KR102510433B1 - 조광 필름 및 조광 시스템, 조광 부재 - Google Patents

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Abstract

단순히 투과광량을 변화시키는 것 뿐만 아니라, 보다 광범위한 용도에 이용 가능한 조광 필름 및 조광 시스템을 제공한다. 본 발명의 조광 필름(1)은, 제1 전극(11)과, 제2 전극(16)과, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(16) 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는, 게스트 호스트형 액정층(8)을 구비하고, 상기 액정층(8)은, 상기 전위차가 제1 전위차인 경우, 제1 헤이즈값을 갖고, 상기 전위차가 제2 전위차인 경우, 제2 헤이즈값을 갖고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이의 제3 전위차인 경우, 적어도 상기 제2 헤이즈값보다 높은 제3 헤이즈값을 갖는다.

Description

조광 필름 및 조광 시스템, 조광 부재
본 발명은, 조광 필름 및 조광 시스템, 조광 부재에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 창에 첩부하여 외래광의 투과를 제어하는 조광 필름에 관한 고안이 다양하게 제안되어 있다(특허문헌 1, 2).
이러한 조광 필름 중 하나로, 액정을 이용한 것이 있다. 액정을 이용한 조광 필름은, 투명 전극을 제작한 2매의 투명 필름재에 의해 액정을 협지하고, 투명 전극 사이에 전압을 인가함으로써 액정 분자의 배향을 변경하여 외래광의 투과량을 제어하고 있다.
일본 특허 공개 평03-47392호 공보 일본 특허 공개 평08-184273호 공보
이와 같이 조광 필름은, 외래광의 투과광량을 제어 가능하지만, 조광 필름에 있어서는, 단순히 투과광량을 변화시키는 것 뿐만 아니라, 보다 광범위한 용도가 요망되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
(1) 제1 전극과, 제2 전극과, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고, 상기 액정층은, 상기 전위차가 제1 전위차인 경우, 제1 헤이즈값을 갖고, 상기 전위차가 제2 전위차인 경우, 제2 헤이즈값을 갖고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이의 제3 전위차인 경우, 적어도 상기 제2 헤이즈값보다 높은 제3 헤이즈값을 갖는 조광 필름.
(2) (1)에 있어서, 상기 액정층은, 상기 전위차가 상기 제1 전위차인 경우, 제1 투과율을 갖고, 상기 전위차가 상기 제2 전위차인 경우, 제2 투과율을 갖고, 상기 전위차가 상기 제3 전위차인 경우, 상기 제1 투과율과 상기 제2 투과율 사이의 제3 투과율을 갖는다.
(3) 제1 전극과, 제2 전극과, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고, 상기 액정층은, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 차광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 차광 상태보다 높은 투광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되는, 조광 필름.
(4) 제1 전극과, 제2 전극과, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고, 상기 액정층은, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 투광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 투광 상태보다 낮은 차광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되는, 조광 필름.
(5) (1), (2) 또는 (3) 중 어느 것에 있어서, 상기 액정층은, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 차광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 차광 상태보다 높은 투광 상태가 되고, 당해 조광 필름은, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차로부터 상기 제2 전위차로 변화된 경우에, 상기 차광 상태의 투과율로부터 상기 투광 상태의 투과율 90％가 되는 투과율로 변화될 때까지의 시간이 16밀리초 이상이다.
(6) (1), (2) 또는 (4) 중 어느 것에 있어서, 상기 액정층은, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 투광 상태가 되고, 상기 전위차가 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 투광 상태보다 낮은 차광 상태가 되고, 당해 조광 필름은, 상기 전위차가, 상기 제2 전위차로부터 상기 제1 전위차로 변화된 경우에, 상기 차광 상태의 투과율로부터 상기 투광 상태의 투과율 90％가 되는 투과율로 변화될 때까지의 시간이 16밀리초 이상이다.
(7) (1), (2), (3) 또는 (5) 중 어느 것에 있어서, 상기 액정층은, 상기 전위차가 0V인 상기 제1 전위차의 경우에 차광 상태가 되고, 상기 액정층의 두께를 d, 상기 액정층에 포함되는 액정 분자의 키랄 피치를 p라고 하였을 때, d/p가 1.1 이상(1.1≤d/p)이다.
(8) (1), (2), (4) 또는 (6) 중 어느 것에 있어서, 상기 전위차가 0V인 상기 제1 전위차의 경우에 투광 상태가 되고, 상기 액정층의 두께를 d, 상기 액정층에 포함되는 액정 분자의 키랄 피치를 p라고 하였을 때, d/p가 0.9 이상 1.5 이하(0.9≤d/p≤1.5)이다.
(9) (1) 내지 (8) 중 어느 것에 있어서, 상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고, 상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때, |Δε|는, 100 이하이다.
(10) (1) 내지 (9) 중 어느 것의 조광 필름과, 상기 전위차를 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이에서 변경하는 제어부를 갖는 조광 시스템.
(11) (10)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 조광 필름의 전위차를, 상기 제1 전위차, 상기 제2 전위차, 상기 제3 전위차 중 어느 것으로 전환하는 설정부를 구비한다.
(12) (10)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 조광 필름의 전위차를, 상기 제1 전위차, 상기 제2 전위차 중 어느 것으로 전환하는 설정부를 구비한다.
(13) 제1 기재와 제1 전극을 갖는 제1 적층체와, 제2 기재와 제2 전극을 갖는 제2 적층체와, 상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체로 협지된 액정층을 구비하고, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 유리로 이루어지고, 상기 액정층은, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되고, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 차광 상태가 되고, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 차광 상태보다 높은 투광 상태가 되고, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되는, 조광 부재.
(14) 제1 기재와 제1 전극을 갖는 제1 적층체와, 제2 기재와 제2 전극을 갖는 제2 적층체와, 상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체로 협지된 액정층을 구비하고, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 유리로 이루어지고, 상기 액정층은, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되고, 상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 투광 상태가 되고, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 투광 상태보다 낮은 차광 상태가 되고, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되는, 조광 부재.
본 발명의 조광 필름 및 조광 시스템, 조광 부재는, 빛의 투과 상태(투광 상태)를 흐린 상태로 하는 헤이즈 모드를 포함하여, 보다 광범위한 용도로의 사용이 가능하다.
도 1은 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 관한 조광 필름(1)을 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 조광 필름(1)에 있어서, d/p가 서로 다른 복수의 조광 필름(1)의 전극으로 인가하는 전압을 바꾼 경우의, 투과율 및 헤이즈값의 실험 결과이다.
도 3은 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 조광 필름(1)을 구비하는 조광 시스템(20)의 블록도이다.
도 4는 제2 실시 형태의 조광 필름(1)에 있어서, d/p가 서로 다른 복수의 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압을 바꾼 경우의, 투과율 및 헤이즈값의 실험 결과이다.
도 5는 키랄 피치 p의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 제3 실시 형태의 조광 시스템(20)의 블록도이다.
도 7은 노멀리 블랙 구조의 조광 필름(1)에 있어서의 응답 시간 t를 나타내는 도면이다.
도 8은 액정 재료의 유전 이방성 Δε의 측정 방법을 나타내는 도면이다.
(제1 실시 형태)
(조광 필름(1)의 구성)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 조광 필름(1)을 나타내는 단면도이다. 조광 필름(1)은, 예를 들어 건축물의 창 유리, 쇼케이스, 옥내의 투명 파티션, 차량의 선루프 등의 조광을 도모할 부위에, 점착제층 등에 의해 첩부하여 사용되며, 전압을 변화시켜 투과광을 제어한다.
