JPH05241151A - Method for orienting liquid crystal and liquid crystal optical element - Google Patents
Method for orienting liquid crystal and liquid crystal optical elementInfo
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- JPH05241151A JPH05241151A JP4041659A JP4165992A JPH05241151A JP H05241151 A JPH05241151 A JP H05241151A JP 4041659 A JP4041659 A JP 4041659A JP 4165992 A JP4165992 A JP 4165992A JP H05241151 A JPH05241151 A JP H05241151A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 C=C,C=N,N=Nから選ばれた少なく
とも一つの二重結合を光吸収部として有する二色性分子
を少なくとも一枚の基板表面上に化学的に結合してなる
分子層を介して液晶層を設けてプラナー配向とし、二色
性分子が吸収する波長範囲の線偏光を照射することによ
り、偏光軸に対して角度をもった方向に液晶を配列させ
る液晶配向方法、およびこの方法により得られ液晶光学
素子。
【効果】 波長を変えることなく偏光軸のみを変化させ
て情報を書き込むことができ、しかも、安定した高解像
度の情報貯蔵が可能である。重ね書きも偏光軸を変える
だけでよく、従来の光記録あるいは表示にはない利点を
有する。したがって高密度で書換え可能な光記録、光ア
ドレス型の表示に好適に用いることができる。(57) [Summary] [Structure] A dichroic molecule having at least one double bond selected from C = C, C = N, and N = N as a light-absorbing portion is chemically formed on at least one substrate surface. By providing a liquid crystal layer through a molecular layer that is chemically bonded to achieve a planar alignment and irradiating linearly polarized light in the wavelength range absorbed by the dichroic molecule, the liquid crystal is oriented in a direction at an angle to the polarization axis. And a liquid crystal optical element obtained by this method. [Effect] Information can be written by changing only the polarization axis without changing the wavelength, and stable and high-resolution information storage is possible. Overwriting only requires changing the polarization axis, and has an advantage over conventional optical recording or display. Therefore, it can be suitably used for high density rewritable optical recording and optical address type display.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、液晶配向方法とこれ
を用いた新規な液晶光学素子に関するものである。さら
に詳しくは、この発明は、基板表面に化学結合したある
種の二色性分子層が吸収する線偏光の作用により、液晶
分子を偏光軸とは異なる方向に配列させる方法とそれを
用いて光学的な性質を制御してなる液晶光学素子に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal alignment method and a novel liquid crystal optical element using the same. More specifically, the present invention relates to a method of aligning liquid crystal molecules in a direction different from the polarization axis by the action of linearly polarized light absorbed by a certain type of dichroic molecule layer chemically bonded to the substrate surface, and an optical method using the method. The present invention relates to a liquid crystal optical element having controlled physical properties.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶を用いる表示あるいは記録などに適
した光学素子が作動するためには、基板に挾み込まれた
液晶媒質が同一方向に配向されていること、および、液
晶の配向方向が外部場の作用で変化することが不可欠で
ある。このうち、液晶分子を同一方向に配向させるため
には、ある種の高分子膜で基板表面を被覆し、これを一
方向に布などで擦るラビング処理が広く採用されている
(ジェイ・コグナー(J.Cognard )著「モレキュラー・
クリスタルズ・アンド・リキッド・クリスタルズ)(Mo
lecular Crystals and Liquid Cryatals)」、サプルメ
ント1(1982年)参照)。2. Description of the Related Art In order for an optical element suitable for display or recording using a liquid crystal to operate, the liquid crystal medium sandwiched between substrates must be aligned in the same direction, and the alignment direction of the liquid crystal must be It is essential to change by the action of external fields. Among them, in order to orient the liquid crystal molecules in the same direction, a rubbing treatment in which the surface of the substrate is covered with a polymer film of some kind and rubbed with a cloth in one direction is widely adopted (J. Cogner ( J. Cognard) "Molecular
Crystals and Liquid Crystals (Mo
lecular Crystals and Liquid Cryatals) ", Supplement 1 (1982)).
【0003】このようにして基板表面で処理された液晶
素子が駆動するためには、基板はあらかじめパターン形
成された透明な導電性物質で被覆し、電場を印加するこ
とが必要となる。この原理に基づいた液晶光学素子は、
人間が目視できる表示装置に組み込まれて多方面に利用
されているが、従来のものは、パターン化した電極を用
いるので解像性が低く、高密度、高解像性の表示への応
用には限界があるうえ、さらには、電力の供給が停止す
ると通常は情報が消失するために、情報を永続して保存
する記録への応用には不適当であった。In order to drive the liquid crystal device thus treated on the surface of the substrate, it is necessary to coat the substrate with a transparent conductive material that is patterned in advance and apply an electric field. Liquid crystal optical elements based on this principle
It is used in various fields by incorporating it into a display device that can be viewed by humans, but the conventional one has a low resolution because it uses patterned electrodes, and is used for high-density, high-resolution display applications. Has a limit, and furthermore, the information is usually lost when the power supply is stopped, so that it is not suitable for application to a record for permanently storing the information.
【0004】一方、光の作用による液晶の相変化を利用
して情報を表示あるいは記録する液晶素子がある。相変
化はレーザビームのような高密度が光が発する熱エネル
ギーや、あるいは液晶媒質に共存するホトクロミック分
子の光化学反応による分子構造変化によって引き起こさ
れる。しかしながら、これらは熱電導に由来する解像性
の低下と高いレーザエネルギーを必要とするなどの欠点
がある。On the other hand, there is a liquid crystal element for displaying or recording information by utilizing the phase change of liquid crystal due to the action of light. The phase change is caused by the thermal energy generated by high density light such as a laser beam, or the molecular structure change caused by the photochemical reaction of photochromic molecules coexisting in the liquid crystal medium. However, these have drawbacks such as reduction in resolution due to heat conduction and high laser energy required.
【0005】さらに、光化学反応を利用し、解像性を向
上させた液晶記録素子も知られている。これは基板表面
に光で可逆的に構造変化する分子層を設けてなる液晶素
子であり、表面に結合した分子のホトクロミック反応に
応じて液晶分子の配列が基板に対して垂直な状態(ホメ
オトロピック配向)と平行な状態(パラレル配向)の間
を変化する。この方法は、電場印加することなく可逆的
な液晶配向を配向膜自体が行うものであるが、他の可逆
的な光記録あるいは表示原理と同様に、新たな情報を書
き込むためには、貯蔵されている情報を別の波長で光で
全面照射して消去しなければならず、2種類の波長の光
が不可欠なうえに、表示や記録を行う上で重ね書きがで
きないという欠点があった。Further, a liquid crystal recording element utilizing a photochemical reaction to improve the resolution is also known. This is a liquid crystal element in which a molecular layer whose structure is reversibly changed by light is provided on the surface of the substrate, and the alignment of the liquid crystal molecules is perpendicular to the substrate according to the photochromic reaction of the molecules bound to the surface (homeo It changes between the state (parallel alignment) and the parallel state (tropic alignment). In this method, the alignment film itself performs reversible liquid crystal alignment without applying an electric field, but like other reversible optical recording or display principles, it is stored in order to write new information. The information has to be erased by irradiating the entire surface with light of another wavelength, and two kinds of wavelengths of light are indispensable, and overwriting cannot be performed for display and recording.
【0006】一方、液晶中の分子配列方法として、液晶
媒質中あるいは液晶媒質が接する基体中に存在する異方
性吸収分子が吸収する線偏光を照射することにより、液
晶媒質の配向を制御する方法が提案されている(公開特
許公報平2−277025号参照)。しかしながら、こ
の方法の場合には、液晶媒質中の異方性吸収分子が吸収
する線偏光によって生じる液晶配向は不安定であるう
え、液晶配向に要する光エネルギー量は著しく高いとい
う欠点がある。特に、異方性吸収分子を基体中に包埋し
た場合には高いエネルギーを必要とする。また、基板上
にホトクロミック化合物層を設けて液晶層を積層し、こ
れに線偏光を照射することによって、所定の方法へ液晶
をホモジニアス配向させる方法も提案されている。しか
しながら、この場合にも、ホトクロミック化合物は光の
作用によって可逆的に大きな分子構造変化を起こすため
に一般的に耐久性に劣るうえ、変化した分子構造は熱的
に元の構造に自然に戻るため、配向性が不安定であるな
ど、液晶配向方法を表示や書換え型光記録に利用する上
での欠点が避けられなかった。On the other hand, as a method of arranging molecules in liquid crystal, a method of controlling the orientation of the liquid crystal medium by irradiating linearly polarized light absorbed by anisotropic absorbing molecules existing in a liquid crystal medium or a substrate in contact with the liquid crystal medium Has been proposed (see Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-277025). However, in the case of this method, the liquid crystal alignment generated by the linearly polarized light absorbed by the anisotropic absorbing molecules in the liquid crystal medium is unstable, and the amount of light energy required for the liquid crystal alignment is extremely high. In particular, when anisotropically absorbing molecules are embedded in a substrate, high energy is required. In addition, a method has also been proposed in which a photochromic compound layer is provided on a substrate, a liquid crystal layer is laminated, and linearly polarized light is applied to this to orient the liquid crystal in a predetermined manner. However, even in this case, the photochromic compound is generally inferior in durability because it undergoes a large reversible molecular structure change by the action of light, and the changed molecular structure thermally returns to the original structure naturally. Therefore, there are inevitable drawbacks in using the liquid crystal alignment method for display and rewritable optical recording, such as unstable alignment.
【0007】このような線偏光によって液晶配向を制御
する方法は、単一の光源によって情報を表示もしくは記
録するこの原理的には極めて有利な特徴のある方法であ
るが、これまでのものでは、著しく露光エネルギー量を
要したり、耐久性に劣るなどの重大な欠点があった。The method of controlling the liquid crystal orientation by such linearly polarized light is a method of displaying or recording information by a single light source, which has a very advantageous characteristic in principle. There are serious drawbacks such as a remarkably high amount of exposure energy and poor durability.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の通
りの従来の欠点を解消するために、線偏光照射により高
感度で分子軸を変化させるある種の構造を有する二色性
分子を基板上に化学的に結合し、液晶分子との接触を容
易にすることによって、線偏光軸方向により液晶分子の
配列方向を可逆的に変化させる方法を提供する。そし
て、この方法に基づいて、少ない露光エネルギー量で、
優れた解像性を維持しつつ、単一の波長範囲の光源を用
いて重ね書きを可能とし、書き込まれた情報が任意の時
間安定に保持される液晶光学素子を提供することを目的
としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention provides a substrate with a dichroic molecule having a certain structure which changes the molecular axis with high sensitivity by irradiation of linearly polarized light. Provided is a method of reversibly changing the alignment direction of liquid crystal molecules depending on the direction of the linear polarization axis by chemically bonding to the above and facilitating contact with the liquid crystal molecules. Then, based on this method, with a small amount of exposure energy,
An object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element capable of overwriting by using a light source in a single wavelength range while maintaining excellent resolution and stably holding written information for an arbitrary time. ..
