JPH06137047A - 密封積層体及びそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオ
トロピック型のコレステリック液晶及び２０％以上の該
線状ホモ多糖類誘導体の高濃度水溶液をもつ積層体にお
いて、封止部からの溶媒蒸発による濃度変化を防止して
なる積層体とそれを使用した窓を提供することである。 ［構成］ 無機材料基板からなる積層体の封止部を半田
で密封封止して溶媒の拡散蒸発を防止した積層体とそれ
を使用した窓である。さらに、必要に応じて無機材料の
部材を介して半田で密封封止してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光線の吸収により呈色
変化する優れた呈色積層体及びそれを使用した窓に関す
るものである。

【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
晶ガラス体等がある。

【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体は、液晶
とマトリックスの屈折率差を利用するため透明状態で本
質的に薄く霧がかった状態になりさらに斜め視角や曲面
でこの傾向は強くなると共に紫外線に弱い。偏光版を使
用した液晶ガラス体は、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体は、
紫外線、酸素、熱に非常に弱い。さらに液晶化合物の毒
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、呈色変化できる優れ
た呈色積層体及びそれを使用した窓のためのサーモクロ
ミックガラスに注目した。本発明は、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
からなるライオトロピック型のコレステリック液晶及び
白濁変化もする２０％以上の該線状ホモ多糖類誘導体の
高濃度水溶液の積層体である。

【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。また、本発明に関係する封止は、エポキシ樹
脂、感光性樹脂等で外周を接着封止する程度で溶媒の拡
散蒸発を押さえるには不十分であった。特に建物、車両
等の窓に使用した場合、太陽光線による加温による蒸発
を完全に押さえきることは、安定した呈色と耐久性のた
めに非常に重要である。また、水溶媒では液晶状態での
色の呈色変化のみならず凝集−非凝集の変化による白濁
−無色透明の状態変化をも示し、その結果太陽光線の遮
光作用も持ち特に重要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、積層体の封止部からの溶媒蒸発による濃度変化を防
止してなる積層体とそれを使用した窓を提供することで
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
誘導体からなるライオトロピック型のコレステリック液
晶及び２０％以上の該線状ホモ多糖類誘導体の高濃度水
溶液が少なくとも一部が透明な無機材料基板により積層
され外周封止してなる積層体において、該封止部が半田
で密封されていることを特徴とする密封積層体及び線状
ホモ多糖類誘導体からなるライオトロピック型のコレス
テリック液晶または２０％以上の該線状ホモ多糖類誘導
体の高濃度水溶液が少なくとも一部が透明な無機材料基
板により積層され外周封止してなる積層体を使用した窓
において、該封止部が半田で密封されていることを特徴
とする窓を提供するものである。

【０００９】本発明は、線状ホモ多糖類誘導体と溶媒か
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
が、例えば、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
されてその照射面のみが呈色変化する。溶媒が水の場
合、さらに温度が上がると白濁不透明状態になり直射光
線を遮光して入射光を柔げて快適な空間がえられる。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機能性窓とな
る。

【００１０】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。

【００１１】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で内部が透視でき
る無機材料基板の間に線状ホモ多糖類誘導体と溶媒から
なるライオトロピック型のコレステリック液晶及び２０
％以上の該線状ホモ多糖類誘導体の高濃度水溶液を、特
に限定されるわけではないが厚さ０．０１ｍｍから２ｍ
ｍ程度に積層したものである。

【００１２】封止は、水のような揮発性の高い低沸点溶
媒の拡散蒸発を確実に防止するには、エポキシ樹脂等の
有機封止では拡散蒸発を止めることは不可能であった。
そこで本発明者らは、局部的に加熱封止できる半田に着
目して密封封止をすることにより溶媒の拡散蒸発をとめ
ることができた。銅に限らずアルミ、ステンレス、コバ
ール等の金属やガラス、セラミックス等の無機材料に接
着できる半田は、電気的普通半田であるＰｂ−Ｓｎ合金
にＺｎ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕなどを微量添加
したもの（例えば、旭硝子のセラソルザ等）がある。ま
た従来の低温半田を使用するには、ガラス、セラミック
ス等の無機材料の表面を例えば、Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｕのよ
うに多段蒸着して表面改質するとよい。また、ガラス、
セラミックスは、熱伝導性が小さく局部加熱の封止に適
している。

【００１３】図１は、本発明積層体の１実施例の断面図
であって、１は基板、２は液晶または高濃度水溶液、３
はスぺーサー、４は半田である。半田４で外周を密封封
止することにより溶媒の拡散蒸発を防止できた。特に図
示していないが、基板１とスぺーサーの間にエポキシ樹
脂等の接着剤が介されてあってもよい。図２は、外周に
スぺーサーを持たない例の断面図である。１、２、４は
図１と同様であり５は部材である。この部材５を必要に
おうじて耐熱充填剤を介して半田４で密封封止するとよ
い。

【００１４】さらに、積層体からなる窓の呈色を効果的
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、
基本呈色の温度まで加温した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別の呈色にでき
る。また、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利用して光
照射面を選択的に白濁変化させて遮光することもでき
る。図３は、熱素子をもった例の断面図である。１〜５
は、図１、図２と同様である。また、６は透明発熱層、
７は透明絶縁膜である。

