JPH071424U - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH071424U
JPH071424U JP3146393U JP3146393U JPH071424U JP H071424 U JPH071424 U JP H071424U JP 3146393 U JP3146393 U JP 3146393U JP 3146393 U JP3146393 U JP 3146393U JP H071424 U JPH071424 U JP H071424U
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liquid crystal
film
crystal display
transparent conductive
display element
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JP3146393U
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English (en)
Inventor
憲作 高田
亨 柏木
浩二 原
純一 小野
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 形状に自己支持性がある液晶膜11を、柔軟
な一対の透明導電フィルム12a、12bで挟着する。
上記透明導電フィルム12bの、所定箇所に切欠Nまた
は薄肉部b3を設ける。 【効果】 液晶表示素子10自身を屈曲させることがで
きる。しかも、液晶膜11に作用する応力を切欠Nまた
は薄肉部b3により低減できる。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は液晶表示素子に関し、より詳細には、テレビ画面や、一般OA機器に おける表示装置、自動車のナビゲーションシステムにおける表示装置、或いは調 光装置等に最適な液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にこの種の液晶表示素子は、小型軽量であり、且つ薄型に構成できること から、種々の装置に適用されている。 その構成では、液晶表示機能を有する液晶膜を一対の透明導電基板で挟着した ものが一般的である。
【0003】 ここで現在市販されている液晶表示素子の液晶膜は、自己支持性のない低分子 量の液晶材料を用いたものばかりであったため、これを挟着する導電基板も剛性 の高い平板状のガラスを採用していた。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】
このように従来の液晶表示素子においては、導電基板として剛性の高いガラス を採用していたので、液晶表示素子を屈曲させることは不可能であった。 そこで本件考案者は、柔軟な一対の透明導電フィルムと、この透明導電フィル ムに挟着され、液晶表示機能を有し且つ形状に自己支持性のある複合膜、混合膜 等の液晶膜とを組み合わせることにより、湾曲可能な液晶表示素子を構成するこ とを検討している。しかし、単に自己支持性のある液晶膜を作用しただけでは、 比較的屈曲半径の大きい屈曲部を構成できるものの、屈曲半径を小さく設定する と、大きな応力が液晶膜に作用し、液晶膜と透明導電フィルムに剥離が生じる等 の不具合が発生する。
【0005】 本考案は上記不具合に鑑みてなされたものであり、所望の小さな屈曲半径で屈 曲することのできる液晶表示素子を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本考案の一態様における液晶表示素子は、柔軟な 一対の透明導電フィルムと、この透明導電フィルムに挟着され、液晶表示機能を 有し且つ形状に自己支持性がある液晶膜とを備え、上記透明導電フィルムのうち 、当該外面の所定箇所に切欠を設けていることを特徴としている。
【0007】 上記切欠には、当該透明導電フィルムと同等の屈折率を有する透明弾性材料を 充填していることが好ましい。 或いは、上記切欠に、上記透明導電フィルムの外面を被覆する補強用透明フィ ルムによって密封され、当該透明導電フィルムと同等の屈折率を有する透明液体 材料を充填することも可能である。
