JPH0485522A - Dispersion for optical element - Google Patents

Dispersion for optical element

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JPH0485522A
JPH0485522A JP2199051A JP19905190A JPH0485522A JP H0485522 A JPH0485522 A JP H0485522A JP 2199051 A JP2199051 A JP 2199051A JP 19905190 A JP19905190 A JP 19905190A JP H0485522 A JPH0485522 A JP H0485522A
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dispersion
electric field
micelle
medium
color
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Yuichi Yoshino
吉野 勇一
Tatsuo Nagai
達夫 永井
Junichi Tsugita
純一 次田
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance the degree of orientation not only by the rotation but deformation as well when an electric field is impressed to a bar-shaped micell and to color this micelle to an arbitrary color so that the micelle can be colored to various kinds of color tones by using a mixture composed of the above- mentioned micelle and the solvent thereof as the dispersion for optical elements. CONSTITUTION:The bar-shaped micelle is the associate of the molecules of a surfactant and is not solid and is usually curved or twisted. This micelle changes to a straight bar shape and orients in the electric field direction when the micelle is dispersed in a medium and the electric field is impressed thereto. The coloration to the arbitrary color is executed by utilizing the phenomenon of solubilization by the micelle. The optical element formed by using this dispersion exhibits the color of the bar-shaped micelle while the electric field is not impressed thereto and is made transparent when the electric field is impressed thereto. The mixed colors of the medium and the bar-shaped micelle are exhibited by the coloration of the medium while the electric field is not impressed thereto. The color of the medium is exhibited when the electric field is impressed thereto. The optical element having various kinds of the color tones is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、光弁や表示装置、調光ウィンドー等に用いら
れる光学素子のための分散体に関するもので、特に、異
方性粒子を媒質中に分散させ、電界を印加してその粒子
の配向を変えることにより、光の透過率や屈折率を変化
させるようにした光学素子のための分散体に関するもの
である。
The present invention relates to a dispersion for optical elements used in light valves, display devices, dimming windows, etc., and in particular, anisotropic particles are dispersed in a medium and an electric field is applied to orient the particles. This invention relates to a dispersion body for an optical element that changes the transmittance and refractive index of light by changing the .

【従来の技術】[Conventional technology]

対向する2枚の電極によって形成されるセル内に、異方
性粒子を媒質中に分散させた分散体を封入し、これに外
部から電界を印加すると、粒子の配向が変わって光の透
過率や屈折率等の光学特性が変化する、ということにつ
いては古くから知られている。そして、その原理を利用
した光学素子についても古くから提案されている(例え
ば米国特許箱 1.955.923号明細書参照)。 2枚の透明電極からなる薄いセル内に分散体を封入した
光学素子は、電界が印加されていないときには多数の異
方性粒子がランダムな方向を向いているので不透明であ
るが、電界が印加されると、異方性粒子が電界の方向、
すなわちセルの幅方向に向かって整列するので透明とな
る。したがって、そのような光学素子を用いれば、光弁
や各種の表示装置、あるいは調光ウィンドー等を得るこ
とができる。 このように粒子の配向変化によって光学特性を制御する
光学素子においては、その分散体中に分散させる粒子と
して、電界の印加によって配向が変化し、光の透過率や
屈折率が変わる異方性粒子を用いる必要がある。そのよ
うな粒子としては、これまでにも、例えばヘラバサイト
や過ヨウ化硫酸シンコニジンのような有機物結晶、アル
ミニウムのような金属、雲母のような鉱物結晶、酸化チ
タンや酸化タングステンのような無機酸化物、グラファ
イトなど、種々のものが提案されている。
A dispersion of anisotropic particles dispersed in a medium is enclosed in a cell formed by two opposing electrodes, and when an electric field is applied to this from the outside, the orientation of the particles changes and the light transmittance increases. It has been known for a long time that optical properties such as refractive index and refractive index change. Optical elements utilizing this principle have also been proposed for a long time (see, for example, US Pat. No. 1,955,923). An optical element in which a dispersion is enclosed in a thin cell made up of two transparent electrodes is opaque when no electric field is applied because many anisotropic particles are oriented in random directions, but when an electric field is applied Then, the anisotropic particles move in the direction of the electric field,
