JP2018059985A - 調光窓 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧非印加時に透明状態を呈し、低消費電力であると共に、透明状態において斜め方向から見た場合の透明性が高い調光窓を提供すること。
【解決手段】本発明の調光窓は、第１及び第２の透明基板１１、２１と、第１及び第２の透明基板１１、２１のそれぞれの一方の主面に形成された第１及び第２の透明電極１２、２２と、対向配置された第１及び第２の透明電極１２、２２の間に挟持された液晶層５０と、を備え、液晶層５０が、動的散乱モードで駆動するネマティック液晶から構成されており、第１及び第２の透明電極１２、２２への電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈する、調光窓材を有する。

【選択図】図１

Description

この発明は、調光窓に関し、特に電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈す調光窓に関する。

ＬＣＰＣ（Liquid Crystal Polymer Composite）、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）、ＮＣＡＰ（Nematic Curvilinear Aligned Phase）等、液晶と硬化物との複合体を備えた液晶光学素子（以下、液晶／硬化物複合体素子という）が知られている。一般的に、液晶／硬化物複合体素子では、硬化物相中にネマティック液晶が均一に分散しており、電圧を印加して硬化物相と液晶相の屈折率の一致／不一致を切り替えることにより、光の透明状態／散乱状態を切り替えることができる。この液晶／硬化物複合体素子は、原理的に偏光板を必要としないため、光透過率が高い。このため、例えば、自動車のサンルーフ、文字や模様を表示できるショーウィンドウ等の調光窓に適している。

このような液晶／硬化物複合体素子は、通常、電圧非印加時に散乱状態を呈し、電圧印加時に透明状態を呈す。そのため、主に透明状態で使用する調光窓では、消費電力が高くなってしまう。
これに対して、電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈す、いわゆるリバースモードの液晶／硬化物複合体素子も報告されている（特許文献１〜３）。

ところで、近年のテレビやＰＣ（Personal Computer）モニタなどの一般的な液晶表示装置では、偏光板を必要とするツイストネマティック（ＴＮ：Twisted Nematic）液晶が主に用いられている。液晶表示装置開発の歴史においてＴＮ液晶が開発される以前には、配向されたネマティック液晶に対して電圧を印加する動的散乱モード（ＤＳＭ：Dynamic Scattering Mode）液晶素子が、例えば電卓などに用いられていた（特許文献４〜６）。ＤＳＭ液晶素子は、偏光板を必要とせず、電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈すことが知られている。

国際公開第２０１５／１９９１４８号 国際公開第２０１５／０２２９８０号 国際公開第２０１４／１０３０３９号 特開昭６０−０２４１５２号公報 特開昭６０−０２７７０７号公報 特開昭６０−０３０７１８号公報

上述の液晶／硬化物複合体素子では、通常２０ｍａｓｓ％以上の硬化物を含有している。ここで、液晶相が複数の屈折率を有するのに対し、硬化物相は通常単一の屈折率のみを有するため、大型の調光窓に適用する場合などには、屈折率が一致している方向以外では、透明状態における透明性が低いという問題があった。すなわち、透明状態において、パネルに対し垂直方向から見た場合にはパネルは透明に見えるが、斜め方向から見た場合にはパネルが充分に透明に見えないという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、電圧非印加時に透明状態を呈し、透明時が多い用途で低消費電力であると共に、透明状態において斜め方向から見た場合の透明性が高い調光窓を提供することを目的とする。

本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、以下の発明を提供する。
［１］第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板のそれぞれの一方の主面に形成された第１及び第２の透明電極と、対向配置された前記第１及び第２の透明電極の間に挟持された液晶層と、を備え、前記液晶層が、動的散乱モードで駆動するネマティック液晶から構成されており、前記第１及び第２の透明電極への電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈する、調光窓材を有する調光窓。
これにより、電圧非印加時に透明状態を呈し、透明時が多い用途で低消費電力であると共に、透明状態において斜め方向から見た場合の透明性が高い調光窓が得られる。

