JP7043846B2 - 調光素子及び調光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマーマトリックスと液晶分子とを有する調光層を備えた調光素子及び調光素子の製造方法に関する。

従来、例えば透明な高分子材料に液晶の液滴等を分散させた高分子分散型液晶素子が、入射した光の透過性を調節する調光素子として用いられている。高分子分散型液晶素子では、分散された液晶への電界の印加・解除により、入射光を透過させる透過状態と入射光を散乱させる散乱状態とを切替えることが可能である。高分子分散型液晶としては、例えば、透明な高分子材料の中に液晶の液滴を分散させたもの（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、液晶の連続層の中に高分子樹脂のネットワークが形成されたポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）、コレステリック液晶を用いた高分子安定型コレステリック液晶（ＰＳＣＴ：Polymer Stabilized Cholesteric Texture）等を挙げることができる。これらの高分子分散型液晶は偏光板を用いる必要がないため、光の利用効率が高いという特徴を有している。

これらの高分子分散型液晶素子は、調光素子として電車、自動車、また建築物の窓に用いられるほか、液晶ディスプレイのバックライトと組み合わせることにより液晶ディスプレイの視野角制御に用いられたり（特許文献１）、プロジェクター用のスクリーンとして用いられたり（特許文献２）している。

特開平５－７２５２９号公報 特開平６－３０１００５号公報

高分子分散型液晶素子には、分散された液晶材料への電界の印加により散乱状態から透過状態に変化するノーマルタイプの液晶素子と、分散された液晶材料への電界の印加により透過状態から散乱状態に変化するリバースタイプの液晶素子と、が存在する。

高分子分散型液晶素子を備えた調光素子は、一対の透明支持板と、一対の透明支持板の間に配置された調光層を備えている。透明支持板は、透明基材及び透明基材上に形成された透明電極を含んでいる。高分子分散型液晶素子がリバースタイプの液晶素子である場合、調光層は、ポリマーマトリックス中に誘電率異方性が負である液晶材料を分散させた構成を有している。リバースタイプの液晶素子では、通常、透明支持板の透明電極上にプレチルト角が９０°である配向膜が形成されており、これにより、調光層への電界無印加時に液晶材料中の液晶分子がホメオトロピック配向される。

調光層への電界無印加時に液晶材料中の液晶分子がホメオトロピック配向されるためには、液晶分子が配向膜に直接接触している必要がある。このため、従来のリバースタイプの液晶素子では、ポリマーマトリックスと配向膜との接触面積を大きくすることができず、調光層と配向膜との密着性が十分でないことがあった。この場合、調光層が透明支持板（配向膜）から剥離し、この剥離部分で調光素子に入射した光が意図せず屈折することにより、当該調光素子の透明状態における透視性の低下を招き得る。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、調光素子におけるポリマーマトリックスと支持板との間の密着性を向上させることを目的とする。

本発明の調光素子は、
第１導電層を含む第１支持板と、
第２導電層を含む第２支持板と、
前記第１支持板及び前記第２支持板の間に配置された調光層と、を備え、
前記調光層は、配向規制能を有したポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックス中に保持され、前記第１導電層及び前記第２導電層への電圧印加によって配向を変化する液晶分子と、を有する。

本発明の調光素子において、
前記ポリマーマトリックスは、硬化した重合性液晶を含有してもよい。

本発明の調光素子において、
前記ポリマーマトリックスは、硬化した重合性樹脂をさらに含有してもよい。

本発明の調光素子において、
前記重合性液晶及び前記重合性樹脂の合計重量に対する、前記重合性液晶の重量の割合は、０．５０以上０．６９以下であってもよい。

本発明の調光素子の製造方法は、
第１導電層を含む第１支持板を給送する第１給送工程と、
第２導電層を含む第２支持板を給送する第２給送工程と、
前記第１支持板又は前記第２支持板上に、重合性液晶及び非重合性液晶を含有する液晶混合材料を塗布する塗布工程と、
前記第１支持板と前記第２支持板とを前記液晶混合材料を介して貼合する貼合工程と、
前記重合性液晶を硬化させる硬化工程と、を有する。

本発明の調光素子の製造方法において、
前記液晶混合材料は、重合性樹脂をさらに含有し、
前記硬化工程において、前記重合性液晶及び前記重合性樹脂を硬化させてもよい。

前記重合性液晶及び前記重合性樹脂の合計重量に対する、前記重合性液晶の重量の割合は、０．５０以上０．６９以下であってもよい。

本発明によれば、調光素子におけるポリマーマトリックスと支持板との間の密着性を向上させることができる。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、調光素子を概略的に示す斜視図である。 図２は、電界無印加時における調光素子の断面を部分的に示す図である。 図３は、電界印加時における調光素子の断面を部分的に示す図である。 図４は、調光素子の製造方法を説明するための図である。 図５は、実施例における調光素子への印加電圧とヘーズ値との関係を説明するためのグラフである。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「板」は「シート」や「フィルム」と呼ばれ得るような部材をも含む概念であり、したがって、例えば、「支持板」は、「支持シート」や「支持フィルム」と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。

