JPH04110925A

JPH04110925A - 調光素子

Info

Publication number: JPH04110925A
Application number: JP23162390A
Authority: JP
Inventors: Chisato Kajiyama; 千里梶山; Shinobu Ikeno; 池野　忍; Kohei Kodera; 小寺　孝兵; Fumiaki Kobayashi; 文明小林; Koji Takagi; 光司高木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-13

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、低周波電圧を印加することにより有色不透明
状態になり、高周波電圧を印加することにより無色透明
状態になり、かつそれぞれの状態が電圧をＯＦＦにして
もメモリーされる調光素子に関する。

［従来の技術１低分子のネマチック液晶が高分子媒体中に独立した液滴
相として、あるいは連続相として、あるいは独立相と連
続相が混合した状態で分散してなる複合液晶膜の両面に
透明電極を形成した調光素子は電圧のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
により透明／不透明の調光のできることが特許公報（特
表昭５８−５０１６３１号公報、特開昭６０−２５２６
８７号公報、特開昭６１−５０１３４５号公報、特表昭
６１−５０２１２８号公報、゛特開昭６２４８７８９号
公報、特表昭６３−５０１５１２号公報）などにより知
られている。

上記の調光が可能なのは、電圧ＯＦＦ時においては低分
子のネマチック液晶の屈折率と高分子媒体の屈折率とが
異なるために入射光が散乱するため、および低分子のネ
マチック液晶内で光の方向がまげられるために複合液晶
膜は不透明となり、電圧○Ｎ時においては上記液晶が電
場方向に配向し、配向した液晶の屈折率と高分子媒体の
屈折率とがほぼ一致するため、入射光が散乱しないので
複合液晶膜は透明となることによる。

１９６８年にＧ、Ｈ，Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ、　Ｌ、Ａ、
Ｚａｎｏｎｉらによりゲスト−ホスト効果が発表され（
Ｇ、Ｈ，Ｈｅｉ　１ｍｅｉｅｒ　ａｎｄ　Ｌ、Ａ、Ｚａ
ｎｏｎｉ　；　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、１３
．ｐ９１（６８））、このゲスト−ホスト効果を前記し
た複合液晶膜を用いた調光素子に応用し、カラー化され
た調光素子を得ることは既に前記した特許に言及されて
いる。即ち、■二色性色素を含む液晶を高分子媒体中に
分散させるか、あるいは■二色性色素を含む液晶をマイ
クロカプセル化して高分子媒体中に分散させて得られる
複合液晶膜を用いて調光素子を作成するものである。

しかしながら、■の方法では液晶中に含まれていた二色
性色素が高分子媒体中に一部溶解し、この高分子媒体中
に熔解した二色性色素は電場によりその配向が変化しな
いため、電圧ＯＮ時に複合液晶膜の無色化が妨げられ、
二色性色素による着色が残る問題があった。

一方、■の方法では■の方法の場合の問題は生しないが
、特殊な素材を用いてマイクロカプセル化しなければな
らないという困難があり、このような煩雑な工程が不要
な、カラー化された調光素子用の液晶膜が求められてい
た。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、上記欠点を解決するためになされたもので、
煩雑な工程を要せずに、無色化時に着色が残らないカラ
ー化された調光素子を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、ポリマーの骨格鎖の側鎖にメソゲン基が結合
した側鎖型高分子液晶と低分子のネマチ・、り液晶と二
色性色素とからなるスメクチック液晶膜の両面に電極を
形成し、この対向する電極の少なくとも一方が透明であ
ることを特徴とする調光素子である。

高分子媒体としてポリマーの骨格鎖の側鎖にメソゲン基
が結合した側鎖型高分子液晶を用い、この高分子媒体に
低分子のネマチック液晶を混合して得られる複合液晶は
、ある混合比率範囲内でスメクチック液晶となることが
本発明者の一人により明らかにされている。＋　　（Ｔ
、Ｋａｊｉｙａｍａ、ｅｔ　ａｌ、、Ｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、８１７−８２０（１９８９）　）
このスメクチック液晶となる複合液晶は相分離のない構
造であり、本発明ではこの複合液晶に二色性色素を均一
に分散させ、系全体を相分離のない構造とすることによ
り、系内のすべての二色性色素の配向が電場によって制
御されるようにしたものであり、その結果、従来の無色
化時に着色が残るという問題を解決できたものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の調光素子の構造は第１図に示すように、電極１
とその間にはさみこまれた複合液晶膜２とより構成され
た構造である０本発明の電極１は液晶膜２０両面に配置
され、この対向する′ｇＸ掻の少なくとも一方は透明な
電極である。透明なｉｉｔ掻の例をあげると、ガラス板
上にスズとインジウムの酸化物よりなる透明な導電膜（
以下ＩＴＯ膜と略す）を形成した電極などがある。また
透明でない電極の例としては銅やアルミなどの金属があ
げられる。

