WO2000033128A1

WO2000033128A1 - Ecran a cristaux liquides et procede de production de cristaux liquides

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Publication number: WO2000033128A1
Application number: PCT/JP1999/006610
Authority: WO
Inventors: Koji Oae; Ryuzo Fukao; Yuji Yamashita
Original assignee: Hitachi Maxell, Ltd.
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2000-06-08
Also published as: AU1410400A

Description

明細書液晶表示装置及び液晶製造方法技術分野

本発明は液晶表示装置に関する。更に詳細には、本発明は熱光学効果又は熱応答性を有する液晶材料を用いたポリマー分散型液晶層と、この液晶層を駆動するための発熱体とから構成される液晶表示装置に関する。

従来の技術

従来から温度変化により光学的性質が変化する液晶材料を利用して画像表示が行われている。このような表示に用いられる液晶材料としてスメクティック液晶、ネマチック液晶、コレステリック液晶などがあり、これら液晶材料は温度により、液晶の分子配向性が変化し、透明と不透明（白濁）の変化、色の変化などを起こすことが知られている。

一方、従来からポリマー分散型液晶を用いた表示素子の開発が進んでいる。このような素子は、偏光を利用した一般の液晶表示装置に比べて、高輝度、ハイコントラスト、広視野角などの点で、優れた表示特性をもつ。また、液晶がポリマ一中に分散した構造のため、素子端部を封止する必要がない。

熱応答性のポリマー分散型液晶を利用した液晶表示装置では、一種のネマチック型液晶をポリマー中に分散させた、ポリマー分散型液晶を使用している。図 1 ( a ) は、このポリマー分散型液晶層の非加熱状態（ネマチック状態）を示し、図 1 ( b ) は、このポリマー分散型液晶層の加熱状態（ァイソトロピック状態）のモード変化を示す。また、このポリマー分散型液晶層の温度と屈折率との関係を図 2に示す。

図 1 ( a ) 及び図 2に示されるように、非加熱状態の時には、ポリマー分散型液晶は白濁している。すなわち、不透明な状態である。これは、ポリマーと液晶ドロップレット 1 0 2の間で、液晶分子が界面にそって配向するため、ポリマー樹月旨 1 0 1の屈析率 n pと液晶ドロッブレツト 1 0 2の屈折率 n _eの間に、屈析率差 Δ η (Δ η = η。一 n。）が存在し、ポリマー樹脂と液晶ドロップレット界面で光が屈折されるためである。

一方、図 1 ( b ) 及び図 2に示されるように、このポリマー分散型液晶を加熱し、ある温度（ネマチック Zァイソトロピック転移点： T _{N I} ) を越えたところで、ポリマ一分散型液晶は、白濁から透明へ変化する。これは、ポリマー分散型液晶中の、液晶分子がネマチック Zアイソトロピック転移点以上に加熱されて液晶性を失うためネマチック状態での屈折率 n _eがァイソトロピック状態の屈析率 n iへ低下し、ポリマー樹脂の屈折率 n iとネマチック Zアイソトロピック転移点以上でのドロップレット 1 0 3の屈析率 n _eの差 Δ η ' (Δ η ' = n j - n _p ) が小さくなるためである。

しカゝし、ポリマー分散型液晶を熱応答表示素子として利用するには様々な問題点が存在する。例えば、 ①ポリマーの熱伝導が悪く、応答速度がポリマーを使用しない液晶のみの表示素子に比較して消色時間が長い、 ②表示部の各セグメントの温度分布むらがあるため表示むらが生じる、及び③マトリックス駆動の場合、各セグメントとの間の境界が不明瞭なため、表示の視認性が劣る、などの問題点が指摘されている。これらは、ポリマ一分散型液晶がポリマーと液晶の混合物であるため、熱応答性が悪いことに起因するものと思われる。更に、別の問題点として、 ④昇温 ·降温の熱サイクルを繰り返すうちに、ポリマーが徐々に変形し、ポリマー分散型液晶表示素子の寿命を劣化させることが指摘されている。

このポリマ一分散型液晶を用いた表示素子の白濁一透過変化におけるコントラストを向上させるためには、非加熱時の、ポリマー分散型液晶層の白濁度を向上させるか、または非加熱時の、ポリマー分散型液晶層の透明度を上げればよい。非加熱時のポリマーの白濁度を向上させるためには、 ①ポリマー分散液晶層を厚くする方法、 ②ポリマー分散型液晶におけるポリマー中の液晶の分散を均一化する方法、 ③ポリマー分散型液晶におけるポリマーと液晶の屈折率をミスマッチさせる方法などがある。 ①の液晶層を厚くすることは最も有効であると共に作製時において、ブレードの間隔を広げることにより比較的簡単に行うことができる。この方法では、例えば、コーター又はアプリケーターなどの塗布装置により基板上に塗布する液晶組成物の塗布量を増大させることにより、基板上に形成される液晶層の)!莫厚を厚くする。しかし、コータ一又はアプリケータ一などの塗布装置のブレード又はスリットを広げて基板上へ多量の液晶組成物を塗布すると、基板の塗布開始点、中央部及び塗布終了点などの各点で塗布液晶層の膜厚にバラッキが生じ、均一な膜厚の液晶層を形成することが困難である。

更に、別法として、従来通りの膜厚の液晶層を基板上に形成し、この液晶層が乾燥した後、この液晶層の上面に再び液晶組成物を塗布することにより厚い膜厚を有する液晶層を形成する方法が試みられるが、溶媒の影響により 2回目を塗るときに、 1回目に塗った膜が溶解するため、液晶層の膜厚が設計通りの厚さ（例えば、 2度塗りならば、 1回塗りの厚さの倍の厚さ）にならず、所望の厚さの液晶層を形成することが困難であった。

発明の開示

従って、本発明の目的は、優れた応答速度と優れた表示性を有する熱応答タイプのポリマ一分散型液晶表示装置を提供することである。

本発明の別の目的は、熱応答性及び熱安定性に優れたポリマー分散型液晶表示装置を提供することである。

本発明の他の目的は、均一な厚さ分布を有し、高膜厚と、高コントラストを有するポリマー分散型液晶層からなるポリマー分散型液晶表示装置を提供することである。

前記第 1の課題は、一対の電極間に挟装された発熱体上に、ポリマ一と液晶との組成物からなるポリマ一分散型液晶層を配設することにより解決される。この場合、発熱体への一対の電極の接続は、一対の電極を発熱体の左右両面に接続させる力又は、一対の電極を発熱体の上下両面に接続させることにより行われる。前者の接続の場合、ポリマー分散型液晶層は発熱体と直接接触するが、後者の場合、ポリマー分散型液晶層と発熱体との間には、一対の電極のうちの一方の電極が介在する。

前記第 2の課題は、ポリマーと液晶との組成物からなるポリマー分散型液晶層において、前記ポリマーとして熱可塑 ^feポリマーを使用し、かつ、前記ポリマ一のガラス転移温度（T _g ) と前記液晶の相転移温度（T _{N I} ) 以上とすることにより解決される。

また、前記第 3の課題は、別々に形成された複数の液晶膜を順次貼り合わせることにより大きな膜厚を有する単一の積層構造液晶層を形成することにより解決される。

図面の簡単な説明

図 1は、ポリマー分散型液晶の非加熱時と加熱時の状態変化を示す模式図であり、（a ) は非加熱状態を示し、（b ) は加熱状態を示す。

図 2は、ポリマー分散型液晶の温度に対する屈折率の変化を示す特性図である。図 3は、本発明の液晶表示素子の一例の構成を示す模式的斜視断面図である。図 4は、図 3に示される本発明による液晶表示素子の電圧印加前と後の状態を示す模式的斜視断面図であり、（a ) は電圧印加前の状態を示し、（b ) は電圧印加後の状態を示す。

図 5は、図 3に示される液晶表示素子の変更例を示す模式的斜視断面図であり、 ( a ) は反射板を揷入した構成を示し、（b ) はカラ一フィルムを挿入した構成を示す。

図 6は、図 3に示される液晶表示素子の更に別の変更例を示す模式的断面図であり、（a ) は熱伝導板を挿入した構成を示し、（b ) は熱伝導板と反射板を挿入した構成を示す。

