JPH0419616B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光による液晶の配向変化を利用した
新規な光記録素子に関するものである。さらに詳
しくいえば、本発明は光により可逆的に構造変化
を起こす残基を持つ高分子化合物の作用により、
液晶層の配向変化を生じさせ、それを利用して情
報を一時的又は永久的に記録する素子に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a novel optical recording element that utilizes the change in orientation of liquid crystal caused by light. More specifically, the present invention utilizes the action of a polymer compound having a residue that undergoes a reversible structural change when exposed to light.
The present invention relates to an element that causes a change in the orientation of a liquid crystal layer and uses this change to temporarily or permanently record information.
従来の技術
液晶を用いる記録素子としては、情報を電気的
な作用を利用して貯蔵するものと、光の作用を利
用して貯蔵するものとが知られており、前者は主
として表示用に利用されている。Prior Art There are two known types of recording elements using liquid crystals: those that store information using electrical action and those that store information using optical action.The former is mainly used for display purposes. has been done.
ところで、電気的な作用を利用して情報を書き
込む液晶表示は、電力の供給が停止すると情報が
消失するため、これを永久的に保存するには、特
別の工夫を加えなければならないし、またパター
ン化された電極を用いるため解像性が低く高容量
の記録素子としては不適当である。 By the way, liquid crystal displays that use electrical effects to write information lose their information when the power supply stops, so special measures must be taken to preserve it permanently. Since patterned electrodes are used, the resolution is low and it is unsuitable for use as a high-capacity recording element.
他方、光の作用を利用して情報を貯蔵するもの
には、レーザビームなどの熱を利用する形式のも
のは高密度光記録に応用可能であるが、ピツト記
録に限定されるため、その利用範囲が制限される
のを免れない。また光化学的に構造が変化する化
合物を混合し、光の作用で相変化させる形式のも
のは、情報を入力した最初の間は、優れた解像性
を示すが、液晶が流動するため、時間の経過とと
もに著しく解像性が低下する傾向がある。例え
ば、ネマテイツク液晶にキラルなアゾベンゼンを
溶解して得られるホトクロミツクなコレステリツ
ク液晶は、紫外線の作用でアイソトピツク相に変
化し、これを利用して情報を記録することができ
るが、時間の経過とともに液晶が流動し、記録像
が不明確になる。(1986年日本化学会第52春季年
会講演予稿集参照)。 On the other hand, methods that use heat such as laser beams to store information using the action of light can be applied to high-density optical recording, but their use is limited to pit recording. The range is inevitably limited. In addition, systems that mix compounds whose structure changes photochemically and whose phase changes under the action of light show excellent resolution during the initial period when information is input, but because liquid crystals flow, There is a tendency for resolution to drop significantly over time. For example, photochromic cholesteric liquid crystals obtained by dissolving chiral azobenzene in nematic liquid crystals change to an isotopic phase under the action of ultraviolet light, and this can be used to record information, but over time the liquid crystals deteriorate. It flows and the recorded image becomes unclear. (Refer to the proceedings of the 52nd Spring Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, 1986).
発明が解決しようとする問題点
本発明は、光による液晶の配向変化を利用して
情報を記録するものであつて、しかもその流動性
に起因する解像性の経時的低下をもたらさない多
色光記録素子を提供することを目的としなされた
ものである。Problems to be Solved by the Invention The present invention uses polychromatic light to record information using changes in the orientation of liquid crystals caused by light, and which does not cause a decrease in resolution over time due to the fluidity of the liquid crystal. It was made for the purpose of providing a recording element.
問題点を解決するための手段
本発明者らは、光による液晶の配向変化を利用
した光記録素子を開発するために、鋭意研究を重
ねた結果、基板上に、先ず光により可逆的に構造
変化を起こす残基を持つ高分子層を設けその分子
層の上に液晶層を設ければ、光により可逆的に変
化する残基の2種の構造に応じて液晶が可逆的に
平行配列又は垂直配列すること、この液晶層の配
列は上記化合物の1万倍以上の分子の重なりであ
つても迅速に伝達されること、したがつて光の状
態が変化しない限り液晶層は変化せず長期間にわ
たつて情報が保持されることを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至つた。Means for Solving the Problems In order to develop an optical recording element that utilizes the change in the orientation of liquid crystals caused by light, the present inventors have conducted intensive research and found that the first step is to create a reversible structure on a substrate using light. If a polymer layer with residues that cause changes is provided and a liquid crystal layer is placed on top of that molecular layer, the liquid crystals can be reversibly aligned in parallel or parallel depending on the two types of structures of the residues that can be reversibly changed by light. The alignment of this liquid crystal layer is such that even if the molecules overlap more than 10,000 times that of the above compound, the liquid crystal layer can be transmitted quickly, so unless the light conditions change, the liquid crystal layer will not change and will remain long. It was discovered that information is retained over a period of time, and based on this knowledge, the present invention was accomplished.
すなわち、本発明は透明基板上に、光により可
逆的に構造変化を起こす残基を持つ高分子層を介
して液晶層を設けてなる光記録素子を提供するも
のである。 That is, the present invention provides an optical recording element in which a liquid crystal layer is provided on a transparent substrate via a polymer layer having a residue that undergoes a structural change reversibly when exposed to light.