조광 필름(1)은, 필름형의 제1 적층체(5D)와 제2 적층체(5U)로 액정층(8)을 협지하고, 액정층(8)으로의 전계를 변화시켜 투과광을 제어하는 게스트 호스트 방식에 의한 조광 필름(1)이다.
제1 적층체(5D)는, 투명 필름재인 제1 기재(6)에, 제1 전극(11), 스페이서(12) 및 제1 배향막(13)이 배치되어 형성되어 있다. 제2 적층체(5U)는, 투명 필름재인 제2 기재(15)에, 제2 전극(16) 및 제2 배향막(17)이 배치되어 형성되어 있다.
제2 적층체(5U) 및 제1 적층체(5D)에 마련된 제1 전극(11) 및 제2 전극(16)의 구동에 의해, 액정층(8) 내의 전계 강도가 변화된다.
(기재)
제1 기재(6) 및 제2 기재(15)는, 이러한 종류의 필름재에 적용 가능한 다양한 투명 필름재를 적용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 기재(6) 및 제2 기재(15)는, 폴리카르보네이트 필름이 적용되지만, COP(시클로올레핀폴리머) 필름, TAC 필름, PET 필름, 아크릴 필름 등 각종 투명 필름재를 사용할 수 있다.
(투명 전극)
제1 전극(11) 및 제2 전극(16)은, 이러한 종류의 필름재에 적용되는 각종 전극 재료를 적용할 수 있고, 본 실시 형태에서는 ITO(Indium Tin Oxide)에 의한 투명 전극재에 의해 형성된다.
(스페이서)
스페이서(12)는, 액정층(8)의 두께를 규정하기 위해 마련되고, 각종 수지 재료를 널리 적용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 포토레지스트에 의해 제작되고, 제1 전극(11)이 제작된 제1 기재(6)의 위에 포토레지스트를 도공하여 노광, 현상함으로써 제작된다.
또한, 스페이서(12)는, 제2 적층체(5U)에 마련해도 되고, 제2 적층체(5U) 및 제1 적층체(5D)의 양쪽에 마련해도 된다. 또한 스페이서(12)는, 이른바 비즈 스페이서를 적용해도 된다.
(배향막)
제1 배향막(13) 및 제2 배향막(17)은, 폴리이미드 수지층을 러빙 처리하여 제작된다. 또한, 제1 배향막(13) 및 제2 배향막(17)은, 액정층(8)에 관한 액정 재료에 대해 배향 규제력을 발현 가능한 각종 구성을 적용할 수 있고, 이른바 광 배향막에 의해 제작해도 된다.
이 경우, 광 배향 재료는, 광 배향의 방법을 적용 가능한 각종 재료를 적용할 수 있지만, 예를 들어 일단 배향한 후에는, 자외선의 조사에 의해 배향이 변화되지 않는, 이량화형의 재료를 적용할 수 있다. 이 광이량화형의 재료에 대해서는, 「M.Schadt, K.Schmitt, V. Kozinkov and V. Chigrinov: Jpn. J. Appl.Phys., 31, 2155(1992)」, 「M. Schadt, H. Seiberle and A. Schuster: Nature, 381, 212(1996)」 등에 개시되어 있다.
(시일재)
조광 필름(1)은, 액정층(8)을 둘러싸도록, 시일재(19)가 배치되고, 이 시일재(19)에 의해 제2 적층체(5U), 제1 적층체(5D)가 일체로 보유 지지되어, 액정 재료의 누출이 방지된다.
(액정층)
액정층(8)은, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하여 게스트 호스트 방식으로 구동된다.
(액정 재료)
액정 재료는 네마틱 액정이 사용된다. 액정 재료는, 키랄제를 포함하여 키랄제의 함유량을 조정함으로써, 액정 분자의 키랄 피치 p를 조정할 수 있다. 키랄 피치라 함은, 액정층(8)의 두께 방향에 있어서, 액정 분자가 1 주기(360°) 비틀어질 때의 거리이다.
(키랄제)
키랄제는, 광학 활성인 부위를 갖는 저분자 화합물이며, 네마틱 액정에 나선구조를 유기한다. 키랄제는, 예를 들어 S-811, R811, CB-15, MLC6247, MLC6248, R1011, S1011(모두 머크사 제조) 등이 사용된다.
(이색성 색소)
이색성 색소는, 분자의 장축 방향에 있어서의 흡광도와, 단축 방향에 있어서의 흡광도가 상이한 색소이다. 조광 필름(1)에 인가되는 전압의 변화에 의해, 액정 분자의 배향 상태가 변화되면, 액정 분자의 배향 상태의 변화에 따라서 이색성 색소의 배향 상태도 변화된다. 이색성 색소는, 예를 들어 LSY-116, LSR-401, LSR-405, LSB-278, LSB-350, LSB-335(모두 미쓰비시 가세이사 제조) 등이 사용된다.
여기서, 키랄 피치 p의 측정 방법에 대해 설명한다. 키랄 피치라 함은, 전술한 바와 같이 액정 분자가 1주기(360°) 비틀어질 때의 액정층(8)의 두께 방향에 있어서의 거리(치수)이다.
도 5는, 키랄 피치 p의 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 5의 (a)는, 측정에 사용되는 쐐기형 셀(30)의 두께 방향에 평행인 단면도이며, 도 5의 (b)는, 쐐기형 셀(30)을 평면으로 본 상태이며 키랄 피치 p의 측정 시에 관찰되는 명암 차에 의한 줄무늬형의 모양을 나타내고 있다.
쐐기형 셀(30)이라 함은, 2매의 유리판(31, 32)과, 2매의 유리판(31, 32) 사이에 배치되고, 쐐기형 형상을 형성하는 받침(33)을 구비하고 있다. 이 쐐기형 셀(30)의 두께 방향에 평행인 단면은, 웨지형 형상으로 되어 있고, 본 실시 형태에서는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 삼각 형상으로 되어 있다. 여기서, 웨지 형상이라 함은, 일단부가 넓고 타단부에 이름에 따라서 점차 좁아지는 형상을 의미하며, 삼각 형상이나 사다리꼴 형상을 포함하는 형상인 것으로 한다.
쐐기형 셀(30)의 저면이 되는 유리판(32)의 액정측의 면(32a)에는, 도시하지 않은 수평 배향막이 형성되어 있다. 따라서, 게스트 호스트형 액정 재료를 쐐기형 셀(30)의 2매의 유리판(31, 32) 사이에 봉입하면, 액정 분자는, 이 배향막의 배향 방향을 따라 배향하고, 셀의 높이에 따라서 선회한다.
쐐기형 셀(30)에 게스트 호스트형 액정 재료를 넣으면, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 액정 분자가 180도 선회할 때마다, 명암 차에 의한 줄무늬(스트라이프)가 나타난다. 이 줄무늬(스트라이프)는, 셀의 높이 H가 커짐에 따라, 그 어두움이 증가한다. 또한, 이 줄무늬는, 액정이 180도 선회할 때마다 등피치로 나타난다.
따라서, 이 줄무늬의 폭을 a라고 하고, 줄무늬의 배열 방향에 있어서의 쐐기형 셀(30)의 치수를 L, 쐐기형 셀(30)의 가장 큰 셀 높이를 H라고 하고, 키랄 피치를 p라고 하면, 상사비로부터, 이하의 식이 성립된다.
