WO2025239350A1 - 調光シート、および、調光シートの製造方法 - Google Patents
調光シート、および、調光シートの製造方法Info
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- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
Definitions
- This disclosure relates to a light-controlling sheet and a method for manufacturing the light-controlling sheet.
- a reverse-type light-controlling sheet comprises a light-controlling layer containing liquid crystal molecules, a pair of transparent electrode layers sandwiching the light-controlling layer, and an alignment layer located between each transparent electrode layer and the light-controlling layer. Because each alignment layer is a vertical alignment layer, when no voltage is applied between the pair of transparent electrode layers, the liquid crystal molecules are aligned approximately perpendicular to the plane of the alignment layer. Therefore, when no voltage is applied between the pair of transparent electrode layers, the light-controlling sheet appears transparent. In contrast, when a voltage is applied between the pair of transparent electrode layers, the liquid crystal molecules are aligned approximately horizontally to the plane of the alignment layer. Therefore, when a voltage is applied between the pair of transparent electrodes, the light-controlling sheet appears opaque (see, for example, Patent Document 1).
- normal-type light-adjusting sheet Another example of a type of light-adjusting sheet is the normal type. Unlike reverse-type light-adjusting sheets, normal-type light-adjusting sheets do not have a pair of alignment layers. Therefore, when manufacturing a reverse-type light-adjusting sheet, a process of forming a coating film to form an alignment layer and a process of baking the coating film are required, compared to when manufacturing a normal-type light-adjusting sheet. As a result, when manufacturing a reverse-type light-adjusting sheet, the number of steps increases and the yield may decrease.
- a light-controlling sheet includes a first transparent conductive sheet, a second transparent conductive sheet, and a light-controlling layer located between the first transparent conductive sheet and the second transparent conductive sheet.
- the light-controlling layer includes a transparent polymer layer located between the first transparent conductive sheet and the second transparent conductive sheet and including a plurality of voids, and a liquid crystal composition located within the voids and including a non-polymerizable liquid crystal compound with negative dielectric anisotropy.
- the transparent polymer layer is a cured product of a vertical alignment agent, a polymerizable liquid crystal compound including two polymerizable functional groups, and a non-liquid crystal polymerizable compound.
- the blend ratio of the liquid crystal compound is 60% by mass or more
- the blend ratio of the vertical alignment agent is 5% to 10% by mass
- the blend ratio of the polymerizable liquid crystal compound is 0.5% to 10% by mass
- the blend ratio of the polymerizable compound is 15% to 25% by mass.
- One embodiment of a method for manufacturing a light-controlling sheet includes preparing a coating liquid, sandwiching the coating liquid between a first transparent conductive sheet and a second transparent conductive sheet, and exposing the coating liquid to light while it is sandwiched between the first transparent conductive sheet and the second transparent conductive sheet to harden the coating liquid, thereby forming a light-controlling layer.
- the coating liquid contains 60% by mass or more of a liquid crystal compound having negative dielectric anisotropy, 5% by mass or more and 10% by mass or less of a vertical alignment agent, 0.5% by mass or more and 10% by mass or less of a polymerizable liquid crystal compound containing two functional groups, and 15% by mass or more and 25% by mass or less of a polymerizable compound.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a light-adjusting device including a light-adjusting sheet together with a driving unit.
- FIG. 2 is a cross-sectional view that schematically shows the structure of the light-controlling layer provided in the light-controlling sheet, in a state where no voltage is applied to the light-controlling layer.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the light-controlling layer of the light-controlling sheet, and is a schematic diagram showing the structure in a state where a voltage is applied to the light-controlling layer.
- FIG. 4 is a flowchart for explaining the method for manufacturing the light controlling sheet.
- FIG. 5 is a process diagram showing one step included in the method for manufacturing the light controlling sheet.
- FIG. 6 is a process diagram showing one step included in the method for manufacturing the light controlling sheet.
- FIG. 7 is a process diagram showing one step included in the method for manufacturing the light controlling sheet.
- FIG. 8 is a table showing the compounding ratios in the light controlling sheets of the examples.
- FIG. 9 shows a voltage-haze curve for the light-control sheet of the example.
- FIG. 10 shows the voltage-clarity curve of the light-control sheet of the example.
- FIG. 1 An embodiment of the light controlling sheet will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
- FIG. [Light control device] The light control device will be described with reference to FIG.
- the reverse-type light control device 10 comprises a reverse-type light control sheet 11R and a drive unit 12.
- the light control sheet 11R comprises a first transparent conductive sheet 21, a second transparent conductive sheet 22, and a light control layer 23.
- the light control sheet 11R is configured so that the light control layer 23 can be switched between a transparent state and an opaque state by switching between a state in which a voltage is applied between the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22 and a state in which it is not applied.
- the first transparent conductive sheet 21 comprises a first transparent electrode layer 21A and a first transparent substrate 21B that supports the first transparent electrode layer 21A.
- the second transparent conductive sheet 22 comprises a second transparent electrode layer 22A and a second transparent substrate 22B that supports the second transparent electrode layer 22A.
- the light-controlling layer 23 is located between the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22.
- the first transparent electrode layer 21A is located between the first transparent substrate 21B and the light-controlling layer 23.
- the second transparent electrode layer 22A is located between the second transparent substrate 22B and the light-controlling layer 23.
- the light-adjusting sheet 11R is either transparent or opaque, with a haze value higher than that of transparency, depending on the magnitude of the voltage applied to the light-adjusting layer 23. Because the light-adjusting sheet 11R provided in the light-adjusting device 10 is a reverse type, the light-adjusting sheet 11R is transparent when no voltage is applied to the light-adjusting layer 23. In contrast, the light-adjusting sheet 11R is opaque when voltage is applied to the light-adjusting layer 23.
- the haze value of a transparent light-adjusting sheet 11R may be 5% or less, and the haze value of an opaque light-adjusting sheet 11R may be 80% or more.
- the haze value of the light-adjusting sheet 11R is measured using a method in accordance with ASTM D 1003-00.
- the light-adjusting sheet 11R comprises a first electrode 21E attached to a portion of the first transparent electrode layer 21A, and a second electrode 22E attached to a portion of the second transparent electrode layer 22A.
- the light-adjusting sheet 11R further comprises a wiring 24 connected to the first electrode 21E, and a wiring 24 connected to the second electrode 22E.
- the first electrode 21E is connected to the drive unit 12 via the wiring 24.
- the second electrode 22E is connected to the drive unit 12 via the wiring 24.
- the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22 apply a voltage to the light-controlling layer 23 that switches the light-controlling layer 23 between transparent and opaque.
- Each transparent conductive sheet 21, 22 is optically transparent, allowing visible light to pass through.
- the optical transparency of the first transparent conductive sheet 21 allows for visual recognition of objects through the light-controlling sheet 11R.
- the optical transparency of the second transparent conductive sheet 22, like the optical transparency of the first transparent conductive sheet 21, allows for visual recognition of objects through the light-controlling sheet 11R.
- each transparent electrode layer 21A, 22A may be any one selected from the group consisting of indium tin oxide, fluorine-doped tin oxide, tin oxide, zinc oxide, carbon nanotubes, poly(3,4-ethylenedioxythiophene), and silver.
