JPWO2019035464A1 - 調光装置 - Google Patents

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Abstract

第１透明電極と、第２透明電極と、第１透明電極と第２透明電極とに挟まれた調光層であって、ポリマーネットワークと、ポリマーネットワークのなかに分散して液晶組成物で充填された複数のドメインとを含む調光層と、調光層を挟む一対の偏光層であって、一対の偏光層が直交ニコルの状態で配置された一対の偏光層とを備える。液晶組成物は、液晶分子を含み、調光層への電圧の印加によって液晶分子の配向が垂直配向に変わる。

Description

本発明は、調光装置に関する。
高分子ネットワーク型の液晶を含む調光層を備える調光装置が知られている。調光装置は、一対の透明基板と、一対の透明基板に挟まれる一対の透明電極と、それらの透明電極間に位置する調光層とを備えている。調光層は、三次元的な網目状を有したポリマーネットワークと、ポリマーネットワークによって区画される複数のドメイン内に位置する液晶組成物とを含んでいる。こうした調光装置では、調光装置に駆動電圧が印加されているときと駆動電圧が印加されていないときとの間で、調光層の光透過率が異なる（例えば、特許文献１参照）。従来、液晶を使用した調光装置において、駆動電圧の非印加時は不透明であり、駆動電圧の印加時は透明であるといういわゆるノーマルモードが主流である。これに対し、近年では、駆動電圧の非印加時は透明であり、駆動電圧の印加時は不透明であるといういわゆるリバースモードの実用化も検討されつつある。
特開２００６−１６２８２３号公報
ところで、リバースモードの調光装置は、ノーマルモードの調光装置と比べて、不透明の状態に対する信頼性が低く、さらなる改善が要望されている。言い換えれば、リバースモードの調光装置において、不透明な状態をより際立たせる必要性がある。
そこで本発明は、特にリバースモードの調光装置であって、駆動電圧の印加時における不透明な状態をより際立たせるべく、透過率の範囲をより大きく制御することができる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装置は、第１透明電極と、第２透明電極と、前記第１透明電極と前記第２透明電極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て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、前記調光層を挟む一対の偏光層であって、一対の前記偏光層が直交ニコルの状態で配置された一対の前記偏光層と、を備える。前記液晶組成物は、液晶分子を含み、前記調光層への駆動電圧の印加によって前記液晶分子の配向が垂直配向に変わる。
上記構成によれば、調光層に駆動電圧が印加されたときに、直交ニコルの状態で配置された２つの偏光層に、垂直配向の液晶分子が挟まれるため、一方の偏光層から調光層に入射した光は、他方の偏光層から射出されない。それゆえに、調光層に駆動電圧が印加されたときに、透過率を効果的に低下させることができる。ひいては、調光層に駆動電圧が印加されていないときと、調光層に駆動電圧が印加されたときとの間で、透過率の範囲をより大きく制御することができる。
上記調光装置において、前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向が水平配向であってもよい。
上記調光装置において、前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向がツイスト配向であってもよい。
上記構成によれば、調光層に駆動電圧が印加されていないときに水平配向であること、また、調光層に駆動電圧が印加されていないときにツイスト配向であることによって、調光層における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置の濁度が低くなる。
上記課題を解決するための調光装置の別の態様は、第１透明電極と、第２透明電極と、前記第１透明電極と前記第２透明電極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て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、１つの偏光層と、を備える。前記液晶組成物は、液晶分子と二色性色素とを含み、前記調光層への駆動電圧の印加によって前記液晶分子の配向が水平配向に変わり、それによって、前記二色性色素の吸収軸が前記偏光層の吸収軸と交差する。
上記構成によれば、調光層に駆動電圧が印加されたときに、偏光層の吸収軸と二色性色素の吸収軸とが交差するため、調光装置に入射した光の少なくとも一部は、調光装置の外部に射出されない。それゆえに、透過率を効果的に低下させることができる。加えて、調光装置における二色性色素により呈する色の鮮やかさが高められる。ひいては、調光層に駆動電圧が印加されていないときと、調光層に駆動電圧が印加されたときとの間で、透過率をより大きく制御することができる。
上記調光装置において、前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向が垂直配向であってもよい。
上記調光装置において、前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向がハイブリッド配向であってもよい。
上記構成によれば、調光層に駆動電圧が印加されていないときに垂直配向であること、また、調光層に駆動電圧が印加されていないときにハイブリッド配向であることによって、調光層における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置の濁度が低くなる。
上記調光装置において、前記ポリマーネットワークは、液晶ポリマーを含んでもよい。
上記構成によれば、液晶分子が液晶層に駆動電圧を印加される前の配向であるとき、液晶分子の配向と液晶ポリマーの配向とが互いに等しくなる。それゆえに、調光層における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置の濁度が低くなる。
上記調光装置において、前記ポリマーネットワークは、光学的に等方性のポリマーを含んでもよい。
上記構成によれば、ポリマーが屈折率において異方性を有しないため、液晶分子の配向が、駆動電圧が印加される前の配向と駆動電圧が印加された後の配向との間で変わっても、液晶分子の屈折率とポリマーの屈折率とが過度に大きくなることが抑えられる。
上記調光装置において、前記ポリマーネットワークの屈折率と、前記液晶分子における異常光の屈折率と、前記液晶分子における常光の屈折率とのうち、最大の屈折率と最小の屈折率との差が０．１６以下であってもよい。
上記構成によれば、調光層における光の散乱を抑え、結果として、調光装置が呈する色の鮮やかさを高めることができる。
本発明によれば、駆動電圧の印加時における不透明な状態をより際立たせるべく、透過率の範囲をより大きく制御することができる調光装置が提供される。
