JPH0452622A

JPH0452622A - 光学パネル

Info

Publication number: JPH0452622A
Application number: JP16315190A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hattori; 雅幸服部; Kiyoshi Kasai; 澄笠井
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2940081B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光学パネルに関し、さらに詳しくは粒子と媒体
との屈折率の差によって生ずる光学特性の変化を利用し
た、光学的表示材料として好適な光学パネルに関する。

〔従来の技術］従来、光学的表示材料として偏光板を利用した液晶パネ
ルが用いられているが、偏光板を用いているため、明る
い白色表示が得られないという欠点があった。最近では
、この欠点をカバーするためにバックライトを用いた表
示方法が採用されている。しかし、この方法では、低消
費電力という液晶本来の長所を損なうとともに、薄型化
および軽量化の点で不利となる欠点があった。

この欠点をなくすために、偏光板を使用しない反射型の
白黒表示法、すなわち、（１）ネマチック液晶をマイク
ロカプセル化した状態で高分子媒体に分散させ、媒体と
液晶粒子の屈折率が一致した場合には透明となり、不一
致の場合には散乱状態となる効果を利用した方法（公表
特許公報昭５８−５０１６３１号、公表特許公報昭６１
−５０２１２８号、特開昭６２−２２３１号等）、（２
）ネマチック液晶媒体中にシリカ粒子やポリマー粒子な
どの透明性粒子を分散させ、粒子としての光の散乱では
なく、粒子が液晶分子の配向を乱すことによる液晶自身
の光散乱現象を利用した方法（特開昭５４−２１８５９
号公報、特開昭６３−９６６２９号公報、特開平１−３
１２５２７号公報等）が開発されている。

しかしながら、これらの方法ではいずれも散乱能が不足
するため、反射型ペーパーホワイトディスプレィとして
使用するためムこは大幅な改善が必要であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、偏光板
を使用しない反射型のペーパーホワイトデイスプレィと
して使用することができる、光散乱能に優れた光学パネ
ルを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、適
切な粒子径のポリマー微粒子を媒体中に分散させ、ポリ
マー微粒子自身の光の散乱を効率的に利用し、媒体の屈
折率をコントロールすることにより、反射型ペーパーホ
ワイトデイスプレィとして充分使用できる、優れた散乱
能が得られることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明の光学パネルは、平均粒子径が０．２
〜２μｍであるポリマー微粒子を、屈折率が変化する媒
体に分散し、これを少なくとも一方が透明である２枚の
基板に挟持したことを特徴とする。

本発明に用いられるポリマー微粒子は、０．２〜２μｍ
、好ましくは０．３〜１μｍの範囲の平均粒子径を有す
る。ポリマーの粒子径が０．２μｍ未満では長波長側の
可視光が散乱されず散乱能が不充分となり、明るい白色
が得られない。また２μｍを超えるとすべての波長の可
視光が散乱されるが、散乱される回数が著しく低下する
ため散乱能が不充分となり、層厚を太き（しなければ充
分な白色が得られない。ポリマーの粒子径分布はできる
だけ狭い方が好ましく、具体的には粒子径の変動係数が
１０％以下のものが好ましい。

ポリマー微粒子は、例えば乳化重合法で合成することに
より、または乳化重合法により得られた重合体をシード
としてシード重合し、これを凝固、洗浄、乾燥および粉
体化することにより得ることができる。ポリマー粒子を
構成するモノマーには特に制限はなく、例えば、乳化重
合に通常用いらレル、スチレン、α−メチルスチレン、
フルオロスチレン、ビニルピリジン、ジビニルベンゼン
などの芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタク
リロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、ブチルアク
リレート、２−エチルへキシルアクリレート、メチルア
クリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、グリ
シジルアクリレート、Ｎ。

Ｎ′−ジメチルアミノエチルアクリレートなどのアクリ
ル酸エステルモノマー、ブチルメタクリレート、２−エ
チルへキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、
２−ヒドロキシエチルメタクリレートグリシジルメタク
リレート、Ｎ、Ｎ’ジメチルアミノエチルメタクリレー
トなどのメタクリル酸エステルモノマー、アクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などのモノまた
はジカルボン酸およびジカルボン酸の酸無水物、アクリ
ルアミド、メタクリルアミドなどのアミド系モノマー、
さらにスチレンスルホン酸ナトリウム、スルホン化イソ
プレンなどのイオン性モノマ、エチレングリコールジ（
メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ
）アクリレートなどを用いることができる。また重合速
度および重合安定性の点で許容される範囲内において、
ブタジェン、イソプレンなどの共役二重結合化合物や酢
酸ビニルなどのビニルエステル化合物、４メチル−１−
ペンテン、その他のα−オレフィン化合物も使用するこ
とができる。