図 7は、熱伝導板の使用効果を示す上面図であり、（a ) は熱伝導板を使用しない場合を示し、（b ) は熱伝導板を使用した場合を示す。

図 8は、図 6 ( a ) に示された熱伝導板を挿入した構成の変更例であり、熱伝導板が複数個に分割された液晶表示装置の模式的断面図である。

図 9は、図 8に示される構造を有する液晶表示装置 3 0 0を駆動させたときの、ポリマー分散型液晶層の表示変化の一例を示す模式図である。

図 1◦は、図 6 ( a ) に示された熱伝導板を揷入した構成の更に別の変更例であり、熱伝導板 6 0 1の表面上に貫通開口部 1 0 0 1が設けられている構成を有する液晶表示装置の断面図である。

図 1 1は、マトリックスタイプの液晶表示装置の一例の構成を示す概要上面図である。

図 1 2は、図 1 1における A— A線に沿った断面図である。

図 1 3は、図 1 1に示された表示を行うためのスィッチ（s w) A 1からスィツチ A 3と、スィッチ B 1からスィッチ B 3の各スィツチを駆動するパルスを示す特性図である。

図 1 4は、本発明のマトリックス構造を有する液晶表示装置におけるポリマー分散型液晶層のモード変化を示す特性図である。

図 1 5は、保護フィルム 3 0 1およびポリマー分散型液晶層 3 0 2を連続的な 1枚のシ一ト状に形成したマトリックス形液晶表示装置 1 5 0 0の一例の断面図である。

図 1 6は、図 1 5に示されたマトリックス形液晶表示装置 1 5 0 0の上面図である。

図 1 7は、放熱板の使用効果を示す上面図であり、（a ) は放熱板を使用しない場合を示し、（b ) は放熱板を使用した場合を示す。

図 1 8は、本発明の液晶表示装置において、発熱体への電圧の印加方法とポリマー分散型液晶層の温度との関係を示す特性図であり、（a ) は温度制御をせずに発熱体に電圧の印加を行った時の温度変化を示し、（b ) は発熱体へ印加する電圧パルス幅による温度制御を行ったときの温度変化を示す。

図 1 9は、本発明のマトリックス構造をもつ液晶表示素子において、発熱体へ印加する電圧パルス幅の設定方法を示すブロック図である。

図 2 0は、本発明の液晶表示素子の別の実施態様の構成を示す断面図である。図 2 1は、本発明の液晶表示素子の他の実施態様の構成を示す断面図である。図 2 2は、本発明の液晶表示素子の更に別の実施態様の構成を示す断面図である。

図 2 3は、本発明の液晶表示素子で使用される発熱体の一例の平面図である。図 2 4は、電極 aの一例の平面図である。

図 2 5は、図 2 4における A部の部分拡大斜視図である。

図 2 6は、熱伝導板の一例の平面図である。

図 2 7は、格子状熱伝導板の一例の平面図である。

図 2 8は、本発明の積層構造ポリマー分散型液晶層の製造工程の一例を示す模式図である。

図 2 9は、本発明の積層構造ポリマー分散型液晶層の概要断面図であり、 ( a ) はポリマ一分散型液晶膜と耐 U V劣化性ポリマー分散型液晶膜とからなる積層構造ポリマー分散型液晶層の概要断面図であり、（b ) は耐熱衝撃性ポリマ一分散型液晶膜とポリマー分散型液晶膜と耐 U V劣化性ポリマー分散型液晶膜とからなる積層構造ポリマー分散型液晶層の概要断面図であり、（c ) は高延性ポリマー分散型液晶膜間にポリマー分散型液晶膜が間挿された積層構造ポリマー分散型液晶層の概要断面図である。

図 3 0は、本発明の積層構造ポリマー分散型液晶層のポリマー分散型液晶層の膜厚と加熱時及び非加熱時の透過率との関係を示す特性図である。

発明を実施するための最良の形態

図面を参照しながら本発明の液晶表示装置を更に詳細に説明する。図 3は、本発明による液晶表示装置 3 0 0の一例の模式的斜視断面図である。図示されているように、本発明の液晶表示装置 3 0 0は基本的に、保護シート 3 0 1、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2、電極 a 3 0 3、発熱体 3 0 4、電極 b 3 0 5から構成されている。

保護シ一ト 3 0 1は一般的に、下部のポリマー分散型液晶層 3 0 2を保護するために使用される。保護シート 3 0 1は、視認性の面から透明なものが望ましく、代表的なものに透明なプラスチックまたはガラスがある。透明なプラスチックは、ガラスに比較して低コストであり、その可撓性により曲面状にもできるため、本発明では特にプラスチックが望ましい。本発明の液晶表示装置で使用できる、プラスチック製保護シートとしてたとえば、ポリエチレンテレフタレ一ト、ポリエチレンナフタレ一トなどがある。このようなシートは、発熱体 3 0 4により熱が加わるため、温度に対する耐性が優れていることが好ましい。一般的に、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2は発熱体 3 0 4により 7 0 °C前後にまで加熱されるので、ブラスチック製保護シートは約 1 0 0〜 1 2 0 °C程度の耐熱温度を有するものであることが好ましい。保護シートの厚さは特に限定されないが、一般的に、 2 0 // m〜4 0 0 / mの範囲内であることが好ましい。 2 0 μ m未満では機械的強度が低すぎ、十分な保護効果が期待できない。一方、 4 0 0 /i m超では、保護効果が飽和して不経済になるだけでなく、視認、性を阻害する恐れがある。

電極 a 3 0 3、電極 b 3 0 5は、アルミニウム、銅、銀、金などの良導電性金属板から構成することができる。これらの良導電性金属は一般的に、熱伝導性にも優れているので、発熱体 3 0 4から発生された熱を、電極から直接ポリマー分散型液晶層 3 0 2へ加えることができる。電極 a 3 0 3及び電極 b 3 0 5はそれぞれ同種の金属から構成することもできるし、あるいは異なる金属から構成することもできる。電極 a 3 0 3及び電極 b 3 0 5はそれぞれ同種の金属から構成することが好ましい。電極 a 3 0 3及び電極 b 3 0 5の厚さは特に限定されない。通電に必要十分な厚さを有すればよい。

電極 a 3 0 3及び電極 b 3 0 5の間に挟装される発熱体 3 0 4は、電極から電流が流されると、発熱を起こす抵抗性要素を有しており、通常、電極よりも抵抗値の高い素材が用いられる。例えば、発熱体 3 0 4として、カーボン、ニッケルなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。発熱体 3 0 4の厚さは特に限定されない。ポリマー分散型液晶層 3 0 2を所望の応答速度で駆動させることができる必要十分な発熱量を発生させる能力を有すればよい。このような発熱能力は発熱体の仕様書を参考にするか、または実験を繰り返すことにより当業者ならば容易に決定できる。

図 4は、図 3に示された液晶表示装置 3 0 0に電源を接続し、 O N/O F F駆動させた状態を示す模式的斜視断面図であり、図 4 ( a ) は電源 O F F状態（すなわち、電圧印加前の状態）を示し、図 4 ( b ) は電源 O N状態（すなわち、電圧印加状態）を示す。ポリマー分散型液晶層 3 0 2のポリマーにはポリビニルブチラールを用い、液晶材料には非加熱時には白濁しており、加熱時には透明になるネマチック液晶材料を用いた。ポリマ一分散型液晶層 3 0 2の作製においては溶媒蒸発相分離法を用い、ポリマーと液晶の重量比率を 1 ： 1とした。ポリマー分散型液晶層 3 0 2の厚さは 6 0 / mであり、発熱体 3 0 4にはカーボンを用い、電極 a 3 0 3、電極 b 3 0 5には銅箔を用いている。電源 4 0 6は一次電池、二次電池などの直流電源であるか、又は交流を直流に変換した電源の何れも使用でさる。