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明者は、単一光源
による液晶の可逆的な配列変化を利用する光記録あるい
は表示素子を開発するために鋭意研究を重ねた結果、基
板上に線偏光によって容易に分子軸変化を起こすある種
の二色性分子層を化学的に結合して液晶セルを構成し、
これに二色性分子が吸収する波長範囲の線偏光を照射す
ることによって、液晶分子は偏光軸とは異なる方向に配
列すること、さらには、その配列状態が長時間にわたっ
て安定に保持されることを見いだし、これらの知見に基
づいて本発明をなすに至った。The present inventor has conducted extensive studies to develop an optical recording or display device utilizing reversible alignment change of liquid crystal by a single light source, and as a result, a linearly polarized light was formed on a substrate. To form a liquid crystal cell by chemically bonding a kind of dichroic molecular layer that easily changes the molecular axis by
By irradiating it with linearly polarized light in the wavelength range absorbed by the dichroic molecule, the liquid crystal molecules are aligned in a direction different from the polarization axis, and further, the alignment state is stably maintained for a long time. Based on these findings, the present invention has been completed.
【0010】すなわち、この発明は、C=C,C=N,
N=Nから選ばれた少なくとも一つの二重結合を光吸収
部として有する二色性分子を少なくとも一つの基板表面
上に化学的に結合してなる分子層を介して液晶層を設け
てプラナー配向とし、二色性分子が吸収する波長範囲の
線偏光を照射することにより、偏光軸に対して角度をも
った方向に液晶を配列させる。That is, according to the present invention, C = C, C = N,
Planar alignment by providing a liquid crystal layer with a dichroic molecule having at least one double bond selected from N = N as a light absorbing part chemically bonded on the surface of at least one substrate Then, by irradiating the linearly polarized light in the wavelength range absorbed by the dichroic molecule, the liquid crystal is aligned in a direction having an angle with respect to the polarization axis.
【0011】この発明に用いられる基板としては、二色
性分子が結合しうるものであればよく、透明、不透明を
問わない。透明な基板としては、普通のシリカガラス、
硬質ガラス、石英、各種プラスチックなどのシートある
いはそれらの表面に、酸化珪素、酸化スズ、酸化インジ
ウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸
化亜鉛などの金属酸化物や、窒化珪素、炭化珪素などを
被覆したものが用いられる。不透明な基板としては、金
属あるいはガラスやプラスチックシートなどの表面に金
属層や金属酸化物層を付着させたものが用いられる。The substrate used in the present invention may be transparent or opaque as long as it can bind dichroic molecules. As a transparent substrate, ordinary silica glass,
Metal oxides such as silicon oxide, tin oxide, indium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, chromium oxide, and zinc oxide, silicon nitride, silicon carbide, etc. are formed on the surface of hard glass, quartz, various plastics, etc. or their surfaces. The coated one is used. As the opaque substrate, a metal or glass or plastic sheet on which a metal layer or a metal oxide layer is attached is used.
【0012】通常は、液晶を2枚の基板の間に充填した
サンドイッチ構造体とする。この場合、少なくとも一方
の基板は透明である必要がある。これらの基板は通常0.
01〜1mmの厚みの表面が平滑なシートとして用いられ
る。この構造体に偏光子を1枚または2枚組み合わせて
構成される。この発明では、上記の基板上に線偏光によ
って分子軸配向変化を起こす二色性分子を設けることが
必要であるが、この二色性分子とは、その分子が吸収す
るある波長範囲の光エネルギーの割合がその分子の2つ
の方向によって異なる性質を有するものである。二色性
分子が吸収する光の波長は可視光域にとどまらず、肉眼
では観察されない紫外線や赤外線の領域も含まれる。Usually, a sandwich structure in which a liquid crystal is filled between two substrates is used. In this case, at least one of the substrates needs to be transparent. These boards are usually 0.
Used as a sheet having a smooth surface with a thickness of 01 to 1 mm. This structure is configured by combining one or two polarizers. In the present invention, it is necessary to provide a dichroic molecule that causes a change in molecular axis orientation on the above substrate by linearly polarized light. The dichroic molecule means light energy in a certain wavelength range absorbed by the molecule. Have different properties depending on the two directions of the molecule. The wavelength of the light absorbed by the dichroic molecule is not limited to the visible light region, and includes the ultraviolet and infrared regions that cannot be observed by the naked eye.
【0013】この発明に用いられる二色性分子は、光の
作用によって分子軸配向変化を起こしうるものが用いら
れる。ここでいう分子軸配向変化とは、線偏光エネルギ
ーを吸収して光励起状態を経たのちに、分子構造は変化
することなくその分子軸の方向が変わる現象である。光
吸収部として少なくとも一つのC=C,C=N,N=N
から選ばれた二重結合を含む二色性分子が、容易に分子
軸配向変化を起こすものとしてこの発明では使用される
が、この現象はこの発明の発明者によってはじめて見出
されたものである。エチレン分子の基底状態では2つの
炭素原子と4つの水素原子が同一平面にあるのに対し
て、光励起状態においては、2組のH−C−H原子団が
形成する平面はお互いに直交したねじれ構造となること
がよく知られており、この発明に用いられる二色性分子
も同様に、光励起状態においては上記の二重結合がなす
平面性が消失し、それに伴って生じるねじれ構造を経て
基底状態に戻る過程で分子軸配向変化が起こるものと推
定される。したがって、光照射前後での幾何異性化に基
づく分子構造変化を起こさなくても、分子軸配向変化は
進行することになる。The dichroic molecule used in the present invention is one that can change its molecular axis orientation by the action of light. The change in molecular axis orientation referred to here is a phenomenon in which the direction of the molecular axis is changed without changing the molecular structure after absorbing linearly polarized energy and passing through a photoexcited state. At least one of C = C, C = N, and N = N as a light absorbing portion
A dichroic molecule containing a double bond selected from the following is used in the present invention as one that easily causes a change in molecular axis orientation, and this phenomenon was first discovered by the inventor of the present invention. .. In the ground state of the ethylene molecule, two carbon atoms and four hydrogen atoms are on the same plane, whereas in the photoexcited state, the planes formed by the two sets of H-C-H atomic groups are twisted perpendicular to each other. It is well known that the structure is the same, and the dichroic molecule used in the present invention similarly loses the planarity formed by the above double bond in the photoexcited state, and then undergoes a twisted structure to be accompanied by It is presumed that the molecular axis orientation change occurs in the process of returning to the state. Therefore, even if the molecular structure change based on the geometrical isomerization before and after the light irradiation is not caused, the molecular axis orientation change proceeds.
【0014】この発明に用いられる二色性分子の具体例
を示すと、まず、N=N結合を有する化合物としては、
アゾベンゼン、アゾナフタレン、芳香族複素環アゾ化合
物、ビスアゾ化合物、ホルマザンなどの芳香族アゾ化合
物、さらには、アゾキシベンゼンを基本骨格とするもの
があげられる。たとえば、アゾベンゼン化合物の多くは
紫外線によってトランス体からシス体への光幾何異性化
反応を起こすが、より長い波長の光に対してはシス体か
らトランス体への変換が優先されるためにほとんど光幾
何異性化が起こらないことがよく知られている。この発
明では、このような見かけ上の光異性化反応、すなわ
ち、ホトクロミズムを示さない波長範囲において、線偏
光照射によって容易に分子軸配向変化が起こることを利
用する。さらには、シス体からトランス体への変化が熱
的に迅速に起こるために、実質的に光異性化反応が認め
られない化合物もこの発明に用いることができる。これ
らの例を以下に示すが、この限りではない。A specific example of the dichroic molecule used in the present invention is as follows. First, as a compound having an N = N bond,
Aromatic azo compounds such as azobenzene, azonaphthalene, aromatic heterocyclic azo compounds, bisazo compounds and formazan, as well as those having azoxybenzene as a basic skeleton. For example, many azobenzene compounds undergo a photogeometric isomerization reaction from the trans isomer to the cis isomer by ultraviolet light, but most of the azobenzene compound is converted to the light isomer due to the conversion of the cis isomer to the trans isomer with respect to longer wavelength light. It is well known that geometric isomerization does not occur. In the present invention, such apparent photoisomerization reaction, that is, the fact that molecular axis alignment changes easily by irradiation with linearly polarized light in a wavelength range that does not show photochromism is utilized. Furthermore, a compound in which a photoisomerization reaction is not substantially observed can be used in the present invention because the change from the cis form to the trans form occurs rapidly thermally. Examples of these are shown below, but the present invention is not limited thereto.
【0015】[0015]
【化1】 [Chemical 1]
【0016】C=N結合を有する化合物としては、以下
のような芳香族シッフ塩基、芳香族ヒドラゾン類などを
挙げることができる。これらは光照射により幾何異性体
となりうるが、極めて不安定なために熱力学的に安定な
元の構造に速やかに戻るので、たとえば、室温下では実
質的な光異性化は認められず、ホトクロミズムは示さな
い。Examples of the compound having a C = N bond include the following aromatic Schiff bases and aromatic hydrazones. These can become geometrical isomers upon irradiation with light, but since they are extremely unstable, they quickly return to the thermodynamically stable original structure.For example, no substantial photoisomerization is observed at room temperature. It does not show chromism.
【0017】[0017]
【化2】 [Chemical 2]
【0018】C=C結合を有する化合物としては、以下
のようなポリエン、スチルベン、スチルバゾール、スチ
ルバゾリウム、桂皮酸、ヘミチオインジゴなどを挙げる
ことができる。これらの多くは光幾何異性化反応を起こ
すが、アゾベンゼンの場合と同様に、シス体からトラン
ス体への異性化に適した波長範囲の光により、実質的に
幾何異性化が認められない条件でも用いることができ
る。Examples of the compound having a C = C bond include the following polyene, stilbene, stilbazole, stilbazolium, cinnamic acid, and hemithioindigo. Most of these undergo photogeometric isomerization reaction, but similar to the case of azobenzene, the light in the wavelength range suitable for isomerization from cis form to trans form does not allow geometric isomerization to be recognized. Can be used.
【0019】[0019]
【化3】 [Chemical 3]
【0020】また、光幾何異性体が不安定なために直ち
に元の構造に戻り、光照射によって実質的な光異性化反
応が認められない二色性化合物も用いられる。たとえ
ば、以下のようなシアニン類、メロシアニン類が挙げら
れる。さらには、光幾何異性化反応を全く示さない次の
化合物もこの発明に用いることができる。Further, a dichroic compound in which the photogeometric isomer is immediately unstable to return to the original structure and a substantial photoisomerization reaction is not recognized by irradiation with light is also used. For example, the following cyanines and merocyanines can be mentioned. Furthermore, the following compounds which do not show any photogeometric isomerization reaction can also be used in the present invention.
【0021】[0021]
【化4】 [Chemical 4]
【0022】これらの二色性分子はその基本骨格の例と
して挙げたものであり、これらの骨格に、アルキル基、
アルコキシ基、アリル基、アリルオキシ基、シアノ基、
アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基などの1つ以上
の残基が結合していても差し支えない。とくに、液晶分
子と類似な構造を与えるアルキル基、アルコキシ基、シ
アノ基、アルコキシカルボニル基が好ましい。These dichroic molecules are listed as examples of the basic skeleton, and these skeletons have an alkyl group,
Alkoxy group, allyl group, allyloxy group, cyano group,
One or more residues such as an alkoxycarbonyl group and a hydroxy group may be bonded. In particular, an alkyl group, an alkoxy group, a cyano group and an alkoxycarbonyl group which give a structure similar to that of a liquid crystal molecule are preferable.
