JPS63235916A - 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、
特に薄いフィルム成形が可能で、基板と該強誘電性高分
子液晶層との密着性のよい液晶素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、高強度、高弾性繊維などで用いられている高分子
液晶を低分子液晶と同じように表示素子や記憶素子とし
ての応用が検討されるようになってきた。高分子液晶を
液晶素子として使用する場合の問題点の１つとして高分
子液晶の配向方法がある。高分子液晶の場合、ポリマー
の延伸配向性を利用して高分子液晶を延伸して配向させ
る方法が特徴的であり、この手法は高分子液晶自身に力
を作用させるため、配向膜を用いる手法など従来低分子
液晶に用いられている方法と比較して高配向性が期待で
きる。

近年、液晶素子の応答性やコントラストの向上のため強
誘電性高分子液晶の検討が行われているが、液晶の双安
定状態の実現には低分子の強誘電性液晶の場合と同様に
液晶層の膜厚を十分に薄くする必要がある。

延伸配向手法の高分子液晶への適用は、例えば特開昭６
１−１３７１３３や特開昭６１−１６０８４７で開示さ
れているが、いずれも液晶層厚が厚（前述の強誘電性高
分子液晶の双安定状態を実現することができず、コント
ラストや応答性とを十分満足なものが得られていない。

〔発明の目的〕

そこで本発明は強誘電性高分子液晶を延伸して薄層化す
ることにより良好な双安定状態を有する強誘電性高分子
液晶素子を提供し、特に、これらのことにより、表示素
子、記憶素子として使用良好な強誘電性高分子液晶素子
を提供することを目的としている。

又、本発明の別の目的は、本発明の液晶素子が、例えば
記録素子に使用された際、高速応答性、高コントラスト
及び保存安定性を満足させた記録素子とすることができ
る強誘電性高分子液晶素子を提供する。

〔目的を達するための手段及び作用〕

よって本発明は一対の基板間に延イ申配向された強誘電
性高分子液晶を有することを特徴とする強誘電性液晶素
子を提供する。

本発明に適用した強誘電性高分子液晶としては具体的に
はＮ、Ａ、Ｐｌａｔｉ、Ｖ、Ｐ、５ｈｉｂａｅｖ　　Ｐ
ｕｒｅ＆　　Ａｐｐｌ、Ｃｈｅｍ、、５７．１５８９　
（ｉ９８５）に示されるような（１）式のものがあるが
、これに限定されるものではない。

ＣＨ３ −Ｉ−ＣＨ２−Ｃ＋ｎ （ｍ＝５−１５の整数を示す） また、本発明に用いる強誘電性高分子には、ガラス転移
温度やキュリ一温度の調整や自発分極や抗電界の大きさ
等の調整や。素子化における力学的特性の改良のために
他の高分子や高分子液晶と混合して用いても良い。

又上記記録媒体中に、例えば以下であげる色素を添加し
てもよい。

ＣＨ３ 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
ても良いが、強誘電性高分子液晶のみを延伸すると、液
晶配向性が向上すると同時に強誘電性高分子液晶自身の
力学的強度に強い異方性が生じやす（、また、基板と液
晶層との密着性も低下しやすくなる。そこで、強誘電性
高分子液晶と基板とを積層させた後に基板とともに共延
伸することが好ましい。共延伸によって基板と強誘電性
高分子液晶が同一方向に配向し、基板は一種の配向層的
作用が期待できる。また基板と液晶層の密着性が良い上
に、延伸によって液晶層が力学的異方性を示しても基板
上に保持されているので、液晶層が安定した状態の薄膜
として得られる。

本発明では、基板上に強誘電性高分子液晶層を積層して
延伸処理した後、２枚目の基板と圧着させて液晶素子と
しても良いし、延伸時での液晶層のさらなる力学的安定
性のために、２枚の基板間に強誘電性高分子液晶が存在
する積層体を延伸しても良い。

本発明の液晶素子に用いることのできる基板は、基板を
延伸配向処理をする場合にはプラスチック等の延伸可能
な基板でなければならないが、延伸しない場合は従来公
知のすべての基板を用いることができる。

