CN1764866A - 调光体和夹层玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可以降低施加电压时的透射率的波长依赖性的调光体以及具有该调光体的夹层玻璃。调光体(100)包括：单层的液晶层(104)、在中间具有液晶层(104)的一对透明导电薄膜(106a、106b)和分别粘合在所述一对透明导电膜的外面的一对PET薄膜(105a、105b)；液晶层(104)具备具有多个空穴且由胶乳形成的透明聚合物薄膜(101)，通过向各个所述空穴封入向列型液晶的棒状分子(102)而形成液晶囊(103)，在调光体(100)为非透明时，在380nm～780nm的波长区域中，透射率没有急剧地上升，该波长区域的最大透射率和最小透射率的差在3％的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及具有液晶物质的调光体和具有该调光体的夹层玻璃，特别是涉及可以控制视野的调光体和具有该调光体的夹层玻璃。
背景技术
以往，作为具有任意调节调光体等的透射率的调光功能的元件(以下，称作“调光元件”)，已知有电致变色元件(以下，称作“EC元件”)。该EC元件由随着氧化钨、普鲁士蓝等电化学氧化还原反应产生的光谱变化的材料等构成，通过吸收进行光透光量的控制，但是EC元件是电流驱动型，所以在大面积化的情况下，产生较大的电压下降，且响应速度显著降低，在长时间通电时会由构成材料的电化学变化等引起恶化，无法适用于需要耐久性的调光体等。
因此，近年来，电压驱动型调光元件代替上述的电流驱动型EC元件，且将其应用于调光体中。例如，作为这种电压驱动型的调光元件，已知曲线排列相的向列型(NCAP：Nematic Curviliner AlignedPhase)液晶调光体，这种向列型液晶调光体由液晶物质构成，耐久性优异而且容易大面积化(例如，特表昭58-501631号公报)。
通常，这种调光体由将液晶封入多个空穴的具有调光功能的液晶层和将该液晶层夹在中间的一对PET薄膜构成，将透明导电膜配置在各PET薄膜的相向面以使其粘附到该液晶层上，通过这一对透明导电膜对液晶层施加电压。而且，液晶层由具有多个空穴的透明聚合物薄膜构成，通过在各个这些空穴中封入结晶而形成液晶囊(liquidcrystal capsule)。
该调光体在未施加电压时，液晶分子沿着液晶囊的壁的曲面排列，也就是，不是沿着透过液晶囊的透过光的行进方向排列，所以使该透过光的光路弯曲，使入射光在液晶囊和聚合物薄膜的边界层中散射，使液晶层成为乳白色。另一方面，施加电压时，液晶分子沿着产生的电场方向排列，此时，由聚合物薄膜的折射率np与液晶分子的常光线折射率no一致的材料构成液晶层，由此成为液晶囊和聚合物薄膜的边界层并非光学存在的状态，并可以使入射到液晶层的透过光不受阻碍地透过，由此液晶层变得透明。
基于以上的原理，该调光体具有如下视野控制功能：在未施加电压时，由于入射光的散射而阻断视野，在施加电压时，由于入射光以不受阻挡的状态透过而确保视野。
该调光体通过上述的视野控制功能，以被单独或多个板状玻璃夹住的夹层玻璃的形态，适用于分区(partition)，近年来，调光体作为屏幕的实例正在增加。
作为将该调光体用作屏幕的例子，包括在内侧配设背面投影的显示窗等，该调光体由于向液晶层施加电压成为透明时，使该显示窗的内侧所展示的商品为可视状态，由于未向液晶层施加电压则成为乳白色(非透明)时，由配设在显示窗内侧的背面投影仪显示出投射到该窗口中的商品的宣传图像等。
这里，将少量残留在透明时的调光体的散射程度称作浊度(haze)，但是在被应用于上述显示窗时，要求透明时的低浊度化。此外，由于显示窗的开口面积较大，所以在要求透明时的低浊度化的同时，还要求浊度的视角依赖性较小。
