JP3081045B2 - 多色表示デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多色表示デバイスに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）表
示素子は、電圧印加時と電圧非印加時とで２種類の表示
切り換えができるように構成されている。例えば、 （１）相対向する一対の透明基板間に介置された透明樹
脂層に液晶のみを分散させた構成のものは、電圧印加時
の透明表示と、電圧非印加時の白濁表示とに切り換えが
できる。 （２）また前記透明樹脂層に二色性染料を混入した液晶
を分散させた構成のものは、電圧印加時の透明表示と、
電圧非印加時の着色不透明表示とに切り換えができる。

【０００３】従って、１つの表示素子で表示ができる状
態は、前記（１）あるいは（２）のように、いずれも２
状態の切り換えしかできない。このため、例えば透明表
示と、白濁表示と、着色不透明表示との３状態の切り換
えを行う場合には、実開昭６１ー１１９１２９号公報に
開示されているように、透明表示と白濁表示とに択一的
に変化する形式の表示素子と、透明表示と着色不透明表
示とに択一的に変化する形式のゲストホスト型液晶表示
素子とを、貼り合わした複層構造液晶装置を構成し、か
つ１つの表示素子として用いていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記１つの表
示素子は、２枚の素子を重ね合わせ、透明表示と、白濁
表示と、着色不透明表示との３状態の切り換えを行う場
合、各素子毎に駆動電源および制御部が必要であるた
め、全体の構造が複雑であり、かつコスト的に不利なも
のとなる。

【０００５】本発明の多色表示デバイスは、ひとつの駆
動電源で透明表示と、白濁表示と、着色不透明表示など
との３状態の切り換えを行うことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の多色表示デバイ
スは、相対向する一対の透明基板と、該透明基板の相対
向する面に形成された透明電極と、該透明基板間に封入
された高分子および低分子の混合液晶と、高分子分散型
液晶あるいは粒子分散型素子とよりなることを特徴とす
る。

【０００７】前記混合液晶は、例えば、シロサキン系等
の高分子液晶と、ＺＬＩ−１８４０（メルク製）等の低
分子液晶とを混合したものよりなる。混合液晶を一対の
透明基板間に封入するには、前記一対の透明基板間に形
成したセル空間内に封入して用いる。混合液晶を用いる
理由としては、メモリ機能を得るためである。前記高分
子液晶と前記低分子液晶との混合比率は、目的に応じて
種々設定することができる。またこの混合液晶には、２
色性染料を混入してゲストホスト型の液晶セルとして用
いることもできる。２色性染料としては、例えばアゾメ
チン系、アントラキノン系、アゾ系、メロシアニン系の
色素を用いることができる。

【０００８】高分子分散型液晶としては、例えば、ＺＬ
Ｉ−１８４０（メルク製）等の低分子液晶を、透明マイ
クロカプセル内に封入し、この所定量の透明マイクロカ
プセルを一対の透明基板に介置される透明樹脂層に分散
したものを用いることができる。前記透明樹脂層は、そ
の層中に分散された透明マイクロカプセルを５０〜７０
ｗｔ％程度に一体的に保持するとともに、対向する透明
電極間で一対の透明基板に挟持される。また透明樹脂層
は、例えば、アクリル系や、ポリビニルブチラール等の
透明樹脂層により形成された厚さ１０〜１００μｍのシ
−ト状のものを使用できる。また透明樹脂層を形成する
透明樹脂材料は、透明基板間に介在されその破損を防止
する中間樹脂層と異なる材料や同じ材料を用いることが
できる。前記マイクロカプセルは、直径が３〜２０μｍ
よりなり、前記樹脂層中に分散され封じ込められて保持
されて対向する透明基板に覆われる際、この透明基板と
の接触による損傷を防ぐため前記透明樹脂層の厚みより
も小さいことが好ましい。

【０００９】粒子分散型素子としては、ヘラパタイト、
ジヒドロシンコニジンを用いることができる。透明基板
は、例えば樹脂フィルム、無機ガラス板、樹脂ガラス板
等を用いることができる。また透明基板は、自動車のフ
ロントガラスやリヤガラスの形状を備えた無機ガラス板
や樹脂ガラス板で形成することもできる。

【００１０】対向する透明電極は、それぞれの透明基板
の互いに対向する表面に直接形成したインジウムーチン
ーオキサイド、二酸化錫等の透明導電性材料を用いるこ
とができる。透明基板、透明電極、透明樹脂層およびマ
イクロカプセルの透明外殻は、無着色透明状態のもの
や、着色して着色透明状態のものとして用いることがで
きる。前記着色には、種々の色彩のうち、目的に応じた
色彩をもつ着色剤を用いることができる。また、着色剤
として例えば水溶性有機顔料や、水溶性有機染料などを
用いることができる。

