JP2762863B2 - Optical modulation element and method for reading optical memory using the same - Google Patents

Optical modulation element and method for reading optical memory using the same

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JP2762863B2
JP2762863B2 JP4229387A JP22938792A JP2762863B2 JP 2762863 B2 JP2762863 B2 JP 2762863B2 JP 4229387 A JP4229387 A JP 4229387A JP 22938792 A JP22938792 A JP 22938792A JP 2762863 B2 JP2762863 B2 JP 2762863B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な光変調素子およ
びそれを用いた光変調方法に関し、詳しくは、フォトク
ロミック化合物を用いた安定で高密度な光演算素子およ
び書き替え可能な光メモリー材料として使用することが
できる光変調素子及びそれを用いた光メモリーの読み出
し方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel light modulation device and a light modulation method using the same, and more particularly, to a stable and high-density optical operation device using a photochromic compound and a rewritable optical memory material. The present invention relates to an optical modulation element that can be used as a device and a reading method of an optical memory using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光変調素子としては、電気光学効
果、磁気光学効果、音響光学効果等を利用するものが知
られている。電気光学効果では電界の印加による屈折率
変化を利用しており、磁気光学効果では磁界により偏波
面が回転する現象を利用している。また、音響光学効果
では、例えば、導波路上に形成された櫛形電極からなる
トランスデューサーに高周波電圧を印加し、入力信号の
周波数に応じた表面弾性波を生じさせ、導波光と表面弾
性波との相互作用により導波光の偏光角が変化する現象
を利用している。上記のように、従来の光変調素子で
は、電場あるいは磁界を印加することによって光変調を
行っているため、高精細化、高速化に限界があった。そ
こで、光を用いて光変調ができるものが非常に有用なも
のとして注目されている。上記光を用いて光変調を行う
光変調素子として、(1)光導電素子と液晶素子とを組
み合わせた光変調素子、(2)強誘電性液晶とフォトク
ロミック化合物の混合物を用いた光変調素子(第17回
液晶検討会講演予稿集第246頁)、(3)フォトクロ
ミック化合物の遷移モーメントを一定方向に配向し、光
異性化に伴うフォトクロミック化合物の複屈折変化を利
用した光変調素子(特開平2−190827号公報)等
が提案されている。
2. Description of the Related Art Heretofore, there have been known light modulation elements utilizing an electro-optic effect, a magneto-optic effect, an acousto-optic effect, and the like. The electro-optic effect utilizes the change in the refractive index due to the application of an electric field, and the magneto-optic effect utilizes the phenomenon that the plane of polarization is rotated by a magnetic field. In the acousto-optic effect, for example, a high-frequency voltage is applied to a transducer formed of a comb-shaped electrode formed on a waveguide to generate a surface acoustic wave according to the frequency of an input signal. Utilizing the phenomenon that the polarization angle of guided light changes due to the interaction of As described above, in the conventional light modulation element, since light modulation is performed by applying an electric field or a magnetic field, there has been a limit to high definition and high speed. Therefore, a device that can perform light modulation using light has attracted attention as a very useful device. As the light modulation element that performs light modulation using the light, (1) a light modulation element combining a photoconductive element and a liquid crystal element, and (2) a light modulation element using a mixture of a ferroelectric liquid crystal and a photochromic compound ( Proceedings of the 17th Meeting of the Japanese Society for Studying Liquid Crystals, p. 246), (3) a light modulation element that orients the transition moment of a photochromic compound in a fixed direction and utilizes the birefringence change of the photochromic compound accompanying photoisomerization (Japanese Unexamined Patent Publication No. No. 190827) has been proposed.

【0003】他方、光変調素子を光メモリーとして使用
することに関しては、従来から、書き替え可能な光メモ
リーとして、フォトクロミック化合物を利用する方法が
提案されている。しかしながら、従来の方法では、メモ
リーの読み出し時に、フォトクロミック化合物が吸収を
持つ波長領域の光で露光する必要があり、この読み出し
時に使用する光は、同時にメモリーの消去光でもあるた
め、メモリーを破壊してしまうという実用上の大きな問
題点があった。このため、フォトクロミック化合物の吸
光度変化以外の変化として光吸収のない長波長での旋光
度変化を読み出しに用いる方法(特開平1−24653
8号公報)や、屈折率異方性を生じさせ、これを用いて
光吸収のない長波長域の光で読み出しを行う方法(日本
化学会第58回春期年会1989年講演予稿集31H3
0参照)が提案されている。また、液晶材料との複合化
によってさらに大きな変化を得ようとする試みがなされ
ている。例えば、液晶材料にキラルなフォトクロミック
化合物を混合し、光異性化によりコレステリック液晶相
を変化させる方法(日本化学会第52回春期年会198
6年講演予稿集)や、液晶材料にフォトクロミック反応
により大きく構造が変化する化合物を混合し、光異性化
による円二色性スペクトルの変化を用いる方法などがあ
る。また、液晶の流動性に伴う経時的劣化を防止するた
めに、液晶材料として高分子液晶を用いる方式や、基板
上にフォトクロミック化合物を固定し、この基板上のフ
ォトクロミック化合物の光異性化により、液晶の配向状
態を変化させる方法が知られている(特開平1−251
344号公報)。
On the other hand, regarding the use of a light modulation element as an optical memory, a method using a photochromic compound as a rewritable optical memory has been conventionally proposed. However, in the conventional method, when reading out the memory, it is necessary to expose the photochromic compound to light in a wavelength range where the photochromic compound has absorption. Since the light used at the time of reading is also the erasing light of the memory, the memory is destroyed. There was a serious problem in practical use. For this reason, a method of using a change in optical rotation at a long wavelength without light absorption as a change other than a change in absorbance of a photochromic compound for reading (Japanese Patent Laid-Open No. 1-24653).
No. 8) and a method in which a refractive index anisotropy is generated and readout is performed using light in a long wavelength region without light absorption (Chemical Society of Japan 58th Spring Meeting 1989 Preliminary Proceedings 31H3)
0) has been proposed. Attempts have been made to obtain even greater changes by combining with a liquid crystal material. For example, a method in which a chiral photochromic compound is mixed with a liquid crystal material and the cholesteric liquid crystal phase is changed by photoisomerization (The 52nd Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, 198)
And a method of mixing a liquid crystal material with a compound whose structure changes significantly by a photochromic reaction and using the change in circular dichroism spectrum due to photoisomerization. In addition, in order to prevent deterioration over time due to the liquidity of the liquid crystal, a method of using a polymer liquid crystal as a liquid crystal material, or fixing a photochromic compound on a substrate, and photoisomerizing the photochromic compound on the substrate to form a liquid crystal. There is known a method of changing the orientation state of the compound (Japanese Patent Laid-Open No. 1-251).
344).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記した(1)および
(2)の場合は、本質的に電気光学効果を利用したもの
であり、消費電力が問題となる。また、(1)の場合
は、光導電素子と液晶素子とを積層するため、工程が繁
雑であり、また、(2)の場合は、構造は簡単であるが
強誘電性液晶の双安定状態を利用するため2値の変調し
か行えず、また、作動温度範囲が狭い等の問題がある。
さらに(3)の場合は、光異性化に伴う複屈折変化が小
さいため、十分なコントラストが得られないという問題
点がある。一方、これら従来提案された光変調素子を光
メモリーとして使用する場合には、いずれも実用上種々
の問題があり、充分なものではない。例えば、フォトク
ロミック化合物の吸収以外の変化を読み出す方法では、
光学的性質の変化が小さいために実用化が困難であると
いう問題がある。また、液晶材料と組み合わせる方法に
おいても、時間の経過と共に液晶が流動しメモリーが不
明確になり、さらに、メモリーの熱安定性および繰返し
耐久性に問題がある。さらに、高分子液晶の相変化を利
用する方式では、メモリーの完全な消去が難しいなどの
問題点がある。以上のように従来のフォトクロミック化
合物を用いたメモリー材料では種々の問題点があり、実
用化されてない。
The above-mentioned cases (1) and (2) essentially utilize the electro-optic effect, and pose a problem of power consumption. In the case of (1), since the photoconductive element and the liquid crystal element are laminated, the process is complicated, and in the case of (2), the structure is simple but the bistable state of the ferroelectric liquid crystal. Therefore, only binary modulation can be performed, and the operating temperature range is narrow.
Further, in the case of (3), there is a problem that a sufficient contrast cannot be obtained because a change in birefringence due to photoisomerization is small. On the other hand, when these conventionally proposed light modulation elements are used as an optical memory, there are various practical problems and they are not sufficient. For example, in a method of reading a change other than absorption of a photochromic compound,
There is a problem that practical use is difficult because the change in optical properties is small. Also, in the method of combining with a liquid crystal material, the liquid crystal flows with the passage of time and the memory becomes unclear, and further, there is a problem in the thermal stability and the repeated durability of the memory. Furthermore, the method using the phase change of the polymer liquid crystal has a problem that it is difficult to completely erase the memory. As described above, conventional memory materials using a photochromic compound have various problems and have not been put to practical use.

【0005】したがって、本発明は、従来技術の上記の
ような実状に鑑みて、上記のような問題点を解決するた
めになされたものである。本発明の目的は、高密度、高
感度、かつ安定性に優れ、しかも簡単な構成を有する光
−光変調素子を提供することにある。本発明の他の目的
は、非破壊的な読み出し性、耐久性、安定性に優れた光
メモリー材料として使用される光変調素子を提供するこ
とにある。本発明のさらに他の目的は、光変調素子に書
き込まれたメモリーを非破壊的に読み出す方法を提供す
ることにある。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in view of the above-mentioned circumstances of the prior art. An object of the present invention is to provide a light-light modulation element having high density, high sensitivity, excellent stability, and a simple configuration. Another object of the present invention is to provide an optical modulation element used as an optical memory material having excellent nondestructive readability, durability, and stability. Still another object of the present invention is to provide a method for non-destructively reading a memory written in a light modulation element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
を重ねた結果、一軸方向に配向処理された側鎖型高分子
液晶中において、フォトクロミック反応によって誘起さ
れる高分子液晶媒体の屈折率異方性の変化により、フォ
トクロミック化合物が吸収を持たない波長域の光が変調
されることを見出だした。そしてまた、この現象を利用
して、特定波長の光でメモリーの非破壊的な読み出しを
行えば、繰り返し性に優れたメモリーが実現されること
を見出だし、本発明を完成するに至った。
The present inventors have conducted intensive studies and as a result, have found that in a side-chain type polymer liquid crystal which has been uniaxially oriented, the refraction of a polymer liquid crystal medium induced by a photochromic reaction. It has been found that light in a wavelength range where the photochromic compound has no absorption is modulated by a change in the rate anisotropy. Further, by utilizing this phenomenon, it has been found that a non-destructive readout of a memory with light of a specific wavelength realizes a memory having excellent repeatability, and has completed the present invention.

