JPH06220453A - 液晶及び積層体とそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 室温レベルで白濁状態をとる液晶とその液晶
を基板で積層してなる積層体とそれを使用した太陽の直
射光線の照射面のみを選択的に白濁する窓を省エネルギ
ー効果も含めて提供することである。 ［構成］ 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライオト
ロピック型のコレステリック液晶に水溶性電解質を０．
０１から５重量％添加してなる液晶及びこの液晶が少な
くとも一部が透明である基板に積層されてなる積層体と
この積層体を使用した窓である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加温や光線吸収による
熱作用等により白濁変化する液晶及びその積層体とそれ
を使用した窓に関するものである。例えば、この積層体
に太陽光線が照射されると、その光吸収による熱作用に
より液晶が白濁変化して光線を遮光する従来にない窓を
提供する。これは、直射日光が照射された面のみが選択
的に変化をおこす窓をもった車両、建築物等を可能にす
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、機械的な方法に代えて機能性材料
を組み込んだ複合ガラスを物理化学的に光線を可逆的に
制御する方法が提案されている。例えば、ホトクロミッ
クガラス、エレクトロミックガラス、電界で可変する液
晶ガラス等がある。

【０００３】ホトクロミックガラスは、熱作用により可
逆性が悪く、呈色も限られている。エレクトロミックガ
ラスは、紫外線に弱く、また１平方メートル以上の大面
積体をむらなく均一に作成することは困難といわれてい
る。偏光版を使用しない散乱型の液晶ガラスは、液晶と
マトリックスの屈折率差を利用しているため透明状態を
選択した時でも本質的に薄く霧がかったようにヘイズが
残り、さらに斜め視角や曲面でこの傾向は強くなる欠点
がある。偏光版を使用した液晶ガラスは、偏光板のため
に非常に暗くなり、また偏光版の耐候性にも問題があ
る。サーモトロピック型のコレステッリク化合物をもつ
液晶ガラスは、紫外線、酸素、熱に非常に弱く、さらに
その液晶化合物の毒性も民生用に広く利用するには問題
がある。

【０００４】そこで本発明者らは、本目的の光ー熱変換
機能により可変する積層体及びそれを使用した窓のため
にサーモクロミック材料に注目した。そこで、サーモク
ロミック材料のうち可逆的に呈色変化する線状ホモ多糖
類誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステリ
ック液晶を鋭意検討したことにより、効果的な液晶及び
積層体とそれを使用した窓を提供するものである。

【０００５】従来、液晶はネマティック、スメクティッ
クおよびコレスティックの３種が存在しひろく研究開発
されてきた。そのなかでコレスティック液晶は、螺旋状
分子配列により可視光線を選択的に反射して虹色の干渉
色を示し、かつこの呈色は温度依存により可逆変化する
ことが知られている。またこの液晶にも、加熱により個
体から液晶に相変化するサーモトロピック型液晶と溶媒
との混合により液晶相をとるライオトロピック型液晶と
がある。

【０００６】ここでは、薄型ディスプレイに利用されて
いるネマティック液晶や示温材料に用いられているサー
モトロピック型のコレスティック液晶ではなく、溶媒効
果からなるライオトロピック型のコレステリック液晶に
関する。また高分子系のものとしては線状ホモ多糖類誘
導体（例えは゛ヒドロキシプロピルセルロース）を高濃
度に溶媒に溶解した液晶およびポリアミノ酸エステル類
（例えは゛、ポリーγーベンジルーＬーグルタメート）
を特定溶媒に溶解した液晶等がある。このライオトロピ
ック型の高分子系コレステリック液晶は、そのような液
晶の存在が基礎的に知られている程度であり、また呈色
（虹色干渉色であり紫から藍、青、緑、黄、橙、赤色へ
と温度の上昇と共に変化）に関してもその呈色が温度依
存により可逆変化する。さらに呈色温度域は、濃度、分
子量および溶媒の種類に依存することが知られている程
度である。本発明は、線状ホモ多糖類誘導体と水からな
るライオトロピック型のコレステリック液晶の呈色もさ
ることながら、水を溶媒に選択したときのみに可逆的に
発現する白濁変化に注目して、より効果的に改善したも
のである。この白濁変化は、液晶状態からランダム凝集
状態に相転位し、その結果可視光が散乱されるためにお
こる。この相転位温度を室温又は室温近くで可逆的にむ
ら無く安定した状態を取れることは、窓等に使用した場
合、実用性の観点から非常に重要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】線状ホモ多糖類誘導体
と水からなるライオトロピック型のコレステリック液晶
の白濁の相転位温度を室温又は室温近くまで下げること
及びこの液晶を少なくとも一部が透明である基板で積層
してなる積層体とそれを使用した窓を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたものであり、線状ホモ多糖類
誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステリッ
ク液晶において、該液晶に水溶性電解質を０．１から５
重量％添加してなることを特徴とするライオトロピック
型のコレステリック液晶及び線状ホモ多糖類誘導体と水
からなるライオトロピック型のコレステリック液晶が少
なくとも一部が透明である基板に積層されてなる積層体
において、該液晶に水溶性電解質を０．０１から５重量
％添加してなることを特徴とする積層体と線状ホモ多糖
類誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステリ
ック液晶が少なくとも一部が透明である基板に積層され
てなる積層体を使用した窓において、該液晶に水溶性電
解質を０．０１から５重量％添加してなることを特徴と
する積層体を使用した窓を提供するものである。

