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JP2023165233A - 調光シート、および、調光シートの製造方法 - Google Patents

調光シート、および、調光シートの製造方法 Download PDF

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JP2023165233A JP2022076048A JP2022076048A JP2023165233A JP 2023165233 A JP2023165233 A JP 2023165233A JP 2022076048 A JP2022076048 A JP 2022076048A JP 2022076048 A JP2022076048 A JP 2022076048A JP 2023165233 A JP2023165233 A JP 2023165233A
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Abstract

【課題】調光シートが不透明を呈する際の透け感を抑えることを可能とした調光シート、および、調光シートの製造方法を提供する。【解決手段】調光シート11は、液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる。調光シート11は、複数の空隙が分散した高分子樹脂層と、液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物とを含む調光層21を備える。調光層21において、高分子樹脂層の体積と液晶組成物の体積との総和に対する液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下である。空隙の空隙径が2μm以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、調光シート、および、調光シートの製造方法に関する。
調光シートの一例は、調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層とを備えている。調光シートは、1つの透明電極層を支持する透明基材を一対備えている。調光層は、高分子樹脂層と、高分子樹脂層中に分散する液晶化合物とを含んでいる。調光シートは、調光シートに電圧が印加されていない状態で不透明を呈し、かつ、調光シートに液晶化合物の配向を変える電圧が印加されている状態で透明を呈する。調光シートが適用される対象は、建物の窓だけでなく、航空機や自動車などの窓にも広がりつつある(例えば、特許文献1を参照)。
特許第6414312号公報
ところで、航空機や自動車などの乗員は、建物内の滞在者に比べて、窓からの距離が近い位置に、より長い時間にわたって着座していることが多い。そのため、窓を透過した光が乗員に到達しやすいから、調光シートが不透明を呈する際に、調光シートに入射した光が乗員に向けてより透けにくいこと、すなわち調光シートの透け感を抑えることが求められる。また、航空機や自動車の外部から乗員のプライバシーを保護するためには、調光シートが不透明を呈する際に、航空機や自動車の内部から外部に向けた調光シートの透け感を抑えることが求められる。
上記課題を解決するための調光シートにおいて、液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる。調光シートは、複数の空隙が分散した高分子樹脂層と、前記液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物と、を含む調光層を備える。前記調光層において、前記高分子樹脂層の体積と前記液晶組成物の体積との総和に対する前記液晶組成物の体積の百分率が、40%以上60%以下である。前記空隙の空隙径が2μm以下である。
上記課題を解決するための調光シートの製造方法は、液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる調光シートを製造する方法である。調光シートの製造方法は、前記液晶化合物と光重合性化合物とを含む層の相分離によって、複数の空隙が分離した高分子樹脂層と、前記液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物と、を含む調光層を形成することを含む。前記調光層を形成することでは、前記調光層において、前記高分子樹脂層の体積と前記液晶組成物の体積との総和に対する前記液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下であり、前記空隙の空隙径が2μm以下であるように前記相分離を行う。
上記調光シートによれば、2μm以下の空隙径を有し、かつ、液晶組成物で満たされた空隙が、高分子樹脂層の体積と液晶組成物の体積との総和に対する液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下となるような密度、言い換えれば数量で高分子樹脂層のなかに分散される。これによって、高分子樹脂層と液晶組成物との界面とにおける散乱が生じやすくなるから、調光層における平行線の透過を抑えられ、結果として、調光シートの不透明時における透け感が抑えられる。
上記調光シートにおいて、前記調光層の厚さがDLCμmであり、前記空隙の空隙径がDDμmである場合に、DLC≦DD+20μmを満たしてもよい。この調光シートによれば、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値を高め、かつ、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値を低めることが可能である。
上記調光シートは、17μm≦DLCを満たしてもよい。この調光シートによれば、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値が高まることが抑えられる。
上記調光シートは、1つの前記調光層である第1調光層と、他の前記調光層である第2調光層と、を備え、前記第1調光層に前記第2調光層が重なってもよい。この調光シートによれば、調光シートが調光層を1つのみ備える場合に比べて、調光シートが不透明を呈する場合に、調光シートに入射した光が調光シート内においてさらに散乱される。そのため、調光シートが不透明を呈する場合の透け感をさらに抑えることが可能である。
本発明によれば、調光シートが不透明を呈する際の透け感を抑えることができる。
調光シートの構造における第1例を示す断面図である。 調光シートの構造における第2例を示す断面図である。 試験例1から試験例6におけるクラリティ値と空隙径との関係を示すグラフである。 試験例7における不透明時のヘイズ値と透明時のヘイズ値とを示すグラフである。 試験例8における不透明時のヘイズ値と透明時のヘイズ値とを示すグラフである。 試験例9における不透明時のヘイズ値と透明時のヘイズ値とを示すグラフである。 調光層の厚さと空隙径との関係を示すグラフである。 調光層の厚さとクラリティ値との関係を示すグラフである。
図1から図8を参照して、調光シートおよび調光シートの製造方法における一実施形態を説明する。
[構造]
図1が示すように、本実施形態の調光装置10は、調光シート11と、駆動部12とを備えている。調光シート11は、液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる。本実施形態において、調光シート11の型式はノーマル型である。ノーマル型の調光シート11では、調光シート11に対して電圧が印加されているときに調光シート11が透明を呈する。これに対して、調光シート11に電圧が印加されていないときに調光シート11が不透明を呈する。
調光シート11の適用対象は、例えば、車両および航空機などの移動体が備える窓であってよい。また、調光シート11の適用対象は、例えば、住宅、駅、空港などの各種の建物が備える窓、オフィスに設置されたパーティション、店舗に設置されたショーウインドウ、および、映像を投影するスクリーンなどであってよい。調光シート11は、これらの適用対象に対して、例えば粘着層によって貼り付けられる。調光シート11の形状は、平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。調光シート11は、適用対象が有する形状に追従することが可能な程度の可撓性を有してよい。