Figure 112019090467651-pct00001
이상의 점에서, 키랄 피치 p는, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00002
또한, 본 실시 형태에서는, 줄무늬의 폭 a의 치수의 측정을 3회 행하고, 그 평균값을 키랄 피치 p라고 하였다. 또한, 도 5에서는, 유리판(31, 32)과 받침(33)으로 형성되는 공간 전체에 액정 재료가 봉입되어 있는 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 측정에 필요한 줄무늬가 2개 관찰되는 분량의 액정 재료가 봉입되어 있으면, 키랄 피치 p의 측정은, 가능하다.
이 키랄 피치 p는, 0.5㎛ 이상인 것이, 바람직하다.
나선 구조를 갖는 액정 재료를 액정층(8)에 사용한 경우에, 그 액정 재료의 평균 굴절률 n에 키랄 피치 p를 곱한 값의 파장의 광이 선택적으로 반사된다고 하는 현상이 발생한다. 키랄 피치 p가 0.5㎛ 미만인 경우, 이 현상에 의해, 가시광 영역의 특정 파장의 광이 선택 반사되기 때문에, 조광 필름(1)이 특정 색으로 착색된 것처럼 보이거나, 조광 필름(1)의 광 투과율이 저하되거나 할 가능성이 있다. 따라서, 이 키랄 피치 p는, 상기 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 액정층(8)의 두께(셀 갭) d는, 2㎛ 이상, 20㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
액정층(8)의 두께 d가 2㎛ 미만이 되면, 그러한 액정층(8)을 구비하는 조광 필름(1)의 제조가 곤란해져, 조광 필름(1)의 생산 시의 수율이 대폭 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 액정층(8)의 두께 d가 20㎛보다 두꺼우면, 액정 재료의 사용량이 커지고, 조광 필름(1)의 재료 비용이 높아져, 바람직하지 않다. 따라서, 액정층(8)의 두께 d는, 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 액정층(8)에 이물이 혼입되면, 액정층(8)의 두께 d가 얇은 경우에는, 이물의 치수보다 액정층(8)의 두께 d가 얇아, 이물이 혼입된 개소만 액정층(8)이 팽창되거나 하여, 조광 필름(1)의 외관이 악화되는 경우가 많다. 그러나 액정층(8)의 두께 d가 충분히 두꺼우면, 이물의 치수보다 액정층(8)의 두께 d가 두꺼우면, 그러한 외관의 악화를 저감시킬 수 있다.
또한, 액정층(8)에 사용되는 액정 재료는, 굴절률 이방성을 갖고 있고, 액정 재료의 통상 광선에 대한 굴절률을 no, 이상 광선에 대한 굴절률을 ne라고 한 경우에, 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn은, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00003
이 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn의 값은, 큰 쪽이 조광 필름(1)의 헤이즈 상태에 있어서의 헤이즈값이 높아진다. 본 실시 형태에서는, 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn은, 0.05 이상으로 하는 것이, 조광 필름(1)에 있어서, 헤이즈 상태(헤이즈 모드)에 있어서의 충분한 헤이즈값을 얻기 위해 바람직하다.
이 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn은, 예를 들어 이하와 같은 방법으로 산출할 수 있다.
먼저, 이색성 색소를 포함하고 있지 않은 상태의 액정 재료를 준비하고, 이것을 액정층(8)에 구비하는 측정용 조광 필름(1)을 제작하고, 액정 분자가 쓰러진 상태(노멀리 블랙 구조이면, 전압을 인가하고 있지 않은 상태, 노멀리 화이트 구조이면 전압을 인가한 상태)로 한다. 그리고 이 상태에서의 액정층(8)의 위상차 Re와 두께 d를 측정한다. 여기서는, 일례로서, 측정용 조광 필름(1)에, 교류 전원 장치(마츠사다 프리시젼 가부시키가이샤 제조 eK-FGJ)에 의해 60㎐(정현파)의 교류 전압을 인가한다.
또한, 위상차 Re의 측정은, 위상차 측정기(오츠카 덴시 가부시키가이샤 제조 RETS-1200VA) 등에 의해, 측정 가능하다.
위상차 Re는, 액정 재료의 굴절률 이방성을 Δn이라고 하고, 액정층(8)의 두께(셀 갭)를 d라고 하면, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00004
따라서, 액정 재료의 굴절률 이방성 Δn은, 이하의 식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019090467651-pct00005
본 실시 형태의 조광 필름(1)은, 노멀리 블랙 구조이다. 노멀리 블랙 구조라 함은, 액정에 전압이 가해지고 있지 않을 때에 투과율이 최소가 되어, 검은 화면이 되는 구조이다.
즉, 본 실시 형태에 있어서 액정은 p(포지티브)형이며, 조광 필름(1)에 전압이 인가되고 있지 않아, 액정 분자가 수평 배향하고 있는 경우, 이색성 색소도 수평 배향하여, 조광 필름(1)의 가시광선 투과율이 작아진다. 반대로, 조광 필름(1)에 전압이 인가되어, 액정 분자가 수직 배향하면, 이색성 색소도 수직 배향하여, 조광 필름(1)의 가시광선 투과율이 커진다.
이러한 조광 필름(1)에 있어서, 액정 분자의 키랄 피치 p와 액정층의 두께(셀 갭) d의 비(d/p)가 서로 다른 복수의 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압(양 전극 사이의 전위차)을 바꾼 경우의, 투과율 및 헤이즈값의 실험 결과를 도 2에 나타낸다.
헤이즈값이라 함은, 전광선 투과율에 있어서의 확산 투과율(확산 광선 투과율)의 비율이다. 즉, 조광 필름(1)의 투명성에 관한 지표로, 탁도(흐림도)를 나타낸다. 헤이즈값이 크면, 조광 필름(1)은 흐린 상태(헤이즈 상태)가 된다.
본 실시 형태와 같이, 노멀리 블랙 구조의 조광 필름(1)에서는, 조광 필름(1)(액정층(8))에 전압이 가해지고 있지 않은 상태에서는, 액정 분자도 이색성 색소도, 길이 방향이 조광 필름(1)의 표면 방향(두께 방향에 직교하는 방향)으로 쓰러져 선회하고 있어, 투과율이 낮은 암 상태(차광 상태)로 되어 있다. 또한, 조광 필름(1)(액정층(8))에 소정의 전압이 가해지고 있는 상태에서는, 액정 분자도 이색성 색소도, 장축 방향이 액정층(8)의 두께 방향에 평행인 방향이 되어, 투과율이 높은 명 상태(투광 상태)가 된다.
이 암 상태에서의 전압과 명 상태에서의 전압 사이의 전압을 조광 필름(1)(액정층(8))에 가하면, 액정 분자 및 이색성 색소는, 장축 방향이 액정층(8)의 두께 방향에 대해 다양한 방향으로 경사진 상태로 되어 있고, 이것이 광을 확산시키기 때문에, 조광 필름(1)은 흐린 상태(헤이즈 상태)가 된다.
도 2에 있어서, 좌측의 종축의 눈금은 투과율이고, 우측의 종축의 눈금은 헤이즈값을 나타내고, 횡축은 인가 전압을 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 전압을 변화시킴으로써 액정층(8) 내의 전계를 변화시켜, 수평 배향과 수직 배향 사이에서 액정 분자의 배향을 변화시킨다. 액정 분자의 배향 변화에 연동하여 이색성 색소의 배향 방향도 변화되고, 이에 의해 입사광의 투과율이 제어된다. 이때, 전압의 변동에 의해, 헤이즈값도 변화된다. 또한, 도 2 중의 실선은, 투과율을 나타내고, 파선은 헤이즈값을 나타낸다.
