JPH03161720A - 液晶表示素子及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示素子及び装置に関する。

詳しくは、液晶物質の電気光学的特性を利用し、少なく
とも２枚の可撓性のある基板間に液晶物質を封入し、液
晶層に種々の電圧を印加し、または印加せずして、該液
晶層を透明な状態と光散乱状態とを切り換えることによ
って各種情報表示を行い、またはシャッター効果を利用
して各種表示板、窓、扉、壁などの一部又は全部を構成
させる液晶表示素子及び装置に関する． 〔従来の技術〕 従来からの液晶表示素子は、透明導電層をつけたガラス
等の透明基板によって液晶層を扶持し、さらにその両外
側に偏光板を付したツイストーネマチック方式（ＴＮ方
式）が多く用いられている。

このような液晶表示素子は、高価な偏光板を必要とし、
また性能面でも素子の明るさや視野角が不充分であると
いう欠点があった。

こうした問題点に対して、偏光板が不要で、かつ液晶物
質の複屈折性を利用し，透明または白濁状態を電気的に
コントロールする方式が提案されている。この方法は、
基本的には液晶分子の常光屈折率と支持媒体の屈折率と
を一致させ、電圧を印加して液晶分子の配向が揃う時に
は、透明状態を表示し，ｆ！！圧無印加の時には、液晶
分子の配向の乱れによる光散乱状態を表示するものであ
る．提案されている二つの方式のうち一つは、液晶物質
微小滴をポリマー中に分散させて保持する方法である。

これはマイクロカプセル型液晶とも呼ばれ，液晶物質微
小滴は、ポリマー中に独立して封入されている。

具体的には、特許公開昭和５８年第５０１６３１号、特
許公開昭和５９年第２２６３２２号公報などに記された
水溶性ポリビニルアルコールをポリマー成分として液晶
物質と混合してエマルジョン化し，これを基板上に塗り
拡げて乾燥し，液晶物ＩＪ！ｔ′ｆｌＪの分散したボリ
マー層を得る方法，または特許公開昭和６２年第２２３
１号公報，米国特許第４　，　６８８　，　９００号明
細書等に記載されているエポキシ樹脂またはアクリル系
紫外線硬化性樹脂などの未硬化樹脂中に液晶物質を溶解
させ、硬化反応の進行に伴って液晶物質滴を析出させる
方法、あるいは特願平１−１３６２５１号に記載された
ポリビニルブチラール架橋体をポリマーとして使用する
方法などがある。

提案されているもう一つの方式は，「アプライド・フィ
ジックス・レター」４０巻１号、１９８２年１月号（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ，　Ｖｏ
ｌ．４０，　Ｍａ１，Ｊａｎ．　１９８２）．　　米国
特許第４，４１１，４９５号明Ｍ書などに報告されてい
る液晶物質を多孔質層中の微小孔に流し込み、その両側
を透明基板で挟持する方式である。

しかし、この場合低電圧で応答させるための薄い多孔質
体を得ることが困難であり、具体的には数１００ボルト
の電圧印加が必要であったため実用に供されるものでは
無かった。

これに対して本発明者などが開発した改良技術である繊
維状集合体含浸型液品表示素子があり、即ち、特願平１
−１２８０００号に記されている静電紡糸法により生或
した直径１一以下の微細繊維状物質を、基板上に堆積さ
せて繊維状集合体を形或し、これに液晶物質を含有させ
るもので、液晶層の厚さは任意に！Ｉ！！整可能で，実
用範囲内の電圧印加による開動が可能である。この技術
は繊維状物質の径が小さいことにより光散乱特性が強ま
り、また繊維状集合体構造内で液晶物質が微細なドメイ
ンを形成して、更に光散乱特性が向上するという特徴が
ある． こうした各種方式による光散乱型液晶表示素子は、可撓
性のあるポリエステルフィルムなどの連続フィルムを基
板として使用し，コーティング法による液晶層形或工程
、あるいは繊維状集合体形或工程及び液晶物質含浸工程
、フィルム貼合わせ工程など連続的に行うことができ、
大面積の表示素子の製造が容易であるという利点を有し
ている。

