JP2011006882A - 視線誘導標識体 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーネットワーク液晶を使用した視線誘導標識体において、屋外太陽光暴露に長時間さらされる環境下でも、耐光性に問題なく長期に渡って使用可能な技術を提供する。
【解決手段】前面側に少なくとも紫外線を吸収する窓２が設けられ、該窓２の上部には太陽光を遮るひさし２０が設けられた防水型のケース１と、該ケース１内に該窓２の内面に面してポリマーネットワーク液晶パネル３と、該ポリマーネットワーク液晶パネル３の背面に再帰性反射板４とが設けられ、電源６から供給される電力を利用して駆動回路７により透明状態と散乱状態に変化する該ポリマーネットワーク液晶パネル３を利用して前記再帰性反射板４からの反射率を変化可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路に沿って設置することにより自動車等の走行方向を誘導して交通の安全を確保するための視線誘導標識体に関するものである。

視線誘導標識体としては、ガードレールの支柱上端に再帰性反射板からなる表示部が取付けられ、車両のヘッドライト等の光を再帰性反射板によりドライバーに向けて再帰反射させるこにより、表示部が明るく輝いて視線誘導を行うようになされたものがある。

運転者に注意情報をより多く喚起する方法として、光散乱モード表示素子と色分離ミラー層と、入射光を同じ方向に反射する再帰性反射板を使用する液晶表示装置を情報表示用駆動ＩＣと電池に接続して、夜間車のヘッドライトの照明に映し出される道路情報表示装置の例が記載されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２８２４８９号公報

しかしながら、従来の光散乱モード表示素子の中でも、ポリマーネットワーク液晶は、屋外太陽光暴露に長時間さらされると、耐光性に問題を生じる事が判明した。

前記ポリマーネットワーク液晶は液晶材料が連続層を形成する。前記連続層中に、３次元網目状構造の光硬化性樹脂を有する構造がある。耐光性に関しては、ポリマーネットワーク液晶中の光硬化性樹脂に残存した重合開始剤が関与していることが指摘されている。つまり、ポリマーネットワーク液晶中に残存した重合開始剤が光を吸収し、ラジカル開裂を起こしラジカル種を発生する。このようにして発生したラジカル種が液晶材料を分解させたり、液晶分子の配向状態を変化させたりすることにより、表示劣化が進行する。

特に電圧印加状態で、重合開始剤が光を吸収し、ラジカル種を発生させると、初期的に小さかったティルト角度が時間経過とともに徐々に大きくなった状態で固定されてしまう。その結果、電圧無印加状態での散乱特性を低下させる。

従って、ポリマーネットワーク液晶の耐光性を確保するには、重合開始剤の光吸収を抑えることが重要である。具体的には、紫外線光カットフィルターをポリマーネットワーク液晶パネル３に設けることが提案されている。しかし、重合開始剤の吸収波長は紫外域にピークを有し、僅かではあるが、可視光域でも吸収を有する。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、主たる目的はポリマーネットワーク液晶を使用した運転者に注意情報をより多く喚起できる視線誘導標識体を、屋外太陽光暴露に長時間さらされる環境下でも、耐光性に問題なく長期に渡って使用可能な技術を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、前面側に少なくとも紫外線を吸収する窓が設けられ、窓の上部には太陽光を遮るひさし２０が設けられた防水型ケースと、ケース内に窓の内面に面してポリマーネットワーク液晶パネル３をその背面に再帰性反射板が設けられ、電源から供給される電力を利用して駆動回路により透明状態と散乱状態に変化するポリマーネットワーク液晶パネル３を利用して再帰性反射板からの反射率を変調可能とした。

具体的な構成は以下の７点である。
（１）透明状態と散乱状態に変化するポリマーネットワーク液晶パネル３を利用して再帰性反射板からの反射率を変調可能とした。
（２）上記に加えて、日差しのある昼間は前記ポリマーネットワーク液晶パネル３の駆動を停止して散乱状態を維持し、日差しのない夜間は前記ポリマーネットワーク液晶パネル３を透明状態と散乱状態に交互に駆動した。それは、窓は、紫外線を吸収するとともに、少なくとも青色光を吸収することで、夜間人間の視覚への刺激を与える黄色または、オレンジ色または赤色の透過色を有することが出来るためである。
（３）ポリマーネットワーク液晶パネル３と再帰性反射板の間に、黄色またはオレンジ色または赤色の色分離ミラーを配置した。そして、ポリマーネットワーク液晶パネル３を透明状態と散乱状態に交互に駆動した。
（４）ポリマーネットワーク液晶パネル３から前記ひさし２０の先端までの長さは、該ポリマーネットワーク液晶パネル３の高さ方向のサイズより長くした。
（５）防水型ケースの上部に太陽電池を道路面と概略平行に配置した。
（６）防水型ケース内に温度センサーを設け、所定の温度以下になると前記ポリマーネットワーク液晶パネル３を透明状態になるように駆動電圧を制御するようにした。
（７）ケース部の窓の外面には光触媒膜を具備した。