【0007】本発明の光変調素子は、少なくともフォト
クロミック化合物を一成分として含有する側鎖型高分子
液晶を一軸方向に配向処理した高分子液晶膜よりなるこ
とを特徴とするものであり、フォトクロミック化合物が
吸収を持たない波長領域の光をフォトクロミック化合物
の光異性化に伴い生じた高分子液晶膜の屈折率異方性の
変化を使用して変調することができる。本発明の光変調
素子としては、(A)共有結合したフォトクロミック成
分を有する側鎖型高分子液晶を一軸方向に配向処理した
高分子液晶膜よりなるもの、および、(B)フォトクロ
ミック化合物を分散した側鎖型高分子液晶を一軸方向に
配向処理した高分子液晶膜よりなるものをあげることが
できる。本発明の光メモリーの読み出し方法は、上記
(A)または(B)の高分子液晶膜よりなる光変調素子
に書き込まれたメモリーを、フォトクロミック成分が吸
収を持たない波長領域の光によって、フォトクロミック
成分の光異性化に伴ない生じる高分子液晶媒体の屈折率
異方性の変化として、読み出すことを特徴とする。
The light modulation element of the present invention is characterized by comprising a polymer liquid crystal film in which a side chain type polymer liquid crystal containing at least a photochromic compound as one component is uniaxially oriented. Can modulate the light in the wavelength region having no absorption using the change in the refractive index anisotropy of the polymer liquid crystal film caused by the photoisomerization of the photochromic compound. The light modulation device of the present invention includes (A) a polymer liquid crystal film obtained by uniaxially aligning a side-chain polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded thereto, and (B) a photochromic compound dispersed therein. A liquid crystal polymer film in which a side chain type polymer liquid crystal is uniaxially oriented can be used. The reading method of the optical memory according to the present invention is characterized in that the memory written in the optical modulation element composed of the polymer liquid crystal film of (A) or (B) is subjected to the photochromic component Is read out as a change in the refractive index anisotropy of the polymer liquid crystal medium caused by photoisomerization of the polymer liquid crystal medium.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
光変調素子に使用される光変調材料は、少なくとも側鎖
型高分子液晶とフォトクロミック化合物を必須成分とし
て構成されるが、その構成は、前記(A)の高分子液晶
膜の場合には、側鎖に共有結合でフォトクロミック化合
物が結合したものが使用され、前記(B)の高分子液晶
膜の場合には、側鎖型高分子液晶中にフォトクロミック
化合物が分散されたものが使用される。ここで、側鎖型
高分子液晶とは、液晶性を示すメソゲン分子を所定のア
ルキルスペーサを介して側鎖にペンダントに有する高分
子であり、低分子液晶と同様にネマチック相、スメクチ
ック相或いはコレステリック相等の種々液晶相を形成す
るものである。その構造は、Mol.Cryst.Li
q.Cryst.,Vol.167、p169(198
9)等に開示されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The light modulating material used in the light modulating element of the present invention is composed of at least a side chain type polymer liquid crystal and a photochromic compound as essential components. Is used in which a photochromic compound is bonded to a side chain by a covalent bond. In the case of the polymer liquid crystal film (B), a photochromic compound dispersed in a side chain type polymer liquid crystal is used. You. Here, the side chain type polymer liquid crystal is a polymer having a mesogen molecule exhibiting liquid crystallinity as a pendant in a side chain via a predetermined alkyl spacer, and like a low molecular weight liquid crystal, a nematic phase, a smectic phase or a cholesteric phase. It forms various liquid crystal phases such as phases. Its structure is described in Mol. Cryst. Li
q. Cryst. , Vol. 167, p169 (198
9) and the like.

【0009】先ず、(A)の共有結合したフォトクロミ
ック成分を有する側鎖型高分子液晶の場合について説明
する。本発明において、共有結合したフォトクロミック
成分を有する側鎖型高分子液晶としては、付加重合性を
有する液晶モノマーとフォトクロミックモノマーとの共
重合体、および反応性シリコーンなどの反応性ポリマー
に不飽和二重結合を有する液晶化合物(以下、「反応性
液晶化合物」という。)および二重結合を有するフォト
クロミック化合物(以下、「反応性フォトクロミック化
合物」という。)を付加反応させることにより得られる
重合体があげられる。
First, the case of the side chain type polymer liquid crystal (A) having a photochromic component covalently bonded will be described. In the present invention, the side chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component includes a copolymer of a liquid crystal monomer having photopolymerization properties with an addition polymerizable monomer, and a reactive polymer such as a reactive silicone. A polymer obtained by performing an addition reaction of a liquid crystal compound having a bond (hereinafter, referred to as a “reactive liquid crystal compound”) and a photochromic compound having a double bond (hereinafter, referred to as a “reactive photochromic compound”) can be given. .

【0010】上記付加重合性を有する液晶モノマーは、
Makromol.Chem.,Vol.179,p2
73(1978)、Eur.Polym.J.,Vo
l.18,p651(1982)およびMol.Cry
st.Liq.Cryst.,Vol.169,pp1
67〜192(1989)等に記載されている、例え
ば、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘ
キシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾメチン
系、フェニルピリミジン系、ビフェニルベンゾエート
系、シクロヘキシルビフェニル系、ターフェニル系など
各液晶分子に、適当なアルキルスペーサを介してアクリ
ル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルが結合した
構造を有するものである。その具体的なものとしては、
下記一般式(I)で示されるものがあげられるが、本発
明においては、これに限定されるものではない。
The above liquid crystal monomer having addition polymerizability is
Makromol. Chem. , Vol. 179, p2
73 (1978), Eur. Polym. J. , Vo
l. 18, p651 (1982) and Mol. Cry
st. Liq. Cryst. , Vol. 169, pp1
67-192 (1989), for example, biphenyl, phenylbenzoate, cyclohexylbenzene, azoxybenzene, azomethine, phenylpyrimidine, biphenylbenzoate, cyclohexylbiphenyl, terphenyl, etc. It has a structure in which an acrylate or a methacrylate is bonded to each liquid crystal molecule via an appropriate alkyl spacer. Specifically,
Examples thereof include those represented by the following general formula (I), but the present invention is not limited thereto.

【0011】[0011]

【化1】 [R1 は、水素原子またはメチル基を表わし、Xおよび
Yは、それぞれ単結合、−O−、−COO−、−OCO
−、−CH=N−または−N=CH−を表わし、R
2 は、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、フ
ロロアルキル基、フロロアルコキシ基、シアノ基、ハロ
ゲン原子または水素原子を表わし、Φ1 およびΦ2 は、
それぞれ下記の基を表わし
Embedded image [R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X and Y each represent a single bond, -O-, -COO-, -OCO
-, -CH = N- or -N = CH-,
2 represents an alkyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, a cyano group, a halogen atom or a hydrogen atom, and Φ 1 and Φ 2 are
Each represents the following groups

【0012】[0012]

【化2】 Embedded image

【化3】 (但し、Qは、水素原子、フッ素原子、塩素原子または
臭素原子を表わし、jは、0または1から4の整数を表
わす。)、mは1から30の整数を表わす。]
Embedded image (However, Q represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, j represents 0 or an integer of 1 to 4), and m represents an integer of 1 to 30. ]

【0013】また、重合可能なフォトクロミックモノマ
ーとしては、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘
導体、フルギド誘導体またはジアリールエテン誘導体
に、アクリル酸エステルやメタアクリル酸エステル等を
結合させたものがあげられる。より具体的には、下記一
般式(II)ないし一般式 (VII)で示されるものがあげら
れるが、本発明においては、それに限定されるものでは
ない。
The polymerizable photochromic monomer includes a spiropyran derivative, a spirooxazine derivative, a fulgide derivative, or a diarylethene derivative bonded to an acrylate or methacrylate. More specifically, those represented by the following general formulas (II) to (VII) are exemplified, but the present invention is not limited thereto.

【0014】[0014]

【化4】 Embedded image

【0015】[式中、Rは、下記の式を示し、[Wherein R p represents the following formula;

【化5】 (但し、R1 は、水素原子またはメチル基を表わし、n
は0または1ないし30の整数を表わす。)、R3 〜R
12は、それぞれハロゲン原子、水素原子、アルキル基、
アルコキシ基またはニトロ基を表わし、R13〜R18は、
それぞれハロゲン原子、水素原子、アルキル基、アルコ
キシ基、ニトロ基または下記式(VIII)または(IX)で
示される基を表わす。ただし、R13〜R18の少くとも1
つが、下記式(VIII)または(IX)で示される基である
場合Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基および
置換されてもよいフェニル基またはアラルキル基であ
る。 −(CH2 n −OCO−CR1 =CH2 (VIII) −O−(CH2 n −OCO−CR1 =CH2 (IX) (但し、R1 およびnは前記と同じ意味を有する。)R
19〜R34は、それぞれハロゲン原子、水素原子、アルキ
ル基、またはフェニル基を表わし、Aは、酸素原子、硫
黄原子またはN−R(ただし、Rはハロゲン原子、
水素原子、アルキル基、またはフェニル基を表わす。)
を表わす。]
Embedded image (However, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and n
Represents 0 or an integer of 1 to 30. ), R 3 -R
12 is a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group,
Represents an alkoxy group or a nitro group, and R 13 to R 18 are
Each represents a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group or a group represented by the following formula (VIII) or (IX). However, at least 1 of R 13 to R 18
When one is a group represented by the following formula (VIII) or (IX), R p is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and a phenyl group or an aralkyl group which may be substituted. — (CH 2 ) n —OCO—CR 1 CHCH 2 (VIII) —O— (CH 2 ) n —OCO—CR 1 IXCH 2 (IX) (where R 1 and n have the same meaning as described above) .) R
19 to R 34 each represent a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, or a phenyl group; A represents an oxygen atom, a sulfur atom, or N—R x (where R x is a halogen atom,
Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a phenyl group. )
Represents ]

【0016】反応性ポリマーとしては、活性水素を有す
るシリコーンポリマー、例えば、ポリ水素化メチルシロ
キサンが代表的なものとしてあげられる。上記反応性ポ
リマーに付加反応させる反応性液晶化合物としては、上
記一般式(I)で示されるアクリル酸エステルおよびメ
タクリル酸エステルと類似の構造を有するが、アクリル
またはメタクリル基の代わりに不飽和二重結合含有脂肪
族基を有するものが使用される。その具体的なものとし
ては、下記一般式(X)に示すものがあげられるが、本
発明においてはこれらのものに限定されるものではな
い。 CH2 =CH(CH2 k-2 −O−Φ1 −X−Φ2 −R2 (X) (式中、kは2から30の整数、R2 、Φ1 、Φ2 およ
びXは、それぞれ前記と同じ意味を有する。)
As a typical reactive polymer, a silicone polymer having active hydrogen, for example, polyhydrogenated methylsiloxane can be mentioned. The reactive liquid crystal compound to be subjected to the addition reaction with the reactive polymer has a structure similar to that of the acrylate and methacrylate represented by the general formula (I), but has an unsaturated double bond instead of an acryl or methacryl group. Those having a bond-containing aliphatic group are used. Specific examples thereof include those represented by the following general formula (X), but the present invention is not limited to these. CH 2 = CH (CH 2) in k-2 -O-Φ 1 -X -Φ 2 -R 2 (X) ( wherein, k is an integer of from 2 to 30, R 2, Φ 1, Φ 2 and X is Has the same meaning as described above.)