【００１１】また、前記着色剤は、混合液晶に混入され
る二色性染料の色彩と、互いに異なる色彩のものを種
々、組合わせて用いたり、同じ色彩のものを用いたりす
ることができる。なお、互いに異なる色彩を選択した場
合には、電圧非印加時の入射光は両者の混合色に着色さ
れた透過光となる。また、互いに同じ色彩を選択した場
合には、電圧非印加時と電圧印加時の入射光は同じ色彩
で濃淡に着色された透過光となる。

【００１２】

【作用】前記のように構成された本発明の多色表示デバ
イスは、必要に応じて以下に示す（１）、（２）、
（３）、（４）のように、４通りの作用により、透明表
示と、白濁表示と、不透明表示との３通りの表示に使い
分けられる。すなわち、多色表示デバイスの第１透明電
極および第２透明電極に対して、高い周波数の電圧が印
加される電圧印加時（以下、高周波電圧印加時と称
す）、前記高周波電圧印加時より電圧を零に移行した電
圧非印加時、低い周波数の電圧が印加される電圧印加時
（以下、低周波電圧印加時と称す）、前記低周波電圧印
加時より電圧を零に移行した電圧非印加時とすることに
より、前記３通りの表示に使い分けられる。

【００１３】なお、作用の説明上、多色表示デバイスに
おいて前記一対の透明基板のうち、封入された混合液晶
に近い位置の透明基板側を視認部とし、かつこの透明基
板に向かって視認した場合で説明する。 （１）高周波電圧印加時には、前記高分子分散型液晶あ
るいは粒子分散型素子と、混合液晶は、ともに配向し、
光を透過させ透明となる。

【００１４】従って、多色表示デバイスの視認部は透明
表示となり、かつこれを視認できる。 （２）前記（１）の高周波電圧印加時より電圧を零に移
行し非印加時とした場合には、光を透過する方向へ配向
された状態にあった前記高分子分散型液晶あるいは粒子
分散型素子が、前記電圧が零に移行するに伴ってランダ
ムな状態となり白濁色となる。これに対し混合液晶は、
メモリ効果により、高周波電圧印加時に配向し光を透過
させ透明となった状態を保持している。

【００１５】従って、多色表示デバイスの視認部は、透
明な状態を保持する混合液晶を、透過した高分子分散型
液晶あるいは粒子分散型素子の白濁色によって、白濁色
表示となり、かつこれを視認できる。 （３）低周波電圧印加時には、前記高分子分散型液晶あ
るいは粒子分散型素子は、周波数が低いことにより配向
状態とランダムな状態とが交互に繰り返され、フリッカ
ーを発生させる。これに対し混合液晶は、その中の低分
子液晶が配向せずランダムな状態となり不透明となる。
このため前記フリッカーは、不透明な混合液晶によって
遮断され、透過しない。

【００１６】従って、多色表示デバイスの視認部は、混
合液晶によって、不透明表示となり、かつこれを視認で
きる。そして混合液晶に二色性染料が添加、混入してあ
れば着色不透明表示となる。 （４）前記（３）の低周波電圧印加時より電圧を零に移
行し非印加時とした場合には、低周波電圧印加時にフリ
ッカー状態にあった高分子分散型液晶あるいは粒子分散
型素子が、ランダムな状態となり白濁色となる。これに
対し混合液晶は、メモリ効果により、その中の低分子液
晶が配向せずランダムな状態となった状態を保持してい
る。

【００１７】従って、多色表示デバイスの視認部は、前
記（３）と同様、混合液晶によって、不透明表示とな
り、かつこれを視認できる。

【００１８】

【実施例１】図１に断面として示す実施例１の多色表示
デバイスＡは、互いに所定の間隔を保持して配設された
第１ガラス基板および第２ガラス基板２と、第１ガラス
基板の内側表面１０に形成された第１透明電極３と、第
２ガラス基板２の内側表面２０に形成された第２透明電
極４と、前記第１透明電極３および第２透明電極４と接
するとともに前記第１ガラス基板および第２ガラス基板
２の間に介置された透明樹脂層５および液晶セル部７と
よりなる。

【００１９】第１ガラス基板１および第２ガラス基板２
は、いずれも厚みが１．１ｍｍのソーダ灰ガラス板から
なる。また、第１透明電極３および第２透明電極４は、
互いに対向する第１ガラス基板１の内側表面１０および
第２ガラス基板２の内側表面２０に真空蒸着により形成
された厚さ１５０ｎｍのインジウム・チン・オキサイド
よりなり、前記第１ガラス基板１の内側表面１０側より
第２ガラス基板２の内側表面２０側への光の透過方向に
対してほぼ垂直な面状となっている、いわゆる面状電極
と称される。