本発明の視線誘導標識体では、ポリマーネットワーク液晶パネル３を屋外で使用するにあたり、太陽高度が高くなった時の強力な太陽光を、ひさし２０により遮光するとともに、ケースの窓で太陽光からの有害な紫外線及び少なくとも可視光でも波長の短い光の波長成分（青色光）を吸収し、ケース部の窓の透過色を夜間人間の視覚への刺激を与える黄色または、オレンジ色または赤色に限定してポリマーネットワーク液晶パネル３に照射されないようにした。
（１）から（３）の構成により、ポリマーネットワーク液晶パネル３への電圧印加を夜間のみに限定することで、電圧印加時に重合開始剤の光吸収を低減して、初期的に小さかったティルト角度が時間経過とともに徐々に大きくなった状態で固定されてしまい電圧無印加状態での散乱特性を低下させる課題を解決した。

よって、ひさし２０による太陽光の遮光と紫外線及び可視光でも波長の短い光を透過しない窓と陽射しの強い昼間の間に電圧を印加しない事の共助作用により、ポリマーネットワーク液晶パネル３の耐久性を改善した。
（４）の構成であるひさし２０を該ポリマーネットワーク液晶パネル３の高さ方向のサイズより長くすることで液晶パネル部を太陽光から遮蔽し、日差しを直接受けないことにより耐久性を改善した。
（５）の構成である防水型ケースの上部に太陽電池を道路面と概略平行に配置することで、夜間車のヘッドライト光が、太陽電池に直接照射されず、太陽電池が検出する照度で昼夜の識別を容易に出来るようになった。
（６）の構成である防水型ケース内に温度センサーを設け、所定の温度以下になると前記ポリマーネットワーク液晶パネル３を透明状態になるように駆動電圧を制御するようにしたことで、低温でのポリマーネットワーク液晶パネル３の応答速度が遅くなることによる点滅時の再帰反射低下による運転者への注意喚起効果の低下を防止できる。
（７）の構成であるケース部の窓の外面には光触媒膜を具備したことにより、長期屋外の道路際での使用による、排気ガスでの汚れ付着による車のヘットライト光の散乱を防止でき、再帰反射を維持し、長期に渡って運転者への注意喚起効果を発揮できるようになった。

本発明に係る視線誘導標識体の、実施例１を示す模式的断面図である。 本発明に係る視線誘導標識体の、実施例１を示す斜視図である。 本発明に係る視線誘導標識体において、ポリマーネットワーク液晶パネルと再帰性反射板がヘッドライトからの光線に対しての作用を説明する模式図である。 本発明に係る視線誘導標識体の、実施例２を示す模式的断面図である。

以下に、本発明に関わる２つの実施例について説明を行なう。

図１は、本発明に係る視線誘導標識体を表す模式的断面図である。図１のケース１は金属製又は合成樹脂製で、ひさし２０部はケース本体に溶着されていても良い。ケース１内には、ポリマーネットワーク液晶パネル３の反射板として再帰性反射板４を配置している。更にポリマーネットワーク液晶パネル３を駆動するための駆動回路７、電源６が配置され、窓２がはめ込まれて防水性を保たれている。

窓２は紫外線及び少なくとも可視光でも波長の短い光の波長成分（青色光）のみを遮断するシャープな吸収特性を有するガラスである。この窓２の適切な材料としては、波長の短い光の波長成分（青色光）以外の可視光の透過特性がよく、散乱によりソーラリゼーションが生じ難く、クリアーな紫外線遮断ガラスが望ましい。更に、前記ガラスに黄色または、オレンジ色または赤色に着色することで透過色を示しても良い。この場合、重要なのは着色によりポリマーネットワーク液晶パネル３に有害でより青色に近い紫外線や紫外線の吸収を増大させることである。また、着色による散乱が生じないことも重要である。

