JP3113898B2 - Method for controlling interaction between substrate and liquid crystal and liquid crystal device - Google Patents
Method for controlling interaction between substrate and liquid crystal and liquid crystal deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を封入する基
板と液晶との相互作用を制御する方法及び液晶デバイス
に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for controlling an interaction between a liquid crystal and a substrate enclosing the liquid crystal, and a liquid crystal device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】２つの基板間に液晶を封入した構造の液
晶デバイスは知られている。この場合、液晶はその基板
面に沿って一方向に配向させることが必要である。この
場合液晶の配向方法を大別すると、異方性を有する基板
界面と液晶分子との間での相互作用を利用してバルクの
配向を規制するものと、液晶全体に外場を印加してバル
クの配向を促す方法が知られている。前者はさらに、物
理的な方法、化学的な方法に分類できる。化学的な方法
のなかには、分子の構造変化を伴う光異性化や化学構造
の変化を伴う光反応を原理としているものも含まれる。
光異性化を駆動原理とする光配向方法としては、アゾベ
ンゼン化合物などのフォトクロミック分子のシス−トラ
ンス光異性化を利用する方法が知られている。これは、
照射する光の波長や偏光状態によって可逆的にバルクの
配向変化を可能とするものである。しかしながら、この
ような光配向方法には特定の波長の偏光した光（主に紫
外光）の使用が不可欠であり、従来の光配向方法の場合
には、光の偏光状態とは無関係に、強度に応じて配向状
態を制御できるものではなかった。2. Description of the Related Art A liquid crystal device having a structure in which liquid crystal is sealed between two substrates is known. In this case, the liquid crystal needs to be oriented in one direction along the substrate surface. In this case, the alignment method of the liquid crystal can be roughly classified into two types: one that regulates the bulk alignment by utilizing the interaction between the liquid crystal molecules and the interface between the anisotropic substrate and one that applies an external field to the entire liquid crystal. Methods for promoting bulk orientation are known. The former can be further classified into physical methods and chemical methods. Some of the chemical methods include those based on photoisomerization accompanied by a change in molecular structure or photoreaction accompanied by a change in chemical structure.
As a photoalignment method using photoisomerization as a driving principle, a method utilizing cis-trans photoisomerization of a photochromic molecule such as an azobenzene compound is known. this is,
According to the present invention, the orientation of the bulk can be reversibly changed depending on the wavelength and the polarization state of the irradiation light. However, the use of polarized light of a specific wavelength (mainly ultraviolet light) is indispensable for such a photo-alignment method, and in the case of the conventional photo-alignment method, the intensity is irrespective of the polarization state of the light. However, it was not possible to control the alignment state according to the above.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶を封入
する基板と液晶との相互作用を制御する方法及び液晶分
子の配向を光の強度に応じて可逆的に変化させることを
可能とした液晶デバイスを提供することをその課題とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention makes it possible to control the interaction between a liquid crystal enclosing substrate and a liquid crystal and to reversibly change the orientation of liquid crystal molecules in accordance with the intensity of light. It is an object to provide a liquid crystal device.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、液晶を封入する基板
と液晶との間の相互作用を制御する方法において、該基
板の液晶と接触する側の表面上にジビニル化合物とアゾ
ベンゼン化合物との結合体の重合体を存在させることを
特徴とする基板と液晶との相互作用を制御する方法が提
供される。さらに、本発明によれば、液晶を封入する基
板と液晶との間の相互作用を制御する方法において、該
基板の液晶と接触する側の表面上にジビニル化合物とア
ゾベンゼン化合物との結合体からなる液晶性化合物の重
合体を存在させることを特徴とする基板と液晶との相互
作用を制御する方法が提供される。さらにまた、本発明
によれば、液晶と接触する側の表面に水平配向膜を有す
る基板Ａと、液晶と接触する側の表面に水平配向膜を有
するか又は有しない基板Ｂとからなる液晶セル内に、充
填材として、ジビニル化合物とアゾベンゼン化合物と液
晶との混合物を封入したものであって、該基板Ｂの液晶
と接触する側の表面上に該ジビニル化合物の重合体を存
在させたことを特徴とする液晶デバイスが提供される。
さらにまた、本発明によれば、液晶と接触する側の表面
に水平配向膜を有する基板Ａと、液晶と接触する側の表
面に水平配向膜を有するか又は有しない基板Ｂとからな
る液晶セル内に、充填材として、ジビニル化合物とアゾ
ベンゼン化合物との結合体と液晶との混合物を封入した
ものであって、該基板Ｂの液晶と接触する側の表面上に
該ジビニル化合物とアゾベンゼン化合物との結合体の重
合体を存在させたことを特徴とする液晶デバイスが提供
される。さらにまた、本発明によれば、液晶と接触する
側の表面に水平配向膜を有する基板Ａと、液晶と接触す
る側の表面に水平配向膜を有するか又は有しない基板Ｂ
とからなる液晶セル内に、充填材として、ジビニル化合
物とアゾベンゼン化合物との結合体からなる液晶性化合
物を封入したものであって、該基板Ｂの液晶と接触する
側の表面上に該液晶性化合物の重合体を存在させたこと
を特徴とする液晶デバイスが提供される。さらにまた、
本発明によれば、前記液晶性化合物が、下記一般式
（１）Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, according to the present invention, a method of controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal enclosing the liquid crystal, the conjugate of divinyl compound on the surface of the side in contact with the liquid crystal of the substrate and azobenzene compound heavy method of controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal, characterized in that Ru is present coalescence is provided. Further, according to the present invention, in a method for controlling the interaction between a liquid crystal-encapsulated substrate and a liquid crystal, the method comprises a combination of a divinyl compound and an azobenzene compound on the surface of the substrate on the side in contact with the liquid crystal. method of controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal, characterized in that Ru in the presence of a polymer of the liquid crystalline compound. Furthermore, according to the present invention, a liquid crystal cell comprising a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal Inside, as a filler, a mixture of a divinyl compound, an azobenzene compound, and a liquid crystal is sealed, and the presence of the polymer of the divinyl compound on the surface of the substrate B on the side in contact with the liquid crystal. A liquid crystal device is provided.