［２］前記調光窓材の前記第１の透明基板が、第１の透明樹脂層を介して第３の透明基板に貼り合わされており、前記第３の透明基板は、前記第１の透明基板よりも板厚が厚い、［１］に記載の調光窓。これにより、耐久性が向上する。

［３］前記第１の透明樹脂層が、紫外線吸収剤を含有している、［２］に記載の調光窓。これにより、耐紫外線性が向上する。

［４］前記調光窓材の前記第２の透明基板が、第２の透明樹脂層を介して第４の透明基板に貼り合わされており、前記第４の透明基板は、前記第２の透明基板よりも板厚が厚い、［２］又は［３］に記載の調光窓。これにより、耐久性がさらに向上する。

［５］第２の透明樹脂層が、紫外線吸収剤を含有している、［４］に記載の調光窓。これにより、耐紫外線性がさらに向上する。

［６］前記液晶層は、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶と有機塩を含む、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の調光窓。液晶層の比抵抗を低減し、駆動電圧を低くすることができる。
［７］前記ネマティック液晶は、比抵抗が３×１０^９Ω・ｃｍ以下である、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の調光窓。ＤＳＭ駆動の駆動電圧を低くすることができる。
本発明に係る調光窓は、パーテーションやスクリーンに好適である。

本発明により、電圧非印加時に透明状態を呈し、透明時が多い用途で低消費電力であると共に、透明状態において斜め方向から見た場合の透明性が高い調光窓を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る調光窓の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る調光窓の製造フローの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る調光窓の構成を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る調光窓の構成を模式的に示す図である。 実施例及び比較例に係る調光窓における透過率の電圧依存性を比較して示したグラフである。

以下に、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。本発明の調光窓は、以下の実施形態で具体的に説明した部材以外の部材を備えてもよい。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る調光窓の構成の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る調光窓１は、調光窓材のみからなる。第１の実施形態において、調光窓材は、第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０及びＤＳＭ液晶層５０を備えている。

具体的には、互いに対向配置された第１の透明基板１１と第２の透明基板２１との間にＤＳＭ液晶層５０が挟持されている。第１の透明基板１１に形成された第１の透明電極１２と、第２の透明基板２１に形成された第２の透明電極２２とを介してＤＳＭ液晶層５０に電圧が印加される。ＤＳＭ液晶層５０は、電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態すなわち白濁状態を呈す。

第１及び第２の透明基板１１、２１は絶縁基板であり、例えば、ガラス基板や、ポリエチレンテレフタレート，ポリカーボネート、塩化ビニル、アクリル樹脂などからなる樹脂基板等が用いられる。
上述の通り、第１の実施形態に係る調光窓１は、調光窓材のみからなる。そのため、組立のハンドリング性を担保する観点から、第１及び第２の透明基板１１、２１の少なくも一方は、それ自身が自立できる程度の剛性を有する程度の板厚を有することが好ましい。たとえば、第１及び第２の透明基板１１、２１の板厚は、２〜１０ｍｍが好ましい。

第１の透明基板１１の内面上には、複数の第１の透明電極１２がストライプ状に形成されている。一方、第２の透明基板２１の内面上には、複数の第２の透明電極２２がストライプ状に形成されている。なお。複数の第２の透明電極２２は、複数の第１の透明電極１２に対して略直交して交差するように形成されている。第１及び第２の透明電極１２、２２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。電極の形状は直交するストライプ状のものに限られることはなく、基板面全体が一つの電極であってもよく、特定のマークやキャラクターを表示できるものでもよい。

第１及び第２の絶縁膜１３、２３は、各々第１及び第２の透明電極１２、２２を覆うように形成されている。第１及び第２の絶縁膜１３、２３は、異物などによる短絡を防止するため電気絶縁性ものであり、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の金属酸化物やその他の絶縁性物質からなる。なお、第１及び第２の絶縁膜１３、２３は形成されていなくてもよい。

