JP4457699B2 - 調光材料およびこれを用いた車両 - Google Patents

Description

本発明は、液晶が配置された調光素子（以下、「調光材料」とも称する）に関する。本発明の調光材料は、例えば、車両のフロントガラスやフロントサイドガラスに用いられる。

夏季、炎天下に駐車した車室内への、光および熱の侵入経路としては、面積の大きい、天井、ウィンドシールド、リアガラス、フロントサイドガラス、リアサイドガラス、ドア上部等が挙げられる。

従来の車両では、ウィンドシールドには合わせガラス、フロントサイドガラスには単ガラスが用いられることが多い。安全性を向上させるために、強度向上に寄与する中間膜が用いられることもあるが、熱的機能はほぼ無いに等しい。このため、炎天下に駐車した車内には、光エネルギーおよび熱エネルギーが多量に侵入し、車室内環境が非常に苛酷なものとなる。また、空調設備の燃費の低下を招き、巨視的にみれば、環境への悪影響も懸念される。

建築物においても、この問題は検討されている。例えば、窓を通じての光エネルギーおよび熱エネルギーの流入によって、室内の空調設備への負荷および人体への負荷が大きくなる。車両の場合と同様に、多量のエネルギーの流入は、空調設備の燃費の低下を招き、巨視的にみれば、環境への悪影響も懸念される。

このような問題を解決すべく、近年、建物や車内に流入する光エネルギーおよび熱エネルギーを遮蔽し、室内の温度上昇および冷房負荷を低減させる技術が提案されている。解決策の一例としては、調光機能を有するガラスが提案されている。窓ガラスとしての透明性、および日射エネルギーの遮断のための熱線反射・吸収性の双方を特性を有し、必要に応じてスイッチングできる機能を有していれば、必要なときに必要な光量を室内に侵入させることが可能である。そのような制御が可能であれば、人体や冷房装置にかかる負荷を低減できるほか、省エネルギーの観点からも有益である。

ガラスに調光機能を付与するための具体的手段としては、エレクトロクロミック素子（以下「ＥＣ素子」という）、および液晶素子が知られている。

ＥＣ素子は、酸化タングステン、プルシアンブルーなどの電気化学的な酸化還元反応によるスペクトル変化を伴う材料を用い、日射エネルギーの透過量の制御を光の吸収により可能としている。しかしながら、ＥＣ素子は、日射エネルギーを吸収するため、室内外を隔てるガラスに用いた場合には、その吸収されたエネルギーが室内に再放出され、室内温度の上昇を招いてしまう。

液晶素子は、電圧によって配列が変化する材料からなり、液晶の配列によって光の透視性を変更させる材料である。液晶素子としては、曲線的な配列相のネマティック液晶素子（特許文献１）、相分離法により得られる液晶素子（特許文献２）などが知られている。これらの素子は、以下の原理に基づいて動作する。

安価なポリマー中に液晶物質の小滴を分散させた該公報記載の液晶素子は、電圧を印加しない状態では、ポリマー壁の曲面に沿って液晶が配列する。これにより、光路がねじ曲げられ、また、ポリマーと液晶滴との界面において光が反射して散乱し、乳白色に見える。

一方、液晶素子に電圧を印加した場合、液晶滴内の液晶は外部電界により電界方向に配列する。このとき、液晶の常光屈折率ｎ_ｏとポリマーの屈折率ｎ_ｐとを一致するように選択することにより、液晶素子面に垂直に入射した光を、液晶とポリマーとの界面で反射することなく通過させることができ、液晶素子は透明となる。

しかしながら、前記液晶素子を室内外を隔てるガラスに適用する場合、改善が望まれている事項がいくつかある。１つは、エネルギーの透過量の問題である。前記液晶素子は、電圧印加時には透視性を確保でき、電圧無印加時には非透視性とすることができる。しかしながら、電圧無印加時に液晶素子に入射した光は、そのほとんどが入射側とは反対側に散乱しているため、電圧印加時と比較して日射エネルギーの透過量はほとんど減少していなかった。このため、室内に日射エネルギーが多量に侵入してしまう。

