JP7841710B2 - 調光デバイス及びその製造方法、並びにスマートウィンドウ - Google Patents

Description

本発明は、調光デバイス及びその製造方法、並びにスマートウィンドウに関する。

調光デバイスは、光、熱、電気、ガスなどの様々な環境や外部刺激によって光の透過率を変化させることが可能なデバイスであり、スマートウィンドウなどに用いられている。例えば、スマートウィンドウの代表的な光変調方式としては、エレクトロクロミック方式、サーモクロミック方式、液晶方式などが提案されている。これらの中でも、液晶化合物と高分子との複合材料である高分子分散型液晶を用いる液晶方式は、液晶化合物の配向方向を電界によって制御することにより、液晶化合物の間や、液晶化合物と高分子との間の屈折率差を変化させ、入射光の透過状態と散乱状態との切替を行うことができる。この液晶方式は、他の方式に比べて、応答が速く、入射光の透過状態と散乱状態とを高速で切り替えることができるため、視界を遮断するプライバシーウィンドウや投影用スクリーンなどの幅広い用途での利用が進められている。

液晶方式の調光デバイスの駆動方式としては、ノーマルモード及びリバースモードがある。ノーマルモードは、電圧が印加された状態で透過モードとなり、電圧が印加されていない状態で散乱モードとなるのに対し、リバースモードは、電圧が印加された状態で散乱モードとなり、電圧が印加されていない状態で透過モードとなる。リバースモードは、電圧が印加されていない状態で透過モードとなるので、ノーマルモードに比べて、消費電力が小さく且つ停電時の安全性に優れるという利点がある。

リバースモードの調光デバイスでは、透明基板に対して液晶化合物を垂直に配向させることが要求される。この垂直配向を得る手段として、これまでポリイミドなどを材料とした配向膜が用いられてきた。配向膜の形成は、配向膜の材料を有機溶媒に溶解させた溶液を透明基板に塗布した後、透明基板を加熱処理することによって行われる。しかしながら、このような配向膜の形成工程は、煩雑であり、製造コストがかかるという問題があった。また、溶剤の使用や加熱処理を行うため、透明基板の材質が制限されるという問題もあり、安価な樹脂基板を用いるフレキシブルな調光デバイスの製造も難しかった。

そこで、配向膜の代わりに、透明基板に対して液晶化合物を垂直に配向させる垂直配向剤を添加した液晶層（調光層）を備える調光デバイスが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

特表２０１９－５２７３８１号公報 国際公開第２０１８／１０５７２６号

垂直配向剤を添加した液晶層を備える従来の調光デバイスは、駆動電圧が高いため、消費電力が大きくなるという問題があった。実際、特許文献１及び２に記載の調光デバイスは、ヘイズを８０％以上にするために駆動電圧を３０Ｖ以上にすることが必要とされる。
また、従来の調光デバイスは、耐電圧性能が低い既存の安価な電子部品を用いることもできないため、製品コストが増大するという問題もあった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、駆動電圧が低い安価な調光デバイス及びその製造方法、並びにスマートウィンドウを提供することを目的とする。

本発明者らは、一対の透明基板の間に液晶層（調光層）が挟持された調光デバイスについて鋭意研究を行った結果、以下の特定の構成とすることにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、一対の透明基板と、一対の前記透明基板の間に挟持された液晶層とを備え、駆動方式がリバースモードである調光デバイスであって、前記液晶層が垂直配向剤を含み、一対の前記透明基板は、前記液晶層側の表面に配向膜が設けられておらず、前記液晶層における不純物イオン密度が０．３～４００ｎＣ／ｃｍ ² であり、ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が２５Ｖ以下である、調光デバイスに関する。

また、本発明は、前記調光デバイスの製造方法であって、液晶化合物及び垂直配向剤を含む液晶組成物を一対の透明基板の間に配置して液晶セルを作製する工程を含む調光デバイスの製造方法に関する。

さらに、本発明は、前記調光デバイスを含むスマートウィンドウに関する。

本発明によれば、駆動電圧が低い安価な調光デバイス及びその製造方法、並びにスマートウィンドウを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る調光デバイスの断面模式図である。 本発明の実施形態１に係る別の調光デバイスの断面模式図である。 本発明の実施形態２に係る調光デバイスの断面模式図である。 実施例１及び比較例１で作製した調光デバイスにおける電圧とヘイズとの関係を表すグラフである。 サンプル１及び２のレーザー顕微鏡による基板表面の観察像である。 サンプル１及び２の走査型電子顕微鏡による基板表面の画像である。 実施例２で作製した調光デバイスにおける電圧とヘイズとの関係を表すグラフである。 液晶セルＡ～Ｄの三角波印加電圧に対する微小電流測定のグラフである。 図８のグラフより算出した液晶セルＡ～Ｄの不純物イオン密度である。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る調光デバイスは、液晶層として高分子分散型液晶層を備える。
図１は、本発明の実施形態１に係る調光デバイスの断面模式図である。
図１に示されるように、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂと、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に挟持された高分子分散型液晶層２０とを備えている。

一対の透明基板１０ａ，１０ｂとしては、特に限定されず、樹脂基板やガラス基板などの当該技術分野において公知のものが用いられ得る。その中でも透明基板１０ａ，１０ｂは樹脂基板であることが好ましい。樹脂基板を用いることにより、フレキシブルな調光デバイス１００が得られる。
樹脂基板は、例えば、ポリエステル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、スチレン系樹脂などを用いて形成され得る。ポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、イソフタル酸、シクロヘキサン環などを含む脂環式のジカルボン酸又は脂環式のジオールなどを含む共重合ＰＥＴ（ＰＥＴ－Ｇ）、その他ポリエステル、及びこれらの共重合体やブレンド体などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いられる。
なお、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの材質は同一であっても異なっていてもよい。

一対の透明基板１０ａ，１０ｂは、光透過率（光波長５５０ｎｍ）が、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。光透過率がこのような範囲であれば、透過モードにおいて優れた透明性を実現できる。

一対の透明基板１０ａ，１０ｂの厚さは、特に限定されないが、例えば１０～１２００μｍ、好ましくは２０～５００μｍ、より好ましくは５０～３００μｍであり得る。

一対の透明基板１０ａ，１０ｂは、透明電極（図示していない）を備えている。
透明電極は、高分子分散型液晶層２０に電圧を印加できるように設けられていればよい。例えば、透明電極は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの両方の高分子分散型液晶層２０側の表面に設けられていてもよいし、一対の透明基板１０ａ，１０ｂのいずれか一方の高分子分散型液晶層２０側の表面に設けられていてもよい。一対の透明基板１０ａ，１０ｂの両方に透明電極を設ける場合、透明電極は、高分子分散型液晶層２０に対して垂直に電圧を印加することが可能な平面電極とすることができる。また、一対の透明基板１０ａ，１０ｂのいずれか一方に透明電極を設ける場合、透明電極は、高分子分散型液晶層２０に対して平行に電圧を印加することが可能な櫛歯電極とすることができる。