第１実施形態の調光装置における駆動電圧非印加時の概略構成を示す断面図。 第１実施形態の調光装置における駆動電圧印加時の概略構成を示す断面図。 第２実施形態の調光装置における駆動電圧非印加時の概略構成を示す断面図。 第２実施形態の調光装置における駆動電圧印加時の概略構成を示す断面図。
［第１実施形態］
図１および図２を参照して調光装置の第１実施形態を説明する。図１は、調光装置が備える調光層に駆動電圧が印加されていない状態を示し、図２は、調光層に駆動電圧が印加されている状態を示している。なお、図１および図２では、調光層の構造を説明する便宜上、調光層に含まれるドメインが誇張されている。以下では、調光装置の構成、および、調光装置の作用を順に説明する。
［調光装置の構成］
図１を参照して、調光装置の構成を説明する。
図１が示すように、調光装置１０は、第１透明電極１１ａ、第２透明電極１１ｂ、調光層１２、および、一対の偏光層１３ａ，１３ｂを備えている。調光層１２は、第１透明電極１１ａと第２透明電極１１ｂとに挟まれている。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とを含み、各ドメイン１２ｂには、液晶組成物１２ｃが充填されている。この構成は、一般的に高分子（ポリマー）ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）方式と呼ばれる。
一対の偏光層は、調光層１２を挟んでいる。一対の偏光層のうち、第１透明電極１１ａに対して調光層１２とは反対側に位置する偏光層が第１偏光層１３ａであり、第２透明電極１１ｂに対して調光層１２とは反対側に位置する偏光層が第２偏光層１３ｂである。第１偏光層１３ａと第２偏光層１３ｂとは、直交ニコルの状態で配置されている。第１偏光層１３ａと第２偏光層１３ｂとは、第１透明電極１１ａおよび第２透明電極１１ｂの外側において、一対の透明電極１１ａ，１１ｂと調光層１２とを挟んでいる。
液晶組成物１２ｃは、液晶分子１２ｃ１を含んでいる。調光層１２への駆動電圧の印加によって、液晶分子１２ｃ１の配向が垂直配向に変わる。すなわち、液晶組成物１２ｃに含まれる液晶分子１２ｃ１の配向は、調光層１２に駆動電圧が印加されていない状態では、垂直配向以外の配向であり、調光層１２に駆動電圧が印加されることによって、垂直配向に変わる。なお、調光層１２に駆動電圧が印加されていない状態での配向が液晶分子１２ｃ１の初期配向である。液晶分子１２ｃ１の初期配向は、水平配向またはツイスト配向である。
複数のドメイン１２ｂにおいて、隣接するドメイン１２ｂ同士は繋がっている。そのため、各ドメイン１２ｂは、駆動電圧の印加に対して、他のドメイン１２ｂと連動してその液晶分子１２ｃ１の配向を変化させる。複数のドメイン１２ｂのなかで、一つに注目してその大きさを見積もる場合には、画像解析により、仮想的な円でそのドメイン１２ｂにおける大きさのフィッティングをする。
初期配向が水平配向であること、または、初期配向がツイスト配向であることによって、調光層１２における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置１０の濁度、すなわち、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときのヘイズが低くなる。
調光装置１０は、さらに、一対の透明基板１４ａ，１４ｂ、および、一対の配向層１５ａ，１５ｂを備えている。一対の透明基板１４ａ，１４ｂのうち、第１透明電極１１ａと第１偏光層１３ａとの間に位置する透明基板が第１透明基板１４ａであり、第２透明電極１１ｂと第２偏光層１３ｂとの間に位置する透明基板が第２透明基板１４ｂである。一対の配向層１５ａ，１５ｂのうち、第１透明電極１１ａと調光層１２との間に位置する配向層が第１配向層１５ａであり、第２透明電極１１ｂと調光層１２との間に位置する配向層が第２配向層１５ｂである。以下、調光装置１０が備える各層をより詳しく説明する。
なお、複数のドメイン１２ｂのいずれかは、第１配向層１５ａや第２配向層１５ｂに接している。各ドメイン１２ｂ中の液晶組成物１２ｃは、ポリマーネットワーク１２ａから相分離され、かつ、他のドメイン１２ｂ中の液晶組成物１２ｃと互いに連続する。そのため、全てのドメイン１２ｂ中における液晶分子１２ｃ１の初期配向は配向層により制御されている。液晶分子１２ｃ１の初期配向は、上述したように水平配向またはツイスト配向である。
［透明基板］
第１透明基板１４ａおよび第２透明基板１４ｂは、可視光を透過する光透過性を有している。第１透明基板１４ａおよび第２透明基板１４ｂには、樹脂製のフィルムを用いることができる。フィルムを形成する材料には、例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、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。また、第１透明基板１４ａおよび第２透明基板１４ｂの各々には、ガラス基板を用いることができる。
［透明電極］
第１透明電極１１ａおよび第２透明電極１１ｂの各々は、可視光を透過する光透過性を有している。各透明電極１１ａ，１１ｂを形成する材料には、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）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）などを用いることができる。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。金属ナノワイヤーおよびカーボンナノチューブは、光透過性を有し、かつ、導電性を有している。そのため、金属ナノワイヤーおよびカーボンナノチューブを第１透明電極１１ａおよび第２透明電極１１ｂに用いることができる。
［偏光層］
上述したように、第１偏光層１３ａと第２偏光層１３ｂとは、直交ニコルの状態で配置されている。すなわち、調光装置１０の厚さ方向から見て、第１偏光層１３ａが有する透過軸と、第２偏光層１３ｂが有する透過軸とは、互いに直交する方向に沿って延びている。各偏光層１３ａ，１３ｂは、例えば、ポリビニルアルコール製のフィルムやポリエチレンテレフタレート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。二色性色素には、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。第１偏光層１３ａと第２偏光層１３ｂとについて、各層を形成するためのフィルムにおける延伸方向は互いに直交している。
［配向層］
一対の配向層１５ａ，１５ｂは、可視光を透過する光透過性を有している。一対の配向層１５ａ，１５ｂには、液晶分子１２ｃ１の初期配向に応じて、以下の２つのうちのいずれかを選択することができる。一対の配向層１５ａ，１５ｂの第１例において、第１配向層１５ａおよび第２配向層１５ｂの両方が、水平配向層である。すなわち、各配向層は、液晶分子１２ｃ１の長軸方向が、配向層１５ａ，１５ｂの拡がる平面に沿うように液晶分子１２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。しかも、各配向層は、各配向層によって配向される液晶分子１２ｃ１の長軸方向が、互いに平行になるように液晶分子１２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。こうした一対の配向層１５ａ，１５ｂによれば、液晶分子１２ｃ１の初期配向を水平配向にすることができる。なお、水平配向はホモジニアス配向とも言う。一対の配向層１５ａ，１５ｂは、さらに、調光装置１０の厚さ方向から見て、液晶分子１２ｃ１の長軸が延びる方向が、各偏光層１３ａ，１３ｂの透過軸が延びる方向と４５°で交差するように、液晶分子１２ｃ１を配向させる。