２つめは、フェールセーフの問題である。前記液晶は、電圧印加時に透視性を確保する機構を有しているため、車両が故障して電圧が印加されない状態に陥った場合に、前方が見えづらくなってしまう。

３つめは、可視光透過率の問題である。車両の前面にガラスが配置される場合には、透明時の透過率が法律の規定を満たす必要がある。日本においては、可視光透過率（Ｔｖ）は７０％以上である必要がある。液晶素子を含むガラスを適用する場合、偏光板などの存在により、充分な透過率が得られにくい。

４つめは、液晶の屈折率の角度依存性の問題である。電圧印加時に配列した液晶は、屈折率の角度依存性を有し、正面からは透明に見えても、別の角度からは透明に見えなくなる現象が生じる問題がある。
特表昭５８−５０１６３１号公報 特開昭６１−５０２１２８号公報

上述のように、液晶を含む調光素子（調光材料）を車両や建築物のガラスなどに適用するためには、改善が望まれている問題がある。そこで、本発明の目的は、液晶素子を含む調光材料の有用性を高める手段を提供し、車両や建築物への適応性を高めることである。

本発明は、透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなり、前記表面層および前記裏面層に１対の電極が設置され、前記電極の間に前記液晶が存在し、前記液晶は、前記電極の非通電時に等方相を形成し、前記電極の通電時に配列相を形成し、非通電時の透過率が通電時の透過率よりも高くなるように構成されている、調光素子である。

等方性の液晶素子が中間層に配置されている本発明の調光材料は、従来の液晶素子からなる調光材料と比較して、車両や建築物への応用に非常に適した特性を有する。

本発明の調光材料は、透明な表面層と透明な裏面層とを有し、中間層に等方相を形成する液晶を配置したことを特徴とする。このような等方相の液晶を用いることによって、以下のような種々の効果を得ることが可能である。ただし、本発明の技術的範囲が、以下の全ての効果を有する調光材料に限定されるわけではない。

本発明の調光材料を用いれば、炎天下に駐停車されている車両や直射日光が照射する建築物のガラス窓などにおいて、日射エネルギーをガラス内部に侵入させたくない場合に、日射エネルギーの透過量を低下させることが可能である。つまり、本発明によって、室内環境の改善、冷房負荷の低減などが可能である。

本発明の調光材料は、等方相の液晶が用いられているため、フェールセーフの観点からも好ましい。即ち、車両が故障して液晶に電圧を印加できない状態に陥った場合であっても、ガラスの透光性が保持される。このため、事故により前方が見えなくなるなどの問題が解決されうる。

等方相の液晶を用いているため、充分な可視光透過率が得られる。前述のように、日本においては、車両前方に用いられるガラスの可視光透過率は（Ｔｖ）は、７０％以上である必要があるが、この基準をクリアすることも可能である。ただし、本発明の調光材料およびその応用品の技術的範囲が、可視光透過率７０％以上のものに限定されるわけではない。例えば、建築物のガラスのような可視光透過率が７０％以上であることが必要でない用途にも、本発明は適用可能であり、このような用途に用いられる調光材料も、本発明の規定を満たしている、または均等の範囲内であれば、当然に本発明の技術的範囲に含まれる。また、等方相の液晶を用いているため、液晶の角度依存性の問題も解決可能である。

次に、本発明の調光材料について、詳細に説明する。なお、本願において、日射反射率（Ｒｅ）、日射透過率（Ｔｅ）、可視光反射率（Ｒｖ）、可視光透過率（Ｔｖ）の値は、ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて、測定される値である。

図１は、本発明の調光材料の断面模式図である。調光材料１は、表面層１０、中間層２０、および裏面層３０が、この順序で積層されてなる。ただし、これらの層以外の層の存在を排除するわけではない。これらの層の外部または層間に、必要に応じて他の層が積層されてもよい。表面層１０および裏面層３０は、ともに透明である。中間層２０には、等方相を形成する液晶（図示せず）が充填される。

本願において、「調光材料」とは、入射してきた光の特性を変化させる性質を有する材料一般を意味する。例えば、調光材料の具体例としては、基材がガラスである調光ガラス、基材が樹脂フィルムである調光フィルムなどが挙げられ、これらは調光材料の下位概念に含まれる。