【0023】これらの二色性分子は基板表面に結合する
ための残基を持つ置換基を有する必要がある。この種の
置換基は、より長波長の光を吸収する遷移モーメントに
平行な分子軸上に位置する部位で結合する場合と、その
分子軸上にはなく、その遷移モーメントの方向に対して
ある角度をなして結合する場合とがある。前者の場合に
は、二色性分子は基板に対して垂直な配列をとりやすい
が、二色性分子と基板表面への結合基との間の残基、ス
ペーサ、を導入すればよい。スペーサとは、炭素、酸
素、窒素あるいはイオウ原子から選ばれ原子が直列に配
列した鎖状残基であり、原子の数が3つ以上、好ましく
は5つ以上である。これ以下であれば、二色性分子の長
軸は基板表面に対して垂直方向に配向しやすくなり、本
発明に適さない。より好ましい二色性分子の結合形態
は、二色性分子を基板に結合するために必要な残基が、
その分子軸上ではなく位置に結合することである。These dichroic molecules must have a substituent with a residue for binding to the substrate surface. This kind of substituent is attached at a site located on the molecular axis parallel to the transition moment that absorbs light of a longer wavelength, and when it is not on the molecular axis but in the direction of the transition moment. In some cases, they are joined at an angle. In the former case, the dichroic molecules tend to be arranged perpendicular to the substrate, but a residue or a spacer between the dichroic molecule and the binding group to the substrate surface may be introduced. The spacer is a chain residue in which atoms selected from carbon, oxygen, nitrogen or sulfur atoms are arranged in series, and the number of atoms is 3 or more, preferably 5 or more. If it is less than this, the major axis of the dichroic molecule tends to be oriented in the direction perpendicular to the substrate surface, which is not suitable for the present invention. A more preferable binding form of the dichroic molecule is such that the residues necessary for binding the dichroic molecule to the substrate are
It is to bind at a position, not on its molecular axis.
【0024】以上の態様をアゾベンゼンを二色性分子の
1例として取り上げて説明する。すなわち、アゾベンゼ
ンは光の作用によって光幾何異性化反応を起こすが、そ
の反応を引き起こす光エネルギーを吸収する分子長軸
は、2つのフェニル基のパラー位を結ぶ線状にほぼ一致
する。したがって、アゾベンゼンのパラ位を基板表面結
合基で置換すると、アゾベンゼン単位は基板表面に対し
て垂直の位置を保ちやすい。これを避けるためには十分
な長さのスペーサが必要である。また、アゾベンゼン骨
格を構成するフェニル基のメタあるいはオルト位を基板
表面結合基で置換すると、結合位置は分子軸上にはない
ので、アゾベンゼン骨格の長軸方向は基体表面に対して
垂直にはなりにくい。とくに、オルト位に結合すれば、
二色性分子の分子軸は基板表面に対して必然的に平行に
なるので、この発明にはより好ましい。The above embodiment will be described by taking azobenzene as an example of a dichroic molecule. That is, azobenzene causes a photogeometric isomerization reaction by the action of light, and the molecular long axis that absorbs the light energy that causes the reaction is substantially in line with the para-position of two phenyl groups. Therefore, when the para-position of azobenzene is substituted with a substrate surface-bonding group, the azobenzene unit is likely to maintain a position perpendicular to the substrate surface. To avoid this, a spacer of sufficient length is necessary. Also, when the meta or ortho position of the phenyl group constituting the azobenzene skeleton is replaced with a substrate surface bonding group, the bonding position is not on the molecular axis, so the long axis direction of the azobenzene skeleton becomes perpendicular to the substrate surface. Hateful. Especially when it is bound to the ortho position,
This is more preferable for the present invention because the molecular axis of the dichroic molecule is necessarily parallel to the substrate surface.
【0025】この発明において、このような可逆的な分
子軸配向変化を起こす二色性分子層を基板上に設けるに
は、基板の表面特性に応じて物理的あるいは化学的に結
合する方法と、あらかじめ二色性分子を結合して高分子
を調製し、これを基板上に薄膜として塗布する方法とが
あり、いずれでも差し支えない。はじめに、基板表面に
二色性分子を結合する方法を述べる。この目的には、た
とえば、基板がシリルガラスであれば液晶配向用いられ
ている方法が採用できる(ジェイ・コグナー(J.Cognar
d)著「モレキュラー・クリスタルズ・アンド・リキッド
・クリスタルズ)(Molecular Crystals and Liquid Cry
stals)」、サプルメント1(1982年)参照)。In the present invention, in order to provide the dichroic molecular layer which causes such a reversible change in molecular axis orientation on the substrate, a method of physically or chemically bonding depending on the surface characteristics of the substrate, There is a method in which dichroic molecules are bound in advance to prepare a polymer, and the polymer is applied as a thin film on a substrate. Either method is acceptable. First, a method for binding dichroic molecules to the substrate surface will be described. For this purpose, for example, if the substrate is silyl glass, a method in which liquid crystal alignment is used can be adopted (J. Cognar
d) "Molecular Crystals and Liquid Cry"
stals) ", Supplement 1 (1982)).
【0026】このための第1の方法として、二色性分子
に表面活性基を結合して基板表面に吸着結合させる。表
面活性基の例としては、カルボン酸残基、マロン酸残
基、カルバモイル基、アルキルアルミニウム残基、テト
ラアルキルアンモニウム基、アルキルピリジニウム残
基、アルキルキノリニウム残基、カルボキシラトクロミ
ウム残基、エステル残基、ニトリル残基、尿素残基、ア
ミノ基、ヒドロキシル基、ベタイン残基などを挙げるこ
とができる。このような表面活性基を持つ二色性分子を
基板表面に施すには、これを直接基板表面に塗布する
か、あるいは、これを液晶物質に溶解して使用すればよ
い。後者の場合、表面活性基を持つ二色性化合物の添加
量は、液晶の重量当り0.01〜5.0 重量%、好ましくは0.
5 〜3.0 重量%の範囲である。As a first method for this purpose, a surface active group is bound to the dichroic molecule and adsorbed and bound to the substrate surface. Examples of the surface active group include a carboxylic acid residue, a malonic acid residue, a carbamoyl group, an alkylaluminum residue, a tetraalkylammonium group, an alkylpyridinium residue, an alkylquinolinium residue, a carboxylatochromium residue, and an ester. A residue, a nitrile residue, a urea residue, an amino group, a hydroxyl group, a betaine residue, etc. can be mentioned. In order to apply such a dichroic molecule having a surface active group to the surface of the substrate, it may be applied directly to the surface of the substrate or may be dissolved in a liquid crystal substance before use. In the latter case, the addition amount of the dichroic compound having a surface active group is 0.01 to 5.0% by weight, preferably 0.
It is in the range of 5 to 3.0% by weight.
【0027】第2の方法として、以上の表面活性基を有
する二色性分子を公知の方法によって水面上に単分子層
として展開し、少なくともその1層を基板上に移し取る
ラングミュアーブロジェット法が採用できる。この目的
には、とくに表面活性基とては、カルボキシル基、カル
バモイル基、アミノ基、アンモニウム基、テトラアルキ
ルアンモニウム基、ヒドロキシル基が好ましい。As a second method, the Langmuir-Blodgett method in which the dichroic molecule having the above surface active group is developed as a monomolecular layer on the water surface by a known method, and at least one of the layers is transferred onto a substrate. Can be adopted. For this purpose, a carboxyl group, a carbamoyl group, an amino group, an ammonium group, a tetraalkylammonium group and a hydroxyl group are particularly preferable as the surface active group.
【0028】第3の方法として、少なくとも1つのハロ
ゲン原子又はアルコキシ基で置換されたシリル基をもつ
二色性分子で表面に結合することも有効である(イー・
ピープリュードマン(E. P. Pluedemann)著「シランカッ
プリング・エージェント(Silane coupling agents)」,
プレナムプレス(1982)参照)。このためには、あらかじ
め、二色性分子にこれらのうち1種類のシリル基を導入
し、これを通常の方法によってシリカガラス表面を処理
する。あるいは、基板表面をアミノ基をもつシリル化処
理剤で処理してから、カルボキシル基やアクリル基をも
つ二色性分子を縮合反応あるいは付加反応させて導入し
てもよい。これらの二色性分子を表面に結合する操作
は、他のシリル化処理剤の共存下で行ってよい。このた
めのシリル化処理剤の例として、メチルトリエトキシシ
ラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルクロロシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、ジエチルジエトキシ
シラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエト
キシシラン、ブチルメチルジエトキシシラン、ペンチル
トリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘ
プチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラ
ン、オクチルトリクロロシラン、ノニルトリエトキシシ
ラン、デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリエト
キシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、3−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチ
ルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエト
キシシラン、3−シアノプロピルトリエトキシシラン、
3−ジメチルアミノプロピルトリエトキシシランなどを
挙げることができるがこの限りではない。As a third method, it is also effective to bond to the surface with a dichroic molecule having a silyl group substituted with at least one halogen atom or an alkoxy group (E.
"Silane coupling agents" by EP Pluedemann,
Plenum Press (1982)). For this purpose, one kind of these silyl groups is introduced into the dichroic molecule in advance, and the surface of the silica glass is treated with this by a usual method. Alternatively, the surface of the substrate may be treated with a silylating agent having an amino group, and then the dichroic molecule having a carboxyl group or an acryl group may be introduced by a condensation reaction or an addition reaction. The operation of binding these dichroic molecules to the surface may be performed in the coexistence of another silylation treating agent. Examples of the silylation agent for this purpose, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylchlorosilane, ethyltriethoxysilane, diethyldiethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, butylmethyldiethoxysilane, Pentyltriethoxysilane, Hexyltriethoxysilane, Heptyltriethoxysilane, Octyltriethoxysilane, Octyltrichlorosilane, Nonyltriethoxysilane, Decyltriethoxysilane, Undecyltriethoxysilane, Dodecyltriethoxysilane, 3-Aminopropyltriethoxysilane Ethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-cyanopropyltriethoxysilane,
Examples thereof include 3-dimethylaminopropyltriethoxysilane, but not limited thereto.
