JPH0792567B2 - Liquid crystal alignment method by oblique light - Google Patents

Liquid crystal alignment method by oblique light

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JPH0792567B2
JPH0792567B2 JP7206591A JP7206591A JPH0792567B2 JP H0792567 B2 JPH0792567 B2 JP H0792567B2 JP 7206591 A JP7206591 A JP 7206591A JP 7206591 A JP7206591 A JP 7206591A JP H0792567 B2 JPH0792567 B2 JP H0792567B2
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liquid crystal
light
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reaction
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祐司 川西
敬 玉置
隆広 関
国宏 市村
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工業技術院長
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光の入射光路に応じて
選択的なホトクロミック反応を行なう分子層の働きによ
り、これと接する液晶層をホモジニアス配向しうる新規
な液晶配向法に関するものである。さらに詳しくいえば
本発明は、波長の異なる2つの光に応じて可逆的に構造
変化するホトクロミック化合物層を設けた透明基板に、
反応光を該基板の垂線より傾けて照射して選択的なホト
クロミズムを行なうことで該ホトクロミック化合物層表
面に異方性をもたらし、これと接する液晶層に所定のホ
モジニアス配向を与える方法であり、加えて、異なる光
路で入射する反応光を再照射することにより、新たなホ
モジニアス配向軸を与えることもできる、液晶材料への
斜め光照射による液晶配向法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel liquid crystal aligning method capable of homogeneously aligning a liquid crystal layer in contact with a molecular layer which carries out a selective photochromic reaction according to an incident light path of light. is there. More specifically, the present invention provides a transparent substrate provided with a photochromic compound layer that reversibly changes its structure in response to two lights having different wavelengths.
It is a method of irradiating reaction light at an angle with respect to the vertical line of the substrate to bring about anisotropy on the surface of the photochromic compound layer by performing selective photochromism, and to give a predetermined homogeneous alignment to the liquid crystal layer in contact with this. In addition, the present invention relates to a liquid crystal alignment method by oblique light irradiation to a liquid crystal material, which can give a new homogeneous alignment axis by re-irradiating reaction light incident on a different optical path.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶は柔軟な構造をもつ流体であるが、
材料化にあたって所定の配向を与えることが必要であ
る。このため、通常2枚の基板間に液晶層を充てんした
サンドイッチ構造体とし、基板表面の拘束力により配向
を誘起する手段がとられる。例えばホモジニアス配向を
与えるための表面として、一定方向に微細な溝をきざん
だガラス表面、延伸した高分子膜、ラングミュア・ブロ
ジェット法により累積した高分子膜、真空蒸着法・化学
気相成長法などによる蒸着膜、配向した液晶との界面で
重縮合した高分子膜などが挙げられる。しかしながら、
このような手法においては、それにより誘起される液晶
のホモジニアス配向軸は液晶セル作製時に決定され、恒
久的かつ、その材料固有のものとなるため、電場印加、
熱などにより表面による拘束力を強弱できるが、ホモジ
ニアス配向軸を変えることはできない上、配向軸の異な
る微細なドメインを1つの材料中に作り出すことは困難
である。
Liquid crystal is a fluid having a flexible structure,
It is necessary to give a predetermined orientation to the materialization. For this reason, a sandwich structure in which a liquid crystal layer is filled between two substrates is usually used, and a means for inducing the orientation by the binding force of the substrate surfaces is taken. For example, as a surface for giving homogeneous orientation, a glass surface with fine grooves in a certain direction, a stretched polymer film, a polymer film accumulated by the Langmuir-Blodgett method, a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method, etc. And the polymer film polycondensed at the interface with the oriented liquid crystal. However,
In such a method, the homogeneous alignment axis of the liquid crystal induced thereby is determined at the time of manufacturing the liquid crystal cell and is permanent and peculiar to the material.
Although the binding force by the surface can be increased or decreased by heat or the like, the homogeneous alignment axis cannot be changed, and it is difficult to create fine domains having different alignment axes in one material.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、光を用いることによって高い制御性で、
液晶材料における任意の位置や任意の面積に対して所定
の配向を与えるための方法を提供することを目的として
なされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Under the circumstances, the present invention provides high controllability by using light.
The object of the present invention is to provide a method for giving a predetermined alignment to an arbitrary position or an arbitrary area in a liquid crystal material.