【０００９】つぎに、線状ホモ多糖類誘導体と水からな
るライオトロピック型のコレステリック液晶に水溶性電
解質を添加することにより、可視光線の選択散乱により
呈色する液晶状態からランダムな凝集により白濁散乱状
態に相転位する転位温度を室温まで下げることができる
ようになり、透明な液晶状態と白濁不透明な散乱状態を
太陽の直射光エネルギーで自動可変が可能となった。ま
た、呈色の温度依存性も弱くなり、温度変化に対して呈
色変化もしにくくなり紫から藍、青、緑、黄、橙、赤色
へと各呈色にかわる温度範囲が広くなり呈色の固定効果
をみいだした。この相転位する温度とその時の呈色は、
線状ホモ多糖類誘導体の分子量、濃度、水溶性電解質の
添加量等に依存する。

【００１０】また、線状ホモ多糖類誘導体と水の濃度変
化を観察すると、溶媒の水を吸着水程度のみもつ個体フ
ィルムは淡い散乱状態を示し、この半透明フィルムを透
過して遠方物体を見るとその画像は不鮮明となる。次に
線状ホモ多糖類誘導体を水に溶解して液晶状態をとらせ
徐々に濃度を薄くしていくと可視光線域である短波長の
紫色の波長を選択散乱して紫色に呈色する。この状態
は、紫色波長の２分の１が選択反射して残り全ての可視
光線は透過するため透明呈色状態を示し遠方物体を視認
できる。この呈色は、濃度の低下と共に紫から藍、青、
緑、黄、橙、赤色にシフトしていき、赤色を超えると目
視では無色透明状態、すなわち可視光線を全て透過する
状態のライオトロピック型のコレステリック液晶とな
る。おもしろいことに、さらに濃度を低下させていくと
液晶相と等方相の共存状態となり、また淡い散乱を示す
溶液状態となり遠方物体の視認性が大きく低下し、この
散乱状態を超えると通常の無色透明な一般水溶液とな
る。液晶状態の溶液は糸引があるが、一般水溶液となる
とこの糸引は見られない。なお、この液晶状態と一般水
溶液の境界は、温度依存がありより低い温度では低濃度
にシフトしより高い温度では高濃度にシフトする。