Furthermore, according to the present invention, a liquid crystal cell comprising a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal Inside, a mixture of a liquid crystal and a conjugate of a divinyl compound and an azobenzene compound is filled as a filler, and the divinyl compound and the azobenzene compound are formed on the surface of the substrate B on the side in contact with the liquid crystal. Provided is a liquid crystal device characterized by the presence of a conjugated polymer. Furthermore, according to the present invention, a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal
A liquid crystal cell comprising a combination of a divinyl compound and an azobenzene compound is filled as a filler in a liquid crystal cell comprising: There is provided a liquid crystal device characterized by the presence of a compound polymer. Furthermore,
According to the present invention, the liquid crystalline compound is represented by the following general formula (1)
【化３】 ＣＨ2＝Ｃ(Ｒ1)ＣＯＯ(ＣＨ2)nＮ(Ｒ2)−Ｐｈ− −Ｎ＝Ｎ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＣＨ＝ＣＨ2 （１） （式中、Ｒ1及びＲ2は水素又は炭素数１〜８のアルキル
基を示し、Ｐｈはパラフェニレン基を示し、ｎは１〜２
０の数を示す）で表される化合物であることを特徴とす
る前記基板と液晶との相互作用を制御する方法及び前記
液晶デバイスが提供される。Embedded image CH 2 = C (R 1) COO (CH 2) n N (R 2) -Ph- -N = N-Ph-COO-Ph-CH = CH 2 (1) ( In the formula, R 1 And R 2 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, Ph represents a paraphenylene group, and n represents 1 to 2
A method for controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal, and the liquid crystal device.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】本発明で用いるジビニル化合物
は、分子中に２つのビニル基を含有する化合物であり、
その分子量は、１０００以下、好ましくは４００以下の
低分子化合物である。その分子量の下限値は、通常、２
５０程度である。本発明で用いるジビニル化合物として
は、下記一般式（２）で表されるものが好ましく用いら
れる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The divinyl compound used in the present invention is a compound containing two vinyl groups in a molecule,
It is a low molecular compound having a molecular weight of 1,000 or less, preferably 400 or less. The lower limit of the molecular weight is usually 2
It is about 50. As the divinyl compound used in the present invention, those represented by the following general formula (2) are preferably used.
【化４】 前記式中、Ａは直線状分子骨格部分を示し、Ｒ3〜Ｒ8は
水素又は置換基を示す。Embedded image In the above formula, A represents a linear molecular skeleton portion, and R 3 to R 8 represent hydrogen or a substituent.
【０００６】直線状分子骨格部分Ａには、直線状の２価
脂肪族基及び２価芳香族基が包含される。直線状２価脂
肪族基には、鎖状及び環状の脂肪族基が包含される。鎖
状の２価脂肪族基としては、アルキレン基［−(ＣＨ2)n
−、ｎ：１〜２０の数、好ましくは６〜１２の数を示
す］の他、二重結合（−Ｃ＝Ｃ−）を含有するアルケニ
ル基、三重結合（−Ｃ≡Ｃ−）を含有するアルキニル
基、エステル結合（−ＣＯＯ−）を含有する２価の基、
アゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）を含有する２価の基、アゾメチ
ン結合（−Ｃ＝Ｎ−）を含有する２価の基、エーテル結
合（−Ｏ−）を含有する２価の基等が挙げられる。その
２価脂肪族基の主鎖を形成する原子（炭素原子やヘテロ
原子）の数は、１〜５０、好ましくは１０〜３０であ
る。環状の２価脂肪族基としては、シクロヘキサン環
や、ビシクロオクタン環、窒素原子やイオウ原子を環構
成原子とするヘテロ脂肪族環を含有する２価環状脂肪族
基が挙げられる。この場合、その環構成原子は５〜１
０、好ましくは６〜８程度であり、その環構成原子を含
めた主鎖を構成する原子数は、５〜６０、好ましくは６
〜４０である。[0006] The linear molecular skeleton portion A includes a linear divalent aliphatic group and a divalent aromatic group. The linear divalent aliphatic group includes chain and cyclic aliphatic groups. As the linear divalent aliphatic group, an alkylene group [-(CH 2 ) n
-, N: a number of 1 to 20, preferably 6 to 12]], an alkenyl group containing a double bond (—C ＝ C—), and a triple bond (—C≡C—). An alkynyl group, a divalent group containing an ester bond (—COO—),
A divalent group containing an azo bond (-N = N-), a divalent group containing an azomethine bond (-C = N-), a divalent group containing an ether bond (-O-), and the like. No. The number of atoms (carbon atoms and hetero atoms) forming the main chain of the divalent aliphatic group is 1 to 50, preferably 10 to 30. Examples of the cyclic divalent aliphatic group include a cyclohexane ring, a bicyclooctane ring, and a divalent cyclic aliphatic group containing a heteroaliphatic ring having a nitrogen atom or a sulfur atom as a ring-constituting atom. In this case, the ring constituent atoms are 5 to 1
0, preferably about 6 to 8, and the number of atoms constituting the main chain including the ring constituting atoms is 5 to 60, preferably 6
~ 40.
【０００７】前記２価芳香族基は、芳香環やヘテロ芳香
環を主鎖に含有する２価の基である。このようなものと
しては、ベンゼン環や、フラン環、チオフェン環、ピリ
ジン環等の複素環を含有する２価の基が挙げられる。こ
の場合、複素環の環構成原子数は通常、５〜６である。
２価芳香族基の主鎖を構成する原子数は、その芳香環構
成原子を含めて、５〜３０、好ましくは５〜２０であ
る。The divalent aromatic group is a divalent group containing an aromatic ring or a heteroaromatic ring in the main chain. Examples of such a compound include a divalent group containing a heterocyclic ring such as a benzene ring, a furan ring, a thiophene ring, and a pyridine ring. In this case, the number of atoms constituting the heterocyclic ring is usually 5 to 6.
The number of atoms constituting the main chain of the divalent aromatic group is 5 to 30, preferably 5 to 20, including the atoms constituting the aromatic ring.
【０００８】本発明においては、前記直線状分子骨格部
分Ａは、ハードセグメントとソフトセグメントからなる
ものが好ましい。この場合、ハードセグメントは、分子
中に２〜３個の環と結合基とからなり、ソフトセグメン
トは直鎖状２価脂肪族基からなる。前記ハードセグメン
トにおいて、その環は、芳香環、ヘテロ芳香環、脂肪族
環、ヘテロ脂肪族環であることができる。この場合、芳
香環としてはベンゼン環やトルエン環等を挙げることが
できる。ヘテロ芳香環としては、フラン環、チオフェン
環、ピリジン環等の５員環及び６員環構造の複素環が挙
げられる。脂肪族環としては、シクロヘキサンや、シク
ロオクタン、ビシクロオクタン等の炭素数が６〜１０、
好ましくは６〜８の脂肪族環が挙げられる。ヘテロ脂肪
族環としては、前記ヘテロ芳香環を水素添加したものが
挙げられる。また、前記結合基としては、アルキニル基
（−Ｃ≡Ｃ−）や、アルケニル基（−Ｃ＝Ｃ−）からな
る２価の基や、エステル結合（−ＣＯＯ−）からなる２
価の基、アゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）からなる２価の基、ア
ゾメチン結合（−Ｃ＝Ｎ−）からなる２価の基、エーテ
ル結合（−Ｏ−）からなる２価の基等が挙げられる。前
記ソフトセグメントは、炭素数１〜２０、好ましくは６
〜１２のアルキレン基、好ましくは直鎖状アルキレン基
であることができる。前記ハードセグメントとソフトセ
グメントを含有するジビニル化合物は、通常、液晶性を
有するものであり、本発明においては好ましく使用され
る。[0008] In the present invention, the linear molecular skeleton portion A preferably comprises a hard segment and a soft segment. In this case, the hard segment is composed of two or three rings and a bonding group in the molecule, and the soft segment is composed of a linear divalent aliphatic group. In the hard segment, the ring may be an aromatic ring, a heteroaromatic ring, an aliphatic ring, or a heteroaliphatic ring. In this case, examples of the aromatic ring include a benzene ring and a toluene ring. Examples of the heteroaromatic ring include a 5-membered ring and a 6-membered heterocyclic ring such as a furan ring, a thiophene ring, and a pyridine ring. As the aliphatic ring, cyclohexane, cyclooctane, bicyclooctane and the like having 6 to 10 carbon atoms,
Preferably, there are 6 to 8 aliphatic rings. Examples of the heteroaliphatic ring include hydrogenated heteroaromatic rings. Further, as the bonding group, a divalent group composed of an alkynyl group (—C≡C—) or an alkenyl group (—C ＝ C—), or a divalent group composed of an ester bond (—COO—)
Divalent group consisting of an azo bond (-N = N-), divalent group consisting of an azomethine bond (-C = N-), divalent group consisting of an ether bond (-O-), etc. Is mentioned. The soft segment has 1 to 20 carbon atoms, preferably 6 carbon atoms.