調光シート11は、調光層21を備えている。調光層21は、高分子樹脂層と液晶組成物とを含んでいる。高分子樹脂層には、複数の空隙が分散している。液晶組成物は、液晶化合物を含み、各空隙に充填されている。調光層21は、以下の条件1および条件2を満たす。
(条件1)調光層21において、高分子樹脂層の体積と液晶組成物の体積との総和に対する液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下である。
(条件2)空隙の空隙径が2μm以下である。
なお、高分子樹脂層の体積と液晶組成物の体積との総和に対する液晶組成物の体積の百分率を、液晶組成物の体積占有率と称する。また、高分子樹脂層の体積と液晶組成物の体積との総和に対する高分子樹脂層の体積の百分率を、高分子樹脂層の体積占有率と称する。
調光層21の厚さがDLCであり、空隙径がDDである場合に、調光層21は、以下の条件3および条件4の少なくとも一方を満たすことが好ましい。すなわち、調光層21は条件3のみを満たしてもよいし、条件4のみを満たしてもよいし、条件3と条件4との両方を満たしてもよい。
(条件3)DLC≦DD+20μm
(条件4)17μm≦DLC
高分子樹脂中に分散した複数の空隙には、高分子樹脂層において孤立した空隙、すなわち他の空隙に接続していない空隙のみが含まれてもよいし、他の空隙に接続した空隙のみが含まれてもよい。あるいは、複数の空隙には、高分子樹脂層において孤立した空隙と、他の空隙に接続した空隙との両方が含まれてもよい。
空隙径は、空隙の大きさにおける指標である。空隙径は、調光層21が広がる平面に対して直交する断面に含まれる空隙において特定される。各空隙の空隙径は、空隙が円形状を有する場合には、空隙の直径が空隙径である。空隙が楕円形状を有する場合には、空隙における長軸の長さである長径が空隙径である。空隙が不定形状を有する場合には、空隙に外接する円の直径が空隙径である。
調光層21の空隙径を算出する際には、まず、調光層21が広がる平面に対して直交する面に沿って調光層を切断し、これによって、測定用断面を生成する。次いで、測定用断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察することによって、測定用断面に含まれる複数の空隙の空隙径を測定する。そして、各空隙の空隙径の総和を空隙の個数で除算することによって、空隙径の平均値を算出する。当該空隙径の平均値が、調光層21における空隙径である。空隙径は、0.5μm以上3.0μm以下であってよく、空隙径の上限値は2.0μm以下であることが好ましい。
液晶組成物が含む液晶化合物は、誘電異方性が正であるポジ型の液晶化合物である。液晶化合物における屈折率異方性Δnは、0.15以上であることが好ましい。屈折率異方性Δnは、液晶化合物における異常光の屈折率neから常光の屈折率noを減算した値である。
液晶化合物の一例は、例えば、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、シクロヘキサン系、フェニルシクロヘキサン系、および、ジオキサン系から構成される群から選択されるいずれかであってよい。液晶組成物は、第1の液晶化合物と、第1の液晶化合物とは異なる種類の第2の液晶化合物を含んでよい。
高分子樹脂層は、光重合性化合物の硬化体である。高分子樹脂層の屈折率がnpである場合に、液晶化合物における常光の屈折率noと高分子樹脂層の屈折率npとの差の絶対値は、0.08以下であることが好ましい。光重合性化合物は、紫外線硬化性化合物でもよいし、電子線硬化性化合物でもよい。光重合性化合物は、液晶組成物と相溶性を有する。空隙の寸法制御性を高める場合には、光重合性化合物は、紫外線硬化性化合物であることが好ましい。紫外線硬化性化合物の一例は、分子構造の末端に重合性不飽和結合を含む。あるいは、紫外線硬化性化合物は、分子構造の末端以外に重合性の不飽和結合を含む。光重合性化合物は、1種の重合性化合物である、あるいは、2種以上の重合性化合物の組み合わせであってよい。
紫外線硬化性化合物は、例えば、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、スチレン化合物、チオール化合物、および、各化合物のオリゴマーからなる群から選択される少なくとも一種である。
アクリレート化合物は、モノアクリレート化合物、ジアクリレート化合物、トリアクリレート化合物、テトラアクリレート化合物を含む。アクリレート化合物の一例は、ブチルエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートである。メタクリレート化合物の一例は、ジメタクリレート化合物、トリメタクリレート化合物、テトラメタクリレート化合物である。メタクリレート化合物の一例は、N,N‐ジメチルアミノエチルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートである。チオール化合物の一例は、1,3‐プロパンジチオール、1,6‐ヘキサンジチオールである。スチレン化合物の一例は、スチレン、メチルスチレンである。
高分子樹脂層の体積占有率における下限値は、40%であってよい。高分子樹脂層の体積占有率における上限値は60%であってよい。高分子樹脂層の百分率における下限値および上限値は、光重合性化合物の硬化過程において、液晶化合物が光重合性化合物の硬化体から相分離する範囲である。高分子樹脂層の機械的な強度を高めることを高める観点では、高分子樹脂層の体積占有率における下限値が高いことが好ましい。液晶化合物の駆動電圧を低める観点では、分子樹脂層の体積占有率における上限値が低いことが好ましい。
液晶組成物は、二色性色素を含んでもよい。二色性色素は、細長い形状を有している。二色性色素の分子における長軸方向での可視領域の吸光度が、分子の短軸方向での可視領域の吸光度よりも大きい。二色性色素の長軸方向が光の入射方向に対して平行または略平行な場合に、二色性色素はほぼ透明を呈する。これに対して、二色性色素の長軸方向が光の入射方向に対して垂直または略垂直な場合に、二色性色素は所定の色を呈する。
そのため、二色性色素は、調光層21が広がる平面の法線方向に対して、長軸方向が平行または略平行であるように配向されたときに、透明を呈する。これに対して、二色性色素は、調光層21が広がる平面の法線方向に対して、長軸方向が垂直または略垂直であるように配向されたときに所定の色を呈する。二色性色素が呈する色は、黒色または黒色に近い色であることが好ましい。二色性色素は、液晶化合物をホストとしたゲストホスト型式によって駆動され、これによって、二色性色素は呈色する。
二色性色素は、ポリヨウ素、アゾ化合物、アントラキノン化合物、ナフトキノン化合物、アゾメチン化合物、テトラジン化合物、キノフタロン化合物、メロシアニン化合物、ペリレン化合物、ジオキサジン化合物から構成される群から選択される少なくとも一種であってよい。二色性色素は、1種の色素、あるいは、2種以上の色素の組み合わせであってよい。二色性色素の耐光性を高める観点、および、二色比を高める観点では、二色性色素は、アゾ化合物およびアントラキノン化合物から構成される群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。二色性色素は、アゾ化合物であることがより好ましい。調光層21の質量に対する二色性色素の質量の百分率は、0.5質量%以上5質量%以下であってよい。
なお、液晶組成物は、上述した液晶化合物および二色性色素以外に、例えば高分子樹脂層を形成するための光重合性組成物を含んでもよい。
調光シート11は、さらに、第1透明電極層22、第2透明電極層23、第1透明基材24、および、第2透明基材25を備えている。調光シート11の厚さ方向において、第1透明電極層22と第2透明電極層23とが、調光層21を挟んでいる。第1透明基材24は、第1透明電極層22を支持している。第2透明基材25は、第2透明電極層23を支持している。
調光シート11は、第1透明電極層22の一部に取り付けられた第1電極22Aと、第2透明電極層23の一部に取り付けられた第2電極23Aとを備えている。調光シート11はさらに、第1電極22Aに接続された配線26と、第2電極23Aに接続された配線26とを備えている。第1電極22Aおよび第2電極23Aは、それぞれ配線26によって駆動部12に接続されている。
