JPH03105314A - Liquid crystal optical element and production thereof - Google Patents

Liquid crystal optical element and production thereof

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JPH03105314A
JPH03105314A JP24296789A JP24296789A JPH03105314A JP H03105314 A JPH03105314 A JP H03105314A JP 24296789 A JP24296789 A JP 24296789A JP 24296789 A JP24296789 A JP 24296789A JP H03105314 A JPH03105314 A JP H03105314A
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JP
Japan
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liquid crystal
water surface
polymerizable group
group
low
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Application number
JP24296789A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hoshino
星野 博史
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the optical element consisting of a uniformly oriented high-polymer liquid crystal compd. and the process for producing this compd. by converting a polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal developed on a water surface to a high polymer. CONSTITUTION:The polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal is exemplified by the polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal having a hydrophilic group. The polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal is converted to the high polymer by developing the soln. thereof on the water surface. Various solvents which are compatible with the polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal and have low solubility in water are usable as the solvent to be used for the soln. The method for developing the soln. of the polymerizable group-contg. low-polymer liquid crystal on the water surface is exemplified by a method for dropping the soln. onto the water surface. The soln. spreads immediately on the water surface and a thin film is formed when the soln. is dropped onto the water surface. The thin film developed on the water surface is polymerized by active energy rays to the high polymer, by which the liquid crystalline thin film is formed. The high orientation of this film at need is possible.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、液晶光学素子および製造法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to a liquid crystal optical element and a manufacturing method.

[従来の技術] 近年、エレクトロニクス応用分野で幅広く使用されてい
る低分子液晶化合物に対し,高分子液晶化合物の記録表
示素子への用途開発が活発になされるようになってきた
[Prior Art] In recent years, in contrast to low-molecular liquid crystal compounds that are widely used in the electronics application field, active development has been carried out to apply high-molecular liquid crystal compounds to recording and display elements.

[発明が解決しようとする課題コ しかしながら、高分子液晶化合物を均一に配向する方法
が見いだされていないため、低分子液晶のようにモノド
メインの配向膜を得ることが困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since no method has been found for uniformly aligning a polymer liquid crystal compound, it is difficult to obtain a monodomain alignment film like a low molecular liquid crystal compound.

仁課題を解決するための手段コ 本発明者らは、均一に配向された高分子液晶化合物から
成る光学素子および製造法について鋭意検1;ナした結
果、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted extensive research on optical elements and manufacturing methods made of uniformly oriented polymeric liquid crystal compounds, and have arrived at the present invention.

即ち本発明は、水面に展開された重合性基含有低分子波
晶を高分子化してなることを特徴上する液晶光学素子;
および重合性基含有低分子液晶を水面上に展開し、活性
エネルギー線で液晶性の薄膜を形成させることを特徴と
する光学素子の製逍法である。
That is, the present invention provides a liquid crystal optical element characterized in that it is formed by polymerizing a polymerizable group-containing low-molecular wave crystal developed on a water surface;
and a method for manufacturing an optical element, which is characterized in that a low-molecular liquid crystal containing a polymerizable group is spread on a water surface and a liquid crystalline thin film is formed using active energy rays.

本発明において、重合性基含有低分子液晶としては親水
基を有する重合性基含有低分子液晶が挙げられる。この
親水基としては、−COOH,−OH,−NHe.−S
H.−SOsH,−OSOsH,−S04H,−OSO
aH−−CONHs,−COCHs.COOCH*,−
NHCONHa.−NHCOCHa、一〇 〇 O C
 R = C Hzから成る群より選ばれる基が挙げら
れる。
In the present invention, the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal includes a polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal having a hydrophilic group. This hydrophilic group includes -COOH, -OH, -NHe. -S
H. -SOsH, -OSOsH, -S04H, -OSO
aH--CONHs, -COCHs. COOCH*,-
NHCONHa. -NHCOCHa, 10 0 O C
Examples include a group selected from the group consisting of R = C Hz.

親水基を有する重合性基含有低分子液晶は側鎖型高分子
液晶化合物になりうるちのが使用でき、このような側鎖
型高分子液晶化合物としては、液晶形成基(メソゲン基
)が側鎖中にペンダント状に含まれる高分子化合物で、
必要に応じて可撓性のある基(以下スベーサという)を
主鎖とメソゲン基の間に含んでいてもよい。
Polymerizable group-containing low-molecular liquid crystals that have hydrophilic groups can be used as side-chain polymer liquid crystal compounds. A polymer compound contained pendantly inside.
If necessary, a flexible group (hereinafter referred to as substrate) may be included between the main chain and the mesogenic group.

メソゲン基としては、 (G) .−R,  (G) 
h− (X)−(Ω)。一Rとして表されるものが挙げ
られる.ここでaは2または3+  t)+  cはl
または2である。
As a mesogenic group, (G). -R, (G)
h-(X)-(Ω). Examples include those expressed as 1R. Here a is 2 or 3 + t) + c is l
Or 2.

Rとしテハ、Ω、N H C O C H3,  C 
N,  O CH31  NO2.  C I,  B
 r+  NMe2(Meはメチル2IO、C IlH
21141 ( nはlから8の整数),  F.  
CF’3等があげられる。
R and Teha, Ω, N H C O C H3, C
N, O CH31 NO2. CI, B
r+ NMe2 (Me is methyl 2IO, C IlH
21141 (n is an integer from l to 8), F.
Examples include CF'3.

