JP2022068259A - 調光シート、および、調光窓 - Google Patents
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Abstract
Description
上記調光シートにおいて、前記調光層の厚さは、5μm以上30μm以下でもよい。
上記調光シートでは、前記液晶分子において、異常光の屈折率が常光の屈折率よりも大きく、前記ポリマーネットワークの屈折率と前記常光の屈折率との差が、前記異常光の屈折率と前記常光の屈折率との差よりも小さくてもよい。
この場合、水平配向された液晶分子に光が入射したとき、液晶分子の屈折率と、ポリマーネットワークの屈折率との差を、異常光の屈折率と常光の屈折率との差に等しくすることができる。これにより、調光層が不透明であるときに、調光層のなかにおいてより散乱が生じやすくなる。
この場合、調光シートがハードコート層を備える。そのため、ハードコート層の内側に位置する層において、化学的な損傷、および、物理的な損傷の少なくとも一方が抑えられる。
図1を参照して調光シートの構成を説明する。なお、本実施形態において、用語「シート」とは、厚さに対して広い表面を有した構造体を指し、用語「フィルム」を含む。調光シート10は、一対の配向層と調光層12とを備えている。一対の配向層は、第1配向層11aと第2配向層11bとを含む。調光層12は、第1配向層11aと第2配向層11bとに挟まれ、かつ、調光層12には、第1配向層11aおよび第2配向層11bがそれぞれ接している。調光層12は、ポリマーネットワーク12aと、ポリマーネットワーク12aのなかに分散した複数のドメイン12bとを含む。各ドメイン12bには、液晶分子12c1と二色性色素12c2を含む液晶組成物12cが充填されている。こうした調光層は、一般に高分子ネットワーク型液晶(PNLC)と呼ばれる。
第1透明基材15aおよび第2透明基材15bは、可視光を透過する光透過性を有している。第1透明基材15aおよび第2透明基材15bには、樹脂製のフィルム、または、ガラス基板を用いることができる。樹脂製のフィルムを形成する材料には、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、および、ポリエチレンテレフタレート(PET)などを用いることができる。
第1透明電極13aおよび第2透明電極13bは、可視光を透過する光透過性を有している。各透明電極を形成する材料には、例えば、金属酸化物、有機ポリマー、金属ナノワイヤー、および、カーボンナノチューブ(CNT)などのいずれかを用いることができる。金属酸化物には、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(TO)、酸化亜鉛(ZnO)、および、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)などが挙げられる。有機ポリマーには、光透過性を有し、かつ、導電性を有したポリマーを用いることができる。
偏光層14は、偏光子を含む。偏光子は、例えば、樹脂製のフィルムに二色性色素を吸着させた後、吸着後のフィルムを所定の方向に沿って延伸することによって形成することができる。フィルムを形成する材料には、例えば、ポリビニルアルコールおよびポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。二色性色素には、例えば、ヨウ素を含む色素、および、有機色素などを用いることができる。
一対の配向層を構成する各配向層は、可視光を透過する光透過性を有している。上述したように、一対の配向層は、液晶分子12c1および二色性色素12c2の初期配向において、液晶分子12c1および二色性色素12c2を、一対の配向層に対して水平配向させるとともに、調光層12の厚さ方向から見て、偏光層14の吸収軸が、二色性色素12c2の吸収軸と直交するように配向させる。
[液晶組成物]
液晶組成物12cは、液晶分子12c1および二色性色素12c2に加えて、ポリマーネットワーク12aの形成に用いられた紫外線重合性化合物12c3の未反応分を含んでもよいし、紫外線重合性化合物12c3の未反応分を含んでいなくてもよい。
Δn=ne-no … 式(1)
式(1)において、neは異常光の屈折率であり、noは常光の屈折率である。
ポリマーネットワーク12aを形成する材料には、紫外線重合性化合物12c3を用いることができる。紫外線重合性化合物12c3は、紫外線の照射によって他の紫外線重合性化合物12c3と重合してポリマーネットワーク12aを形成する。ポリマーネットワーク12aは、光学的に等方性の高分子を含んでもよいし、液晶高分子を含んでもよい。言い換えれば、紫外線重合性化合物12c3は、光学的に等方性の化合物であってもよいし、液晶分子を含む化合物であってもよい。
図1、図2、および、図5から図8を参照して調光シート10の作用を説明する。以下に説明するように、調光シート10は、ノーマルモードの調光シートである。すなわち、調光シート10は、透明電極間に駆動電圧が印加されていないときに不透明であり、透明電極間に駆動電圧が印加されているときに透明である。
なお、ε⊥は、二色性色素22c2の長軸方向と直交する方向における吸光係数であり、ε∥は、二色性色素22c2の長軸方向における吸光係数である。以下、ε⊥を第1吸光係数に設定し、ε∥を第2吸光係数に設定する。第2吸光係数ε∥は、第1吸光係数ε⊥よりも大きい。
なお、cは、調光層22の色素濃度である。調光層22の光路長が大きくなるほど、また、色素濃度cが高くなるほど、調光層22の内部での散乱が起こりやすくなり、調光層22の透明性が低くなる。
