JPH046526A - 調光素子 - Google Patents

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〕 この発明は、電圧を印加することによって光透過率を変
化させることができ、住宅、オフィスなどの窓、間仕切
り、ショーウィンドなどのデイスプレー、サインなどの
表示用途等に利用される調光素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、調光素子としては、対向する一対の透明電極の間
に、透明ポリマー媒体中にネマチック液晶が分散してな
る液晶層が挿入された構造の調光素子が、すでにいくつ
か特許出願されている。たとえば、液晶を分散させる透
明ポリマー媒体として、ポリビニルアルコールを用いた
もの（特表昭５８−５０１６３１号公報等参照）、ラテ
フクスを用いたもの（特開昭６０−２５２６８７号公報
等参照）、エポキシ樹脂を用いたもの（特表昭６１−５
０２１２８号公報等参照）、アクリル系光硬化性樹脂を
用いたもの（特開平１−２２９２３２号公報等参照）等
がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記調光素子では、液晶を分散させる透明ポ
リマー媒体として、光、特に紫外線に弱く、しかも化学
的安定性の低い有機ポリマーが用いられているため、直
接太陽光線や紫外線等にさらされると劣化しやすく、寿
命が短いという問題があった。

このような事情に鑑み、この発明は、耐光性および化学
的安定性（耐候性）が高く、寿命の長い調光素子を提供
することを課題とする。

〔課題を解決するための手段２ 前記課題を解決するため、この発明にかかる調光素子は
、少なくとも一方が透明である対向する一対の電極の間
に、透明媒体中に液晶が分散してなる液晶層が挿入され
た構造の調光素子において、前記透明媒体が透明な無機
物であることを特徴とするものである。

この発明で用いられる透明無機媒体としては、耐光性お
よび化学的安定性の高い透明な無機物であれば特に限定
されないが、たとえば、金属アルコキシドをゾル−ゲル
反応させることにより形成されたもの等が好ましい。

前記金属アルコキシドとしては、特に限定されず、たと
えば、Ｓｉ、ＡＩ！、Ｂ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｉｎ　％　Ｌ　
ａ　１Ｎ　ｂ　−、Ｓ　ｂ　、Ｓ　ｎ　％　Ｔ　ａ　、
Ｔ　ｔ、■、Ｗ、Ｚｒ等のメトキシド、エトキシド、プ
ロポキシド等を単独または併用して用いることができる
が、少なくとも主成分がシリコンアルコキシドであるこ
とが好ましい。

前記シリコンアルコキシドとしては、特に限定されるわ
けではないが、下記一般式（１）％式％（１） で表されるものを用いることが好ましい。その場合、特
に限定されるわけではないが、上記式（■）中のｎ値が
単一のシリコンアルコキシドを用いるよりも複数のｎ値
のシリコンアルコキシドを混合して用いる方が好ましい
。前記式（１）中、Ｒの具体例としては、メチル基、エ
チル基、ブチル基などのアルキル基、シクロヘキシル基
、フェニル基、ビニル基、クロロメチル基、γ−メタク
リロキシプロピル基、グリシドキシプロピル基等が挙げ
られる゛が、これらに限定されない。なお、前記金属ア
ルコキシドは、アルコキシド基以外の加水分解性基、た
とえば、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミ
ノ基、アミド基・等を有するものであってもよい。

前記金属アルコキシドから透明無機媒体を形成するゾル
−ゲル反応としては、特に限定されないが、加水分解反
応と縮合反応を伴うものが好ましい。具体的には、金属
アルコキシドとしてシリコンアルコキシドを用いた場合
を例にとれば、下記のようなものが挙げられる。

５ｉ−ＯＲ＋　Ｈ＊Ｏ→　５ｉ−ＯＨ＋　ＲＯＨ・・・
加水分解反応透明無機媒体を形成させる際、必要に応し
ては、粒径が０．００５〜０．４μのコロイダルシリカ
や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯｚ）のよう
な超微粉末、または、これらより少しサイズの大きいシ
リカ微粉末等を、形成される透明無機媒体の透明性を阻
害しない程度の量だけ添加するようにしてもよい。これ
らは、紫外線吸収能があるため、形成される透明無機媒
体の耐光性がより向上するからである。また、必要に応
じては、増粘剤、着色剤、消泡剤、表面平滑剤等を添加
するようにしてもよい。なお、前記着色剤として、電圧
を印加すると色が変化するようなものを用いた調光素子
の場合は、電圧を印加することによって、光透過性ばか
りでなく色調も変化するものとなるこの発明で用いられ
る液晶としては、特に限定されないが、たとえば、電場
下で分子配向するネマチック型液晶、スメクチック型液
晶等が挙げられる。これらは単独でまたは複数種を併用
して用いることができる。

このような液晶は、前記透明無機媒体中に連続して分散
されていてもよいし、有機樹脂等を殻壁とするマイクロ
カプセル中に封入された、いわば集合状態（以下、これ
を「液晶セル」と称する）で互いに独立して分散されて
いてもよい。また、それら二つの分散態様が併用されて
いてもよい。

