(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶。
【請求項２】
光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーが、アクリルモノマー、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマービニルモノマー、エポキシモノマー若しくはウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレートの少なくと１種であることを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶。
【請求項３】
光応答可能な部位がアゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、スピロピラン誘導体、α-アリール-β-ケト酸エステル誘導体又は、カルコン誘導体の少なくとも１種である事を特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶。
【請求項４】
光応答可能な部位がアゾベンゼンであることを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶。
【請求項５】
偏光を照射することにより得られた液晶の配向が、偏光を再度照射することにより、再配向することを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶。
【請求項６】
照射する偏光光が可視偏光であることを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光による配向変化を利用した新規な液晶光学素子に関する。更に詳しくは、光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向する高分子分散型液晶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶材料を用いた液晶光学素子としては、電気的作用による液晶配向変化を利用したものと、光の作用により引き起こされる液晶相変化や配向変化を利用したものがある。これらの変化を使い情報の保存、消去を行い光学素子としての機能を果たす事ができる。
【０００３】
電気的な作用を利用する方法としては、
１．ネマチック液晶を、透明電極層を有する２枚の基板に挟み、液晶相の複屈折、旋光性、光散乱性を利用するもの。
２．キラルスメクチック液晶の双安定性や、複屈折性を利用するもの。
３．コレステリック液晶の相転移を利用するもの。
４．ネマチック液晶とモノマーとを混ぜ合わせて重合した高分子分散型液晶の電界変化による光散乱を利用するもの（特開平１−３１２５２７号公報参照）。
が知られている。
【０００４】
一方、光の作用により引き起こされる液晶の相変化や配向変化を利用する方法としては、
１．低分子、高分子ネマティック液晶中に光学応答可能な部位を持つ化合物を溶解させたもの（「オプトニュース」１９９３年第３号第１６頁参照）。
２．光学応答可能な部位を基板表面に化学的に結合させたもの（K.Ichimura,Y.Suzuki,T.Seki,A.Hosoki,K.Aoki,Langmuir,4,1214(1988)参照）。
が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気的な作用による光学変化を利用する光学素子では、電極の大きさ、形状により表示の解像度は制約を受け、高精細化が困難であった。一方、光書き込みによる表示方式では、電極の制約は受けず高精細な表示が可能である。しかし、光学応答性を持つ化合物が液晶中に溶解していたり、基板の表面にのみ存在する場合は、光により光応答可能部位が誘起された後、周囲の液晶分子の形態や配向を変化させ情報の書き込みを行うためには、数十秒から数百秒の長い応答時間を要していた。また、光応答可能部位の液晶への規制力が弱いため、数十秒で元の状態に戻り、光による光学変化を長時間保存させることは困難であった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来の技術の欠点を補い、光書き込みによる情報を長時間保存でき、書き換えが簡単に行える高精細表示が可能な光応答素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
１．光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶。
２．光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーが、アクリルモノマー、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマービニルモノマー、エポキシモノマー若しくはウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレートの少なくと１種であることを特徴とする上記１記載の高分子分散型液晶。
３．光応答可能な部位がアゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、スピロピラン誘導体、α-アリール-β-ケト酸エステル誘導体又は、カルコン誘導体の少なくとも１種である事を特徴とする上記１記載の高分子分散型液晶。
４．光応答可能な部位がアゾベンゼンであることを特徴とする上記１記載の高分子分散型液晶。
５．偏光を照射することにより得られた液晶の配向が、偏光を再度照射することにより、再配向することを特徴とする上記１記載の高分子分散型液晶。
６．照射する偏光光が可視偏光であることを特徴とする上記１記載の高分子分散型液晶。
を前記解決手段とした。
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため、光による液晶光学素子について鋭意研究を重ねた結果、光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により高分子分散型液晶を作成し、偏光を照射し液晶を配向させることにより、光書き込みによる情報を長時間保存でき、書き換えが簡単に行える高精細表示が可能な光応答性液晶光学素子を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、上記課題を解決するために光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶である。本発明による光応答性液晶光学素子では、光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーが重合することにより光応答可能な部位が３次元的に固定化される。このため、光学応答する部位を持つ化合物が液晶に溶解している場合に比べて、光により光応答可能部位が誘起された後、周囲の液晶分子の形態や配向を変化させて書き込んだ情報を長時間保存することができる。また、基板の表面にのみ光応答性部位を持つ化合物が存在する場合に比べて、２次元的ではなく３次元的に光応答性部位が存在するため、周囲の液晶に対する制御力が高まるため、液晶分子の形態や配向を変化させることが迅速かつ容易にできる。