本発明に用いるポリマーとしては、ジビニルベンゼンや
エチレングリコールジメタクリレートなどの架橋性モノ
マーを１重量％以上含有するものが、マトリックスとな
る物質（媒体）を吸収、膨潤しに（いため好ましい。

またポリマー微粒子の製造に際しては、ポリマー組成を
適宜選定し、電界または温度の特定条件下における媒体
の屈折率との差が通常０．０１以下、好ましくは０．０
０５以下となるようにコントロールするのが好ましい。

本発明に用いられる上記ポリマー微粒子を分散させる媒
体としては、電界、温度などにより屈折率が変化するも
のであれば特に制約はないが、屈折率が０．０１以上変
化するものが好ましく、より好ましくは０．０２以上で
ある。

電界により屈折率が変化する媒体としては液晶が挙げら
れる。液晶は外部電界に対して比較的容易に分子配列を
可逆的に変化し、これにより屈折率が０．１程度変化す
るために好ましい。液晶としては、ネマチック型液晶や
コレステリック型液晶を挙げることができる。ネマチッ
ク型液晶としては、シップ塩基系、アゾ系、アゾキシ系
、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系
、シクロへキシルカルボン酸エステル系、フェニルシク
ロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジ
ン系、ジオキサン系のものを、コレステリック型液晶と
しては、コレステリールハライド、コレステリールベン
ゾエート、コレステリールアセテート等を挙げることが
できる。

また液晶には二色性色素などを添加してもよい。

温度により屈折率が変化する媒体としては、ポリスチレ
ンやポリエステルなどのポリマーが挙げられる。例えば
分子量３６００のポリスチレンは、１００　’Ｃの温度
昇温により屈折率が０．０２小さくなるが（高分子学会
編集、光フアイバ光学材、ｐ８、井守出版（１９８７）
参照）、これは光の散乱により白色表示を得るのに十分
な変化である。

このポリスチレンに、ポリマー粒子として屈折率の温度
依存性の少ない例えばポリジビニルヘンゼンの粒子を練
り込んで作製したフィルムは、大きな温度変化を可視化
したいような場合の表示材料として好適に使用すること
ができる。

上記ポリマー微粒子配合割合は、媒体の５〜５０体積％
が好ましい。この割合が５体積％未満では入射光の散乱
能が不充分であり、５０体積％を超えると、媒体中にポ
リマー粒子を均一に分散させることが困難であり、屈折
率の変化も小さくなり好ましくない。このポリマー粒子
と媒体とからなる層の厚さは、３〜５００μｍ、特に６
〜１００μｍが好ましい。

本発明に用いられる基板は、２枚の基板のうち少なくと
も一方が透明であればよく、この基板としては、ガラス
、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ
スチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等が
用いられる。電界により屈折率が変化する媒体を用いる
場合には、基板に接する面に、酸化インジウム、ＩＴＯ
、フッ素またはアンチモンをドープした二酸化スズ、イ
ンジウム、アルミニウム、ケイ素などをドープした酸化
亜鉛等の透明電極が設置される。

第１図は、本発明の一実施例を示す、媒体として液晶を
用いた光学パネルの断面図である。このパネルは、液晶
分子６からなる液晶中にポリマー微粒子７が分散した層
と、この層の上下に配され、電源８に接続した透明電極
５と、該透明電極５のそれぞれの面上に設けられたガラ
ス基板４とからなる。

第１図の左側には、透明電極５に電圧を印加した状態（
ＯＮ状態）を示した。このＯＮ状態においては、液晶分
子６は、垂直方向に配列し、上方からの入射光１に対し
て見掛けの屈折率がポリマー微粒子６の屈折率と一致す
るため、光が透過し、透過光２が得られる。従って、透
過する側に黒板を設置すれば光の透過により黒色が表示
される。