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光により
液晶材料に所定の配向を与える方法を開発するために鋭
意研究を重ねた結果、光の入射方向に対し固有の角度で
配向する性質を持つホトクロミック化合物層と液晶層と
をこの順序に積層した液晶材料では、反応光を基板の垂
線から傾けて照射することにより、ホトクロミック化合
物層中の異方的な配向が誘起されること、これに伴って
ホトクロミック化合物層上に積層した液晶層がホモジニ
アス配向すること、入射光光路を基板に対して回転する
ことにより液晶層のホモジニアス配向軸も回転できるこ
と、液晶層の厚みが基板表面層の1万倍以上の分子の重
なりであっても配向が迅速に伝達されること、光照射を
止めても液晶のホモジニアス配向は長期間にわたって保
持されることを見いだし、この知見に基いて本発明をな
すに至った。すなわち、本発明は、透明基板上にホトク
ロミック化合物層及び液晶層を順次積層して成る液晶材
料に、該透明基板側から反応光を斜めに照射することに
より、所定方向へのホモジニアス配向を得ることを特徴
とする斜め光による液晶配向法を提供するものである。
本発明で用いられる液晶材料は、透明基板上にホトクロ
ミック化合物層及び液晶層を順次積層した構造を有する
ものであるが、通常該液晶層の上にさらに基板を設けた
サンドイッチ型として使用される。この基板は透明のも
のであってもよいし、銅、鉄、アルミニウム、白金など
の金属のシ−ト又はこれらの金属で被覆したシ−トなど
の非透明基板であってもよい。これらの基板は通常0.
01〜1mmの厚みの表面平滑なシートとして用いられ
る。一方、透明基板としては、通常のシリカガラス、硬
質ガラス、石英、各種プラスチックなどのシートあるい
はその表面に、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化インジウ
ム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化
亜鉛などの金属酸化物や窒化ケイ素、炭化ケイ素などの
被覆を有するものが用いられる。本発明においては、透
明基板上に反応光の光路に対して異方的に配向する性質
を持つホトクロミック化合物から成る層が設けられてい
ることが必要である。該ホトクロミック化合物とは、光
の作用で構造変化を生じ、その光に対する挙動例えば色
調を変化する化合物であって、これまで炭素−炭素間、
炭素−窒素間、窒素−窒素間の不飽和二重結合の光幾何
異性化反応、原子価光異性化反応、ヘテロリテイックな
光開閉環反応、光閉環反応、光互変異性化反応などを利
用した多種多様の化合物が知られている〔例えばウイリ
ーインターサイエンス社発行、ジー、エイチ、ブラウン
編、「ホトクロミズム」(1971年)参照〕。このような化
合物のうち、光幾何異性化に基づくホトクロミック化合
物の例としては、アゾベンゼン、インジゴ、アシルイン
ジゴ、チオインジゴ、セレノインジゴ、ペリナフトイン
ジゴ、ヘミインジゴ、ヘミチオインジゴ、アゾメチンな
どを、ヘテロリテイックな光開閉環反応に基づくホトク
ロミック化合物の例としては、インドリノスピロベンゾ
ピラン、インドリノスピロナフトオキサジン、ベンゾチ
アゾリノスピロベンゾピラン、インドリノスピロベンゾ
チオピラン、スピロインドリジンなどを、光閉環反応に
基づくホトクロミック化合物の例としては、スチルベ
ン、フルギドなどを、また光互変異性化反応に基づくホ
トクロミック化合物の例としては、サリチリデンアニ
ル、ο−ヒドロキシアゾベンゼン、 ο−ニトロベンジ
ルなどをそれぞれ基本骨格とする化合物を挙げることが
できる。これらのホトクロミック化合物の薄膜を基板上
に設けるには、液晶の垂直配向に通常用いられている方
法、例えば基板を表面活性基を有するホトクロミック化
合物により処理する方法、少なくとも1個のハロゲン原
子又はアルコキシ基で置換されたシリル基を持つホトク
ロミック化合物で処理する方法、基板表面をアミノ基を
持つシリル化剤で処理したのち、カルボキシル基あるい
はビニル基を持つホトクロミック化合物を結合する方
法、あるいはホトクロミック残基を有する高分子化合物
を塗布又は吸着する方法などによって行なうことができ
る〔ジェイ・コグナー(J.Cognard)著、「モレキュラー
・クリスタルズ・アンド・リキッド・クリスタルズ (Mo
lecular Crystals andLiquid Crystals)」、サプルメン
ト1(1982年)、及び松本正一、角田一良著「液晶の最新
技術」 (1983年)参照〕。前記の表面活性基を持つホ
トクロミック化合物の表面活性基の例としては、カルボ
ン酸残基、マロン酸残基、アルキルアルミニウム塩残
基、アルキルピリジニウム塩残基、アルキルキノリニウ
ム塩残基、カルボキシラトクロミウム錯体残基、エステ
ル残基、ニトリル残基、尿素残基、アミン残基、アルコ
ール残基、フェノール残基、ベタイン残基などを挙げる
ことができる。このような表面活性基をもつホトクロミ
ック化合物の薄膜を基板上に設けるには、これを直接塗
布するか、あるいは、これを液晶物質に溶解して使用す
ればよい。後者の場合、表面活性基を持つホトクロミッ
ク化合物の添加量は、液晶の重量に基づき、通常0.0
1〜5.0重量%の範囲で選ばれる。前記した少なくと
も1個のハロゲン原子又はアルコキシ基で置換されたシ
リル基を持つホトクロミック化合物としては、例えばト
リエトキシシリルアゾベンゼン、モノクロロジエトキシ
シリルアゾベンゼン、トリクロロシリルアゾベンゼン、
トリエトキシシリルインジゴ、トリエトキシシリルイン
ドリノスピロベンゾピランなどが挙げられる。これらの
化合物による処理は、通常0.1〜10重量%、好まし
くは0.5〜5重量%の範囲の濃度の溶液として基板表
面に塗布するか、あるいはこの溶液中に基板を浸せきす
ることによって行われる。この際の溶媒としては、酢
酸、トルエン、アセトン、ジメチルホルムアミドなどが
好適である。また、処理時間としては、1秒ないし1時
間、通常は30秒ないし10分間を要する。次に、基板
表面をアミノ基をもつシリル化剤で処理したのち、カル
ボキシル基あるいはビニル基を持つホトクロミック化合
物で処理する場合に用いるシリル化剤としては、例えば
アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルジ
エトキシシラン、アミノブチルメチルジエトキシシラ
ン、アミノブチルトリエトキシシランなどが挙げられ
る。これらのシリル化剤による処理は、これを通常0.
1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%の範囲の
濃度の溶液として基板表面に塗布するか、あるいはこの
溶液中に基板を浸せきすることによって行われる。この
際の溶媒としては、水、エタノール、酢酸、トルエン、
アセトン、ジメチルホルムアミドなどが好適である。ま
た、処理時間としては、通常数秒ないし数十分の範囲内
である。このシリル化剤により処理したのち、シリル化
剤のアミノ基に対し、カルボキシル基をもつホトクロミ
ック化合物を常法に従って反応しアミド結合を形成させ
る。また、シリル化剤のアミノ基に対し、ビニル基をも
つホトクロミック化合物をマイケル付加することもでき
る。ビニル基をもつホトクロミック化合物をマイケル付
加するには、0.1〜10重量%程度の溶液として基板
上に塗布し、数分ないし数時間程度加熱するか、あるい
はこの溶液中に基板を浸せきし数十分ないし数時間程度
加熱することにより行われる。基板表面上の化学物質
は、単分子層を形成させるだけで十分にその機能を発揮
しうるが、所望ならば2分子層又はそれ以上の層にする
こともできる。したがってホトクロミックな残基を有す
る高分子化合物を使用することもできる。このような高
分子化合物は、あらかじめホトクロミック単位を有する
単量体を製造してから重合反応に供して製造してもよい
し、ホトクロミック化合物を公知の反応によって高分子
化合物に結合してもよい(シーエムシー社発行、入江正
浩、「光機能性高分子の合成と応用」(1984年)参照)。
この場合、ホトクロミック残基は高分子の主鎖に組み込
まれていてもよいし、側鎖に結合していてもよいが、光
による可逆的構造変化が効率よく行われるという面から
は、ホトクロミック残基は側鎖に結合している方がより
好ましい。ホトクロミック残基を有する高分子化合物を
与える基幹高分子化合物としては、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、
ポリ(メタ)アクリル酸アミド、ポリ(L-グルタミン酸エ
ステル)、ポリ(L-リジン)、ポリスチレン、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリシロキサン,ポリスルホンなどを
挙げることができるが、これに限定されるものではな
い。これらの基幹高分子化合物へのホトクロミック単位
の導入率は、ホトクロミック単位1つ当りの分子量がホ
トクロミック単位を除した値に換算して0から500までの
範囲になるように設定することが望ましい。これ以上の
値、言いかえるならば、これ以下の低い導入率では、光
による所定の配向の付与が認められなくなる。次に、該
液晶材料に用いられる液晶としては、従来知られている
ネマティック系、スメクティック系及びコレステリック
系の液晶物質の中から任意のものを選ぶことができる。
また、液晶物質としては低分子のみならず高分子のもの
も含まれることは言うまでもない。このような液晶物質
は、例えばエー・ベキン (A.Bequin)他著、「モレキュ
ラー・クリスタルズ・アンド・リキッド・クリスタルズ
(Molecular Crystals andLiquid Crystals)」、第11
5巻、第1ページに記載されている。高分子液晶物質
は、例えば、アドバンシズ・イン・ポリマー・サイエン
ス(Advances in Polymer Science)、 第60/61巻(1
984年)に掲載されている。これらの液晶物質は、単独で
