JP4134426B2 - Color display element - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー表示素子に関し、高分子ゲルの刺激応答体積変化による調光現象を利用したカラー表示素子に関するものである。本発明のカラー表示素子は、デスクトップ型やノート型コンピュータ等の表示装置、携帯機器などの表示部、その他のＯＡ装置等の表示部として広く応用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー表示素子として液晶表示素子が広く利用されている。液晶表示素子は低消費電力であることから、近年、携帯機器などの表示部への応用も盛んに検討されている。これら、液晶表示素子には大きく分けて2種類の構成のものがある。
ひとつはバックライトを具備した透過型液晶素子である。液晶表示素子は、一般に一対の偏光子間にTN(Twisted Nematic)液晶、STN(Super Twisted Nematic)液晶、強誘電性液晶などを封入した調光層とカラーフィルタ層の構成からなるために、光の利用効率が悪い。したがって、素子の背面に冷陰極管と光導波素子等の組み合わせやEL、LEDなどを利用したバックライトを配置し、表示を行っている。しかしながら、バックライトは比較的多くの電力を消費するため、携帯機器等への応用を考えた場合、バッテリーの駆動時間が短いなどの課題がある。
【０００３】
他は、前記のバックライトを使用せずに、省電力化を目指した反射型液晶素子である。反射型液晶には、ECB(Electrically Control Birefringence)モード、GH(Guest Host)モード、TNモード、STNモードなどが知られている。TN、STNモードでは前記の透過型液晶素子とほぼ同様な構成であるが、バックライトの代わりに光反射電極等を設けている。しかしながら、カラーフィルタと偏光子を用いるために、一般的に反射率は10％程度と低く、暗い表示となってしまう。そこで、光反射電極の工夫やマイクロレンズの利用により、特定の狭い視野角で反射率30％程度の明るさを得ているが、視野角が極端に狭く見にくいという大きな課題をもっている。ECBモードは偏光子を用いた干渉色によりカラー表示を行うもので、カラーフィルタを必要とせずTN、STNと比し明るい表示が得られるが、これも特定の狭い視野角において反射率40％程度が得られるもので、見にくいとい問題は変わらない。一方、GHモードは二色性色素を混合した液晶を用いるため、偏光子やカラーフィルタがいらず明るく、かつ視野角の広い表示が得られる。しかしながら、必要なコントラストを得るための液晶材料設計が難しい、色素の耐久性が悪い、フルカラー表示にはC（シアン）、M（マゼンタ）、Y(イエロー)の各色に応じた3つの液晶層の構成が必要となり非常に素子のコストが高くなるなどの課題がある。
さらに、このような液晶材料は一般に毒性が強く、将来、廃棄されることを考えると人体や環境への悪影響が心配される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の液晶表示素子では困難であった、明るさ、視野角の広さを実現し、かつ安全な材料を用いたカラー表示素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の構成により達成できる。
すなわち、顔料を飽和吸収濃度以上又は光散乱部材を高分子ゲルが収縮した時に、少なくとも高分子ゲルの一部分で飽和散乱濃度以上に達する濃度で含有した刺激応答性高分子ゲルおよび液体からなる調光層とカラーフィルタ層とを有することを特徴とするカラー表示素子により達成できる。特にカラーフィルタ層をR（レッド）、G（グリーン）、B（ブルー）の3原色が2次元的に配置されたものを用いることでフルカラー表示を行えるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の表示素子の構成は、顔料または散乱部材を含有した刺激応答性高分子ゲルおよび液体からなる調光層とカラーフィルタ層とを二次元的に配置した構成を有する。
本発明のカラー表示素子の構成例を図１、図２に示す。図１は反射型表示素子の代表的な構成例を示し、図２は透過型表示素子の代表的な構成例を示す。
【０００７】
以下に、図1、2の各層について順次説明する。
図中、１は基板、２はカラーフィルタ層、３は刺激付与層、４は高分子ゲル調光層、５は刺激付与層兼光反射層、６は基板、７は刺激付与層、８はバックライト層である。
高分子ゲル調光層4を構成する顔料を含有した刺激応答性高分子ゲルとは、ある特定濃度以上の顔料を含有する高分子ゲルと該高分子ゲルを膨潤させる液体からなるものである。この組成物に、pH変化、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶液組成の変化、光の付与、熱の付与、電気の付与、磁気の付与などの外部刺激を与えると、高分子ゲルは液体を吸収、放出し体積変化（膨潤・収縮）する。この体積変化にともない、組成物の光吸収面積が変化すること、および顔料の拡散・凝集によりその光吸収効率が変わり、光学濃度が変化するという特徴をもつ。
また、高分子ゲル調光層4を構成する光散乱部材を含有した刺激応答性高分子ゲルとは、ある特定濃度以上の顔料を含有する高分子ゲルと該高分子ゲルを膨潤させる液体からなるものである。この組成物に、pH変化、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶液組成の変化、光の付与、熱の付与、電気の付与、磁気の付与などの外部刺激を与えると、高分子ゲルは液体を吸収、放出し体積変化（膨潤・収縮）する。この体積変化にともない、組成物の光散乱効率が変化し、光学濃度が変化するという特徴をもつ。
【０００８】
該組成物の特徴と構成について、以下詳細に説明する。
該組成物に使用可能な高分子ゲルとしては、pH変化、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶液組成の変化、光、熱、電気、磁気の付与などの刺激によって液体を吸脱し体積変化（膨潤・収縮）するものが好ましい。また、可逆的な体積変化を示すものが特に好ましい。具体的には次に記述する高分子ゲルが挙げられる。なお、「（ ）」の意味は、括弧内の化合物名も含むことを示す。
【０００９】
具体的に説明すると、電極反応などによるpH変化によって応答するものとしては電解質系高分子ゲルが好ましく、ポリ（メタ）アクリル酸の架橋体やその金属塩；（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドあるいはその４級化物、などとの共重合体の架橋体やその金属塩；マレイン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体やその金属塩；ポリビニルスルホン酸の架橋体やビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体；ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋体やその金属塩。ビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体やその金属塩；ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋体やその金属塩。アクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体やその金属塩；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの架橋体やその４級塩；ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体やその金属塩や４級塩；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体の架橋体やその４級塩；ポリビニルアルコールとポリ（メタ）アクリル酸との複合体の架橋体やその金属塩；カルボキシアルキルセルロース金属塩の架橋体；ポリ（メタ）アクリロニトリルの架橋体の部分加水分解物やその金属塩などが挙げられる。
【００１０】
より好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩の架橋体、(メタ)アクリル酸の金属塩と(メタ)アクリルアミドの共重合体の架橋体、マレイン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸とジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドあるいはその４級化物との共重合体の架橋体やその金属塩、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体やその金属塩、ポリビニルアルコールとポリ（メタ）アクリル酸との複合体の架橋体やその金属塩が挙げられる。
【００１１】
電界による界面活性剤などの化学物質の吸脱着によって刺激応答するものとしては強イオン性高分子ゲルが好ましく、ポリビニルスルホン酸の架橋体やビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体、ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋体やビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体、ポリ(メタ)アクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋体や(メタ)アクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋体などが挙げられる。より好ましくは、ポリビニルスルホン酸の架橋体、ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋体、ポリ(メタ)アクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋体などが挙げられる。これらの高分子ゲルとｎ−ドデシルピリジニウムクロライドなどのアルキルピリジニウム塩、アルキルアンモニウム塩、フェニルアンモニウム塩、テトラフェニルホスホニウムクロライドなどのホスホニウム塩などカチオン性界面活性剤とを組み合わせることで使用される。
【００１２】
電気による酸化・還元によって刺激応答するものとしては、カチオン性高分子ゲルと電子受容性化合物とのＣＴ錯体（電荷移動錯体）が好ましく、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどポリ［N-アルキル置換アミノアルキル(メタ)アクリルアミド］の架橋体、ポリジメチルアミノエチルアクリレート、ポリジエチルアミノエチルアクリレートなどのポリ(メタ)アクリル酸N-アルキル置換アルキルエステルの架橋体、ポリスチレンの架橋体、ポリビニルピリジンの架橋体、ポリビニルカルバゾールの架橋体、ポリジメチルアミノスチレンの架橋体などが挙げられる。より好ましくは、Ｎ-アルキル置換アルキル（メタ）アクリルアミドの架橋体が挙げられる。これらの高分子ゲルとベンゾキノン、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノエチレン、クロラニル、トリニトロベンゼン、無水マレイン酸やヨウ素などの電子受容性化合物とを組み合わせることで使用される。
【００１３】
熱の付与によって刺激応答するものとしては、LCST（下限臨界共融温度）をもつ高分子の架橋体や互いに水素結合する2成分の高分子ゲルのIPN体（相互侵入網目構造体）などが好ましい。前者は、高温において収縮し、後者は逆に高温で膨潤する特性をもっている。前者の具体的な化合物としては、ポリN-イソプロピルアクリルアミドなどのポリ［N-アルキル置換（メタ）アクリルアミド］の架橋体や、N-アルキル置換（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸およびその金属塩、又は（メタ）アクリルアミド、又は（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの2成分以上の共重合体の架橋体、ポリビニルメチルエーテルの架橋体、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのアルキル置換セルロース誘導体の架橋体などが挙げられる。一方、後者の化合物としては、ポリ（メタ）アクリルアミドの架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体からなるIPN体およびその部分的中和体（アクリル酸単位を部分的に金属塩化したもの）、ポリ（メタ）アクリルアミドを主成分とする共重合体の架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体からなるIPN体およびその部分的中和体などが挙げられる。より好ましくは、ポリ［N-アルキル置換(メタ)アクリルアミド］の架橋体、ポリ(メタ)アクリルアミドの架橋体とポリ(メタ)アクリル酸の架橋体とのIPN体およびその部分中和体などが挙げられる。