本発明における透明基板としては、普通のシリ
カガラス、硬質ガラス、石英、各種プラスチツク
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。さらには、公知の方法により
これらをシリル化剤などで表面処理をあらかじめ
施してもよい。 The transparent substrate in the present invention may be a sheet made of ordinary silica glass, hard glass, quartz, various plastics, or the like, or silicon oxide, silicon oxide, etc.
tin oxide, indium oxide, aluminum oxide,
Those coated with metal oxides such as titanium oxide, chromium oxide, zinc oxide, or silicon nitride or silicon carbide are used. Furthermore, these may be surface-treated in advance with a silylating agent or the like by a known method.
通常、液晶は2枚の基板の間に充てんされたサ
ンドイツチ構造体として用いられるが、本発明に
おいては、この2枚の基板のうちの少なくとも一
方が透明基板であればよく、他方は銅、鉄、アル
ミニウム、白金などの金属のシート又はこれらの
金属で被覆したシートにすることもできる。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。 Normally, a liquid crystal is used as a sandwich structure filled between two substrates, but in the present invention, at least one of these two substrates may be a transparent substrate, and the other may be made of copper or iron. It can also be a sheet of metal such as aluminum, platinum, or a sheet coated with these metals. These substrates are usually used as sheets with a smooth surface and a thickness of 0.01 to 1 mm.
本発明においては、上記の基板上に光により可
逆的に構造変化を起こす残基を持つ高分子層を設
けることが必要であるが、この残基を構成する化
合物としては、ホトクロミツク化合物が最も普通
に用いられる。 In the present invention, it is necessary to provide on the above-mentioned substrate a polymer layer having a residue that undergoes a structural change reversibly when exposed to light, and the compound constituting this residue is most commonly a photochromic compound. used for.
このホトクロミツク化合物とは、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つて、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
テロリテイツクな光開閉環反応、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ツク
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、ヘテロリテイツ
クな光開閉環反応に基づくホトクロミツク化合物
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ツク化合物の例とし
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ツク化合物の例と
しては、サリチリデンアニル、o−ヒドロキシア
ゾベンゼン、o−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。 Photochromic compounds are compounds that undergo structural changes under the action of light and change their behavior toward light, such as color tone. A wide variety of compounds are known that utilize bond photogeometric isomerization reactions, valence photoisomerization reactions, heterolytic photoopening and closing reactions, photoring closure reactions, phototautomerization reactions, and the like. [See, for example, "Photochromism" (1971), edited by G., H., Brown, published by Wiley Interscience.] Among these compounds, examples of photochromic compounds based on photogeometric isomerization include azobenzene, indigo,
Examples of photochromic compounds based on heterolytic photo-opening and closing reactions include acylindigo, thioindigo, selenoindigo, perinaphthoindigo, hemiindigo, hemitioindigo, azomethine, etc., and indolinospirobenzopyran,
Indolinospironaphthoxazine, benzothiazolinospirobenzopyran, indolinospirobenzothiopyran, spiroindolizine, etc. Examples of photochromic compounds based on photocyclization reactions include stilbene, fulgide, etc. Examples of photochromic compounds based on chemical reaction include compounds each having a basic skeleton of salicylideneanyl, o-hydroxyazobenzene, o-nitrobenzyl, etc.
本発明において用いられるこのようなホトクロ
ミツクな残基を持つ高分子は、あらかじめホトク
ロミツ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、ホトクロミツク
化合物を公知の反応によつて高分子に結合しても
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、ホトクロミツ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を効率良くという面
からは、ホトクロミツク残基は側鎖に結合してい
る方がより好ましい。 The polymer having such a photochromic residue used in the present invention may be produced by first producing a monomer having a photochromic unit and then subjecting it to a polymerization reaction, or by subjecting a photochromic compound to a known reaction. Therefore, it may be bonded to a polymer (see "Synthesis and Application of Photofunctional Polymers" by Masahiro Irie, published by CMC Co., Ltd. (1984)). In this case, the photochromic residue may be incorporated into the main chain of the polymer or may be bonded to the side chain, but from the viewpoint of efficient reversible structural change due to light, the photochromic residue is More preferably, it is bonded to a side chain.
本発明に用いられるホトクロミツク残基を有す
る高分子を与える基幹高分子としては、分子量が
1000から1000000の範囲にあるものであればその
種類を問わない。分子量がこれ以下であれば、物
理的強度が劣つて光記録素子としての耐久性を低
下せしめるし、この範囲以上の分子量であれば均
一な塗布膜を設けることが困難となる。このよう
な基幹高分子の具体例として、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、
などをあげることができるが、これに限定される
ものではない。 The backbone polymer that provides the polymer having photochromic residues used in the present invention has a molecular weight of
It doesn't matter what type it is, as long as it's in the range of 1000 to 1000000. If the molecular weight is below this range, the physical strength will be poor and the durability as an optical recording element will be lowered, and if the molecular weight is above this range, it will be difficult to provide a uniform coating film. Specific examples of such backbone polymers include polyvinyl alcohol, polyimide resin, poly(meth)acrylic acid ester, poly(meth)acrylic acid amide, poly(L-glutamic acid ester), poly(L-lysine), polystyrene, polyester, polyamide,
Examples include, but are not limited to, the following.
これらの基幹高分子へのホトクロミツク単位の
導入率はホトクロミツク単位1つあたりの分子量
がホトクロミツ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液晶の可逆的配向変化が認
められなくなる。 The rate of introduction of photochromic units into these basic polymers is desirably set so that the molecular weight per photochromic unit is in the range of 0 to 500 as calculated by dividing the photochromic unit. If the value is higher than this, or in other words, if the introduction rate is lower than this, reversible alignment change of the liquid crystal will not be observed.