一対の配向層１５ａ，１５ｂの第２例では、第１例と同様、第１配向層１５ａおよび第２配向層１５ｂの両方が、水平配向層である。すなわち、各配向層１５ａ，１５ｂは、液晶分子１２ｃ１の長軸方向が、配向層１５ａ，１５ｂの拡がる平面に沿うように液晶分子１２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。ただし、第１配向層１５ａは、第１偏光層１３ａにおける透過軸の延びる方向と、液晶分子１２ｃ１の長軸方向とが平行になるように液晶分子１２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。一方で、第２配向層１５ｂは、第２偏光層１３ｂにおける透過軸の延びる方向と、液晶分子１２ｃ１の長軸方向とが平行になるように液晶分子１２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。こうした一対の配向層によれば、液晶分子１２ｃ１の初期配向をツイスト配向にすることができる。
なお、各配向層１５ａ，１５ｂは、例えば以下の方法によって形成することができる。まず、ポリイミド製のフィルムを準備する。そして、フィルムにおける１つの面であって、調光装置１０において調光層１２と接する面に、液晶分子１２ｃ１の初期配向に応じたラビング処理を行う。これにより、配向層１５ａ，１５ｂを得ることができる。なお、配向層１５ａ，１５ｂは、光の照射によって所定の配向規制力を有する光配向層によって具体化されてもよい。
［調光層］
［液晶組成物］
液晶組成物１２ｃは、液晶分子１２ｃ１を含んでいる。液晶組成物１２ｃは、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１２ｃ２の未反応分（未重合分）を含んでもよいし、紫外線重合性化合物１２ｃ２の未反応分を含んでいなくてもよい。液晶組成物１２ｃは、光に対する化学的な安定性が高いことが望ましい。液晶分子１２ｃ１には、液晶分子１２ｃ１の初期配向に関わらず、ネマティック液晶相を有し、かつ、正の誘電率異方性を有した液晶分子を用いることができる。
液晶分子１２ｃ１としてネマティック液晶相を有し、かつ、正の誘電率異方性を有した液晶分子を用いることによって、調光層１２に対する駆動電圧の印加によって、液晶分子１２ｃ１の配向が水平配向から垂直配向に変わり、あるいは、液晶分子１２ｃ１の配向がツイスト配向から垂直配向に変わる。
［ポリマーネットワーク］
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１２ｃ２を用いることができる。紫外線重合性化合物１２ｃ２は、紫外線の照射によって他の紫外線重合性化合物１２ｃ２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、すなわちポリマーを含んでもよいし、液晶高分子、すなわち液晶ポリマーを含んでもよい。言い換えれば、紫外線重合性化合物１２ｃ２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。
光学的に等方性の化合物には、単官能紫外線重合性化合物、二官能紫外線重合性化合物、および、多官能紫外線重合性化合物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、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、および、各化合物のオリゴマーなどである。アクリレート化合物は、例えば、ブチルエチルアクリレート、および、シクロヘキシルアクリレートなどである。メタクリレート化合物は、例えば、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアミノエチルメタクリレート、および、フェノキシエチルメタクリレートなどである。
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、および、各化合物のオリゴマーなどである。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、および、各化合物のオリゴマーなどである。
ポリマーネットワーク１２ａが光学的に等方性のポリマーを含む構成では、液晶分子１２ｃ１が初期配向であるとき、ポリマーの屈折率と、液晶分子１２ｃ１の平均屈折率とが互いにほぼ等しいことが好ましい。なお、液晶分子１２ｃ１の平均屈折率は、液晶分子１２ｃ１において、複屈折における異常光の屈折率と常光の屈折率とを平均した値である。
なお、液晶組成物１２ｃは、ポリマーネットワーク１２ａの形成を促すために、紫外線の照射によってラジカルを発生する重合開始剤を含むことができる。なお、紫外線重合性化合物１２ｃ２は、上述した化合物を１種のみ含んでもよいし、２種以上含んでもよい。
液晶分子を含む化合物には、メソゲン化合物を用いることができる。メソゲン化合物は、芳香環を含む棒状または板状を有したメソゲン基を含む。メソゲン基は、メソゲン化合物における主鎖および側鎖の少なくとも一方に含まれる。メソゲン基を主鎖のみに含むメソゲン化合物を用いることによって、主鎖型の液晶ポリマーを生成することができる。また、メソゲン基を側鎖にのみ含むメソゲン化合物を用いることによって、側鎖型の液晶ポリマーを生成することができる。さらにまた、メソゲン基を主鎖と側鎖との両方に含むメソゲン化合物を用いることによって、複合型の液晶ポリマーを生成することができる。
ポリマーネットワーク１２ａに含まれる液晶ポリマーでは、ポリマーを構成する単位構造であって、重合前における液晶分子に対応する構造の配向は、配向層１５ａ，１５ｂが有する配向規制力によって定められる配向に固定される。そのため、一対の配向層１５ａ，１５ｂがドメイン１２ｂに充填される液晶分子１２ｃ１を水平配向させるように構成されるときには、ポリマーネットワーク１２ａに含まれる単位構造の配向、すなわち液晶分子に対応する構造の配向は、水平配向に固定される。これに対して、一対の配向層１５ａ，１５ｂが、液晶分子１２ｃ１をツイスト配向させるように構成されるときには、ポリマーネットワーク１２ａに含まれる単位構造の配向は、ツイスト配向に固定される。
調光層１２において、第１配向層１５ａに接する面が表面であり、第２配向層１５ｂに接する面が裏面である。調光層１２の表面および裏面において、ポリマーネットワーク１２ａに含まれる各ドメイン１２ｂが占める領域の長さが、そのドメイン１２ｂのドメイン径である。各ドメイン１２ｂが占める領域の長さは、そのドメイン１２ｂを画像分析により仮想的な円と見なした際の直径の大きさである。例えば、ドメイン径の平均値は０．１μｍ以上５μｍ以下であり、好ましくは０．２μｍ以上３μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下である。
