JP6376232B1 - 調光シート、調光装置、および、調光シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることを可能とした調光シート、調光装置、および、調光シートの製造方法を提供する。
【解決手段】一対の透明電極層１２と、一対の透明電極層１２に挟まれた調光層１１Ｍと、を備え、調光層１１Ｍは、複数のドメイン１Ｄを有したポリマーネットワーク１ＰＮと、各ドメイン１Ｄに内在して透明電極層１２に印加される電圧信号によって配向を切り替える液晶組成物１ＬＣＭを含み、液晶組成物１ＬＣＭは、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとを含み、二色性色素１ＤＤは、液晶色素であるアントラキノン化合物を含む。
【選択図】図１
【解決手段】一対の透明電極層１２と、一対の透明電極層１２に挟まれた調光層１１Ｍと、を備え、調光層１１Ｍは、複数のドメイン１Ｄを有したポリマーネットワーク１ＰＮと、各ドメイン１Ｄに内在して透明電極層１２に印加される電圧信号によって配向を切り替える液晶組成物１ＬＣＭを含み、液晶組成物１ＬＣＭは、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとを含み、二色性色素１ＤＤは、液晶色素であるアントラキノン化合物を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、光の透過率を可逆的に変える調光シート、調光装置、および、調光シートの製造方法に関する。
調光装置が備える調光シートの型式として、例えば、エレクトロクロミック型、偏光板型、液晶型が知られている。エレクトロクロミック型の調光シートは、調光シートに印加される電場の大きさに応じて可逆的に酸化還元反応を進めると共に、その酸化還元反応の進行に伴って光の吸収率を変える（例えば、特許文献１を参照）。偏光板型の調光シートは、相互に異なる光学特性を有した２つの偏光板を相対的に移動させて、２つの偏光板を透過する光の透過率を変える（例えば、特許文献２を参照）。液晶型の調光シートは、液晶分子に印加される電場の大きさに応じて、光を散乱する状態と、光を透過する状態との間で、液晶分子の配向を可逆的に変える。
液晶型の調光シートが有する形態として、高分子分散型液晶（PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal）、カプセル型ネマティック液晶(NCAP:Nematic Curvilinear Aligned Phase)、高分子ネットワーク型液晶(PNLC: Polymer Network Liquid Crystal)が知られている。高分子分散型液晶は、孤立した多数の空隙を高分子層のなかに備え、高分子層に分散した各空隙のなかに液晶組成物を保持する（例えば、特許文献３を参照）。カプセル型ネマティック液晶は、カプセル状を有した液晶組成物を高分子層のなかに保持する（例えば、特許文献４を参照）。高分子ネットワーク型液晶は、３次元の網目状を有した高分子ネットワークを備え、高分子ネットワークのなかの相互に連なる空隙のなかに、液晶組成物を保持する（例えば、特許文献５を参照）。
調光シートを駆動する方式として、ノーマル方式とリバース方式とが知られている。ノーマル方式で駆動される調光シートは、非通電時において低い透過率を有し、電力を消費することによって透過率を高める。非通電時に低い透過率を有するノーマル方式は、例えば、光の遮蔽性を頻繁に必要とするスクリーンなどへの適用に好適である。リバース方式で駆動される調光シートは、非通電時において高い透過率を有し、電力の消費によって透過率を下げる。非通電時に高い透過率を有するリバース方式は、例えば、透過率による安全性を非常時に必要とする建材などへの適用に好適である（例えば、特許文献６を参照）。
ところで、上述した各種の調光シートは、住宅用や車両用のサンルーフに適用されて、自然光の透過と、自然光の遮断とを求められる。液晶型の調光シートは、液晶組成物に二色性色素を含め、例えば、電圧非印加時に無色の高透過状態を保ち、電圧印加時に二色性色素の吸収による有色の低透過状態を保つ。この際、自然光の遮断性を高めること、また、自然光の遮断時に意匠性を高めること、これらの観点において、調光シートが有する色味を低透過時に濃くすることが、調光シートやそれを備える調光装置に求められる。
本発明は、調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることを可能とした調光シート、および、調光装置を提供することを目的とする。
