JP2008112011A - Layered body including particle dispersion layer, method for manufacturing the same, and optical modulation element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子分散層を含む積層体およびその製造方法、並びに光変調素子に関する。 The present invention relates to a laminate including a particle dispersion layer, a method for manufacturing the same, and a light modulation element.
利便性の高い各種リライタブルマーキング技術の研究が為されているが、その1つの方向性として、コレステリック液晶を用いた光変調素子は、無電源で表示を保持できるメモリー性を有すること、偏光板を使用しないため明るい表示が得られること、カラーフィルターを用いずにカラー表示が可能なことなどの特長を有することから近年注目を集めている。 Various convenient rewritable marking technologies have been researched. As one of the directions, the light modulation element using cholesteric liquid crystal has a memory property that can hold a display with no power source, and a polarizing plate. In recent years, it has attracted attention because it has features such as a bright display because it is not used and the ability to perform color display without using a color filter.
コレステリック液晶(カイラルネマチック液晶)が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光に分け、螺旋の捩れ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。反射光の中心波長λおよび反射波長幅Δλは、螺旋ピッチをp、螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率をn、複屈折率をΔnとすると、それぞれ、λ=n・p、Δλ=Δn・pで表され、プレーナ相のコレステリック液晶層による反射光は、螺旋ピッチに依存した鮮やかな色を呈する。 The planar phase shown by cholesteric liquid crystal (chiral nematic liquid crystal) divides light incident parallel to the helical axis into right-handed rotation and left-handed rotation, Bragg-reflects circularly polarized light components that match the twist direction of the helix, and reflects the remaining light. Causes a selective reflection phenomenon to be transmitted. The central wavelength λ and the reflection wavelength width Δλ of the reflected light are λ = n · p and Δλ =, where p is the helical pitch, n is the average refractive index in the plane orthogonal to the helical axis, and Δn is the birefringence. The light reflected by the cholesteric liquid crystal layer in the planar phase expressed by Δn · p exhibits a bright color depending on the helical pitch.
正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶は、図12(A)に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起こすプレーナ相、図12(B)に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相、および図12(C)に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相、の3つの状態を示す。 As shown in FIG. 12A, the cholesteric liquid crystal having positive dielectric anisotropy has a planar phase in which the helical axis is perpendicular to the cell surface and causes the above-described selective reflection phenomenon with respect to incident light. As shown in FIG. 12 (B), the helical axis is substantially parallel to the cell surface and allows the incident light to pass through while being slightly scattered, and as shown in FIG. The director shows three states: a homeotropic phase in which the director is directed in the direction of the electric field and almost completely transmits the incident light.
上記の3つの状態のうち、プレーナ相とフォーカルコニック相は、無電界で双安定に存在することができる。したがって、コレステリック液晶の相状態は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナ相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、プレーナ相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化し、フォーカルコニック相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化する。 Among the above three states, the planar phase and the focal conic phase can exist bistable without an electric field. Therefore, the phase state of the cholesteric liquid crystal is not uniquely determined with respect to the electric field strength applied to the liquid crystal layer. When the planar phase is in the initial state, the planar phase and the focal conic phase are increased as the electric field strength increases. When the focal conic phase is in the initial state, the focal conic phase and the homeotropic phase change in this order as the electric field strength increases.
一方、液晶層に印加した電界強度を急激にゼロにした場合には、プレーナ相とフォーカルコニック相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相はプレーナ相に変化する。
したがって、パルス信号を印加した直後のコレステリック液晶層は、図13に示すようなスイッチング挙動を示し、印加されたパルス信号の電圧が、Vfh以上のときには、ホメオトロピック相からプレーナ相に変化した選択反射状態となり、VpfとVfhの間のときには、フォーカルコニック相による透過状態となり、Vpf以下のときには、パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナ相による選択反射状態またはフォーカルコニック相による透過状態となる。
On the other hand, when the electric field strength applied to the liquid crystal layer is suddenly reduced to zero, the planar phase and the focal conic phase are maintained as they are, and the homeotropic phase is changed to the planar phase.
Therefore, the cholesteric liquid crystal layer immediately after the pulse signal is applied exhibits a switching behavior as shown in FIG. 13, and when the applied pulse signal voltage is equal to or higher than Vfh, the selective reflection is changed from the homeotropic phase to the planar phase. When it is between Vpf and Vfh, it becomes a transmission state due to the focal conic phase, and when it is equal to or lower than Vpf, the state before the pulse signal application is continued, that is, a selective reflection state due to the planar phase or a transmission state due to the focal conic phase. Become.
図13中、縦軸は正規化光反射率であり、最大光反射率を100、最小光反射率を0として、光反射率を正規化している。また、プレーナ相、フォーカルコニック相およびホメオトロピック相の各状態間には、遷移領域が存在するため、正規化光反射率が50以上の場合を選択反射状態、正規化光反射率が50未満の場合を透過状態と定義し、プレーナ相とフォーカルコニック相の相変化のしきい値電圧をVpfとし、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい値電圧をVfhとする。 In FIG. 13, the vertical axis represents the normalized light reflectance, and the light reflectance is normalized with the maximum light reflectance being 100 and the minimum light reflectance being 0. In addition, since there are transition regions between the states of the planar phase, the focal conic phase, and the homeotropic phase, when the normalized light reflectance is 50 or more, the selective reflection state, and the normalized light reflectance is less than 50. The case is defined as a transmission state, the threshold voltage of the phase change between the planar phase and the focal conic phase is Vpf, and the threshold voltage of the phase change between the focal conic phase and the homeotropic phase is Vfh.
コレステリック液晶表示素子は、一対の表示基板間に液晶を連続相として封入する構造のほかに、高分子バインダ中にコレステリック液晶をドロップ状に分散したPDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)構造や、高分子バインダ中にマイクロカプセル化されたコレステリック液晶を分散したPDMLC(Polymer Dispersed Microencapsulated Liquid Crystal)構造にすることができる(例えば、特許文献1〜3参照)。
The cholesteric liquid crystal display element has a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) structure in which cholesteric liquid crystal is dispersed in a polymer binder in the form of a drop in addition to a structure in which liquid crystal is sealed as a continuous phase between a pair of display substrates, and a polymer binder. A PDMLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal Crystal) structure in which microencapsulated cholesteric liquid crystal is dispersed can be formed (for example, see
PDLC構造やPDMLC構造を用いると、液晶の流動性が抑えられるため曲げや圧力に対する画像の乱れが小さくなり、フレキシブルな媒体を実現できる。また、複数のコレステリック液晶層を直接積層してカラー表示を行ったり、光導電層と積層して光信号で画像をアドレスする表示素子とすることもできる。さらに、表示層を厚膜印刷技術を用いて形成することが可能となるため、製造方法が簡略化されて低コストになるという利点もある。 When the PDLC structure or the PDMLC structure is used, the fluidity of the liquid crystal is suppressed, so that the image disturbance due to bending and pressure is reduced, and a flexible medium can be realized. Further, a color display can be performed by directly laminating a plurality of cholesteric liquid crystal layers, or a display element which can be laminated with a photoconductive layer to address an image with an optical signal. Further, since the display layer can be formed using a thick film printing technique, there is an advantage that the manufacturing method is simplified and the cost is reduced.
従来より、当該技術を利用した光変調素子が多数提案されている(例えば、特許文献4参照)。
当該技術による光アドレス型空間光変調素子では、このコレステリック液晶の双安定現象を利用して、(A)プレーナ相による選択反射状態と、(B)フォーカルコニック相による透過状態と、をスイッチングすることによって、無電界でのメモリ性を有する各種色相のモノクロ表示、または無電界でのメモリ性を有するカラー表示を行う。
Conventionally, many light modulation elements using the technology have been proposed (see, for example, Patent Document 4).
The optically addressed spatial light modulator according to this technology uses this cholesteric liquid crystal bistable phenomenon to switch between (A) the selective reflection state by the planar phase and (B) the transmission state by the focal conic phase. Accordingly, monochrome display of various hues having memory characteristics without an electric field or color display having memory characteristics without an electric field is performed.
図14に、当該技術による一般的な光変調素子に対して、露光装置で画像の書き込みを行っている様子を模式的に表す模式図を示す。図14に示されるように、当該技術による光変調素子は、一対の透明電極間に液晶層である表示層と光導電体層であるOPC層とが(必要に応じて、不図示の遮光層を挟んで)積層され、一対の基板で挟持されてなるものである。両透明電極に所定のバイアス電圧を印加した状態で、OPC層側の表面を露光装置で像様に露光することで、所望の記録画像を書き込むことができる。
当該技術による光変調素子は、表示層と光導電層とを電極層で挟み込んだユニットをRGBの3色積層することでフルカラー画像を形成することもできる。
FIG. 14 is a schematic diagram schematically showing a state in which an exposure apparatus performs image writing on a general light modulation element according to the technology. As shown in FIG. 14, the light modulation element according to the technique has a display layer that is a liquid crystal layer and an OPC layer that is a photoconductor layer between a pair of transparent electrodes (a light shielding layer (not shown) if necessary). Are stacked) and are sandwiched between a pair of substrates. A desired recorded image can be written by exposing the surface of the OPC layer sidewise with an exposure device while applying a predetermined bias voltage to both transparent electrodes.
The light modulation element according to the technology can form a full-color image by laminating three colors of RGB in which a unit in which a display layer and a photoconductive layer are sandwiched between electrode layers is laminated.
当該技術による光変調素子は、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルといった粒子が分散配置された光変調層を含む各層が積層されて形成されるものである。この光変調層は、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルを含む高分子バインダを塗布および硬化することによって形成することが一般的である。液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルが単層稠密に配列すると、素子断面方向における高分子バインダと液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルとの存在比率のばらつきが小さくなり、表面の平坦性が高まる。このため層の上下から電圧を印加した場合の面内での位置に応じた駆動電圧の均一性が向上する。また、不要な光散乱を引き起こす原因となる高分子バインダと液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルの界面が少なくなるため、フレキシブル性と表示品質の両立が可能となる。 The light modulation element according to the technique is formed by laminating layers including a light modulation layer in which particles such as liquid crystal drops or liquid crystal microcapsules are dispersedly arranged. This light modulation layer is generally formed by applying and curing a polymer binder containing liquid crystal drops or liquid crystal microcapsules. When the liquid crystal drops or the liquid crystal microcapsules are arranged densely in a single layer, the variation in the abundance ratio between the polymer binder and the liquid crystal drops or the liquid crystal microcapsules in the element cross-sectional direction is reduced, and the surface flatness is increased. For this reason, the uniformity of the drive voltage according to the position in the surface when a voltage is applied from above and below the layer is improved. In addition, since the interface between the polymer binder and the liquid crystal drop or the liquid crystal microcapsule that causes unnecessary light scattering is reduced, both flexibility and display quality can be achieved.
本発明者らによる特許文献5には、ゼラチンおよび溶媒を含む溶液に液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルが分散された表示層用塗布液を塗布し、前記塗布層中の溶媒を乾燥させる液晶表示素子の製造方法が開示されている。この製造方法は、塗布液中の液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルが単層かつ稠密に配列した状態で、かつ表面が平坦な表示層を形成することを可能とするものである。これは、ゼラチンおよび溶媒を含む溶液の如くゾルゲル変化を生じるコロイド溶液は、乾燥終盤の減率乾燥期間において、残水量が多い膜内部は軟らかく流動性の高いゾル状態を維持するものの、水分量が少なくなった膜表面の一部は次第に硬いゲル状態へと変化し始めるため、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルが膜内部へ押し込まれるメカニズムが働いていると推察される。
以上、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルを含む表示層を有する光変調素子を中心に従来技術を説明したが、何らかの粒子が分散配置された粒子分散層を含む積層体は光変調素子以外にも様々な物が挙げられ、その粒子分散層を形成する際に望まれる事は、同一乃至近似している。 The prior art has been described above centering on the light modulation element having the display layer including the liquid crystal drop or the liquid crystal microcapsule. However, the laminate including the particle dispersion layer in which some particles are dispersed is various in addition to the light modulation element. What is desired when forming the particle-dispersed layer is the same or similar.
本発明は、粒子が分散配置された粒子分散層の表面の平坦性を高めた積層体、および該積層体の製造方法、並びに光変調素子を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a laminate in which the surface flatness of a particle dispersion layer in which particles are dispersed and arranged, a method for producing the laminate, and a light modulation element are provided.
上記課題は、以下の<1>〜<19>に示す本発明により達成される。
<1> 昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料に粒子が分散配置されかつ前記第1の材料を含む粒子分散層と、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料を含む被覆層とを備え、ゾル状態の前記粒子分散層とゲル状態の前記被覆層とが互いに接して積層されてなることを特徴とする積層体。
The above-mentioned subject is achieved by the present invention shown in the following <1> to <19>.
<1> Particle dispersion layer in which particles are dispersed and arranged in a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises, and a change from the sol state to the gel state as the temperature rises And a coating layer containing the second material, wherein the particle dispersion layer in a sol state and the coating layer in a gel state are stacked in contact with each other.
<2> ゾル状態の前記粒子分散層とゲル状態の前記被覆層とを乾燥させてなることを特徴とする<1>に記載の積層体。 <2> The laminate according to <1>, wherein the particle dispersion layer in a sol state and the coating layer in a gel state are dried.
<3> 溶媒を含む状態で、前記第1の材料がゲル状態を維持する最高温度T1が、前記第2の材料がゲル状態に変化する温度T2以上の温度(T1≧T2)であることを特徴とする<1>に記載の積層体。 <3> Maximum temperature T 1 at which the first material maintains a gel state in a state containing a solvent is a temperature equal to or higher than a temperature T 2 at which the second material changes to a gel state (T 1 ≧ T 2 ). The laminate according to <1>, which is
<4> 前記粒子が、前記粒子分散層中に単層状態で分散配置されてなることを特徴とする<1>に記載の積層体。 <4> The laminate according to <1>, wherein the particles are dispersed and arranged in a single-layer state in the particle dispersion layer.
<5> 前記粒子の粒径Dと前記粒子分散層の層厚tとが、以下の関係式(A)を満たすことを特徴とする<3>に記載の積層体。
0.5t≦D≦2t ・・・関係式(A)
<5> The laminate according to <3>, wherein the particle diameter D of the particles and the layer thickness t of the particle dispersion layer satisfy the following relational expression (A).
0.5t ≦ D ≦ 2t ... Relational expression (A)
<6> 昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料に粒子が分散されてなる粒子分散液を含む粒子分散層と、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料からなる被覆層塗布液を含む被覆層とを、前記被覆層塗布液がゲル状態でかつ前記粒子分散液がゾル状態で重ねられた状態で昇温する昇温工程と、
昇温工程で昇温され、前記被覆層塗布液がゲル状態でかつ前記粒子分散液がゾル状態になる温度を維持し、塗り重ねられた両液を乾燥して硬化させる乾燥硬化工程と、
を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
<6> A particle dispersion layer including a particle dispersion in which particles are dispersed in a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises, and a first state that changes from the sol state to the gel state as the temperature rises. A heating step of heating the coating layer containing a coating layer coating solution made of the material 2 in a state where the coating layer coating solution is in a gel state and the particle dispersion is overlaid in a sol state;
The temperature is raised in a temperature raising step, the coating layer coating solution is in a gel state and the temperature at which the particle dispersion becomes a sol state is maintained, and a drying and curing step of drying and curing both the coated liquids;
The manufacturing method of the laminated body characterized by including.
<7> 前記昇温工程に先立って行われる、
前記第1の材料に粒子が分散されてなる粒子分散液を、該粒子分散液がゾル状態になる温度で基板表面に塗布する粒子分散液塗布工程と、
粒子分散液塗布工程で塗布された粒子分散液がゲル状態になる温度まで冷却する冷却工程と、
前記第2の材料からなる被覆層塗布液を、該塗布液がゾル状態でかつ前記粒子分散液がゲル状態になる温度で、冷却工程においてゲル状態となった粒子分散液の上に塗布する被覆層塗布工程と、
を含むことを特徴とする<6>に記載の積層体の製造方法。
<7> Performed prior to the temperature raising step.
A particle dispersion applying step of applying a particle dispersion in which particles are dispersed in the first material to a substrate surface at a temperature at which the particle dispersion becomes a sol;
A cooling step of cooling to a temperature at which the particle dispersion applied in the particle dispersion application step becomes a gel state;
Coating that coats the coating liquid comprising the second material on the particle dispersion that has been in a gel state in the cooling step at a temperature at which the coating liquid is in a sol state and the particle dispersion liquid is in a gel state. A layer coating process;
The manufacturing method of the laminated body as described in <6> characterized by including.
<8> 前記第1の材料がゲル状態を維持する最高温度T1が、前記第2の材料がゲル状態に変化する温度T2以上の温度(T1≧T2)であることを特徴とする<6>に記載の積層体の製造方法。 <8> The maximum temperature T 1 at which the first material maintains a gel state is equal to or higher than the temperature T 2 at which the second material changes to a gel state (T 1 ≧ T 2 ). The manufacturing method of the laminated body as described in <6>.