To 12 alkylene groups, preferably linear alkylene groups. The divinyl compound containing a hard segment and a soft segment usually has liquid crystallinity, and is preferably used in the present invention.
【０００９】前記一般式（２）において、Ｒ3〜Ｒ8は水
素又は置換基であるが、この場合の置換基としては、メ
チル、エチル、プロピル等の炭素数１〜８、好ましくは
１〜３のアルキル基や、フェニル基、シアノ基、アシル
オキシ基（ＲＣＯＯ−、Ｒ：炭素数１〜８、好ましくは
１〜３のアルキル基）、アルコキシカルボニル基（ＲＯ
ＣＯ−、Ｒ：炭素数１〜８、好ましくは１〜３のアルキ
ル基）、アミド基（ＲＣＯＮＨ−、Ｒ：炭素数１〜８、
好ましくは１〜３のアルキル基）等が挙げられる。In the above general formula (2), R 3 to R 8 are hydrogen or a substituent. In this case, the substituent may be, for example, methyl, ethyl, propyl or the like having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms. 3, an phenyl group, a cyano group, an acyloxy group (RCOO-, R: an alkyl group having 1 to 8, preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (RO
CO-, R: an alkyl group having 1 to 8, preferably 1 to 3 carbon atoms, an amide group (RCONH-, R: 1 to 8 carbon atoms,
And preferably 1 to 3 alkyl groups).
【００１０】アゾベンゼン化合物としては、２つのベン
ゼン環をアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）で結合した化合物であ
る。本発明では、下記一般式（３）で表されるアゾベン
ゼン化合物が好ましく使用される。The azobenzene compound is a compound in which two benzene rings are linked by an azo group (-N = N-). In the present invention, an azobenzene compound represented by the following general formula (3) is preferably used.
【化５】 前記式中、Ｒ9及びＲ10は水素又は置換基を示す。置換
基Ｒ9としては電子供与基、Ｒ10としては電子吸引基が
好ましい。Ｒ9としては、アミノ基、炭素数が１〜８、
好ましくは１〜３のアルキル基を有する置換アミノ基又
はアルコキシ基等が挙げられる。Ｒ10としては、ハロゲ
ン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シアノ基、ニトロ基、
カルボニル基、カルボキシル基、炭素数１〜８、好まし
くは１〜３の低級アルキル基を有するアシル基、スルホ
ニル基、ジシアノビニル基、トリシアノビニル基等が挙
げられる。Embedded image In the above formula, R 9 and R 10 represent hydrogen or a substituent. The substituent R 9 is preferably an electron donating group, and the substituent R 10 is preferably an electron withdrawing group. As R 9 , an amino group, having 1 to 8 carbon atoms,
Preferable examples include a substituted amino group or an alkoxy group having 1 to 3 alkyl groups. R 10 represents a halogen atom (F, Cl, Br, I), a cyano group, a nitro group,
Examples include a carbonyl group, a carboxyl group, an acyl group having a lower alkyl group having 1 to 8, preferably 1 to 3 carbon atoms, a sulfonyl group, a dicyanovinyl group, a tricyanovinyl group, and the like.
【００１１】本発明においては、前記ジビニル化合物と
アゾベンゼン化合物は、それぞれ単独の化合物として用
いることができる他、ジビニル化合物とアゾベンゼン化
合物とを結合した結合体、即ち、分子中に２つのビニル
基と、アゾベンゼン基を含有する化合物であることがで
きる。本発明で好ましく用いることのできるジビニル化
合物とアゾベンゼン化合物の結合体は、下記一般式
（４）で表すことができる。In the present invention, the divinyl compound and the azobenzene compound can be used alone, respectively. In addition, a conjugate obtained by bonding the divinyl compound and the azobenzene compound, that is, two vinyl groups in the molecule, It can be a compound containing an azobenzene group. A conjugate of a divinyl compound and an azobenzene compound that can be preferably used in the present invention can be represented by the following general formula (4).
【化６】 前記式中、Ｒ3〜Ｒ8は前記と同じ意味を有し、Ａ1及び
Ａ2は前記Ａと同じ意味を有し、Ｐｈはパラフェニレン
基を示す。Embedded image In the above formula, R 3 to R 8 have the same meaning as described above, A 1 and A 2 have the same meaning as A, and Ph represents a paraphenylene group.
【００１２】本発明で用いる液晶としては、液晶デバイ
スに使用されている従来公知の各種のものを用いること
ができる。このような液晶としては、ネマチック液晶を
挙げることができる。本発明において、前記ジビニル化
合物、アゾベンゼン化合物及び液晶の使用割合は、液晶
１モル当り、ジビニル化合物は０．１〜５．０モル、好
ましくは０．２〜１．０モル、及びアゾベンゼン化合物
は０．１〜５．０モル、好ましくは０．２〜１．０モル
の割合である。As the liquid crystal used in the present invention, various types of conventionally known liquid crystals used for liquid crystal devices can be used. Such a liquid crystal includes a nematic liquid crystal. In the present invention, the use ratio of the divinyl compound, the azobenzene compound and the liquid crystal is 0.1 to 5.0 moles, preferably 0.2 to 1.0 mole, and the azobenzene compound is 0 mole per mole of the liquid crystal. 0.1 to 5.0 mol, preferably 0.2 to 1.0 mol.
【００１３】本発明においては、前記ジビニル化合物、
アゾベンゼン化合物及び液晶は、それぞれ単一化合物と
して使用し得る他、その３成分のうちの２つを相互に結
合させた結合体として使用することができる。本発明
は、ジビニル化合物とアゾベンゼン化合物とを結合させ
て形成した液晶性化合物を、ジビニル化合物とアゾベン
ゼン化合物と液晶からなる混合物の代りとして好ましく
使用することができる。本発明においては、前記ジビニ
ル化合物とアゾベンゼン化合物と液晶の機能を１つの化
合物に発現させた化合物として、下記一般式（１）で表
される液晶性化合物を示すことができる。In the present invention, the above-mentioned divinyl compound,
The azobenzene compound and the liquid crystal can be used as a single compound, respectively, or can be used as a conjugate in which two of the three components are mutually bonded. In the present invention, a liquid crystalline compound formed by bonding a divinyl compound and an azobenzene compound can be preferably used as a substitute for a mixture comprising a divinyl compound, an azobenzene compound and a liquid crystal. In the present invention, a liquid crystal compound represented by the following general formula (1) can be shown as a compound in which the functions of the divinyl compound, the azobenzene compound, and the liquid crystal are expressed in one compound.
