JPH0525478A

JPH0525478A - 調光素子

Info

Publication number: JPH0525478A
Application number: JP3184645A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ozawa; 鉄男尾澤; Noriyuki Okabe; 憲幸岡部
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1991-07-24
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1993-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】可視光のみならず、近赤外ないし赤外光の透
過のコントロールも可能であり、しかも、電界非印加時
と印加時とのコントラストが大きい調光素子を提供す
る。【構成】液晶及び高分子を含んでなり、電界の印加の
有無により光の透過散乱を制御する調光材料を、内面に
電極を有する一対の電極基板間に挟持して構成された調
光素子。前記調光材料は、波長域４００〜４８９ｎｍに
最大吸収を有する二色性色素、波長域４９０〜５５９ｎ
ｍに最大吸収を有する二色性色素及び波長域５６０〜６
９９ｎｍに最大吸収を有する二色性色素を含有する。【効果】調光材料に波長域４００〜６９９ｎｍにわた
る３種類の系の二色性色素を添加することにより、可視
光〜赤外光領域の全般にわたり、調光素子の透過率がコ
ントロール可能となり、快適な車内又は居住環境が得ら
れる。また、ディスプレイに使用した場合、電界非印加
時の遮光性が大きく、電界印加時には光透過性が高く、
そのコントラストが極めて大となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調光素子に係り、特に、
可視光のみならず、近赤外ないし赤外光の透過のコント
ロールも可能であり、しかも、電界非印加時と印加時と
のコントラストが大きい調光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶とそれを保持する高分子よりなる調
光材料は、電界無印加時には、高分子の屈折率と液晶の
屈折率との差等により入射光が散乱するため、くもり状
態となり、また、電界が印加されると液晶がその電場方
向に向って整列するために、高分子の屈折率と液晶の屈
折率とが近い値となるため、透明状態になるという可逆
的な現象を起こす。

【０００３】従来、この様な性質を利用した調光素子
が、例えば、特開昭６４−６２６１５号、特公表６
３−５０１５１２号、特公表５８−５０１６３１号等
に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記，及
びに記載される調光素子は、可視光の透過のコントロ
ールはできるが、近赤外ないし赤外光の透過のコントロ
ールは難しい。近年、快適な居住環境や車内環境を得る
上で、調光素子による太陽光の透過のコントロールが期
待されているが、太陽光には約５０％の近赤外ないし赤
外光が含まれているため、これらの光の透過のコントロ
ールが不十分な従来の調光素子では、十分に目的を達成
し得る機能が得られない。

【０００５】また、調光素子をディスプレイ等に使用す
る場合、電界非印加時の遮光性が大きく、電界印加時の
光透過性が大きいこと、即ち、コントラストが大きいこ
とが必要であるが、従来のものでは、十分なコントラス
トが得られていないのが現状である。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、可視
光のみならず、近赤外ないし赤外光の透過のコントロー
ルも可能であり、しかも、電界非印加時と印加時とのコ
ントラストが大きい調光素子を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の調光素子は、
液晶及び高分子を含んでなり、電界の印加の有無により
光の透過散乱を制御する調光材料を、内面に電極を有す
る一対の電極基板間に挟持して構成された調光素子にお
いて、前記調光材料は、波長域４００〜４８９ｎｍに最
大吸収を有する二色性色素、波長域４９０〜５５９ｎｍ
に最大吸収を有する二色性色素及び波長域５６０〜６９
９ｎｍに最大吸収を有する二色性色素を含有することを
特徴とする。

【０００８】請求項２の調光素子は、請求項１の調光素
子において、前記一対の電極基板の少くとも一方は、内
面に透明電極を有することを特徴とする。

【０００９】請求項３の調光素子は、請求項１の調光素
子において、前記一対の電極基板の少くとも一方は、赤
外線反射性を有する電極を有することを特徴とする。

【００１０】なお、本発明における二色性色素の最大吸
収波長とは、ビフェニル系ネマチック液晶中で測定した
ものを指す。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
液晶及び高分子を含んでなる調光材料は、例えば次の
(a) 〜(d) の方法により製造することができ、その製造
過程の適当な工程において液晶及び／又は高分子と共
に、所定の二色性色素を配合する。 (a) 高分子の多孔体に液晶を含浸する含浸法。 (b) 水溶性高分子の水溶液中に液晶を微小な液滴状にエ
マルジョン化した後、透明電極を有する基板上にキャス
トする乳化法。 (c) 液晶と高分子をそれらの共通溶媒に溶解後、キャス
トする溶媒キャスト法。 (d) 液晶とそれを保持する高分子のプレポリマー（高分
子化する前の物質（例えばモノマー）の総称）の均一溶
液を作り、これを重合によって相分離して相分離構造を
形成する重合法。

