JPH04163520A - 表示素子 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は液晶を担体で固定した表示素子の構成に関する
。

［従来の技術］ 従来の液晶を担体で固定した表示素子はアメリカ特許４
，７２８，５４７および４，６８８，９００等に開示さ
れており、表示を書き込む際は電界を変調し印加して光
散乱状態と透過状態を選択していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の液晶を担体で固定した表示素子に於いて
は電界を取り除いた後、表示状態が保持されない、すな
わちメモリー性がない、そのためコントラストの良い大
容量表示が回能である（アクティブ素子との組み合わせ
が必要）などの課題があった。そこで本発明では、用い
る高分子を選択することによってメモリー性を有する表
示素子を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の表示素子は、 ■電極間にネマチック液晶あるいはコレステリック液晶
を担体で固定した表示素子に於て、表示書き込み時には
少なくとも該当する画素に電界を印加し、これに同期し
て該当する画素を加熱して液晶の配向状態を変化させ、
電界を取り除いた後もその配向状態が保持され、表示状
態を消去する際は、少なくとも書き込みを行った部分に
ついて加熱して透明状態とし、冷却により全面均一な相
分離状態とすることを特徴とする。

■前記画素加熱の手段がレーザー光線であることを特徴
とする。

■前記画素加熱の手段がサーマルヘッドであることを特
徴とする。

■前記担体がエチルセルロース、セルロースプロピオネ
ート、ポリビニルアセテート、ポリアミドレジン等の熱
可塑性高分子からなることを特徴とする。

［作用］ 本発明の上記の構成によれば、液晶担体として液晶と組
み合わせた場合にメモリー性を発現する高分子を用いた
液晶分散型表示素子において、少なくとも表示画素に電
界を印加つつ、該当する画素を加熱冷却するとその部分
においては液晶が配向したまま安定化されるので透過状
態となる。用いる液晶と高分子の屈折率及び液晶の誘電
異方性の正負を選択することにより白濁状態を書き込む
こともできる。消去の際は電界を印加せず熱だけ加えて
冷却すれば書き込む前の状態に戻すことができる。電界
を全面に印加しながら全面加熱すれば全面透明状態とす
ることができる。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例コ 実施例１ 本実施例では書き込み用の熱源としてＨｅ−Ｎｅレーザ
ー光を用いた例を示す、第１図は本発明の１実施例を示
す表示素子の断面図である。基板１上にレーザー光吸収
層２と電極３を形成し、基板７上には透明電極６を形成
しこれらの基板間に液晶４及び有機熱可塑性高分子５の
混合物を封入した。ここで用いるレーザー光吸収層２及
び電極３は素子の使い方で用いる材料が変わる。すなわ
ち、素子を透過型として用いるときには、レーザー光吸
収層２および電極３は読みだし光に対して透明でなけれ
ばならない。

この時用いることのできる吸収層の材料としてはインジ
ウム酸化錫などの金属酸化物などである。

また素子を反射型として用いるときにはレーザー光吸収
層２あるいは電極３の少なくともどちらかは読みだし光
を効率よく反射する材質でなければならない。

本実施例では反射型として用いた例を示したが、もちろ
ん透過型としても同様に実施できる。ここで用いた吸収
層の材料は銅であり、反射層兼電極としてアルミニウム
を用いた。

液晶及び高分子の調合及び素子作製法について述べる。

　本実施例で用いた高分子はエチルセルロースであるが
、セルロースプロピオネート、ポリアミドレジン、ポリ
ビニルアセテートなどの熱可塑性高分子を用いても良い
。また、紫外線硬化型高分子を用いても同様の効果が得
られた。またこれらの高分子の混合系も同様に用いるこ
とができる。用いた液晶はメルク社製ＺＬＩ３９２６で
ある。ＺＬＩ３９２６に２色性色ｇｓ−３０１（三井東
圧株式会社製）１％を混ぜ、ゲストホスト液晶としてお
く、こうすることにより反射型として用いた場合のコン
トラストを向上させることができる。ただし、２色性色
素を入れなくとも表示は可能である。特に透過型の場合
は、入れない方がコントラストが高いまま透過率が上が
る。高分子に先に示した液晶を６７％混ぜ合わせ、１８
０℃程度に加熱して均一に相溶させた。