【００１０】
本発明を更に詳細に述べると、熱及び光による重合で作成した高分子分散型液晶に、偏光を照射することにより、誘起された光応答性部位の配向方向が偏光方向により規制される。配向した光応答部位が液晶の配向を促すことにより光照射した部分が配向性を増して、光の透過吸収作用に関して、光照射されていない部分と差異を生じ、情報が保存される。
【００１１】
この配向は、１回目の照射と異なる方向に偏光軸を持つ２回目の偏光を照射すると、再配向し、２回目の偏光照射により誘起された配向を液晶に起こす。この効果により情報の書き換えも可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の光応答素子の一例について説明する。
本発明は、光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶に関する。
【００１３】
また、光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーが、アクリルモノマー、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマービニルモノマー、エポキシモノマー若しくは、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレートの少なくとも１種である、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶に関する。
【００１４】
又、本発明は、光応答可能な部位がアゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、スピロピラン誘導体、α-アリール-β-ケト酸エステル誘導体又は、カルコン誘導体の少なくとも１種である高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向することを特徴とする高分子分散型液晶に関する。
【００１５】
又、光応答可能な部位がアゾベンゼンであるモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶であって、偏光を照射することにより液晶が配向する高分子分散型液晶に関する。
【００１６】
又、本発明は、偏光を照射することにより得られた液晶の配向が、偏光を再度照射することにより、再配向する光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶にも関する。
【００１７】
また、本発明は、可視偏光により液晶を配向させることができる光応答可能な部位を含むモノマー若しくはオリゴマーと液晶とを混合し、重合させる事により得られた高分子分散型液晶にも関する。
【００１８】
以下本発明について詳述する。
本発明で使用する光応答可能な部位を含むモノマーは、通常熱重合、光重合するものが使用することが出来るが、アクリルモノマー、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマービニルモノマー、エポキシモノマーが好ましい。
【００１９】
本発明で使用する光応答可能な部位を含むオリゴマーは、通常熱重合、光重合するものが使用することが出来るが、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレートが好ましい。
【００２０】
光応答可能な部位は、光吸収を持つ部位が本発明の効果を持つと考えられるが、好ましくはアゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、スピロピラン誘導体、α-アリール-β-ケト酸エステル誘導体又は、カルコン誘導体であり、特に好ましくは、アゾベンゼン誘導体である。
【００２１】
偏光光照射は、室温でも行うことが出来るが、好ましくは高分子分散型液晶を室温より加温した状態でおこなうことが好ましい。特に好ましくは、７０℃〜８０℃に加温した状態での偏光光照射である。光照射エネルギーは、0.5J/cm2以上のエネルギーが好ましく、特に2J/cm2以上のエネルギーが好ましい。偏光光の波長は、光応答可能部位の吸収波長が最も望ましい。可視光であることが好ましく、アゾベンゼンに対しては、400〜450nmが好ましく、430〜440nmが特に好ましい。
【００２２】
更に本発明は、偏光を照射することにより得られた液晶の配向が、偏光を再度照射することにより、再配向することにも関する。上記のように、光応答性部位に光を照射し配向させる事により高分子分散型液晶に書き込まれた表示を、更に異なった方向の偏光を照射すると、液晶の配向方向が変化し、再配向され、新たな表示を書き込むことができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
［サンプル調製］  4-(2-アクリロイルエトキシ)アゾベンゼン(AzM2A)、0.021g、液晶組成物DON-103（組成は下記に記載）0.38gを塩化メチレンに溶かし、１時間、真空乾燥し塩化メチレンを留去する。さらに、過酸化ベンゾイル（BPO）の塩化メチレン溶液（濃度10重量%）を200μｌ加え、１時間、真空乾燥したあとに、1,4-ブタンジオールジアクリレート(BDA)0.021g（20μｌ）を加え激しく撹拌する。得られた混合物をガラス板にはさみ、エポキシレジンで密封したあとに、80℃で10分間加熱し、重合させることにより高分子分散型液晶を得た。DON-103は下記の３化合物の等重量％組成物である。
【００２４】
【化１】
0004004604.tif 000002
【００２５】
［光照射］  得られたセルを75℃に加熱しながら、図１に示すように、光照射装置水銀ランプと色ガラスフィルタ、Y-43、V-44（東芝）と、偏光板を用いて得られた436nmの偏光を、照射光のエネルギーが、0.50J/cm2、1.0J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように加温装置上に置いた高分子分散型液晶サンプルに照射することにより、光配向した高分子分散型液晶を得た。得られた配向は、長時間の保存性を有していた。
［測定］  照射光のエネルギーが10J/cm2の時に得られた光配向した高分子分散型液晶を、図２のように直交させた２枚の偏光板の間に挟み、光配向で照射した偏光の方向を、上側の偏光板の方向から反時計回りにα゜回して、輝度を室温にて測定し観察した。図３に観察した写真を示した。図３において左上がα=0゜、右上がα=15゜、左下がα=30゜、右下がα=45゜での輝度を観察した写真である。α=45゜の時に最も明るく、α=0゜の時に最も暗くなり、偏光により液晶が一方向に配向していることがわかる。
