JPH03235916A - 液晶セルを使用した情報記録装置および画像投影装置 - Google Patents

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、情報記憶手段として使用される液晶装置に係
わり、特に画像情報の書き込みが可能なスメクチック−
Ａ型液晶セルに関するものである。

〔従来の技術〕

スメクチック液晶として知られる液晶材料の一種は、情
報記憶能が要求される装置に使用するのに特に適してい
る。このような装置は、装置の光透過率を変化させるこ
とにより書き込みが可能であり、画像情報を液晶セル上
に一回書き込むだけでよい。−度書き込まれた情報は消
去されるまでの間、実質的に永久に保持される。

液晶光変調器はスメクチック液晶材料、特にスメクチッ
ク−Ａ型液晶材料を使用して、高解像度投影表示装置と
して開発されたものである。このような装置の書き込み
メカニズムには電場を利用することもできるが、主とし
て熱が利用される。

公知の一般的装置の一例にあっては、スメクチック液晶
材料を加熱して等方性とし光散乱領域を形成するために
集束赤外線レーザーが使用される。

加熱後、液晶は冷却されてスメクチック状態（スメクチ
ック温度）に戻る。前記光散乱領域（書き込み領域）は
液晶材料のスメクチック温度の範囲内において安定して
おり、書き込まれた情報はその状態に保持される。この
ような液晶セルに書き込まれた情報は、電場、または熱
および電場め組み合わせ効果により消去することができ
る。

上記のような液晶セルの使用例の一つにあっては、セル
への書き込みの後にセルに光が投射され、一 次いで、その書き込まれた情報が表示スクリーン、感光
性材料、検出器等に投射される。このような装置に関し
ては様々な種類のものが、デュウイ−（Ｄｅｗｅｙ）著
の「レーザーアドレス型液晶表示（Ｌａｓｅｒ−Ａｄｄ
ｒｅｓｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓ
ｐｌａｃｅ）　Ｊ（１９８４年５／６月発行の「光工学
」第２３（３）号、第２３０頁〜第２４０頁）に記載さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

投射光の散乱により書き込み情報が可視状態となる上述
の如き装置には不具合がある。すなわち、このような装
置は、その応答速度（書き込み速度）が遅く、例えばル
ウ（Ｌｕ）等の米国特許第４．７８７．７１３号に開示
されるような多重吸収体構造の利用が必要となる。また
、解像度を高めるために、一般に、コントラスト、中間
階調、および応答速度が犠牲にされている。例えば、ド
ツトサイズが１０〜２０ミクロンのときにときにコント
ラスト喪失を起こす装置の場合、１インチ当たりのドツ
ト数は約１５００程度に制限される。ちなみに、投射光
が可視赤色スペクトル領域に属する場合、コントラスト
を高めるのは困難である。全体のコントラストは使用さ
れる投射用光学機器に大きく依存する。実際の投射ラン
プの場合、コントラストを最大にすることおよび投射光
の透過率を最大にすることは両立しにくい目的である。

さらに、このような装置はセルを形成する複数層間の界
面の状態に左右され易く、界面状態に乱れがある場合に
はセルが最適状態で作動せず、その結果、例えば形成さ
れる画像等に不均一がな部分が発生することがある。

上記装置に代わって情報を光学的に記憶するために応答
速度および信号−雑音比を改善した装置が、クロイワ等
の米国特許第４，７５２，８２０号に開示されている。

しかしながら、このような装置は自発分極を起こす高誘
電スメクチック材料、例えば、キラルスメクチックーＣ
（Ｓｍ−Ｃ＊）を使用しており、その書き込みメカニズ
ムは、セルの基板と平行な面内で分子配向に変化を生じ
させるものである。これは、書き込みのないセル内にお
ける分子配向が基板に対して垂直であるスメクチック−
Ａ型液晶を使用した装置と対照的である。

従って、この場合要求されるのは上記の不具合を排除し
た装置、すなわち、レーザーアドレス型スメクチック−
Ａ液晶光変調器を利用し、特に画像情報の記録および投
影に使用できる装置である。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上述の要求に応じてなされたもので、その目的
は液晶セルを備えた情報記録装置を提供することである
。この装置の液晶セルは、セルの両面を形成する第一お
よび第二の透明基板を備えている。これら第一および第
二の基板の間にはスメクチック−Ａ型液晶材料の層が設
けられる。また、前記セルは、第一の刺激に応じて液晶
分子を前記基板に対して実質的に垂直に配列（ホメオト
ロピック配列）させるホメオトロピック配列手段、およ
び、第二の刺激に応じて液晶分子を互いにかつ前記基板
に対して平行に配列（ホモジニアス配列）させるホモジ
ニアス配列手段を備えている。

第一の刺激手段は、液晶材料の少なくとも一部分１ のホメオトロピック配列手段を選択的に刺激する。

一方、第二の刺激手段は液晶材料の少なくとも一部分の
ホモジニアス配列手段を選択的に刺激する。

前記ホモジニアス配列手段とは、例えば第一および第二
の基板の間に設けられて第二の刺激に応じて発熱する発
熱手段である。この場合、前記第二の刺激手段は、液晶
セル上に光線を投射する光源であってもよいし、あるい
は、発熱手段が電流により発熱する電気抵抗であれば、
電気抵抗を通る電流を記録される情報に従って制御する
電流供給制御手段であってもよい。

