JP2002156665A - Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel - Google Patents

Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel

Info

Publication number
JP2002156665A
JP2002156665A JP2000354041A JP2000354041A JP2002156665A JP 2002156665 A JP2002156665 A JP 2002156665A JP 2000354041 A JP2000354041 A JP 2000354041A JP 2000354041 A JP2000354041 A JP 2000354041A JP 2002156665 A JP2002156665 A JP 2002156665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gel
display
side substrate
contact
chemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000354041A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Inoue
智博 井上
Okitoshi Kimura
興利 木村
Hiroshi Fujimura
浩 藤村
Masakatsu Higa
政勝 比嘉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2000354041A priority Critical patent/JP2002156665A/en
Publication of JP2002156665A publication Critical patent/JP2002156665A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for preparing chemical gel in a physical gel matrix (a matrix made of a material which can change from a gel state to a sol state), to provide a chemical gel prepared by the above method, and to provide a display method and a display device which use the gel, particularly a display method and a display device in which not digital gradation such as area gradation but analog gradation is made possible. SOLUTION: 1. By the method for preparing chemical gel, a chemical gel in a desired form can be produced in a physical gel matrix 2. By the display method, an image is displayed by using a display device having a light transmitting display side substrate, a counter non-display side substrate, a liquid housed between the substrates, and a gel which expands and contracts (swells and shrinks) according to the external stimulation. The state of the gel in contact with the display substrate or not in contact with the display substrate is produced by the expansion and contraction of the gel so as to control the incident light to display. A gradation display is carried out by controlling the contact area between the gel on each pixel and the display side substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化学ゲル、その作
製方法、並びにゲルを用いた表示方法及び表示装置に関
するものである。
The present invention relates to a chemical gel, a method for producing the same, and a display method and a display device using the gel.

【0002】[0002]

【従来技術】化学ゲル(高分子ゲル)は外部環境(溶
媒、温度、pH、電場等)の変化により体積変化を生じ
ることが近年田中らによって報告された〔Phys.R
ev.Letts.,40,820(1978):Sc
ience,218,467(1982)〕。その後、
この体積変化は可逆であることからスイッチ、センサ
ー、アクチュエータ、表示素子などに応用できるとして
様々な検討がなされている。このような化学ゲルは、高
分子の三次元網目構造中に溶剤が取り込まれた形で形成
されているが、その網目構造が化学結合で構成されてい
るため、ゲル化した後は加工性がない。そこで、目的と
する形状の型を用意し、その中でゲル化反応を実施する
ことにより目的とする形状の化学ゲルを作製していた。
しかしながらこの方法では型がうまくゲルから剥離しな
いことによるゲルの破損が生じることもあって、アクチ
ュエータ等に使用するための非常に小さい(細い)形状
のゲルを作製することは困難であった。
2. Description of the Related Art It has recently been reported by Tanaka et al. That a chemical gel (polymer gel) undergoes a volume change due to a change in an external environment (solvent, temperature, pH, electric field, etc.) [Phys. R
ev. Letts. , 40, 820 (1978): Sc
issue, 218, 467 (1982)]. afterwards,
Since this volume change is reversible, various studies have been made as being applicable to switches, sensors, actuators, display elements, and the like. Such a chemical gel is formed in a form in which a solvent is taken into a three-dimensional network structure of a polymer, but since the network structure is composed of chemical bonds, after gelation, processability is increased. Absent. Therefore, a mold having a desired shape was prepared, and a gelling reaction was carried out in the mold to prepare a chemical gel having a desired shape.
However, in this method, it is difficult to produce a gel having a very small (thin) shape to be used for an actuator or the like, because the gel may be broken due to the mold not being peeled off from the gel well.

【0003】また、化学ゲルを表示素子に応用した従来
技術としては、例えば特開昭61−149926号、特
開昭63−13021号、特開平9−160081号各
公報などがあるが、特開昭63−13021号公報によ
ると、ゲル化前のモノマー溶液状態のものを基板上に塗
布し、これにドットマトリクス状のマスクを介して溶液
内のモノマーを光重合することにより、ドットマトリク
ス状の化学ゲルを得ており、この方法ではドットマトリ
クス状のゲルを得ることはできるものの、光を照射する
まで基板上に液が存在することになり、蒸発やハンドリ
ング、気流による液面の変形が起こり易い欠点がある。
また、液の厚みが大きくなるに従って、液内でのモノマ
ーの擾乱によりゲルの形状を正確に制御することが難し
くなってくる。
[0003] Further, as a prior art in which a chemical gel is applied to a display element, there are, for example, JP-A-61-149926, JP-A-63-13021 and JP-A-9-160081. According to JP-A-63-13021, a monomer solution state before gelation is applied onto a substrate, and the monomers in the solution are photopolymerized through a dot matrix mask to form a dot matrix form. Although a chemical gel is obtained, a dot matrix gel can be obtained by this method, but the liquid remains on the substrate until the light is irradiated, and the liquid surface deforms due to evaporation, handling, and air flow. There is an easy disadvantage.
Further, as the thickness of the liquid increases, it becomes difficult to accurately control the shape of the gel due to disturbance of the monomer in the liquid.

【0004】一方、表示装置として、CRT、プラズマ
ディスプレイ、ELディスプレイ、蛍光表示管等の自発
光型のものと、反射光、透過光を利用する液晶ディスプ
レイのような非発光型のものがあり、それぞれ実用化さ
れている。しかし近年、情報システムの発展により長時
間にわたるVDT(VisualData Termi
nal)作業が急増しており、疲労を考慮すると非発光
型の表示画面が望ましい。このため最近は、液晶ディス
プレイの普及がCRTに取って代わる勢いで進んできた
が、視野角が狭く明暗のコントラストも十分ではなかっ
た。このような問題を解決するために、外部刺激に応じ
て膨潤/収縮、又は屈曲するゲルを用い、ゲルの変形に
より入射する光を調節して表示を行なう表示装置が提案
されており(前述の公開公報参照)、これらは、図1に
示したように、ゲルが、温度、電界、光、pH、イオン
濃度、溶媒組成などの外部刺激によって、溶媒を吸収し
て膨潤したり、排出して収縮する現象、又は屈曲する現
象などを利用し、各画素ごとに入射する光を調節してコ
ントラストを出すことにより表示を行なうものである。
この方式は、液晶ディスプレイとは異なり、視野角が広
く、また偏向板等も必要なく、光の利用効率が高いため
に画面を明るくできるが、階調表示が難しいという欠点
があった。
On the other hand, display devices include a self-luminous type such as a CRT, a plasma display, an EL display, and a fluorescent display tube, and a non-luminous type such as a liquid crystal display utilizing reflected light and transmitted light. Each has been put to practical use. However, in recent years, due to the development of information systems, VDT (Visual Data Termi) has been
nal) Work is increasing rapidly, and a non-light-emitting display screen is desirable in view of fatigue. For this reason, recently, the spread of liquid crystal displays has progressed to replace the CRT, but the viewing angle is narrow and the contrast between light and dark is not sufficient. In order to solve such a problem, there has been proposed a display device that uses a gel that swells / shrinks or bends in response to an external stimulus, and that performs display by adjusting incident light by deformation of the gel (described above). However, as shown in FIG. 1, the gel absorbs and swells and discharges the solvent due to external stimuli such as temperature, electric field, light, pH, ion concentration, and solvent composition. Display is performed by adjusting the light incident on each pixel to obtain a contrast by utilizing a contracting phenomenon or a bending phenomenon.
Unlike the liquid crystal display, this method has a wide viewing angle, does not require a deflecting plate and the like, and has a high light use efficiency, so that the screen can be made bright. However, there is a drawback that gradation display is difficult.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、化学ゲルを
物理ゲルマトリクス(ゲル状態からゾル状態への変化が
可能な材料からなるマトリクス)中で作製する方法、そ
の方法で作製された化学ゲル、並びにゲルを用いた表示
方法及び表示装置、特に面積階調などのデジタル階調で
はなくアナログ階調を可能とする表示方法及び表示装置
の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a chemical gel in a physical gel matrix (a matrix made of a material capable of changing from a gel state to a sol state), and a chemical gel produced by the method. It is another object of the present invention to provide a display method and a display device using a gel, and in particular, a display method and a display device that enable analog gray scale instead of digital gray scale such as area gray scale.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の1)〜
20)の発明(以下、本発明1〜20という)によって
解決される。 1) 任意形状の化学ゲルを物理ゲルマトリクス(ゲル
状態からゾル状態への変化が可能な材料からなるマトリ
クス)中で作製することを特徴とする化学ゲルの作製方
法。 2) 物理ゲルを作製できる系を用意し、該物理ゲルの
ゾル転移温度以上の温度において、該物理ゲル構成材料
と反応することなく化学ゲルを生成しうるモノマーを溶
媒と共にゾル化した系中に加え、次いで該物理ゲルのゾ
ル転移温度以下に冷却して系をゲル化し、この状態で前
記モノマーの重合用エネルギーを所望の位置のみに与え
ることにより、形状制御された化学ゲルを生成させるこ
とを特徴とする1)記載の化学ゲルの作製方法。 3) 重合用エネルギーが光又は熱によるものであるこ
とを特徴とする1)又は2)記載の化学ゲルの作製方
法。 4) 化学ゲルを生成させた後、物理ゲルをゾル化する
ことを特徴とする1)〜3)の何れかに記載の化学ゲル
の作製方法。 5) 化学ゲルの生成を基板上においてドットマトリク
ス状に行うことを特徴とする1)〜4)の何れかに記載
の化学ゲルの作製方法。 6) 1)〜5)の何れかに記載の方法により作製され
た化学ゲル。 7) 6)記載の化学ゲルを用いたことを特徴とする表
示装置。 8) 光透過性の表示側基板、それに対向する非表示側
基板、両基板の間に収容された液体、及び外部刺激に応
じて伸縮(膨潤、収縮)するゲルを有する表示装置を用
い、このゲルの伸縮により、ゲルが表示側基板面に接触
する状態、接触しない状態を作り出し、入射する光を調
節して表示を行なう表示方法であって、各画素上のゲル
と表示側基板面の接触面積を制御することにより階調表
示を行なうことを特徴とする表示方法。 9) 画素上のゲルと表示側基板面が接触していない状
態から、外部刺激によりまずゲルの一部が表示側基板面
と接触した状態となり、更に外部刺激に応じてその接触
面積が連続的に増加するか、又は、画素上のゲルの全て
が表示側基板面と接触した状態から、外部刺激に応じて
その接触面積が連続的に減少することを特徴とする8)
記載の表示方法。 10) ゲルを伸縮させるための外部刺激が電界である
ことを特徴とする8)又は9)記載の表示方法。 11) 光透過性の表示側基板とそれに対向する非表示
側基板と、両基板の間に収容された液体と、外部刺激に
応じて伸縮(膨潤、収縮)するゲルを有し、このゲルの
伸縮により、ゲルが表示側基板面に接触する状態、接触
しない状態が作り出され、入射する光の調節により表示
が行なわれる表示装置であって、各画素上のゲルと表示
側基板面の接触面積の制御により階調表示が行なわれる
ように設定されていることを特徴とする表示装置。 12) 画素上のゲルと表示側基板面が接触していない
状態から、外部刺激によりまずゲルの一部が表示側基板
面と接触した状態となり、更に外部刺激に応じてその接
触面積が連続的に増加するか、又は、画素上のゲルの全
てが表示側基板面と接触した状態から、外部刺激に応じ
てその接触面積が連続的に減少するように設定されてい
ることを特徴とする11)記載の表示装置。 13) ゲルを伸縮させるための外部刺激が電界である
ことを特徴とする11)又は12)記載の表示装置。 14) 表示側基板に接触する側のゲル表面と表示側基
板面とが平行でないことを特徴とする11)〜13)の
何れかに記載の表示装置。 15) 表示側基板に接触する側のゲル表面及び/又は
表示側基板面が凹凸形状であることを特徴とする11)
〜13)の何れかに記載の表示装置。 16) 各画素上のゲルが外部刺激による応答性の異な
る少なくとも2種類以上の複合体ゲルであることを特徴
とする11)〜13)の何れかに記載の表示装置。 17) 反射型表示装置であることを特徴とする11)
〜16)の何れかに記載の表示装置。 18) 前記液体に接する表示側基板面の液体に対する
濡れ性が低い(接触角が後退接触角で50°以上であ
る)ことを特徴とする11)〜17)の何れかに記載の
表示装置。 19) 6)記載の化学ゲルを用いたことを特徴とする
8)〜10)の何れかに記載の表示方法。 20) 6)記載の化学ゲルを用いたことを特徴とする
11)〜18)の何れかに記載の表示装置。
Means for Solving the Problems The above problems are as follows:
The invention of 20) (hereinafter referred to as inventions 1 to 20) is solved. 1) A method for producing a chemical gel, which comprises producing a chemical gel of an arbitrary shape in a physical gel matrix (a matrix made of a material capable of changing from a gel state to a sol state). 2) A system capable of producing a physical gel is prepared, and at a temperature equal to or higher than the sol transition temperature of the physical gel, a monomer capable of forming a chemical gel without reacting with the physical gel constituent material is formed into a sol with a solvent. In addition, the system is then cooled to a temperature lower than the sol transition temperature of the physical gel to gel the system, and in this state, energy for polymerization of the monomer is applied only to a desired position to form a shape-controlled chemical gel. A method for producing a chemical gel as described in 1) above, which is characterized by the following. 3) The method for producing a chemical gel according to 1) or 2), wherein the energy for polymerization is caused by light or heat. 4) The method for producing a chemical gel according to any one of 1) to 3), wherein the physical gel is formed into a sol after the chemical gel is generated. 5) The method for producing a chemical gel according to any one of 1) to 4), wherein the chemical gel is generated in a dot matrix on the substrate. 6) A chemical gel produced by the method according to any one of 1) to 5). 7) A display device using the chemical gel according to 6). 8) A display device having a light-transmitting display-side substrate, a non-display-side substrate opposed thereto, a liquid contained between the two substrates, and a gel that expands and contracts (swells and contracts) in response to an external stimulus is used. A display method in which the gel is brought into contact with or not in contact with the display-side substrate surface by the expansion and contraction of the gel, and the display is performed by adjusting the incident light. A display method, wherein gradation display is performed by controlling an area. 9) From a state in which the gel on the pixel does not contact the display-side substrate surface, a part of the gel first comes into contact with the display-side substrate surface due to an external stimulus, and further, the contact area becomes continuous in response to the external stimulus. Or the contact area decreases continuously in response to an external stimulus from a state in which all of the gel on the pixel is in contact with the display-side substrate surface 8).
Display method of description. 10) The display method according to 8) or 9), wherein the external stimulus for expanding and contracting the gel is an electric field. 11) A light-transmitting display-side substrate, a non-display-side substrate opposed thereto, a liquid contained between the two substrates, and a gel that expands and contracts (swells and contracts) in response to an external stimulus. A state in which the gel contacts or does not contact the display-side substrate surface due to expansion and contraction, and a display device in which display is performed by adjusting incident light, wherein the contact area between the gel on each pixel and the display-side substrate surface Characterized in that the display is set to perform gradation display by the control of (1). 12) From a state where the gel on the pixel is not in contact with the display-side substrate surface, first, a part of the gel comes into contact with the display-side substrate surface due to an external stimulus. Or the contact area is set so as to continuously decrease in response to an external stimulus from a state where all of the gel on the pixel is in contact with the display-side substrate surface. The display device according to (1). 13) The display device according to 11) or 12), wherein the external stimulus for expanding and contracting the gel is an electric field. 14) The display device according to any one of 11) to 13), wherein the surface of the gel on the side contacting the display-side substrate is not parallel to the surface of the display-side substrate. 15) The gel surface on the side contacting the display-side substrate and / or the display-side substrate surface is uneven.
13. The display device according to any one of items 13 to 13. 16) The display device according to any one of 11) to 13), wherein the gel on each pixel is at least two or more composite gels having different responsiveness due to an external stimulus. 17) A reflective display device 11)
16. The display device according to any one of claims 16). 18) The display device according to any one of 11) to 17), wherein the display-side substrate surface in contact with the liquid has low wettability with respect to the liquid (the contact angle is a receding contact angle of 50 ° or more). 19) The display method according to any one of 8) to 10), wherein the chemical gel according to 6) is used. 20) The display device according to any one of 11) to 18), wherein the chemical gel according to 6) is used.