【0017】また、上記反応性ポリマーに付加反応させ
る反応性フォトクロミック化合物としては、下記一般式
(XI)〜(XVI )で示されるものをあげることができ
る。
As the reactive photochromic compound to be added to the reactive polymer, compounds represented by the following general formulas (XI) to (XVI) can be mentioned.

【0018】[0018]

【化6】 Embedded image

【0019】[式中、Rは、−(CH2 k-2 CH=
CH2 を表わし、(但し、k=2〜30)、R3 〜R12
は、それぞれハロゲン原子、水素原子、アルキル基、ア
ルコキシ基またはニトロ基を表わし、R19〜R34は、そ
れぞれハロゲン原子、水素原子、アルキル基、またはフ
ェニル基を表わし、R35〜R40は、それぞれハロゲン原
子、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基ま
たは−(CH2 k-2 CH=CH2 (ただし、k=2〜
30)を表わし、ただし、R35〜R40のいずれか一つ
は、−(CH2 k-2 CH=CH2 の場合、Rは水素
原子、アルキル基、アルコキシ基、および置換されても
よいフェニル基またはアラルキル基であり、Aは、酸素
原子、硫黄原子またはN−R(ただしRはハロゲン
原子、水素原子、アルキル基、またはフェニル基を表わ
す。)を表わし、Rは、−(CH2 k-2 CH=CH
2 (ただし、k=2〜30)を表わす。]
Wherein R r is — (CH 2 ) k-2 CH =
CH 2 (where k = 2 to 30), R 3 to R 12
Are each a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a nitro group, R 19 to R 34 are each a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group,, R 35 to R 40 are, each halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group, or - (CH 2) k-2 CH = CH 2 ( provided that, k =. 2 to
30), provided that any one of R 35 to R 40 represents — (CH 2 ) k-2 CH = CH 2 , wherein R r represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and A represents an oxygen atom, a sulfur atom or N—R x (where R x represents a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group), and R r represents a phenyl group or an aralkyl group. , - (CH 2) k- 2 CH = CH
2 (where k = 2 to 30). ]

【0020】次に、本発明の共有結合したフォトクロミ
ック成分を有する側鎖型高分子液晶の製造方法について
説明する。フォトクロミック成分の導入に際しては種々
の方法が採用できる。その一つとして、付加重合性を有
した前記の液晶モノマーとフォトクロミックモノマーと
を、通常のラジカル重合やイオン重合によって共重合す
る方法があげられる。さらに他の一つとして、反応性ポ
リマー、例えば、ポリ水素化メチルシロキサンに、前記
反応性液晶化合物および反応性フォトクロミック化合物
をヘキサシクロロ白金(IV))酸六水和物などのプラチ
ナ触媒を用いて付加反応させる方法があげられる。
Next, a method for producing a side chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component of the present invention will be described. Various methods can be adopted for introducing the photochromic component. As one of the methods, there is a method of copolymerizing the above-mentioned liquid crystal monomer having addition polymerizability and a photochromic monomer by ordinary radical polymerization or ionic polymerization. As still another example, the reactive liquid crystal compound and the reactive photochromic compound are added to a reactive polymer, for example, polyhydrogenated methylsiloxane using a platinum catalyst such as hexacycloloplatinate (IV) acid hexahydrate. A method of reacting is mentioned.

【0021】本発明において、導入されるフォトクロミ
ック成分は、モノマー単位で0.1〜50重量%の範囲
が好ましく、さらに好ましくは1〜20重量%の範囲で
ある。フォトクロミック成分の割合が、0.1重量%よ
りも低くなると、目的とする光異性化に伴う物性変化を
得ることができず、また、50重量%よりも高くなる
と、液晶性が著しく低下し、光メモリー材料などとして
用いるのセルの作製が困難になる。
In the present invention, the photochromic component to be introduced is preferably in the range of 0.1 to 50% by weight, more preferably in the range of 1 to 20% by weight in monomer units. If the ratio of the photochromic component is lower than 0.1% by weight, the desired change in physical properties due to photoisomerization cannot be obtained. If the ratio is higher than 50% by weight, the liquid crystallinity is significantly reduced, It becomes difficult to manufacture a cell used as an optical memory material or the like.

【0022】また、上記高分子液晶の分子量(重量平均
分子量)は、一般に1,000〜100万の範囲から選
択され、より好ましくは1,000〜50,000の範
囲である。またTg(ガラス転移点)が50℃以下のも
のは、高い変調効率を示すので好ましい。
The molecular weight (weight-average molecular weight) of the liquid crystal polymer is generally selected from the range of 1,000 to 1,000,000, more preferably from 1,000 to 50,000. Further, those having a Tg (glass transition point) of 50 ° C. or lower are preferable because they exhibit high modulation efficiency.

【0023】次に、前記(B)のフォトクロミック化合
物を分散した側鎖型高分子液晶の場合について説明す
る。使用される側鎖型高分子液晶については、その構造
が、Mol.Cryst.Liq.Cryst.,16
7,169(1989)などに開示されている。例え
ば、誘電率異方性が正のシアノビフェニル、シアノフェ
ニルベンゾエート、シアノビフェニルベンゾエート、シ
アノフェニル(4−フェニルベンゾエート)あるいは、
誘電率異方性が負のメトキシビフェニル、メトキシフェ
ニルベンゾエート、メトキシビフェニルベンゾエート、
メトキシフェニル(4−フェニルベンゾエート)構造を
持ち、主鎖構造がポリアクリレート系、ポリメタクリル
系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリシロキサン
系のもの等が一般的なものとして使用可能である。その
具体的なものとしては、下記一般式(XVII) 〜(XX)で示
される単量体単位よりなるものをあげることができる
が、これ等に限定されるものではない。
Next, the case of the side chain type polymer liquid crystal in which the photochromic compound (B) is dispersed will be described. The structure of the side chain type polymer liquid crystal used is described in Mol. Cryst. Liq. Cryst. , 16
7, 169 (1989). For example, positive dielectric anisotropy cyanobiphenyl, cyanophenylbenzoate, cyanobiphenylbenzoate, cyanophenyl (4-phenylbenzoate), or
Methoxy biphenyl, methoxy phenyl benzoate, methoxy biphenyl benzoate having a negative dielectric anisotropy,
Those having a methoxyphenyl (4-phenylbenzoate) structure and having a main chain structure of polyacrylate, polymethacryl, polyether, polyester, polysiloxane and the like can be generally used. Specific examples thereof include those composed of monomer units represented by the following general formulas (XVII) to (XX), but are not limited thereto.

【0024】[0024]

【化7】 (式中、pは、1〜20の整数を表わし、R1 、R2
X、Y、m、Φ1 、Φ2およびQは、それぞれ前記と同
じ意味を有する。)
Embedded image (Wherein, p represents an integer of 1 to 20, and R 1 , R 2 ,
X, Y, m, Φ 1 , Φ 2 and Q each have the same meaning as described above. )

【0025】また、上記側鎖型高分子液晶に分散される
フォトクロミック化合物としては、G.H.Brown
著“Photochromism”に記載されている種
々化合物があげられる。たとえば、スピロピラン誘導
体、スピロオキサジン誘導体、アゾベンゼン誘導体、フ
ルギド誘導体、ジアリールエテン誘導体、トリアリール
メタン誘導体やインジゴ誘導体があげられる。特に、熱
的な異性化を起こさないフォトンモードフォトクロミッ
ク化合物であるフルギド誘導体やジアリールエテン誘導
体は、光メモリーとして使用した場合におけるメモリー
の安定性向上の上からも好ましく使用される。使用され
るフルギド誘導体およびジアリールエテン誘導体として
は、例えば、下記一般式で(XXI) 〜(XXVI)で示される化
合物をあげることができる。
The photochromic compound dispersed in the side chain type polymer liquid crystal is described in US Pat. H. Brown
Various compounds described in "Photochromism" can be mentioned. Examples include spiropyran derivatives, spirooxazine derivatives, azobenzene derivatives, fulgide derivatives, diarylethene derivatives, triarylmethane derivatives, and indigo derivatives. In particular, fulgide derivatives and diarylethene derivatives, which are photon mode photochromic compounds that do not cause thermal isomerization, are preferably used from the viewpoint of improving the stability of the memory when used as an optical memory. Examples of the fulgide derivative and diarylethene derivative used include compounds represented by the following general formulas (XXI) to (XXVI).

【0026】[0026]

【化8】 Embedded image

【0027】[式中、Aは、酸素原子、硫黄原子または
N−Rを表わし、Bは、酸素原子またはN−Rを表
わし、(ただし、Rはハロゲン原子、水素原子、アル
キル基または置換されてもよいフェニル基を表わ
す。)、R19〜R34、R41およびR42は、それぞれハロ
ゲン原子、水素原子、アルキル基または置換されてもよ
いフェニル基を表わす。]上記の組成物中に含有される
フォトクロミック化合物の量は、目的とする諸物性によ
って種々変え得るが、0.1〜50重量%の範囲が好ま
しく、さらに好ましくは1〜20重量%の範囲である。
上記の範囲より少ないと、目的とする光異性化に伴う物
性変化を得ることができず、さらに、上記の範囲より多
いと液晶性が著しく低下し、光メモリー材料等のセルの
作製が困難になる。
[0027] [In the formula, A, oxygen atom, sulfur atom or N-R x, B represents an oxygen atom or N-R x, (provided that, R x is a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group Or represents a phenyl group which may be substituted.), R 19 to R 34 , R 41 and R 42 represent a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group which may be substituted. The amount of the photochromic compound contained in the composition may vary depending on the desired physical properties, but is preferably in the range of 0.1 to 50% by weight, more preferably in the range of 1 to 20% by weight. is there.
If it is less than the above range, it is not possible to obtain a change in physical properties due to the intended photoisomerization, and if it is more than the above range, the liquid crystallinity is significantly reduced, and it is difficult to produce a cell such as an optical memory material. Become.

【0028】本発明の光変調素子は、上記の共有結合し
たフォトクロミック成分を有する側鎖型高分子液晶また
はフォトクロミック化合物が分散された側鎖型高分子液
晶からなる一軸方向に配向処理した高分子液晶膜よりな
るが、これら光変調素子には、さらに、耐久性などの向
上を目的としてヒンダードアミンやヒンダードフェノー
ルに代表される酸化防止剤などの各種耐候安定剤を添加
してもよい。これらの耐候安定剤の添加量は、共有結合
したフォトクロミック成分を有する側鎖型高分子液晶、
または側鎖型高分子液晶とフォトクロミック化合物の合
計重量に対して、0.01〜5重量%の範囲が好まし
い。
The light modulating element of the present invention is a polymer liquid crystal uniaxially oriented comprising the above-mentioned side chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component or a side chain type polymer liquid crystal in which a photochromic compound is dispersed. Although these films are made of a film, these light modulators may further contain various weathering stabilizers such as antioxidants represented by hindered amines and hindered phenols for the purpose of improving durability and the like. The amount of these weathering stabilizers added is a side-chain type polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded,
Alternatively, the content is preferably in the range of 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the side chain type polymer liquid crystal and the photochromic compound.

