JP2016535803A - 液晶カプセルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
液晶化合物(ML 0223、Merk社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.0799、異常誘電率と正常誘電率の差:3.9)0.3g、ヘキサン0.7g及びIPDI(Isophorone diisocyanate、1MNaCl水溶液に対する溶解度:0.015重量%)100mgを混合し、ヘキサデカン20mgを追加して液晶溶液を製造した。水3.5g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=2:8)7mgを混合して製造した第1水溶液を、前記液晶溶液と混合して混合物を製造した。混合物を氷水があるフラスコに入れて、温度を約10〜20℃程度に維持した状態で、超音波処理によりせん断力を印加して液晶滴を形成した。超音波処理は、Branson sonifier W450 digital(tip size 6.5mm)機器を使用して、70%の振幅で、オン/オフ(15秒間オン、5秒間オフ)方式で300秒間実行し、約350nm平均粒径の液晶滴を形成させた。グリセリン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:50重量%)38mg、水1g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=4:6)1.7mgを含む混合物を液晶滴が形成された前記混合物と混合し、室温で約2時間撹拌した後、更に約65℃で約24時間の間撹拌して液晶カプセルを形成させた。遠心分離機で合成された液晶カプセルを分離し、約4gの水で3回洗浄した後、40℃のオーブンで20時間の間乾燥させて、粒径が約200nm程度である液晶カプセルを含む粉末約280mgを得た。前記粉末に約5mgのPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=3:7)、約180mgのポリビニルアルコール及び約3gの水を混合して、液晶カプセル混合物(LMC−1)を製造した。前記液晶カプセルの平均粒径は、DLS(dynamic light scattering)方式で測定し、これは以下でも同様である。
液晶化合物(HPC 2160、HCCH社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.241、異常誘電率と正常誘電率の差:18.2)0.3g及びTDI(toluene diisocyanate、1MNaCl水溶液に対する溶解度:<0.1重量%)100mgを混合し、ヘキサデカン20mgを追加して液晶溶液を製造した。水3.5g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=2:8)7mgを混合して製造した第1水溶液を前記液晶溶液と混合し、撹拌して混合物を製造した。混合物を氷水があるフラスコに入れて、温度を約10〜20℃程度に維持した状態で、超音波処理によりせん断力を印加して液晶滴を形成した。超音波処理は、Branson sonifier W450 digital(tip size 6.5mm)機器を使用して、70%の振幅で、オン/オフ(15秒間オン、5秒間オフ)方式で300秒間実行し、約400nm平均粒径の液晶滴を形成させた。エチレンジアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:10重量%)18mg、プロパン1,2,3−トリアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:15重量%)10mg、水1g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=4:6)1.7mgを混合して製造した第2水溶液を、液晶滴が形成された前記混合物と混合し、室温で約2時間の間撹拌し、更に約65℃で約24時間の間撹拌して液晶カプセルを形成した。液晶カプセルの形成後に遠心分離機で分離し、約4gの水で3回洗浄した後、40℃のオーブンで20時間乾燥し、平均粒径が約300nmである液晶カプセルの粉末約250mgを得た。前記粉末に、約4.5mgのPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=3:7)、170mgのポリビニルアルコール及び3gの水を加えて、液晶カプセル混合物(LMC−2)を製造した。