【0007】以下、上記本発明について詳しく説明す
る。先ず化学ゲル(高分子ゲル)とその作製方法につい
て説明する。本発明で言うゲルとは、三次元網目構造に
溶媒が取り込まれた状態を指す。また、本発明に使用さ
れる物理ゲルとは、ゲル状態から溶液状態(ゾル状態)
への変化が可能な材料からなるゲルを指し、物理ゲルマ
トリクスとは、このような物理ゲル構成材料からなるマ
トリクスを指す。その材料としては、ゲル状態からゾル
状態への変化さえ可能ならば、三次元網目構造の架橋部
分の構造は特に限定されないが、架橋構造としては一般
的に共有結合以外の二次的結合力によるものが多い。な
お、ここで言う二次的結合力とは、分子間力結合(水素
結合、分子配向、ヘリックス形成、ラメラ形成等)、又
はイオン結合によるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, a chemical gel (polymer gel) and a method for producing the same will be described. The gel referred to in the present invention refers to a state in which a solvent has been incorporated into a three-dimensional network structure. In addition, the physical gel used in the present invention is from a gel state to a solution state (sol state).
The physical gel matrix refers to a matrix made of a material that can be changed to a physical gel constituent material. As long as the material can be changed from the gel state to the sol state, the structure of the crosslinked portion of the three-dimensional network is not particularly limited, but the crosslinked structure is generally based on a secondary bonding force other than a covalent bond. There are many things. Here, the secondary bonding force is based on an intermolecular force bond (hydrogen bond, molecular orientation, helix formation, lamellar formation, or the like) or ionic bond.

【0008】分子間力結合によるゲルの溶液への変化
(ゾル化)は、一般的に温度を上げることによって引き
起こすことができる(pH等の環境による場合もあ
る)。使用できる材料としては、後述する化学ゲルの形
成に悪影響をもたらさないものであれば特に制限はな
く、具体的には天然高分子ゲル(多糖ゲル、DNAゲル
等)、低分子ゲル化剤(アルキルアミド化合物等)によ
るゲル等が使用できる。イオン結合によるゲルの溶液へ
の変化(ゾル化)は、一般的にpHやイオン強度を変化
させることによって引き起こすことができる。具体的に
は、天然高分子ゲル(多糖ゲルでイオン種を含むもの
等)、合成高分子電解質ゲル(高分子電解質に多価イオ
ンを含むもの、ポリイオンコンプレックス等)を使用で
きる。更に架橋部分が共有結合性のものでも、例えばア
セタール結合やエステル結合によるゲルの場合には、p
H変化による加水分解を起こさせて溶液状態にすること
が可能であり、このような材料も使用できる。
[0008] The change of the gel into a solution (sol formation) due to intermolecular force bonding can generally be caused by raising the temperature (sometimes depending on the environment such as pH). The material that can be used is not particularly limited as long as it does not adversely affect the formation of a chemical gel described below. Specifically, natural polymer gels (polysaccharide gels, DNA gels, etc.), low molecular gelling agents (alkyl Gels based on amide compounds and the like can be used. The change of the gel into a solution (sol formation) by ionic bonding can generally be caused by changing the pH or ionic strength. Specifically, a natural polymer gel (eg, a polysaccharide gel containing ionic species) or a synthetic polymer electrolyte gel (eg, a polymer electrolyte containing polyvalent ions, polyion complex, etc.) can be used. Further, even if the cross-linking portion is a covalent bond, for example, in the case of a gel formed by an acetal bond or an ester bond, p
It is possible to bring about a solution state by causing hydrolysis by H change, and such a material can also be used.

【0009】本発明の化学ゲルは、外乱(温度変化、p
H変化、イオン強度変化等、ゲルが置かれる環境変化)
に対して、その架橋部分が安定であり変化しないもので
ある。勿論、使用する系において安定であればよく、必
ずしも上述した全ての外乱要素に対して安定である必要
はない。好ましいのは合成高分子ゲルであり、その作製
方法は、架橋構造に必要な結合を重合と同時に形成する
方法、線状高分子を後から架橋する方法の何れでもよい
が、前者の最も一般的な方法は、架橋剤としてジビニル
モノマーを共存させてビニルモノマーを重合させる方法
である。反応の開始には、熱、光、放射線等を使用す
る。また、後者の方法は、官能基を持つ高分子溶液に反
応種(架橋剤:官能基と反応できるもの)を加え、熱、
光等により両者を反応させ、三次元構造を取らせるもの
である。
[0009] The chemical gel of the present invention is characterized by a disturbance (temperature change, p
Changes in the environment in which the gel is placed, such as changes in H and ionic strength)
In contrast, the crosslinked portion is stable and does not change. Of course, it is only necessary that the system is stable in the used system, and it is not necessary to be stable with respect to all the disturbance elements described above. Preferred is a synthetic polymer gel, which can be produced by any of a method of forming a bond required for a crosslinked structure simultaneously with polymerization and a method of crosslinking a linear polymer later. One method is to polymerize a vinyl monomer in the presence of a divinyl monomer as a crosslinking agent. Heat, light, radiation, etc. are used to initiate the reaction. In the latter method, a reactive species (crosslinking agent: one that can react with a functional group) is added to a polymer solution having a functional group, and heat,
The two react by light or the like to form a three-dimensional structure.

