JPH08662Y2 - 液晶素子，補強液晶素子及びそれらを用いた液晶調光装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、液晶素子、補強液晶素子及びそれらを用い
た液晶調光装置に関するものである。

［従来の技術］ 電圧の印加により、その光の透過状態を変化させる液
晶素子は、従来のガラス等では得られなかった変化が得
られるため、各種窓、間仕切り等の調光装置に期待され
ている。

このような液晶素子の電極の端子を通常の時計、電
卓、ワープロ等に使用されている小型の液晶表示素子の
ように導電ゴムで回路基板に接続して使用することや、
端子部の電極上に導電ペーストを印刷して硬化させたり
無電解メッキしてハンダ付け可能にして、回路基板にハ
ンダ接続することも考えられた。

［考案の解決しようとする問題点］ このような液晶表示素子用の電極取出しの構造は、小
型の液晶表示素子には有効であるが、大きさが著しく大
きくなる液晶調光装置に使用されるような液晶素子には
不向きなものであった。

即ち、小型の液晶表示素子では大きなものであって
も、30cm角程度であるのに対し、液晶調光装置では場合
によっては、1m角以上にもなり、従来の小型の液晶表示
素子で用いられた導電ゴムのように常に圧力を加えてい
なければならない構造での保持は困難なものであった。

また、端子部の電極上に導電ペーストを印刷して硬化
させたり無電解メッキしてハンダ付け可能にしても、大
型化しているため、端子部での接着強度が不充分になり
やすく、導電接続の信頼性が低いという問題点を有して
いた。

このように従来の小型の液晶表示素子に使用されてい
た導電接続構造は、多数の電極端子を狭い端子部分から
取り出すには適していたが、液晶調光装置のように大型
の液晶素子の導電接続構造には適していなく、導電接続
の信頼性に問題があり、その解決が望まれていた。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、前述の課題を解決すべくなされたものであ
り、透明電極付の基板間に液晶を挟持し、電界によって
その光の透過状態を制御する液晶素子において、端子が
透明電極上に該透明電極よりも厚膜の導電性材料の層を
積層し、該透明電極と導電性材料の層とが積層された部
分で基板に孔を開けて固定された導電性材料の薄板とさ
れていることを特徴とする液晶素子、及び、その液晶素
子の両面に保護板を接着材層を介して一体に接合したこ
とを特徴とする補強液晶素子、及び、それらの液晶素子
または補強液晶素子を枠にはめて、その端子を駆動回路
に接続したことを特徴とする液晶調光装置を提供するも
のである。

本考案の液晶素子は、その端子が透明電極上に該透明
電極よりも厚膜の導電性材料の層を積層し、該透明電極
と導電性材料の層とが積層された部分で基板に孔を開け
て固定された導電性材料の薄板とされているため、導電
接続の信頼性が高く、調光装置等の大型の液晶素子に適
用しても信頼性の高い導電接続が得られる。

また、本考案によれば端子が薄く構成でき、取付に悪
影響を与えなく、かつこの液晶素子に保護板を積層する
ことも容易にできる。

また、液晶調光装置のように大型であって、端子が一
方の基板に１個でよいというような用途においては、透
明電極のみでは外部と接続した部分から離れるに従い、
透明電極の電気抵抗による電圧の低下が大きくなり、均
一な駆動ができない場合を生じたり、発熱の問題を生じ
たりするという問題点もあった。

この点に関しても、本考案によれば透明電極よりも厚
膜の導電性材料の層が積層されているため、その抵抗が
低下し、端子が形成された辺の長さが1m以上となるよう
な調光装置であっても、調光装置全体にわたってほぼ均
一の駆動電圧を印加することが可能になるので、透過率
のムラを生じにくくなる。

さらに、導電性材料の薄板が基板に孔を開けて固定さ
れている部分での導電性材料の薄板と透明電極との導電
接続の信頼性も向上する。

第１図は、本考案の液晶素子の基本的な構造を示す斜
視図であり、第２図は、その断面図であり、第３図は、
この例に用いられる基板に孔を開けて固定されるための
導電性材料の薄板の例を示す斜視図である。なお、第１
図及び第２図とも端子部がよく分かるように端子部付近
のみを示している。

図において、1A、1Bはガラス、プラスチック等の基
板、2A、2Bはそれぞれ基板1A、1Bの上に形成されたITO
（In₂O₃−SnO₂）、SnO₂等の透明電極、３はその間に挟
持された液晶、4Aは基板に固定前の導電性材料の薄板、
4Bは基板に固定後の導電性材料の薄板、５は透明電極よ
りも厚膜の導電性材料の層、６は基板の端子部に開けら
れた孔を示している。

