JP3614307B2 - 表示記憶媒体、画像書き込み方法および画像書き込み装置 - Google Patents
表示記憶媒体、画像書き込み方法および画像書き込み装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像(文字や図形などの情報を含む)を表示し、かつその表示状態を記憶する表示記憶媒体と、この表示記憶媒体に画像を書き込む方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
紙パルプの原料である森林資源の破壊や、ごみの廃却、焼却による環境汚染などから、オフィスを中心とする紙の大量消費が問題になっている。しかしながら、パーソナルコンピュータの普及や、インターネットを始めとする情報化社会の発達により、電子情報の一時的な閲覧に使われる紙の消費は、益々増加する傾向にあり、紙に代わる書き換え可能な表示記憶媒体の実現が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、出願人は先に、特願平9−317049号(平成9年11月18日、出願)によって、無電源でのメモリ性を有し、明るく、コントラストの高い、反射型のモノクロ表示または多色表示を行うことができ、外部装置によって短時間で画像を書き換えることができるとともに、軽薄で、可とう性を有する構造を持ち、製造コストの低い、紙ライクな表示記憶媒体、および、その表示記憶媒体に外部から画像を書き込むことができる方法および装置を提案した。
【0004】
この先願の発明では、図19に示すように、表示記憶媒体1として、基板2,3間に、それぞれブルー、グリーン、レッドの色光を選択反射し、多色表示を行う場合には互いに状態変化のしきい電界強度が異なるコレステリック液晶からなる表示層18A,18B,18Cを、例えば、表示層18A,18B,18Cにはスペーサー19A,19B,19Cを挿入し、表示層18A,18B間には分離基板4を介し、表示層18B,18C間には分離基板5を介して積層し、基板3の裏面に光吸収層6を設ける。
【0005】
画像書き込み装置20は、表示記憶媒体1と別体に形成し、表示記憶媒体1を挟持する書き込み電極21,22と駆動回路23を設ける。そして、多色表示を行う場合には、リフレッシュ期間およびセレクト期間と、その後の無電界の表示期間とによって構成され、リフレッシュ期間およびセレクト期間での電界強度ErおよびEsが、Er>Esの関係をもって、表示層18A,18B,18Cのコレステリック液晶の状態変化のしきい電界強度を境界とする7段階の電界強度から選定された書き込み信号を、電極21,22間に印加する。
【0006】
しかしながら、この先願の発明の表示記憶媒体と、その画像書き込み方法および画像書き込み装置では、積層された3層の表示層18A,18B,18Cをスイッチングするため、書き込み電極21,22間に大きな電圧を印加しなければならない、という欠点がある。
【0007】
そこで、この発明は、無電源でのメモリ性を有し、明るく、コントラストの高い、反射型のモノクロ表示を行うことができ、外部装置によって短時間で画像を書き換えることができるとともに、画像の書き込みに必要な電圧を低減させることができるようにしたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の表示記憶媒体は、
少なくとも一方が透明の一対の基板間に、それぞれ可視光中の互いに異なる色光を選択反射する互いに独立した複数種のコレステリック液晶を含む表示層が挟持され、外部の画像書き込み装置から前記表示層に電界が印加されることによって画像が書き込まれる表示記憶媒体であって、
前記複数種のコレステリック液晶のプレーナーとフォーカルコニック組織の状態間の遷移領域およびフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態間の遷移領域が、同じ電界強度で存在することを特徴とする。
【0010】
上記の、この発明の表示記憶媒体では、前記複数種のコレステリック液晶を、400〜500nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶、500〜600nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶、および600〜700nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶によって構成することができる。
【0011】
上記の、この発明の表示記憶媒体では、前記複数種のコレステリック液晶の少なくとも1種を、高分子マトリックス中にコレステリック液晶が分散されたものとすることができる。
【0012】
上記の、この発明の表示記憶媒体では、前記複数種のコレステリック液晶の少なくとも1種を、高分子マトリックス中に高分子殻によってカプセル化されたコレステリック液晶が分散されたものとすることができる。
【0013】
上記の、この発明の表示記憶媒体では、前記複数種のコレステリック液晶のそれぞれを、互いに同じ色光を選択反射し、かつ互いに螺旋ねじれ方向が逆のコレステリック液晶によって構成することができる。
【0014】
上記の、この発明の表示記憶媒体では、前記一対の基板を、可とう性を有するものとすることができる。
【0015】
この発明の画像書き込み方法は、上記の、この発明の表示記憶媒体に画像を書き込む方法において、外部の画像書き込み装置から前記表示層に、少なくとも、セレクト期間と、その後の無電界の表示期間とによって構成され、そのセレクト期間での電界強度Esが前記複数種のコレステリック液晶を全て同じ状態に変化させる電界強度となる書き込み信号を印加する。
【0017】
この発明の画像書き込み装置は、上記の、この発明の表示記憶媒体に画像を書き込む装置において、表示記憶媒体の外部から前記表示層に、少なくとも、セレクト期間と、その後の無電界の表示期間とによって構成され、そのセレクト期間での電界強度Esが前記複数種のコレステリック液晶を全て同じ状態に変化させる電界強度となる書き込み信号を印加する。
【0019】
【作用】
液晶分子が螺旋構造を持つコレステリック液晶は、螺旋軸に平行に入射した光を右円偏光と左円偏光に分け、螺旋の捩じれ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。反射光の中心波長λ、および反射波長幅Δλは、螺旋ピッチをp、螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率をn、複屈折率をΔnとすると、それぞれλ=n・p、Δλ=Δn・pで表され、コレステリック液晶による反射光は螺旋ピッチに依存した鮮やかな色を呈する。
【0020】
正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶は、図17(A)に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起こすプレーナー、同図(B)に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック組織、および同図(C)に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック、の3つの状態を示す。
【0021】
上記の3つの状態のうち、プレーナーとフォーカルコニック組織は、無電界で双安定に存在することができる。したがって、コレステリック液晶の状態は、液晶に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナーが初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、プレーナー、フォーカルコニック組織、ホメオトロピックの順に変化し、フォーカルコニック組織が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック組織、ホメオトロピックの順に変化する。
【0022】
一方、液晶に印加した電界強度を急激にゼロにした場合には、プレーナーとフォーカルコニック組織はそのままの状態を維持し、ホメオトロピックはプレーナーに変化する。
【0023】
したがって、パルス信号を印加した直後のコレステリック液晶は、図18に示すようなスイッチング挙動を示し、印加されたパルス信号の電界強度が、Efh,90以上のときには、ホメオトロピックからプレーナーに変化した選択反射状態となり、Epf,10とEfh,10の間のときには、フォーカルコニック組織による透過状態となり、Epf,90以下のときには、パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナーによる選択反射状態またはフォーカルコニック組織による透過状態となる。