- each transparent substrate 21B, 22B may be a synthetic resin or an inorganic compound.
- synthetic resins include polyester, polyacrylate, polycarbonate, and polyolefin.
- polyesters include polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
- polyacrylates include polymethyl methacrylate.
- inorganic compounds include silicon dioxide, silicon oxynitride, and silicon nitride.
- Each of the electrodes 21E, 22E is, for example, a flexible printed circuit (FPC).
- the FPC has a support layer, a conductor portion, and a protective layer.
- the conductor portion is sandwiched between the support layer and the protective layer.
- the support layer and the protective layer are made of insulating synthetic resin.
- the support layer and the protective layer are made of, for example, polyimide.
- the conductor portion is made of, for example, a thin metal film.
- the material that forms the thin metal film may be, for example, copper.
- Each of the electrodes 21E, 22E is not limited to an FPC, and may be, for example, a metal tape.
- each electrode 21E, 22E is attached to each transparent electrode layer 21A, 22A by a conductive adhesive layer (not shown). In the portions of each electrode 21E, 22E connected to the conductive adhesive layer, the conductor portion is exposed from the protective layer or support layer.
- the conductive adhesive layer may be formed, for example, from an anisotropic conductive sheet (ACF: Anisotropic Conductive Film), anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste), an isotropic conductive sheet (ICF: Isotropic Conductive Film), or an isotropic conductive paste (ICP: Isotropic Conductive Paste). From the viewpoint of ease of handling during the manufacturing process of the dimming device 10, it is preferable that the conductive adhesive layer be an anisotropic conductive sheet.
- Each of the wirings 24 is formed of, for example, a metal wire and an insulating layer covering the metal wire.
- the wire is formed of, for example, copper.
- the driver 12 is configured to be able to apply a voltage to the light-controlling layer 23 included in the light-controlling sheet 11R.
- the driver 12 applies an AC voltage between the first transparent electrode layer 21A and the second transparent electrode layer 22A.
- the driver 12 preferably applies an AC voltage having a rectangular waveform between the pair of transparent electrode layers 21A, 22A. In other words, the driver 12 preferably outputs a rectangular wave voltage signal.
- the light-controlling layer 23 includes a transparent polymer layer 23P and a liquid crystal composition 23L.
- the transparent polymer layer 23P is located between the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22.
- the transparent polymer layer 23P includes a plurality of voids 23D.
- the liquid crystal composition 23L is located within the voids 23D and includes a non-polymerizable liquid crystal compound LC having negative dielectric anisotropy.
- the transparent polymer layer 23P is a cured product of a vertical alignment agent 23P1, a polymerizable liquid crystal compound 23P2 containing two polymerizable functional groups, and a non-liquid crystal polymerizable compound 23P3.
- the light-controlling layer 23 satisfies the following conditions 1 to 4.
- the blending ratio of the liquid crystal compound LC is 60% by mass or more.
- the compounding ratio of the vertical alignment agent 23P1 is 5% by mass or more and 10% by mass or less.
- the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is 0.5% by mass or more and 10% by mass or less.
- the blending ratio of the polymerizable compound 23P3 is 15% by mass or more and 25% by mass or less.
- the sum of the mass of liquid crystal composition 23L and the mass of transparent polymer layer 23P includes at least the mass of liquid crystal compound LC, the mass of vertical alignment agent 23P1, the mass of polymerizable liquid crystal compound 23P2, and the mass of polymerizable compound 23P3.
- the sum of the mass of liquid crystal composition 23L and the mass of transparent polymer layer 23P may be composed only of the mass of liquid crystal compound LC, the mass of vertical alignment agent 23P1, the mass of polymerizable liquid crystal compound 23P2, and the mass of polymerizable compound 23P3.
- the light-controlling sheet 11R of the present disclosure does not require the formation of an alignment layer in a separate process from the process of forming the light-controlling layer 23, and therefore does not require the process of forming a coating film by applying a coating liquid or the process of baking the coating film. This reduces the number of steps and improves yield in the manufacture of the light-controlling sheet 11R, thereby reducing the costs required to manufacture the light-controlling sheet 11R.
- the blending ratio of the liquid crystal compound LC By setting the blending ratio of the liquid crystal compound LC to 60% by mass or more and the blending ratio of the additive-type vertical alignment agent 23P1 to 5% by mass or more and 10% by mass or less, it is possible to vertically align the liquid crystal compound LC on the surfaces 21AS, 22AS of each transparent electrode layer 21A, 22A via the vertical alignment agent 23P1 and the polymerizable liquid crystal compound 23P2. Furthermore, the inventor's tests have shown that when the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 is higher than 10% by mass, there is no significant difference in the function of forming vertical alignment order compared to when the blending ratio is 10% by mass.
- the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 is higher than 10% by mass, the blending ratio of the liquid crystal compound LC required to achieve electro-optical response is reduced by the amount of the higher blending ratio of the vertical alignment agent 23P1. This results in a narrower temperature range in which the light-controlling sheet can be operated. To prevent this narrowing of the operating temperature range, it is preferable that the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 be 10% by mass or less.
- the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is also vertically aligned along the vertical alignment agent 23P1. Because the polymerizable liquid crystal compound 23P2 constrains the non-polymerizable liquid crystal compound LC, the liquid crystal compound LC in the gap 23D attempts to maintain its vertical alignment. If the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is too high, the liquid crystal subjected to the alignment control force of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 becomes less likely to deform when voltage is applied. In other words, when voltage is applied to the light-control layer 23, the alignment of the liquid crystal compound LC becomes less likely to change, and as a result, the driving voltage required to deform the alignment becomes higher. In particular, it is practically preferable that the applied voltage that achieves a haze value of 50% or more be less than 100 V, the domestic voltage in Japan.
- the blending ratio of polymerizable liquid crystal compound 23P2 is too low, the liquid crystal compound LC is less susceptible to the alignment control force of polymerizable liquid crystal compound 23P2, resulting in a response delay when returning from a voltage-on state to a voltage-off state.
- the blending ratio of polymerizable liquid crystal compound 23P2 is set to between 0.5% and 10% by mass, the vertical alignment of the liquid crystal compound LC is stabilized, and the change in alignment of the liquid crystal compound LC when voltage is applied is less likely to be hindered by polymerizable liquid crystal compound 23P2.
- the blending ratio of polymerizable compound 23P3 is possible to form a transparent polymer layer 23P having a plurality of voids 23D.
- the vertical alignment agent 23P1 contained in the transparent polymer layer 23P is adsorbed to the surfaces 21AS, 22AS of each transparent electrode layer 21A, 22A. At this time, the vertical alignment agent 23P1 is adsorbed to the surfaces 21AS, 22AS so as to be approximately perpendicular to the surfaces 21AS, 22AS.
- the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is aligned along the vertical alignment agent 23P1. Furthermore, the vertical alignment agent 23P1 and the polymerizable liquid crystal compound 23P2 are maintained in a vertically aligned state by the curing of the polymerizable compound 23P3.
- the light-controlling layer 23 may be of a polymer dispersion type or a polymer network type.
- the transparent polymer layer 23P may include at least one of independent voids 23D and interconnected voids 23D.
