JPH11249112A - 電気光学材料およびその作製方法 - Google Patents
電気光学材料およびその作製方法Info
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- JPH11249112A JPH11249112A JP10053052A JP5305298A JPH11249112A JP H11249112 A JPH11249112 A JP H11249112A JP 10053052 A JP10053052 A JP 10053052A JP 5305298 A JP5305298 A JP 5305298A JP H11249112 A JPH11249112 A JP H11249112A
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- liquid crystals
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリイミドをマトリクスとする微液晶分散体
からなる電気光学材料およびその作製方法を提供するこ
と。 【解決手段】 １００ｎｍより小さな粒子径を有する液
晶ドロップレット２をポリイミド１中に分散させて電気
光学材料とする。
からなる電気光学材料およびその作製方法を提供するこ
と。 【解決手段】 １００ｎｍより小さな粒子径を有する液
晶ドロップレット２をポリイミド１中に分散させて電気
光学材料とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム、
光情報処理の分野で用いられる光素子用の材料である電
気光学材料およびその作製方法に関するものである。
光情報処理の分野で用いられる光素子用の材料である電
気光学材料およびその作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光制御の方法としては、機械的な方法と
電圧、電流、熱等によって屈折率が変化する現象を用い
る方法などがあるが、現在、主に実用に供せられている
のは、前者である。後者としては、リチウムナイオベー
ト（ＬｉＮｂＯ3 ）の電気光学効果を用いた方法が実用
に最も近い。また、最近ではリチウムナイオベートより
もはるかに成形加工性に優れ、安価である色素結合型の
ポリマーの電気光学効果を用いた素子も開発されつつあ
る。いずれにしても、少ない電圧で大きな屈折率の変化
を生じる材料を用いることが、低電圧駆動および素子の
小型化、高密度化に有利である。
電圧、電流、熱等によって屈折率が変化する現象を用い
る方法などがあるが、現在、主に実用に供せられている
のは、前者である。後者としては、リチウムナイオベー
ト（ＬｉＮｂＯ3 ）の電気光学効果を用いた方法が実用
に最も近い。また、最近ではリチウムナイオベートより
もはるかに成形加工性に優れ、安価である色素結合型の
ポリマーの電気光学効果を用いた素子も開発されつつあ
る。いずれにしても、少ない電圧で大きな屈折率の変化
を生じる材料を用いることが、低電圧駆動および素子の
小型化、高密度化に有利である。
【０００３】電圧印加による屈折率の変化を利用した光
制御については、液晶の屈折率異方性を用いる方法も知
られている。液晶は一般に応答速度は遅いが、電圧印加
による屈折率の変化が大きいという利点がある。一方で
は、液晶は流動性があり、成形加工性が劣るという欠点
があるが、液晶をサイズがきわめて小さな微液晶とし、
これを光透過性のよいポリマーに分散させることによ
り、それらの欠点を克服し、散乱が少なく電気光学効果
の大きい材料を作製することが検討されている。この微
液晶のサイズは、光通信に用いられる波長の光の散乱が
十分に抑えられる大きさ、すなわち１００ｎｍ以下であ
る必要がある。この材料は、熱硬化性あるいは光硬化性
のプレポリマーと液晶を相溶させ、これを熱あるいは光
で重合させ、微液晶を相分離させることによって作製さ
れる。あるいは、ポリマーと液晶を揮発性溶媒に溶解さ
せ、溶媒を急速に揮発させることによって、微液晶を相
分離させて作製される。いずれにしても、急速な重合あ
るいは急速な溶媒の蒸発が、極めて小さな微液晶の作製
には重要である（例えば、特願平８−２２９５２０
号）。
制御については、液晶の屈折率異方性を用いる方法も知
られている。液晶は一般に応答速度は遅いが、電圧印加
による屈折率の変化が大きいという利点がある。一方で
は、液晶は流動性があり、成形加工性が劣るという欠点
があるが、液晶をサイズがきわめて小さな微液晶とし、
これを光透過性のよいポリマーに分散させることによ
り、それらの欠点を克服し、散乱が少なく電気光学効果
の大きい材料を作製することが検討されている。この微