【化７】 ＣＨ2＝Ｃ(Ｒ1)ＣＯＯ(ＣＨ2)nＮ(Ｒ2)−Ｐｈ− −Ｎ＝Ｎ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＣＨ＝ＣＨ2 （１） 前記式中、Ｒ1及びＲ2は水素又は炭素数１〜８のアルキ
ル基を示し、Ｐｈはパラフェニレン基を示す。Embedded image CH 2 ＣC (R 1 ) COO (CH 2 ) n N (R 2 ) -Ph-N = N-Ph-COO-Ph-CH = CH 2 (1) In the above formula, R 1 And R 2 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and Ph represents a paraphenylene group.
【００１４】本発明による液晶を封入する基板と液晶と
の間の相互作用を制御する方法は、その基板上に、ジビ
ニル化合物等のビニル基を２個有する光重合性化合物の
重合体を存在させて、基板と液晶との間の相互作用を遮
断させることをその制御条件とするものである。本発明
の方法は、基板と液晶との間の相互作用を抑制する方法
として、広く適用することができる。なお、前記光重合
性化合物の重合は、これを２つの基板の間に液晶ととも
に封入後、その基板の一方から、光を照射することによ
って実施される。これにより、その光重合性化合物はそ
の光を照射する側の基板内表面上で重合し、重合体が形
成される。According to the present invention, there is provided a method for controlling an interaction between a liquid crystal-encapsulating substrate and a liquid crystal, by allowing a polymer of a photopolymerizable compound having two vinyl groups such as a divinyl compound to be present on the substrate. The control condition is to block the interaction between the substrate and the liquid crystal. The method of the present invention can be widely applied as a method for suppressing the interaction between the substrate and the liquid crystal. The polymerization of the photopolymerizable compound is carried out by enclosing the photopolymerizable compound between two substrates together with a liquid crystal and irradiating light from one of the substrates. As a result, the photopolymerizable compound polymerizes on the inner surface of the substrate on the side irradiated with the light to form a polymer.
【００１５】本発明の液晶デバイスは、本発明による基
板と液晶との相互作用を制御する方法を応用した装置で
ある。このものを製造するには、２つの基板からなる液
晶セル内に、充填材として、（ｉ）前記したジビニル化
合物、アゾベンゼン化合物及び液晶の混合物、（ii）ジ
ビニル化合物とアゾベンゼン化合物との結合体と液晶と
の混合物又は（iii)ジビニル化合物とアゾベンゼン化合
物とを結合させた結合体からなる液晶性化合物を封入す
る。この場合、基板としては、透明性の材料、例えば、
ガラスやプラスチックが用いられる。２つの基板のう
ち、その１つの基板Ａとしては、その液晶と接触する側
の表面に水平方向に配向させた配向膜を有する基板を用
いる。他方の基板Ｂとしては、その液晶と接触する側の
表面に水平方向に配向させ配向膜を有するか又は有しな
い基板を用いる。基板間のギャップ（セルギャップ）
は、１μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１０〜５００μｍであ
る。このセルギャップが前記範囲よりも大きくなると、
配向性の乱れやスイッチング速度の極端な低下を生じる
ことがある。一方、前記範囲よりも小さくなるとスイッ
チ挙動が困難になる。The liquid crystal device of the present invention is an apparatus to which the method for controlling the interaction between a substrate and a liquid crystal according to the present invention is applied. In order to manufacture this compound, (i) a mixture of the above-mentioned divinyl compound, azobenzene compound and liquid crystal, and (ii) a conjugate of a divinyl compound and an azobenzene compound as a filler in a liquid crystal cell comprising two substrates. A liquid crystal compound composed of a mixture with liquid crystal or (iii) a conjugate obtained by bonding a divinyl compound and an azobenzene compound is sealed. In this case, as the substrate, a transparent material, for example,
Glass or plastic is used. Among the two substrates, as one substrate A, a substrate having an alignment film that is horizontally aligned on the surface in contact with the liquid crystal is used. As the other substrate B, a substrate which is horizontally oriented on the surface in contact with the liquid crystal and has or does not have an alignment film is used. Gap between substrates (cell gap)
Is 1 μm to 1 mm, preferably 10 to 500 μm. When this cell gap becomes larger than the above range,
The orientation may be disturbed or the switching speed may be extremely reduced. On the other hand, if it is smaller than the above range, the switch behavior becomes difficult.
【００１６】次に、前記充填材を封入した２つの基板
Ａ、Ｂからなる液晶セルに対し、その基板Ｂ側から光を
照射してその基板Ｂ側の内表面上にビニル基を２個有す
る光重合性化合物をそのビニル基を介して重合させて重
合体を形成させる。この場合の平均重合度は、２〜１０
００、好ましくは５〜１００である。その重合体の重合
度が前記範囲より小さいと、基板と液晶との相互作用を
制御することが困難になる等の問題があり、一方、前記
範囲より大きいと、その重合体の基板表面上での選択的
生成が困難になる等の問題がある。Next, the liquid crystal cell comprising the two substrates A and B in which the filler is sealed is irradiated with light from the substrate B side to have two vinyl groups on the inner surface of the substrate B side. The photopolymerizable compound is polymerized via the vinyl group to form a polymer. The average degree of polymerization in this case is 2 to 10
00, preferably 5 to 100. When the degree of polymerization of the polymer is smaller than the above range, there is a problem that it is difficult to control the interaction between the substrate and the liquid crystal.On the other hand, when the degree of polymerization is larger than the above range, on the substrate surface of the polymer. There is a problem that it is difficult to selectively generate the data.
【００１７】前記重合体を生成させる照射光は、ビニル
基の光重合を進行させるためのものである。この場合、
光としては、波長２００〜６００ｎｍ、好ましくは３０
０〜５５０ｎｍの光、例えば、アルゴンレーザーからの
光（波長４８８ｎｍ）や、超高圧水銀ランプからの光
（波長４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ）、ヘリウ
ムカドミウムレーザーからの光（波長４４２ｎｍ、３２
５ｎｍ）等が挙げられる。液晶セルに照射する際の照射
強度は、光重合性化合物の重合を基板Ｂの界面近傍のみ
に限定する強度である。この目的は、基板Ｂに対して、
例えば、アルゴンレーザーからの光を、強度５６．３ｍ
Ｗ（２．２６ｍＷ／ｃｍ2）で１０分間程度照射するこ
とにより達成される。The irradiation light for producing the polymer is for promoting photopolymerization of a vinyl group. in this case,
As light, a wavelength of 200 to 600 nm, preferably 30
Light of 0 to 550 nm, for example, light from an argon laser (wavelength 488 nm), light from an ultra-high pressure mercury lamp (wavelength 436 nm, 405 nm, 365 nm), light from a helium cadmium laser (wavelength 442 nm, 32)
5 nm). The irradiation intensity when irradiating the liquid crystal cell is an intensity that limits the polymerization of the photopolymerizable compound only to the vicinity of the interface of the substrate B. For this purpose, for the substrate B,
For example, light from an argon laser is emitted at an intensity of 56.3 m.