本願において「等方相を形成する」とは、電圧などの特殊な外的ファクターが加わっていない状態で等方相を形成することを意味する。好ましくは、常温で等方相を形成する液晶が充填される。ここで、「常温」とは、一般に調光材料を用いる温度域を意味し、具体的には２０〜４０℃程度の温度である。本願において「等方相」とは、液晶性を示す液晶分子の単体または混合体が、一定の方向に配列したいわゆる液晶状態になっておらず、配向秩序の無い状態を示す。

充填される液晶は、好ましくは、等方相転移温度を−４０〜４０℃に持ち、その等方相転移温度以上で等方相を形成する液晶である。ここで、「等方相転移温度」とは、液晶性を示す液晶分子の単体または混合体が、一定の方向に配列したいわゆる液晶状態になる温度から、配向秩序の無い状態に切り替わる温度を示す。本発明においては、この等方相転移温度が低いほど好ましいが、等方相転移温度が−４０〜４０℃の範囲にあれば、一般に調光材料として用いられる環境下では、配列相と等方相との切り替えを行うことが充分に可能である。

本発明者らは、等方相を形成し、いわゆる液晶として通常活用される態様を形成していない状態に着目し、本発明を完成させた。つまり、本発明者は、液晶性を示す物質を液晶状態で用いないことに新たな機能を見出し、本発明を完成させたのである。

液晶が等方相を形成している場合について、従来の液晶のように配列相を形成している場合と比較して説明する。図２は、配列相を形成している液晶４０からなる中間層２０が、表面層１０および裏面層３０の間に配置されてなる、調光材料２の断面模式図である。図３は、等方相を形成している液晶４１からなる中間層２０が、表面層１０および裏面層３０の間に配置されてなる、本発明の調光材料３の断面模式図である。

図２の状態においては、液晶４０が配列しており、中間層２０が屈折率異方性を持っている。中間層２０がネマティック液晶のとき、正面方向から調光材料を観察すると、中間層２０により光が散乱されるため、裏面を見通すことができず、調光材料２は白濁して見える。一方、図３の状態においては、液晶４１が配列しておらず、中間層２０が屈折率異方性を持っていないため、裏面層の奥を見通すことが可能である。

中間層２０に配置される液晶物質は、特に限定されるものではないが、ネマティック−アイソトロピック転移温度（ＮＩ点）が常温域に来るように考慮して選定されることが好ましい。さらに、本発明で使用される液晶が誘電異方性を示す液晶であれば、その常光屈折率または異常光屈折率のどちらかが、温度、光、電圧印加等の刺激によって配列し、その他の成分の屈折率と整合して反射等の機能を発現することが可能である。

本発明で使用されうる液晶分子は、ベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環等の他、ピリミジン環、ジオキサン環、ピリジン環等のヘテロ環等の環状化合物が２〜４つ結んだものでありうる。その結合部には、メソゲン基と呼ばれるエステル結合、アセチレン結合（エチニレン基）、エタン結合（エチレン基）、エチレン結合（エテニレン基）、アゾ結合等が用いられうる。末端基および側方置換基としては、シアノ基、フルオロ基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基等が用いられる。例えば、アゾキシ系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、フェニルエステル系、シクロヘキサンカルボンサンフェニルエステル系、フェニルピリミジン系、フェニルジオキサン系等の液晶が使用されうる。これらの液晶は単体でも用いるが、実用上は、２種以上の単体の混合体が用いられることが多い。本発明においては、液晶分子の単体および混合物をまとめて、液晶と記載されうる。

これらの液晶単体、または混合液晶は、好ましくは常温で等方相を持つように調整される。常温において単体で等方相を形成する液晶分子の具体例としては、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（５ＣＢ）、４−ヘキシル−４’−シアノビフェニル（６ＣＢ）、４−ヘキシル−４’−シアノフェニルピリジン、４−ヘキシル−４’−プロピルフェニルシクロヘキサン、４−メチル−４’−プロピルジシクロヘキサン、４−ヘキシル−４’−メトキシジシクロヘキサン等が挙げられる。

