JPH0792438A - Liquid crystal composite optical element - Google Patents
Liquid crystal composite optical elementInfo
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- JPH0792438A JPH0792438A JP16759591A JP16759591A JPH0792438A JP H0792438 A JPH0792438 A JP H0792438A JP 16759591 A JP16759591 A JP 16759591A JP 16759591 A JP16759591 A JP 16759591A JP H0792438 A JPH0792438 A JP H0792438A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は樹脂マトリクス中に液晶
を分散させ、電気、磁気、熱等によって光の透過散乱特
性を変えられる液晶複合光学素子に係わり、特に電界又
は磁界の除去後にもその特性を保持できるメモリ特性を
有し光の透過散乱特性を変化させることを目的とした調
光素子、表示素子、及び記録素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal composite optical element in which a liquid crystal is dispersed in a resin matrix and the transmission / scattering characteristics of light can be changed by electricity, magnetism, heat or the like. The present invention relates to a dimming element, a display element, and a recording element, which have memory characteristics capable of retaining characteristics and have the purpose of changing the transmission and scattering characteristics of light.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、表示装置もしくは調光装置として
樹脂マトリクス中に液晶を分散させた液晶と樹脂の複合
素子が開示されている。この液晶と樹脂の複合素子は樹
脂マトリクス中に液晶の常光線成分に対応する屈折率が
樹脂の屈折率に近い値を有するネマティック液晶の小滴
を多数分散した構成、もしくは同様に網目状の樹脂マト
リクス中に液晶を含んだ構成の材料を透明電極を付けた
プラスチックフィルムやガラス板の間に挟み込んだ構造
となっている。この樹脂マトリクス中に液晶を分散させ
た複合素子は電界が加わらないときには液晶分子の配向
方向が不規則になっているため、液晶部の実効的な屈折
率と樹脂部の屈折率が異なりその界面で光が散乱されて
白濁して見えるが、しきい電界以上の電界を加えると液
晶分子の配向方向が電界方向にそろって液晶部の実効的
な屈折率が樹脂部の屈折率に近い値となるため光の散乱
効果が減少して光透過状態となる。特に、透明電極を付
けたプラスチックフィルムを用いた樹脂マトリクス中に
液晶を分散させた複合素子による表示装置や調光装置は
容易に大面積とすることができ、更に柔軟で自由に曲げ
たりすることができる可撓性を有しているという特徴を
持っている。2. Description of the Related Art Heretofore, a composite element of liquid crystal and resin in which liquid crystal is dispersed in a resin matrix has been disclosed as a display device or a light control device. This composite element of liquid crystal and resin has a structure in which a large number of nematic liquid crystal droplets having a refractive index corresponding to the ordinary ray component of the liquid crystal close to the refractive index of the resin are dispersed in the resin matrix, or likewise a mesh resin. It has a structure in which a material containing liquid crystal in a matrix is sandwiched between a plastic film or a glass plate having a transparent electrode. In the composite element in which liquid crystal is dispersed in this resin matrix, the alignment direction of the liquid crystal molecules is irregular when no electric field is applied, so the effective refractive index of the liquid crystal part and the refractive index of the resin part differ, and the interface The light is scattered and appears cloudy, but when an electric field higher than the threshold electric field is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules is aligned with the electric field direction, and the effective refractive index of the liquid crystal part is close to that of the resin part. Therefore, the light scattering effect is reduced and the light transmission state is achieved. In particular, a display device or dimmer using a composite element in which a liquid crystal is dispersed in a resin matrix using a plastic film with a transparent electrode can easily have a large area, and can be flexibly and freely bent. It has the characteristic of having flexibility that allows
【0003】しかしながら、上記の樹脂マトリクス中に
液晶を分散させた複合素子による液晶素子では、電界を
加えている間だけ光透過状態を維持できるものであり、
電界を除去すると初めの光散乱状態に戻ってしまうた
め、電界を除去したのちも光透過状態を持続するような
メモリ効果を示すものではないので、熱的にもしくは電
界印加等の手段により書き込み、記録、表示、及び消去
等を行うことはできないという課題があった。この課題
を解決するものとして、樹脂マトリクス中に液晶を分散
させた複合素子による液晶素子において、印加電界除去
後にも光透過状態が持続されるというメモリ効果が、例
えば第37回応用物理学関係連合講演会予稿集30aB
1(1990年3月)やJapanese Journ
al ofApplied Physics Vo
l.30、 No.4、 616頁(1991年4月)
等に記載されている。However, in the liquid crystal element of the composite element in which the liquid crystal is dispersed in the above resin matrix, the light transmission state can be maintained only while the electric field is applied,
When the electric field is removed, it returns to the initial light-scattering state, so it does not exhibit a memory effect of maintaining the light-transmitting state even after the electric field is removed. There is a problem that recording, displaying, and erasing cannot be performed. As a solution to this problem, in a liquid crystal element including a composite element in which liquid crystal is dispersed in a resin matrix, a memory effect in which a light transmission state is maintained even after removal of an applied electric field is, for example, the 37th Applied Physics Association. Lecture Proceedings Collection 30aB
1 (March 1990) and Japanese Journal
al of Applied Physics Vo
l. 30, No. 4, p. 616 (April 1991)
Etc.