【００１２】このようにして得られる調光材料中に占め
る液晶の比率は５〜９５重量％であることが好ましく、
更に好ましくは４０〜９５重量％であり、使用される液
晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレ
ステリック液晶から成る群から選ばれる１種、あるいは
それらの混合物が挙げられる。

【００１３】一方、これらの液晶を保持する高分子とし
ては、具体的にはポリエチレン、ポリアクリル酸、ポリ
アクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニ
トリル、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等ビニル化
合物及びビニル化合物の付加重合体、ポリメタクリル
酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリフッ化ビニリデン、シアン化ビニリデン、フッ化ビ
ニリデン／トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニ
リデン／テトラフルオロエチレン共重合体、シアン化ビ
ニリデン／酢酸ビニル共重合体等ビニル化合物又はフッ
素系化合物の共重合体、ポリトリフルオロエチレン、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピ
レン等フッ素を含む化合物、ナイロン６、ナイロン６６
等ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリペプチ
ド、ポリエチレンテレフタレート等ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド等ポリエーテル、エポキ
シ樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール
等が挙げられる。これらの高分子は１種を単独で用いて
も、２種以上を適宜組合せて用いても構わない。

【００１４】本発明の調光素子においては、上記液晶と
高分子を含んでなる調光材料は、更に、次の（Ａ）〜
（Ｃ）の二色性色素を含有する。（Ａ）波長域４００〜４８９ｎｍに最大吸収を有する
二色性色素（ここに属する二色性色素は黄色系色を呈す
る。）（Ｂ）波長域４９０〜５５９ｎｍに最大吸収を有する
二色性色素（ここに属する二色性色素は赤色系色を呈す
る。）（Ｃ）波長域５６０〜６９９ｎｍに最大吸収を有する
二色性色素（ここに属する二色性色素は青色系色を呈す
る。）上記（Ａ）〜（Ｃ）の二色性色素は、各々、その１種を
或いは２種以上を使用することができる。

【００１５】上記色素のうち、（Ａ）波長域４００〜４
８９ｎｍに最大吸収を有する、黄色系色を呈する二色性
色素としては、例えばアントラキノン系、アゾ系又はキ
ノフタロン系色素を使用することができ、（Ｂ）波長域
４９０〜５５９ｎｍに最大吸収を有する、赤色系色を呈
する二色性色素としては、例えばアントラキノン系又は
アゾ系色素を使用することができ、また、（Ｃ）波長域
５６０〜６９９ｎｍに最大吸収を有する、青色系色を呈
する二色性色素としては、例えばアントラキノン系又は
アゾ系色素を使用することができる。

【００１６】本発明においては、前記（Ａ）〜（Ｃ）の
３つの二色性色素群から、それぞれ１種以上の二色性色
素を選択して使用するが、特に、（Ｃ）波長域５６０〜
６９９ｎｍに最大吸収を有する青色系二色性色素につい
ては、より効率的に可視光全域の透過率をコントロール
するために、波長域５６０〜６４９ｎｍに最大吸収を有
する青色系二色性色素と共に、波長域６５０〜６９９ｎ
ｍの長波長部に最大吸収を有する青色系二色性色素を併
用することが好ましい。このような色素としては、例え
ば「有機合成化学協会誌、１９９１年４９巻５号、第４
１頁〜第４９頁」に記載のもの及び下記の一般式から選
ばれるものを使用することができる。

【００１７】好ましくは、上記黄色系色を呈する二色性
色素としては、下記一般式〔Ｉ〕で表わされるアントラ
キノン系色素、及び下記一般式〔II〕で表わされるキノ
フタロン系色素が挙げられる。

【００１８】

【化１】

【００１９】また、上記赤色系色を呈する色素として
は、下記一般式〔III〕で表わされるアントラキノン系
色素及び下記一般式〔IV〕で表わされるアントラキノン
系色素が挙げられる。