本発明は、調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることを可能とした調光シート、および、調光装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための調光シートは、一対の透明電極層と、前記一対の透明電極層に挟まれた調光層とを備える。前記調光層は、複数のドメインを有したポリマーネットワークと、前記各ドメインに内在して前記透明電極層に印加される電圧信号によって配向を切り替える液晶組成物を含む。前記液晶組成物は、液晶化合物と二色性色素とを含み、前記二色性色素は、液晶色素であるアントラキノン化合物を含む。
上記課題を解決するための調光装置は、上記調光シートと、前記調光シートを駆動するための電圧信号を前記調光シートに入力する駆動部とを備える。
上記課題を解決するための調光装置は、上記調光シートと、前記調光シートを駆動するための電圧信号を前記調光シートに入力する駆動部とを備える。
上記課題を解決するための調光シートの製造方法は、液晶色素であるアントラキノン化合物を含む二色性色素と、液晶化合物とを含む液晶組成物、および、紫外線重合性化合物を含む封入対象を、一対の透明電極層の間に封入することと、前記封入対象に紫外線を照射して前記紫外線重合性化合物を重合させることによって、複数のドメインを有したポリマーネットワークを形成すると共に、前記各ドメインには前記液晶組成物を内在させることとを含む。
上記各構成によれば、二色性色素が液晶色素であるアントラキノン化合物であるため、液晶分子と二色性色素との相溶性が得られやすい。そのため、調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることが可能である。
上記調光シートにおいて、前記二色性色素は、芳香族複素環化合物と前記液晶色素とを含み、前記液晶色素は、黄色用色素であり、前記芳香族複素環化合物は、青色用色素である１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物であってもよい。
上記調光シートにおいて、前記二色性色素は、芳香族複素環化合物と前記液晶色素とを含み、前記液晶色素は、黄色用色素であり、前記芳香族複素環化合物は、赤色用色素である２−ブロモ−１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物であってもよい。
上記各調光シートによれば、アントラキノン化合物よりも耐光性が高い青色用色素、あるいは、アントラキノン化合物よりも耐光性が高い赤色用色素が、二色性色素に含まれるため、調光シートにおいて耐光性を得ることが可能ともなる。
上記調光シートにおいて、前記調光層は、前記一対の透明電極層に挟まれたスペーサをさらに備え、前記スペーサが有する色は、前記ポリマーネットワークが有する色よりも濃暗色である構成であってもよい。この調光シートによれば、調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることを、スペーサが有する色味によって補助することが可能ともなる。
上記調光シートは、前記液晶組成物と外気との接触、および、前記液晶組成物に対する紫外線の入射の少なくとも一方を抑えるバリア層をさらに備えてもよい。この調光シートによれば、液晶組成物と外気との接触や、液晶組成物に対する紫外線の入射を抑えることが可能であるため、液晶組成物の劣化を抑えることが可能でもある。
上記調光シートにおいて、前記液晶組成物は、前記ポリマーネットワークを構成する繰り返し骨格を有した紫外線重合性化合物を含み、前記二色性色素が吸収するピーク波長帯域は、紫外領域以外であってもよい。この調光シートによれば、ポリマーネットワークを構成する繰り返し骨格を有した紫外線重合性化合物を、液晶組成物が含む。そのため、ポリマーネットワークを形成するための紫外線重合性化合物と液晶組成物との混合物を用い、その混合物のなかでの紫外線重合性化合物の重合によって、ポリマーネットワークを形成することが可能でもある。
上記調光シートにおいて、前記ポリマーネットワークは、前記二色性色素を含み、前記ポリマーネットワークにおける前記二色性色素の濃度は、前記液晶組成物における前記二色性色素の濃度よりも低くてもよい。この調光シートによれば、液晶組成物を構成する材料の一部である二色性色素を、ポリマーネットワークが含む。そのため、ポリマーネットワークを形成するための重合性化合物と液晶組成物との混合物を用い、その混合物のなかでの重合性化合物の重合によって、ポリマーネットワークを形成することが可能でもある。
上記調光装置は、前記調光シートに対する紫外線の入射を抑える光透過性基材をさらに備えることも可能である。
上記調光装置によれば、調光シートに紫外線が入射することによる調光シートの劣化を抑えることが可能ともなる。
上記調光装置は、前記調光シートに対する紫外線の入射を抑える光透過性基材をさらに備えることも可能である。
