JPH0210321A

JPH0210321A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0210321A
Application number: JP15950888A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Tanamachi; 棚町　正一; Tetsuya Morita; 哲也森田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1990-01-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、スメクチック液晶を用いた液晶表示素子に関
するものであり、特にレーザ熱書き込み用の液晶表示素
子に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、スメクチック液晶を一対の電極基板間に封入
してなる液晶表示装置において、一方の電極基板の内面
を垂直配向処理、他方の電極基板の内面を水平配向処理
することで、コントラストの高い表示が安定に維持され
る液晶表示装置を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

レーザ熱を利用して文字や画像を書き込むいわゆる液晶
ライトバルブは、基本的に液晶の相転移現象を利用した
もので、これまでにコレステリック液晶のコレステリッ
ク相とアイソトロピック相の相転移、あるいはスメクチ
ック液晶のスメクチックＡ相とアイソトロピック相の相
転移等によるものが提案されている。

例えば、スメクチック液晶を利用したレーザ熱書き込み
液晶ライトバルブでは、液晶分子が垂直方向に並んだ層
状構造をとるように当該液晶分子を挾み込む基板の表面
を垂直配向処理しておくとともに、スメクチックＡ相（
以下ＳｍＡ相と称する。）が保持される温度に維持して
おく〔初期配列状態〕、このような配列にしておいた液
晶層にレーザ光が照射されると、照射された部分に熱が
発生し、ＳｍＡ相からアイソトロピック相（等方相。以
下ｒｓｏ相と称する。）への相転移が起こる。そして、
レーザ光の照射を止めると加熱されたＩｓｏ相が冷えて
再びＳｍＡ相に戻る挙動を示す。このとき、急冷するこ
とによって当初の整然と配列された状態には戻らず、そ
の配向方向が散乱した状態のまま保持されることになり
、この部分がメモリーとして書き込まれることになる。

したがって、レーザ光を走査し信号に応じてその強度を
変調させれば文字や画像の書き込みが可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のスメクチック液晶を用いた液晶ライト
パルプでは、液晶パネルの両方の基板に垂直配向処理が
施されていると、レーザ光の熱によって相転移されたＩ
ｓｏ相が電界を印加せずにＳｍＡ相へ冷却される過程に
おいて、散乱状態が次第に初期配列状態に戻りコントラ
ストが低下するという現象が問題になっている。この散
乱状態から初期配列状態への転換は、メモリー性の不安
定化を招き、安定した表示状態を維持することは難しい
。

本発明は、上述の従来の実情に鑑みて提案されたもので
あって、冷却過程においてもＩｓｏ相の強い散乱状態が
維持され、コントラストが高く安定した表示が可能な液
晶表示素子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するために、スメクチック
液晶を一対の電極基板間に封入してなる液晶表示装置に
おいて、前記一対の電極基板のうち一方の電極基板の内
面が垂直配向処理されるとともに、他方の電極基板の内
面が水平配向処理されたことを特徴とするものである。

先ず、本発明が対象とする相転移現象のモデルを第１図
に示す。このモデルは、スメクチック液晶のＳｍＡ相と
Ｉｓｏ相との相転移によりレーザ熱書き込みするもので
、垂直配向であることから水平配向のものに比べて液晶
分子が並び易く、また色素の添加等で解像度を上げるこ
とができる等の利点を有する。第１図において、レーザ
・スポットの当たっている部分の液晶を相転移させるか
否かは、当該レーザ・スポットの熱量を電気的に制御す
ることで決定できる。

初期状態は、均一なＳｍＡ相の垂直配列である。

（状態ａ）レーザ・スポット部分を散乱させるには、電圧無印加の
状態でレーザ・スポットの熱量を上げ、スメクチック相
−ネマチック相相転移温度Ｔ１を越え、さらにはネマチ
ック相−１ｓｏ相相転移温度Ｔ、を越えるまで加熱して
ｒｓｏ相へ相転移させる。（状ｊ！３１ｂ）次いで、レーザ・スポットが移動すると液晶はＩｓｏ相
からＳｍＡ相へと経路１を経て冷却され、ＳｍＡ相にお
いても散乱状態を維持する。（状態Ｃ：メモリー状態）散乱させない場合には、レーザ・スポットの熱量を下げ
て相転移が起こらないように制御する。