またXとしては、CH”CH.CH2CH2.CH=C
H−Coo,OCOCH=CH.Co−0,OCO,C
ONH.NHCO,CH=N,N=CO 等が挙げられる。
Also, as X, CH"CH.CH2CH2.CH=C
H-Coo, OCOCH=CH. Co-0, OCO, C
ONH. Examples include NHCO, CH=N, N=CO 2 and the like.

メソゲン基としては上記に述べた以外に、コレステリル
基またはカイラルネマチック基を含むものが挙げられる
In addition to those mentioned above, examples of the mesogenic group include those containing a cholesteryl group or a chiral nematic group.

スベーサとしては、01〜Capのメチレン鎖、オキシ
エチレン鎖、オキシプロピレンビレン鎖、ジメチルシロ
キサン鎖等が挙げられる。
Examples of the substrate include methylene chains of 01 to Cap, oxyethylene chains, oxypropylene birene chains, dimethylsiloxane chains, and the like.

側鎖型高分子液晶化合物に用いられる主鎖としては、C
−C結合、ボリエン結合等が挙げられる。
The main chain used in the side chain type polymer liquid crystal compound is C
Examples include -C bond and polyene bond.

前者の例としては、マクロモレキュラーレ●ヘミ−17
9巻254l頁(1978年)記載の下記化学構造で示
される物が挙げられる。
An example of the former is Macromolecular Hemi-17
Examples include those shown by the following chemical structure described in Vol. 9, p. 254l (1978).

また本発明において側鎖型高分子液晶化合物としては強
誘電性液晶であってもよく、そのような例としては下式
のものをあげることができる。
Further, in the present invention, the side chain type polymeric liquid crystal compound may be a ferroelectric liquid crystal, and examples of such a compound include those of the following formula.

C−CH*CH−コ                
          (3)1 CO よ I あるかまたはなくてもよい。) 親水基Zとしては、 −COOH.−OH.−NH2.−SH.−SOxH.
O S OsH,  −S O4H,−O S OaH
,  −C O NH2,−COCHs.−COOCH
*.−NHCONHe.−NHCOCHハ ーO C 
O C H = C H 2から成る群より選ばれる基
を挙げることができる。
C-CH*CH-co
(3) 1 CO yoI May be present or absent. ) As the hydrophilic group Z, -COOH. -OH. -NH2. -SH. -SOxH.
O S OsH, -S O4H, -O S OaH
, -C O NH2, -COCHs. -COOCH
*. -NHCONHe. -NHCOCH HAOC
Mention may be made of groups selected from the group consisting of O C H = C H 2.

重合性基含有低分子液晶の具体例としては下記野ような
ものが挙げられる。
Specific examples of the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal include the following.

本発明において好ましい構造を含むものは、次式で示さ
れるアクリレート系およびメタクリレート系である。
In the present invention, acrylates and methacrylates having preferred structures are represented by the following formulas.

ahはコレステリル基 (式中、EはHまたはメチル基、1は2〜!4のっちい
ずれかの整数、2は親水基、Qは2官能性の基でCIl
s (CH2 )I + CIIC−C−6− ((H
a )@ CO2 oN = N G CONIl窒本
発明において、重合性基含有低分子液晶を高分子化した
結果得られる親水基を含む側鎖型高分子液晶化合物は、
親水基がメソゲン基の末端および/あるいは非メソゲン
側鎖基の末端に結合した構造のものが好ましい。
ah is a cholesteryl group (in the formula, E is H or a methyl group, 1 is an integer of 2 to 4, 2 is a hydrophilic group, and Q is a difunctional group, CIl
s (CH2)I + CIIC-C-6- ((H
a) @ CO2 oN = NG CONIl Nitrogen In the present invention, the side chain type polymeric liquid crystal compound containing a hydrophilic group obtained as a result of polymerizing a polymerizable group-containing low molecular liquid crystal is:
A structure in which a hydrophilic group is bonded to the end of a mesogenic group and/or the end of a non-mesogenic side chain group is preferred.

親水基がメソゲン基の末端に結合した構造としては、 
(G),−Z1 (Q).−(X)−(Q),−Zで表
されるものが挙げられる。
As a structure in which a hydrophilic group is bonded to the end of a mesogenic group,
(G), -Z1 (Q). Examples include those represented by -(X)-(Q) and -Z.

ここでdは2または3、es  fはlまたは2である
Here, d is 2 or 3, and es f is l or 2.

Zは上記の群から選ばれる親水基である。Z is a hydrophilic group selected from the above group.

親水基が非メソゲン側鎖基の末端に結合した構造として
は種々のもの、例えば、 (CH*)a−0−−COO
H. (CH.)s−0−  −Coo−CH2CH 
a − O C O − C H = C H 2を挙
げることが出来る。
There are various structures in which a hydrophilic group is bonded to the terminal of a non-mesogenic side chain group, for example, (CH*)a-0--COO
H. (CH.)s-0- -Coo-CH2CH
For example, a − O C O − C H = C H 2.

親水基を含む側鎖型高分子液晶化合物において、メソゲ
ン基と非メソゲン側鎖基との含有モル割合は、通常、1
00:0から20:  801  好ましくは100:
 0から50: 5Qである。メソゲン基が20%より
小さいと液晶性が乏しくなる。
In a side chain polymeric liquid crystal compound containing a hydrophilic group, the molar ratio of mesogenic groups to non-mesogenic side chain groups is usually 1.
00:0 to 20:801 preferably 100:
0 to 50: 5Q. If the mesogenic group content is less than 20%, liquid crystallinity will be poor.

