JP7428207B2 - 調光シート、調光装置及び調光シートの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、調光シート、調光装置及び調光シートの製造方法に関する。
調光シートは、高分子及び液晶組成物を含む調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層とを備えている（例えば、特許文献１参照）。調光装置は、上記調光シートと、一対の透明電極層への駆動電圧の印加を制御する駆動部とを備えている。一対の透明電極層間の電位差に応じて液晶分子の配向状態が変わることにより、調光シートの光透過率が変わる。
特開２０１７－１８７７７５号公報
調光シートは、例えば、窓ガラスやガラス壁等の建材や、自動車の窓ガラス等に貼り付けられる。このため、調光シートが過酷な温度環境に曝される場合も想定される。しかし、従来の調光シートは、温度変化により調光層の粘度が過度に低くなったり高くなったりして、駆動電圧を制御しても要請されるヘイズとならないことがある。
上記課題を解決するための調光シートは、液晶分散型の調光シートであって、空隙を区画する樹脂組成物及び前記空隙に充填された液晶組成物を含む調光層と、前記調光層を挟む一対の透明電極層と、前記調光層及び一対の前記透明電極層を挟む一対の透明支持層と、を備え、前記液晶組成物における液晶化合物のネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下であり、前記樹脂組成物は、繰り返し単位が以下の式（１）で表されるアクリル重合体を含み、Ｒ１が炭素数１以上１２以下である飽和アルキル基であり、前記アクリル重合体のなかに、前記飽和アルキル基が直鎖アルキル基である部分を含む。

上記課題を解決するための調光装置は、上記調光シートと、前記透明電極層への駆動電圧の印加を制御する制御部と、を備える。
上記各構成によれば、液晶組成物が充填される空隙を区画する樹脂組成物が、式（１）で表される繰り返し単位を含むため、アクリレートを重合させて樹脂組成物を形成する際に、ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下の液晶化合物と、アクリレートとの相溶性が得られる。そして、樹脂組成物の全体にわたり、アクリレートの重合体から液晶組成物を均一に相分離させることが可能となる。結果として、調光シートが正常に動作する温度範囲を拡張できる。
上記調光シートにおいて、前記樹脂組成物は、前記飽和アルキル基がビシクロアルキル基である部分をさらに含めてもよい。また、上記調光シートにおいて、前記ビシクロアルキル基が、イソボルニル基を含んでもよい。
上記各構成によれば、直鎖アルキル基と比べて嵩高いビシクロアルキル基をアクリレートに含めることが可能であるため、アクリレートと液晶組成物との相溶性を確保しながらも、アクリレートの重合体から液晶組成物を相分離させることを促すことができる。
上記調光シートにおいて、－３０℃以上１００℃の温度下で、不透明状態のヘイズが８５％以上、且つ透明状態のヘイズが６．０％以下であってもよい。
上記構成によれば、調光シートが正常に動作する温度範囲を拡張できる。
上記調光シートにおいて、前記調光層に含まれる前記液晶化合物の含有率が５０重量％以上であってもよい。
上記構成によれば、調光層に含まれる液晶化合物の含有率が十分となり、低温時や高温時であっても調光シートが正常に動作する。
上記課題を解決するための感光性組成物は、液晶分散型の調光層を製造するための感光性組成物であって、アクリレート及び液晶組成物を含み、前記液晶組成物における液晶化合物のネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下であり、前記アクリレートが、以下の一般式（２）で表されるアクリレートとトリアクリル酸ペンタエリスリトールとを含み、Ｒ２が炭素数１以上１２以下である飽和アルキル基であり、前記飽和アルキル基が直鎖アルキル基であるアクリレートと、前記飽和アルキル基がビシクロアルキル基であるアクリレートとを含む。

上記課題を解決するための調光シートの製造方法は、液晶分散型の調光シートの製造方法であって、透明電極層及び透明支持層を含む積層体の前記透明電極層に、アクリレート及び液晶組成物を含む感光性組成物を塗布する工程と、前記感光性組成物が塗布された前記積層体と他の前記積層体との間に前記感光性組成物が位置するように重ねた状態で特定波長の光を照射し、前記アクリレートを硬化させる工程と、を含み、前記液晶組成物における液晶化合物のネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下であり、前記アクリレートが、以下の一般式（２）で表されるアクリレートとトリアクリル酸ペンタエリスリトールとを含み、Ｒ２が炭素数１以上１２以下である飽和アルキル基であり、前記飽和アルキル基が直鎖アルキル基であるアクリレートと、前記飽和アルキル基がビシクロアルキル基であるアクリレートとを含む。

上記各構成によれば、ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下の液晶化合物とアクリレートとの相溶性が得られ、かつビシクロアルキル基を含むアクリレートによる相分離が促されるため、樹脂組成物の全体にわたり、アクリレートの重合体から液晶組成物を均一に相分離させることが可能となる。結果として、調光シートが正常に動作する温度範囲を拡張できる。
本発明によれば、調光装置が正常に動作する温度範囲を広くすることができる。
調光シートが用いられた調光装置について、その構成をノーマル型の調光シートの断面構造を中心に示す図。 調光シートが用いられた調光装置について、その構成をノーマル型の調光シートの断面構造を中心に示す図。 実施例及び比較例の調光シートを評価する評価用装置の模式図。 同評価用装置で用いた文字盤の正面図。 実施例及び比較例の調光シートの不透明状態及び透明状態を評価するための表。 実施例及び比較例の調光シートの評価結果を示す表。
