JP3783760B2 - 反射型液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射型液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロカプセルにカイラルネマチック液晶を封入したものを表示に使う技術は、古くから知られている。この表示方式は、TN方式の液晶表示などと異なり、偏光板を使わないため、比較的明るい表示が可能である。また、液晶がマクロな連続相を形成しないため、マイクロカプセル化していないカイラルネマチック液晶と比べて、表示の保存性(メモリ性)に優れ、フレキシブルな基板を用いても表示素子が作れるなどの優れた特性を持っている。
【0003】
例えば米国特許明細書第3,578,844号においては、図8に示すような酸化錫からなる第1の透明電極2と、タンタルからなる導電性抵抗線5との間に、マイクロカプセルに封入した液晶からなるカプセル化カイラルネマチック液晶層3と、黒色塗料吸収層4とを順次積層したものが開示されている。
【0004】
この積層体は、観測者側にガラスからなる透明絶縁保護層1、裏面側に同じくガラスからなる下面保護層7が設けられており、電気的および力学的刺激から保護されている。導電性抵抗線5は、第2の透明電極6の上に形成されている。
【0005】
カイラルネマチック液晶は、コレステロール誘導体の混合物であり、マイクロカプセルの殻は、ゼラチンとアラビアゴムをグルタルアルデヒドで硬化させたものである。マイクロカプセルの粒径は、10μmから30μmであり、液晶層の膜厚は80μmである。
【0006】
前記第1の透明電極2および導電性抵抗線5の間にそれぞれ電圧を与え、カプセル化カイラルネマチック液晶層3に電界を加えることによって、カプセル化カイラルネマチック液晶層3の発色は制御することができる。電圧は、リード線8,8’を通して透明電極2および導電性抵抗線5に与えられる。
【0007】
発色状態は、初期状態での弱い緑色(螺旋軸がランダムなプレーナ組織)を示す第1の発色と、電圧を印加したときの青黒色(ホメオトロピック)を示す第2の発色と、電圧を印加後除去したときの強い緑色(螺旋軸が表示面に対して垂直に揃ったプレーナ組織)を示す第3の発色とからなる。
【0008】
第2および第3の発色は、電界のオンオフによって何回でも繰り返し可能であるが、第1の発色状態を再度得るためには、液晶を等方性液相となるまで加熱した後、室温まで冷却しなくてはならない。導電性抵抗線5に電流を流すことによる発熱が加熱に利用できる。第2および第3の発色間でスイッチングを行うために、リード線8,8’に与える電圧は約600ボルトである。この電圧は直流でも交流でも構わない。
【0009】
現在では、電圧を印加後除去した後の発色は、印加した電圧によって異なることが知られている。例えば、図7は、横軸に印加電圧、縦軸に初期状態をプレーナ組織とし、印加電圧を印加後除去した後の反射率を示している。
【0010】
図7において、12%程度の高い反射率を示す状態はプレーナ組織であり、4%程度の低い反射率はフォーカルコニック組織である。プレーナ組織およびフォーカルコニック組織は、電圧除去後も長時間保持される。すなわち、メモリ性を有する。このような特性を利用して、液晶層に対する印加電界を、画素位置ごとに変えることにより、電圧除去後も長時間保持される画像を形成することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
カイラルネマチック液晶をマイクロカプセル化すると、前述したように、連続相からなる液晶セルと比較して、画像の保持性、基板の設計選択の自由度が増すなどの利点がある反面、印加電圧の変化に対する反射率の変化の急峻性が失われたり、駆動電圧が極端に大きくなってしまうなどの欠点があった。
【0012】
特に、印加電圧−反射率特性の閾値特性の劣化は、時分割駆動におけるN数の減少となるため、単純マトリックス電極駆動による大容量表示を困難にしていた。
【0013】
また、上記の欠点は、感光体層と液晶層とを積層した、いわゆる液晶光変調素子においては、駆動電圧マージンの減少、表示コントラストの低下、表示分解能の低下などの問題として現れ、マイクロカプセル化したカイラルネマチック液晶の表示/空間変調素子への適応の大きな障害となっていた。
【0014】
この発明は、上述の問題点にかんがみ、透明電極と別の電極との間に、マイクロカプセル化液晶層を備える反射型液晶表示装置として、急峻な変化を示す駆動特性と低い駆動電圧による駆動が可能なものを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明による反射型液晶表示装置は、
透明電極と別の電極との間に、前記透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセル粒子の複数個を含んで構成される液晶層を形成した反射型液晶表示素子において、