【００１１】さらに、本発明に関係する液晶状態から白
濁状態に相転位する現象は、温度の上昇と共に徐々に白
濁が濃くなり遮光が進行していき、目視可能な有異差の
ある白濁開始温度から約１５度程度の上昇で飽和にたっ
する。また、液晶層の厚は、特に限定されるものではな
いが通常は０．０１ｍｍから２ｍｍ厚程度から選択され
ればよく、好ましくは０．０５ｍｍから１ｍｍ程度が遮
光特性を考えると適当である。なお、液晶状態でのヘイ
ズをおさえきるには、液晶層の厚みを薄くすると壁面効
果が液晶層の内部までとどき相の乱れを防止できより均
一な透明状態がえられ、また薄すぎると白濁状態での遮
光力が弱くなる。本発明の塩の添加は、線状ホモ多糖類
誘導体の相互作用を強める作用があり、ヘイズ防止（均
一透明性の確保）と遮光力の向上に非常に大きな効果を
もたらした。さらに重要なことは、液晶の白濁相転位温
度を任意に引き下げることができ、かつこの白濁状態を
安定的に均一に持続でき、さらに白濁状態と液晶透明状
態との可逆的安定性をももつ。この持続的な繰り返し均
一安定性をもつ原因は、実施例２に比較例に入れたが等
方の水溶液では不可能であり液晶相をとることが必要で
ある。同様に、曇天現象をもつ界面活性剤等の水溶液も
加温で白濁状態をとるが、持続的な繰り返し均一安定性
を取りえない。取れてもその温度域が非常に狭く、実用
的に取れないに等しい。その結果、本発明の液晶を積層
した積層体を窓に応用すると、太陽の直射光エネルギー
により窓が加温されその照射された部分が選択的に液晶
透明状態から白濁状態に変化して、直射光線が遮光され
る。この直射光線の有無により、窓が可逆的に透明ー不
透明を自動可変する。これは、太陽の直射光のエネルギ
ーによりその直射光線を遮光してしまい、かつ可逆的に
透明ー不透明を自動可変する自己完結型の新規で実用性
のある遮光ガラス窓を提供できることになる。

【００１２】そこで本発明者らは、室温レベルでこの相
転位をし、かつ十分に遮光するレベルまで白濁し、この
白濁状態でも安定的に均一に持続できてさらにこの白濁
状態と液晶透明状態との繰り返し安定性をももたせるこ
とを鋭意検討した。一般的に知られているように、加温
により分子凝集して白濁する現象である曇点現象を示す
ものとして界面活性剤水溶液（例えば、エチレンオキサ
イドとプロピレンオキサイドの付加誘導体やオリゴマー
等）、高分子水溶液（例えば、ポリビニールアルコール
部分アセタール化物等）等の非液晶系の水溶液がある。
これらは、白濁状態の遮光特性の弱さもさることながら
溶媒の水と溶質の界面活性剤、高分子が相分離を起し、
面的に安定して均一にこの白濁凝集を繰り返し持続させ
ることができず、浮上、沈降、ひび割れ、白濁濃淡のむ
らが発生し、本目的の可逆的に透明ー不透明を自動可変
する自己完結型の遮光ガラス窓をえるためには不十分で
ある。

【００１３】本発明者らは、液晶状態をももつ線状ホモ
多糖類誘導体と水からなる水溶液に注目して鋭意検討し
た。この線状ホモ多糖類誘導体と水からなる溶液は、高
濃度から低濃度になるにしたがい波長を選択散乱するコ
レステリック液晶状態の相から液晶相と等方相が共存す
る波長の選択性をもたない特異な散乱状態となり、濃度
が約５０重量％を通過してより薄くなると通常の無色透
明な水溶液の等方相になる。この無色透明な水溶液は、
前記した曇点現象を示す一般水溶液よりも強く白濁して
十分な遮光性もあるが、しかしこの無色透明な水溶液積
層体を白濁状態で立て掛けて放置すると凝集沈降して相
分離をおこし、また水平に置くと凝集の粗密によるむら
の発生があり繰り返し安定持続させることは不可能であ
る。特に相転位温度を室温レベルまで下げるために水溶
性電解質を添加するとよりこの現象が強まり簡単に相分
離をおこし本目的に使用できない。そこで液体でありな
がら秩序をもつ液晶状態に注目して線状ホモ多糖類誘導
体と水からなるライオトロピック型のコレステリック液
晶に水溶性電解質を添加して相転位温度をさげた液晶を
発明するに至った。