図面を参照して、調光シート、調光装置、感光性組成物、及び調光シートの製造方法の一実施形態を説明する。
［調光装置の基本構造］
図１を参照して調光シート及び調光装置の基本構造を説明する。
調光装置１００は、調光シート１０と、調光シート１０への駆動電圧の印加を制御する制御部２０とを備えている。調光シート１０は、ノーマルタイプ及びリバースタイプのいずれかの構造を有する。図１は、ノーマルタイプの調光シート１０Ｎの断面構造を示す。なお、ノーマルタイプ及びリバースタイプの調光シート１０Ｎ，１０Ｒを区別しないで説明する場合には、単に調光シート１０として説明する。
ノーマルタイプの調光シート１０Ｎは、調光層１１と、第１透明電極層１２Ａおよび第２透明電極層１２Ｂと、第１透明支持層１３Ａおよび第２透明支持層１３Ｂとを備えている。第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとは、調光層１１を挟み、第１透明支持層１３Ａと第２透明支持層１３Ｂとは、調光層１１および透明電極層１２Ａ，１２Ｂを挟んでいる。第１透明支持層１３Ａは、第１透明電極層１２Ａを支持し、第２透明支持層１３Ｂは、第２透明電極層１２Ｂを支持している。
調光シート１０Ｎは、表面の隅部に、第１透明電極層１２Ａが露出された領域を有している。この領域には、第１端子部１５Ａが接続されている。第１端子部１５Ａは、配線を通じて、制御部２０に接続されている。また、調光シート１０Ｎは、第１端子部１５Ａが設けられた領域とは異なる表面の隅部に、第２透明電極層１２Ｂが露出された領域を有している。この領域には、第２端子部１５Ｂが接続されている。第２端子部１５Ｂは、配線を通じて、制御部２０に接続されている。第１端子部１５Ａ及び第２端子部１５Ｂは、調光シート１０Ｎの一部を構成する。
制御部２０は、交流電圧である駆動電圧を生成し、第１透明電極層１２Ａおよび第２透明電極層１２Ｂに印加する。
調光層１１は、樹脂組成物及び液晶組成物を含む。調光層１１は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）である。高分子分散型液晶は、高分子を含む樹脂組成物に複数の液晶分子を含むドメインを分散させたものである。なお、調光層１１は、例えば、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、カプセル型ネマティック液晶（ＮＣＡＰ：Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）であってもよく、それらを組み合わせた構造であってもよい。高分子ネットワーク型液晶は、３次元の網目状を有した高分子ネットワークを備え、高分子ネットワークが有する空隙に、配向粒子として液晶分子を保持する。カプセル型ネマティック液晶層は、カプセル状を有した液晶組成物を樹脂層のなかに保持する。なお、調光層１１は、液晶分散型の調光層に対応する。
次に、各層の材料について説明する。
第１透明電極層１２Ａおよび第２透明電極層１２Ｂの各々は、導電性を有する透明な層である。透明電極層１２Ａ，１２Ｂを構成する材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ポリ（３，４-エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を含むポリマー、Ａｇ合金薄膜を含む多層膜等が挙げられる。
第１透明支持層１３Ａおよび第２透明支持層１３Ｂの各々は、透明な基材である。透明支持層１３Ａ，１３Ｂとしては、例えば、ガラス基板やシリコン基板、あるいは、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリサルホン、シクロオレフィンポリマー、トリアセチルセルロース等からなる高分子フィルムが用いられる。
第１端子部１５Ａおよび第２端子部１５Ｂの各々は、例えば、金属テープや導電性フィルムや導電性ペースト等の導電性接着層、および、ＦＰＣ等の配線基板やリード線等から構成される。
調光層１１は、空隙を区画する樹脂組成物、及び空隙に充填された液晶組成物を含む。液晶組成物の主成分は、液晶分子であって、ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下である。液晶分子は、具体的には、フェニル‐シクロヘキシル系、ビフェニルシクロヘキサン系、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、ピリダジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、ジシアノベンゼン系、ナフタレン系、ジオキサン系からなる群から選択される一種である。
フェニル‐シクロヘキサン系の液晶組成物は、特に限定されないが、例えば、４－（４´－ｎ－プロピルシクロヘキシル）－シアノベンゼン、４－（４´－ｎ－ペンチルシクロヘキシル）－シアノベンゼンが挙げられる。
液晶組成物は、液晶化合物として単一の種類の液晶化合物のみを含んでいてもよいし、複数の種類の液晶化合物を含んでいてもよい。液晶組成物は、液晶化合物以外の成分を含んでいてもよい。液晶化合物以外の成分は、例えば、粘度低下剤、二色性色素、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤や光安定剤等の耐候剤である。なお、複数の液晶化合物から液晶組成物を構成することにより、ネマチック‐等方相転移温度を調整することが可能である。
調光層１１における液晶化合物の含有率（重量％）は、例えば、５０重量％以上８０重量％以下である。液晶の含有率が５０重量％未満となると、調光シート１０Ｎを透明駆動時及び不透明駆動時のヘイズの差であるコントラストが不足する。液晶化合物の質量比率が重量％を超えると、調光層１１の強度が低下する。
樹脂組成物は、感光性組成物が、紫外線等の特定波長の光線を照射されることにより重合して硬化したものであり、繰り返し単位が以下の一般式（１）で示される。