本発明にかかわるホトクロミツク残基を持つ高
分子を透明基板上に設けるには、高分子の溶液を
流延塗布、スピン塗布などの通常の方法が用いら
れる。また、この高分子膜の厚みは単分子層でも
本発明の目的に合和するものであり、数mから数
10Aのいかなる範囲でも差しつかえがない。とく
に超薄膜を得るためには、本発明にかかわる高分
子の溶液を水面上に展開させ、溶媒蒸発後に透明
基板上にすくい取る、いわゆるラングミユアー−
ブロジエツト法が適している。あるいは、さらに
簡便に大面積の基板を処理するためには、基板上
に物理的または、化学的にホトクロミツク単位を
持つ高分子を吸着さてもよい。このためには、未
処理またはシリル化剤で処理した透明基板上にホ
トクロミツク単位を持つ高分子を設けた後に加熱
し、これを溶媒で洗浄して大部分の高分子を除去
することが適切である。 In order to provide the polymer having a photochromic residue according to the present invention on a transparent substrate, a conventional method such as casting a polymer solution or spin coating is used. In addition, the thickness of this polymer film is compatible with the purpose of the present invention even if it is a monomolecular layer, and the thickness is from several meters to several meters.
Any range of 10A is acceptable. In particular, in order to obtain an ultra-thin film, a solution of the polymer according to the present invention is spread on a water surface, and after the solvent evaporates, it is scooped onto a transparent substrate using a so-called Langmiur method.
The blogging method is suitable. Alternatively, in order to process a large-area substrate more easily, a polymer having photochromic units may be physically or chemically adsorbed onto the substrate. For this purpose, it is appropriate to provide a polymer with photochromic units on a transparent substrate that is untreated or treated with a silylation agent, heat it, and then wash it with a solvent to remove most of the polymer. be.
液晶の可逆的配向変化によつて明瞭な記録像を
得るためには、液晶分子の長軸が一方向に向いた
ホモジニアス配向を取ることが望ましい。このた
めには、ホトクロミツク残基を持つ高分子で被覆
した透明基板に異方性を付与することが必要とな
る。このためには、あらかじめ透明基板自体を
SiO2などの酸化物を斜め方向から蒸着させたり、
あるいは、ラビング処理をほどこして表面を微細
に変形する方法が有効である。あるいは、透明基
板上をホトクロミツク残基を持つ高分子で被覆し
たのちに、ラビング処理してもよい。さらには、
高分子シートのような基板であれば、ホトクロミ
ツク残基を持つ高分子で被覆したのちに延伸処理
することもできる
次に、光により可逆的に構造変化を起こす高分
子層上に設ける液晶層の液晶としては、従来知ら
れているネマテイツク系、スメクテイツク系及び
コレステリツ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が、スメクテイツク系液晶物
質の場合は、ある温度でネマテイツク液晶相をと
るものを選ぶ必要がある。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。 In order to obtain a clear recorded image by reversibly changing the orientation of the liquid crystal, it is desirable that the long axes of the liquid crystal molecules be homogeneously aligned in one direction. For this purpose, it is necessary to impart anisotropy to a transparent substrate coated with a polymer having photochromic residues. To do this, first prepare the transparent substrate itself.
Depositing oxides such as SiO 2 from an oblique direction,
Alternatively, a method of finely deforming the surface by applying a rubbing treatment is effective. Alternatively, a rubbing treatment may be performed after coating a transparent substrate with a polymer having photochromic residues. Furthermore,
If the substrate is a polymer sheet, it can be coated with a polymer with photochromic residues and then stretched. As the liquid crystal, any one can be selected from conventionally known nematic, smectic, and cholesteric liquid crystal materials, but smectic liquid crystal materials are those that take a nematic liquid crystal phase at a certain temperature. You need to choose. It goes without saying that liquid crystal substances include not only low molecular weight substances but also high molecular weight substances.
このような液晶物質は、例えばエー・ベキン
(A.Bequin)他著、「モレキユラー・クリスタル
ズ・アンド・リキツド・クリスタルズ
(Molecular Crystals and liquid Crystals)」、
第115巻、第1ページに記載されている。高分子
性液晶物質は、たとえば、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(1984)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。 Such liquid crystal materials are described, for example, in "Molecular Crystals and Liquid Crystals" by A. Bequin et al.
It is described in Volume 115, Page 1. Polymeric liquid crystal materials, for example, Advances in
Advances in Polymer Science
Science), Volume 60/61 (1984). These liquid crystal substances may be used alone or in combination of two or more.
次に添付図面により本発明をさらに詳細に説明
する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明の基本構造を示す断面図で透明
基板1の上に、光により可逆的な構造変化を起こ
す残基を持つ高分子化合物の分子層2を固定し、
かつ逸散や破損を防ぐために、この上をさらに基
板で被覆している。この基板は透明であつても不
透明であつてもよいし、またその表面を光により
可逆的な構造変化を起こす残基を持つ高分子化合
物の分子層で被覆したものを用いることもできる
し、液晶を表面に平行に配列する作用をもつホモ
ジニアス配向層で被覆したものを用いることもで
きる。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of the present invention. On a transparent substrate 1, a molecular layer 2 of a polymer compound having residues that undergoes a reversible structural change when exposed to light is fixed.