또한, 도 2에 나타내는 실험 결과에서는, 조광 필름(1)의 전극에 인가되는 전압의 최댓값을 10V로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 전극에 인가되는 전압의 최댓값은, 조광 필름(1)의 크기나 원하는 투과율의 설계값, 조광 필름(1)의 사용 환경 등에 따라서, 적절하게 선택해도 된다.
여기서, 헤이즈값이나 투과율 등의 측정에 사용한 측정 기기 등에 대해 설명한다.
조광 필름(1)에는, 60㎐(구형파)의 교류 전압을 교류 전원 장치(마츠사다 프리시젼 가부시키가이샤 제조 eK-FGJ)에 의해 전압을 인가하고 있다. 또한, 도 2 및 후술하는 도 4에 나타내는 그래프에 있어서 횡축에 나타내는 전압은, 조광 필름(1)에 전압을 인가하였을 때의 교류 전원 장치에서의 설정값이다.
조광 필름(1)의 헤이즈값 및 투과율은, 헤이즈 미터(가부시키가이샤 무라카미 시키사이 겐큐쇼 제조 HM-150)를 사용하여 측정하였다. 또한, 헤이즈값의 측정 방법은, JIS K 7136에 준거하고, 투과율의 측정 방법은, JIS K 7361에 준거하고 있다.
조광 필름(1)의 액정층(8)의 두께(셀 갭) d는, 액정층(8)의 스페이서(12)의 높이(액정층(8)의 두께 방향에 있어서의 스페이서(12)의 치수)에 상당하고, 각종 측정 기기에 의해 측정 가능하다. 본 실시 형태와 같이 스페이서(12)가 구상의 비즈 스페이서인 경우에는, SEM(주사형 전자 현미경) 등의 현미경으로 그 높이(액정층(8)의 두께 d)를 측정할 수 있다. 또한, 스페이서(12)가 주상인 경우에는, 광 간섭식 형상 측정기로 그 높이를 측정할 수 있다.
키랄 피치 p의 측정 방법에 관해서는, 전술한 바와 같다.
전압을 인가하여 헤이즈값이나 투과율의 측정에 사용한 조광 필름(1)의 샘플은, 평면으로 본 크기가 세로 70㎜, 가로 70㎜의 정사각 형상이다.
또한, 측정에 사용한 조광 필름(1)의 샘플은, 액정층(8)의 액정 재료로서 게스트 호스트형 액정 재료를 사용하고, 노멀리 블랙 구조이다.
(1) d/p가 1.1(트위스트 384도)인 경우
투과율: 전압의 상승에 수반하여 투과율은 상승한다.
헤이즈값: 전압 3V 정도에서 헤이즈값은 일단 상승하고, 최대 10％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 상승하여 투과율도 상승하기 시작하면, 헤이즈값은 감소한다.
또한, 트위스트라 함은, 제1 배향막(13)과 제2 배향막(17) 사이에서의 액정 분자의 회전(비틀림) 각도이다.
(2) d/p가 1.5(트위스트 528도)인 경우
투과율: 전압의 상승에 수반하여 투과율은 상승한다. 단, 증가량은 (1)보다도 적다.
헤이즈값: 전압 3.9V 정도에서 헤이즈값은 일단 상승하고, 최대 18％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 상승하여 투과율도 상승하기 시작하면, 헤이즈값은 감소한다.
(3) d/p가 1.7(트위스트 624도)인 경우
투과율: 전압의 상승에 수반하여 투과율은 상승한다. 단, 증가량은 (2)보다도 적다.
헤이즈값: 전압 4.0V 정도에서 헤이즈값은 일단 상승하고, 최대 23％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 상승하여 투과율도 상승하기 시작하면, 헤이즈값은 감소한다.
(4) d/p가 2.0(트위스트 720도)인 경우
투과율: 전압의 상승에 수반하여 투과율은 상승한다. 단, 증가량은 (3)보다도 적다.
헤이즈값: 전압 4.1V 정도에서 헤이즈값은 일단 상승하고, 최대 15％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 상승하여 투과율도 상승하기 시작하면, 헤이즈값은 감소한다.
(5) d/p가 2.7(트위스트 960도)인 경우
투과율: 전압의 상승에 수반하여 투과율은 상승한다. 단, 증가량은 (4)보다도 적다.
헤이즈값: 전압 5.8V 정도에서, 헤이즈값은 일단 상승하고, 최대 22％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 상승하여 투과율도 상승하기 시작하면, 헤이즈값은 감소한다.
이와 같이, 조광 필름(1)의 d/p가 d/p＝1.1, d/p＝1.5, d/p＝1.7, d/p＝2.0, d/p＝2.7의 어느 경우에 있어서도, 전극으로 인가하는 전압이 중간의 값(투과율 최대가 되는 전압과 최소가 되는 전압 사이의 중간의 전압)이 되는 영역에 있어서, 헤이즈값이 피크값을 갖고, 즉 헤이즈값이 상승하는 범위를 갖고 있음을 알 수 있다.
즉, d/p가 적어도 1.1≤d/p에 있어서 조광 필름(1)은, 전압이 중간인 값에서 헤이즈가 상승하는 범위를 갖고 있다.
도 3은, 본 실시 형태의 조광 필름(1)을 구비하는 조광 시스템(20)의 블록도이다. 조광 시스템(20)은, 조광 필름(1)과, 제어부(21)를 구비한다. 이 조광 필름(1)은, d/p가 1.1≤d/p이다. 따라서, 조광 필름(1)은, 전극으로 인가되는 전압이, 투과율 최대가 되는 전압(본 실시 형태에서는, 예를 들어 10V)과, 투과율 최소가 되는 전압(0V) 사이의 중간의 값이 되는 영역에 있어서, 헤이즈값이 상승하는 범위를 갖고 있다.
제어부(21)는, 본체부(22)와, 본체부(22)에 대해 회전 가능한 조정 노브(23)를 갖고 있다. 조정 노브(23)를 본체부(22)에 대해 회전시키면, 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압이 변화된다.
조정 노브(23)를 회전 가능 영역의 일단부측으로 회전시키면(도면 중 좌측의 「암」이라고 기재된 측), 전극에 인가되는 전압은 최소(0V)가 되고, 조광 필름(1)의 투과율도 최소(암 상태)가 된다.
조정 노브(23)를 회전 가능 영역의 타단부측으로 회전시키면(도면 중 우측의 「명」이라고 기재된 측), 전압은 최대(본 실시 형태에서는, 예를 들어 10V)가 되고, 투과율은 최대(명 상태)가 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 조광 시스템(20)에 있어서, 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압의 최댓값을 10V로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 전극에 인가되는 전압의 최댓값은, 조광 필름(1)의 크기나 원하는 투과율의 설계값, 조광 필름(1)의 사용 환경 등에 따라서, 적절하게 선택해도 된다.
