JP3783760B2

JP3783760B2 - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3783760B2
Application number: JP25405699A
Authority: JP
Inventors: 武夫柿沼
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP2001075083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射型液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロカプセルにカイラルネマチック液晶を封入したものを表示に使う技術は、古くから知られている。この表示方式は、ＴＮ方式の液晶表示などと異なり、偏光板を使わないため、比較的明るい表示が可能である。また、液晶がマクロな連続相を形成しないため、マイクロカプセル化していないカイラルネマチック液晶と比べて、表示の保存性（メモリ性）に優れ、フレキシブルな基板を用いても表示素子が作れるなどの優れた特性を持っている。
【０００３】
例えば米国特許明細書第３，５７８，８４４号においては、図８に示すような酸化錫からなる第１の透明電極２と、タンタルからなる導電性抵抗線５との間に、マイクロカプセルに封入した液晶からなるカプセル化カイラルネマチック液晶層３と、黒色塗料吸収層４とを順次積層したものが開示されている。
【０００４】
この積層体は、観測者側にガラスからなる透明絶縁保護層１、裏面側に同じくガラスからなる下面保護層７が設けられており、電気的および力学的刺激から保護されている。導電性抵抗線５は、第２の透明電極６の上に形成されている。
【０００５】
カイラルネマチック液晶は、コレステロール誘導体の混合物であり、マイクロカプセルの殻は、ゼラチンとアラビアゴムをグルタルアルデヒドで硬化させたものである。マイクロカプセルの粒径は、１０μｍから３０μｍであり、液晶層の膜厚は８０μｍである。
【０００６】
前記第１の透明電極２および導電性抵抗線５の間にそれぞれ電圧を与え、カプセル化カイラルネマチック液晶層３に電界を加えることによって、カプセル化カイラルネマチック液晶層３の発色は制御することができる。電圧は、リード線８，８’を通して透明電極２および導電性抵抗線５に与えられる。
【０００７】
発色状態は、初期状態での弱い緑色（螺旋軸がランダムなプレーナ組織）を示す第１の発色と、電圧を印加したときの青黒色（ホメオトロピック）を示す第２の発色と、電圧を印加後除去したときの強い緑色（螺旋軸が表示面に対して垂直に揃ったプレーナ組織）を示す第３の発色とからなる。
【０００８】
第２および第３の発色は、電界のオンオフによって何回でも繰り返し可能であるが、第１の発色状態を再度得るためには、液晶を等方性液相となるまで加熱した後、室温まで冷却しなくてはならない。導電性抵抗線５に電流を流すことによる発熱が加熱に利用できる。第２および第３の発色間でスイッチングを行うために、リード線８，８’に与える電圧は約６００ボルトである。この電圧は直流でも交流でも構わない。
【０００９】
現在では、電圧を印加後除去した後の発色は、印加した電圧によって異なることが知られている。例えば、図７は、横軸に印加電圧、縦軸に初期状態をプレーナ組織とし、印加電圧を印加後除去した後の反射率を示している。
【００１０】
図７において、１２％程度の高い反射率を示す状態はプレーナ組織であり、４％程度の低い反射率はフォーカルコニック組織である。プレーナ組織およびフォーカルコニック組織は、電圧除去後も長時間保持される。すなわち、メモリ性を有する。このような特性を利用して、液晶層に対する印加電界を、画素位置ごとに変えることにより、電圧除去後も長時間保持される画像を形成することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
カイラルネマチック液晶をマイクロカプセル化すると、前述したように、連続相からなる液晶セルと比較して、画像の保持性、基板の設計選択の自由度が増すなどの利点がある反面、印加電圧の変化に対する反射率の変化の急峻性が失われたり、駆動電圧が極端に大きくなってしまうなどの欠点があった。
【００１２】
特に、印加電圧−反射率特性の閾値特性の劣化は、時分割駆動におけるＮ数の減少となるため、単純マトリックス電極駆動による大容量表示を困難にしていた。
【００１３】
また、上記の欠点は、感光体層と液晶層とを積層した、いわゆる液晶光変調素子においては、駆動電圧マージンの減少、表示コントラストの低下、表示分解能の低下などの問題として現れ、マイクロカプセル化したカイラルネマチック液晶の表示／空間変調素子への適応の大きな障害となっていた。
【００１４】