用いてもよいし、また2種以上混合して用いてもよい。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to develop a method of giving a predetermined alignment to a liquid crystal material by light, and as a result, they are aligned at a specific angle with respect to the incident direction of light. In a liquid crystal material in which a photochromic compound layer having a property and a liquid crystal layer are stacked in this order, an anisotropic orientation in the photochromic compound layer is induced by irradiating reaction light at an angle from the perpendicular of the substrate. That is, the liquid crystal layer laminated on the photochromic compound layer is homogeneously aligned with this, and the homogeneous alignment axis of the liquid crystal layer can be rotated by rotating the incident light optical path with respect to the substrate. It is seen that the alignment is rapidly transmitted even if the molecules overlap 10,000 times or more of the surface layer, and that the homogeneous alignment of the liquid crystal is maintained for a long time even when the light irradiation is stopped. However, the present invention has been accomplished based on this finding. That is, the present invention obtains a homogeneous alignment in a predetermined direction by irradiating a liquid crystal material formed by sequentially stacking a photochromic compound layer and a liquid crystal layer on a transparent substrate with reaction light obliquely from the transparent substrate side. The present invention provides a liquid crystal alignment method using oblique light.
The liquid crystal material used in the present invention has a structure in which a photochromic compound layer and a liquid crystal layer are sequentially laminated on a transparent substrate, and is usually used as a sandwich type in which a substrate is further provided on the liquid crystal layer. . This substrate may be transparent or may be a non-transparent substrate such as a sheet of a metal such as copper, iron, aluminum or platinum or a sheet coated with these metals. These substrates are typically 0.
It is used as a sheet having a smooth surface with a thickness of 01 to 1 mm. On the other hand, as a transparent substrate, a sheet of ordinary silica glass, hard glass, quartz, various plastics or the like, or a metal such as silicon oxide, tin oxide, indium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, chromium oxide or zinc oxide is provided on the surface thereof. Those having a coating of oxide, silicon nitride, silicon carbide, etc. are used. In the present invention, it is necessary to provide a layer made of a photochromic compound having a property of anisotropically orienting with respect to the optical path of the reaction light on the transparent substrate. The photochromic compound is a compound that undergoes a structural change under the action of light and changes its behavior with respect to light, for example, the color tone.
Utilizing photogeometric isomerization reaction of carbon-nitrogen and nitrogen-nitrogen unsaturated double bonds, valence photoisomerization reaction, heterolytic photo-opening / closing ring reaction, photo-ring closing reaction, photo-tautomerization reaction, etc. A wide variety of compounds are known [see, for example, "Photochromism" (1971), published by Willy Interscience, edited by G, H, Brown). Among such compounds, examples of the photochromic compound based on photogeometric isomerization include azobenzene, indigo, acylindigo, thioindigo, selenoindigo, perinaphthoindigo, hemiindigo, hemithioindigo, azomethine, and the like, which are heterolithic photoopening / closing rings. Examples of photochromic compounds based on the reaction include indolinospirobenzopyran, indolinospironaphthoxazine, benzothiazolinospirobenzopyran, indolinospirobenzothiopyran, and spiroindolizine. Examples of chromic compounds include stilbene, fulgide, etc., and examples of photochromic compounds based on a phototautomerization reaction include salicylideneanyl, ο-hydroxyazobenzene, ο-nitrobenzyl and the like. Mention may be made of a compound that with the respective basic skeleton. To provide a thin film of these photochromic compounds on a substrate, a method usually used for vertical alignment of liquid crystals, for example, a method of treating a substrate with a photochromic compound having a surface active group, at least one halogen atom or A method of treating with a photochromic compound having an silyl group substituted with an alkoxy group, a method of treating a substrate surface with a silylating agent having an amino group and then binding a photochromic compound having a carboxyl group or a vinyl group, or It can be carried out by a method of coating or adsorbing a high molecular compound having a chromic residue [J. Cognard, "Molecular Crystals and Liquid Crystals (Mo
lecular Crystals and Liquid Crystals) ", Supplement 1 (1982), and Shoichi Matsumoto, Kazuyoshi Tsunoda," Latest Technology of Liquid Crystals "(1983)]. Examples of the surface active group of the photochromic compound having the surface active group include a carboxylic acid residue, a malonic acid residue, an alkylaluminum salt residue, an alkylpyridinium salt residue, an alkylquinolinium salt residue, and a carboxy group. Examples thereof include a latochromium complex residue, an ester residue, a nitrile residue, a urea residue, an amine residue, an alcohol residue, a phenol residue and a betaine residue. In order to form such a thin film of a photochromic compound having a surface active group on a substrate, it may be applied directly or dissolved in a liquid crystal substance and used. In the latter case, the addition amount of the photochromic compound having a surface active group is usually 0.0 based on the weight of the liquid crystal.