【0024】
ただし、図中、縦軸は正規化反射率であり、最大反射率を100、最小反射率を0として、反射率を正規化している。また、プレーナー、フォーカルコニック組織およびホメオトロピックの各状態間には、遷移領域が存在するため、正規化反射率が90以上の場合を選択反射状態、正規化反射率が10以下の場合を透過状態と定義し、プレーナーとフォーカルコニック組織の変化のしきい電界強度を、遷移領域の前後に対して、それぞれEpf,90、Epf,10とし、フォーカルコニック組織とホメオトロピックの変化のしきい電界強度を、遷移領域の前後に対して、それぞれEfh,10、Efh,90とする。
【0025】
この発明では、このコレステリック液晶の双安定現象を利用して、表示記憶媒体の一つの表示層に、外部の画像書き込み装置から電界を印加することにより、その一つの表示層に含ませた、互いに異なる色光を選択反射する、互いに独立した複数種のコレステリック液晶につき、(A)プレーナーによる選択反射状態と、(B)フォーカルコニック組織による透過状態とを、スイッチングすることによって、無電界でのメモリ性を有するモノクロ表示または多色表示を行う。
【0026】
この場合、それぞれのコレステリック液晶には、それぞれのコレステリック液晶、および、これらを一つの表示層に独立に保持する高分子殻やバインダなどの、各構成要素間の抵抗値と静電容量の関係によって決まる電圧が印加される。通常、いずれの構成要素も十分に大きい抵抗値を示すため、それぞれの構成要素への分圧比は、ほぼ静電容量の比に依存する。また、コレステリック液晶が誘電率に異方性を有し、プレーナー、フォーカルコニック組織およびホメオトロピックの、各状態によって静電容量が変化するため、それぞれのコレステリック液晶に印加される電圧は、いずれかのコレステリック液晶のスイッチングによっても変化する。
【0027】
したがって、この発明の表示記憶媒体においては、図18に示すような、それぞれのコレステリック液晶の、実際にそのコレステリック液晶に印加される電界強度に対するスイッチング挙動と、表示記憶媒体を構成する各要素の静電容量比に依存した分圧比とを、組み合わせることによって、外部の画像書き込み装置により印加される電界強度に対する、それぞれのコレステリック液晶の状態が得られ、これを所望の状態に制御することによって、それぞれのコレステリック液晶を同時かつ独立にスイッチングさせることができる。
【0028】
そして、上記の、この発明の表示記憶媒体では、外部の画像書き込み装置から表示層に、少なくとも、複数種のコレステリック液晶を全て同じ状態に変化させる電界強度Esのセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成される書き込み信号を印加することによって、(1)複数種のコレステリック液晶が全てプレーナーの状態、(2)複数種のコレステリック液晶が全てフォーカルコニック組織の状態、の2つの状態が得られる。
【0029】
したがって、複数種のコレステリック液晶として、例えば、それぞれ400〜500nmの波長域にピークを有するブルーの色光、500〜600nmの波長域にピークを有するグリーンの色光、および600〜700nmの波長域にピークを有するレッドの色光、を選択反射する3種のコレステリック液晶を、互いに独立させて一つの表示層に含ませ、外光入射側と反対側に光吸収層を設けることによって、(1)3種のコレステリック液晶が全て選択反射状態となって、加法混色によるホワイトが表示される状態、(2)3種のコレステリック液晶が全て透過状態となり、その3種のコレステリック液晶を透過した光が光吸収層に全て吸収されて、ブラックが表示される状態、とを取りうるようになり、一画素内で、ブラック、ホワイトの2色を表示することができる。
【0030】
ここで、コレステリック液晶による選択反射現象では、ピーク波長域で最大50%の反射率が得られるため、加法混色によって表現されるホワイト表示においても、高い積分反射率を得ることができ、明るく、コントラストの高い表示を行うことができる。
【0031】
さらに、3種のコレステリック液晶のそれぞれを、互いに同じ色光を選択反射し、かつ互いに螺旋ねじれ方向が逆のコレステリック液晶で構成することによって、より明るい表示を得ることができる。
【0032】
また、この発明の表示記憶媒体は、媒体内に駆動電極や駆動回路を必要としないため、低コストで製造できるとともに、軽薄で、可とう性を有する構造にすることができる。
【0033】
また、後述のように、複数種のコレステリック液晶のプレーナーとフォーカルコニック組織の状態間の遷移領域およびフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態間の遷移領域が、同じ電界強度で存在しない表示記憶媒体とする場合には、例えば一つの表示層に3種のコレステリック液晶を含ませた場合、外部の画像書き込み装置から表示層に、少なくとも、電界強度Erのリフレッシュ期間Trおよび電界強度Esのセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成され、そのリフレッシュ期間Trでの電界強度Erおよびセレクト期間Tsでの電界強度Esが、Er>Esの関係をもって、3種のコレステリック液晶の状態変化のしきい電界強度を境界とする7段階の電界強度から選定された書き込み信号を印加することによって、(1)3種のコレステリック液晶が全てプレーナーの状態、(2)3種のコレステリック液晶が全てフォーカルコニック組織の状態、(3)3種のコレステリック液晶のうちの、いずれか1種がプレーナー、残りの2種がフォーカルコニック組織の状態、(4)3種のコレステリック液晶のうちの、状態変化のしきい電界強度が他の2種のそれの中間の値である種を含む、いずれか2種がプレーナー、残りの1種がフォーカルコニック組織の状態、の4つの状態が得られる。
【0034】
したがって、3種のコレステリック液晶として、例えば、それぞれ400〜500nmの波長域にピークを有するブルーの色光、500〜600nmの波長域にピークを有するグリーンの色光、および600〜700nmの波長域にピークを有するレッドの色光、を選択反射するコレステリック液晶を、互いに独立させて一つの表示層に含ませ、外光入射側と反対側に光吸収層を設けることによって、(1)3種のコレステリック液晶が全て選択反射状態となって、加法混色によるホワイトが表示される状態、(2)3種のコレステリック液晶が全て透過状態となり、その3種のコレステリック液晶を透過した光が光吸収層に全て吸収されて、ブラックが表示される状態、(3)3種のコレステリック液晶のうちの、いずれか1種のみが選択反射状態となって、レッド、グリーンまたはブルーが表示される状態、(4)3種のコレステリック液晶のうちの、状態変化のしきい電界強度が他の2種のそれの中間の値である種を含む、いずれか2種のみが選択反射状態となって、イエロー、マゼンタおよびシアンのうちの、いずれか2色のいずれかが表示される状態、とを取りうるようになり、一画素内で、ブラック、ホワイト、レッド、グリーンおよびブルーの5色と、イエロー、マゼンタおよびシアンのうちの2色との、合計7色を表示することができる。
【0035】
ここで、コレステリック液晶による選択反射現象では、ピーク波長域で最大50%の反射率が得られるため、一次色であるブルー、グリーンおよびレッドの表示はもとより、加法混色によって表現されるホワイト、イエロー、マゼンタおよびシアンの表示においても、高い積分反射率を得ることができ、明るく、コントラストの高い表示を行うことができる。
【0036】
さらに、3種のコレステリック液晶のそれぞれを、互いに同じ色光を選択反射し、かつ互いに螺旋ねじれ方向が逆のコレステリック液晶で構成することによって、より明るい表示を得ることができる。
【0037】
さらに、少なくとも、ホワイト、ブラック、ブルー、グリーンおよびレッドの5色を用いて、ディザ法や誤差拡散法などの面積階調を行うことによって、フルカラーの表示を行うことができる。
【0038】
また、この場合も、表示記憶媒体は、媒体内に駆動電極や駆動回路を必要としないので、低コストで製造できるとともに、軽薄で、可とう性を有する構造にすることができる。
【0039】
以上のように、この発明によれば、コレステリック液晶の電界スイッチングによる、高速の書き換え性および無電源でのメモリ性を有し、コレステリック液晶の選択反射による、明るく、コントラストの高い、モノクロ表示または多色表示を行うことができるとともに、軽薄で、可とう性を有する構造を持ち、製造コストの低い、紙ライクな表示記憶媒体を実現することができる。
