JP2011170278A - 光散乱型液晶シート、液晶表示シート、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源の非点灯時においても光の透過が遮断されることなく、背面側を透視可能であり、光源の非点灯時においても表示機能を発揮できる光散乱型液晶シート、及びその光散乱型液晶シートを備えた液晶表示シート、液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第１透明電極層２２と、第２透明電極層３２と、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間に設けられパターニングされた、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなる液晶層１５と、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間における液晶層１５以外の部分に設けられた透明絶縁層１４と、を備える光散乱型液晶シート１。
【選択図】図１
【解決手段】第１透明電極層２２と、第２透明電極層３２と、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間に設けられパターニングされた、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなる液晶層１５と、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間における液晶層１５以外の部分に設けられた透明絶縁層１４と、を備える光散乱型液晶シート１。
【選択図】図１
Description
本発明は、光散乱型液晶シート、及びその光散乱型液晶シートを備える液晶表示シート、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、小型化・薄型化といった要求に応えるべく、液晶表示板の外側側面に光源を配置し、側面から光を放射し、液晶表示板の背面側に設置した導光板の反射層により、光源からの光を乱反射させて前面に発光させる方式の面状光源装置が多く採用されている。例えば、特許文献１には、透明基材の側面に光源を配設し、透明基材の後面に、光源からの距離に応じて密度が異なるパターンで酸化チタンを含有する白色インキを描写した光乱反射層を有するバックライト装置が開示されており、前面に発光される光の輝度の均一性を図っている。
しかしながら、特許文献１のバックライト装置は、光源の非点灯時において光の透過が白色の光乱反射層により遮られ、基板の背面側を透視できないといった問題点がある。また、通常、特許文献１に示されたようなバックライト装置は、光源の非点灯時において何ら表示機能を発揮しない。
本発明は、光源の非点灯時においても光の透過が遮断されることなく、基板の背面側を透視可能であり、光源の非点灯時においても表示機能を発揮できる光散乱型液晶シート、及びその光散乱型液晶シートを備える液晶表示シート、液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、光散乱型の液晶からなる液晶層を、面状光源装置の導光板に形成される反射層として用いることで、上記問題が解決されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記（１）〜（５）を提供するものである。
（１）第１透明電極層と、第２透明電極層と、前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間に設けられパターニングされた、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなる液晶層と、前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間における前記液晶層以外の部分に設けられた透明絶縁層と、を備えることを特徴とする光散乱型液晶シート。
（２）前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層は、前記光散乱型液晶シートの略全面にわたって形成されている上記（１）に記載の光散乱型液晶シート。
（３）前記第１透明電極層の外側及び／又は前記第２透明電極層の外側には、透明基材が積層されている上記（１）又は（２）に記載の光散乱型液晶シート。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、を備える液晶表示シート。
（５）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの側面に設けられた光源と、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、を備える液晶表示装置。
（１）第１透明電極層と、第２透明電極層と、前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間に設けられパターニングされた、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなる液晶層と、前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間における前記液晶層以外の部分に設けられた透明絶縁層と、を備えることを特徴とする光散乱型液晶シート。
（２）前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層は、前記光散乱型液晶シートの略全面にわたって形成されている上記（１）に記載の光散乱型液晶シート。
（３）前記第１透明電極層の外側及び／又は前記第２透明電極層の外側には、透明基材が積層されている上記（１）又は（２）に記載の光散乱型液晶シート。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、を備える液晶表示シート。
（５）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの側面に設けられた光源と、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、を備える液晶表示装置。
本発明の光散乱型液晶シートは、液晶層に電圧を印加することで、液晶分子が一定方向に配向するため、光散乱型液晶シートは透明になり、光の透過が遮断されることなく、光散乱型液晶シートの背面側を透視することができる。さらに、当該液晶層はパターニングされているため、液晶層に電圧を印加していない場合、液晶層部分は不透明になり、パターニングされたパターンを表示することができる。