This is further covered with a substrate to prevent dissipation and damage. This substrate may be transparent or opaque, and its surface may be coated with a molecular layer of a polymer compound having a residue that undergoes a reversible structural change when exposed to light. It is also possible to use one coated with a homogeneous alignment layer that has the function of aligning liquid crystals parallel to the surface.
第2図は、本発明の好適な実施態様の例を示す
断面図であつて、これは表面上にホトクロミツク
残基を持つ高分子化合物の分子層2を有する2枚
の基板1の間に、液晶層を挟んだサンドイツチ構
造を有している。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a preferred embodiment of the present invention, which shows a structure between two substrates 1 having a molecular layer 2 of a polymer compound having photochromic residues on the surface. It has a sandwich structure with a liquid crystal layer sandwiched in between.
そして、この図のは光照射前、は光照射後
の状態を示し、光照射前は、ホトクロミツク高分
子層の作用により、液晶層において、液晶は基板
面に垂直の方向(ホメオトロピツク)に規則正し
く配列している。()。次にこの光記録素子の一
部(A)に光を照射すると、ホトクロミツク残基が構
造変化を起こすため、その部分における前記した
垂直配列が破壊され液晶は表面に対し平行(パラ
レルまたはホモジニアス)の配列をとる。 In this figure, the state before light irradiation and the state after light irradiation are shown. Before light irradiation, liquid crystals are regularly arranged in the direction perpendicular to the substrate surface (homeotropic) in the liquid crystal layer due to the action of the photochromic polymer layer. are doing. (). Next, when part (A) of this optical recording element is irradiated with light, the photochromic residues undergo a structural change, and the above-mentioned vertical arrangement in that part is destroyed, and the liquid crystal becomes parallel (parallel or homogeneous) to the surface. Take an array.
したがつて、直交した二枚の偏光子の間に置か
れた場合、光照射されない部分(B)は暗く、光照射
した部分(A)は明るく変化するので、光の透過率に
より光情報の読み取りを行うことができる。ホト
クロミズムを起こさない波長の光を情報の読み取
りに利用できるので、情報を破壊することがな
い。 Therefore, when placed between two orthogonal polarizers, the area not irradiated with light (B) becomes dark and the area irradiated with light (A) changes brightly, so the optical information changes depending on the light transmittance. can be read. Since light at a wavelength that does not cause photochromism can be used to read information, the information will not be destroyed.
次に第3図は、第2図の場合とは別の実施態様
の例であり、2枚の基板のうちの一方のホモジニ
アス配向層4が設けられている例である。このホ
モジニアス配向層は、基板表面をポリビニルアル
コール、ポリイミド樹脂、ポリオキシエチレなど
でラビング処理したり、あるいはSiO2のような
酸化物を斜め方向から蒸着することにより設ける
ことができる。この例においては、ホトクロミツ
ク残基を持つ高分子層側においては、第3図Iに
示すように液晶は基板表面に垂直の方向に配列し
ているがホモジニアス配向層側では基板と平行の
方向に配列した構造をとつている。そして、これ
に光照射すると、その照射された部分(A)において
は液晶はホトクロミツク高分子層面に平行に配列
するので、全体がホモジニアス配列状態となり、
前記と同様にして偏光により光情報を読み出すこ
とができる。 Next, FIG. 3 shows an example of an embodiment different from the case of FIG. 2, and is an example in which a homogeneous alignment layer 4 is provided on one of the two substrates. This homogeneous alignment layer can be provided by rubbing the substrate surface with polyvinyl alcohol, polyimide resin, polyoxyethylene, etc., or by obliquely vapor-depositing an oxide such as SiO 2 . In this example, on the polymer layer side with photochromic residues, the liquid crystals are aligned in a direction perpendicular to the substrate surface, as shown in Figure 3I, but on the homogeneous alignment layer side, they are aligned in a direction parallel to the substrate. It has an arranged structure. When this is irradiated with light, the liquid crystals in the irradiated part (A) are aligned parallel to the surface of the photochromic polymer layer, so the whole becomes a homogeneous alignment state.
Optical information can be read out using polarized light in the same manner as described above.
本発明の光記録素子において、いつたん記録し
た情報を消去したい場合は、記録時に使用した光
と波長の異なる光を照射して、ホトクロミツク化
合物の構造を元に戻すことにより行うことができ
る。 In the optical recording element of the present invention, if it is desired to erase recorded information, it can be done by irradiating it with light having a wavelength different from that used during recording to restore the structure of the photochromic compound.
液晶層の中にあかじめ二色性色素を溶解させて
おくことにより、偏光板を用いることなく、色素
の濃淡によつて情報を読み出すことも可能であ
る。 By dissolving a dichroic dye in advance in the liquid crystal layer, it is also possible to read out information based on the shade of the dye without using a polarizing plate.
二色性色素としは、例えば、松村尚武、「染色
工業」、第32巻、215ページ(198)に記載されて
いるものが用いられる。 As the dichroic dye, for example, those described in Naotake Matsumura, "Dyeing Industry", vol. 32, page 215 (198) are used.
この場合、温度依存性のある液晶物質例えば室
温においては、光を照射しても構造変化を起こさ
ないが、ある温度以上に加熱すると光照射により
構造変化を起こす液晶物質を用いれば、二色性色
素の濃淡に基づく恒久的な記録を得ることができ
る。 In this case, if you use a temperature-dependent liquid crystal material, for example, a liquid crystal material that does not change its structure when irradiated with light at room temperature, but undergoes a structural change when heated above a certain temperature, it is possible to develop dichroism. A permanent record can be obtained based on the shade of the pigment.