また、「板面（シート面、フィルム面）」とは、対象となる板状（シート状、フィルム状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材（シート状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。また、板状（シート状、フィルム状）の部材に対して用いる法線方向とは、当該部材の板面（シート面、フィルム面）に対する法線方向のことを指す。

さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

図１～図４は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は調光素子を概略的に示す図であり、図２は、電界無印加時における調光素子の断面を示す図であり、図３は、電界印加時における調光素子の断面を示す図である。

図１～図３に示された、本実施の形態の調光素子１０は、当該調光素子１０へ入射した光を透過させる際の散乱度合を調節することが可能な素子である。調光素子１０は、一例として、電車や自動車等の車両、住宅等の建築物等の窓に設けられて、調光素子１０を介した透視性を制御したり、液晶ディスプレイのバックライトと組み合わせることによって液晶ディスプレイの視野角制御に用いることができる。なお、調光素子１０の用途はこれらに限られない。

図２及び図３に示されているように、調光素子１０は、第１支持板１１と、第１支持板１１と対向して配置された第２支持板１２と、第１支持板１１と第２支持板１２との間に配置された調光層２０とを備えている。

第１支持板１１及び第２支持板１２は、調光層２０を支持し、調光層２０に電界を印加する機能を有する。第１支持板１１は、第１基材１３と、第１基材１３上に設けられた第１透明導電層（第１導電層）１４と、第１透明導電層１４に対して第１基材１３と反対側に設けられた第１配向膜１５と、を有している。また、第２支持板１２は、第２基材１６と、第２基材１６上に設けられた第２透明導電層（第２導電層）１７と、第２透明導電層１７に対して第２基材１６と反対側に設けられた第２配向膜１８と、を有している。図示された例では、第１配向膜１５と第２配向膜１８とが互いに対面するようにして、第１支持板１１と第２支持板１２とが対向して配置されている。したがって、図示された例では、第１基材１３、第１透明導電層１４、第１配向膜１５、調光層２０、第２配向膜１８、第２透明導電層１７及び第２基材１６が、この順に積層されている。

基材１３，１６は、透明導電層１４，１７及び配向膜１５，１８を支持する支持体として機能する。基材１３，１６の材料としては、特に限定されることなく、例えば可撓性を有する各種の透明なフィルム材を用いることができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース：ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを含有するフィルム材を用いることができる。また、基材１３，１６の厚さとしては、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下のものを用いることができ、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下のものを用いることができる。

透明導電層１４，１７は、通電されることにより調光層２０に電界を印加し、これにより調光層２０に含まれる非重合性液晶２２を駆動する電極として機能する。ここで、非重合性液晶２２を「駆動」するとは、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５の向きを変化させることを意味する。したがって、透明導電層１４，１７を用いて調光層２０に対して電界を印加することにより、調光層２０の非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５の配向方向を変化させることができる。

透明導電層１４，１７としては、調光層２０に電界を印加することが可能であって、透明と知覚される種々の構成のものを適用することができる。例えば、透明導電材であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＺＮＯ（Zinc Oxide）等の金属酸化物のほか、導電性高分子膜、銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を含有する材料を用いることができる。透明導電層１４，１７におけるシート抵抗及び透過率は特に限定されないが、例えば、シート抵抗を１００Ω／□以上３００Ω／□以下、透過率を８５％以上とすることができる。

本実施の形態の配向膜１５，１８は、いわゆる垂直配向膜であり、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶の液晶分子の長手方向が配向膜１５，１８の法線方向に沿うように当該液晶分子を配向する。配向膜１５，１８の材料は特に限定されないが、例えばポリイミド等を用いることができる。配向膜１５，１８の厚さは、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍとすることができる。なお、後述の液晶混合材料２７の重合性液晶に含まれる液晶分子を、配向膜１５，１８以外の手段により配向させる場合には、配向膜１５，１８を省略することも可能である。

次に、調光層２０について説明する。調光層２０は、透明導電層１４，１７による電界の印加状態に応じて、調光層２０を介した透視性を変化させる機能を有する。調光層２０は、高分子分散型液晶により形成されている。高分子分散型液晶としては、一例として透明な高分子材料の中に液晶の液滴を分散させたもの（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）を挙げることができるが、これに限られない。本実施の形態では、図２及び図３に示されているように、調光層２０は、ポリマーマトリックス２１と、ポリマーマトリックス２１中に分散された非重合性液晶２２とを含む高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）により形成された例について説明する。なお、調光層２０には、第１支持板１１と第２支持板１２との間隔を所定の間隔に保つためのスペーサが含まれてもよい。スペーサとしては、例えば透明樹脂からなる球状のビーズスペーサを用いることができる。

図２に示された調光層２０は、配向規制能を有したポリマーマトリックス２１と、ポリマーマトリックス２１中に保持され、透明導電層１４，１７への電圧印加によって配向を変化する液晶分子２５と、を有する。図示された調光層２０は、ポリマーマトリックス２１中に分散された非重合性液晶２２を有しており、非重合性液晶２２が液晶分子２５を含んでいる。ポリマーマトリックス２１は、硬化した重合性液晶を含有しており、硬化した重合性樹脂をさらに含有してもよい。

