JP2586528B2

JP2586528B2 - 表示体

Info

Publication number: JP2586528B2
Application number: JP62299184A
Authority: JP
Inventors: 悦男岡上; 優江川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH01140125A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は物質の電気光学効果を利用して構成した透過
型、反射型の表示体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から電気光学効果を利用した表示体として液晶表
示体が知られており、産業上の利用価値も高く、ディス
プレイ、光シャッター、などに副広く使用されている。

従来の液晶表示体の基本構成は、電極を有する基板を
相対させて、スペーサーで保持し、いわゆる液晶セルを
形成していた。また、電圧印加前のセル内での液晶配向
制御は、液晶の接する基板表面を物理的または化学的修
飾することによってなされていた。物理的または化学的
修飾には、基板表面に配向膜を形成したのち、その表面
をラビングする方法、あるいは斜方蒸着法、グレーティ
ング法などがよく知られ、水平配向、垂直配向、プレテ
ィルト角の制御に用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の液晶表示体はセルを用いている為、基板の形状
に表示部の形状が制限され、曲面あるいは、任意の形状
の表示部を得ることは、技術面、コスト面で難かしかっ
た。さらに表示部面積を大きくする為にセルを大型化し
た場合、基板間が強度的に弱い液晶で満されているの
で、基板に圧力、応力がかかると、電極間距離が変化
し、表示特性に支障が生じるという欠点を有している。

また、電圧を印加する前の配向制御も、配向方向を自
由に選択して得ることが難しく、工程上も配向制御が含
まれ、生産性に問題があった。

本発明は上記に示した欠点を克服するもので電気光学
効果を利用した表示体の形状及び、電気光学効果を有す
る物質の電圧印加前の配向方向を自由に選択でき、か
つ、強度、生産性に優れた表示体を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の表示体は、対向する電極間に誘電体を挟持し
てなり、液晶を封入したマイクロカプセルと、前記液晶
の配向を制御する強誘電体とを前記誘電体中に分散した
ことを特徴とする。

〔実施例〕

本発明による表示体の基本構造を第１図に１例として
示す。電極１にはさまれた領域に微小領域に分割された
電気光学効果を有する物質を必須成分として含む材料２
と強誘電体３が任意の密度で媒質である誘電体４に分布
している。

電極は透明電極であるSnO₂,In₂O₃,ZnO,CdO,単体，あ
るいはSbなどドーパントを加えたものなどが使用でき、
反射型の表示体の場合Ag,Al,Al等の電極を一方に用いる
事も可能である。これらの電極は、スパッタ法、真空蒸
着法、CVD法などを用いて曲面に形成することも可能で
ある。

次に、電気光学効果を有する物質を、必須成分として
含む材料を微小領域に分割するには、マイクロカプセル
化技術を応用できる。液晶のマイクロカプセル化はすで
に行なわれており、コアサルベーション法、界面重合
法、などを主に用いている。カプセル粒径は、着色濃
度、媒質への分散性、カプセル内での構成分子が自由に
運動できる大きさを考慮し、任意に決めることができ
る。

強誘電体としては、表示体の使用温度範囲で、強誘電
相を示すものが望ましく、使用温度により自由に材料を
選択することが可能である。さらに自発分極の大きさ
も、電気光学効果を有する物質の配向を十分制御できる
だけの局所電場を生みだす大きさを選択する。また、自
発分極の生じた結晶はドメイン構造を有している為、有
効な局所電場を得る様、モノドメイン構造を有する程度
まで微粉末とすることが望ましい。強誘電体としてはBa
TiO₃、KNbO₃、などのペロブスカイト構造を有するも
の、NaNO₃など強誘電相が使用温度範囲をカバーしてい
るものを選ぶ。

本発明では、以上に示した微小領域に分割された電気
光学効果を有する物質を必須成分として含む材料と、強
誘電体とを誘電体によって固定する。ここで使用する誘
電体は熱、光、化学反応などによって液相から固相へ硬
化するものを用いる。誘電体が液相の状態で、たとえば
マイクロカプセル化した液晶と強誘電体を液相中に分散
し、任意の配向方向に電圧を印加しながら（いわゆるボ
ーリング）液相から固相へ硬化させる。このとき強誘電
体は配向方向へボーリングされたまま誘電体中に固定さ
れることが必要である。この場合、誘電体の液相中で強
誘電体が自由に回転することが必要で、液相の粘度等を
考慮し、強誘電体の粉末粒径を選択することが必要であ
る。印加する電圧は、粉末粒子がドメイン構造を残して
いる可能性も考慮し、使用する強誘電体の抗電場以上印
加することが望ましい。

誘電体の形成方法としては、熱硬化性あるいは光硬化
性樹脂を用いる方法、モノマーから、ポリマーを重合し
て得る方法などが考えられる。もちろん誘電体として強
誘電体を用いても差しつかえない。

誘電体中での、電気光学効果を有する物質を必須成分
として含む材料と強誘電体の濃度及び比率は、それぞれ
使用する材料の誘電率、自発分極の大きさ、配向に必要
な電場の強さを考慮して最適の値を選ぶ。

上記に示した方法で表示部を形成すれば、硬化前の液
をDiP法、スピンナー法等で塗布することが可能であ
り、平面だけでなく曲面に対しても表示部を形成でき
る。相対する電極にはさまれた表示部は、偏光板、反射
板、1/4波長板などと組み合わせることが可能であり、
今まで使用されてきたセル方式と全く同様に使用でき
る。

