JPH11167102A - 液晶マイクロカプセル及び液晶表示素子 - Google Patents
液晶マイクロカプセル及び液晶表示素子Info
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Abstract
を行うことが可能な液晶表示素子を提供すること。 【解決手段】本発明の液晶表示素子1は、少なくとも一
方の主面に電極4が形成された基板2、前記基板2の電
極4が形成された面に配置され、液晶材料を透明被膜で
包含してなる液晶マイクロカプセル7を含む液晶層6、
及び前記液晶層6上に設けられた対向電極5を具備し、
前記液晶マイクロカプセル7の相互に隣り合うもの同士
は接触しており、これら接触する複数の液晶マイクロカ
プセル7に囲まれて形成される空隙に、前記空隙により
生じる光散乱を防止する透明充填体8が配置されたこと
を特徴とする。
Description
セル及び液晶表示素子に関する。
でに多くの液晶表示素子が提案されている。これら液晶
表示素子の中で、現在は、特開昭47−11737号で
開示されるTNモード(twisted nematic mode)や特開
昭60−107020号で開示されるSTNモード(su
per twisted nematic mode)を代表とする、ネマチック
液晶を用いるタイプが多用されている。
子においては、液晶分子は、初期状態において、それぞ
れ90°程度及び260°程度捩じれた配列構造をと
る。したがって、素子に入射した光は、液晶分子の捩れ
た配列構造と複屈折とにより、偏光状態の変化を受けて
出射する。
界方向に再配列し、上述の捩れ構造が消滅する。その結
果、複屈折が失われ、入射光は偏光状態を変えることな
く出射する。すなわち、電圧の印加/非印加に応じて液
晶層の光学的性質が変化するため、素子を2枚の直線偏
光子で挟んだ構造とすることにより、出射光の強度変化
が観察されるのである。TNモード及びSTNモード
は、この動作原理に基づいて明暗のコントラストを得る
表示方式である。
(cathode ray tube)ディスプレイに比べて消費電力が
著しく少なく、薄型化が可能であるという利点を有して
いる。そのため、パーソナルコンピュータやワードプロ
セッサ等のオフィス用情報機器に広く用いられている。
子は、偏光子を用いているため、入射光を有効に利用し
ているとは言い難い。そのため、上記液晶表示素子の多
くにおいては、十分な出射光強度を得るために、液晶表
示素子の後方に光源(バックライト)が付設されてい
る。また、カラーフィルタが設けられた液晶表示素子に
おいては、光の透過率がさらに減少するため、より強力
な光源が必要となる。
含む液晶表示素子の消費電力に匹敵する。そのため、上
記表示方式の液晶表示素子は、電池で電力を供給される
携帯用情報機器のディスプレイとしては適していない。
においては、カラーディスプレイであるか白黒ディスプ
レイであるかに関わらず、明るさの向上と低消費電力化
とが二律背反の関係にあった。
バックライトとして蛍光灯が用いられている。そのた
め、長時間ディスプレイを見続けた場合に目に与える疲
労が大きく、望ましくない。したがって、バックライト
を必要としない反射型液晶表示素子に適用可能な、光の
利用効率の高い表示方式の開発が望まれている。
として使用する場合においても、光透過率を高めること
により、装置の小型化、長寿命化、及び機器全体の節電
等を図ることが可能である。したがって、投射型液晶表
示素子においても、光の利用効率の高い表示方式の開発
が望まれている。
様々な表示方式が提案されている。例えば、ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス(J. Appl. Phy
s.)、45巻、4718〜4723頁(1974年)で
は、White−Taylor型ゲスト・ホスト液晶表
示素子が開示されている。この液晶表示素子において
は、カイラルネマチック相を示す液晶化合物と二色性色
素との混合物が液晶層に用いられ、それらは初期状態に
おいて基板面に平行に配列している。
の配列が変化し、それに伴って二色性色素の向きが変わ
り、その結果、光の透過率が変化する。また、この素子
においては、カイラルネマチック相に起因する捩れ構造
のために、色素による光吸収が効率よく起こるので、原
理的には偏光子なしでも高い表示コントラストを得るこ
とができる。
高いコントラストを達成するためには、カイラルネマチ
ック相を呈する液晶分子配列の螺旋ピッチを光の波長オ
ーダーとすることが必要である。このように螺旋ピッチ
を短くした場合、ディスクリミネーションラインが数多
く発生するため表示品質が損なわれ、同時に、ヒステリ
シス現象が発生するため電圧印加に対する応答速度が極
端に遅くなる。したがって、上述のTNモード及びST
Nモードの液晶表示素子に比べて、いまひとつ実用性に
乏しい。
NCAP(Nematic Curvilinear Aligned Phase )或い
はPDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)と呼
ばれる方式が知られている。この表示方式においては、
高分子マトリクス中に、正の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶材料が直径数μm程度の粒子状に分散されて液
晶層が形成される。また、この液晶材料は、常光線屈折
率が高分子マトリクスの屈折率とほぼ同じとなり、異常
光線屈折率が高分子マトリクスの屈折率と異なるように
選ばれる。
は、それぞれの液晶粒子中の液晶分子は歪んだ配列構造
をとる。しかも、各液晶粒子間で液晶分子の配列方向が
異なるため、大部分の液晶粒子と高分子マトリクスとの
間で屈折率の差が生じる。その結果、すりガラスのよう
に光散乱を生ずる。
れぞれの液晶粒子中で液晶分子の再配列が生じ、液晶粒
子と高分子マトリクスとの間で、液晶層に垂直に入射す
る光に対する屈折率が等しくなる。その結果、液晶粒子
と高分子マトリクスとの間の界面での屈折及び反射がな
くなり、透過状態となる。なお、入射光は直線光である
必要はない。
より表示が行われるため、偏光子は不要であり、入射光
を有効に活用することができる。したがって、明るい表
示が可能となる。なお、この表示方式においては、液晶
中に二色性色素を混合させることにより、着色−消色変
化を生じさせることができることも知られている。
カプセルを用いた表示方式とは異なり、媒体中に液晶材
料を液滴状に分散させるものである。この表示方式の液
晶表示素子は、上記液晶粒子が分散された高分子マトリ
クスを、一般的な液晶表示素子に用いられるガラスセル
に封入すること、或いは基板上に塗布することにより、
容易に形成することができる。
に液晶分子の配向方向を延伸等の後処理で揃える場合、
或いは液晶層上に導電性ポリマーフィルムをラミネート
する場合、この液晶層は強度が十分であるとはいえな
い。また、透明−白濁変化を、もしくは黒色の二色性色
素を添加することにより白−黒変化を生じさせて表示を
行う場合は問題とはならないが、カラー表示を行う場合
はカラーフィルタが必要であるため、光の利用効率を高
めることができない。
素子を得るために、吸収波長の異なるゲスト・ホスト液
晶マイクロカプセルをそれぞれ作製し、それらを混合し
て液晶層を形成すること(特開昭58−144885
号)が知られている。また、ゲスト・ホスト液晶マイク
ロカプセルを用いて、3色の液晶層をガラスやプラスチ
ック等の中間基板を用いることなく積層すること(特願
平7−56086号)が知られている。
た液晶表示素子においては、偏光子等を用いる必要がな
い。そのため、光の利用効率が高くなり、高い表示コン
トラストが期待される。しかしながら、従来の液晶マイ
クロカプセルを用いた液晶表示素子においては、液晶層
中のカプセル間に空隙が生じ、そこに気泡が残留してい
たため、この空隙部とカプセルとの界面での光の反射及
び屈折が著しく大きかった。
は、光散乱が大きくなり、高いコントラストを得ること
ができなかった。また、それぞれ吸収波長の異なる3色
の液晶層を積層した場合は、カプセル間の空隙部を光が
透過してしまうため、均一な光吸収が行われず、良好な
混色性を得ることができなかった。
ラストで表示で表示を行うことが可能な液晶表示素子を
形成し得る液晶マイクロカプセルを提供することを目的
とする。
晶表示素子を形成することが可能な液晶マイクロカプセ
ルを提供することを目的とする。
を行うことが可能な液晶表示素子を提供することを目的
とする。
液晶表示素子を提供することを目的とする。
と、液晶材料、及びこの液晶材料を包含し表面に凹部を
有する透明被膜を有し、透明被膜の投影の輪郭とこの投
影に外接する円との間の、この円の中心を通る直線上で
の距離の最大値が、上記円の半径の10〜35%である
液晶マイクロカプセルが提供される。
被膜の外側表面は親水基で修飾されることが好ましい。
方の主面に電極が形成された基板、この基板の電極が形
成された面に配置され、液晶材料を透明被膜で包含して
なる液晶マイクロカプセルを含む液晶層、及びこの液晶
層上に設けられた対向電極を有し、上記液晶マイクロカ
プセルの相互に隣り合うもの同士は接触しており、これ
ら接触する複数の液晶マイクロカプセルに囲まれて形成
される空隙に、空隙により生じる光散乱を防止する透明
充填体が配置された液晶表示素子が提供される。
しては、例えば液晶マイクロカプセルの平均粒径よりも
小さな平均粒径を有する透明微粒子を用いることができ
る。また、この透明充填体は、基板に形成された電極及
び対向電極の少なくとも一方の対向面に形成されたテー
パー状の突起部であってもよい。さらに、上記透明充填
体は、液晶マイクロカプセルの透明被膜と一体化された
樹脂であってもよい。
は、液晶層と対向電極との間に、透明薄膜を形成するこ
とが好ましい。この場合、上記液晶表示素子は対向電極
上に透明基板を有し、透明薄膜は液晶層の表面を平坦化
する平坦化層であってもよい。また、この場合、透明被
膜は、液晶層を保護する保護膜であってもよい。
ガラス転位温度は、透明被膜のガラス転位温度よりも2
0℃以上低いことが好ましい。また、上記液晶表示素子
において、透明充填体の屈折率と、透明被膜の屈折率と
の差は0.1以下であることが好ましく、0.02以下
であることがより好ましい。
れの対向面に電極が形成された一対の基板、及び一対の
基板間に挟持され、液晶材料を透明被膜で包含してなる
液晶マイクロカプセルを含む液晶層を有し、液晶マイク
ロカプセルの相互に隣り合うもの同士は接触しており、
これら接触する複数の液晶マイクロカプセルに囲まれて
形成される空隙が、空隙により生じる光散乱を防止する
透明な流体で満たされた液晶表示素子が提供される。
に、液晶層を囲むように配置された封止部材を有するこ
とが好ましい。また、上記液晶表示素子において、流体
の屈折率と、透明被膜の屈折率との差は0.1以下であ
ることが好ましく、0.02以下であることがより好ま
しい。
とも一方の主面に電極が形成された基板、この基板の電
極が形成された面に設けられ、第1の液晶材料を第1の
透明被膜で包含してなり、極性溶媒中で正のゼータ電位
を有する第1の液晶マイクロカプセルと、第2の液晶材
料を第2の透明被膜で包含してなり、上記極性溶媒中で
負のゼータ電位を有する第2の液晶マイクロカプセルと
の混合物を含む液晶層、及び液晶層上に設けられた対向
電極を有する液晶表示素子が提供される。
とも一方の主面に電極が形成された基板、この基板の電
極が形成された面に配置され、第1の液晶材料を第1の
透明被膜で包含してなる第1の液晶マイクロカプセル
と、第2の液晶材料を第2の透明被膜で包含してなる第
2の液晶マイクロカプセルとの混合物を含む液晶層、及
び液晶層上に設けられた対向電極を有し、第1の液晶材
料と第2の液晶材料とでは誘電率異方性が異なり、第1
の液晶マイクロカプセルと第2の液晶マイクロカプセル
とでは平均粒径の異なる液晶表示素子が提供される。
イクロカプセルは第2の液晶マイクロカプセルに比べて
より大きな平均粒径を有し、第1の液晶材料は第2の液
晶材料に比べてより大きな誘電率異方性を有することが
好ましい。また、第1の液晶マイクロカプセルの平均粒
径R1は3〜50μmであり、第2の液晶マイクロカプ
セルの平均粒径は0.1〜30μmであり、第1及び第
2の液晶マイクロカプセルの平均粒径R1及びR2は下
記不等式に示す関係を満たすことが好ましい。
ロカプセルの閾値電圧と、第2の液晶マイクロカプセル
の閾値電圧との差は0.2V以下であることが好まし
い。
液晶材料及び疎水性モノマーを混合して液晶組成物を調
製する工程、溶媒に乳化剤を添加して調製された乳化液
に、上記液晶組成物を粒子状に分散させる工程、及び上
記乳化液に水溶性モノマーを添加する工程を有する液晶
マイクロカプセルの製造方法が提供される。
いて、液晶組成物及び乳化液の少なくとも一方にメチル
メタクリレートを添加する工程をさらに有することが好
ましい。
料、及びこの液晶材料を包含し表面に凹部を有する透明
被膜を有し、透明被膜の投影の輪郭とこの投影に外接す
る円との間の、この円の中心を通る直線上での距離の最
大値が、上記円の半径の10〜35%である液晶マイク
ロカプセルを溶媒中に分散して液晶マイクロカプセル分
散液を調製する工程、液晶マイクロカプセル分散液を、
少なくとも一方の主面に電極が形成された基板の電極上
に塗布して液晶層を形成する工程、及び液晶層上に対向
電極を設ける工程を有する液晶表示素子の製造方法が提
供される。
料を透明被膜で包含してなる液晶マイクロカプセルと、
液晶マイクロカプセルの平均粒径よりも小さな平均粒径
を有する透明微粒子とを溶媒中に分散して液晶マイクロ
カプセル分散液を調製する工程、液晶マイクロカプセル
分散液を、少なくとも一方の主面に電極が形成された基
板の電極上に塗布して液晶層を形成する工程、及び液晶
層上に対向電極を設ける工程を有する液晶表示素子の製
造方法が提供される。
とも一方の主面に電極が形成された基板の電極、または
この電極と対向して設けられる対向電極の少なくとも一
方の対向面に、透明なテーパー状の突起部を形成する工
程、液晶材料を透明被膜で包含してなる液晶マイクロカ
プセルを溶媒中に分散して液晶マイクロカプセル分散液
を調製する工程、液晶マイクロカプセル分散液を基板の
電極上に塗布して液晶層を形成する工程、及び液晶層上
に対向電極を配置する工程を有する液晶表示素子の製造
方法が提供される。
とも一方の主面に電極が形成された基板上に、液晶材料
を透明被膜で包含してなり、相互に隣り合うもの同士が
接触して配置された液晶マイクロカプセルと、上記接触
する複数の液晶マイクロカプセルに囲まれて形成される
空隙に配置され、重合することにより透明樹脂を形成す
るプレポリマーとで構成される塗布膜を形成する工程、
塗布膜中のプレポリマーを重合して液晶層を形成する工
程、及び液晶層上に対向電極を設ける工程を有する液晶
表示素子の製造方法が提供される。
布膜を形成する工程が、液晶マイクロカプセルを溶媒中
に分散して液晶マイクロカプセル分散液を形成するこ
と、液晶マイクロカプセル分散液を基板の電極上に塗布
すること、及び上記塗布された液晶マイクロカプセル分
散液上にプレポリマーを塗布することを含むことが好ま
しい。
て、塗布膜を形成する工程が、液晶マイクロカプセルと
プレポリマーとを溶媒中に分散して液晶マイクロカプセ
ル分散液を形成すること、及び液晶マイクロカプセル分
散液を基板の電極上に塗布することを含むことが好まし
い。
媒中で正のゼータ電位を有する液晶マイクロカプセル