この発明は、上述の問題点にかんがみ、透明電極と別の電極との間に、マイクロカプセル化液晶層を備える反射型液晶表示装置として、急峻な変化を示す駆動特性と低い駆動電圧による駆動が可能なものを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明による反射型液晶表示装置は、
透明電極と別の電極との間に、前記透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセル粒子の複数個を含んで構成される液晶層を形成した反射型液晶表示素子において、
前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に垂直な方向の粒径は前記液晶層の膜厚とほぼ等しくされ、前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に平行な方向の粒径は前記液晶層の膜厚よりも大きくされ、かつ、前記マイクロカプセル粒子の複数個の間はバインダが充填されている
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明による反射型液晶表示装置の製造方法は、
支持体上に、液晶層の目的とする膜厚よりも大きな粒径を有し、液晶が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル粒子の複数個とバインダとを含む液晶塗膜を島状に形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記支持体面に垂直な方向から熱および圧力を加える第２の工程と
により液晶層を形成することを特徴とする。
【００２１】
【作用】
カイラルネマチック液晶の駆動特性を、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の駆動特性と比較すると、反射率の変化に要する電圧の大きさおよびその電圧に対する反射率の変化の急峻性が非常に異なっている。
【００２２】
電圧の大きさの違いは、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の場合、カイラルネマチック液晶とマイクロカプセルの殻およびバインダとが直列コンデンサとなっているため、カイラルネマチック液晶へ印加される電圧の分圧が、全体に印加される電圧と比べると小さくなっているためと考えられる。
【００２３】
マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶の場合に、電圧に対する反射率の変化がブロードとなるのは、マイクロカプセルの内部部位ごとに、液晶の駆動特性が異なるためである。
【００２４】
マイクロカプセルの粒径は、数μｍから１００μｍ程度とされる。この粒径の下限以下になると、粒径と、屈折率や分散などの光学定数によって期待される光散乱の発生が支配的になって、カイラルネマチック液晶の選択反射は認識できなくなる。また、上限以上では、反射光色の変調に必要な電圧が極端に大きくなり、実用性が低下する。
【００２５】
また、表示に適当な液晶層の膜厚は１０μｍから１００μｍ程度の範囲である。この範囲から外れると、表示のコントラストの低下や駆動電圧の極端な上昇などの弊害が発生する。
【００２６】
このような膜厚のため、液晶層の膜厚方向に、マイクロカプセルは、平均して１から２０程度存在する。簡単のために膜厚と同じ粒径の球形のマイクロカプセルが、液晶層の膜厚方向に１個存在する場合を考える。
【００２７】
マイクロカプセル内の液晶の挙動は、マイクロカプセル球の中心を通り、電極面に対して垂直な軸からの距離によって異なる。すなわち、前記軸から近い距離にある液晶は、マイクロカプセル化されていない場合とほぼ同じ駆動特性を示す。なぜなら、前記軸から近い距離にある液晶に関しては、電極間に与えられた電圧は、すべてそれらの液晶に与えられ、電極面に平行なカプセル内面の配向降下が駆動特性を決めるからである。
【００２８】
一方、前記軸から離れるにつれ、液晶に与えられる電圧は、マイクロカプセル間のバインダ（および殻）と、液晶との間の分圧となるため、それらの液晶に与えられる電圧は、電極間に与えられる電圧よりも小さくなってしまう。また、カプセルの壁面による配向効果も、マイクロカプセル内面の軸に対する傾斜が大きくなるにつれて変化する。このため、マイクロカプセル内において、軸から離れた所にある液晶は、軸付近にある液晶に比べて大きな電圧を電極間に与えないと動作しないことになる。
【００２９】
以上のような、前記軸からの距離によって液晶の電極間印加電圧に対する応答が異なってくる現象を抑えるには、前記軸から離れても液晶に印加される電圧が減少しないようにするため、前記軸から離れた所でもマイクロカプセルの殻の壁面の傾きが電極面に平行になるようにすることである。
【００３０】