【0040】
さらに、この発明によれば、複数種のコレステリック液晶を、先願の発明のように別個の表示層として積層するのではなく、互いに独立させて一つの表示層に含ませるので、表示層全体を薄くすることができ、外部の画像書き込み装置から表示記憶媒体に印加する書き込み電圧を低減させることができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
図1に、この発明の表示記憶媒体および画像書き込み装置の一実施形態を示す。
【0042】
表示記憶媒体1は、この実施形態では、基板2,3間に、可視光中の互いに異なる色光を選択反射する3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cを、互いに独立させてバインダ9により保持した表示層を形成し、外光入射側と反対側の基板3の裏面に光吸収層6を設ける。表示記憶媒体1の端部には、必要に応じてシール材11,12を設ける。
【0043】
基板2,3は、ガラスやシリコン、またはポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリアミド、ポリサルホンなどの高分子フィルムを用いることができ、少なくとも外光入射側の基板2は、光透過性を有する材料により形成する。
【0044】
基板2,3の厚みは、数10μm〜数100μmで、自己支持性と可とう性を併せ持つことが好ましい。また、コレステリック液晶8A,8B,8Cへの分圧比を大きくするため、できるだけ誘電率の大きいことが好ましい。また、必要に応じて、その表面に、液晶配向層、耐摩耗層、表示記憶媒体1内へのガスの混入を防止するバリア層などの公知の機能性膜を形成してもよい。
【0045】
光吸収層6は、コレステリック液晶8A,8B,8Cを透過した入射光を吸収するものであれば、特に限定されるものではなく、カーボンブラックや複合酸化物系顔料などの、色素や顔料が含有された高分子膜を用いることができる。
【0046】
なお、基板3の裏面に光吸収層6を形成する代わりに、基板3の内面に光吸収層6を形成し、または基板3をブラック染料などで着色して基板3に光吸収性を持たせ、光吸収層6を省略することもできる。
【0047】
コレステリック液晶8A,8B,8Cは、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ジオキサン系などの正の誘電率異方性を有するネマチック液晶、またはこれらの混合物に、エステル誘導体、シアノビフェニル誘導体、ビスアニール誘導体などの、不斉炭素を有するカイラル剤を添加した材料を用いることができる。
【0048】
コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整し、例えば、コレステリック液晶8A,8B,8Cの選択反射光の中心波長が、それぞれ400〜500nm、500〜600nm、600〜700nmの範囲内になるようにする。
【0049】
また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、捩じれ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。
【0050】
コレステリック液晶8A,8B,8Cを互いに独立させて一つの表示層中に保持する方法としては、例えば、それぞれの液晶を水相中で乳化させた後、3種の乳化液晶を混合し、水溶性バインダを加えて乾燥製膜する方法、または、それぞれ高分子殻によってマイクロカプセル化した3種の液晶を混合した後、バインダを加えて製膜する方法を用いることができる。いずれの方法によっても、3種の液晶が均一に独立して樹脂中に分散された表示層を得ることができる。そのほか、1種を乳化液晶とし、他の2種をマイクロカプセル化したものとするなど、各種の方法を用いることができる。
【0051】
さらに、3種のコレステリック液晶のうちの、例えば1種を、アクリル系、チオール系、エポキシ系などの、熱や光によって重合する高分子前駆体と液晶を混合し、均一相の状態から重合させて相分離させるPIPS(Polymerization Induced Phase Separation)法、熱可塑性高分子と液晶を混合し、均一相に加熱した状態から冷却して相分離させるTIPS(Thermally Induced Phase Separation)法、高分子と液晶をクロロフォルムなどの溶媒に溶かし、溶媒を蒸発させて高分子と液晶を相分離させるSIPS(Solvent Induced Phase Separation)法などによって形成することもできる。
【0052】
画像書き込み装置20は、表示記憶媒体1とは別体に形成し、この実施形態では、表示記憶媒体1を挟持する書き込み電極21,22と、この電極21,22間に書き込み信号を印加する駆動回路23とによって構成する。駆動回路23は、図では省略したが、駆動電源と、入力された画像データに基づいて、電極21,22間に印加する信号を制御する制御部とによって構成する。
【0053】
画像書き込み装置20は、例えば、電極21,22間に表示記憶媒体1の厚み分の間隙を有し、画像書き込み時には、その間隙内に表示記憶媒体1を所定位置まで差し込んで、後述するように表示記憶媒体1に画像を書き込み、または、電極21側を電極22側に対して開閉できるようにして、電極21側を開いて表示記憶媒体1を所定位置に挿入した後、電極21側を閉じて表示記憶媒体1に画像を書き込む、などの構成とすることができる。
【0054】
なお、この発明の画像書き込み装置20は、この発明の表示記憶媒体1に対して、外部から、この発明の画像書き込み方法による書き込み信号を印加できるものであればよく、例えば、画素サイズの電極を備えるペン書き込み型の書き込み装置、一次元に電極が配置されたライン走査書き込み型の書き込み装置、二次元に電極が配置された面書き込み型の書き込み装置、またはこれらの形態でイオン流を発生させる書き込み装置など、特に限定されるものではない。
【0055】
図3に、この発明の表示記憶媒体1の等価回路を示す。図中、Csはコレステリック液晶以外の構成要素の等価静電容量で、図1に示した実施形態では基板2,3およびバインダ9の静電容量の直列和を示す。また、Vsは、表示記憶媒体1に外部の画像書き込み装置20から電圧Vが印加された場合に、これらコレステリック液晶以外の構成要素で発生する電圧降下を示す。
【0056】
さらに、Ca,Cb,CcおよびRa,Rb,Rcは、それぞれコレステリック液晶8A,8B,8Cの静電容量および抵抗値を示し、Va,Vb,Vcは、表示記憶媒体1に外部の画像書き込み装置20から電圧Vが印加された場合に、コレステリック液晶8A,8B,8Cのそれぞれに実際に印加される電圧を示す。
【0057】
通常、コレステリック液晶8A,8B,8Cの抵抗値Ra,Rb,Rcは、十分に大きいため、コレステリック液晶8A,8B,8Cに印加される電圧Va,Vb,Vcは、以下のようになる。
【0058】
Va=(CbCcCs/C)V …(1)
Vb=(CaCcCs/C)V …(2)
Vc=(CaCbCs/C)V …(3)
ここで、
C=CaCbCc+CaCbCs+CaCcCs+CbCcCs …(4)
である。
【0059】
このように、この発明の表示記憶媒体1に対して、外部の画像書き込み装置20から任意の電界強度を印加した場合、各コレステリック液晶8A,8B,8Cには、それぞれ上記のような静電容量分圧による電界強度が印加され、それぞれ、その電界強度に応じて各コレステリック液晶8A,8B,8Cの状態が変化する。
【0060】
したがって、この発明の表示記憶媒体1においては、外部の画像書き込み装置20から印加される「見かけの電界強度」の、各コレステリック液晶8A,8B,8Cへの分配比と、実際に印加される電界強度に対する各コレステリック液晶8A,8B,8Cのスイッチング挙動との、2つを制御することによって、外部の画像書き込み装置20から印加された電界強度に対する各コレステリック液晶8A,8B,8Cのスイッチング挙動を、所望の構成にすることができる。
【0061】
具体的には、前者の、各コレステリック液晶8A,8B,8Cへの分配比は、上記のように各コレステリック液晶8A,8B,8Cの静電容量比によって、後者の、各コレステリック液晶8A,8B,8Cのスイッチング挙動は、各コレステリック液晶8A,8B,8Cの誘電率異方性、弾性率および螺旋ピッチ、さらには液晶と高分子との相互作用などによって、制御することができる。
【0062】
図4に、この発明の表示記憶媒体1の一例の、外部の画像書き込み装置20によって印加された電界強度に対する、各コレステリック液晶8A,8B,8Cのスイッチング挙動を示す。
【0063】
