JPH0486724A

JPH0486724A - カプセル型液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0486724A
Application number: JP2202676A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Igarashi; 隆治五十嵐; Kazuhiro Sato; 一広佐藤; Masaki Sakai; 坂井　昌己; Shinichi Ota; 新一太田; So Miyama; 三山　創
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は液晶をマトリックス中にカプセル（小球状）状
態にして分散保持せしめてなるカプセル型液晶表示素子
に関するものである。

（従来の技術）液晶をマトリックス中に分散保持せしめた液晶表示素子
は、素子に入射する光の散乱と透過を電界効果で制御で
き、而も基板間に液晶を封入した液晶セルタイプの表示
素子に比して大面積化が容易であるため、デイプレイ用
としては勿論のこと窓の採光調製等の調光用としてその
応用範囲が広く、現在注目されているものである。

前記の液晶表示素子に用いられる液晶としては、主にネ
マティック液晶（他にコレスティック液晶。

スメクティック液晶も可）であり、この液晶を高分子マ
トリックス中に分散保持せしめた構造となっており、そ
の具体的構造は７トリツクス高分子や液晶の材料並びに
素子の作成条件等によって定まり、現在種々のものが知
られている。

例えば特表昭５８−５０１６３１号他に示されているよ
ウニ、ポリ七゛ニールアルコ−ルックスに用い、ネマティック液晶（△Ｃ〉０）を水を分
散媒として乳化し、エマルジョンとなすことによってＰ
ＶＡ中に液晶をマイクロカプセル化して保持せしめる手
段が知られており、特表昭６０−　２５２６８７号公報
には、マトリックスとしてラテックスを用い、液晶を水
中でテラックスと乳化することによってエマルジョンと
なし、その結果テラックス取り込み液晶を得ろ手段が示
されている。

更に特表昭６１ー５０２１２８号公報にはマトリックス
としてエポキシン樹脂を用い、相分離方式によって液晶
微少滴を分散保持する手段が示されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで素子の実用化に際して、素子の耐熱性。

耐湿性，耐久性等の耐環境性が重要な図子となる。

耐熱性向上のためには、一般にマトリックスとして軟化
点の高いポリマー材料の使用や、マｌ−　’Ｊフックス
架橋が考えられ、耐湿性に対しては一般にマトリックス
として疎水性ポリマーの使用が考えられる。但し疎水性
ポリマーを用いた場合、素子の作成手段として相分離法
が採用されるが多色性染料添加素子の作成が困難で、且
つ残存モノマーの影響等が認められる。そこでマトリッ
クスとして用いるポリマーを架橋することが耐環境性の
向上に貢献することに注目し、前記した従来技術につい
て見てみると、ＰＶＡをマトリックスとして用いたもの
は、架橋剤として例えばメモルビニールニーチル／無水
マレイン酸共重体が使用されろ。

前記の架橋によってカプセルに強度耐久性，不溶性を与
えると考えられ、結果的に液晶素子の寿命を改善すると
認められる。しかし前記の架橋反応は加熱を必要とし、
その加熱温度が液晶の等力点以上であるとカプセル構造
が壊れてしまう虞がある。

またラテックス取り込み液晶による手段においても架橋
剤を用いると架橋が達成されるが、効率的な架橋反応を
行うため加熱，酸触媒，場合によっては光（紫外線）を
必要とし、架橋条件によっては素子の劣化が生ずる。

そこで本発明はマトリックスとして水溶性ポリマーを用
いたエマルジョン方式での素子作成に於て架橋を行うと
共に、架橋に際して外部要因を排除したカプセル型液晶
表示素子を提案したものである。

（課題を解決するための手段）本発明に係るカプセル型液晶表示素子は、ポリマーマト
リックス中に液晶を分散保持せしめるものに於て、ポリ
マーとして自己架橋性を有するもの即ち側鎖に架橋性を
有する官能基を備えたポリマーを採用したことに特徴を
有するものである。

（作　用）マトリックス自体が自己架橋性を有しているため、ポリ
マーと液晶のエマルジョンから乾燥段階ですてに架橋構
造を有することになり、而も架橋に際して外部的要因が
排除されているので、作成された素子に劣化の原因が少
なく、更に素子中に不純物がないため電圧印加時の電気
料学的な劣化も低減できろ。勿論架橋の付与によってポ
リマーの水溶性を無くし、ポリマーの軟化点を高くした
もので、耐環境性も向上したものである。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。

〈第一実施例〉第一実施例はマトリックスとしてケイ素含有水溶性ポリ
マー（クラレ製：　Ｒ−２０１５）を用い、液晶として
ネマティック液晶（メルク製：　ＺＬｉ２０６１）を用
いて実施したものである。