相溶した状態で相分離しないように先に示した電極付基
板１および７の間に封入した。その後冷却して液晶と高
分子を相分離させて散乱状態とした。

液晶の含有量は３０〜９０％であれば表示動作可能であ
る。液晶層の厚さは１０μｍとしたがこの限りでない。

厚くすれば表示素子としてのコントラストを向上させる
ことはできるが駆動電圧が高くなる課題があり、薄くす
ると駆動電圧を低下させることはできるがコントラスト
が取れない課題を有する。

次に駆動方法について示す。ここではラスタースキャン
による走査法を用いた。第２図２０１に示したように駆
動電圧±４０Ｖ（ｆｆｉ動周波周波数いては素子に電界
が十分印加される程度の周波数、ここではＩＫＨｚ　）
とした。この駆動電界１２を表示用画面全面に印加しつ
つ、各画素にレーザー光を表示データに合わせて変調（
変調信号２０２）　して相転移が生ずるまで（期間Ｔｓ
）印加した。こうした操作を１走査線中にあるすべての
画素について行い、次の走査線についても同様に走査す
る。走査手段としては第１図中に示したレーザー光走査
系８として一括して示した。走査線方向はポリゴンミラ
ー、走査線と垂直方向は何らかのスライド機構を用いれ
ば良い。第２図においてＴｈｌからＴｈｎはそれぞれ走
査線１から走査線ｎの選択期間に対応する（ｎは全走査
線数）。１画素当たりの選択期間をＴｓとして１走査線
に含まれる画素数をｍとすれば、Ｔｈ１：ｍ・Ｔｓとな
る。従って全画面の走査時間はｎ−ｍ−Ｔｓとなる。こ
こで１画素当たりの選択期間Ｔｓはレーザー光の出力と
レーザー光吸収層の熱容量、及び液晶層などの熱容量に
よって訣まるものである。コントラストはプロジェクシ
ョン用のシュリーレン光学系に組み込んで１００：１、
透過率４０％であった。１力月後の電気光学特性に於け
るメモリー状態の経時変化はほとんど無かった０表示状
態を消去したいときには電界を印加しない状態でレーザ
ー光走査すれば良い。別方法として、基板にヒーターを
形成しておき、通電して素子を加熱する。いずれにして
も表示素子の温度を液晶の相転移温度以上あるいは液晶
と高分子の相溶温度以上に設定して表示画面を等方相と
し、その後冷却して相分離あるいは相転移を生じさせる
。この操作により全画面を均一に消去することができる
。素子を加熱する手段はここに示したもの以外でも同様
の効果を発現するものであれば何でも良い、メモリー性
を有するため、原理的には無限数の走査線を駆動するこ
とができる。ここで用いた液晶は高分子との組み合わせ
において良好なメモリー性を示したものであり、少々屈
折率が合わなくてもメモリー性さえ発現されれば他の液
晶を用いることができる。

液晶と高分子の混合割合は、液晶が３０％以下であると
十分な光学変化が得られず、９０％以上であると十分な
光散乱及び素子としての強度が得られない。

本実施例では２枚の基板を用いたが、基板７を省略する
ことができる。すなわち液晶高分子混合物を電極３上に
１０μｍの厚さに塗布した復電極付きフィルムを圧着し
ても良いのである０本実施例ではレーザー光のラスター
スキャンを用いたが、ベクタースキャンも同穢に利用す
ることができる。