上記調光装置によれば、調光シートに紫外線が入射することによる調光シートの劣化を抑えることが可能ともなる。
図１を参照して調光シート、調光装置、および、調光シートの製造方法の一実施形態について説明する。調光装置は、液晶型の調光シート１１と、調光シート１１を駆動するための駆動部２１とを備える。
調光シート１１は、可視光を透過する光透過性を備える。調光シート１１は、調光シート１１における可視光の透過率を変更できるように構成されている。調光シート１１は、高分子ネットワーク型液晶(ＰＮＬＣ)型式であって、ノーマル式とリバース式とのいずれかの方式を採用している。調光シート１１は、光透過性を有した一対の透明電極層１２と、一対の透明電極層１２に挟まれた調光層１１Ｍとを備える。一対の透明電極層１２を構成する材料は、例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）である。なお、調光シート１１がリバース方式である場合には、透明電極層１２と調光層１１Ｍとの間に配向層が介在する。駆動部２１は、調光シート１１における透過率を変更するための電圧信号を生成する。例えば、調光シート１１の透過率が高低の２階調で表現されるとき、駆動部２１は現在の透過率を反転させるための電圧信号を生成する。駆動部２１は、一方の透明電極層１２に電圧信号を入力し、他方の透明電極層１２に基準電圧を印加する。
調光層１１Ｍは、多数のドメイン１Ｄを有した硬化性樹脂であるポリマーネットワーク１ＰＮと、各ドメインを埋める液晶組成物１ＬＣＭと、スペーサ１ＳＰとを備える。液晶組成物１ＬＣＭは、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとを含む。また、液晶組成物１ＬＣＭは、ポリマーネットワーク１ＰＮの形成に用いられた紫外線重合性化合物１ＰＮＲの未反応分を含むことも可能であり、紫外線重合性化合物１ＰＮＲの未反応分を含まない構成とすることも可能である。
紫外線重合性化合物１ＰＮＲは、紫外領域の光を受けて重合反応を行う一方、二色性色素１ＤＤが吸収するピーク波長帯域は、その紫外領域以外である。なお、ピーク波長帯域は、二色性色素１ＤＤにおける吸収ピークの半値波長で区画される帯域である。液晶組成物１ＬＣＭが紫外線重合性化合物１ＰＮＲを含む構成であれば、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成するための紫外線重合性化合物１ＰＮＲと、液晶組成物１ＬＣＭとの混合物を用い、その混合物のなかでの紫外線重合性化合物１ＰＮＲの重合によって、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成することが容易となる。
スペーサ１ＳＰは、一対の透明電極層１２に挟まれて、一対の透明電極層１２の間隙を保つための機能を有する。スペーサ１ＳＰは、例えば、ガラス粒子や樹脂粒子であって、ポリマーネットワーク１ＰＮが有する色よりも濃暗色を有し、二色性色素１ＤＤが発現する色と同じ色を有することが可能である。二色性色素１ＤＤの発現する色が黒色である場合、スペーサ１ＳＰの有する色は、ポリマーネットワーク１ＰＮよりも濃暗色であり、スペーサ１ＳＰは、例えば、３０μｍの直径を有する黒色のプラスチック粒子である。
液晶化合物１ＬＣＣは、ネマティック液晶相を有する液晶分子、スメクティック液晶相を有する液晶分子、および、コレステリック液晶相を有する液晶分子の少なくとも１種類の液晶分子を含む。液晶化合物１ＬＣＣは、ノーマル式において、正の誘電率異方性を有し、液晶分子の長軸方向の誘電率が液晶分子の短軸方向の誘電率よりも大きい。液晶化合物１ＬＣＣは、リバース式において、負の誘電率異方性を有し、液晶分子の短軸方向の誘電率が液晶分子の長軸方向の誘電率よりも大きい。液晶分子の駆動電圧が低いこと、また、液晶分子の散乱特性が高いことの観点から、液晶分子の誘電率において異方性が大きく、また、液晶分子の屈折率において異方性が大きいことが好ましい。
液晶分子は、環構造が連結された棒状構造を有するコア構造と、コア構造の末端に位置する官能基である末端基とによって構成される。コア構造は、液晶相の温度範囲を調整するため、また、液晶分子の長軸方向での屈折率や液晶分子の短軸方向での屈折率を調整するため、これらの要請に応じて適宜選択される。末端基は、相転移温度を調整するための極性を有し、相転移温度の要請に応じて適宜選択される。両末端基は、環構造との共役を通じて誘電率の異方性を調整するための極性を有し、誘電率の異方性の要請に応じて適宜選択される。環構造は、芳香族環構造、および、脂肪族環構造を含む。環構造は、例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、ビシクロオクタン環、ビフェニル環、トリフェニル環、フェニルシクロヘキサン環、ナフタレン環、アントラセン環、インデン環、アズレン環、フェナントレン環、フルオレン環、これらのうちでフッ素原子が導入された環構造である。