JP2008065129A - Liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示素子、特に液晶が高分子樹脂中に分散された液晶層を有する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal display element having a liquid crystal layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin.
近年、液晶を高分子樹脂中に分散させた液晶層を有する液晶表示素子の研究がなされている(例えば特許文献1、2)。この液晶層は高分子樹脂中に液晶の液滴が分散された構成となっているため、柔軟で、屈曲や押圧に対しても表示した像が変化しないという特徴を有している。また、基板を介さないで複数の液晶層を直接積層することが可能なため、多色化にも適している。なお、液晶層の製造については、塗布による形成が可能であるから、低コストで液晶表示素子を提供することが可能である。 In recent years, research has been made on liquid crystal display elements having a liquid crystal layer in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin (for example, Patent Documents 1 and 2). Since the liquid crystal layer has a structure in which liquid crystal droplets are dispersed in a polymer resin, the liquid crystal layer is flexible and has a characteristic that a displayed image does not change even when bent or pressed. In addition, since a plurality of liquid crystal layers can be directly stacked without using a substrate, it is suitable for multi-coloring. Note that since the liquid crystal layer can be formed by coating, a liquid crystal display element can be provided at low cost.
上記液晶層において、液晶材料として螺旋状に配向した棒状分子であるカイラルネマティック液晶材料を使用した場合、螺旋ピッチに一致した光を選択反射する性質を有するために例えば螺旋ピッチを赤・緑・青の波長に設定するとカラー表示が可能となる。 In the above liquid crystal layer, when a chiral nematic liquid crystal material which is a rod-like molecule oriented in a spiral shape is used as the liquid crystal material, the spiral pitch is set to, for example, red, green, blue, because it has the property of selectively reflecting light matching the spiral pitch. Color display is possible when the wavelength is set to.
このカイラルネマティック液晶は選択反射を示すプレーナ配向と光を透過させるフォーカルコニック配向の2状態が無電源で双安定であるために、低消費電力の表示素子を提供することが可能である。 Since this chiral nematic liquid crystal is bi-stable with no power supply, it can provide a display element with low power consumption because the planar state showing selective reflection and the focal conic orientation for transmitting light are bistable.
また、一対の電極付き基板間に上記カイラルネマティック液晶をポリマー中に粒子状に分散させた液晶分散体を挟持した素子も知られている。このような分散体にすることで外部圧力による液晶の配向変化が起こりにくくなり、また液体ではないため取扱いが容易などの長所がある。
しかしながら、特許文献1や特許文献2の従来技術を用いて、コレステリック相を示す液晶材料を含む液滴を分散した液晶層を電極間に挟持した素子で、軽量化を図るため少なくとも片側電極には銀ペーストなどの塗布型電極を使用することがなされている。その際、塗布型電極と液晶層の間には黒色吸収層を設ける必要がある。この黒色吸収層の表面に電極を塗布し、電極に電圧を印加したところ、電極間で部分的な短絡(ショート)が頻繁に発生するという問題があった。 However, it is an element in which a liquid crystal layer in which droplets containing a liquid crystal material exhibiting a cholesteric phase are dispersed is sandwiched between electrodes using the prior arts of Patent Document 1 and Patent Document 2, and at least one side electrode is used for weight reduction. Application type electrodes such as silver paste have been used. At that time, it is necessary to provide a black absorption layer between the coating-type electrode and the liquid crystal layer. When an electrode was applied to the surface of the black absorption layer and a voltage was applied to the electrodes, there was a problem that partial short-circuiting (short circuit) frequently occurred between the electrodes.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液滴を分散した液晶層を用いた液晶表示素子において、短絡を減らし軽量化可能で信頼性の高い液晶表示素子を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable liquid crystal display element that can reduce the short circuit and reduce the weight in a liquid crystal display element using a liquid crystal layer in which droplets are dispersed. It is said.
本発明は、以下の構成により上記課題を達成することができる。 This invention can achieve the said subject with the following structures.
1.
導電膜が設けられた基板上に、液晶組成物を含む液滴を高分子樹脂に分散した液晶層と、塗布又は蒸着により設けられた電極層とをこの順に有する液晶表示素子において、
前記液晶層と前記電極層の間に少なくとも2つの層を有し、その内少なくとも一方の層は前記電極層側の面の凹凸が1μm以下の平坦層であることを特徴とする液晶表示素子。
1.
In a liquid crystal display element having, in this order, a liquid crystal layer in which droplets containing a liquid crystal composition are dispersed in a polymer resin and an electrode layer provided by coating or vapor deposition on a substrate provided with a conductive film.
A liquid crystal display element comprising at least two layers between the liquid crystal layer and the electrode layer, wherein at least one of the layers is a flat layer having a surface irregularity of 1 μm or less on the electrode layer side.
2.
前記2つの層の内、少なくとも一方の層が黒色吸収層であることを特徴とする1に記載の液晶表示素子。
2.
2. The liquid crystal display element according to 1, wherein at least one of the two layers is a black absorption layer.
3.
前記液晶層と前記電極層の間に少なくとも3つの層が設けられていることを特徴とする1又は2に記載の液晶表示素子。
3.
3. The liquid crystal display element according to 1 or 2, wherein at least three layers are provided between the liquid crystal layer and the electrode layer.
4.
前記導電膜と前記液晶層の間に、少なくとも1つの層が設けられていることを特徴とする1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示素子。
4).
4. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein at least one layer is provided between the conductive film and the liquid crystal layer.
5.
前記液晶組成物が20℃でコレステリック相を示すことを特徴とする1乃至4の何れか1項に記載の液晶表示素子。
5.
5. The liquid crystal display element according to any one of 1 to 4, wherein the liquid crystal composition exhibits a cholesteric phase at 20 ° C.
本発明によれば、液晶層と塗布又は蒸着により設けられた電極層との間に少なくとも2つの層を設け、その内少なくとも一方の層の電極層側の面の凹凸を、1μm以下の平坦層としたので、導電膜と電極との間でショートの発生がない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を提供することができる。 According to the present invention, at least two layers are provided between the liquid crystal layer and the electrode layer provided by coating or vapor deposition, and the unevenness of the surface on the electrode layer side of at least one of the layers is a flat layer of 1 μm or less. Therefore, it is possible to provide a lightweight liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without causing a short circuit between the conductive film and the electrode.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的なサイズや材料等を挙げて説明しているがこれらはあくまでも一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Although specific sizes, materials, and the like have been described, these are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示素子1の断面の模式図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element 1 according to the first embodiment of the present invention.
透明なPES(ポリエーテルスルホン)基板10の上にITO(酸化インジウムスズ)により透光性の第1の電極11が形成されている。基板10としてはPES以外に、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアリレート等の柔軟な透明樹脂フィルムまたはガラス等が使用可能である。第1の電極11はITO以外に、酸化スズなどでもよい。第1の電極11のシート抵抗は300Ω以下のものが望ましい。
A transparent
第1の電極11の上には、絶縁層18が形成されている。この絶縁層18は、第1の電極11のショートや電極への水分の影響を防止するためのものである。絶縁層18は、アクリレート樹脂を1μm塗布した。絶縁層18としては、アクリレート樹脂以外にメタクリレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデンなどの有機膜を塗布しても良いし、SiO2、MgF2などの無機膜を蒸着しても良い。また、絶縁層18の厚みとしては、100Å以上10μm以下であれば、ショート及び水分透過に対して効果が有り、好ましい。
An
この絶縁層18の上に液晶層13を塗布している。液晶層13は、PVAのバインダ14の中に、液晶液滴15が分散されている。用いられる液晶は、550nmに選択反射波長を有するコレステリック液晶であり、例えばメルク社製ネマティック液晶BL006に、メルク社製カイラル材CB15およびR1011をそれぞれ14質量%および5.4質量%添加して調製した。
A
この液晶層13の上には平坦層16が塗布されている。この平坦層16は、液晶層13を挟んで、第1の電極11と平行な平坦面を形成するためのものである。第1の電極11と平行な平坦面を形成することで、この平坦層16の上部に形成する第2の電極17と第1の電極11との間に液晶駆動用の電圧を印加しても部分的な電界の集中が発生しない。よって、ショートしない良好な液晶表示素子を提供することができる。
A
この平坦層16の効果について説明する。液滴を分散した液晶層13を形成すると、形成後の液晶層13の表面が荒れた状態となる。このため、その上に塗布又は蒸着により電極層17を形成すると液晶層13の表面粗さに沿った電極層17の形状となり、電極層17の凹凸に対応した電界の集中が発生する。電界が集中するとその部分からショートが生じ、液晶表示ができなくなるという問題がある。この問題に対し、平坦層16を形成することでその上に形成する塗布又は蒸着による電極層17を平坦にすることができ、ショートを防ぐことができる。
The effect of the
平坦層16の平坦性については、段差測定器を用いて測定することができる。具体的には、日本真空株式会社製の表面形状測定器Dektak3030を用いて、針圧を1mgで測定距離10mmを3回測定し、その平均値を凹凸値として測定した。凹凸値としては、1μm以下が好ましい。1μmを越えると、液晶表示素子に駆動電圧を印加したときに部分的なショートが発生する。
The flatness of the
平坦層16は、アクリレート樹脂を1μm塗布して形成した。平坦層16としては、アクリレート樹脂以外にメタクリレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデンなどの有機膜を塗布しても良く、塗布後の平坦層16の表面が、第1の電極11と平行な平坦面が形成できるものであれば良い。また、平坦層16の厚みとしては、0.5μm以上5μm以下であれば良く、0.5μm未満では、平坦面の形成が難しく、5μmを越えると液晶層13にかかる電界が小さくなり、第1の電極11と第2の電極17とに印加する電圧を高くしなくてはならず、電源が高価のものになってしまう。
The
平坦層16の上には、黒色吸収層19を設けるのが好ましい。黒色吸収層19としては、カーボンブラック等の黒顔料を樹脂に分散したものを用いることができる。この黒色吸収層19を設けることで、黒表示が可能となる。この黒色吸収層19と平坦層16との塗布順序は逆になっても良く、液晶層13と電極17との間に平坦層16があればよい。また、黒色吸収層19を平坦層としても良いが、黒顔料を含んでいるために液晶層13の表面粗さを平坦化することが難しく、別途平坦層16を設けるのが好ましい。
A
この黒色吸収層19の上には、絶縁層18を設けている。絶縁層18は、第1の電極11の上に設けた絶縁層と同じ構成のもので良く、この絶縁層18の上に形成する第2の電極17のショート及び水分の影響を防止するためのものである。
An insulating
第2の電極17は、本実施例ではカーボンブラックを混入した銀ペーストを用いている。第2の電極17としては本実施形態では光吸収性の黒色の銀ペーストを用いたが、光透過性のITO、酸化スズなどを用いることもできる。第2の電極17のシート抵抗も第1の電極11と同じく300Ω以下が望ましい。
In the present embodiment, the
第1の電極11と第2の電極17には、液晶表示素子1を駆動するための電源20がつながっている。
A
以上のような構成で液晶表示素子1を形成した。 The liquid crystal display element 1 was formed with the above configuration.