前記ガラスの条件を満たす材料としては、ハロゲン化銅微結晶を含んだガラスが挙げられる。このガラスは、ある任意の波長以下の紫外線を遮断し、それ以上の波長の光を透過させる透過特性を有するものである。前記ガラス中のハロゲン化物の含有量、種類などを調整することによって、３５０〜４５０ｎｍの範囲の任意の波長以下の紫外線及び可視光での波長の短い光の波長成分（青色光）の吸収を制御することができる。この様な紫外線を遮断する性質を有するガラスの製造方法としては、例えば、ハロゲン化銅成分を含む原料を溶融させてハロゲン化銅成分を含有するホウケイ酸塩ガラスを作り、このガラスを熱処理することによって、ガラス中にハロゲン化銅微結晶を析出させる方法が知られている。

図示は無いが、窓２の光線入射側の表面には、酸化チタンのコーティングが施されている。この酸化チタンの光触媒効果により太陽光を受け続ける限り、自動車等の排気ガスに含まれているＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）等の汚れは分解さる。その結果、長期間きれいな状態を保つことができ、特に油性分や有機系の汚れも分解されるので、汚れによる光の散乱を低減でき、再帰反射率の低下を防止できる。

窓２は上記のガラスにも散乱が無く、ポリマーネットワーク液晶パネル３に有害な紫外線や紫外線に近い青色光を吸収するものであれば他の材質でもよい。具体的には、ポリカーボネート等の樹脂が挙げられる。また、着色には着色フィルムをガラスや透明樹脂に貼り付けても良い。

また、太陽からの日差しが直接前記ポリマーネットワーク液晶パネル３に照射されることを防ぐためにひさし２０により遮光されることが望ましい。このひさし２０により有害な紫外線及び可視光でも波長の短い光の波長成分からの影響を防ぐことが出来る。また、太陽の高度が低い時は前記有害な紫外線及び可視光でも波長の短い光の波長成分は相対的に弱くなっており、必ずしも太陽からの日差しを全て防ぐ必要はない。このような条件の目安として、ひさし２０の先端からポリマーネットワーク液晶パネル３までの長さをポリマーネットワーク液晶パネル３の高さ方向のサイズより長くすることで可能にした。

ケース１の上部には太陽電池５がほぼ視線誘導標識体が設置される道路面と水平になるように配置されており、昼間太陽電池５で発電された電力は電源６に蓄電される。前記電源６にはキャパシタや二次電池と充電に必要な回路を含めて構成している。ポリマーネットワーク液晶パネル３の消費電力は発光素子に比較すると極僅かであり、高価な二次電池でなく、小容量のキャパシタを使用しても十分な駆動能力を実現できる。

駆動回路７はポリマーネットワーク液晶パネル３を駆動するとともに、温度センサーからケース内温度を読み取り駆動制御するとともに、太陽電池５の起電圧から昼夜を識別して駆動を制御する。

図２は本発明に係る視線誘導標識体の、実施の一形態を示す斜視図である。視線誘導標識体は、支柱１３に取り付けられて、道路ガードレールや道路際に設けられる。ケース１の窓２の前面から、車のヘッドライトからの光線１１が入射し、車の方向に反射されケース１の内部からの再帰反射光１２となって窓２から出射する。出射した光は運転者１０の視野内に入り視認できるようになる。

前記再帰反射光１２はポリマーネットワーク液晶パネル３により変調される。例えばポリマーネットワーク液晶パネル３がオンとオフで点滅すれば、再帰反射光１２も点滅する。それにより、ドライバーへの注意喚起する効果が大きくはたらく。また例えば、道路の凍結などが発生した場合、ポリマーネットワーク液晶パネル３に凍結の文字を表示させることで、再帰反射光１２を視認したドライバーは凍結の文字を視認できる。前述の例のように、本発明の視線誘導標識体は、文字数の制限はあるもののある程度自由に文字を表示させる機能を有している。表示情報の制御は遠隔操作可能で、ネットワークを通じてすばやい情報告知を可能としている。詳細な構成については実施例２にて説明する。

昼間の時間帯は車のヘッドライトからの光線１１を利用しているので、ポリマーネットワーク液晶パネル３を駆動せずとも運転者１０は視線誘導標識体を認識することが可能である。そして、太陽電池５の起電圧から昼夜を識別して駆動を制御し電圧無印加の状態とする。これは、電圧印加時に重合開始剤の光吸収を低減して、初期的に小さかったティルト角度が時間経過とともに徐々に大きくなった状態で固定されてしまい電圧無印加状態での散乱特性を低下の防止に有効に作用する。また、夜間だけ駆動することによるエネルギーの節約も期待できる。