透明電極は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）などの金属酸化物を用いて形成され得る。また、透明電極は、銀ナノワイヤー
（ＡｇＮＷ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などのカーボン層、有機導電膜、金属層又はこれらの積層体を用いても形成され得る。透明電極は、目的に応じて、所望の形状にパターニングされ得る。例えば、透明電極を縦ストライプ、横ストライプ又は格子状にパターン形成することにより、調光デバイス１００にブラインド機能を好適に付与することができる。

一対の透明基板１０ａ，１０ｂは、必要に応じて、当該技術分野において公知の機能層（機能膜）を備えることができる。
例えば、一対の透明基板１０ａ，１０ｂは、高分子分散型液晶層２０側の表面に配向膜を備えることができる。本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００では、垂直配向剤２１によって液晶化合物２２の垂直配向制御が可能であるため、配向膜は形成しなくてもよいが、配向膜と併用して液晶化合物２２の垂直配向制御を行ってもよい。ただし、配向膜を形成することにより、調光デバイス１００の駆動電圧が高くなる恐れがあるため、一対の透明基板１０ａ，１０ｂは、配向膜が形成されていないことが好ましい。

高分子分散型液晶層２０は、垂直配向剤２１を含む。
ここで、本明細書において「垂直配向剤２１」とは、一対の透明基板１０ａ，１０ｂに対して液晶化合物２２を垂直に配向させる機能を有するものを意味する。
垂直配向剤２１としては、特に限定されないが、一対の透明基板１０ａ，１０ｂに吸着可能なものであることが好ましい。このような垂直配向剤２１を用いることにより、一対の透明基板１０ａ，１０ｂと高分子分散型液晶層２０との界面に垂直配向剤２１が存在し易くなるため、駆動電圧を低くすることができる。

また、垂直配向剤２１は、高分子分散型液晶層２０に相溶可能であることが好ましい。
ここで、本明細書において「高分子分散型液晶層２０に相溶可能な垂直配向剤２１」とは、高分子分散型液晶層２０に垂直配向剤２１を添加し、これをオーブンで高分子分散型液晶層２０の相転移温度以上の温度まで上昇させて等方相にした際に垂直配向剤２１が溶解しており（すなわち、高分子分散型液晶層２０と垂直配向剤２１との混合物が透明であり）、室温（例えば、２５℃）まで戻しても垂直配向剤２１の沈殿が確認されないものを意味する。
高分子分散型液晶層２０に相溶可能な垂直配向剤２１を用いることにより、透過モード時の透過性を高めることができる。

垂直配向剤２１としては、例えば、側鎖にメソゲン基を含む分岐構造を有する高分子を用いることができる。この高分子は、分子間力によって一対の透明基板１０ａ，１０ｂに吸着可能な原子を１つ以上含むことが好ましい。
ここで、本明細書において「高分子」とは、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳによって測定される分子量が１０００以上、好ましくは１５００以上、より好ましくは２０００以上であるものを意味する。
メソゲン基としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。メソゲン基の例としては、安息香酸フェニル、ビフェニル、シアノビフェニル、ターフェニル、シアノターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、ジアゾベンゼン、アニリンベンジリデン、アゾメチン、アゾキシベンゼン、スチルベン、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルシクロヘキシル、フェノキシフェニル、ベンジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ベンゾイルアニリン、トラン及びこれらの誘導体などが挙げられる。
分子間力によって一対の透明基板１０ａ，１０ｂに吸着可能な原子としては、特に限定されないが、例えば、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、ハロゲンなどが挙げられる。その中でも当該原子はＮであることが好ましい。

垂直配向剤２１の具体例としては、デンドリマー、デンドロンなどが挙げられる。ここで、本明細書において「デンドリマー」とは、中心から規則的に分岐した構造を持つ樹状高分子であり、コアと呼ばれる中心部分と、デンドロンと呼ばれる側鎖部分とから構成されるものを意味する。また、本明細書において「デンドロン」とは、デンドリマーと同様に中心から規則的に分岐した構造を持つ樹状高分子であるが、中心（フォーカルポイント）から一方向へのみ広がっている（伸びている）ものを意味する。

デンドリマーの構造は、特に限定されないが、式（Ｉ）により表すことができる。

上記式（Ｉ）中、Ｒ¹は式（ＩＩ）で表される。

上記式（ＩＩ）中、Ａ¹は

（式中、Ｙは炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基、又はフッ素である）であり、Ｘは直接結合、－ＣＯＯ－基又は－Ｎ＝Ｎ－基であり、Ａ²は

であり、ｎは３～１２の整数である。

このような構造を有するデンドリマーは、コア部分を与える多官能性アミン化合物と、側鎖部分を与えるアクリル酸エステル誘導体とを有機溶剤中で反応させることによって得ることができる。
多官能性アミン化合物としては、ポリプロピレンテトラミンデンドリマー第１世代（Polypropylene tetramine Dendrimer, Generation 1.0）、ポリプロピレンオクタミンデン
ドリマー第２世代（Polypropylene octaamine Dendrimer, Generation 2.0）などであり
、シグマアルドリッチ社製のＤＡＢ－Ａｍ－４やＤＡＢ－Ａｍ－８などの市販品を使用することもできる。また、この多官能性アミン化合物は、エチレンジアミン及びアクリロニトリルを出発原料として合成することもできる。
アクリル酸エステル誘導体としては、合成するデンドリマーに応じて適宜選択すればよく、例えば、上記の式（Ｉ）により表されるデンドリマーを合成する場合は、下記の式（ＩＶ）で表される化合物を原料として用いることができる。

上記の式（ＩＶ）中、Ｘ、Ａ¹、Ａ²及びｎは、上記で定義した通りである。
多官能性アミン化合物とアクリル酸エステル誘導体との反応比は、多官能性アミン化合物１モルに対して、アクリル酸エステル誘導体を１．０～３．０モル、好ましくは１．１～１．５モルである。

有機溶剤としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、１，２－ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系溶剤；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤；Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独又は２種以上を混合して用いることができる。
また、有機溶剤の量は、多官能性アミン化合物やアクリル酸エステル誘導体の量などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。

反応温度としては、－５０～１５０℃、好ましくは２５～８０℃である。反応温度が－５０℃未満であると、反応速度が著しく低下することがある。また、反応温度が１５０℃を超えると、多官能性アミン化合物やアクリル酸エステル誘導体の安定性が低下することがある。
反応時間としては、２～２００時間、好ましくは４８～１００時間である。反応時間が２時間未満であると、反応が十分に進行しないことがある。反応時間が２００時間を超えると、時間がかかりすぎて実用的でない。
反応終了後は溶剤を除去することにより、目的とするデンドリマーを得ることができる。また、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサン、トルエンなどの貧溶剤を加えて加熱し、上澄みを除去することによって精製してもよい。