It is selected in the range of 1 to 5.0% by weight. Examples of the photochromic compound having a silyl group substituted with at least one halogen atom or an alkoxy group described above include triethoxysilylazobenzene, monochlorodiethoxysilylazobenzene, trichlorosilylazobenzene,
Examples thereof include triethoxysilylindigo and triethoxysilylindolinospirobenzopyran. The treatment with these compounds is usually carried out by coating the surface of the substrate with a solution having a concentration in the range of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, or by immersing the substrate in this solution. Done. As the solvent at this time, acetic acid, toluene, acetone, dimethylformamide and the like are suitable. The processing time is 1 second to 1 hour, usually 30 seconds to 10 minutes. Next, the silylating agent used when the substrate surface is treated with a silylating agent having an amino group and then with a photochromic compound having a carboxyl group or a vinyl group is, for example, aminopropyltriethoxysilane or aminopropyldiethylsilane. Examples thereof include ethoxysilane, aminobutylmethyldiethoxysilane and aminobutyltriethoxysilane. The treatment with these silylating agents usually gives this
It is carried out by applying to the surface of the substrate as a solution having a concentration in the range of 1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, or by immersing the substrate in this solution. As the solvent at this time, water, ethanol, acetic acid, toluene,
Acetone, dimethylformamide and the like are preferable. The processing time is usually within the range of several seconds to tens of minutes. After treatment with this silylating agent, the amino group of the silylating agent is reacted with a photochromic compound having a carboxyl group according to a conventional method to form an amide bond. Further, a photochromic compound having a vinyl group can be added to the amino group of the silylating agent by Michael. The Michael addition of a photochromic compound having a vinyl group is carried out by applying a solution of about 0.1 to 10% by weight onto a substrate and heating it for a few minutes to a few hours, or immersing the substrate in this solution. It is carried out by heating for several dozen minutes to several hours. The chemicals on the surface of the substrate can function satisfactorily by forming a monolayer, but can be bilayer or more if desired. Therefore, a polymer compound having a photochromic residue can also be used. Such a polymer compound may be produced by previously preparing a monomer having a photochromic unit and then subjecting it to a polymerization reaction, or by coupling the photochromic compound to the polymer compound by a known reaction. Good (see CMC, Masahiro Irie, "Synthesis and Application of Photofunctional Polymers" (1984)).
In this case, the photochromic residue may be incorporated in the main chain of the polymer or may be bonded to the side chain, but in terms of efficient reversible structural change by light, More preferably, the chromic residue is attached to the side chain. The basic polymer compound that gives a polymer compound having a photochromic residue, polyvinyl alcohol, polyimide resin, poly (meth) acrylic acid ester,
Examples thereof include, but are not limited to, poly (meth) acrylic acid amide, poly (L-glutamic acid ester), poly (L-lysine), polystyrene, polyester, polyamide, polysiloxane, and polysulfone. The introduction rate of photochromic units into these basic polymer compounds can be set so that the molecular weight per photochromic unit is converted to a value obtained by dividing the photochromic unit to be in the range of 0 to 500. desirable. At a value higher than this, in other words, at a low introduction rate lower than this, it is not possible to give the predetermined alignment by light. Next, as the liquid crystal used for the liquid crystal material, any one of conventionally known nematic, smectic and cholesteric liquid crystal substances can be selected.
Further, it goes without saying that the liquid crystal substance includes not only low molecular weight substances but also high molecular weight substances. Such liquid crystal substances are described in, for example, A. Bequin et al., “Molecular Crystals and Liquid Crystals”.
(Molecular Crystals and Liquid Crystals) ", No. 11
Volume 5, page 1. Polymeric liquid crystal substances are described in, for example, Advances in Polymer Science, Volume 60/61 (1
984). These liquid crystal substances may be used alone or in combination of two or more.

