JP2010128294A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚の可撓性基板に高分子散乱型液晶を挟持し、紫外線カットフィルムが貼り付けられた液晶セルの反りを簡便な方法で防止できる液晶素子の提供すること。
【解決手段】液晶素子１００は、可撓性を有する基板３，６間に高分子散乱型液晶５を挟持した液晶セル１０と、この液晶セル１０の視認側に貼り付けられた紫外線カットフィルム１とを有しており、紫外線カットフィルム１と同じ材料からなるフィルム９が液晶素子１００の反視認側に貼り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、２枚の可撓性基板間に高分子散乱型液晶を挟持した液晶セルを有する液晶素子に関する。

一般に、高分子散乱型の液晶セルは、散乱モードと透過モードが電気的に制御可能な高分子散乱液晶を２枚の透明基板間に挟持し、偏光板を備えない構成となっている。

しかし、このような液晶セルは、偏光板が備えられていないため紫外線で特性が変化しやすい。このため視認側に紫外線カットフィルムを備えることが多い。例えば、下記特許文献１の請求項１には、「…高分子散乱型液晶素子において、前記上基板の外面側に…窓枠板と、紫外線カット作用と防眩作用を有する複合表板をこの順で積層する…」と記載されている。なお特許文献１は、それまで紫外線カット板が単独で使用されていたものに対し、紫外線カットと防眩という二つの機能を兼ね備えた複合基板を使うということを特徴の一つとしている。

このような事情に加え薄型化や軽量化が要請されたので本願発明者は、透明基板としてガラス基板の代わりに可撓性を有するポリカーボネート（以下ＰＣと呼ぶ）基板を使用し、液晶セルの視認側にトリアセチルセルロース（以下ＴＡＣと呼ぶ）からなる紫外線カットフィルムを貼り付けた。
特開平５−２４１１３４号公報 （請求項１、第１図）

この液晶セルは通常の温度範囲で変形等の問題はなかったが、ＴＡＣからなる紫外線カットフィルムを貼ったところ高温で液晶セルが反ってしまった。この様子を図８で説明する。図８は従来の液晶セルの反った状態を示す斜視図である。液晶セルは、上側の基板８２と下側の基板８３からなり、視認側に紫外線カットフィルム８１が貼付けられている。前述のようにこの液晶セルは高温で反視認側が凸になるように反った。

本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたものであり、２枚の可撓性基板に高分子散乱型液晶を挟持し、紫外線カットフィルムが貼り付けられた液晶セルの反りを簡便な方法で防止できる液晶素子の提供を目的とする。

本発明は、可撓性を有する基板間に高分子散乱型液晶を挟持した液晶セルと、該液晶セルの視認側に貼り付けられた紫外線カットフィルムと、を含む液晶素子において、紫外線カットフィルムと同じ材料からなるフィルムが液晶セルの反視認側に貼り付けられていることを特徴とする。

液晶セルに紫外線カットフィルムを貼り付けると、紫外線カットフィルムと基板との線膨張率の相違に基づき周囲温度の変化に応じて反りが生じる。そこで、更に液晶セルの反視認側に紫外線カットフィルムと同じ材料からなるフィルムが貼り付けられていることにより、このフィルムと液晶セルの線膨張率の相違によって生じる反りが前述の反りとは反対方向に働くため、紫外線カットフィルムと反視認側のフィルムの反ろうとする力が相殺され液晶セルの反りが抑制される。

紫外線カットフィルム及び液晶セルの反視認側に貼り付けられたフィルムがトリアセチルセルロースからなることが好ましい。

液晶セルの反視認側に貼り付けられたフィルムの反視認側に、当該フィルムと接着されることなく配された下層部材を備えていてもよい。

その下層部材が反射板であっても良い。

その反射板が半透過反射板であっても良い。

その半透過反射板が、直交する２つの直線偏光のうち、一方の直線偏光を反射し、他方の直線偏光を透過する反射型偏光板であっても良い。

その反射板の下に、文字情報等を表示する表示ユニットが配置されていても良い。

その反射板の下にスイッチシートモジュールが配置されていても良い。

その反射板の下に背面照明装置が配置されていても良い。

本発明によれば、液晶セルの反視認側に紫外線カットフィルムと同じフィルムを貼り付けるという簡便な方法により、液晶セルの反りを発生しにくくした液晶素子を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する（以下同様）。
（第１実施形態）

