JP3333915B2 - 液晶分子配向制御方法、それを用いた光記録材料、導電性材料ならびにその素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外光による液晶
分子配向制御方法、それを用いた光記録材料、導電性材
料ならびにその素子に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】トリフェ
ニレン系、フタロシアニン系、ポルフィリン系の円盤状
液晶分子は、カラム軸方向に沿って大きな電荷移動度が
測定されるなど、電荷輸送材料として期待されてきた。
また、その液晶性を利用して基板との相互作用を利用す
るなど、より高性能な機能を得るために、液晶分子の配
向方向を制御しようとすることが試みられてきた。

【０００３】本発明は、液晶分子の配向方向を容易に制
御できる方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液晶分子
の任意の赤外光吸収帯に相当する波長を有する赤外光を
照射することにより、液晶分子が加熱されて局所的に熱
力学的非平衡状態が作り出されるとともに、液晶分子の
配向方向を制御できることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００５】本発明は、下記に示すとおりの液晶分子配
向制御方法、それを用いた光記録材料、導電性材料なら
びにそれらの素子を提供する。 項１． 液晶材料に、液晶分子の分子骨格および置換基
の一部位に対する振動励起エネルギーに相当する波長を
有する赤外光を照射することを特徴とする液晶分子配向
制御方法。 項２． 液晶材料が、ネマチック相、スメクチック相、
コレステリック相、カラムナー相およびキュービック相
からなる群より選択されるいずれかの液晶相または関連
する中間相を特定の温度範囲で発現し、赤外光吸収帯に
相当する波長を有する赤外光を照射することによって液
晶分子の分子配向が変化する液晶材料であることを特徴
とする項１に記載の液晶分子配向制御方法。 項３． 赤外光が、２．５〜２５μｍの範囲内にある波
長を有することを特徴とする項１または２に記載の液晶
分子配向制御方法。 項４． 項１〜３のいずれかに記載の液晶分子配向制御
方法により液晶分子の分子配向が制御された光記録材
料。 項５． 項１〜３のいずれかに記載の液晶分子配向制御
方法により液晶分子の分子配向が制御された素子。 項６． 項１〜３のいずれかに記載の液晶分子配向制御
方法により液晶分子の分子配向が制御された導電性材
料。 項７． 電極上に、項６に記載の導電性材料からなる膜
を形成してなる光電子素子。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明においては、液晶分子自体
を赤外光を用いて振動励起して特異的に加熱することに
より、局所的に熱的非平衡状態が作り出されることを利
用して、液晶分子凝集系を制御して再配向させることが
可能となる。

【０００７】すなわち、例えば、液晶分子の分子骨格の
振動エネルギー準位を赤外光を用いて特異的に励起する
ことにより、液晶分子が加熱されて局所的に熱力学的非
平衡状態を作り出し、これによって分子配向が変化する
ことを利用する。赤外光としては、自由電子レーザ等の
単色赤外光を用いることができる。また、単色赤外光を
組み合わせて用いてもよい。

【０００８】本発明に用いる液晶材料としては、特に限
定されないが、一般的な棒状液晶、円盤状液晶、分子が
選択的に会合することによって形成される液晶などが挙
げられ、例えば、トリフェニレン系、フタロシアニン
系、ポルフィリン系の円盤状液晶分子を有するものが好
ましい。

【０００９】中でも、トリフェニレン系の円盤状液晶分
子を有するものが好ましく、一般式

【００１０】

【化１】

【００１１】で表されるトリフェニレン化合物を含むも
のが好ましい。

【００１２】上記一般式中のＲは、同一または異なっ
て、アルキル基、アルコキシ基、アルキルベンゾイルオ
キシ基、アルコキシベンゾイルオキシ基などが挙げられ
る。これらの基のアルキル部分としては、直鎖状、環状
または分岐状の炭素数１〜１８、好ましくは炭素数４〜
１２、より好ましくは炭素数４〜８の脂肪族炭化水素基
が挙げられる。中でも、Ｒとしては、炭素数１〜１８、
好ましくは炭素数４〜１２、より好ましくは炭素数４〜
８のアルコキシ基が挙げられる。