本発明において、支持体である基板上に強誘電性高分子
液晶を積層させる手法は、従来用いられている手法が可
能である。

例えば、強誘電性高分子液晶を加熱溶融して、ネマチッ
ク相や等方性液体のような比較的流動性を有する状態に
した後、支持体である基板上に塗工する手法が考えられ
る。この場合の塗工方法には、加熱溶融された高分子液
晶の粘性や塗工の際に強い剪断性をかけて、その後延伸
による配向がより効率良く行う点から、例えばブレード
コーティング、ナイフコーティング、押出しコーティン
グ等が有効である。

一方、強誘電性高分子液晶を適当な溶媒に溶解させた状
態で基板上に塗工し、溶媒を除去することによっても、
基板上に該高分子液晶を積層させることは可能であり、
この場合、強誘電性高分子液晶溶液の粘度は溶液中の強
誘電性高分子液晶の濃度によって変えることができるの
で、加熱した強誘電性高分子液晶を用いる前述の場合よ
りも可能な塗工手法の数は増加するものの、溶媒除去後
の高分子液晶の配向は生じないため、その後の延伸のみ
によって配向させなければならず配向処理手段を増すこ
とによる配向のバリエーションは少なくなるという短所
もある。それぞれの場合によって塗工法を考慮すればよ
いが、以上のような基板上への塗工法以外にも圧縮成形
等基板上へ強誘電性高分子液晶を加熱加圧して積層させ
たり、Ｔダイ押し出し法、共押し出し法等によりシート
又はフィルム状に成形された強誘電性高分子液晶を適当
な基板とラミネートさせることにより積層させることも
できる。

一方基板と強誘電性高分子液晶から成る積層体を延伸す
る方法は、従来、高分子の延伸配向に用いられている手
法が適用できる。

すなわち、一軸延伸（自由幅、一定幅）、逐次二軸延伸
、同時二軸延伸が挙げられる。これらの延伸方法の内、
高分子液晶の配向性が最も大きいのは一軸延伸であり一
軸延伸を行うことが好ましいが、延伸フィルムの力学的
強度を向上させるために、例えば逐次二軸延伸で、２軸
の延伸比率を極端に変えて一軸延伸に近い逐次二軸延伸
を行っても良い。

本発明では延伸率の範囲を１０−１５００％で行うとよ
り好ましく、さらに好ましくは２０〜５００％である。

但しこの延伸率とはもとの長さに対する延伸処理をした
後、安定状態にした時の伸びた長さの比である。又、二
軸延伸の場合は、２軸の延伸比がｌ：１から１＝５０が
好ましい。延伸の具体的な工法には、例えば一軸延伸の
場合には、表面速度の異なる２対の回転ロール間に強誘
電性高分子液晶と基板との積層体を通過させる工法が挙
げられる。

延伸する際の強誘電性高分子液晶層の温度は、一般の高
分子の場合と同様にガラス転移温度以上の温度等方性液
体への転移温度以下で行うことが可能であり、この際は
、ＳｍＣ”相で行い、延伸直後にガラス転移点以下に急
冷して構造固定を行うことが好ましい。また延伸による
ＳｍＣ”相のモノドメイン化のために延伸時にフィルム
面に垂直な方向に電界を印加して自発分極の方向を一定
にそろえる方法も可能である。

一方、高分子液晶によっては、高配向性の点からガラス
転移点以下の温度で延伸する、いわゆる冷延伸を行った
場合の方が良い場合もある。

本発明の強誘電性高分子液晶素子は、従来の液晶素子と
同様に透明電極やマトリックス電極等の電極材料と組み
合わせることにより、メモリーやディスプレイなどに用
いることができる。強誘電性高分子液晶素子を用いる場
合には、従来の低分子の強誘電性液晶素子の場合と同様
に、液晶層の厚みを小さくして双安定性状態を形成させ
ることが必要であり、さらに液晶素子に与える光、熱。

電界に対する感度を向上させるために、液晶層は薄膜状
態であることが好ましい。強誘電性高分子液晶層の延伸
処理後の厚みはメモリーの読み出しや、表示に対するコ
ントラストの必要性から０．１ｔｔｍ〜５μｍが適当で
ある。

本発明の液晶素子の１実施例断面図を第１図及び別の実
施例断面図を第３図に示す。図中、符号１は基板、２は
電極、３は接着層、４及び４′　は基板、５は強誘電性
高分子層、１５はストライプ状電極、１６は偏光ガラス
を表わしている。