【0004】更に、電界印加及び熱的に書き込み、表
示、及び消去を行う液晶素子も知られている。これらの
液晶素子には、コレステリック−ネマティック相転移効
果を利用するもの、ネマティック液晶における過冷却現
象を利用するもの、スメクティック液晶を用いるもの等
があり、いずれも通常の液晶表示素子において用いられ
ている液晶セルと同様にマトリクス状やセグメント状の
透明電極を付けたガラス板の間に液晶材料を挟み込んだ
構成となっている。Further, a liquid crystal element for applying an electric field and thermally writing, displaying and erasing is also known. These liquid crystal elements include those that utilize the cholesteric-nematic phase transition effect, those that utilize the supercooling phenomenon in nematic liquid crystals, and those that use smectic liquid crystals, all of which are used in ordinary liquid crystal display elements. Similar to the liquid crystal cell, it has a structure in which a liquid crystal material is sandwiched between glass plates provided with matrix-shaped or segment-shaped transparent electrodes.
【0005】一方、熱的に書き込みや記録等を行うもの
としては熱的に分解又は昇華による発色又は変色作用を
有し、もしくは試薬等と反応してその光学的吸収率や反
射率等が変化する物質を紙の表面に塗布した感熱紙が使
われており、サーマルヘッド等により感熱紙の表面を局
所的に加熱して発色又はその色相の変化を生じさせる方
式のものがあり、広く使用されている。On the other hand, those which perform writing or recording thermally have a coloring or discoloring action due to thermal decomposition or sublimation, or react with a reagent or the like to change their optical absorptivity or reflectance. Thermal paper is used in which the surface of the paper is coated with a substance that is used.There is a method in which the surface of the thermal paper is locally heated by a thermal head or the like to generate color or change its hue, and it is widely used. ing.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
液晶と樹脂材料からなる液晶と樹脂マトリクスの複合素
子に単に電界又は磁界を加えることによるメモリ効果で
は十分な光透過状態は得られないという難点があった。
又、液晶と樹脂マトリクス複合素子による調光素子にお
いては、素子に垂直な方向にのみ白濁等の光散乱と透過
状態の切り換えを行うのみで、素子に斜めの方向に対し
て調光機能を有するようなものを構成することは困難で
あるという問題点があった。However, there is a problem that a sufficient light transmission state cannot be obtained by the memory effect simply by applying an electric field or a magnetic field to the composite element of the liquid crystal and the resin matrix made of the liquid crystal and the resin material. there were.
Further, in the light control element including the liquid crystal and the resin matrix composite element, only by switching the light scattering and the transmission state such as white turbidity in the direction perpendicular to the element, the element has the light control function in the oblique direction. There is a problem that it is difficult to construct such a thing.
【0007】一方、コレステリック−ネマティック相転
移液晶、ネマティック液晶やスメクティック液晶等を用
いて電界印加及び熱的に書き込み、表示、及び消去を行
う液晶装置では、液晶層の厚み即ち透明電極を付けたガ
ラス板もしくはプラスチック板の間隔を常に一定に保た
ねばならず、又透明電極を付けたガラス板やプラスチッ
ク板に応力や歪みが加わると液晶分子の配向状態が変化
してしまうために特性が悪化し、更に紙の様に自由に曲
げたりすることはできないという問題点があった。On the other hand, in a liquid crystal device for applying an electric field and thermally writing, displaying, and erasing using a cholesteric-nematic phase transition liquid crystal, a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or the like, the thickness of a liquid crystal layer, that is, a glass having a transparent electrode attached thereto. The distance between the plates or plastic plates must be kept constant at all times, and if stress or strain is applied to the glass plate or plastic plate with transparent electrodes, the alignment state of liquid crystal molecules will change and the characteristics will deteriorate. Moreover, there is a problem that it cannot be bent freely like paper.