【0008】 本考案の別の態様における液晶表示素子は、柔軟な一対の透明導電フィルムと 、この透明導電フィルムに挟着され、液晶表示機能を有し且つ形状に自己支持性 がある液晶膜とを備え、上記透明導電フィルムのうち、所定箇所を、他の部位よ りも薄い薄肉部で構成していることを特徴としている。 上記液晶表示素子に採用される液晶膜としては、スポンジ構造になったマトリ ックス高分子の孔内に液晶材料が充填された構造の複合膜、または、側鎖型液晶 性高分子と低分子量の液晶材料との混合膜が、何れの態様においても好適に使用 される。
【0009】
【作用】
上記構成によれば、柔軟な一対の透明導電フィルムと、この透明導電フィルム に挟着され、液晶表示機能を有し且つ形状に自己支持性がある液晶膜とを備えて いるので、所定の方向に液晶表示素子自身を屈曲させることができる。しかも上 記構成においては、上記透明導電フィルムのうち、所定箇所に切欠を設けたり、 或いは、所定箇所を、他の部位よりも薄い薄肉部で構成しているので、当該液晶 表示素子を屈曲させる際に、切欠や薄肉部が設けられている部位を小さな屈曲半 径で屈曲させることができる。
【0010】
【実施例】
以下、添付図面を参照しつつ、本考案の好ましい実施例について詳述する。 図1は、本考案の一実施例における液晶表示素子10の要部拡大概略断面図で ある。同図を参照して、この液晶表示素子10は、液晶表示機能を有し且つ自己 支持性を備えた可撓性を有する液晶膜11を一対の透明導電フィルム12a、1 2bで挟着している。
【0011】 液晶表示機能を有し且つ自己支持性を備えた液晶膜11としては、高分子/液 晶複合膜、高分子液晶/低分子液晶混合膜があげられる。 上記複合膜、混合膜は、何れも高分子を含有するので、透明導電フィルム12 a、12b間に充填したときセル間隔を保持する程度の自己保持性があり、セル ギャップ制御が不要であるため、基材としてプラスチックフィルムやプラスチッ ク板を使用して、大面積(たとえば対角3〜10インチ以上)且つフリーグラフ ィック表示が可能な液晶表示素子10を構成することが可能となる。また上記自 己保持性を利用して、柔軟なプラスチックフィルム等と組み合わせることにより 、種々の曲率で可変的に湾曲させるのに適した、柔軟性に富む液晶表示素子10 を形成できるという利点がある。
【0012】 上記複合膜、混合膜の膜厚は、光散乱方式の液晶表示素子10とするために、 可視光の波長以上である必要がある。ただし、膜厚が大き過ぎると、液晶表示素 子10の駆動電圧が高くなり過ぎるので、実際上は、5〜30μm程度が適当で ある。 上記混合膜、複合膜には、液晶表示素子10をカラー表示タイプにするため、 二色性色素等の従来公知の各種染料を配合することもできる。
【0013】 上記混合膜、複合膜には、スペーサを配合してもよい。スペーサとしては、シ リカ製、ガラスファイバ製または樹脂製のいずれを使用してもよく、その粒径は 、所望の電極間隔に応じて選ぶことができる。混合割合は、液晶表面1mm2 当 たり10〜200個程度であればよい。 高分子/液晶複合膜は、スポンジ構造になったマトリックス高分子の孔内に液 晶材料を充填した構造を有するものであり、マトリックス高分子と液晶材料とを 溶剤中に溶解し、さらにこの溶液を一方の透明導電フィルム12a(12b)上 に流延塗布した後、乾燥させて形成されるものである[Polymer Preprints ,Ja pan Vol.37,(8) ,2450(1988)参照]。
【0014】 この高分子/液晶複合膜は、無電圧時には、孔内の液晶分子がランダムな状態 にあるため、入射光が散乱されて不透明な状態になっている。そして電圧が印加 されると、Δε>0[但し、Δεは誘電率異方性であって、式:
【0015】
【数1】
【0016】 で表される(なお、
【0017】
【外1】
【0018】 は分子軸方向の誘電率、
【0019】
【外2】
【0020】 は分子軸に対して直交方向の誘電率を示す)]のとき液晶分子が電場方向に配向 して、入射光が散乱されずに通過できるようになり、透明な状態に転換するとい う電気光学効果を示す。 上記高分子/液晶複合膜に使用される液晶材料としては、通常のネマティック 液晶が好適である。また液晶材料としては、誘電率異方性Δεの大きいものが、 良好な特性を得る上で好ましい。