電源 4 0 6から電極 a 3 0 3，電極 b 3 0 5に電圧を印加する前では、ポリマ一型分散液晶層 3 0 2が不透明であるので、上面からみると白濁色である。電極 a 3 0 3と電極 b 3 0 5と間に電源 4 0 6から例えば、直流電圧 9 Vを印加すると、カーボンの発熱体 3 0 4に電流が流れ発熱する。 6 0 °C前後に達したところで、ポリマー分散型液晶層 3 0 2が白濁から透明へ変化し、電極 a 3 0 3の色である銅色が出現した。電極 a 3 0 3をアルミニウムとした場合、銀色が出現する。別法として、図 5 ( a ) に示されるように、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と電極 a 3 0 3との間に高反射率をもつ反射板 5 0 1をおくことにより、ポリマー分散型液晶層 3 0 2が透明になったときの反射率を向上させることができる。このような目的に好適な反射板は例えば、銀、アルミニウム、錫、ニッケル、クロム、金、白金などである。反射板の厚さは特に限定されないが、一般的に、 5 μ π！〜 1 0 0 mの範囲内であることが好ましレ、。 5 / mよりも薄いと、製造工程において反射板の破損、よじれなどの不都合が生じるので好ましくない。一方、 1 0 0 / mよりも厚いと、発熱体 3 0 4とポリマ一分散型液晶層 3 0 2との間の熱伝導に悪影響を及ぼすなどの不都合が生じるので好ましくない。

また、別法として、図 5 ( b ) に示されるように、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と電極 a 3 0 3との間に着色背景板 5 0 2を挿入することもできる。着色背景板 5 0 2を使用することにより、ポリマー分散型液晶層 3 0 2が透明になったときに、さまざまな色を表示させることが可能となるばかり力、液晶層の変化を目視により明確に確認することができる。着色背景板 5 0 2の材質は例えば、ブラスチック（例えば、着色されたセロハン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレン、ポリ塩化ビュル、ポリ塩化ビニリデンからなる耐熱性プラスチックフィルムなどのようなカラーフィルム）、紙、ガラス、金属箔などである。優れた耐熱性と伝熱性を有するものであれば、これら以外の材質の着色背景板も使用できる。着色背景板 5 0 2の厚さは、一般的に、 5 / m 〜1 0 0 /z mの範囲内であることが好ましい。 5 mよりも薄いと、製造工程において着色背景板の破損、よじれなどの不都合が生じるので好ましくない。一方、 1 0 0 / mよりも厚いと、熱が伝わり難くなることによる応答速度の低下などの不都合が生じるので好ましくない。

着色背景板 5 0 2がポリマー分散型液晶層 3 0 2の非加熱時と同じ色である白色である場合、非加熱時は、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2の色である白色であり、加熱時も白であるため、液晶層の変化を目視で判別することが困難となる。しかし、一つの実施態様として、白色の着色背景板 5 0 2の表面に、黒色で文字、図形、記号及び/又は模様などを印刷しておくこともできる。この場合、非加熱時はポリマ一分散型液晶層 3 0 2の色である白色のままで、着色背景板 5 0 2上の文字などは目視できないが、加熱すると、液晶層が透明化することにより、白地の着色背景板 5 0 2上の黒色文字などが明確に目視できるようになる。

一方、着色背景板 5 0 2が黒色の場合、非加熱時は、ポリマー分散型液晶層 3 0 2の色である白色であり、加熱時には黒色に変化するため、液晶層の変化の様子を目視により明確に識別することができる。なお、この場合、黒色は飽消しされた黒色であることが好ましい。着色背景板 5 0 2としては、青色、赤色、緑色などの色も使用可能であるが、明度、彩度が低く、黒色に近いものが望ましい。着色背景板 5 0 2が銀色である場合、非加熱時は、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2の色である白色である。このとき、着色背景板 5 0 2の銀色がポリマ一分散型液晶層 3 0 2を透過、散乱して来た光を後ろから反射させる（後方散乱）ため、一般に白色度は他の色の着色背景板 5 0 2よりも上昇する。但し、加熱すると、着色背景板 5 0 2である銀色が現れ、加熱前の白色と加熱後に現れる銀色の輝度の差が小さいため、色の変化は識別し難い。

電極 a 3 0 3とポリマー分散型液晶層 3 0 2との間への着色背景板 5 0 2の挿入は、電極 a 3 0 3とポリマー分散型液晶層 3 0 2との間の熱伝導の障害となるので、液晶層の応答速度が低下することがある。そこで、別法として、着色背景板 5 0 2の代わりに、電極 a 3 0 3の表面に着色塗料を塗布することもできる。塗料は例えば、アクリル塗料などの合成樹脂系塗料が好ましい。塗料の色は、前記の着色背景板 5 0 2と同様に、艷消し黒色が好ましい。この黒色塗料により電極 a 3 0 3の表面に文字、図形、記号及び Z又は模様などを印刷しておくこともできる。

図 3に示される構造では、表示セグメントサイズが 1 c m角以下程度の液晶表示装置では問題ないが、数十 c m以上の大型液晶表示装置などでは、熱が均一に伝わらず、ポリマー分散型液晶層に表示ムラが発生する。また発熱体及び電極の両方ともに大型になり製造上複雑となる。

そこで、図 6 ( a ) に示すようにポリマー分散型液晶層 3 0 2と電極 a 3 0 3 との間に熱伝導板 6 0 1を挿入し、ポリマー分散型液晶 3 0 2に密着させ、発熱体 3 0 4からの熱伝導の均一化を図ることができる。この熱伝導板 6 0 1により、熱伝導が均一化し、表示ムラが解消する。また、消去時には熱伝導板 6 0 1が放熱板の役目をするため、消去時問が短くなる。更に、熱伝導板 6 0 1を使用することの別の利点は、ポリマー分散型液晶層に比べて、発熱体及び電極を小型化することができることである。

図 6 ( b ) に示されるように、所望により、図 5 ( a ) に示されるような反射板 5 0 1を、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と熱伝導板 6 0 1との間に揷入して使用することができる。反射板 5 0 1を熱伝導板 6 0 1と一体化させることもできる。更に、電極 a 3 0 3と、反射板 5 0 1及び熱伝導板 6 0 1とを全て一体化させることもできる。また、図示されていないが、反射板 5 0 1の代わりに、図 5 ( b ) に示されるようなカラーフィルム 5 0 2を使用することもできる。

熱伝導板 6 0 1の使用効果を図 7に示す。図 7 ( a ) は熱伝導板 6 0 1を使用しない場合の表示状態を示す上面図である。発熱体 3 0 4からの熱がポリマー分散型液晶層 3 0 2に不均一に伝わるために、不透明状態 7 0 1 aから透明状態 7 0 4 aに至る過程で表示ムラ 7 0 2 a及び 7 0 3 aが生じる。一方、これに対して、図 7 ( b ) は熱伝導板 6 0 1を使用した場合の表示状態を示す上面図である。図示されているように、不透明状態 7 0 1 bから透明状態に至る過程の 7 0 2 b 及び 7 0 3 bでも表示ムラは発生せず、表示は均一に変化し透明状態 7 0 4 に至る。

熱伝導板 6 0 1を応用した例として、図 8にポリマー分散型液晶層 3 0 2と電極との間に、異なる熱伝導率を有する複数個の熱伝導板を挿入した液晶表示装置 3 0 0の断面図をしめす。図 8では、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と熱伝導板 6 0 1の間に、セグメントの中央部に熱伝導率 aの熱伝導板 a 8 0 1を揷入し、周りに熱伝導率 bの熱伝導板 b 8 0 2を挿入する。さらに外周に熱伝導率 cの熱伝導板 c 8 0 3を挿入する。熱伝導率を a < b < cとする。

図 8に示される構造を有する液晶表示装置 3 0 0を駆動させたときの、表示変化の一例を図 9に示す。発熱体 3 0 4に電圧を印加すると熱伝導板 c 8 0 3のほうが、熱伝導板 b 8 0 2、熱伝導板 a 8 0 1がある中心部よりも熱の伝わりが速いため、周囲から変化しはじめる（図 9の 9 0 1〜9 0 4参照）。さらに熱伝導板 b 8 0 2のほう力熱伝導板 a 8 0 1よりも熱が伝わりやすいため、中心部が最後に変化する（図 9の 9◦ 5〜9 0 6参照）。このように伝熱速度の差を利用することにより、ポリマー分散型液晶層 3 0 2に段階的な差をつけた表示形態を変化させることができ、例えば、フヱ一ドアウト又はフェードインなどの表示が可能となる。