【0029】第4の方法として、高分子物質が基板その
ものあるいは基板表面層を形成している場合には、その
表面に上記の表面活性基をもつ二色性化合物で処理して
吸着結合させるか、あるいは、高分子表面に露出してい
る活性基に共有結合により二色性分子を結合すればよ
い。たとえば、高分子物質がポリビニルアルコールであ
れば、二色性分子をアセタール結合あるいはエステル結
合によって、その表面層に結合する。このために、ホル
ミル基あるいはクロロホルミル基を持つ二色性分子を調
製し、これをポリビニルアルコールを溶解しない溶媒に
溶かし、この溶液にポリビニルアルコール膜を持つ基板
を浸せきして反応させればよい。処理反応速度を高める
には、アセタール化であればp−トルエンスルホン酸の
ような触媒酸を添加すればよいし、エステル化であれば
反応で生成する塩化水素を除去するためにトリエチルア
ミンやピリジンなどの塩基を添加することが有効であ
る。As a fourth method, in the case where the polymer substance forms the substrate itself or the substrate surface layer, it is treated with the dichroic compound having the above-mentioned surface active group for adsorption bonding. Alternatively, the dichroic molecule may be bound to the active group exposed on the polymer surface by a covalent bond. For example, when the polymer substance is polyvinyl alcohol, the dichroic molecule is bound to the surface layer by an acetal bond or an ester bond. For this purpose, a dichroic molecule having a formyl group or a chloroformyl group may be prepared, dissolved in a solvent that does not dissolve polyvinyl alcohol, and a substrate having a polyvinyl alcohol film may be dipped in the solution to react. To increase the treatment reaction rate, a catalyst acid such as p-toluenesulfonic acid may be added in the case of acetalization, and triethylamine, pyridine, etc. may be added in order to remove hydrogen chloride generated in the reaction in the case of esterification. It is effective to add the above base.
【0030】基板に二色性分子を導入する第5の方法
は、基板表面に真空蒸着などの公知の方法によって金、
銅などの金属薄膜層を設け、その表面層にスルフヒドリ
ル基などの金属に結合する残基を有する二色性分子を反
応させればよい。この種の二色性分子をアルカン、ベン
ゼン、トルエン、塩化メチレンなどの溶媒に溶解し、そ
の溶液に基板を浸せきするか、あるいは塗布すればよ
い。The fifth method for introducing a dichroic molecule into a substrate is gold on the surface of the substrate by a known method such as vacuum deposition,
A metal thin film layer of copper or the like may be provided, and a dichroic molecule having a residue such as a sulfhydryl group that binds to a metal may be reacted on the surface layer. This type of dichroic molecule may be dissolved in a solvent such as alkane, benzene, toluene and methylene chloride, and the substrate may be dipped or applied in the solution.
【0031】基板表面に結合する二色性分子の結合量を
調製するために、第2の方法に関する記述で示したよう
に、それ以外の表面結合性分子の共存下で処理する。二
色性分子からなる処理剤と他の処理剤とのモル比は、
1:0から1:1000、好ましくは、1:0から1:
500である。他の処理剤のモル比がこの範囲を越える
と、線偏光を照射しても液晶の配列の変化が起こらな
い。In order to adjust the amount of the dichroic molecule bound to the surface of the substrate, the treatment is carried out in the presence of other surface-bound molecules as described in the description of the second method. The molar ratio of the treatment agent composed of a dichroic molecule to another treatment agent is
1: 0 to 1: 1000, preferably 1: 0 to 1:
500. When the molar ratio of the other treating agent exceeds this range, the alignment of the liquid crystal does not change even when irradiated with linearly polarized light.
【0032】次に、二色性分子を結合した高分子を用い
る方法を説明する。二色性分子を高分子の側鎖あるいは
主鎖に結合するためには、公知の方法によって、あらか
じめ二色性分子からなる単量体を重合させるか、あるい
は、高分子物質にその化学構造に適した反応性残基を有
する二色性分子を結合させる。前者の重合法において
は、とくに、ラジカル重合能を有するアクリルあるいは
メタクリル基を有する二色性分子が単量体として好適で
あり、側鎖に二色性分子を結合した高分子が容易に得ら
れる。ポリエステル、ポリアミド、ポリイミドなどの重
縮合反応やポリウレタンなどの重付加反応による高分子
の場合では、二色性分子を含む二官能性単量体を調製す
ればよい。二色性分子からなる単量体の共重合比を変化
することによって、二色性分子の結合量を調節すること
ができる。本発明に適した二色性単量体と他の単量体と
の共重合比は、共重合単量体の構造にも依存するが、
1:0から1:100、より好ましくは1:0から1:
50の範囲である。この発明に用いられ反応性高分子の
例として、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレ
イン酸共重合体、ポリメタクリル酸グリシジンルあるい
はその共重合体などを挙げることができるが、この限り
ではない。Next, a method of using a polymer having a dichroic molecule bound thereto will be described. In order to bond the dichroic molecule to the side chain or main chain of the polymer, a monomer composed of the dichroic molecule is polymerized in advance by a known method, or a polymer substance having a chemical structure A dichroic molecule with a suitable reactive residue is attached. In the former polymerization method, a dichroic molecule having an acrylic or methacrylic group having radical polymerization ability is particularly suitable as a monomer, and a polymer having a dichroic molecule bonded to its side chain can be easily obtained. .. In the case of a polymer obtained by polycondensation reaction of polyester, polyamide, polyimide or the like or polyaddition reaction of polyurethane or the like, a bifunctional monomer containing a dichroic molecule may be prepared. The binding amount of the dichroic molecule can be adjusted by changing the copolymerization ratio of the dichroic molecule-containing monomer. The copolymerization ratio of the dichroic monomer and the other monomer suitable for the present invention depends on the structure of the copolymerizable monomer,
1: 0 to 1: 100, more preferably 1: 0 to 1:
The range is 50. Examples of the reactive polymer used in the present invention include, but are not limited to, polyvinyl alcohol, styrene-maleic anhydride copolymer, polyglycidyl methacrylate or its copolymer, and the like.
【0033】このような二色性分子を主鎖もしくは側鎖
に持つ高分子薄膜を基板表面に設けるためには、回転塗
布法が好ましい。膜厚は1μm以下で十分である。ある
いは、この種の高分子をラングミュアープロジェクト方
によって基板上に設けてもよい。この発明の二色性分子
は、以上に説明した方法において、基板表面に結合し、
液晶層と接触した状態で二色性を保つ必要がある。すな
わち、二色性分子の分子軸は基板に対して垂直方向には
なく、照射される線偏光が基板に結合した分子によって
吸収される割合が方向によって異なる、光吸収異方性を
示すことが必要である。このような状態は液晶分子の平
行あるいはそれに近い配向をもたらすので、この発明に
不可欠な条件となる。次に、線偏光により構造変化を起
す二色性分子層上に設ける液晶層の液晶としては、従来
知られているネマチック系、スメチック系およびコレス
テリック系の液晶物質の中から任意のものを選ぶことが
できるが、スメクチック系液晶物質の場合には、ある温
度でネマチック液晶層を取るものを選ぶ必要がある。ス
メクチック液晶層で線偏光を照射しても二色性分子層に
よる液晶配列の変化は起こらないからである。In order to provide such a polymer thin film having a dichroic molecule in the main chain or side chain on the substrate surface, the spin coating method is preferable. A film thickness of 1 μm or less is sufficient. Alternatively, this type of polymer may be provided on the substrate by the Langmuir Project. The dichroic molecule of the present invention binds to the substrate surface in the above-described method,
It is necessary to maintain dichroism while being in contact with the liquid crystal layer. That is, the molecular axis of the dichroic molecule is not perpendicular to the substrate, and the ratio of absorbed linearly polarized light by the molecules bound to the substrate varies depending on the direction. is necessary. Such a state brings the alignment of the liquid crystal molecules in parallel or close thereto, and is an essential condition for the present invention. Next, as the liquid crystal of the liquid crystal layer provided on the dichroic molecular layer that undergoes a structural change by linearly polarized light, any one of conventionally known nematic, smectic, and cholesteric liquid crystal substances should be selected. However, in the case of a smectic liquid crystal substance, it is necessary to select one that takes a nematic liquid crystal layer at a certain temperature. This is because even if the smectic liquid crystal layer is irradiated with linearly polarized light, the liquid crystal alignment is not changed by the dichroic molecular layer.
【0034】このような液晶物質は、たとえば、エー・
ベキン(A.Bequin)他著、「モレキュラー・クリスタルズ
・アンド・リキッド・クリスタルズ(Molecular Crystal
s and Liquid Crystals)」、第115巻、第1ページに
記載されている。これらの液晶物質は、単独で用いても
よいし、また2種以上混合してもよい。高分子性の液晶
を用いることもできる。また、これらの液晶物質には二
色性色素を溶解しても差し支えない。この場合には、二
色性色素は液晶層の配列と同期して基板表面に対して平
行に同一配列するから、色素の吸収波長における二色性
として検出できる。さらには、二色性分子層の分解を阻
止するための、抗酸化剤を添加しても差し支えない。Such a liquid crystal substance is, for example,
A. Bequin et al., "Molecular Crystals and Liquid Crystals"
and Liquid Crystals), Vol. 115, page 1. These liquid crystal substances may be used alone or in combination of two or more. Polymeric liquid crystals can also be used. Further, a dichroic dye may be dissolved in these liquid crystal substances. In this case, since the dichroic dyes are aligned in parallel with the substrate surface in synchronization with the alignment of the liquid crystal layer, they can be detected as dichroic at the dye absorption wavelength. Further, an antioxidant may be added to prevent decomposition of the dichroic molecular layer.
【0035】次に添付した図面に沿って、この本発明を
さらに詳しく説明する。図1はこの発明の基本構造を示
す断面図であって、透明基板の1の上に、光により構造
変化を起こす二色性分子層2を介して液晶層3が設けら
れている。通常は、液晶層を固定し、かつ散逸を防ぐた
めに、この上をさらに保護層、または、基板で被覆して
いる。この保護層または基板は透明であっても不透明で
あってもよいし、またその表面を、光により構造変化を
起こす二色性分子層で被覆したものを用いることもでき
る。The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of the present invention, in which a liquid crystal layer 3 is provided on a transparent substrate 1 with a dichroic molecular layer 2 which causes a structural change caused by light. Usually, in order to fix the liquid crystal layer and prevent dissipation, a liquid crystal layer is further covered with a protective layer or a substrate. The protective layer or substrate may be transparent or opaque, and the surface thereof may be coated with a dichroic molecular layer that undergoes a structural change by light.
