JPS61118492A - Liquid crystal composition for laser - Google Patents

Liquid crystal composition for laser

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JPS61118492A
JPS61118492A JP24128084A JP24128084A JPS61118492A JP S61118492 A JPS61118492 A JP S61118492A JP 24128084 A JP24128084 A JP 24128084A JP 24128084 A JP24128084 A JP 24128084A JP S61118492 A JPS61118492 A JP S61118492A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal composition
laser
thermal writing
smectic
Prior art date
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Pending
Application number
JP24128084A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Hibino
日比野 信一
Hiroshi Nakatsu
弘志 中津
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:A liquid crystal composition, obtained by adding a dyestuff having a specific adsorption wavelength to a liquid crystal material having a smectic A-nematic phase transition point, and capable of thermal writing even at a relatively low output of laser beam. CONSTITUTION:A liquid crystal composition obtained by adding (B) a dyestuff having an absorption wavelength close to oscillation wavelength of GaAlAs semiconductor laser to (A) a liquid crystal material having smectic A-nematic phase transition point. Preferred examples of the above-mentioned composition include a mixture of 3wt% dyestuff expressed by the formula with a liquid crystal material 4-cyano-4'-n-octylcyanobiphenyl, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザー光による熱書き込み用の液晶組成物
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a liquid crystal composition for thermal writing using laser light.

(従来技術) スメクチブクA−ネマチブク相転移点(TsN)を有す
る液晶の熱光学効果は、加熱手段としてレーザー光を用
いることにより液晶への書き込みに利用でき、ライトバ
ルブ(古部他、応用物理学会1982年秋季予稿集28
p−に−I+参照)や入力装置(長江他、ジャパンディ
スプレイ(J apanDisplay) 1983年
度+3−6参照)への応用を目指して研究が進められて
いる。
(Prior art) The thermo-optic effect of liquid crystals having a smectibuk A-nematibuk phase transition point (TsN) can be used for writing on liquid crystals by using laser light as a heating means, and a light valve (Furube et al., Japan Society of Applied Physics 1982 Autumn Proceedings 28
Research is underway with the aim of applying it to p- to -I+) and input devices (see Nagae et al., Japan Display, 1983 +3-6).

この電気熱光学効果は、加熱、冷却により液晶の配列状
態が変化することに基づいている。スメクチックA液晶
を水平配向処理を施した透明基板間に注入した液晶セル
を作製する。書き込みに際しては、この液晶セルをレー
ザー光により等方性液体相になる温度以上にまでいった
ん加熱する。
This electrothermo-optic effect is based on the fact that the alignment state of liquid crystals changes due to heating and cooling. A liquid crystal cell is produced in which smectic A liquid crystal is injected between horizontally aligned transparent substrates. When writing, this liquid crystal cell is once heated by a laser beam to a temperature higher than the temperature at which it becomes an isotropic liquid phase.

続いて電圧を加えて冷却すると、フォーカルコニック配
列をとり白濁する。これは、相転移点近傍でのランダム
な分子配列状態が凍結(メモリー)されたことに相当す
る。一方、冷却の際に電圧を加えずに冷却すると、水平
配列を形成し、透明になる。
Subsequently, when a voltage is applied and the mixture is cooled, it assumes a focal conic arrangement and becomes cloudy. This corresponds to the state of random molecular arrangement near the phase transition point being frozen (memory). On the other hand, when cooled without applying a voltage, they form a horizontal array and become transparent.

(発明の解決すべき問題点) レーザー光による液晶への熱書き込みに際して、液晶の
熱吸収の効率をあげること、すなわち、レーザー光のエ
ネルギーの利用効率を上げることが望まれている。
(Problems to be Solved by the Invention) When thermal writing is performed on a liquid crystal using a laser beam, it is desired to increase the efficiency of heat absorption of the liquid crystal, that is, to increase the efficiency of using the energy of the laser beam.

本発明の目的は、レーザー光のエネルギーを吸収しやす
い液晶組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal composition that easily absorbs the energy of laser light.