また第１図の右側には、透明電極５に電圧を印加しない
状態（ＯＦＦ状態）を示した。このＯＦＦ状態において
は、液晶分子６は、ランダムに存在しているため、粒子
と液晶分子との間に屈折率の差が生し、その結果すべて
の波長の可視光が散乱されて白色が表示される。

この光学パネルは、液晶中に分散されたポリマー微粒子
自身の光散乱を効率的に利用できるため、従来のように
液晶の配向処理をする必要がなく、また液晶層を正確に
コントロールする必要がない。

また従来の偏光板を用いた液晶表示材料の製造工程と大
差がないため、その製造工程の切り換えが容易である。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、実施例中の「部」は「重量部」を意味する。

実施例１平均粒子径０．５０ａｍ（変動係数５％）のメチルメタ
クリレートとジビニルヘンゼンとからなるポリマー微粒
子（メチルメタクリレート／ジビニルヘンセン（重量比
）＝８３／１７、屈折率−１゜５０８）３０部を、ネマ
チ、り液晶ＺＬＩ　　２１４４（メルクジャパン社製、
屈折率−１，５９４）６０部に、超音波ホモジナイザー
でよく分散させた。

この混合物を透明電極を有するガラス基板中に１０μｍ
の厚みになるよう挟み込んで第１図の構造と同様の光学
パネルを作製した。この際、従来の液晶パネルで行われ
ているポリイミド塗布ラビング処理は施さなかった。

このようにして得られた反射型液晶表示パネルに電圧を
印加し、そのときの透過率を調べた。結果を第２図の実
線で示したが、優れた表示特性を示すことがわかった。

比較例１実施例１において、粒子径３μｍのポリマー微粒子を使
用した以外は、実施例１と同一の液晶表示パネルを作製
し、そのときの透過率を調べた。

結果を第２図の破線で示したが、ＯＮ状態の透過率は高
いが、ＯＦＦ状態での透過率が５０％近くであるため散
乱能が低くなり、明るい白色表示が得られず表示材料と
して使用できなかった。

実施例２平均粒子径０．６μｍ（変動係数６％）のメチルメタク
リレートとスチレンとジヒニルヘンゼンからなるポリマ
ー微粒子（メチルメタクリレート／スチレン／ジビニル
ベンゼン（重１比）　−２５１５０／　２５、屈折率＝
１．５７０）２０部を、分子量３６００のポリスチレン
（屈折率＝１．５９０）８０部に、２軸押比機を用いて
分散させた。

この混合物を３１ＴＩ［［ｌの厚さとなるように２枚の
カラス板に挟みこんで感温式表示材料とした。この表示
材料は、室温ではポリマー微粒子と媒体であるポリスチ
レンとの屈折率の差が０．０２であるため、光の散乱に
より白色が表示されていたが、６０°Ｃに加熱したとこ
ろ、ポリマー微粒子と媒体との屈折率が一致して透明に
なった。これにより、この表示材料は、温度変化を利用
した光学的表示板、窓パネル材料などに利用できること
がわかった。

（発明の効果］本発明の光学パネルは、特定のポリマー微粒子を電界ま
たは温度により屈折率が変化する媒体に分散させてポリ
マー微粒子自身の光散乱を効率的に利用することができ
るため、偏光板を使用せずに、パネルの配向処理を施す
ことなく、またパネルの厚さを正確にコントロールする
ことなく、優れた光散乱能を得ることができ、反射型ペ
ーパーホワイトデイスプレィとしての使用が可能である
。

また本発明の光学パネルの製造に際しては、従来の製造
工程をそのまま利用することができ、また従来の光学的
表示材料に比べて格段に製造が容易であるため、大幅な
コスト低減を図ることができる。

さらに本発明の光学パネルは、表示材料だけでなく、光
の透過率を電場、温度等で制御する窓パネル、壁面材料
、天井材等にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す、媒体として液晶を
用いた光学パネルの断面図、第２図は、実施例１および
比較例１で得られたパネルの印加電圧−透過率特性を示
す図である。１・・・入射光、２・・・透過光、３・・・散乱光、４
・・・ガラス基板、５・・・透明電極、６・・・液晶分
子、７・・・ポリマー微粒子、８・・・電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平均粒子径が０．２〜２μｍであるポリマー微粒
子を、屈折率が変化する媒体に分散し、これを少なくと
も一方が透明である２枚の基板に挟持したことを特徴と
する光学パネル。