これに対して、図7が示すように、本実施形態の調光シート10では、調光層12に駆動電圧が印加されていないとき、偏光層14から調光シート10に入射した光に対して、調光層12の吸光係数εは、第2吸光係数ε∥である。調光層12の光路長は、調光層12の厚さIと、調光層12の屈折率n’との積(I・n’)である。調光層12の吸光度A3は、吸光係数ε、光路長(I・n’)、および、色素濃度cを用いて、以下の式(5)で表すことができる。
図8が示すように、調光層12に駆動電圧が印加されているときには、従来の調光シート20と同様、上述した式(4)によって、調光層12の吸光度A2を表すことができる。
図9を参照して調光シートの他の例を説明する。
図9が示すように、調光シート10Aは、上述した調光シート10に対して、さらに第1ハードコート層16aと第2ハードコート層16bとを付加した構造を有する。
図10から図12を参照して調光窓の構成を説明する。以下では、調光窓が、車両が備える車体の一部として具体化された例を説明する。
図11が示すように、調光窓はリヤガラス32とボディ本体31aとを含み、車室を区画する車体31の一部を形成している。リヤガラス32は、光透過性を有し車室内に面する内側面32aと車室外に面する外側面32bとを含む板部材の一例である。なお、ボディ本体31aに嵌め込まれる透過部は、リヤガラス32以外の部材を含んでもよい。調光シート10は、偏光層14がリヤガラス32と調光層12とによって挟まれるように内側面32aに位置している。
図12が示すように、リヤガラス32は、光透過性を有する2枚のガラス板32gを含んでいる。各ガラス板32gは、板部材の一例である。調光シート10は、2枚のガラス板32gに挟まれている。調光シート10が2枚のガラス板32gに挟まれているため、調光シート10は、化学的な損傷および物理的な損傷の少なくとも一方からガラス板32gによって保護される。それゆえに、調光シート10がリヤガラス32に後付けされた構成と比べて、調光シート10が損傷しにくくなる。
(1)透明電極間に駆動電圧が印加されていないとき、調光層12は不透明である。このとき、二色性色素12c2が水平配向しているため、二色性色素12c2が調光層12のなかでランダムに並ぶ構成と比べて、二色性色素12c2に由来する調光層12の吸光度が大きくなる。それゆえに、調光層12の厚さを大きくしたり、二色性色素12c2の濃度を大きくしたりすることなく、すなわち、調光層12の内部での散乱が生じにくい状態で、二色性色素12c2による調光層12の発色性を高めることができる。結果として、調光シート10において、発色性の向上と透明性の向上とを両立することができる。
(7)一対の透明電極に対する駆動電圧の印加に応じて、調光窓が備えるリヤガラス32あるいはリヤドアガラス34の状態が透明の状態と不透明の状態との間で切り替わったように、リヤガラス32あるいはリヤドアガラス34が観察者によって視認される。
・偏光層14は、第1透明電極13aと第1透明基材15aとの間に位置してもよい。こうした構成であっても、偏光層14は、第1透明基材15aの外側に位置するときと同等の機能を有する。
・偏光層14には、上述した第1の例および第2の例に限らず、以下の構成を採用することができる。すなわち、偏光層14において、第2透明フィルム14cの厚さは、第1透明フィルム14bの厚さ以上であってもよい。ただし、上述した理由から、第2透明フィルム14cの厚さは、第1透明フィルム14bの厚さよりも小さいことが好ましい。あるいは、偏光層14は、第2透明フィルム14cを備えないことが好ましい。
Claims (8)
- 第1配向層と第2配向層とを備える一対の配向層と、
前記第1配向層と前記第2配向層とに挟まれた調光層であって、ポリマーネットワークと、前記ポリマーネットワークのなかに分散し、かつ、液晶分子と二色性色素とを含む液晶組成物で充填された複数のドメインと、を含む前記調光層と、
前記一対の配向層を挟む一対の透明電極と、を備え、
前記調光層の透過率は、前記一対の透明電極に対する駆動電圧の印加によって上がり、
前記一対の配向層は、前記透明電極間に前記駆動電圧が印加されていない状態で、前記液晶分子および前記二色性色素を、前記一対の配向層に対して水平配向させ、
前記ドメインにおけるドメイン径の平均値が0.1μm以上5μm以下である
調光シート。 - 前記調光層の厚さは、5μm以上30μm以下である
請求項1に記載の調光シート。 - 前記透明電極間に前記駆動電圧が印加されていない状態で前記調光シートは黒色である
請求項1または2に記載の調光シート。 - 前記液晶分子において、異常光の屈折率が常光の屈折率よりも大きく、
前記ポリマーネットワークの屈折率と前記常光の屈折率との差が、前記異常光の屈折率と前記常光の屈折率との差よりも小さい
請求項1から3のいずれか一項に記載の調光シート。 - 前記ポリマーネットワークの屈折率は前記常光の屈折率と等しい
請求項4に記載の調光シート。 - 前記調光シートは、表面にハードコート層をさらに備える
請求項1から5のいずれか一項に記載の調光シート。 - 光を透過する透過部と、
前記透過部を取り囲む枠体と、
請求項1から6のいずれか一項に記載の調光シートと、を備え、
前記調光シートは、前記透過部に位置する
調光窓。 - 前記透過部は、光透過性を有する2枚の板部材を含み、
前記調光シートは、前記2枚の板部材に挟まれている
請求項7に記載の調光窓。
Applications Claiming Priority (4)
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