【0010】また、本発明の化学ゲルは、ゲルが置かれ
る環境変化(外部刺激)に対して、その形状を変化させ
得るものでなければならない。外部刺激によって変形す
るゲルとしては、液体を吸収して膨潤し、排出して収縮
する液体吸収性ポリマー、例えば、公知のアクリル化合
物やジビニルベンゼン、N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミドなどの架橋性モノマーをグラフト重合したポリ
エーテル、ポリビニルアルコール、セルロース、デンプ
ン、ポリアクリル酸系の材料からなるものが挙げられ
る。特にアクリルアミド誘導体を主成分とし、イオン解
離モノマー及び架橋性モノマーを重合させた架橋性ポリ
マー、メタクリル酸メチルとアクリル酸との共重合体、
ポリアクリル酸塩などからなるゲルが好ましく用いられ
る。また、外部刺激により屈曲が起こるゲルを形成する
ポリマーとしては、ポリアクリル酸とポリビニルアルコ
ール複合体などが挙げられる。上記の中でも、後述する
表示装置に応用する場合には外部刺激である電界に応答
する材料であることが好ましい。
The chemical gel of the present invention must be capable of changing its shape in response to an environmental change (external stimulus) in which the gel is placed. As a gel which is deformed by an external stimulus, a liquid-absorbing polymer which absorbs a liquid, swells, and discharges and contracts, for example, a crosslinkable monomer such as a known acrylic compound, divinylbenzene, N, N'-methylenebisacrylamide, etc. And those made of polyether, polyvinyl alcohol, cellulose, starch, and polyacrylic acid-based materials obtained by graft polymerization of In particular, a main component is an acrylamide derivative, a crosslinkable polymer obtained by polymerizing an ion dissociation monomer and a crosslinkable monomer, a copolymer of methyl methacrylate and acrylic acid,
A gel composed of a polyacrylate or the like is preferably used. Examples of the polymer that forms a gel that bends due to an external stimulus include a polyacrylic acid-polyvinyl alcohol composite. Among them, when applied to a display device described later, a material that responds to an electric field that is an external stimulus is preferable.

【0011】本発明の化学ゲルの作製方法は、物理ゲル
マトリクス(ゲル状態からゾル状態への変化が可能な材
料からなるマトリクス)中で化学ゲルを生成させること
を特徴とするものである。その方法としては、前述のよ
うな物理ゲルを作製できる系を用意し、物理ゲルのゾル
転移温度以上の温度(即ち流動性のある状態)で、その
ゾル化した系中に前述のような化学ゲルを生成するモノ
マー(通常、単官能性モノマーと多官能性モノマーの混
合物)及び必要により反応開始剤(光開始剤、熱開始
剤)、溶媒、添加物等を加えてゲル化前の液を準備す
る。その際、系が均一系、即ち物理ゲル材料及び化学ゲ
ル材料が均一に溶媒に溶けている状態が好ましく、作業
環境下で互いに反応しないことが必要である。溶剤は1
種でも2種以上の混合物でもよい。化学ゲルを生成し得
るモノマーの添加量は、ゾル転移温度以下に冷却したと
きゾルが物理ゲルになることができる範囲、及び該モノ
マーが熱、光等のエネルギーを受けて化学ゲルを生成で
きる範囲であれば特に制限はないが、化学ゲルの外部刺
激による形状変化が好ましいものとなるように、使用す
る材料に応じて適宜決定する。
The method for producing a chemical gel of the present invention is characterized in that a chemical gel is formed in a physical gel matrix (a matrix composed of a material capable of changing from a gel state to a sol state). As a method, a system capable of producing the above-mentioned physical gel is prepared, and the above-mentioned chemical solution is added to the sol-formed system at a temperature equal to or higher than the sol transition temperature of the physical gel (that is, in a state of fluidity). A gel-forming liquid (usually a mixture of a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer) and, if necessary, a reaction initiator (photoinitiator, thermal initiator), a solvent, additives, etc., are added to the liquid before gelation. prepare. At this time, it is preferable that the system is a homogeneous system, that is, a state in which the physical gel material and the chemical gel material are uniformly dissolved in the solvent, and it is necessary that they do not react with each other in the working environment. Solvent is 1
It may be a seed or a mixture of two or more. The amount of the monomer capable of forming a chemical gel is within a range in which the sol can be turned into a physical gel when cooled below the sol transition temperature, and a range in which the monomer can generate a chemical gel by receiving energy such as heat and light. There is no particular limitation so long as it is determined appropriately according to the material to be used so that the change in shape of the chemical gel due to external stimulus is preferable.

【0012】このようにして準備した液中の物理ゲルに
冷却による転移を起こさせると系はゲル化し、見掛け上
固体として扱うことが可能となる。この状態で光を当て
れば(重合が光開始の場合)、光が当たった所のみが反
応を起こし化学ゲルが生成するから、光を当てる位置を
制御することにより化学ゲルの形状制御が可能となる。
また、光としてレーザ光等の微小スポットを持つような
光源を使用すれば微細加工も可能である。一方、例えば
レンズを用いて光を集光し極所的に温度を上げてやれば
(重合が熱開始の場合)、温度が上がった所のみに化学
ゲルが生成するから、集光位置を制御することにより化
学ゲルの形状制御が可能となる。
When the physical gel in the liquid prepared as described above undergoes a transition by cooling, the system gels and can be treated as an apparent solid. If light is applied in this state (when polymerization is initiated by light), only the location where the light is applied will cause a reaction and a chemical gel will be generated, so it is possible to control the shape of the chemical gel by controlling the position where the light is applied. Become.
Further, by using a light source having a minute spot such as a laser beam as light, fine processing is possible. On the other hand, if the light is condensed using a lens and the temperature is raised locally (in the case where polymerization is initiated by heat), the chemical gel is generated only in the area where the temperature has risen. By doing so, the shape of the chemical gel can be controlled.

【0013】また、本発明の方法を用いれば、基本的に
化学ゲル生成前は固体状態(ゲル状態)であるため、前
記従来技術のような不具合は発生しない。ドットマトリ
クス状の化学ゲルについても、熱、光の何れによっても
作製できるが、マスクを介して光開始反応により作製す
る方が好ましい。以上のように、物理ゲルマトリクス
(ゲル状態からゾル状態への変化が可能な材料からなる
マトリクス)を利用することにより、化学ゲルの形状を
制御することができる。更に、このようにして作製した
物理ゲルマトリクス系を、物理ゲルがゾル転移を起こす
環境に置けば、物理ゲルは再びゾル化し流動性を持つよ
うになる。これに対して化学ゲルが生成された部分は有
機物同士の結合が化学結合(共有結合)のため環境を変
化させてもゲル状態、即ち固体状態のままである。そこ
でこの状態で化学ゲルを取り出すか、あるいはゾルを流
し去ってしまえば形状制御された化学ゲルを得ることが
できる。
Further, if the method of the present invention is used, since the chemical gel is basically in a solid state (gel state) before the formation of the chemical gel, there is no problem as in the prior art. The chemical gel in the form of a dot matrix can also be produced by heat or light, but is preferably produced by a photoinitiated reaction through a mask. As described above, the shape of a chemical gel can be controlled by using a physical gel matrix (a matrix made of a material capable of changing from a gel state to a sol state). Further, when the physical gel matrix system thus produced is placed in an environment where the physical gel undergoes sol transition, the physical gel becomes sol again and becomes fluid. On the other hand, the part where the chemical gel is generated remains in a gel state, that is, a solid state even when the environment is changed due to the chemical bond (covalent bond) between the organic substances. In this state, if the chemical gel is taken out or the sol is washed away, a shape-controlled chemical gel can be obtained.

【0014】使用する溶媒は、扱い易さ、安全性、コス
ト等を考慮すると水が好ましいが、ゲル内に吸収される
ものであれば基本的には何でも使用可能である。具体的
には、水、メタノール、エタノールなどのアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、N
−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドな
どの非プロトン性極性溶媒類、四塩化炭素、クロロホル
ムなどのハロゲン化炭化水素類、テトラヒドラフラン、
ジエチルエーテルなどのエーテル類、イソペンタン、ベ
ンゼンなどの炭化水素類などが挙げられる。化学ゲルの
作製時の温度は、水及び有機溶媒の何れを用いる場合に
おいても、使用する溶剤の凝固点以上沸点以下であるこ
とが好ましい。
The solvent used is preferably water in consideration of ease of handling, safety, cost and the like, but basically any solvent can be used as long as it is absorbed in the gel. Specifically, water, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, N
Aprotic polar solvents such as -methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide; halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride and chloroform; tetrahydrafuran;
Ethers such as diethyl ether; and hydrocarbons such as isopentane and benzene. Regardless of whether water or an organic solvent is used, the temperature at the time of preparing the chemical gel is preferably from the freezing point to the boiling point of the solvent used.

【0015】また、液体を着色して用いる場合には、ゲ
ル内に入り込まない色素を必要に応じて界面活性剤など
を用いて上記溶媒中へ分散させる。その際、用いる色素
は特に限定されず公知のものでよく、分散方法等も通常
の方法でよく、公知の親水性インク、親油性インクなど
を用いることができる。また、液体中には必要に応じて
塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化
アンモニウム、過塩素酸リチウムなどの電解質塩を添加
してもよい。
When the liquid is used in a colored state, a dye which does not enter the gel is dispersed in the above-mentioned solvent by using a surfactant or the like as necessary. At this time, the dye to be used is not particularly limited and may be a known one, and the dispersion method or the like may be a usual method, and a known hydrophilic ink, lipophilic ink or the like can be used. Further, an electrolyte salt such as sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, and lithium perchlorate may be added to the liquid as needed.

【0016】物理ゲルをゾル化させるのに温度変化を利
用する場合、基本的には任意の温度を採用できるが、物
理ゲルに室温(作業環境)で固体(ゲル)状態を保たせ
るため40℃以上とすることが好ましい。更に好ましく
は40〜80℃であり、この範囲であればゾル化するた
めに与えるエネルギーが小さく、また使用する昇温装置
も汎用的なもので済む。また物理ゲルのゾル化温度は、
化学ゲルが作製される時の温度以上であることが好まし
い。この温度の関係にあれば、化学ゲルが作製される時
点で物理ゲルは事実上固体状態を保っているため、より
精度の高い化学ゲルの形状制御ができることになる。
When a temperature change is used to form a physical gel into a sol, any temperature can be basically used. However, in order to keep the physical gel in a solid (gel) state at room temperature (working environment), 40 ° C. It is preferable to make the above. The temperature is more preferably 40 to 80 ° C., and in this range, the energy given for solification is small, and the temperature raising device to be used can be a general-purpose device. The solization temperature of the physical gel is
The temperature is preferably equal to or higher than the temperature at which the chemical gel is produced. With this temperature relationship, the physical gel substantially stays in a solid state when the chemical gel is produced, so that the shape of the chemical gel can be controlled with higher precision.

【0017】物理ゲル中での化学ゲルの生成は熱、光等
により行うことができるが、微細加工の点からは光が好
ましく、更に物理ゲルのゾル化温度を40℃以上ではあ
るが比較的低い温度に設定した場合には、熱による化学
ゲルの生成は事実上困難になるため、熱がより発生しに
くい光により化学ゲルの生成を行うことが好ましい。物
理ゲルマトリクス(ゲル状態からゾル状態への変化が可
能な材料からなるマトリクス)中での化学ゲルの生成に
関しては、化学ゲル作製用モノマーが物理ゲル構成材料
と反応しても、作製された化学ゲルは外部刺激に対して
体積変化を起こすことが可能である。
The formation of a chemical gel in a physical gel can be carried out by heat, light, or the like, but light is preferable from the viewpoint of fine processing. When the temperature is set to a low temperature, it is practically difficult to generate a chemical gel by heat. Therefore, it is preferable to generate a chemical gel by using light that generates less heat. Regarding the formation of a chemical gel in a physical gel matrix (a matrix composed of a material capable of changing from a gel state to a sol state), even if a monomer for chemical gel production reacts with a physical gel constituent material, the chemical Gels can undergo a volume change in response to external stimuli.