另外，该调光体由于作为显示出从背面投影等投影的影像的屏幕的功能，所以在非透明时，需要降低透射率的波长依赖性。
而且，还已知通过使用双折射率(以下，称作“Δn”)较低的液晶，可以用正弦波电源来降低透明时的浊度的视角依赖性(例如，特开平3-116019号公报)。
然而，在调光体中，即使可以通过使用上述双折射率Δn较低的液晶来降低透明时的浊度的视角依赖性，但是在非透明时，无法降低透射率的波长依赖性，例如，具有波长较长的光优先通过、且屏幕略带有红色的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可以降低未施加电压时的透射率的波长依赖性的调光体和夹层玻璃。
为了实现上述目的，根据本发明的第1方案，提供一种调光体，其包括：
液晶层：其具有多个空穴且在各个所述空穴中封入有液晶材料、
一对基板：该一对基板之间夹有所述液晶层，且至少一个基板是透明的、以及
透明导电薄膜：其被配设在各个所述基板的相向面，
其中将入射到前述调光体的入射光在预定波长区域中的透射率的变化量设定在预定范围以内。
在本发明的第1方案中，上述调光体优选为，在前述预定波长区域中的透射率的变化量是在380nm到780nm的波长区域中的最大透射率和最小透射率的差，该差在3％以内。
在本发明的第1方案中，上述调光体优选为前述液晶材料的双折射率Δn为0.12或以上且与前述空穴体积相同的圆球体的直径D1和前述双折射率Δn之积在0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围。
为了实现上述目的，根据本发明的第2方案，提供一种夹层玻璃，其具有调光体，所述调光体包括：具有多个空穴且在各个所述空穴中封入有液晶材料的液晶层、将前述液晶层夹在中间且至少一侧是透明的一对基板以及配设在各个所述基板的相向面上的透明导电膜，其中入射光的预定波长区域中的透射率的变化量被设定在预定范围以内。
在本发明的第2方案中，优选的是，上述夹层玻璃在前述预定波长区域中的透射率的变化量是在380nm到780nm的波长区域中的最大透射率和最小透射率的差，该差在3％以内。
在本发明的第2方案中，上述夹层玻璃优选为前述液晶材料的双折射率Δn为0.12或以上、且与前述空穴体积相同的圆球体的直径D1和前述双折射率Δn之积为0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围。
附图说明
图1是本发明的实施方案的调光体的剖面图。
图2是图1的调光体100的制造方法的流程图。
图3是表示调光体所呈现的在380nm～800nm的波长区域中的透射率的图表。
图4是表示调光体所呈现的在-50deg～50deg的各散射角度的透射率与法线方向(0deg)的透射率的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方案所涉及的调光体进行说明。
首先，对本发明的调光体在非透明时，降低透射率的波长依赖性和透射率的散射角依赖性的方法进行详细描述。
首先，透射率的散射角依赖性是通过以下方法降低的。
对于非透明时的调光体来说，液晶的双折射率Δn越大，较大的散射角的透射率与入射光的平行方向(法线方向)的透射率的差有变小的倾向。
因此，为了降低透射率的散射角依赖性，必须将双折射率Δn设定在一定值或以上，这时，如果使该双折射率Δn为0.12或以上，可以将透射率的散射角依赖性降低到足够程度以确保屏幕的功能。
因此，可以使双折射率Δn为0.12或以上以降低调光体中的透射率的散射角依赖性。
另外，透射率的波长依赖性通过以下方法降低。
对非透明时的调光体来说，与封入液晶的液晶囊体积相同的圆球体的直径(以下，称作“圆球换算直径”)D1的大小越大，则入射光越难以衍射。其结果是，圆球换算直径D1越大，入射光越难以透过调光体。
