KR100198365B1

KR100198365B1 - Method for the alignment of liquid crystal medium

Info

Publication number: KR100198365B1
Application number: KR1019900012664A
Authority: KR
Inventors: 마이클 기본스 웨인; 선 샤오-탕; 조셉 스웨블린 브라이언
Original assignee: 다릴 엘. 짐머; 얼라이언트 테크시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR920004546A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

액정 매질의 정렬 방법How to align the liquid crystal medium

제1도는 전형적인 액정 셀의 개략도이다.1 is a schematic view of a typical liquid crystal cell.

제2도는 액정 매질을 정렬 또는 재정렬시키는데 유용한 장치를 도시하는 도이다.2 illustrates an apparatus useful for aligning or rearranging the liquid crystal medium.

제3도는 문지름으로써 정렬시킨 게스트-호스트(guest-host) 액정매질의 정면도이다.3 is a front view of a guest-host liquid crystal medium aligned by rubbing.

제4도는 본 발명의 방법을 사용하여 재정렬시킨 후의 제3도의 게스트-호스트 액정 매질의 정면도이다.4 is a front view of the guest-host liquid crystal medium of FIG. 3 after rearrangement using the method of the present invention.

본 발명은 액정 매질중의 이방성 분자를 배향시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for orienting anisotropic molecules in a liquid crystal medium.

액정 화합물은 예를들면 모터 차량 및 공정 제어 장치를 조절하는 기기 및 시계와 같은 타이밍(timing) 장치에 사용되는, 사람 및 기계가 판독할 수 있는 디스플레이에 사용된다. 상기 디스플레이 장치는 주로 유리 또는 기타의 셀을 형성할 수 있는 투명한 기판 사이에 삽입된 액정 매질, 및 두 기판들상에 선택적으로 피복되어 상-형성 전도성 패턴을 제공하는 투명한 전기전도성 물질로 이루어진다.Liquid crystal compounds are used in human and machine readable displays, for example, in devices that control motor vehicles and process control devices, and in timing devices such as watches. The display device mainly consists of a liquid crystal medium sandwiched between transparent substrates capable of forming glass or other cells, and a transparent electrically conductive material selectively coated on the two substrates to provide a phase-forming conductive pattern.

이들 셀을 통한 광 투과성은 통상, 이용가능한 광의 모두, 또는 약간이 통과되거나 전혀 통과되지 않도록 액정 매질의 배향을 변경시킴으로써 조절된다. 액정매질은 셀에 전압 또는 자기장을 적용함으로써 배향될 수도 있다. 또한, 하나 또는 두개의 편광기를 사용하여 배향시킨 액정 매질에 의해 광 투과성을 조절하는 것도 알려져 있다.Light transmission through these cells is usually adjusted by changing the orientation of the liquid crystal medium such that all, or some, of the available light is passed through or not at all. The liquid crystal medium may be oriented by applying a voltage or magnetic field to the cell. It is also known to control light transmittance with liquid crystal media oriented using one or two polarizers.

액정 매질은 액정 뿐아니라 용해된 이방성 염료를 함유할 수 있다. 하나 이상의 염료가 용해된 하나 이상의 액정 화합물로 이루어진 그러한 매질은 게스트-호스트(guest-host) 시스템으로 칭해진다.The liquid crystal medium may contain not only liquid crystal but also dissolved anisotropic dye. Such a medium consisting of one or more liquid crystal compounds in which one or more dyes are dissolved is called a guest-host system.

디스플레이에 가장 적합한게스트-호스트 시스템내의 이방성 염료는 하나의 축을 따라 보다 많은 량의 광을 흡수하고 제2의 축을 따라 보다 적은 량의 광을 흡수하는 이색성(dichroic)염료이다. 액정 호스트 조성물 및 거기에 용해된 게스트 염료가 적절하게 조화되면, 단지 원하는 양의 광 만이 투과될 수 있도록 적용된 전압을 통해 혼합물의 배향을 조절할 수 있다.Anisotropic dyes in guest-host systems that are best suited for displays are dichroic dyes that absorb more light along one axis and less light along a second axis. When the liquid crystal host composition and the guest dye dissolved therein are properly matched, the orientation of the mixture can be adjusted through the applied voltage so that only the desired amount of light can be transmitted.

이들 디스플레이의 성분은 (a) 상이한 방향의 축을 따라 측정할때 상이한 값의 성질을 나타내고 (b) 예를들면, 고정축 주위로 액정을 회전시켜 그의 광학적 성질을 변경시키는데 사용할 수 있도록 적용된 전압과 같은 외부 자극에 대해 상이한 위치를 취하기 때문에 이방성으로 칭해진다. 더욱 구체적으로, 이들은 복굴절성이다.The components of these displays are (a) exhibiting properties of different values when measured along axes in different directions, and (b) such as voltages applied for use in changing the optical properties of, for example, rotating a liquid crystal around a fixed axis. It is called anisotropic because it takes a different position with respect to the external stimulus. More specifically, they are birefringent.

흔히 상업적으로 사용되는 액정 셀에서, 분자는 균질(homogeneous) 또는 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 취하도록 배향되어 있다. 외부 자극이 없을때 디스플레이는 불투명하거나 투명하게 보일 것이다. 액정 매질을 정렬시키기 위한 많은 기법들이 공지되어 있다. 전형적으로, 투명한 기판의 내부면은 폴리알킬실록산 또는 레시틴 필름과 같은 투명한 정렬층으로 구성되어 있다.Often in commercially used liquid crystal cells, molecules are oriented to take homogeneous or homeotropic alignment. The display will appear opaque or transparent when there is no external stimulus. Many techniques are known for aligning the liquid crystal medium. Typically, the inner surface of the transparent substrate consists of a transparent alignment layer, such as a polyalkylsiloxane or lecithin film.

균질한 정렬을 위해서는, 셀에 액정 매질을 충진시키기 전에 천으로 임의의 방향을 따라 피막을 문질러 우선적으로 표면 상태를 변경시키고 문지르는 방향을 따르거나 그 방향과 거의 평행하게 액정 분자의 장축을 정렬시키다. 셀이 충진된 후, 정렬은 분자간 힘에 의해 액정 매질의 전체로 전달된다.For homogeneous alignment, prior to filling the liquid crystal medium in the cell, the film is first rubbed along any direction with a cloth to alter the surface state and align the major axis of the liquid crystal molecules along or substantially parallel to the rubbing direction. After the cell is filled, the alignment is transferred to the whole of the liquid crystal medium by intermolecular forces.

호메오트로픽 정렬은 액정의 장축이 기판에 수직인 선을 따르거나 그와 거의 평행하게 정렬됨을 특징으로 하고, 화학적으로 개질된 정렬층을 사용하거나 셀 전체에 걸쳐 전기장을 적용함으로써 통상 수득한다.Homeotropic alignment is characterized by the long axis of the liquid crystal being aligned along a line perpendicular to or substantially parallel to the substrate and is usually obtained by using a chemically modified alignment layer or by applying an electric field throughout the cell.

액정 매질을 정렬시키거나 재정렬시키기 위한 간단한 기법이 필요하다. 또한, 다른 균질 또는 호메오트로픽 정렬로 정렬된 둘 이상의 영역을 갖는 액정 셀을 제공할 수 있고, 몇몇 경우에는 액정 디스플레이에 사용된 정렬층을 생략할 수 있는 것이 바람직하다.There is a need for a simple technique for aligning or rearranging the liquid crystal medium. It is also desirable to be able to provide liquid crystal cells having two or more regions aligned in other homogeneous or homeotropic alignments, and in some cases it is possible to omit the alignment layers used in liquid crystal displays.

본 발명에 따르면, 액정을 함유하고 기판에 인접한 표면을 갖는 액정 매질중의 이방성 분자의 배향 방법은 액정이 1500 미만의 분자량을 갖고, 매질 또는 그에 인접한 기판중의 이방성 흡수 분자가 흡수 분자의 흡수 밴드내에 속하는 파장의 선형 편광에 노출되며, 입사광 비임의 선형 편광 방향에 대한 + 또는 -θ 의 각도로의 액정 매질의 정렬이 노출된 이방성 흡수 분자에 의해 유도됨을 특징으로 한다.According to the present invention, a method for orienting anisotropic molecules in a liquid crystal medium containing liquid crystals and having a surface adjacent to the substrate is characterized in that the liquid crystal has a molecular weight of less than 1500, and that the anisotropic absorbing molecules in the medium or substrate adjacent thereto are absorbing bands of the absorbing molecules. The alignment of the liquid crystal medium at an angle of + or −θ with respect to the linear polarization direction of the incident light beam, which is exposed to linearly polarized light of a wavelength falling within, is characterized by being induced by the exposed anisotropic absorbing molecules.

이방성 흡수 분자는 상이한 방향의 축을 따라 측정할때 상이한 값의 광 흡수 성질을 보이는 화합물을 의미한다. 액정이란 용어는 액체와 고체 중간의 안정한 상태를 나타내고, 약 1500 미만, 바람직하게는 1000 이하, 및 가장 바람직하게는 650 이하의 분자량을 갖는 이방성 기하형태, 예를들면 봉(rod)-형상 또는 디스크(disc)-형상의 분자를 나타내는데 사용된다. 본 발명의 액정 매질은 액정 디스플레이 및 기타 액정 장치에 통상 사용되는 특정의 상기 액정 화합물을 함유할 수도 있다. 네마틱 및 스멕틱(강유전성 포함)상을 보이는 열호변성(thermotropic) 액정이 바람직하다.Anisotropic absorbing molecules refer to compounds that exhibit different values of light absorption properties when measured along different directions of axis. The term liquid crystal refers to a stable state between a liquid and a solid and has an anisotropic geometry, such as a rod-shaped or disc, having a molecular weight of less than about 1500, preferably 1000 or less, and most preferably 650 or less. used to represent (disc) -shaped molecules. The liquid crystal medium of the present invention may contain certain of the above liquid crystal compounds commonly used in liquid crystal displays and other liquid crystal devices. Thermotropic liquid crystals showing nematic and smectic (including ferroelectric) phases are preferred.

네마틱 상에는 통상적인 단축 네마틱, 트위스트된(twisted) 네마틱 및 콜레스테릭(cholesteric) 중간상이 포함된다. 네마틱 액정은 포지티브 또는 네가티브 유전 이방성을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 포지티브 및 네가티브라는 용어는 액정을 포함하는 혼합물의 순수(net) 유전 이방성을 나타낸다.Nematic phases include conventional uniaxial nematic, twisted nematic and cholesteric intermediate phases. Nematic liquid crystals can have positive or negative dielectric anisotropy. As used herein, the terms positive and negative refer to the net dielectric anisotropy of the mixture comprising the liquid crystal.

