JPS60118795A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JPS60118795A
JPS60118795A JP22750583A JP22750583A JPS60118795A JP S60118795 A JPS60118795 A JP S60118795A JP 22750583 A JP22750583 A JP 22750583A JP 22750583 A JP22750583 A JP 22750583A JP S60118795 A JPS60118795 A JP S60118795A
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JP
Japan
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liquid crystal
group
substituted
crystal element
laser
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Pending
Application number
JP22750583A
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English (en)
Inventor
Kazuharu Katagiri
片桐 一春
Yoshihiro Oguchi
小口 芳弘
Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
Yoshio Takasu
高須 義雄
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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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】 本発明は、熱調き込み方式に用いうる液晶素子に関し、
詳しくはレーザビーム、具体的にはへリウムーネオンレ
ーザ、YAGレーザや半導体レーザあるいはアルゴンレ
ーザから生じた光信りに対応した光学像を形成しうる液
晶素子に関するものである。
これまで、2枚のガラス基板の間に負の誘電異方性をも
つネマチック液晶とコレステリック液晶との混合液晶あ
るいは正の誘電異方性をもつスメクチック液晶を配置し
た液晶素子を用意し、この液晶素r−にレーザビームを
照射すると、その個所が局部的にイントロピンク相まて
加熱され、その後の急激な冷却により初期の一様な配向
状態と異なったランダムな配向状態の液晶相が形成され
る。その結果、レーザビームが照射された個所では光蔽
乱を生じ、 様な配向状態にある+〒th(域の液晶相
とで光学的特性に相違が生しることになる。
この種の液晶素子は、前述の如き力1)、でレーザi■
き込みにより形成された光学像を消去することも可能で
ある。すなわち、液晶素r−を構成している2枚の基板
にそれぞれ電極を設け、レーザビームとは別の熱源(例
えばヒーター)で液晶素rの全体に亘って加熱すること
により、液晶相をイソトロピック相まで加熱し、次いで
前述の電極間に電圧を印加した状態で、例えばスメクチ
ック液晶の場合ではホメ第1・ロピック組織、あるいは
コレステリック−ネマチック液晶の場合ではグランシュ
アン組織が形成されるまで冷却することによって、先の
書き込みにより形成していた光学像を消去することがで
きる。
この液晶素子は、画素を形成するブトリフスミ極構造を
必要とせず、単に電気価りから変換された光信号の走査
によって画像パターンを形成することができ、しかもそ
れを大画面で?Uられる点に利点を有している。
−・力、コンピュータ端末からの電気信弓を光信時に変
換する手段として、これまでレーザヒ−1・をデジタル
画像情報に応じた駆動信号によって変調させ、この変調
されたレーザ・ビームを結像レンズ、ガルバメミラー等
の光偏向器からなる光i′を系を介して、走査する方式
が採用されている。4.+fに、近年ではかかる光信り
発生器のビーム源として゛1′、導体レーザが用いられ
る様になって来た。
