JPH11237644A - 液晶デバイス、その駆動方法および駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型かつ軽量で、取り扱いやすい、リライタ
ブル表示媒体を実現できるとともに、書き込み装置の小
型化および低コスト化を実現できるようにする。 【解決手段】 保護層１０と透明樹脂基板９との間に、
液晶層４と有機光導電体層６を積層する。液晶層４は、
コレステリック液晶と透明樹脂からなる自己保持型液晶
複合体とする。第１のステップでは、液晶層４全体をプ
レーナ相にする。第２のステップでは、透明電極２，７
間に露光時の第１閾値電圧と非露光時の第１閾値電圧と
の間の電圧を印加しながら、液晶デバイスを露光する。
これによって、液晶デバイスの全面にわたって同時に露
光しなくても画像を書き込むことができる。露光手段と
しては、レーザまたは発光ダイオードアレイを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶と光導電体
を用いて画像を表示し、記録する液晶デバイス、および
その駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】森林資源保護などの地球環境保全や、ス
ペースセーブといった事務環境改善などの理由から、紙
に替わるハードコピー技術として、リライタブルマーキ
ング技術への期待が大きい。

【０００３】しかし、紙のハードコピーは、（１）明る
く、コントラストの高い、反射型フルカラー表示が可能
であり、読みやすく、情報表示密度が高い、（２）軽薄
で、可とう性を有する構造であり、楽な姿勢で見ること
ができ、、照明条件の選択の幅が広い、（３）表示にメ
モリ性を有し、無電源での情報表示、保存が可能である
とともに、フリッカレスな表示で、目の疲労が少ない、
（４）低コストで、その割りに生産性も高いため、複数
枚の同時表示による一覧性が得やすく、情報の比較やブ
ラウジングなどが容易である、という従来の電子ディス
プレイには無い優れた利便性を持っている。このため、
オフィスのペーパーレス化は期待されるほどには促進さ
れず、電子ディスプレイに表示されている情報を改めて
紙にハードコピーとして印字してから閲覧するという行
為を引き起こすことになっている。

【０００４】したがって、紙に代わる表示媒体には、省
資源、省廃棄物を実現するための書き換え可能性に加え
て、上記のような紙文書固有の多様な利便性の再現が必
要となる。

【０００５】近年では、特に加熱を引き金とした化学変
化を利用したリライタブルマーキング技術の研究が盛ん
であり、ロイコ染料／両性顕減色剤系、ロイコ染料／顕
色剤／有極性有機化合物系、ロイコ染料／長鎖アルキル
顕減色剤系などの方式が提案されている。しかし、これ
らロイコ染料を用いる方式は、そのラクトン環の開閉に
伴う発消色変化を利用する化学変化型であり、現在のと
ころ高い白黒コントラストと画像の維持性を両立するこ
とは困難である。

【０００６】これに対して、加熱を引き金とした物理変
化型の方式が、画像の維持性が比較的得やすいもとのし
て提案されている。高分子／長鎖アルキル低分子系、ポ
リマーブレンド系、高分子液晶系などが、これに当た
る。高分子／長鎖アルキル低分子系は、内部の空隙を加
熱温度によって変化させ、光散乱性を制御する方式であ
り、ポリマーブレンド系は、冷却速度によってミクロ相
分離状態を変化させ、光散乱性を制御する方式である。
また、高分子液晶系は、主として冷却速度によって結晶
性を変化させて光散乱性を制御する方式である。

【０００７】しかし、これらの光散乱性を制御する方式
は、画像の維持性は得やすいものの、コントラストが低
く、商品の応用範囲が限られてしまう。

【０００８】さらに、上記のような加熱を引き金とした
リライタブルマーキング技術は、銀塩写真や電子写真に
みられる画像入力信号の増幅過程を含まないため、多く
の記録エネルギーが必要となり、また単位時間あたりの
画像記録の生産性も期待できないため、さらに応用範囲
が限られるという欠点がある。

【０００９】ところで、液晶と光導電体を積層した液晶
デバイスは、画像情報の並列処理や、投射型ディスプレ
イ、ホログラム、光変調器などとして用いられる空間光
変調素子や、光情報を記録する情報記録媒体として用い
ることができる。

【００１０】特開平９−１２００４５号には、図１１
（Ａ）に示すように、基板３１上に電極３２を形成し、
電極３２上に電荷発生層３３、濃度勾配層３４および電
荷輸送層３５からなる光導電体層３６を形成して、半導
電性の光センサ３０を構成するとともに、基板４１上に
電極４２を形成し、電極４２上に液晶相と樹脂相からな
る情報記録層４３を形成して、情報記録媒体４０を構成
し、光センサ３０の基板３１と反対側、および情報記録
媒体４０の基板４１と反対側を、スペーサ５１により空
隙を形成して対向させた液晶デバイスが示されている。

【００１１】基板３１および電極３２、または基板４１
および電極４２を透明にし、情報記録層４３にメモリ性
のあるスメクチック液晶を用い、図１１（Ｂ）に示すよ
うに、電源５２から電極３２，４２間に電圧を印加する
とともに、透明基板側から露光して、その露光によって
生じた光センサ３０上の電荷分布に応じて、図１１
（Ｃ）に白濁部４３Ｗおよび透明部４３Ｔとして示すよ
うに、情報記録層４３のスメクチック液晶の白濁度を変
調して、情報記録媒体４０に画像を記録し、その画像が
記録された情報記録媒体４０は光センサ３０から剥離で
きる、というものである。

【００１２】しかしながら、この従来の方式は、高感度
高分解能ではあるが、スメクチック液晶の後方散乱強度
が弱いため、目視では画像を確認しにくいという欠点が
ある。また、記録が安定で、加熱によってしか消去でき
ないため、繰り返し記録消去を行う場合にはエネルギー
を多く消費する欠点がある。

【００１３】論文「Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌ
ａｙ ｗｉｔｈ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌ
ａｙｅｒ ａｎｄ Ｂｉｓｔａｂｌｅ， Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｖｅ Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ Ｍｉｘｔｕｒｅ：
ＳＩＤ ９６ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＤＩＧＥＳＴ
ｐ．５９−６２」には、図１２に示すように、透明基
板６１上に、透明電極６２、光導電体層６３、黒色遮光
層６４、コレステリック液晶（カイラルネマチック液
晶）と透明樹脂からなる高分子分散液晶層６５、透明電
極６６および透明基板６７を順次積層した液晶デバイス
が示されている。

【００１４】図１３は、この液晶デバイスの、外部から
印加される電圧と反射率との関係を示したもので、この
液晶デバイスでは、透明電極６２，６６間に、第１閾値
電圧（コレステリック液晶のフォーカルコニック相とホ
メオトロピック相の相変化の閾値電圧）Ｖ１以上の電圧
を矩形波として与え、その後、電圧を除去した場合に
は、高分子分散液晶層６５は、最終状態でプレーナー相
となって高い反射率を示す。

【００１５】一方、第２閾値電圧（コレステリック液晶
のプレーナー相とフォーカルコニック相の相変化の閾値
電圧）Ｖ２以上、第１閾値電圧Ｖ１以下の電圧を矩形波
として与えると、高分子分散液晶層６５は、最終状態で
フォーカルコニック相となって低い反射率を示す。第２
閾値電圧Ｖ２以下の電圧を与えた場合には、反射率は初
期状態により異なる。

【００１６】すなわち、第２閾値電圧Ｖ２以下の電圧を
与えた場合、初期状態がプレーナー相であったときに
は、図１３の実線で示すように、低電圧領域のプラトー
を経て電圧の増加に従って反射率が減少する。一方、初
期状態がフォーカルコニック相であったときには、同図
の破線で示すように、最終状態もフォーカルコニック相
のままであり、低い反射率を示す。