【００１４】
光の付与によって刺激応答するものとしてはトリアリールメタン誘導体やスピロベンゾピラン誘導体などの光によってイオン解離する基を有する親水性高分子化合物の架橋体が好ましく、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体とアクリルアミドとの共重合体の架橋体などが挙げられる。より好ましくは、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体とアクリルアミドとの共重合体の架橋体が挙げられる。
【００１５】
磁場の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、強磁性体粒子や磁性流体を含有するポリビニルアルコールの架橋物等が挙げられる。ただし、含有される高分子ゲルは、高分子ゲルの範疇であるものであれば、制約されることなく適用することができる。
【００１６】
溶液組成の変化やイオン変化によって応答するものとしては、とくに大きい体積変化がえられるものとして好ましいものには、前記した電解質系高分子ゲルが挙げられる。
なお、本発明において、各々の外部刺激によって応答する高分子ゲルは、単独に使用する他に併用してもかまわない。
【００１７】
高分子ゲルの刺激による体積変化量は大きいことが好ましく、膨潤時および収縮時の体積比が5以上、好ましくは10以上、より好ましくは15以上のものである。
体積変化が５未満であると、調光コントラストが不充分になる。
【００１８】
高分子ゲル粒子内に含有される顔料としては、無機系顔料、有機系顔料などが好ましい。具体例としては、ブロンズ粉、カーボンブラックやアントラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジゴ系などの各顔料などが挙げられる。なかでも、本発明の表示素子においてR、G、Bカラーフィルタ層と組み合わせてフルカラー表示を行う上では、黒色系顔料を用いることが好ましく、特にカーボンブラックが好ましく使用される。また、使用する顔料の粒径は、１次粒子の平均粒径で0.001μｍ〜１μｍのものが好ましく、特に0.01μm〜0.5μmのものが好ましい。これは粒径が0.01μm以下では高分子ゲルからの流出が起こりやすく、また、0.5μm以上では発色特性が悪くなる恐れを生じるためである。
【００１９】
また、顔料または光散乱部材は高分子ゲル中に含有され、高分子ゲルから流出しないことが必要である。この、顔料または光散乱部材の流出を防止するためには、高分子ゲルの架橋密度を最適化し顔料または光散乱部材を高分子網目中に物理的に閉じ込めること、高分子ゲルとの電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い顔料または光散乱部材を用いること、表面を化学修飾した顔料または光散乱部材を用いることなどが好ましい。例えば、表面を化学修飾した顔料または光散乱部材としては、表面にビニル基などの不飽和基や不対電子(ラジカル)などの高分子ゲルと化学結合する基を導入したものや、高分子材料をグラフトした顔料または光散乱部材などが挙げられる。
【００２０】
高分子ゲル中に含有される顔料の量は、飽和吸収濃度以上の濃度である。ここで、飽和吸収濃度以上とは、一般的な高い吸光係数を有する顔料を用いる場合において、高分子ゲルが収縮した、すなわちほとんど液体を吸収していない状態の高分子ゲル（あるいは乾燥状態の高分子ゲル）中における、一つの指標として各々の顔料粒子同士の平均間隔が、
（１／２）・λ （１） ［λ：光の波長］
以下となるような状態であることが好ましい。
【００２１】
高分子ゲルにおいてこのような間隔で顔料粒子が含有されている状態を形成すると、波長λの光が顔料粒子間に侵入できなくなるために、顔料粒子の光吸収の働きが1粒子的なものから、集合体的なものに変化し、光吸収の効率が低下するものとなる。このように顔料粒子が集合体的な光吸収特性を示す状態となる状態を飽和吸収濃度以上の顔料を含む状態と呼ぶ。
【００２２】
また、飽和吸収濃度以上という定義を別の特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける顔料濃度と光学濃度（あるいは光吸収量）の関係が一次直線の関係から大きく乖離するような顔料濃度の領域である。
したがって、可視光の波長に対して、飽和吸収濃度以上になるためには、可視光波長λは約400nm〜800nmの範囲であるので、乾燥状態の高分子ゲル中において、顔料粒子の間隔は、0.2μm以下となることが好ましい。
また、顔料粒子と高分子ゲルの比重が同一であり、かつ、顔料粒子の平均粒径が0.1μm以下である場合には、飽和吸収濃度以上となるためには、顔料の好ましい濃度としては、顔料が乾燥状態の高分子ゲル中に約３重量％以上含有されることが一つの目安となる。
しかしながら、これは一つの目安であって、顔料の粒径や吸光係数によって種々変化するものである。
【００２３】
このような飽和吸収濃度以上にするためには顔料の吸光係数にも依存するが発色材料に含有させる顔料濃度は一般に3重量％〜９５重量％の範囲が好ましく、より好ましくは5重量％〜80重量％の範囲である。顔料の濃度が3重量％以下であると、飽和吸収濃度以上とはならず発色材料の体積変化による色濃度変化が現れなくなり、さらに十分なコントラストを得るためには発色層の厚みが厚くなる、それによって応答速度が低下するなどの問題が生じる。一方、顔料の濃度が95重量％以上の場合、高分子ゲルの刺激応答特性や体積変化量が低下してしまう恐れがある。
【００２４】
本発明において、高分子ゲルに含有される光散乱部材としては、高分子ゲルの体積変化に用いられる液体の屈折率と異なる屈折率を有する光散乱性材料が好ましいが、それ以外には特に制限がなく、各種の無機材料および有機材料が適用できる。
好適な無機材料の具体例として、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、硫酸鉛、リトボン、白雲母、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化アンモチモン、鉛白、酸化ジルコニウム、アルミナ、マイカナイト、マイカレックス、石英、炭酸カルシウム、石膏、クレー、シリカ、ケイ酸、珪素土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト、サチン白等の無機酸化物や、亜鉛、アルメル、アンチモン、アルミニウム、アルミニウム合金、イリジウム、インジウム、オスミウム、クロム、クロメル、コバルト、ジルコニウム、ステンレス鋼、金、銀、洋銀、銅、青銅、すず、タングステン、タングステン鋼、鉄、鉛、ニッケル、ニッケル合金、ニッケリン、白金、白金ロジウム、タンタル、ジュラルミン、ニクロム、チタン、クルップ・オーステナイト鋼、コンスタンタン、真鍮、白金イリジウム、パラジウム、パラジウム合金、モリブデン、モリブデン鋼、マンガン、マンガン合金、ロジウム、ロジウム金などの金属材料、ITO（インジウム・スズ酸化物）等の無機導電性材料などが挙げられる。
【００２５】
また、好適な有機材料の具体例として、フェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ-p-キシリレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系プラスチック、ポリアクリロニトリル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ジエン系プラスチック、ポリウレタン系プラスチック、ポリフェニレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ヘテロ環ポリマー、シリコーン、天然ゴム系プラスチック、セルロース系プラスチック等やこれら2種類以上の高分子材料の混合材料（ポリマーブレンド）などの高分子材料が挙げられる。
【００２６】
さらに、上記に列挙した光散乱材料を含有した高分子材料を、光散乱部材として適用できる。この高分子材料としては特に制限がなく、各種の高分子樹脂を使用することができる。好ましい高分子樹脂の具体例としては、光散乱性材料が有機材料である場合に列挙された具体例が挙げられる。
【００２７】
高分子ゲル中に含有される光散乱部材の濃度は、高分子ゲルが収縮した時に、少なくとも高分子ゲルの一部分で飽和散乱濃度以上の濃度に達することである。ここで、飽和散乱濃度以上とは、一つの指標として各々の光散乱部材同士の平均間隔が十分短くなることで、光散乱部材の光散乱の働きが1次粒子的なものから、集合体的なものに変化し、光散乱の効率が変化する濃度である。このような光散乱部材が集合体的な光散乱特性を示す状態を、光散乱部材の濃度が飽和散乱濃度以上にある状態にあると呼ぶ。また、飽和散乱濃度以上という定義を別の特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける光散乱部材濃度と光散乱量の関係が1次直線の関係から大きく外れるような光散乱部材濃度である。
【００２８】
また、高分子ゲル全体としての光散乱部材濃度は飽和散乱濃度以下であるが、高分子ゲルが収縮し光散乱部材が凝集したときにこの凝集部分で局所的に飽和濃度以上の光散乱部材濃度が得られるように光散乱部材を高分子ゲル含有させてもよい。したがって、調光材料において、光散乱部材が高分子ゲル中に飽和散乱濃度以上に含有されているか否かは、例えば、高分子ゲル中に光散乱部材が含有され，望ましくは、２重量％〜９５重量％含有され，高分子ゲルが外部の刺激によって収縮したときに膨潤したときの光散乱量が収縮したときの光散乱量よりも多くなることによって判定することができる。
【００２９】
このような飽和散乱濃度以上の状態を達成するためには、光散乱部材の粒子径、屈折率、導電率や比重等にも依存するが、高分子ゲルに含有させる光散乱部材の濃度は一般に２重量％〜９５重量％の範囲が好ましく、より好ましくは５重量〜９５重量％の範囲である。光散乱部材の濃度が２重量％以下であると、飽和散乱濃度以上とはならず本調光材料の高分子ゲルの体積変化による散乱量変化が現れなくなり、さらに十分な調光コントラストを得るためには、多くの調光層の厚みが厚くなるなどの問題が生じる。一方、光散乱部材の濃度が95重量％以上の場合、高分子ゲルの膨潤・収縮が応答よく進行しにくくなり、本調光材料の刺激応答特性や体積変化量が低下してしまう。
【００３０】
高分子ゲルに顔料または光散乱部材を含有させる方法は、架橋前の高分子に顔料または光散乱部材を均一に分散、混合した後に架橋する方法や重合時に高分子前駆体組成物に顔料または光散乱部材を添加して重合する方法等が適用できる。重合時において顔料または光散乱部材を添加する場合には前記したように重合性基や不対電子（ラジカル）をもつ顔料または光散乱部材を使用し、化学結合することも好ましい。また、顔料または光散乱部材は高分子ゲル中に極力均一に分散されていることが望ましい。特に、高分子への分散に際して、機械的混練法、攪拌法やあるいは分散剤などを利用して均一に分散させることが望ましい。
【００３１】
また、上記の光散乱部材の形状には特に制限がなく、粒子状、ブロック状、フィルム状、不定形状、繊維状などの種々のものが使用可能である。なかでも特に、粒子状の形態は光散乱性が高いことや応用範囲が広いなどの特徴から特に好ましい。粒子状における形態にも特に制限はないが、球体、立方体、楕円体、多面体、膨潤多孔質体、星状、針状、中空状、りん片状などのものが適用できる。また、粒子の場合の好ましい大きさは、平均粒子径で0．01μm〜500μmの範囲、より好ましくは0．05μm〜100μmの範囲である。これは、平均粒子径で0．01μm以下または500μm以上になると、光散乱部材に求められる光散乱効果が低くなるためである。さらに、平均粒子径0.01μm以下では、高分子ゲル内部からの外部への流出が起こりやすい。また、これらの粒子は、一般的な物理的粉砕方法や化学的粉砕方法によって製造することができる。
【００３２】
また、これらの光散乱部材において、分子内にカルボキシル基やスルホン酸基などの酸基、水酸基、アミノ基、チオール基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボニル基など極性基をもち、高分子ゲル内において光散乱部材の濃度が高い場合に凝集体を形成し易い特性のものも好ましく使用される。
【００３３】
顔料または光散乱部材は高分子ゲル中に含有され、高分子ゲル内部から外部へ流出しないことが好ましい。顔料または光散乱部材の流出を防止するためには、使用する高分子ゲルの網目よりも大きな粒子径の顔料または光散乱部材を用いること、あるいは高分子ゲルとの電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い顔料または光散乱部材を用いること、表面を化学修飾した顔料または光散乱部材が挙げられる。表面を化学修飾した顔料または光散乱部材として例えば、表面に高分子ゲルとの化学結合する基を導入したものや、高分子材料をグラフトした顔料または光散乱部材などが挙げられる。
【００３４】