請求項１の発明においては、マイクロカプセルの電極面に垂直な方向の粒径が、電極面に平行な方向の粒径よりも小さくされているので、マイクロカプセルの形状は、偏平な回転楕円体の形状になる。このため、前記軸から離れた所でもマイクロカプセルの殻の壁面の傾きが、球形の場合よりも、電極面に、より平行に近くなる。このため、電極間とマイクロカプセル間に介在するバインダが少なくなる。
【００３１】
したがって、前記軸から離れても、液晶に印加されうる電圧は、電極間に印加される電圧と、より等しくすることができ、また、互いに接するカプセル面も、電極面とほぼ平行となり、傾きが少なくなる。したがって、液晶のいかなる部位においても電極間に印加される電圧に対する応答を、ほぼ一様にすることができる。
【００３２】
以上のことから、請求項１の発明によれば、上記のような作用によって、マイクロカプセル化カイラルネマチック液晶を用いた反射型液晶表示装置に対して、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性と、低駆動電圧特性を与えることが可能となる。
【００３３】
また、請求項１の発明によれば、マイクロカプセルの、電極面に垂直な方向の粒径が、液晶層の膜厚とほぼ同一であるようにされていることから、大きな表示コントラストが得られる。
【００３４】
すなわち、暗色を示すフォーカルコニック組織時には、液晶−マイクロカプセル殻間の光学定数の不一致により、不要な反射が生じて、表示のコントラストが低下する。しかし、請求項１の発明のように、電極面に垂直な方向のマイクロカプセルの粒径を、液晶層の膜厚とほぼ同一とすることにより、不要な反射をする液晶とマイクロカプセル殻間の界面の数は、最小とすることができるので、大きな表示コントラストが得られる。
【００３７】
また、請求項２の発明による反射型液晶表示装置の製造方法によれば、請求項１の発明の反射型液晶表示装置を、容易に製造することができる。
【００３８】
この場合に、請求項２の発明によれば、マイクロカプセル化液晶の塗膜を島状に支持体上に形成することにより、支持体面に鉛直な方向から熱および圧力を与えたときに、塗膜が支持体面に平行な方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保することができる。これにより、塗膜が支持体面に平行な方向へ伸びる力を受けて、マイクロカプセルは、支持体面に鉛直な方向の粒径は小さくなり、一方、支持体面に平行な方向の粒径は大きくなる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図１は、この発明による反射型液晶表示装置の第１の実施形態を示すものである。
【００４２】
この第１の実施形態の反射型液晶表示装置は、基板１１および１２の互いに対向する内面に電極１３および１４を設置し、電極１３、１４間に、それぞれカイラルネマチック液晶２０を含むマイクロカプセル２１と、マイクロカプセル２１間の空隙を埋めるバインダ２２からなるマイクロカプセル化液晶層（以下、単に液晶層と略称する）１５を設けている。
【００４３】
基板１２の電極１４が形成されていない方の面には、光吸収層１６を設ける。光吸収層１６の位置は、この位置に特定されるものではなく、観測者側（基板１１側）から入射した光のうち、液晶層１５を透過したものを吸収できる場所であればいずれの場所でもよい。例えば、下方の電極１４と下方の基板１２との間に設置してもよい。
【００４４】
基板１１、１２は、例えば、７０５９ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ノルボルネン系ポリマなどの透明な有機ポリマーなどを用いて構成する。なお、基板１１、１２の材料としては、これらに限られるものではなく、透明であればいかなる材料でもよい。
【００４５】
電極１３、１４は透明電極である。その材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫などの透明金属酸化物などを用いる。なお、光吸収層１６を、電極１４と液晶層１５との間に設置するようにした場合には、下方の電極１４は表示には直接関係ないので、この電極１４は、通常の金属電極で代用することもできる。
【００４６】
光吸収層１６は、液晶層１５を透過した光を吸収するもので、黒色の塗料を塗布するなどによって形成する、また、基板１２として光吸収性を有するものを用いる場合には、基板１２に光吸収層１６を兼ねさせることができる。
【００４７】
なお、基板は絶対に必要なものではなく、液晶層１５の自己保持性が大きい場合には、基板１１、１２の一方若しくは双方を省略することができる。
【００４８】
マイクロカプセル２１に封入される液晶２０としては、カイラルネマチック液晶を単独で、または、カイラルネマチック液晶を含む混合物若しくはカイラルネマチック液晶と他の材料との複合材料を用いる。カイラルネマチック液晶としては、単独でカイラルネマチック相を示す化合物、または、ネマチック液晶にカイラル剤が混合されることによって、カイラルネマチック相を示すものを用いる。
