JP2009091419A - Liquid crystal-containing composition and liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal-containing composition and liquid crystal display element Download PDF

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Tsutomu Manabe
力 真鍋
Naoki Hiji
直樹 氷治
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal-containing composition which is inhibited in the deterioration of nominal quality even when stored at high temperatures, a process for producing a liquid crystal-containing composition, and a liquid crystal display element using the same. <P>SOLUTION: For example, a liquid crystal-containing composition 4 appeared in an embodiment of the present invention has a cholesteric crystal 2 and a microcapsule 3 containing the cholesteric crystal 2. The microcapsule 3 comprises a wall material component composed of at least one kind selected from polyurethane and polyurea and a polyol component. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶含有組成物、及びこれを利用した液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal-containing composition and a liquid crystal display element using the same.

コレステリック液晶表示素子は無電源で表示のメモリー性を有すること、偏光板を使用しないため明るい表示が得られること、カラーフィルターを用いずにカラー表示がなされることなどの特徴を有することから近年注目を集めている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, cholesteric liquid crystal display elements have features such as having a memory property of display with no power supply, a bright display because a polarizing plate is not used, and a color display without using a color filter. (See, for example, Patent Document 1).

特に、コレステリック液晶は螺旋状に配向した棒状分子からなり、その螺旋ピッチに一致した光を干渉反射(選択反射と呼ばれる)する性質を持つ。それゆえ螺旋ピッチを赤色、緑色、青色の波長に相当する大きさに設定することで、カラーフィルターを用いずに色鮮やかなカラー表示が得られるといった特徴を有する。   In particular, cholesteric liquid crystal is composed of rod-like molecules oriented in a spiral shape, and has the property of interference-reflecting (referred to as selective reflection) light that matches the spiral pitch. Therefore, by setting the spiral pitch to a size corresponding to the wavelengths of red, green, and blue, it is possible to obtain a colorful color display without using a color filter.

例えば、一対の電極付き基板からなるセル内に封入されたコレステリック液晶は、2種類の配向状態:プレーナ(P)配向、フォーカルコニック(F)配向をとることが知られている。P配向は螺旋軸が基板面に垂直に配向した状態であり選択反射を生じる。F配向は螺旋軸が基板面に平行に配向した状態であり、光を透過する。これら2つの配向状態は電極間に電圧を印加することで相互に遷移させる。   For example, it is known that a cholesteric liquid crystal sealed in a cell composed of a pair of electrodes-attached substrates takes two kinds of alignment states: planar (P) alignment and focal conic (F) alignment. The P orientation is a state in which the helical axis is oriented perpendicular to the substrate surface and causes selective reflection. The F orientation is a state in which the spiral axis is oriented parallel to the substrate surface and transmits light. These two alignment states are changed to each other by applying a voltage between the electrodes.

それゆえ、上記セルの背面に黒色等の光吸収体を配置することで、P配向時は選択反射色に呈色した明表示を、F配向時には光吸収体の黒色に呈色した暗表示が得られる。上記の配向形態のうち、P配向とF配向は共に無電源で安定に存在される。この性質を利用して無電源で表示を維持するメモリー表示が実現される。   Therefore, by arranging a light absorber such as black on the back surface of the cell, a bright display colored in the selective reflection color at the P orientation, and a dark display colored the light absorber at the F orientation. can get. Among the above alignment forms, both the P alignment and the F alignment exist stably with no power supply. Utilizing this property, a memory display that maintains a display without a power source is realized.

一方、液晶の流動を防止し、押し変形や曲げ変形に対する画像の維持性を向上させる目的で、マトリックス樹脂やマイクロカプセル等の高分子に液晶を分散保持や内包させる技術も提案されている(例えば、特許文献2乃至4参照)。
特開平05−080303号公報 特開2000−147479公報 特開2001−249314公報 特開平09−015568号公報
On the other hand, for the purpose of preventing the flow of liquid crystal and improving the maintainability of an image against pushing deformation and bending deformation, a technique for dispersing and holding liquid crystal in a polymer such as matrix resin or microcapsule has been proposed (for example, Patent Documents 2 to 4).
Japanese Patent Laid-Open No. 05-080303 JP 2000-147479 A JP 2001-249314 A JP 09-015568 A

本発明の課題は、CR(コントラスト)が向上すると共に、残像現象を抑制した液晶含有組成物、及びそれを利用した液晶表示素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal-containing composition that improves CR (contrast) and suppresses an afterimage phenomenon, and a liquid crystal display element using the composition.

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
コレステリック液晶と、
前記コレステリック液晶を内包する共に、ポリウレタン及びポリウレアから選ばれる少なくとも一種からなる壁材成分とポリオール成分とを含んで構成されるマイクロカプセルと、
を有することを特徴とする液晶含有組成物である。
The above problem is solved by the following means. That is,
The invention according to claim 1
Cholesteric liquid crystal,
A microcapsule encapsulating the cholesteric liquid crystal and including a wall material component and a polyol component made of at least one selected from polyurethane and polyurea;
It is a liquid crystal containing composition characterized by having.