It is achieved by irradiating with W (2.26 mW / cm 2 ) for about 10 minutes.
【００１８】本発明の液晶デバイスは、その基板Ｂの内
表面上に、２つのビニル基を有する光重合性化合物がそ
のビニル基を介して重合した重合体（以下、単に重合体
とも言う）が存在することを特徴とする。このような液
晶デバイスは、その基板Ｂの内表面上に重合体が存在
し、液晶と基板Ｂとはその重合体を介して相互作用する
ため、基板Ｂと液晶との相互作用は抑制されたものとな
る。従って、本発明の液晶デバイスに光を照射し、アゾ
ベンゼン化合物の光異性化特性を応用して液晶を光配向
させる場合、その照射光の強度に応じて液晶の配向状態
を可逆的に変化させるこどができる。本発明の液晶デバ
イスは、任意の偏光状態の光に対して、その強度に応じ
て光スイッチング動作を示すため、自然光の照射によっ
ても駆動させることができる。従って、光シャッターや
光バルブとして使用し得る他、光センサーとしての活用
が期待できる。また、発明の液晶デバイスは、その他、
液晶と基板Ｂとの界面との相互作用を任意に制御するこ
とが可能となるために、光だけでなく、電界に対する応
答性も制御可能となり、高速かつ低電圧で液晶ディスプ
レイなどのデバイスを駆動することを可能とする。In the liquid crystal device of the present invention, a polymer obtained by polymerizing a photopolymerizable compound having two vinyl groups via the vinyl group on the inner surface of the substrate B (hereinafter, also simply referred to as a polymer) is formed. It is characterized by being present. In such a liquid crystal device, a polymer exists on the inner surface of the substrate B, and the liquid crystal and the substrate B interact with each other through the polymer, so that the interaction between the substrate B and the liquid crystal is suppressed. It will be. Therefore, when the liquid crystal device of the present invention is irradiated with light and the liquid crystal is photoaligned by applying the photoisomerization characteristics of the azobenzene compound, the alignment state of the liquid crystal can be reversibly changed according to the intensity of the irradiation light. I can do it. Since the liquid crystal device of the present invention performs an optical switching operation with respect to light in an arbitrary polarization state in accordance with the intensity, the liquid crystal device can be driven by irradiation with natural light. Therefore, in addition to being usable as an optical shutter or an optical valve, utilization as an optical sensor can be expected. In addition, the liquid crystal device of the invention further includes:
Since the interaction between the liquid crystal and the interface of the substrate B can be arbitrarily controlled, not only light but also the response to an electric field can be controlled, and a device such as a liquid crystal display can be driven at a high speed and at a low voltage. It is possible to do.
【００１９】[0019]
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。なお、以下の実施例においては、下記式（５）で
示されるジビニル化合物とアゾベンゼン化合物とを結合
させた液晶性化合物Ａ（液晶Ａ）を用いた。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the following examples, a liquid crystalline compound A (liquid crystal A) in which a divinyl compound represented by the following formula (5) and an azobenzene compound were bonded was used.
【化８】 ＣＨ2＝Ｃ(ＣＨ3)ＣＯＯ(ＣＨ2)6−Ｎ(ＣＨ3)Ｐｈ− −Ｎ＝Ｎ−Ｐｈ−ＣＯＯＰｈＣＨ＝ＣＨ2 （５） （式中、Ｐｈはパラフェニレン基を示す） この液晶Ａは、光による重合性能と異性化性能を合わせ
持ったものであり、降温過程では６４℃に於いて等方相
からネマティック相に転移し、４２℃にてネマティック
相から結晶相に転移する。逆に、昇温過程では液晶性は
示さず、８５℃にて結晶相から等方相へと転移をするモ
ノトロピック液晶である。Embedded image CH 2 ＣC (CH 3 ) COO (CH 2 ) 6 —N (CH 3 ) Ph——N = N—Ph—COOPhCHＣＨCH 2 (5) (where Ph is a paraphenylene group) This liquid crystal A has both the polymerization performance by light and the isomerization performance. During the cooling process, the liquid crystal A changes from an isotropic phase to a nematic phase at 64 ° C., and changes from a nematic phase to a crystalline phase at 42 ° C. Transfer to Conversely, it is a monotropic liquid crystal that does not exhibit liquid crystallinity in the process of raising the temperature and that changes from a crystalline phase to an isotropic phase at 85 ° C.
【００２０】実施例１ 液晶セルとしては、あらかじめ２つの基板［Ｉ］及び
［II］の内表面に水平配向膜を形成したものを用いた。
この場合、２つの基板間のギャップは２０μｍである。
また、基板としては厚さ１ｍｍのガラス板を用い、その
水平配向膜としては、厚さ０．１μｍのポリイミド膜か
らなるものを用いた。前記液晶セルに前記液晶Ａを封入
した。液晶Ａがネマチック相を形成している温度に於い
てこの液晶セルに光を照射した結果、ジビニル基の光重
合が進行することが確認された。ジビニル基の光重合が
進行する領域を、光の入射側の基板界面近傍のみに限定
するために、アルゴンレーザーからの光（波長４８８ｎ
ｍ）を強度５６．３ｍＷ（２．２６ｍＷ／ｃｍ2）で１
０分間照射した。このようにして得られた試料の偏光顕
微鏡観察写真を見ると、光が入射し、界面で重合の進ん
だ部分と元のままの部分が円形の輪郭により区別でき
る。この場合、写真中心部の円形の部分に光照射が施さ
れている。このように偏光顕微鏡ではわずかな複屈折性
の違いにより輪郭が見えているが、通常の肉眼による目
視ではなかなか識別できない。ジビニル基の光重合の偏
光依存性を明らかにするために、入射偏光面０、４５、
９５度の３通りに設定し、比較したが、それらの間に違
いは見られず、重合のための光としては偏光でも非偏光
でもともに利用可能であることが分かった。そして、こ
の液晶セルをクロスニコルとなるように角度を調節した
偏光子、検光子に挾んで、光を基板［Ｉ］側から照射し
たところ、重合体が存在する光照射部だけはっきりと黒
くなり、光スイッチング動作が示された。この現象は、
液晶Ａの分子の配向が水平配向から垂直配向に変化した
結果である。また、光重合を進行させる際の温度を上
げ、液晶が等方相の状態においても同様の実験を行った
が、全く同じ結果が得られ、重合膜が存在する光照射部
だけがはっきりと黒くなる光スイッチング動作が観察さ
れた。表１に実時間に対する透過光強度を示す。試料に
照射する光の強度を強い状態から弱い状態に変化させる
と、低透過率状態から高透過率状態へスイッチすること
が分かる。なお、照射時間が短かすぎると光重合反応が
進行しないため、目的の機能は発現しないが、逆に、表
１にも示されているように、照射時間が長すぎると光重
合反応が表面近傍だけではなくバルクまで進行してしま
い、液晶分子の運動性が低下する結果につながる（表１
中の液晶デバイスＩとIIに関する実験結果を参照）。し
たがって、分子の再配向が阻害されるため、光スイッチ
ングにはより強い光が必要となり、また、応答速度も遅
くなる。表１に示した光照射条件では液晶デバイスIII
で用いた光照射条件が最適条件であり、その応答速度は
３秒程度である。Example 1 A liquid crystal cell having a horizontal alignment film formed on the inner surfaces of two substrates [I] and [II] in advance was used.
