JP2019535498A - Nanocapsules containing liquid crystal media - Google Patents
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Abstract
本発明は、メソゲン媒体とポリマーシェルと1種以上の添加剤とを含むナノカプセル、電気光学デバイスにおけるその使用、ならびに該ナノカプセルの製造方法に関する。The present invention relates to nanocapsules comprising a mesogenic medium, a polymer shell and one or more additives, their use in electro-optical devices, and a method for producing the nanocapsules.
Description
本発明は、以下で説明されるメソゲン媒体とポリマーシェルと1種以上の添加剤とを含むナノカプセル、電気光学デバイスにおけるその使用、ならびに該ナノカプセルの製造方法に関する。 The present invention relates to a nanocapsule comprising a mesogenic medium, a polymer shell and one or more additives described below, its use in an electro-optical device, and a method for producing the nanocapsule.
液晶(LC)媒体は、情報を表示するために、液晶ディスプレイ(LCD)、特にアクティブマトリックスまたはパッシブマトリックスアドレッシングを有する電気光学ディスプレイに広く使用されている。アクティブマトリックスディスプレイの場合には、個々の画素は、通常、トランジスタ、例えば薄膜トランジスタ(TFT)等の集積された非線形能動素子によりアドレス指定され、一方、パッシブマトリックスディスプレイの場合には、個々の画素は、通常、従来技術から公知のように、多重化法によりアドレス指定される。 Liquid crystal (LC) media are widely used in liquid crystal displays (LCD), particularly electro-optic displays with active matrix or passive matrix addressing, for displaying information. In the case of active matrix displays, individual pixels are usually addressed by integrated non-linear active elements such as transistors, eg thin film transistors (TFTs), whereas in the case of passive matrix displays, individual pixels are Usually, it is addressed by a multiplexing method as is known from the prior art.
TN(「twisted nematic」)型のLCDがなおも一般的に使用されているが、これは、コントラストの視野角依存性が強いという欠点を有する。加えて、より広い視野角を有するいわゆるVA(「vertically aligned」)ディスプレイが知られている。さらに、複屈折効果に基づいており、いわゆる「ベンド」整列を有するLC層を有するOCB(「optically compensated bend」)ディスプレイが知られている。また、いわゆるIPS(「in−plane switching」)ディスプレイも知られており、同ディスプレイは、2つの基材間にLC層を含み、その際、2つの電極が2つの基材の一方のみに配置され、好ましくは噛み合った櫛形構造を有する。さらに、いわゆるFFS(「fringe−field switching」)ディスプレイが提供されており、同ディスプレイは、同一の基材上に2つの電極を含み、一方の電極は櫛形様式で構造化され、他方の電極は構造化されていない。それにより、強力な、いわゆる「フリンジフィールド」、すなわち電極端部の近傍の強力な電界と、セル全体にわたって強力な垂直成分および強力な水平成分の双方を有する電界とが生成される。 TN (“twisted nematic”) type LCDs are still commonly used, but this has the disadvantage that the viewing angle dependence of contrast is strong. In addition, so-called VA (“vertically aligned”) displays with a wider viewing angle are known. Furthermore, OCB (“optically compensated bend”) displays are known which have LC layers based on the birefringence effect and which have a so-called “bend” alignment. Also known are so-called IPS (“in-plane switching”) displays, which include an LC layer between two substrates, with the two electrodes being disposed on only one of the two substrates. And preferably have an interdigitated comb structure. In addition, a so-called FFS (“fringe-field switching”) display is provided, the display comprising two electrodes on the same substrate, one electrode being structured in a comb-like manner and the other electrode being Not structured. This produces a strong, so-called “fringe field”, ie a strong electric field near the electrode edges and an electric field having both a strong vertical and a strong horizontal component throughout the cell.
さらなる発展形態は、いわゆるPS(「polymer sustained」)またはPSA(「polymer sustained alignment」)型のディスプレイであり、同ディスプレイについては、「polymer stabilized」という用語も時折使用される。同ディスプレイでは、少量、例えば0.3重量%、典型的には1重量%未満の1種以上の重合性化合物、好ましくは重合性モノマー化合物をLC媒体に加え、LC媒体をディスプレイに充填した後に、この重合性化合物を通常はUV光重合により、場合によっては電圧をディスプレイの電極に印加しながらイン・サイチュで重合または架橋させる。重合は、LC媒体が液晶相を示す温度で、通常は室温で行われる。反応性メソゲンまたは「RM」としても知られる重合性メソゲン化合物または液晶化合物をLC混合物に添加することが、特に適切であることが判明している。 A further development is the so-called PS (“polymer suspended”) or PSA (“polymer suspended alignment”) type display, for which the term “polymer stabilized” is sometimes also used. In the same display, after adding a small amount, eg 0.3% by weight, typically less than 1% by weight of one or more polymerizable compounds, preferably a polymerizable monomer compound, to the LC medium and filling the display with the LC medium. The polymerizable compound is polymerized or cross-linked in situ, usually by UV photopolymerization, optionally applying a voltage to the electrodes of the display. The polymerization is performed at a temperature at which the LC medium exhibits a liquid crystal phase, usually at room temperature. It has been found that it is particularly suitable to add polymerizable mesogenic compounds or liquid crystal compounds, also known as reactive mesogens or “RMs”, to the LC mixture.
加えて、ポリマー分散型液晶(PDLC)膜に基づくディスプレイが記載されている。例えば米国特許第4,688,900号明細書(US 4,688,900)を参照のこと。このようなPDLC膜では、通常、LC媒体のマイクロメートルサイズの液滴(微小液滴)が、ポリマーマトリックス中にランダムに分布している。これらの相分離系におけるLCドメインは、強い光散乱をもたらし得るサイズを有する。PDLC膜は、通常、重合誘起相分離(PIPS)の方法を使用して製造され、反応により相分離が誘起される。あるいはPDLC膜は、温度誘起相分離(TIPS)または溶媒誘起相分離(SIPS)に基づいて製造され得る。PDLC膜の他に、いわゆるポリマーネットワーク液晶(PNLC)系が知られており、同系において、ポリマーネットワークが連続LC相に形成される。 In addition, displays based on polymer dispersed liquid crystal (PDLC) films have been described. See for example US Pat. No. 4,688,900 (US 4,688,900). In such a PDLC film, usually, micrometer-sized droplets (microdroplets) of the LC medium are randomly distributed in the polymer matrix. The LC domains in these phase separation systems have a size that can result in strong light scattering. PDLC membranes are usually manufactured using polymerization induced phase separation (PIPS) methods, and phase separation is induced by the reaction. Alternatively, PDLC membranes can be made based on temperature induced phase separation (TIPS) or solvent induced phase separation (SIPS). In addition to PDLC films, so-called polymer network liquid crystal (PNLC) systems are known, in which polymer networks are formed in a continuous LC phase.
さらに、ディスプレイで使用するためのマイクロメートルサイズの封入LC材料(マイクロカプセル)が記載されており、マイクロカプセルは、封入媒体として機能する非混和性バインダー、例えばポリビニルアルコール(PVA)を用いてLC材料の水性エマルションを形成することにより製造される。例えば米国特許第4,435,047号明細書(US 4,435,047)を参照のこと。 In addition, micrometer-sized encapsulated LC materials (microcapsules) for use in displays are described, wherein the microcapsules are LC materials using an immiscible binder, such as polyvinyl alcohol (PVA), that functions as an encapsulating medium. It is manufactured by forming an aqueous emulsion. See, for example, US Pat. No. 4,435,047 (US 4,435,047).
少なくとも部分的に可溶化されたポリマー前駆体の重合および架橋を用いた電気光学流体のマイクロ封入のための方法が、国際公開第2013/110564号(WO 2013/110564 A1)に記載されている。 A method for microencapsulation of electro-optic fluids using polymerization and crosslinking of at least partially solubilized polymer precursors is described in WO 2013/110564 (WO 2013/110564 A1).
上記のディスプレイ型に加えて、近年、ナノカプセルを含む層を含むLCDであって、ナノカプセルが液晶分子を包含するLCDが提案されている。例えばいわゆる緩衝材料中にこのようなナノカプセルを含む層を備えて配置されたLCDデバイスの構成が、米国特許出願公開第2014/0184984号明細書(US 2014/0184984 A1)に記載されている。 In addition to the display type described above, an LCD including a layer containing nanocapsules has recently been proposed in which the nanocapsules include liquid crystal molecules. For example, the construction of an LCD device arranged with a layer comprising such nanocapsules in a so-called buffer material is described in US 2014/0184984 A1 (US 2014/0184984 A1).
ナノカプセルが内部に配置された別のLCDデバイスが、米国特許出願公開第2012/0113363号明細書(US 2012/0113363 A1)に記載されている。 Another LCD device with nanocapsules disposed therein is described in US 2012/0113363 A1.
Kang and Kim in Optics Express, 2013, Vol. 21, pp. 15719−15727には、カー(Kerr)効果およびインプレーンスイッチングに基づくディスプレイに使用するための光学等方性のナノ封入LCが記載されている。水溶液に溶解させたシェル形成性ポリマーおよび水溶性乳化剤として機能する非イオン性ポリマー界面活性剤とPVAとの混合物にネマチックLCを加え、ナノエマルションを形成し、ナノエマルションを曇り点まで加熱し、撹拌して、PVAをLCナノ液滴の周囲において相分離させ、架橋剤、例えばジアルデヒドでポリマーシェルを架橋させることにより、約110nmの平均直径を有するナノカプセルが製造される。さらに、製造されたLCナノカプセルと、バインダーとしての親水性PVAと、可塑剤としてのエチレングリコールとを含有するコーティング溶液が記載されている。 Kang and Kim in Optics Express, 2013, Vol. 21, pp. 15719-15727 describes an optically isotropic nanoencapsulated LC for use in displays based on the Kerr effect and in-plane switching. Add nematic LC to a mixture of shell-forming polymer dissolved in aqueous solution and nonionic polymer surfactant that functions as water-soluble emulsifier and PVA to form nanoemulsion, heat nanoemulsion to cloud point and stir Thus, nanocapsules having an average diameter of about 110 nm are produced by phase-separating the PVA around the LC nanodroplets and cross-linking the polymer shell with a cross-linking agent such as dialdehyde. Furthermore, a coating solution containing the manufactured LC nanocapsules, hydrophilic PVA as a binder and ethylene glycol as a plasticizer is described.
国際公開第2009/085082号(WO 2009/085082 A1)には、架橋ポリマーで構成された多孔性ナノ粒子が記載されており、同ナノ粒子は、LC物質を吸収するスポンジのように作用することができ、LCDにおける位相遅延フィルムとしての用途が考えられる。 International Publication No. 2009/085082 (WO 2009/085082 A1) describes porous nanoparticles composed of cross-linked polymers, which nanoparticles act like a sponge that absorbs LC substances. It can be used as a phase retardation film in LCDs.
当技術分野では、特に電気光学デバイスに使用するための、改善され、かつ適宜調整可能な電気光学特性および物理特性を有するナノカプセルが必要とされている。さらに、このようなナノカプセルの製造の容易さを提供する、改善された容易な方法が必要とされている。加えて、この方法に有用な組成物が必要とされている。 There is a need in the art for nanocapsules with improved and appropriately tunable electro-optic and physical properties, particularly for use in electro-optic devices. Furthermore, there is a need for an improved and easy method that provides ease of manufacture of such nanocapsules. In addition, there is a need for compositions useful in this method.
したがって、本発明の目的は、メソゲン媒体を含み、かつ好都合な特性を有する改良されたナノカプセルを提供することである。さらなる目的は、メソゲン媒体を含むナノカプセルを製造するための改善された方法を提供することであり、ここで、この製造に使用される組成物および材料によって、封入時の好都合な性能が可能となり、またそれと共にさらに、得られるナノカプセルにおいて有益性が提供される。特に電気光学用途における動作電圧の低下を可能にするナノカプセルを提供すること、ならびに該ナノカプセルを得るのに寄与する方法および改善された組成物を提供することが目的であり、ここで、さらに有益な特性、例えば優れた暗状態、好都合に低いヒステリシスおよび成膜に対する適合性を同時に得ることができる。ナノカプセルに包含されたメソゲン媒体が適切に高いΔεおよび高い電気抵抗ならびに適切に高いΔnおよび電気光学的パラメータの好都合な値を有すると共に、さらに特に比較的低い回転粘度および好都合な信頼性が提供されるようなナノカプセルを提供することが、さらなる目的である。さらに、ナノカプセルに含まれるメソゲン媒体が、広範でかつ安定なLCの、特にネマチックの相範囲、低い融点および比較的高い澄明点ならびに適切に高い電圧保持率を示すことが、目的である。特に、閾値電圧が適切に低く、応答時間が好都合に短く、低温挙動が改善され、低温での動作特性が改善され、例えば閾値電圧等の電気光学的パラメータの温度依存性が最小限であり、かつ高コントラストを有する光変調素子および電気光学デバイスに有用な、安定かつ信頼性の高いナノカプセルおよび該ナノカプセルとバインダーとを含むコンポジット系を提供することが、さらなる目的である。さらに、好都合に広い視野角範囲を有し、外力、例えばタッチングに実質的に不感応性である光変調素子および電気光学デバイスにおけるナノカプセルおよびコンポジット系を提供することが、目的である。本発明のさらなる目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかである。 The object of the present invention is therefore to provide improved nanocapsules comprising mesogenic media and having favorable properties. A further object is to provide an improved method for producing nanocapsules containing mesogenic media, where the compositions and materials used in this production allow for favorable performance during encapsulation. And further with it, benefits are provided in the resulting nanocapsules. It is an object to provide nanocapsules that allow a reduction in operating voltage, especially in electro-optic applications, and to provide methods and improved compositions that contribute to obtaining the nanocapsules, further comprising Beneficial properties such as excellent dark state, conveniently low hysteresis and suitability for deposition can be obtained simultaneously. The mesogenic medium contained in the nanocapsules has a suitably high Δε and high electrical resistance and favorable values for a suitably high Δn and electro-optic parameters, and more particularly provides a relatively low rotational viscosity and favorable reliability. It is a further object to provide such nanocapsules. Furthermore, it is an object that the mesogenic medium contained in the nanocapsules exhibits a broad and stable LC, in particular a nematic phase range, a low melting point and a relatively high clearing point and a suitably high voltage holding ratio. In particular, the threshold voltage is suitably low, the response time is advantageously short, the low temperature behavior is improved, the operating characteristics at low temperature are improved, and the temperature dependence of electro-optic parameters such as threshold voltage is minimal, It is a further object to provide stable and reliable nanocapsules useful for light modulation elements and electro-optic devices having high contrast and composite systems comprising the nanocapsules and a binder. It is a further object to provide nanocapsules and composite systems in light modulation elements and electro-optic devices that have a advantageously wide viewing angle range and are substantially insensitive to external forces such as touching. Further objects of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description.
これらの目的は、独立請求項で定義された主題により解決され、一方で、好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項において説明され、以下でさらに記載される。 These objects are solved by the subject matter defined in the independent claims, while preferred embodiments are described in the respective dependent claims and are further described below.
本発明は、特に主な態様、好ましい実施形態および特定の特徴を含む以下の項目を提供し、これらは、それぞれ単独でおよび組み合わせて上記の目的の解決に寄与し、最終的にさらなる利点を提供する。 The present invention provides the following items, including in particular the main aspects, preferred embodiments and specific features, which each alone and in combination contribute to the solution of the above object and ultimately provide further advantages: To do.
本発明の第1の態様は、ナノカプセルの製造方法であって、前記方法は、
(a)
(i)式I
R−A−Y−A’−R’ I
[式中、
RおよびR’は、互いに独立して、F、CF3、OCF3、CNおよび1〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルケニルから選択される基を示し、前記アルキル、アルコキシまたはアルケニルは、置換されていないか、CNもしくはCF3により一置換されているかまたはハロゲンにより一置換もしくは多置換されており、1つ以上のCH2基は、各場合において、互いに独立して、酸素原子が互いに直接結合しないような様式で、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、
AおよびA’は、互いに独立して、−Cyc−、−Phe−、−Cyc−Cyc−、−Cyc−Phe−、−Phe−Phe−、−Cyc−Cyc−Cyc−、−Cyc−Cyc−Phe−、−Cyc−Phe−Cyc−、−Cyc−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−Phe−、−Phe−Phe−Phe−およびそれらの各鏡像から選択される基を示し、ここで、Cycは、trans−1,4−シクロヘキシレンであり、Cycにおいて、1つまたは2つの隣接しないCH2基は、Oにより置き換えられていてもよく、Pheは、1,4−フェニレンであり、Pheにおいて、1つまたは2つの隣接しないCH基は、Nにより置き換えられていてもよく、かつPheは、1つまたは2つのFにより置換されていてもよく、
Yは、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH2O−、−CF2O−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−を示す]
の1種以上の化合物を含むメソゲン媒体および
(ii)1種以上の重合性化合物
を含む組成物を提供することと、
(b)1種の界面活性剤を使用して、前記組成物をナノ液滴として水相に分散させることと、
(c)前記1種以上の重合性化合物を重合させて、ポリマーシェルと前記メソゲン媒体を含有するコアとをそれぞれ含むナノカプセルを得ることと
を含み、
ここでさらに、1種以上の添加剤を、
− 前記重合の前に、前記組成物または前記ナノ液滴に加え、
かつ/または
− 前記得られたナノカプセルに加える、方法を提供する。
A first aspect of the present invention is a method for producing nanocapsules, the method comprising:
(A)
(I) Formula I
R-A-Y-A'-R 'I
[Where:
R and R ′ are, independently of each other, F, CF 3 , OCF 3 , CN and straight or branched alkyl or alkoxy having 1 to 15 carbon atoms or straight chain having 2 to 15 carbon atoms. It represents a group selected from linear or branched alkenyl, wherein the alkyl, alkoxy or alkenyl is unsubstituted or substituted, and optionally mono- or polysubstituted by or halogen is monosubstituted by CN or CF 3, One or more CH 2 groups are, in each case, independently of one another, in a manner such that the oxygen atoms are not directly bonded to one another, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, May be replaced by -OCOO- or -C≡C-
A and A ′ are independently of each other -Cyc-, -Phe-, -Cyc-Cyc-, -Cyc-Phe-, -Phe-Phe-, -Cyc-Cyc-Cyc-, -Cyc-Cyc- A group selected from Phe-, -Cyc-Phe-Cyc-, -Cyc-Phe-Phe-, -Phe-Cyc-Phe-, -Phe-Phe-Phe- and their respective mirror images, wherein Cyc is trans-1,4-cyclohexylene, in which one or two non-adjacent CH 2 groups may be replaced by O, Phe is 1,4-phenylene, Phe In which one or two non-adjacent CH groups may be replaced by N and Phe may be replaced by one or two F;
Y is a single bond, —COO—, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C Shows ≡C-]
A mesogenic medium comprising one or more compounds of (ii) and (ii) a composition comprising one or more polymerizable compounds;
(B) using one surfactant to disperse the composition as nanodroplets in the aqueous phase;
(C) polymerizing the one or more polymerizable compounds to obtain nanocapsules each including a polymer shell and a core containing the mesogenic medium,
Here, in addition, one or more additives,
-Before the polymerization, in addition to the composition or the nanodroplets;
And / or a method of adding to the resulting nanocapsules is provided.
驚くべきことに、上記で説明された工程(a)〜(c)の組み合わせを含む本発明の方法であって、さらに1種以上の添加剤を重合前にナノ液滴にさらに加えるかもしくはナノ液滴に含ませ、かつ/または得られたナノカプセルに加える方法を提供することにより、メソゲン媒体を包含するナノカプセルを、改善された驚くほど容易な方法で製造することが可能であることが見出された。本方法から得ることができるナノカプセルは、その物理的および化学的属性に関して、特にその電気光学特性ならびに光変調素子および電気光学デバイスにおけるその適合性に関して、好都合な特性を示す。 Surprisingly, the method of the invention comprising a combination of steps (a) to (c) as described above, wherein one or more additional additives are further added to the nanodroplets before polymerization or nano By providing a method for inclusion in droplets and / or addition to the resulting nanocapsules, it may be possible to produce nanocapsules containing mesogenic media in an improved and surprisingly easy way It was found. The nanocapsules that can be obtained from this method exhibit advantageous properties with regard to their physical and chemical attributes, in particular with regard to their electro-optical properties and their compatibility in light modulation elements and electro-optical devices.
重合工程が行われる前に、添加剤を組成物またはナノ液滴に加えることが可能である。これとは異なりまたはこれに加えて、重合を行ってナノカプセルを形成した後に添加剤を加えることも可能である。 The additive can be added to the composition or nanodroplet before the polymerization step is performed. Alternatively or in addition, it is also possible to add additives after polymerisation has been performed to form nanocapsules.
一実施形態によれば、得られたナノカプセルに、工程(c)による重合の後の工程(d)において1種以上の添加剤が加えられる。 According to one embodiment, one or more additives are added to the resulting nanocapsules in step (d) after the polymerization according to step (c).
一実施形態において、工程(b)において2種以上の界面活性剤が使用される。これはすなわち、さらに加えられる添加剤が界面活性剤である場合である。例えば液滴サイズならびに液滴および形成されたカプセルの界面特性を調整するために、2種の界面活性剤を使用するのが好ましい場合がある。工程(b)によるナノ液滴分散体の形成前、同形成中または同形成後に、1種以上のさらなる添加剤を、すなわち界面活性剤の他に、加えることも可能である。例えば湿潤性、溶解性、粘度または浸透圧に影響を及ぼす作用剤を使用してもよい。特に疎水性剤または疎水化剤を、好ましくは工程(b)の前、同工程中または同工程後にも、さらに加えることができる。 In one embodiment, two or more surfactants are used in step (b). This is the case when the additive added is a surfactant. For example, it may be preferred to use two surfactants to adjust the droplet size and the interfacial properties of the droplets and the capsules formed. It is also possible to add one or more further additives, ie in addition to the surfactant, before, during or after the formation of the nanodroplet dispersion according to step (b). For example, agents that affect wettability, solubility, viscosity or osmotic pressure may be used. In particular, a hydrophobic agent or a hydrophobizing agent can be further added, preferably before, during or after the step (b).
好ましい実施形態では、工程(d)において加えられる1種以上の添加剤は、1種以上の界面活性剤である。加えられる添加剤、好ましくは界面活性剤は、それらが工程(b)で使用される界面活性剤と一致またはそれに適合するように選択されてよく、またさらには、それらは同一であってもよい。ただし、工程(d)において、添加剤、好ましくは界面活性剤をより自由に選択して使用すること、すなわち、工程(b)において利用される界面活性剤から概して独立して選択して使用することも可能であり、多くの場合好ましい。 In a preferred embodiment, the one or more additives added in step (d) are one or more surfactants. The added additives, preferably the surfactants, may be selected such that they match or are compatible with the surfactants used in step (b), and furthermore they may be the same . However, in step (d), an additive, preferably a surfactant, is more freely selected and used, that is, selected and used generally independently from the surfactant utilized in step (b). Is also possible and is preferred in many cases.
驚くべきことに、工程(b)による界面活性剤を、重合前に加えられるかまたは工程(d)により加えられるかのいずれか、また場合によっては重合の前後にも加えられる添加剤の使用と組み合わせて使用することにより、動作電圧の低下と共に好都合な電気光学性能を可能にするナノカプセルを提供できることが見出された。上記で説明された添加剤と界面活性剤との併用によってさらなる有益性を同時に提供でき、特にこれは、優れた暗状態、高いコントラスト比、好都合に低いヒステリシスおよび成膜への適合性の達成に寄与し得る。 Surprisingly, the use of the additive from step (b) is added either before the polymerization or by step (d), and optionally before or after the polymerization It has been found that when used in combination, nanocapsules can be provided that allow favorable electro-optic performance with reduced operating voltage. The combined use of the additives and surfactants described above can provide additional benefits at the same time, especially for achieving excellent darkness, high contrast ratio, conveniently low hysteresis and film suitability. Can contribute.
工程(a)で提供される組成物に対して、それぞれ重合前に加えられるかまたは工程(d)において加えられる添加剤の量は、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。一実施形態において、工程(a)で提供される組成物に対する添加剤の量は、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 The amount of additive added before polymerization or added in step (d) to the composition provided in step (a) is preferably not more than 5% by weight, more preferably 2.5% by weight. Hereinafter, it is more preferably 1% by weight or less. In one embodiment, the amount of additive relative to the composition provided in step (a) is particularly preferably in the range 0.05% to 1% by weight, even more preferably 0.1% to 1% by weight. Is set in the range.
本発明の別の態様は、ポリマーシェルと、上記および以下で説明される式Iの1種以上の化合物を含むメソゲン媒体を含有するコアと、1種以上の添加剤とをそれぞれ含む、ナノカプセルに関する。 Another aspect of the present invention is a nanocapsule, each comprising a polymer shell, a core containing a mesogenic medium comprising one or more compounds of formula I as described above and below, and one or more additives About.
有利には、特に上記および下記のさらなる有益な特性を伴う電気光学用途における動作電圧の低下の観点で改善されたナノカプセルが、本発明による方法の実施により得られるかまたはそれにより得ることが可能であることが認識された。この点において、動作電圧の低下は、今度は電気光学スイッチングの温度依存性の低下を好都合に導き得る。 Advantageously, nanocapsules that are improved in terms of lowering the operating voltage, in particular in electro-optic applications with the additional beneficial properties described above and below, are obtained or can be obtained by carrying out the method according to the invention It was recognized that. In this respect, a decrease in operating voltage can in turn advantageously lead to a decrease in temperature dependence of electro-optic switching.
一実施形態において、1種以上の添加剤が、ポリマーシェルに含まれる。これに加えてまたはこれとは異なって、1種以上の添加剤が、メソゲン媒体を含有するコア中に含まれてもよい。特に好ましくは、添加剤またはその少なくとも一部が、シェルとコアとの界面またはその近傍に存在する。添加剤が界面活性剤として機能し得ることが好ましい。 In one embodiment, one or more additives are included in the polymer shell. In addition or alternatively, one or more additives may be included in the core containing the mesogenic medium. Particularly preferably, the additive or at least a part thereof is present at or near the interface between the shell and the core. It is preferred that the additive can function as a surfactant.
好ましくはナノカプセルは、カプセル組成物全体を基準として、5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらにより好ましくは1重量%以下の量で添加剤を含む。一実施形態において、カプセル組成物全体を基準する添加剤の量は、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 Preferably, the nanocapsules contain additives in an amount of 5 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less, even more preferably 1 wt% or less, based on the entire capsule composition. In one embodiment, the amount of additive based on the whole capsule composition is particularly preferably set in the range of 0.05% to 1% by weight, even more preferably in the range of 0.1% to 1% by weight. Is done.
さらなる態様では、本発明は、本発明によるナノカプセルの製造方法であって、(i)ポリマーシェルならびに上記および下記で説明される式Iの1種以上の化合物を含むメソゲン媒体を含有するコアをそれぞれ含むナノカプセルを提供する工程と、(ii)提供されたナノカプセルに1種以上の添加剤を加える工程とを含む方法を提供する。 In a further aspect, the present invention provides a method for producing a nanocapsule according to the present invention comprising (i) a core containing a polymer shell and a mesogenic medium comprising one or more compounds of formula I as described above and below. Provided is a method comprising providing nanocapsules each comprising: (ii) adding one or more additives to the provided nanocapsules.
本発明の別の態様では、コンポジット系の製造方法であって、
− ポリマーシェル、
上記および下記で説明されるメソゲン媒体を含有するコアおよび
場合により、1種以上の添加剤
をそれぞれ含むナノカプセルを提供することと、
− 1種以上のバインダーを前記ナノカプセルに加えることと、
− 前記1種以上のバインダーの添加と共にまたは同添加に続いて、1種以上の添加剤を加えることと
を含む方法が提供される。
In another aspect of the present invention, a composite manufacturing method comprising:
-Polymer shell,
Providing a core containing a mesogenic medium as described above and below and optionally nanocapsules each comprising one or more additives;
-Adding one or more binders to the nanocapsule;
-Adding a one or more additives with or following the addition of said one or more binders.
ナノカプセルとバインダー材料との組み合わせが、特に基材上へのコーティング、滴下または印刷および成膜の観点から、光変調材料の加工性および適用性に適切に影響を及ぼし、またこれを向上させ得ることが見出された。1種以上のバインダーは、分散剤と接着剤または結合剤との双方として作用でき、さらには可撓性を維持しまたは促進もしながら、適切な物理的および機械的安定性を提供できる。さらに、カプセルの密度または濃度は、提供されるバインダーまたは緩衝材料の量を変化させることにより有利に調整可能である。 The combination of nanocapsules and binder materials can suitably affect and improve the processability and applicability of light modulating materials, especially in terms of coating, dripping or printing and film formation on substrates. It was found. One or more binders can act as both a dispersant and an adhesive or binder, and can provide adequate physical and mechanical stability while still maintaining or promoting flexibility. Furthermore, the density or concentration of the capsule can be advantageously adjusted by varying the amount of binder or buffer material provided.
製造されたナノ粒子またはカプセルを例えば遠心分離、ろ過または乾燥により濃縮し、そしてそれらを再分散させる可能性を有することにより、膜または層中の粒子の密度または比率を、元の製造プロセスから得られた濃度とは独立して設定しまたは調整することが可能である。 By concentrating the produced nanoparticles or capsules, e.g. by centrifugation, filtration or drying, and having the possibility to redisperse them, the density or ratio of the particles in the membrane or layer is obtained from the original production process. It is possible to set or adjust independently of the set concentration.
さらに、驚くべきことに、上記のコンポジット系の製造時に1種以上の添加剤、好ましくは1種以上の界面活性剤を加えた場合に、コンポジット系におけるナノカプセルの特性およびコンポジット系全体の特性を顕著に改善できることが見出された。特にこれにより、動作電圧の低下を示し、一方でさらに、適切なまたは好都合な特性、例えば優れた暗状態、好都合に低いヒステリシスおよび成膜時の性能の改善を提供する系を得ることが可能になる。 Furthermore, surprisingly, when one or more additives, preferably one or more surfactants, are added during the production of the composite system, the characteristics of the nanocapsules in the composite system and the characteristics of the entire composite system are improved. It has been found that significant improvements can be made. In particular, this makes it possible to obtain a system which exhibits a reduced operating voltage while still providing suitable or favorable properties such as excellent dark conditions, conveniently low hysteresis and improved performance during deposition. Become.
このような改善は、提供されたナノカプセルが1種以上の添加剤、好ましくは界面活性剤を予め含んでいる場合に達成可能である。この場合、ナノカプセルを、例えば上記の方法により製造することができ、コンポジット系の製造時に、1種以上の添加剤がさらに加えられる。加えられる添加剤は、提供されたナノカプセルに予め含まれているものと同一であってもよいし、異なっていてもよい。 Such an improvement can be achieved when the provided nanocapsules already contain one or more additives, preferably surfactants. In this case, the nanocapsules can be produced, for example, by the method described above, and one or more additives are further added during the production of the composite system. The additive to be added may be the same as that previously contained in the provided nanocapsules or may be different.
ただし、最初に提供されたナノカプセルが添加剤を含まない場合にも、好都合なコンポジット系を得ることが可能である。このようなナノカプセルは、例えば上記のナノカプセルの製造方法の工程(a)〜(c)を行うが、重合前および工程(d)により添加剤を加えないことにより得ることができる。次いで、1種以上の添加剤、好ましくは界面活性剤が、コンポジット系の製造においてのみ加えられる。これは、ナノカプセル自体に添加剤を加えることの代替手段である。 However, it is also possible to obtain a convenient composite system when the initially provided nanocapsules do not contain additives. Such nanocapsules can be obtained, for example, by performing steps (a) to (c) of the method for producing nanocapsules described above, but without adding an additive before polymerization and in step (d). One or more additives, preferably surfactants, are then added only in the production of the composite system. This is an alternative to adding additives to the nanocapsules themselves.
どちらの場合においても、添加剤、好ましくは界面活性剤を、バインダー、例えばPVAと共に同時に加えることが可能である。これは、例えば添加剤をバインダーと混合し、次いでナノカプセルをこの混合物に加えることにより行われ得る。これとは異なり、またさらにはこれに加えて、バインダーをナノカプセルに加えたかまたはこれと混合した後の段階で、1種以上の添加剤を加えることが可能である。 In either case, the additive, preferably a surfactant, can be added simultaneously with a binder, such as PVA. This can be done, for example, by mixing the additive with a binder and then adding the nanocapsules to the mixture. Alternatively, or in addition, it is possible to add one or more additives at a stage after the binder has been added to or mixed with the nanocapsules.
有利には、添加剤は、カプセル製造の場合についての工程(d)で説明されたものと同一であってもよい。 Advantageously, the additive may be the same as described in step (d) for the case of capsule production.
好ましくは、本方法により加えられる添加剤の量は、製造される系組成物全体を基準として、5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらにより好ましくは1重量%以下である。本方法により加えられる添加剤の量は、製造される系組成物全体を基準として、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 Preferably, the amount of additive added by the method is 5 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less, even more preferably 1 wt% or less, based on the total system composition produced. . The amount of additive added by this method is particularly preferably in the range from 0.05% to 1% by weight, even more preferably from 0.1% to 1% by weight, based on the total system composition to be produced. Is set in the range.
このため、別の態様では、
− ポリマーシェルおよび
上記および下記で説明されるメソゲン媒体を含有するコア
をそれぞれ含むナノカプセルと、
− 1種以上のバインダーと、
− 1種以上の添加剤と
を含むコンポジット系が提供される。
For this reason, in another aspect,
-A nanocapsule each comprising a polymer shell and a core containing a mesogenic medium as described above and below;
-One or more binders;
-A composite system comprising one or more additives is provided.
本発明によるナノカプセルと、1種以上のバインダーと、1種以上の添加剤、好ましくは1種以上の界面活性剤とを含むコンポジット系は、上記の方法の実施により好都合に得られるかまたはそれにより得ることができる。 A composite system comprising the nanocapsules according to the invention, one or more binders and one or more additives, preferably one or more surfactants, is conveniently obtained by carrying out the above method or Can be obtained.
一実施形態において、1種以上の添加剤は、ナノカプセルに含まれ、特に組み込まれる。これに加えてまたはこれとは異なって、1種以上の添加剤は、バインダーに含まれてもよい。特に好ましくは添加剤は、カプセルおよびバインダーに含まれる。添加剤が界面活性剤として機能し得ることが好ましい。 In one embodiment, the one or more additives are included and specifically incorporated in the nanocapsule. In addition or alternatively, one or more additives may be included in the binder. Particularly preferably, the additive is contained in capsules and binders. It is preferred that the additive can function as a surfactant.
好ましくはコンポジット系は、組成物全体を基準として、5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらにより好ましくは1重量%以下の量で添加剤を含む。一実施形態において、組成物全体を基準とする添加剤の量は、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 Preferably the composite system comprises additives in an amount of 5 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less, even more preferably 1 wt% or less, based on the total composition. In one embodiment, the amount of additive based on the total composition is particularly preferably set in the range of 0.05% to 1% by weight, even more preferably in the range of 0.1% to 1% by weight. Is done.
本発明によるナノカプセルおよびコンポジット系は、光変調素子または電気光学デバイスに特に有用である。 Nanocapsules and composite systems according to the present invention are particularly useful for light modulation elements or electro-optic devices.
特に驚くべきことに、ポリマーシェルとメソゲン媒体を含有するコアとを含むナノカプセルにおける、または前記ナノカプセルと1種以上のバインダーとを含むコンポジットにおける本発明による1種以上の添加剤の使用により、動作電圧を有利に低下させ得ることが見出された。同時に、さらに適切な生成物特性を得ることができる。 Particularly surprisingly, by the use of one or more additives according to the invention in a nanocapsule comprising a polymer shell and a core containing a mesogenic medium or in a composite comprising said nanocapsule and one or more binders, It has been found that the operating voltage can be advantageously reduced. At the same time, more appropriate product properties can be obtained.
本発明のさらなる態様は、本発明によるナノカプセルまたは本発明によるコンポジット系を含む、電気光学デバイスを提供する。 A further aspect of the invention provides an electro-optical device comprising a nanocapsule according to the invention or a composite system according to the invention.
さらなる態様では、電気光学デバイスにおけるスイッチング電圧を低下させる方法であって、ポリマーシェルと上記および下記で説明されるメソゲン媒体とを含有するコアとを含むナノカプセルに、または前記ナノカプセルと1種以上のバインダーとを含むコンポジットに、1種以上の添加剤を含ませ、得られたナノカプセルまたはコンポジットを前記デバイスに含ませる方法が提供される。 In a further aspect, a method for reducing switching voltage in an electro-optic device, comprising: a nanocapsule comprising a polymer shell and a core containing a mesogenic medium as described above and below, or one or more of said nanocapsules and There is provided a method of incorporating one or more additives into a composite comprising a binder and incorporating the resulting nanocapsule or composite into the device.