ポリマー分散型液晶層 3 0 2と電極との間に、異なる熱伝導率を有する複数個の熱伝導板を挿入すること以外に、別法として、図 1 0に示されるように、熱伝導板 6 0 1の所定箇所（例えば、中央部）に少なくとも 1個以上の貫通開口部又は空隙 1 0 0 1を設けることによつても、伝熱速度に差が生じるので、ポリマー分散型液晶層 3 0 2に段階的な差をつけた表示変化が可能である。

本発明の液晶表示装置はマトリックス形の表示装置に構成することもできる。このようなマトリックス形の液晶表示装置 1 1 0 0の一例の平面図を図 1 1に示す。図 1 2は図 1 0における A— A線に沿った断面図である。図示されているように、縦ライン電極 1 1 0 1と横ライン電極 1 1 0 2とが直交するように酉設されている。一例として、電極は横、縦 3本づつとし、各セグメントは図 1 2のように接続されている。図 1 1及び図 1 2に示された構造体では説明の便宜上、電極は横、縦 3本づつとされているが、図示された 3本よりも多い、例えば、 4本以上の縦 Z横電極も当然使用できる。横ライン電極 1 1 0 2を順次電源の G N D と接続し、縦ライン電極 1 1 0 1をその横ライン順次駆動と変化させたいセグメントを選んで、電源の V C Cと接続する時分割駆動を行う。電極としては平板ストライプ状の電極を使用することが好ましい。ワイヤタイプの電極も使用できないことはないが、電極を小型化することが困難になるので一般的に、あまり推奨できない。

図 1 3に、図 1 1に示された表示を行うためのスィッチ（s w) A 1からスィツチ A 3と、スィツチ B 1からスィツチ B 3の各スィツチを駆動するパルスを示す。図 1 0において、斜線の施された部分のポリマー分散型液晶層 3 0 2が加熱により透明化し、下部の熱伝導板 6 0 1の色が表示されていることを示す。このパルス間隔は、図 1 4に示すように、加熱後、次の加熱を行うまでの周期 /331

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をポリマー分散型液晶 3 0 2の変化を保持できる時間からあらかじめ算出しておくことにより容易に決定することができる。

図 1 1及ぴ図 1 2では、各セグメントの保護フィルム 3 0 1およびポリマー分散型液晶層 3 0 2は、切り離されていたが製造上手間がかかるため、これらを切り離さずに 1枚の連続的な形態で製造することが好ましい。図 1 5は、保護フィルム 3 0 1およぴポリマー分散型液晶層 3 0 2を連続的な 1枚のシート状に形成したマトリックス形液晶表示装置 1 5 0 0の一例の断面図であり、図 1 6はその上面図である。保護フィルム 3 0 1およぴポリマ一分散型液晶層 3 0 2を連続的な 1枚のシート状に形成すると、セグメントとセグメントの間で熱が移り、鮮明な表示が出来なくなる。そこでマトリックス駆動において、各セグメントを分画するために、所定の幅を有するストライプ状放熱板 1 5 0 1を縦横に配設する。縦及び横方向にストライプ状放熱板 1 5 0 1が配設されているので、この放熱板により囲まれた部分が、各々分割され独立した 1つのセグメントを構成する。その結果、 1つのセグメントが通電により加熱されても、その熱が他の隣接したセグメントに移ることなく鮮明な表示が可能となる。ストライプ状放熱板 1 5 0 1 の素材としては、熱伝導板 6 0 1に使用される素材よりも熱伝導率が高いものを選択して使用することが好ましい。ストライプ状放熱板 1 5 0 1と熱伝導板 6 0 1の熱伝導率の差が大きいほど好ましい結果が得られる。ストライプ状放熱板 1 5 0 1の厚さは特に限定されないが、一般的に、 1 mm〜2 O mmの範囲内であることが好ましい。 1 mm未満では十分な放熱効果が期待できない。一方、 2 0 mm超ではセグメント間隔が広がるため、表示品質が損なわれるなどの不都合が生じるので好ましくない。

ストライプ状放熱板 1 4 0 1の使用効果を図 1 7に示す。図 1 7 ( a ) はストライプ状放熱板 1 5 0 1を使用しない場合の表示状態を示す上面図である。隣接するセグメント間で熱が移動するため、透明部と不透明部との境界がグラデーシヨンのような不鮮明な表示となる。これに対して、図 1 7 ( b ) はストライプ状放熱板 1 5 0 1を使用した場合の表示状態を示す上面図である。隣接するセグメント間の熱の移動が放熱板により阻止されるので、透明部と不透明部との境界が鮮明に表示される。図 1 8は、印加電圧とポリマー分散型液晶層 3 0 2の温度との関係を示す特性図である。図 1 8 ( a ) に示すような連続した印加電圧波形では、温度上昇が液晶変化温度に達した後、温度上昇が更に続くためにポリマー分散型液晶層 3 0 2 の液晶が分解し表示素子としての劣化を生ずる恐れがある。そこで、図 1 8 ( b ) に示すように、液晶変化温度までは連続した電圧パルスを印加し、液晶変化温度を越えた時点で、断続的な電圧パルス駆動に変更することにより、ポリマ —分散型液晶層 3 0 2の温度を液晶変化温度付近の値に一定に維持することが好ましい。

このような電圧パルス幅のパターン決定方法を図 1 9に示す。外気温、表示素子表面温度などを温度センサー 1 9 0 1よりコントローラ 1 9 0 2内に取り入れ、最適な電圧パルスのパターンを算出し、 L C Dドライバ一 1 9 0 3を通して発熱体 3 0 4へ通電する。コントローラ 1 9 0 2による算出方法は、温度データと最適な電圧パターンを対とするテーブルをコントローラ 1 9 0 2内の R OMに保持しておく方法などがあるが、特に限定されない。

図 3の構成では、発熱体 3 0 4の上下両面に一対の電極 3 0 3及び 3 0 5が配設されている。このため、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と発熱体 3 0 4との間には一方の電極 3 0 3が介在し、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と発熱体 3 0 4とは直接接触することがない。しかし、図 2 0に示されるように、発熱体 3 0 4の左右両端部に一対の電極 a， b 2 0 0 1及び 2 0 0 3を接続し、ポリマー分散型液晶層 3◦ 2と発熱体 3 0 4とを直接接触させることもできる。この場合、ポリマ —分散型液晶層 3 0 2が加熱され透明になったときに発熱体 3 0 4自体が液晶層を透して見えるようになる。発熱体 3 0 4がカーボンなどの黒色系である場合には、ポリマー分散型液晶層 3 0 2が非加熱時の白色との差により高コントラストな表示となる。一方、発熱体 3 0 4が白色に近い色の場合、ポリマー分散型液晶層 3 0 2の透明時と不透明時との間のコントラストが低くなることがある。そのため、ポリマー分散型液晶層 3 0 2と発熱体 3 0 4との間に、図 5 ( b ) に示されるような視覚的に好ましいカラーフィルム（例えば、艷消し黒色フィルム）などの着色背景板（図示されていない）を間挿することもできる。別法として、発熱体 3 0 4の表面に着色塗料（例えば、艷消し黒色塗料）を塗布することもできる。この着色塗料を塗布する場合、塗料により文字、図形、模様及び/又は記号などの情報を発熱体 3 0 4の表面に印刷し、ポリマー分散型液晶層 3 0 2の透明及び不透明の変化に応じて、これらの情報を表示したり隠蔽したりすることも可能である。

また、図 2 1に示されるように、発熱体 3 0 4の厚さを一方の方向に通増又は遁減させることにより、発熱体 3 0 4の抵抗値を変化させ、一対の電極 2 0 0 1 及び 2 0 0 2間に印加される電圧及び電流により表示形態を変化させることができる。表示形態の変化には、例えば、電源 4 0 6と発熱体 3 0 4との間に可変抵抗器 2 1 0 1を挿入する。可変抵抗器 2 1 0 1の抵抗値を変えると、一対の電極 a , b 2 0 0 1及び 2 0 0 2間に印加される電圧が変化し、これに応じて発熱体 3 0 4の発熱量が変化することにより、表示形態が変化する。すなわち、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2に透明な部分と不透明な部分が形成される。発熱体 3 0 4 の厚さを変化させること以外に、発熱体の幅や長さを変化させることにより抵抗値を変化させ、同様に効果を得ることもできる。