液晶に等方相を形成させるためには、上述のような液晶単体で等方相を形成する材料を用いてもよいし、種々の液晶単体を混合物にして等方相を形成させてもよい。また、分散材を用いて、液晶に等方相を形成させてもよい。分散材によって等方相を形成させる場合、広い温度範囲で等方相を形成させることが可能である。このため、自動車など使用温度領域が広い用途に用いる場合には、有益である。分散材としては、例えば、屈曲型分子などの分散材が用いられる。分散材の具体例としては、用いる液晶に類似の系統で、メソゲン基としてｃｉｓ−エチレン基、ｃｉｓ−エチレン基の水素をフルオロ基、ブロモ基等のハロゲン基に置換したもの、ｃｉｓ−アゾ基等を骨格に持つものが挙げられる。

等方相を形成しており、高い可視光透過率を示している中間層２０を変化させて、可視光透過率を低下させるには、液晶の種類に応じて、温度、光、電圧印加等の刺激を使い分けて、液晶分子を配列させる。例えば、電圧印加によって液晶を配列させる。ここでいう「液晶分子を配列させる」とは、液晶分子が電圧印加時に発生する電界に応答して秩序を持ち、電界に対して、液晶分子が直交、あるいは平行に配列することを言う。液晶分子が配列するという条件を満たすものであれば、印加する電圧の波形は限定されない。

電圧を印加する場合には、表面層１０および裏面層３０に１対の電極を設置し、電極が配置された表面層１０と裏面層３０との間に、液晶を配置する。図４は、表面層１０および裏面層３０に、１対の電極（５０、５１）が設置され、電極（５０、５１）の間に液晶を含む中間層２０が配置された調光材料の断面模式図である。電極は、好ましくは透明電極である。表面層１０と裏面層３０とのいずれを正極側または負極側にするかは、表面層１０および裏面層３０に、正極または負極の一方が配置され、中間層２０に存在する液晶に電圧が印加されるのであれば特に限定されない。等方相を形成している液晶を、電圧印加の刺激によって変化させる場合には、液晶は、電極の非通電時に等方相を形成し、電極の通電時に配列相を形成する。これにより、非通電時には可視光透過率（Ｔｖ）を確保しつつ、通電時には、配列による調光機能を発現させる。

電圧印加を刺激として用いて液晶を制御する方法について、図面を用いて説明する。図５は、電極（５０、５１）に電圧が印加されておらず、液晶４１が等方相を形成している調光材料４の断面模式図である。調光材料４の電極（５０、５１）に電圧を印加すると、液晶４１が配列相を形成し、図６または図７のような配列状態を形成する。図６は、電圧差が生じている方向に平行な方向に液晶４１が配列した、調光材料の断面模式図である。図７は、電圧差が生じている方向に垂直な方向に液晶４１が配列した、調光材料の断面模式図である。図６または図７のいずれの配列状態を形成するかは、液晶の誘電率異方性の正負によって決定される。

電圧を印加して液晶を配列させる場合の印加電圧は、中間層２０の厚さや液晶分子の種類に応じて決定されればよく、特に限定されないが、好ましくは、３〜２００Ｖ程度である。

室内への日射エネルギーの侵入を防止するためには、調光材料における日射反射率（Ｒｅ）を高めることが有効である。日射反射率（Ｒｅ）を高める観点からは、図８および図９のように、中間層２０は構造体（６０、６１）によって形成された周期構造からなり、液晶は構造体（６０、６１）の内部に存在することが好ましい。液晶は、中間層２０において周期構造を形成している構造体（６０、６１）の内部に存在するが、場合によっては、構造体（６０、６１）の間に存在していてもよい。図８は、中間層２０に球状の構造体６０からなる周期構造が形成された調光材料の断面模式図である。図９は、中間層２０に立方状の構造体６１からなる周期構造が形成された調光材料の断面模式図である。図８や図９に示すような周期構造中において液晶の配列が行われると、反射による着色が見られる。この反射波長を広げることによって、可視光域全域を反射させ、日射反射率（Ｒｅ）を高めることが可能である。究極的には、液晶の配列制御によって、日射反射率（Ｒｅ）１００％と、可視光透過率（Ｔｖ）７０％以上とを、切り替えることも可能である。