In this case, the gap between the two substrates is 20 μm.
In addition, a glass plate having a thickness of 1 mm was used as a substrate, and a horizontal alignment film made of a polyimide film having a thickness of 0.1 μm was used. The liquid crystal A was sealed in the liquid crystal cell. When the liquid crystal cell was irradiated with light at a temperature at which the liquid crystal A formed a nematic phase, it was confirmed that photopolymerization of divinyl groups progressed. In order to limit the region where the photopolymerization of the divinyl group proceeds to only near the substrate interface on the light incident side, light from an argon laser (wavelength 488 n
m) at an intensity of 56.3 mW (2.26 mW / cm 2 ).
Irradiated for 0 minutes. Looking at the polarizing microscope observation photograph of the sample obtained in this way, light is incident, and a portion where polymerization has progressed at the interface and a portion where the polymerization has occurred can be distinguished by a circular contour. In this case, the circular portion at the center of the photograph is irradiated with light. As described above, although the outline is visible due to a slight difference in birefringence with a polarizing microscope, it is difficult to identify the outline with ordinary naked eyes. To clarify the polarization dependence of photopolymerization of divinyl groups, the incident polarization planes 0, 45,
When set at 95 degrees and compared, no difference was found between them, and it was found that both polarized and non-polarized light could be used as light for polymerization. When the liquid crystal cell was sandwiched between a polarizer and an analyzer whose angle was adjusted so as to form cross Nicols and light was irradiated from the substrate [I] side, only the light-irradiated portion where the polymer was present became clearly black. The optical switching operation was shown. This phenomenon is
This is the result of the change in the orientation of the molecules of the liquid crystal A from the horizontal orientation to the vertical orientation. In addition, the same experiment was performed when the temperature at which the photopolymerization was advanced was raised and the liquid crystal was in an isotropic phase, but exactly the same result was obtained, and only the light irradiated portion where the polymer film was present was clearly blackened. An optical switching operation was observed. Table 1 shows the transmitted light intensity with respect to real time. It can be seen that when the intensity of light applied to the sample is changed from a strong state to a weak state, the state is switched from a low transmittance state to a high transmittance state. In addition, if the irradiation time is too short, the photopolymerization reaction does not proceed, so that the intended function is not exhibited. Conversely, as shown in Table 1, if the irradiation time is too long, the photopolymerization reaction is not performed on the surface. It progresses not only to the vicinity but also to the bulk, which results in a decrease in the mobility of the liquid crystal molecules (Table 1).
(See experimental results for liquid crystal devices I and II in the figure.) Therefore, since the reorientation of the molecule is hindered, stronger light is required for the optical switching, and the response speed also becomes slow. Under the light irradiation conditions shown in Table 1, the liquid crystal device III
The light irradiation conditions used in (1) are the optimum conditions, and the response speed is about 3 seconds.
【００２１】[0021]
【表１】 [Table 1]
【００２２】なお、表１に示した各液晶デバイスのスイ
ッチング動作に必要な照射光の強度は、液晶デバイス
Ｉ、II及びIIIに対して、それぞれ、５．６ｍＷ、５．
７ｍＷ、３．５ｍＷである。The intensity of irradiation light required for the switching operation of each liquid crystal device shown in Table 1 is 5.6 mW, 5 .5 for liquid crystal devices I, II and III, respectively.
7 mW, 3.5 mW.
【００２３】実施例２ 液晶セル基板[Ｉ]、[II]に形成した各配向膜の配向方向
角度が９０度である液晶セルを用いた以外は同様にして
液晶デバイスを作製した。この場合、液晶Ａを基板
［Ｉ］上で重合させるための光照射は、アルゴンレーザ
ーからの光を用い、強度５７．０ｍＷ（２．２９ｍＷ／
ｃｍ2）及び照射時間１０分の条件で行った。このよう
にして得られた試料の偏光光顕微鏡観察写真を見ると、
実施例１の場合と同様に、界面で重合の進んだ部分と元
のままの部分が円形の輪郭により区別できる。また、ク
ロスニコル条件のもと、基板［II］側から光を照射し、
この液晶セルの偏光顕微鏡観察を行ったところ、重合用
の光の当たってない部分は配向膜の影響により、９０°
のツイスト状態に配列していることがわかった。また、
光が当たった部分は基板［Ｉ］側の界面が重合によって
改質され、水平配向膜の配向効果が遮断ないし抑制され
た結果、９０°のツイストがほどけ、基板[II]側のラビ
ング方向に沿って分子が水平配向していることが分かっ
た。この液晶デバイスに於いても、実施例１と同様に、
光の強度に応じて光スイッチング動作を示すことが確認
された。この場合の光スイッチング性能に関しては実施
例１と２の間に差異はなかった。Example 2 A liquid crystal device was manufactured in the same manner except that a liquid crystal cell in which the alignment direction angle of each alignment film formed on the liquid crystal cell substrates [I] and [II] was 90 degrees was used. In this case, the light irradiation for polymerizing the liquid crystal A on the substrate [I] uses light from an argon laser and has an intensity of 57.0 mW (2.29 mW /
cm 2 ) and an irradiation time of 10 minutes. Looking at the polarized light microscope observation photograph of the sample thus obtained,
As in the case of Example 1, a portion where polymerization has progressed at the interface and a portion that has not changed can be distinguished by a circular outline. In addition, under crossed Nicols conditions, light is irradiated from the substrate [II] side,
When the liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope, the portion where the light for polymerization was not exposed was 90 ° due to the influence of the alignment film.
It was found that they were arranged in a twisted state. Also,
In the part irradiated with light, the interface on the substrate [I] side is modified by polymerization, and the orientation effect of the horizontal alignment film is blocked or suppressed. As a result, the twist of 90 ° is released, and the rubbing direction on the substrate [II] side is reduced. It was found that the molecules were horizontally oriented along. Also in this liquid crystal device, similar to the first embodiment,
It was confirmed that the optical switching operation was performed according to the light intensity. Regarding the optical switching performance in this case, there was no difference between Examples 1 and 2.