第1透明電極層22および第2透明電極層23は、可視光を透過する光透過性を有する。第1透明電極層22の光透過性は、調光シート11を通した物体の視覚認識を可能にする。第2透明電極層23の光透過性は、第1透明電極層22の光透過性と同様、調光シート11を通した物体の視覚認識を可能にする。各透明電極層22,23の厚さは、例えば0.005μm以上0.1μm以下であってよい。これにより、調光シート11の適切な駆動を担保し、かつ、調光シート11が撓んだ際に調光シート11にクラックが生じることが抑えられる。各透明電極層22,23を形成するための材料は、例えば、酸化インジウムスズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ、および、ポリ(3,4‐エチレンジオキシチオフェン)から構成される群から選択されるいずれか1つであってよい。
各透明基材24,25を形成する材料は、合成樹脂、または、無機化合物であってよい。合成樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、および、ポリオレフィンなどであってよい。ポリエステルは、例えばポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートなどであってよい。ポリアクリレートは、例えばポリメチルメタクリレートなどであってよい。無機化合物は、例えば、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、および、窒化ケイ素などであってよい。各透明基材24,25の厚さは、例えば16μm以上250μm以下であってよい。透明基材24,25の厚さが16μm以上であることによって、調光シート11の加工や施工がしやすい。透明基材24,25の厚さが250μm以下であることによって、ロールツーロールによる調光シート11の製造が可能である。
各電極22A,23Aは、例えばフレキシブルプリント基板(FPC : Flexible Printed Circuit)である。FPCは、支持層、導体部、および、保護層を備えている。導体部が、支持層と保護層とに挟まれている。支持層および保護層は、絶縁性の合成樹脂によって形成されている。支持層および保護層は、例えばポリイミドによって形成される。導体部は、例えば金属薄膜によって形成されている。金属薄膜を形成する材料は、例えば銅であってよい。各電極22A,23Aには、FPCに限らず、例えば金属製のテープであってもよい。
なお、各電極22A,23Aは、図示されない導電性接着層によって、各透明電極層22,23に取り付けられている。各電極22A,23Aのうち、導電性接着層に接続される部分では、導体部が保護層または支持層から露出している。導電性接着層は、例えば、異方性導電フィルム(ACF : Anisotropic Conductive Film)、異方性導電ペースト(ACP : Anisotropic Conductive Paste)、等方性導電フィルム(ICF : Isotropic Conductive Film)、および、等方性導電ペースト(ICP : Isotropic Conductive Paste)などによって形成されてよい。調光装置10の製造工程における取り扱い性の観点から、導電性接着層は、異方性導電フィルムであることが好ましい。
各配線26は、例えば、金属製のワイヤーと、金属製のワイヤーを覆う絶縁層とによって形成されている。ワイヤーは、例えば銅などによって形成されている。
駆動部12は、第1透明電極層22と第2透明電極層23との間に交流電圧を印加する。駆動部12は、矩形波状を有した交流電圧を一対の透明電極層22,23間に印加することが好ましい。なお、駆動部12は、矩形波状以外の形状を有した交流電圧を一対の透明電極層22,23間に印加してもよい。例えば、駆動部12は、正弦波状を有した交流電圧を一対の透明電極層22,23間に印加してもよい。
調光層21では、2つの透明電極層22,23の間において生じる電圧の変化を受けて、液晶化合物の配向が変わる。液晶化合物における配向の変化は、調光層21に入る可視光の散乱度合い、吸収度合い、および、透過度合いを変える。ノーマル型の調光シート11は、調光シート11の通電時に、すなわち、第1透明電極層22と第2透明電極層23との間に電位差が生じているときに、相対的に低いヘイズ値を有する。ノーマル型の調光シート11は、調光シート11の非通電時に、すなわち、第1透明電極層22と第2透明電極層23との間に電位差が生じていないときに、相対的に高いヘイズ値を有する。そのため、ノーマル型の調光シート11は、調光シート11の通電時に透明を呈し、かつ、調光シート11の非通電時に不透明を呈する。
調光シート11のヘイズ値は、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法によって算出される。
図2が示すように、調光シート11は、1つの調光層21である第1調光層と、他の調光層21である第2調光層とを備えてもよい。調光シート11において、第1調光層に第2調光層が重なっている。図2が示す調光シート11は、第1調光層を含む第1ユニット11UN1と、第2調光層を含む第2ユニット11UN2とを備えている。各ユニット11UN1,11UN2は、図1を参照して先に説明した調光シート11と同様の構造である。すなわち、各ユニット11UN1,11UN2は、調光層21、一対の透明電極層22,23、および、一対の透明基材24,25を備えている。
第1調光層と第2調光層との両方が、上述した条件1および条件2を満たす。なお、上述した条件3は、第1調光層のみにおいて満たされてもよいし、第2調光層のみにおいて満たされてもよいし、第1調光層と第2調光層との両方において満たされてもよい。また、条件4は、第1調光層のみにおいて満たされてもよいし、第2調光層のみにおいて満たされてもよいし、第1調光層と第2調光層との両方において満たされてもよい。
調光シート11において、第1ユニット11UN1に第2ユニット11UN2が重なっている。第1ユニット11UN1の第2透明基材25と、第2ユニット11UN2の第1透明基材24との間に、粘着層13が位置している。粘着層13は、透明であり、かつ、粘着性および絶縁性を有する。粘着層13は、透明な粘着剤から形成される。粘着剤は、例えば光学用透明粘着剤(OCA : Optical Clear Adhesive)であってよい。粘着層13の厚さは、例えば10μm以上100μm以下であってよい。
なお、調光シート11が第1調光層と第2調光層とを備える場合には、第1調光層および第2調光層の少なくとも一方が二色性色素を含んでよい。すなわち、第1調光層のみが二色性色素を含んでもよいし、第2調光層のみが二色性色素を含んでもよいし、第1調光層および第2調光層の両方が二色性色素を含んでもよい。
[製造方法]
調光シート11の製造方法は、液晶化合物と光重合性化合物とを含む層の相分離によって、複数の空隙が分離した高分子樹脂層と、液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物と、を含む調光層21を形成することを含む。調光層21を形成することでは、液晶組成物の体積占有率が40%以上60%以下であり、空隙の空隙径が2μm以下であるように相分離を行う。
調光シート11を製造する際には、まず、液晶化合物と光重合性化合物とを含む層を形成する。液晶化合物と光重合性化合物とを含む層は、例えば塗工液の塗工によって形成される。塗工液は、液晶化合物と光重合性化合物とに加えて、光重合開始剤などを含んでもよい。次いで、透明電極層と透明基材との積層体を一対準備する。続いて、一方の透明電極層に塗工液を塗布することによって塗膜を形成した後、一対の透明電極層によって塗膜を挟むように、一方の積層体に他方の積層体を重ねる。
そして、一対の透明基材のうち、少なくとも一方の透明基材から塗膜に向けて光を照射し、これによって塗膜を硬化させる。すなわち、一対の透明基材のうち、一方の透明基材から塗膜に向けてのみ光を照射してもよいし、他方の透明基材から塗膜に向けてのみ光を照射してもよい。あるいは、一方の透明基材から塗膜にむけて光を照射し、かつ、他方の透明基材から塗膜に向けて光を照射してもよい。このように、液晶化合物と光重合性化合物の層に対して光を照射することで光重合性化合物を重合することにより、液晶化合物を高分子樹脂層から相分離する。これにより、調光層21を形成する。