前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に垂直な方向の粒径は前記液晶層の膜厚とほぼ等しくされ、前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に平行な方向の粒径は前記液晶層の膜厚よりも大きくされ、かつ、前記マイクロカプセル粒子の複数個の間はバインダが充填されている
ことを特徴とする。
【0016】
また、請求項2の発明による反射型液晶表示装置の製造方法は、
支持体上に、液晶層の目的とする膜厚よりも大きな粒径を有し、液晶が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル粒子の複数個とバインダとを含む液晶塗膜を島状に形成する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記支持体面に垂直な方向から熱および圧力を加える第2の工程と
により液晶層を形成することを特徴とする。
【0021】
【作用】
カイラルネマチック液晶の駆動特性を、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の駆動特性と比較すると、反射率の変化に要する電圧の大きさおよびその電圧に対する反射率の変化の急峻性が非常に異なっている。
【0022】
電圧の大きさの違いは、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の場合、カイラルネマチック液晶とマイクロカプセルの殻およびバインダとが直列コンデンサとなっているため、カイラルネマチック液晶へ印加される電圧の分圧が、全体に印加される電圧と比べると小さくなっているためと考えられる。
【0023】
マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の場合に、電圧に対する反射率の変化がブロードとなるのは、マイクロカプセルの内部部位ごとに、液晶の駆動特性が異なるためである。
【0024】
マイクロカプセルの粒径は、数μmから100μm程度とされる。この粒径の下限以下になると、粒径と、屈折率や分散などの光学定数によって期待される光散乱の発生が支配的になって、カイラルネマチック液晶の選択反射は認識できなくなる。また、上限以上では、反射光色の変調に必要な電圧が極端に大きくなり、実用性が低下する。
【0025】
また、表示に適当な液晶層の膜厚は10μmから100μm程度の範囲である。この範囲から外れると、表示のコントラストの低下や駆動電圧の極端な上昇などの弊害が発生する。
【0026】
このような膜厚のため、液晶層の膜厚方向に、マイクロカプセルは、平均して1から20程度存在する。簡単のために膜厚と同じ粒径の球形のマイクロカプセルが、液晶層の膜厚方向に1個存在する場合を考える。
【0027】
マイクロカプセル内の液晶の挙動は、マイクロカプセル球の中心を通り、電極面に対して垂直な軸からの距離によって異なる。すなわち、前記軸から近い距離にある液晶は、マイクロカプセル化されていない場合とほぼ同じ駆動特性を示す。なぜなら、前記軸から近い距離にある液晶に関しては、電極間に与えられた電圧は、すべてそれらの液晶に与えられ、電極面に平行なカプセル内面の配向降下が駆動特性を決めるからである。
【0028】
一方、前記軸から離れるにつれ、液晶に与えられる電圧は、マイクロカプセル間のバインダ(および殻)と、液晶との間の分圧となるため、それらの液晶に与えられる電圧は、電極間に与えられる電圧よりも小さくなってしまう。また、カプセルの壁面による配向効果も、マイクロカプセル内面の軸に対する傾斜が大きくなるにつれて変化する。このため、マイクロカプセル内において、軸から離れた所にある液晶は、軸付近にある液晶に比べて大きな電圧を電極間に与えないと動作しないことになる。
【0029】
以上のような、前記軸からの距離によって液晶の電極間印加電圧に対する応答が異なってくる現象を抑えるには、前記軸から離れても液晶に印加される電圧が減少しないようにするため、前記軸から離れた所でもマイクロカプセルの殻の壁面の傾きが電極面に平行になるようにすることである。
【0030】
請求項1の発明においては、マイクロカプセルの電極面に垂直な方向の粒径が、電極面に平行な方向の粒径よりも小さくされているので、マイクロカプセルの形状は、偏平な回転楕円体の形状になる。このため、前記軸から離れた所でもマイクロカプセルの殻の壁面の傾きが、球形の場合よりも、電極面に、より平行に近くなる。このため、電極間とマイクロカプセル間に介在するバインダが少なくなる。
【0031】
したがって、前記軸から離れても、液晶に印加されうる電圧は、電極間に印加される電圧と、より等しくすることができ、また、互いに接するカプセル面も、電極面とほぼ平行となり、傾きが少なくなる。したがって、液晶のいかなる部位においても電極間に印加される電圧に対する応答を、ほぼ一様にすることができる。
【0032】