通常こうした可撓性のあるフィルム基板を使用する表示
素子は、自重あるいは応力によって容易に変形してしま
うため、作製した表示素子をガラス板やアクリル板など
の剛直な支持体２枚の間に接着層を介してサンドイッチ
し、これをケースや窓わくにはめ込んで使用するという
方法によって使用されている。しかしこの場合、剛直な
支持体間に充分密着させて封入するのは容易でなく、気
泡が入りやすかったり、あるいはこの気泡を除去するた
めに加圧加熱状態でプレスする工程で，表示素子部が破
壊されるという問題があった。また、使用中に素子に破
壊・故障等を生じたときに交換が容易でなく、支持体ご
と廃棄せねばならないという問題を有していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来既知の、また今後さらに開発される上記
光散乱型液晶表示素子及び装置において、簡便に使用す
ることができ，また故障時の交換も容易である液晶表示
素子及び装置を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 即ち，本発明は、前述の課題を解決するためになされた
ものであり、可撓性ある透明基板を用いた光散乱型液晶
表示素子及び装置において、該液晶表示素子の少なくと
も片側表面の少むくとも一部に粘着層または接着層を有
し、使用者が窓ガラスや壁面，パーティーションなどの
支持体に容易に貼付け使用できる液晶表示素子及び装置
を提供するものである。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

まず，第ｌ図を用いて本発明の液晶表示素子の基本的構
或及び使用方法を示す。液晶表示素子は、液晶層工及び
その両側を挟持する透明導７７／！！７３，５を有する
可撓性ある透明基板２、４及び透明基板の外側の接着層
あるいは粘着層６及び液晶層部の外周のシール材７，８
から構成されている。なお図中９は郷動回路を、ｌＯは
スイッチを示す。なおまた導電層を有する基板を導電性
基板とよぶ。

液品表示素子は接着層あるいは粘着層６を有するために
、任意の支持体ｌ１に簡便に貼付けて使用することがで
き、また逆に素子に故障を生じたときには，容易に剥離
して新品と交換して使用することができる。

また第２図に示すように素子の接着層あるいは粘着層６
には、面のゴミ、汚れ防止のためのセパレータ１２があ
らかじめ貼合わされていてもよく、これを剥離して使用
することができる。

本発明における粘着層あるいは接着層としては、被着体
に固定後、実用範囲内の種々の外部応力や環境試験など
によっても剥離しない程度の粘着力あるいは接着力を有
し、また表示コントラストを．落とさないためになるべ
く透明かつ無着色であるものが望ましい。

具体的には、接着剤としてはアクリル系粘着剤、シリコ
ーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニル系粘着剤などで、
無機系充填剤を含まないものを使用することができ、こ
れらに各種可塑化或分、架橋或分、粘着付与剤などを添
加したものでもよい。

また、本発明に使用できる接着剤の一つとしては，ポリ
ビニルアルコール、でんぷん糊，デキストリン、ニカワ
などを主体とするものがあり、この場合には接着剤を水
で湿らせた後に、表示素子を窓ガラスなどに貼付けて使
用することができる．また、接着剤の別のタイプとして
比較的高重合度の湿気硬化型シリコーン接着剤、あるい
は湿気硬化型ウレタン系接着剤を使用し，貼付け後に空
気中の湿気により自然硬化する方式のものも使用できる
。

更に別の接着剤のタイプとして、嫌気性アクリル系接着
剤で貼合わせによって空気を遮断することにより硬化す
るものや、あらかじめ窓ガラスなどに硬化触媒を塗布し
ておき、接着剤面を貼り重ねると硬化が始まるアクリル
系接着剤や，他には高粘性の紫外線硬化型接着剤なども
使用することができる。

上記の粘着剤あるいは接着剤は、塗工前の形態として溶
剤含有型、エマルジョン型、ホットメルト型など何れの
タイプでもよく、これを塗布プロセスに応じた程度に希
釈した後に、乾燥膜厚で０．００１〜１ｍｍの厚みにな
るように塗布加工し、所定の粘着力あるいは接着力が得
られるようにする。

なお、塗布は、完成した液晶表示素子面に直接塗布する
方式、あるいはあらかじめ粘着剤あるいは接着剤を襖布
した基板を用いて液晶表示素子を作製する方式によるほ
か、第２図に示されているセパレータ−１２に接着剤あ
るいは粘着剤を塗布し、塗布面を液晶表示素子面あるい
は基板面にラミネートして使用してもよい。