【0029】さらに、また、本発明の光変調素子には、
光異性化に伴う物性変化を増大させて、応答速度の高速
化あるいは作動温度範囲を拡大する目的で、低分子液晶
材料を混合してもよい。それにより粘度の低下や屈折率
異方性変化の向上効果が生ずる。これらの添加量は、共
有結合したフォトクロミック成分を有する側鎖型高分子
液晶、または側鎖型高分子液晶とフォトクロミック化合
物の合計量に対して1〜80重量%の範囲が好ましく、
さらに好ましくは、10〜40重量%の範囲である。こ
の範囲よりも低くなると、低分子液晶材料を混合した効
果が殆ど現れず、また、上記の範囲よりも多くなると、
成膜を行うことができなくなる。
Further, the light modulation element of the present invention includes:
A low-molecular liquid crystal material may be mixed for the purpose of increasing the change in physical properties due to photoisomerization to increase the response speed or extend the operating temperature range. As a result, the effect of lowering the viscosity and improving the change in the refractive index anisotropy occurs. The amount of these additives is preferably in the range of 1 to 80% by weight based on the total amount of the side chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component, or the total amount of the side chain type polymer liquid crystal and the photochromic compound.
More preferably, it is in the range of 10 to 40% by weight. If it is lower than this range, the effect of mixing the low-molecular liquid crystal material hardly appears, and if it is higher than the above range,
Film formation cannot be performed.

【0030】次に、上記材料よりなる光変調素子材料の
配向処理について説明する。本発明における光変調素子
材料は、低分子液晶を含む場合における配向処理と同様
な方法が適用可能である。すなわち、PVAやポリイミ
ド等の薄膜を施してラビング処理した公知の配向膜を用
いる方法が適用可能である。その場合、側鎖型高分子液
晶の配向は、側鎖型高分子液晶が液晶相を示す温度範囲
でアニール処理したり、溶融点まで加熱した後に徐冷す
ることによって、効果的に達成される。また、配向膜を
使用せずに、高分子液晶膜を延伸処理などの外的応力に
よって配向させる高分子液晶特有の方法も好ましく適用
可能である。
Next, a description will be given of the orientation treatment of the light modulation element material composed of the above-mentioned materials. The same method as the alignment treatment in the case of including a low-molecular liquid crystal can be applied to the light modulation element material in the present invention. That is, a method using a known alignment film which has been subjected to a rubbing treatment by applying a thin film such as PVA or polyimide can be applied. In this case, the orientation of the side-chain type polymer liquid crystal is effectively achieved by annealing in a temperature range where the side-chain type polymer liquid crystal exhibits a liquid crystal phase, or by gradually cooling after heating to the melting point. . Further, a method peculiar to the polymer liquid crystal in which the polymer liquid crystal film is aligned by an external stress such as a stretching treatment without using the alignment film is also preferably applicable.

【0031】次に、本発明の光変調素子の構成およびそ
の作製方法について説明する。光変調素子は、少なくと
も二枚の基板間に、共有結合したフォトクロミック成分
を有する側鎖型高分子液晶よりなる高分子液晶膜または
フォトクロミック化合物が分散した側鎖型高分子液晶よ
りなる高分子液晶膜膜を挾持した構造のものが好まし
い。勿論、これら高分子液晶膜と基板との間に配向膜を
設けてもよく、一方の基板上に光反射層を設けてよい。
さらに、最表面の反射を防止するための反射防止膜や入
射するレーザー光の効率を向上させる干渉層を設けても
よい。これら高分子液晶膜の厚みは、0.1μm〜50
μmの範囲が好ましく、特に好ましくは1μm〜20μ
mの範囲である。また、配向膜を設ける場合、その膜厚
は、0.001μm〜10μmの範囲が好ましい。ここ
で使用可能な基板材料としては、ガラス、ポリカーボネ
ート、ポリメチルメタクリレートやオレフィン系樹脂等
があげられる。特に、透過光による読み出しを行う透過
型の層構成を有するものにおいては、基板材料は透明で
あることが好ましい。図2は、本発明の光変調素子の一
例を示すものであり、図中、1は透明基板、2はPVA
ラビング膜、3は一軸配向させた高分子液晶、4はスペ
ーサーである。
Next, the configuration of the light modulation element of the present invention and a method of manufacturing the same will be described. The light modulation element is a polymer liquid crystal film composed of a side chain polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded between at least two substrates, or a polymer liquid crystal film composed of a side chain polymer liquid crystal in which a photochromic compound is dispersed. Those having a structure in which a film is sandwiched are preferable. Of course, an alignment film may be provided between the polymer liquid crystal film and the substrate, and a light reflection layer may be provided on one of the substrates.
Further, an antireflection film for preventing reflection on the outermost surface and an interference layer for improving the efficiency of incident laser light may be provided. The thickness of these polymer liquid crystal films is 0.1 μm to 50 μm.
μm is preferable, and 1 μm to 20 μm is particularly preferable.
m. When an alignment film is provided, the thickness is preferably in the range of 0.001 μm to 10 μm. Examples of the substrate material that can be used here include glass, polycarbonate, polymethyl methacrylate, and an olefin-based resin. In particular, in those having a transmission-type layer configuration in which reading is performed using transmitted light, the substrate material is preferably transparent. FIG. 2 shows an example of the light modulation element of the present invention. In the figure, 1 is a transparent substrate, and 2 is PVA.
The rubbing film 3 is a uniaxially oriented polymer liquid crystal, and 4 is a spacer.

【0032】次に、代表的な光変調素子およびその作製
方法を説明する。まず、基板上にスピンコート法、バー
コート法やドクターブレード法などによって、配向膜材
料を含む溶液を塗布、乾燥して配向膜を形成する。この
配向膜を布や紙を用いて一方向に擦ってラビング処理す
る。次に、上記高分子液晶膜を形成するための原料を適
当な溶媒に溶解または加熱溶融して、上記配向膜の上に
塗布し、所定の膜厚の高分子液晶膜よりなる液晶層を形
成する。液晶層の上に配向膜を設けた他の一枚の基板を
重ね、減圧下での圧着や加熱圧着を行って、セルを作製
する。その際、ガラスや樹脂の微粒子やフィルム等のス
ペーサーを用いて、正確な膜厚を得ることも好ましい。
最後に、所定の温度に加熱してアニール処理したり、あ
るいは徐冷することによって一軸方向に液晶を配向させ
る。一軸方向に配向したセルは透明であるが、複屈折性
を持ち、偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル下で回転
角45°ごとに暗および明状態が繰り返し現われため、
配向が確認できる。
Next, a representative light modulation element and a method for manufacturing the same will be described. First, a solution containing an alignment film material is applied on a substrate by a spin coating method, a bar coating method, a doctor blade method, or the like, and dried to form an alignment film. This alignment film is rubbed by rubbing in one direction using cloth or paper. Next, the raw material for forming the polymer liquid crystal film is dissolved or heated and melted in a suitable solvent, and applied on the alignment film to form a liquid crystal layer having a predetermined thickness. I do. Another cell provided with an alignment film on the liquid crystal layer is stacked, and pressure-bonding under reduced pressure or heat-pressure bonding is performed to manufacture a cell. At this time, it is also preferable to obtain an accurate film thickness using a spacer such as glass or resin fine particles or a film.
Finally, the liquid crystal is aligned in a uniaxial direction by heating to a predetermined temperature and performing an annealing process, or by gradually cooling. Uniaxially oriented cells are transparent, but have birefringence, and when observed with a polarizing microscope, dark and bright states appear repeatedly at every 45 ° rotation angle under crossed Nicols,
The orientation can be confirmed.

【0033】次に、上記の光変調素子を用いて光変調を
行う方法について説明する。光変調は、フォトクロミッ
ク成分またはフォトロミック化合物の構造Aが吸収を有
する波長:λA の光と、構造Bが吸収を有する波長:λ
B の光によって行われ、構造AおよびBが吸収を有しな
い波長:λC の直線偏光を変調する。すなわち、この直
線偏光がセルを透過またはセルで反射された後検光子を
透過するが、光の強度が変調される。本発明が特徴とす
る光変調方法およびその構成について、透過型の場合を
主として説明する。本発明の光変調素子は、偏光面が直
行あるいは平行になるように配置された一対の偏光板の
間に配置することによって光変調を行うことができる。
その場合高分子液晶の配向方向が偏光子の偏光面と30
〜60°の範囲、より好ましくは45°の角度で配置さ
れることで、良好な光変調が行われる。変調光の光源と
して偏光したレーザーを用いる場合は、検光子だけでよ
い。その場合も、高分子液晶膜を配向方向がレーザー偏
光面と30°〜60°の範囲、より好ましくは45°の
角度で配置することによって、良好な光変調が行われ
る。光変調素子が反射型の場合には、セル面の片側に偏
光子および検光子の両方を、その偏光面が直行あるいは
平行になるように配置する以外は、透過型と同様に実行
すればよい。
Next, a method of performing light modulation using the above-described light modulation element will be described. The light modulation is performed by the light having a wavelength: λ A in which the structure A of the photochromic component or the photochromic compound has absorption, and the wavelength in which the structure B has absorption: λ.
Performed by the light of B, the structure A and B wavelengths no absorption: modulates the linearly polarized light of the lambda C. That is, the linearly polarized light passes through the cell or is reflected by the cell and then passes through the analyzer, but the intensity of the light is modulated. The light modulation method and the configuration thereof, which are features of the present invention, will be described mainly for a transmission type. The light modulation element of the present invention can perform light modulation by being arranged between a pair of polarizing plates arranged so that the polarization planes are orthogonal or parallel.
In this case, the alignment direction of the polymer liquid crystal is 30
By arranging at an angle in the range of 6060 °, more preferably 45 °, good light modulation is performed. When a polarized laser is used as the light source of the modulated light, only the analyzer is required. Also in this case, by arranging the polymer liquid crystal film at an angle in the range of 30 ° to 60 °, more preferably 45 ° with respect to the laser polarization plane, good light modulation is performed. When the light modulation element is a reflection type, it may be performed in the same manner as the transmission type, except that both the polarizer and the analyzer are arranged on one side of the cell surface so that the polarization planes thereof are perpendicular or parallel. .