In other words, since they are aligned in the width direction of the cell, they become transparent. Therefore, by using such optical elements, light valves, various display devices, dimming windows, etc. can be obtained. In optical elements that control optical properties by changing the orientation of particles, the particles dispersed in the dispersion are anisotropic particles whose orientation changes when an electric field is applied, and whose light transmittance and refractive index change. It is necessary to use Such particles include, for example, organic crystals such as herabasite and cinchonidine periodic sulfate, metals such as aluminum, mineral crystals such as mica, and inorganic oxides such as titanium oxide and tungsten oxide. , graphite, and various other materials have been proposed.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、これらの異方性粒子はいずれも固体粒子
である。そのような固体粒子を媒質中に分散させた分散
体に電界を印加すると、粒子はその異方性のために配向
が変化する。すなわち、粒子は回転することによってそ
の向きを変えることになる。そのために、従来のような
異方性固体粒子を用いたものでは、粘度の高い媒質を用
いた場合に応答性が低下するという問題がある。 また、これらの異方性粒子は結晶であるので、色選択の
自由度が低い。そして、分散体の色は粒子の色によって
決定される。そのために、そのような粒子を分散させた
分散体を用いる光学素子では、その色調が真珠色か青色
系統に限られることになる。すなわち、アルミニウムや
雲母、酸化チタンの粒子を媒質中に分散させたものの場
合には、光の散乱が粒子の配向によって変化することを
利用するので、電界が印加されているときには透明、さ
れていないときには真珠色となる。また、ヘラバサイト
や過ヨウ化硫酸シンコニジンは青色あるいは青紫色を呈
するので、その粒子を分散させた分散体では、電界を印
加した状態で透明、しない状態で青色系統の色調となる
。 このように、粒子の配向を変化させることによって光学
特性を制御する光学素子の場合には、その色調変化が粒
子の光学特性によって定められるので、望みの色が得ら
れるようにするためには、その色に合った色調の異方性
粒子を用いることが必要となる。その場合、その粒子に
は、色調以外にも、形状の異方性、比重、化学的安定性
、分散安定性などの種々の機能が求められる。そのよう
な機能をすべて満足する粒子を見付けることは極めて難
しい。そのために、従来の光学素子においては、望みの
色が得られないという問題があった。 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、従来のものとは異なる作用で配向する
新規な粒子を用いた光学素子用分散体を提供することで
ある。 また、本発明の他の目的は、各種の色調を呈する光学素
子とすることのできる光学素子用分散体を提供すること
である。
However, all of these anisotropic particles are solid particles. When an electric field is applied to a dispersion of such solid particles in a medium, the particles change orientation due to their anisotropy. In other words, particles change their orientation by rotating. For this reason, conventional devices using anisotropic solid particles have a problem in that responsiveness decreases when a medium with high viscosity is used. Furthermore, since these anisotropic particles are crystals, the degree of freedom in color selection is low. The color of the dispersion is then determined by the color of the particles. Therefore, in an optical element using a dispersion in which such particles are dispersed, the color tone is limited to pearlescent or blue-based colors. In other words, in the case of particles of aluminum, mica, or titanium oxide dispersed in a medium, the scattering of light changes depending on the orientation of the particles, so when an electric field is applied, the material becomes transparent or not. Sometimes pearl-colored. In addition, since herabasite and cinchonidine periodic sulfate exhibit blue or blue-purple color, a dispersion in which these particles are dispersed becomes transparent when an electric field is applied, and has a blue-ish color tone when no electric field is applied. In the case of optical elements that control optical properties by changing the orientation of particles, the color tone change is determined by the optical properties of the particles, so in order to obtain the desired color, It is necessary to use anisotropic particles with a tone that matches the color. In this case, the particles are required to have various functions in addition to color tone, such as shape anisotropy, specific gravity, chemical stability, and dispersion stability. It is extremely difficult to find particles that satisfy all of these functions. For this reason, conventional optical elements have a problem in that desired colors cannot be obtained. The present invention has been made in view of these circumstances, and its purpose is to provide a dispersion for optical elements that uses novel particles that are oriented in a manner different from conventional ones. Another object of the present invention is to provide a dispersion for optical elements that can be used as optical elements exhibiting various color tones.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この目的を達成するために、本発明では、光学素子のセ