本調光材料を形成する高分子ゲルの形状には特に制限はなく粒子状、ブロック状、フィルム状、不定形状、繊維状などの種々のものが使用可能である。なかでも特に、粒子状の形態は、上記した各種刺激に対する体積変化の速度（応答性）が速いことや応用範囲が広いなどの特徴から特に好ましい。粒子状における形態にも特に制限はないが、球体、楕円体、立方体、多面体、多孔質体、星状、針状、中空状などのものが適用できる。また、粒子の場合の好ましい大きさは、収縮状態時において平均粒子径で0.1μｍ〜5ｍｍの範囲、より好ましくは1μｍ〜1ｍｍの範囲である。粒子径が0.1μｍ以下であると、粒子の扱いが困難になる、優れた光学特性が得られないなどの問題が生じる。一方、粒子径が5ｍｍよりも大きくなると、体積変化に要する応答時間が大幅に遅くなってしまうなどの問題が生じる。
【００３５】
また、これらの粒子は高分子ゲルを物理的粉砕法によって粉砕する方法や架橋前の高分子を物理的粉砕法や化学的粉砕法によって粒子化した後に架橋してゲルとする方法、あるいは乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などの粒子化重合法などの一般的な方法によって製造することができる。
また、発色材料の刺激応答による体積変化特性をより高速にするために、高分子ゲルの従来技術と同様に材料を多孔質化して液体の出入りを向上させることも好ましい。一般に膨潤した顔料または光散乱部材を含有する高分子ゲルを凍結乾燥する方法で多孔質化することができる。
【００３６】
一方、中空粒子も応答特性の向上に好ましく適用され、その作製は、主に乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などの一般的な粒子化重合法、あるいは高分子溶液を分散液滴化した後に架橋させるいわゆる造粒法などによって製造することができる。具体的な粒子化重合操作は、例えば水溶性モノマーの場合、対象のモノマー水溶液をＷ／Ｏ型乳化剤の存在下、疎水性溶媒中、必要に応じて架橋剤の存在下、水溶性ラジカル開始剤を用いて逆相懸濁重合を行う。重合法はモノマー水溶液を反応器内に最初から一括に仕込んで行う一括重合方式、或いはモノマー水溶液を疎水性溶媒中に滴下する滴下方式などが適用できる。また懸濁方法は、ポリマー微粒子として所望の平均粒径が得られるような分散方法であれば特に限定されないが、例えば上記のモノマー水溶液、有機溶媒、分散安定化剤、および架橋剤の混合液を、強力な水流を利用したホモジナイザー、回転羽根と機壁あるいは回転羽根同士のギャップにかかる高シェアーを利用した連続乳化分散機、超音波分散機等を用いて分散する方法などが適用できる。
【００３７】
本発明で調光層に使用する液体とは前記高分子ゲルに吸収可能な液体である。この液体として好ましいものを例示すれば、水、電解質水溶液、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、アセトニトリル、プロピレンカーボネートや脂肪族や芳香族系有機溶媒などやそれらの混合物が使用できる。また、液体には高分子ゲルに吸脱する界面活性剤、溶液のpH変化を促進するためのビオロゲン誘導体などの酸化還元剤、酸、アルカリ、塩、および分散安定剤、酸化防止や紫外線吸収などの安定剤などを添加しても構わない。
高分子ゲルと液体との好ましい混合比の範囲は重量比で1:2000〜1:1 （発色材料または調光材料：液体）である。
また、顔料を含有する高分子ゲルと液体をマイクロカプセルなどのカプセル化することも、利用範囲の拡大や特性の向上という観点で好ましく実施される。
なお，光散乱部材を含有する高分子ゲルの場合、液体を着色するために，各種の染料や顔料を高分子ゲル中に加えてもよい。
この染料や顔料は、高分子ゲルの膨潤・収縮現象に悪影響を与えないものが好ましい。染料の具体例としては、例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、フタロシアニン染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料，メチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ベリノン染料等が挙げられる。
顔料の具体例としては、カーボンブラック系、アントラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジゴ系等が挙げられる。
【００３８】
次に、顔料を含有する高分子ゲルと液体とからなる調光層の形態および調光機構について、図3、4を用いてさらに詳細に説明する
図3は、調光層として立方体状の高分子ゲル粒子４Ａが基板上あるいは駆動刺激付与層５上に2次元的に所望の部位に固定した構成例を示す。2枚の基板間１、６には液体４Ｂが封入されている。なお、図示してはいないが、2枚の基板間１、６の周囲は封止材料等で封止されている。
図3(Ａ)は高分子ゲル粒子の収縮状態を示し、この状態では光吸収効率が低く、大部分の入射光は調光層で吸収されることはない。一方、図3(Ｂ)は膨潤状態を示し、高分子ゲルの膨潤によって顔料が拡散し、光を吸収する面積が広がり大部分の入射光は吸収される。該調光層ではこのような機構で高い調光機能を発現することができる。
【００３９】
また、光散乱部材を含有する高分子ゲル用いた場合にも、調光層の構成は、顔料を含有する高分子ゲルの場合と同じものが適用できる。調光層の調光機能は顔料を含有する高分子ゲルを適用した時と異なってくる。図3（Ａ）のように高分子ゲルが収縮状態の時は、光散乱効率が低くなり、大部分の入射光は、調光層で光散乱されない。一方、図3（Ｂ）のように高分子ゲル粒子が膨潤状態の時は、膨潤によって光散乱部材の光散乱効率が高くなり、さらに光を散乱する面積が大きくなることにより大部分の光が散乱されるようになる。このようにして、光散乱部材を含有する高分子ゲルが構成された調光層もまた、高い調光機能を発現することができる。
【００４０】
図4は、調光層として球状の高分子ゲル粒子４Ａを基板上あるいは駆動刺激付与層上に2次元的に所望の部位に固定した例を示す。その他の構成は図3と同様である。図4では高分子ゲル粒子４Ａを固定化材料９によって基板または刺激付与層５に固定している。このように高分子ゲル粒子４Ａと基板との間に距離を設けることは、高分子ゲル粒子４Ａの収縮および膨潤を支障なく行わせる点で特性上好ましい方法である。
図4と同様に、図4(Ａ)は高分子ゲルの膨潤状態、図4(Ｂ)は収縮状態を示す。図4(Ｂ)においては，調光層中に高分子ゲルが均一に膨潤している。
【００４１】
調光層における高分子ゲル粒子の配置は、図3、4に示すような1粒子層であっても、粒子が3次元的に多層に形成されていても構わない。なお、光学特性上からは1粒子層であることが特に好ましい。また、高分子ゲル粒子は種々の方法で基板あるいは刺激付与層上に固定化されていることが好ましく、前記したような支持材料を用いる、あるいは種々結合剤を用いて固定化することが可能である。
【００４２】
高分子ゲルおよび液体を封入した調光層の厚みは、一般に1μm〜500μmから選択され、より好ましくは2μm〜200μmの範囲である。厚みが1μｍよりも小さいと、発色濃度や散乱濃度が低くなり所望のコントラストを得ることができず、500μｍ以上では応答特性が低下する恐れがある。このような範囲に2枚の基板（あるいは刺激付与手段を形成した基板）の間隔を設定するためには、一般的なスペーサ粒子、フィルム、基板等上に形成された立体的な構造体などを利用することが、強度や耐久性のうえからも好ましい。
【００４３】
基板1、6としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、セルロース誘導体などの高分子のフイルムや板状基板、ガラス基板、金属基板、セラミック基板などの透明基板、不透明基板が使用可能である。これら基板の厚みや大きさは所望の表示素子によって様々なものが利用でき、特に限定はない。
【００４４】
刺激付与層3、5、7としては、電気的、熱、光などの刺激を付与可能な材料からなる層であることが特に好ましい。
刺激が電気的な場合は、銅、アルミニウム、銀、プラチナなどに代表される金属層、酸化錫-酸化インジウム（ITO）層に代表される金属酸化物層、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポリアセチレン類などに代表される導電性高分子層、高分子と前述の金属や金属酸化物の粒子との複合材料層などの電極、およびTFT（薄膜トランジスタ）素子やMIM（Metal/Insulator/Metal）素子などのスイッチング素子を形成した電極層などが好ましく用いられる。これらの電極として、調光層を駆動するためにパターン化したものを使用することも好ましい。また、図1に示す反射型表示素子の場合は、刺激付与層5が光を反射する機能を兼ね備えていていることが好ましい。
【００４５】
刺激が熱の場合は、Ni-Cr化合物などに代表される金属層、酸化タンタルやITOなどの金属酸化物層、カーボン層などに代表されるの発熱抵抗体層が好ましく用いられ、これらの層に前記の電極材料を用いてパターン形成し電流を付与することにより熱を付与することができる。
刺激が光の場合は、レーザー、LED、ELなどの発光素子を形成した層を用いることが好ましい。
また、上記以外にも、刺激として磁界や電磁波などを付与する層を用いることも可能である。
【００４６】
カラーフィルタ層２としては、液晶表示素子などで一般的に用いられている顔料分散法、染色法、印刷法、電着法、インクジェト法等で作製された種々カラーフィルタを用いることができる。また、材質、色、色数、画素数、大きさ、厚みなども特に限定するものではない。
カラーフィルタ層２の色は調光層４の色に組みあわせて種々選択可能であり、単色でも複数色であっても構わないが、本発明において特に好ましいものはR(レッド)、G(グリーン)、R(レッド)の三原色の画素を2次元に配置した、いわゆるR,G,Bカラーフィルタである。
使用可能なR,G,Bカラーフィルタとしては特に限定はなく、表示素子の大きさ、表示画素数、解像度応じて様々な種類のものを選択して用いることができる。R,G,Bカラーフィルタの各画素の大きさは、目的により種々選択されるが、電子機器用途では、画素を四角形としてその１辺が20μm〜1000μm の範囲のものが好ましい。また、大面積の表示素子においては、さらに大きな画素径をもつカラーフィルタを用いることもできる。
カラーフィルタ層の表面に保護層やバッファ層を設けたものを用いても構わない。
【００４７】
バックライト層８としては、冷陰極管、蛍光管、LED、ELなどやそれらと導光体や光拡散体との組み合わせた素子等、液晶表示素子に使用されているものを使用することができる。
【００４８】
図1、2に示す表示素子の構成例では、各層の配置順序を代表的な例として示しているが、これ以外にも様々な配置順序をとることが可能である。例えば、素子上方から基板1/刺激付与層3/カラーフィルタ層2の順序の積層、基板1/刺激付与層3/調光層4/刺激付与層5/カラーフィルタ層2の順序の積層、基板1/刺激付与層3/調光層4/カラーフィルタ層2/刺激付与層5の順序の積層であっても構わない。また、図1、2では刺激付与層を2層設けているが、このいずれかの1層のみを有する表示素子構成であっても構わない。
【００４９】
さらに、図1、2では図示されていないが、これ以外に種々の機能層が好ましく形成される。例えば、素子表面の光反射を防止し視認性を高めるための反射防止層、映り込みを防止するノングレア層、基板表面や各層の保護を目的とする保護層、素子表面の汚れを防ぐ帯電防止層、カラーフィルタの光利用効率を高めるためのマイクロレンズ層、図1のような反射型素子に用いられる光反射層、光拡散反射層などが挙げられる。
また、光散乱部材を含有した高分子ゲルを調光層とした場合には、調光層の背面に着色層を設けることも好ましい。つまり、調光層によって光反射能を変化させることで背面における光吸収能を制御し、反射表示を行うことが可能となる。
【００５０】
本発明の表示素子では、カラーフィルタの各画素に応じた部位の調光層を個別に駆動させて表示を行う。例えば、R,G,Bカラーフィルタを用いる場合、刺激付与層は、R,G,B各画素の大きさに対応したセグメントとし、各セグメントごとに刺激が付与されることで対応する高分子ゲル粒子が機能し、表示を行うことができるものとなる。これを図５を用いて説明する。
図5は、R,G,Bカラーフィルタ層２とセグメント化された調光層４の構成例を示す概略的断面図を示す。R,G,Bに対応する各セグメント上に設けられた高分子ゲル粒子に刺激を付与しこれを膨潤・収縮させることにより各色（R,G,B）を表現することが可能となる。図５のような各画素を形成するセグメントにおいて、そこに存在する高分子ゲル粒子は１個であっても複数個であっても構わない。解像度、応答速度という観点からは、各画素の調光に機能する高分子ゲル粒子の数は複数個あることが好ましい。
なお、図５において、高分子ゲル粒子が下部基板側に配置されているが、上部カラーフィルタ側に配置されていても構わない。
【００５１】
【実施例】
高分子ゲルの作製１
黒色顔料であるカーボンブラックを含有したpH応答性高分子ゲルの粒子を以下のような重合プロセスによって製造した。
１次粒径約0.1μｍのカーボンブラック（昭和キャボット社製、ショウブラック：以下CBと略す）10gを界面活性剤としてエマルゲン909（花王製）0.3ｇを添加した蒸留水50mlに混合し、超音波分散装置を用いてCBを均一に分散させた溶液を調製した。