因此，为了降低调光体中的透射率的波长依赖性，需要将圆球换算直径D1设定为一定值或以上，例如，将可视光区域的透射率变化量控制在预定范围内，防止波长长的光优先透过。所述的透射率的变化量是指在预定波长区域中的最大透射率与最小透射率的差，通常，如果波长变大，则透射率也变大，所以在380nm～780nm的区域中的透射率的变化量是780nm的透射率与380nm的透射率的差。
具体地，如果圆球换算直径D1为1.5μm或以上，则可以在380nm～780nm的可视光区域中确保透射率的变化量在3％以内，从而可以降低透射率的波长依赖性。
此外，圆球换算直径D1与双折射率Δn相关，为了使双折射率Δn变小，必须增大圆球换算直径D1的设定值，具体地，在双折射率Δn为0.16时，圆球换算直径D1被设定在1.5μm～2.0μm之间，相对于此，在双折射率Δn为0.12时，圆球换算直径D1必须设定在2.0μm～2.7μm之间。
因此，为了降低透射率的波长依赖性，必须将圆球换算直径D1和双折射率Δn之积设定为0.24μm～0.32μm，由此，将透射率的波长依赖性降低到足够的程度以确保屏幕的功能。
因此，为了降低调光体中的透射率的波长依赖性，可以将圆球换算直径D1和双折射率Δn之积设定为0.24μm～0.32μm。
图1是本发明的实施方案的调光体的剖面图。
在图1中，调光体100包括：具有多个空穴且由胶乳形成的透明的聚合物薄膜101、液晶层104、将液晶层104夹在中间的一对PET薄膜105a、105b和配设在这一对PET薄膜105a、105b的各自的相向面的透明导电薄膜106a、106b，其中所述液晶层104是通过在上述各空穴中封入向列型液晶的棒状分子102所形成的液晶囊103而形成的，其中在调光体100中，一对透明导电薄膜106a、106b向液晶层104施加电压。
在该调光体100中，未对液晶层104施加电压时，向列型液晶的棒状分子102沿着液晶囊103的壁的曲面排列，也就是，不是沿着透过液晶囊103的透过光的行进方向排列，所以使透过光的光路弯曲，在液晶囊103和聚合物薄膜101的边界层，使入射光散射，并使液晶层104成为乳白色。另一方面，在该调光体100中，向液晶层104施加电压时，向列型液晶的棒状分子102沿着产生的电场方向排列，此时，由于用聚合物薄膜101的折射率np与向列型液晶的棒状分子102的常光折射率no一致的材料构成液晶层104，因此可以成为液晶囊103和聚合物薄膜101的边界层非光学存在的状态，入射到液晶层104的透过光可以不被阻挡地透过，由此使液晶层104透明。
基于以上原理，该调光体100具有如下视野控制功能：在未施加电压时会由于入射光的散射阻断视野，施加电压时入射光以不被阻挡的状态透过从而确保视野。
而且，在上述调光体100中，向列型液晶的双折射率Δn为0.12或以上，另外，液晶囊103的圆球换算直径D1与向列型液晶的双折射率Δn之积为0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围。
接着，对调光体100的制造方法进行说明。
图2是图1的调光体100的制造方法的流程图。
在图2中，首先，在厚度为175μm的PET薄膜105a、105b中，在其一面上形成由ITO膜形成的透明导电膜106a、106b(步骤S20)。
然后，混合向列型液晶和水相来制造乳液，将所制造的该乳液添加到胶乳中，或者将向列型液晶和胶乳直接混合来制造乳液。此时，为了形成稳定的液晶粒子，优选在乳液中添加表面活性剂。另外，向列型液晶与水相或与胶乳的混合通过搅拌机、胶体研磨机等混合器进行(步骤S21)。根据该混合器的转数可以将液晶囊103的圆球换算直径(D1)控制到所期望的值，此时，圆球换算直径D1被设定为2.0μm，圆球换算直径D1为2.0μm时，向列型液晶的双折射率Δn可以选取0.12～0.16的值。