【0008】更に、熱的に書き込みや記録等を行う感熱
紙では一度書き込み記録を行ったものを消去したり又は
一部分を消去したのち改めて書き込みを行うというよう
なことはできないため、一度しか使用できないという問
題点があった。Further, the thermal paper on which writing and recording are performed cannot be used only once because it is not possible to erase what has been written and recorded once, or to erase a part and then write again. There was a problem.
【0009】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、外部場の除去後にもその特性を保
持できるメモリ特性を有し、書き込み、記録、表示、及
び消去を何度でも繰り返して行うことができる液晶複合
光学素子、及び斜め方向に対して調光の機能を有する調
光素子を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has a memory characteristic capable of retaining the characteristic even after the external field is removed, and writing, recording, displaying, and erasing can be performed any number of times. An object of the present invention is to obtain a liquid crystal composite optical element that can be repeatedly performed and a light control element having a function of adjusting light in an oblique direction.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明に係わる液晶複
合光学素子は、樹脂マトリクス中に液晶を分散させた素
子において、電界又は磁界を加えた状態で前記液晶が等
方性液体に相転移する温度より高い温度から液晶相に相
転移させることにより樹脂マトリクスと液晶との界面に
おける液晶分子配向のメモリ効果を利用することを特徴
とするもので、電界又は磁界を除去した後に前記液晶が
等方性液体に相転移する温度より高い温度に加熱するこ
とでメモリ効果が消去される効果を利用して少なくとも
書き込み及び消去もしくは書き込み又は消去のいずれか
を行うこともでき、プラスチックフィルムの間に液晶複
合光学素子を挟むようにすることもでき、前記のプラス
チックフィルムに透明導電膜を付けることもでき、液晶
複合光学素子に対して垂直方向から傾けて電界又は磁界
を加えた状態で液晶分子配向のメモリ効果を利用するこ
ともできる。A liquid crystal composite optical element according to the present invention is an element in which a liquid crystal is dispersed in a resin matrix, and the liquid crystal undergoes a phase transition to an isotropic liquid under an electric field or magnetic field. It is characterized by utilizing a memory effect of liquid crystal molecule alignment at an interface between a resin matrix and liquid crystal by causing a phase transition from a temperature higher than a temperature to a liquid crystal phase, wherein the liquid crystal is isotropic after removing an electric field or a magnetic field. At least writing and erasing or at least one of writing and erasing can be performed by utilizing the effect that the memory effect is erased by heating at a temperature higher than the temperature at which the liquid crystal undergoes a phase transition. It is also possible to sandwich an optical element, and a transparent conductive film can be attached to the plastic film described above, and the transparent conductive film can be attached to the liquid crystal composite optical element. It is also possible to utilize the memory effect of the liquid crystal molecular alignment while applying an electric field or magnetic field is inclined from the vertical direction Te.
【0011】[0011]
【作用】この発明は液晶材料と樹脂材料を含む複合素子
において、電界又は磁界を加えたまま液晶の等方性液体
への相転移温度以上の温度から液晶相に相転移すること
により、外部場を除去してもその特性を持続できる高分
子樹脂物質と液晶物質との界面における液晶分子配向の
メモリ効果やメモリの消去効果を利用して、液晶樹脂マ
トリクス複合素子に調光機能をもたせ、又書き込み、記
録、表示、及び消去を行うようにしたものである。According to the present invention, in a composite element including a liquid crystal material and a resin material, a phase transition from a temperature equal to or higher than the phase transition temperature of liquid crystal to an isotropic liquid to a liquid crystal phase while applying an electric field or a magnetic field causes an external field By utilizing the memory effect of the liquid crystal molecule orientation and the memory erasing effect at the interface between the polymer resin material and the liquid crystal material, which can maintain its characteristics even after removing the light, the liquid crystal resin matrix composite element has a dimming function, and Writing, recording, displaying, and erasing are performed.