【0021】 マトリックス高分子としては、可視光に対する透明性の高いものが好ましく、 例えばPMMAに代表される(メタ)アクリル系高分子が好適に使用され、可撓 性付与のためには、上記アクリル系高分子等の中でも、より可撓性の高いものを 選択して使用するのが好ましい。 また、上記マトリックス高分子には、複合膜の透明導電層への密着性を向上さ せて、両者の位置ずれや剥離を防止し、液晶表示素子10の大面積化、可撓性付 与のさらに容易にするため、接着性高分子や粘着性高分子を併用することもでき る。
【0022】 接着性高分子、粘着性高分子としては、マトリックス高分子の透明性を維持す るために、当該マトリックス高分子との相溶性に優れたものを使用するのが好ま しく、例えば、マトリックス高分子としてPMMAを使用する場合には、(メタ )アクリル系の接着性高分子、接着性高分子が好適に使用される。 一方、高分子液晶/低分子液晶混合膜は、高分子の骨格鎖に、側鎖として、フ レキシブルな炭素骨格などを介して、液晶化合物に相当する部分(側鎖メソゲン )を結合した構造の側鎖型液晶性高分子と、通常の低分子量の液晶材料とを溶剤 中に溶解した溶液を、一方の透明導電フィルム12a(12b)上に流延塗布し 、乾燥固化させて形成されるものである〔Chemistry Letters, pp.817(1989) 参 照〕。また上記混合膜は、上記各成分を適当な溶媒に溶解し、混合した後、乾燥 してペースト状の混合液晶材料を得、この混合液晶材料を2枚の透明導電フィル ム12a、12b間に挟んでラミネート処理を施すことによっても形成すること ができる。
【0023】 混合膜に低周波または直流の電場を印加した場合、混合膜の中に極微量存在す るイオンが電場に付随した移動を起こし、液晶の配列を乱すことによって、入射 光を強く散乱する不透明な状態となる。他方、高周波の電場を印加すると、混合 膜内の液晶分子が電場方向にホメオトロピック配向して、入射光を透過する透明 な状態に転換する。このように混合膜の光学状態を、二種の周波数によって変化 させることにより、所望の文字や図形を表示面Sに表示することができると共に 、応答時間を短縮することができるのである〔Chemistry Letters, pp.817-820, 1989 参照〕。
【0024】 高分子液晶/低分子液晶混合膜においては、上記両状態にて電場を除去した際 に、光の散乱状態または非散乱状態を安定に保持するメモリー性があるので、制 御回路を簡易化することができ、簡単な回路構成で、高画素数のフリーグラフィ ック表示画像を形成することができるという利点がある。 また、上記複合膜、混合膜は、何れも光散乱から透過、或いは透過から光散乱 への変化のために偏光膜を必要とせず、その分、液晶表示素子10の薄型化、軽 量化が可能となる。さらに反射型とした場合には、たとえば液晶表示素子10の 裏面に黒色シートを配置すれば、黒から白、或いは白から黒への表示が可能であ り、バックライトも不要となって、より一層の薄型化、軽量化が可能となる。な おこの場合、液晶表示素子10と黒色シートとの間に、所定範囲の入射角の光を 透過し、それの光を反射する光学的な材料(たとえば住友スリーエム社製の商品 名Scotch Optical Light Film)等を挿入すれば、表示のコントラストを向上す ることができる。従来のように液晶表示素子10の両面に偏光膜を積層してコン トラストを得ることももちろん可能である。
【0025】 一方、透過型としてバックライトを使用する場合には、EL(エレクトロルミ ネッセンス)効果を利用した面状発光体を使用すれば、液晶表示素子10の薄型 化、軽量化の妨げとならない。 液晶表示素子10の表示面SにRGB3色のカラーフィルターを設ければ、マ ルチカラー表示も可能である。なお、液晶表示素子10の表示面Sには、反射防 止のためノングレア処理を施すのがよい。ノングレア処理には市販のノングレア シートが好適に使用される。また、傷付きを防止するため、液晶表示素子10の 表示面Sに保護シートを積層してもよい。
【0026】 透明導電フィルム12a、12bとしては、柔軟なプラスチックフィルムの表 面に、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布法、印刷法等によってITO(イン ジウムチンオキサイド)やSnO2 等の透明導電層を形成したものが好適に使用さ れる。また市販のITO/PESフィルムやITO/PETフィルム等を使用す ることもできる。