【００１７】さらに、図１４に示すように、上記の第１
閾値電圧Ｖ１および第２閾値電圧Ｖ２は、光導電体層６
３を露光するか否かによって変化する。図１４は、初期
状態がフォーカルコニック相であるときの、印加電圧と
印加電圧除去後の最終状態の反射率との関係を示したも
ので、実線は露光時の関係、破線は非露光時の関係であ
る。

【００１８】Ｖ１ｅおよびＶ２ｅは、露光時の第１閾値
電圧および第２閾値電圧、Ｖ１ｕおよびＶ２ｕは、非露
光時の第１閾値電圧および第２閾値電圧である。ここ
で、液晶デバイスに印加する電圧を、Ｖ１ｅとＶ１ｕの
間の電圧Ｖｒに固定して、露光手段によって画像状の露
光パターンを光導電体層６３に形成し、その後、電圧を
除去すると、図１２（Ｂ）に示すように、露光部分に相
当するコレステリック液晶がプレーナー相となって高い
反射率を示す一方で、図１２（Ａ）に示すように、非露
光部分に相当するコレステリック液晶はフォーカルコニ
ック相となって低い反射率を示す。

【００１９】露光パターンの形成のためには透過型の液
晶ディスプレイが用いられる。高分子分散液晶層６５に
形成された画像は高い反射率とコントラストを示すた
め、目視によって容易に認識することができる。また、
このようにして形成された画像は、液晶デバイスにＶ２
ｕ以上、Ｖ１ｅ以下の電圧を加え、または液晶デバイス
をネマチック−アイソトロピック転移点以上の温度に加
熱し、または超音波で処理することによって、容易に消
去することができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図１１または図１２に
示したような液晶デバイスの光センサ３０ないし光導電
体層６３に対する露光手段としては、透過型液晶ディス
プレイによる密着露光、ファイバーオプティクスプレー
トを用いた陰極線管による密着露光、透過型マスクによ
る密着露光などが一般に考えられる。特に、高解像度、
大情報量の表示記録を行う場合には、半導体レーザによ
る走査露光や、発光ダイオードアレイなどの１次元集積
発光素子などによる間欠露光が、コストや速度の面で重
要になる。

【００２１】ここで言う間欠露光とは、素子の１画素や
１ビットに注目したとき、記録に要する時間のほとんど
が露光のための時間に当てられず、デューティ比の小さ
いパルス状の露光が行われることを指す。

【００２２】図１２に示した液晶デバイスは、図１５
（Ａ）に露光時の反射率の時間変化を示し、図１５
（Ｂ）に非露光時の反射率の時間変化を示すところから
明らかなように、連続露光によって容易に画像を形成す
ることができる。

【００２３】しかしながら、図１６の露光強度に示すよ
うに間欠的な露光をしたときには、同図に反射率の時間
変化を示すように、画像を形成することができないとい
う大きな欠点がある。

【００２４】コレステリック液晶がプレーナ相を形成す
るためには、デバイスに印加される電圧が、第１閾値電
圧Ｖ１以上の電圧から０Ｖの電圧まで、サブミリ秒のオ
ーダーで急激に降下する必要がある。連続露光を行った
場合には、デバイスに印加する電圧を除去する前後で
も、露光部分は露光されたままであり、非露光部分は露
光されないままであるため、図１５に示すように、露光
部分のみ反射率の高いプレーナ相となって画像が形成さ
れる。

【００２５】しかし、間欠的な露光を行った場合には、
図１６に示すように、いったん露光された領域でも、素
子に印加された電圧が除去される前後においては、非露
光状態となる。したがって、間欠露光を行った場合に
は、露光を行った所も行わなかった所も、デバイスへの
印加電圧除去後にはフォーカルコニック相となってしま
い、画像を形成することができない。

【００２６】このように、従来のコレステリック液晶と
光導電体を用いた液晶デバイスは、画像形成のためには
液晶デバイスの全面にわたって同時に露光しなければな
らず、そのため、書き込み装置として膨大な数ないしそ
れに準じる数の発光画素を有する露光装置を必要とし、
かつそれら多数の画素を並行して制御する必要があるの
で、書き込み装置の大型化および高コスト化をきたす欠
点がある。

【００２７】さらに、従来の液晶デバイスは、ガラス基
板上に形成されるため、薄型化や軽量化ができず、取り
扱いに難点がある。

【００２８】そこで、この発明は、コレステリック液晶
と光導電体を用い、電圧印加と露光によって画像を表示
し、記録する液晶デバイスにおいて、液晶デバイスの全
面にわたって同時に露光しなくても画像を形成すること
ができ、書き込み装置の小型化および低コスト化を実現
することができるとともに、液晶デバイスとしても、薄
型かつ軽量で、取り扱いやすくなり、システム全体とし
て、ハードコピーに代わり得るリライタブル表示媒体お
よび書き込み装置を実現することができるようにしたも
のである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１の液晶デバイス
は、液晶層と光導電体層を積層した液晶デバイスにおい
て、特に、液晶層をコレステリック液晶と透明樹脂から
なる自己保持型液晶複合体とし、光導電体層を有機光導
電体層としたものである。

【００３０】請求項２の液晶デバイスは、請求項１の液
晶デバイスにおいて、特に、その液晶層と光導電体層を
樹脂基板によって保持する。

【００３１】請求項３の液晶デバイス駆動方法は、請求
項１の液晶デバイスに画像を記録する方法であって、特
に、第１のステップで、液晶層全体をプレーナ相にし、
第２のステップで、液晶層の露光時の相変化の第１閾値
と非露光時の相変化の第１閾値との間の電圧を液晶デバ
イスに印加しながら、液晶デバイスを露光するものであ
る。

【００３２】請求項４の液晶デバイス駆動方法は、請求
項３の液晶デバイス駆動方法において、特に、露光手段
としてレーザを用いるものである。

【００３３】請求項５の液晶デバイス駆動方法は、請求
項３の液晶デバイス駆動方法において、特に、露光手段
として発光ダイオードアレイを用いるものである。

【００３４】請求項６の液晶デバイス駆動装置は、請求
項１の液晶デバイスに画像を記録する装置であって、特
に、第１のステップで、液晶層全体をプレーナ相にし、
第２のステップで、液晶層の露光時の相変化の第１閾値
と非露光時の相変化の第１閾値との間の電圧を液晶デバ
イスに印加しながら、液晶デバイスを露光するものであ
る。

【００３５】請求項７の液晶デバイス初期化方法は、請
求項１の液晶デバイスを初期化する方法であって、液晶
層の露光時の相変化の第２閾値と非露光時の相変化の第
２閾値との間の電圧を液晶デバイスに印加しながら、液
晶デバイスを全面露光するものである。

【００３６】

【作用】コレステリック液晶（カイラルネマチック液
晶）が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を
右旋光と左旋光に分け、螺旋の捩じれ方向に一致する円
偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択
反射現象を起こす。反射光の中心波長λおよび反射波長
幅Δλは、螺旋ピッチをｐ、螺旋軸に直交する平面内の
平均屈折率をｎ、複屈折率をΔｎとすると、それぞれ、
λ＝ｎ・ｐ、Δλ＝Δｎ・ｐで表され、プレーナ相のコ
レステリック液晶層による反射光は、螺旋ピッチに依存
した鮮やかな色を呈する。