例えば、周期構造を構成する構造体が球形の場合について、図１０〜１３を用いて説明する。液晶が配列相を形成する場合、一般的に液晶は球の表面から制限を受け、図１０のごとく配列する。各構造体６２内の液晶４０が図１０のように配列する場合、球ごとに光学的な異方性が異なる。液晶が等方相を形成する場合には、図１１に示すように、各構造体６３内において液晶４１が分散し、光学的に異方性を持たない状態になる。図１１の状態の構造体に電界がかかると、液晶分子の持つ誘電率異方性により、図１２または図１３のように、構造体（６４、６５）内において液晶が配列する。この配列時の液晶の屈折率と周期構造の持つ屈折率との差により、中間層に入射した光が反射し、日射反射率（Ｒｅ）を上昇させることが可能となる。図１２または図１３のいずれの配列状態を形成するかは、液晶の誘電率異方性の正負によって決定される。

構造体としては、中間層に配置され周期構造を形成する材料が用いられうる。構造体の具体例としては、粒子径３００ｎｍのポリスチレン粒子が挙げられる。液晶は、構造体を中間層に配置した後、充填されてもよいし、可能であれば、液晶が予め充填された各構造体を表面層と裏面層との間に供給してもよい。構造体の形状は、周期構造を形成しうるのであれば特に限定されず、球状であってもよいし、四角柱状であってもよい。大きさも特に限定されないが、密に構造体を充填するためには、小さい方が好ましい。

表面層１０および裏面層３０は、透明な材料である。本願において「透明」とは、可視光透過率が７０％以上であることを意味する。表面層１０および裏面層３０は、透明な樹脂やガラスなどからなる。透明性が確保されていれば、表面層１０および裏面層３０は、無色であってもよいし、着色されていてもよい。なお、表面層１０とは、光源側に配置される層であることを意味し、裏面層３０とは、光源側と反対側に配置される層であることを意味するが、特に厳密な区別が必要とされるわけではない。例えば、表面層１０および裏面層３０に用いられる材料が同一である場合には、いずれが表面層として用いられてもよい。

表面層１０および裏面層３０の大きさおよび厚さは、調光材料の用途に応じて決定される。例えば、調光材料が自動車のフロントガラスに用いられるのであれば、車両のデザインに応じて表面層１０および裏面層３０の大きさは決定される。また、厚さも、調光材料の透光率や強度などを考慮して決定される。

表面層１０および裏面層３０として用いられるガラスの素材は特に限定されず、一般に用いられているガラスが適用されうる。ガラスは無色であっても着色されていてもよい。ガラスの具体例としては、クリアーガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス、グレーガラス、ブルーガラス、ＵＶカット断熱ガラス、熱線吸収ガラス、強化ガラス等が使用されうる。場合によっては、これらが組み合わせられてもよい。

表面層１０および裏面層３０として用いられる樹脂の素材は特に限定されず一般に用いられている樹脂が適用されうる。樹脂は、熱可塑性であってもよいし、熱硬化性であってもよい。適用用途を広げるためには、熱可塑性樹脂がより好適である。具体例としては、ナイロン６６などの脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレンなどからなる各種樹脂フィルムが、加工性、経済性、市場入手性、リサイクル性等の点から好適である。これらの中でも、ポリプロピレン、ポリエステルがより好適で、例えばポリエステルではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリブチレンイソフタレート（ＰＢＩ）、ポリε−カプロラクトン（ＰＣＬ）等のほか、ＰＥＴのエチレングリコール成分を他の異なるグリコール成分で置換したもの（例えば、ポリヘキサメチレンテレフタレート（ＰＨＴ））、またはテレフタル酸成分を他の異なる２塩基酸成分で置換したもの（ポリヘキサメチレンイソフタレート（ＰＨＩ）、ポリヘキサメチレンナフタレート（ＰＨＮ））等を用いることができる。ただし、これらに限定されるわけではない。

