JPH0765044B2 - 液晶光学素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は液晶のメモリー効果を利用した情報記録媒体あ
るいはデイスプレー等に用いられる液晶光学素子に関す
る。

〔従来技術〕

通常のネマテツク液晶を用いたメモリー材料あるいは表
示材料について近年盛んに研究が行なわれるようになつ
てきた。その例として特開昭58-125247号あるいは特開
昭59-10930号広報などがあげられる。しかしながらこれ
らの方法では均一な配向を得にくく、その結果コントラ
ストが十分得られないという問題点がある。

〔本発明の目的〕

本発明の目的は、側鎖型高分子液晶の配向性を良化させ
ることにある。

〔本発明の構成〕

まず本発明の作動原理について説明する。

主として側鎖に液晶基を有する高分子液晶とターフエニ
ルもしくはその誘導体から成る液晶組成物をITOなどの
透明電極を有するガラスあるいはプラスチツク基板間に
封入、電界等により垂直配向状態を得る。この状態では
セルは透明である。該セルに局所的に、例えばレーザー
光等により等方性液体Tcl近辺の温度に加熱し冷却する
と、光散乱性もしくは複屈折性の記録点が形成される。
この部分を加熱し、今度は電圧印加を行ないながら冷却
すると再びもとの透明な垂直配向状態に戻る。これがい
わゆる消去過程に相当するもので、加熱領域を一部に限
定すれば部分消去、加熱領域を全面に行なえば全面消去
が可能である。もちろん、上述の記録、消去を逆に行な
うこともできる。この場合、電圧印加しながら加熱冷却
することで垂直配向した透明な記録点を形成し、消去時
は単に加熱冷却すれば良い。

以下、本発明について具体的構成を詳細に説明する。

本発明において用いる側鎖型高分子液晶は、アルキル鎖
を介して液晶基を側鎖に有する高分子化合物である。

即ち、該側鎖型高分子液晶は主鎖、スペーサー、液晶基
の３つの部分から形成されるものである。主鎖としては
各種の高分子の主鎖が利用できるが、好ましくはポリア
クリレート、ポリシロキサン、ポリメタクリレート等が
あげられる。スペーサーとしては炭素数２〜18のメチレ
ン鎖、オキシメチレン鎖が好ましい。炭素数１もしくは
０では主鎖による配向の阻害が起こり、19以上では結晶
化のため配向が生じない。液晶基としては下記構造式の
ものがあげられる。

ここにR:OCH₃、OC₂H₅、OC₃H₇、OC₄H₉、OC₅H₁₁、OC₆H₁₃、CH₃、C
₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₅H₁₁、C₆H₁₃、C₇H₁₅、C₈H₁₇、Ｈ、Cl、B
r、C₉H₁₉、C₁₀H₂₁、C₁₁H₂₃、C₁₂H₂₅、C₁₄H₂₉、C₁₆H₃₃、 ここにポリアクリレート、ポリメタクリレートについて
はスペーサー、液晶基から成る側鎖と異なるアルキル
鎖、アリール基等が側鎖であるものと共重合してもよ
い。なお、液晶状態を損なわない限度内で低分子液晶、
ポリマー、染料を混合してもよい。

上記の高分子液晶に以下に記すターフエニルあるいはタ
ーフエニル誘導体を0.01〜12wt％好ましくは0.1〜8wt％
添加することにより電界等による配向性が良化する。

本発明で用いるターフエニルもしくはターフエニル誘導
体は一般式〔Ｉ〕で示される。

一般式〔Ｉ〕 一般式〔Ｉ〕においてＸ、ＹはＨ、アルキル基、オキシ
アルキル基、ハロゲン、ニトロ基、アルキルエステル基
である。アルキル基としては炭素数１から９までのもの
を用いることができる。10以上のものでは高分子液晶へ
の溶解性が低く、目的とする効果が出ない。オキシアル
キル基としては炭素数１から12までのものを用いること
ができる。炭素数13以上ではやはり高分子液晶への溶解
性が低く、使用することができない。

本発明に好適な構造式の例を以下に示す。

上記ターフエニルもしくはターフエニル誘導体の添加量
は、高分子液晶に対し0.01〜12wt％、好ましくは0.1〜8
wt％である。0.01wt％未満では高分子液晶の配向性に良
化は認められず、又12wt％を超えて添加すると記録、消
去をくり返すことにより、一部結晶化し、記録の再生時
エラーになるあるいは、画像等を表示する際、画質が悪
くなるという欠点が生じる。

又、上記ターフエニル、もしくはターフエニル誘導体は
２種以上混合して添加してもよいが、もちろん添加量は
全体で上記の0.01〜12wt％の範囲の中におさめることが
望ましい。

本発明で用いるセル基板としては、ガラス、プラスチツ
クシート等があるが、後者の具体的物質としてニトロセ
ルロース、三酢酸セルロースなどのセルロース誘導体、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
トなどのポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピ
レン、ポリエチレンなどのポリオレフイン、ポリビニル
アルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナ
イロン、ポリスチレン、ポリエーテルサルホン等があげ
られる。又、上述の如き電界印加を行なう場合には、こ
れらの基板上に透明電極層を設ける必要があり、透明電
極層としては通常のインジウム、錫の酸化物等を用いる
ことができる。高分子液晶組成物として正の誘電異方性
を有するものを用いる場合には配向状態としては垂直配
向になる。この垂直配向を均一にするために垂直配向剤
を使用してもよい。垂直配向剤としてはステアリン酸、
ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ブロマイド、塩
基性カルボン酸クロム錯体、DMOAPなどの有機シラン、
ヘキサメチル、ジシクロヘキサン、パーフルオロジメチ
ルシクロヘキサン、テトラフルオロエチレン、ポリテト
ラフルオロエチレン、バーミサイド100、オクタデシル
マロン酸などを用いることができる。