親水基を含む側鎖型高分子液晶化合物において、親水基
を含むメソゲン基わよび/または非メソゲン側鎖基と、
親水基を含まないメソゲン基および/または非メソゲン
基との含有モル百分率は、通常、0.1: 99.9か
ら50: 50である。好ましい割合は1:99から1
0: 90である。親水基の含有率がこれより小さいと
目的の配向が得られに<<、大きいと高分子液晶化合物
が水溶性になり後の配向工程で不都合が生じる。
In a side chain polymeric liquid crystal compound containing a hydrophilic group, a mesogenic group and/or a non-mesogenic side chain group containing a hydrophilic group,
The molar percentage of mesogenic groups and/or non-mesogenic groups that do not contain hydrophilic groups is usually from 0.1:99.9 to 50:50. The preferred ratio is 1:99 to 1
0:90. If the content of hydrophilic groups is smaller than this, the desired orientation cannot be obtained. If it is larger, the polymeric liquid crystal compound becomes water-soluble, causing problems in the subsequent alignment step.

重合性基含有低分子液晶は、架橋可能な複数の重合基を
一分子内に含んでいてもよい。
The polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal may contain a plurality of crosslinkable polymerizable groups in one molecule.

光重合反応を起こす基としては、ラジカル重合基、光二
量化する基、アジド基およびカチオン重合基をあげる事
ができる。
Examples of the group that causes a photopolymerization reaction include a radical polymerization group, a photodimerization group, an azide group, and a cationic polymerization group.

ラジカル重合基としては、アクリレート基、α−クロル
アクリレート基、メタクリレート基、スチリル基、ビニ
ル基、ビニルエステル基、ビニルケトン基およびアクリ
ルアミド基を挙げることができる。
Examples of the radically polymerizable group include an acrylate group, an α-chloroacrylate group, a methacrylate group, a styryl group, a vinyl group, a vinyl ester group, a vinyl ketone group, and an acrylamide group.

このようなラジカル重合基を含む高分子液晶化合物の例
としては、モレキュラー●クリスタルズ&リキッド●ク
リスタルズ; レターズ102巻255頁(+ss4年
)記載のヒドロキシブロビルセルロースのアクリル酸エ
ステルおよび特願昭62−29411i57号明細書に
記載のアクリル基を含むポリシロキサンを挙げることが
できる。
Examples of polymeric liquid crystal compounds containing such radically polymerizable groups include acrylic acid ester of hydroxybrobyl cellulose described in Molecular ●Crystals &Liquid●Crystals; Examples include polysiloxanes containing acrylic groups as described in No. 62-29411i57.

その他の光架橋反応を起こす基およびそれ以外の反応に
より架橋を起こす基の例としては、特願昭[i2−29
4657号明細書に記載のものを挙げることができる。
Examples of groups that cause other photocrosslinking reactions and groups that cause crosslinking by other reactions include
Examples include those described in the specification of No. 4657.

架橋可能な基で好ましいものは、光架橋する基であり、
特に好ましいものは、アクリレート基およびメタクリレ
ート基である。
Preferred crosslinkable groups are photocrosslinkable groups,
Particularly preferred are acrylate and methacrylate groups.

重合性基含有低分子液晶には、液晶性を妨げない限りに
おいて必要に応じ、以下に述べるような種々のml成分
や助剤を予め加えておくことができる。
Various ml components and auxiliary agents as described below can be added in advance to the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal, as necessary, as long as they do not interfere with liquid crystallinity.

この例としては、親水基を有しない高分子液晶化合物が
ある。
An example of this is a polymeric liquid crystal compound that does not have a hydrophilic group.

親水基を有しない高分子液晶化合物としては、重合性基
含有低分子液晶が高分子化した親水基を含む高分子液晶
化合物と相溶性が有れば、特に制限はない。
The polymer liquid crystal compound having no hydrophilic group is not particularly limited as long as the polymerizable group-containing low molecular liquid crystal is compatible with the polymer liquid crystal compound containing a polymerized hydrophilic group.

また、重合性基含有低分子液晶に加えることのできる成
分として非液晶性高分子化合物を挙げることができる。
Moreover, a non-liquid crystalline polymer compound can be mentioned as a component that can be added to the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal.

具体的には、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリ
ル樹脂、スチレン樹脂のようなビニル系樹脂、及び塩化
ビニルーアクリル共重合体の様な共重合体のほか、ポリ
エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹
脂などが挙げられる。
Specifically, in addition to vinyl resins such as vinyl chloride resin, acrylic resin, methacrylic resin, and styrene resin, and copolymers such as vinyl chloride-acrylic copolymer, polyester resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, etc. can be mentioned.

非液晶性高分子化合物は、重合性基含有低分子液晶と同
様、架橋可能な基を含んでいてもよい。
The non-liquid crystalline polymer compound may contain a crosslinkable group like the polymerizable group-containing low molecular weight liquid crystal.

架橋可能な基としては、重合性基含有低分子液晶につい
て記載したのと同様の基があげられ、好ましいものも同
様である。
Examples of the crosslinkable group include the same groups as those described for the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal, and preferred ones are also the same.

