JPH0736008A - Optical modulation element - Google Patents
Optical modulation elementInfo
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- JPH0736008A JPH0736008A JP20210993A JP20210993A JPH0736008A JP H0736008 A JPH0736008 A JP H0736008A JP 20210993 A JP20210993 A JP 20210993A JP 20210993 A JP20210993 A JP 20210993A JP H0736008 A JPH0736008 A JP H0736008A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、新規な光変調素子に関
し、さらに詳しくは、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或いは光メモリー等に応
用可能な光変調素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel light modulator, and more particularly to a light modulator using a photochromic compound which can be applied to a stable and high-density optical arithmetic device or an optical memory.
【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したものが知
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、磁気光学効果では磁界により偏波面が回
転することを利用している。また、音響光学効果では、
例えば、導波路上に形成されたくし形電極からなるトラ
ン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ことを利用
している。上記のように、従来の光変調素子では、電界
或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、高精彩化、高速化に限界があった。そこで光を用
いて光変調を行うことができる素子について研究がなさ
れている。従来光を用いて光変調を行う素子としては、
(1)光導電素子と液晶素子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回液晶討論会講演予稿
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た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 Conventionally, as a light modulation element, one utilizing an electro-optical effect, a magneto-optical effect, an acousto-optical effect, etc. is known. The electro-optic effect utilizes the change in refractive index due to the application of an electric field, and the magneto-optic effect utilizes that the plane of polarization rotates due to the magnetic field. Also, in the acousto-optic effect,
For example, a high frequency voltage is applied to a transducer composed of a comb-shaped electrode formed on a waveguide to generate a surface acoustic wave corresponding to the frequency of an input signal, and the interaction between the guided light and the surface acoustic wave causes the guided light to travel. The fact that the polarization angle changes is used. As described above, in the conventional light modulation element, since the light modulation is performed by applying the electric field or the magnetic field, there is a limit to high definition and high speed. Therefore, research has been conducted on elements that can perform optical modulation using light. As an element that performs optical modulation using conventional light,
(1) A light modulation device that combines a photoconductive device and a liquid crystal device, (2) A light modulation device that uses a mixture of a ferroelectric liquid crystal and a photochromic compound (Proceedings of the 17th Liquid Crystal Symposium: page 246) ( 3) An optical modulator (Japanese Patent Laid-Open No. 2-190827) has been proposed in which the transition moment of the photochromic compound is oriented in a certain direction and the change in birefringence of the photochromic compound due to photoisomerization is utilized.
【0003】[0003]
【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、消費電力が問題になる。そして(1)の場合
は、光導電素子と液晶素子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
えなっかったり、或いは作動温度域が狭い等の問題点が
ある。また(3)の場合は、光異性化に伴う複屈折変化
が小さいため、充分なコントラストが得られないという
問題点がある。本発明の目的は、従来の技術における上
記の問題点を解決することを目的とするものであって、
その目的は、高密度、高感度で安定性に優れた簡単な構
成の光−光変調素子を提供することにある。In the cases (1) and (2) described above, the electro-optical effect is essentially used, and power consumption becomes a problem. In case (1), the process is complicated because the photoconductive element and the liquid crystal element are laminated, and in case (2), the structure is simple, but the bistable state of the ferroelectric liquid crystal is used. Therefore, there are problems such that only binary modulation can be performed, or the operating temperature range is narrow. Further, in the case of (3), there is a problem that sufficient contrast cannot be obtained because the birefringence change due to photoisomerization is small. An object of the present invention is to solve the above problems in the prior art,
It is an object of the present invention to provide an optical-optical modulator having a high density, high sensitivity, and excellent stability and a simple structure.
【0004】[0004]
【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、ねじり(ツイスト)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変化によりフォトクロミ
ック化合物の吸収を持たない波長領域の光が変調される
ことを見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have found that in a side chain type polymer liquid crystal subjected to a twist (twist) orientation treatment, a polymer liquid crystal medium induced by a photochromic reaction The inventors have found that the change modulates light in the wavelength region that does not have absorption of the photochromic compound, and completed the present invention.
【0005】本発明の光変調素子は、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ねじ
り配向処理した高分子液晶膜からなり、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変化に
よって変調するためのものである。The light modulator of the present invention comprises a polymer liquid crystal film obtained by subjecting a side chain type polymer liquid crystal containing a photochromic compound as one component to a twist alignment treatment, and photochromic light in a wavelength range where the photochromic compound does not absorb light. It is for modulation by the change of the polymer liquid crystal film caused by the photoisomerization of the compound.
【0006】本発明において、上記高分子液晶膜には、
フォトクロミック反応によって誘起される屈折率異方性
の変化の増大、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、低分子液晶を混合することができ
る。ここで述べる低分子液晶としては、通常知られてい
るネマチック液晶であって、単一組成のもの、あるいは
液晶組成物のいずれであってもよい。したがって、本発
明の光変調素子の好ましいものの一つは、高分子液晶膜
が、側鎖に共有結合したフォトクロミック成分を有する
側鎖型高分子液晶および低分子液晶の少なくとも二成分
からなるものであり、また、他の一つは、高分子液晶膜
が、側鎖型高分子液晶、フォトクロミック化合物および
低分子液晶の少なくとも三成分からなるものである。In the present invention, the polymer liquid crystal film comprises
A low molecular weight liquid crystal can be mixed for the purpose of increasing the change in refractive index anisotropy induced by the photochromic reaction, increasing the response speed, or expanding the operating temperature range. The low-molecular liquid crystal described here may be a commonly known nematic liquid crystal having a single composition or a liquid crystal composition. Therefore, one of the preferred optical modulators of the present invention is one in which the polymer liquid crystal film is composed of at least two components, a side chain polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded to a side chain and a low molecular liquid crystal. The other is that the polymer liquid crystal film is composed of at least three components of a side chain polymer liquid crystal, a photochromic compound and a low molecular liquid crystal.