前述の゛ト導体レーザは、一般に長波長域(例えば75
0 mm以1−)にその発振波長をもっているにもかか
わらず、前述の液晶素fでは長波長ビームに対する熱変
換効率が低く、このため半導体レーザを用いて液晶素r
−に占き込みを行なう際には、高パワーのレーザビーム
を照射することか必要となっていた。しかし、゛1′導
体レーザは一般にアルコンレーザ、ヘリウム−ネオンレ
ーザなどのガスレーザに較べそのパワーが小さく、その
ため前述の如き液晶素子に半導体レーザを用いた光信り
発生器よりの光イ菖−)を走査させても1・分な占き込
みが行なえないか、又はその光信t′Fの走査スピード
をト分に遅くすることによってしか書き込みが行なえな
いという欠点があった。
このために、従来では例えば’5ociety ofI
nformation Display Intern
ational Symposium。
Digest of Technical Paper
″P、P34−49.172−187 。
238−253(In2)に開示されている様にスメク
チック液晶に黒色の色素を混入したゲスト−ホストタイ
プのレーザ熱書き込み方式の液晶素f−が提案されてい
る。
しかし、この種の液晶素f−でも゛1′導体レーザから
のレーザビームを吸収し熱エネルギーに変換する効率が
十分なものではなく、高パワー又は低スピードの光信号
走査を必要としている。この点で莢国公聞209175
3号公報に開示された方式の液晶素子における欠点と共
通している。しかも前述の黒色の色素を用いた液晶素子
では黒色背景の中に白色の画像パターンが形成されてい
るため5人間J二学上良好な表示とはならない欠点があ
る。
従って、本発明の目的は前述の欠点を解消し14、kに
レーザ光振器を用いた光信号発生器からの光信号走査に
応じて光学像のパターンを形成中ることができる液晶素
子を提供することにある。
本発明の液晶素子は、液晶中に下記一般式(りおよび(
2)で示される化合物の少なくとも1alを溶解させ九
液晶組成物を用いる点に特徴を有している。
一般式 式中、R1およびR2は、アルキル基(例えば。
メチル基、エチル基、n−プロピル基、1so−プロピ
ル基、n−ブチル基、 ae(+−ブチル基、180−
ブチル基、t−ブチル基、n−アミル基、t−7ミルa
t n−ヘキシル基、n−オクチル基、t−オクチル基
など)%置換アルキル基(例1;j2−ヒト箪キクエチ
ル基、3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチ
ル基、2−アセトキシエチル基、カルボキンメチル基、
2−カルボキクエチル基、3−カルボキクエチル基、2
−スルホエチル基、3−スルホプロピル基、4−スルホ
ブチル基、3−スル7エートフチル基、4−スル7エー
トフチル基、N−(メチルスルホニル)−カルバミルメ
チル基、3−(アセチルスルファミル)プロピル基、4
−(アセチルスルファミル)ブチル基など)、環式アル
キル基(例えば、シクロヘキシル基など)、アリル基(
OH2−OH−OB、 −) 、アラルキル基(例えば
、ベンジル基、7エネチル基、α−す7チルメチル基、
β−す7チルメチル基など)、置換アラルキル基(例え
ば、カルホキ/ベンジル基、スルホベンジル基、ヒドロ
キシベンジル基など)、アリール基(例えば、フェニル
基など)または置換アリール基(例えば、カルボキシフ
ェニル基、スルホフェニル基、ヒドロキシフェニル基な
ど)を示す。特に、本発明においては、これらの有機残
基のうち、疎水性のものが好ましい。
2、およびz2は、置換または未置換の複素環、例えば
、チアゾール系列の核(例えばチアゾール、4−メチル
チアゾール、4−フェニルチア:/−ル、5−1+ルチ
アゾール、5−フェニルチアゾール、4.5−ジメチル
チアゾール%4.5−ジフェニルチアゾール、4−(2
−’IF−エニル)−チアゾールなど)、ベンゾチアゾ
ール系列の核(例、tld’ ベンゾチアゾール、5−
クロロベンゾチアゾール、5−メチルベンゾチアゾール
、6−メチルベンゾチアゾ−#、5.6−シメチルペン
ゾチアゾール、5−ブロモベンゾチアゾール、5−7エ
ールペンゾチアゾール、5−メトキシベンゾチアゾール
、6−メチルベンゾチアゾー#、5.6−シメトキシベ