この例の表示記憶媒体は、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cの、それぞれのプレーナーとフォーカルコニック組織の状態変化のしきい電界強度Epf,10のうちの最も大きい値Eth1と、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cの、それぞれのフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態変化のしきい電界強度Efh,10のうちの最も小さい値Eth2とが、Eth1<Eth2の関係を有するように構成し、そのEth1とEth2の間の電界強度をEa、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cの、それぞれのフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態変化のしきい電界強度Efh,90のうちの最も大きい値Eth3以上の電界強度をEbとする。
【0064】
そして、外部の画像書き込み装置20によって、図5(A)に示すような、交流パルスのセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成され、そのセレクト期間Tsでの電界強度Esが、入力データに基づいて、上記の電界強度Ea,Ebから選定された電界強度となる書き込み信号、または、同図(B)に示すような、直流パルスのセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成され、そのセレクト期間Tsでの電界強度Esが、入力データに基づいて、上記の電界強度Ea,Ebから選定された電界強度となる書き込み信号を、上記の表示記憶媒体に印加する。
【0065】
図6は、この場合のセレクト電界強度Esによる、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cの状態変化の様子を示したもので、「p」はプレーナーによる選択反射状態、「f」はフォーカルコニック組織による透過状態、をそれぞれ表し、コレステリック液晶8A,8B,8Cの順に示している。
【0066】
これから明らかなように、上記の表示記憶媒体および画像書き込み方法によれば、(1)3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cが全てプレーナーの状態、(2)3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cが全てフォーカルコニック組織の状態、の2種類の状態が得られる。
【0067】
したがって、例えば、コレステリック液晶8Aがブルーの色光、コレステリック液晶8Bがグリーンの色光、コレステリック液晶8Cがレッドの色光を選択反射するように構成した場合には、図7に示すように(便宜的に3種のコレステリック液晶を3層で示し、「T」は対応するコレステリック液晶がフォーカルコニック組織による透過状態であることを示す)、(1)Es=Eaの書き込み信号によって、ブラック(Bk)が表示される状態、(2)Es=Ebの書き込み信号によって、ホワイト(W)が表示される状態、の2つの表示状態を取りうるようになり、一画素内で、ブラック、ホワイトの2色を表示することができる。
【0068】
さらに、ディザ法や誤差拡散法などの面積階調を行うことによって、多値のモノクロ表示を行うことができる。
【0069】
図8に、この発明の表示記憶媒体1の他の例の、外部の画像書き込み装置20によって印加された電界強度に対する、各コレステリック液晶8A,8B,8Cのスイッチング挙動を示す。
【0070】
この例の表示記憶媒体は、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cの、プレーナーとフォーカルコニック組織の状態間の遷移領域、およびフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態間の遷移領域が、同じ電界強度で存在しないように構成する。3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cのうちの、状態変化のしきい電界強度が最も大きいコレステリック液晶をH液晶(図中ではH層とする)、中間のコレステリック液晶をM液晶(図中ではM層とする)、最も小さいコレステリック液晶をL液晶(図中ではL層とする)とした場合、電界強度Ea,Eb,Ec,Ed,Ee,Ef,Egを、
Ea:L液晶のEpf,90以下の電界強度、
Eb:L液晶のEpf,10とM液晶のEpf,90との間の電界強度、
Ec:M液晶のEpf,10とH液晶のEpf,90との間の電界強度、
Ed:H液晶のEpf,10とL液晶のEfh,10との間の電界強度、
Ee:L液晶のEfh,90とM液晶のEfh,10との間の電界強度、
Ef:M液晶のEfh,90とH液晶のEfh,10との間の電界強度、
Eg:H液晶のEfh,90以上の電界強度、
とする。
【0071】
そして、外部の画像書き込み装置20によって、図9(A)に示すような、少なくとも、それぞれ交流パルスのリフレッシュ期間Trおよびセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成され、そのリフレッシュ期間Trおよびセレクト期間Tsでの電界強度ErおよびEsが、Er>Esの関係をもって、入力データに基づいて、上記の7段階の電界強度Ea〜Egから選定された電界強度となる書き込み信号、または、同図(B)に示すような、少なくとも、それぞれ直流パルスのリフレッシュ期間Trおよびセレクト期間Tsと、その後の無電界の表示期間Tdとによって構成され、そのリフレッシュ期間Trおよびセレクト期間Tsでの電界強度ErおよびEsが、Er>Esの関係をもって、入力データに基づいて、上記の7段階の電界強度Ea〜Egから選定された電界強度となる書き込み信号を、上記の表示記憶媒体に印加する。
【0072】
図10は、この場合のリフレッシュ電界強度Erとセレクト電界強度Esとの組み合わせによる、H,M,L液晶の状態変化の様子を示したもので、「p」はプレーナーによる選択反射状態、「f」はフォーカルコニック組織による透過状態、「?」は書き込み信号の印加前の状態に依存する未確定状態、をそれぞれ表し、L,M,H液晶(図中ではL,M,H層とする)の順に示している。
【0073】
これから明らかなように、上記の表示記憶媒体および画像書き込み方法によれば、(1)H,MおよびLの3種のコレステリック液晶が全てプレーナーの状態、(2)H,MおよびLの3種のコレステリック液晶が全てフォーカルコニック組織の状態、(3)H液晶がプレーナーで、M液晶とL液晶がフォーカルコニック組織の状態、(4)M液晶がプレーナーで、H液晶とL液晶がフォーカルコニック組織の状態、(5)L液晶がプレーナーで、H液晶とM液晶がフォーカルコニック組織の状態、(6)H液晶とM液晶がプレーナーで、L液晶がフォーカルコニック組織の状態、(7)M液晶とL液晶がプレーナーで、H液晶がフォーカルコニック組織の状態、の7種類の状態が得られる。
【0074】
したがって、例えば、コレステリック液晶8Aがブルーの色光を選択反射するH液晶、コレステリック液晶8Bがグリーンの色光を選択反射するM液晶、コレステリック液晶8Cがレッドの色光を選択反射するL液晶となるように構成した場合には、図11に示すように(便宜的に3種のコレステリック液晶を3層で示し、「T」は対応するコレステリック液晶がフォーカルコニック組織による透過状態であることを示す)、(1)例えば、Er=Ed,Es=Eaの書き込み信号によって、ブラック(Bk)が表示される状態、(2)Er=Eg,Es=Eaの書き込み信号によって、ホワイト(W)が表示される状態、(3)Er=Eg,Es=Ecの書き込み信号によって、ブルー(B)が表示される状態、(4)Er=Ef,Es=Ebの書き込み信号によって、グリーン(G)が表示される状態、(5)例えば、Er=Ee,Es=Eaの書き込み信号によって、レッド(R)が表示される状態、(6)Er=Eg,Es=Ebの書き込み信号によって、シアン(C)が表示される状態、(7)例えば、Er=Ef,Es=Eaの書き込み信号によって、イエロー(Y)が表示される状態、の7つの表示状態を取りうるようになり、一画素内で、ホワイト、ブラック、ブルー、グリーンおよびレッドの5色と、シアンおよびイエローの2色との、合計7色を表示することができる。
【0075】
さらに、少なくとも、ホワイト、ブラック、ブルー、グリーンおよびレッドの5色を用いて、ディザ法や誤差拡散法などの面積階調を行うことによって、フルカラー表示を行うことができる。