非重合性液晶２２は、長手方向を有する液晶分子２５を含み、重合基を有しない液状の材料である。液晶分子２５は、その形状に対応した屈折率異方性を有している。すなわち、液晶分子２５の長手方向に直交する方向での屈折率と、液晶分子２５の長手方向に平行な方向での屈折率とは異なっている。とりわけ本実施の形態では、調光層２０は、リバースタイプの液晶素子として構成されており、非重合性液晶２２の液晶分子２５としてネガ型の液晶分子が用いられる。この場合、透明導電層１４，１７により電界が印加された状態において、液晶分子２５の向きは不規則となる。したがって、調光層２０は、電界が印加されている状態において白濁し、これにより調光層２０を介した透視性は低くなる。その一方、透明導電層１４，１７により電界が印加されていない状態において、液晶分子２５は調光素子１０（調光層２０）の法線方向に沿って配向されるようになる。したがって、調光層２０は、電界が印加されていない状態で透明となり、これにより調光素子１０を介した透視性が高くなる。

重合性液晶は、非重合性液晶２２と同様に屈折率異方性を有する液晶分子を含み、単官能、多官能いずれの重合性モノマー（重合性基）を有する液晶をも使用することができる。重合性液晶としては、光硬化型、とりわけ紫外線硬化型、の液晶を用いることができる。このような重合性液晶としては、例えばＢＡＳＦ社製重合性ネマチック液晶（ＬＣ２４２）等を用いることができる。

重合性樹脂は、非重合性液晶２２を相分離させることが可能でかつ光透過性の高い材料で構成されればよく、単官能、多官能いずれの重合性モノマー（重合性基）を有する樹脂をも使用することができる。重合性樹脂としては、光硬化型、とりわけ紫外線硬化型、の樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート等の単官能（メタ）アクリレート類、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレート類等が挙げられる。なお、（メタ）アクリレートとの表記は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。また、アクリル系以外にも、カチオン重合性モノマーとして、３，４－エポキシシクロヘキセニルメチル－３’，４’－エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等の脂環式エポキシド類、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類等を用いることもできる。これら重合性樹脂は、要求される性能、塗布適性等に応じて、１種類単独で又は２種類以上を併用して用いることができる。

重合開始剤としては、特に限られることなく様々な重合開始剤を使用することができる。例えば、重合開始剤として光重合開始剤を用いることができる。このような重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン及びそのアルキルエーテル化物、ベンジルケタール類、アセトフェノン類を用いることができる。アセトフェノン類としては、例えばヒドロキシアセトフェノン、アミノアセトフェノン、ジアルコキシアセトフェノン、ハロゲン化アセトフェノン等を用いることができる。これらの光重合開始剤は、例えば、ＢＡＳＦ社製のイルガキュア（登録商標）９０７、イルガキュア６５１、イルガキュア１８４等の商品が市販されており、これらを単独で、あるいは混合して用いることができる。

調光層２０は、一例として、以下のようにして作製することができる。まず、重合性液晶、重合性樹脂、重合開始剤及び非重合性液晶２２を混合して流動性を有する液晶混合材料２７を作製する。この液晶混合材料２７を配向膜１５，１８に接触するようにして配置すると、重合性液晶に含まれる液晶分子は、その長手方向が配向膜１５，１８の法線方向（調光層２０の法線方向）に沿うように配向される。この状態で液晶混合材料２７への紫外線の照射等により液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂が重合すると、この重合（硬化）した重合性液晶及び重合性樹脂からポリマーマトリックス２１が形成される。このとき、重合性液晶に含まれる液晶分子は、その長手方向が配向膜１５，１８の法線方向に沿うように配向されたまま固定される。また、非重合性液晶２２は、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂が重合する際に、重合性液晶及び重合性樹脂から相分離され、ポリマーマトリックス２１中に分散された状態で保持される。本実施の形態のポリマーマトリックス２１は、調光層２０の法線方向に沿うように配向されたまま固定された液晶分子を含む。これにより、ポリマーマトリックス２１は、当該ポリマーマトリックス２１に直接接触して分散保持される非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５を配向する配向規制能（配向規制力）を有するようになる。

調光層２０における硬化した重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量Ｗ_Ｔに対する、重合性液晶の重量Ｗ_１の割合（Ｗ_１／Ｗ_Ｔ）は、０．５０以上０．６９以下とすることができる。好ましくは、Ｗ_１／Ｗ_Ｔは、０．５６以上０．６３以下とすることができる。Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．５０以上であると、ポリマーマトリックス２１に十分な配向規制能を付与することができ、Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．５６以上であると、ポリマーマトリックス２１にさらに十分な配向規制能を付与することができる。また、Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．６９以下であると、調光層２０に電界を印加した際に、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５が、ポリマーマトリックス２１の配向規制力に抗してその配向方向を適切に変化させることができ、Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．６３以下であると、調光層２０に電界を印加した際に、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５が、ポリマーマトリックス２１の配向規制力に抗してその配向方向をさらに適切に変化させることができる。

従来のリバースタイプの高分子分散型液晶素子を用いた調光素子では、電界無印加時にポリマーマトリックス中に分散された液晶材料に含まれる液晶分子を配向するためには、液晶材料が配向膜に直接接触している必要があった。すなわち、液晶材料と配向膜との接触面積を確保する必要があった。これにより、従来の調光素子では、ポリマーマトリックスと支持板との接触面積を大きくすることができず、調光層と配向膜との密着性が十分でなかった。