본 발명을 실시하기에 적합한 쉽게 구입할 수 있는 포지티브 네마틱 액정 물질에는 하기 화합물이 있다:4-시아노-4'-알킬비페닐, 4-시아노-4'-알킬옥시비페닐, 4-알킬-(4'-시아노페닐)사이클로헥산, 4-알킬-(4'-시아노비페닐)사이클로헥산, 4-시아노페닐-4'-알킬벤조에이트, 4-시아노페닐-4'-알킬옥시벤조에이트, 4-알킬옥시페닐-4'-시아노벤조에이트, 4-알킬페닐-4'-시아노벤조에이트, 1-(4'-알킬페닐)-4-알킬피리미닌, 1-(4'-알킬페닐)-4-시아노피리미딘, 1-(4'-알킬옥시페닐)-4-시아노피리미딘, 및 1-(4'-시아노페닐)-4-알킬피리미딘. 이들 부류내에 드는 화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물이 있다: 4-시아노-4'-펜틸비페닐, 4-시아노-4'헥실옥시비페닐, 트란스-4-펜틸-(4'-시아노페닐)사이클로헥산, 트란스-4-헥실-(4'-시아노비페닐)사이클로헥산, 4-시아노페닐-4'-프로필벤조에이트, 4-펜틸옥시페닐-4'-시아노벤조에이트, 4-헥실페닐-4'-시아노벤조에이트, 1-(4'-펜틸페닐)-4-부틸피리미딘, 1-(4'-부틸옥시페닐)-4-시아노피리미딘, 1-(4'-시아노페닐)_4-알킬피리미딘, 4-n-헥실벤질리덴-4'-아미노벤조니트릴, 및 4-시아노벤질리덴-4'-옥틸옥시아닐린.Easily available positive nematic liquid crystal materials suitable for practicing the present invention include the following compounds: 4-cyano-4'-alkylbiphenyl, 4-cyano-4'-alkyloxybiphenyl, 4-alkyl -(4'-cyanophenyl) cyclohexane, 4-alkyl- (4'-cyanobiphenyl) cyclohexane, 4-cyanophenyl-4'-alkylbenzoate, 4-cyanophenyl-4'-alkyl Oxybenzoate, 4-alkyloxyphenyl-4'-cyanobenzoate, 4-alkylphenyl-4'-cyanobenzoate, 1- (4'-alkylphenyl) -4-alkylpyriminine, 1- ( 4'-alkylphenyl) -4-cyanopyrimidine, 1- (4'-alkyloxyphenyl) -4-cyanopyrimidine, and 1- (4'-cyanophenyl) -4-alkylpyrimidine. Specific examples of compounds in these classes include the following compounds: 4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 4-cyano-4'hexyloxybiphenyl, trans-4-pentyl- (4'-cyano Phenyl) cyclohexane, trans-4-hexyl- (4'-cyanobiphenyl) cyclohexane, 4-cyanophenyl-4'-propylbenzoate, 4-pentyloxyphenyl-4'-cyanobenzoate, 4 -Hexylphenyl-4'-cyanobenzoate, 1- (4'-pentylphenyl) -4-butylpyrimidine, 1- (4'-butyloxyphenyl) -4-cyanopyrimidine, 1- (4 '-Cyanophenyl) _4-alkylpyrimidine, 4-n-hexylbenzylidene-4'-aminobenzonitrile, and 4-cyanobenzylidene-4'-octyloxyaniline.

상기 화합물 모두의 공융 혼합물 및 배합물이 또한 유용하다. 그의 예로는 4' 치환체가 3 내지 8개의 탄소를 갖는 4'-알킬옥시-4-시아노비페닐, 또는 4-알킬 또는 알킬옥시 치환체가 3 내지 8개의 탄소원자를 함유하는 터페닐의 액정과 4'-알킬-4-시아노비페닐과의 공융 혼합물이 있다. 대표적인 예로는, 영국 푸울(Poole) 소재의 BDH, 리미티드에서 시판하는 혼합물 E₇; 미합중국 뉴저지 너틀리 소재의 호프만 라 로슈(Hoffman La Roche)에서 시판하는, 비페닐 피리미딘 액정의 공융 혼합물, ROTN 404; 미합중국 뉴욕 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈에서 시판하는, 4-알킬-(4'-시아노비페닐)사이클로헥산 및 4-알킬(4'-시아노페닐)사이클로헥산을 포함하는 혼합물, PCH 1132; 및 또한 EM 인더스트리즈에서 시판하는 ZLI 1982 가 있다.Eutectic mixtures and combinations of all the above compounds are also useful. Examples include 4'-alkyloxy-4-cyanobiphenyl with 4 'substituents having 3 to 8 carbons, or 4' with liquid crystals of terphenyl with 4-alkyl or alkyloxy substituents containing 3 to 8 carbon atoms. Eutectic mixtures with -alkyl-4-cyanobiphenyl. Representative examples include the mixture E ₇ available from BDH, Limited, Poole, UK; A eutectic mixture of biphenyl pyrimidine liquid crystals, ROTN 404, available from Hoffman La Roche, Nutley, NJ; PCH 1132, a mixture comprising 4-alkyl- (4'-cyanobiphenyl) cyclohexane and 4-alkyl (4'-cyanophenyl) cyclohexane, commercially available from EM Industries, Hosorn, NY; And also ZLI 1982 available from EM Industries.

본 발명에 유용한 네가티브 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 매질의 대표적인 예로는 하기 화합물이 있다: 4-알킬옥시-4'-알킬옥시아조옥시벤젠, 4-알킬-4'-알킬옥시아조옥시벤젠, 4-알킬-4'-아실옥시아조옥시벤젠, 4-알킬-4'-알킬아조옥시벤젠, 및 4-알킬-2-시아노페닐-4'-알킬비페닐-1-카복실레이트. 구체적인 예로는 p-아조옥시아니솔, 4-부틸-4'-헥실옥시아조옥시벤젠, 4-부틸-4'-아세토옥시아조옥시벤젠, 4,4'-비스(헥실)아조옥시벤젠, 및 4-펜틸-2-시아노페닐-4'-헵틸비페닐-1-카복실레이트가 있다. 미합중국 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈에서 시판하는 리크리스탈(Licristal) S1014; 및 일본 요꼬호마 소재의 칫소 코포레이션(Chisso Corp.)에서 시판하는 EN-18이 있다.Representative examples of nematic liquid crystalline media having negative dielectric anisotropy useful in the present invention include the following compounds: 4-alkyloxy-4'-alkyloxyazooxybenzene, 4-alkyl-4'-alkyloxyazooxybenzene, 4 -Alkyl-4'-acyloxyazooxybenzene, 4-alkyl-4'-alkylazooxybenzene, and 4-alkyl-2-cyanophenyl-4'-alkylbiphenyl-1-carboxylate. Specific examples include p-azooxyanisole, 4-butyl-4'-hexyloxyazooxybenzene, 4-butyl-4'-acetooxyazooxybenzene, 4,4'-bis (hexyl) azooxybenzene, and 4-pentyl-2-cyanophenyl-4'-heptylbiphenyl-1-carboxylate. Licristal S1014 available from EM Industries, Hosorn, United States; And EN-18 sold by Chisso Corp. of Yokohama, Japan.

본 발명에 유용한 스멕틱 A 액정은 포지티브 또는 네가티브 유전 이방성일 수 있다. 포지티브 이방성의 스멕틱 A 액정에는 4-알킬-4'-시아노비페닐 및 4-시아노-4'-알킬벤질리덴아닐린 뿐만 아니라 4-알킬-4-시아노-p-터페닐과 4-알킬-4-시아노비페닐의 혼합물이 포함된다.Smectic A liquid crystals useful in the present invention may be positive or negative dielectric anisotropy. Positive anisotropic Smectic A liquid crystals include 4-alkyl-4'-cyanobiphenyl and 4-cyano-4'-alkylbenzylideneaniline as well as 4-alkyl-4-cyano-p-terphenyl and 4-alkyl. Mixtures of -4-cyanobiphenyl are included.

또한, 전자 수용 및 전자 공여 메조제닉(mesogenic)코어로 부터 유도된 스멕틱 A 혼합물, 예를 들면 4'-알킬페닐-4-알킬벤조에이트 및 4'-시아노페닐-4-알킬옥시벤조일옥시벤조에이트의 혼합물이 유용하다. 포지티브 유전 이방성을 가진 스멕틱 A 액정으로서 유용한 화합물의 구체적인 예로는 4-시아노-4'-옥틸벤질리덴아닐린, 4-데실-4'-시아노비페닐, 4-도데신-4-시아노-p-터페닐, 4'-헵틸페닐-4-부틸벤조에이트 및 4'-시아노페닐-4-옥틸옥시벤조일옥시벤조에이트가 있다. 상기 스멕틱 A 물질 모두의 공융 혼합물 및 배합물이 유용하다. 스멕틱 A 액정의 대표적인 공융 혼합물 및 배합물은 뉴욕 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈에서 시판하는 S1,S2,S3,S4,S5,66, 및 S7 물질이다.In addition, smectic A mixtures derived from electron accepting and electron donating mesogenic cores, for example 4'-alkylphenyl-4-alkylbenzoate and 4'-cyanophenyl-4-alkyloxybenzoyloxy Mixtures of benzoates are useful. Specific examples of compounds useful as Smectic A liquid crystals having positive dielectric anisotropy include 4-cyano-4'-octylbenzylideneaniline, 4-decyl-4'-cyanobiphenyl, 4-dodecine-4-cyano- p-terphenyl, 4'-heptylphenyl-4-butylbenzoate and 4'-cyanophenyl-4-octyloxybenzoyloxybenzoate. Eutectic mixtures and combinations of all of the Smectic A materials are useful. Representative eutectic mixtures and blends of Smectic A liquid crystals are the S1, S2, S3, S4, S5,66, and S7 materials available from EM Industries, Hosorn, NY.

본 발명에 유용한 네가티브 유전 이방성 스멕틱 A 액정의 대표적인 예로는 4-알킬페닐-4-알킬옥시-3-시아노벤조에이트, 4-알킬옥시페닐-4-알킬옥시-3-시아노벤조에이트 및 4-알킬옥시페닐-4'-알킬옥시벤조일옥시-3-시아노벤조에이트가 있다. 구체적인 예로는, 4'-옥틸페닐-4-데실옥시-3-시아노벤조에이트, 4'-데실옥시페닐-4-옥틸옥시-3-시아노벤조에이트, 및 4'-헵틸옥시페닐-4-데실옥시벤조일-3-시아노벤조에이트가 있다. 이들의 공융 화합물도 또한 사용할 수 있다.Representative examples of negative dielectric anisotropic smectic A liquid crystals useful in the present invention include 4-alkylphenyl-4-alkyloxy-3-cyanobenzoate, 4-alkyloxyphenyl-4-alkyloxy-3-cyanobenzoate and 4-alkyloxyphenyl-4'-alkyloxybenzoyloxy-3-cyanobenzoate. Specific examples include 4'-octylphenyl-4-decyloxy-3-cyanobenzoate, 4'-decyloxyphenyl-4-octyloxy-3-cyanobenzoate, and 4'-heptyloxyphenyl- 4-decyloxybenzoyl-3-cyanobenzoate. These eutectic compounds can also be used.

