JP2011022409A - 液晶マイクロカプセル積層体及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示装置10は、バックライトである光源30側から、偏光板11、フィルム基板12、透明電極13、LCMC層14、透明電極15、偏光板16が順次形成された構成を有し、LCMC層14は、液晶粒子をポリマーの膜で覆って形成されたLCMC14aと、光源30からの光を入射する光入射面14eと、光を出射する光出射面14fとを有し、LCMC14aは非水系のバインダーによって密着固定されて複数の層に配列され、光出射面14fの面形状は平滑面である構成を有する。
【選択図】図2
Description
先願に係る表示装置は、光を透過する方向が互いに直交する2つの偏光板間に、液晶マイクロカプセル(以下「LCMC」という。)を含有したカラーインキで構成されたLCMC層を備え、入射したバックライト光をLCMC層で散乱させる構成となっている。通常、偏光板は光の振動方向を所望の方向に揃えるものであり、偏光板間に光散乱する材料を設けるという構成は採られないので、偏光板間に光散乱するLCMC層を設けた先願に係る表示装置は特異な構成であると言える。
まず、本発明に係る表示装置の第1実施形態における構成について図2を用いて説明する。図2は、本実施形態における表示装置の模式的な断面図である。
マイクロカプセル化法としては、従来公知の方法、例えば、コアセルベーション法、界面重合法、"in situ"重合法等を用いることができる。ここでは、"in situ"重合法を例に挙げて説明する。
試作検討結果によれば、カプセル化剤を増やしても、それに応じてカプセル膜が厚くはならず、カプセル化仕込み比が75対25以上ではアグリゲーション(凝集)を引き起こし、カプセル化仕込み比75対25程度がマイクロカプセル化の限界であることがわかった。また、カプセル化剤を増やすと液晶の割合が少なくなり、十分な光シャッター効果が得られないこともわかった。なお、本実施形態における光シャッター効果の評価基準については後述する。
まず、前述した平均粒子径2.2μmの液晶カプセルが得られるカプセル化仕込み比である85対15(膜剤15%)を基準にし、前述のようにカプセル化ができないカプセル化仕込み比95対5(膜剤5%)に相当する粒子径(以下「最小の平均粒子径」という。)を算出する。
Vx = Sx×d ・・・ カプセル化剤=5%
Vx/V2.2 =(4πr2)d/(4π(2.2/2)2)d=5/15
上式より、r=0.635が得られ、2r=1.27となり、最小の平均粒子径は1.27μm程度となる。
次に、ステップS11で得られたLCMCスラリーを洗浄、乾燥する。例えば、イソプロピルアルコールと水との混合液をLCMCスラリーに撹拌しながら添加した後、遠心分離処理をする。遠心分離処理後の上澄みを捨ててイソプロピルアルコールで再度洗浄後、上澄みを捨てて沈殿物を採取し、沈殿物を真空乾燥機で乾燥させることにより、LCMC粉末を得る。
まず、赤色、緑色、青色の各色素として各色顔料のレジストと、バインダーとしての非水系の樹脂とを用意する。次に、顔料及び非水系の樹脂と、ステップS12で得たLCMC粉末とを、色素ごとにインキヘラで練る。非水系の樹脂としては、例えば、アクリレートモノマー、シリコン系アクリルオリゴマー、ポリエステル系アクリルオリゴマー、ウレタン系アクリルオリゴマー等を用いるのが好ましい。また、製造上の取り扱いを考慮すると、紫外線硬化型の非水系の樹脂を用いるのが好ましい。
まず、試作品を製作し、各色の顔料とLCMCとの割合を求めた。その結果を表2に示す。この検討では、LCMCの平均粒子径が4.2μmのものを用いた。また、LCMC積層体の厚さ(以下「積層体厚」という。)は、配合A〜Eでは7μm、配合Fでは12μm、配合G及びHでは20μmのものを用いた。
次に、各色の顔料の量とLCMCの量とを固定して試作品を製作し、バインダーの割合を求めた。その結果を表3に示す。この検討では、LCMCの平均粒子径が4.2μmのものを用いた。また、積層体厚は、配合I〜Kでは7μm、配合L及びMでは12μmのものを用いた。
例えば蒸着によりITOを透明電極13として所望の膜厚でフィルム基板12上に形成し、透明電極13の上面に、ステップS13において製造したカラーインキを塗工する。例えば、膜厚可変型のアプリケーターで膜厚を所望値に設定し、透明電極13上にカラーインキを塗工する。その後、カラーインキを紫外線硬化して乾燥させる。なお、フィルム基板12上に予めITOが形成された市販のものを用いることにより、透明電極13の成膜工程を省略できるので好ましい。
