JPH05181156A - 多色表示デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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。 【構成】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１．２と、該透明基板１．２の相対向する面
１０．２０に形成された透明電極３．４と、液晶６１．
８１、あるいは偏光性物質およびその分散媒を封入した
透明外殻６０．８０のマイクロカプセル６．８が複数埋
設され該透明基板１．２間に介置された透明樹脂層５．
７とからなり、前記マイクロカプセル６．８は、しきい
値が高低互いに異なる少なくとも２種類の液晶６１．８
１、あるいは偏光性物質がそれぞれ別々に封入された少
なくとも２種類よりなることを特徴とする。

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、液晶、あるいは偏光
性物質およびその分散媒を封入した透明外殻のマイクロ
カプセルが複数埋設され該透明基板間に介置された透明
樹脂層とからなり、前記マイクロカプセルは、しきい値
が高低互いに異なる少なくとも２種類の液晶、あるいは
偏光性物質がそれぞれ別々に封入された少なくとも２種
類よりなることを特徴とする。

【０００７】本発明の最も大きな特徴は、前記少なくと
も２種類よりなるマイクロカプセルにある。各マイクロ
カプセルは、その透明外殻で形成された微小な空間内に
封入された液晶、あるいは偏光性物質のしきい値が高低
互いに異にした２種類以上のものを用いることができ
る。前記液晶としては、例えばビフェニル系、シアノビ
フェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シアノフェニ
ルシクロヘキサン系、アルコキシ置換フェニルシクロヘ
キサン系のネマチック液晶を用いることができる。しき
い値が高い液晶としては、ＺＬＩ−１８４０、ＺＬＩ−
１５６５を用いることができる。しきい値が低い液晶と
しては、ＺＬＩ−１６９３、ＺＬＩ−１８４４を用いる
ことができる。

【０００８】前記偏光性物質としては、例えばジヒドロ
シンコニジン硫酸塩化ヨウ化物や、ヘラパタイトを用い
ることができる。しきい値が高い偏光性物質としては、
ジヒドロシンコニジン硫酸塩過ヨウ化物を用いることが
できる。しきい値が低い偏光性物質としては、ヘラパタ
イトを用いることができる。前記少なくとも２種類の液
晶および偏光性物質は、一方と他方とのしきい値が相対
的に高低異なればよい。前記しきい値の高低差は、目的
に対応して種々設定することができる。例えば予め、一
方のしきい値が目的とするものに選定された後、これを
基準にして他方のしきい値を、前記一方のしきい値より
も低くあるいは高くなるように選定することにより種々
設定できる。

【０００９】そして例えば、２種類の前記マイクロカプ
セルを用いた場合、前記しきい値が高低互いに異なるた
め、電圧印加時にその電圧の大きさに対応し、いずれか
１種類のマイクロカプセルの液晶、あるいは偏光性物質
のみを光透過方向に配向させた状態と、他の種類のマイ
クロカプセルの液晶、あるいは偏光性物質を光透過方向
に配向させた状態とが得られる。

【００１０】前記各マイクロカプセルは、直径が３〜２
０μｍ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。前記各マイクロカプセ
ルのいずれかひとつに封入される液晶あるいは偏光性物
質には、２色性染料を混入して用いることができる。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。偏光性物質とともにマイクロカプセルに封入さ
れる分散媒は、偏光性物質を分散して安定したサスペン
ジョンを生成するもので、例えば水や、有機溶媒を用い
ることができる。

【００１１】透明樹脂層は、その層中に分散されたマイ
クロカプセルを５０〜７０ｗｔ％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。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により形成された厚さ１０
〜５０μｍのシ−ト状のものが使用できる。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。 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。

【００１２】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。

【００１３】また、前記着色剤は、マイクロカプセル内
に封じ込められる液晶、あるいは偏光性物質に混入され
る二色性染料の色彩や、偏光性物質がもつ色彩と、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。

【００１４】

【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、必要に応じて次の３通りに使い分けられる。す
なわち、以下（１）、（２）、（３）に示すように、第
１透明電極および第２透明電極に対して、電圧が印加さ
れない電圧非印加時、低い電圧が印加される電圧印加
時、高い電圧が印加される電圧印加時とすることによ
り、不透明表示と、白濁表示と、透明表示との３状態の
切り換え作用が得られる。

【００１５】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、しきい値が低い液
晶、あるいは偏光性物質が封入された他方のマイクロカ
プセル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）電圧非印加時には、一方のマイクロカプセル内の
しきい値が高い液晶、あるいは偏光性物質と、他方のマ
イクロカプセル内のしきい値が低い液晶、あるいは偏光
性物質とは、いずれも光を透過する方向へ配向せずラン
ダムな状態にある。