본 발명을 실시하는데 유용한 대표적인 키랄 스멕틱C 액정에는 4'-알킬옥시페닐-4-알킬옥시벤조에이트, 4'-알킬옥시비페닐-4-알킬옥시벤조에이트, 4'-알킬옥시페닐-4-알킬옥시비페닐카복실레이트, 및 4'-n-알킬옥시비페닐-4-카복실레이트의 터펜올 에스테르가 있다. 구체적인 예로는 4-(4-메틸헥실옥시)페닐-4-데실옥시벤조에이트, 4-헵틸옥시페닐-4-(4-메틸헥실옥시)벤조에이트, 4'-옥틸옥시비페닐-4-(2-메틸부틸옥시)벤조에이트, 4-노닐옥시페닐-4'-(2-메틸부틸옥시)비페닐-4-카복실레이트 및 메틸 4'-n-옥틸옥시비페닐-4-카복실레이트가 있다.Representative chiral smectic C liquid crystals useful in practicing the present invention include 4'-alkyloxyphenyl-4-alkyloxybenzoate, 4'-alkyloxybiphenyl-4-alkyloxybenzoate, 4'-alkyloxyphenyl-4 -Alkyloxybiphenylcarboxylates, and terpenol esters of 4'-n-alkyloxybiphenyl-4-carboxylates. Specific examples include 4- (4-methylhexyloxy) phenyl-4-decyloxybenzoate, 4-heptyloxyphenyl-4- (4-methylhexyloxy) benzoate, 4'-octyloxybiphenyl-4 -(2-methylbutyloxy) benzoate, 4-nonyloxyphenyl-4 '-(2-methylbutyloxy) biphenyl-4-carboxylate and methyl 4'-n-octyloxybiphenyl-4-carboxylate There is.

시판하는 키랄 스멕틱 C 액정 혼합물에는 일본 요꼬호마 소재의 칫소 코포레이션이 제공하는 CS 1000 시리즈; 뉴욕 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈에서 시판하는 ZL1 4139; 및 BDH, 리미티드가 개발한 측방향으로 불소화된 에스테르의 공융 혼합물 및 EM 인더스트리즈가 공융 혼합물의 SCE 시리즈로 시판하는 SCE3 내지 SCE12 가 포함된다. 4'-알킬옥시페닐-4-알킬옥시벤조에이트계의 단일 성분 키랄 스멕틱 C 물질, W7, W37, W81 및 W82는 미합중국 콜로라도 보울더 소재의 디스플레이테크 인코포레이티드 (Displaytech, Inc.)에서 시판한다.Commercially available chiral smectic C liquid crystal mixtures include CS 1000 series provided by Chisso Corporation of Yokohama, Japan; ZL1 4139, available from EM Industries, Hosorn, NY; And SCE3 to SCE12, which are commercially available in the SCE series of BDH, the laterally fluorinated esters developed by Limited and EM Industries. Single component chiral smectic C materials, W7, W37, W81 and W82, based on 4'-alkyloxyphenyl-4-alkyloxybenzoates, are available from Displaytech, Inc., Boulder, Colorado, USA. Commercially available.

게스트-호스트 배합물은 모든 유형의 액정으로 제조된다. 이들 혼합물에 유용한 염료에는 이색성 아조, 디아조, 트리아조, 테트라아조, 펜타아조, 안트라퀴논, 메리시아닌, 메틴, 2-페닐아조티아졸, 2-페닐아조벤즈티아졸, 4,4'-비스(아릴아조)스틸벤, 페릴렌 및 4,8-디아미노-1,5-나프타퀴논 염료 및 이색 흡수 밴드를 갖는 기타 염료가 포함된다. 약 150nm 내지 약 2000nm 의 이색 흡수 밴드를 갖는 것들이 바람직하다. 본 발명에 유용한 염료의 몇몇 특정 예들은 실시예의 표에 기재되어 있다.Guest-host formulations are prepared with all types of liquid crystals. Useful dyes for these mixtures include dichroic azo, diazo, triazo, tetraazo, pentaazo, anthraquinone, mericyanine, methine, 2-phenylazothiazole, 2-phenylazobenzthiazole, 4,4 '. -Bis (arylazo) stilbenes, perylenes, and 4,8-diamino-1,5-naphthaquinone dyes and other dyes with dichroic absorption bands. Preference is given to those having a dichroic absorption band of about 150 nm to about 2000 nm. Some specific examples of dyes useful in the present invention are listed in the table of Examples.

가장 잘 알려진 액정 디스플레이이다. 그러한 디스플레이의 활성 성분인 기본적인 액정 셀의 개략도는 표 1에 도시되어 있다. 본 발명의 공정은 모든 형태의 액정 장치에 사용된 액정 매질을 정렬시키는데 유용하므로 이 개략도는 단지 예시적이다.It is the best known liquid crystal display. A schematic of the basic liquid crystal cell which is the active component of such a display is shown in Table 1. This schematic is merely exemplary because the process of the present invention is useful for aligning the liquid crystal media used in all types of liquid crystal devices.

제1도에 도시한 액정 셀은 게스트-호스트 액정 매질(4)을 함유한다. 호스트 액정 분자는 짧은 선으로 나타내고 게스트 염료 분자는 각각의 말단에 원이 있는 선으로 나타낸다. 제1도에서, 셀은 투과성 전도층(예: 인듐-주석-옥사이드)(2)이 내측 대향면에 피복되고 이어서 유기 물질(3)(예: 폴리이미드) 박막을 포함하는 정렬층이 그이 내측 대향면에 피복된(이 경우, 부드러운 천으로 단일 방향으로 일직선으로 문지른다) 주요성분(1)(예: 유리)을 갖는 두개의 기판을 포함한다.The liquid crystal cell shown in FIG. 1 contains a guest-host liquid crystal medium 4. Host liquid crystal molecules are represented by short lines and guest dye molecules are represented by lines with circles at their ends. In FIG. 1, the cell is coated with a transparent conductive layer (e.g. indium-tin-oxide) 2 on the inner facing surface, followed by an alignment layer comprising a thin film of organic material 3 (e.g. polyimide). It comprises two substrates having the main component 1 (eg glass) coated on opposite surfaces (in this case rubbed in a single direction with a soft cloth).

피복된 기판을 간격 조절을 위해 사용된 약 2 내지 20㎛ 직경의 작은 유리섬유(도시하지 않음)와 이격된 대면 관계로 위치시킨다. 액정 층(4)을 예를들면 에폭시(도시하지 않음)로 밀봉시킨다. 제1도에 도시한 + 및 θ는 적용된 전압을나타낸다. 액정 셀은 AC 또는 DC 전압을 사용하여 작동시킬 수도 있으며, 제1도에 기재된 전압 방향이 한정적인 것이 아니다.The coated substrate is placed in a face-to-face relationship with a small glass fiber (not shown) of about 2-20 μm diameter used for spacing. The liquid crystal layer 4 is sealed with, for example, epoxy (not shown). + And θ shown in FIG. 1 represent the applied voltage. The liquid crystal cell may be operated using an AC or DC voltage, and the voltage direction described in FIG. 1 is not limited.

둘 이상의 상기 셀을 조합하여 사용함으로써 콘트라스트(contrast)를 증대시킬 수도 있다. 예를들면, 기판을 분할하여 소위 3층 유리 구조를 형성시킬 수 있다.It is also possible to increase contrast by using two or more of the above cells in combination. For example, the substrate can be divided to form a so-called three-layer glass structure.

본 발명에 사용된 광원은 선형으로 편광되어야 한다. 또한, 선형 편광은 이방성 매질의 흡수 밴드내의 파장을 가져야 한다. 여기에서, 예를들면 액정, 게스트-호스트 액정 매질중의 염료, 또는 기판의 염료 형성부(예를들면, 전도성 피막 또는 정렬층과 같은 액정 매질에 인접한 기재중의 특정층에 피복됨)의 흡수 밴드를 참조한다. 전형적으로, 광은 자외선 내지 적외선 범위내에 있으며, 따라서 염료 및 몇 몇 경우 액정 화합물은 이 범위에서 피크 흡수를 가질 것이다.The light source used in the present invention should be linearly polarized. In addition, linearly polarized light should have a wavelength in the absorption band of the anisotropic medium. Here, for example, absorption of a liquid crystal, a dye in a guest-host liquid crystal medium, or a dye forming portion of a substrate (eg, coated on a specific layer in a substrate adjacent to a liquid crystal medium such as a conductive coating or an alignment layer). See band. Typically, light is in the ultraviolet to infrared range, so dyes and in some cases liquid crystal compounds will have peak absorption in this range.

광은 약 150nm 내지 약 2000nm 범위내의 파장을 갖는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 광원은 레이저(laser), 예를들면 아르곤, 헬륨-네온 또는 헬륨-카드뮴 레이저이다. 보다 낮은 전력의 레이저의 경우 광 비임을 셀상에 접속시키는 것이 필요할 수도 있지만, 일반적으로는 광 비임을 접속시키는 것이 필요하지 않다.Preferably, the light has a wavelength in the range of about 150 nm to about 2000 nm. Most preferred light sources are lasers, for example argon, helium-neon or helium-cadmium lasers. For lower power lasers it may be necessary to connect the light beams onto the cell, but in general it is not necessary to connect the light beams.

본 발명의 공정은(등방성) 상태로 랜덤하게 정렬된 액정 매질을 정렬시키거나 이미 정렬된(균질 또는 호메오트로픽) 액정 매질을 재정렬시키는데 사용할 수도 있다. 입사광 비임이 기판에 수직이면, 노출된 이방성 흡수 분자의 보다 긴 축의 기하학적 투영의 회전에 의해 그의 정렬 효과가 달성될 것이고, 이는 보다 짧은 축 주위로의 각 분자의 회전 모멘트가 균질하게 정렬된 분자의 경우 보다 크고, 기판의 평면과 보다 긴 축간의 각도가 증가함에 따라 감소하여 입사광 비임의 편광 방향에 평행한 호메오트로픽 배향에서 0 으로 접근됨을 의미한다. 노출된 이방성 흡수 분자에 의해 유도된 액정의 정렬에 대해서도 마찬가지일 것이다.The process of the present invention can also be used to align a randomly aligned liquid crystal medium in an (isotropic) state or to realign an already aligned (homogeneous or homeotropic) liquid crystal medium. If the incident light beam is perpendicular to the substrate, its alignment effect will be achieved by rotation of the geometric projection of the longer axis of the exposed anisotropic absorbing molecule, which means that the rotational moment of each molecule about the shorter axis is homogeneously aligned. If larger, it decreases as the angle between the plane of the substrate and the longer axis increases, meaning zero approach in homeotropic orientation parallel to the polarization direction of the incident light beam. The same will be true for the alignment of the liquid crystal induced by the exposed anisotropic absorbing molecules.