透明電極フィルムのベースフィルムを変えて、LCMC層14の光シャッター効果について検討した。この検討で用いたベースフィルムを表4に示す。なお、透明電極フィルムのITO膜上に、平均粒子径が4.2μmのLCMCを含むカラーインキを7μmの膜厚で塗工し、その上面にスパッタ装置で金を蒸着したものを用いた。
次に、カラーインキの塗工厚についての検討結果を説明する。
ステップS14において形成したカラーインキの上面に、例えばITOを蒸着し、透明電極15を形成する。なお、ここで形成した透明電極15の上面に保護膜を形成する構成としてもよい。
フィルム基板12の下面に偏光板11を、透明電極15の上面に偏光板16を、それぞれ、貼付する(図2参照)。ここで、偏光板11が直線偏光を出射する方向と、偏光板16が直線偏光を出射する方向とが互いに直交するよう貼付する。
次に、本実施形態における光シャッター効果の評価基準について説明する。本実施形態では、照度計と暗箱とを使用して、下記に示す各条件での照度測定結果を参照し、光シャッター効果の評価基準を定めた。下記の各条件において、偏光板は、光透過方向が互いに直交するよう配置している。また、記号"Lx"は照度の単位"ルクス"を表している。
(1)バックライトのみの照度:60Lx
(2)バックライトと、偏光板2枚との組み合わせでの照度:0.05Lx
(3)バックライトと、偏光板2枚と、RGBレジスト形成のシート(厚さ1μm)を偏光板2枚の間に挿入したときの照度(参考データ):R=0.10Lx、G=0.20Lx、B=0.08Lx
(4)バックライトと、偏光板2枚と、ITO蒸着の透明電極を有する試作品RGB積層体(厚さ7μm)を偏光板2枚の間に挿入し、電極間電圧オフでの照度:R=1.64Lx、G=2.83Lx、B=1.45Lx
(5)バックライトと、偏光板2枚と、ITO蒸着の透明電極を有する試作品RGB積層体(厚さ7μm)を偏光板2枚の間に挿入し、電極間電圧オンでの照度:各色の測定値は上記(4)の1/10程度
本実施の形態において、光シャッター効果を確認する際には、積層体上面にITO蒸着の透明電極に代えて金を蒸着した電極を使用している。この場合、RGBのうちBのみについて確認したところ、上記(4)に相当する電極間電圧オフでの照度は0.23Lx、上記(5)に相当する電極間電圧オンでの照度は0.13Lxの照度であった。すなわち、上記(4)に示したITO蒸着膜による透明電極でのB=1.45に対し、金の蒸着膜による電極では0.23Lxに低下し、さらに電極間電圧オンにより0.13Lxに低下した。
前述の実施形態では、アプリケーターによってLCMC層14を形成し、その表面形状を平滑面とする例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、印刷手法を用いてLCMC層を形成することもできる。適用可能な印刷手法としては、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。以下、スクリーン印刷によって形成したLCMC層を備える表示装置について図6に基づき説明する。なお、第1実施形態と同様な構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
まず、カラーインキの粘度をスクリーン印刷に好適な粘度とするため、カラーインキを揮発性溶剤で希釈する。揮発性溶剤としては、例えば、アルコール類やエステル類、エーテル類が使用できるが、カラーインキとの相性を考慮して選択するのが好ましい。
まず、本発明に係る表示装置20の第2実施形態における構成について説明する。
ステップS12において洗浄及び乾燥して得たLCMC粉末と、バインダーとしての非水系の樹脂とを用意する。非水系の樹脂としては、第1実施形態で示したものが使用できる。次に、LCMC粉末とバインダーとをインキヘラで練り、インキ化したLCMCを得る。LCMC粉末とバインダーとの配合比は、作業性を考慮して適宜決めるのが好ましい。
例えば蒸着によりITOを透明電極13として所望の膜厚でフィルム基板12上に形成し、透明電極13の上面に、ステップS21において製造したインキを塗工する。この工程において、光出射面21dを平滑面として形成するため、第1実施形態のステップS14で述べたように、インキの粘度と温度との関係を考慮し、アプリケーターを用いて透明電極13の上面にインキを塗工するのが好ましい。
ステップS15において形成した透明電極15の上面に、例えば赤色、緑色及び青色からなるカラーフィルタ22を形成する。例えば、市販のカラーフィルタを使用してカラーフィルタ22を形成する。また、例えば、公知の成膜技術を用いてカラーフィルタ膜を透明電極15の上面に成膜することにより、カラーフィルタ22を形成してもよい。
1a、3a、14a LCMC
1b、3b、21b バインダー
1c、3c、14e、21c、41e 光入射面