<9> 前記第2の材料が、セルロースまたはその誘導体および溶媒を含む溶液であることを特徴とする<6>に記載の積層体の製造方法。 <9> The method for producing a laminate according to <6>, wherein the second material is a solution containing cellulose or a derivative thereof and a solvent.
<10> 前記第1の材料が、ゼラチンまたはその誘導体および溶媒を含む溶液であることを特徴とする<6>に記載の積層体の製造方法。 <10> The method for producing a laminate according to <6>, wherein the first material is a solution containing gelatin or a derivative thereof and a solvent.
<11> 粒子分散液塗布工程において、製造後の積層体の前記粒子分散層中に前記粒子が単層状態で分散配置される量となるように前記粒子の濃度が調整された粒子分散液を用いることを特徴とする<7>に記載の積層体の製造方法。 <11> In the particle dispersion coating step, a particle dispersion liquid in which the concentration of the particles is adjusted so that the particles are dispersed and arranged in a single layer state in the particle dispersion layer of the laminate after production. The method for producing a laminate according to <7>, wherein the laminate is used.
<12> 少なくとも、一対の電極間に、昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料に光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が分散配置されてなる光変調層と、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料を含む保護層とを備え、ゾル状態の前記光変調層とゲル状態の前記保護層とが互いに接して積層してなることを特徴とする光変調素子。 <12> Light in which particles of a light modulation substance or a microencapsulated light modulation substance are dispersedly arranged in at least a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises between a pair of electrodes A modulation layer, and a protective layer containing a second material that changes from a sol state to a gel state as the temperature rises, and the light modulation layer in the sol state and the protective layer in the gel state are stacked in contact with each other A light modulation element characterized by comprising:
<13> ゾル状態の前記光変調層とゲル状態の前記保護層とを乾燥させてなることを特徴とする<12>に記載の光変調素子。 <13> The light modulation element according to <12>, wherein the light modulation layer in a sol state and the protective layer in a gel state are dried.
<14> 前記光変調物質がコレステリック液晶であることを特徴とする<12>に記載の光変調素子。 <14> The light modulation element according to <12>, wherein the light modulation material is a cholesteric liquid crystal.
<15> 前記保護層が、セルロースまたはその誘導体からなることを特徴とする<12>に記載の光変調素子。 <15> The light modulation element according to <12>, wherein the protective layer is made of cellulose or a derivative thereof.
<16> 前記光変調層が、ゼラチンまたはその誘導体に前記粒子が分散配置されてなることを特徴とする<12>に記載の光変調素子。 <16> The light modulation element according to <12>, wherein the light modulation layer is formed by dispersing and disposing the particles in gelatin or a derivative thereof.
<17> 前記粒子が、多面体形状であることを特徴とする<10>に記載の光変調素子。 <17> The light modulation element according to <10>, wherein the particles have a polyhedral shape.
<18> 前記粒子が、前記光変調層中に単層状態で稠密に分散配置されてなることを特徴とする<12>に記載の光変調素子。 <18> The light modulation element according to <12>, wherein the particles are densely dispersed in a single layer state in the light modulation layer.
<19> 前記粒子の粒径Dと前記光変調層の層厚tとが、以下の関係式(A)を満たすことを特徴とする<18>に記載の光変調素子。
0.5t≦D≦2t ・・・関係式(A)
<19> The light modulation element according to <18>, wherein the particle diameter D of the particles and the layer thickness t of the light modulation layer satisfy the following relational expression (A).
0.5t ≦ D ≦ 2t ... Relational expression (A)
<1>にかかる発明は、昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料に粒子が分散配置され、かつ前記第1の材料を含む粒子分散層と、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料を含む被覆層とを備え、ゾル状態の前記粒子分散層とゲル状態の前記被覆層とが互いに接して積層しているので、昇温時に被覆層が粒子分散層の粒子を押し付けることで平坦性を高めることができる積層体を提供することができる。 The invention according to <1> includes a particle-dispersed layer in which particles are dispersed and arranged in a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises, and the sol as the temperature rises. A coating layer containing a second material that changes from a state to a gel state, and the particle dispersion layer in a sol state and the coating layer in a gel state are laminated in contact with each other. By pressing the particles of the particle dispersion layer, it is possible to provide a laminate that can improve flatness.
<2>にかかる発明は、粒子分散層の平坦性が高められた積層体を提供することができる。 The invention according to <2> can provide a laminate in which the flatness of the particle dispersion layer is improved.
<3>にかかる発明は、粒子分散層および被覆層が双方ともゲル化する温度領域があるため、膜形成時の温度変化を通じて、いずれかの層をゲル化した状態にすることができ、両層相互間の溶解による混入が抑制される。 In the invention according to <3>, since there is a temperature region in which both the particle dispersion layer and the coating layer are gelled, either layer can be brought into a gelled state through temperature change during film formation. Mixing due to dissolution between layers is suppressed.
<4>にかかる発明は、前記粒子が、前記粒子分散層中に単層状態で分散配置されているため、粒子分散層のみの場合に比べて、均一な粒子分散層を有する積層体を提供することができる。 The invention according to <4> provides a laminate having a uniform particle dispersion layer compared to the case of only the particle dispersion layer because the particles are dispersed and arranged in a single layer state in the particle dispersion layer. can do.
<5>にかかる発明は、前記粒子の粒径Dが前記粒子分散層の層厚tに対して適度に小さいため多層構成になる懸念がなく、粒子分散層のみの場合に比べて、前記粒子分散層中に単層かつ稠密な状態で前記粒子が分散配置された積層体を提供することができる。 In the invention according to <5>, since the particle diameter D of the particles is appropriately small with respect to the layer thickness t of the particle dispersion layer, there is no concern about a multi-layer structure, and the particles are compared with the case of only the particle dispersion layer. It is possible to provide a laminate in which the particles are dispersed and arranged in a single layer and dense state in the dispersion layer.
<6>にかかる発明は、乾燥硬化工程において、ゾル状態の粒子分散液の上層としてゲル状態となっている被覆層塗布液の膜が覆った状態で乾燥硬化が進行するため、被覆層が粒子分散液中の粒子を押し込め、粒子分散層のみの場合に比べて、粒子分散層の表面を平坦にする。 In the invention according to <6>, in the drying and curing step, since the drying and curing proceeds in a state where the film of the coating layer coating solution in a gel state is covered as the upper layer of the sol-state particle dispersion, the coating layer is made of particles. The particles in the dispersion are pushed in, and the surface of the particle dispersion layer is flattened as compared with the case of only the particle dispersion layer.
<7>にかかる発明は、粒子分散液塗布工程で塗布された粒子分散液が冷却工程でゲル状態にされた後に、被覆層塗布工程でゾル状態の被覆層塗布液を塗布しており、この段階で塗り重ねられた両液の内の粒子分散液がゲル状態となっている。その後乾燥硬化させるべく昇温工程で昇温させた際には、今度は塗り重ねられた両液の内の被覆層塗布液がゲル状態になっており、その状態が保持されたまま乾燥硬化工程において、両液を乾燥して硬化させている。 In the invention according to <7>, after the particle dispersion applied in the particle dispersion application step is made into a gel state in the cooling step, the coating layer coating solution in a sol state is applied in the coating layer application step. The particle dispersion liquid in both liquids applied in stages is in a gel state. After that, when the temperature is raised in the temperature raising step to dry and cure, the coating layer coating solution in both of the two solutions that have been applied is in a gel state, and this state is maintained while the drying and curing step is maintained. The two liquids are dried and cured.
したがって、両液が塗り重ねられた後の工程においては、両液の少なくともいずれかがゲル状態乃至それに準ずる状態となっているため、層形成工程を通じて、両層相互間の溶解による混入が抑制される。また、両液の溶媒に同じ溶剤を用いた場合にも両層相互間の溶解による混入が抑制される効果が発現し、先に塗布される粒子分散液を予め化学架橋により不溶化させてから被覆層塗布液を積層するための架橋剤を添加する必要がないので、架橋剤による経時硬化の懸念が無く、用いる粒子分散液のポットライフを長くすることができる。 Accordingly, in the process after the both liquids are applied, since at least one of the two liquids is in a gel state or a state corresponding thereto, mixing due to dissolution between the two layers is suppressed through the layer forming process. The In addition, even when the same solvent is used as the solvent of both liquids, the effect of suppressing mixing due to dissolution between the two layers is manifested, and the particle dispersion liquid to be applied is first insolubilized by chemical crosslinking before coating. Since it is not necessary to add a cross-linking agent for laminating the layer coating liquid, there is no fear of curing with the cross-linking agent, and the pot life of the particle dispersion to be used can be extended.
<8>にかかる発明は、特に昇温工程における温度変化時においても粒子分散層および被覆層が双方ともゲル化する温度領域があるため、製造工程の全般にわたっていずれかの層が必ずゲル化した状態にすることができ、両層相互間の溶解による混入が一層抑制される。 In the invention according to <8>, since there is a temperature region in which both the particle dispersion layer and the coating layer are gelated even at the time of a temperature change in the temperature raising step, any one of the layers is always gelled throughout the manufacturing process. It can be in a state, and mixing due to dissolution between the two layers is further suppressed.
<9>にかかる発明は、前記第2の材料として水溶性でかつ入手し易い一般的なセルロースまたはその誘導体および溶媒を含む溶液を用いているため、積層体を安全かつ低コストで製造することができる。 In the invention according to <9>, since a solution that contains water-soluble and easily available general cellulose or a derivative thereof and a solvent is used as the second material, a laminate can be produced safely and at low cost. Can do.
<10>にかかる発明は、前記第1の材料として水溶性でかつ入手し易い一般的なゼラチンおよび溶媒を含む溶液を用いているため、積層体を安全かつ低コストで製造することができる。 In the invention according to <10>, a laminated body can be manufactured safely and at low cost because the first material is a water-soluble and easily available solution containing gelatin and a solvent.
<11>にかかる発明は、粒子分散液塗布工程において適切に前記粒子の濃度が調整された粒子分散液を用いているため、面均一な粒子分散層を有する積層体を製造することができる。 Since the invention concerning <11> uses the particle dispersion liquid in which the concentration of the particles is appropriately adjusted in the particle dispersion application step, a laminate having a surface-uniform particle dispersion layer can be produced.
<12>にかかる発明は、光変調層層が昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料に光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が分散されて形成され、それに隣接する保護層が昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料材料で形成され、ゾル状態の前記光変調層とゲル状態の前記保護層とが互いに接して積層しているので、昇温時に保護層が光変調層の光変調物質またはマイクロカプセルを押し付けることで、粒子分散層のみの場合と比較して、光変調層の平坦性が高められた光変調素子を提供することができる。 In the invention according to <12>, the light modulation layer is formed by dispersing particles made of a light modulation substance or a microencapsulated light modulation substance in a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises. A protective layer adjacent thereto is formed of a second material material that changes from a sol state to a gel state as the temperature rises, and the light modulation layer in the sol state and the protective layer in the gel state are laminated in contact with each other. Therefore, when the temperature rises, the protective layer presses the light-modulating substance or microcapsule of the light-modulating layer, so that the light-modulating element with improved flatness of the light-modulating layer compared to the case of only the particle-dispersed layer can be obtained. Can be provided.
<13>にかかる発明は、光変調層の平坦性が高められたまま乾燥させるので、光変調層のみの場合と比較して、表示面内の表示性能のばらつきが低減した光変調素子を提供することができる。 The invention according to <13> provides a light modulation element in which variation in display performance in the display surface is reduced as compared with the case of using only the light modulation layer, since drying is performed while the flatness of the light modulation layer is enhanced. can do.
<14>にかかる発明は、コレステリック液晶を含んだマイクロカプセルが均一性が高く配列し、光学特性のばらつきが少ない光変調素子を提供することができる。 The invention according to <14> can provide a light modulation element in which microcapsules containing a cholesteric liquid crystal are arranged with high uniformity, and variation in optical characteristics is small.
<15>にかかる発明は、保護層の材料として水溶性でかつ入手し易いセルロースまたはその誘導体を用いているため、光変調素子を安全かつ低コストで提供することができる。 In the invention according to <15>, since the water-soluble and easily available cellulose or a derivative thereof is used as the material for the protective layer, the light modulation element can be provided safely and at low cost.
<16>にかかる発明は、光変調層の材料として水溶性でかつ入手し易いゼラチンまたはその誘導体を用いているため、光変調素子を安全かつ低コストで提供することができる。 The invention according to <16> uses a water-soluble and readily available gelatin or a derivative thereof as a material for the light modulation layer, and therefore can provide the light modulation element safely and at low cost.
<17>にかかる発明は、前記粒子が多面体形状であるため、粒子内面が基板に対して水平あるいは垂直方向となり、球形粒子で見られる液晶の配向の乱れを抑止でき、光変調層のみの場合に比較して、反射領域が広く明るい光変調素子を提供することができる。 In the invention according to <17>, since the particle has a polyhedral shape, the inner surface of the particle is in a horizontal or vertical direction with respect to the substrate, and the disorder of liquid crystal orientation seen in the spherical particle can be suppressed. As compared with the above, it is possible to provide a light modulation element having a wide reflection area and bright.
<18>にかかる発明は、光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が、前記光変調層中に単層状態で稠密に分散配置されてなるため、面均一性の高い光変調層が形成され、画像の緻密な再現性に優れた光変調素子を提供することができる。 In the invention according to <18>, light modulation material or microencapsulated light modulation material particles are densely dispersed and arranged in a single layer in the light modulation layer. It is possible to provide a light modulation element in which a layer is formed and which is excellent in precise image reproducibility.
<19>にかかる発明は、前記粒子の粒径Dが前記粒子分散層の層厚tに対して適度に小さいため多層構成になる懸念がなく、光変調層のみの場合に比較して、前記光変調層中により確実に単層かつ稠密な状態で光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が分散配置され、画像の緻密な再現性により一層優れた光変調素子を提供することができる。 In the invention according to <19>, since the particle diameter D of the particles is appropriately small with respect to the layer thickness t of the particle dispersion layer, there is no concern about a multi-layer structure, and compared with the case of only a light modulation layer, To provide an even more excellent light modulation element with fine image reproducibility, in which particles of a light modulation material or a microencapsulated light modulation material are dispersed and arranged in a single layer and denser in a light modulation layer. Can do.
以下、本発明の積層体およびその製造方法、並びに光変調素子について、順次詳細に説明する。
[積層体]
本発明の積層体は、昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化する第1の材料(以下「低温ゲル化性材料」と称する場合がある。)に粒子が分散配置されかつ前記材料が硬化されてなる粒子分散層と、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化する第2の材料(以下「高温ゲル化性材料」と称する場合がある。)を含む被覆層とを備え、ゾル状態の前記粒子分散層とゲル状態の前記被覆層とが互いに接して積層されてなることを特徴とするものである。
Hereinafter, the laminated body of the present invention, the manufacturing method thereof, and the light modulation element will be sequentially described in detail.
[Laminate]
In the laminate of the present invention, particles are dispersedly arranged in a first material (hereinafter sometimes referred to as “low temperature gelling material”) that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises, and the material is A hardened particle dispersion layer, and a coating layer containing a second material that changes from a sol state to a gel state as the temperature rises (hereinafter sometimes referred to as “high temperature gelling material”), The particle dispersion layer in a state and the coating layer in a gel state are laminated in contact with each other.
図1に本発明の例示的一態様である積層体の断面図を示す。本例の積層体は、基板10の表面に、粒子2がマトリックス4中に分散配置されてなる粒子分散層8と、被覆層6とが積層されてなるものである。
本発明の積層体としては、基板10を含むこれら3つの層以外に各種層が形成されていても構わないし。基板10が無くても、また、基板10ではなく、あるいは基板10に予め形成された他の何らかの層に、粒子分散層8および被覆層6が積層されていても構わない。すなわち、2層以上の積層体において、その層の中に粒子分散層8および被覆層6に相当する層が隣り合わせで配されているものであれば、他の本発明の要件を具備することを条件として本発明の積層体の範疇に含まれるものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a laminate which is an exemplary embodiment of the present invention. In the laminated body of this example, a
As the laminate of the present invention, various layers other than these three layers including the
分散配置する粒子2としては、その積層体の用途によって種々の物を挙げることができる。例えば、積層体が後述する本発明の光変調素子である場合には、粒子2として「光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子」を用いればよい。その他、各種用途に応じて、着色性、導電性、発光性、粘着性、化学反応性等の機能を有する物質を粒子2として用いることができる。 Examples of the particles 2 to be dispersed and arranged include various materials depending on the use of the laminate. For example, when the laminated body is the light modulation element of the present invention described later, “particles made of a light modulation material or a microencapsulated light modulation material” may be used as the particles 2. In addition, substances having functions such as colorability, conductivity, luminescence, adhesiveness, and chemical reactivity can be used as the particles 2 in accordance with various applications.