架橋可能な基は、非液晶性高分子化合物の主鎖、側鎖の
何れに含まれていてもよい。
The crosslinkable group may be included in either the main chain or the side chain of the non-liquid crystalline polymer compound.

このような架橋性基をふくむ非液晶性高分子化合物とし
ては、光硬化性樹脂として実用に供されている種々の高
分子化合物を用いることができる。
As the non-liquid crystalline polymer compound containing such a crosslinkable group, various polymer compounds that are practically used as photocurable resins can be used.

具体的な例としては、グリセリンにプロピレンオキシド
を多数モル付加重合したトリオールのトリアクリレート
等を挙げることができる。
Specific examples include triacrylate of triol obtained by addition polymerizing many moles of propylene oxide to glycerin.

非液晶性高分子化合物は通常、遣膜性のものを用いる。As the non-liquid crystalline polymer compound, a film-forming compound is usually used.

光架橋を起こすための光開始剤としては、光●放射線硬
化技術」 (大成社、昭和60年) 12頁に記載の化
合物、例えばアセトフェノン、ペンゾフエノン、ミヒラ
ーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル
、ペンジルエーテル、ベンジノレジメチルケターノレ、
チオキサントン及びそれらの誘導体を挙げることができ
る。
Examples of photoinitiators for photocrosslinking include compounds described on page 12 of ``Photo-radiation curing technology'' (Taiseisha, 1985), such as acetophenone, penzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin ether, penzyl ether, benzinoledimethylketanore,
Mention may be made of thioxanthone and their derivatives.

重合性基含有低分子液晶には液晶の記録を表示或は読み
出すうえで必要上、二色性色素を含有させることも可能
である。二色性色素としては、アントラキノン色素、ア
ゾ色素を挙げることができる。
The polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal may contain a dichroic dye if necessary for displaying or reading out liquid crystal records. Examples of dichroic dyes include anthraquinone dyes and azo dyes.

重合性是含有低分子液晶には光吸収色素を含有させるこ
とができ、記録光の波長に合わせて選ぶことができる。
The polymerizable, low-molecular-weight liquid crystal can contain a light-absorbing dye, which can be selected depending on the wavelength of the recording light.

半導体レーザを用いる場合は、近赤外線吸収色素を用い
るのが好まし(、lle−Neレーザ、Arレーザ、タ
ングステンランプ、ハロゲンランプ等を用いる場合は可
視光吸収色素を用いるのが好ましい。
When using a semiconductor laser, it is preferable to use a near-infrared absorbing dye (and when using a lle-Ne laser, Ar laser, tungsten lamp, halogen lamp, etc., it is preferable to use a visible light absorbing dye.

近赤外線吸収色素は近年種々のものが開発されており、
有機合成化学43巻4号36〜45頁(1985年)に
記載のもの、たとえばフタロシアニン類、テトラデヒド
ロコリン、べ冫ゼンジチオーノレニッケノレ錯体、ナフ
トキノン類などが挙げられる。
Various near-infrared absorbing dyes have been developed in recent years.
Examples include those described in Organic Synthetic Chemistry, Vol. 43, No. 4, pp. 36-45 (1985), such as phthalocyanines, tetradehydrocholine, bezenedithionorennickenol complex, and naphthoquinones.

また重合性基含有低分子液晶には、応答時間短縮または
駆動しきい電圧低下のために非液晶性液体を含有させる
ことができる。このようなものとしては、2−オキサゾ
リジノン類、プロピレンカーボネート、ジアルキルビス
フェノール類、アルキルシクロへキシルシクロヘキサン
類などが挙げられる。
Furthermore, the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal can contain a non-liquid crystal liquid in order to shorten the response time or lower the driving threshold voltage. Examples of such compounds include 2-oxazolidinones, propylene carbonate, dialkylbisphenols, and alkylcyclohexylcyclohexanes.

本発明において、重合性基含有低分子液晶は、その溶液
を水面に展開して高分子化される。
In the present invention, the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal is polymerized by spreading its solution on the water surface.

重合性基含有低分子液晶の溶液に使用される溶媒として
は、重合性基含有低分子液晶に対して相溶し、水に対す
る溶解性の低いものであれば、種々のものを用いること
ができる。  そのようなものの例としては、芳香族系
炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ケトン、エステル、エ
ーテル等を挙げることができる。
As the solvent used for the solution of the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal, various solvents can be used as long as they are compatible with the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal and have low solubility in water. . Examples of such compounds include aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ketones, esters, ethers, and the like.

これらの溶媒には水面膜の延展性を改良するために添加
物、例えば、アルコール類、フェノール類あるいは界面
活性剤等を加えることもできる。
Additives such as alcohols, phenols, or surfactants can also be added to these solvents in order to improve the spreadability of the water surface film.

重合性基含有低分子液晶の溶液を水面上に展開する方法
としては、該溶液を水面に滴下する方法が挙げられる。
A method for spreading a solution of a polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal on the water surface includes a method of dropping the solution onto the water surface.

溶液を滴下すると直ちに水面上に広がり薄膜が形成され
る。
When the solution is dropped, it immediately spreads on the water surface to form a thin film.

重合性基含有低分子液晶の溶液を展開させるに際し、予
め重合性基含有低分子液晶の溶液の温度および水の温度
を一定範囲に保つことが望ましい。
When developing a solution of a polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal, it is desirable to maintain the temperature of the solution of a polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal and the temperature of water within a certain range in advance.