第１及び第２の絶縁膜１３、２３上には各々第１及び第２の配向膜１４、２４が形成されている。第１及び第２の配向膜１４、２４は、ＤＳＭ液晶層５０を所定の方向に配向させるため、ＤＳＭ液晶層５０と接するように形成されている。ここで、透明基板１１、２１のそれぞれに形成された配向膜のうち、少なくとも一方は、液晶を透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させることが好ましい。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜とすることが好ましく、プレチルト角８０°以上の配向膜がより好ましく、プレチルト角８５°以上の配向膜が特に好ましい。これにより、ラビング処理を行わなくても、ＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶を均一に配向させることができる。

シール材３０は、第１及び第２の透明基板１１、２１の間において、第１及び第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って形成されている。第１及び第２の透明基板１１、２１は、シール材３０により接合されている。シール材３０の材料には、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。第１及び第２の透明基板１１、２１の内面間距離すなわちＤＳＭ液晶層５０の厚さ（セルギャップ）は一定であり、シール材３０の高さは、第１及び第２の透明基板１１、２１の内面間の距離と等しくなっている。

図１の調光窓１はフラットな形状であるが、本発明の調光窓はフラットな形状に限られず、用途によっては一部又は全部に曲率を有していてもよい。すなわち、３次元の形状であってもよい。ただし、この場合においても、第１及び第２の透明基板１１、２１の内面間距離すなわちＤＳＭ液晶層５０の厚さ（セルギャップ）は一定である。

スペーサ４０は、第１及び第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間内に、均一に散布されている。スペーサ４０は、セルギャップを制御する。セルギャップすなわちスペーサ４０の直径は４〜１００μｍが好ましく、６〜３０μｍがさらに好ましい。セルギャップが小さすぎると透明状態と散乱状態のコントラストが低下し、大き過ぎると液晶の使用量が増加する。さらに駆動電圧が上昇する。スペーサ４０は、例えば、ガラス粒子、シリカ粒子、架橋したアクリル粒子等の硬質な材料からなる。

ＤＳＭ液晶層５０は、第１及び第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間（以下、セル空間ともいう）内に形成されており、動的散乱モード（ＤＳＭ：Dynamic Scattering Mode）で駆動するネマティック液晶の混合物から構成されている。ここで、ＰＤＬＣ等の液晶／硬化物複合体素子とは異なり、ＤＳＭ液晶層５０は、液晶相のみの単相からなり、硬化物相を含有していない。

ネマティック液晶の混合物は、シアノ基（−ＣＮ）を有する化合物の含有量が少ないことが好ましい。
シアノ基を有する化合物の含有割合は、ネマティック液晶の混合物中で、２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましい。シアノ基を有する化合物の含有量が２０質量％以下であれば、紫外線を吸収しにくくなり、液晶相の紫外線に対する耐光性が向上する。

一方で、ネマティック液晶の混合物は、フッ素原子（−Ｆ）を有する化合物の含有量が多いことが好ましい。
フッ素を有する化合物の含有割合は、ネマティック液晶の混合物中で、２０質量％以上であることが好ましく、３５質量％以上であることがさらに好ましい。フッ素を有する化合物の含有割合が２０質量％以上あれば、紫外線を吸収しにくくなり、液晶相の紫外線に対する耐光性が向上する。さらに、粘度低下により駆動電圧を低下することができる。

ネマティック液晶としては、下記の化合物が挙げられる。各分子式におけるＲ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１〜６の直鎖又は分岐を有するアルキル基である。

また、ネマティック液晶の混合物比抵抗を低減するため、ＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶の混合物に有機塩またはイオン液体を添加することが好ましい。ネマティック液晶の混合物比抵抗を低減することにより、駆動電圧を低くすることができる。
有機塩またはイオン液体は、カチオン成分およびアニオン成分の組合せとして、ポリイミド等の配向膜に配位しにくいものが好ましい。有機塩またはイオン液体がポリイミドに配位すると液晶の比抵抗が上昇により、駆動電圧が上昇しムラが発生することがある。