図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶素子１００における、液晶セル１０と液晶セル１０に貼り付けた部材を示す平面図である。図２は、図１に示す液晶素子１００の断面図である。

図１において液晶セル１０と液晶セル１０に貼り付けた部材を説明する。紫外線カットフィルム１から液晶セル１０の下側の基板６がはみ出して見えている。この下側の基板６のはみ出した部分に外部回路との接続用電極（図示せず）が形成される。なお、液晶セル１０の上側の基板３と、下側の基板６の反視認側に貼り付けられているフィルム９は、紫外線カットフィルム１と平面サイズが等しいため図示していない。

図２において液晶セル１０と液晶セル１０に貼り付けた部材の積層構造を説明する。反視認側のフィルム９上に液晶セル１０と紫外線カットフィルム１が積層している。液晶セル１０は、上側の基板３と下側の基板６が対向し、上側の基板３の周辺部にあるシール４と上下の基板３，６で形成された空間に高分子散乱型液晶層５を挟持している。紫外線カットフィルム１と上側の基板３は接着材２で貼り付いている。同様に下側の基板６とフィルム９は接着材７で貼り付いている。なお液晶セル１０の上下の基板３，６の対向面に形成された透明電極は図示していない。

次に各部材を説明する。紫外線カットフィルム１および反視認側のフィルム９はＴＡＣからなり、厚みは例えば４０μｍである。液晶セル１０の上下の基板３，６は、ＰＣを基
材とし表面に薄膜の樹脂がコートされており、厚みは例えば１００μｍである。高分子液晶層５は、高分子ネットワーク中の空隙に液晶分子が溜まっているもので、厚みは例えば約１０μｍである。図示していない透明電極はＩＴＯからなり、厚みは例えば０．０３μｍでパターニングされている。

ＰＣの線膨張率は約７×１０Ｅ−５（／℃）である。ＴＡＣの線膨張率については、数ｃｍの試料（各部材の試料外形は等しい）をヒートステージ上に置き、加熱しながら顕微鏡下で変形量を比較した。その結果各試料の変形量は下記表１のようになった。

（表１）

このように、上下の基板３，６に対し紫外線カットフィルム１および反視認側のフィルム９は線膨張率が小さくなっている。このため、液晶セル１０に紫外線カットフィルム１を貼り付けると、その線膨張率の違いにより、周囲温度の変化に応じて反りが生じてします。本実施形態に係る液晶素子１００では、液晶セル１０の反視認側に紫外線カットフィルム１と同じ材料からなるフィルム９を貼り付けられているため、上述の反りとは反対に反る力が働くことによって線膨張率のバランスが保たれ、液晶セル１０の反りが抑制される。
（第２実施形態）

図３は、本発明の第２実施形態に係る液晶素子４１を示す断面図であり、図４は、図３に示す液晶素子４１の斜視図である。

まず、図３において、液晶セル１０の下に表示ユニットを配置した状態を説明する。液晶セル１０及び紫外線カットフィルム１、反視認側のフィルム９等は図２と同等のものである。反視認側のフィルム９の下には空気層を介して反射板８と表示ユニット３０が配置されている。なお空気層はフィルム９と表示ユニット３０との間に滑りを起こせば良いので、厚みは任意であり、フィルム９と反射板８は接触していても良い。表示ユニット３０は照明装置３２上にＴＦＴ液晶セル３１が積層したものである。反射板８は、直交する２つの直線偏光のうち、一方の直線偏光を反射し、他方の直線偏光を透過する反射型偏光板（半透過反射板として機能する）なので、この反射板８の透過軸とＴＦＴ液晶セル３１の視認側の偏光板（図示せず）の透過軸とを平行にしている。