デバイスは、本発明によるナノカプセルまたは本発明によるコンポジット系を含む。 The device comprises a nanocapsule according to the invention or a composite system according to the invention.
本発明によるナノ封入LC媒体を場合によりバインダー材料と組み合わせて提供することにより、電気光学デバイスにおいて、いくつかの重要な利点を得ることができる。これらは、例えば良好な機械的安定性、可撓性および外部から加えられる力または圧力、例えばタッチに対する不感受性ならびにスイッチング速度、透過率、暗状態、視野角挙動および閾値電圧に関するさらに好都合な特性、特に低下した動作電圧および低下したヒステリシスを含む。さらなる利点は、フレキシブル基材を使用することができ、膜厚または層厚を変化させることができ、さらには膜厚の偏差またはばらつきが許容可能である点にある。この点において、単純な滴下、コーティング、ラミネートまたは印刷法を使用して、光変調材料を基材に塗工することができる。 By providing the nanoencapsulated LC media according to the present invention, optionally in combination with a binder material, several important advantages can be obtained in electro-optic devices. These include, for example, good mechanical stability, flexibility and externally applied forces or pressures, such as insensitivity to touch and further advantageous properties regarding switching speed, transmission, dark state, viewing angle behavior and threshold voltage, In particular, it includes reduced operating voltage and reduced hysteresis. A further advantage is that a flexible substrate can be used, the film thickness or layer thickness can be changed, and further a deviation or variation in film thickness is acceptable. In this regard, the light modulating material can be applied to the substrate using simple dripping, coating, laminating or printing methods.
さらに、基材上への整列層、例えば従来使用されているポリイミド(PI)整列層の設置および/または基材表面のラビングは不要である。 Furthermore, the installation of an alignment layer on the substrate, for example a conventionally used polyimide (PI) alignment layer, and / or rubbing of the substrate surface is not necessary.
IPSまたはFFSの場合のように、デバイス内の2つの電極が同一の基材上に提供される場合、機能性および安定性を提供するかまたは支持するのには単一の基材で十分である場合があり、対向する基材の提供が単に任意となる。ただし、このような対向する基材は、例えばさらなる光学素子または物理的もしくは化学的保護の提供という点で、依然として有益であり得る。封入およびバインダー材料への包含の可能性を考慮すると、十分な材料封入を確実にしかつ層からの材料漏出を防止すべく、LC材料を含む層の封止を行うことは、もはや不要であろう。 When two electrodes in a device are provided on the same substrate, as in IPS or FFS, a single substrate is sufficient to provide or support functionality and stability. In some cases, the provision of an opposing substrate is merely optional. However, such opposing substrates may still be beneficial, for example in terms of providing additional optical elements or physical or chemical protection. Given the possibility of encapsulation and inclusion in the binder material, it would no longer be necessary to seal the layer containing the LC material to ensure sufficient material encapsulation and prevent material leakage from the layer. .
したがって、本発明を限定することなく、以下に、本発明を、態様、実施形態および特定の特徴の詳細な説明により例示し、特定の実施形態をより詳細に説明する。 Accordingly, without limiting the invention, the invention will now be illustrated by a detailed description of aspects, embodiments and specific features, and specific embodiments will be described in more detail.
「液晶」(LC)という用語は、幾らかの温度範囲(サーモトロピックLC)または溶液中での幾らかの濃度範囲(リオトロピックLC)において液晶中間相を有する材料または媒体に関する。それらは、メソゲン化合物を含有する。 The term “liquid crystal” (LC) relates to a material or medium having a liquid crystal mesophase in some temperature range (thermotropic LC) or some concentration range in solution (lyotropic LC). They contain mesogenic compounds.
「メソゲン化合物」および「液晶化合物」という用語は、1つ以上のカラミチック(ロッドまたはボード/ラス形状)またはディスコチック(ディスク形状)のメソゲン基、すなわち液晶相または中間相挙動を誘起する能力を有する基を含む化合物を意味する。 The terms “mesogenic compound” and “liquid crystal compound” have the ability to induce one or more calamitic (rod or board / lass shape) or discotic (disc shape) mesogenic groups, ie liquid crystal phase or mesophase behavior It means a compound containing a group.
LC化合物または材料およびメソゲン基を含むメソゲン化合物または材料は、必ずしもそれ自体が液晶相を示す必要はない。それらが他の化合物との混合物においてのみ液晶相挙動を示すことも可能である。これには、低分子量の非反応性液晶化合物、反応性または重合性の液晶化合物および液晶ポリマーが含まれる。 The LC compound or material and the mesogenic compound or material containing a mesogenic group are not necessarily required to exhibit a liquid crystal phase. It is also possible that they exhibit liquid crystal phase behavior only in mixtures with other compounds. This includes low molecular weight non-reactive liquid crystal compounds, reactive or polymerizable liquid crystal compounds and liquid crystal polymers.
カラミチックメソゲン化合物は、通常、直接または連結基を介して互いに結合している1つ以上の芳香族または非芳香族環状基からなるメソゲンコアを含み、場合により、メソゲンコアの末端に結合した末端基を含み、かつ場合により、メソゲンコアの長い側部に結合した1つ以上の側基を含み、これらの末端基および側基は、通常、例えばカルビル基もしくはヒドロカルビル基、極性基、例えばハロゲン、ニトロ、ヒドロキシ等または重合性基から選択される。 Calamitic mesogenic compounds usually comprise a mesogenic core consisting of one or more aromatic or non-aromatic cyclic groups bonded to each other directly or via a linking group, optionally with end groups attached to the ends of the mesogenic core. Including and optionally including one or more side groups attached to the long side of the mesogenic core, these end groups and side groups usually being for example carbyl or hydrocarbyl groups, polar groups such as halogen, nitro, hydroxy Or selected from polymerizable groups.
簡潔にするために、「液晶」材料または媒体という用語は、液晶材料または媒体およびメソゲン材料または媒体の双方に使用され、逆もまた同様であり、「メソゲン」という用語は、材料のメソゲン基に使用される。 For brevity, the term “liquid crystal” material or medium is used for both liquid crystal material or medium and mesogenic material or medium, and vice versa, and the term “mesogen” refers to the mesogenic group of the material. used.
「非メソゲン化合物または材料」という用語は、上記で定義されたメソゲン基を有しない化合物または材料を意味する。 The term “non-mesogenic compound or material” means a compound or material that does not have a mesogenic group as defined above.
本明細書で使用する場合、「ポリマー」という用語は、1つ以上の区別できる種類の繰り返し単位(分子の最小構成単位)の骨格を包含し、一般に公知の「オリゴマー」、「コポリマー」、「ホモポリマー」等の用語を包含する分子を意味すると理解されるであろう。さらに、ポリマーという用語は、ポリマー自体に加えて、開始剤、触媒およびこのようなポリマーの合成に付随する他の要素からの残基を包含すると理解されるであろうし、ここで、このような残基は、それらに共有結合により組み込まれていないと理解される。さらに、このような残基および他の要素は、通常、重合後の精製プロセス時に除去されるが、典型的には、ポリマーと混合または混ぜ合わされ、これにより、それらは、容器間または溶媒もしくは分散媒の間で移される場合に概ねポリマーと共に残る。 As used herein, the term “polymer” encompasses the backbone of one or more distinct types of repeating units (the smallest building block of a molecule) and is generally known as an “oligomer”, “copolymer”, “ It will be understood to mean a molecule encompassing a term such as “homopolymer”. In addition, the term polymer will be understood to encompass residues from initiators, catalysts and other elements associated with the synthesis of such polymers, in addition to the polymer itself, where It is understood that the residues are not covalently incorporated into them. In addition, such residues and other elements are usually removed during the post-polymerization purification process, but are typically mixed or mixed with the polymer so that they can be placed between containers or in a solvent or dispersion. When transferred between the media, it generally remains with the polymer.
本発明で使用する場合、「(メタ)アクリルポリマー」という用語は、アクリルモノマーから得られるポリマー、メタクリルモノマーから得られるポリマーおよびこのようなモノマーの混合物から得られる対応するコポリマーを含む。 As used herein, the term “(meth) acrylic polymer” includes polymers obtained from acrylic monomers, polymers obtained from methacrylic monomers, and corresponding copolymers obtained from mixtures of such monomers.
「重合」という用語は、複数の重合性基またはこのような重合性基を有するポリマー前駆体(重合性化合物)を一緒に結合することによりポリマーを形成する化学プロセスを意味する。 The term “polymerization” means a chemical process in which a polymer is formed by bonding together a plurality of polymerizable groups or a polymer precursor (polymerizable compound) having such polymerizable groups.
1つの重合性基を有する重合性化合物は、「単反応性」化合物とも呼ばれ、2つの重合性基を有する化合物は、「二反応性」化合物とも呼ばれ、3つ以上の重合性基を有する化合物は、「多反応性」化合物とも呼ばれる。重合性基を含まない化合物は、「非反応性」または「非重合性」化合物とも呼ばれる。 A polymerizable compound having one polymerizable group is also referred to as a “monoreactive” compound, and a compound having two polymerizable groups is also referred to as a “bireactive” compound, and has three or more polymerizable groups. Compounds having are also referred to as “multi-reactive” compounds. Compounds that do not contain a polymerizable group are also referred to as “non-reactive” or “non-polymerizable” compounds.
「膜」および「層」という用語には、多少なりとも顕著な機械的安定性を有する剛性または可撓性、自立性または独立性の膜または層と、支持基材上または2つの基材間のコーティングまたは層とが含まれる。 The terms “membrane” and “layer” include a rigid or flexible, self-supporting or independent membrane or layer with some significant mechanical stability and on a support substrate or between two substrates. Of coatings or layers.
可視光は、約400nm〜約745nmの範囲の波長を有する電磁放射である。紫外(UV)光は、約200nm〜約400nmの範囲の波長を有する電磁放射である。 Visible light is electromagnetic radiation having a wavelength in the range of about 400 nm to about 745 nm. Ultraviolet (UV) light is electromagnetic radiation having a wavelength in the range of about 200 nm to about 400 nm.
驚くべきことに、ナノカプセルおよびナノカプセルを含む膜の製造における添加剤および界面活性剤の使用ならびにこれらの添加剤の生成物への含有により、電気光学用途における生成物の動作電圧の低下がもたらされ得ることが見出された。同時に、他の生成物特性、例えば適切な暗状態、成膜能力、低ヒステリシス、良好なVHR、適切な屈折率整合ならびに十分な透明度および透過率を維持し、またはさらに改善することが可能である。 Surprisingly, the use of additives and surfactants in the manufacture of nanocapsules and membranes containing nanocapsules and the inclusion of these additives in the product also reduces the operating voltage of the product in electro-optic applications. It has been found that it can be done. At the same time it is possible to maintain or further improve other product properties such as proper dark state, deposition capability, low hysteresis, good VHR, proper refractive index matching and sufficient transparency and transmission. .
好都合に、(b)において上記で説明された1種の界面活性剤の他に加えられる添加剤の添加を、製造プロセスの種々の段階で、これとは異なってまたはこれに加えて行うことができ、特にカプセルの形成および処理、カプセルの後処理および濃縮の前およびこれらの間に、そしてさらにはバインダー材料を用いた成膜時または同成膜後にも行うことができる。さらに、水性系または水性環境の存在下であっても、本方法および添加剤の添加によって適切な性能および適切な結果が得られる。 Advantageously, the addition of the additives added in addition to the one surfactant described above in (b) may be carried out at different stages of the production process, differently or in addition thereto. In particular, it can be carried out before and during capsule formation and processing, capsule post-treatment and concentration, and also during or after film formation using a binder material. In addition, the addition of the present methods and additives, even in the presence of an aqueous system or an aqueous environment, provides adequate performance and appropriate results.
第1の態様では、本発明は、ナノ粒子を製造するための方法であって、上記および下記のメソゲン媒体と1種以上の重合性化合物とを含む組成物を提供し、次いで1種の界面活性剤を使用して前記組成物をナノ液滴として水相に分散させる方法に関する。ナノ液滴の生成に続き、1種以上の重合性化合物を重合させてナノカプセルを得る。ここで、ナノカプセルはそれぞれ、ポリマーシェルとメソゲン媒体を含有するコアとを含む。この方法は、1種以上の添加剤の添加をさらに含む。一実施形態において、界面活性剤に加えて、さらなる添加剤をナノ液滴分散体中に、すなわち重合が行われる前に含めてもよい。形成されたナノカプセルに、すなわち重合工程の後に、1種以上の添加剤を加えることも可能であり、場合によっては好ましい。さらに別の実施形態では、添加剤は、ナノカプセルが形成される前後に加えられる。 In a first aspect, the present invention provides a method for producing nanoparticles comprising a composition comprising a mesogenic medium as described above and below and one or more polymerizable compounds, and then one interface. It relates to a method of dispersing the composition as nanodroplets in an aqueous phase using an active agent. Following the generation of nanodroplets, one or more polymerizable compounds are polymerized to obtain nanocapsules. Here, each nanocapsule includes a polymer shell and a core containing a mesogenic medium. The method further includes the addition of one or more additives. In one embodiment, in addition to the surfactant, further additives may be included in the nanodroplet dispersion, i.e. before the polymerization takes place. One or more additives can be added to the formed nanocapsules, ie after the polymerization step, which is preferred in some cases. In yet another embodiment, the additive is added before and after the nanocapsules are formed.
驚くべきことに、本発明によれば、効率的で制御された処理を、最終的にはナノスケールで行うことにより、LC材料を封入する典型的には球形または楕円形のナノサイズのコンテナを生成できることが見出された。この方法では、分散体、特にミニエマルションとも呼ばれるナノエマルションが使用され、LC材料と反応性の重合性化合物とを含むナノサイズ相が、適切な分散媒中に分散される。さらに、ナノ液滴または形成されたナノカプセルに加えられる1種以上の添加剤の添加により、ナノカプセルの特性および性能をさらに改善または調整できることが見出された。 Surprisingly, according to the present invention, an efficient and controlled process is ultimately performed on the nanoscale, thereby creating a typically spherical or elliptical nano-sized container enclosing the LC material. It has been found that it can be produced. In this method, a dispersion, in particular a nanoemulsion, also called a miniemulsion, is used, and a nanosize phase comprising the LC material and a reactive polymerizable compound is dispersed in a suitable dispersion medium. Furthermore, it has been found that the addition and addition of one or more additives added to the nanodroplets or formed nanocapsules can further improve or tune the properties and performance of the nanocapsules.
最初に、メソゲン媒体と1種以上の重合性化合物とを含む組成物が提供される。溶解度、可溶化および/または混合を設定し、これらに影響を及ぼすために、場合によりかつ好ましくは有機溶媒を組成物に加えてもよく、これは、例えば好都合に重合時の相分離に影響を及ぼし得る。したがって、好ましい実施形態では、工程(a)において提供される組成物は、1種以上の有機溶媒をさらに含む。 Initially, a composition comprising a mesogenic medium and one or more polymerizable compounds is provided. In order to set and affect the solubility, solubilization and / or mixing, an organic solvent may optionally and preferably be added to the composition, which advantageously affects, for example, phase separation during polymerization. Can affect. Accordingly, in a preferred embodiment, the composition provided in step (a) further comprises one or more organic solvents.
次いで、組成物をナノ液滴として水相に分散させる。重合前に界面活性剤を供給することにより、分散媒、特に水性分散媒中での離散的なナノ液滴(ここで、ナノ液滴は、LC媒体および重合性化合物を含む)の形成およびその後の安定化、特にイオン安定化および/または立体的安定化を好都合に促進できることが見出された。 The composition is then dispersed in the aqueous phase as nanodroplets. By supplying a surfactant prior to polymerization, formation of discrete nanodroplets in a dispersion medium, particularly an aqueous dispersion medium, where the nanodroplets comprise an LC medium and a polymerizable compound, and thereafter It has been found that it is possible to expediently promote the stabilization, particularly ionic stabilization and / or steric stabilization.
撹拌、好ましくは機械的撹拌、特に高せん断混合により、分散体、特にエマルションおよび均質化を適切に生じさせるかまたはさらに達成することができ、また同様に、ナノ液滴の形成を促進することができる。代替手段として、例えば膜乳化を用いてもよい。 Agitation, preferably mechanical agitation, especially high shear mixing, can suitably produce or further achieve dispersions, particularly emulsions and homogenization, as well as promote nanodroplet formation. it can. As an alternative, for example, membrane emulsification may be used.
このため、機械的撹拌および界面活性剤の供給の双方が、ナノ液滴、そしてナノサイズのカプセル、特に実質的に均一なサイズ分布または低い多分散度を有するナノカプセルを得るのに有利な役割を果たし得る。 For this reason, both mechanical agitation and surfactant supply play an advantageous role in obtaining nanodroplets and nanosized capsules, especially nanocapsules with a substantially uniform size distribution or low polydispersity. Can fulfill.
分散相は、分散媒中で不十分な溶解度を示し、それは、低い溶解度を示すかまたは連続相を形成する分散媒中で実際上不溶性でさえあることを意味する。好都合に、水、水系または水性の溶液または混合物を使用して、連続相または外部相が形成される。 The dispersed phase exhibits insufficient solubility in the dispersion medium, which means that it exhibits low solubility or is virtually even insoluble in the dispersion medium forming a continuous phase. Conveniently, a continuous or external phase is formed using water, aqueous or aqueous solutions or mixtures.
分散により、個々のナノ液滴は、各液滴が後続の重合のための別個のナノサイズの反応体積を構成するような方法で互いに分離される。 By dispersion, the individual nanodroplets are separated from each other in such a way that each droplet constitutes a separate nano-sized reaction volume for subsequent polymerization.
水性混合物は、種々の方法での製造または提供が可能である。一実施形態において、好ましくは水中の界面活性剤溶液または混合物が製造され、これをメソゲン媒体と重合性化合物とを含む組成物に加えることができる。次いで、提供された水性混合物を撹拌し、特に機械的に撹拌して、水相に分散された重合性化合物と本発明によるLC媒体とを含むナノ液滴を得る。撹拌または混合は、高せん断混合を使用して行うことができる。例えばロータ・ステータ原理を用いた高性能分散装置、例えば市販のTurrax(IKA)を使用することができる。場合により、このような高せん断混合を、超音波処理、特に高出力超音波に置き換えてもよい。超音波処理と高せん断混合とを組み合わせることも可能であり、好ましくは超音波処理が高せん断混合よりも優先される。 Aqueous mixtures can be produced or provided in various ways. In one embodiment, a surfactant solution or mixture, preferably in water, is prepared and can be added to the composition comprising the mesogenic medium and the polymerizable compound. The provided aqueous mixture is then stirred, in particular mechanically stirred, to obtain nanodroplets comprising a polymerizable compound dispersed in the aqueous phase and the LC medium according to the invention. Agitation or mixing can be done using high shear mixing. For example, a high-performance dispersion device using the rotor-stator principle, such as a commercially available Turrax (IKA), can be used. In some cases, such high shear mixing may be replaced by sonication, particularly high power ultrasound. It is also possible to combine sonication and high shear mixing, preferably sonication is preferred over high shear mixing.
上記の撹拌と界面活性剤の供給との組み合わせにより、分散体、特にエマルションの適切な形成および安定化を好都合にもたらすことができる。上記の混合に加えて、場合によりかつ好ましく使用される高圧ホモジナイザーの使用は、液滴サイズを設定しまたは調節し、小さくすることのそれぞれにより、また液滴サイズ分布をより狭くすることにより、すなわち粒子サイズの均一性を改善することにより、ナノ分散体、特にナノエマルションの製造にさらに好都合に影響を及ぼし得る。高圧均質化を、特に数回、例えば3回、4回または5回繰り返すことが特に好ましい。例えば市販のマイクロフリューダイザ(Microfluidics)を使用することができる。 The combination of agitation and surfactant supply described above can advantageously result in proper formation and stabilization of the dispersion, particularly the emulsion. In addition to the mixing described above, the use of a high-pressure homogenizer that is optionally and preferably used is to set or adjust the droplet size, respectively, to make it smaller, and to narrow the droplet size distribution, i.e. By improving the uniformity of the particle size, the production of nanodispersions, in particular nanoemulsions, can be influenced more advantageously. It is particularly preferred to repeat the high-pressure homogenization, in particular several times, for example 3, 4 or 5 times. For example, a commercially available microfluidizer can be used.
したがって、好ましい実施形態では、高圧ホモジナイザーが、本発明による製造方法の工程(b)において使用される。 Therefore, in a preferred embodiment, a high-pressure homogenizer is used in step (b) of the production method according to the invention.
ナノ液滴の生成に続いて、1種以上の重合性化合物を重合させることにより、ポリマーシェルとメソゲン媒体を含有するコアとを含むナノカプセルが得られる。 Subsequent to the formation of the nanodroplets, one or more polymerizable compounds are polymerized to obtain nanocapsules comprising a polymer shell and a core containing a mesogenic medium.
本発明によるナノカプセルの製造は、それには制限されず、他の方法、例えば予め形成されたポリマーによる封入、コアセルベーション、溶媒蒸発または溶質共拡散法によっても製造されてもよく、本発明において、LC媒体を含むナノカプセルは、イン・サイチュ重合を用いた方法により好都合に製造可能であることが有利に認識された。 The production of nanocapsules according to the present invention is not limited thereto, and may be produced by other methods such as encapsulation with preformed polymer, coacervation, solvent evaporation or solute co-diffusion, It has been advantageously recognized that nanocapsules containing LC media can be conveniently manufactured by methods using in situ polymerization.
さらに、LC媒体を封入するために既製のポリマーを提供する代わりに、ナノスケールのメソゲン媒体の封入を、ポリマー前駆体からイン・サイチュで開始して好都合に行えることが認識された。このため、予め成形されたポリマーの使用およびそれと共に特別に提供される乳化剤の使用を、好都合に回避することができる。この点において、所与の予め形成されたポリマーの使用によって、ナノエマルションの形成および安定化が困難になる場合があり、さらに、プロセス全体の調節可能性が制限される場合がある。 Furthermore, it was recognized that instead of providing a ready-made polymer to encapsulate the LC media, encapsulation of the nanoscale mesogenic media can be conveniently initiated in situ from the polymer precursor. For this reason, the use of preformed polymers and the emulsifiers specially provided therewith can be advantageously avoided. In this regard, the use of a given preformed polymer may make it difficult to form and stabilize the nanoemulsion and may limit the overall process tunability.
イン・サイチュ重合法は、特に制限されず、例えば界面重合を用いることができる。一方、好ましくは本発明によるイン・サイチュ重合は、特に重合誘起相分離に基づく。 The in situ polymerization method is not particularly limited, and for example, interfacial polymerization can be used. On the other hand, preferably in situ polymerization according to the invention is based in particular on polymerization-induced phase separation.
重合誘起相分離に基づくこの方法では、本発明によれば、重合性化合物は、メソゲン媒体を含む相に少なくとも部分的に可溶性であるかまたは少なくとも部分的に可溶化されるかであり、好ましくは1種以上の重合性化合物およびメソゲン媒体が緊密に混合され、特に均一に混合され、ここで、この混合物は、重合、すなわち重合誘起相分離(PIPS)によりナノ相が分離される。温度は、溶解度に好都合に影響を及ぼすように設定および調整され得る。 In this method based on polymerization-induced phase separation, according to the invention, the polymerizable compound is at least partially soluble or at least partially solubilized in the phase comprising the mesogenic medium, preferably One or more polymerizable compounds and the mesogenic medium are intimately mixed, particularly homogeneously mixed, where the mixture separates the nanophases by polymerization, ie polymerization induced phase separation (PIPS). The temperature can be set and adjusted to favorably affect solubility.
上記および下記で説明される提供されるLC媒体は、封入プロセス、特に重合およびそれに関連する条件、例えば熱または300nm〜380nmの波長範囲のUVランプからのUV光への曝露に対して適切に安定であることが有利に観察される。ガラス基材間での重合を行う必要がないことを考慮すると、波長の選択は、ガラスのUVカットオフには好都合に制限されず、例えば組成物の材料特性および安定性の観点から設定することができる。 The provided LC media described above and below are adequately stable to the encapsulation process, in particular to polymerization and associated conditions such as exposure to UV light from heat or UV lamps in the wavelength range of 300 nm to 380 nm. Is advantageously observed. Considering the fact that no polymerization between glass substrates need to take place, the choice of wavelength is not conveniently limited to the UV cut-off of the glass, for example in terms of the material properties and stability of the composition Can do.
本方法は、イン・サイチュ重合を都合良く利用しており、好都合におよび好ましくは相分離と組み合わせた重合、特にナノ分散体とPIPSとの組み合わせに基づく。本方法は、制御されかつ適応可能な製造方法を提供するという点で顕著な利点を提供する。本方法により得られるかまたはそれにより得ることができるナノカプセルによって、適切かつ調整可能な粒径を示すと同時に、好都合に高い粒子サイズの均一性、すなわち好都合に低い多分散度、そして今度は有利に均一な生成物特性が与えられる。驚くべきことに、適切なカプセルのナノサイズを設定しつつさらに低い多分散度が観察および達成されることが、動作電圧に対して好都合な影響を有し得ることが見出された。本方法の制御性および適応性を考慮すると、得られたナノカプセルおよび特にその中に包含されるLC媒体の電気光学的パラメータを、好都合に設定および調整することができる。 The method advantageously utilizes in situ polymerization and is conveniently and preferably based on polymerization combined with phase separation, in particular a combination of nanodispersion and PIPS. The method offers significant advantages in that it provides a controlled and adaptable manufacturing method. The nanocapsules obtained or thereby obtainable by the present method exhibit a suitable and tunable particle size while at the same time advantageously having a high particle size uniformity, i.e. advantageously a low polydispersity, and in turn advantageous Give uniform product properties. Surprisingly, it has been found that lower polydispersities observed and achieved while setting the appropriate capsule nanosize can have a favorable effect on the operating voltage. In view of the controllability and adaptability of the method, the electro-optical parameters of the resulting nanocapsules and in particular the LC medium contained therein can be conveniently set and adjusted.
ナノ液滴により与えられるサイズによって転化または分離の長さ規模または体積が設定されて、重合誘起ナノ相分離がもたらされる。さらに、液滴界面は、封入ポリマーシェルのためのテンプレートとして機能し得る。ナノ液滴を形成するかまたはナノ液滴中で形成し始めるポリマー鎖またはネットワークは、水相との界面で分離するかまたは水相に駆動されるかまたは水相との界面に蓄積することができ、そこで重合が進行し、さらに終結して、閉じた封入層を形成することができる。この点において、形成中のまたは形成されたポリマーシェルはそれぞれ、水相およびLC媒体の双方に実質的に非混和性である。 The size provided by the nanodroplets sets the length scale or volume of conversion or separation, resulting in polymerization-induced nanophase separation. Furthermore, the droplet interface can serve as a template for the encapsulating polymer shell. Polymer chains or networks that form or begin to form nanodroplets can separate at the interface with the aqueous phase or be driven to the water phase or accumulate at the interface with the aqueous phase. Where polymerization proceeds and can be terminated to form a closed encapsulating layer. In this regard, each polymer shell being formed or formed is substantially immiscible with both the aqueous phase and the LC medium.
したがって、本発明の態様において、重合は、水相とLC媒体を含む相との間の界面で起こり、促進されおよび/または継続し得る。この点において、界面は、拡散障壁としておよび反応部位として作用し得る。 Thus, in embodiments of the present invention, polymerization can occur, be accelerated and / or continue at the interface between the aqueous phase and the phase comprising the LC medium. In this respect, the interface can act as a diffusion barrier and as a reaction site.
さらに、カプセルの形成中のおよび形成された界面の特性、特にポリマーの構造および構成単位は、例えばホメオトロピックアンカリング、アンカリングエネルギーおよび電界に応じたスイッチング挙動を介して、材料特性、特にLC整列に影響を及ぼし得る。一実施形態において、アンカリングエネルギーまたはアンカリング強度は、電気光学スイッチングに好都合に影響を及ぼすように低減され、その際、例えばポリマー表面形態および極性を、適切に設定および調整できる。 In addition, the properties of the capsule during and of the formed interface, in particular the structure and building blocks of the polymer, can be determined via material behavior, in particular LC alignment, for example via switching behavior in response to homeotropic anchoring, anchoring energy and electric field. Can affect. In one embodiment, anchoring energy or anchoring intensity is reduced to favorably affect electro-optic switching, where, for example, the polymer surface morphology and polarity can be set and adjusted appropriately.
一実施形態において、工程(b)により使用される界面活性剤を、少なくとも部分的に、特にカプセルの内部のLCとの界面で、ポリマーカプセルシェルに組み込むことができる。界面にこのように組み込まれた界面活性剤分子は、特に界面特性および相互作用を設定または調整することにより、電気光学性能に好都合に影響を及ぼし、動作電圧を低下させることができる。一例において、界面活性剤は、LC分子の整列に好都合に影響を及ぼし、例えばホメオトロピック整列を促進し、その結果、放射状配置を生じ得る。これに加えてまたはこれとは異なって、界面活性剤分子は、アンカリング強度が低下するように、内部ポリマー表面の形態および物理化学的属性に影響を及ぼし得る。このため、工程(b)により提供される界面活性剤は、本発明による有利な方法に寄与するだけでなく、得られたナノカプセルにも有益性をもたらし得る。 In one embodiment, the surfactant used according to step (b) can be incorporated into the polymer capsule shell at least partially, especially at the interface with the LC inside the capsule. Surfactant molecules thus incorporated into the interface can advantageously affect electro-optic performance and lower the operating voltage, especially by setting or adjusting the interface properties and interactions. In one example, the surfactant favorably affects the alignment of LC molecules, for example, facilitating homeotropic alignment, resulting in a radial configuration. In addition or alternatively, surfactant molecules can affect the morphology and physicochemical attributes of the inner polymer surface such that anchoring strength is reduced. For this reason, the surfactant provided by step (b) not only contributes to the advantageous method according to the invention, but can also bring benefits to the resulting nanocapsules.
好ましい実施形態では、2種の界面活性剤または1種の界面活性剤および別の添加剤が、工程(b)において使用される。このようにして、いくつかの特性、例えばサイズおよび界面特性または整列を、さらにより効果的かつ効率的に調整または調節することが可能となり得る。例えば湿潤性、溶解性、粘度、極性または疎水性に影響を及ぼすのに、それぞれまたは共に寄与し得る作用剤を組み合わせることが有用であり得る。工程(b)においてさらに提供されるこのような任意の添加剤は、同様に好ましくは界面に存在するかまたは蓄積し得る。 In a preferred embodiment, two surfactants or one surfactant and another additive are used in step (b). In this way, it may be possible to adjust or adjust some properties, such as size and interface properties or alignment, even more effectively and efficiently. For example, it may be useful to combine agents that can each or together contribute to affecting wettability, solubility, viscosity, polarity, or hydrophobicity. Such optional additives further provided in step (b) are also preferably present or can accumulate at the interface.
本方法の組み合わされた構成要素によって、各々がポリマーシェルおよびLC材料を含むコアを有する多数の個々の分散されたまたは分散可能であるナノカプセルの製造を好都合にもたらすことができ、使用される界面活性剤は、好都合に低い凝集傾向に寄与し得る。 The combined components of the method can advantageously result in the production of a large number of individual dispersed or dispersible nanocapsules, each having a core comprising a polymer shell and LC material, and the interface used The active agent can advantageously contribute to a low tendency to agglomerate.
PIPSプロセスにおいて、相分離および形成されたポリマーシェルの特性、特に安定性およびLC成分との非混和性は、場合によりかつ好ましくは形成中のまたは形成されたポリマー鎖を架橋させることにより有利に影響を受け得る。ただし、このように架橋しなくても、カプセルの特性は既に十分良好であり得る。 In the PIPS process, the properties of the phase separation and the formed polymer shell, in particular the stability and immiscibility with the LC component, are advantageously influenced by cross-linking of the forming or formed polymer chains optionally and preferably. Can receive. However, the properties of the capsule can already be sufficiently good without such crosslinking.
種々の成分のそれぞれの混和性、溶解性および相溶性、または特にLC材料、1種以上の重合性化合物ならびに分散媒および形成中のおよび形成されたポリマー起こり得る欠如が、特に混合相互作用エネルギーおよび混合エントロピーを有する混合自由エネルギーという重要な役割を果たすことが認識された。 The miscibility, solubility and compatibility of each of the various components, or in particular the LC material, the one or more polymerizable compounds and the dispersion medium and the possible lack of the forming and formed polymer, in particular the mixed interaction energy and It has been recognized that it plays an important role of mixing free energy with mixed entropy.
さらに、封入プロセスは重合反応に基づくこと、すなわちカプセル形成は特定の動的プロセスに基づくことが注目された。特に封入に使用される重合性化合物は、LC媒体と適切な混和性を有し、一方、形成されたカプセルシェルポリマーは、LC材料との適切に低い溶解性を示すことが、現在総じて観察されている。 Furthermore, it was noted that the encapsulation process is based on a polymerization reaction, that is, the capsule formation is based on a specific dynamic process. It is now generally observed that polymerizable compounds, particularly those used for encapsulation, have adequate miscibility with the LC medium, while the formed capsule shell polymer exhibits a suitably low solubility with the LC material. ing.
本発明による方法では、重合転化率または完了率が驚くほど高くあることができ、残留未反応重合性化合物の量が好都合に低くあることができる。これにより、形成されたカプセル中のLC媒体の特性および性能が残留する反応性モノマーによる影響を受けないかまたは同影響を最小限にしか受けないことが保証され得る。 In the process according to the invention, the polymerization conversion or completion rate can be surprisingly high and the amount of residual unreacted polymerizable compound can be advantageously low. This can ensure that the properties and performance of the LC medium in the capsules formed are not affected or only minimally affected by the remaining reactive monomer.
工程(c)により、分散されたナノ液滴が重合に供される。特にナノ液滴に含まれるかまたはナノ液滴と混合された重合性化合物が重合される。好ましくおよび好都合に、この重合は、PIPSをもたらす。この重合により、上記および下記のコア−シェル構造を有するナノカプセルが形成される。得られるかまたは得ることができるナノカプセルは、典型的には、球形、実質的に球形または楕円形である。この点において、ある形状の非対称性または小さな変形は、例えば動作電圧の観点から有益である場合がある。 In step (c), the dispersed nanodroplets are subjected to polymerization. In particular, a polymerizable compound contained in or mixed with the nanodroplet is polymerized. Preferably and conveniently, this polymerization results in PIPS. By this polymerization, nanocapsules having the core-shell structure described above and below are formed. Nanocapsules obtained or obtainable are typically spherical, substantially spherical or elliptical. In this regard, some form of asymmetry or small deformation may be beneficial, for example, in terms of operating voltage.
エマルション液滴中および各液滴界面での重合は、従来の方法を用いて行われ得る。重合は、1つ以上の工程で行われ得る。特にナノ液滴中での重合性化合物の重合は、好ましくは熱または化学線への曝露により達成され、化学線への曝露とは、光、例えばUV光、可視光もしくはIRの照射、X線もしくはガンマ線の照射または高エネルギー粒子、例えばイオンもしくは電子の照射を意味する。好ましい実施形態では、フリーラジカル重合が行われる。 Polymerization in the emulsion droplets and at each droplet interface can be performed using conventional methods. The polymerization can be performed in one or more steps. In particular, the polymerization of the polymerizable compounds in the nanodroplets is preferably achieved by exposure to heat or actinic radiation, which means exposure to light, for example UV light, visible light or IR, X-rays Alternatively, it means irradiation with gamma rays or irradiation with high energy particles such as ions or electrons. In a preferred embodiment, free radical polymerization is performed.
重合が2つ以上の工程で行われる場合には、2つ以上の層を有するシェル、例えば2層を有するシェル構造を製造することができ、その際、さらなる重合工程のために、さらなる反応性モノマーが提供される。ポリマー前駆体および/または工程における重合条件に応じて、シェル層は、異なる組成および異なる特性それぞれを有し得る。例えばシェルは、コアに面したより親油性の高い内側層と、外部環境に面したより親水性の高い外側層、例えばコンポジット膜中のバインダーとによって形成されることができる。 If the polymerization is carried out in two or more steps, a shell with two or more layers can be produced, for example a shell structure with two layers, with further reactivity for further polymerization steps. Monomers are provided. Depending on the polymer precursor and / or the polymerization conditions in the process, the shell layer may have different compositions and different properties, respectively. For example, the shell can be formed by a more lipophilic inner layer facing the core and a more hydrophilic outer layer facing the external environment, such as a binder in the composite membrane.