【００２４】実施例３ ２つの基板[Ｉ]、[II]のうち、基板［Ｉ］としてその内
面に水平配向膜を有するものを用い、基板[II]として配
向膜を有しないものを用いた以外は実施例１と同様にし
て液晶デバイスを作製した。この場合、重合用の光照射
は、アルゴンレーザーからの光を用い、照射強度５６．
０ｍＷ（２．２５ｍＷ／ｃｍ2）及び照射時間１０分の
条件で行った。このようにして得られた試料のネマティ
ック相における初期配向状態は両面に水平配向膜を施し
たもの（実施例１、２）に比較して配向状態は悪く、小
さな欠陥が見られた。光重合を進行させるための光の入
射方向には基板[Ｉ]側からの場合と基板[II]側からの場
合の２通りがあるが、この場合、両者の間には異なる結
果が得られた。即ち、基板[Ｉ］の水平配向膜側からア
ルゴンレーザーを照射させた場合、得られる液晶デバイ
スの偏光顕微鏡観察写真を見ると、完全に液晶配向が乱
れたことを示すシュリーレン組織（帯状のパターン）が
観察された。逆に、配向膜の無い基板[II]側から重合用
のアルゴンレーザーを照射させた場合、得られる液晶デ
バイスは、初期の配向状態に見られた欠陥は消失し、配
向度が向上した。上記の実験結果は、光重合によって入
射側の基板界面が選択的に改質されていると言うことを
直接的に証明する実験結果であると言える。また、この
液晶デバイスに於いても、実施例１、２と同様に、光の
強度に応じて光スイッチング動作は確認されたが、基板
[Ｉ］側からの照射条件で得られた試料では光スイッチ
ング動作中もシュリーレン組織は消えることなく観察さ
れ、この条件はデバイス作製条件としては望ましくない
ことが分かった。一方、基板[II]側からの照射条件で得
られた試料では光スイッチ動作を示す光の強度閾値が実
施例１、２のものに比べてより低くなり、弱い光に対し
ても光スイッチングが可能となることが判明した。Example 3 Of the two substrates [I] and [II], a substrate [I] having a horizontal alignment film on its inner surface was used, and a substrate [II] having no alignment film was used. A liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above. In this case, the light irradiation for polymerization uses light from an argon laser, and the irradiation intensity is 56.
The test was performed under the conditions of 0 mW (2.25 mW / cm 2 ) and an irradiation time of 10 minutes. The initial alignment state in the nematic phase of the sample thus obtained was poor in alignment state and small defects were observed as compared with those in which the horizontal alignment films were provided on both surfaces (Examples 1 and 2). There are two types of light incident directions for promoting photopolymerization: from the substrate [I] side and from the substrate [II] side. In this case, different results are obtained between the two. Was. That is, when an argon laser is irradiated from the side of the horizontal alignment film of the substrate [I], a schlieren structure (band-like pattern) showing that the liquid crystal alignment is completely disturbed is shown in a polarizing microscope observation photograph of the obtained liquid crystal device. Was observed. Conversely, when an argon laser for polymerization was irradiated from the side of the substrate [II] having no alignment film, the resulting liquid crystal device lost the defects observed in the initial alignment state and improved the degree of alignment. The above experimental results can be said to be experimental results directly proving that the substrate interface on the incident side is selectively modified by photopolymerization. Also, in this liquid crystal device, the light switching operation was confirmed in accordance with the light intensity, as in Examples 1 and 2.
In the sample obtained under the irradiation conditions from the [I] side, the schlieren structure was observed without disappearing even during the optical switching operation, which proved that this condition was not desirable as a device fabrication condition. On the other hand, in the sample obtained under the irradiation condition from the substrate [II] side, the light intensity threshold value indicating the optical switch operation is lower than those in Examples 1 and 2, and the optical switching is performed even for weak light. It turned out to be possible.
【００２５】実施例４ 実施例１、２、３とほぼ同一の条件で、光重合を起こさ
せるための光の波長を紫外光に変化させて液晶デバイス
を作製した。即ち、液晶セルに対する重合用の照射を超
高圧水銀灯による紫外線を用い、光強度１２６ｍＷ／ｃ
ｍ2、照射時間１０分の条件で行ったところ、実施例
１、２、３と同様の結果が得られた。Example 4 A liquid crystal device was fabricated under substantially the same conditions as in Examples 1, 2, and 3 except that the wavelength of light for causing photopolymerization was changed to ultraviolet light. That is, irradiation of the liquid crystal cell for polymerization was performed using ultraviolet light from an ultra-high pressure mercury lamp, and the light intensity was 126 mW / c.
When the irradiation was performed under the conditions of m 2 and irradiation time of 10 minutes, the same results as in Examples 1, 2, and 3 were obtained.
【００２６】実施例５ 界面での光重合による表面改質が、液晶と基板界面との
相互作用を任意に制御し、その結果、液晶素子の電界に
対する応答性も制御しうるということを実証するために
以下の実験を行った。２つの基板[Ｉ]、[II]からなる水
平配向したネマチック液晶セルに対し、配向方向に垂直
で、かつ、ある閾値以上の電界を印加すると、液晶の配
向状態が水平配向から垂直配向に変化することが一般に
知られている（フレデリクス転移）。この時に見られる
電界閾値は液晶バルクの性質だけでなく、基板界面にお
ける液晶と基板界面との相互作用にも左右されるため、
これをコントロールできれば、電界閾値の低減や応答速
度の向上が期待できる。そこで、透明電極を有する基板
に水平配向処理を施した２つの基板からなるセルに液晶
を封入し、アルゴンレーザーからの光（波長４８８ｎ
ｍ）を強度５５．８ｍＷ（２．２４ｍＷ／ｃｍ2）の条
件で５分間照射した。このようにして得られた試料に対
し、透明電極間に直流電界（または１ｋＨｚ程度の交流
電界）を印加すると、光重合の起こっていない領域では
フレデリクス転移の電界閾値が６Ｖ程度であったのに対
し、光重合の施された領域では目的の通り電界閾値が３
Ｖ程度にまで低減されることが確認された。Example 5 Demonstrates that surface modification by photopolymerization at the interface can arbitrarily control the interaction between the liquid crystal and the substrate interface, and consequently also control the response of the liquid crystal element to an electric field. The following experiment was performed for this purpose. When an electric field perpendicular to the alignment direction and above a certain threshold is applied to a horizontally aligned nematic liquid crystal cell composed of two substrates [I] and [II], the alignment state of the liquid crystal changes from horizontal alignment to vertical alignment. It is generally known that this occurs (Fredericks transition). The electric field threshold observed at this time depends not only on the properties of the liquid crystal bulk but also on the interaction between the liquid crystal and the substrate interface at the substrate interface.
If this can be controlled, reduction of the electric field threshold and improvement of the response speed can be expected. Therefore, a liquid crystal is sealed in a cell composed of two substrates obtained by subjecting a substrate having a transparent electrode to horizontal alignment processing, and light from an argon laser (wavelength: 488 nm).
m) was irradiated for 5 minutes under the condition of an intensity of 55.8 mW (2.24 mW / cm 2 ). When a DC electric field (or an AC electric field of about 1 kHz) was applied between the transparent electrodes to the sample thus obtained, the electric field threshold of the Freedericks transition was about 6 V in a region where photopolymerization did not occur. On the other hand, in the photopolymerized region, the electric field threshold was 3 as intended.