- the transparent polymer layer 23P may also include at least one of a plurality of voids 23D unevenly distributed within the transparent polymer layer 23P and fibers.
- the liquid crystal compound LC is vertically aligned when no voltage is applied between the pair of transparent electrode layers 21A, 22A.
- the light-controlling layer 23 is less likely to be scattered within the light-controlling layer 23, resulting in a low diffuse transmittance of the light-controlling sheet 11R.
- the light-controlling sheet 11R is transparent.
- the liquid crystal composition 23L includes a non-polymerizable liquid crystal compound LC.
- the liquid crystal composition 23L may include additives such as an antifoaming agent, an antioxidant, a weathering agent, a solvent, and a viscosity reducing agent.
- the weathering agent may be an ultraviolet absorber or a light stabilizer.
- the liquid crystal composition 23L may also include a dichroic dye.
- the liquid crystal compound LC has negative dielectric anisotropy.
- the dielectric constant ⁇ in the long axis direction of the liquid crystal compound LC is lower than the dielectric constant ⁇ in the short axis direction of the liquid crystal compound LC.
- the liquid crystal compound LC is at least one selected from the group consisting of, for example, Schiff bases, azos, azoxys, biphenyls, terphenyls, benzoates, tolanes, pyrimidines, pyridazines, cyclohexanecarboxylic acid esters, phenylcyclohexanes, biphenylcyclohexanes, dicyanobenzenes, naphthalenes, and dioxanes.
- the liquid crystal compound LC is a single type of liquid crystal compound LC or a combination of two or more types of liquid crystal compounds LC.
- the refractive index difference of the liquid crystal compounds LC may be 0.05 or more.
- the dielectric constant difference of the liquid crystal compounds LC may be 2 or more or -2 or less.
- R 11 in formula 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- One or two or more non-adjacent methylene bonds contained in the alkyl group of R 11 can be substituted with any one selected from the group consisting of an oxygen atom, an ethylene bond, an ester bond, and a diether bond.
- R 12 in formula (1) is a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.
- One or two or more non-adjacent methylene bonds contained in the alkyl group of R 12 in formula (1) can be substituted with any one selected from the group consisting of an oxygen atom, an ethylene bond, an ester bond, and a diether bond.
- a 11 , A 12 , A 13 , and A 14 in formula (1) each independently represent a 1,4-phenylene group or a 2,6-naphthylene group.
- One or more hydrogen atoms in the 1,4-phenylene group or 2,6-naphthylene group can be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group.
- a 11 , A 12 , A 13 , and A 14 in formula (1) each independently may represent a 1,4-cyclohexylene group, a 3,6-cyclohexenylene group, a 1,3-dioxane-2,5-diyl group, or a pyridine-2,5-diyl group.
- a 13 and A 14 in formula (1) each independently may represent a single bond.
- Z 11 , Z 12 and Z 13 in formula (1) each independently represent any one bond selected from the group consisting of a single bond, an ester bond, a diether bond, an ethylene bond, a fluoroethylene bond and a carbonyl bond.
- the dichroic dye exhibits color when driven by a guest-host system with the liquid crystal compound LC as the host.
- the dichroic dye is, for example, at least one selected from the group consisting of polyiodine, azo compounds, anthraquinone compounds, naphthoquinone compounds, azomethine compounds, tetrazine compounds, quinophthalone compounds, merocyanine compounds, perylene compounds, and dioxazine compounds.
- the dichroic dye may be a single compound or a combination of two or more compounds.
- the dichroic dye is preferably at least one selected from the group consisting of azo compounds and anthraquinone compounds, and more preferably an azo compound.
- the dichroic dye preferably exhibits black color.
- the dichroic dye may be a single compound that exhibits black color.
- the dichroic dye may exhibit black color by combining two or more compounds that exhibit colors different from black.
- the transparent polymer layer 23P is a cured product of a vertical alignment agent 23P1, a polymerizable liquid crystal compound 23P2, and a non-liquid crystal polymerizable compound 23P3.
- the polymerizable compound 23P3 is a photopolymerizable compound.
- the light for polymerizing the photopolymerizable compound may be ultraviolet light or an electron beam.
- the photopolymerizable compound may be an ultraviolet-polymerizable composition or an electron-beam polymerizable composition.
- the lower and upper limits of the compounding ratio of the transparent polymer layer 23P in the light-controlling layer 23 fall within the range in which the liquid crystal particles composed of the liquid crystal compound LC phase separate from the polymer of the photopolymerizable compound during the polymerization process of the photopolymerizable compound. If it is necessary to increase the mechanical strength of the transparent polymer layer 23P, it is preferable that the lower limit of the compounding ratio of the transparent polymer layer 23P is high. If it is necessary to lower the voltage for driving the liquid crystal compound LC, it is preferable that the upper limit of the compounding ratio of the transparent polymer layer 23P is low.
- the polymerizable compound 23P3 forming the transparent polymer layer 23P may be at least one selected from the group consisting of acrylate compounds, methacrylate compounds, styrene compounds, thiol compounds, and oligomers of each of these compounds.
- the acrylate compound may be at least one selected from the group consisting of monoacrylate compounds, diacrylate compounds, triacrylate compounds, and tetraacrylate compounds.
- the acrylate compound may be a monofunctional acrylate containing a saturated alkyl group having 2 to 12 carbon atoms, or a monofunctional acrylate containing a saturated alkoxyalkyl group having 2 to 12 carbon atoms.
- the acrylate compound may be at least one selected from ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, hexyl acrylate, butyl ethyl acrylate, ethylhexyl acrylate, and cyclohexyl acrylate.
- the acrylate compound may be a polyfunctional urethane acrylate.
- the polyfunctional urethane acrylate may be a difunctional urethane acrylate or a urethane prepolymer such as pentaerythritol triacrylate isophorone diisocyanate urethane prepolymer.
- the methacrylate compound may be at least one selected from the group consisting of dimethacrylate compounds, trimethacrylate compounds, and tetramethacrylate compounds.
- the methacrylate compound may be at least one selected from the group consisting of N,N-dimethylaminoethyl methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, methoxyethyl methacrylate, and tetrahydrofurfuryl methacrylate.
- the thiol compound may be 1,3-propanedithiol or 1,6-hexanedithiol.
- the styrene compound may be styrene or methylstyrene.
- the polymerizable compound 23P3 may include a polymerizable compound containing only one polymerizable functional group.
- the polymerizable compound 23P3 contains a monofunctional polymerizable compound, the unit structure derived from the polymerizable compound 23P3 in the transparent polymer layer 23P is sterically hindered, which tends to disrupt the order of the liquid crystal compound LC. This makes it easier for the liquid crystal compound LC to be driven, and as a result, the driving voltage of the light control sheet 11R tends to be lower.
- the polymerizable compound 23P3 may include a polymerizable compound containing two or more polymerizable functional groups. In this case, since the polymerizable compound 23P3 contains a polyfunctional polymerizable compound, a dense structure is more likely to be included in the transparent polymer layer 23P, making the transparent polymer layer 23P less likely to peel off from the transparent conductive sheets 21 and 22.