ル内に封入される分散体として、溶媒と棒状ミセルとの
混合体を用いるようにしている。 媒質中に界面活性剤を添加し、その濃度を徐々に高めて
いくと、界面活性剤はミセルを形成するようになる。ミ
セルを形成する臨界の濃度は臨界ミセル濃度と呼ばれて
いる。通常は、界面活性剤が球状に固まって会合してミ
セルを形成する。例えば媒質が水であれば、界面活性剤
分子の親水基が外側に向き、疎水基が内側に向いて固ま
る。したがって、球状となる。 ところが、ある特定の溶媒と界面活性剤との組み合わせ
の場合には、臨界ミセル濃度以上に活性剤を添加すると
、ある濃度で棒状のミセルが形成されるということが知
られている(MAnge I 著、’ Progr、 
 Co11oid & Polymer Sci、J第
69巻(1984年)、第12〜28ページ)。このよ
うな棒状ミセルを含む分散体は、そのままでは光学的に
等方性であるが、電界を印加すると複屈折性を示す(M
、 Angel著、’ Ber、 Bunsenges
Phys、 Chem、」第93巻(1989年)、第
 184〜191ページ)。すなわち、電界の印加に応
じて棒状ミセルが配向する。 本発明者らは、このような棒状ミセルに着目した。 本発明においては、ミセルを形成する界面活性剤として
、長い炭化水素鎖を有するイオン性界面活性剤や非イオ
ン性界面活性剤の中で、サリチル酸セチルピリジン、ト
リクロル酢酸セチルトリメチルアンモニウム、サリチル
酸セチルトリメチルアンモニウム、サリチル酸テトラデ
シルトリメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチル
アンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、ヘ
キサオキシエチレンデシルエーテル、ヘキサオキシエチ
レンドデシルエーテル、ヘキサオキシエチレンセチルエ
ーテルなどが用いられるが、これに限られることはない
。一般には、親水基が小さくて疎水基の鎖が長いもので
あれば、はとんどの界面活性剤が塩の存在下で棒状ミセ
ルを形成する。 棒状ミセルを形成するための界面活性剤の臨界濃度は、
活性剤の種類や温度、あるいは塩濃度等によって変化す
るが、通常は数ミリモルから数lOミリモル以上の濃度
である。これによって数100オングストロームから数
1000オングストロームの長さのミセルが形成される
。例えば10ミリモルの食塩の存在下で、サリチル酸テ
トラデシルトリメチルアンモニウムは2ミリモル濃度で
約2800オングストローム、10ミリモル濃度で約1
200オングストロームの長さの棒状ミセルを形成し、
サリチル酸セチルトリメチルアンモニウムは2ミリモル
濃度で約6500オングストローム、10ミリモル濃度
で約900オングストロームの長さの棒状ミセルを形成
する。 このようにして形成された棒状ミセルを含む溶液が本発
明の分散体となる。すなわち、その分散体は棒状ミセル
とその溶媒との混合体である。 ところで、この状態では、分散体は複屈折性は示すもの
の、界面活性剤が透明に近いので、光の透過率の変化は
小さい。そのために、その分散体を用いて光学素子を作
成しても、その光学素子の光制御機能は必ずしも十分と
はならない。そこで、本発明では、更に、ミセルによる
可溶化という現象を利用して、ミセルの内部に色材を保
持させるようにしている。 溶媒に溶質が溶解するか否かは、両者の極性が一致する
か否かによって大きく左右される。 親水性の溶媒に対して親油性の溶質は、溶解しないか、
溶解するとしてもその溶解度は非常に小さい。ところが
、界面活性剤がミセルを形成している溶液に親油性の溶
質を添加すると、溶質分子がミセルの内部に入り込み、
見掛けの溶解度が増大する。これがミセルによる可溶化
である。したがって、その現象を利用すれば、ミセルの
内部に色素分子を溶解させて、ミセルを着色することが
できる。 そのためには、上述のようにして得られたミセル溶液を
攪拌しながら、油溶性染料をわずかずつ滴下していけば
よい。ここで用いられる水に溶けない油溶性染料として
は、モノアゾ系、ジスアゾ系、あるいはアントラキノン
系のものがあるが、多量に添加することができるという
点からすると、できるだけ低分子量のものが好ましい。 例えば2.4−ジヒドロキシアゾベンゼン、4−アミノ
アゾベンゼン、1.4,5゜8−テトラアミノアントラ
キノン、1.4−ジアミノアントラキノンなどが好まし
い。しかしながら、1−(1’−ナフチルアゾ)−2−
ナフトール、1−(4’−二トロフェニルアゾ)−2−
ナフチルアミンなどのような比較的分子量の大きい染料
を添加することもできる。 このようにして、色素分子がミセルの内部に溶解し、棒
状ミセルが着色される。それによって、実質的に棒状の
着色粒子を得ることができる。その場合、色素分子は、
ミセルの芯を形成している界面活性剤の極性に近い極性
を有していて、ミセルに溶解することが必要である。ミ
セルに溶解する分子の大きさ及び溶解量には一定の制限
があり、溶媒中のイオン濃度によっても大きく変化する
。一般には、界面活性剤の鎖長よりも短い鎖長の炭化水
素であれば溶解するが、分子半径の小さい分子はど多く
溶解し、イオン濃度が高いほど溶解度が高くなる。 溶解度以上の濃度に溶解させようとすると、棒状ミセル
は内圧に耐え切れなくなって分解し、球状ミセルに変化
してしまうことがある。したがって、色素の濃度は棒状
ミセルが破壊されない範囲としなければならない。 そのような色素添加量の限界は、染料を滴下しながら光
の散乱量を測定することによって知ることができる。染
料がミセルの内部に溶けると散乱率が増加するが、過剰
に添加されて棒状ミセルが破壊されると、光散乱率が急
激に低下するからである。 塩の存在下では、そのような棒状ミセルの破壊が生じな
い場合もある。その場合には、過剰に添加された油溶性
の染料は水に溶けずに分離するので、適宜のメツシュの
フィルターによって濾過するようにすればよい。そのよ
うにして得られた分散体の場合には、その媒質中に塩あ
るいはそのイオンが含まれることになる。 このようにして、媒質中に異方性着色粒子を分散させた
分散体が得られる。その媒質には種々の色に着色するこ
ともできる。 また、一般に、棒状ミセルは非水溶液系では形成しにく
い。たとえ形成したとしても、会合数の小さな極めて短
いものしか得られない。 方、水溶液系では、溶媒の電気伝導率が高くなるので、
それを用いて光学素子を作成した場合、その光学素子を
駆動するのに大電流を必要とすることになる。したがっ
て、非水溶液系の分散体の方がより望ましい。 これらの相反する要求に応えるためには、色素を含む棒
状ミセルを水溶液中で形成した後、これをマイクロカプ
セル化して有機溶媒に分散させる手法が有効である。ミ
セル溶液をマイクロカプセル化する方法としては、従来
公知の種々の方法を採用することができるが、界面重合
による方法が最も利用しやすい。重合に関与する物質A
を上述のミセル溶液に溶かし、有機溶媒と攪拌混合して
エマルジョン状態とした後、油溶性の物質Bを添加して
界面重合を起こさせるのである。その場合の有機溶媒と
しては、分子量の大きい高分子系の溶媒を使用する。 具体的には、上述のようにして形成したミセル溶液に、
1.6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、L−リ
ジンなどのポリアミンを溶解させて溶液Aを作る。これ
らは水溶性ポリアミンであるので、ミセルを壊さずに溶
液とすることができる。次いで、セバコイルクロライド
、テレフタル酸クロライドなどの油溶性子ツマ−に、界
面活性剤としてソルビタン酸系の比較的親水性の小さい
活性剤を添加して、溶液Bとする。こうして得られた溶
液Aと溶液Bとを攪拌混合してW10エマルジョンを形
成し、数時間攪拌を継続すると、W10界面に透明な6
.10−ナイロンのポリアミドの膜が形成される。すな
わち、マイクロカプセル化が完了する。 この場合、溶液Bの界面活性剤は必ずしも必要ではなく
、ミセルを形成するために元々溶液Aに含まれている活
性剤で代用するようにすることもできる。また、重合に
関与するモノマーの種類もこれに限られることはなく、
油溶性モノマーとして種々のイソシアネートを用いてボ
リウレタンの膜を作るようにすることもできる。 このようにして得られたマイクロカプセルを、濾過する
ことによって溶液から分離し、シリコン油やフッ素樹脂
オイルなどに界面活性剤を利用して分散させると、絶縁
性の媒質中にミセル溶液のカプセルを分散させた光学素