また、前記ホモジニアス配列手段は第一および第二の電
極を備え、これら電極間に電界を発生させるものであっ
てもよい。この場合の第二の刺激手段は、例えば記録さ
れる情報に従って電極手段への電荷の付与を制御する電
荷供給制御手段である。これら第一および第二の電極は
液晶層内に交互に配設してもよいし、液晶層の近傍に交
互に配設してもよい。

前記ホメオトロピック配列手段とは、例えば液２ 晶層をその厚さ方向に横切る電界を発生する電界発生手
段である。この電界発生手段とは、例えば液晶層の両面
に設けられる第一および第二の電極層であり、この場合
の第一の刺激手段は、例えば第一、第二の電極層への電
荷の付与を制御する電荷供給制御手段である。

また、前記電界発生手段は液晶セル内に設けられた光電
材料であっても良く、この場合の第一の刺激手段は、セ
ルに選択的に光線を投射する手段であってもよい。さら
に、前記第一および第二の電極層は導電材料の連続層で
あってもよいし、あるいは、電極マトリックスであって
もよい。

前記ホメオトロピック配列手段の他の例としては、第一
および第二の基板の間に設けられて第一の刺激の刺激（
第一の刺激）に応じて発熱する発熱手段が挙げられる。

この場合の第一の刺激手段は、例えばセル上に光線を投
射する光源である。

ちなみに、前記ホモジニアス配列手段は、層厚が約５ミ
クロン以下である液晶層そのものであってもよい。

さらに、前記セルは第一および第二の基板の間に設けら
れる配列層を備えていてもよい。この配列層は、液晶分
子を所定のホモジニアス配列に配向させるものである。

前記ホモジニアス配列により、前記液晶材料内において
光の複屈折が起きる。従って、セル上に記録された情報
の投影または読み取りに使用される波長の偏光は、液晶
材料の書き込み領域（ホモジニアス配列領域）により回
転させられる。

本発明の他の実施例の情報記録装置は、次のような液晶
セルを有する。液晶セルの両面は第一および第二の基板
により形成され、これら第一および第二の基板の間にス
メクチック−Ａ型液晶材料の層が設けられる。また、前
記第一および第二の基板の間には発熱手段が設けられ、
この発熱手段は刺激に応じて発熱し液晶材料中に書き込
み領域を形成する。さらに、前記液晶セルは液晶材料内
で光を複屈折させるための複屈折手段を有する。

つまり、偏光は液晶材料の書き込み領域により回転させ
られる。さらに、前記情報記録装置は、記録される情報
に従って液晶セルの選択された領域の発熱手段を刺激す
るための刺激手段を有する。

前記刺激手段とは、例えば書き込み用レーザービームを
発生し、これを液晶セルに投射するレーザー発生源であ
る。また、この実施例の情報記録装置は、セル上に書き
込むべき情報に従って書き込みビームを変調するレーザ
ー変調手段、およびセルの表面上で書き込みビームを走
査するレーザー走査手段を有する。

また、前記複屈折手段とは、例えば層厚が５ミクロン以
下であるような液晶材料そのものである。

さらに、本発明はレーザーアドレス型液晶セルを有する
画像投影装置を提供する。この装置に使用される液晶セ
ルは、セルの両面を形成する第一および第二の基板を備
えたものである。第一および第二の基板の間にはスメク
チック−Ａ型液晶材料の層が設けられる。また、第一お
よび第二の基板の間には、少なくとも第一の波長のレー
ザー光を吸収して発熱し液晶材料中に書き込み領域を形
成する手段が設けられる。さらに、このセルは液５ 晶材料中で光を複屈折させる手段を有する。つまり、第
一の波長以外の波長の偏光は液晶材料の書き込み領域に
より回転させられる。

また、前記画像投影装置は、第一の波長以外の波長の光
線を偏極させて液晶セル上に投射する第一の偏光手段を
有する。さらに、この装置は、前記液晶セルの書き込み
領域または非書き込み領域からの光線の一部の通過を阻
止する第二の偏光手段を有する。

この画像投影装置においては、前記第一および第二の偏
光手段の間の偏光角が９０°であっても良いし、０°で
あってもよい。９０°の場合、第二の偏光手段は液晶セ
ルの書き込み領域に対応する光を通過させる。０°の場
合、第二の偏光手段はセルの非書き込み領域に対応する
光を通過させる。

さらにこの投影装置においては、例えば前記液晶セルは
透過性であり、偏光は液晶材料の書き込み領域を透過す
る際に回転させられる。あるいは、液晶セルは反射層を
備えていても良く、この場合、６− 偏光は液晶セルで反射される際に回転させられる。

以上述べたように、本発明の目的は、スメクチク＝Ａ型
液晶材料を使用し、かつ、基本的に公知の技術および材
料を利用して構成することができる液晶セルを有する情
報記録装置を提供することにある。本発明の他の目的は
、公知のスメクチック−Ａ型液晶セルに比べて優れたコ
ントラストが得られる液晶セルを有する装置を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は公知の液晶セル
よりも応答速度が早い液晶セルを有する装置を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、公知の液晶セ
ルよりも優れた解像度を有する液晶セルをもつ装置を提
供することである。さらに他の目的は、ホモジニアス分
子配列および／またはホメオトロピック分子配列を形成
することによりセル上に書き込みが可能な装置を提供す
ることである。さらに他の目的は、書き込み状態の液畢
セルを透過する、またはその液晶セルにより反射される
投射光を複屈折させることにより液晶セルが機能する装
置を提供することである。