【００４９】
単独でカイラルネマチック相を示す化合物とは、不斉中心をもつ液晶化合物である。典型的なものとしては、コレステリルナノエートなどの天然物誘導体などである。ネマチック液晶としては、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、ピリミジン系などの液晶化合物を、単独で、または、混合物として用いる。
【００５０】
カイラル剤としては、単独でカイラルネマチック相を示す化合物、または、単独ではカイラルネマチック相を示さないが、ネマチック液晶と混合されることによってカイラルネマチック相を示す光学活性有機化合物を用いる。光学活性なカイラル剤としては、光学活性エステル誘導体、光学活性シアノビフェニル誘導体、光学活性ビスフェノール誘導体などのネマチック液晶類似化合物を用いることができる。
【００５１】
マイクロカプセルを作成する方法としては、相分離法、液中乾燥法、融解分散冷却法、スプレードライング法、パンーコーティング法、気中懸濁被覆法、粉床法などの各種界面沈積法や、界面重合法、ｉｎｓｉｔｕ重合法、液中硬化被覆法などの界面反応法などを用いることができる。
【００５２】
マイクロカプセルの材料としては、より典型的なものとして、ゼラチン−アラビアゴム系、ポリビニルアルコール基剤系、ポリアミド基剤系、尿素ホルムアルデヒド基剤系などを用いることができる。
【００５３】
図２は、この第１の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法を説明するための図である。
【００５４】
まず、図２（Ａ）に示すように、支持体３１上に、液晶２０が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル２１とバインダ２２とによる塗膜を、島状に形成する。ここで、塗膜を島状に形成するとは、図２（Ａ）のように、塗膜を孤立した島状に形成する場合に限らず、塗膜を、その膜厚が一様でなく、大きく変化する状態に形成することも含む。
【００５５】
マイクロカプセル化液晶の塗膜を島状に形成する方法としては、各種印刷法や塗布法が用いられる。例えば、スクリーン印刷、スプレーコートとマスクの併用、ワイヤーバーによるコーティングなどを用いる。
【００５６】
このように、塗膜を島状に支持体３１上に形成することにより、マイクロカプセル化液晶による塗膜を、支持体３１面に垂直な方向から、熱および圧力を与えたときに、塗膜が支持体３１面に平行方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保することができる。
【００５７】
支持体３１は、液晶層１５を塗布液の乾燥・固化によって形成する際に、塗布液を密着させて保持および形状の決定を行うためのものである。支持体３１としては、金属やポリマーなどの固体、ポリマーフィルムを金属固体に密着させて平面状に保持したものなどを用いる。
【００５８】
このように島状にマイクロカプセル化液晶塗膜が支持体３１に形成されたものに対して、図２（Ａ）に示すように、島状のマイクロカプセル化液晶塗膜を押しつぶすように、支持体３１の面に鉛直方向から加圧部材３２により圧力を与えると共に、熱を与える。
【００５９】
支持体３１面に垂直な方向から熱および圧力を与える方法としては、ヒートロールを通す方法を用いる。この場合のヒートロールの構成は、電子写真装置におけるヒューザやフィルムラミネート装置のヒートロールのものを利用する。
【００６０】
以上の工程の結果、図２（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル化液晶の塗膜が、支持体３１の面に平行な方向へ伸びる力を受けて、マイクロカプセル２１は、支持体３１面に垂直な方向の粒径が小さくなり、一方、支持体３１面に平行な方向の粒径は大きくなる。
【００６１】
こうして生成されたマイクロカプセル２１の液晶層は、マイクロカプセル２１の示す自己保持性を利用して、支持体３１から剥離する。そして、図１に示すように、電極１３、１４間に、このマイクロカプセル化液晶層を挿入して反射型液晶表示装置を得るようにする。
【００６２】
なお、この場合に、透明電極を表面に形成したポリマーフィルムを支持体３１に用いると、マイクロカプセル２１の液晶層の支持体３１からの剥離の工程は省略することができる。
【００６３】
この第１の実施の形態の反射型液晶表示装置の場合には、図１に示されるように、マイクロカプセル２１の、電極１３、１４の面に垂直な方向の粒径が、電極１３、１４の面と平行な方向の粒径よりも小さいので、マイクロカプセル２１の中心を通る電極１３、１４面に垂直な方向の軸からの距離が離れた位置の液晶であっても、マイクロカプセル２１内の液晶には、ほぼ等しい電圧が印加されるようになる。このため、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性が得られると共に、駆動電圧は、低電圧で良くなる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