環構造の連結は、環構造同士の単結合を含み、例えば、エチレン結合、エステル結合、アゾ結合、カルボキシル結合、テトラフルオロエチレン結合を介した連結である。末端基は、例えば、アルキル基、アルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、ニトリル基、ブロモ基、クロロ基、フルオロ基、パーフルオロ基である。環構造の連結、および、末端基は、ポリマーネットワーク１ＰＮの形成に用いられた紫外線重合性化合物１ＰＮＲと不活性であり、紫外線の照射によってはこれらの結合反応や解離反応を進めないものとすることが可能である。上述したように紫外線が照射される液晶分子と紫外線重合性化合物１ＰＮＲとが不活性であれば、紫外線重合性化合物１ＰＮＲと液晶分子との混合物を用い、その混合物のなかでの紫外線重合性化合物１ＰＮＲの重合によって、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成することが容易となる。
液晶化合物１ＬＣＣの相転移温度は、４０℃以上１２０℃に設定されることが好ましく、より好ましくは、８０℃以上１００℃以下である。液晶化合物１ＬＣＣは、電圧信号の印加による調光シート１１での透過率の切り替え特性、電圧信号の印加による調光シート１１でのヘイズの切り替え特性、調光層１１Ｍと配向膜との密着性などに応じて、１種類、または、２種類以上の液晶分子を混合して使用することが可能である。例えば、調光シート１１の配置される環境の温度が、液晶化合物１ＬＣＣの相転移温度に近いほど、液晶化合物１ＬＣＣの駆動時に流れる電流が大きく、調光シート１１の有する透過率の切り替え特性が低下する。そのため、液晶化合物１ＬＣＣでは、調光シート１１の配置される環境の温度において、調光シート１１での透過率の切り替え特性、電圧信号の印加による調光シート１１でのヘイズの切り替え特性、調光層１１Ｍと配向膜との密着性などが得られるべく、２種類以上の液晶分子が混合される。また例えば、保護シートなどの他の機能シートが、１００℃程度の加熱によって調光シート１１に貼り付けられる場合、液晶分子の相転移温度は、その加熱時の加工温度よりも高いことが好ましい。こうした相転移温度の設定であれば、他の機能シートが貼り着けられた構成において、液晶化合物１ＬＣＣの劣化を抑えることが可能となる。
なお、液晶化合物１ＬＣＣは、それが液晶相を呈する温度範囲を拡張するほど、低透過状態での透過率を高め、低透過率状態での透過率と高透過状態での透過率との差異を縮小させてしまう傾向を有する。そのため、液晶化合物１ＬＣＣの相転移温度が１２０℃であるように、調光シート１１の耐熱性が高められた構成においては、低透過率状態での透過率と高透過状態での透過率との差異を拡張すること、ひいては、調光シートが有する色味を低透過時において濃くすることの要請が、より一層に高まる。
紫外線重合性化合物１ＰＮＲは、紫外線の照射によって他の紫外線重合性化合物１ＰＮＲと重合してポリマーネットワーク１ＰＮを形成する。重合反応の形式は、例えば、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、重付加反応である。重合反応の形式が、ラジカル重合であるとき、紫外線重合性化合物１ＰＮＲは、ラジカル型の紫外線重合性化合物１ＰＮＲや、そのオリゴマーを用いることができる。単官能紫外線重合性化合物は、例えば、ブチルエチルアクリレートやシクロヘキシルアクリレートなどのアクリレート化合物、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートやフェノキシエチルメタクリレートなどのメタクリレート化合物、これらのオリゴマーである。二官能紫外線重合性化合物は、例えば、スチルベン化合物、ジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物、これらのオリゴマーである。多官能紫外線重合性化合物は、例えば、トリアクリレート化合物、テトラアクリレート化合物、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、これらのオリゴマーである。液晶組成物１ＬＣＭは、ポリマーネットワーク１ＰＮの形成を促進させるため、紫外線によってラジカルを発生する重合開始剤を含むことが好ましい。紫外線重合性化合物１ＰＮＲ、および、重合開始剤は、電圧信号の印加による調光シート１１での透過率の切り替え特性、電圧信号の印加による調光シート１１でのヘイズの切り替え特性、調光層１１Ｍと配向膜との密着性などに応じて、１種類、または、２種類以上を混合して使用することが可能である。