（状態ａ）一方、初期状態に戻すには２通りの方法がある。

一つは、ＳｍＡ相の状態で高い交流電圧ｖｒ＊（例えば
７０Ｖ程度）を一定期間液晶に印加する方法（経路２）
で、全面初期化に用いられる。もう一つは、ＳｍＡ相の
温度では垂直配列できないような低い交流電圧Ｖ、、（
例えばＩＯＶ程度）を印加しなからレーザ熱によってＩ
ｓｏ相まて相転移させた後、さらに交流電圧Ｖ　ｐｅを
印加したまま熱源（レーザ）を除（方法（経路３）であ
る。これは一部分を初期状態にするために用いる。

なお、以上の相転移現象は、電圧の印加によって液晶を
基板に垂直に配列させることが基本であるから、液晶材
料は誘電異方性が正であることが好ましい。

ところで、前述の相転移現象において、問題となるのは
経路１で示される無電界印加時の冷却過程である。

すなわち、Ｉｓｏ相からＳｍＡ相に冷却されるときには
、熱拡散のために有限の時間（転移時間）がかかる。そ
して、本来基板の配向処理は液晶分子が基板に対して垂
直に配列するような機能を持たせたものであるので、こ
の転移時間内に液晶分子は基板の垂直配向の影響を受け
、自身の動き易さもあって基板に垂直に配列し易くなる
。したがって、ＳｍＡ相での強い散乱の維持のためには
、経路１における垂直配向力の影響を相対的に小さくす
ることが必要となる。

このためには、冷却スピードを速くするか、垂直配向を
弱くすればよい。

しかしながら、前者では書き込みスボ・ント部分のみを
単独にその他の部分と区別して冷却するのが難しいとい
う問題がある。一方、後者としてしよ垂直配向剤を選択
したり配向処理条件を制御すればよいということになる
が、現状では許容範囲が狭く、また液晶の分解等によっ
て生ずる垂直配向力を阻害する物質が付着することによ
り経時的な配向力の低下が起こることから、あまり好ま
しい方法とは言えない。

そこで本発明では、垂直配向処理基板と水平配向処理基
板とを組み合わせることで、垂直配向力を抑えるととも
に、垂直配向力を阻害する物質の付着による経時的な配
向力の低下等に対処するものとする。

垂直配向処理、水平配向処理の手法としては、従来より
公知の技術がいずれも採用でき、例えば液晶分子に垂直
配向性を与える電極基板の処理方法としては、長鎖アル
キル、またはフルオロ基を含むシランカップリング剤、
四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、レシチン、界面
活性剤等で電極表面を処理する方法等が挙げられる。

また、電極基板に水平配向性を与える電極基板の処理方
法としては、有機若しくは無機のオーバーコート材を設
けるか、電極基板自体あるいは前記オーバーコート材を
布等で一定方向（一方向とは限らない）にこするラビン
グ法や、シリカ等を斜方蒸着する等の方法が挙げられる
。なお、水平方向処理基板は、必ずしも前述のような水
平配向性を与える処理が施されていなくともよく、何も
処理していない電極基板を使用してもよい。

レーザ熱による書き込みに際しては、垂直配向処理され
た基板、水平配向処理された基板のいずれの側からレー
ザ光を照射してもよく、また熱吸収層を設けたり色素等
の熱吸収体を液晶に添加する等して解像度を上げるよう
にしてもよい。

〔作用〕

本発明の液晶表示素子においては、一方の電極基板が垂
直配向処理されるとともに他方の電極基板が水平配向処
理されているので、垂直配向力が抑えられ、Ｉｓｏ相か
らＳｍＡ相に冷却される際に受ける垂直配向力の影響が
相対的に小さくなり、ＳｍＡ相での強い散乱が維持され
る。

