JPH075209A

JPH075209A - 課電警告装置

Info

Publication number: JPH075209A
Application number: JP14378793A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ono; 純一小野; Toru Kashiwagi; 亨柏木; Kensaku Takada; 憲作高田; Yasushi Saito; 寧齋藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【構成】電線ケーブルＫの外周に沿って液晶素子Ａを
配置する。液晶素子Ａを両隣に配置された集電板６ｂ，
６ｂと電気的に接続する。液晶素子Ａは、透明な一対の
可撓性基材２，２と、基材２，２間に挟持する液晶層１
とを有する。基材２，２の対向側表面には透明電極３，
３を形成する。液晶層１は複合膜または混合膜からな
る。【効果】複合膜または混合膜からなる液晶層を一対の
可撓性基材で挟持するので、素子に可撓性を付与でき
る。よって視認性が良好かつ構造が簡単な素子が得られ
る。液晶素子は、電線ケーブルに電流が流れると、集電
板によって電流が流され、透明または不透明のいずれか
に応答できる。従って、電線ケーブルに課電されている
か否かを広い視角で、一見して判別可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、発電所、変電
所等において、高圧電線ケーブルに課電されていること
を一見して判別できるようにするため液晶素子を用いた
課電警告装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
電線ケーブルの課電状態を知るための課電警告装置とし
ては、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、二つの電極７０
ａ，７０ｂと、この電極７０ａ，７０ｂ間に挟持された
液晶層８０とを有する液晶素子およびこの液晶素子の一
方の電極７０ａに電気的に接続された放電板６０とを備
える表示部４０と、電線ケーブル１０の絶縁被覆２０の
上に配設された電極板３０とで構成され、この電極板３
０と前記液晶表示器４０の他方の電極７０ｂとをリード
線５０で接続したものが提案されている（実公昭６３−
１０４７号公報）。

【０００３】この装置では、電極板３０は絶縁被覆２０
との間に静電容量を有する。そして、この静電容量を通
して交流電流が、リード線５０→電極７０ｂ→液晶層８
０→電極７０ａ→放電板６０→大地へと流される。これ
により、上記液晶層８０に電流が流れたときに液晶分子
が配向する。よって、表示部４０が透明または不透明と
なり一見して電線ケーブルに電流が流れているか否かを
検出して報知することができる。

【０００４】また、上記装置に用いられる液晶素子Ｂ
は、図４に示すように、内側表面に透明電極３が形成さ
れた一対の透明基材２，２間に液晶層１′を挟持したも
のである。この液晶素子Ｂの駆動は、ＴＮモード、ＳＴ
Ｎモード、ＦＬＣモード等によるので、基材２の外側表
面に偏光板４が設置される。このため、この液晶素子Ｂ
では、バックライト等の照明手段を持たない反射型にし
た場合、偏光板４に光の５０％以上が吸収され暗くな
る。従って、薄暗い状況または光のあたり方等によって
は非常に見にくくなる場合があるため、電線ケーブルに
取り付ける際に、必ずしも光がよく当たる明るい場所に
取り付けることができるとは限らず、電線ケーブルに高
電圧が課電されているか否かを判別できなくなる可能性
があった。

【０００５】また、上記液晶素子Ｂは、偏光板４が取付
けられるため鮮明に見える視角が狭く、加えて、素子が
平面状であるため円柱状の電線ケーブルに取り付けるに
は比較的小さめの素子を一方向に向けて取付けなければ
ならなかった。そのため、斜め方向から見た場合等、非
常に見えにくくなる問題があった。そこで、この問題を
解決するために液晶素子Ｂを２枚以上に増やし、色々な
方向に向けて取り付けた装置が提案された（実公平２−
１０２５８８号公報参照）。