子用の分散体が得られる。このような分散体は液体であ
るが、媒質の粘度によってはペースト状あるいは固体状
の分散体とすることもできる。その場合、単に粘度の高
い媒質を用いるようにしてもよいが、−旦粘度の低い媒
質に分散させた後、重合反応によって粘度を高めるよう
にすることもできる。
In order to achieve this objective, in the present invention, a mixture of a solvent and rod-shaped micelles is used as a dispersion sealed in the cells of an optical element. When a surfactant is added to a medium and its concentration is gradually increased, the surfactant begins to form micelles. The critical concentration for forming micelles is called the critical micelle concentration. Typically, surfactants aggregate into spherical shapes and associate to form micelles. For example, if the medium is water, the surfactant molecules solidify with the hydrophilic groups facing outward and the hydrophobic groups facing inward. Therefore, it becomes spherical. However, in the case of a specific combination of a solvent and a surfactant, it is known that when the active agent is added above the critical micelle concentration, rod-shaped micelles are formed at a certain concentration (Author MAnge I). ,'Progr,
Co11oid & Polymer Sci, J Vol. 69 (1984), pp. 12-28). A dispersion containing such rod-shaped micelles is optically isotropic as it is, but when an electric field is applied, it exhibits birefringence (M
, by Angel, 'Ber, Bunsenges
Phys, Chem, Vol. 93 (1989), pp. 184-191). That is, the rod-shaped micelles are oriented in response to the application of an electric field. The present inventors focused on such rod-shaped micelles. In the present invention, among ionic surfactants and nonionic surfactants having long hydrocarbon chains, cetylpyridine salicylate, cetyltrimethylammonium trichloroacetate, cetyltrimethylammonium salicylate are used as surfactants that form micelles. , tetradecyltrimethylammonium salicylate, dodecyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, hexaoxyethylenedecyl ether, hexaoxyethylene dodecyl ether, hexaoxyethylene cetyl ether, etc., but are not limited thereto. In general, most surfactants will form rod-shaped micelles in the presence of a salt if the hydrophilic groups are small and the hydrophobic groups are long chains. The critical concentration of surfactant to form rod-shaped micelles is
Although it varies depending on the type of activator, temperature, salt concentration, etc., the concentration is usually from several millimoles to several 10 millimoles or more. As a result, micelles having a length of several 100 angstroms to several 1000 angstroms are formed. For example, in the presence of 10 mmol of common salt, tetradecyltrimethylammonium salicylate has approximately 2,800 angstroms at a 2 mmolar concentration and approximately 1 angstrom at a 10 mmolar concentration.
forming rod-shaped micelles with a length of 200 angstroms,
Cetyltrimethylammonium salicylate forms rod-shaped micelles with a length of about 6500 angstroms at a 2 mmolar concentration and about 900 angstroms at a 10 mmolar concentration. A solution containing the rod-shaped micelles thus formed becomes the dispersion of the present invention. That is, the dispersion is a mixture of rod-shaped micelles and their solvent. By the way, in this state, although the dispersion exhibits birefringence, since the surfactant is nearly transparent, the change in light transmittance is small. Therefore, even if an optical element is made using the dispersion, the light control function of the optical element will not necessarily be sufficient. Therefore, in the present invention, the phenomenon of solubilization by micelles is further utilized to retain the coloring material inside the micelles. Whether or not a solute dissolves in a solvent is largely determined by whether or not the polarities of the two molecules match. Lipophilic solutes do not dissolve in hydrophilic solvents, or
Even if it does dissolve, its solubility is very small. However, when a lipophilic solute is added to a solution in which a surfactant forms micelles, the solute molecules enter the inside of the micelles.
