JP2660565B2 - 模様入り調光材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的性質に差を生じさせてディスプレ
イ、看板、ブラインド、採光材、間仕切り等の各種調光
用途に使用される模様入り調光材に関する。

〔従来の技術〕

液晶を利用した調光材としては、ネマチック液晶をポ
リビニルアルコール水溶液中に乳化分散させてカプセル
化し、これを透明電極基材上に塗布、乾燥して液晶層を
形成した後、その上に対向電極となるもう一枚の透明電
極基材を接着した調光材が知られている（特表昭58−50
1631号）。

また、ビスフェノールＡ号のエポキシ樹脂マトリック
ス中に液晶をカプセル化しないで分散させた液晶層を、
相対向する透明電極基材の間に形成した調光材も知られ
ている（特表昭61−502128号）。

これらの調光材は、透明電極間に電圧を印加すると、
液晶層が白濁した光散乱状態から透明な光透過状態に変
化するので、前記した種々の調光用途が見込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記調光材の透明電極基材は、透明プ
ラスチックフィルム等の透明基材の片面全体にITO等の
金属酸化物を蒸着するか、又は透明導電塗料を塗布する
ことによって、透明基材の片面全体に透明電極を形成し
たものであるため、透明電極間に電圧を印加すると、液
晶層全体が白濁状態から透明に変化し、模様などを発現
させたり消失させたりすることが出来なかった。

そこで、本発明者らは、少なくとも一方の透明電極を
エッチング等の手段で所望の模様又は図柄状にパターン
化した調光材を既に提案した（特願昭63−164530号）。
かかる調光材は、透明電極間に電圧を印加しないときに
は、従来の調光材と同様に液晶層が全体的に白濁してい
るが、電圧を印加すると、液晶層がパターン化された一
方の透明電極のパターン形状通りに透明になり、その他
の部分は白濁状態のまま残るため、透明のすかし模様が
発現して変化に富む調光を行うことができる。

けれども、上記の調光材のように透明電極をエッチン
グによりパターン化する場合は、最初、透明電極表面に
フォトレジスト膜を形成し、その上にパターンが形成さ
れたマスク板を重ね合わせ、露光によりフォトレジスト
膜を該パターン形状に窓開けしてからエッチング液に浸
漬し、最後に表面に残るフォトレジスト膜を除去しなけ
ればならないので、手間がかかりコスト高になるという
問題があった。

また、透明電極をパターン化した調光材は、透明電極
間に電圧を印加しないときに透明すかし模様を発現させ
ることが不可能であり、電圧を印加しても液晶層全体を
透明にすることができないので、光散乱より光透過を優
先する調光用途には不向きであった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、電圧無印加のときに透明なすかし模
様或いは白濁模様を発現し、電圧を印加すると液晶層全
体が透明となって模様が消失し、しかもエッチング等よ
り遙かに簡単な手段で模様パターンを液晶層に形成する
ことができる模様入り調光材、及びその製造方法を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の模様入り調光材
は、固化した樹脂マトリックス中に液晶が分散された液
晶層と、その両面に積層された透明電極とを少なくとも
具備する調光材であって、透明電極間に電圧が印加され
ない状態でその液晶層が透明化又は白濁化された模様パ
ターンを発現していることを特徴とするものであり、ま
た、本発明の製造方法は、固化した樹脂マトリックス中
に液晶が分散された液晶層と、その両面に積層された透
明電極とを少なくとも具備する調光材を作製し、模様パ
ターンが形成されたマスク材を調光材の片面に重ね合わ
せ、調光材の透明電極間に電圧を印加して液晶層を透明
にしたまま、光線をマスク材越しに調光材に照射するこ
とを特徴とするものである。

本明細書にいう「模様パターン」とは、模様のみなら
ず図柄、文字、記号等、種々の表示パターンを包括する
広い概念の用語であり、また「透明化」とは、透明度の
極めて高い状態に処理することの他、白濁箇所と区別で
きる程度の半透明状態に処理することも含む概念の用語
である。