なお、第2の電極17の上に保護層を設けてもよい。保護層は、第2の電極17を水分や機械的な衝撃から保護するためのもので、黒表示の品位の観点から光吸収性の部材を形成することが望ましい。なお、第2の電極17に光吸収性の電極や保護層を用いる場合は液晶表示素子の黒品位に影響を与えるので、反射率は15%以下であることが望ましい。
Note that a protective layer may be provided over the
次に、本発明に係る構成要素の詳細について説明する。
(液晶層)
本発明に係る液晶層は、水酸基を有する材料からなるバインダおよび前記バインダに分散した液晶からなる。
(バインダ)
本発明に係る液晶表示素子では、水酸基を有する材料からなるバインダが用いられ、具体的には下記に示すバインダが好ましく用いられる。
Next, the detail of the component which concerns on this invention is demonstrated.
(Liquid crystal layer)
The liquid crystal layer according to the present invention includes a binder made of a material having a hydroxyl group and a liquid crystal dispersed in the binder.
(Binder)
In the liquid crystal display device according to the present invention, a binder made of a material having a hydroxyl group is used, and specifically, the following binders are preferably used.
本発明において好適なバインダは透明又は半透明で、一般に無色であり、天然ポリマー合成樹脂やポリマー及びコポリマー、その他フィルムを形成する媒体、例えば、ゼラチン、アラビアゴム、ポリ(ビニルアルコール)、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、カゼイン、デンプン、セルロースエステル類、がある。 Binders suitable in the present invention are transparent or translucent and generally colorless, and include natural polymer synthetic resins, polymers and copolymers, and other film forming media such as gelatin, gum arabic, poly (vinyl alcohol), hydroxyethyl cellulose, There are cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, casein, starch, and cellulose esters.
これらバインダは2種以上を併用して用いてもよく、バインダの塗布量は1m2あたり100g以下が好ましく、特に20g以下にするのが適当である。 Two or more of these binders may be used in combination, and the coating amount of the binder is preferably 100 g or less per m 2 , and particularly preferably 20 g or less.
本発明に係るバインダは、特に対向電極を用いる場合、分散型液晶含有層の膜強度を確保する為に重要であり、バインダと共に膜厚を一定化するため、樹脂柱構造物やスペーサー粒子を用いることも可能であるが、工程の簡略化からそれらは特に使用しないことが好ましい。 The binder according to the present invention is important for securing the film strength of the dispersed liquid crystal-containing layer, particularly when the counter electrode is used. In order to make the film thickness constant together with the binder, a resin pillar structure or spacer particles are used. However, it is preferable not to use them because of simplification of the process.
本発明に係る実施形態に好ましく用いられるポリビニルアルコールには、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールやアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールやポリビニルアルコール誘導体等も含まれる。 The polyvinyl alcohol preferably used in the embodiment according to the present invention includes, in addition to normal polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate, cation-modified polyvinyl alcohol and anion-modified polyvinyl alcohol having an anionic group. Modified polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol derivatives, etc. are also included.
酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールは平均重合度が1000以上のものが好ましく用いられ、特に、平均重合度が1500〜5000のものが好ましく用いられる。ケン化度は50〜100%のものが好ましく、60〜99.5%のものが特に好ましい。カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開昭61−10483号公報に記載されているような、第1〜3級アミノ基や第4級アンモニウム基をポリビニルアルコールの主鎖または側鎖中に有するポリビニルアルコールが挙げられ、これらはカチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体をケン化することにより得ることができる。カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、トリメチル−(2−アクリルアミド−2,2−ジメチルエチル)アンモニウムクロライド、トリメチル−(3−アクリルアミド−3,3−ジメチルプロピル)アンモニウムクロライド、N−ビニルイミダゾール、N−ビニル−2−メチルイミダゾール、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、ヒドロキシルエチルトリメチルアンモニウムクロライド、N,N,N−トリメチル−(3−メタクリルアミドプロピル)アンモニウムクロライド、N−(1,1−ジメチル−3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド等が挙げられる。カチオン変性ポリビニルアルコールにおけるカチオン変性基含有単量体の比率は、酢酸ビニルに対して0.1〜10モル%、好ましくは0.2〜5モル%である。アニオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開平1−206088号公報に記載されているようなアニオン性基を有するポリビニルアルコール、特開昭61−237681号公報および同63−307979号公報に記載されているようなビニルアルコールと水溶性基を有するビニル化合物との共重合体及び特開平7−285265号公報に記載されているような水溶性基を有する変性ポリビニルアルコールが挙げられる。また、ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開平7−9758号公報に記載されているようなポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、特開平8−25795号公報に記載された疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体等が挙げられる。ポリビニルアルコールは重合度や変性の種類などが違う2種類以上を併用することもできる。
(液晶)
本発明に係る液晶(以下、液晶組成物ともいう)としては、ネマティック液晶組成物・スメクティック液晶組成物・コレステリック相を示す液晶組成物などが使用されるが特にコレステリック相を示す液晶組成物を含むことが好ましい。
The polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing vinyl acetate preferably has an average degree of polymerization of 1000 or more, and particularly preferably has an average degree of polymerization of 1500 to 5000. The saponification degree is preferably 50 to 100%, particularly preferably 60 to 99.5%. Examples of the cation-modified polyvinyl alcohol have primary to tertiary amino groups and quaternary ammonium groups in the main chain or side chain of polyvinyl alcohol as described in JP-A No. 61-10383. Examples thereof include polyvinyl alcohol, which can be obtained by saponifying a copolymer of an ethylenically unsaturated monomer having a cationic group and vinyl acetate. Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a cationic group include trimethyl- (2-acrylamido-2,2-dimethylethyl) ammonium chloride and trimethyl- (3-acrylamido-3,3-dimethylpropyl) ammonium chloride. N-vinylimidazole, N-vinyl-2-methylimidazole, N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, hydroxylethyltrimethylammonium chloride, N, N, N-trimethyl- (3-methacrylamideamidopropyl) ammonium chloride N- (1,1-dimethyl-3-dimethylaminopropyl) acrylamide and the like. The ratio of the cation-modified group-containing monomer in the cation-modified polyvinyl alcohol is 0.1 to 10 mol%, preferably 0.2 to 5 mol%, relative to vinyl acetate. Examples of the anion-modified polyvinyl alcohol include polyvinyl alcohol having an anionic group as described in JP-A-1-206088, JP-A-61-237681 and JP-A-63-307979. Examples thereof include a copolymer of vinyl alcohol and a vinyl compound having a water-soluble group, and modified polyvinyl alcohol having a water-soluble group as described in JP-A-7-285265. Nonionic modified polyvinyl alcohol includes, for example, a polyvinyl alcohol derivative in which a polyalkylene oxide group as described in JP-A-7-9758 is added to a part of vinyl alcohol, and JP-A-8-25795. The block copolymer of the vinyl compound and vinyl alcohol which have the described hydrophobic group is mentioned. Polyvinyl alcohol can be used in combination of two or more different degrees of polymerization and different types of modification.
(liquid crystal)
As the liquid crystal according to the present invention (hereinafter also referred to as a liquid crystal composition), a nematic liquid crystal composition, a smectic liquid crystal composition, a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase, or the like is used, and particularly includes a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase. It is preferable.
カイラルネマティック液晶はコレステリック相を示す液晶の代表的なもので、ネマティック液晶に所定量のカイラル材を添加することによって得られる。このカイラルネマティック液晶は、一般的に、棒状の液晶分子がねじれた配列をなし、コレステリック相を示している。この液晶に光が入射すると、ヘリカル軸に対して平行な方向から光が入射した場合、λ=npで示される波長の光を選択反射する(プレーナ状態)。ここで、λは波長、nは液晶分子の平均屈折率、pは液晶分子が360°ねじれている距離である。一方、ヘリカル軸に対して垂直な方向から光が入射した場合、光は反射することなく透過する(フォーカルコニック状態)。この選択反射及び透過を利用して表示が行われる。 A chiral nematic liquid crystal is a typical liquid crystal exhibiting a cholesteric phase, and can be obtained by adding a predetermined amount of a chiral material to a nematic liquid crystal. This chiral nematic liquid crystal generally has a twisted arrangement of rod-like liquid crystal molecules and exhibits a cholesteric phase. When light is incident on this liquid crystal, when light is incident from a direction parallel to the helical axis, light having a wavelength represented by λ = np is selectively reflected (planar state). Here, λ is the wavelength, n is the average refractive index of the liquid crystal molecules, and p is the distance at which the liquid crystal molecules are twisted 360 °. On the other hand, when light is incident from a direction perpendicular to the helical axis, the light is transmitted without being reflected (focal conic state). Display is performed using this selective reflection and transmission.
メモリー性を有する反射型液晶表示体の動作モードとしては、テクニカルペーパーSID国際シンポジューム要約(SID International Symposium Digest of Technical Paper)第29巻、897頁に開示されている。この動作モードは、カイラルネマティック液晶の配向状態をプレーナ状態(光の選択反射状態)及びフォーカルコニック状態(光の透過状態)のいずれかに切り換えて表示を行う方式である。プレーナ状態及びフォーカルコニック状態は、それぞれ安定な状態であるため、一旦液晶をいずれかの状態にセットすれば、外力が加わらない限り、半永久的にその状態を維持する。即ち、画像を一旦表示すれば電源を切っても表示された画像がそのまま維持されるメモリー性を備えた反射型液晶表示素子として有用である。 The operation mode of the reflective liquid crystal display having a memory property is disclosed in the technical paper SID International Symposium Digest of Technical Paper, Vol. 29, page 897. This operation mode is a method of performing display by switching the alignment state of the chiral nematic liquid crystal to either a planar state (light selective reflection state) or a focal conic state (light transmission state). Since the planar state and the focal conic state are stable states, once the liquid crystal is set to any state, the state is maintained semipermanently unless an external force is applied. In other words, it is useful as a reflective liquid crystal display element having a memory property that once an image is displayed, the displayed image is maintained as it is even when the power is turned off.