【００１４】そこで線状ホモ多糖類誘導体の代表例とし
て安定でかつ安価なセルロースを選び、このセルロース
に酸化プロピレンを反応させて得られるヒドロキシプロ
ピルセルロースを選択するが特にこれに限定されるもの
でなく、水との混合により液晶状態をとる線状ホモ多糖
類誘導体であればよくそれもセルロース誘導体が安定性
の面より好ましい。。ヒドロキシプロピルセルロースと
水からなるライオトロピック型のコレステリック液晶
は、耐久性、鮮明な呈色、十分な白濁凝集による遮光性
等を示すと共にほぼ無毒であり安全性の面からも重要と
いえる。なお、セルロースの平均重合度（グルコースユ
ニットの数）はその誘導体が水に溶解して液晶状態を示
せば本発明に使用できる。その数が大きくなりすぎる
と、粘度が高くなり液晶状態の秩序を持つのに時間が非
常にかかり、かつ高粘度のため作業性極度に悪くなり、
とくに利用する必要はない。その数が小さくなりすぎる
と凝集力が弱くなり白濁し難くなるが、本発明により改
善される。このセルロースの平均重合度を特に限定され
るものではないが、約２０から６００程度が好ましい。
また、ヒドロキシプロピル基の付加量を増加すると白濁
化の温度依存性が強まりその変化率が大きくなった。水
溶性電解質は、特に限定されることなく例えば、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、硝酸ナトリウ
ム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、ベンゼンスルホン酸トナトリウム、１−ヘキサンス
ルホン酸トナトリウム等がある。この添加効果を考える
場合、重量％比較でなくイオン当量比較で作用効果を比
較する必要があるが、特に特殊な塩を使用することなく
塩化ナトリウム、塩化カリウム等の一般の中性塩で十分
な効果があり、価格、安定性、安全性等の面からも好ま
しい。この塩の添加濃度の増加とともに白濁凝集温度は
低下していく。全体に対する塩の添加割合は、０．０１
から５重量％程度の範囲から目的に合わせて選択すれば
よい。この添加量が多くなると２０℃前後の室温でも白
濁状態となる。しかし、２０℃で白濁状態でも１０℃、
５℃となると液晶透明状態を示す。なお、水は本発明で
は純度に注意して日本薬局方の精製水を使用したが、特
にこれに限定されることはない。また当然であるが、紫
外線劣化の防止に水溶性紫外線吸収剤（例えば、２−ヒ
ドロキシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン−５−スルホ
ン酸等）、細菌繁殖の防止に水溶性防腐剤（例えば、エ
タノール、プロピレングリコール等）を適量添加しても
よい。さらに水溶性色素を適量添加して白濁状態を着色
することもできる。なお、液晶透明状態での呈色は、こ
の色素の光吸収による呈色と液晶の干渉色の呈色の混合
呈色となり特異な呈色を可能にする。

【００１５】つぎに積層体とそれを使用した窓をのべ
る。本発明は、線状ホモ多糖類誘導体と水と水溶性電解
質からなるライオトロピック型のコレステリック液晶
が、積層体の光ー熱変換機能により太陽の直射光線の光
エネルギーが熱になり光照射面が選択的に加熱され、そ
の照射面のみが白濁化して選択的に直射光線を遮光して
入射光を柔げ快適な空間がえられる。さらに、この白濁
状態は日射エネルギーの約４５％にあたる可視光線をも
散乱遮光するため太陽輻射熱をカットでき、冷房負荷の
軽減になる。また、基板は、ガラスやプラスチックであ
るため熱伝導率が小さく光照射面の移動とともに白濁変
化域も移動していく従来にない積層体を提供する。これ
は、あくまでも光化学反応によるものではなく光エネル
ギーが熱エネルギーに変換する物理的機能をこの積層体
が持つことにより、はじめて直射光線の照射面のみ選択
的に可逆変化することを可能にする。この方法は、雰囲
気の加熱や熱素子の利用による熱制御とは本質的に異な
るものであり、例えば窓に適用すれば太陽の直射光線の
エネルギーを効果的に利用した従来にない省エネルギー
タイプの自己完結型の遮光ガラス窓となる。

【００１６】このため、太陽光線のあたる窓に使用する
ことが好ましい。この窓としては、通常の建物の窓、自
動車、鉄道車両等の車両、航空機等の輸送機の窓等があ
る。もちろんスポットライトや赤外光線のよな人工光線
を太陽光線の代わりに利用してもよく、ここではこの窓
は広い意味であり、窓の付いたドア、間仕切り等をはじ
め、全面が透明なガラスドア、衝立、壁のようなものも
含まれる。

【００１７】この積層体は、特に限定されるものではな
いが基本構造は少なくとも一部が透明な基板間に線状ホ
モ多糖類誘導体と水と水溶性電解質からなるライオトロ
ピック型のコレステリック液晶を、特に限定されるわけ
ではないが厚さ０．０１ｍｍから２ｍｍ程度に積層した
積層体である。さらに、スペーサーを使い分けて液晶層
の厚みを例えば上下で楔形に積層することにより厚み効
果により白濁による遮光の程度にグラデーションを持た
せることができる。同様に、型板ガラスを基板に使用す
れば、液晶層の厚み差から模様を持った遮光白濁とな
る。また、塩濃度を徐々に変えて積層することにより温
度とともに白濁遮光の面積を拡大していく積層体が容易
にえられる。当然、ぼかし模様の画像をもつ積層体もえ
られる。

