JPS6226006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ライオトロピツク型のコレステリツ
ク液晶を内包した内包体に関する。さらに詳しく
は、該液晶の構成成分である溶媒の吸収、放出が
可逆的にできる素子を付加してなる内包体であ
る。

液晶には、分子の配向の異なるネマテイツク、
スメクテイツクおよびコレステリツクの３種が存
在し、外部の刺激による影響がそれぞれ異なるこ
とが明らかにされている。このうちコレステリツ
ク液晶はそのらせん状分子配列により特定波長の
光を選択的に反射して鮮やかな虹色の呈色を示
す。これは他の２種の液晶には見られない特性で
ある。このコレステリツク液晶の呈色は温度、電
場、磁場、化学的雰囲気、力学的変形等の外部の
刺激に応じて変化することが知られている。また
液晶には、加熱溶融時あるいは液体の冷却時に特
定の温度範囲で相変化が見られるサーモトロピツ
ク液晶と溶媒を加えることにより特定の濃度範囲
で相の変化が見られるライオトロピツク液晶があ
る。このライオトロピツク液晶の濃度と呈色の関
係は、高濃度側で青系の呈色をし、低濃度側で赤
系の呈色をする。

本発明に関する液晶は、ライオトロピツク型の
コレステリツク液晶である。このライオトロピツ
ク型のコレステリツク液晶は、温度、力学的変
形、電場、磁場等の外部の刺激に応じて呈色変化
する。さらに該液晶はライオトロピツク型である
ため濃度変化によつても呈色変化する。本発明は
液晶内部の濃度変化を引き起すような素子を液晶
層に添加した内包体である。すなわち、外部刺激
により濃度変化させ、この結果呈色を変化させる
方法である。該素子の基本は、液晶中の溶媒分子
を外部の刺激（例えば、加温）により吸収・放出
が可能であればよい。吸収するとは、該素子が界
面部にある液晶中から溶媒分子を吸収することで
あり、その結果、界面部の液晶の濃度と非界面部
の液晶の濃度が不均一化し、界面部の呈色と非界
面部の呈色が異なることになる。次にこの吸収し
た溶媒分子を放出すると素子に接している界面部
が非界面部より低濃度となり、界面部は非界面部
と呈色が異なり、非界面部より暖色系（赤系）と
なる。しかし溶媒は経時的に拡散し、濃度は均一
状態にもどると呈色も均一となる。

溶媒を吸収・放出する素子は、溶媒が出入でき
る構造なら特に限定されない。さらに具体的に記
すと、気体空間が液晶と接触するように内・包体
を形成すればよい。なお溶媒が通る膜が、気体空
間と液晶との間に介在してもよい。溶媒分子が自
由に透過拡散できる膜であれば、気体空間と液晶
が接触していると本発明では定義する。なお気体
空間としては一般的には空気でよく以下空気部と
記す。すなわち本発明は、ライオトロピツク型液
晶と空気部をもつ密閉内包体である。内包体内部
の全体濃度は一定であるが、外部刺激により濃度
を部分的に不均一化でき、その結果部分的に呈色
変化を引き起すことができる。すなわち内包体を
加温すると溶媒が蒸発して空気部に移動して濃度
変化を起す。しかし低温にもどすと溶媒が空気部
から液晶部へ移動し、経時変化をともないながら
均一化し、呈色も均一となる。このように従来不
可能だつて濃度変化を内包体内部の閉じた系内で
可逆的に起す方法により、呈色を可逆変化できる
ようになつた。

次に本発明に関係する材料の説明と構造につい
て説明する。本発明に使用するライオトロピツク
型の液晶の例としては、アミノ酸のアミノ基およ
びカルボキシル基の少なくとも１つを炭素数８乃
至20のアルキル基を含む官能基で置換したアミノ
酸誘導体の少なくとも１種と液状芳香族化合物と
を配合してなる液晶（例えばＮ―ラウロイル―Ｌ
―グルタミン酸の5w％のトルエン溶媒ゲル）、ポ
リアミノ酸エステル類を特定溶媒に配合した液晶
（例えば、ポリ―γ―ベンジル―Ｌ―グルタメー
トのジオキサン溶媒ゲル）、および線状多糖類誘
導体を可溶化溶媒に50w％以上の濃度に溶解した
高粘稠液（例えば、ヒドロキシプロピルセルロー
スの75w％の水溶媒高粘稠液）等がある。これら
の液晶は、溶媒が透過しないで、かつ少なくとも
一部が透明な窓を具備してなる内包体に内包化さ
れる必要がある。内包体の形は特に限定されず、
板状、棒状、球状等どんな形でもよい。一般的に
は、２枚の基板間に積層し、周囲を封止剤で封止
する方法を用いる。以下基板を例にとつて説明す
る。基板の材料は、溶媒を透過しないものならよ
く、例えば、ガラス、金属、セラミツクス、プラ
スチツクス等広く利用できる。封止剤も溶媒の透
過を防止できればよく、例えば、エポキシ系接着
剤、シリコーン系接着剤、パラフインワツクス、
マイクロクリスタリンワツクス等が利用できる。