と、負のゼータ電位を有する液晶マイクロカプセルと
を、上記溶媒中に分散して液晶マイクロカプセル分散液
を調製する工程、液晶マイクロカプセル分散液を、少な
くとも一方の主面に電極が形成された基板上に塗布して
液晶層を形成する工程、及び液晶層上に対向電極を設け
る工程を有する液晶表示素子の製造方法が提供される。
照しながらより詳細に説明する。
晶表示素子の断面図を示す。この図で、参照番号2,3
は基板を示しており、基板2,3の対向面には、電極4
および対向電極5がそれぞれ設けられている。基板2,
3間には、液晶マイクロカプセル7を含む液晶層6が挟
持されており、相互に隣接する液晶マイクロカプセル7
に囲まれて形成される空隙には、光散乱を防止する透明
充填体として透明微粒子8が配置されている。
としては、ガラスやプラスチック等の透明基板等が用い
られる。また、電極4としては、ITO等の透明導電膜
やアルミニウム等の金属膜等が用いられる。基板3は必
ずしも設ける必要はなく、代わりに透明樹脂等の保護膜
を設けてもよい。対向電極5としては、ITO等の透明
導電膜が用いられる。
液晶材料を包含する透明被膜とで構成される。この液晶
材料には、例えば、下記一般式(1)〜(10)に示す
液晶化合物を用いることができる。
て、置換基R及びXは、それぞれアルキル基、アルコキ
シ基、アルキルフェニル基、アルコキシアルキルフェニ
ル基、アルコキシフェニル基、アルキルシクロヘキシル
基、アルコキシアルキルシクロヘキシル基、アルキルシ
クロヘキシルフェニル基、シアノフェニル基、シアノ
基、ハロゲン原子、フルオロメチル基、フルオロメトキ
シ基、アルキルフェニルアルキル基、アルコキシアルキ
ルフェニルアルキル基、アルコキシアルキルシクロヘキ
シルアルキル基、アルキルシクロヘキシルアルキル基、
アルコキシアルコキシシクロヘキシルアルキル基、アル
コキシフェニルアルキル基、及びアルキルシクロヘキシ
ルフェニルアルキル基から選ばれ、置換基Yは水素原子
及びハロゲン原子から選ばれる。
ルコキシ鎖が光学活性を有するものであってもよく、フ
ェニル基またはフェノキシ基を、フッ素原子や塩素原子
等のハロゲン原子で置換されたものでもよい。また、上
記置換基R及びXは、フェニル基が、水素原子を1個ま
たは2個のフッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子で置
換されたものであってもよい。
一般式(1)〜(10)に示す液晶化合物を混合して用
いることもできる。また、上記一般式(1)〜(10)
に示す液晶化合物は、いずれも誘電異方性が正である
が、誘電異方性が負の液晶化合物も、誘電異方性が正の
液晶化合物と混合して混合後の誘電異方性を正とするこ
とにより用いることができる。また、適当な素子構成及
び駆動方式を用いることにより、誘電異方性が負の液晶
化合物も、誘電異方性が正の液晶化合物と混合すること
なく用いることができる。
用いることができる。二色性色素を用いた液晶表示素子
においては、電圧非印加時に光吸収が生じた場合、表示
色が白っぽくなるため、特に光散乱の低減が望まれてい
る。
1)〜(19)に示すイエロー色素、下記化学式(2
0)〜(27)に示すマゼンタ色素、及び下記化学式
(28)〜(31)に示すシアン色素等を挙げることが
できる。
場合、液晶化合物に対する混合比は0.01〜10重量
%であることが好ましく、0.1〜5重量%であること
がより好ましい。二色性色素の混合比が下限値未満の場
合、十分なコントラストが得られないことがある。一
方、上限値を超える場合、電圧印加時においても着色が
残るためコントラストが低下するおそれがある。
は上述の液晶化合物と二色性色素との混合物で構成され
る液晶材料を包含する透明被膜の材料としては、メラミ
ン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、フ
ラン樹脂等の縮合系ポリマーや、スチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体、メチルメタクリレート−ビニルアクリ
レート共重合体等の三次元架橋ビニルポリマー等の熱硬
化性樹脂を用いることができる。
ン類;塩素化ポリエチレン類;エチレン・酢酸ビニル共
重合体、エチレン・アクリル酸・無水マレイン酸共重合
体等のエチレン共重合体;ポリブタジエン類;ポリエチ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート等のポリエステル類;ポリプロ
ピレン類;ポリイソブチレン類;ポリ塩化ビニル類;ポ
リ塩化ビニリデン類;ポリ酢酸ビニル類;ポリビニルア
ルコール類;ポリビニルアセタール類;ポリビニルブチ
ラール類;四フッ化エチレン樹脂類;三フッ化塩化エチ
レン樹脂類;フッ化エチレン・プロピレン樹脂類;フッ
化ビニリデン樹脂類;フッ化ビニル樹脂類;四フッ化エ
チレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、四
フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重
合体、四フッ化エチレン・エチレン共重合体等の四フッ
化エチレン共重合体;含フッ素ポリベンゾオキサゾール
等のフッ素樹脂類;アクリル樹脂類;ポリメタクリル酸
メチル等のメタクリル樹脂類;ポリアクリロニトリル
類;アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体
等のアクリロニトリル共重合体;ポリスチレン類;ハロ
ゲン化ポリスチレン類;スチレン・メタクリル酸共重合
体、スチレン・アクリロニトリル共重合体等のスチレン
共重合体;ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリア
クリル酸ナトリウム等のイオン性ポリマー;アセタール
樹脂類;ナイロン66等のポリアミド類;ゼラチン;ア
ラビアゴム;ポリカーボネート類;ポリエステルカーボ
ネート類;セルロース系樹脂類;フェノール系樹脂類;
ユリア樹脂類;エポキシ樹脂類;不飽和ポリエステル樹
脂類;アルキド樹脂類;メラミン樹脂類;ポリウレタン
類;ジアリールフタレート樹脂類;ポリフェニレンオキ
サイド類;ポリフェニレンスルフィド類;ポリスルフォ
ン類;ポリフェニルスルフォン類;シリコーン樹脂類;
ポリイミド類;ビスマレイミドトリアジン樹脂類;ポリ
イミドアミド類;ポリエーテルスルフォン類;ポリメチ
ルペンテン類;ポリエーテルエーテルケトン類;ポリエ
ーテルイミド類;ポリビニルカルバゾール類;ノルボル
ネン系非晶質ポリオレフィン類;ポリフマル酸エステル
類等の熱可塑性樹脂も用いることができる。
記熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂から選ばれる2種以上
の樹脂を用いて多層膜として形成されてもよい。この場
合、液晶マイクロカプセル7の熱安定性を向上させるた
めに、透明被膜の最外殻には熱硬化性樹脂を用いること
が好ましい。
セル7は、界面重合法、in situ重合法、液中硬
化被覆法、水溶液系からの相分離法、有機溶液系からの
相分離法、融解分散冷却法、気中懸濁法、及びスプレー
ドライング法等を用いて形成することができる。また、
液晶マイクロカプセル7は、例えば、平均粒径が3μm
〜15μm程度となるように形成される。
子においては、液晶マイクロカプセルに囲まれて形成さ
れる空隙に透明充填体が充填される。この透明充填体
は、液晶マイクロカプセルの透明被膜と、空隙に残留す
る気泡との間の屈折率の差に起因する不所望な光散乱を
低減するために設けられる。透明充填体と透明被膜との
屈折率の差は小さいほど好ましく、0.1以下である場
合に、光散乱を十分に低減することができ、高いコント
ラストを得ることができる。また、上記屈折率の差が
0.02以下の場合、上述した効果がより顕著となる。
例えば、図1に示す液晶表示素子1のように、透明充填
体として透明微粒子8を用いることができる。
明であり、かつ電気的に絶縁性のものであれば特に制限
はない。しかしながら、ガラス等は、透明樹脂に比べ
て、液晶マイクロカプセル7の透明被膜との屈折率の差
が大きい。したがって、透明微粒子8には透明樹脂を用
いることが好ましい。特に、上記透明被膜に用いた熱可
塑性樹脂を透明微粒子8の材料として用いた場合、透明
被膜と透明微粒子8との間の屈折率の差を低減すること
ができるだけでなく、透明被膜と透明微粒子8との密着
性を高めることができる。したがって、空隙を良好に低
減することができる。
微粒子8は、液晶マイクロカプセル7よりも平均粒径が
小さい必要がある。特に、透明微粒子8の平均粒径が、
液晶マイクロカプセル7の平均粒径の10%以下である
場合、透明微粒子8が液晶マイクロカプセル7間の空隙
に容易に入り込むことが可能となるため、空隙に残留す
る気泡を良好に低減することができる。
イクロカプセル7の平均粒径の1%以上であることが好
ましい。液晶マイクロカプセル7の平均粒径が1%以上
の場合、1つの空隙に充填される透明微粒子8が少なく
なるため、光反射が生じる界面を低減することができ
る。したがって、コントラストをより高めることができ
る。
示素子1において、液晶層6は、液晶マイクロカプセル
7と透明微粒子8とを所定の溶媒中に分散させた液晶マ
イクロカプセル分散液を、塗布または印刷することによ
り形成される。
布または印刷すると、上記溶媒を蒸発・乾燥させるまで
の過程で、液晶マイクロカプセル間に引力が生じ、液晶
マイクロカプセルは相互に融着する。しかしながら、従
来の液晶表示素子においては、この融着は完全ではな
く、液晶マイクロカプセル間に空隙が生じ、そこに気泡
が残留する。
を含有させると、透明微粒子8がこの空隙に充填され、
さらに透明微粒子8と液晶マイクロカプセル7の透明被
膜とが融着する。したがって、液晶マイクロカプセル7
間の空隙が低減され、気泡の残留を抑制することができ
る。
いた場合について説明したが、透明充填体は基板表面に
設けられるテーパー状の突起部であってもよい。
れた、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示素子の断
面図を示す。この図で、透明充填体である突起部9は、
基板2上に設けられ、テーパー状の形状を有している。
る。図3に、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示素
子に用いられる突起部の斜視図を示す。図3において、
液晶マイクロカプセル7は、突起部9の側面に接するよ
うに配置されている。突起部9は、基板(図示せず)上
に設けられており、円錐状、三角錐状、或いは四角錐状
等の形状を有している。このように、突起部9は、錘状
或いは平らな上面を有する台地状の形状に形成され得
る。
ることが好ましい。図4(a)に本発明の第1の実施形
態に係る液晶表示素子に用いられる突起部の上面図を示
し、図4(b)にその4B−4Bに沿った断面図を示
す。また、図5(a)に、本発明の第1の実施形態に係
る液晶表示素子に用いられる突起部の上面図を示し、図
5(b)にその5B−5Bに沿った断面図を示す。な
お、図4(a),(b)及び図5(a),(b)におい
て、参照番号2は基板を示し、参照番号9-1及び9-2は
突起部を示す。
-1は側面が凹状の曲面で構成された三角錐状の形状を有
している。このように突起部9-1の側面を凹状の曲面で
構成することにより、液晶マイクロカプセル7との密着
性が向上し、気泡の残留をより良好に防止することがで
きる。
に、側面が凹状の曲面で構成された四角錐状の突起部9
-2を設けてもよい。このように、突起部9-2の形状を三
角錐状或いは四角錐状とすることにより、液晶マイクロ
カプセル7の配列を制御することができる。
プセル7の配列を制御するために、突起部9を格子状に
形成してもよい。
れた突起部の上面図及びその一部の斜視図をそれぞれ示
す。図6(a)及び(b)に示すように、突起部9-3
は、電極4上に形成されており、格子状の形状を有して
いる。格子状の突起部9-3の上部10は平坦であり、底
部に比べて幅が狭くなっている。また、突起部9-3の側
面は凹状の曲面で構成されている。このように突起部9
-3を格子状とし、格子の間隔を適宜選択することによ
り、突起部9-3で囲まれる空間に配置される液晶マイク
ロカプセルの数及び配列を制御することができる。
えば、電極4上に樹脂層を形成し、この樹脂層を所定の
パターンで型押しすることにより形成することができ
る。
のようにして形成することもできる。図7(a)及び
(b)を参照しながら、図6(a)及び(b)に示す突
起部9-3の形成方法を説明する。なお、図7(a)及び
(b)は、それぞれ、突起部の形成方法の概略を示す上
面図及び斜視図である。
り、電極4上に所定のパターンで樹脂膜を形成する。こ
の樹脂膜上に、より体積膨張率の小さい樹脂、すなわ
ち、硬化による収縮がより大きな樹脂膜を形成する。こ
のようにして複数の樹脂膜を、下方において体積膨張率
が大きく、上方において小さくなるように積層すること
により、図7(a)及び(b)に示す格子状の樹脂層1
1-1を形成する。このとき、樹脂層11-1の側面は、電
極4の表面に対して垂直な平面である。
1-1は、上方と下方とで体積膨張率が異なるため、体積
の差が生じる。その結果、図6(a)及び(b)に示す
テーパー状の突起部9-3が形成される。
設けてもよいが、液晶マイクロカプセル分散液が塗布さ
れる基板上に設けることが好ましい。また、基板2,3
の両方に設けてもよい。また、突起部9の高さは、液晶
マイクロカプセル7の平均粒径に対し、5〜50%程度
であることが好ましい。このように突起部9を形成する
ことにより、液晶マイクロカプセル7の充填密度を低減
することなく、空隙を低減することができる。
の透明微粒子8に用いられるのと同様の透明樹脂を挙げ
ることができる。突起部9は、例えば、感光性樹脂を用
いて形成する場合、電極4上に複数種の感光性樹脂を用
いて樹脂層を積層し、所望のパターンにパターニングす
ることにより形成することができる。この時、硬化後で
の体積が、最上層において最も小さく、最下層において
最も大きくなるように感光性樹脂をそれぞれ選ぶことに
より、テーパー状に形成することができる。
柱状体であってもよい。
実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部の斜視
図を示す。図8(a)に示す突起部9-4は、中央部が窪
んだ三角柱であり、図8(b)に示す突起部9-5は、中
央部が窪んだ四角柱である。このような中央部が窪んだ
柱状の突起部9-4,9-5を用いると、液晶マイクロカプ
セル間の空隙をより低減することができる。
て形成する。まず、三角柱状或いは四角柱状に樹脂層1
1-2,11-3を形成する。このとき、樹脂層11-2,1
1-3は、端部を体積膨張率の大きい樹脂で構成し、中央
部を体積膨張率の小さい樹脂で構成する。次に、樹脂層
11-2,11-3を硬化する。それにより、樹脂層11-
2,11-3の中央部と端部とで体積に差が生じ、中央部
が窪んだ柱状の突起部9-4,9-5が形成される。
形状を、基板2または基板3側から液晶層6の中間部へ
向けてテーパー状とすることにより、液晶マイクロカプ
セル7間に形成される空隙を低減し、光散乱を抑制する
ことができる。
場合について説明したが、透明充填体は、液晶マイクロ
カプセルの透明被膜と一体化された樹脂であってもよ
い。
ロカプセルの透明被膜と一体化された樹脂が用いられ