更に、図 2 2に示されるように、抵抗値の異なる複数の発熱素子 a 2 2 0 1及び発熱素子 b 2 2 0 3により発熱体 2 2 0 5を構成し、各発熱素子の発熱量を変化させることにより、ポリマー分散型液晶層 3 0 2を、例えば、全点灯、半点灯及び全消灯などのような 3段階の表示形態にさせることもできる。発熱素子の種類を増やすことにより、表示段階を更に増大させることもできる。これら発熱素子の抵抗値を最適化することにより、本発明の液晶表示装置を電圧又は電流を検知するためのインジケータ（例えば、電池残量計）として利用することができるようになる。

図 2 3は、プラスチックシート 2 3 0 1上に、ステンレスなどの金属 2 3 0 3 を或る抵抗値になるように波状にエッチングした発熱体シート 2 3 0 5の上面図である。このような発熱体シート上にポリマー分散型液晶層を形成することにより、液晶表示装置全体を薄型化させることが可能となる。

前記の段落 0 0 2 7で記載したように、電極 a 3 0 3の表面に黒色塗料で文字 (例えば、「A] など）を書き、ポリマー分散型液晶層 3 0 2を重ね合わせると、ポリマー分散型液晶層 3 0 2の膜厚が薄いと、非加熱時であっても、ポリマ一分散型液晶層 3 0 2を透して、電極 a 3 0 3の表面に書かれた文字が薄く透け出して見えてしまうことがある。そこで、図 2 4及び図 2 5に示されるように、電極 a 3 0 3の表面に、例えば、 2〜3 mm間隔で、高さが例えば、約 1 mmの突起 2 5 0 1を設け、文字 2 5 0 3を書くこともできる。この突起酉己設表面にポリマ一分散型液晶層 3 0 2を重ね合わせると、電極 a 3 0 3表面の凹凸により、隠蔽性が向上し、電極 a 3 0 3表面に記された文字 2 5 0 3が、ポリマー分散型液晶層 3 0 2から透け出して見える現象は完全に解決される。発熱体によりポリマー分散型液晶層 3 0 2が加熱され、液晶層が透明化すると、電極 a 3 0 3表面に書かれた文字 2 5 0 3が現れ、目視可能となる。

電極 a 3 0 3の表面に突起を配設しないで、隠蔽性を向上させる別の方法として、電極 a 3 0 3とポリマー分散型液晶層 3 0 2との間に挿入される熱伝導板 (図 6参照）による方法がある。例えば、図 2 6に示されるように、熱伝導板 2 6 0 1の表面に、例えば、 3 mm毎の等間隔に貫通孔 2 6 0 3を配設する。別法として、図 2 7に示されるように、格子状の熱伝導板 2 7 0 1を使用する。これらの熱伝導板は例えば、アルミニウムから形成されている。この貫通孔の配設された熱伝導板 2 6 0 1又は格子状熱伝導板 2 7 0 1を、電極 a 3 0 3とポリマー分散型液晶層 3 0 2との間に挿入する。格子状熱伝導板 2 7 0 1は、電極 a 3 0 3の面に対して直交するように揷入する。熱伝導板による表示への影響を小さくしつつも、非加熱時のポリマ一分散型液晶層 3 0 2の隠蔽性を向上させることができる。

本発明の液晶表示装置 3 0 0におけるポリマー分散型液晶層 3 0 2で使用される液晶は、熱により変色したり、不透明状態から透明状態へ変化したり、またこの逆の変化したりすることが可能な、熱応答性を有するものであれば、得に限定されない。例えば、ネマチック液晶、スメティック液晶、コレステリック液晶などを好適に使用できる。相転移温度（T _N！ ) が 6 0 °C〜 7 0 °C程度の液晶が好ましい。

熱モードによる表示では、ポリマー分散型液晶層におけるポリマーの熱安定性と高透明性が強く求められる。従来のガラス転移温度（T _g ) の低いポリマーをバインダ樹脂に用いた場合、液晶の相転移温度（τ _{Ν Ι} ) まで昇温 ·降温を繰り返すと、低 T_gのポリマーの熱変形が顕著となり、結果的に、ポリマー分散型液晶表示素子の視認性を劣化させるばかりか、その寿命自体も劣化させる。

本発明では、一 20°C≤ (T_g-T_{N I}) 20°Cの要件を満たすことができるポリマーをバインダ樹脂として使用することが好ましい。従って、ポリマー分散型液晶層で使用される液晶の相転移温度（Τ_Ν ι) が決まれば、この液晶のためのバインダ樹脂として使用すべきポリマーとしては、そのガラス転移温度

(T_g) が上記範囲内にあるものを選択すればよい。

熱応答性ポリマー分散型液晶表示素子では、非加熱状態（ネマティック相状態）の場合、液晶はポリマー界面に沿って配向しているため、ポリマー/液晶界面で光を散乱するので、白濁し、不透明になる。これに対して、加熱状態（アイソトロピック相状態）の場合、 T_g = T_N iの温度でポリマー Z液晶界面が動き、界面近くの液晶の配向がランダム化すると共に、ポリマーに液晶が相溶しやすくなり、比較的速い熱応答速度が得られる。

本発明では、 — 20°C≤ (T_g-T_{N I}) ≤ 20°Cの要件を満たすことができるポリマーをバインダ樹脂として使用する。すなわち、本発明者らは、ポリマーのガラス転移温度が液晶の相転移温度に対して同等若しくは近接した場合に良好な熱応答性が得られることを見出した。これは、ポリマー/液晶界面において配向している液晶分子が、加熱時において、ポリマーマトリックス中に相溶すると推定される。実験の結果、特に一 20°C≤ (T_g-T_{N I}) ≤ 20°Cの関係を有するポリマー及び液晶の組み合わせにおいて、この傾向が顕著であり、速い熱応答性が得られることが明らかになった。

例えば、相転移温度（T_{N I}) が 82°Cの液晶を使用する場合、この液晶のためのバインダ樹脂としては、ガラス転移温度（TJ が約 90°Cのポリメチルメタクリレート（PMMA)などのァクリル系樹脂を使用することができる。 T gと Τ_Ν の温度差が約 8 °Cあるため、液晶の相転移温度（T_N ) まで昇温 .降温を繰り返す熱サイクルに曝されても、ポリマ一自体が熱変性を受ける可能性は低くなり、ポリマー分散型液晶表示素子の耐久性が向上する。また、アクリル系樹脂は透明性が高く、しかも、耐候性（又は、耐 UV性）を有するので、ポリマー分散型液晶層に形成しても、液晶層の加熱時の透明性及び耐候性を向上させることができる。更に、一 2 0 °C (T _g—T _{N I} ) ≤ 2 0 °Cの関係を満たすような PMMA等のァクリル系樹脂を用いることで、昇温時のポリマ一/液晶界面における液晶とポリマーの相溶が促進され、熱応答性も向上する。

本発明で使用できる PMMA以外のァクリル系樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸ェチル、ポリメタクリル酸ターシャリーブチル、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどの高 T _gのメタクリル酸エステル、及びアルキド変性ァクリル、ポリエステル変性ァクリル、シリコン変性ァクリルなどの変性ァクリル樹月旨、及びスチレン、メチルメタクリレート、ァクリロニトリノレ、ァクリルアミドなどの硬質モノマーを用いたァクリル共重合体などを使用することができる。但し、これらアクリル系樹脂の T _gは、各種モノマ一の官能基の選択、ポリマ一の重合度、及び共重合比の選択によりポリマーの T _gを好適に設定することができる。

言うまでもなく、一 2 0 °C≤ (T _g— T _N i ) 2 0 °Cの関係を満たすことができるポリマ一であれば、前記ァクリル系樹脂以外のポリマーも本発明で使用できる。例えば、熱応答性ポリマー分散型液晶表示素子において、約 7 0 °C付近の相転移温度（T _{N I} ) を有する液晶を使用する場合、バインダ樹脂用のポリマーとしては、例えば、丁„が5 0〜9 0 °。の、ポリビエルプチラール、ポリエステル、ポリウレタン、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合体、シリコーン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シァノエチル化プルランなどの各種シァノェチル化合物などの各種ポリマー樹脂及びこれらの混合物などを使用することができる。なお、前記アクリル樹脂において、 T _gを 5 0〜9 0 °Cに設定したァクリル樹脂を使用することもできる。