液晶のサイズは、光通信に用いられる波長の光の散乱が
十分に抑えられる大きさ、すなわち１００ｎｍ以下であ
る必要がある。この材料は、熱硬化性あるいは光硬化性
のプレポリマーと液晶を相溶させ、これを熱あるいは光
で重合させ、微液晶を相分離させることによって作製さ
れる。あるいは、ポリマーと液晶を揮発性溶媒に溶解さ
せ、溶媒を急速に揮発させることによって、微液晶を相
分離させて作製される。いずれにしても、急速な重合あ
るいは急速な溶媒の蒸発が、極めて小さな微液晶の作製
には重要である（例えば、特願平８−２２９５２０
号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような作製方法
では、１００ｎｍ以下の微液晶が分散されるマトリクス
ポリマーとしては、急速な光あるいは熱重合が可能なポ
リマーや、低沸点溶媒に溶解可能なポリマーに限られ
る。したがって、熱的に安定で光学材料としても実用的
なポリイミドをマトリクスとする微液晶分散体は作製で
きていなかった。本発明は電圧印加によって屈折率が変
化する電気光学材料を１００ｎｍ以下の微液晶が分散し
たポリイミドで実現しようとするものである。
では、１００ｎｍ以下の微液晶が分散されるマトリクス
ポリマーとしては、急速な光あるいは熱重合が可能なポ
リマーや、低沸点溶媒に溶解可能なポリマーに限られ
る。したがって、熱的に安定で光学材料としても実用的
なポリイミドをマトリクスとする微液晶分散体は作製で
きていなかった。本発明は電圧印加によって屈折率が変
化する電気光学材料を１００ｎｍ以下の微液晶が分散し
たポリイミドで実現しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、種々検討した結果、予め作製された１００ｎｍより
小さなサイズの孔が分散されたポリイミドフィルムを液
晶に浸漬し、液晶を孔に充填させることによって、微液
晶分散ポリイミドを作製することができることを見出
し、本発明を完成した。
め、種々検討した結果、予め作製された１００ｎｍより
小さなサイズの孔が分散されたポリイミドフィルムを液
晶に浸漬し、液晶を孔に充填させることによって、微液
晶分散ポリイミドを作製することができることを見出
し、本発明を完成した。
【０００６】すなわち、請求項１記載の発明に係る電気
光学材料は、１００ｎｍより小さな粒子径を有する液晶
ドロップレットがポリイミド中に分散してなることを特
徴とする。
光学材料は、１００ｎｍより小さな粒子径を有する液晶
ドロップレットがポリイミド中に分散してなることを特
徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明に係る電気光学材料の
作製方法は、１００ｎｍより小さな径の孔が分散したポ
リイミドフィルムを液晶に浸漬する行程を備えたことを
特徴とする。
作製方法は、１００ｎｍより小さな径の孔が分散したポ
リイミドフィルムを液晶に浸漬する行程を備えたことを
特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明に係る電気光学材料の
作製方法は、請求項２記載の電気光学材料の作製方法に
おいて、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸に１
００ｎｍ以下の粒径を有する金属微粒子またはＳｉＯ2
微粒子を分散させる工程と、前記前駆体をフィルム化す
る工程と、前記前駆体のフィルムを加熱によりイミド化
する工程と、強酸により前記金属微粒子または前記Ｓｉ
Ｏ2 微粒子を溶解させる工程とから作製される、１００
ｎｍ以下の小さな孔が分散したポリイミドフィルムを用
いることを特徴とする。
作製方法は、請求項２記載の電気光学材料の作製方法に
おいて、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸に１
００ｎｍ以下の粒径を有する金属微粒子またはＳｉＯ2
微粒子を分散させる工程と、前記前駆体をフィルム化す
る工程と、前記前駆体のフィルムを加熱によりイミド化
する工程と、強酸により前記金属微粒子または前記Ｓｉ
Ｏ2 微粒子を溶解させる工程とから作製される、１００
ｎｍ以下の小さな孔が分散したポリイミドフィルムを用
いることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の電気光学材料は、図１に
模式的に示すように、ポリイミド１中に１００ｎｍより
小さな粒子径を有する液晶ドロップレット（微液晶）２
が分散してなる微液晶分散体であり、典型的にはフィル
ム形状で用いられる。本発明の電気光学材料に用いるポ
リイミドは、光通信で用いられる、０．８μｍ帯、１．