次に図４で液晶素子４１の動作状況を説明する。図４（ａ），（ｂ）は液晶素子４１の待機モードと画像表示モードとをそれぞれ示している。図４（ａ）の待機モードでは、液晶素子４１の表面は時刻表示部４２があり、背景となる領域は白濁している。この白濁している領域では液晶セル１０の液晶層５がオフ (散乱状態)となっている。時刻表示部４２で時刻を示しているセグメントは、液晶セル１０の液晶層５がオン（透明状態）となっており、反射板８の表面を見せている。このとき表示ユニット３０は停止している。図４（ｂ）の画像表示モードになると、照明装置３２がオンしＴＦＴ液晶セル３１に画像が表示される。これに合わせ液晶セル１０の画面領域４３は液晶層５がオン（透明状態）となる。前述のように反射板８（反射型偏光板）とＴＦＴ液晶セル３１上面の偏光板の透過軸を平行にしてあるので、ＴＦＴ液晶セル３１に表示された画像が視認できるようになる。すなわちこの液晶素子４１は、待機モードで低消費電力状態にあり、画像表示モードで
精細な画像を表示する。

このような第１，２実施形態に係る液晶素子では、反視認側のフィルム９は紫外線カットフィルム１と同様に薄いので、液晶素子全体の厚みの増加を低減できる。さらにフィルム９は光学的に等方性があるためＴＦＴ液晶セル３１の表示画像を劣化させることが少ない。

また、フィルム９と反射板８の間に空気層があるので、フィルム９と反射板８の膨張率が異なっても、反射板８とフィルム９の間に歪や応力が発生しない。空気層の代わりにエラストマーのような弱い粘着層を介在させても同様な効果が得られる。表示ユニット３０は、ＴＦＴ液晶セル３１を使用したが、有機ＬＥＤセルや他の発光型表示体であってもよい。この場合は照明装置３２が不要になる。
（第３実施形態）

次に、図５と図６により本発明の第３実施形態に係る液晶素子の構成を説明する。図５は、第３実施形態に係る液晶素子６１を示す断面図であり、図６は、図５に示す液晶素子の斜視図である。

図５において液晶セルと液晶セルに貼り付けた部材の積層構造を説明する。図３に対し、液晶セル１０と液晶セル１０に貼り付けた部材とに関しては同等であり、フィルム９の下部では反射型偏光板である反射板８が半透過反射板である反射板５４、及び表示ユニット３０がスイッチシートモジュール５０と入れ替わっている。このスイッチシートモジュール５０はスイッチシート５２上に導光シート５１が積層しており、導光シート５１の側面には光源５３が取り付けられている。なお、図示していない液晶セル１０の電極パターンは第１，２実施形態と異なっている。

次に各部材を説明する。反射板５４はＰＣからなる基板上に金属薄膜を形成したハーフミラー（半透過反射板）であり、厚さが例えば１００μｍで可撓性がある。導光シート５１は、シリコーンからなり、厚さが例えば２００μｍで、視認側に形成したプリズムにより光源５３から入射した光を液晶セル１０側に出射する。スイッチシート５２は、複数の感圧スイッチ（図示せず）が基板上に配列したものである。感圧スイッチは、基板上に形成された接点と、その上部に備えられたドーム型の電極からなり、圧力が加わるとドーム型の電極が変形し接点と接続（オン）する。

次に図６で液晶素子６１の動作状況を説明する。図６（ａ），（ｂ）は液晶素子６１の数字表示モードと絵柄表示モードを示している。図６（ａ）の数字表示モードでは液晶表示６１の表面に数字６２が表示される。なお第２実施形態と同様に数字６２は白地に鏡面がみえるものである。各数字６２の下部には感圧スイッチが配置され、数字６２を押すと液晶セル１０、反射板５４、導光シート５１が変形し、対応する感圧スイッチがオンされる。図６（ｂ）の絵柄表示モードでは、図６（ａ）の数字モードで数字６２が表示されていた位置に絵柄６３が表示され、各絵柄６３を押すと対応する感圧スイッチがオンされる。すなわちこの液晶素子はプログラマブルキー入力機能を備えており、数字表示モードと絵柄表示モードでは各感圧スイッチの機能が異なっている。