ンゾチアゾール、5.6−シオキシメチレンベンゾチア
ゾール、5−ヒドロキシベンゾチアゾール、6−ヒドμ
キクベンゾチアゾール、 4,5,6.7−テト2ヒド
ロベンゾチアゾールなど)、ナフトチアゾール系列の核
(例えばす7)(2,1−d)チアゾール、ナ7 ) 
(1,2−α〕チアゾール、5−メトキシナフト(1,
2−a)チアゾール、5−エトキンナ、yト(1,2−
a)チアゾール、8−メトキシナ7)(2,1,−d)
チアゾール、7−メドキシナ7)(2,1−a)チアゾ
ールなど)、チオナフテン(7,6−a )チアゾール
系列の核(例えば7−メドキシチオナ7テン(7,6−
cl )チアゾール)、オキサゾール系列の核(例えば
4−メチルオキサゾール、5−メチルオキサゾール、4
−フェニルオキサソーA1. 4.5−ジフェニルオキ
サゾール、4−エチルオキサゾール、4.5−ジメチル
オキサゾール、5−フェニルオキサゾール)、ベンゾオ
キサゾール系列の核(例えばベンゾオキサゾール、5−
クロロベンゾオキサゾール、5−メチルベンゾオキサゾ
ール、5−フェニルベンゾオキサゾール、 (5−メチ
Atヘンジオキサゾール、5,6−シメチルベンゾオキ
サゾール、5−メトキシベンゾオキサゾール、6−メト
キシベンゾオキサゾール、5−ヒドロキシベンゾオキサ
ゾール、6−ヒドロキシペンジオキサゾールなど)、ナ
フトオキサゾール系列の核(例えばす、yト〔2,1−
a)オキサゾール、ナツト(1,2−a)オキサゾール
など)、セレナソール系列の核(例えば4−メチルセレ
ナソール、4−フェニルセレナゾールなト)。
ベンゾセレナゾール系列の核(例えばベンゾセレナゾー
ル、5−クロロベンゾセレナゾール、5−メチルベンゾ
セレナゾール、5.6〜ジメチルベンゾセレナゾール、
5−メトキシベンゾセレナゾール、5−メチル−6−メ
トキシベンゾセレナゾール、5.6−シオキシメチレン
ベンゾセレナゾール、5−ヒドロキシベンゾセレナゾー
ル、 4,5,6.7〜テトラヒドロベンゾセレナゾー
ルなど)、ナフトセレナゾール系列の?;(例えばナン
ド(2,1−a)セレナゾール、ナツト(1,2−a)
セレナゾール)、チアゾリン系列の核(例えばチアゾヂ
ン、4−メチルチアゾリン、4−ヒドロキシメチル−4
−メチルチアゾリン、4.4−ビス−ヒドロキシメチル
チアゾリンなど)、オキサゾリン系列の核(例えばオキ
サゾリン)、セレナゾリン系列の核(例えばセレナゾリ
ン)、2−キノリン系列の核(例えばキノリン、6−メ
チルキノリン、6−クロロキノリン、6−メドキシキノ
リン、6−エトキシキノリン、6−ヒドロキシキノリン
)、4−キノリン系列の核(例えばキノリン、6−メド
キ/キノリン、7−メチルキノリン、8−メチルキノリ
ン)、1−インキノリン系列の核(例えはイソキノリン
、3,4−ジヒドロイソキノリン)、3−インキノリン
系列の核(例えばイソキノリン)、S、S−ジアルキル
インドレニン系列の核(例えば3,3−ジメチルインド
レニン、3.3−ジメチル−5−クロロイソドレニン、
3j、5−トリメチルイソドレニン、 3,3.7−ト
リメチルイソドレニン)、ピリジン系列の核(例えばピ
リジン、5−メチルビリジン)、ベンゾイミダゾール系
列の核(例えば1−エチル−5,6−ジクo自ベンゾイ
ミダゾール、1−ヒドロキシエチル−5,6−ジクロロ
ベンゾイミダゾール、1−エチル−5−クロロベンツイ
ミダゾール、1−エチル−5,b−シアノベンゾイミダ
ゾール、1−xfルー5−フェニルペンゾイミタゾール
、1−エチル−5−フルオロベン、/4 ミタソk。
1−エチル−5−シアノベンゾイミダゾール、1−(β
−アセトキシエチル)−5−シアノベンゾイミダゾール
、1−エチル−5−クロロ−6−ジアツペンゾイミダゾ
〜ル、1−エチル−5−フルオロ−6−シアノベンゾイ
ミダゾール、1−エチル−5〜アセチルベンゾイミダゾ
ール、1−エチル−5〜カルボキシベンゾイミダゾール
、1−エチル−5−エトキシカルボニルベンゾイミダゾ
ール、1−エチル−5−スル7アミルベンゾイミダゾー
ル、1−エチル−5−N−エチルスルファミルベンゾイ
ミダゾール、1−エチル−5,6−ジフルオロベンゾイ
ミダゾール、1−エチル−5,6−ジクロロベンゾイミ
ダゾール、1−エチル−5−エチルスルホニルベンゾイ
ミダゾール、1−エチル−5−メチルスルホニルベンゾ