본 실시 형태의 조광 필름(1)은, 전극에 인가되는 전압이, 최소와 최대의 중간이 되는 영역에 있어서, 헤이즈 상태가 되는 영역을 갖는다. 조정 노브(23)를 회전시켜 전극에 인가되는 전압을 변화시키고, 헤이즈 상태(도면에 있어서 「암」과 「명」이라고 기재된 중앙의 「헤이즈」라고 기재된 위치)를 선택하면, 전극에 인가되는 전압은 도 2에 나타낸 바와 같은, 헤이즈값이 최대가 되는 일정 영역(헤이즈 영역)이 된다. 전압이, 이 헤이즈 영역이 되면, 조광 필름(1)은 도 3의 우측에 나타내는 헤이즈 상태가 된다. 즉, 투명도가 저하되어, 젖빛 유리와 같이 조광 필름(1)을 통과한 반대측이 관찰하기 어려워진다. 따라서, 예를 들어 주거나 차량의 유리에 사용한 경우, 입사광량의 조정뿐만 아니라, 외부로부터 내부를 보기 어렵게 할 수 있고, 내부로부터도 외부를 보기 어렵게 할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 이와 같이 조광 필름(1)을 포함하는 조광 시스템(20)은, 조광 필름(1)을, 투과율이 낮은 상태와, 투과율이 높은 상태와, 젖빛 유리의 상태로 할 수 있기 때문에, 사용자는, 적절하게, 조광 필름(1)의 상태를 선택하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 조광 필름(1)이 노멀리 블랙 구조인 경우에는, 헤이즈 상태에 있어서의 헤이즈값의 피크값은, 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
헤이즈값이 이러한 범위를 만족시킴으로써, 헤이즈 상태(흐린 상태)의 조광 필름(1)이 충분한 투명도의 저하를 확보할 수 있어, 조광 필름(1)이 젖빛 유리 상태임을, 관찰자가 명확하게 시인할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 점은, 본 실시 형태의 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조인 점이다. 노멀리 화이트 구조라 함은, 액정에 전압이 가해지고 있지 않을 때에 투과율이 최대가 되어, 투명해지는 구조이다. 제2 실시 형태의 조광 시스템(20)은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
즉, 본 실시 형태에 있어서 액정은 n(네가티브)형이며, 조광 필름(1)에 전압이 인가되어 있지 않고, 액정 분자가 수직 배향하고 있는 경우, 이색성 색소도 수직 배향하여, 조광 필름(1)의 투과율이 커진다. 반대로, 조광 필름(1)에 전압이 인가되고, 액정 분자가 수평 배향하면, 이색성 색소도 수평 배향하여, 조광 필름(1)의 투과율이 작아진다.
제2 실시 형태의 조광 필름(1)에 있어서, 액정 분자의 키랄 피치 p와 액정층의 두께 d의 비(d/p)가 서로 다른 복수의 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압을 바꾼 경우의, 투과율 및 헤이즈값의 실험 결과를 도 4에 나타낸다.
본 실시 형태의 조광 필름(1)의 헤이즈값 및 투과율의 측정 방법은, 전술한 제1 실시 형태에 있어서, 도 2에 실험 결과를 나타낸 것과 마찬가지이다.
또한, 헤이즈값이나 투과율의 측정에 사용한 본 실시 형태의 조광 필름(1)의 샘플은, 평면으로 본 크기가 세로 70㎜, 가로 70㎜의 정사각 형상이며, 액정층(8)의 액정 재료로서 게스트 호스트형 액정 재료를 사용하고, 노멀리 화이트 구조이다.
제1 실시 형태의 도 2와 마찬가지로, 좌측의 종축의 눈금은 투과율이고, 우측의 종축의 눈금은 헤이즈값을 나타내고, 횡축은 인가 전압을 나타낸다. 또한, 도 4 중의 실선은, 투과율을 나타내고, 파선은 헤이즈값을 나타낸다.
또한, 도 4에 나타내는 실험 결과에서는, 조광 필름(1)의 전극에 인가되는 전압의 최댓값을 10V로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 전극에 인가되는 전압의 최댓값은, 조광 필름(1)의 크기나 원하는 투과율의 설계값, 조광 필름(1)의 사용 환경 등에 따라서, 적절하게 선택해도 된다.
(1) d/p가 0.7(트위스트 240도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 1.8V 정도까지는 투과율은 대략 일정한 71 내지 74％ 정도이지만, 전압이 1.8V 내지 3.0V 정도가 되면 45％ 정도까지 크게 낮아지고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 전압이 0 내지 10V에 있어서 헤이즈값은 대략 일정한 1％ 정도이다.
(2) d/p가 0.8(트위스트 280도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 1.8V 정도까지는 투과율은 대략 일정한 70％ 정도이지만, 전압이 0.8V 내지 3.0V 정도가 되면 40％ 정도까지 크게 낮아지고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 전압이 0 내지 10V에 있어서 헤이즈값은 대략 일정한 1％이다.
(3) d/p가 0.9(트위스트 320도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 0.9V 정도까지는 투과율은 대략 일정한 67％ 정도이지만, 전압이 0.9 내지 2.5V 정도가 되면 35％ 정도까지 크게 낮아지고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 투과율이 감소하는 2.5V 정도에서, 헤이즈값은 1.5％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 이외에는 1.0％ 정도이다.
(4) d/p가 1.0(트위스트 360도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 0.8V 정도까지 투과율은 점점 상승하여 최대인 65％ 정도가 되고, 그 후, 전압이 3V 정도가 되면 30％ 정도까지 크게 낮아지고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 전압 2.0V 정도에서, 헤이즈값은 2.0％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 2.5V 정도까지 상승하면, 1.0％ 정도까지 낮아지고, 그 이상의 전압에서는 1.0％를 유지한다.
(5) d/p가 1.2(트위스트 440도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 3.0V 정도까지 투과율은 점점 감소하고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 투과율이 감소하는 전압 2.0V 정도에서, 헤이즈값은 10.0％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 3V 정도까지 상승하면 헤이즈값은 2.5％ 정도까지 낮아지고, 그 이상의 전압에서는 2.5％를 유지한다.
(6) d/p가 1.5(트위스트 520도)인 경우
투과율: 전압이 0부터 3.0V 정도까지 투과율이 점점 감소하고, 그 후, 전압의 증가에 수반하여, 근소하게 감소를 계속한다.
헤이즈값: 전압이 2.0V 정도이고, 헤이즈값은 17.0％ 정도가 되는 피크값을 갖는다. 그 후, 전압이 3.0V 정도까지 상승하면, 헤이즈값은 2.5％ 정도까지 낮아지고, 그 이상의 전압에서는 2.5％ 정도를 유지한다.
(7) d/p가 1.7(트위스트 600도)인 경우
투과율: 전압이 0 내지 10에 있어서 투과율은 대략 일정하다.
헤이즈값: 헤이즈값의 피크값은 없고, 전압 상승에 수반하여, 헤이즈값은 2.5％부터 1.0％까지 근소하게 감소를 계속한다.
본 실시 형태에 있어서는, 조광 필름(1)의 d/p가 0.9≤d/p≤1.5인 경우, 전극으로 인가하는 전압이, 투과율 최대가 되는 전압과, 최소가 되는 전압 사이의 중간의 값이 되는 영역에 있어서, 헤이즈값은 피크값, 즉 헤이즈값이 상승하는 범위를 갖고 있음을 알 수 있다.