（組成液）前記混合比の組成液をホモジナイザーで攪拌乳化し、得
られたエマルジョンを、予め用意したフィルム状の透明
電極基板１に、ドクターブレードを用いて後述する乾燥
膜厚１５μｍとなるように塗布し、５０％ＲＨ，２５℃
の雰囲気内で２４時間乾燥し、乾燥塗膜上に前記と同様
のフィルム状透明基板１をラミネートして素子を作成し
た。勿論乾燥塗膜はマトリックス２内に１〜１０μｍの
液晶３が多数散在してなるものでのある。

前記したポリマーは側鎖に官能基としてシラノール基を
有するもので、シラノール基の反応性によって自己架橋
を行うもので、架橋反応はエマルジョンから乾燥段階に
おいてゾル・ゲル変換によりゲル化する際に進行するも
のである。

前記実施例で得られたカプセル型液晶表示素子は、電界
オフ状態でマ）・リックス２と液晶３との界面での屈曲
率の差異のため光散乱により不透明となるが、電界オン
状態では液晶３が配向し、マトリックス２と液晶３の屈
曲率の一致によって透明となり、液晶表示素子として使
用できる。

く第二実施例〉第二実施例は第一実施例と同一構造のものに於て、更に
マトリックス２中に保護コロイドとしてＰｖＡ（クラレ
製：ＰＶＡ２０３）を添加したものである。

（組成液）前記組成液を第一実施例と同様にホモジナイザーによる
攪拌乳化、透明電極フィルム１への塗布乾燥、及び乾燥
後に透明電極フィルム１のラミネートを施し、乾燥膜厚
１５μ論のカプセル型液晶表示素子を得た。

以上本発明の実施例と比較するため、マトリ・ソクスと
してＰＶＡ（クラレ製：ＰｖＡ２０３）及ヒ保護コロイ
ドとしてガントレット　（ＧＡＦ製：Ａ　Ｎ−１３９）
を添加した比較例１と、前記ＰＶＡのみの比較例２とを
作成した。尚液晶は前記実施例と同様にネマティック液
晶（メルク製：ＺＬＩ−２０６１）を用いた。

（比較例１　組成液）（比較例２組成液）比較例１，２のカプセル型液晶表示素子は、前記の組成
液以外は本発明の実施例と全く同じであり、その乾燥膜
厚は１５μ園である。

第二実施例と比較例１及び比較例２との電圧−透過率特
性を調べたところ、第２図のグうフの特性が得られた。

即ち比較例１は高駆動電圧における透過率特性において
劣り、比較例２は低駆動電圧における透過率特性におい
て劣っている。

更に耐環境性向上のため比較例１に於てマトリックスの
架橋を行うため１００℃２０分間の加熱を施したところ
、液晶表示素子のヘイズにムラが発生した。また比較例
２においてマトリックスの架橋がない状態で水に浸漬し
たところすぐにマトリックスＰＶＡは溶解し液晶膜が白
濁した。

本発明は前記実施例に限定されるものでなく、使用され
る液晶の種類も正の誘電異方性を有するネマチック液晶
で、マトリックス高分子と相溶性のないものであれば、
前記ＺＬＩ　−２０６１以外にもＺＬＩ−２３４４，Ｚ
ＬＩ−２３９２，ＺＬＩ−３２３８，ＺＬＩ−３４９７
−０５０（以上メルク製）　Ｅ−７，Ｅ−１１，Ｅ−６
３（以上ＢＤＨ製）等が使用できろ。またマトリックス
として用いるポリマーとしては自己架橋性官能基を有す
るものであれば良く、例えば前記のケイ素含有水溶性ポ
リマー以外にもＮ−アルコキシメチルアクリルアミドの
ような架橋性を有する変性ポリビニルアルコール（特開
昭５８−７６４０３号参照）のようなものでも良い。更
にポリマーと液晶の混合比率も、乾燥状態での液晶の量
が４０〜８０重量％の範囲であることが好ましく、ポリ
マー水溶液の濃度は使用するポリマーによって異なるが
前記ケイ素含有水溶性ポリマーの場合は４〜１６重量％
であることが好ましい。勿論組成液であるエマルジョン
形成には前記ホモジナイザーの他にもコロイドミル、高
速ディスパーサ−等地の機器を使用して良いことは云う
までもない。

また本発明においてエマルジョンを生成させ旦つ安定さ
せるため、界面活性剤また保護コロイド若しくは場合に
よっては両者をエマルジョン組成液に混入しても良く、
特に界面活性剤は非イオン性界面活性剤が好ましく、エ
マルジョンの安定化及び透明電極基板への良好な塗布性
のため最適なＨＬＢ指数を有する界面活性剤を選択する
と良い。

界面活性剤を加えたものと、無添加のものにつぃては第
３図のグラフに示す通り、電流特性が改善されるが、但
し界面活性剤の量は、エマルジョン中で液晶粒子の寸法
を安定化させるのに必要とされる最少量即ちエマルジョ
ンに対して約０．０００１〜５重量％である。なぜなら
ば界面活性剤の必要以上の添加は素子の電流特性を悪く
するからである。

