JPH05150226A - 液晶分散型光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶分散型光学素子の電極の一方にプリント基
板を使うことで、既存の液晶分散型光学素子の製造工程
やプリント基板製造工程を大きく変更することなしに大
面積の表示装置が容易に得られる。 【構成】 樹脂マトリクス中に液晶もしくは２色性色
素を添加した液晶を小滴状もしくは網状に含有し、印可
する電圧により、透過光量、反射光量、透明度あるいは
色調などの調節をおこなう膜状の光変調物質３を、対向
する一対の電極基板で狭持させた光学素子において、一
方の電極基板として通常の透明電極１を、残り一方の電
極基板としてプリント基板５、６、７を用い、プリント
基板の電極面あるいは背面に光学素子の駆動用回路を設
けたことを特徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気的な方法によって表
示内容、色調などを変化させうる看板、電光表示板など
に用いることを目的に、反射光量、散乱方向、色調など
が電気的に調節できる比較的大面積なディスプレイに関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を樹脂マトリクスで封じ込めた光変
調物質を用いた液晶光学素子は固体の形状を有するため
大面積な光学素子を製作することが可能である。液晶と
未硬化の樹脂を混合し樹脂を硬化させる際に液晶を相分
離させる液晶分散型の光学素子の詳細な原理は、例えば
特許出願公報昭61-502128、あるいは同昭63-501512ある
いは公開特許公報昭63-137211などに記載されている。
これは液晶を樹脂マトリクス中に小滴状または網状に分
散させた光変調物質を一対の電極間に挟み込み光学素子
として構成する。そして、電気、磁気、熱等によって液
晶の屈折率を変えることにより、光の透過散乱性を変化
させる。

【０００３】その製造方法として、例えば、まず樹脂マ
トリクスとなる硬化性の化合物中に液晶を溶かし、均一
な溶液を作る。これを一対の電極間に直接挟み込んだ後
に硬化性化合物を硬化させ、樹脂と液晶を相分離させ
て、樹脂マトリクス中に液晶の小滴を分散させた光変調
物質および液晶分散型の光学素子を得る。電極間の距離
は従来の液晶素子に比べそれほど厳密にコントロールさ
れなくてもよく、予め硬化性化合物と液晶の溶液の中
に、適当なスペーサーを少量混合させておけば、フレキ
シブルなプラスティック基板であっても、十分均一な大
面積の光学素子を容易に得ることが出来る。また液晶を
一旦マイクロカプセルに収納してから液晶分散型光学素
子に類似した光学素子を作成する製造方法は特公平3-52
843に記載されている。

【０００４】このようにして得られた大面積の液晶分散
型の光学素子は電気的な方法によって光の透過散乱特性
を変化させうる窓ガラス、ブラインド、ディスプレイ、
間仕切りなどに用いられている。

【０００５】この液晶分散型の光学素子を文字、絵図等
の表示素子として使用する試みは、印加電圧にたいする
光学特性の変化が急峻でないので、単純マトリックス方
式のドットディスプレイの構成は難しく、セグメント方
式の文字表示板としても、各セグメントからの引出し線
が動作し文字表示板としての美観が著しく損なわれ実用
的価値が少ない。また、アクティブマトリックス方式の
ドットディスプレイの光シャッターとしてこの液晶分散
型の光学素子を使う場合は、偏光板を使わないので明る
いディスプレイができるが、アクティブマトリックを構
成する電子回路基板の大きさに制約があり大面積の製造
は現状では困難とされている。

【０００６】時計、電卓、ディスプレイ等の表示素子に
おいて実用化されている通常の液晶素子は、通常一対の
透明電極間に液晶を封入することによって得られるが、
液晶は粘度を有する液状物質であるため、液晶を支持す
るために平面電極として剛直なガラス基板を用いなけれ
ばならない。更に均一な表示を得るためには電極間の距
離を厳密に制御しなければならず、大面積の電極におい
てそれを行うのは現状では困難とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電気的な方法によって
表示内容、色調などを変化させうる看板、電光表示板な
どに用いることを目的に、反射光量、散乱方向、色調な
どが電気的に調節できる、安価かつ薄くて大面積な表示
装置の開発が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】液晶分散型の光学素子
は、例えば、まず、樹脂マトリクスとなる硬化性の化合
物中に液晶を溶かし、均一な溶液を作り、次にこれを一
対の電極間に直接挟み込んだ後に硬化性化合物を硬化さ
せれば、樹脂と液晶が相分離し、樹脂マトリクス中に液
晶の小滴を分散させた光変調物質を一対の電極で挟み込
んだ光学素子として容易に得ることが出来る。 液晶分
散型の光学素子の電極間の距離は従来の液晶素子に比べ
それほど厳密にコントロールされなくてもよく、予め硬
化性化合物と液晶の溶液の中に、適当なスペーサーを少
量混合させておけば、一対の電極がフレキシブルなプラ
スティック基板であっても、また剛直なプラスチック
板、板硝子などの基板とフレキシブルなプラスティック
基板とを対に組み合わせても、短絡する事なく、十分均
一な大面積の光学素子を、容易に得ることが出来る。