【００１５】電気で発熱する透明発熱層６は、例えば、
酸化すず膜、ＩＴＯ膜、タングステン細線等がある。半
田の密封封止により透明発熱層６の短絡を防ぐために透
明発熱層６の表面に透明絶縁膜７（例えば、酸化珪素膜
等）を介するとよい。さらに透明発熱層６を液晶または
高濃度水溶液層２に直接接触するように設けるときは、
透明発熱層６の表面に酸化珪素膜をかけると保護膜とな
る。また当然であるが、熱素子を基板の外側に設けても
よい。このように透明発熱層６により通電のみで簡便に
ガラス窓を白濁不透明状態にすることもできプライバシ
ー保護のためにカーテンの代替えにすることもでき、特
に曲面ガラス窓に有効である。

【００１６】基板１は、ガラス、セラミックス、金属等
の無機材料があり、特にガラスは、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。
光ー熱変換機能をもつ基板として、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）等があ
る。セラミックス、金属（例えば、コバール、ステンレ
ス、銅、アルミ等）等の不透明基板は、表面が黒色（例
えば、カーボンブラック発熱素子の塗布等）であると透
明対向基板からの視認がよくなる。部材５は、ガラス、
セラミックス、金属等の半田で接着する無機材料であれ
ばよく、さらに基板１と膨張係数がほぼ等しいことが好
ましい。金属では、コバール等がガラス基板に適合でき
る。部材の形状は、板状、型プレス板状、型枠状、棒
状、金属フィルム状等とくに限定すること無くひろく使
用できる。

【００１７】つぎに、線状ホモ多糖類誘導体からなるラ
イオトロピック型のコレステリック液晶及び２０％以上
の高濃度水溶液の詳細は本発明の主体でないので省略す
る。そこで線状ホモ多糖類誘導体の代表例としてセルロ
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と、溶媒には水を選択するが特にこ
れに限定されるものでない。この組み合わせは、耐久性
と鮮明な呈色を示すと共にほぼ無毒であり安全性の面か
らも重要といえ広く民生品への利用に便利である。ま
た、水の溶媒が有機溶媒と大きく異なる点は、呈色変化
に加えてある温度以上になると白濁不透明状態にもなり
えることである。すなわち有機溶媒では、無色透明、
紫、藍、青、緑、黄、橙、赤色、無色透明へと温度の上
昇とともに変化する。水では、無色透明、紫、藍、青、
緑、黄、橙、赤色、無色透明、白濁半透明、白濁不透明
又は途中の色（例えば、緑）から白濁半透明、白濁不透
明へと温度の上昇とともに変化する。この白濁状態は、
物理的には液晶状態ではないが温度差によりおこる現象
であり本発明に含むものとする。この白濁の開始温度
は、主に濃度と塩（例えば、塩化ナトリウム、塩化カリ
ウム、硫酸ナトリウム等）の添加量に依存する。この水
とヒドロキシプロピルセルロースの濃度は、薄いと白濁
凝集体が時間とともに沈降分離をおこし本目的には不適
であり、少なくとも２０％以上の濃度であり好ましくは
３０％以上の濃度がよい。この３０％から約５０％の濃
度範囲では、無色透明、白濁半透明、白濁不透明の変化
を示しこの濃度範囲では濃度が高いほど白濁開始温度は
低くなり、約５０％以上から呈色変化と白濁状態とを示
しこの濃度範囲では濃度が高いほど呈色状態も高い温度
域にシフトするために白濁開始温度も高くなった。ま
た、これら白濁開始温度は塩の添加により低温側にシフ
トした。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、積層体の封止部からの
溶媒の拡散蒸発を完全に防止できる。その結果、線状ホ
モ多糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピック型のコ
レステリック液晶の濃度を一定に保て、すなわち呈色安
定性をもつ耐久性のある積層体とそれを使用した窓を提
供するできる。また、この積層体は、気温、直射日光の
有無等による環境変化に自動的に可変する従来にない野
外の広告塔にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるスぺーサーをもつ積層体の実施例
である。

【図２】本発明である部材をもつ積層体の実施例であ
る。

【図３】本発明である透明発熱層をもつ積層体の実施例
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 液晶または高濃度水溶液 ３ スぺーサー ４ 半田 ５ 部材 ６ 透明発熱層 ７ 透明絶縁膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状ホモ多糖類誘導体からなるライオト
   ロピック型のコレステリック液晶及び２０％以上の該線
   状ホモ多糖類誘導体の高濃度水溶液が少なくとも一部が
   透明な無機材料基板により積層され外周封止してなる積
   層体において、該封止部が半田で密封されていることを
   特徴とする密封積層体。
2. 【請求項２】 該封止部に無機材料の部材を介して半田
   で密封されていることを特徴とする請求項１の密封積層
   体。
3. 【請求項３】 線状ホモ多糖類誘導体からなるライオト
   ロピック型のコレステリック液晶または２０％以上の該
   線状ホモ多糖類誘導体の高濃度水溶液が少なくとも一部
   が透明な無機材料基板により積層され外周封止してなる
   積層体を使用した窓において、該封止部が半田で密封さ
   れていることを特徴とする窓。