また、一方の電極基板には通常の垂直配向処理が施され
ているので、散乱強度も確保され、阻害物質の付着によ
る経時的な配向力の低下等も問題とはならない。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

実施■ 先ず、本実施例で組み立てた液晶パネルの構造を説明す
る。

この液晶パネルは、第２図に示すように、表面に透明電
極（３）　、　（４）が形成された一対のガラス基板（
１）　、　（２）を対向配置してなるものである。

前記ガラス基板（１）　、　（２）の表面には、それぞ
れ垂直配向層（５）　、水平配向層（６）が形成され、
シール部（８）を設けることでこれらの間にスメクチッ
ク液晶（７）が密封状態で挾み込まれている。

本例では、スメクチック液晶（７）としてＳｍＡ相−ネ
マチック相相転移温度５３°Ｃ，ネマチンク相−Ｉｓｏ
相相転移温度５４°Ｃの液晶材料を使用し、熱吸収体と
して色素を添加した。

また、垂直配向層（５）は、長鎖アルキルシラン化合物
（ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン。

チッソ社製）で処理することにより形成した。

水平配向層（６）は、メチルトリエトキシシラン（東し
・シリコン社製）によって水平配向処理を施すことによ
って形成した。

ル較炎両ガラス基板（１）　、　（２）共に長鎖アルキルシラ
ン化合物（ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン。

チッソ社製）で垂直配向処理し、他は実施例と同様に液
晶パネルを作成した。

以上作成した実施例、比較例について、以下の実験によ
りメモリー性を調べた。

先ず、スメクチック液晶を４９°Ｃのバイアス温度に保
持した。

次いで、５ｍＷのレーザ・スポットをラスクスキャンし
、パネルに１５μｓｅｃ照射した後の光強度の変化を測
定した。

光強度の測定は輝度計を用いて行い、スクリーン上にパ
ネルを拡大投射し、スクリーン上直径１閣の円を測定ス
ポットとした。結果を第３図に示す。

この第３図から明らかなように、両基板とも垂直配向処
理した液晶パネル（比較例）では、１０秒程度のメモリ
ー性を示すに止まり、１分程度で初期状態に戻っている
。

これに対して、片方の基板に垂直配向処理を施し他方の
基板に水平配向処理を施した液晶パネル（実施例）では
、両方の基板に垂直配向処理を施した場合と同程度の散
乱を与え、且つ６０分以上にわたってメモリー性を維持
した。

また、実施例において、水平配向処理を一方向に液晶分
子を配列させるためのラビング処理により行った場合に
も、有意差は認められなかった。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の液晶表示素
子では、片方の基板に垂直配向処理を施し他方の基板に
水平配向処理を施しているので、垂直配向力がある程度
抑えられ、散乱状態が長時間に亘って維持される。また
、散乱強度は、両者に垂直配向処理を施したものと同程
度に強い。

したがって、本発明によれば、コントラストが高くメモ
リー性に優れた液晶表示素子の提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が対象とする相転移現象の一例を説明す
る模式図であり、第２図は実施例で組み立てた液晶パネ
ルの構造を示す概略断面図、第３図は実施例における散
乱部分の明度の経時変化を比較例のそれと比べて示す特
性図である。１．２・・・ガラス基板３．４・・・透明電極５・・・垂直配向層６・・・水平配向層７・・・スメクチック液晶第１図特許出願人　　　ソニー株式会社代理人　弁理士　小池　　晃（他２名）第２図手続補正書（自発）

Claims

【特許請求の範囲】スメクチック液晶を一対の電極基板間に封入してなる液
晶表示装置において、前記一対の電極基板のうち一方の電極基板の内面が垂直
配向処理されるとともに、他方の電極基板の内面が水平
配向処理されたことを特徴とする液晶表示素子。