〔作 用〕

固化した樹脂マトリックス中に液晶が分散された液晶
層と、その両面に積層された透明電極を具備する調光材
は、透明電極間に交流電圧を印加しないときには、液晶
層が透過光を散乱して白濁状態を呈するが、交流電圧を
印加して液晶層に、電界をかけると、液晶分子が電界方
向に配向して透明となる。

本発明者らは、上記のように電圧印加により液晶層を
透明にしたまま調光材（液晶層）に光線を部分的に照射
すると、その照射部分が透明状態のまま固定されて、電
圧を無印加にしても再び白濁状態に戻らないという新規
な事実を見出した。このように光線照射部分が透明化さ
れる理由は定かでないが、おそらくマトリックス樹脂中
に光線照射により反応する物質が存在し、その物質が光
線照射下で液晶分子に作用することにより液晶分子が配
向したまま保持されるからと推測される。

本発明は、上記の光線照射による液晶層の透明化作用
を利用して液晶層に模様パターンを形成したものであっ
て、透明電極間に交流電圧を印加すると、液相層の光線
非照射部分の液晶分子が電界方向に配向して白濁状態か
ら透明状態に変化し、液晶層全体が透明となって模様が
消失する。そして、電圧印加を停止すると、光線照射部
分は透明状態をそのまま維持するのに対し、光線非照射
部分では透過光が散乱されて白濁状態に戻るため、模様
パターン通りの透明又は白濁模様が発現する。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳述す
る。

第１図は本発明の模様入り調光材の一実施例を示す平
面図、第２図は第１図のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿った拡大
断面図である。

この実施例の模様入り調光材は、液晶層１の上下両面
に、透明電極2a,2bを片面に形成した二枚の透明な樹脂
フィルム3a,3b（以下、透明電極フィルムと記す）を、
該透明電極が液晶層側となるように積層した厚さ100〜5
00μｍ程度の五層構造のシート状調光材であって、液晶
層１には透明な模様パターン4a,4b,4cが形成されてお
り、また、一方（上側）の透明電極2aの一側縁（右側
縁）と他方（下側）の透明電極2bの他側縁（左側縁）に
は集電極部5a,5bが設けられている。そして、これら集
電極部5a,5bの一端には、外部へ突出するリード線接続
用の端子片6a,6bが取付けられ、更に絶縁テープ７によ
って調光材周縁が被覆されている。

上記の液晶層１は、固化した樹脂マトリックス中に液
晶を分散させたもので、具体的には硬化したエポキシ樹
脂マトリックス中にネマチック液晶を相分離法により液
滴状態で分散させた液晶層が好適である。かかる液晶層
は、液滴状態で分散する液晶が１μｍ程度のほぼ均一な
粒径を有し、液相分子の配向性が良いため、高い透明度
を得ることができるからである。その中でも、硬化エポ
キシ樹脂マトリックスがグリシジルエステル系エポキシ
樹脂、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂、グリシジル
アミン系エポキシ樹脂等の脂肪族を主体としたエポキシ
樹脂を含み、且つ該マトリックスの光屈折率と液晶の通
常光屈折率との差が0.02以内となるように調節された液
晶層は、光透過状態と光散乱状態とのコントラストが良
好で経時的に黄変しにくい等の長所を有するため特に好
適である。

液晶の配合量は、光の散乱率が許容される範囲内であ
る限り特に制限されないが、高価な液晶を使用すること
の経済性を考えると、重量比で樹脂マトリックス１に対
して液晶を２〜0.01の範囲内、好ましくは１〜0.1の範
囲内とするのがよい。なお、液晶層１の厚みを均一にす
るため、樹脂マトリックスの光屈折率と同一もしくは近
似した光屈折率を有する透明な合成樹脂のマイクロビー
ズやガラスを必要に応じて含有させてもよい。