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には、例えば、ドメイン径がほぼ等しいドメイン１２ｂが３０％以上含まれることが好ましく、５０％以上含まれることがより好ましく、８０％以上含まれることがさらに好ましい。なお、２つのドメイン１２ｂ間において、一方のドメイン１２ｂにおけるドメイン径が、他方のドメインのドメイン径における±５０％以内であるときに、２つのドメイン１２ｂにおけるドメイン径が等しいと見なす。こうした構成によれば、ポリマーネットワーク１２ａのなかには、ドメイン径の均一性が高められた複数のドメイン１２ｂが分散しているため、調光層１２に入射した光が調光層１２において散乱されることが抑えられる。それゆえに、例えば調光装置１０が駆動電圧の印加時に黒色を呈する構成では、調光装置１０が呈する黒色の明度が高まることが抑えられ、結果として、調光装置１０が呈する黒色の鮮やかさを高めることができる。
こうした調光層１２では、調光層１２に駆動電圧が印加されているときに、調光層１２の屈折率異方性が、０．１以下であることが好ましい。調光層１２の屈折率異方性は、調光層１２に含まれるポリマーネットワーク１２ａの屈折率および液晶組成物１２ｃの屈折率によって定まる値である。屈折率異方性が０．１以下であることによって、調光層１２において、調光層１２に入射した光が散乱することが抑えられる。これにより、例えば調光装置１０が黒色を呈しているときに、調光層１２の明度が高まることが抑えられ、言い換えれば、調光装置１０の表示する色が灰色に近付くことが抑えられ、結果として、調光装置１０が表示する黒色の鮮やかさを高めることができる。
調光層１２に駆動電圧が印加されているときに、すなわち、調光装置１０に駆動電圧が印加されているときに、ポリマーネットワーク１２ａの屈折率、液晶分子１２ｃ１における異常光の屈折率、および、液晶分子１２ｃ１における常光の屈折率において、最大値と最小値との差が０．１６以下であることが好ましい。なお、調光層１２に駆動電圧が印加されているときに上述した屈折率における最大値と最小値との差が０．１６以下であれば、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときにも屈折率における最大値と最小値の差は０．１６以下である。
ポリマーネットワーク１２ａの屈折率と、ポリマーネットワーク１２ａによって区画されたドメイン１２ｂ内に位置する液晶分子１２ｃ１の屈折率との差を小さくすることによっても、調光層１２に入射した光が調光層１２において散乱することが抑えられる。これにより、調光層１２から調光層１２の外部に光が漏れることが抑えられる。この点で、ポリマーネットワーク１２ａの屈折率、液晶分子１２ｃ１における異常光の屈折率、および、液晶分子１２ｃ１における常光の屈折率において、最大値と最小値との差を０．１６以下とすることによって、調光層１２における光の散乱を抑え、結果として、調光装置１０が呈する色の鮮やかさを高めることができる。
なお、調光層１２において、調光層１２の全質量に対する紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する物質の質量の比は、例えば、５質量％以上５０質量％以下とすることができる。紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する物質は、単体の紫外線重合性化合物１２ｃ２と、紫外線重合性化合物１２ｃ２に紫外線が照射されることによって形成された重合体とを含む。なお、調光層１２の全質量に対する紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する物質の質量の比は、調光層１２の製造時における全固体成分の質量に対する紫外線重合性化合物１２ｃ２の比に等しいと見なすことができる。
こうした構成によれば、紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する質量がより小さい構成と比べて、調光層１２の形成時において、調光層１２が配向層１５ａ，１５ｂから剥がれることが抑えられる程度に調光層１２と配向層１５ａ，１５ｂとの間の密着性を高めることができる。また、紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する質量がより大きい構成と比べて、調光層１２に駆動電圧が印加されていない状態において、調光層１２に入射した光が、ポリマーネットワーク１２ａで散乱されることが抑えられ、これによって、調光装置１０の濁度が高まることが抑えられる。
調光層１２の厚さは、調光層１２に駆動電圧が印加されていない状態において、液晶分子１２ｃ１の初期配向が水平配向である構成、および、液晶分子１２ｃ１の初期配向がツイスト配向である構成の各々にて、以下の式を満たすように設定されることが好ましい。
ｍλ＝Δｎｄ＝（ｎｅ−ｎｏ）ｄ … 式（１）
λ／２＝Δｎｄ … 式（２）
これらの式において、ｍは整数であり、λは調光層１２に入射する光の波長であり、ｎｅは異常光の屈折率であり、ｎｏは常光の屈折率であり、ｄは調光層１２の厚さである。液晶分子１２ｃ１の初期配向がツイスト配向である場合は式（１）が満たされることにより、調光層１２における透過光の強度が最大になる。また、液晶分子１２ｃ１の初期配向が水平配向である場合は式（２）が満たされることにより、調光層１２における透過光の強度が最大になる。
なお、調光層１２に駆動電圧が印加されていない場合にも、Δｎ、すなわち異常光の屈折率ｎｅから常光の屈折率ｎｏを引いた値は、上述したように０．１６以下であることが好ましい。これにより、上述した式（１）および式（２）から明らかなように、Δｎの値がより大きい場合に比べて、調光層１２の厚さｄが変動したときのｍλ、あるいは、λ／２の値におけるばらつきを小さくすることができる。そのため、調光装置１０の製造における調光層１２の厚さｄのばらつきによって、調光装置１０の特性にばらつきが生じにくくなる。
また、液晶分子１２ｃ１では、Δｎの値が大きいほど、波長分散性が大きい。ここで、調光装置１０に照射される可視光は、所定の波長幅、例えば４５０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の波長幅を有している。Δｎの値がより大きい液晶分子１２ｃ１では波長分散性が大きいため、可視光における波長に応じて偏光状態が変化し、結果として、色温度が変化してしまう。また、こうした色温度の変化は、Δｎの値が大きいほど、調光層１２の厚さｄにおける変化の影響を受けやすい。この点でも、Δｎは０．１６以下であることが好ましい。
Δｎを０．１６以下とする上では、液晶分子として、トラン系液晶分子、ビフェニル系液晶分子、および、ターフェニル系液晶分子以外の液晶分子を用いることが好ましい。また、これらの液晶分子を含む場合であっても、液晶分子の総量に対して、トラン系液晶分子、ビフェニル系液晶分子、および、ターフェニル系液晶分子が占める割合をより小さくすることが好ましい。
また、Δｎが０．１６よりも大きい場合には、Δｎが０．１６以下である場合と比べて、異常光の屈折率ｎｅがより大きくなる。そのため、調光装置１０が斜めから視認された場合に、ポリマーネットワーク１２ａの屈折率と、液晶分子１２ｃ１の屈折率との差がより大きくなる。これにより、調光層１２に対して駆動電圧が印加されていない場合に、調光装置１０を視認する視野角の変化に応じた透過率の低下量が大きくなる。この点でも、Δｎは０．１６以下であることが好ましい。