なお、調光層21を形成した後に、各透明電極層の一部を露出させる。次いで、一方の透明電極層の露出させた部分に電極を取り付け、かつ、他方の透明電極層の露出させた部分に電極を取り付ける。続いて、各電極に配線を取り付けた後、2つの配線を駆動部12に接続する。これにより、調光装置10を得ることができる。
[作用]
本開示の調光シート11が備える調光層21は、上述した条件1と条件2とをともに満たす。すなわち、2μm以下の空隙径を有し、かつ、液晶組成物で満たされた空隙が、液晶化合物の体積占有率が40%以上60%以下となるような密度、言い換えれば数量で高分子樹脂層のなかに分散される。これによって、高分子樹脂層と液晶組成物との界面とにおける散乱が生じやすくなるから、調光層21における平行線の透過を抑えられ、結果として、調光シート11の不透明時における透け感が抑えられる。
調光シート11が不透明を呈する際の透け感は、高分子樹脂層と液晶組成物との界面における平行線の散乱度合いによって変わる。平行線の散乱度合いが高いほど、調光シート11が白濁して見えるから、調光シート11の透け感が低くなる。
調光シート11の透け感は、平行線透過率によって評価することが可能である一方、クラリティによって評価することも可能である。平行線透過率は、JIS K 7136:2000「プラスチック-ヘーズの求め方」に準拠して算出された全光線透過率τから拡散透過率τを除算した値である。なお、拡散透過率τは、試験片を通過する透過光のうち、前方散乱によって、入射光から2.5°以上それた透過光の透過率である。これに対して、クラリティは、調光層21を透過した光のなかで、調光層21に入射した平行光の光軸に沿って直進する直進光の光量を光量Lとし、平行光の光軸に対する角度が±2.5°以内である狭角散乱光の光量を光量Lとするときに、以下の式(1)によって算出される。
100×(L-L)/(L+L) … 式(1)
このうち、平行線透過率は、調光シート11の透け感の指標として、人間の視感に合致し難い鈍感なパラメーターである。これに対して、クラリティは、調光シート11の透け感の指標として、人間の視感に合致しやすい敏感なパラメーターである。ただし、光の吸収性が高い試験片の場合には、平行光の吸収における度合いと拡散光の吸収における度合いとの差意にも、クラリティは敏感に反応するパラメーターである。
それゆえに、光の吸収が抑えられた構造、すなわち二色性色素を含まないノーマル型の調光シート11において、好適な散乱特性を有する調光層21の構造を特定することが好ましい。言い換えれば、二色性色素を含まないノーマル型の調光シート11によれば、純粋な高分子樹脂層と液晶組成物との界面における平行線の散乱度合いを、敏感なパラメーターによって特定することが可能である。
なお、二色性色素を含まない調光層21において特定された高分子樹脂層と液晶組成物との構造に対して二色性色素が添加されたところで、透け感に影響を与える平行光が二色性色素によって吸収されるだけであるから、調光シート11の透け感はさらに抑えられる。
また、条件3を満たす場合には、調光シート11が不透明を呈する際のヘイズ値を高め、かつ、調光シート11が透明を呈する際のヘイズ値を低めることが可能である。これにより、不透明時における透け感の抑制と同時に、透明時において十分な透明性を確保することが可能である。また、条件4を満たす場合には、調光シート11が不透明を呈する際のクラリティ値が高まることが抑えられる。
また、調光シート11が第1調光層と第2調光層とを備える場合には、調光シート11が調光層21を1つのみ備える場合に比べて、調光シート11が不透明を呈する場合に、調光シート11に入射した光が調光シート11内においてさらに散乱される。そのため、調光シート11が不透明を呈する場合の透け感をさらに抑えることが可能である。
[試験例]
図3から図8、および、表1から表3を参照して、試験例を説明する。
[液晶組成物の体積占有率と空隙径]
以下に説明する試験例1から試験例6において用いた材料を以下に記載する。
・第1透明電極層 : 酸化インジウムスズ
・第2透明電極層 : 酸化インジウムスズ
・第1透明基材 : ポリエチレンテレフタレートフィルム
・第2透明基材 : ポリエチレンテレフタレートフィルム
・重合開始剤 : α‐ヒドロキシアセトフェノン
・液晶化合物 : ターフェニル系化合物
・スペーサー : 真球状(PMMA製)
・紫外線重合性化合物 : アクリレート系モノマー
[試験例1]
液晶化合物、紫外線重合性化合物、重合開始剤、および、20μmの直径を有したスペーサーを混合して塗工液を生成した。この際に、液晶化合物の量および紫外線重合性化合物の量を、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が30%になるような量に設定した。次いで、20μmの厚さを有する塗工層を第1透明電極層上に形成し、そして、塗工層を第1透明電極層と第2透明電極層とによってラミネートした。その後、第1透明基材から塗工層に向けて360nmの波長を有した紫外線を照射することによって、20μmの厚さを有した調光層を備える調光シートを得た。
試験例1では、空隙径が0.5μmである調光シート、空隙径が1.0μmである調光シート、空隙径が2.0μである調光シート、空隙径が2.5μmである調光シート、および、空隙径が3.0μmである調光シートをそれぞれ作成した。なお、空隙径が0.5μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を35mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を24秒に設定した。空隙径が1.0μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を15mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を50秒に設定した。空隙径が1.5μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を8mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を105秒に設定した。空隙径が2.0μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を4mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を210秒に設定した。空隙径が2.5μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を1.5mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を540秒に設定した。空隙径が3.0μmである調光シートを作成する際には、紫外線の強度を0.7mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を1200秒に設定した。
なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が30%であることが認められた。
[試験例2]
試験例1において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が40%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用いた以外は、試験例1と同様の方法によって、試験例2の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が40%であることが認められた。
[試験例3]
試験例1において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が50%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用いた以外は、試験例1と同様の方法によって、試験例3の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例4]