た、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示素子の断面
図を示す。この図で、液晶層6は、隣接して配置された
液晶マイクロカプセル7と、液晶マイクロカプセル7に
より形成された空隙を充填し、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜と一体化された樹脂12とで構成されてい
る。
10に示す液晶表示素子1の製造方法を説明する。な
お、図11(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の第1
の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法の概略を示す
断面図である。
イクロカプセル7及び上述の透明微粒子8を所定の溶媒
13に分散させた液晶マイクロカプセル分散液を、電極
4が形成された基板2上に塗布する。このとき、透明微
粒子8には、液晶マイクロカプセル7の透明被膜に比べ
てガラス転移温度の低い樹脂を用いる。
3を除去する。この時点で、液晶マイクロカプセル7
間、及び液晶マイクロカプセル7と透明微粒子8との間
で融着が生じる。その結果、液晶マイクロカプセル7に
より形成される空隙の大部分は透明微粒子8で充填され
るが、僅かな空隙が残留している。
6を透明微粒子8のガラス転移温度よりも高く、かつ液
晶マイクロカプセル7の透明被膜のガラス転移温度より
も低い温度に加熱する。これにより、液晶マイクロカプ
セル7の透明被膜が破壊されることなく、透明微粒子8
はガラス化して樹脂12を形成する。この樹脂12は、
自由な形状をとり得るため、液晶マイクロカプセル7間
に残された僅かな空隙にも浸入し、残留する僅かな空隙
をもほぼ完全に充填する。また、透明微粒子8がガラス
化することにより、液晶マイクロカプセル7は変形可能
となるため、より高い密度で充填される。
このようにして、液晶マイクロカプセル7の透明被膜と
樹脂12とを一体化させる。
セル7の透明被膜と樹脂12とを一体化させるために、
透明被膜と透明微粒子8との間のガラス転移温度の差を
利用している。そのため、このガラス転移温度の差が小
さいと、透明微粒子8が十分にガラス化しない、或いは
透明被膜までガラス化して液晶マイクロカプセル7が破
壊されるおそれがある。したがって、上記ガラス転移温
度の差が十分に大きくなるように、透明被膜及び透明微
粒子8の材料を選定することが好ましい。このガラス転
移温度の差は大きいほど好ましいが、20℃以上あれば
十分である。
はガラス化される。そのため、透明微粒子8として粒径
の小さなものを用いても光散乱が増大するおそれがな
い。また、透明微粒子8の粒径を小さくすることによ
り、液晶マイクロカプセル7間の空隙へ均一に分布させ
ることができ、かつ容易にガラス化することができる。
したがって、透明微粒子8の平均粒径は小さいほど好ま
しい。特に、透明微粒子8の平均粒径は液晶マイクロカ
プセル7の平均粒径以下であることが好ましく、液晶マ
イクロカプセル7の平均粒径の10%以下であることが
より好ましい。
るために、透明微粒子8を用いる場合について説明した
が、透明微粒子8の代わりに上述の突起部9を用いるこ
ともできる。すなわち、突起部9に、液晶マイクロカプ
セル7の透明被膜に比べてガラス転移温度の低い樹脂を
用い、透明微粒子8を用いた場合と同様にして、突起部
9をガラス化して樹脂12を形成することにより、液晶
マイクロカプセル7の透明被膜と樹脂12とを一体化す
ることができる。なお、この場合、突起部9はガラス化
することにより自由な形状をとり得るため、必ずしもテ
ーパー状に形成する必要はなく、図7(a)及び(b)
に示すような格子状や、図9(a)及び(b)に示すよ
うな柱状に形成することができる。
下のようにして製造してもよい。
10に示す液晶表示素子1の他の製造方法を説明する。
なお、図12(a)〜(d)は、それぞれ、本発明の第
1の実施形態に係る液晶表示素子の他の製造方法の概略
を示す断面図である。
イクロカプセル7を適当な溶媒中に分散させた液晶マイ
クロカプセル分散液を、電極4が形成された基板2上に
塗布し、溶媒を除去する。この時点で、液晶マイクロカ
プセル7間で透明被膜の融着が生じる。しかしながら、
この融着は僅かであり、液晶マイクロカプセル7間には
多くの空隙が形成される。
て、液晶マイクロカプセル7間での透明被膜の融着を促
進する。その結果、液晶マイクロカプセル7間の空隙は
やや低減されるが、多くの空隙は残留したままである。
マイクロカプセル7上にバインダ剤15を塗布する。な
お、このバインダ剤15は、所定の処理により硬化して
樹脂12を形成する重合性物質を含有する液体である。
バインダ剤15は溶媒を含むものであってもよく、含ま
なくてもよい。
ダ剤15を、液晶マイクロカプセル7間の空隙に浸透さ
せて、空隙を充填する。空隙に充填されたバインダ剤1
5に、加熱或いは光照射のような所定の処理を施すこと
により、バインダ剤15中の重合性物質を重合させて硬
化させる。このようにして、バインダ剤15中の重合性
物質を重合させることにより樹脂12が形成され、樹脂
12は液晶マイクロカプセル7の透明被膜と一体化され
る。
2を形成する重合性物質を含有している。また、バイン
ダ剤15は任意に溶媒を含有する。一般に、液晶マイク
ロカプセル7の透明被膜は、耐有機溶剤性が低い。すな
わち、溶媒として、極性の低い有機溶媒を用いた場合、
液晶マイクロカプセル7から溶媒中に液晶材料が溶出す
るおそれがある。したがって、溶媒を用いる場合、水等
の極性の高いものを使用することが好ましい。
2を形成する重合性物質は、上記極性の高い溶媒に良好
に溶解或いは分散する必要がある。したがって、樹脂1
2を形成する重合性物質としては、水溶性樹脂や、親水
性の樹脂微粒子を用いることができる。
しては、上記液晶マイクロカプセル7の透明被膜に用い
られる材料のプレポリマー;メタクリレート、メチルメ
タクリレート、エチルメタクリレート、ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、アクリ
レート、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、エ
チルヘキシルアクリレート、アクリロニトリル等の水溶
性モノマー;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ヒドロキシメチルエチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロー
ス、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。
の樹脂微粒子としては、カルボキシル基、スルホン酸
基、水酸基等の親水性置換基で表面修飾された樹脂微粒
子を挙げることができる。この樹脂微粒子は、メチルメ
タクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタ
クリレート、ターシャリブチルメタクリレート、ヒドロ
キシエチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレ
ート、グリシジルメタクリレート、アクリレート、イソ
プレン、イソブチレン、アクリロニトリル、エステル、
メラミン、ウレタン、エポキシ、ジビニルベンゼン、T
MPTA等を用いて形成することができる。
基の他に、メチロール基、エポキシ基、イソシアネート
基等で修飾されていてもよい。また、この樹脂微粒子
は、液晶マイクロカプセル7間の空隙に容易に浸入する
必要があるため、粒径が数十nm〜数百nm程度である
ことが好ましい。
も用いることができるが、この場合には溶媒を含まな
い、例えばエポキシプレポリマーやウレタンプレポリマ
ー等の液状のオリゴマーを用いることが好ましい。
イクロカプセル7を積層した後に塗布される。そのた
め、バインダ剤15は、塗布時には、液晶マイクロカプ
セル7が形成する空隙に浸透しやすく、硬化時には、空
隙を効率的に充填することが好ましい。すなわち、バイ
ンダ剤15の粘性が小さいことが好ましく、粘性が50
0センチポイズ以下のものを用いることにより、塗布時
の空隙への浸透を容易にし、硬化時の空隙の充填をより
効率的に行うことができる。
7の粒径や用いるバインダ剤15の種類等によって異な
るが、少なくとも空隙を充填できる程度に十分な量を塗
布する。また、バインダ剤15を過剰に塗布してもよ
い。この場合、過剰なバインダ剤15は、液晶層6の上
部で硬化して被膜16を形成する。この被膜16は、液
晶層6を保護する保護膜として用いることができるた
め、工程数を増加することなく液晶表示素子1の寿命特
性や耐久性を高めることができる。
も用いることができる。通常、液晶マイクロカプセル7
を含む液晶層の表面には凹凸が形成される。そのため、
この液晶層上に対向基板等を配置した場合、液晶層と対
向基板との間には無数の空隙が生じてしまう。それに対
し、上記被膜16を形成した場合、液晶層の表面を平坦
化することが可能となる。そのため、対向基板と液晶層
との間に空隙が形成されるのを防止することができる。
したがって、光散乱をより良好に防止することができ
る。
対向基板は、バインダ剤15中の重合性物質が完全に重
合する前に液晶層上に配置することが好ましい。この場
合、対向基板と液晶層との間に空隙が形成されることが
殆どない。
場合、被膜16に接着性を付与してもよい。これによ
り、対向基板と液晶層とを接着させることが可能とな
り、その結果、液晶表示素子の強度を向上させることが
できる。
全に重合する前に液晶層上に対向基板を配置する場合、
バインダ剤15は、溶媒を含有しない液状の重合性物質
であることが好ましい。この場合、被膜16中に溶媒が
残留するおそれがない。
基板2上に液晶層を囲むように封止部材を設けることが
好ましい。これにより、バインダ剤15の漏出を防止す
ることができ、かつ被膜16を所望の厚さに制御するこ
とができる。また、封止部材に接着性を付与することに
より、基板2と対向基板との接着を行うことが可能とな
る。なお、この封止部材については、第2の実施形態に
おいて詳述する。
晶マイクロカプセル7の透明被膜の屈折率と透明充填体
との屈折率の差は、0.1以下であることが好ましく、
0.02以下であることがより好ましい。また、透明被
膜と透明充填体とを一体化する場合、一体化された透明
被膜及び透明充填体の屈折率と、液晶マイクロカプセル
7中の液晶材料の常光線屈折率との差が、0.1以下で
あることが好ましく、0.02以下であることがより好
ましい。屈折率の差が上記範囲にある場合、光散乱をよ
り効果的に低減することができる。
明する。上記第1の実施形態においては、光散乱を低減
するために透明充填体を用いることについて説明した
が、液晶マイクロカプセル間の空隙を透明な流体で満た
すことによっても光散乱を低減することができる。図1
3(a)及び(b)を参照しながら説明する。
発明の第2の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を
概略的に示す断面図である。
明したのと同様の工程を実施する。すなわち、基板2上
に液晶マイクロカプセル7を配置して、液晶層6-1を形
成する。カラー表示を行う場合には、液晶層6-1上に透
明電極5-1、液晶層6-2、透明電極5-2、及び液晶層6
-3を順次積層する。なお、液晶層6-1〜6-3では、液晶
マイクロカプセル7の吸収波長がそれぞれ異なる。
囲を囲むように封止部材17を形成する。この封止部材
17に用いられる材料としては、例えば接着性を有する
材料を挙げることができる。
イクロカプセル7間に形成された空隙を透明な流体18
で満たす。流体18は、液晶マイクロカプセル7間に形
成された空隙を完全に満たすように、及び液晶層6-1〜
6-3を覆うように供給する。基板2上には、封止部材1
7が形成されているため、基板2上からの流体の流出が
防止される。なお、通常、透明電極5-1,5-2はパター
ニングされるため、流体18は液晶層6-3中の液晶マイ
クロカプセル7間の空隙だけでなく、液晶層6-1,6-2
中の液晶マイクロカプセル7間の空隙中にも容易に供給
される。
層6-3上に対向基板3を配置する。なお、対向基板3の
一方の主面には透明電極5-3が形成されている。対向基
板3を基板2へ向けて押圧することにより、余分な流体
18は排出され、液晶マイクロカプセル7間及び液晶層
6-3と対向基板3との間には適量の流体18が残留す
る。このとき、封止部材17と対向基板3との接着を行
うことにより、基板2,3間の空隙を流体18で完全に
満たすことが可能となる。
ロカプセル7の透明被膜とほぼ等しい屈折率を有する材
料を用いることにより、第1の実施形態において説明し
たのと同様の効果を得ることができる。さらに、液晶マ
イクロカプセル7間の間隙を流体18で満たした場合、
以下に示す効果を得ることができる。
熱すると、液晶マイクロカプセル7の膨張を生ずる。流
体18を用いていない場合、液晶マイクロカプセル7が
膨張することにより、対向基板3の封止部材17との接
着部近傍に局所的に高い圧力が加わる。そのため、対向
基板3が封止部材17から剥離するおそれがある。それ
に対し、流体18を用いた場合、流体18は液晶層6内
で移動可能であるので、対向基板は凸状に湾曲すること
ができる。したがって、液晶マイクロカプセル7の膨張
により生じる圧力は分散され、上記剥離が防止される。
ることが好ましい。この場合、上述した圧力の集中を緩
和し、上記剥離をより良好に防止することができる。
2μm以下であることが好ましい。この場合、光透過率
を90%以上とすることが可能となる。また、液晶層6
-3と対向基板3との間の距離は、1μm以上であること
が好ましい。この場合、加熱時に、十分な量の流体18
を液晶層6内で移動させることができるため、上記剥離
をより効果的に防止することができる。
ンオイル及びマシーン油等のオイル類;ポリエステルオ
リゴマー、エチレン系オリゴマー、ポリエーテルオリゴ
マー、ポリアミド系オリゴマー等の液状のオリゴマー;
アセト酢酸エチル、ジブチルケトン、ジメチルオクタ
ン、デカリン、デカン、トリデカン、プロピレングリコ
ール、エチレングリコール等の高沸点液体;ポリマー溶
液;及びこれらの混合物等のような透明な液体を挙げる
ことができる。
セル7の透明被膜の屈折率との差は、0.1以下である
ことが好ましく、0.02以下であることがより好まし
い。屈折率の差が上記範囲にある場合、光散乱をより効
果的に低減することができる。
プロセスにおいては熱工程が存在するため、上記流体1
8は150℃以上の沸点を有することが好ましい。
ポキシ、不飽和ポリエステル、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリウレタン、ポ
リイミド、ジエン系樹脂、アクリル樹脂、及びこれらの
前駆体等を挙げることができる。また、封止部材17の
材料として、上述した材料にシリカ、炭酸カルシウム、
ガラス繊維、チタン酸バリウム、クレイ等の無機充填体
を混合した混合物;或いはこれらに感光性或いは熱硬化
性を付与した物質等も用いることもできる。
示すように様々な形状に形成され得る。図14(a)〜
(f)は、それぞれ、本発明の第2の実施形態に係る液
晶表示素子において用いられる封止部材を概略的に示す
平面図である。
には液晶層6が形成され、さらにこれを囲むように封止
部材17が形成されている。