【0007】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、(1)第1の態様におい
ては、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、また、(2)第2の態様に
おいては、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る。The present invention will be described in detail below. 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. The constitution is (1) in the first embodiment, A polymer liquid crystal in which a photochromic compound is dispersed is used, and in the second aspect (2), a side chain to which the photochromic compound is bonded by a covalent bond is used.
【0008】先ず、(1)の第1の態様の光変調素子の
場合について説明する。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。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(V) 〜(VIII)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。First, the case of the optical modulator of the first aspect (1) will be described. Here, the side chain type polymer liquid crystal is a polymer having a mesogenic molecule showing liquid crystallinity in a pendant side chain through a predetermined alkyl spacer, and like the low molecular weight liquid crystal, a nematic phase, a smectic phase or a cholesteric phase. It forms various liquid crystal phases such as phases. Regarding the side chain type polymer liquid crystal used, its structure is described in Mol. Cryst. Liq. Cryst. , 16
7, 169 (1989) and the like. For example, cyanobiphenyl, cyanophenylbenzoate, cyanobiphenylbenzoate, cyanophenyl (4-phenylbenzoate) having a positive dielectric anisotropy, or
Methoxybiphenyl, methoxyphenylbenzoate, methoxybiphenylbenzoate having a negative dielectric anisotropy,
It is possible to use a general one having a methoxyphenyl (4-phenylbenzoate) structure and having a main chain structure of polyacrylate type, polymethacrylic type, polyether type, polyester type, polysiloxane type or the like. Specific examples thereof include those composed of monomer units represented by the following general formulas (V) to (VIII), but are not limited thereto.
【0009】[0009]
【化3】 [R11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
12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、[Chemical 3] [R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X and Y are a single bond, —O—, —COO—, and —OCO, respectively.
Represents-, -CH = N- or -N = CH-, and R
12 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
Representing the following groups respectively,
【0010】[0010]
【化4】 (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、mは、0または1から4の整数を表
わす。)、nは2から30の整数を表わし、pは1から
20の整数を表わす。]上記高分子液晶の分子量(重量
平均分子量)としては、1000から100万の範囲が
好ましく、さらに好ましくは1000から5万の範囲で
ある。また、Tg(ガラス転移点)が50℃以下のもの
は、高い変調特性を示すので、好ましい。[Chemical 4] (Wherein Q represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, m represents 0 or an integer of 1 to 4), n represents an integer of 2 to 30, and p represents 1 to 20. Represents the integer. The molecular weight (weight average molecular weight) of the polymer liquid crystal is preferably in the range of 1,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 1,000 to 50,000. Further, those having a Tg (glass transition point) of 50 ° C. or lower exhibit high modulation characteristics and are therefore preferable.
【0011】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。例えば、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、記録の安定性向上の上からも好ましく使用され
る。、また、特に下記式(I)または(II)で示される
熱安定性フォトクロミック化合物は、高分子液晶に対す
る相溶性が改善されており、ドーパントとしての効果が
大きいので好ましい。As the photochromic compound dispersed in the above side chain type polymer liquid crystal, G. H. Brown
Various compounds described in the book "Photochromism" can be mentioned. For example, spiropyran derivatives,
Examples include spirooxazine derivatives, azobenzene derivatives, fulgide derivatives, diarylethene derivatives, triarylmethane derivatives and indigo derivatives. In particular, a fulgide derivative or a diarylethene derivative, which is a photon-mode photochromic compound that does not cause thermal isomerization, is preferably used from the viewpoint of improving recording stability. Further, in particular, the thermostable photochromic compound represented by the following formula (I) or (II) is preferable because it has improved compatibility with a polymer liquid crystal and has a large effect as a dopant.
【0012】[0012]
【化5】 〔式中、R1 〜R8 は、同一または異なるものであっ
て、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜10のア
ルキル基を表わし、Aは酸素原子、硫黄原子または−N
−R9 (ただし、R9 は水素原子、炭素数1〜10のア
ルキル基または置換されていてもよいフェニル基を表わ
す。)を表わし、Bは炭素数1〜30のアルキル基また
は下記式(III )または(IV)で示される基[Chemical 5] [Wherein R 1 to R 8 are the same or different and represent a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and A is an oxygen atom, a sulfur atom or -N
-R 9 (wherein R 9 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an optionally substituted phenyl group), and B is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or the following formula ( Group represented by III) or (IV)
【化6】 (ただし、Xは単結合、−O−、−COO−,−OCO
−、−CH2 O−、−N=N−、−CH=N−または−
N=CH−を表わし、R10は炭素数1〜30のアルキル
基、アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基を表わ
し、rは1〜5の整数を表わす)を表わす。〕[Chemical 6] (However, X is a single bond, -O-, -COO-, -OCO.
-, - CH 2 O -, - N = N -, - CH = N- or -
Represents N = CH-, R 10 represents an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or a cyano group having 1 to 30 carbon atoms, r is representative of a represents an integer of 1 to 5). ]
【0013】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化
するが、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。フォトクロミ
ック化合物の量が、上記の範囲よりも少ないと、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、ま
た、上記の範囲よりも多いと、液晶性が著しく低下し、
セルの作製が困難になる。The amount of the photochromic compound contained in the above composition varies depending on the desired physical properties, but is preferably in the range of 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 20% by weight. It is a range. If the amount of the photochromic compound is less than the above range, it is not possible to obtain a change in the physical properties due to the intended photoisomerization, and if it is more than the above range, the liquid crystallinity is significantly reduced,
It becomes difficult to fabricate the cell.