【0034】本発明の光変調素子は、光メモリー材料と
して使用することができる。メモリーされていない場合
のフォトクロミック成分またはフォトクロミック化合物
の構造をAとし、メモリーされている場合の構造をBと
して、光メモリー材料として使用した場合の、書き込み
および読み出しについて説明する。書き込みは、フォト
クロミック成分またはフォトロミック化合物の構造Aが
吸収を有する波長:λA の光によって行われ、構造Bに
変化してメモリーされる。読み出しは、構造Aおよび構
造Bが吸収を有しない波長:λC の直線偏光を用いて実
施され、そしてこの直線偏光がセルを透過もしくは反射
した後、検光子を透過する光の強度の差として読み出さ
れる。消去は構造Bが吸収を有する波長:λB の光を照
射することによって構造Aに変化させることによって実
現される。
The light modulation element of the present invention can be used as an optical memory material. Writing and reading when the structure of the photochromic component or the photochromic compound in the case where the memory is not used is A and the structure where the memory is the memory is B is used as the optical memory material will be described. Writing is performed by light having a wavelength: λ A at which the structure A of the photochromic component or the photochromic compound has absorption, and is changed to the structure B and stored. The readout is performed using linearly polarized light at a wavelength: λ C where Structure A and Structure B have no absorption, and as the difference in the intensity of the light transmitted through the analyzer after this linearly polarized light has passed or reflected the cell. Is read. Erasing is realized by irradiating light having a wavelength: λ B at which structure B has absorption to change to structure A.

【0035】次に、本発明の非破壊的な読み出しの方法
について説明する。光変調素子が透過型の場合について
は、光メモリー材料に記録された情報(スポット)は、
偏光面が直行(クロスニコル)あるいは平行(パラレル
ニコル)に配置された二枚の偏光板(一方は偏光子でも
う一枚は検光子)の間に配置されることで読み出しを行
なうことができる。その場合、高分子液晶膜の配向方向
が偏光子の偏光面と30°〜60°の範囲、より好まし
くは45°の角度で配置されることによって、良好な読
み出しが実現される。読み出し光の光源として偏光した
レーザーを用いる場合は、検光子だけでよい。その場合
も、高分子液晶膜を配向方向がレーザー偏光面と30°
〜60°の範囲、より好ましくは45°の角度で配置さ
れることで、良好な読み出しが実現される。また、光変
調素子が反射型の場合には、セル面の片側に偏光子およ
び検光子の両方を、その偏光面が直行あるいは平行にな
るように配置する以外は、透過型と同様に実行すればよ
い。
Next, a non-destructive read method according to the present invention will be described. When the light modulation element is of the transmission type, the information (spot) recorded on the optical memory material is:
Reading can be performed by disposing the polarizing plane between two polarizing plates (one is a polarizer and the other is an analyzer) arranged in a perpendicular (crossed Nicols) or parallel (parallel Nicols). . In this case, good readout is realized by arranging the orientation direction of the polymer liquid crystal film at an angle of 30 ° to 60 °, more preferably 45 °, with the polarization plane of the polarizer. When a polarized laser is used as the light source of the reading light, only the analyzer is required. Also in this case, the alignment direction of the polymer liquid crystal film is 30 ° with respect to the laser polarization plane.
By arranging at an angle in the range of 6060 °, more preferably 45 °, good readout is realized. Further, when the light modulation element is of a reflection type, it is performed in the same manner as in the transmission type except that both the polarizer and the analyzer are arranged on one side of the cell surface so that their polarization planes are perpendicular or parallel. I just need.

【0036】本発明の光変調の原理は定かではないが、
以下のように想定される。それを光メモリーの読み出し
について示す図1を参酌して説明する。図1中、実線お
よび点線は、それぞれ二枚の偏光板の配置がクロスニコ
ル(あるいはパラレルニコル)の場合の透過率Tc(あ
るいはTp)の光異性化前後の波長依存性を示したもの
である。実線は、光異性化前のものであり、点線は、光
異性化後のものである。屈折率異方性(△n)を持つ複
屈折媒体中に直線偏光λが入射すると、正常光と異常光
の光路差により、光は、その偏光方向が螺旋を巻くよう
に伝搬する。その際、入射光の偏光方向と屈折率の異方
性△nの方向が45°の角度をとる場合には、正常光と
異常光の強度は等しくなる。屈折率異方性△nを持つ媒
体の厚さをdとし、この媒体を二枚の偏光板で挟み、入
射側の偏光板の偏光方向と△nの方向が45°の角度を
とる場合を想定する。このとき△ndが光路差に相当す
る。一枚目の偏光板の透過光強度を1とすると、二枚の
偏光板の配置がクロスニコルの場合の透過率Tcは、
(1)式で与えられる。 Tc=sin2 (π△nd/λ) (1) また、二枚の偏光板の配置がパラレルニコルの場合の透
過率Tpは(2)式で与えられる。 Tp=cos2 (π△nd/λ) (2)
Although the principle of light modulation of the present invention is not clear,
It is assumed as follows. This will be described with reference to FIG. 1 showing reading of an optical memory. In FIG. 1, the solid line and the dotted line indicate the wavelength dependence of the transmittance Tc (or Tp) before and after photoisomerization when the arrangement of the two polarizing plates is crossed Nicols (or parallel Nicols). . The solid line is before photoisomerization and the dotted line is after photoisomerization. When linearly polarized light λ is incident on a birefringent medium having a refractive index anisotropy (△ n), light propagates in such a manner that its polarization direction forms a spiral due to the optical path difference between normal light and extraordinary light. At this time, when the polarization direction of the incident light and the direction of the anisotropy Δn of the refractive index form an angle of 45 °, the intensity of the normal light and the intensity of the extraordinary light become equal. The thickness of the medium having the refractive index anisotropy Δn is d, this medium is sandwiched between two polarizing plates, and the polarization direction of the polarizing plate on the incident side and the direction of Δn take an angle of 45 °. Suppose. At this time, △ nd corresponds to the optical path difference. Assuming that the transmitted light intensity of the first polarizing plate is 1, the transmittance Tc when the arrangement of the two polarizing plates is crossed Nicols is
It is given by equation (1). Tc = sin 2 (π △ nd / λ) (1) Further, the transmittance Tp when the two polarizing plates are arranged in parallel Nicols is given by equation (2). Tp = cos 2 (π △ nd / λ) (2)

【0037】即ち、クロスニコル下では、△nd/λ=
0,1,2…の場合に透過率が最小になり、△nd/λ
=1/2,3/2…の場合に透過率が最大になる。ま
た、パラレルニコル下では、△nd/λ=1/2,3/
2…の場合に透過率が最小になり、△nd/λ=0,
1,2…の場合に透過率が最大になる。したがって、適
当な光路差△ndを選べば、変調光の初期の透過率を最
大または最小に設定することができる。光変調素子とし
て熱的に安定なフォトクロミック成分またはフォトクロ
ミック化合物を少くとも1種類以上含んだ側鎖型高分子
液晶を一軸配向して用いた場合、波長λA の光を照射し
た部分は、フォトクロミック成分またはフォトクロミッ
ク化合物の光異性化により液晶の配向状態が変化するた
めにΔnが変化し、透過率の最大または最少を示す波長
が変化する(図1参照)。このため、初期状態における
透過率が最小となるような膜厚dを設定した場合は、波
長λA の光を照射した部分の透過率が増加するため、波
長λC の光の透過率を変調することができ、中間調表現
も可能になる。また、波長λB の光照射を行うことによ
り、初期状態に戻すことができる。この説明の中で初期
状態が透過率最大あるいは最少の場合を例にして説明し
たが、光異性化前後で透過光の変化が観測されるなら
ば、初期状態はこれに限定されるものではない。
That is, under crossed Nicols, △ nd / λ =
In the case of 0, 1, 2,..., The transmittance is minimized , and △ nd / λ
= 1/2, 3/2..., The transmittance becomes maximum . Further, under parallel Nicol, △ nd / λ = 1/2, 3 /
In the case of 2,..., The transmittance becomes minimum , and △ nd / λ = 0,
In the case of 1, 2,..., The transmittance becomes maximum . Therefore, by selecting an appropriate optical path difference Δnd, the initial transmittance of the modulated light can be set to the maximum or minimum. When used in the thermally containing stable one or more at least a photochromic component or photochromic compound side chain type polymer liquid crystal as an optical modulation element uniaxially oriented, the portion was irradiated with light of wavelength lambda A is photochromic component Alternatively, Δn changes because the alignment state of the liquid crystal changes due to photoisomerization of the photochromic compound, and the wavelength showing the maximum or minimum transmittance changes (see FIG. 1). For this reason, when the film thickness d is set so that the transmittance in the initial state is minimized, the transmittance of the portion irradiated with the light of the wavelength λ A increases, so that the transmittance of the light of the wavelength λ C is modulated. And halftone expression is also possible. In addition, by irradiating light of the wavelength λ B , it is possible to return to the initial state. In this description, the case where the initial state has the maximum or minimum transmittance is described as an example, but the initial state is not limited to this if a change in transmitted light is observed before and after photoisomerization. .

【0038】本発明の光変調素子を光メモリーとして使
用する場合、適当な光路差△ndを選べば、記録を書き
込む前の初期状態でのメモリーの読み出しを行う波長に
おける透過率を最大または最小に設定することができ
る。光メモリー材料として熱的に安定なフォトクロミッ
ク成分またはフォトクロミック化合物を少くとも1種類
以上含んだ側鎖型高分子液晶を一軸配向して用いた場
合、メモリーの書き込みを行った部分はフォトクロミッ
ク成分またはフォトクロミック化合物の光異性化により
側鎖型高分子液晶の配向状態が変化し、△nが変化する
ため、透過率の最大または最小を示す波長が変化する
(図1参照)。このため、初期状態における透過率が最
小となるような膜厚dを設定した場合は、メモリーの書
き込みを行った部分の透過率が増加するため透過率の変
化として記録を読み出すことができる。また、この透過
率変化は、光異性化に伴ない可逆的に発生させることが
できる。
When the optical modulator of the present invention is used as an optical memory, by selecting an appropriate optical path difference Δnd, the transmittance at the wavelength at which the memory is read in the initial state before recording is written can be maximized or minimized. Can be set. When a side-chain type polymer liquid crystal containing at least one kind of thermally stable photochromic component or photochromic compound is used as an optical memory material in a uniaxial orientation, the portion where the memory is written is a photochromic component or a photochromic compound. The photoisomerization changes the orientation state of the side-chain type polymer liquid crystal, and changes Δn, thereby changing the wavelength indicating the maximum or minimum transmittance (see FIG. 1). For this reason, when the film thickness d is set so that the transmittance in the initial state is minimized, the transmittance of the portion where data has been written to the memory increases, so that recording can be read as a change in the transmittance. This change in transmittance can be reversibly generated with photoisomerization.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments.