実施例２ 本実施例では書き込みにレーザー光を用い、レーザー光
吸収層に液晶層を兼用した例を示す、第３図に本実施例
の素子の断面図を示した。実施例１と比較してレーザー
光吸収層がなく、液晶中に２色性染料が入っている。素
子の構成上、反射型にすることは回前であるのでここで
は透過型の実施例を示した。用いた高分子は熱可塑性高
分子であり、ここではエチルセルロースを用いたが、他
の熱可塑性高分子も同様に用いることができる。

色素が高分子中に取り込まれないような紫外線硬化型樹
脂も同様に利用できるが、色素が含まれていても光重合
が進行するものでなければならない。

また、これらの高分子同士の混合系も同様に用いること
ができる。

まず、ここで用いた液晶組成物の調製について述べる。

用いた２色性色素は色調がブラックの三井東圧製Ｓ−３
０１テある。　Ｓ−３０１を、ポスト液晶ＰＮＯＯ１（
ロブイック社製）に３ｚ混合した。ここで用いる色素は
色調はブーラックでなくともよく、書き込みに用いる光
として可視外の光を用い、これを効率よく吸収するもの
で、なおがっ可視光を透過するものであれば２色性色素
でなくとも良い、ただし反射型として用いる際には、２
色性色素を用いた方が、コントラストを向上させること
ができる。

次に、素子の構成について述べる。平坦な電極付き基板
２枚を１０μｍの間隙を保って固定した。この間隙に１
８０℃にて相溶させた先に示した液晶組成物（６７％）
と高分子の混合物を等方相のまま封入し、液晶と高分子
を相分離させた。液晶の含有量は３０〜９０％であれば
表示は可能である。液晶層の厚さは１０μｍとしたがこ
の限りでない、厚くすれば表示素子としてのコントラス
トを向上させることはできるが駆動電圧が高くなる課題
があり、薄くすると駆動電圧を但下させることはできる
がコントラストが取れない課題を有する。駆動方法は実
施例１と同様であるのでここでは説明を割愛する。本実
施例では、書き込みを行った部分では表示が透明状態と
なり、そうでない部分では色素の吸収により着色する。

プーロジエクション用のシュリーレン光学系に組み込ん
でコントラスト１００：１、透過率４０％であった。１
力月後の電気光学特性に於けるメモリー状態の経時変化
はほとんど無かった０表示状態を消去したいときには電
界を印加しない状態でレーザー光走査すれば良い、別方
法として、基板にヒーターを形成しておき、通電して素
子を加熱する。いずれにしても表示素子の温度を液晶の
相転移温度以上あるいは液晶と高分子の相溶温度以上に
設定して表示画面を等方相とし、その後冷却して相分離
あるいは相転移を生じさせる。この操作により全画面を
均一に消去することができる。

素子を加熱する手段はここに示したもの以外でも同様の
効果を発現するものであれば何でも良い。

メモリー性を有するため、原理的には無限数の走査線を
駆動することができる。ここで用いた液晶は高分子との
組み合わせにおいて良好なメモリー性を示したものであ
り、少々屈折率が合わなくてもメモリー性さえ発現され
れば他の液晶を用いることができる。液晶と高分子の混
合割合は、液晶が３０％以下であ一名と十分な光学変化
が得られず、９０％以上であると十分な光散乱及び素子
としての強度が得られない０本実ａ例では２枚の基板を
用いたが、どちらか１方の基板を省略することができる
。すなわち液晶高分子混合物をどちらかの基板の電極上
に１０μｍの厚さに塗布した復電極付きフィルムを圧着
しても良いのである。本実施例ではレーザー光のラスタ
ースキャンを用いたが、ベクタースキャンも同様に利用
することができる。

実施例３ 本実施例では書き込み用の熱源としてサーマルヘッドを
用いた例を示す、まず直線型サーマルヘッドを用いた例
である。第４図に本実施例の素子の断面図を示した。素
子構成について説明する。