液晶層１の透明な模様パターン4a,4b,4cは、後述する
ように、該模様パターン4a,4,4cを切り抜いたマスク材
を調光材の片面に重ね合わせ、透明電極2a,2b間に電圧
を印加して液晶層１を透明にした状態で、マスク材越し
に光線を照射して液晶層１を部分的に透明化することに
より形成されたものであって、電圧無印加の状態でも透
明状態を維持しており、液晶層１の光線非照射部分（透
明な模様パターン以外の部分）のように再び白濁状態に
戻ることはない。上記の光線としては、太陽や蛍光灯や
電灯（ランプ）等の種々の光線を使用できるが、紫外線
が照度や時間の点で最も好ましい。なお、上記のマスク
材は要するに光線を遮断し得る材質のものであればよ
く、例えば金属板や遮光性プラスチックシート又はフィ
ルムなどが使用される。

この液晶層１の上下両面に積層される前記透明電極フ
ィルム3a,3bは、例えばポリエチレンテレフタレート、
ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等の透明な
樹脂フィルムの片面に、ITOや酸化錫等の金属酸化物を
蒸着もしくはスパッタリングするか、或いは透明導電性
塗料を塗布することによって、透明電極2a,2bを片面全
体に形成したものである。

また、透明電極2a,2bの端縁に設けられる集電極部5a,
5bは、透明電極2a,2b間の電圧をほぼ均一にするための
もので、右側縁の集電極部5aは、液晶層１の右側縁と下
側の透明電極フィルム3bの右側縁を切除して上側の透明
電極2aの右側縁を帯状に露出させ、該露出部に銅ペース
ト、銀ペースト、カーボンペースト等の導電性ペースト
を塗布することによって、下側の透明電極2bと短絡しな
いように形成されており、左側縁の集電極部5bは、液晶
層１の左側縁と上側の透明電極フィルム3aの左側縁を切
除して下側の透明電極2bを帯状に露出させ、該露出部に
上記の導電性ペーストを塗布することによって、上側の
透明極2aと短絡しないように形成されている。なお、集
電極部5a,5bは、銅箔テープ等の金属箔テープを透明電
極2a,2bの上記露出部に貼付けて形成してもよい。

集電極部5a,5bの一端に取付けられる端子片6a,6bは、
例えば銅箔テープ等の金属箔テープや、リン青銅、銅、
アルミニウム等の金属薄片よりなるもので、導電性接着
剤等によって接着されており、該端子片6a,6bの突出部
分にリード線が接続されるようになっている。

また、調光材の周縁を被覆する絶縁テープ７は、水分
の侵入、漏電や感電、調光材周縁の層間剥離等を防止す
るもので、例えば透明なポリプロピレン樹脂製やポリ塩
化ビニル樹脂製の粘着絶縁テープ等が使用される。な
お、絶縁テープ７に代えてエポキシ樹脂系やシリコン樹
脂系等の透明な絶縁性接着剤を調光材の周縁に塗布して
被覆してもよい。

以上のような構成の模様入り調光材は、透明電極2a,2
b間に交流電圧を印加しない状態では、液晶層１の模様
パターン4a,4b,4bが透明となっており、該模様パターン
以外の部分（以下、非パターン部分と記す）が白濁して
いるので、両者の対比によってパターン通りの透明すか
し模様が現われている。この状態で透明電極2a,2b間に
交流電圧を印加して液晶層１に電界をかけると、液晶層
１の非パターン部分の液晶分子が電界方向に配向し、液
晶の通常光屈折率と樹脂マトリックスの光屈折率が同一
もしくは近似して白濁状態から透明状態に変化し、液晶
層１全体が透明となって模様が消失する。そして、再び
電圧無印加の状態にすると、液相層１の模様パターン4
a,4b,4cは透明を維持するのに対し、非パターン部分は
液晶の異常光屈折率と樹脂マトリックスの屈折率との差
により透過光が散乱されて白濁状態に戻るため、パター
ン通りの透明すかし模様が再び発現する。