これに対して、本実施の形態の調光素子１０では、ポリマーマトリックス２１が、配向されたまま固定された液晶分子を含んでいる。これにより、ポリマーマトリックス２１は、分散保持された非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５を配向する配向規制能（配向規制力）を有している。これにより、図２に示されているように、非重合性液晶２２がポリマーマトリックス２１と接触しているだけで、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５は、電界無印加時にその長手方向が、特定の方向に沿うように、とりわけ本実施の形態では調光層２０の法線方向に沿うように、配向される。すなわち、非重合性液晶２２と配向膜１５，１８との接触部分を確保する必要がない。したがって、ポリマーマトリックス２１と支持板１１，１２との接触面積を大きくすることが可能となり、これにより、調光素子１０におけるポリマーマトリックス２１と支持板１１，１２との間の密着性を効果的に向上させることができる。

ところで、調光層２０がポリマーマトリックス２１中に分散された二色性色素を含むようにしてもよい。二色性色素は、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５と同様に、長手方向を有するとともに、液晶分子２５の配向方向を電界の印加・無印加によって変化させると、その動きに従ってその向きを変化させる。そして、二色性色素は、その向きに応じて色味を有するようになる。このため、調光素子１０は、透過状態（低ヘーズ状態）において無色透明又は無色透明に近い状態に維持され、その一方で、散乱状態（高ヘーズ状態）においては、単なる白濁ではなく、所定の色味を有しながら不可視状態とすることができる。ここで所定の色味を、調光素子１０の周囲の部分（調光素子１０が設けられていない部分）と同様の色にすると、調光素子１０の散乱状態において当該調光素子１０の部分だけが周囲の部分と外観が異なることを防ぐことができる。また、散乱状態にある調光素子１０の色味が調光素子１０の周囲の部分の色味と異なるようにして、調光素子１０を含む装置に積極的に意匠性を付与してもよい。このような二色性色素としては、例えば特開２００７－００９１２０号公報や特開２０１１－２４６４１１号公報に開示されているような種々の公知のものを用いることができる。

なお、調光素子１０の周縁部に封止材を設けるようにしてもよい。とりわけ調光層２０の周縁部を覆うようにして封止材を設けることにより、調光層２０、とりわけ非重合性液晶２２、が漏れ出すことを防止することができる。このため、調光素子１０の周縁部に封止材を設ける場合、封止材は、調光素子１０の板面への法線方向からの観察において、すなわち平面視において、調光層２０を取り囲む形状を有していることが好ましい。封止材の材料としては、例えば調光層２０のポリマーマトリックス２１をなす樹脂と同様のものを用いることができる。

以上のように構成された調光素子１０は、リバースタイプの液晶素子で構成されており、非重合性液晶２２として、ネガ型の液晶分子２５を含む液晶材料が使用されている。この場合、図２に示されているように、透明導電層１４，１７へ電源４０から電圧を印加するためのスイッチ４１が開いた状態（切れた状態）、すなわち透明導電層１４，１７により調光層２０に電界が印加されていない状態において、ポリマーマトリックス２１の配向規制能（配向規制力）により、液晶分子２５は、特定の方向に沿うように、とりわけ本実施の形態では調光層２０の法線方向に沿うように、配向される。このとき、非重合性液晶２２の屈折率とポリマーマトリックス２１の屈折率とが揃う。この状態において、調光素子１０へ入射した光は、進行方向を大きく曲げることなく、調光素子１０を透過することができる。すなわち、液晶分子２５が配向されている状態において、調光素子１０は透過状態（低ヘーズ状態）となる。この状態において、調光素子１０は透明な状態となり、調光素子１０を介した透視性が高くなる。

その一方、図３に示されているように、スイッチ４１が閉じる（入る）と、すなわち透明導電層１４，１７により調光層２０に電界が印加されると、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５は、ポリマーマトリックス２１の配向規制力に抗して、その配向方向を不規則的に変化させる。この状態において、調光素子１０へ入射した光は、その進行方向を大きく曲げられて散乱する。すなわち、液晶分子２５が配向されていない状態において、調光素子１０は散乱状態（高ヘーズ状態）となる。このとき、調光素子１０は白濁した状態となり、調光素子１０を介した視認性が低くなる。

このように、本実施の形態の調光素子１０では、透明導電層１４，１７による調光層２０への電界の印加及び無印加に応じて、調光素子１０を散乱状態及び透過状態の間で切り替えることができる。したがって、調光素子１０を介した透視性を容易に変更することが可能となる。

次に、図４を参照して、調光素子１０を製造するために用いられる調光素子製造装置３０の一例について説明する。図４は、調光素子製造装置３０の一部を概略的に示す斜視図である。

図４に示された調光素子製造装置３０は、第１支持板１１を給送する第１給送部３１と、第２支持板１２を給送する第２給送部３２と、液晶混合材料２７を塗布するための塗布装置３３と、第１支持板１１及び第２支持板１２を、液晶混合材料２７を介して貼合するための貼合装置３４を有する。また、調光素子製造装置３０は、第１支持板１１の搬送方向ｄｃに沿った貼合装置３４の下流側に位置する、液晶混合材料２７中の重合性液晶及び重合性樹脂を重合（硬化）させるための硬化装置３６を有する。