本考案の液晶素子は、電界の印加によってその光の透
過状態を制御する液晶素子が使用でき、透明状態と散乱
状態との間で変化するもの、色の変化するもの、光の透
過率が変化するもの等があり、いずれも適用できる。

もっとも以下に示すような、透明状態と散乱状態との
間で変化するものが大面積の液晶素子を容易に製造でき
るため好ましい。

具体的には、液晶を用いた透過散乱制御素子が好まし
い。特に、液晶と硬化性化合物のマトリックスとの組み
合わせによる調光体が好ましい。これには、液晶がマイ
クロカプセルに封入されたものや樹脂の多孔質マトリッ
クス中に液晶が含浸されたようなものがあり、電界の印
加状態によって、液晶と硬化性化合物のマトリックスと
の屈折率のマッチングが変化することにより、透過状態
と散乱状態との変化が得られるものである。

このような液晶素子としては、次のようなものが特に
好ましい。

即ち、得られる硬化物の屈折率が、使用する液晶物質
の常光屈折率（n_o）あるいは異常光屈折率（n_e）のいず
れかと一致するように選ばれた硬化性を有する化合物及
び液晶物質の溶解物またはラテックスを一対の基板間に
保持し、硬化性化合物を硬化させて液晶物質と硬化物と
の相分離を固定化して独立した液泡中に液晶が封入され
たマイクロカプセル状のものや、液泡自体が連通してい
る多孔質マトリックス状のものがある。

さらに、この液晶中に２色性色素や単なる色素を添加
しても良いし、硬化性化合物として着色したものを使用
しても良い。

この液晶素子を製造する際、調製する硬化性化合物と
液晶物質との混合物は液状であっても粘稠物であっても
均一に溶解または分散していれば良く、素子の製造方法
によって最適なものを選べば良い。

このような液晶と硬化性化合物のマトリックスによる
液晶を使用することにより、大面積にしても、上下の透
明電極が短絡する危険性がなく、かつ、通常のツイスト
ネマチック型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密
に制御する必要もなく、大面積を有する液晶素子を極め
て生産性良く製造できる。

さらに、調製する硬化性化合物と液晶物質との混合物
が均一に溶解している物を使用することにより、２枚の
透明電極付基板の接着も同時に可能となり、周辺シール
が不要となるという利点も有する。

具体的には、ITO（In₂O₃−SnO₂）、SnO₂等の透明電極
付のガラス、プラスチック等の基板を相対向するように
配して周辺をシールしたセルには、液状で注入した方が
一般に便利であり、透明電極付のガラス、プラスチック
等の基板に塗布し、対向する基板を重ね合わようとする
場合には、一般に粘稠状態の方が便利である。

本考案では基板はプラスチックフィルム基板の場合に
その効果が大きく、導電接続の信頼性向上のメリットが
大きい。

基板間ギャップは、５〜100μｍにて動作することがで
きるが、印加電圧、オン・オフ時のコントラストを配慮
すれば、10〜40μｍに設定することが適当である。

即ち、このような液晶と硬化物のマトリックスとの組
み合わせによる液晶素子は従来の液状の液晶を用いた小
型の液晶表示素子と異なり、その基板間隙の規制が厳し
くなく、また大型化するため割れに対しての安全性が要
求されるため、基板をプラスチックフィルム基板とする
ことが好ましい。また、これにより大きな液晶素子から
所望のサイズの液晶素子を切り出して使用することも容
易である。

このような基板をプラスチックフィルム基板とした液
晶素子は端子部の剛性が低いため、ガラス基板の場合よ
りもさらに導電ゴム等による導電接続は信頼性が低くな
るが、本考案の構造をとることにより導電接続の信頼性
は著しく向上する。

本考案で透明電極上に積層される導電性材料の層は、
導電性を有した材料の層であって、透明電極よりも厚膜
の材料であれば使用できる。具体的には、透明電極上に
金属、カーボン等の導電性粒子を混入した接着性の導電
ペースト等を塗布または印刷してもよいし、予めシート
状に形成された金属シート等の導電性材料を貼り付ける
ようにしてもよい。この導電性材料の層の厚みは10μｍ
以上とする方が信頼性が高い。

この導電性材料の層は、基板に孔を設ける部分の周辺
には必ず設けるものであり、通常露出している透明電極
による端子部分をほぼ覆うように設けることが好まし
い。露出している透明電極による端子部分をほぼ覆うこ
とにより、透明電極の保護の役目もはたし、透明電極が
溶解したり、断線したりすることを防ぐ。