発明の効果
本発明の光記録素子は、従来のホトクロミツク
材料による情報記録の欠点、例えばいつたん記録
させた情報が読み取りの繰り返しにより除々に消
失するという欠点を示さないという利点がある上
に、液晶の配列がホトクロミツク高分子層によつ
て律せられるので、流動性をもつ液晶による解像
性は、従来のホトクロミツク化合物を液晶に加え
たものを用いる場合よりもはるかに優れている。
また、本発明の光記録素子は、可逆的な光情報貯
蔵に用いられるだけでなく、光アドレス型の表示
にも好適に用いることができる。Effects of the Invention The optical recording element of the present invention has the advantage that it does not exhibit the disadvantages of information recording using conventional photochromic materials, such as the disadvantage that once recorded information gradually disappears due to repeated reading, Since the alignment of the liquid crystals is controlled by the photochromic polymer layer, the resolution of fluid liquid crystals is much better than that of conventional liquid crystals in which photochromic compounds are added.
Further, the optical recording element of the present invention can be suitably used not only for reversible optical information storage but also for optically addressed display.
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。Examples Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例 1
4−ヘキシル−4′−ヒドロキシアゾベンゼン(1)
5.03g、ブロム酢酸エチル3.57g及び無水炭酸カ
リウム3.69gをアセトン15mlに加え、これを還流
撹はんしながら2時間熱した。反応終了後ろ過
し、ろ液の溶媒留去して、結晶性の4−ヘキシル
−4′−エトキシカルボニルメトキシアゾベンゼン
を得た。これをジオキサン40mlに溶解し、これに
1.44gの水酸化カリウムを溶解したメタノール溶
液を一度に加えて室温で1時間撹はんした。沈澱
をろ過して集め、これを水に懸濁してから塩酸で
酸性にし、加熱しながら1時間撹はんした。結晶
をろ過して集め、イソプロピルアルコールから再
結晶して、融点188〜191℃の4−ヘキシル−4′−
カルボキシメトキシアゾベンゼン4.80gを得た。
このカルボン酸1.73gをベンゼン10mlに加え、塩
化チオニル3.5gとジメチルホルムアミド5滴を
添加し、2時間加熱還流した。過剰の塩化チオニ
ルを留去し、溶媒を留去して結晶性の酸塩化物を
得た。Example 1 4-hexyl-4'-hydroxyazobenzene (1)
5.03 g of ethyl bromoacetate, 3.57 g of ethyl bromoacetate, and 3.69 g of anhydrous potassium carbonate were added to 15 ml of acetone, which was heated under reflux and stirring for 2 hours. After completion of the reaction, the filtrate was filtered and the solvent was distilled off to obtain crystalline 4-hexyl-4'-ethoxycarbonylmethoxyazobenzene. Dissolve this in 40ml of dioxane and add
A methanol solution in which 1.44 g of potassium hydroxide was dissolved was added at once, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The precipitate was collected by filtration, suspended in water, acidified with hydrochloric acid, and stirred with heating for 1 hour. The crystals were collected by filtration and recrystallized from isopropyl alcohol to give 4-hexyl-4'-
4.80 g of carboxymethoxyazobenzene was obtained.
1.73 g of this carboxylic acid was added to 10 ml of benzene, 3.5 g of thionyl chloride and 5 drops of dimethylformamide were added, and the mixture was heated under reflux for 2 hours. Excess thionyl chloride was distilled off and the solvent was distilled off to obtain a crystalline acid chloride.
重合度500、完全けん化ポリビニルアルコール
(日本合成化学NL−05)200mlをジメチルホルム
アミド8mlに懸濁し、ピリジン1gを添加して
110℃に加熱撹はんしながら、この酸塩化物のジ
メチルホルムアミド溶液4mlを加え、1時間反応
させた。ベンゼン5mlを追加したのち、さらに2
時間反応させた。反応物をメタノール200mlに再
沈させ、黄色沈澱をろ過して集め、メタノールで
十分に洗浄した。乾燥して1.40gのアゾベンゼン
を側鎖に持つ高分子を得た。吸収スペクトルから
アゾベンゼン単位の導入率は50モル%であつた。 Suspend 200 ml of fully saponified polyvinyl alcohol (Nippon Gosei NL-05) with a degree of polymerization of 500 in 8 ml of dimethylformamide, and add 1 g of pyridine.
While heating and stirring at 110° C., 4 ml of a solution of this acid chloride in dimethylformamide was added, and the mixture was allowed to react for 1 hour. After adding 5 ml of benzene, 2 more
Allowed time to react. The reaction product was reprecipitated in 200 ml of methanol, and the yellow precipitate was collected by filtration and thoroughly washed with methanol. After drying, 1.40 g of a polymer having azobenzene in the side chain was obtained. From the absorption spectrum, the introduction rate of azobenzene units was 50 mol%.