試験例1において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が60%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用いた以外は、試験例1と同様の方法によって、試験例4の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が60%であることが認められた。
[試験例5]
試験例1において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が70%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用いた以外は、試験例1と同様の方法によって、試験例5の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が70%であることが認められた。
[試験例6]
試験例1において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が80%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用いた以外は、試験例1と同様の方法によって、試験例6の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、後述する方法によって液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が80%であることが認められた。
[評価方法]
[空隙径]
各試験例に含まれる5種の調光シートについて、調光シートが広がる平面に直交する断面、すなわち、調光シートの厚さ方向に沿う断面を露出させた。この際に、調光層の断面を露出させる前に、調光シートの全体を樹脂によって包埋した。次いで、調光層に含まれる液晶組成物を取り除いた後、走査型電子顕微鏡を用いて断面を観察することによって、1視野中に含まれる全ての空隙における空隙径を測定した。なお、各調光シートについて、約7個の空隙における空隙径を測定した。そして、各調光シートについて空隙径の平均値を算出し、当該平均値を空隙径に設定した。
[液晶組成物の体積占有率]
空隙径を測定する際と同様の方法で、調光シートの厚さ方向に沿う断面を露出させた。次いで、調光シートの断面のうち、スペーサーを含まない領域であって、調光シートの厚さ方向に直交する方向の単位幅と、調光層の総厚とによって特定される領域を体積占有率の算出領域に設定した。この際に、単位幅を1mmに設定した。そして、算出領域に含まれる空隙の個数を計数し、続いて、空隙の平均径を用いて算出した空隙の面積に空隙の個数を乗算することによって、算出領域における空隙の占有面積、すなわち液晶組成物の占有面積を算出した。次いで、算出領域の面積に対する液晶組成物の占有面積の百分率として、液晶組成物の体積占有率を算出した。
[クラリティ値]
各試験例に含まれる5種の調光シートについて、ヘイズ・透明性測定器(ヘイズガードi、BYK-Gardner社製)を用いて、不透明を呈する際の、すなわち、透明電極層間に印加された電圧値が0Vである際のクラリティ値を測定した。クラリティ値の算出には、上述した式(1)を用いた。
[評価結果]
図3を参照して、評価結果を説明する。
図3が示すように、空隙径が同一である調光シート間でクラリティ値を比較した場合には、調光層における液晶組成物の体積占有率が50%である場合に、不透明を呈する際のクラリティ値が最も低いことが認められた。また、調光層における液晶組成物の体積占有率が50%よりも小さい場合および大きい場合の両方において、空隙径が同一である調光シート間でクラリティ値を比較した場合には、クラリティ値が、液晶組成物の体積占有率が50%である場合のクラリティ値よりも高いことが認められた。
調光層における液晶組成物の体積占有率が50%よりも小さい場合には、液晶組成物の体積占有率が小さいほど、クラリティ値が大きいことが認められた。これに対して、調光層における液晶組成物の体積占有率が50%よりも大きい場合には、液晶組成物の体積占有率が大きいほど、クラリティ値が大きいことが認められた。
また、調光層における液晶組成物の体積占有率に関わらず、液晶組成物の体積占有率が同一である調光シート間でクラリティ値を比較した場合には、空隙径が1.0μmである場合に、クラリティ値が極小値を有することが認められた。
そして、調光層における液晶組成物の体積占有率が40%以上60%以下の範囲内に含まれ、かつ、空隙径が2.0μm以下の範囲内に含まれることによって、不透明時クラリティ値が30%以下であることが認められた。
こうした結果から、調光層における液晶組成物の体積占有率が50%よりも小さい範囲では、調光層において高分子樹脂層の体積占有率が相対的に増え、これによって調光層内での散乱が抑えられるから、クラリティ値が高まるといえる。一方で、調光層における液晶組成物の体積占有率が50%よりも大きい範囲では、調光層における液晶組成物の体積占有率が相対的に増え、これによって調光層内での散乱が抑えられるから、クラリティ値が高まるといえる。
[調光層の厚さとヘイズ値]
[試験例7]
試験例3において、空隙径を1.5μmに固定する一方で、調光層の厚さを5通りに変更した以外は、試験例3と同様の方法によって、試験例7の調光シートを得た。なお、試験例7では、紫外線の強度を8mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を105秒に設定した。また、試験例7では、調光層の厚さが16μmである調光シート、調光層の厚さが18μmである調光シート、調光層の厚さが20μmである調光シート、調光層の厚さが25μmである調光シート、および、調光層の厚さが30μmである調光シートを作成した。
なお、16μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、16μmの直径を有したスペーサーを用い、18μの厚さを有した調光層を形成する場合には、18μmの直径を有したスペーサーを用いた。また、25μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、25μmの直径を有したスペーサーを用い、30μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、30μmの直径を有したスペーサーを用いた。また、各調光シートが備える調光層について、液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例8]
試験例7において、紫外線の強度を4mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を210秒に設定することによって、空隙径を2.0μmに固定した以外は、試験例7と同様の方法によって、試験例8の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例9]
試験例7において、紫外線の強度を0.7mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を1200秒に設定することによって、空隙径を3.0μmに固定した以外は、試験例7と同様の方法によって、試験例9の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について、液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[評価方法]
[空隙径]
試験例1から試験例6の調光シートに対する評価方法と同様の方法で、各試験例に含まれる5種の調光シートについて、空隙径を測定した。
[ヘイズ値]
各試験例に含まれる5種の調光シートについて、ヘーズメーター(NDH7000SP、日本電色工業(株)製)を用いて、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法によって、ヘイズ値を測定した。なお、各調光シートについて、不透明を呈する際の、すなわち、透明電極間に印加された電圧値が0Vである際のヘイズ値と、透明を呈する際の、すなわち、透明電極層間に印加された電圧値が60Vである際のヘイズ値とを測定した。