本発明の液晶表示装置 3 0 0におけるポリマー分散型液晶層 3 0 2を形成するための、ポリマーと液晶との組成物において重要なことは、ポリマーと液晶との重量比である。ポリマーの配合容量よりも液晶の配合容量を高めると、この組成物から形成されるポリマー分散型液晶層 3 0 2の熱応答性が良好になるが、ポリマー分散型液晶層 3 0 2を作製する際、組成物の流動性が高すぎるために、電極上への塗布作業性が低下する傾向がある。一方、液晶の配合容量よりもポリマーの配合容量を高めると、組成物全体が粘稠になり、電極上へ塗布しゃすくなり、製造適性が改善されるが、その反面、コントラストが下がり、熱応答性も低下する。従って、本発明のポリマー分散型液晶層 3 0 2における、ポリマー対液晶の重量比は 1 ： 1 0〜1 0 ： 1の範囲内であることが好ましい。ポリマー対液晶の重量比は 1 ： 2〜 3 ： 1の範囲内であることがー層好ましい。ポリマー対液晶の最も好ましい重量比は 1 ： 1である。

また、ポリマー分散型液晶層 3 0 2の膜厚は特に限定されないが、一般的に、 2 0 m〜2 0 0 μ mの範囲内であることが好ましレ、。膜厚が 2 0 μ m未満では十分な表示効果が期待できない。一方、膜厚が 2 0 0 / m超では、熱応答速度が緩慢になり、迅速な表示が困難になったり、また、均一な膜厚を得ることが困難になるなどの不都合が生じるので好ましくない。

本発明のポリマー分散型液晶層 3 0 2は一般的に、当業者に公知であり、また、当業者に慣用又は常用されている液晶層形成方法により形成することができる。例えば、カプセル化法、重合相分離法、熱相分離法、溶媒蒸発相分離法などの方法を適宜選択して使用することができる。

別法として、均一な厚さ分布を有し、高膜厚と、高コントラストを有するポリマ一分散型液晶層は図 2 8に示される製造方法により製造することができる。先ず、工程（A) で、基板 2 8 0 1を準備する。基板 2 8 0 1は特に限定されない。透明及び不透明基板の何れも使用できる。このような基板は例えば、ガラス、金属又はプラスチックにより構成されている。本発明では、透明又は不透明なブラスチック基板を使用することが好ましい。プラスチック基板はガラス基板に比べて低コストであるばかり力、その可撓性により曲面状に成形することもでき、また、ガラス基板に比べて濡れ性も改善される。本発明で使用できるプラスチック基板は例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルフォンなどである。基板 1の厚さは特に限定されない。基板として必要十分な機械的強度を有する厚さであればよい。基板 2 8 0 1の液晶組成物塗布面は液晶組成物の塗布前に溶媒払拭、紫外線照射などの適当な表面清浄化処理を施すこともできる。

次に、工程（B ) で、コーター、アプリケ一ターなどのような適当な塗布装置 2 8 0 3に、液晶とポリマーと溶媒との混合物からなる液晶組成物を充填し、この塗布装置を基板の一方の端部付近に配置させる。

その後、工程（C ) で、この塗布装置 2 8 0 3を基板の他端方向に向かって一定速度で基板面上を静かに移動させる。塗布装置 2 8 0 3の下部のブレード（図示されていない）の隙間に応じて、所定の厚さのポリマ一分散型液晶膜 2 8 0 5 が基板上に塗布される。

その後、工程（D) で、このポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5を常法により乾燥させると、基板 2 8 0 1上にフィルム状のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5が形成される。乾燥後のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5の膜厚は特に限定されないが、一般的に、 2 0 / n！〜 2 0 0 / mの範囲内であることが好ましい。膜厚が 2 0 m未満では、膜中にピンホ一ルが発生する危険性がある。一方、膜厚が 2 0 0 / m超では、均一な膜厚を得ることが困難になる。

工程（A) から工程（D) までは従来のポリマ一分散型液晶表示素子の製造ェ程と概ね同一である。

本発明のポリマ一と液晶との組成物では、ポリマーと液晶ができるだけ均一に分散し合っていることが好ましい。このため、これらの使用成分の全てに対して可溶性な溶媒を使用することが好ましい。このような溶媒は一般的に、親油性であることが好ましい。液晶の溶解に使用される溶媒とポリマーの溶解に使用される溶媒はそれぞれ同一であっても、あるいは相互に異なっていてもよい。し力し、各溶液を混合した際、相互に相溶性又は混和性であることが好ましい。各溶液を混合した際に、上手く混和しないで相分離を起こすような溶媒の使用は避けるベきである。本発明で使用できる溶媒は脂肪族、芳香族、脂環式又は複素環式化合物の何れであっても良い。具体的には、セロソルブ、トルエン、キシレン、シク口へキサノン、アセトン、メチルェチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ェチル、四塩化炭素、ァセトニトリル、ピリジン、 N， N—ジメチルホルムアミドケトンなどが好適に使用できる。溶媒は単独でも使用できるし、あるいは 2種類以上を混合して使用することもできる。本発明で使用する溶媒は揮発性溶媒であることが望ましい。

溶媒の使用量は特に限定されない。本発明で使用される液晶とポリマーの溶解に必要十分な量の溶媒を使用できる。不必要に多量の溶媒を使用すると、液晶及びポリマーの溶解にとつては好都合であっても、基板へ塗布した後の乾燥工程に長大な時間を要することとなったり、残留溶剤による異常放電や表示ムラの発生が起こるので好ましくない。実際、溶媒の使用量は、選択された液晶及びポリマの溶解度、得られた混合溶液の塗布作業性、乾燥時間などの種々の要因により左右される。従って、溶媒の使用量は、各要因を考慮して当業者が適宜決定することができる。

前記の工程（A) 〜工程（D) を繰り返し、基板 2 8 0 1の一方の表面にポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5が担持された構造体を複数個、例えば、 2個以上作製する。そして、工程（E ) で、一方のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5を他方のポリマ一分散型液晶膜 2 8 0 5に重ね合わせ、両側の基板 2 8 0 1側から 8 0 °C〜 1 0 o °c程度の温度で加熱しながら、適当な圧力を加えて、両液晶膜を圧着させる。この圧着には、ラミネートマシン（例えば、東京ラミネックス社から市販されている T0LAMI - DX-350) を用いることにより、最適な圧力で圧着させることができる。また、手で押さえつける場合でも、この圧力は実験を繰り返すことにより容易に決定できる。この圧着により、ポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5の表面に存在した微小な凹凸は、その圧着界面で平坦化され、均一な接合面が形成される。両液晶膜の加圧時間は特に限定されない。両液晶膜を完全に圧着させるのに必要十分な時間であればよい。このような加圧時間は実験を繰り返すことにより当業者が容易に決定することができる。

圧着作業が終了したら、工程（F ) で、一方の基板 2 8 0 1をポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5から剥離する。この剥離は例えば、エアーナイフなどの公知慣用の手段により容易に実施できる。その他の剥離手段も当然使用できる。

斯くして、工程（G) で、単一のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5の約 2倍の膜厚を有する積層構造ポリマー分散型液晶層 2 8 0 7が基板 2 8 0 1上に形成される。

前記の工程（E ) において、 2枚のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5を重ね合わせる際、これらのポリマ一分散型液晶膜 2 8 0 5は同一種類のポリマー分散型液晶膜であることもできるが、異なる種類のポリマー分散型液晶膜であることもできる。また、図 2 8では、 2枚のポリマ一分散型液晶膜 5を重ね合わせる例を示したが、この図示された例に限らず、 3枚以上のポリマー分散型液晶膜 2 8 0 5 を重ね合わせることもできる。