図３は、この発明による反射型液晶表示装置の第２の実施形態を示す。基本的な構成要素は、図１における第１の実施形態と同様である。この第２の実施の形態においては、マイクロカプセル２１の粒径が、液晶層１５の膜厚方向では、液晶層１５の膜厚と同じであり、液晶層１５に平行な方向では、液晶層１５の膜厚よりも大きい点が第１の実施の形態の場合と大きく異なる。
【００６５】
この第２の実施の形態では、後述するような方法で、ほぼ球形のマイクロカプセルを、図３に示すような偏平形状に変形させるが、変形前の球形マイクロカプセルの粒径は、セル化完了時の液晶層１５の膜厚よりも大きくしておく。
【００６６】
マイクロカプセルの粒径は、殻の硬化前の一次分散を行うときの攪拌速度（せん断力）や攪拌時間などを変化させることにより制御して、決定するようにする。
【００６７】
図４は、この第２の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法を説明するための図である。
【００６８】
図４（Ａ）に示すように、この例の製造方法においては、液晶２０が封入された、粒径が目的とする液晶層１５の膜厚よりも大きいほぼ球形のマイクロカプセル２１とバインダ２２とによる塗膜を、マイクロカプセル２１が、支持体３１の面に平行な方向へ変形しつつ、逃げる空間を確保するため、支持体３１上に、島状に形成する。この場合の「島状」は、図４（Ａ）から判るように、塗膜が、その膜厚が一様でなく、大きく変化する状態となっている状態である。
【００６９】
そして、前述の実施の形態の場合と同様に、支持体３１面に垂直な方向から、熱および圧力を与えることで、図４（Ｂ）のような液晶層を形成する。この場合、マイクロカプセル２１は、前述の第１の実施の形態の場合よりも、より直接的に支持体３１の面に平行な方向へ伸びる力を受けて変形し、支持体３１の面に垂直な方向の粒径は小さくなり、平行な方向の粒径は大きくなる。
【００７０】
なお、支持体３１の構成や、熱および圧力を与える方法は、前記図２を用いて説明した第１の実施の形態の製造方法の場合と同様のものを用いることができる。
【００７１】
この第２の実施の形態の反射型液晶表示装置の場合には、図３に示されるように、マイクロカプセル２１の、電極１３、１４の面に垂直な方向の粒径が、液晶層１５の膜厚とほぼ同一であるようにされ、マイクロカプセル２１の中心を通る電極１３、１４面に鉛直な方向の軸からの距離に関係なく、マイクロカプセル２１内の液晶には、ほぼ等しい電圧が印加されるようになる。このため、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性が得られると共に、駆動電圧は、低電圧で良くなる。
【００７２】
さらに、不要な反射をする液晶とマイクロカプセル殻間の界面の数は、最小とすることができるので、おおきな表示コントラストが得られる。
【００７３】
［第３の実施の形態］
図５は、この発明による反射型液晶表示装置の第３の実施形態を示すものである。各々の構成要素は、前述の第１の実施の形態と同様であるが、電極構成が単純マトリックスとなっている点が、第１の実施の形態の反射型液晶表示装置とは異なる。
【００７４】
この発明による反射型液晶表示装置は、急峻な電圧―反射率変化を示す駆動特性とすることができると共に、低電圧駆動ができるようになるので、この第３の実施の形態のように、電極構成を単純マトリクスとして、高性能の反射型液晶表示装置を、簡単な構成で実現できる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
図６は、この発明による反射型液晶表示装置の第４の実施形態を示すものである。
【００７６】
この第４の実施の形態の反射型液晶表示装置においては、図６に示すように、液晶層１５と下側の電極１４との間に、光吸収層１６と感光体層１７とを積層して設ける。その他の構成要素は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００７７】
この第４の実施の形態においては、感光体層１７を設けることにより、光アドレスを可能とした点に特徴がある。
【００７８】
感光体層１７に用いる感光体材料としては、硫化カドミウム、水素化アモルファスシリコン、アモルファスセレンなどの無機光導電材料、電荷移動錯体、共晶錯体型、積層形などの塗布膜で形成できる有機光導電材料を用いることができる。
【００７９】
このような光導電性を示す感光体層１７を、液晶層１５に積層することにより、任意の画素位置の感光体に対する露光・非露光により、液晶層１５に加わる電圧を変化させ、液晶層１５に高解像度の画像を形成することが可能となる。
【００８０】