【0018】次に上記化学ゲルなどのゲルを用いた本発
明の表示方法及び表示装置について説明する。本発明の
表示方法は、光透過性の表示側基板、それに対向する非
表示側基板、両基板の間に収容された液体及び外部刺激
に応じて伸縮(膨潤、収縮)するゲルを有し、このゲル
の伸縮により、ゲルが基板面に接触する状態、接触しな
い状態を作り出し、入射する光を調節して表示を行なう
表示方法において、各画素上のゲルと基板面の接触面積
を制御することにより階調表示を行なうものである。こ
こで画素とは、書き込み/消去制御可能な最小単位であ
る。この場合、画素上のゲルと基板とが接触していない
状態から、外部刺激によりまずゲルの一部が基板面と接
触した状態となり、更に外部刺激に応じてその接触面積
が連続的に増加するか、又は、画素上のゲルの全てが基
板面と接触した状態から、外部刺激に応じてその接触面
積が連続的に減少する状態が好ましく、ゲルを伸縮させ
るための外部刺激は、連続的に変化させることを考慮す
ると電界が効果的である。
Next, a display method and a display device according to the present invention using a gel such as the above-mentioned chemical gel will be described. The display method of the present invention includes a light-transmitting display-side substrate, a non-display-side substrate opposed thereto, a liquid contained between the two substrates, and a gel that expands and contracts (swells and contracts) in response to an external stimulus, Controlling the contact area between the gel on each pixel and the substrate surface in a display method in which the gel expands and contracts to create a state in which the gel is in contact with the substrate surface and a state in which the gel is not in contact with the substrate surface and adjusts the incident light for display. Is used to perform gradation display. Here, the pixel is a minimum unit capable of controlling writing / erasing. In this case, from the state where the gel on the pixel is not in contact with the substrate, a part of the gel first comes into contact with the substrate surface due to the external stimulus, and further, the contact area increases continuously according to the external stimulus. Or, from the state where all of the gel on the pixel is in contact with the substrate surface, the state where the contact area is continuously reduced in response to an external stimulus is preferable, and the external stimulus for expanding and contracting the gel is continuous. The electric field is effective considering the change.

【0019】また、このような表示方法を用いた表示装
置としては、図2に示したように、表示側基板に接触す
る側のゲル表面と表示側基板面が平行でない場合、図3
に示したように、表示側基板に接触する側のゲル表面及
び/又は表示側基板面が凹凸形状である場合、また、図
5に示したように、各画素上のゲルが外部刺激による応
答性の異なる少なくとも2種類以上の複合体ゲルである
場合のように、ゲルの形状以外の部分を工夫したものが
効果的である。
As shown in FIG. 2, a display device using such a display method has a structure in which the gel surface on the side in contact with the display substrate and the display substrate surface are not parallel.
As shown in FIG. 5, when the gel surface on the side contacting the display side substrate and / or the display side substrate surface has an uneven shape, and as shown in FIG. As in the case of at least two types of composite gels having different properties, it is effective to devise a portion other than the gel shape.

【0020】図1に化学ゲル(高分子ゲル)を用いた表
示装置の例を示す。図1は、少なくとも一方が透明な一
対の基板間に化学ゲルと液体を配置し、電界によって化
学ゲルが溶媒を吸収して膨潤したり、排出して収縮する
現象を利用し、各画素ごとに入射する光を調節してコン
トラストを出すことにより表示を行なう反射型表示装置
を示しているが、本発明では制御手段は電界に限らない
し、また反射型のみならず透過型でも良い。しかし、本
発明は、液晶ディスプレイなどでは明るさが低く階調表
示が良好でない反射型表示装置に特に効果的である。
FIG. 1 shows an example of a display device using a chemical gel (polymer gel). FIG. 1 shows a method in which a chemical gel and a liquid are arranged between a pair of substrates, at least one of which is transparent. Although a reflective display device that performs display by adjusting contrast of incident light is shown, in the present invention, the control means is not limited to an electric field, and may be a transmissive type as well as a reflective type. However, the present invention is particularly effective for a reflective display device in which the brightness is low and the gradation display is not good in a liquid crystal display or the like.

【0021】この装置において、例えば、ゲルを白、液
体を黒に着色したり、逆にゲルを黒、液体を白に着色す
ると、溶媒のみがゲルを通過できるため白黒表示ができ
る。また、ゲル又は液体を黒ではなくRGB(赤緑青)
の三原色に着色すればカラー表示も可能であり、他に、
カラーフィルターを用いてもカラー表示が可能である。
ゲルを着色するには、カーボン、顔料などの色素粒子を
吸着、結合等によりゲル中に固定化すればよい。本発明
では、このような方式以外にも、ゲルの屈曲を用いたも
のなど、表示側基板と基板間に収容した液体の接触状態
をゲルの変形によって制御することにより表示を行なう
ものであれば過去に提案された公知の何れの方式でも使
用可能である。
In this apparatus, for example, when the gel is colored white and the liquid is colored black, or when the gel is colored black and the liquid is colored white, only the solvent can pass through the gel, so that black and white display can be performed. The gel or liquid is not black but RGB (red green blue)
Color display is also possible by coloring in the three primary colors of
Color display is also possible using a color filter.
To color the gel, pigment particles such as carbon and pigment may be immobilized in the gel by adsorption, bonding, or the like. In the present invention, besides such a method, if the display is performed by controlling the contact state of the liquid contained between the display-side substrate and the substrate by the deformation of the gel, such as one using the bending of the gel, Any known method proposed in the past can be used.

【0022】各画素上のゲルと基板面の接触面積を制御
することにより階調表示を行なうための実施形態として
は、前述の図2〜3に示したような、ゲル又は基板の形
状を工夫したもの、同じく図5に示したような、ゲルの
形状以外の部分を工夫したものなどが挙げられる。まず
前者のゲル又は基板の形状を工夫したものとしては、図
2〜3に示した以外にも種々の形態が考えられるが、図
4に示したように、画素上のゲルと基板面の接触面積が
外部刺激の大きさによって連続的に変化できるものであ
れば良い。
As an embodiment for performing the gradation display by controlling the contact area between the gel on each pixel and the substrate surface, the shape of the gel or the substrate as shown in FIGS. In addition, as shown in FIG. 5, there may be mentioned those in which portions other than the gel shape are devised. First, various forms other than those shown in FIGS. 2 and 3 can be considered as a modification of the former gel or the shape of the substrate. As shown in FIG. It is sufficient that the area can be continuously changed depending on the magnitude of the external stimulus.

【0023】ゲルを種々の形状に加工する方法として
は、目的とする形状の型に入れて合成し、前述の外部刺
激により収縮させて型から取り出して用いる方法、ある
いは画素サイズが小さい場合には、光架橋性のモノマー
を混合してフォトリソグラフィー技術を利用してパター
ニングを行なった後、表面を酸、アルカリなどを用いて
処理する方法がある。その際、フォトマスクを工夫する
などして、一画素面内に照射光量の分布をつけて重合
率、架橋率を制御すると、図2〜3に示したような形状
の微小ゲルを作製することができる。但し、本発明はこ
れらの作製方法に限定されるものではない。また、図2
〜3に示したように、ゲルではなく、ゲルと接触する基
板面の方の形状を加工してもよく、例えば、基板に直接
凹凸を付けたり、透明な種々の形状の層を設けるなどし
て加工してもよい。ある形状を持った新たな層を設ける
方法としては、前述のフォトレジストを用いたフォトリ
ソグラフィー法などが挙げられる。
As a method of processing the gel into various shapes, a method of putting the gel into a mold having a desired shape, synthesizing the gel by using the above-mentioned external stimulus, and taking out the gel from the mold is used, or when the pixel size is small, There is a method in which a photo-crosslinkable monomer is mixed and patterned using photolithography, and then the surface is treated with an acid, an alkali or the like. At this time, if the polymerization rate and the cross-linking rate are controlled by providing a distribution of the amount of irradiation within one pixel plane by devising a photomask, etc., a microgel having a shape as shown in FIGS. Can be. However, the present invention is not limited to these manufacturing methods. FIG.
As shown in Nos. 3 to 3, instead of the gel, the shape of the substrate surface in contact with the gel may be processed. For example, irregularities may be directly formed on the substrate, or layers of various transparent shapes may be provided. May be processed. As a method for providing a new layer having a certain shape, there is a photolithography method using the above-mentioned photoresist.

【0024】次に、後者のゲルの形状以外の部分を工夫
したものとしては、一画素上に外部刺激による応答性が
異なる少なくとも2種類以上のゲルを複合化して、一画
素内においてもゲルが伸縮し易い部分と伸縮し難い部分
を作り、基板との接触面積を制御するものである。この
ような形態としては、応答性の異なるゲル微粒子を均一
に混合して画素上に固定化したもの、又は応答性の異な
るゲル微粒子を図5に示したように、不均一に分布させ
て画素上に固定化したもの、同一の光架橋性モノマーを
用いて一画素面内に光量の分布を持った光を照射し、一
画素内で架橋率の異なったゲルを作製したものなどが挙
げられ、これらは何れも画素上のゲルと基板面の接触面
積を外部刺激の大きさによって連続的に変化させること
が可能である。ゲルを変形させる外部刺激については、
前述のように、温度、電界、光、pH、イオン濃度、溶
媒組成などが挙げられるが、表示装置の駆動ということ
を考えると実用的には電界が好ましく、本発明において
も、連続的な階調変化を達成するために連続的な変化を
させ易い電界が好ましい。
Next, as a device devising a portion other than the shape of the latter gel, at least two or more types of gels having different responsiveness due to an external stimulus are compounded on one pixel, and the gel is formed within one pixel. A portion that easily expands and contracts and a portion that does not easily expand and contract is formed, and the contact area with the substrate is controlled. As such a form, a gel particle having different responsiveness is uniformly mixed and immobilized on a pixel, or a gel particle having a different responsiveness is unevenly distributed as shown in FIG. Immobilized on the top, irradiating light with the distribution of light intensity in one pixel plane using the same photocrosslinkable monomer, and producing gels with different crosslink rates in one pixel, etc. Any of these can continuously change the contact area between the gel on the pixel and the substrate surface depending on the magnitude of the external stimulus. For external stimuli that deform the gel,
As described above, the temperature, the electric field, the light, the pH, the ion concentration, the solvent composition, and the like can be mentioned. However, considering the driving of the display device, the electric field is practically preferable. An electric field that facilitates a continuous change to achieve a tonal change is preferred.