溶液の温度は通常、20〜50℃である。温度が20℃
より低いと粘度が上がり均一に広がりn<、so゜Cよ
り高いと溶媒が揮発し易く水面上に展開したとき、しわ
になり易い。一方、水の温度は、好ましくは、5〜30
℃、とくに好ましくはlO〜25℃である。
The temperature of the solution is usually 20-50°C. temperature is 20℃
If it is lower, the viscosity increases and it spreads uniformly, whereas if it is higher than n<, so°C, the solvent tends to evaporate and wrinkles easily when spread on the water surface. On the other hand, the temperature of the water is preferably 5 to 30
℃, particularly preferably 10 to 25℃.

温度が5゜Cより低い場合は溶液の粘度が上昇し、30
℃より高いぱあいには溶媒が揮発しやすくなる。
If the temperature is lower than 5°C, the viscosity of the solution increases and
At temperatures higher than ℃, the solvent evaporates easily.

水面上に流延し乾燥して形成される膜の厚さは、通常、
0.01〜5μmである。分子量の大きな造膜性液晶を
低濃度で用いることにより容易に0.1μm程度の極薄
膜を作成することができる。また、高濃度の溶液を用い
て比較的厚い膜を作ることもできる。
The thickness of the film formed by casting and drying on the water surface is usually
It is 0.01 to 5 μm. By using a film-forming liquid crystal with a large molecular weight at a low concentration, an extremely thin film of about 0.1 μm can be easily created. Also, relatively thick films can be made using highly concentrated solutions.

水面展開膜は、応用の目的に応じて、数枚ないし数百枚
、重ね併せて用いることができる。こうすることによっ
て、膜厚が0.1−10μm程度の均一で比較的厚い膜
を得ることができる。
Depending on the purpose of the application, several to hundreds of water surface-deployable membranes can be stacked together. By doing so, a uniform and relatively thick film having a thickness of about 0.1 to 10 μm can be obtained.

重合性基含有低分子液晶は水面上に展開し、活性エネル
ギー線で重合し高分子化することにより液晶性の薄膜を
形成させることができる。
The polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal is spread on the water surface and polymerized by active energy rays to form a liquid crystalline thin film.

このようにして得られる水面膜は、必要によりさらに高
配向化することができる。高配向化の方法としては(A
)延伸配向、(B)電界配向、(C)@界配向、(D)
化学的配向処理した基体に保持または(E)物理的配向
処理した基体に保持のうちのいずれかの方法が挙げられ
る。
The water surface film thus obtained can be further highly oriented if necessary. As a method for highly oriented (A
) stretching orientation, (B) electric field orientation, (C) @field orientation, (D)
(E) Holding on a substrate subjected to chemical alignment treatment or (E) Holding on a substrate subjected to physical alignment treatment.

延伸法としては、通常の高分子化合物で行われている一
軸延伸法、二軸延伸法、インフレイシ37法等が可能で
ある。
As the stretching method, a uniaxial stretching method, a biaxial stretching method, an inflation 37 method, etc., which are used for ordinary polymer compounds, can be used.

延伸するときに、溶媒(たとえば、トルエン、クロルベ
ンゼン)の蒸気を含む雰囲気で延伸することが可能であ
る。
When stretching, it is possible to stretch in an atmosphere containing vapor of a solvent (for example, toluene, chlorobenzene).

延伸倍率は、通常50〜500%、好ましくは ioo
〜300%である。延伸速度は通常、lO〜■000%
/分である。
The stretching ratio is usually 50 to 500%, preferably ioo
~300%. Stretching speed is usually 10~■000%
/minute.

本発明において、水面膜は電界配向させることもできる
。電界配向はたとえば、水面膜を電極間に挟んで電界を
かけて行うことができる。一対の電極は通常、水面膜を
サンドウィッチ状に挟むように設けられるが、それ以外
の形態を取っていてもよい。
In the present invention, the water surface film can also be field oriented. The electric field orientation can be performed, for example, by sandwiching the water surface film between electrodes and applying an electric field. The pair of electrodes is usually provided sandwiching the water surface film, but may take other forms.

電極の材料としては、アルミニウムや銀などの金属のほ
かに、インジウム錫オキシドのような透明導電体が好ん
で用いられる。
In addition to metals such as aluminum and silver, transparent conductors such as indium tin oxide are preferably used as electrode materials.

電界は、通常、強度1〜IOMV/m1 周波数100
〜10,000Hzの交流が用いられる。
The electric field usually has a strength of 1 to IOMV/m1 and a frequency of 100
An alternating current of ~10,000 Hz is used.

電界を印加すると、水面膜中の誘電異方性が正の液晶は
電極に垂直に、負のものは並行に配向する。
When an electric field is applied, liquid crystals in the water surface film with positive dielectric anisotropy align perpendicularly to the electrodes, and those with negative dielectric anisotropy align in parallel.

液晶温度範囲で電界をかけ、室温にまで徐冷することに
より高配向が達せられる。
High orientation can be achieved by applying an electric field in the liquid crystal temperature range and slowly cooling to room temperature.

本発明において、配向は磁場を用いて行ってもよい。In the present invention, orientation may be performed using a magnetic field.

この場合の磁場の強さは、通常、5N20kGで、一定
方向の磁場でも交番する磁場でもいずれでもよい。
The strength of the magnetic field in this case is usually 5N20kG, and either a fixed direction magnetic field or an alternating magnetic field may be used.