以上のことから、請求項1の発明によれば、上記のような作用によって、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶を用いた反射型液晶表示装置に対して、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性と、低駆動電圧特性を与えることが可能となる。
【0033】
また、請求項1の発明によれば、マイクロカプセルの、電極面に垂直な方向の粒径が、液晶層の膜厚とほぼ同一であるようにされていることから、大きな表示コントラストが得られる。
【0034】
すなわち、暗色を示すフォーカルコニック組織時には、液晶−マイクロカプセル殻間の光学定数の不一致により、不要な反射が生じて、表示のコントラストが低下する。しかし、請求項1の発明のように、電極面に垂直な方向のマイクロカプセルの粒径を、液晶層の膜厚とほぼ同一とすることにより、不要な反射をする液晶とマイクロカプセル殻間の界面の数は、最小とすることができるので、大きな表示コントラストが得られる。
【0037】
また、請求項2の発明による反射型液晶表示装置の製造方法によれば、請求項1の発明の反射型液晶表示装置を、容易に製造することができる。
【0038】
この場合に、請求項2の発明によれば、マイクロカプセル化液晶の塗膜を島状に支持体上に形成することにより、支持体面に鉛直な方向から熱および圧力を与えたときに、塗膜が支持体面に平行な方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保することができる。これにより、塗膜が支持体面に平行な方向へ伸びる力を受けて、マイクロカプセルは、支持体面に鉛直な方向の粒径は小さくなり、一方、支持体面に平行な方向の粒径は大きくなる。
【0041】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
図1は、この発明による反射型液晶表示装置の第1の実施形態を示すものである。
【0042】
この第1の実施形態の反射型液晶表示装置は、基板11および12の互いに対向する内面に電極13および14を設置し、電極13、14間に、それぞれカイラルネマチック液晶20を含むマイクロカプセル21と、マイクロカプセル21間の空隙を埋めるバインダ22からなるマイクロカプセル化液晶層(以下、単に液晶層と略称する)15を設けている。
【0043】
基板12の電極14が形成されていない方の面には、光吸収層16を設ける。光吸収層16の位置は、この位置に特定されるものではなく、観測者側(基板11側)から入射した光のうち、液晶層15を透過したものを吸収できる場所であればいずれの場所でもよい。例えば、下方の電極14と下方の基板12との間に設置してもよい。
【0044】
基板11、12は、例えば、7059ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ノルボルネン系ポリマなどの透明な有機ポリマーなどを用いて構成する。なお、基板11、12の材料としては、これらに限られるものではなく、透明であればいかなる材料でもよい。
【0045】
電極13、14は透明電極である。その材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫などの透明金属酸化物などを用いる。なお、光吸収層16を、電極14と液晶層15との間に設置するようにした場合には、下方の電極14は表示には直接関係ないので、この電極14は、通常の金属電極で代用することもできる。
【0046】
光吸収層16は、液晶層15を透過した光を吸収するもので、黒色の塗料を塗布するなどによって形成する、また、基板12として光吸収性を有するものを用いる場合には、基板12に光吸収層16を兼ねさせることができる。
【0047】
なお、基板は絶対に必要なものではなく、液晶層15の自己保持性が大きい場合には、基板11、12の一方若しくは双方を省略することができる。
【0048】
マイクロカプセル21に封入される液晶20としては、カイラルネマチック液晶を単独で、または、カイラルネマチック液晶を含む混合物若しくはカイラルネマチック液晶と他の材料との複合材料を用いる。カイラルネマチック液晶としては、単独でカイラルネマチック相を示す化合物、または、ネマチック液晶にカイラル剤が混合されることによって、カイラルネマチック相を示すものを用いる。
【0049】
単独でカイラルネマチック相を示す化合物とは、不斉中心をもつ液晶化合物である。典型的なものとしては、コレステリルナノエートなどの天然物誘導体などである。ネマチック液晶としては、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、ピリミジン系などの液晶化合物を、単独で、または、混合物として用いる。
【0050】