Apparent solubility increases. This is solubilization by micelles. Therefore, by utilizing this phenomenon, the micelles can be colored by dissolving dye molecules inside the micelles. For this purpose, the oil-soluble dye may be added dropwise little by little while stirring the micelle solution obtained as described above. The water-insoluble oil-soluble dyes used here include monoazo, disazo, and anthraquinone dyes, but those with as low a molecular weight as possible are preferred since they can be added in large amounts. For example, 2,4-dihydroxyazobenzene, 4-aminoazobenzene, 1.4,5°8-tetraaminoanthraquinone, 1,4-diaminoanthraquinone, etc. are preferred. However, 1-(1'-naphthylazo)-2-
Naphthol, 1-(4'-nitrophenylazo)-2-
Relatively high molecular weight dyes such as naphthylamine and the like can also be added. In this way, the dye molecules are dissolved inside the micelles, and the rod-shaped micelles are colored. Thereby, substantially rod-shaped colored particles can be obtained. In that case, the dye molecule is
It is necessary to have a polarity close to that of the surfactant forming the core of the micelles and to be dissolved in the micelles. There are certain limits to the size and amount of molecules that can be dissolved in micelles, and they vary greatly depending on the ion concentration in the solvent. In general, hydrocarbons with a chain length shorter than that of the surfactant will dissolve, but molecules with a small molecular radius will dissolve more, and the higher the ion concentration, the higher the solubility. If an attempt is made to dissolve the rod-shaped micelles at a concentration higher than their solubility, the rod-shaped micelles may not be able to withstand the internal pressure and decompose, turning into spherical micelles. Therefore, the concentration of the dye must be within a range that does not destroy the rod-shaped micelles. The limit of the amount of dye added can be determined by measuring the amount of light scattering while dropping the dye. This is because when the dye dissolves inside the micelles, the scattering rate increases, but when the dye is added in excess and the rod-shaped micelles are destroyed, the light scattering rate decreases rapidly. In the presence of salt, such destruction of rod-like micelles may not occur. In that case, the oil-soluble dye added in excess does not dissolve in water and separates, so it may be filtered through an appropriate mesh filter. In the case of the dispersion thus obtained, the salt or its ions will be contained in the medium. In this way, a dispersion in which anisotropic colored particles are dispersed in a medium is obtained. The medium can also be colored in various colors. Additionally, rod-shaped micelles are generally difficult to form in non-aqueous systems. Even if they are formed, only very short ones with a small number of associations will be obtained. On the other hand, in an aqueous solution system, the electrical conductivity of the solvent increases, so
If an optical element is created using it, a large current will be required to drive the optical element. Therefore, non-aqueous dispersions are more desirable. In order to meet these conflicting demands, an effective method is to form rod-shaped micelles containing a dye in an aqueous solution, then microcapsule them and disperse them in an organic solvent. Various conventionally known methods can be used to microcapsule the micelle solution, but interfacial polymerization is the easiest to use. Substance A involved in polymerization
is dissolved in the above-mentioned micelle solution, stirred and mixed with an organic solvent to form an emulsion, and then oil-soluble substance B is added to cause interfacial polymerization. As the organic solvent in this case, a polymeric solvent with a large molecular weight is used. Specifically, in the micelle solution formed as described above,
1. Prepare solution A by dissolving polyamines such as 6-hexamethylene diamine, piperazine, and L-lysine. Since these are water-soluble polyamines, they can be made into a solution without destroying the micelles. Next, a relatively less hydrophilic surfactant such as sorbitan acid is added as a surfactant to oil-soluble polymers such as sebacoyl chloride and terephthalic acid chloride to prepare solution B. The solutions A and B obtained in this way are stirred and mixed to form a W10 emulsion, and when stirring is continued for several hours, transparent 6
.. A 10-nylon polyamide membrane is formed. That is, microencapsulation is completed. In this case, the surfactant in solution B is not necessarily necessary, and an active agent originally contained in solution A may be substituted for forming micelles. Furthermore, the types of monomers involved in polymerization are not limited to these,
Polyurethane films can also be made using various isocyanates as oil-soluble monomers. The microcapsules obtained in this way are separated from the solution by filtration and dispersed in silicone oil, fluororesin oil, etc. using a surfactant, and the capsules of the micelle solution are created in an insulating medium. A dispersion for a dispersed optical element is obtained. Such a dispersion is a liquid, but depending on the viscosity of the medium, it can also be a pasty or solid dispersion. In that case, it is possible to simply use a medium with high viscosity, but it is also possible to first disperse it in a medium with low viscosity and then increase the viscosity through a polymerization reaction.

【作用】[Effect]

棒状ミセルは界面活性剤の分子が会合したもので、固体
ではない。その棒状ミセルはまっすぐな棒とは限らず、
むしろ通常は湾曲したり捩れたりしている。そして、電
界が印加されていない場合には、互いにランダムな方向
を向いており、多くは互いに絡まり合っている。 このような棒状ミセルを媒質中に分散させた分散体に電
界を印加すると、そのミセルはまっすぐな棒状となって
電界方向に配向する。すなわち、そのミセルは、回転す
るだけではなくて、変形することによっても配向度が高
まる。 そして、そのミセルには、上述のようにミセルによる可
溶化の現象を利用して、任意の色に着色することができ
る。 したがって、このような分散体を用いて光学素子を作成
すると、その光学素子は、電界が印加されていないとき
には棒状ミセルの色を呈し、電界が印加されると透明と
なる。また、媒質に着色しておけば、電界が印加されて
いない状態で媒質と棒状ミセルとの混合色、電界が印加
された状態で媒質の色を呈する光学素子となる。こうし
て、各種の色調を有する光学素子を得ることが可能とな
る。 棒状ミセルを含む溶液をマイクロカプセル化すると、そ
のミセルはカプセルの内部で配向あるいはランダム化す
る。すなわち、そのカプセルが分散されている有機溶媒
の粘度に関係なく、駆動させることができる。したがっ
て、例えば高分子ゲルをバインダーとしてカプセルを分
散させるようにすれば、ペースト状や固体状の分散体と
することも可能となる。
Rod-shaped micelles are made up of surfactant molecules and are not solid. The rod-shaped micelles are not necessarily straight rods;
Rather, they are usually curved or twisted. When no electric field is applied, they are oriented in random directions, and many are entangled with each other. When an electric field is applied to a dispersion in which such rod-shaped micelles are dispersed in a medium, the micelles become straight rod-shaped and are oriented in the direction of the electric field. That is, the degree of orientation of the micelles increases not only by rotation but also by deformation. Then, the micelles can be colored in any desired color by utilizing the solubilization phenomenon caused by the micelles as described above. Therefore, when an optical element is made using such a dispersion, the optical element exhibits the color of a rod-shaped micelle when no electric field is applied, and becomes transparent when an electric field is applied. Furthermore, if the medium is colored, the optical element will exhibit a mixed color of the medium and rod-shaped micelles when no electric field is applied, and the color of the medium when an electric field is applied. In this way, it is possible to obtain optical elements having various color tones. When a solution containing rod-shaped micelles is microencapsulated, the micelles become oriented or randomized inside the capsule. That is, it can be driven regardless of the viscosity of the organic solvent in which the capsules are dispersed. Therefore, by dispersing the capsules using, for example, a polymer gel as a binder, it is possible to form a paste-like or solid-like dispersion.