【０００９】液晶分散型の光学素子を用いて大面積の表
示装置を構成するに当り応用範囲の広がりからドットデ
ィスプレイが重要である。アクティブマトリックス方式
のドットディスプレイの光シャッターとしてこの液晶分
散型の光学素子を使う場合は、偏光板を使わないので明
るいディスプレイができるが、アクティブマトリックス
方式のドットディスプレイの電極基板は、通常、板硝子
上の同一面に電子回路と電極が構成されており、該電極
基板の製造に当たっては、真空設備を含むきわめて高価
な製造設備を必要とする。また、製造設備や歩留りの制
約により１平米以上の大面積の硝子基板を作ることは現
状では困難とされている。液晶分散型の光学素子は印加
電圧に対する光学特性の変化が急峻でないので、単純マ
トリックス方式のドットディスプレイの構成は難しく、
またセグメント方式のドットディスプレイとしても、膨
大な数の各セグメントにつながる引出し線の処理が問題
になる。

【００１０】本発明は液晶分散型の光学素子と駆動回路
を同一基板上に作り表示装置として構成するところに特
徴がある。基板として両面プリント基板を用い、片面を
液晶分散型の光学素子の電極として用い背面には駆動回
路を設置し双方の結線をスルーホールで行うことにより
膨大な量の配線を容易に行うことが出来る。また基板と
して片面プリント基板を用い、基板の一部を液晶分散型
の光学素子の電極として用い、基板の残りの一部に駆動
回路を設置することにより、簡単な表示装置が容易に製
作できる。

【００１１】例えば、液晶分散型の光学素子を構成する
一対の電極基板において、インジュームと錫の酸化物を
ポリエステルフィルム上にスパッタリングした透明電極
と両面プリント基板を組み合わせることが出来る。透明
電極はタッチスイッチパネル用として十数社より市販さ
れている。両面プリント基板は、表側を光調光物質と接
する電極とし、裏側を該電極を駆動するのに必要な電子
回路の一部または全部を実装し、表側の電極と裏側の電
子回路をスルーホールで接続してあればよく、通常の電
子回路用のプリント基板を製造している業者であれば容
易に得ることが出来る。また、両面プリント基板は必ず
しも、紙−エポキシ樹脂、ガラス−エポキシ樹脂等の剛
直な通常のプリント基板である必要はなくポリイミド樹
脂、ポリエステル樹脂等の柔軟なフレキシブル基板であ
ってもよい。さらに、プリント基板の表側である光変調
物質と接する電極には、化学的な保護と光学特性の改善
を兼ねてクロムや金等のメッキを施すことが有効であ
る。また、透明電極にカラーフィルターを設け色調を制
御することもできる。このようにして得られた液晶分散
型の光学素子はその構成により反射型、散乱型、透過型
の表示装置として用いることが出来る。

【００１２】

【実施例１】液晶としてメルク・ジャパン（株）製のＥ
−８を６７重量％、光硬化樹脂として根上工業（株）製
のＵＮ−１０１０ＨＰＧ、スペーサーとして積水ファイ
ンケミカル（株）製の２０ミクロンのスペーサを１重量
％各々混合し未硬化の光変調物質を得る。未硬化の光変
調物質は透明な液体である。以下の実施例ではこの光変
調物質を用いる。

【００１３】上記未硬化の光変調物質を混合後適量、帝
人（株）製の電導性の透明電極付きのポリエステルフィ
ルムに挟み平板上で指あるいはゴムローラにより平坦に
した後水銀ランプを照射することにより、樹脂が硬化し
それに伴い液晶が相分離し白濁硬化した光変調物質およ
び液晶分散型光学素子を得る。

【００１４】この液晶分散型光学素子の各々の透明電極
部分に接触するようにミノムシクリップで挟み交流電圧
を印加すると薄い部分は約７０Ｖで透明になった。

【００１５】

【実施例２】希塩酸をガラス棒に付けて透明電極を図１
の様に線状にエッチングし温水で洗浄し乾燥した、３つ
に分割された透明電極つきのポリエステルフィルムを２
枚作る。この２枚の透明電極つきのポリエステルフィル
ムを用いて、実施例１記載の方法で液晶分散型光学素子
を作成する。

【００１６】この液晶分散型光学素子の一対の透明電極
の各中央部分に接触するようにミノムシクリップで挟み
７０Ｖの交流電圧を印加すると中央の部分は透明になっ
たが、隣接する部分も半透明になり単純マトリックス方
式のドットディスプレイの構成が難しいことが判かっ
た。