【0040】実施例1 高分子液晶として、下記構造式(A)で示される単量体
単位よりなる側鎖型高分子液晶を使用した。この高分子
液晶の重量平均分子量は約30,000であり、液晶相
を示す温度範囲は35℃〜122℃である。セルの作製
は、まず2枚のガラス基板上に、8重量%PVA水溶液
をスピンコート法により塗布し、綿でラビング処理し
た。次に片方のガラス基板上に、下記構造式(B)で示
されるフリルフルギドを5重量%の濃度で上記高分子液
晶に混合して得た40重量%THF溶液を、バーコータ
ーにより塗布した。乾燥後10μmの樹脂スペーサーを
散布し、他の一方のガラス基板を重ね、130℃まで昇
温して圧着した。圧着により形成されたセルは、100
℃で30分間アニール処理して一軸配向させた。このよ
うにして作製したセルは、透明で良好な配向性を示し
た。また、偏光顕微鏡で観察すると、クロスニコル下で
回転角45°ごとに暗および明状態が繰返し出現した。
Example 1 As a polymer liquid crystal, a side chain polymer liquid crystal composed of a monomer unit represented by the following structural formula (A) was used. The weight average molecular weight of this high-molecular liquid crystal is about 30,000, and the temperature range showing the liquid crystal phase is 35 ° C to 122 ° C. First, an 8% by weight PVA aqueous solution was applied on two glass substrates by spin coating, and then rubbed with cotton. Next, a 40% by weight THF solution obtained by mixing furyl fulgide represented by the following structural formula (B) at a concentration of 5% by weight with the above polymer liquid crystal was applied to one glass substrate using a bar coater. After drying, a resin spacer of 10 μm was sprayed, another glass substrate was overlaid, and the temperature was raised to 130 ° C. and pressure bonded. The cell formed by crimping is 100
Annealing was performed at 30 ° C. for 30 minutes to uniaxially orient. The cell thus produced was transparent and showed good orientation. Further, when observed with a polarizing microscope, dark and bright states repeatedly appeared at 45 ° rotation angles under crossed Nicols.

【0041】[0041]

【化9】 (式中、Meはメチル基を表わす。)Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.)

【0042】メモリーの書き込みは、紫外線により行
い、照射前後の透過光を測定した。図3に紫外線照射前
後の吸収スペクトル変化を示すが、紫外線(λ=365
nm)の照射によりλ=510nmに最大吸収を示し、
吸収端は620nmであつた。メモリーの消去は、白色
光を用いることにより実現され、紫外線と白色光を交互
に照射することにより、繰返し着色と消去が可能であっ
た。図4にクロスニコル下で、配向方向を偏光面と45
°の角度で設置した場合の紫外線照射前後の透過スペク
トルの変化を示す(測定温度25℃)。また、図5に異
性化後のスペクトルから異性化前のものを引いた差スペ
クトルを示す。フルギドの吸収に関係しない630nm
〜830nmの波長領域に10%程度の透過光の変化が
発現した。この変化は可逆的であり、白色光の照射によ
り消去できたが、読み出し光(λ=780nm)の照射
よるメモリーの消去は起こらなかった。
The writing to the memory was performed with ultraviolet rays, and the transmitted light before and after irradiation was measured. FIG. 3 shows the change in the absorption spectrum before and after the irradiation of the ultraviolet rays.
nm), shows maximum absorption at λ = 510 nm,
The absorption edge was at 620 nm. Erasing of the memory was realized by using white light, and repeated coloring and erasing were possible by alternately irradiating ultraviolet light and white light. In FIG. 4, under crossed Nicols, the alignment direction is set to 45 degrees with the polarization plane.
The change of the transmission spectrum before and after the irradiation of ultraviolet rays when installed at an angle of ° is shown (measuring temperature 25 ° C). FIG. 5 shows a difference spectrum obtained by subtracting a spectrum before isomerization from a spectrum after isomerization. 630nm not related to fulgide absorption
A change in transmitted light of about 10% occurred in a wavelength region of 830 nm. This change was reversible and could be erased by irradiation with white light, but no erasure of the memory by irradiation with readout light (λ = 780 nm).

【0043】実施例2 下記構造式(C)で示される重合性スピロオキサジン化
合物:0.1gと下記構造式(D)で示される液晶モノ
マー1.9gを、THFを溶媒とし、アゾイソブチロニ
トリル(AIBN)を開始剤として共重合した。メタノ
ールを用いた再沈澱精製によって得られた高分子液晶
は、薄赤色の固体(1.8g)であり、その組成は、N
MR分析から仕込み時の組成とぼぼ同じであることが確
認された。得られた高分子液晶を使用して、実施例1と
同様にセルを作製した。この高分子液晶の重量平均分子
量は約20,000であり、液晶相を示す温度範囲は3
0℃〜90℃であった。圧着後95℃から1℃/分で3
5℃まで徐冷して一軸配向させた。
Example 2 0.1 g of a polymerizable spirooxazine compound represented by the following structural formula (C) and 1.9 g of a liquid crystal monomer represented by the following structural formula (D) were prepared by using azoisobutyro with THF as a solvent. The copolymer was copolymerized using nitrile (AIBN) as an initiator. The polymer liquid crystal obtained by reprecipitation purification using methanol was a pale red solid (1.8 g), and its composition was N
From the MR analysis, it was confirmed that the composition was almost the same as the composition at the time of preparation. Using the obtained polymer liquid crystal, a cell was produced in the same manner as in Example 1. The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal is about 20,000, and the temperature range at which the liquid crystal phase is exhibited is 3
0 ° C to 90 ° C. 3 at 95 ℃ to 1 ℃ / min after crimping
The material was gradually cooled to 5 ° C. to be uniaxially oriented.

【0044】[0044]

【化10】 (式中、Meはメチル基を表わす。)実施例1と同様に
紫外線の照射前後の変化を測定した。紫外線の照射によ
りλ=610nmに最大吸収を示し、吸収端は700n
mであった。この変化は可逆的であり、白色光の照射に
より消去可能であった。5分毎に紫外線と白色光を放射
して繰返し耐久性を評価した。その結果を図6に示す
(パラレルニコル下、配向方向と偏光面との角度45
°、測定波長λ=760nm、測定温度25℃)。図か
ら明らかなように、スピロオキサジン成分を側鎖の一部
に共重合させた高分子液晶は繰返し耐久性に優れてお
り、劣化は認められなかった。
Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.) As in Example 1, the change before and after the irradiation of ultraviolet rays was measured. It shows maximum absorption at λ = 610 nm by irradiation of ultraviolet rays, and the absorption edge is 700 n.
m. This change was reversible and was erasable by irradiation with white light. Ultraviolet light and white light were emitted every 5 minutes, and the durability was repeatedly evaluated. The results are shown in FIG. 6 (under parallel Nicols, the angle 45 between the orientation direction and the polarization plane).
°, measurement wavelength λ = 760 nm, measurement temperature 25 ° C.). As is apparent from the figure, the polymer liquid crystal in which the spirooxazine component was copolymerized in part of the side chain was excellent in repeated durability, and no deterioration was observed.

【0045】実施例3 下記構造式(E)で示される重合性フルギド化合物:
0.1gと下記構造式(F)で示される液晶モノマー
1.9gを実施例2と同様に共重合し、フルギドをモノ
マー単位として5重量%含有する高分子液晶を合成した
(1.7g)。この高分子液晶の重量平均分子量は約1
8,000で、液晶相を示す温度範囲は33℃〜106
℃であった。実施例1と同様な方法でセルを作製した。
圧着後100℃で30分アニール処理することにより、
一軸配向させた。実施例1と同様に紫外線の照射前後の
変化を測定した(測定温度25℃)。紫外線の照射によ
りλ=520nmに最大吸収を示し、吸収端は630n
mであった。フルギドの吸収に関係しない640nmか
ら830nmの波長領域に最大10%程度の透過光の変
化が発現した。この変化は可逆的であり、白色光の照射
により消去できたが、読み出し光(λ=780nm)の
照射によるメモリーの消去は起こらなかった。
Example 3 A polymerizable fulgide compound represented by the following structural formula (E):
0.1 g and 1.9 g of a liquid crystal monomer represented by the following structural formula (F) were copolymerized in the same manner as in Example 2 to synthesize a polymer liquid crystal containing 5% by weight of fulgide as a monomer unit (1.7 g). . The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal is about 1
At 8,000, the temperature range at which the liquid crystal phase is exhibited is 33 ° C. to 106 ° C.
° C. A cell was manufactured in the same manner as in Example 1.
By annealing at 100 ° C for 30 minutes after pressing,
Uniaxially oriented. The change before and after the irradiation of the ultraviolet rays was measured in the same manner as in Example 1 (measuring temperature: 25 ° C.). UV irradiation shows maximum absorption at λ = 520 nm, and the absorption edge is 630 n.
m. In the wavelength region from 640 nm to 830 nm, which is not related to the absorption of fulgide, a change in transmitted light of about 10% at the maximum occurred. This change was reversible and could be erased by irradiation with white light, but the memory was not erased by irradiation with read light (λ = 780 nm).

【化11】 (式中、Meはメチル基を表わす。)Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.)

【0046】実施例4 下記構造式(C)で示される重合性スピロオキサジン化
合物0.1gと下記構造式(D)で示される液晶モノマ
ー1.9gを、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒と
し、アゾイソブチロニトリル(AIBN)を開始剤とし
て用いて共重合した。
Example 4 0.1 g of a polymerizable spirooxazine compound represented by the following structural formula (C) and 1.9 g of a liquid crystal monomer represented by the following structural formula (D) were prepared by using azoisoisopropane in tetrahydrofuran (THF) as a solvent. Copolymerization was performed using butyronitrile (AIBN) as the initiator.

【化12】 (式中、Meはメチル基を表わす。)メタノールを用い
た再沈殿精製によって、高分子液晶1.8gが薄赤色の
固体として得られた。その組成は、NMR分析により、
仕込み時の組成とほぼ同じであることが確認された。こ
の高分子液晶の重量平均分子量は約6,000であり、
液晶相を示す温度範囲は10〜75℃であった。セルの
作製は、先ず、2枚のガラス基板上に8重量%PVA水
溶液をスピンコートして、綿でラビング処理した。次い
で片方のガラス基板上に上記高分子液晶の40重量%T
HF溶液を、バーコーターにより塗布した。乾燥後、1
0μmの樹脂スペーサーを散布し、もう一方のガラス基
板を重ねて120℃まで昇温し、圧着した。圧着後、セ
ルは70℃で30分間アニール処理して一軸配向させ
た。得られたセルは、図2に示す構造を有する。この様
にして作製されたセルは、透明であり良好な配向を示
し、偏光顕微鏡で観察すると、クロスニコル下で回転角
45°ごとに暗および明状態が繰り返し出現した。
Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.) By reprecipitation purification using methanol, 1.8 g of a polymer liquid crystal was obtained as a pale red solid. Its composition is determined by NMR analysis.
It was confirmed that the composition was almost the same as that in the preparation. The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal is about 6,000,
The temperature range showing the liquid crystal phase was 10 to 75 ° C. First, an 8% by weight PVA aqueous solution was spin-coated on two glass substrates and rubbed with cotton. Next, on one glass substrate, 40 wt% T of the above polymer liquid crystal was applied.
The HF solution was applied with a bar coater. After drying, 1
A resin spacer of 0 μm was sprinkled, the other glass substrate was overlaid, the temperature was raised to 120 ° C., and pressure bonding was performed. After the pressure bonding, the cell was annealed at 70 ° C. for 30 minutes to be uniaxially oriented. The resulting cell has the structure shown in FIG. The cell thus produced was transparent and showed good orientation, and when observed with a polarizing microscope, dark and bright states repeatedly appeared at 45 ° rotation angles under crossed Nicols.