例えば、図 2 9 ( a ) に示されるように、基板 2 8 0 1の上面に先ずポリメチルメタクリレート（PMMA) Z液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 1を形成し、次いで、この液晶膜 2 9 0 1の上面に紫外線吸収剤（UVA)を添加したポリマー/ 液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 3を積層させることにより、耐紫外線 (UV)劣化性の積層構造ポリマー分散型液晶層 2 8 0 7を得ることができる。 PMMA ノ液晶からなるポリマ一分散型液晶膜 2 9 0 1は、熱応答性が高く、しかも、透明性が高いが、反面、紫外線による劣化作用を受けやすい。一方、紫外線吸収剤 (UVA)含有ポリマーノ液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 3は透明度を落とすことなく、耐 U V劣化性を大幅に向上させることができる。紫外線吸収剤 (UVA)としては、ベンゾフエノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチレート系、シァノアクリレート系などがある。これらの紫外線吸収剤（UVA)は公知であり、例えば、産業調査会編 "実用プラスチック事典" （1993年 9月 20日発行）に記載されている。紫外線吸収剤 (UVA)としてべンゾフエノン系化合物を使用する場合、ポリマーはポリオレフインが好ましい。紫外線吸収剤（UVA)としてべンゾトリアゾール系化合物を使用する場合、ポリマーはァクリロ二トリル一ブタジエンースチレン共重合体 (ABS)、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビュル、ポリオレフイン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレンァセタール、ポリメタクリル酸メチル（PMMA)が好ましレ、。

また、図 2 9 ( b ) に示すように、基板 2 8 0 1の上面に先ずポリエステル又はウレタン Z液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 5を形成し、次いで、この液晶膜 2 9 0 5の上面に PMMAZ液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 1を積層し、次いで、この液晶膜 2 9 0 1の上面にエラストマ又はァクリルエポキシ Z液晶からなるポリマー分散型液晶膜 2 9 0 3を積層させることにより、耐紫外線 (UV)劣化性と共に、耐熱衝撃性を有する積層構造ポリマー分散型液晶層 2 8 0 7を得ることができる。耐熱衝撃性だけが必要ならば、液晶膜 2 9 0 3は省くこともできる。耐熱衝撃性を向上させるポリマー分散型液晶膜を構成するポリマ一として、アモルファスポリオレフイン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンなどが挙げられる。

更に、図 29 (c) に示すように、基板 2801の上面に先ず高延性樹脂（例えば、プチラール又はポリエステル） Z液晶からなるポリマー分散型液晶膜 29 07を形成し、次いで、この液晶膜 2907の上面に PMMAZ液晶からなるポリマ一分散型液晶膜 2901を積層し、更に、この液晶膜 2901の上面に液晶膜 2 907を積層させて、 3層構造のポリマー分散型液晶層 2807を得ることができる。中間の液晶膜 2901に比べて、両側の液晶膜 2907の粘度が大きいので、全体の液晶層 2807が折れや曲げなどの変形応力に対して柔軟に対応することができ、機械的強度が向上する。柔軟性を向上させることができるポリマーとしては、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、又はスチレン 'ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、シリコンゴムなどのエラストマ一が挙げられる。

実施例

以下、実施例により本発明を具体的に例証する。

実施例 1

図 3に示す構造の液晶表示素子 300において、ポリマーにはポリメタクリル酸ェチル（T_g = 90°C、分子量 = 1. 05 X 1 0⁵) を用い、液晶にはネマテイツク液晶（T_N i = 82°C、 Δη = 0. 253) を用いた。前記ポリマーと液晶の重量比を 1 ： 1 とした混合液を、 PET基板 301上に塗布し、厚さ 60 /i mのポリマー分散型液晶層 302を形成した後、電極及び発熱体を組み合わせて液晶セル Aを作製した。

実施例 2

図 3に示す構造の液晶表示素子 300において、ポリマ一には高 T„のポリメタクリル酸ェチル（T_g= 100°C、分子量 = 1. 1 5 X 1 0 ) を用レ、、液晶にはネマティック液晶（T_Ni = 82°C、 Δ n- 0. 253) を用いた。それ以外は実施例 1と同様な方法で液晶セル Bを作製した。

比較例 1

図 3に示す構造の液晶表示素子 300において、ポリマーにはポリビニルプチラール（T_g = 50°C) を用い、液晶にはネマティック液晶（T_Ni = 72°C、 Δη = 0. 246) を用いた。前記ポリマーと液晶の重量比を 1 ： 1とし、前記実施例 1と同様な方法で液晶セル Cを作製した。

比較例 2

図 3に示す構造の液晶表示素子 300において、ポリマ一にはポリタ一シャリ —プチルメタクリレート（T_g = 1 07°C) を用い、液晶にはネマティック液晶 (T_{N I} = 82°C、 Δη = 0. 2.53) を用いた。それ以外は実施例 1と同様な方法で液晶セル Dを作製した。

比較例 3

図 3に示す構造の液晶表示素子 300において、ポリマーにはポリエチレングリコールメタクリレート（T_g= 1 30°C) を用い、液晶にはネマティック液晶 (T_{N I} = 82°C、 Δη = 0. 253) を用いた。それ以外は実施例 1と同様な方法で液晶セル Εを作製した。

前記実施例及び比較例で得られたセル A、 B、 C、 D及び Eについて、白濁一透明変化温度前後における熱サイクルテストを行ったところ、セル A， B、 D及び Eについては 1万回の熱サイクルにおいても P D L C膜の熱変形を起こすことなく、白濁一透明の変化を行った。しかしながら、セル Cについては、 1 000 回の熱サイクルにおいて PDLC膜の熱変形を起こし、表示の欠陥部分が発生した。従って、 — 20°C≤ (T_g— Τ_Ν ι) ≤ 20。Cの関係を満たすポリマーを用いた場合、熱サイクル耐久性が向上することが確認された。

前記実施例及び比較例で得られたセル A、 B、 C、 D及び Eについて、加熱時の熱応答時間の測定結果を下記の表 1に示す。なお、「熱応答時間」は、各 PD LC膜を透明電極発熱体で挟み、定速昇温させた場合に、透過率（1= 555 nm) が最小値から最大値に変化するのに要した時間とする。 s¾'し、 ^¾*^Hす 1 w

T_g ^TN I 丁 g一 ^TN I

(。c) (°c) (°C) (秒）

セル A (実施例 1) 89 82 7 1

セル B (実施例 2) 100 82 1 8 2

セル C (比較例 1) 60 72 - 22 3

セル D (比較例 2) 107 82 25 6

セル E (比較例 3) 130 82 48 7 前記の表 1に示された結果から明らかなように、一 20°C (T_g-T_{N I}) ≤ 20°Cを満たすセル A及びセル Bの熱応答速度は、（T_g— T_{N I}) > 20°C であるセル D及びセル Eに比べて比較的速く熱応答し、 T_g— T_{N I} = 20°Cでこの傾向が顕著となる。従って、実験的に、一 20°C≤ (T_g— T_{N I}) ≤ 20 °Cのポリマ一について、熱応答性が向上することが確認された。なお、 T_g— T_N！く一 20°Cのセル Cはセル A及びセル Bと熱応答速度の点では遜色がない力前記のように、熱サイクル耐久性の点で劣る。

次に、本発明の積層構造ポリマー分散型液晶層を有する液晶表示装置の製造について具体的に例証する。

実施例 3

下記の組成の原料を調合し、ホモジナイザで室温で 1 5分間攪拌してポリマー分散型液晶組成物混合溶液を作製した。

ポリマー：ポリメチルメタクリレート 5重量部，液晶： B. D. H.社製シァノビフユニル系 E— 8 5重量部，溶媒：アセトン 90重量部この混合溶液を PETフィルム上にアプリケータで塗布して、厚さが 1 5 μπι のポリマ一分散型液晶膜を形成した。液晶層の膜厚を増やすための液晶膜の重ね合わせには本発明の積層方法を使用した。液晶膜の積層は、東京ラミネックス社から市販されている T0LAMI - DX- 350を用い、 80 °Cで 1分間圧着させることにより行った。液晶膜の積層数を変化させて様々な試料を作製し、これらの加熱時及び非加熱時の透過率を測定した。結果を図 30と下記の表 2に示す。表 2