本発明の複合液晶膜は一定の温度範囲内ではスメクチッ
ク液晶であり、数Ｈｚ以下の低周波数の電場を印加する
と電場を印加する前より光の透過率が著しく低下し不透
明度が増し、数十Ｈｚ以上の高周波数の電場を印加する
と光の透過率が増し透明となる性質を有し、印加する電
場の周波数によって透明度が連続的に変化し、電場をＯ
ＦＦにするとＯＦＦにする前の透明度を保持する性質を
有している。このように従来のネマチック低分子液晶と
高分子媒体とを混合してなる液晶膜が電圧のＯＮ１０　
Ｆ　Ｆにより透明／不透明の調光機能を果たすのに対し
、本発明の複合液晶膜は電場の周波数の違いで調光機能
を果たす。

上記の印加する電場の周波数により透明度が変化する性
質を分子配向状態の概念図で説明する。

第２図はポリマーの骨格鎖の側鎖にメソゲン基４が結合
した側鎖型高分子液晶と低分子のネマチック液晶５と二
色性色素６とを混合して形成された複合液晶膜の分子配
向状態を示したもので、低分子のネマチック液晶５と二
色性色素６との配向はランダムであり、従って有色不透
明の状態となる、複合液晶膜に低周波数の電場を印加す
ると、液晶の配列が乱れ、分子配向状態は第３図に示す
ように、低周波数の電場を印加する前の状態より乱れた
状態となり不透明度が増加する。また、複合液晶膜に高
周波数の電場を印加すると、誘電率異方性により側鎖型
高分子液晶の側鎖と低分子の７マチンク液晶とは電極に
対し垂直に配向するホメオトロピック配向をし、それに
伴って二色性色素もホメオトロピ、り配向状態となり複
合液晶膜は無色透明の状態となる。この高周波数の電場
の印加によりホメオトロピック配向した時の複合液晶膜
の分子配向状態を第４図に示す。

本発明における、ポリマーの骨格類の側鎖にメソゲン基
が結合した側鎖型高分子液晶を模式的に表せば次ぎのよ
うになる。

とは主鎖と側鎖のメソゲン基との間に入った屈曲性の分
子鎖であり、適度な長さを持つアルキレン鎖が例示でき
る。上記のメソゲン基はそれ自身、あるいは混合される
低分子のネマチック液晶と相互作用し、電場下で配向し
うる基であればよく、剛直であって適度な極性を有する
基が好ましい。

このような側鎖型高分子液晶を例示すれば、次の一般式
で表されるような高分子化合物がある。

主鎖としてはシロキサン鎖、アクリル鎖、メタアクリル
鎖などが例示できる。上記のスペーサーＣ＝Ｏｍ−０または１１本発明における、低分子ネマチック液晶は正の誘電異方
性をもつものであればよい０例示すれば次に示す化学構
造のものなどがある。

Ｃ１Ｈ１０ペン（トｃ　ＮＣ１Ｈ、、Ｏイ鼾−Ｇ−ＣＮこれらの低分子ネマチック液晶は単独であるいは混合し
て用いることができる。低分子ネマチック液晶の高分子
液晶に対する混合比率は混合した複合液晶がスメクチッ
ク状態をとる範囲に設定される。すなわち、−ｇに低分
子ネマチック液晶の割合が多くなりすぎるとスメクチッ
ク性が失われ、一方少ないと電場に対する応答性が悪く
なるので、限定する主旨ではないが複合液晶全体の１０
〜８０重量％の範囲が好ましい。

本発明における、二色性色素は液晶表示用の二色性色素
として知られている、色素分子の長軸方向に遷移モーメ
ントを有するＰ型のものが用いられる。Ｐ型を用いるの
は正の誘電異方性を有する低分子液晶から形成されるス
メクチック状態が高周波電場下でホメオトロピック配向
をする際に、Ｐ型の色素分子はホメオトロピック配向を
し、従って調光素子を透明かつ、無色化できるからであ
る。これらの二色性色素にはその分子構造からメロシア
ニン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系、アントラ
キノン系、テトラジン系の色素などが知られている。こ
れらの二色性色素については、二色性比が大きく、低分
子液晶への溶解性が高く、化学的および光化学的に安定
性のよいものが好ましい。これらの二色性色素の複合液
晶への添加量は求める色調によって異なるが複合液晶全
体の０．２〜１０％の範囲で実用性がある。