好適なカチオン成分としては、４級アンモウムイオンまたは４級ホスホニウムイオンが挙げられる。そして、４級アンモウムイオンまたは４級ホスホニウムイオンの置換基は、炭素数５以上が好ましい。カチオンの置換基の炭素数が大きければ、立体障害が大きくなり、ポリイミド等の配向膜に配位しにくくなる。
好適なアニオン成分としては、ハロゲンイオン、テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ_４ ⁻）およびリン酸イオンが挙げられる。

・４級アンモウムイオン

ただし、Ｒ^３はそれぞれ独立に炭素数５以上のアルキル基である。
・４級ホスホニウムイオン

ただし、Ｒ^４はそれぞれ独立に炭素数５以上のアルキル基である。

ネマティック液晶の比抵抗は、３×１０^９Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。比抵抗が３×１０^９Ω・ｃｍ以下であれば、ＤＳＭ駆動の駆動電圧を低くできる。すなわち、電圧を印可した場合に、透明状態から散乱状態へ移行しやすくなる。但し、ネマティック液晶の比抵抗が低過ぎると、散乱状態における電流が大きくなり、消費電力が増大する。そのため、比抵抗は１×１０^７Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。

第１及び第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加していない場合、ＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶が垂直配向しているため、透明状態となる。透明状態でのヘイズ値は５以下であることが好ましく、３以下であることがさらに好ましい。
一方、第１及び第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加している場合、ＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶がランダム配向となり散乱状態となる。透明状態でのヘイズ値は８０以上であることが好ましく、９０以上であることがさらに好ましい。

上述の通り、液晶／硬化物複合体素子では、液晶相が複数の屈折率を有するのに対し、硬化物相は通常単一の屈折率のみを有する。ため、屈折率が一致している方向以外では、透明状態における透明性が低いという問題があった。すなわち、透明状態において、パネルに対し垂直方向から見た場合、パネルは透明に見えるが、斜め方向から見た場合、パネルが充分に透明に見えないという問題があった。

これに対し、本発明の第１の実施形態に係る調光窓１は、液晶相のみを含有し、硬化物相を含有していないため、液晶／硬化物複合体素子を用いた調光窓に比べ、透明状態において斜め方向から見た場合のヘイズ値が低い。

ＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶の誘電率異方性（Δε）が、負の場合に限らず、正の場合でも、本発明の効果は発現可能である。前記ネマティック液晶の誘電率異方性（Δε）は負であることが好ましい。前記が負の物の方が、誘電率異方性の絶対値が大きい材料が多いため、設計の自由度が広がる。また、基板内面に備える配向膜のプレチルト角を６０°以上としてＤＳＭ液晶層５０を垂直配向させるだけでなく、１０°以下としてＤＳＭ液晶層５０を水平配向させても、本発明の効果は発現可能である。さらに配向膜にラビング処理を行ってもよい。

なお、駆動電圧を低減するためには、誘電率異方性の絶対値が大きく粘度が低い方が好ましい。また、散乱強度を高めて、透明状態／散乱状態のコントラストを改善するためには、ネマティック液晶の屈折率異方性（Δｎ）を大きくすることが好ましい。

このように、本発明の第１の実施形態に係る調光窓１は、ＤＳＭ液晶層５０を用いているため、電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態すなわち白濁状態を呈す。そのため、本発明の第１の実施形態に係る調光窓１は、通常は透明状態で使用し、一時的に散乱状態で使用する用途に適しており、そのような用途において低消費電力である。そのため、本発明の第１の実施形態に係る調光窓１は、例えば、自動車のサンルーフ、文字や模様を表示できるショーウィンドウ、さらに室内に設置されるパーテーションやスクリーンにも適用することができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る調光窓の製造方法について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る調光窓の製造フローの一例を示す図である。

