性が小さな位相差板を形成する際に用いら
れる材質としては、ポリビニルアルコール、ポリメチル
メタクリレート、水晶、方解石などが挙げられる。When the wavelength range of the light modulated by the liquid crystal element is in the visible range, examples of the material used for forming the retardation plate having a large wavelength dispersion include polycarbonate, polysulfonate, polyethylsulfone. Examples thereof include polyvinyl alcohol, polymethylmethacrylate, quartz, and calcite. Examples of the material used for forming the retardation plate having a small wavelength dispersion property include polyacrylate, polyarylate, and various liquid crystal polymers.
【0024】また、本発明の液晶素子で用いられる偏光
制御手段としては、偏光フィルム、ニコルプリズムなど
が挙げられる。また、本発明に係る液晶素子で用いられ
る液晶セルの基板としては、ソーダガラス、ホウケイ酸
ガラス、無アルカリガラス、石英などのガラス基板、あ
るいはポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレンな
どの透明樹脂からなる板状またはフィルム状基板が挙げ
られる。ここで、石英ガラス以外の材質からなる基板を
用いる場合には、基板中に含まれる金属イオンや安定剤
などの不純物が液晶セル内部の液晶材料中に溶出するこ
とを防ぐため、基板上にSiO2などの下地膜をディッ
プ法、あるいは蒸着法、スパッタ法などで予め形成して
おき、次いでこの下地膜上に電極を形成することが好ま
しい。As the polarization control means used in the liquid crystal element of the present invention, a polarizing film, a Nicol prism and the like can be mentioned. Further, the substrate of the liquid crystal cell used in the liquid crystal element according to the present invention, soda glass, borosilicate glass, alkali-free glass, a glass substrate such as quartz, or a plate made of a transparent resin such as polyolefin, polyester, polystyrene or A film substrate may be used. Here, when a substrate made of a material other than quartz glass is used, in order to prevent impurities such as metal ions and stabilizers contained in the substrate from eluting into the liquid crystal material inside the liquid crystal cell, SiO 2 is formed on the substrate. It is preferable that a base film such as 2 is formed in advance by a dipping method, a vapor deposition method, a sputtering method or the like, and then an electrode is formed on this base film.
【0025】上記基板上に直接あるいは下地膜を介して
形成される電極は、液晶素子で変調される光の全波長域
に対して透明あるいはほとんど透明であることが好まし
い。液晶素子で変調される光が可視光である場合、例え
ば、ITOとして知られる酸化インジウム−酸化スズ系
の導電膜や酸化亜鉛系の導電膜などをディップ法、CV
D法、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着
法などの方法で上記電極を形成することができる。The electrode formed directly on the substrate or through the underlying film is preferably transparent or almost transparent to the entire wavelength range of the light modulated by the liquid crystal element. When the light modulated by the liquid crystal element is visible light, for example, an indium oxide-tin oxide-based conductive film or a zinc oxide-based conductive film known as ITO is used for the CV method.
The electrode can be formed by a method such as D method, sputtering method, ion plating method, or vacuum deposition method.
【0026】さらに、上記電極の片面または両面に、短
絡防止を目的としてSiO2などの絶縁膜が真空蒸着
法、スパッタ法などにより100〜1000Åの膜厚で
形成されていてもよい。Further, an insulating film such as SiO 2 may be formed on one surface or both surfaces of the electrode with a film thickness of 100 to 1000 Å by a vacuum deposition method, a sputtering method or the like for the purpose of preventing a short circuit.