(問題点を解決するための手段) 本発明に係るレーザー熱書き込み用液晶組成物は、スメ
クチックA−ネマチック相転移点を有する液晶材料に、
GaALAs半導体レーザーの発振波長に近い吸収波長
を有する色素を添加してなる。
(Means for Solving the Problems) The liquid crystal composition for laser thermal writing according to the present invention has a liquid crystal material having a smectic A-nematic phase transition point.
A dye having an absorption wavelength close to the oscillation wavelength of the GaALAs semiconductor laser is added.

(発明の作用及び効果) GaA、iAs半導体レーザー(波長780 ns)を
用いて熱書き込みを行うとき、レーザー光は上記の色素
に吸収されるので、液晶組成物のレーザー光による熱吸
収の効率が上がる。
(Operations and Effects of the Invention) When performing thermal writing using a GaA, iAs semiconductor laser (wavelength 780 ns), the laser light is absorbed by the above dye, so the efficiency of heat absorption by the laser light of the liquid crystal composition is reduced. Go up.

したがって、レーザー光の出力が比較的低くても熱書き
込みが可能になる。
Therefore, thermal writing is possible even if the output of laser light is relatively low.

(実施例) 本発明者らは、液晶のレーザー光による熱吸収の効率を
上げるには、レーザー光の発振波長に近い波長に吸収ピ
ークを持つ色素を使用することがa用であることを見出
した。
(Example) The present inventors have discovered that in order to increase the efficiency of heat absorption by laser light in liquid crystals, it is possible to use a dye that has an absorption peak at a wavelength close to the oscillation wavelength of the laser light. Ta.

コンパクトなシステム設計が可能となるGaA、IAs
半導体レーザーでは、発振波長は780ns以上である
。780+aに近い吸収励起波長を持つ色素としてアン
トラキノン系の色素 を用いることにより、比較的低い出力エネルギー(〜1
2mW)で熱書き込みが可能となった。
GaA and IAs enable compact system design
In a semiconductor laser, the oscillation wavelength is 780 ns or more. By using an anthraquinone dye as a dye with an absorption excitation wavelength close to 780+a, relatively low output energy (~1
2 mW), thermal writing became possible.

書き込み法 第1図に、レーザー光照射によりスメクチックへ−不マ
チック転移点以上に加熱した後、電圧無印加で冷却した
部分Bと、レーザー光を照射しない非照射部分A、Cと
を模式的に示す。ここで、基板1.2を対向させてシー
ル材3で貼り合わせた液晶セルに、液晶組成物4が封入
されていて、そして、各基1i、1.2には、それぞれ
、透明電極5.6と配向膜7.8が形成されている。な
お、液晶組成物4は、液晶分子4a、4.・・・と色素
分子4b、4b、・・・とからなる。非照射部分A、C
では、配列が乱れたフォーカルコニック配列になってい
るので、色素の吸収は弱い。そして、散乱光が見える。
Writing method Figure 1 schematically shows part B, which was heated to above the smectic-amatic transition point by laser light irradiation and then cooled without applying any voltage, and non-irradiated parts A and C, which were not irradiated with laser light. show. Here, a liquid crystal composition 4 is sealed in a liquid crystal cell in which substrates 1.2 are placed facing each other and bonded together with a sealant 3, and each group 1i, 1.2 has a transparent electrode 5. 6 and an alignment film 7.8 are formed. Note that the liquid crystal composition 4 includes liquid crystal molecules 4a, 4. . . . and dye molecules 4b, 4b, . Non-irradiated areas A and C
In this case, the arrangement is in a disordered focal conic arrangement, so the dye absorption is weak. And you can see scattered light.

一方、照射部分Bでは、平行配列になっているので、色
素の吸収は強い。したがって、目視により、A、B、C
の各部分のコントラストの識別が可能になる。
On the other hand, in the irradiated part B, the dye absorption is strong because the arrangement is parallel. Therefore, by visual inspection, A, B, C
It becomes possible to identify the contrast of each part of the image.

一画素あたりの書き込み時間は、第2図に示すように、
液晶をスメクチックA−ネマチック転移点TsN以上に
上げ、らとのネマチック相態に戻り、フを一カルコニッ
ク配列になるまでの時間tで規定される。
The writing time per pixel is as shown in Figure 2.
It is defined by the time t required for the liquid crystal to rise above the smectic A-nematic transition point TsN, return to the nematic phase, and become monochalconic.