【００１６】従って、多色表示デバイスの視認部は、し
きい値が低い液晶、あるいは偏光性物質により不透明表
示となり、かつこれを視認できる。そして、しきい値が
低い液晶、あるいは偏光性物質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。 （２）低い電圧値（しきい値が低い液晶、あるいは偏光
性物質が光を透過する方向へ配向する大きさの電圧値）
での電圧印加時には、しきい値が高い液晶、あるいは偏
光性物質は、配向せず前記（１）と同じようにランダム
な状態を維持している。これに対し、しきい値が低い液
晶、あるいは偏光性物質は、印加電圧に対応して配向
し、光を透過させる。

【００１７】従って、多色表示デバイスの視認部は、し
きい値が高い液晶、あるいは偏光性物質により白濁色表
示となり、かつこれを視認できる。 （３）高い電圧値（前記しきい値が高い液晶、あるいは
偏光性物質が入射光を透過する方向へ配向する大きさの
電圧値）での電圧印加時には、前記しきい値が低い液
晶、あるいは偏光性物質と、しきい値が高い液晶、ある
いは偏光性物質は、両者ともに配向し、光を透過させ
る。

【００１８】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。なお、前記構成の
多色表示デバイスにおいて、前記場合とは逆に前記一対
の透明基板のうち、しきい値が高い液晶、あるいは偏光
性物質物が封入された一方のマイクロカプセルに近い位
置の透明基板側より視認した場合には、しきい値が高い
液晶、あるいは偏光性物質物の配向時の透明とランダム
時の白濁との２つの切り換え表示となる。

【００１９】

【実施例】図１に断面として示す実施例の多色表示デバ
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１および第２ガラス基板２と、第１ガラス基
板１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１および第２ガラス基
板２の間に介置された第１透明樹脂層５および第２透明
樹脂層７と、前記第１透明樹脂層５に複数埋設された第
１マイクロカプセル６と、前記第２透明樹脂層７に複数
埋設された第２マイクロカプセル８とよりなる。

【００２０】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。

【００２１】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９．９が接着されている。導電性テ
−プ９．９は、交流電源９０および開閉装置９１を備え
た電気回路９２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９０は、０〜２００Ｖ（４０〜１００Ｈｚ）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。

【００２２】第１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３μｍの
第１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。この第１透明樹脂層５は、
後で述べる第２透明樹脂層７に一体的にラミネイトされ
て、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。

【００２３】第１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
ＺＬＩー１８４０）が用いられている。また液晶６１の
しきい値特性は、図５に示されるａ１曲線で示されるよ
うになっている。第２透明樹脂層７は、厚さ５〜５０μ
ｍのアクリル系樹脂フイルムを用いて、平均粒径が１５
μｍの第２マイクロカプセル８が複数埋設された状態と
したいわゆるゲスト・ホスト型の液晶フイルムである。

【００２４】第２マイクロカプセル８は、透明外殻８０
と、この透明外殻８０に封じ込められた液晶８１と、液
晶８１にゲストとして混入され、液晶８１とともに同方
向に配向可能な黒色の二色性染料８２とよりなる。液晶
８１としては、ネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩー１
８４０）が用いられている。また液晶８１のしきい値特
性は、図５に示されるａ２曲線で示されるように、前記
液晶６１のしきい値特性より低いものとなっている。

【００２５】前記のように構成された多色表示デバイス
Ａは、必要に応じて次の３態様に使い分けられる。すな
わち、第１透明電極３および第２透明電極４に対して、
以下に示すように、電圧が印加されない電圧非印加時、
２５Ｖの電圧が印加される電圧印加時、７０Ｖの電圧が
印加される電圧印加時の３態様の作用が得られる。な
お、作用の説明上、多色表示デバイスＡにおいて、前記
一対の第１ガラス基板１および第２ガラス基板２のう
ち、しきい値が低い液晶８１が封入された第２マイクロ
カプセル８に近い位置の第２ガラス基板２側を視認部Ｂ
とし、かつ外側より第２ガラス基板２に向かって視認し
た場合で説明する。 （１）電圧非印加時（図１、図２参照）には、第１マイ
クロカプセル６内のしきい値が高い液晶６１と、第２マ
イクロカプセル８内のしきい値が低い液晶８１および二
色性染料８２は、いずれも光を透過する方向へ配向しな
いでランダムな状態となっている。このため第１透明樹
脂層５は、第１マイクロカプセル６の液晶６１により白
濁色に着色され、第２透明樹脂層７は、第２マイクロカ
プセル８の二色性染料８２により黒色に着色されてい
る。