モノマーとしてアクリル酸6ｇおよびアクリルアミド4g、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド0.05ｇを蒸留水20mlに溶解し、これに水酸化ナトリウム3ｇを混合してアクリル酸を中和したモノマ水溶液を調製した。この水溶液を先に調製したCB分散溶液と混合し、これをフラスコ中に入れ、脱気、窒素置換した。さらに、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.2ｇを添加し、60℃に加熱して10時間重合を行った。
重合により生成した黒色の高分子ゲル塊をホモジナイザーで粉砕後、大量の蒸留水中に投入し、これをろ過する操作を繰り返すことで精製を行なった。その後、大量のメタノールを用いて脱水し、乾燥させた。
得られた高分子ゲルの粗粒子を、さらに粉砕機を用いて微粒子化し、分級することで、乾燥時の平均粒径が約6μmの黒色粒子を得た。
この着色粒子の純水吸水量は約180ｇ／ｇであった。また、本粒子はpHを変化させることにより可逆的に膨潤・収縮させることができ、pH3.0(収縮)からpH7.5(膨潤)の間で粒子径は約4倍、体積で約64倍程度の変化を可逆的に起こすことが可能であった。
なお、これらの材料の安全性は、非常に優れていた。
【００５２】
高分子ゲルの作製２
黒色顔料であるカーボンブラックを含有した熱応答性高分子ゲルの粒子を以下ような逆相懸濁重合プロセスによって製造した。
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド9.8ｇ、アクリル酸ナトリウム0.2g、メチレンビスアクリルアミド0.05ｇを蒸留水50mlに溶解し、これに１次粒径約0.1μmの水分散CB溶液（固形分15%、昭和キャボット社製、 Cabojet300）20mlを添加し、さらに、この溶液を脱気、窒素置換した後、過硫酸アンモニウム0.1ｇを添加したモノマ水溶液を調製した。
ソルビトール系界面活性剤（第一工業製薬製：ソルゲン50）2.0ｇをシクロヘキサン300mlに溶解した溶液をフラスコに加え、脱気、窒素置換し、これに先に調製したモノマ水溶液を添加し、回転式攪拌羽根を用いて高速攪拌して乳化させた。
乳化後、反応系の温度を10℃に調節し、溶液を攪拌しながらこれにテトラメチルエチレンジアミンの50％水溶液を1ml添加し、重合を行なった。
重合後、生成した黒色高分子ゲル粒子を回収し、純水で洗浄して精製後、乾燥させた。粒子を分級することで平均粒径は約10μmの粒子を得た。
この粒子の20℃における純水吸水量は約38ｇ／ｇであった。本ゲル粒子の水膨潤物を加熱すると約36℃に相転移点をもって収縮した。つまり、相転移点よりも高温側では収縮し、低温側では膨潤し、かつ変化は可逆的であった。また、膨潤・収縮によって粒径は約2.5倍、体積で約16倍程度の変化を得ることが可能であった。
なお、これらの材料の安全性は、非常に優れていた。
【００５３】
高分子ゲルの作製３
高分子ゲルの作製１と類似した重合プロセスによって、光散乱部材である酸化チタンを含有したｐＨ応答性高分子ゲル粒子を製造した。
一次粒子径０．２μｍの酸化チタン粒子（屈折率２．７）を界面活性剤としてエマルゲン909（花王社製）０．３ｇを添加した蒸留水５０ｍｌに混合し、超音波分散装置を用いて酸化チタン粒子を均一に分散し、分散液を調整した。次に行う作製プロセスについては、高分子ゲルの作製１と同様な方法で行い、光散乱部材を含有した高分子ゲル粒子（乾燥時の平均粒子径約6μｍ）を作製した。本高分子ゲル粒子の吸水量と膨潤・収縮の特性は、高分子ゲルの作製１のものとほぼ同じであった。
【００５４】
実施例１
R,G,Bカラーフィルタを用いて反射型表示素子試料を作製し、その表示特性を検証した。
図6に示すようなカラーフィルタ付きガラス電極基板を次のようにして作製した。ガラス基板上(厚み2mm、20mmx20mm)にR,G,Bカラーフィルタ層(各色は5mm角で各3画素、合計9画素)を、フォトリソグラフィ法により形成し、ブラックマトリックス、オーバーコート層を形成し、さらにITO（インジウム-スズ酸化物）電極層を形成した。本カラーフィルタの可視光透過率は約60%であった。次に、ITO電極付きガラス基板をフォトリソグラフィ法でエッチングし、カラーフィルタ画素に対応し5mm角の正方形パターンを9つもつセグメント電極を形成した。なお、図示していないが、各セグメント電極には通電用の配線をエッチッグによって設けてある。さらに、各電極上に高分子ゲルを固定するための結合剤層をシランカップリング剤(3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane)溶液を塗布、加熱反応させた後に洗浄することで形成した。
高分子ゲルの作製１で調製した高分子ゲル粒子0.1gを純水20mlに加えて膨潤させ、これを前記電極基板上に塗布し、60℃/1時間加熱した。その後、基板を純水で洗浄することで電極上に結合していないゲル粒子を除いた。電極上を顕微鏡観察すると、ゲル粒子がほぼ均一に形成されていた。
対向電極として非鏡面化処理し拡散反射機能を付与させたアルミ電極層を有するガラス基板を用いて、これらの2枚の基板を100μmのスペーサを介して貼り合わせ、この基板間に高分子ゲルの膨潤液体として0.001N水酸化ナトリウム水溶液を封入後、周囲を接着剤で封止し、表示素子試料を作製した。
各画素にITO電極側をアノードとし、3Vの直流電流を通電可能なように電源から配線を行った。
通電前の試料は、高分子ゲルが膨潤状態であるために、ほとんど光が透過せず、黒色であった。次にすべての画素に通電すると電極表面のpHが低下し高分子ゲルが収縮することにより光が透過し、反射率が向上し、ほぼ白色となった。通電を止めると瞬時にもとの黒色に変化した。さらに、R,G,B各画素に対応して部分的に通電することで、赤、緑、青など種々の色を表示することもできた。
通電時の光反射率は視野角±80°の範囲で平均30％以上あり、明るくかつ広い視野角をもつことが分かった。白,黒の表示における反射率の比は30以上あり、コントラストも高く、視認性に優れていた。
【００５５】
実施例２
R,G,Bカラーフィルタを用いて透過型表示素子試料を作製し、その表示特性を検証した。
図7に示すように、ガラス基板上(厚み2mm、30mmx30mm)に発熱抵抗層としITOをパターン状（5mm角）に形成した。なお、図示していないが、各セグメント電極には通電用のＩＴＯ配線が設けてある。本抵抗層にはパルス状の電流を通電することで所望の温度に加熱することができる。
該発熱抵抗層上に実施例１と同様なプロセス、高分子ゲルの作製2で作製した感熱性高分子ゲル粒子を膨潤状態で略1層として固定化した。
ITO電極層を形成しないこと以外は実施例１と同様なプロセスで透過型素子用のカラーフィルタ付き基板を作製して使用した。本カラーフィルタの可視光透過率は約28%であった。
上記2枚の基板を厚み50μmのスペーサを介して実施例１と同様な工程により貼り合わせ、高分子ゲルの膨潤液体として純水を封入後、封止して表示素子試料を作製した。
試料の評価は素子背景に白色バックライトを置いて評価した。通電前の試料は、高分子ゲルが膨潤状態であるために、ほとんど光が透過せず、黒色である。次にすべての画素に10-100V、1ms-10msのパルス電圧を通電すると、高分子ゲル粒子が加熱されて収縮することにより光が透過し、白色表示を行うことができた。一方、通電を止めると瞬時にもとの黒色に変化する。さらに、R,G,B各画素に対応して部分的に通電することで、赤、緑、青など種々の色を表示することができた。
全画素通電時の素子の光透過率は25%以上、コントラスト比は30以上、かつ視野角は±80°以上と優れた表示特性を有していた。
【００５６】
実施例３
R,G,Bカラーフィルタを用いて反射型表示素子試料を作製し、その表示特性を検証した。
カラーフィルタ付きガラス電極の対向電極として含カーボンブラック樹脂層をＩＴＯ電極層の反対面上に形成したガラス基板を用いること、高分子ゲルの作製３で作製したｐＨ応答性高分子ゲルを採用したこと以外は、実施例１と同様なプロセスで表示素子試料を作製した。
表示特性を評価するために、各画素にＩＴＯ電極側をアノードとし、３Ｖの直流電流を通電可能なように電源から配線を行い通電による色変化を調べた。通電前の試料は、高分子ゲルが膨潤状態であるために、R,G,Bカラーフィルタを通過したほとんどの光が高分子ゲルによって拡散反射し，R,G,Bカラーフィルタに再入射することでほぼ白かった。次に全ての画素に通電すると，電極表面のｐＨが低下し，高分子ゲルが収縮することでR,G,Bカラーフィルタを通過した光は調光層を通過し，調光層の下部にあるカーボンブラック着色層に吸収されるため、黒色表示となった。通電を止めると瞬時にもとの白色に変化した。さらにR,G,B各画素に対応して部分的に通電することで，赤、緑，青などの種々の色を表示することもできた。
非通電時の光反射率は，視野角±８０°の範囲で平均３０％以上であり，明るくかつ広い視野角を持つことが分かった。白，黒の表示における反射率の比は，30以上あり、コントラストも高く、視認性に優れていた。
【００５７】
比較例
実施例１で使用したものと同様のカラーフィルタ基板、アルミニウム電極層付き基板およびを用いて、反射型液晶素子試料を作製し、表示特性を比較評価した。
各基板の電極上にポリイミド配向膜を形成し、各々ラビング処理を行った。2枚の基板を5μmの樹脂スペーサ粒子を介して貼りあわせ、部分的に開口部を設けて周囲を封止した。
減圧注入法により液晶(Merck社製)をセル内に充填し、開口部を封止した。
本試料上に位相差フイルム、偏光子を重ね、反射表示素子としての特性を評価した。
通電前の試料は光を反射せず、黒色である。すべての画素に5V/60Hzの電圧を通電すると、液晶の配向により光が透過し、反射率が上昇するが反射率は約12%と低く、実施例１,２に比べて暗い表示であった。さらに、視野角は±４０°と狭く視認性に劣ることが分かった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のカラー表示素子によれば、安全な材料を用いて、明るさ、視野角の広さを実現するカラー表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカラー表示素子の一実施の形態を示し、反射型表示素子の例を示す断面図である。
【図２】 本発明のカラー表示素子の他の実施の形態を示し、透過型表示素子の例を示す断面図である
【図３】（Ａ）は本発明のカラー表示素子における顔料を用いた調光層の一実施の形態の光透過状態を示す説明図、（Ｂ）は光吸収状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は本発明のカラー表示素子における顔料を用いた調光層の他の実施の形態の光透過状態を示す説明図、（Ｂ）は光吸収状態を示す説明図である。
【図５】 本発明のカラー表示素子におけるカラーフィルタと調光層との構成例を示す概略的断面図である。
【図６】 図５の平面図である。
【図７】 本発明のカラー表示素子における刺激付与層と基板との構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ カラーフィルタ層
３ 刺激付与層
４ 高分子ゲル調光層
５ 刺激付与層兼光反射層
６ 基板
７ 刺激付与層
８ バックライト層
９ 固定化材料
１０ 発熱抵抗体層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color display element, and relates to a color display element using a dimming phenomenon caused by a stimulus response volume change of a polymer gel. The color display element of the present invention can be widely applied as a display device such as a desktop computer or a notebook computer, a display device such as a portable device, or a display device such as another OA device.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display elements are widely used as color display elements. Since the liquid crystal display element has low power consumption, application to a display unit such as a portable device has been actively studied in recent years. These liquid crystal display elements are roughly classified into two types.