液晶温度範囲で磁界をかけ、室温にまで徐冷することに
より高配向が達せられる。
High orientation can be achieved by applying a magnetic field within the liquid crystal temperature range and slowly cooling to room temperature.

本発明において、水面膜は配向処理を施した基体に保持
して配向してもよい。
In the present invention, the water surface film may be held and oriented on a substrate that has been subjected to orientation treatment.

本発明に於て、化学的配向処理とは基体表面に薄層状に
配向層を形成する操作であり、液晶を主としてファン●
デア●ワールスカ、双極子間相互作用、水素結合力で配
向制御するものである。
In the present invention, chemical alignment treatment is an operation to form a thin alignment layer on the surface of a substrate.
Orientation is controlled by der Waalska, dipole-dipole interactions, and hydrogen bond forces.

化学的配向処理法として、(I)配向剤溶液の塗布(化
学結合あるいは吸着による配向層の形成)、(2)配向
剤の水面展開(ラングミュア●ブロジェット法)(3)
プラズマ重合に大別できる。
Chemical alignment treatment methods include (I) application of alignment agent solution (formation of alignment layer by chemical bonding or adsorption), (2) deployment of alignment agent on water surface (Langmuir Blodgett method) (3)
It can be broadly classified into plasma polymerization.

本発明において物狸的配向処理とは、基体表面の微細な
形状を変形する操作である。
In the present invention, the monotonous orientation treatment is an operation for deforming the minute shape of the substrate surface.

物理的配向処理法として、(!)ラビング法(2)蒸着
法に大別できる。
Physical alignment treatment methods can be broadly classified into (!) rubbing method and (2) vapor deposition method.

配向剤、配同法によって、或は液晶の性質によって、液
晶分子は基体に対し並行、垂直或は斜めに配向する。
Depending on the alignment agent, the alignment method, or the properties of the liquid crystal, the liquid crystal molecules are aligned parallel to, perpendicular to, or oblique to the substrate.

具体的な配向剤、配向処理法については、 「液晶の最
新技術」53頁(工業調査会,  1983年刊)に記
載のものを挙げることができる。
As for specific alignment agents and alignment treatment methods, those described in "Latest Technology of Liquid Crystals", page 53 (Kogyo Chosenkai, published in 1983) can be mentioned.

液晶温度範囲で一定時間保持した後、室温にまで徐冷す
ることにより高配向が達せられる。
High orientation can be achieved by maintaining the liquid crystal temperature range for a certain period of time and then slowly cooling it to room temperature.

本発明において、光照射の際、光源とのあいだにフォト
マスクを介在させ、目的のパターンを形成してもよい。
In the present invention, a desired pattern may be formed by interposing a photomask between the light source and the light source during light irradiation.

このような場合には、適当な現像液、例えば、メチルエ
チルケトン、キシレンなどの有機溶媒で、現像、洗浄、
乾燥する。こうして、基体上の所望の位置に所望の形状
の液晶膜を形成することが出来る。
In such cases, development, washing, and
dry. In this way, a liquid crystal film having a desired shape can be formed at a desired position on the substrate.

本発明において、高分子化した液晶がとる中間相として
は、スメクチック相(スメクチックA相、カイラルスメ
ティックC相など)、ネマチック相コレステリック相な
どがあげられ、短い応答時間が必要紅場合は、カイラル
スメクチックC相が好ましい。
In the present invention, intermediate phases taken by the polymerized liquid crystal include a smectic phase (such as smectic A phase and chiral smectic C phase), a nematic phase, and a cholesteric phase. Smectic C phase is preferred.

本発明において、高分子化した液晶が液晶相から等方性
液体に転移する温度、即ち透明点は、通常O℃以上であ
るが、好ましくは50℃以上である。
In the present invention, the temperature at which the polymerized liquid crystal transitions from a liquid crystal phase to an isotropic liquid, that is, the clearing point, is usually 0°C or higher, but preferably 50°C or higher.

液晶温度範囲で一定時間保持した後、室温にまで徐冷す
ることにより高配向が達せられる。
High orientation can be achieved by maintaining the liquid crystal temperature range for a certain period of time and then slowly cooling it to room temperature.

水面展開、及び必要により延伸した薄膜は、それ自体で
は自立性が小さいので基体が通常必要である。基体とし
ては、使用目的に応じて、熱伝導性、機械的強度、光学
的性質、平面精度、などを考慮して選択する。支持体と
しては、ガラス、セラミックス、プラスチックス、 (
アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂
、ポリオレフィン樹脂)、金属(アルミニウムなど)な
どの一般に使用されている基体があげられる。
A thin film developed on a water surface and optionally stretched is not self-supporting on its own, so a substrate is usually required. The substrate is selected in consideration of thermal conductivity, mechanical strength, optical properties, flatness accuracy, etc., depending on the purpose of use. Supports include glass, ceramics, plastics, (
Commonly used substrates include acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate resin, polyolefin resin), and metal (aluminum, etc.).

基体の形状は、用途に応じ種々変えることができ例えば
、板状、ディスク(円盤)状、 ドラム状等が挙げられ
る。
The shape of the base body can be varied depending on the purpose, and examples thereof include a plate shape, a disk shape, and a drum shape.