マトリックス4は、低温ゲル化性材料(第1の材料)が硬化されてなる。低温ゲル化性材料とは、昇温に伴いゲル状態からゾル状態へと変化するコロイド溶液をいい、コロイド粒子および溶媒とも種々の物が挙げられる。低温ゲル化性材料を構成するコロイド粒子としては、天然高分子、合成高分子、または半合成高分子を用いることができ、ゼラチン、寒天、セルロース、カラーギナン、アルギン酸、キサンタンガム、ペクチン、シードガム、ファーセレラン、カードラン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド等の高分子やその誘導体、あるいはこれらを低温ゲル化剤として、低温ゲル化性の無い高分子と混合したものを例示することができ、コロイド溶液の物性として、ゼリー強度が大きく、ゾル粘度が低いものが好ましい。
The
低温ゲル化性材料を構成するコロイド粒子としてゼラチンを用いる場合には、α鎖の多量体である高分子量のβ鎖・γ鎖や、α鎖の主鎖が途中で切れた低分子量成分が少なく、α鎖残量の多いものが適している。牛骨を酸処理して製造されたゼラチン材料は、この条件を満たし、とくにゼリー強度が大きく、ゾル粘度が低いため好ましい。また、原料のコラーゲンを加水分解する際に最初に抽出される第一抽出品がよい。なお、必要に応じて、ゼラチン中に残留するイオン成分をイオン交換樹脂など公知の手法を用いて除去してもよい。 When gelatin is used as the colloidal particles constituting the low-temperature gelling material, there are few high molecular weight β chains and γ chains that are α chain multimers, and low molecular weight components in which the α chain main chain is cut off in the middle. Those having a large α chain remaining amount are suitable. A gelatin material produced by acid treatment of bovine bone is preferable because it satisfies this condition, and particularly has high jelly strength and low sol viscosity. Moreover, the 1st extract extracted first when hydrolyzing the collagen of a raw material is good. If necessary, ionic components remaining in the gelatin may be removed using a known method such as an ion exchange resin.
低温ゲル化性材料を構成するコロイド溶液に用いる溶媒は、ゼラチン等の上記コロイド粒子を溶解し、分散させる前記粒子を溶解させないものが用いられる。例えば、分散させる前記粒子として後述する液晶マイクロカプセルを用いる場合には、少なくとも当該マイクロカプセルの高分子シェルを溶解させないものが用いられる。本発明において用いられる溶媒としては、水、水とメタノール、エタノール、グリコールなどのアルコール類の混合物等を挙げることができる。 As the solvent used in the colloidal solution constituting the low-temperature gelling material, a solvent that dissolves the colloidal particles such as gelatin and does not dissolve the particles to be dispersed is used. For example, when liquid crystal microcapsules described later are used as the particles to be dispersed, those that do not dissolve at least the polymer shell of the microcapsules are used. Examples of the solvent used in the present invention include water, a mixture of water and alcohols such as methanol, ethanol and glycol.
被覆層6は、高温ゲル化性材料(第2の材料)からなる。高温ゲル化性材料とは、昇温に伴いゾル状態からゲル状態に変化するコロイド溶液をいい、コロイド粒子および溶媒とも種々の物が挙げられる。高温ゲル化性材料を構成するコロイド粒子としては、天然高分子、合成高分子、または半合成高分子を用いることができ、セルロース、タンパク質、カードラン、ポリビニルアセタ−ル、ポリビニルアルキルエーテル,ポリエーテルポリオール、ポリアクリルアミド等の高分子やその誘導体、あるいはこれらを高温ゲル化剤として、高温ゲル化性のない高分子と混合したものを例示することができる。また被覆層6は、低温のゾル状態から高温のゲル状態へ変化した後、再度ゾル状態へ戻る必要がないため、メラミン−ホルマリン樹脂のような加熱硬化する高分子、あるいはゼラチンのような官能基を有する高分子にアルデヒドのような加熱により反応する架橋剤を添加したもの等、ゾルゲル状態が不可逆なコロイド溶液を用いることもできる。高分子溶液の物性として、ゼリー強度が大きく、ゾル粘度が低いものが好ましい。 The covering layer 6 is made of a high-temperature gelling material (second material). The high-temperature gelling material refers to a colloidal solution that changes from a sol state to a gel state as the temperature rises, and includes various colloidal particles and solvents. As the colloidal particles constituting the high-temperature gelling material, natural polymer, synthetic polymer, or semi-synthetic polymer can be used. Cellulose, protein, curdlan, polyvinyl acetal, polyvinyl alkyl ether, poly Examples thereof include polymers such as ether polyols and polyacrylamides and derivatives thereof, or those mixed with polymers having no high-temperature gelation property as high-temperature gelling agents. Further, since the coating layer 6 does not need to return to the sol state again after changing from the low temperature sol state to the high temperature gel state, the heat-curing polymer such as melamine-formalin resin, or the functional group such as gelatin. It is also possible to use a colloidal solution in which the sol-gel state is irreversible, such as a polymer having an aldehyde added with a crosslinking agent that reacts by heating such as aldehyde. As physical properties of the polymer solution, those having high jelly strength and low sol viscosity are preferred.
高温ゲル化性材料を構成するコロイド粒子としてセルロース誘導体を用いる場合には、セルロースの水酸基の水素原子の一部をメチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシエチル基等で置換したものが適している。とくにメチル基で置換した材料は、特にゼリー強度が大きいため好ましい。 When a cellulose derivative is used as the colloidal particles constituting the high-temperature gelling material, those obtained by substituting some of the hydrogen atoms of the hydroxyl groups of cellulose with methyl groups, hydroxypropyl groups, hydroxyethyl groups, and the like are suitable. In particular, a material substituted with a methyl group is preferable because of particularly high jelly strength.
高温ゲル化性材料を構成するコロイド溶液に用いる溶媒は、セルロース誘導体等の上記高分子を溶解するものが用いられる。本発明において用いられる溶媒としては、水、水とメタノール、エタノール、グリコールなどのアルコール類の混合物等を挙げることができる。
これら低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料としては、上記必須成分の他、界面活性剤や各種分散剤、増粘剤、濡れ性改善剤、消泡剤、乾燥速度調整剤、その他積層体の用途に応じた各種添加剤等を添加することができる。
As the solvent used for the colloidal solution constituting the high-temperature gelling material, a solvent that dissolves the polymer such as a cellulose derivative is used. Examples of the solvent used in the present invention include water, a mixture of water and alcohols such as methanol, ethanol and glycol.
As these low-temperature gelling materials and high-temperature gelling materials, in addition to the above essential components, surfactants, various dispersants, thickeners, wettability improvers, antifoaming agents, drying rate modifiers, and other laminates Various additives according to the application can be added.
粒子分散層8および被覆層6は、それぞれ構成する低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料が硬化されてなるものである。硬化には、一般的には加熱による乾燥硬化が採用される。乾燥硬化により、低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料中の溶媒が揮発し、含まれるコロイド粒子が凝集してそれぞれの層が形成される。
The particle-dispersed
前記低温ゲル化性材料および前記高温ゲル化性材料は、製造時における温度変化の際にいずれかがゲル状であることが望ましいため、前記低温ゲル化性材料がゲル状態を維持できる最高温度(最高ゲル化温度)T1が、前記高温ゲル化性材料がゲル状態に変化する温度(最低ゲル化温度)T2以上の温度(T1≧T2)であることが望ましい。より好ましいT1とT2との関係については後述する。 Since the low temperature gelling material and the high temperature gelling material are preferably in the form of a gel when the temperature changes during production, the maximum temperature at which the low temperature gelling material can maintain a gel state ( It is desirable that the maximum gelation temperature T 1 is a temperature (T 1 ≧ T 2 ) equal to or higher than the temperature at which the high-temperature gelling material changes to a gel state (minimum gelation temperature) T 2 . A more preferable relationship between T 1 and T 2 will be described later.
なお、この前記低温ゲル化性材料がゲル状態を維持できる最高ゲル化温度T1、および、前記高温ゲル化性材料がゲル状態に変化する最低ゲル化温度T2における両「温度」とは、それぞれの材料(コロイド溶液)の、ゲル状態での飽和粘度を100、ゾル状態での飽和粘度を0として規格化した場合に、規格化粘度が70以上になる臨界温度を意味するものとする。
また、規格化粘度が30以下になる臨界温度を「ゾル化温度」とし、前記高温ゲル化性材料がゾル状態に変化する温度を最高ゾル化温度T3、および、低温ゲル化性材料がゾル状態を維持できる温度を最低ゾル化温度T4と定義する。
It should be noted that both the “temperature” at the maximum gelation temperature T 1 at which the low-temperature gellable material can maintain a gel state and the minimum gelation temperature T 2 at which the high-temperature gellable material changes to a gel state are: Each material (colloidal solution) means a critical temperature at which the normalized viscosity becomes 70 or higher when the saturated viscosity in the gel state is 100 and the saturated viscosity in the sol state is 0.
The critical temperature at which the normalized viscosity is 30 or less is defined as “solation temperature”, the temperature at which the high-temperature gelling material changes to a sol state is the maximum sollation temperature T 3 , and the low-temperature gelling material is sol The temperature at which the state can be maintained is defined as the lowest solubilization temperature T 4 .
同様に、本発明において、「ゲル化する」および「ゲル状態になる」といった場合にも当該粘度による基準が適用され、上記規格化した粘度が70以上になった場合に「ゲル化した」と言うことができ、「ゲル状態」と表現することができる。一方、本発明において、「ゾル化する」および「ゾル状態になる」といった場合には、同様に上記規格化した粘度が30以下になる状態を意味するものとする。 Similarly, in the present invention, the standard based on the viscosity is applied to the cases of “gelling” and “being in a gel state”, and “gelled” when the normalized viscosity is 70 or more. It can be expressed as “gel state”. On the other hand, in the present invention, “solate” and “become sol state” mean the state in which the above normalized viscosity is 30 or less.
粒子2としては、図1に示されるように、粒子分散層8中に単層状態で分散配置されてなることが積層体の用途によっては好ましいが、2層3層等多重に積み重なった状態で分散配置されていても構わない。
As shown in FIG. 1, it is preferable that the particles 2 are dispersed and arranged in the
本発明の積層体において、粒子2の粒径や粒子分散層8および被覆層6の厚さには特に制限は無く、積層体の用途等により任意に選択すればよい。具体的には、粒子2の粒径は100nm〜1mm程度の範囲、粒子分散層8の厚みは50nm〜2mm程度の範囲、被覆層6の厚みは100nm〜〜1mm程度の範囲から適宜選択される。
In the laminate of the present invention, the particle size of the particles 2 and the thickness of the
粒子分散層8中に粒子2が単層状態でしかも稠密に分散配置させるためには、粒子2の粒径Dと粒子分散層8の層厚tとが(図1参照)、以下の関係式(A)を満たすことが望ましい。
0.5t≦D≦2t ・・・関係式(A)
この関係式(A)において、左辺としては0.7tがより好ましく、0.8tがさらに好ましい。また、右辺としては1.3tがより好ましく、1.2tがさらに好ましい。
In order to disperse and disperse the particles 2 in a single layer state in the
0.5t ≦ D ≦ 2t ... Relational expression (A)
In this relational expression (A), the left side is more preferably 0.7 t, and further preferably 0.8 t. Further, the right side is more preferably 1.3t, and further preferably 1.2t.
なお、ここで言う粒径Dとは、数平均径(球でない場合には球相当径)を意味し、例えば、対象となる粒子2000個を任意にサンプリングして顕微鏡で観察し、撮影した画像をデジタル処理して個々の粒径を測定し、数平均することで求まる値である。あるいは、粒子の通過による透過光の変化量で粒径を測定する光遮光式や、粒子径によって変化する光散乱強度を測定して粒度分布を特定する光散乱式の粒度測定装置を用いることもできる。
後述する本発明の積層体の製造方法によれば、図1に示されるような、粒子分散層8中に粒子2が単層状態でしかも稠密に分散配置されてなる積層体を製造することができる。
The particle diameter D referred to here means the number average diameter (or equivalent sphere diameter if not a sphere), for example, an image of 2,000 target particles arbitrarily sampled and observed with a microscope. Is a value obtained by measuring each particle size by digital processing and averaging the number. Alternatively, a light-shielding type that measures the particle size by the amount of change in transmitted light due to the passage of particles or a light-scattering type particle size measuring device that specifies the particle size distribution by measuring the light scattering intensity that changes depending on the particle size may be used. it can.
According to the method for producing a laminate of the present invention, which will be described later, as shown in FIG. 1, it is possible to produce a laminate in which particles 2 are in a single layer state and are densely dispersed in a
[積層体の製造方法]
本発明の積層体の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」という場合がある。)は、(1)粒子分散液塗布工程、(2)冷却工程、(3)被覆層塗布工程、(4)昇温工程および(5)乾燥硬化工程の5つの工程よりなる。ただし、(2)冷却工程は後で述べるように必須の工程ではない。
[Manufacturing method of laminate]
The laminate production method of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the production method of the present invention”) includes (1) a particle dispersion coating step, (2) a cooling step, (3) a coating layer coating step, It consists of five steps: (4) temperature rising step and (5) dry curing step. However, (2) the cooling step is not an essential step as will be described later.
図2は、図1に示す積層体を例にして、本発明の製造方法による積層体の製造過程を示す一覧表であり、工程順に、外観(断面)や各層の状態が模式的に表されている。以下、図2を用い、工程ごとに分けて詳細に説明する。
なお、以下の製造方法の説明においては、適宜、後述する本発明の光変調素子における光変調層および保護層を形成する場合についても言及する。
FIG. 2 is a list showing the production process of the laminate by the production method of the present invention, taking the laminate shown in FIG. 1 as an example, and the appearance (cross section) and the state of each layer are schematically shown in the order of steps. ing. Hereafter, it demonstrates in detail for every process using FIG.
In the following description of the manufacturing method, the case of forming a light modulation layer and a protective layer in the light modulation element of the present invention described later will be referred to as appropriate.
<(1)粒子分散液塗布工程>
粒子分散液塗布工程では、低温ゲル化性材料に粒子が分散されてなる粒子分散液を、該粒子分散液がゾル状態になる温度で基板表面に塗布する。図2には、本工程による操作を施している状態が「(1)粒子分散液塗布工程中」の欄に示されている。
<(1) Particle dispersion application process>
In the particle dispersion application step, a particle dispersion obtained by dispersing particles in a low-temperature gelling material is applied to the substrate surface at a temperature at which the particle dispersion becomes a sol state. In FIG. 2, a state in which the operation according to this process is performed is shown in a column “(1) During particle dispersion application process”.
ここで、本発明の製造方法における「基板」とは、一般に基板と称される平板状の板は勿論、基板表面に何らかの層が一層乃至複数層形成されていたり、基板と呼べるような板が無く、単に何らかの層が一層乃至複数層形成されて1つの平板が形成されている状態のものも含む概念である。換言すれば、本発明の製造方法における「基板」とは、本発明の製造方法により粒子分散層と被覆層とを形成しようとする対象面を有する物体のことを称する。 Here, the “substrate” in the manufacturing method of the present invention is not only a flat plate generally called a substrate, but also a plate in which one or more layers are formed on the substrate surface, or a plate that can be called a substrate. It is a concept including a state in which a single flat plate is formed by simply forming one or more layers. In other words, the “substrate” in the production method of the present invention refers to an object having a target surface on which a particle dispersion layer and a coating layer are to be formed by the production method of the present invention.
低温ゲル化性材料(第1の材料)の詳細については、[積層体]の項で既に説明した通りである。粒子分散液は、分散配置すべき粒子を低温ゲル化性材料に分散させてなるものであり、粒子となる物質が所望の粒径になっていない場合には、粒子となる物質を公知の乳化手法によって低温ゲル化性材料中に乳化することにより、一方、粒子となる物質がすでに所望の粒径になっている場合には、公知の混合器や手動による攪拌で両者を単に混合させることにより、調製することができる。 The details of the low temperature gelling material (first material) are as already described in the section of [Laminate]. The particle dispersion is obtained by dispersing particles to be dispersed in a low-temperature gelling material, and when the substance that becomes the particle does not have a desired particle size, the substance that becomes the particle is known by emulsification. By emulsifying in a low-temperature gelling material by a technique, on the other hand, if the substance to be particles has already become the desired particle size, simply mixing them with a known mixer or manual stirring Can be prepared.
このとき、粒子と低温ゲル化性材料との混合比としては、当該粒子の径、当該粒子を単層状態あるいは多層状態で配置するか、形成しようとする粒子分散層の目標厚さ、積層体の用途等に応じて適宜調整することが望ましい。
図2に示されるように、本工程においては、当該粒子分散液が軟らかいゾル状態(厳密には低温ゲル化性材料がゾル状となり、そこに粒子が分散した状態)となる温度にした上で、塗布対象となる基板表面に塗布する。
At this time, the mixing ratio of the particles and the low-temperature gelling material includes the diameter of the particles, the particles arranged in a single layer state or a multilayer state, or the target thickness of the particle dispersion layer to be formed, the laminate It is desirable to adjust appropriately according to the use etc.
As shown in FIG. 2, in this step, after the particle dispersion is brought to a temperature at which it is in a soft sol state (strictly, the low-temperature gelling material is in a sol state and particles are dispersed therein). Then, it is applied to the substrate surface to be applied.