本発明に用いられる液晶組成物は、マイクロカプセルに内包させた状態で用いることができる。 The liquid crystal composition used in the present invention can be used in a state of being encapsulated in microcapsules.
本発明に用いることができるマイクロカプセルの製法としては、コアセルベーション法、界面重合法、in−situ法等の公知の方法を用いることができる。これらの中でコアセルベーション法による製法は油相である液晶組成物への化学的影響が少なく好ましく用いることができる。 As a method for producing a microcapsule that can be used in the present invention, a known method such as a coacervation method, an interfacial polymerization method, or an in-situ method can be used. Among these, the production method by the coacervation method can be preferably used with little chemical influence on the liquid crystal composition which is an oil phase.
また界面重合法は、ポリアミン、多価フェノール等と多塩基酸ハライド、ポリイソシアネート等を水相と油相界面で重合してマイクロカプセル壁を形成することができる。 The interfacial polymerization method can form a microcapsule wall by polymerizing polyamine, polyhydric phenol and the like with a polybasic acid halide, polyisocyanate and the like at the interface between the aqueous phase and the oil phase.
また、in−situ重合方法としては、尿素−メラミン等に用いられるアミド樹脂、フェノール樹脂の単独またはその共重合体をホルムアルデヒド、グルタルアルデヒドで架橋してマイクロカプセルを形成させることができる。 As an in-situ polymerization method, microcapsules can be formed by crosslinking amide resin, phenol resin alone or a copolymer thereof used for urea-melamine or the like with formaldehyde or glutaraldehyde.
マイクロカプセル壁には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニルデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアセタール、アクリル樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ジエン樹脂、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアリレート、アラミド、ポリイミド、ポリ−p−フェニレン、ポリ−p−キシレン、ポリ−p−フェニレンビニレン、ポリヒダントイン、ポリパラバン酸、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾオキサジアゾール、ポリキノキサリン等を共存させることにより、マイクロカプセル壁強度を向上させることができる。 On the microcapsule wall, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polypropylene oxide, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyacetal , Acrylic resin, methylcellulose, ethylcellulose, phenolic resin, fluororesin, silicone resin, diene resin, polystyrene-based thermoplastic elastomer, polyolefin-based thermoplastic elastomer, polyurethane-based thermoplastic elastomer, polyester-based thermoplastic elastomer, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, Polyethersulfone, polyetherketone, polyarylate, aramid, polyimide, poly- -Microcapsule wall strength is improved by coexisting -phenylene, poly-p-xylene, poly-p-phenylene vinylene, polyhydantoin, polyparabanic acid, polybenzimidazole, polybenzothiazole, polybenzoxadiazole, polyquinoxaline, etc. Can be improved.
本発明に係るマイクロカプセル粒子の粒径均一化は、塗布液からマイクロカプセル粒子を取り出して乾燥・分級することによって達成できる。 Uniform particle size of the microcapsule particles according to the present invention can be achieved by taking out the microcapsule particles from the coating solution, drying and classifying them.
乾燥方法としては、スプレードライヤ、ロータリー乾燥機、バンド乾燥機等の乾燥方法を用いた方法が挙げられ、中でも、スプレードライヤまたはロータリー乾燥機が乾燥の迅速性が高いうえ乾燥と同時にマイクロカプセル表面のコーティングが可能であり、かつ乾燥後、マイクロカプセルの凝集が少ないため好ましい。スプレードライヤは、前記マイクロカプセルをノズルより噴出させ、マイクロカプセルを含有する液滴と温風とを混合させることにより乾燥させるものであって、市販のスプレードライヤを好適に用いることができる。 Examples of the drying method include a method using a drying method such as a spray dryer, a rotary dryer, a band dryer, etc. Among them, the spray dryer or the rotary dryer has a high speed of drying, and at the same time the drying, It is preferable because it can be coated and has less microcapsule aggregation after drying. The spray dryer is one in which the microcapsules are ejected from a nozzle and dried by mixing droplets containing the microcapsules and hot air, and a commercially available spray dryer can be suitably used.
また、ロータリー乾燥機は、円筒状のドライヤー本体中にカプセルを供給し、乾燥室自身または、撹拌スクリュウを回転させることにより、乾燥させるものであって、例えば、(株)大和三光製作所から市販されている。 A rotary dryer supplies capsules into a cylindrical dryer body and rotates the drying chamber itself or by rotating a stirring screw, and is commercially available from, for example, Daiwa Sanko Seisakusho Co., Ltd. ing.
本発明の分級する方法としては、比重方式、ふるい方式などが挙げられ、破壊されたマイクロカプセルの除去もされるなどの点で比重方式が好ましい。比重方式としては、気流分級方式が挙げられ乾燥したマイクロカプセルを風力で撹拌し、遠心力などの効果で分級を行う方式である。日本ニューマチック工業(株)、(株)セイシン企業から市販されており、好適に用いることができる。 Examples of the classification method of the present invention include a specific gravity method, a sieving method, and the like, and the specific gravity method is preferable in that a broken microcapsule can be removed. As the specific gravity method, there is an air flow classification method, which is a method in which dried microcapsules are stirred with wind force and classified by an effect such as centrifugal force. It is commercially available from Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd. and Seishin Corporation, and can be used preferably.