【0012】[0012]
【実施例】液晶材料と樹脂材料からなり、樹脂マトリク
ス中に液晶を分散した構成の液晶と樹脂マトリクス複合
素子を透明電極を付けたプラスチックフィルムやガラス
板の間に挟み込んだ素子が作られている。たとえば、エ
ポキシ樹脂と硬化材及びネマティック液晶E7とを重量
比で1対1対1の割合で混合し、20ミクロンの厚みの
スペーサを用いてITO透明電極を付けたガラス板の間
に挟み込んで素子を作製したものでは、図2に示すよう
にしきい値よりも大きな電界が加わらないときには液晶
分子の配向の方向が不規則になっているため、液晶部の
屈折率と樹脂マトリクス部の屈折率が異なりその界面で
光が散乱されるため光透過率が低く白濁して見えるが、
しきい電界よりも十分高い電界を加えると液晶分子の配
向方向が電界方向に揃って液晶部の実効的な屈折率が樹
脂マトリクス部の屈折率に近い値となるため光の散乱効
果が減少して光透過状態となる。EXAMPLE An element is formed by sandwiching a liquid crystal and a resin matrix composite element, which is composed of a liquid crystal material and a resin material and has liquid crystal dispersed in a resin matrix, between a plastic film or a glass plate having a transparent electrode. For example, an epoxy resin, a curing material, and a nematic liquid crystal E7 are mixed in a weight ratio of 1: 1: 1, and sandwiched between glass plates provided with ITO transparent electrodes using a spacer having a thickness of 20 μm to produce an element. As shown in FIG. 2, when the electric field larger than the threshold value is not applied, the orientation direction of the liquid crystal molecules is irregular, so that the refractive index of the liquid crystal part and the refractive index of the resin matrix part are different. Since light is scattered at the interface, the light transmittance is low and it looks cloudy,
When an electric field that is sufficiently higher than the threshold electric field is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules is aligned with the electric field direction, and the effective refractive index of the liquid crystal part becomes a value close to that of the resin matrix part, so the light scattering effect decreases. It becomes a light transmission state.
【0013】ところで、このような液晶と樹脂マトリク
スの複合素子では液晶と樹脂マトリクス材料の組合せを
選ぶことにより図3に示すように電界を除去したのちも
光透過状態を持続させることができる。この無電界光透
過状態は液晶状態から等方性液体への相転移温度以上に
加熱することにより元の光散乱状態に戻すことができ
る。すなわち、液晶と樹脂マトリクス複合素子を一度加
熱したのち室温に戻すと全体に白濁した状態になり、次
に書き込み、記録、及び表示したい部分のみに電界を加
えて書き込み、記録等を行うことができる。この場合は
再び加熱を行うことで消去することができる。一方、素
子に一様に電界を加えて光透過状態としたのち表示した
い部分のみを局所的に加熱することにより白濁させて書
き込み記録等を行うこともできる。この場合は電界を加
えることで記録、表示状態から消去することができる。
書き込み記録もしくは消去された状態は電界を加えてい
なくても長時間その状態が保持されるので、表示を行う
ことができる。なお、電界の代わりに磁界を加えても同
様のメモリ効果が得られる。By the way, in such a composite element of liquid crystal and resin matrix, by selecting a combination of liquid crystal and resin matrix material, the light transmission state can be maintained even after the electric field is removed as shown in FIG. This electroless light transmission state can be returned to the original light scattering state by heating above the phase transition temperature from the liquid crystal state to the isotropic liquid. That is, when the liquid crystal and the resin matrix composite element are heated once and then returned to room temperature, the whole becomes cloudy, and then writing, recording, and the like can be performed by applying an electric field only to a portion to be displayed. . In this case, it can be erased by heating again. On the other hand, it is also possible to apply an electric field evenly to the element to bring it into a light transmitting state and then locally heat only the portion to be displayed so that it becomes clouded for writing and recording. In this case, it is possible to erase from the recorded and displayed state by applying an electric field.
Since the written / recorded or erased state is maintained for a long time without applying an electric field, display can be performed. A similar memory effect can be obtained by applying a magnetic field instead of an electric field.
【0014】しかし、このように液晶状態において単に
電界又は磁界を加えるだけでは分子配向の十分なメモリ
効果にはならず、したがって光透過率が高いメモリ状態
を得ることは難しい。そこで、樹脂マトリクス中に液晶
を分散させた素子において、電界又は磁界を加えた状態
で前記液晶が等方性液体に相転移する温度より高い温度
から液晶相に相転移させることにより前記メモリ効果が
より顕著に生じるという効果を利用すると、単に電界又
は磁界を加えるだけの場合よりも光透過率の高いメモリ
状態を得ることができる。このメモリ状態は、電界又は
磁界を除去した後に前記液晶が等方性液体に相転移する
温度より高い温度に加熱することで同様に消去すること
ができる。However, simply applying an electric field or a magnetic field in the liquid crystal state does not provide a sufficient memory effect of molecular orientation, and thus it is difficult to obtain a memory state having a high light transmittance. Therefore, in the element in which the liquid crystal is dispersed in the resin matrix, the memory effect can be obtained by causing the liquid crystal phase to change from a temperature higher than the temperature at which the liquid crystal changes to the isotropic liquid in the state where an electric field or a magnetic field is applied. By utilizing the effect of being more prominent, a memory state having a higher light transmittance than that obtained by simply applying an electric field or a magnetic field can be obtained. This memory state can be similarly erased by heating to a temperature higher than the temperature at which the liquid crystal undergoes a phase transition to an isotropic liquid after removing the electric field or magnetic field.