読み取り法 A、Cの容量C1とBの容量C8との間に差が存在する
。すなわち、 C1= ε工・S/d C3=(ε9+2ε工)・S/(3d)ここで、εヶと
ε工は、それぞれ、電界か分子に平行に又は垂直に印加
されたときの誘電率であり、Sは画素面積であり、そし
て、dは液晶の厚みである。したかって、書き込まれた
情報は、容量を読み取ることにより読み取り可能となる
(上記の長江他の文献参照)。
A difference exists between the capacitance C1 of reading methods A and C and the capacitance C8 of B. In other words, C1 = εk・S/d C3=(ε9+2εk)・S/(3d) Here, εk and εk are the permittivity when the electric field is applied parallel or perpendicular to the molecule, respectively. , S is the pixel area, and d is the thickness of the liquid crystal. Therefore, the written information can be read by reading the capacity (see Nagae et al., cited above).

消去法 液晶に電圧を印加した状態で、加熱により液晶の温度を
スメクチックA−ネマチック転移11以」−に上昇さ仕
、そして、スメクチック状態に冷却する。加熱の方法と
しては、レーザー光を照射する方法とガラス基板に形成
したヒーター電極による方法とがある。前者の方が、ヒ
ーター回路が不要なので、素子が簡略化される。消去さ
れた状態は、吸収の弱い散乱状態である。
Elimination method With a voltage applied to the liquid crystal, the temperature of the liquid crystal is raised to smectic A - nematic transition 11 or higher by heating, and then cooled to a smectic state. Heating methods include a method of irradiating a laser beam and a method of using a heater electrode formed on a glass substrate. The former does not require a heater circuit, so the element is simplified. The erased state is a weakly absorbing scattering state.

次に、本発明に係る液晶組成物についての実験例を説明
する。液晶組成物は構造式 を有する色素を液晶材料4−シアノ−4′−n−オクチ
ルンアノビフェニル(BDF(社に−24)に31t%
混合したものである。この液晶材料は、21.5℃で結
晶からスメクチックA相に転移し、33.5℃でさらに
ネマチック相に転移し、そして、40.5℃で等方的液
体相に変化する。この液晶組成物は、液晶セルに封入さ
れる。
Next, experimental examples regarding the liquid crystal composition according to the present invention will be explained. The liquid crystal composition is made by adding 31t% of a dye having the structural formula to the liquid crystal material 4-cyano-4'-n-octylanobiphenyl (BDF (Company-24)).
It is a mixture. This liquid crystal material transforms from a crystalline to a smectic A phase at 21.5°C, further transforms to a nematic phase at 33.5°C, and changes to an isotropic liquid phase at 40.5°C. This liquid crystal composition is sealed in a liquid crystal cell.

液晶セルを形成するガラス基板は、0.7@鳳の厚みの
フロートガラスであり、酸化インジウムの透明電極とポ
リイミドの誘電膜とが順次形成される。ポリイミド膜に
は、琢摩布による配向のラビング処理が、配列が互いに
平行になるように施される。なお、電極は、ドツトマト
リックスのパターンとして形成されるが、容量による読
み取り機能を必要としない単なるライトバルブ方式の場
合には、インジウムの全面パターンでよい。
The glass substrate forming the liquid crystal cell is a float glass having a thickness of 0.7 mm, and a transparent electrode made of indium oxide and a dielectric film made of polyimide are sequentially formed thereon. The polyimide film is subjected to alignment rubbing treatment using a polishing cloth so that the alignment is parallel to each other. Note that the electrode is formed as a dot matrix pattern, but in the case of a simple light valve type that does not require a capacitive reading function, an entire surface pattern of indium may be used.

こうして、作製した本発明にかかる液晶組成物を封入し
た液晶セル11を用いて、第3図に示した構成の装置で
熱書き込みと読み取りを行う。
Using the thus produced liquid crystal cell 11 filled with the liquid crystal composition according to the present invention, thermal writing and reading are performed using an apparatus having the configuration shown in FIG.