〔作　用〕

上記のように構成された液晶セルを有する装置にあって
は、ホモジニアス配列手段、または複屈折手段によりス
メクチック−Ａ型液晶セルの書き込み領域にホモジニア
ス配列が発生ずる。セル上に投射される光はこのポモジ
ニアス配列により、書き込み領域を通過する際、または
書き込み領域で反射される際に複屈折する。

〔実施例〕

本発明の理解を容易にするために、光変調用スメクチッ
ク−Ａ相を使用した従来の一般的な液晶セルを第１図に
示す。このセルは、一対のガラス基板１０．１２を有し
、これらガラス基板ｌ０１１２は各々導電層１４、Ｉ６
を備えている。これら導電層は書き込み情報を消去する
目的でセルに電界を印加するために使用されるものであ
り、例えばインジウム−スズ合金の酸化物から形成され
る。導電層１６に隣接して設けられるのは吸収層１８で
ある。この例のセルにおける吸収層１８は、投射される
書き込み用赤外線ビームを吸収し、そのエネルギーを液
晶材料に書き込みを行うための熱に変換する手段である
。このような吸収層には種々のものがあるが、例えば米
国特許第４，７８７．７１３号には多重層構造のものが
開示されている。なお、吸収層１８に代えて、または吸
収層１８とともに、赤外線吸収色素を液晶材料中に混合
しても良い。

前記導電層１４．１６の間には液晶材料の層２０が設け
られる。

また、セルが感光性媒体上に画像情報を投影するための
マスクとして使用される場合等には、セルに書き込まれ
た画像情報の投影を補助するための手段をセルに設けて
もよい。このような手段はセルの投影方式により異なる
。例えば、画像情報がセルの一方の面に書き込まれ、投
影光がセルの他方の面で反射されることにより感光性媒
体上に画像情報が投影される場合には反射層（図示略）
が設けられる。また、セルの投影方式が透過型の場合に
は、投影光に対して透過性である吸収層が使用され、こ
れを透過する投影光により画像情報９ が投影される。

現在知られているスメクチック−Ａ型セルでは、その液
晶材料中における二種類の分子配列状態が重要である。

ホメオトロピック配列においては、液晶材料の大部分に
おいて液晶分子がガラス基板１０．１２に対し垂直に配
列する。従って、分子がこれを透過する光に及ばず影響
は無視して良いほど小さい。つまり、このときセルは透
明な無表示状態にある。表示状態（書き込み状態）とす
るためには、通常、液晶材料は分子整列度合の低い中間
体となるよう加熱され、次いで冷却される。

このような液晶分子は加熱中にその向きが不規則となり
、冷却後もその状態を保持する。従って、多くの散乱領
域２２が液晶材料中に発生し、これらの領域における屈
折率が不規則となる結果、散乱領域への入射光は効果的
に散乱される。

一般的な散乱型スメクチック−Ａ型セルは基板１０と基
板１２との間に８〜３０ミクロン程度の間隙を有する。

本発明の液晶セルの一例は第２図に示されてい０ る。このセルは、前述した散乱モードよりもむしろ複屈
折モードで機能する。公知のセルにおいてそうであるよ
うに、第２図に示す本発明のセルにおいても、ガラス基
板３０．３２が金属酸化物導電層３４．３６とともに使
用される。無機吸収層３８（好ましくは米国特許第４，
７８７，７１３号の教示に従って用意されたもの）が導
電層３６上に設けられる。そして、導電層３４．３６の
間の間隙にスメクチック−Ａ型液晶材料４０が充填され
る。

第２図のセルも無表示状態においては符号４１で示すよ
うにホメオトロピック配列を示す。しかしながら、表示
状態においては、セル中の液晶分子の向きは主として同
じ向き、かつ基板３０１３２に平行な向きとなる。この
ような分子配列はホモジニアス配列と呼ばれ、第２図で
は符号４２で示される。このようなホモジニアス配列は
、スメクチック−Ａ型液晶材料が充填される間隙のサイ
ズを通常のサイズよりかなり小さくすることにより得ら
れることがわかっている。例えば以下に詳述する好まし
い液晶混合物および書き込み条件を採用した場合、前記
間隙のサイズが約５ミクロン以下のときにホモジニアス
配列を得ることができる。ただし、この数値（間隙のサ
イズ）は多くの要因、例えば表面状態、書き込みメカニ
ズム、冷却速度、バイアス温度、電界強度、および特定
の液晶混合物または液晶化合物により生じる一般的な構
造上の欠点等に依存する。

本発明のセルは基本的にはレーザー書き込み式のセルで
あるといえる。他の書き込み手段を使用することもでき
るが、それらについては後述することにする。

レーザー書き込み式のセル場合、液晶層の厚さ制御に加
えて、レーザービームのパラメーター特に、レーザービ
ームの方向および速度を制御することによりホモジニア
ス配列の形成を促進してもよい。このような場合、レー
ザービームのリニア走査が、走査方向に沿う分子配列を
誘発する。

ビーム走査の始めの部分および終わりの部分においては
、分子の配列度が比較的低いため、特別なデータ補償技
術が利用される。その例としては、所望の領域より広い
領域に書き込む方法、ドツトを使用せずにラインセグメ
ントを使用して書き込む方法、あるいは、パルス幅と振
幅変調の組み合わせを利用する方法等がある。その他に
は、例えばカーノ（Ｋａｈｎ）の米国特許第３，７９６
，９９９号に記載されるように、走査の始めと終わり部
分を選択的に消去する技術を利用することもできる。