【0027】さらにまた、上記電極の一方または両方に
は、液晶セル内部で液晶材料と接する最上面に配向膜が
形成されていてもよい。この配向膜としては、ポリイミ
ドやポリアミド、ポリビニルアルコールなどの高分子薄
膜からなる有機配向膜と、SiO2などからなる無機配
向膜とが挙げられる。このうち、有機配向膜は、印刷
法、スピンコート法、蒸着重合法、ディップ法などの方
法で50〜3000Åの膜厚で形成される。特に、素子
として長期間安定に動作するためには、ポリイミド薄膜
を用いることが好ましい。また、この有機配向膜の表面
には、起毛処理を施したナイロン、綿、レーヨンなどの
布で一定方向にラビングするなどの配向処理を行うこと
が好ましい。Furthermore, on one or both of the electrodes, an alignment film may be formed on the uppermost surface in contact with the liquid crystal material inside the liquid crystal cell. Examples of the alignment film include an organic alignment film made of a polymer thin film such as polyimide, polyamide, or polyvinyl alcohol, and an inorganic alignment film made of SiO 2 or the like. Among them, the organic alignment film is formed with a film thickness of 50 to 3000 Å by a method such as a printing method, a spin coating method, a vapor deposition polymerization method, and a dipping method. In particular, it is preferable to use a polyimide thin film for stable operation for a long period of time as an element. The surface of this organic alignment film is preferably subjected to an alignment treatment such as rubbing in a certain direction with a cloth such as nylon, cotton, or rayon which has been subjected to a raising treatment.
【0028】他方、無機配向膜は、斜方蒸着法、すなわ
ち、基板に対して斜め方向から蒸着する方法で形成する
ことによって所望の配向処理がなされる。本発明に係る
液晶素子で用いられるセル(液晶材料を封入する前の液
晶セル)は、上述したように一方または両方に配向膜な
どが形成されていてもよい一対の電極付基板を、それぞ
れの基板に形成された電極を対面させ、スペーサを介し
て重ね合わせ、この状態で液晶材料の注入口を除いて貼
り合わせることによって作製される。この際、スペーサ
としては、液晶充填部と注入口を切り欠いた所望のセル
ギャップと厚さがほぼ等しい樹脂フィルム、所望のセル
ギャップと直径がほぼ等しいアルミナ、シリカ、樹脂な
どの真球状スペーサ、あるいは所望のセルギャップと直
径がほぼ等しいガラスなどの柱状スペーサなどが用いら
れる。スペーサとして樹脂フィルムを用いる場合には、
基板とスペーサの間に接着剤を塗布して、スペーサと両
基板とを貼り合わせる。真球状のスペーサを用いる場合
には、一方の基板上にスペーサを散布した後、他方の基
板を重ね、接着剤で貼り合わせる。柱状スペーサを用い
る場合には、接着剤中にスペーサを混練りしたものを一
方の基板の必要部分に塗布し、もう一方の基板を貼り合
わせる。On the other hand, the inorganic alignment film is subjected to a desired alignment treatment by being formed by an oblique vapor deposition method, that is, a method of vapor deposition from an oblique direction with respect to the substrate. The cell used in the liquid crystal element according to the present invention (the liquid crystal cell before encapsulating the liquid crystal material) has a pair of electrode-attached substrates each of which may have an alignment film or the like formed on one or both of them as described above. It is manufactured by making electrodes formed on a substrate face each other, stacking them via a spacer, and bonding in this state except for a liquid crystal material injection port. At this time, as the spacer, a resin film having a thickness substantially equal to a desired cell gap with a liquid crystal filling portion and an injection port cut out, alumina having a diameter substantially equal to the desired cell gap, silica, a true spherical spacer such as resin, Alternatively, a columnar spacer made of glass or the like having a diameter substantially equal to a desired cell gap is used. When using a resin film as a spacer,
An adhesive is applied between the substrate and the spacer to bond the spacer and both substrates together. When using spherical spacers, the spacers are sprinkled on one substrate, then the other substrate is stacked and bonded with an adhesive. In the case of using the columnar spacer, the spacer is kneaded in an adhesive and applied to a necessary portion of one substrate, and the other substrate is bonded.