表面層１０および裏面層３０は、樹脂フィルムであってもよい。表面層１０および裏面層３０が樹脂フィルムである場合、フィルム状の薄い調光材料が得られる。フィルム状の調光材料の用途としては、仕切り部、屋内等が挙げられる。

フィルム状調光材料はガラスを一体化して、透明性を確保した調光ガラスとして用いることも好適である。フィルム状調光材料を作製し、これを用いて調光ガラスを作製する場合、調光ガラス作製の際の作業性を向上させることができる。例えば、２枚の合わせガラス間に液晶からなる中間層を形成する場合、ガラスの間に液晶材料を充填するのは比較的手間がかかる困難な作業である。このような工程を経る代わりに、樹脂フィルム間に液晶材料が充填されたフィルム状の調光材料を作製しておき、このフィルム状の調光材料をガラス間に配置する工程を採用することによって、作業性を向上させることができる。

樹脂フィルム間に液晶からなる中間層が形成されたフィルム状調光材料を作製した場合、上述のように、樹脂フィルムからなる表面層および裏面層の外層に、１対の透明なガラスが配置されてもよい。または、樹脂フィルムからなる表面層または裏面層の一方の外層に、透明なガラスが配置されてもよい。この態様は、ガラスにフィルム状調光材料を貼り付けることによって作製されうる。

表面層１０および裏面層３０を構成する樹脂フィルムの材料としては、先述の熱可塑性樹脂の他に、スチレン、メチルメタクリレート、アクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリブタジエン、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、テトラメチレングリコールエーテルなどをモノマーとして得られるポリマーが挙げられる。もちろん、他のモノマーを原料とするポリマーが用いられてもよい。２種以上のモノマーからなるコポリマーが用いられてもよい。例えば、スチレンとメチルメタクリレートとのコポリマー、スチレンとアクリロニトリルとのコポリマー、スチレンとブタジエンとのコポリマー、４，４−チオジフェノールとビスフェノールＡとのコポリカーボネート、グルテルイミドとメチルメタクリレートとのコポリマーなどが挙げられる。

本発明の調光材料は各種用途に適用されうるが、好適な用途としては、車両のフロントガラス、フロントサイドガラスが挙げられる。自動車のフロントガラスおよびフロントサイドガラスは、日本の法規上は、日射成分のうちの可視光透過率（Ｔｖ）が７０％以上であることが求められる。本発明の調光材料を用いたフロントガラスおよびフロントサイドガラスは、少なくとも運転時には、定められた可視光透過率（Ｔｖ）を満たした上で、日射透過率（Ｔｅ）を下げる手段として有益である。

本発明の調光材料が用いられうる車両は多岐に渡る。例えば、図１６に示すようなセダン（日産自動車株式会社：スカイライン^ＴＭ（Ｖ３５））、図１７に示すようなコンパクトカー（日産自動車株式会社：マーチ^ＴＭ（Ｋ１２））、図１８に示すようなミニバン（日産自動車株式会社：セレナ^ＴＭ（Ｃ２４））、図１９に示すようなワゴン（日産自動車株式会社：プリメーラワゴン^ＴＭ（ＷＰ１１））、図２０に示すようなスポーティーカー（日産自動車株式会社：フェアレディＺ^ＴＭ（Ｚ３３））などの各種車型に適用されうる。その他にも、軽自動車、クーペ、ＳＵＶ、１ＢＯＸ、２ＢＯＸ、バン、トラック等の車両にも、勿論適用されうる。

次に、本発明について、実施例を用いて説明する。なお、得られた調光材料の光学特性については、以下の測定によって評価した。

（光学特性評価）
可視光透過率（Ｔｖ）および日射透過率（Ｔｅ）は、ＪＩＳ Ｒ３１０６に準拠し、分光光度計（日立製Ｕ−４０００）を用いて測定した。なお、以下の記載においては、特に断りのない限り、光学特性の評価温度は３５℃とした。