［調光装置の作用］
図１および図２を参照して、調光装置１０の作用を説明する。以下では、まず、液晶分子１２ｃ１の初期配向が水平配向である構成の作用を説明し、次いで、液晶分子１２ｃ１の初期配向がツイスト配向である構成の作用を説明する。なお、以下に説明するように、調光装置１０は、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときに透明であり、駆動電圧が印加されているときに不透明であるリバースモードの調光装置１０である。
図１が示すように、初期配向が水平配向である構成では、調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、液晶組成物１２ｃに含まれる液晶分子１２ｃ１の配向が、水平配向である。そのため、例えば、第２偏光層１３ｂを介して調光層１２に入射した光は、調光層１２を透過して第１偏光層１３ａを介して調光装置１０の外部に射出される。調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、調光装置１０は透明である。
ポリマーネットワーク１２ａが液晶ポリマーを含む構成では、調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、液晶組成物１２ｃに含まれる液晶分子１２ｃ１、および、ポリマーネットワーク１２ａにおける液晶ポリマーの配向が、いずれも水平配向である。また、液晶分子１２ｃ１および液晶ポリマーの間において、異常光の屈折率および常光の屈折率の各々における差が大きくなることを抑えることによって、調光層１２において散乱が生じにくくなる。
図２が示すように、駆動部Ｄが一対の透明電極１１ａ，１１ｂを介して調光層１２に駆動電圧を印加すると、各液晶分子１２ｃ１の長軸方向が電場に沿うことによって、液晶分子１２ｃ１の配向が水平配向から垂直配向に変わる。これにより、例えば、第２偏光層１３ｂを介して調光層１２に入射した光は、第１偏光層１３ａを透過しないため、調光装置１０は黒色を呈する。このように、調光装置１０では、調光層１２に駆動電圧が印加されたときに、直交ニコルの状態で配置された２つの偏光層に、垂直配向の液晶分子１２ｃ１が挟まれるため、一方の偏光層から調光層１２に入射した光は、他方の偏光層から射出されない。それゆえに、調光層１２に駆動電圧が印加されたときに、透過率を効率的に低下させることができる。ひいては、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときと、調光層１２に駆動電圧が印加されたときとの間で、透過率をより大きい範囲で制御することができる。なお、調光装置１０が駆動電圧の印加時に黒色を呈する構成においては、調光装置１０の呈する黒色の鮮やかさが高められる。
調光層１２に駆動電圧が印加されたとき、ポリマーネットワーク１２ａに液晶ポリマーが含まれる場合には、液晶ポリマーの配向は水平配向に維持されるため、液晶分子１２ｃ１と液晶ポリマーとの間において、異常光の屈折率および常光の屈折率が互いに異なる。この点で、上述したように、紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する物質の質量が、調光層１２の全質量における５０％以下であれば、調光層１２における異常光の屈折率と常光の屈折率とに対して、液晶ポリマーの異常光の屈折率と常光の屈折率とが影響することが抑えられる。それゆえに、こうした屈折率の違いによる調光層１２での散乱が抑えられ、結果として、調光装置１０が呈する色の明度が高まることが抑えられる。
一方で、図１および図２が示すように、初期配向が水平配向であり、かつ、ポリマーネットワーク１２ａが光学的に等方性のポリマーを含む構成は、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときには透明であり、駆動電圧が印加されているときには例えば黒色を呈する。ただし、調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、液晶分子１２ｃ１の配向が水平配向である一方で、光学的に等方性のポリマーにおける配向はランダムである。そのため、ポリマーネットワーク１２ａが液晶ポリマーを含む構成と比べて、調光層１２に入射した光が調光層１２にて散乱されやすい。この点で、上述したように、紫外線重合性化合物１２ｃ２に由来する物質の質量が、調光層１２の全質量における５０％以下であれば、調光層１２にて生じた散乱光の光量を、調光装置１０が呈する黒色の明度が高まることを抑えられる程度に小さくすることができる。
ポリマーネットワーク１２ａが光学的に等方性のポリマーを含む構成では、ポリマーが屈折率において異方性を有しないため、液晶分子１２ｃ１の配向が初期配向と垂直配向との間で変わっても、液晶分子１２ｃ１の屈折率とポリマーの屈折率とが過度に大きくなることが抑えられる。
また一方で、図１が示すように、初期配向がツイスト配向である構成では、調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、例えば、第２偏光層１３ｂを介して調光層１２に入射した偏光の方向は、液晶分子１２ｃ１のなかを通ることによって、第１偏光層１３ａに向かうまでの間に９０°捻れる。それゆえに、第２偏光層１３ｂを介して調光層１２に入射した光は、第１偏光層１３ａを介して調光装置１０の外部に射出される。それゆえに、調光層１２に駆動電圧が印加されていないとき、調光装置１０は透明である。
図２が示すように、駆動部Ｄが一対の透明電極１１ａ，１１ｂを介して調光層１２に駆動電圧を印加すると、上述した構成と同様、液晶分子１２ｃ１の配向が垂直配向に変わる。これにより、例えば、第２偏光層１３ｂを介して調光層１２に入射した光は、第１偏光層１３ａを透過しないため、調光装置１０は例えば黒色を呈する。なお、ポリマーネットワーク１２ａが液晶ポリマーを含む構成では、調光層１２に駆動電圧が印加されたときでも、液晶ポリマーの配向はツイスト配向である。そのため、調光層１２に入射した偏光におけるほとんどが、調光層１２のなかで捻れることなく調光層１２を通るように残留位相差を設定する。これにより、調光装置１０が表示する黒色の明度が高まることが抑えられる。例えば、液晶ポリマーの屈折率差をΔｎとし、調光層１２の厚さをｄとし、液晶分子の比率をｒとするとき、以下の式（３）が満たされることが好ましく、以下の式（４）が満たされることがより好ましい。
Δｎｄｒ≦０．２５ … 式（３）
Δｎｄｒ≦０．１ … 式（４）
ちなみに、調光装置１０には、調光装置１０が設置された物品の意匠性を高めるためや、調光装置１０によって区切られた空間の一方から他方が視認できることを抑えるために、黒色を呈することが求められている。また、調光装置１０が有する黒色の品位を高める上で、鮮やかな黒色、言い換えれば明度の低い黒色の表示が可能であることが求められてもいる。本実施形態の調光装置１０によれば、こうした要求を満たすことができる。