【0014】次に、(2)の第2の態様の光変調素子の
場合について説明する。側鎖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において、高分子
液晶の側鎖にフォトクロミック化合物を導入する方法と
しては、種々の方法が可能である。その一つは、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
とを通常のラジカル重合またはイオン重合によって共重
合する方法であり、さらに他の一つは、反応性シリコー
ン等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。)と二重結
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。)を付加反応させる方
法である。上記共重合法において使用される液晶モノマ
ーは、Makromol.Chem.,Vol.17
9,p273(1978)、Eur.Polym.
J.,Vol.18,p651(1982)およびMo
l.Cryst.Liq.Cryst.,Vol.16
9,pp167〜192(1989)等に記載されてい
るものが使用可能であるが、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(IX)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。Next, the case of the optical modulator of the second aspect of (2) will be described. In a side chain type polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded to a side chain, various methods are possible as a method of introducing the photochromic compound into the side chain of the polymer liquid crystal. One of them is a method of copolymerizing a liquid crystal monomer having an addition polymerization property and a photochromic monomer by a usual radical polymerization or an ionic polymerization, and the other one is a method in which a reactive polymer such as reactive silicone is unsaturated. In this method, a liquid crystal compound having a double bond (hereinafter referred to as "reactive liquid crystal compound") and a photochromic compound having a double bond (hereinafter referred to as "reactive photochromic compound") are subjected to an addition reaction. The liquid crystal monomer used in the above copolymerization method is Makromol. Chem. , Vol. 17
9, p273 (1978), Eur. Polym.
J. , Vol. 18, p651 (1982) and Mo.
l. Cryst. Liq. Cryst. , Vol. 16
9, pp167 to 192 (1989) and the like can be used, and examples thereof include biphenyl type, phenylbenzoate type, cyclohexylbenzene type, azoxybenzene type, azomethine type, phenylpyrimidine type, biphenylbenzoate type , Cyclohexylbiphenyl-based, terphenyl-based liquid crystal molecules, and an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester bonded via an appropriate alkyl spacer.
Specific examples thereof include those represented by the following general formula (IX), but the present invention is not limited thereto.
【0015】[0015]
【化7】 (R11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
12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、
それぞれ前記したと同様の基を表わし、nは2から30
の整数を表わす。)[Chemical 7] (R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X and Y are each a single bond, —O—, —COO—, —OCO.
Represents-, -CH = N- or -N = CH-, and R
12 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 same group as described above, and n is 2 to 30
Represents the integer. )
【0016】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(X)ないし一般式(XIII)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。Examples of the polymerizable photochromic monomer include spiropyran derivatives, spirooxazine derivatives, fulgide derivatives or diarylethene derivatives to which an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester is bonded. More specific examples include those represented by the following general formula (X) to general formula (XIII), but the present invention is not limited thereto.
【0017】[0017]
【化8】 [式中,Aは酸素原子、硫黄原子または−NR22(ただ
し、R22は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基また
はフェニル基を表わす。)、R14〜R21は、それぞれ水
素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはフェニル基を
表わし、R13は、下記式(XIV )または(XV)で示され
る重合性基を表わす。[Chemical 8] [In the formula, A is an oxygen atom, a sulfur atom or -NR 22 (wherein R 22 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a phenyl group), and R 14 to R 21 are a hydrogen atom and a halogen, respectively. Represents an atom, an alkyl group or a phenyl group, and R 13 represents a polymerizable group represented by the following formula (XIV) or (XV).
【化9】 (ただし、R35は、水素原子またはメチル基を表わし、
sは1ないし30の整数を表わす。)][Chemical 9] (However, R 35 represents a hydrogen atom or a methyl group,
s represents an integer of 1 to 30. )]
【化10】 [Chemical 10]
【0018】[式中、R13およびR23〜R34は、次の
(a)または(b)の二つの場合における基を表す。
(a)R13が、上記式(XIV )または(XV)で示される
重合性基を示し、R23〜R34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
たはアルキル置換されていてもよいアミノ基を表わす
か、または(b)R29〜R34の少なくとも1つが下記式
で示される基を表わし、 −(CH2 )S-1 −OCO−CR35=CH2 (ただし、R35およびsは上記と同意義を有する。)R
13およびR23〜R34のそれ以外の基が、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
基またはアルキル置換されていてもよいアミノ基を表わ
す。)][In the formula, R 13 and R 23 to R 34 represent groups in the following two cases (a) and (b).
(A) R 13 represents a polymerizable group represented by the above formula (XIV) or (XV), and R 23 to R 34 are each a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group or an alkyl-substituted group. Or (b) at least one of R 29 to R 34 represents a group represented by the following formula: — (CH 2 ) S −1 —OCO—CR 35 ═CH 2 ( However, R 35 and s have the same meaning as above.) R
The other groups of 13 and R 23 to R 34 each represent a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group or an optionally substituted amino group. )]
【0019】また、反応性ポリマーへの付加反応によっ
て合成する場合に使用可能な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。このような活性水素を有するシリコーンポリマー
は、ヘキサクロロ白金(IV)酸6水和物等のプラチナ触
媒の存在下、不飽和二重結合を有する化合物と付加反応
することが知られており、側鎖型高分子液晶の合成方法
として、Makromol.Chem.,Rapid
Commun.,3、p557(1982)等に開示さ
れている。ここで使用可能な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としては、前記した付加重
合に使用される各液晶分子やフォトクロミック化合物と
同様な構造を有し、アクリル酸エステル基やメタクリル
酸エステル基に代わり、不飽和二重結合基を導入したも
のがあげられる。その具体的な例を下記に示すが、本発
明は、これらに限定されるものではない。Further, as the reactive polymer which can be used when it is synthesized by an addition reaction to the reactive polymer,
A representative example is a silicone polymer having active hydrogen, for example, polyhydrogenated methyl siloxane. It is known that such a silicone polymer having active hydrogen undergoes an addition reaction with a compound having an unsaturated double bond in the presence of a platinum catalyst such as hexachloroplatinum (IV) acid hexahydrate, and has a side chain. As a method for synthesizing a high-molecular liquid crystal, Makromol. Chem. , Rapid
Commun. , 3, p557 (1982) and the like. The reactive liquid crystal compound and reactive photochromic compound that can be used here have the same structure as each liquid crystal molecule or photochromic compound used in the above-mentioned addition polymerization, and instead of an acrylate ester group or a methacrylate ester group. , Those having an unsaturated double bond group introduced therein. Specific examples thereof are shown below, but the present invention is not limited thereto.