まず、第１及び第２の透明基板１１、２１の内面上に第１及び第２の透明電極１２、２２を形成する（ステップＳＴ２０１）。具体的には、第１及び第２の透明基板１１、２１の内面上に第１及び第２の透明電極１２、２２を形成するための透明電極膜を、スパッタリング法、真空蒸着法、導電性粒子を分散させた液のコーティング等により形成する。透明電極膜としては、上述の通り、ＩＴＯが好適である。この透明電極膜を、例えば、フォトリソグラフィ法により所望の文字や模様の形状にパターニングして、第１及び第２の透明電極１２、２２を形成する。

次に、第１及び第２の絶縁膜１３、２３を、各々第１及び第２の透明電極１２、２２を覆うように形成する（ステップＳＴ２０２）。第１及び第２の絶縁膜１３、２３は、例えば、ゾルゲル法、スパッタリング法、真空蒸着法、印刷などのコーティング法等により形成する。

次に、第１及び第２の絶縁膜１３、２３上に、各々第１及び第２の配向膜１４、２４を形成する（ステップＳＴ２０３）。第１及び第２の配向膜１４、２４は、ネマティック液晶からなるＤＳＭ液晶層５０を一対の電極付き基板間で所定の方向に配向させるため、ＤＳＭ液晶層５０と接するように形成する。上述の通り、第１及び第２の透明基板１１、２１のそれぞれに形成された第１及び第２の配向膜１４、２４のうち、少なくとも一方を、液晶を第１及び第２の透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させるように形成する。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜を形成することが好ましい。プレチルト角が小さい、具体的には１０°以下の配向膜を使用することもできるが、液晶を均一に配向させるためにはラビング処理が必要になる。

次に、第１又は第２の透明基板１１、２１の内面上に、散布機を用いてスペーサ４０の粒子を散布する（ステップＳＴ２０４）。

次に、第１又は第２の透明基板１１、２１の内面上に、当該第１又は第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂等からなるシール材３０を塗布する（ステップＳＴ２０５）。ここで、シール材３０には、樹脂を注入するための切り欠き（注入孔）を設ける。なお、シール材３０がスペーサを含んでいてもよい。

次に、上記第１又は第２の透明基板１１、２１を貼り合わせ、これにより形成されたセル内にＤＳＭ液晶層５０を構成するネマティック液晶を充填する（ステップＳＴ２０６）。
ここで、シール材３０に１カ所以上設けた注入孔を真空中で液晶の入った容器に浸した状態で大気圧に戻し、セルの内圧と大気圧の差圧によりセル中にネマティック液晶を充填させる（真空注入法）。また、シール材３０に２カ所以上設けた注入孔の一方を液晶に浸し、他方より吸引してもよい（吸引法）。

最後に、シール材３０に設けた切り欠き（注入孔）を樹脂等で封止する（ステップＳＴ２０７）。
以上の工程により、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る調光窓１を製造することができる。

なお、ステップＳＴ２０６の液晶を充填する工程は、上記以外の方法を用いてもよい。例えば、ＯＤＦ（one-drop-fill）法（液晶滴下法、真空滴下法などとも呼ばれる）を用いて、第１又は第２の透明基板１１、２１の内面に、所定量の液晶を滴下し、減圧下で、第１及び第２の透明基板１１、２１の間をシール材３０により貼り合わせてもよい。このＯＤＦ法は、真空装置を要するが、上記真空注入法や吸引法に比べ、短時間で、液晶を充填でき、ＤＳＭ液晶層５０の面積が大きい調光窓の製造に効果的である。また、ＯＤＦ法の場合、ステップＳＴ２０５におけるシール材３０への注入孔の形成及びステップＳＴ２０７の注入孔の封止が不要となる。

さらに、フィルム状の第１及び第２の透明基板１１、２１の少なくとも一方の主面に液晶を塗布した後、液晶を介して両者をラミネートしてもよい。この場合、ラミネートされたフィルム状の第１及び第２の透明基板１１、２１を所定の大きさに切断した後、その切断面にシール材３０を形成する。