1d、3d、14f、21d、41f、42a 光出射面
2 PCフィルム
10、20、40 表示装置
11 偏光板(第1の偏光板)
12 フィルム基板
13 透明電極(第1の透明電極)
14、21、41 LCMC層
14a、21a、41a LCMC
14b、41b 赤色インキ
14c、41c 緑色インキ
14d、41d 青色インキ
14g 液晶粒子
15 透明電極(第2の透明電極)
16 偏光板(第2の偏光板)
22 カラーフィルタ
30、101 光源
100 液晶表示装置
102、111 偏光板
103、110 ガラス基板
104、108 透明電極
105、107 配向膜
106 液晶層
106a 液晶粒子
109 カラーフィルタ
Claims (6)
- 液晶剤と前記液晶剤を包含してカプセル化するためのカプセル化剤とを予め定めた仕込み比に設定して形成した液晶マイクロカプセルと、前記液晶マイクロカプセル同士を互いに密着させて固定する非水性の固定剤とを含み、前記液晶マイクロカプセルが複数の層に配列された液晶マイクロカプセル層を備え、
前記液晶マイクロカプセル層は、前記液晶マイクロカプセル層の厚さ方向に光を入射するとき、入射した前記光を前記液晶マイクロカプセル層内で光散乱させて散乱光を出射するものであって、前記厚さ方向において互いに対向する一方の面が平滑面であることを特徴とする液晶マイクロカプセル積層体。 - 液晶剤と前記液晶剤を包含してカプセル化するためのカプセル化剤とを予め定めた仕込み比に設定して形成した液晶マイクロカプセルと、前記液晶マイクロカプセル同士を互いに密着させて固定する非水性の固定剤とを含み、前記液晶マイクロカプセルが複数の層に配列された液晶マイクロカプセル層と、前記液晶マイクロカプセル層の厚さ方向において互いに対向する一方の面上に形成された透光性を有する被覆層とを備え、
前記液晶マイクロカプセル層は、前記液晶マイクロカプセル及び前記固定剤を含有する印刷インキにより印刷形成されたものであるとともに、前記液晶マイクロカプセル層の厚さ方向に光を入射するとき、入射した前記光を前記液晶マイクロカプセル層内で光散乱させて散乱光を出射するものであり、
前記被覆層は、前記液晶マイクロカプセル層と接する面とは反対側の面が平滑面であることを特徴とする液晶マイクロカプセル積層体。 - 前記固定剤は、前記液晶マイクロカプセル層の前記一方の面上の予め定められた領域ごとに前記液晶マイクロカプセル層の全厚さにわたって予め定められた着色材で着色されたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液晶マイクロカプセル積層体。
- 請求項1又は請求項2に記載の液晶マイクロカプセル積層体を前記厚さ方向に挟持する第1及び第2の透明電極と、平滑な表面を有し前記第1の透明電極を前記表面上に形成する透光性のフィルム基板と、前記フィルム基板の裏面側に設けられ第1の方向に振動する光のみを透過する第1の偏光板と、前記第2の透明電極の前記液晶マイクロカプセル層側の面とは反対側の面側に設けられ前記第1の方向と直交する第2の方向に振動する光のみを透過する第2の偏光板とを備え、
前記液晶マイクロカプセル層は、前記厚さ方向に前記光を入射した際に、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に予め定められた電極間電圧が印加されていないとき前記散乱光を出射し、前記予め定められた電極間電圧が印加されたとき前記散乱光を出射しないものであることを特徴とする表示装置。 - 前記液晶マイクロカプセル層が出射する前記散乱光を予め定められた領域ごとに予め定められた着色材で着色するカラーフィルタを備えたことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 請求項3に記載の液晶マイクロカプセル積層体を前記厚さ方向に挟持する第1及び第2の透明電極と、平滑な表面を有し前記第1の透明電極を前記表面上に形成する透光性のフィルム基板と、前記フィルム基板の裏面側に設けられ第1の方向に振動する光のみを透過する第1の偏光板と、前記第2の透明電極の前記液晶マイクロカプセル層側の面とは反対側の面側に設けられ前記第1の方向と直交する第2の方向に振動する光のみを透過する第2の偏光板とを備え、
前記液晶マイクロカプセル層は、前記厚さ方向に前記光を入射した際に、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に予め定められた電極間電圧が印加されていないとき前記散乱光を出射し、前記予め定められた電極間電圧が印加されたとき前記散乱光を出射しないものであることを特徴とする表示装置。
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