【0020】反応性液晶化合物として、下記式(XVI)で
示されるものが例示できる。 CH2 =CH(CH2 )n-1 −O−Φ1 −X−Φ2 −R12 (XVI) (式中、R12、Φ1 、Φ2 、Xおよびnは、それぞれ前
記と同じ意味を有する。)Examples of the reactive liquid crystal compound include those represented by the following formula (XVI). CH 2 = CH (CH 2) in n-1 -O-Φ 1 -X -Φ 2 -R 12 (XVI) ( wherein, R 12, Φ 1, Φ 2, X and n are the same meaning as defined above Have.)
【0021】反応性フォトクロミック化合物として、下
記式(XVII)〜(XX)で示されるものが例示できる。Examples of the reactive photochromic compound include compounds represented by the following formulas (XVII) to (XX).
【化11】 [式中、R36は、−(CH2 )t-1 −CH=CH2 (た
だし、t=1〜30)を表わし、AおよびR14〜R21は
上記と同意義を有する。][Chemical 11] [In the formula, R 36 represents-(CH 2 ) t-1 -CH = CH 2 (where t = 1 to 30), and A and R 14 to R 21 have the same meanings as described above. ]
【化12】 [式中、R23〜R34およびR36は、次の(a)または
(b)の二つの場合における基を表す。(a)R36が、
−(CH2 )t-1 −CH=CH2 (ただし、t=1〜3
0)を表わし、R23〜R34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
アルキル置換されていてもよいアミノ基を表わすか、ま
たは(b)R29〜R34の少なくとも1つが−(CH2 )
t-1 −CH=CH2 (ただし、t=1〜30)を表わ
し、R23〜R34およびR36のそれ以外の基が、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、
ニトロ基またはアルキル置換されていてもよいアミノ基
を表わす。)][Chemical 12] [In the formula, R 23 to R 34 and R 36 represent groups in the following two cases (a) or (b). (A) R 36 is
- (CH 2) t-1 -CH = CH 2 ( provided that, t = 1 to 3
0), R 23 to R 34 are each a halogen atom,
A hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group or an optionally substituted amino group, or (b) at least one of R 29 to R 34 is-(CH 2 )
t-1 —CH═CH 2 (provided that t = 1 to 30), and the groups other than R 23 to R 34 and R 36 are a halogen atom, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group,
It represents a nitro group or an optionally substituted amino group. )]
【0022】上記のような高分子側鎖にフォトクロミッ
ク化合物を導入する方法においても、導入されるフォト
クロミック成分の量は、前記(1)の態様の分散系の場
合と同様な値で含有させる。すなわち、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%の範囲となるように調整される。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
が著しく低下してセルの作製が困難になる。Also in the method of introducing the photochromic compound into the polymer side chain as described above, the amount of the introduced photochromic component is the same as in the case of the dispersion system of the aspect (1). That is, the amount of the monomer unit is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 20% by weight. When the proportion of the photochromic component is lower than 0.1% by weight, it is impossible to obtain the desired change in physical properties due to photoisomerization, and when it is higher than 50% by weight, liquid crystallinity is remarkably lowered. It becomes difficult to fabricate the cell.
【0023】また、上記高分子液晶の分子量(重量平均
分子量)は、一般に1000〜100万の範囲から選択
され、より好ましくは1000〜5万の範囲である。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 polymer liquid crystal is generally selected from the range of 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 50,000. Further, those having a Tg (glass transition point) of 50 ° C. or less are preferable because they show high modulation efficiency.
【0024】本発明の光変調素子においては、高分子液
晶化合物およびフォトクロミック化合物を必須の構成要
素とするが、前記のように応答速度の高速化或いは作動
温度範囲を拡大する目的で低分子液晶を混合しても構わ
ない。その混合量は、フォトクロミック成分を含有する
側鎖型高分子液晶、または側鎖型高分子液晶とフォトク
ロミック化合物との混合物に対して、1〜80重量%の
範囲が好ましく、さらに好ましくは5〜40重量%の範
囲である。低分子液晶の含有量が1重量%よりも少ない
と、低分子液晶を混合した効果が殆ど現われず、また8
0重量%よりも多いと、膜を形成することができなくな
る。また、耐久性等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と低分子液晶、または側鎖型高分
子液晶とフォトクロミック化合物および低分子液晶の合
計重量に対して、0.01〜5重量%の範囲が好まし
い。In the light modulation element of the present invention, a high molecular weight liquid crystal compound and a photochromic compound are essential components, but as described above, a low molecular weight liquid crystal is used for the purpose of increasing the response speed or expanding the operating temperature range. You can mix them. The amount of the mixture is preferably in the range of 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 40, with respect to the side chain type polymer liquid crystal containing the photochromic component or the mixture of the side chain type polymer liquid crystal and the photochromic compound. It is in the range of% by weight. When the content of the low molecular weight liquid crystal is less than 1% by weight, the effect of mixing the low molecular weight liquid crystal hardly appears.