分級・乾燥した後は、バインダー樹脂が溶解された水溶液(水性相)に再度分散させて、塗布液を調整すればよい。
(電極)
本発明に係る液晶表示素子においては、少なくとも一方が透光性である一対の電極が用いられる。
After classification and drying, the coating solution may be prepared by dispersing again in an aqueous solution (aqueous phase) in which the binder resin is dissolved.
(electrode)
In the liquid crystal display element according to the present invention, a pair of electrodes, at least one of which is translucent, is used.
一対の電極のうち、少なくとも一方が金属電極であることが好ましい。金属電極としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマス、及びそれらの合金等の公知の金属種を用いることができる。電極の作製方法は、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、CVD法・大気圧プラズマ法等の既存の方法を用いることができる。 Of the pair of electrodes, at least one is preferably a metal electrode. As the metal electrode, for example, known metal species such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, zinc, nickel, titanium, bismuth, and alloys thereof can be used. As an electrode manufacturing method, an existing method such as a vapor deposition method, a printing method, an ink jet method, a spin coating method, a CVD method, or an atmospheric pressure plasma method can be used.
また、本発明に係る透光性の電極としては、透明で電気を通じるものであれば特に制限はない。例えば、Indium Tin Oxide(ITO:インジウム錫酸化物)、Indium Zinc Oxide(IZO:インジウム亜鉛酸化物)、酸化スズ(FTO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、BSO(Bismuth Silicon Oxide)等が挙げられる。電極をこのように形成するには、例えば、基板上にITO膜をスパッタリング法等でマスク蒸着するか、ITO膜を全面形成した後、フォトリソグラフィ法でパターニングすればよい。表面抵抗値としては、300Ω/□以下が好ましい。透明電極の厚みは特に制限はないが、0.1〜20μmであるのが一般的である。 The translucent electrode according to the present invention is not particularly limited as long as it is transparent and conducts electricity. Examples thereof include Indium Tin Oxide (ITO: Indium Tin Oxide), Indium Zinc Oxide (IZO: Indium Zinc Oxide), Tin Oxide (FTO), Indium Oxide, Zinc Oxide, and BSO (Bismuth Silicon Oxide). In order to form the electrode in this manner, for example, an ITO film may be vapor-deposited on the substrate by a sputtering method or the like, or an ITO film may be formed on the entire surface and then patterned by a photolithography method. The surface resistance value is preferably 300Ω / □ or less. The thickness of the transparent electrode is not particularly limited, but is generally 0.1 to 20 μm.
電極パターンの形成は、リソグラフィ法、レーザーエッチング法、静電誘導方式のインクジェット法、ディッピング法、スピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いて形成することができる。 The electrode pattern is formed using a known method such as a lithography method, a laser etching method, an electrostatic induction ink jet method, a dipping method, a spinner method, a spray method, a roll coater method, a flexographic printing method, and a screen printing method. can do.
次に、この液晶表示素子1の表示動作を説明する。本実施形態の液晶表示素子はコレステリック相を示す液晶の捩れを解くための第1の閾値電圧をVth1とすると、電圧Vth1を十分な時間印加した後に、電圧を第1の閾値電圧Vth1よりも小さい第2の閾値電圧Vth2以下に急に下げるとプレーナ状態になる。また、Vth2以上でVth1以下の電圧を十分な時間印加するとフォーカルコニック状態になる。この二つの状態は電圧印加を停止した後でも安定に維持される(メモリー性を有する)。また、Vth1〜Vth2間の電圧を印加することにより、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とをミクロな状態で混在させることができ、中間調の表示、即ち、階調表示が可能である。 Next, the display operation of the liquid crystal display element 1 will be described. In the liquid crystal display element of the present embodiment, when the first threshold voltage for untwisting the liquid crystal exhibiting a cholesteric phase is Vth1, the voltage is smaller than the first threshold voltage Vth1 after the voltage Vth1 is applied for a sufficient time. When it is suddenly lowered to the second threshold voltage Vth2 or less, a planar state is entered. Further, when a voltage not lower than Vth2 and not higher than Vth1 is applied for a sufficient time, a focal conic state is established. These two states are stably maintained even after the voltage application is stopped (has a memory property). Further, by applying a voltage between Vth1 and Vth2, the planar state and the focal conic state can be mixed in a microscopic state, and halftone display, that is, gradation display is possible.
具体的には、液晶表示素子1の第1の電極11および第2の電極17間にパルス幅5ms、電圧140Vのパルス電圧を印加すると液晶液滴15の液晶相はプレーナ状態を示し550nmの光を反射する。したがって、液晶表示素子1を基板10の側から観察すると、緑色を示す。次に、第1および第2の電極間にパルス幅5ms、電圧80Vのパルス電圧を印加すると、液晶液滴15の液晶相はフォーカルコニック状態を示し、基板10側から入射した光は液晶層13を透過し、黒色吸収層19及び第2の電極17で吸収される。したがって、基板10側から観察すると液晶表示素子1は黒色を示す。
Specifically, when a pulse voltage having a pulse width of 5 ms and a voltage of 140 V is applied between the
なお、本実施形態では液晶材料の選択反射波長を可視域にしているが、選択反射波長はこれに限定されるものではない。例えば、選択反射は波長を赤外域に取った場合、液晶層の散乱・透過による表示が可能になる。 In this embodiment, the selective reflection wavelength of the liquid crystal material is in the visible range, but the selective reflection wavelength is not limited to this. For example, selective reflection enables display by scattering and transmission of a liquid crystal layer when the wavelength is in the infrared region.