さらに、セル全体を均一に露光した後、セル面を選択的
に消去することにより画像情報の書き込み領域を形成し
ても良い。

ホモジニアス配列をさらに促進してコントラストを向上
させるために、−層以上の配列層をセルに導入してもよ
い。このような配列層は公知であり、その例としては米
国特許第４，１６５，９２３号に記載されるような形態
で積層されたＳｉＯｘ等がある。

ある実験例のレーザー書き込み式液晶セルの場合、導電
層３４．３６はインジウム−スズ合金の酸化物で形成さ
れ、かつ、吸収層３８としては８３３ Ｏｎｍにおいてほぼ完全なレーザー光吸収能を示して励
起されるものが使用された。基板は間隙ｄを介して互い
に平行に設けられ、この間隙ｄには製造記号Ｓ２で特定
される８Ｍ化学（Ｅ、Ｍ、　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）のス
メクチック−Ａ混合物が充填された。

上記の液晶セルを使用して第３図に示すように、ビーム
４４を、好ましくはレーザー源４５から、集光手段４３
を介してセル４６の基板面に照射することによりセルに
書き込みが行われた。前記ビームは走査鏡４７によりセ
ル上で走査され、かつ、走査中に、適切な手段４８によ
り、セルに書き込むべき画像情報に従ってビームが変調
された。セルへのレーザー書き込み技術および装置は公
知であり、例えば欧州特許公報第０２９１３００号に詳
細に開示されている。書き込み操作の後、前記セルには
画像情報に従って形成された書き込み領域が生じた。

上述した実験例においては、２０ミリワツト、８３０　
ｎｍのパルス幅変調集光レーザービームを使用し、ビー
ム先端の照射スポット径約２０ミク４ ０ン、走査速度０．５ｍ／秒でセルに書き込みが行われ
た。この場合、セルは約４０℃のバイアス温度に保持さ
れるのが好ましい。

上述のような条件下においては、間隙ｄの幅が９ミクロ
ンを越える場合に、従来の散乱モード挙動が観察される
。前記間隙が５ミクロン以下に減少させられた場合、複
屈折モードおよび散乱モード挙動の組み合わせが観察さ
れる。前記間隙の幅が減少するに従い、光を複屈折させ
るホモジニアス配列が顕著になる。ただし、幾らかの散
乱モード挙動もみられることはいうまでもない。

前述した実験例のセルの最も好ましい作動状態は、前記
間隙の幅が１〜２ミクロンの範囲にあるとき得られるよ
うである。

本発明の好ましい液晶セルは米国特許第４，７８７．７
１３号に記載される多重構造の無機吸収層を利用するも
のであるが、書き込み速度が格別に重要でないのなら、
他の形態の吸収層を使用してもよい。このような場合、
薄い金属層等のさらに簡略な構造が利用できる。このよ
うな代用物を使用すればセルの製造が簡略化されるので
、セルの価格も低下する。さらに他の例としては標準的
な反射型の吸収体を使用することもできる。さらにまた
、吸収層に代えて、または吸収層の作用を補助するため
に適当な色素を液晶材料に混合して用いてもよい。

従来の散乱型セルのために開発された事実下金ての技術
、実施例、改良例、および使用例を本願に開示される複
屈折型セルに適用することができる。例えば、欧州特許
公報第０２１３００号に記載されるようなドツトサイズ
変調に基づく中間階調を使用することもできる。その他
、電界、断熱層または断熱基板、有機吸収層、液晶材料
中のレーザー吸収用またコントラスト向上用色素溶液、
複数の異なる波長を選択的に吸収させるための調整、光
伝導加熱の導入等の技術を利用してセルの一部を書き換
えることにより選択的消去を行って書き込みを実施して
もよい。

本発明のセルに書き込みを行うには、前述したように、
レーザー以外の他の手段を使用することもできる。例え
ば、加熱を行うために他の光源を使用してもよい。電子
キセノンフラッシュ光源等を利用して、全部露光を行う
ことによりホモジニアス配列を発生させてもよい。露光
は全部露光であってもよいし、あるいはハーフトーンま
たは他のマスクを介しての画像態露光であってもよい。

配列層はより好ましい結果をもたらすが、使用しなくて
もよい。

書き込み領域を形成するために液晶材料加熱用のさらに
他の手段を使用してもよい。例えば複数の線状電気抵抗
や他形態の電気抵抗を液晶セル上に設けてもよい。この
ような構造は一連の線または複数の画素が形成されるよ
うエツチングまたは加工された抵抗材料の層により形成
することができる。これら線状または他の形態の電気抵
抗に選択的に電流を流すことにより抵抗材料中ひいては
液晶層中に熱を発生させ、しかし７て、セル中の書き込
み領域となるホモジニアス配列を形成することができる
。

他の有用な発熱手段は、接触型メカニズム、例７ えば熱転写用印字ヘッドまたは加熱ヘッド、または高温
送風機である。どの場合も、適当な温度条件が保持され
、かつ／または適当な配列層が使用される限り、セルが
冷却するにつれ複屈折を示すホモジニアス配列が得られ
る。