【0004】次に添付図面により本発明をさらに詳細に
説明する。図1は本発明に用いる液晶材料の基本構造を
示す断面図で、透明基板1の上にホトクロミック化合物
層2を固定し、さらにこの上に液晶層3を積層し、かつ
逸散や破損を防ぐために、この上をさらに基板4で被覆
している。この基板は透明であっても不透明であっても
よく、またその表面をホトクロミック化合物層、あるい
は液晶を所定の方向へホモジニアス配向あるいは垂直配
向する作用をもつ分子層あるいは配向膜などで被覆した
ものを用いることができる。この液晶材料に透明基板側
から反応光を斜めに入射すると、該基板上のホトクロミ
ック分子はその分子配向に応じた反応率で構造変化を起
こす結果、表面に異方性が生じる。異方的な表面と接し
た液晶層の配向はホモジニアスとなり、その配向軸は反
応光光路の基板への投影方向と相関する。図2は斜め光
による液晶配向法における配置図を示したものである。
図中、Lを液晶材料の仮軸とし、反応光はKよりL上の
点Pに斜めに入射する。反応光の基板への投影をMP、
MPがLとなす角度を入射方位角θ、KPがLとなす角
度を入射角αとする。この入射角αは1゜〜89゜の値
であればよいが、おおむね55゜〜80゜程度が望まし
い。これより大きい角度であれば斜め照射の効果が発揮
されにくいし、小さな角度であれば入射光効率が低下す
る。特にブルースター角以下であると入射光の直線偏光
化が起こり好ましくない。ホモジニアス配向した液晶層
は直交する偏光子の間で回転するとき、90゜の周期を
持つ明暗を与える。液晶層の中にあらかじめ二色性色素
を溶解すると、一枚の偏光子を介して色素の濃淡を見る
ことができる。この際濃淡は180゜の周期をもって現
われる。二色性色素としては、例えば、松村尚武、「染
色工業」、第32巻、215ページ(1984)に記載
されているものが用いられる。
The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a liquid crystal material used in the present invention, in which a photochromic compound layer 2 is fixed on a transparent substrate 1 and a liquid crystal layer 3 is further laminated on the photochromic compound layer 2 to prevent scattering or damage. To prevent this, a substrate 4 is further coated on this. This substrate may be transparent or opaque, and its surface is coated with a photochromic compound layer, or a molecular layer or alignment film having a function of homogeneously or vertically aligning liquid crystals in a predetermined direction. Can be used. When reaction light is obliquely incident on the liquid crystal material from the transparent substrate side, the photochromic molecules on the substrate undergo a structural change at a reaction rate according to the molecular orientation, resulting in anisotropy on the surface. The orientation of the liquid crystal layer in contact with the anisotropic surface is homogeneous, and its orientation axis correlates with the projection direction of the reaction light optical path onto the substrate. FIG. 2 shows a layout of the liquid crystal alignment method using oblique light.
In the figure, L is a temporary axis of the liquid crystal material, and reaction light is obliquely incident on a point P above L above K. MP projection of reaction light onto the substrate,
The angle formed by MP with L is the incident azimuth angle θ, and the angle formed by KP with L is the incident angle α. The incident angle α may be a value of 1 ° to 89 °, but is preferably about 55 ° to 80 °. If the angle is larger than this, the effect of oblique irradiation is hard to be exhibited, and if the angle is small, the incident light efficiency is lowered. In particular, if the Brewster angle is less than the angle, the incident light may be linearly polarized, which is not preferable. The homogeneously aligned liquid crystal layer provides light and dark with a 90 ° period when rotated between orthogonal polarizers. When the dichroic dye is dissolved in the liquid crystal layer in advance, the tint of the dye can be seen through one polarizer. At this time, light and shade appear with a cycle of 180 °. As the dichroic dye, for example, those described in Takatake Matsumura, "Dyeing Industry", Volume 32, p. 215 (1984) are used.