【0015】以下、この発明の実施例について説明す
る。紫外線硬化型の樹脂材料INC−90とネマティッ
ク液晶E7を重量比で1対1の割合で混合し、約20ミ
クロンの厚みのスペーサを用いて透明電極ITOを付け
たガラス板又はプラスチックフィルムで挟み、紫外線を
照射して樹脂材料を重合させて液晶と樹脂マトリクス複
合体の素子を作製した。この液晶と樹脂マトリクス複合
体素子では電圧を加えないときには光透過率は1%程度
でほとんどの光を散乱するために白濁して見えるが、前
記液晶E7が等方性液体に相転移する温度よりも高い温
度たとえば80℃程度から約30ボルトよりも高い電圧
を印加した状態で液晶相に相転移させることにより図1
に示したように40%程度の光透過率の状態が得られ
る。この透過率は図3に示したネマティック液晶状態に
おいて150ボルト程度の電圧を加えたときのメモリ状
態の光透過率20%に比べて2倍程度高い光透過率とな
っており、メモリに必要な電圧もより低い値で十分であ
る。又、この40%程度の電圧除去後の光透過状態すな
わちメモリ状態は素子を液晶の相転移温度以上たとえば
80℃程度より高い温度まで加熱することで元の光散乱
状態に戻り、何回でもこのような繰り返しを行うことが
できる。Embodiments of the present invention will be described below. The UV curable resin material INC-90 and the nematic liquid crystal E7 are mixed at a weight ratio of 1: 1 and sandwiched between glass plates or plastic films with transparent electrodes ITO using spacers having a thickness of about 20 microns. Ultraviolet rays were irradiated to polymerize the resin material to prepare a liquid crystal and resin matrix composite element. In this liquid crystal / resin matrix composite element, when no voltage is applied, the light transmittance is about 1%, and most of the light is scattered, so that the liquid crystal appears opaque, but the temperature at which the liquid crystal E7 undergoes a phase transition to an isotropic liquid By applying a phase transition to a liquid crystal phase at a high temperature, for example, a voltage of about 80 ° C. to a voltage higher than about 30 V is applied, the temperature of FIG.
As shown in FIG. 5, a light transmittance of about 40% can be obtained. This transmittance is about twice as high as the light transmittance of 20% in the memory state when a voltage of about 150 V is applied in the nematic liquid crystal state shown in FIG. 3, which is necessary for the memory. Lower voltages are also sufficient. In addition, the light transmission state after removing the voltage of about 40%, that is, the memory state, returns to the original light scattering state by heating the element to a temperature higher than the phase transition temperature of the liquid crystal, for example, higher than about 80 ° C. Such repetition can be performed.
【0016】このようなメモリ効果を示す液晶と樹脂マ
トリクス複合素子をITO等の透明電極を内側に付けた
2枚のプラスチックフィルムの間に挟み込んでシート状
の素子とし、透明電極間にしきい値よりも十分に大きな
電圧たとえば50ボルトの電圧を加えた状態で等方性液
体に相転移する温度たとえば80℃程度の温度から液晶
相に相転移させると、シート状の素子は光透過状態とな
る。次に、電圧を除去した状態で汎用の熱転写形のプリ
ンタや感熱式のプリンタ等の装置で使用されているサー
マルヘッドにより局所的に液晶の相転移温度以上たとえ
ば80℃以上に加熱したのち液晶状態(たとえば室温)
にするとその加熱された領域のみが白濁するので、書き
込みを行うことができ、書き込まれた状態はそのまま持
続されるので、記録、表示等を行うことができる。この
記録、表示状態を消去するためには透明電極間にしきい
電界以上となる電圧を加えて液晶が等方性液体状態とな
る温度まで加熱すればよい。A liquid crystal and a resin matrix composite element having such a memory effect are sandwiched between two plastic films having a transparent electrode such as ITO inside to form a sheet-like element, and a threshold value is applied between the transparent electrodes. When a sufficiently large voltage, for example, a voltage of 50 V is applied to the liquid crystal phase, the temperature of the phase transition to an isotropic liquid, for example, a temperature of about 80 ° C., is changed to a liquid crystal phase. Next, after the voltage is removed, the liquid crystal is locally heated to a temperature not lower than the phase transition temperature of the liquid crystal, for example, 80 ° C. or higher by a thermal head used in a device such as a general-purpose thermal transfer printer or a thermal printer. (Eg room temperature)
When it is set to "0", only the heated area becomes cloudy, and writing can be performed. Since the written state is maintained as it is, recording and display can be performed. In order to erase the recorded and displayed states, a voltage higher than the threshold electric field may be applied between the transparent electrodes to heat the liquid crystal to a temperature at which the liquid crystal is in an isotropic liquid state.