粒子分散液の基板表面への塗布方法としては、特に制限されるものではなく、アプリケータ、エッジコータ、スクリーンコータ、ロールコータ、カーテンコータ、ダイコータ、スライドコータなど所望のウエット厚に塗布できる公知の装置を用いて行うことが好ましい。粒子分散液をゾル化する温度以上に加熱して流動性のあるゾル状態にする必要があり、例えば低温ゲル化性材料としてゼラチンを用いた場合には、30〜70℃の粒子分散液温度にすることが好ましい。 The method for applying the particle dispersion onto the substrate surface is not particularly limited, and is a known apparatus that can apply a desired wet thickness such as an applicator, edge coater, screen coater, roll coater, curtain coater, die coater, slide coater. It is preferable to carry out using. It is necessary to heat the particle dispersion to a temperature higher than the temperature at which it sollates to obtain a fluid sol state. For example, when gelatin is used as the low-temperature gelling material, the particle dispersion temperature is set to 30 to 70 ° C. It is preferable to do.
本発明の製造方法により本発明の光変調素子における光変調層および保護層を形成する場合には、当該工程において光変調層(液晶層)を形成するための表示層用塗布液が前記粒子分散液として用いられて基板表面に塗布される。該表示層用塗布液は、光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が低温ゲル化性材料に分散されてなるものである。 When the light modulation layer and the protective layer in the light modulation element of the present invention are formed by the production method of the present invention, the display layer coating liquid for forming the light modulation layer (liquid crystal layer) in the step is dispersed in the particles. Used as a liquid and applied to the substrate surface. The display layer coating liquid is obtained by dispersing particles of a light modulating substance or a microencapsulated light modulating substance in a low-temperature gelling material.
光変調物質としては、入射した光の反射・透過・吸収状態を変化させられるものであればよく、各種液晶材料、電気泳動材料、フォトクロミック材料、エレクトロクロミック材料、サーマルクロミック材料、電界析出材料、ツイストボール、電子粉流体等が用いられ、特にコレステリック液晶が好適である。液晶を用いた場合には、「光変調物質」は液晶ドロップの状態で、「マイクロカプセル化した光変調物質」は液晶マイクロカプセルの状態で表示層用塗布液に分散される。
以下、光変調物質としてコレステリック液晶を用いた場合の表示層用塗布液の調製方法について説明する。
The light modulating material may be any material that can change the reflection / transmission / absorption state of incident light, such as various liquid crystal materials, electrophoretic materials, photochromic materials, electrochromic materials, thermal chromic materials, field deposition materials, twists. A ball, an electronic powder fluid, or the like is used, and a cholesteric liquid crystal is particularly preferable. When liquid crystal is used, the “light modulating substance” is dispersed in the liquid crystal drop state and the “microencapsulated light modulating substance” is dispersed in the liquid crystal microcapsule in the display layer coating liquid.
Hereinafter, a method for preparing a coating liquid for a display layer when cholesteric liquid crystal is used as a light modulation substance will be described.
(液晶ドロップエマルジョンの調製)
液晶ドロップエマルジョンは、少なくともコレステリック液晶からなる分散相を、分散相と相溶しない連続相、例えば、水相中にドロップ状に乳化分散させることにより調製される。この連続相を構成する液体を、表示層用塗布液(本発明の製造方法で言うところの粒子分散液)中の溶媒またはその一部としてもよい。
(Preparation of liquid crystal drop emulsion)
The liquid crystal drop emulsion is prepared by emulsifying and dispersing a dispersed phase composed of at least a cholesteric liquid crystal into a continuous phase that is incompatible with the dispersed phase, for example, an aqueous phase. The liquid constituting the continuous phase may be a solvent or a part thereof in the display layer coating liquid (particle dispersion as referred to in the production method of the present invention).
乳化する手段として、分散相と連続相とを混合した後、ホモジナイザ−などの機械的な剪断力で分散相を微小な液滴として分散させる方法や、分散相を連続相中に多孔質膜を通して押出し、微小な液滴として分散させる膜乳化法などを採用することができる。特に後者の膜乳化法は、乳化液滴の粒径ばらつきが小さくなり、均一な粒径の液晶ドロップを形成することができるため好ましい。なお、乳化時の連続相中に、乳化を安定させるための界面活性剤や保護コロイドを微量混合しておいてもよい。 As a means for emulsification, after mixing the dispersed phase and the continuous phase, a method of dispersing the dispersed phase as fine droplets by mechanical shearing force such as a homogenizer, or passing the dispersed phase through the porous film in the continuous phase A film emulsification method for extruding and dispersing as fine droplets can be employed. In particular, the latter film emulsification method is preferable because the dispersion of the particle diameter of the emulsified droplets is reduced and a liquid crystal drop having a uniform particle diameter can be formed. A small amount of a surfactant or protective colloid for stabilizing the emulsification may be mixed in the continuous phase during emulsification.
(液晶マイクロカプセルスラリーの調製)
高分子シェル内にコレステリック液晶が内包された液晶マイクロカプセルを調製する場合には、公知のマイクロカプセル化手法、例えば、相分離法、界面重合法、in situ重合法を用いることができる。具体的には、上記のようにして調製した液晶ドロップを高分子シェル材料を含む溶液中に分散させ、コアセルベーションによって相分離した高分子シェル材料を液晶ドロップの周囲に凝集させてシェルを形成する方法や、あらかじめ液晶ドロップ中および溶液中に低分子材料を溶解させておき、両液の界面で重合させてシェルを形成する方法や、液晶ドロップまたは溶液のどちらか一方に低分子材料と触媒を溶解させておき、加熱により低分子材料を重合させてシェルを形成する方法を用いることができる。
(Preparation of liquid crystal microcapsule slurry)
When preparing a liquid crystal microcapsule in which a cholesteric liquid crystal is encapsulated in a polymer shell, a known microencapsulation method such as a phase separation method, an interfacial polymerization method, or an in situ polymerization method can be used. Specifically, a liquid crystal drop prepared as described above is dispersed in a solution containing a polymer shell material, and a polymer shell material phase-separated by coacervation is aggregated around the liquid crystal drop to form a shell. A low molecular weight material in a liquid crystal drop and in a solution, and a shell is formed by polymerization at the interface between the two liquids, or a low molecular weight material and a catalyst in either the liquid crystal drop or the solution. And a method of polymerizing a low molecular weight material by heating to form a shell can be used.
高分子シェルとしては、内包する液晶材料に溶解しない材料を用い、例えば、ゼラチン、セルロース誘導体、ゼラチン−アラビアゴム、ゼラチン−ゲランゴム、ゼラチン−ペプトン、ゼラチン−カルボキシメチルセルロース、ポリスチレン、ポリアミド、ナイロン、ポリエステル、ポリフェニルエステル、ポリウレタン、ポリウレア、メラミンホルマリン樹脂、フェノールホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂などが挙げられる。 As the polymer shell, a material that does not dissolve in the encapsulated liquid crystal material is used. For example, gelatin, cellulose derivative, gelatin-gum arabic, gelatin-gellan gum, gelatin-peptone, gelatin-carboxymethylcellulose, polystyrene, polyamide, nylon, polyester, Examples include polyphenyl ester, polyurethane, polyurea, melamine formalin resin, phenol formalin resin, urea formalin resin, acrylic resin, and methacrylic resin.
(濃縮)
以上のようにして調製した液晶ドロップエマルジョンや液晶マイクロカプセルスラリーは、不揮発分濃度が低く、塗布時において表示層用塗布液に求められる不揮発分濃度に調整できない場合には濃縮を行う。具体的な濃縮方法としては、例えば、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルと連続相との比重差を利用して、静置や遠心分離によって沈殿あるいは沈降させて分離した連続相を除去する方法や、メンブランフィルタでろ取する方法などが挙げられる。
(concentrated)
The liquid crystal drop emulsion or the liquid crystal microcapsule slurry prepared as described above has a low nonvolatile content concentration, and is concentrated when it cannot be adjusted to the nonvolatile content concentration required for the display layer coating solution at the time of coating. Specific methods of concentration include, for example, a method of removing a continuous phase separated by precipitation or sedimentation by standing or centrifugation using a specific gravity difference between a liquid crystal drop or liquid crystal microcapsule and a continuous phase, The method of filtering with a filter is mentioned.
(表示層用塗布液の調製)
以上のようにして調製し、必要に応じて濃縮した液晶ドロップエマルジョンや液晶マイクロカプセルスラリーに、ゼラチン等の低温ゲル化性材料を添加して表示層用塗布液を調製する。
(Preparation of coating solution for display layer)
A low-temperature gelling material such as gelatin is added to the liquid crystal drop emulsion or liquid crystal microcapsule slurry prepared as described above and concentrated as necessary to prepare a display layer coating solution.
液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルを基板上に単層かつ稠密に塗布するためには、密度計や比重計を用いて、前記液晶ドロップエマルジョンまたは液晶マイクロカプセルスラリー内の各成分の含有量を測定し、表示層用塗布液のゼラチン等の低温ゲル化性材料の不揮発成分と、溶媒と、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルとの混合割合を調整することが好ましい。 In order to apply a liquid crystal drop or liquid crystal microcapsule densely on a single layer on a substrate, the content of each component in the liquid crystal drop emulsion or liquid crystal microcapsule slurry is measured using a density meter or hydrometer, It is preferable to adjust the mixing ratio of the non-volatile component of the low-temperature gelling material such as gelatin of the coating liquid for the display layer, the solvent, and the liquid crystal drop or liquid crystal microcapsule.
表示層用塗布液の体積に対する不揮発成分体積の比率(体積率)をSr、不揮発成分体積に対する液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルの体積の比率(体積率)をLr、液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルの平均粒径(μm)をDL、基板上へのウェット塗布厚(μm)をtWとすると、塗布面積に対する液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルの被覆面積の比率ALは、
AL=(3/2)・(tW・Sr・Lr/DL) ・・・関係式(1)
となる。そして、ALが、
0.8<AL<1.0 ・・・関係式(2)
の範囲になるように塗布表示層用塗布液を調製することが好ましい。
The ratio (volume ratio) of the nonvolatile component volume to the volume of the coating liquid for the display layer is Sr, the ratio (volume ratio) of the liquid crystal drop or liquid crystal microcapsule to the nonvolatile component volume is Lr, and the average particle size of the liquid crystal drop or liquid crystal microcapsule When the diameter (μm) is D L and the wet coating thickness (μm) on the substrate is t W , the ratio A L of the coating area of the liquid crystal drop or the liquid crystal microcapsule to the coating area is
A L = (3/2) · (t W · Sr · Lr / D L ) (1)
It becomes. And A L is
0.8 <A L <1.0 (2)
It is preferable to prepare the coating liquid for the coating display layer so as to be in the range.
表示層用塗布液の体積に対する不揮発成分体積の比率(体積率)Srは、表示層用塗布液Xmlから溶媒を蒸発させた場合に残る不揮発成分がYmlの場合、Sr=Y/Xを意味し、また不揮発成分YmlにZmlの液晶ドロップ又は液晶マイクロカプセルが含まれる場合Lr=Z/Yを意味する。
また、圧力などによる破壊を防ぐため、前記不揮発成分体積に対する液晶ドロップまたは液晶マイクロカプセルの体積の比率(体積率)Lrを0.9以下にすることが好ましい。
The ratio (volume ratio) Sr of the non-volatile component volume to the volume of the display layer coating liquid means that Sr = Y / X when the non-volatile component remaining when the solvent is evaporated from the display layer coating liquid Xml is Yml. In addition, when the non-volatile component Yml includes a Zml liquid crystal drop or a liquid crystal microcapsule, Lr = Z / Y is meant.
In order to prevent breakage due to pressure or the like, the ratio (volume ratio) Lr of the volume of the liquid crystal drop or the liquid crystal microcapsule to the volume of the non-volatile component is preferably 0.9 or less.
算出した混合割合に基づき、液晶ドロップエマルジョンまたは液晶マイクロカプセルスラリーに対する、ゼラチン等の低温ゲル化性材料の不揮発成分および溶媒の混合量を調整して表示層用塗布液を調製する。ここで、増粘剤、濡れ性改善剤、消泡剤、乾燥速度調整剤など、公知の特性改質剤を微量添加してもよい。 Based on the calculated mixing ratio, the display layer coating liquid is prepared by adjusting the mixing amount of the non-volatile component of the low-temperature gelling material such as gelatin and the solvent with respect to the liquid crystal drop emulsion or the liquid crystal microcapsule slurry. Here, a small amount of a known property modifier such as a thickener, a wettability improving agent, an antifoaming agent, or a drying speed adjusting agent may be added.
表示層用塗布液を調製するに際して用いる溶媒は、ゼラチン等の低温ゲル化性材料を溶解し、液晶ドロップの場合は液晶を溶解させないものが用いられ、液晶マイクロカプセルを用いる場合は少なくともマイクロカプセルの高分子シェルを溶解させないものが用いられる。具体的に好適に用いられる溶媒としては、水、水とメタノール、エタノール、グリコールなどのアルコール類の混合物等が適宜用いられる。 The solvent used for preparing the coating liquid for the display layer dissolves a low-temperature gelling material such as gelatin, and in the case of a liquid crystal drop, a solvent that does not dissolve liquid crystal is used. When using a liquid crystal microcapsule, at least the microcapsule is used. Those that do not dissolve the polymer shell are used. Specific examples of the solvent that can be suitably used include water, a mixture of water and alcohols such as methanol, ethanol, and glycol.
<(2)冷却工程>
冷却工程では、(1)粒子分散液塗布工程で塗布された粒子分散液がゲル状態になる温度まで冷却する。図2には、本工程による操作終了後の状態が「(2)冷却工程終了後」の欄に示されている。
<(2) Cooling process>
In the cooling step, (1) the particle dispersion applied in the particle dispersion application step is cooled to a temperature at which it becomes a gel state. In FIG. 2, the state after the end of the operation in this step is shown in the column “(2) After the end of the cooling step”.
図2に示されるように、本工程においては、基板表面に塗布された粒子分散液が硬いゲル状態(厳密には、粒子が分散した状態の低温ゲル化性材料がゲル状となった状態)となる温度まで冷却する。
具体的な冷却方法としては、ゲル化温度(ゲル状態を維持する最高温度)が環境温度以上の場合には単に放置して環境温度まで除冷するだけでよいが、低温オーブン、冷風ブロー、冷却プレートなどの冷却装置によって積極的に冷却しても構わない。
As shown in FIG. 2, in this step, the particle dispersion applied to the substrate surface is in a hard gel state (strictly, the low-temperature gelling material in which particles are dispersed is in a gel state). Cool down to the temperature.
As a specific cooling method, if the gelation temperature (the maximum temperature that maintains the gel state) is equal to or higher than the environmental temperature, it can be simply left to cool down to the environmental temperature. It may be positively cooled by a cooling device such as a plate.
<(3)被覆層塗布工程>
(冷却工程を含む場合)
冷却工程を含む場合、被覆層塗布工程では、高温ゲル化性材料からなる被覆層塗布液を、該塗布液がゾル状態でかつ前記粒子分散液がゲル状態になる温度で、冷却工程においてゲル状態となった粒子分散液の上に塗布する。図2には、本工程による操作を施している状態が「(3)被覆層塗布工程中」の欄に示されている。
高温ゲル化性材料(第2の材料)の詳細については、[積層体]の項で既に説明した通りである。被覆層塗布液は、高温ゲル化性材料がそのままの状態で用いられるが、必要に応じて、増粘剤、濡れ性改善剤、消泡剤、乾燥速度調整剤など、公知の特性改質剤を微量添加してもよい。
<(3) Coating layer application process>
(Including cooling process)
In the case of including a cooling step, in the coating layer coating step, the coating layer coating solution made of a high-temperature gelling material is converted into a gel state in the cooling step at a temperature at which the coating solution is in a sol state and the particle dispersion is in a gel state. Apply onto the resulting particle dispersion. In FIG. 2, the state in which the operation according to this process is performed is shown in the column “(3) During coating layer application process”.
The details of the high-temperature gelling material (second material) are as already described in the section of [Laminate]. The coating layer coating solution is used with the high-temperature gelling material as it is, but if necessary, known property modifiers such as thickeners, wettability improvers, antifoaming agents, and drying rate modifiers. May be added in a trace amount.
基板表面でゲル状態となった粒子分散液の上に被覆層塗布液を塗布する方法としては、<(1)粒子分散液塗布工程>で例示した塗布方法と同様のものがそのまま適用できる。被覆層塗布液がゲル化する最低温度以下の温度にして流動性のあるゾル状態にする必要があり、材料によって一概には言えないが、例えば高温ゲル化性材料としてセルロース誘導体を用いた場合には、20〜40℃の被覆層塗布液温度にすることが好ましい。 As a method of applying the coating layer coating liquid on the particle dispersion liquid in the gel state on the substrate surface, the same coating method as exemplified in <(1) Particle dispersion liquid coating process> can be applied as it is. It is necessary to make the sol state with fluidity by lowering the temperature below the minimum temperature at which the coating layer coating solution is gelled. Depending on the material, for example, when a cellulose derivative is used as the high temperature gelling material Is preferably set to a coating layer coating solution temperature of 20 to 40 ° C.