上記実施例では、模様パターン4a,4b,4cが透明とな
り、透明模様を発現させているが、これを白濁模様とす
ることも可能である。すなわち、模様パターン4a,4b,4c
のマスク材を調光材の片面に重ね合わせ、透明電極2a,2
b間に電圧を印加して液晶層１を透明にした状態で、マ
スク材越しに光線を照射すれば、模様パターン4a,4b,4c
以外の部分が透明となり、模様パターン4a,4b,4cは白濁
した状態を維持する。従って、電圧無印加の状態では模
様パターン4a,4b,4cが白濁模様パターンとなり、電圧を
印加すれば液晶層１全体が透明となって模様が消失す
る。

このように、本発明の模様入り調光材は、透明模様又
は白濁模様を発現させたり消失させたりして変化に富む
調光を行うことができ、また電圧印加時には光が全面を
透過し、電圧無印加時においても光が透明な模様パター
ン4a,4b,4c又は非パターン部を透過するので、光透過を
優先する調光用途に好適なものである。

次に、第３図を参照しながら本発明製造方法の実施例
を説明する。

この実施例によれば、最初、第３図（イ）に示す五層
構造のシート状調光材、即ち、液晶層１の上下両面に透
明電極フィルム3a,3bを透明電極2a,2bが液晶層側となる
ように積層した構造のシート状調光材が作製される。か
かるシート状調光材の作製は、上側の透明電極フィルム
3aと下側の透明電極フィルム3bとの間に、液晶を溶解又
は分散させた液晶層形成用の樹脂得を挟み込んで樹脂液
の中間層を形成し、該中間層を加熱硬化等の手段で固化
させて液晶層１を形成することにより行われる。

上記の液晶層形成用の樹脂液としては、未硬化のエポ
キシ樹脂にネマチック液晶を既述の配合割合で溶解し、
これに適量の硬化剤、触媒及び既述のマイクロビーズを
混合したものが好適に使用される。かかる樹脂液で中間
層を形成して加熱硬化させると、エポキシ樹脂の架橋硬
化が進むにつれて液晶が次第に不溶性となって相分離を
起こし、硬化が完結した状態では、既述したように液晶
が１μｍ程度のほぼ均一な粒径を有する略球状の液滴と
なって均一に分散するため、電圧印加時の透明度が高い
液晶相１を形成することができる。このようなエポキシ
系の樹脂液の中でも、エポキシ樹脂が既述の脂肪族エポ
キシ樹脂を主体し、且つその光屈折率（硬化後の光屈折
率）と液晶の通常光屈折率との差が0.02以内となるよう
に調節された樹脂液は、既述したように光透過状態と光
散乱状態のコントラストが良好で経時的に黄変しにくい
液晶層１を形成できるので、特に好適に使用される。

作製されたシート状調光材は、次の集電極部形成工程
において、第３図（ロ）に示すように、一方（下側）の
透明電極フィルム3bの一側縁（右側縁）を切除し、同図
（ハ）に示すように既述の導電性ペーストを電極露出部
に塗布して帯状の集電極部5aを形成し、該集電極部5aに
リード接続用端子片6aを導電性接着剤等で接着する。そ
して同じ要領で、同図（ニ）に示すように他方（上側）
の透明電極フィルム3aの他側縁（左側縁）を切除し、透
明電極2bの露出部に集電極部5bを形成して端子片6bを接
着する。

集電極部5a,5bの形成と端子片6a,6bの取付けが終わる
と、第３図（ホ）に示すように双方の端子片6a,6bにリ
ード線を接続し、上下の透明電極2a,2b間に交流電圧を
印加して液晶層１を白濁状態から透明に変化させ、この
状態で、模様パターン９を切抜いたマスク材10を調光材
の片面に重ね合わせて、紫外線照射装置（光線照射装
置）11から紫外線をマスク材10越しに照射する。このよ
うに透明電極2a,2bに電圧を印加したまま紫外線を照射
すると、液晶層１の紫外線照射部分が透明化され、電圧
無印加の状態にしても再び白濁状態に戻らなくなり、同
図（へ）に示すように常時透明な模様パターン４が液晶
層１に形成される。