【００３７】正の誘電率異方性を有するコレステリック
液晶は、図１７（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面
に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起
こすプレーナー相、同図（Ｂ）に示すように、螺旋軸が
ほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させ
ながら透過させるフォーカルコニック相、および同図
（Ｃ）に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレク
タが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホ
メオトロピック相、の３つの状態を示す。

【００３８】上記の３つの状態のうち、プレーナー相と
フォーカルコニック相は、無電界で双安定に存在するこ
とができる。したがって、コレステリック液晶の相状態
は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決ま
らず、プレーナー相が初期状態の場合には、電界強度の
増加に伴って、プレーナー相、フォーカルコニック相、
ホメオトロピック相の順に変化し、フォーカルコニック
相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フ
ォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化す
る。

【００３９】一方、液晶層に印加した電界強度を急激に
ゼロにした場合には、プレーナー相とフォーカルコニッ
ク相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相は
プレーナー相に変化する。

【００４０】したがって、パルス信号を印加した直後の
コレステリック液晶層は、図１８に示すようなスイッチ
ング挙動を示し、印加されたパルス信号の電圧が、Ｖｆ
ｈ，９０以上のときには、ホメオトロピック相からプレ
ーナー相に変化した選択反射状態となり、Ｖｐｆ，１０
とＶｆｈ，１０の間のときには、フォーカルコニック相
による透過状態となり、Ｖｐｆ，９０以下のときには、
パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレ
ーナー相による選択反射状態またはフォーカルコニック
相による透過状態となる。

【００４１】なお、図中、縦軸は正規化反射率であり、
最大反射率を１００、最小反射率を０として、反射率を
正規化している。また、プレーナー相、フォーカルコニ
ック相およびホメオトロピック相の各状態間には、遷移
領域が存在するため、正規化反射率が９０以上の場合を
選択反射状態、正規化反射率が１０以下の場合を透過状
態と定義し、プレーナー相とフォーカルコニック相の相
変化のしきい電圧を、遷移領域の前後に対して、それぞ
れＶｐｆ，９０、Ｖｐｆ，１０とし、フォーカルコニッ
ク相とホメオトロピック相の相変化のしきい電圧を、遷
移領域の前後に対して、それぞれＶｆｈ，１０、Ｖｆ
ｈ，９０とする。

【００４２】特に、コレステリック液晶に高分子を添加
したＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造またはＰＣＬＣ
（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）構造の液晶層においては、コレステ
リック液晶と高分子の界面における干渉により（アンカ
リング効果）、プレーナー相とフォーカルコニック相の
無電界における双安定性が向上し、長期間に渡ってパル
ス信号印加直後の状態を保持することができる。

【００４３】この発明の液晶デバイスでは、このコレス
テリック液晶の双安定現象を利用して、（Ａ）プレーナ
ー相による選択反射状態と、（Ｂ）フォーカルコニック
相による透過状態とを、スイッチングすることによっ
て、無電界でのメモリ性を有するブラック・ホワイトの
モノクロ表示、または無電界でのメモリ性を有するカラ
ー表示を行う。

【００４４】さらに、この発明の液晶デバイスは、液晶
層としてコレステリック液晶と透明樹脂からなる自己保
持型液晶複合体を、光導電体層として有機光導電体層
を、積層したものである。典型的には、この自己保持型
液晶複合体からなる液晶層と有機光導電体層とは、一対
の透明な基板間に積層する。

【００４５】自己保持型液晶複合体と有機光導電体は、
いずれも原液の塗布やラミネート加工によって積層形成
することができるので、この発明の液晶デバイスは、容
易かつ安価に作製することができる。

【００４６】さらに、自己保持型液晶複合体も有機光導
電体も、いずれもハードコピーに要求される解像度を容
易に達成することができ、液晶デバイスの表示分解能を
高くすることができる。

【００４７】コレステリック液晶のプレーナー相による
選択反射とフォーカルコニック相による光透過との間の
コントラストを強調するために、自己保持型液晶複合体
からなる液晶層と有機光導電体層との間に黒色の誘電体
からなる光吸収層を設けてもよい。

【００４８】また、この発明の液晶デバイスは、液晶層
と有機光導電体層を樹脂基板によって保持することによ
って、より軽量で取り扱いやすい形態とすることができ
る。この場合、液晶層を外から目視によって確認できる
ように、樹脂基板を透明にして、複数の基板で液晶層と
有機光導電体層を保持するようにすれば、より強度が大
きい液晶デバイスを実現することができる。また、一枚
の透明基板の片側に液晶層と有機光導電体層を形成すれ
ば、より軽量で取り扱いやすい液晶デバイスを得ること
ができる。

【００４９】この発明では、コレステリック液晶層の図
１４に示したような露光時と非露光時の印加電圧と反射
率との関係によるスイッチング挙動を利用して、コレス
テリック液晶と透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体
の液晶層と有機光導電体層とを積層した液晶デバイスに
おいて、第１のステップで、液晶層全体をプレーナ相に
し、第２のステップで、露光時の第１閾値と非露光時の
第１閾値との間の電圧を液晶デバイスに印加しながら、
液晶デバイスを露光して、液晶デバイスに画像を記録す
る。

【００５０】すなわち、第１のステップでは、図１４の
Ｖ１ｕ以上の電圧をデバイス全体に印加した後、数ミリ
秒以下の短い時間で電圧を除去することによって、また
は、デバイス全体を露光しながら、Ｖ１ｅ以上、Ｖ１ｕ
以下の電圧を印加した後、数ミリ秒以下の短い時間で光
を除去することによって、液晶層全体のプレーナ相への
配向が達成される。

【００５１】次に、第２のステップでは、露光時の第１
閾値電圧Ｖ１ｅと非露光時の第１閾値電圧Ｖ１ｕとの間
の電圧Ｖｒをデバイスに印加しながら、液晶デバイスを
露光することによって、画像の記録が行われる。

【００５２】このとき、露光されない部分のコレステリ
ック液晶は、図１４の破線で示すように、プレーナー相
を保つプラトー上にあり、デバイス全体に印加している
電圧を、いつ除去しても、プレーナ相のままである。

【００５３】一方、露光された部分のコレステリック液
晶は、図１４の実線で示すように、フォーカルコニック
相となり、露光を停止しても、フォーカルコニック状態
が保持される。これは、一度、フォーカルコニック相に
移行したコレステリック液晶は、Ｖ１ｕ以上の電圧をデ
バイス全体に印加した後、数ミリ秒以下の短い時間で電
圧を除去することによって、または、デバイス全体を露
光しながら、Ｖ１ｅ以上、Ｖ１ｕ以下の電圧を印加した
後、数ミリ秒以下の短い時間で光を除去することによっ
て、一度、フレデリクス転移によるホメオトロピック相
を経ないと、プレーナ相への配向を達成できないためで
ある。

【００５４】この発明では、露光手段としてレーザ、例
えば半導体レーザを用いることによって、既存の電子写
真用の記録装置をわずかに改造するだけで書き込み装置
に流用することができ、書き込み装置を安価かつ小型の
ものとすることができる。従来の記録方法では間欠的な
露光による記録ができないため、この発明により初め
て、このような既存の装置の利用が可能となったもので
ある。

【００５５】また、この発明では、露光手段として発光
ダイオードアレイを用いることによって、既存の電子写
真用の記録装置をわずかに改造するだけで書き込み装置
に流用することができ、書き込み装置を安価かつ小型の
ものとすることができる。

【００５６】さらに、発光ダイオードアレイは、同時に
複数の画素の露光を行うことができるため、同じプロセ
ス速度にした場合には、レーザによる走査露光よりも露
光時間を長く取ることができる。実際には、図１４に示
した露光によるフォーカルコニック相の形成は、フレデ
リクス転移と比較すると時間がかかるため、露光時間は
許される限り長く取ることが望ましい。発光ダイオード
アレイは、同じプロセス速度にした場合には、レーザに
よる走査露光よりも露光時間を長く取ることができるた
め、フォーカルコニック相の形成が、より十分となる。