カイラル剤としては、単独でカイラルネマチック相を示す化合物、または、単独ではカイラルネマチック相を示さないが、ネマチック液晶と混合されることによってカイラルネマチック相を示す光学活性有機化合物を用いる。光学活性なカイラル剤としては、光学活性エステル誘導体、光学活性シアノビフェニル誘導体、光学活性ビスフェノール誘導体などのネマチック液晶類似化合物を用いることができる。
【0051】
マイクロカプセルを作成する方法としては、相分離法、液中乾燥法、融解分散冷却法、スプレードライング法、パンーコーティング法、気中懸濁被覆法、粉床法などの各種界面沈積法や、界面重合法、in situ重合法、液中硬化被覆法などの界面反応法などを用いることができる。
【0052】
マイクロカプセルの材料としては、より典型的なものとして、ゼラチン−アラビアゴム系、ポリビニルアルコール基剤系、ポリアミド基剤系、尿素ホルムアルデヒド基剤系などを用いることができる。
【0053】
図2は、この第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法を説明するための図である。
【0054】
まず、図2(A)に示すように、支持体31上に、液晶20が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル21とバインダ22とによる塗膜を、島状に形成する。ここで、塗膜を島状に形成するとは、図2(A)のように、塗膜を孤立した島状に形成する場合に限らず、塗膜を、その膜厚が一様でなく、大きく変化する状態に形成することも含む。
【0055】
マイクロカプセル化液晶の塗膜を島状に形成する方法としては、各種印刷法や塗布法が用いられる。例えば、スクリーン印刷、スプレーコートとマスクの併用、ワイヤーバーによるコーティングなどを用いる。
【0056】
このように、塗膜を島状に支持体31上に形成することにより、マイクロカプセル化液晶による塗膜を、支持体31面に垂直な方向から、熱および圧力を与えたときに、塗膜が支持体31面に平行方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保することができる。
【0057】
支持体31は、液晶層15を塗布液の乾燥・固化によって形成する際に、塗布液を密着させて保持および形状の決定を行うためのものである。支持体31としては、金属やポリマーなどの固体、ポリマーフィルムを金属固体に密着させて平面状に保持したものなどを用いる。
【0058】
このように島状にマイクロカプセル化液晶塗膜が支持体31に形成されたものに対して、図2(A)に示すように、島状のマイクロカプセル化液晶塗膜を押しつぶすように、支持体31の面に鉛直方向から加圧部材32により圧力を与えると共に、熱を与える。
【0059】
支持体31面に垂直な方向から熱および圧力を与える方法としては、ヒートロールを通す方法を用いる。この場合のヒートロールの構成は、電子写真装置におけるヒューザやフィルムラミネート装置のヒートロールのものを利用する。
【0060】
以上の工程の結果、図2(B)に示すように、マイクロカプセル化液晶の塗膜が、支持体31の面に平行な方向へ伸びる力を受けて、マイクロカプセル21は、支持体31面に垂直な方向の粒径が小さくなり、一方、支持体31面に平行な方向の粒径は大きくなる。
【0061】
こうして生成されたマイクロカプセル21の液晶層は、マイクロカプセル21の示す自己保持性を利用して、支持体31から剥離する。そして、図1に示すように、電極13、14間に、このマイクロカプセル化液晶層を挿入して反射型液晶表示装置を得るようにする。
【0062】
なお、この場合に、透明電極を表面に形成したポリマーフィルムを支持体31に用いると、マイクロカプセル21の液晶層の支持体31からの剥離の工程は省略することができる。
【0063】
この第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の場合には、図1に示されるように、マイクロカプセル21の、電極13、14の面に垂直な方向の粒径が、電極13、14の面と平行な方向の粒径よりも小さいので、マイクロカプセル21の中心を通る電極13、14面に垂直な方向の軸からの距離が離れた位置の液晶であっても、マイクロカプセル21内の液晶には、ほぼ等しい電圧が印加されるようになる。このため、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性が得られると共に、駆動電圧は、低電圧で良くなる。
【0064】
[第2の実施の形態]
図3は、この発明による反射型液晶表示装置の第2の実施形態を示す。基本的な構成要素は、図1における第1の実施形態と同様である。この第2の実施の形態においては、マイクロカプセル21の粒径が、液晶層15の膜厚方向では、液晶層15の膜厚と同じであり、液晶層15に平行な方向では、液晶層15の膜厚よりも大きい点が第1の実施の形態の場合と大きく異なる。
【0065】
この第2の実施の形態では、後述するような方法で、ほぼ球形のマイクロカプセルを、図3に示すような偏平形状に変形させるが、変形前の球形マイクロカプセルの粒径は、セル化完了時の液晶層15の膜厚よりも大きくしておく。