請求項2に係る発明は、
前記ポリオール成分の含有量が、前記マイクロカプセルの壁材成分全量に対して5重量%以上25重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物である。
The invention according to claim 2
2. The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the content of the polyol component is 5% by weight or more and 25% by weight or less based on the total amount of the wall material component of the microcapsule.

請求項3に係る発明は、
前記ポリオール成分の重量平均分子量が、20,000以上1,000,000以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物である。
The invention according to claim 3
The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the polyol component has a weight average molecular weight of 20,000 or more and 1,000,000 or less.

請求項4に係る発明は、
前記ポリオール成分がポリエステルポリオール成分であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物である。
The invention according to claim 4
2. The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the polyol component is a polyester polyol component.

請求項5に係る発明は、
一対の電極と、
前記一対の電極に挟持されてなる、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液晶含有組成物と、
を有することを特徴とする液晶表示素子である。
The invention according to claim 5
A pair of electrodes;
The liquid crystal-containing composition according to any one of claims 1 to 4, which is sandwiched between the pair of electrodes.
It is a liquid crystal display element characterized by having.

本発明によれば、CR(コントラスト)が向上すると共に、残像現象を抑制した液晶含有組成物、及びそれを利用した液晶表示素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving CR (contrast), the liquid crystal containing composition which suppressed the afterimage phenomenon, and a liquid crystal display element using the same can be provided.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能・作用を担う部材は、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that members having substantially the same functions and actions are given the same reference numerals throughout the drawings, and redundant descriptions may be omitted.

図1は、実施形態に係る液晶含有組成物を示す模式図である。図2は、他の実施形態に係る液晶含有組成物を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a liquid crystal-containing composition according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic view showing a liquid crystal-containing composition according to another embodiment.

実施形態に係る液晶含有組成物4は、例えば、図1に示すように、コレステリック液晶2と、コレステリック液晶2を内包したマイクロカプセル3とを有している。そして、マイクロカプセル3が、ポリウレタン及びポリウレアから選ばれる少なくとも一種からなる壁材成分とポリオール成分とを含んで構成されている。   For example, as shown in FIG. 1, the liquid crystal-containing composition 4 according to the embodiment includes a cholesteric liquid crystal 2 and a microcapsule 3 including the cholesteric liquid crystal 2. And the microcapsule 3 is comprised including the wall material component and polyol component which consist of at least 1 type chosen from a polyurethane and a polyurea.

また、実施形態に係る液液晶含有組成物4は、例えば、図2に示すように、コレステリック液晶5を内容したマイクロカプセル3と、当該マイクロカプセル3を分散・保持させた樹脂部材1とを有する形態であってもよい。   Moreover, the liquid crystal-containing composition 4 according to the embodiment includes, for example, as shown in FIG. 2, microcapsules 3 containing cholesteric liquid crystals 5 and a resin member 1 in which the microcapsules 3 are dispersed and held. Form may be sufficient.

なお、実施形態に係る液液晶含有組成物4は、コレステリック液晶2を内包したマイクロカプセル3からなるスラリー状の組成物や、当該スラリー状の組成物をバインダーポリマーと混合したインク組成物としての形態も含むものである。   The liquid crystal-containing composition 4 according to the embodiment is a slurry-like composition composed of microcapsules 3 enclosing the cholesteric liquid crystal 2 or an ink composition in which the slurry-like composition is mixed with a binder polymer. Is also included.

実施形態に係る液晶含有組成物4では、コレステリック液晶2を内容するマイクロカプセル3が上記構成とすることで、マイクロカプセル3によるコレステリック液晶2の配向束縛の影響が低減される。そのため、例えば、黒表示後に白表示を行うと、白表示後に再度白表示を行った場合に比べ、反射率が低下してしまうという、残像現象の発生が抑制される。加えて、CR(コントラスト)も向上される。
特に、マイクロカプセル3を分散・保持する樹脂部材1を有する形態では、液晶(これを内包するマイクロカプセル)の流動性が低減し、押し変形や曲げ変形に対する画像の維持性が向上される一方で、当該樹脂部材1による配向束縛の影響が大きいが、コレステリック液晶2を内容するマイクロカプセル3が上記構成とすることで、残像現象の発生が抑制される。
In the liquid crystal-containing composition 4 according to the embodiment, the microcapsule 3 containing the cholesteric liquid crystal 2 has the above-described configuration, so that the influence of the alignment constraint of the cholesteric liquid crystal 2 by the microcapsule 3 is reduced. Therefore, for example, when white display is performed after black display, the occurrence of an afterimage phenomenon in which the reflectance is reduced is suppressed as compared with the case where white display is performed again after white display. In addition, CR (contrast) is also improved.
In particular, in the form having the resin member 1 that disperses and holds the microcapsules 3, the fluidity of the liquid crystal (the microcapsules that enclose it) is reduced, and the maintainability of the image against pushing deformation and bending deformation is improved. Although the influence of the alignment restraint by the resin member 1 is large, the occurrence of the afterimage phenomenon is suppressed when the microcapsule 3 containing the cholesteric liquid crystal 2 has the above configuration.