以上、この発明の実施の形態について典型的なものについて説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、原理的に同様な効果をもたらすものには適用可能である。
【００８１】
また、マイクロカプセルを、ほぼ球形のものから、変形させるようにする方法としては、上述の例に限られるものではない。例えば、マイクロカプセルの殻の厚みを極端に小さくして、変形しやすくし、マイクロカプセル塗布液のバインダの収縮乾燥による応力や重力などによって、上記と同様なマイクロカプセルの変形を得ることも可能である。この場合には、マイクロカプセルの殻の強度は低下するが、工程を単純化することができる。
【００８２】
次に、この発明による反射型液晶表示装置の、より具体的な実施例（実験例）について、以下に説明する。
【００８３】
［実施例１］
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶Ｅ８（メルク社製）７４．８部に、カイラル剤ＣＢ１５（ＢＤＨ社製）２１部とカイラル剤Ｒ１０１１（メルク社製）４．２部とを加熱溶解後、室温に戻して、ブルーグリーンの色光を選択反射するカイラルネマチック液晶を得た。
【００８４】
このブルーグリーンカイラルネマチック液晶１０部に、キシレンジイソシアネート３モルとトリメチロールプロパン１モルとの付加物（武田薬品工業製Ｄ−１１０Ｎ）３部と、酢酸エチル１００部とを加えて均一溶液とし、油相となる液を調整した。
【００８５】
一方、ポリビニルアルコール（クラレ社製ポバール２１７ＥＥ）１０部を、熱したイオン交換水１０００部に加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調整した。
【００８６】
次に、スライダックで３、０Ｖ交流を与えた家庭用ミキサーによって、前記油相を前記水相中に１分間乳化分散して、水相中に油相液滴が分散した水中油エマルジョンを調整した。この水中油エマルジョンを、６０℃のウォーターバスで加熱しながら２時間攪拌し、界面重合を完了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。得られた液晶マイクロカプセルの平均粒径は、レーザー粒度分布計によって約１２μｍと見積もられた。
【００８７】
マイクロカプセル分散液を、網目３８μｍのステンレスメッシュを通して濾過後、一昼夜放置し、乳白色の上澄みを取り除くことにより、マイクロカプセルからなる固形成分約４０重量％のスラリーを得た。
【００８８】
スラリーに対し、マイクロカプセルからなる固形成分の重量に対して２／３となる量のポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール１０重量％の溶液を加えることにより、塗布液を調整した。
【００８９】
１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、上記塗布液を、＃４４のワイヤーバーで２回塗布することにより、液晶層を形成した。おのおのの塗布の際に、ワイヤーバーの位置は、精密に位置決めを行い、塗布のために形成される凹凸の位置が一致するようにした。
【００９０】
得られた液晶層の表面は、ワイヤーバーのワイヤーピッチに対応した多数の平行した溝が形成されていた。溝の凸部分の膜厚は約３６μｍ、凹部分の膜厚は約２２μｍであった。この塗膜を、室温で半日乾燥させた後、９０℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【００９１】
もう一枚の１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライＷＳ−３２１Ａ／ＬＤ−５５（大日本インキ化学工業）を塗布乾燥させて４μｍ厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、７０℃においてラミネートを行った後、一方のＰＥＴフィルムの基板表面に、ブラックポリイミドＢＫＲ−１０５（日本化薬製）を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【００９２】
得られた液晶セルの駆動特性は、図７（Ａ）のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率４％で２３０Ｖ、反射率１２％で３２０Ｖであった。
【００９３】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、マイクロカプセルが膜厚方向に押しつぶされており、膜厚方向の粒径が、膜と平行な方向と比べて小さくなっていることが確認された。
【００９４】
［比較例］