【0017】なお、ITO等の透明電極を付けていない
2枚のプラスチックフィルムを用いて液晶と樹脂マトリ
クス複合素子を挟み込んでシート状の素子として使用す
ることもできる。この場合には、液晶と樹脂マトリクス
複合素子の層に実効的に十分大きな電界が加わるように
プラスチックフィルムを介して外部から電界を加えて液
晶状態まで加熱することで消去を行うことができる。
又、このシート状の素子を一度等方性液体状態となる温
度以上に加熱後に冷却して全体を光散乱状態としたの
ち、針状の電極及び局部的に加熱できる加熱装置を用い
てプラスチックフィルムの外側から液晶と樹脂マトリク
ス複合素子を局所的に加熱しながらしきい値以上の電界
となるような大きさの電圧を加えて必要な領域のみを光
透過状態として書き込みを行い、記録、表示をすること
も可能である。熱や電界等により書き込み、記録、表示
を行った素子を消去するためには、素子を相転移温度以
上に加熱することで容易に行うことができる。なお、こ
れらの消去は素子全域にわたって行うことの他に、必要
とされる一部分のみについて行うことももちろん可能で
ある。It is also possible to use a sheet-shaped element by sandwiching the liquid crystal and the resin matrix composite element by using two plastic films having no transparent electrode such as ITO. In this case, erasing can be performed by applying an electric field from the outside through a plastic film and heating to a liquid crystal state so that a sufficiently large electric field is effectively applied to the layers of the liquid crystal and the resin matrix composite element.
Also, after heating the sheet-shaped element once to a temperature at which it becomes an isotropic liquid state or more and then cooling it to a light-scattering state, a plastic film is formed using a needle-shaped electrode and a heating device capable of locally heating. While locally heating the liquid crystal and resin matrix composite element from the outside of the device, a voltage is applied to the device so that an electric field above the threshold value is applied, and only the required area is written as a light-transmitting state for writing and displaying. It is also possible to do so. In order to erase the element which has been written, recorded or displayed by heat or an electric field, it can be easily carried out by heating the element to the phase transition temperature or higher. Incidentally, it is of course possible to perform these erasing operations not only over the entire area of the element but also for only a necessary part.
【0018】更に、加熱方法としては、汎用の熱転写形
のプリンタや感熱式のプリンタ装置等において用いられ
ているサーマルヘッドを使用することができるが、一様
な消去を行う場合には赤外線ランプや加熱ローラー等を
用いることもできる。更に、レーザ光を使用して加熱を
行い、書き込み、記録、表示等を行うことも可能であ
る。なお、レーザ光を用いると、その光ビーム径を非常
に細く絞ることができるので、高精細な書き込みを行う
ことができ、又高速の書込を行うことも可能となる。Further, as a heating method, a thermal head used in a general-purpose thermal transfer type printer or a thermal type printer device can be used, but an infrared lamp or an infrared lamp is used for uniform erasing. A heating roller or the like can also be used. Furthermore, it is also possible to perform writing, recording, display, etc. by heating with laser light. When a laser beam is used, the diameter of the light beam can be extremely narrowed, so that high-definition writing can be performed and high-speed writing can also be performed.