【００５７】また、この発明の液晶デバイスにおいて
は、露光時の第２閾値電圧Ｖ２ｅと非露光時の第２閾値
電圧Ｖ２ｕとの間の電圧をデバイスに印加しながら、デ
バイスを全面露光することによって、液晶デバイスの記
録の初期化を行うことができ、その場合、初期化のため
の印加電圧が低いので、書き込み装置をより安価かつ安
全なものとすることができる。

【００５８】プレーナ相による選択反射は、ピーク波長
域で最大５０％の反射率が得られるので、この発明の液
晶デバイスによれば、明るく、コントラストの高い表示
を行うことができる。さらに、自己保持型液晶複合体か
らなる液晶層を、同じ色光を選択反射し、互いにコレス
テリック液晶の螺旋ねじれ方向が逆の２つの液晶層で構
成することによって、より明るい表示を行うことができ
る。

【００５９】以上のように、この発明によれば、液晶デ
バイスとして、薄型かつ軽量で、取り扱いやすいものを
実現することができるとともに、液晶デバイスの全面に
わたって同時に露光しなくても画像を形成することがで
きるので、書き込み装置の小型化および低コスト化を実
現することができ、システム全体として、ハードコピー
に代わり得るリライタブル表示媒体および書き込み装置
を実現することができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の液晶デバイス
の第１の実施形態を示す。

【００６１】この実施形態の液晶デバイスは、透明基板
１上に透明電極２を形成し、透明電極２上にスペーサ３
を配して液晶層４を形成し、液晶層４上に遮光層５を形
成し、遮光層５上に有機光導電体層６を形成し、有機光
導電体層６上に透明電極７を形成し、透明電極７上に透
明基板８を形成した積層体構造のもので、その液晶層４
は、コレステリック液晶と透明樹脂からなる自己保持型
液晶複合体によって形成する。

【００６２】透明基板１および透明電極２としては、可
視光線に対して透明な材料を用いる。透明基板１として
は、典型的にはソーダガラスやコーニング７０５９など
を用いることができるが、特にこれらに限定されない。
透明電極２としては、典型的には酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）やネサなどを用いることができるが、特にこれら
に限定されない。

【００６３】液晶層４を構成するコレステリック液晶と
しては、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニ
ル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン
系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル
系、フェニルシクロヘキサン系、ジオキサン系などの正
の誘電率異方性を有するネマチック液晶、またはこれら
の混合物に、エステル誘導体、シアノビフェニル誘導
体、ビスアニール誘導体などの、光学活性なカイラル剤
を添加した材料を用いることができる。

【００６４】コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマ
チック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整する。例
えば、表示色を青、緑、赤とする場合には、それぞれ選
択反射の中心波長が、４００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００
ｎｍ〜６００ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にな
るようにする。また、コレステリック液晶の螺旋ピッチ
の温度依存性を補償するために、捩じれ方向が異なる、
または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加す
る公知の手法を用いてもよい。

【００６５】液晶層４がコレステリック液晶と透明樹脂
からなる自己保持型液晶複合体を形成する形態として
は、コレステリック液晶の連続相中に網目状の樹脂を含
むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコ
レステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤ
ＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造を用いることができ、ＰＮ
ＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることによって、コレステ
リック液晶と高分子の界面にアンカリング効果を生じ、
無電界でのプレーナー相またはフォーカルコニック相の
保持状態を、より安定にすることができる。

【００６６】ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造は、高分子と
液晶を相分離させる公知の方法、例えば、アクリル系、
チオール系、エポキシ系などの、熱や光、電子線などに
よって重合する高分子前駆体と液晶を混合し、均一相の
状態から重合させて相分離させるＰＩＰＳ（Ｐｏｌｙｍ
ｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ ＰｈａｓｅＳｅ
ｐａｒａｔｉｏｎ）法、ポリビニルアルコールなどの、
液晶の溶解度が低い高分子と液晶を混合し、攪拌懸濁さ
せて、液晶を高分子中にドロップレット分散させるエマ
ルジョン法、熱可塑性高分子と液晶を混合し、均一相に
加熱した状態から冷却して相分離させるＴＩＰＳ（Ｔｈ
ｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐ
ａｒａｔｉｏｎ）法、高分子と液晶をクロロホルムなど
の溶媒に溶かし、溶媒を蒸発させて高分子と液晶を相分
離させるＳＩＰＳ（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ
Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法などによって形
成することができるが、特に限定されるものではない。

【００６７】ＰＩＰＳ法やＴＩＰＳ法などによってＰＮ
ＬＣ構造やＰＤＬＣ構造の液晶層４を形成する場合、液
晶層４の膜厚を一定に保つには、透明基板１上の透明電
極２と透明基板８上の遮光層５との間にスぺーサ３を散
布するのが便利である。スペーサ３は、ガラスやプラス
チックなどからなるボール型またはシリンダー型のもの
を用いることができ、液晶層４の厚みを数μｍ〜数１０
μｍに制御する。また、スペーサ３の代わりに、透明電
極２側または遮光層５側に、液晶層４の厚みを制御しう
る突起物などを形成してもよい。

【００６８】遮光層５は、カドミウムテルル、顔料やカ
ーボンブラックを分散させた樹脂などによって形成す
る。液晶デバイスのリライタブルメディアとしての取り
扱いやすさからは、カドミウムテルルではなく、顔料や
カーボンブラックを分散させた樹脂など用いることが望
ましい。

【００６９】有機光導電体層６は、電子写真で一般的に
用いられている電荷移動錯体型、共晶錯体型、積層型の
いずれの形式のものを用いてもよい。具体的には、ポリ
−Ｎ−ビニルカルバゾール／２，４，７−トリニトロフ
ルオレノン系、ピリリウム塩とポリカーボネートとの共
晶体にトリフェニルメタン系化合物を分散させたもの、
アゾ化合物やフタロシアニン化合物などの有機顔料から
なる電荷発生材料と電荷担体の低分子輸送物質をポリエ
ステル、ポリカーボネートなどの汎用樹脂中に溶解分散
させた電荷輸送材料を層状に分離して形成したもの、な
どを用いることができる。機能的には、特定の光の露光
により誘電率や導電率が大きく変化するものであれば、
上記のものに特に限定されない。

【００７０】透明電極７および透明基板８は、光学的に
透明なものであれば、特に限定されない。特に、有機光
導電体層６はこれらを通して露光されるため、有機光導
電体層６が感度を持つ波長に対して透明であることが望
ましい。

【００７１】図２は、この発明の液晶デバイスの第２の
実施形態を示す。

【００７２】この実施形態の液晶デバイスは、図１の実
施形態の液晶デバイスの透明基板８に代えて透明樹脂基
板９を設け、透明基板１に代えて保護層１０を設けたも
のである。

【００７３】透明樹脂基板９は、ポリエチレン、ポリス
チレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアル
コール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエーテルサルホンなどの高分子フ
ィルムを用いることができる。その厚みは、数１０μｍ
〜数１００μｍで、自己支持性と可とう性を併せ持つこ
とが好ましい。また、必要に応じて、その表面に、液晶
配向層、耐摩耗層、液晶デバイス内へのガスの混入を防
止するバリア層などの公知の機能性膜を形成してもよ
い。