【0076】
上記の例は、グリーンの色光を選択反射するコレステリック液晶をM液晶として、シアン、マゼンタおよびイエローの3色中の2色として、シアンおよびイエローを表示する場合であるが、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶をM液晶とする場合には、シアン、マゼンタおよびイエローの3色中の2色として、シアンおよびマゼンタを表示することができ、レッドの色光を選択反射するコレステリック液晶をM液晶とする場合には、シアン、マゼンタおよびイエローの3色中の2色として、マゼンタおよびイエローを表示することができる。
【0077】
図1に示した実施形態は、3種のコレステリック液晶8A,8B,8Cが、それぞれのコレステリック液晶の螺旋ねじれ方向に一致する、いずれかの旋回方向の円偏光成分を選択反射する場合であるが、図2に示す、この発明の表示記憶媒体1の他の実施形態のように、コレステリック液晶8A,8B,8Cを、それぞれ、互いに同じ色光を選択反射するとともに、外部の画像書き込み装置20から印加される電界に対して同じスイッチング挙動を示すような、螺旋ねじれ方向が右方向のコレステリック液晶8A(R),8B(R),8C(R)と、螺旋ねじれ方向が左方向のコレステリック液晶8A(L),8B(L),8C(L)とによって形成して、互いに独立させて一つの表示層中に含ませてもよい。この場合には、上述した書き込み方法を用いて、より反射率の高いモノクロ表示または多色表示を行うことができる。
【0078】
【実施例】
(実施例1)
実施例1では、マイクロカプセル構造のモノクロ表示の表示記憶媒体を作製し、表示特性を測定した。
【0079】
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E48(BDH社製)66.0wt%、右旋性のカイラル剤CB15(メルク社製)17.0wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)17.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、レッドの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0080】
このレッド・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0081】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0082】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調整した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0083】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0084】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、レッド塗布液を調製した。
【0085】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E48(BDH社製)62.0wt%、右旋性のカイラル剤CB15(メルク社製)19.0wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)19.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、グリーンの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0086】
このグリーン・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0087】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0088】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0089】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0090】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、グリーン塗布液を調製した。
【0091】
さらに、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E48(BDH社製)58.0wt%、右旋性のカイラル剤CB15(メルク社製)21.0wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)21.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0092】
このブルー・コレステリック液晶1グラムにキシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0093】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0094】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0095】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0096】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、ブルー塗布液を調製した。
【0097】
上記のレッド塗布液、グリーン塗布液、ブルー塗布液を、それぞれ1:1:1の割合で混合して、75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)の上に、エッジコータで湿潤膜厚が125μmとなるように塗布し、表示層を形成した。この表示層の塗膜を室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで1昼夜乾燥させた。乾燥後の表示層の膜厚は、約25μmであった。
【0098】
乾燥後の表示層の上に、別の75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)をラミネートした後、一方のPETフィルム基板の裏面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬社製)を塗布し、乾燥させて、モノクロ表示の表示記憶媒体を得た。
【0099】
得られた表示記憶媒体を、パルス発生器および高圧電源装置に接続された一対のアルミ電極間に挟持し、50Hz、250ms期間の交流セレクト信号と無電界の表示期間からなる書き込み信号を印加し、電極間から取り出して、表示色の観察を行った。アルミ電極間に印加したセレクト信号の電界強度と、表示された色を、図12に示す。
【0100】
これら2色の書き込みを1000回以上繰り返しても、表示色および表示に必要なセレクト信号の電界強度に変化は見られなかった。また、各表示ともに、十分なメモリ性を有し、30日以上経過しても表示色に変化は見られなかった。さらに、表示記憶媒体は可とう性を有していた。
【0101】
(実施例2)
実施例2では、旋回方向が異なる同じ色光を選択反射するコレステリック液晶を含む、マイクロカプセル構造のモノクロ表示の表示記憶媒体を作製した。
【0102】
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)82.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)18.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、レッドの色光を選択反射する右旋性のコレステリック液晶を得た。
【0103】
この右旋性のレッド・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0104】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0105】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0106】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0107】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、右旋性のレッド塗布液を調製した。