【0025】基板については、表示側では透明である必
要があり、ガラス、透明プラスチックフィルムなどが用
いられる。表示側と反対側の基板は、透過型表示装置の
場合には表示側と同様な透明基板を用い、反射型表示装
置の場合には、ゲルの白色化などによりゲル自身に反射
機能を持たせるときは表示側と同様な透明基板を用いて
もよく、ゲルに反射機能を持たせないときはAlやSU
Sなどの金属板又はガラスやプラスチックフィルム上に
AlやCrなどの金属膜を形成し反射効果を高めた基板
などが用いられる。また、液体と接触する場合や、電極
として用いるため電圧が印加される場合などは、用いる
液体や外部刺激の条件などによって適宜選択する。な
お、外部刺激が電界の場合には、基板に付随して電極が
必要となるが、表示基板側では透明電極が必要となり、
In、SnO、ZnO、CdO、TiO、I
−Sn、SnO−Sbなどの酸化物半導体薄
膜、TiN、ZrNなどの導電性窒化物薄膜等公知のも
のが用いられる。一方、表示側と反対側の基板上に用い
る電極としては、上記透明電極の他に、Pt、Au、C
u、Alなどの金属薄膜などが挙げられる。
The substrate needs to be transparent on the display side, and glass, a transparent plastic film or the like is used. In the case of a transmissive display device, a transparent substrate similar to that of the display side is used as the substrate on the side opposite to the display side, and in the case of a reflective display device, the gel itself has a reflection function by whitening the gel. In such a case, a transparent substrate similar to the display side may be used. When the gel does not have a reflection function, Al or SU is used.
A metal plate such as S or a substrate formed by forming a metal film such as Al or Cr on a glass or plastic film to enhance the reflection effect is used. In addition, when the liquid is in contact with the liquid or when a voltage is applied for use as an electrode, it is appropriately selected depending on the liquid to be used and the conditions of the external stimulus. In addition, when the external stimulus is an electric field, an electrode is required along with the substrate, but a transparent electrode is required on the display substrate side,
In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, CdO, TiO 2 , I
Known materials such as oxide semiconductor thin films such as n 2 O 3 —Sn and SnO 2 —Sb and conductive nitride thin films such as TiN and ZrN are used. On the other hand, the electrodes used on the substrate on the side opposite to the display side include Pt, Au, C
Metal thin films such as u, Al and the like can be mentioned.

【0026】更に本発明では、前記液体に接する表示側
基板面と液体との濡れ性を低くすることにより、ゲルと
基板が接触した際にゲルと基板の間に液体が残らず明確
な階調表示が可能となる。ここで、液体に接する表示側
基板面の液体に対する「濡れ性が低い」状態とは、液体
に接触する表示側基板面の液体に対する接触角が後退接
触角で50°以上であることを意味する。接触角は図6
に示したように、固体表面上において液滴の表面と固体
表面とのなす角のうち液滴を含む方の角のことで、後退
接触角は、液体を滴下して濡らした後に液体を吸い取
り、その時残った液滴の角度を光学系で拡大して測定す
れば得られる。
Further, according to the present invention, by reducing the wettability between the liquid and the display-side substrate surface in contact with the liquid, when the gel and the substrate come into contact, no liquid remains between the gel and the substrate so that a clear gradation can be obtained. Display becomes possible. Here, the "low wettability" state of the display-side substrate surface in contact with the liquid with respect to the liquid means that the contact angle of the display-side substrate surface in contact with the liquid with the liquid is 50 ° or more in receding contact angle. . Fig. 6
As shown in, the receding contact angle is the angle between the surface of the droplet and the surface of the solid on the solid surface that includes the droplet. The angle can be obtained by enlarging and measuring the angle of the droplet remaining at that time with an optical system.

【0027】表示側基板面と基板間に収容する液体との
濡れ性を低くする方法としては、基板の液体と接する面
を表面処理したり、新たな層を設けたりして濡れ性を調
節する方法、あるいは基板と溶剤の組み合わせを選ぶ方
法などがある。前者について更に詳しく説明すると、ま
ず、基板の液体と接する面を、用いる液体が親水性であ
れば疎水化、用いる液体が親油性であれば親水化させる
ことが考えられる。基板の疎水化は、例えばアルキル基
のような疎水基を含んだ重合体層を設けたり、シラン
系、チタン系などのカップリング剤を用いて表面処理を
行なうことにより達成できる。また、親水化は、例えば
スルホン酸基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シ
アノ基などの親水基を含んだ重合体層を設けることによ
り達成できる。更に、親水性、親油性の何れの液体に対
しても有効な発液化処理をしておけば、液体の選択範囲
が広がるので好ましい。このような発液化は、例えばフ
ッ化アルキル基、シロキサン基などを持つ重合体層を設
けることなどによって達成できるが、所望の発液性さえ
得られれば特に限定されるものではない。
As a method of reducing the wettability between the display-side substrate surface and the liquid contained between the substrates, the surface of the substrate in contact with the liquid is surface-treated, or a new layer is provided to adjust the wettability. Method, or a method of selecting a combination of a substrate and a solvent. To explain the former in more detail, first, it is conceivable to make the surface of the substrate in contact with the liquid hydrophobic if the liquid to be used is hydrophilic, or hydrophilic if the liquid to be used is lipophilic. Hydrophobicization of the substrate can be achieved, for example, by providing a polymer layer containing a hydrophobic group such as an alkyl group, or by performing a surface treatment using a silane-based or titanium-based coupling agent. Hydrophilization can be achieved by providing a polymer layer containing a hydrophilic group such as a sulfonic acid group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, and a cyano group. Further, it is preferable to carry out an effective liquefaction treatment for both hydrophilic and lipophilic liquids, since the range of selection of the liquids is widened. Such liquefaction can be achieved by, for example, providing a polymer layer having a fluoroalkyl group, a siloxane group, or the like, but is not particularly limited as long as the desired liquefaction property is obtained.

【0028】フッ化アルキル基を持つ重合体としては、
ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ
化エチレン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、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
共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。シロキサン基
などを持つ重合体としては、ジメチルシリコーン、メチ
ルフェニルシリコーン、シリコーンのアミノ変性体、エ
ポキシ変性体、カルボキシル変性体、メタクリル変性
体、フェノール変性体、アルキル変性体等のシリコーン
系樹脂が挙げられる。これらの重合体を溶媒に溶解又は
分散させ、その溶液又は分散液に基板を浸漬させるなど
して基板表面を発液化処理する。その他、ゾルゲル法、
バイロゾル法、CVD(化学的気相成長法)、真空蒸
着、イオンプレーティング法などにより発液化層を形成
しても良い。
As the polymer having a fluorinated alkyl group,
Fluorinated resins such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer are exemplified. Examples of the polymer having a siloxane group include silicone resins such as dimethyl silicone, methyl phenyl silicone, amino-modified silicone, epoxy-modified, carboxyl-modified, methacryl-modified, phenol-modified and alkyl-modified silicone. . These polymers are dissolved or dispersed in a solvent, and the substrate surface is subjected to liquefaction treatment by immersing the substrate in the solution or dispersion. Other, sol-gel method,
The liquefied layer may be formed by a virosol method, a CVD (chemical vapor deposition) method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, or the like.

【0029】[0029]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】実施例1 30mm×30mmの石英基板を2枚用意し、その上
に、パーフルオロ構造を持つ熱可塑性樹脂であるサイド
トップCTX−805A(旭化成)の5%溶液を、CT
−solv.100(旭化成)により0.1%まで希釈
してスピンコートし、150℃で2時間加熱した。この
サイドトップで処理した1枚の基板上の両サイドに、厚
み500μm、2mm×30mmのポリプロピレン製ス
ペーサ2枚を設置した状態で、2枚目の基板を重ね合わ
せ(処理面内側)保温した。重ね合わせた状態のままス
ペーサを設置した両サイドをクランプして固定した。こ
れとは別に、寒天を温水に溶解した液を用意し、この液
に更にアクリルアミド0.9M(モル)、N,N′−メ
チレンビスアクリルアミド8mM(ミリモル)を溶解さ
せた。この液を前記2枚の基板間に導入した後、10℃
まで速やかに冷却したところ液はゲル化し、見掛け上固
体となった。基板の表面に、幅500μm、長さ25m
mのスリットを持つフォトマスクを設置し、低圧水銀灯
による253.7nmの紫外線を照射した後クランプを
外し、片側の基板を取り去っても全体はゲル化したまま
であった。これを水/アセトン中に浸漬し60℃に加温
してしばらく放置した後ゲルを取り出すと幅500μm
角、長さ25mmの繊維状化学ゲルを取り出すことがで
きた。
Example 1 Two 30 mm × 30 mm quartz substrates were prepared, and a 5% solution of side-top CTX-805A (Asahi Kasei), a thermoplastic resin having a perfluoro structure, was placed on the substrate.
-Solv. The solution was diluted to 0.1% with 100 (Asahi Kasei), spin-coated, and heated at 150 ° C for 2 hours. The two substrates were stacked (inside the processing surface) while two polypropylene spacers having a thickness of 500 μm and 2 mm × 30 mm were placed on both sides of the one substrate treated with the side top, and the two substrates were kept warm. The two sides on which the spacers were installed were clamped and fixed while being superposed. Separately, a liquid prepared by dissolving agar in warm water was prepared, and 0.9 M (mol) of acrylamide and 8 mM (mmol) of N, N'-methylenebisacrylamide were further dissolved in this liquid. After introducing this liquid between the two substrates, 10 ° C.
Upon rapid cooling, the liquid gelled and became an apparent solid. 500 μm wide and 25 m long on the surface of the substrate
A photomask having a slit of m was installed, and after irradiating ultraviolet rays of 253.7 nm with a low-pressure mercury lamp, the clamp was removed and the substrate on one side was removed, and the whole remained gelled. This was immersed in water / acetone, heated to 60 ° C. and left for a while, and then the gel was taken out.
A fibrous chemical gel having a corner and a length of 25 mm could be taken out.

【0031】実施例2 アクリルアミドをアクリルアミド/アクリル酸ナトリウ
ム=15/4の混合物に代えた点以外は実施例1と同様
にしてゲル作製を行ったところ、実施例1と同様に化学
ゲルを取り出すことができた。
Example 2 A gel was prepared in the same manner as in Example 1 except that acrylamide was replaced with a mixture of acrylamide / sodium acrylate = 15/4. Was completed.

【0032】実施例3 実施例1で得た化学ゲルを長さ10mmに切り、これを
内径1mmのガラス管の中に導入した。水/アセトン=
1/1中で、ガラス管の両側に白金電極を配置し、両白
金電極間に10Vの電界を印加したところ化学ゲルは収
縮し、1/10程度の大きさになった。
Example 3 The chemical gel obtained in Example 1 was cut into a length of 10 mm and introduced into a glass tube having an inner diameter of 1 mm. Water / acetone =
In 1/1, platinum electrodes were placed on both sides of the glass tube, and when an electric field of 10 V was applied between both platinum electrodes, the chemical gel shrunk and became about 1/10 in size.