本発明の液晶素子を例えば光カード等の情報記録媒体や
表示素子として用いる際は延伸配向によって一定方向に
配向された強誘電性高分子液晶層にレーザー光照射や、
サーマルヘッドによって液晶層を加熱したり、電界を印
加することにより、強誘電性高分子液晶層の配向状態や
自発分極の方向などを変化させることにより記録を行い
、これを強誘電性液晶層の配向状態の光学的特性（光透
過率や複屈折率）の差や、強誘電性の有無による電気的
特性（圧電性、焦電性）の差によって、情報の読み出し
や表示を行うことができる。

本発明の液晶素子は、基板間に延伸配向された強誘電性
高分子液晶を有する素子であり、強誘電性高分子液晶層
の厚みが十分薄いために強誘電性高分子液晶が良好な双
安定性状態を形成することができ、しかも強誘電性高分
子液晶層の光熱や電界に対する感度が向上するために強
誘電性を示さない高分子液晶を用いるよりも素子のコン
トラストが良好で応答速度も大きい。

以下実施例でさらに具体的に説明する。

〔実施例１〜３〕 （第１図参照） 以下の構造式で示されるポリメタクリレートを主鎖とし
た側鎖型強誘電性高分子液晶 Ｈ３ ＋ＣＨ２−Ｃ−）。

をジクロロエタンに溶解させ以下の構造式で示される色
素 Ｈ３ を０．１ｗｔ％添加した。これを１００μｍ厚のポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）４基板上にスピンコー
ド法でコーティングを行い、ジクロロエタンを除去して
、ＰＥＴ基板上に８μｍの液晶フィルム層５を作成した
。この液晶フィルム層の上に１００μｍ厚のＰＥＴフィ
ルム４′　を積層して、約８５°Ｃのヒートロールを通
過させて２枚のＰＥＴフィルム基板間に強誘電性高分子
液晶層を有する積層体を得た。

得られた積層体を強誘電性高分子液晶がＳｍＣ”相を示
す環境下で表面速度の異なる２対のローラ間を通過させ
て自由幅の一軸延伸を行った。

延伸後の積層体を高分子液晶のガラス転移点以下に急冷
して強誘電性高分子液晶層をＳｍＣ”（強誘電外相）で
固定した。

次にスタンパ−でプレグルーブをつけたウオレットサイ
ズの１　、５　ｍ　ｍ厚のポリカーボネート基板１上に
ＩＴＯ膜２を蒸着し、その上に延伸して得られた強誘電
性高分子液晶層５を有する積層体６をウオレットサイズ
に切断したものを接着し第１図に示すような構成の光カ
ードを作成した。

得られた光カードを第２図で示す記録装置で情報の書き
込みを行った。

プレグルーブをモニターする半導体レーザー（λ＝　８
３０　ｎ　ｍ　）　１２の光を光カードに照射し、同時
に膜厚に応じて出力を調整して光カードの強誘電性液晶
層を室温からＳ　ｍ　Ｃ”を示す温度まで加熱する。

半導体レーザー光の照射光の中心に針電極７を配置し針
電極７に記録情報に応じ、±１５Ｖのパルス電圧を印加
することにより、光カードのＩＴＯ膜と針電極間に電界
を形成し強誘電性高分子液晶層の自発分極を反転させる
ことにより情報の記録を行った。

強誘電性高分子液晶層が有する双安定状態によって記録
された情報は針電極に電圧を与えないで、半導体レーザ
ーの出力を０　、１　ｍ　ｗに落として照射し、双安定
状態に帰因する透過光の複屈折の差を検出することによ
り良好な再生コントラストで読み出しを行うことができ
た。この光カードは、既に情報が記録されている場合で
も前述と同様の記録方法を行うことにより情報の書き換
えを行うことが可能である。

３種類の延伸率（１００，２００，３００％）に対して
得られた高分子液晶層の厚さと再生コントラスト及び記
録応答性を表１に示した。

〔実施例４〜６〕 実施例１で光吸収性色素を添加しなかった以外は同様の
手法で得たＰＥＴと強誘電性高分子液晶からなる積層体
６を実施例１と同様に一軸延伸を行い、この両面に１　
、５　ｍ　ｍ厚の偏光ガラス１６上に偏光方向と同方向
にストライプ状のＩＴＯ膜１５を設けた基板をＴＴＯ膜
が直交するように（第３図（ｂ）参照）接着１、第３図
（ａ）に示すような液晶素子を得た。得られた積層体を
バックライト光源２０を有する透明な抵抗発熱体ステー
ジ２１上に載せて強誘電性高分子液晶層をＳｍＣ”まで
加熱しマトリックス構成されたＩＴＯ膜間に電圧を印加
することにより、第４図に示すような構成のディスプレ
イを得た。