この高分子の1%トルエン溶液を調製し、これ
を二枚のスライドガラス上に800rpmでスピン塗
布した。このガラス板2枚に8μmのガラスロツ
ドスペーサを含むシクロヘキサンカルボン酸フエ
ニルエステル系混合液晶(K−17−N−73−I)
を挟み込み、エポキシ樹脂で封じてサンドイツチ
セルを作成した。この無色透明のセルを直交ニコ
ル間に置き、He−Neレーザで透過光量をモニタ
ーした。紫外線照射前のセルは直交ニコル下で透
過光量はゼロであり、ホメオトロピツク液晶配向
していることが分かる。これに365nmの紫外線
を照射すると、アゾベンゼンがトランスからシス
へ光異性化するにつれて透過光量は増加した。次
に、440nm以上の可視光を照射すると、トラン
スへの異性化が起こるにつれて透過光量は再び減
少した。この透過光量は、紫外線と可視光の交互
照射に応じて可逆的に変化した。また、同じセル
にネガを通して紫外線を照射したところ、直交ニ
コルで明瞭な画像が認められた。この画像はセル
に圧力を加えて液晶を流動させても乱れる事はな
かつた。 A 1% toluene solution of this polymer was prepared and spin-coated onto two glass slides at 800 rpm. Cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester mixed liquid crystal (K-17-N-73-I) containing 8 μm glass rod spacers on two glass plates.
Sandwich cells were created by sandwiching and sealing with epoxy resin. This colorless and transparent cell was placed between crossed nicols, and the amount of transmitted light was monitored using a He--Ne laser. The amount of transmitted light in the cell before UV irradiation was zero under crossed Nicol conditions, indicating that the cell had a homeotropic liquid crystal orientation. When this was irradiated with 365 nm ultraviolet light, the amount of transmitted light increased as azobenzene photoisomerized from trans to cis. Next, when visible light of 440 nm or more was irradiated, the amount of transmitted light decreased again as trans isomerization occurred. The amount of transmitted light changed reversibly in response to alternate irradiation with ultraviolet light and visible light. When the same cell was irradiated with ultraviolet light through a negative, a clear image with crossed Nicols was observed. This image remained undisturbed even when pressure was applied to the cell and the liquid crystal was made to flow.
実施例 2
実施例1と同様にして調製したアゾベンゼンを
結合したポリビニルアルコールを二枚のスライド
ガラスにスピン塗布したのち、120℃で30分間加
熱処理した。これを放冷後トルエンに1分間浸漬
して大部分の高分子を除去した。340nmにおけ
る吸光度は0.002であり、高分子がガラス板に吸
着していることが確認された。このガラス板で実
施例1で用いた混合液晶を挟み、セルを構成し
た。紫外線と可視光を交互に照射したところ、直
交ニコル下で可逆的な透過光量変化が認められ
た。全面を紫外線照射したのち、Arレーザから
の488nmの光をネガフイルム越しに露光したと
ころ、明瞭な画像が得られた。Example 2 Azobenzene-bonded polyvinyl alcohol prepared in the same manner as in Example 1 was spin-coated onto two glass slides, and then heat-treated at 120° C. for 30 minutes. After allowing it to cool, it was immersed in toluene for 1 minute to remove most of the polymer. The absorbance at 340 nm was 0.002, confirming that the polymer was adsorbed on the glass plate. The mixed liquid crystal used in Example 1 was sandwiched between these glass plates to form a cell. When irradiated with ultraviolet rays and visible light alternately, a reversible change in the amount of transmitted light was observed under crossed Nicols conditions. After irradiating the entire surface with ultraviolet rays, a clear image was obtained by exposing it to 488 nm light from an Ar laser through a negative film.
実施例 3
実施例1と同様にして調製したアゾベンゼンを
結合したポリビニルアルコールを二枚のスライド
ガラスにスピン塗布したのち、120℃で30分間加
熱処理をした。これらを綿布でラビング処理し、
ラビング方向が一致するようにし、実施例1と同
様にして8μmの混合液晶のサンドイツチセルを
構成した。紫外線と可視光を交互に照射したとこ
ろ、直交ニコル下で可逆的な透過光量変化が認め
られた。Example 3 Azobenzene-bonded polyvinyl alcohol prepared in the same manner as in Example 1 was spin-coated onto two glass slides, and then heat-treated at 120° C. for 30 minutes. Rub these with cotton cloth,
An 8 μm mixed liquid crystal sandwich cell was constructed in the same manner as in Example 1, with the rubbing directions being matched. When irradiated with ultraviolet rays and visible light alternately, a reversible change in the amount of transmitted light was observed under crossed Nicols conditions.
実施例 4
実施例1と同様にして調製したアゾベンゼンを
結合したポリビニルアルコールを一枚のスライド
ガラスにスピン塗布したのち、120℃で30分間加
熱処理をした。もう一枚のガラス板に重合度1400
の部分けん化ポリビニルアルコールの5%溶液を
1000rpmでスピン塗布して乾燥させ、これを綿布
でラビング処理した。これらの二枚のガラス板を
用いて、実施例1と同様にして液晶セルを構成し
た。直交させた二枚の偏光子の間にセルを置き、
紫外線と可視光を交互に照射したところ、可逆的
な透過光量の変化が認められた。このとき、偏光
子とポリビニルアルコールの膜のラビング方向が
45のときに、もつとも光量変化が大きかつた。Example 4 Azobenzene-bonded polyvinyl alcohol prepared in the same manner as in Example 1 was spin-coated onto a slide glass, and then heat-treated at 120° C. for 30 minutes. Polymerization degree 1400 on another glass plate
A 5% solution of partially saponified polyvinyl alcohol of
It was spin-coated at 1000 rpm, dried, and rubbed with a cotton cloth. A liquid crystal cell was constructed in the same manner as in Example 1 using these two glass plates. Place the cell between two polarizers crossed at right angles,
When irradiated with ultraviolet light and visible light alternately, a reversible change in the amount of transmitted light was observed. At this time, the rubbing direction of the polarizer and polyvinyl alcohol film is
At 45, the change in light intensity was particularly large.