액정 매질은 쉽게 균질하게 정렬될 수 있는 유형의 것이 바람직하다. 정렬시키거나 재정렬시킬 매질 전체 또는 그의 일부에 선형 편광을 적용한다. 광 비임은 고정되거나 회전시킬수 있다. 파열(burst) 방법 또는 기타 방법에 의해 한 단계로 노출시킬 수 있다. 노출 시간은 사용된 물질 및 기타 예측할 수 있는 인자에 따라 매우 다양하며 1초 미만 내지 1시간 범위일 수 있다. 입사광 비임의 선형편광 방향에 대해 + 및 -θ 각도로 이방성 흡수 액정 분자가 회전하는 것은 평면을 따라 이차원적이라는 것을 본 분야의 전문가들은 잘 알고 있을 것이다. 일반적으로 액정 셀에서 상기 평면은 입사광 편광 각도에서 기판에 의해 한정된 셀 기판 표면에 상응한다.The liquid crystal medium is preferably of a type that can be easily and homogeneously aligned. Linear polarization is applied to all or a portion of the medium to be aligned or rearranged. The light beam can be fixed or rotated. It can be exposed in one step by the burst method or other methods. The exposure time varies greatly depending on the material used and other predictable factors and can range from less than 1 second to 1 hour. Those skilled in the art will appreciate that the rotation of the anisotropic absorbing liquid crystal molecules at + and −θ angles relative to the linear polarization direction of the incident light beam is two-dimensional along the plane. In general, in a liquid crystal cell, the plane corresponds to the cell substrate surface defined by the substrate at the incident light polarization angle.

본 발명의 방법은 액정 매질과 접촉되는 하나이상의 기판으로 수행하여야 한다. 일반적으로, 액정 매질은 예를들면 제1도에 도시된 바와 같이 두개의 그러한 기판을 갖는 셀의 일부를 구성할 것이다. 정렬층을 사용하는 경우, 문지르는 것이 일반적으로 성능을 개선하지만 필수적인 것은 아니다.The method of the invention should be carried out with one or more substrates in contact with the liquid crystal medium. In general, the liquid crystal medium will constitute part of a cell having two such substrates, for example as shown in FIG. When using an alignment layer, rubbing generally improves performance but is not essential.

본 발명의 중요한 특징은 공정이 완료된 후 액정 매질이 기억 능력(memory)을 갖는다는 것이다. 즉, 선형 편광원에 의해 유도된 정렬이 유지될 것이다. 물론, 이방성 매질을 본 발명의 공정에 의해 본래의 또는 제3정렬로 재정렬시킬 수 있다. 보통, 본 발명의 기법을 사용하여 정렬시킨 액정매질(및 그것으로 제조된 셀)은 통상적인 기법을 사용하여 정렬시킨 디스플레이와 동일한 방식으로 수행한다.An important feature of the present invention is that the liquid crystal medium has a memory after the process is completed. That is, the alignment induced by the linear polarization source will be maintained. Of course, the anisotropic medium can be rearranged to the original or third alignment by the process of the present invention. Usually, the liquid crystal medium (and cells made therefrom) aligned using the technique of the present invention performs in the same manner as the displays aligned using conventional techniques.

본 발명의 방법의 효과는 편광기를 사용하여 관찰할 수 있다. 즉, 단일 편광기를 갖는 셀에 백광을 적용하면, 배경에 비해 염료 흡수값(또는 광이 액정의 흡수 밴드내에 드는 경우, 액정의 흡수값)이 최대로 되는 각도의 위치가 변하는 것으로 관찰된다. 한쪽면에 편광기를 갖는 셀에 백광을 적용하면, 배경에 비해 노출된 영역에서의 색의 변화가 관찰되는데, 이는 액정 분자의 각도의 위치가 변하고 따라서 셀의 복굴절성이 변함을 나타낸다. 그 결과는 선형 편광의 노출 시간, 강도, 파장 및 방향; 샘플의 온도, 사용된 액정 및 염료, 및 그의 농도, 정렬층의 존재 여부, 존재시에는 정렬층의 유형, 및 이방성 흡수 분자의 위치, 양 및 성질에 민감하다. 본 발명의 공정을 사용하여 제조한 액정 디스플레이는 통상적인 디스플레이 배치(예: 두개, 세개 또는 그 이상의 기판 구조)를 가지며, 본 분야에 통상 사용되는 하나 이상의 편광기, 발광 수단, 반사층, 트란스반사층(transflective layer), 탄성중합체 코넥터 및 회로기판을 포함할 수도 있다.The effect of the method of the invention can be observed using a polarizer. That is, when white light is applied to a cell having a single polarizer, it is observed that the position of the angle at which the dye absorption value (or the absorption value of the liquid crystal when the light falls within the absorption band of the liquid crystal) is changed relative to the background. When white light is applied to a cell having a polarizer on one side, a change in color in the exposed area compared to the background is observed, indicating that the position of the angle of the liquid crystal molecules changes and thus the birefringence of the cell. The result is exposure time, intensity, wavelength and direction of linearly polarized light; It is sensitive to the temperature of the sample, the liquid crystals and dyes used, and their concentrations, the presence of the alignment layer, the type of alignment layer in the presence, and the location, amount and nature of the anisotropic absorbing molecules. Liquid crystal displays produced using the process of the present invention have conventional display arrangements (eg, two, three or more substrate structures), and one or more polarizers, light emitting means, reflective layers, transflective layers commonly used in the art. layer), elastomeric connectors and circuit boards.

셀에 통상적인 정렬층, 예를들면 선행 기술에 통상 사용되는 완충된 정렬층을 사용하는 것이 필수적인 것은 아니다. 그러나, 여러 경우에서, 완충되거나 문질러진 정렬층을 사용하면 성능이 개선된다. 기타 배향층 및 기법을 본 발명과 함께 사용할 수도 있다.It is not essential to use custom alignment layers in the cell, for example buffered alignment layers commonly used in the prior art. In many cases, however, using buffered or rubbed alignment layers improves performance. Other alignment layers and techniques may also be used with the present invention.

본 발명의 방법은 본 발명의 방법의 완충된 정렬층에 의해 미리 정렬된 층 또는 그의 일부분을 재정렬시키는데 사용할 수 있다. 액정 장치의 하나 이상의 영역을 장치의 나머지 부분과 다른 배향으로 정렬시킬 수 있다는 것은 주지할만하다. 상기 셀은 이미 정렬된 액정 매질의 하나 이상의 영역을 재정렬함으로써 제조할 수도 있다. 제3도는 한 방향으로 정렬된 액정-주 매질을 도시한다. 제4도는 본 발명의 방법을 사용하여 재정렬 시킨 제3도의 매질의 영역을 도시한다. 이 제4도는, 액정분자가 입사광 편광 방향 및 본래의 정렬 방향 둘다에 대해 90도 회전된 경우를 설명한다.The method of the present invention can be used to rearrange a layer or a portion thereof pre-aligned by the buffered alignment layer of the method of the present invention. It is noted that one or more regions of the liquid crystal device may be aligned in a different orientation than the rest of the device. The cell may be prepared by rearranging one or more regions of the liquid crystal medium that are already aligned. 3 shows the liquid crystal-main medium aligned in one direction. 4 shows the region of the medium of FIG. 3 rearranged using the method of the present invention. This figure illustrates the case where the liquid crystal molecules are rotated 90 degrees with respect to both the incident light polarization direction and the original alignment direction.

본 발명의 또하나의 흥미 있는 특징은, 예를들면 정렬층 또는 투명한 전도층과 같이 액정 매질에 인접하여 적용되거나 피복되는 유기 물질내에서 기판에 이방성 흡수 분자를 가한 다음 이방성 흡수 분자를 노출시킴으로써 공정을 수행할 수 있다는 점이다. 이 실시태양은 이방성 흡수 분자를 함유하는 액정 매질 또는 상기 분자가 없는 액정 매질을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 이 실시태양에서, 선형편광에의 노출은 셀을 액정 매질로 층진시키기 전 또는 후 아무때에나 수행할 수 있다.Another interesting feature of the present invention is the process by applying anisotropic absorbing molecules to the substrate and then exposing the anisotropic absorbing molecules in an organic material applied or coated adjacent to the liquid crystal medium, for example an alignment layer or a transparent conductive layer. Can be done. This embodiment can be carried out using a liquid crystal medium containing anisotropic absorbing molecules or a liquid crystal medium free of such molecules. In addition, in this embodiment, exposure to linearly polarized light can be performed at any time before or after stratifying the cell with the liquid crystal medium.

본 발명의 공정은 전기장(AC 또는 DC)의 존재하에 수행할 수도 있다. 그러나, 전기장이 존재하는 것이 필수적인 것은 아니며, 대부분의 경우 전기장의 부재하에 공정을 수행할 것이다.The process of the invention may be carried out in the presence of an electric field (AC or DC). However, the presence of an electric field is not essential, and in most cases the process will be carried out in the absence of an electric field.

일반적으로, 본 발명은 균질한 액정 시스템을 정렬시키거나 재정렬시키는데 가장 적합하다. 그러나, 전기장의 존재하에서는 네가티브 유전 이방성을 갖는 호메오트로픽 액정이 균질 상태로 된다. 그 균질 시스템을 본 발명에 의해 편광을 사용하여 정렬시키거나 재정렬시킬 수 있다. 전기장을 제거하는 경우, 액정은 일반적으로 호메오트로픽 상태로 되돌아간다. 이 경우, 전기장을 나중에 적용하면 편광에 의해 유도된 균질 상태로 한번 더 정렬될 것이다.In general, the present invention is most suitable for aligning or rearranging homogeneous liquid crystal systems. However, in the presence of an electric field, homeotropic liquid crystals having negative dielectric anisotropy become homogeneous. The homogeneous system can be aligned or rearranged using polarized light by the present invention. When the electric field is removed, the liquid crystal generally returns to the homeotropic state. In this case, applying the electric field later will align it once more into a homogeneous state induced by polarization.