「Ｒ１」で示される連結基は、炭素数１以上１２以下である飽和アルキル基である。樹脂組成物は、Ｒ１が直鎖アルキル基である部分を含む。樹脂組成物は、Ｒ１がビシクロアルキル基である部分をさらに含んでもよい。重合度「ｎ」は２以上５００である。以下、連結基が直鎖アルキル基で表される重合体を「第１アクリル重合体」という。また、連結基がビシクロアルキル基を有する重合体を「第２アクリル重合体」という。
第１アクリル重合体は、アクリレートの重合体である。アクリレートは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシルからなる群から選択される少なくとも１種である。
第２アクリル重合体もまた、アクリレートの重合体である。このアクリレートは、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、あるいはトリシクロアルキル基を含む。シクロアルキル基を含むアクリレートは、シクロプロピルアクリレート、シクロブチルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘプタニルアクリレート、シクロオクチルアクリレート、シクロデカニルアクリレート、シクロドデカニルアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。
ビシクロアルキル基、およびトリシクロアルキル基は、多環式化合物の２つの位置を直鎖の炭素鎖で結んだ架橋構造を有するものである。多環式化合物は、二環式化合物でもよく、三環式化合物でもよい。ビシクロアルキル基は、イソボルニル基を含んでいてもよい。ビシクロアルキル基を含むアクリレートは、イソボルニルアクリレート、ビシクロ［３．２．１］オクチルアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。トリシクロアルキル基を含むアクリレートは、ジシクロペンタニルアクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。
ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下の液晶化合物は、転移温度が低い液晶化合物と比べて、長軸方向に長い、あるいは環構造が多い構造となり、液晶化合物及びアクリレートの相溶性が低下する。液晶化合物及びアクリレートの相溶性が低下すると、調光層１１のなかで液晶化合物が均一に分散しがたくなり、特に不透明駆動時において所望のヘイズが得られない。これに対し、上記アクリレートは、分子量が小さく、また非極性基である飽和アルキル基を含むこと等から、ネマチック‐等方相転移温度が高い液晶化合物との相溶性が高い。
液晶化合物とアクリレートとの相溶性を高めることを要求される場合、第１アクリル重合体の含有率は、感光性組成物の全固形分量に対して１０ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。また、含有率を１０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下としてもよい。相溶性をさらに高めること、およびアクリレートの重合体から液晶化合物を相分離させやすくすることを要求される場合、樹脂組成物は、第１アクリル重合体と第２アクリル重合体とを含むことが好ましい。この際、第１アクリル重合体の含有率、および第２アクリル重合体の含有率は、感光性組成物の全固形分量に対して、それぞれ１０ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。また、含有率を１０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下であってもよい。
ビシクロアルキル基は、直鎖アルキル基やシクロアルキル基と比べて嵩高い構造であるため、ビシクロアルキル基を有するアクリレートと液晶化合物との間に、立体障害などに起因した反発が生じる。これにより、ネマチック‐等方相転移温度以下で、液晶化合物がつくるネマチック相のドメインがポリマー内に発生しやすくなり、相分離の度合いが高くなる。特に、直鎖アルキル基を含むアクリレートと液晶化合物との相溶性を高める場合、感光性組成物における液晶化合物の含有量が大きくなるため、相分離が進行しにくい場合がある。感光性組成物に、直鎖アルキル基を有するアクリレート、及びビシクロアルキル基を有するアクリレートの両方を添加することで、相溶性及び相分離性を両立させることができる。
次に図２を参照して、リバースタイプの調光シート１０Ｒについて説明する。図２は、調光シート１０Ｒの断面構造を示す。リバースタイプの調光シート１０Ｒは、調光層１１、透明電極層１２Ａ，１２Ｂ、透明支持層１３Ａ，１３Ｂに加えて、調光層１１を挟む一対の配向層である第１配向層１４Ａおよび第２配向層１４Ｂを備えている。第１配向層１４Ａは、調光層１１と第１透明電極層１２Ａとの間に位置し、第２配向層１４Ｂは、調光層１１と第２透明電極層１２Ｂとの間に位置する。すなわち、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとは、調光層１１および配向層１４Ａ，１４Ｂを挟んでいる。
配向層１４Ａ，１４Ｂは、垂直配向膜である。配向層１４Ａ，１４Ｂは、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位であるときに、調光層１１が含む液晶分子の長軸方向を、配向層１４Ａ，１４Ｂに沿って広がる面の法線方向に沿わせるように、液晶分子を配向する。一方、配向層１４Ａ，１４Ｂは、透明電極層１２Ａ，１２Ｂ間に電位差が生じているときに、調光層１１が含む液晶分子の長軸方向を上記法線方向以外の方向に変更可能にする。
配向層１４Ａ，１４Ｂを構成する材料としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリレートが挙げられる。配向層１４Ａ，１４Ｂを垂直配向膜として機能させる処理は、例えば、ラビング処理、偏光照射処理、微細加工処理である。