実施例 5
実施例1におけるアゾベンゼンカルボン酸1.00
gを塩化チオニルによつて酸塩化物としてからジ
メチルアセトアミドの溶液(3ml)とし、これを
2.00gの重合度1400、部分けん化ポリビニルアル
コール(日本合成化学製GM−14)を加熱溶解し
たジメチルアセトアミド溶液(25ml)に加えて
110℃で12時間撹はんした。反応物をアセトン300
mlに注加して再沈させ、黄色の高分子を得た。こ
れを再びジメチルアセトアミドに溶解してアセト
ンに再度沈澱させた。これを真空で乾燥した。こ
の高分子をジメチルアセトアミドに溶解して1%
の溶液とし、これを二枚のスライドガラス上にス
ピン塗布し、110℃で乾燥させた。このガラス板
で実施例1で用いた液晶を挟み、セルを構成し
た。これにネガ画像越しに紫外線を照射したとこ
ろ、直交した二枚の偏光板の間に置くことにより
明瞭な画像が観察された。Example 5 Azobenzenecarboxylic acid in Example 1 1.00
g was converted into an acid chloride using thionyl chloride, and then dissolved in dimethylacetamide (3 ml).
Add 2.00g of partially saponified polyvinyl alcohol with a degree of polymerization of 1400 (GM-14 manufactured by Nippon Gosei Kagaku) to a dimethylacetamide solution (25ml) heated and dissolved.
The mixture was stirred at 110°C for 12 hours. Reactant in acetone 300
ml and reprecipitated to obtain a yellow polymer. This was dissolved again in dimethylacetamide and precipitated again in acetone. This was dried in vacuum. Dissolve this polymer in dimethylacetamide and make 1%
This solution was spin-coated onto two glass slides and dried at 110°C. The liquid crystal used in Example 1 was sandwiched between these glass plates to form a cell. When this was irradiated with ultraviolet light through the negative image, a clear image was observed by placing it between two orthogonal polarizing plates.
実施例 6
実施例1における4−ヘキシル−4′−ヒドロキ
シアゾベンゼンの代わりに4−シクロヘキシルア
ゾベンゼンを用いて全く同様にしてポリビニルア
ルコールと反応させ、黄色の高分子とした。これ
を同様にガラス板上にスピン塗布してから液晶セ
ルを構成した。これにネガ画像越しに紫外線を照
射したところ、直交した二枚の偏光板の間に置く
ことにより明瞭な画像が観察された。Example 6 4-cyclohexyl azobenzene was used in place of 4-hexyl-4'-hydroxyazobenzene in Example 1 and reacted with polyvinyl alcohol in exactly the same manner as in Example 1 to obtain a yellow polymer. This was similarly spin-coated onto a glass plate, and then a liquid crystal cell was constructed. When this was irradiated with ultraviolet light through the negative image, a clear image was observed by placing it between two orthogonal polarizing plates.
実施例 7
実施例1における4−ヘキシル−4′−ヒドロキ
シアゾベンゼンの代わりに4−オクチル−4′−ヒ
ドロキシアゾベンゼンを用いたほか全く同様にし
て液晶セルを構成した。これにネガ画像越しに紫
外線を照射したところ、直交した二枚の偏光板の
間に置くことにより明瞭な画像が観察された。Example 7 A liquid crystal cell was constructed in exactly the same manner as in Example 1 except that 4-octyl-4'-hydroxyazobenzene was used in place of 4-hexyl-4'-hydroxyazobenzene. When this was irradiated with ultraviolet light through the negative image, a clear image was observed by placing it between two orthogonal polarizing plates.
実施例 8
実施例1で得たアゾベンゼンを持つ高分子5.1
mgをクロロホルム20mlに溶解し、これに紫外線を
照射してアゾベンゼンをトランスからシス体へ異
性化させた。その後に、この溶液120μをラウ
ダ社製フイルムバランスにトラフ上に滴下して単
分子膜として展開した。これを清澄な石英板上に
すくいとつたところ、石英板を引き上げるときに
単分子膜が付着することが認められた。紫外可視
分光光度計によりアゾベンゼン基が結合している
ことが確認された。このようにして調製した二枚
の板で液晶セルを構成し、可視光と紫外線を交互
照射したところ透過光量が可逆的に変化した。Example 8 Polymer 5.1 with azobenzene obtained in Example 1
mg was dissolved in 20 ml of chloroform and irradiated with ultraviolet rays to isomerize azobenzene from trans to cis form. Thereafter, 120μ of this solution was dropped onto the trough of a Lauda film balance to develop it as a monomolecular film. When this was scooped onto a clear quartz plate, it was observed that a monomolecular film was attached when the quartz plate was pulled up. It was confirmed by an ultraviolet-visible spectrophotometer that an azobenzene group was bonded. When a liquid crystal cell was constructed using the two plates prepared in this manner and alternately irradiated with visible light and ultraviolet light, the amount of transmitted light changed reversibly.