【０００６】しかし、この場合、素子の数を増やしたり
色々な方向に向けなければならないため装置の構造が複
雑で大きくなるという問題があった。本発明の目的は、
視認性がよく、かつ、簡単な構造の課電警告装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するための本発明の課電警告装置は、電導路に電流が流
れているか否かを検出して報知する課電警告装置であっ
て、上記報知を液晶素子により行い、この液晶素子は透
明な一対の可撓性基材を備え、少なくとも一方の基材の
対向側表面には透明電極が形成され、この一対の基材間
に液晶層を挟持したものからなり、上記透明電極には上
記電導路に配置される第１集電板と接続され、この液晶
素子が電導路の外周に沿って配置されていることを特徴
とするものである。

【０００８】この課電警告装置によれば、可撓性のある
フィルム状等の一対の基材を用いることにより、液晶素
子に可撓性を付与することが可能となる。よって、可撓
性のある液晶素子を電線ケーブルの外周に沿って円筒状
または円筒の一部となるように配置することができる。
また、従来の平面型液晶素子では、比較的小さめの素子
を一方向に向けて取付けなければならなかったのに対し
て、可撓性があるという特徴を用いて電線ケーブルの外
周に沿って円筒状に１つの素子を配設することが可能で
あり、その結果、簡単な機構で色々な方向から見えるも
のを得ることができる。

【０００９】また、本発明の課電警告装置は、上記液晶
層が、透明体マトリクスからなる担体膜中に液晶材料が
保持された複合膜であることを特徴とするものである。
さらに、本発明の課電警告装置は、上記液晶層が、高分
子液晶と低分子液晶と電解質とを含む混合膜であること
を特徴とするものである。これら複合膜または混合膜を
用いた液晶素子では、白濁⇔透明の２状態で応答をする
ことができ、従来型のＴＮモード等の液晶素子で用いら
れる偏光板が不要となる。よって、バックライト等の照
明手段を持たない反射型の液晶素子を用いた場合、偏光
板によって光が多く吸収されることなく明るい反射型表
示が可能であり、薄暗い状況または光があたらない状況
等においても判別が容易になる。加えて、表示面に対す
る斜め方向からの視認性も良好となる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図１
は、本発明の一実施例に係る課電警告装置を示す平面図
であり、図２は、この装置に用いられる液晶素子を示す
模式図である。図示した課電警告装置は、導電路として
の電線ケーブルＫの外周に沿って円筒状の液晶素子Ａが
配置されている。電線ケーブルＫは、その内部に電線が
挿通され、この電線を絶縁被覆で覆ったものからなる。
この液晶素子Ａの両隣には、それぞれ内径の異なる集電
板６ａ，６ｂが配置されている。そして、これらの集電
板６ａ，６ｂからリード線７ａ，７ｂが液晶素子Ａへ導
通され、液晶素子Ａと電気的に接続されている。また、
液晶素子Ａの裏側には赤色、青色等に着色されたプラス
チックフィルム５が貼着されている。

【００１１】上記課電警告装置によれば、電線ケーブル
Ｋに高電圧が印加されると、この電線ケーブルＫと各集
電板６ａ，６ｂとの間に静電容量が生じる。集電板は、
６ａ，６ｂの内径がそれぞれ異なっているので、それぞ
れの容量も異なり電位差が生じる。そうすると、内径の
小さい集電板６ｂの電位は、内径の大きい集電板６ａの
電位よりも高く、よって、集電板６ｂからリード線７ｂ
を通じて液晶素子に電流が流れ、素子がＡが白濁または
透明状態になり、その裏側に貼着されたプラスチックフ
ィルム５が見えたり見えなくなったりする。従って電線
ケーブルＫに高電圧が流れているか否かを判別すること
ができることになる。

【００１２】なお、液晶素子Ａは、電線ケーブルＫの外
周に沿って円筒状に配置されているが、これ以外に、円
筒の一部となるように配置したり角数の多い多角形形状
になるように配置したりすることができる。この課電警
告装置における液晶素子Ａは、図２に示すように、透明
な一対の基材２，２を備え、基材２，２の対向側表面に
は透明電極３が形成され、この一対の基材２，２間に液
晶層１が挟持されたものからなる。そして、この液晶層
１としては、透明体マトリクスからなる担体膜中に液晶
材料が保持された複合膜または高分子液晶と低分子液晶
と電解質とを含む混合膜により構成されている。