此外，添加用于将制造的乳液中的胶乳交联的交联剂来形成介质(步骤S22)。该交联剂的量与胶乳的固态成分量相对应，可以将相当于该固态成分量的胶乳的总量设定为可交联的量。
然后，通过刮刀片或其它适当的方法将形成的介质涂布到透明导电膜106a上，使涂布的介质干燥，从而通过交联剂使胶乳进行交联并形成该液晶层104(步骤S23)。
然后，贴合PET薄膜105b以使透明导电膜106b与所形成的液晶层104相接触(步骤S24)，从而完成本处理。
根据本实施方案，向列型液晶的双折射率Δn为0.12或以上，而且，液晶囊103的圆球换算直径D1和向列型液晶的双折射率Δn之积为0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围，所以在非透明时，可以将透射率的波长依赖性和透射率的散射角依赖性较低到足够程度，以确保使用调光体100的屏幕的功能。
本实施方案的调光体100的液晶不仅是上述的向列型液晶，还可以是胆甾型液晶或碟状液晶。
在本实施方案的调光体100中，可以使用在表面形成ITO膜和锡氧化物(SnO2)膜的玻璃板和塑料薄膜等代替PET薄膜。
本实施方案的调光体100中的聚合物薄膜是其折射率n和向列型液晶分子的常光折射率no一致的材料，只要是可以将向列型液晶保持成多个囊状，就不论其种类是无机还是有机的，均可以使用。
另外，上述调光体100也可以用多个平板玻璃夹住，以夹层玻璃的形态使用，毫无疑问的是，在这种情况下，也可以起到上述效果。
接着，具体说明本发明的实施例。
实施例
在液晶ZLI-1840(Merck公司制造，Δn＝0.143)中添加0.5wt％的表面活性剂IGEPAL CO-610(GAF公司制造)，在含有40重量％的胶乳粒子的Neorez R-967(AstraZeneca公司制造)中加入添加了该表面活性剂的液晶以使液晶比例达到0.62后，使用匀化器在10000转下，搅拌10分钟，得到乳液。接着，一边缓慢混合该乳液，一边以相对乳液为3重量％的比例添加交联剂CX-100(AstraZeneca公司制造)。然后，使用刮刀片将添加交联剂的乳液涂布到带有ITO膜的PET薄膜上，并干燥。
然后，在涂布的胶乳干燥后，将该乳液再与一块带有ITO膜的PET薄膜贴合，制得调光体。该调光体中的液晶层的厚度为20μm。
另外，在上述调光体中，液晶囊的圆球换算直径D1为2.0μm，D1*Δn＝0.286μm。
然后，使用该调光体，通过瞬间多相测光系统MCPD-1000(28C)(大
电子株式会社制造)测定上述调光体的非透明时的在380nm～800nm的波长区域中的透射率，将其结果以虚线记载在后述图3的图表中。
另外，测定-50deg～50deg的各散射角度的透射率，相对于法线方向(0deg)的透射率将各散射角度下的透射率的比(以下，称作“散射透射率比”)以虚线记载在后述图4的图表中。
比较例
通过与上述实施例的调光体相同的制造方法制得调光体。但是，将匀化器的转数设定为与实施例的转数不同的转数。在制得的调光体中，液晶囊的圆球换算直径D1为1.0μm，D1*Δn＝0.143。
使用该调光体与上述实施例同样地测定380nm～800nm的波长区域的透射率，将其结果以实线记载在后述图3的图表中。另外，测定-50deg～50deg的各散射角度的透射率，将散射透射率比以实线记载在后述图4的图表中。
图3是表示调光体所呈现的在380nm～800nm的波长区域中的透射率的图表。
在图3中，横轴是入射光的波长，纵轴是各波长下的透射率。