ノーマルタイプの調光シート１０Ｎにおいては、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加されていないとき、すなわち、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位であるとき、調光層１１が含む液晶分子の長軸方向の向きは不規則になる。そのため、調光層１１に入射した光は散乱し、調光シート１０は不透明になる。一方、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加され、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間に電位差が生じているとき、その電位差に応じて液晶分子が配向され、液晶分子の長軸方向が透明電極層１２Ａ，１２Ｂ間の電界方向に沿った向きとなる。その結果、調光層１１を光が透過しやすくなる。印加される駆動電圧が所定の範囲内で大きくなるにつれて、調光シート１０の透明度は高くなる。
リバースタイプの調光シート１０Ｒにおいては、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加されていないとき、配向層１４Ａ，１４Ｂによって液晶分子が配向され、液晶分子の長軸方向が配向層１４Ａ，１４Ｂに沿った面の法線方向に沿った向きとなる。その結果、調光シート１０は、透明になる。一方、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加されているとき、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間の電位差に応じて、液晶分子が上記法線方向と異なる方向に向けられ、調光層１１を光が透過しにくくなる。印加される駆動電圧が所定の範囲内で大きくなるにつれて、調光シート１０の透明度は低くなる。
調光シート１０は、２つの空間の境界に位置する透明な部材に貼り付けられて使用され、上記２つの空間の仕切りとして機能する。調光シート１０が貼り付けられる面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。例えば、調光シート１０は、窓ガラスやパーテーションやガラス壁等の建材、あるいは、自動車の窓ガラス等の車両用部材に取り付けられる。
［調光シートの製造方法］
調光シート１０Ｎについて、標準的な製造方法を説明する。第１透明電極層１２Ａを表面に備えた第１透明支持層１３Ａからなるシートと、第２透明電極層１２Ｂを表面に備えた第２透明支持層１３Ｂからなるシートとを準備する。第１透明電極層１２Ａ及び第２透明電極層１２Ｂは、スパッタリング、真空蒸着、コーティング等の公知の薄膜形成方法によって形成される。
次に、感光性組成物を調整する。感光性組成物は、下記の一般式（２）に示すアクリレート、液晶組成物、重合開始剤、及びその他の添加剤を混合及び撹拌して得られる。なお、感光性組成物は、樹脂組成物の機械的な強度を高める等の目的で、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ウレタンアクリレートを含んでいてもよい。

Ｒ２で示される連結基は、炭素数１以上１２以下である飽和アルキル基である。アクリレートは、Ｒ２が直鎖アルキル基であるアクリレートを含む。アクリレートは、Ｒ２がシクロアルキル基、ビシクロアルキル基、あるいはトリシクロアルキル基であるアクリレートをさらに含んでもよい。
Ｒ２が直鎖アルキル基であるアクリレートは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシルからなる群から選択される少なくとも一種である。
Ｒ２がシクロアルキル基であるアクリレートは、シクロプロピルアクリレート、シクロブチルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘプタニルアクリレート、シクロオクチルアクリレート、シクロデカニルアクリレート、シクロドデカニルアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。
Ｒ２がジシクロアルキル基であるアクリレートは、イソボルニルアクリレート、ビシクロ［３．２．１］オクチルアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。
Ｒ２がトリシクロアルキル基であるアクリレートは、ジシクロペンタニルアクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種である。
各シートの少なくとも一方に、スペーサを分散させた分散媒を塗布し、加熱して溶媒を除去してスペーサを散布させる。また、感光性組成物に一対のシートのうち少なくとも一方に塗布する。インクジェット法、グラビアコーティング法、スピンコーティング法、スリットコーティング法、バーコーティング法、フレキソコーティング法、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法等の公知の塗布方法が用いられる。そして、感光性組成物が塗布された層を内側にして、一対のシートを貼り合わせる。又は、感光性組成物にスペーサを添加することでスペーサを散布するようにしてもよい。
感光性組成物が塗布された層を挟むシートの積層体に、紫外線等の重合性組成物の重合反応を進行させる特定波長の光線が照射される。これにより調光層１１が形成される。
積層体は、例えば、ロール・ツー・ロール方式の利用により大判のシート状に形成される。積層体が、調光シート１０Ｎの貼付対象に応じた所望の形状に切り出され、切り出されたシートに対して第１端子部１５Ａ及び第２端子部１５Ｂが形成されることによって、調光シート１０Ｎが形成される。