【００１３】透明な一対の基材２，２としては、軽量で
しかも丈夫な素子を得るには、プラスチックフィルムや
プラスチック板が好適に使用される。プラスチックフィ
ルムとしては、例えば、耐熱性、実用的強度、光学的均
一性などにすぐれたポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルムやポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィル
ム等があげられる。プラスチックフィルムの厚みは、こ
れに限定されるものではないが、５０〜５００μｍ程度
が好ましい。５０μｍより薄くなると、基材間隔を一定
することが困難となり、逆に５００μｍより厚くなる
と、素子の可撓性を阻害するおそれがある。

【００１４】プラスチック板としては、例えば各種アク
リル樹脂板、ポリカーボネート板、ポリスチレン板等の
光学的特性にすぐたプラスチック板が好適に使用され
る。プラスチック板の厚みは、これに限定されるもので
はないが０．５〜３mm程度が好ましい。０．５mmより薄
くなると、基材間隔を一定することが困難となり、逆に
mmより厚くなると、素子の可撓性を阻害するおそれがあ
る。

【００１５】この基材２に形成される電極３は、ＩＴＯ
（インジウム−チン−オキサイド）やSnＯ₂等の透明導
電材料からなる透明導電膜が好適に使用される。透明導
電膜は、真空蒸着法や反応性スパッタリング法により形
成される他、上記透明導電材料を含むインクを塗布ある
いは印刷して形成することもできる。液晶層１として用
いられる複合膜は、透明体マトリクスからなる担体膜中
に液晶材料を保持したものである。

【００１６】この複合膜を用いた液晶素子としては、そ
の形成法から種々のものがあり、例えば、液晶材料をカ
プセルに封入したもの（特表昭５８−５０１６３１号公
報参照）、オリゴマーの熱硬化により液晶を粒状に析出
させたもの（特表昭６１−５０２１２８号公報参照）、
オリゴマーの光硬化により液晶を粒状に析出させたもの
（特開昭６２−２２３１号公報参照）、高分子と液晶材
料とを両者の共通溶媒に溶解した均一な溶液から、溶媒
蒸発させて液晶を析出させたもの（Chem.lett.,813(198
9)を参照）などが知られている。

【００１７】複合膜を用いた液晶素子Ａでは、白濁⇔透
明の２状態で応答するものであるため、偏光板が不要で
あり、例えば、反射型表示を行った場合、明るく見やす
いという利点がある。さらに液晶が高分子マトリクス中
に担持され、複合膜が自己支持性を有する為、表面に透
明導電膜を形成する等して導電性を付与した可撓性の透
明フィルムを電極として使用すれば、液晶素子への可撓
性の付与が可能になるという利点がある。従って、図１
に示すように、液晶素子を円筒状に容易に形成すること
ができる。

【００１８】複合膜を用いた液晶素子Ａは、無電圧時に
は、孔内の液晶分子がランダムな状態にあるため、入射
光が散乱されて、複合膜は不透明な白濁状態になってい
る。そして、複合膜を挟んだ一対の電極間に電圧が印加
されると、Δε＞０（但し、Δεは誘電率異方性）のと
き、電気光学効果によって液晶分子が電場方向に配向し
て、入射光が散乱されずに複合膜を通過できるようにな
り、その結果、複合膜が透明な状態に転換される。

【００１９】上記複合膜に用いられる液晶としては、ネ
マチック液晶、スメクチック液晶、カイラルネマチック
液晶等、従来公知の種々の液晶が使用される。カイラル
ネマチック液晶としては、コレステリック液晶があげら
れる他、通常のネマチック液晶に、上記コレステリック
液晶とのカイラル成分を配合したものも使用できる。な
お、液晶材料としては、屈折率異方性および誘電率異方
性Δεの大きいものが良好な特性を得る上で好ましい。