また、気温が氷点下２０度以下になると、ポリマーネットワーク液晶パネル３の電圧に対する応答速度が著しく遅くなる。点滅により散乱状態と透明状態を切り替える駆動をしようとしても、低温により応答策度が遅くなる。その結果、十分な透明状態が得られなくなる。この場合は、ケース内に温度センサー１９を設け、所定の温度以下になるとポリマーネットワーク液晶パネル３が透明状態になるように駆動電圧を制御することで、低温でのポリマーネットワーク液晶パネル３の応答速度が遅くなることによる点滅時の再帰反射低下を回避することができる。それにより、運転者への注意喚起効果の低下を防止できる。

ケース１に設けられた、ひさし２０は、所定の高度の太陽８からの太陽直射光９が窓２から入射するのを防ぐ役割はたす。しかし、車のヘッドライトからの光線１１は道路とほぼ平行な光なのでひさし２０により遮られることはない。太陽電池５には太陽８からの太陽直射光９が照射される。しかし、夜間車のヘッドライトからの光線１１が太陽電池５に照射されることは無い。なぜなら、太陽電池５を道路面と概略平行に配置することで、夜間車のヘッドライト光が、太陽電池５に直接照射されないようにするためである。それにより、太陽電池５が検出する照度により昼夜の識別が可能となる。

図３は、ポリマーネットワーク液晶パネル３と再帰性反射板４がヘッドライトからの光線である入射光１７ａ、１７ｂに対しての作用を説明する模式図である。液晶層１４ａ、１４ｂは透明電極１６ａ、１６ｂを製膜された一対の透明基板１５ａ、１５ｂに挟持された構造を有する。図中の説明にある拡散領域は液晶層のハッチングされた領域で、電圧無印加の状態で液晶層は液晶１４ａに示されるように散乱状態である。一方透明領域は電圧印加の状態で液晶層は液晶１４ｂに示されるように透明状態である。前記電圧印加をすることにより、前記散乱状態である液晶１４ａから前記透明状態である液晶１４ｂへと変化する。

拡散領域に照射される車のヘッドライトからの入射光１７ａは液晶層のハッチングされた領域で拡散される。図中の小さい矢印の方向は拡散される光の方向を図示したものである。拡散された光の一部は再帰性反射板４に入射されるが、指向性がなくなっているので再帰反射光は極僅かで、図中の破線の再帰反射光１８ａは再帰反射光が殆ど無い事を表している。

一方透明領域は電圧印加により液晶層１４ｂは透明状態となる。そのために、車のヘッドライトからの入射光１７ｂは影響なく指向性を維持したまま再帰性反射板４に入射される。その結果、再帰反射光１８ｂは指向性を維持したまま元の車の方向に反射される。

拡散領域にからの再帰反射光１８ａの明るさは、概ね車と再帰性反射板の距離の二乗に反比例し、一方透明領域からの再帰反射光１８ｂの明るさは指向性を維持したままなので、その比率は数万対１以上になる。その結果、ポリマーネットワーク液晶パネル３を点滅させると、遠くからの車のヘッドライトに照明されたとしても、発光素子の点滅と同様の注意喚起をドライバー認識させることが出来る。

ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を使用して点滅させた場合と比較すると、前記ＴＮ液晶は偏光板を使用するので明るさが半減する。また、オフ時の遮光もオン時との比で１／１００程度であるために、遮光は十分でない。つまり、点滅による注意喚起もポリマーネットワーク液晶パネル３と比較すると劣る。

また、図３では図示していないが、ポリマーネットワーク液晶パネル３と再帰性反射板４の間に透過色が黄色またはオレンジ色または赤色の色分離ミラーを配置すると、分離ミラーの反射光は透過光の補色となる。ポリマーネットワーク液晶パネル３を透明状態と散乱状態に交互に駆動すると前記色分離ミラーの影響を受けている透過色と反射色の２色が切り替わることになる。当然、昼間でも視認可能である。

本発明で使用されるポリマーネットワーク液晶パネル３には、透明電極１６ａ、１６ｂは少なくとも一方がキャラクタ表示や７セグメント表示可能なパターン、あるいはドットマトリックス表示可能なパターンで、基板全面あるいは一部でパターニングされていれば良い。上記パターンは、一画素単位にダイオードやトランジスタなどのアクティブ素子が形成されていても良い。基板としては、ガラスやフレキシブルプラスチック基板が使用できる。