【0033】実施例4 幅200μm、ピッチ240μmのストライプ状ITO
電極を持つ30mm×30mmのガラス基板を用意し
た。この上に実施例2で用いた液を厚さ10μmで塗布
した後冷却し、ITOガラス電極付きガラス基板上に物
理ゲルを作製した。基板の表面に、開口200μm角、
ピッチ240μmで100×100個の開口を持つフォ
トマスクを開口がITO上に来る様に配置した後、低圧
水銀灯による253.7nmの紫外線を照射した。基板
を昇温し、物理ゲルを溶解除去した後、光学顕微鏡で観
察したところ、ITO上に100μm角の化学ゲルがマ
トリクス状に作製されていることが確認できた。
Example 4 Striped ITO having a width of 200 μm and a pitch of 240 μm
A 30 mm × 30 mm glass substrate having electrodes was prepared. The liquid used in Example 2 was applied thereon at a thickness of 10 μm, and then cooled to produce a physical gel on a glass substrate with an ITO glass electrode. 200 μm square opening on the surface of the substrate,
After arranging a photomask having a pitch of 240 μm and having 100 × 100 openings so that the openings were on the ITO, ultraviolet rays of 253.7 nm were irradiated with a low-pressure mercury lamp. After the substrate was heated to dissolve and remove the physical gel, observation with an optical microscope confirmed that a 100 μm square chemical gel was formed in a matrix on the ITO.

【0034】実施例5 ITO付き40mm×30mmのガラス基板を2枚用意
した。1枚の基板は、パーフルオロ構造をもつ熱可塑性
樹脂であるサイドトップCTX−805A(旭化成)の
5%溶液を、CT−solv.100(旭化成)により
0.1%まで希釈したものをITO面にスピンコート
し、150℃で2時間加熱した(端部10×30mmの
面積にITO部を残した:電極取り出し用)。厚み50
0μm、2mm×30mmのポリプロピレン製スペーサ
を基板上のITO面の両サイドに設置した状態で2枚目
の基板を重ね合わせ(ITO面内側;2枚の基板を重ね
た後の形がL字型になるようにした)保温した。重ね合
わせた状態のままスペーサを設置した両サイドをクラン
プして固定した。これとは別に、寒天を温水に溶解した
液を用意し、この液に更にアクリルアミド0.7M、ア
クリル酸ナトリウム0.2M、N,N−メチレンビスア
クリルアミド8mMを溶解させた。この液を先の2枚の
基板間に導入した後、10℃まで速やかに冷却したとこ
ろ液はゲル化し、見掛け上固体となった。基板の表面に
1.5mm角の開口を持つフォトマスクを設置し、低圧
水銀灯による253.7nmの紫外線を照射し化学ゲル
を作製した。クランプを外さず、60℃に加温した黒色
水性インク中に浸漬し、物理ゲルをゾル化すると共に、
ゾル液と黒色インクの置換を行なった。クランプした基
板を取り出すと、室温状態で化学ゲルを作製した部分の
みが透明で他の部分は黒いことが確認できた。この状態
でサイドトップで処理した側のITO基板をマイナス、
他方をプラスとして電界を印加したところ、化学ゲルが
収縮して黒色インクが満たされ、サイドトップ側基板面
からはもはや黒表示しか見えなくなった。
Example 5 Two 40 mm × 30 mm glass substrates with ITO were prepared. One substrate was prepared by using a 5% solution of side-top CTX-805A (Asahi Kasei), which is a thermoplastic resin having a perfluoro structure, in CT-solv. The solution diluted to 0.1% with 100 (Asahi Kasei) was spin-coated on the ITO surface and heated at 150 ° C. for 2 hours (the ITO portion was left in an area of 10 × 30 mm at the end: for taking out an electrode). Thickness 50
The second substrate is overlapped with the 0 μm, 2 mm × 30 mm polypropylene spacers placed on both sides of the ITO surface on the substrate (inside of the ITO surface; the shape after the two substrates are overlapped is L-shaped) Was kept warm. The two sides on which the spacers were installed were clamped and fixed while being superposed. Separately, a solution prepared by dissolving agar in warm water was prepared, and 0.7 M of acrylamide, 0.2 M of sodium acrylate, and 8 mM of N, N-methylenebisacrylamide were further dissolved in this solution. After the liquid was introduced between the two substrates, the liquid was rapidly cooled to 10 ° C., and the liquid gelled, and became an apparent solid. A photomask having an opening of 1.5 mm square was set on the surface of the substrate, and irradiated with 253.7 nm ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp to produce a chemical gel. Without removing the clamp, immersed in black aqueous ink heated to 60 ° C. to sol the physical gel,
The sol liquid and the black ink were replaced. When the clamped substrate was taken out, it was confirmed that only the portion where the chemical gel was prepared at room temperature was transparent and the other portions were black. In this state, the side of the ITO substrate processed with the side top is minus,
When an electric field was applied with the other being positive, the chemical gel shrunk and filled with black ink, and only the black display was no longer visible from the side top side substrate surface.

【0035】実施例6 アクリルアミド/アクリル酸/ビニルアルコール/酸化
チタン(平均粒子径0.2μm)をモル比659/40
/1/200で混合し、開始剤として過硫酸アンモニウ
ムを加えて共重合させた溶液から、加熱により架橋し、
型を用いて、図7に示した半球状のアクリル酸−アクリ
ルアミド共重合体白色ゲルを作製した。このゲルをスパ
ッタリング法によりITO電極を形成したガラス基板上
に接着し、この基板ともう一枚のITO電極を形成した
ガラス基板とを5mm間隔で対向させ、周縁部をシール
して空セルを作製し、セル内に黒色の水性インクを満た
した後、ゲルを膨潤させて図7に示したような評価セル
とした。この状態では評価セル中のゲルが表示側基板の
ITO電極に接触しておらず、黒表示を示しているが、
非表示側基板の電極を−、表示側基板の電極を+として
1〜10Vの電圧を印加すると、ゲルは膨潤して表示側
基板に接触し、表示側基板側からはゲルの白表示が現
れ、この際、印加電圧に応じた白表示による光の反射率
の連続的な変化が認められ、階調表示が可能であること
が確認できた。更に、逆に非表示側基板の電極を+、表
示側基板の電極を−として1〜10Vの電圧を印加する
と、ゲルは収縮してやはり印加電圧に応じた白表示によ
る光の反射率の連続的な変化が認められ、階調表示が可
能であることが確認できた。
Example 6 Acrylamide / acrylic acid / vinyl alcohol / titanium oxide (average particle diameter: 0.2 μm) was used in a molar ratio of 659/40.
/ 1/200, and crosslinked by heating from a solution copolymerized by adding ammonium persulfate as an initiator,
Using the mold, a hemispherical acrylic acid-acrylamide copolymer white gel shown in FIG. 7 was prepared. This gel is adhered on a glass substrate on which an ITO electrode has been formed by sputtering, and this substrate is opposed to a glass substrate on which another ITO electrode has been formed at intervals of 5 mm, and the periphery is sealed to form an empty cell. After the cell was filled with the black aqueous ink, the gel was swollen to obtain an evaluation cell as shown in FIG. In this state, the gel in the evaluation cell is not in contact with the ITO electrode on the display-side substrate, and shows a black display.
When a voltage of 1 to 10 V is applied with the electrode of the non-display side substrate set to − and the electrode of the display side substrate set to +, the gel swells and contacts the display side substrate, and a white display of the gel appears from the display side substrate side. At this time, a continuous change in light reflectance due to white display according to the applied voltage was recognized, and it was confirmed that gradation display was possible. Conversely, when a voltage of 1 to 10 V is applied with the electrode of the non-display side substrate set to + and the electrode of the display side substrate set to-, the gel shrinks and the continuity of the light reflectance by white display corresponding to the applied voltage is also increased. It was confirmed that a gradation change was possible.

【0036】実施例7 N−イソプロピルアクリルアミド4.8g、アクリル酸
0.1g、N,N−メチレンビスアクリルアミド80m
g、過硫酸アンモニウム40mgを、冷水60mlと混
合し、テトラメチルエチレンジアミン150μlを添加
し、減圧にて脱気し、共重合させた後、加熱により架橋
した。次いで型を用いて図8に示した凹凸状のアクリル
酸−N−イソプロピルアクリルアミド共重合体ゲルを作
製し、Al電極を形成したガラス基板上に接着した。一
方、表示側基板として、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン(日本ユニカーA1110)の0.5%エタノ
ール溶液を塗布した後100℃で10分間加熱すること
により表面をカップリング処理して疎水化したガラス基
板を用意し、実施例6と同様にして対向させ、セル内に
黒色の水性インクを満たした後ゲルを膨潤させて図8に
示したような評価セルを作製した〔疎水化処理を行なっ
た表面と、本実施例で用いる黒色水性インクとの接触角
(後退接触角)を測定したところ、62°であった〕。
この状態で、ゲルは表示側基板に接触しており、入射光
はAl電極面で反射されて明表示を示している。非表示
側ガラス基板上の電極は抵抗発熱層として作用する。こ
の評価セルの電極に周波数1kHzの電気パルス信号
(パルス高5〜30V、パルス長5msec)を印加し
たところ、ゲルは収縮して印加したパルス電圧に応じた
明表示による反射率の連続的な変化が認められ、階調表
示が可能であることが確認できた。
Example 7 4.8 g of N-isopropylacrylamide, 0.1 g of acrylic acid, 80 m of N, N-methylenebisacrylamide
g, 40 mg of ammonium persulfate were mixed with 60 ml of cold water, 150 μl of tetramethylethylenediamine was added, the mixture was degassed under reduced pressure, copolymerized, and then crosslinked by heating. Next, an acrylic acid-N-isopropylacrylamide copolymer gel having an irregular shape as shown in FIG. 8 was prepared using a mold, and bonded to a glass substrate on which an Al electrode was formed. On the other hand, as a display side substrate, a glass whose surface is subjected to a coupling treatment by applying a 0.5% ethanol solution of γ-aminopropyltrimethoxysilane (Nippon Unicar A1110) and heating at 100 ° C. for 10 minutes is used. A substrate was prepared, opposed to each other in the same manner as in Example 6, filled with a black aqueous ink in the cell, and then swelled with a gel to prepare an evaluation cell as shown in FIG. 8 [The hydrophobic treatment was performed. When the contact angle (receding contact angle) between the surface and the black aqueous ink used in this example was measured, it was 62 °].
In this state, the gel is in contact with the display-side substrate, and the incident light is reflected on the Al electrode surface to show a bright display. The electrode on the non-display side glass substrate functions as a resistance heating layer. When an electric pulse signal (pulse height 5 to 30 V, pulse length 5 msec) with a frequency of 1 kHz was applied to the electrodes of this evaluation cell, the gel shrunk and the continuous change in reflectance by bright display according to the applied pulse voltage. Was confirmed, and it was confirmed that gradation display was possible.