以下、本実施形態に係る液晶含有組成物について詳細に説明する。以下、符号は省略して説明する。   Hereinafter, the liquid crystal-containing composition according to the present embodiment will be described in detail. In the following description, the reference numerals are omitted.

まず、コレステリック液晶について説明する。コレステリック液晶は、光学活性化合物を含む液晶材料であり、1)ネマチック液晶にカイラル剤と呼ばれる光学活性化合物等を添加する方法、2)コレステロール誘導体などのようにそれ自身光学活性な液晶材料を用いる方法などによって得られる。前者の場合、ネマチック液晶材料としては、シアノビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゾエート系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、スチルベン系、トラン系など公知のネマチック液晶含有組成物が利用される。カイラル剤としてはコレステロール誘導体や、2−メチルブチル基などの光学活性基を有する化合物等が利用される。   First, the cholesteric liquid crystal will be described. A cholesteric liquid crystal is a liquid crystal material containing an optically active compound, 1) a method of adding an optically active compound called a chiral agent to nematic liquid crystal, and 2) a method of using an optically active liquid crystal material such as a cholesterol derivative. Etc. In the former case, the nematic liquid crystal material is known as cyanobiphenyl, phenylcyclohexane, phenylbenzoate, cyclohexylbenzoate, azomethine, azobenzene, pyrimidine, dioxane, cyclohexylcyclohexane, stilbene, tolan, etc. A nematic liquid crystal-containing composition is utilized. As the chiral agent, a cholesterol derivative or a compound having an optically active group such as a 2-methylbutyl group is used.

コレステリック液晶には、色素、粒子などの添加物を加えてもよい。また、架橋性高分子や水素結合性ゲル化剤などを用いてゲル化したものでもよく、また、高分子液晶、中分子液晶、低分子液晶のいずれでもよく、またこれらの混合物でもよい。コレステリック液晶の螺旋ピッチは、カイラル剤の種類や添加量、液晶の材質によって変化させてもよい。選択反射の波長は可視波長域の他、紫外波長域や赤外波長域でもよい。なお、後述する高分子中に分散されたコレステリック液晶滴(マイクロカプセル含む)の平均粒径は、メモリー性を発現するためには、コレステリック液晶の螺旋ピッチの少なくとも3倍以上あることが望ましい。   Additives such as dyes and particles may be added to the cholesteric liquid crystal. Further, it may be gelled using a crosslinkable polymer or a hydrogen bonding gelling agent, or may be any of a polymer liquid crystal, a medium molecular liquid crystal, a low molecular liquid crystal, or a mixture thereof. The helical pitch of the cholesteric liquid crystal may be changed depending on the type and amount of the chiral agent and the material of the liquid crystal. The wavelength of selective reflection may be the ultraviolet wavelength region or the infrared wavelength region in addition to the visible wavelength region. Note that the average particle diameter of cholesteric liquid crystal droplets (including microcapsules) dispersed in a polymer, which will be described later, is desirably at least three times the helical pitch of the cholesteric liquid crystal in order to exhibit memory properties.

マイクロカプセルについて説明する。
マイクロカプセルは、ポリウレタン及びポリウレアから選ばれる少なくとも一種からなる壁材成分とポリオール成分とを含んで構成されている。また、マイクロカプセルには、必要に応じてアルキル基及び/又はフルオロアルキル基などの垂直配向成分を導入してもよい。
The microcapsule will be described.
The microcapsule includes a wall material component made of at least one selected from polyurethane and polyurea and a polyol component. Moreover, you may introduce | transduce vertical alignment components, such as an alkyl group and / or a fluoroalkyl group, into a microcapsule as needed.

ポイウレタン及びポリウレアから選ばれる少なくとも一種からなる壁材成分を含むマイクロカプセルは、公知の方法により形成され得る。具体的には、例えば、芯材(コレステリック液晶)と共に、多価イソシアネート(例えば、トリレンジイシシアネート、キシレンジイシシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイシシアネートなどのジイソシアネート,トリイソシアネート,テトライソシアネート,上記ジイソシアネート、トリイソシアネート、テトライソシアネート等のアダクト体、ビュレット体、シアヌレート体、ポリイソシアネートプレポリマー等)及びそれと反応してマイクロカプセル壁を形成する物質(例えば、ポリオール、ポリアミン、2以上のアミノ基を有するプレポリマー、ピペラジン若しくはその誘導体等)を水溶性高分子水溶液(水相)又はカプセル化すべき油性媒体(油相)中に混合し、水中に乳化分散した後、加温することにより水相と油相との界面で高分子形成反応を生じさせ、マイクロカプセル壁を形成することにより得られる。無論、これらに限られるものではない。   Microcapsules containing a wall material component composed of at least one selected from polyurethane and polyurea can be formed by a known method. Specifically, for example, a polyisocyanate (for example, tolylene diisocyanate, xylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, and the like together with a core material (cholesteric liquid crystal). Isocyanates, adducts such as diisocyanates, triisocyanates, tetraisocyanates, burettes, cyanurates, polyisocyanate prepolymers, etc.) and substances that react with them to form microcapsule walls (eg, polyols, polyamines, two or more amino acids) A prepolymer having a group, piperazine or a derivative thereof) in a water-soluble polymer aqueous solution (aqueous phase) or an oily medium (oil phase) to be encapsulated, and water After emulsified and dispersed in, causing the polymer formation reaction at the interface between the aqueous phase and the oil phase by heating is obtained by forming a microcapsule wall. Of course, it is not limited to these.