【0019】電界の代わりに磁界を用いても同様のメモ
リ効果を得ることができる。たとえば、前記の樹脂IN
C−90とネマティック液晶E7による複合素子を80
℃から20000ガウスの磁界を加えたまま液晶状態に
相転移させることにより、約20%の透過率を示すメモ
リ状態を得ることができる。一方、誘電異方性が負のネ
マティック液晶ZLI4758を重量比で1対1の割合
で混合し、約20ミクロンのスペーサを用いて透明電極
ITOを付けたガラス板又はプラスチックフィルムで挟
み、紫外線を照射して樹脂材料を重合させて液晶と樹脂
マトリクス複合体の素子を作製した。この液晶と樹脂マ
トリクス複合体素子では電圧を加えないときには光透過
率は1%程度でほとんどの光を散乱するために白濁して
見えるが前記液晶ZLI4758が等方性液体に相転移
する温度よりも高い温度たとえば90℃程度から200
00ガウスの磁界を加えたまま液晶状態に相転移させる
ことにより、約25%の透過率を示すメモリ状態を得る
ことができる。ここで、磁界による効果と電界による効
果とを比較すると、1000ガウスの磁界は1cmにつ
き約300ボルトの電界に対応している。なお、この液
晶ZLI4758は誘電異方性が負であるため、100
V程度の電圧を加えることによりこれまでの液晶樹脂マ
トリクス複合素子とは逆に透明な状態から透過率が3%
程度の白濁した光散乱状態に変化させることができる。
更に、磁界を液晶複合素子に対して傾いた方向に加える
ことにより、素子に斜め方向に透明な特性を示すことに
なり、この素子に電圧を加えることにより素子に対して
斜め方向に調光機能を有する光学素子とすることもでき
る。A similar memory effect can be obtained by using a magnetic field instead of an electric field. For example, the above resin IN
A composite element consisting of C-90 and nematic liquid crystal E7
A memory state exhibiting a transmittance of about 20% can be obtained by causing a phase transition to a liquid crystal state while applying a magnetic field of 20000 Gauss from ℃. On the other hand, nematic liquid crystal ZLI4758 with negative dielectric anisotropy is mixed in a weight ratio of 1: 1 and sandwiched between glass plates or plastic films with transparent electrode ITO attached using spacers of about 20 microns and irradiated with ultraviolet rays. Then, the resin material was polymerized to fabricate a liquid crystal and resin matrix composite element. In this liquid crystal / resin matrix composite element, when no voltage is applied, the light transmittance is about 1%, and most of the light is scattered so that the liquid crystal appears cloudy, but it is more than the temperature at which the liquid crystal ZLI4758 undergoes a phase transition to an isotropic liquid. High temperature, for example, from 90 ℃ to 200
A memory state exhibiting a transmittance of about 25% can be obtained by causing a phase transition to a liquid crystal state while applying a magnetic field of 00 Gauss. Here, comparing the effect of the magnetic field with the effect of the electric field, a magnetic field of 1000 gauss corresponds to an electric field of about 300 volts per cm. Since the liquid crystal ZLI4758 has a negative dielectric anisotropy,
By applying a voltage of about V, the transmissivity from the transparent state is 3% contrary to the conventional liquid crystal resin matrix composite element.
It can be changed to a light scattering state that is cloudy to a certain degree.
Furthermore, when a magnetic field is applied in a direction inclined to the liquid crystal composite element, the element exhibits a transparent characteristic in an oblique direction, and by applying a voltage to this element, a dimming function in an oblique direction with respect to the element. It can also be an optical element having.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、薄型軽量
で自由に曲げることができるという可撓性を有する液晶
と樹脂マトリクス複合素子を用い、加熱及び電界又は磁
界印加により容易に書き込み、記録、表示や消去等の動
作を行うことができ、同一の素子を用いてこれらの動作
を何度でも繰り返し行うことができるので、経済的に極
めて有利であり、且つ省資源的にも極めて有効である。
又、汎用の熱転写形のプリンタや感熱プリンタ装置にお
けるサーマルヘッドやレーザ等を用いて、書き込み、記
録、及び表示等を行うこともでき、ワードプロセッサや
パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等における表示
装置にも使用することができ、極めて容易に任意の形状
すなわち文字、数字、記号、画像等の記録や表示を行な
う装置を構成することもできる。更に、記録もしくは表
示を行ったのちに容易に取り外して通常の印刷物のよう
に取り扱うこともできるというこれまでにないすぐれた
効果を発揮する。According to the present invention described above, a thin and light-weight flexible liquid crystal and resin matrix composite element that can be freely bent is used to easily write and record by heating and applying an electric field or a magnetic field. Since operations such as display and erase can be performed and these operations can be repeated any number of times by using the same element, it is extremely economically advantageous and extremely effective in saving resources. is there.
Also, writing, recording, and displaying can be performed using a thermal head, laser, etc. in a general-purpose thermal transfer printer or thermal printer, and can also be used for display devices in word processors, personal computers, facsimiles, etc. Therefore, it is possible to construct a device that records and displays an arbitrary shape, that is, characters, numbers, symbols, images, etc., very easily. Further, it has an unprecedented excellent effect that it can be easily removed after recording or displaying and can be handled like an ordinary printed matter.