本発明の液晶表示シートは、前記光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートとを備えている。したがって、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加することで、液晶分子が一定方向に配向するため、液晶表示シートは透明になり、光の透過が遮断されることなく、液晶表示シートの背面側を透視することができる。一方、該光散乱型液晶シートの液晶層に電圧を印加していない場合であって、液晶シートの液晶層に電圧を印加することで、該液晶シートは透明になり、該光散乱型液晶シートの液晶層のパターニングされたパターンを表示することができる。一方、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加していない場合、液晶層部分がともに不透明なるため、液晶表示シートも不透明となる。
本発明の液晶表示装置は、前記光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの側面に設けられた光源と、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートを備えている。したがって、光散乱型の液晶からなる液晶層を備えているため、光源の点灯時には、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加しておらず、液晶表示シートも不透明な場合であっても、光散乱型液晶シートの側面から導入される光を当該液晶層で乱反射させ、前方に光を放射させることができる。一方、光源の非点灯時には、前記液晶表示シートの表示パターンを表示することができる。すなわち、液晶表示装置は、液晶表示シートに用いられる面状光源装置の機能を発揮できると同時に、光源の非点灯時には、パターニングされた部分だけが不透明に見える表示や、全面が透明に見える表示をすることができる。
本発明の液晶表示シートは、前記光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートとを備えている。したがって、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加することで、液晶分子が一定方向に配向するため、液晶表示シートは透明になり、光の透過が遮断されることなく、液晶表示シートの背面側を透視することができる。一方、該光散乱型液晶シートの液晶層に電圧を印加していない場合であって、液晶シートの液晶層に電圧を印加することで、該液晶シートは透明になり、該光散乱型液晶シートの液晶層のパターニングされたパターンを表示することができる。一方、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加していない場合、液晶層部分がともに不透明なるため、液晶表示シートも不透明となる。
本発明の液晶表示装置は、前記光散乱型液晶シートと、前記光散乱型液晶シートの側面に設けられた光源と、前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートを備えている。したがって、光散乱型の液晶からなる液晶層を備えているため、光源の点灯時には、該光散乱型液晶シートと該液晶シートの両方の液晶層に電圧を印加しておらず、液晶表示シートも不透明な場合であっても、光散乱型液晶シートの側面から導入される光を当該液晶層で乱反射させ、前方に光を放射させることができる。一方、光源の非点灯時には、前記液晶表示シートの表示パターンを表示することができる。すなわち、液晶表示装置は、液晶表示シートに用いられる面状光源装置の機能を発揮できると同時に、光源の非点灯時には、パターニングされた部分だけが不透明に見える表示や、全面が透明に見える表示をすることができる。
〔光散乱型液晶シートの構成〕
はじめに、本発明の光散乱型液晶シートについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光散乱型液晶シートの断面図であり、図２は、図１に示す光散乱型液晶シートの表面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光散乱型液晶シート１は、第１透明基材２１、第１透明電極層２２、透明絶縁層１４、パターニングされた液晶層１５、第２透明電極層３２、第２透明基材３１とを備える。
液晶層１５はパターニングされており、図１及び図２においては、複数のドット状にパターニングされたドット部４１により構成されている。透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２と第２透明電極層３２の間における液晶層１５以外の部分に設けられるが、図１及び図２においては、ドット部４１以外の面のみにパターン状に形成されている。
なお、本実施形態では、図１における、第１透明基材２１の上面を光散乱型液晶シート１の表面といい、第２透明基材３１の下面を光散乱型液晶シート１の裏面ということとする。
はじめに、本発明の光散乱型液晶シートについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光散乱型液晶シートの断面図であり、図２は、図１に示す光散乱型液晶シートの表面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光散乱型液晶シート１は、第１透明基材２１、第１透明電極層２２、透明絶縁層１４、パターニングされた液晶層１５、第２透明電極層３２、第２透明基材３１とを備える。
液晶層１５はパターニングされており、図１及び図２においては、複数のドット状にパターニングされたドット部４１により構成されている。透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２と第２透明電極層３２の間における液晶層１５以外の部分に設けられるが、図１及び図２においては、ドット部４１以外の面のみにパターン状に形成されている。
なお、本実施形態では、図１における、第１透明基材２１の上面を光散乱型液晶シート１の表面といい、第２透明基材３１の下面を光散乱型液晶シート１の裏面ということとする。
〔透明基材〕
第１透明基材２１及び第２透明基材３１（以下、両者を総称して「透明基材」ということもある）は、それぞれ後述する第１透明電極層２２、第２透明電極層３２を保持するための基材である。