重合は、適切な温度で行われてよい。一実施形態において、重合は、メソゲン混合物の澄明点を下回る温度で行われる。ただし、これとは異なる実施態様では、澄明点でまたは澄明点を上回って、重合を行うことも可能である。 The polymerization may be performed at a suitable temperature. In one embodiment, the polymerization is performed at a temperature below the clearing point of the mesogen mixture. However, in other embodiments, it is possible to carry out the polymerization at or above the clear point.
一実施形態において、重合は、エマルションを加熱することにより、すなわち熱重合により、例えばアクリレートおよび/またはメタクリレート化合物の熱重合により行われる。LC材料のナノ封入をもたらす反応性重合性前駆体の熱開始フリーラジカル重合が特に好ましい。 In one embodiment, the polymerization is carried out by heating the emulsion, ie by thermal polymerization, for example by thermal polymerization of acrylate and / or methacrylate compounds. Particularly preferred is a thermally initiated free radical polymerization of a reactive polymerizable precursor that results in nanoencapsulation of the LC material.
別の実施形態では、重合は、光照射、すなわち光、好ましくはUV光により行われる。化学線源として、例えば単一のUVランプまたはUVランプのセットを使用することができる。高いランプ出力を使用する場合、硬化時間を短縮することができる。考え得る別の光照射の線源は、レーザ、例えばUVレーザ、可視レーザまたはIRレーザである。 In another embodiment, the polymerization is carried out by light irradiation, ie light, preferably UV light. As a source for actinic radiation, for example, a single UV lamp or a set of UV lamps can be used. When using high lamp power, the curing time can be shortened. Another possible source of light irradiation is a laser, for example a UV laser, a visible laser or an IR laser.
反応を促進するために、適切かつ慣用的に使用される熱開始剤または光開始剤、例えばアゾ化合物または有機過酸化物、例えばルペロックス(Luperox)型開始剤を組成物に加えてよい。さらに、重合に適した条件ならびに開始剤の適切な種類および量は、当技術分野において公知であり、文献に記載されている。 In order to accelerate the reaction, suitable and customary thermal initiators or photoinitiators, such as azo compounds or organic peroxides, such as Luperox type initiators, may be added to the composition. Furthermore, suitable conditions for the polymerization as well as suitable types and amounts of initiators are known in the art and described in the literature.
例えばUV光により重合する場合、UV照射下で分解して重合反応を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成する光開始剤が使用され得る。アクリレートまたはメタクリレート基を重合するために、好ましくはラジカル光開始剤が使用される。ビニル、エポキシドまたはオキセタン基を重合するために、好ましくはカチオン性光開始剤が使用される。加熱されると分解して重合を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成する熱重合開始剤を使用することも可能である。典型的なラジカル光開始剤は、例えば市販のIrgacure(登録商標)またはDarocure(登録商標)(Ciba Geigy AG、Basel、Switzerland)である。典型的なカチオン性光開始剤は、例えばUVI6974(Union Carbide)である。 For example, when polymerizing with UV light, a photoinitiator can be used that generates free radicals or ions that decompose under UV irradiation to initiate the polymerization reaction. For polymerizing acrylate or methacrylate groups, preferably a radical photoinitiator is used. Cationic photoinitiators are preferably used for polymerizing vinyl, epoxide or oxetane groups. It is also possible to use a thermal polymerization initiator that decomposes when heated to produce free radicals or ions that initiate polymerization. Typical radical photoinitiators are, for example, commercially available Irgacure (R) or Darocur (R) (Ciba Geigy AG, Basel, Switzerland). A typical cationic photoinitiator is, for example, UVI 6974 (Union Carbide).
一実施形態において、ナノ液滴に十分可溶であるが、非水溶性または少なくとも実質的に非水溶性である開始剤が使用される。例えばナノカプセルの製造方法において、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を使用することができ、これは、特定の実施形態では、本発明による組成物にさらに含まれる。 In one embodiment, an initiator is used that is sufficiently soluble in the nanodroplet but is water insoluble or at least substantially water insoluble. For example, azobisisobutyronitrile (AIBN) can be used in a method for producing nanocapsules, which in certain embodiments is further included in a composition according to the present invention.
これとは異なりまたはこれに加えて、水溶性開始剤、例えば2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)ジヒドロクロリド(AIBA)等が提供されてもよい。 Alternatively or in addition, a water soluble initiator, such as 2,2'-azobis (2-methylpropionamido) dihydrochloride (AIBA) or the like may be provided.
さらなる添加剤が加えられてもよい。特に重合性材料は、例えば触媒、増感剤、安定剤、阻害剤および連鎖移動剤等の1種以上の添加剤をさらに含み得る。 Additional additives may be added. In particular, the polymerizable material may further comprise one or more additives such as, for example, catalysts, sensitizers, stabilizers, inhibitors and chain transfer agents.
例えば重合性材料は、望ましくない自発的重合を防止するための1種以上の安定剤または阻害剤、例えば市販のIrganox(登録商標)(Ciba Geigy AG、Basel、Switzerland)等も含んでもよい。 For example, the polymerizable material may also include one or more stabilizers or inhibitors to prevent unwanted spontaneous polymerization, such as commercially available Irganox® (Ciba Geigy AG, Basel, Switzerland).
1種以上の連鎖移動剤を重合性材料に加えることにより、得られるかまたは得ることができるポリマーの特性が改変されてもよい。連鎖移動剤を使用することにより、遊離ポリマー鎖の長さおよび/またはポリマー中の2つの架橋間のポリマー鎖の長さを調整することができ、典型的には、連鎖移動剤の量が増加すると、ポリマー中のポリマー鎖長が短くなる。 By adding one or more chain transfer agents to the polymerizable material, the properties of the resulting or obtainable polymer may be modified. By using a chain transfer agent, the length of the free polymer chain and / or the length of the polymer chain between two crosslinks in the polymer can be adjusted, typically increasing the amount of chain transfer agent Then, the polymer chain length in the polymer is shortened.
重合は、好ましくは不活性ガス雰囲気下、例えば窒素またはアルゴン下、より好ましくは加熱窒素雰囲気中で行われる。ただし、空気中での重合も可能である。 The polymerization is preferably carried out under an inert gas atmosphere, for example under nitrogen or argon, more preferably in a heated nitrogen atmosphere. However, polymerization in air is also possible.
重合は、有機溶媒の存在下で行われ、好ましくは有機溶媒は、LC媒体を含む組成物に提供されるのがさらに好ましい。有機溶媒、例えばヘキサデカンまたは1,4−ペンタンジオールの使用は、LC材料との反応性化合物の溶解度を調整し、ナノ液滴を安定化する点で好都合であることができ、相分離に影響を及ぼす点でも有益であり得る。ただし、有機溶媒の量は、少しでも使用される場合、組成物全体を基準として、典型的には、25重量%未満、より好ましくは20重量%未満、特に15重量%未満に制限されることが好ましい。 The polymerization is carried out in the presence of an organic solvent, preferably the organic solvent is more preferably provided in the composition comprising the LC medium. The use of organic solvents, such as hexadecane or 1,4-pentanediol, can be advantageous in adjusting the solubility of the reactive compound with the LC material and stabilizing the nanodroplets, affecting the phase separation. It can also be beneficial in terms of effects. However, the amount of organic solvent, if used at all, should typically be limited to less than 25 wt%, more preferably less than 20 wt%, especially less than 15 wt%, based on the total composition. Is preferred.
形成されたポリマーシェルは、適切には、LC材料および水の双方に対して低い溶解度を示し、すなわち実質的に不溶性である。さらに本方法において、生成されたナノカプセルの凝固または凝集は、適切かつ好都合に制限されるかまたは回避さえされ得る。 The formed polymer shell suitably exhibits low solubility in both the LC material and water, ie is substantially insoluble. Furthermore, in the present method, the solidification or aggregation of the produced nanocapsules can be appropriately and conveniently limited or even avoided.
シェル中での形成中のポリマーまたは形成されたポリマーが架橋されることも好ましい。このような架橋により、十分な機械的柔軟性を維持しながら、安定なポリマーシェルの形成および適切な包含およびバリア機能の付与に有益性が提供され得る。 It is also preferred that the forming polymer in the shell or the formed polymer be crosslinked. Such cross-linking may provide benefits for the formation of a stable polymer shell and proper inclusion and imparting a barrier function while maintaining sufficient mechanical flexibility.
このため、本発明による方法は、LC材料の電気光学性能、特に電気応答性を維持しつつ、メソゲン媒体の封入および閉じ込めを提供する。特にLC材料の安定性が維持されるように、組成物およびプロセス条件が提供される。したがって、LCは、形成されたナノカプセルにおいて、好都合な特性、例えば適切に高いΔε、適切に高いΔn、好都合な高い澄明点および低い融点を示し得る。特に提供されるLC材料は、例えば熱またはUV光への曝露に関して、重合において適切かつ好都合な安定性を示し得る。 For this reason, the method according to the invention provides encapsulation and confinement of mesogenic media while maintaining the electro-optic performance of the LC material, in particular electrical responsiveness. In particular, compositions and process conditions are provided so that the stability of the LC material is maintained. Thus, LC may exhibit favorable properties in the formed nanocapsules, such as a suitably high Δε, a suitably high Δn, a convenient high clearing point and a low melting point. In particular, provided LC materials may exhibit suitable and favorable stability in polymerization, for example with respect to exposure to heat or UV light.
任意選択により、また場合によって、好ましくは本方法の工程(d)において、工程(c)を行うことにより得られるナノカプセルに、1種以上の添加剤が加えられる。驚くべきことに、ナノ粒子が形成された後であっても、適切な添加剤の添加によって、ナノ粒子の特性になおも影響を及ぼし、またこれを調整できることが見出された。重合により得られるナノ粒子は、一般的には既に適切かつ有用な特性を有しており、生成物の特性は、コアおよび予め形成されたポリマーシェルに含まれるLC材料の構造および構成により主に決定される。しかしながら、予想外にも、封入ナノ粒子自体を製造した後に、1種以上の添加剤をナノカプセルに加えるさらなる工程により、ナノ粒子のいくつかの属性をなおもさらに改善または変更することができる。ナノカプセルのこのような改善または調整は、特定の条件下でまたは特定の用途の観点から、特に有益であり得る。 Optionally and optionally, preferably in step (d) of the method, one or more additives are added to the nanocapsules obtained by carrying out step (c). Surprisingly, it has been found that even after the nanoparticles have been formed, the addition of suitable additives can still affect and tune the properties of the nanoparticles. Nanoparticles obtained by polymerization generally already have suitable and useful properties, and the properties of the product are mainly due to the structure and configuration of the LC material contained in the core and the preformed polymer shell. It is determined. However, unexpectedly, after producing the encapsulated nanoparticles themselves, some attributes of the nanoparticles can still be further improved or changed by an additional step of adding one or more additives to the nanocapsules. Such improvements or adjustments of the nanocapsules can be particularly beneficial under certain conditions or from a particular application point of view.
本発明による添加剤は、特定の生成物特性を達成または適合させることを考慮して選択されてもよい。例えば湿潤性および溶解性、耐薬品性、例えば耐水性、成膜および消泡に好都合に影響を及ぼす作用剤が使用されてもよい。一実施形態において、有機溶媒または疎水剤もしくは疎水化剤が加えられてもよい。ただし、本発明の好ましい実施形態では、1種以上の添加剤は、1種以上の界面活性剤であるように特に選択される。工程(d)により添加剤として使用されてもよいこれらの界面活性剤は、さらなる有益性、例えば適切な成膜、好都合な暗状態または適切に低いヒステリシスに寄与することを提供し得るが、これらの添加剤は、ナノカプセルが電気光学デバイスに使用される場合、動作電圧を低下させるのに有用であり得ることが有利に認識された。 The additive according to the present invention may be selected in view of achieving or adapting specific product properties. For example, agents that advantageously affect wettability and solubility, chemical resistance such as water resistance, film formation and defoaming may be used. In one embodiment, an organic solvent or a hydrophobic or hydrophobizing agent may be added. However, in a preferred embodiment of the present invention, the one or more additives are specifically selected to be one or more surfactants. These surfactants that may be used as additives by step (d) may provide additional benefits, such as contributing to proper film formation, favorable darkness or reasonably low hysteresis, It has been recognized that this additive may be useful in reducing the operating voltage when nanocapsules are used in electro-optic devices.
本発明によれば、1種以上の添加剤は、工程(b)で提供される1種の界面活性剤と組み合わせて使用される。この点において、工程(b)により提供される界面活性剤は、ナノ液滴の生成の間およびその後の重合においても使用される。上記のように、その中の界面活性剤は、例えばミニエマルションを促進および安定化することにより、またカプセル形成中および同形成後の粒子凝集を防止または最小限に抑えることによっても、プロセス時に有用である。さらに、界面活性剤は、生成物特性、例えばカプセルサイズに付加的に影響を及ぼし得るが、例えばシェルとコアとの間の界面相互作用を調整することにより、上記の電気光学特性にも影響を及ぼし得る。したがって、それらはいくつかの機能を果たし、前駆体材料からカプセルを製造する間に適切な性能を与えるはずである。 According to the present invention, one or more additives are used in combination with one surfactant provided in step (b). In this regard, the surfactant provided by step (b) is also used during the formation of nanodroplets and in subsequent polymerizations. As noted above, the surfactants therein are useful during the process, for example, by promoting and stabilizing the miniemulsion and by preventing or minimizing particle aggregation during and after capsule formation. It is. In addition, surfactants can additionally affect product properties, such as capsule size, but can also affect the electro-optical properties described above, for example by adjusting the interfacial interaction between the shell and the core. Can affect. Thus, they should perform several functions and provide adequate performance during the manufacture of capsules from the precursor material.
工程(d)で使用される添加剤、好ましくは界面活性剤は、カプセルが形成された後にのみ加えられる。したがって、それらは、総じてエマルションおよび重合工程の要求とは独立して選択され得る。ただし、ある場合には、添加剤、好ましくは界面活性剤は、工程(b)により提供される界面活性剤および場合により含まれる添加剤をも考慮して、すなわちそれらに適合または調整されるように選択されてもよく、同一の界面活性剤であってもよい。したがって、一実施形態において、工程(d)による添加剤は、工程(b)で提供される界面活性剤と同一となるように選択される。 The additive used in step (d), preferably a surfactant, is added only after the capsule is formed. Thus, they can be selected generally independently of the requirements of the emulsion and polymerization process. However, in some cases, the additive, preferably the surfactant, also takes into account the surfactant provided by step (b) and optionally the additive, i.e. adapted or adjusted to them. The same surfactant may be used. Thus, in one embodiment, the additive from step (d) is selected to be the same as the surfactant provided in step (b).
別の場合には、工程(d)による界面活性剤は、独立してかつより自由に、例えば他の基準を考慮して選択されてもよい。特に好ましい実施形態では、工程(d)の添加剤は、動作電圧を低下させる観点から提供される。したがって、別の実施形態では、工程(d)による添加剤は、工程(b)で提供される界面活性剤とは異なる。 In other cases, the surfactant according to step (d) may be selected independently and more freely, for example taking into account other criteria. In a particularly preferred embodiment, the additive of step (d) is provided from the viewpoint of reducing the operating voltage. Thus, in another embodiment, the additive from step (d) is different from the surfactant provided in step (b).
本方法において、安定なナノカプセルが製造され、これが適切に分散される。ナノカプセルを得た後、場合によりかつ好ましくは水相を除去することができ、また水の量を減少または枯渇させることもでき、あるいは水相を別の分散媒と交換することもできる。 In this method, stable nanocapsules are produced and dispersed appropriately. After obtaining the nanocapsules, the aqueous phase can optionally and preferably be removed, the amount of water can be reduced or depleted, or the aqueous phase can be exchanged for another dispersion medium.
一実施形態において、分散されたまたは分散可能なナノカプセルは、例えばろ過または遠心分離により、水相から実質的にまたは完全に分離される。従来から使用されているろ過、例えば膜ろ過、透析、クロスフローろ過および特に透析と組み合わせたクロスフローろ過および/または遠心分離技術が使用され得る。ろ過および/または遠心分離により、例えば工程(b)で提供される過剰なもしくは望ましくないまたはさらに残留する界面活性剤を除去することにより、さらなる有益性が提供され得る。このため、ナノカプセルの濃縮だけでなく、例えば汚染物質、不純物または望ましくないイオンを除去することによる精製も提供することが可能である。 In one embodiment, the dispersed or dispersible nanocapsules are substantially or completely separated from the aqueous phase, for example by filtration or centrifugation. Conventional filtration, such as membrane filtration, dialysis, crossflow filtration and especially crossflow filtration and / or centrifugation techniques combined with dialysis may be used. Additional benefits can be provided by filtration and / or centrifugation, for example, by removing excess or undesirable or even residual surfactant provided in step (b). Thus, it is possible not only to concentrate the nanocapsules but also to provide purification, for example by removing contaminants, impurities or unwanted ions.
好ましくおよび好都合に、カプセルの表面電荷の量は最小限に抑えられる。機械的安定性に基づいて、ナノカプセルは、例えば蒸発法または抽出法を使用して、比較的容易に分離技術に供され得る。ナノカプセルを乾燥させることも可能であり、ここで、乾燥とは、分散媒を除去するが、包含されるLC材料はカプセル内に残すことを意味する。従来技術、例えば空気中での乾燥、臨界点乾燥および凍結乾燥、特に凍結乾燥が使用され得る。溶媒除去、分離、精製、濃縮および後処理の他の従来の手段、例えばクロマトグラフィーまたはサイズ分画も行われ得る。 Preferably and conveniently, the amount of capsule surface charge is minimized. Based on mechanical stability, nanocapsules can be subjected to separation techniques relatively easily, for example using evaporation or extraction methods. It is also possible to dry the nanocapsules, where drying means removing the dispersion medium but leaving the included LC material in the capsule. Conventional techniques such as drying in air, critical point drying and lyophilization, in particular lyophilization, can be used. Other conventional means of solvent removal, separation, purification, concentration and work-up, such as chromatography or size fractionation can also be performed.
本発明による方法において、1種以上の添加剤、好ましくは1種以上の界面活性剤は、水相を枯渇させ、除去しまたは交換する任意のさらなる工程の前に、ナノカプセルに加えられ得る。あるいは、1種以上の添加剤、好ましくは1種以上の界面活性剤は、水相を枯渇させ、除去しまたは交換する任意のさらなる工程の後に、ナノカプセルに加えられ得る。水相の枯渇、除去または交換の前後の双方で、添加剤、好ましくは界面活性剤を加えることも可能である。 In the method according to the invention, one or more additives, preferably one or more surfactants, can be added to the nanocapsules before any further steps of depleting, removing or replacing the aqueous phase. Alternatively, one or more additives, preferably one or more surfactants, can be added to the nanocapsule after any further step of depleting, removing or replacing the aqueous phase. It is also possible to add additives, preferably surfactants, both before and after depletion, removal or exchange of the aqueous phase.
材料特性およびそれぞれの状況に応じて、添加剤、好ましくは界面活性剤は、そのままで加えられてもよいし、あるいは適切な溶媒、例えば水または水性溶媒、イソプロパノールもしくはアセトンを使用する溶液として加えられてもよい。次いで、ナノカプセルおよび添加剤は、例えば撹拌、超音波処理および/または加熱を使用して、適切に混合される。 Depending on the material properties and the respective circumstances, the additives, preferably surfactants, may be added as is or as a solution using a suitable solvent, such as water or an aqueous solvent, isopropanol or acetone. May be. The nanocapsules and additives are then mixed appropriately, for example using agitation, sonication and / or heating.
工程(b)および任意の工程(d)にも従って使用される添加剤、特に界面活性剤は、それぞれ単独でまたは組み合わせて、少なくともカプセル壁の内部界面での相互作用を介して、ポリマーシェルおよびLC材料にさえも影響を及ぼすことにより、ナノカプセル特性に好都合に影響を及ぼし得る。界面活性剤は、特定の場合または特定の条件下で、カプセルシェルを形成するポリマー組成物に吸着し、浸透し、同組成物を溶解しまたは透過しまたは通過することさえでき、これにより、例えば帯電、導電率または誘電率に関してシェル特性を調節できると考えられる。また、界面活性剤分子は、ポリマーシェルとLC材料との間の界面において役割を果たす、例えばポリマーシェル表面とのLC材料のアンカリングエネルギーに影響を及ぼすかもしくは減少させまたはLC分子の整列に影響を及ぼす場合がある。界面活性剤または添加剤の一部がLC材料と混合される場合、材料の弾性定数または粘度および次に、その電気光学特性も変化し得る。加えて、界面活性剤または添加剤分子がナノカプセルの外面に位置する場合、環境との相互作用、例えば溶解度および湿潤性は、例えばバインダーとの適合性の観点から、変更され、好都合に調整されてもよい。 The additives used in accordance with step (b) and optional step (d), in particular surfactants, either alone or in combination, respectively, at least through interaction at the internal interface of the capsule wall and By affecting even the LC material, the nanocapsule properties can be favorably affected. Surfactants can adsorb, permeate, dissolve or permeate or even pass through the polymer composition forming the capsule shell, in certain cases or under certain conditions, for example It is believed that the shell characteristics can be adjusted with respect to charging, conductivity or dielectric constant. Surfactant molecules also play a role at the interface between the polymer shell and the LC material, for example affecting or reducing the anchoring energy of the LC material with the polymer shell surface or affecting the alignment of the LC molecules. May affect. When some of the surfactants or additives are mixed with the LC material, the elastic constant or viscosity of the material and then its electro-optic properties can also change. In addition, when the surfactant or additive molecule is located on the outer surface of the nanocapsule, the interaction with the environment, e.g. solubility and wettability, is altered and conveniently adjusted, e.g. in terms of compatibility with the binder. May be.
本方法において、水または水溶液が、分散媒として好都合に使用される。ただし、この点において、提供される組成物および生成されるナノカプセルが、例えば加水分解に関して、水の存在に対して適切な安定性および耐薬品性を示すこともさらに観察される。一実施形態において、例えばホルムアミドまたはエチレングリコールまたはヒドロフルオロカーボンを含有する極性媒体、好ましくは非水性極性媒体を提供または加えることにより、水の量は低減されまたは実質的に最小限に抑えられてもよい。 In the present method, water or an aqueous solution is conveniently used as a dispersion medium. However, it is further observed in this respect that the provided compositions and the resulting nanocapsules show adequate stability and chemical resistance to the presence of water, for example with respect to hydrolysis. In one embodiment, the amount of water may be reduced or substantially minimized by providing or adding a polar medium, preferably a non-aqueous polar medium, for example containing formamide or ethylene glycol or a hydrofluorocarbon. .
好都合に、本発明による方法は、分散性でありかつ再分散性でさえある多数の個々のナノカプセルを提供する。このため、それらは、容易にかつ柔軟に種々の環境にさらに使用され、適用され得る。その安定性のために、特に適切に長い貯蔵寿命により、種々の用途での使用前に、カプセルを貯蔵することも可能になる。ただし、迅速なさらなる処理は、好都合に提供される選択肢でもある。この点において、カプセルは、処置中、特に被覆塗工に適切に安定である。 Advantageously, the method according to the invention provides a large number of individual nanocapsules that are dispersible and even redispersible. Thus, they can be further used and applied to various environments easily and flexibly. Due to its stability, a particularly suitably long shelf life also makes it possible to store the capsules before use in various applications. However, rapid further processing is also a convenient option. In this respect, the capsule is adequately stable during the procedure, especially for coating applications.
上記の方法は、制御され適応可能な様式でナノカプセルを製造するのに都合のよい方法を提供する。特にカプセル粒径のサイズは、例えば組成物中の界面活性剤の量を調整することにより、多分散度を低く保ちながら適切に調整され得る。驚くべきことに、適切に設定された均一なカプセルサイズが、電気光学用途において動作電圧を低減する観点から特に有利であり得ることが見出された。加えて、重合前にナノ液滴に加えられまたは工程(d)で加えられる添加剤は、有利には、動作電圧を低下させるのにさらに寄与し得る。 The above method provides a convenient way to produce nanocapsules in a controlled and adaptable manner. In particular, the size of the capsule particle size can be appropriately adjusted while keeping the polydispersity low, for example, by adjusting the amount of the surfactant in the composition. Surprisingly, it has been found that a properly set uniform capsule size can be particularly advantageous in terms of reducing the operating voltage in electro-optic applications. In addition, additives added to the nanodroplets prior to polymerization or added in step (d) can advantageously further contribute to lowering the operating voltage.
本方法の工程(a)により提供される組成物は、製造プロセス中および得られた生成物中の双方で、適切な挙動および性能を示すことがさらに見出された。これは、一方では組成物がナノ封入、すなわちナノカプセルの形成に十分に適していることを意味し、ここで、各カプセルの形成されたカプセルシェルは、ナノサイズの体積でLC媒体を包含する。他方、それらは、例えば電気光学用途において、好都合な生成物性能を得るのにも有用である。 It has further been found that the composition provided by step (a) of the method exhibits adequate behavior and performance both in the manufacturing process and in the resulting product. This means on the one hand that the composition is well-suited for nanoencapsulation, i.e. the formation of nanocapsules, where the capsule shell formed of each capsule contains LC media in a nano-sized volume . On the other hand, they are also useful to obtain favorable product performance, for example in electro-optic applications.
特に本発明により提供される組成物により、メソゲン媒体を包含する有利なナノカプセルを、好都合なプロセス、特にイン・サイチュでの重合を使用するプロセス、特にPIPSに基づくプロセスにおいて製造することが可能となり、ここで、組成物は、これらのプロセスにおいて好都合な性能を有する。さらに、これらの組成物により、それらの物理的および化学的属性に関して、特にそれらの電気光学特性および電気光学デバイスにおけるそれらの適合性に関して、顕著な有益性を提供するナノカプセルを得ることが可能となる。このため、本発明の組成物は、ナノカプセルの製造に有用である。 In particular, the composition provided by the present invention makes it possible to produce advantageous nanocapsules containing mesogenic media in a convenient process, in particular a process using in situ polymerization, in particular a process based on PIPS. Here, the composition has favorable performance in these processes. Furthermore, these compositions make it possible to obtain nanocapsules that offer significant benefits with regard to their physical and chemical attributes, in particular with regard to their electro-optical properties and their compatibility in electro-optical devices. Become. For this reason, the composition of this invention is useful for manufacture of a nanocapsule.
この組成物は、成分を適切に混合またはブレンドすることにより提供され得る。 The composition can be provided by appropriately mixing or blending the components.
好ましい実施形態では、本発明による組成物は、組成物全体を基準として、5重量%〜95重量%、より好ましくは15重量%〜75重量%、特に25重量%〜65重量%の量で、LC媒体を含む。 In a preferred embodiment, the composition according to the invention is in an amount of 5% to 95% by weight, more preferably 15% to 75% by weight, in particular 25% to 65% by weight, based on the total composition. Includes LC media.
好ましい実施形態では、本発明による組成物は、1種以上の有機溶媒をさらに含む。有機溶媒の提供により、本発明のナノカプセルの製造方法においてさらなる有益性が提供され得ることが見出された。特に1種以上の有機溶媒は、成分の溶解性または混和性の設定または適合に寄与し得る。溶媒は、適切な共溶媒として作用してもよく、ここで、他の有機成分の溶媒力が、増強されもよくまたは影響を受けてもよい。さらに、有機溶媒は、重合性化合物の重合により誘導される相分離の間に好都合な影響を有し得る。 In a preferred embodiment, the composition according to the invention further comprises one or more organic solvents. It has been found that the provision of an organic solvent can provide additional benefits in the method of producing the nanocapsules of the present invention. In particular, one or more organic solvents can contribute to setting or adapting the solubility or miscibility of the components. The solvent may act as a suitable co-solvent, where the solvent power of other organic components may be enhanced or affected. Furthermore, the organic solvent can have a favorable effect during phase separation induced by the polymerization of polymerizable compounds.
有機溶媒としてのこの点で、標準的な有機溶媒が使用され得る。溶媒は、例えば脂肪族炭化水素、ハロゲン化脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化芳香族炭化水素、アルコール、グリコールまたはそれらのエステル、エーテル、エステル、ラクトン、ケトン等から、より好ましくはジオール、n−アルカンおよび脂肪アルコールから選択され得る。上記溶媒の2成分、3成分またはそれ以上の混合物を使用することも可能である。 In this respect as organic solvents, standard organic solvents can be used. The solvent is, for example, an aliphatic hydrocarbon, a halogenated aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, a halogenated aromatic hydrocarbon, an alcohol, a glycol or an ester, ether, ester, lactone, ketone, etc., more preferably a diol. , N-alkanes and fatty alcohols. It is also possible to use a mixture of two, three or more of the above solvents.
一実施形態において、1,5−ジメチルテトラリン、3−フェノキシトルエン、シクロヘキサンまたは5−ヒドロキシ−2−ペンタノンが加えられてもよい。 In one embodiment, 1,5-dimethyltetralin, 3-phenoxytoluene, cyclohexane or 5-hydroxy-2-pentanone may be added.
好ましい実施形態では、溶媒は、シクロヘキサン、テトラデカフルオロヘキサン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、ヘキサデカン−1−オール、2−イソプロポキシエタノール、オクチルドデカノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、特に1,4−ペンタンジオール、ヘキサンジオール、特に1,6−ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、トリエタノールアミン、酢酸エチル、ヘキサン酸エチルおよび酢酸ブチルのうちの1つ以上から選択される。使用される有機溶媒は、ヘキサデカンまたは1,4−ペンタンジオールを含むことが特に好ましく、特にヘキサデカンまたは1,4−ペンタンジオールである。さらなる実施形態では、ヘキサデカンおよび1,4−ペンタンジオールを含む組み合わせが使用される。 In preferred embodiments, the solvent is cyclohexane, tetradecanafluorohexane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, hexadecan-1-ol, 2-isopropoxyethanol, octyldodecanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, pentanediol, especially 1,4-pentanediol, hexanediol, especially 1,6-hexanediol, heptanediol, octanediol, It is selected from one or more of ethanolamine, ethyl acetate, ethyl hexanoate and butyl acetate. The organic solvent used particularly preferably contains hexadecane or 1,4-pentanediol, in particular hexadecane or 1,4-pentanediol. In a further embodiment, a combination comprising hexadecane and 1,4-pentanediol is used.
有機溶媒、特にヘキサデカンは、組成物全体を基準として、好ましくは0.1重量%〜35重量%、より好ましくは1重量%〜25重量%、特に3重量%〜17重量%の量で加えられる。 The organic solvent, in particular hexadecane, is preferably added in an amount of 0.1% to 35% by weight, more preferably 1% to 25% by weight, in particular 3% to 17% by weight, based on the total composition. .
一実施形態において、ナノカプセルの製造に使用されるヘキサデカンは、本発明によるさらなる添加剤を構成しないと考えられる。 In one embodiment, hexadecane used in the manufacture of nanocapsules is considered not to constitute a further additive according to the present invention.
有機溶媒は、溶解性もしくは可溶化を高めることができ、または他の有機成分を希釈することができ、かつ粘度の調整に寄与し得る。 The organic solvent can enhance solubility or solubilization, or can dilute other organic components and can contribute to viscosity adjustment.
一実施形態において、有機溶媒は、疎水性剤として作用する。ナノエマルションまたはミニエマルションの分散相へのその添加により、ナノ液滴中の浸透圧に影響を及ぼすことができ、特に同浸透圧を上昇させることができる。これは、オストワルド熟成を抑制することにより「水中油型」エマルションの安定化に寄与し得る。疎水性剤として機能する好ましい有機溶媒は、液晶の水への溶解度より低い水への溶解度を有するが、液晶に可溶である。有機溶媒、好ましくは疎水性剤は、安定剤または共安定剤として作用し得る。 In one embodiment, the organic solvent acts as a hydrophobic agent. The addition of a nanoemulsion or miniemulsion to the dispersed phase can affect the osmotic pressure in the nanodroplets, in particular the osmotic pressure can be increased. This can contribute to stabilization of the “oil-in-water” emulsion by inhibiting Ostwald ripening. Preferred organic solvents that function as hydrophobic agents have a solubility in water that is lower than the solubility of liquid crystals in water, but are soluble in liquid crystals. Organic solvents, preferably hydrophobic agents, can act as stabilizers or co-stabilizers.
本発明による組成物において、1種以上の重合性化合物が、LC媒体を包含するかまたは取り囲むポリマーシェルまたは壁の前駆体として提供される。 In the composition according to the invention, one or more polymerizable compounds are provided as precursors of a polymer shell or wall that includes or surrounds the LC medium.
重合性化合物は、少なくとも1つの重合性基を有する。重合性基は、好ましくは
W1は、H、Cl、CN、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、ClまたはCH3であり、W2およびW3は、互いに独立して、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、メチル、エチルまたはn−プロピルであり、Pheは、1,4−フェニレンであり、k1およびk2は、互いに独立して、0または1である]から選択される。
The polymerizable compound has at least one polymerizable group. The polymerizable group is preferably
W 1 is H, Cl, CN, phenyl or alkyl having 1 to 5 C atoms, in particular H, Cl or CH 3 , W 2 and W 3 are independently of each other H or 1 to 5 Alkyl having 1 C atom, in particular H, methyl, ethyl or n-propyl, Phe is 1,4-phenylene and k 1 and k 2 are independently of each other 0 or 1] Selected from.
1種以上の重合性化合物は、それらがLC成分または相に適切かつ十分な溶解度を有するように選択される。さらに、それらは、重合条件および環境の影響を受けやすいことが必要である。特に重合性化合物は、高い転化率で適切な重合を受けることができ、反応後に好都合に少量の残留未反応重合性化合物をもたらす。これにより、LC媒体の安定性および性能の点での有益性が提供され得る。さらに、重合性成分は、それから形成されるポリマーが適切に相分離するように、またはそれから形成されるポリマーが相分離してポリマーカプセルシェルを構成するように選択される。特にシェルポリマー中のLC成分の溶解性および形成されたポリマーシェルの膨潤またはゲル化は、好都合に回避されまたは最小限に抑えられ、LC媒体の量および構成も、形成されたカプセル中で実質的に一定のままである。このため、壁におけるLC材料の任意のLC化合物の好都合に優先的な溶解性が最小限に抑えられまたは回避される。 The one or more polymerizable compounds are selected so that they have appropriate and sufficient solubility in the LC component or phase. Furthermore, they need to be sensitive to polymerization conditions and the environment. In particular, the polymerizable compound can undergo appropriate polymerization at a high conversion and advantageously results in a small amount of residual unreacted polymerizable compound after the reaction. This may provide benefits in terms of LC media stability and performance. Further, the polymerizable component is selected such that the polymer formed therefrom suitably phase separates or the polymer formed therefrom phase separates to form a polymer capsule shell. In particular, solubility of the LC component in the shell polymer and swelling or gelation of the formed polymer shell is advantageously avoided or minimized, and the amount and composition of the LC medium is also substantially reduced in the formed capsule. Remains constant. This advantageously minimizes or avoids any preferential solubility of any LC compound of the LC material at the wall.
ナノカプセルの膨潤または破裂も、またカプセルからのLC材料の望ましくない漏出は、適切に強靭なポリマーシェルを提供することにより、好都合に最小限に抑えられまたは完全に回避さえされる。 Swelling or rupturing of the nanocapsules and undesirable leakage of the LC material from the capsules are advantageously minimized or even avoided by providing a suitably tough polymer shell.
重合または硬化の時間は、とりわけ、重合性材料の反応性および量、形成されるカプセルシェルの厚さ、および存在する場合には重合開始剤の種類および量ならびに反応温度および/または放射線、例えばUVランプの出力により決まる。重合または硬化の時間および条件は、例えば重合のための速い処理が得られるように、あるいは例えばより遅い処理(同処理において、ポリマーの転化および分離の完全性が有利に影響を受け得る)が得られるように、選択されてもよい。このため、例えば5分未満の短い重合および硬化の時間を有するのが好ましくあり得るが、これとは異なる実施形態では、より長い重合時間、例えば1時間以上または少なくとも3時間さえも好ましくあり得る。 The time of polymerization or curing includes, inter alia, the reactivity and amount of the polymerizable material, the thickness of the capsule shell formed, and the type and amount of the polymerization initiator, if present, and the reaction temperature and / or radiation, such as UV Determined by the lamp output. Polymerization or curing times and conditions can be obtained, for example, so that a fast process for the polymerization is obtained or, for example, a slower process (in which the polymer conversion and separation integrity can be advantageously affected). As may be selected. Thus, it may be preferable to have a short polymerization and curing time, for example less than 5 minutes, but in other embodiments, longer polymerization times, such as 1 hour or more or even at least 3 hours may be preferred.