【0066】
マイクロカプセルの粒径は、殻の硬化前の一次分散を行うときの攪拌速度(せん断力)や攪拌時間などを変化させることにより制御して、決定するようにする。
【0067】
図4は、この第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法を説明するための図である。
【0068】
図4(A)に示すように、この例の製造方法においては、液晶20が封入された、粒径が目的とする液晶層15の膜厚よりも大きいほぼ球形のマイクロカプセル21とバインダ22とによる塗膜を、マイクロカプセル21が、支持体31の面に平行な方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保するため、支持体31上に、島状に形成する。この場合の「島状」は、図4(A)から判るように、塗膜が、その膜厚が一様でなく、大きく変化する状態となっている状態である。
【0069】
そして、前述の実施の形態の場合と同様に、支持体31面に垂直な方向から、熱および圧力を与えることで、図4(B)のような液晶層を形成する。この場合、マイクロカプセル21は、前述の第1の実施の形態の場合よりも、より直接的に支持体31の面に平行な方向へ伸びる力を受けて変形し、支持体31の面に垂直な方向の粒径は小さくなり、平行な方向の粒径は大きくなる。
【0070】
なお、支持体31の構成や、熱および圧力を与える方法は、前記図2を用いて説明した第1の実施の形態の製造方法の場合と同様のものを用いることができる。
【0071】
この第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の場合には、図3に示されるように、マイクロカプセル21の、電極13、14の面に垂直な方向の粒径が、液晶層15の膜厚とほぼ同一であるようにされ、マイクロカプセル21の中心を通る電極13、14面に鉛直な方向の軸からの距離に関係なく、マイクロカプセル21内の液晶には、ほぼ等しい電圧が印加されるようになる。このため、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性が得られると共に、駆動電圧は、低電圧で良くなる。
【0072】
さらに、不要な反射をする液晶とマイクロカプセル殻間の界面の数は、最小とすることができるので、おおきな表示コントラストが得られる。
【0073】
[第3の実施の形態]
図5は、この発明による反射型液晶表示装置の第3の実施形態を示すものである。各々の構成要素は、前述の第1の実施の形態と同様であるが、電極構成が単純マトリックスとなっている点が、第1の実施の形態の反射型液晶表示装置とは異なる。
【0074】
この発明による反射型液晶表示装置は、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性とすることができると共に、低電圧駆動ができるようになるので、この第3の実施の形態のように、電極構成を単純マトリクスとして、高性能の反射型液晶表示装置を、簡単な構成で実現できる。
【0075】
[第4の実施の形態]
図6は、この発明による反射型液晶表示装置の第4の実施形態を示すものである。
【0076】
この第4の実施の形態の反射型液晶表示装置においては、図6に示すように、液晶層15と下側の電極14との間に、光吸収層16と感光体層17とを積層して設ける。その他の構成要素は、第1の実施の形態の場合と同様である。
【0077】
この第4の実施の形態においては、感光体層17を設けることにより、光アドレスを可能とした点に特徴がある。
【0078】
感光体層17に用いる感光体材料としては、硫化カドミウム、水素化アモルファスシリコン、アモルファスセレンなどの無機光導電材料、電荷移動錯体、共晶錯体型、積層形などの塗布膜で形成できる有機光導電材料を用いることができる。
【0079】
このような光導電性を示す感光体層17を、液晶層15に積層することにより、任意の画素位置の感光体に対する露光・非露光により、液晶層15に加わる電圧を変化させ、液晶層15に高解像度の画像を形成することが可能となる。
【0080】
以上、この発明の実施の形態について典型的なものについて説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、原理的に同様な効果をもたらすものには適用可能である。
【0081】
また、マイクロカプセルを、ほぼ球形のものから、変形させるようにする方法としては、上述の例に限られるものではない。例えば、マイクロカプセルの殻の厚みを極端に小さくして、変形しやすくし、マイクロカプセル塗布液のバインダの収縮乾燥による応力や重力などによって、上記と同様なマイクロカプセルの変形を得ることも可能である。この場合には、マイクロカプセルの殻の強度は低下するが、工程を単純化することができる。
【0082】
次に、この発明による反射型液晶表示装置の、より具体的な実施例(実験例)について、以下に説明する。