【００２０】透明体マトリックスとしては、可視光に対
する透明性の高いものが好ましく、例えば、ＰＭＭＡに
代表される（メタ）アクリル系高分子、エポキシ系高分
子およびウレタン系高分子などが好適に使用される。可
撓性付与のためには、上記高分子等の中でも、より可撓
性の高いものを選択して使用することが好ましい。ま
た、上記透明体マトリックスには、複合膜の基材への密
着性を向上させて、両者の位置ずれや剥離を防止し、液
晶素子の大面積化、可撓性付与の容易化を図るため、接
着性高分子や粘着性高分子を併用することもできる。接
着性高分子、粘着性高分子としては、透明体マトリック
スの透明性を維持するために、当該透明体マトリックス
との相溶性にすぐれたものを使用するのが好ましい。例
えば、透明体マトリックスとしてＰＭＭＡを使用する場
合には、（メタ）アクリル系の接着性高分子、接着性高
分子が好適に使用される。

【００２１】また、液晶層１として用いられる混合膜
は、高分子液晶と低分子液晶と電解質とを含有するもの
である。この混合膜を透明導電膜付き電極で挟着した液
晶素子としては、本発明者らにより既に提案されている
（特願平４−２７２０５８号参照）。この混合膜を用い
た液晶素子は、混合膜に低周波または直流の電場を印加
すると、当該膜内で電場に付随してイオンが移動し液晶
配列が乱れる。よって、入射光が強く散乱され、白濁状
態となる。この際、混合膜がスメクティック性を示す場
合には白濁状態が保持される。そして、高周波の電場を
印加することで、液晶が規則的に配列し透明な状態に転
換する。このように双安定な光スイッチング動作をす
る。また、混合膜がネマティック性を示す場合には、低
周波または直流電場を印加している間のみ白濁状態とな
り、電場を印加していない状態では透明な状態になる光
スイッチング動作を示すことを本発明者らは既に見出し
ている（特願平５−５８７４６号参照）。

【００２２】この混合膜を用いた液晶素子Ａにおいて
も、上記複合膜を用いたものと同様に偏光板が不要であ
り反射型表示を行った場合等でも明るく見やすいという
利点がある。さらに、混合膜においても高分子液晶等の
材料を選択することにより自己支持性を持たすことが可
能であるため、可撓性の透明フィルムを基材として使用
すれば、液晶素子への可撓性が容易に付与できる。従っ
て、図１に示すように、液晶素子を円筒状に容易に形成
することができる。

【００２３】混合膜を構成する高分子液晶としては、主
鎖型あるいは側鎖型の種々の液晶性高分子を使用する事
ができる。特に高分子の骨格鎖に柔軟な屈曲鎖等を介し
て、側鎖液晶基がグラフトした構造の側鎖型液晶性高分
子が好適に使用される。側鎖型液晶性高分子を構成する
主鎖の化学構造は任意でよいが、ある程度柔軟な構造を
含むものが好ましい。そのような例としては、これに限
定されるものではないが、ポリオキセタン鎖、ポリシロ
キサン鎖、ポリメタクリレート鎖、ポリアクリレート
鎖、ポリオキシエチレン鎖、ポリクロロアクリレート
鎖、ポリエステル鎖等があげられる。

【００２４】主鎖と側鎖液晶基を繋ぐ柔軟な屈曲鎖とし
ては、例えば、炭素数１〜１２程度のアルキレン鎖やオ
キシアルキレン鎖等があげられるが、これ以外の屈曲鎖
を採用してもよい。上記側鎖型液晶性高分子としては、
側鎖液晶基がすべて同一である、いわゆるホモポリマー
型が普通であるが、同一の主鎖に２種類以上の側鎖液晶
基を結合した、いわゆるコポリマー型の構造を採用する
こともできる。

【００２５】上記液晶性高分子とともに混合膜構成する
低分子液晶（ここでいう「低分子の」とは、高分子液晶
のような主鎖構造、側鎖構造を有しないということを表
し、決して分子量で規定しているのではない。）として
は、主鎖型あるいは側鎖型の高分子液晶を除外した、通
常用いられる市販あるいは公知で、かつ単成分もしくは
複数成分からなる種々の液晶材料を使用することができ
る。