【００２０】

【化２】

【００２１】更に、上記青色系色を呈する色素として
は、下記一般式〔Ｖ〕で示されるアントラキノン系色
素、下記一般式〔VI〕で表わされるアントラキノン系色
素及び下記一般式〔VII 〕で表わされるアントラキノン
系色素が挙げられる。

【００２２】

【化３】

【００２３】本発明において、好ましい二色性色素の配
合量は、液晶に対して、（Ａ）の黄色系二色性色素を
０．１〜９．０重量％、好ましくは０．５〜４．５重量
％、（Ｂ）の赤色系二色性色素を０．１〜６．０重量
％、好ましくは０．５〜３．０重量％、（Ｃ）の青色系
二色性色素を０．１〜８．０重量％、好ましくは０．５
〜４．０重量％である。青色系二色性色素を２種類併用
する場合、その割合は、好ましくは、波長域５６０〜６
４９ｎｍに最大吸収を有する色素と、波長域６５０〜６
９９ｎｍに最大吸収を有する色素との比が１：２〜２：
１の範囲とする。

【００２４】なお、これらの二色性色素を使用した液晶
組成物の例として特開平１−２５２６９１号に記載のも
のが挙げられる。本発明に係る調光材料にこのような
（Ａ）〜（Ｃ）の二色性色素を調光材料に含有させた場
合、二色性色素は液晶側又は場合により高分子側に含有
されて保持される。

【００２５】例えば、前記の調光材料の製法において
(a) の方法の場合には、二色性色素は殆んどが液晶中に
含まれるが、(b) 〜(d) の場合には調光材料の製法上、
二色性色素の一部が高分子膜中に含まれる場合もある。

【００２６】本発明に係る調光材料には、必要に応じて
界面活性剤、紫外線吸収剤や酸化防止剤等の安定化剤、
連鎖移動剤、光増感剤、架橋剤等を添加することができ
る。

【００２７】本発明の調光素子は、このような調光材料
を用いて、これを、内面に電極、好ましくは透明電極を
有する一対の電極基板間に挟持させることにより製造さ
れる。

【００２８】使用される電極としては、ＩＴＯ（インジ
ウム・スズ酸化物）に代表される金属酸化物系の透明電
極が用いられ、また、電極基板としてはガラス又はポリ
エステル等のプラスチック板のような透明基板が挙げら
れる。

【００２９】本発明においては、約５０％程度の近赤外
ないし赤外光を約５０％程度含む太陽光に適用可能とす
るために、少くとも一方が、赤外線反射性を有する電極
を設けた一対の基板間に、前記調光材料を挟持させた調
光素子とし、太陽光のコントロールをより効率的に行な
うこともできる。

【００３０】この場合、一対の基板の両方に赤外線反射
性を有する電極を使用すると透過率が減少することか
ら、一方のみを赤外線反射性を有するものとし、他方に
は赤外線反射性を有しない透明電極を使用する方が好ま
しく、その電極としては、前述のＩＴＯ（インジウム・
スズ酸化物）に代表される金属酸化物の透明電極が用い
られ、また、電極基板としてはガラス又はポリエステル
等のプラスチック板のような透明基板が挙げられる。

【００３１】なお、赤外線反射性を有する電極として
は、次のものが挙げられる。金、銀、銅、パラジウム及びアルミニウムよりなる
群から選ばれた１種以上の金属薄膜或いはそれらの積層
膜。ＩＴＯ薄膜と金、銀、銅、パラジウム又はアルミニ
ウムよりなる群から選ばれた１種以上の金属薄膜との積
層膜。このうち、ＩＴＯ薄膜上に金薄膜を積層した積層
膜が好ましい。金、銀、銅、パラジウム及びアルミニウムよりなる
群から選ばれた１種以上の金属薄膜或いはそれらの積層
膜と、チタン、ビスマス、インジウム、スズ、セリウ
ム、タンタル、タングステン、モリブデン、エルビュウ
ム、ハフニウム、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、
シリコン、アンチモン、鉛、スカンジウム及びアルミニ
ウムよりなる群から選ばれた１種以上の金属からなる酸
化物及び／又は硫化物等の誘電体薄膜とが交互に３層以
上積層されてなる複合積層膜。