전도성 이온 도펀트(dopant), 키랄 도펀트, 광 안정화제 및 점도조절제와 같은 기타 통상적인 물질을 사용할 수도 있다. 본 발명의 공정을 수행하는데는 이 물질이 존재할 필요가 없다.Other conventional materials may be used, such as conductive ion dopants, chiral dopants, light stabilizers, and viscosity modifiers. It is not necessary for this material to be present to carry out the process of the invention.

본 발명을 액정 디스플레이용 셀에 대해 기술하였지만, 본 발명이 기타 액정장치, 예를들면 모든 광학적 광 모듈레이터, 소거가능한 판독/기록 광학적 데이타 저장 매질 등에 유용함은 물론이다.Although the present invention has been described with respect to a cell for a liquid crystal display, the present invention is, of course, useful for other liquid crystal devices such as all optical optical modulators, erasable read / write optical data storage media and the like.

본 발명을 예시적인 것이지 제한적인 것이 아닌 하기 실시예로 설명하며, 실시예에서의 모든 %는 중량을 기준으로 한다.The invention is illustrated by the following examples, which are illustrative and not restrictive, with all percentages in the examples being based on weight.

하기 표에 도시한 염료를 실시예에 사용하였다.The dyes shown in the table below were used in the examples.

[실시예 1]Example 1

이 실시예는 본 발명의 방법을 사용하여 네마틱 액정에 용해된 디아조디아민 염료를 포함하는 게스트-호스트 시스템을 재정렬시킴을 보여주는 것이다.This example demonstrates the rearrangement of the guest-host system comprising the diazodiamine dye dissolved in the nematic liquid crystal using the method of the present invention.

호스트 네마틱 액정은 ZLI 1982(뉴욕 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈)였다. 액정의 중량을 기준으로 0.38 중량% 의 염료1을 호스트 액정에 용해시켰다.The host nematic liquid crystal was ZLI 1982 (EM Industries, Hawthorne, NY). 0.38% by weight of Dye 1 was dissolved in the host liquid crystal based on the weight of the liquid crystal.

1-메틸-2-피롤리디논(NMP)중 폴리이미드의 25 중량% 용액을 시약 등급의 NMP로 희석하여 폴리이미드의 최종 농도를 0.5 중량%로 조정하였다. 이 용액을 유리 기판 성분중의 인듐 주석 옥사이드(ITO)층의 상부에 놓고 5분동안 방치한후 기판을 30초동안 스피닝(spinning)시켰다. 기판을 오븐에서 가열하여 정렬 피막을 경화시킨 다음, 경화된 피막을 부드러운 천으로 직선 방향으로 문질렀다. 이어서, 11㎛ 두께의 유리 섬유를 기판위에 놓고, 유사한 피막을 가진 또하나의 기판을 그의 상부에 적층시켜, 생성된 셀의 내측면에 정렬층을 형성시켰다. 클램프(clamp)를 사용하여 두 단편을 11㎛ 의 간격으로 압축시키고 테를 따라 에폭시를 도포하여 에폭시를 5분동안 경화시켰다. 셀의 반대쪽 테 위의 둘 사이의 틈은 밀봉하지 않은채로 두었다.A 25 wt% solution of polyimide in 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) was diluted with reagent grade NMP to adjust the final concentration of polyimide to 0.5 wt%. This solution was placed on top of an indium tin oxide (ITO) layer in the glass substrate components, left for 5 minutes and the substrate was spun for 30 seconds. The substrate was heated in an oven to cure the alignment coating, and then the cured coating was rubbed in a straight line with a soft cloth. Subsequently, an 11 μm thick glass fiber was placed on the substrate, and another substrate with a similar coating was laminated thereon to form an alignment layer on the inner side of the resulting cell. The epoxy was cured for 5 minutes by pressing two pieces at 11 μm intervals using a clamp and applying epoxy along the rim. The gap between the two on the opposite rim of the cell was left unsealed.

셀을 진공하에 두고 한쪽의 밀봉하지 않은 틈을 게스트-호스트 혼합물내로 침지시켰다. 셀을 모세관 작용에 의해 충진시켰다. 충진시킨후에, 셀을 진공에서 꺼내어 깨끗이 세척한 다음, 밀봉되지 않은 틈을 에폭시로 밀봉시켰다. 문질러진 폴리이미드는 게스트-호스트 물질이 문지른 방향을 따라 정렬되게 하였다.The cell was placed under vacuum and one unsealed gap was immersed into the guest-host mixture. The cells were filled by capillary action. After filling, the cells were taken out of vacuum, washed thoroughly, and the unsealed gaps were sealed with epoxy. Rubbed polyimide caused the guest-host material to align along the rubbed direction.

제2도에 도시한 장치(광학 렌즈 없음)를 사용하여 게스트-호스트 매질을 재정렬시켰다. 편광원은 514.5nm 의 파장에서 약 1.2와트의 최대 전력을 갖는 아르곤 레이저[뉴저지 피스캐터웨이 소재의 스펙트라-피직스(Spectra-Physics) 모델번호 2020-03]였다. 제2도에서 양촉 화살표로 나타낸 바와같이 레이저를 편광시키고 다양한 구경의 카메라 셔터를 통과시켜 샘플에 대한 노출 시간을 조절하였다. 셔터는 재정렬에 필요한 보다 긴 노출 시간 때문에 수동 조절식으로 설정하였다. 셔터가 열릴 때, 4mm 직경의 레이저 광 비임이 통과하였다. 레이저 비임은 제2도에 도시한 바와 같이 기판 평면에 직각으로 향하였다.The device shown in FIG. 2 (no optical lens) was used to rearrange the guest-host medium. The polarization source was an argon laser (Spectra-Physics Model No. 2020-03, Peace Cataway, NJ) with a maximum power of about 1.2 Watts at a wavelength of 514.5 nm. The exposure time for the sample was adjusted by polarizing the laser and passing through a camera shutter of various apertures, as indicated by the arrow of arrows in FIG. 2. The shutter was set to manual adjustment because of the longer exposure time required for realignment. When the shutter was opened, a 4 mm diameter laser light beam passed through. The laser beam was directed at right angles to the substrate plane as shown in FIG.

제3도 및 제4도는 편광 비임으로 노출시키기 전 및 후의 셀의 확대된 정면도를 보여준다. 노출시키기 전에, 입사광의 편광 방향(양촉 화살표로 나타냄)은 폴리이미드 표면의 문지름 방향 및 따라서 염료의 장축(각 말단에 원이 있는 선으로 나타냄) 및 액정 분자의 장축(선으로 나타냄) 방향과 평행하였다. 노출후에는, 특정 도메인에서의 염료 및 액정 분자가 셀 기판에 의해 한정된 평면에서 입사광 편광에 비해 +θ 각도 만큼 회전된 것으로 밝혀졌다. 다른 도메인에서는, 염료 및 액정 분자가 셀 기판에 의해 한정된 평면에서 입사광 편광에 비해 -θ각도 만큼 회전되었다(회전 각도에 대한 모든 후속 참조에서, 회전은 셀 기판에 의해 한정된 평면에서임을 주지하여야 한다).3 and 4 show enlarged front views of cells before and after exposure to polarizing beams. Before exposure, the polarization direction of the incident light (indicated by a double-headed arrow) is parallel to the rubbing direction of the polyimide surface and thus the long axis of the dye (indicated by the line with a circle at each end) and the long axis (indicated by the line) of the liquid crystal molecules. It was. After exposure, the dye and liquid crystal molecules in the specific domain were found to be rotated by + θ angle relative to the incident light polarization in the plane defined by the cell substrate. In other domains, the dye and liquid crystal molecules were rotated by -θ angles relative to the incident light polarization in the plane defined by the cell substrate (note that in all subsequent references to the angle of rotation, the rotation is in the plane defined by the cell substrate) .

θ의 크기가 90도일때, 상기 두 도메인은 입사광 편광에 수직으로 정렬된 하나의 도메인으로 바뀐다(즉, 모든 액정이 한 방향으로 정렬된다). 특정 + 또는 -θ값이 0이 아닌 경우, 단일 편광기를 사용하면 배경에 비해 염료 흡수치가 최대인 각도의 위치가 변하는 것이 관찰된다. 또한, 두개의 편광기를 사용함으로써(셀의 각각의 측면에 하나씩) 액정 분자의 각도의 위치가 변함을 나타내는, 배경에 비해 노출 영역에서의 색이 변함을 관찰한다.When the magnitude of θ is 90 degrees, the two domains change into one domain aligned perpendicular to the incident light polarization (ie all liquid crystals are aligned in one direction). If the specific + or −θ value is not zero, the use of a single polarizer is observed to change the position of the angle at which the dye absorption is maximum relative to the background. In addition, by using two polarizers (one on each side of the cell), it is observed that the color in the exposed area changes compared to the background, indicating that the position of the angle of the liquid crystal molecules changes.

이 실시예에서는 , 514.5nm에서 1.2와트의 레이저 전력 및 45분의 노출 시간을 사용하여 +및 -θ의 크기가 약 45도인 것을 관찰하였다.In this example, it was observed that the magnitudes of + and -θ were about 45 degrees using 1.2 watts laser power and 45 minutes exposure time at 514.5 nm.

[실시예 2]Example 2

이 실시예는 편광이 액정 화합물의 흡수 밴드내에 속한다면 본 발명의 공정을 사용하여 액정(염료 없음)을 재정렬시킬 수 있음을 설명한다.This embodiment illustrates that the liquid crystal (no dye) can be rearranged using the process of the present invention if the polarization falls within the absorption band of the liquid crystal compound.

액정은 강유전성 액정인 ZLI 4139(뉴욕 호쏘른 소재의 EM 인더스트리즈, 인코포레이티드)(실온 키랄 스멕틱 C 상을 나타냄)였다. ZLI 4139 는 자외선 영역에서 강한 흡수 밴드를 갖는다. 액정에 염료를 가하지 않았다. 셀은 실시예 1에서와 같이 제작하였으며, 단 ITO 피막이 없는 파이렉스(Pyrex) 현미경 슬라이드[캘리포니아 샌프란시스코 소재의 VWR 사이언티픽(Scientific)에서 시판]를 사용하여 자외선 영역에서의 낮은 흡수치를 확인하였고 5㎛ 섬유를 사용하여 간격을 제공하였다. 130℃에서 모세관 작용에 의해 셀을 충진시켰다.The liquid crystal was a ferroelectric liquid crystal ZLI 4139 (EM Industries, Inc., Hosorn, NY) (showing room temperature chiral smectic C phase). ZLI 4139 has a strong absorption band in the ultraviolet region. No dye was added to the liquid crystal. The cells were fabricated as in Example 1 except using a Pyrex microscope slide without ITO film (available from VWR Scientific, San Francisco, Calif.) To confirm low absorption in the ultraviolet region and 5 μm fibers. Was used to provide spacing. Cells were filled by capillary action at 130 ° C.