二色性色素１ＤＤは、可視光の吸収に対して異方性を示す色素分子である。調光層１１Ｍを透過した光の色は、二色性色素１ＤＤの分子軸方向によって異なる。二色性色素１ＤＤは、液晶組成物１ＬＣＭの全質量に対して２．０質量％以上の濃度を有し、それによって、調光シート１１が有する色味を低透過時において濃くする。二色性色素１ＤＤは、青色用の色素、赤色用の色素、および、黄色用の色素の少なくとも一種類を含む。二色性色素１ＤＤを構成する各色用の色素のうち少なくとも一種類は、液晶化合物１ＬＣＣが液晶相を有する温度範囲において、これと同様に液晶相を有する液晶色素であり、それによって、液晶化合物１ＬＣＣとの相溶性を示し、液晶組成物１ＬＣＭの全質量に対して２．０質量％以上の濃度を実現する。液晶色素は、式（１）に示すアントラキノン化合物である。
式（１）において、Ｒ１は、アントラキノン化合物に異方性を付与する官能基である。Ｒ２は、アントラキノン化合物に液晶相を発現させる官能基である。Ｒ３は、アントラキノン化合物の吸収によって発現する色を制御するための官能基である。Ｒ１、Ｒ２は、例えば、置換フェニル基、置換シクロヘキシル基、置換フェニルエチル基、置換シクロヘキシルエチル基、置換フェニルエチニル基である。置換フェニル基、置換シクロヘキシル基、置換フェニルエチル基、置換シクロヘキシルエチル基、置換フェニルエチニル基の各々は、例えば、直鎖アルキル基が置換された官能基である。置換フェニルエチニル基は、例えば、１−ブチル−４−フェニルエチニル基である。
Ｒ３は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、置換アルキル基、芳香族炭化水素基、ハロゲン基を表す。アルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基である。アルコキシ基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基である。置換アルキル基は、例えば、ジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基である。芳香族炭化水素基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレンである。ハロゲン基は、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子である。各Ｒ３は、相互に同一でもあってもよく異なっていてもよい。
黄色用の二色性色素１ＤＤにおけるＲ１、Ｒ２の一例は、式（２）に示す１−ブチル−４−フェニルエチニル基であり、黄色用の二色性色素１ＤＤの一例は、２,６−（１−ブチル−４−フェニルエチニル）アントラキノンである。黄色用の二色性色素１ＤＤにおけるＲ３の一例は、水素原子である。
住宅用や車両用のサンルーフに適用される調光シート１１は、自然光の透過と、自然光の遮断とを求められる。ノーマル方式の調光シート１１では、電圧信号の印加時に無色の高透過状態を保ち、電圧信号の非印加時に二色性色素１ＤＤの吸収による有色の低透過状態を保つ。リバース方式の調光シート１１では、電圧信号の非印加時に無色の高透過状態を保ち、電圧信号の印加時に二色性色素１ＤＤの吸収による有色の低透過状態を保つ。いずれの方式であれ、二色性色素１ＤＤが２．０質量％以上の濃度を有する構成であれば、調光シート１１が有する色味を低透過時に濃くすることが可能であり、自然光の遮断性を高めること、また、自然光の遮断時に意匠性を高めることが可能となる。
二色性色素１ＤＤは、上記アントラキノン化合物以外に、青色用の二色性色素１ＤＤとして、式（３）に示す１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含むことが可能である。また、二色性色素１ＤＤは、上記アントラキノン化合物以外に、赤色用の二色性色素１ＤＤとして、式（４）に示す２−ブロモ−１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含むことが可能である。
式（３）において、Ｒ５は、炭素数が１以上４以下のアルキル基である。Ｒ６は、アルキル基、置換アルキル基、フェニル基、置換フェニル基である。各Ｒ６は、相互に同一であってもよいし異なっていてもよい。
式（４）において、Ｒ７は、炭素数が１以上４以下のアルキル基である。Ｒ８は、アルキル基、置換アルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ハロゲン原子である。ハロゲン原子は、好ましくは臭素原子である。こうした２−ブロモ−１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物は、青色用の二色性色素１ＤＤである１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物と、黄色用の二色性色素１ＤＤであるアントラキノン化合物との間において、色素同士の溶解性を高める機能を有する。