【実施例】【Example】

以下、本発明の詳細な説明する。 (実施例1) 食塩をlθミリモル/リットル含む蒸留水溶液にサリチ
ル酸セチルトリメチルアンモニウムを2ミリモル/リッ
トル添加した溶液を 100cc作成し、振とう機によ
り48時間攪拌した。この溶液に4−アミノベンゼンを
0.5ミリモル/リットル添加して、再び振とう機によ
り48時間攪拌したところ、溶液は黄色に着色した。染
料の分離は起きなかったが、念のため、この溶液を0.
2マイクロンのメツシュのフィルターにより濾過して残
渣を取り除き、棒状ミセルの分散体とした。 一方、−表面にインジウム・スズ酸化物の透明電極を2
000オングストロームの厚さにスパッタし、更にその
上に酸化ケイ素を2000オングストロームの厚さにス
パッタした2枚のガラス板を互いに向かい合わせ、周囲
をマイラーと接着剤とによってシールして、セルギャッ
プ0.1mm、縦横50X50mmのセルを作成した。 そして、このセルに上記分散体を封入し、外部から変圧
器を介して5vの交流電圧を印加した。 その結果、電圧を印加しないときには黄色であったセル
が、電圧の印加によって透明に変化した。しかも、その
着色状態は、電圧のオン・オフに応じて可逆的に変化し
た。 (実施例2) 臭化ナトリウムを0.2モル/リットル含む蒸留水溶液
に臭化セチルトリメチルアンモニウムを15ミリモル/
リットル添加した溶液を 100cc作成し、振どう機
により48時間攪拌した。この溶液に、界面活性剤の1
0倍のモル量の1−メチルアミノアントラキノンを添加
して、再び振どう機により48時間攪拌したところ、溶
液は赤色に着色し、過剰の染料が分離した。そこで、こ
の溶液を0.2マイクロンのメツシュによって濾過し、
過剰の染料な残渣として取り除いた。 こうして得られた分散体を実施例1と同様のセルに封入
し、同様の交流電圧を印加した。 この場合には、セルはオフ状態で赤色、オン状態で透明
となった。また、電圧のオン・オフに応じて可逆的に着
色状態が変化した。 (実施例3) 実施例1の分散体5ccに対して炭酸カルシウム0.3
モルと1.6−ヘキサメチレンジアミン0.3モルとを
加えた。また、シクロヘキサンとクロロホルムとの4:
l混合溶液を50cc作り、これにソルビタントリオレ
エート 0.2gを加えた。そして、水浴中に保持され
たビーカーの中でこれら両液を攪拌混合してエマルジョ
ンを作った。攪拌を20分間継続したところで、なおも
攪拌を続けながら、同じシクロヘキサンとクロロホルム
との4:1混合溶液5ccに対してセバコイルクロライ
ドを0.3モル溶かした溶液を静かに添加した。更に1
5分間攪拌を続け、マイクロカプセル化反応が終わるの
を待って攪拌を止めた。 そして、形成されたマイクロカプセルを遠心分離によっ
て分離した。次いで、そのマイクロカプセルを水に分散
させ、未反応物や、重合反応に伴って生成する塩酸と炭
酸カルシウムとの中和反応で生じた炭酸ナトリウムを透
析によって除去した。捕集したマイクロカプセルを一旦
ヘキサンで洗浄してから、ソルビタントリステアレート
を界面活性剤として用いてフッ素系樹脂オイル(ダイキ
ン工業株式会社製ダイフロイル# L ) 5ccに分
散させた。 この分散体を実施例1と同様のセルに封入して、100
 Vの交流電圧を印加した。封入した状態では黄色に着
色していたセルが、電圧の印加によって透明となった。 この場合にも、電圧のオン・オフによって着色状態は可
逆的に変化した。 (実施例4) 実施例3における実施例1の分散体に代えて実施例2の
分散体を用い、水溶性モノマーとしては1.6−ヘキサ
メチレンジアミンに代えてL−リジンを、また、油溶性
モノマーとしてはセバコイルクロライドに代えてテレフ
タロイルジクロリドをそれぞれ用いたこと以外は、実施
例3と同様な操作によって、ミセル分散体をマイクロカ
プセル化した。 そして、未反応物質や反応生成物を実施例3と同様な方
法によって除去した後、得られたマイクロカプセルを同
様にダイフロイルに分散させた。 この分散体を同様のセルに封入して電圧を印加したとこ
ろ、電圧を印加しないときには赤色であったセルが電圧
の印加によって透明に変化した。また、その着色状態も
電圧のオン・オフに応じて可逆的に変化した。 実施例3と同様な操作によってマイクロカプセルを捕集
し、これをへロカーボンオイルブロダクツ社製のへロカ
ーボンオイル(#0.8)5ccに、ソルビタンモノオ
レエートを界面活性剤として用いて分散させ、更に、ネ
オペンチルアクリレートとn−メチロールアクリルアミ
ドとの共重合体を全重量の20%添加した。 この分散体を実施例1と同様のセルに封入し、キセノン
ランプにより 700W/rn’の出力で100時間、
光照射した。 このセルは黄色に着色していたが、100vの交流電圧
を印加したところ、透明となった。そして、電圧のオン
・オフに応じて可逆的に着色状態が変化した。 試験後にセルから分散体を抜き取ろうとしたが、その分
散体はゲルとなっていて、抜き取ることはできなかった
。そこで、セルを破壊して、分散体がゲルとなっている
ことを確認した。 実施例2と同様にして分散体を作った。そして、その分
散体に、水溶性の染料である1−(3°−メチルフェニ
ルアゾ)−2−ナフトールを添加して着色した。 この分散体を実施例1と同様のセルに封入して電圧を印
加した。 電圧を印加しない状態ではそのセルはミセルの色と媒質
の色との混合色を呈していたが、電圧を印加すると媒質
の色となった。
The present invention will be explained in detail below. (Example 1) 100 cc of a solution was prepared by adding 2 mmol/liter of cetyltrimethylammonium salicylate to a distilled aqueous solution containing lθ mmol/liter of common salt, and the solution was stirred for 48 hours using a shaker. When 0.5 mmol/liter of 4-aminobenzene was added to this solution and the mixture was again stirred using a shaker for 48 hours, the solution turned yellow. No separation of the dye occurred, but just to be sure, this solution was diluted to 0.
The residue was removed by filtration through a 2 micron mesh filter to obtain a dispersion of rod-shaped micelles. On the other hand, two transparent electrodes of indium tin oxide were placed on the - surface.
Two glass plates sputtered to a thickness of 0.000 angstroms and on which silicon oxide was sputtered to a thickness of 2000 angstroms were placed facing each other and sealed around the periphery with mylar and adhesive to form a cell gap of 0.000 angstroms. A cell of 1 mm and 50 x 50 mm in length and width was created. Then, the dispersion described above was sealed in this cell, and an AC voltage of 5 V was applied from the outside via a transformer. As a result, the cell, which was yellow when no voltage was applied, turned transparent when voltage was applied. Furthermore, the colored state changed reversibly depending on whether the voltage was turned on or off. (Example 2) 15 mmol/l of cetyltrimethylammonium bromide was added to a distilled aqueous solution containing 0.2 mol/l of sodium bromide.