一実施形態において、非メソゲン重合性化合物、すなわちメソゲン基を有しない化合物が使用される。ただし、それらは、LC成分と十分かつ適切な溶解性または混和性を示す。好ましい実施形態では、有機溶媒がさらに提供される。 In one embodiment, non-mesogenic polymerizable compounds are used, ie compounds that do not have mesogenic groups. However, they exhibit sufficient and appropriate solubility or miscibility with the LC component. In a preferred embodiment, an organic solvent is further provided.
別の態様では、反応性メソゲン(RM)としても知られる重合性メソゲン化合物または液晶化合物が使用される。これらの化合物は、メソゲン基および1種以上の重合性基、すなわち重合に適した官能基を有する。 In another embodiment, polymerizable mesogenic or liquid crystal compounds, also known as reactive mesogens (RM), are used. These compounds have a mesogenic group and one or more polymerizable groups, i.e. functional groups suitable for polymerization.
場合により、一実施形態において、本発明による重合性化合物は、反応性メソゲンのみを含み、すなわちすべての反応性モノマーがメソゲンである。あるいはRMは、1種以上の非メソゲン重合性化合物と組み合わせて提供され得る。RMは、単反応性もしくは二反応性または多反応性であり得る。RMは、LC媒体との好都合な溶解性または混和性を示し得る。しかし、形成中またはそれから形成されるポリマーが適切な相分離挙動を示すことがさらに考案される。好ましい重合性メソゲン化合物は、末端基として少なくとも1つの重合性基を含み、コア基としてメソゲン基を含み、さらに好ましくは重合性基とメソゲン基との間にスペーサーおよび/または連結基を含む。一実施形態において、2−メチル−1,4−フェニレン−ビス[4[3(アクリロイルオキシ)プロピルオキシ]ベンゾエート(RM257、Merck KGaA)が使用される。これとは異なりまたはこれに加えて、メソゲン基の1つ以上の側基は、重合性基であってもよい。 Optionally, in one embodiment, the polymerizable compound according to the invention comprises only reactive mesogens, i.e. all reactive monomers are mesogens. Alternatively, RM can be provided in combination with one or more non-mesogenic polymerizable compounds. The RM can be mono-reactive or bi-reactive or multi-reactive. The RM may exhibit favorable solubility or miscibility with the LC medium. However, it is further devised that the polymer being formed or formed therefrom exhibits a suitable phase separation behavior. Preferred polymerizable mesogenic compounds contain at least one polymerizable group as a terminal group, a mesogenic group as a core group, and more preferably a spacer and / or a linking group between the polymerizable group and the mesogenic group. In one embodiment, 2-methyl-1,4-phenylene-bis [4 [3 (acryloyloxy) propyloxy] benzoate (RM257, Merck KGaA) is used. Alternatively or in addition, one or more side groups of the mesogenic group may be a polymerizable group.
さらに別の実施形態では、メソゲン重合性化合物の使用が回避される。 In yet another embodiment, the use of mesogenic polymerizable compounds is avoided.
好ましい実施形態では、1種以上の重合性化合物は、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルニトリル、メタクリルニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチル−、エチル−、n−もしくはtert−ブチル−、シクロヘキシル−、2−エチルヘキシル−、フェニルオキシエチル−、ヒドロキシエチル−、ヒドロキシプロピル−、C2〜5−アルコキシエチル−、テトラヒドロフルフリルアクリレートもしくはメタクリレート、ビニルアセテート、−プロピオネート、−アクリレート、−スクシネート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール、スチレン、ジビニルベンゼン、エチレンジアクリレート、1,6−ヘキサンジアクリレート、ビスフェノール−A−ジアクリレートおよび−ジメタクリレート、トリメチリルプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチルプロパンテトラアクリレートまたはジペンタエリスリトールペンタ−もしくはヘキサアクリレートから選択される。また、例えば市販品であるNorland 65(Norland Products)等のチオール−エンも好ましい。 In a preferred embodiment, the one or more polymerizable compounds are vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, methyl-, ethyl-, n- or tert-butyl-, cyclohexyl-, 2- Ethylhexyl-, phenyloxyethyl-, hydroxyethyl-, hydroxypropyl-, C2-5 -alkoxyethyl-, tetrahydrofurfuryl acrylate or methacrylate, vinyl acetate, -propionate, -acrylate, -succinate, N-vinylpyrrolidone, N -Vinylcarbazole, styrene, divinylbenzene, ethylene diacrylate, 1,6-hexane diacrylate, bisphenol-A-diacrylate and -dimethacrylate, trimethylyl Lopandiacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, triethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, tripropylene glycol triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ditrimethylpropane tetraacrylate or dipenta It is selected from erythritol penta- or hexaacrylate. Also preferred are thiol-enes such as, for example, commercially available Norland 65 (Norland Products).
重合性または反応性基は、好ましくはビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、フルオロアクリレート基、オキセタン基またはエポキシ基、特に好ましくはアクリレート基またはメタクリレート基から選択される。 The polymerizable or reactive group is preferably selected from vinyl groups, acrylate groups, methacrylate groups, fluoroacrylate groups, oxetane groups or epoxy groups, particularly preferably acrylate groups or methacrylate groups.
好ましくは1種以上の重合性化合物は、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレートおよび酢酸ビニルから選択され、ここで、組成物は、より好ましくはジアクリレート、ジメタクリレート、トリアクリレートおよびトリメタクリレートから好ましく選択される1種以上の二反応性および/または三反応性重合性化合物をさらに含む。 Preferably the one or more polymerizable compounds are selected from acrylates, methacrylates, fluoroacrylates and vinyl acetate, wherein the composition is more preferably selected from diacrylates, dimethacrylates, triacrylates and trimethacrylates. It further comprises one or more direactive and / or trireactive polymerizable compounds.
一実施形態において、上記で説明された1種以上の重合性化合物(ii)は、1つ、2つまたはそれを上回るアクリレート基、メタクリレート基および酢酸ビニル基から選択される重合性基を含み、ここで、この化合物は、好ましくは非メソゲン化合物である。 In one embodiment, the one or more polymerizable compounds (ii) described above comprise one, two or more polymerizable groups selected from acrylate groups, methacrylate groups and vinyl acetate groups; Here, this compound is preferably a non-mesogenic compound.
好ましい実施形態では、本発明による組成物は、1種以上のモノアクリレートを含み、好ましくは組成物全体を基準として、0.1重量%〜75重量%、より好ましくは0.5重量%〜50重量%、特に2.5重量%〜25重量%の量で加えられる。特に好ましい単反応性化合物は、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、2−エチル−ヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシ−エチルアクリレート、2−ヒドロキシ−ブチルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレートおよびグリシジルアクリレートから選択される。 In a preferred embodiment, the composition according to the invention comprises one or more monoacrylates, preferably 0.1% to 75% by weight, more preferably 0.5% to 50%, based on the total composition. It is added in an amount of% by weight, especially 2.5% to 25% by weight. Particularly preferred monoreactive compounds are methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, nonyl acrylate, 2-ethyl-hexyl acrylate, 2-hydroxy-ethyl acrylate , 2-hydroxy-butyl acrylate, 2,3-dihydroxypropyl acrylate and glycidyl acrylate.
これに加えてまたはこれとは異なって、酢酸ビニルが加えられてもよい。 In addition or alternatively, vinyl acetate may be added.
別の好ましい実施形態では、本発明による組成物は、場合により、上記モノアクリレートに加えて、1種以上のモノメタクリレートを含み、好ましくは組成物全体を基準として、0.1重量%〜75重量%、より好ましくは0.5重量%〜50重量%、特に2.5重量%〜25重量%の量で加えられる。特に好ましい単反応性化合物は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、2−エチル−ヘキシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、アダマンチルメタクリレートおよびイソボルニルメタクリレートから選択される。 In another preferred embodiment, the composition according to the invention optionally comprises, in addition to the monoacrylate, one or more monomethacrylates, preferably 0.1% to 75% by weight, based on the total composition. %, More preferably 0.5% to 50% by weight, in particular 2.5% to 25% by weight. Particularly preferred monoreactive compounds are methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, nonyl methacrylate, 2-ethyl-hexyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, It is selected from 2-hydroxybutyl methacrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, glycidyl methacrylate, stearyl methacrylate, adamantyl methacrylate and isobornyl methacrylate.
少なくとも1種の架橋剤、すなわち2つ以上の重合性基を有する重合性化合物が、組成物に加えられることが特に好ましい。製造された粒子におけるポリマーシェルの架橋により、特に安定性および包含をさらに改善し、かつ膨潤、特に溶媒による膨潤に対する感受性を調整または低減することに関するさらなる有益性が提供され得る。この点において、二反応性および多反応性化合物は、それ自体のポリマーネットワークを形成するのに、かつ/または重合時の単反応性化合物から実質的に形成されるポリマー鎖を架橋するのに役立ち得る。 It is particularly preferred that at least one crosslinking agent, ie a polymerizable compound having two or more polymerizable groups, is added to the composition. Crosslinking of the polymer shell in the produced particles can provide further benefits, particularly with respect to further improving stability and inclusion, and adjusting or reducing susceptibility to swelling, particularly swelling with solvents. In this respect, the bireactive and polyreactive compounds help to form their own polymer network and / or to crosslink the polymer chains that are substantially formed from the monoreactive compound during polymerization. obtain.
当技術分野において公知の従来の架橋剤が使用され得る。二反応性または多反応性アクリレートおよび/またはメタクリレートをさらに提供することが特に好ましく、組成物全体を基準として、好ましくは0.1重量%〜75重量%、より好ましくは0.5重量%〜50重量%、特に2.5重量%〜25重量%の量で加えられる。特に好ましい化合物は、エチレンジアクリレート、プロピレンジアクリレート、ブチレンジアクリレート、ペンチレンジアクリレート、ヘキシレンジアクリレート、グリコールジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレートとしても知られるエチレンジメタクリレート、プロピレンジメタクリレート、ブチレンジメタクリレート、ペンチレンジメタクリレート、ヘキシレンジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリコールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレートおよびペンタエリスリトールトリアクリレートから選択される。 Conventional crosslinking agents known in the art can be used. It is particularly preferred to further provide direactive or polyreactive acrylates and / or methacrylates, preferably 0.1% to 75% by weight, more preferably 0.5% to 50%, based on the total composition. It is added in an amount of% by weight, especially 2.5% to 25% by weight. Particularly preferred compounds are ethylene diacrylate, propylene diacrylate, butylene diacrylate, pentylene diacrylate, hexylene diacrylate, glycol diacrylate, glycerol diacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ethylene dimethacrylate, also known as ethylene glycol dimethacrylate , Propylene dimethacrylate, butylene dimethacrylate, pentylene dimethacrylate, hexylene dimethacrylate, tripropylene glycol diacrylate, glycol dimethacrylate, glycerol dimethacrylate, trimethylpropane trimethacrylate and pentaerythritol triacrylate.
単反応性モノマーと二反応性または多反応性モノマーとの比は、シェルのポリマー構成およびその特性に影響を及ぼすように好都合に設定および調整され得る。 The ratio of monoreactive monomer to direactive or polyreactive monomer can be conveniently set and adjusted to affect the polymer composition of the shell and its properties.
本方法の工程(b)によれば、1種の界面活性剤を使用して、組成物をナノ液滴として水相に分散させる。一実施形態において、この界面活性剤は、工程(a)で提供される組成物に混合され、含まれてもよい。あるいは界面活性剤は、工程(a)の後に、好ましくは水性混合物として加えられる。この場合、界面活性剤は水相に提供され、次いで(a)で提供される組成物と混合される。 According to step (b) of the method, the composition is dispersed as nanodroplets in the aqueous phase using one surfactant. In one embodiment, the surfactant may be mixed and included in the composition provided in step (a). Alternatively, the surfactant is preferably added as an aqueous mixture after step (a). In this case, the surfactant is provided in the aqueous phase and then mixed with the composition provided in (a).
したがって、好ましい実施形態によれば、界面活性剤は、最初の工程で別個に製造または提供され、次いで他の成分に加えられ得る。特に界面活性剤を、水性混合物または組成物として製造または提供することができ、次いで、これらは、上記および下記で説明されるメソゲン媒体および重合性化合物を含む他の成分に加えられる。特に好ましくは1種の界面活性剤が、水性界面活性剤として提供される。 Thus, according to a preferred embodiment, the surfactant can be prepared or provided separately in the first step and then added to the other ingredients. In particular, surfactants can be prepared or provided as aqueous mixtures or compositions, which are then added to other components including mesogenic media and polymerizable compounds described above and below. Particularly preferably, one surfactant is provided as an aqueous surfactant.
界面活性剤は、表面張力または界面張力を低下させ、乳化および分散を促進するのに有用であり得る。 Surfactants can be useful in reducing surface tension or interfacial tension and promoting emulsification and dispersion.
陰イオン界面活性剤、例えば硫酸塩、例えばラウリル硫酸ナトリウム、スルホン酸塩、リン酸塩およびカルボン酸塩界面活性剤、陽イオン界面活性剤、例えば第二級または第三級アミンおよび第四級アンモニウム塩界面活性剤、両性イオン界面活性剤、例えばベタイン、スルタイン(sultaine)およびリン脂質界面活性剤ならびに非イオン界面活性剤、例えば長鎖アルコールおよびフェノール、エーテル、エステルまたはアミド非イオン界面活性剤を含む、当技術分野において公知の従来の界面活性剤が使用され得る。 Anionic surfactants such as sulfates such as sodium lauryl sulfate, sulfonate, phosphate and carboxylate surfactants, cationic surfactants such as secondary or tertiary amines and quaternary ammonium Includes salt surfactants, zwitterionic surfactants such as betaines, sultaines and phospholipid surfactants and nonionic surfactants such as long chain alcohols and phenols, ethers, esters or amides nonionic surfactants Conventional surfactants known in the art can be used.
本発明による好ましい実施形態では、非イオン界面活性剤が使用される。非イオン界面活性剤の使用により、ナノカプセルを製造するプロセスの間に、特に分散体の形成および安定化ならびにPIPSにおいて有益性が提供され得る。形成されたナノカプセル中に界面活性剤、例えば残留界面活性剤が含まれる場合、帯電した界面活性剤を避けることが有利であり得ることがさらに認識された。このため、非イオン界面活性剤の使用およびイオン界面活性剤の回避は、ナノカプセルの安定性、信頼性ならびに電気光学特性および性能の観点から、コンポジット系および電気光学デバイスにおいても有益であり得る。 In a preferred embodiment according to the present invention, a nonionic surfactant is used. The use of nonionic surfactants can provide benefits during the process of manufacturing nanocapsules, particularly in the formation and stabilization of dispersions and PIPS. It has further been recognized that it may be advantageous to avoid charged surfactants when the formed nanocapsules contain a surfactant, such as a residual surfactant. For this reason, the use of nonionic surfactants and avoidance of ionic surfactants can also be beneficial in composite systems and electro-optic devices in terms of nanocapsule stability, reliability, and electro-optic properties and performance.
ポリエトキシル化非イオン界面活性剤が特に優先される。好ましい化合物は、ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル界面活性剤、ポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル界面活性剤、グルコシドアルキルエーテル界面活性剤、ポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル界面活性剤、例えばTriton(商標)X−100、ポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル界面活性剤、グリセロールアルキルエステル界面活性剤、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル界面活性剤、例えばポリソルベート、ソルビタンアルキルエステル界面活性剤、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミンおよびドデシルジメチルアミンオキシドの群から選択される。 Particular preference is given to polyethoxylated nonionic surfactants. Preferred compounds include polyoxyethylene glycol alkyl ether surfactants, polyoxypropylene glycol alkyl ether surfactants, glucoside alkyl ether surfactants, polyoxyethylene glycol octylphenol ether surfactants such as Triton ™ X-100, Polyoxyethylene glycol alkylphenol ether surfactants, glycerol alkyl ester surfactants, polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl ester surfactants such as polysorbates, sorbitan alkyl ester surfactants, cocamide monoethanolamine, cocamide diethanolamine and dodecyldimethyl Selected from the group of amine oxides.
特に好ましい実施形態では、使用される界面活性剤は、市販のBrij(登録商標)剤(Sigma−Aldrich製)を含むポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル界面活性剤から選択される。トリコサエチレングリコールドデシルエーテルを含む、より好ましくはトリコサエチレングリコールドデシルエーテルからなる界面活性剤が特に優先される。非常に特に好ましい実施形態では、Brij35またはポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテルとも呼ばれる市販のBrij(登録商標)L23(Sigma−Aldrich)が使用される。さらなる特定の実施形態では、ポリエチレングリコールヘキサデシルエーテルもしくはポリオキシエチレン(20)セチルエーテルとしても知られる市販のBrij(登録商標)58またはポリエチレングリコールドデシルエーテルもしくはポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテルとしても知られる市販のBrij(登録商標)L4が優先される。 In a particularly preferred embodiment, the surfactant used is selected from polyoxyethylene glycol alkyl ether surfactants including commercially available Brij® agents (manufactured by Sigma-Aldrich). Particular preference is given to surfactants comprising tricosaethylene glycol dodecyl ether, more preferably consisting of tricosaethylene glycol dodecyl ether. In a very particularly preferred embodiment, the commercially available Brij® L23 (Sigma-Aldrich), also called Brij35 or polyoxyethylene (23) lauryl ether, is used. In a further specific embodiment, the commercially available Brij® 58, also known as polyethylene glycol hexadecyl ether or polyoxyethylene (20) cetyl ether, also known as polyethylene glycol dodecyl ether or polyoxyethylene (4) lauryl ether. Commercially available Brij® L4 is preferred.
別の実施形態では、アルキルアリールポリエーテルアルコール、好ましくは市販のTriton(商標)X−100ならびに特に4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル−ポリエチレングリコールおよび式C14H22O(C2H4O)nH[式中、nは、9および10である]の化合物を使用するのが好ましい。これとは異なりまたはこれに加えて、オクチルフェノールエトキシレート界面活性剤、例えばECOSURF(商標)界面活性剤(Dowより市販)、例えばESOSURF(商標)EH−9(90%)またはTERGITOL(登録商標)界面活性剤(Dowより市販)、例えばTERGITOL(登録商標)15−S−9が、好ましく使用され得る。 In another embodiment, an alkylaryl polyether alcohol, preferably commercially available Triton ™ X-100 and especially 4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenyl-polyethylene glycol and the formula C 14 H 22 It is preferred to use a compound of O (C 2 H 4 O) n H where n is 9 and 10. Alternatively or in addition, an octylphenol ethoxylate surfactant, such as ECOSURF ™ surfactant (commercially available from Dow), eg ESOSURF ™ EH-9 (90%) or TERGITL® interface An activator (commercially available from Dow), such as TERGITOL® 15-S-9, can be preferably used.
別の実施形態では、有機シリコーン、例えばポリエーテルシロキサンおよびポリエーテルシロキサンコポリマー、例えば市販のTEGO(登録商標)添加剤(Evonik)、好ましくはTEGO(登録商標)Wet 270および特に3−[メチル−ビス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル−ポリエチレングリコールを含む、好ましくはこれからなる界面活性剤または好ましくはTEGO(登録商標)Wet280を使用するのが好ましい。さらに、TEGO(登録商標)WET260およびTEGO(登録商標)Wet KL245ならびに米国特許第7,618,777号明細書(US 7,618,777)に記載されたシリコーン界面活性剤、例えばH3CSi(CH3)2OSiO(CH3)(CH2CH2CH2O(CH2CH2O)7CH3)Si(CH3)3が、好ましく使用され得る。 In another embodiment, organosilicones such as polyether siloxanes and polyether siloxane copolymers, such as the commercially available TEGO® additive (Evonik), preferably TEGO® Wet 270 and especially 3- [methyl-bis Preferably, a surfactant comprising, preferably consisting of (trimethylsilyloxy) silyl] propyl-polyethylene glycol or preferably TEGO® Wet280 is used. In addition, silicone surfactants described in TEGO® WET260 and TEGO® Wet KL245 and US Pat. No. 7,618,777 (US 7,618,777), such as H 3 CSi ( CH 3 ) 2 OSiO (CH 3 ) (CH 2 CH 2 CH 2 O (CH 2 CH 2 O) 7 CH 3 ) Si (CH 3 ) 3 may be preferably used.
さらに別の実施形態では、フルオロ界面活性剤、好ましくはFluorN322および特に2−[[2−メチル−5−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−オクトキシカルボニルアミノ)フェニル]カルバモイルオキシ]エチル−ポリプロピレングリコールを含み、より好ましくはこれからなる界面活性剤を使用するのが好ましい。他のフルオロ界面活性剤、例えば市販のFluorN 561およびFluorN 562(Cytonix)も、好ましく使用され得る。 In yet another embodiment, a fluorosurfactant, preferably FluorN322 and especially 2-[[2-methyl-5- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8, It is preferred to use a surfactant comprising, more preferably consisting of 8,8-tridecafluoro-octoxycarbonylamino) phenyl] carbamoyloxy] ethyl-polypropylene glycol. Other fluorosurfactants such as commercially available FluorN 561 and FluorN 562 (Cytonix) can also be preferably used.
さらに別の実施形態では、ポロキサマーコポリマー、好ましくはポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドの単位を含むコポリマー、より好ましくはポリエチレングリコールの2つの親水性ブロックが隣接したポリプロピレングリコールの中央疎水性ブロックからなるトリブロックコポリマーおよび特に市販のポロキサマー407またはPluronic(登録商標)F−127(BASF)またはSynperonic PE/F127(Croda)を使用するのが好ましい。これとは異なりまたはこれに加えて、他のPluronic(登録商標)添加剤、例えばPluronic(登録商標)10R5が、好ましくは使用されてもよい。 In yet another embodiment, a poloxamer copolymer, preferably a copolymer comprising units of polyethylene oxide and polypropylene oxide, more preferably a triblock consisting of a central hydrophobic block of polypropylene glycol adjacent to two hydrophilic blocks of polyethylene glycol. Preference is given to using copolymers and in particular the commercially available poloxamer 407 or Pluronic® F-127 (BASF) or Synperonic PE / F127 (Croda). Alternatively or in addition, other Pluronic® additives such as Pluronic® 10R5 may preferably be used.
界面活性剤は、工程(a)で提供される組成物に対して、好ましくは30重量%未満、より好ましくは25重量%未満、さらにより好ましくは20重量%未満、特に15重量%未満の量で提供される。 The surfactant is preferably in an amount of less than 30% by weight, more preferably less than 25% by weight, even more preferably less than 20% by weight, in particular less than 15% by weight, based on the composition provided in step (a). Provided in.
好ましい態様によれば、界面活性剤が製造された水性混合物として提供される場合、水の量は、重量に関して組成物全体に寄与するとは考えられない、すなわち水は、この点で除外される。 According to a preferred embodiment, when the surfactant is provided as an aqueous mixture produced, the amount of water is not considered to contribute to the entire composition with respect to weight, ie water is excluded in this respect.
また、本発明によるナノカプセルの製造方法において、ポリマー界面活性剤または界面活性ポリマーもしくはブロックコポリマーも使用され得る。 Polymer surfactants or surface active polymers or block copolymers can also be used in the method for producing nanocapsules according to the present invention.
ただし、特定の実施形態では、このようなポリマー界面活性剤または界面活性ポリマーの使用は回避される。 However, in certain embodiments, the use of such polymeric surfactants or surfactant polymers is avoided.
本発明の態様によれば、重合性界面活性剤、すなわち1つ以上の重合性基を含む界面活性剤が使用され得る。 According to an aspect of the present invention, a polymerizable surfactant, i.e. a surfactant comprising one or more polymerizable groups, can be used.
このような重合性界面活性剤は、単独で、すなわち提供される唯一の界面活性剤としてまたは非重合性界面活性剤と組み合わせて使用され得る。一実施形態において、重合性界面活性剤は、非重合性界面活性剤に加えてかつこれと組み合わせて提供される。重合性界面活性剤のこの任意の供給により、適切な液滴形成および安定化ならびに安定なポリマーカプセルシェルの形成に寄与するという組み合わせた有益性が提供され得る。したがって、これらの化合物は、界面活性剤および重合性化合物として同時に作用する。重合性非イオン界面活性剤、特に1つ以上のアクリレートおよび/またはメタクリレート基を付加的に有する非イオン界面活性剤が特に優先される。重合性界面活性剤の使用を含むこの実施形態は、両親媒性界面におけるテンプレート特性が重合時に特に十分保存され得るという利点を有し得る。さらに、重合性界面活性剤は、重合反応に関与し得るだけでなく、ポリマーシェルに、より好ましくはシェル表面に、構成単位として好都合に組み込まれてもよく、これにより、界面相互作用に有利に影響を及ぼし得る。特に好ましい実施形態では、シリコーンポリエーテルアクリレート、より好ましくは架橋性シリコーンポリエーテルアクリレートが、重合性界面活性剤として使用される。別の実施形態では、PEGメチルエーテルメタクリレートが使用される。 Such polymerizable surfactants can be used alone, ie as the only surfactant provided or in combination with non-polymerizable surfactants. In one embodiment, the polymerizable surfactant is provided in addition to and in combination with a non-polymerizable surfactant. This optional supply of polymerizable surfactant can provide the combined benefit of contributing to proper droplet formation and stabilization as well as the formation of a stable polymer capsule shell. Therefore, these compounds act simultaneously as a surfactant and a polymerizable compound. Particular preference is given to polymerizable nonionic surfactants, in particular nonionic surfactants additionally having one or more acrylate and / or methacrylate groups. This embodiment involving the use of polymerizable surfactants can have the advantage that the template properties at the amphiphilic interface can be preserved particularly well during polymerization. Furthermore, the polymerizable surfactant may not only participate in the polymerization reaction, but may also be conveniently incorporated as a building block in the polymer shell, more preferably on the shell surface, thereby favoring interfacial interactions. May have an impact. In a particularly preferred embodiment, a silicone polyether acrylate, more preferably a crosslinkable silicone polyether acrylate, is used as the polymerizable surfactant. In another embodiment, PEG methyl ether methacrylate is used.
本方法において、組成物は、水性混合物に加えられ、ここで、この組成物は、水相に分散される。この点において、提供される界面活性剤は、分散体、特にエマルションを形成し、安定化しかつ均質化を促進するのに好都合に寄与し得る。 In the present method, the composition is added to an aqueous mixture, where the composition is dispersed in the aqueous phase. In this regard, the provided surfactants can advantageously contribute to forming dispersions, particularly emulsions, to stabilize and promote homogenization.
水性混合物が提供される場合、水の量は、重量に関して組成物全体に寄与するとは考えられず、すなわち水は、この点で除外される。 If an aqueous mixture is provided, the amount of water is not considered to contribute to the entire composition in terms of weight, ie water is excluded at this point.
好ましくは水は、精製水、特に脱イオン水として提供される。 Preferably the water is provided as purified water, especially deionized water.
本発明によれば、次いで、工程(a)で提供される組成物は、ナノ液滴として水相に分散される。 According to the present invention, the composition provided in step (a) is then dispersed in the aqueous phase as nanodroplets.
組成物は、さらなる化合物、例えば1種以上の多色性色素、特に二色性色素、1種以上のキラル化合物および/または他の慣例的かつ適切な添加剤を含有してもよい。 The composition may contain further compounds, for example one or more pleochroic dyes, in particular dichroic dyes, one or more chiral compounds and / or other customary and suitable additives.
多色性色素は、好ましくは二色性色素であり、例えばアゾ色素およびチアジアゾール色素から選択され得る。 The pleochroic dye is preferably a dichroic dye and can be selected, for example, from azo dyes and thiadiazole dyes.
適切なキラル化合物は、例えば標準的なキラルドーパント、例えばR−もしくはS−811、R−もしくはS−1011、R−もしくはS−2011、R−もしくはS−3011、R−もしくはS−4011、R−もしくはS−5011またはCB15(すべて、Merck KGaA、Darmstadt、Germanyから入手可能)、国際公開第98/00428号(WO 98/00428)に記載されたソルビトール、英国特許出願公開第2,328,207号明細書(GB 2,328,207)に記載されたヒドロベンゾイン、国際公開第02/94805号(WO 02/94805)に記載されたキラルビナフトール、国際公開第02/34739号(WO 02/34739)に記載されたキラルビナフトールアセタール、国際公開第02/06265号(WO 02/06265)に記載されたキラルTADDOLまたは国際公開第02/06196号(WO 02/06196)もしくは国際公開第02/06195号(WO 02/06195)に記載されたフッ化連結基を有するキラル化合物である。 Suitable chiral compounds are for example standard chiral dopants such as R- or S-811, R- or S-1011, R- or S-2011, R- or S-3011, R- or S-4011, R Or sorbitol as described in S-5011 or CB15 (all available from Merck KGaA, Darmstadt, Germany), WO 98/00428 (WO 98/00428), British Patent Application No. 2,328,207 Hydrobenzoin described in the specification (GB 2,328,207), chiral binaphthol described in WO 02/94805 (WO 02/94805), WO 02/34739 (WO 02/34739) ) Chiral binaphthol acetal , Described in WO 02/06265 (WO 02/06265) or described in WO 02/06196 (WO 02/06196) or WO 02/06195 (WO 02/06195). It is a chiral compound having a fluorinated linking group.
さらに、LC材料の電気光学的パラメータの誘電率異方性、光学異方性、粘度および/または温度依存性を変化させるための物質が加えられ得る。 In addition, substances can be added to change the dielectric anisotropy, optical anisotropy, viscosity and / or temperature dependence of the electro-optic parameters of the LC material.
本発明によるメソゲン媒体は、上記で説明された式Iの1種以上の化合物を含む。 The mesogenic medium according to the present invention comprises one or more compounds of formula I described above.
好ましい実施形態では、液晶媒体は、2〜25種、好ましくは3〜20種の化合物からなり、そのうちの少なくとも1種は、式Iの化合物である。媒体は、好ましくは本発明による式Iの1種以上、より好ましくは2種以上、最も好ましくは3種以上の化合物を含む。媒体は、好ましくはネマチックまたはネマトゲニック物質から選択され、例えば公知のクラスのアゾキシベンゼン、ベンジリデン−アニリン、ビフェニル、テルフェニル、フェニルまたはシクロヘキシルベンゾエート、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸およびシクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のシクロヘキシルフェニルエステル、フェニルシクロへキサン、シクロヘキシルビフェニル、フェニルシクロヘキシルシクロへキサン、シクロヘキシルシクロへキサン、シクロヘキシルシクロへキセン、シクロヘキシルシクロヘキシルシクロへキセン、1,4−ビス−シクロヘキシルベンゼン、4,4’−ビス−シクロヘキシルビフェニル、フェニル−またはシクロヘキシルピリミジン、フェニル−またはシクロヘキシルピリジン、フェニル−またはシクロヘキシルピリダジン、フェニル−またはシクロヘキシルジオキサン、フェニル−またはシクロヘキシル−1,3−ジチアン、1,2−ジフェニル−エタン、1,2−ジシクロヘキシルエタン、1−フェニル−2−シクロヘキシルエタン、1−シクロヘキシル−2−(4−フェニルシクロヘキシル)−エタン、1−シクロヘキシル−2−ビフェニル−エタン、1−フェニル−2−シクロヘキシル−フェニルエタン、場合によりハロゲン化されているスチルベン、ベンジルフェニルエーテル、トラン、置換されているケイ皮酸およびさらなるクラスのネマチックまたはネマトゲニック物質から選択される低分子量液晶化合物を含む。また、これらの化合物中の1,4−フェニレン基は、側方でモノ−またはジフルオロ化されていてもよい。液晶混合物は、好ましくはこの種類のアキラル化合物をベースとする。 In a preferred embodiment, the liquid crystal medium consists of 2 to 25, preferably 3 to 20, compounds, at least one of which is a compound of formula I. The medium preferably comprises one or more compounds of formula I according to the invention, more preferably two or more, most preferably three or more. The medium is preferably selected from nematic or nematogenic substances such as the known classes of azoxybenzene, benzylidene-aniline, biphenyl, terphenyl, phenyl or cyclohexylbenzoate, phenyl or cyclohexyl ester of cyclohexanecarboxylic acid, phenyl of cyclohexylbenzoic acid. Or cyclohexyl ester, cyclohexyl cyclohexane carboxylic acid phenyl or cyclohexyl ester, benzoic acid, cyclohexane carboxylic acid and cyclohexyl cyclohexane carboxylic acid cyclohexyl phenyl ester, phenyl cyclohexane, cyclohexyl biphenyl, phenyl cyclohexyl cyclohexane, cyclohexyl cyclohexane, cyclohexyl Cyclohexene, cyclo Xylcyclohexylcyclohexene, 1,4-bis-cyclohexylbenzene, 4,4'-bis-cyclohexylbiphenyl, phenyl- or cyclohexylpyrimidine, phenyl- or cyclohexylpyridine, phenyl- or cyclohexylpyridazine, phenyl- or cyclohexyldioxane, phenyl -Or cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-diphenyl-ethane, 1,2-dicyclohexylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylethane, 1-cyclohexyl-2- (4-phenylcyclohexyl) -ethane, 1 -Cyclohexyl-2-biphenyl-ethane, 1-phenyl-2-cyclohexyl-phenylethane, optionally halogenated stilbene, benzylphenyl ether, Is selected from nematic or nematogenic substances cinnamic acid and further classes are substituted include low molecular weight liquid crystal compounds. Also, the 1,4-phenylene group in these compounds may be mono- or difluorinated laterally. The liquid crystal mixture is preferably based on this kind of achiral compound.
好ましい実施形態では、LCホスト混合物は、好ましくはキラルLC相を有しないネマチックLC混合物である。 In a preferred embodiment, the LC host mixture is preferably a nematic LC mixture without a chiral LC phase.
適切なLC混合物は、正の誘電率異方性を有し得る。このような混合物は、例えば特開平07−181439号公報(JP 07−181439 A)、欧州特許出願公開第0667555号明細書(EP 0667555)、欧州特許出願公開第0673986号明細書(EP 0673986)、独国特許出願公開第19509410号明細書(DE 19509410)、独国特許出願公開第19528106号明細書(DE 19528106)、独国特許出願公開第19528107号明細書(DE 19528107)、国際公開第96/23851号(WO 96/23851)、国際公開第96/28521号(WO 96/28521)および国際公開第2012/079676号(WO 2012/079676)に記載されている。 A suitable LC mixture may have a positive dielectric anisotropy. Such a mixture is disclosed in, for example, JP-A-07-181439 (JP 07-181439 A), European Patent Application Publication No. 0667555 (EP 0667555), European Patent Application Publication No. 0673986 (EP 0673986), German Patent Application Publication No. 19509410 (DE 19509410), German Patent Application Publication No. 19528106 (DE 19528106), German Patent Application Publication No. 19528107 (DE 19528107), International Publication No. 96 / 23851 (WO 96/23851), WO 96/28521 (WO 96/28521) and WO 2012/079676 (WO 2012/079676).
別の実施形態では、LC媒体は、負の誘電率異方性を有する。このような媒体は、例えば欧州特許出願公開第1378557号明細書(EP 1378557 A1)に記載されている。 In another embodiment, the LC medium has a negative dielectric anisotropy. Such a medium is described, for example, in EP 1378557 (EP 1378557 A1).
特に好ましい実施形態では、式Iの1種以上の化合物は、式Ia、Ib、IcおよびId
R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、互いに独立して、1〜15個の炭素原子、好ましくは1〜7個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルケニルを示し、前記アルキル、アルコキシまたはアルケニルは、置換されていないか、CNもしくはCF3により一置換されているかまたはハロゲンにより一置換もしくは多置換されており、1つ以上のCH2基は、各場合において、互いに独立して、酸素原子が互いに直接結合しないような様式で、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、
X1およびX2は、互いに独立して、F、CF3、OCF3またはCNを示し、
L1、L2、L3、L4およびL5は、互いに独立して、HまたはFであり、
iは、1または2であり、
jおよびkは、互いに独立して、0または1である]
の化合物から選択される。
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently of each other a linear or branched alkyl having 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms. Or alkoxy or straight-chain or branched alkenyl having 2 to 15 carbon atoms, said alkyl, alkoxy or alkenyl being unsubstituted, monosubstituted by CN or CF 3 or monohalogenated One or more CH 2 groups, which are substituted or polysubstituted, in each case, independently of one another, in such a way that the oxygen atoms are not directly bonded to one another, —O—, —S—, —CO—, May be replaced by -COO-, -OCO-, -OCOO- or -C≡C-;
X 1 and X 2 independently of one another represent F, CF 3 , OCF 3 or CN;
L 1 , L 2 , L 3 , L 4 and L 5 are independently of each other H or F;
i is 1 or 2,
j and k are independently 0 or 1]
Selected from the following compounds:
本発明による1種以上の添加剤は、製造時に好都合なもしくは適切な機能を果たすことができ、特に得られる生成物に1つ以上の有利なもしくは有用な特性を付与できまたは少なくともそれに寄与できる作用剤である。添加剤は、例えば材料特性、溶解性または混和性を調整しまたは成膜能力に関する有益性を提供するのに有用であり得る。 The one or more additives according to the invention can serve a convenient or suitable function during manufacture, in particular the action that can impart or at least contribute to one or more advantageous or useful properties in the resulting product. It is an agent. Additives can be useful, for example, to adjust material properties, solubility or miscibility, or provide benefits related to film-forming capabilities.