【００２６】従って、多色表示デバイスＡの視認部Ｂ
は、第２透明樹脂層７により着色不透明（黒色）表示と
なり、かつこれを視認できる（図２および図６のｂ１参
照）。 （２）２５Ｖの電圧印加時（図３参照）には、第１マイ
クロカプセル６内のしきい値が高い液晶６１は、配向せ
ず前記（１）と同じようにランダムな状態を維持してい
る。これに対し第２マイクロカプセル８内のしきい値が
低い液晶８１および二色性染料８２は、いずれも前記印
加電圧（２５Ｖ）に対応して光を透過する方向へ配向す
る。このため第１透明樹脂層５は、第１マイクロカプセ
ル６の液晶６１により白濁色に着色され、第２透明樹脂
層７は透明となる。

【００２７】従って、多色表示デバイスＡの表示部Ｂ
は、透明な第２透明樹脂層７を透過して第１透明樹脂層
５の白濁色表示となり、かつこれを視認できる（図３お
よび図６のｂ２参照）。 （３）７０Ｖの電圧印加時（図４参照）には、第１マイ
クロカプセル６内のしきい値が高い液晶６１と、他方の
第２マイクロカプセル８内のしきい値が低い液晶８１お
よび二色性染料８２は、前記印加電圧（７０Ｖ）に対応
していずれも光を透過する方向へ配向する。このため第
１透明樹脂層５および第２透明樹脂層７は透明となる。

【００２８】従って、多色表示デバイスＡの表示部Ｂ
は、透明表示となり、かつこれを視認できる（図４およ
び図６のｂ３参照）。このように実施例の多色表示デバ
イスＡでは、前記第１透明樹脂層５および第２透明樹脂
層７に、しきい値が高低互いに異なる液晶６１と、二色
性染料８２を混入した液晶８１とを別々に封入した第１
マイクロカプセル６および第２マイクロカプセル８が複
数埋設されて用いられ、かつ前記しきい値が異なること
を利用してひとつの駆動電源で印加電圧の値を制御する
のみで、着色不透明（黒色）表示と、白濁表示と、透明
表示との３状態の切り換えを行うことができる。

【００２９】このため、多色表示デバイスＡによれば、
従来前記３状態の切り換えに必要な複数の駆動電源がひ
とつで済、コストを低減できる。なお、前記液晶６１の
代わりに、しきい値が高い偏光性物質および分散媒（図
示せず）を第１マイクロカプセル６に封入し、前記液晶
８１の代わりに、しきい値が低い偏光性物質および二色
性染料を混入した分散媒（図示せず）を第２マイクロカ
プセル８に封入して用いることもできる。また、第１マ
イクロカプセル６と第２マイクロカプセル８とを、前記
第１透明樹脂層５および第２透明樹脂層７に別々に複数
埋設する代わりに、ひとつの透明樹脂層（図示せず）に
複数埋設して用いることもできる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の多色表示デバイスは、相対向す
る一対の透明基板間に介置された透明樹脂層には、液
晶、あるいは偏光性物質およびその分散媒を封入した透
明外殻のマイクロカプセルが複数埋設され、前記マイク
ロカプセルは、しきい値が高低互いに異なる少なくとも
２種類の偏光性物質がそれぞれ別々に封入された少なく
とも２種類よりなる。

【００３１】このため、少なくとも２種類よりなるしき
い値が高低互いに異なる少なくとも２種類の液晶、ある
いは偏光性物質特性の違いを利用することにより、ひと
つの駆動電源で印加電圧の値を制御するのみで、着色不
透明表示と、白濁表示と、透明表示との３状態の切り換
えを行うことができ、かつ従来のように前記３状態の切
り換えを行うための複数の駆動電源を必要とせず、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】図１における要部の拡大断面図。

【図３】図２における２５Ｖの電圧印加状態を示す拡大
断面図。

【図４】図２における７０Ｖの電圧印加状態を示す拡大
断面図。

【図５】実施例の多色表示デバイスの第１マイクロカプ
セルに封入された液晶と、第２マイクロカプセルに封入
された二色性染料を混入した液晶とのしきい値特性（印
加電圧（Ｖ）に対する光透過率（％））を示す説明図。

【図６】電圧非印加時および２５Ｖの電圧印加時と７０
Ｖの電圧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・・・第１透明樹脂層 ６・・・第１マイクロカプセル ６０・・・透明外殻
６１・・・液晶 ７・・・第２透明樹脂層 ８・・・第２マイクロカプセル ８０・・・透明外殻
８１・・・液晶 ８２・・・二色性染料 ９０・・・交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸島 和夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (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

Claims (1)

【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、液晶、あるい
   は偏光性物質およびその分散媒を封入した透明外殻のマ
   イクロカプセルが複数埋設され該透明基板間に介置され
   た透明樹脂層とからなり、 前記マイクロカプセルは、しきい値が高低互いに異なる
   少なくとも２種類の液晶、あるいは偏光性物質がそれぞ
   れ別々に封入された少なくとも２種類よりなることを特
   徴とする多色表示デバイス。