液晶マイクロカプセルからなる層を完全に囲んでいる。
したがって、流体18として低粘度の液体を用いた場合
においても、流体18が封止部材に囲まれた空間の外部
へと流出するおそれがない。
材17は液晶マイクロカプセルからなる層を完全には囲
んでいない。封止部材17をこのような形状に形成した
場合、例えば、以下に示す方法により液晶表示素子を製
造することができる。
明の第2の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概
略的に示す断面図である。
上に液晶マイクロカプセル7を配置して、液晶層6-1を
形成する。カラー表示を行う場合には、液晶層6-1上に
透明電極5-1、液晶層6-2、透明電極5-2、及び液晶層
6-3を順次積層する。なお、液晶層6-1〜6-3では、液
晶マイクロカプセル7の吸収波長がそれぞれ異なる。基
板2上には、例えば、図14(b)に示すパターンで封
止部材17を形成する。
6-3を流体18で覆う。さらに、対向基板3と基板2と
を貼り合せる。基板2,3の貼り合せは、封止部材17
の開口部へ向けて行う。このとき、例えばローラ等を用
いて基板2を基板3に対して押圧することにより、図1
5(b)に示すように、上記開口部から余分な流体18
を排出することができる。
(c)に示すように、接着剤19を用いて開口部を封止
する。以上のようにして液晶表示素子1-1を得る。
明する。本実施形態においては、光散乱を低減するため
に、液晶材料の誘電率異方性及び粒径がそれぞれ異なる
液晶マイクロカプセルが用いられる。
液晶表示素子の断面図を概略的に示す。図16に示す液
晶表示素子1において、液晶層6は、より大きな粒径を
有する液晶マイクロカプセル7-4とより小さな粒径を有
する液晶マイクロカプセル7-5とで構成されている。こ
のように、粒径の異なる液晶マイクロカプセル7-4,7
-5を用いた場合、液晶マイクロカプセル7-4間に形成さ
れる間隙を、液晶マイクロカプセル7-5で充填すること
ができる。ここで、液晶マイクロカプセル7-4と液晶マ
イクロカプセル7-5とで透明被膜の屈折率がほぼ等しい
場合、液晶マイクロカプセル7-5と液晶マイクロカプセ
ル7-5との界面における光散乱が防止される。したがっ
て、第3の実施形態によると、第1の実施形態において
説明したのと同様の効果を得ることができる。
施形態とは異なり、液晶マイクロカプセル7-4間に形成
される間隙は、液晶マイクロカプセル7-5で充填され
る。すなわち、液晶層6中で液晶材料の占める体積比を
より高めることができる。したがって、光透過率の制御
をより効率的に行うことが可能となる。
〜50μmであることが好ましく、液晶マイクロカプセ
ル7-5の平均粒径は0.1〜30μmであることが好ま
しい。また、液晶マイクロカプセル7-4の平均粒径R1
と液晶マイクロカプセル7-5の平均粒径R2とは下記不
等式を満たすことが好ましい。
式に示す関係を満たす場合、高い着色効率を有する液晶
層を得ることができる。この場合、R1に対するR2の
比は可能な限り大きいことが好ましい。上記比が極端に
小さい場合、より高い着色効率を得ることができるが、
光散乱が増加するおそれがある。
それぞれ粒径の異なる液晶マイクロカプセル7-4及び7
-5が使用される。液晶マイクロカプセル7-4と液晶マイ
クロカプセル7-5とで粒径のみが異なるとすると、これ
ら液晶マイクロカプセル7-4,7-5間では閾値電圧及び
飽和電圧に違いを生ずる。そのため、電気光学特性の低
下を生じ、良好な表示特性を得られないことがある。
-4と液晶マイクロカプセル7-5とで、誘電率異方性の異
なる液晶材料を使用することが好ましい。より大きな粒
径を有する液晶マイクロカプセル7-4においてより大き
な誘電率異方性を有する液晶材料を使用し、より小さな
粒径を有する液晶マイクロカプセル7-5においてより小
さな誘電率異方性を有する液晶材料を使用することによ
り、閾値電圧等をほぼ一致させることができる。したが
って、より良好な表示特性を得ることができる。
値電圧の差は、0.2V以下であることが好ましい。こ
の場合、良好な表示特性を得ることができる。また、液
晶マイクロカプセル7-4,7-5間での誘電率異方性の差
は、1.0〜5.0程度であることが好ましい。この場
合、上記閾値電圧の差を0.2V以下とすることができ
る。
明する。上述したように、第1〜第3の実施形態におい
ては、液晶マイクロカプセル7間に形成される空隙を透
明充填体、透明な流体、或いはより粒径の小さな液晶マ
イクロカプセルで充填することについて説明した。第4
の実施形態においては、所定の溶媒中において正のゼー
タ電位を有する液晶マイクロカプセルと、負のゼータ電
位を有する液晶マイクロカプセルとを混合して液晶層を
形成することにより光散乱を低減する。
液晶表示素子の概略を示す。この図で、液晶表示素子1
の液晶層6は、所定の溶媒中で正のゼータ電位を有する
液晶マイクロカプセル7-1と、負のゼータ電位を有する
液晶マイクロカプセル7-2とで構成されている。
以下のようにして製造される。まず、液晶マイクロカプ
セル7-1と、液晶マイクロカプセル7-2とを、それぞれ
別々に作製する。液晶マイクロカプセル7-1、7-2は、
所定の溶媒、例えば水等の極性溶媒中で、それぞれ正の
ゼータ電位及び負のゼータ電位を有するように作製す
る。なお、液晶マイクロカプセル7-1,7-2のゼータ電
位は、それぞれの透明被膜に用いる材料の種類を適宜選
択することにより制御することができる。
上記溶媒中に分散させて混合し、液晶マイクロカプセル
分散液を調製する。この液晶マイクロカプセル分散液
を、電極4が形成された基板2上に塗布する。このと
き、液晶マイクロカプセル7-1、7-2はそれぞれ逆符号
のゼータ電位を有しているため、一方が他方を囲むよう
に配置された場合に最も安定となる。
カプセル分散液から溶媒を除去する。一方が他方を囲む
ように配置された液晶マイクロカプセル7-1,7-2は、
それぞれの間に介在する溶媒を除去されることにより、
接触面積の増加を生ずる。
プセルを用いた場合においても生ずる。しかしながら、
それぞれ逆符号のゼータ電位を有する液晶マイクロカプ
セル7-1,7-2を用いた場合、1種の液晶マイクロカプ
セルを用いた場合に比べて、上記溶媒中で相互に接触す
ることにより安定性がより高められるため、液晶マイク
ロカプセル7-1,7-2間での接触面積の増加がより促進
される。その結果、1種の液晶マイクロカプセルを用い
た場合に比べて、残留する空隙が低減されるのである。
において、液晶マイクロカプセル7-1,7-2は相互に密
着し、液晶層6に形成される空隙は、1種の液晶マイク
ロカプセルで構成される通常の液晶層に比べて少なくな
っている。したがって、液晶表示素子1を図17に示す
構成とすることにより、液晶層6の光散乱を低減するこ
とができる。
膜は、液晶マイクロカプセル7の透明被膜に関して説明
した材料を用いて形成することができる。液晶マイクロ
カプセル7-1,7-2のゼータ電位を制御するためにいず
れの材料を用いるべきかは、用いる溶媒等により異な
る。しかしながら、これら材料のうち、一般に、極性置
換基がなく炭化水素のみからなるもの、或いはアミノ
基、4級アンモニウム基等を有するものを用いることに
より、正のゼータ電位を有する液晶マイクロカプセル7
-1を作製することができる。また、一般に、カルボキシ
ル基、カルボニル基、アミド基、スルホン酸基、或いは
水酸基等を有するものを用いることにより、負のゼータ
電位を有する液晶マイクロカプセル7-2を作製すること
ができる。
電位の差は、100mV以上であることが好ましい。ゼ
ータ電位の差を100mV以上にすることにより、液晶
マイクロカプセル7-1,7-2間での密着性が高められ、
空隙をより低減することができる。
ゼータ電位の差は、300mV以下であることが好まし
い。ゼータ電位の差が300mVを超えると、液晶マイ
クロカプセル分散液中で液晶マイクロカプセル7-1,7
-2の凝集が生じ、液晶層6を均一に形成することができ
ない場合がある。しかしながら、ゼータ電位の差を30
0mV以下にすることにより、不所望な凝集を防止する
ことができる。
明する。上記第4の実施形態においては、光散乱を低減
するために、正のゼータ電位を有する液晶マイクロカプ
セルと、負のゼータ電位を有する液晶マイクロカプセル
とを用いる場合について説明した。第5の実施形態にお
いては、液晶マイクロカプセルの表面積を増加させるこ
とによって光散乱を低減する。
実施形態に係る液晶表示素子に用いられる液晶マイクロ
カプセルの概略を示す。なお、(a)及び(c)は液晶
マイクロカプセルの正面図、(b)は(a)に示す液晶
マイクロカプセルの側面図である。
晶マイクロカプセル7-3は、非球状の透明被膜と透明被
膜に包含された液晶材料とで構成されている。図18
(a)及び18Bに示す液晶マイクロカプセル7-3の表
面には凹部が形成されており、図18(c)に示す液晶
マイクロカプセル7-3の表面にはより大きな凹部が溝状
に形成されている。
ル7-3を用いた液晶表示素子の断面図を示す。この図に
示すように、液晶層6中で、液晶マイクロカプセル7-3
間には殆ど空隙が生じていない。
成され、このような液晶マイクロカプセルを用いて液晶
層を形成する場合、第4の実施形態で述べたように、隣
接する液晶マイクロカプセル間の接触面積を増加させる
ことにより、空隙を低減することができる。
セル間の接触面積を増加させるためには、液晶マイクロ
カプセルを大きく変形させなければならない。ここで、
一定の体積を考えた場合、球は最も表面積の小さな形状
である。また、液晶マイクロカプセル中の液晶材料の体
積は一定であり、収縮することはない。したがって、液
晶マイクロカプセルを変形させるためには、透明被膜が
膨張しなければならない。
樹脂で構成されるため、ある程度の変形は可能である。
しかしながら、その変形は不十分である。また、十分に
変形させるために過剰な圧力等を印加した場合は、透明
被膜が破壊されるおそれがある。
液晶マイクロカプセル7-3は、非球状の形状を有してい
るため、同じ体積を有する球に比べて表面積が大きい。
したがって、液晶マイクロカプセル7-3は、透明被膜の
膨張を伴うことなく、図19に示すように様々な形状を
とることができる。
の形状と形成される空隙との関係を調べたところ、図1
8(b)に示すように、液晶マイクロカプセル7-3の投
影と、その投影に外接する円20との距離の最大値D
が、外接する円20の半径Rの10%以上の場合に、透
明被膜を破壊することなく、液晶マイクロカプセル7-3
を十分に変形させて空隙を低減することができることを
見出した。
と、その投影に外接する円20との距離の最大値Dが、
外接する円20の半径Rの35%を超えると、透明被膜
の表面積が過剰となり、液晶層形成後にも透明被膜に皺
状の凹部が残留するため、光散乱が増加することが明ら
かになった。
投影と、その投影に外接する円20との距離の最大値D
が、外接する円20の半径Rの10〜35%の範囲内に
ある場合に、透明被膜を破壊することなく、光散乱を低
減することができる。この範囲は、20〜30%である
ことがより好ましい。
は、従来の球状の液晶マイクロカプセルと混合して用い
ることができる。その場合、従来の球状の液晶マイクロ
カプセルは、混合物中で30重量%まで含有され得る。
含有率が30重量%以内である場合、上記効果を得るこ
とができる。
ル7-3は、in situ重合法や懸濁重合法等により
製造され、例えば水溶性モノマーを用いることにより非
球状に形成される。
-3の製造の際に、液晶材料中に水溶性モノマーを含有さ
せる。次に、この水溶性モノマーが混合された液晶材料
を、乳化液に粒子状に分散させると、液晶材料から水溶
性モノマーの一部が乳化液中に溶出する。溶出した水溶
性モノマーは、重合により形成された液晶マイクロカプ
セルの透明被膜中に浸入し、そこで重合する。その結
果、透明被膜の表面積が増加し、非球状の液晶マイクロ
カプセル7-3が形成されるのである。なお、水溶性モノ
マーは、液晶材料に混合せずに、乳化液中に添加しても
よい。水溶性モノマーを液晶材料と混合した場合、水溶
性モノマーの水中への溶出量がカプセル間でばらつくこ
とがある。すなわち、液晶材料に対する透明被膜の体積
比がカプセル間でばらつく場合がある。それに対し、水
溶性モノマーを乳化液中に添加した場合、上記ばらつき
を低減することができる。
は、モノマーの総量に対して5〜20重量%の架橋剤を
使用することによっても形成することができる。この場
合、モノマーを加熱により重合することにより、液晶材
料が熱的に膨張した球状の液晶マイクロカプセルが形成
される。球状の液晶マイクロカプセルは次に室温までに
冷却され、それにより液晶材料の体積が減少する。その
結果、非球状の液晶マイクロカプセル7-3が得られる。
分な強度を有する透明被膜が得られない場合がある。一
方、架橋剤の量が20重量%を超える場合、光散乱が増
加するおそれがある。
透明被膜の表面が親水性であることが好ましい。一般
に、液晶マイクロカプセル分散液を塗布し、水等の溶媒
を除去すると、隣接する液晶マイクロカプセル間で透明
被膜が融着する。これは、溶媒が蒸発する際に生じる毛
管現象、及び水等の溶媒と液晶マイクロカプセルの透明
被膜との間の水素結合が関係していると考えられる。
し得る親水性置換基を配置することにより、透明被膜の
融着が促進され、液晶マイクロカプセル7-3間の空隙を
より低減することができる。このような親水性は、例え
ば以下のようにして付与することができる。
クロカプセル7-3を製造するに当り、まず、一方で、液
晶材料、疎水性モノマー、及びメチルメタクリレート等
を混合して液晶組成物を調製する。また、他方で、所定
の溶媒に乳化剤を添加して乳化液を形成する。なお、液
晶組成物には、必要に応じて架橋剤及び開始剤を混合す
る。
(液滴)状に分散させ、攪拌する。さらに、この乳化液
に水溶性モノマーを添加する。その結果、粒子状に分散
された液晶組成物中の疎水性モノマーと、水溶性モノマ
ーとが重合して、粒子状の液晶組成物の表面に透明被膜
が形成され、非球状の液晶マイクロカプセル7-3が製造
される。
プセル7-3は、上述のように水溶性モノマーを乳化液中
に添加させて製造される。そのため、水溶性モノマーと
疎水性モノマーとの反応の際、粒子状の液晶組成物の表
面で、水溶性モノマーはその親水基が乳化液側に向くよ
うに配向する。その結果、透明被膜の外側表面に親水基
が配置され、液晶マイクロカプセル7-3に高い親水性が
付与されるのである。
物を分散させた後に水溶性モノマーを添加したが、乳化
液に予め水溶性モノマーを添加した後に液晶組成物を分
散させて液晶マイクロカプセル7-3を製造してもよい。
するのに用いられる疎水性モノマーとしては、疎水性の
アクリル酸エステル;疎水性のメタクリル酸エステル;
疎水性のフマル酸エステル;及びイソプレン、クロロプ
レン、ブタジエン、フルオロプレン等のジエン誘導体を
挙げることができる。
リル酸エステル、及びフマル酸エステルとしては、カル
ボニル基に結合する酸素原子に、−Cn H2n+1で示され
る直鎖状の飽和炭化水素基;−Cn H2n-1基等で示され
る環状或いは不飽和結合を有する直鎖状の炭化水素基;
−Cn H2n-mFm+1 で示される少なくとも1つの水素原
子がフッ素原子で置換された直鎖状の炭化水素基;−C
n H2n-mFm-1 で示される少なくとも1つの水素原子が
フッ素原子で置換された環状の炭化水素基;フェニル
基、アルキルフェニル基、及びこれらの水素原子の少な