添加剤は、重合工程の前に提供されてもよいし、工程(d)により提供されてもよい。 The additive may be provided before the polymerization step or may be provided by step (d).
特に工程(d)において提供される本発明による添加剤は、界面活性剤であるのが好ましい。界面活性剤は、表面活性剤である。この作用剤は、液体間または液体と固体との間の表面張力または界面張力を低下させ得る。本明細書における界面活性剤は、洗剤、湿潤剤、乳化剤、発泡剤および分散剤を含んでもよいし、これらとして作用することもできる。 In particular, the additive according to the invention provided in step (d) is preferably a surfactant. The surfactant is a surface active agent. This agent can reduce the surface or interfacial tension between liquids or between liquids and solids. The surfactants herein may include or act as detergents, wetting agents, emulsifiers, foaming agents and dispersing agents.
工程(b)における本発明によるナノカプセルの製造方法において、1種以上の界面活性剤が使用される。本明細書における界面活性剤は、ナノ液滴の形成およびナノエマルションの安定化を促進しまたはこれらに寄与し得る。それはまた、液滴のサイズおよびサイズ分布ならびに製造されたナノカプセルのサイズおよびサイズ分布も設定しまたは調整するのに有用であってもよい。 In the method for producing nanocapsules according to the present invention in step (b), one or more surfactants are used. The surfactants herein can promote or contribute to nanodroplet formation and nanoemulsion stabilization. It may also be useful for setting or adjusting the size and size distribution of the droplets and the size and size distribution of the manufactured nanocapsules.
工程(d)により加えられる界面活性剤は、ある場合において、工程(b)において使用されるものと同一であってもよい。ただし、工程(d)によるこの添加剤は、カプセルが形成された後にそのまま加えられる。この段階で、他の因子、すなわち液滴の安定化および粒子サイズの設定とは異なる因子が、特に取り扱われまたは考慮されてもよい。したがって、異なるもしくは追加の機能も果たしまたは他のもしくはさらなる特性に影響を及ぼす添加剤が使用されてもよい。このため、別の場合には、工程(d)により加えられる界面活性剤は、工程(b)において使用される界面活性剤とは異なり得る、すなわち別のまたは第2の界面活性剤であり得る。さらに、添加剤の組み合わせ、例えば界面活性剤および成膜剤も利用されてもよい。 The surfactant added in step (d) may in some cases be the same as that used in step (b). However, this additive from step (d) is added directly after the capsule is formed. At this stage, other factors may be specifically handled or taken into account, which are different from droplet stabilization and particle size setting. Thus, additives that serve different or additional functions or affect other or further properties may be used. Thus, in other cases, the surfactant added by step (d) may be different from the surfactant used in step (b), i.e., another or second surfactant. . In addition, combinations of additives such as surfactants and film-forming agents may be utilized.
好ましい実施形態によれば、工程(d)における添加剤は、界面活性剤を意味する。この実施形態では、工程(d)において、陰イオン界面活性剤、例えば硫酸塩、例えばラウリル硫酸ナトリウム、スルホン酸塩、リン酸塩およびカルボン酸塩界面活性剤、陽イオン界面活性剤、例えば第二級または第三級アミンおよび第四級アンモニウム塩界面活性剤、両性イオン界面活性剤、例えばベタイン、スルタインおよびリン脂質界面活性剤ならびに非イオン界面活性剤、例えば長鎖アルコールおよびフェノール、エーテル、エステルまたはアミド非イオン界面活性剤、特にアルキルポリエーテルおよびポリエトキシアルコールを含む、当技術分野において公知の従来の界面活性剤が使用され得る。 According to a preferred embodiment, the additive in step (d) means a surfactant. In this embodiment, in step (d), an anionic surfactant, such as a sulfate, such as sodium lauryl sulfate, sulfonate, phosphate and carboxylate surfactant, a cationic surfactant, such as a second Quaternary or tertiary amine and quaternary ammonium salt surfactants, zwitterionic surfactants such as betaines, sultaines and phospholipid surfactants and nonionic surfactants such as long chain alcohols and phenols, ethers, esters or Conventional surfactants known in the art can be used, including amide nonionic surfactants, particularly alkyl polyethers and polyethoxy alcohols.
本発明による好ましい実施形態では、非イオン界面活性剤が使用される。非イオン界面活性剤の使用およびイオン性界面活性剤の回避は、ナノカプセルの安定性、信頼性ならびに電気光学特性および性能の観点から、コンポジット系および電気光学デバイスにおいても有益であり得る。 In a preferred embodiment according to the present invention, a nonionic surfactant is used. The use of non-ionic surfactants and the avoidance of ionic surfactants can also be beneficial in composite systems and electro-optic devices in terms of nanocapsule stability, reliability and electro-optic properties and performance.
ポリエトキシル化非イオン界面活性剤が特に優先される。好ましい化合物は、ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル界面活性剤、ポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル界面活性剤、グルコシドアルキルエーテル界面活性剤、ポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル界面活性剤、例えばTriton X−100、ポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル界面活性剤、グリセロールアルキルエステル界面活性剤、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル界面活性剤、例えばポリソルベート、ソルビタンアルキルエステル界面活性剤、コカミドモノエタノールアミン、コカミドジエタノールアミンおよびドデシルジメチルアミンオキシドの群から選択される。 Particular preference is given to polyethoxylated nonionic surfactants. Preferred compounds include polyoxyethylene glycol alkyl ether surfactants, polyoxypropylene glycol alkyl ether surfactants, glucoside alkyl ether surfactants, polyoxyethylene glycol octylphenol ether surfactants such as Triton X-100, polyoxyethylene Glycol alkylphenol ether surfactants, glycerol alkyl ester surfactants, polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl ester surfactants such as polysorbates, sorbitan alkyl ester surfactants, cocamide monoethanolamine, cocamide diethanolamine and dodecyldimethylamine oxide Selected from the group.
特に好ましい実施形態では、使用される界面活性剤は、市販のBrij(登録商標)剤(Sigma−Aldrich)を含むポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル界面活性剤から選択される。トリコサエチレングリコールドデシルエーテルを含む、より好ましくはトリコサエチレングリコールドデシルエーテルからなる界面活性剤が特に優先される。非常に特に好ましい実施形態では、Brij35またはポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテルとも呼ばれる市販のBrij(登録商標)L23(Sigma−Aldrich)が使用される。さらなる特定の実施形態では、ポリエチレングリコールヘキサデシルエーテルもしくはポリオキシエチレン(20)セチルエーテルとしても知られる市販のBrij(登録商標)58またはポリエチレングリコールドデシルエーテルもしくはポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテルとしても知られる市販のBrij(登録商標)L4が優先される。 In a particularly preferred embodiment, the surfactant used is selected from polyoxyethylene glycol alkyl ether surfactants, including commercially available Brij® agents (Sigma-Aldrich). Particular preference is given to surfactants comprising tricosaethylene glycol dodecyl ether, more preferably consisting of tricosaethylene glycol dodecyl ether. In a very particularly preferred embodiment, the commercially available Brij® L23 (Sigma-Aldrich), also called Brij35 or polyoxyethylene (23) lauryl ether, is used. In a further specific embodiment, the commercially available Brij® 58, also known as polyethylene glycol hexadecyl ether or polyoxyethylene (20) cetyl ether, also known as polyethylene glycol dodecyl ether or polyoxyethylene (4) lauryl ether. Commercially available Brij® L4 is preferred.
別の実施形態では、アルキルアリールポリエーテルアルコール、好ましくは市販のTriton X−100ならびに特に4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル−ポリエチレングリコールおよび式C14H22O(C2H4O)nH[式中、nは、9および10である]の化合物を使用するのが好ましい。これとは異なりまたはこれに加えて、オクチルフェノールエトキシレート界面活性剤、例えばECOSURF(商標)界面活性剤(Dowより市販)、例えばESOSURF(商標)EH−9(90%)またはTERGITOL(登録商標)界界面活性剤(Dowより市販)、例えばTERGITOL(登録商標)15−S−9が、好ましく使用され得る。 In another embodiment, alkylaryl polyether alcohols, preferably commercially available Triton X-100 and especially 4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenyl-polyethylene glycol and the formula C 14 H 22 O (C It is preferred to use a compound of 2 H 4 O) n H, where n is 9 and 10. Alternatively or in addition, octylphenol ethoxylate surfactants such as ECOSURF ™ surfactant (commercially available from Dow) such as ESOSURF ™ EH-9 (90%) or TERGITOL® A surfactant (commercially available from Dow), such as TERGITOL® 15-S-9, can be preferably used.
別の実施形態では、有機シリコーン、例えばポリエーテルシロキサンおよびポリエーテルシロキサンコポリマー、例えば市販のTEGO(登録商標)添加剤(Evonik)、好ましくはTEGO(登録商標)Wet 270および特に3−[メチル−ビス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル−ポリエチレングリコールを含む、好ましくはこれからなる界面活性剤または好ましくはTEGO(登録商標)Wet280を使用するのが好ましい。さらに、TEGO(登録商標)WET260およびTEGO(登録商標)Wet KL245ならびに米国特許第7,618,777号明細書(US 7,618,777)に記載されたシリコーン界面活性剤、例えばH3CSi(CH3)2OSiO(CH3)(CH2CH2CH2O(CH2CH2O)7CH3)Si(CH3)3が、好ましく使用され得る。 In another embodiment, organosilicones such as polyether siloxanes and polyether siloxane copolymers, such as the commercially available TEGO® additive (Evonik), preferably TEGO® Wet 270 and especially 3- [methyl-bis Preferably, a surfactant comprising, preferably consisting of (trimethylsilyloxy) silyl] propyl-polyethylene glycol or preferably TEGO® Wet280 is used. In addition, silicone surfactants described in TEGO® WET260 and TEGO® Wet KL245 and US Pat. No. 7,618,777 (US 7,618,777), such as H 3 CSi ( CH 3 ) 2 OSiO (CH 3 ) (CH 2 CH 2 CH 2 O (CH 2 CH 2 O) 7 CH 3 ) Si (CH 3 ) 3 may be preferably used.
さらに別の実施形態では、フルオロ界面活性剤、好ましくはFluorN322および特に2−[[2−メチル−5−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−オクトキシカルボニルアミノ)フェニル]カルバモイルオキシ]エチル−ポリプロピレングリコールを含み、より好ましくはこれからなる界面活性剤を使用するのが好ましい。他のフルオロ界面活性剤、例えば市販のFluorN 561およびFluorN 562(Cytonix)も、好ましく使用され得る。 In yet another embodiment, a fluorosurfactant, preferably FluorN322 and especially 2-[[2-methyl-5- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8, It is preferred to use a surfactant comprising, more preferably consisting of 8,8-tridecafluoro-octoxycarbonylamino) phenyl] carbamoyloxy] ethyl-polypropylene glycol. Other fluorosurfactants such as commercially available FluorN 561 and FluorN 562 (Cytonix) can also be preferably used.
さらに別の実施形態では、ポロキサマーコポリマー、好ましくはポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドの単位を含むコポリマー、より好ましくはポリエチレングリコールの2つの親水性ブロックが隣接したポリプロピレングリコールの中央疎水性ブロックからなるトリブロックコポリマーおよび特に市販のポロキサマー407またはPluronic(登録商標)F−127(BASF)またはSynperonic PE/F127(Croda)を使用するのが好ましい。 In yet another embodiment, a poloxamer copolymer, preferably a copolymer comprising units of polyethylene oxide and polypropylene oxide, more preferably a triblock consisting of a central hydrophobic block of polypropylene glycol adjacent to two hydrophilic blocks of polyethylene glycol. Preference is given to using copolymers and in particular the commercially available poloxamer 407 or Pluronic® F-127 (BASF) or Synperonic PE / F127 (Croda).
一部の場合には、低分子量を有しまたはオリゴマーである非イオン性で部分的に水溶性の界面活性剤を提供することが好ましい場合がある。 In some cases, it may be preferable to provide a nonionic, partially water soluble surfactant that has a low molecular weight or is an oligomer.
驚くべきことに、生成物特性に好都合に影響を及ぼすのには、比較的少量の添加剤で既に十分であり得る。好ましくは添加剤は、最終的に得られるカプセルの10重量%未満、より好ましくは5重量%未満、特に2.5重量%未満を占める。カプセルが、カプセル全体の重量を基準として少なくとも0.01重量%、より好ましくは少なくとも0.05重量%の量で添加剤を含有するのがさらに好ましい。 Surprisingly, relatively small amounts of additives may already be sufficient to favorably affect product properties. Preferably the additives comprise less than 10% by weight of the finally obtained capsule, more preferably less than 5% by weight, in particular less than 2.5% by weight. It is further preferred that the capsule contains the additive in an amount of at least 0.01% by weight, more preferably at least 0.05% by weight, based on the weight of the whole capsule.
好ましい実施形態では、重合工程(c)の前に加えられるかまたは工程(d)において加えられる添加剤の量は、工程(a)で提供される組成物に対して、10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらにより好ましくは1重量%以下に制限される。一実施形態において、工程(a)で提供される組成物に対する添加剤の量は、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 In a preferred embodiment, the amount of additive added prior to or in step (d) of the polymerization step (c) is not more than 10% by weight relative to the composition provided in step (a), preferably Is limited to 5 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less, and even more preferably 1 wt% or less. In one embodiment, the amount of additive relative to the composition provided in step (a) is particularly preferably in the range 0.05% to 1% by weight, even more preferably 0.1% to 1% by weight. Is set in the range.
本発明の別の態様は、ポリマーシェルと、上記および下記で説明される式Iの1種以上の化合物を含むメソゲン媒体を含有するコアと、1種以上の添加剤とをそれぞれ含む、ナノカプセルに関する。好ましくおよび好都合に、ナノカプセルは、本発明による方法の実施により得られるかまたはそれにより得ることができる。 Another aspect of the present invention is a nanocapsule, each comprising a polymer shell, a core containing a mesogenic medium comprising one or more compounds of formula I as described above and below, and one or more additives About. Preferably and expediently the nanocapsules are obtained or can be obtained by carrying out the method according to the invention.
有利には、特に上記および下記のさらなる有益な特性を伴う電気光学用途における動作電圧の低下の観点で改善されたナノカプセルが、本発明による方法の実施により得られるかまたはそれにより得ることが可能であることが認識された。 Advantageously, nanocapsules that are improved in terms of lowering the operating voltage, in particular in electro-optic applications with the additional beneficial properties described above and below, are obtained or can be obtained by carrying out the method according to the invention It was recognized that.
さらに、驚くべきことに、好都合な電気光学特性および適切な信頼性を有するメソゲン媒体を包含する安定かつ信頼性のあるナノカプセルを提供でき、一方でさらに、同一のおよび/またはさらなる有益性、例えば動作電圧の低下を提供しまたはこれに寄与し得る1種以上の添加剤、好ましくは1種以上の界面活性剤を組み込めることが見出された。 Furthermore, surprisingly, it is possible to provide stable and reliable nanocapsules including mesogenic media with favorable electro-optical properties and adequate reliability, while further providing the same and / or additional benefits, such as It has been found that one or more additives, preferably one or more surfactants, can be incorporated that can provide or contribute to a reduction in operating voltage.
本発明によるナノカプセルは、イン・サイチュ重合および特にナノエマルション中でのPIPSに基づく方法により得られるかまたは同方法から得ることができることがさらに認識された。このため、予想外にも、ポリマーシェルにより封入されたコアとしてLCのナノサイズの液滴(ナノ液滴)を含む光変調材料を提供することができ、ここで、ナノカプセル全体、そしてさらにはその中に包含されるメソゲン媒体も、適切かつさらに改善された特性を有する。 It has further been recognized that the nanocapsules according to the invention can be obtained or obtained from a method based on in situ polymerization and in particular PIPS in nanoemulsions. Thus, unexpectedly, it is possible to provide a light modulating material comprising LC nano-sized droplets (nanodroplets) as a core encapsulated by a polymer shell, where the entire nanocapsules, and even The mesogenic medium included therein also has suitable and further improved properties.
上記のように、添加剤、好ましくは界面活性剤を加え、好ましくは組み込むことによって、ナノカプセルの特性にさらに影響を与え、これを調整することができる。驚くべきことに、ナノカプセルが製造されまたは提供された後であってもそのまま、添加剤のその後の導入は、ナノカプセルの特性および性能になおも寄与し、そして特定の条件下ではこれらをさらに改善する場合もあることも見出された。 As mentioned above, the properties of the nanocapsules can be further influenced and adjusted by adding, preferably incorporating, an additive, preferably a surfactant. Surprisingly, even after the nanocapsules have been manufactured or provided, the subsequent introduction of the additive still contributes to the properties and performance of the nanocapsules, and under certain conditions these can be further increased. It has also been found that it may improve.
本発明によるナノカプセルを提供することにより、離散的な量のLC材料をナノ体積に閉じ込めることができ、これらを安定的に包含させて個別に扱うことが可能となり、また様々な環境への組み込みまたは分散が可能となる。ポリマーシェルによりナノ封入されたLC材料は、単一の基材に容易に塗工され、同基材により支持され得る。同基材は可撓性でもよく、層厚または膜厚は可変であるかまたは様々であり得る。ポリマー壁により囲まれる、すなわち封入されるLC媒体は、少なくとも2つの状態で動作可能である。 By providing the nanocapsules according to the present invention, it is possible to confine discrete amounts of LC material in the nanovolume, which can be stably included and handled individually, and incorporated into various environments. Or dispersion becomes possible. The LC material nanoencapsulated by the polymer shell can be easily applied to and supported by a single substrate. The substrate may be flexible and the layer thickness or film thickness may be variable or variable. The LC media surrounded by, or encapsulated by, the polymer wall can operate in at least two states.
ただし、ナノ液滴はそれぞれ、比較的少量のLCのみを提供する。したがって今や、適切に大きなΔnを有しつつさらに、良好な透過率および良好な信頼性、例えば特に適切な電圧保持率(VHR)および熱およびUV安定性、ならびに比較的低い回転粘度を示すLC成分を、好ましくおよび好都合に提供することが実現された。さらに、誘電率異方性Δεの値が適切かつ合理的に高い状態でLC成分が好都合に提供されることで、電気光学デバイス用途において比較的低い閾値電圧を得ることができる。この点で、上記の界面活性剤の使用により、動作電圧をさらに適切に低下させることができる。 However, each nanodroplet provides only a relatively small amount of LC. Thus, LC components that now have a suitably large Δn and also exhibit good transmission and good reliability, such as particularly suitable voltage holding ratio (VHR) and thermal and UV stability, and relatively low rotational viscosity Has been realized to be preferred and expedient. Furthermore, a relatively low threshold voltage can be obtained in an electro-optical device application by conveniently providing the LC component with an appropriate and reasonably high value of the dielectric anisotropy Δε. In this respect, the operating voltage can be further appropriately reduced by using the above surfactant.
さらに、ナノカプセルにおいて、LCコアとポリマーシェルとの間の界面領域が、提供されたナノ体積と比較して比較的大きいため、ポリマーシェル成分およびLCコア成分のそれぞれの特性ならびにそれらの相互関係を特に考慮する必要があることが有利に認識された。本発明によるナノカプセルにおいて、ポリマーとLC成分との間の相互作用を、好都合にかつ適切に設定し、調整することができるが、これは主に、本発明によるナノ封入のために提供された組成物と、提供された製造方法の制御および適応性とによって得ることができる。さらに、添加剤、好ましくは界面活性剤は、これらの相互作用にさらに影響を及ぼしまたは変化させ得る。 In addition, in nanocapsules, the interfacial region between the LC core and the polymer shell is relatively large compared to the provided nanovolume, so that the respective properties of the polymer shell component and the LC core component and their interrelationship are It was recognized that particular considerations need to be taken into account. In the nanocapsules according to the invention, the interaction between the polymer and the LC component can be conveniently and appropriately set and tuned, which was mainly provided for nanoencapsulation according to the invention It can be obtained by the composition and the control and adaptability of the provided manufacturing method. Furthermore, additives, preferably surfactants, can further influence or change these interactions.
例えば界面相互作用は、LCナノ液滴における任意の整列または配向の形成を支持しまたは阻止し得る。 For example, interfacial interactions may support or prevent the formation of any alignment or orientation in the LC nanodroplets.
可視光のサブ波長であり、可視光のλ/4よりさらに小さくあり得るナノカプセルのサイズの小ささを考慮すると、カプセルは、可視光の非常に弱い散乱体でしかないことが有利である場合がある。 Considering the small size of the nanocapsules, which is a subwavelength of visible light and can be even smaller than λ / 4 of visible light, it is advantageous if the capsule is only a very weak scatterer of visible light There is.
さらに、電界の非存在下で、界面相互作用に応じて、LC媒体は、ある場合において、ナノサイズの体積においてほとんどまたは全く配向しない無秩序相、特に等方相を形成してもよく、これにより、例えば優れた視野角挙動が提供され得る。さらに、非電力状態または非アドレス状態にある等方相を本質的に有することは、特に偏光子を使用する場合に非常に良好な暗状態が実現され得るという点で、デバイス用途において有利であり得る。 Furthermore, in the absence of an electric field, depending on the interfacial interaction, LC media may in some cases form a disordered phase, in particular an isotropic phase, that has little or no orientation in the nanosize volume. For example, excellent viewing angle behavior can be provided. Furthermore, having an isotropic phase that is in a non-powered or non-addressed state is advantageous in device applications in that a very good dark state can be achieved, especially when using a polarizer. obtain.
例えばラジアル配向または双極性配向の発生とは対照的に、ある場合において、このような配向は、ナノカプセル中に提供される体積が小さいゆえに、起こらないかまたは少なくとも制限され得ると考えられる。 For example, in contrast to the occurrence of radial or bipolar orientation, it is believed that in some cases such orientation may not occur or at least be restricted due to the small volume provided in the nanocapsules.
あるいは、また特定の実施形態において好ましいように、例えばカプセル壁とのアンカリング強度を設定しまたは調整することにより、LC媒体における整列および配向を誘導しまたはこれらに影響を及ぼすのに特に界面相互作用を用いることができる、という構成が生じてもよい。このような場合、均一な、プラナー、ラジアルまたは双極性の整列が生じ得る。それぞれかつ個々にLCの配向または整列を有するこのようなナノカプセルがランダムに分散される場合、全体的に光学等方性が観察され得る。 Alternatively, and also as preferred in certain embodiments, interfacial interactions to induce or affect alignment and orientation in the LC media, for example, by setting or adjusting the anchoring strength with the capsule wall The structure that can be used may arise. In such cases, uniform planar, radial or bipolar alignment can occur. If such nanocapsules, each and individually with LC orientation or alignment, are randomly dispersed, overall optical isotropy can be observed.
湾曲に沿った球形または楕円形の幾何学的形状により、ネマチック構成ならびに液晶分子の整列についての制約条件または境界条件が設定され、これは、カプセル表面でのLCのアンカリング、弾性特性ならびにバルクおよび表面のエネルギーならびにカプセルのサイズによりさらに決まり得る。次に、電気光学的応答は、ナノカプセルにおけるLCの秩序および配向により決まる。 Spherical or elliptical geometries along the curve set constraints or boundary conditions on the nematic configuration as well as the alignment of liquid crystal molecules, which is the anchoring of LC at the capsule surface, the elastic properties and the bulk and It can be further determined by the surface energy as well as the capsule size. The electro-optic response is then determined by the LC order and orientation in the nanocapsules.
さらに、封入されたLC媒体の整列および配向の起こり得る存在の有無は、基材とは無関係である。したがって、基材上に整列層を設ける必要はない。 Further, the presence or absence of possible alignment and orientation of the encapsulated LC media is independent of the substrate. Therefore, it is not necessary to provide an alignment layer on the substrate.
特にカプセル中のLCが放射状の構成を有し、粒子サイズが光の波長を下回る場合、ナノカプセルは、実質的に光学的に等方性であるかまたは擬似等方性の光学特性を示す。これにより、2つの交差偏光子が使用される場合に、優れた暗状態を実現できる。電界によるスイッチング、特にインプレーンスイッチングの際に、光学異方性である軸方向構成を得ることができ、誘起された複屈折が光を透過させる。したがって、好ましい実施形態では、ナノカプセルに含まれるLC材料は、放射状の構成を有する。 In particular, when the LC in the capsule has a radial configuration and the particle size is below the wavelength of light, the nanocapsule is substantially optically isotropic or exhibits pseudo-isotropic optical properties. Thereby, an excellent dark state can be realized when two crossed polarizers are used. An axial configuration that is optical anisotropy can be obtained during field switching, particularly in-plane switching, and the induced birefringence transmits light. Thus, in a preferred embodiment, the LC material contained in the nanocapsule has a radial configuration.
スイッチング、特にIPS構成において誘起された複屈折に基づくスイッチングのために、好都合に誘電的に正または誘電的に負のLC媒体が使用されてもよい。 For switching, in particular for switching based on birefringence induced in IPS configurations, dielectrically positive or dielectrically negative LC media may be used.
本発明は、好都合なナノカプセル、すなわちポリマーシェルを有するナノコンテナを構成するカプセルを提供し、同ポリマーシェルは、場合によりかつ好ましくは架橋され、LC材料が充填される。ナノカプセルは、上記で説明された1種以上の添加剤をさらに含む。カプセルは、コア−シェル構造を有する個々かつ別個の、すなわち離散的なおよび分散性の粒子である。カプセルは、個々に作用し得るが、光変調材料として集合的に作用することもできる。それらを、種々の環境に適用することができ、分散媒に応じて様々な媒体に再分散させることができる。例えば、それらを水または水相に分散させ、乾燥させ、そしてバインダー、好ましくはポリマーバインダーに分散させてもよい。 The present invention provides convenient nanocapsules, ie capsules constituting a nanocontainer with a polymer shell, which is optionally and preferably cross-linked and filled with LC material. The nanocapsule further comprises one or more additives as described above. Capsules are individual and discrete, ie discrete and dispersive particles, having a core-shell structure. The capsules can act individually, but can also act collectively as a light modulating material. They can be applied to various environments and can be redispersed in various media depending on the dispersion medium. For example, they may be dispersed in water or an aqueous phase, dried and dispersed in a binder, preferably a polymer binder.
ナノカプセルは、ナノ粒子とも呼ばれ得る。特にナノ粒子は、ポリマーシェルにより囲まれたナノスケールLC材料を含む。これらのナノ封入液晶は、場合によりさらにポリマーバインダー中に埋め込まれてもよい。 Nanocapsules can also be referred to as nanoparticles. In particular, the nanoparticles comprise a nanoscale LC material surrounded by a polymer shell. These nano-encapsulated liquid crystals may optionally be further embedded in a polymer binder.
これとは異なる、相分離がそれほど顕著でないかまたはそれほど完全でない場合には、ポリマーネットワークが液滴内部で形成されることが可能である場合があり、その結果、LC材料が空隙を充填するスポンジ様または多孔性の内部を示すカプセルが得られる。この場合、LC材料は、スポンジ様構造またはネットワークの細孔を満たしており、一方、シェルは、LC材料を取り囲んでいる。 On the other hand, if the phase separation is less pronounced or less complete, the polymer network may be able to form inside the droplet, so that the LC material fills the voids. Capsules exhibiting a uniform or porous interior are obtained. In this case, the LC material fills the pores of the sponge-like structure or network, while the shell surrounds the LC material.
これとは異なるさらなる場合では、LC材料とポリマーとの間の分離は、中間的なレベルにあってもよく、その際、LC内部と壁との間の界面または境界はそれほど顕著でなく、勾配挙動を示す。 In a further different case, the separation between the LC material and the polymer may be at an intermediate level, where the interface or boundary between the LC interior and the wall is less noticeable and the gradient Shows behavior.
しかし、シェルポリマーとLC材料との効率的かつ完全な分離が得られ、特に滑らかな内面を有するシェルが得られることが好ましい。 However, it is preferred that an efficient and complete separation of the shell polymer and the LC material is obtained, and a shell having a particularly smooth inner surface is obtained.
場合により、含まれるメソゲン媒体は、1種以上のキラルドーパントおよび/もしくは1種以上の多色性色素ならびに/または他の常用の添加剤をさらに含有し得る。 Optionally, the included mesogenic medium may further contain one or more chiral dopants and / or one or more pleochroic dyes and / or other conventional additives.
好都合に、本発明によるナノカプセルは、上記で説明された組成物の重合により得られまたは同重合から得ることができ、特に本明細書に記載された効率的かつ制御された方法から得ることができる。驚くべきことに、ナノカプセルにおいて、シェルポリマーは、特にLC成分に対して十分に適合しかつLC性能に適合する上記の前駆体化合物を重合させることにより提供され得る。カプセルポリマーの電気インピーダンスは、LC材料の電気インピーダンスと少なくとも等しく、より好ましくはLC材料の電気インピーダンスより大きいことが好ましい。添加剤は、この点に関して特性および性能を適切に調整するのに有用であり得る。 Advantageously, the nanocapsules according to the invention can be obtained or obtained from the polymerization of the composition described above, in particular from the efficient and controlled method described herein. it can. Surprisingly, in the nanocapsules, the shell polymer can be provided by polymerizing the above precursor compounds that are particularly well suited for LC components and compatible with LC performance. It is preferred that the electrical impedance of the capsule polymer is at least equal to the electrical impedance of the LC material, more preferably greater than the electrical impedance of the LC material. Additives can be useful in appropriately adjusting properties and performance in this regard.
加えて、シェルポリマーは、分散性および望ましくない凝集の回避の点で有利であり得る。さらに、シェルポリマーは、例えば成膜性コンポジット系において、特に電気光学用途において、バインダーと組み合わされ、十分機能し得る。また添加剤は、この点に関して、例えば凝集を回避するまたは成膜性を改善する観点から、カプセル特性にも好都合に影響を及ぼし得る。 In addition, the shell polymer may be advantageous in terms of dispersibility and avoiding unwanted aggregation. Furthermore, the shell polymer can function well in combination with a binder, for example in film-forming composite systems, especially in electro-optic applications. Additives can also advantageously affect capsule properties in this regard, for example from the viewpoint of avoiding agglomeration or improving film formability.
液晶がシェル材料成分により封入されている本発明によるカプセルは、それらがナノサイズであることを特徴とする。400nm以下の平均サイズを有するナノカプセルが優先される。 The capsules according to the invention in which the liquid crystals are encapsulated by shell material components are characterized in that they are nano-sized. Preference is given to nanocapsules having an average size of 400 nm or less.
好ましくはナノカプセルは、動的光散乱分析により測定した場合に、400nm以下、より好ましくは300nm以下、さらにより好ましくは250nm以下の平均サイズを有する。動的光散乱(DLS)とは、サブミクロン領域における粒子のサイズおよびサイズ分布を測定するのに有用な、一般に公知の技術である。例えば市販のZetasizer(Malvern)をDLS分析に使用してよい。 Preferably, the nanocapsules have an average size of 400 nm or less, more preferably 300 nm or less, even more preferably 250 nm or less, as measured by dynamic light scattering analysis. Dynamic light scattering (DLS) is a generally known technique useful for measuring the size and size distribution of particles in the submicron region. For example, a commercially available Zetasizer (Malvern) may be used for DLS analysis.
さらにより好ましくはナノカプセルの平均サイズは、好ましくはDLSにより測定した場合に、200nmを下回り、特に150nm以下である。特に好ましい実施形態では、平均ナノカプセルサイズは、可視光の波長を下回り、特に可視光のλ/4よりも小さい。有利にも、本発明によるナノカプセルが、少なくとも1つの状態において、特に適切なLC整列または構成で、可視光の非常に弱い散乱体であり得る、すなわちそれらは、可視光を散乱しないかまたは実質的に散乱しないことが見出された。この場合、カプセルは、光の2つの偏光成分間の位相シフト、すなわち位相遅延を変調するのに有用であり得るが、いずれの状態においても光の望ましくない散乱を示さないかまたは実質的に示さない。 Even more preferably, the average size of the nanocapsules is preferably below 200 nm, in particular 150 nm or less, as measured by DLS. In a particularly preferred embodiment, the average nanocapsule size is below the wavelength of visible light, in particular smaller than λ / 4 of visible light. Advantageously, the nanocapsules according to the invention can be very weak scatterers of visible light in at least one state, in particular with an appropriate LC alignment or configuration, i.e. they do not scatter or substantially display visible light. Was found not to scatter. In this case, the capsule may be useful for modulating the phase shift between the two polarization components of light, i.e. the phase delay, but does not exhibit or substantially exhibits undesired scattering of light in either state. Absent.
一実施形態において、位相遅延は、およそλ/2に設定され、特に550nmの波長についてλ/2に設定される。これは、例えば適切な種類および量のナノカプセルを膜中に提供し、適切な膜厚を設定することにより達成され得る。 In one embodiment, the phase delay is set to approximately λ / 2, particularly λ / 2 for a wavelength of 550 nm. This can be accomplished, for example, by providing the appropriate type and amount of nanocapsules in the membrane and setting the appropriate thickness.
電気光学用途では、ポリマー封入メソゲン媒体は、好ましくは15nm〜400nm、より好ましくは50nm〜250nm、特に75nm〜150nmの閉じ込めサイズを示す。 For electro-optic applications, the polymer encapsulated mesogenic medium preferably exhibits a confinement size of 15 nm to 400 nm, more preferably 50 nm to 250 nm, especially 75 nm to 150 nm.
カプセルのサイズが非常に小さくなり、特にLC分子の分子サイズに近づくと、封入されたLC材料の量が減少し、LC分子の移動度もより制限されることを考慮すると、カプセルの機能性は、より効率的でなくなる可能性がある。 Considering that the size of the capsule becomes very small, especially when approaching the molecular size of the LC molecule, the amount of encapsulated LC material is reduced and the mobility of the LC molecule is more limited, so the functionality of the capsule is May become less efficient.
離散的な個々の構造を形成するポリマーシェルまたは壁の厚さは、包含されるLC媒体が効果的に包含されかつ安定して閉じ込められると同時に、比較的可撓性であってかつLC材料の優れた電気応答性が依然として可能となるように選択される。静電容量および電気光学性能の観点から、シェルは、好ましくは可能な限り薄くあるべきであり、それでもなお包含に適した強度を提供すべきである。したがって、典型的なカプセルシェルまたは壁の厚さは、100nmを下回る。好ましくはポリマーシェルは、50nm未満、より好ましくは25nmを下回る、特に15nmを下回る厚さを有する。好ましい実施形態では、ポリマーシェルは、1nm〜15nm、より好ましくは3nm〜10nm、特に5nm〜8nmの厚さを有する。 The thickness of the polymer shell or wall forming the discrete individual structure is relatively flexible and the LC material's thickness while the contained LC medium is effectively contained and stably confined. It is selected such that excellent electrical responsiveness is still possible. From the standpoint of capacitance and electro-optic performance, the shell should preferably be as thin as possible and still provide strength suitable for inclusion. Thus, the typical capsule shell or wall thickness is below 100 nm. Preferably the polymer shell has a thickness of less than 50 nm, more preferably less than 25 nm, in particular less than 15 nm. In a preferred embodiment, the polymer shell has a thickness of 1 nm to 15 nm, more preferably 3 nm to 10 nm, especially 5 nm to 8 nm.
ナノカプセルのサイズ、構造および形態の観察に、顕微鏡技術、特にSEMおよびTEMを用いることができる。壁の厚さは、例えば凍結破砕した試料のTEMにより決定され得る。また、中性子散乱技術を用いてもよい。さらに、ナノカプセル構造の研究には、例えばAFM、NMR、偏光解析技術および和周波発生技術が有用であり得る。本発明によるナノカプセルは、典型的には球形または楕円形の形状を有し、その際、中空の球形もしくは楕円形のシェルに本発明によるLC媒体が充填されるか、または中空の球形もしくは楕円形のシェルは本発明によるLC媒体を包含する。 Microscopic techniques, particularly SEM and TEM, can be used to observe the size, structure and morphology of the nanocapsules. The wall thickness can be determined, for example, by TEM of a frozen and crushed sample. A neutron scattering technique may also be used. Furthermore, for example, AFM, NMR, ellipsometry techniques, and sum frequency generation techniques may be useful for studying nanocapsule structures. The nanocapsules according to the invention typically have a spherical or elliptical shape, in which a hollow spherical or elliptical shell is filled with the LC medium according to the invention, or a hollow spherical or elliptical shape. Shaped shells include LC media according to the present invention.