【００１８】太陽光線での積層体の光ー熱変換機能すな
わち日射吸収率は、実用的な見地から耐候性を考慮する
と主に基板の日射吸収率に依存する。よって一対の基板
の合計の日射吸収率が、この積層体に照射された光エネ
ルギーの熱エネルギー変換割合の主体といえる。この基
板としては、ガラス、プラスチック等の透明体があり、
合わされていたり、複層されていたり、強化処理されて
いたりしてもよい。より効率的に光ー熱変換機能をもつ
ガラスとして、単板で日射吸収率の高いものとして例え
ば、鉄、ニッケル、コバルト等の金属を加え着色した熱
線吸収板ガラス、金属酸化物の膜をコーティングした
り、金属膜をスパッタリングコートした熱線反射ガラス
（反射のみならず吸収も高い）、熱線吸収処理したフィ
ルムを接着したガラス、金属細線をもつ網入りガラス、
カーボン、金属粉等からなる熱線吸収塗料を細線コート
したガラス等がある。また、ガラス基板がソーダライム
ガラスの場合は、液晶と接触する表面に酸化けい素膜等
の薄膜をもうけてアルカリ分の拡散を押さえると液晶の
酸化、加水分解等にたいする安定性にプラスである。な
お、基板に紫外線を吸収するコート層（例えば、アトム
化学塗料社のアトムバリアンＵＶ、リンテック社のルミ
クール等）や合わせ膜（例えば、日本モンサント社のセ
ーフレックス等）を設けて紫外線からより確実に保護す
るようにするとより好ましい。さらにこの紫外線吸収層
に添加剤を加えて近赤外線吸収の機能をもたして本発明
の熱作用をより向上させてもよい。

【００１９】さらに、この積層体からなる窓を効果的に
制御する方法として、加温バイアスとして熱エネルギー
を供給する熱素子をもうけてもよい。この熱素子は、白
濁開始近傍の温度まで加温しこの状態で光エネルギーの
加熱を加えることにより光照射面を選択的に白濁でき
る。例えば気温がまだ低い環境であるが太陽の直射光線
を遮断したいときに熱素子により白濁開始に近い温度に
し、この状態で光エネルギーの加熱を加えることにより
光照射面を選択的に遮光できる。また、当然この熱素子
で全面を白濁化させて室内の間仕切りや環境条件によら
ない窓のカーテンとして利用してもよい。この利用でも
より室温近傍で白濁することは、省エネルギー、熱過ぎ
ないガラス表面による室内快適性の確保等から、本発明
の低温白濁化技術は非常に有用かつ重要である。

【００２０】加温は、電気で発熱する透明抵抗発熱体
（例えば、酸化すず膜、ＩＴＯ膜、タングステン細線
等）を基板面に設けて電気加熱により加温状態にさすこ
とができる。さらに透明抵抗発熱層を液晶層に接触する
ように設けるときは、酸化すず膜、ＩＴＯ膜の表面に酸
化珪素膜をかけるとこれら熱素子の保護膜となる。これ
は、透明抵抗発熱体により通電のみで簡便にガラスを白
濁不透明状態にできるために、プライバシー保護のため
にブラインドの代替えにもでき、特にブラインド使用が
不可能である曲面ガラス窓に有効である。また、抵抗発
熱に限定されることなく例えば複層ガラス構造にして、
その空気層に熱風、温水等を通して加温してもよい。こ
れは、自動車の廃熱を利用でき、リヤーウインドウ等の
遮光に有効である。当然、冷却のときは、室温又は冷却
した空気、水等を強制的に通すと可変速度を速められか
つ白濁遮光の程度を制御しうことになる。