- the number of polymerizable functional groups in the polymerizable compound 23P3 may be between two and four. This results in a mesh-like structure being included within the transparent polymer layer 23P, which makes the transparent polymer layer 23P less likely to peel off from the transparent conductive sheets 21 and 22 and also makes it less likely that the transparent polymer layer 23P will interfere with the driving of the liquid crystal compound LC.
- the vertical alignment agent 23P1 is a compound configured to be able to vertically align the liquid crystal compound LC.
- the vertical alignment agent 23P1 is a compound configured to be able to align the major axis of the liquid crystal compound LC at a predetermined angle within the range of 70° to 90° relative to the surfaces 21AS, 22AS of the transparent electrode layers 21A, 22A.
- the liquid crystal compound LC be given high vertical alignment properties.
- the vertical alignment agent 23P1 is preferably an organic compound that has a polar group at the molecular end and has 8 or more carbon atoms, and more preferably an organic compound that has 10 or more carbon atoms.
- R2 and R3 represent hydrogen or a methyl group.
- the polar group is —N(R 2 R 3 ) 2
- the vertical alignment agent 23P1 contains —N(R 2 R 3 ) 2 substituted with an aromatic group, from the viewpoint of preventing the polar group from generating a salt with an acidic gas in the air and suppressing reaction with other acrylic monomers.
- the vertical alignment agent 23P1 may be a non-polymerizable vertical alignment agent or a polymerizable vertical alignment agent.
- the vertical alignment agent 23P1 preferably has a polar group at one molecular end, and the polar group preferably has at least one of -OH and -N(R 2 ) 2 , and more preferably has -OH.
- R 2 represents hydrogen or a methyl group.
- the vertical alignment agent 23P1 when the vertical alignment agent 23P1 is a polymerizable vertical alignment agent, it preferably has a polar group -OH or -COOCH ⁇ CHR 2 at the molecular end, and more preferably has polar groups at both molecular ends. Furthermore, the polymerizable vertical alignment agent 23P1 preferably contains only -OH as the polar group.
- the vertical alignment agent 23P1 may contain a mesogen in its main chain and have a hydroxyl group (-OH) at the end of the main chain, i.e., at the molecular end.
- the vertical alignment agent 23P1 may be a compound containing a mesogen selected from the group consisting of cyclohexylcyclohexane, phenylcyclohexane, and biphenyl, and having a hydroxyl group at one end of its molecular structure and a linear alkyl group at the other end of its molecular structure.
- each transparent conductive sheet 21, 22 may have an oxygen atom, a hydroxyl group, or a silanol group on the surface that contacts the transparent polymer layer.
- the surfaces of the transparent conductive sheets 21, 22 are surfaces 21AS, 22AS of the transparent electrode layers 21A, 22A. This allows the hydroxyl groups of the vertical alignment agent 23P1 to hydrogen bond with the silanol groups, thereby allowing the vertical alignment agent 23P1 to be adsorbed onto the transparent conductive sheets 21, 22.
- the polymerizable liquid crystal compound 23P2 which contains two functional groups, contains a mesogen, which is a rigid structure that exhibits liquid crystal properties, and a polymerizable functional group, which is a polymerizable terminal group.
- the polymer compound that constitutes the transparent polymer layer 23P contains the mesogen of the polymerizable liquid crystal compound 23P2.
- the mesogen contains, as a partial structure, a structure in which two or more six-membered rings are linked in a linear chain.
- the polymer compound that constitutes the transparent polymer layer 23P may also contain a flexible chain such as polyethylene.
- the polymer compound constituting the transparent polymer layer 23P may or may not have liquid crystallinity at room temperature.
- the polymer compound constituting the transparent polymer layer 23P is a main-chain polymer compound having a structure containing the mesogen of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 in the main chain.
- the polymer compound constituting the transparent polymer layer 23P may be a side-chain polymer compound having a structure containing the mesogen of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 in the side chain, or may be a combination of a main-chain polymer compound and a side-chain polymer compound.
- Polymerizable liquid crystal compound 23P2 has a nematic phase at room temperature.
- the mesogen of polymerizable liquid crystal compound 23P2 has a structure in which two or more six-membered rings are linked in a linear chain, and may be the same as the mesogen of liquid crystal compound LC, for example.
- the polymerizable functional groups of polymerizable liquid crystal compound 23P2 initiate polymerization through the action of a UV-sensitive polymerization initiator.
- the polymerizable functional groups of polymerizable liquid crystal compound 23P2 are located at both ends of the linear structure containing the mesogen.
- polymerizable functional groups of polymerizable liquid crystal compound 23P2 examples include allyl groups, acyl groups, vinyl groups, and vinyloxy groups.
- the polymerizable liquid crystal compound may be a single compound or a combination of two or more compounds.
- polymerizable liquid crystal compound 23P2 examples include ROC-107 (manufactured by BASF) and LC242 (manufactured by BASF).
- the photochromic layer 23 may include a plurality of spacers.
- the spacers are dispersed throughout the transparent polymer layer 23P.
- the thickness of the spacers determines the thickness of the photochromic layer 23.
- the thickness of the spacers may be the particle size of the spacers.
- the spacers make the thickness of the photochromic layer 23 uniform.
- the spacers may be bead spacers or photospacers formed by exposing and developing a photoresist.
- the spacers may be colorless and transparent, colored and transparent, or colored and opaque.
- the photochromic layer 23 includes a dichroic dye, it is preferable that the color of the spacers be the same color as the color of the dichroic dye.
- the spacers may have a spherical or columnar shape.
- the size of the spacers in the thickness direction of the light-controlling layer 23 is changed appropriately based on the required thickness of the light-controlling layer 23.
- the size of the spacers in the thickness direction of the light-controlling layer 23 may be, for example, 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the average diameter of the spacers is, for example, 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the average particle diameter of the spacers or the average diameter of the spacers is, for example, 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- the material forming the spacer may be a transparent inorganic compound having insulating properties, or a transparent resin having insulating properties.
- the transparent inorganic compound is any one selected from the group consisting of silicon dioxide and aluminum oxide.
- the transparent resin is at least one selected from the group consisting of acrylic resin, epoxy resin, phenolic resin, melamine resin, polyester, polycarbonate, polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and acetyl cellulose.
- the material forming the spacer may be a transparent resin in which a colored pigment is dispersed.
- the surface of the spacer may be subjected to a surface treatment to impart lyophilicity to the coating liquid.
- the refractive index of the material forming the spacer may be 1.4 or more and 1.6 or less.
- the refractive index of the material forming the spacer SP is different from the refractive index of the transparent polymer layer 23P that constitutes the light-controlling layer 23.
- the manufacturing method of the light controlling sheet 11R includes preparing a coating liquid, sandwiching the coating liquid between the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22, and curing the coating liquid. Curing the coating liquid involves exposing the coating liquid to light while the coating liquid is sandwiched between the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22, thereby curing the coating liquid.
- the coating liquid contains the following when the total mass of the coating liquid is 100 mass %: (A) a liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy of 60% by mass or more; (B) a vertical alignment agent of 5% by mass or more and 10% by mass or less; and (C) a polymerizable liquid crystal compound containing two functional groups of 0.5% by mass or more and 10% by mass or less. (D) 15% by mass or more and 25% by mass or less of a polymerizable compound.