３μｍ帯、１．５μｍ帯で吸収が無く透明であればよ
く、その化学構造は問わない。また、本発明の液晶の種
類は、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性
液晶など電圧印加により配向が変化するものであればど
の液晶でも構わないが、配向の変化により大きな屈折率
異方性を示すネマチック液晶が特に望ましい。また、液
晶ドロップレットのサイズは、光情報処理、光通信の分
野で用いられる波長である１μｍ前後よりもかなり小さ
く、１００ｎｍ以下である必要があり、５０ｎｍ以下で
あることが望ましい。これは、１００ｎｍより大きい場
合には液晶粒と媒体との屈折率差による散乱が大きく、
光透過率が十分でないからである。また、５０ｎｍ以下
ならば散乱ロスがきわめて小さくなるからである。
模式的に示すように、ポリイミド１中に１００ｎｍより
小さな粒子径を有する液晶ドロップレット（微液晶）２
が分散してなる微液晶分散体であり、典型的にはフィル
ム形状で用いられる。本発明の電気光学材料に用いるポ
リイミドは、光通信で用いられる、０．８μｍ帯、１．
３μｍ帯、１．５μｍ帯で吸収が無く透明であればよ
く、その化学構造は問わない。また、本発明の液晶の種
類は、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性
液晶など電圧印加により配向が変化するものであればど
の液晶でも構わないが、配向の変化により大きな屈折率
異方性を示すネマチック液晶が特に望ましい。また、液
晶ドロップレットのサイズは、光情報処理、光通信の分
野で用いられる波長である１μｍ前後よりもかなり小さ
く、１００ｎｍ以下である必要があり、５０ｎｍ以下で
あることが望ましい。これは、１００ｎｍより大きい場
合には液晶粒と媒体との屈折率差による散乱が大きく、
光透過率が十分でないからである。また、５０ｎｍ以下
ならば散乱ロスがきわめて小さくなるからである。
【００１０】本発明で用いる１００ｎｍより小さな径の
孔が分散したポリイミドフィルムは、ポリイミドの前駆
体であるポリアミック酸に、大きさが比較的均一な金属
微粒子あるいはＳｉＯ2 微粒子を分散させておき、スピ
ンコート等でのフィルム化、加熱によるイミド化の後、
強酸により金属微粒子あるいはＳｉＯ2 微粒子を溶解さ
せることにより得られる多孔質体である。液晶中での浸
漬の際、これを減圧下あるいは加熱下で行ってもよい。
また、この方法によって得られる液晶ドロップレットの
サイズは金属微粒子、ＳｉＯ2 微粒子の大きさによって
決まるため、液晶ドロップレットのサイズをコントロー
ルしやすく、かつその大きさのばらつきが小さくなると
いう利点もある。また、液晶ドロップレットの密度を大
きくし、電気光学効果を大きくすることもできる。
孔が分散したポリイミドフィルムは、ポリイミドの前駆
体であるポリアミック酸に、大きさが比較的均一な金属
微粒子あるいはＳｉＯ2 微粒子を分散させておき、スピ
ンコート等でのフィルム化、加熱によるイミド化の後、
強酸により金属微粒子あるいはＳｉＯ2 微粒子を溶解さ
せることにより得られる多孔質体である。液晶中での浸
漬の際、これを減圧下あるいは加熱下で行ってもよい。
また、この方法によって得られる液晶ドロップレットの
サイズは金属微粒子、ＳｉＯ2 微粒子の大きさによって
決まるため、液晶ドロップレットのサイズをコントロー
ルしやすく、かつその大きさのばらつきが小さくなると
いう利点もある。また、液晶ドロップレットの密度を大
きくし、電気光学効果を大きくすることもできる。
【００１１】
【実施例】以下実施例を述べるが、本願発明はこれら実
施例に限定されるものではない。
施例に限定されるものではない。
【００１２】約２０ｎｍの孔が分散した厚さ約４０μｍ
のポリイミドフィルムを作製した。ポリイミドの化学構
造は、
のポリイミドフィルムを作製した。ポリイミドの化学構
造は、
【００１３】
【化１】
【００１４】このフィルムは、上記ポリイミドに対応す
るポリアミック酸に、大きさが約２０ｎｍのＳｉＯ2 微
粒子を分散させておき、スピンコートでフィルム化し、
加熱によりイミド化した後、フッ酸によりＳｉＯ2 微粒
子を溶解させることにより得たものである。
るポリアミック酸に、大きさが約２０ｎｍのＳｉＯ2 微
粒子を分散させておき、スピンコートでフィルム化し、
加熱によりイミド化した後、フッ酸によりＳｉＯ2 微粒
子を溶解させることにより得たものである。
【００１５】このポリイミドフィルムから２つのサンプ
ル作製し、これらを液晶（ネマチック液晶、メルク社
製、ＢＬ２４）中に浸漬し、それらの重量変化を図２に
示す。実線および点線で示す２つのサンプルはいずれも