イミダゾール、1−エチル−5−トリフルオロメチルベ
ンゾイミダゾール、1−エチル−5−トリフルオロメチ
ルスルホニルベンゾイミダゾール、1−エチル−5〜ト
リフルオ胃メチルスルフイニルベンゾイミダゾールなト
)を完成するに必要な非金属原子群を表わす。
次に5本発明の液晶素子で用いる前記一般式(り又は(
2)で表わされる化合物の具体例を下記に示す。
化合物置 化合物例 化合物置 化合物例 これらの化合物は、例えば米国特許第 3617270号公報などに記載された方法で得ること
ができる。
次に、本発明の液晶素子を図面に従って説明する。
第1図は、本発明の液晶素子の断面図を表わしれる。本
発明の素子で用いる液晶は、スメクチック液晶が適して
おり、特に正の誘電異方性をもつスメクチック液晶のA
相又はC相が適している。
かかるスメクチック液晶は、レーザビームで局部的に加
熱されるまではホメオトロピック組織のスメクチック相
に配列されており、温度上昇に伴ないホメオトロピック
組織のスメクチック相→ネマチック相→イントロピック
相と相変化することができる。次いで、イントロピンク
和から急冷状Iliでスメクチック相へ相変化させると
光散乱時P1をもつフォーカルコニック組織のスメチッ
ク相が形成されることになる。従って、レーザビームを
照射して液晶素子中のスメクチック相を局部的にイント
ロピック相まで加熱し、その後急冷するとその個所がフ
ォーカルコニック組織のスメクチンク相となり、この状
態が光散乱特性をもっているので、前述のレーザビーム
による光信号走査によって静止画像のパターンを形成す
ることができる。
本発明の液晶素子で用いる正の誘電異方性をもつスメク
チック相を形成しうる化合物としては、例えば43′1
開閉56−150030号公報、特開昭57〜4042
11号公報、特開昭57−51779号公報などに記載
されたに対して0.1重呈%以に、好ましくは1重量%
〜3 屯11%の範囲で液晶組成物108中に含有する
ことができる。
又、本発明の液晶素子は、正の誘電異方性をもつスメク
チック液晶とコレステリック液晶の混合液晶を用いるこ
とも可能である。コレステリック液晶は、液晶組成物1
0B中に0.5重量%〜15重1.1%の範囲、kfま
しくは1型間%〜H1%の範囲で含有することが適して
いる。
本発明で用いうるコレステリック液晶としては、コレス
テリルクロライド、コレステリルブロマイド、コレステ
リルヨーダイト、コレステリル−−)レート、コレステ
リルクロロデヵノエート、コレステリルブチレート、コ
レステリルカプレート、コレステリルオレート、コレス
テリルオレ−ト、コレステリルラウレート、コレステリ
ルミリステート、コレステリルヘプチルカル/曳メート
、コレステリルデシルエーテル、コレステリルラウリル
エーテル、コレステリルオレイルエーテルなどのコレス
テリル化合物が挙げられる。
かかる混合液晶を用いた液晶素rは、レーザビームの局
部的な加熱によりホメオトロピックの一スメクチック相
からイソトロピック相へ相変化を生じ、これを急冷する
と前述と同様にフォーカルコニック組織のスメクチック
相を形成することができる。
前述の如き方式で記録された液晶素fは、液晶組成物1
08を全面に例えばヒータにより加熱し一〇イントロピ
ック相へ相変化させた後に、液晶素f−を構成している
基板101と102(例えば、透明ガラス板やアクリル
板などのプラスチック板)に設けた電極103 と10
4の間に適当な直流又は交流を印加するとともに徐冷す
ることによって、イントロピック相→ネマチック相→ス
メクチック相へ相変化を生じることができる。この際、
ネマチック相で液晶が正の誘電異方性を有しているため
に電界方向にネマチック液晶が配列し、さらに冷却する
ホメオトOピック組織のスメクチックA相又はC相が形
成されて、書き込み画像パターンが消去される。電極1
03と104は、一般的に酸化インジウム、酸化錫ある
いはf T O(Indium Tin 0xide)
の透明導電膜によって得られ、又必要に応じてアルミニ
ウム、クロム、銀やニッケルなどの金属導電〃Qによっ
て得られる。この電極103と104は、ノ、(板10
1 と102の全面に亘って被膜されていることが望ま
しく、必ずしも所定のパターン形状あるいはマトリクス