このため、本発明は、ポリマーシェルによりそれぞれナノ封入され、各々が個々にまたは集合的にも電気光学デバイスにおいて少なくとも2つの状態で動作可能である、LCの複数の離散的な球形または楕円形の物体または粒子を提供する。 For this reason, the present invention provides a plurality of discrete spherical or elliptical LCs, each nano-encapsulated by a polymer shell, each capable of operating individually or collectively in at least two states in an electro-optic device. Provide an object or particle.
LC成分により、上記の有益な化学的、物理的および電気光学特性、例えば良好な信頼性および安定性ならびに低い回転粘度が提供される。好ましい実施形態では、本発明によるLC媒体は、Δn≧0.15、より好ましくは≧0.20、最も好ましくは≧0.25の複屈折を有する。本発明によるLC媒体が、Δε≧10の誘電率異方性をさらに有するのがさらにより好ましい。 The LC component provides the beneficial chemical, physical and electro-optical properties described above, such as good reliability and stability and low rotational viscosity. In a preferred embodiment, the LC medium according to the invention has a birefringence of Δn ≧ 0.15, more preferably ≧ 0.20, most preferably ≧ 0.25. Even more preferably, the LC medium according to the invention further has a dielectric anisotropy of Δε ≧ 10.
驚くべきことに、本発明による複屈折および誘電率異方性を適切に提供し、設定することにより、LCの小さなナノ体積であっても、光を効果的かつ効率的に変調するのに十分であり、その際、ナノカプセル中のLC分子の整列を生じさせるかまたは変化させるために、中程度の電界または中程度の駆動電圧を用いるだけで済む。 Surprisingly, by properly providing and setting the birefringence and dielectric anisotropy according to the present invention, it is sufficient to modulate light effectively and efficiently, even for small nanovolumes of LC. In that case, only a moderate electric field or a moderate driving voltage need be used to cause or change the alignment of the LC molecules in the nanocapsules.
さらに、本発明の別の利点は、実質的に均一なカプセルサイズを得る可能性、すなわち低い多分散度を達成する可能性にある。この均一性により、デバイス用途におけるカプセルの均一な電気光学性能を好都合に提供し得る。 Furthermore, another advantage of the present invention is the possibility of obtaining a substantially uniform capsule size, i.e. achieving a low polydispersity. This uniformity may advantageously provide uniform electro-optic performance of the capsule in device applications.
さらに、本発明による制御されかつ適応可能な方法により得られるかまたは同方法から得ることができるカプセルを、カプセルサイズに関して調整し、調節することができ、それによって今度は、特にカー(Kerr)効果に基づいて電気光学性能を所望通りに調節することが可能になる。 Furthermore, the capsules obtained or obtainable from the controlled and adaptable method according to the invention can be adjusted and adjusted with respect to the capsule size, so that in particular the Kerr effect in particular. The electro-optical performance can be adjusted as desired based on the above.
ナノカプセルのサイズが小さくかつ均一であることは、印加された電界に応答して高速かつ均一なスイッチング、好ましくは低ミリ秒またはさらにサブミリ秒の応答時間を得ることに関して有益であり得る。 The small and uniform size of the nanocapsules can be beneficial in terms of obtaining fast and uniform switching in response to an applied electric field, preferably a low millisecond or even sub-millisecond response time.
ナノカプセルとバインダー材料との組み合わせは、特に基材上へのコーティング、滴下または印刷および成膜の観点から、光変調材料の加工性および適用性に適切に影響を及ぼし、向上させ得ることが見出された。したがって、別の態様において、本発明は、ナノカプセルおよびバインダーを含むようなコンポジット系の製造方法を提供する。加えて、本方法は、得られた系がさらに1種以上の添加剤、好ましくは上記で説明された1種以上の界面活性剤を含むように考案される。この系に、好ましくは少なくともある程度までナノカプセルに組み込まれた添加剤により、特に動作電圧に関して、しかしまた例えば優れた暗状態、好都合に低いヒステリシスおよび成膜に関してもさらに改善されまたは調整された生成物特性が与えられ得る。好都合に、コンポジット系の製造方法は、添加剤がいつ、どのように加えられ得るかに関して有用な柔軟性を提供する。 It has been found that the combination of nanocapsules and binder materials can suitably affect and improve the processability and applicability of light modulating materials, particularly in terms of coating, dripping or printing and film formation on a substrate. It was issued. Accordingly, in another aspect, the present invention provides a method for producing a composite system comprising nanocapsules and a binder. In addition, the method is devised such that the resulting system further comprises one or more additives, preferably one or more surfactants as described above. Products further improved or tuned with this system, preferably with additives incorporated into the nanocapsules, preferably at least to some extent, especially with respect to operating voltage, but also with respect to, for example, excellent dark conditions, advantageously low hysteresis and film formation Properties can be given. Advantageously, the composite manufacturing method provides useful flexibility as to when and how additives can be added.
本方法において、1種以上の添加剤を予め含むナノカプセルも提供され得る。ただし、これとは異なる実施形態では、最初に提供されたナノカプセルは、1種以上の添加剤を含まない。ナノカプセルは、1種以上のバインダーと適切に混合され、加えて、上記で説明された1種以上の添加剤がさらに加えられる。特にカプセル製造の工程(d)で使用される添加剤は、本発明によるコンポジット系の製造にも好都合に使用され得る。添加剤、好ましくは界面活性剤の添加は、バインダーの添加と同時にかつ/またはバインダーの添加後に行われ得る。ただし、ナノカプセルを含む成分がより容易にかつより広い範囲で混合され得るように、添加剤が、バインダーと共に加えられることが好ましい。 In this method, nanocapsules that already contain one or more additives may also be provided. However, in a different embodiment, the initially provided nanocapsules do not contain one or more additives. The nanocapsules are suitably mixed with one or more binders, in addition to the one or more additives described above. In particular, the additives used in step (d) of capsule production can also be used advantageously for the production of the composite system according to the invention. The addition of an additive, preferably a surfactant, can be performed simultaneously with and / or after the addition of the binder. However, it is preferable that an additive is added with a binder so that the component containing a nanocapsule can be mixed more easily and in a wider range.
1種以上のバインダーは、分散剤および接着剤または結合剤の双方として作用でき、さらに、柔軟性を維持しまたはさらに促進しつつ、適切な物理的および機械的安定性を提供できる。さらに、カプセルの密度または濃度は、提供されるバインダーまたは緩衝材料の量を変化させることにより有利に調整され得る。 The one or more binders can act as both a dispersant and an adhesive or binder, and can provide adequate physical and mechanical stability while maintaining or further promoting flexibility. Furthermore, the density or concentration of the capsule can be advantageously adjusted by changing the amount of binder or buffer material provided.
このため、本発明は、本発明によるナノカプセルと、1種以上のバインダーと、1種以上の添加剤とを含むコンポジット系を提供し、ここで、この系は、好ましくはおよび好都合に、上記および下記で説明される方法の実施により得ることができる。 Thus, the present invention provides a composite system comprising nanocapsules according to the present invention, one or more binders and one or more additives, wherein the system is preferably and conveniently described above. And can be obtained by performing the method described below.
離散的なナノカプセルをバインダー材料と混合することができ、その際、混合されたナノカプセルが、コンポジット中でその完全性を実質的に維持し、好ましくは完全に維持するが、一方で、バインダーに結合し、保持されまたは固定されることが見出された。この点において、バインダー材料は、ポリマーシェル材料と同一の材料であってもよいし異なる材料であってもよい。したがって、本発明によれば、ナノカプセルは、ナノカプセルシェルの材料と同一の材料または異なる材料で構成されるバインダー中に分散され得る。好ましくはバインダーは、異なる材料または少なくとも修飾された材料である。さらに、本発明によれば、得られる系の特性に適切に影響を及ぼす1種以上の添加剤、好ましくは界面活性剤が組み込まれる。 Discrete nanocapsules can be mixed with the binder material, where the mixed nanocapsules substantially maintain, preferably completely maintain, their integrity in the composite, while the binder It has been found to be bound, retained or immobilized. In this regard, the binder material may be the same material as the polymer shell material or a different material. Thus, according to the present invention, the nanocapsules can be dispersed in a binder composed of the same material as the material of the nanocapsule shell or a different material. Preferably the binder is a different material or at least a modified material. In addition, according to the present invention, one or more additives, preferably surfactants, that appropriately affect the properties of the resulting system are incorporated.
バインダーは、ナノカプセルを分散させることができ、カプセルの量または濃度を設定および調整できるという点で有用であり得る。驚くべきことに、カプセルおよび適切なバインダーを独立して提供することにより、組み合わされたコンポジット中のカプセルの量が調整されるのみではなく、必要に応じて、特に非常に高い含有量で、あるいは非常に低い含有量でも調整され得る。典型的には、ナノカプセルは、約2重量%〜約95重量%の割合でコンポジット中に含有される。好ましくはコンポジットは、10重量%〜85重量%、より好ましくは30重量%〜70重量%の範囲でナノカプセルを含有する。好ましい実施形態では、使用されるバインダーおよびナノカプセルの量はほぼ同一である。コンポジット系中の添加剤の量は、典型的には、ナノカプセルまたはバインダーの量より相当少ない。好ましくは得られる系中の添加剤の量は、系組成物全体を基準として、5重量%以下、より好ましくは2.5重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。コンポジット系中の添加剤の量は、系組成物全体を基準として、特に好ましくは0.05重量%〜1重量%の範囲、さらにより好ましくは0.1重量%〜1重量%の範囲に設定される。 Binders can be useful in that the nanocapsules can be dispersed and the amount or concentration of capsules can be set and adjusted. Surprisingly, providing the capsules and a suitable binder independently not only adjusts the amount of capsules in the combined composite, but also if required, especially at a very high content, or Even very low contents can be adjusted. Typically, the nanocapsules are included in the composite in a proportion of about 2% to about 95% by weight. Preferably the composite contains nanocapsules in the range of 10 wt% to 85 wt%, more preferably 30 wt% to 70 wt%. In a preferred embodiment, the amount of binder and nanocapsules used is approximately the same. The amount of additive in the composite system is typically significantly less than the amount of nanocapsules or binder. Preferably, the amount of additive in the resulting system is 5 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less, and even more preferably 1 wt% or less, based on the total system composition. The amount of additive in the composite system is particularly preferably set in the range of 0.05% to 1% by weight, even more preferably in the range of 0.1% to 1% by weight, based on the total system composition. Is done.
バインダー材料および好ましくは添加剤もまたは双方の組み合わせにより、カプセルのコーティング性または印刷適性ならびに成膜の能力および性能が改善され、またはこれらに影響を与え得る。好ましくはバインダーは、適切な程度の柔軟性を維持しながら、機械的支持を提供し、マトリックスとして機能し得る。さらに、バインダーは、適切かつ十分な透明性を示す。 The binder material and preferably also the additives or a combination of both can improve or affect the coatability or printability of the capsules and the ability and performance of the film formation. Preferably, the binder can provide mechanical support and function as a matrix while maintaining a suitable degree of flexibility. Furthermore, the binder exhibits adequate and sufficient transparency.
一実施形態において、バインダーは、例えば米国特許第4,814,211号明細書(US 4,814,211)等に記載されている無機ガラスモノリスまたは他の無機材料から選択され得る。 In one embodiment, the binder may be selected from inorganic glass monoliths or other inorganic materials as described, for example, in US Pat. No. 4,814,211 (US 4,814,211).
ただし、バインダーは、ポリマー材料であることが好ましい。適切な材料は、合成樹脂、例えば熱硬化性であるエポキシ樹脂およびポリウレタン等でもよい。さらに、ビニル化合物およびアクリレート、特にポリビニルアクリレートおよびポリビニルアセテートが使用されてもよい。さらに、ポリメチルメタクリレート、ポリ尿素、ポリウレタン、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、メラミン尿素ホルムアルデヒドが使用されまたは加えられ得る。一部の実施形態では、アクリレートおよびメタクリレートがバインダーとして使用される。 However, the binder is preferably a polymer material. Suitable materials may be synthetic resins such as thermosetting epoxy resins and polyurethanes. In addition, vinyl compounds and acrylates, in particular polyvinyl acrylate and polyvinyl acetate, may be used. In addition, polymethyl methacrylate, polyurea, polyurethane, urea formaldehyde, melamine formaldehyde, melamine urea formaldehyde may be used or added. In some embodiments, acrylates and methacrylates are used as binders.
特に好ましくは水溶性ポリマー、例えばポリビニルアルコール(PVA)、デンプン、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリジン、ゼラチン、アルギン酸塩、カゼイン、アラビアゴムまたはラテックス様エマルション等が使用される。バインダーは、例えば疎水性または親水性をそれぞれ設定することを考慮して選択され得る。 Particularly preferred are water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), starch, carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, polyvinylpyrrolidine, gelatin, alginate, casein, gum arabic or latex-like emulsion. The binder may be selected in consideration of setting hydrophobicity or hydrophilicity, for example.
一実施形態において、バインダー、特に乾燥バインダーは、ほとんどまたは全く水を吸収しない。 In one embodiment, the binder, especially the dry binder, absorbs little or no water.
特に好ましい実施形態では、1種以上のバインダーは、部分的および完全に加水分解されたPVAを含むポリビニルアルコールを含む。好都合に、水溶性および親水性は、加水分解の程度を変化させることにより調整され得る。このため、水の取込みが、制御されまたは低減されてもよい。PVAの特性、例えば機械的強度または粘度は、例えば分子量、加水分解の程度を調整することによりまたはPVAの化学修飾により好都合に設定されてもよい。 In a particularly preferred embodiment, the one or more binders comprise polyvinyl alcohol comprising partially and fully hydrolyzed PVA. Advantageously, water solubility and hydrophilicity can be adjusted by changing the degree of hydrolysis. Thus, water uptake may be controlled or reduced. Properties of PVA, such as mechanical strength or viscosity, may be conveniently set, for example, by adjusting molecular weight, degree of hydrolysis, or by chemical modification of PVA.
バインダー特性は、バインダーの架橋によっても好都合に影響を受け得る。したがって、特にPVAがバインダーとして提供される場合、一実施形態において、バインダーは、好ましくは架橋剤、例えばジアルデヒド、例えばグルタルアルデヒド、ホルムアルデヒドおよびグリオキサールにより架橋される。このような架橋により、例えば望ましくない亀裂形成の傾向を好都合に減少させ得る。 Binder properties can also be influenced advantageously by binder crosslinking. Thus, particularly where PVA is provided as a binder, in one embodiment, the binder is preferably cross-linked by a cross-linking agent such as a dialdehyde such as glutaraldehyde, formaldehyde and glyoxal. Such cross-linking may advantageously reduce, for example, the tendency for undesirable crack formation.
上記で説明された1種以上の添加剤、好ましくは界面活性剤に加えて、コンポジットは、常用の添加剤、例えば安定剤、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤および/または可塑剤をさらに含んでもよい。 In addition to the one or more additives described above, preferably surfactants, the composite may further comprise conventional additives such as stabilizers, antioxidants, free radical scavengers and / or plasticizers. Good.
バインダー、特にPVAについては、エチレングリコールが好ましい可塑剤として使用され得る。グリセロール、またこれとは異なりまたはこれに加えて、1−オクタノールを使用することも可能である。 For binders, especially PVA, ethylene glycol can be used as a preferred plasticizer. It is also possible to use 1-octanol glycerol, or alternatively or in addition thereto.
一実施形態において、ナノカプセルは、PVAおよびグリセロールと、より好ましくはPVA、グリセロールおよび1−オクタノールと、さらにより好ましくはPVA、グリセロール、TEGO(登録商標)Wet 270および場合により1−オクタノールと混合される。 In one embodiment, the nanocapsules are mixed with PVA and glycerol, more preferably with PVA, glycerol and 1-octanol, even more preferably with PVA, glycerol, TEGO® Wet 270 and optionally 1-octanol. The
さらに、成膜特性に好都合に影響を及ぼすために、成膜剤、例えばポリアクリル酸および消泡剤が加えられてもよい。 In addition, film forming agents such as polyacrylic acid and antifoaming agents may be added to favorably affect the film forming properties.
このような作用剤は、成膜性および基材の湿潤性を改善するのに使用されてもよい。場合により、膜特性をさらに改善するために、コーティング組成物の脱気および/またはろ過が行われ得る。同様に、バインダー粘度の設定および調整は、形成中または形成された膜に好都合な影響を与え得る。 Such agents may be used to improve film formability and substrate wettability. Optionally, the coating composition can be degassed and / or filtered to further improve the membrane properties. Similarly, setting and adjusting the binder viscosity can favorably affect the film being formed or formed.
湿潤剤または乾燥剤をバインダーに加えることも可能である。 It is also possible to add wetting or drying agents to the binder.
バインダーは、液体またはペーストとして提供することができ、キャリア媒体または溶媒、例えば水、水性溶媒または有機溶媒を、例えば成膜中または同成膜後に、特に高温での蒸発により、コンポジット混合物から除去することができる。 The binder can be provided as a liquid or paste, and the carrier medium or solvent, such as water, aqueous solvent or organic solvent, is removed from the composite mixture, for example by evaporation at high temperature, during or after film formation. be able to.
バインダーは、好ましくはナノカプセルと十分に混ざって合一する。これには、添加剤が場合により適切に寄与する。さらに、カプセルの凝集は、例えば光漏れが回避されまたは最小限に抑えられ、これによって今度は非常に良好な暗状態が可能となり得るように、適切に回避されまたは最小限に抑えられる。さらに、バインダーは、高密度のナノカプセルがコンポジット中に、例えばコンポジットから形成された膜中に提供され得るように選択され得る。さらに、コンポジットにおいて、バインダーの構造的および機械的利点は、LCカプセルの好都合な電気光学特性と組み合わせられ得る。添加剤は、これらの特性をさらに改善するのに有用であり得る。 The binder is preferably well mixed and united with the nanocapsules. In this case, the additive contributes appropriately depending on the case. Furthermore, capsule agglomeration is adequately avoided or minimized, for example so that light leakage can be avoided or minimized, which in turn can enable a very good dark state. Furthermore, the binder can be selected such that a high density of nanocapsules can be provided in the composite, for example in a film formed from the composite. Furthermore, in the composite, the structural and mechanical advantages of the binder can be combined with the favorable electro-optical properties of the LC capsule. Additives can be useful to further improve these properties.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜に、例えばセルロースまたはセルロース誘導体、ポリシロキサンまたはチオレンをこのようなコーティングとして使用して、トップコーティングまたはオーバーコートが塗工されてもよい。 A top coating or overcoat may be applied to the produced membrane comprising nanocapsules and binder using, for example, cellulose or cellulose derivatives, polysiloxane or thiolene as such coatings.
本発明によるナノカプセルは、特にそれらを(再)分散させることにより、多種多様な異なる環境に適用され得る。それらは好都合に、バインダー中に複数のカプセルとして分散されてもよいし、バインダーと混合されてもよい。バインダーは、成膜挙動を改善するだけでなく膜特性も改善でき、特にバインダーは、基材に対してカプセルを保持し得る。典型的には、カプセルは、バインダー中にランダムに分配されるかまたはランダムに配向される。カプセル中のLCの整列により、特に放射状の整列の場合におよび/またはカプセル全体のランダム分布により、巨視的規模で光学的に等方性であるかまたは少なくとも実質的に光学的に等方性である材料を得ることができる。 The nanocapsules according to the invention can be applied to a wide variety of different environments, in particular by (re) dispersing them. They may conveniently be dispersed as a plurality of capsules in the binder or mixed with the binder. The binder can not only improve the film forming behavior but also the film properties, and in particular, the binder can hold the capsule against the substrate. Typically, the capsules are randomly distributed or randomly oriented in the binder. Due to the alignment of the LC in the capsule, in particular in the case of radial alignment and / or due to a random distribution throughout the capsule, it is optically isotropic on a macroscopic scale or at least substantially optically isotropic. A certain material can be obtained.
バインダー材料を含むコンポジットは、しかしまたナノカプセル単独も、基材に適切に塗工されまたは積層されてもよい。例えばコンポジットまたはナノカプセルのみが、従来のコーティング技術、例えばスピンコーティング、ブレードコーティングまたはドロップコーティングにより基材上に塗工され得る。あるいはそれらを、従来の公知の印刷方法、例えばインクジェット印刷等により基材に塗工することもできる。カプセルまたはコンポジットを適切な溶媒に溶解させることも可能である。次いで、この溶液を、例えばスピンコーティングもしくは印刷または他の公知の技術により、基材上にコーティングまたは印刷し、溶媒を蒸発させる。多くの場合、溶媒の蒸発を促進させるには、混合物を加熱することが適切である。溶媒として、例えば水、水性混合物または標準的な有機溶媒が使用され得る。 The composite containing the binder material, but also the nanocapsules alone may be suitably applied or laminated to the substrate. For example, only composites or nanocapsules can be applied onto a substrate by conventional coating techniques such as spin coating, blade coating or drop coating. Alternatively, they can be applied to the substrate by a known printing method such as inkjet printing. It is also possible to dissolve the capsule or composite in a suitable solvent. This solution is then coated or printed onto the substrate, for example by spin coating or printing or other known techniques, and the solvent is allowed to evaporate. In many cases, it is appropriate to heat the mixture to facilitate evaporation of the solvent. As solvent, for example, water, aqueous mixtures or standard organic solvents can be used.
基材に塗工される材料はコンポジットであること、すなわちバインダーも含むことも好ましい。典型的には、25μmを下回る、好ましくは15μmを下回る厚さを有する膜が形成される。好ましい実施形態では、コンポジットで構成される膜は、0.5μm〜10μm、非常に好ましくは1μm〜7μm、特に2μm〜5μmの厚さを有する。特に好ましい実施形態では、層の厚さは、2μm〜4μm、より好ましくは3μm〜4μm、さらにより好ましくは3.5μm〜4.0μmの範囲にある。 It is also preferred that the material applied to the substrate is a composite, i.e. it also contains a binder. Typically, a film is formed having a thickness of less than 25 μm, preferably less than 15 μm. In a preferred embodiment, the membrane composed of the composite has a thickness of 0.5 μm to 10 μm, very preferably 1 μm to 7 μm, in particular 2 μm to 5 μm. In particularly preferred embodiments, the layer thickness is in the range of 2 μm to 4 μm, more preferably 3 μm to 4 μm, even more preferably 3.5 μm to 4.0 μm.
基材として、例えばガラス、シリコン、石英シートまたはプラスチックフィルムが使用され得る。塗布された、好ましくはコーティングされまたは印刷された材料上に第2の基材を置くことも可能である。等方性または複屈折性の基材が使用され得る。光学コーティングを、特に光学接着剤により塗工することも可能である。 As the substrate, for example, glass, silicon, quartz sheet or plastic film can be used. It is also possible to place the second substrate on the applied, preferably coated or printed material. Isotropic or birefringent substrates can be used. It is also possible to apply the optical coating, in particular with an optical adhesive.
好ましい実施形態では、基材は、可撓性材料であり得る。コンポジットにより提供される可撓性が与えられることにより、全体として可撓性の系またはデバイスが得られる。 In a preferred embodiment, the substrate can be a flexible material. Given the flexibility provided by the composite, an overall flexible system or device is obtained.
適切かつ好ましいプラスチック基材は、例えばポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカーボネート(PC)またはトリアセチルセルロース(TAC)のフィルム、より好ましくはPETまたはTACフィルムである。複屈折性基材として、例えば一軸延伸プラスチックフィルムが使用され得る。PETフィルムは、例えばDuPont Teijin Filmsから商品名Melinex(登録商標)で市販されている。 Suitable and preferred plastic substrates are for example films of polyester, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate (PC) or triacetyl cellulose (TAC), more preferably PET or It is a TAC film. As the birefringent substrate, for example, a uniaxially stretched plastic film can be used. PET films are commercially available, for example, from DuPont Teijin Films under the trade name Melinex®.
基材は、透明であってよく、また透過性であっても反射性であってもよい。電気光学的アドレス可能性のために、基材は、電極を示し得る。典型的な実施形態では、ITO電極を有するガラス基材が提供される。 The substrate may be transparent and may be transmissive or reflective. For electro-optical addressability, the substrate can exhibit electrodes. In an exemplary embodiment, a glass substrate having an ITO electrode is provided.
LC材料、ポリマーカプセルシェルおよびバインダーの電気的および光学的特性は、適合性の観点およびそれぞれの用途の観点から、好都合におよび好ましく適合されまたは整えられる。本発明によるコンポジットは、適切かつ有利な電気光学的挙動および性能を提供し得る。この点において、添加剤は、挙動および性能に適切に影響を及ぼし得る。 The electrical and optical properties of the LC material, polymer capsule shell and binder are conveniently and preferably adapted or arranged in terms of compatibility and the respective application. The composite according to the invention may provide suitable and advantageous electro-optical behavior and performance. In this respect, the additive can adequately affect behavior and performance.
さらに、例えば好ましくはおよび好都合に水の取込みを減少させることにより、優れた物理的および化学的安定性を得ることができる。特に熱または機械的応力に対する良好な安定性および耐久性が達成され得ると同時に、適切な機械的柔軟性も提供し得る。 Furthermore, excellent physical and chemical stability can be obtained, for example, preferably and conveniently by reducing water uptake. In particular, good stability and durability against thermal or mechanical stress can be achieved, while at the same time providing adequate mechanical flexibility.
LCの電気応答性および界面での荷電を制限するためのLC材料の誘電率に近い適切な誘電率の観点から、バインダーおよび好ましくはポリマーシェルも、比較的大きなインピーダンスを有することが好ましい。バインダーの誘電率は、電界がカプセル中のLC媒体全体にわたって効率的に印加されることを確実にするのに十分に高いことが観察される。これらの材料中の任意の電荷またはイオン含有量は、好ましくは導電性を非常に低く保つために最小限に抑えられる。この点において、提供されるバインダー、好ましくはPVAの特性は、精製により、特に不純物および帯電した汚染物質を除去するまたはこれらの量を減少させることにより改善され得ることが見出された。例えばバインダー、特にPVAは、脱イオン水またはアルコールに溶解され、洗浄されてもよく、透析またはソックスレー精製により処理されてもよい。 In view of the LC electrical responsiveness and the appropriate dielectric constant close to the dielectric constant of the LC material to limit the charge at the interface, the binder and preferably the polymer shell also preferably have a relatively large impedance. It is observed that the dielectric constant of the binder is high enough to ensure that the electric field is applied efficiently across the LC medium in the capsule. Any charge or ionic content in these materials is preferably minimized to keep the conductivity very low. In this respect, it has been found that the properties of the provided binder, preferably PVA, can be improved by purification, in particular by removing impurities or charged contaminants. For example, binders, particularly PVA, may be dissolved in deionized water or alcohol, washed and processed by dialysis or Soxhlet purification.
さらに、LC材料、ポリマーカプセルシェルおよびバインダーの屈折率は、それぞれの用途における最適な性能の観点から、好都合におよび好ましく適合されまたは整えられる。特に、LC材料およびバインダーの屈折率は同等である。特にバインダーの屈折率および場合により、カプセルポリマーの屈折率も、LCの異常屈折率(ne)、LCの常屈折率(no)またはLCの平均屈折率(navg)を考慮して設定されまたは調整され得る。特にバインダーおよびシェルポリマーの屈折率も、LC材料のne、noまたはnavgに厳密に適合させ得る。 Furthermore, the refractive indices of the LC material, polymer capsule shell and binder are conveniently and preferably adapted or arranged in view of optimal performance in the respective application. In particular, the LC material and the binder have the same refractive index. In particular the refractive index and the case of the binder, the refractive index of the capsule polymer is also extraordinary refractive index of the LC (n e), taking into account normal refractive index of the LC (n o) or the average refractive index of the LC and (n avg) Configuration Or can be adjusted. In particular, the refractive index of the binder and shell polymer can also be closely matched to the n e , n o or n avg of the LC material.
一実施形態において、ナノカプセルは、バインダー中に分散され、バインダー中のカプセルは、互いにランダムな配向を示す。各個々のカプセル内のLC材料の整列または配向の起こり得る存在の有無にかかわらず、カプセルのこの互いにランダムな配向により、全体として観察された平均屈折率(navg)を生じるLC材料がもたらされ得る。カプセルのナノサイズおよび光の非常に弱い散乱体のみとして作用するその好都合な可能性を考慮すると、この実施形態では、電界の印加(その際、電界がLC材料の(再)整列を強制する)によって、透過光または反射光の位相シフトまたは位相遅延を変調できるが、見かけの散乱が仮に存在したとしても、見かけの散乱を変化させない。このような場合、特にカプセルのサイズが光の波長より明らかに小さい場合、バインダーおよび好ましくはポリマーカプセルシェルの屈折率も、例えば液晶物質のnavgに対して適切かつ有利に調整されまたは適合させ得る。このため、ナノカプセルは、効率的なナノスケール位相変調器として挙動し得る。 In one embodiment, the nanocapsules are dispersed in a binder, and the capsules in the binder exhibit random orientation with respect to each other. This mutual random orientation of the capsules, regardless of the possible presence or absence of alignment or orientation of the LC material within each individual capsule, results in an LC material that yields an overall observed average refractive index (n avg ). Can be done. Considering the nano size of the capsule and its favorable possibility of acting only as a very weak scatterer of light, in this embodiment the application of an electric field (where the electric field forces (re) alignment of the LC material) Can modulate the phase shift or phase delay of transmitted or reflected light, but does not change the apparent scattering, even if there is an apparent scattering. In such a case, especially when the capsule size is clearly smaller than the wavelength of light, the refractive index of the binder and preferably the polymer capsule shell can also be adjusted and adapted appropriately and advantageously to eg n avg of the liquid crystal material. . Thus, nanocapsules can behave as efficient nanoscale phase modulators.
カプセルがナノサイズであって電界が存在しない場合には、光散乱は、特に400nmより小さいサイズについて、実質的に抑制され、好ましくは完全に抑制され得る。さらに、散乱および屈折は、LC材料およびポリマー材料の屈折率を適合させまたは調整することにより制御され得る。 If the capsule is nano-sized and there is no electric field, light scattering can be substantially suppressed, preferably completely suppressed, especially for sizes smaller than 400 nm. Further, scattering and refraction can be controlled by adapting or adjusting the refractive index of the LC material and the polymer material.
カプセルおよびそれぞれのLCダイレクタがバインダー中でランダムに配向される場合、一実施形態において、位相シフトは、垂直入射光に対して偏光に依存しない場合がある。 If the capsules and the respective LC directors are randomly oriented in the binder, in one embodiment, the phase shift may be independent of polarization for normal incident light.
別の実施形態では、カプセルは、バインダー中で整列されまたは配向される。 In another embodiment, the capsules are aligned or oriented in the binder.
本発明によるコンポジット系により、高度な適応性、および特に電気光学特性および機能性の調整の観点での多自由度を設定し調整することが有利に可能となる。例えば層または膜の厚さを、膜中のナノサイズLC材料の密度を独立して変えながら、設定、適合または変更することができ、さらに、ナノカプセルのサイズ、すなわち各個々のカプセル中のLC材料の量を予め設定し、したがって調整することもできる。さらに、LC媒体は、特定の特性、例えばΔεおよびΔnの適切に高い値を有するように選択され得る。 The composite system according to the invention advantageously makes it possible to set and adjust a high degree of flexibility and in particular a multi-degree of freedom in terms of adjusting electro-optical properties and functionality. For example, the thickness of a layer or film can be set, adapted or changed while independently changing the density of the nano-sized LC material in the film, and the nanocapsule size, i.e. the LC in each individual capsule. The amount of material can also be preset and adjusted accordingly. In addition, the LC medium can be selected to have certain characteristics, such as reasonably high values of Δε and Δn.
好ましい実施形態では、組成物、ナノカプセルおよびコンポジット中のLCの量は、好都合に高い電気光学性能を達成するために適切に最大化される。 In a preferred embodiment, the amount of LC in the compositions, nanocapsules and composites is suitably maximized to conveniently achieve high electro-optic performance.
本発明によれば、良好な透過率、低い動作電圧、改善されたVHRおよび良好な暗状態を可能にし得る、比較的製造が容易で加工性が高いコンポジットが好都合に提供され得る。驚くべきことに、整列層を有していないかまたは表面をラビングしていない単一の基材に適用可能であり、層厚の偏差に対して、または外力、例えばタッチングに対して、また光漏れに関しても比較的不感受性を示し得る、堅牢で効果的かつ効率的な系を得ることができる。さらに、整列層またはさらなる位相遅延層を設けることなく、広い視野角を得ることができる。 According to the present invention, a relatively easy-to-manufacture and highly workable composite that can enable good transmission, low operating voltage, improved VHR and good darkness can be advantageously provided. Surprisingly, it can be applied to a single substrate that does not have an alignment layer or that does not rub the surface, and it is suitable for deviations in layer thickness or for external forces such as touching and light. A robust, effective and efficient system can be obtained which can be relatively insensitive to leakage. Furthermore, a wide viewing angle can be obtained without providing an alignment layer or an additional phase retardation layer.
好ましくはおよび好都合に、提供されたナノカプセルおよびコンポジット系は十分な加工性を示すため、カプセルを濃縮およびろ過し、これをバインダーと混合し、成膜し、そして膜を任意に乾燥させる間の凝集が最小限に抑えられる。 Preferably and conveniently, the provided nanocapsule and composite systems exhibit sufficient processability so that the capsule is concentrated and filtered, mixed with a binder, filmed, and optionally the film is dried. Aggregation is minimized.
本発明によるナノカプセルおよびコンポジット系は、光学的および電気光学的用途、特に光変調素子または電気光学デバイス、特にディスプレイにおいて有用である。ディスプレイ用途では、高速応答およびスイッチング時間、したがって、例えば高速ビデオおよび/またはシーケンシャルカラー能力を得ることができる。 The nanocapsules and composite systems according to the invention are useful in optical and electro-optical applications, in particular light modulation elements or electro-optical devices, in particular displays. In display applications, fast response and switching times, and thus, for example, fast video and / or sequential color capabilities can be obtained.
特に、LC媒体を包含するナノカプセルであって、好ましくはバインダーと混合されたものは、光の効率的な制御および変調に適している。それらを、例えば光学フィルタ、可変偏光子およびレンズならびに位相板に使用することができる。位相変調器として、それらは、光デバイス、光通信および情報処理ならびに三次元ディスプレイに有用であり得る。さらなる用途は、切り替え可能なスマートウィンドウまたはプライバシーウィンドウである。 In particular, nanocapsules containing LC media, preferably mixed with a binder, are suitable for efficient control and modulation of light. They can be used, for example, in optical filters, variable polarizers and lenses and phase plates. As phase modulators, they can be useful for optical devices, optical communications and information processing and three-dimensional displays. A further application is a switchable smart window or privacy window.
このため、本発明は、光変調素子および電気光学変調器を有利に提供する。これらの素子および変調器は、本発明によるナノカプセルを含み、好ましくはカプセルがバインダー中で混合され、分散される。ナノカプセルおよび/またはコンポジット系における本発明による1種以上の添加剤の使用によって、動作電圧を有利に低下させることができる。同時に、閾値電圧およびスイッチング電圧に対する好都合な影響に加えて、さらなる適切な生成物特性を得ることができる。 For this reason, the present invention advantageously provides a light modulation element and an electro-optic modulator. These elements and modulators comprise nanocapsules according to the invention, preferably the capsules are mixed and dispersed in a binder. The use of one or more additives according to the invention in nanocapsule and / or composite systems can advantageously reduce the operating voltage. At the same time, in addition to the favorable effect on the threshold voltage and the switching voltage, further suitable product properties can be obtained.
さらに、上記および下記のナノカプセルおよび/またはコンポジット系を有利に使用する電気光学デバイス、特に電気光学ディスプレイが提供される。デバイスには、複数のナノカプセルが提供される。 Further provided are electro-optic devices, in particular electro-optic displays, which advantageously use the nanocapsules and / or composite systems described above and below. The device is provided with a plurality of nanocapsules.