One is a transmissive liquid crystal element having a backlight. A liquid crystal display element is generally composed of a light control layer and a color filter layer in which a TN (Twisted Nematic) liquid crystal, STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, etc. are sealed between a pair of polarizers. The use efficiency of is bad. Therefore, a display using a combination of a cold cathode tube and an optical waveguide element or a backlight using EL, LED, etc. is arranged on the back side of the element. However, since the backlight consumes a relatively large amount of power, there are problems such as a short battery driving time when considering application to a portable device or the like.
[0003]
The other is a reflective liquid crystal element aiming at power saving without using the backlight. As the reflective liquid crystal, an ECB (Electrically Control Birefringence) mode, a GH (Guest Host) mode, a TN mode, an STN mode, and the like are known. In the TN and STN modes, the configuration is almost the same as that of the transmissive liquid crystal element, but a light reflecting electrode or the like is provided instead of the backlight. However, since a color filter and a polarizer are used, the reflectance is generally as low as about 10%, resulting in a dark display. Thus, brightness of a reflectance of about 30% is obtained at a specific narrow viewing angle by devising a light reflecting electrode or using a microlens, but has a big problem that the viewing angle is extremely narrow and difficult to see. The ECB mode displays colors using interference colors using a polarizer, and does not require a color filter, providing a brighter display than TN and STN, but this also has a reflectance of about 40% at a specific narrow viewing angle. The problem of being hard to see remains the same. On the other hand, since the GH mode uses a liquid crystal mixed with a dichroic dye, a bright display with a wide viewing angle can be obtained without using a polarizer or a color filter. However, it is difficult to design the liquid crystal material to obtain the required contrast, the durability of the dye is poor, and for full-color display, there are three liquid crystal layers corresponding to each color of C (cyan), M (magenta), and Y (yellow). There is a problem that the configuration is required and the cost of the device is very high.
Furthermore, such liquid crystal materials are generally highly toxic, and there are concerns about adverse effects on the human body and the environment, considering that they will be discarded in the future.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a color display element using a safe material that achieves brightness and a wide viewing angle, which has been difficult with conventional liquid crystal display elements.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The above object can be achieved by the following configuration.
That is, the pigment Above saturated absorption concentration or Light scattering member When the polymer gel contracts, at a concentration that reaches at least the saturation scattering concentration in at least a portion of the polymer gel. It can be achieved by a color display element characterized by having a light control layer and a color filter layer comprising the contained stimulus-responsive polymer gel and liquid. In particular, full color display can be performed by using a color filter layer in which three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are two-dimensionally arranged.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the display element of the present invention has a configuration in which a light control layer composed of a stimulus-responsive polymer gel containing a pigment or a scattering member and a liquid and a color filter layer are two-dimensionally arranged.
A configuration example of the color display element of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 shows a typical configuration example of a reflective display element, and FIG. 2 shows a typical configuration example of a transmissive display element.
[0007]
Hereinafter, each layer in FIGS. 1 and 2 will be described in order.
In the figure, 1 is a substrate, 2 is a color filter layer, 3 is a stimulus imparting layer, 4 is a polymer gel light control layer, 5 is a stimulus imparting layer / light reflecting layer, 6 is a substrate, 7 is a stimulus imparting layer, and 8 is a back. Light layer.
The stimulus-responsive polymer gel containing the pigment constituting the polymer gel light control layer 4 is composed of a polymer gel containing a pigment having a specific concentration or higher and a liquid that swells the polymer gel. When this composition is subjected to external stimuli such as pH change, ion concentration change, chemical adsorption / desorption, solution composition change, light application, heat application, electricity application, magnetism application, polymer gel becomes Absorbs and discharges liquid and changes volume (swells and shrinks). With this volume change, the light absorption area of the composition changes, and the light absorption efficiency changes due to the diffusion / aggregation of the pigment, and the optical density changes.
The stimulus-responsive polymer gel containing the light scattering member constituting the polymer gel light control layer 4 is composed of a polymer gel containing a pigment having a specific concentration or higher and a liquid that swells the polymer gel. Is. When this composition is subjected to external stimuli such as pH change, ion concentration change, chemical adsorption / desorption, solution composition change, light application, heat application, electricity application, magnetism application, polymer gel becomes Absorbs and releases liquid and changes volume (swells and shrinks). With this volume change, the light scattering efficiency of the composition changes and the optical density changes.
[0008]
The characteristics and composition of the composition will be described in detail below.
The polymer gel that can be used in the composition includes pH change, ion concentration change, adsorption / desorption of chemical substances, solution composition change, volume change by absorbing and desorbing liquid by stimulating light, heat, electricity, magnetism, etc. Those that (swell / shrink) are preferred. Moreover, what shows a reversible volume change is especially preferable. Specifically, the polymer gel described below is mentioned. Note that the meaning of “()” includes the compound name in parentheses.
[0009]
More specifically, an electrolyte polymer gel is preferred as one that responds to pH changes due to electrode reactions and the like, and is a crosslinked poly (meth) acrylic acid or a metal salt thereof; (meth) acrylic acid and (meth) acrylamide. , Hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester, dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide or a quaternized product thereof, a cross-linked product or a metal salt thereof; maleic acid and (meth) acrylamide , Hydroxyethyl (meth) acrylate, cross-linked copolymer of (meth) acrylic acid alkyl ester, etc. and its metal salt; cross-linked polyvinyl sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) Copolymerization with acrylate, alkyl (meth) acrylate, etc. Cross-linked polymer; cross-linked polyvinyl benzene sulfonic acid and its metal salt. Cross-linked products and metal salts of copolymers of vinylbenzene sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate, etc .; cross-linked polyacrylamide alkyl sulfonic acids and metal salts thereof . A crosslinked product of a copolymer of acrylamide alkyl sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate, or a metal salt thereof; a crosslinked product of polydimethylaminopropyl (meth) acrylamide, Its quaternary salt: cross-linked copolymer of dimethylaminopropyl (meth) acrylamide and (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester, etc. and its metal Salts and quaternary salts; cross-linked products of polydimethylaminopropyl (meth) acrylamide and polyvinyl alcohol and their quaternary salts; cross-linked products of poly (meth) acrylic acid and metal salts thereof A crosslinked product of a metal salt of carboxyalkyl cellulose Poly (meth) partial hydrolyzate and a metal salt of acrylonitrile crosslinked, and the like.
[0010]
More preferably, a cross-linked product of a metal salt of poly (meth) acrylic acid, a cross-linked product of a metal salt of (meth) acrylic acid and a copolymer of (meth) acrylamide, maleic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meta ) Crosslinked products of copolymers of acrylates, (meth) acrylic acids and dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides or quaternized products thereof, metal salts thereof, and copolymers of copolymers of (meth) acrylic acid alkyl esters, etc. And a metal salt thereof, a crosslinked product of a composite of polyvinyl alcohol and poly (meth) acrylic acid, and a metal salt thereof.
[0011]
Strong ionic polymer gels are preferred for stimulating and responding by adsorption and desorption of chemical substances such as surfactants by electric fields. Cross-linked polyvinyl sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate , (Meth) acrylic acid alkyl ester cross-linked copolymer, polyvinyl benzene sulfonic acid cross-linked product and vinyl benzene sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester Cross-linked products of copolymer with poly (meth) acrylamide alkyl sulfonic acid, (meth) acrylamide alkyl sulfonic acid and (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester, etc. Of copolymer with Examples include crosslinked products. More preferably, a crosslinked body of polyvinyl sulfonic acid, a crosslinked body of polyvinyl benzene sulfonic acid, a crosslinked body of poly (meth) acrylamide alkyl sulfonic acid, and the like. These polymer gels are used in combination with cationic surfactants such as alkylpyridinium salts such as n-dodecylpyridinium chloride, alkylammonium salts, phenylammonium salts, and phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium chloride.
[0012]
CT complexes (charge transfer complexes) of cationic polymer gels and electron-accepting compounds are preferred for stimulating responses by electrical oxidation and reduction, and poly [N-alkyl-substituted aminoalkyl ( Cross-linked product of (meth) acrylamide], cross-linked product of poly (meth) acrylic acid N-alkyl-substituted alkyl ester such as polydimethylaminoethyl acrylate and polydiethylaminoethyl acrylate, cross-linked product of polystyrene, cross-linked product of polyvinylpyridine, Examples thereof include a crosslinked product and a crosslinked product of polydimethylaminostyrene. More preferably, a cross-linked product of N-alkyl-substituted alkyl (meth) acrylamide is used. By combining these polymer gels with electron-accepting compounds such as benzoquinone, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ), tetracyanoethylene, chloranil, trinitrobenzene, maleic anhydride and iodine. used.
[0013]
Preferred materials that respond to stimuli by application of heat include crosslinked polymers with LCST (lower critical eutectic temperature) and IPN bodies (interpenetrating network structures) of two-component polymer gels that form hydrogen bonds with each other. . The former has the property of shrinking at a high temperature, and the latter has a characteristic of swelling at a high temperature. Specific examples of the former include cross-linked poly [N-alkyl-substituted (meth) acrylamide] such as poly-N-isopropylacrylamide, N-alkyl-substituted (meth) acrylamide and (meth) acrylic acid, and metal salts thereof. Or a crosslinked product of a copolymer of two or more components with (meth) acrylamide or (meth) acrylic acid alkyl ester, a crosslinked product of polyvinyl methyl ether, an alkyl-substituted cellulose derivative such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc. Examples include crosslinked products. On the other hand, as the latter compound, an IPN body consisting of a cross-linked product of poly (meth) acrylamide and a cross-linked product of poly (meth) acrylic acid and a partially neutralized product thereof (a product obtained by partially metallizing an acrylic acid unit) And an IPN body composed of a crosslinked copolymer of poly (meth) acrylamide as a main component and a crosslinked body of poly (meth) acrylic acid, and a partially neutralized body thereof. More preferably, a cross-linked product of poly [N-alkyl-substituted (meth) acrylamide], an IPN product of a cross-linked product of poly (meth) acrylamide and a cross-linked product of poly (meth) acrylic acid, a partially neutralized product thereof, etc. It is done.
[0014]
As a substance that responds to a stimulus by the application of light, a cross-linked product of a hydrophilic polymer compound having a group that is ionically dissociated by light, such as a triarylmethane derivative or a spirobenzopyran derivative, is preferable. A vinyl-substituted triarylmethane leuco derivative and acrylamide And a crosslinked product of the above copolymer. More preferably, a cross-linked product of a copolymer of a vinyl-substituted triarylmethane leuco derivative and acrylamide is used.
[0015]
Examples of the polymer gel that stimulates and responds by application of a magnetic field include cross-linked polyvinyl alcohol containing ferromagnetic particles and magnetic fluid. However, the polymer gel contained can be applied without limitation as long as it is in the category of polymer gel.
[0016]
Examples of the one that responds by a change in the solution composition or an ion change preferably include the above-described electrolyte-based polymer gel that can obtain a large volume change.
In the present invention, the polymer gel that responds to each external stimulus may be used alone or in combination.
[0017]
The volume change by stimulation of the polymer gel is preferably large, and the volume ratio during swelling and contraction is 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 15 or more.
If the volume change is less than 5, the light control contrast becomes insufficient.
[0018]
As the pigment contained in the polymer gel particles, inorganic pigments, organic pigments and the like are preferable. Specific examples include bronze powder, carbon black, anthraquinone, azo, phthalocyanine, quinacridone, perylene, and indigo pigments. Among these, when performing full color display in combination with the R, G, and B color filter layers in the display element of the present invention, it is preferable to use a black pigment, and carbon black is particularly preferably used. The pigment used preferably has an average primary particle size of 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably 0.01 μm to 0.5 μm. This is because if the particle size is 0.01 μm or less, the polymer gel tends to flow out, and if it is 0.5 μm or more, the coloring property may be deteriorated.