- the method for manufacturing the light controlling sheet 11R includes a preparation step (step S11), a coating step (step S12), and an exposure step (step S13).
- a coating liquid for forming the light-controlling layer 23 is prepared.
- the coating liquid contains the above-mentioned (A) to (D).
- the coating liquid further contains a spacer and a photopolymerization initiator.
- the above-mentioned (A) to (D), the spacer, and the photopolymerization initiator are mixed to prepare the coating liquid.
- the photopolymerization initiator is, for example, at least one selected from the group consisting of diketone compounds, acetophenone compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, and oxime ester compounds.
- the polymerization initiator may be a single compound or a combination of two or more compounds.
- An example of a polymerization initiator is any one selected from the group consisting of benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, cyclohexyl phenyl ketone, and phenylacetophenone.
- the coating liquid CL is applied to, for example, the first transparent conductive sheet 21.
- the coating liquid CL is applied to the surface of the first transparent electrode layer 21A contained in the first transparent conductive sheet 21 opposite to the surface that contacts the first transparent substrate 21B.
- the coating liquid CL may also be applied to the second transparent conductive sheet 22.
- the second transparent conductive sheet 22 is overlaid on the coating liquid CL.
- the second transparent conductive sheet 22 is overlaid on the coating liquid CL so that the coating liquid CL is sandwiched between the first transparent electrode layer 21A and the second transparent electrode layer 22A. Note that when the coating liquid CL has been applied to the second transparent conductive sheet 22, the first transparent conductive sheet 21 is overlaid on the second transparent conductive sheet 22.
- light L is irradiated onto the coating liquid CL to form a cured body containing vertical alignment agent 23P1, polymerizable liquid crystal compound 23P2, and polymerizable compound 23P3.
- the light L for curing the coating liquid CL may be irradiated toward both the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22.
- the light L transmitted through the first transparent conductive sheet 21 and the light L transmitted through the second transparent conductive sheet 22 reach the coating liquid CL.
- the light may be irradiated toward only one of the first transparent conductive sheet 21 and the second transparent conductive sheet 22. In this case, only the light L transmitted through the first transparent conductive sheet 21 or the light L transmitted through the second transparent conductive sheet 22 reaches the coating liquid CL.
- the compounding ratio of the liquid crystal compound LC By setting the compounding ratio of the liquid crystal compound LC to 60% by mass or more and the compounding ratio of the additive-type vertical alignment agent 23P1 to 5% by mass or more and 10% by mass or less, it is possible to vertically align the liquid crystal compound LC on the surfaces 21AS, 22AS of each transparent electrode layer 21A, 22A.
- the polar groups of the vertical alignment agent 23P1 are adsorbed to the functional groups located on the surface of each transparent conductive sheet 21, 22, causing the vertical alignment agent 23P1 to align on each transparent conductive sheet 21, 22.
- the liquid crystal compound LC is oriented along the main chain contained in the vertical alignment agent 23P1, thereby vertically aligning the liquid crystal compound LC.
- oxygen atoms, hydroxyl groups, or silanol groups are located on the surface of each transparent conductive sheet 21, 22 and the vertical alignment agent 23P1 contains a mesogen and a hydroxyl group, the hydroxyl group will hydrogen bond to the silanol group. This causes the vertical alignment agent 23P1 to be adsorbed on the surface of each transparent conductive sheet 21, 22.
- the liquid crystal compound LC is vertically aligned along the mesogen of the vertical alignment agent 23P1.
- polymerizable liquid crystal compound 23P2 is also vertically aligned along vertical alignment agent 23P1.
- polymerizable liquid crystal compound 23P2 and polymerizable compound 23P3 are hardened. Because polymerizable liquid crystal compound 23P2 is vertically aligned before exposure, polymerizable liquid crystal compound 23P2 remains vertically aligned even after exposure.
- the liquid crystal compound LC in the gap 23D attempts to maintain its vertical alignment. If the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is too high, the alignment of the liquid crystal compound LC becomes difficult to change when a voltage is applied to the light control layer 23. In this regard, by setting the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 to between 0.5% by mass and 10% by mass, the vertical alignment of the liquid crystal compound LC is stabilized, and the change in alignment of the liquid crystal compound LC when a voltage is applied is less likely to be hindered by the polymerizable liquid crystal compound 23P2.
- the compounding ratio of the polymerizable compound 23P3 is 15% by mass or more and 25% by mass or less, it is possible to form a transparent polymer layer 23P having multiple voids 23D. Furthermore, if the polymerizable compound 23P3 contains one or more monofunctional polymerizable compounds 23P3, it is possible to reduce the driving voltage of the light-controlling sheet 11R and lower the clarity of the light-controlling sheet 11R when it is opaque.
- the manufacturing method for the light-controlling sheet 11R disclosed herein does not require the formation of an alignment layer in a separate process from the process of forming the light-controlling layer 23, and therefore does not require the process of forming a coating film by applying a coating liquid or the process of baking the coating film. This makes it possible to reduce the number of steps and improve yield in the manufacture of the light-controlling sheet 11R, thereby reducing the costs required to manufacture the light-controlling sheet 11R.
- Phase separation of liquid crystal particles made of liquid crystal compound LC progresses through polymerization of the photopolymerizable compound and diffusion of the liquid crystal compound LC.
- the polymerization rate of the photopolymerizable compound varies depending on the intensity of light irradiated onto the photopolymerizable compound.
- the diffusion rate of the liquid crystal compound LC varies depending on the processing temperature during polymerization of the photopolymerizable compound.
- the intensity of light irradiated onto the photopolymerizable compound is set so that the size of the liquid crystal particles is the desired size, i.e., so that the size of the voids 23D is the desired size.
- heating may be performed to promote diffusion of the liquid crystal compound LC in phase separation of the liquid crystal compound LC.
- the intensity of the light irradiated onto the photopolymerizable compound and to carry out polymerization at a low temperature to suppress diffusion of the liquid crystal compound LC it is preferable to increase the intensity of the light irradiated onto the photopolymerizable compound and to carry out polymerization at a high temperature to promote diffusion of the liquid crystal compound LC.
- First transparent electrode layer 21A indium tin oxide
- Second transparent electrode layer 22A indium tin oxide
- First transparent substrate 21B polyethylene terephthalate film
- Second transparent substrate 22B polyethylene terephthalate film
- Liquid crystal compound LC mixture of a cyano-based liquid crystal compound and a fluorine-based liquid crystal compound
- Polymerization initiator 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone Spacer: spherical with a diameter of 25 ⁇ m
- Vertical alignment agent 23P1 cyclohexylcyclohexane compound having a hydroxyl group in the polar group at the molecular end and a linear alkyl at the other molecular end
- Polymerizable liquid crystal compound 23P2 ROC-107 (manufactured by BASF)
- Polymerizable compound 23P3 monofunctional acrylate
- Polymerizable compound 23P3 difunctional urethane acrylate
- Example 1 70.1% by mass of liquid crystal compound LC, 5.6% by mass of vertical alignment agent 23P1, 0.7% by mass of polymerizable liquid crystal compound 23P2, 9.3% by mass of monofunctional polymerizable compound 23P3, and 14.3% by mass of bifunctional polymerizable compound 23P3 were mixed to prepare a coating film.