【００２６】
照射光エネルギー10J/cm2で光配向した高分子分散型液晶の、光配向に使用した４３６ｎｍ照射による偏光と平行方向及び垂直方向の吸収スペクトルを測定した。偏光照射前では、平行と垂直の吸収に差は見られず一致しており（図４参照）液晶材料は等方的であることが理解できるが、偏光照射後では、垂直が平行より吸収が大きくなっている（図５参照）。これは偏光照射により液晶が配向したため、散乱が増加したためと考えられる。
【００２７】
更に、得られた光配向した高分子分散型液晶を、図６に示す測定系により、偏光板に対して回転させ（角度Φ゜）、室温でHe-Ne-レーザ(633nm)により透過光強度を照射温度75℃、室温にて測定し、観察した。観察の結果を図７に示した。偏光板となす角である回転角度Φが0゜、90゜、180゜、270゜、360゜の時最も暗くなり、45゜、135゜、225゜、315゜の時最も明るくなっている。このことより、偏光照射により液晶が一方向に配向され、照射した偏光の偏光方向と偏光板のなす角を90゜のように偏光方向と垂直にすれば、光照射された部位を黒く表示することができ、照射した偏光の偏光方向と偏光板のなす角を0゜、180゜のように平行にすると、暗い背景に対して明るい書き込みができることがわかる。
【００２８】
また、加温７５℃で、偏光方向0゜の４３６ｎｍの偏光光を照射して（図８）得られた高分子分散型液晶に対して、45゜方向に再度偏光光を照射した（図９）高分子分散型液晶の光透過率を測定した結果が図１０である。最初の偏光照射（0゜）で得られた液晶の配向が、２回目の照射(45゜)により、45゜明暗が回転していることがわかる。このように、一度光配向により書き込まれた表示を、再度偏光光を照射することにより、再配向させることが本発明では可能となることがわかる。
（実施例２）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製し、光照射も、実施例１と同様の光源を用い、35度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例３）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製し、光照射も、実施例１と同様の光源を用い、40度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例４）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製し、光照射も、実施例１と同様の光源を用い、47.5度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例５）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製し、光照射も、実施例１と同様の光源を用い、50度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例６）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製する。光照射も、実施例１と同様の光源を用い、57度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例７）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製する。光照射も、実施例１と同様の光源を用い、70度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例８）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製し、光照射も、実施例１と同様の光源を用い、25度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
（実施例９）
実施例１と同様の条件でサンプルを調製する。光照射も、実施例１と同様の光源を用い、80度に暖めながら、照射偏光のエネルギーが、0.50J/cm2、2.0J/cm2、5.0J/cm2、10J/cm2になるように照射し、実施例1と同様に配向した高分子分散型液晶を得た。
【００２９】
図１１には、実施例で作成した高分子分散型液晶の偏光照射時の加温温度及び光照射エネルギーによる透過度の変化を示した。明らかに加温することにより液晶の光配向性が増し、透過率が増加していることがわかる。７０℃から８０℃の加温で最も高い透過率が得られた。また照射エネルギーは高い程透過率が高くなるが、2  J/cm2のエネルギー以上であれば書き込みには十分である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の光応答可能な部位を有するモノマー若しくはオリゴマーと液晶を混合し、重合させることにより得られた高分子分散型液晶は、偏光を照射することにより光書き込みが可能であり、再度偏光を照射することにより、再書き込みが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏光板を用いて得られた偏光を、高分子分散型液晶サンプルに照射する図である。
【図２】偏光を照射する際の、高分子分散型液晶と直交させた２枚の偏光板との位置関係を示す配置図である。
【図３】高分子分散型液晶サンプルを観察した写真である。
【図４】偏光を照射する前の平行方向及び垂直方向の吸収スペクトル。
【図５】偏光を10Ｊ/cm2のエネルギーで照射した後の吸収スペクトルである。
【図６】光配向した高分子分散型液晶を偏光板に対して回転させ、レーザにより透過光強度を測定した図である。
【図７】高分子分散型液晶を偏光板に対して回転させながら、透過率を測定した結果である。
【図８】偏光方向0゜の偏光を10Ｊ/cm2のエネルギーで照射する際の模式図である。
【図９】偏光方向45゜の偏光を10Ｊ/cm2のエネルギーで照射する際の模式図である。
【図１０】45°方向に偏光光をを照射した光透過率である。
【図１１】光照射時の加熱温度を変えたときの、透過率変化である。
【図１】
0004004604.tif 000003
【図２】
0004004604.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004004604.tif 000010
【図９】
0004004604.tif 000011
【図１０】
0004004604.tif 000012
【図１１】
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