さらに、前記セルへの書き込みは液晶材料に電場を与え
ることによっても達成することができる。

公知のように、液晶材料中における分子の再配向は、熱
に加えてまたは熱に代えて電場を付与することにより引
き起こすことができる。この書き込みメカニズムを説明
するセルの簡略図が第４Ａ図および第４Ｂ図である。第
４Ａ図において、液晶材料７０の層は基板７２．７４の
間に設けられる。

液晶と基板の界面には複数の薄い電極７６が配設される
。第４Ａ図に示されるように、ホモジニアス配列は、少
なくとも液晶と基板との境界に、陰電荷、陽電荷を交互
にを付与することにより発生する。ホメオトロピック配
列は一方の基板７２の近傍にある全ての電極７６を陽極
に、また、他方の基板７４の近傍にある全ての電極７６
を陰極に８ することにより発生させることができる。電極７６は公
知のアドレス技術を使用して励起させればよい。

ホモジニアス配列は、第４Ｂ図に示されるセルを使用す
ることにより、より均一に発生させることが可能であり
、このようなセルにより、より良いコントラストを得る
ことができる。液晶材料８０は基板８２．８４の間に設
けられる。複数の薄い電極８６が基板８２の近傍に設け
られる一方、複数の同様な電極８８が基板８４の近傍に
設けられる。他の電極９０は液晶層８０に埋設されるか
実質的に液晶層８０中に延在する。

陰電荷および陽電荷を交互に電極９０に付与すると、第
４Ｂ図に示されるホモジニアス配列が形成される。ホメ
オトロピック配列は、逆の電荷を電極８６．８８に付与
することにより発生させることができる。これら電極は
公知のマトリックスアドレス技術、または他の技術を使
用して励起させればよい。

電極マトリックスは、第４Ｂ図に示すようなＸ方向（図
の左右方向）に延びる電極８６の如き薄い線状電極を設
けることにより形成してもよい。

電極９０のように液晶層中に設けられる電極はＹ方向（
図の上下方向）にセルを横切って延在する。

さらに、液晶層を横切る電場を形成かつ変調するために
他の電極手段を使用してもよい。このような手段として
は、セルの構造および／または液晶材料にもよるが、種
々の電極構造またはΔε材料を使用することができる。

勿論、上述した書き込みメカニズムの組み合わせを利用
してもよい。また、液晶分子用の表面配列手段を採用し
てもよい。

ホメオトロピック分子配列を形成してセルの消去を行う
ために、他の手段を利用してもよい。例えば充分に高い
電圧をセルの導電層間に印加することにより全体消去を
行うことに加え、標準的なマトリックスアドレス技術に
より選択的消去を行っても良い。この場合、公知の電極
マトリックス層がセル内に導入される。ホメオトロピッ
ク配列の分子はセル基板に対して垂直に配向するので、
消去が望まれる領域のセルを層厚方向に横切る電場を発
生させるだけで簡単に消去を行うことができる。

熱的電気的消去は、セル書き込みに使用される上述のセ
ル加熱技術と消去用の電場とを利用することにより達成
することができる。勿論、これらの技術を、選択的消去
または全体消去を行うために使用できることはいうまで
もない。

さらに他の消去手段として、電極層とともに光電層がセ
ル中に導入された光電メカニズムを使用してもよい。こ
の例においては、光電層を横切るように書き込み用レー
ザービームを走査することにより選択的消去が行われる
。つまり、ビームの変調に対応して液晶を横切る電場が
発生し消去が実施される。電場の発生はホメオトロピッ
ク状態への液晶分子の再配列を引き起こす。完全な消去
は光電層を全部露光することにより達成される。

つまり、全部露光によりセル全体を厚さ方向に横切る電
場が発生する。光電書き込みメカニズムについての詳細
は、米国特許第３，８２４，００２号３１ に開示されている。

光電層およびマトリックス技術の組み合わせを使用して
もよい。つまり、このような組み合わせにおいては、電
極マトリックスがセルに応用される。光電材料はマトリ
ックス電極の列および／または行、例えば行および列の
端部に設けられる。

この場合、例えば−回のレーザー走査によりマトリック
スの全ての列を励起することや、−回のレーザー走査に
よりマトリックスの全ての行を励起することができる。

さらに他の手段を使用することもできるが、これらは当
業者にとっては自明である。

本発明の液晶セルの重要な使用方法の一つは、液晶セル
を画像情報の記憶に使用することである。

セル上に書き込まれた画像情報はセル上において直接視
認または表示することができるが、例えば観察のため、
感光性材料を露光するため、画像データを分析するため
、光学的データを処理するため等の目的で、セル上の画
像情報を投影してもよい。従来の散乱モードスメクチッ
ク−Ａ型セルの２ 場合、投影ビームはセルを透、遇するよう、またはセル
で反射されるよう直接セル上に投射される。

こうして画像情報を得た投影ビームはスクリーン上に投
射されても良いし、記録媒体や他の適当な面に投射され
ても良い。投影ビームは、書き込み領域に投射された部
分が散乱されることにより画像情報を得るものである。

コントラスト向上用色素が使用される場合には、投影ビ
ームは選択的に色素に吸収されることにより、または散
乱と吸収との組み合わせ効果により画像情報を得るもの
である。

本発明の複屈折型セルでは、セルの書き込み領域および
非書き込み領域におけるセルの分子挙動に依存して画像
情報の投影が可能になる。画像情報を投影するためのこ
のような装置は第５図に示されている。