- Example 2 In Example 1, the blending ratio of the liquid crystal compound LC was changed to 67.8% by mass, the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 was changed to 6.8% by mass, and the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 was changed to 10.0% by mass. Also, in Example 1, the blending ratio of the monofunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 13.0% by mass, and the blending ratio of the bifunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 2.4% by mass. Otherwise, the light control sheet 11R of Example 2 was obtained by the same method as in Example 1.
- Example 3 In Example 1, the blending ratio of the liquid crystal compound LC was changed to 68.1% by mass, the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 was changed to 7.1% by mass, and the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 was changed to 10.0% by mass. Also, in Example 1, the blending ratio of the monofunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 6.5% by mass, and the blending ratio of the bifunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 8.3% by mass. Otherwise, the light control sheet 11R of Example 3 was obtained by the same method as in Example 1.
- Example 4 In Example 1, the blending ratio of the liquid crystal compound LC was changed to 67.2% by mass, the blending ratio of the vertical alignment agent 23P1 was changed to 8.2% by mass, and the blending ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 was changed to 7.9% by mass. Also, in Example 1, the blending ratio of the monofunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 4.0% by mass, and the blending ratio of the bifunctional polymerizable compound 23P3 was changed to 12.7% by mass. Otherwise, the light control sheet 11R of Example 4 was obtained by the same method as in Example 1.
- [Evaluation method] [Haze value] For the light-controlling sheets of each example, the haze value was measured using a method in accordance with ASTM D 1003-00 while applying a 50 Hz square-wave AC voltage between a pair of transparent electrode layers. In Examples 1 and 2, the haze value was measured when an AC voltage was applied between the pair of transparent electrode layers in 10 V increments in the range of 0 V to 70 V. A haze/transparency meter (BYK haze-gard i instrument, manufactured by BYK Gardner) was used to measure the haze value. In Examples 3 and 4, the haze value was measured when an AC voltage was applied between the pair of transparent electrode layers in 10 V increments in the range of 0 V to 150 V.
- BYK haze-gard i instrument manufactured by BYK Gardner
- a haze/transparency meter (HazeGuard i, manufactured by BYK-Gardner) was used to measure the clarity value while applying a 50 Hz rectangular wave AC voltage between a pair of transparent electrode layers.
- the clarity value was measured when an AC voltage was applied between the pair of transparent electrode layers in 10 V increments in the range of 0 V to 70 V.
- the clarity value was measured when an AC voltage was applied between the pair of transparent electrode layers in 10 V increments in the range of 0 V to 150 V.
- the following formula (1) was used to calculate the clarity value.
- the amount of light L C is the amount of light that, among the light transmitted through the switchable layer 23, travels straight along the optical axis of the parallel light that entered the switchable layer 23.
- the amount of light L R is the amount of narrow-angle scattered light whose angle with respect to the optical axis of the parallel light is within ⁇ 2.5°.
- Example 9 As shown in Figure 9, in all of Examples 1 to 4, it was observed that the haze value of the light-controlling sheet 11R increased as the voltage applied between the pair of transparent electrode layers 21A, 22A increased. Furthermore, when comparing the response speeds of Examples 1 and 2, it was observed that the response speed of Example 1 was slower than that of Example 2. In Example 2, the compounding ratio of polymerizable liquid crystal compound 23P2 was increased compared to Example 1, which can be said to have increased the response speed.
- Example 3 compared to Example 2, the blending ratio of polymerizable liquid crystal compound 23P2 was not reduced, and the total amount of polymerizable compound 23P3 was not reduced. However, the blending ratio of monofunctional polymerizable compound 23P3 was reduced and the blending ratio of bifunctional polymerizable compound 23P3 was increased. Comparing Examples 2 to 4, it can be said that a lower blending ratio of monofunctional polymerizable compound 23P3 increases the driving voltage of light-controlling sheet 11R.
- monofunctional polymerizable compound 23P3 acts as a steric hindrance within transparent polymer layer 23P, thereby reducing the anchoring force at the interface between liquid crystal compound LC and transparent polymer layer 23P. As a result, it can be said that the driving voltage of light-controlling sheet 11R is reduced.
- the light-controlling sheet 11R of Example 4 which had the highest blending ratio of the vertical blending agent, had the lowest haze value at 0 V. Since the lower the haze value, the higher the vertical alignment property, it can be said that the light-controlling sheet 11R of Example 4 had a lower haze value at 0 V due to the improved vertical alignment property of the liquid crystal compound LC.
- V-C curve for the light-controlling sheet 11R of Examples 1 and 2 had a minimum value.
- the light-controlling sheet 11R of Examples 1 and 2 had a minimum value in the clarity value.
- the orientation of the liquid crystal compound LC between the voids 23D tends to differ from one another depending on the size of the voids 23D, the thickness of the polymer that defines the voids 23D, and the density of the polymer. This makes it easier for the direction and magnitude of the alignment vector in the liquid crystal compound LC to differ between the voids 23D.
- the light-controlling sheets 11R of Examples 1 and 2 are thought to have a minimum clarity value due to the mismatch in refractive index between the voids 23D contained in the transparent polymer layer 23P. If scattering in the light-controlling layer 23 were caused solely by the mismatch between the refractive index of the liquid crystal compound LC and the refractive index of the transparent polymer layer 23P, the clarity value would not have a minimum, and the higher the voltage applied between the pair of transparent electrode layers 21A, 22A, the lower the clarity value would be. Therefore, the minimum clarity value is thought to be caused by differences in the direction and magnitude of the alignment vector in the liquid crystal compound LC between the voids 23D.
- the light-controlling sheet 11R of Examples 1 and 2 has a minimal clarity value, which allows for high shielding properties to be achieved with a low applied voltage, thereby enabling low-voltage operation and reduced power consumption.
- the following effects can be obtained. (1) There is no need to form an alignment layer in a separate process from the process of forming the light-controlling layer 23, so there is no need for the process of forming a coating film by applying a coating liquid and the process of baking the coating film. This reduces the number of steps and improves yield in the production of the light-controlling sheet 11R, and therefore reduces the cost required to produce the light-controlling sheet 11R.
- the compounding ratio of the liquid crystal compound LC By setting the compounding ratio of the liquid crystal compound LC to 60% by mass or more and the compounding ratio of the additive vertical alignment agent 23P1 to 5% by mass or more and 10% by mass or less, it is possible to vertically align the liquid crystal compound LC on the surfaces 21AS, 22AS of each transparent electrode layer 21A, 22A via the vertical alignment agent 23P1 and the polymerizable liquid crystal compound 23P2.
- the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is also vertically aligned along the vertical alignment agent 23P1. Because the polymerizable liquid crystal compound 23P2 constrains the non-polymerizable liquid crystal compound LC, the liquid crystal compound LC in the gap 23D tends to maintain its vertical alignment.
- the compounding ratio of the polymerizable liquid crystal compound 23P2 is too high, the alignment of the liquid crystal compound LC becomes difficult to change when a voltage is applied to the dimming layer 23.