一方、ポリオール成分としてはポリエステルポリオール成分、ポリエーテルポリオール成分が好適に挙げられるが、特にCR(コントラスト)の向上、残像現象の抑制の点から、ポリエステルポリオール成分が好適である。ポリオール成分は、上記マイクロカプセル原料と共に、ポリオール(例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール)を添加することで、マイクロカプセル壁に含ませる。   On the other hand, preferred examples of the polyol component include a polyester polyol component and a polyether polyol component, and the polyester polyol component is particularly preferred from the viewpoint of improving CR (contrast) and suppressing the afterimage phenomenon. The polyol component is contained in the microcapsule wall by adding a polyol (for example, polyester polyol or polyether polyol) together with the microcapsule raw material.

ポリエステルポリオールとしては、例えば、二塩基酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等)若しくはそれらのジアルキルエステル、又はそれらの混合物と、グリコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3’−ジメチロ−ルヘプタン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等)、又はそれらの混合物と、を反応させて得られるポリエステルポリオールが挙げられる。また、ポリエステルポリオールとしては、ラクトン類(ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン、ポリ(β−メチル−γ−バレロラクトン)等)を開環重合して得られるポリエステルポリオールも挙げられる。   Examples of the polyester polyol include dibasic acids (for example, terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, etc.) or dialkyl esters thereof, or mixtures thereof, and glycols (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol). , Butylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexane glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3′-dimethylol heptane, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol Etc.), or mixtures thereof, and polyester polyols obtained by reacting them. Examples of the polyester polyol include polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of lactones (polycaprolactone, polyvalerolactone, poly (β-methyl-γ-valerolactone) and the like).

一方、ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれらの共重合体などが挙げられる。   On the other hand, examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and copolymers thereof.

ポリオール成分の重量平均分子量は、20,000以上1,000,000以下が望ましく、より望ましくは20,000以上500,000以下であり、さらに望ましくは20,000以上50,000以下である。この重量平均分子量が所定値以上であると、特に、効果的に残像現象が低減される一方で、重量平均分子量が大きすぎると溶解性の低下に伴い、溶剤との相様性も低下し、マイクロカプセルを均一に作製することができなくなることがある。   The weight average molecular weight of the polyol component is desirably 20,000 or more and 1,000,000 or less, more desirably 20,000 or more and 500,000 or less, and further desirably 20,000 or more and 50,000 or less. When the weight average molecular weight is a predetermined value or more, in particular, the afterimage phenomenon is effectively reduced.On the other hand, if the weight average molecular weight is too large, the solubility is reduced, and the compatibility with the solvent is also reduced. In some cases, the microcapsules cannot be produced uniformly.

ここで、重量平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて行う。GPCは、8020シリーズ(東ソー(株)社製)を用い、カラムは、TSKgel、G4000HXL,G2500HXL, G1000HXL(東ソー(株)社製、7.8mmID×30cm)を用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる。実験条件としては、試料濃度を0.2質量%、流速を1ml/min、サンプル注入量を50μl、測定温度を40℃とし、示差屈折率計を用いる。   Here, the measurement of a weight average molecular weight is performed using gel permeation chromatography (GPC). GPC uses 8020 series (manufactured by Tosoh Corporation), TSKgel, G4000HXL, G2500HXL, G1000HXL (manufactured by Tosoh Corporation, 7.8 mm ID × 30 cm), and THF (tetrahydrofuran) as an eluent. Is used. As experimental conditions, the sample concentration is 0.2% by mass, the flow rate is 1 ml / min, the sample injection amount is 50 μl, the measurement temperature is 40 ° C., and a differential refractometer is used.

ポリエステルポリオール成分の含有量は、カプセル壁材成分全体に対して1重量%以上50重量%以下であることが望ましく、より望ましくは5重量%以上25重量%以下であり、さらに望ましくは10重量%以上15重量%以下である。含有量が上記範囲であると、効果的に、CR(コントラスト)が向上されると共に、残像現象が低減される。   The content of the polyester polyol component is preferably 1% by weight or more and 50% by weight or less, more preferably 5% by weight or more and 25% by weight or less, and still more preferably 10% by weight with respect to the entire capsule wall material component. More than 15% by weight. When the content is in the above range, CR (contrast) is effectively improved and the afterimage phenomenon is reduced.