上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）液晶組成物が充填される空隙を区画する樹脂組成物が、上記の一般式（１）で表される繰り返し単位を含むため、アクリレートを重合させて樹脂組成物を形成する際に、ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下の液晶化合物と、アクリレートとの相溶性が得られる。そして、樹脂組成物の全体にわたり、アクリレートの重合体から液晶組成物を均一に相分離させることが可能となる。結果として、調光シート１０が正常に動作する温度範囲を拡張できる。
（２）樹脂組成物が、直鎖アルキル基と比べて嵩高いビシクロアルキル基をさらに含むことにより、アクリレートと液晶組成物との相溶性を確保しながらも、アクリレートの重合体から液晶組成物を相分離させることを促すことができる。
（３）調光シート１０は、－３０℃以上１００℃の温度下で、不透明状態のヘイズが８５％以上、且つ透明状態のヘイズが６．０以下であることで、正常に動作する温度範囲を拡張できる。
（４）調光層１１に含まれる液晶化合物の含有率が５０重量％であることで、低温時や高温時であっても調光シート１０が正常に動作する。
［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・制御部２０は、温度センサを内蔵又は温度センサに接続されていてもよい。この態様において、制御部２０は、温度センサが検出した温度を取得し、取得した温度が例えば－３０℃～１００℃である場合に、調光シート１０に対して駆動電圧の制御を行うようにしてもよい。又は、温度に応じて、駆動電圧の制御を変更するようにしてもよい。
・調光シート１０の状態を、透明状態及び不透明状態に加え、光透過率がこれらの状態の中間となる第３状態に切り替えてもよい。
・調光シート１０は、不透明状態において、画像を投影されるスクリーンとして用いられてもよい。不透明状態における遮光率が高い調光シート１０であるほど、投影のための光の透過を抑えて画像を明瞭に映すことの可能なスクリーンの実現が可能である。
［実施例］
図３を参照して、上記実施形態の一例である実施例１～１２及び比較例１～４について具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
実施例１～１２及び比較例１～４の調光シートは、ノーマルタイプとした。
［実施例１］
調光層を形成するための感光性組成物に含有される、第１アクリル重合体を形成するためのアクリレートを、アクリル酸メチルとした。アクリル重合体として、感光性組成物の全固形分量に対し、アクリル酸メチル（東京化成工業製）１６ｍｏｌ％、ペンタエリスリトールトリアクリレート（製品名：Ａ－ＴＭＭ－３Ｌ、新中村化学工業株式会社製）１１ｍｏｌ％、ウレタンアクリレート（製品名ＣＮ９２９、サートーマー製）２１ｍｏｌ％を添加した。第２アクリル重合体を形成するためのアクリレートは添加しなかった。また、重合開始剤として、感光性組成物の全固形分量に対し、１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（製品名：Ｉｒｇ１８４、ＢＡＳＦ製）１ｍｏｌ％を添加した。
さらに、液晶化合物として、ネマチック‐等方相転移温度が１１０℃のフェニル‐シクロヘキシル系の液晶（メルク社製、ＭＮＣ‐６６０９）を、感光性組成物の全固形分量に対して５０ｍｏｌ％となるように添加した。そして、アクリレート、液晶組成物、重合開始剤、スペーサとして、ポリメタクリル酸メチル製フィラー（製品名：ＳＳＸ－１１５、積水化成品製、直径φ１５μｍ）及びその他の添加剤を混合し、感光性組成物を作成した。
また、厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレートからなる透明支持層及び、厚さ３０ｎｍの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極層を含む一対のシートを準備した。
シートに、感光性組成物を塗布した。他方のシートを、感光性組成物が塗布されたシートに重ね、配向層で塗布層を挟んだ状態とした。そして、照度１０ｍＷ／ｃｍ２の高圧水銀灯を用いて、積層体に対し一方の透明支持層及び透明電極層を介して紫外線を照射した。温度は１５℃～３０℃とした。これにより、アクリレートを重合及び硬化させた調光シートを得た。
［実施例２］
第１アクリル重合体を形成するためのアクリレートをアクリル酸ドデシル（東京化成工業製）１６ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例３］
第１アクリル重合体を形成するためのアクリレートをアクリル酸メチルとし、含有率を１１ｍｏｌ％とした。また、第２アクリル重合体を形成するためのアクリレートとして、イソボルニルアクリレート（製品名：Ａ－ＩＢ、新中村化学工業株式会社製）１８ｍｏｌ％を添加した。さらに、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有率を６ｍｏｌ％、ウレタンアクリレートの含有率を１３ｍｏｌ％に変更した以外は実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例４］
第１アクリル重合体を形成するためのアクリレートを、アクリル酸ドデシル（同上）１１ｍｏｌ％とした。また、第２アクリル重合体を形成するためのアクリレートとして、イソボルニルアクリレート（製品名：Ａ－ＩＢ、新中村化学工業株式会社製）１８ｍｏｌ％を添加した。さらに、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有率を６ｍｏｌ％、ウレタンアクリレートの含有率を１３ｍｏｌ％に変更した以外は実施例１と同様にして調光シートを得た。
以下の実施例５～８は、実施例１～４に対して液晶のネマチック‐等方相転移温度が異なる実施例である。
［実施例５］
