JP5262132B2 - 液晶含有組成物、及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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Description
請求項1に係る発明は、
液晶と、前記液晶を内包しポリウレアからなる壁材成分を含んで構成されるマイクロカプセルと、を有し、
前記ポリウレアを構成する単量体成分が、ポリイソシアネート成分、高分子ポリアミン成分、及び低分子ポリアミン成分を含み、前記低分子ポリアミン成分となる低分子ポリアミンの含有量が前記液晶100質量部に対し0.2質量部以上0.6質量部以下であり、前記低分子ポリアミンの分子量が60〜200であることを特徴とする液晶含有組成物である。
前記液晶100質量部に対し、前記ポリイソシアネート成分となるポリイソシアネートを1質量部以上20質量部以下と、前記高分子ポリアミン成分となる高分子ポリアミンを1質量部以上10質量部以下と、を添加させて製造されたもの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。
前記高分子ポリアミンの重量平均分子量が、3,000以上500,000以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液晶含有組成物である。
前記低分子ポリアミンの分子量が、103以上112以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液晶含有組成物である。
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から請求項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。
<液晶含有組成物>
本実施形態の液晶含有組成物は、液晶と、前記液晶を内包するマイクロカプセルと、を有し、前記マイクロカプセルはポリウレアからなる壁材成分を含んで構成される。
また、本実施形態の液晶含有組成物は、前記ポリウレアを構成する単量体成分が、ポリイソシアネート成分、高分子ポリアミン成分、及び低分子ポリアミン成分を含み、前記低分子ポリアミン成分となる低分子ポリアミンの含有量が前記液晶100質量部に対し0.2質量部以上0.6質量部以下であり、前記低分子ポリアミンの分子量が60〜200であることを特徴とする。
式(1):R1−NCO + H2O → R1−NH2 + CO2↑
式(2):R1−NCO + H2N−R2 → −R1NHCONH−R2
ここで、上記アミノ化合物(R1−NH2)や未反応のポリアミン(H2N−R2)等は「イオン性化合物」であり、このような「イオン性化合物」がマイクロカプセルの内部に残留すると、液晶に加わる電界強度が影響を受けると推測される。
液晶としては、棒状の液晶が用いられ、例えば、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶のいずれも使用することができる。これら液晶は公知の液晶が利用できる。
マイクロカプセルは、ポリウレアからなる壁材成分を含んで構成されている。またポリウレアを構成する単量体成分は、ポリイソシアネート成分、高分子ポリアミン成分、及び低分子ポリアミン成分を含み、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。すなわちポリウレアは、ポリイソシアネート、高分子ポリアミン、低分子ポリアミン、及び必要に応じてその他の化合物を反応させ、重合することにより生成するものである。
ポリイソシアネートとしては、具体的には、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2、2、4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2、6−ジイソシアネートメチルカプロエート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、ビス(2−イソシアネートエチル)カーボネート、2−イソシアネートエチル−2、6−ジイソシアネートヘキサノエートなどの脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエチル)−4−シクロヘキセン−1、2−ジカルボキシレートなどの脂環式ポリイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、ジエチルベンゼンジイソシアネートなどの芳香脂肪族ポリイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;などが挙げられる。また、上記ジイソシアネートのアダクト体、イソシアヌレート体、ビュレット体、アロファネート体などの多量体も、上記ポリイソシアネートに含まれる。
高分子ポリアミンとしては、具体的には、例えば、ポリリジン、ホフマン変成ポリアクリルアミド、ポリビニルアミン、ポリアミジン、ポリアリルアミンなどが挙げられ、これらの中でもポリアリルアミンが好適である。また高分子ポリアミンは、1級アミノ基を有することが望ましい。
高分子ポリアミンの重量平均分子量としては、3,000以上500,000以下が望ましく、10,000以上100,000以下がより望ましい。
低分子ポリアミンとしては、具体的には、例えば、ヒドラジン、1,2−エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、尿素、カルボヒドラジン、1,3−ジアミノベンゼンなどが挙げられ、これらの中でもエチレンジアミンが望ましい。また低分子ポリアミンは、1級アミノ基を有することが望ましい。
低分子ポリアミンの分子量としては、32以上300以下が望ましく、50以上200以下がより望ましい。