ここでいうセパレーターとは、ポリエステルフィルム、
ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムあるい
はポリエチレンコートした紙などの表面に、シリコーン
樹脂、フッ素樹脂むどを薄く塗布して離型加工したもの
で、離型紙、離型フィルムとも称されるものである。

なお、粘着層あるいは接着層中に、ほぼ無色透明である
フィルム状あるいは不織布状の支持層を有していてもよ
い。

なおまた、粘着層あるいは接着層は、液晶表示素子全面
積にわたって形威されていなくともよく、部分的に形成
されているだけであっても、支持体に対して実用上充分
な固定効果が生じ得ればよい。

本発明に用いる液晶表示素子は、電界の印加と無印加と
により，光散乱状態と透明状態あるいは半透明状態との
間で可逆的な切り換えが可能なもので、前述の液晶物質
微小滴をポリマー中に分散されたマイクロカプセル型液
晶表示素子、あるいは繊維状集合体含浸型液晶表示素子
などが含まれる。

マイクロカプセル型液晶表示素子の模型的断面図を第３
図（Ａ）、（Ｂ）に示す。マトリックスを構成するポリ
マー１４中にカプセル状に封入された液晶分子ｌ３に対
して，上下に透明導ｆｆ１層２３．　２４が形成された
構成であり，第３図（Ａ）に示すように，電圧無印加時
（ＯＦＦ）には、入射光ｌ５は、液晶分子及びポリマー
壁との間で生ずる屈折率差によって、散乱光ｌ６、ｌ７
となるいわゆる光散乱状態となる。

一方、第３図（Ｂ）に示すように、電圧を印加したとき
には、液晶分子１３は電界方向に配列し，入射光１５は
そのまま透過光ｌ８となりいわゆる透明状態を呈する． 次に、微維状集合体含浸型液品表示素子の構成を示す模
型的断面図を第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す。繊維状集合
体１９中に含浸された液晶分子Ｉ３は、繊維状集合体を
形或する繊維状物質との屈折率差を生じ、また液晶分子
のランダムな配向により電圧無印加時（Ａ）には、入射
光ｌ５は散乱光ｌ６、ｌ７となるいわゆる光散乱状態を
呈し、白濁してみえる。一方、第４図（Ｂ）に示すよう
に、電圧を印加したときには液晶分子１３は電界方向に
配列し，入射光１５はそのまま透過光ｌ８となり、いわ
ゆる透明状態を呈する． 本発明は，これらの方式以外にも、相転移型液晶表示方
式、動的光散乱型液晶表示方式など、電界の印加により
白濁あるいは透明状態を表しうる液品表示方式全般に関
して応用することができる．本発明において、導電性基
板とは、液晶層に電界を印加するための導電性を有する
基板であり，少なくともｌ枚は透明導電性基板を含むも
のである。

透明導電性基板は、透明基板表面に透明導電層の形成さ
れたもので．透明基板としては、可視光透過率が高く、
また光散乱特性の小さいポリエステルフィルム、エポキ
シ樹脂硬化フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、
ポリプロピレンフィルム、その他液品物質に対して化学
的に安定な、０．０１〜０．５　＋ｍｓ厚のフレキシブ
ルな基板が使用できる。また透明導Ｉ！層としては，酸
化スズ，酸化インジウムを単独で，あるいは混合物で蒸
着，スパッタリング，ＣＶＤ法，パイ口ゾル法などによ
り、２０〜５００λ厚にコーティングして形成したもの
を用いることができる。

また，透明でない導電性基板とは、上記透明導電性基板
に金、銀、アルミニウム、ニッケル等の層、あるいは着
色層などを有するもので、これらの層は、導電層を兼ね
ることもできる．なお、基板の表面には、空気や水蒸気
の遮断効果のあるバリア層あるいは反射層，反射防止層
、ハードコート層，紫外線吸収層などが形或されていて
もよい． （実施例） 以下に、本発明の実施例を示すが，本発明は、これらに
限定されるものではない。