電極構造とする必要がない、しかし、所望に応じて所定
のパターン形状あるいはマトリクス’jlL極構造に設
計することも0工能である。
本発明の液晶素子は、それぞれの電極103と104の
ヒに絶縁性物質の被膜からなる配向制御膜lO6と10
7を設けることができる。この配向制御111108と
107は、これらの臨界面で接する液晶組成物108の
配列方向を所望の状fliに制御することができる表面
構造を有している。又、この配向制御膜106と107
は液晶組成物108を通して流れる電流の発生を防止す
ることができる絶縁膜としても機能する。この種の配向
制御膜106と107は。
例えば−酸化珪素、二醜化珪素、酸化アルミニウム、ジ
ルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリウム、フッ化
セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒
化物、ポリビニルアル」−ル、ポリイミド、ポリアミド
イミド、ポリニス戸ルイミド、ポリパラキシレリン、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール
、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セルロ
ース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂、
オルガノシロキナン、ポリフッ化エチレンなどの絶縁性
物質を蒸着法、浸漬塗布法、スピンナー塗布法あるいは
スプレー塗布法により被膜形成することによって得られ
る。
配向制御lり106と107は、所定の書き込み方式に
応じて、その表面を布、紙やビロードなどによりラヒン
グするか、あるいは被膜形成時に斜め/A前着法用いる
ことによって、液晶組成物+08をホモジニアス配向さ
せる表面構造をもつことができ、あるいはその表面を例
えば特開昭50−38150号公報に記載されたパーフ
ルオロアルキル基をもつシラン化合物、特開昭50−5
0947号公報に記載されたアルキルトリアルコキシシ
ラン、特開昭50−83955号公報に記載されたテト
ラアルコキシシランなどの化合物により処理することに
よって、液晶組成物108をホメ第1・ロピック配向さ
せる表面構造をもつことができる。
配向制御11A10Bと107は、使用した絶縁性物質
の種類によって、その最適な膜厚が異なるが、 一般的
に100A〜1ルの範囲、好ましくは500A〜200
OAの範囲に定めることが適しており、さらにこの配向
制御1模106 と107が反射防1に股としても作用
する様な膜厚に設定しておくことが望ましu〜。
又、本発明の液晶素rは図示する如く背面方向カラシー
1?’ヒ−1,11Qを照射することによっテ前述の静
止画像を形成し、正面方向から自然光、ハロゲンランプ
光、キセノンランプ光、蛍光灯光などの観察光109を
素子中に入射させて、この光線をコールドミラー105
からの反射光とし゛C1前述の静止画像を観察すること
ができる。このコールドミラー105は、一般に+iJ
視尤に対しては1′分に高い反射率を有し、6oθII
+1以にの長波長光に対しては高い透過率特性を有して
いる。JL体的には。
Ge/NgF2 (+/4λ) /CeO2(1/4入
) /)IgF、(1/4λ)/CeO2(1/4人)
からなる多層1模が知られている。
しかし、本発明ではコールドミラー105の使用を省略
することもできる。又、本発明の素r−はコールドフィ
ルター(図示せず)を電極103 と配向制御膜10B
の間に設けることもできる。このコールドフィルターは
、可視光に対しては1−分に高い透過率を有し、又長波
長光に対しては1・分に高い反射率特性を有している。
次に、本発明の液晶素f−を用いて表示パターン化合物
No、 2の化合物をスメクチック相晶(4,4゜−シ
ア/オクチルビフェニル:正の誘電異方性をもつ)に対
して2重量%の割合となる様に溶解した。この際、液晶
組成物をイントロピック相となるまで加熱してから、前
述の化合物を添加し、この液を内壁面がホメオトロピッ
ク配向処理されたセル中に注入し、その後徐冷すること
によってホメオトロピック組織をもつスメクチック相の