본 실시 형태의 조광 필름(1)은, 0.9≤d/p≤1.5이고, 전압이 1.5 내지 2.5V 정도를 헤이즈 영역으로 설정한다. 그렇게 하면, 조정 노브에 있어서 헤이즈 영역을 선택하면, 전극에 인가하는 전압이 1.5 내지 2.5V가 되어, 조광 필름(1)을 헤이즈 상태로 할 수 있다. 즉, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 투명도가 저하되어, 젖빛 유리와 같이 조광 필름(1)을 통과한 반대측이 관찰하기 어려워진다. 즉, 본 실시 형태의 조광 필름(1)을 포함하는 조광 시스템(20)은, 투과율이 낮은 상태와, 투과율이 높은 상태와 젖빛 유리의 상태를 갖는다. 따라서, 예를 들어 주거나 차량의 유리에 사용하여, 입사광량의 조정뿐만 아니라, 외부로부터 내부를 보기 어렵고, 또한 내부로부터 외부를 보기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조인 경우에는, 헤이즈 상태에 있어서의 헤이즈값의 피크값은, 1.5％ 이상인 것이 바람직하고, 5％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
헤이즈값이 이러한 범위를 만족시킴으로써, 헤이즈 상태(흐린 상태)의 조광 필름(1)의 충분한 투명도의 저하를 확보할 수 있어, 조광 필름(1)이 젖빛 유리 상태임을, 관찰자가 명확하게 시인할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 6은, 제3 실시 형태의 조광 시스템(20)의 블록도이다.
제3 실시 형태는, 조광 시스템(20)이, 투과율이 낮은 상태(차광 상태, 암 상태)와 투과율이 높은 상태(투광 상태, 명 상태)의 두 상태로만 전환 가능한 점이, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 상이하다.
제3 실시 형태의 조광 시스템(20)은, 조광 필름(1)과, 제어부(21)를 구비한다. 제어부(21)는, 본체부(22)와, 조정 노브(23)를 갖고, 조정 노브(23)를 본체부(22)에 대해 회전시킴으로써, 조광 필름(1)의 전극에 인가하는 전압을 전환할 수 있다. 또한, 도 6에서는, 제3 실시 형태의 조광 시스템(20)이 조정 노브(23)를 구비하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 스위치나 버튼 등으로 전극에 인가하는 전압을 전환하는 형태로 해도 된다.
이 제3 실시 형태의 조광 시스템(20)에서는, 제1 실시 형태에 나타낸 노멀리 블랙 구조의 조광 필름(1)을 사용해도 되고, 제2 실시 형태에 나타낸 노멀리 화이트 구조의 조광 필름(1)을 사용해도 된다. 여기서는, 일례로서, 제1 실시 형태에 나타낸 노멀리 블랙 구조의 조광 필름(1)을 사용하는 예를 들어 설명한다.
먼저, 본 실시 형태의 조광 시스템(20)에 대해 설명한다.
본 실시 형태의 조광 시스템(20)에서는, 조정 노브(23)의 위치를 회전 가능 영역의 일단부측(도면 중 좌측의 「암」측)으로 하면, 전극에 인가되는 전압은 최소(0V)가 되고, 조광 필름(1)의 투과율도 최소(암 상태)가 된다.
또한, 조정 노브(23)의 위치를 회전 가능 영역의 타단부측(도면 중 좌측의 「명」측)으로 하면, 전극에 인가되는 전압은 최대가 되고, 조광 필름(1)의 투과율도 최대(명 상태)가 된다.
본 실시 형태에서는, 일례로서, 조광 시스템(20)이 구비하는 조광 필름(1)으로서, 전술한 제1 실시 형태에 나타낸 조광 필름(1)을 사용하고 있고, 전극에 인가되는 전압의 최댓값으로서 10V를 설정 가능한 예를 들어 설명하지만, 전극에 인가되는 전압의 최댓값은, 조광 필름(1)의 크기나 원하는 투과율의 설계값, 조광 필름(1)의 사용 환경 등에 따라서, 적절하게 선택해도 되고, 10V보다 큰 값으로 해도 되고, 작은 값으로 해도 된다.
본 실시 형태에서는, 조정 노브(23)는, 상술한 바와 같이, 조광 필름(1)의 투과율을 「암」이나 「명」중 한쪽만 선택할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 조정 노브(23)에 의해, 조광 필름(1)에 인가되는 전압을, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 같이, 최소와 최대 사이의 중간값으로 유지하지 않고, 최소 또는 최대 중 어느 것으로 전환할 수 있다.
본 실시 형태의 조광 시스템(20)에 있어서, 예를 들어 조광 필름(1)에 인가되는 전압을 최솟값으로부터 최댓값으로 전환한 경우, 조광 필름(1)은, 전술한 제1 실시 형태의 도 2의 횡축을 경과 시간으로서 상정한 경우와 같은 투과율 및 헤이즈값의 변화를 경시적으로 나타내고, 조광 필름(1)은 암 상태로부터 헤이즈 상태를 거쳐 명 상태가 된다.
본 실시 형태에서는, 조광 필름(1)에 인가되는 전압을 최솟값으로부터 최댓값으로 전환한 경우(즉, 조정 노브(23)를 「암」으로부터 「명」으로 전환한 경우)에, 조광 필름(1)의 투과율이 최솟값으로부터 최댓값의 90％에 상당하는 값에 도달할 때까지의 시간(차광 상태의 투과율로부터 투광 상태의 투과율 90％에 상당하는 투과율에 도달할 때까지의 시간)인 응답 시간이 16밀리초 이상인 것이 바람직하고, 100밀리초 이상인 것이 보다 바람직하고, 200밀리초 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 조광 시스템(20)에 있어서의 조광 필름(1)의 응답 시간을 상기한 범위로 함으로써, 조광 필름(1)에 인가되는 전압을 최솟값으로부터 최댓값으로 전환할 때, 조광 필름(1)이 암 상태로부터 헤이즈 상태를 거쳐 명 상태가 되고, 또한 그 헤이즈 상태가 충분히 관찰자에게 시인된다. 이에 의해, 조광 필름(1)의 「암」과 「명」의 전환 시에 있어서, 조광 필름(1)을 통과한 외부의 경치의 모습이 순간적으로 변화되는 것이 아니라, 흐린 상태(헤이즈 상태)를 거쳐 변화되도록 관찰자에게 시인되기 때문에, 전환 시의 조광 필름(1)을 통과한 외부의 경치의 보임의 변화의 인상을 부드럽게 할 수 있다.
또한, 조광 필름(1)의 투과율이 최솟값으로부터 최댓값의 90％에 상당하는 값에 도달할 때까지의 시간(차광 상태의 투과율로부터 투광 상태의 투과율의 90％에 상당하는 투과율에 도달할 때까지의 시간)인 응답 시간은, 이하의 방법으로 측정 가능하다.
먼저, 조광 필름(1)을 현미경(편광 현미경 올림푸스 가부시키가이샤 BX51-XP)의 시료대에 적재한다. 또한, 현미경은, 편광 기능을 구비하고 있지 않은 광학 현미경으로도 사용 가능하다.
다음으로, 펑션 제네레이터(가부시키가이샤 엔에프 가이로 셋케이 블록 EAVE FACTORY WF1974)에 의해, 시료대 상에 적재된 조광 필름(1)에, 10초마다 최소 전압값과 최대 전압값을 반복하여 인가한다. 최소 전압값은, 0V이고, 최대 전압값은, 조광 필름(1)의 크기 등에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 여기서는 조광 필름(1)이 노멀리 블랙 구조이고, 일례로서, 최대 전압값은, 20V(60㎐, 구형파)로 하였다.
조광 필름(1)에 인가되는 전압이 최소 전압값인 경우 및 최대 전압값인 경우의 투과광을 광센서(하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 C8137-02)에 의해 전압 시그널로 변환하고, 오실로스코프(테크트로닉스 가부시키가이샤 TDS 1012B)에 의해 판독한다.
도 7은, 노멀리 블랙 구조의 조광 필름(1)에 있어서의 응답 시간 t를 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 오실로스코프의 화면을 나타내며, 종축은 전압(V)이고, 횡축은 시간(밀리초: ms)을 나타내고 있다.