【0047】このセルは、紫外線照射によりフォトクロ
ミズムを示した。図7は、紫外線照射前後の吸収を示
す。紫外線(λ=365nm)の照射によりλ=610
nmに最大の吸収を示し、吸収端は700nmであっ
た。上記のセルを、図8に示すように配置し光を入射し
た。すなわち、クロスニコル下で、配向方向を偏光板
6、7の偏光面と45°の角度で設置し、セル5に垂直
に光を入射した。その場合の紫外線照射前後の透過スペ
クトルの変化を調査した(測定温度25℃)。その結果
を図9に示す。スピロオキサジンの吸収に関係しない7
00nm〜830nmの波長領域に最大6%程度の透過
光の変化が発現した。この変化は可逆的であり、白色光
の照射により初期化できたが、光λC (780nm)の
照射によって変化は起こらなかった。また、光λC の透
過光強度の変化量の10%から90%まで変化するとき
に要する時間と定義した応答時間も、消色過程で300
msと高速であり、繰り返し安定性にも優れていた。
This cell exhibited photochromism upon irradiation with ultraviolet light. FIG. 7 shows the absorption before and after ultraviolet irradiation. Irradiation of ultraviolet rays (λ = 365 nm) results in λ = 610
The maximum absorption was shown at nm, and the absorption edge was at 700 nm. The above cell was arranged as shown in FIG. 8 and light was incident thereon. That is, under crossed Nicols, the alignment direction was set at an angle of 45 ° with respect to the polarization planes of the polarizing plates 6 and 7, and light was incident on the cell 5 vertically. In that case, the change in the transmission spectrum before and after the irradiation of ultraviolet rays was investigated (measuring temperature 25 ° C.). FIG. 9 shows the result. 7 not related to spirooxazine absorption
A change in transmitted light of about 6% at maximum occurred in the wavelength region of 00 nm to 830 nm. This change was reversible and could be initialized by irradiation with white light, but did not change by irradiation with light λ C (780 nm). In addition, the response time defined as the time required to change from 10% to 90% of the variation of the transmitted light intensity of the light λ C is also 300 times in the decoloring process.
ms and high repetition stability.

【0048】実施例5 実施例4と同様に、上記構造式(C)で示される重合性
スピロオキサジン化合物と上記構造式(D)で示される
液晶モノマーを溶媒および開始剤の量を代えて共重合を
行った。得られた高分子液晶の重量平均分子量は約2万
であり、液晶相を示す温度範囲は30〜95°であっ
た。この高分子液晶を用いて実施例4と同様にしてセル
を作製した。セルは、圧着後90℃で30分間アニール
処理して一軸配向させた。セルは透明であり、良好な配
向を示しており、偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル
下で回転角45°ごとに暗および明状態が繰り返し出現
した。実施例4と同様にしてクロスニコル下で紫外線照
射前後の透過光強度の変化を測定したところ、スピロオ
キサジンの吸収に関係しない700nmから830nm
の波長領域に最大3%程度の透過光の変化が発現し、ま
た、応答時間は消色過程で700msであった。
Example 5 In the same manner as in Example 4, the polymerizable spirooxazine compound represented by the above structural formula (C) and the liquid crystal monomer represented by the above structural formula (D) were copolymerized by changing the amounts of the solvent and the initiator. Polymerization was performed. The weight average molecular weight of the obtained polymer liquid crystal was about 20,000, and the temperature range in which the liquid crystal phase was exhibited was 30 to 95 °. Using this polymer liquid crystal, a cell was fabricated in the same manner as in Example 4. The cell was uniaxially oriented by annealing at 90 ° C. for 30 minutes after the pressure bonding. The cell was transparent and showed good orientation, and when observed with a polarizing microscope, dark and light states repeatedly appeared at 45 ° rotation angles under crossed Nicols. The change in transmitted light intensity before and after ultraviolet irradiation under crossed Nicols was measured in the same manner as in Example 4, and it was found that the change was from 700 nm to 830 nm which was not related to spirooxazine absorption.
, A change in transmitted light of about 3% at the maximum occurred, and the response time was 700 ms during the decoloring process.

【0049】実施例6 側鎖型高分子液晶として、下記構造式(A)で示され単
量体単位よりなるもの(重量平均分子量は約5500、
液晶相示す温度範囲は15〜100℃)を使用した。こ
の側鎖型高分子液晶に、下記構造式(G)で示されるス
ピロオキサジンを3重量%の濃度で混合した高分子液晶
の40重量%THF溶液を、バーコーターにより塗布
し、実施例4と同様にして乾燥した後、10μmの樹脂
スペーサーを散布し、もう一方のガラス基板を重ね圧着
した。圧着後、セルは90℃で30分間アニール処理し
て一軸配向させた。セルは透明であり、良好な配向を示
しており、偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル下で回
転角45°ごとに暗および明状態が繰り返し出現した。
Example 6 As a side chain type polymer liquid crystal, one having a monomer unit represented by the following structural formula (A) (having a weight average molecular weight of about 5,500,
The liquid crystal phase had a temperature range of 15 to 100 ° C.). A 40% by weight THF solution of a polymer liquid crystal obtained by mixing spirooxazine represented by the following structural formula (G) at a concentration of 3% by weight was applied to the side chain type polymer liquid crystal with a bar coater. After drying in the same manner, a 10 μm resin spacer was sprayed, and the other glass substrate was overlaid and pressed. After the pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 30 minutes for uniaxial orientation. The cell was transparent and showed good orientation, and when observed with a polarizing microscope, dark and light states repeatedly appeared at 45 ° rotation angles under crossed Nicols.

【化13】 (式中、Meはメチル基を表わす。)実施例4と同様に
してクロスニコル下で紫外線照射前後の透過光強度の変
化を測定したところ、スピロオキサジンの吸収に関係し
ない700nmから830nmの波長領域に最大7%程
度の透過光の変化が発現した。この変化は可逆的であ
り、白色光の照射により初期化することができたが、光
λC (780nm)の照射によって変化は起こらなかっ
た。また、応答時間も消色過程で280msと高速であ
り、繰り返し安定性にも優れていた。
Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.) When the change in transmitted light intensity before and after ultraviolet irradiation under crossed Nicols was measured in the same manner as in Example 4, the wavelength region from 700 nm to 830 nm not related to spirooxazine absorption was measured. A change in transmitted light of up to about 7% occurred. This change was reversible and could be initialized by irradiation with white light, but no change occurred by irradiation with light λ C (780 nm). In addition, the response time was as fast as 280 ms in the decoloring process, and the repetition stability was excellent.

【0050】実施例7 実施例6と同様の前記構造式(A)で示される単量体単
位よりなる側鎖型高分子液晶(重量平均分子量は約18
000、液晶相示す温度範囲は35〜122℃)を使用
した。この側鎖型高分子液晶に、上記構造式(G)で示
されるスピロオキサジンを3重量%の濃度で混合した高
分子液晶の40重量%THF溶液を、バーコーターによ
り塗布し、実施例4と同様にして乾燥した後、10μm
の樹脂スペーサーを散布し、もう一方のガラス基板を重
ね圧着した。圧着後、セルは90℃で30分間アニール
処理して一軸配向させた。セルは透明であり、良好な配
向を示しており、偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル
下で回転角45°ごとに暗および明状態が繰り返し出現
した。実施例4と同様にしてクロスニコル下で紫外線照
射前後の透過光強度の変化を測定したところ、スピロオ
キサジンの吸収に関係しない700nmから830nm
の波長領域に最大4%程度の透過光の変化が発現した。
また、応答時間は消色過程で650msであり、実施例
3の場合よりも遅かった。
Example 7 Similar to Example 6, a side chain type polymer liquid crystal comprising the monomer unit represented by the structural formula (A) (having a weight average molecular weight of about 18
000, and the temperature range showing the liquid crystal phase was 35 to 122 ° C). A 40% by weight THF solution of a polymer liquid crystal obtained by mixing spirooxazine represented by the above structural formula (G) at a concentration of 3% by weight was applied to the side chain type polymer liquid crystal by a bar coater. After drying in the same manner, 10 μm
Was spread, and the other glass substrate was overlaid and pressed. After the pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 30 minutes for uniaxial orientation. The cell was transparent and showed good orientation, and when observed with a polarizing microscope, dark and light states repeatedly appeared at 45 ° rotation angles under crossed Nicols. The change in transmitted light intensity before and after ultraviolet irradiation under crossed Nicols was measured in the same manner as in Example 4, and it was found that the change was from 700 nm to 830 nm which was not related to spirooxazine absorption.
, A change in transmitted light of about 4% at maximum occurred.
The response time was 650 ms during the decoloring process, which was slower than the case of Example 3.

【0051】実施例8 下記構造式(E)で示される重合性フルギド化合物0.
1gと下記構造式(F)で示される液晶モノマー1.9
gをTHFを溶媒とし、AIBNを開始剤として共重合
させた。メタノールを用いた再沈殿精製によって、高分
子液晶1.7gが黄土色の固体として得られた。その組
成は、NMR分析により、仕込み時の組成とほぼ同じで
あることが確認された。この高分子液晶の重量平均分子
量は約6,000であり、液晶相を示す温度範囲は17
〜96.5℃であった。
Example 8 Polymerizable fulgide compound represented by the following structural formula (E)
1 g and a liquid crystal monomer 1.9 represented by the following structural formula (F)
g was copolymerized using THF as a solvent and AIBN as an initiator. By reprecipitation purification using methanol, 1.7 g of a polymer liquid crystal was obtained as an ocher solid. The composition was confirmed by NMR analysis to be substantially the same as the composition at the time of preparation. The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal is about 6,000, and the temperature range at which the liquid crystal phase is shown is 17
9696.5 ° C.

【化14】 (式中、Meはメチル基を表わす。)この高分子液晶を
用い、実施例4と同様な方法でセルを作製した。圧着
後、セルは90℃で30分間アニール処理して一軸配向
させた。セルは透明であり、良好な配向を示しており、
偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル下で回転角45°
ごとに暗および明状態が繰り返し出現した。このセル
は、フォトクロミズムを示し、図10に示すスペクトル
変化を示した。紫外線の照射によりλ=520nmに最
大吸収を示し、吸収端は630nmであった。クロスニ
コル下における透過スペクトルの変化は、フルギドの吸
収に関係しない630nmから830nmの波長領域に
最大15%程度の透過光の変化が発現した。この変化は
可逆的であり、白色光の照射により初期化することがで
きたが、光λC (780nm)の照射によって変化は起
こらなかった。
Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.) A cell was prepared in the same manner as in Example 4 using this high-molecular liquid crystal. After the pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 30 minutes for uniaxial orientation. The cells are transparent, show good orientation,
When observed with a polarizing microscope, the rotation angle is 45 ° under crossed Nicols
In each case, dark and light states repeatedly appeared. This cell exhibited photochromism and exhibited the spectral change shown in FIG. UV irradiation showed maximum absorption at λ = 520 nm, and the absorption edge was 630 nm. Regarding the change in the transmission spectrum under crossed Nicols, a change in the transmitted light of about 15% at the maximum in the wavelength region from 630 nm to 830 nm, which is not related to the absorption of fulgide, appeared. This change was reversible and could be initialized by irradiation with white light, but no change occurred by irradiation with light λC (780 nm).