また、本実施形態では液晶表示素子1の構成を上述のものとしたが、本発明はそれに限定されるものではなく、第2の実施形態として、例えば図2に示すように、平坦層16と黒色吸収層19をいれかえた他は第1の実施形態と同様に作成した液晶表示素子2の構成でも良い。
Further, in the present embodiment, the configuration of the liquid crystal display element 1 is as described above, but the present invention is not limited thereto, and as a second embodiment, for example, as shown in FIG. The structure of the liquid crystal display element 2 created similarly to the first embodiment may be used except that the
以下に、具体的な実施例及び比較例についてその評価結果と共に示す。 Specific examples and comparative examples are shown below together with the evaluation results.
以下の液晶表示素子の第1の電極および第2の電極としては、素子面を一様に被う全面電極を用いた。また、信頼性の評価方法は、第1の電極と第2の電極の間に評価電圧として、パルス幅5ms、電圧140Vのパルス電圧と、パルス幅5ms、電圧80Vのパルス電圧とを交互に印加して、液晶表示素子の表示状態を評価した。
(実施例1)
ネマティック液晶(BL006;メルク社製)83質量部、カイラル材CB15を14質量部とカイラル剤R1011を5.4質量部(いずれもメルク社製)混合して、波長550nmの光を選択反射するカイラルネマティック液晶Aを得た。
As a first electrode and a second electrode of the following liquid crystal display element, full-surface electrodes that uniformly cover the element surface were used. In addition, the reliability evaluation method alternately applies a pulse voltage having a pulse width of 5 ms and a voltage of 140 V and a pulse voltage having a pulse width of 5 ms and a voltage of 80 V as an evaluation voltage between the first electrode and the second electrode. Then, the display state of the liquid crystal display element was evaluated.
(Example 1)
83 parts by weight of nematic liquid crystal (BL006; manufactured by Merck), 14 parts by weight of chiral material CB15 and 5.4 parts by weight of chiral agent R1011 (both manufactured by Merck) are mixed to selectively reflect light with a wavelength of 550 nm. Nematic liquid crystal A was obtained.
この液晶A10質量部と、多価イソシアネートとしてタケネートD−110N(三井武田ケミカル社製)1質量部を酢酸エチル100質量部中に溶解して油相組成物を調整した。これを、1%ポリビニルアルコール水溶液中に投入し、ミキサーで攪拌・分散して約8μmのエマルジョンを作製した。 An oil phase composition was prepared by dissolving 10 parts by mass of this liquid crystal A and 1 part by mass of Takenate D-110N (produced by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) as a polyvalent isocyanate in 100 parts by mass of ethyl acetate. This was put into a 1% polyvinyl alcohol aqueous solution and stirred and dispersed with a mixer to prepare an emulsion of about 8 μm.
これを60℃で3時間攪拌しながら加熱しマイクロカプセルを作成し、塗布液とした。 This was heated at 60 ° C. with stirring for 3 hours to prepare a microcapsule, which was used as a coating solution.
基板には、全面にITO膜が形成されたPES基板を用い、ITO膜を第1の電極とした。液晶表示素子は、絶縁層を設けない以外は、第2の実施形態と同様にして作成した。まず、ITO上にマイクロカプセル層を約2μmの厚さにバーコートし、その上に黒色吸収層(カーボンブラックを10%PVA水溶液に混合したもの)を約1μmの厚さに塗布した後、平坦層として10%PVA水溶液(株式会社クラレ社製PVA224)を約3μmの厚さにバーコートした。この時の平坦層の表面の凹凸は、第1の実施形態で示した方法で測定した結果、0.5μmであった。この平坦層の上に、第2の電極である塗布型電極として銀ペースト(東洋紡製DW−250H−5)をスクリーン印刷法により形成した。このようにして作成した液晶表示素子に前記試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。 A PES substrate having an ITO film formed on the entire surface was used as the substrate, and the ITO film was used as the first electrode. The liquid crystal display element was produced in the same manner as in the second embodiment except that an insulating layer was not provided. First, a microcapsule layer is bar-coated on ITO to a thickness of about 2 μm, and a black absorption layer (a mixture of carbon black and 10% PVA aqueous solution) is applied thereon to a thickness of about 1 μm. As a layer, a 10% PVA aqueous solution (PVA224 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was bar-coated to a thickness of about 3 μm. The unevenness on the surface of the flat layer at this time was 0.5 μm as a result of measurement by the method shown in the first embodiment. On this flat layer, a silver paste (DW-250H-5 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was formed by screen printing as a coating electrode as the second electrode. Even when the test voltage was applied to the liquid crystal display device thus produced, no short circuit was observed.
このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。
(比較例1)
比較例1としては、平坦層を形成せず、黒色吸収層を第2の電極を塗布した後に形成した他は、実施例1と同様にして液晶表示素子を作製した。液晶層を形成後、表面の平面性を測定したところ、凹凸は、1.5μmであった。作成した液晶表示素子に前記試験電圧を印加すると、短絡が見られ、素子を駆動させることができなかった。これは、液晶表示素子の凹凸が大きいために、塗布電極の凹凸が大きく、部分的に電界の集中が起きたためと考えられる。
(比較例2)
比較例2としては、平坦層を形成しなかった他は、実施例1と同様にして液晶表示素子を作製した。黒色吸収層を形成後、表面の平面性を測定したところ、凹凸は、1.2μmであった。作成した液晶表示素子に前記試験電圧を印加すると、短絡が見られ、素子を駆動させることができなかった。これは、液晶表示素子の凹凸が大きいために、塗布電極の凹凸が大きく、部分的に電界の集中が起きたためと考えられる。
(実施例2)
実施例2としては、ITO電極とμカプセル間に絶縁層を設けた他は、実施例1同様にして液晶表示素子を作製した。平坦層の表面の凹凸は、実施例1と同じく0.5μmであった。
In this way, it was possible to produce a light-duty liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without using a short-circuit between electrodes by using a coating-type electrode.
