METHOD FOR PRODUCING AN ORIENTED LIQUID CRYSTAL LAYER

• Main Authors: BELYAEV, VIKTOR VASILIEVICH, KOZENKOV, VLADIMIR MARKOVICH, CHAUSOV, DENIS NIKOLAEVICH
• Format: Patent
• Language: English; French; Russian
• Published: 07.11.2013
• Subjects: DEVICES OR ARRANGEMENTS, THE OPTICAL OPERATION OF WHICH ISMODIFIED BY CHANGING THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIUM OF THEDEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF THE INTENSITY,COLOUR, PHASE, POLARISATION OR DIRECTION OF LIGHT, e.g.SWITCHING, GATING, MODULATING OR DEMODULATING; FREQUENCY-CHANGING; NON-LINEAR OPTICS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICS; PHYSICS; TECHNIQUES OR PROCEDURES FOR THE OPERATION THEREOF

The present invention relates to the field of instrumentation and display and information technology containing liquid crystals. In the claimed method for producing an oriented liquid crystal layer, which includes applying a metal oxide layer to the surface of a substrate, forming a porous structure in said layer and subsequently applying a layer of liquid crystal, the porous structure of the metal oxide on the substrate is modified, prior to the application of the liquid crystal layer, by means of the application of an isotropic liquid solution of a dichroic substance to the surface of the metal oxide layer, then the solvent is evaporated from the aforesaid liquid solution so that a layer of solid state dichroic substance is formed on the surface and in the body of the porous metal oxide layer, this porous layer is heat treated, then the resultant layer is treated with a solvent which does not contain a dichroic substance until a monomolecular dichroic substance layer is produced on the surface of and inside the pores of the metal oxide, whereupon the dichroic substance layer is heated to evaporate the remaining solvent from the porous structure and the resultant monomolecular dichroic substance layer is irradiated with activating optical radiation which is absorbed by the dichroic substance to produce a given orientational order of anisotropic molecules in the monomolecular dichroic substance layer, the substrate with the irradiated monomolecular dichroic substance layer is additionally heated and then liquid crystal material is applied to the resultant surface of the monomolecular dichroic substance layer to form an oriented liquid crystal layer. The dichroic substance used in the present method is in the form of substances which anisotropically absorb light, manifesting the effect of photoinduced optical anisotropy under the influence of the radiation which they absorb. Such dichroic substances which anisotropically absorb light are used in the from of photoanisotropic substances belonging to the class of water-soluble acid-mordant azo or aniline dyes containing C , , NH, Cl, Br groups, i.e. groups which are capable of forming specific quasi-chemical bonds, e.g. hydrogen bonds, with the molecules of metal oxides. The photoanisotropic substance used can be, for example, a photochemically stable bis-azo dye, more specifically a sodium salt of 4,4'-bis(4-hydroxy-3-carboxy-phenylazo) benzidine-2,2'-disulphonic acid. The metal oxides with a porous structure are metal oxides selected from Al2O3, ln2O3, Sn2O3, SiO, SiO2. The activating optical radiation absorbed by the molecules of the dichroic substances is polarized. In another embodiment, the activating optical radiation absorbed by the molecules of the dichroic substances is non-polarized but is directional. The orientational order of the anisotropic molecules in the monomolecular dichroic substance layer corresponds to the direction of the polarization vector or to the direction of propagation of the activating radiation. In a claimed embodiment, the liquid crystal layer is oriented according to the direction of the orientational order of the molecules in the monomolecular dichroic substance layer. The molecules of the liquid crystal layer are oriented in such a way as to produce a planar orientation which is uniform across the surface and has a given optical axis direction. In another embodiment, the molecules of the liquid crystal layer are oriented in such a way as to produce a two-dimensional visual orientational distribution of the optical axis across the surface. La présente invention concerne le domaine de l'instrumentation et des équipements d'affichage et d'information contenant des cristaux liquides. Le procédé de l'invention visant la production d'une couche de cristaux liquides orientés comprend l'application d'une couche d'oxyde métallique à la surface d'un substrat, la formation d'une structure poreuse dans ladite couche, l'application d'une couche de cristal liquide, la structure poreuse de l'oxyde métallique sur le substrat étant modifiée avant l'application de la couche de cristal liquide par l'application d'une solution liquide isotropique d'une substance dichroïque à la surface de la couche d'oxyde de métal puis l'évaporation du solvant de la solution liquide de telle sorte qu'une couche de substance dichroïque à l'état solide est formée sur la surface et dans le volume de la couche d'oxyde métallique poreux, cette couche poreuse étant traitée thermiquement, puis la couche résultante est traitée avec un solvant qui ne contient pas de substance dichroïque jusqu'à produire une couche monomoléculaire de substance dichroïque à la surface et dans le volume des pores de l'oxyde de métal, après quoi la couche de substance dichroïque est chauffée pour évaporer le solvant restant de la structure poreuse, et la couche monomoléculaire de substance dichroïque obtenue est irradiée avec un rayonnement optique d'activation qui est absorbé par la substance dichroïque pour produire un ordre d'orientation donné des molécules anisotropes dans la couche monomoléculaire de substance dichroïque, le substrat avec la couche monomoléculaire de substance dichroïque irradiée étant de nouveau chauffé puis un matériau de cristal liquide étant appliqué à la surface résultante de la couche monomoléculaire de substance dichroïque afin de former une couche de cristaux liquides orientés. La substance dichroïque utilisée dans le présent procédé a la forme de substances qui absorbent la lumière de manière anisotropique et manifestent l'effet d'anisotropie optique photo-induite sous l'effet du rayonnement qu'elles absorbent. On utilise en tant que substance dichroïque absorbant la lumière de manière anisotropique des substances photo-anisotropiques appartenant à la classe des colorants acides-mordants hydrosolubles azoïques ou aniliques contenant C , , NH, Cl, Br, c'est à dire des groupes capables de former des liaisons quasi-chimiques spécifiques, par exemple, des liaisons hydrogène avec les molécules d'oxydes métalliques. La substance photo-anisotropique utilisée peut, par exemple, être un colorant bis-azo photo-chimiquement stable, plus particulièrement un sel sodique d'acide 4,4'-bis(4-hydroxy-3-carboxy-phénylazo) benzidine-2,2'-disulfonique. Les oxydes métalliques présentant une structure poreuse sont des oxydes métalliques choisis parmi Al2O3, ln2O3, Sn2O3, SiO, SiO2. Le rayonnement optique d'activation absorbé par les molécules des substances dichroïques est polarisé. Dans un autre mode de réalisation, le rayonnement optique d'activation absorbé par les molécules des substances dichroïques est non polarisé mais est directionnel. L'organisation ordonnée selon l'orientation des molécules anisotropes dans la couche monomoléculaire de substance dichroïque correspond à la direction du vecteur de polarisation ou à celle de la propagation du rayonnement d'activation. Dans un mode de réalisation de l'invention, la couche de cristaux liquides est orientée d'après la direction de l'organisation ordonnée selon l'orientation des molécules dans la couche monomoléculaire de substance dichroïque. La formation de l'orientation des molécules de la couche de cristaux liquides est établie sous la forme d'une orientation planaire uniforme sur toute la surface et possédant une direction de l'axe optique donné. Dans un autre mode de réalisation, la formation de l'orientation des molécules de cristaux liquides se fait sous la forme d'une distribution d'orientation visuelle en deux dimensions de l'axe optique sur la surface.