基体に積層する場合に、高分子化した液晶と基体との密
着牲をよくするために、粘着剤、接青剤等を用いてもよ
い。このようなものとしては、ラミネートフィルム用に
通常用いられているような粘着剤、及び接着剤を用いる
ことが可能である。
When laminating on a substrate, an adhesive, a blue tinting agent, or the like may be used to improve the adhesion between the polymerized liquid crystal and the substrate. As such, it is possible to use pressure-sensitive adhesives and adhesives commonly used for laminated films.

本発明において、必要に応じて架橋するJJIが可能で
ある。架橋は光を用いて行うのが好ましい。
In the present invention, JJI can be crosslinked if necessary. Preferably, crosslinking is carried out using light.

この光としては、通常、紫外線が用いられるが、電子線
や、α線などの放射線を照射させてもよい。
Although ultraviolet rays are usually used as this light, radiation such as electron beams and alpha rays may also be irradiated.

高配向わよび架橋のいずれも両方を行うこともできるが
、いずれか一方でもよい。
Although both highly oriented and crosslinking can be performed, either one of them may be used.

このように基体上に形成された液晶膜からなる記録表示
層に加えて、記録表示の目的で種々の機能をもつ層を設
けることができる。このようなものとしては、光吸収層
、反射層、反射防止層、保;(!!層などを挙げること
ができる。
In addition to the recording/displaying layer made of the liquid crystal film formed on the substrate in this way, layers having various functions for the purpose of recording/displaying can be provided. Examples of such a layer include a light absorbing layer, a reflective layer, an antireflection layer, and a protective layer.

光吸収層は、前述の光吸収色素を塗布などによって他用
することもできるが、カーボン、金属(ビスマス、テル
ルなと)を真空蒸着によって成膜してもよい。反射層は
通常、アルミニウム、銀等を真空蒸着して設ける。
The light-absorbing layer may be formed by coating the above-mentioned light-absorbing dye or by vacuum deposition of carbon or metal (such as bismuth or tellurium). The reflective layer is usually provided by vacuum-depositing aluminum, silver, or the like.

反射防止帝は、薄膜ハンドブック 820頁(昭和58
年、オーム社)に記載の透明無機化合物、例えば、フッ
化マグネシウムを蒸着などの手段を行い設置することが
できる。
The anti-reflection emperor is Thin Film Handbook, page 820 (Showa 58
A transparent inorganic compound such as magnesium fluoride, such as magnesium fluoride, can be installed by vapor deposition.

素子は、光を用いて記録することができる。記録光とし
ては、半導体レーザ、Arレーザ、He−Heレーザな
どの記録光が用いられる。
The device can be recorded using light. As the recording light, recording light such as a semiconductor laser, an Ar laser, a He-He laser, etc. is used.

レーザ光の照射法としては、一般に0.7〜lOμmφ
に絞ったビームをパルス幅0.1−10μsで、エネル
ギー5〜2hllで照射する方法が挙げられる。
As a laser beam irradiation method, generally 0.7 to 1Oμmφ
One example is a method of irradiating a focused beam with a pulse width of 0.1 to 10 μs and an energy of 5 to 2 hll.

この素子の記録光としては、また、通常の光源、例えば
タングステンランプ、キセノンランプ、奢高圧水銀灯、
および発光ダイオードからの光源を用いることもできる
。このような光源を用いる場合、光源と素子とのあいだ
にパターンを配置して書き込むことができる。また、液
晶プリンタ、発光ダイオードプリンタなどのアレイ化さ
れた装置を用いることもできる。
The recording light for this element can also be a normal light source, such as a tungsten lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, or a high-pressure mercury lamp.
It is also possible to use light sources from light emitting diodes. When using such a light source, a pattern can be placed and written between the light source and the element. Furthermore, an arrayed device such as a liquid crystal printer or a light emitting diode printer can also be used.

また記録に光でなく、熱源、たとえばサーマルプリンタ
ヘッドなどを用いることもできる。
Furthermore, instead of light, a heat source such as a thermal printer head can be used for recording.

読み出しは、一般に光学ヘッドを用いて行われる。Reading is generally performed using an optical head.

また、本発明の液晶記録表示素子は、大面積の表示装置
として用いることができ、この場合、必要により背面か
ら、バックライトによる照明を行うこともできる。
Further, the liquid crystal recording display element of the present invention can be used as a large-area display device, and in this case, illumination by a backlight can be provided from the rear side if necessary.

消去は、熱または光によっておこなうことができる。熱
による場合は、赤外線ランプ、ニクロム線ヒータ等で、
通常!00〜150℃に記録層を加熱する。光によって
消去するぱあいにおいては、記録に用いたのと同じレー
ザ光を使用することができる。
Erasing can be done by heat or light. If it is caused by heat, use an infrared lamp, nichrome wire heater, etc.
usually! Heat the recording layer to 00-150°C. In the case of erasing with light, the same laser light used for recording can be used.

記録●消去は、繰り返し、例えば、10〜100回以上
行ウことができる。
Recording and erasing can be repeated, for example, 10 to 100 times or more.

[実施例] 以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例I Macromolecules  18  1677(
1983)に記載された方法でコレステロール、11−
ブロムウンデカン酸クロリドおよびメタクリル酸から下
記の重合性基含有低分子液晶(KS3.2  S54.
8  Ch  G4.41)を合成した。
Example I Macromolecules 18 1677 (
Cholesterol, 11-
The following polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal (KS3.2 S54.
8 Ch G4.41) was synthesized.