【0021】更に、電圧印加により透明な状態から白濁
した光散乱状態に変化させることができ、又斜め方向に
のみ透過特性を有する調光素子等を構成することもでき
るという、卓越した効果を発揮する。Further, it exerts an excellent effect that a transparent state can be changed from a transparent state to a cloudy light scattering state by applying a voltage, and a dimmer element having a transmission characteristic only in an oblique direction can be constructed. To do.
図1は本発明におけるメモリ効果すなわち電界を加えた
状態で等方性液体状態から液晶相に相転移させることに
より光散乱状態から光透過状態に変化し電界除去後に加
熱することで前記光透過状態から光散乱状態に変化する
液晶と樹脂マトリクス複合素子における印加電圧とメモ
リ状態での透過率、及び液晶状態で電圧を加えたのち除
去することによるメモリ状態での透過率の関係を示すグ
ラフ、図2はメモリ効果を示さない液晶と樹脂マトリク
ス複合素子における印加電圧と透過率の関係を示すグラ
フ、図3はメモリ効果を示す液晶と樹脂マトリクス複合
素子において、液晶状態において徐々に電界を加えたの
ち電界を徐々に除去したときの印加電圧と透過率の関係
を示すグラフである。FIG. 1 shows the memory effect of the present invention, that is, the state of light transmission changes from an isotropic liquid state to a liquid crystal phase when an electric field is applied to change the state from a light scattering state to a light transmitting state. A graph showing the relationship between the applied voltage and the transmittance in the memory state of the liquid crystal and the resin matrix composite element changing from the light scattering state to the light scattering state, and the transmittance in the memory state by applying and then removing the voltage in the liquid crystal state. 2 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the transmittance in the liquid crystal and the resin matrix composite element which does not show the memory effect, and FIG. 3 shows the liquid crystal and the resin matrix composite element which shows the memory effect in which the electric field is gradually applied in the liquid crystal state. 6 is a graph showing the relationship between applied voltage and transmittance when the electric field is gradually removed.
Claims (5)
素子において、電界又は磁界を加えた状態で前記液晶が
等方性液体に相転移する温度より高い温度から液晶相に
相転移させることにより樹脂マトリクスと液晶との界面
における液晶分子配向のメモリ効果を利用することを特
徴とする液晶複合光学素子。1. A composite element in which a liquid crystal is dispersed in a resin matrix, wherein a phase transition from a temperature higher than a temperature at which the liquid crystal undergoes a phase transition to an isotropic liquid to a liquid crystal phase under an electric field or magnetic field is applied. A liquid crystal composite optical element characterized by utilizing a memory effect of liquid crystal molecule alignment at an interface between a resin matrix and liquid crystal.
て、電界又は磁界を除去した後に前記液晶が等方性液体
に相転移する温度より高い温度に加熱することでメモリ
状態が消去される効果を利用し、少なくとも書き込み及
び消去もしくは書き込み又は消去のいずれかを行うこと
を特徴とする請求項1に記載の液晶複合光学素子。2. The liquid crystal composite optical element according to claim 1, wherein the memory state is erased by heating the liquid crystal to a temperature higher than a temperature at which the liquid crystal undergoes a phase transition to an isotropic liquid after the electric field or the magnetic field is removed. The liquid crystal composite optical element according to claim 1, wherein at least writing and erasing or writing or erasing is performed by utilizing the effect.
複合光学素子をプラスチックフィルムの間に挟んだこと
を特徴とする請求項1及び請求項2に記載の液晶複合光
学素子。3. The liquid crystal composite optical element according to claim 1, wherein a liquid crystal composite optical element in which liquid crystal is dispersed in a resin matrix is sandwiched between plastic films.
透明導電膜を付けたことを特徴とする液晶複合光学素
子。4. A liquid crystal composite optical element, comprising a transparent conductive film attached to the plastic film according to claim 3.
複合光学素子の垂直方向に対しある角度傾けて電界又は
磁界を加えることを特徴とする請求項1、請求項2、請
求項3、及び請求項4に記載の液晶複合光学素子。5. An electric field or a magnetic field is applied at an angle to the vertical direction of the liquid crystal composite optical element in which liquid crystal is dispersed in a resin matrix, and the electric field or magnetic field is applied. The liquid crystal composite optical element according to claim 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16759591A JPH0792438A (en) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Liquid crystal composite optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16759591A JPH0792438A (en) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Liquid crystal composite optical element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0792438A true JPH0792438A (en) | 1995-04-07 |
Family
ID=15852680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16759591A Pending JPH0792438A (en) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Liquid crystal composite optical element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0792438A (en) |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP16759591A patent/JPH0792438A/en active Pending
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