以上説明したように、調光装置の第１実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）調光装置１０では、調光層１２に駆動電圧が印加されたとき、直交ニコルの状態で配置された２つの偏光層１３ａ，１３ｂに、垂直配向の液晶分子１２ｃ１が挟まれるため、一方の偏光層から調光層１２に入射した光は、他方の偏光層から射出されない。それゆえに、調光層１２に駆動電圧が印加されたときに、透過率を効果的に低下させることができる。ひいては、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときと、調光層１２に駆動電圧が印加されたときとの間で、透過率をより大きい範囲で制御することができる。
（２）ポリマーネットワーク１２ａが液晶ポリマーを含む構成では、液晶分子１２ｃ１が初期配向であるとき、液晶分子１２ｃ１の配向と液晶ポリマーの配向とが互いに等しくなる。そのため、液晶分子１２ｃ１と液晶ポリマーとの間において、異常光の屈折率および常光の屈折率の各々における差が大きくなることが抑えられる。それゆえに、調光層１２における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置１０の濁度が低くなる。
（３）ポリマーネットワーク１２ａが光学的に等方性のポリマーを含む構成では、ポリマーが屈折率において異方性を有しないため、液晶分子１２ｃ１の配向が初期配向と垂直配向との間で変わっても、液晶分子１２ｃ１の屈折率とポリマーの屈折率とが過度に大きくなることが抑えられる。
（４）初期配向が水平配向であること、または、初期配向がツイスト配向であることによって、調光層１２における光の散乱が抑えられ、結果として、調光装置１０の濁度が低くなる。
（５）屈折率異方性が０．１以下であることによって、調光層１２において、調光層１２に入射した光が散乱することが抑えられる。これにより、調光装置１０が例えば黒色を呈しているときに、調光層１２の明度が高まることが抑えられ、言い換えれば、調光装置１０の表示する色が灰色に近付くことが抑えられる。結果として、調光装置１０が表示する黒色の鮮やかさを高めることができる。
（６）ポリマーネットワークの屈折率、液晶分子における異常光の屈折率、および、常光の屈折率において最大値と最小値との差を０．１６以下とすることによって、調光層１２における光の散乱を抑え、結果として、調光装置１０が呈する色の鮮やかさを高めることができる。また、これら屈折率の最大値と最小値との差を０．１６以下とすることによって、調光層１２に駆動電圧が印加されていないときに、調光層１２を斜めから視認した場合の視認性が良好になる。なお、調光層１２を斜めから視認するとは、調光層１２の法線方向に対して傾いた方向から調光層１２を視認することである。
なお、上述した第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・一対の偏光層１３ａ，１３ｂの少なくとも一方は、透明電極と透明基板との間に位置してもよい。こうした構成であっても、一対の偏光層１３ａ，１３ｂが、直交ニコルの状態で配置され、かつ、液晶分子１２ｃ１を含む調光層１２を挟む構成であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
・上記実施形態では、調光層１２に電圧が印加されたときに調光装置１０が黒色を呈するものとして説明をしているが、調光装置１０はこれに限定されず、種々の色を呈する構成であってもよい。
［第２実施形態］
図３および図４を参照して、調光装置の第２実施形態を説明する。第２実施形態の調光装置は、第１実施形態の調光装置１０と比べて、調光層に含まれる液晶組成物の構成、および、液晶分子の配向が異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第１実施形態と共通する構成には同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。以下では、調光装置の構成、および、調光装置の作用を順に説明する。なお、図３および図４では、上述した図１および図２と同様、調光層の構造を説明する便宜上、調光層に含まれるドメインが誇張されている。
［調光装置の構成］
図３を参照して、調光装置の構成を説明する。
図３が示すように、調光装置２０は、第１透明電極１１ａ、第２透明電極１１ｂ、調光層２２、および、１つの偏光層２３を備えている。調光層２２は、第１透明電極１１ａと第２透明電極１１ｂとに挟まれている。調光層２２は、ポリマーネットワーク２２ａと、ポリマーネットワーク２２ａのなかに分散した複数のドメイン２２ｂを含んでいる。各ドメイン２２ｂには、液晶分子２２ｃ１と二色性色素２２ｃ２とを含む液晶組成物２２ｃが充填されている。液晶組成物２２ｃにおいて、二色性色素２２ｃ２と液晶分子２２ｃ１との混和性がよいことが望ましい。
液晶組成物２２ｃは、調光層２２への駆動電圧の印加によって液晶分子２２ｃ１の配向が水平配向に変わることで、二色性色素２２ｃ２の吸収軸が偏光層２３の吸収軸と交差するように構成されている。すなわち、液晶組成物２２ｃに含まれる液晶分子２２ｃ１の初期配向は、水平配向以外の配向であり、調光層２２に駆動電圧が印加されることによって、水平配向に変わる。液晶分子２２ｃ１の初期配向は、垂直配向またはハイブリッド配向である。液晶組成物２２ｃに含まれる二色性色素２２ｃ２は、調光層２２に駆動電圧が印加されているか否かに関わらず、液晶分子２２ｃ１と同じ配向を有する。言い換えれば、二色性色素２２ｃ２の配向は、調光層２２に駆動電圧が印加されることによって、液晶分子２２ｃ１の配向とともに、水平配向以外の配向から水平配向に変わる。
初期配向が垂直配向、または、ハイブリッド配向であるが、ドメイン２２ｂに充填された液晶分子２２ｃ１の配向を、調光層２２に対する駆動電圧の印加によって水平配向に変えることができる。
調光装置２０は、さらに、第１透明電極１１ａと調光層２２との間に位置する第１配向層２５ａと、第２透明電極１１ｂと調光層２２との間に位置する第２配向層２５ｂとを備えている。以下、調光装置２０が備える各層のなかで、第１実施形態の調光装置１０が備える層とは異なる層をより詳しく説明する。
［偏光層］
調光装置２０は、第１実施形態の調光装置１０とは異なり、偏光層２３を１層のみ備えている。偏光層２３は、調光装置２０の厚さ方向から見て、１つの方向に沿って延びる透過軸を有している。偏光層２３は、調光装置２０の厚さ方向から見て、透過軸と直交する方向に沿って延びる吸収軸を有している。偏光層２３は、調光層２２に駆動電圧が印加されたとき、調光装置２０の厚さ方向から見て、偏光層２３の有する吸収軸が、二色性色素２２ｃ２の吸収軸、すなわち二色性色素２２ｃ２の延びる方向と直交するように構成されている。調光装置２０が偏光層２３を備えているため、偏光層２３を備えていない構成と比べて、これら２つの構成において色、例えば黒色の明度を互いに同程度とする場合に、調光層２２が含む二色性色素２２ｃ２の量を少なくすることができる。
［配向層］