【００１３】本発明においては、上記液晶材料に、それ
ぞれの液晶分子に特有の赤外光吸収帯に相当する波長を
有する赤外光を照射する。

【００１４】また、本発明においては、上記液晶材料
に、それぞれの液晶分子の分子骨格に特有の振動励起エ
ネルギーに相当する波長を有する赤外光を照射すること
ができる。

【００１５】これらの赤外光は、２．５〜２５μｍの範
囲内にある波長（波数では４００〜４０００ｃｍ^-1）を
有するのが好ましく、２．５〜１２．５μｍの範囲内に
ある波長（波数では８００〜４０００ｃｍ^-1）を有する
のがより好ましい。

【００１６】これらの範囲内から、それぞれの液晶分子
の分子骨格および置換基の一部位に対する振動エネルギ
ー準位を励起する赤外光の波長を選択すればよい。すな
わち、例えば、トリフェニレン系の液晶化合物において
は、トリフェニレン分子コアの芳香族Ｃ−Ｃ結合の振動
に起因する波長６．１９μｍ（波数１６１５ｃｍ^-1）、
波長６．６３μｍ（波数１５０９ｃｍ^-1）、アルコキシ
基Ｃ−Ｏ−Ｃ結合に起因する波長６．９９μｍ（波数１
４３１ｃｍ^-1）、波長７．９３μｍ（波数１２６１ｃｍ
^-1）、波長９．６４μｍ（波数１０３９ｃｍ^-1）、アル
キル基に起因する波長３．４１μｍ（波数２９３２ｃｍ
^-1）、波長３．５０μｍ（波数２８６１ｃｍ^-1）などに
相当する赤外光を照射することにより、液晶分子が再配
向する。一般的な棒状液晶、ポルフィリン系、フタロシ
アニン系の化合物においても、各化合物の吸収帯に相当
する赤外光を照射することにより、液晶分子が再配向す
る。

【００１７】本発明によれば、可視光を用いる界面配向
技術や液晶分子配向制御技術とは異なり、可視光領域に
吸収波長を有する光異性化官能基を有していなくても、
分子内における結合の振動エネルギー吸収を用いるの
で、多くの液晶系に適用することが可能である。特に、
自己凝集力が強く、基板界面との相互作用だけでは一様
配向を得ることが難しいカラムナー相などの液晶におけ
る配向制御技術としても使用できる。

【００１８】本発明においては、赤外光の照射方向や偏
光方向を調節することにより、液晶分子凝集系を制御し
て再配向させることができる。すなわち、可視光を用い
る光配向制御法と同様に、照射赤外光線に偏光を用いる
ことや、無偏光の場合でも基板に対して斜めから照射す
ることができる。このようにすることにより、円盤状液
晶のカラムナー相の配向方向を制御することができる。
さらに、赤外導波路やピペット等で近接場効果を用いる
ことや、フォトマスク（金マスク）を通して赤外光を投
射することにより、微細構造の形成が可能となる。

【００１９】例えば、上記一般式で表されるトリフェニ
レンを分子コアとして有する円盤状液晶化合物が液晶相
であるヘキサゴナルカラムナー相で、トリフェニレン骨
格部の芳香族Ｃ−Ｃ結合が振動吸収する波長６．１９μ
ｍ（波数１６１５ｃｍ^-1）に相当する赤外レーザ光を基
板の斜め上方向から照射したところ、基板上でホメオト
ロピック配向していた液晶分子が、照射部分ではホモジ
ニアス配向へ変化し、一定温度で固定化することが見出
された。

【００２０】本発明において、赤外光を照射する際の温
度としては、特に限定されないが、液晶材料が中間相を
示す温度範囲が好ましい。例えば、上記一般式において
Ｒが−ＯＣ₆Ｈ₁₃基であるへキサキスヘキシルオキシト
リフェニレンの場合は、６９〜９９℃が好ましく、９０
〜９９℃がより好ましい。また、赤外光を照射する時間
としては、特に限定されないが、０〜１０分が好まし
く、０．１〜２分がより好ましい。