デンドロンの構造は、特に限定されないが、式（ＩＩＩ）により表すことができる。

式（ＩＩＩ）中、Ｒは、水素、脂環式基、芳香族基、又はＨＯ－（ＣＨ₂）_m－基（式中、ｍは２～６の整数である）である。ここで、脂環式基としては、特に限定されないが、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、アンドロスタニル基などが挙げられる。また、芳香族基としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ビナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基などが挙げられる。また、式（ＩＩＩ）中、Ａ¹は、

（式中、Ｙは、炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基、又はフッ素である）であり、Ａ²は、

であり、Ｘは、直接結合、－ＣＯＯ－基又は－Ｎ＝Ｎ－基であり、ｎは、３～１２の整数である。

本発明に用いられるデンドロンは、各種文献に記載の公知の方法を用いて合成することができる。一般的には、フォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物と、この化合物と結合してデンドロンの枝部分を与える化合物とを反応させればよい。例えば、デンドロンの枝部分を与えるアクリル酸エステル誘導体と、このアクリル酸エステル誘導体と反応する末端アミノ基及びフォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物とを有機溶剤中で反応させればよい。

フォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物としては、特に限定されず、合成するデンドロンに応じて適宜選択すればよい。また、デンドロンの世代（分岐の次数）を調整する場合、フォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物をアクリロニトリルなどと反応させることによって分岐構造とした後、水素化リチウムアルミニウムなどの還元剤を用いてニトリルをアミンに変換すればよい。
例えば、上記の一般式（ＩＩＩ）を有するデンドロンを合成する場合、以下の一般式（Ｖ）を有する化合物を用いることができる。
Ｒ－Ｎ－（（ＣＨ₂）₃－ＮＨ₂）₂ （Ｖ）
式中、Ｒは上記で定義した通りである。
ここで、上記（Ｖ）の化合物は、Ｒ－ＮＨ₂とアクリロニトリルと（ＣＨ₂＝ＣＨＣＮ）を反応させた後、水素化リチウムアルミニウムなどの還元剤を用いてニトリルをアミンに変換することによって合成することができる。

デンドロンの枝部分を与えるアクリル酸エステル誘導体としては、特に限定されず、合成するデンドロンに応じて適宜選択すればよい。例えば、上記の一般式（ＩＩＩ）を有するデンドロンを合成する場合、以下の一般式（ＶＩ）を有するアクリル酸エステル誘導体を原料として用いることができる。

式中、Ａ¹、Ａ²、Ｘ及びｎは、上記で定義した通りである。

フォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物（例えば、一般式（Ｖ）の化合物）と、アクリル酸エステル誘導体（例えば、一般式（ＶＩ）の化合物）との反応比は、使用する原料の種類に応じて適宜調整する必要があるが、一般的に、フォーカルポイントを与えるアミノ基を有する化合物１モルに対して、アクリル酸エステル誘導体を１～１０モル用いればよい。

上記の反応に用いられる有機溶剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機溶剤の例としては、１，２－ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系溶剤；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤；Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独又は２種以上を混合して用いることができる。
また、有機溶剤の量は、使用する原料の種類及び量などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。

反応温度としては、－５０～１５０℃、好ましくは２５～８０℃である。反応温度が－５０℃未満であると、反応速度が著しく低下することがある。また、反応温度が１５０℃を超えると、原料の安定性が低下することがある。
反応時間としては、２～２００時間、好ましくは４８～１００時間である。反応時間が２時間未満であると、反応が十分に進行しないことがある。反応時間が２００時間を超えると、時間がかかりすぎて実用的でない。
反応終了後は溶剤を除去することにより、目的とするデンドロンを得ることができる。また、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサン、トルエンなどの貧溶剤を加えて加熱し、上澄みを除去することによってデンドロンを精製してもよい。

また、その他の垂直配向剤２１として、メソゲン基を有する単量体と、分子間力によって透明基板１０ａ，１０ｂに吸着可能な原子を１つ以上含む単量体との共重合体などを用いることも有用である。このような共重合体の具体例としては、27^th International Liquid Crystal Conference (ILCC2018)の「Homeotropic Orientation of Nematic Liquid Crystals Induced by Side-Chain Liquid Crystalline Copolymers Having Tertiary Amino Groups」で公開された共重合体や、IPOMY (The Second International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University, 2019)の「Homeotropic Orientation of Nematic Liquid Crystals Induced by a copolymer of (Meth)acrylate Having a Mesogen with 2-(Dimethylamino)ethyl(meth)acrylate」で公開された共重合体が
挙げられる。

高分子分散型液晶層２０中の垂直配向剤２１は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂと高分子分散型液晶層２０との界面に主に存在し、液晶化合物２２を一対の透明基板１０ａ，１０ｂに対して垂直に配向させる。
したがって、高分子分散型液晶層２０における垂直配向剤２１の含有量は、当該界面に垂直配向剤２１を存在させ得るような量であればよい。すなわち、高分子分散型液晶層２０における垂直配向剤２１の含有量は、高分子分散型液晶層２０と接する一対の透明基板１０ａ，１０ｂの面積に依存するため一義的に定義することはできないが、一般的に０．０１～５０質量％である。

高分子分散型液晶層２０は、液晶化合物２２と高分子との複合材料から形成される層である。液晶化合物２２は、高分子が形成するネットワーク（以下、高分子ネットワークという）構造中で相分離又は分散状態で存在する。高分子分散型液晶層２０としては、特に限定されないが、高分子中に液晶化合物２２が分散された構造を有するＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）、網目状高分子の隙間に液晶化合物２２が充填された構造を有するＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）などから形成することができる。

高分子分散型液晶層２０の厚さは、特に限定されないが、例えば３～３０μｍ、好ましくは１０～２５μｍであり得る。このような厚さに制御することにより、散乱モードに切り替える場合に、低い駆動電圧でヘイズを８０％以上に制御し易くなる。

高分子分散型液晶層２０を構成する液晶化合物２２としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の非重合型の液晶化合物２２が用いられ得る。液晶化合物２２は、ネマティック型、スメクティック型、コレステリック型のいずれかであってもよいが、ネマティック型であることが好ましい。ネマティック型の液晶化合物２２を用いることにより、透過モードにおいて優れた透明性を実現できる。また、液晶化合物２２の誘電率の異方性は、正又は負のいずれであってもよい。

液晶化合物２２の例としては、特開平１１－１７４２１１号公報などに記載されるように、シアノビフェニル系、シアノフェニルシクロヘキサン系、シアノフェニルエステル系、安息香酸フェニルエステル系、フェニルピリミジン系化合物やそれらの混合物などの室温又は高温でネマティック相やスメクティック相を呈する低分子液晶化合物が挙げられる。このような低分子液晶化合物の例としては、特開平１１－１５３７８７号公報に記載されるように、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系などの低分子液晶化合物が挙げられる。これらの低分子液晶化合物は、単独又は２種以上を組み合わせて用いられ得る。