上記および下記のメソゲン化合物またはそれらの混合物の多くは、市販されている。これらの化合物はすべて、公知であるか、または文献(例えば権威のある著作物、例えばHouben−Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg−Thieme−Verlag, Stuttgart)に記載の通りに、それ自体公知であるが、正確には反応について公知かつ適切な反応条件下での方法により製造可能であるかのいずれかである。ここでは、それ自体公知であるが本明細書では詳細には言及されない変形形態を使用してもよい。 Many of the mesogenic compounds described above and below or mixtures thereof are commercially available. All these compounds are known or described in the literature (for example in the authoritative work, eg Houben-Weyl, Method der Organicis Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thiet, Sir. Which is known per se, but can precisely be prepared by processes known and appropriate for the reaction conditions. Here, variants which are known per se but are not mentioned in detail here may be used.
本発明による媒体は、それ自体慣例的な様式で製造される。総じて、各成分を互いに好ましくは高温で溶解させる。適切な添加剤によって、本発明の液晶相を液晶ディスプレイ素子に使用できるように改質することができる。この種の添加剤は当業者に公知であり、文献(H. Kelker/ R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980)に詳細に記載されている。例えば、着色ゲスト−ホスト系の製造のために多色性色素を加えることができ、またネマチック相の誘電率異方性、粘度および/または整列を変更するために物質を加えることができる。 The medium according to the invention is itself produced in a customary manner. Overall, the components are dissolved with each other, preferably at high temperatures. By suitable additives, the liquid crystal phase of the present invention can be modified so that it can be used in a liquid crystal display device. Such additives are known to those skilled in the art and are described in detail in the literature (H. Kelker / R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980). For example, pleochroic dyes can be added for the production of colored guest-host systems, and materials can be added to alter the dielectric anisotropy, viscosity and / or alignment of the nematic phase.
本発明による「アルキル」という用語は、好ましくは1〜7個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖アルキル基、特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびヘプチルの直鎖基を包含する。2〜5個の炭素原子を有する基が総じて好ましい。 The term “alkyl” according to the invention preferably includes straight-chain and branched alkyl groups having 1 to 7 carbon atoms, in particular the straight-chain groups methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl. To do. Groups having 2 to 5 carbon atoms are generally preferred.
アルコキシは、直鎖または分枝鎖であってよく、好ましくは直鎖であり、1、2、3、4、5、6または7個の炭素原子を有し、したがって好ましくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシまたはヘプトキシである。 Alkoxy may be straight-chain or branched, preferably straight-chain, having 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and therefore preferably methoxy, ethoxy, propoxy , Butoxy, pentoxy, hexoxy or heptoxy.
本発明による「アルケニル」という用語は、好ましくは2〜7個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖アルケニル基、特に直鎖基を包含する。特に好ましいアルケニル基は、C2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7−3E−アルケニル、C5〜C7−4E−アルケニル、C6〜C7−5E−アルケニルおよびC7−6E−アルケニル、特にC2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7−3E−アルケニルおよびC5〜C7−4E−アルケニルである。好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニルおよび6−ヘプテニルである。5個までの炭素原子を有する基が総じて好ましい。 The term “alkenyl” according to the invention includes straight-chain and branched alkenyl groups, preferably straight-chain groups, preferably having 2 to 7 carbon atoms. Particularly preferred alkenyl groups, C 2 ~C 7 -1E- alkenyl, C 4 ~C 7 -3E- alkenyl, C 5 ~C 7 -4E- alkenyl, C 6 ~C 7 -5E- alkenyl and C 7 -6E - alkenyl, in particular C 2 -C 7-1E-alkenyl, C 4 -C 7 -3E-alkenyl and C 5 ~C 7 -4E- alkenyl. Examples of preferred alkenyl groups are vinyl, 1E-propenyl, 1E-butenyl, 1E-pentenyl, 1E-hexenyl, 1E-heptenyl, 3-butenyl, 3E-pentenyl, 3E-hexenyl, 3E-heptenyl, 4-pentenyl, 4Z -Hexenyl, 4E-hexenyl, 4Z-heptenyl, 5-hexenyl and 6-heptenyl. Groups having up to 5 carbon atoms are generally preferred.
フッ化アルキルまたはアルコキシは、CF3、OCF3、CFH2、OCFH2、CF2H、OCF2H、C2F5、OC2F5、CFHCF3、CFHCF2H、CFHCFH2、CH2CF3、CH2CF2H、CH2CFH2、CF2CF2H、CF2CFH2、OCFHCF3、OCFHCF2H、OCFHCFH2、OCH2CF3、OCH2CF2H、OCH2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CFH2、C3F7またはOC3F7、特にCF3、OCF3、CF2H、OCF2H、C2F5、OC2F5、CFHCF3、CFHCF2H、CFHCFH2、CF2CF2H、CF2CFH2、OCFHCF3、OCFHCF2H、OCFHCFH2、OCF2CF2H、OCF2CFH2、C3F7またはOC3F7、特に好ましくはOCF3またはOCF2Hを含む。好ましい実施形態では、フルオロアルキルは、末端フッ素を含む直鎖基、すなわちフルオロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロヘキシルおよび7−フルオロヘプチルを包含する。ただし、他の位置のフッ素は排除されない。 Alkyl fluoride or alkoxy is CF 3 , OCF 3 , CFH 2 , OCFH 2 , CF 2 H, OCF 2 H, C 2 F 5 , OC 2 F 5 , CFHCF 3 , CFHCF 2 H, CFHCHFH 2 , CH 2 CF 3 , CH 2 CF 2 H, CH 2 CFH 2 , CF 2 CF 2 H, CF 2 CFH 2 , OCHFHCF 3 , OCHFHCF 2 H, OCHFHCHF 2 , OCH 2 CF 3 , OCH 2 CF 2 H, OCH 2 CFH 2 , OCF 2 CF 2 H, OCF 2 CFH 2, C 3 F 7 or OC 3 F 7, in particular CF 3, OCF 3, CF 2 H, OCF 2 H, C 2 F 5, OC 2 F 5, CFHCF 3, CFHCF 2 H, CFHCFH 2, CF 2 CF 2 H, CF 2 CFH 2, OCFHCF 3, OCFHCF 2 H, OC HCFH 2, OCF 2 CF 2 H , OCF 2 CFH 2, C 3 F 7 or OC 3 F 7, particularly preferably from OCF 3 or OCF 2 H. In a preferred embodiment, the fluoroalkyl is a linear group containing a terminal fluorine, i.e. fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl and 7-fluoroheptyl. Is included. However, fluorine at other positions is not excluded.
オキサアルキルは、好ましくは式CnH2n+1−O−(CH2)m[式中、nおよびmは、互いに独立して、1〜6である]の直鎖基を包含する。好ましくはn=1であり、mは、1〜6である。 Oxaalkyl, preferably of the formula C n H 2n + 1 -O- ( CH 2) m [ wherein, n and m are, independently of one another, are 1 to 6 includes straight chain groups. Preferably n = 1 and m is 1-6.
オキサアルキルは、好ましくは直鎖の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。 Oxaalkyl is preferably linear 2-oxapropyl (= methoxymethyl), 2-(= ethoxymethyl) or 3-oxabutyl (= 2-methoxyethyl), 2-, 3- or 4-oxapentyl, 2 -, 3-, 4- or 5-oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- or 6-oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- or 7-oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or 8-oxanonyl or 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or 9-oxadecyl.
ハロゲンは、好ましくはFまたはClであり、特にFである。 Halogen is preferably F or Cl, in particular F.
上記で言及された基のうちの1つが、1つのCH2基が−CH=CH−により置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分枝鎖であり得る。同基は、好ましくは直鎖であり、2〜10個の炭素原子を有する。したがって、同基は、特にビニル、プロパ−1−もしくはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、−2−もしくはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−もしくはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、−2−、−3−、−4−もしくはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−もしくはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−もしくはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−もしくはノナ−8−エニル、デカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−またはデカ−9−エニルである。 If one of the groups mentioned above is an alkyl group in which one CH 2 group is replaced by —CH═CH—, this can be straight-chained or branched. The group is preferably straight-chain and has 2 to 10 carbon atoms. Thus, this group is in particular vinyl, prop-1- or prop-2-enyl, but-1-, -2- or but-3-enyl, penta-1-, -2-, -3- or penta- 4-enyl, hexa-1-, -2-, -3-, -4- or hexa-5-enyl, hepta-1-, -2-, -3-, -4-, -5, or hepta- 6-enyl, octa-1-, -2-, -3-, -4-, -5, -6, or octa-7-enyl, nona-1-, -2-, -3-, -4 -, -5, -6, -7- or non-8-enyl, deca-1-, -2-, -3-, -4-, -5, -6, -7-,- 8- or Dec-9-enyl.
上記で言及された基のうちの1つが、1つのCH2基が−O−により置き換えられており、1つが−CO−により置き換えられているアルキル基である場合、これらは、好ましくは隣接している。このため、これらは、アシルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を含む。これらは、好ましくは直鎖であり、2〜6個の炭素原子を有する。 If one of the groups mentioned above is an alkyl group in which one CH 2 group is replaced by —O— and one is replaced by —CO—, these are preferably adjacent. ing. For this reason, they contain an acyloxy group —CO—O— or an oxycarbonyl group —O—CO—. These are preferably straight-chain and have 2 to 6 carbon atoms.
したがって、これらは、特にアセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボキシ)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボキシ)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピルまたは4−(メトキシカルボニル)ブチルである。 Thus, these are in particular acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, pentanoyloxy, hexanoyloxy, acetyloxymethyl, propionyloxymethyl, butyryloxymethyl, pentanoyloxymethyl, 2-acetyloxyethyl, 2-propionyloxy Ethyl, 2-butyryloxyethyl, 3-acetyloxypropyl, 3-propionyloxypropyl, 4-acetyloxybutyl, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, butoxycarbonyl, pentoxycarbonyl, methoxycarbonylmethyl, ethoxycarbonylmethyl , Propoxycarbonylmethyl, butoxycarbonylmethyl, 2- (methoxycarboxy) ethyl, 2- (ethoxycarbonyl) ethyl, 2- ( Ropo carboxymethyl carboxyethyl) ethyl, 3- (methoxycarbonyl) propyl, 3- (ethoxycarbonyl) propyl or 4- (methoxycarbonyl) butyl.
上記で言及された基のうちの1つが、1つのCH2基が置換されていないかまたは置換されている−CH=CH−により置き換えられており、隣接するCH2基がCO、CO−OまたはO−COにより置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分枝鎖であり得る。同基は、好ましくは直鎖であり、4〜13個の炭素原子を有する。したがって、同基は、特にアクリロイルオキシメチル、2−アクリロイルオキシエチル、3−アクリロイルオキシプロピル、4−アクリロイルオキシブチル、5−アクリロイルオキシペンチル、6−アクリロイルオキシヘキシル、7−アクリロイルオキシヘプチル、8−アクリロイルオキシオクチル、9−アクリロイルオキシノニル、10−アクリロイルオキシデシル、メタクリロイルオキシメチル、2−メタクリロイルオキシエチル、3−メタクリロイルオキシプロピル、4−メタクリロイルオキシブチル、5−メタクリロイルオキシペンチル、6−メタクリロイルオキシヘキシル、7−メタクリロイルオキシヘプチル、8−メタクリロイルオキシオクチルまたは9−メタクリロイルオキシノニルである。 One of the groups mentioned above is replaced by —CH═CH—, in which one CH 2 group is unsubstituted or substituted, and the adjacent CH 2 group is CO, CO—O Or when it is an alkyl group replaced by O-CO, this may be straight-chain or branched. The group is preferably straight-chain and has 4 to 13 carbon atoms. Accordingly, the same group is particularly acryloyloxymethyl, 2-acryloyloxyethyl, 3-acryloyloxypropyl, 4-acryloyloxybutyl, 5-acryloyloxypentyl, 6-acryloyloxyhexyl, 7-acryloyloxyheptyl, 8-acryloyl. Oxyoctyl, 9-acryloyloxynonyl, 10-acryloyloxydecyl, methacryloyloxymethyl, 2-methacryloyloxyethyl, 3-methacryloyloxypropyl, 4-methacryloyloxybutyl, 5-methacryloyloxypentyl, 6-methacryloyloxyhexyl, 7 -Methacryloyloxyheptyl, 8-methacryloyloxyoctyl or 9-methacryloyloxynonyl.
上記で言及された基のうちの1つが、CNまたはCF3により一置換されているアルキルまたはアルケニル基である場合、この基は、好ましくは直鎖である。CNまたはCF3による置換は、任意の位置にある。 If one of the groups mentioned above is an alkyl or alkenyl group that is monosubstituted by CN or CF 3 , this group is preferably straight-chain. Substitution with CN or CF 3 is in any position.
上記で言及された基のうちの1つが、ハロゲンにより少なくとも一置換されているアルキルまたはアルケニル基である場合、この基は、好ましくは直鎖であり、ハロゲンは、好ましくはFまたはCl、より好ましくはFである。多置換の場合、ハロゲンは、好ましくはFである。得られた基は、パーフルオロ化基も含む。一置換の場合、フルオロまたはクロロ置換基は、任意の所望の位置にあってよいが、好ましくはω位にある。 When one of the groups mentioned above is an alkyl or alkenyl group that is at least monosubstituted by halogen, this group is preferably straight-chain and the halogen is preferably F or Cl, more preferably Is F. In the case of polysubstitution, the halogen is preferably F. The resulting group also includes a perfluorinated group. In the case of monosubstitution, the fluoro or chloro substituent may be in any desired position, but is preferably in the ω position.
分枝基を含む化合物は、いくつかの従来の液晶ベース材料における溶解性をより良好なものとするために、場合によっては重要となり得る。ただし、それらが光学的に活性である場合、それらは、キラルドーパントとして特に適している。 Compounds containing branching groups can be important in some cases in order to improve solubility in some conventional liquid crystal base materials. However, if they are optically active, they are particularly suitable as chiral dopants.
この種の分枝基は、総じて1つ以下の鎖分枝を含む。好ましい分枝基は、イソプロピル、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、イソブチル(=2−メチルプロピル)、2−メチルブチル、イソペンチル(=3−メチルブチル)、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、イソプロポキシ、2−メチルプロポキシ、2−メチルブトキシ、3−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシまたは1−メチルヘプトキシである。 Such branching groups generally contain no more than one chain branch. Preferred branching groups are isopropyl, 2-butyl (= 1-methylpropyl), isobutyl (= 2-methylpropyl), 2-methylbutyl, isopentyl (= 3-methylbutyl), 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, isopropoxy, 2-methylpropoxy, 2-methylbutoxy, 3-methylbutoxy, 2-methylpentoxy, 3-methylpentoxy, 2-ethylhexoxy, 1-methylhexoxy or 1-methylheptoxy It is.
上記で言及された基のうちの1つが、2つ以上のCH2基が−O−および/または−CO−O−により置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分枝鎖であり得る。同基は、好ましくは分枝鎖であり、3〜12個の炭素原子を有する。したがって、同基は、特にビスカルボキシメチル、2,2−ビスカルボキシエチル、3,3−ビスカルボキシプロピル、4,4−ビスカルボキシブチル、5,5−ビスカルボキシペンチル、6,6−ビスカルボキシヘキシル、7,7−ビスカルボキシヘプチル、8,8−ビスカルボキシオクチル、9,9−ビスカルボキシノニル、10,10−ビスカルボキシデシル、ビス(メトキシカルボニル)メチル、2,2−ビス(メトキシカルボニル)エチル、3,3−ビス(メトキシカルボニル)プロピル、4,4−ビス(メトキシカルボニル)ブチル、5,5−ビス(メトキシカルボニル)ペンチル、6,6−ビス(メトキシカルボニル)ヘキシル、7,7−ビス(メトキシカルボニル)ヘプチル、8,8−ビス(メトキシカルボニル)オクチル、ビス(エトキシカルボニル)メチル、2,2−ビス(エトキシカルボニル)エチル、3,3−ビス(エトキシカルボニル)プロピル、4,4−ビス(エトキシカルボニル)ブチルまたは5,5−ビス(エトキシカルボニル)ペンチルである。 Where one of the groups mentioned above is an alkyl group in which two or more CH 2 groups are replaced by —O— and / or —CO—O—, this is a straight-chain or branched It can be a chain. The group is preferably branched and has 3 to 12 carbon atoms. Therefore, this group is notably biscarboxymethyl, 2,2-biscarboxyethyl, 3,3-biscarboxypropyl, 4,4-biscarboxybutyl, 5,5-biscarboxypentyl, 6,6-biscarboxyhexyl. 7,7-biscarboxyheptyl, 8,8-biscarboxyoctyl, 9,9-biscarboxynonyl, 10,10-biscarboxydecyl, bis (methoxycarbonyl) methyl, 2,2-bis (methoxycarbonyl) ethyl 3,3-bis (methoxycarbonyl) propyl, 4,4-bis (methoxycarbonyl) butyl, 5,5-bis (methoxycarbonyl) pentyl, 6,6-bis (methoxycarbonyl) hexyl, 7,7-bis (Methoxycarbonyl) heptyl, 8,8-bis (methoxycarbonyl) octyl Bis (ethoxycarbonyl) methyl, 2,2-bis (ethoxycarbonyl) ethyl, 3,3-bis (ethoxycarbonyl) propyl, 4,4-bis (ethoxycarbonyl) butyl or 5,5-bis (ethoxycarbonyl) pentyl It is.
本発明によるLC媒体は、好ましくは−10℃〜+70℃のネマチック相範囲を有する。LC媒体は、さらにより適切には、−20℃〜+80℃のネマチック相範囲を有することができる。本発明によるLC媒体が−20℃〜+90℃のネマチック相範囲を有する場合、さらにより有利である。 The LC medium according to the invention preferably has a nematic phase range of −10 ° C. to + 70 ° C. The LC medium may even more suitably have a nematic phase range of −20 ° C. to + 80 ° C. It is even more advantageous when the LC medium according to the invention has a nematic phase range of −20 ° C. to + 90 ° C.
本発明によるLC媒体は、好ましくはΔn≧0.15、より好ましくはΔn≧0.20、最も好ましくはΔn≧0.25の複屈折を有する。 The LC medium according to the invention preferably has a birefringence of Δn ≧ 0.15, more preferably Δn ≧ 0.20, most preferably Δn ≧ 0.25.
本発明によるLC媒体は、好ましくはΔε≧+10、より好ましくはΔε≧+15、最も好ましくはΔε≧+20の誘電率異方性を有する。 The LC medium according to the present invention preferably has a dielectric anisotropy of Δε ≧ + 10, more preferably Δε ≧ + 15, most preferably Δε ≧ + 20.
本発明によるLC媒体は、好ましくはおよび好都合に、高い信頼性と、高い電気抵抗(比抵抗(SR)としても知られる)とを示す。本発明によるLC媒体のSR値は、好ましくは≧1×1013Wcm、非常に好ましくは≧1×1014Wcmである。特に断らない限り、SRの測定は、G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)に記載の通りに行われる。 The LC media according to the present invention preferably and conveniently exhibit high reliability and high electrical resistance (also known as specific resistance (SR)). The SR value of the LC medium according to the invention is preferably ≧ 1 × 10 13 Wcm, very preferably ≧ 1 × 10 14 Wcm. Unless otherwise stated, the SR measurement is based on G. Weber et al. , Liquid Crystals 5, 1381 (1989).
また、本発明によるLC媒体は、好ましくはおよび好都合に、高い電圧保持率(VHR)を示す。S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989);K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984);T. JacobおよびU. Finkenzeller著「Merck Liquid Crystals − Physical Properties of Liquid Crystals」, 1997を参照のこと。本発明によるLC媒体のVHRは、好ましくは≧85%、より好ましくは≧90%、さらにより好ましくは≧95%である。特に断らない限り、VHRの測定は、T. Jacob, U. Finkenzeller著「Merck Liquid Crystals − Physical Properties of Liquid Crystals」, 1997に記載の通りに行われる。 Also, the LC media according to the invention preferably and conveniently exhibit a high voltage holding ratio (VHR). S. Matsumoto et al. , Liquid Crystals 5, 1320 (1989); Niwa et al. , Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); Jacob and U.S. See “Merck Liquid Crystals—Physical Properties of Liquid Crystals”, 1997 by Finkenzeller. The VHR of the LC medium according to the invention is preferably ≧ 85%, more preferably ≧ 90%, even more preferably ≧ 95%. Unless otherwise noted, VHR measurements are determined by T.W. Jacob, U .; It is carried out as described in “Merck Liquid Crystals—Physical Properties of Liquid Crystals” by Finkenzeller, 1997.
本明細書において、特に断らない限り、すべての濃度は重量%で示され、かつそれぞれの完全な混合物に関するものであるが、ただし上記に示す水溶媒または水相を除くものとする。 In this specification, unless stated otherwise, all concentrations are given in weight percent and relate to the respective complete mixture, except for the aqueous solvent or aqueous phase indicated above.
温度はすべて、摂氏(℃)で、温度差はすべて、摂氏(℃)で示される。物理的特性および物理化学的または電気光学的パラメータはすべて、一般に公知の方法により、特に「Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals」, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに従って決定され、特に断らない限り、20℃の温度で与えられる。 All temperatures are in degrees Celsius (° C) and all temperature differences are in degrees Celsius (° C). All physical properties and physicochemical or electro-optical parameters are generally obtained by known methods, in particular “Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany, and given at a temperature of 20 ° C. unless otherwise specified.
上記および下記において、Δnは、光学異方性を示し、Δn=ne−noであり、Δεは,誘電率異方性を示し、
本発明による化合物のΔεおよびΔn値ならびに回転粘度(γ1)は、5%〜10%の本発明によるそれぞれの化合物と、90%〜95%の市販の液晶混合物ZLI−2857またはZLI−4792(両混合物ともMerck KGaA)とからなる液晶混合物からの線形外挿により得られる。 The Δε and Δn values and the rotational viscosity (γ 1 ) of the compounds according to the invention are 5% to 10% of the respective compounds according to the invention and 90% to 95% of the commercially available liquid crystal mixtures ZLI-2857 or ZLI-4792 ( Both mixtures are obtained by linear extrapolation from a liquid crystal mixture consisting of Merck KGaA).
通常の周知の略語以外にも、以下の略語が使用される。C:結晶相;N:ネマチック相;Sm:スメクチック相;I:等方相。これらの記号の間の数字は、関係する物質の転移温度を示す。 In addition to the usual well-known abbreviations, the following abbreviations are used. C: crystalline phase; N: nematic phase; Sm: smectic phase; I: isotropic phase. The number between these symbols indicates the transition temperature of the material concerned.
本発明および特に以下の実施例において、メソゲン化合物の構造は、頭字語とも呼ばれる略語により示される。これらの頭字語において、化学式は、以下の表A〜Cを使用して、以下のように略記される。すべての基CnH2n+1、CmH2m+1およびClH2l+1またはCnH2n−1、CmH2m−1およびClH2l−1はそれぞれ、n、mおよびl個のC原子を有する直鎖アルキルまたはアルケニル、好ましくは1−E−アルケニルを示す。表Aは、化合物のコア構造の環要素に使用される記号を列記し、一方、表Bは、連結基を示す。表Cは、左手側または右手側の末端基についての記号の意味を示す。頭字語は、任意の連結基を有する環要素についての記号、続く第1のハイフンならびに左手側末端基についての記号および第2のハイフンおよび右手側末端基についての記号から構成される。表Dは、化合物の例示的な構造を、それらのそれぞれの略語と共に示す。 In the present invention and particularly in the following examples, the structure of mesogenic compounds is indicated by abbreviations, also called acronyms. In these acronyms, chemical formulas are abbreviated as follows, using Tables A to C below. All the groups C n H 2n + 1 , C m H 2m + 1 and C l H 2l + 1 or C n H 2n−1 , C m H 2m−1 and C l H 21−1 are respectively n, m and l C atoms. Represents straight-chain alkyl or alkenyl, preferably 1-E-alkenyl. Table A lists the symbols used for the ring elements of the core structure of the compound, while Table B shows the linking groups. Table C shows the meaning of the symbols for the left-hand or right-hand end groups. The acronym consists of a symbol for a ring element with an optional linking group, followed by a symbol for the first hyphen and the left hand end group and a symbol for the second hyphen and right hand end group. Table D shows exemplary structures of the compounds along with their respective abbreviations.
ここで、nおよびmはそれぞれ整数を表し、3つの点「...」は、本表の他の略語の代用語である。 Here, n and m each represent an integer, and the three points “...” Are synonyms for other abbreviations in this table.
以下の表は、例示的な構造をそれらのそれぞれの略語と共に示す。これらは、略語の規則の意味を説明するために示されるものである。これらはさらに、好ましく使用され得る化合物を表す。 The following table shows exemplary structures along with their respective abbreviations. These are shown to explain the meaning of the abbreviation rules. These further represent compounds which can preferably be used.
以下の表は、本発明によるメソゲン媒体において追加の安定剤として使用できる例示的化合物を示す。 The following table shows exemplary compounds that can be used as additional stabilizers in the mesogenic medium according to the invention.
表E
表Eは、本発明によるLC媒体に加えることができる可能性のある安定剤を示し、ここで、nは、1〜12、好ましくは1、2、3、4、5、6、7または8の整数を表し、末端メチル基は示されていない。
Table E
Table E shows possible stabilizers that can be added to the LC medium according to the invention, where n is 1 to 12, preferably 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8. The terminal methyl group is not shown.
LC媒体は好ましくは、安定剤を0〜10重量%、特に1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜1重量%含む。 The LC medium preferably comprises 0 to 10% by weight of stabilizer, in particular 1 ppm to 5% by weight, particularly preferably 1 ppm to 1% by weight.
以下の表Fは、本発明によるメソゲン媒体においてキラルドーパントとして好ましく使用できる例示的化合物を示す。 Table F below shows exemplary compounds that can be preferably used as chiral dopants in mesogenic media according to the present invention.
本発明の好ましい実施形態では、メソゲン媒体は、表Fに示す化合物から選択される化合物を1種以上含む。 In a preferred embodiment of the invention, the mesogenic medium comprises one or more compounds selected from the compounds shown in Table F.
本発明によるメソゲン媒体は好ましくは、上記の表D〜Fに示す化合物から選択される化合物を2種以上、好ましくは4種以上含む。 The mesogenic medium according to the present invention preferably contains 2 or more, preferably 4 or more compounds selected from the compounds shown in Tables D to F above.
本発明によるLC媒体は好ましくは、表Dに示す化合物を3種以上、より好ましくは5種以上含む。 The LC medium according to the present invention preferably contains 3 or more compounds, more preferably 5 or more compounds shown in Table D.
以下の例は本発明の単なる例示であり、決して本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。本開示を考慮すれば、当業者には、実施例および変形形態またはそれらの他の均等物が明らかになるであろう。 The following examples are merely illustrative of the invention and should not be considered as limiting the scope of the invention in any way. In light of the present disclosure, embodiments and variations or other equivalents thereof will be apparent to those skilled in the art.
例
例において、
Voは、20℃での容量性閾値電圧[V]を表し、
neは、20℃、589nmでの異常屈折率を表し、
noは、20℃、589nmでの常屈折率を表し、
Δnは、20℃、589nmでの光学異方性を表し、
Δεは、20℃、1kHzでの誘電率異方性を表し、
cl.p., T(N,I)は、澄明点[℃]を表し、
γ1は、磁場で回転法により求められた、20℃で測定された回転粘度[mPa・s]を表し、
K1は、20℃での「スプレイ」変形の弾性定数[pN]を表し、
K2は、20℃での「ツイスト」変形の弾性定数[pN]を表し、
K3は、20℃での「ベンド」変形の弾性定数[pN]を表す。
In the example example,
V o represents the capacitive threshold voltage [V] at 20 ° C.,
n e is, 20 ° C., represents the extraordinary refractive index at 589 nm,
n o represents the ordinary refractive index at 20 ° C. and 589 nm,
Δn represents optical anisotropy at 20 ° C. and 589 nm,
Δε represents the dielectric anisotropy at 20 ° C. and 1 kHz,
cl. p. , T (N, I) represents the clearing point [° C.]
γ 1 represents the rotational viscosity [mPa · s] measured at 20 ° C. determined by the rotational method in a magnetic field,
K 1 represents the elastic constant [pN] of the “spray” deformation at 20 ° C.
K 2 represents the elastic constant [pN] of the “twist” deformation at 20 ° C.
K 3 represents the elastic constant [pN] of the “bend” deformation at 20 ° C.
本発明に関する「閾値電圧」という用語は、他に明示がない限り、容量性閾値(Vo)に関する。例においては、一般的に通常であるように、光学的閾値を10%の相対コントラスト(V10)に対して示す場合もある。 The term “threshold voltage” in the context of the present invention relates to the capacitive threshold (V o ) unless stated otherwise. In the example, the optical threshold may be shown for a relative contrast (V 10 ) of 10%, as is generally normal.
参照例1
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−1を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 1
A liquid crystal mixture B-1 having the composition and properties shown in the following table is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例2
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−2を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 2
A liquid crystal mixture B-2 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例3
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−3を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 3
A liquid crystal mixture B-3 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例4
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−4を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 4
A liquid crystal mixture B-4 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例5
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−5を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 5
A liquid crystal mixture B-5 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例6
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−6を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 6
A liquid crystal mixture B-6 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例7
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−7を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 7
A liquid crystal mixture B-7 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例8
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−8を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 8
A liquid crystal mixture B-8 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
参照例9
以下の表に示す組成および特性を有する液晶混合物B−9を製造し、その一般的な物理特性に関して特性決定する。
Reference example 9
A liquid crystal mixture B-9 having the composition and properties shown in the table below is prepared and characterized with respect to its general physical properties.
例1
ナノカプセルの製造
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(175mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(300mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 1
Preparation of nanocapsules LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (175 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (300 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(50mg)(Sigma−Aldrich製)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を超音波浴内で5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (50 mg) (from Sigma-Aldrich) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated in an ultrasonic bath for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBN(35mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and AIBN (35 mg) is added and heated to 70 ° C. for 3 hours. The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、213nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 213 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
添加剤の添加
得られたナノカプセル試料から、20mlの溶液中に各0.21gのナノカプセルを含む2つの部分を、それぞれ遠心管に加える。
Addition of additives From the resulting nanocapsule sample, two portions, each containing 0.21 g of nanocapsules in 20 ml of solution, are each added to a centrifuge tube.
0.01gのBrij(登録商標)L23およびTriton X−100(Sigma−Aldrich)を、それぞれ遠心管内の0.1mlの水に加える。0.01gのBrij(登録商標)L4(Sigma−Aldrich)およびTEGO(登録商標)Wet 270(Evonik製)を、それぞれ遠心管内の0.1mlのイソプロパノール(IPA)に加える。それぞれ添加剤の入ったこれらの4本の遠心管に、得られたナノカプセル試料(0.21g)の20mlの部分を加える。 Add 0.01 g Brij® L23 and Triton X-100 (Sigma-Aldrich) to 0.1 ml water in a centrifuge tube, respectively. 0.01 g Brij® L4 (Sigma-Aldrich) and TEGO® Wet 270 (Evonik) are each added to 0.1 ml isopropanol (IPA) in a centrifuge tube. To these four centrifuge tubes, each containing additives, add a 20 ml portion of the resulting nanocapsule sample (0.21 g).
6本の遠心管を、ローラ上に48時間置く。 Six centrifuge tubes are placed on rollers for 48 hours.
その後、これらの各粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、次いで15,000rpmで20分間遠心分離する。得られたペレットを、それぞれ1mlの上澄み中に再分散させる。 Thereafter, each of these particle suspensions is concentrated by centrifugation, in which case the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos) and centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes and then at 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge for minutes. The pellets obtained are redispersed in 1 ml of supernatant each.
固形分30%のPVAバインダーの製造
PVA(PVAの分子量Mw:31k;88%加水分解済み)をまずソックスレー装置内で3日間洗浄して、イオンを除去する。
Production of 30% solids PVA binder PVA (PVA molecular weight Mw : 31 k; 88% hydrolyzed) is first washed in a Soxhlet apparatus for 3 days to remove ions.
46.66gの脱イオン水を150mlの瓶に加え、大型のマグネチックスターラーバーを加え、瓶を50℃のスターラーホットプレートに載置してこの温度にする。20.00gの洗浄済みの固形の31kのPVAを、ビーカーに量り入れる。底部に渦が生じ、徐々にこの31kのPVAを約5分間かけて加え、停止して、浮遊しているPVAを混合物中に分散させる。ホットプレートを90℃に上げ、撹拌を2〜3時間継続する。瓶を、80℃で20時間オーブン内に置く。この混合物を、まだ温かいうちに0.5バールの空気圧下で50μmの布製フィルタに通してろ過する。このフィルタをMillipore 5μm SVPPフィルタに置き換え、ろ過を繰り返す。 46.66 g of deionized water is added to a 150 ml bottle, a large magnetic stirrer bar is added, and the bottle is placed on a 50 ° C. stirrer hotplate to this temperature. Weigh 20.00 g of washed solid 31k PVA into a beaker. A vortex is created at the bottom and this 31k PVA is gradually added over about 5 minutes and stopped to disperse the suspended PVA in the mixture. The hot plate is raised to 90 ° C. and stirring is continued for 2-3 hours. The jar is placed in an oven at 80 ° C. for 20 hours. While still warm, the mixture is filtered through a 50 μm fabric filter under an air pressure of 0.5 bar. This filter is replaced with a Millipore 5 μm SVPP filter and filtration is repeated.
ろ過したこのバインダーの固形分を3回測定し、DSC微量天秤を使用して空のDSCパンを秤量し、このDSCパンに約40mgのバインダー混合物を加え、重量を記録し、このパンを60℃のホットプレートに1時間載置し、次いでホットプレートを10分間にわたって110℃にし、ホットプレートからパンを取り出して冷却させ、乾燥したパンの重量を記録し、そして固形分を算出することによって平均を算出する。 The filtered solid content of the binder is measured three times, an empty DSC pan is weighed using a DSC microbalance, about 40 mg of binder mixture is added to the DSC pan, the weight is recorded and the pan is Placed on a hot plate for 1 hour, then brought the hot plate to 110 ° C. for 10 minutes, removed the pan from the hot plate, allowed to cool, recorded the weight of the dried pan, and calculated the average by calculating the solids content. calculate.
コンポジット系の製造
得られた6つのナノカプセルの試料を、最初に、望ましくない凝集または塊状化について顕微鏡により確認し、成膜後にもこれを行う。各濃縮ナノカプセル懸濁液の固形分を測定し、その際、各試料の固形分を3回測定して平均を算出する。これらの試料を、DSC微量天秤を使用して空のDSCパンに量り入れ、その際、各試料をDSCパンに加え、重量を記録する。このパンを60℃のホットプレートに1時間載置し、次いでホットプレートを10分間にわたって110℃にする。ホットプレートからパンを取り出して冷却させる。乾燥したパンの重量を記録し、固形分を算出する。
Fabrication of the composite system The resulting 6 nanocapsule samples are first checked under a microscope for unwanted agglomeration or agglomeration and this is also done after deposition. The solid content of each concentrated nanocapsule suspension is measured. At that time, the solid content of each sample is measured three times to calculate the average. These samples are weighed into an empty DSC pan using a DSC microbalance, where each sample is added to the DSC pan and the weight is recorded. The pan is placed on a 60 ° C. hot plate for 1 hour and then the hot plate is brought to 110 ° C. for 10 minutes. Remove bread from hot plate and allow to cool. Record the weight of the dried bread and calculate the solids.
製造したPVAを個々の濃縮ナノカプセル試料に加え、その際、約30%の洗浄した31kのPVA混合物を2.5mlのバイアルに加え、次いでこれらのバイアルに各ナノカプセルを加える。PVA対カプセルの重量比は、50:50である。脱イオン水を加えて全固形分を20%にする。ボルテックス撹拌機を用いてこの混合物を撹拌し、この混合物をローラ上で一晩放置してPVAを分散させる。 The manufactured PVA is added to individual concentrated nanocapsule samples, with about 30% of the washed 31k PVA mixture added to 2.5 ml vials, and then each nanocapsule is added to these vials. The weight ratio of PVA to capsule is 50:50. Deionized water is added to bring the total solids to 20%. The mixture is stirred using a vortex stirrer and the mixture is left on a roller overnight to disperse the PVA.
基材上での膜の製造
使用される基材は、ITOで被覆された電極幅4μm、間隙8μmの櫛形電極を備えたIPS(インプレーンスイッチング)ガラスである。基材を、洗浄用のラックおよびプラスチック製のボックス内に配置する。脱イオン水を加え、試料を超音波処理装置に10分間入れる。基材を水から取り出し、ペーパータオルで吸い取って余剰分の水を除去する。イオンクロマトグラフィーのために、アセトン、2−プロパノール(IPA)で洗浄を繰り返し、最後に水で洗浄する。次いで、圧縮エアガンを用いて基材を乾燥させる。基材を、UV−オゾンで10分間処理する。
Production of the film on the substrate The substrate used is IPS (in-plane switching) glass with comb-shaped electrodes coated with ITO and having an electrode width of 4 μm and a gap of 8 μm. The substrate is placed in a cleaning rack and a plastic box. Deionized water is added and the sample is placed in the sonicator for 10 minutes. Remove the substrate from the water and blot with a paper towel to remove excess water. For ion chromatography, washing is repeated with acetone, 2-propanol (IPA) and finally with water. The substrate is then dried using a compressed air gun. The substrate is treated with UV-ozone for 10 minutes.