【００２０】なお、第１透明電極３および第２透明電極
４には、互いに対向する面の端部に印加電圧を伝達する
ための導電性テ−プ８．８が接着されている。導電性テ
−プ８．８は、交流電源８０および開閉装置８１を備え
た電気回路８２に接続されるとともに、第１ガラス基板
１および第２ガラス基板２の端部間に充填された図略の
絶縁性シ−ル部材により固定保持されている。なお、交
流電源８０は、０〜２００Ｖ（０．１Ｈｚ〜１ＫＨｚ）
の範囲の電圧を前記第１透明電極３および第２透明電極
４に印加できるようになっている。

【００２１】透明樹脂層５は、厚さ５〜５０μｍのアク
リル系樹脂フイルムを用いて、平均粒径が１０のマイク
ロカプセル６が複数埋設された状態としたいわゆる液晶
フイルムである。また、この透明樹脂層５は、前記第２
ガラス基板２とで、後で述べる液晶セル部７を形成する
壁面となり、かつ液晶セル部７と一体的に前記第１ガラ
ス基板１と第２ガラス基板２との間に挟持され保持され
る。

【００２２】マイクロカプセル６は、透明外殻６０と、
この透明外殻６０に封じ込められた液晶６１とよりな
る。液晶６１としては、ネマチック液晶（メルク社製Ｚ
ＬＩー１８４０）が用いられる。また液晶６１の周波数
−光透過率特性は、図６に示される水平線（点と棒線）
ａ１で示されるようになっている。液晶セル部７は、前
記透明樹脂層５および第２ガラス基板２と、それらの間
に介在されたスペーサ７ａ、７ａ（図１参照 ）とで形
成された巾が１０〜５０μｍのセル空間７０と、セル空
間７０内に封入された高分子および低分子よりなる混合
液晶７１と、混合液晶７１にゲストとして混入された黒
色の二色性染料７２とよりなる。なお、混合液晶７１を
形成する高分子液晶としては、メモリー性を備えたシロ
キサンポリマー主鎖骨格とする側鎖型高分子液晶が用い
られる。同様に低分子液晶としては、ネマチック液晶
（メルク社製ＺＬＩ−１８４０）が用いられる。

【００２３】混合液晶７１の周波数−光透過率特性は、
図６に示されるａ２曲線で示されるようになっている。
前記のように構成された多色表示デバイスＡは、必要に
応じて図７に示すｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４のように４態
様の作用により、透明表示と、白濁表示と、不透明表示
との３通りの表示に使い分けられる。なお４態様として
は、第１透明電極３および第２透明電極４に対して、周
波数１ＫＨｚの電圧（２００Ｖ）を印加した時（以下、
高周波電圧印加時と称す）と、前記高周波電圧印加時よ
り移行し電圧を０Ｖとした電圧非印加時と、周波数１Ｈ
ｚの電圧（２００Ｖ）を印加した時（以下、低周波電圧
印加時と称す）と、前記低周波電圧印加時より移行し電
圧を０Ｖとした電圧非印加時である。

【００２４】なお、作用の説明上、多色表示デバイスに
おいて前記第１ガラス基板および第２ガラス基板２のう
ち、液晶セル部７に近い位置の第２ガラス基板２側を視
認部Ｂとし、かつこの第２ガラス基板２に向かって視認
した場合で説明する。そして、多色表示デバイスＡは、 （１）高周波電圧印加時（図２参照）には、透明樹脂層
５に分散されているマイクロカプセル６内の液晶６１
と、液晶セル部７に分散されている混合液晶７１と二色
性染料７２は、いずれも配向し、光を透過する。このた
め、透明樹脂層５および液晶セル部７は透明となる。

【００２５】従って、多色表示デバイスＡの視認部Ｂは
透明表示となり、かつこれを視認できる（図７のｂ１参
照）。 （２）前記（１）の高周波電圧印加時より電圧非印加時
に移行したとき（図３参照）には、透明樹脂層５のマイ
クロカプセル６内の液晶６１は配向せずランダムな状態
となる。これにより透明樹脂層５は白濁色となる。これ
に対し液晶セル部７の混合液晶７１は、メモリ−効果に
よって配向した状態を保持し、かつこれに伴って二色性
染料７２も同じように配向している。これにより液晶セ
ル部７は透明状態となっている。このため、透明樹脂層
５の白濁色が透明な液晶セル部７を介して透過する。