これら透明基材としては、第１透明電極層２２、第２透明電極層３２を保持することができるものであって、透明性を有するものであれば特に限定されない。透明性を有するものとしては、透明性が高いもの、すなわち、４００〜７００ｎｍの波長領域における透過率の平均値が８０％以上のものが好ましく、８５％以上のものがより好ましい。
第１透明基材２１及び第２透明基材３１（以下、両者を総称して「透明基材」ということもある）は、それぞれ後述する第１透明電極層２２、第２透明電極層３２を保持するための基材である。
これら透明基材としては、第１透明電極層２２、第２透明電極層３２を保持することができるものであって、透明性を有するものであれば特に限定されない。透明性を有するものとしては、透明性が高いもの、すなわち、４００〜７００ｎｍの波長領域における透過率の平均値が８０％以上のものが好ましく、８５％以上のものがより好ましい。
透明基材の具体例としては、ガラスや合成樹脂をフィルム上、シート状又は板状にした、ガラス基材や合成樹脂基材が挙げられる。ガラス基材の材料としては、自動車用、建築用、産業用等に通常用いられているガラスを用いることができ、具体的には、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、硼硅酸ガラス、石英ガラス、高硅酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。
合成樹脂基材としては、公知のものを使用することが可能であり、具体的には、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系等の各種樹脂が挙げられ、コストや汎用性の面からポリエステル系樹脂又はポリアミド系樹脂が好ましい。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等が好ましく、ポリアミド系樹脂としては、全芳香族ポリアミド、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン共重合体等が好ましい。
透明基材の形状や大きさは、特に限定されず、方形、三角形、多角形、円形、楕円形等の各種形状のものを、適切な大きさとして用いることができるが、取り扱い上の点から、方形又は略方形であると好ましい。
透明基材の厚さも、特に限定されないが、透視性と実用性の観点から、通常は１〜１０００μｍであり、好ましくは５〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
透明基材の厚さも、特に限定されないが、透視性と実用性の観点から、通常は１〜１０００μｍであり、好ましくは５〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
〔透明電極層〕
本発明の第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２（以下、両者を総称して「透明電極層」という場合もある）は、後述する液晶層１５に電圧を印加するためのものである。
これら透明電極層は、後述するドット部４１に積層するように網状又はストライプ状等にパターニングされていてもよいが、後述する液晶層１５にムラ無く電圧を印加する観点から、光散乱型液晶シート１の略全面にわたって形成されることが好ましい。
透明電極層としては、透明性を有するものであれば特に限定されないが、表面抵抗率１０００Ω／ｍ2以下、且つ可視領域における光線透過率が８０％以上のものが好ましい。透明電極層の具体例としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸価物の薄膜、貴金属薄膜等の超薄膜、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性ポリマー等の有機薄膜等が挙げられる。
本発明の第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２（以下、両者を総称して「透明電極層」という場合もある）は、後述する液晶層１５に電圧を印加するためのものである。
これら透明電極層は、後述するドット部４１に積層するように網状又はストライプ状等にパターニングされていてもよいが、後述する液晶層１５にムラ無く電圧を印加する観点から、光散乱型液晶シート１の略全面にわたって形成されることが好ましい。
透明電極層としては、透明性を有するものであれば特に限定されないが、表面抵抗率１０００Ω／ｍ2以下、且つ可視領域における光線透過率が８０％以上のものが好ましい。透明電極層の具体例としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸価物の薄膜、貴金属薄膜等の超薄膜、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性ポリマー等の有機薄膜等が挙げられる。
透明電極層は、上記材料を用いて、ＥＢ法、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等の化学的気相成長法によって透明基材上に形成したり、あるいは、バインダー等に分散した導電ペーストを用いて、印刷や塗布する方法等の公知の方法により透明基材上に形成することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上記の方法で透明基材上に形成された透明電極層の厚さは、通常１０〜１０００ｎｍであり、好ましくは２０〜５００ｎｍであり、より好ましくは２０〜２００ｎｍである。
上記の方法で透明基材上に形成された透明電極層の厚さは、通常１０〜１０００ｎｍであり、好ましくは２０〜５００ｎｍであり、より好ましくは２０〜２００ｎｍである。
透明電極層は、透明基材上に形成されるが、後述する液晶層１５に電圧を印加する観点から、第１透明電極層２２の外側及び／又は第２透明電極層３２の外側に、それぞれ第１透明基材２１、及び第２透明基材３１が積層されていることが好ましい。ここで、透明電極層の外側とは、当該液晶層１５が位置する側とは反対側を示し、透明電極層の内側とは、当該液晶層１５が位置する側を示すものとする。
〔透明絶縁層〕
