JPS60221729A - 液晶を用いた光散乱制御装置 - 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】 （発明の技術分野） 太礒明り寸嫡−社ｔＩ旧ｒバナー臀昏１旧伽１１佑畳成
１ｒ憾得装置として有用な光散乱制御装置に関する。

（発明の背景） 従来からも液晶の電気光学的性質を利用して、光の散乱
状態と無散乱状態とを電気的ｌこコントロールでき°る
光散乱制御装置が知ら−れており、動的散乱ｍｃＤ８ｍ
）と８転移ｆＪ、ＣＰ−Ｔｍ）（Ｄ２ｆｉイブが知られ
ている。いずれも、少なくとも一方が透明な電極の間化
液晶を挾んだ構造を有ｒるものである０ ＤＳｆｉは、液晶に直流又は低周波交流電場を印加する
ことにより、液晶の配向方向の変化と同時ｌこ電荷の移
動が生じ、それが液晶の配向状態をゆるがせることによ
り光敏乱状態番生じるものである。またＰＴｆｉは例え
ば初期状態でいわゆるフォカルーコニツク状態（散乱状
線）を示している液晶ζこ電場を印加することにより、
コレステリック液晶のねじれが屏け、いわゆるネーマテ
ィック状態に転移させることにより、透明状態を生じさ
せるもの、あるいは初期状態でグランジャン状態または
渦巻き状ａ（透明状＃１Ｍ）を示している液晶に電圧を
印加することにより、ディスクリネージ目ンを多数発生
させ、それにより散乱状態を生じさせさらに高電圧を印
カロしてネマティック状Ｄ（透明状態）にするものであ
る。

しかしながらＤＳ型は電圧電流効果を利用するため、比
較的消費電流が大きく、また電圧印加状態で光散乱を生
じるため、仮に背景に色付きのものを使用して色付き表
示装置に利用する場合、ネガ表示となり好ましくない。

またＰＴ型は■電界効果を利用するものの、相転移に比
較的大きな電界を必要とすること、＠装置の設計が難し
いこと、つまり液晶の組成（コレステリック液晶とネマ
ティック液晶との組成）と液晶層厚との比を制御するこ
とが難しいこと、及び６元の状態ζこ復起する応答時間
がかかることなどの欠点がある。

（発明の目的） 本発明は従来のこうした液晶自身の光散乱効果を利用せ
ずに、それにより従来の欠点をなくし、全く新しい考え
方に基づく光散乱制御装置を提供することにある。

（発明の概要） 屈折率ｎ、を有するガラスあるいはプラスチックなどの
透明基板の表面を１細かい凹凸面にすると入射した光が
散乱して白く不透明になるが、この凹凸面に水をつけた
り、セロハン粘着テープを貼り付けると、元の透明状態
に戻る現象はよく昶られている。透明状態に戻るのは、
凹凸面をこ基板とほぼ等しい屈折率を有する物質が密着
するため、凹凸向での屈折がなくなるからであり、密着
物質の屈折率が変化することによって透明状態は変化し
、基板と＠Ｍ′＃質との屈折率が等しいときζこは全く
散乱せずに透明になる。

従って、逆に言えば、空気をも含めて密着物質の屈折率
を変化させ得れば散乱状態をコントロールできる訳であ
る。

しかしながら、密着物質を付着させたり除去することで
屈折率を変化させることは、機械的、物理的又は化学的
方法を必要とし、結局迅速に行なえない。

本発明者らは、液晶が外部電、場の影響によって屈折率
が変化する点に着目して、先の散乱状態のコントロール
に利用することを着想し、本発明を成すに至った。

即ち、本発明は光散乱効果を有する澗凸面が片面に形成
された透明基板（１）と、その凹凸面上に均一な膜厚に
形成された透明導電膜（２）、屈折率ｎ、及びｎｏを有
する液晶（３）及び対向電極（４）からなることを特徴
とする。電気的に散乱状態を制御できる光散乱制御装置
を提供する。