【００２６】低分子の液晶材料の物性としては、屈曲率
異方性Δｎが大きいものが好ましい。高分子液晶と低分
子液晶との混合比率はとくに限定されないが、全液晶中
に占める高分子液晶の割合が５〜６０重量％の範囲内で
あることが好ましく、１０〜４０重量％の範囲内である
ことがより好ましい。高分子液晶の割合が上記範囲を超
えた場合には、素子の応答速度が遅くなるおそれあり、
逆に高分子液晶の割合が上記範囲未満では、混合膜の自
己支持性が不十分となり、とくにフレキシブルな基板を
用いた屈曲性のある大面積の素子を構成できなくなるお
それがある。

【００２７】上記混合膜１には、微小量の電解質が配合
される。電解質としては、液晶材料中に溶解するもので
あれば、いずれも使用することができ、例えば一般式：

【００２８】

【化１】

【００２９】（式中Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は同一また
は異なってメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、
ブチル、ペンチル、ヘキシル等のアルキル基を示し、Ｘ
はＦ、Cl、Br、Ｉ、ClＯ₄、ＰＦ₄、ＢＦ₄等を示
す。）で表される４級アンモニウム塩が好適なものとし
てあげられる。電解質の添加量は、混合膜の総量に対し
て０．００５〜１重量％が好ましい。かかる電解質は、
１種類を単独で使用しても、２種以上を併用してもよ
い。

【００３０】なお、混合膜には、その特性を損なわない
範囲で、各種添加物や非液晶性化合物等を混合して特性
を調製することもできる。また、この混合膜からなる液
晶素子Ａを製造する際に、当該混合膜を挟持する一対の
基材２，２間の間隔を一定に保つべく、スペーサＳが混
入、分散される。スペーサＳとしてはシリカ製、ガラス
ファイバー製または樹脂製のものが好適に使用される。
スペーサＳの粒径は、所望する基板２，２間の距離（す
なわち混合膜の膜厚）に合わせて設定される。スペーサ
の混合割合は、これに限定されるものではないが、液晶
面積１mm²当り１０〜３００個程度であるのが望まし
い。なお、混合膜の材料として使用される混合物は、高
分子液晶を含有しているので比較的粘度が高く、このた
め、液晶の流動によってスペーサＳが局在化するおそれ
がない。したがって、スペーサＳは混合膜中に均一に分
散され、基材２，２の間隔を一定に保つために十分に作
用する。

【００３１】混合膜を有する液晶素子Ａは、前述のよう
にフィルム等の屈曲性のある基材２，２を使用する際
は、図３(a) 〜 (c)に示す手順で、製造されることが好
ましい。すなわち、高分子液晶、低分子液晶および電解
質の混合物１′に、さらにスペーサＳを混入、分散し、
この混合物１′の適量を、一対の基材２，２のうち一方
の基材２上に載置する（図３(a) ）。つぎに、この混合
物１′の上からもう一方の基材２を重ねて、その一端部
から、一対のラミネートロールＲ，Ｒでラミネート処理
する（図３(b) ）。そうすると図３(c) に示すように、
一対の基材２間に、混合膜からなる液晶層１が挟持さ
れ、液晶素子ができあがる。

【００３２】なお、その他に、ガラス基板や硬質プラス
チック基板等の従来の同様の基材を使用する際には、ま
ず一対の基材を一定距離に保持するため、両基材をフィ
ルム上のスペーサを均一に散布した後、押圧しながら他
方の基材を重ね合わせて貼り合わせた後、この基材間に
上記混合物を注入して製造することも可能である。な
お、本発明は上記実施例に限定されず、その他に発明の
要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可
能である。

【００３３】次に、上記実施例における課電警告装置の
実験例について説明する。実験例１ネマティック液晶（メルクジャパン社製の品番Ｅ３１Ｌ
Ｖ）６４重量部とアクリル系樹脂（帝国化学社製）３６
重量部をジクロロメタンを溶媒にして、溶質濃度１５％
となるように溶解して、塗布液を作製した。