第31Klにおいて、電源12により電力を供給された
G礒A4Asレーザー13は、レーザー光14を放射す
る。レーザー光14は、ツヤツタ−15、レンズ(オリ
ンパスLWD MPLAN44)16を介して、液晶セ
ルIIを照射する。なお、レーザー13とレンズ16と
は調整台17に取り付けられる。液晶セルIIを透過し
た光は、レンズ■6から約20c−離れた位置に配置し
た受光回路18のフォトダイオード(SPD−102)
に入射する。
At the 31st K1, the G-A4As laser 13 supplied with power by the power source 12 emits laser light 14. The laser beam 14 irradiates the liquid crystal cell II via a glosser 15 and a lens (Olympus LWD MPLAN44) 16. Note that the laser 13 and lens 16 are attached to an adjustment table 17. The light transmitted through the liquid crystal cell II is sent to the photodiode (SPD-102) of the light receiving circuit 18 located approximately 20 cm away from the lens 6.
incident on .

光出力エネルギーは、フォトダイオードに接続された負
荷抵抗(10Ω)での電圧降下を電圧計重9で読み取る
ことにより得られる。すなわち、上記のフォトダイオー
ドの感度は約0.5A/Wであるので、先出力エネルギ
ーは、(V /1G)10.5[W]である。
The optical output energy is obtained by reading the voltage drop across a load resistor (10Ω) connected to the photodiode with a voltmeter weight 9. That is, since the sensitivity of the above photodiode is approximately 0.5 A/W, the prior output energy is (V/1G) 10.5 [W].

表  先出力エネルギー 秒 表に、液晶セル+1にレーザー光14を照射したときの
先出力エネルギーの変化を示す。はじめに、液晶セル1
1をレーザー光14の光路から取り除き、レーザー光1
4を直接受光回路18に照射させ、次に、ツヤツタ−1
5を閉じ、液晶セル11を光路中に取り付けた後、ツヤ
ツタ=15を開き、シャッター開放時を基準として、0
秒後(開放直後)、10秒後、60秒後の3時点で光出
力エネルギー([圧降下で表示する)を測定した。
The table shows the change in the previous output energy when the liquid crystal cell +1 is irradiated with the laser beam 14. Introduction, liquid crystal cell 1
1 from the optical path of the laser beam 14, the laser beam 1
4 is directly irradiated onto the light receiving circuit 18, and then the gloss
After closing the shutter 5 and installing the liquid crystal cell 11 in the optical path, open the shutter = 15 and set the shutter to 0 with reference to when the shutter is open.
The light output energy (expressed as pressure drop) was measured at three time points: seconds later (immediately after opening), 10 seconds later, and 60 seconds later.

表の数値から明らかなように、12−Wと20mWのレ
ーザー光の出力エネルギーに対して、光出力エネルギー
は、1=0から(=10秒まで大きく変化する。すなわ
ち、レーザー光は色素に吸収され、液晶の温度を上昇さ
せ、透過率を変化させる。一方、レーザー光の出力エネ
ルギーが4醜Wのときは、光出力エネルギーの変化は誤
差の範囲内で一定であり、また、目視でも変化がみられ
なかった。以上の実験データより、12−Wの小さな出
力エネルギーに対して、透過率が変化することが確認さ
れた。
As is clear from the values in the table, the optical output energy changes greatly from 1 = 0 to ( = 10 seconds) for the output energy of the laser light of 12-W and 20 mW. In other words, the laser light is absorbed by the dye. On the other hand, when the output energy of the laser beam is 4W, the change in the optical output energy is constant within the error range, and the change can be observed visually. From the above experimental data, it was confirmed that the transmittance changes with respect to a small output energy of 12-W.

この実施例に用いた色素は、薄い緑色を呈するが、表示
の際のコントラストを上げる方法としては、他の色素と
混合し、黒色にすればよい。たとえば、 および と混合し、黒色にすることができる。 ゛なお、スメク
チックA−ネマチック相転移点を宵する液晶材料には、
他にたとえば次のような化合物を用いることができる。
The dye used in this example exhibits a pale green color, but a method for increasing the contrast during display is to mix it with other dyes to make it black. For example, it can be mixed with and to make black.゛In addition, liquid crystal materials that exhibit a smectic A-nematic phase transition point include:
In addition, the following compounds can be used, for example.