【0083】
[実施例1]
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E8(メルク社製)74.8部に、カイラル剤CB15(BDH社製)21部とカイラル剤R1011(メルク社製)4.2部とを加熱溶解後、室温に戻して、ブルーグリーンの色光を選択反射するカイラルネマチック液晶を得た。
【0084】
このブルーグリーンカイラルネマチック液晶10部に、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(武田薬品工業製D−110N)3部と、酢酸エチル100部とを加えて均一溶液とし、油相となる液を調整した。
【0085】
一方、ポリビニルアルコール(クラレ社製ポバール217EE)10部を、熱したイオン交換水1000部に加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調整した。
【0086】
次に、スライダックで3、0V交流を与えた家庭用ミキサーによって、前記油相を前記水相中に1分間乳化分散して、水相中に油相液滴が分散し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℃のウォーターバスで加熱しながら2時間攪拌し、界面重合を完了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。得られた液晶マイクロカプセルの平均粒径は、レーザー粒度分布計によって約12μmと見積もられた。
【0087】
マイクロカプセル分散液を、網目38μmのステンレスメッシュを通して濾過後、一昼夜放置し、乳白色の上澄みを取り除くことにより、マイクロカプセルからなる固形成分約40重量%のスラリーを得た。
【0088】
スラリーに対し、マイクロカプセルからなる固形成分の重量に対して2/3となる量のポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール10重量%の溶液を加えることにより、塗布液を調整した。
【0089】
125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、上記塗布液を、#44のワイヤーバーで2回塗布することにより、液晶層を形成した。おのおのの塗布の際に、ワイヤーバーの位置は、精密に位置決めを行い、塗布のために形成される凹凸の位置が一致するようにした。
【0090】
得られた液晶層の表面は、ワイヤーバーのワイヤーピッチに対応した多数の平行した溝が形成されていた。溝の凸部分の膜厚は約36μm、凹部分の膜厚は約22μmであった。この塗膜を、室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【0091】
もう一枚の125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライWS−321A/LD−55(大日本インキ化学工業)を塗布乾燥させて4μm厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、70℃においてラミネートを行った後、一方のPETフィルムの基板表面に、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬製)を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【0092】
得られた液晶セルの駆動特性は、図7(A)のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率4%で230V、反射率12%で320Vであった。
【0093】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、マイクロカプセルが膜厚方向に押しつぶされており、膜厚方向の粒径が、膜と平行な方向と比べて小さくなっていることが確認された。
【0094】
[比較例]
実施例1において製造したマイクロカプセル化カイラルネマチック液晶塗布液を、エッジコータで、125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に塗布した。得られた液晶層の表面は平坦であり、膜厚は約28μmであった。この塗膜を室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【0095】
もう一枚の125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライWS−321A/LD−55(大日本インキ化学工業)を塗布乾燥させて4μm厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、70℃においてラミネートを行った後、一方のPETフィルムの基板表面にブラックポリイミドBKR−105(日本化薬製)を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【0096】