±４５°の角度で偏極された光の場合、適切な厚さのセ
ル内におけるホモジニアス領域が示す複屈折により、こ
れらホモジニアス領域に入射する偏光は９０°回転させ
られる。つまり、ランプまたは他の適当な光源５０は、
偏極されない白色光投影ビームを発生させ、この投影ビ
ームは集光レンズ５２を介して偏光子５４に投射される
。偏光器５４に受光された投射ビームは偏極され、次い
で、本発明に従って製造された透過性液晶セル５６上に
投射される。その後、液晶セルを透過した偏光は第二の
偏光子５８に受光され、さらに投光レンズ６０を経た後
、投影面６２に投射される。

反射型セルを用いた同様な装置を使用してもよく、この
場合、液晶セルに入射する光はセルで反射された後、第
二の偏光子５８を通過することになる。

偏光子５４．５８は書き込み画像の光軸に対し±４５°
傾いた位置に配される。交差した偏光子５４．５８によ
り、非書き込み領域は投影面６２上に黒色領域として現
れる。書き込み領域では、複屈折性液晶セル５６が（一
般的な場合）直線偏光を楕円偏光に変換する。特別な場
合、かつ一般的に好ましい場合には、偏光がセル５６を
通過するする際にセル内の間隙により対象波長の四分の
−に相当する遅延が生じるように、間隙の寸法が調整さ
れる。しかして、偏光は９０°回転させられ、これによ
り書き込み領域を通過した光の全ては第二の偏光子５８
を通過する。

前記偏光子５４．５８としては上述の交差した偏光子の
他に、交差しない偏光子を使用することも可能である。

このような場合、前記第二の偏光子５８はセル５６の非
書き込み領域に対応する光を透過させ、この結果、投影
時には陰画が形成される。

本発明の複屈折型セルの設計に際しては、間隙寸法と液
晶材料の種々様々な組み合わせが可能である。しかしな
がら、白色光を使用した投影装置では、可視光スペクト
ルの中央部においてその波長の１／４に相当する遅延が
起きるように間隙寸法が調整されるた場合に最良の結果
が得られるものと考えられる。例えば、透過性セルの場
合で、かつ、複屈折が一般的に見られるｎ　ｏ　　ｎ　
ｏ−０。

２の場合、セルの厚さは約１．２５ミクロンにするのが
好適と考えられる。

５ 前述の投影装置を使用した場合、異なる分子配列角度を
有する二つのセル領域を形成することにより、前記二つ
の領域の間に視認しうる中間階調を確認できる。この効
果は、多くの中間調濃度を持つ画像を描くために利用す
ることができ、特に、ベクトル走査書き込みシステムと
併用するのに適している。

本発明の投影装置は、従来の散乱型セルを使用した装置
に比べ、かなり高いコントラストを示す。

従来の散乱型のスメクチック−Ａ型セルを使用した装置
は、長波長領域における低コントラストを招くのに対し
、本願の複屈折型セルを使用した装置ではそのような現
象は全く存在しない。ちなみに、本発明の投影装置のコ
ントラストは公知のスメクチック−Ａ型セルを使用した
装置に比べ、投影用光学系のＦ数に比較的影響されにく
いので、より大きな光源を使用することができる。従っ
て、コントラスト比、光透過率および画質の均一性を同
時に最適化することが比較的容易である。

上述の投影装置には反射型セルを使用すること６ もできることはいうまでもない。反射型セルとはセル中
に反射層が設けられ、投影ビームがセルの一方の面へ入
力され同じ面から出力されるようなセルである。出力ビ
ームは入力ビームと同じ経路を（逆方向に）横切るため
、出力ビームを画像平面に偏向させるためにビーム光路
に偏光ビームスプリッタ−を設けても良い。

本発明の液晶セルを画像投影装置以外に適用することが
できることも勿論である。例えば、セルを直接、表示装
置として使用しても良いし、他の光学装置に組み込んで
光源またはフォトマスクとして機能させてもよい。

本願発明の複屈折型セルの他の重要な使用方法は、これ
を光学記憶装置として使用することである。このような
装置は、これが複屈折モードで機能する点以外は従来の
液晶光学データ記憶装置と同様である。

種々の形状のセルを使用することができるが、液晶セル
はディスク状に形成されるのが好ましい。

このようなディスク状のセルｉ↓、その半径方向に駆動
される光学ヘッドに対向した状態で比較的高速で回転さ
せられる。このような光学ヘッドの構造に関しては、例
えば読みだし専用コンパクトディスクデータ記憶システ
ムの構造が公知である。本発明では、勿論、光学ヘッド
がデータを読み書きできることが必要であるが、読み書
きには同じレーザー源を使用してよい。読みだしの際に
は書き込みの際より低光度でレーザー源が運転される。

公知の液晶セルが使用される上記のような光学記憶装置
に関しては、米国特許第４，４０５，９９３号に詳細に
開示されている。

前述した方法に従って形成された液晶セルのディスクを
、光学データ記憶装置に使用するには、いくらかの変更
が必要である。例えば、基板にはアルミニウムのような
反射性材料あるいは誘電材料が使用される。この変更は
、データ読みだしに反射モードが使用される場合に必要
となる。