4−シアノ−4゛−n−ノニルジフエニル、4−シアノ
−4’−n−ウンデシルビフェニル、4−シアノ−4°
−n−オクチロキシビフェニル、4−シアノ−4°−n
−ノ二口キノビフェニル。
4-cyano-4'-n-nonyldiphenyl, 4-cyano-4'-n-undecylbiphenyl, 4-cyano-4°
-n-octyloxybiphenyl, 4-cyano-4°-n
-Nojimachiquinobiphenyl.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、レーザー光照射による液晶組成物の変化を示
す模式的な液晶セルの断面図である。 第2図は、熱書き込みの際の温度変化を示すグラフであ
る。 第3図は、レーザー光の液晶セルの透過の実験装置のブ
ロック図である。 11・・液晶セル、      12・・・電源、+3
・・・GaA、9Asレーザー、14・・・レーザー光
、15・・・シャッター、     +6・・・レンズ
、17・・・調整台、   ・・  18・・・受光回
路、19・・・電圧計。 特 許 出 願 人     シャープ株式会社代  
理  人  弁理士 青白 葆 ばか2名第1図 レーザーIt (GOA7AS χ−780nm )取
乱  鐵   髪  曳 遁四dノヤニ    ・1\     大     ノ
1\第251 時間 第3図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal cell showing changes in the liquid crystal composition due to laser light irradiation. FIG. 2 is a graph showing temperature changes during thermal writing. FIG. 3 is a block diagram of an experimental apparatus for transmitting laser light through a liquid crystal cell. 11...Liquid crystal cell, 12...Power supply, +3
...GaA, 9As laser, 14...Laser light, 15...Shutter, +6...Lens, 17...Adjustment stand,...18...Light receiving circuit, 19...Voltmeter. Patent applicant: Sharp Corporation representative
Lawyer Patent Attorney Blue and White Two Idiots Fig. 1 Laser It (GOA7AS χ-780nm) Trouble Iron Hair Hikiton 4d Noyani ・1 \ Dai No 1 \ 251st Hour Fig. 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スメクチックA−ネマチック相転移点を有する液
晶材料に、GaAlAs半導体レーザーの発振波長に近
い吸収波長を有する色素を添加してなるレーザー熱書き
込み用液晶組成物。
(1) A liquid crystal composition for laser thermal writing, which is obtained by adding a dye having an absorption wavelength close to the oscillation wavelength of a GaAlAs semiconductor laser to a liquid crystal material having a smectic A-nematic phase transition point.
(2)特許請求の範囲第1項に記載されたレーザー熱書
き込み用液晶組成物において、 上記の色素が構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する化合物を含むことを特徴とするレーザー熱書き
込み用液晶組成物。
(2) In the liquid crystal composition for laser thermal writing described in claim 1, the laser is characterized in that the above-mentioned dye contains a compound having the following structural formula ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. ▼ Liquid crystal composition for thermal writing.
(3)特許請求の範囲第2項に記載されたレーザー熱書
き込み用液晶組成物において、 上記の色素が、上記の化合物と、該化合物と混合して黒
色にさせるための一または二以上の色素とを含むことを
特徴とするレーザー熱書き込み用液晶組成物。
(3) In the liquid crystal composition for laser thermal writing according to claim 2, the above-mentioned dye is the above-mentioned compound and one or more dyes for producing black color by mixing with the compound. A liquid crystal composition for laser thermal writing, comprising:
JP24128084A 1984-11-14 1984-11-14 Liquid crystal composition for laser Pending JPS61118492A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4917989A (en) * 1987-05-19 1990-04-17 Basf Aktiengesellschaft Optical recording medium which has a reflector layer containing a silicon-phthalocyanine derivative
US5444651A (en) * 1991-10-30 1995-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Non-volatile memory device
US5515316A (en) * 1991-06-10 1996-05-07 Sharp Kabushiki Kaisha Non-volatile memory device having a memory medium containing a liquid crystal compound

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