从图3的图表可以确认，比较例的调光体在长波长区域的透射率上升，特别是在波长为800nm或以上时，透射率超过8％，波长为380nm的透射率和波长为800nm的透射率的变化量也大致为8％，所以在将比较例的调光体作为屏幕使用时，该屏幕略带有红色，另一方面，实施例的调光体在长波长区域、特别是380nm～780nm的波长区域的透射率没有急剧上升，透射率的变化量即作为最大透射率的780nm下的透射率与作为最小透射率的380nm下的透射率的差被控制在3％的范围内，所以将透射率的变化量控制在没有实用问题的范围内，透射率的波长依赖性被降低。也就是，可以知道：使用实施例的调光体的屏幕并不略带有红色，由此，实施例的调光体适用于屏幕用途。
图4是表示调光体显现的在-50deg～50deg的各散射角度的透射率和法线方向(0deg)的透射率的关系的图表。
在图4中，横轴是散射光的散射角度，纵轴是散射透射率比。
根据图4的图表，可以确认：实施例的调光体的散射透射率比的值在-50deg～50deg的散射角的范围内超过比较例的调光体的散射透射率比的值，透射率的散射角依赖性被降低。也就是，可以知道使用了实施例的调光体的屏幕在从背面投影等光源投影影像时，可以防止在屏幕的端部产生影像紊乱。
如以上所述的详细说明，根据本发明的调光体和夹层玻璃，由于将入射到调光体的入射光在预定波长区域的透射率的变化量设定在预定范围内，所以可以降低非透明时的透射率的波长依赖性，在屏幕中使用该调光体时，长波长的光优先透过，从而可以防止屏幕略带红色，进一步使该调光体适用于屏幕。
根据本发明的调光体和夹层玻璃，上述一定的波长区域的透射率的变化量是在380nm～780nm的波长区域中的最大透射率和最小透射率的差，该差在3％以内，所以在占据入射光的波长区域的大部分的380nm～780nm的波长区域中，可以将透射率的变化量控制在实用上没有问题的范围内，进而可以使该调光体更加适用于屏幕。
根据本发明的调光体和夹层玻璃，液晶材料的双折射率Δn为0.12或以上、且与空穴体积相同的圆球体的直径D1和双折射率Δn之积在0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围内，所以可以确实地降低非透明时的透射率的波长依赖性，同时可以降低透射率的散射角依赖性，在屏幕中使用该调光体时，长波长的光优先透过，从而确实可以防止屏幕带红色，且可以防止屏幕端部的影像模糊，进而使该调光体更适用于屏幕。
Claims (6)
1.一种调光体，其包括：
液晶层：其具有多个空穴且在各个所述空穴中封入有液晶材料；
一对基板：该一对基板之间夹有所述液晶层，且至少一个基板是透明的；以及
透明导电薄膜：其被配设在各个所述基板的相向面，
其中入射到所述调光体的入射光在预定波长区域中的透射率的变化量被设定在预定范围以内。
2.根据权利要求1所记载的调光体，其中所述预定波长区域的透射率的变化量是在380nm～780nm的波长区域中的最大透射率和最小透射率的差，该差在3％以内。
3.根据权利要求1或2所记载的调光体，其中所述液晶材料的双折射率Δn为0.12或以上，且与所述空穴体积相同的圆球体的直径D1和双折射率Δn之积在0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围内。
4.一种夹层玻璃，其具有调光体，该调光体包括：
液晶层：其具有多个空穴且在各个所述空穴中封入有液晶材料；
一对基板：该一对基板之间夹有所述液晶层，且至少一个基板是透明的；以及
透明导电薄膜：其被配设在各个所述基板的相向面，
其中入射光在预定波长区域的透射率的变化量被设定在预定范围以内。
5.根据权利要求4所记载的夹层玻璃，其中所述预定波长区域的透射率的变化量是在380nm～780nm的波长区域中的最大透射率和最小透射率的差，该差在3％以内。
6.根据权利要求4或5所记载的夹层玻璃，其中所述液晶材料的双折射率Δn为0.12或以上，且与所述空穴体积相同的圆球体的直径D1和双折射率Δn之积在0.24μm≤D1*Δn≤0.32μm的范围内。
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