液晶化合物(HPC 2160、HCCH社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.241、異常誘電率と正常誘電率の差:18.2)0.3g、トリプロピレングリコールジアクリレート(1MNaCl水溶液に対する溶解度:0.031重量%)50mg、PETA(pentaerythritol triacrylate、1MNaCl水溶液に対する溶解度:0.022重量%)10mg及びベンジルメタクリレート(1MNaCl水溶液に対する溶解度:0.014重量%)40mgを混合し、ヘキサデカン20mgを追加して液晶溶液を製造した。水3.5g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=2:8)7mgを混合して製造した第1水溶液を、前記液晶溶液に加えて撹拌して混合物を製造した。混合物を氷水があるフラスコに入れて、温度を約10〜20℃程度に維持した状態で、超音波処理によりせん断力を印加して液晶滴を形成した。超音波処理は、Branson sonifier W450 digital(tip size 6.5mm)機器を使用して、70%の振幅で、オン/オフ(15秒間オン、5秒間オフ)方式で300秒間実行し、約350nm平均粒径の液晶滴を形成させた。その後、水溶性ラジカル開始剤(VA057、Wako社製、1MNaCl水溶液に対する溶解度:34.7重量%)5mg、水1g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=4:6)1.7mgを混合して製造した第2水溶液を、液晶滴が形成された前記混合物に加えて、室温で約2時間の間撹拌し、80℃で12時間の間更に撹拌して液晶カプセルを形成した。遠心分離機で液晶カプセルを分離し、約4gの水で3回洗浄した後に40℃のオーブンで約20時間乾燥し、平均粒径250nmの液晶カプセルの粉末300mgを得た。前記粉末300mgに4.5mgのPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=3:7)と、170mgのポリビニルアルコールと、3gの水を加えて、液晶カプセル混合物(LMC−3)を製造した。
液晶化合物(ZGS8017、JNC社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.11、異常誘電率と正常誘電率の差:3.4)0.3g及びTDI(toluene diisocyanate、1MNaCl水溶液に対する溶解度:<0.1重量%)100mgを混合し、ヘキサデカン20mgを追加して液晶溶液を製造した。水3.5g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=2:8)15mgを混合して製造した第1水溶液を前記液晶溶液と混合し、撹拌して混合物を製造した。混合物を氷水があるフラスコに入れて、温度を約10〜20℃程度に維持した状態で、超音波処理によりせん断力を印加して液晶滴を形成した。超音波処理は、Branson sonifier W450 digital(tip size 6.5mm)機器を使用して、70%の振幅で、オン/オフ(15秒間オン、5秒間オフ)方式で300秒間実行し、約250nm平均粒径の液晶滴を形成させた。エチレンジアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:10重量%)18mg、プロパン1,2,3−トリアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:15重量%)10mg、水1g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=4:6)1.7mgを混合して製造した第2水溶液を、前記に加えて室温で2時間撹拌した後、65℃で約24時間の間撹拌して液晶カプセルを形成した。遠心分離機を使用した分離した後、4gの水で3回洗浄し、40℃のオーブンで20時間の間乾燥して、平均粒径が約200nmの液晶カプセルの粉末260mgを得た。前記粉末に4.5mgのPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=3:7)、170mgのポリビニルアルコール及び3gの水を加えて、液晶カプセル混合物(LMC−4)を製造した。
液晶化合物(HPC 2160、HCCH社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.241、異常誘電率と正常誘電率の差:18.2)0.3g、異方性ブラック染料(IRGAPHOR Black X12DC)3mg及びTDI(toluene diisocyanate、1MNaCl水溶液に対する溶解度:<0.1重量%)100mgを混合して液晶溶液を製造した。水3.5gに、PEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=2:8)7mgを混合して製造した第1水溶液を前記液晶溶液に加えて、撹拌して混合物を製造した。混合物を氷水があるフラスコに入れて、温度を約10〜20℃程度に維持した状態で、超音波処理によりせん断力を印加して液晶滴を形成した。超音波処理は、Branson sonifier W450 digital(tip size 6.5mm)機器を使用して、70%の振幅で、オン/オフ(15秒間オン、5秒間オフ)方式で300秒間実行し、約2100nmの平均粒径の液晶滴を形成させた。エチレンジアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:10重量%)18mg、プロパン1,2,3−トリアミン(1MNaCl水溶液に対する溶解度:15重量%)10mg、水1g及びPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=4:6)1.7mgを混合して製造した第2水溶液を加えて、室温で2時間撹拌した後、65℃で約24時間の間撹拌して液晶カプセルを形成した。遠心分離機で分離した後、4gの水で3回洗浄した後、40℃のオーブンで20時間の間乾燥して、平均粒径が約2100nmの液晶カプセルの粉末250mgを得た。前記粉末に250mgに、4.5mgのPEO−b−PPO(poly(ethyleneoxide−b−propyleneoxide)、EO(ethylene oxide unit)及びPO(propylene oxide unit)重量部(EO:PO)=3:7)と、155mgのポリビニルアルコール及び3gの水を加えて、液晶カプセル混合物(LMC−5)を製造した。