前記液晶セルの粒径としては、特に限定されないが、電
圧無印加時に光散乱（拡散）を生じ得るためには、０．
１　ｔｒｍ以上であることが好ましい。

前記液晶および透明無機媒体の屈折率については、もち
ろん、所望の性能を有する調光素子が得られるような値
であることが必要である。すなわち、電圧を印加しない
状態の時には、液晶分子は、ランダムに配向するのであ
るが、このようなランダム配向のために液晶層に入光し
た光線が直進できず散乱される結果、調光素子が不透明
でなければならない。このような光散乱現象が生じるた
めには、電圧無印加時の液晶の平均屈折率と透明無機媒
体の屈折率とが異なっていることが必要である。一方、
電圧を印加した状態の時には、液晶分子は電界方向に沿
って平行に配向しているのであるが、同電圧印加時に調
光素子が透明であるためには、入射光に対する液晶の屈
折率が透明無機媒体の屈折率とほぼ一致して、光の散乱
、反射がなくなる必要がある。なお、透明無機媒体中に
液晶が液晶セルとして分散している調光素子の場合には
、液晶セルの壁材の屈折率と液晶の屈折率の間に、前記
透明無機媒体と同様の条件が必要となる。

前記透明無機媒体中に前記液晶が分散してなる液晶層の
厚みとしては、特に限定されるわけではないが、所望の
性能を得るためには、５〜５０ｎ程度が好ましい。

前記液晶層中の透明無機媒体および液晶の含有量として
は、特に限定されないが、通常、透明無機媒体固形分に
対し、液晶が１０〜９０重量％であることが好ましい。

液晶の含有量が１０重量％未溝の場合は、電圧無印加時
に充分な光散乱性が得られず、一方、９０重量％を超え
る場合は、透明無機媒体の量が不充分なため、所望の液
晶層が形成できなくなることがあるからである。

この発明で用いられる電極としては、特に限定はされな
いが、たとえば、基材上に真空蒸着法、スパッタリング
法またはゾル−ゲル法などの手法で、二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯヨ）、酸化インジウム（ＩｎｚＯｓ）、スズとイン
ジウムの酸化物（ＩＴＯ）、パラジウムなどの貴金属等
からなる導電膜を形成したものが挙げられる。前記基材
としては、特に限定されないが、ガラスやプラスチック
フィルム等が好ましい。具体的には、ガラスの場合は、
ソーダガラスやホウケイ酸ガラス等が、一方、プラスチ
ックフィルムの場合は、ポリエチレンテレフタレートや
アクリルなどのフィルム等がそれぞれ挙げられる。

前記電極に必要な抵抗値は、特に限定するものではなく
、要は電極として作用するものであればよく、通常、θ
〜数百Ωの範囲であればよい。

なお、この発明では、調光素子の少なくとも一方の側の
電極が透明であればよい。すなわち、方の側の電極が透
明で他方の側の電極がアルミニウム、金、二、ケル、銅
などの金属等の不透明体であってもよい。そのような調
光素子の場合は、透過光ではなく、反射光に対して作用
するものになる。

〔作　　　用〕

透明媒体として透明無機物を用いるようにすると、無機
物は一般に耐光性および化学的安定性が高いので、調光
素子の耐光性および化学的安定性（耐候性）が高くなり
、調光素子の寿命が向上する。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例を図面に基づいて詳
しく説明するが、この発明は、下記実施例に限定されな
い。

第１図は、この発明にかかる調光素子の一実施例を表す
。図にみるように、この調光素子は、液晶セル１０が透
明無機媒体１１中に分散してなる液晶層１が、対向する
１対の透明電極２ａ、２ｂの間に挿入された構造を有す
るものであり、透明電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加しな
い時には光不透過性であるが、電圧を印加した時には光
透過性となるものである。

このような調光素子の作製方法としては、特に限定され
るわけではないが、たとえば、以下のようにして行われ
る。

まず、液晶セル１０を調製するのであるが、これは、前
記液晶を用いて、公知の方法で行うことができる〔「合
成高分子マイクロカプセル」増田俊明、高分子加工第３
８巻第６号第２９３頁〜２９８頁（１９８９年）等参照
〕、液晶セル１０の壁材は、透明性、耐溶剤性等を有す
ることが必要があるため、膜材質重合法が選択される。

たとえば、メラミン−ホルマリン樹脂を用いるＩｎ−５
ｉｔｕ縮重合法、アクリル糸上ツマ−を用いるＩｎ−５
ｉｔｕラジ力ル重合法等を行う。

得られた液晶セル１０を下記無機コーテイング液に分散
させる。無機コーテイング液は、耐候性かつ耐擦傷性被
膜を形成するために、前記金属アルコキシド、前記無機
微粉体、反応試剤として水、溶剤等から構成されたもの
である。たとえば、オルガノアルコキシシラン、同シラ
ンの部分加水分解物およびコロイダルシリカからなるコ
ーティング組成物（特開昭５１−０７３６号、特開昭５
３−１３０７３２号の各公報等参照）、使用直前にアル
コキシシランの部分縮合物に硬化剤である水と触媒を加
えてなるコーティング組成物（特開昭６４〜１６８号公
報等参照）等である。前記溶剤としては、アルコール、
エステル、ベンゼン系の溶剤が単独でまたは複数種混合
して用いられる。