一対の配向層２５ａ，２５ｂは、可視光を透過する光透過性を有している。一対の配向層２５ａ，２５ｂには、液晶分子２２ｃ１の初期配向に応じて、以下の２つのうちのいずれかを選択することができる。一対の配向層２５ａ，２５ｂの第１例において、第１配向層２５ａおよび第２配向層２５ｂの両方が、垂直配向層である。すなわち、各配向層２５ａ，２５ｂは、液晶分子２２ｃ１の長軸方向が、配向層２５ａ，２５ｂが拡がる平面に直交するように液晶分子２２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。こうした一対の配向層２５ａ，２５ｂによれば、液晶分子２２ｃ１の初期配向を垂直配向にすることができる。一対の配向層２５ａ，２５ｂは、調光装置２０の厚さ方向から見て、液晶分子２２ｃ１の長軸を含む平面が、偏光層２３の吸収軸を含む平面と直交するように、液晶分子２２ｃ１を配向させる。なお、初期状態の垂直配向において、液晶分子２２ｃ１の長軸方向は、垂直に対して数度程度傾いていたとしても、当業者にとって実質的に垂直と判断される範囲であれば、効果を奏することができる。
これに対して、一対の配向層２５ａ，２５ｂの第２例では、第１配向層２５ａが垂直配向層である一方で、第２配向層２５ｂが水平配向層である。すなわち、第１配向層２５ａは、液晶分子２２ｃ１の長軸方向が、第１配向層２５ａが拡がる平面に直交するように液晶分子２２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。これに対して、第２配向層２５ｂは、液晶分子２２ｃ１の長軸が延びる方向が、第２配向層２５ｂが拡がる平面に平行になるように液晶分子２２ｃ１を配向させる配向規制力を有する。
こうした一対の配向層２５ａ，２５ｂによれば、液晶分子２２ｃ１の初期配向をハイブリッド配向にすることができる。より詳しくは、液晶分子２２ｃ１の初期配向において、第２配向層２５ｂから第１配向層２５ａに向かう方向に沿って、第２配向層２５ｂが拡がる平面に対する液晶分子２２ｃ１の傾きが、徐々に大きくなる。これにより、液晶分子２２ｃ１の配向が、水平配向から垂直配向に向けて徐々に変わる。これにより、一対の配向層２５ａ，２５ｂは、調光装置２０の厚さ方向から見て、液晶分子２２ｃ１の長軸が延びる方向が、偏光層２３の近傍において偏光層２３の吸収軸と直交するように、液晶分子２２ｃ１を配向させる。
［液晶組成物］
［液晶組成物］
液晶組成物２２ｃは、液晶分子２２ｃ１と二色性色素２２ｃ２とを含んでいる。液晶組成物２２ｃは、ポリマーネットワーク２２ａの形成に用いられた紫外線重合性化合物２２ｃ３の未反応分を含んでもよいし、紫外線重合性化合物２２ｃ３の未反応分を含んでいなくてもよい。
液晶分子２２ｃ１の初期配向が垂直配向であるとき、液晶分子２２ｃ１には、負の誘電率異方性を有し、かつ、ネマティック液晶相を有する液晶分子を用いることができる。液晶分子２２ｃ１として負の誘電率異方性を有し、かつ、ネマティック液晶相を有する液晶分子を用いることによって、調光層２２に対する駆動電圧の印加によって、液晶分子２２ｃ１の配向が垂直配向から水平配向に変わる。
同様に、液晶分子２２ｃ１の初期配向がハイブリッド配向であるとき、液晶分子２２ｃ１には、負の誘電異方性を有し、かつ、ネマティック液晶相を有する液晶分子を用いることができる。液晶分子２２ｃ１として負の誘電異方性を有し、かつ、ネマティック液晶相を有した液晶分子を用いることによって、調光層２２に対する駆動電圧の印加によって、液晶分子２２ｃ１の配向がハイブリッド配向から水平配向に変わる。
［ポリマーネットワーク］
ポリマーネットワーク２２ａを形成する材料である紫外線重合性化合物２２ｃ３には、第１実施形態の紫外線重合性化合物１２ｃ２における液晶分子を含む化合物、または、等方性ポリマーを用いることができる。
ポリマーネットワーク２２ａに含まれる液晶ポリマーでは、ポリマーを構成する単位構造であって、重合前における液晶分子に対応する構造の配向は、配向層２５ａ，２５ｂが有する配向規制力によって定められる配向に固定される。そのため、一対の配向層２５ａ，２５ｂがドメイン２２ｂに充填される液晶分子２２ｃ１を垂直配向させるように構成されるときには、ポリマーネットワーク２２ａに含まれる単位構造の配向、言い換えれば液晶分子に対応する構造の配向は、垂直配向に固定される。これに対して、一対の配向層２５ａ，２５ｂが、液晶分子２２ｃ１をハイブリッド配向させるように構成されるときには、ポリマーネットワーク２２ａに含まれる単位構造は、ハイブリッド配向に固定される。
［二色性色素］
二色性色素２２ｃ２は、可視光の吸収において異方性を有する色素分子である。調光層２２を透過した光の色は、二色性色素２２ｃ２の長軸が延びる方向、言い換えれば吸収軸の延びる方向によって異なる。二色性色素２２ｃ２は、１種の色素のみを含んでもよいし、複数種の色素を含んでもよい。例えば、調光層２２に駆動電圧が印加されているときに調光装置２０が黒色を呈する構成であれば、二色性色素２２ｃ２が１種の色素のみを含むときには、二色性色素２２ｃ２には黒色用色素、すなわち、可視光の波長領域に含まれるほとんどの波長の光を吸収する色素を用いることができる。二色性色素２２ｃ２が複数種の色素を含むときには、二色性色素２２ｃ２には、可視光の波長領域において互いに異なる吸収波長帯を有する複数種の色素を用いることができる。
二色性色素２２ｃ２が複数種の色素を含むときには、例えば、黄色用色素、赤色用色素、および、青色用色素の３種の色素から二色性色素２２ｃ２を構成することができる。なお、黄色用色素の吸収波長帯が３つの色素のなかで最も短波長の領域を含み、青色用色素の吸収波長帯が３つの色素のなかで最も長波長の領域を含み、赤色用色素の吸収波長帯が他の色素における吸収波長帯の間に位置する領域を含んでいる。各色素の吸収波長帯には、他の色素における吸収波長帯の一部が含まれてもよい。二色性色素２２ｃ２には、例えば、アゾ系色素、アントラキノン系色素、および、ナフトキノン系色素などを用いることができる。
なお、本実施形態の調光層２２においても、上述した第１実施形態の調光層１２と同様、調光層２２に駆動電圧が印加されているときに、調光層２２の屈折率異方性が、０．１以下であることが好ましい。また、調光層２２に駆動電圧が印加されているときに、すなわち、調光装置２０に駆動電圧が印加されているときに、ポリマーネットワーク２２ａの屈折率、液晶分子２２ｃ１における異常光の屈折率、および、液晶分子２２ｃ１における常光の屈折率における最大値と最小値との差が０．１６以下であることが好ましい。
また、調光層１２に駆動電圧が印加されていない場合にも、Δｎ、すなわち異常光の屈折率ｎｅから常光の屈折率ｎｏを引いた値は、上述したように０．１６以下であることが好ましい。上述したように、Δｎが０．１６よりも大きい場合には、Δｎが０．１６以下である場合と比べて、異常光の屈折率ｎｅがより大きくなる。そのため、調光装置２０が斜めから視認された場合に、ポリマーネットワーク１２ａの屈折率と、液晶分子１２ｃ１の屈折率との差がより大きくなる。これにより、調光層２２に対して駆動電圧が印加されていない場合に、調光装置２０を視認する視野角の変化に応じた透過率の低下量が大きくなる。この点で、Δｎは０．１６以下であることが好ましい。
［調光装置の作用］
図３および図４を参照して、調光装置２０の作用を説明する。以下では、まず、液晶分子２２ｃ１の初期配向が垂直配向である構成の作用を説明し、次いで、液晶分子２２ｃ１の初期配向がハイブリッド配向である構成の作用を説明する。なお、以下に説明するように、調光装置２０は、調光層２２に駆動電圧が印加されていないときに透明であり、駆動電圧が印加されているときに不透明であるリバースモードの調光装置２０である。