【0036】図2は、この発明の好適な実施態様の例を
示す断面図であって、表面上に二色性分子層2を有する
2枚の基板1の間に、液晶層を挾んだサンドイッチ構造
を有している。線偏光照射前は、液晶分子長軸は上記の
方法によって調製された基板表面に対してほぼ平行に配
列しているが、その方向は一様ではない(ランダムパラ
レル配向)。図2(a)は、二色性分子が吸収する線偏
光を照射した後の液晶層の配列状態を示したもので、十
分に照射すると液晶分子は偏光軸に直交する方向に配列
(ホモジニアス配向)する。図2の(b)は、偏光軸が
最初に照射した線偏光の軸の方向αに対して、たとえ
ば、45度をなす位置βに変えてこの液晶素子の一部
(A)を照射したものであり、液晶の配列方向は未照射
部における方向とほぼ45度をなしている。このため、
この液晶素子を2枚の直交した偏光子の間に置いて眺め
れば、線偏光軸方向αを偏光子の軸方向と一致させた場
合には、第2の線偏光に対して露光部は暗黒であるが、
露光部は光を透過して明るく見える。この明暗の関係
は、偏光子の偏光軸を45度傾けることによって逆転す
る。このことは、光学的に自明のことであり、実際にも
そうである。第3の線偏光を偏光軸を方向αに一致する
ように再び変えて露光部を照射すれば、再びその部分の
液晶層の配列は未露光部と一致し、偏光によって書き込
まれた情報が消去されたことになる。一方、この時の偏
光軸を前二者と異なる方向γとすれば、新たな情報が直
ちに書き込まれたことになる。このように、偏光軸の変
化のみで基板表面の二色性分子の配向が制御されて、液
晶の配向方向が決定される事実はこの発明の発明者らに
よってはじめて見いだされたものである。FIG. 2 is a sectional view showing an example of a preferred embodiment of the present invention, in which a liquid crystal layer is sandwiched between two substrates 1 having a dichroic molecular layer 2 on the surface. It has a sandwich structure. Before irradiation with linearly polarized light, the long axes of the liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the surface of the substrate prepared by the above method, but the directions are not uniform (random parallel alignment). FIG. 2 (a) shows the alignment state of the liquid crystal layer after being irradiated with the linearly polarized light absorbed by the dichroic molecule. When the liquid crystal layer is sufficiently irradiated, the liquid crystal molecules are aligned in the direction orthogonal to the polarization axis (homogeneous alignment). ) Do. FIG. 2B shows that a part (A) of this liquid crystal element is irradiated with the polarization axis changed to a position β which forms, for example, 45 degrees with respect to the direction α of the axis of the linearly polarized light which is first irradiated. The alignment direction of the liquid crystal is approximately 45 degrees with respect to the direction in the unirradiated portion. For this reason,
When this liquid crystal element is placed between two orthogonal polarizers and viewed, when the linear polarization axis direction α coincides with the axial direction of the polarizer, the exposed portion is dark with respect to the second linear polarization. In Although,
The exposed portion transmits light and appears bright. This light-dark relationship is reversed by tilting the polarization axis of the polarizer by 45 degrees. This is optically obvious, and so is it. When the third linearly polarized light is changed again so that the polarization axis coincides with the direction α and the exposed portion is irradiated, the alignment of the liquid crystal layer in that portion again coincides with the unexposed portion, and the information written by the polarized light is erased. It was done. On the other hand, if the polarization axis at this time is set to the direction γ different from the former two, it means that new information is immediately written. Thus, the fact that the orientation of dichroic molecules on the substrate surface is controlled only by the change of the polarization axis to determine the orientation direction of the liquid crystal was first discovered by the inventors of the present invention.
【0037】図3は、図2とは別の実施態様の例であっ
て、2枚の基板のうち一方にホモジニアス配向層4が設
けられているハイブリッド液晶素子の例である。このホ
モジニアス配向層4は、基板表面をポリビニルアルコー
ル、ポリイミド樹脂、ポリアミノ酸などの高分子膜で被
覆した後、ラビング処理したり、あるいはSiO2 のよ
うな酸化物を斜め方向から蒸着することにより設けるこ
とができる。この例においては、ホモジニアス配向の方
向に偏光軸が一致する線偏光を全面照射すると、二色性
分子層で被覆された基板表面近傍では液晶配向は直交方
向のホモジニアス配向となる(a)。このため、ネマチ
ック液晶素子ではツイステッドネマチック層となる。こ
れに偏光軸を変えて露光すれば、露光部のみが液晶の配
向方向を変えるから、容易に偏光子によって未露光部と
の識別が可能となる。この第2の偏光軸の方向を選択す
ることによって、任意の角度を有するツイステッドネマ
チック光学素子が作成される(b)。FIG. 3 is an example of an embodiment different from that of FIG. 2, and is an example of a hybrid liquid crystal element in which a homogeneous alignment layer 4 is provided on one of the two substrates. The homogeneous alignment layer 4 is provided by coating the surface of the substrate with a polymer film of polyvinyl alcohol, polyimide resin, polyamino acid, etc., and then rubbing or vapor-depositing an oxide such as SiO 2 from an oblique direction. be able to. In this example, when the whole surface is irradiated with the linearly polarized light whose polarization axis coincides with the direction of homogeneous alignment, the liquid crystal alignment becomes homogeneous alignment in the orthogonal direction in the vicinity of the surface of the substrate covered with the dichroic molecular layer (a). Therefore, in a nematic liquid crystal element, it becomes a twisted nematic layer. If exposure is performed by changing the polarization axis, only the exposed portion changes the alignment direction of the liquid crystal, and therefore it is possible to easily distinguish from the unexposed portion by the polarizer. By selecting the direction of this second polarization axis, a twisted nematic optical element having an arbitrary angle is prepared (b).
【0038】図4は、図3とは別のハイブリッドセル型
の実施態様であって、2枚の基板のうち一方にホメオト
ロピック配向層5が設けられている。ホメオトロピック
配向層5は、レシチンや長鎖アルキルシリル化剤などに
よる公知の基板表面処理方法によって調製される。この
例においては、偏光軸方向αの線偏光を全面照射してか
ら(a)偏光軸方向βに変えた線偏光で露光すれば、露
光部のみが液晶の配列方向を変えるので、図2と同様な
複屈折方向の差として情報が書き込まれる。FIG. 4 shows a hybrid cell type embodiment different from that of FIG. 3, in which a homeotropic alignment layer 5 is provided on one of the two substrates. The homeotropic alignment layer 5 is prepared by a known substrate surface treatment method using lecithin or a long-chain alkylsilylating agent. In this example, when the whole surface is irradiated with the linearly polarized light in the polarization axis direction α and then exposed with (a) the linearly polarized light changed to the polarization axis direction β, only the exposure part changes the alignment direction of the liquid crystal. Information is written as the same difference in birefringence direction.
【0039】図5は、図4の示した素子構成における液
晶層に二色性色素を溶解した例であって、第2の線偏光
の偏光軸方向βに直交した方向に二色性色素が配列す
る。このため、色素の吸収に基づく透過率の変化が1枚
の偏光子によって検出されることになる。本発明に用い
られる線偏光は、超高圧水銀灯、キセノン灯、蛍光灯な
どの光源に偏光子を組み合わせたり、ヘリウム−ネオン
レーザ、アルゴンレーザ、ヘリウム−カドミニウムレー
ザ、半導体レーザなどの各種レーザを用いることができ
る。FIG. 5 shows an example in which a dichroic dye is dissolved in the liquid crystal layer in the device structure shown in FIG. 4, and the dichroic dye is added in the direction orthogonal to the polarization axis direction β of the second linearly polarized light. Arrange. Therefore, the change in transmittance due to the absorption of the dye is detected by one polarizer. The linearly polarized light used in the present invention is a combination of a polarizer with a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, and a fluorescent lamp, or using various lasers such as a helium-neon laser, an argon laser, a helium-cadmium laser, and a semiconductor laser. You can
【0040】以上の例に見る素子構成で線偏光によって
書き込んだ情報は、二色性分子層が吸収する波長の光で
あっても、自然光であればもはや消失されないか、きわ
めてされにくい。このことは、情報を貯蔵した本発明の
光学素子は明所に保存が可能なことであり、光化学反応
を用いながら、しきい値を持つ情報書き込みが可能であ
ることを意味する。The information written by the linearly polarized light in the element structure shown in the above example is not lost or is very difficult to be lost even if it is the light of the wavelength absorbed by the dichroic molecular layer if it is natural light. This means that the optical element of the present invention which stores information can be stored in a bright place, and it is possible to write information having a threshold value while using a photochemical reaction.
【0041】したがって、この発明においては、始めに
全面を線偏光照射して液晶分子の配列方向を偏光軸に対
して直交するようなホモジニアス配向とすれば、情報の
書き込みは単に線偏光軸を変えるだけで可能であるし、
また、新たな方向の偏光軸を持つ線偏光を用いれば書換
えも可能となる。この点はこの光学素子を記録や表示に
利用する場合には重要なことである。一方、従来の光記
録材料、たとえば、光磁気記録やホトクロミック記録
は、書換えするためには一度記録を消去してから再書き
込みすることを原理としており、重ね書きを行うことが
不可能か、あるいは、特別の方法を工夫する必要があっ
た。Therefore, in the present invention, if the entire surface is first irradiated with linearly polarized light so that the alignment direction of the liquid crystal molecules is orthogonal to the polarization axis, writing of information simply changes the linear polarization axis. Is possible and
Rewriting is also possible if linearly polarized light having a polarization axis in a new direction is used. This point is important when this optical element is used for recording or display. On the other hand, conventional optical recording materials, such as magneto-optical recording and photochromic recording, are based on the principle of erasing the record once and then rewriting it in order to rewrite it. Alternatively, it was necessary to devise a special method.
【0042】[0042]
【実施例】実施例1 p−ヘキシルアニリンを塩酸性のメタノール−水中でジ
アゾニウム塩として、安息香酸レゾルシンエステルをジ
アゾ化して、4−(2−ベンゾイルオキシ−4−ヘキシ
ルフェニル)アゾフェノールを得た。このアゾフェノー
ルとヘキシルプロミドとを無水炭酸カリウムとともにジ
メチルホルムアミド中で攪はんした。反応物に十分な水
を加え、生成物をヘキサンで抽出し、十分に水洗いした
後、無水炭酸カリウムで乾燥した。得られた1−ヘキシ
ルオキシ−4−(2−ベンゾイルオキシ−4−ヘキシル
フェニル)アゾベンゼンを加水分解して、1−ヘキシル
オキシ−4−(2−ヒドロキシ−4−ヘキシルフェニ
ル)アゾベンゼンとした。これは液晶性を示し、等方相
となった。このヒドロキシアゾベンゼンと5−ブロモカ
プロン酸テトラヒドロピラニルエステルを無水炭酸カリ
ウムの存在下でジメチルホルムアミド中で80℃で4時
間攪はん反応させた。反応溶液に水を加えてからヘキサ
ンで生成物を抽出し、ヘキサンを留去してからジオキサ
ンの溶液とし、これに6N塩酸を加えて加水分解した。
析出する結晶を瀘過して集め、5−[3−ヘキシルオキ
シ−6−(4−ヘキシルフェニル)アゾフェニル]カプ
ロン酸を得た。EXAMPLES Example 1 p-Hexylaniline was used as a diazonium salt in hydrochloric acid-methanol-water to diazotize benzoic acid resorcinol ester to obtain 4- (2-benzoyloxy-4-hexylphenyl) azophenol. .. The azophenol and hexyl bromide were stirred with anhydrous potassium carbonate in dimethylformamide. Sufficient water was added to the reaction product, the product was extracted with hexane, washed thoroughly with water, and then dried over anhydrous potassium carbonate. The obtained 1-hexyloxy-4- (2-benzoyloxy-4-hexylphenyl) azobenzene was hydrolyzed to give 1-hexyloxy-4- (2-hydroxy-4-hexylphenyl) azobenzene. This exhibited liquid crystallinity and became an isotropic phase. The hydroxyazobenzene and 5-bromocaproic acid tetrahydropyranyl ester were stirred in dimethylformamide in the presence of anhydrous potassium carbonate at 80 ° C. for 4 hours. Water was added to the reaction solution, and then the product was extracted with hexane, and hexane was distilled off to prepare a solution of dioxane, and 6N hydrochloric acid was added thereto to hydrolyze.