[評価結果]
図4から図7を参照して、評価結果を説明する。図4は、試験例7のヘイズ値を示している。図5は、試験例8のヘイズ値を示している。図6は、試験例9のヘイズ値を示している。なお、図4から図6のいずれにおいても、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値が黒丸で示され、かつ、調光シートが透明を呈する際のヘイズが黒三角で示されている。
図4が示すように、試験例7において、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに98.9%であり、調光層の厚さが18μmであるときに99.0%であり、調光層の厚さが20μmであるときに99.2%であることが認められた。また、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに99.4%であり、調光シートの厚さが30μmであるときに99.5%であることが認められた。調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さにかかわらず、98%以上であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.0414x + 98.265
調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに3.3%であり、調光層の厚さが18μmであるときに3.8%であり、調光層の厚さが20μmであるときに4.4%であることが認められた。また、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに6.4%であり、調光層の厚さが30μmであるときに8.2%であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.3603x - 2.6301
当該近似式から、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が5%以下である調光層の厚さが、21.18μm以下であることが認められた。
図5が示すように、試験例8において、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに98.5%であり、調光層の厚さが18μmであるときに98.6%であり、調光層の厚さが20μmであるときに98.7%であることが認められた。また、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに98.8%であり、調光層の厚さが30μmであるときに99.0%であることが認められた。調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さにかかわらず、98%以上であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.0335x + 97.989
調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに3.2%であり、調光層の厚さが18μmであるときに3.5μmであり、調光層の厚さが20μmであるときに4.2%であることが認められた。また、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに6.0%であり、調光層の厚さが30μmであるときに8.0%であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.3523x - 2.7008
当該近似式から、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が5%以下である調光層の厚さが、21.86μm以下であることが認められた。
図6が示すように、試験例9において、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに98.1%であり、調光層の厚さが18μmであるときに98.3%であり、調光層の厚さが20μmであるときに98.5%であることが認められた。調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに98.7%であり、調光層の厚さが30μmであるときに98.8%であることが認められた。調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さにかかわらず、98%以上であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.048x + 97.434
調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが16μmであるときに2.9%であり、調光層の厚さが18μmであるときに3.2%であり、調光層の厚さが20μmであるときに4.0μmであることが認められた。調光シートが透明を呈する際のヘイズ値は、調光層の厚さが25μmであるときに5.5%であり、調光層の厚さが30μmであるときに7.8%であることが認められた。5つのヘイズ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.3523x - 3.0008
当該近似式から、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が5%以下である調光層の厚さが、22.71μm以下であることが認められた。
図7が示すように、試験例7から試験例9の各々において近似式から求められた調光層の厚さを、空隙径と調光層の厚さとによって定められる二次元平面上にプロットした。プロットした3つの値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = 0.9957x + 19.759
したがって、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値が98%以上であり、かつ、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が5%以下であることを満たすためには、調光層の厚さDLCμmと、空隙径DDμmとが、以下の式を満たすことが好ましいといえる。
DLC≦DD+20μm
[調光層の厚さとクラリティ値]
[試験例10]
試験例3において、空隙径を2.0μmに固定する一方で、調光層の厚さを6通りに変更した以外は、試験例3と同様の方法によって、試験例10の調光シートを得た。なお、試験例10では、紫外線の強度を4mW/cmに設定し、紫外線の照射時間を210秒に設定した。また、試験例10では、調光層の厚さが14μmである調光シート、調光層の厚さが16μmである調光シート、調光層の厚さが20μmである調光シート、調光層の厚さが25μmである調光シート、調光層の厚さが28μmである調光シート、および、調光層の厚さが30μmである調光シートを作成した。
なお、14μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、14μmの直径を有したスペーサーを用い、16μの厚さを有した調光層を形成する場合には、16μmの直径を有したスペーサーを用いた。また、25μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、25μmの直径を有したスペーサーを用い、28μmの厚さを有した調光層を形成する場合には、28μmの直径を有したスペーサーを用いた。また、30μmの厚さを有した調光層を形成する際には、30μmの直径を有したスペーサーを用いた。
また、各調光シートが備える調光層について液晶化合物の体積占有率を算出したところ、各調光シートでの液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[評価方法]
[クラリティ値]