제2도에서와 같이 렌즈가 없는 배열을 사용하여 완성된 셀을 노출시켰다. 광원은 325nm 의 파장을 방출하는 캘리포니아 서니베일 소재의 리코닉스(Liconix)에서 구입한 편광된 헬륨 카드뮴 레이저였다. 비임 직경은 대략 1mm 였고 레이저 전력은 약 1.0 밀리와트였다. 셀을 1분동안 노출시켜 검사하였다. 노출 영역에서의 액정 분자의 각도의 위치는 배경 위치와 달랐다. 레이저 광의 흡수가 컸기 때문에, 셀의 입사면(entrance side)상의 분자는 입사광 편광에 비해 배향이 변하였으나 셀의 출사면(exit side) 상의 분자는 영향을 받지 않았다(즉, 광은 흡수되었으며 셀의 배면상의 분자를 노출시킬 수 있을 정도로 액정 매질을 투과하지 못했다). 셀내의 액정은 트위스트 정렬되었다.The lensless arrangement was used to expose the finished cells as in FIG. 2. The light source was a polarized helium cadmium laser purchased from Liconix, Sunnyvale, California, emitting a wavelength of 325 nm. The beam diameter was approximately 1 mm and the laser power was about 1.0 milliwatts. The cells were examined by exposing for 1 minute. The position of the angle of the liquid crystal molecules in the exposed area was different from the background position. Because of the large absorption of laser light, molecules on the entrance side of the cell changed orientation compared to incident light polarization, but molecules on the exit side of the cell were unaffected (ie, light was absorbed and the Did not penetrate the liquid crystal medium to the extent that it could expose the molecules on the back). The liquid crystal in the cell was twist aligned.

[실시예 3]Example 3

이 실시예는 액정의 흡수 밴드내의 파장을 갖는 편광을 사용하여 본 발명의 게스트-호스트 시스템을 재정렬시키는 것을 설명한다.This embodiment illustrates the rearrangement of the guest-host system of the present invention using polarization having a wavelength in the absorption band of the liquid crystal.

셀은 실시예 2에서와 같이 제작하여 층진시켰으며, 단 호스트 액정에 액정의 중량을 기준으로 0.6 중량%의 염료 2를 용해시켰다.The cell was fabricated and layered as in Example 2, except that 0.6 wt% of Dye 2 was dissolved in the host liquid crystal based on the weight of the liquid crystal.

제2도에서와 같은 배열(렌즈 없음)을 사용하여 완성된 셀을 노출시켰다. 광원은 실시예 2에 기술한 편광된 헬륨 카드뮴 레이저였다. 셀을 15분동안 노출시켜 검사하였다. 발광 영역의 이색성은 배경 이색성과 달랐다. 회전 각도는 입사광 편광에 대해 약 30도였다. 편광의 흡수가 컸기 때문에 셀의 입사면상의 분자는 입사광 편광에 비해 배향이 변하였으나 셀의 출사면상의 분자는 영향을 받지 않았다. 셀내의 액정 및 염료분자는 트위스트 정렬되었다.The completed cell was exposed using the same arrangement as in FIG. 2 (no lens). The light source was the polarized helium cadmium laser described in Example 2. The cells were examined by exposure for 15 minutes. Dichroism of the luminescent region was different from background dichroism. The angle of rotation was about 30 degrees for incident light polarization. Due to the large absorption of polarized light, the molecules on the incident surface of the cell changed in orientation compared to the incident light polarization, but the molecules on the emitting surface of the cell were not affected. The liquid crystal and dye molecules in the cell were twist aligned.

[실시예 4]Example 4

이 실시예는 편광된 백광을 사용하여 게스트-호스트 시스템을 재정렬시킬수 있음을 설명한다.This embodiment illustrates that polarized white light can be used to reorder the guest-host system.

셀은 실시예 3에서와 같이 제작하여 충진시켰다. 일본 도꾜 소재의 올림퍼스 옵티칼 캄파니(Olympus Optical Company)의 올림퍼스 BH 편광 현미경을 사용하여 완성된 셀을 노출시켰다. 상기 현미경은 크세논 램프를 사용하여 백광을 발생시킨 다음 이 백광을 편광기를 통과시켰다. 실온에서 2시간동안 셀을 노출시켜도 재정렬되지 않았다. 그러나, 뉴저지 프린스톤 소재의 메틀러 인스트루먼트 코포레이션(Mettler Instrument Corporation)의 메틀러 FP 52온도 스테이지(Stage)및 FP 5 온도 조절기를 사용하여 실온(25℃)에서 100℃까지 10℃/분의 속도로 상승시켰다(ZLI 4139의 등방성 전이온도는 82℃ 이다). 실온에서 액정의 초기 정렬방향을 따라 편광된 백광에 셀을 노출시켰다. 노출중에, 셀의 온도를 100℃에서 실온으로 1℃/분의 속도로 냉각시켰다. 노출된 영역은 입사광 편광에서 대략 +및 -30도로 정렬된 것으로 밝혀졌다.The cell was fabricated and filled as in Example 3. The completed cell was exposed using an Olympus BH polarization microscope from Olympus Optical Company, Tokyo, Japan. The microscope generated a white light using a xenon lamp and then passed the white light through a polarizer. Exposure of the cells for 2 hours at room temperature did not rearrange. However, using a METTLER FP 52 temperature stage and FP 5 thermostat from METTLER INSTRUMENT CORPORATION, Princeton, NJ, at a rate of 10 ° C./min from room temperature (25 ° C.) to 100 ° C. (The isotropic transition temperature of ZLI 4139 is 82 ° C). The cell was exposed to white light polarized along the initial alignment direction of the liquid crystal at room temperature. During exposure, the temperature of the cell was cooled from 100 ° C. to room temperature at a rate of 1 ° C./min. The exposed area was found to be aligned approximately + and -30 degrees in incident light polarization.

[실시예 5]Example 5

보다 높은 농도의 염료1을 사용하여 실시예 1을 반복하였으며, 염료의 농도가 높을수록 재정렬시키는데 보다 적은 에너지 요구량이 필요함을 입증하였다.Example 1 was repeated with higher concentrations of Dye1, demonstrating that higher concentrations of dye require less energy requirements to reorder.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하여 충진시켰으며, 단 액정의 중량을 기준으로 7.0 중량%의 염료 1을 사용하였다. 실시예 1에서와 같이 재정렬을 수행하였다. + 및 -θ의 크기는 20분의 노출 시간 후에 입사 편광에 대해 90도 였다. 노출 시간이 20분 이상으로 증대될때 + 및 -θ의 크기는 90도 이상으로 증대되지 않았다.The cell was fabricated and filled as in Example 1, except that 7.0 wt% of Dye 1 was used based on the weight of the liquid crystal. Realignment was performed as in Example 1. The magnitudes of + and -θ were 90 degrees for incident polarization after 20 minutes of exposure time. When the exposure time increased to 20 minutes or more, the magnitudes of + and -θ did not increase above 90 degrees.

[실시예 6]Example 6

네마틱 호스트 액정에 상이한 아조 염료를 사용하여 실시예 1을 반복하였다.Example 1 was repeated using different azo dyes for nematic host liquid crystals.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하여 충진시켰으며, 주 네마틱 호스트 액정에 용해된 염료3을 액정의 중량을 기준으로 1.25 중량% 사용하였다.The cell was fabricated and filled as in Example 1, and 1.25% by weight of dye 3 dissolved in the main nematic host liquid crystal was used based on the weight of the liquid crystal.

실시예 1에서와 같이 재정렬을 수행하였다. + 및 -θ의 크기는 45분의 노출 시간 후에 입사광 편광에 대해 90도였다.Realignment was performed as in Example 1. The magnitudes of + and -θ were 90 degrees for incident light polarization after 45 minutes of exposure time.

[실시예 7]Example 7

네마틱 호스트 액정에 안트라퀴논 염료를 사용하여 실시예 1을 반복하였다.Example 1 was repeated using an anthraquinone dye in the nematic host liquid crystal.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하여 충진시켰으며, 단 네마틱 호스트 액정에 용해된 염료 4를 액정의 중량을 기준으로 1.5 중량% 사용하였다.The cell was manufactured and filled as in Example 1, except that dye 4 dissolved in a nematic host liquid crystal was used in an amount of 1.5 wt% based on the weight of the liquid crystal.

실시예 1에서와 같이 재정렬을 수행하였다. + 및 -θ의 크기는 45분의 노출 시간 후에 입사광 편광에 대해 45도였다.Realignment was performed as in Example 1. The magnitudes of + and -θ were 45 degrees for incident light polarization after 45 minutes of exposure time.

[실시예 8]Example 8

폴리이미드 정렬층 없이 실시예 1을 반복하였다.Example 1 was repeated without a polyimide alignment layer.

실시예 1에서와 같이 제작하여 충진시켰으며, 단 ITO 피복된 유리 기판상에 폴리이미드층을 피복시키지 않았고(따라서, 표면을 문지르지 않았음) 11㎛의 섬유 대신 10㎛의 섬유를 사용하였다. 또한, 액정의 중량을 기준으로 0.28 중량%의 염료 5를 염료 1대신 호스트에 용해시켰다.It was fabricated and filled as in Example 1, except that a polyimide layer was not coated on the ITO coated glass substrate (thus the surface was not rubbed) and 10 μm fibers were used instead of 11 μm fibers. Also, 0.28% by weight of dye 5 based on the weight of the liquid crystal was dissolved in the host instead of one dye.

실시예 1에서와 같은 레이저를 이용하여 정렬을 수행하였다. + 및 -θ의 크기는 80분의 노출 시간 후에 입사광 편광에 대해 약 30도였다. 노출된 영역 전체에 걸친 정렬의 균일성은 허용될 수 있었으나 문질러진 폴리이미드 정렬층만큼 양호하지는 못했다.Alignment was performed using the same laser as in Example 1. The magnitudes of + and -θ were about 30 degrees for incident light polarization after 80 minutes of exposure time. Uniformity of alignment across the exposed areas could be tolerated but was not as good as rubbed polyimide alignment layers.