【００２１】

【作用】本発明の作用は、線状ホモ多糖類誘導体と水か
らなるライオトロピック型のコレステリック液晶に水溶
性電解質を添加することにより、可視光線の選択散乱に
よる呈色する液晶状態から白濁散乱状態に相転位する転
位温度を室温まで下げることができる。また、呈色の温
度依存性も弱くなり、温度変化に対して呈色変化もしに
くくなり紫から藍、青、緑、黄、橙、赤色へかわる温度
範囲が広くなる。この相転位の温度とその時の呈色は、
同じ線状ホモ多糖類誘導体ではその濃度と水溶性電解質
の添加量による。本発明の液晶は、室温レベルでこの白
濁相転位を引き起こし、かつこの白濁状態を安定的に均
一に持続でき、さらにこの白濁状態と液晶透明状態との
可逆変化に対しても安定性をもつ。その結果、本発明の
液晶を積層した積層体を窓に応用すると、太陽の直射光
エネルギーにより窓が加温されその照射された部分が選
択的に液晶透明状態から白濁状態に変化して、直射光線
が遮光される。この直射光線の有無により、窓が可逆的
に透明ー不透明を自動可変する。これは、太陽の直射光
のエネルギーによりその直射光線を遮光する現象をおこ
し、かつこの透明ー不透明を可逆的に自動可変する自己
完結型の安定な遮光ガラス窓を提供できることになる。

【００２２】

【実施例】

実施例１ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が１７５、
２％水溶液の２０℃における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒド
ロキシプロピル基が６２．４％）２０重量部に水溶媒１
４重量部からなり、水溶媒をかえて４種類の液晶を作成
した。この４種類の液晶は、１−１は純水（日本薬局方
の精製水）、１−２は１重量％塩化ナトリウム水、１−
３は２重量％塩化ナトリウム水、１−４は３重量％塩化
ナトリウム水である。これら液晶を６ｃｍ角の３ｍｍ厚
フロートソーダガラスの間に厚み０．２ｍｍで積層し外
周を封止して積層体とした。この積層体の温度を変えて
その変化を観察した。反射呈色は、水の中で黒板の上に
積層体を置き、光源・観察の角度をともに直角（正面）
にし、その水温を上げながらその反射光を目視観察し
た。遮光特性は、水中から積層体を取り出し素早く１０
０ワットの一般白熱電球から１ｍ離して透かし観察によ
り透過光の程度を目視観察して判定した。その結果を下
記の表１に示す。なお、表記の左は反射光の観察であ
り、右は透過光の観察である。略記述の意味は次のとお
りである。透は透明である。微白は少し白く遮光し、薄
白は明らかな遮光があり、白はほぼ遮光され、完白は完
全に遮光されて電球の輪郭も観察されない。なお、白以
上になると影も強くなり透過光は少なくなるため省エネ
ルギー効果も十分にでてくる。淡とは白濁散乱による白
味が少したされた状態であり、例えば淡黒は灰色、淡緑
はうす緑である。

【表１】 この結果、塩濃度の増加とともに白濁化の温度が低下す
るのが分かる。なお、５重量％の添加量では２０℃で白
・完白となった。

【００２３】

【実施例】

実施例２ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が１７５、
２％水溶液の２０℃における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒド
ロキシプロピル基が６２．４％）２０重量部に対する２
重量％塩化ナトリウム水の量すなわち濃度をかえて７種
類の液晶を作成した。この７種類の液晶は、１−１は１
０重量部、１−２は１２重量部、１−３は１４重量部、
１−４は１６重量部、１−５は１８重量部、１−６は２
０重量部、１−７は３０重量部である。これら液晶を６
ｃｍ角の３ｍｍ厚フロートソーダガラスの間に厚み０．
２ｍｍで積層し外周を封止して積層体とした。この積層
体の温度を変えてその変化を観察した。反射呈色は、水
の中で黒板の上に積層体を置き、光源・観察の角度をと
もに直角（正面）にし、その水温を上げながらその反射
光を目視観察した。遮光特性は、水中から積層体を取り
出し素早く１００ワットの一般白熱電球から１ｍ離して
透かし観察により透過光の程度を目視観察して判定し
た。その結果を下記の表２に示す。なお、表記の左は反
射光の観察であり、右は透過光の観察である。略記述の
意味は次のとおりである。透は透明である。微白は少し
白く遮光し、薄白は明らかな遮光があり、白はほぼ遮光
され、完白は完全に遮光されて電球の輪郭も観察されな
い。なお、白以上になると影も強くなり透過光は少なく
なるため省エネルギー効果も十分にでてくる。淡とは白
濁散乱による白味が少したされた状態であり、例えば淡
黒は灰色、淡緑はうす緑である。なお、１−６は液晶と
等方相が共存状態にありその界面散乱があるために低温
域でも微白が観察された。また、１−７は本発明の比較
例であり、非液晶の等方の水溶液であるため選択散乱に
よる呈色が見られず、また白濁凝集状態で放置すると沈
降分離をおこして相分離した。凝集相分離とは水とヒド
ロキシプロピルセルロースが相分離をおこして不均一状
態になり不可逆なむらの発生である。