【0108】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)82.0wt%、および左旋性のカイラル剤CNL−617L(旭電化工業社製)18.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、レッドの色光を選択反射する左旋性のコレステリック液晶を得た。
【0109】
この左旋性のレッド・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0110】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0111】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0112】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0113】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、左旋性のレッド塗布液を調製した。
【0114】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)77.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)23.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、グリーンの色光を選択反射する右旋性のコレステリック液晶を得た。
【0115】
この右旋性のグリーン・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0116】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0117】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0118】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0119】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、右旋性のグリーン塗布液を調製した。
【0120】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)77.0wt%、および左旋性のカイラル剤CNL−617L(旭電化工業社製)23.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、グリーンの色光を選択反射する左旋性のコレステリック液晶を得た。
【0121】
この左旋性のグリーン・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0122】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0123】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0124】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0125】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、左旋性のグリーン塗布液を調製した。
【0126】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BLO12(メルク社製)74.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)26.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、ブルーの色光を選択反射する右旋性のコレステリック液晶を得た。
【0127】
この右旋性のブルー・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0128】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0129】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0130】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0131】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、右旋性のブルー塗布液を調製した。
【0132】
さらに、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)74.0wt%、および左旋性のカイラル剤CNL−617L(旭電化工業社製)26.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、ブルーの色光を選択反射する左旋性のコレステリック液晶を得た。
【0133】
この左旋性のブルー・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0134】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0135】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0136】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0137】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、左旋性のブルー塗布液を調製した。
【0138】
以上の右旋性レッド塗布液、左旋性レッド塗布液、右旋性グリーン塗布液、左旋性グリーン塗布液、右旋性ブルー塗布液、左旋性ブルー塗布液を、それぞれ1:1:1:1:1:1の割合で混合し、75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)の上に、エッジコータで湿潤膜厚が125μmとなるように塗布して、表示層を形成した。この表示層の塗膜を室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで1昼夜乾燥させた。乾燥後の表示層の膜厚は、約25μmであった。
【0139】
乾燥後の表示層の上に、別の75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)をラミネートした後、一方のPETフィルム基板の裏面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬社製)を塗布し、乾燥させて、モノクロ表示の表示記憶媒体を得た。
【0140】
(実施例3)
実施例3では、マイクロカプセル構造の多色表示の表示記憶媒体を作製し、表示特性を測定した。
【0141】
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ZLI4520(メルク社製)70.0wt%、右旋性のカイラル剤CB15(メルク社製)15.0wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)15wt%を加熱溶解し、室温に戻して、レッドの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0142】
このレッド・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0143】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0144】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0145】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0146】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、レッド塗布液を調製した。
【0147】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E186(BDH社製)73.4wt%、右旋性のカイラル剤CBL15(メルク社製)13.3wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)13.3wt%を加熱溶解し、室温に戻して、グリーンの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0148】