【００７４】表示側の保護層１０は、フィラーを分散し
た光重合性樹脂によって形成することができるが、特に
これに限定されない。

【００７５】表示側に透明基板１に代えて保護層１０を
設ける場合には、自己保持型液晶複合体からなる液晶層
４は、より構造が頑強であるＰＤＬＣ構造とすることが
望ましい。この場合、バーコート法、スピンコート法、
ロールコート法などの、膜厚を規定することができる塗
布方法によりＰＤＬＣ構造を形成することによって、ス
ペーサ３を省略することができる。

【００７６】図３は、その場合の実施形態を示し、液晶
層４は、それぞれ高分子の支持多孔構造中にコレステリ
ック液晶をドロップレット分散させたもので、スペーサ
を挿入することなく積層形成した場合である。

【００７７】図４は、図１〜図３のような構造の、この
発明の液晶デバイスの等価回路を示す。Ｃｓは、遮光層
５の等価静電容量、Ｃａ，ＣｂおよびＲａ，Ｒｂは、そ
れぞれ液晶層４および有機光導電体層６の静電容量およ
び抵抗値である。

【００７８】液晶デバイスの透明電極２，７間に外部の
書き込み装置から印加される電圧をＶとすると、通常、
液晶層４および有機光導電体層６の抵抗値ＲａおよびＲ
ｂは十分に大きいため、液晶層４に印加される電圧Ｖａ
は、 Ｖａ＝（ＣｂＣｓ／Ｃ）Ｖ …（１） で表される。ここで、 Ｃ＝ＣａＣｂ＋ＣａＣｓ＋ＣｂＣｓ …（２） である。そして、遮光層５が十分に薄いので、Ｃｓ＞＞
Ｃａとすると、 Ｖａ＝Ｖ／（１＋Ｃａ／Ｃｂ） …（３） となる。

【００７９】式（３）から明らかなように、ＶａをＶに
ほぼ等しくするには、Ｃｂ＞＞Ｃａとする必要がある。
しかし、その場合には、Ｖａに対するＣａ／Ｃｂの寄与
が無視できる程度に小さくなるため、露光と非露光によ
ってＣｂが変化しても、Ｖａはほとんど変化しないこと
になる。逆に、Ｃａ／Ｃｂを大きくすると、Ｖａ＜Ｖと
なるが、露光と非露光によるＣｂの変化をＶａに反映し
やすくなる。

【００８０】静電容量は膜厚に反比例するので、ある一
定の材料を選んだ場合、Ｃａ／Ｃｂを大きくするには、
液晶層４に対する有機光導電体層６の厚みを大きくする
ことが有効である。

【００８１】図５に、有機光導電体層６の膜厚を変えた
ときの液晶層４のスイッチング挙動の変化を示す。
（Ａ）は有機光導電体層６を６μｍの厚みとした場合、
（Ｂ）は有機光導電体層６を１８μｍの厚みとした場合
である。

【００８２】この発明で利用する露光時の第２閾値電圧
Ｖｐｆｅと非露光時の第２閾値電圧Ｖｐｆｕとの差は、
一般に、従来の技術で用いられている露光時の第１閾値
電圧Ｖｆｐｅと非露光時の第１閾値電圧Ｖｆｐｕとの差
ほど、大きくすることはできないが、図５から明らかな
ように、有機光導電体層６の膜厚を大きくすることによ
って、露光時の第２閾値電圧Ｖｐｆｅと非露光時の第２
閾値電圧Ｖｐｆｕとの差を大きくして、安定した動作を
確保することができる。

【００８３】より具体的には、有機光導電体層６として
電荷移動錯体型または共晶錯体型の有機感光体を用いる
場合には、単純に塗布膜厚を制御することによって、有
機光導電体層６として積層型の有機感光体を用いる場合
には、より単純に電荷輸送層の膜厚を制御することによ
って、十分な閾値電圧差を得ることができる。

【００８４】一方、液層層４のスイッチング挙動は、液
晶層４を構成するコレステリック液晶の誘電率異方性、
弾性率、螺旋ピッチ、高分子の骨格構造や側鎖、相分離
プロセス、高分子と液晶の界面のモルフォロジー、これ
らの総合によって決まる高分子と液晶の界面におけるア
ンカリング効果の程度などによって、制御することがで
きる。

【００８５】より具体的には、ネマチック液晶の種類や
組成比、カイラル剤の種類、樹脂の種類、高分子樹脂の
出発物質であるモノマー、オリゴマー、開始剤、架橋剤
などの種類や組成比、重合温度、光重合のための露光光
源、露光強度、露光時間、雰囲気温度、電子線重合のた
めの電子線強度、暴露時間、雰囲気温度、塗布時の溶媒
の種類や組成比、溶液濃度、ウェット膜厚、乾燥温度、
温度降下時の開始温度、温度降下速度などであるが、こ
れらに限定されない。

【００８６】図６に、外部の書き込み装置によって印加
された電圧に対する、この発明の液晶デバイスの液晶層
４のスイッチング挙動を示す。

【００８７】露光時の液晶層４のプレーナー相からフォ
ーカルコニック相への変化の閾値電圧をＶｐｆｅ、非露
光時の液晶層４のプレーナー相からフォーカルコニック
相への変化の閾値電圧をＶｐｆｕ、露光時の液晶層４の
フォーカルコニック相からプレーナー相への変化の閾値
電圧をＶｆｐｅ、非露光時の液晶層４のフォーカルコニ
ック相からプレーナー相への変化の閾値電圧をＶｆｐｕ
とする。

【００８８】外部の書き込み装置によって、図７（Ａ）
に示すように、交流パルスによって構成される電圧を、
期間Ｔ１，Ｔ２において印加する。まず、第１のステッ
プにおいて、図６のＶｆｐｕ以上の電圧Ｖｂを印加する
ことによって、液晶層４のコレステリック液晶はプレー
ナ相となる。その後、電圧Ｖｂの印加を停止しても、プ
レーナー相はメモリ性があるので、液晶層４は高い反射
率を保持する。

【００８９】次に、第２のステップにおいて、図６のＶ
ｐｆｅ以上、Ｖｐｆｕ以下の電圧Ｖａを印加するが、図
７（Ｂ）（Ｃ）に示すように、露光が始まるまで、プレ
ーナ相は保持され、選択反射を示す。

【００９０】その後、露光を開始すると、液晶層４に分
配される電圧が増加して、液晶層４はプレーナー相から
フォーカルコニック相に変化する。その後、露光が終っ
ても、フォーカルコニック相はメモリ性があるので、液
晶層４は低い反射率を保持する。

【００９１】一方、露光を受けない部分については、図
７（Ｄ）に示すように、第１のステップにおいて図６の
Ｖｆｐｕ以上の電圧Ｖｂを印加することにより形成され
たプレーナー相が最後まで保持され、選択反射を示し続
ける。

【００９２】図８は、外部の書き込み装置によって印加
された電圧に対する、この発明の液晶デバイスの液晶層
４のスイッチング挙動の他の形態を示す。

【００９３】外部の書き込み装置によって、図８（Ａ）
に示すように、交流パルスによって構成される電圧を、
期間Ｔ１，Ｔ２において印加する。まず、第１のステッ
プにおいて、図６のＶｆｐｅ以上、Ｖｆｐｕ以下の電圧
Ｖｃを印加しながら、有機光導電体層６全体を露光する
ことによって、液晶層４のコレステリック液晶はプレー
ナ相となる。その後、電圧Ｖｃの印加を停止し、露光を
停止しても、プレーナー相はメモリ性があるので、液晶
層４は高い反射率を保持する。

【００９４】次に、第２のステップにおいて、図６のＶ
ｐｆｅ以上、Ｖｐｆｕ以下の電圧Ｖａを印加するが、図
８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、露光が始まるまで、プレ
ーナ相は保持され、選択反射を示す。