液晶を形成さゼた。 一 液晶セル201に画像を書き込むために使用するレーデ
ビームを発射するレーザ発振器202は、液晶中に含有
させた前述の化合物の吸収効率に対応した波長のものか
ら選択することができるが、特にヘリウム−ネオンレー
ザ、半導体レーザあるいはYAGレーザより発射された
長波長のレーザビームあるいは?ルゴンレーザより発射
された1υ波長のレーザビームを用いることができる。
レーザ発振器202より発射したレーザビームは、変調
器203 、 スリ、、ト204、Y軸偏向′IJt2
05 、 X輔偏向器20θを通過して変調と偏向され
てから1.りき込みレンズ208により集光され、ダイ
クロイックミラー208を介して液晶素子201の背面
から照射される。前述の変調器203 、 Y輔偏向器
205 、 X軸偏向器206は、駆動用増幅器210
を介して信号源211と接続されており、これによって
レーザビームが制御されて、信号源211からのデジタ
ル電気信号を光信号に変換する。この光信号によって液
晶素子201に画像パターンが古き込まれる。
しかる後に、液晶素子201の周辺部に取り伺けたベル
チェ素子212をTL源213により作動させて、急冷
状態となして、液晶素子201を冷却し。
フォーカルコニック組織のスメクチック相を形成させ、
光信号の照射された個所が光散乱状FNとなった画像パ
ターンが形成された。この際、ベニルチェ素子212は
温度コントロール器214により温度コントロールされ
る。
この画像パターンは、液晶素子201の前面に配置いた
照明源215を点灯することによって、観察することが
できる。
次いで、前述の画像パターンを消去するには、液晶素子
201に設けた透明ヒータ216(例えば、醇化インジ
ウム膜、酸化錫膜、ITO膜)を温度コントロール器2
+7を介したヒータ川電源218により加熱し、液晶相
からイントロピンク相へ相変化を生じさせる。しかる後
、液晶素J’−201に設けた電極219と220の間
に交流電源221より電圧を印加しながら、液晶素子2
0+を徐冷して、ホメオトロピック組織のスメクチック
相を形成させた。
この結果、書き込まれた画像パターンが消去された。
本発明の液晶素子は、大画面ディスプレイとして応用す
ることが可能であり、又所定の情報を含む光信号をトラ
ックに沿って走査してピットを形成する記録方式の光デ
イスクシステムにも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の液晶素子の断面図である。 第2図は、本発明の液晶素子を用いた表示方式の1例を
表わす説明図である。 +01,102;基板 103.104.1r!、極 105;コールドミラー 10J107;配向制御膜 108;液晶組成物 108;観察光 110;レーザビーム 特許出願人 キャノン株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 液晶と下記一般式(1)および(2)で示される化合物
    の少なくとも1種を含有する液晶組成物を有する液晶素
    子。 一般式 (式中、2.およびz2け置換又は未置換の含窒素複素
    環を完成するに必要な原子群を表わす。R7およびR2
    は、水素原子、置換もしくけ未置換のアルキル基、環式
    アルキル基、アリル基、置換もしくは未置換のアラルキ
    ル基又は置換もしくは未置換のアリール基である。mお
    よびnVi、0又は1である。R3およびR4は、水素
    原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは
    未置換のアリール基又は置換もしくは未置換のアラルキ
    ル基である。R,、R,、R,およびR8け水素原子、
    ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は置換もしくは未置換の
    アラルキル基である。父、R5とR4で結合してベンゼ
    ン環を完成してもよく、又R5とR6並びにR7とR6
    でそれぞれ結合してベンゼン環を完成してもよい。)
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