（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る調光窓２について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る調光窓の構成の一例を模式的に示す断面図である。図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る調光窓２は、調光窓材と第３の透明基板を有する。具体的には、本発明の第２の実施形態に係る調光窓２は、調光窓材が備えていた第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０及びＤＳＭ液晶層５０に加え、第３の透明基板６１及び第１の透明樹脂層６２を備えている。

具体的には、第２の実施形態に係る調光窓２は、調光窓材の第１の透明基板１１が、第１の透明樹脂層６２を介して第３の透明基板６１に貼り付けられた構成を有している。
なお、図３では、第１の透明基板１１に形成された第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１に形成された第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、及びスペーサ４０は省略されている。

第３の透明基板６１は、第１及び第２の透明基板１１、２１よりも板厚が厚い透明基板である。第３の透明基板６１としては、第１及び第２の透明基板１１、２１と同様に、例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、アクリル樹脂などからなる樹脂基板又は樹脂フィルム基板等が用いられる。調光窓２では、比較的薄い第１及び第２の透明基板１１、２１に挟持されたＤＳＭ液晶層５０が、第１の透明樹脂層６２を介して比較的厚い第３の透明基板６１に貼り付けられているため、耐久性が向上する。
なお、第２の実施形態に係る調光窓２では、第１及び第２の透明基板１１、２１は、それ自身が自立できる程度の剛性を必ずしも有している必要はない。そのため、第１及び第２の透明基板１１、２１は、例えば樹脂フィルム基板であってもよい。
第２の実施形態においては、透明基板１１、２１の板厚は、０．０５〜１０ｍｍが好ましい。

第１の透明樹脂層６２は、第１の透明基板１１と第３の透明基板６１との間に形成されており、両者を接着している。第１の透明樹脂層６２は、紫外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる。第１の透明樹脂層６２としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂などを用いることができる。調光窓２では、第１の透明樹脂層６２により紫外線が吸収され、紫外線によるＤＳＭ液晶層５０の劣化を抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施形態に係る調光窓３について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る調光窓の構成の一例を模式的に示す断面図である。図４に示すように、本発明の第３の実施形態に係る調光窓３は、調光窓材と第３の透明基板と、第４の透明基板を有する。具体的には、本発明の第３の実施形態に係る調光窓３は、調光窓材が備えていた第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０及びＤＳＭ液晶層５０に加え、第３の透明基板６１、第１の透明樹脂層６２、第４の透明基板７１、及び第２の透明樹脂層７２、を備えている。

具体的には、第３の実施形態に係る調光窓３は、調光窓材が第１及び第２の透明樹脂層６２、７２を介して第３及び第４の透明基板６１、７１に挟持された構成を有している。
なお、図４でも図３と同様に、第１の透明基板１１に形成された第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１に形成された第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、及びスペーサ４０は省略されている。

第４の透明基板７１は、第３の透明基板６１と同様に、第１及び第２の透明基板１１、２１よりも板厚が厚い透明基板である。第４の透明基板７１としては、第１及び第２の透明基板１１、２１と同様に、例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、アクリル樹脂などからなる樹脂基板又は樹脂フィルム基板等が用いられる。調光窓３では、比較的薄い第１及び第２の透明基板１１、２１に挟持されたＤＳＭ液晶層５０が、第１及び第２の透明樹脂層６２、７２を介して比較的厚い第３及び第４の透明基板６１、７１に挟持されているため、耐久性がさらに向上する。
なお、第３の実施形態に係る調光窓３では、第１及び第２の透明基板１１、２１は、それ自身が自立できる程度の剛性を必ずしも有している必要はない。そのため、第１及び第２の透明基板１１、２１は、例えば樹脂フィルム基板であってもよい。

第２の透明樹脂層７２は、第２の透明基板２１と第４の透明基板７１との間に形成されており、両者を接着している。第２の透明樹脂層７２は、第１の透明樹脂層６２と同様に、紫外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる。第２の透明樹脂層７２としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂などを用いることができる。調光窓３では、第１及び第２の透明樹脂層６２、７２により紫外線が吸収され、紫外線によるＤＳＭ液晶層５０の劣化をさらに抑制することができる。