数時間で飽和し、そのときの重量変化は約１５％であっ
た。液晶中に浸漬前後の透過率変化を図３に示す。液晶
中への浸漬により透過率が増加することがわかる。これ
は、ポリイミドと液晶ドロップレットの屈折率差が、ポ
リイミドと空気の屈折率差よりも小さく、散乱が小さく
なったためである。以上の結果から、ポリイミドフィル
ム中の微細な孔に液晶が充填されたことがわかる。
ル作製し、これらを液晶（ネマチック液晶、メルク社
製、ＢＬ２４）中に浸漬し、それらの重量変化を図２に
示す。実線および点線で示す２つのサンプルはいずれも
数時間で飽和し、そのときの重量変化は約１５％であっ
た。液晶中に浸漬前後の透過率変化を図３に示す。液晶
中への浸漬により透過率が増加することがわかる。これ
は、ポリイミドと液晶ドロップレットの屈折率差が、ポ
リイミドと空気の屈折率差よりも小さく、散乱が小さく
なったためである。以上の結果から、ポリイミドフィル
ム中の微細な孔に液晶が充填されたことがわかる。
【００１６】液晶が充填されたポリイミドフィルムの両
面に図４に示すように、金（電極）を０．１μｍ厚に蒸
着し、１ｍｍ×１０ｍｍの寸法にカッティングしたサン
プルに、端面から直線偏光を入射し、２枚の金電極間に
電圧を印加したときの出力光の変化を測定した。出力光
の変化から、生じる複屈折の変化Δｎを計算できる。屈
折率の変化の電場依存性を図５に示した。屈折率の変化
は電場の２乗に比例しており、約１０Ｖ／μｍの電場で
０．０００１の屈折変化を示した。
面に図４に示すように、金（電極）を０．１μｍ厚に蒸
着し、１ｍｍ×１０ｍｍの寸法にカッティングしたサン
プルに、端面から直線偏光を入射し、２枚の金電極間に
電圧を印加したときの出力光の変化を測定した。出力光
の変化から、生じる複屈折の変化Δｎを計算できる。屈
折率の変化の電場依存性を図５に示した。屈折率の変化
は電場の２乗に比例しており、約１０Ｖ／μｍの電場で
０．０００１の屈折変化を示した。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、熱的に安定で光学材
料としても実用的なポリイミドをマトリクスとする微液
晶分散体からなる電気光学材料はこれまでなかったが、
予め作製された１００ｎｍより小さなサイズの孔が分散
されたポリイミドフィルムを液晶に浸漬し、液晶を孔に
充填させることによって、微液晶分散ポリイミドを作製
し、それが電気光学材料として機能することを示した。
本材料は、ポリイミドのもつ熱安定性を生かして、光ス
イッチや変調器等に適用できる。
料としても実用的なポリイミドをマトリクスとする微液
晶分散体からなる電気光学材料はこれまでなかったが、
予め作製された１００ｎｍより小さなサイズの孔が分散
されたポリイミドフィルムを液晶に浸漬し、液晶を孔に
充填させることによって、微液晶分散ポリイミドを作製
し、それが電気光学材料として機能することを示した。
本材料は、ポリイミドのもつ熱安定性を生かして、光ス
イッチや変調器等に適用できる。
【図１】本発明の電気光学材料からなるフィルムの模式
的斜視図である。
的斜視図である。
【図２】ポリイミドフィルムを液晶に浸漬したときの重
量変化を示す図である。
量変化を示す図である。
【図３】ポリイミドフィルムを液晶に浸漬した前後の透
過率の変化を示す図である。
過率の変化を示す図である。
【図４】液晶ドロップレットが分散したポリイミドへの
光の入射状態を示す模式的斜視図である。
光の入射状態を示す模式的斜視図である。
【図５】液晶ドロップレットが分散したポリイミドの、
屈折率の電場依存性を示す図である。
屈折率の電場依存性を示す図である。
１ ポリイミド ２ 液晶ドロップレット（微液晶）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 孝好 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 佐々木 重邦 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 典義 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 １００ｎｍより小さな粒子径を有する液
晶ドロップレットがポリイミド中に分散してなることを
特徴とする電気光学材料。 - 【請求項２】 １００ｎｍより小さな径の孔が分散した
ポリイミドフィルムを液晶に浸漬する行程を備えたこと
を特徴とする電気光学材料の作製方法。 - 【請求項３】 ポリイミドの前駆体であるポリアミック
酸に１００ｎｍ以下の粒径を有する金属微粒子またはＳ
ｉＯ2 微粒子を分散させる工程と、前記前駆体をフィル
ム化する工程と、前記前駆体のフィルムを加熱によりイ