実施例5の混合物(LMC−5)に、平均直径が約10μm程度であるシリカボールスペーサ(SP−210、Sekisui Chem社製)を、約1.5重量%の濃度で添加し、混合して均一に分散させてコーティング液を製造した。スリットコーターを利用して前記コーティング液を、一面にITO(Indium Tin Oxide)が形成されたPET(poly(ethylene terephthalate))フィルムのITO上にコーティングし、100℃のオーブンで約50分間乾燥した。その後、乾燥されたコーティング層の外郭に、公知の紫外線硬化性シーラント(sealant)を約1mm幅に塗布し、前記と同様に、一面にITOが形成されたPETフィルムのITO面を前記コーティング層と対向するように合着し、Fusion UV露光機(H−bulb)で前記シーラントを硬化させて光変調装置(液晶セル)を製造した。
実施例1の混合物(LCM−1)に、平均直径が約10μm程度であるシリカボールスペーサ(SP−210、Sekisui Chem社製)を、約1.5重量%の濃度で添加し、混合して均一に分散させてコーティング液を製造した。スリットコーターを利用して前記コーティング液を電極配線がパターンされた等方性フィルム上にコーティングした。電極配線がパターンされた等方性フィルムは、PC(polycarbonate)の一面にハードコーティング層が形成されており、前記ハードコーティング層上に1μm幅のstripe A1配線がパターンされている等方性のPC−PMMA(polycarbonate−poly(methyl methacrylate))2重層のフィルムを使用した。コーティングした後、100℃のオーブンで約50分間乾燥した。その後、乾燥されたコーティング層の外郭に公知の紫外線硬化性シーラント(sealant)を約1mm幅に塗布し、全面蒸着されたITO−PC/PMMAフィルムを合着し、Fusion UV露光機(H−bulb)70%、3m/minの速度で、前記シーラントを硬化した。前記硬化物の上下板に吸収軸が直交方向である偏光板を各々接着し、光変調装置(フィルム型液晶セル)を製造した。
前記製造例2において、実施例1の混合物(LCM−1)の代わりに、実施例2の混合物(LCM−2)〜実施例4の混合物(LCM−4)を各々適用したこと以外は、製造例2と同一な方法で製造例3〜製造例5の光変調装置(フィルム型液晶セル)を製造した。
液晶化合物(HPC 2160、HCCH社製、異常屈折率及び正常屈折率の差:0.241、異常誘電率と正常誘電率の差:18.2)65g、異方性ブラック染料(IRGAPHOR Black X12DC)0.65g、HDDA(1,6−hexanediol diacrylate)5g、EHA(2−ethylhexyl acrylate)20g、5gのEbecryl 810、PETA(pentaerythritol triacrylate)2g、光開始剤TPO(diphenyl(2,4,6−trimethylbenzoyl)phosphine oxide)3gを混合した溶液に、平均直径が約 10μm程度であるシリカボールスペーサ(SP−210、Sekisui Chem社製)を、約1.5重量%の濃度で添加し、混合して均一に分散させてコーティング液を製造した。スリットコーターを利用して前記コーティング液を、一面にITO(Indium Tin Oxide)が形成されたPET(poly(ethylene terephthalate))フィルムのITO上にコーティングし、100℃のオーブンで約10分間乾燥した。その後、前記と同様に、一面にITOが形成されたPETフィルムのITO面を、前記乾燥されたコーティング層と対向するように合着し、Fusion UV露光機(H−bulb)70%、3m/minの速度で硬化させて光変調装置(液晶セル)を製造した。
前記比較例1で異方性ブラック染料を適用しないこと以外は、前記比較例1と同一なコーティング液を利用し、ITO(Indium Tin Oxide)が形成されたPET(poly(ethylene terephthalate))フィルムの代わりに、PC(polycarbonate)層の一面に、ITOが形成されたPC−PMMA(polycarbonate−poly(methyl methacrylate))2重フィルムを適用したこと以外は、前記比較例1と同一な方法でフィルム型PDLC(polymer−dispersed liquid crystals)セルを製造した。製造されたフィルム型PDLCセルの上下面に、吸収軸が互いに直交する二枚の偏光板を接着して光変調装置(フィルム型液晶セル)を製造した。
前記製造例1と比較例1で製造した液晶セルの電圧印加による透過度を比較した。透過度は、ヘーズメーター(haze meter)を利用して直進光と散乱光を合算した総透過量で示した。