高分子分散型液晶層２０を構成する高分子は、モノマー成分の重合体又は架橋体である。モノマー成分は、光透過率、液晶化合物２２の屈折率などに応じて適切に選択され得る。典型的なモノマー成分としては、重合型の液晶モノマー（２官能以上の架橋型モノマーを含み得る）、活性エネルギー線硬化型樹脂のモノマーが挙げられる。活性エネルギー線硬化型樹脂の例としては、（メタ）アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。モノマー成分は、単独又は２種以上を組み合わせて用いられ得るが、２種以上を組み合わせて用いることが好ましい。２種以上のモノマー成分を組み合わせて用いることにより、高分子ネットワーク及び後述する隔壁２３の両方を形成することができる。また、モノマー成分は、液晶化合物２２との屈折率のマッチングを容易にする観点から、少なくとも１種の液晶モノマーを含むことが好ましい。

液晶モノマーとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知の液晶モノマーが用いられ得る。例えば、特表２００２－５３３７４２号公報（ＷＯ００／３７５８５）、ＥＰ３５８２０８（ＵＳ５２１１８７７）、ＥＰ６６１３７（ＵＳ４３８８４５３）、ＷＯ９３／２２３９７、ＥＰ０２６１７１２、ＤＥ１９５０４２２４、ＤＥ４４０８１７１、及びＧＢ２２８０４４５などに記載の重合型の化合物（モノマー）などが使用できる。このような重合型の化合物は、市販されている（例えば、ＢＡＳＦ社の商品名ＬＣ２４２、メルク社の商品名Ｅ７、Ｗａｃｋｅｒ－Ｃｈｅｍｉｅ社の商品名ＬＣ－Ｓｉｌｌｉｃｏｎ－ＣＣ３７６７、東京化成工業株式会社（ＴＣＩ）製のＲＳＭ２５７（１，４－ビス［４－（３－アクリロイルオキシプロポキシ）ベンゾイルオキシ］－２－メチルベンゼン）など）ため、当該市販品を用いることが可能である。

高分子分散型液晶層２０は、目的に応じて、当該技術分野において公知の成分を更に含み得る。
例えば、高分子分散型液晶層２０はカイラル剤をさらに含み得る。カイラル剤を用いることにより、液晶化合物２２をコレステリック配向性とすることができる。カイラル剤の種類や添加量は、らせんピッチなどの所望の設定値に応じて適切に決定できる。
また、高分子分散型液晶層２０は、酸化防止剤、色素などを含み得る。特に、調光デバイス１００では、透明（入射光の透過状態）と白濁（入射光の散乱状態）との切替が一般的に行われるが、色素として二色性色素を用いることにより、透明（入射光の透過状態）と黒色（入射光の吸収状態）との切替を行うことが可能になる。なお、二色性色素の添加は、本発明の効果（特に、調光デバイス１００の駆動電圧の低減効果）にはほとんど影響しないことを本発明者らは実験的に確認している。
公知の成分の高分子分散型液晶層２０における含有量は、特に限定されないが、例えば１０質量％以下であり得る。

垂直配向剤２１を含む高分子分散型液晶層２０は、液晶化合物２２、モノマー成分及び垂直配向剤２１を含む液晶組成物を活性エネルギー線によって反応させることによって形成され得る。
液晶組成物におけるモノマー成分と液晶化合物２２との質量比は、特に限定されないが、例えば５：９５～３０：７０、好ましくは１０：９０～２０：８０である。このような範囲にモノマー成分と液晶化合物２２との質量比を制御することにより、散乱モードに切り替える場合に、低い駆動電圧でヘイズを８０％以上に制御し易くなる。
液晶組成物における垂直配向剤２１の含有量は、特に限定されないが、例えば０．０１～５０質量％、好ましくは０．０５～３０質量％、より好ましくは０．１～１０質量％である。

液晶組成物は、目的に応じて、上述した公知の成分を更に含み得る。また、液晶組成物は、重合開始剤を更に含み得る。重合開始剤の種類や添加量は、モノマー成分の種類、組成などに応じて適宜決定できる。これらの成分の液晶組成物中における含有量は、特に限定されないが、例えば１０質量％以下であり得る。

高分子分散型液晶層２０は、図２に示されるように、高分子分散型液晶層２０を複数の領域に区画する隔壁２３を備えることができる。
隔壁２３の構造は、特に限定されないが、高分子分散型液晶層２０を平面視した場合に格子状の連続構造を有し、一対の透明基板１０ａ，１０ｂを接続するように設けられていることが好ましい。
隔壁２３を設けることにより、高分子分散型液晶層２０の厚みが変化し難くなるとともに、曲げに伴う一対の透明基板１０ａ，１０ｂのずれなどによって液晶化合物２２が流動したり、漏れ出したりすることを防止できる。また、隔壁２３は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間隔を保持するスペーサとしても機能し得る。したがって、隔壁２３を設けることにより、フレキシブルな調光デバイス２００を製造し易くなる。

ここで、本明細書において「格子状の連続構造」を有する隔壁２３とは、高分子分散型液晶層２０を平面視した場合に、複数の方向に延びて周期的に並んだ区切りのことを意味する。隔壁２３が延びる方向の数は、特に限定されないが、好ましくは２方向（この場合、格子の形状は四角形）又は３方向（この場合、格子の形状は三角形又は六角形）であり、より好ましくは２方向である。
隔壁２３の幅は、特に限定されないが、例えば３～５０μｍ、好ましくは５～３０μｍ、より好ましくは８～２０μｍである。

本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が２５Ｖ以下、好ましくは２０Ｖ以下、より好ましくは１５Ｖ以下である。このような範囲の駆動電圧であれば、駆動電圧が低いということができる。一方、駆動電圧の下限値は、特に限定されないが、例えば３Ｖ又は５Ｖである。
なお、ヘイズ及び駆動電圧は、下記の実施例に記載された方法によって測定することができる。

本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、必要に応じて、当該技術分野において公知の構成を更に備えることができる。
例えば、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間には、所定の間隔を保持するためにスペーサを設けることができる。また、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間には、高分子分散型液晶層２０を封止するためのシール部を設けることができる。さらに、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの高分子分散型液晶層２０と反対側の表面には、ハードコート層、保護層、粘着層などの各種層を設けることができる。

上記のような構造を有する本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、液晶化合物２２、モノマー成分及び垂直配向剤２１を含む液晶組成物を一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に配置して液晶セルを作製する工程と、液晶セルに活性エネルギー線照射を行う工程とを含む方法によって製造することができる。