ミド化する工程と、強酸により前記金属微粒子または前
記ＳｉＯ2 微粒子を溶解させる工程とから作製される、
１００ｎｍ以下の小さな孔が分散したポリイミドフィル
ムを用いることを特徴とする請求項２記載の電気光学材
料の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10053052A JPH11249112A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 電気光学材料およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10053052A JPH11249112A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 電気光学材料およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11249112A true JPH11249112A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12932101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10053052A Pending JPH11249112A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 電気光学材料およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11249112A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7463328B2 (en) | 2003-09-24 | 2008-12-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device with fine particles in liquid crystal layer |
| JP2010102170A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Hitachi Cable Ltd | 光変調器 |
| US7719656B2 (en) | 2003-09-24 | 2010-05-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
| US20100189992A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Takahisa Kusuura | Method for producing product having nanoporous surface |
| CN102402035A (zh) * | 2010-09-14 | 2012-04-04 | 三星移动显示器株式会社 | 液晶显示器及制造液晶显示器的方法 |
-
1998
- 1998-03-05 JP JP10053052A patent/JPH11249112A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7463328B2 (en) | 2003-09-24 | 2008-12-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device with fine particles in liquid crystal layer |
| US7719656B2 (en) | 2003-09-24 | 2010-05-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
| JP2010102170A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Hitachi Cable Ltd | 光変調器 |
| US20100189992A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Takahisa Kusuura | Method for producing product having nanoporous surface |
| CN102402035A (zh) * | 2010-09-14 | 2012-04-04 | 三星移动显示器株式会社 | 液晶显示器及制造液晶显示器的方法 |
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