【0027】 単純マトリクス駆動等の液晶表示素子10の場合、上記透明導電層には、エッ チング等により所定のパターン(ストライプパターン等)が形成される。 プラスチックフィルムとしては、耐熱性、実用的強度、光学的均一性などに優 れたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムやポリエーテルスルフォン (PES)フィルム等の非晶質のプラスチックフィルムが好適に使用される。プ ラスチックフィルムの厚みは50〜200μm程度が好ましい。
【0028】 上記構成を採用することにより、本実施例における液晶表示素子10は、図1 に示すように屈曲可能に構成される。そして、本実施例において、上記表示面S は、当該液晶表示素子10の屈曲外周面RSと同一面に形成されている。尤も、 表示面Sを、当該液晶表示素子10の屈曲部の内周面に形成してもよい。 ここで本実施例においては、液晶表示素子10の屈曲外周面RSを構成する透 明導電フィルム12bの屈曲外周面RSを構成する部位に、多数の切欠Nを設け ている。切欠Nの深さdとしては、透明導電フィルム12bの厚さt1が50〜 200μm程度の場合、20〜100μm程度が好ましい。また、切欠Nの個数 は、屈曲部の屈曲半径rに応じて1〜10個程度が好ましい。
【0029】 図2に示すように、切欠Nが形成された透明導電フィルム12bの屈曲外周面 RSを透明弾性材料13で被覆することにより、切欠Nに上記透明弾性材料13 を充填して透明導電フィルム12bを補強してもよい。ここで上記透明弾性材料 13としては、シリコーンゲルやゴム等を採用することができる。 シリコーンゲルとしては、信越化学工業株式会社製の商品名「硬化性シリコー ン」(品番OF113、OF116、OF20、OF206、KE105、KE 1051、KE1052、KE104Gel、KE110Gel)等が好適に使 用される。ゴム材料としては、シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製の品番 KE103、KE106、KE108、KE109)、アクリルゴム、ブタジエ ンゴム等が好適に使用される。
【0030】 何れの場合においても、切欠Nを形成した部位で光が散乱するのを防止するた めに、透明弾性材料13の屈折率が、透明導電フィルム12bの屈折率(1.5 〜1.6程度)と同等のものを採用する必要がある。これにより切欠Nによる光 散乱を防止し、液晶膜11に形成される表示パターンを目視しやすくすることが できる。
【0031】 図3に示すように、切欠Nに液状材料mを充填し、これを光学用接着剤で透明 導電フィルム12bに貼着された補強用フィルム14で密封すると、透明導電フ ィルム12bの光学的特性を安定させる上で好ましい。液状材料mとしては、シ リコーンオイルが好適に使用される。また補強用フィルム14としては、透明導 電フィルム12bと同質材料で構成された厚さt2=50〜200μm程度の透 明樹脂フィルムを採用することが好ましい。さらに、補強用フィルム14を透明 導電フィルム12bに貼着する際には、図4に示すように、非屈曲状態において 、補強用フィルム14が所定量だけ弛んだ状態で液状材料mを被覆することが好 ましい。これにより、補強用フィルム14自身が屈曲応力を受けて液晶膜11に 悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【0032】 切欠Nを形成する手段としては、図5に示すようなカッタ20を採用すること が可能である。このカッタ20は、透明導電フィルム12bを切削して切欠Nを 形成するための刃部21と、刃部21の両端に固着され、刃部21が切削する切 欠Nの深さを一定維持するためのガイド部22とを備えている。そして、このカ ッタ20のガイド部22を把持して透明導電フィルム12bの所定箇所に刃部2 1を当てがい、一方向にカッタ20を移動させることにより、深さの均一な切欠 Nを透明導電フィルム12bに形成することができる。
【0033】 なお上記切欠Nは、図5に示すようなカッタ20等の切削手段によって切削す ることにより形成されたものに限定されない。 或いは図6に示すように、液晶膜11の、屈曲外周面RSを構成する側の面に 、厚さt3=25〜100μm程度の薄肉のプラスチックフィルムb1を積層し 、当該屈曲部以外の部位(幅Dで示す部位)を厚さt4=50〜200μm程度 の補強用フィルムb2で補強することにより、フィルムb1とフィルムb2とに よって外周側の透明導電フィルム12bを構成すると共に、屈曲部を、フィルム b1のみで構成された薄肉部b3で構成してもよい。