製造例2のフィルム型液晶セルと比較例2の偏光板を適用したフィルム型液晶セルのコントラスト(CR)と透過度の可変水準を比較し、その結果を、図5及び図6に各々示した。
Claims (25)
- 液晶化合物と親油性反応性化合物を含む液晶溶液及び非イオン性界面活性剤を含む第1水溶液を混合し、前記水溶液内に分散された液晶滴を形成する段階と、
前記液晶滴が形成された混合物に前記親油性反応性化合物と重合されるかまたは前記親油性反応性化合物の重合を誘導する親水性化合物を含む第2水溶液を混合し、前記液晶滴と水溶液の界面で前記親油性反応性化合物の反応を誘導する段階と、を含む液晶カプセルの製造方法。 - 液晶溶液は、液晶化合物100重量部に対して、5重量部〜60重量部の親油性反応性化合物を含む請求項1に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 液晶化合物は、ネマチック液晶化合物である請求項1または2に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 液晶化合物は、異常屈折率と正常屈折率の差が、0.01〜0.4の範囲内にある請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親油性反応性化合物は、1モル濃度の塩化ナトリウム水溶液に対する溶解度が、0.2重量%以下である請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親油性反応性化合物は、親電子体またはラジカル反応性化合物である請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親電子体は、多価イソシアネート化合物、多価エポキシ化合物または多価イソチオシアネート化合物である請求項6に記載の液晶カプセルの製造方法。
- ラジカル反応性化合物は、チオール化合物、ビニルエーテル化合物またはアクリレート化合物である請求項6に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 液晶溶液は、異方性染料をさらに含む請求項1から8のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 異方性染料は、液晶化合物100重量部に対して、0.1〜5重量部で含まれる請求項9に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 液晶溶液は、分散安定剤をさらに含む請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 分散安定剤は、アルカン、アルコールまたはペルフルオロアルカンである請求項11に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 非イオン性界面活性剤は、両親性ブロック共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビトル脂肪酸エステルまたはグリセリン脂肪酸エステルである請求項1から12のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 両親性ブロック共重合体は、ポリ(エチレンオキシド−b−プロピレンオキシド)である請求項13に記載の液晶カプセルの製造方法。
- せん断力は、液晶滴の平均粒径が400nm以下になるように印加する請求項14に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親水性化合物は、1モル濃度の塩化ナトリウム水溶液に対する溶解度が、5重量%以上である請求項1から15のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親水性化合物は、親核体またはラジカル開始剤である請求項1から16のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 親核体は、多価アルコール化合物、多価アミン化合物、多価アミノアルコール化合物、多価チオール化合物、多価ヒドロキシチオール化合物、多価アミノチオール化合物、多価アミノ酸化合物及び多価メルカプトカルボン酸化合物からなる群より選択される1種以上である請求項17に記載の液晶カプセルの製造方法。
- ラジカル開始剤は、非イオン性ラジカル開始剤である請求項17に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 第2水溶液は、非イオン性界面活性剤をさらに含む請求項1から19のいずれか一項に記載の液晶カプセルの製造方法。
- 液晶化合物を含むコア部及び前記液晶化合物を取り囲んでいる高分子セルを含む液晶カプセル。
- コア部は、異方性染料をさらに含む請求項21に記載の液晶カプセル。
- 異方性染料は、最大吸光波長が、400〜1500nmの範囲内にあり、異色性比が、2〜15の範囲内にある請求項22に記載の液晶カプセル。
- コア部は、液晶化合物100重量部に対して、0.1〜5重量部の異方性染料を含む請求項21から23のいずれか一項に記載の液晶カプセル。
- 基板;及び前記基板の一面に形成されており、請求項21から24のいずれか一項に記載の液晶カプセルを含む液晶層を有する光変調装置。
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