[0019]
In addition, the pigment or the light scattering member needs to be contained in the polymer gel and not flow out of the polymer gel. In order to prevent the outflow of the pigment or the light scattering member, the crosslink density of the polymer gel is optimized and the pigment or the light scattering member is physically confined in the polymer network. It is preferable to use a pigment or light scattering member having a high ionic or other physical interaction, or to use a pigment or light scattering member whose surface is chemically modified. For example, as a pigment or light scattering member having a chemically modified surface, a material in which a group chemically bonded to a polymer gel such as an unsaturated group such as a vinyl group or an unpaired electron (radical) is introduced on the surface, or a polymer material Or a light-scattering member.
[0020]
The amount of pigment contained in the polymer gel is the concentration above the saturated absorption concentration. It is. Here, the saturated absorption concentration or more means that when a pigment having a general high extinction coefficient is used, the polymer gel contracts, that is, the polymer gel is in a state of hardly absorbing liquid (or a high dry state). In the molecular gel), the average interval between the pigment particles as an index is
(1/2) ・ λ (1) [λ: wavelength of light]
It is preferable that the state is as follows.
[0021]
When a state in which pigment particles are contained at such intervals in a polymer gel is formed, light of wavelength λ cannot enter between the pigment particles, so that the light absorption function of the pigment particles is from one particle. , It changes to an aggregated one, and the efficiency of light absorption decreases. A state in which the pigment particles exhibit aggregated light absorption characteristics as described above is referred to as a state containing a pigment having a saturation absorption concentration or higher.
[0022]
In addition, if the definition of saturated absorption density or higher is expressed by another characteristic, a pigment whose relationship between pigment density and optical density (or light absorption amount) under a specific optical path length is significantly different from the linear relationship It is a region of density.
Therefore, in order to be equal to or higher than the saturated absorption concentration with respect to the wavelength of visible light, since the visible light wavelength λ is in the range of about 400 nm to 800 nm, in the dry polymer gel, the interval between the pigment particles is It is preferably 0.2 μm or less.
In addition, when the specific gravity of the pigment particles and the polymer gel is the same, and the average particle diameter of the pigment particles is 0.1 μm or less, in order to become a saturated absorption concentration or more, as a preferable concentration of the pigment, One criterion is that the pigment is contained in the polymer gel in a dry state by about 3% by weight or more.
However, this is a guideline and varies depending on the particle size and extinction coefficient of the pigment.
[0023]
In order to achieve such a saturated absorption concentration or more, although depending on the extinction coefficient of the pigment, the concentration of the pigment contained in the color forming material is generally preferably in the range of 3 wt% to 95 wt%, more preferably 5 wt% to 80 wt%. It is in the range of wt%. When the pigment concentration is 3% by weight or less, the saturated absorption concentration is not exceeded, the color density change due to the volume change of the color forming material does not appear, and the color forming layer becomes thicker to obtain sufficient contrast. This causes problems such as a decrease in response speed. On the other hand, when the pigment concentration is 95% by weight or more, the stimulus response characteristics and volume change amount of the polymer gel may be reduced.
[0024]
In the present invention, the light scattering member contained in the polymer gel is preferably a light scattering material having a refractive index different from the refractive index of the liquid used for the volume change of the polymer gel. Various inorganic materials and organic materials can be applied.
Specific examples of suitable inorganic materials include zinc oxide, basic lead carbonate, basic lead sulfate, lead sulfate, lithobon, muscovite, zinc sulfide, titanium oxide, anamotimon oxide, lead white, zirconium oxide, alumina, micanite, Inorganic oxides such as micalex, quartz, calcium carbonate, gypsum, clay, silica, silicic acid, silicon earth, talc, basic magnesium carbonate, alumina white, gloss white, satin white, zinc, alumel, antimony, aluminum, Aluminum alloy, Iridium, Indium, Osmium, Chrome, Chromel, Cobalt, Zirconium, Stainless steel, Gold, Silver, Western silver, Copper, Bronze, Tin, Tungsten, Tungsten steel, Iron, Lead, Nickel, Nickel alloy, Nickelin, Platinum, Platinum rhodium, tantalum, duralumin, nichrome, titanium Metal materials such as Krupp austenitic steel, constantan, brass, platinum iridium, palladium, palladium alloy, molybdenum, molybdenum steel, manganese, manganese alloy, rhodium, rhodium gold, and inorganic conductive materials such as ITO (indium tin oxide) Etc.
[0025]
Specific examples of suitable organic materials include phenol resin, furan resin, xylene / formaldehyde resin, urea resin, melamine resin, aniline resin, alkyd resin, unsaturated polyester, epoxy resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, poly-p. -Xylylene, polyvinyl acetate, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, fluorine plastic, polyacrylonitrile, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, polyether, polycarbonate, thermoplastic polyester, polyamide, diene plastic, polyurethane Plastic, polyphenylene, polyphenylene oxide, polysulfone, aromatic heterocyclic polymer, silicone, natural rubber plastic, cellulose plastic, etc. Polymeric materials such as mixed material of two kinds or more of polymeric materials (polymer blends) and the like.
[0026]
Furthermore, a polymer material containing the light scattering materials listed above can be applied as a light scattering member. This polymer material is not particularly limited, and various polymer resins can be used. Specific examples of preferable polymer resins include specific examples listed when the light scattering material is an organic material.
[0027]
When the polymer gel contracts, the concentration of the light scattering member contained in the polymer gel reaches a concentration that exceeds the saturation scattering concentration at least in a part of the polymer gel. It is. Here, the saturation scattering concentration or more means that the average distance between each light scattering member is sufficiently short as one index, so that the light scattering function of the light scattering member is from that of primary particles to the aggregated state. It is a concentration at which the light scattering efficiency changes. A state in which such a light scattering member exhibits aggregated light scattering characteristics is referred to as a state in which the concentration of the light scattering member is equal to or higher than the saturation scattering concentration. In addition, if the definition of saturated scattering concentration or higher is expressed by another characteristic, the light scattering member concentration is such that the relationship between the light scattering member concentration and the light scattering amount under a specific optical path length deviates significantly from the linear relationship. It is.
[0028]
In addition, the concentration of the light scattering member as a whole of the polymer gel is equal to or lower than the saturated scattering concentration, but when the polymer gel contracts and the light scattering member aggregates, the concentration of the light scattering member locally above the saturation concentration at the aggregated portion. A light scattering member may be included in the polymer gel so as to obtain the above. Therefore, in the light modulating material, whether or not the light scattering member is contained in the polymer gel at a saturation scattering concentration or higher is determined by, for example, the light scattering member being contained in the polymer gel, and preferably 2 wt% to It is contained by 95% by weight, and can be determined by the fact that the amount of light scattering when the polymer gel swells when contracted by an external stimulus is larger than the amount of light scattering when it contracts.
[0029]
In order to achieve such a state above the saturated scattering concentration, although depending on the particle diameter, refractive index, conductivity, specific gravity, etc. of the light scattering member, the concentration of the light scattering member contained in the polymer gel is generally The range of 2% by weight to 95% by weight is preferable, and the range of 5% by weight to 95% by weight is more preferable. When the concentration of the light scattering member is 2% by weight or less, the saturation scattering concentration is not exceeded, the scattering amount change due to the volume change of the polymer gel of the light control material does not appear, and a sufficient light control contrast is obtained. Causes problems such as an increase in the thickness of many light control layers. On the other hand, when the concentration of the light scattering member is 95% by weight or more, the swelling / shrinking of the polymer gel does not easily proceed in a responsive manner, and the stimulus response characteristics and volume change amount of the light modulating material are reduced.
[0030]
The method of incorporating the pigment or light scattering member into the polymer gel includes a method of uniformly dispersing and mixing the pigment or light scattering member in the polymer before crosslinking and then crosslinking, or a method of incorporating the pigment or light scattering material into the polymer precursor composition during polymerization. A method of polymerizing by adding a scattering member can be applied. When a pigment or a light scattering member is added at the time of polymerization, it is also preferable to use a pigment or a light scattering member having a polymerizable group or an unpaired electron (radical) as described above and chemically bond it. Further, it is desirable that the pigment or the light scattering member is dispersed as uniformly as possible in the polymer gel. In particular, it is desirable to uniformly disperse the polymer using a mechanical kneading method, a stirring method, or a dispersing agent.
[0031]
Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the shape of said light-scattering member, Various things, such as a particulate form, a block form, a film form, an indeterminate shape, a fiber form, can be used. Among these, the particulate form is particularly preferable because of its high light scattering property and wide application range. There are no particular restrictions on the form of particles, but spheres, cubes, ellipsoids, polyhedrons, swollen porous bodies, stars, needles, hollows, flakes, and the like are applicable. Moreover, the preferable size in the case of particle | grains is the range of 0.01 micrometer-500 micrometers in an average particle diameter, More preferably, it is the range of 0.05 micrometer-100 micrometers. This is because when the average particle size is 0.01 μm or less or 500 μm or more, the light scattering effect required for the light scattering member is lowered. Furthermore, when the average particle size is 0.01 μm or less, the polymer gel tends to flow out from the inside to the outside. These particles can be produced by a general physical pulverization method or chemical pulverization method.
[0032]
In addition, these light scattering members have polar groups such as acid groups such as carboxyl groups and sulfonic acid groups, hydroxyl groups, amino groups, thiol groups, halogen groups, nitro groups, and carbonyl groups in the molecule. Those having the property of easily forming aggregates when the concentration of the light scattering member is high are also preferably used.
[0033]
It is preferable that the pigment or the light scattering member is contained in the polymer gel and does not flow out from the inside of the polymer gel. In order to prevent the pigment or light scattering member from flowing out, use a pigment or light scattering member having a particle size larger than the network of the polymer gel used, or use electrical, ionic or other physical properties with the polymer gel. And a pigment or light scattering member having a high chemical interaction, or a pigment or light scattering member having a chemically modified surface. Examples of the pigment or light scattering member whose surface is chemically modified include those in which a group that chemically bonds to a polymer gel is introduced on the surface, pigments or light scattering members grafted with a polymer material, and the like.
[0034]
There is no restriction | limiting in particular in the shape of the polymer gel which forms this light control material, Various things, such as a particulate form, a block form, a film form, an indeterminate form, and a fiber form, can be used. Among these, the particulate form is particularly preferable from the features such as the above-described rapid volume change speed (responsiveness) to various stimuli and a wide application range. There are no particular restrictions on the form of particles, but spheres, ellipsoids, cubes, polyhedra, porous bodies, stars, needles, hollows, and the like can be applied. Moreover, the preferable size in the case of particle | grains is the range of 0.1 micrometer-5 mm by an average particle diameter at the time of a shrinkage | contraction state, More preferably, it is the range of 1 micrometer-1 mm. When the particle diameter is 0.1 μm or less, problems such as difficulty in handling the particles and inability to obtain excellent optical properties occur. On the other hand, when the particle diameter is larger than 5 mm, there arises a problem that the response time required for volume change is significantly delayed.
[0035]
These particles can be obtained by pulverizing a polymer gel by a physical pulverization method, by polymerizing a polymer before crosslinking into particles by a physical pulverization method or a chemical pulverization method, and then crosslinking to form a gel, or by emulsification weight. It can be produced by a general method such as a particle polymerization method such as a combination method, a suspension polymerization method or a dispersion polymerization method.
Further, in order to increase the volume change characteristic due to the stimulus response of the coloring material, it is also preferable to make the material porous so as to improve the flow of the liquid in the same manner as the prior art of the polymer gel. Generally, a polymer gel containing a swollen pigment or a light scattering member can be made porous by freeze drying.