実施例１において製造したマイクロカプセル化カイラルネマチック液晶塗布液を、エッジコータで、１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に塗布した。得られた液晶層の表面は平坦であり、膜厚は約２８μｍであった。この塗膜を室温で半日乾燥させた後、９０℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【００９５】
もう一枚の１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライＷＳ−３２１Ａ／ＬＤ−５５（大日本インキ化学工業）を塗布乾燥させて４μｍ厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、７０℃においてラミネートを行った後、一方のＰＥＴフィルムの基板表面にブラックポリイミドＢＫＲ−１０５（日本化薬製）を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【００９６】
得られた液晶セルの駆動特性は、図７（Ｂ）のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率４％で２２０Ｖ、反射率１２％で４２０Ｖであった。すなわち、反射率１２％での閾値特性は、実施例１の場合よりも１００Ｖも高く、この発明による反射型液晶表示装置の、低電圧駆動特性が確かめられた。
【００９７】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、マイクロカプセルはほぼ球形であることが確認された。
【００９８】
［実施例２］
正の誘電率異方性を有するネマチック液晶Ｅ４８（メルク社製）７８部に、カイラル剤ＣＮＬ−６１１Ｌ（旭電化社製）２２部を加熱溶解後、室温に戻して、ブルーグリーンの色光を選択反射するカイラルネマチック液晶を得た。
【００９９】
このブルーグリーンカイラルネマチック液晶１０部に、キシレンジイソシアネート３モルとトリメチロールプロパン１モルとの付加物（武田薬品工業製Ｄ−１１０Ｎ）３部と、酢酸エチル１００部とを加えて均一溶液とし、油相となる液を調整した。
【０１００】
一方、ポリビニルアルコール（クラレ社製ポバール２１７ＥＥ）１０部を、熱したイオン交換水１０００部に加えて攪拌後、放置冷却することによって、水相となる液を調整した。
【０１０１】
次に、スライダックで３０Ｖ交流を与えた家庭用ミキサーによって、前記油相を前記水相中に２０秒間乳化分散して、水相中に油相液滴が分散した水中油エマルジョンを調整した。この水中油エマルジョンを、６０℃のウォーターバスで加熱しながら２時間攪拌し、界面重合を完了させて、液晶マイクロカプセルを形成した。得られた液晶マイクロカプセルの平均粒径は、レーザー粒度分布計によって、約２４μｍと見積もられたが、粒径分布は粒径２０μｍと粒径４５μｍの２つのピークを持つものであった。
【０１０２】
マイクロカプセル分散液を一昼夜放置し、乳白色の上澄みを取り除くことにより、マイクロカプセルからなる固形成分約４０重量％のスラリーを得た。
【０１０３】
スラリーに対し、マイクロカプセルからなる固形成分の重量に対して２／３となる量のポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール１０重量％の溶液を加えることにより、塗布液を調整した。
【０１０４】
１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、上記塗布液を＃４４のワイヤーバーで２回塗布することにより、液晶層を形成した。得られた液晶層の表面は、ワイヤーバーのワイヤーピッチに対応した多数の平行した溝が形成されていたが、その凹凸の程度は実施例１ほどは、なはだしいものではなく、マイクロカプセル粒子そのものの大きさによる凹凸の方が目立った。この塗膜を室温で半日乾燥させた後、９０℃のオーブンで一昼夜乾燥させた。
【０１０５】
もう一枚の１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライＷＳ−３２１Ａ／ＬＤ−５５（大日本インキ化学工業）を塗布乾燥させて４μｍ厚の接着層とした。この接着層と前記液晶層を密着させ、７０℃においてラミネートを行った後、一方のＰＥＴフィルムの基板表面にブラックポリイミドＢＫＲ−１０５（日本化薬製）を塗布し、モノクロ表示の液晶セルを得た。
【０１０６】
得られた液晶セルの駆動特性は、図７（Ａ）のようなものであった。高電圧側のフォーカルコニック組織からプレーナ組織に向かう閾値特性は、反射率４％で２２０Ｖ、反射率１２％で３００Ｖであった。
【０１０７】
得られた液晶セルの断面を走査型電子顕微鏡で観測した結果、液晶層の膜厚は約２９μｍであり、特に、粒径４５μｍ前後のマイクロカプセルが、膜厚方向に押しつぶされており、膜厚が元のマイクロカプセルの粒径よりも小さくなっていることが確認できた。
【０１０８】
［実施例３］