液晶組成物を一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に配置して液晶セルを作製する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。
例えば、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に毛細管現象を利用して液晶組成物を注入すればよい。
また、一方の透明基板１０ａ（又は透明基板１０ｂ）に液晶組成物を塗布して塗布層を形成した後、塗布層上に他方の透明基板１０ｂ（又は透明基板１０ａ）を積層してもよい。塗布方法としては、例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコード法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法などの公知の方法を用いることができる。

上記のようにして作製された液晶セルに活性エネルギー線照射を行うことにより、液晶組成物中のモノマー成分が重合又は架橋し、高分子分散型液晶層２０が形成される。
活性エネルギー線としては、特に限定されないが、紫外線、電子線、α線、β線、γ線などの電離放射線が用いられる。これらの中でも、活性エネルギー線として紫外線を用いることが好ましい。活性エネルギー線は、液晶セルの全面に照射してもよいし、液晶セルの所定の位置のみに照射してもよい。

活性エネルギー線の照射条件は、使用する活性エネルギー線や液晶組成物（特に、モノマー成分）の種類に応じて適宜調整すればよく特に限定されない。
例えば、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、紫外線の照射条件は、照度を好ましくは１～３００ｍＷ／ｃｍ²、より好ましくは１０～１５０ｍＷ／ｃｍ²、照射時間を好ましくは１～３０分間、より好ましくは１～１５分間とすることができる。光源としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＵＶ－ＬＥＤなどを用いることができる。

活性エネルギー線の照射により、モノマー成分が重合又は架橋するため、形成される高分子分散型液晶層２０は、高分子（モノマー成分の重合体又は架橋体）、液晶化合物２２及び垂直配向剤２１を含む。そして、液晶化合物２２は、高分子が形成する高分子ネットワーク構造中で相分離又は分散状態で存在する。

モノマー成分が液晶モノマーを含む場合、上記重合又は架橋によって液晶高分子が得られる。液晶高分子は、所定の方向に配向し、その配向状態が固定されていることが好ましい。液晶高分子の配向状態を固定化することにより、液晶化合物２２の配向状態の変化を通じて透過モードと散乱モードとの切換えが好適に行われ得る。このような液晶高分子は、液晶モノマー（２官能以上の架橋型モノマーを含み得る）を配向させた後に、液晶モノマー同士を重合又は架橋させることによって得られる。ここで、重合又は架橋により高分子が形成され、架橋により高分子ネットワーク構造が形成されることとなるが、これらは非液晶性である。したがって、得られる液晶高分子においては、例えば、液晶性の化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。

隔壁２３を備える高分子分散型液晶層２０を有する調光デバイス２００を製造する場合、活性エネルギー線（例えば、紫外線）の照射が２段階で行われる。具体的には、活性エネルギー線照射は、液晶セルの所定部分に選択的に照射を行う第１の活性エネルギー線照射と、液晶セルの全面に照射を行う第２の活性エネルギー線照射とを含む。

このような２段階の照射方法とすることにより、所定部分に隔壁２３を形成することができる。第１の活性エネルギー線照射における選択的な照射は、所定の開口パターンを有するマスクを用いて行うことができる。例えば、平面視した場合に格子状の開口パターンを有するマスクを介して液晶セルに活性エネルギー線を照射し、次いで、マスクを外して液晶セルの全面に活性エネルギー線を照射することにより、高分子分散型液晶層２０と、高分子分散型液晶層２０を複数の領域に区画する隔壁２３とが形成される。このような構成とすることにより、耐衝撃性及び機械的強度に優れた調光デバイス２００を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、垂直配向剤２１が、一対の透明基板１０ａ，１０ｂに対して液晶化合物２２を垂直に配向させるため、駆動方式が、電圧が印加されていない状態で透過モードとなり、電圧が印加されている状態で散乱モードとなるリバースモードで好適に用いることができる。
リバースモードの調光デバイス１００，２００では、フレデリック転移が起こる閾値よりも大きい電圧を印加することにより、高分子分散型液晶層２０において高分子と液晶化合物２２との屈折率の差が大きくなるため散乱モードとなる。一方、電圧の印加を停止することにより、高分子分散型液晶層２０において高分子と液晶化合物２２との屈折率の差が小さくなるため透過モードとなる。この方式は、他の方式よりも応答速度が速いため、透過モードと散乱モードとを高速で切り替えることができる。

本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、垂直配向剤２１を含む高分子分散型液晶層２０を液晶層として用い、ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧を２５Ｖ以下に制御しているため、従来の調光デバイスに比べて駆動電圧が低い。また、本発明の実施形態に係る調光デバイス１００，２００は、配向膜を設けなくてもよく、一対の透明基板１０ａ，１０ｂとして安価な樹脂基板を用いることもできるため、製造コストも抑えることができる。そのため、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、電子ブラインド、投影用スクリーン、調光窓、スマートウィンドウ、液晶シャッター、導光板などの各種用途に用いることができる。これらの中でも、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００はスマートウィンドウに用いるのに特に適している。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る調光デバイスは、液晶層としてネマティック液晶層を備える。
図３は、本発明の実施形態２に係る調光デバイスの断面模式図である。
図３に示されるように、本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂと、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に挟持されたネマティック液晶層３０とを備えている。
なお、本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、液晶層としてネマティック液晶層３０を用いている点以外は、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００と同じ構成要素を有する。したがって、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素についての説明は省略する。

また、本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が２５Ｖ以下、好ましくは２０Ｖ以下、より好ましくは１５Ｖ以下である。このような範囲の駆動電圧であれば、駆動電圧が低いということができる。一方、駆動電圧の下限値は、特に限定されないが、例えば３Ｖ又は５Ｖである。
なお、ヘイズ及び駆動電圧は、下記の実施例に記載された方法によって測定することができる。

ネマティック液晶層３０は、ネマティック型の液晶化合物３１と垂直配向剤２１とを含む。ネマティック型の液晶化合物３１としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。また、ネマティック型の液晶化合物３１の誘電率の異方性は、正又は負のいずれであってもよい。

本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００では、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００と同様に、垂直配向剤２１が、一対の透明基板１０ａ，１０ｂに対してネマティック型の液晶化合物３１を垂直に配向させるため、駆動方式が、電圧が印加されていない状態で透過モードとなり、電圧が印加されている状態で散乱モードとなるリバースモードで好適に用いることができる。

リバースモードの調光デバイス３００では、フレデリック転移が起こる閾値よりも大きい電圧を印加することにより、ネマティック液晶層３０においてネマティック型の液晶化合物３１の配向が自発的に乱れるため散乱モードとなる。これは、次のような現象によって生じるものと考えられる。垂直配向剤２１を含むネマティック液晶層３０には、垂直配向剤２１に由来する不純物イオンが存在する。ネマティック液晶層３０に交流電圧を印加すると、マイナスの不純物イオンはプラス側へ、プラスの不純物イオンはマイナス側へ引き寄せられる。このときネマティック液晶層３０中で局所的な流動が発生するが、交流電圧によって電界の向きが逆になると、それぞれの不純物イオンが引き寄せられる向きも逆になる。このような現象が一定の周波数で繰り返されると、ロール状の電気対流が発生して一様に広がることにより、巨視的にはストライプパターンが形成される。ネマティック液晶層３０は複屈折性を有することから、ストライプパターンの内部で屈折率の差が現れることによって散乱現象が生じる。
なお、巨視的なストライプパターンは周波数にも依存し、１００Ｈｚ駆動ではストライプパターンは形成されるが、１０００Ｈｚでは印加電圧に関係なくストライプパターンは見られなくなる。これは、高周波になると不純物イオンが追従できず動かなくなるため、電気対流が発生しないことを裏付けており、上記の不純物イオンによる説明と一致している。