透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間に設けられ、第１透明電極層２２と第２透明電極層３２とが接触することによるショートを防止するためのものである。透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間であって液晶層１５以外の部分に設けられている。図１及び図２においては、液晶層１５のドット部４１以外の部分のみにパターニングされた状態で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び／又は第２透明電極層３２の内側全面に積層されていてもよく（この場合、ドット部４１の相互間は空隙になる）、もしくは、第１透明電極層２２及び／又は第２透明電極層３２の内側全面に積層され、且つ液晶層１５以外の部分に設けられていてもよい。
透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間に設けられ、第１透明電極層２２と第２透明電極層３２とが接触することによるショートを防止するためのものである。透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び第２透明電極層３２の間であって液晶層１５以外の部分に設けられている。図１及び図２においては、液晶層１５のドット部４１以外の部分のみにパターニングされた状態で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透明絶縁層１４は、第１透明電極層２２及び／又は第２透明電極層３２の内側全面に積層されていてもよく（この場合、ドット部４１の相互間は空隙になる）、もしくは、第１透明電極層２２及び／又は第２透明電極層３２の内側全面に積層され、且つ液晶層１５以外の部分に設けられていてもよい。
透明絶縁層１４の材料としては、透明であって、液晶層１５以外の部分において第１透明電極層２２と第２透明電極層３２とがショートしない程度の絶縁性を示すものであれば、特に限定されず、例えば、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴａ2Ｏ6、ＳｒＴｉＯ3等の無機材料や、硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の各種有機高分子材料等が挙げられる。
透明絶縁層１４は、前述の透明電極層と同様の方法により形成することができる。パターニングされた状態で形成する場合は、適宜マスキング材を使用することができる。
透明絶縁層１４の厚さは、絶縁性を考慮すると、０．０５〜１００μｍであることが好ましく、０．２〜５０μｍであることがより好ましく、０．２〜３０μｍであることが特に好ましい。
透明絶縁層１４の厚さは、絶縁性を考慮すると、０．０５〜１００μｍであることが好ましく、０．２〜５０μｍであることがより好ましく、０．２〜３０μｍであることが特に好ましい。
〔液晶層〕
液晶層１５は、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなり、電圧の印加の有無により、液晶の配向度を変化するシャッター機能を備えた光散乱タイプの液晶から構成され、当該液晶は、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）や、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）等が挙げられる。
ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）は、モノマーと重合開始剤（例えば、光重合開始剤）とが添加された液晶に紫外線を照射して、該モノマーをポリマー化させることにより、液晶成分と液晶以外の成分とに相分離することを利用したものである。
ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）は、液晶と光硬化性樹脂とを混ぜ合わせて封入し、封入後に、４００〜５００ｎｍの紫外線照射により、光硬化性樹脂を硬化させて網目（ネットワーク）状の構造を形成させ、その網目の中に液晶成分が分散している。
本発明で用いる液晶成分の原料としては、液晶性を示すポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミド等の主鎖型高分子液晶、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン等の側鎖型高分子液晶が挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、配向性、ガラス転移点が適当である等の観点から、ポリエステルが好ましい。
また、液晶成分の割合は、全体のうち５０〜８０質量％であることが好ましく、５５〜７５質量％がより好ましく、６０〜７０質量％が特に好ましい。液晶が５０質量％以上であることにより、本発明で必要な光散乱性を得ることができ、８０質量％以下であることにより、液晶以外の成分との安定性の面でよい。
液晶層１５は、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなり、電圧の印加の有無により、液晶の配向度を変化するシャッター機能を備えた光散乱タイプの液晶から構成され、当該液晶は、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）や、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）等が挙げられる。
ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）は、モノマーと重合開始剤（例えば、光重合開始剤）とが添加された液晶に紫外線を照射して、該モノマーをポリマー化させることにより、液晶成分と液晶以外の成分とに相分離することを利用したものである。
ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）は、液晶と光硬化性樹脂とを混ぜ合わせて封入し、封入後に、４００〜５００ｎｍの紫外線照射により、光硬化性樹脂を硬化させて網目（ネットワーク）状の構造を形成させ、その網目の中に液晶成分が分散している。
本発明で用いる液晶成分の原料としては、液晶性を示すポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミド等の主鎖型高分子液晶、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン等の側鎖型高分子液晶が挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、配向性、ガラス転移点が適当である等の観点から、ポリエステルが好ましい。