これに光開始剤イルガキュアl84(チバガイギー社製
)を0.5%加えた混合物から実施例1と同様にして水
面展開した膜に、紫外線照射装置(ウシオユーテック(
株)製)を用いて紫外線( 1 .OJ/ cta” 
)を照射した。こうしてえられた高分子液晶化合物の膜
は、全体が均一な配向された膜であった。
A mixture of 0.5% of the photoinitiator Irgacure 184 (manufactured by Ciba Geigy) was spread on the water surface in the same manner as in Example 1.
Co., Ltd.) using ultraviolet rays (1.OJ/cta)
) was irradiated. The polymer liquid crystal compound film thus obtained was a uniformly oriented film throughout.

この水面展On膜を酸化バナジウムフタ口シアニン膜の
付いたガラス基板に移し、半導体レーザー光( 830
nm)を照射したところ、直径約iμ川のスポットを記
録できた。
This water surface-extended On film was transferred to a glass substrate with a vanadium oxide capped cyanine film, and exposed to semiconductor laser light (830
When irradiated with light (nm), a spot with a diameter of approximately iμ could be recorded.

実施例2 実施例1で得た高分子液晶の水面膜を2枚の工TOガラ
ス板にはさみ、80℃に保ったままl kHz,20V
の電圧を印加し,  10分間保持下のち、室温にまで
徐冷した。このフィルムは配向がさらに進んでいること
が確認された。
Example 2 The water surface film of the polymer liquid crystal obtained in Example 1 was sandwiched between two TO glass plates and heated at 1 kHz, 20 V while maintaining the temperature at 80°C.
A voltage of 100 mL was applied and held for 10 minutes, and then slowly cooled to room temperature. It was confirmed that the orientation of this film was further advanced.

予め、二色性色素IJD− 109 (λmax=7E
iOnm,  日本化薬製)を5%ブレンドしておいた
高分子液晶の水面展開膜を、同様にして高配向したサン
ドイッチセルに半導体レーザを照射すると、直径約1μ
通のスポットを書き込むことができた。
In advance, dichroic dye IJD-109 (λmax=7E
When a similarly highly oriented sandwich cell is irradiated with a semiconductor laser and a polymer liquid crystal water surface film containing a 5% blend of iOnm (manufactured by Nippon Kayaku) is irradiated with a semiconductor laser, it becomes approximately 1μ in diameter.
I was able to write the spot of the connoisseur.

[発明の効果コ 本発明の水面に展開された重合性基含有低分子液晶を高
分子化してなる液晶記録表示素子は、水面展開で、親水
基が水面側に、疎水性の主鎖が大気側に優先的に配向す
るため、高分子液晶層が極めて均一に配向しており、記
録表示のコントラス1・が高く実用的価値が非常に高い
[Effects of the Invention] The liquid crystal recording display element of the present invention, which is formed by polymerizing the low-molecular liquid crystal containing a polymerizable group that is developed on the water surface, has hydrophilic groups on the water surface side and hydrophobic main chains on the air surface side. Since the polymer liquid crystal layer is preferentially oriented toward the side, the polymer liquid crystal layer is oriented extremely uniformly, and the contrast of recording and display is high (1.), which is of very high practical value.

上記効果を奏することから本発明の記録表示素子は具体
的には光メモリー ディスプレイ、電子黒板、液晶テレ
ビ等に有用であり、その他、非線形光学素子、液晶シャ
ッター サングラス、調光パネル、フィルター等にも有
用である。
Since the recording/display element of the present invention achieves the above effects, it is specifically useful for optical memory displays, electronic blackboards, liquid crystal televisions, etc., and is also useful for nonlinear optical elements, liquid crystal shutters, sunglasses, light control panels, filters, etc. Useful.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水面に展開された重合性基含有低分子液晶を高分子
化してなることを特徴とする液晶光学素子。 2、低分子液晶が親水性を有する請求項1記載の素子。 3、水面に展開された重合性基含有低分子液晶化合物を
高分子化して得た薄膜を、必要により延伸配向、電界配
向、磁界配向、化学的配向処理した基体に保持または物
理的配向処理した基体に保持のうちのいずれかの方法に
より高配向してなる請求項1または2記載の素子。 4、重合性基含有低分子液晶を水面上に展開し、活性エ
ネルギー線で液晶性の薄膜を形成させることを特徴とす
る光学素子の製造法。 5、薄膜を、必要により延伸配向、電界配向、磁界配向
、化学的配向処理した基体に保持または物理的配向処理
した基体に保持のうちのいずれかの方法により高配向す
る請求項4記載の製造法。
[Scope of Claims] 1. A liquid crystal optical element characterized in that it is formed by polymerizing a low-molecular liquid crystal containing a polymerizable group spread on a water surface. 2. The device according to claim 1, wherein the low molecular liquid crystal has hydrophilicity. 3. The thin film obtained by polymerizing the polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal compound spread on the water surface is held or physically aligned on a substrate that has been subjected to stretching orientation, electric field orientation, magnetic field orientation, or chemical orientation treatment as necessary. The element according to claim 1 or 2, which is highly oriented by any one of the methods of holding on a substrate. 4. A method for producing an optical element, which comprises spreading a polymerizable group-containing low-molecular liquid crystal on a water surface and forming a liquid crystalline thin film using active energy rays. 5. The production according to claim 4, wherein the thin film is highly oriented by any one of the following methods: stretching orientation, electric field orientation, magnetic field orientation, holding on a chemically oriented substrate, or holding on a physically oriented substrate, if necessary. Law.
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