得られた液晶セルの駆動特性は、図7(B)のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率4%で220V、反射率12%で420Vであった。すなわち、反射率12%での閾値特性は、実施例1の場合よりも100Vも高く、この発明による反射型液晶表示装置の、低電圧駆動特性が確かめられた。
【0097】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、マイクロカプセルはほぼ球形であることが確認された。
【0098】
[実施例2]
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶E48(メルク社製)78部に、カイラル剤CNL−611L(旭電化社製)22部を加熱溶解後、室温に戻して、ブルーグリーンの色光を選択反射するカイラルネマチック液晶を得た。
【0099】
このブルーグリーンカイラルネマチック液晶10部に、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(武田薬品工業製D−110N)3部と、酢酸エチル100部とを加えて均一溶液とし、油相となる液を調整した。
【0100】
一方、ポリビニルアルコール(クラレ社製ポバール217EE)10部を、熱したイオン交換水1000部に加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調整した。
【0101】
次に、スライダックで30V交流を与えた家庭用ミキサーによって、前記油相を前記水相中に20秒間乳化分散して、水相中に油相液滴が分散し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℃のウォーターバスで加熱しながら2時間攪拌し、界面重合を完了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。得られた液晶マイクロカプセルの平均粒径は、レーザー粒度分布計によって、約24μmと見積もられたが、粒径分布は粒径20μmと粒径45μmの2つのピークを持つものであった。
【0102】
マイクロカプセル分散液を一昼夜放置し、乳白色の上澄みを取り除くことにより、マイクロカプセルからなる固形成分約40重量%のスラリーを得た。
【0103】
スラリーに対し、マイクロカプセルからなる固形成分の重量に対して2/3となる量のポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール10重量%の溶液を加えることにより、塗布液を調整した。
【0104】
125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、上記塗布液を#44のワイヤーバーで2回塗布することにより、液晶層を形成した。得られた液晶層の表面は、ワイヤーバーのワイヤーピッチに対応した多数の平行した溝が形成されていたが、その凹凸の程度は実施例1ほどは、なはだしいものではなく、マイクロカプセル粒子そのものの大きさによる凹凸の方が目立った。この塗膜を室温で半日乾燥させた後、90℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【0105】
もう一枚の125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライWS−321A/LD−55(大日本インキ化学工業)を塗布乾燥させて4μm厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、70℃においてラミネートを行った後、一方のPETフィルムの基板表面にブラックポリイミドBKR−105(日本化薬製)を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【0106】
得られた液晶セルの駆動特性は、図7(A)のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率4%で220V、反射率12%で300Vであった。
【0107】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、液晶層の膜厚は約29μmであり、特に、粒径45μm前後のマイクロカプセルが、膜厚方向に押しつぶされており、膜厚が元のマイクロカプセルの粒径よりも小さくなっていることが確認できた。
【0108】
[実施例3]