If it exceeds 0% by weight, it becomes impossible to form a film. In addition, various weather resistance stabilizers such as antioxidants represented by hindered amines and hindered phenols may be added for the purpose of improving durability and the like. The amount of these weather-resistant stabilizers added is 0 with respect to the total weight of the side chain type polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded and a low molecular weight liquid crystal, or the side chain type polymer liquid crystal, a photochromic compound and a low molecular weight liquid crystal. The range of 0.01 to 5% by weight is preferable.
【0025】次に、本発明の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。Next, the alignment treatment of the light modulation element material of the present invention will be described. The light modulation element material in the present invention is
A method similar to the alignment treatment in the case of containing a low molecular weight liquid crystal can be applied. That is, a method of using a known alignment film that has been subjected to a rubbing treatment by applying a thin film of PVA, polyimide or the like can be applied. In that case, the orientation of the side-chain polymer liquid crystal is effectively achieved by annealing in a temperature range in which the side-chain polymer liquid crystal shows a liquid crystal phase or by gradually heating after heating to a melting point. .
【0026】本発明においては、側鎖型高分子液晶をね
じり配向させることを特徴としている。ねじり配向と
は、図1に示すように、高分子液晶膜の表面の配向方向
が互いに法線を軸として、ねじれた関係にあることを意
味する。このとき高分子液晶膜内部の配向ベクトルの方
向は、一方の配向方向からもう一方の配向方向へとなだ
らかに変化する。ねじれ角は30°〜150°の範囲が
好ましく、さらに好ましくは60°〜120°の範囲で
ある。The present invention is characterized in that the side chain type polymer liquid crystal is twisted and aligned. The twisted orientation means that the orientation directions of the surface of the polymer liquid crystal film are in a twisted relationship with the normal line as an axis, as shown in FIG. At this time, the direction of the alignment vector inside the polymer liquid crystal film changes gently from one alignment direction to the other. The twist angle is preferably in the range of 30 ° to 150 °, more preferably in the range of 60 ° to 120 °.
【0027】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。本発明の光変調素子は、
少なくとも二枚の基板間に、上記ねじり配向させた高分
子液晶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〜50μmの範囲が好
ましく、特に好ましくは1μm〜20μmの範囲であ
る。また、配向膜を設ける場合、その膜厚は、0.00
1μm〜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。Next, the structure of the optical modulator of the present invention and the method for manufacturing the same will be described. The light modulation element of the present invention is
It is preferable to have a structure in which the above-mentioned twisted alignment polymer liquid crystal film is sandwiched between at least two substrates. Of course, an alignment film may be provided between the polymer liquid crystal film and the substrate,
A light reflecting layer may be provided on one of the substrates. Furthermore, an antireflection film for preventing reflection on the outermost surface or an interference layer for improving the efficiency of incident laser light may be provided. The thickness of these polymer liquid crystal films is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm, particularly preferably in the range of 1 μm to 20 μm. When an alignment film is provided, its thickness is 0.00
The range of 1 μm to 10 μm is preferable. Examples of the substrate material that can be used here include glass, polycarbonate, polymethylmethacrylate, and olefin resin. In particular, in the case of a transmissive layer structure for reading by transmitted light, the substrate material is preferably transparent.
【0028】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、す
なわち、(1)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および所望によって添加される低
分子液晶、または(2)側鎖型高分子液晶とフォトクロ
ミック化合物、および所望によって添加される低分子液
晶を、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り、ねじり配向させ
る。90°ねじり配向したセルは透明であるが、偏光顕
微鏡で観察するとパラレルニコル下で回転角45°ごと
に暗および明状態が繰り返し現われることにより確認す
ることができる。Next, a typical light modulating element and a method for manufacturing the same will be described. First, a solution containing an alignment film material is applied onto 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 in one direction with a cloth or paper for rubbing. Next, a raw material for forming the polymer liquid crystal film, that is, (1) a side chain type polymer liquid crystal having a covalently bound photochromic component and a low molecular weight liquid crystal optionally added, or (2) a side chain type A liquid crystal comprising a polymer liquid crystal, a photochromic compound, and optionally a low-molecular liquid crystal dissolved in a suitable solvent or heated and melted, and applied on the alignment film to form a polymer liquid crystal film having a predetermined thickness. Form the layers. Another substrate provided with an alignment film is placed on the liquid crystal layer, and pressure bonding under reduced pressure or thermocompression bonding is performed to manufacture a cell. At that time, it is also preferable to obtain a precise film thickness by using a spacer such as fine particles of glass or resin or a film. Finally, it is twisted and oriented by heating it to a predetermined temperature to anneal it or gradually cooling it. The 90 ° twist-oriented cell is transparent, but it can be confirmed by observing with a polarizing microscope that dark and bright states repeatedly appear at every 45 ° rotation angle under parallel Nicols.
【0029】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
を透過する光の強度が変調される。本発明の光変調素子
の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。
その場合ねじり配向した高分子液晶膜表面の配向方向が
偏光板の偏光面と30〜60°の範囲、より好ましくは
45°の角度で配置させることによって、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、素子表面
での高分子液晶の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。透過型の他
に、反射型の読み出しも可能であり、この場合は、セル
面の片側に偏光板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 light modulator will be described. Light modulation is performed with light having a wavelength: λ A that the structure A of the photochromic component or photochromic compound has absorption, and wavelength: λ that the structure B has absorption.
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, after the linearly polarized light is transmitted through the cell or reflected by the cell, the intensity of the light transmitted through the analyzer is modulated. The light modulation method of the light modulation element of the present invention and the configuration thereof will be mainly described in the case of a transmission type. The light modulation element of the present invention can perform light modulation by arranging it between a pair of polarizing plates arranged so that their polarization planes are orthogonal or parallel.