特に、前述の光学ディスクはサイズが比較的大きいため
、液晶材料が充填される間隙の寸法を保持するためのス
ペーサーが必要、となる場合がある。

スペーサーの寸法の均一性は、画像形成に使用されるセ
ルの場合はど重要ではない。なぜなら、普通、単なる２
進法のデータを検出するのが目的であるからである。読
み出しおよび書き込みのためのデータ画素の位置を正確
にするために、セル中に指標マークを設けてもよい。

光学ディスクとしては幾つかの他の構造が利用可能であ
る。ディスクに書き込まれるデータの位置ぎめが、すべ
て書きこみシステムの制御によりなされる場合には、非
フォーマット化ディスクが使用される。非フォーマット
化ディスクの使用は、ディスクの価格を比較的低減させ
るが、逆に書き込みシステムの価格が高くなることにも
なる。

方、フォーマットパターンが反射層中に形成される場合
には、フォーマット化ディスクが使用される。データ記
憶装置の種々のトラックを形成するこのようなフォーマ
ットパターンは、螺旋状であっても円状であってもよい
。さらに、−個以上の基板を浮き出し加工することによ
りフォーマット化をおこなってもよい。このような浮き
出し加工は、９ 適切な間隙寸法の設定とフォーマット化の二つの目的を
達成する。浮き出し加工を施したディスクの断面は第６
図に示されている。種々の層、例えば電極層、配列層等
は、図面を明瞭にするために省略されているが、セルが
基板９２．９４を有することは図面に描かれている。基
板９４には複数の溝９６が形成され、これらの溝９６に
は液晶材料９８が充填される。装置のトラックは、勿論
、溝９６により形成される。

以上本願の液晶セルおよびこの液晶セルを使用した装置
を好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明の装置
は、実施例に示される特定の液晶セルおよび投影装置に
限定されるものではなく、本願特許請求の範囲に記載さ
れる発明の範囲を逸脱しない限り、変形あるいは変更が
可能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。

■　従来の散乱型セルを使用した情報記録装置＝４０ に比較して、応答速度が速く、かつ、赤色および赤外線
コントラスト、小サイズドツトコントラスト、および解
像度が高い。