100 cc of the solution was prepared and stirred for 48 hours using a shaker. Add 1 part of surfactant to this solution.
When 0 times the molar amount of 1-methylaminoanthraquinone was added and the mixture was again stirred using a shaker for 48 hours, the solution was colored red and the excess dye was separated. Therefore, this solution was filtered through a 0.2 micron mesh,
Removed as excess dye residue. The dispersion thus obtained was sealed in the same cell as in Example 1, and the same alternating current voltage was applied. In this case, the cell was red in the off state and transparent in the on state. Furthermore, the colored state changed reversibly depending on whether the voltage was turned on or off. (Example 3) Calcium carbonate 0.3 for 5 cc of the dispersion of Example 1
mol and 0.3 mol of 1,6-hexamethylenediamine were added. Also, 4 of cyclohexane and chloroform:
50 cc of a mixed solution was prepared, and 0.2 g of sorbitan trioleate was added thereto. These two solutions were stirred and mixed in a beaker held in a water bath to form an emulsion. After stirring for 20 minutes, a solution of 0.3 mol of sebacoyl chloride dissolved in 5 cc of the same 4:1 mixed solution of cyclohexane and chloroform was gently added while stirring. 1 more
Stirring was continued for 5 minutes, and stirring was stopped after waiting for the end of the microencapsulation reaction. The formed microcapsules were then separated by centrifugation. Next, the microcapsules were dispersed in water, and unreacted substances and sodium carbonate produced by the neutralization reaction between hydrochloric acid and calcium carbonate produced during the polymerization reaction were removed by dialysis. The collected microcapsules were once washed with hexane, and then dispersed in 5 cc of fluororesin oil (Daifloil #L manufactured by Daikin Industries, Ltd.) using sorbitan tristearate as a surfactant. This dispersion was sealed in the same cell as in Example 1, and 100
An alternating current voltage of V was applied. The cell, which was yellow when sealed, became transparent when voltage was applied. In this case as well, the colored state changed reversibly by turning on and off the voltage. (Example 4) The dispersion of Example 2 was used in place of the dispersion of Example 1 in Example 3, L-lysine was used instead of 1,6-hexamethylene diamine as the water-soluble monomer, and oil The micelle dispersion was microencapsulated in the same manner as in Example 3, except that terephthaloyl dichloride was used instead of sebacoyl chloride as the soluble monomer. Then, after removing unreacted substances and reaction products by the same method as in Example 3, the obtained microcapsules were similarly dispersed in dyfloil. When this dispersion was sealed in a similar cell and a voltage was applied, the cell, which was red when no voltage was applied, turned transparent upon application of the voltage. Moreover, the colored state changed reversibly depending on whether the voltage was turned on or off. Microcapsules were collected by the same operation as in Example 3, and added to 5 cc of Herocarbon Oil (#0.8) manufactured by Herocarbon Oil Products Co., Ltd. using sorbitan monooleate as a surfactant. After dispersion, a copolymer of neopentyl acrylate and n-methylolacrylamide was added in an amount of 20% of the total weight. This dispersion was sealed in the same cell as in Example 1, and heated with a xenon lamp at an output of 700 W/rn' for 100 hours.