ＩＴＯ膜に印加する電圧はｌＯＶで行った。表示のコン
トラスト及び応答性を表２に示した。

〔実施例７，８〕 実施例１〜３および実施例４〜６で延伸率５％の一軸延
伸を行った以外は各実施例と同様に行った。

その結果をそれぞれ実施例７及び８として表１及び表２
に示す。

〔比較例１，２〕 実施例１〜３および実施例４〜６で一軸延伸を行わなか
った以外は実施例１〜３および実施例４〜６と同様に行
った結果をそれぞれ比較例１及び２として表１及び表２
に示す。

※３保存安定性：再生あるいは表示コントラスト比が０
．５以上を維持できる日数 〔効果の説明〕 本発明は一対の基板間に延伸配向された強誘電性高分子
液晶を有する強誘電性液晶素子であり、強誘電性高分子
液晶層が容易に配向された薄膜状態で得られるために強
誘電性高分子液晶が良好な双安定状態を示すため、この
液晶素子を記録あるいは表示素子に用いると、再生ある
いは表示コントラスト比が良好でしかも記録１表示の応
答性の向上と保存安定性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例１の光カードの断面図、第２図は
本発明実施例１の光カードの記録再生装置の概略図、 第３図（ａ）は本発明実施例２の表示素子の断面図、 第３図（ｂ）は、本発明実施例２の偏光ガラス基板上に
設けたストライプ状電極の方向と偏光方向との関係及び
２枚の偏光ガラス基板の積層方向を示す構成図、 第４図は、本発明実施例２の表示装置の概略図である。 １は基板、２は電極、３は接着層、４，４′　　は基板
、５は強誘電性高分子液晶層、６は４，４′　及び５層
の積層、７は針電極、８はパルス電圧発生装置、９は光
カード、１０は移動ステージ、１１は光強度検出器、１
２は半導体レーザー、１３は偏光子、１４は検光子、１
５はストライプ状電極、１６は偏光ガラス、１７．１７
’　　は偏光ガラスの偏光方向を示す矢印、１８は電圧
発生、装置、１９は抵抗発熱体用電源、２０はバックラ
イト、２１は透明ステージ、２２は表示素子、２３は透
明抵抗発熱体を示す。 ￥３図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に、延伸配向された強誘電性高分子液晶を有
   することを特徴とする強誘電性液晶素子。 ２）一対の基板間に延伸配向された強誘電性高分子液晶
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   強誘電性高分子液晶素子。 ３）前記基板がプラスチック基板であるところの特許請
   求の範囲第１項記載の強誘電性高分子液晶素子。 ４）前記延伸を強誘電性高分子液晶層と基板とを共延伸
   することで得られる特許請求の範囲第１項記載の強誘電
   性高分子液晶素子。 ５）基板上に強誘電性高分子液晶層をブレードコーティ
   ング、ナイフコーティング又は押出しコーティングのう
   ちからいずれかの手段を用いて積層し、該基板と強誘電
   性高分子液晶層を共延伸することを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の強誘電性高分子液晶素子。 ６）前記延伸が一軸延伸である特許請求の範囲第１項記
   載の強誘電性高分子液晶素子。 ７）前記一軸延伸の延伸率が１０〜１５００％である特
   許請求の範囲第６項記載の強誘電性高分子液晶素子。 ８）前記一軸延伸の延伸率が２０〜５００％である特許
   請求の範囲第６項記載の強誘電性高分子液晶素子。 ９）前記延伸が逐次二軸延伸又は同時二軸延伸である特
   許請求の範囲第１項記載の強誘電性高分子液晶素子。 １０）前記二軸延伸の延伸比が１：１から１：５０であ
   る特許請求の範囲第９項記載の強誘電性高分子液晶素子
   。 １１）前記延伸時に同時に電界を印加する手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の強誘電性
   高分子液晶素子。 １２）前記延伸処理を強誘電性高分子液晶のガラス転移
   点以下の温度範囲で延伸する手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の強誘電性高分子液晶素
   子。 １３）前記強誘電性高分子液晶層の層厚が０．１ｔｔｍ
   〜５μｍである特許請求の範囲第１項記載の強誘電性高
   分子液晶素子。