第１給送部３１は、第１支持板１１が巻回された第１支持板ロール１１ａを保持する第１給送軸３１ａを有する。第１給送軸３１ａは、長尺状の第１支持板１１がその長手方向に沿ってロール状に巻回された第１支持板ロール１１ａが取り付けられる部材である。また、第２給送部３２は、第２支持板１２が巻回された第２支持板ロール１２ａを保持する第２給送軸３２ａを有する。第２給送軸３２ａは、長尺状の第２支持板１２がその長手方向に沿ってロール状に巻回された第２支持板ロール１２ａが取り付けられる部材である。給送部３１，３２は、給送軸３１ａ，３２ａで支持板ロール１１ａ，１２ａを保持しながら回転させ、支持板ロール１１ａ，１２ａから支持板１１，１２を給送するように構成されている。そのために、給送部３１，３２は、給送軸３１ａ，３２ａと接続された図示しない回転機構を有している。回転機構は、モータ等の駆動源からの駆動力を給送軸３１ａ，３２ａに伝える伝動機構を有している。図示された例では、給送軸３１ａ，３２ａは、水平方向と平行且つ第１支持板１１の搬送方向ｄｃと交差する方向に延びている。とりわけ図示された例では、給送軸３１ａ，３２ａは、水平方向と平行且つ搬送方向ｄｃと直交する方向（第１方向ｄ１）と平行をなして延びている。

図４に示された例では、支持板ロール１１ａ，１２ａにおいて、それぞれ透明導電層１４，１７及び配向膜１５，１８が基材１３，１６よりも内側に位置するようにして巻回されている。第１給送部３１では、第１支持板１１は、第１基材１３の上側に第１透明導電層１４が位置し、第１透明導電層１４の上側に第１配向膜１５が位置するようにして第１支持板ロール１１ａから巻き出される。また、第２支持板１２は、第２基材１６の上側に第２透明導電層１７が位置し、第２透明導電層１７の上側に第２配向膜１８が位置するようにして第２支持板ロール１２ａから巻き出される。

塗布装置３３は、第１支持板１１上に液晶混合材料２７を塗布するために用いられる。塗布装置３３は、第１支持板１１の第１配向膜１５上に液晶混合材料２７を塗布する。塗布装置３３としては、例えばダイコーター、メイヤーバーコーター、ロールコーター、スプレーコーター等を用いることができる。

図示された例では、第１給送部３１から給送された第１支持板１１は、塗布装置３３において液晶混合材料２７が塗布された後、貼合装置３４へ向かう。また、第２給送部３２から給送された第２支持板１２は、ガイドローラ３８でその進行方向が変えられ、貼合装置３４へ向かう。貼合装置３４では、第１支持板１１と第２支持板１２とが、液晶混合材料２７を介して貼合される。とりわけ、第１支持板１１上に塗布された液晶混合材料２７と、第２支持板１２の第２配向膜１８とが対面するようにして、第１支持板１１と第２支持板１２とが貼合される。

貼合装置３４は、一対の貼合ローラ３５を有し、液晶混合材料２７が塗布された第１支持板１１と、第２支持板ロール１２ａから給送された第２支持板１２とを、当該一対の貼合ローラ３５間に挟み込んで、第１支持板１１と第２支持板１２とを液晶混合材料２７を介して貼合する。図４に示された例では、貼合ローラ３５は、その回転軸がそれぞれ第１方向ｄ１と平行をなして延びている。

硬化装置３６は、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂を重合（硬化）させ、液晶混合材料２７から調光層２０を形成する。例えば、液晶混合材料２７が紫外線によって活性化される光重合開始剤を含有する場合、硬化装置３６は紫外線照射装置を含んで構成され得る。図４に示された例では、硬化装置３６内を、第１支持板１１、液晶混合材料２７及び第２支持板１２の積層体が通過する間に、液晶混合材料２７に紫外線が照射され、これにより液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂が重合する。

なお、調光素子製造装置３０には、硬化装置３６を通過した後の、第１支持板１１、調光層２０及び第２支持板１２の積層体を切断する切断装置、切断された当該積層体の周縁部を封止材で封止する封止装置、当該積層体を搬送する搬送装置等が適宜設けられてもよい。

次に、調光素子製造装置３０を用いた調光素子１０の製造方法について説明する。ここでは、いわゆるロールトゥシート法を用いて調光素子１０を製造する例について説明するが、これに限られず、例えばロールトゥロール法を用いて調光素子１０を製造するようにしてもよい。

〔支持板準備工程〕
まず、基材１３，１６、透明導電層１４，１７及び配向膜１５，１８を有する支持板１１，１２を準備する。基材１３，１６としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース：ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを含有するフィルム材を用いることができる。

この基材１３，１６上に透明導電層１４，１７を形成する。例えば、長尺状の基材１３，１６をロール状に巻き取っておき、ここから基材１３，１６を連続的に給送する。給送された基材１３，１６上に透明導電層１４，１７を形成し、基材１３，１６及び透明導電層１４，１７の積層体をそれぞれロール状に巻き取る。