Irradiated with light. This cell was colored yellow, but when an AC voltage of 100V was applied, it became transparent. The colored state changed reversibly depending on whether the voltage was turned on or off. After the test, an attempt was made to remove the dispersion from the cell, but the dispersion had become a gel and could not be removed. Therefore, the cells were destroyed and it was confirmed that the dispersion had become a gel. A dispersion was prepared in the same manner as in Example 2. Then, 1-(3°-methylphenylazo)-2-naphthol, which is a water-soluble dye, was added to the dispersion for coloring. This dispersion was sealed in a cell similar to that in Example 1, and a voltage was applied. When no voltage was applied, the cell had a mixed color of the micelles and the medium, but when a voltage was applied, it took on the color of the medium.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、棒状
ミセルとその溶媒との混合体を光学素子用分散体として
用いるようにしているので、電界を印加したときには、
その棒状ミセルが配向することによって光学特性が変化
する。 その場合、その棒状ミセルは、従来の異方性固体粒子の
ように回転することによってのみ配向するのではなく、
変形することによっても配向度が高まる。したがって、
固体粒子の場合のような問題がなくなる。そして、その
棒状ミセルは任意の色に着色することができるので、そ
の分散体を光学素子に用いることにより、望みの色を呈
する光学素子を得ることができる。 特許出願人  株式会社日本製鋼所 代理人  弁理士 森 下 端 侑
As is clear from the above description, according to the present invention, a mixture of rod-shaped micelles and their solvent is used as a dispersion for optical elements, so when an electric field is applied,
The optical properties change due to the orientation of the rod-shaped micelles. In that case, the rod-shaped micelles are not oriented only by rotation like conventional anisotropic solid particles;
The degree of orientation also increases through deformation. therefore,
This eliminates the problems encountered with solid particles. Since the rod-shaped micelles can be colored in any color, by using the dispersion in an optical element, an optical element exhibiting a desired color can be obtained. Patent applicant Japan Steel Works Co., Ltd. Patent attorney Yu Morishita Hata

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)異方性粒子を媒質中に分散させた分散体を、対向
する2面にそれぞれ電極が配置されたセル内に封入し、
その電極を介して外部から電界を印加することにより、
前記粒子の配向を変えて光学特性を変化させるようにし
た光学素子に用いられる分散体であつて; 前記異方性粒子が棒状ミセルであり、前記媒質がその溶
媒であることを特徴とする、 光学素子用分散体。
(1) A dispersion in which anisotropic particles are dispersed in a medium is enclosed in a cell in which electrodes are arranged on each of two opposing sides,
By applying an external electric field through the electrode,
A dispersion used in an optical element in which the optical properties are changed by changing the orientation of the particles; characterized in that the anisotropic particles are rod-shaped micelles, and the medium is a solvent thereof. Dispersion for optical elements.
(2)前記棒状ミセルが色素を含んでいる、請求項1記
載の光学素子用分散体。
(2) The dispersion for an optical element according to claim 1, wherein the rod-shaped micelles contain a dye.
(3)前記媒質が着色されている、 請求項1又は2記載の光学素子用分散体。(3) the medium is colored; The dispersion for optical elements according to claim 1 or 2. (4)前記媒質が塩あるいはそのイオンを含んでいる、 請求項1ないし3のいずれか記載の光学素子用分散体。(4) the medium contains salt or its ions; The dispersion for optical elements according to any one of claims 1 to 3. (5)前記棒状ミセル及び溶媒がマイクロカプセル化さ
れ、そのマイクロカプセルが有機溶媒に分散されている
、 請求項1ないし4のいずれか記載の光学素子用分散体。
(5) The dispersion for an optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the rod-shaped micelles and the solvent are microencapsulated, and the microcapsules are dispersed in an organic solvent.
(6)前記有機溶媒がゲル状物質である、 請求項5記載の光学素子用分散体。(6) the organic solvent is a gel-like substance; The dispersion for optical elements according to claim 5.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4841221A (en) * 1972-07-11 1973-06-16
JPS63135923A (en) * 1986-11-07 1988-06-08 コミッサリア タ レネルジー アトミック Optical device equipped with lyotropic liquid crystal controllable thermally,electrically, or magnetically
JPH0217009A (en) * 1988-02-04 1990-01-22 Mo El Srl Hot air generator

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