【００３２】上記の複合積層膜の代表的な構成として
は以下のものが挙げられる。ＴｉＯ₂ ／Ａｇ／ＴｉＯ
₂ ，Ｂｉ₂ Ｏ₃ ／Ａｕ／Ｂｉ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ ／Ａｕ／
ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ／Ａｇ／ＳｉＯ₂ ，ＳｎＯ₂ ／Ｃｕ
／ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ａｕ・Ａｇ／Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ ／Ａｇ・Ｃｕ／Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＴｉＯ₂ ／Ａｇ・
Ｃｕ／ＴｉＯ₂ ，ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ，ＩＴＯ／Ａｇ
／ＴｉＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ／Ａｇ／ＺｒＯ₂ ，ＺｎＳ／Ａｇ
／ＺｎＳ，Ａｇ／ＴｉＯ₂ ／Ａｇ，Ａｕ／Ｂｉ₂Ｏ₃ ／
Ａｕ，Ａｕ／ＳｉＯ₂ ／Ａｕ，Ａｇ／ＳｉＯ₂ ／Ａｇ，
Ａｇ／ＩＴＯ／Ａｇ，Ａｇ／ＺｎＳ／Ａｇ，ＴｉＯ₂ ／
Ａｇ／ＴｉＯ₂ ／Ａｇ。これらのうちＴｉＯ₂ ／Ａｇ／
ＴｉＯ₂ ，ＳｎＯ₂ ／Ｃｕ／ＳｎＯ₂ 又はＩｎ₂ Ｏ₃ ／
Ａｕ・Ａｇ／Ｉｎ₂ Ｏ₃ がより好ましい。

【００３３】また、誘電体薄膜としてＮａ₃ ＡｌＦ₆ を
使用し、銀薄膜と積層した、Ａｇ／Ｎａ₃ ＡｌＦ₆ ／Ａ
ｇ，Ａｇ／Ｎａ₃ ＡｌＦ₆ ／Ａｇ／Ｎａ₃ ＡｌＦ₆ ／Ａ
ｇ等の複合積層膜や上記に挙げられる誘電体膜同士を
積層した積層膜も赤外線反射性電極として使用し得る。

【００３４】前記〜における金属薄膜は真空蒸着又
はスパッタリング法で形成することができ、その膜厚は
２０〜１０００Å、特に５０〜３００Åの範囲とするの
が好ましい。また、，における金属酸化物薄膜ない
し誘電体薄膜並びに前記透明電極の金属酸化物薄膜は、
真空蒸着、スパッタリング法又は化学コーティング法に
より形成することができ、その膜厚は２０〜１０００
Å、特に５０〜５００Åの範囲とするのが好ましい。

【００３５】前記〜は赤外線反射性を有する電極の
例であるが、ＩＴＯに代表される金属酸化物の透明電極
を用い、その電極面及び／又は基板面に上記赤外線反射
性を有する電極である〜を積層した電極とすること
もできる。この場合、基板面側に上記赤外線反射性を有
する電極を積層すると、耐擦傷性等の耐久性が問題にな
るので、保護膜を赤外線反射性を有する電極上に設ける
必要があることから、赤外線反射性を有する電極は電極
面側に積層する方が好ましい。

【００３６】なお、保護膜を必要とする場合、保護膜と
しては、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリプ
ロピレン、ポリイミド等の有機膜、或いは、金属酸化
物、例えばチタン、シリカ、アルミニウムから選ばれた
１種の酸化物又は２種以上の混合酸化物の薄膜が挙げら
れる。

【００３７】本発明の調光素子は、基板として一対の透
明な電極基板を使用する場合には、透過型調光素子とし
て使用することができ、一方が透明で他方が不透明な電
極基板を使用する場合には、不透明な電極基板の後に反
射性層を置くことにより、反射型調光素子として使用す
ることができる。

【００３８】

【作用】本発明に係る調光材料は均一成膜性に優れる。
しかして、この調光材料に波長域４００〜６９９ｎｍに
わたる３種類の系の二色性色素を添加することにより、
可視光〜赤外光領域の全般にわたり、調光素子の透過率
がコントロール可能となり、快適な車内又は居住環境が
得られる。また、ディスプレイに使用した場合、電界非
印加時の遮光性が大きく、電界印加時には光透過性が高
く、そのコントラストが極めて大となる。