【００９５】その後、露光を開始すると、液晶層４に分
配される電圧が増加して、液晶層４はプレーナー相から
フォーカルコニック相に変化する。その後、露光が終っ
ても、フォーカルコニック相はメモリ性があるので、液
晶層４は低い反射率を保持する。

【００９６】一方、露光を受けない部分については、図
８（Ｄ）に示すように、第１のステップにおいて図６の
Ｖｆｐｕ以上の電圧Ｖｂを印加することにより形成され
たプレーナー相が最後まで保持され、選択反射を示し続
ける。

【００９７】図９は、以上のような方法によって書き込
みを行う、この発明の書き込み装置の一実施形態を示
し、露光装置にレーザを用いた場合である。

【００９８】露光光学系は、光源１１として半導体レー
ザを用い、コリメータレンズ１２、ポリゴンミラー１
３、ポリゴンモータ１４、ｆ−θレンズ１５、折り返し
用ミラー１６などによって構成され、レーザビーム１７
は、ビーム調整ミラー１８を介して同期信号発生器１９
に送られ、走査タイミングの同期に用いられる。図では
省略したが、この露光装置の制御装置は、一般の電子写
真用レーザ露光装置のそれと同様である。

【００９９】液晶デバイス２０の副走査方向への送り
は、図示するように液晶デバイス２０を平面状に固定し
て、パルスモータによって行い、または、液晶デバイス
２０の基板をフィルムで構成することにより、液晶デバ
イス２０を柔軟性のあるものとして、円筒状のドラムに
固定して、モータによって回転させる、などの方法によ
ることができる。

【０１００】この書き込み装置が一般の電子写真式の記
録装置と異なるのは、液晶デバイス２０に電圧を供給す
る駆動電源２１を備える点である。駆動電源２１は、第
１のステップと第２のステップで異なる電圧を供給する
必要があるので、少なくとも２水準の電圧を供給できる
電源である必要がある。

【０１０１】図１０は、この発明の書き込み装置の他の
実施形態を示し、露光装置に発光ダイオードアレイを用
いた場合である。露光用の光源が発光ダイオードアレイ
２２と自己結像型ロッドレンズアレイ２３によって構成
されるほかは、図９の実施形態と同じである。

【０１０２】この発明の液晶デバイスを試作して、特性
を測定し、書き込みを行った。以下、実施例として示
す。

【０１０３】（実施例１）実施例１として、図１の例の
ものを作製した。

【０１０４】透明基板８および透明電極７を構成する、
１．１ｍｍ厚、１インチ角の、片面にＩＴＯ（酸化イン
ジウム錫）が形成されたコーニング７０５９ガラスのＩ
ＴＯ側の面に、無金属フタロシアニン（アルドリッチ社
製）６５ｗｔ％をポリビニルブチラール樹脂（アルドリ
ッチ社製）に分散したものを、ロールコート法によって
６μｍ厚に形成して、有機光導電体層６とした。

【０１０５】その有機光導電体層６上に、ブラックポリ
イミドＢＫＲ−１０５（日本化薬社製）を、スピンコー
ト法によって０．７μ厚に形成して、遮光層５とした。
さらに、遮光層５上に、スペーサ３として接着剤付の５
μｍ径の球状スペーサーハヤビーズＬ−２５（早川ゴム
社製）を湿式散布し、乾燥させた。

【０１０６】コレステリック液晶と透明樹脂からなる自
己保持型液晶複合体層４の前駆体混合液として、正の誘
電率異方性を有するネマチック液晶ＢＬ０１２（メルク
社製）６９．０ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メ
ルク社製）１５．５ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ
２（メルク社製）１５．５ｗｔ％を混合した溶液に、チ
オール系ＵＶ重合高分子前駆体ＮＯＡ６５（ノーランド
社製）を１５ｗｔ％添加して、調製した。

【０１０７】スペーサ３を分散した遮光層５上に、この
前駆体混合液を滴下し、さらに、透明基板１および透明
電極２を構成する、１．１ｍｍ厚、１インチ角の、片面
にＩＴＯ（酸化インジウム錫）が形成されたコーニング
７０５９ガラスのＩＴＯ側の面を、前駆体混合液に密着
させ、スペーサ３が遮光層５とＩＴＯ（透明電極２）に
接触するようにした。

【０１０８】以上の作業を６０℃雰囲気中で行った後、
スペーサ３を接着するため、１１０℃に加熱して、３０
分間保持した。再び６０℃の環境に戻して、高圧水銀ラ
ンプをフィルタリングした５０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎ
ｍ）のＵＶ光を６０秒照射した後、常温に戻し、一対の
ＩＴＯ（透明電極７，２）にリード線を接続して、液晶
デバイスを得た。

【０１０９】得られた液晶デバイスの外観は、自己保持
型液晶複合体層４が赤色の選択反射を示すものであっ
た。

【０１１０】得られた液晶デバイスの一対のリード線
を、任意波形発生装置の出力が供給される高圧電圧増幅
器に接続した。液晶デバイスの有機光導電体層６を露光
しないで、５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた
後、電圧をオフにしたところ、矩形波の振幅が８０Ｖか
ら１４０Ｖの間においては、デバイスは選択反射を示さ
ず黒色に見え、矩形波の振幅が１６０Ｖ以上において
は、作製時よりも更に鮮やかな赤色を示した。

【０１１１】一方、液晶デバイスの有機光導電体層６を
ハロゲンランプで露光しながら、５０Ｈｚ、３００ｍｓ
期間の矩形波を与えた後、電圧をオフにしたところ、矩
形波の振幅が７５Ｖから１２０Ｖの間においては、デバ
イスは選択反射を示さず黒色に見え、矩形波の振幅が１
３０Ｖ以上においては、作製時よりも更に鮮やかな赤色
を示した。

【０１１２】このデバイスの有機光導電体層６に、結像
光学系を用いて３ラインペア／ｍｍの解像度チャートを
露光しながら、１４０Ｖ，５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の
矩形波を与えた後、電圧をオフにしたところ、自己保持
型液晶複合体層４上に、解像度チャートの画像がポジ画
像として現れた。この書き込みを１０００回以上繰り返
しても、表示色および表示に必要な電圧に変化は見られ
なかった。また、自己保持型液晶複合体層４上の画像は
十分なメモリ性を有し、３０日以上経過してもコントラ
ストや明るさに変化は見られなかった。

【０１１３】（実施例２）実施例２として、図２の例の
ものを作製した。

【０１１４】片面にＩＴＯが形成された７５μｍ厚のル
ミラー（東レ製）を２インチ角に切り出して、透明樹脂
基板９および透明電極７とし、そのＩＴＯ側の面に、無
金属フタロシアニン（アルドリッチ社製）６５ｗｔ％を
ポリビニルブチラール樹脂（アルドリッチ社製）に分散
したものを、ロールコート法によって６μｍ厚に形成し
て、有機光導電体層６とした。

【０１１５】その有機光導電体層６上に、ブラックポリ
イミドＢＫＲ−１０５（日本化薬社製）を、スピンコー
ト法によって０．７μｍ厚に形成して、遮光層５とし
た。さらに、遮光層５上に、スペーサ３として接着剤付
の５μｍ径の球状スペーサーハヤビーズＬ−２５（早川
ゴム社製）を湿式散布し、乾燥させた。