実施例 9
実施例5と同様にして調製したアゾベンゼンを
結合したポリビニルアルコールを二枚のスライド
ガラスにスピン塗布したのち、120℃で30分間加
熱処理をした。これらを綿布でラビング処理して
から、実施例1で用いた液晶を用いてセルを構成
した。このとき、それぞれのラビング方向が直交
するようにガラス板を配置した。紫外線と可視光
の交互照射によりホメオトロピツクとツイステツ
ド配向変化を示し、透過光量を可逆的に変化させ
た。Example 9 Azobenzene-bonded polyvinyl alcohol prepared in the same manner as in Example 5 was spin-coated onto two glass slides, and then heat-treated at 120° C. for 30 minutes. After rubbing these with cotton cloth, a cell was constructed using the liquid crystal used in Example 1. At this time, the glass plates were arranged so that the respective rubbing directions were perpendicular to each other. Alternate irradiation with ultraviolet and visible light showed homeotropic and twisted orientation changes, and the amount of transmitted light was reversibly changed.
実施例 10
実施例1で調製したアゾベンゼンを結合したポ
リビニルアルコールをスピン塗布した二枚のガラ
ス板で、室温でスメクテイツク液晶相である4−
オクチル−4′−シアノビフエニル(K−21−S−
33−N−40−I)のサンドイツチセル(セル厚
8μm)を構成した。室温(約20℃)で紫外線を
照射しても液晶の相変化は全く認められなかつた
が、セルを35℃に加温してから紫外線を照射した
ところ、直交ニコル下で透過光量の変化が認めら
れた。このセルにネガを通して35℃で紫外線を照
射して得た画像は、室温で6ケ月間安定に存在し
た。セルに可視光を照射してもこの画像は消失す
ることがなかつた。このことから、スメクテイツ
ク液晶によるメモリ効果が認められた。Example 10 Two glass plates spin-coated with the azobenzene-bonded polyvinyl alcohol prepared in Example 1 were used to prepare 4-, which is in a smectic liquid crystal phase at room temperature.
Octyl-4'-cyanobiphenyl (K-21-S-
33-N-40-I) sandwich cell (cell thickness
8 μm). Even when the cell was irradiated with ultraviolet rays at room temperature (approximately 20°C), no phase change was observed in the liquid crystal, but when the cell was heated to 35°C and then irradiated with ultraviolet rays, there was a change in the amount of transmitted light under crossed Nicols conditions. Admitted. The image obtained by passing a negative through this cell and irradiating it with ultraviolet light at 35°C remained stable for 6 months at room temperature. This image did not disappear even when the cell was irradiated with visible light. This indicates that the smectic liquid crystal has a memory effect.
実施例 11
実施例1に用いたアゾベンゼンを持つ高分子を
厚み50μmのポリエステルフイルム上にスピン塗
布し、これを5cm×5cmに裁断した。8μmのガ
ラススペーサーを含むシクロヘキサンカルボン酸
フエニルエステル系混合液晶に2重量%のアント
ラセン系二色性色素(構造式A)を溶解し、これ
を調製した二枚のフイルムで挟みこんだ。これに
マスク越しに紫外線を照射したところ、露光部は
淡青色を背景とした濃青色の画像が出現した。こ
れに可視光を照射すると画像が消え、再び淡青色
に変じた。Example 11 The azobenzene-containing polymer used in Example 1 was spin-coated onto a 50 μm thick polyester film, and this was cut into 5 cm x 5 cm. 2% by weight of anthracene dichroic dye (structural formula A) was dissolved in a cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester mixed liquid crystal containing an 8 μm glass spacer, and this was sandwiched between two prepared films. When this was irradiated with ultraviolet light through a mask, a dark blue image with a pale blue background appeared in the exposed areas. When this was irradiated with visible light, the image disappeared and turned pale blue again.
構造式A Structural formula A
第1図は本発明の光記録素子の構造の1例を示
す断面図、第2図は別の例及びその光照射前後の
液晶の配列状態を示す断面図、第3図はさらに別
の例及びその光照射前後の液晶の配列状態を示す
断面図である。
図中、符号1は基板、2は光により可逆的な構
造変化を起こす残基を持つ高分子層、3は液晶
層、4はホモジニアス配向層である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of the structure of the optical recording element of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example and the alignment state of the liquid crystal before and after light irradiation, and FIG. 3 is still another example. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the arrangement state of liquid crystals before and after the light irradiation. In the figure, numeral 1 is a substrate, 2 is a polymer layer having residues that undergo a reversible structural change when exposed to light, 3 is a liquid crystal layer, and 4 is a homogeneous alignment layer.
Claims (1)
起こす残基を持つ高分子層を介して液晶層を設け
てなる光記録材料。1. An optical recording material in which a liquid crystal layer is provided on a transparent substrate via a polymer layer containing residues that undergo structural changes reversibly when exposed to light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194144A JPH0244538A (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Optical recording material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194144A JPH0244538A (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Optical recording material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244538A JPH0244538A (en) | 1990-02-14 |
| JPH0419616B2 true JPH0419616B2 (en) | 1992-03-31 |
Family
ID=16319646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63194144A Granted JPH0244538A (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Optical recording material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244538A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2667166A1 (en) * | 1990-09-21 | 1992-03-27 | Asulab Sa | LIQUID CRYSTAL CELL COMPRISING A PLATE HAVING A THERMOSENSITIVE ALIGNMENT LAYER. |
| JP4617422B2 (en) * | 2003-08-28 | 2011-01-26 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Liquid crystal molecular alignment control member and control method thereof |
| CN106019682A (en) * | 2016-08-08 | 2016-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) display panel, PDLC display device and driving method of PDLC display device |
-
1988
- 1988-08-03 JP JP63194144A patent/JPH0244538A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244538A (en) | 1990-02-14 |
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