【0034】 また、図7に示すさらに別の実施例におけるように、透明導電フィルム12a 、12bのうち、当該屈曲外周面RSを構成する部位を、他の部位よりも薄い薄 肉部b3で構成している液晶表示素子10を採用することも可能である。 上記構成によれば、液晶表示機能を有し且つ形状に自己支持性がある液晶膜1 1と、液晶膜11の両面に挟着され、所定の方向に屈曲可能な一対の透明導電フ ィルム12a、12bとを備えているので、所定の方向に液晶表示素子10自身 を屈曲させることができる。従って本実施例によれば、折り畳み式、或いは巻取 り式の液晶表示装置を構成することができる。
【0035】 しかも上記構成においては、上記透明導電フィルム12a、12bのうち、当 該屈曲外周面RSを構成する部位(透明導電フィルム12bの外側面)に切欠N を設けたり、或いは、当該屈曲外周面RSを構成する部位を、他の部位よりも薄 い薄肉部b3で構成しているので、当該液晶表示素子10を屈曲させる際に、透 明導電フィルム12a、12bのうち当該屈曲外周面RSに作用する、湾曲面に 沿う方向の応力を、切欠N、或いは薄肉部b3によって吸収することができる。 従って本実施例によれば、屈曲部の屈曲半径rを小さく設定しても透明導電フィ ルム12a、12bと液晶膜11との間の積層部分に剥離が生じなくなる。さら に、液晶膜11に作用する応力を低減でき、屈曲部の曲げ強さも向上するという 顕著な効果を奏する。
【0036】 また、上述した実施例におけるように、上記切欠Nに、当該透明導電フィルム 12bと同等の屈折率を有する透明弾性材料13または透明液体材料mを充填し ている場合には、透明導電フィルム12bを透過する光が切欠Nによって散乱さ れるのを防止することができる。特に切欠Nに、透明弾性材料13を充填した場 合には、透明導電フィルム12a、12bの機械的強度も向上する。
【0037】 〔具体例1〕 片面にITO膜が形成された一対の透明導電フィルム12a、12b(厚さ1 00μm)のうち、一方の透明導電フィルム12bの、ITO膜が形成された面 と反対側の面の所定部位に、図5で説明したカッタ20を用いて、深さ60μm の切欠Nを5本設けることにより、一対の透明導電フィルム12a、12bを作 製した。
【0038】 次に、この透明導電フィルム12bの、ITO膜が形成された面に、下記の各 成分からなる塗布液をバーコート法によって塗布し、乾燥させて高分子/液晶複 合膜を形成した。 ・高分子材料 アクリル樹脂 :6重量部 ・液晶材料 メルクジャパン社製の低分子液晶材料(品番E31LV):14重量部 ・溶媒 ジクロロメタン :80重量部 次に、上記高分子/液晶複合膜上に、もう一方の透明導電フィルム12aを、 ITO膜が複合膜に対向するように重ね合わせ、一対のゴムローラによってラミ ネート処理を施すことにより、透明導電フィルム12a、12b間に液晶膜11 を挟着した層構造の液晶表示素子10(複合膜の厚さ15μm)を作製した。
【0039】 次に図2に示すように、信越化学工業株式会社製の硬化性シリコーン(品番O F113:屈折率1.53)を屈曲外周面RSに塗布して当該切欠Nに充填した 。 そして、上記液晶表示素子10を、屈曲半径rを変更しながら何度も屈曲させ たところ、屈曲半径4mmまで剥離が生じることはなく、何度でも折り曲げること が可能であった。
【0040】 〔比較例1〕 切欠Nを設けなかった以外は、具体例1と同様にて液晶表示素子10を作製し た。 そして、この液晶表示素子10を、屈曲半径rを変更しながら屈曲させた ところ、屈曲半径12mmの屈曲により、液晶膜11と透明導電フィルム12bと の間に剥離が生じた。
【0041】 〔具体例2〕 透明導電フィルム12bの、ITO膜が形成された面に、下記の各成分からな る塗布液をバーコート法により塗布し、乾燥させて高分子液晶/低分子液晶混合 膜を形成したこと以外は、具体例1と同様にて液晶表示素子(混合膜の厚さ:1 0μm)を作製した。 ・側鎖型液晶性高分子 ポリ(4−シアノフェニル−4′−ヘキシロキシベンゾエートメチルシロキサ ン) :30重量部 ・低分子量の液晶材料 メルクジャパン社製の低分子液晶材料(品番E63) :20重量部 ・電解質(テトラエチルアンモニウムブロマイド) :微小量 ・溶媒 ジクロロメタン :100重量部 そして、上記液晶表示素子10を、屈曲半径rを変更しながら何度も屈曲させ たところ、屈曲半径4mmまで剥離が生じることはなく、何度でも折り曲げること が可能であった。