くとも1つをフッ素原子で置換した置換基等を有する化
合物を用いることができる。なお、式中、nは2以上の
整数を示し、mは2以上でありかつ2n以下の整数を示
す。
を製造するのに用いられる水溶性モノマーとしては、水
溶性のアクリル酸エステル;水溶性のメタクリル酸エス
テル;アクリロニトリル;メタクリロニトリル誘導体及
びその誘導体;複素環を有するビニルモノマー等を挙げ
ることができる。
クリル酸エステルとしては、カルボニル基に結合する酸
素原子に、アミノ基、アミド基、イミド基等のアミン類
の置換基;水酸基;及びグリシジルエーテル基等の親水
基をエステル部分に有する化合物やメチルメタクリレー
ト等を用いることができる。
用いる材料により異なるが、一般に、液晶材料に対し5
〜30重量%まで含有させることができる。また、乳化
液中に含有させる場合、乳化液に対し0.05〜10重
量%まで含有させることができる。
て、液晶層6には、加熱処理を施すことが好ましい。液
晶層6を、液晶マイクロカプセルの透明被膜のガラス転
移温度以下の温度で加熱することにより、空隙を低減す
ることができる。
4等に塗布した後、真空下で脱泡処理することが好まし
い。このような脱泡処理を施すことにより、液晶層6に
残留する気泡を除去し、空隙をより低減することができ
る。
において、特に記載がない限り、同一の番号が付された
部材には同様の材料を用いることができる。また、同一
の参照番号が付された部材について重複する説明は省略
されている。
に示す液晶表示素子1を作製した。
るネマチック液晶であるメルク社製ZLI−1840を
用いた。この液晶材料80重量部、水溶性モノマーであ
るメチルメタクリレート7重量部、疎水性のモノマーで
あるイソブチルメタクリレート7重量部、架橋剤である
エチレングリコールジメタクリレート1重量部及びベン
ゾイルパーオキサイド0.2重量部を混合・溶解した。
この混合液を、3重量部のポリビニルアルコールととも
に300重量部の純水中に投入し、ホモジナイザで乳化
した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて、
上記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、
液晶材料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル
7を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均
粒径が6μmであった。
チレン−ブタジエン共重合体からなり平均粒径が0.3
μmの透明微粒子8とを10:1の重量比で混合し、こ
の混合物を10重量%のイソプロピルアルコール水溶液
中に10重量%の濃度で分散させて液晶マイクロカプセ
ル分散液を調製した。
電極4が形成されたガラス基板2上に塗布・乾燥するこ
とにより、液晶層6を形成した。液晶層6上に、透明電
極5が形成されたガラス基板3を配置し、さらに全体を
ポリアミド製の袋に入れた。このポリアミド製の袋の内
部を減圧し、120℃の温度に加熱・密着することによ
り、液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の白色から透明状態
へと変化した。透過吸光度から求めたコントラスト比は
30であった。
こと以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を作製
した。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したと
ころ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコ
ントラスト比は23に減少していた。これは、透過光強
度が減少したためであり、液晶層内に微小な空隙がより
多く存在することを示している。
を、二色性色素を用いて以下に示す方法により作製し
た。
−5065XXに三井東圧社製の黒色二色性色素S−4
35を1重量%溶解して液晶材料を調製した。この液晶
材料80重量部、水溶性モノマーであるアクリロニトリ
ル7重量部、疎水性モノマーである2,2,3,3−テ
トラフルオロプロピルメタクリレート7重量部、架橋剤
であるジビニルベンゼン1重量部及びベンゾイルパーオ
キサイド0.2重量部を混合・溶解した。この混合液
を、3重量部のポリビニルアルコールとともに300重
量部の純水中に投入し、ホモジナイザで乳化した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて、
上記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、
液晶材料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル
7を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均
粒径が7μmであった。
リメチルメタクリレートからなり平均粒径が0.3μm
の透明微粒子8とを10:1の重量比で混合し、この混
合物を10重量%のイソプロピルアルコール水溶液中に
10重量%の濃度で分散させて、液晶マイクロカプセル
分散液を調製した。
ミニウム反射電極4が形成されたガラス基板2上に塗布
・乾燥することにより、液晶層6を形成した。液晶層6
上に、透明電極5が形成された高分子フィルム3をヒー
トローラでラミネートすることにより、液晶表示素子1
を作製した。
を顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7の
透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射濃度計から求めたコントラスト比は
4.2であった。
こと以外は、実施例2と同様にして液晶表示素子を作製
した。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したと
ころ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコ
ントラスト比は3.2に減少していた。これは、黒色の
色濃度が減少したためであり、液晶層内に微小の空隙が
より多く存在することを示している。
を、負の誘電異方性を有する液晶化合物を液晶材料とし
て用いて、以下に示す方法により作製した。
るネマチック液晶であるメルク社製ZLI−2659を
液晶材料として用いた。この液晶材料80重量部、水溶
性モノマーであるメチルメタクリレート3重量部、疎水
性モノマーであるオクタデシルメタクリレート11重量
部、架橋剤であるジビニルベンゼン1重量部、及び架橋
剤であるベンゾイルパーオキサイド0.2重量部を混合
・溶解した。この混合液を、3重量部の界面活性剤とと
もに300重量部の純水中に投入し、ホモジナイザで乳
化した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて、
上記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、
液晶材料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル
7を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均
粒径が6μmであった。
リ塩化ビニルからなり平均粒径が0.5μmの透明微粒
子8とを10:1の重量比で混合し、この混合物を10
重量%のイソプロピルアルコール水溶液中に10重量%
の濃度で分散させて、液晶マイクロカプセル分散液を調
製した。
電極4が形成されたガラス基板2上に塗布・乾燥するこ
とにより、液晶層6を形成した。液晶層6上に、透明電
極5が形成されたガラス基板3を配置し、さらに全体を
ポリアミド製の袋に入れた。ポリアミド製の袋の内部を
減圧し、100℃の温度に加熱・密着することにより、
液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、10Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の透明状態から白色
へと変化した。透過吸光度から求めたコントラスト比は
30であった。
こと以外は、実施例3と同様にして液晶表示素子を作製
した。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したと
ころ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコ
ントラスト比は23に減少していた。これは、透過光強
度が減少したためであり、液晶層内に微小の空隙がより
多く存在することを示している。
す3層構造のカラー液晶表示素子1-1を、透明微粒子8
を用いて以下に示す方法により製造した。なお、図20
(a)及び(b)は、それぞれ、本発明の実施例4に係
る液晶表示素子を概略的に示す斜視図及び断面図であ
る。
当り、まず、チッソ社製フッ素系液晶LIXON503
5XXに、上記化学式(11)に示すイエロー色のアン
トラキノン系二色性色素を溶解して液晶材料21-1を調
製した。この液晶材料21-1を80重量部、フッ素系メ
タクリレートを15重量部、ベンゾイルパーオキサイド
を0.2重量部の比で混合し、3重量部の界面活性剤を
溶解した純水300重量部に滴下・重合した。なお、こ
の滴下・重合は、界面活性剤を含有する純水を65℃に
保ち、1000rpmの速度で攪拌しながら行った。
濾過し、極端に粒径の小さい液晶マイクロカプセルを除
去した後、純水で3回洗浄し乾燥することにより、平均
粒径5μmの液晶マイクロカプセルを得た。
部とエポキシプレポリマー(エピコート)8重量部とを
混合し、5重量%のゼラチン水溶液200重量部に滴下
・攪拌して微小滴状に分散させた。この分散液の温度を
40℃に保ち、さらに、アミン系硬化剤3重量部を純水
50重量部に溶解した硬化剤水溶液を滴下しながら、1
時間攪拌を続けた。
過し、極端に粒径の小さい液晶マイクロカプセルを除去
した後、純水で3回洗浄し乾燥することにより、液晶材
料21-1がフッ素系ポリメタクリレート膜とエポキシ膜
とで包含された2重構造のイエローの液晶マイクロカプ
セルを得た。なお、このイエローの液晶マイクロカプセ
ルの平均粒径は6μmであった。
素の代わりに、化学式(20)に示すマゼンタ色のアン
トラキノン系二色性色素を用いて液晶材料21-2を調製
したこと以外は、イエローの液晶マイクロカプセルと同
様にして、マゼンタの液晶マイクロカプセルを作製し
た。なお、このマゼンタの液晶マイクロカプセルの平均
粒径は6μmであった。
色素の代わりに、化学式(29)に示すシアン色のアン
トラキノン系二色性色素を用いて液晶材料21-3を調製
したこと以外は、イエローの液晶マイクロカプセルと同
様にして、シアンの液晶マイクロカプセルを作製した。
なお、このシアンの液晶マイクロカプセルの平均粒径は
6μmであった。
ルと、ポリ塩化ビニルからなり平均粒径が0.5μmの
透明微粒子8とを10:1の重量比で混合し、この混合
物を10重量%のイソプロピルアルコール水溶液中に1
0重量%の濃度で分散させて、液晶マイクロカプセル分
散液を調製した。
ス基板2上に塗布・乾燥し、テフロン板を押し付けて、
120℃で3時間加熱・密着させることにより、液晶マ
イクロカプセルの最外層のエポキシ膜をガラス化させ
た。室温にまで冷却してガラス化したエポキシ膜を硬化
させた後、テフロン板をはずして液晶層6-1を形成し
た。なお、ガラス基板2上には複数系統のTFT30が
形成され、その上には絶縁層(図示せず)を介してアル
ミニウムからなる反射電極4が形成されている。
透明導電材料をスパッタリングし、これをフォトリソグ
ラフィー及びエッチングによりパターニングして、透明
電極5-1を形成した。なお、透明電極5-1は、透明導電
材料の粉末を所定の溶媒に分散させた分散液をパターニ
ング印刷することによっても形成することができる。
上に、マゼンタの液晶層6-2、透明電極5-2、シアンの
液晶層6-3、及び透明電極5-3を順次積層することによ
り、図20(a)及び(b)に示す液晶表示素子1-1を
作製した。
-1において、反射電極4、透明電極5-1、5-2は、それ
ぞれTFT30に電気的に接続されている。透明電極5
-3上には、ガラス基板または高分子フィルムを配置して
もよい。その場合、予め透明電極5-3が設けられたガラ
ス基板または高分子フィルムを用いて液晶表示素子1-1
を作製することができる。また、液晶層5-1、5-2、5
-3の積層順に特に制限はない。
液晶マイクロカプセル及び透明微粒子は省略して描かれ
ており、図20(a)においては、液晶マイクロカプセ
ル中の液晶材料21-nのみが描かれている。
子1-1の駆動方法の概略を示す。図21(a)〜(h)
は、液晶表示素子1-1に印加する電圧の組み合せ、液晶
材料の配向、及び表示色の関係を概略的に示す図であ
る。また、図中、Gは基準電位であるGNDを意味し、
Vは基準電位とは異なる所定の電位を意味する。液晶層
を挟持する一対の電極の電位をそれぞれG及びVとする
ことにより、液晶層中の液晶材料の配向が一方向へ制御
される。
場合、図21(a)〜(h)に示すように、印加する電
圧のパターンを演算回路で予め決めておく。なお、図
中、1つの表示色に対して2通りの電圧パターンが描か
れているのは、交流電圧を印加するためである。
(h)に示す電圧パターンで駆動したところ、混色性が
良好であり、それぞれの色を良好に表示できることが確
認された。また、図21(a)及び(e)に示すよう
に、50Hz、5Vの交流電圧を印加して白色及び黒色
表示を行ったところ、コントラスト比は5.0であっ
た。
以外は、実施例4と同様にして3層構造の液晶表示素子
を作製した。この液晶表示素子を50Hz、5Vの交流
電圧を印加して駆動したところ、白黒のコントラスト比
が4.3と実施例4の液晶表示素子1-1に比べて低く、
混色性も不十分であった。
板2上に図8(a)に示す突起部9-4を形成したこと以
外は実施例1と同様にして、図2に示す液晶表示素子1
を作製した。
上に、感光性アクリル樹脂を用いて図8(a)に示す突
起部9-4を形成し、この基板2上に、透明微粒子8を用
いないこと以外は実施例1と同様にして、液晶マイクロ
カプセル分散液の塗布等を行い、液晶表示素子1を作製
した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の白色から透明状態
へと変化した。透過吸光度から求めたコントラスト比は
30であった。
板2上に図8(b)に示す突起部9-5を形成したこと以
外は実施例2と同様にして、図2に示す液晶表示素子1
を作製した。
上に、感光性ポリイミドを用いて、図8(b)に示す突
起部9-5を形成し、この基板2上に、透明微粒子8を用
いないこと以外は実施例1と同様にして、液晶マイクロ
カプセル分散液の塗布等を行い、液晶表示素子1を作製
した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射濃度計から求めたコントラスト比は
4.2であった。
を形成する代わりに、図3に示す突起部9を形成したこ
と以外は実施例6と同様にして、図2に示す液晶表示素
子1を作製した。
基板2上に、SiO2 層を形成した後、レジストを用い
てパターニングすることにより、図3に示すようにSi