液晶は一般に液晶分子の長軸方向に対する屈折率ｎ・と
短軸方向に対する屈折率ｎ０とを有しており、その配向
状態によってｎ０〜ｎ０の任意の値をとりつる。そして
、液晶の配向状態は、低電圧を印加することによって容
易に変えられる。

従って、液晶の前後を電極で挾む必要があるが電極によ
って凹凸面をなくしてしまっては、散乱が生じなくなる
ので凹凸面を有する透明基板（１）上に透明導電膜（２
）を均一に設ける。導電膜（２）の膜厚はＩ　ａｍ　Ｌ
Ｊ下ｆ１１．ｉＩｉ轟で本り、そろすｔ’１．ｌイ、這
雷謹（２）の屈折率がいくらであろうと、無いに等しい
。

しかし、透過率を向上させる意味からは１５００λ以下
の膜厚が好ましく、電気抵抗を下げる意味からは５０１
以上の膜厚が好ましい。導電膜（２）の形成法としては
真空蒸着、イオンブレーティングスパッタリング等の真
空薄膜形成技術が使用される。

透明導電膜（２）の材料としては、ＳｎＯ嘗、Ｉｎ＊０
ｓＩＴＯ（Ｉｎ、ＯｓにＳｎＯ，の混ざったもの）等が
使用される。導電膜（２）を所望表示パターンにパター
ニングすれば、本発明の装置は餞示装置として利用でき
る。

透明導電膜（２）の上には液晶の特定配向状態を実現す
るために配向膜を設けることが好ましい。水平配向膜と
しては、例えばＳｉ（’）、等の無機薄膜、ポリイミド
、ＰＶＡ、エポキシ樹脂、ナイロン等の樹脂塗膜、シラ
ンカップリング剤の塗膜等を、形成後、脱脂綿、研摩布
などで一方向に２ピングしたものが一般的である。垂直
配向膜としては、例えば７２ンカ→プリング剤の塗膜、
レシチンの塗膜、Ｔａ、Ｏｓの蒸着膜あるいはそれらの
膜をラビングしたもの若しくはそれらの膜の上に更にＳ
ｉＯの斜め蒸着膜を設けたものが一般的である。

配向膜の膜厚は一般に５０〜２０００大が通商である。

液晶（３）としては、ネマチック、コレステリック、ス
メチック等のいずれでもよいが、屈折率ｎ＠＋ｎ＠の差
ｊｎの大きいものの方が散乱状態の制御範囲（コントラ
スト）が大きくなるのでｊｎｍＯ，１以上特にａｒｚ＝
０．２以上のものが好ましい。

使用し得るネマチック液晶の例としては、（イ）誘電異
方性１１が正の液晶： ビフェニール系 Ｒ−＠−＠−ＯＮ几０＋ＯＮ ターフェニル系 フェニルシクロヘキサン系 Ｒベシ−０−ｘ ビフェニルシフ四ヘキサン系 シクロヘキシルカルボン酸エステル系 エステル系 Ｘ　＋　ａ　ｏ　ｏ昏Ｙ あるいは（ロ）誘電異方性ノεが負の液晶：アゾ系 ０ｎＨｚ　ｎ−ｈ、Ｏ＋Ｘ＋　ＯｍＨｚｍ＋ｓアゾキシ
系 ０ｎ）１＊ｎ＋ｔ　’０＋Ｎ−Ｎ　−〈＝）−〇ｍＨ２
ｍ＋１シッフ系 ０ｎＨａ　ｒｒ＋ｉ−＋　ＯＨ−Ｎ＋　ＯＮあるいは（
／→前者（イ）、（ロ）の混合ネマチック液晶がある。

そのほか、ネマチック液晶にコレステリック液晶又はス
メチック液晶を混合したもの、スメチック液晶単独も使
用し得る。液晶にはゲストホスト撤液晶のように二色性
染料を１９口してもよい。