【表２】 この結果、ヒドロキシプロピルセルロースの濃度が薄い
液晶のほうが、白濁化の温度が低くなっているのが分か
る。濃度が濃すぎても薄すぎてもよくないことが分か
る。しかし、実施例３と比較すると分かるようにこの濃
度はヒドロキシプロピルセルロースの平均重合度に依存
する。

【００２４】

【実施例】 実施例３ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が９６、２
％水溶液の２０℃における粘度が２．５ｃｐｓ、ヒドロ
キシプロピル基が６１．６％）２０重量部に水溶媒１０
重量部からなり、水溶媒をかえて４種類の液晶を作成し
た。この４種類の液晶は、１−１は純水（日本薬局方の
精製水）、１−２は１重量％塩化ナトリウム水、１−３
は３重量％塩化ナトリウム水、１−４は５重量％塩化ナ
トリウム水である。これら液晶を６ｃｍ角の３ｍｍ厚フ
ロートソーダガラスの間に厚み０．２ｍｍで積層し外周
を封止して積層体とした。この積層体の温度を変えてそ
の変化を観察した。反射呈色は、水の中で黒板の上に積
層体を置き、光源・観察の角度をともに直角（正面）に
し、その水温を上げながらその反射光を目視観察した。
遮光特性は、水中から積層体を取り出し素早く１００ワ
ットの一般白熱電球から１ｍ離して透かし観察により透
過光の程度を目視観察して判定した。その結果を下記の
表３に示す。なお、表記の左は反射光の観察であり、右
は透過光の観察である。略記述の意味は次のとおりであ
る。透は透明である。微白は少し白く遮光し、薄白は明
らかな遮光があり、白はほぼ遮光され、完白は完全に遮
光されて電球の輪郭も観察されない。なお、白以上にな
ると影も強くなり透過光は少なくなるため省エネルギー
効果も十分にでてくる。淡とは白濁散乱による白味が少
したされた状態であり、例えば淡黒は灰色、淡緑はうす
緑である。

【表３】 この結果と実施例１を比較すると、ヒドロキシプロピル
セルロースの分子量が小さくなるとその濃度を高めると
本目的によいことがわかる。なた塩添加により、透過光
の観察で完白でも、反遮光の観察ではうすく呈色してい
る特長があるのが分かる。分子量が小さくなると塩添加
が無いと白濁の程度が弱いのがわかる。この傾向は、実
施例１でもみられた。

【００２５】

【実施例】

実施例４ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が１７５、
２％水溶液の２０℃における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒド
ロキシプロピル基が６２．４％）２０重量部に水溶媒１
６重量部からなり、純水（日本薬局方の精製水）に塩を
２重量％添加してなる水溶媒の種類をかえて４種類の液
晶を作成した。この４種類の液晶は、１−１はベンゼン
スルホン酸ナトリウム水、１−２は１−ヘキサンスルホ
ン酸ナトリウム水、１−３は硝酸ナトリウム水、１−４
は塩化カリウム水である。これら液晶を６ｃｍ角の３ｍ
ｍ厚フロートソーダガラスの間に厚み０．２ｍｍで積層
し外周を封止して積層体とした。この積層体の温度を変
えてその変化を観察した。反射呈色は、水の中で黒板の
上に積層体を置き、光源・観察の角度をともに直角（正
面）にし、その水温を上げながらその反射光を目視観察
した。遮光特性は、水中から積層体を取り出し素早く１
００ワットの一般白熱電球から１ｍ離して透かし観察に
より透過光の程度を目視観察して判定した。その結果を
下記の表４に示す。なお、表記の左は反射光の観察であ
り、右は透過光の観察である。略記述の意味は次のとお
りである。透は透明である。微白は少し白く遮光し、薄
白は明らかな遮光があり、白はほぼ遮光され、完白は完
全に遮光されて電球の輪郭も観察されない。なお、白以
上になると影も強くなり透過光は少なくなるため省エネ
ルギー効果も十分にでてくる。淡とは白濁散乱による白
味が少したされた状態であり、例えば淡黒は灰色、淡緑
はうす緑である。