実施例１における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１２５℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例６］
実施例２における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１２５℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例７］
実施例３における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１２５℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例８］
実施例４における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１２５℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
以下の実施例９～１２は、実施例１～４と液晶のネマチック‐等方相転移温度が異なる実施例である。
［実施例９］
実施例１における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例１０］
実施例２における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例１１］
実施例３における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
［実施例１２］
実施例４における液晶のネマチック‐等方相転移温度を１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして調光シートを得た。
以下の比較例１～４は、実施例と液晶のネマチック‐等方相転移温度が異なり、１１０℃以上１４０℃以下の範囲外となる例である。
［比較例１］
液晶のネマチック‐等方相転移温度を１００℃とした以外は、実施例３と同様にして調光シートを得た。
［比較例２］
液晶のネマチック‐等方相転移温度を１００℃とし、第１アクリル重合体及び第２アクリル重合体を形成するためのアクリレートを添加せず、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有率を１５ｍｏｌ％、ウレタンアクリレートの含有率を３３ｍｏｌ％に変更した以外は実施例１と同様にして調光シートを得た。
［比較例３］
液晶のネマチック‐等方相転移温度を１５０℃とした以外は、実施例３と同様にして調光シートを得た。
［比較例４］
第１アクリル重合体及び第２アクリル重合体を形成するためのアクリレートを添加せず、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有率を１１ｍｏｌ％、ウレタンアクリレートの含有率を２１ｍｏｌ％に変更した以外は実施例１と同様にして調光シートを得た。
＜評価方法＞
実施例１～１２及び比較例１～４の調光シートについて、調光シートが設置される空間の温度を「－３０℃」～「１００℃」の範囲で変えながら、透光駆動時の変化を確認した。ヘイズメータによって測定されるヘイズは温度に左右される傾向があるため、判定用装置３０を作製した。
図４は、調光シートの透明度及び不透明度を判定するための判定用装置３０である。判定用装置３０は、ヒータ等により温度調整が可能な空間３２を有する筐体３１と、筐体３１に設けられた窓部３３と、空間３２内に配置された文字盤３４とを備える。窓部３３は、ガラスから構成されている。また、文字盤３４には、所定の文字を、文字の色、文字の背景色を変えた複数のパターンが表示されている。窓部３３と文字盤３４との間には、サンプル３５が位置する。なお、文字盤３４には、「凸版印刷株式会社」のロゴである「ＴＯＰＰＡＮ」（登録商標）を、文字の色、文字の背景色を変えた複数のパターンが表示されている。
サンプル３５は、実施例１～１２及び比較例１～４の調光シートの一方の面の隅部とその反対側の面の隅部の２箇所に切り込みを入ることで、第１透明電極層及び第２透明電極層を露出させて端子部を形成することで調光シートとした。そして露出させた第１透明電極層及び第２透明電極層に端子部を接合し、端子部を、配線３７を介して制御装置３６に接続した。制御装置３６は、透明電極層に印加される駆動電圧を制御する装置である。
まず、観察者３９が窓部３３を介してサンプル３５を視認できる位置に、サンプル３５を設置した。さらにサンプル３５に周波数５０Ｈｚにて０Ｖから交流電圧を印加し、サンプルのヘイズが飽和するまで昇圧を行った。この透明駆動時において、サンプル３５を設置した空間３２の温度を－３０℃に調整し、その温度を維持した。そして、サンプル３５を目視しながら、サンプル３５の透明電極層に駆動電圧を印加しない状態とし、ヘイズが上昇して飽和するまで待機した。ヘイズが飽和したとき、サンプル３５を介して文字盤３４に表示された文字を目視できるか否かを確認し、不透明駆動時におけるサンプル３５のヘイズを評価した。
図５に示すように、サンプル３５を介して目視される文字の明瞭度をレベル分けした。サンプル３５が完全に透明であり文字盤３４の文字が明瞭に見える状態を「レベル０」、僅かに曇っているが文字が明瞭に見える状態を「レベル１」、５０％以上１００％未満の文字が見える状態を「レベル２」、０％超５０％未満の文字が見える状態を「レベル３」、文字全体は見えないものの文字の輪郭が判別できる状態を「レベル４」、不透明な状態であり文字が見えない状態を「レベル５」とした。
不透明状態を評価するとき、「レベル０」～「レベル３」の状態が維持される場合には「×」と評価した。また、「レベル４」の状態が維持される場合には「△」、「レベル５」の状態が維持される場合には「〇」～「◎」とした。特にヘイズが高い状態を「◎」とした。
同様に、駆動電圧をオフした状態から駆動電圧を印加してヘイズを低下させ、ヘイズが変化しなくなるまで待機した。ヘイズが変化しなくなったとき、サンプル３５を介して文字盤３４に表示された文字を目視できるか否かを確認し、透明駆動時におけるサンプル３５のヘイズを評価した。