透明導電層１４，１７は、例えば透明導電材であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＺＮＯ（Zinc Oxide）等の金属酸化物を含有する層を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、またはこれらの２以上を組み合わせた方法を用いて形成することができる。また、透明導電層１４，１７を導電性高分子材料を含有する層として形成する場合は、例えば導電性高分子材料を種々の塗布法又は印刷法等を用いて基材１３，１６上に形成することで、透明導電層１４，１７を形成することができる。さらに、透明導電層１４，１７を銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を含有する層として形成する場合は、例えば銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を水等の溶剤に分散させた分散液を基材１３，１６上に塗布した後に乾燥させることで、透明導電層１４，１７を形成することができる。

次に、基材１３，１６及び透明導電層１４，１７の積層体の透明導電層１４，１７上に配向膜１５，１８を形成する。これにより第１基材１３、第１透明導電層１４及び第１配向膜１５を有する第１支持板１１、及び、第２基材１６、第２透明導電層１７及び第２配向膜１８を有する第２支持板１２が作製される。例えば、まずロール状に巻き取られた積層体を巻出して連続的に給送する。給送された積層体の透明導電層１４，１７上に、すなわち透明導電層１４，１７の基材１３，１６と反対側に、配向膜１５，１８を形成する。配向膜１５，１８は、例えば配向膜材料を透明導電層１４，１７上に塗布することにより形成することができる。配向膜材料としては、特に限定されないが、例えばポリイミド等を用いることができる。その後、作製された支持板１１，１２をそれぞれロール状に巻き取り、支持板ロール１１ａ，１２ａを作製する。

〔第１給送工程〕
第１給送部３１の第１給送軸３１ａに保持された第１支持板ロール１１ａから第１支持板１１が給送される。詳細には、第１支持板１１は、第１透明導電層１４及び第１配向膜１５が第１基材１３の上側に位置するようにして第１支持板ロール１１ａから巻き出され、塗布装置３３へ向かう。

〔第２給送工程〕
第２給送部３２の第２給送軸３２ａに保持された第２支持板ロール１２ａから第２支持板１２が給送される。第２給送部３２から給送された第２支持板１２は、ガイドローラ３８でその進行方向が変えられ、貼合装置３４へ向かう。

〔塗布工程〕
第１給送部３１から給送された第１支持板１１上に、塗布装置３３により液晶混合材料２７が塗布される。とりわけ、塗布装置３３では、第１支持板１１の第１透明導電層１４上に液晶混合材料２７が塗布される。液晶混合材料２７は、少なくとも非重合性液晶及び重合性液晶を含有している。また、液晶混合材料２７は、重合性樹脂をさらに含有してもよい。さらに、液晶混合材料２７は、重合開始剤を含有してもよい。本実施の形態では、液晶混合材料２７が、重合性液晶、重合性樹脂、重合開始剤及び非重合性液晶２２を含有する例について説明する。

調光層２０に、第１支持板１１と第２支持板１２との間隔を所定の間隔に保つためのスペーサを設ける場合、塗布装置３３において、スペーサが液晶混合材料２７と混合されて第１支持板１１上に塗布されてもよい。また、スペーサを液晶混合材料２７とは別に用意し、例えば、液晶混合材料２７の塗布工程後に当該液晶混合材料２７上に、スペーサ散布装置を用いてスペーサを散布するようにしてもよい。また、第２支持板１２の第２透明導電層１７上にスペーサ散布装置を用いてスペーサを散布するようにしてもよい。この場合、貼合装置３４の一対の貼合ローラ３５により、第１支持板１１と第２支持板１２とが互いに向けて押圧されることで、スペーサが液晶混合材料２７中に埋め込まれるようになる。

〔貼合工程〕
次に、貼合装置３４を用いて、第１支持板１１と第２支持板１２とが、液晶混合材料２７を介して貼合される。とりわけ、第１支持板１１上に塗布された液晶混合材料２７と、第２支持板１２の第２配向膜１８とが対面するようにして、第１支持板１１と第２支持板１２とが貼合される。貼合装置３４は、一対の貼合ローラ３５を有しており、当該一対の貼合ローラ３５により第１支持板１１及び第２支持板１２が挟み込まれる。このとき、第１支持板１１と第２支持板１２とが互いに向けて押圧され、これにより第１支持板１１、液晶混合材料２７及び第２支持板１２の積層体の厚さが、一対の貼合ローラ３５間の間隔に対応する、所定の厚さを有するようになる。なお、液晶混合材料２７にスペーサが埋め込まれている場合、液晶混合材料２７の厚さが所定の厚さよりも小さくなることが防止される。すなわち、液晶混合材料２７の厚さが所定の厚さに保持される。

ここで、液晶混合材料２７が配向膜１５，１８に接触するようにして配置されることにより、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶の液晶分子は、その長手方向が特定の方向に沿うように配向される。とりわけ支持板１１，１２の配向膜１５，１８として垂直配向膜が用いられる場合、液晶混合材料２７が配向膜１５，１８に接触するようにして配置されることにより、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶の液晶分子は、その長手方向が配向膜１５，１８の法線方向に沿うように配向される。