また、垂直配向成分は、上記マイクロカプセル原料と共に、例えば、アルキル基及び/又はフルオロアルキル基と水酸基とを有する化合物よりなる配向材を添加することで、マイクロカプセルに導入される。高分子(マイクロカプセル)が元々持つ水平配向性を、垂直配向成分導入による垂直配向性によって相殺させて配向規制力が弱められる。これによって湾曲のないまっすぐなコレステリック液晶層となり、色純度と表示コントラストが改善される。また、配向規制力が弱いため、高分子に接する液晶分子はいずれの方向に配向してもエネルギー的に差が小さく、それゆえ、P配向・F配向ともに経時的に安定となる。この垂直配向成分についての詳細は、特開2005−316243に記載された事項に準じる。   The vertical alignment component is introduced into the microcapsule by adding, for example, an alignment material made of a compound having an alkyl group and / or a fluoroalkyl group and a hydroxyl group together with the microcapsule raw material. The alignment property of the polymer (microcapsule) inherently is offset by the vertical alignment property introduced by the vertical alignment component, thereby weakening the alignment regulating force. This results in a straight cholesteric liquid crystal layer with no curvature, improving color purity and display contrast. In addition, since the alignment regulating force is weak, the liquid crystal molecules in contact with the polymer have a small difference in energy regardless of the orientation, and therefore, both the P orientation and the F orientation are stable over time. The details of this vertical alignment component are the same as those described in JP-A-2005-316243.

なお、垂直配向成分をマイクロカプセルに導入すると残像現象が生じやすくなる傾向になるが、本実施形態では、当該残像現象が抑制される。   Although the afterimage phenomenon tends to occur when the vertical alignment component is introduced into the microcapsule, the afterimage phenomenon is suppressed in this embodiment.

上記のように、本実施形態に係る液晶含有組成物は、例えば、コレステリック液晶を内包したマイクロカプセルをバインダ材料中に分散して様々な表面上へ塗布して使用される。これにより、液晶がマイクロカプセルによって保護されているため他の機能層をこの上へ形成されること、圧力や曲げなどの機械強度に優れることなどの特長を有するため利用範囲が広い。また、バインダ材料を硬化性のものを用いることで、層状に形成後、これを硬化すると、コレステリック液晶を内包したマイクロカプセルが分散・保持された樹脂部材が形成される。   As described above, the liquid crystal-containing composition according to the present embodiment is used, for example, by dispersing microcapsules encapsulating cholesteric liquid crystals in a binder material and applying them to various surfaces. As a result, the liquid crystal is protected by the microcapsules, so that another functional layer is formed thereon, and it has excellent mechanical strength such as pressure and bending. Further, by using a curable binder material, when the binder material is formed into a layer and then cured, a resin member in which microcapsules containing cholesteric liquid crystal are dispersed and held is formed.

なお、本実施形態に係る液晶含有組成物は、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、フレクソ印刷などの印刷法や、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、ロールコート法、ナイフコート法、ダイコート法などの塗布法を用いて基板上に塗布して利用する。   The liquid crystal-containing composition according to the present embodiment includes screen printing, letterpress printing, intaglio printing, flat plate printing, flexographic printing, and other printing methods, spin coating methods, bar coating methods, dip coating methods, roll coating methods, knife coatings, and the like. A coating method such as a coating method or a die coating method is used by coating on a substrate.

また、本実施形態に係る液晶含有組成物は、例えば、表示素子、画像・情報記録素子、空間光変調器などに利用される。特に、表示素子、即ち液晶表示素子に利用することがよい。以下、本実施形態に係る液晶表示素子について説明する。   The liquid crystal-containing composition according to the present embodiment is used for, for example, a display element, an image / information recording element, a spatial light modulator, and the like. In particular, it is preferably used for a display element, that is, a liquid crystal display element. Hereinafter, the liquid crystal display element according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る液晶表示素子は、上記本実施形態に係る液晶含有組成物を一対の電極間に挟持した構成である。具体的には、例えば、図3のように、液晶含有組成物4を、電極11、12がそれぞれ設けられた基板21、22の間に挟持して、駆動回路30によって電圧パルスを与えて表示させる構成となる。表示背景として光吸収部材を液晶含有組成物4と電極12との間、又は基板22の裏面に設けてもよい。基板21、22としては例えば、ガラス、樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどの透明誘電体)が利用される。電極11、12としては、例えば、酸化インジウム錫合金や酸化亜鉛などの透明導電膜が利用される。   The liquid crystal display element according to the present embodiment has a configuration in which the liquid crystal-containing composition according to the present embodiment is sandwiched between a pair of electrodes. Specifically, for example, as shown in FIG. 3, the liquid crystal-containing composition 4 is sandwiched between substrates 21 and 22 provided with electrodes 11 and 12, respectively, and a voltage pulse is given by a drive circuit 30 to display. It becomes the composition to make. As a display background, a light absorbing member may be provided between the liquid crystal-containing composition 4 and the electrode 12 or on the back surface of the substrate 22. As the substrates 21 and 22, for example, glass or resin (transparent dielectric such as polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, polyolefin, etc.) is used. As the electrodes 11 and 12, for example, a transparent conductive film such as an indium tin oxide alloy or zinc oxide is used.