【0042】 〔具体例3〕 片面にITO膜が形成された厚さ50μmの透明導電フィルムb1の、当該I TO膜が形成された面と反対側の面に、図6に示すように、幅D(=1cm)の 屈曲部位を残して厚さ188μmのPET製の補強用フィルムb2を光学用接着 剤(応用光電研究所社製の商品名「レンズボンド」)によって貼着することによ り、薄肉部b3を有する透明導電フィルム12bを作製したこと以外は、具体例 1と同様にて、液晶表示素子10を作製した。
【0043】 そして、この液晶表示素子10を、屈曲半径rを変更しながら何度も屈曲させ たところ、屈曲半径5mmまで剥離が生じることはなく、何度でも折り曲げること が可能であった。
【0044】
【考案の効果】
以上説明したように、本考案の液晶表示素子によれば、所定の方向に液晶表示 素子自身を屈曲させることができるので、折り畳み式、或いは巻取り式の液晶表 示装置を構成することができる。しかも上記構成においては、当該液晶表示素子 を屈曲させる際に、切欠や薄肉部が設けられている部位を小さな屈曲半径で屈曲 させることができるので、液晶膜に作用する応力を低減でき、屈曲部の曲げ強さ も向上するという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例における液晶表示素子の要部
拡大概略断面図である。
【図2】本考案の別の実施例における液晶表示素子の要
部拡大概略断面図である。
【図3】本考案のさらに別の実施例における液晶表示素
子の要部拡大概略断面図である。
【図4】図3の実施例における液晶表示素子の非屈曲状
態を示す要部拡大概略断面図である。
【図5】本考案に切欠を形成するための治具の一例を示
す概略正面図である。
【図6】本考案のさらに別の実施例における液晶表示素
子の要部拡大概略断面図である。
【図7】本考案のさらに別の実施例における液晶表示素
子の要部拡大概略断面図である。
【符号の説明】
11 液晶膜 12a 透明導電フィルム 12b 透明導電フィルム N 切欠 b3 薄肉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小野 純一 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (6)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】柔軟な一対の透明導電フィルムと、 この透明導電フィルムに挟着され、液晶表示機能を有し
    且つ形状に自己支持性がある液晶膜とを備え、上記透明
    導電フィルムのうち、当該外面の所定箇所に切欠を設け
    ていることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】上記切欠に、当該透明導電フィルムと同等
    の屈折率を有する透明弾性材料を充填している請求項1
    記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】上記切欠に、上記透明導電フィルムの外面
    を被覆する補強用透明フィルムによって密封され、当該
    透明導電フィルムと同等の屈折率を有する透明液体材料
    を充填している請求項3記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】柔軟な一対の透明導電フィルムと、 この透明導電フィルムに挟着され、液晶表示機能を有し
    且つ形状に自己支持性がある液晶膜とを備え、上記透明
    導電フィルムのうち、所定箇所を、他の部位よりも薄い
    薄肉部で構成していることを特徴とする液晶表示素子。
  5. 【請求項5】上記液晶膜は、スポンジ構造になったマト
    リックス高分子の孔内に液晶材料が充填された構造の複
    合膜である請求項1または4項記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】上記液晶膜は、側鎖型液晶性高分子と低分
    子量の液晶材料との混合膜である請求項1または4項記
    載の液晶表示素子。
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