このグリーン・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0149】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0150】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0151】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0152】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、グリーン塗布液を調製した。
【0153】
さらに、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ZLI4398(メルク社製)66.0wt%、右旋性のカイラル剤CB15(メルク社製)17.0wt%、および右旋性のカイラル剤CE2(メルク社製)17.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0154】
このブルー・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0ラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0155】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0156】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0157】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。一部のマイクロカプセル粗生成物の乾燥前後の重量から、マイクロカプセル粗生成物中の固形成分の重量比を見積もったところ、固形成分の重量比は80wt%であった。
【0158】
得られたマイクロカプセル粗生成物に10wt%のポリビニルアルコール水溶液を4グラム加えることによって、ブルー塗布液を調製した。
【0159】
上記のレッド塗布液、グリーン塗布液、ブルー塗布液を、それぞれ1:1:1の割合で混合し、75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)の上に、エッジコータで湿潤膜厚が125μmとなるように塗布して、表示層を形成した。この表示層の塗膜を室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで1昼夜乾燥させた。乾燥後の表示層の膜厚は、約25μmであった。
【0160】
乾燥後の表示層の上に、別の75μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)をラミネートした後、一方のPETフィルム基板の裏面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬社製)を塗布し、乾燥させて、多色表示の表示記憶媒体を得た。
【0161】
得られた表示記憶媒体を、パルス発生器および高圧電源装置に接続された一対のアルミ電極間に挟持し、50Hz、250ms期間の交流リフレッシュ信号、50Hz、250ms期間の交流セレクト信号、および無電界の表示期間からなる書き込み信号を印加し、電極間から取り出して、表示色の観察を行った。アルミ電極間に印加したリフレッシュ信号およびセレクト信号の電界強度と、表示された色を、図13に示す。
【0162】
これら7色の書き込みを1000回以上繰り返しても、表示色および表示に必要なリフレッシュ信号およびセレクト信号の電界強度に変化は見られなかった。また、各表示ともに、十分なメモリ性を有し、30日以上経過しても表示色に変化は見られなかった。さらに、表示記憶媒体は可とう性を有していた。
【0163】
(実施例4)
実施例4では、1種(1色)のコレステリック液晶の固定にPIPS法を用いて、モノクロ表示の表示記憶媒体を作製した。
【0164】
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)82.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)18.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、レッドの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0165】
このレッド・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0166】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0167】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0168】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。さらに、イオン交換水によるマイクロカプセルの洗浄を10回繰り返し、乾燥させて、マイクロカプセルを取り出した。マイクロカプセルの収量は0.8グラムであった。
【0169】
次に、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)77.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)23.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、グリーンの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0170】
このグリーン・コレステリック液晶1グラムに、キシレンジイソシアネート3モルとトリメチロールプロパン1モルとの付加物(武田薬品工業社製D−110N)0.3グラムと、酢酸エチル10.0グラムとを加えて、均一溶液とし、油相となる液を調製した。
【0171】
一方、ポリビニルアルコール(ポバール217EE、クラレ社製)1グラムを、熱したイオン交換水10.0グラムに加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調製した。
【0172】
次に、前記油相を前記水相中に乳化分散して、水相中に油相液滴が分散された水中油エマルジョンを調製した。この水中油エマルジョンを60℃の恒温槽で2時間攪拌し、界面重合反応および脱溶剤を終了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。
【0173】
得られたマイクロカプセル分散液を遠心分離器にかけて上澄みを除き、少量のポリビニルアルコール水溶液を含んだマイクロカプセル粗生成物を得た。得られたマイクロカプセル粗生成物は1グラムであった。さらに、イオン交換水によるマイクロカプセルの洗浄を10回繰り返し、乾燥させて、マイクロカプセルを取り出した。マイクロカプセルの収量は0.8グラムであった。
【0174】
さらに、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶BL012(メルク社製)74.0wt%、および右旋性のカイラル剤CNL−611R(旭電化工業社製)26.0wt%を加熱溶解し、室温に戻して、ブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶を得た。
【0175】
このブルー・コレステリック液晶0.6グラムにチオール系UV重合高分子前駆体NOA65(ノーランド社製)を5wt%添加した後、上記のレッド・コレステリック液晶を含むマイクロカプセル0.6グラムと、グリーン・コレステリック液晶を含むマイクロカプセル0.6グラムとを加えて、表示層原液とした。
【0176】
125μm厚のPETフィルムハイビーム(東レ社製)の上に、12μm径の球状スペーサーミクロパールSP−212(積水ファインケミカル社製)を湿式散布し、この上に、上記の表示層原液を滴下して、別の125μm厚のPETフィルムハイビーム(東レ社製)を密着させた。
【0177】
以上の工程を70℃で行った後、そのままの温度下で、高圧水銀ランプをフィルタリングした50mW/cm2(365nm)のUV光を60秒照射した後、一方のPETフィルム基板の裏面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬社製)を塗布し、乾燥させて、モノクロ表示の表示記憶媒体を得た。