基板間に高分子液晶組成物を担持させるには、一方の基
板上に高分子液晶組成物を溶剤塗布するもしくは液晶性
シロキサンオリゴマ−Tcl以上でメルトさせた状態で塗
布した後、溶剤を乾燥あるいはメルトを室温にした後、
もう一方の基板と剥りあわせればよい。

以下、本発明における液晶層に熱を加え相転移を起こす
手段について説明する。まず、透明な配向状態に記録点
を形成する場合の加熱する手段としては、レーザー光、
キセノンのようなフラツシユランプ、加熱ヘツド、又は
走査電極を発熱体として用いる方法があげられる。この
中では高密度な記録点を形成する方法としてはレーザー
光が望ましい。この場合、光を熱に効率良く変換できる
色素を液晶性シロキサンオリゴマー層に添加するあるい
は色素の薄層を基板上に形成して光吸収層として用いて
もよい。このような色素としては、用いるレーザー光の
波長に吸収、できれば吸収極大を有するものであればよ
く、例えば1.06μｍのYAGレーザーを用いる場合には、
日本感光色素研究所製NKX114G等を用いることができ
る。又、この波長であれば透明電極として用いるインジ
ウム、錫の酸化物が光吸収体となり別途に光吸収層を設
ける必要がない場合もある。

一方、不透明あるいは複屈折を示す未配向状態に透明な
垂直配向状態の記録点を形成する場合には電界をかけな
がら上述したレーザー光、フラツシユランプ、加熱ヘツ
ドあるいは発熱体となる走査電極により液晶層を加熱す
れば良い。冷却過程で垂直配向した記録点が形成され
る。

以上は記録点を形成する際の方法であるが、記録点を消
去するには透明な配向状態に作られた記録点の場合、電
圧印加を行ないながら加熱冷却すれば良く、又、不透明
あるいは複屈折を示す未配向状態に形成された記録点の
場合、そのまま加熱冷却すればよい。加熱手段は記録点
形成に用いたものと同じものが用いられる。

電圧印加の条件としては短絡を防ぐため10⁷V/cm以下の
電圧であることが望ましい。又、直流、交流何れでも良
いが、経時劣化の点から交流が望ましく、周波数として
は10Hz〜50KHzの間が好ましい。10Hz未満では経時劣化
が生じ50KHz以上では配向が不十分になりやすい。

本発明における再生手段としては、光学的透過率、反射
率を利用することができる。又、偏光板と組合せたり、
あるいはセルを直交ニコル下において検出してもよい。

以上、本発明を記録媒体として説明してきたが、セルに
上述と同様にしてキヤラクタあるいはグラフイツク画像
を記録し、これをハロゲン光などでスクリーン上に写し
だす投射型デイスプレーとして用いることもできる。

以下に本発明を具体的な実施例により説明するが、本発
明はこの実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１） 配向剤としてセチルトリメチルアンモニウムブロマイド
を透明導電性PETベースの透明電極側に塗布し、配向剤
層を形成せしめた後、該ベース間に高分子液晶１にター
フエニル2wt％を添加した高分子液晶組成物を７μ厚に
封入し液晶セルを作成した。

該液晶セルを130℃に加熱後、セル間に100Hz50Vの条件
で電圧印加を行ない、垂直配向させた。該液晶セルを直
交ニコル下に置き、観察したところ白濁は全く認められ
ず、複屈折も大変小さい均一な垂直配向状態であること
が分つた。（比較例１） 実施例１と同様にして液晶セルを作成したが、このとき
ターフエニル等の添加剤を加えなかつた。

この液晶セルにおいては、目視で明瞭に認められる白濁
が生成しており、垂直配向状態としてはかなり不均一な
ものであることが分つた。

〔発明の効果〕

上記実施例からも明らかなように、本発明は高分子液晶
にターフエニルもしくはターフエニル誘導体を添加する
ことにより、高分子液晶の配向性を著しく促進するもの
であり、特に高密度の光記録媒体あるいはデイスプレー
の信頼性向上に多大なる貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明が適用される光学素子の例であ
る。 第１図は透明導電層上に配向剤層が設けられた透過型素
子の例であり、第２図はこれに偏光板が設けられたもの
である。 第３図は、第１図に光吸収層が設けられた透過型素子の
例である。 第４図は支持体の一方に反射層を設けた反射型素子の例
である。 なお本発明の構成はこれらに限られるものではない。 1.支持体、2.透明導電層 3.配向剤層、4.液晶層 5.反射層、6.光吸収層 7.偏光板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側鎖に液晶基を有する側鎖型高分子液晶に
   下記一般式（Ｉ）で示されるターフエニルもしくはその
   誘導体を該高分子液晶に対し0.01〜12wt％添加したこと
   を特徴とする液晶光学素子。 一般式（Ｉ） Ｘ、ＹはＨ、アルキル基、オキシアルキル基、ハロゲ
   ン、ニトロ基、アルキルエステル基である。