- the blending ratio of polymerizable liquid crystal compound 23P2 is set to between 1% and 10% by mass, the vertical alignment of liquid crystal compound LC is stabilized, and the change in alignment of liquid crystal compound LC when voltage is applied is less likely to be hindered by polymerizable liquid crystal compound 23P2.
- the blending ratio of polymerizable compound 23P3 is possible to form transparent polymer layer 23P having multiple voids 23D.
- Hydroxyl groups of the vertical alignment agent 23P1 form hydrogen bonds with oxygen atoms, hydroxyl groups, or silanol groups, allowing the vertical alignment agent 23P1 to be adsorbed onto the transparent conductive sheets 21 and 22.
- the unit structure derived from the polymerizable compound 23P3 in the transparent polymer layer 23P is sterically hindered, which tends to disrupt the order of the liquid crystal compound LC. This makes it easier for the liquid crystal compound LC to be driven, and as a result, the driving voltage of the light control sheet 11R tends to be lower.
- the polymerizable compound 23P3 contains a polyfunctional polymerizable compound, a dense structure is more likely to be included in the transparent polymer layer 23P, making the transparent polymer layer 23P less likely to peel off from the transparent conductive sheets 21 and 22.
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Abstract
透明高分子層は、垂直配向剤と、官能基を2つ含む重合性液晶化合物と、非液晶性の重合性化合物との硬化体である。調光層において、透明高分子層の質量と液晶組成物の質量との総和が100質量%である場合に、液晶化合物の配合比が60質量%以上であり、垂直配向剤の配合比が5質量%以上10質量%以下であり、重合性液晶化合物の配合比が0.5質量%以上10質量%以下であり、重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下である。
Description
本開示は、調光シート、および、調光シートの製造方法に関する。
調光シートの型式における一例は、リバース型である。リバース型の調光シートは、液晶分子を含む調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層と、各透明電極層と調光層との間に位置する配向層とを備えている。各配向層は垂直配向層であるから、一対の透明電極層間に電圧が印加されていない状態において、液晶分子は、配向層が広がる平面に対して略垂直に配向する。そのため、一対の透明電極層間に電圧が印加されていない状態において、調光シートは透明を呈する。これに対して、一対の透明電極層間に電圧が印加された状態において、液晶分子は、配向層が広がる平面に対して略水平に配向する。そのため、一対の透明電極間に電圧が印加されている状態において、調光シートは不透明を呈する(例えば、特許文献1を参照)。
調光シートの型式における他の例は、ノーマル型である。ノーマル型の調光シートは、リバース型の調光シートと比べて、一対の配向層を有していない。そのため、リバース型の調光シートを製造する際には、ノーマル型の調光シートを製造する場合に比べて、配向層を形成するための塗工膜を形成する工程、および、塗工膜を焼成する工程が必要である。これにより、リバース型の調光シートを製造する際には、工数が増加し、かつ、歩留まりが低下する場合がある。
調光シートの一態様は、第1透明導電シートと、第2透明導電シートと、前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に位置する調光層と、を備え、前記調光層が、前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に位置し、複数の空隙を含む透明高分子層と、前記空隙内に位置し、かつ、負の誘電異方性を有した非重合性の液晶化合物を含む液晶組成物と、を含む調光シートである。前記透明高分子層は、垂直配向剤と、重合性の官能基を2つ含む重合性液晶化合物と、非液晶性の重合性化合物との硬化体である。前記調光層において、前記透明高分子層の質量と前記液晶組成物の質量との総和が100質量%である場合に、前記液晶化合物の配合比が60質量%以上であり、前記垂直配向剤の配合比が5質量%以上10質量%以下であり、前記重合性液晶化合物の配合比が0.5質量%以上10質量%以下であり、前記重合性化合物の配合比が15質量%以上25質量%以下である。
調光シートの製造方法の一態様は、塗工液を調製すること、第1透明導電シートと第2透明導電シートとの間に前記塗工液を挟むこと、および、前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に前記塗工液を挟んだ状態で、前記塗工液を露光することによって前記塗工液を硬化させ、これによって調光層を形成すること、を含む。前記塗工液は、前記塗工液の全質量が100質量%である場合に、60質量%以上の負の誘電異方性を有した液晶化合物と、5質量%以上10質量%以下の垂直配向剤と、0.5質量%以上10質量%以下の官能基を2つ含む重合性液晶化合物と、15質量%以上25質量%以下の重合性化合物を含む。
図1から図10を参照して、調光シートの一実施形態を説明する。
[調光装置]
図1を参照して、調光装置を説明する。
[調光装置]
図1を参照して、調光装置を説明する。
図1が示すように、リバース型の調光装置10は、リバース型の調光シート11Rと、駆動部12とを備えている。調光シート11Rは、第1透明導電シート21、第2透明導電シート22、および、調光層23を備えている。調光シート11Rは、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に電圧を印加する状態と印加しない状態とを切り替えることによって、調光層23が透明を呈する状態と不透明を呈する状態とを切り替えることが可能に構成されている。
第1透明導電シート21は、第1透明電極層21Aと、第1透明電極層21Aを支持する第1透明基材21Bとを備えている。第2透明導電シート22は、第2透明電極層22Aと、第2透明電極層22Aを支持する第2透明基材22Bとを備えている。
調光シート11Rにおいて、調光層23は、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に位置している。第1透明電極層21Aは、第1透明基材21Bと調光層23との間に位置している。第2透明電極層22Aは、第2透明基材22Bと調光層23との間に位置している。
調光シート11Rは、調光層23に対して印加される電圧の大きさに応じて、透明と透明よりもヘイズ値が高い不透明とを呈する。調光装置10が備える調光シート11Rの型式はリバース型であるから、調光シート11Rは、調光層23に電圧が印加されない状態において透明を呈する。これに対して、調光シート11Rは、調光層23に電圧が印加されている状態で不透明を呈する。例えば、透明を呈する調光シート11Rのヘイズ値は5%以下であってよく、かつ、不透明を呈する調光シート11Rのヘイズ値は80%以上であってよい。調光シート11Rのヘイズ値は、ASTM D 1003-00に準拠した方法によって測定された値である。
調光シート11Rは、第1透明電極層21Aの一部に取り付けられた第1電極21Eと、第2透明電極層22Aの一部に取り付けられた第2電極22Eとを備えている。調光シート11Rはさらに、第1電極21Eに接続された配線24と、第2電極22Eに接続された配線24とを備えている。第1電極21Eは、配線24によって駆動部12に接続されている。第2電極22Eは、配線24によって駆動部12に接続されている。