透明電極2a,2b間に印加する電圧は、液晶層１が透明
になる電圧以上であればよく、また、紫外線照射条件に
ついても、液晶層１を透明化するに充分な紫外線照射量
を得ることができる照射条件であればよい。但し、液晶
層１のマスク部分まで紫外線が入り込むほど過酷な照射
条件は避けるべきである。電圧及び紫外線照射について
の好適な条件の一例を挙げると、20W紫外線照射ランプ
（東芝製FL20S−BL）を用いて既述のエポキシ樹脂系の
液晶層１に紫外線を照射する場合、透明電極間への印加
電圧が40V程度、紫外線照射時間が10分程度、照射距離
が20cm程度である。かかる条件で透明模様パターン４を
上記のエポキシ樹脂系液晶層（電圧無印加時の曇り度が
約90％）に形成すると、該パターン４の曇り度（電圧無
印加時の曇り度）が約20％となり、透明性の良好な透明
模様パターン４が得られるＱ 透明模様パターン４が形成された模様入り調光材は、
第２図に示すように調光材周縁部分が既述の絶縁テープ
７で被覆されて製品となる。

上記の実施例では透明模様パターンを形成させたが、
模様パターン９の形状をしたマスク材10を使用し、他は
同様の方法を行なえば白濁模様パターンを形成させるこ
とができる。また、集電極部5a,5bの形成と端子片6a,6b
の取付けを行ってから透明模様パターン４を形成してい
るが、透明模様パターン４を先に形成してもよい。ま
た、上記の実施例では、透明模様パターン４を形成して
から絶縁テープ７で調光材周縁を被覆しているが、透明
模様パターン４を形成する前に絶縁テープ７で被覆して
もよい。なお、絶縁テープ７は必ずしも必要なものでは
ない。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は実施例
に限定されるものではなく、例えば、既述の模様入り調
光材の片面又は両面に、更にアクリル樹脂板、ポリカー
ボネート樹脂板、ポリスチレン樹脂板、塩化ビニル樹脂
板等の透明プラスチック板やガラス板を、エポキシ系、
アクリル系、酢酸ビニル系、シリコン系、ウレタン系等
の接着剤又は粘着剤を用いて常温硬化、加熱硬化、紫外
線照射硬化等の手段で接着又は貼着したり、ホットメル
トシールやブチラールシート等を用いて接着又は貼着し
てもよいものであり、また、熱線カットフィルムや耐候
性改良フィルム等を積層したり表面硬度処理して、種々
の機能を付加することもできるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の模様入り調
光材は、透明模様又は白濁模様を発現させたり消失させ
たりして変化に富む調光を行うことができ、電圧無印加
時には光が透明な模様パターン若しくは非模様パターン
を透過し電圧印加時には光が全面をを透過するので、光
透過を優先する調光用途に好適なものであり、また、模
様パターンの形成も電圧印加状態で光線を部分照射する
ことによって極く簡単に行えるので、エッチングで透明
電極をパターン化する場合に比べると手間とコストが大
幅に減少するといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の模様入り調光材の一実施例を示す平面
図、第２図は第１図のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿った拡大断
面図、第３図（イ）〜（ヘ）は本発明の製造方法の一実
施例を順を追って説明する説明図である。 １……液晶層、 2a,2b……透明電極、 3a,3b……透明電極フィルム、 4,4a,4b,4c……模様パターン。

フロントページの続き (72)発明者 瀬 宏一 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 タキロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−229232（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−99920（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固化した樹脂マトリックス中に液晶が分散
   された液晶層と、その両面に積層された透明電極とを少
   なくとも具備する調光材であって、透明電極間に電圧が
   印加されない状態で上記液晶層が透明化又は白濁化され
   た模様パターンを発現していることを特徴とする模様入
   り調光材。
2. 【請求項２】固化した樹脂マトリックス中に液晶が分散
   された液晶層と、その両面に積層された透明電極とを少
   なくとも具備する調光材を作製し、模様パターンが形成
   されたマスク材を調光材の片面に重ね合わせ、調光材の
   透明電極間に電圧を印加して液晶層を透明にしたまま、
   光線をマスク材越しに調光材に照射することを特徴とす
   る模様入り調光材の製造方法。