図５に示すように、透明状態を評価するとき、「レベル２」～「レベル５」の透明状態が維持される場合には「×」と評価した。また、「レベル１」の透明状態が維持される場合には「△」と評価し、「レベル０」の透明状態が維持される場合には「〇」～「◎」と評価した。特に透明度が高くヘイズが低い状態を「◎」とした。
－３０℃の不透明状態及び透明状態について評価した後、－２０℃、０℃、２３℃、９０℃、１００℃の順に温度を段階的に調整した。温度を調整する都度、駆動電圧をオフにして透明駆動にしてから、駆動電圧を印加し、ヘイズが変わらなくなった時点で不透明駆動時の状態について評価した。また、駆動電圧を印加しヘイズが変わらなくなった時点から駆動電圧をオフして、ヘイズが変わらなくなった時点で透明駆動時の状態について評価した。
なお、温度２３℃を基準として「レベル０」～「レベル５」のヘイズをヘイズメータ（スガ試験機製、ＮＤＨ－７０００ＳＰ）を用いて実測したところ、不透明状態において、「◎」はヘイズが９７％以上、「〇」はヘイズが９０％以上９７％未満、「△」はヘイズが８５％以上９０％未満、「×」は８５％未満であった。透明状態において、「◎」はヘイズが５．０％以下、「〇」はヘイズが５．０％超５．５％未満、「△」はヘイズが５．５％以上６．０％以下、「×」は６．０％超であった。
＜評価＞
図６は実施例１～１２及び比較例１～４の評価結果である。実施例１及び実施例２の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、透明駆動時の透明状態が「〇」であった。また、９０℃～１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「△」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例１及び実施例２の調光シートは、－３０℃～１００℃の低温時～高温時において、透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって実施例１及び実施例２の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。
イソボルニルアクリレートを含む実施例３，４の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「◎」であり、実施例１，２よりも高いヘイズが得られた。また、９０℃～１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「〇」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例３及び実施例４の調光シートは、－３０℃～１００℃の低温時～高温時において、透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって、実施例３及び実施例４の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。
実施例５及び実施例６の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「〇」であり、高いヘイズとなった。また、９０℃～１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「△」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例５及び実施例６の調光シートは、－３０℃の低温時に透明状態が「△」であった。－２０℃～１００℃の低温時～高温時において、透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって、実施例５及び実施例６の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。
イソボルニルアクリレートを含む実施例７，８の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「◎」であり、実施例１，２及び実施例５，６よりも高いヘイズが得られた。また、９０℃～１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「〇」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例７及び実施例８の調光シートは、－３０℃の低温時に不透明状態が「△」であったものの、－２０℃～１００℃の低温時～高温時において透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって、実施例７及び実施例８の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。
実施例９及び実施例１０の調光シートは、－３０℃～９０℃の低温時～高温時において、不透明駆動時の不透明状態が「〇」であり、高いヘイズとなった。また、１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「△」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例９及び実施例１０の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、透明駆動時の透明状態が「△」であった。また、９０℃～１００℃の高温時において透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって実施例９及び実施例１０の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。また、ネマチック‐等方相転移温度が１２５℃である実施例５，６に比べ、９０℃の不透明状態におけるヘイズがさらに高くなり、透明状態における－２０℃のヘイズがやや高くなった。