液晶層１４ａ、１４ｂは液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に、３次元網目状構造の光硬化性樹脂を有する構造であるポリマーネットワーク液晶層である。この場合、光硬化性樹脂に対する液晶材料の割合は、７０〜９９％の範囲が好ましく、３次元網目状構造の粒径は光の波長程度でばらつきが少ない方がよい。

再帰性反射板３は、可撓性シートの表面にガラスビーズが埋設されたものや可撓性透明シートに微細なダイヤカットが施された反射シート、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の光透過性の良好な合成樹脂の裏面に多数のダイヤカットが施された板状の反射プリズム等からなり、表面から入射したヘッドライト等の光が前記ガラスビーズやダイヤカットの面によって、再帰反射されるようになされたものである。また、着色加工されても良い。

図４において、本発明の実施例２についての形態を説明する。

主な構造は実施例１と同様であるが、相違点として、ケース１にネットワーク手段２１が設置されている特徴がある。前記ネットワーク手段２１は無線で外部との接続が可能な構成である。前記ネットワーク手段２１により、視線誘導標識体でリアルタイムな情報を配信することができる。

ただし、前記ネットワーク手段２１は無線に限らず、有線を利用して各種情報を受信をしても良く、また前期各種情報を受信するだけでなく、例えば視線誘導標識体の状態（バッテリ残量、温度など。）を外部の端末に送信する機能を有しても構わない。

１ ケース
２ 窓
３ ポリマーネットワーク液晶パネル
４ 再帰性反射板
５ 太陽電池
６ 電源
７ 駆動回路
８ 太陽
９ 太陽直射光
１０ 運転者
１１ ヘッドライトからの光線
１２ 再帰反射光
１３ 支柱
１４ａ、１４ｂ 液晶層
１５ａ，１５ｂ 透明基板
１６ａ、１６ｂ 透明電極
１７ａ、１７ｂ 入射光
１８ａ 拡散領域の再帰反射光
１８ｂ 透明領域の再帰反射光
１９ 温度センサー
２０ ひさし
２１ ネットワーク手段

Claims (10)

1. 少なくとも１面に紫外線を吸収する窓が設けられたケースと、
   前記ケースの窓の上部に設けられたひさしと、
   前記ケースの内面で前記窓に面して設けられたポリマーネットワーク液晶パネルと、
   前記ポリマーネットワーク液晶パネルの前記窓と対を成す面に設けられた再帰性反射板と、
   電源と、
   前記ポリマーネットワーク液晶パネルを駆動するための駆動回路とからなり、
   前記駆動回路により前記ポリマーネットワーク液晶パネルは透明状態と散乱状態に変化することで前記再帰性反射板からの反射率を変化させる視線誘導標識体。
2. 前記ケースの上部に太陽電池が道路面と概略平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の視線誘導標識体。
3. 前記窓は、紫外線を吸収するとともに、少なくとも青色光を吸収することで、黄色または、オレンジ色または赤色の透過色を有し、前記ポリマーネットワーク液晶パネルの駆動を停止して散乱状態を維持するモードと、前記ポリマーネットワーク液晶パネルを透明状態と散乱状態に交互に駆動するモードとを有し、前記太陽電池が検出する照度により前記モードを切り替える請求項２に記載の視線誘導標識体。
4. 前記ポリマーネットワーク液晶パネルと再帰性反射板の間に、透過色が所定の波長である色分離ミラーを設置した請求項１に記載の視線誘導標識体。
5. 前記ポリマーネットワーク液晶パネルは透明状態と散乱状態を交互に駆動する請求項１に記載の視線誘導標識体。
6. 前記ポリマーネットワーク液晶パネルから前記ひさしの先端までの長さは、前記ポリマーネットワーク液晶パネルの高さ方向のサイズより長いことを特徴とする請求項１に記載の視線誘導標識体。
7. 前記ケース内に温度センサーを有し、前記温度センサーからの入力により、前記ポリマーネットワーク液晶パネルを制御する請求項１に記載の視線誘導標識体。
8. 前記窓の外面には光触媒膜を具備したことを特徴とする請求項１に記載の視線誘導標識体。
9. 前記ケースは防水性を有している請求項１に記載の視線誘導標識体。
10. 前記視線誘導標識体に所定の情報を送受信するためのネットワーク手段を具備した請求項１に記載の視線誘導標識体。

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