ここで、図3に示す液晶表示素子は、液晶含有組成物4として、樹脂部材1中にコレステリック液晶2を内容したマイクロカプセル3を分散・保持させた形態を示している。   Here, the liquid crystal display element shown in FIG. 3 shows a form in which microcapsules 3 containing cholesteric liquid crystal 2 are dispersed and held in resin member 1 as liquid crystal-containing composition 4.

本実施形態に係る液晶表示素子において、上記本実施形態に係る液晶含有組成物はコレステリック液晶のメモリー状態におけるP配向とF配向の光学的差異を際立たせるものであるので、表示モードとしてはこれまで述べてきた選択反射モード以外に、P配向とF配向の光散乱強度の差を利用した散乱−透過モード、旋光度の差を利用した旋光モード、複屈折の差を利用した複屈折モードなどを利用してもよい。この場合、補助部材として偏光板や位相差板と併用してもよい。また、液晶中に2色性色素を加えてゲスト−ホストモードで表示してもよい。   In the liquid crystal display element according to the present embodiment, the liquid crystal-containing composition according to the present embodiment emphasizes the optical difference between the P orientation and the F orientation in the memory state of the cholesteric liquid crystal. In addition to the selective reflection mode described above, a scattering-transmission mode using a difference in light scattering intensity between P and F orientations, an optical rotation mode using a difference in optical rotation, a birefringence mode using a difference in birefringence, etc. May be used. In this case, you may use together with a polarizing plate or a phase difference plate as an auxiliary member. Further, a dichroic dye may be added to the liquid crystal to display in the guest-host mode.

本実施形態に係る液晶表示素子の駆動方法としては、1)表示形状にパターニングされた電極間に挟んで駆動するセグメント駆動法、2)交差(例えば直交)する一対のストライプ状電極基板間に液晶含有組成物を挟んで線順次走査して画像を書き込む単純マトリクス駆動法、3)個々の画素ごとに薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、MIM(metal−insulator−metal)素子などの能動素子を設けてこれらの能動素子を介して駆動するアクティブ・マトリクス駆動法、4)光導電体と積層して一対の電極間に挟持して、光像を投影ながら電圧を印加して画像を書き込む光駆動法、5)一対の電極間に挟持した液晶含有組成物を、電圧印加でP配向へ遷移させてその後にレーザーやサーマルヘッドで相転移温度以上へ加熱して画像を書き込む熱駆動法、6)電極基板上へ液晶含有組成物を塗布して、スタイラスヘッドやイオンヘッドで画像を書き込む静電駆動法など、公知の駆動方法が適用される。   As a driving method of the liquid crystal display element according to the present embodiment, 1) a segment driving method in which the electrode is sandwiched between electrodes patterned in a display shape, and 2) a liquid crystal between a pair of stripe-shaped electrode substrates that intersect (for example, orthogonal). A simple matrix driving method in which an image is written by scanning line-sequentially across the composition, and 3) active elements such as thin-film transistors, thin-film diodes, and MIM (metal-insulator-metal) elements are provided for each pixel. Active matrix driving method driven through an element 4) Optical driving method in which a photoconductor is stacked and sandwiched between a pair of electrodes, and an image is written by applying a voltage while projecting an optical image. 5) A pair The composition containing the liquid crystal sandwiched between the electrodes is transitioned to the P orientation by applying voltage, and then applied to the phase transition temperature or higher with a laser or thermal head. Thermal driving method for writing an image by, 6) to the electrodes on the substrate by coating a liquid crystal-containing composition, such as an electrostatic driving method for writing an image in the stylus head or an ion head, known drive method is applied.

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は「質量部」を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, these examples do not limit the present invention. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass”.

[実施例A]
(実施例A1)
ネマチック液晶E7(メルク社製)を86.25部と、カイラル剤R811(メルク社製)を11.0部と、カイラル剤R1011(メルク社製)を2.75部とを混合して、波長650nmを選択反射するコレステリック液晶100部を得た。このコレステリック液晶と、多価イソシアネートとしてタケネートD−110N(武田薬品工業社製)を10部と、垂直配向成分の前駆体としてオクタデカノール(アルドリッチ社製)3部と、ポリエステルポリオール(「タケラックA385」三井武田ケミカル社製) 0.8部と、を、酢酸エチルを1000部中に溶解して油相組成物を調製した。これを1%ポリビニルアルコール水溶液10、000部の中に投入し、ミキサーで撹拌・分散して体積平均粒径が7μmのo/wエマルジョンを作製した。
[Example A]
(Example A1)
Nematic liquid crystal E7 (manufactured by Merck & Co., Inc.) 86.25 parts, chiral agent R811 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) 11.0 parts, chiral agent R1011 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) 2.75 parts, 100 parts of cholesteric liquid crystal selectively reflecting at 650 nm was obtained. 10 parts of this cholesteric liquid crystal, Takenate D-110N (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) as the polyvalent isocyanate, 3 parts of octadecanol (manufactured by Aldrich) as the precursor of the vertical alignment component, and polyester polyol (“Takelac A385”) “Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) 0.8 parts of ethyl acetate was dissolved in 1000 parts to prepare an oil phase composition. This was put into 10,000 parts of a 1% polyvinyl alcohol aqueous solution, and stirred and dispersed with a mixer to prepare an o / w emulsion having a volume average particle diameter of 7 μm.