もっとも、孔周辺の導電接続の信頼性と低抵抗化の目
的のためのみであれば、露出している透明電極による端
子部分の全長に渡ってある程度の幅で導電性材料の層が
形成されていればよい。

このほか、液晶素子にシールが形成されていれば、内
部に配置される液晶等に悪影響を与えない限り、シール
中または内まで導電性材料の層を延長してもよい。

本考案で使用される基板に孔を開けて固定する導電性
材料の薄板としては、基板から外側に導電性材料の薄板
が突出しており、基板に開けた孔を貫通させて固定され
ている構造のものであれば良い。

この導電性材料の薄板の材質としては、通常は金属製
の物を使用さることが好ましいが、薄板状に形成されか
つ導電性を有していればカーボン繊維、金属繊維のよう
な導電性繊維と接着材の組み合わせも使用可能である。

具体的には、導電性材料の薄板の一方の端を折り曲げ
て基板に開けた孔を貫通させて、透明電極上に形成され
た導電性材料の層に固定する構造のものが好ましい。

この代表的な例としては第１図乃至第３図に示したよ
うなハトメラグがあるが、第４図に示すような単に平坦
な金属性の薄板14を基板11の端子部に開けたスリット状
の孔16に通し、折り曲げて基板を両側から挟持するよう
にして固定した構造にしてもよい。

もちろん、これらの外、基板から外側に導電性材料の
薄板が突出しており、基板に開けた孔を貫通させて、透
明電極上に形成された導電性材料の層に固定されている
構造のものであれば良く、種々の応用が可能である。

具体的には、第５図に示すように導電性材料の薄板24
の一方の端を２つに分け２箇所の孔を通して固定しても
よいし、薄板の他方の端を第４図のように巾を変えた構
造にしたり、第５図のように孔27を開けたり、第６図の
ように導電性材料の薄板34の他方の端を丸めてリード線
をかしめることができるような構造37に形成したりして
もよい。

この液晶素子は、基板がプラスチックフィルムや薄い
ガラスの場合に、さらに保護のためにプラスチックやガ
ラス等の保護板を積層したり、基板を強化ガラス、合せ
ガラス、線入ガラス等にしてもよい等種々の応用が可能
である。

特に、基板としてプラスチックフィルムを使用して液
晶素子とし、電極取り出し線を付けて、これを液晶素子
よりもやや大きい２枚のガラス基板間にポリビニルブチ
ラール膜等の接着材層を介して挟持して、加熱又は光照
射により、接着材層を硬化させて、液晶素子とガラス板
とを貼り付け一体化し合せガラス体として使用すること
が好ましい。

このように本考案では、端子部の構造が極めて薄くで
きるため、両外側に保護板を貼着して一体化することも
容易にできる。

この液晶素子を製造するには、所望の形状の基板を２
枚準備して、これを組合せて液晶素子を製造してもよい
し、連続プラスチックフィルム基板を使用したり、長尺
ガラス基板を用いて製造し、後で切断する方式で製造し
てもよい。

この液晶素子または両面に保護板を一体に接合した補
強液晶素子を枠にはめ、その端子を駆動回路に接続して
液晶調光装置とされる。

本考案は、この外、カラーフィルター、赤外線カット
フィルター、紫外線カットフィルターを積層したり、裏
面に鏡を積層したり、一部の電極にパターニングを行い
表示に使用したり、この液晶素子を組み合わせて巨大な
表示に使用したりする等種々の応用が可能なものであ
る。

このような大型の表示装置として使用する場合には、
１つの液晶素子に複数の端子を設けてもよいし、１つの
枠に複数の液晶素子を組み合わせて配置してもよい。

また、用途も窓、天窓、間仕切り、扉等の建築材料、
窓、ムーンルーフ等の車両用材料、各種電気製品用の材
料に使用可能である。

［実施例］ 以下、実施例により、本考案を具体的に説明する。

比較例 液晶素子として、300mm×300mmのIn₂O₃−SnO₂（ITO）
付のポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、そ
の間に誘導率異方性が正のネマチック液晶（BDH社製
「Ｅ−８」）をポリビニルアルコールマイクロカプセル
に封入したものを挟持するようにした。基板間隙は20μ
ｍとした。

この両端の10mmのITOが露出した端子部分に第１図乃
至第３図に示すようなハトメラグをかしめて、このハト
メラグにリード線をハンダ付けして駆動回路に接続し
た。