一方、電圧の印加を停止することにより、ネマティック液晶層３０においてネマティック型の液晶化合物３１の配向が揃うため透過モードとなる。
なお、上記の現象は、一対の透明基板１０ａ，１０ｂの表面に配向膜を形成した従来の調光デバイスではみられない現象である。また、この方式は、他の方式よりも応答速度が速いため、透過モードと散乱モードとを高速で切り替えることができる。

液晶層（ネマティック液晶層３０）における不純物イオン密度は、特に限定されないが、０．３～４００ｎＣ／ｃｍ²であることが好ましく、１～３９０ｎＣ／ｃｍ²であることがより好ましく、１０～３８０ｎＣ／ｃｍ²であることが更に好ましく、３０～３８０ｎ
Ｃ／ｃｍ²であることが特に好ましい。このような範囲に不純物イオン密度を制御するこ
とにより、電圧印加時に電気対流を安定して発生させることができる。
なお、液晶層における不純物イオン密度は、イオン密度測定システム（株式会社東陽テクニカ製）を用いる下記の手法によって算出することができる。

本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００は、液晶層として高分子分散型液晶層２０を用いているため、高分子分散型液晶層２０を形成するための工程が必要となる。具体的には、高分子分散型液晶層２０の形成に必要なモノマー成分を液晶組成物に添加し、モノマー成分を重合又は架橋させるために活性エネルギー線照射が必要である。これに対して本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、液晶層としてネマティック液晶層３０を用いているため、モノマー成分の添加や、モノマー成分を重合又は架橋させるための活性エネルギー線照射も不要である。したがって、本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、本発明の実施形態１に係る調光デバイス１００，２００に比べて製造コストを削減することができる。

上記のような構造を有する本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、ネマティック型の液晶化合物３１及び垂直配向剤２１を含む液晶組成物を一対の透明基板１０ａ，１０ｂの間に配置して液晶セルを作製する工程を含む方法によって製造することができる。液晶セルを作製する工程については、上述した方法に従って行うことができる。また、本発明の実施形態２に係る調光デバイス３００は、液晶層としてネマティック液晶層３０を用いているため、上記したように高分子分散型液晶層２０を形成するための工程が不要であり、製造コストを削減することができる。

なお、本明細書では、本明細書に記載の技術を調光デバイスに用いた形態について説明したが、この技術は液晶表示装置にも用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
上記の式（Ｉ）におけるＲ¹が下記の式で表されるデンドリマーを次のようにして合成
した。

＜６－［４－（ｔｒａｎｓ－４－ペンチルシクロヘキシル）フェノキシ］ヘキサノールの合成＞
２００ｍＬのナスフラスコに、４－（ｔｒａｎｓ－４－ペンチルシクロヘキシル）フェノキシフェノール（１０ｇ、４１ｍｍｏｌ）、６－ブロモヘキサノール（８．８ｇ、４９ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（１１ｇ、８０ｍｍｏｌ）及び２－ブタノン（５０ｍｌ）を入れて溶解し、６０時間加熱還流した。加熱還流が終了した後、減圧下で２－ブタノンを除去して得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、この溶液を水で３回洗浄した。次に、この溶液に無水硫酸ナトリウムを加えて水分を除去した後、酢酸エチルを減圧下で留去し、得られた残渣をｎ－ヘキサンで再結晶させることで、白色結晶を収量６．２ｇ（収率４４％）で得た。この白色結晶は、ＩＲにより、３３４０ｃｍ^-1（ＯＨ）、２９２２ｃｍ^-1（Ｃ－Ｈ）、１２４５ｃｍ^-1（ＰｈＯ－）の特性吸収が観測された。

＜６－［４－（ｔｒａｎｓ－４－ペンチルシクロヘキシル）フェノキシ］ヘキシルアクリレートの合成＞
２００ｍＬの三口フラスコに、６－［４－（ｔｒａｎｓ－４－ペンチルシクロヘキシル）フェノキシ］ヘキサノール（６．０ｇ、１７ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（２．２ｇ、２２ｍｍｏｌ）及びＴＨＦ（５０ｍｌ）を入れて溶解し、氷で０℃になるまで冷却した。この溶液に注射器を用いて塩化アクリロイル（１．９ｇ、２１ｍｍｏｌ）をゆっくり加え、室温で１２時間撹拌した。生じた白色固体をろ別し、ろ液を減圧下で濃縮した後、得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、１００ｍＬの水で３回洗浄した。次に、有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて水分を除去した後、減圧下で濃縮した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー（固定相：シリカゲル、移動相：ヘキサン／クロロホルム（容積比率５０：１））により精製し、無色透明な液体を収量６．４ｇ（収率９３％）で得た。この液体は、ＩＲにより、２９２０ｃｍ^-1（Ｃ－Ｈ）、１７１６ｃｍ^-1（Ｃ＝Ｏ）、１２４５ｃｍ^-1（ＰｈＯ－）の特性吸収が観測された。

＜デンドリマーの合成＞
２０ｍｌのナスフラスコに、シグマアルドリッチ社製ＤＡＢ－Ａｍ－８（０．１６ｇ、０．２１ｍｍｏｌ）、６－［４－（ｔｒａｎｓ－４－ペンチルシクロヘキシル）フェノキシ］ヘキシルアクリレート（４．０ｇ、１０ｍｍｏｌ）及びＴＨＦ（５ｍｌ）を入れ、５０℃で７２時間加熱した。次に、この溶液を減圧下で濃縮した後、残渣を少量のクロロホルムに溶解して１００ｍｌのメタノールに加え、上澄みをデカンテーションによって除去し、沈殿物を回収した。この操作を２回繰り返すことによって精製し、ペースト状の淡黄色固体を収量０．４５ｇ（収率３０％）で得た。この淡黄色固体は、ＩＲにより、２９２１ｃｍ^-1（Ｃ－Ｈ）、１７３６ｃｍ^-1（Ｃ＝Ｏ）、１２４７ｃｍ^-1（ＰｈＯ－）の特性吸収が観測された。また、この淡黄色固体の元素分析値は、Ｃ₄₅₆Ｈ₇₃₆Ｎ₁₄Ｏ₄₈として計算した値と０．５％の範囲内で一致した。（計算値～Ｃ：７６．２５％、Ｈ：１０．３３％、Ｎ：２．７３％、実測値～Ｃ：７６．０９％、Ｈ：１０．５２％、Ｎ：２．８０％）また、この淡黄色固体のＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳによる分子量を測定したところ、理論値ｍ／Ｚ＝７１８３（Ｍ＋Ｈ）に対して、実測値ｍ／Ｚ＝７１８１．２（Ｍ＋Ｈ）であった。さらに、この淡黄色固体のＤＳＣ測定を行ったところ、昇温過程においては－２４℃にＴｇ、１４℃及び７３℃に吸熱ピークが観測され、また、降温過程においては６９℃及び１５℃に発熱ピーク、－２６℃にＴｇが観測された。