【0029】本発明に係る液晶素子で用いられる液晶セ
ルには、液晶セルが駆動可能な温度範囲でスメクチック
相を示す液晶材料が充填されている。このスメクチック
相を示す液晶材料は、強誘電性液晶材料、反強誘電性液
晶材料など、液晶セルが駆動可能な温度範囲でスメクチ
ック相を示す液晶材料であれば特に制限されることはな
い。しかし、液晶セルが衝撃に強く、しかも液晶セル内
部の液晶材料と接する部位に液晶材料の焼き付きが起こ
り難いという点で反強誘電性液晶材料が好ましい。反強
誘電性液晶のなかでも、液晶セルが広い温度範囲で駆動
でき、しかも液晶セルを駆動すると良好な動作特性が得
られるなどの点から、液晶材料は、次式〔I〕: R’−(A−X)p−(B−Y)q−(C−Z)r−R* …〔I〕 (式中、R’は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン
化アルキル基およびハロゲン化アルコキシ基から選ばれ
る炭素数3〜20の基であり、A、BおよびCは、それ
ぞれ独立してThe liquid crystal cell used in the liquid crystal element according to the present invention is filled with a liquid crystal material exhibiting a smectic phase in a temperature range in which the liquid crystal cell can be driven. The liquid crystal material exhibiting the smectic phase is not particularly limited as long as it is a liquid crystal material exhibiting the smectic phase in a temperature range in which the liquid crystal cell can be driven, such as a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material. However, the antiferroelectric liquid crystal material is preferable in that the liquid crystal cell is resistant to impact and the image sticking of the liquid crystal material is unlikely to occur in a portion in contact with the liquid crystal material inside the liquid crystal cell. Among the antiferroelectric liquid crystals, the liquid crystal material can be driven in a wide temperature range, and when the liquid crystal cell is driven, good operation characteristics can be obtained. The liquid crystal material is represented by the following formula [I]: R'- (AX) p- (BY) q- (CZ) r- R * ... [I] (In the formula, R'is an alkyl group, an alkoxy group, a halogenated alkyl group and a halogenated alkoxy group. A group having 3 to 20 carbon atoms, wherein A, B and C are each independently
【0030】[0030]
【化3】 [Chemical 3]
【0031】およびこれらの基の水素原子の一部または
全部をハロゲン原子、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、水酸基、トリフロロメチル基、ジフロ
ロメチル基、モノフロロメチル基などで置換した基から
選ばれ、A、BおよびCのうち、少なくとも一つは、And a group in which some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with halogen atoms, methyl groups, ethyl groups, methoxy groups, ethoxy groups, hydroxyl groups, trifluoromethyl groups, difluoromethyl groups, monofluoromethyl groups, etc. At least one of A, B and C is selected from
【0032】[0032]
【化4】 [Chemical 4]
【0033】およびこれらの基の水素原子の一部または
全部をハロゲン原子、メチル基、エチル基、メトキシ
基、エトキシ基、水酸基、トリフロロメチル基、ジフロ
ロメチル基、モノフロロメチル基などで置換した基から
選ばれ、X、YおよびZは、それぞれ独立して−COO
−、−OCO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−O
CH2−、−S−S−、−CO−CH2−および−CH2
−CO−から選ばれる基を表し、R*は、不斉炭素を少
なくとも1個有する炭素数4〜20の光学活性基(該光
学活性基を構成する炭素原子に結合した水素原子がハロ
ゲン原子で置換されていてもよい。)を表し、p、qお
よびrは、それぞれ独立して0または1を表す。)で表
される化合物からなることが特に好ましい。And a group in which some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with halogen atoms, methyl groups, ethyl groups, methoxy groups, ethoxy groups, hydroxyl groups, trifluoromethyl groups, difluoromethyl groups, monofluoromethyl groups, etc. X, Y and Z are each independently -COO.