[0036]
On the other hand, hollow particles are also preferably applied to improve response characteristics, and are mainly produced by general particle polymerization methods such as an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a dispersion polymerization method, or a polymer solution in which dispersed droplets are dispersed. It can be produced by a so-called granulation method in which it is crosslinked after the formation. For example, in the case of a water-soluble monomer, for example, in the case of a water-soluble monomer, the target monomer aqueous solution is present in a hydrophobic solvent in the presence of a W / O type emulsifier, and optionally in the presence of a crosslinking agent. Is used for reverse phase suspension polymerization. As the polymerization method, a batch polymerization method in which a monomer aqueous solution is charged all at once from the beginning into the reactor, or a dropping method in which the monomer aqueous solution is dropped into a hydrophobic solvent can be applied. The suspension method is not particularly limited as long as a desired average particle size can be obtained as polymer fine particles. For example, a suspension of the above monomer aqueous solution, organic solvent, dispersion stabilizer, and crosslinking agent is used. A homogenizer using a strong water flow, a continuous emulsifying disperser using a high shear applied to the gap between the rotary blade and the machine wall or the rotary blade, a method of dispersing using an ultrasonic disperser, etc. can be applied.
[0037]
The liquid used for the light control layer in the present invention is a liquid that can be absorbed by the polymer gel. Examples of preferred liquids include water, aqueous electrolytes, alcohols, ketones, ethers, esters, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile, propylene carbonate, aliphatic and aromatic organic solvents. Or a mixture thereof. In addition, liquids include surfactants that absorb and desorb to polymer gels, redox agents such as viologen derivatives to promote pH changes in solutions, acids, alkalis, salts, and dispersion stabilizers, antioxidants and UV absorption, etc. A stabilizer may be added.
A preferable mixing ratio range between the polymer gel and the liquid is 1: 2000 to 1: 1 by weight ratio (coloring material or light control material: liquid).
In addition, encapsulating a polymer gel containing a pigment and a liquid, such as a microcapsule, is preferably performed from the viewpoint of expanding the range of use and improving characteristics.
In the case of a polymer gel containing a light scattering member, various dyes and pigments may be added to the polymer gel in order to color the liquid.
The dye or pigment is preferably one that does not adversely affect the swelling / shrinking phenomenon of the polymer gel. Specific examples of dyes include, for example, azo dyes, anthraquinone dyes, indigoid dyes, phthalocyanine dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, methine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes, naphthalimide dyes, and verinone dyes. Can be mentioned.
Specific examples of the pigment include carbon black, anthraquinone, azo, phthalocyanine, quinacridone, perylene, and indigo.
[0038]
Next, the form and light control mechanism of the light control layer composed of the polymer gel containing the pigment and the liquid will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 3 shows a configuration example in which cubic polymer gel particles 4A as the light control layer are two-dimensionally fixed on the substrate or the drive stimulus imparting layer 5 at a desired site. A liquid 4B is sealed between the two substrates 1 and 6. Although not shown, the periphery of the space between the two substrates 1 and 6 is sealed with a sealing material or the like.
FIG. 3A shows a contracted state of the polymer gel particles. In this state, the light absorption efficiency is low, and most of the incident light is not absorbed by the light control layer. On the other hand, FIG. 3B shows a swollen state, in which the pigment is diffused by swelling of the polymer gel, the area for absorbing light is expanded, and most of the incident light is absorbed. The light control layer can exhibit a high light control function by such a mechanism.
[0039]
Further, when the polymer gel containing the light scattering member is used, the same light control layer as that of the polymer gel containing the pigment can be applied. The light control function of the light control layer differs from that when a polymer gel containing a pigment is applied. When the polymer gel is in a contracted state as shown in FIG. 3A, the light scattering efficiency is low, and most of the incident light is not scattered by the light control layer. On the other hand, when the polymer gel particles are in the swollen state as shown in FIG. 3B, the light scattering efficiency of the light scattering member is increased by the swelling, and the light scattering area is increased, so that most of the light is emitted. It becomes scattered. Thus, the light control layer in which the polymer gel containing the light scattering member is configured can also exhibit a high light control function.
[0040]
FIG. 4 shows an example in which spherical polymer gel particles 4A as a light control layer are two-dimensionally fixed on a substrate or on a driving stimulus imparting layer. Other configurations are the same as those in FIG. In FIG. 4, the polymer gel particles 4 </ b> A are fixed to the substrate or the stimulus imparting layer 5 by the fixing material 9. Thus, providing a distance between the polymer gel particles 4A and the substrate is a preferable method from the viewpoint of allowing the polymer gel particles 4A to contract and swell without hindrance.
Similar to FIG. 4, FIG. 4 (A) shows the swollen state of the polymer gel, and FIG. 4 (B) shows the contracted state. In FIG. 4B, the polymer gel is uniformly swollen in the light control layer.
[0041]
The arrangement of the polymer gel particles in the light control layer may be a single particle layer as shown in FIGS. 3 and 4, or the particles may be three-dimensionally formed in multiple layers. In view of optical properties, a single particle layer is particularly preferable. The polymer gel particles are preferably immobilized on the substrate or the stimulus-imparting layer by various methods, and can be immobilized using a support material as described above or using various binders. is there.
[0042]
The thickness of the light control layer enclosing the polymer gel and the liquid is generally selected from 1 μm to 500 μm, and more preferably in the range of 2 μm to 200 μm. If the thickness is smaller than 1 μm, the color density and the scattering density are lowered and a desired contrast cannot be obtained, and if it is 500 μm or more, the response characteristics may be lowered. In order to set the distance between the two substrates (or the substrate on which the stimulating means is formed) within such a range, a three-dimensional structure formed on a general spacer particle, film, substrate, etc. It is preferable from the viewpoint of strength and durability.
[0043]
Substrates 1 and 6 include polyester, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, polypropylene, polyethylene, nylon, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, cellulose derivatives and other polymer films, plate substrates, glass substrates, A transparent substrate such as a metal substrate or a ceramic substrate, or an opaque substrate can be used. Various thicknesses and sizes of these substrates can be used depending on a desired display element, and there is no particular limitation.
[0044]
The stimulus imparting layers 3, 5, and 7 are particularly preferably layers made of materials capable of imparting stimuli such as electrical, heat, and light.
If the stimulus is electrical, the metal layer represented by copper, aluminum, silver, platinum, etc., the metal oxide layer represented by tin oxide-indium oxide (ITO) layer, polypyrroles, polythiophenes, polyanilines, Conductive polymer layers typified by polyphenylene vinylenes, polyacenes, polyacetylenes, etc., electrodes such as composite material layers of polymers and the aforementioned metal and metal oxide particles, TFT (thin film transistor) devices and MIM ( An electrode layer in which a switching element such as a (Metal / Insulator / Metal) element is formed is preferably used. As these electrodes, it is also preferable to use those patterned to drive the light control layer. In the case of the reflective display element shown in FIG. 1, it is preferable that the stimulus imparting layer 5 also has a function of reflecting light.
[0045]
When the stimulus is heat, a metal layer typified by a Ni-Cr compound, a metal oxide layer such as tantalum oxide or ITO, or a heating resistor layer typified by a carbon layer is preferably used. Heat can be applied by forming a pattern using the electrode material and applying an electric current.
When the stimulus is light, it is preferable to use a layer in which a light emitting element such as a laser, LED, or EL is formed.
In addition to the above, it is also possible to use a layer that applies a magnetic field, an electromagnetic wave, or the like as a stimulus.
[0046]
As the color filter layer 2, various color filters produced by a pigment dispersion method, a dyeing method, a printing method, an electrodeposition method, an ink jet method or the like generally used for liquid crystal display elements or the like can be used. Further, the material, color, number of colors, number of pixels, size, thickness and the like are not particularly limited.
The color of the color filter layer 2 can be variously selected in combination with the color of the light control layer 4 and may be a single color or a plurality of colors. Particularly preferable in the present invention are R (red) and G (green). ), R (red), which is a so-called R, G, B color filter in which pixels of the three primary colors are two-dimensionally arranged.
The R, G, and B color filters that can be used are not particularly limited, and various types can be selected and used according to the size of the display element, the number of display pixels, and the resolution. The size of each pixel of the R, G, B color filter is variously selected depending on the purpose. However, in the electronic device application, it is preferable that the pixel is a square and one side thereof is in the range of 20 μm to 1000 μm. In a large-area display element, a color filter having a larger pixel diameter can be used.
You may use what provided the protective layer and the buffer layer on the surface of the color filter layer.
[0047]
As the backlight layer 8, those used in liquid crystal display elements such as cold cathode fluorescent lamps, fluorescent tubes, LEDs, EL, etc., and combinations of them with light guides and light diffusers can be used. .
[0048]
In the configuration example of the display element shown in FIGS. 1 and 2, the arrangement order of the layers is shown as a representative example, but various arrangement orders other than this are possible. For example, substrate 1 / stimulation layer 3 / color filter layer 2 in this order from the top of the element, substrate 1 / stimulation layer 3 / light control layer 4 / stimulation layer 5 / color filter layer 2 in this order, substrate 1 / stimulation layer 3 / light control layer 4 / color filter layer 2 / stimulation layer 5 may be laminated in this order. 1 and 2, two stimulus-imparting layers are provided, but a display element configuration having only one of these layers may be used.
[0049]
Further, although not shown in FIGS. 1 and 2, various functional layers are preferably formed in addition to this. For example, an antireflection layer for preventing light reflection on the element surface and improving visibility, a non-glare layer for preventing reflection, a protective layer for protecting the substrate surface and each layer, and an antistatic layer for preventing dirt on the element surface Examples include a microlens layer for increasing the light use efficiency of the color filter, a light reflection layer used in the reflection type element as shown in FIG. 1, a light diffusion reflection layer, and the like.
Moreover, when the polymer gel containing a light-scattering member is used as the light control layer, it is also preferable to provide a colored layer on the back surface of the light control layer. That is, by changing the light reflectivity by the light control layer, it is possible to control the light absorptivity on the back surface and perform reflective display.
[0050]
In the display element of the present invention, display is performed by individually driving the dimming layer of the part corresponding to each pixel of the color filter. For example, when R, G, B color filters are used, the stimulus applying layer is a segment corresponding to the size of each R, G, B pixel, and the corresponding polymer gel is provided by applying stimulus to each segment. The particles function and display can be performed. This will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the R, G, B color filter layer 2 and the segmented light control layer 4. Each color (R, G, B) can be expressed by applying a stimulus to the polymer gel particles provided on each segment corresponding to R, G, B, and swelling and shrinking the particles. In the segment forming each pixel as shown in FIG. 5, there may be one polymer gel particle or a plurality of polymer gel particles. From the viewpoint of resolution and response speed, it is preferable that there are a plurality of polymer gel particles functioning for light control of each pixel.
In FIG. 5, the polymer gel particles are disposed on the lower substrate side, but may be disposed on the upper color filter side.
[0051]
【Example】
Production of polymer gel 1
Particles of a pH-responsive polymer gel containing carbon black, which is a black pigment, were produced by the following polymerization process.
Carbon black with a primary particle size of about 0.1 μm (Showa Cabot, Show Black: hereinafter abbreviated as CB) is mixed with 50 ml of distilled water to which 0.3 g of Emulgen 909 (Kao) is added as a surfactant. A solution in which CB was uniformly dispersed was prepared using a dispersion apparatus.
A monomer aqueous solution was prepared by dissolving 6 g of acrylic acid and 4 g of acrylamide as monomers and 0.05 g of methylenebisacrylamide as a cross-linking agent in 20 ml of distilled water, and mixing 3 g of sodium hydroxide with this to neutralize the acrylic acid. This aqueous solution was mixed with the previously prepared CB dispersion solution, put into a flask, deaerated, and purged with nitrogen. Further, 0.2 g of ammonium persulfate was added as a polymerization initiator and heated to 60 ° C. for polymerization for 10 hours.