二色性色素を分散した複合液晶膜を用いた調光素子はそ
の構成成分である側鎖型高分子液晶、低分子液晶及び二
色性色素を共通溶媒（例えばアセトン）に溶解させ、そ
の溶液を電橋上にキャストし、溶媒を除去したのち、も
う一方の液晶シート面に電極を接着させることにより作
成することができる。あるいは溶媒を除去した複合液晶
材を熱成型することにより膜状とし、その両面に電極を
構成してもよい。

このようにして作成した調光素子の複合液晶膜は、電場
を２周波駆動することにより、低周波領域では有色不透
明で、高周波領域では無色透明とすることができ、かつ
電圧をＯＦＦ状態にしてもその状態を保持できるメモリ
ー効果を有する。

［作用］本発明のポリマーの骨格類の側鎖にメソゲン基が結合し
た側鎖型高分子液晶と低分子の２マチツク液晶と二色性
色素とを混合して形成される複合液晶膜は、系全体が相
分離のない構造となり、系内のすべての二色性色素の配
向が電場によって制御される作用をする。

［実施例］実施例１側鎖型高分子液晶として次の構造式で表されるポリ（４
メトキシフェニル−４プロビロキシベンゾエート−メチ
ルシロキサン）を用いた。（以下ＰＭＰＰＳと略す）低分子ネマチック液晶として次の構造式で表される４シ
アノ−４ペンチロキシビフェニル用いた。（以下５０Ｃ
Ｂと略す）上記のＰＭＰＰＳを５０重量％と５０ＣＢを４８重量％
と三井東圧染料（株）の紫色二色性色素５ｌ−１５２を
２重量％とを混合し、この混合物をアセトンに溶解しア
セトン溶解液を得た。このアセトン溶液をＩＴＯ膜付き
ガラス板の上にキャストし、膜厚が１６μｍの複合液晶
膜を形成し、さらに、この複合液晶膜の表面にＩＴＯ膜
付きガラス板を接着させて調光素子を作成した。

この複合液晶膜は７〜７７℃の温度範囲でスメクチック
状態になることをＸ線回折法、ＤＳＣ法及び偏光顕微鏡
による観察法により確認した。

この調光素子に２００Ｖ、、　、０．ＯＩＨｚの交流電
圧を印加した場合、平行光線透過率（透明度）は８％で
紫色を呈した。また、２００Ｖ、。

、１ＫＨｚの交流電圧を印加した場合、平行光線透過率
（透明度）は９８％であり、色調は無色となった。

なお、それぞれの状態は電圧をＯＦＦにしても保持され
、メモリー性を有する調光素子であることが確認された
。

実施例２低分子ネマチック液晶として５０ＣＢと共に次の構造式
で表される４ヘキシロキシフェニル−４′ペンチルベン
ゾエート（以下ＨＰＰＢと略す）を用いた。

ＨＰＰＢ側鎖型高分子液晶としてＰＭＰＰＳを３０重量％、低分
子ネマチック液晶として５０ＣＢを４７重量％、ＨＰＰ
Ｂを２０重量％、二色性色素として三井東圧染料（株）
の赤色二色性色素Ｍ−８６を３重量％の割合で混合し混
合物を得た。

この混合物を用いた以外は実施例１と同様にして複合液
晶膜および調光素子を作成した。

この複合液晶膜は７〜６７°Ｃの温度範囲でスメクチン
ク状態になることをＸ線回折法、ＤＳＣ法及び偏光顕微
鏡による観察法により確認した。

この調光素子に２００Ｖ−ｐ　、０．ＯＩＨｚの交流電
圧を印加した場合、平行光線透過率（透明度）は２％で
赤色を呈した。また、２００Ｖ、。

、ＩＫＨｚの交流電圧を印加した場合、平行光線透過率
（透明度）は９８％であり色調は無色となった。

［発明の効果］本発明の調光素子は、カプセル化などの煩雑な工程を要
せずに作成でき、無色化時に着色が残らないカラー化さ
れた調光素子であり、このような調光素子は照明器具に
用いてその調光状態を演出したり、住宅、オフィスの間
仕切り、窓への応用のほかカラー表示材として有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の調光素子の概略の側断面図である。第２図は本発明の複合液晶膜の作成直後の分子配向状態
の概念図である。第３図は本発明の複合液晶膜に低周波数の電場を印加し
た時の分子配向状態の概念図である。第４図は本発明の複合液晶膜に高周波数の電場を印加し
た時の分子配向状態の概念図である。１・・・電極、２・・・複合液晶膜、４・・・メソゲン
基、５・・・低分子ネマチック液晶、６・・・二色性色
素、Ｅ・・・高周波数の電場

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリマーの骨格鎖の側鎖にメソゲン基が結合した
側鎖型高分子液晶と低分子のネマチック液晶と二色性色
素とからなるスメクチック液晶膜の両面に電極を形成し
、この対向する電極の少なくとも一方が透明であること
を特徴とする調光素子。