조광 필름(1)이 노멀리 블랙 구조이기 때문에, 전극에 인가되는 전압이 최소 전압값(여기서는 0V)일 때, 조광 필름(1)은 암 상태(차광 상태)이고, 최대 전압값(여기서는 20V)일 때, 조광 필름(1)은 명 상태(투광 상태)이다. 이 전압값의 전환에 의한 암 상태로부터 명 상태로 변화 시(최소 전압값으로부터 최대 전압값으로의 변화 시)에 있어서의 시그널의 상승으로부터 시그널의 최댓값의 90％(최대 전압값의 90％)가 될 때까지의 시간을 판독함으로써, 응답 시간 t를 얻을 수 있다.
또한, 조광 필름(1)의 액정층(8)에 사용되는 액정 재료는, 유전 이방성(유전율 이방성)을 갖고 있고, 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 할 때, 액정 재료의 유전 이방성 Δε는, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00006
본 실시 형태에서는, 이 액정 재료의 유전 이방성의 절댓값 |Δε|＝|ε//－ε⊥|은, 100 이하인 것이 바람직하고, 60 이하인 것이 보다 바람직하고, 30 이하인 것이 더욱 바람직하다. 유전 이방성의 절댓값 |Δε|의 값이 큰 쪽이, 조광 필름(1)에 전압이 인가된 경우의 액정 분자의 응답 속도가 빨라지고, 유전 이방성의 절댓값 |Δε|의 값이 작은 쪽이, 조광 필름(1)에 전압이 인가된 경우의 액정 분자의 응답 속도가 느려진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 유전 이방성의 절댓값 |Δε|가 상기 범위를 만족시킴으로써, 조광 필름(1)을 암 상태로부터 명 상태로 전환할 때, 관찰자에게 헤이즈 상태를 충분히 시인시킬 수 있다. 따라서, 조광 필름(1)의 전환 시에, 외부의 경치가 순간적으로 변화되는 것이 아니라, 흐린 상태(헤이즈 상태)를 거쳐 변화됨으로써, 전환 시의 조광 필름(1)을 통과한 외부의 경치의 보임의 변화의 인상을 부드럽게 할 수 있다.
또한, 액정층(8)에 있어서 복수 종류의 액정 재료를 혼합하여 사용하는 경우에는, 그들의 액정 분자에 있어서, 유전 이방성의 절댓값 |Δε|가 가장 작은 것이, 상기 범위를 만족시키는 것이 바람직하고, 유전 이방성의 절댓값 |Δε|가 가장 큰 것이 상기 범위를 만족시키는 것이, 전환 시의 외부의 경치의 보임의 변화 등의 인상을 부드럽게 하는 효과를 더 높이는 관점에서 보다 바람직하다.
액정 재료의 유전 이방성의 절댓값 |Δε|에 대해서는, 예를 들어 이하의 방법에 의해 구할 수 있다.
도 8은, 액정 재료의 유전 이방성 Δε의 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 교류 전원 장치(E)(마츠사다 프리시젼 가부시키가이샤 제조 eK-FGJ)와, 조광 필름(1)과 저항 R을 직렬로 접속한다. 또한, 교류 전원 장치(E)는, 주파수 f＝60㎐(정현파)이고, 저항 R의 저항값 R1＝10kΩ이다.
교류 전원 장치(E)의 전원의 온/오프(조광 필름(1)에의 전압의 인가의 온/오프)를 전환하고, 액정 분자가 액정층(8)의 두께 방향으로 서 있는 상태(즉, 액정 분자의 장축 방향)에서의 유전율과, 액정 분자가 쓰러져 있는 상태(즉, 액정 분자의 단축 방향)의 유전율을 측정하고, 그 차 Δε를 구할 수 있다.
액정 재료의 유전율(비유전율) εr은, 액정층(8)(조광 필름(1))의 유전 용량을 C, 액정층(8)의 면적을 S, 액정층(8)의 두께를 d, 진공의 유전율을 ε0이라고 할 때, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00007
따라서, εr은, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00008
ε0＝8.85×10-12이고, 액정층(8)의 두께 d 및 액정층(8)의 면적 S는, 각각 측정 및 산출 가능하다.
따라서, 교류 전원 장치(E)의 전원의 온 시/오프 시의 각각의 유전 용량 C를 측정함으로써, 상기 식으로부터, 액정 분자가 액정층(8)의 두께 방향으로 서 있는 상태에서의 유전율 εr, 즉, 액정의 장축 방향의 유전율 ε//과, 액정 분자가 쓰러져 있는 상태에서의 유전율 εr, 즉, 액정 분자의 단축 방향의 유전율 ε⊥을 각각 산출할 수 있다.
도 8에 나타내는 회로에 있어서, 조광 필름(1)에 관한 전압 Vc는, 저항에 가해지는 전압을 VR, 교류 전원 장치의 전압을 VE라고 하면, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00009
여기서, 저항에 가해지는 전압 VR과, 교류 전원 장치의 전압 VE를 도시하지 않은 테스터(가부시키가이샤 커스텀사 제조 CDM-2000D)로 측정함으로써 얻어진다.
액정층(8)(조광 필름(1))을 통과하는 전류를 Ic, 교류 전원 장치의 주파수를 f라고 하면, 조광 필름(1)에 관한 전압 Vc는, 이하의 식으로 표시된다.
Figure 112019090467651-pct00010
따라서, 액정층(8)의 정전 용량 C는, 이하의 식으로 구할 수 있다. 여기서, f＝60㎐이고, Ic＝VR/R1이고, R1＝10kΩ이다.
Figure 112019090467651-pct00011
상기 식에서 얻어지는 교류 전원 장치(E)의 전원 온 시 및 오프 시의 각각의 액정층(8)의 정전 용량 C와, 전술한 식 εr＝C×d/(S×ε0)으로부터, 액정 분자의 장축 방향의 유전율 ε//과, 액정 분자의 단축 방향의 유전율 ε⊥에 대해, 각각 구해지고, 이들의 차 Δε를 구함으로써, 액정 재료의 유전 이방성의 절댓값 |Δε|가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 액정 분자의 굴절률 이방성 Δn은, 0.05 이상으로 하는 것이, 조광 필름(1)에 있어서, 헤이즈 상태(헤이즈 모드)에 있어서의 충분한 헤이즈값을 얻기 위해 바람직하다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 조광 필름(1)이 노멀리 블랙 구조인 경우에는, 헤이즈 상태에 있어서의 헤이즈값의 피크값은, 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위를, 만족시킴으로써, 암 상태와 명 상태 사이의 헤이즈 상태가 관찰자에게 시인되기 쉬워져, 암 상태와 명 상태의 전환 시의 인상을 보다 부드럽게 하여, 암 상태로부터 명 상태로의 급격한 밝기의 변화에 의해 받는 자극을 작은 것으로 할 수 있다.
본 실시 형태의 조광 시스템(20)에 있어서, 제2 실시 형태에 나타낸 바와 같은 노멀리 화이트 구조의 조광 필름(1)을 사용하는 경우에는, 조광 필름(1)에 인가되는 전압을 최댓값으로부터 최솟값으로 전환한 경우(즉, 조정 노브(23)를 「암」으로부터 「명」으로 전환한 경우)에, 조광 필름(1)의 투과율이 최솟값으로부터 최댓값의 90％에 상당하는 값에 도달할 때까지의 시간(차광 상태의 투과율로부터 투광 상태의 투과율의 90％에 상당하는 투과율에 도달할 때까지의 시간)인 응답 시간이 16밀리초 이상인 것이 바람직하고, 100밀리초 이상인 것이 보다 바람직하고, 200밀리 초 이상인 것이 더욱 바람직하다.