このような界面活性剤は水性相中で液晶を安定に乳化す
るために約１２〜１７のＨＬＢ指数を持つ界面活性剤を
選択する。また選択される界面活性剤は単独であっても
、異なる界面活性剤の組み合わせであっても良い。使用
される界面活性剤には、例えばトウィーン（ＴＷＥＥＮ
）　２０およびトウィーン２１（以上ＩＣＩアメリカ製
）、イゲパル（ＩＣＥＰＡＬ）　　Ｃ０−７３０および
アンタロックスＣ０−６３０（以上ＧＡＦ製）レ−ｔ　
Ｆ　　ｋＴＷ−Ｌ１０６．　　レオＦ−ルＴＷ　　Ｌ１
２０．　レオＦ−ルＴＷ　　Ｐ１２０．　レオＦ　　４
ＴＷ　　５１２０．　レオドールＴＷ　　０１２０．　
レオドールスーパＴＩ’ｆ　　Ｌｉ２Ｏ，レオドールス
ーパーＴ！’Ｉ　−５１２０，レオドールスーパーＴｙ
ｌｌ−０１２０（以上花王製）等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。また保護コロイドはポリ
マーの架橋反応を阻害しないものが好ましいが、阻害す
る場合でも必要最少型の添加で用いろことができる。使
用される他の保護コロイドは、例えば前記実施例で使用
したＰＶＡの他にもポリビニルエチレンオキシド、ポリ
アクリル酸等が挙げられ、その混入量はマトリックスポ
リマー中０．１〜５０重量％である。

更に本発明においてエマルジョン組成液の液晶中に染料
を添加しても良く、染料としてはインドクエノールブル
ー、スーダンブラックＢ、スーダン■、スーダンＩ、　
Ｄ−３７，Ｄ−４３，Ｄ−５３Ｃ以上メルク製）の他、
等方性染料やクタロシアニシ銅等を通常の方法に従って
使用し、乳化の前に液晶に溶解される。前記染料は、典
型的には液晶物質に対して０．５〜６１１％用いる。

本発明においては、更に他の添加剤を使用しても良く、
添加剤としては湿油剤、レベリング剤。

紫外線安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、ＰＨ安定剤、接
着促進剤２組成物の屈折率並びに電気的性質を変性せし
める剤の内−又は複数を用いる。

（発明の効果）本発明は以上の通りマトリックスとして用いろ自己架橋
性を有するポリマー中に液晶を分散保持せしめたカプセ
ル型液晶表示素子で、架橋剤や紫外線等の外的要因によ
る不純物の混入生成を伴わずにポリマーの架橋がなされ
、架橋の付与によってポリマーの水溶性を無くシ、且っ
ポリマーの軟化点を高くし、液晶表示素子の耐環境性を
向上せしめたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の液晶表示素子の断面図、第２
図は第二実施例と比較例１，２の電圧−透過率特性を示
すグラフ、第３図は界面活性剤の影響を示す電圧−電流
特性のグラフである。１．１は透明電極フィルム２はマトリックス３は液晶第３図ｉｉ活イｉ？ｊ；シｌ、、ａｙｌｅ％’に動電ｈ／ｖ／第１図第２図駈動ｔＬ／／ｖ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）自己架橋性官能基を有するポリマーをマトリック
スとし、このマトリックス中に液晶を分散保持せしめて
なるカプセル型液晶表示素子。
（２）請求項第１項に於て、前記マトリックスを側鎖に
官能基としてシラノール基を有するケイ素含有水溶性ポ
リマーとしてなるカプセル型液晶表示素子。
（３）請求項第１項に於て、前記マトリックスを架橋性
可能基を有する変性ポリビニルアルコールとしてなるカ
プセル型液晶表示素子。
（４）請求項第１項乃至第３項のいずれかに於て、ポリ
マー水溶液と液晶のエマルジョンに保護コロイドを添加
してなるカプセル型液晶表示素子。
（５）請求項第１項乃至第４項のいずれかに於て、ポリ
マー水溶液と液晶のエマルジョンに界面活性剤を添加し
てなるカプセル型液晶表示素子。
（６）請求項第１項乃至第５項のいずれかに於て、ポリ
マー水溶液と液晶のエマルジョンに湿油剤、レベリング
剤、紫外線安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、ＰＨ安定剤
、接着促進剤、組成物の屈折率並びに電気的性質を変性
せしめる剤の内一又は複数を添加してなるカプセル型液
晶表示素子。
（７）請求項第１項乃至第６項のいずれかに於て、液晶
をネマティック液晶としてなるカプセル型液晶表示素子
。
（８）請求項第１項乃至第７項のいずれかに於て、液晶
中に染料を混入してなるカプセル型液晶表示素子。