液晶（３）の初期配向状態は、ＴＮ構造、ホモジニアス
、ホメオトロピック、７オーカルコニツク、グランジャ
ン構造のいずれでもよい。

また、基板（１）の屈折率と等しい屈折率ｎｏ父はｎｏ
を有する液晶（３）は、透明←→散乱状態の間で変化さ
せることができるので、液晶に二色性染料を添加してカ
ラニ衣示に使用する場合に好ましいＯ 対向電極（４）としては、透明でも不透明でもよく、不
透明な電極材料としては、Ａｕ）Ａｇｎ　Ａ／などが使
用される。対向電極（４）の液晶（３）との接触面は、
平面又は光散乱を起こす凹凸面でもよい。対向電極（４
）は薄くてよいので、一般には基板（５）の上に形成さ
せる。導電膜（２）を表示パターンにバターニング１．
た、、Ｌ去にけ、付面雷癒（Ａ１本晶ｍｌ虐シｒパター
ニングする。対向電極（４）の上にも配向膜を設ける電
極（４）及び必・要に応じて基板（５）からなる本発明
の光散乱制御装置が組み立てられるが、液晶（３）の保
持、保護のため周囲を封止材で封止してセルとする。

同、基板（１）又は（５）の外聞に偏光板を一枚配設す
ることによって、コントラストを向上させることもげ能
である。

以下、実施例により本発明をＡ本釣に説明する。

（実施例１） 厚さ０．７１１１１の透明ガラス板（屈折率ｎ　−１，
７５）島 ＃Ａ２５００の砥石で一方の表面を凹凸面に仕上げ、光
散乱性を有する基板（１）を用意した。

基板（１）の凹凸面上に真空蒸着により厚さ４００＾の
ＩＴＯ透明導鑞膜（２）を均一に形成させた。得られた
４１１膜（匂は基板（１）の凹凸面を反映して光散乱性
を有している。

次いで導電ｇ（２）をホトエツチングにより所定表示パ
ターンにパターニンクシタ。

その後、全体にスピンナーコートにより厚さ８００＾の
ポリイミド配向膜（２ａ）を均一に形成させた。得られ
た配向膜（２ａ）の表面も基板（１）の凹凸面を反映し
て光故乱性を有していたが、それを布で一方向にラビン
グした。

他方、基板（１）と同様に一方をと凹凸面を形成した基
板（５）を用意し、その上に同様に透明対向電極（４）
を形成し、パターニングした後、全体に配向膜（４ａ）
を形成させた。

配向膜（２ａ）、（４ａ）が対面するように基板（１）
　、　（５）を厚さ約９μｍのスペーサー（６）を入れ
て並べ、周囲をエボΦシ樹脂（７）で封止した。

封止層（７）の一部に注入孔をあけて、ブリティッシニ
・ドラッグ・ハウス社製の混廿ネマチック液晶：商品名
Ｆ３８（＞１３折率ｎ、−１，７５，ｎ、−１，５１）
を注入した後、封孔して光散乱制御装置を組立てた。こ
の装置の断面図を第１図に示す。

本装置は全体に無色透明で表示パターンはほとんど見え
なかった。

この装置の電極（２）　−（４）間に、電圧３Ｖｒｍｓ
を印加すると、表示パターンが白濁しく第２図参照）無
色透明の下地の中に表示パターンがはっきりと視認され
た。表示パターンに於ける透過光コントラスト比は４以
上であった。

従ってこの装置は表示装置として有用である。

更に基板（１）のラビング処理方向と直交する方向に偏
光軸を有する偏光板を一枚基板（１）又は（５）の外側
に置いたところ、表示パターンに於ける透過光コントラ
スト比は２０以上に同上した。応答速度は２０′Ｃで立
ち上り１００ｍ５ｅｃ、立ち下り２００ｍ５ｅｃ（５Ｖ
ｒｍｓ）であった。

（実施例２） 基板（１）　、　（５）の材料として屈折率ｒ１１−１
．５３のガラス板を使用した他は、実施例１と同様に光
散乱制御装置を作った。この装置は全体に白濁しており
、電圧をＩ：Ｉ］加すると表示パターンが無色透明にな
った。