このような第３実施形態に係る液晶素子では、反視認側のフィルム９と空気層の効果は第２実施形態と同様である。また、本実施形態では反射板５４として可撓性が大きいＰＣ基板を用いている。

なお、スイッチシート５２の各感圧スイッチは１００μｍ程度の変形で導通するので、感触が硬くなるが反射板として第１実施形態のようにＤＢＥＦを用いても良い。また、液
晶セルの照明装置として導光シート５１と光源５３を用いたが、可撓性のあるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）シートを用いてもよい。さらに、スイッチシート５２は、圧力で抵抗値が変化する感圧抵抗シートに置き換えることもできる。
（第４実施形態）

次に図７により本発明の第４実施形態に係る液晶素子の構成を説明する。図７は、第４実施形態に係る液晶素子１０２示す断面図である。

図７において部材の積層構造を説明する。液晶セル１０と液晶セル１０に貼り付けた部材に関しては図２の第１実施形態と同等である。なお、液晶セル１０の電極パターンは、様々な情報が表示できるように第１実施形態とは異ならせている。反視認側のフィルム９の下には空気層を介して反射板８が備えられ、さらにその下に背面照明装置７１が配置されている。この液晶素子は、周囲が明るい場合は反射表示を行い、周囲が暗くなると背面照明装置７１を点灯し透過表示を行う。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では反射板として透過機能と反射機能とを兼ね備えた反射板を使用していたが、透過機能のない反射板を使用してもよい。この場合、暗所での使用が想定される場合はフロントライトを備えればよい。また、反射板をなくし両面から視認可能とすることもできる。

さらに、ＰＣの他に、可撓性を有した光学的透明基板として、変性アクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ノルボルテン樹脂等を用いることができる。またさらに、一枚の液晶セルを複数領域に分割し、各領域の下に表示ユニット、スイッチシートモジュール、背面装置、その他の部材を配置してもよい。

本発明の第１実施形態に係る液晶素子における、液晶セルと液晶セルに貼り付けた部材とを示す平面図である。 図１に示す液晶素子の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。 図３に示す液晶素子の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。 図５に示す液晶素子の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。 従来の液晶セルの反った状態を示す斜視図である。

符号の説明

１，８１…紫外線カットフィルム、２，７…接着材、３，６，８２，８３…基板、８，５４…反射板、９…反視認側のフィルム、１０…液晶セル、３０…表示ユニット、３１…ＴＦＴ液晶セル、３２，７１…背面照明装置、１００，４１，６１，１０２…液晶素子、４２…時刻表示部、４３…画面領域、５０…スイッチシートモジュール、５１…導光シート、５２…スイッチシート、５３…光源、６２…数字、６３…絵柄。

Claims (9)

1. 可撓性を有する基板間に高分子散乱型液晶を挟持した液晶セルと、該液晶セルの視認側に貼り付けられた紫外線カットフィルムと、を含む液晶素子において、
   前記紫外線カットフィルムと同じ材料からなるフィルムが前記液晶セルの反視認側に貼り付けられていることを特徴とする液晶素子。
2. 前記紫外線カットフィルム及び前記液晶セルの反視認側に貼り付けられたフィルムがトリアセチルセルロースからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
3. 前記液晶セルの反視認側に貼り付けられたフィルムの反視認側に、当該フィルムと接着されることなく配された下層部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
4. 前記下層部材が反射板であることを特徴とする請求項３に記載の液晶素子。
5. 前記反射板が半透過反射板であることを特徴とする請求項４に記載の液晶素子。
6. 前記半透過反射板が、直交する２つの直線偏光のうち、一方の直線偏光を反射し、他方の直線偏光を透過する反射型偏光板であることを特徴とする請求項５に記載の液晶素子。
7. 前記反射板の下に、文字情報等を表示する表示ユニットが配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の液晶素子。
8. 前記反射板の下にスイッチシートモジュールが配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の液晶素子。
9. 前記反射板の下に背面照明装置が配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の液晶素子。