-, - OCO -, - CH 2 CH 2 -, - CH 2 O -, - O
CH 2 -, - S-S -, - CO-CH 2 - and -CH 2
Represents a group selected from —CO—, and R * represents an optically active group having at least one asymmetric carbon atom and having 4 to 20 carbon atoms (a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group is a halogen atom; Optionally substituted), and p, q and r each independently represent 0 or 1. Particularly preferably, the compound is represented by
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、光路の途中に位相差板
を介設して次式: 0.8×(λa/λb)<|Ra/Rb|<1.2×
(λa/λb) (ただし、Raは、波長λaの透過光に対する位相差を
表し、Rbは、波長λbの透過光に対する位相差を表
す。)を満たすように、光変調時にスメクチック液晶素
子に備えられた液晶セルと位相差板とによって生じる透
過光の位相差が調整されているので、セルギャップの異
なる複数の液晶セルを用いることなく、しかも変調され
る光の波長域で、あるいは変調される光の波長が変化し
た場合にも、充分なコントラストで光が変調できるよう
なスメクチック液晶素子が提供される。According to the present invention, a phase difference plate is provided in the middle of the optical path, and the following formula: 0.8 × (λa / λb) <| Ra / Rb | <1.2 ×
A smectic liquid crystal element is provided at the time of light modulation so as to satisfy (λa / λb) (where Ra represents a phase difference with respect to transmitted light of wavelength λa and Rb represents a phase difference with respect to transmitted light of wavelength λb). Since the phase difference of the transmitted light generated by the liquid crystal cell and the retardation plate is adjusted, it is possible to modulate the light in the wavelength range of the modulated light without using a plurality of liquid crystal cells having different cell gaps. Provided is a smectic liquid crystal device capable of modulating light with sufficient contrast even when the wavelength of light changes.
【0035】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0036】[0036]
【実施例】片面に厚さ1000オングストロームのIT
O(Indium Tin Oxide)透明電極を形成した2枚のガラ
ス基板上に、それぞれ厚さ600オングストロームのポ
リイミド膜をスピンコート法により形成した。次いで、
ポリイミド膜を起毛処理を施したナイロンの布によりラ
ビング処理し、一方のガラス基板の透明電極上に直径
2.4μmの球状シリカをスペーサとして散布した後、
上記2枚のガラス基板を、それぞれのポリイミド膜が対
面するように貼り合わせ、セルを作製した。[Example] IT having a thickness of 1000 angstrom on one side
A polyimide film having a thickness of 600 angstroms was formed on each of the two glass substrates having O (Indium Tin Oxide) transparent electrodes formed thereon by spin coating. Then
The polyimide film was rubbed with a napped nylon cloth, and spherical silica with a diameter of 2.4 μm was sprayed as a spacer on the transparent electrode of one of the glass substrates.
The above-mentioned two glass substrates were attached so that their polyimide films face each other, to produce a cell.
【0037】次に、このようにして作製したセルのポリ
イミド膜間に下記式(1)、(2)で表される液晶化合
物を重量比8:2で混合してなる液晶組成物を注入して
液晶セルを作製した。Next, a liquid crystal composition prepared by mixing liquid crystal compounds represented by the following formulas (1) and (2) in a weight ratio of 8: 2 is injected between the polyimide films of the cells thus produced. And a liquid crystal cell was produced.
【0038】[0038]
【化5】 [Chemical 5]
【0039】以上のようにして作製された液晶セルをク
ロスニコル位に配置した2枚の偏光板の間に挿入した
後、液晶セルの透明電極間に+15Vの電圧が印加され
ている時に最暗状態、すなち偏光板/液晶セル/偏光板
を透過する光量が最小となるように液晶セルを配置し
た。次いで、上記2枚の偏光板をパラニコル位に配置し
て液晶セルの透明電極間に−15Vの電圧を印加しなが
ら偏光板/液晶セル/偏光板を透過した光スペクトルを
測定したところ、図1の曲線(a)に示す透過スペクト
ルが得られた。この図1の曲線(a)に示す透過率の最
小値は、2枚の偏光板をクロスニコル位に配置した時の
透過率の最小値と一致していた。この結果は、液晶セル
が波長600nm近傍の入射光に対して1/2波長板と
して作用していることを示している。After the liquid crystal cell manufactured as described above was inserted between two polarizing plates arranged in the crossed Nicols position, the darkest state was obtained when a voltage of +15 V was applied between the transparent electrodes of the liquid crystal cell. That is, the liquid crystal cell was arranged so that the amount of light transmitted through the polarizing plate / liquid crystal cell / polarizing plate was minimized. Then, the above-mentioned two polarizing plates were arranged in a para-Nicol position, and an optical spectrum transmitted through the polarizing plate / liquid crystal cell / polarizing plate was measured while applying a voltage of −15 V between the transparent electrodes of the liquid crystal cell. The transmission spectrum shown in the curve (a) of was obtained. The minimum value of the transmittance shown by the curve (a) in FIG. 1 coincided with the minimum value of the transmittance when the two polarizing plates were arranged in the crossed Nicols position. This result indicates that the liquid crystal cell acts as a ½ wavelength plate for incident light near the wavelength of 600 nm.