【００１７】

【実施例３】（株）アロン社製のクロムメッキガラス基
板に未硬化の実施例１の光変調物質を塗布し、電導性の
透明電極付きのポリエステルフィルムをかぶせ指で充分
に押し付けた平坦にした後、水銀ランプで照射し液晶分
散型光学素子を得る。この透明電極とガラス基板のクロ
ムメッキ部分の端部をミノムシクリップで挟み７０Ｖの
交流電圧を印加するとコントラストは悪いが動作するの
が判った。また（株）ゼロックス社製のオーバーヘッド
プロジェクタの反射鏡部分に置いて動作させるとスクリ
ーンには光学素子の動作が明瞭に明るく見えた。

【００１８】

【実施例４】絶縁基材がガラスエポキシの両面プリント
基板で図２の様なパターンを作成し、目の細かいサンド
ペーパーで平滑にした後、さらに家庭用のクレンザーを
布につけて磨き上げ、水洗、乾燥をする。このプリント
基板の上に未硬化の実施例１の光変調物質を塗布し、電
導性の透明電極付きのポリエステルフィルムをかぶせ指
で充分に押し付けた平坦にした後、水銀ランプで照射し
液晶分散型光学素子を得る。スルーホール部分より未硬
化の光変調物質が染みだしているのでエタノールを含ま
せた布で拭き取る。この透明電極をミノムシクリップで
挟みプリント基板の背面のスルーホール部分付近にリー
ド線を半田付けし両端に７０Ｖの交流電圧を印加すると
コントラストは悪いが動作するのが判った。

【００１９】

【発明の効果】既存の液晶分散型光学素子の製造工程や
プリント基板製造工程を大きく変更することなしに大面
積の表示装置が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インジュームと錫の酸化物をポリエステルフィ
ルム上にスパッタリングした透明電極をガラス棒に付け
た希塩酸によって線状にエッチングし、温水で洗浄し、
乾燥し、３つに分割された透明電極つきのポリエステル
フィルムである。

【図２】９０度ずらした一対の、３つに分割された透明
電極つきのポリエステルフィルムの間に光変調物質を挟
み込んだ液晶分散型光学素子である。この液晶分散型光
学素子は３Ｘ３の単純マトリックス方式のドットディス
プレイの構成に成っていて、ａからｉまでが各ドットで
ある。各ポリエステルフィルムの３つに分割され透明電
極のうち、各中央の透明電極に電圧を印加し、ｅのドッ
トを動作させると、ｂ、ｄ、ｆ、ｈの各ドットも半透明
になり、ａ、ｃ、ｇ、ｉの各ドットもわずかに透明化す
る。

【図３】図２で示した３Ｘ３の単純マトリックス方式の
ドットディスプレイのＸ−Ｘ部分の断面図である。

【図４】光変調物質が接する電極面の両面プリント基板
の表面銅部分のパターンを示す。

【図５】両面プリント基板の裏面銅部分のパターンを示
す。

【図６】両面プリント基板を用いたセグメント方式のド
ットディスプレイの断面図を示す。

【符号の説明】

１．透明電極部分 ２．透明電極がエッチングされて無い部分 ３．光変調物質 ４．ポリエステルフィルム ５．プリント基板の表面にある銅部分 ６．スル−ホ−ル ７．絶縁基材 ８．液晶分散型光学素子の駆動回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂マトリクス中に液晶もしくは２色
   性色素を添加した液晶を小滴状もしくは網状に含有し、
   印可する電圧により、透過光量、反射光量、透明度ある
   いは色調などの調節をおこなう膜状の光変調物質を、対
   向する一対の電極基板で狭持させた光学素子において、
   一方の電極基板が透明電極であって、残り一方の電極基
   板が、絶縁基材の表面に光学的に不透明な導電材料によ
   る電極を備えたプリント基板からなることをことを特徴
   とする液晶光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶光学素子におい
   て、一方の電極基板がプリント基板であり、プリント基
   板の絶縁基材の表面に不透明な導電材料による複数の小
   電極を備えかつ各々の小電極と外部との電気的接続が絶
   縁基材を貫く導電材料もしくは背面に連なるスルーホー
   ルによって行われていることを特徴とする液晶光学素
   子。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶光学素子とこれを
   駆動する電気回路からなる液晶表示装置において、液晶
   光学素子の電極を構成するプリント基板の一部に液晶光
   学素子を駆動する電気回路が設置されていることを特徴
   とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の液晶光学素子とこれを
   駆動する電気回路からなる液晶表示装置において、液晶
   光学素子の電極を構成するプリント基板の背面に液晶光
   学素子を駆動する電気回路が設置されていることを特徴
   とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の液晶光学素子におい
   て、該プリント基板上の電極の表面が光を反射する鏡面
   に成っているかもしくは電極の表面にコントラストを増
   す層が形成されていることを特徴とした液晶液晶表示装
   置。