試料 ffi膜数膜厚（ m) 加熱時透過率 (％) 非加熱時透過率 (%)_

A 1 1 5 8 5. 5 3. 5

B 2 3 0 8 9. 2 1. 2

C 4 60 8 7. 7 0. 5

D 6 90 90. 3 0. 5

E 8 1 20 88. 0 0. 4

図 30及ぴ表 2に示された結果から、液晶膜を 4層まで積層することにより、非加熱時の透過率が下がり、不透明度が向上している一方で、加熱時の透過率が大きく変化していないことが理解できる。この数値からコントラスト比を求めると、積層のない単一膜（膜厚 1 5 m) で 24 ： 1、 2層積層（膜厚 30 /zm) で 74 ： 1、 4層積層（膜厚 60 / m) で 1 75 ： 1となり、格段に向上している。積層数が 4層超の場合、例えば、 6層積層（膜厚 90 μ τη) でのコントラスト比が 1 80 : 1、 8層積層（膜厚 1 20 / m) でのコントラスト比が 220 ： 1となり、 4層積層の場合と比べて、ほぼ同等か若干の向上が見られる。従って、積層効果が最も高い、液晶膜を 4層積層した、膜厚 60 / mのポリマー分散型液晶層が最適であると判断できる。

産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、ポリマー分散型液晶を用いた熱応答性の液晶表示素子において、熱制御が可能な電極及ぴ熱伝導板を用いることにより、ポリマ一の熱伝導率の低さによる表示ムラや応答速度の遅さを改善することができる。また、マトリックスタイプの液晶表示装置において、セグメント間に放熱板を挿入したり、ポリマー分散型液晶に即した駆動方法を採用することにより表示素子の劣化を防止した状態で、鮮明な表示が可能になる。

更に、本発明によれば、ポリマー分散型液晶層において、一 20°C≤ (T_g— T_{N I}) ≤ 20°Cの要件を満たすことができるポリマーをバインダ樹脂として使用することにより、液晶の相転移温度（T_{N I}) まで昇温 '降温を繰り返す熱サィクルに曝されても、ポリマー自体が熱変性を受ける可能性は低くなり、ポリマ —分散型液晶表示素子の耐久性を向上させることができるばかりか、ポリマー分散型液晶層の耐候性及び熱応答性も向上させることができる。

また、本発明によれば、別々に形成された複数のポリマー分散型液晶膜を順次貼り合わせることにより、均一な高膜厚を有し、コントラストが改善された単一の積層構造ポリマー分散型液晶層を得ることができる。また、積層させるポリマ一分散型液晶膜の種類を変えることにより、高コントラストと共に、耐 U V劣化性、柔軟性、耐熱衝撃性などの様々な機能を有する積層構造ポリマー分散型液晶層を得ることもできる。

Claims

請求の範囲

I. 発熱体上に、ポリマーと液晶との組成物からなるポリマー分散型液晶層が配設されていることを特徴とする液晶表示装置。

2. 一対の電極の間に発熱体が挟装されており、前記一対の電極のうちの一方の電極上に、前記ポリマー分散型液晶層が配設されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

3. 一対の電極の間に発熱体が挟装されており、前記発熱体上に前記ポリマ —分散型液晶層が直接配設されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

4. 前記ポリマーとして熱可塑性ポリマーを使用し、かつ、前記ポリマーのガラス転移温度（Tg) と前記液晶の相転移温度（T_{N I}) とが、一 20°C≤

(T_g-T_{N I}) ≤ 20°Cの範囲のポリマーと液晶を用いることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

5. 前記ポリマーがアクリル系樹月旨であることを特徴とする請求項 4に記載の液晶表示装置。

6. 前記ァクリル系樹脂がポリメチルメタクリレートであることを特徴とする請求項 5に記載の液晶表示装置。

7. 前記組成物において、ポリマー対液晶の重量比が 1 ： 10〜10 ： 1の範囲內であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

8. 前記組成物において、ポリマ一対液晶の重量比が 1 ： 2〜3 ： 1の範囲内であることを特徴とする請求項 7に記載の液晶表示装置。

9. 前記組成物において、ポリマー対液晶の重量比が 1 ： 1であることを特徴とする請求項 8に記載の液晶表示装置。

10. 前記ポリマー分散型液晶層の下部に熱伝導部材が更に配設されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

I I. 前記熱伝導部材は、熱伝導率の異なる複数個の部材から構成されていることを特徴とする請求項 1 0に記載の液晶表示装置。

1 2. 前記熱伝導部材の表面上に少なくとも 1箇所以上の貫通開口部が存在することを特徴とする請求項 1 1に記載の液晶表示装置。

1 3 . 前記熱伝導部材は格子状の形状を有することを特徴とする請求項 1 0に記載の液晶表示装置。

1 4 . マトリックス構造を有することを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

1 5 . 前記マトリックス構造におけるセグメントとセグメントとの間に放熱部材が配設されていることを特徴とする請求項 1 4に記載の液晶表示装置。

1 6 . 前記発熱体に印加する直流電圧のパルス幅を変化するための手段を更に有することを特徴とする請求項 1〜 1 5の何れかに記載の液晶表示装置。

1 7 . 前記ポリマー分散型液晶層の温度を測定するための温度測定手段を更に有し、該温度測定手段により得られた温度データは前記発熱体に印加する直流電圧のパルス幅を変化するための手段に供給されることを特徴とする請求項 1 6に記載の液晶表示装置。

1 8 . 前記ポリマー分散型液晶層の下部に、該ポリマー分散型液晶層の色と異なる色を有する着色背景板が更に配設されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

1 9 . 前記ポリマー分散型液晶層の下部の前記電極表面に、該ポリマー分散型液晶層の色と異なる色を有する着色塗料が塗布されていることを特徴とする請求項 2に記載の液晶表示装置。

2 0 . 前記ポリマー分散型液晶層の下部の前記電極表面に、複数個の突起が設けられていることを特徴とする請求項 2に記載の液晶表示装置。

2 1 . 均一な厚さを有する発熱体上に前記ポリマー分散型液晶層が直接配設されていることを特徴とする請求項 3に記載の液晶表示装置。

2 2 . —方の端部から他方の端部に向かって厚さが通減又は通増する発熱体上に前記ポリマー分散型液晶層が直接配設されており、該発熱体の両端部に接続された一対の電極に結合された電源回路は可変抵抗器を有することを特徴とする請求項 3に記載の液晶表示装置。

2 3 . 前記発熱体は抵抗値の異なる複数個の発熱素子から構成され、該発熱体の両端部に接続された一対の電極に結合された電源回路は可変抵抗器を有することを特徴とする請求項 2に記載の液晶表示装置。

2 4 . 前記発熱体は、プラスチックシート上に導電性金属を連続的な波状にェッチング成形したシートからなることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

2 5 . 前記ポリマー分散型液晶層は、複数のポリマー分散型液晶膜を積層させることにより形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

2 6 . 前記ポリマー分散型液晶層は、同じ種類のポリマ一分散型液晶膜を 2枚以上積層させることにより形成されていることを特徴とする請求項 2 5に記載の液晶表示装置。

2 7 . 前記ポリマー分散型液晶層は、異なる種類のポリマー分散型液晶膜を 2 枚以上積層させることにより形成されていることを特徴とする請求項 2 5に記載の液晶表示装置。

2 8 . (a)基板を準備するステップと、

(b)液晶とポリマーと溶媒からなる液晶組成物が充填された塗布装置を前記基板の一方の端部付近に配置するステップと、

(c)前記塗布装置を前記基板の他方の端部に向けて前記基板面上を移動させることにより、前記基板面上に液晶組成物の塗膜を形成するステップと、

(d) 前記液晶組成物の塗膜を乾燥させることにより前記基板面上にポリマー分散型液晶膜を形成するステップと、

(e)前記 (a)〜（d)のステップを繰り返すことにより別の基板面にポリマー分散型液晶膜を形成するステップと、

(f)前記ステップ ( で得られたポリマー分散型液晶膜を前記 (e)で得られたポリマー分散型液晶膜の上面に重ね合わせ、両側の基板を加熱しながら加圧することにより、前記両液晶膜を相互に圧着させるステップと、

(g)—方の基板を剥離することにより、他方の基板上に積層構造ポリマー分散型液晶層を形成するステップと、

からなることを特徴とする積層構造ポリマー分散型液晶層の製造方法。