次に本発明の基本となつている空気部について
説明する。空気部の基本は、ライオトロピツク型
の液晶（以下、液晶と記す）中に気泡を混入する
方法である。気泡は特に外部材料を導入すること
なく本目的を達成できる非常に好ましい素子であ
る。その他、例えば、内部が空洞した有孔微小粒
子（例えば、有孔ガラスバルーン、有孔樹脂バル
ーン等）、内部が空洞で溶媒が通る膜でおおわれ
た微小粒子（例えば、内容物を蒸発させたマイク
ロカプセル）、表面が多孔質な物体（例えば、ス
ポンジ、粒子の焼結体等）、および中空の線材等
がある。なお溶媒を含有した微小粒子では可逆変
化ができない。以上のような固体の材料を使用す
ると、具体的な画像形成をすることが可能であ
る。例えば一枚の基板の上に微小バルーンをＡの
字形に固定化後、液晶をのせ、さらに透明基板を
かさね積層体を形成さす。この積層体は、Ａの字
形をした空気部を持つ液晶内包体となる。この結
果、外部刺激に対して、Ａの字形で濃度変化し、
Ａの字形の呈色変化を起す。特に下基板を黒色に
し、同時に黒色の微小バルーンを使用すると、バ
ルーンと下基板は一体化し、微小バルーンの存在
が確認しにくくなり、画像表示としてはより好ま
しいものとなる。

さらに詳細に説明するために図面を示す。なお
説明を簡潔にするため積層構造について記す。第
１図が液晶積層体の一般的な構造である。１１，
１２は基板であり、１３は液晶であり、１４は封
止剤である。第２図は気泡を混入させた時の平面
図である。２３は液晶であり、２４は封止剤であ
り、２５は気泡である。なおこの気泡は大きさは
自由に選択でき、また配置はなにも均一に分散さ
せる必要はなく、微小気泡で画像を形成させても
よい。すなわち、気泡混入液晶と気泡のない液晶
を用いて画像化すればよい。第３図は微小バルー
ン３６を画像化して下基板３２に液晶３３の溶媒
におかされない結合剤を少量使用して固定化後、
液晶と上基板３１で積層し、周囲を封止剤３４で
封止した断面図である。また微小バルーンを多数
含有した液晶と含有しない液晶を使い分けて画像
形成することもできる。さらに第４図のように熱
素子４７を付加して、積層体を必要に応じて加
熱・冷却することにより、液晶自身の熱作用によ
る呈色変化と同時に、積層体に付加された素子の
働きにより液晶の濃度変化も起り、従来より高度
で複雑な呈色変化が可能な液晶表示体となる。こ
のような内包体は、各種表示板、照明器具、家
具、ステンドガラス、ガラス用器等広い応用範囲
がある。なおステンドガラスに使用すると、太陽
光線の熱エネルギーで素子の機能が働き特に熱素
子を付加しなくも前述した高度で複雑な呈色変化
を起す従来に全くない新規なステンドガラスとな
る。たとえば、厚さ２mm、大きさ50mm×50mmの基
板間にヒドロキシプロピルセルロース（日本曹達
株式会社、銘柄：HPC―Ｌ）の75w％水溶液を厚
さ0.7mmで約0.1mmから約数mmの気泡を無数に入れ
て積層後、周囲をエポキシ接着剤で封止し、気泡
を内包した均一な呈色積層体を形成した。この積
層体に直射日光をあて、約35℃に積層体を加温す
ると、気泡の界面部は緑色となり、非界面部は赤
橙色となつた。これを室温にもどすと、気泡の周
囲が橙色となり非界面部は紫色となり、橙色と紫
色の中間は虹色を呈した。これも約３時間後に
は、呈色はほぼ均一となつた。この現象は、可逆
的に何度も繰り返しおこなうことができた。

以上のように本発明は積層体の全体の呈色変化
のみならず部分の呈色変化をも引き起す特異な内
包体であり従来全くみられないものである。

【図面の簡単な説明】

図１，３，４は積層体の断面図であり、図２は
平面図である。１１，１２，３１，３２，４１，
４２は基板であり、１３，２３，３３，４３は液
晶であり、１４，２４，３４，４４は封止剤であ
り、２５は気泡であり、３６，４６は微小バルー
ンであり、４７は熱素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一部が透明で内部を透視できる内
   包体において、ライオトロピツク型のコレステリ
   ツク液晶の内部に気体空間を設けてなる内包体。