本工程においては、(2)冷却工程において冷却された状態を維持したまま(ただし、粒子分散液および被覆層塗布液のゾル−ゲル状態が保持される範囲内での温度変動は許容される。)、被覆層塗布液が塗布される。図2に示されるように、本工程においては、既に基板表面に塗布されている粒子分散液はゲル状になって硬くなっており、そこにゾル状で軟らかい状態の被覆層塗布液が積層される。 In this step, the temperature variation within the range in which the sol-gel state of the particle dispersion liquid and coating layer coating liquid is maintained is allowed while maintaining the cooled state in the (2) cooling step. ), A coating layer coating solution is applied. As shown in FIG. 2, in this step, the particle dispersion already applied to the substrate surface is gelled and hardened, and a sol-like soft coating layer coating solution is laminated thereon. The
本工程では、その操作を低温で行うことで、既に塗布された粒子分散液は3次元的に架橋されたゲル状で硬く、積層される被覆層塗布液はゾル状で塗布適性を有している点がポイントとなる。すなわち、この段階で被覆層塗布液を塗布することで生じるせん断力によって粒子分散液が流動して膜厚が不均一になる懸念や、被覆層塗布液側に粒子分散液の一部が流れ込む、あるいは粒子分散液側に被覆層塗布液が流れ込んで両層が混和する懸念が払拭される。 In this step, by performing the operation at a low temperature, the already applied particle dispersion liquid is hard in a three-dimensionally cross-linked gel form, and the laminated coating layer coating liquid is in a sol form and has coating suitability. The point is the point. That is, there is a concern that the particle dispersion may flow due to the shear force generated by applying the coating layer coating liquid at this stage and the film thickness becomes non-uniform, or a part of the particle dispersion flows into the coating layer coating liquid side. Alternatively, the concern that the coating layer coating solution flows into the particle dispersion and the two layers are mixed is eliminated.
(冷却工程を含まない場合)
(2)の冷却工程を経て(3)の被覆層塗布工程上述の温度関係を満たすことは、高温ゲル化性材料あるいは低温ゲル化性材料の組合せを選択する上で、また幅広い製造条件において有効である。
(When the cooling process is not included)
(2) Cooling step (3) Coating layer coating step Satisfying the above temperature relationship is effective in selecting a high temperature gelling material or a combination of low temperature gelling materials and in a wide range of manufacturing conditions. It is.
しかしながら、昇温工程時に高温ゲル化性材料がゲル状態かつ低温ゲル化性材料がゾル状態として積層状態を維持したまま乾燥工程に進ませることが可能であれば、必ずしも冷却工程は必須ではない。例えば、高温ゲル化性材料と低温ゲル化性材料が積層時に共にゾル状態であったとしても、高い相溶性を持っていない、あるいは、混和が進行する前に(4)昇温工程へ進ませることで、被覆層塗布液をゲル化し、粒子分散液をゾル化させた状態で積層することもできる。 However, if the high temperature gelling material is in the gel state and the low temperature gelling material is in the sol state during the temperature raising step and can proceed to the drying step while maintaining the laminated state, the cooling step is not necessarily required. For example, even if the high-temperature gelling material and the low-temperature gelling material are both in a sol state at the time of lamination, they do not have high compatibility or (4) advance to the temperature raising step before mixing proceeds. Thus, the coating can be laminated in a state in which the coating layer coating solution is gelled and the particle dispersion is solated.
<(4)昇温工程>
昇温工程では、(1)粒子分散液塗布工程〜(3)被覆層塗布工程で基板表面に塗り重ねられた両液(以下、まとめて「塗布層」と称する場合がある。)を、前記被覆層塗布液がゲル状態でかつ前記粒子分散液がゾル状態に変化する温度まで昇温する。図2には、本工程による操作終了後の状態が「(4)昇温工程終了後」の欄に示されている。
<(4) Temperature raising step>
In the temperature raising step, (1) the particle dispersion coating step to (3) the two solutions (hereinafter sometimes collectively referred to as “coating layer”) coated on the substrate surface in the coating layer coating step. The temperature is raised to a temperature at which the coating layer coating solution is in a gel state and the particle dispersion is changed to a sol state. In FIG. 2, the state after the end of the operation in this step is shown in the column “(4) After the end of the temperature raising step”.
図2に示されるように、本工程においては、基板表面に塗布された粒子分散液が軟らかいゾル状態(厳密には、粒子が分散した状態の低温ゲル化性材料がゾル状となった状態)、その上に積層された被覆層塗布液がゲル状態となる温度まで昇温する。 As shown in FIG. 2, in this step, the particle dispersion applied to the substrate surface is in a soft sol state (strictly, the low-temperature gelling material in which particles are dispersed is in a sol state). Then, the temperature is raised to a temperature at which the coating layer coating solution laminated thereon becomes a gel state.
本工程では、塗布層のうち下層の粒子分散液をゾル状で軟らかく、上層の被覆層塗布液をゲル状で硬くなるようにしている点がポイントとなる。すなわち、昇温の前後で上下層の硬軟状態(ゾル−ゲル状態)が逆転している。
本工程において昇温(加熱)に供する加熱装置としては、オーブン、温風ブローなどの対流電熱装置;ホットプレート、加熱ドラムなどの伝導伝熱装置;赤外線ヒータなどの輻射伝熱装置;などを用いることができる。
In this step, the point is that the lower layer particle dispersion of the coating layer is soft in a sol form and the upper coating layer coating liquid is in a gel form and hard. That is, the hard and soft states (sol-gel state) of the upper and lower layers are reversed before and after the temperature rise.
In this step, as a heating device for heating (heating), a convection electric heat device such as an oven or a hot air blow; a conductive heat transfer device such as a hot plate or a heating drum; a radiant heat transfer device such as an infrared heater; be able to.
<(5)乾燥硬化工程>
乾燥硬化工程では、(4)昇温工程で昇温された温度を維持し、塗り重ねられた両液を乾燥して硬化させる。このときの温度維持は、前記被覆層塗布液がゲル状態でかつ前記粒子分散液がゾル状態になる範囲内での温度変動は許容される。
<(5) Dry curing process>
In the drying and curing step, (4) the temperature raised in the temperature raising step is maintained, and the two liquids that have been applied are dried and cured. As for the temperature maintenance at this time, temperature fluctuation within a range where the coating layer coating solution is in a gel state and the particle dispersion is in a sol state is allowed.
乾燥硬化温度としては、それぞれの塗布層を凝固点以上の温度に加熱する必要があり、例えば低温ゲル化性材料としてゼラチンを、高温ゲル化性材料としてセルロース誘導体をそれぞれ用いた場合には、30〜70℃の塗布層温度にすることが好ましい。これは勿論、(4)昇温工程で昇温する温度についても同様である。 As the drying and curing temperature, it is necessary to heat each coating layer to a temperature equal to or higher than the freezing point. For example, when gelatin is used as the low-temperature gelling material and cellulose derivative is used as the high-temperature gelling material, The coating layer temperature is preferably 70 ° C. This is of course the same for (4) the temperature raised in the temperature raising step.
(4)昇温工程で説明したように、塗布層のうち上層の被覆層塗布液が3次元的に架橋された硬いゲル状であるため、被覆層塗布液側に粒子分散液の一部が流れ込む懸念が、あるいは粒子分散液側に被覆層塗布液が流れ込んで両層が混和する懸念が払拭される。また、下層の粒子分散液がゾル状で軟らかい状態で乾燥硬化しているため、溶剤の揮発とともに、均一に分散していた粒子分散液がお互いの位置関係を少しずつ変えながら面均一に自然に変化していく。 (4) As explained in the temperature raising step, the upper coating layer coating solution in the coating layer is a hard gel that is three-dimensionally cross-linked, so that a part of the particle dispersion is present on the coating layer coating solution side. The concern of flowing in or the concern of the coating layer coating solution flowing into the particle dispersion side and mixing of both layers is eliminated. In addition, since the lower layer particle dispersion is dried and cured in a sol-like soft state, as the solvent volatilizes, the uniformly dispersed particle dispersion gradually changes the position of each other and the surface is naturally uniform. It will change.
このとき、既述のように、含まれる粒子が押し込まれるメカニズムが働いていると推察されるコロイド溶液に基づく作用が発現するが、その粒子分散液の上層としてゲル状となっている被覆層塗布液の膜が覆った状態になっており、当該膜が乾燥硬化時に粒子分散液中の粒子を押し込める作用を促進するものと推測され、粒子による凹凸の無い面均一な状態へと変化する。特に軟らかい球形の粒子を分散させた場合には、粒子を多角柱形状へ変形させることも可能となる。また、粒子分散液中の粒子の混合割合を適宜調整することで、単層かつ稠密状態に配置することも可能となる。 At this time, as described above, the action based on the colloidal solution presumed that the mechanism in which the contained particles are pushed in is working, but the coating layer coating in the form of a gel as the upper layer of the particle dispersion The liquid film is in a covered state, and it is assumed that the film promotes the action of pushing in the particles in the particle dispersion at the time of drying and curing, and the surface is changed to a uniform state with no unevenness due to the particles. In particular, when soft spherical particles are dispersed, the particles can be deformed into a polygonal column shape. Further, by adjusting the mixing ratio of the particles in the particle dispersion as appropriate, it is possible to arrange them in a single layer and in a dense state.
図2には、本工程による操作終了後の状態が「(5)乾燥硬化工程終了後(仕上がり)」の欄に示されている。
図2に示されるように、本工程の終了後には、粒子分散液および被覆層塗布液共に乾燥して固体となってそれぞれ粒子分散層および被覆層となり、積層体が完成する。得られた積層体は、粒子による凹凸の無い面均一な(図2の例においては単層かつ稠密状態に粒子が配置された)ものとなっている。
In FIG. 2, the state after the end of the operation in this step is shown in the column “(5) After the drying and curing step (finished)”.
As shown in FIG. 2, after the completion of this step, both the particle dispersion liquid and the coating layer coating liquid are dried to become a solid, thereby forming a particle dispersion layer and a coating layer, respectively, thereby completing the laminate. The obtained laminate has a uniform surface with no irregularities due to the particles (in the example of FIG. 2, the particles are arranged in a single layer and in a dense state).
以上、図2を用いて本発明の製造方法を工程を追って詳細に説明した通り、本発明の製造方法によれば、(3)被覆層塗布工程から(5)乾燥硬化工程に至るまでの粒子分散液および被覆層塗布液が塗り重ねられてから乾燥硬化されるまでの間、両液のいずれかがゲル状態となっている。 As described above in detail with reference to FIG. 2, the manufacturing method of the present invention is described in detail step by step, and according to the manufacturing method of the present invention, particles ranging from (3) coating layer coating step to (5) drying and curing step. Either of the two liquids is in a gel state after the dispersion liquid and the coating layer coating liquid are applied and dried and cured.
図3は、本発明の製造方法に用いる低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料の温度に対する状態変化を示すグラフである。当該グラフは、理想的な温度−粘度特性を示す低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料について、横軸に温度、縦軸に粘度をプロットしたものであり、粘度の増減グラフの軌跡はもう少し乱れた理想的な特性ではない材料であっても全く問題ない。全体として、低温ゲル化性材料であれば左下がりの、高温ゲル化性材料であれば右上がりのグラフ形状を示すものであれば何ら問題無い。 FIG. 3 is a graph showing a change in state of the low temperature gelling material and the high temperature gelling material used in the production method of the present invention with respect to temperature. The graph plots temperature on the horizontal axis and viscosity on the vertical axis for low-temperature gelling materials and high-temperature gelling materials that exhibit ideal temperature-viscosity characteristics. There is no problem even if the material does not have disordered ideal characteristics. As a whole, there is no problem as long as the low-temperature gelling material shows a graph shape that goes down to the left and the high-temperature gelling material shows a graph that goes up to the right.
図3のグラフに示されるように、まず低温ゲル化性材料がゾル状態となる温度で(1)粒子分散液塗布工程の操作が施され、低温ゲル化性材料がゲル状態になる温度まで(2)冷却工程において冷却され、その温度のまま(すなわち、高温ゲル化性材料がゾル状態となる温度で)(3)被覆層塗布工程の操作が施され、低温ゲル化性材料と高温ゲル化性材料のゾル−ゲル状態が逆転するまで(4)昇温工程で昇温し、その温度を維持して(5)乾燥硬化工程で乾燥硬化するのが、本発明の製造方法の流れである。 As shown in the graph of FIG. 3, first, the operation of the particle dispersion application process is performed at a temperature at which the low temperature gelling material is in a sol state, until the temperature at which the low temperature gelling material is in a gel state ( 2) Cooled in the cooling step and kept at that temperature (that is, at a temperature at which the high temperature gelling material becomes a sol state) (3) The operation of the coating layer application step is performed, and the low temperature gelling material and high temperature gelation The flow of the production method of the present invention is that the temperature of the sol-gel state of the conductive material is reversed (4) the temperature is raised in the temperature raising step, the temperature is maintained, and (5) the material is dried and cured in the drying and curing step. .
図3のグラフに示される例において、(4)昇温工程の昇温過程では、低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料の双方ともゲル状態とはならない温度領域が過渡的に存在する。ただし、当該温度領域においては、少なくともいずれかの一部分がゲル状態に準ずる3次元的な架橋構造を有するため、両者が混合することによる不具合は大幅に抑制される。なお、本明細書において「ゲル状態に準ずる」とはゲル状態とゾル状態の間の過渡的な溶液状態を意味し、図3のグラフに示される例で言えば、グラフの縦方向中段の白抜き部分の状態(粘度)を指するものとする。 In the example shown in the graph of FIG. 3, (4) In the temperature raising process of the temperature raising step, there is a transient temperature region in which neither the low-temperature gelling material nor the high-temperature gelling material becomes a gel state. However, in the temperature range, at least one part has a three-dimensional cross-linking structure that conforms to the gel state, so that problems due to mixing of both are greatly suppressed. In this specification, “according to the gel state” means a transient solution state between the gel state and the sol state. In the example shown in the graph of FIG. It shall refer to the state (viscosity) of the removed part.
勿論、(4)昇温工程の昇温過程を通して低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料の少なくともいずれかがゲル状態であることが望ましいため、既述のように、低温ゲル化性材料がゲル状態を維持する最高温度T1が、高温ゲル化性材料がゲル状態に変化する温度T2以上の温度(T1≧T2)であることが望ましい。 Of course, (4) it is desirable that at least one of the low-temperature gelling material and the high-temperature gelling material is in a gel state throughout the temperature raising process of the temperature raising step. It is desirable that the maximum temperature T 1 at which the gel state is maintained is a temperature (T 1 ≧ T 2 ) equal to or higher than the temperature T 2 at which the high-temperature gelling material changes to the gel state.
図4は、この条件を満たす低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料の組み合わせにおけるこれら材料の図3と同様の状態変化を示すグラフである。このようにグラフの交点がゲル状態の領域内にあれば、(4)昇温工程の昇温過程を通して低温ゲル化性材料および高温ゲル化性材料の少なくともいずれかがゲル状態となる。このT1とT2との関係としては、5℃以上温度差があること(T1≧T2+5)がより好ましく、10℃以上温度差があること(T1≧T2+10)がさらに好ましい。 FIG. 4 is a graph showing the state change of these materials in the combination of the low temperature gelling material and the high temperature gelling material satisfying this condition, similar to FIG. Thus, if the intersection of the graph is in the gel state region, (4) at least one of the low temperature gelling material and the high temperature gelling material is in the gel state throughout the temperature rising process of the temperature rising step. The relationship between T 1 and T 2 is more preferably a temperature difference of 5 ° C. or more (T 1 ≧ T 2 +5), and more preferably a temperature difference of 10 ° C. or more (T 1 ≧ T 2 +10). preferable.
なお、低温ゲル化性材料がゾル状態に変化する温度T3が、高温ゲル化性材料がゾル状態を維持する最高温度T4以上の温度(T3≧T4)であることが望ましく、このT3とT4との関係としては、5℃以上温度差があること(T3≧T4+5)がより好ましく、10℃以上温度差があること(T3≧T4+10)がさらに好ましい。 The temperature T 3 at which the low-temperature gelling material changes to the sol state is desirably a temperature (T 3 ≧ T 4 ) that is equal to or higher than the maximum temperature T 4 at which the high-temperature gelling material maintains the sol state. The relationship between T 3 and T 4 is more preferably a temperature difference of 5 ° C. or more (T 3 ≧ T 4 +5), and more preferably a temperature difference of 10 ° C. or more (T 3 ≧ T 4 +10). .
[光変調素子]
本発明の光変調素子は、少なくとも、一対の電極間に、
低温でゲル化する材料に、光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子が分散配置されかつ前記材料が硬化されてなる光変調層と、
該光変調層に接して積層され高温でゲル化する材料が硬化されてなる保護層と、
が挟持されてなるものである。
[Light modulation element]
The light modulation element of the present invention is at least between a pair of electrodes,
A light modulating layer in which particles made of a light modulating substance or a microencapsulated light modulating substance are dispersed and arranged in a material that gels at a low temperature, and the material is cured;
A protective layer formed by curing a material that is laminated in contact with the light modulation layer and gelled at a high temperature;
Is sandwiched.