その後、これにAC50Hz、100Vの電圧を印加したとこ
ろ、この調光装置は透明と白濁の間で正常に駆動でき
た。

このハトメラグ部とITO表面との間の接触抵抗を測定
したところ、10〜500Ω/cm程度の抵抗値であった。

実施例１ 実施例１の液晶素子の両端の10mmのITOが露出した端
子部分に導電性ペースト（シントーケミトロン社製「Ｋ
−3431」）を50μｍ厚にスクリーン印刷した後、90℃の
熱風炉で30分乾燥した。

このポリエチレンテレフタレートフィルムの端子部分
に第１図乃至第３図に示すようなハトメラグをかしめ
て、このハトメラグにリード線をハンダ付けして駆動回
路に接続した。

その後、これにAC50Hz、100Vの電圧を印加したとこ
ろ、この調光装置は透明と白濁の間で正常に駆動でき、
導電接続の信頼性も高いものであった。

また、ハトメラグ部とITO表面との間の接触抵抗を測
定したところ、０〜５Ω/cm程度の抵抗値であり、比較
例の液晶素子に比してかなり低いものであった。

さらに、これを２枚のガラス板の間に２枚のポリビニ
ルブチラール膜を介して挟持し、オートクレーブ内で加
熱加圧して一体化させた。

この端子接続部は薄いため、このガラス板との一体化に
おいても何等支障はなく、容易に一体化できた。

このようにして一体化された補強液晶素子を用いた調
光装置は、外圧に対して安全であり、信頼性も高いもの
であった。

実施例２ 実施例１の透明電極上の導電性材料の層として、導電
性粘着剤付の銅箔テープ（ソニーケミカル社製「Cu7635
D」、厚さ35μｍ、幅8mm、アクリル樹脂系導電性粘着剤
使用、粘着剤層厚み50μｍ）を貼り付けたほかは、実施
例１と同様にして液晶素子を製造し、調光装置とした。

これに、AC50Hz、100Vの電圧を印加したところ、この
調光装置は実施例１と同様に透明と白濁の間で正常に駆
動でき、導電接続の信頼性も高いものであった。

また、ハトメラグ部とITO表面との間の接触抵抗を測
定したところ、０〜５Ω/cm程度の抵抗値であった。

さらに、これを２枚のガラス板の間に２枚のポリビニ
ルブチラール膜を介して挟持し、オートクレーブ内で加
熱加圧して一体化させたところ、このガラス板との一体
化においても何等支障はなく、容易に一体化できた。

このようにして一体化された補強液晶素子を用いた調
光装置は、外圧に対して安全であり、信頼性も高いもの
であった。

実施例３ 基板のフィルムとして、巾300mmの長尺のIn₂O₃−SnO₂
（ITO）付のポリエチレンテレフタレートフィルムを使
用し、その上に誘導率異方性が正のネマチック液晶（BD
H社製「Ｅ−８」）にアクリル系光硬化性樹脂を溶解
し、基板間隙を制御するための直径約20μｍの樹脂粒子
スペーサーを混入した溶液を供給し、もう１枚の同じ巾
のITO付のポリエチレンテレフタレートフィルムを重ね
合せ、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、樹脂の多孔質
のマトリックス中に液晶が分散されている構造の液晶素
子を製造した。

その後、この液晶素子を長さ1mで切断し、実施例１と
同様にハトメラグをかしめて、このハトメラグにリード
線をハンダ付けして駆動回路に接続した。これに、AC50
Hz、100Vの電圧を印加したところ、調光装置は透明と白
濁の間で正常に駆動でき、導電接続の信頼性も高いもの
であった。

さらに、実施例１と同様にこれを２枚のガラス板の間
に２枚の紫外線吸収剤入のポリビニルブチラール膜を介
して挟持し、オートクレーブ内で加熱加圧して一体化さ
せた。

この例においても実施例１と同様に、端子接続部は薄
いため、ガラス板との一体化においても何等支障はな
く、容易に一体化できた。

このようにして一体化された調光装置は、実施例１と
同様に外圧に対して安全であり、信頼性も高いものであ
った。

また、接着性材料層を紫外線吸収剤入のポリビニルブ
チラール膜とすることにより、調光装置の耐久性が向上
した。

実施例４ 実施例２のITO付のポリエチレンテレフタレートフィ
ルム上に、アクリル系光硬化性樹脂と液晶の溶液を供給
し、ITO付のポリエチレンテレフタレートフィルムを重
ね合せた。