조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조인 경우에 대해서도, 전술한 노멀리 블랙 구조인 경우와 마찬가지의 장치에 의해, 차광 상태의 투과율로부터 투광 상태의 투과율의 90％에 상당하는 투과율에 도달할 때까지의 시간인 응답 시간을 구할 수 있다.
단, 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조이며, 함수 발생기에 의해 조광 필름(1)의 전극에 인가되는 최대 전압값은, 일례로서, 10V(60㎐, 구형파)로 한다. 최대 전압값은, 조광 필름(1)의 크기 등에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.
또한, 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조이므로, 전극에 인가되는 전압이 최소 전압값(여기서는 0V)일 때, 조광 필름(1)은 명 상태(투광 상태)이고, 최대 전압값(여기서는 10V)일 때, 조광 필름(1)은 암 상태(차광 상태)이다.
그리고 전압값의 전환에 의한 암 상태로부터 명 상태로 변화 시에 있어서의 시그널의 상승으로부터 시그널의 강도의 최댓값의 90％가 될 때까지의 시간을 판독함으로써, 조광 필름(1)의 차광 상태의 투과율로부터 투광 상태의 투과율의 90％에 상당하는 투과율에 도달할 때까지의 시간인 응답 시간을 얻을 수 있다.
또한, 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조인 경우에는, 헤이즈 상태에 있어서의 헤이즈값의 피크값은, 1.5％ 이상인 것이 바람직하고, 5％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위를, 만족시킴으로써, 암 상태와 명 상태 사이에 있는 헤이즈 상태가 관찰자에 의해 시인되기 쉬워져, 「암 」으로부터 「명」으로의 전환 시의 인상을 보다 부드럽게 하고, 암 상태로부터 명 상태로의 급격한 밝기의 변화에 의해 받는 자극을 작은 것으로 할 수 있다.
또한, 조광 필름(1)이 노멀리 화이트 구조인 경우의 바람직한 헤이즈값의 피크값이, 노멀리 블랙 구조인 경우보다 작은 것은, 밝은 상태로부터 헤이즈 상태를 거쳐 어두운 상태가 되는 경우에는, 헤이즈 상태에서의 투과율도 높아지기 때문에, 보다 헤이즈 상태가 시인되기 쉽기 때문이다.
(변형 형태)
이상 설명한 각 실시 형태에 한정되는 일 없이, 다양한 변형이나 변경이 가능하며, 그들도 본 발명의 범위 내이다.
(1) 각 실시 형태에 있어서, 기재(6, 15)는, 수지제의 필름형의 부재인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 기재(6, 15)로서, 예를 들어 유리제의 시트형이나 판형의 부재를 사용하여, 조광 필름(1)을, 필름형이 아닌 조광 부재로 해도 된다.
또한, 각 실시 형태 및 변형 형태는, 적절하게 조합하여 사용할 수도 있지만, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명은, 이상 설명한 각 실시 형태 등에 의해 한정되는 일은 없다.
1 : 조광 필름
5D : 제1 적층체
5U : 제2 적층체
6 : 제1 기재
8 : 액정층
11 : 투명 전극
12 : 스페이서
13 : 제1 배향막
15 : 제2 기재
16 : 제2 전극
17 : 제2 배향막
19 : 시일재
20 : 조광 시스템
21 : 제어부
22 : 본체부
23 : 조정 노브

Claims (14)

  1. 제1 전극과,
    제2 전극과,
    액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고,
    상기 액정층은,
    상기 전위차가 제1 전위차인 경우, 제1 헤이즈값을 갖고,
    상기 전위차가 제2 전위차인 경우, 제2 헤이즈값을 갖고,
    상기 전위차가 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이의 제3 전위차인 경우, 적어도 상기 제2 헤이즈값보다 높은 제3 헤이즈값을 갖고,
    상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고,
    상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때,
    |Δε|는, 100 이하인,
    조광 필름.
  2. 제1 전극과,
    제2 전극과,
    액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고,
    상기 액정층은,
    상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 차광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 차광 상태보다 높은 투광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되고,
    상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고,
    상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때,
    |Δε|는, 100 이하인,
    조광 필름.
  3. 제1 전극과,
    제2 전극과,
    액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되는 액정층을 구비하고,
    상기 액정층은,
    상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 투광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 투광 상태보다 낮은 차광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되고,
    상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고,
    상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때,
    |Δε|는, 100 이하인,
    조광 필름.
  4. 제2항에 있어서,
    당해 조광 필름은, 상기 전위차가, 상기 제1 전위차로부터 상기 제2 전위차로 변화된 경우에, 상기 차광 상태의 투과율로부터 상기 투광 상태의 투과율 90％가 되는 투과율로 변화될 때까지의 시간이 16밀리초 이상인,
    조광 필름.
  5. 제3항에 있어서,
    당해 조광 필름은, 상기 전위차가, 상기 제2 전위차로부터 상기 제1 전위차로 변화된 경우에, 상기 차광 상태의 투과율로부터 상기 투광 상태의 투과율 90％가 되는 투과율로 변화될 때까지의 시간이 16밀리초 이상인,
    조광 필름.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 액정층의 두께를 d, 상기 액정층에 포함되는 액정 분자의 키랄 피치를 p라고 하였을 때,
    d/p가 1.1 이상(1.1≤d/p)인,
    조광 필름.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 액정층의 두께를 d, 상기 액정층에 포함되는 액정 분자의 키랄 피치를 p라고 하였을 때,
    d/p가 0.9 이상 1.5 이하(0.9≤d/p≤1.5)인,
    조광 필름.
  8. 제2항에 기재된 조광 필름과,
    상기 전위차를 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이에서 변경하는 제어부
    를 갖는 조광 시스템.
  9. 제3항에 기재된 조광 필름과,
    상기 전위차를 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차 사이에서 변경하는 제어부
    를 갖는 조광 시스템.
  10. 제1 기재와 제1 전극을 갖는 제1 적층체와,
    제2 기재와 제2 전극을 갖는 제2 적층체와,
    상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체로 협지된 액정층을 구비하고,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 유리로 이루어지고,
    상기 액정층은, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되고,
    상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 차광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 차광 상태보다 높은 투광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되고,
    상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고,
    상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때,
    |Δε|는, 100 이하인,
    조광 부재.
  11. 제1 기재와 제1 전극을 갖는 제1 적층체와,
    제2 기재와 제2 전극을 갖는 제2 적층체와,
    상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체로 협지된 액정층을 구비하고,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 유리로 이루어지고,
    상기 액정층은, 액정 재료와 이색성 색소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전위차에 의해 광의 투과율이 변동되고,
    상기 전위차가 0V인 제1 전위차의 경우에, 투광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 큰 제2 전위차의 경우에, 투과율이 상기 투광 상태보다 낮은 차광 상태가 되고,
    상기 전위차가, 상기 제1 전위차보다 크고, 또한 상기 제2 전위차보다 상기 전위차가 작은 제3 전위차의 경우에, 헤이즈값이 최대가 되고,
    상기 액정 재료는, 유전 이방성을 갖고,
    상기 액정 재료의 액정 분자의 장축 방향의 유전율을 ε//라고 하고, 액정 분자의 단축 방향의 유전율을 ε⊥라고 하고, 이들의 차의 절댓값을 |Δε|＝|ε//－ε⊥|라고 할 때,
    |Δε|는, 100 이하인,
    조광 부재.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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