基板１上に電極３を形成した後、実施例１あるいは実施
例２で示したような液晶高分子混合物を塗布し相分離さ
せて素子基板を作成した。サーマルヘッドを実施例１で
示した走査線に見立てて説明すると、素子基板に密着す
るように電極付きサーマルヘッドを配置し、駆動電界１
２を印加しつつ素子基板に対して１羞査線上の表示をサ
ーマルヘッドで書き込んだ後に次の走査線上にサーマル
ヘッドをスライドする機構を具備している（第４図中の
矢印の方向に移動させる）。本実施例ではサーマルヘッ
ド側の電極をサーマルヘッドに形成して書き込み時のみ
電界が印加されるようにしたが、実施例１のように全面
に渡り電極を形成してもよい。

また、サーマルヘッドに複数走査線分の加熱用ドツトを
形成して１度に複数走査線を書き込んでも良い、消去す
るときは電界を印加せずにサーマルヘッドを用いて全画
面を加熱すれば良い。

実施例４ 以上熱源としてレーザー光及びサーマルヘッドを用いた
実施例を示したが、他の熱源も用いることができる。例
えば第５図に示したように、１方の基板１にストライブ
状の電極群１３を形成し、その上に電界により発熱する
発熱体の層１４を形成し、更にその上に先に形成したス
トライブ電極群に対して直交するようなストライブ状電
極群１５を形成するのである。すなわちマトリックス型
サーマルヘッドである。−このような処理をした基板上
に先の実施例で示した液晶高分子層４．５を形成して表
示を所望する画素に対応する２つの電極間にヒーターコ
ントローラ１６により電界を加えれば該当する画素を加
熱することができる。消去時は加熱用電極を用いて全画
面を加熱すれば表示を消去することができる。この他に
も様々な加熱方法が利用できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、液晶担体として液晶
と組み合わせた場合にメモリー性を発現する高分子を用
い、かつ絞り込めるレーザー光やサーマルヘッドを用い
て書き込むことができるため、大容量かつ高解像度の表
示素子を安価に製造することができる。本発明を用いる
と、安価な大容量ページデイスプレィ、大容量プロジェ
クタ−、ライタプルＯＨＰシートを実現することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本−発明の実施例１の表示素子の断面図を表
す図である。 第２図は、本発明の実施例１に用いた駆動波形図である
。２０１は電極間に印加する駆動波形図であり、２０２
はこれに同期してレーザーに入力されるレーザー光変調
波形図である。 第３図は、本発明の実施例２の表示素子の断面図である
。 第４図は、本発明の実施例３の表示素子の断面図である
。 第５面は、本発明の実施例４の表示素子の断面図である
。 １、・・・基板 ２、・・・レーザー光吸収層 ３、・・・電極 ４、・・・液晶 ５、・・・高分子 ６、・・・電極 ７、・・・基板 ８、・・・レーザー光走査系 ９、・・・サーマル−ヘッド電極 １０、・・・サーマルへラドヒーター １１、・・・サーマルヘッドコントローラ１２、・・・
駆動電源 １３゜・・・加熱用電極 １４、・・・発熱体 １５゜・・・加熱用電極 １６、・・・ヒーターコントローラ 以　　上 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極間にネマチック液晶あるいはコレステリック
   液晶を担体で固定した表示素子に於て、表示書き込み時
   には少なくとも該当する画素に電界を印加し、これに同
   期して該当する画素を加熱して液晶の配向状態を変化さ
   せ、電界を取り除いた後もその配向状態が保持され、表
   示状態を消去する際は、少なくとも書き込みを行った部
   分について加熱して透明状態とし、冷却により全面均一
   な相分離状態とすることを特徴とする表示素子。
2. （２）前記部分加熱の手段がレーザー光線であることを
   特徴とする請求項１記載の表示素子。
3. （３）前記部分加熱の手段がサーマルヘッドであること
   を特徴とする請求項１記載の表示素子。
4. （４）前記担体がエチルセルロース、セルロースプロピ
   オネート、ポリビニルアセテート、ポリアミドレジン等
   の熱可塑性高分子からなることを特徴とする請求項１記
   載の表示素子。