次に、上記で合成したデンドリマーを用い、以下の手順によって調光デバイスを作製した。
まず、デンドリマーを７５℃まで加熱した後、液晶化合物（メルク社製ＺＬＩ－４７８８－１００）及び液晶モノマー（東京化成工業株式会社製ＲＭ２５７）を加えて混合し、液晶組成物を得た。この液晶組成物において、液晶モノマーと液晶化合物との質量比を２０：８０、デンドリマーの含有量を１質量％に設定した。
次に、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）を準備し、ＩＴＯ透明電極を内側にしてスペーサ（マイラーフィルム、厚さ６μｍ）を２枚のガラス基板で挟持して積層体を得た。次に、毛細管現象を利用して液晶組成物を２枚のガラス基板の間に注入して液晶セルを得た。
次に、液晶セルに紫外線を照射した。具体的には、室温下で、ＵＶ－ＬＥＤ光源を備えるＵＶ露光機を用いて１０ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０分間連続的に紫外線を照射した。こ
れにより、液晶モノマーが重合又は架橋して液晶高分子となり、高分子分散型液晶層が形成された。

（比較例１）
デンドリマーを用いない代わりにＩＴＯ透明電極付きのガラス基板に配向膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にして調光デバイスを作製した。具体的には、以下の手順によって調光デバイスを作製した。
まず、液晶化合物（メルク社製ＺＬＩ－４７８８－１００）及び液晶モノマー（東京化成工業株式会社製ＲＭ２５７）を混合して液晶組成物を得た。この液晶組成物において、液晶モノマーと液晶化合物との質量比を２０：８０に設定した。
次に、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）のＩＴＯ透明電極側の表面に垂直配向膜材料ＳＥ－４８１１（日産化学株式会社製）を塗布して２００℃で３０分焼成した後、ラビング処理により、配向膜を形成した。
次に、配向膜側を内側にしてスペーサ（マイラーフィルム、厚さ６μｍ）を２枚のガラス基板で挟持して積層体とした後、毛細管現象を利用して液晶組成物を２枚のガラス基板の間に注入して液晶セルを得た。
次に、実施例１と同じ条件で液晶セルに紫外線を照射した。これにより、液晶モノマーが重合又は架橋して液晶高分子となり、高分子分散型液晶層が形成された。

上記の実施例及び比較例で得られた調光デバイスを、入射光がガラス基板面に対して垂直となるようにしてヘイズメーターに配置した後、調光デバイスに０～７０Ｖの電圧を印加して全光線透過率及び拡散光透過率を測定し、調光デバイスにおける電圧とヘイズとの関係を求めた。その結果を図４に示す。
なお、ヘイズは、以下の式によって算出した。
ヘイズ（％）＝拡散光透過率／全光線透過率×１００
また、拡散光透過光は、入射光から２．５°以上拡散した光の透過率とした。

図４に示されるように、実施例１の調光デバイスは、ヘイズ８０％以上を１５Ｖ以下の電圧で達成することができたのに対し、比較例１の調光デバイスは、ヘイズ８０％以上を達成するために３０Ｖ以上の電圧が必要であった。また、比較例１の調光デバイスは、ヘイズの閾値電圧（ヘイズが変化し始める電圧）が１６Ｖであったのに対し、実施例１の調光デバイスは、ヘイズの閾値電圧が６Ｖであり、ヘイズの閾値電圧を低くすることもできた。

上記の結果を考察するために、以下の実験を行った。
（接触角）
以下の３つのサンプルについて接触角の測定を行った。接触角の測定は、市販の接触角計を用いた。また、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板、液晶化合物、デンドリマー及び配向膜は、上記の実施例及び比較例と同じものを用いた。
サンプル１：ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板に対する液晶化合物の接触角を測定した。
サンプル２：ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板に対する液晶化合物及びデンドリマーの混合物の接触角を測定した。
サンプル３：配向膜を形成したＩＴＯ透明電極付きのガラス基板に対する液晶化合物の接触角を測定した。
なお、サンプル２において、混合物におけるデンドリマーの含有量は１質量％とした。
接触角の測定結果を表１に示す。

表１に示されるように、サンプル１は接触角が小さく、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板（以下、「基板」と略す）の濡れ性が高かった。また、サンプル３は接触角が大きく、基板に配向膜を形成したことにより、基板の濡れ性が低下した。一方、サンプル２は、サンプル３よりも接触角が小さく、サンプル３よりも基板の濡れ性が高くなった。
高分子分散型液晶では、基板の濡れ性が低い場合、基板界面の高分子ネットワークが疎になり、バルク部分に密な高分子ネットワークが形成されると考えられる。そのため、配向膜を形成した比較例１の調光デバイスでは、高分子分散型液晶層のバルク部分の高分子ネットワークが密になり、ヘイズ８０％以上を達成するための電圧やヘイズの閾値電圧が高くなったものを考えられる。一方、配向膜を形成していない実施例１の調光デバイスでは、バルク部分よりも基板界面の高分子ネットワークが密となったため、ヘイズ８０％以上を達成するための電圧やヘイズの閾値電圧を低くすることができたものと考えられる。

（レーザー顕微鏡及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による基板表面の観察）
以下の２つのサンプルについてレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＫ－９７１０）及び走査型電子顕微鏡による基板表面の観察を行った。
サンプル１：ガラス基板とポリカーボネート基板（帝人株式会社製ＳＳ８０）との間に、実施例１で用いた液晶組成物を注入した後、実施例１と同様の条件で紫外線照射した。その後、ポリカーボネート基板を剥がし、液晶化合物及びデンドリマーを除去した後、ガラス基板の表面をレーザー顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観察した。
サンプル２：比較例１と同じ配向膜を形成したガラス基板とポリカーボネート基板（帝人株式会社製ＳＳ８０）との間に、比較例１で用いた液晶組成物を注入した後、比較例１と同様の条件で紫外線照射した。その後、ポリカーボネート基板を剥がし、液晶化合物を除去した後、ガラス基板の表面をレーザー顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観察した。
レーザー顕微鏡による基板表面の観察像を図５、走査型電子顕微鏡による基板表面の画像を図６にそれぞれ示す。