【００３４】次に、この塗布液を表面にＩＴＯ膜が形成
されたＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製、厚み１
００μｍ）にバーコート法で塗布した後１００℃で１時
間乾燥して複合膜を形成した。次に、もう１枚のＩＴＯ
膜が形成されたＰＥＳフィルムとラミネーターで貼り合
わせ液晶素子を作製した。また液晶素子の裏面に赤色の
プラスティックフィルムを取り付けた。

【００３５】上記液晶素子を図１に示すように電線ケー
ブルの外周に配設し、この液晶素子の電極に、素子の両
隣に配置されたそれぞれ内径の異なる集電板とリード線
により電気的に接続し課電警告装置を作製した。そし
て、電線ケーブルに高電圧を印加したところ、液晶素子
が白濁から透明に変化し、裏面に取付けた赤色のプラス
チックフィルムが視認性よく見えた。すなわち、課電す
ることで課電警告装置の色が白から赤に変化し、課電し
ていることが容易に判別できた。

【００３６】実験例２

【００３７】

【化２】

【００３８】〔式中、Ｍｅはメチル基、ｎは正の整数を
示す。〕上式で表される高分子液晶（重量平均分子量＝９６０
０）と、低分子の液晶材料（メルクジャパン社製ＺＬ１
４３８９）とを重量比４：６の割合で混合すると共に、
当該両液晶材料の総量に対して０．０５重量％の電解質
（テトラエチルアンモニウムブロマイド）と、０．０５
重量％のシリカ製スペーサー（粒径１０μｍ）とを配合
し攪拌混合して混合物を製造した。

【００３９】この混合物を表面にＩＴＯ膜が形成された
２枚のＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製、厚み１
００μｍ）で図３に示す方法でラミネートし、混合膜を
含む液晶素子を作製した。また液晶素子の裏面に青色の
プラスチックフィルムを取り付けた。上記液晶素子を図
１に示すように電線ケーブルの外周に配設し、液晶素子
の電極を、それぞれ電線ケーブルの周囲に形成された集
電板に接続し、課電警告装置を作製した。

【００４０】そして、電線ケーブルに高電圧を印加した
ところ、液晶素子が透明から白濁に変化し、裏面に取付
けた青色のプラスチックフィルムが見えなくなった。す
なわち、課電することで課電警告装置の色が青から白に
変化し課電していることが容易に判別できた。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の課電警告装置に
よれば、液晶素子は一対の可撓性基材を備え、電導路の
外周に沿って配置されるものゆえ、視認性が良好かつ構
造が簡単なものが得られる。また、液晶素子は、第１集
電板と電気的に接続されているので、電導路に電流が流
されると透明または不透明のいずれかに応答することが
できる。従って、電導路に課電されているか否かを広い
視角で、一見して判別可能なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る課電警告装置の平面図
である。

【図２】図１の課電警告装置における液晶素子の概略図
である。

【図３】混合膜の製造工程を説明する図である。

【図４】従来の課電警告装置における液晶素子の概略図
である。

【図５】従来の課電警告装置を示す図であり、同図
（Ａ）はその斜視図であり、同図（Ｂ）は横断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ液晶素子Ｋ電線ケーブル１液晶層（複合膜または混合膜）２基材３透明電極

フロントページの続き (72)発明者齋藤寧大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電導路に電流が流れているか否かを検出し
て報知する課電警告装置であって、上記報知を液晶素子
により行い、この液晶素子は透明な一対の可撓性基材を
備え、少なくとも一方の基材の対向側表面には透明電極
が形成され、この一対の基材間に液晶層を挟持したもの
からなり、上記透明電極には上記電導路に配置される第
１集電板と接続され、この液晶素子が電導路の外周に沿
って配置されていることを特徴とする課電警告装置。
【請求項２】上記請求項１記載の液晶層が、透明体マト
リクスからなる担体膜中に液晶材料が保持された複合膜
であることを特徴とする課電警告装置。
【請求項３】上記請求項１記載の液晶層が、高分子液晶
と低分子液晶と電解質とを含む混合膜であることを特徴
とする課電警告装置。