【0005】[0005]

【発明の効果】従来の液晶材料の配向法としては、液晶
をはさむ基板の拘束力により液晶をホモジニアス配向さ
せる方法がとられ、配向軸は液晶セルの製作過程で決定
される恒久的・かつ固定的なものである。したがって、
配向の程度や配向方向はそのつど経験的に調節する他は
なく、ましてや材料中で配向方向を微細に変えて複雑な
パターンを得ることは不可能である。例えば電極を用い
て電気的に得られるパターンも、その大きさがほぼ電極
の大きさに限定され、しかも電場を取り去ればパターン
は消滅するなど、利用範囲が限定されていた。本発明に
よる反応光の斜め照射を用いた液晶材料の配向法は、既
存の配向技術による液晶材料の限定された利用範囲を拡
大するものである。すなわち、配向軸は反応光の入射方
向によって任意に決定でき、配向の程度は入射光の広が
りの程度や強度を変えるなどの手段で容易に調節でき
る。さらに入射方位の異なる光を再照射することで再配
向が可能である。光を用いるために非常に高い空間制御
性をもって、光の集光サイズにほぼ等しい微細さで配向
方向のそろったドメインを材料中に作り出すことがで
き、複雑なパターンを得ることも可能である。
As a conventional method for aligning liquid crystal materials, a method of homogeneously aligning the liquid crystal by the restraining force of the substrate sandwiching the liquid crystal is used, and the alignment axis is permanent and fixed in the process of manufacturing the liquid crystal cell. It is a target. Therefore,
The degree of alignment and the alignment direction must be adjusted empirically each time, and it is even impossible to minutely change the alignment direction in the material to obtain a complicated pattern. For example, the size of a pattern electrically obtained by using an electrode is limited to about the size of the electrode, and the pattern disappears when the electric field is removed. The alignment method of a liquid crystal material using oblique irradiation of reaction light according to the present invention expands a limited range of use of the liquid crystal material by the existing alignment technology. That is, the orientation axis can be arbitrarily determined according to the incident direction of the reaction light, and the degree of orientation can be easily adjusted by means such as changing the extent or intensity of the incident light. Furthermore, re-irradiation can be performed by re-irradiating with light having different incident directions. Since light is used, it is possible to create a domain in the material having a fineness almost equal to the size of the condensed light and aligned in the orientation direction, and it is possible to obtain a complicated pattern.