本発明の光変調素子は、本発明の積層体の一態様であり、本発明の光変調素子における光変調層が本発明の積層体における粒子分散層に、保護層が被覆層に、それぞれ相当する。前記光変調層に分散配置される粒子は、光変調物質またはマイクロカプセル化した光変調物質からなる粒子である。
以下、2つの実施形態を挙げ、光変調層および保護層に関しては補足的な説明にとどめ、その他の構成要素について明らかにすることで、本発明の光変調素子について詳細に説明する。
The light modulation element of the present invention is an embodiment of the laminate of the present invention, and the light modulation layer in the light modulation element of the present invention corresponds to the particle dispersion layer in the laminate of the present invention, and the protective layer corresponds to the coating layer, respectively. To do. The particles dispersedly arranged in the light modulation layer are particles made of a light modulation material or a microencapsulated light modulation material.
In the following, the light modulation element of the present invention will be described in detail by giving two embodiments and giving only a supplementary explanation regarding the light modulation layer and the protective layer and clarifying other components.
<第1の実施形態>
図5は、本発明の光変調素子の例示的一態様である第1の実施形態の概略構成図である。
本実施形態の光変調素子は、駆動信号の選択的印加によって光変調層(液晶層)を選択駆動させる構成のものである。
<First Embodiment>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the first embodiment which is an exemplary aspect of the light modulation element of the present invention.
The light modulation element of this embodiment is configured to selectively drive a light modulation layer (liquid crystal layer) by selectively applying a drive signal.
本実施形態において、光変調素子11は、表示面側から順に、基板13、電極15、光変調層(液晶層)18、保護層16、電極17および基板20が積層されてなる物である。なお、後述する第2の実施形態で用いているラミネート層28、あるいは着色層(遮光層)22を、保護層16と電極17との間に設けてもよい。
In the present embodiment, the light modulation element 11 is formed by laminating a substrate 13, an
(基板)
基板13,20は、各機能層を内面に保持し、光変調素子11の構造を維持する目的の部材である。基板13,20は、外力に耐える強度を有するシート形状の物体であり、フレキシブル性を有することが好ましい。具体的な材料としては、無機シート(たとえばガラス・シリコン)、高分子フィルム(たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート)等を挙げることができる。なお、少なくとも表示面側の基板13は表示光を透過する機能を有する。その外表面に、防汚膜、耐磨耗膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。
(substrate)
The
(電極)
電極15,17は、電圧印加部21から印加された駆動電圧を、光変調素子11内の各機能層へ印加する目的の部材である。具体的には、金属(たとえば金、銀、銅、鉄、アルミニウム)、金属酸化物(たとえば酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ(ITO))、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、導電性有機高分子(たとえばポリチオフェン系・ポリアニリン系)などで形成された導電性薄膜を挙げることができる。表面に、密着力改善膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。
(electrode)
The
(光変調層)
本発明において光変調層(液晶層)とは、コレステリック液晶等の光変調物質を含み、電場によって入射光の反射・透過状態を変調する機能を有し、選択した状態が無電場で保持できる性質のものである。光変調層としては、曲げや圧力などの外力に対して変形しない構造であることが好ましい。
(Light modulation layer)
In the present invention, the light modulation layer (liquid crystal layer) includes a light modulation material such as cholesteric liquid crystal, and has a function of modulating the reflection / transmission state of incident light by an electric field, and the selected state can be maintained in an electric field. belongs to. The light modulation layer preferably has a structure that is not deformed by an external force such as bending or pressure.
コレステリック液晶12は、液晶分子がらせん状に捩れて配向しており、らせん軸方向から入射した光のうち、らせんピッチに依存した特定の光を干渉反射する。電場によって配向が変化し、反射状態を変化させることができる。
コレステリック液晶12として使用可能な具体的な液晶としては、ステロイド系コレステロール誘導体、あるいはネマチック液晶やスメクチック液晶(たとえばシッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系)、またはこれらの混合物に、カイラル剤(たとえばステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系)を添加したもの等を挙げることができる。
In the
Specific liquid crystals that can be used as the
コレステリック液晶の螺旋ピッチは、液晶分子の化学構造や、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整する。例えば、表示色を青、緑あるいは赤にする場合には、それぞれ選択反射の中心波長が、順に400nm〜500nm、500nm〜600nmあるいは600nm〜700nmの範囲になるようにする。また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、捩れ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。 The helical pitch of the cholesteric liquid crystal is adjusted by the chemical structure of the liquid crystal molecules and the amount of chiral agent added to the nematic liquid crystal. For example, when the display color is blue, green, or red, the center wavelength of selective reflection is in the range of 400 nm to 500 nm, 500 nm to 600 nm, or 600 nm to 700 nm, respectively. Further, in order to compensate for the temperature dependence of the helical pitch of the cholesteric liquid crystal, a known method of adding a plurality of chiral agents having different twist directions or opposite temperature dependence may be used.
光変調層は、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたPDCLC(Polymer Dispersed Cholesteric Liquid Crystal)構造(マイクロカプセル化されたものを含む)に形成することが、曲げや圧力などの外力に対して変形しない自己保持型液晶複合体にできる点で好ましい。 The light modulation layer may be formed into a PDCLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal Crystal) structure (including microencapsulated one) in which cholesteric liquid crystal is dispersed in a droplet shape in a polymer skeleton. This is preferable in that a self-holding liquid crystal composite that does not deform with respect to the external force can be obtained.
PDCLC構造は、高分子マトリックス中にコレステリック液晶を分散させる公知の方法を応用し、本発明の製造方法によって形成する。具体的には、コレステリック液晶を水層中に多孔質膜を通して押出して微小な液滴として分散させた後、ゼラチン等の低温ゲル化性材料と混合し、得られた塗布液を本発明の製造方法によって塗布乾燥させる。
高分子マトリックス14は、低温ゲル化性材料が硬化されてなるものである。低温ゲル化性材料およびその硬化についての詳細は、既述のとおりである。
The PDCLC structure is formed by the production method of the present invention by applying a known method of dispersing cholesteric liquid crystal in a polymer matrix. Specifically, the cholesteric liquid crystal is extruded through a porous film in a water layer and dispersed as fine droplets, and then mixed with a low-temperature gelling material such as gelatin, and the resulting coating solution is produced according to the present invention. Apply and dry by the method.
The polymer matrix 14 is formed by curing a low temperature gelling material. The details of the low-temperature gelling material and its curing are as described above.
(保護層)
保護層16は、元々は光変調素子11の作製の際に光変調層18が外部に露出しないようにして光変調層18を保護するために設けられる層であるが、当該保護層16が本発明の積層体およびその製造方法に言う被覆層に相当し、該被覆層としての各種機能を発現する。
保護層16は、高温ゲル化性材料が硬化されてなる層である。高温ゲル化性材料およびその硬化についての詳細は、既述の通りである。
(Protective layer)
The protective layer 16 is originally a layer provided to protect the light modulation layer 18 so that the light modulation layer 18 is not exposed to the outside when the light modulation element 11 is manufactured. It corresponds to the coating layer referred to in the laminate of the invention and the method for producing the same, and exhibits various functions as the coating layer.
The protective layer 16 is a layer formed by curing a high temperature gelling material. Details of the high temperature gelling material and its curing are as described above.
(接触端子)
接触端子19とは、電圧印加部21および光変調素子11(電極15,17)に接触して、両者の導通を行う部材であり、高い導電性を有し、電極15,17および電圧印加部21との接触抵抗が小さいものが選択される。表示媒体11と電圧印加部21とを切り離すことができるように、電極15,17と電圧印加部21とのどちらか、あるいは両者から分離できる構造であることが好ましい。
(Contact terminal)
The contact terminal 19 is a member that contacts the voltage application unit 21 and the light modulation element 11 (
接触端子19としては、金属(たとえば金、銀、銅、鉄、アルミニウム)、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、金属酸化物(たとえば酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ(ITO))、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、導電性有機高分子(たとえばポリチオフェン系・ポリアニリン系)などでできた端子で、電極を挟持するクリップ・コネクタ形状のものが挙げられる。 As the contact terminal 19, metal (for example, gold, silver, copper, iron, aluminum), carbon, a composite in which these are dispersed in a polymer, metal oxide (for example, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO) )), Carbon, composites in which these are dispersed in a polymer, terminals made of a conductive organic polymer (for example, polythiophene-based or polyaniline-based), and a clip / connector shape that sandwiches an electrode. .
(画像の書き込み)
本実施形態の光変調素子11に画像を書き込むには、外部からの画像情報に基づいて不図示の制御回路によって電圧印加部21から適切に制御された電圧を電極15,17間に印加する。このとき電圧は、光変調素子11の表示面から見て平面的部位毎に画像様に制御されて印加される。この制御された電圧の印加によって、光変調素子11に画像が書き込まれる。
印加される電圧は、コレステリック液晶12の相変化の閾値を超える電圧と超えない電圧とに平面的部位毎に画像様に制御される。どのような相変化をさせるかは目的に応じて自由に選択できる。
(Write image)
In order to write an image in the light modulation element 11 of the present embodiment, a voltage appropriately controlled from the voltage application unit 21 by a control circuit (not shown) based on image information from the outside is applied between the
The applied voltage is controlled in an image-like manner for each planar portion, a voltage exceeding the phase change threshold of the
<第2の実施形態>
図6は、本発明の光変調素子の他の例示的一態様である第2の実施形態の概略構成図である。本実施形態の光変調素子は、電圧を印加しつつ画像様に露光することで単色画像を形成できる表示素子である。本実施形態の光変調素子は、第1の実施形態と近似しているが、光導電層を含む構成の光アドレス型液晶デバイスを用いている点が異なっている。
以下の説明では、主として第1の実施形態と、その構成や作用、効果等が異なる点について説明し、第1の実施形態と同一の機能を有する部材には、図中同一の符号を付することによって、適宜その説明を省略することにする。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a second embodiment which is another exemplary aspect of the light modulation element of the present invention. The light modulation element of the present embodiment is a display element that can form a monochromatic image by imagewise exposure while applying a voltage. The light modulation element of this embodiment is similar to that of the first embodiment, but is different in that an optical address type liquid crystal device having a configuration including a photoconductive layer is used.
In the following description, the difference from the first embodiment mainly in the configuration, operation, effect, and the like will be described, and members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings. Therefore, the description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態の光変調素子は、アドレス光の照射およびバイアス信号の印加によって光アドレス動作ができる構成のものである。
本実施形態において、光変調素子31は、表示面側から順に、基板13、電極15、光変調層18、保護層16、ラミネート層28、着色層(遮光層)22、OPC層(光導電層)30、電極17および基板20が積層されてなる物である。すなわち、第1の実施形態における光変調素子11の保護層16と電極17との間に、ラミネート層28、着色層22およびOPC層30を介在させた構造となっている。本実施形態に特徴的なこれらの層についてのみ、以下詳細に説明する。
The light modulation element of this embodiment has a configuration capable of performing an optical address operation by irradiating address light and applying a bias signal.
In the present embodiment, the light modulation element 31 includes, in order from the display surface side, the substrate 13, the
(OPC層)
OPC層(光導電層)30は、内部光電効果をもち、アドレス光の照射強度に応じてインピーダンス特性が変化する特性を有する層である。交流(AC)動作が可能であり、アドレス光に対して対称駆動になることが好ましい。本実施形態では、OPC層30として、図6における上層から順に上側の電荷発生層(上CGL)23、電荷輸送層24および下側の電荷発生層(下CGL)25が積層された3層構造に形成されてなる。
(OPC layer)
The OPC layer (photoconductive layer) 30 is a layer having an internal photoelectric effect and a characteristic that impedance characteristics change according to the irradiation intensity of address light. An alternating current (AC) operation is possible, and it is preferable that the driving is symmetrical with respect to the address light. In the present embodiment, as the
電荷発生層23,25は、アドレス光を吸収して光キャリアを発生させる機能を有する層である。主に、電荷発生層23が表示面側の電極15から書き込み面側の電極17の方向に流れる光キャリア量を、電荷発生層25が書き込み面側の電極17から表示面側の電極15の方向に流れる光キャリア量を、それぞれ左右している。電荷発生層23,25としては、アドレス光を吸収して励起子を発生させ、CGL内部、またはCGL/CTL界面で自由キャリアに効率良く分離させられるものが好ましい。
The charge generation layers 23 and 25 are layers having a function of generating address carriers by absorbing address light. The charge generation layer 23 mainly uses the amount of light carriers flowing from the display
電荷発生層23,25は、電荷発生材料(たとえば金属又は無金属フタロシアニン、スクアリウム化合物、アズレニウム化合物、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスやトリス等アゾ顔料、キナクリドン顔料、ピロロピロール色素、多環キノン顔料、ジブロモアントアントロンなど縮環芳香族系顔料、シアニン色素、キサンテン顔料、ポリビニルカルバゾールとニトロフルオレン等電荷移動錯体、ピリリウム塩染料とポリカーボネート樹脂からなる共昌錯体)を直接成膜する乾式法か、またはこれら電荷発生材料を、高分子バインダー(たとえばポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、ビニルホルマール樹脂、部分変性ビニルアセタール樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ビニルアセテート樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂等)とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。 The charge generation layers 23 and 25 are charge generation materials (for example, metal or metal-free phthalocyanine, squalium compound, azurenium compound, perylene pigment, indigo pigment, azo pigment such as bis and tris, quinacridone pigment, pyrrolopyrrole dye, polycyclic quinone pigment, A dry method of directly forming a film of a condensed ring aromatic pigment such as dibromoanthanthrone, a cyanine dye, a xanthene pigment, a charge transfer complex such as polyvinylcarbazole and nitrofluorene, or a symbiotic complex composed of a pyrylium salt dye and a polycarbonate resin) The charge generating material may be a polymer binder (eg, polyvinyl butyral resin, polyarylate resin, polyester resin, phenol resin, vinyl carbazole resin, vinyl formal resin, partially modified vinyl acetal resin, carbonate resin, Resin), vinyl chloride resin, styrene resin, vinyl acetate resin, vinyl acetate resin, silicone resin, etc.) and dispersion or dissolution in an appropriate solvent to prepare a coating solution, which is applied and dried to form a film. It can be formed by a method or the like.
電荷輸送層24は、電荷発生層23,25で発生した光キャリアが注入されて、バイアス信号で印加された電場方向にドリフトする機能を有する層である。
電荷輸送層24は、電荷発生層23,25からの自由キャリアの注入が効率良く発生し(電荷発生層23,25とイオン化ポテンシャルが近いことが好ましい)、注入された自由キャリアができるだけ高速にホッピング移動するものが好適である。暗時のインピーダンスを高くするため、熱キャリアによる暗電流は低い方が好ましい。
The charge transport layer 24 is a layer having a function of drifting in the direction of the electric field applied by the bias signal when the photocarriers generated in the charge generation layers 23 and 25 are injected.
The charge transport layer 24 efficiently injects free carriers from the charge generation layers 23 and 25 (it is preferable that the ionization potential is close to the charge generation layers 23 and 25), and the injected free carriers hop as fast as possible. Those that move are preferred. In order to increase the dark impedance, it is preferable that the dark current due to the heat carrier is low.
電荷輸送層24は、低分子の正孔輸送材料(たとえばトリニトロフルオレン系化合物、ポリビニルカルバゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、ベンジルアミノ系ヒドラゾンあるいはキノリン系ヒドラゾン等のヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、ベンジジン系化合物)、または低分子の電子輸送材料(たとえばキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、フルフレオン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物)を、高分子バインダー(たとえばポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、含珪素架橋型樹脂等)とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させたもの、あるいは上記正孔輸送材料や電子輸送材料を高分子化した材料を適当な溶剤に分散ないし溶解させたものを調製し、これを塗布し乾燥させて形成すればよい。 The charge transport layer 24 is composed of a low-molecular hole transport material (for example, trinitrofluorene compound, polyvinylcarbazole compound, oxadiazole compound, hydrazone compound such as benzylamino hydrazone or quinoline hydrazone, stilbene compound, Triphenylamine compounds, triphenylmethane compounds, benzidine compounds), or low molecular electron transport materials (for example, quinone compounds, tetracyanoquinodimethane compounds, furfreon compounds, xanthone compounds, benzophenone compounds) , Dispersed or dissolved in an appropriate solvent together with a polymer binder (for example, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyester resin, polyimide resin, polyamide resin, polystyrene resin, silicon-containing crosslinked resin, etc.) Alternatively the hole transporting material and electron transport material were prepared are dispersed or dissolved in a suitable solvent polymerized material may be formed by which was coated and dried.
(着色層)
着色層(遮光層)22とは、書き込み時にアドレス光と入射光を光学分離し、相互干渉による誤動作を防ぐとともに、表示時に表示媒体の非表示面側から入射する外光と表示画像を光学分離し、画質の劣化を防ぐ目的で設けられる層であり、本発明において必須の構成要素ではない。ただし、光変調素子31の性能向上のためには、設けることが望まれる層である。その目的から、着色層22には、少なくとも電荷発生層の吸収波長域の光、および光変調層の反射波長域の光を吸収する機能が要求される。
(Colored layer)
The colored layer (light-shielding layer) 22 optically separates address light and incident light during writing to prevent malfunction due to mutual interference, and optically separates display light from external light incident from the non-display surface side of the display medium during display. However, this layer is provided for the purpose of preventing the deterioration of image quality, and is not an essential component in the present invention. However, in order to improve the performance of the light modulation element 31, it is a layer desired to be provided. For that purpose, the colored layer 22 is required to have a function of absorbing at least light in the absorption wavelength region of the charge generation layer and light in the reflection wavelength region of the light modulation layer.