本発明の調光窓は、建築物や自動車、鉄道車両、飛行機などの開口部に備えられている窓として使用できる。また、開口部以外に、空間を仕切るためのパーテーションとしても使用できる。さらに、本発明の調光窓は、電圧印加時に散乱状態を示すことから、プロジェクションなどの光源と併用することで、スクリーンとしても使用できる。

以下に、本発明に係る実施例を示すが、本発明は、以下の実施例に限定して解釈されるものではない。
下記の実施例及び比較例について、スガ試験機社製の直読ヘーズコンピューターを用いてヘイズ値を測定した。

［実施例１］
＜調光窓の作製＞
負の誘電率異方性を示すネマティック液晶（ＬＣＣ社製：Ｎｏ．２０１０５７、クリアリングポイントＴｃ＝１０１．５℃、屈折率異方性Δｎ＝０．２００、誘電率異方性Δε＝−２．９９）に、有機塩であるTrihexyltetradecylphosphonium bis(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinate（アルドリッチ社製）を全体に対して３００質量ｐｐｍとなるように添加し、液晶組成物Ａを調製した。

次に、透明電極としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜を内面に設けた厚さ１．１ｍｍの一対のガラス基板のＩＴＯ電極上に、絶縁層としてＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系の金属酸化物薄膜（セイミケミカル社製：ＭＩＣ−５５）を約５０ｎｍの厚みに形成した。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成した。一対のこのガラス基板を、直径１０μｍ（積水化学社製：ＳＰ−２１０）の樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外をエポキシ樹脂により封止してセルを作製した。このセル内に上記液晶組成物Ａを室温にて真空注入法により充填した後、注入孔を室温硬化性の封着材にて封止して調光素子を得た。

次に、調光素子の両主面を厚さ０．７６ｍｍのＰＶＡ樹脂層（積水化学社製）を介して板厚１．８ｍｍの一対のガラス基板で挟み、減圧下で１２０℃に３０分保持した。
以上により、上述の本発明の第３の実施形態に係る調光窓３を作製した。

＜調光性能試験＞
作製した調光窓の一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚで、０Ｖから１Ｖ毎に４０Ｖまで矩形波電圧を印加し、集光角５°のシュリーレン光学系を用いて、調光窓の主面に対して垂直に入射する光の透過率を測定した。さらに調光窓を４５°に傾けて、調光窓の主面に対して４５°で入射する光の透過率も測定した。図５は、実施例及び比較例に係る調光窓における透過率の電圧依存性を比較して示したグラフである。図５の横軸が電圧、縦軸が透過率を示している。図５に実線で示すように、実施例１に係る調光窓に光が垂直に入射する場合（すなわち垂直方向から観察した場合）、５Ｖ以上で徐々に透過率が低下し、透明状態から散乱（白濁）状態に移行していった。２０Ｖ以上では透過率が１％以下となり、ほぼ完全に散乱状態となった。図５に破線で示すように、実施例１に係る調光窓に光が４５°で入射する場合（すなわち斜め４５°から観察した場合）にも、垂直方向から観察した場合と同様の結果となり、両者の結果にほとんど差はなかった。

また、電圧非印加時のヘイズ値は１．４と透明性は良好であった。他方、２０、３０、４０Ｖの電圧印加時にヘイズ値を測定したところ、それぞれ、９１．５、９２．６、９３．１と充分に大きな値を示した。
さらに、電圧非印加時の透明状態と、２０、３０、４０Ｖの電圧印加時の散乱状態とのコントラストを室温にて測定したところ、それぞれ、６５、１４０、２１０と充分に大きな値を示した。
エヌエフ回路設計ブロック社製のＬＣＲメーターにより、調光素子の比抵抗を測定したところ、１．０１×１０^８Ω・ｃｍであり、ＤＳＭ駆動可能であることを確認した。
以上の通り、電圧非印加時に透明状態を呈し、透明時が多い用途で低消費電力であると共に、透明状態において斜め方向から見た場合にも透明性が高い調光窓が得られた。