O2からなる突起部9を形成した。次に、突起部9が形
成された基板2上に、透明微粒子8を用いないこと以外
は実施例1と同様にして、液晶マイクロカプセル分散液
の塗布等を行い、液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射濃度計から求めたコントラスト比は
4.2であった。
を形成せずに、図4(a)及び(b)に示す突起部9-1
を形成したこと以外は実施例6と同様にして、図2に示
す液晶表示素子1を作製した。
形成し、このポリイミド膜を型押しすることにより、図
4(a)及び(b)に示す突起部9-1を形成した。次
に、突起部9-1が形成された基板2上に、透明微粒子8
を用いないこと以外は実施例1と同様にして、液晶マイ
クロカプセル分散液の塗布等を行い、液晶表示素子1を
作製した。
を顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7の
透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射濃度計から求めたコントラスト比は
4.5であった。
間基板を用い、図6(a)及び(b)に示す突起部9-3
を形成したこと以外は実施例4と同様にして、図20
(a)及び(b)に示すカラー液晶表示素子1-1を作製
した。
基板2、及び厚さ0.5mmのガラスからなる2枚の中
間基板(図示せず)のそれぞれに、TFT、ゲート配
線、及び信号配線を形成した。ガラス基板2のTFTを
形成した面に、厚さ2μmのポリイミド膜(図示せず)
を形成し、型押しにより表面にディンプル加工を施し
た。このポリイミド膜上に、アルミニウムからなる反射
電極4を1000オングストロームの厚さで蒸着し、基
板2に形成されたTFTのソース電極に電気的に接続し
た。
ングストロームの厚さで電極5-1、5-2としてITO膜
を形成し、TFTを形成した面のITO膜をパターニン
グして、各画素毎にTFTのソース電極に電気的に接続
した。
れについて、TFTを形成した面に、感光性ポリイミド
を用いて図6(a)及び(b)に示す突起部9-3を形成
した。これら基板2及び2枚の中間基板のそれぞれの突
起部9-3が形成された面に、実施例4と同様にしてそれ
ぞれイエロー、マゼンタ、シアンの液晶層6-1、6-2、
6-3を形成した。
ラス基板(図示せず)の一方の主面に、500オングス
トロームの厚さで電極5-3としてITO膜を形成した。
層6-1、6-2、6-3が基板2側からイエロー、マゼン
タ、シアンの順に配置されるように積層し、さらに液晶
層6-3上に、上記ガラス基板を配置し、外周部を周辺シ
ール剤であるエポキシ樹脂で封止した。これを、120
℃、真空下で2時間加熱・密着させるとともに、周辺シ
ール剤であるエポキシ樹脂を硬化することにより、液晶
表示素子1-1を作製した。
-1を、図21(a)〜(h)に示す電圧パターンで駆動
したところ、混色性が良好であり、それぞれの色を良好
に表示できることが確認された。また、図21(a)及
び(e)に示すように、50Hz、5Vの交流電圧を印
加して白色及び黒色表示を行ったところ、コントラスト
比は5.0であり、色調も良好であった。
外は、実施例9と同様にして3層構造の液晶表示素子を
作製した。この液晶表示素子を50Hz、5Vの交流電
圧を印加して駆動したところ、白黒のコントラスト比が
4.3と実施例4の液晶表示素子1-1に比べて低く、混
色性も不十分であった。
す方法により、図10に示す液晶表示素子1を作製し
た。
るネマチック液晶であるメルク社製LIXON5052
を用いた。この液晶材料80重量部、アクリロニトリル
9重量部、イソプレン7重量部、架橋剤であるジビニル
ベンゼン1重量部、及び開始剤であるベンゾイルパーオ
キサイド0.2重量部を混合・溶解した。この混合液
を、3重量部のポリビニルアルコールとともに300重
量部の純水中に投入し、多孔質ガラスを用いた膜乳化法
で乳化した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて上
記混合液を濾過し、純水で洗浄することにより、液晶材
料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル7を得
た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均粒径が
12μmであった。
ソプレンゴムからなる透明微粒子8とを10:1の重量
比で混合し、この混合物を、2重量%のポリビニルピロ
リドン水溶液中に25重量%の濃度で分散させて液晶マ
イクロカプセル分散液を調製した。
晶マイクロカプセル分散液を、アルミニウムからなる反
射電極4が形成されたガラス基板2上に、スリットコー
タにより塗布した。さらに、図11(b)に示すよう
に、乾燥することにより溶媒を除去し、電極4上で液晶
マイクロカプセル7と透明微粒子8とからなる層を形成
した。
上、液晶マイクロカプセル7の透明被膜のガラス転移温
度未満の温度でエージングして、透明微粒子8をガラス
化した。これを冷却することにより、図11(c)に示
すように、ガラス化した透明微粒子8を硬化させて樹脂
12を形成し、液晶マイクロカプセル7間の空隙が透明
被膜と一体化した樹脂12で充填された液晶層6を形成
した。
された高分子フィルム3を配置し、ヒートローラでラミ
ネートすることにより、液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加した時の、光透過率は90%であり、コン
トラスト比は3:1と良好であった。
層8を形成したこと以外は、実施例10と同様にして液
晶表示素子を作製した。すなわち、液晶層6の空隙を樹
脂12で充填せずに液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子を50Hz、12Vの交流電圧を印加して駆動
したところ、光透過率は75%であり、液晶層6の空隙
を樹脂12で充填した上記実施例10の液晶表示素子1
に比べて、コントラストが低下していた。
液の代わりに、ヒドロキシメチルエチルセルロース水溶
液を用いたこと以外は実施例10と同様にして、図10
に示す液晶表示素子1を作製した。
ところ、液晶マイクロカプセル7の透明被膜の破壊は確
認されず、空隙は見出されなかった。また、この液晶表
示素子1に50Hz、12Vの交流電圧を印加した時
の、光透過率は92%であり、コントラスト比は3:1
と良好であった。
層8を形成したこと以外は、実施例11と同様にして液
晶表示素子を作製した。すなわち、液晶層6の空隙を樹
脂12で充填せずに液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子を50Hz、12Vの交流電圧を印加して駆動
したところ、光透過率は75%であり、液晶層6の空隙
を樹脂12で充填した上記実施例11の液晶表示素子1
に比べて、コントラストが低下していた。
す方法により、図10に示す液晶表示素子1を作製し
た。
るネマチック液晶であるメルク社製LIXON5052
を用いた。この液晶材料80重量部、メチルメタクリレ
ート7重量部、ジイソブチルフマル酸7重量部、及び架
橋剤であるTMPTA0.5重量部を混合・溶解した。
この混合液を、3重量部のポリビニルアルコールととも
に300重量部の純水中に投入し、ホモジナイザで乳化
した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて上
記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、液
晶材料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル7
を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均粒
径が6μmであった。
重量%のヒドロキシメチルセルロース水溶液中に20重
量%の濃度で分散させて液晶マイクロカプセル分散液を
調製し、減圧下(1Torr)で攪拌して脱泡処理を施
した。
を、透明電極4が形成されたガラス基板2上に、ディッ
ピングにより塗布・乾燥して、図12(a)に示すよう
に液晶マイクロカプセル7を積層した。これを加熱し
て、図12(b)に示すように、それぞれの液晶マイク
ロカプセル7の透明被膜を融着させた。なお、このと
き、液晶マイクロカプセル7間には、空隙が残留してい
る。
れた液晶マイクロカプセル7上に、常温下で、4重量%
のポリビニルアルコール(分子量3000)水溶液をス
リットコータを用いてオーバーコートした。なお、ポリ
ビニルアルコール水溶液は、0.05μm(液晶マイク
ロカプセル7が形成する層の厚さの1%以下程度)の厚
さで塗布した。
ポリビニルアルコール水溶液を液晶マイクロカプセル7
間に浸透させ、乾燥することにより、液晶マイクロカプ
セル7間の空隙が樹脂12で充填された液晶層6を形成
した。
ラス基板3を配置し、減圧下(1Torr)で封止する
ことにより、液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加した時の、光透過率は92%であり、コン
トラスト比は3:1と良好であった。
アルコール水溶液を用いなかったこと以外は、実施例1
2と同様にして液晶表示素子を作製した。すなわち、液
晶層6の空隙を樹脂12で充填せずに液晶表示素子を作
製した。この液晶表示素子を50Hz、12Vの交流電
圧を印加して駆動したところ、光透過率は81%であ
り、液晶層6の空隙を樹脂12で充填した上記実施例1
2の液晶表示素子1に比べて、コントラストが低下して
いた。
わりにイソプレンを用いて液晶マイクロカプセル7を作
製したこと以外は実施例12と同様にして、図10に示
す液晶表示素子1を作製した。
ところ、液晶マイクロカプセル7の透明被膜の破壊は確
認されず、空隙は見出されなかった。また、この液晶表
示素子1に50Hz、12Vの交流電圧を印加した時
の、光透過率は92%であり、コントラスト比は3:1
と良好であった。
アルコール水溶液を用いなかったこと以外は、実施例1
3と同様にして液晶表示素子を作製した。すなわち、液
晶層6の空隙を樹脂12で充填せずに液晶表示素子を作
製した。この液晶表示素子を50Hz、12Vの交流電
圧を印加して駆動したところ、光透過率は81%であ
り、液晶層6の空隙を樹脂12で充填した上記実施例1
3の液晶表示素子1に比べて、コントラストが低下して
いた。
10に示す液晶表示素子1を作製した。
るネマチック液晶であるメルク社製LIXON5052
を用いた。この液晶材料80重量部、ジイソブチルフマ
ル酸14重量部、及び架橋剤であるTMPTA0.5重
量部を混合・溶解した。この混合液を、3重量部のポリ
ビニルアルコールとともに300重量部の純水中に投入
し、ホモジナイザで乳化した。
速度で1時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。1時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて上
記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、液
晶材料が透明被膜で包含された液晶マイクロカプセル7
を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7は、平均粒
径が6μmであった。
量%のポリエチレングリコール水溶液中に20重量%の
濃度で分散させて液晶マイクロカプセル分散液を調製
し、減圧下(10-2Torr)で攪拌して脱泡処理を施
した。この脱泡処理後の液晶マイクロカプセル分散液に
ついて粒度分布測定を行ったところ、サブミクロンオー
ダーの粒子は観測されなかった。
を、透明電極4が形成されたプラスチック基板2上に、
スリットコータにより塗布・乾燥することにより溶媒を
除去して、液晶層6を形成した。このとき、液晶マイク
ロカプセル7間には、ポリエチレングリコールが充填さ
れたが、空隙が残留していた。
れたプラスチック基板3を配置し、減圧下(10-3To
rr)でラミネートすることにより、液晶表示素子1を
作製した。これにより、液晶マイクロカプセル7間に残
留する空隙が低減された。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加した時の、光透過率は90%であり、コン
トラスト比は3.0と良好であった。
ネートを、減圧下(10-3Torr)で行わなかったこ
と以外は、実施例14と同様にして液晶表示素子を作製
した。すなわち、液晶層6の空隙の樹脂12で完全に充
填せずに液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子を
50Hz、12Vの交流電圧を印加して駆動したとこ
ろ、光透過率は80%であり、液晶層6の空隙を樹脂1
2で完全に充填した上記実施例14の液晶表示素子1に
比べて、コントラストが低下していた。
れぞれ吸収波長の異なる3層の液晶層を積層して、図1
7に示す液晶表示素子1を作製した。
LI−1840に、イエロー二色性色素G−232を1
重量%の濃度で溶解して液晶材料21-1を調製した。こ
の液晶材料21-1を80重量部、水溶性モノマーである
アクリル酸を7重量部、疎水性モノマーであるイソブチ
ルメタクリレートを13重量部、架橋剤であるエチレン
グリコールジメタクリレートを1重量部及びベンゾイル
パーオキサイドを0.2重量部の比で混合・溶解した。
この混合液を、3重量部のポリビニルアルコールととも
に300重量部の純水中に投入し、ホモジナイザで乳化
した。
速度で攪拌して、上記モノマー成分を重合させた。1時
間攪拌後、1μmの孔径のフィルタを用いて、上記混合
液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、負のゼー
タ電位を有するイエローの液晶マイクロカプセル7-2を
得た。なお、上記負のゼータ電位を有するイエローの液
晶マイクロカプセル7-2は、平均粒径が6μmであり、
純水中でのゼータ電位は−50mVであった。
の代わりにアミノエチルメタクリレートを用いたこと以
外は同様にして、正のゼータ電位を有するイエローの液
晶マイクロカプセル7-1を得た。なお、上記正のゼータ
電位を有するイエローの液晶マイクロカプセル7-1は、
平均粒径が6μmであり、純水中でのゼータ電位は+7
0mVであった。
わりに、三井東圧社製のマゼンタ二色性色素M−777
を用いて液晶材料21-2を調製したこと以外は同様にし
て、正及び負のゼータ電位を有するマゼンタの液晶マイ
クロカプセル7-1、7-2をそれぞれ作製した。
代わりに、三井東圧社製のシアン二色性色素SI−50
1を用いて液晶材料21-3を調製したこと以外は同様に
して、正及び負のゼータ電位を有するシアンの液晶マイ
クロカプセル7-1、7-2をそれぞれ作製した。
プセル7-1、7-2を、各色毎に等重量で混合し、それぞ
れ純水中に分散させて、イエロー、マゼンタ、シアンの
液晶マイクロカプセル分散液を調製した。
散反射電極4が設けられた基板2上に、順次塗布・乾燥
して、液晶層6を形成した。なお、液晶層6は、基板2
側から、イエロー、マゼンタ、シアンの液晶層が順次積
層された3層構造を有している。
れたガラス基板3を配置し、さらに全体をポリアミド製
の袋に入れた。このポリアミド製の袋の内部を減圧し、
120℃の温度に加熱・密着することにより、液晶表示