試験例1から試験例6の調光シートに対する評価方法と同様の方法で、試験例10に含まれる6種の調光シートについて、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値を測定した。
[評価結果]
図8を参照して、評価結果を説明する。
図8が示すように、試験例10において、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値は、調光層の厚さが14μmであるときに37.0%であり、調光層の厚さが16μmであるときに25.6%であり、調光層の厚さが20μmであるときに17.6%であることが認められた。調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値は、調光層の厚さが25μmであるときに18.0%であり、調光層の厚さが28μmであるときに17.6%であり、調光層の厚さが30μmであるときに17.3μmであることが認められた。
6つのクラリティ値のうち、調光層の厚さが14μmであるときのクラリティ値と、調光層の厚さが16μmであるときのクラリティ値とから求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = -5.7x + 116.8
これに対して、調光層の厚さが20μmであるときのクラリティ値、調光層の厚さが25μmであるときのクラリティ値、調光層の厚さが28μmであるときのクラリティ値、および、調光層の厚さが30μmであるときのクラリティ値から求められる近似式は、以下に記載の通りであった。
y = -0.0278x + 18.34
2つの近似式から、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値が20%以下であることを満たすためには、調光層の厚さDLCが以下を満たすことが好ましいといえる。
17μm≦DLC
[各種構造での光学特性の比較]
以下に説明する試験例12から試験例20では、以下に記載の二色性色素を用いた。
・二色性色素 : アゾ系化合物
[試験例11]
試験例3において、空隙径を2.0μmに設定した以外は、試験例3と同様の方法によって、試験例11の調光シートを得た。なお、調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例12]
試験例11において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が50%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用い、かつ、二色性色素を塗工液に添加した以外は、試験例11と同様の方法によって、試験例12の調光シートを得た。なお、試験例12では、二色性色素を含む塗工液の総量を100質量%とする場合に、二色性色素の濃度を2質量%に設定した。なお、調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例13]
試験例11の調光シートと、試験例12の調光シートとを準備した。次いで、光学用透明粘着剤を用いて形成した30μmの厚さを有した粘着層によって、試験例11の調光シートに試験例12の調光シートを貼り付けた。これにより、試験例13の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例14]
試験例13において、試験例12の調光シートを2枚準備した以外は、試験例13と同様の方法によって、試験例14の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例15]
試験例12において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が50%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用い、かつ、二色性色素の濃度を1質量%に変更した以外は、試験例12と同様の方法によって、試験例15の調光シートを得た。なお、調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例16]
試験例13において、試験例12の調光シートに代えて試験例15の調光シートを準備した以外は、試験例13と同様の方法によって、試験例16の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例17]
試験例16において、試験例15の調光シートを2枚準備した以外は、試験例16と同様の方法によって、試験例17の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例18]
試験例12において、相分離後の調光層において液晶組成物の体積占有率が50%になるような量の液晶化合物および紫外線重合性化合物を用い、かつ、二色性色素の濃度を0.5質量%に変更した以外は、試験例12と同様の方法によって、試験例18の調光シートを得た。なお、調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例19]
試験例13において、試験例12の調光シートに代えて試験例18の調光シートを準備した以外は、試験例13と同様の方法によって、試験例19の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[試験例20]
試験例19において、試験例18の調光シートを2枚準備した以外は、試験例19と同様の方法によって、試験例20の調光シートを得た。なお、各調光シートが備える調光層について体積占有率を算出したところ、各調光シートにおける液晶組成物の体積占有率が50%であることが認められた。
[評価方法]
以下に説明する光学特性の評価方法の全てにおいて、調光シートが2つの調光層を備える調光シートでは、調光シートが不透明を呈する際と透明を呈する際との両方において、2つの調光層に印加される電圧の大きさを等しくした。
[ヘイズ値]
試験例7から試験例9の調光シートに対する評価方法と同様の方法で、各試験例の調光シートについて、ヘイズ値を測定した。
[全光線透過率]
各試験例の調光シートについて、ヘーズメーター(NDH7000SP、日本電色工業(株)製)を用いて、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法によって、全光線透過率を測定した。なお、各調光シートについて、不透明を呈する際の、すなわち、透明電極間に印加された電圧値が0Vである際の全光線透過率と、透明を呈する際の、すなわち、透明電極層間に印加された電圧値が60Vである際の全光線透過率とを測定した。
[平行線透過率]
各試験例の調光シートについて、ヘーズメーター(NDH7000SP、日本電色工業(株)製)を用いて、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法によって、平行線透過率を測定した。なお、各調光シートについて、不透明を呈する際の、すなわち、透明電極間に印加された電圧値が0Vである際の平行線透過率と、透明を呈する際の、すなわち、透明電極層間に印加された電圧値が60Vである際の平行線透過率とを測定した。
[クラリティ値]
試験例1から試験例6の調光シートに対する評価方法と同様の方法で、各試験例の調光シートについて、クラリティ値を測定した。
[評価結果]
表1から表3を参照して、評価結果を説明する。
試験例11から試験例14の調光シートについて、光学特性を評価した結果は、表1が示す通りであった。
Figure 2023165233000002
表1が示すように、試験例11から試験例14の調光シートの全てにおいて、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値が98%以上であることが認められた。また、試験例11の調光シートにおいて、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値が20%以下であることが認められた。さらには、試験例13および試験例14の調光シートでは、調光シートが不透明を呈する際のクラリティ値が0%であることが認められた。一方で、試験例11の調光シートにおいて、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が5%以下であることが認められた。