【0006】[0006]

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。 実施例1 重合度500の完全ケン化ポリビニルアルコール,及び
常法により製造した4−(4−ヘキシルフェニルアゾ)
フェノキシアセチルクロリドをジメチルホルムアミド−
ベンゼン混合溶媒中で数時間加熱し,約30重量%アゾ
ベンゼン単位が導入された、式
EXAMPLES The present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto. Example 1 Completely saponified polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 500, and 4- (4-hexylphenylazo) produced by a conventional method
Phenoxyacetyl chloride was added to dimethylformamide-
After heating for several hours in a mixed solvent of benzene, about 30% by weight of azobenzene unit was introduced, the formula

【化1】 で示されるポリビニルアルコ−ルを製造した。次に、洗
浄したガラス板上に、このポリビニルアルコ−ルを、そ
の1重量%クロロホルム溶液を用いてスピンコートし、
A1基板を作製したのち、常法によりオクタデシルトリ
クロロシラン処理したガラス板(ODS基板)と該A1
基板により、8μmのスペーサを介してシクロヘキサン
カルボン酸フェニルエステル系混合液晶(DON−10
3/ロディック社)をはさみ、エポキシ樹脂で封じてサ
ンドイッチ型セルを構成した。光照射前のセルはホメオ
トロピック配向であり、2枚の直交偏光子間に置くとき
全く光を透過しなかった。500W超高圧水銀灯からの
365nmの平行光を、液晶セルに対して入射角80
゜、θ=45゜で基板A1側から入射すると、基板表面
のアゾベンゼンの光異性化に伴って液晶はホモジニアス
配向に変わった。照射を止めセルを2枚の直交する偏光
子間で回転すると、90゜の周期で明暗が変化した。続
いてθ=90゜として再照射したところ、位相が45゜
異なるホモジニアス配向面が得られた(図3)。 実施例2 4−アクリロイルオキシ−4’−メトキシアゾベンゼン
をベンゼン中でアゾイソブチロニトリルを開始剤として
ラジカル重合を行い、式
[Chemical 1] A polyvinyl alcohol represented by Next, this polyvinyl alcohol was spin-coated on the washed glass plate using the 1 wt% chloroform solution,
After producing an A1 substrate, octadecyltrichlorosilane-treated glass plate (ODS substrate) and the A1 substrate were prepared by a conventional method.
Depending on the substrate, cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester mixed liquid crystal (DON-10
3 / Rodick) and sandwiched with epoxy resin to form a sandwich type cell. The cell before light irradiation had a homeotropic orientation and did not transmit any light when placed between two crossed polarizers. A parallel light of 365 nm from a 500 W ultra-high pressure mercury lamp is incident on a liquid crystal cell at an incident angle of 80.
When incident from the side of the substrate A1 at θ, θ = 45 °, the liquid crystal changed to a homogeneous alignment due to the photoisomerization of azobenzene on the substrate surface. When the irradiation was stopped and the cell was rotated between two orthogonal polarizers, the brightness changed in a 90 ° cycle. Subsequent re-irradiation with θ = 90 ° gave a homogeneously oriented surface with a phase difference of 45 ° (FIG. 3). Example 2 Radical polymerization of 4-acryloyloxy-4′-methoxyazobenzene in benzene with azoisobutyronitrile as an initiator