また、液晶成分の割合は、全体のうち５０〜８０質量％であることが好ましく、５５〜７５質量％がより好ましく、６０〜７０質量％が特に好ましい。液晶が５０質量％以上であることにより、本発明で必要な光散乱性を得ることができ、８０質量％以下であることにより、液晶以外の成分との安定性の面でよい。
上記の液晶層１５は、電圧が印加の有無により、液晶の配向度を変化させ、光の透過率を制御できる。つまり、電圧の印加が無い場合、液晶層１５の液晶分子は、不規則な方向に配向しているため、光の屈折と反射が起こり、光が散乱し、不透明となる。一方、電圧の印加があると、液晶成分が電極に垂直方向に配列するため、光は透過して、透明となる。
上記の液晶の性質を利用することで、電圧の印加が無い場合、液晶層１５は、導光板の光反射層としての機能を果たし、側面から光源により導入される光を乱反射させて、前方に光を放射させることができる。一方、電圧を印加した場合、液晶層１５は、光を透過できる透明になるため、光散乱型液晶シート１の背面側を透視することができる。
つまり、図２に示す光散乱型液晶シート１においては、電圧の印加が無い場合は、液晶層１５の各ドット部４１は不透明となり、観察者は前方からパターン化されたドット部４１が視認される。一方、電圧の印加がある場合、各ドット部４１は透明となるため、観察者はドット部４１を視認することはできないが、光散乱型液晶シート１の背面側を透視することができる。
上記の液晶の性質を利用することで、電圧の印加が無い場合、液晶層１５は、導光板の光反射層としての機能を果たし、側面から光源により導入される光を乱反射させて、前方に光を放射させることができる。一方、電圧を印加した場合、液晶層１５は、光を透過できる透明になるため、光散乱型液晶シート１の背面側を透視することができる。
つまり、図２に示す光散乱型液晶シート１においては、電圧の印加が無い場合は、液晶層１５の各ドット部４１は不透明となり、観察者は前方からパターン化されたドット部４１が視認される。一方、電圧の印加がある場合、各ドット部４１は透明となるため、観察者はドット部４１を視認することはできないが、光散乱型液晶シート１の背面側を透視することができる。
液晶層１５の形成方法として、真空蒸着法等の物理的蒸着法、インクジェット法、スパッタリング、液晶原料を含有する液体を塗布もしくは印刷する方法等が挙げられる。印刷方法としては、例えば、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の汎用の印刷方法を用いることができる。
液晶層１５の厚さは、光源からの光を乱反射させることを考慮すると、好ましくは０．０５〜１００μｍであり、より好ましくは０．２〜５０μｍであり、特に好ましくは、０．２〜３０μｍである。
液晶層１５は、パターニングされた形で積層される。図１、２には、ドット状にパターニングされた液晶層１５が示されているが、ドット状に限らず、網目状、ストライプ状に形成されていてもよい。なお、光散乱型液晶シート１におけるパターニングされた液晶層１５の面積比は、好ましくは２０〜７０％であり、より好ましくは３０〜５０％である。
液晶層１５のパターニングがドット状の場合、ドット部４１の大きさ（直径）は、光散乱型液晶シート１の大きさや使用目的・使用場所によって適宜選択されるが、ドット部４１が視認され、反射層としての機能を有するためには、通常０．１〜５０ｍｍであり、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。また、ドット部４１の相互間の間隔（中心間の距離）は、通常０．１〜５０ｍｍであり、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。なお、図２に示すドット部４１の形状は円形であるが、これに限定されるものではなく、例えば、楕円形、三角形、四角形、その他の多角形、星型等であってもよい。
液晶層１５のパターニングが網状の場合、網の線幅は、通常１〜１００ｍｍであり、好ましくは２〜５０ｍｍであり、より好ましくは１０〜４０ｍｍである。網の空隙部の大きさは、通常１〜１００００ｍｍ2であり、好ましくは４〜２５００ｍｍ2であり、より好ましくは１０〜１５００ｍｍ2である。
液晶層１５のパターニングがストライプ状の場合、ストライプの線幅は、通常１〜１００ｍｍであり、好ましくは２〜５０ｍｍである。ストライプの相互間の間隙部の幅は、通常１〜１００ｍｍであり、好ましくは２〜５０ｍｍである。
液晶層１５がパターニングされていることにより、光源の非点灯時で、液晶層１５に電圧の印加が無い場合、透明な光散乱型液晶シート１のうち、パターニングされた箇所のみが不透明であるため、パターニングされた部分のみが前面に表示される。
〔光散乱型液晶シートの製造方法〕
適宜、図３を参照しながら、光散乱型液晶シートの製造方法について説明する。
はじめに、第１透明基材２１上に第１透明電極層２２を形成する。上記形成方法としては、上述のとおり、ＥＢ法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ法等の化学的気相成長法、導電ペーストを用いて印刷や塗布する方法等から選択される。また、同様の形成方法で、別途、第２透明基材３１上に第２透明電極層３２を形成する。
なお、以下の説明で、第１透明基材２１に積層された積層体を第１積層体１２、第２透明基材３１に積層された積層体を第２積層体１３、という場合もある。
適宜、図３を参照しながら、光散乱型液晶シートの製造方法について説明する。
はじめに、第１透明基材２１上に第１透明電極層２２を形成する。上記形成方法としては、上述のとおり、ＥＢ法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ法等の化学的気相成長法、導電ペーストを用いて印刷や塗布する方法等から選択される。また、同様の形成方法で、別途、第２透明基材３１上に第２透明電極層３２を形成する。
なお、以下の説明で、第１透明基材２１に積層された積層体を第１積層体１２、第２透明基材３１に積層された積層体を第２積層体１３、という場合もある。
次に、透明絶縁層１４を第１積層体１２又は第２積層体１３上に形成する。
透明絶縁層１４は、透明電極層上に形成することが好ましい。図３においては、第１透明電極層２２上に透明絶縁層１４を形成しているが、第２透明電極層３２上に形成することもできる。
形成方法は、透明電極層と同様に、ＥＢ法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ法等の化学的気相成長法、導電ペーストを用いて印刷や塗布する方法等から選択される。
図４においては、透明電極層を形成後、マスキング材を用いてパターニングし、パターニングされた透明絶縁層１４を得ている。