図３が示すように、初期配向が垂直配向である構成では、調光層２２に駆動電圧が印加されていないとき、液晶組成物２２ｃに含まれる液晶分子２２ｃ１、および、ポリマーネットワーク２２ａにおける液晶ポリマーの配向が、いずれも垂直配向である。このとき、二色性色素２２ｃ２の配向も垂直配向である。そのため、例えば、第２透明基板１４ｂから調光装置１０に入射した光は、偏光層２３を介して調光装置１０の外部に射出される。それゆえに、調光層２２に駆動電圧が印加されていないとき、調光装置２０は透明である。
図４が示すように、駆動部Ｄが一対の透明電極を介して調光層２２に駆動電圧を印加すると、液晶分子２２ｃ１の配向が垂直配向から水平配向に変わる。このとき、二色性色素２２ｃ２の配向も水平配向である。しかも、調光装置２０の厚さ方向から見て、二色性色素２２ｃ２の吸収軸と、偏光層２３の吸収軸とが直交する。これにより、第２透明基板１４ｂから入射した光の一部は二色性色素２２ｃ２によって吸収され、かつ、二色性色素２２ｃ２によって吸収されなかった光は偏光層２３を透過しないため、調光装置２０が例えば黒色を呈する。このように、調光装置２０では、調光層２２に駆動電圧が印加されたときに、偏光層２３の吸収軸と二色性色素２２ｃ２の吸収軸とが直交するため、調光装置２０に入射した光は、調光装置２０の外部に射出されない。それゆえに、調光装置２０における黒色の鮮やかさが高められる。
一方で、図３および図４が示すように、初期配向がハイブリッド配向である構成では、調光層２２に駆動電圧が印加されていないとき、液晶組成物２２ｃに含まれる液晶分子２２ｃ１、ポリマーネットワーク２２ａにおける液晶ポリマーの配向、および、二色性色素２２ｃ２の配向が、いずれもハイブリッド配向である。そのため、例えば、第２透明基板１４ｂから調光装置２０に入射した光は、偏光層２３を介して調光装置２０の外部に射出される。結果として、調光装置２０は透明である。これに対して、調光層２２に駆動電圧が印加されることによって、液晶分子２２ｃ１の配向、および、二色性色素２２ｃ２の配向が水平配向に変わる。そのため、初期配向が垂直配向である構成と同様、調光装置２０は例えば黒色を呈する。
以上説明したように、調光装置の第２実施形態によれば、上述した（２）、（５）、および、（６）に加えて、以下に列挙する効果を得ることができる。
（７）調光装置２０では、調光層２２に駆動電圧が印加されたときに、偏光層２３の吸収軸と二色性色素２２ｃ２の吸収軸とが直交するため、調光装置２０に入射した光は、調光装置２０の外部に射出されない。それゆえに、透過率を効果的に低下させることができる。加えて、調光装置２０における二色性色素により呈する色の鮮やかさが高められる。ひいては、調光層２２に駆動電圧が印加されていないときと、調光層２２に駆動電圧が印加されたときとの間で、透過率をより大きい範囲で制御することができる。
（８）初期配向が垂直配向、または、ハイブリッド配向であるが、ドメイン２２ｂに充填された液晶分子２２ｃ１の配向を調光層２２に対する駆動電圧の印加によって水平配向に変えることができる。
なお、上述した第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・二色性色素２２ｃ２が液晶分子２２ｃ１とともに水平配向したとき、調光装置２０の厚さ方向から見て、二色性色素２２ｃ２の吸収軸と、偏光層２３の吸収軸とが、直交以外の角度で交差する構成であってもよい。こうした構成であっても、二色性色素２２ｃ２によって吸収された光の少なくとも一部は偏光層２３を透過することができないため、上述した（７）の効果を少なからず得ることはできる。
・上記実施形態では、調光層２２に駆動電圧が印加されたときに調光装置２０が黒色を呈するものとして説明をしているが、調光装置２０はこれに限定されず、種々の色を呈する構成であってもよい。例えば、第２実施形態において用いる二色性色素の成分を調整し、青色や赤色を呈するような構成とすることも可能である。
１０，２０…調光装置、１１ａ…第１透明電極、１１ｂ…第２透明電極、１２，２２…調光層、１２ａ，２２ａ…ポリマーネットワーク、１２ｂ，２２ｂ…ドメイン、１２ｃ，２２ｃ…液晶組成物、１２ｃ１，２２ｃ１…液晶分子、１２ｃ２，２２ｃ３…紫外線重合性化合物、１３ａ…第１偏光層、１３ｂ…第２偏光層、１４ａ…第１透明基板、１４ｂ…第２透明基板、１５ａ，２５ａ…第１配向層、１５ｂ，２５ｂ…第２配向層、２２ｃ２…二色性色素、２３…偏光層、Ｄ…駆動部。

Claims (9)

  1. 第１透明電極と、
    第２透明電極と、
    前記第１透明電極と前記第２透明電極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て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、
    前記調光層を挟む一対の偏光層であって、一対の前記偏光層が直交ニコルの状態で配置された一対の前記偏光層と、を備え、
    前記液晶組成物は、液晶分子を含み、前記調光層への駆動電圧の印加によって前記液晶分子の配向が垂直配向に変わる
    調光装置。
  2. 前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向が水平配向である
    請求項１に記載の調光装置。
  3. 前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向がツイスト配向である
    請求項１に記載の調光装置。
  4. 第１透明電極と、
    第２透明電極と、
    前記第１透明電極と前記第２透明電極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て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、
    １つの偏光層と、を備え、
    前記液晶組成物は、液晶分子と二色性色素とを含み、前記調光層への駆動電圧の印加によって前記液晶分子の配向が水平配向に変わり、それによって、前記二色性色素の吸収軸が前記偏光層の吸収軸と交差する
    調光装置。
  5. 前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向が垂直配向である
    請求項４に記載の調光装置。
  6. 前記調光層に駆動電圧が印加されていないときに、前記液晶分子の配向がハイブリッド配向である
    請求項４に記載の調光装置。
  7. 前記ポリマーネットワークは、液晶ポリマーを含む
    請求項１から６のいずれか一項に記載の調光装置。
  8. 前記ポリマーネットワークは、光学的に等方性のポリマーを含む
    請求項１から６のいずれか一項に記載の調光装置。
  9. 前記ポリマーネットワークの屈折率と、前記液晶分子における異常光の屈折率と、前記液晶分子における常光の屈折率とのうち、最大の屈折率と最小の屈折率との差が０．１６以下である
    請求項１から８のいずれか一項に記載の調光装置。
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