The precipitated crystals were collected by filtration to give 5- [3-hexyloxy-6- (4-hexylphenyl) azophenyl] caproic acid.
【0043】このアゾフェニルカプロン酸を3−アミノ
プロピルトリエトキシシランとジクロロメタン中でジシ
クロヘキシルスルボジイミドにより縮合させた。生成し
た尿素誘導体を瀘別し、溶媒を留去してから、生成物を
エタノールに溶解して1%溶液とした。1×3cm2 の石
英板をアセトン、脱イオン水、濃硝酸、脱イオン水、重
炭酸ナトリウム水溶液、脱イオン水の順にそれぞれ15
分間超音波をかけながら処理し、表面を洗浄した。この
石英板を上記のエタノール溶液に20分浸漬し、これを
120℃で30分加熱した。これを2回クロロホルム中
で15分間超音波処理を施した。このようにして得られ
た石英板の吸収スペクトルは340nmに極大値を有し、
0.005 の吸光度を示したが、実際には無色透明であっ
た。This azophenylcaproic acid was condensed with 3-aminopropyltriethoxysilane in dichloromethane with dicyclohexylsulbodiimide. The urea derivative formed was filtered off, the solvent was distilled off, and the product was dissolved in ethanol to give a 1% solution. Place a quartz plate of 1 × 3 cm 2 on acetone, deionized water, concentrated nitric acid, deionized water, sodium bicarbonate solution, deionized water in the order 15
The surface was cleaned by treating with ultrasonic waves for a minute. This quartz plate was immersed in the above ethanol solution for 20 minutes and heated at 120 ° C. for 30 minutes. This was sonicated twice in chloroform for 15 minutes. The absorption spectrum of the quartz plate thus obtained has a maximum value at 340 nm,
Although it showed an absorbance of 0.005, it was actually colorless and transparent.
【0044】このようにして処理した石英板2枚で、直
径5μmの球状ガラススペーサを含むシクロヘキサンカ
ルボン酸フェニルエステル系混合液晶(ロデイック社製
DON−103:K−17−N−73−1)を挾み込
み、エポキシ樹脂で封じてサンドイッチセルを作成し
た。この無色透明なセルは直交ニコル下で明るいが、そ
の透過率は角度依存性を示さず、ランダムパラレル配向
していることが認められた。このセルを120℃で10
分間加熱してから、水銀灯からの光を430nm以下の波
長の光をカットするガラスフィルターを通し、さらに、
偏光子を通してセルを2分間照射した。このセルを直交
ニコル間に置いたところ、偏光子の偏光軸に対して照射
した線偏光の偏光軸が0度あるいは90度では暗く、4
5度の位置では明るく、ホモジニアス配向となっている
ことが認められた。また、この波長の光は、アゾベンゼ
ンのトランス体からシス体への光異性化をほとんど引き
起こさないことを確認した。このセルをネガフィルム越
しに、初めの照射偏光軸と45度をなす偏光軸の光を2
分間露光し、直交ニコル下でセルを観察したところ、明
瞭な画像が得られた。この画像は室温で、室内の光を当
てながら保存しても半年以上にわたって明瞭さを維持し
ていた。Cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester mixed liquid crystal (DON-103: K-17-N-73-1 manufactured by Rhodic Corporation) containing spherical glass spacers having a diameter of 5 μm was used on two quartz plates thus treated. A sandwich cell was prepared by sandwiching and sealing with an epoxy resin. This colorless and transparent cell was bright under crossed Nicols, but its transmittance did not show angle dependence, and it was confirmed that it was randomly parallel aligned. This cell at 120 ° C for 10
After heating for a minute, let the light from the mercury lamp pass through a glass filter that cuts light with a wavelength of 430 nm or less.
The cell was illuminated through the polarizer for 2 minutes. When this cell was placed between orthogonal Nicols, it was dark when the polarization axis of the linearly polarized light irradiated to the polarization axis of the polarizer was 0 ° or 90 °.
It was confirmed that the image was bright at the position of 5 degrees and had a homogeneous orientation. Moreover, it was confirmed that the light of this wavelength hardly caused the photoisomerization of azobenzene from the trans form to the cis form. Through this film through a negative film, the light with a polarization axis that forms 45 degrees with the initial irradiation polarization axis
When the cells were exposed for a minute and then observed under a crossed Nicols, a clear image was obtained. This image remained clear at room temperature for more than half a year even when stored under room light.
【0045】石英板の代わりに無蛍光スライドガラスを
用いて全く同様に表面処理し、このガラス板2枚で混合
液晶を挾んでセルとした場合も、同様な照射条件で明瞭
な画像を得ることができた。この場合もその画像は半年
以上何ら変化することなく保存された。実施例2 実施例1で得た石英板の上に薄くシクロヘキサンカルボ
ン酸フェニルエステル混合液晶を600rpm で回転塗布
し、石英板越しに430nm以上の線偏光を照射し、引き
続いて偏光軸を45度回転してネガフィルム越しに2分
間照射したところ、直交ニコル下で明瞭な画像が観察さ
れた。Even when a non-fluorescent slide glass is used in place of the quartz plate and the surface treatment is performed in the same manner, and a mixed liquid crystal is sandwiched between two glass plates to form a cell, a clear image can be obtained under the same irradiation conditions. I was able to. In this case as well, the image was saved for more than half a year without any change. Example 2 A thin cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester mixed liquid crystal was spin-coated at 600 rpm on the quartz plate obtained in Example 1, linearly polarized light of 430 nm or more was irradiated through the quartz plate, and then the polarization axis was rotated by 45 degrees. Then, when the film was irradiated through the negative film for 2 minutes, a clear image was observed under the crossed Nicols.
【0046】実施例3 実施例1で得た表面処理したガラス板2枚で、シアノビ
フェニル系混合液晶(ロディック社製RO−507)の
ネマチック液晶セルを作成した。このセルを120℃で
10分間加熱してから、430nm以上の波長の光を実施
例1と同様にして二度偏光軸を45度に変えて照射した
ところ、明瞭な画像を得ることができた。 Example 3 Two surface-treated glass plates obtained in Example 1 were used to prepare a nematic liquid crystal cell of a cyanobiphenyl mixed liquid crystal (RO-507 manufactured by Roddick). When this cell was heated at 120 ° C. for 10 minutes and then irradiated with light having a wavelength of 430 nm or more by changing the polarization axis to 45 ° twice as in Example 1, a clear image could be obtained. ..
【0047】実施例4 実施例1で得た表面処理したガラス板2枚で、シクロヘ
キセン−シクロヘキサン系ネマチック混合液晶(ロディ
ック社製LVI−035L:TN1=26.6℃)の液晶セル
を同様にして作成した。このセルを23℃で430nm以
上の波長の光を実施例1と同様にして二度偏光軸を45
度に変えて照射したところ、明瞭な画像を得ることがで
きた。 Example 4 A liquid crystal cell of a cyclohexene-cyclohexane nematic mixed liquid crystal (LVI-035L by Rodick Co., TN 1 = 26.6 ° C.) was prepared in the same manner from two surface-treated glass plates obtained in Example 1. did. This cell was irradiated with light having a wavelength of 430 nm or more at 23 ° C. in the same manner as in Example 1 so that the polarization axis was set to 45 °
Irradiation was performed at different degrees, and a clear image could be obtained.
【0048】実施例5 1×3cm2 の石英板上に、重合度1700でけん化率8
7%のポリビニルアルコールの3重量%水溶液を回転塗
布し、100℃で20分乾燥した。これをティッシュペ
ーパーで一方向にラビング処理を施した。この石英板1
枚と実施例1で得た表面処理した石英板1枚で、シクロ
ヘキサンカルボン酸エステル系混合液晶を挾み込んで液
晶セルを作成した。このセルを120℃で10分間加熱
してから、ラビング方向に対して平行な偏光軸を持つ4
30nm以上の波長の光を2分間照射した。このセルを偏
光軸が平行な2枚の偏光子の間に置いたところセルは暗
くなるが、偏光子の偏光軸を直交させた場合にはセルは
明るくなり、ほぼ90度のツイステッドネマチック相と
なっていることが確認された。このセルをネガフィルム
越しに、偏光軸がラビング処理方向と直交するようにし
て光照射したところ、2枚の偏光子の間で明瞭な画像が
観察された。このとき、セルと偏光子の偏光軸を変化さ
せることによって、画像はネガ・ポジ両者として観察さ
れた。このセルを再び120℃に10分加熱してから、
同様な操作で別の画像を書き込んだところ、前の画像は
完全に消失し、新たな画像が観察された。この画像は半
年以上にわたって室内光の下で完全に保存された。 Example 5 A saponification rate of 8 was obtained at a polymerization degree of 1700 on a quartz plate of 1 × 3 cm 2.
A 3% by weight aqueous solution of 7% polyvinyl alcohol was spin-coated and dried at 100 ° C. for 20 minutes. This was rubbed with tissue paper in one direction. This quartz plate 1
A liquid crystal cell was prepared by sandwiching the cyclohexanecarboxylic acid ester-based mixed liquid crystal between the single plate and the surface-treated quartz plate obtained in Example 1. This cell is heated at 120 ° C for 10 minutes and then it has a polarization axis parallel to the rubbing direction.
Irradiation with light having a wavelength of 30 nm or more was performed for 2 minutes. When this cell is placed between two polarizers whose polarization axes are parallel, the cell becomes dark, but when the polarization axes of the polarizers are made orthogonal, the cell becomes bright and a twisted nematic phase of about 90 degrees is obtained. It has been confirmed that When this cell was irradiated with light through a negative film with the polarization axis orthogonal to the rubbing treatment direction, a clear image was observed between the two polarizers. At this time, the image was observed as both negative and positive by changing the polarization axes of the cell and the polarizer. Heat the cell again to 120 ° C for 10 minutes, then
When another image was written by the same operation, the previous image disappeared completely and a new image was observed. This image was completely preserved under room light for over half a year.
【0049】実施例6 1×3cm2 の石英板を1重量%のオクタデシルトリエト
キシシランのエタノール溶液に20分間浸漬し、120
℃で30分間加熱して表面処理を行った。この石英板1
枚と実施例1で得た表面処理した石英板1枚とでシクロ
ヘキサンカルボン酸エステル系混合液晶を挾んでセルを
作成した。このセルを80℃に保ちながら実施例1と同
様な操作で430nmの波長の線偏光で2分照射してか
ら、セルの上にネガ画像を置いて45度に偏光軸を回転
させた線偏光照射を2分間行った。直交する2枚の偏光
板の間でのセルは露光部と未露光部に明瞭な明暗を示し
た。 Example 6 A 1 × 3 cm 2 quartz plate was immersed in an ethanol solution of 1% by weight octadecyltriethoxysilane for 20 minutes, and 120
Surface treatment was performed by heating at 30 ° C. for 30 minutes. This quartz plate 1
A cell was prepared by sandwiching the cyclohexanecarboxylic acid ester-based mixed liquid crystal between the sheet and one surface-treated quartz plate obtained in Example 1. While maintaining this cell at 80 ° C., the same operation as in Example 1 was carried out by irradiating with a linearly polarized light of a wavelength of 430 nm for 2 minutes, then a negative image was placed on the cell and the polarization axis was rotated at 45 °. Irradiation was carried out for 2 minutes. The cell between two orthogonal polarizing plates showed clear light and dark in the exposed and unexposed areas.