〔硬化工程〕
次に、硬化装置３６を用いて、液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂を重合させて液晶混合材料２７を硬化させる。例えば、液晶混合材料２７が紫外線によって活性化される光重合開始剤を含有する場合、第１支持板１１、液晶混合材料２７及び第２支持板１２の積層体を硬化装置３６内に搬入し、硬化装置３６の紫外線照射装置で液晶混合材料２７に紫外線を照射する。硬化した液晶混合材料２７は、調光素子１０の調光層２０をなす。

液晶混合材料２７への紫外線の照射により液晶混合材料２７に含まれる重合性液晶及び重合性樹脂が重合すると、この重合（硬化）した重合性液晶及び重合性樹脂からポリマーマトリックス２１が形成される。非重合性液晶２２は、重合性液晶及び重合性樹脂から相分離され、ポリマーマトリックス２１中に液滴状に分散された状態で保持される。このとき、重合性液晶に含まれる液晶分子は、その長手方向が配向膜１５，１８の法線方向に沿うように配向されたまま固定される。これにより、ポリマーマトリックス２１は、当該ポリマーマトリックス２１に直接接触して分散保持される非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５を配向する配向規制能（配向規制力）を有するようになる。

〔切断工程〕
次に、図示しない切断装置を用いて、第１支持板１１、調光層２０及び第２支持板１２の積層体を第１方向ｄ１に沿って切断し、図１に示す調光素子１０を製造する。必要に応じて、図示しない封止装置を用いて、調光素子１０の周縁部を封止材で封止するようにしてもよい。

本実施の形態の調光素子１０は、第１導電層１４を含む第１支持板１１と、第２導電層１７を含む第２支持板１２と、第１支持板１１及び第２支持板１２の間に配置された調光層２０と、を備え、調光層２０は、配向規制能を有したポリマーマトリックス２１と、ポリマーマトリックス２１中に保持され、第１導電層１４及び第２導電層１７への電圧印加によって配向を変化する液晶分子２５と、を有する。

このような調光素子１０によれば、非重合性液晶２２が配向規制能を有したポリマーマトリックス２１と接触しているだけで、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５は、電界無印加時にその長手方向が、特定の方向に沿うように配向される。すなわち、本実施の形態の調光素子１０では、非重合性液晶２２と配向膜１５，１８との接触部分を確保する必要がない。したがって、ポリマーマトリックス２１と支持板１１，１２との接触面積を大きくすることが可能となり、これにより、調光素子１０におけるポリマーマトリックス２１と支持板１１，１２との間の密着性を効果的に向上させることができる。

本実施の形態の調光素子１０では、ポリマーマトリックス２１は、硬化した重合性液晶を含有する。

本実施の形態の調光素子の製造方法は、第１導電層１４を含む第１支持板１１を給送する第１給送工程と、第２導電層１７を含む第２支持板１２を給送する第２給送工程と、第１支持板１１又は第２支持板１２上に、重合性液晶及び非重合性液晶を含有する液晶混合材料２７を塗布する塗布工程と、第１支持板１１と第２支持板１２とを液晶混合材料２７を介して貼合する貼合工程と、重合性液晶を硬化させる硬化工程と、を有する。

このような調光素子１０及び調光素子の製造方法によれば、ポリマーマトリックス２１中の硬化した重合性液晶が、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５に対する配向規制能を発揮することにより、液晶分子２５を、電界無印加時にその長手方向が、特定の方向に沿うように配向させることができる。

本実施の形態の調光素子１０では、ポリマーマトリックス２１は、硬化した重合性樹脂をさらに含有する。

本実施の形態の調光素子の製造方法では、液晶混合材料２７は、重合性樹脂をさらに含有し、硬化工程において、重合性液晶及び重合性樹脂を硬化させる。

このような調光素子１０及び調光素子の製造方法によれば、ポリマーマトリックス２１の硬化性を維持しつつも、ポリマーマトリックス２１中の硬化した重合性樹脂の量を適切に制御することが可能となる。これにより、ポリマーマトリックス２１による、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５に対する配向規制力を適切に制御することができる。

本実施の形態の調光素子１０では、重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量Ｗ_Ｔに対する、重合性液晶の重量Ｗ_１の割合（Ｗ_１／Ｗ_Ｔ）は、０．５０以上０．６９以下である。

本実施の形態の調光素子の製造方法では、重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量Ｗ_Ｔに対する、重合性液晶の重量Ｗ_１の割合（Ｗ_１／Ｗ_Ｔ）は、０．５０以上０．６９以下である。

このような調光素子１０及び調光素子の製造方法によれば、Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．５０以上であることにより、ポリマーマトリックス２１に十分な配向規制能を付与することができる。また、Ｗ_１／Ｗ_Ｔが０．６９以下であることにより、調光層２０に電界を印加した際に、非重合性液晶２２に含まれる液晶分子２５が、ポリマーマトリックス２１の配向規制力に抗してその配向方向を適切に変化させることができる。

以下、実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

＜配向膜の形成＞
下記式（Ａ）、（Ｂ）で表される液晶材料を用い、下記式（Ａ）で表される側鎖型ポリマー８０質量％と、下記式（Ｂ）で表される重合性液晶２０質量％との液晶混合物と、光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を液晶混合物に対して５質量％の割合で、トルエン溶液に固形分５質量％になるように溶解させ、さらにレベリング剤を添加して、配向膜組成液を作製した。