透明絶縁層１４は、透明電極層上に形成することが好ましい。図３においては、第１透明電極層２２上に透明絶縁層１４を形成しているが、第２透明電極層３２上に形成することもできる。
形成方法は、透明電極層と同様に、ＥＢ法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ法等の化学的気相成長法、導電ペーストを用いて印刷や塗布する方法等から選択される。
図４においては、透明電極層を形成後、マスキング材を用いてパターニングし、パターニングされた透明絶縁層１４を得ている。
次に、液晶層１５を、透明絶縁層１４上、もしくは透明絶縁層１４が形成していない方の積層体の透明電極層上に形成する。図３においては、第２透明電極層３２上に液晶層１５を形成している。形成する液晶層１５は、ドット状、網状、ストライプ状等にパターニングされたものであり、パターニングの種類は、表示したい内容によって適宜選択される。
形成方法としては、真空蒸着法等の物理的蒸着法、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の原料を基材に印刷する方法等が挙げられる。これらの方法により液晶原料を形成した後、光架橋、熱架橋、冷却等の方法で固定化し、パターニングされた液晶層１５を得る。
形成方法としては、真空蒸着法等の物理的蒸着法、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の原料を基材に印刷する方法等が挙げられる。これらの方法により液晶原料を形成した後、光架橋、熱架橋、冷却等の方法で固定化し、パターニングされた液晶層１５を得る。
最後に、図３に示すように、第１積層体１２と第２積層体１３とを接着することで、光散乱型液晶シート１を得る。接着するために、接着面となる層の原料に粘着性を有する粘着剤を付与することが好ましい。粘着剤としては、特に限定されることなく、例えば、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を使用することができる。図３において、透明絶縁層１４に粘着性を有する粘着剤を混合しておくことにより、第１積層体１２の透明絶縁層１４と、第２積層体１３の液晶層１５とを接着させている。また、液晶層１５がポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）からなる場合は、透明絶縁層１４と液晶層１５とを合わせるようにして、４００〜５００ｎｍの紫外線照射により、液晶層を硬化させることにより接着することもできる。
〔液晶表示シートの構成〕
次に、本発明の液晶表示シートについて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示シートの断面図であり、図５は、図４に示す液晶表示シートの表面図である。
本発明の液晶表示シートは、上述の光散乱型液晶シート（以下、必要に応じて「（Ｉ）光散乱型液晶シート」ということもある）と、（Ｉ）光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シート（以下、必要に応じて「（ＩＩ）液晶シート」ということもある）を備える。
図４において、（ＩＩ）液晶シート１０は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の表面に積層されているが、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の裏面、又は表面及び裏面に積層していても構わない。
（ＩＩ）液晶シート１０は、上から順に、第３透明基材２１’と、第３透明電極層２２’と、透明絶縁層１７、第２液晶層１８と、第４透明電極層３２’と、第４透明基材３１’とを備える。これら各層の原料、材質は、上述の（Ｉ）光散乱型液晶シート１と同じである。また、「第２液晶層１８」以外の各層の形成方法は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１と同じである。なお、（ＩＩ）液晶シート１０の構成のうち、第３透明基材２１’及び／又は第４透明基材３１’は、必ずしも有していなくてもよい。
次に、本発明の液晶表示シートについて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示シートの断面図であり、図５は、図４に示す液晶表示シートの表面図である。
本発明の液晶表示シートは、上述の光散乱型液晶シート（以下、必要に応じて「（Ｉ）光散乱型液晶シート」ということもある）と、（Ｉ）光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シート（以下、必要に応じて「（ＩＩ）液晶シート」ということもある）を備える。
図４において、（ＩＩ）液晶シート１０は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の表面に積層されているが、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の裏面、又は表面及び裏面に積層していても構わない。
（ＩＩ）液晶シート１０は、上から順に、第３透明基材２１’と、第３透明電極層２２’と、透明絶縁層１７、第２液晶層１８と、第４透明電極層３２’と、第４透明基材３１’とを備える。これら各層の原料、材質は、上述の（Ｉ）光散乱型液晶シート１と同じである。また、「第２液晶層１８」以外の各層の形成方法は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１と同じである。なお、（ＩＩ）液晶シート１０の構成のうち、第３透明基材２１’及び／又は第４透明基材３１’は、必ずしも有していなくてもよい。
第２液晶層１８は、前述のパターニングされた液晶層１５（以下、必要に応じて「第１液晶層１５」ということもある）と同様に、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶からなる。具体的には、第２液晶層１８は、電圧の印加の有無により、液晶の配向度を変化するポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）や、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）からなる。ただし、第２液晶層１８は、第１液晶層１５とは異なり必ずしもパターニングされている必要はなく、液晶表示シート２全面に第２液晶層１８を形成していることが好ましい。第２液晶層１８の厚さは、好ましくは０．０５〜１００μｍであり、より好ましくは０．２〜５０μｍであり、特に好ましくは、０．２〜３０μｍである。第２液晶層１８が液晶表示シート２全面に形成されていることにより、第２液晶層１８に電圧を印加しない場合、液晶表示シート２の表面を不透明にすることができる。