【0050】実施例7 あらかじめ液晶(DON−1−3)に2重量%のジアミ
ノアントラキノン系二色性色素を添加してから、実施例
6と同様にして、実施例1で得た石英板とオクタデシル
トリエトキシシラン処理した石英板の間に封入して5μ
mのセル厚を持つ液晶セルを作成した。これを80℃に
保ちながら、アゾベンゼン処理した石英板を表にして実
施例1と同様な操作で430nm以上の波長の偏光を2分
照射したところ、このセルを偏光板の上あるいは下に置
いた状態で二色性が観察された。さらにこのセルを80
℃に保ちながら、ネガ画像越しに照射線偏光の偏光軸を
90℃に回転させて2分照射した。照射線偏光の偏光軸
に直交するように偏光板を通してこのセルを観察したと
ころ、明瞭は青色の画像が認められた。 Example 7 In the same manner as in Example 6, 2% by weight of diaminoanthraquinone type dichroic dye was added to the liquid crystal (DON-1-3) in advance, and the quartz plate obtained in Example 1 was used. Enclosed between quartz plates treated with octadecyltriethoxysilane
A liquid crystal cell having a cell thickness of m was prepared. While keeping the temperature at 80 ° C., the azobenzene-treated quartz plate was used as the front surface and irradiated with polarized light having a wavelength of 430 nm or more for 2 minutes by the same operation as in Example 1, and this cell was placed on or below the polarizing plate. Dichroism was observed in the condition. 80 more cells
While maintaining the temperature at 0 ° C., the polarization axis of the irradiation line polarization was rotated to 90 ° C. over the negative image and irradiation was performed for 2 minutes. When this cell was observed through a polarizing plate so as to be orthogonal to the polarization axis of the irradiation line polarized light, a clear blue image was recognized.
【0051】実施例8 実施例1で得たアゾフェニルカプロン酸と3−アミノプ
ロピルトリエトキシシランとから縮合反応によって合成
した表面処理剤に、エチルトリエトキシシラン(ET
S)がそれぞれモル比で1、3、5、20、50、10
0、500、1000となるように添加して1重量%エ
タノール溶液とした。これらの溶液に清浄な石英板を2
枚ずつ20分浸漬して、10間風乾し、さらに、120
℃で30分間加熱した。これらの石英板に430nm以上
の可視光を照射しても、ほとんどアゾベンゼンの吸収ス
ペクトルは変化しなかった。それぞれの石英板2枚でシ
クロヘキサンカルゴン酸エステル系混合液晶のセルを作
成した。これを実施例1と同様な操作で430nm以上の
波長の線偏光を照射して画像を書き込んだ。その結果、
エチルトリエトキシシランのモル比が500までは画像
形成が認められたが、モル比が1000の場合には全く
画像形成が観察されなかった。 Example 8 A surface treatment agent synthesized from the azophenylcaproic acid obtained in Example 1 and 3-aminopropyltriethoxysilane by a condensation reaction was added with ethyltriethoxysilane (ET
S) are 1, 3, 5, 20, 50, 10 in molar ratios, respectively.
It was added so as to be 0, 500 and 1000 to obtain a 1 wt% ethanol solution. Add two clean quartz plates to these solutions.
Soak each piece for 20 minutes, air dry for 10 minutes, then add 120
Heat at 30 ° C. for 30 minutes. Irradiation of these quartz plates with visible light of 430 nm or longer hardly changed the absorption spectrum of azobenzene. A cell of a mixed liquid crystal of cyclohexanecargonate ester was prepared by using two quartz plates. The image was written by irradiating it with linearly polarized light having a wavelength of 430 nm or more in the same manner as in Example 1. as a result,
Image formation was observed up to a molar ratio of ethyltriethoxysilane of 500, but no image formation was observed at a molar ratio of 1000.
【0052】実施例9 実施例1で得た2−ヒドロキシ−4−ヘキシルオキシ−
4’−ヘキシルアゾベンゼンをブロモ酢酸tertブチルエ
ステルと反応させ、2−カルボキシメトキシ−4−ヘキ
シルオキシ−4’−ヘキシルアゾベンゼンとした。これ
をアミノプロピルトリエトキシシランとジシクロヘキシ
ルカルボジイミドにより縮合させたのちに、同様にして
エタノール溶液とした。洗浄した石英板をこの溶液に浸
漬したのち、120℃で30分間加熱した。これをクロ
ロホルム、ジメチルホルムアミド中でそれそれ30分ず
つ超音波処理し、クロロホルムで洗浄してから120℃
で10分間乾燥した。この石英板とレシチン表面処理し
た石英板とで5μmの球状ガラススペーサを含むネマチ
ック混合液晶(ロディック社製 DON−103)を挾
んでセルを作成した。このセル全面を80℃に加熱しな
がら実施例1と同様の条件で線偏光を3分照射した。直
交した2枚の偏光子の間にセルを置いて観察したとこ
ろ、線偏光軸に対応して45度の位置が最も明るく、ホ
モジニアス配向していることが確認された。このセルを
80℃に保ちながら、ネガ画像越しに偏光軸を45度回
転させた線偏光を2分間照射し、直交偏光子間でこのセ
ルを観察したところ、明瞭な画像が認められた。 Example 9 2-hydroxy-4-hexyloxy-obtained in Example 1
4'-hexylazobenzene was reacted with bromoacetic acid tert-butyl ester to give 2-carboxymethoxy-4-hexyloxy-4'-hexylazobenzene. This was condensed with aminopropyltriethoxysilane and dicyclohexylcarbodiimide and then similarly prepared as an ethanol solution. The washed quartz plate was immersed in this solution and then heated at 120 ° C. for 30 minutes. This is sonicated in chloroform and dimethylformamide for 30 minutes each, washed with chloroform and then at 120 ° C.
And dried for 10 minutes. A cell was prepared by sandwiching a nematic mixed liquid crystal (DON-103, manufactured by Roddick) containing a spherical glass spacer of 5 μm between the quartz plate and the lecithin-treated quartz plate. While heating the entire surface of the cell to 80 ° C., linearly polarized light was irradiated for 3 minutes under the same conditions as in Example 1. When a cell was placed between two orthogonal polarizers and observed, it was confirmed that the position at 45 ° corresponding to the linear polarization axis was the brightest and was homogeneously aligned. While maintaining the cell at 80 ° C., linear polarization with the polarization axis rotated by 45 ° was irradiated through the negative image for 2 minutes, and when the cell was observed between the crossed polarizers, a clear image was observed.
【0053】実施例10 実施例10において、ブロモ酢酸tertエステルの代わり
にω−ブロモウンデカン酸テトラヒドロピラニルエステ
ルを用いて対応するアゾベンゼンカルボン酸を合成し
た。これをアミノプロピルトリエトキシシランと縮合さ
せたのちに、同様にして洗浄した石英板の表面処理を行
った。この石英板とレシチン表面処理した石英板とで5
μmの球状ガラススペーサを含むネマチック混合液晶
(ロディック社製 DON−103)を挾んでセルを作
成した。このセル全面を80℃に加熱しながら実施例1
と同様の条件で線偏光を3分照射した。直交した2枚の
偏光子の間にセルを置いて観察したところ、線偏光軸に
対応して45度の位置が最も明るく、ホモジニアス配向
していることが確認された。このセルを80℃に保ちな
がら、ネガ画像越しに偏光軸を45度回転させた線偏光
を2分間照射し、直交偏光子間でこのセルを観察したと
ころ、明瞭な画像が認められた。 Example 10 In Example 10, the corresponding azobenzenecarboxylic acid was synthesized by using ω-bromoundecanoic acid tetrahydropyranyl ester instead of bromoacetic acid tert ester. After condensing this with aminopropyltriethoxysilane, the surface of the similarly washed quartz plate was subjected to surface treatment. 5 with this quartz plate and the quartz plate surface treated with lecithin
A nematic mixed liquid crystal (DON-103 manufactured by Roddick) containing a spherical glass spacer of μm was sandwiched to prepare a cell. Example 1 while heating the entire surface of the cell to 80 ° C.
The linearly polarized light was irradiated for 3 minutes under the same conditions as in. When a cell was placed between two orthogonal polarizers and observed, it was confirmed that the position at 45 ° corresponding to the linear polarization axis was the brightest and was homogeneously aligned. While maintaining the cell at 80 ° C., linear polarization with the polarization axis rotated by 45 ° was irradiated through the negative image for 2 minutes, and when the cell was observed between the crossed polarizers, a clear image was observed.
【0054】実施例11 実施例1と同様にして、4−シアノ−4’−ヒドロキシ
アゾベンゼンと5−ブロモカプロン酸テトラヒドロピラ
ニルエステルを反応させて対応するシアノアゾベンゼン
カルボン酸を得た。これをジクロロメタン中で、等モル
量のアミノプロピルトリエトキシシランとジシクロヘキ
シルカルボジイミドを室温で3時間反応させた後、反応
液を0.5 重量%になるようにエタノールで希釈した。こ
の溶液に石英板を浸漬し、120℃で30分加熱した。
これをクロロホルム、ジメチルホルムアミド、エタノー
ル、クロロホルムの順で浸漬し、それぞれ20分間超音
波処理を行って洗浄し、乾燥した。こうして表面処理し
た石英板とレシチンを表面吸着させた石英板とで5μm
の球状ガラススペーサを懸濁したシクロヘキサンカルボ
ン酸−シクロヘキセン系混合ネマチック液晶(ロディッ
ク社製 EXP−CIL:N−31.8−I)を挾んでセル
を作成し、エポキシ樹脂で封じた。このセルを60℃に
保ちながら、超高圧水銀灯からの430nm以上の光を偏
光子を通して1分露光した。偏光He−Neレーザとそ
の偏光軸と直交する偏光軸を持つ偏光子の間に露光した
セルをその表面がレーザビームに垂直になるように置
き、セルを回転させたときのレーザ透過光量を測定し
た。線偏光の偏光軸に対して(0+90xn)度ではほと
んど透過光は認められなかったが、(45+90xn)度
の位置では約20%の透過率が観察された。 Example 11 In the same manner as in Example 1, 4-cyano-4'-hydroxyazobenzene was reacted with 5-bromocaproic acid tetrahydropyranyl ester to obtain the corresponding cyanoazobenzenecarboxylic acid. This was reacted with equimolar amounts of aminopropyltriethoxysilane and dicyclohexylcarbodiimide in dichloromethane at room temperature for 3 hours, and then the reaction solution was diluted with ethanol to 0.5% by weight. A quartz plate was immersed in this solution and heated at 120 ° C. for 30 minutes.