上述したポリマーネットワーク１ＰＮは、こうした二色性色素１ＤＤを含むことも可能である。この際、ポリマーネットワーク１ＰＮにおける二色性色素１ＤＤの濃度は、液晶組成物１ＬＣＭにおける二色性色素１ＤＤの濃度よりも低い。このように、ポリマーネットワーク１ＰＮに二色性色素１ＤＤが取り込まれている構成であれば、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成するための紫外線重合性化合物１ＰＮＲと液晶組成物１ＬＣＭとの混合物を用い、その混合物のなかでの紫外線重合性化合物１ＰＮＲの重合によって、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成することが容易ともなる。
ここで、調光層１１Ｍの厚さを厚くすることは、ポリマーネットワーク１ＰＮと液晶組成物１ＬＣＭとの屈折率差に起因したヘイズの増大を招く。他方、調光層１１Ｍの厚さを薄くすることは、液晶組成物１ＬＣＭの厚みを薄くすることに伴う色味の低下を招く。この点、液晶色素である二色性色素１ＤＤを用いる構成であれば、例えば、液晶組成物１ＬＣＭの全質量に対する１．０質量％程度の添加によって凝集を招いてしまうアゾ系色素と比べて、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとの相溶性が高い。しかも、二色性色素１ＤＤを用いることによる液晶化合物１ＬＣＣの相転移温度の低下への寄与も、５℃以下に抑えられ、液晶色素ではないアゾ系色素に比べて低い。それゆえに、２．０質量％以上の高濃度に添加された二色性色素１ＤＤが、液晶組成物１ＬＣＭにおいて凝集することを抑え、かつ、耐熱性の高められた調光シート１１においても、それが有する色味をそれの低透過時において濃くすることが可能である。
また、紫外線が照射される工程において、紫外線重合性化合物１ＰＮＲと二色性色素１ＤＤとの反応性が低いため、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成するための紫外線重合性化合物１ＰＮＲと液晶組成物１ＬＣＭとの混合物を用い、その混合物のなかでの紫外線重合性化合物１ＰＮＲの重合によって、ポリマーネットワーク１ＰＮを形成することが可能でもある。また、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとの相溶性がアゾ系色素と比べて高いため、二色性色素１ＤＤの分散を補助するための色素分散剤の濃度を低下させること、さらには、色素分散剤の添加を割愛することが可能ともなる。
［調光シート１１の製造方法］
まず、液晶化合物１ＬＣＣと紫外線重合性化合物１ＰＮＲと二色性色素１ＤＤとを含む液晶組成物１ＬＣＭを、一対の透明電極層１２の間に封入する。この際、液晶組成物１ＬＣＭのなかで二色性色素１ＤＤが凝集することを抑えるため、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとを混合した後に、その混合物のなかに紫外線重合性化合物１ＰＮＲを加えて混合する。
まず、液晶化合物１ＬＣＣと紫外線重合性化合物１ＰＮＲと二色性色素１ＤＤとを含む液晶組成物１ＬＣＭを、一対の透明電極層１２の間に封入する。この際、液晶組成物１ＬＣＭのなかで二色性色素１ＤＤが凝集することを抑えるため、液晶化合物１ＬＣＣと二色性色素１ＤＤとを混合した後に、その混合物のなかに紫外線重合性化合物１ＰＮＲを加えて混合する。
次いで、封入された液晶組成物１ＬＣＭに対して、例えば、一方の透明電極層１２と対向する外側、および、他方の透明電極層１２と対向する外側、これら両方から、紫外線を照射する。封入された液晶組成物１ＬＣＭの両側面から紫外線を同時に照射する方法であれば、ポリマーネットワーク１ＰＮの深さ方向について、紫外線重合性化合物１ＰＮＲにおける重合速度の均一化を図ることができる。結果として、透明電極層１２の面方向、および、調光層１１Ｍの深さ方向のいずれにおいても、ドメイン１Ｄの大きさ、および、ドメイン１Ｄの形状の均一化を図ることができる。
以上、一実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）二色性色素１ＤＤが液晶色素であるアントラキノン化合物であるため、液晶分子と二色性色素１ＤＤとの相溶性が得られやすい。そのため、調光シート１１が有する色味を低透過時において濃くすることが可能である。
（１）二色性色素１ＤＤが液晶色素であるアントラキノン化合物であるため、液晶分子と二色性色素１ＤＤとの相溶性が得られやすい。そのため、調光シート１１が有する色味を低透過時において濃くすることが可能である。