【0040】次いで、波長550nmの光を透過させた
時に位相差が1334nmとなるように厚さを調整した
ポリカーボネート(以下、PCという)製シート、およ
び前記位相差が1294nmとなるように厚さを調整し
たポリメチルメタクリレート(以下、PMMAという)
製シートを、それぞれの進相軸が直交するように組み合
わせて位相差板を作製した。Next, a polycarbonate (hereinafter referred to as PC) sheet having a thickness adjusted to have a phase difference of 1334 nm when transmitting a light having a wavelength of 550 nm, and a thickness of the sheet having the phase difference of 1294 nm were prepared. Adjusted polymethylmethacrylate (hereinafter referred to as PMMA)
A retardation plate was produced by combining the sheets made so that the respective fast axes were orthogonal to each other.
【0041】この位相差板を液晶セルと偏光板(光入射
側、光出射側、両方のいずれかを明記して下さい)との
間に挿入し、2枚の偏光板をパラニコル位に配置した
後、液晶セルの透明電極間に−15Vの電圧が印加され
ている時に最暗状態となるように位相差板を配置した。
この状態で2枚の偏光板、液晶セルおよび位相差板を透
過した光スペクトルを測定したところ、図1の曲線
(b)に示す透過スペクトルが得られた。この結果は、
液晶セルが450〜700nmの入射光に対して1/2
波長板として作用していることを示している。This retardation plate was inserted between the liquid crystal cell and the polarizing plate (specify either the light incident side, the light emitting side, or both), and the two polarizing plates were arranged in the para-Nicol position. After that, the retardation plate was arranged so as to be in the darkest state when a voltage of −15 V was applied between the transparent electrodes of the liquid crystal cell.
In this state, the light spectrum transmitted through the two polarizing plates, the liquid crystal cell and the retardation plate was measured, and the transmission spectrum shown by the curve (b) in FIG. 1 was obtained. This result is
Liquid crystal cell is 1/2 for incident light of 450-700 nm
It shows that it is acting as a wave plate.
【0042】ちなみに、上記条件下で液晶セルと位相差
板とによって生じる透過光の位相差は、波長500nm
の透過光に対しては249nm(以下、Raという。)
であり、波長650nmの透過光に対しては328nm
(以下、Rbという。)であり、|Ra/Rb|=0.
759であり、0.8×(500/650)=0.61
5、1.2×(500/650)=0.923であるこ
とから、次式:0.8×(500/650)<|Ra/
Rb|<1.2×(500/650)を満たしていた。By the way, the phase difference of transmitted light generated by the liquid crystal cell and the retardation plate under the above-mentioned conditions is a wavelength of 500 nm.
For transmitted light of 249 nm (hereinafter referred to as Ra).
And 328 nm for transmitted light with a wavelength of 650 nm.
(Hereinafter, referred to as Rb), and | Ra / Rb | = 0.
759 and 0.8 × (500/650) = 0.61
5, 1.2 × (500/650) = 0.923, so the following equation: 0.8 × (500/650) <| Ra /
Rb | <1.2 × (500/650) was satisfied.