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1 except that the flat layer was not formed and the black absorbing layer was formed after the second electrode was applied. When the planarity of the surface was measured after forming the liquid crystal layer, the irregularities were 1.5 μm. When the test voltage was applied to the prepared liquid crystal display element, a short circuit was observed and the element could not be driven. This is presumably because the unevenness of the coating electrode is large due to the large unevenness of the liquid crystal display element, and the electric field is partially concentrated.
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1 except that no flat layer was formed. When the flatness of the surface was measured after forming the black absorption layer, the unevenness was 1.2 μm. When the test voltage was applied to the prepared liquid crystal display element, a short circuit was observed and the element could not be driven. This is presumably because the unevenness of the coating electrode is large due to the large unevenness of the liquid crystal display element, and the electric field is partially concentrated.
(Example 2)
As Example 2, a liquid crystal display element was produced in the same manner as Example 1 except that an insulating layer was provided between the ITO electrode and the μ capsule. The unevenness of the surface of the flat layer was 0.5 μm as in Example 1.
この液晶表示素子に試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。
(実施例3)
実施例3としては、第2の電極を蒸着法で作った他は、実施例1と同様にして作製した。この時の平坦層の表面の凹凸は、0.5μmであった。この平坦層の上に、真空度10−5Paで真空蒸着装置を用いて金を真空蒸着し、第2の電極として用いた。
Even when a test voltage was applied to the liquid crystal display element, no short circuit was observed. In this way, a light-emitting liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without the occurrence of a short circuit between the electrodes can be produced using the coating-type electrode.
(Example 3)
Example 3 was produced in the same manner as Example 1 except that the second electrode was produced by vapor deposition. At this time, the unevenness of the surface of the flat layer was 0.5 μm. On this flat layer, gold was vacuum-deposited using a vacuum deposition apparatus at a degree of vacuum of 10-5 Pa, and used as a second electrode.
この液晶表示素子に試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。
(実施例4)
実施例4としては、平坦層と黒色吸収層を入れ替え、順番を逆にした他は、実施例1と同様に作製した。
Even when a test voltage was applied to the liquid crystal display element, no short circuit was observed. In this way, a light-emitting liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without the occurrence of a short circuit between the electrodes can be produced using the coating-type electrode.
Example 4
Example 4 was prepared in the same manner as Example 1 except that the flat layer and the black absorbing layer were replaced and the order was reversed.
この液晶表示素子に試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。
(実施例5)
実施例5においては、液晶材料にBL006(メルク株式会社製)を用いた他は実施例1と同様に作製した。
Even when a test voltage was applied to the liquid crystal display element, no short circuit was observed. In this way, a light-emitting liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without the occurrence of a short circuit between the electrodes can be produced using the coating-type electrode.
(Example 5)
In Example 5, it produced similarly to Example 1 except having used BL006 (made by Merck Ltd.) for liquid crystal material.
この液晶表示素子に試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。
(実施例6)
実施例6においては、マイクロカプセル層を2.5μmにした他は、実施例1同様にして液晶表示素子を作製した。平坦層の表面の凹凸は、1.0μmであった。
Even when a test voltage was applied to the liquid crystal display element, no short circuit was observed. In this way, a light-emitting liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without the occurrence of a short circuit between the electrodes can be produced using the coating-type electrode.
(Example 6)
In Example 6, a liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the microcapsule layer was changed to 2.5 μm. The unevenness of the surface of the flat layer was 1.0 μm.
この液晶表示素子に試験電圧を印加しても短絡は見られなかった。このようにして塗布型電極を用い、電極間のショートの発生のない、良好に駆動する軽量な液晶表示素子を作製することができた。 Even when a test voltage was applied to the liquid crystal display element, no short circuit was observed. In this way, a light-emitting liquid crystal display element that can be driven satisfactorily without the occurrence of a short circuit between the electrodes can be produced using the coating-type electrode.
1 液晶表示素子
10 基板
11 第1の電極
13 液晶層
14 バインダ
15 液晶液滴
16 平坦層
17 第2の電極
18 絶縁層
19 黒色吸収層
20 電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid
Claims (5)
前記液晶層と前記電極層の間に少なくとも2つの層を有し、その内少なくとも一方の層は前記電極層側の面の凹凸が1μm以下の平坦層であることを特徴とする液晶表示素子。 In a liquid crystal display element having, in this order, a liquid crystal layer in which droplets containing a liquid crystal composition are dispersed in a polymer resin and an electrode layer provided by coating or vapor deposition on a substrate provided with a conductive film.
A liquid crystal display element comprising at least two layers between the liquid crystal layer and the electrode layer, wherein at least one of the layers is a flat layer having a surface irregularity of 1 μm or less on the electrode layer side.
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