次に、それぞれのナノカプセルとバインダーとを含む6つのコンポジット系をそれぞれ基材上にコーティングする。40μLの混合物を、コーティング機(K Control Coater、RK PrintCoat Instruments、kバー1を用いたバーコーティング、コーティング速度7)を使用して膜としてコーティングする。ドラフトを防ぎ、かつ汚染物質が膜の上に落下するのを止めるために、試料を、蓋の下でホットプレート上で60℃で10分間乾燥させる。膜の外観を記録する。製造した膜を、測定の合間にドライボックス内で保管する。 Next, six composite systems containing each nanocapsule and binder are each coated on the substrate. 40 μL of the mixture is coated as a film using a coating machine (K Control Coater, RK PrintCoat Instruments, bar coating with k-bar 1, coating speed 7). The sample is dried for 10 minutes at 60 ° C. on a hot plate under the lid to prevent drafting and stop contaminants from falling onto the membrane. Record the appearance of the membrane. The produced membrane is stored in a dry box between measurements.
カミソリの刃で電気接点の上方から膜を取り除くことによって膜厚を測定する。膜厚を、中間電極の領域でプロフィルメータ(Dektak XT表面プロファイラ、Bruker)を用いて針圧5mg、スキャン長さ3000nmで30秒間測定する。 The film thickness is measured by removing the film from above the electrical contacts with a razor blade. The film thickness is measured in the region of the intermediate electrode using a profilometer (Dektak XT surface profiler, Bruker) at a needle pressure of 5 mg and a scan length of 3000 nm for 30 seconds.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。この例および以下の例において、V50でヒステリシスを求める。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below. In this example and in the following examples, determine the hysteresis in V 50.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to transmittance T100%, and the dark state between crossed polarizers is determined to be transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例2
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(175mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(300mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 2
LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (175 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (300 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)58(50mg)(Sigma−Aldrich)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® 58 (50 mg) (Sigma-Aldrich) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)58界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® 58 surfactant solution is poured directly into a beaker containing organic material. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
次いで、この混合物を、例1において上述した通りにさらに処理し、そして試験する。 The mixture is then further processed and tested as described above in Example 1.
例3
LC混合物B−1(2.01g)、ヘキサデカン(358mg)、エチレンジメタクリレート(597mg)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(80mg)およびメチルメタクリレート(190mg)を、400mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 3
LC mixture B-1 (2.01 g), hexadecane (358 mg), ethylene dimethacrylate (597 mg), 2-hydroxyethyl methacrylate (80 mg) and methyl methacrylate (190 mg) are weighed into a 400 ml tall beaker.
Brij(登録商標)58(100mg)を400mlの三角フラスコに量り入れ、水(250g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® 58 (100 mg) is weighed into a 400 ml Erlenmeyer flask and water (250 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで10分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing an organic substance. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 10 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AAPH(20mg)を加えた後に4時間にわたって73℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and heated to 73 ° C. for 4 hours after adding AAPH (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis with a Zetasizer instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に230nmの平均サイズを有し、かつ0.051の多分散度を有する。 The resulting capsules have an average size of 230 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer) and a polydispersity of 0.051.
試料を、さらなる使用の前に濃縮する。これを、容量が半分減少するまで毎分100mlの流量でクロスフローろ過装置(Sartorius製Vivaflow 200、分画分子量100,000Daの膜)に試料を通すことによって行う。次いで、試料を真空の適切な蓋の付いた容器に移し、同一の装置を用いて450mlの水およびBrij(登録商標)58(200mg)から構成される溶液で洗浄する。 Samples are concentrated before further use. This is done by passing the sample through a cross-flow filtration device (Sartorius Vivaflow 200, membrane with a molecular weight cut off of 100,000 Da) at a flow rate of 100 ml per minute until the volume is reduced by half. The sample is then transferred to a vacuum suitable lid and washed with a solution composed of 450 ml water and Brij® 58 (200 mg) using the same apparatus.
試料を洗浄した後、機器を濃縮モードで動作させ、最小容量に達するまで毎分100mlで継続する。試料をろ過装置から取り出す。この試料は、さらなる使用に適している。 After washing the sample, the instrument is operated in a concentrated mode and continued at 100 ml per minute until the minimum volume is reached. Remove the sample from the filter. This sample is suitable for further use.
この試料の固形分を測定したところ、19%である。 The solid content of this sample was measured and found to be 19%.
その後、バインダーを含むコンポジット系と被覆膜とを、例1に記載した通りに製造するが、ただし、カプセル対PVAの重量比は、60:40である。 Thereafter, a composite system containing a binder and a coating are prepared as described in Example 1, except that the weight ratio of capsule to PVA is 60:40.
この被覆試料について、V90は41Vであり、暗状態の透過率は1.25%である。 For this coated sample, V 90 is 41 V and the dark transmittance is 1.25%.
例4
ナノカプセルの製造
LC混合物B−8(2.00g)、メチルメタクリレート(165mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(75mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(660mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 4
Preparation of nanocapsules LC mixture B-8 (2.00 g), methyl methacrylate (165 mg), hydroxyethyl methacrylate (75 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (660 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(150mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (150 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBN(35mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and AIBN (35 mg) is added and heated to 70 ° C. for 3 hours. The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、167nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 167 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
添加剤の添加
得られたナノカプセル試料から、20mlの溶液中の0.40gのナノカプセルの1つの部分を、遠心管に加える。
Addition of additive From the resulting nanocapsule sample, a portion of 0.40 g nanocapsule in 20 ml solution is added to a centrifuge tube.
0.019gのTriton X−100を、遠心管内の0.1mlの水に加える。0.019gのBrij(登録商標)L4、0.019gのFluorN 561(Cytonix製)および0.019gのTEGO(登録商標)Wet 270を、それぞれ遠心管内の0.1mlのイソプロパノール(IPA)に加える。それぞれ添加剤の入ったこれらの4本の遠心管に、得られたナノカプセル試料(0.40g)の20mlの部分を加える。 Add 0.019 g Triton X-100 to 0.1 ml water in a centrifuge tube. 0.019 g Brij® L4, 0.019 g FluorN 561 (Cytonix) and 0.019 g TEGO® Wet 270 are each added to 0.1 ml isopropanol (IPA) in a centrifuge tube. To these four centrifuge tubes, each containing additives, add a 20 ml portion of the resulting nanocapsule sample (0.40 g).
5本の遠心管を、ローラ上に48時間置く。 Five centrifuge tubes are placed on rollers for 48 hours.
その後、これらの各粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、そして15,000rpmで20分間遠心分離する。得られたペレットを、それぞれ0.7mlの上澄み中に再分散させる。 Thereafter, each of these particle suspensions is concentrated by centrifugation, where the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos), centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes, and 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge for minutes. The pellets obtained are redispersed in each 0.7 ml supernatant.
PVAバインダーおよびコンポジット系の製造ならびに基材上での膜の製造
PVAバインダー、コンポジット系および膜を、例1について記載した通りに製造する。
Production of PVA Binder and Composite System and Production of Membrane on Substrate PVA binder, composite system and membrane are produced as described for Example 1.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to transmittance T100%, and the dark state between crossed polarizers is determined to be transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例5
ナノカプセルの製造
LC混合物B−1(6.00g)、ヘキサデカン(300mg)、メチルメタクリレート(225mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(510mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(2000mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 5
Preparation of nanocapsules LC mixture B-1 (6.00 g), hexadecane (300 mg), methyl methacrylate (225 mg), hydroxyethyl methacrylate (510 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (2000 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(450mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (450 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBN(75mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and AIBN (75 mg) is added and heated to 70 ° C. for 3 hours. The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、173nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 173 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
得られたナノ粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、次いで15,000rpmで20分間遠心分離する。 The resulting nanoparticle suspension is concentrated by centrifugation, where the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos) and centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes and then at 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge.
添加剤の添加
得られた0.32gのペレットを1mlの上澄み中に再分散させ、2.5mlのガラス瓶に入れる。
Addition of additives The resulting 0.32 g pellet is redispersed in 1 ml supernatant and placed in a 2.5 ml glass bottle.
0.01gのBrij(登録商標)L23、Triton X−100、TEGO(登録商標)Wet 270およびFluorN 322を、それぞれ2.5mlのガラス瓶内の0.99gのアセトンに加える。次いで、ホットプレート上で40℃で10分間にわたってこのアセトンを蒸発させる。それぞれ添加剤の入ったこれらの2.5mlの4つのガラス瓶に、得られたナノカプセル(0.32g)の1mlの部分を加える。 Add 0.01 g Brij® L23, Triton X-100, TEGO® Wet 270 and FluorN 322 to each 0.99 g acetone in a 2.5 ml glass bottle. The acetone is then evaporated on a hot plate at 40 ° C. for 10 minutes. Add 1 ml portions of the resulting nanocapsules (0.32 g) to four 2.5 ml glass bottles, each containing additives.
5本のガラス管をローラ上に48時間置く。 Five glass tubes are placed on a roller for 48 hours.
PVAバインダーおよびコンポジット系の製造ならびに基材上での膜の製造
PVAバインダー、コンポジット系および膜を、例1について記載した通りに製造する。
Production of PVA Binder and Composite System and Production of Membrane on Substrate PVA binder, composite system and membrane are produced as described for Example 1.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to T100%, and the dark state between the crossed polarizers is set to the transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例6
ナノカプセルの製造
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(179mg)、メチルメタクリレート(102mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(303mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 6
Preparation of nanocapsules LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (179 mg), methyl methacrylate (102 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (303 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(50mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (50 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with turrax is complete, the crude emulsion is passed through a high pressure homogenizer 4 times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBN(35mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and AIBN (35 mg) is added and heated to 70 ° C. for 3 hours. The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、167nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 167 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
得られたナノ粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、そして15,000rpmで20分間遠心分離する。 The resulting nanoparticle suspension is concentrated by centrifugation, where the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos) and centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes and at 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge.
PVAバインダーの製造
PVAバインダーを、例1について記載した通りに製造する。
Preparation of PVA Binder A PVA binder is prepared as described for Example 1.
コンポジット系の製造
1.5mlの溶液中の製造した0.22gのナノカプセルと、1.2mlの水溶液中の製造した0.33gのPVAとを混合して、PVA対カプセルの重量比60:40を得る。
Preparation of composite system The prepared 0.22 g nanocapsules in 1.5 ml solution and 0.33 g PVA prepared in 1.2 ml aqueous solution were mixed to give a PVA to capsule weight ratio of 60:40. Get.
ボルテックス撹拌機を用いてこの混合物を撹拌し、この混合物をローラ上で一晩放置してPVAを分散させる。 The mixture is stirred using a vortex stirrer and the mixture is left on a roller overnight to disperse the PVA.
この混合物から3つの別個の部分を製造する。これらの部分のうち1つを、さらなる添加剤の添加なしに成膜に使用し、他の2つには添加剤を以下のように加える。 Three separate parts are produced from this mixture. One of these parts is used for film formation without the addition of further additives and the other two are added as follows.
添加剤の添加
0.02gのアセトン中の0.2μLのTEGO(登録商標)Wet 270および0.02gのイソプロパノール(IPA)中の0.2μLのTEGO(登録商標)Wet 280を、それぞれ別個の瓶に加える。続く24時間にわたって溶媒を蒸発させる。各瓶に、製造したPVAおよびナノカプセル混合物の0.20gの部分を加える。
Additive Addition 0.2 μL TEGO® Wet 270 in 0.02 g acetone and 0.2 μL TEGO® Wet 280 in 0.02 g isopropanol (IPA), each in separate bottles Add to. The solvent is evaporated over the next 24 hours. To each bottle, add a 0.20 g portion of the prepared PVA and nanocapsule mixture.
TEGO(登録商標)Wet 270またはTEGO(登録商標)Wet 280を含む混合物を、さらに24時間混合する。 Mixtures containing TEGO® Wet 270 or TEGO® Wet 280 are further mixed for 24 hours.
基材上での膜の製造
膜を、例1について記載した通りに製造する。
Production of the membrane on the substrate The membrane is produced as described for Example 1.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to T100%, and the dark state between the crossed polarizers is set to the transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例7〜14
B−1の代わりに、LC混合物B−2、B−3、B−4、B−5、B−6、B−7、B−8およびB−9をそれぞれ例1において上述した通りに処理して、ナノカプセルと、バインダーを含むコンポジット系と、被覆膜とを製造する。
Examples 7-14
Instead of B-1, the LC mixtures B-2, B-3, B-4, B-5, B-6, B-7, B-8 and B-9 were each treated as described above in Example 1. Thus, a nanocapsule, a composite system containing a binder, and a coating film are manufactured.
例15
LC混合物B−1を、例1において上述した通りに処理して、ナノカプセルと、バインダーを含むコンポジット系と、被覆膜とを製造し、ここで、ヘキサデカンの代わりにそれぞれ1,4−ペンタンジオール(例15.1)、ドデカン(例15.2)またはテトラデカン(例15.3)を使用する。
Example 15
LC mixture B-1 is processed as described above in Example 1 to produce nanocapsules, a composite system comprising a binder, and a coating film, wherein 1,4-pentane is substituted for hexadecane, respectively. The diol (Example 15.1), dodecane (Example 15.2) or tetradecane (Example 15.3) are used.
例16
LC混合物B−3(1.0g)、エチレンジメタクリレート(0.34g)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(0.07g)およびヘキサデカン(0.25g)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 16
LC mixture B-3 (1.0 g), ethylene dimethacrylate (0.34 g), 2-hydroxyethyl methacrylate (0.07 g) and hexadecane (0.25 g) are weighed into a 250 ml tall beaker.
この混合物を、例1において上述した通りに処理し、そして試験する。 This mixture is processed and tested as described above in Example 1.
例17
LC混合物B−1(2.66g)、ヘキサデカン(0.66g)およびメチルメタクリレート(3.30g)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 17
LC mixture B-1 (2.66 g), hexadecane (0.66 g) and methyl methacrylate (3.30 g) are weighed into a 250 ml tall beaker.
この混合物を、例4において上述した通りに処理し、そして試験する。 This mixture is processed and tested as described above in Example 4.
例18
ナノカプセルの製造
比較例18.1
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(175mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(300mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 18
Manufacture of nanocapsules
Comparative Example 18.1
LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (175 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (300 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(50mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (50 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
この界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This aqueous surfactant solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBN(35mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 This mixture is charged to a flask with condenser and AIBN (35 mg) is added and heated to 70 ° C. for 3 hours. The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、167nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 167 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
得られたナノ粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、そして15,000rpmで20分間遠心分離する。10分間にわたりホットプレート上で40℃で約40μLの濃縮ナノカプセルを保持してDSCパン内で固形分を3回測定する。 The resulting nanoparticle suspension is concentrated by centrifugation, where the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos) and centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes and at 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge. Measure solids three times in a DSC pan holding about 40 μL of concentrated nanocapsules on a hot plate at 40 ° C. for 10 minutes.
例18.2、18.3および18.4
比較例18.1について記載した通りにナノカプセルの製造を繰り返すが、ただし、Brij(登録商標)L23(50mg)に加えて、それぞれ50mgのTEGO(登録商標)Wet 270(例18.2)、50mgのTriton X−100(例18.3)または50mgのBrij(登録商標)L4(例18.4)を、250mlの三角フラスコに量り入れる。
Examples 18.2, 18.3 and 18.4
The nanocapsule production is repeated as described for Comparative Example 18.1, except that in addition to Brij® L23 (50 mg), 50 mg each of TEGO® Wet 270 (Example 18.2), Weigh 50 mg Triton X-100 (Example 18.3) or 50 mg Brij® L4 (Example 18.4) into a 250 ml Erlenmeyer flask.
PVAバインダーの製造
PVAバインダーを、例1について記載した通りに製造する。
Preparation of PVA Binder A PVA binder is prepared as described for Example 1.
コンポジット系の製造
それぞれ製造した15重量%のナノカプセルを含む遠心分離処理した0.5gの懸濁液をPVAと混合して、PVA対カプセルの重量比60:40を得る。
Preparation of composite system Centrifugation of 0.5 g suspension containing 15 wt% nanocapsules, each produced, is mixed with PVA to obtain a PVA to capsule weight ratio of 60:40.
ボルテックス撹拌機を用いて4つの混合物を撹拌し、これらの混合物をローラ上で一晩放置する。 The four mixtures are stirred using a vortex stirrer and these mixtures are left on a roller overnight.
基材上での膜の製造
膜を、例1について記載した通りに製造する。
Production of the membrane on the substrate The membrane is produced as described for Example 1.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to T100%, and the dark state between the crossed polarizers is set to the transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例19
LC混合物B1(2.00g)、1,4−ペンタンジオール(102mg)、エチレンジメタクリレート(658mg)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(77mg)およびメチルメタクリレート(162mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 19
LC mixture B1 (2.00 g), 1,4-pentanediol (102 mg), ethylene dimethacrylate (658 mg), 2-hydroxyethyl methacrylate (77 mg) and methyl methacrylate (162 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(100mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(100g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (100 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (100 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで10分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを8分間循環させる。 This Brij surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing an organic substance. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 10 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is circulated through a high pressure homogenizer at 30,000 psi for 8 minutes.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AAPH(20mg)を加えた後に4時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer機器により材料のサイズ分析を行う。 The mixture is charged to a flask with condenser and heated to 70 ° C. for 4 hours after adding AAPH (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis with a Zetasizer instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、180nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 180 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
得られた試料を、例1に記載した通りにさらに処理する。 The resulting sample is further processed as described in Example 1.
例20
LC混合物B−9(2.00g)、ヘキサデカン(100mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(130mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(198mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。
Example 20
LC mixture B-9 (2.00 g), hexadecane (100 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (130 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (198 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker.
Brij(登録商標)L23(300mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(100g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (300 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (100 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBA(20mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 The mixture is charged to a flask with a condenser and heated to 70 ° C. for 3 hours after adding AIBA (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、129nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 129 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
添加剤の添加
得られたナノカプセル試料から、20mlの溶液中の0.28gのナノカプセルの1つの部分を、遠心管に加える。
Addition of additive From the resulting nanocapsule sample, a portion of 0.28 g nanocapsule in 20 ml solution is added to a centrifuge tube.
0.01gのTriton X−100を、遠心管内の0.1mlの水に加える。0.01gのBrij(登録商標)L4、0.01gのFluorN 322および0.01gのTEGO(登録商標)Wet 270を、それぞれ遠心管内の0.1mlのイソプロパノール(IPA)に加える。それぞれ添加剤の入ったこれらの4本の遠心管に、得られたナノカプセル試料(0.28g)の20mlの部分を加える。 Add 0.01 g Triton X-100 to 0.1 ml water in a centrifuge tube. 0.01 g Brij® L4, 0.01 g FluorN 322 and 0.01 g TEGO® Wet 270 are each added to 0.1 ml isopropanol (IPA) in a centrifuge tube. To these four centrifuge tubes, each containing additives, add a 20 ml portion of the resulting nanocapsule sample (0.28 g).
5本の遠心管を、ローラ上に48時間置く。 Five centrifuge tubes are placed on rollers for 48 hours.
その後、それぞれの粒子懸濁液を遠心分離処理により濃縮し、その際、遠心管を遠心機(ThermoFisher Biofuge Stratos)内に置いて6,500rpmで10分間遠心分離し、そして15,000rpmで20分間遠心分離する。得られたペレットを、それぞれ0.7mlの上澄み中に再分散させる。 Thereafter, each particle suspension is concentrated by centrifugation, where the centrifuge tube is placed in a centrifuge (ThermoFisher Biofuge Stratos) and centrifuged at 6,500 rpm for 10 minutes and at 15,000 rpm for 20 minutes. Centrifuge. The pellets obtained are redispersed in each 0.7 ml supernatant.
PVAバインダーおよびコンポジット系の製造ならびに基材上での膜の製造
PVAバインダー、コンポジット系および膜を、例1について記載した通りに製造する。
Production of PVA Binder and Composite System and Production of Membrane on Substrate PVA binder, composite system and membrane are produced as described for Example 1.
電気光学特性の測定
各膜の外観を、均一性および欠陥に関して目視で確認する。2つの電極をガラスにはんだ付けする。動的散乱モード(DSM)を用いて、電圧−透過率曲線を測定する。
Measurement of electro-optical properties The appearance of each film is visually checked for uniformity and defects. Solder the two electrodes to the glass. The voltage-transmittance curve is measured using dynamic scattering mode (DSM).
0%またはそれぞれ10%および90%の透過率に必要な電圧で顕微鏡を用いて、暗状態および明状態の画像も記録する。 Dark and bright images are also recorded using a microscope at the voltage required for 0% or 10% and 90% transmission respectively.
150Hzの変調周波数で、また適宜10Hzで、40℃および25℃でスイッチング速度を測定する。 The switching speed is measured at 40 ° C. and 25 ° C. with a modulation frequency of 150 Hz and optionally 10 Hz.
ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
以下の表に示す電気光学特性は、Display Measurement System(Autronic−Melchers)で測定したものであり、その際、バックライトの強度を透過率T100%とし、交差偏光子の間の暗状態を透過率T0%とし、その際、スイッチングは、1kHzで24℃で行われる。 The electro-optical characteristics shown in the following table are measured by Display Measurement System (Autotronic-Merchers). At this time, the backlight intensity is set to transmittance T100%, and the dark state between crossed polarizers is determined to be transmittance. In this case, switching is performed at 24 ° C. at 1 kHz.
特に暗状態の改善が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state is advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例21
250mlの4つの各トールビーカーに、それぞれLC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(175mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(300mg)を量り入れる。
Example 21
Weigh each LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (175 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (300 mg) into four 250 ml tall beakers.
Brij(登録商標)L23(50mg)を、まず250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。さらに3つの250mlの三角フラスコに、Brij(登録商標)L23(50mg)、水(150g)およびそれぞれBrij(登録商標)L4(50mg)、TEGO(登録商標)Wet 270(50mg)またはTriton X−100(50mg)を加える。次に、これらの混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (50 mg) is first weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. In addition, three 250 ml Erlenmeyer flasks were charged with Brij® L23 (50 mg), water (150 g) and Brij® L4 (50 mg), TEGO® Wet 270 (50 mg) or Triton X-100, respectively. (50 mg) is added. These mixtures are then sonicated for 5-10 minutes.
これら4つの水溶液を、有機物質の入った4つのビーカーに直接注ぐ。これらの混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションをそれぞれ30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 These four aqueous solutions are poured directly into four beakers containing organic substances. These mixtures are mixed for 5 minutes at 10,000 rpm on a turrax. When mixing with turrax is complete, the crude emulsion is passed through a high pressure homogenizer four times at 30,000 psi each.
これら4つの混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBA(20mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により、それぞれ得られた材料のサイズ分析を行う。 The four mixtures are charged to a flask with condenser and heated to 70 ° C. for 3 hours after adding AIBA (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then size analysis of each resulting material is performed with a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られた比較例21.1のカプセル(Brij(登録商標)L23のみ)は、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、129nmの平均サイズを有する。得られた例21.2のカプセル(Brij(登録商標)L4を追加)は、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、192nmの平均サイズを有する。得られた例21.3のカプセル(TEGO(登録商標)Wet 270を追加)は、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、200nmの平均サイズを有する。得られた例21.4のカプセル(Triton X−100を追加)は、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、180nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules of Comparative Example 21.1 (Brij® L23 only) have an average size of 129 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer). The resulting capsules of Example 21.2 (added Brij® L4) have an average size of 192 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer). The resulting capsules of Example 21.3 (added TEGO® Wet 270) have an average size of 200 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer). The resulting capsule of Example 21.4 (with Triton X-100 added) has an average size of 180 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
次いで、4つのナノカプセル試料を含むコンポジット系および膜を、比較例1.1に記載した通りに製造する。 A composite system and membrane comprising 4 nanocapsule samples is then produced as described in Comparative Example 1.1.
電気光学特性を、例1に記載した通りに測定する。ナノカプセルとバインダーとを含む製造した膜について測定した電気光学的パラメータを、以下の表に示す。 The electro-optical properties are measured as described in Example 1. The electro-optic parameters measured for the manufactured films containing nanocapsules and binder are shown in the table below.
特に暗状態の改善およびヒステリシスの減少が有利であり、添加剤は動作電圧の低下に適切に寄与し得ることが判明した。 In particular, it has been found that the improvement of the dark state and the reduction of hysteresis are advantageous, and the additive can appropriately contribute to the reduction of the operating voltage.
例22
LC混合物B−1を例1において上述した通りに処理して、ナノカプセルと、バインダーを含むコンポジット系と、被覆膜とを製造し、ここで、175mgのヘキサデカンの代わりに、それぞれ100mgのヘキサデカンおよび75mgの1,5−ジメチルテトラリン(例22.1)、100mgのヘキサデカンおよび75mgの3−フェノキシトルエン(例22.2)、100mgのヘキサデカンおよび75mgのシクロヘキサン(例22.3)、または100mgのヘキサデカンおよび75mgの5−ヒドロキシ−2−ペンタノン(例22.4)を使用する。
Example 22
LC mixture B-1 is processed as described above in Example 1 to produce nanocapsules, a composite system comprising a binder, and a coating film, where 100 mg each of hexadecane instead of 175 mg of hexadecane. And 75 mg 1,5-dimethyltetralin (Example 22.1), 100 mg hexadecane and 75 mg 3-phenoxytoluene (Example 22.2), 100 mg hexadecane and 75 mg cyclohexane (Example 22.3), or 100 mg Hexadecane and 75 mg of 5-hydroxy-2-pentanone (Example 22.4) are used.
例23
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(125mg)、メチルメタクリレート(100mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(40mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(300mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。さらに、50mgのPEGメチルエーテルメタクリレートを加える。
Example 23
LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (125 mg), methyl methacrylate (100 mg), hydroxyethyl methacrylate (40 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (300 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker. In addition, 50 mg of PEG methyl ether methacrylate is added.
Brij(登録商標)L23(50mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (50 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBA(20mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 The mixture is charged to a flask with a condenser and heated to 70 ° C. for 3 hours after adding AIBA (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、211nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 211 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
次いで、ナノカプセル試料を含むコンポジット系および膜を、比較例1.1に記載した通りに製造する。 A composite system and membrane containing nanocapsule samples are then produced as described in Comparative Example 1.1.
電気光学特性を、例1に記載した通りに測定する。製造した膜(3.42μm)に関して測定した電気光学的パラメータは、次の通りである:V90=51.5V;V90でのT=13.8%;V0でのT=1.07%;ヒステリシス=1.1V。 The electro-optical properties are measured as described in Example 1. The electro-optical parameters measured for the produced film (3.42 μm) are as follows: V 90 = 51.5 V; T = 13.8% at V 90 ; T = 1.07 at V 0 %; Hysteresis = 1.1V.
例24
LC混合物B−1(1.00g)、ヘキサデカン(100mg)、メチルメタクリレート(16mg)、ヒドロキシエチルメタクリレート(89mg)およびエチレングリコールジメタクリレート(250mg)を、250mlのトールビーカーに量り入れる。さらに、100mgのステアリルメタクリレートを加える。
Example 24
LC mixture B-1 (1.00 g), hexadecane (100 mg), methyl methacrylate (16 mg), hydroxyethyl methacrylate (89 mg) and ethylene glycol dimethacrylate (250 mg) are weighed into a 250 ml tall beaker. In addition, 100 mg of stearyl methacrylate is added.
Brij(登録商標)L23(75mg)を250mlの三角フラスコに量り入れ、水(150g)を加える。次に、この混合物を5〜10分間超音波処理する。 Brij® L23 (75 mg) is weighed into a 250 ml Erlenmeyer flask and water (150 g) is added. The mixture is then sonicated for 5-10 minutes.
このBrij(登録商標)L23界面活性剤水溶液を、有機物質の入ったビーカーに直接注ぐ。この混合物を、タラックス(turrax)で10,000rpmで5分間混合する。タラックス(turrax)による混合が完了したら、粗エマルションを30,000psiで高圧ホモジナイザーを4回通過させる。 This Brij® L23 surfactant aqueous solution is poured directly into a beaker containing organic substances. This mixture is mixed on a turrax at 10,000 rpm for 5 minutes. When mixing with the turrax is complete, the crude emulsion is passed through the high pressure homogenizer four times at 30,000 psi.
この混合物を、冷却器付きのフラスコに装入し、AIBA(20mg)を加えた後に3時間にわたって70℃に加熱する。この反応混合物を冷却し、ろ過し、次いでZetasizer(Malvern Zetasizer Nano ZS)機器により材料のサイズ分析を行う。 The mixture is charged to a flask with a condenser and heated to 70 ° C. for 3 hours after adding AIBA (20 mg). The reaction mixture is cooled, filtered, and then subjected to material size analysis on a Zetasizer (Malvern Zetasizer Nano ZS) instrument.
得られたカプセルは、動的光散乱(DLS)分析(Zetasizer)により測定した場合に、178nmの平均サイズを有する。 The resulting capsules have an average size of 178 nm as measured by dynamic light scattering (DLS) analysis (Zetasizer).
次いで、ナノカプセル試料を含むコンポジット系および膜を、比較例1.1に記載した通りに製造する。 A composite system and membrane containing nanocapsule samples are then produced as described in Comparative Example 1.1.
電気光学特性を、例1に記載した通りに測定する。製造した膜(4.70μm)に関して測定した電気光学的パラメータは、次の通りである:V90=64.5V;V90でのT=14.3%;V0でのT=0.59%;ヒステリシス=4.8V。 The electro-optical properties are measured as described in Example 1. The electro-optical parameters measured for the produced film (4.70 μm) are as follows: V 90 = 64.5 V; T = 14.3% at V 90 ; T = 0.59 at V 0 %; Hysteresis = 4.8V.
Claims (16)
(a)
(i)式I
R−A−Y−A’−R’ I
[式中、
RおよびR’は、互いに独立して、F、CF3、OCF3、CNおよび1〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルケニルから選択される基を示し、前記アルキル、アルコキシまたはアルケニルは、置換されていないか、CNもしくはCF3により一置換されているかまたはハロゲンにより一置換もしくは多置換されており、1つ以上のCH2基は、各場合において、互いに独立して、酸素原子が互いに直接結合しないような様式で、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、
AおよびA’は、互いに独立して、−Cyc−、−Phe−、−Cyc−Cyc−、−Cyc−Phe−、−Phe−Phe−、−Cyc−Cyc−Cyc−、−Cyc−Cyc−Phe−、−Cyc−Phe−Cyc−、−Cyc−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−Phe−、−Phe−Phe−Phe−およびそれらの各鏡像から選択される基を示し、ここで、Cycは、trans−1,4−シクロヘキシレンであり、Cycにおいて、1つまたは2つの隣接しないCH2基は、Oにより置き換えられていてもよく、Pheは、1,4−フェニレンであり、Pheにおいて、1つまたは2つの隣接しないCH基は、Nにより置き換えられていてもよく、かつPheは、1つまたは2つのFにより置換されていてもよく、
Yは、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH2O−、−CF2O−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−を示す]
の1種以上の化合物を含むメソゲン媒体および
(ii)1種以上の重合性化合物
を含む組成物を提供することと、
(b)1種の界面活性剤を使用して、前記組成物をナノ液滴として水相に分散させることと、
(c)前記1種以上の重合性化合物を重合させて、ポリマーシェルと前記メソゲン媒体を含有するコアとをそれぞれ含むナノカプセルを得ることと
を含み、
ここでさらに、1種以上の添加剤を、
− 前記重合の前に、前記組成物または前記ナノ液滴に加え、
かつ/または
− 前記得られたナノカプセルに加える、方法。 A method for producing nanocapsules, the method comprising:
(A)
(I) Formula I
R-A-Y-A'-R 'I
[Where:
R and R ′ are, independently of each other, F, CF 3 , OCF 3 , CN and straight or branched alkyl or alkoxy having 1 to 15 carbon atoms or straight chain having 2 to 15 carbon atoms. It represents a group selected from linear or branched alkenyl, wherein the alkyl, alkoxy or alkenyl is unsubstituted or substituted, and optionally mono- or polysubstituted by or halogen is monosubstituted by CN or CF 3, One or more CH 2 groups are, in each case, independently of one another, in a manner such that the oxygen atoms are not directly bonded to one another, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, May be replaced by -OCOO- or -C≡C-
A and A ′ are independently of each other -Cyc-, -Phe-, -Cyc-Cyc-, -Cyc-Phe-, -Phe-Phe-, -Cyc-Cyc-Cyc-, -Cyc-Cyc- A group selected from Phe-, -Cyc-Phe-Cyc-, -Cyc-Phe-Phe-, -Phe-Cyc-Phe-, -Phe-Phe-Phe- and their respective mirror images, wherein Cyc is trans-1,4-cyclohexylene, in which one or two non-adjacent CH 2 groups may be replaced by O, Phe is 1,4-phenylene, Phe In which one or two non-adjacent CH groups may be replaced by N and Phe may be replaced by one or two F;
Y is a single bond, —COO—, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C Shows ≡C-]
A mesogenic medium comprising one or more compounds of (ii) and (ii) a composition comprising one or more polymerizable compounds;
(B) using one surfactant to disperse the composition as nanodroplets in the aqueous phase;
(C) polymerizing the one or more polymerizable compounds to obtain nanocapsules each including a polymer shell and a core containing the mesogenic medium,
Here, in addition, one or more additives,
-Before the polymerization, in addition to the composition or the nanodroplets;
And / or-adding to the obtained nanocapsules.
R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、互いに独立して、1〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜15個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルケニルを示し、前記アルキル、アルコキシまたはアルケニルは、置換されていないか、CNもしくはCF3により一置換されているかまたはハロゲンにより一置換もしくは多置換されており、1つ以上のCH2基は、各場合において、互いに独立して、酸素原子が互いに直接結合しないような様式で、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、
X1およびX2は、互いに独立して、F、CF3、OCF3またはCNを示し、
L1、L2、L3、L4およびL5は、互いに独立して、HまたはFであり、
iは、1または2であり、
jおよびkは、互いに独立して、0または1である]
の化合物から選択される、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 The one or more compounds of formula I contained in the mesogenic medium of claim 1 are of formulas Ia, Ib, Ic and Id
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are, independently of one another, linear or branched alkyl or alkoxy having 1 to 15 carbon atoms or 2 to 15 carbon atoms A straight or branched alkenyl having the above alkyl, alkoxy or alkenyl, which is unsubstituted, monosubstituted by CN or CF 3 or monosubstituted or polysubstituted by halogen; The above CH 2 groups are, in each case, independently of one another, in a manner such that oxygen atoms are not directly bonded to one another, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —OCOO. -Or -C≡C- may be substituted,
X 1 and X 2 independently of one another represent F, CF 3 , OCF 3 or CN;
L 1 , L 2 , L 3 , L 4 and L 5 are independently of each other H or F;
i is 1 or 2,
j and k are independently 0 or 1]
7. A method according to any one of claims 1 to 6 selected from
請求項1または7記載のメソゲン媒体を含有するコアと、
1種以上の添加剤と
をそれぞれ含む、ナノカプセル。 A polymer shell;
A core containing the mesogenic medium according to claim 1 or 7,
Nanocapsules each including one or more additives.
− ポリマーシェル、
請求項1または7記載のメソゲン媒体を含有するコアおよび
場合により、1種以上の添加剤
をそれぞれ含むナノカプセルを提供することと、
− 1種以上のバインダーを前記ナノカプセルに加えることと、
− 前記1種以上のバインダーの添加と共にまたは同添加に続いて、1種以上の添加剤を加えることと
を含む、方法。 A composite manufacturing method,
-Polymer shell,
Providing a core containing the mesogenic medium of claim 1 or 7 and optionally nanocapsules each comprising one or more additives;
-Adding one or more binders to the nanocapsule;
Adding one or more additives with or following the addition of said one or more binders.
請求項1または7記載のメソゲン媒体を含有するコア
をそれぞれ含むナノカプセルと、
− 1種以上のバインダーと、
− 1種以上の添加剤と
を含む、コンポジット系。 Nanocapsules each comprising a polymer shell and a core containing a mesogenic medium according to claim 1 or 7;
-One or more binders;
A composite system comprising one or more additives.
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