In that case, good optical modulation is performed by arranging the surface of the polymer liquid crystal film in the twisted orientation at an angle of 30 to 60 °, more preferably 45 ° with respect to the polarization plane of the polarizing plate. If a polarized laser is used as the light source for the modulated light, only an analyzer is needed. Even in that case, the orientation direction of the polymer liquid crystal on the device surface is 30 ° to the laser polarization plane.
Good light modulation is achieved by arranging in the range of 60 °, more preferably at an angle of 45 °. In addition to the transmissive type, reflective type readout is also possible.In this case, except for arranging both the polarizing plate and the analyzer on one side of the cell surface so that the polarization planes are orthogonal or parallel, You can do it like a type.
【0030】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。光変調材料としてフォトクロ
ミック化合物を少なくとも1種類以上含んだ側鎖型高分
子液晶をねじり配向して用いた場合、波長λA の光を照
射した部分はフォロクロミック化合物の光異性化に伴い
配向状態が変化し、透過率の最大または最小を示す波長
が変化する。初期状態を透過率が最大となるように膜厚
を設定した場合は、波長λA の光照射を行った部分の透
過率が減少し、一方、初期状態を透過率が最小になるよ
うに膜厚を設定した場合は、波長λA の光照射を行った
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。この説明の中では、初期状態が透過率最大或いは最
小の場合を例にとって説明したが、光異性化前後で透過
光の変化が観測されれば、初期状態はこれに限定される
ものではない。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
可能なものである。Although the principle of light modulation of the present invention is not clear,
It is assumed as follows. When a side-chain polymer liquid crystal containing at least one photochromic compound is used as the light modulation material in a twisted orientation, the orientation of the portion irradiated with light of wavelength λA changes with the photoisomerization of the forochromic compound. However, the wavelength showing the maximum or minimum of the transmittance changes. If the film thickness is set so that the transmittance is maximized in the initial state, the transmittance of the part irradiated with light of wavelength λA will decrease, while the film thickness will be reduced in the initial state to minimize the transmittance. When is set, the transmittance of the portion irradiated with the light of the wavelength λA increases, so that the transmittance of the light of the wavelength λC can be modulated, and the halftone expression can be realized. Further, by irradiating with light of wavelength λB, it is possible to return to the initial state. In this description, the case where the initial state has maximum or minimum transmittance is described as an example, but the initial state is not limited to this as long as a change in transmitted light is observed before and after photoisomerization. The light modulation element of the present invention is capable of performing light modulation using only light, and is applicable to an optical arithmetic element, an optical memory and the like.
【0031】[0031]
【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。 実施例1 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を使用した。この高分子液晶の重
量平均分子量は約6000であり、液晶相を示す温度範
囲は20.1〜98.8℃であった。セルの作製は次の
ようにして行った。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、
次に片方のガラス基板上に、上記側鎖型高分子液晶に下
記構造式(B)で示されるフルギドを5重量%加えた混
合物の40重量%テトラヒドロフラン(THF)溶液
を、バーコーターにより塗布した。乾燥した後、20μ
mの樹脂スペーサーを散布し、もう一方のガラス基板を
ラビング方向が互いに垂直になるように重ね120℃ま
で昇温し圧着した。セルは、圧着後90℃で1時間アニ
ール処理してねじり配向させた。セルの構成を図2に示
す。図中、1は透明基板、2はPVAラビング膜、3は
ねじり角90°にねじり配向させた高分子液晶、4はス
ペーサーである。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. The present invention is not limited to the examples. Example 1 As a side chain type polymer liquid crystal, a liquid crystal having a monomer unit represented by the following structural formula (A) was used. The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal was about 6000, and the temperature range showing a liquid crystal phase was 20.1 to 98.8 ° C. The cell was manufactured as follows. First, 8% by weight on two glass substrates
Spin PVA aqueous solution and rub with cotton,
Then, on one of the glass substrates, a 40 wt% tetrahydrofuran (THF) solution of a mixture obtained by adding 5 wt% of fulgide represented by the following structural formula (B) to the above side chain type polymer liquid crystal was applied by a bar coater. . 20μ after drying
m resin spacers were sprinkled, the other glass substrate was stacked so that the rubbing directions were perpendicular to each other, and the temperature was raised to 120 ° C. and pressure bonding was performed. The cell was annealed at 90 ° C. for 1 hour after pressure bonding and twist-oriented. The structure of the cell is shown in FIG. In the figure, 1 is a transparent substrate, 2 is a PVA rubbing film, 3 is a polymer liquid crystal twist-oriented at a twist angle of 90 °, and 4 is a spacer.
【0032】[0032]
【化13】 (式中、Meはメチル基を表わす。)このように作製し
たセルは透明であり、良好な配向を示しており、偏光顕
微鏡で観察するとパラレルニコル下で回転角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、紫
外線照射によりフォトクロミズムを示した。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
=365nm)の照射によりλ=520nmに最大吸収
を示し、吸収端は630nmであつた。図4に示すよう
に、上記のセル5を、パラレルニコル下でラビング方向
を偏光面と45°の角度で偏光板6および7の間に設置
した。セルに垂直に光を入射させた場合の紫外線照射前
後の透過スペクトル変化を図5に示す(測定温度25
℃)。フルギドの吸収に関係しない630nmから83
0nmの波長領域に最大5%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、繰り返し安定性にも優れて
いた。[Chemical 13] (In the formula, Me represents a methyl group.) The cells thus prepared are transparent and show a good orientation, and when observed by a polarizing microscope, they are in a dark and bright state at every rotation angle of 45 ° under parallel Nicols. Repeatedly appeared. This cell exhibited photochromism upon UV irradiation. Figure 3 shows the absorption spectrum change before and after UV irradiation.