【００２１】本発明の液晶分子配向制御方法により液晶
分子の分子配向が制御された液晶材料は、光記録材料、
導電性材料などとして有用である。また、電子写真感光
体、電界発光素子用電荷輸送材料、液晶用など各種配向
膜などの各種電子材科、光電子材料としての用途があ
る。さらに、本発明の液晶分子配向制御方法は、光電子
材料の高性能化技術、微細構造作製技術としての用途が
ある。

【００２２】なお、本発明の液晶分子配向制御方法によ
り液晶分子の分子配向が制御された導電性材料を、ガラ
スやＩＴＯ透明導電膜や金属薄膜をコートした基板間に
適用して光電子素子を形成することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、液晶分子の配向方向を
容易に制御することができる。

【００２４】また、液晶分子の分子骨格の一部位に対す
る振動エネルギー準位を励起する赤外光の波長を選択す
ることにより、可視光で光異性化反応をするような特異
的な官能基を有さない場合でも、赤外領域に吸収帯を有
する多くの化合物において配向制御が可能である。

【００２５】特に、一様配向を得ることが難しい、自己
凝集性の強いカラムナー液晶に対しても、そのカラム軸
方向を制御して一様配向させることが可能である。

【００２６】

【実施例】本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００２７】実施例１ ９７℃で一様水平配向しているへキサゴナルカラムナー
液晶（へキサキスヘキシルオキシトリフェニレン：上記
一般式においてＲ＝−ＯＣ₆Ｈ₁₃基）に、赤外線レーザ
ーパルスを基板の斜め上方向から照射すると、照射部分
のドメイン構造が変化し、分子配向が垂直配向に変化す
ることが見出された。特に、液晶分子の赤外吸収帯のあ
る波長６．１９μｍ（波数１６１５ｃｍ^-1）の赤外線レ
ーザーパルスを照射した際に偏光顕微鏡像に変化が見ら
れ（図１）、液晶分子の赤外吸収帯のない波長５．９５
μｍ（波数１６８１ｃｍ^-1）の赤外線レーザーパルスを
照射した場合には偏光顕微鏡像に変化が見られなかった
（図２）。

【００２８】赤外線レーザー照射停止後に、ステージを
４５°回転させて偏光顕微鏡観察をしたところ、光照射
部分が暗くなるのが確認された。また、赤外線レーザー
の照射を停止しても、一度配向が変化した部分は保たれ
ていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】波長６．１９μｍの赤外線レーザーパルスを照
射した場合の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真である。

【図２】波長５．９５μｍの赤外線レーザーパルスを照
射した場合の直交ニコル下での偏光顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 洋 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 審査官 藤岡 善行 (56)参考文献 特開 平２−277025（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/135

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶材料に、液晶分子の分子骨格および置
   換基の一部位に対する振動励起エネルギーに相当する波
   長を有する赤外光を照射することを特徴とする液晶分子
   配向制御方法。
2. 【請求項２】液晶材料が、ネマチック相、スメクチック
   相、コレステリック相、カラムナー相およびキュービッ
   ク相からなる群より選択されるいずれかの液晶相または
   関連する中間相を特定の温度範囲で発現し、赤外光吸収
   帯に相当する波長を有する赤外光を照射することによっ
   て液晶分子の分子配向が変化する液晶材料であることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶分子配向制御方法。
3. 【請求項３】赤外光が、２．５〜２５μｍの範囲内にあ
   る波長を有することを特徴とする請求項１または２に記
   載の液晶分子配向制御方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の液晶分子
   配向制御方法により液晶分子の分子配向が制御された光
   記録材料。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の液晶分子
   配向制御方法により液晶分子の分子配向が制御された素
   子。
6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の液晶分子
   配向制御方法により液晶分子の分子配向が制御された導
   電性材料。
7. 【請求項７】電極上に、請求項６に記載の導電性材料か
   らなる膜を形成してなる光電子素子。