外界と接する電極を保護する意味で保護膜を形成して
もよいし、電極を支持する基板を薄くすれば今まで考え
られなかった超薄型の表示体も可能である。

光学的には、表示部に存在する物質間の屈折率を近づ
けることにより、微小領域による光散乱を防ぐことがで
き、透過特性の良好な表示体が得られる。

また、表示部をある一方向に電圧を印加して形成した
後、２層目の表示部を別方向に電圧を印加して形成する
ことにより、配向方向の異なる２層を持つ表示体の形
成、さらには多層構造も容易に実現できる。

表示部中の強誘電体は、液相から固相へと硬化した誘
電体により強制的に任意の配向方向に自発分極を配向さ
れ、固定されている。この強誘電体が生む局所電場に従
って、電気光学効果を有する物質は配向している。

次に、電極間に電圧を印加すると、電極間に電場が発
生し、それに従って電気光学効果を有する物質は配向す
る。この時の配向に要する電圧は、電場として強誘電体
の抗電場より小さく、電気光学効果を有する物質の配向
に要する電場より大きな電場を生みだすように選択すれ
ば効率的である。再度、電圧を解除すれば電気光学効果
を有する物質は、強誘電体の形成する局所電場に従って
配向する。

第２図（ａ）に電圧印加時、第２図（ｂ）に解除時の
電気光学効果を有する物質の配向の様子を拡大して示
す。電気光学効果を有する物質の配向方向を破線の矢印
１、強誘電体の自発分極方向を実線の矢印２で示した。
第２図では、電圧印加前の強制配向方向を電極に平行と
している。

このようにして、電気光学効果を有する物質の配向制
御を表示部内部の強誘電体による電場と、電極間に印加
する外部電圧によって制御することにより、電気信号に
応じて自由な制御が可能である。

以下、本発明の表示体について実施例を挙げて説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

電気光学効果を有する物質としてメルク社製の液晶ZL
I−3200,20％,ZLI−2806,80％のミクスチャーを使用
し、コンプレックス、コアセルベーションを利用して、
液晶をマイクロカプセル化した。マイクロカプセルの粒
径は10μ程度であった。次に粉末強誘電体として粒径0.
04μｍ〜0.06μｍのBaTiO₃粉末を用意し、エタノールに
分散させた。（エタノールに対し固形分として30wt％と
した。）このBaTiO₃分散液400g、γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシランの部分加水分解物300g、フロー
コントロール剤0.2g（日本ユニカー（株）製“Ｌ−760
4"）及び0.05N酢酸水溶液86gを、エタノール200gに加
え、さらにマイクロカプセル化した液晶を30g加えて、
室温で２時間撹拌を行なった。

上記に示した液をコート液とし、コート液の粘度が80
cpsになるまで予備縮合させた。

予めITO膜と引き出し電極を取り付けた透明ガラス基
板上に上記で用意したコート液をディッピング法により
引き上げ速度20cm/minで塗布した。次に熱風乾燥炉中で
基板と平行方向に直流電場10KV/cmを印加しながら80℃3
0分間、130℃で２時間加熱硬化させた。その後、硬化し
たコート膜上に透明電極としてITO膜をスパッタリング
法で形成し、引き出し電極を取り付けて表示体サンプル
とした。

表示体サンプルを60Hz 10Vのスタティック駆動で作
動させたところ、透過率が電圧OFF時で42％、ON時で9.7
％となった。

〔発明の効果〕

表示体の表示部をセル方式から誘電体を媒質とする膜
としたことにより、形状が任意に選択でき、平面だけで
なく曲面に対しても表示体の形成が可能となった。さら
に、電気光学効果を有する物質を微小領域に分割したこ
とにより、表示体形成後、表示体の切断が可能であり、
セルを設計することなく生産が可能である。

また、配向制御に強誘電体を用いて配向方向の自由度
を持たせたことにより、従来のラビング法などと比較し
て、簡単に希望の配向方向を得ることが可能となった。
さらには、電極間に存在する誘電体に強度を持たせれ
ば、大面積であってもスペーサーを使用するセル状の表
示体とくらべ、表示部の強度に分布がない一様な強度を
持った表示体が形成可能である。

応用分野としては、通常の表示パネル、光シャッタ
ー、等今までセル方式によって応用された分野はもちろ
ん、光学レンズ表面など曲面に形成可能なことから、電
子サングラスなど全く新しい応用の道が開ける。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表示体の断面図。１……電極２……微小領域に分割された電気光学効果を有する物質
を必須成分として含む材料３……強誘電体４……誘電体第２図（ａ）は本発明による表示体に電場を印加してい
ない状態を示す図。第２図（ｂ）は本発明による表示体に電場を印加した状
態を示す図。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する電極間に誘電体を挟持してなり、
液晶を封入したマイクロカプセルと、前記液晶の配向を
制御する強誘電体とを前記誘電体中に分散したことを特
徴とする表示体。
【請求項２】前記強誘電体が、BaTiO₃、KNbO₃、またはN
aNO₃からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の表示体。
【請求項３】前記電極の一方が、反射性部材から形成さ
れてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
表示体。