着色層22は、具体的には、無機顔料(たとえばカドミウム系、クロム系、コバルト系、マンガン系、カーボン系)、または有機染料や有機顔料(アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、トリフェニルメタン系、ニトロ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ピロロピロール系、キナクリドン系、多環キノン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系、アントロン系)をOPC層30の電荷発生層23側の面に直接塗布して形成する乾式法か、あるいはこれらを高分子バインダー(たとえばポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル樹脂等)とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。
Specifically, the colored layer 22 is an inorganic pigment (for example, cadmium-based, chromium-based, cobalt-based, manganese-based, or carbon-based), or an organic dye or organic pigment (azo-based, anthraquinone-based, indigo-based, or triphenylmethane-based). Nitro, phthalocyanine, perylene, pyrrolopyrrole, quinacridone, polycyclic quinone, squalium, azurenium, cyanine, pyrylium, anthrone) on the side of the charge generation layer 23 of the
(ラミネート層)
ラミネート層28は、上下基板13,20それぞれの内面に形成された各機能層を貼り合わせる際に、凹凸吸収および接着の役割を果たす目的で設けられる層であり、本発明において必須の構成要素ではない。ラミネート層28は、熱可塑性、熱硬化性、あるいはこれらの混合型の有機材料からなるものであり、熱や圧力によって光変調層18表面の保護層16と着色層22とを密着・接着させることができる材料が選択される。また、少なくとも入射光に対して透過性を有することが条件となる。
ラミネート層28に好適な材料としては、粘着・接着性の高分子材料(たとえばポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、エポキシ系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系)を挙げることができる。
(Laminate layer)
The laminate layer 28 is a layer provided for the purpose of absorbing unevenness and bonding when the functional layers formed on the inner surfaces of the upper and
Suitable materials for the laminate layer 28 include adhesive / adhesive polymer materials (for example, polyethylene, polypropylene, polyurethane, epoxy, acrylic, rubber, silicone).
(画像の書き込み)
本実施形態の光変調素子31に画像を書き込むには、外部からの画像情報に基づいて不図示の制御回路によって電圧印加部21から適切に制御された電圧を電極15,17間に印加しつつ、光照射部26によってアドレス光を像様に照射する。このときアドレス光は、光変調素子31の書き込み面から見て平面的部位毎に画像様に制御されて面ごと同時に、あるいはスキャニングさせることで照射される。この像様のアドレス光の照射によって、光変調素子31に画像が書き込まれる。
(Write image)
In order to write an image to the light modulation element 31 of the present embodiment, a voltage appropriately controlled from the voltage application unit 21 by a control circuit (not shown) based on image information from the outside is applied between the
印加される電圧は、アドレス光の照射がなかった部分はコレステリック液晶12の相変化の閾値を超えず、アドレス光の照射があった部分のみが相変化の閾値を超える程度の大きさに制御される。どのような相変化をさせるかは目的に応じて自由に選択できる。
The applied voltage is controlled to a level that does not exceed the phase change threshold value of the
<第3の実施形態>
第3の実施形態は、第1の実施形態で示す光変調素子と同じ層構成であるが、昇温工程に至る前の表示層を冷却ゲル化する前のゾル状態のままで、ゾル状の被覆層を高速に塗り重ね、昇温工程へと移行させる点で異なる(構成は第1の実施形態と同じであるので図は省略。操作については、図2を参照。)。
<Third Embodiment>
The third embodiment has the same layer configuration as that of the light modulation element shown in the first embodiment, but the display layer before reaching the temperature raising step remains in a sol state before being cooled and gelled, It is different in that the coating layer is applied at a high speed and the process proceeds to the temperature raising step (the configuration is the same as that of the first embodiment, so the drawing is omitted. For the operation, see FIG. 2).
表示層(粒子分散層)を構成する低温ゲル化性材料(第1の材料)と粒子を含んだ最高ゲル化温度T1以上に加熱した過渡的な状態もしくはゾル状態の塗布液(粒子分散液)をスライドコーターで塗布し((1)粒子分散液塗布工程)、引き続き保護層(被覆層)を構成する高温ゲル化性材料を含んだ最低ゲル化温度T2以下の塗布液(被覆層塗布液)を塗布する((3)被覆層塗布工程)。 A low temperature gelling material (first material) constituting the display layer (particle dispersion layer) and a coating solution (particle dispersion liquid) in a transient state or sol state heated to a temperature above the maximum gelation temperature T 1 containing particles. ) With a slide coater ((1) particle dispersion coating step), and subsequently a coating solution (coating layer coating) containing a high-temperature gelling material constituting the protective layer (coating layer) and having a minimum gelation temperature T 2 or less. (Liquid) is applied ((3) coating layer application step).
このとき、表示層(粒子分散層)を構成する塗布層は過渡的な状態もしくはゾル状態であるが、表示層(粒子分散層)を冷却ゲル化せずにゾル状態のまま被覆層塗布液を塗り重ねても、当該塗布液の温度を調整することで、界面での混合を発生しにくくすることができる。すなわち、スライドコーターで重層塗布する場合、粒子分散液をゾル状態となる温度(たとえば60℃)とし、被覆層塗布液をゾル状態であってそれよりも低温(たとえば室温)として、一気に塗り重ねる。そうすると、両者が接した界面では、両者の間で熱交換が発生して熱平衡に向かう(たとえば40℃ぐらい)。したがって、粒子分散液は60℃から40℃へとゲル化する方向へ、被覆層塗布液は室温から40℃へとゲル化する方向へ、と変化して界面ではお互いに混合が発生しにくくなる。
この積層体について、第1の実施形態と同様にして、昇温工程、乾燥硬化工程を行うことで、単層稠密膜を製造することができる。
At this time, the coating layer constituting the display layer (particle dispersion layer) is in a transitional state or a sol state, but the coating layer coating solution is left in the sol state without cooling the display layer (particle dispersion layer). Even if coating is repeated, mixing at the interface can be made difficult to occur by adjusting the temperature of the coating solution. That is, when multilayer coating is performed with a slide coater, the particle dispersion is set to a temperature at which the sol state is obtained (for example, 60 ° C.), and the coating layer coating solution is applied to the sol state at a lower temperature (for example, room temperature). If it does so, in the interface which both contact | connected, heat exchange will generate | occur | produce between both and it will go to thermal equilibrium (for example, about 40 degreeC). Therefore, the particle dispersion liquid changes from 60 ° C. to 40 ° C. and the coating layer coating liquid changes from room temperature to 40 ° C., and the mixing hardly occurs at the interface. .
About this laminated body, a single layer dense film | membrane can be manufactured by performing a temperature rising process and a drying hardening process like 1st Embodiment.
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の光変調素子を詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではいずれも光変調層が1層のみからなる単色画像形成用の光変調素子を例に挙げて説明したが、光変調層やその他の層を必要に応じて複数層として多色画像が形成できる光変調素子としてもよいし、このとき少なくともブルー、グリーンおよびレッドの三原色を表示し得る光変調層を積層することでフルカラー画像が形成できる光変調素子としてもよい。 Although the light modulation element of the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiments, the light modulation element for forming a monochromatic image having only one light modulation layer has been described as an example. However, a plurality of light modulation layers and other layers may be provided as necessary. A light modulation element capable of forming a color image may be used, and at this time, a light modulation element capable of forming a full color image may be formed by laminating a light modulation layer capable of displaying at least three primary colors of blue, green, and red.
いずれの場合であっても、光変調層と保護層とが隣り合わせで積層された積層体からなる光変調素子であれば、本発明を適用することができる。このとき、本発明で規定される光変調層および保護層の構成が一対のみ含まれていても構わないし、二対以上含まれていても構わない。
また、本発明の光変調素子において、保護層について他の機能を持たせても構わない。
In any case, the present invention can be applied as long as it is a light modulation element composed of a laminated body in which a light modulation layer and a protective layer are laminated next to each other. At this time, only one pair of the configurations of the light modulation layer and the protective layer defined in the present invention may be included, or two or more pairs may be included.
In the light modulation element of the present invention, the protective layer may have other functions.
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の積層体、本発明の製造方法あるいは本発明の光変調素子を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の積層体、本発明の製造方法あるいは本発明の光変調素子の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 In addition, those skilled in the art can appropriately modify the laminate of the present invention, the production method of the present invention, or the light modulation element of the present invention according to conventionally known knowledge. Of course, such modifications are also included in the scope of the present invention as long as the laminate of the present invention, the production method of the present invention, or the structure of the light modulation element of the present invention are provided.
以下、本発明を、実施例を挙げることで、より具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
<光変調層用塗布液(粒子分散液)の調製>
ネマチック液晶(商品名:E7、メルク社製)77.5質量%と、カイラル剤1(商品名:CB15、メルク社製)18.8質量%と、カイラル剤2(商品名:R1011、メルク社製)3.7質量%とを混合して、グリーンの色光を選択反射するコレステリック液晶を調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to a following example.
(Example 1)
<Preparation of coating liquid (particle dispersion) for light modulation layer>
Nematic liquid crystal (trade name: E7, manufactured by Merck & Co., Inc.) 77.5% by mass, chiral agent 1 (trade name: CB15, manufactured by Merck & Co.) 18.8% by mass, chiral agent 2 (trade name: R1011, Merck & Co., Inc.) A cholesteric liquid crystal which selectively reflects green color light was prepared by mixing 3.7% by mass.
平均孔径が4.2μmのセラミック多孔質膜をセットした膜乳化装置(商品名:マイクロキット、SPGテクノ社製)を用いて、窒素圧力約11.8kPa(0.12kgf/cm2)の条件下で前記コレステリック液晶2gを0.25質量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液100ml中に乳化してエマルジョンを得た。 Using a membrane emulsification apparatus (trade name: Microkit, manufactured by SPG Techno Co., Ltd.) in which a ceramic porous membrane having an average pore size of 4.2 μm is set, a nitrogen pressure of about 11.8 kPa (0.12 kgf / cm 2 ) Then, 2 g of the cholesteric liquid crystal was emulsified in 100 ml of a 0.25 mass% aqueous sodium dodecylbenzenesulfonate solution to obtain an emulsion.
得られたエマルジョンを任意サンプリングしてデジタル顕微鏡(商品名:VHX−200、キーエンス社製)で撮影し、撮影した約2500個の粒子の画像を粒度測定ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング社製)で処理したところ、コレステリック液晶ドロップの粒径平均が数平均で14.9μm、粒径標準偏差が1.32μmで、単分散に近い状態だった。 The obtained emulsion was arbitrarily sampled and photographed with a digital microscope (trade name: VHX-200, manufactured by Keyence Corporation), and about 2500 particles photographed were measured for particle size measurement software (trade name: A Image-kun, Asahi Kasei Engineering). The average particle size of cholesteric liquid crystal drops was 14.9 μm in number average, and the standard deviation of particle size was 1.32 μm, which was close to monodispersion.
次に、得られたエマルジョンを静置してコレステリック液晶ドロップを沈降させ上澄みを除去して、濃縮されたエマルジョンを得た。密度計(商品名:DMA35n、日本シイベルヘグナー社製)を用いて濃縮エマルジョン内におけるコレステリック液晶ドロップの体積率を測定したところ、0.535であった。 Next, the obtained emulsion was allowed to stand to settle the cholesteric liquid crystal drop, and the supernatant was removed to obtain a concentrated emulsion. It was 0.535 when the volume ratio of the cholesteric liquid crystal drop in a concentrated emulsion was measured using the density meter (brand name: DMA35n, Nihon Shibel Hegner company make).
塗布面積に対する液晶ドロップの被覆面積の比率ALを0.95に、また、ウェット塗布厚を90μmに設定した。前記コレステリック液晶ドロップの粒径平均(14.9μm)、表示基板上へのウェット塗布厚(90μm)を用いて、前記式(1)により表示層用塗布液におけるコレステリック液晶ドロップの体積率(Sr×Lr)を求めたところ、0.10(10体積%)であった。 The ratio AL of the coating area of the liquid crystal drop to the coating area was set to 0.95, and the wet coating thickness was set to 90 μm. Using the average particle diameter (14.9 μm) of the cholesteric liquid crystal drop and the wet coating thickness (90 μm) on the display substrate, the volume ratio of the cholesteric liquid crystal drop (Sr × Lr) was determined to be 0.10 (10% by volume).
この値を目安にして、この濃縮エマルジョン1質量部に対して、酸性法骨ゼラチン(ゼリー強度314g。ゾル粘度(60℃)3.2mPa・S、ニッピ社製)の7.7質量%水溶液を4質量部添加することにより、光変調層用塗布液内の不揮発分体積率が約0.15、不揮発分内のコレステリック液晶体積率が約0.70の光変調層用塗布液を調製した。
得られた光変調層用塗布液の温度に対する粘度変化を振動式粘度計(商品名:VM−10A−M、CBCマテリアルズ社製)で測定した結果を、グラフにて図7に示す。この光変調層用塗布液がゲル状態を維持できる最高温度は約38℃であった。
Using this value as a guide, a 7.7% by mass aqueous solution of acidic bone gelatin (jelly strength: 314 g, sol viscosity (60 ° C.): 3.2 mPa · S, manufactured by Nippi Co., Ltd.) per 1 part by mass of this concentrated emulsion. By adding 4 parts by mass, a light modulation layer coating solution having a nonvolatile volume fraction in the light modulation layer coating solution of about 0.15 and a cholesteric liquid crystal volume fraction in the nonvolatile content of about 0.70 was prepared.
The result of having measured the viscosity change with respect to the temperature of the obtained coating liquid for light modulation layers with the vibration type viscometer (brand name: VM-10A-M, CBC Materials company make) is shown in FIG. 7 with a graph. The maximum temperature at which the coating liquid for light modulation layer can maintain a gel state was about 38 ° C.
<光変調層塗布液の塗布>
光変調層用塗布液を50℃に加熱して、含まれるゼラチンをゾル状態にした上で、その状態のまま、片面にITO透明電極(表面抵抗300Ω/□)が形成された125μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)基板(商品名:ハイビーム、東レ社製)のITO透明電極側の面に、塗布後のウェット膜厚が90μmになるようにギャップを調整したマイクロメータ付きアプリケータ(商品名:Kペイントアプリケータ、松尾産業社製)で塗布した(図2の(1)粒子分散液塗布工程中参照)。
次いで、塗布後の基板を25℃に冷却して、前記光変調層用塗布液に含まれるゼラチンをゲル化させた(図2の(2)冷却工程終了後参照)。
<Application of light modulation layer coating solution>
125 μm-thick polyethylene with ITO transparent electrode (surface resistance 300Ω / □) formed on one side in the sol state after heating the coating liquid for light modulation layer to 50 ° C. Applicator with micrometer (trade name: K) with a gap adjusted so that the wet film thickness after application is 90 μm on the surface of the ITO transparent electrode side of a terephthalate (PET) substrate (trade name: High Beam, manufactured by Toray Industries, Inc.) It was applied with a paint applicator (manufactured by Matsuo Sangyo Co., Ltd.) (see (1) during the particle dispersion application step in FIG. 2).
Next, the coated substrate was cooled to 25 ° C. to gelatinize the gelatin contained in the light modulation layer coating solution (see (2) after completion of the cooling step in FIG. 2).
<保護層用塗布液(被覆層塗布液)の調製>
保護層用塗布液として、界面活性剤(商品名:ダイノール604、日信化学工業社製)を0.1質量%添加したメチルセルロース(商品名:SM4、信越化学工業社製)の12質量%水溶液を調製した。
得られた保護層用塗布液の温度に対する粘度変化を振動式粘度計(商品名:VM−10A−M、CBCマテリアルズ社製)で測定した結果を、グラフにて図7に示す。この保護層用塗布液がゲル状態に変化する温度は約33℃であった。
<Preparation of protective layer coating solution (coating layer coating solution)>
As a protective layer coating solution, a 12% by weight aqueous solution of methylcellulose (trade name: SM4, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to which 0.1% by weight of a surfactant (trade name: Dynol 604, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) is added. Was prepared.
The result of having measured the viscosity change with respect to the temperature of the obtained coating liquid for protective layers with the vibration viscometer (brand name: VM-10A-M, CBC Materials company make) is shown in FIG. 7 with a graph. The temperature at which the protective layer coating solution changed to a gel state was about 33 ° C.
<保護層塗布液の塗布>
保護層用塗布液中に含まれるメチルセルロースがゾル状態になる25℃で、既にゲル化した状態の光変調層塗布液の上に、塗布後のウェット膜厚が20μmになるようにギャップを調整したマイクロメータ付きアプリケータ(商品名:Kペイントアプリケータ、松尾産業社製)で保護層用塗布液を塗布した(図2の(3)被覆層塗布工程中参照)。
<Application of protective layer coating solution>
The gap was adjusted so that the wet film thickness after coating was 20 μm on the light modulation layer coating liquid already gelled at 25 ° C. in which methylcellulose contained in the protective layer coating liquid was in a sol state. The protective layer coating solution was applied with an applicator with a micrometer (trade name: K paint applicator, manufactured by Matsuo Sangyo Co., Ltd.) (see (3) Coating layer application step in FIG. 2).