これにポリアリルアミン(日東紡社製)の10%水溶液を100部加え、70℃で2時間加熱してポリウレアを壁材とするマイクロカプセルを作製した。マイクロカプセルを遠沈回収後、ポリビニルアルコール水溶液を加えてマイクロカプセル液晶塗料とした。   To this, 100 parts of a 10% aqueous solution of polyallylamine (manufactured by Nittobo Co., Ltd.) was added and heated at 70 ° C. for 2 hours to prepare microcapsules having polyurea as a wall material. After the microcapsules were collected by centrifugation, an aqueous polyvinyl alcohol solution was added to obtain a microcapsule liquid crystal paint.

次に、上記マイクロカプセル液晶塗料を、市販のITO蒸着PET樹脂フィルム上にアプリケータを用いて乾燥膜厚で30μmとなるように塗布した。この上にカーボンブラックを分散したポリビニルアルコール水溶液を乾燥膜厚で3μmとなるように塗布して光吸収層とした。一方、別のITO蒸着PET樹脂フィルムを用意し、この上に2液ウレタン系接着剤を乾燥膜厚で3μmとなるように塗布して、前記上記マイクロカプセル液晶塗料を塗布した基板と貼合して、液晶表示素子を作製した。   Next, the microcapsule liquid crystal paint was applied on a commercially available ITO-deposited PET resin film using an applicator so that the dry film thickness was 30 μm. A polyvinyl alcohol aqueous solution in which carbon black was dispersed thereon was applied to a dry film thickness of 3 μm to form a light absorption layer. On the other hand, another ITO-deposited PET resin film is prepared, on which a two-component urethane adhesive is applied to a dry film thickness of 3 μm, and is bonded to the substrate on which the microcapsule liquid crystal paint is applied. Thus, a liquid crystal display element was produced.

得られた液晶表示素子について、残像指数、CR(コントラスト)について評価を行った。結果を表1に示す。   The obtained liquid crystal display element was evaluated for the afterimage index and CR (contrast). The results are shown in Table 1.

−CR(コントラスト)−
CRは、上記液晶表示素子サンプルの電圧(V)−反射率(Y)特性を測定し、最大反射率と最小反射率の比をCR(コントラスト)と定義した。液晶表示素子サンプルの上下電極間に、大きさ600V,周波数1kHz,長さ1secの対称矩形波パルス(リセット電圧)を印加して、液晶表示サンプルを一様に明(白)表示(白表示リセット)させ、次に書き込み電圧V(周波数1kHz,長さ200msecの対称矩形波パルス)を印加して、印加終了から3秒後の視感反射率を測定した。この測定を書き込み電圧の大きさを段階的に変えながら繰り返し、電圧−反射率特性Ywr(V)を得た。反射率は分光輝度計 CM−2022(ミノルタ社製)を用い、反射率は視感反射率を用いた。
-CR (contrast)-
For CR, the voltage (V) -reflectance (Y) characteristic of the liquid crystal display element sample was measured, and the ratio between the maximum reflectance and the minimum reflectance was defined as CR (contrast). A symmetrical rectangular wave pulse (reset voltage) having a size of 600 V, a frequency of 1 kHz, and a length of 1 sec is applied between the upper and lower electrodes of the liquid crystal display element sample to uniformly display the liquid crystal display sample (white display reset). Then, a writing voltage V (a symmetric rectangular wave pulse having a frequency of 1 kHz and a length of 200 msec) was applied, and the luminous reflectance after 3 seconds from the end of the application was measured. This measurement was repeated while changing the magnitude of the writing voltage stepwise to obtain the voltage-reflectance characteristic Ywr ( V). Spectral luminance meter CM-2022 (manufactured by Minolta) was used as the reflectance, and luminous reflectance was used as the reflectance.

−残像指数−
残像の程度を評価する指標として、残像指数を以下の手順で定義、測定した(図4)。
まず、CR(コントラスト)の評価方法で示したように、白表示リセットによる電圧−反射率特性Ywr(V)を測定する。さらにリセット電圧の大きさを200Vにして、同様の測定を行い、暗(黒)表示リセットによる電流−反射率特性 Ykr(V)を得る。白表示リセットによる電圧−反射率特性において反射率が最大値の90%に達する電圧をVT4と定義する。
これらの値を用い、残像指数を下式で定義した。
残像指数=(Ywr(1.2×VT4)−Ykr(1.2×VT4))/Ykr(1.2×VT4)
-Afterimage index-
As an index for evaluating the degree of afterimage, an afterimage index was defined and measured by the following procedure (FIG. 4).
First, as shown in the CR (contrast) evaluation method, the voltage-reflectance characteristic Ywr (V) by white display reset is measured. Further, the magnitude of the reset voltage is set to 200 V, the same measurement is performed, and the current-reflectance characteristic Ykr (V) by the dark (black) display reset is obtained. The voltage at which the reflectance reaches 90% of the maximum value in the voltage-reflectance characteristic by the white display reset is defined as VT4.
Using these values, the afterimage index was defined by the following equation.
Afterimage index = (Ywr (1.2 × VT4) −Ykr (1.2 × VT4)) / Ykr (1.2 × VT4)