【0037】実施例8 アクリルアミド4.8g、アクリル酸0.2g、N,N
−メチレンビスアクリルアミド100mg、酸化チタン
(平均粒子径0.2μm)0.5g、冷水80mlを混
合し、ITO電極を形成したガラス基板上に膜厚10μ
mになるように塗布した。このガラス基板に、300μ
m角のドットパターンを有するフォトマスクを介して低
圧水銀灯100W、2537Åの光を照射し、300μ
m角のアクリル酸−アクリルアミド共重合体ゲルを作製
した。なお、このフォトマスクのドットパターン上の光
透過率は、50〜100%までの傾斜が付けられている
ので、重合したゲルのドットパターンは架橋率に傾斜が
付いており、図9に示したように伸縮挙動が異なったゲ
ルの集合体が形成されている。このようにして作製した
ゲル上に、15μmのマイラーフィルムをスペーサとし
て挟んで、ITO電極を形成したガラス基板を設け、周
縁部をシールして空セルを作製し、次いでセル内に黒色
の水性インクを満たしゲルを膨潤させて図9に示したよ
うな評価セルとした。この状態では、評価セル中のゲル
は表示側基板のITO電極に接触しておらず、黒表示を
示しているが、この評価セルに対して、非表示側基板の
電極を−、表示側基板の電極を+として1〜10Vの電
圧を印加すると、ゲルは膨潤して表示側基板に接触し、
表示側基板側からはゲルの白表示が現れ、この際、印加
電圧に応じた白表示による反射率の連続的な変化が認め
られ、階調表示が可能であることが確認できた。更に、
逆に非表示側基板の電極を+、表示側基板の電極を−と
して1〜10Vの電圧を印加すると、ゲルは収縮してや
はり印加電圧に応じた白表示による反射率の連続的な変
化が認められ、階調表示が可能であることが確認でき
た。
Example 8 4.8 g of acrylamide, 0.2 g of acrylic acid, N, N
A mixture of 100 mg of methylenebisacrylamide, 0.5 g of titanium oxide (average particle size: 0.2 μm) and 80 ml of cold water was mixed on a glass substrate on which an ITO electrode was formed, to a thickness of 10 μm.
m. 300μ on this glass substrate
Irradiation with light from a low-pressure mercury lamp 100W, 2537 ° through a photomask having an m-square dot pattern, 300 μm
An acrylic acid-acrylamide copolymer gel of m-square was prepared. Since the light transmittance on the dot pattern of this photomask is inclined from 50 to 100%, the dot pattern of the polymerized gel has an inclination in the crosslinking ratio, and is shown in FIG. Thus, an aggregate of gels having different stretching behaviors is formed. On the gel thus prepared, a glass substrate on which an ITO electrode was formed with a 15 μm mylar film interposed as a spacer was provided, and the periphery was sealed to form an empty cell. Was satisfied and the gel was swollen to obtain an evaluation cell as shown in FIG. In this state, the gel in the evaluation cell was not in contact with the ITO electrode on the display side substrate, indicating black display. When a voltage of 1 to 10 V is applied with the electrode of + being applied, the gel swells and comes into contact with the display side substrate,
From the display-side substrate side, a white display of the gel appeared. At this time, a continuous change in the reflectance due to the white display according to the applied voltage was recognized, and it was confirmed that gradation display was possible. Furthermore,
Conversely, when a voltage of 1 to 10 V is applied with the electrode of the non-display side substrate set to + and the electrode of the display side substrate set to-, the gel shrinks, and the continuous change in reflectance due to white display corresponding to the applied voltage also occurs. It was confirmed that gradation display was possible.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明1〜6によれば、形状の制御され
た化学ゲルとその作製方法を提供できる。特に本発明3
において光を用いた場合には、効率的に微細構造を作製
できると共に、熱の上昇による物理ゲルの溶解を防ぐこ
とができる。本発明7によれば、本発明6の化学ゲルの
特性を生かした表示装置を提供することができる。本発
明8〜13によれば、ゲルの伸縮を利用した階調表示方
法及び装置を提供できる。特に本発明9及び12によれ
ば、駆動し易く、階調表現が最大限に生かせる表示方法
及び装置を提供できる。本発明14〜16によれば、簡
単な手段で階調表示が可能な表示装置を提供できる。本
発明17によれば、透過型表示装置に比べて明るさが低
く階調表示が難しい反射型表示装置であるにも関わら
ず、階調表示が可能な表示装置を提供できる。本発明1
8によれば、ゲルが表示側基板に接触する際、液体が基
板面に残留しなくなり、より明確な階調表示が可能な表
示装置を提供できる。本発明19〜20によれば、本発
明6の化学ゲルの特徴を生かした表示方法及び表示装置
を提供できる。
According to the present invention, a chemical gel having a controlled shape and a method for producing the same can be provided. In particular, the present invention 3
In the case where light is used in (1), a fine structure can be efficiently produced, and dissolution of the physical gel due to an increase in heat can be prevented. According to the seventh aspect, it is possible to provide a display device utilizing the characteristics of the chemical gel of the sixth aspect. According to the present inventions 8 to 13, it is possible to provide a gradation display method and apparatus utilizing the expansion and contraction of the gel. In particular, according to the ninth and twelfth aspects of the present invention, it is possible to provide a display method and an apparatus which can be easily driven and make the most of the gradation expression. According to the present inventions 14 to 16, it is possible to provide a display device capable of performing gradation display by simple means. According to the seventeenth aspect, it is possible to provide a display device that can perform gradation display despite being a reflective display device that has low brightness and is difficult to perform gradation display as compared with a transmission display device. Invention 1
According to No. 8, when the gel comes into contact with the display-side substrate, the liquid does not remain on the substrate surface, and a display device capable of more clearly displaying gradation can be provided. According to the present inventions 19 to 20, a display method and a display device utilizing the characteristics of the chemical gel of the present invention 6 can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】化学ゲルを用いた反射型表示装置の例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a reflective display device using a chemical gel.

【図2】(a) 表示側基板に接触する側のゲル表面と
表示側基板面が平行でない場合の例を示す図。 (b) 表示側基板に接触する側のゲル表面と表示側基
板面が平行でない場合の別の例を示す図。 (c) 表示側基板に接触する側のゲル表面と表示側基
板面が平行でない場合のさらに別の例を示す図。 (d) 表示側基板に接触する側のゲル表面と表示側基
板面が平行でない場合のさらに別の例を示す図。
FIG. 2A is a diagram showing an example in which the gel surface on the side contacting the display side substrate is not parallel to the display side substrate surface. (B) A diagram showing another example in which the gel surface on the side contacting the display side substrate and the display side substrate surface are not parallel. (C) A diagram showing still another example in which the gel surface on the side contacting the display side substrate and the display side substrate surface are not parallel. (D) is a view showing still another example in which the gel surface on the side contacting the display side substrate and the display side substrate surface are not parallel.

【図3】表示側基板に接触する側のゲル表面及び/又は
表示側基板面が凹凸形状である場合の例を示す図。 (a) ゲル表面が凹凸形状である場合の例を示す。 (b) 表示側基板面が凹凸形状である場合の例を示
す。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a case where a gel surface and / or a display-side substrate surface on a side contacting a display-side substrate has an uneven shape. (A) An example in which the gel surface has an uneven shape. (B) An example in which the display side substrate surface has an uneven shape.

【図4】画素上のゲルと表示側基板面との接触面積が外
部刺激の大きさによって連続的に変化する場合の例を示
す図。 (a) 外部刺激なしの場合を示す。 (b) 外部刺激S1の場合を示す。 (c) 外部刺激S2の場合を示す。 (d) 外部刺激S3の場合を示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which a contact area between a gel on a pixel and a display-side substrate surface changes continuously according to the magnitude of an external stimulus. (A) The case without external stimulus is shown. (B) The case of the external stimulus S1 is shown. (C) The case of the external stimulus S2 is shown. (D) The case of the external stimulus S3 is shown.

【図5】各画素上のゲルが外部刺激による応答性の異な
る少なくとも2種類以上の複合体ゲルである場合の例を
示す図。 (a) 2種類のゲル微粒子が不均一に分布している例
を示す。 (b) 2種類のゲル微粒子が不均一に分布している別
の例を示す。 (c) 横方向でゲルの架橋率が異なっている例を示
す。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the gel on each pixel is at least two or more types of composite gels having different responsiveness due to an external stimulus. (A) An example in which two types of gel fine particles are unevenly distributed is shown. (B) Another example in which two types of gel fine particles are unevenly distributed is shown. (C) An example is shown in which the cross-linking ratio of the gel differs in the horizontal direction.

【図6】接触角を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining a contact angle.

【図7】実施例6の半球状の白色ゲルを用いた評価セル
を示す図。 (a) 電圧OFFの場合を示す。 (b) 電圧ON(1V)の場合を示す。 (c) 電圧ON(10V)の場合を示す。
FIG. 7 is a diagram showing an evaluation cell using a hemispherical white gel of Example 6. (A) The case where the voltage is OFF is shown. (B) The case where the voltage is ON (1 V) is shown. (C) The case where the voltage is ON (10 V) is shown.

【図8】実施例7の凹凸状のゲルを用いた評価セルを示
す図。 (a) 電気パルス信号OFFの場合を示す。 (b) 電気パルス信号ON(5V)の場合を示す。 (c) 電気パルス信号ON(30V)の場合を示す。
FIG. 8 is a diagram showing an evaluation cell using the uneven gel of Example 7. (A) The case where the electric pulse signal is OFF is shown. (B) The case where the electric pulse signal is ON (5V) is shown. (C) The case where the electric pulse signal is ON (30 V) is shown.

【図9】実施例8の架橋率に傾斜が付けられているゲル
を用いた評価セルを示す図。 (a) 電圧OFFの場合を示す。 (b) 電圧ON(1V)の場合を示す。 (c) 電圧ON(10V)の場合を示す。
FIG. 9 is a view showing an evaluation cell using a gel having a gradient in the crosslinking rate in Example 8. (A) The case where the voltage is OFF is shown. (B) The case where the voltage is ON (1 V) is shown. (C) The case where the voltage is ON (10 V) is shown.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08F 251/00 C08F 251/00 C08J 3/075 CER C08J 3/075 CER G02B 26/00 G02B 26/00 // C08L 57:00 C08L 57:00 (72)発明者 藤村 浩 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 比嘉 政勝 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H041 AA21 AB38 AC06 AC07 AZ05 AZ08 4F070 AA02 AE08 BA02 BA07 CB01 GA04 GA06 HA02 HB01 HB05 4J011 HA02 HB14 HB17 PA53 PA69 PB40 PC02 PC08 QA02 QA03 QA06 QA18 RA09 UA01 VA01 WA01 4J026 AA02 BA13 BA24 BA25 BA26 BA32 BA38 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (reference) C08F 251/00 C08F 251/00 C08J 3/075 CER C08J 3/075 CER G02B 26/00 G02B 26/00 // C08L 57 : 00 C08L 57:00 (72) Inventor Hiroshi Fujimura 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Masakatsu Higa 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock Company Ricoh F-term (reference) 2H041 AA21 AB38 AC06 AC07 AZ05 AZ08 4F070 AA02 AE08 BA02 BA07 CB01 GA04 GA06 HA02 HB01 HB05 4J011 HA02 HB14 HB17 PA53 PA69 PB40 PC02 PC08 QA02 QA03 QA06 QA18 BA09 BA12 BA01 BA02