【0043】[0043]
【比較例】波長550nmの光を透過させた時に位相差
が1360nmとなるように厚さを調整したPC製シー
トと、前記位相差が1260nmとなるように厚さを調
整したPMMA製シートとから位相差板を作製し、波長
550nmの光が液晶セルおよび位相差板を透過する際
に生じる位相差を1/2波長から20%以上ずらした以
外は実施例と同様にして光透過スペクトルを測定した。
その結果、450〜700nmのいずれの波長の入射光
に対しても透過率は5%を越え、透過光は楕円偏光に変
化していることが明らかになった。[Comparative Example] A PC sheet having a thickness adjusted to have a phase difference of 1360 nm when transmitting light having a wavelength of 550 nm and a PMMA sheet having a thickness adjusted to have the phase difference of 1260 nm. A light transmission spectrum was measured in the same manner as in the example except that a retardation plate was prepared and the phase difference generated when light having a wavelength of 550 nm was transmitted through the liquid crystal cell and the retardation plate was shifted by 20% or more from the half wavelength. did.
As a result, it became clear that the transmittance exceeded 5% for incident light of any wavelength of 450 to 700 nm, and the transmitted light was changed to elliptically polarized light.
【0044】ちなみに、上記条件下で液晶セルと位相差
板とによって生じる透過光の位相差は、波長500nm
の透過光に対しては286nm(以下、Raという。)
であり、波長650nmの透過光に対しては283nm
(以下、Rbという。)であり、|Ra/Rb|=1.
01>0.923=1.2×(500/650)であっ
た。By the way, the phase difference of the transmitted light generated by the liquid crystal cell and the retardation plate under the above conditions is a wavelength of 500 nm.
For transmitted light of 286 nm (hereinafter referred to as Ra).
And 283 nm for transmitted light with a wavelength of 650 nm
(Hereinafter, referred to as Rb), and | Ra / Rb | = 1.
01> 0.923 = 1.2 × (500/650).
【図1】 図1は、本発明に係る液晶素子の効果を説明
するための分光透過率を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a spectral transmittance for explaining an effect of a liquid crystal element according to the present invention.
Claims (5)
液晶材料が充填された液晶セルとを備え、前記液晶材料
がスメクチック相を示す状態で前記液晶セルに印加する
電圧の極性を反転させて光変調を行う液晶素子におい
て、前記光変調が行われる光路の途中に単数または複数
の位相差板が付設され、前記光変調時に前記液晶セルと
前記単数または複数の位相差板とによって生じる透過光
の位相差が、波長λaの透過光に対してRaであり、波
長λbの透過光に対してRb(ただし、λaおよびλb
は光変調される波長域に含まれる。)であり、次式を満
たすことを特徴とする液晶素子。 0.8×(λa/λb)<|Ra/Rb|<1.2×
(λa/λb)1. A polarization control means and a liquid crystal cell filled with a liquid crystal material exhibiting a smectic phase, wherein the polarity of a voltage applied to the liquid crystal cell is reversed in the state where the liquid crystal material exhibits the smectic phase to generate light. In a liquid crystal element that performs modulation, a single or a plurality of phase difference plates are attached in the middle of the optical path in which the light modulation is performed, and the transmitted light generated by the liquid crystal cell and the single or a plurality of phase difference plates at the time of the light modulation. The phase difference is Ra for the transmitted light of wavelength λa and Rb for the transmitted light of wavelength λb (where λa and λb
Is included in the wavelength range that is optically modulated. ) And satisfying the following formula: 0.8 × (λa / λb) <| Ra / Rb | <1.2 ×
(Λa / λb)
ク相であることを特徴とする請求項1に記載の液晶素
子。2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the smectic phase is a chiral smectic phase.
λoにおける位相差Roが略λo/2m(λoは前記光
変調光路を透過する光の波長であり、mは0を除く整数
である。)であることを特徴とする請求項1に記載の液
晶素子。3. A phase difference Ro at an arbitrary wavelength λo included in a wavelength range to be optically modulated is approximately λo / 2m (λo is a wavelength of light passing through the optical modulation optical path, and m is an integer except 0). .) The liquid crystal element according to claim 1.