液晶セル１０が分散した無機コーテイング液を透明電極
２ａの上にコーティングした後、常温でまたは加熱して
溶剤を揮発させる。必要に応じては、加熱を続け、硬化
反応を完了させて、第２図にみるような半製品Ａを得る
。

半製品Ａの透明電極２ａのない面に接着剤または粘着剤
を薄く塗って、もう一方の透明電極２ｂを接合するか、
または、半製品Ａを２枚作製し、これらを、透明電極が
外側になるように薄い接着剤層または粘着剤層を介して
互いに接合して、調光素子を得る。

なお、前記無機透明媒体中に液晶を液晶セルとしではな
く、連続して分散させる場合には、前記無機コーテイン
グ液に液晶を溶解分散させた後、前記と同様にして、こ
れを電極上にコーティングするようにすればよい。

以下に、この発明のさらに具体的な実施例を説明する。

な−お、下記実施例中、「部」は「重量部」を表す。

一実施例１− ネマチック液晶（日本メルク社製、Ｅ−８）を用い、メ
ラミン−ホルムアルデヒド系樹脂を壁材として、Ｉｎ−
３ｉｔｕ縮重合法により液晶セルを調製した。同液晶セ
ルの粒径は５〜１０μで、内包率は約７０％であった。

メチルトリメトキシシラン１００部、テトラエトキシシ
ラン７５部、ＩＰＡオルガノゾル（Ｏ５ＣＡＬ　　１４
３２．　　Ｓ　ｉ　Ｏｘ　３０重量％）７２部、ジメチ
ルジェトキシシラン３０部およびイソブピルアルコール
（ＩＰＡ）１００部を混合し、さらに０．　Ｉ　ＮのＨ
Ｃｌ１０部と水７０部を添加、攪拌して、無機コーテイ
ング材を調製した。

前記無機コーテイング材１００部（固形分２０部）に前
記液晶セル２０部を加え、均一に分散させた後、ネサガ
ラス板上に流延した。風乾して溶剤を揮発させた後、１
２０℃で１時間加熱して、半製品Ａを得た。半製品Ａ中
の液晶層の膜厚は１５μであった。このような半製品Ａ
を２枚作製し、それらの液晶層側の表面に透明接着剤を
薄く塗布し、それらを液晶層が内側にくるように互いに
重ね合わせて接合することにより調光素子を得た得られ
た調光素子は、不透明であったが、電圧を印加すると透
明に変化した。また、この調光素子は、耐光性および化
学的安定性（耐候性）に優れ、寿命の長いものであった
。

〔発明の効果〕

この発明にかかる調光素子は、液晶を分散させる透明媒
体として、耐光性および化学的安定性（耐候性）の高い
透明な無機物を用いているため、寿命の長いものとなっ
ている。

【図面の簡単な説明】

第Ｆ図は、この発明にかかる調光素子の一実施例を表す
側断面図、第２図は、同調光素子の半製品を表す側断面
図である。 １・・・液晶層　１０・・・液晶　１１・・・透明無機
媒体２ａ、２ｂ・・・透明電極　Ａ・・・半製品第 図 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 手続補装置（帥 平成 特願平０２−１０９４２０号 ２年 ６月２６日 ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 ■　明細書第９頁第１５行に「二酸化ケイ素（Ｓｔｏｗ
）Ｊとあるを、「二酸化スズ（Ｓｎｏｗ）Ｊと訂正する
。 ３、補正をする者 胴牛との菌糸　　　特許出願人 住　　所　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　
称（５８３）松下電工株式会社 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも一方が透明である対向する一対の電極の
   間に、透明媒体中に液晶が分散してなる液晶層が挿入さ
   れた構造の調光素子において、前記透明媒体が透明な無
   機物であることを特徴とする調光素子。 ２　液晶がネマチック型および／またはスメクチック型
   液晶である請求項１記載の調光素子。 ３　液晶がマイクロカプセル中に封入されたものである
   請求項１または２記載の調光素子。 ４　透明無機媒体が、金属アルコキシドをゾル−ゲル反
   応させることにより形成されたものである請求項１ない
   し３のいずれかに記載の調光素子５　金属アルコキシド
   の少なくとも主成分がシリコンアルコキシドである請求
   項４記載の調光素子。 ６　シリコンアルコキシドが下記一般式（ I ）Ｒ＿ｎ
   Ｓｉ（ＯＲ′）＿４＿−＿ｎ・・・（ I ）［式中、Ｒ
   は置換または無置換の１価炭化水素基を表し、Ｒ′は炭
   素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜２の整数を表
   す。ただし、ｎが２のとき、Ｒは同一であっても互いに
   異なっていてもよい。］ で表されるものである請求項５記載の調光素子。 ７　ゾル−ゲル反応が加水分解反応と縮合反応を伴うも
   のである請求項４ないし６のいずれかに記載の調光素子
   。