【表４】 この結果、イオン当量を考慮する必要はあるが基本的に
は塩の添加により白濁を強める効果があることが確認で
きる。Ｃａ、Ｍｇ等の多価の陽イオンは特別な変化はな
かったが、多価の陰イオン（例えば、硫酸ナトリウム
等）は２重量％で本例と同様の濃度にしたら２０℃で淡
緑・完白を示し、１重量％では４０℃で白・完白となっ
た。

【００２６】

【実施例】

実施例５ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が１７５、
２％水溶液の２０℃における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒド
ロキシプロピル基が６２．４％）５０重量部に３重量％
塩化ナトリウム水溶液４０重量部を加え十分に攪拌混合
し均一に溶解して液晶とした。この液晶を２０ｃｍ角の
６ｍｍ厚熱線吸収ガラス（旭硝子製のサングレー、日射
吸収率３２．６％）の間に厚み０．２ｍｍで積層し外周
をエポキシ樹脂を介してアルミ枠で封止した。この呈色
積層体の半分を遮光マスクして無風、温度１８℃の条件
で快晴の直射日光を垂直に３０分照射した結果、非照射
部は橙色の基の色であり照射部は白濁化した薄緑色の呈
色を示した。また、照射がきれると徐々に橙色にもどっ
た。

【００２７】

【実施例】

実施例６ ヒドロキシプロピルセルロース（平均重合度が９６、２
％水溶液の２０℃における粘度が２．５ｃｐｓ、ヒドロ
キシプロピル基が６１．６％）２０重量部に純水１０重
量部からなり液晶を紫外線を吸収する６ｍｍ厚の合わせ
ガラス（旭硝子社のフロートラミセーフＵＶ）の基板
（サイズ：６０ｃｍ×１２０ｃｍ）にバーコーターで厚
さ０．２５ｍｍで塗布した後、５重量％、４重量％、３
重量％、２重量％、１重量％の各塩化ナトリウム水溶液
と純水を１０ｃｍ幅で等量をエアーブラシ（オリンポス
社のＰＢ−２０２）で均一にスプレーした。密閉箱に一
夜放置した後、徐々に一部水を蒸発させてから同サイズ
で６ｍｍ厚のフロートガラスを辺部より徐々に積層して
積層体とした。紫外線を吸収する合わせガラス基板を外
側にして窓に使用した結果、白濁のグラデーションをも
って可変する新規な窓となった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の塩の添加は、線状ホモ多糖類誘
導体の相互作用を強める作用があり、ヘイズ防止（均一
透明性の確保）と遮光力の向上に非常に大きな効果をも
たらした。さらに重要なことは、液晶の白濁相転位温度
を任意に引き下げることができ、かつこの白濁状態を安
定的に均一に持続でき、さらに白濁状態と液晶透明状態
との可逆的安定性をももつ。その結果、本発明の液晶を
積層した積層体を窓に応用すると、太陽の直射光エネル
ギーにより窓が加温されその照射された部分が選択的に
液晶透明状態から白濁状態に変化して、直射光線が遮光
される。この直射光線の有無により、窓が可逆的に透明
ー不透明を自動可変する。これは、太陽の直射光のエネ
ルギーによりその直射光線を遮光してしまい、かつ可逆
的に透明ー不透明を自動可変する自己完結型の新規な遮
光ガラス窓を省エネルギー効果をも持って提供できるこ
とになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ ５０５ 9017−2Ｋ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
   オトロピック型のコレステリック液晶において、該液晶
   に水溶性電解質を０．０１から５重量％添加してなるこ
   とを特徴とするライオトロピック型のコレステリック液
   晶。
2. 【請求項２】 線状ホモ多糖類がセルロースであること
   を特徴とする請求項１のライオトロピック型のコレステ
   リック液晶。
3. 【請求項３】 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
   オトロピック型のコレステリック液晶が少なくとも一部
   が透明である基板に積層されてなる積層体において、該
   液晶に水溶性電解質を０．０１から５重量％添加してな
   ることを特徴とする積層体。
4. 【請求項４】 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
   オトロピック型のコレステリック液晶が少なくとも一部
   が透明である基板に積層されてなる積層体を使用した窓
   において、該液晶に水溶性電解質を０．０１から５重量
   ％添加してなることを特徴とする積層体を使用した窓。