なる層の積層体であることを特徴とする請求項2または
3に記載の液晶素子。4. The liquid crystal element according to claim 2, wherein the retardation plate is a laminate of layers having different wavelength dispersions of birefringence.
化アルキル基およびハロゲン化アルコキシ基から選ばれ
る炭素数3〜20の基であり、 A、BおよびCは、それぞれ独立して 【化1】 およびこれらの基の水素原子の一部または全部をハロゲ
ン原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ
基、水酸基、トリフロロメチル基、ジフロロメチル基、
モノフロロメチル基などで置換した基から選ばれ、 A、BおよびCのうち、少なくとも一つは、 【化2】 およびこれらの基の水素原子の一部または全部をハロゲ
ン原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ
基、水酸基、トリフロロメチル基、ジフロロメチル基、
モノフロロメチル基などで置換した基から選ばれ、 X、YおよびZは、それぞれ独立して−COO−、−O
CO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、
−S−S−、−CO−CH2−および−CH2−CO−か
ら選ばれる基を表し、 R*は、不斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜2
0の光学活性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結
合した水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよ
い。)を表し、 p、qおよびrは、それぞれ独立して0または1を表
す。)で表される化合物からなることを特徴とする請求
項1ないし4のいずれか1項に記載の液晶素子。5. The liquid crystal material has the following formula [I]: R '-(AX) p- (BY) q- (CZ) r- R * ... [I] (wherein R'is a group having 3 to 20 carbon atoms selected from an alkyl group, an alkoxy group, a halogenated alkyl group and a halogenated alkoxy group, and A, B and C are each independently And part or all of the hydrogen atoms of these groups are halogen atom, methyl group, ethyl group, methoxy group, ethoxy group, hydroxyl group, trifluoromethyl group, difluoromethyl group,
Selected from groups substituted with a monofluoromethyl group and the like, at least one of A, B and C is And part or all of the hydrogen atoms of these groups are halogen atom, methyl group, ethyl group, methoxy group, ethoxy group, hydroxyl group, trifluoromethyl group, difluoromethyl group,
A group substituted with a monofluoromethyl group or the like, X, Y and Z are each independently -COO-, -O.
CO -, - CH 2 CH 2 -, - CH 2 O -, - OCH 2 -,
Represents a group selected from —SS—, —CO—CH 2 — and —CH 2 —CO—, and R * has 4 to 2 carbon atoms having at least one asymmetric carbon.
0 represents an optically active group (a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be substituted with a halogen atom), and p, q and r each independently represent 0 or 1. Represent 5. The liquid crystal device according to claim 1, which is composed of a compound represented by the formula (4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7131973A JPH08327993A (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Liquid crystal element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7131973A JPH08327993A (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Liquid crystal element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08327993A true JPH08327993A (en) | 1996-12-13 |
Family
ID=15070564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7131973A Pending JPH08327993A (en) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Liquid crystal element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08327993A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9708272B2 (en) | 2014-08-29 | 2017-07-18 | Tes Pharma S.R.L. | Inhibitors of α-amino-β-carboxymuconic acid semialdehyde decarboxylase |
-
1995
- 1995-05-30 JP JP7131973A patent/JPH08327993A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9708272B2 (en) | 2014-08-29 | 2017-07-18 | Tes Pharma S.R.L. | Inhibitors of α-amino-β-carboxymuconic acid semialdehyde decarboxylase |
US10513499B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-12-24 | Tes Pharma S.R.L. | Inhibitors of alpha-amino-beta-carboxymuconic acid semialdehyde decarboxylase |
US11254644B2 (en) | 2014-08-29 | 2022-02-22 | Tes Pharma S.R.L. | Inhibitors of alpha-amino-beta-carboxymuconic acid semialdehyde decarboxylase |
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