〔液晶表示シートの製造方法〕
適宜、図６を参照しながら、液晶表示シートの製造方法について説明する。
本発明の液晶表示シートは、上述の光散乱型液晶シートの製造方法により得た（Ｉ）光散乱型液晶シート１を用いる。
（ＩＩ）液晶シート１０は、第３透明基材２１’上に、第３透明電極層２２’及び透明絶縁層１７を順に形成した第３積層体１２’と、第４透明基材３１’上に、第４透明電極層３２’、第２液晶層１８を形成した第４積層体１３’とを接着させて得ることができる。第２液晶層１８以外の各層の形成方法は、上述の（Ｉ）光散乱型液晶シート１における各層の形成方法と同一である。第２液晶層１８は、必ずしもパターニングする必要はないため、上述の方法の他に、気泡が発生しにくいロールコーター、カーテンコーター、ダイコーター、グラビアコーター、オフセットグラビアコーター等の第４透明電極層３２’上に塗布する方法も採用しうる。
上記のようにして製造した（ＩＩ）液晶シート１０を、（Ｉ）光散乱型液晶シート１と接着することで、本発明の液晶表示シート２を得ることができる。
なお、図６に示した以外の液晶表示シート２の製造方法として、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の表面に、第４透明基材３１’を粘着剤により接着した上で、順に、第４透明電極層３２’、第２液晶層１８、透明絶縁層１７、第３透明電極層２２’、第３透明基材２１’を積層してもよい。
適宜、図６を参照しながら、液晶表示シートの製造方法について説明する。
本発明の液晶表示シートは、上述の光散乱型液晶シートの製造方法により得た（Ｉ）光散乱型液晶シート１を用いる。
（ＩＩ）液晶シート１０は、第３透明基材２１’上に、第３透明電極層２２’及び透明絶縁層１７を順に形成した第３積層体１２’と、第４透明基材３１’上に、第４透明電極層３２’、第２液晶層１８を形成した第４積層体１３’とを接着させて得ることができる。第２液晶層１８以外の各層の形成方法は、上述の（Ｉ）光散乱型液晶シート１における各層の形成方法と同一である。第２液晶層１８は、必ずしもパターニングする必要はないため、上述の方法の他に、気泡が発生しにくいロールコーター、カーテンコーター、ダイコーター、グラビアコーター、オフセットグラビアコーター等の第４透明電極層３２’上に塗布する方法も採用しうる。
上記のようにして製造した（ＩＩ）液晶シート１０を、（Ｉ）光散乱型液晶シート１と接着することで、本発明の液晶表示シート２を得ることができる。
なお、図６に示した以外の液晶表示シート２の製造方法として、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の表面に、第４透明基材３１’を粘着剤により接着した上で、順に、第４透明電極層３２’、第２液晶層１８、透明絶縁層１７、第３透明電極層２２’、第３透明基材２１’を積層してもよい。
〔液晶表示装置の構成〕
本発明の液晶表示シートは、液晶表示装置に用いることができる。図７は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
図７に示す本発明の液晶表示装置３は、パターニングされた第１液晶層１５を有する（Ｉ）光散乱型液晶シート１と、第２液晶層１８を有する（ＩＩ）液晶シート１０と、光源５０とを備える。（Ｉ）光散乱型液晶シート１、及び（ＩＩ）液晶シート１０の構成は、上述の液晶表示シート２の構成と同一である。光源５０は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の側面に設けられる。（Ｉ）光散乱型液晶シート１は、光源５０から放射される光を側面から取り入れ、電圧が印加されていない第１液晶層１５において、当該光を乱反射させ、前面に光を放射させる。
本発明の液晶表示シートは、液晶表示装置に用いることができる。図７は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。
図７に示す本発明の液晶表示装置３は、パターニングされた第１液晶層１５を有する（Ｉ）光散乱型液晶シート１と、第２液晶層１８を有する（ＩＩ）液晶シート１０と、光源５０とを備える。（Ｉ）光散乱型液晶シート１、及び（ＩＩ）液晶シート１０の構成は、上述の液晶表示シート２の構成と同一である。光源５０は、（Ｉ）光散乱型液晶シート１の側面に設けられる。（Ｉ）光散乱型液晶シート１は、光源５０から放射される光を側面から取り入れ、電圧が印加されていない第１液晶層１５において、当該光を乱反射させ、前面に光を放射させる。
光源は、液晶表示シートの大きさや液晶表示装置の用途に応じて、適宜選択されるものであり、例えば、冷陰極管、熱陰極管、電球、白色ＬＥＤ、３色ＬＥＤ、ＥＬ素子等が挙げられる。これらの光源は、１本又は複数本の光源から構成されていてもよい。光源は、導光板としての機能を果たす（Ｉ）光散乱型液晶シート１の光入射面である一側端部に沿って配設される。また、光源の周囲には、リフレクタ（光源カバー）を設けて、光源から放射された光をできるだけ無駄なく（Ｉ）光散乱型液晶シート１に入射させることも好ましい。
なお、本発明は、上記の実施形態には限定されない。例えば、第１透明基材２１及び／又は第２透明基材３１は省略されてもよいし、第１透明基材２１の外側（光散乱型液晶シート１の表面）及び／又は第２透明基材３１の外側（光散乱型液晶シート１の裏面）にはコート層が設けられていてもよい。
＜光散乱型液晶シート＞
第１透明基材として、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタラート（商品名：「ダイアホイルＴ−１００」、三菱化学ポリエステルフィルム株式会社製）上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜し、第１透明電極層を形成した。また、第１透明基材と同じポリエチレンテレフタラートからなる厚さ１００μｍの第２透明基材に対しても、上記と同様にして、第２透明基材上にＩＴＯからなる厚さ５０ｎｍの第２透明電極層を形成した。次に、上記第２透明電極層上に、ネマティック液晶（ＢＬ−００２；メルク社製）６５質量％、電子線硬化性樹脂としてイソボルニルアクリレート２０質量％、ペンタエリスリトールトリアクリレート１５質量％からなる液晶組成液を、スクリーン印刷により丸型ドット状（直径１０ｍｍ、中心間距離１０ｍｍ）にパターニングされた厚さ５０μｍの液晶層を形成した。一方、上記第１透明電極層上に、巻取り式スパッタ装置を用いて、ライン速度０．２ｍ／ｍｉｎ、Ａｒ／Ｏ2雰囲気下、チャンバー内圧力０．２０Ｐａにて、円筒形Ｓｉターゲットに直流２５００Ｗの電力を印加し、上記第１透明電極層上に透明絶縁層として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層を形成し、マスキング材を用いてパターニングした後、透明絶縁層を形成した。そして、該液晶層と透明絶縁層とを合わせるようにして、５００ｎｍの紫外線を照射して硬化させ、接着し、光散乱型液晶シートを得た。