= 365 nm), the maximum absorption was at λ = 520 nm, and the absorption edge was 630 nm. As shown in FIG. 4, the cell 5 was placed between the polarizing plates 6 and 7 under a parallel nicol with the rubbing direction being at an angle of 45 ° with the polarization plane. Fig. 5 shows the change in the transmission spectrum before and after the ultraviolet irradiation when light is vertically incident on the cell (measurement temperature 25
C). 630nm to 83, which is not related to the absorption of fulgide
A maximum change of about 5% in transmitted light appeared in the wavelength region of 0 nm. 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). Also, it was excellent in repeated stability.
【0033】実施例2 下記構造式(C)で示される重合性フルギド化合物0.
1gと、構造式(D)で示される液晶単モノマー1.9
gをTHFを溶媒とし、アゾイソブチロニトリル(AI
BN)を開始剤として使用して共重合させた。Example 2 Polymerizable fulgide compound represented by the following structural formula (C):
1 g and a liquid crystal single monomer represented by the structural formula (D), 1.9.
g in THF as a solvent and azoisobutyronitrile (AI
BN) was used as an initiator for copolymerization.
【化14】 (式中、Meはメチル基を表わす。)メタノールを用い
て再沈澱精製を行い、高分子液晶1.8gを淡黄色の固
体として得た。その組成は、MNR分析の結果、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6000であり、液晶相
を示す温度範囲は、17〜96.5℃であった。この高
分子液晶を用い、実施例1と同様な方法でセルを作製し
た。圧着後90℃で1時間アニーリング処理してねじり
角90°にねじり配向させた。セルは紫外線照射により
λ=520nmに最大吸収を示し、吸収端は630nm
であった。パラレル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なしに630nmから8
30nmの波長領域に最大3%程度発現した。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。[Chemical 14] (In the formula, Me represents a methyl group.) Reprecipitation purification was carried out using methanol to obtain 1.8 g of a polymer liquid crystal as a pale yellow solid. As a result of MNR analysis, the composition was confirmed to be almost the same as the composition at the time of charging. The weight average molecular weight of this polymer liquid crystal was about 6000, and the temperature range showing a liquid crystal phase was 17 to 96.5 ° C. Using this polymer liquid crystal, a cell was prepared in the same manner as in Example 1. After pressure bonding, annealing treatment was performed at 90 ° C. for 1 hour to twist and orient at a twist angle of 90 °. The cell has a maximum absorption at λ = 520 nm upon irradiation with ultraviolet light, and the absorption edge is 630 nm
Met. The change in the transmission spectrum under parallel Nicols is from 630 nm to 8 regardless of the absorption of fulgide.
The maximum expression was about 3% in the wavelength region of 30 nm. This change was reversible and could be initialized by irradiation with white light.
No change occurred by irradiation with light λ C (780 nm).
【0034】実施例3 側鎖型高分子液晶として、上記構造式(A)で示される
ものを使用した。この側鎖型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35℃〜1
22℃であった。この側鎖型高分子液晶に、上記構造式
(B)で示されるフルギドを7重量%、およびネマチッ
ク液晶(E44、メルク社製)を10重量%加えた混合
物の40重量%THF溶液を、バーコーターにより塗布
し、乾燥した後、実施例1と同様にしてセルを作製し
た。圧着後、セルは90℃で1時間アニール処理してね
じり角90°にねじり配向させた。作製されたセルは紫
外線照射によりλ=520nmに最大吸収を示し、吸収
端は630nmであった。パラレル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なしに6
30nmから830nmの波長領域に最大7%程度発現
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。Example 3 As the side chain type polymer liquid crystal, the one represented by the above structural formula (A) was used. The weight average molecular weight of this side chain type polymer liquid crystal is about 20,000, and the temperature range showing a liquid crystal phase is 35 ° C to 1 ° C.
It was 22 ° C. A 40 wt% THF solution of a mixture of 7% by weight of the fulgide represented by the structural formula (B) and 10% by weight of a nematic liquid crystal (E44, manufactured by Merck Ltd.) was added to the side-chain polymer liquid crystal. After coating with a coater and drying, a cell was prepared in the same manner as in Example 1. After pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 1 hour and twist-oriented at a twist angle of 90 °. The produced cell exhibited maximum absorption at λ = 520 nm upon irradiation with ultraviolet rays and had an absorption edge of 630 nm. The change in transmission spectrum under parallel nicols is 6 regardless of the absorption of fulgide.
The maximum expression was about 7% in the wavelength range of 30 nm to 830 nm. 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).
【0035】実施例4 実施例2と同様に、構造式(C)で示される重合性フル
ギド化合物と構造式(D)で示される液晶モノマーを溶
媒量、開始剤量を50mgに変化させて共重合を行っ
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33℃〜106℃であっ
た。この側鎖型高分子液晶に対して20重量%になるよ
うにネマチック液晶(E44、メルク社製)を10重量
%加えた混合物の40重量%THF溶液を、バーコータ
ーにより塗布した。乾燥した後、実施例1と同様にして
セルを作製した。圧着後、セルは90℃で1時間アニー
ル処理してねじり角90°にねじり配向させた。作製さ
れたセルは紫外線照射によりλ=520nmに最大吸収
を示し、吸収端は630nmであった。パラレルニコル
下における透過スペクトルの変化は、フルギドの吸収に
関係なしに630nmから830nmの波長領域に最大
5%程度発現した。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。Example 4 In the same manner as in Example 2, the polymerizable fulgide compound represented by the structural formula (C) and the liquid crystal monomer represented by the structural formula (D) were mixed in a solvent amount and an initiator amount of 50 mg. The weight average molecular weight of the polymer liquid crystal obtained by polymerization was about 20,000, and the temperature range showing a liquid crystal phase was 33 ° C to 106 ° C. A 40 wt% THF solution of a mixture obtained by adding 10 wt% of nematic liquid crystal (E44, manufactured by Merck & Co., Inc.) to the side chain type polymer liquid crystal at 20 wt% was applied by a bar coater. After drying, a cell was prepared in the same manner as in Example 1. After pressure bonding, the cell was annealed at 90 ° C. for 1 hour and twist-oriented at a twist angle of 90 °. The produced cell exhibited maximum absorption at λ = 520 nm upon irradiation with ultraviolet rays and had an absorption edge of 630 nm. The change in the transmission spectrum under the parallel Nicols was expressed in the wavelength region of 630 nm to 830 nm at a maximum of about 5% regardless of the absorption of fulgide. 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).