[실시예 9]Example 9

이 실시예는 본 발명의 방법에 의해 미리 재정렬된 게스트-호스트 액정 시스템을 레이저 재정렬시킴을 보여준다.This example shows laser reordering a pre-rearranged guest-host liquid crystal system by the method of the present invention.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하여 충진시켰으며, 단 액정의 중량을 기준으로 2.0 중량%의 염료 1을 사용하였다. 제1 재정렬은 실시예 1에서와 같이 수행하였다. + 및 -θ의 크기는 5분의 노출 시간 후에 입사광 편광에 대해 약 90도였다. 이어서 셀을 30도 회전시켜(입사 레이저 비임에 수직인 평면에서) 전에 노출시킨 영역과 동일한 영역에 5분동안 노출시켰다. 염료 및 액정 분자는 입사광 편광에 대해 + 및 -90도, 앞에서 재정렬된 방향에 대해 약 30도 회전되었다.The cell was fabricated and filled as in Example 1, except that 2.0 wt% of Dye 1 was used based on the weight of the liquid crystal. The first rearrangement was performed as in Example 1. The magnitudes of + and -θ were about 90 degrees for incident light polarization after 5 minutes of exposure time. The cell was then rotated 30 degrees (in a plane perpendicular to the incident laser beam) for 5 minutes in the same area as the previously exposed area. The dye and liquid crystal molecules were rotated + and -90 degrees for incident light polarization and about 30 degrees for the previously rearranged direction.

[실시예 10]Example 10

이 실시예는 셀의 폴리이미드 정렬층내로 염료가 혼입된 게스트-호스트 액정 매질의 정렬을 보여준다.This example shows the alignment of a guest-host liquid crystal medium with dye incorporated into the polyimide alignment layer of the cell.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하였으며, 단 NMP중의 0.5 중량%의 폴리이미드에, NMP 의 중량을 기준으로 0.5 중량%의 염료 5를 가하였다. 이 혼합물을 ITO 피복된 기판상에 가하여 실시예 1에서와 같이 경화를 수행하였다.The cell was prepared as in Example 1 except that 0.5 wt% of dye 5 was added to 0.5 wt% of polyimide in NMP based on the weight of NMP. This mixture was added onto an ITO coated substrate to cure as in Example 1.

셀을 셀 제작에서 기술한 게스트-호스트 혼합물로 충진시키기 전에 실시예 1에 기술한 레이저를 사용하여 제2도에 기술한 시스템(렌즈 없음)으로 노출시켰다. 입사광 편광은 셀의 직선 문지름 방향에 평행하였다. 514.5nm 에서 1.2 와트의 레이저 전력으로 15초동안 노출시킨 후에, 실시예 1에 기술한 공정을 사용하여 게스트-호스트 혼합물로 셀을 충진시켰으며, 단 액정의 중량을 기준으로 0.28 중량% 의 염료 5(표 1의 구조)를 호스트 네마틱 액정에 용해시켰다. 노출된 영역은 입사 레이저 편광에서 + 및 -90도 회전되었음을 나타내었다. 셀의 비노출 영역은 문지른 방향을 따라 정렬되었다. 염료를 폴리이미드 정렬층에 국한시킴으로써, 레이저 유도된 정렬을 일으키는데 필요한 노출시간은 선행 실시예에서 관찰된 것에 비해 훨씬 감소되었다.The cell was exposed to the system described in FIG. 2 (no lens) using the laser described in Example 1 before filling the cell with the guest-host mixture described in the cell fabrication. Incident light polarization was parallel to the linear rubbing direction of the cell. After 15 seconds of exposure at 514.5 nm with a laser power of 1.2 watts, the cell was filled with a guest-host mixture using the process described in Example 1, except that 0.28% by weight of dye 5, based on the weight of the liquid crystal 5 (Structure of Table 1) was dissolved in a host nematic liquid crystal. The exposed area was shown to be rotated + and -90 degrees in incident laser polarization. The unexposed areas of the cell were aligned along the rubbed direction. By confining the dye to the polyimide alignment layer, the exposure time required to produce the laser induced alignment was much reduced compared to that observed in the previous examples.

[실시예 11]Example 11

이 실시예는 본 발명에 의해 셀의 폴리이미드 정렬층내로 염료가 혼입된 액정 매질을 정렬시킴을 보여준다. 셀은 실시예 10에서와 같이 제작하여 정렬시켰으며, 단 액정에 아무런 염료도 혼입시키지 않았다. 노출된 영역은 입사광 평광에서 +및 -90도 회전되었음을 보여준다. 셀의 비노출 영역내의 액정 분자는 문지른 방향을 따라 정렬되었다.This example shows that the present invention aligns the liquid crystal medium in which the dye is incorporated into the polyimide alignment layer of the cell. The cells were fabricated and aligned as in Example 10 except that no dye was incorporated into the liquid crystal. The exposed area shows + and -90 degrees rotation in incident light flatness. The liquid crystal molecules in the unexposed areas of the cell were aligned along the rubbed direction.

[실시예 12]Example 12

이 실시예는 셀의 문지르지 않은 폴리이미드 정렬층내로 염료가 혼입된 경우의 게스트-호스트 시스템의 정렬을 보여준다.This example shows the alignment of the guest-host system when dye is incorporated into the non-rubbing polyimide alignment layer of the cell.

셀은 실시예 10에서와 같이 제작하여 정렬시켰으며, 단 경화된 폴리이미드/염료 정렬층을 문지르지 않았다. 노출된 영역은 실시예 10 및 11에서 정렬된 셀 정도의 우수한 균일성으로 입사광 편광에서 + 및 -90도 회전되었음을 보여주었다. 셀의 비노출 영역은 충진시키는 동안의 흐름 방향을 따라 정렬되었다.The cells were fabricated and aligned as in Example 10, except that the cured polyimide / dye alignment layer was not rubbed. The exposed areas were shown to rotate + and -90 degrees in incident light polarization with good uniformity on the order of cells aligned in Examples 10 and 11. The unexposed areas of the cell were aligned along the flow direction during filling.

[실시예 13]Example 13

이 실시예는 셀의 문지르지 않은 폴리이미드 정렬층내로 염료가 혼입된 경우의 액정의 정렬을 보여준다.This example shows the alignment of the liquid crystal when the dye is incorporated into the unrubbing polyimide alignment layer of the cell.

셀은 실시예 12에서와 같이 제작하여 정렬시켰으며, 단 네마틱 액정에 아무런 염료도 용해시키지 않았다. 그 결과는 실시예 12에서와 같았다.The cells were fabricated and aligned as in Example 12 except that no dye was dissolved in the nematic liquid crystal. The result was the same as in Example 12.

[실시예 14]Example 14

이 실시예는 정렬층이 폴리이미드와 염료의 혼합물을 포함하는 경우에 본 발명에 의한 미리 정렬된 셀의 재정렬을 보여준다.This example shows the rearrangement of the pre-aligned cells according to the invention when the alignment layer comprises a mixture of polyimide and dye.

셀은 실시예 10에서와 같이 제작하여 정렬시켰으며, 단 경화된 폴리이미드/염료 정렬층을 문지르지 않았고 렌즈에 의해 확장된 비임을 5분동안 셀에 노출시켰다. 게스트-호스트 혼합물로 셀을 충진시키기 전에, (a)비임 크기가 초기의 노출에 사용된 비임의 면적보다 작도록 마스킹시켰으며, (b) 입사광 비임에 대해 수직인 평면에서 약 45도로 셀을 회전시켰으며, (c) 연이어, 앞서 노출된 영역내에 5분동안 셀을 노출시켰다. 이어서, 실시예 1에 기술된 과정을 이용하여 게스트-호스트 혼합물로 셀을 충진시켰다. 초기에 노출된 영역(단지 한번 노출된 영역)은 제1노출의 입사광 편광에서 + 및 -90도 회전되었음을 나타내었고, 제노출된 영역(두번 노출된 영역)은 제2 노출의 입사광 편광의 방향에 대해 + 및 -90도 회전되었음을 나타내었다. 중첩 영역의 정렬은 실시예 10 및 11에서의 셀 정도로 우수하였다. 셀의 비노출 영역은 셀이 충진될때의 흐름 방향을 따라 정렬되었다.The cell was fabricated and aligned as in Example 10, except that the cured polyimide / dye alignment layer was not rubbed and the beam extended by the lens was exposed to the cell for 5 minutes. Prior to filling the cell with the guest-host mixture, (a) masked the beam size to be smaller than the area of the beam used for the initial exposure, and (b) rotating the cell at about 45 degrees in a plane perpendicular to the incident light beam. And (c) successively exposed cells for 5 minutes in the previously exposed area. The cell was then filled with a guest-host mixture using the procedure described in Example 1. The initially exposed area (only one exposed area) showed + and -90 degrees rotation in the incident light polarization of the first exposure, and the second exposed area (twice exposed area) in the direction of the incident light polarization of the second exposure. + And -90 degrees for each rotation. The alignment of the overlap regions was as good as the cells in Examples 10 and 11. The unexposed areas of the cell were aligned along the flow direction when the cell was filled.

[실시예 15]Example 15

이 실시예는 유리 기판 성분상의 투명한 전도성 피막상에 염료가 직접 놓이는 경우의 게스트-호스트 시스템의 레이저 정렬을 보여준다.This example shows the laser alignment of the guest-host system when the dye is placed directly on a transparent conductive coating on the glass substrate component.

셀은 실시예 1에서와 같이 제작하였으며, 단 각각의 기판의 ITO 층상에 폴리이미드를 스피닝하지 않았다. 대신에 NMP의 중량을 기준으로 1 중량% 의 염료4를 NMP에 가하고 ITO 층상에 스피닝하였다. NMP 를 1시간동안 증발시켰다. 이 결과, 기판의 ITO 층 위에 염료 분자의 박막이 남게 되었다. 표면을 부드러운 천으로 문질렀으며 10㎛의 섬유를 사용하여 셀 제조시 간격을 제공하였다.The cell was fabricated as in Example 1 except that no polyimide was spun on the ITO layer of each substrate. Instead 1% by weight of dye 4 based on the weight of NMP was added to NMP and spun on ITO layer. NMP was evaporated for 1 hour. As a result, a thin film of dye molecules remained on the ITO layer of the substrate. The surface was rubbed with a soft cloth and a gap of 10 占 퐉 fibers was used to provide cell spacing.