（２）青色用色素、および、赤色用色素の少なくとも一方が、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物であり、アントラキノン化合物よりも耐光性が高いため、調光シート１１において、色味を濃くすることと、耐光性を得ることとの両立が可能ともなる。
（３）調光シート１１が有する色味を低透過時において濃くすることを、スペーサ１ＳＰが有する色味によって補助することが可能ともなる。
（３）調光シート１１が有する色味を低透過時において濃くすることを、スペーサ１ＳＰが有する色味によって補助することが可能ともなる。
なお、一実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
［階調］
・調光層１１Ｍが有する透過率は、高い透過率と低い透過率との２種類に限らず、高い透過率と低い透過率との間の中間の透過率を含めた３種類以上とすることも可能である。この際、駆動部２１は、各透過率を得るための別々の電圧信号を調光シート１１に入力する。
［階調］
・調光層１１Ｍが有する透過率は、高い透過率と低い透過率との２種類に限らず、高い透過率と低い透過率との間の中間の透過率を含めた３種類以上とすることも可能である。この際、駆動部２１は、各透過率を得るための別々の電圧信号を調光シート１１に入力する。
［スペーサ］
・スペーサ１ＳＰが有する色は、ポリマーネットワーク１ＰＮが有する色よりも明色とすることも可能であり、二色性色素１ＤＤが発現させる色に限らず、二色性色素１ＤＤが発現させる色とは異なる色とすることも可能であり、無色透明とすることも可能である。
・スペーサ１ＳＰが有する色は、ポリマーネットワーク１ＰＮが有する色よりも明色とすることも可能であり、二色性色素１ＤＤが発現させる色に限らず、二色性色素１ＤＤが発現させる色とは異なる色とすることも可能であり、無色透明とすることも可能である。
［機能層］
・調光装置は、調光層１１Ｍの端面や透明電極層１２の表面などを覆うバリア層をさらに備えることも可能である。バリア層は、ガスバリア機能と紫外線バリア機能との少なくとも一方を備える。ガスバリア機能は、調光層１１Ｍに含まれる液晶組成物１ＬＣＭと外気との接触を抑える機能である。紫外線バリア機能は、調光層１１Ｍに含まれる液晶組成物１ＬＣＭに紫外線が入射することを抑える機能である。
・調光装置は、調光層１１Ｍの端面や透明電極層１２の表面などを覆うバリア層をさらに備えることも可能である。バリア層は、ガスバリア機能と紫外線バリア機能との少なくとも一方を備える。ガスバリア機能は、調光層１１Ｍに含まれる液晶組成物１ＬＣＭと外気との接触を抑える機能である。紫外線バリア機能は、調光層１１Ｍに含まれる液晶組成物１ＬＣＭに紫外線が入射することを抑える機能である。
ガスバリア機能を備えるバリア層は、例えば、プラスチックフィルムとガスバリアフィルムとの積層体として構成される。プラスチックフィルムは、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルサルフォンフィルムである。ガスバリアフィルムは、例えば、酸化ケイ素フィルムや酸窒化ケイ素フィルムである。
紫外線バリア機能を備えるバリア層は、例えば、重合開始剤、不飽和二重結合を有する化合物、トリアジン系紫外線吸収剤を含む。紫外線吸収剤は、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、トリアジン系である。なお、ガスバリア機能や紫外線バリア機能は、透明電極層１２の基材が兼ね備えることも可能である。
・調光装置は、調光シート１１の機械的な強度を高める機能を有した光透過性基材をさらに備えることも可能である。光透過性基材を構成する材料の一例は、ガラスやシリコンなどの透明無機材料、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリサルホンなどの透明有機材料である。
光透過性基材は、バリア層と同じく、ガスバリア機能、および、紫外線バリア機能の少なくとも一方を備えることも可能である。光透過性基材と調光シート１１との接合は、光学両面粘着シート（ＯＣＡ）などの透明粘着剤による形態を採用することができる。また、ガスバリア機能や紫外線バリア機能は、光透過性基材と調光シート１１とを接着するための透明粘着層に備えられることも可能である。すなわち、調光装置のなかの調光シート１１以外の構成部材が、ガスバリア機能や紫外線バリア機能を備えることも可能である。