It was confirmed that it was reduced to about V.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明の液晶を封入した基板と液晶との
間の相互作用を制御する方法は、基板内表面上に分子中
にビニル基を２個有する光重合性化合物の重合体を存在
させることを特徴とするものであり、基板間に液晶を封
入した構造の各種の液晶装置に対して適用することがで
きる。本発明の液晶デバイスは、アゾベンゼン化合物の
光特異性を用いて液晶分子を光配向させる構造の液晶デ
バイスにおいて、液晶セルを構成する基板のうちの一方
の内表面上に光重合性化合物の重合体を存在させたもの
であり、このような液晶デバイスによれば、液晶分子の
配向を光の強度に応じて可逆的に変化させることができ
る。本発明の液晶デバイスは、これに入射させる光の強
度に応じてスイッチング動作を示すため、自然光（太陽
光）の照射によっても駆動させることができることか
ら、光シャッター、光バルブ、光センサー等として応用
することができる。さらに、本発明の液晶デバイスの場
合、液晶と基板界面との相互作用を任意に制御すること
が可能となるために、光だけでなく、電界に対する応答
性も制御可能となり、高速かつ低電圧で液晶ディスプレ
イなどのデバイスを駆動することを可能とするものであ
る。The method for controlling the interaction between a liquid crystal-enclosed substrate and a liquid crystal according to the present invention comprises the step of forming a polymer of a photopolymerizable compound having two vinyl groups in a molecule on the inner surface of the substrate. The present invention is applicable to various types of liquid crystal devices having a structure in which liquid crystal is sealed between substrates. The liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device having a structure in which liquid crystal molecules are optically aligned by using the photospecificity of an azobenzene compound, wherein a polymer of a photopolymerizable compound is formed on one inner surface of a substrate constituting a liquid crystal cell. According to such a liquid crystal device, the orientation of liquid crystal molecules can be reversibly changed according to the intensity of light. Since the liquid crystal device of the present invention performs a switching operation in accordance with the intensity of light incident on the liquid crystal device, it can be driven even by irradiation of natural light (sunlight). can do. Furthermore, in the case of the liquid crystal device of the present invention, the interaction between the liquid crystal and the substrate interface can be arbitrarily controlled, so that not only light but also the response to an electric field can be controlled, so that high-speed and low-voltage operation can be performed. This enables a device such as a liquid crystal display to be driven.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西門 産盛 茨城県つくば市稲荷前22−４−Ａ−202 (72)発明者 加藤 政雄 千葉県野田市山崎2641 東京理科大学基 礎工学部内 審査官 吉野 公夫 (56)参考文献 特開 平10−254142（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−227678（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−223921（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−223920（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55329（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Nishimon, Sanmori 22-4-A-202, Inari-mae, Tsukuba-shi, Ibaraki (72) Inventor Masao Kato, Examiner, Fundamental Engineering Faculty of Engineering Science, Tokyo University of Science, 2641 Yamazaki, Noda-shi, Chiba Kimio Yoshino (56) References JP-A-10-254142 (JP, A) JP-A-9-227678 (JP, A) JP-A-2-223921 (JP, A) JP-A-2-223920 (JP, A) JP-A-2-55329 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337
Claims (7)
作用を制御する方法において、該基板の液晶と接触する
側の表面上にジビニル化合物とアゾベンゼン化合物との
結合体の重合体を存在させることを特徴とする基板と液
晶との相互作用を制御する方法。1. A method for controlling an interaction between a liquid crystal and a substrate enclosing a liquid crystal, wherein a polymer of a conjugate of a divinyl compound and an azobenzene compound is present on the surface of the substrate on the side in contact with the liquid crystal. method of controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal, characterized in that Ru is.
作用を制御する方法において、該基板の液晶と接触する
側の表面上にジビニル化合物とアゾベンゼン化合物との
結合体からなる液晶性化合物の重合体を存在させること
を特徴とする基板と液晶との相互作用を制御する方法。2. A method for controlling the interaction between a liquid crystal and a substrate enclosing the liquid crystal, the method comprising controlling the interaction between the liquid crystal and a liquid crystal compound comprising a combination of a divinyl compound and an azobenzene compound on the surface of the substrate on the side in contact with the liquid crystal. method of controlling the interaction between the substrate and the liquid crystal, characterized in that the Ru in the presence of polymer.
基を示し、Ｐｈはパラフェニレン基を示し、ｎは１〜２
０の数を示す）で表される化合物であることを特徴とす
る請求項２の方法。3. The liquid crystalline compound represented by the following general formula (1): CH 2 ＣC (R 1 ) COO (CH 2 ) n N (R 2 ) -Ph-N = N-Ph- COO-Ph-CH = CH 2 (1) (wherein, R 1 and R 2 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, Ph represents a paraphenylene group, and n represents 1 to 2)
3. The method according to claim 2 , wherein the compound is represented by the following formula:
有する基板Ａと、液晶と接触する側の表面に水平配向膜
を有するか又は有しない基板Ｂとからなる液晶セル内
に、充填材として、ジビニル化合物とアゾベンゼン化合
物と液晶との混合物を封入したものであって、該基板Ｂ
の液晶と接触する側の表面上に該ジビニル化合物の重合
体を存在させたことを特徴とする液晶デバイス。4. A liquid crystal cell comprising a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal is filled. As a material, a mixture of a divinyl compound, an azobenzene compound and a liquid crystal is sealed, and the substrate B
A liquid crystal device characterized in that the polymer of the divinyl compound is present on the surface of the liquid crystal in contact with the liquid crystal.
有する基板Ａと、液晶と接触する側の表面に水平配向膜
を有するか又は有しない基板Ｂとからなる液晶セル内
に、充填材として、ジビニル化合物とアゾベンゼン化合
物との結合体と液晶との混合物を封入したものであっ
て、該基板Ｂの液晶と接触する側の表面上に該ジビニル
化合物とアゾベンゼン化合物との結合体の重合体を存在
させたことを特徴とする液晶デバイス。5. A liquid crystal cell comprising a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal is filled. As a material, a mixture of a liquid crystal and a conjugate of a divinyl compound and an azobenzene compound is encapsulated, and the weight of the conjugate of the divinyl compound and the azobenzene compound is formed on the surface of the substrate B on the side in contact with the liquid crystal. A liquid crystal device characterized by the presence of coalescence.
有する基板Ａと、液晶と接触する側の表面に水平配向膜
を有するか又は有しない基板Ｂとからなる液晶セル内
に、充填材として、ジビニル化合物とアゾベンゼン化合
物との結合体からなる液晶性化合物を封入したものであ
って、該基板Ｂの液晶と接触する側の表面上に該液晶性
化合物の重合体を存在させたことを特徴とする液晶デバ
イス。6. A liquid crystal cell comprising a substrate A having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal and a substrate B having or not having a horizontal alignment film on the surface in contact with the liquid crystal is filled. As a material, a liquid crystalline compound composed of a combination of a divinyl compound and an azobenzene compound is sealed, and a polymer of the liquid crystalline compound is present on the surface of the substrate B on the side in contact with the liquid crystal. A liquid crystal device characterized by the following.
基を示し、Ｐｈはパラフェニレン基を示し、ｎは１〜２
０の数を示す）で表される化合物であることを特徴とす
る請求項６の液晶デバイス。7. The liquid crystal compound represented by the following general formula (1): CH 2 ＣC (R 1 ) COO (CH 2 ) n N (R 2 ) -Ph-N = N-Ph- COO-Ph-CH = CH 2 (1) (wherein, R 1 and R 2 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, Ph represents a paraphenylene group, and n represents 1 to 2)
7. The liquid crystal device according to claim 6 , wherein the compound is a compound represented by the following formula:
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|---|---|---|---|
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