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 任意形状の化学ゲルを物理ゲルマトリク
ス(ゲル状態からゾル状態への変化が可能な材料からな
るマトリクス)中で作製することを特徴とする化学ゲル
の作製方法。
1. A method for producing a chemical gel, wherein a chemical gel of an arbitrary shape is produced in a physical gel matrix (a matrix made of a material capable of changing from a gel state to a sol state).
【請求項2】 物理ゲルを作製できる系を用意し、該物
理ゲルのゾル転移温度以上の温度において、該物理ゲル
構成材料と反応することなく化学ゲルを生成しうるモノ
マーを溶媒と共にゾル化した系中に加え、次いで該物理
ゲルのゾル転移温度以下に冷却して系をゲル化し、この
状態で前記モノマーの重合用エネルギーを所望の位置の
みに与えることにより、形状制御された化学ゲルを生成
させることを特徴とする請求項1記載の化学ゲルの作製
方法。
2. A system capable of producing a physical gel is prepared, and at a temperature higher than the sol transition temperature of the physical gel, a monomer capable of forming a chemical gel without reacting with the constituent material of the physical gel is formed into a sol together with a solvent. It is added into the system and then cooled to a temperature lower than the sol transition temperature of the physical gel to gel the system, and in this state, the energy for polymerization of the monomer is applied only to a desired position to form a shape-controlled chemical gel. The method for producing a chemical gel according to claim 1, wherein the method is performed.
【請求項3】 重合用エネルギーが光又は熱によるもの
であることを特徴とする請求項1又は2記載の化学ゲル
の作製方法。
3. The method for producing a chemical gel according to claim 1, wherein the energy for polymerization is generated by light or heat.
【請求項4】 化学ゲルを生成させた後、物理ゲルをゾ
ル化することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載
の化学ゲルの作製方法。
4. The method for producing a chemical gel according to claim 1, wherein the physical gel is formed into a sol after the chemical gel is generated.
【請求項5】 化学ゲルの生成を基板上においてドット
マトリクス状に行うことを特徴とする請求項1〜4の何
れかに記載の化学ゲルの作製方法。
5. The method for producing a chemical gel according to claim 1, wherein the chemical gel is generated in a dot matrix on the substrate.
【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載の方法によ
り作製された化学ゲル。
6. A chemical gel produced by the method according to claim 1.
【請求項7】 請求項6記載の化学ゲルを用いたことを
特徴とする表示装置。
7. A display device using the chemical gel according to claim 6.
【請求項8】 光透過性の表示側基板、それに対向する
非表示側基板、両基板の間に収容された液体、及び外部
刺激に応じて伸縮(膨潤、収縮)するゲルを有する表示
装置を用い、このゲルの伸縮により、ゲルが表示側基板
面に接触する状態、接触しない状態を作り出し、入射す
る光を調節して表示を行なう表示方法であって、各画素
上のゲルと表示側基板面の接触面積を制御することによ
り階調表示を行なうことを特徴とする表示方法。
8. A display device comprising a light-transmitting display-side substrate, a non-display-side substrate opposed thereto, a liquid contained between the two substrates, and a gel which expands and contracts (swells and contracts) in response to an external stimulus. A display method in which the gel is brought into contact with or not in contact with the display-side substrate surface by expansion and contraction of the gel, and the display is performed by adjusting the incident light. A display method, wherein gradation display is performed by controlling a contact area of a surface.
【請求項9】 画素上のゲルと表示側基板面が接触して
いない状態から、外部刺激によりまずゲルの一部が表示
側基板面と接触した状態となり、更に外部刺激に応じて
その接触面積が連続的に増加するか、又は、画素上のゲ
ルの全てが表示側基板面と接触した状態から、外部刺激
に応じてその接触面積が連続的に減少することを特徴と
する請求項8記載の表示方法。
9. A state in which the gel on a pixel is not in contact with the display-side substrate surface, and then a part of the gel is brought into contact with the display-side substrate surface by an external stimulus. The contact area is continuously reduced in accordance with an external stimulus from a state in which is continuously increased or a state in which all of the gels on the pixels are in contact with the display-side substrate surface. Display method.
【請求項10】 ゲルを伸縮させるための外部刺激が電
界であることを特徴とする請求項8又は9記載の表示方
法。
10. The display method according to claim 8, wherein the external stimulus for expanding and contracting the gel is an electric field.
【請求項11】 光透過性の表示側基板とそれに対向す
る非表示側基板と、両基板の間に収容された液体と、外
部刺激に応じて伸縮(膨潤、収縮)するゲルを有し、こ
のゲルの伸縮により、ゲルが表示側基板面に接触する状
態、接触しない状態が作り出され、入射する光の調節に
より表示が行なわれる表示装置であって、各画素上のゲ
ルと表示側基板面の接触面積の制御により階調表示が行
なわれるように設定されていることを特徴とする表示装
置。
11. A light-transmitting display-side substrate, a non-display-side substrate opposed thereto, a liquid contained between the two substrates, and a gel that expands and contracts (swells and shrinks) in response to an external stimulus, The expansion and contraction of the gel creates a state in which the gel is in contact with the display-side substrate surface and a state in which the gel is not in contact with the display-side substrate surface. The display device performs display by adjusting incident light. Wherein the display area is set so that gradation display is performed by controlling the contact area.
【請求項12】 画素上のゲルと表示側基板面が接触し
ていない状態から、外部刺激によりまずゲルの一部が表
示側基板面と接触した状態となり、更に外部刺激に応じ
てその接触面積が連続的に増加するか、又は、画素上の
ゲルの全てが表示側基板面と接触した状態から、外部刺
激に応じてその接触面積が連続的に減少するように設定
されていることを特徴とする請求項11記載の表示装
置。
12. A state in which the gel on a pixel is not in contact with the display-side substrate surface, and then a part of the gel is brought into contact with the display-side substrate surface by an external stimulus. The contact area is set so as to continuously increase or the contact area decreases continuously in response to an external stimulus from the state where all the gel on the pixel is in contact with the display side substrate surface. The display device according to claim 11, wherein
【請求項13】 ゲルを伸縮させるための外部刺激が電
界であることを特徴とする請求項11又は12記載の表
示装置。
13. The display device according to claim 11, wherein the external stimulus for expanding and contracting the gel is an electric field.
【請求項14】 表示側基板に接触する側のゲル表面と
表示側基板面とが平行でないことを特徴とする請求項1
1〜13の何れかに記載の表示装置。
14. The display device according to claim 1, wherein the surface of the gel on the side in contact with the display-side substrate is not parallel to the surface of the display-side substrate.
14. The display device according to any one of 1 to 13.
【請求項15】 表示側基板に接触する側のゲル表面及
び/又は表示側基板面が凹凸形状であることを特徴とす
る請求項11〜13の何れかに記載の表示装置。
15. The display device according to claim 11, wherein the gel surface and / or the display-side substrate surface on the side contacting the display-side substrate have an uneven shape.
【請求項16】 各画素上のゲルが外部刺激による応答
性の異なる少なくとも2種類以上の複合体ゲルであるこ
とを特徴とする請求項11〜13の何れかに記載の表示
装置。
16. The display device according to claim 11, wherein the gel on each pixel is at least two or more composite gels having different responsiveness due to an external stimulus.
【請求項17】 反射型表示装置であることを特徴とす
る請求項11〜16の何れかに記載の表示装置。
17. The display device according to claim 11, wherein the display device is a reflection type display device.
【請求項18】 前記液体に接する表示側基板面の液体
に対する濡れ性が低い(接触角が後退接触角で50°以
上である)ことを特徴とする請求項11〜17の何れか
に記載の表示装置。
18. The liquid crystal display according to claim 11, wherein the wettability of the display-side substrate surface in contact with the liquid with respect to the liquid is low (the contact angle is a receding contact angle of 50 ° or more). Display device.
【請求項19】 請求項6記載の化学ゲルを用いたこと
を特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の表示方
法。
19. The display method according to claim 8, wherein the chemical gel according to claim 6 is used.
【請求項20】 請求項6記載の化学ゲルを用いたこと
を特徴とする請求項11〜18の何れかに記載の表示装
置。
20. The display device according to claim 11, wherein the chemical gel according to claim 6 is used.
JP2000354041A 2000-11-21 2000-11-21 Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel Pending JP2002156665A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000354041A JP2002156665A (en) 2000-11-21 2000-11-21 Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000354041A JP2002156665A (en) 2000-11-21 2000-11-21 Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002156665A true JP2002156665A (en) 2002-05-31

Family

ID=18826702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000354041A Pending JP2002156665A (en) 2000-11-21 2000-11-21 Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002156665A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005003943A (en) * 2003-06-12 2005-01-06 Fuji Xerox Co Ltd Optical device and method for manufacturing the same
JP2005031302A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Fuji Xerox Co Ltd Optical element
JP2005062279A (en) * 2003-08-20 2005-03-10 Fuji Xerox Co Ltd Optical element and method for manufacturing the same
JP2011141570A (en) * 2004-04-13 2011-07-21 Koninkl Philips Electronics Nv Autostereoscopic display device
JPWO2010095743A1 (en) * 2009-02-23 2012-08-30 シャープ株式会社 Display element and electric device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005003943A (en) * 2003-06-12 2005-01-06 Fuji Xerox Co Ltd Optical device and method for manufacturing the same
JP2005031302A (en) * 2003-07-10 2005-02-03 Fuji Xerox Co Ltd Optical element
JP2005062279A (en) * 2003-08-20 2005-03-10 Fuji Xerox Co Ltd Optical element and method for manufacturing the same
JP2011141570A (en) * 2004-04-13 2011-07-21 Koninkl Philips Electronics Nv Autostereoscopic display device
JPWO2010095743A1 (en) * 2009-02-23 2012-08-30 シャープ株式会社 Display element and electric device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5739946A (en) Display device
US20080259226A1 (en) Mechanical Shutter with Polymerised Liquid Crystal Layer
US7245417B2 (en) Process for producing display device
TW201236027A (en) Transparent conductive element, input device, and display device
US6876411B2 (en) Electrooptical displays with multilayer structure achieved by varying rates of polymerization and/or phase separation
CN110806662B (en) Display panel and manufacturing method thereof
TWI323797B (en) Liquid crystal display and fabrication method thereof
JP2002156665A (en) Chemical gel, method for preparing the same, and display method and display device using gel
JP4720079B2 (en) Manufacturing method of light control device
US6894825B2 (en) Process for producing display device
JP2002296625A (en) Displaying element and method for manufacturing the same
JP3925964B2 (en) Display device
JP2002287183A (en) Display element and method of manufacturing the same
JP2003091025A (en) Display element and its manufacturing method
JP2003177227A (en) Method for manufacturing color filter, black photosensitive resin composition used for the same and color filter
JP2006330024A (en) Liquid crystal display device
JP2003098558A (en) Display device
KR100506072B1 (en) Fabrication method of Liquid Crystal Display
JP2003131271A (en) Method for manufacturing display element
JP2853275B2 (en) Liquid crystal optical element, manufacturing method thereof, and projection display device
EP1360548B1 (en) Electrooptical displays with multilayer structure achieved by varying rates of polymerization
JP2001100665A (en) Image display device
JP2002107772A (en) Display element
JP2685042B2 (en) Method of manufacturing planar light control element
JPH07159767A (en) Emulsion composition and liquid crystal element