＜耐紫外線性試験＞
実施例１に係る調光窓の耐紫外線性を評価するため、スガ試験機社製キセノンウェザーメーターＳＸ７５を用いて、放射照度：１５０Ｗ／ｍ^２、槽内温度：６３℃、湿度：５０％ＲＨの条件で、擬似太陽光を１０００時間照射した。その後、電圧非印加時のヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は２．０であり、照射前と同等であった。ＰＶＡ樹脂層が紫外線を吸収するため、実施例１に係る調光窓は、良好な耐紫外線性を有していた。

［比較例１］
比較例として、ＰＤＬＣ調光窓（クラウドポイント社製：ＴＡＮＹＯ）の調光性能を評価した。
図５には、実施例１と共に比較例１についても、透過率の電圧依存性が示されている。図５において、比較例１に係るＰＤＬＣ調光窓に光が垂直に入射する場合（すなわち垂直方向から観察した場合）を実線で示し、比較例１に係るＰＤＬＣ調光窓に光が４５°で入射する場合（すなわち斜め４５°から観察した場合）を破線で示している。図５に示すように、比較例１に係るＰＤＬＣ調光窓は、電圧印加時に透明状態を呈し、電圧非印加時に散乱状態となる。比較例１に係るＰＤＬＣ調光窓では、透明状態すなわち電圧印加時において、垂直方向から観察した場合に比べ、斜め４５°から観察した場合の透過率が１０％程度低下している。

また、透明状態である１００Ｖ電圧印加時のヘイズ値は６．４であり、実施例に比べ透明状態でのヘイズ値は高かった。他方、散乱状態である電圧非印加時のヘイズ値は、９１．８と充分に高い値であった。
さらに、１００Ｖ電圧印加時の透明状態と、電圧非印加時の散乱状態とのコントラストを室温にて測定したところ、５５であった。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１、２、３ 調光窓
１１ 第１の透明基板
１２ 第１の透明電極
１３ 第１の絶縁膜
１４ 第１の配向膜
２１ 第２の透明基板
２２ 第２の透明電極
２３ 第２の絶縁膜
２４ 第２の配向膜
３０ シール材
４０ スペーサ
５０ ＤＳＭ液晶層
６１ 第３の透明基板
６２ 第１の透明樹脂層
７１ 第４の透明基板
７２ 第２の透明樹脂層

Claims (7)

1. 第１及び第２の透明基板と、
   前記第１及び第２の透明基板のそれぞれの一方の主面に形成された第１及び第２の透明電極と、
   対向配置された前記第１及び第２の透明電極の間に挟持された液晶層と、を備え、
   前記液晶層が、動的散乱モードで駆動するネマティック液晶から構成されており、前記第１及び第２の透明電極への電圧非印加時に透明状態を呈し、電圧印加時に散乱状態を呈する調光窓材を有する調光窓。
2. 前記調光窓材の前記第１の透明基板が、第１の透明樹脂層を介して第３の透明基板に貼り合わされており、
   前記第３の透明基板は、前記第１の透明基板よりも板厚が厚い、
   請求項１に記載の調光窓。
3. 前記第１の透明樹脂層が、紫外線吸収剤を含有している、
   請求項２に記載の調光窓。
4. 前記調光窓材の前記第２の透明基板が、第２の透明樹脂層を介して第４の透明基板に貼り合わされており、
   前記第４の透明基板は、前記第２の透明基板よりも板厚が厚い、
   請求項２又は３に記載の調光窓。
5. 第２の透明樹脂層が、紫外線吸収剤を含有している、
   請求項４に記載の調光窓。
6. 前記液晶層は、負の誘電率異方性を示すネマティック液晶と有機塩を含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光窓。
7. 前記ネマティック液晶は、比抵抗が３×１０^９Ω・ｃｍ以下である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の調光窓。

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