【００２６】従って、多色表示デバイスＡの表示部Ｂ
は、白濁色表示となり、かつこれを視認できる（図７の
ｂ２参照）。 （３）低周波電圧印加時（図４参照）には、透明樹脂層
５のマイクロカプセル６内の液晶６１は、図４の実線お
よび鎖線で示されるように配向状態とランダムな状態と
を繰り返す、フリッカーを発生させる。これに対し液晶
セル部７の混合液晶７１と二色性染料７２は、、配向せ
ずランダムな状態となる。このため液晶セル部７は、二
色性染料７２の黒色に着色されて不透明となり、透明樹
脂層５の前記ちらつきを遮断し、外部に透過しない。

【００２７】従って、多色表示デバイスＡの視認部Ｂ
は、液晶セル部７によって黒色不透明表示となり、かつ
これを視認できる（図７のｂ３参照）。 （４）前記（３）の低周波電圧印加時より電圧を零に移
行し非印加時（図４参照）とした場合には、低周波電圧
印加時にフリッカー状態にあった透明樹脂層５の前記マ
イクロカプセル６内の液晶６１が、ランダムな状態とな
る。このため、透明樹脂層５は、白濁色となる。これに
対し液晶セル部７の混合液晶７１は、メモリ効果によ
り、配向せずランダムな状態となり、かつこれに伴って
二色性染料７２も同じように配向しない。これにより液
晶セル部７は二色性染料７２の黒色に着色されて不透明
となり、透明樹脂層５の白濁色を遮断し、外部に透過し
ない。

【００２８】従って、多色表示デバイスＡの視認部Ｂ
は、前記（３）と同様、液晶セル部７によって黒色不透
明表示となり、かつこれを視認できる（図７のｂ４参
照）。このように実施例の多色表示デバイスＡによれ
ば、ひとつの駆動電源で高周波電圧印加時と、高周波電
圧印加時より電圧を零に移行した電圧非印加時と、低周
波電圧印加時と、低周波電圧印加時より電圧を零に移行
した電圧非印加時との４通りの作用により、透明表示
と、白濁表示と、不透明表示との３通りの表示に使い分
けることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の多色表示デバイスは、相対向す
る一対の透明基板と、該透明基板の相対向する面に形成
された透明電極と、該透明基板間に封入された高分子お
よび低分子の混合液晶と、高分子分散型液晶あるいは粒
子分散型素子とよりなることを特徴とする。

【００３０】このため、前記多色表示デバイスによれ
ば、ひとつの駆動電源で高周波電圧印加時と、高周波電
圧印加時より電圧を零に移行した電圧非印加時と、低周
波電圧印加時と、低周波電圧印加時より電圧を零に移行
した電圧非印加時との４通りの作用により、透明表示
と、白濁表示と、不透明表示との３通りの表示に使い分
けることができる。

【００３１】従って、本発明の多色表示デバイスによれ
ば、従来前記透明表示と、白濁表示と、不透明表示との
３状態の表示切り換えを行うために必要であった複数の
駆動電源が、ひとつで済、構造が簡単になり、コスト的
に有利なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の多色表示デバイスを示すとともに、そ
の電圧非印加時の状態を示す断面図。

【図２】高周波電圧印加時における要部の拡大断面図。

【図３】高周波電圧印加時より電圧を零に移行した非印
加時における要部の拡大断面図。

【図４】低周波電圧印加時における要部の拡大断面図。

【図５】低周波電圧印加時より電圧を零に移行した非印
加時における要部の拡大断面図。

【図６】実施例の多色表示デバイスの透明樹脂層のマイ
クロカプセルに封入された液晶と、液晶セル部に封入さ
れた二色性染料を混入した混合液晶との周波数−光透過
率値特性「印加電圧周波数（ＨｚおよびＫＨｚ）に対す
る光透過率（％）」を示す説明図。

【図７】高周波電圧印加時と、高周波電圧印加時より電
圧を零に移行した電圧非印加時と、低周波電圧印加時
と、低周波電圧印加時より電圧を零に移行した電圧非印
加時とにおける多色表示デバイスの表示状態を示す説明
図。

【符号の説明】

Ａ・・・多色表示デバイス １・・・第１ガラス基板 ２・・・第２ガラス基板 ３・・・第１透明電極 ４・・・第２透明電極 ５・・・透明樹脂層 ６・・・マイクロカプセル ６０・・・透明外殻
６１・・・液晶 ７・・・液晶セル部 ７０・・・セル空間
７１・・・混合液晶 ７２・・・二色性染料 ８０・・・交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 敏安 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 森 崇彰 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/1347

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向する一対の透明基板と、該透明基板
   の相対向する面に形成された透明電極と、該透明基板間
   に封入された高分子および低分子の混合液晶と、高分子
   分散型液晶あるいは粒子分散型素子とよりなることを特
   徴とする多色表示デバイス。