次いで、アクリル系光硬化性樹脂を硬化させる際に、
その一部に特定のパターンの開口部を有するマスクを重
ね、対向した電極間に、AC50Hz、100Vの電圧を印加しつ
つ紫外線を照射し、次いで、マスクを取り去り、対向し
た電極間に電圧を印加せずに、紫外線を照射して硬化さ
せた。

次いで、実施例１と同様にハトメラグをかしめて、こ
のハトメラグにリード線をハンダ付けして駆動回路に接
続した。

この結果、マスクの開口部に対応する部分は、電圧の
印加の有無にかかわらず常に透明であり、マスクされて
いた部分は、電圧を印加しない時には白濁状態であっ
て、AC50Hz、100Vの電圧を印加した時には透明であっ
た。なお、導電接続の信頼性も高いものであった。

これにより、特定の固定パターンを電極をパターニン
グすること無しに表示できた。

実施例５ 実施例３のハトメラグの代りに第４図に示すような導
電性材料の薄板を使用して導電接続を行った。

この端子接続も薄くて、かつ信頼性の高いものであっ
た。また、導電性材料の薄板の形状が簡単であり、長尺
の金属板から切り出しながら使用することもできた。

実施例６ 実施例３のハトメラグの代りに第５図に示すような導
電性材料の薄板を使用して導電接続を行った。

この端子接続も薄くて、かつ信頼性の高いものであっ
た。また、この例では２箇所でかしめているため、導電
性材料の薄板の他の端がぐらつかなく、かつ孔が開いて
いるため、リード線との接続の作業がしやすいものであ
った。

実施例７ 実施例３のハトメラグの代りに第６図に示すような導
電性材料の薄板を使用して導電接続を行った。

この端子接続も薄くて、かつ信頼性の高いものであっ
た。また、この例では導電性材料の薄板の他の端にリー
ド線を容易にかしめて固定することができ、接続の作業
がしやすいものであった。

［考案の効果］ 以上の如く、本考案の液晶素子は、その端子が透明電
極上に導電性材料の層を積層して、基板に孔を開けて固
定された導電性材料の薄板とされているため、接続抵抗
が低いとともに、導電接続の信頼性が高く、調光装置の
ような大型の液晶素子に適用しても、全体が均一にな
り、信頼性の高い導電接続が得られる。

また、本考案によれば端子が薄く構成でき、取付に悪
影響を与えなく、かつこの液晶素子に保護板を積層して
もこの端子構造が邪魔をすることがなく、容易に積層す
ることもできる。

また、本考案の端子構造は後から容易に付加することが
できるため、後から小さく切り分けて使用することにも
容易に適用できる。

即ち、基板に適当に孔を開けておくことにより、所望
の寸法に切り分けてから、適当な位置の孔に導電性材料
の薄板に貫通させ、かしめて固定すればよい。このた
め、大きな液晶素子を製造しておき、これを所望のサイ
ズに切断して使用するという従来の建材用のガラス等の
流通の方法が採れ、このような分野に容易に適用しう
る。

本考案の液晶素子は、外観品位、生産性に優れた素子
であり、大面積での調光、光シャッター等に広く利用す
ることができ、調光窓、調光鏡、間仕切り等の建材用途
をはじめ、同様の自動車、航空機等の車両用途、大型公
衆表示体等種々の応用が可能であり、さらに製品名、会
社名、マーク、数字、その他種々の固定表示等を設ける
ことも可能である。

本考案は、この外、本考案の効果を損しない範囲内で
種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本的な例を示す斜視図であり、第２
図はその断面図であり、第３図はそれに使用する導電性
材料の薄板の固定前の例の斜視図である。 第４図乃至第６図は、他の導電性材料の薄板を取り付け
た本考案の実施例の斜視図である。 基板:1A、1B 透明電極:2A、2B 液晶:3 導電性材料の薄板:4A、4B、14、24、34 導電性材料の層:5 孔:6、16

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極付の基板間に液晶を挟持し、電界
   によってその光の透過状態を制御する液晶素子におい
   て、端子が透明電極上に該透明電極よりも厚膜の導電性
   材料の層を積層し、該透明電極と導電性材料の層とが積
   層された部分で基板に孔を開けて固定された導電性材料
   の薄板とされていることを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の液晶素子の両面に保護板を
   接着材層を介して一体に接合したことを特徴とする補強
   液晶素子。
3. 【請求項３】請求項１記載の液晶素子または請求項２記
   載の補強液晶素子を枠にはめて、その端子を駆動回路に
   接続したことを特徴とする液晶調光装置。