【００３９】請求項２の調光素子によれば、透過型又は
反射型調光素子が提供される。請求項３の調光素子によ
れば、太陽光のコントロールに有効な調光素子が提供さ
れる。

【００４０】

【実施例】次に本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。

【００４１】実施例１厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム
の上に２５０Åの厚さのＩＴＯ膜をスパッタリングによ
り形成し、透明電極板を作製した。別に、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート０．５ｇ、ｎ−ブチルアク
リレート１．０ｇ、ビフェニル系ネマチック液晶Ｅ−８
（ＢＤＨ社製）３．５ｇ、重合開始剤である２，２−ジ
メトキシ−２−フェニルアセトフェノン０．０３ｇ、及
び、以下の４種の二色性色素を各々以下に示す量加えて
溶解し、この溶解液の中に、直径１０μｍのプラスチッ
ク（ジビニルベンゼン共重合体）製スペーサー０．０８
ｇを加えて混合液とした。

【００４２】

【化４】

【００４３】この混合液を、先に作成した２枚の透明電
極板の間（ＩＴＯ膜側を内側に配置する。）に挿入し、
紫外線照射装置で露光することにより、亀裂等のない均
一な調光素子を得た。なお、与えたエネルギーは８００
ｍＪに相当する。得られた調光素子に電圧を印加しない
場合（ＯＦＦ）と、１００Ｖの交流（６０Ｈｚ、正弦
波）を印加した場合（ＯＮ）の日射透過率（ＪＩＳＲ
３１０６記載の方法で測定。太陽光の透過する程度を表
わす。）と可視光透過率（ＪＩＳＲ３１０６記載の方法
で測定。）を測定した。その結果を表１に示す。

【００４４】実施例２厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム
に２５０Åの厚さのＩＴＯ膜をスパッタリングにより形
成し、更に、ＩＴＯ膜上に、７５μｍ厚さの金膜を蒸着
により積層形成した。このようにして作製した赤外線反
射電極板と、実施例１と同様にして作成した透明電極板
との間（金膜とＩＴＯ膜を内側に配置する。）に、実施
例１で調製した混合液を挿入した後、実施例１と同条件
で処理して調光素子を作製した。得られた調光素子に電
圧を印加しない場合（ＯＦＦ）と、１００Ｖの交流（６
０Ｈｚ、正弦波）を印加した場合（ＯＮ）の日射透過率
（ＪＩＳＲ３１０６記載の方法で測定。太陽光の透過
する程度を表わす。）と可視光透過率（ＪＩＳＲ３１０
６記載の方法で測定。）を測定した。結果を表１に示
す。

【００４５】比較例１実施例１において、４種の二色性色素を加えないこと以
外は、実施例１と同様に処理して調光素子を作製し、実
施例１と同様にして光学特性を測定し、結果を表１に示
した。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１より、本発明の調光素子は、日射透過
率、可視光透過率ともにＯＮ時のＯＦＦ時に対する比が
大きく、可視光及び熱線を含む太陽光全域のコントロー
ルを極めて効率的に行なえることが明らかである。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の調光素子
は、可視光のみならず、可視光ないし赤外光の透過のコ
ントロール性能に優れ、また、コントラストも高く、調
光窓や表示装置等に用いる高特性調光素子として工業的
に極めて有用である。

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【手続補正書】

【提出日】平成３年７月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【化１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶及び高分子を含んでなり、電界の印
加の有無により光の透過散乱を制御する調光材料を、内
面に電極を有する一対の電極基板間に挟持して構成され
た調光素子において、前記調光材料は、波長域４００〜
４８９ｎｍに最大吸収を有する二色性色素、波長域４９
０〜５５９ｎｍに最大吸収を有する二色性色素及び波長
域５６０〜６９９ｎｍに最大吸収を有する二色性色素を
含有することを特徴とする調光素子。
【請求項２】前記一対の電極基板の少くとも一方は、
内面に透明電極を有することを特徴とする請求項１に記
載の調光素子。
【請求項３】前記一対の電極基板の少くとも一方は、
赤外線反射性を有する電極を有することを特徴とする請
求項１に記載の調光素子。