その他の成分としては、具体的には、例えば、アルキル基及びフルオロアルキル基の少なくとも一方と水酸基とを有する化合物よりなる配向材の成分(垂直配向成分)等が挙げられる。例えば、液晶としてコレステリック液晶を用いた場合において、垂直配向成分をマイクロカプセルに導入すると、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、表示コントラストが改善される。また、配向規制力を弱めているため、マイクロカプセル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。
式:R1−NCO+HO−R3(ポリオール) → R1−NHCOO−R3(ポリウレタン)
ここで、R1は上記同様である。また、R3はポリオールのある1つの水酸基以外の部分(例えば、ポリオールが1,6−ヘキサンジオールならR3はHO(CH2)6−、ポリオールがトリメチロールプロパンならR3はCH3CH2C(CH2OH)2−CH2−など)を示す。
以下、本実施形態の液晶含有組成物の製造方法について説明する。
本実施形態の液晶含有組成物の製造方法は、ポリイソシアネートと、高分子ポリアミンと、低分子ポリアミンと、を反応させてポリウレアを生成してマイクロカプセルを形成すると共に、前記マイクロカプセルにより液晶を内包することを特徴とする。
本実施形態の液晶含有組成物は、液晶100質量部に対し、1質量部以上20質量部以下のポリイソシアネートと、1質量部以上10質量部以下の高分子ポリアミンと、0.1質量部以上1質量部以下の低分子ポリアミンと、を添加させて製造されたものであることが望ましい。
また、高分子ポリアミンの添加量は、ポリイソシアネートの添加量の0.1倍以上1倍以下が望ましい。
また、低分子ポリアミンの添加量は、ポリイソシアネートの添加量の0.01倍以上1倍以下が望ましい。
さらに、低分子ポリアミンの添加量は、高分子ポリアミンの添加量の0.01倍以上1倍以下が望ましい。
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。
<実施例A−1>
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。
ポリイソシアネート、高分子ポリアミン、及び低分子ポリアミンの添加量を表1のようにした以外は、実施例A−1と同様にして、液晶表示素子(素子A−2、素子A−3)の作製をおこなった。
低分子ポリアミンを用いず、ポリイソシアネート及び高分子ポリアミンの添加量を表1のようにした以外は、実施例A−1と同様にして、液晶表示素子(素子a)の作製を行った。
高分子ポリアミンを用いず、ポリイソシアネート及び低分子ポリアミンの添加量を表1のようにした以外は、実施例A−1と同様にして、液晶表示素子(素子b)の作製を行った。
―静電容量特性の評価―
得られた液晶表示素子について、静電容量特性(周波数特性)の評価を行った。
具体的には、インピーダンス・アナライザ(ソーラトロン社製SI−1260)を用いて、印加電圧周波数1Hzでの液晶表示素子(その電極間)の静電容量と、印加電圧周波数1kHzでの液晶表示素子(その電極間)の静電容量と、を測定し、測定値の比(印加電圧周波数1Hzの静電容量/印加電圧周波数1kHzでの静電容量)を静電容量特性値(ε1/1K)として求めた。なお、印加電圧の実効値は、140Vである。静電容量特性値が小さい値を取るほうが、イオン性不純物の含有量が少ないことを意味し、好ましい。
評価結果を表1に示す。
得られた液晶表示素子について、CR(コントラスト)の評価を行った。
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。
具体的には、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、上記電圧(V)−反射率(Y)特性を得た。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。
評価結果を表1に示す。
<実施例B−1から実施例B−2>
ポリイソシアネート、高分子ポリアミン、及び低分子ポリアミンの種類及び添加量を表2のようにした以外は、実施例A−1と同様にして、液晶表示素子(素子B−1から素子B−2)の作製をおこなった。
2 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
Claims (5)
- 液晶と、前記液晶を内包しポリウレアからなる壁材成分を含んで構成されるマイクロカプセルと、を有し、
前記ポリウレアを構成する単量体成分が、ポリイソシアネート成分、高分子ポリアミン成分、及び低分子ポリアミン成分を含み、前記低分子ポリアミン成分となる低分子ポリアミンの含有量が前記液晶100質量部に対し0.2質量部以上0.6質量部以下であり、前記低分子ポリアミンの分子量が60〜200であることを特徴とする液晶含有組成物。 - 前記液晶100質量部に対し、前記ポリイソシアネート成分となるポリイソシアネートを1質量部以上20質量部以下と、前記高分子ポリアミン成分となる高分子ポリアミンを1質量部以上10質量部以下と、を添加させて製造されたもの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。
- 前記高分子ポリアミンの重量平均分子量が、3,000以上500,000以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液晶含有組成物。
- 前記低分子ポリアミンの分子量が、103以上112以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液晶含有組成物。
- 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から請求項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。
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