【化2】 で示される高分子化合物を得た。次に、洗浄したガラス
板上に、この高分子化合物を、その1重量%クロロホル
ム溶液を用いてスピンコートし、A2基板を作製したの
ち、このA2基板とODS基板(実施例1参照)に、1
重量%の二色性色素(LCD118/日本化薬社)を含
むネマチック液晶(実施例1参照)を8μmのスペーサ
を介してはさみセルとした。光照射前のセルはホメオト
ロピック配向であった。水銀灯の365nmの平行光を
セルに対し入射角80゜、θ=0゜で入射すると、液晶
はホモジニアス配向になった。平面偏光のモニター光を
セルに入射し、透過率のセルの回転角度依存性を調べる
と、180゜の周期をもって明暗が現われた。(図4)
ホモジニアス配向したセルに、θ=45゜又はθ=90
゜として斜め光を照射すると、明暗の位相がそれぞれ4
5゜、90゜ずれた周期性があらわれた。すなわちホモ
ジニアス配向軸はθとともに回転した。
[Chemical 2] A polymer compound represented by Next, this polymer compound was spin-coated on the washed glass plate using the 1 wt% chloroform solution to prepare an A2 substrate, and then the A2 substrate and the ODS substrate (see Example 1) were prepared. 1
A nematic liquid crystal (see Example 1) containing wt% dichroic dye (LCD118 / Nippon Kayaku Co., Ltd.) was used as a scissor cell via an 8 μm spacer. The cell before light irradiation had homeotropic alignment. When parallel light of 365 nm from a mercury lamp was incident on the cell at an incident angle of 80 ° and θ = 0 °, the liquid crystal was in a homogeneous alignment. When plane-polarized monitor light was incident on the cell and the dependence of the transmittance on the rotation angle of the cell was examined, bright and dark appeared at a cycle of 180 °. (Figure 4)
In a homogeneously oriented cell, θ = 45 ° or θ = 90
When oblique light is radiated as ゜, the light and dark phases are 4
A periodicity of 5 ° and 90 ° was observed. That is, the homogeneous orientation axis rotated with θ.

【0007】[0007]

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

【図1】 本発明で用いる液晶材料の基本構造を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of a liquid crystal material used in the present invention.

【図2】 斜め光による液晶配向法の1例における配置
図。
FIG. 2 is a layout diagram of an example of a liquid crystal alignment method using oblique light.

【図3】 実施例1においてθ=45゜あるいは90゜
の斜め光でホモジニアス配向した液晶セルの、直交偏光
子間での透過率におけるセル回転角度依存性を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing cell rotation angle dependence of transmittance between orthogonal polarizers of a liquid crystal cell homogeneously aligned with oblique light of θ = 45 ° or 90 ° in Example 1.

【図4】 実施例2において、θ=0゜、45゜、90
゜の斜め光でホモジニアス配向された二色性色素を含む
液晶セルの、平面偏光に対する透過率のセル回転角度依
存性を示す図。
[FIG. 4] In Example 2, θ = 0 °, 45 °, 90
The figure which shows the cell rotation angle dependence of the transmittance | permeability with respect to plane polarized light of the liquid crystal cell containing the dichroic dye homogeneously aligned by the oblique light of (degree).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1=透明基板,2=ホトクロミック化合物層,3=液晶
層,4=基板,S=液晶材料,L=材料Sの仮軸,P=
反応光の入射点,KP=反応光の入射方向,MP=反応
光の基板への投影,θ=入射方位角,α=入射角。
1 = transparent substrate, 2 = photochromic compound layer, 3 = liquid crystal layer, 4 = substrate, S = liquid crystal material, L = temporary axis of material S, P =
Incident point of reaction light, KP = incident direction of reaction light, MP = projection of reaction light on substrate, θ = incident azimuth angle, α = incident angle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上にホトクロミック化合物層及
び液晶層を順次積層して成る液晶材料に、該透明基板側
から反応光を斜めに照射することにより、所定方向への
ホモジニアス配向を得ることを特徴とする斜め光による
液晶配向法。
1. A homogeneous alignment in a predetermined direction is obtained by irradiating a liquid crystal material, which is formed by sequentially stacking a photochromic compound layer and a liquid crystal layer on a transparent substrate, with reaction light obliquely from the transparent substrate side. A liquid crystal alignment method using oblique light.
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