(実施例A2乃至A6)
ポリエステルポリオールの添加量を表1に従って変更した以外は、実施例A1と同様に液晶表示素子を作製して、評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples A2 to A6)
Except having changed the addition amount of the polyester polyol according to Table 1, the liquid crystal display element was produced similarly to Example A1, and evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例A1)
ポリエステルポリオールを添加しなかった以外は、実施例A1と同様に液晶表示素子を作製して、評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example A1)
A liquid crystal display device was produced and evaluated in the same manner as in Example A1 except that the polyester polyol was not added. The results are shown in Table 1.

Figure 2009091419
Figure 2009091419

表1の結果から、本実施例は、比較例に比べ、残像指数が低く、残像現象が抑制されていることがわかる。また、本実施例は、比較例に比べ、CRも向上することもわかる。特に、ポリエステルポリオールを所定量用いた実施例では、他の実施例に比べ、残像指数も低く、CRも高いことがわかる。   From the results shown in Table 1, it can be seen that the afterimage index is lower in this example than in the comparative example, and the afterimage phenomenon is suppressed. It can also be seen that the present example also improves the CR compared to the comparative example. In particular, it can be seen that the example using a predetermined amount of polyester polyol has a lower afterimage index and a higher CR than the other examples.

[実施例B]
(実施例B1乃至B4)
ポリオールの種類を表2に従って変更した以外は、実施例A1と同様に液晶表示素子を作製して、評価を行った。結果を表2に示す。
[Example B]
(Examples B1 to B4)
Except having changed the kind of polyol according to Table 2, the liquid crystal display element was produced similarly to Example A1, and evaluated. The results are shown in Table 2.

Figure 2009091419
Figure 2009091419

A315:「タケネートA315」三井武田ケミカル社製
A385:「タケネートA385」三井武田ケミカル社製
A520:「タケネートA520」三井武田ケミカル社製
ポリエチレングリコール:「ポリエチレングリコール 20000」和光純薬工業株式会社製
LX732:「ディックドライLX732」大日本インキ化学工業社製
A315: “Takenate A315” manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. A385: “Takenate A385” manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. A520: “Takenate A520” manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. Polyethylene glycol: “Polyethylene glycol 20000” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. LX732: "Dick Dry LX732" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.

表1の結果から、所定の重量平均分子量のポリエステルポリオールを用いた実施例では、残像指数も低く、CR(コントラスト)も高いことがわかる。   From the results in Table 1, it can be seen that in Examples using polyester polyols having a predetermined weight average molecular weight, the afterimage index is low and the CR (contrast) is also high.

実施形態に係る液晶含有組成物の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the liquid crystal containing composition which concerns on embodiment. 実施形態に係る液晶含有組成物の他の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another example of the liquid crystal containing composition which concerns on embodiment. 実施形態に係る液晶表示素子の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the liquid crystal display element which concerns on embodiment. 残像指数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an afterimage index.

符号の説明Explanation of symbols

1 樹脂部材
2 コレステリック液晶
3 マイクロカプセル
4 液晶含有組成物
11,12 電極
21,22 基板
30 駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin member 2 Cholesteric liquid crystal 3 Microcapsule 4 Liquid crystal containing composition 11, 12 Electrode 21, 22 Substrate 30 Drive circuit

Claims (5)

コレステリック液晶と、
前記コレステリック液晶を内包する共に、ポリウレタン及びポリウレアから選ばれる少なくとも一種からなる壁材成分とポリオール成分とを含んで構成されるマイクロカプセルと、を有することを特徴とする液晶含有組成物。
Cholesteric liquid crystal,
A liquid crystal-containing composition characterized by having a microcapsule that includes the cholesteric liquid crystal and includes at least one wall material component selected from polyurethane and polyurea and a polyol component.
前記ポリオール成分の含有量が、前記マイクロカプセルの壁材成分全量に対して5重量%以上25重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物。   2. The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the content of the polyol component is 5% by weight or more and 25% by weight or less with respect to the total amount of the wall material component of the microcapsule. 前記ポリオール成分の重量平均分子量が、20,000以上1,000,000以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物。   2. The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the polyol component has a weight average molecular weight of 20,000 or more and 1,000,000 or less. 前記ポリオール成分がポリエステルポリオール成分であることを特徴とする請求項1に記載の液晶含有組成物。   The liquid crystal-containing composition according to claim 1, wherein the polyol component is a polyester polyol component. 一対の電極と、
前記一対の電極に挟持されてなる、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液晶含有組成物と、
を有することを特徴とする液晶表示素子。
A pair of electrodes;
The liquid crystal-containing composition according to any one of claims 1 to 4, which is sandwiched between the pair of electrodes.
A liquid crystal display element comprising:
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