失厳銖上 以下の要領で粘着層付き、繊維状集合体含浸型液晶表示
素子を作製した。

繊維状集合体を構成する物質として、ポリビニルブチラ
ール（ヘキスト社１１Ｂ６０Ｔ　；屈折率１．５０）を
用い，これをイソプロビルアルコールに溶解して６％溶
液を得た．インシアネート系架橋剤であるコロネートＩ
ＩＬ（日本ポリウレタン社Ｈ）　０．１５ｇを、５０ｇ
のポリビニルブチラール溶液に加え、一様に溶解するま
でかきまぜて紡糸液を作成した。

透明基板としては，厚さ１２５，、大きさ１０ｃｍ角の
ポリエステルフィルムの表面に酸化インジウム及び酸化
スズの’１１５：５（モル比）の組成である透明導ｆ！
！暦が，　　５００Ａ厚みにスパッタリング法により形
成された基板を使用し，静電紡糸装置を用いて、上記紡
糸液を，流量２ｃｃ／時、ノズル電圧２５ｋＶ　ＤＣで
、　２分間、透明電極上に紡糸しながら散布し、繊維状
集合体を形成させた。

紡糸された微細繊維状物質を走査型電子顕微鏡を用いて
ＷＡ察したところ、平均直径は０．３５μｍであった。

もう１枚の透明基板として，厚さ１２５．，大きさ１０
ａｍ角の、透明導電層の形成されたポリエステルフィル
ム基板を用意した。

次に、ネマチック液晶物質であるＺＬＩ−１２８９　（
メルク社製）を繊維状集合体上に滴下塗布して含浸させ
たものに、もう１枚の透明基板を貼合わせて外周をエポ
キシ接着剤でシールし，液晶表示素子を作製した。

厚さ３５μｍで１０ＣＩＩ＋角のポリエステルフィルム
で，その一方の表面がシリコーン離型処理されたものを
セパレーターとして使用し、これにアクリル系粘着剤で
あるポリシックＳＡ−４１０（三洋化■製）に，イソシ
アネート架橋剤であるコロネートＬ（日本ポリウレタン
＠製）を，２％添加して混合した粘着剤を、乾燥厚さ２
０μｍとなるように塗布し、６０℃，５分間乾燥後に，
液晶表示素子の片面にラミネートし、粘着層付き繊維状
集合体含浸型液晶表示素子を作製した。

素子のセパレーターを剥離して窓ガラスに貼付け、駆動
回路を接続して白濁一透明間の表示を行うことができた
。またガラス板に貼付けた素子を６０℃、１０００時間
．あるいは４０℃、９５％ＲＨ下で１０００時間放置試
験を行ったが、素子のはがれ等の異常は生ぜず，充分な
耐久性を有していた。

失凰班又 実施例１に記載された試料作製方法に準ずるが、粘着層
に代えて接着層付き繊維状集合体含浸型液品表示素子を
作製した．接着層を形或する接着剤としてはポリビニル
アルコールであるＰＶＡ−２２４（クラレ■製）を使用
し，これを素子の片面に乾燥厚さ１０．の厚みに塗布し
乾燥させて、接着層付き繊維状集合体含浸型液晶表示素
子を作製した。

接着層に水を塗布して窓ガラスに貼付け、能動回路を接
続して、実施例１と同様の白濁一透明間の表示を行うこ
とができた。

失産銖立 実施例１に記載された試料作製方法に準ずるが、液晶表
示素子全面にではなく、外周部１ｃｓ＋Ｉｌｉで粘着層
を形或した。

これを窓ガラスに貼付け，駆動回路を接続して白濁一透
明間の表示を行なうことができた．貼付けた素子に対し
て６０℃、４００時間、あるいは４０℃９５％Ｒ｝！下
で４００時間の耐久試験を行なったところ異常は生じな
かった。

失見抗土 以下の要領で粘着層付きマイクロカプセル型液晶表示素
子を作製した。

原料ポリマーとしてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）（
積水化学工業（株）Ｉ！エスレツクＪ−ＢＭ−５）を使
用し、これをテトラヒド口フランに溶解してｌＯ％溶液
を用意した。液晶物質には，ＢＤＨ社（英国）製Ｅ−７
を使用した． ポリビニルブチラール溶液５０ｇに液晶物質としてＢＤ
Ｈ社＠Ｆ！．−１をＬｏｇ加え、さらに架橋剤として日
本ポリウレタン社製コロネートＬを０．２５　ｇ加え、
振盪して均一に溶解し、塗布液を調製した。