素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、25Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射吸光度から求めたコントラスト比は
6であった。
イクロカプセル7-1、7-2を混合して用いずに、正のゼ
ータ電位を有する液晶マイクロカプセル7-1のみを用い
て液晶層6を形成したこと以外は、実施例16と同様に
して液晶表示素子を作製した。また、同様にして、負の
ゼータ電位を有する液晶マイクロカプセル7-2のみを用
いて、液晶表示素子を作製した。
したところ、いずれの場合も空隙が見出された。また、
同条件でのコントラスト比が低下しており、色調はシア
ン色に偏っていた。すなわち、混色性が低下していた。
19に示す液晶表示素子1を作製した。
クリロニトリルをさらに添加しモノマー成分の重合を4
時間行ったこと以外は実施例1と同様にして、図18
(a)〜(c)に示す非球状の液晶マイクロカプセル7
-3を製造した。なお、液晶マイクロカプセル7-3の平均
粒径は6μmであり、距離Dの平均値はおよそ1.0μ
mであった。
明微粒子8を用いなかったこと以外は実施例1と同様に
して、液晶表示素子1を作製した。
明するために、図22(a)〜(c)に、表面に凹部を
有する液晶マイクロカプセル7-3を用いた液晶層形成工
程の概略を示す。図22(a)〜(c)は、それぞれ、
本発明の実施例17に係る液晶表示素子の液晶層の上面
図である。
(a)に示すように、基板2上に、上記液晶マイクロカ
プセル7-3を含有する液晶マイクロカプセル分散液を塗
布する。このとき、液晶マイクロカプセル7-3は、相互
に融着せずに分散されており、透明被膜表面の窪みは保
たれている。
イクロカプセル分散液から溶媒の除去を開始する。その
結果、液晶マイクロカプセル7-3は、僅かに融着し、透
明被膜が引き伸ばされ、表面の窪みは皺状に変化する。
を完全に除去する。このようにして形成された液晶層
は、液晶マイクロカプセル7-3が相互に融着するため、
殆ど空隙が残されていない。また、この融着により、液
晶マイクロカプセル7-3の透明被膜はより引き伸ばされ
るため、透明被膜表面に皺は残留しない。
た液晶表示素子1を、顕微鏡で観察したところ、液晶マ
イクロカプセル7の透明被膜の破壊は確認されず、空隙
は見出されなかった。また、この液晶表示素子1に50
Hz、12Vの交流電圧を印加したところ、非印加時の
白色から透明状態へと変化した。透過吸光度から求めた
コントラスト比は30であった。
かったこと以外は実施例17と同様にして液晶マイクロ
カプセルを製造した。このようにして製造された液晶マ
イクロカプセルは、表面に凹部を有しておらず、ほぼ球
形であった。
用いて、実施例17と同様にして液晶表示素子を作製し
た。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したとこ
ろ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコン
トラスト比は23に減少していた。これは、透過光強度
が減少したためであり、液晶層内に微小の空隙が存在す
ることを示している。
1を、二色性色素を用いて以下に示す方法により作製し
た。
−5065XXに三井東圧社製の黒色二色性色素S−4
35を1重量%溶解して液晶材料を調製した。この液晶
材料80重量部、疎水性モノマーである2,2,3,3
−テトラフルオロプロピルメタクリレート13重量部、
架橋剤であるジビニルベンゼン1重量部及びベンゾイル
パーオキサイド0.2重量部を混合・溶解した。この混
合液を、1重量部のアクリロニトリル及び3重量部のポ
リビニルアルコールとともに300重量部の純水中に投
入し、ホモジナイザで乳化した。
速度で4時間攪拌して、上記モノマー成分を重合させ
た。4時間経過後、1μmの孔径のフィルタを用いて、
上記混合液を濾過し、純水で3回洗浄することにより、
図18(a)〜(c)に示す非球状の液晶マイクロカプ
セル7-3を得た。なお、この液晶マイクロカプセル7-3
は、平均粒径が7μmであり、距離Dの平均値はおよそ
1.5μmであった。
明微粒子8を用いなかったこと以外は実施例2と同様に
して、液晶表示素子1を作製した。
を顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7-3
の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなかっ
た。また、この液晶表示素子1に50Hz、12Vの交
流電圧を印加したところ、非印加時の黒色から透明状態
へと変化した。反射濃度計から求めたコントラスト比は
4.2であった。
かったこと以外は、実施例18と同様にして液晶マイク
ロカプセルを製造した。このようにして製造された液晶
マイクロカプセルは、表面に凹部を有しておらず、ほぼ
球形であった。
用いて、実施例18と同様にして液晶表示素子を作製し
た。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したとこ
ろ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコン
トラスト比は3.2に減少していた。これは、黒色の色
濃度が減少したためであり、液晶層内に微小の空隙が存
在することを示している。
1を、負の誘電異方性を有する液晶化合物を液晶材料と
して用いて、以下に示す方法により作製した。
ドロキシエチルメタクリレートをさらに添加し、モノマ
ー成分の重合を4時間行ったこと以外は実施例3と同様
にして、図18(a)〜(c)に示す非球状の液晶マイ
クロカプセル7-3を製造した。なお、液晶マイクロカプ
セル7-3の平均粒径は6μmであり、距離Dの平均値は
およそ1.8μmであった。
明微粒子8を用いなかったこと以外は実施例3と同様に
して、液晶表示素子1を作製した。
を、顕微鏡で観察したところ、液晶マイクロカプセル7
-3の透明被膜の破壊は確認されず、空隙は見出されなか
った。また、この液晶表示素子1に50Hz、10Vの
交流電圧を印加したところ、非印加時の透明状態から白
色へと変化した。透過吸光度から求めたコントラスト比
は30であった。
レートを用いなかったこと以外は、実施例19と同様に
して液晶マイクロカプセルを製造した。このようにして
製造された液晶マイクロカプセルは、表面に凹部を有し
ておらず、ほぼ球形であった。
用いて、実施例19と同様にして液晶表示素子を作製し
た。この液晶表示素子について、顕微鏡で観察したとこ
ろ目立った空隙は見出されなかったが、同条件でのコン
トラスト比は23に減少していた。これは、透過光強度
が減少したためであり、液晶層内に微小の空隙が存在す
ることを示している。
マチック液晶であるメルク社製ZLI−1840を80
重量部、親水性のメチルメタクリレートモノマー7重量
部、疎水性のイソブチルメタクリレート7重量部、架橋
剤としてエチレングリコールジメタクリレート1重量
部、架橋剤としてベンゾイルパーオキサイド0.2重量
部を混合溶解し、ポリビニルアルコール3重量部、純水
300重量部とともにホモジナイザで乳化した後、50
0rpmで攪拌し、上記液晶組成物を85℃で重合し
た。1時間重合後、1μmのフィルタで濾過し、3回純
粋で洗浄することにより、平均粒径が6μmの液晶マイ
クロカプセルを得た。
のイソプロピルアルコール水溶液に、10重量%の濃度
で分散させ、透明電極付ガラス基板に塗布・乾燥した。
次に、粘度が500センチポイズのエポキシプレポリマ
ーを、上記ガラス基板上に塗布・乾燥された液晶マイク
ロカプセル上に、1μmの厚さで塗布した。これを、8
0℃の温度で30分間加熱処理し、エポキシプレポリマ
ー上に透明電極付ガラス基板を重ね、ポリアミド製の袋
に入れた。この袋の内部を減圧し、120℃で加熱・密
着させることにより、液晶表示素子を作製した。
が、液晶マイクロカプセルの破壊は認められず、気泡も
見出されなかった。
Vの交流電圧を印加したところ、白色から透明へと変化
した。なお、透過吸光度から求めたコントラスト比は3
0であった。
布しないこと以外は、実施例20と同様にして液晶表示
素子を作製した。この液晶表示素子について顕微鏡で観
察したところ、気泡は見出されなかった。しかしなが
ら、この液晶表示素子に50Hz、12Vの交流電圧を
印加したところ、透過吸光度から求めたコントラスト比
は20に減少していた。これは、透過光強度が減少した
ためであり、内部に微小の気泡が存在していることを示
すものである。
示素子1-1を以下に示す方法により作製した。なお、本
実施例においては、液晶層6-2,6-3及び透明電極5-
1,5-2は形成しなかった。以下、図13(a)及び
(b)を参照しながら説明する。
に、ITO膜4を蒸着した。次に、ITO膜4上に、レ
ジスト膜を2μmの厚さで形成し、ストライプ状にパタ
ーニングした。このようにして得られたレジストパター
ンをマスクとして用いて、ITO膜4をストライプ状に
パターニングした。
に、ITO膜5を2000オングストロームの厚さで蒸
着し、上述したのと同様の方法により、ITO膜5-3を
ストライプ状にパターニングした。
の液晶マイクロカプセル7を、スクリーン印刷法により
ガラス基板2のITO膜4が形成された面に塗布して、
液晶層6-1を形成した。液晶層6-1を形成した後、基板
2上に液晶層6-1を囲むようにして接着剤からなる封止
部材17を図14(a)に示す形状に形成した。
層6-1上に十分な量のエチレングリコール18を供給し
た。
層6-1上に、ガラス基板3を、そのITO膜5-3が形成
された面が液晶層6-1と対向するように、及びITO膜
4及びITO膜5-3のストライプ状のパターンが直交す
るように配置し、真空中で加熱しながら圧着することに
より、液晶表示素子1-1を得た。
-1に、50Hz、12Vの交流電圧を印加したところ、
非印加時の黒色から透明状態へと変化した。また、コン
トラスト比は5.0であった。
示素子1-1を、以下に示す方法により作製した。なお、
本実施例においては、液晶層6-2,6-3及び透明電極5
-1,5-2は形成しなかった。以下、図15(a)〜
(c)を参照しながら説明する。
に、ITO膜4を蒸着した。次に、ITO膜4上に、レ
ジスト膜を2μmの厚さで形成し、ストライプ状にパタ
ーニングした。このようにして得られたレジストパター
ンをマスクとして用いて、ITO膜4をストライプ状に
パターニングした。
に、ITO膜5を2000オングストロームの厚さで蒸
着し、上述したのと同様の方法により、ITO膜5-3を
ストライプ状にパターニングした。
の液晶マイクロカプセル7を、スクリーン印刷法により
ガラス基板2のITO膜4が形成された面に塗布して、
液晶層6-1を形成した。液晶層6-1を形成した後、基板
2上に液晶層6-1を囲むようにして接着剤からなる封止
部材17を図14(b)に示す形状に形成した。
ス基板2を僅かに傾け、液晶層6-1上に十分な量のエチ
レングリコール18を供給した。
層6-1上に、ガラス基板3を、そのITO膜5-3が形成
された面が液晶層6-1と対向するように、及びITO膜
4及びITO膜5-3のストライプ状のパターンが直交す
るように配置した。ガラス基板2,3の貼り合せは、封
止部材17が形成された一端から封止部材17の開口部
へ向けて、ローラで加圧しながら行った。以上のように
して、図15(b)に示すようにガラス基板2,3を貼
り合せた後、余分なエチレングリコール18を除去し
た。
材17の開口部に接着剤19を供給し、真空下で加熱し
ながら圧着することにより液晶表示素子1-1を得た。
-1に、50Hz、12Vの交流電圧を印加したところ、
非印加時の黒色から透明状態へと変化した。また、コン
トラスト比は5.0であった。
T、ゲート配線、及び信号配線を形成し、ITO膜4を
TFTのソース電極に電気的に接続したこと以外は実施
例21に示したのと同様にして、図13(b)に示す液
晶表示素子1-1を作製した。
-1に、50Hz、12Vの交流電圧を印加したところ、
非印加時の黒色から透明状態へと変化した。また、コン
トラスト比は5.0であった。
T、ゲート配線、及び信号配線を形成し、ITO膜4を
TFTのソース電極に電気的に接続したこと以外は実施
例22に示したのと同様にして、図13(b)に示す液
晶表示素子1-1を作製した。
-1に、50Hz、12Vの交流電圧を印加したところ、
非印加時の黒色から透明状態へと変化した。また、コン
トラスト比は5.0であった。
23に係る液晶表示素子の断面図を概略的に示す。図2
3に示す液晶表示素子1-1を以下に示す方法により作製
した。
IXON5052に、BDH社製のイエローの二色性色
素D80を加えて、加熱しながら溶解することにより液
晶材料を調製した。冷却後、上記液晶材料、ジt−ブチ
ルフマレート、架橋剤であるTMPTA、及び重合開始
剤であるBROを混合・溶解した。
ニルアルコール水溶液中に押し出した。なお、上記混合
液の押出しは、ポリビニルアルコール水溶液は磁気攪拌
子を用いて常に一定の速度で攪拌しつつ行った。以上の
ようにして、乳化液を調製した。
80℃の温度で6時間加熱して、重合反応を生じさせ
た。以上のようにして、平均粒径が10μmのイエロー
の液晶マイクロカプセル7-4を生成した。
IXON5052の代わりに、チッソ石油工業社製の液
晶であるLIXON4033を使用し、重合時の攪拌速
度を1.6倍としたこと以外は上述したのと同様の方法
により、液晶マイクロカプセル7-5を生成した。このイ
エローの液晶マイクロカプセル7-5の平均粒径を調べた
ところ、4μmであった。
井化学社製のマゼンタの二色性色素G−176を用いた
こと以外は上述したのと同様の方法により、マゼンタの
液晶マイクロカプセル7-4,7-5を生成した。さらに、
イエローの二色性色素の代わりに三井化学社製のシアン
の二色性色素SI−497を用いたこと以外は上述した
のと同様の方法により、シアンの液晶マイクロカプセル
7-4,7-5を生成した。なお、マゼンタ及びシアンの液
晶マイクロカプセル7-4の平均粒径はともに10μmで
あり、マゼンタ及びシアンの液晶マイクロカプセル7-5
の平均粒径はともに4μmであった。
ル7-4,7-5を1:1の重量比で混合し、この混合物を
純水中に分散させて、イエローの液晶マイクロカプセル
分散液を調製した。この液晶マイクロカプセル分散液
を、ガラス基板2上に形成されたITOからなる透明電
極4上に塗布・乾燥することにより、イエローの液晶層
6-1を形成した。
ITO微粒子を所定の溶媒に分散させた分散液をパター
ニング印刷することにより透明電極5-1を形成した。
上に、マゼンタの液晶層6-2、透明電極5-2、及びシア
ンの液晶層6-3を順次積層した。さらに、液晶層6-3上
に、ガラス基板3を、そのITO膜5-3が形成された面
が液晶層6-3と対向するように配置し、真空中で加熱し
ながら圧着することにより、液晶表示素子1-1を得た。
なお、以上のようにして作製した液晶表示素子1-1にお
いて、透明電極4,5-1,5-2は、ガラス基板2上に形
成されたTFT(図示せず)に電気的に接続されてい
る。
マイクロカプセル7-4のみを用いたこと以外は実施例2
5に示したのと同様の方法により液晶表示素子を作製し
た。
例25の液晶表示素子1-1及び比較例15の液晶表示素
子により表示されるイエロー、マゼンタ、シアン、レッ
ド、ブルー、及びグリーンの色度座標を示す。なお、図
中、縦軸と横軸との交差部は黒色及び白色を示してい
る。この図から明らかなように、実施例25の液晶表示