【０１１６】コレステリック液晶と透明樹脂からなる自
己保持型液晶複合体層４の前駆体混合液として、正の誘
電率異方性を有するネマチック液晶Ｅ４８（メルク社
製）５７．６ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メル
ク社製）２１．２ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ２
（メルク社製）２１．２ｗｔ％を混合した溶液に、チオ
ール系ＵＶ重合高分子前駆体ＮＯＡ６５（ノーランド社
製）を１５ｗｔ％添加して、調製した。

【０１１７】スペーサ３を分散した遮光層５上に、この
前駆体混合液を滴下し、さらに、片面にＩＴＯが形成さ
れた７５μｍ厚のルミラー（東レ製）を２インチ角に切
り出して、保護層１０および透明電極２とし、そのＩＴ
Ｏ側の面を、前駆体混合液に密着させ、スペーサ３が遮
光層５とＩＴＯ（透明電極２）に接触するようにした。

【０１１８】以上の作業を６０℃雰囲気中で行った後、
スペーサ３を接着するため、１１０℃に加熱して、３０
分間保持した。再び６０℃の環境に戻して、高圧水銀ラ
ンプをフィルタリングした５０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎ
ｍ）のＵＶ光を６０秒照射した後、常温に戻し、一対の
ＩＴＯ（透明電極７，２）にリード線を接続して、液晶
デバイスを得た。

【０１１９】得られた液晶デバイスの外観は、自己保持
型液晶複合体層４が緑色の選択反射を示すものであっ
た。

【０１２０】得られた液晶デバイスの一対のリード線
を、任意波形発生装置の出力が供給される高圧電圧増幅
器に接続した。液晶デバイスの有機光導電体層６を露光
しないで、５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた
後、電圧をオフにしたところ、矩形波の振幅が９０Ｖか
ら１５０Ｖの間においては、デバイスは選択反射を示さ
ず黒色に見え、矩形波の振幅が１８０Ｖ以上において
は、作製時よりも更に鮮やかな緑色を示した。

【０１２１】一方、液晶デバイスの有機光導電体層６を
ハロゲンランプで露光しながら、５０Ｈｚ、３００ｍｓ
期間の矩形波を与えた後、電圧をオフにしたところ、矩
形波の振幅が８０Ｖから１３０Ｖの間においては、デバ
イスは選択反射を示さず黒色に見え、矩形波の振幅が１
４０Ｖ以上においては、作製時よりも更に鮮やかな緑色
を示した。

【０１２２】このデバイスの有機光導電体層６に、結像
光学系を用いて３ラインペア／ｍｍの解像度チャートを
露光しながら、１５０Ｖ，５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の
矩形波を与えた後、電圧をオフにしたところ、自己保持
型液晶複合体層４上に、解像度チャートの画像がポジ画
像として現れた。この書き込みを１０００回以上繰り返
しても、表示色および表示に必要な電圧に変化は見られ
なかった。また、自己保持型液晶複合体層４上の画像は
十分なメモリ性を有し、３０日以上経過してもコントラ
ストや明るさに変化は見られなかった。

【０１２３】さらに、この場合の液晶デバイスは、２０
０μｍ以下の厚みで、可とう性を有していた。

【０１２４】（実施例３）実施例３として、図３の例の
ものを作製した。

【０１２５】片面にＩＴＯが形成された７５μｍ厚のＰ
ＥＴフィルムルミラー（東レ製）を２インチ角に切り出
して、透明樹脂基板９および透明電極７とし、そのＩＴ
Ｏ側の面に、フタロシアニン化合物顔料からなる電荷発
生材料層を、ディップコート法によって０．２μｍ厚に
形成し、その上に、ポリカーボネートに電荷輸送材料を
溶解したものを、スピンコート法によって６μｍ厚に形
成し、さらにその上に、フタロシアニン化合物顔料から
なる電荷発生材料層を、ディップコート法によって０．
２μｍ厚に形成して、電荷発生層、電荷輸送層、電荷発
生層の３層からなる有機光導電体層６を形成した。

【０１２６】その有機光導電体層６上に、ブラックポリ
イミドＢＫＲ−１０５（日本化薬社製）を、スピンコー
ト法によって０．７μｍ厚に形成して、遮光層５とし
た。

【０１２７】コレステリック液晶として、正の誘電率異
方性を有するネマチック液晶ＢＬ０１２（メルク社製）
５４．６ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メルク社
製）２２．７ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ２（メ
ルク社製）２２．７ｗｔ％を混合して、調製した。

【０１２８】このコレステリック液晶と、エタノールで
イオン除去を行った重合度５００のＰＶＡ（和光純薬工
業社製）の１０ｗｔ％水溶液を、１：２．５の重量比で
混合し、内歯式高速ホモゲナイザー（オムニ社製）を用
いて１０，０００ｒｐｍで３分間攪拌し、真空装置内に
放置して脱気し、エマルジョンを作製した。

【０１２９】そのエマルジョンを水で２倍に希釈して、
遮光層５上に、ドクターブレード００５（ガードナー社
製）を用いて均一に塗布し、室温下で３時間乾燥させ、
さらに９０℃で一晩乾燥させて、液晶層４として約１０
μｍ厚のＰＤＬＣ層を形成した。

【０１３０】そのＰＤＬＣ層４上に、ＩＴＯをターゲッ
トとしてスパッタ法によってＩＴＯ層（透明電極２）を
形成し、さらにその上に、光硬化性樹脂中にシリコンフ
ィラーを分散させたものを塗布し、硬化させて、保護層
１０を形成し、液晶デバイスを得た。

【０１３１】得られた液晶デバイスの外観は、ＰＤＬＣ
層４が青色の選択反射を示すものであった。

【０１３２】得られた液晶デバイスの一対のリード線
を、任意波形発生装置の出力が供給される高圧電圧増幅
器に接続した。液晶デバイスの有機光導電体層６を露光
しないで、５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた
後、電圧をオフにしたところ、矩形波の振幅が９５Ｖか
ら１６０Ｖの間においては、デバイスは選択反射を示さ
ず黒色に見え、矩形波の振幅が１９０Ｖ以上において
は、作製時よりも更に鮮やかな青色を示した。

【０１３３】一方、液晶デバイスの有機光導電体層６を
ハロゲンランプで露光しながら、５０Ｈｚ、３００ｍｓ
期間の矩形波を与えた後、電圧をオフにしたところ、矩
形波の振幅が８５Ｖから１４０Ｖの間においては、デバ
イスは選択反射を示さず黒色に見え、矩形波の振幅が１
５０Ｖ以上においては、作製時よりも更に鮮やかな青色
を示した。

【０１３４】このデバイスの有機光導電体層６に、結像
光学系を用いて３ラインペア／ｍｍの解像度チャートを
密着させ、ハロゲンランプで露光しながら、１７０Ｖ，
５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた後、電圧を
オフにしたところ、ＰＤＬＣ層４上に解像度チャートの
画像がポジ画像として現れた。この書き込みを１０００
回以上繰り返しても、表示色および表示に必要な電圧に
変化は見られなかった。また、ＰＤＬＣ層４上の画像は
十分なメモリ性を有し、３０日以上経過してもコントラ
ストや明るさに変化は見られなかった。

【０１３５】さらに、この場合の液晶デバイスは、１０
０μｍ以下の厚みで、実施例２のものより高い可とう性
を有していた。

【０１３６】（実施例４）実施例３で得られた液晶デバ
イスを暗幕で包み、２００Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を与え
た後、電圧をオフにして暗幕から取り出したところ、デ
バイスは鮮やかな青色を示した。

【０１３７】この液晶デバイスに３ラインペア／ｍｍの
平行線からなる解像度チャートを密着させ、暗所で９０
Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を与えた後、ハロゲンランプで露
光し、その後、電圧をオフにして暗所から取り出したと
ころ、ＰＤＬＣ層４上に解像度チャートの画像がネガ画
像として現れた。