透明基板として，酸化インジウム一酸化スズ（９５：５
）系透明導電膜が約５００入厚にスパッタリングにより
形成された１００Ｉ！ｍ厚で１０ａｍ角のポリエステル
フィルムを使用し，この上にウエット厚さ約１００ｐと
なるようにウェブスター社製バーコーターＲＯＤ　Ｎａ
４４で上記液晶物質一ＰＶＢ溶解物を塗布した．８０℃
で５分間乾燥させ室温に戻すと、約２４．の白濁した薄
膜が得られ，これを更にもう１枚の透明導電層付きポリ
エステルフイルムと貼合わせた．これを室温で１週間放
置して架橋反応を行わせ、液晶表示素子を作製した． これに実施例ｌと同じく、アクリル系粘着層付のセパレ
ーターをラミネートし、粘着層付きマイクロカプセル型
液晶表示素子を作製した。

素子のセパレーターを剥離して窓ガラスに貼付け、馳動
回路を接続して白濁一透明間の表示を行うことができた
。ガラス板に貼付けられた液晶表示素子について、（株
）日立製作所製スペクト口フォトメーターＬｌ−３４０
０を用いて５５０ｎｍでの透過率を測定したところ、電
圧無印加時で１．０％，２０Ｖ正弦波での電圧印加時に
は６５％となり，５０Ｖでは７８％とほぼ飽和値に達し
，極めて透明な状態となった。ガラス板に貼付けられた
素子は、実施例ｌ同様に充分な耐久性を有していた． 夾見鼻旦 実施例ｌに記載された試料作製方法に準ずるが，繊維状
集合体含浸型液晶表示素子を構或する工枚の基板に，厚
さ５００大のアルミ蒸着膜をもつポリエステルフィルム
を使用し、これを液晶物質の含浸された繊維状集合体が
その上に形成された透明導電基板と貼合わせて、反射型
液晶表示素子を作製した．アルミ蒸着基板側に、セパレ
ーターに塗布された粘着層をラミネートし、粘着層付き
反射型液晶表示素子を作製した。これを壁に貼付けて鏡
面一白濁状態の切り替え表示を行わせることができた。

〔効　果〕

実施例で明らかなように，本発明の液晶表示素子及び装
置は，粘着層または接着層が形威されているために、任
意の場所に容易に固定して使用することができる。

本発明の液晶表示素子及び装置は，従来の液晶表示の用
途の多くに利用できるほか，特に大型の表示装置に適し
ているため、窓、パーティション，自動車サンルーフな
どに対して貼付けることにより、透明一不透明の間を電
気的にコントロール可能なものに変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶表示素子の構或及び使用方法を
模型的に示す断面図、第２図は、本発明の液晶表示素子
において、粘着層保護のためのセパレーターを有するも
のを模型的に示す断面図、第３図は、本発明に用いられ
るマイクロカプセル型液晶表示素子の構造及び動作原理
を模型的に示す断面図、第４図は、本発明に用いられる
繊維状集合体含浸型液晶表示素子の構造及び動作原理を
模型的に示す断面図である。 １・・・液晶層、２．４・・・透明基板、３，５・・・
透明導電層、６・・・粘着層または接着層、７，８・・
・シール材，９・・・都動回路、１０・・・スイッチ、
ｌ１支持体、ｌ２・・・セパレーター、１３・・・液晶
分子，１４・・・ポリマーｌ５・・・入射光．　１６．
　１７・・・散乱光、１８・・・透過光、ｌ９・・・繊
維状集合体。 手続冫ｉ１７−正書 （白発） 平或 ３年 ２月２０口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも１枚の透明導電性基板を含む少なくとも２枚
   の可撓性のある導電性基板と、その間に挟持された液晶
   層とからなり、電界の印加と無印加とによって該液晶層
   を透明状態と光散乱状態とを制御する液晶表示素子及び
   装置において、該液晶表示素子の片側表面の少くとも一
   部に粘着層または接着層を有することを特徴とする液晶
   表示素子及び装置。