素子1-1においては、減法混色が効率よく行われた。そ
れに対し、比較例15の液晶表示素子においては、減法
混色が効率よく行われず、液晶層6-1の表示色が強調さ
れた。
26に係る液晶表示素子の断面図を概略的に示す。図2
5に示す液晶表示素子1-2を以下に示す方法により作製
した。
により、イエロー、マゼンタ、及びシアンの液晶マイク
ロカプセル7-4をそれぞれ作製した。また、実施例25
に示したのと同様の方法により、イエロー、マゼンタ、
及びシアンの液晶マイクロカプセル7-5をそれぞれ作製
した。
-4,7-5を1:1の重量比で混合した。これをイエロー
の混合物とする。同様にして、マゼンタの混合物及びシ
アンの混合物を調製した。
合物とを混合して、レッドの混合物を調製した。また、
マゼンタの混合物とシアンの混合物とを混合して、ブル
ーの混合物を調製し、シアンの混合物とイエローの混合
物とを混合して、グリーンの混合物を調製した。
し、各画素毎にパターニングした。これにより、透明電
極4-1〜4-3を形成した。また、ガラス基板3上に、I
TO膜を2000オングストロームの厚さで蒸着し、各
画素ごとにパターニングすることにより、透明電極5-2
〜5-4を形成した。
れ、レッドの混合物、グリーンの混合物、ブルーの混合
物をスクリーン印刷法により塗布した。さらに、これを
乾燥することにより、液晶層6-1を形成した。また、透
明電極5-2,5-3,5-4上に、それぞれ、シアンの混合
物、マゼンタの混合物、イエローの混合物をスクリーン
印刷法により塗布し、乾燥することにより、液晶層6-2
を形成した。
定の溶媒に分散させた分散液を塗布・乾燥することによ
り透明電極5-1を形成した。
6-2が対向するように配置し、真空中で加熱しながら圧
着することにより、液晶表示素子1-2を得た。なお、以
上のようにして作製した液晶表示素子1-2において、透
明電極4-1〜4-3、透明電極5-2〜5-4は、図示しない
TFTにそれぞれ電気的に接続されている。
マイクロカプセル7-4のみを用いたこと以外は実施例2
6に示したのと同様の方法により液晶表示素子を作製し
た。
晶表示素子1-2及び比較例16の液晶表示素子により表
示される表示色の色相を顕微分光計で測定した。その結
果、実施例26の液晶表示素子1-2においては、減法混
色が効率よく行われた。それに対し、比較例16の液晶
表示素子においては、減法混色が効率よく行われず、液
晶層6-1の表示色が強調された。
27に係る液晶表示素子の断面図を概略的に示す。図2
6に示す液晶表示素子1-3を以下に示す方法により作製
した。
O膜を形成し、各画素毎にパターニングした。これによ
り、透明電極4-1〜4-3を形成した。また、ガラス基板
3上に、蒸着法により厚さ2000オングストロームの
ITO膜5を形成した。
れぞれ、実施例27で用いたのと同様のレッドの混合
物、グリーンの混合物、ブルーの混合物をスクリーン印
刷法により塗布した。さらに、これを乾燥することによ
り、液晶層6を形成した。
ITO膜5が形成された面が液晶層6と接するように配
置し、真空中で加熱しながら圧着することにより、液晶
表示素子1-3を得た。なお、以上のようにして作製した
液晶表示素子1-3において、透明電極4-1〜4-3は、図
示しないTFTにそれぞれ電気的に接続されている。
マイクロカプセル7-4のみを用いたこと以外は実施例2
7に示したのと同様の方法により液晶表示素子を作製し
た。
晶表示素子1-3及び比較例17の液晶表示素子につい
て、電圧印加時における分光透過率を測定した。その結
果、実施例27の液晶表示素子1-3においては、比較例
17の液晶表示素子に比べて、極小透過波長における透
過率が10%程度小さいことが分かった。これは、実施
例27の液晶表示素子1-3においては、光散乱が抑制さ
れこと、及び液晶層中の液晶材料の体積比がより高いた
めに光吸収率が高められていることによると考えられ
る。
比較例17の液晶表示素子について、コントラスト比を
測定した。その結果、比較例17の液晶表示素子のコン
トラスト比は、実施例27の液晶表示素子1-3に関して
得られた値よりも15%程度低かった。
晶マイクロカプセル間に形成される空隙が、液晶マイク
ロカプセルの透明被膜とほぼ同じ屈折率を有する透明充
填体で充填される。その結果、液晶マイクロカプセル間
の空隙における光散乱性が低減されるため、高い表示コ
ントラストを有し、混色性が良好な液晶表示素子が提供
される。
セル間に形成される空隙が、液晶マイクロカプセルの透
明被膜とほぼ同じ屈折率を有する流体で充填される。そ
の結果、液晶マイクロカプセル間の空隙が低減されるた
め、光散乱が抑制され、高い表示コントラストを有し、
混色性が良好な液晶表示素子が提供される。また、この
流体は液晶層中を自由に移動することができるため、基
板と対向基板の接合部に加えられる圧力を分散すること
ができる。すなわち、対向基板の剥離を防止することが
できる。したがって、本発明によると、高い強度を有す
る液晶表示素子が提供される。
率異方性及び粒径がそれぞれ異なる液晶マイクロカプセ
ルが用いられる。粒径がそれぞれ異なる液晶マイクロカ
プセルを用いた場合、粒径のより大きな液晶マイクロカ
プセル間に形成される間隙を粒径のより小さな液晶マイ
クロカプセルで充填することができる。その結果、液晶
マイクロカプセル間の空隙が低減される。したがって、
本発明によると、光散乱が抑制され、高い表示コントラ
ストを有し、混色性が良好な液晶表示素子が提供され
る。また、粒径のより大きな液晶マイクロカプセル間に
形成される間隙は、粒径のより小さな液晶マイクロカプ
セルで充填されるため、液晶層中で液晶材料の占める体
積比をより高めることができる。したがって、光透過率
の制御をより効率的に行うことが可能となる。さらに、
粒径のより大きな液晶マイクロカプセルと粒径のより小
さな液晶マイクロカプセルとで、誘電率異方性の異なる
液晶材料を使用することにより、閾値電圧等をほぼ一致
させることができる。したがって、より良好な表示特性
を得ることができる。
液晶マイクロカプセル分散液中で、それぞれ逆符号のゼ
ータ電位を有する複数種の液晶マイクロカプセルが用い
られ、液晶マイクロカプセル同士の密着性が高められ
る。その結果、液晶マイクロカプセル間の空隙が低減さ
れるため、光散乱が抑制され、高い表示コントラストを
有し、混色性が良好な液晶表示素子が提供される。
プセルの形状を非球状とすることにより、液晶マイクロ
カプセルの透明被膜の表面積が増加する。そのため、こ
の液晶マイクロカプセルは、破壊されることなく自由に
変形され得る。したがって、このような液晶マイクロカ
プセルを用いて液晶層を形成することにより、液晶マイ
クロカプセル間の空隙が低減されるため、光散乱が抑制
され、高い表示コントラストを有し、混色性が良好な液
晶表示素子が提供される。
概略的に示す断面図。
概略的に示す断面図。
用いられる突起部を概略的に示す斜視図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部を概
略的に示す上面図及びその4B−4B線に沿った断面
図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部を概
略的に示す上面図及びその5B−5B線に沿った断面
図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部を概
略的に示す上面図及びその一部の斜視図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部の形
成方法を概略的に示す上面図及び斜視図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部を概
略的に示す斜視図。
の実施形態に係る液晶表示素子に用いられる突起部の形
成方法を概略的に示す斜視図。
を概略的に示す断面図。
の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示
す断面図。
の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示
す断面図。
2の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に
示す断面図。
の実施形態に係る液晶表示素子において用いられる封止
部材の形状を概略的に示す平面図。
の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示
す断面図。
を概略的に示す断面図。
を概略的に示す断面図。
の実施形態に係る液晶マイクロカプセルを概略的に示す
図。
カプセルを用いた液晶表示素子を概略的に示す断面図。
施例4及び9に係る液晶表示素子を概略的に示す斜視図
及び断面図。
例4及び9に係る液晶表示素子の駆動方法を概略的に示
す図。
例17に係る液晶表示素子の液晶層を示す上面図。
略的に示す断面図。
り表示されるイエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブ
ルー、及びグリーンの色度座標を示すグラフ。
略的に示す断面図。
略的に示す断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 液晶材料、及び前記液晶材料を包含し表
面に凹部を有する透明被膜を具備し、 前記透明被膜の投影の輪郭と前記投影に外接する円との
間の、前記円の中心を通る直線上での距離の最大値が、
前記円の半径の10〜35%であることを特徴とする液
晶マイクロカプセル。 - 【請求項2】 少なくとも一方の主面に電極が形成され
た基板、 前記基板の電極が形成された面に配置され、液晶材料を
透明被膜で包含してなる液晶マイクロカプセルを含む液
晶層、及び前記液晶層上に設けられた対向電極を具備
し、 前記液晶マイクロカプセルの相互に隣り合うもの同士は
接触しており、これら接触する複数の液晶マイクロカプ
セルに囲まれて形成される空隙に、前記空隙により生じ
る光散乱を防止する透明充填体が配置されたことを特徴
とする液晶表示素子。 - 【請求項3】 それぞれの対向面に電極が形成された一
対の基板、及び前記一対の基板間に挟持され、液晶材料
を透明被膜で包含してなる液晶マイクロカプセルを含む
液晶層を具備し、 前記液晶マイクロカプセルの相互に隣り合うもの同士は
接触しており、これら接触する複数の液晶マイクロカプ
セルに囲まれて形成される空隙が、前記空隙により生じ
る光散乱を防止する透明な流体で満たされたことを特徴
とする液晶表示素子。 - 【請求項4】 少なくとも一方の主面に電極が形成され
た基板、 前記基板の電極が形成された面に設けられ、 第1の液晶材料を第1の透明被膜で包含してなり、極性
溶媒中で正のゼータ電位を有する第1の液晶マイクロカ
プセルと、 第2の液晶材料を第2の透明被膜で包含してなり、前記
極性溶媒中で負のゼータ電位を有する第2の液晶マイク
ロカプセルとの混合物を含む液晶層、及び前記液晶層上
に設けられた対向電極を具備することを特徴とする液晶
表示素子。 - 【請求項5】 少なくとも一方の主面に電極が形成され
た基板、 前記基板の電極が形成された面に配置され、 第1の液晶材料を第1の透明被膜で包含してなる第1の
液晶マイクロカプセルと、 第2の液晶材料を第2の透明被膜で包含してなる第2の
液晶マイクロカプセルとの混合物を含む液晶層、及び前
記液晶層上に設けられた対向電極を具備し、 前記第1の液晶材料と前記第2の液晶材料とでは誘電率
異方性が異なり、前記第1の液晶マイクロカプセルと前
記第2の液晶マイクロカプセルとでは平均粒径の異なる
ことを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26350798A JP3746157B2 (ja) | 1997-09-17 | 1998-09-17 | 液晶マイクロカプセル分散液及び液晶表示素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-252450 | 1997-09-17 | ||
JP25245097 | 1997-09-17 | ||
JP26350798A JP3746157B2 (ja) | 1997-09-17 | 1998-09-17 | 液晶マイクロカプセル分散液及び液晶表示素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11167102A true JPH11167102A (ja) | 1999-06-22 |
JP3746157B2 JP3746157B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=26540720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26350798A Expired - Fee Related JP3746157B2 (ja) | 1997-09-17 | 1998-09-17 | 液晶マイクロカプセル分散液及び液晶表示素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3746157B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002275471A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Toshiba Corp | 液晶マイクロカプセルおよび液晶表示素子 |
JP2006045376A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 表示媒体 |
JP5378790B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2013-12-25 | 住友精化株式会社 | 吸水性樹脂の製造方法 |
JP2018528295A (ja) * | 2015-07-31 | 2018-09-27 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | 液晶媒体および液晶ディスプレイ |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP26350798A patent/JP3746157B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2006045376A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Konica Minolta Holdings Inc | 表示媒体 |
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JP2018528295A (ja) * | 2015-07-31 | 2018-09-27 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | 液晶媒体および液晶ディスプレイ |
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JP3746157B2 (ja) | 2006-02-15 |
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