■　従来のデータ記録装置、投影装置、表示装置等とと
もに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は散乱型書き込みメカニズムを説明する公知のス
メクチック−Ａ型液晶セルの概略断面図、第２図は複屈
折型書き込みメカニズムを説明する本発明のスメクチッ
ク−Ａ型セルの概略断面図、第３図は特に第２図のセル
が使用される書き込みシステムの概略図、第４Ａ図およ
び第４Ｂ図は電気的に書き込みが行われる本発明のセル
の概略断面図、第５図は特に第２図のセルが使用される
投影装置の概略図、第６図は情報記憶装置に使用できる
よう設計された本発明のセルの概略断面図である。 ３０．３２，７２，７４．８２，８４，９２．９４・・
・・基板、３４．３６・・・・導電層、３８・・・・・
吸収層、４０．７０，８０．９８・・・・・・液晶材料
、４１・・・・・・ホメオトロピック配列、４２・・・
・・ホモジニアス配列、４３・・・・・・集光手段、４
４・・・・・・ビーム、４５・・・・・・レーザー源、
４６・・・・・・セル、４７・・・・・走査鏡、５０・
・・・・光源、５２・・・・・・集光レンズ、５４．５
８偏光子、５６・・・・・セル、６０・・・・・投影レ
ンズ、６２・・・・・・投影面、７６．８５，８８．・
・・・・・電極、９６・・・・・溝、ｄ・・・・間隙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液晶セルと、第一の刺激手段と、第二の刺激手段と
   を備えた情報記録装置であって、前記液晶セルは、 （ａ）前記セルの両面を形成するよう配設されたほぼ平
   らな第一および第二の基板と、 （ｂ）前記第一および第二の基板の間に設けられたスメ
   クチック−Ａ型液晶材料の層と、（ｃ）第一の刺激に応
   答して前記液晶材料 の分子を前記基板に対して実質的に垂直に配列させ、分
   子配列をホメオトロピック配列とするホメオトロピック
   配列手段と、 （ｄ）第二の刺激に応答して前記液晶材料の分子を互い
   にかつ前記基板に対してほぼ平行に配列させ、分子配列
   をホモジニアス配列とするホモジニアス配列手段とを有
   し、前記第一の刺激手段は、前記液晶材料の少なくとも
   一部において前記ホメオトロピック配列手段を選択的に
   刺激する手段であり、 前記第二の刺激手段は、前記液晶材料の少なくとも一部
   において前記ホモジニアス配列手段を選択的に刺激する
   手段である情報記録装置。 ２、前記ホモジニアス配列手段は、前記第二の刺激手段
   に応答して発熱する発熱手段であり、この発熱手段は前
   記第一および第二の基板の間に設けられる請求項１記載
   の情報記録装置。 ３、前記第二の刺激手段は、前記セルに光線を投射する
   光源手段である請求項２記載の情報記録装置。 ４、前記発熱手段は、これを流れる電流に応答して発熱
   する電気抵抗手段であり、前記第二の刺激手段は、前記
   電気抵抗手段を流れる電流を記録されるべき情報に従っ
   て制御する電流供給制御手段である請求項２記載の情報
   記録装置。 ５、前記ホモジニアス配列手段は、その間に電場を発生
   させる第一および第二の電極手段であり、前記第二の刺
   激手段は、前記電極手段に付与される電荷を記録される
   べき情報に従って制御する電荷供給制御手段である請求
   項１記載の情報記録装置。 ６、前記第一および第二の電極手段が、前記液晶層内に
   交互に配設される請求項５記載の情報記録装置。 ７、前記第一および第二の電極手段が、前記液晶層の近
   傍に交互に配設される請求項５記載の情報記録装置。 ８、前記ホメオトロピック配列手段は、前記液晶層を層
   厚方向に横切る電場を発生させる電場発生手段である請
   求項１記載の情報記録装置。 ９、前記電場発生手段は、前記液晶層の両面に設けられ
   た第一および第二の電極層であり、前記第一の刺激手段
   は前記電極層に付与される電荷を制御する電荷供給制御
   手段である請求項８記載の情報記録装置。 １０、前記電場発生手段は、前記セル中に設けられた光
   電材料の層であり、前記第一の刺激手段は前記セル上に
   光線を選択的に投射する投射手段である請求項８記載の
   情報記録装置。 １１、前記第一および第二の電極層は、導電材料の連続
   層として形成される請求項９記載の情報記録装置。 １２、前記第一および第二の電極層は、電極マトリック
   スを形成する請求項９記載の情報記録装置。 １３、前記ホメオトロピック配列手段は、前記第一の刺
   激手段の刺激に応答して発熱する発熱手段を有し、この
   発熱手段は前記第一および第二の基板の間に設けられて
   いる請求項１記載の情報記録装置。 １４、前記第一の刺激手段は、前記セル上に光線を投射
   する光源手段である請求項１３記載の情報記録装置。 １５、前記ホモジニアス配列手段は、前記液晶材料の層
   自体であり、その層厚は約５ミクロン以下である請求項
   １記載の情報記録装置。 １６、請求項１記載の情報記録装置において、この装置
   がさらに、前記ホモジニアス配列を維持しつつ前記液晶
   分子を所定の方向に配列させる配列層を有し、前記配列
   層は第一および第二の基板の間に設けられる情報記録装
   置。 １７、液晶セルと、記録される情報に従って前記液晶セ
   ルの選択領域を刺激する刺激手段とを備えた情報記録装
   置であって、前記液晶セルは、 （ａ）前記液晶セルの両面を形成するよう配設された第
   一および第二の基板と、 （ｂ）前記第一および第二の基板の間に設けられたスメ
   クチック−Ａ型液晶材料の層と、（ｃ）前記液晶材料中
   に書き込み領域を形成するために、刺激に応答して発熱
   する発熱手段と、 （ｄ）前記液晶材料の書き込み領域により偏光が回転さ
   せられるように前記液晶材料に複屈折作用を与える複屈
   折手段とを有し、 前記発熱手段は前記第一および第二の基板の間に設けら
   れ、前記刺激手段は記録されるべき情報に従って前記液
   晶セルの選択された領域を刺激することを特徴とする情
   報記録装置。 １８、前記刺激手段は、 書き込み用レーザービームを発生しかつこのレーザービ
   ームを前記セル上に投射するレーザー源手段と、 前記セル上に書き込まれるべき画像情報に従ってレーザ
   ービームを変調するレーザー変調手段と、前記セルの表
   面で前記レーザービームを走査するレーザー走査手段と
   を有する請求項１７記載の情報記録装置。 １９、前記複屈折手段は、前記液晶材料の層自体であり
   、その層厚は約５ミクロン以下である請求項請求項１７
   記載の情報記録装置。 ２０、レーザーアドレス型液晶セルと、第一および第二
   の偏光手段とを備えた画像投影装置であって、前記液晶
   セルは、 （ａ）前記液晶セルの両面を形成するよう配設された第
   一および第二の基板と、 （ｂ）前記第一および第二の基板の間に配設されたスメ
   クチック−Ａ型液晶材料の層と、（ｃ）少なくとも第一
   の波長のレーザー光を吸収し、しかして液晶層中に表示
   領域を形成するために発熱する吸収発熱手段と、 （ｄ）前記第一の波長以外の他の波長の光線が前記液晶
   材料の前記書き込み領域により回転させられるように前
   記液晶材料に複屈折作用を与える複屈折手段とを有し、 前記吸収発熱手段は、前記第一および第二の基板の間に
   設けられ、前記第一の偏光手段はこれに入射する前記他
   の波長の光線を受光しかつ偏極し、しかも前記光線を前
   記液晶セル上に投射する一方、前記第二の偏光手段は、
   前記液晶セルからの光線を受光して前記セルの書き込み
   領域または非書き込み領域に対応する光線の一部がこの
   第二の偏光手段を透過するのを阻止する画像投影装置。 ２１、前記第一および第二の偏光手段は、それらの間に
   ９０゜の偏光角を形成し、しかして前記第二の偏光手段
   は、前記セルの前記書き込み領域に対応する光線の透過
   を許容する請求項２０記載の画像投影装置。 ２２、前記第一および第二の偏光手段は、それらの間に
   ０゜の偏光角を形成し、しかして前記第二の偏光手段は
   、前記セルの前記非書き込み領域に対応する光の透過を
   許容する請求項２０記載の画像投影装置。 ２３、前記液晶セルは透過性であり、前記光線は、前記
   液晶材料の書き込み領域を透過する際に回転させられる
   請求項２０記載の画像投影装置。 ２４、前記液晶は反射層を有し、前記光線は、前記液晶
   セルで反射される際に回転させられる請求項２０記載の
   画像投影装置。