また、０°入射および４５°入射の際の光学特性を評価する方法の概略を図１４および図１５に示す。図１４は、０°入射の際の光学特性を評価する際の、測定装置および調光材料の配置を示す概略図である。光源７０から光線が発せられ、その光軸８０上に、サンプル（調光材料）１が、表面層１０に光が入射するように配置される。表面層１０、中間層２０、および裏面層３０を通過した光は、検出器７１に入射し、光学特性が算出される。図１５は、４５°入射の際の光学特性を評価する際の、測定装置および測定材料の配置を示す概略図である。４５°入射の際の光学特性は、サンプル（調光材料）１を４５°傾けることを除いては、図１４の場合と同様に測定される。

（実施例１）
表面層および裏面層として、厚さ２ｍｍ、大きさ５０ｍｍ×１０ｍｍのクリアガラス（Ｔｖ：９４％）を準備した。この表面層および裏面層の間に、厚さ１０μｍのスペーサーをセットし、常温で等方性を有する液晶である４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（５ＣＢ）を充填し、透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、温度を１０℃に低下させたところ、液晶が配列し、透過率は低下した。結果を表１に示す。

（実施例２）
表面層および裏面層として、厚さ２ｍｍのＩＴＯ蒸着ガラス（Ｔｖ：７９％）を準備した以外は実施例１と同様にして、透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、４５°入射の透過率が低下した。結果を表１に示す。

（実施例３）
表面層として、厚さ２ｍｍのＩＴＯ蒸着ガラス（Ｔｖ：７９％）を準備した。この表面層に、粒子径３００ｎｍのポリスチレン粒子（Ｄｕｋｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製５０３０）を積層し、周期構造を形成した。一方、裏面層として、厚さ２ｍｍのＩＴＯ蒸着ガラス（Ｔｖ：７９％）を準備した。表面層と裏面層とを、周期構造が間に配置されるように積層し、表面層と裏面層との間に液晶（５ＣＢ）を充填し、透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、１５０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、透過率が小さくなる様子が見られた。一方、可視光反射率および日射反射率は大きくなった。

（実施例４）
表面層および裏面層として、厚さ１２０μｍのＩＴＯ蒸着ポリエステルフィルム（Ｔｖ：７４％）を準備した以外は実施例２と同様にして、透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光フィルムを得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、４５°入射の透過率が低下した。結果を表１に示す。

（実施例５）
実施例４で得た調光フィルムを、厚さ２ｍｍのクリアガラス（Ｔｖ：９４％）に貼りつけた。このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、４５°入射の透過率が低下した。結果を表１に示す。

（実施例６）
実施例４で得た調光フィルムを、２枚の厚さ２ｍｍのクリアガラス（Ｔｖ：９４％）で挟持した。このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示した。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、４５°入射の透過率が低下した。結果を表１に示す。

（実施例７）
日産自動車株式会社製スカイライン（Ｖ３５）のフロントガラスとして、合わせガラスを用意した。合わせガラスの周囲に１０μｍのスペーサーを配置して、合わせガラスを積層させ、液晶（５ＣＢ）を中間層に充填し、透明な表面層（合わせガラス）と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層（合わせガラス）とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方において、高い透過率を示しており、前方視界は充分に確保されていた。

（比較例１）
液晶として、常温で配列相を有する液晶である４−オクチル−４’−シアノビフェニルを用いた以外は実施例１と同様にして、透明な表面層と、液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方における透過率は非常に低かった。調光のための刺激として、温度を低下させたが、透過率は変化しなかった。結果を表１に示す。

（比較例２）
液晶として、常温で配列相を有する液晶である４−オクチル−４’−シアノビフェニルを用いた以外は実施例２と同様にして、透明な表面層と、液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなる調光材料を得た。

このサンプルの透過率を測定したところ、０°入射および４５°入射の双方における透過率は非常に低かった。調光のための刺激として、１５０Ｖの直流電圧を、表面層の電極と、裏面層の電極との間に印加したところ、液晶が配列し、０°入射および４５°入射とも、透過率が大きくなった。結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の調光材料は、平常時の透過率が大きく、電圧の印加など外的要因が加わった際に、透過率が低下するように設計することが可能である。このため、フェールセーフの観点から、好ましい。また、液晶が等方相を形成している際には、充分な透過率を呈し、車両などの一定値以上の透過率が求められる用途にも適用可能である。さらに、液晶の角度依存性に関しても非常に良好である。