図５及び６に示されるように、サンプル１は、サンプル２に比べて基板表面に高分子の塊が密に形成されていた。
これらの基板表面の観察結果は、配向膜を形成していない実施例１の調光デバイスが、配向膜を形成した比較例１の調光デバイスに比べて、基板界面の高分子ネットワークが密となり、バルク部分の高分子ネットワークが疎となることを示している。その結果、実施例１の調光デバイスは、バルク部分において、高分子ネットワークによる配向規制力が小さくなり、ヘイズ８０％以上を達成するための電圧やヘイズの閾値電圧を低くすることができたものと考えられる。

（実施例２）
実施例１で合成したデンドリマーを用い、以下の手順によって調光デバイスを作製した。
まず、デンドリマー及びネマティック型の液晶化合物（メルク社製ＺＬＩ－４７８８－１００）を混合して液晶組成物を得た。この液晶組成物において、デンドリマーの含有量を１質量％に設定した。
次に、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板（２０ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ１．１ｍｍ）を準備し、ＩＴＯ透明電極を内側にしてスペーサ（マイラーフィルム、厚さ５μｍ）を２枚のガラス基板で挟持して積層体を得た。次に、液晶組成物を等方相となる１４０℃まで加熱した後、毛細管現象を利用して２枚のガラス基板の間に注入し、室温まで冷却して液晶セル（調光デバイス）を得た。

実施例２で得られた調光デバイスを、入射光がガラス基板面に対して垂直となるようにしてヘイズメーターに配置した後、実施例１と同様にして全光線透過率及び拡散光透過率を測定し、調光デバイスにおける電圧とヘイズとの関係を求めた。その結果を図７に示す。
図７に示されるように、実施例２の調光デバイスは、ヘイズ８０％以上を１５Ｖ以下の電圧で達成することができた。

上記の結果を考察するために、以下の実験を行った。
（ネマティック液晶層中の不純物イオン密度）
以下の４つの液晶セルに対し、イオン密度測定システム（株式会社東陽テクニカ製）を用い、周波数１０Ｈｚ、振幅１０Ｖの三角波の電圧を印加した。その結果（印加電圧に対する電流波形のグラフ）を図８に示す。また、図８のグラフにおいて、電流ピークから不純物イオン密度を算出した。その算出手法は、井上勝、「液晶セルの電気特性計測の基礎と応用（１）［基礎編］」、液晶、第１３巻、第１号、第６８～７４頁、２００９年に記載されている。その結果を図９に示す。
液晶セルＡ：デンドリマーを加えなかったこと以外は実施例２と同様にして作製した液晶セル
液晶セルＢ：実施例２で作製した液晶セル
液晶セルＣ：デンドリマーの含有量を３質量％に変更したこと以外は実施例２と同様にして作製した液晶セル
液晶セルＤ：デンドリマーの含有量を５質量％に変更したこと以外は実施例２と同様にして作製した液晶セル

図８に示されるように、デンドリマーを含有するネマティック液晶層を備える液晶層Ｂ～Ｄでは、不純物イオンの存在を表す電流波形が確認されたのに対し、デンドリマーを含有しないネマティック液晶層を備える液晶層Ａでは、不純物イオンの存在を示す電流波形が確認されなかった。また、図９に示されるように、デンドリマーの濃度が高くなるほど不純物イオン密度が多くなることが確認された。これらの結果から、デンドリマーに由来する不純物イオンが、電圧印加時に電気対流を発生させ、散乱現象を生じさせていると考えられる。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、駆動電圧が低い安価な調光デバイス及びその製造方法、並びにスマートウィンドウを提供することができる。

［ライセンス宣言］
本特許出願の特許成立時には、原則として、利用を希望する者に対し、独占的なライセンス付与や持ち分譲渡を含めて柔軟に検討します。ライセンスなどを希望する者は、本特許出願の代理人にご連絡ください。

１０ａ，１０ｂ 透明基板
２０ 高分子分散型液晶層
２１ 垂直配向剤
２２ 液晶化合物
２３ 隔壁
３０ ネマティック液晶層
３１ ネマティック型の液晶化合物
１００，２００，３００ 調光デバイス

Claims (16)

1. 一対の透明基板と、一対の前記透明基板の間に挟持された液晶層とを備え、駆動方式がリバースモードである調光デバイスであって、
   前記液晶層が垂直配向剤を含み、
   一対の前記透明基板は、前記液晶層側の表面に配向膜が設けられておらず、
   前記液晶層における不純物イオン密度が０．３～４００ｎＣ／ｃｍ²であり、
   ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が２５Ｖ以下である、調光デバイス。
2. ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が２０Ｖ以下である、請求項１に記載の調光デバイス。
3. ヘイズを８０％以上にするための駆動電圧が１５Ｖ以下である、請求項１に記載の調光デバイス。
4. 前記垂直配向剤は、側鎖にメソゲン基を含む分岐構造を有する高分子であり、前記高分子は、分子間力によって前記透明基板に吸着可能な原子を１つ以上含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の調光デバイス。
5. 前記液晶層は二色性色素を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の調光デバイス。
6. 一対の前記透明基板は、ガラス基板及び／又は樹脂基板である、請求項１～５のいずれか一項に記載の調光デバイス。
7. 前記液晶層が高分子分散型液晶層である、請求項１～６のいずれか一項に記載の調光デバイス。
8. 前記高分子分散型液晶層は、前記高分子分散型液晶層を複数の領域に区画する隔壁を備える、請求項７に記載の調光デバイス。
9. 前記液晶層がネマティック液晶層である、請求項１～６のいずれか一項に記載の調光デバイス。
10. 請求項１～８のいずれか一項に記載の調光デバイスの製造方法であって、
    液晶化合物及び垂直配向剤を含む液晶組成物を一対の透明基板の間に配置して液晶セルを作製する工程を含む調光デバイスの製造方法。
11. 前記液晶組成物がモノマー成分を更に含み、且つ前記液晶セルに活性エネルギー線照射を行う工程を更に含む、請求項１０に記載の調光デバイスの製造方法。
12. 前記モノマー成分が液晶モノマーを含む、請求項１１に記載の調光デバイスの製造方法。
13. 前記活性エネルギー線照射は、前記液晶セルの所定部分に選択的に照射を行う第１の活性エネルギー線照射と、前記液晶セルの全面に照射を行う第２の活性エネルギー線照射とを含む、請求項１１又は１２に記載の調光デバイスの製造方法。
14. 請求項９に記載の調光デバイスの製造方法であって、
    液晶化合物及び垂直配向剤を含む液晶組成物を一対の透明基板の間に配置して液晶セルを作製する工程を含む調光デバイスの製造方法。
15. 前記液晶化合物がネマティック液晶化合物である、請求項１０又は１４に記載の調光デバイスの製造方法。
16. 請求項１～９のいずれか一項に記載の調光デバイスを含むスマートウィンドウ。