実施例１で作成したマイクロカプセル塗布液を、８×８マトリックスの評価用セルＤＭ８８（イー・エッチ・シー社製）のガラス上に塗布乾燥して膜厚を３０μｍとし、別のガラス基板をラミネートしてセルとした。行電極印加電圧を２５０Ｖ、列電極印加電圧を５０Ｖとして、マトリックス駆動を行ったところ、反射率１２％、コントラスト２：１での表示が可能であり、良好な視認性を示した。一方、比較例で作成したマイクロカプセル塗布液を利用して、同様のセルを作成して、行電極印加電圧を２５０Ｖ、列電極印加電圧を５０Ｖとしてマトリックス駆動を行ったところ、反射率１０％、コントラスト１．３：１の表示しかできなかった。
【０１０９】
［実施例４］
１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、実施例１で作成した塗布液を、＃４４のワイヤーバーで２回塗布することにより、液晶層を形成した。別の１２５μｍ厚ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）のＩＴＯ面上に、電荷発生層としてベンズイミダールペリレン（ＢＺＰ）を、蒸着により０．０８μｍ厚に形成し、次に、電荷輸送層として、ビフェニルージアミン系材７．２％、ポリカーボネートビスフェノールＺ（ポリ（４，４’−シクロヘキシリデンジフェニレンカーボネート））１０．８％、モノクロロベンゼン８２％の溶液をスピンコートにより塗布することにより、３μｍ厚の膜を作製した。
【０１１０】
さらに、ＢＺＰを０．０８μｍ積層し、感光体層とした。さらに、ブラックポリイミドＢＫＲ−１０５（日本化薬製）を塗布して遮光層とした。さらに、完全水性型ドライラミネート接着剤であるディックドライＷＳ−３２１Ａ／ＬＤ−５５（大日本インキ化学工業）を塗布乾燥させて、４μｍ厚の接着層とした。
【０１１１】
これらの２枚のフィルムと、液晶層と、接着層とを密着してラミネートし、反射型液晶表示装置を得た。
【０１１２】
感光体層が見える側のペットフィルムを通して画像上に１０ｍＷ／ｃｍ２の露光を行い、電極間に９００Ｖの直流電圧を与えた後に電圧を除いた。液晶層には、露光パターンに対応したプレーナ組織による高反射領域が表れ、非露光部分は、フォーカルコニック組織による黒色領域となっていた。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセルからなる液晶層を備える反射型液晶表示装置として、急峻な変化を示す駆動特性と、低電圧駆動を可能にしたものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による反射型液晶表示装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】この発明による反射型液晶表示装置の製造方法の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図３】この発明による反射型液晶表示装置の第２の実施形態を示す図である。
【図４】この発明による反射型液晶表示装置の製造方法の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図５】この発明による反射型液晶表示装置の第３の実施形態を示す図である。
【図６】この発明による反射型液晶表示装置の第４の実施形態を示す図である。
【図７】この発明による反射型液晶表示装置の実施例と、比較例の駆動特性の特徴を示す図である。
【図８】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す図である
【符号の説明】
１１、１２基板
１３、１４電極
１５液晶層
１６光吸収層
１７感光体層
２０液晶
２１マイクロカプセル
２２バインダ
３１支持体
３２加圧部材

Claims

透明電極と別の電極との間に、前記透明電極と別の電極間に与えた電界に反応した選択反射の変化を示す液晶が封入されたマイクロカプセル粒子の複数個を含んで構成される液晶層を形成した反射型液晶表示素子において、
前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に垂直な方向の粒径は前記液晶層の膜厚とほぼ等しくされ、前記マイクロカプセル粒子の前記電極面に平行な方向の粒径は前記液晶層の膜厚よりも大きくされ、かつ、前記マイクロカプセル粒子の複数個の間はバインダが充填されている
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
支持体上に、液晶層の目的とする膜厚よりも大きな粒径を有し、液晶が封入されたほぼ球形のマイクロカプセル粒子の複数個とバインダとを含む液晶塗膜を島状に形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記支持体面に垂直な方向から熱および圧力を加える第２の工程と
により液晶層を形成することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。