The black polymer gel lump generated by the polymerization was pulverized with a homogenizer, then poured into a large amount of distilled water, and purified by repeating this filtration operation. Thereafter, it was dehydrated using a large amount of methanol and dried.
The obtained coarse particles of the polymer gel were further finely divided using a pulverizer and classified to obtain black particles having an average particle size of about 6 μm when dried.
The colored particles had a pure water absorption of about 180 g / g. The particles can be reversibly swollen and shrunk by changing the pH.The particle size is about 4 times and the volume is about 64 times between pH 3.0 (shrinking) and pH 7.5 (swelling). It was possible to reversibly change the degree.
The safety of these materials was very excellent.
[0052]
Production of polymer gel 2
Thermoresponsive polymer gel particles containing carbon black, a black pigment, were produced by the following reverse phase suspension polymerization process.
9.8 g of N-isopropylacrylamide, 0.2 g of sodium acrylate, and 0.05 g of methylenebisacrylamide were dissolved in 50 ml of distilled water, and this was dissolved in a water-dispersed CB solution having a primary particle size of about 0.1 μm (solid content 15%, manufactured by Showa Cabot Corporation). Cabojet 300) was added, and the solution was degassed and purged with nitrogen, and then an aqueous monomer solution containing 0.1 g of ammonium persulfate was prepared.
A solution prepared by dissolving 2.0 g of a sorbitol-based surfactant (Daiichi Kogyo Seiyaku: Sorgen 50) in 300 ml of cyclohexane is added to a flask, degassed and purged with nitrogen, and the previously prepared monomer aqueous solution is added thereto. The mixture was emulsified by stirring at high speed using a stirring blade.
After emulsification, the temperature of the reaction system was adjusted to 10 ° C., and 1 ml of a 50% aqueous solution of tetramethylethylenediamine was added to the solution while stirring to carry out polymerization.
After the polymerization, the produced black polymer gel particles were collected, washed with pure water, purified, and dried. By classifying the particles, particles having an average particle size of about 10 μm were obtained.
The water absorption of pure water at 20 ° C. was about 38 g / g. When the water-swelled product of the gel particles was heated, it contracted at about 36 ° C. with a phase transition point. That is, it contracted on the higher temperature side than the phase transition point, swollen on the lower temperature side, and the change was reversible. In addition, it was possible to obtain changes of about 2.5 times the particle size and about 16 times the volume by swelling / shrinking.
The safety of these materials was very excellent.
[0053]
Production of polymer gel 3
A pH-responsive polymer gel particle containing titanium oxide, which is a light scattering member, was produced by a polymerization process similar to Preparation 1 of polymer gel.
Titanium oxide particles with a primary particle size of 0.2 μm (refractive index 2.7) are mixed with 50 ml of distilled water to which 0.3 g of Emulgen 909 (manufactured by Kao) is added as a surfactant, and oxidized using an ultrasonic dispersing device. Titanium particles were uniformly dispersed to prepare a dispersion. The production process to be performed next was performed in the same manner as in Production 1 of polymer gel, and polymer gel particles (average particle diameter when dried) of about 6 μm containing a light scattering member were produced. The water absorption and swelling / shrinkage characteristics of the polymer gel particles were almost the same as those of Preparation 1 of the polymer gel.
[0054]
Example 1
Reflective display element samples were fabricated using R, G, B color filters, and their display characteristics were verified.
A glass electrode substrate with a color filter as shown in FIG. 6 was produced as follows. An R, G, B color filter layer (each color is 5 mm square, 3 pixels each, 9 pixels in total) is formed on the glass substrate (thickness 2 mm, 20 mm x 20 mm) by photolithography, and a black matrix and overcoat layer are formed. Further, an ITO (indium-tin oxide) electrode layer was formed. The visible light transmittance of this color filter was about 60%. Next, the glass substrate with ITO electrodes was etched by photolithography to form segment electrodes having nine 5 mm square patterns corresponding to the color filter pixels. Although not shown, each segment electrode is provided with a current-carrying wiring by etching. Furthermore, a binder layer for immobilizing the polymer gel on each electrode was formed by applying a silane coupling agent (3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane) solution, heating and reacting, and then washing.
Preparation of Polymer Gel 0.1 g of polymer gel particles prepared in 1 were added to 20 ml of pure water to swell, and this was applied onto the electrode substrate and heated at 60 ° C./1 hour. Thereafter, the substrate was washed with pure water to remove gel particles not bonded on the electrode. When the electrode was observed with a microscope, the gel particles were almost uniformly formed.
Using a glass substrate having an aluminum electrode layer that is non-specularized and imparted with a diffuse reflection function as a counter electrode, these two substrates are bonded via a 100 μm spacer, and a polymer gel is bonded between the substrates. A 0.001N aqueous sodium hydroxide solution was sealed as a swelling liquid, and the periphery was sealed with an adhesive to produce a display element sample.
Each pixel was wired from the power source so that the ITO electrode side was the anode and a 3V DC current could be applied.
Since the polymer gel was in a swollen state, the sample before energization was almost black and did not transmit light. Next, when all the pixels were energized, the pH of the electrode surface decreased and the polymer gel contracted, whereby light was transmitted, the reflectance was improved, and the color became almost white. When the power supply was stopped, the color immediately changed to black. Furthermore, it was possible to display various colors such as red, green, and blue by partially energizing corresponding to the R, G, and B pixels.
The light reflectivity during energization averaged over 30% in the range of ± 80 ° viewing angle, indicating that it had a bright and wide viewing angle. The reflectance ratio in white and black display was 30 or more, the contrast was high, and the visibility was excellent.
[0055]
Example 2
A transmissive display element sample was fabricated using R, G, B color filters, and its display characteristics were verified.
As shown in FIG. 7, ITO was formed in a pattern (5 mm square) as a heating resistance layer on a glass substrate (thickness 2 mm, 30 mm × 30 mm). Although not shown, each segment electrode is provided with an ITO wiring for energization. The resistance layer can be heated to a desired temperature by passing a pulsed current.
The heat-sensitive polymer gel particles prepared in the same process as in Example 1 and preparation of the polymer gel 2 were immobilized on the heating resistance layer as a substantially one layer in a swollen state.
A substrate with a color filter for a transmissive element was prepared and used in the same process as in Example 1 except that the ITO electrode layer was not formed. The visible light transmittance of this color filter was about 28%.
The above two substrates are passed through a spacer with a thickness of 50 μm. Example 1 The display element sample was produced by pasting together pure water as a swelling liquid of the polymer gel and then sealing it.
The sample was evaluated by placing a white backlight on the element background. Since the polymer gel is in a swollen state, the sample before being energized hardly transmits light and is black. Next, when a pulse voltage of 10-100 V and 1 ms-10 ms was applied to all the pixels, the polymer gel particles were heated and contracted, whereby light was transmitted and white display was possible. On the other hand, when the energization is stopped, the color immediately changes to black. In addition, various colors such as red, green, and blue could be displayed by energizing partially corresponding to each of the R, G, and B pixels.
When all the pixels were energized, the light transmittance of the element was 25% or more, the contrast ratio was 30 or more, and the viewing angle was ± 80 ° or more.
[0056]
Example 3
Reflective display element samples were fabricated using R, G, B color filters, and their display characteristics were verified.
Using a glass substrate in which a carbon-containing black resin layer is formed on the opposite surface of the ITO electrode layer as the counter electrode of the glass electrode with a color filter, and adopting the pH-responsive polymer gel prepared in Preparation 3 of the polymer gel Except for the above, a display element sample was produced in the same process as in Example 1.
In order to evaluate the display characteristics, the ITO electrode side was used as an anode for each pixel, wiring was performed from a power supply so that a 3 V DC current could be passed, and the color change due to the current flow was examined. In the sample before energization, the polymer gel is in a swollen state, so most of the light that has passed through the R, G, B color filter is diffusely reflected by the polymer gel and reenters the R, G, B color filter. It was almost white. Next, when all the pixels are energized, the pH of the electrode surface decreases and the polymer gel contracts, so that the light that has passed through the R, G, B color filters passes through the light control layer, and below the light control layer. Since it was absorbed by a certain carbon black coloring layer, black display was obtained. When the power supply was stopped, the white color instantly changed. In addition, it was possible to display various colors such as red, green, and blue by partially energizing each R, G, B pixel.
The light reflectance when not energized is an average of 30% or more in the range of the viewing angle ± 80 °, and it was found that the light reflectance is bright and has a wide viewing angle. The reflectance ratio in white and black displays was 30 or more, the contrast was high, and the visibility was excellent.
[0057]
Comparative example
A reflective liquid crystal element sample was prepared using the same color filter substrate and substrate with an aluminum electrode layer as those used in Example 1, and the display characteristics were compared and evaluated.
A polyimide alignment film was formed on the electrode of each substrate, and each was rubbed. Two substrates were bonded together through 5 μm resin spacer particles, and openings were partially provided to seal the periphery.
Liquid crystal (Merck) was filled in the cell by vacuum injection, and the opening was sealed.
A retardation film and a polarizer were stacked on this sample, and the characteristics as a reflective display element were evaluated.
The sample before energization does not reflect light and is black. When a voltage of 5 V / 60 Hz is applied to all the pixels, light is transmitted due to the orientation of the liquid crystal and the reflectance is increased, but the reflectance is as low as about 12%, which is a dark display compared to Examples 1 and 2. . Furthermore, it was found that the viewing angle was as narrow as ± 40 ° and inferior in visibility.
[0058]
【The invention's effect】
According to the color display element of the present invention, it is possible to provide a color display element that realizes brightness and wide viewing angle using a safe material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a reflective display element according to an embodiment of a color display element of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the color display element of the present invention and showing an example of a transmissive display element.
3A is an explanatory view showing a light transmission state of an embodiment of a light control layer using a pigment in a color display element of the present invention, and FIG. 3B is an explanatory view showing a light absorption state.
4A is an explanatory view showing a light transmission state of another embodiment of a light control layer using a pigment in the color display element of the present invention, and FIG. 4B is an explanatory view showing a light absorption state. .
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a color filter and a light control layer in the color display element of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of a stimulus applying layer and a substrate in the color display element of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Color filter layer
3 Stimulation layer
4 Polymer gel light control layer
5 Stimulation layer and light reflection layer
6 Substrate
7 Stimulation layer
8 Backlight layer
9 Immobilization material
10 Heating resistor layer

Claims (5)

顔料を飽和吸収濃度以上又は光散乱部材を高分子ゲルが収縮した時に、少なくとも高分子ゲルの一部分で飽和散乱濃度以上に達する濃度で含有する刺激応答性高分子ゲルおよび液体からなる調光層とカラーフィルタ層とを有することを特徴とするカラー表示素子。A light control layer comprising a stimuli-responsive polymer gel and a liquid containing a pigment at a saturation absorption concentration or higher or a concentration at which a light scattering member reaches a saturation scattering concentration or more at least in part of the polymer gel when the polymer gel contracts ; A color display element comprising a color filter layer. 前記調光層、カラーフィルタ層と光反射層とを有することを特徴とする請求項１に記載のカラー表示素子。  The color display element according to claim 1, further comprising a light control layer, a color filter layer, and a light reflection layer. 前記調光層、カラーフィルタ層とバックライト層とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー表示素子。  The color display element according to claim 1, comprising the light control layer, a color filter layer, and a backlight layer. 前記調光層を駆動させるための刺激付与層を設けてなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカラー表示素子。The color display element according to claim 1, further comprising a stimulus imparting layer for driving the light control layer. 前記刺激付与層がセグメント化されている請求項４に記載のカラー表示素子。  The color display element according to claim 4, wherein the stimulus imparting layer is segmented.

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