<塗布層(光変調層および保護層)の乾燥硬化>
光変調層塗布液および保護層塗布液を塗布した後の基板を55℃のホットプレート上に載せ10分間保持した。図7のグラフに示す粘度測定の結果から、乾燥の初期段階で、光変調層用塗布液のゼラチンはゲル状態からゾル状態へ、保護層用塗布液のメチルセルロースはゾル状態からゲル状態へと変化したものと推測される(図2の(4)昇温工程終了後参照)。
<Drying and curing of coating layer (light modulation layer and protective layer)>
The substrate after applying the light modulation layer coating solution and the protective layer coating solution was placed on a hot plate at 55 ° C. and held for 10 minutes. From the results of the viscosity measurement shown in the graph of FIG. 7, the gelatin of the light modulation layer coating liquid changes from the gel state to the sol state and the methyl cellulose of the protective layer coating liquid changes from the sol state to the gel state at the initial stage of drying. (Refer to (4) after the temperature raising step in FIG. 2).
乾燥硬化工程における光変調層用塗布液の挙動をデジタル顕微鏡(商品名:VHX−200、キーエンス社製)で撮影した結果を図8(A)〜(D)に示す。なお、図8においては、(A)〜(D)の順に時間が経過している。
光変調層用塗布液中においては、乾燥が進むにつれて、次第にコレステリック液晶ドロップがお互いの位置関係を少しずつ変えながら、単層状態へと変化していった(図8(A)〜(C)参照)。さらに溶剤の揮発が進み完全に塗膜が乾燥すると、図8(D)に示されるように多面体に変形したコレステリック液晶ドロップが単層稠密に並ぶ光変調層と、その上に積層された保護層とが基板表面に形成された積層体Aが得られた(図2の(5)乾燥硬化工程終了後(仕上がり)参照)。
FIGS. 8A to 8D show the results of photographing the behavior of the coating liquid for light modulation layer in the drying and curing process with a digital microscope (trade name: VHX-200, manufactured by Keyence Corporation). In FIG. 8, time elapses in the order of (A) to (D).
In the light modulation layer coating solution, as drying progressed, the cholesteric liquid crystal drop gradually changed to a single layer state while gradually changing the positional relationship between each other (FIGS. 8A to 8C). reference). When the solvent further evaporates and the coating film is completely dried, as shown in FIG. 8 (D), a light modulation layer in which cholesteric liquid crystal drops transformed into a polyhedron are densely arranged in a single layer, and a protective layer laminated thereon And a laminate A formed on the substrate surface was obtained (see (5) after the drying and curing step (finished) in FIG. 2).
レーザー3D顕微鏡(商品名:VK−8500、キーエンス社製)で測定した積層体Aにおける光変調層の厚みは12.6μmで、コレステリック液晶ドロップの粒径平均D(14.9μm)と光変調層の層厚tとの関係はD=1.18tであった。また、保護層の厚みは2.2μm、光変調層内のコレステリック液晶ドロップの数平均粒径は約16.8μmであった。 The thickness of the light modulation layer in the laminate A measured by a laser 3D microscope (trade name: VK-8500, manufactured by Keyence Corporation) is 12.6 μm, and the average particle diameter D (14.9 μm) of the cholesteric liquid crystal drop and the light modulation layer The relationship with the layer thickness t was D = 1.18t. The thickness of the protective layer was 2.2 μm, and the number average particle size of the cholesteric liquid crystal drop in the light modulation layer was about 16.8 μm.
<セル化>
<光変調層塗布液の塗布>の項において基板として用いた物と同じPET基板のITO透明電極側の面にカーボンブラック顔料を23g/lの割合で分散させた9.0質量%ポリビニルアルコール水溶液を1.3μm厚にスピンコート塗布して遮光層を形成した。
<Cellization>
A 9.0% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution in which a carbon black pigment is dispersed at a rate of 23 g / l on the surface of the same ITO substrate as the substrate used in the section <Coating of light modulation layer coating solution> on the ITO transparent electrode side. Was coated by spin coating to a thickness of 1.3 μm to form a light shielding layer.
形成された遮光層の上に、さらに、ウレタン系ラミネート剤(LX719/KY−90、大日本インキ化学社製)を1μm厚にスピンコート塗布して、接着層(ラミネート層」)を形成し、積層体Bを得た。
作製した2枚の積層体AおよびBを、保護層と接着層とが向かい合うように重ね合わせて、100℃のラミネータを通して接着し、実施例1の光変調素子を得た。
On the formed light shielding layer, a urethane-based laminating agent (LX719 / KY-90, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) is spin-coated to a thickness of 1 μm to form an adhesive layer (laminate layer). A laminate B was obtained.
The produced two laminates A and B were overlapped so that the protective layer and the adhesive layer face each other, and adhered through a laminator at 100 ° C. to obtain the light modulation element of Example 1.
(実施例2)
実施例1において、保護層用塗布液として、界面活性剤(商品名:ダイノール604、日信化学工業社製)を0.1質量%添加したメチルセルロース(商品名:SM15、信越化学工業社製)の5質量%水溶液を用い、塗布後のウェット膜厚が10μmになるように保護層用塗布液を塗布した点を除き、実施例1と同様にして積層体A’を得た。また、当該積層体A’を用い、実施例1と同様にしてセル化して、実施例2の光変調素子を得た。
(Example 2)
In Example 1, methylcellulose (trade name: SM15, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to which 0.1% by mass of a surfactant (trade name: Dynol 604, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added as a coating solution for the protective layer. A laminate A ′ was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 5% by mass aqueous solution was used and the protective layer coating solution was applied so that the wet film thickness after coating was 10 μm. In addition, the multilayer body A ′ was used as a cell in the same manner as in Example 1 to obtain a light modulation element of Example 2.
実施例2における保護層用塗布液の温度に対する粘度変化を振動式粘度計(商品名:VM−10A−M、CBCマテリアルズ社製)で測定した結果を、グラフにて図7に示す。この保護層用塗布液がゲル状態に変化する温度は約45℃であった。 The result of having measured the viscosity change with respect to the temperature of the coating liquid for protective layers in Example 2 with the vibration viscometer (brand name: VM-10A-M, CBC Materials company make) is shown in FIG. 7 with a graph. The temperature at which the protective layer coating solution changed to a gel state was about 45 ° C.
なお、本実施例では、光変調層用塗布液がゲル状態を維持する最高温度(約38℃)よりも保護層用塗布液がゲル状態に変化する温度の方が高い。ただし、光変調層用塗布液がゾル状態に変化する最低温度(約43℃)よりも、保護層用塗布液がゾル状態を維持できる最高温度(約39℃)の方が低くなっている。 In this example, the temperature at which the protective layer coating solution changes to the gel state is higher than the maximum temperature (about 38 ° C.) at which the light modulation layer coating solution maintains the gel state. However, the maximum temperature (about 39 ° C.) at which the protective layer coating solution can maintain the sol state is lower than the minimum temperature (about 43 ° C.) at which the light modulation layer coating solution changes to the sol state.
積層体A’をデジタル顕微鏡(商品名:VHX−200、キーエンス社製)で撮影した結果を図9に示す。図9の写真からわかるように、本実施例においては、実施例1に比べてやや液晶ドロップが球形に近くなっているものの、コレステリック液晶ドロップが単層稠密に並ぶ光変調層と、その上に積層された保護層とが基板表面に形成された積層体A’が得られた。 FIG. 9 shows the results of photographing the laminate A ′ with a digital microscope (trade name: VHX-200, manufactured by Keyence Corporation). As can be seen from the photograph in FIG. 9, in this example, although the liquid crystal drop is slightly spherical compared to Example 1, the light modulation layer in which the cholesteric liquid crystal drops are arranged in a single layer densely, A layered product A ′ in which the laminated protective layer was formed on the substrate surface was obtained.
(比較例1)
実施例1において、保護層用塗布液として、界面活性剤(商品名:ダイノール604、日信化学工業社製)を0.1質量%添加したポリビニルアルコール(商品名:ポバールPVA210、クラレ社製)の7質量%水溶液を用い、塗布後のウェット膜厚が30μmになるように保護層用塗布液を塗布した点を除き、実施例1と同様にして積層体Bを得た。なお、比較例1で用いた保護層用塗布液は、温度を変化させてもゲル化することはなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, polyvinyl alcohol (trade name: Poval PVA210, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) to which 0.1% by mass of a surfactant (trade name: Dynol 604, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added as a coating solution for the protective layer. A laminate B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the 7 wt% aqueous solution was applied and the protective layer coating solution was applied so that the wet film thickness after coating was 30 μm. The protective layer coating solution used in Comparative Example 1 did not gel even when the temperature was changed.
比較例で得られた積層体Bをデジタル顕微鏡(商品名:VHX−200、キーエンス社製)で撮影した結果を図10に示す。図10の写真からわかるように、本比較例においては、実施例1に比べてやや液晶ドロップが球形に近くなっており、光変調層と保護層が部分的に混ざり合ってコレステリック液晶ドロップが保護層の上に漏れ出している様子が観察された。
また、当該積層体Bを用い、実施例1と同様にしてセル化して、比較例1の光変調素子を得た。
FIG. 10 shows the result of photographing the laminate B obtained in the comparative example with a digital microscope (trade name: VHX-200, manufactured by Keyence Corporation). As can be seen from the photograph of FIG. 10, in this comparative example, the liquid crystal drop is somewhat spherical compared to Example 1, and the light modulation layer and the protective layer are partially mixed to protect the cholesteric liquid crystal drop. Leaking over the layer was observed.
Further, using the laminate B, a cell was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a light modulation element of Comparative Example 1.
(表示特性の測定)
得られた実施例1および比較例1の光変調素子について、プレーナ状態およびフォーカルコニック状態における表示特性を、積分球型分光測色計(CM2002型、ミノルタ社製)を用いて測定した。具体的には、拡散照明下で正反射光を除去した状態(d8/SCE条件)における反射率を、完全拡散板の反射率を100%として求めた。その結果をグラフにて図11に示す。
(Measurement of display characteristics)
With respect to the obtained light modulation elements of Example 1 and Comparative Example 1, display characteristics in the planar state and the focal conic state were measured using an integrating sphere type spectrocolorimeter (CM2002 type, manufactured by Minolta). Specifically, the reflectivity in the state (d8 / SCE condition) in which the specularly reflected light was removed under diffuse illumination was determined with the reflectivity of the complete diffuser as 100%. The results are shown in a graph in FIG.
図11に示されるように、実施例1は比較例1よりもプレーナ選択反射状態での反射率が高く、明るい表示になっている。実施例1ではコレステリック液晶ドロップが多面体になっているためドロップ内での配向の乱れが少なく、反射効率が高くなっていると推定される。 As shown in FIG. 11, Example 1 has a higher reflectance in the planar selective reflection state than Comparative Example 1, and has a bright display. In Example 1, since the cholesteric liquid crystal drop is a polyhedron, it is presumed that the disorder of the orientation in the drop is small and the reflection efficiency is high.
一方、実施例1は比較例1よりもフォーカルコニック透過状態での反射率が低く、黒表示が締まったコントラストの高い表示になっている。実施例1では光変調層と保護層との境界が明確で、光変調層の構造が崩れていないが、比較例1では光変調層と保護層との境界が不明確で、光変調層の構造が崩れてコレステリック液晶が保護層の上に漏れ出しており、漏れ出した液晶が保護層と接着層との間で表示欠陥となっっているため、不要な散乱源となってフォーカルコニック透過状態を劣化させたものと推定される。 On the other hand, in Example 1, the reflectance in the focal conic transmission state is lower than that in Comparative Example 1, and the display is high in contrast with black display. In Example 1, the boundary between the light modulation layer and the protective layer is clear and the structure of the light modulation layer is not broken, but in Comparative Example 1, the boundary between the light modulation layer and the protective layer is unclear, The structure collapses and the cholesteric liquid crystal leaks out onto the protective layer, and the leaked liquid crystal is a display defect between the protective layer and the adhesive layer, resulting in an unnecessary scattering source and focal conic transmission. It is estimated that the condition has deteriorated.
本発明の積層体およびその製造方法は、以上説明した通り光変調素子およびその製造に適用できるのは勿論、その他粒子分散層を含む各種積層体およびその製造に幅広く適用でき、その有用性は計り知れない。具体的には例えば、着色シート、蛍光発光シート、銀塩写真フィルム、光記録素子、磁気記録素子、レーザー素子、人工オパールシート、干渉反射シート、反射防止シート、マイクロレンズアレイシート、接着シート、触媒シート、センサーシート、導電シート、電磁遮蔽シート、フィルタリングシート、吸着シート等に適用することができる。 As described above, the laminate of the present invention and the method for producing the same can be applied to a light modulating element and the production thereof, as well as to a variety of other laminates including a particle dispersion layer and the production thereof. I don't know. Specifically, for example, colored sheets, fluorescent light emitting sheets, silver salt photographic films, optical recording elements, magnetic recording elements, laser elements, artificial opal sheets, interference reflection sheets, antireflection sheets, microlens array sheets, adhesive sheets, catalysts It can be applied to sheets, sensor sheets, conductive sheets, electromagnetic shielding sheets, filtering sheets, suction sheets, and the like.
2:粒子、 4:マトリックス(第1の材料が硬化したもの)、 6:被覆層、 8:粒子分散層、 10,20:基板、 11,31:光変調素子(積層体)、 12:コレステリック液晶(粒子)、 13,20:基板、 14:高分子マトリックス(第1の材料が硬化したもの)、 15,17:電極、 16:保護層(被覆層)、 18:光変調層(粒子分散層)、 19:接触端子、 21:電圧印加部、 22:着色層、 23,25:電荷発生層、 24:電荷輸送層、 26:光照射部、 28:ラミネート層、 30:OPC層 2: particles, 4: matrix (cured from the first material), 6: coating layer, 8: particle dispersion layer, 10, 20: substrate, 11, 31: light modulation element (laminate), 12: cholesteric Liquid crystal (particles), 13, 20: substrate, 14: polymer matrix (cured from the first material), 15, 17: electrode, 16: protective layer (coating layer), 18: light modulation layer (particle dispersion) Layer), 19: contact terminal, 21: voltage application section, 22: colored layer, 23, 25: charge generation layer, 24: charge transport layer, 26: light irradiation section, 28: laminate layer, 30: OPC layer
Claims (19)
0.5t≦D≦2t ・・・関係式(A) The laminate according to claim 3, wherein the particle diameter D of the particles and the layer thickness t of the particle dispersion layer satisfy the following relational expression (A).
0.5t ≦ D ≦ 2t ... Relational expression (A)
昇温工程で昇温され、前記被覆層塗布液がゲル状態でかつ前記粒子分散液がゾル状態になる温度を維持し、塗り重ねられた両液を乾燥して硬化させる乾燥硬化工程と、
を含むことを特徴とする積層体の製造方法。 A particle dispersion layer including a particle dispersion in which particles are dispersed in a first material that changes from a gel state to a sol state as the temperature rises, and a second material that changes from the sol state to the gel state as the temperature rises A temperature rising step of heating the coating layer containing the coating layer coating liquid, in which the coating layer coating liquid is in a gel state and the particle dispersion is overlaid in a sol state;
The temperature is raised in a temperature raising step, the coating layer coating solution is in a gel state and the temperature at which the particle dispersion becomes a sol state is maintained, and a drying and curing step of drying and curing both the coated liquids;
The manufacturing method of the laminated body characterized by including.
前記第1の材料に粒子が分散されてなる粒子分散液を、該粒子分散液がゾル状態になる温度で基板表面に塗布する粒子分散液塗布工程と、
粒子分散液塗布工程で塗布された粒子分散液がゲル状態になる温度まで冷却する冷却工程と、
前記第2の材料からなる被覆層塗布液を、該塗布液がゾル状態でかつ前記粒子分散液がゲル状態になる温度で、冷却工程においてゲル状態となった粒子分散液の上に塗布する被覆層塗布工程と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の積層体の製造方法。 Performed prior to the temperature raising step,
A particle dispersion applying step of applying a particle dispersion in which particles are dispersed in the first material to a substrate surface at a temperature at which the particle dispersion becomes a sol;
A cooling step of cooling to a temperature at which the particle dispersion applied in the particle dispersion application step becomes a gel state;
Coating that coats the coating liquid comprising the second material on the particle dispersion that has been in a gel state in the cooling step at a temperature at which the coating liquid is in a sol state and the particle dispersion liquid is in a gel state. A layer coating process;
The manufacturing method of the laminated body of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
0.5t≦D≦2t ・・・関係式(A) The light modulation element according to claim 18, wherein the particle diameter D of the particles and the layer thickness t of the light modulation layer satisfy the following relational expression (A).
0.5t ≦ D ≦ 2t ... Relational expression (A)
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