第１透明基材として、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタラート（商品名：「ダイアホイルＴ−１００」、三菱化学ポリエステルフィルム株式会社製）上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜し、第１透明電極層を形成した。また、第１透明基材と同じポリエチレンテレフタラートからなる厚さ１００μｍの第２透明基材に対しても、上記と同様にして、第２透明基材上にＩＴＯからなる厚さ５０ｎｍの第２透明電極層を形成した。次に、上記第２透明電極層上に、ネマティック液晶（ＢＬ−００２；メルク社製）６５質量％、電子線硬化性樹脂としてイソボルニルアクリレート２０質量％、ペンタエリスリトールトリアクリレート１５質量％からなる液晶組成液を、スクリーン印刷により丸型ドット状（直径１０ｍｍ、中心間距離１０ｍｍ）にパターニングされた厚さ５０μｍの液晶層を形成した。一方、上記第１透明電極層上に、巻取り式スパッタ装置を用いて、ライン速度０．２ｍ／ｍｉｎ、Ａｒ／Ｏ2雰囲気下、チャンバー内圧力０．２０Ｐａにて、円筒形Ｓｉターゲットに直流２５００Ｗの電力を印加し、上記第１透明電極層上に透明絶縁層として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層を形成し、マスキング材を用いてパターニングした後、透明絶縁層を形成した。そして、該液晶層と透明絶縁層とを合わせるようにして、５００ｎｍの紫外線を照射して硬化させ、接着し、光散乱型液晶シートを得た。
＜液晶表示シート＞
上記の液晶層を全面に形成した以外は、光散乱型液晶シートの製造方法において、透明絶縁層及び液晶層を全面に形成した以外は、同じ方法を用いて、（ＩＩ）液晶シートを作製した。
そして、（Ｉ）光散乱型液晶シートの表側にあたる第１透明基材の表面と、（ＩＩ）液晶シートの裏側にあたる第２透明基材の表面とを接着した。これを液晶表示シートとする。
＜液晶表示装置＞
そして、液晶表示シートの（Ｉ）光散乱型液晶シートの側面の側端部に冷陰極管からなる光源を設け、その光源のまわりを覆う形でリフレクタを設け、液晶表示装置を得た。
上記の液晶層を全面に形成した以外は、光散乱型液晶シートの製造方法において、透明絶縁層及び液晶層を全面に形成した以外は、同じ方法を用いて、（ＩＩ）液晶シートを作製した。
そして、（Ｉ）光散乱型液晶シートの表側にあたる第１透明基材の表面と、（ＩＩ）液晶シートの裏側にあたる第２透明基材の表面とを接着した。これを液晶表示シートとする。
＜液晶表示装置＞
そして、液晶表示シートの（Ｉ）光散乱型液晶シートの側面の側端部に冷陰極管からなる光源を設け、その光源のまわりを覆う形でリフレクタを設け、液晶表示装置を得た。
上記のように製造された液晶表示装置について、光源の点灯の有無、電圧の印加の有無を組合せた際、各組合せにおける表示パターンは、表１のようになった。
表１からも分かるとおり、本発明の液晶表示装置は、液晶表示シートに用いられる面状光源装置の機能を発揮できると同時に、光源の非点灯時には、パターニングされた部分だけが不透明に見える表示や、全面が透明に見える表示をすることができる。
本発明の光散乱型液晶シートを備えた液晶表示シート及び液晶表示装置は、室内外の仕切り（パーティッション）、建築物用の窓硝子及び天窓、電子産業及び映像機器に使用される各種平面表示素子、各種計器板と既存の液晶表示素子の代替品、光シャッター、各種室内外広告及び案内標示板、航空機、鉄道車両、船舶用の窓硝子、自動車用の窓硝子、バックミラー、及びサンルーフ、眼鏡、サングラス、サンバイザー等の用途に使用することができる。
１ 光散乱型液晶シート
２ 液晶表示シート
３ 液晶表示装置
１０ 液晶シート
１２、１２’、１３、１３’ 積層体
１４、１７ 透明絶縁層
１５ （第１）液晶層
１８ 第２液晶層
２１、２１’、３１、３１’ 透明基材
２２、２２’、３２、３２’ 透明電極層
４１ ドット部
５０ 光源
２ 液晶表示シート
３ 液晶表示装置
１０ 液晶シート
１２、１２’、１３、１３’ 積層体
１４、１７ 透明絶縁層
１５ （第１）液晶層
１８ 第２液晶層
２１、２１’、３１、３１’ 透明基材
２２、２２’、３２、３２’ 透明電極層
４１ ドット部
５０ 光源
Claims (5)
- 第１透明電極層と、
第２透明電極層と、
前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間に設けられパターニングされた、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた光散乱型の液晶からなる液晶層と、
前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層の間における前記液晶層以外の部分に設けられた透明絶縁層と、
を備えることを特徴とする光散乱型液晶シート。 - 前記第１透明電極層及び前記第２透明電極層は、前記光散乱型液晶シートの略全面にわたって形成されている請求項１に記載の光散乱型液晶シート。
- 前記第１透明電極層の外側及び／又は前記第２透明電極層の外側には、透明基材が積層されている請求項１又は２に記載の光散乱型液晶シート。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、
前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、
を備える液晶表示シート。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の光散乱型液晶シートと、
前記光散乱型液晶シートの側面に設けられた光源と、
前記光散乱型液晶シートの少なくとも片側に設けられ、光を透過又は遮断可能なシャッター機能を備えた液晶層を有する液晶シートと、
を備える液晶表示装置。
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