This was soaked in the order of chloroform, dimethylformamide, ethanol, and chloroform, subjected to ultrasonic treatment for 20 minutes, washed, and dried. 5 μm between the quartz plate surface-treated in this way and the quartz plate surface-adsorbed with lecithin
Cyclohexanecarboxylic acid-cyclohexene-based mixed nematic liquid crystal (EXP-CIL: N-31.8-I manufactured by Rodick Co.) in which the spherical glass spacers of No. 3 were suspended to form a cell, which was sealed with an epoxy resin. While maintaining this cell at 60 ° C., light of 430 nm or more from an ultra-high pressure mercury lamp was exposed through a polarizer for 1 minute. A cell exposed between a polarized He-Ne laser and a polarizer having a polarization axis orthogonal to the polarization axis is placed with its surface perpendicular to the laser beam, and the amount of laser transmitted light when the cell is rotated is measured. did. Almost no transmitted light was observed at (0 + 90xn) degrees with respect to the polarization axis of the linearly polarized light, but about 20% transmittance was observed at (45 + 90xn) degrees.
【0055】このセルを再び60℃に加熱しながら、線
偏光の偏光軸を60度回転させて1分間露光した。この
セルの偏光He−Neレーザ透過光量を測定したとこ
ろ、(60+90xn)度ではほとんど透過光は認められ
なかったが、(−15+90xn)度での透過率は約20
%であり、液晶配向軸が60度回転していることが確認
された。また、このセルを室温で偏光していない自然光
で10分間露光しても、液晶配向状態は変化することが
なかった。While the cell was heated again to 60 ° C., the polarization axis of the linearly polarized light was rotated by 60 ° and exposure was carried out for 1 minute. When the amount of polarized He-Ne laser transmitted light of this cell was measured, almost no transmitted light was observed at (60 + 90xn) degrees, but the transmittance at (-15 + 90xn) degrees was about 20.
%, And it was confirmed that the liquid crystal alignment axis was rotated by 60 degrees. Further, even when this cell was exposed to unpolarized natural light for 10 minutes at room temperature, the liquid crystal alignment state did not change.
【0056】実施例12 N−カルボキシメチル化メロシアニン、アミノプロピル
トリエトキシシラン、ジシクロヘキシルカルボジイミド
をジクロロメタンに溶解し、室温で1昼夜攪はんした。
下記の構造式を持つ化合物を含む反応溶液をエタノール
で希釈し、この溶液に清浄な石英板を20分浸漬したの
ち、120℃で30分加熱した。クロロホルム、ジメチ
ルホルミアミド中でそれぞれ超音波処理し、クロロホル
ムで洗浄してから120℃で10分加熱して乾燥した。
この石英板とレシチン表面処理した石英板とで5μmの
球状ガラススペーサを懸濁したシクロヘキサンカルボン
酸−シクロヘキセン系混合ネマチック液晶(ロディック
社製 EXP−CIL:N−31.8−I)を挾んでセルを
作成し、エポキシ樹脂で封じた。このセルを60℃に保
ちながら、超高圧水銀灯からの430nm以上の光を偏光
子を通して1分露光した。ついで、ネガ画像越しに、こ
のセルを再び60℃に加熱しながら、線偏光の偏光軸を
45度回転させて1分間露光した。このセルを室温に冷
却してから直交ニコル下で観察したところ、明瞭な画像
を認めた。 Example 12 N-carboxymethylated merocyanine, aminopropyltriethoxysilane and dicyclohexylcarbodiimide were dissolved in dichloromethane and stirred at room temperature for one day.
A reaction solution containing a compound having the following structural formula was diluted with ethanol, a clean quartz plate was immersed in this solution for 20 minutes, and then heated at 120 ° C. for 30 minutes. Ultrasonic treatment was performed in each of chloroform and dimethylformamide, washed with chloroform, and then heated at 120 ° C. for 10 minutes to be dried.
A cell was prepared by sandwiching a cyclohexanecarboxylic acid-cyclohexene-based mixed nematic liquid crystal (Rhodick EXP-CIL: N-31.8-I) in which a spherical glass spacer of 5 μm was suspended between the quartz plate and the lecithin surface-treated quartz plate. And sealed with epoxy resin. While maintaining this cell at 60 ° C., light of 430 nm or more from an ultra-high pressure mercury lamp was exposed through a polarizer for 1 minute. Then, over the negative image, while the cell was heated again to 60 ° C., the polarization axis of the linearly polarized light was rotated by 45 ° and exposure was performed for 1 minute. When this cell was cooled to room temperature and then observed under crossed Nicols, a clear image was recognized.
【0057】[0057]
【化5】 [Chemical 5]
【0058】[0058]
【発明の効果】この発明の液晶光学素子は、波長を変え
ることなく偏光軸のみを変化させて情報を書き込むこと
ができ、しかも、安定した高解像度の情報貯蔵が可能で
ある。重ね書きも偏光軸を変えるだけでよく、従来の光
記録あるいは表示にはない利点を有する。したがって、
高密度で書換え可能な光記録、光アドレス型の表示に好
適に用いることができる。According to the liquid crystal optical element of the present invention, information can be written by changing only the polarization axis without changing the wavelength, and moreover, stable and high-resolution information storage is possible. Overwriting only requires changing the polarization axis, and has an advantage over conventional optical recording or display. Therefore,
It can be suitably used for high density rewritable optical recording and optical address type display.
【0059】[0059]
【0060】[0060]
【図1】透明な基板1の上に二色性分子層2を設け、そ
の上に液晶層3を設けた光学素子を示す。FIG. 1 shows an optical element in which a dichroic molecular layer 2 is provided on a transparent substrate 1 and a liquid crystal layer 3 is provided thereon.
【0061】[0061]
【図2】(a)は、二色性分子層を設けた2枚の透明な
基板1で液晶層3を挾んでなる光学素子を、線偏光を照
射した後の液晶層の配列状態として示した断面図であ
り、(b)は、Aの部分のみに偏光軸を変化させて線偏
光照射した素子の液晶配列を模式的に示した断面図であ
る。FIG. 2 (a) shows an optical element formed by sandwiching a liquid crystal layer 3 between two transparent substrates 1 provided with a dichroic molecular layer, as an alignment state of the liquid crystal layer after irradiation with linearly polarized light. FIG. 6B is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal array of the element in which the polarization axis is changed only in the portion A and the linearly polarized light is irradiated.
【0062】[0062]
【図3】(a)は、二色性分子層2を設けた透明基板1
と、ホモジニアス配向層4を設けた透明基板1とで液晶
層3を挾んでなる光学素子で、さらに、これをホモジニ
アス配向方向に平行な線偏光を照射した光学素子を示す
断面図であり、(b)は、Aの部分のみに偏光軸を変化
させて線偏光照射した素子の液晶配列を模式的に示した
断面図である。FIG. 3 (a) is a transparent substrate 1 provided with a dichroic molecular layer 2.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical element formed by sandwiching a liquid crystal layer 3 with a transparent substrate 1 provided with a homogeneous alignment layer 4 and further irradiating the optical element with linearly polarized light parallel to the homogeneous alignment direction. FIG. 3B) is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal array of the element in which the polarization axis is changed only in the portion A and the linearly polarized light is irradiated.
【0063】[0063]
【図4】(a)は、二色性分子層2を設けた透明基板1
と、ホメオトロピック配向層5を設けた透明基板1とで
液晶層3を挾んでなる光学素子を示し、さらに、これを
線偏光照射した光学素子を示した断面図であり、(b)
は、Aの部分のみに偏光軸を変化させて線偏光照射した
素子の液晶配列を模式的に示した断面図である。FIG. 4A shows a transparent substrate 1 provided with a dichroic molecular layer 2.
And (b) a transparent substrate 1 provided with a homeotropic alignment layer 5, an optical element sandwiching the liquid crystal layer 3, and a cross-sectional view showing an optical element obtained by irradiating the liquid crystal layer 3 with linearly polarized light.
[FIG. 3] is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal array of an element in which a polarization axis is changed only in a portion A and linearly polarized light is irradiated.
【0064】[0064]
【図5】(a)は、二色性分子層2を設けた透明基板1
と、ホメオトロピック配向層5を設けた透明基板1とで
二色性色素を含有する液晶層3を挾んでなる光学素子を
示し、さらに、これを線偏光照射した光学素子を示した
断面図であり、(b)は、Aの部分のみに偏光軸を変化
させて線偏光照射した素子の液晶配列を模式的に示した
断面図である。FIG. 5 (a) is a transparent substrate 1 provided with a dichroic molecular layer 2.
And a transparent substrate 1 provided with a homeotropic alignment layer 5 sandwiching a liquid crystal layer 3 containing a dichroic dye, and an optical element irradiated with linearly polarized light. FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal array of the element in which the polarization axis is changed only in the portion A and the linearly polarized light is irradiated.
【0065】[0065]
1 基板 2 二色性分子層 3 液晶層 4 ホモジニアス配向層 5 ホメオトロピツク配向層 1 substrate 2 dichroic molecule layer 3 liquid crystal layer 4 homogeneous alignment layer 5 homeotropic alignment layer
Claims (2)
なくとも一つの二重結合を光吸収部として有する二色性
分子を少なくとも一枚の基板表面上に化学的に結合して
なる分子層を介して液晶層を設けてプラナー配向とし、
二色性分子が吸収する波長範囲の線偏光を照射すること
により、偏光軸に対して角度をもった方向に液晶を配列
させることを特徴とする液晶配向方法。1. A dichroic molecule having at least one double bond selected from C = C, C = N, and N = N as a light-absorbing part is chemically bonded on the surface of at least one substrate. A liquid crystal layer is provided through a molecular layer formed by
A method for aligning liquid crystals, which comprises arranging liquid crystals in a direction at an angle to a polarization axis by irradiating linearly polarized light in a wavelength range absorbed by dichroic molecules.
なくも一つの二重結合を光吸収として有する二色性分子
を少なくとも一枚の基板表面上に化学的に結合してなる
分子層を介して液晶層を設けてプラナー配向とし、二色
性分子が吸収する波長範囲の線偏光を照射することによ
り、偏光軸に対して角度をもった方向に液晶を配列させ
てなることを特徴とする液晶光学素子。2. A dichroic molecule having at least one double bond selected from C = C, C = N and N = N as light absorption is chemically bonded onto at least one substrate surface. By aligning the liquid crystal layer through the molecular layer formed by the above to achieve the planar alignment and irradiating the linearly polarized light in the wavelength range absorbed by the dichroic molecule, the liquid crystal is aligned in the direction having an angle with respect to the polarization axis. A liquid crystal optical element characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4041659A JPH05241151A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method for orienting liquid crystal and liquid crystal optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4041659A JPH05241151A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method for orienting liquid crystal and liquid crystal optical element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05241151A true JPH05241151A (en) | 1993-09-21 |
Family
ID=12614506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4041659A Pending JPH05241151A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method for orienting liquid crystal and liquid crystal optical element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05241151A (en) |
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- 1992-02-27 JP JP4041659A patent/JPH05241151A/en active Pending
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