１００μｍ厚のＰＥＴフィルム基材上にシート抵抗１５０Ω／□のＩＴＯ膜を成膜し、このＩＴＯ膜上に上記の配向膜組成液を塗工して硬化させて配向膜材料から垂直配向膜を形成し、ＰＥＴフィルム基材、ＩＴＯ膜及び垂直配向膜が順に積層された積層体を作製した。なお、硬化後の垂直配向膜の膜厚は、約１００ｎｍであった。

＜混合液晶材料の作製＞
非重合性液晶としての負の誘電率異方性を有するネマチック液晶（誘電率異方性Δε＝－４．５、屈折率異方性Δｎ＝０．１８）８０重量部に対し、重合性樹脂としてのイソボルニルアクリレートをＸ重量部、重合性液晶としてのＬＣ２４２（ＢＡＳＦ社製）をＹ重量部、光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製，イルガキュア６５１）を０．４重量部の割合でそれぞれ混合し、表１に示すサンプル番号１～６の６種類のリバースモード用液晶混合材料を作製した。表１には、各サンプルにおける、非重合性液晶、重合性樹脂、重合性液晶及び光重合開始剤の含有量（重量部）、並びに、重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量に対する、重合性液晶の重量の割合（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ））が示されている。

＜調光素子の作製＞
上述のようにして配向膜を形成させた積層体を２枚準備し、一方の積層体上（垂直配向膜上）に、スペーサードライ散布装置（株式会社アイエヌジー社製，ＳＤＩ－１２）を用いて直径６μｍのスペーサ剤（積水化学株式会社製，ミクロパールＳＰ２０６）を散布し、もう一方の積層体上（垂直配向膜上）に、表１のサンプル番号１～６の混合液晶材料をミヤバーにより塗布した。そして、２枚の積層体を、それぞれの垂直配向膜どうしが対面するようにして貼り合せ、０．４ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０分間にわたって照射し、６種類の調光素子（リバースモード高分子分散型液晶素子）を作製した。

＜電圧－ヘーズ特性＞
各調光素子のＩＴＯ膜に交流電圧を印加し、ＪＩＳ Ｋ７１３６記載の方式で当該調光素子のヘーズ値を測定した。測定結果を図５に示す。図５では、表１のサンプル番号１～６の混合液晶材料を用いて作製された調光素子に、それぞれ同一のサンプル番号１～６を付している。

図５の測定結果から明らかなように、重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量に対する、重合性液晶の重量の割合が０．３８のサンプル番号１及び０．４４のサンプル番号２の調光素子では、印加電圧に対しヘーズ値はほとんど変化せず、リバースモードＰＤＬＣとしての性能を有していない。当該割合が０．５０のサンプル番号３の調光素子からリバースモードＰＤＬＣとしての挙動を示すようになり、当該割合が０．５６のサンプル番号４の調光素子で最も高い特性を有することが確認できた。重合性液晶及び重合性樹脂の合計重量に対する、重合性液晶の重量の割合をさらに増加させると、高電圧を印加してもヘーズ値が増加せず、当該割合を０．６９まで増加させた場合（サンプル番号６の調光素子）は、当該割合が０．６３のサンプル番号５の調光素子とほぼ同様であり、特性が飽和することが確認できる。

１０ 調光素子
１１ 第１支持板
１１ａ 第１支持板ロール
１２ 第２支持板
１２ａ 第２支持板ロール
１３ 第１基材
１４ 第１透明導電層
１５ 第１配向膜
１６ 第２基材
１７ 第２透明導電層
１８ 第２配向膜
２０ 調光層
２１ ポリマーマトリックス
２２ 非重合性液晶
２７ 液晶混合材料
３０ 調光素子製造装置
３１ 第１給送部
３２ 第２給送部
３３ 塗布装置
３４ 貼合装置
３５ 貼合ローラ
３６ 硬化装置

Claims (2)

1. 第１導電層を含む第１支持板と、
   第２導電層を含む第２支持板と、
   前記第１支持板及び前記第２支持板の間に配置された調光層と、を備え、
   前記調光層は、配向規制能を有したポリマーマトリックスと、前記ポリマーマトリックス中に保持され、前記第１導電層及び前記第２導電層への電圧印加によって配向を変化する液晶分子と、を有し、
   前記ポリマーマトリックスは、硬化した重合性液晶及び硬化した重合性樹脂を含有し、
   前記重合性液晶及び前記重合性樹脂の合計重量に対する、前記重合性液晶の重量の割合は、０．５０以上０．６９以下である、調光素子。
2. 第１導電層を含む第１支持板を給送する第１給送工程と、
   第２導電層を含む第２支持板を給送する第２給送工程と、
   前記第１支持板又は前記第２支持板上に、重合性液晶、非重合性液晶及び重合性樹脂を含有する液晶混合材料を塗布する塗布工程と、
   前記第１支持板と前記第２支持板とを前記液晶混合材料を介して貼合する貼合工程と、
   前記重合性液晶及び前記重合性樹脂を硬化させる硬化工程と、を有し、
   前記重合性液晶及び前記重合性樹脂の合計重量に対する、前記重合性液晶の重量の割合は、０．５０以上０．６９以下である、調光素子の製造方法。

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