試験例15から試験例17の調光シートについて、光学特性を評価した結果は、表2が示す通りであった。
Figure 2023165233000003
表2が示すように、試験例15から試験例17の調光シートの全てにおいて、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値が98%以上であることが認められた。また、試験例16および試験例17の調光シートにおいて、調光シートが不透明を呈する際のクラリティが0%であることが認められた。
試験例18から試験例20の調光シートにおいて、光学特性を評価した結果は、表3が示す通りであった。
Figure 2023165233000004
表3が示すように、試験例18から試験例20の調光シートの全てにおいて、調光シートが不透明を呈する際のヘイズ値が98%以上であることが認められた。また、試験例19および試験例20の調光シートにおいて、調光シートが不透明を呈する際のクラリティが0%であることが認められた。
なお、試験例3の調光シートを製造する際には、液晶化合物、紫外線重合性化合物、重合開始剤、および、スペーサーから構成される塗工液の質量を100質量%に設定する場合に、各材料の配合比を以下のように設定した。
(a)液晶化合物 50質量%
(b)紫外線重合性化合物 48.1質量%
(c)重合開始剤 0.9質量%
(d)スペーサー 1.0質量%
塗工液における液晶組成物としての液晶化合物の配合比と、調光層における液晶組成物の体積占有率とは比例するから、試験例3以外の各試験例では、調光層における液晶組成物の体積占有率に応じて、液晶化合物の配合比を増やすかもしくは減らした。また、液晶化合物の配合比を増やす分だけ紫外線重合性化合物の配合比を減らす、あるいは、液晶化合物の配合比を減らす分だけ紫外線重合性化合物の配合比を増やすことによって、試験例3以外の各試験例での塗工液を調製した。
また、試験例12から試験例20では、二色性色素の配合比の分だけ液晶化合物の配合比を減らした。すなわち、試験例12から試験例14では、液晶化合物の配合比を48質量%に設定し、かつ、二色性色素の配合比を2質量%に設定した。試験例15から試験例17では、液晶化合物の配合比を49質量%に設定し、かつ、二色性色素の配合比を1質量%に設定した。試験例18から試験例20では、液晶化合物の配合比を49.5質量%に設定し、かつ、0.5質量%に設定した。
以上説明したように、調光シートおよび調光シートの製造方法における一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)2μm以下の空隙径を有し、かつ、液晶組成物で満たされた空隙が、液晶化合物の体積占有率が40%以上60%以下となるような密度、言い換えれば数量で高分子樹脂層のなかに分散される。これによって、高分子樹脂層と液晶組成物との界面とにおける散乱が生じやすくなるから、調光層21における平行線の透過を抑えられ、結果として、調光シート11の不透明時における透け感が抑えられる。
(2)調光シート11が不透明を呈する際のヘイズ値を高め、かつ、調光シート11が透明を呈する際のヘイズ値を低めることが可能である。
(3)調光シート11が不透明を呈する際のクラリティ値が高まることが抑えられる。
(4)調光シート11が2つの調光層を備える場合には、調光シート11が調光層21を1つのみ備える場合に比べて、調光シート11が不透明を呈する場合に、調光シート11に入射した光が調光シート11内においてさらに散乱される。そのため、調光シート11が不透明を呈する場合の透け感をさらに抑えることが可能である。
なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
[透明基材]
・調光シート11が2つの調光層を備える場合には、以下の構造を有してもよい。
すなわち、1つの透明基材の両面に透明電極層が形成され、かつ、各透明電極層上に調光層が1つずつ位置してよい。すなわち、図2を参照して先に説明した調光シート11において、粘着層13と、第1ユニット11UN1の第1透明基材24、もしくは、第2ユニット11UN2の第2透明基材25を割愛することが可能である。
[調光シートの型式]
・調光シート11の型式は、リバース型であってもよい。リバース型の調光シートは、ノーマル型の調光シート11が備える層に加えて、さらに、第1配向層および第2配向層を備えている。第1配向層は、調光層21と第1透明電極層22との間に位置する。第2配向層は、調光層と第2透明電極層との間に位置する。調光層は、誘電異方性が正であるポジ型の液晶化合物に代えて、誘電率異方性が負であるネガ型の液晶化合物を含む。
第1配向層および第2配向層は、垂直配向層である。各配向層は、第1透明電極層22に接する面とは反対側の面、および、第2透明電極層23に接する面とは反対側の面に対して垂直であるように、液晶化合物の長軸を配向させる。なお、配向層は、液晶化合物の長軸が各面に対して実質的に垂直であると判断される範囲において、長軸が垂直に対して数度傾くように液晶化合物を配向させてもよい。
配向層を形成するための材料は、有機化合物、無機化合物、および、これらの混合物である。有機化合物は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、および、シアン化化合物などである。無機化合物は、シリコン酸化物、および、酸化ジルコニウムなどである。なお、配向層を形成するための材料は、シリコーンであってもよい。シリコーンは、無機性の部分と有機性の部分とを有する化合物である。各配向層の厚さは、例えば0.02μm以上0.5μm以下であってよい。
リバース型の調光シートは、調光シートの通電時に、すなわち、第1透明電極層22と第2透明電極層23との間に電位差が生じているときに、相対的に高いヘイズ値を有する。リバース型の調光シートは、調光シートの非通電時に、すなわち、第1透明電極層22と第2透明電極層23との間に電位差が生じていないときに、相対的に低いヘイズ値を有する。そのため、リバース型の調光シートは、調光シートの通電時に不透明を呈し、かつ、調光シートの非通電時に透明を呈する。
10…調光装置
11…調光シート
12…駆動部
13…粘着層
21…調光層
22…第1透明電極層
23…第2透明電極層
24…第1透明基材
25…第2透明基材

Claims (5)

  1. 液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる調光シートであって、
    複数の空隙が分散した高分子樹脂層と、前記液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物と、を含む調光層を備え、
    前記調光層において、前記高分子樹脂層の体積と前記液晶組成物の体積との総和に対する前記液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下であり、
    前記空隙の空隙径が、2μm以下である
    調光シート。
  2. 前記調光層の厚さがDLCμmであり、前記空隙の空隙径がDDμmである場合に、
    DLC≦DD+20μmを満たす
    請求項1に記載の調光シート。
  3. 17μm≦DLCを満たす
    請求項2に記載の調光シート。
  4. 1つの前記調光層である第1調光層と、
    他の前記調光層である第2調光層と、を備え、
    前記第1調光層に前記第2調光層が重なる
    請求項1から3のいずれか一項に記載の調光シート。
  5. 液晶化合物の配向が変更されることによって透明から不透明に可逆的に切り替わる調光シートの製造方法であって、
    前記液晶化合物と光重合性化合物とを含む層の相分離によって、複数の空隙が分散した高分子樹脂層と、前記液晶化合物を含み、各空隙に充填された液晶組成物と、を含む調光層を形成することを含み、
    前記調光層を形成することでは、前記調光層において、前記高分子樹脂層の体積と前記液晶組成物の体積との総和に対する前記液晶組成物の体積の百分率が40%以上60%以下であり、前記空隙の空隙径が2μm以下であるように前記相分離を行う
    調光シートの製造方法。
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