実施例1で作成したマイクロカプセル塗布液を、8×8マトリックスの評価用セルDM88(イー・エッチ・シー社製)のガラス上に塗布乾燥して膜厚を30μmとし、別のガラス基板をラミネートしてセルとした。行電極印加電圧を250V、列電極印加電圧を50Vとして、マトリックス駆動を行ったところ、反射率12%、コントラスト2:1での表示が可能であり、良好な視認性を示した。一方、比較例で作成したマイクロカプセル塗布液を利用して、同様のセルを作成して、行電極印加電圧を250V、列電極印加電圧を50Vとしてマトリックス駆動を行ったところ、反射率10%、コントラスト1.3:1の表示しかできなかった。
【0109】
[実施例4]
125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、実施例1で作成した塗布液を、#44のワイヤーバーで2回塗布することにより、液晶層を形成した。別の125μm厚ITO付きPETフィルム(東レ社製ハイビーム)のITO面上に、電荷発生層としてベンズイミダールペリレン(BZP)を、蒸着により0.08μm厚に形成し、次に、電荷輸送層として、ビフェニルージアミン系材7.2%、ポリカーボネートビスフェノールZ(ポリ(4,4’−シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート))10.8%、モノクロロベンゼン82%の溶液をスピンコートにより塗布することにより、3μm厚の膜を作製した。
【0110】
さらに、BZPを0.08μm積層し、感光体層とした。さらに、ブラックポリイミドBKR−105(日本化薬製)を塗布して遮光層とした。さらに、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライWS−321A/LD−55(大日本インキ化学工業)を塗布乾燥させて、4μm厚の接着層とした。
【0111】
これらの2枚のフィルムと、液晶層と、接着層とを密着してラミネートし、反射型液晶表示装置を得た。
【0112】
感光体層が見える側のペットフィルムを通して画像上に10mW/cm2の露光を行い、電極間に900Vの直流電圧を与えた後に電圧を除いた。液晶層には、露光パターンに対応したプレーナ組織による高反射領域が表れ、非露光部分は、フォーカルコニック組織による黒色領域となっていた。
【0113】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセルからなる液晶層を備える反射型液晶表示装置として、急峻な変化を示す駆動特性と、低電圧駆動を可能にしたものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による反射型液晶表示装置の第1の実施形態を示す図である。
【図2】この発明による反射型液晶表示装置の製造方法の第1の実施の形態を説明するための図である。
【図3】この発明による反射型液晶表示装置の第2の実施形態を示す図である。
【図4】この発明による反射型液晶表示装置の製造方法の第2の実施の形態を説明するための図である。
【図5】この発明による反射型液晶表示装置の第3の実施形態を示す図である。
【図6】この発明による反射型液晶表示装置の第4の実施形態を示す図である。
【図7】この発明による反射型液晶表示装置の実施例と、比較例の駆動特性の特徴を示す図である。
【図8】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す図である
【符号の説明】
11、12 基板
13、14 電極
15 液晶層
16 光吸収層
17 感光体層
20 液晶
21 マイクロカプセル
22 バインダ
31 支持体
32 加圧部材
Claims (2)
- 透明電極と別の電極との間に、前記透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセル粒子の複数個を含んで構成される液晶層を形成した反射型液晶表示素子において、
前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に垂直な方向の粒径は前記液晶層の膜厚とほぼ等しくされ、前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に平行な方向の粒径は前記液晶層の膜厚よりも大きくされ、かつ、前記マイクロカプセル粒子の複数個の間はバインダが充填されている
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。 - 支持体上に、液晶層の目的とする膜厚よりも大きな粒径を有し、液晶が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル粒子の複数個とバインダとを含む液晶塗膜を島状に形成する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記支持体面に垂直な方向から熱および圧力を加える第2の工程と
により液晶層を形成することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
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