【0178】
(実施例5)
実施例5では、エマルジョン法によって多色表示の表示記憶媒体を作製した。
【0179】
実施例4で用いた、それぞれレッド、グリーンおよびブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶と、エタノールでイオン除去を行った重合度500のPVA(和光純薬工業社製)の10wt%水溶液を、それぞれ1:2.5の重量比で混合し、内歯式高速ホモジナイザー(オムニ社製)を用いて、10.000rpmで3分間攪拌し、真空装置内で脱気して、それぞれレッド、グリーンおよびブルーのエマルジョンを作製した。
【0180】
それぞれのエマルジョンを1:1:1の重量比で混合して、50μm厚のPETフィルムルミラー(東レ社製)の上に、ドクターブレード005(ガードナー社製)を用いて均一に塗布し、室温下で3時間乾燥させて、それぞれレッド、グリーンおよびブルーの色光を選択反射する3種のコレステリック液晶を独立に含む、約20μm厚の表示層を形成し、さらに、PETフィルム基板の表示層が形成された面と反対側の面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬社製)を塗布し、乾燥させて、多色表示の表示記憶媒体を得た。
【0181】
(実施例1,2,5についての評価)
積分球型分光測色計CM−2022(ミノルタ社製)を用いて、実施例1、2、5の表示記憶媒体のそれぞれについて、完全拡散面を100%とする各表示色のスペクトル分布を測定した。
【0182】
図14に、実施例1のモノクロ表示の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す。ホワイト表示時の積分反射率は、29%であった。
【0183】
図15に、実施例2のモノクロ表示の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す。ホワイト表示時の積分反射率は、26%であった。
【0184】
図16に、実施例5の多色表示の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す。ホワイト表示時の積分反射率は、33%であった。
【0185】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、コレステリック液晶の電界スイッチングによる、高速の書き換え性および無電源でのメモリ性を有し、コレステリック液晶の選択反射による、明るく、コントラストの高い、モノクロ表示を行うことができ、軽薄で、可とう性を有する構造を持ち、製造コストの低い、紙ライクな表示記憶媒体を実現することができるとともに、特に画像の書き込みに必要な電圧を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の表示記憶媒体および画像書き込み装置の一実施形態を示す図である。
【図2】この発明の表示記憶媒体の他の実施形態を示す図である。
【図3】この発明の表示記憶媒体の等価回路を示す図である。
【図4】この発明の表示記憶媒体の一例のスイッチング挙動を示す図である。
【図5】この発明の画像書き込み方法の一実施形態における書き込み信号を示す図である。
【図6】図5の画像書き込み方法による場合の、図4に示すスイッチング挙動を行う表示記憶媒体の各表示層の状態を示す図である。
【図7】図5の画像書き込み方法による場合の、図4に示すスイッチング挙動を行う表示記憶媒体の表示状態を示す図である。
【図8】この発明の表示記憶媒体の他の例のスイッチング挙動を示す図である。
【図9】この発明の画像書き込み方法の他の実施形態における書き込み信号を示す図である。
【図10】図9の画像書き込み方法による場合の、図8に示すスイッチング挙動を行う表示記憶媒体の各表示層の状態を示す図である。
【図11】図9の画像書き込み方法による場合の、図8に示すスイッチング挙動を行う表示記憶媒体の表示状態を示す図である。
【図12】実施例1の表示記憶媒体に表示を書き込んだ場合の電界強度と表示色を示す図である。
【図13】実施例3の表示記憶媒体に表示を書き込んだ場合の電界強度と表示色を示す図である。
【図14】実施例1の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す図である。
【図15】実施例2の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す図である。
【図16】実施例5の表示記憶媒体のスペクトル分布を示す図である。
【図17】正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶の状態変化を示す図である。
【図18】正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶のパルス信号に対するスイッチング挙動の例を示す図である。
【図19】先願の発明の表示記憶媒体および画像書き込み装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1…表示記憶媒体
2,3…基板
6…光吸収層
8A,8B,8C…コレステリック液晶
9…バインダ
11,12…シール材
20 画像書き込み装置
21,22 書き込み電極
23 駆動回路
Claims (8)
- 少なくとも一方が透明の一対の基板間に、それぞれ可視光中の互いに異なる色光を選択反射する互いに独立した複数種のコレステリック液晶を含む表示層が挟持され、外部の画像書き込み装置から前記表示層に電界が印加されることによって画像が書き込まれる表示記憶媒体であって、
前記複数種のコレステリック液晶のプレーナーとフォーカルコニック組織の状態間の遷移領域およびフォーカルコニック組織とホメオトロピックの状態間の遷移領域が、同じ電界強度で存在することを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1の表示記憶媒体において、
前記複数種のコレステリック液晶が、400〜500nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶、500〜600nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶、および600〜700nmの波長域にピークを有する色光を選択反射するコレステリック液晶によって構成されたことを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1または2の表示記憶媒体において、
前記複数種のコレステリック液晶の少なくとも1種は、高分子マトリックス中にコレステリック液晶が分散されたものであることを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1または2の表示記憶媒体において、
前記複数種のコレステリック液晶の少なくとも1種は、高分子マトリックス中に高分子殻によってカプセル化されたコレステリック液晶が分散されたものであることを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1〜4のいずれかの表示記憶媒体において、
前記複数種のコレステリック液晶のそれぞれが、互いに同じ色光を選択反射し、かつ互いに螺旋ねじれ方向が逆のコレステリック液晶によって構成されたことを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1〜5のいずれかの表示記憶媒体において、
前記一対の基板が、可とう性を有することを特徴とする表示記憶媒体。 - 請求項1の表示記憶媒体に画像を書き込む方法において、
外部の画像書き込み装置から前記表示層に、少なくとも、セレクト期間と、その後の無電界の表示期間とによって構成され、そのセレクト期間での電界強度Esが前記複数種のコレステリック液晶を全て同じ状態に変化させる電界強度となる書き込み信号を印加することを特徴とする画像書き込み方法。 - 請求項1の表示記憶媒体に画像を書き込む装置において、
表示記憶媒体の外部から前記表示層に、少なくとも、セレクト期間と、その後の無電界の表示期間とによって構成され、そのセレクト期間での電界強度Esが前記複数種のコレステリック液晶を全て同じ状態に変化させる電界強度となる書き込み信号を印加することを特徴とする画像書き込み装置。
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