셀을 셀 제작에서 기술한 게스트-호스트 액정 혼합물로 충진시키기 전에 실시예 1에 기술한 레이저를 사용하여 제2도에 도시한 시스템(렌즈 없음)으로 노출시켰다. 입사광 편광은 셀의 직선 문지름 방향에 대해 수직이었다. 514.5nm 에서 1.2 와트의 레이저 전력으로 15초동안 노출시킨 후에, 실시예 1에 기술한 과정을 사용하여 게스트-호스트 액정 혼합물로 셀을 충진시켰다. 표면상의 염료는 셀이 충진되는 동안 게스트-호스트 물질내로 용해되었다. 노출된 영역은 입사 레이저 편광에서 + 및 -90도 회전되었음을 나타내었다. 셀의 비노출 영역은 문지른 방향을 따라 정렬되었다.The cell was exposed to the system shown in FIG. 2 (no lens) using the laser described in Example 1 before filling the cell with the guest-host liquid crystal mixture described in the cell fabrication. Incident light polarization was perpendicular to the straight rubbing direction of the cell. After exposure for 15 seconds at a laser power of 1.2 watts at 514.5 nm, the cells were filled with a guest-host liquid crystal mixture using the procedure described in Example 1. The dye on the surface dissolved into the guest-host material while the cell was filled. The exposed area was shown to be rotated + and -90 degrees in incident laser polarization. The unexposed areas of the cell were aligned along the rubbed direction.

[실시예 16]Example 16

이 실시예는 키랄 스멕틱 C 실온 상(phase)의 강유전성 호스트 액정을 본 발명의 공정을 사용하여 재졍렬시킬 수 있음을 보여준다.This example shows that the chiral smectic C room temperature ferroelectric host liquid crystal can be rearranged using the process of the present invention.

호스트 액정은 강유전성 액정인 BDH SCE-4(영국 푸울 소재의 BDH 리미티드)였다. 액정의 중량을 기준으로 2.0 중량%의 염료2를 강유전성 호스트 액정에 용해시켰다. 셀은 실시예 2에서와 같이 제작하여 충진시켰다.The host liquid crystal was BDH SCE-4 (BDH Limited, Wool, UK) which is a ferroelectric liquid crystal. 2.0 wt% of dye 2 was dissolved in the ferroelectric host liquid crystal based on the weight of the liquid crystal. The cell was fabricated and filled as in Example 2.

제2도에서와 같은 배열을 사용하고 실시예 1에 기술된 레이저를 이용하여 완성된 셀을 노출시켰다. 렌즈를 사용하여 비임 직경을 1cm로 확대시켰다. 514.5nm에서 1.0와트의 레이저 전력을 사용하여 셀을 25분동안 노출시켰다. 1cm의 레이저 비임에 걸친 에너지 밀도가 비균일하기 때문에, 입사광 편광에 대한 회전 각은 노출지점에 따라 다양하였다. 그러나, 편광은 그 부위들을 비노출 영역에서의 정렬과 다르게 정렬시켰다.The finished cell was exposed using the same arrangement as in FIG. 2 and using the laser described in Example 1. The lens was used to enlarge the beam diameter to 1 cm. The cells were exposed for 25 minutes using 1.0 watts laser power at 514.5 nm. Since the energy density across the laser beam of 1 cm was nonuniform, the rotation angle for incident light polarization varied with the point of exposure. However, polarization aligned the sites differently from the alignment in the unexposed areas.

[실시예 17]Example 17

이 실시예는 스멕틱 A 실온상의 호스트 액정을 본 발명의 방법을 사용하여 재정렬시킬 수 있음을 설명한다.This example illustrates that host liquid crystals on Smectic A room temperature can be rearranged using the method of the present invention.

호스트 액정은 실온에서 스멕틱 A 상을 나타내는 BDH S2C(영국의 푸울 소재의 BDH 리미티드)였으며 액정의 중량을 기준으로 1.0 중량%의 염료 6을 호스트 액정에 용해시켰다. 셀은 실시예 1에서와 같이 제작하였다. 130℃에서 모세관작용을 이용하여 셀을 충진시키고 에폭시로 밀봉시켰다.The host liquid crystal was BDH S2C (BDH Limited, Poole, UK) showing Smectic A phase at room temperature and 1.0 wt% of dye 6 was dissolved in the host liquid crystal based on the weight of the liquid crystal. The cell was constructed as in Example 1. The cells were filled using capillary action at 130 ° C. and sealed with epoxy.

실시예 1에서와 같이 정렬을 수행하였다. 514.5nm에서 0.9와트의 레이저 전력을 사용하여 45분 동안 셀을 노출시켰다. 편광은 입사 레이저 편광에서 약 + 및 -90도로 그 부위를 재정렬시켰다.Alignment was performed as in Example 1. Cells were exposed for 45 minutes using 0.9 watts laser power at 514.5 nm. The polarization rearranged the site at about + and -90 degrees in the incident laser polarization.

[실시예 18]Example 18

이 실시예는 기판중의 하나가 이방성 흡수 염료를 함유하는 폴리이미드 정렬층으로 피복된 경우 본 발명의 방법을 사용하여 액정을 정렬시킴을 설명한다.This example illustrates the alignment of liquid crystals using the method of the invention when one of the substrates is covered with a polyimide alignment layer containing an anisotropic absorbing dye.

셀은 실시예 10에서와 같이 제작하였으며, 단 기판의 하나의 ITO 층상에는 폴리이미드/염료 5/NMP 혼합물을 스피닝하고 다른 기재의 ITO 층상에는 폴리이미드/NMP 혼합물을 스피닝하였다. 두 기판의 경화는 실시예 1에서와 같이 수행하였다. 두 기판을 부드러운 천으로 직선 방향으로 문질렀으며, 셀은 실시예 1에서와 같이 제작하였고, 단 10㎛의 섬유를 사용하여 간격을 조절하였다.The cell was fabricated as in Example 10 except that the polyimide / dye 5 / NMP mixture was spun on one ITO layer of the substrate and the polyimide / NMP mixture was spun onto the ITO layer of the other substrate. Curing of the two substrates was performed as in Example 1. The two substrates were rubbed in a straight direction with a soft cloth, and the cells were fabricated as in Example 1 except that the spacing was adjusted using 10 μm fibers.

편광원으로서 아르곤 레이저를 사용하여 실시예 1에서와 같이 액정 셀을 노출시켰다. 셀은 직선 문지름 방향을 따라 선형 입사 편광에 0.8와트에서 5분동안 노출되었다. 두개의 편광기를 사용할때, 노출된 영역은 트위스트된 정렬을 가짐을 관찰하였다(즉, 폴리이미드/염료 기판에서의 액정 분자의 배향이 폴리이미드 기판에서의 액정 분자에 대해 90도 였다).An argon laser was used as the polarization source to expose the liquid crystal cell as in Example 1. The cells were exposed for 5 minutes at 0.8 watts to linear incident polarization along the straight rub direction. When using two polarizers, it was observed that the exposed area had a twisted alignment (ie, the orientation of the liquid crystal molecules on the polyimide / dye substrate was 90 degrees relative to the liquid crystal molecules on the polyimide substrate).

Claims

액정 매질중의 액정이 1500 미만의 분자량을 갖고, 매질 또는 그에 인접한 기판중의 이방성 흡수분자가 이방성 흡수 분자의 흡수 밴드내에 속하는 파장의 선형 편광에 노출되고, 입사광 비임의 선형 편광 방향에 대한 +또는 -θ 각도로의 액정 매질의 정렬이 노출된 이방성 흡수 분자에 의해 유도됨을 특징으로 하는, 액정을 함유하고 기판에 인접한 표면을 갖는 액정 매질내의 분자의 정렬 방법.The liquid crystal in the liquid crystal medium has a molecular weight of less than 1500, and the anisotropic absorbing molecules in the medium or the substrate adjacent thereto are exposed to linearly polarized light of a wavelength belonging to the absorption band of the anisotropic absorbing molecule, and + or to the linearly polarized light direction of the incident light beam. A method of aligning molecules in a liquid crystal medium containing a liquid crystal and having a surface adjacent to the substrate, characterized in that the alignment of the liquid crystal medium at an angle of -θ is induced by the exposed anisotropic absorbing molecules.

제1항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 열호변성(thermotropic) 액정 화합물이거나 약 150nm 내지 약 2000nm 의 이색(dichroic) 흡수 밴드를 나타내는 이색성 염료임을 추가의 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the anisotropic absorbing molecule is a thermotropic liquid crystal compound or a dichroic dye exhibiting a dichroic absorption band of about 150 nm to about 2000 nm.

제1항 또는 제2항에 있어서, 액정매질이 이방성 흡수 분자를 함유함을 추가의 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, further characterized in that the liquid crystal medium contains anisotropic absorbing molecules.

제1항 또는 제2항에 있어서, 기판이 이방성 흡수 분자를 함유함을 추가의 특징으로 하는 방법.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate contains anisotropic absorbing molecules.

제3항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 열호변성 액정 화합물이거나 이색성 염료임을 추가의 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the anisotropic absorbing molecule is a thermochromic liquid crystal compound or a dichroic dye.

제4항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 네마틱(nematic) 또는 스멕틱(smectic) 액정 화합물임을 추가의 특징으로 하는 방법.5. The method of claim 4, wherein the anisotropic absorbing molecule is a nematic or smectic liquid crystal compound.

제3항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 열호변성 액정 화합물에 용해된 이색성 염료 분자임을 추가의 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the anisotropic absorbing molecule is a dichroic dye molecule dissolved in a thermochromic liquid crystal compound.

제1항에 있어서, 액정 매질을 균질하게 정렬시킨 후 이방성 흡수 분자를 편광에 노출시킴을 추가의 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising exposing the anisotropic absorbing molecule to polarized light after the liquid crystal medium is homogeneously aligned.

제1항에 있어서, 선형 편광이 아르곤, 헬륨-네온 또는 헬륨-카드뮴 레이저에서 방사됨을 추가의 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the linearly polarized light is further emitted in an argon, helium-neon, or helium-cadmium laser.

제2항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 아조, 디아조, 트리아조, 테트라아조, 펜타아조, 안트라퀴논, 메리시아닌, 메틴, 2-페닐아조티아졸, 2-페닐아조벤즈티아졸, 4,4'-비스(아릴아조)스틸벤, 페릴렌 및 4,8-디아미노-1,5-나프타퀴논 염료로 이루어진 그룹중에서 선택된 이색성 염료임을 추가의 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the anisotropic absorbing molecule is selected from azo, diazo, triazo, tetraazo, pentaazo, anthraquinone, mericyanine, methine, 2-phenylazothiazole, 2-phenylazobenzthiazole, 4, And is a dichroic dye selected from the group consisting of 4'-bis (arylazo) stilbene, perylene and 4,8-diamino-1,5-naphtaquinone dyes.

제1항 또는 제2항에 있어서, 전기장의 존재하에서 수행함을 추가의 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, further characterized in that it is carried out in the presence of an electric field.

제1항 또는 제2항에 있어서, 기판이 문질러진 정렬층을 포함함을 추가의 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, further comprising a substrate having a rubbed alignment layer.

제12항에 있어서, 이방성 흡수 분자가 정렬층의 일부분임을 추가의 특징으로 하는 방법.13. The method of claim 12, wherein the anisotropic absorbing molecule is part of an alignment layer.