【０１３８】解像度チャートを前と直交する向きに密着
させ、暗所で９０Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を与えた後、ハ
ロゲンランプで露光し、その後、電圧をオフにして暗所
から取り出したところ、ＰＤＬＣ層４上に解像度チャー
トの画像が再びネガ画像として現れた。このとき、一度
目の解像度チャートのネガ画像は保持されており、画像
は格子状の模様を示すものとなった。

【０１３９】（比較例）実施例３の液晶デバイスを用い
て、間欠露光による書き込みを行った。まず、液晶デバ
イスに３ラインペア／ｍｍの平行線からなる解像度チャ
ートを密着させ、暗所で１７０Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を
与えた後、ハロゲンランプで露光し、その後、電圧をオ
フにして暗所から取り出したところ、ＰＤＬＣ層４上に
解像度チャートの画像がポジ画像として現れた。

【０１４０】解像度チャートを前と直交する向きに密着
させ、暗所で１７０Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を与えた後、
ハロゲンランプで露光し、その後、電圧をオフにして暗
所から取り出したところ、ＰＤＬＣ層４上に解像度チャ
ートの画像が再びポジ画像として現れた。このとき、一
度目の解像度チャートのポジ画像は消去されており、２
度目の露光のときの解像度チャートと同じ向きの平行線
だけが画像として残った。

【０１４１】（実施例５）実施例５では、実施例３の液
晶デバイスを用いて、半導体レーザによる書き込みを行
った。まず、液晶デバイスを暗幕で包み、２００Ｖ，５
０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた後、電圧をオ
フにして暗幕から取り出したところ、デバイスは鮮やか
な青色を示した。

【０１４２】半導体レーザの波長を６６０ｎｍとした電
子写真用の露光装置を用い、リード線を通して液晶デバ
イスに９０Ｖ，５０Ｈｚの電圧を連続的に与えながら、
３００ＤＰＩプロセス速度１００ｍｍ／秒として露光を
行ったところ、青色の地に露光部分が黒色した鮮やかな
画像が得られた。

【０１４３】（実施例６）実施例６では、実施例３の液
晶デバイスを用いて、発光ダイオードアレイによる書き
込みを行った。まず、液晶デバイスを暗幕で包み、２０
０，Ｖ５０Ｈｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた後、
電圧をオフにして暗幕から取り出したところ、デバイス
は鮮やかな青色を示した。

【０１４４】スタンレー製の発光ダイオードアレイを用
いた電子写真用の露光装置を用い、リード線を通して液
晶デバイスに９０Ｖ，５０Ｈｚの電圧を連続的に与えな
がら、３００ＤＰＩプロセス速度３００ｍｍ／秒として
露光を行ったところ、青色の地に露光部分が黒色した鮮
やかな画像が得られた。

【０１４５】（実施例７）実施例７では、まず、実施例
３の液晶デバイスに、室内照明下で１６５Ｖ，５０Ｈ
ｚ、３００ｍｓ期間の矩形波を与えた後、電圧をオフに
したところ、デバイスは鮮やかな青色を示した。

【０１４６】この液晶デバイスに３ラインペア／ｍｍの
平行線からなる解像度チャートを密着させ、暗所で９０
Ｖ，５０Ｈｚの矩形波を与えた後、ハロゲンランプで露
光し、その後、電圧をオフにして暗所から取り出したと
ころ、ＰＤＬＣ層４上に解像度チャートの画像がネガ画
像として現れた。

【０１４７】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、液
晶デバイスの全面にわたって同時に露光しなくても画像
を形成することができ、書き込み装置の小型化および低
コスト化を実現することができるとともに、液晶デバイ
スとしても、薄型かつ軽量で、取り扱いやすくなり、シ
ステム全体として、ハードコピーに代わり得るリライタ
ブル表示媒体および書き込み装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶デバイスの第１の例を示す図で
ある。

【図２】この発明の液晶デバイスの第２の例を示す図で
ある。

【図３】この発明の液晶デバイスの第３の例を示す図で
ある。

【図４】図１〜図３の例の液晶デバイスの等価回路を示
す図である。

【図５】この発明の液晶デバイスのスイッチング挙動に
対する有機光導電体層の膜厚の影響を示す図である。

【図６】この発明の液晶デバイスのスイッチング挙動を
示す図である。

【図７】この発明の駆動方法の一例による露光部分と非
露光部分の反射率の時間変化を示す図である。

【図８】この発明の駆動方法の他の例による露光部分と
非露光部分の反射率の時間変化を示す図である。

【図９】この発明の駆動装置の一例を示す図である。

【図１０】この発明の駆動装置の他の例を示す図であ
る。

【図１１】従来の液晶デバイスの一例を示す図である。

【図１２】従来の液晶デバイスの他の例を示す図であ
る。

【図１３】図１２の液晶デバイスのスイッチング挙動を
示す図である。

【図１４】図１２の液晶デバイスのスイッチング挙動を
示す図である。

【図１５】図１２の液晶デバイスの駆動方法の説明に供
する図である。

【図１６】図１２の液晶デバイスの駆動方法の説明に供
する図である。

【図１７】コレステリック液晶の分子配向と光学特性の
関係を示す図である。

【図１８】コレステリック液晶のスイッチング挙動を示
す図である。

【符号の説明】

１，８ 透明基板 ２，７ 透明電極 ３ スペーサ ４ 液晶層（自己保持型液晶複合体） ５ 遮光層 ６ 有機光導電体層 ９ 透明樹脂基板 １０ 保護層 １１ 半導体レーザ ２０ 液晶デバイス ２１ 駆動電源 ２２ 発光ダイオードアレイ

フロントページの続き (72)発明者 原田 陽雄 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶層と光導電体層を積層した液晶デバイ
   スにおいて、 前記液晶層をコレステリック液晶と透明樹脂からなる自
   己保持型液晶複合体とし、前記光導電体層を有機光導電
   体層としたことを特徴とする液晶デバイス。
2. 【請求項２】請求項１の液晶デバイスにおいて、 前記液晶層と前記光導電体層を樹脂基板によって保持し
   たことを特徴とする液晶デバイス。
3. 【請求項３】請求項１の液晶デバイスに画像を記録する
   方法であって、 第１のステップで、前記液晶層全体をプレーナ相にし、
   第２のステップで、前記液晶層の露光時の相変化の第１
   閾値と非露光時の相変化の第１閾値との間の電圧を液晶
   デバイスに印加しながら、液晶デバイスを露光すること
   を特徴とする液晶デバイス駆動方法。
4. 【請求項４】請求項３の液晶デバイス駆動方法におい
   て、 露光手段としてレーザを用いることを特徴とする液晶デ
   バイス駆動方法。
5. 【請求項５】請求項３の液晶デバイス駆動方法におい
   て、 露光手段として発光ダイオードアレイを用いることを特
   徴とする液晶デバイス駆動方法。
6. 【請求項６】請求項１の液晶デバイスに画像を記録する
   装置であって、 第１のステップで、前記液晶層全体をプレーナ相にし、
   第２のステップで、前記液晶層の露光時の相変化の第１
   閾値と非露光時の相変化の第１閾値との間の電圧を液晶
   デバイスに印加しながら、液晶デバイスを露光すること
   を特徴とする液晶デバイス駆動装置。
7. 【請求項７】請求項１の液晶デバイスを初期化する方法
   であって、 前記液晶層の露光時の相変化の第２閾値と非露光時の相
   変化の第２閾値との間の電圧を液晶デバイスに印加しな
   がら、液晶デバイスを全面露光することを特徴とする液
   晶デバイス初期化方法。