これらの特徴は、例えば、車両のフロントガラスに適用された場合には、非常に有用である。本発明の調光材料をフロントガラスに用いた車両は、運転時に必要な透明性を確保でき、事故や故障によって透過率が低下することが防止されうる。また、車室内への日射エネルギー侵入を防止することもでき、乗員の居住性を快適にするばかりか、冷房負荷を低減することができる。ひいては、燃費の低減、ＣＯ_２の排出量削減にも大いに貢献する。

本発明の調光材料の断面模式図である。 配列相を形成している液晶４０からなる中間層２０が、表面層１０および裏面層３０の間に配置されてなる、調光材料２の断面模式図である。 等方相を形成している液晶４１からなる中間層２０が、表面層１０および裏面層３０の間に配置されてなる、本発明の調光材料３の断面模式図である。 表面層１０および裏面層３０に、１対の電極（５０、５１）が設置され、電極（５０、５１）の間に液晶を含む中間層２０が配置された調光材料の断面模式図である。 電極（５０、５１）に電圧が印加されておらず、液晶４１が等方相を形成している調光材料４の断面模式図である。 電圧差が生じている方向に平行な方向に液晶４１が配列した、調光材料の断面模式図である。 電圧差が生じている方向に垂直な方向に液晶４１が配列した、調光材料の断面模式図である。 中間層２０に球状の構造体６０からなる周期構造が形成された調光材料の断面模式図である。 中間層２０に立方状の構造体６１からなる周期構造が形成された調光材料の断面模式図である。 構造体中において、液晶が配列相を形成している状態を示す概略図である。 構造体中において、液晶が等方相を形成している状態を示す概略図である。 構造体に電界がかかり、液晶が配列した状態を示す概略図である。 構造体に電界がかかり、液晶が配列した状態を示す概略図である。 ０°入射の際の光学特性を評価する際の、測定装置および調光材料の配置を示す概略図である。 ４５°入射の際の光学特性を評価する際の、測定装置および測定材料の配置を示す概略図である。 スカイライン（Ｖ３５）の概略図である。 マーチ（Ｋ１２）の概略図である。 セレナ（Ｃ２４）の概略図である。 プリメーラワゴン（ＷＰ１１）の概略図である。 フェアレディＺ（Ｚ３３）の概略図である。

符号の説明

１〜６…調光材料、１０…表面層、２０…中間層、３０…裏面層、４０…液晶、４１…液晶、５０…電極、５１…電極、６０〜６５…液晶、７０…光源、７１…検出器、８０…光軸。

Claims (9)

1. 透明な表面層と、等方相を形成している液晶からなる中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層してなり、
   前記表面層および前記裏面層に１対の電極が設置され、前記電極の間に前記液晶が存在し、
   前記液晶は、前記電極の非通電時に等方相を形成し、前記電極の通電時に配列相を形成し、
   非通電時の透過率が通電時の透過率よりも高くなるように構成されている、調光素子。
2. 前記液晶は、等方相転移温度を−４０〜４０℃に持ち、その等方相転移温度以上で等方相を形成する液晶である、請求項１に記載の調光素子。
3. 前記液晶は、分散材によって等方相が付与されている、請求項１または２に記載の調光素子。
4. 前記液晶は、前記中間層において周期構造を形成している構造体の内部に存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調光素子。
5. 前記表面層および前記裏面層はガラスまたは樹脂からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の調光素子。
6. 前記表面層および前記裏面層は樹脂フィルムである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光素子。
7. 樹脂フィルムからなる前記表面層および前記裏面層の外層に、１対の透明なガラスが配
   置されてなる、請求項６に記載の調光素子。
8. 樹脂フィルムからなる前記表面層または前記裏面層の一方の外層に、透明なガラスが配置されてなる、請求項６に記載の調光素子。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の調光素子が、フロントガラスまたはフロントサイドガラスの少なくとも一方に用いられてなる車両。
   

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