【0052】実施例9 高分子液晶として、下記構造式(H)で示されるものを
使用した。この高分子液晶の重量平均分子量は約6,0
00であり、液晶層を示す温度範囲は12.5〜98℃
であった。セルの作製は、先ず、2枚のガラス基板上に
8重量%PVA水溶液をスピンコートして、綿でラビン
グ処理を行い、PVAラビング膜を形成した。次いで片
方のガラス基板上に下記構造式(B)で示されるフルギ
ド化合物を3重量%の濃度で高分子液晶に混合した40
重量%THF溶液を、バーコーターにより塗布した。乾
燥後、10μmの樹脂スペーサーを散布し、もう一方の
ガラス基板を重ねて130℃まで昇温し、圧着した。圧
着後、セルは90℃で30分間アニール処理して一軸配
向させた。得られたセルは、透明であり良好な配向を示
し、偏光顕微鏡で観察するとクロスニコル下で回転角4
5°ごとに暗および明状態が繰り返し出現した。
Example 9 A polymer liquid crystal represented by the following structural formula (H) was used. This polymer liquid crystal has a weight average molecular weight of about 6,0.
00, and the temperature range for displaying the liquid crystal layer is 12.5 to 98 ° C.
Met. First, an 8 wt% PVA aqueous solution was spin-coated on two glass substrates and rubbed with cotton to form a PVA rubbing film. Next, a fulgide compound represented by the following structural formula (B) was mixed with a polymer liquid crystal at a concentration of 3% by weight on one glass substrate.
A weight% THF solution was applied with a bar coater. After drying, a 10 μm resin spacer was sprayed, the other glass substrate was overlaid, the temperature was raised to 130 ° C., and pressure bonding was performed. After the pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 30 minutes for uniaxial orientation. The obtained cell was transparent and showed good orientation. When observed with a polarizing microscope, the cell had a rotation angle of 4 under crossed Nicols.
Dark and light states repeatedly appeared every 5 °.

【化15】 (式中、Meはメチル基を表わす。)このセルは、紫外
線照射によりフォトクロミズムを示した。紫外線(λ=
365nm)の照射により、λ=510nmに最大の吸
収を示し、吸収端は620nmであった。図11は、紫
外線照射前後の吸収を示す。上記のセルを、クロスニコ
ル下で、配向方向を偏光面と45°の角度で設置し、セ
ルに垂直に光を入射した。その場合の紫外線照射前後の
透過スペクトルの変化を調査した(測定温度25℃)。
その結果を図12に示す。フルギドの吸収に関係しない
620nmないし830nmの波長領域に最大10%程
度の透過光の変化が発現した。この変化は可逆的であ
り、白色光の照射により初期化できたが、光λC (78
0nm)の照射によって変化は起こらなかった。
Embedded image (In the formula, Me represents a methyl group.) This cell exhibited photochromism upon irradiation with ultraviolet light. UV (λ =
(365 nm), the maximum absorption was exhibited at λ = 510 nm, and the absorption edge was 620 nm. FIG. 11 shows the absorption before and after ultraviolet irradiation. The above cell was placed under crossed Nicols at an orientation direction of 45 ° with respect to the plane of polarization, and light was perpendicularly incident on the cell. In that case, the change in the transmission spectrum before and after the irradiation of ultraviolet rays was investigated (measuring temperature 25 ° C.).
FIG. 12 shows the result. In the wavelength range of 620 nm to 830 nm, which is not related to the absorption of fulgide, a change in transmitted light of about 10% at the maximum was developed. This change was reversible and could be initialized by irradiation with white light, but the light λ C (78
0 nm) irradiation did not change.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の光変調素子は、光だけを用いて
光変調が可能であり、光演算素子、光メモリー等に応用
可能である。また、本発明の光変調素子をメモリー材料
として使用した場合、非破壊的な読み出し性、繰り返し
耐久性、およびメモリーの熱安定性に優れたものであ
り、この光メモリー材料を使用した本発明の読み出し方
法は、フォントモードの高密度記録が可能であり、しか
も従来から課題であった非破壊的読み出しが実現できる
という優れた効果を生じる。したがって、本発明の光メ
モリー材料および本発明の読み出し方法は、光ディス
ク、光メモリカード等に応用可能な有用なものである。
The light modulation device of the present invention can perform light modulation using only light, and can be applied to an optical operation device, an optical memory, and the like. Further, when the light modulation element of the present invention is used as a memory material, it has excellent non-destructive readability, repetitive durability, and thermal stability of the memory. The reading method has an excellent effect that high-density recording in the font mode is possible and that nondestructive reading, which has been a problem in the past, can be realized. Therefore, the optical memory material of the present invention and the reading method of the present invention are useful and applicable to optical disks, optical memory cards, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の読み出し方法の原理を説明するグラ
フである。
FIG. 1 is a graph illustrating the principle of a reading method according to the present invention.

【図2】 本発明の光変調素子の模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a light modulation device of the present invention.

【図3】 実施例1の光変調素子について、紫外線照射
を行なった場合の照射前後の透過光スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing transmitted light spectra before and after irradiation of the light modulation element of Example 1 when irradiation with ultraviolet light is performed.

【図4】 実施例1の光変調素子について、クロスニコ
ル下で配向方向を偏光面と45°の角度で設置した場合
における紫外線照射前後の透過光スペクトルである。
FIG. 4 is a transmission light spectrum before and after ultraviolet irradiation when the orientation direction is set at an angle of 45 ° with respect to a polarization plane under crossed Nicols for the light modulation element of Example 1.

【図5】 実施例1の光変調素子をクロスニコル下で紫
外線照射を行なった場合の照射前後の透過光の差スペク
トルを示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a difference spectrum of transmitted light before and after irradiation when the light modulation element of Example 1 is irradiated with ultraviolet light under crossed Nicols.

【図6】 実施例2の光変調素子についてパラレルニコ
ル下での記録と消去を交互に行なった場合の透過光の変
化を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in transmitted light when recording and erasing are performed alternately under parallel Nicols for the light modulation element of Example 2.

【図7】 実施例4の光変調素子について、紫外線照射
を行った場合の照射前後の透過光スペクトルを示すグラ
フである。
FIG. 7 is a graph showing transmitted light spectra before and after irradiation of the light modulation element of Example 4 when irradiation with ultraviolet light is performed.

【図8】 光変調素子の光学系の概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of an optical system of a light modulation element.

【図9】 実施例4の光変調素子について、クロスニコ
ル下で配向方向を偏光面と45°の角度で設置した場合
における紫外線照射前後の透過光スペクトルである。
FIG. 9 is a transmission light spectrum before and after ultraviolet irradiation when the orientation direction is set at an angle of 45 ° with respect to the polarization plane under crossed Nicols for the light modulation element of Example 4.

【図10】 実施例8の光変調素子について、紫外線照
射を行った場合の照射前後の透過光スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing transmitted light spectra before and after irradiation of the light modulation element of Example 8 when ultraviolet irradiation is performed.

【図11】 実施例9の光変調素子について、紫外線照
射を行った場合の照射前後の透過光スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 11 is a graph showing transmitted light spectra before and after irradiation of the light modulation element of Example 9 when irradiation with ultraviolet light is performed.

【図12】 実施例9の光変調素子について、クロスニ
コル下で配向方向を偏光面と45°の角度で設置した場
合における紫外線照射前後の透過光スペクトルである。
FIG. 12 is a transmission light spectrum before and after ultraviolet irradiation when the orientation direction is set at an angle of 45 ° with respect to the polarization plane under crossed Nicols for the light modulation element of Example 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…透明基板、2…PVAラビング膜、3…一軸配向さ
せた高分子液晶、4…スペーサー、5…セル、6および
7…偏光板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate, 2 ... PVA rubbing film, 3 ... Uniaxially oriented polymer liquid crystal, 4 ... Spacer, 5 ... Cell, 6 and 7 ... Polarizing plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1333 G02F 1/13 500 - 505 G03C 1/73 503──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1333 G02F 1/13 500-505 G03C 1/73 503

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくともフォトクロミック化合物を一
成分として含有する側鎖型高分子液晶を一軸方向に配向
処理した高分子液晶膜よりなることを特徴とする、フォ
トクロミック化合物が吸収を持たない波長領域の光をフ
ォトクロミック化合物の光異性化に伴い生じた高分子液
晶膜の屈折率異方性の変化を使用して変調する光変調素
子。
1. A light in a wavelength region in which a photochromic compound has no absorption, comprising a polymer liquid crystal film in which a side chain type polymer liquid crystal containing at least a photochromic compound as one component is uniaxially oriented. A light modulation device that modulates the temperature using a change in the refractive index anisotropy of a polymer liquid crystal film caused by photoisomerization of a photochromic compound.
【請求項2】 フォトクロミック化合物を一成分として
含有する側鎖型高分子液晶が、共有結合したフォトクロ
ミック成分を有する側鎖型高分子液晶からなることを特
徴とする請求項1記載の光変調素子。
2. The light modulation device according to claim 1, wherein the side-chain type polymer liquid crystal containing the photochromic compound as one component comprises a side-chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component.
【請求項3】 フォトクロミック化合物を分散した側鎖
型高分子液晶を一軸方向に配向処理した高分子液晶膜よ
りなることを特徴とする、フォトクロミック化合物が吸
収を持たない波長領域の光をフォトクロミック化合物の
光異性化に伴い生じた高分子液晶膜の屈折率異方性の変
化を使用して変調する光変調素子。
3. A photochromic compound comprising a polymer liquid crystal film in which a side-chain type polymer liquid crystal in which a photochromic compound is dispersed is uniaxially oriented, and the light in a wavelength region where the photochromic compound has no absorption is converted into a photochromic compound. A light modulation element that modulates using a change in the refractive index anisotropy of a polymer liquid crystal film caused by photoisomerization.
【請求項4】 少なくともフォトクロミック化合物を一
成分として含有する側鎖型高分子液晶を一軸方向に配向
処理した高分子液晶膜よりなる光変調素子に書き込まれ
たメモリーを、フォトクロミック成分が吸収を持たない
波長領域の光によって、フォトクロミック成分の光異性
化に伴ない生じる高分子液晶媒体の屈折率異方性の変化
として読み出すことを特徴とする光メモリーの読み出し
方法。
4. A memory written in a light modulating element comprising a polymer liquid crystal film in which a side chain type polymer liquid crystal containing at least a photochromic compound as one component is uniaxially oriented, and the photochromic component has no absorption. A method for reading out an optical memory, comprising reading out a change in refractive index anisotropy of a polymer liquid crystal medium caused by photoisomerization of a photochromic component by light in a wavelength region.
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