（５Ａ施例３） 実施例１で使用した凹凸ｍｌを有する基板（１）の上に
実施例１と同様に透明導電膜（２）を形成した後、パタ
ーニングすることなくシランカップリング剤（ｎ−ＯＨ
（ＩＨＨ８ｉＯＩ！ａ）　を塗布して垂直配向膜（２ａ
）を形成させた。以下、液晶としてネマチック液晶：Ｍ
ＢＢＡ（ｐ−メトキシベンジリデン−ｐｌ−ブチル−ア
ニリン；Ｒ＆−１，７６、ｎ）−一１．５５）を用い、
実施例１と同様にして光散乱側（実施例４） 基板（１）の材料として屈折率＠ｉ−１，５５のガラス
板を使用し、実施列１と同様に凹凸面を形成さ７　せ、
透明導電膜（２）を形成した後、パターニングすること
なく、垂直配内剤：　Ｏｓ’ＦｔｔｓｏｚＮ（ＯｚＨｉ
）０１１　Ｈ４０Ｆ　Ｏ（０）ｉ　）　＊をｍｓして垂
直配向膜（２ａ）を形成させた。

他方、同機のガラス板を同様に研磨して凹凸面を有する
基板（５）を用意し、その上に同様に厚さ４００１のＩ
ＴＯ透明対向電゛極（４）及び垂直配向膜（４ａ）を形
成させた。

そして、液晶（３）として実施例３で使用したＭＢＢＡ
を用い、光散乱制御装置を組立てた。

この装置は全体に無色透明で、電圧を印〃口すると散乱
状態となり白濁した。

（実施例５） 実施例１＃こ於いて、液晶としてネマチック液晶ｆｆ−
８にカイ２ル液晶： ＯＨｓ　ＯＨ＊０Ｈ（ＯＨｓ　）ＯＨｓ０−■−〇−〇
Ｎを１０重臆チ混合したものを使用するほかは同様にし
て表示可能な光散乱制御装置を組立てた。

この装置の表示パターンに於けるコントラスト比は５根
度であったが、偏光特性のない表示が得られた。

（発明の効果） 以上の通り、本発明によれば、低電圧、低消費電力で電
気的に政乱状態をコントロールでき、応答性にすぐれた
ものが得られる。

本発明の装置は、遮光装置として利用できるはか、液晶
（３）とガラス基板（１）との屈折率の関係を選択する
ことによって、ネガ型及びポジ型の表示装置にも利用で
き、液晶（３）中に二色性染料を添加することによって
カラー表示装置とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で作製した表示用光散乱制御
装置の断面図である。 第２図は前記実ｍ列１の装置の光透過率と印加１　・・
・・・・・・・　凹凸面が形成された透明基板２　・・
・・・・・・・　透明導電膜　２ａ・・・・・・・・・
　配向膜３　・・・・・・・・・　液晶　４ａ・・・・
・・・・・　配向膜４　・・・・・・・・・　対向電極
　５　・・・・・・・・・　基板６　・・・・・・・・
・　スペーサー　７　・・・・・・・・・　封止材出願
人　日本光学工業株式会社 代理人　渡　辺　隆　男 第４図 第２図 誘過率（％〕 手続補正書（自Ｖ １、事件の表示 昭和５９年　特許側　第７９０６０号 ２、発明の名称 液晶を用いた光散乱制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 （４１１）日本光学工業株式会社 ツク　才力　シゲ　タダ 取締役社長　福　岡　成　忠 ４、代理人 〒１４０東京部品川区西大井１丁目６番３号６、補正の
内容 明細書第１５頁第５行と第６行との間に、「また、本発
明の装置は、大型画面の透過型又は反射型スクリーンに
も使用することができる。」と挿入する。 （以上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　光散乱効果を有する凹凸面が片面に形成された透明
   基板（１）と、その凹凸面上に均一な膜厚に形成された
   透明導電膜（乃、屈折率ｎ、及びｎ、を有する液６（３
   ）及び対向電極（４）からなることを特徴とする、電気
   的に散乱状態を制御できる光散乱制御装置。 ２　前記透明導電膜（２）が表示パターンを有すること
   を特徴とする表示可能な特許請求の範囲第１項記載の光
   散乱制御装置。 ３　前記透明基板（１）が前記液晶（３）の屈折率ｎ＠
   又はｎ４のいずれか一方に等しい屈折率を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光散乱制御装置
   。