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明の光変調素子は、上記のように、
少なくともフォトクロミック成分またはフォトクロミッ
ク化合物を含有するねじり配向した側鎖型高分子液晶膜
を有するから、フォトクロミック化合物が吸収を持たな
い波長域の光を変調して、透過光スペクトルを可逆的に
変化させることができる。また、本発明の光変調素子
は、高感度であり、耐久性、安定性に優れ、非破壊的読
み出しが可能であり、かつ広い温度範囲で大きな変調効
果を生じる。したがって、本発明の光変調素子は、光−
光変調やフォントモードの高密度記録が可能であり、光
演算素子、光センサー、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 optical modulator of the present invention, as described above,
Since it has a twist-aligned side chain type polymer liquid crystal film containing at least a photochromic component or a photochromic compound, it can reversibly change the transmitted light spectrum by modulating light in a wavelength range where the photochromic compound does not have absorption. it can. Further, the light modulation element of the present invention has high sensitivity, excellent durability and stability, non-destructive readout is possible, and produces a large modulation effect in a wide temperature range. Therefore, the light modulation element of the present invention is
Optical modulation and high-density recording in font mode are possible, and it is useful as an optical arithmetic element, optical sensor, optical disk, optical memory card, and the like.
【図1】 高分子液晶膜のねじり配向を説明する説明図
である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a twisted orientation of a polymer liquid crystal film.
【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 cross-sectional view of a light modulation element 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 a transmitted light spectrum before and after irradiation of ultraviolet light for the light modulation element of Example 1.
【図4】 光変調素子の光学系の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an optical system of a light modulation element.
【図5】 実施例1の光変調素子について、パラレルニ
コル下でラビング方向を偏光面と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。5 is a transmitted light spectrum before and after ultraviolet irradiation when the light modulation element of Example 1 is installed under a parallel nicol with a rubbing direction at an angle of 45 ° with a polarization plane. FIG.
1…透明基板、2…PVAラビング膜、3…ねじり配向
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。1 ... Transparent substrate, 2 ... PVA rubbing film, 3 ... Twist-oriented polymer liquid crystal, 4 ... Spacer, 5 ... Cell, 6 and 7 ... Polarizing plate.
Claims (6)
含有する側鎖型高分子液晶をねじり配向処理した高分子
液晶膜からなることを特徴とする光変調素子。1. A light modulation element comprising a polymer liquid crystal film obtained by subjecting a side-chain polymer liquid crystal containing a photochromic compound as one component to a twist alignment treatment.
含有する側鎖型高分子液晶が、共有結合したフォトクロ
ミック成分を側鎖に有するものである請求項1記載の光
変調素子。2. The light modulation element according to claim 1, wherein the side chain type polymer liquid crystal containing a photochromic compound as one component has a photochromic component covalently bonded in the side chain.
ロミック成分を側鎖に有する側鎖型高分子液晶および低
分子液晶の少なくとも2成分からなる請求項1記載の光
変調素子。3. The light modulation element according to claim 1, wherein the polymer liquid crystal film comprises at least two components of a side chain type polymer liquid crystal having a photochromic component covalently bonded in its side chain and a low molecular weight liquid crystal.
含有する側鎖型高分子液晶が、フォトクロミック化合物
を分散した側鎖型高分子液晶からなる請求項1記載の光
変調素子。4. The light modulation element 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 in which the photochromic compound is dispersed.
ォトクロミック化合物および低分子液晶の少なくとも三
成分からなる請求項1記載の光変調素子。5. The light modulation element according to claim 1, wherein the polymer liquid crystal film comprises at least three components of a side chain polymer liquid crystal, a photochromic compound and a low molecular liquid crystal.
般式(I)または(II)で示される熱安定性フォトクロ
ミック化合物の少なくとも一種類を含有する請求項4ま
たは5記載の光変調素子。 【化1】 〔式中、R1 〜R8 は、同一または異なるものであっ
て、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜10のア
ルキル基を表わし、Aは酸素原子、硫黄原子または−N
−R9 (ただし、R9 は水素原子、炭素数1〜10のア
ルキル基または置換されていてもよいフェニル基を表わ
す。)を表わし、Bは炭素数1〜30のアルキル基また
は下記式(III )または(IV)で示される基 【化2】 (ただし、Xは単結合、−O−、−COO−,−OCO
−、−CH2 O−、−N=N−、−CH=N−または−
N=CH−を表わし、R10は炭素数1〜30のアルキル
基、アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基を表わ
し、rは1〜5の整数を表わす)を表わす。〕6. The light modulation element according to claim 4, wherein the photochromic compound contains at least one kind of a thermostable photochromic compound represented by the following general formula (I) or (II). [Chemical 1] [Wherein R 1 to R 8 are the same or different and represent a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and A is an oxygen atom, a sulfur atom or -N
-R 9 (wherein R 9 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an optionally substituted phenyl group), and B is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or the following formula ( A group represented by III) or (IV): (However, X is a single bond, -O-, -COO-, -OCO.
-, - CH 2 O -, - N = N -, - CH = N- or -
Represents N = CH-, R 10 represents an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or a cyano group having 1 to 30 carbon atoms, r is representative of a represents an integer of 1 to 5). ]
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1993
- 1993-07-23 JP JP20210993A patent/JP2887051B2/en not_active Expired - Lifetime
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