イソボルニルアクリレートを含む実施例１１，１２の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「◎」であり高いヘイズが得られた。また、９０℃～１００℃の高温時においても不透明駆動時の不透明状態が「〇」であり、不透明状態として十分なヘイズとなった。
また、実施例１１及び実施例１２の調光シートは、－３０℃～－２０℃の低温時に不透明状態が「△」であった。０℃～１００℃の低温時～高温時において透明駆動時の透明状態が「〇」であり、いずれも透明状態として低いヘイズとなった。
よって、実施例１１及び実施例１２の調光シートは、－３０℃～１００℃の広い温度域において不透明状態のヘイズ及び透明状態のヘイズが良好且つ安定して得られ、良好なコントラストとなることが示唆された。
比較例１の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「◎」となった。また、９０℃において不透明状態のヘイズが「△」の評価となった。１００℃においては、不透明状態に一時的に到達しても徐々に透明に変化していったため、「×」の評価とした。これは、空間３２の温度が１００℃に到達すると、比較例１，２の液晶のネマチック‐等方相転移温度以上の温度環境となり、液晶相から、等方性を有する液体相に転移するためと考えられる。
また、比較例１の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、透明駆動時の透明状態が「◎」の評価となり、９０℃において透明状態のヘイズが「△」の評価となり、１００℃において透明状態のヘイズが「×」の評価となった。その理由は、上述したように１００℃の温度環境では、液晶組成物が等方性液体相に相転移したためと考えられる。
比較例２の調光シートは、感光性組成物が第１アクリル重合体及び第２アクリル重合体を有していないため、樹脂組成物と液晶組成物との相溶性が低く、感光性組成物が白濁した。このため、ヘイズの制御が不可能であると評価した。
比較例３の調光シートは、－３０℃～２３℃の低温時～常温時において、不透明駆動時の不透明状態が「◎」の評価となった。９０℃～１００℃の高温時においては、不透明状態のヘイズが「〇」の評価となった。
また、比較例３の調光シートは、－３０℃～－２０℃の低温時において、透明駆動時の透明状態が「×」の評価となった。その理由は、ネマチック‐等方相転移温度が１５０度を超えると、零下などの極めて低い温度環境では液晶分子がスメクチック相に近い状態で粘度が上がり、配向状態が変わりにくくなるためと考えられる。
比較例４の調光シートは、比較例２の調光シートと同様に、樹脂組成物と液晶組成物との相溶性が低く、感光性組成物が白濁した。このため、ヘイズの制御が不可能であると評価した。
１００…調光装置
１０…調光シート
１１…調光層
１２Ａ，１２Ｂ…透明電極層
１３Ａ，１３Ｂ…透明支持層

Claims (7)

  1. 液晶分散型の調光シートであって、
    樹脂組成物及び液晶組成物を含む高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶を有する調光層と、
    前記調光層を挟む一対の透明電極層と、
    前記調光層及び一対の前記透明電極層を挟む一対の透明支持層と、を備え、
    前記液晶組成物における液晶化合物のネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下であり、
    前記樹脂組成物は、
    以下の一般式（１）で表される繰り返し単位を含むアクリル重合体を含み、
    前記アクリル重合体は分岐構造を有し、
    Ｒ１が飽和アルキル基であり、
    前記アクリル重合体のなかに、前記飽和アルキル基が炭素数１以上１２以下である直鎖アルキル基である部分と、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、及びトリシクロアルキル基のうち少なくとも一つである部分とを含む、
    調光シート。
  2. 前記アクリル重合体は前記ビシクロアルキル基を含む
    請求項１に記載の調光シート。
  3. 前記ビシクロアルキル基はイソボルニル基を含む
    請求項２に記載の調光シート。
  4. －３０℃以上１００℃以下の温度で、不透明状態のヘイズが８５％以上、且つ透明状態のヘイズが６．０％以下である
    請求項１～３のいずれか１項に記載の調光シート。
  5. 前記調光層に含まれる前記液晶化合物の含有率が５０重量％以上である
    請求項１～４のいずれか一項に記載の調光シート。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の調光シートと、
    前記透明電極層への駆動電圧の印加を制御する制御部と、
    を備える調光装置。
  7. 液晶分散型の調光シートの製造方法であって、
    透明電極層及び透明支持層を含む積層体の前記透明電極層に、アクリレート及び液晶組成物を含む感光性組成物を塗布する工程と、
    前記感光性組成物が塗布された前記積層体と他の前記積層体との間に前記感光性組成物が位置するように重ねた状態で特定波長の光を照射し、前記アクリレートを硬化させる工程と、を含み、
    前記液晶組成物における液晶化合物のネマチック‐等方相転移温度が１１０℃以上１４０℃以下であり、
    前記アクリレートが、以下の一般式（２）で表されるアクリレートを含み、Ｒ２が飽和アルキル基であり、前記飽和アルキル基が炭素数１以上１２以下である直鎖アルキル基であるアクリレートと、前記飽和アルキル基がシクロアルキル基、ビシクロアルキル基、及びトリシクロアルキル基のうち少なくとも一つであるアクリレートとを含む、調光シートの製造方法。
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