なお、調光層１１Ｍに含まれる液晶組成物１ＬＣＭは、紫外線重合性化合物１ＰＮＲや重合開始剤を含む。紫外線重合性化合物１ＰＮＲが有する重合性不飽和結合や重合開始剤は、自然光の紫外線を吸収して変性しやすい。そのため、紫外線の照射による劣化が、液晶組成物１ＬＣＭにおいて生じやすい。他方、液晶組成物１ＬＣＭの劣化を抑制するために紫外線吸収剤や光安定剤などの耐候剤を、液晶組成物１ＬＣＭに含ませると、ポリマーネットワーク１ＰＮの形成が行われる際に、硬化に要する紫外線が耐候剤に吸収されてしまい、ポリマーネットワーク１ＰＮの形成が阻害される。そこで、上述したように、紫外線の照射を抑える機能を、液晶組成物１ＬＣＭではなく、調光層１１Ｍ以外の構成部材が備える構成であれば、調光層１１Ｍを紫外線から保護することが可能であって、調光シート１１の耐候性の向上を図ることが可能となる。
［ポリマーネットワーク］
・調光シート１１の製造方法は、紫外線重合性化合物１ＰＮＲと液晶組成物１ＬＣＭとの混合物に紫外線を照射することに限らず、紫外線重合性化合物１ＰＮＲを予め重合させたポリマーネットワーク１ＰＮを液晶組成物１ＬＣＭに加えることも可能である。
・調光シート１１の製造方法は、紫外線重合性化合物１ＰＮＲと液晶組成物１ＬＣＭとの混合物に紫外線を照射することに限らず、紫外線重合性化合物１ＰＮＲを予め重合させたポリマーネットワーク１ＰＮを液晶組成物１ＬＣＭに加えることも可能である。
１ＬＣＭ…液晶組成物、１ＬＣＣ…液晶化合物、１ＤＤ…二色性色素、１ＰＮ…ポリマーネットワーク、１ＰＮＲ…紫外線重合性化合物、１１…調光シート、１１Ｍ…調光層、１２…透明電極層、２１…駆動部。
Claims (10)
- 一対の透明電極層と、
前記一対の透明電極層に挟まれた調光層と、を備え、
前記調光層は、液晶組成物に含まれる紫外線重合性化合物の紫外線照射による重合体であって複数のドメインを有したポリマーネットワークと、前記各ドメインに内在して前記透明電極層に印加される電圧信号によって配向を切り替える前記液晶組成物に含まれる液晶化合物と二色性色素と、を含み、
前記二色性色素は、液晶色素であるアントラキノン化合物と、芳香族複素環化合物とを含み、
前記液晶色素は、黄色用色素であり、
前記芳香族複素環化合物は、青色用色素である１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含む
調光シート。 - 前記芳香族複素環化合物は、赤色用色素である２−ブロモ−１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含む
請求項１に記載の調光シート。 - 前記調光層は、前記一対の透明電極層に挟まれたスペーサをさらに備え、
前記スペーサが有する色は、前記ポリマーネットワークが有する色よりも濃暗色である
請求項１または２に記載の調光シート。 - 前記液晶組成物は、前記ポリマーネットワークを構成する繰り返し骨格を有した紫外線重合性化合物を含み、
前記二色性色素が吸収するピーク波長帯域は、紫外領域以外である
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は、前記二色性色素を含み、
前記ポリマーネットワークにおける前記二色性色素の濃度は、前記液晶組成物における前記二色性色素の濃度よりも低い
請求項１から４のいずれか一項に記載の調光シート。 - 前記液晶組成物と外気との接触、および、前記液晶組成物に対する紫外線の入射の少なくとも一方を抑えるバリア層をさらに備える
請求項１から５のいずれか一項に記載の調光シート。 - 調光シートと、
前記調光シートを駆動するための電圧信号を前記調光シートに入力する駆動部と、
を備え、
前記調光シートは、請求項１から６のいずれか一項に調光シートである
調光装置。 - 前記調光シートに対する紫外線の入射を抑える光透過性基材をさらに備える
請求項７に記載の調光装置。 - 液晶色素であるアントラキノン化合物を含む二色性色素と、液晶化合物とを含む液晶組成物、および、紫外線重合性化合物を含む封入対象を、一対の透明電極層の間に封入することと、
前記封入対象に紫外線を照射して前記紫外線重合性化合物を重合させることによって、複数のドメインを有したポリマーネットワークを形成すると共に、前記各ドメインには前記液晶組成物を内在させることと、を含み、
前記二色性色素は、芳香族複素環化合物を含み、
前記液晶色素は、黄色用色素であり、
前記芳香族複素環化合物は、青色用色素である１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含む
調光シートの製造方法。 - 前記芳香族複素環化合物は、赤色用色素である２−ブロモ−１,４,５,８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物を含む
請求項９に記載の調光シートの製造方法。
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