第1透明導電シート21、および、第2透明導電シート22は、調光層23を透明と不透明とに切り替える電圧を調光層23に印加する。各透明導電シート21,22は、可視光を透過する光透過性を有する。第1透明導電シート21の光透過性は、調光シート11Rを通した物体の視覚認識を可能にする。第2透明導電シート22の光透過性は、第1透明導電シート21の光透過性と同様、調光シート11Rを通した物体の視覚認識を可能にする。
各透明電極層21A,22Aを形成するための材料は、例えば、酸化インジウムスズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ、ポリ(3,4‐エチレンジオキシチオフェン)、および、銀から構成される群から選択されるいずれか1つであってよい。
各透明基材21B,22Bを形成する材料は、合成樹脂、または、無機化合物であってよい。合成樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、および、ポリオレフィンなどである。ポリエステルは、例えばポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートなどである。ポリアクリレートは、例えばポリメチルメタクリレートなどである。無機化合物は、例えば、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、および、窒化ケイ素などである。
各電極21E,22Eは、例えばフレキシブルプリント基板(FPC : Flexible Printed Circuit)である。FPCは、支持層、導体部、および、保護層を備えている。導体部が、支持層と保護層とに挟まれている。支持層および保護層は、絶縁性の合成樹脂によって形成されている。支持層および保護層は、例えばポリイミドによって形成される。導体部は、例えば金属薄膜によって形成されている。金属薄膜を形成する材料は、例えば銅であってよい。各電極21E,22Eは、FPCに限らず、例えば金属製のテープであってもよい。
なお、各電極21E,22Eは、図示外の導電性接着層によって、各透明電極層21A,22Aに取り付けられている。各電極21E,22Eのうち、導電性接着層に接続される部分では、導体部が保護層または支持層から露出している。
導電性接着層は、例えば、異方性導電シート(ACF : Anisotropic Conductive Film)、異方性導電ペースト(ACP : Anisotropic Conductive Paste)、等方性導電シート(ICF : Isotropic Conductive Film)、および、等方性導電ペースト(ICP : Isotropic Conductive Paste)などによって形成されてよい。調光装置10の製造工程における取り扱い性の観点から、導電性接着層は、異方性導電シートであることが好ましい。
各配線24は、例えば、金属製のワイヤーと、金属製のワイヤーを覆う絶縁層とによって形成されている。ワイヤーは、例えば銅などによって形成されている。
駆動部12は、調光シート11Rが備える調光層23に電圧を印加することが可能に構成されている。駆動部12は、第1透明電極層21Aと第2透明電極層22Aとの間に交流電圧を印加する。駆動部12は、矩形波状を有した交流電圧を一対の透明電極層21A,22A間に印加することが好ましい。言い換えれば、駆動部12は、矩形波の電圧信号を出力することが好ましい。
駆動部12は、調光シート11Rが備える調光層23に電圧を印加することが可能に構成されている。駆動部12は、第1透明電極層21Aと第2透明電極層22Aとの間に交流電圧を印加する。駆動部12は、矩形波状を有した交流電圧を一対の透明電極層21A,22A間に印加することが好ましい。言い換えれば、駆動部12は、矩形波の電圧信号を出力することが好ましい。
[調光層]
図2および図3を参照して、調光シート11Rが備える調光層23を説明する。図2は、調光シート11Rに電圧が印加されていない状態での調光層23の構造を模式的に示している。これに対して、図3は、調光シート11Rに電圧が印加された状態での調光層23の構造を模式的に示している。
図2および図3を参照して、調光シート11Rが備える調光層23を説明する。図2は、調光シート11Rに電圧が印加されていない状態での調光層23の構造を模式的に示している。これに対して、図3は、調光シート11Rに電圧が印加された状態での調光層23の構造を模式的に示している。
図2が示すように、調光層23は、透明高分子層23Pと液晶組成物23Lとを含んでいる。透明高分子層23Pは、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に位置している。透明高分子層23Pは、複数の空隙23Dを含んでいる。液晶組成物23Lは、空隙23D内に位置し、かつ、負の誘電異方性を有した非重合性の液晶化合物LCを含んでいる。透明高分子層23Pは、垂直配向剤23P1、重合性の官能基を2つ含む重合性液晶化合物23P2と、非液晶性の重合性化合物23P3との硬化体である。
透明高分子層23Pの質量と液晶組成物23Lの質量との総和が100質量%である場合に、調光層23は、以下の条件1から条件4を満たす。
(条件1)液晶化合物LCの配合比が60質量%以上である。
(条件2)垂直配向剤23P1の配合比が5質量%以上10質量%以下である。
(条件3)重合性液晶化合物23P2の配合比が0.5質量%以上10質量%以下である。
(条件4)重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下である。
(条件2)垂直配向剤23P1の配合比が5質量%以上10質量%以下である。
(条件3)重合性液晶化合物23P2の配合比が0.5質量%以上10質量%以下である。
(条件4)重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下である。
液晶組成物23Lの質量と透明高分子層23Pの質量との総和は、液晶化合物LCの質量、垂直配向剤23P1の質量、重合性液晶化合物23P2の質量、および、重合性化合物23P3の質量を少なくとも含んでいる。液晶組成物23Lの質量と透明高分子層23Pの質量との総和は、液晶化合物LCの質量、垂直配向剤23P1の質量、重合性液晶化合物23P2の質量、および、重合性化合物23P3の質量のみから構成されてもよい。
本開示の調光シート11Rによれば、調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、塗液を塗工することによって塗工膜を形成する工程、および、塗工膜を焼成する工程が不要である。これにより、調光シート11Rの製造において、工数を削減し、かつ、歩留まりを向上することが可能であるから、調光シート11Rの製造に要するコストを減らすことが可能である。
また、調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、形成後の配向膜を備える透明導電シート21,22を保管する必要がない。これにより、配向膜の保管期間のばらつきに伴う配向膜の表面における機能のばらつきが抑えられ、ひいては調光シート11Rの品質にばらつきが生じることが抑えられる。
液晶化合物LCの配合比が60質量%以上であり、かつ、添加型の垂直配向剤23P1の配合比が5質量%以上10質量%以下であることによって、各透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに、垂直配向剤23P1および重合性液晶化合物23P2を介して液晶化合物LCを垂直配向させることが可能である。なお、垂直配向剤23P1の配合比が10質量%よりも高い場合、配合比が10質量%の場合と比べて、垂直配向秩序の形成機能に大きな差が存在しないことが、発明者の試験によって認められた。ただし、10質量%よりも高い垂直配向剤23P1の配合比は、垂直配向剤23P1の配合比が高い分だけ、電気光学応答を得るための液晶化合物LCの配合比を減少させる。そして、調光シートの駆動できる温度域が縮小されてしまう。こうした駆動温度域の縮小が抑えられる観点から、垂直配向剤23P1の配合比は10質量%以下であることが好ましい。
また、重合性液晶化合物23P2も、垂直配向剤23P1に沿って垂直配向する。重合性液晶化合物23P2は非重合性の液晶化合物LCを束縛するから、空隙23D内の液晶化合物LCは、垂直配向を維持しようとする。重合性液晶化合物23P2の配合比が高くなり過ぎると、重合性液晶化合物23P2の配向規制力を受けた液晶は、電圧印加時に配向変形しにくくなる。換言すると、調光層23に対して電圧が印加された際に、液晶化合物LCの配向が変わりにくくなり、これによって配向変形させるための駆動電圧が高くなる。特に、ヘイズ値を50%以上にする印加電圧が日本国内の家庭用電圧である100V未満であることが実用上好ましい。
一方、重合性液晶化合物23P2の配合比が低くなりすぎると、液晶化合物LCは重合性液晶化合物23P2の配向規制力を受にくくなり、これによって電圧のオン状態から電圧のオフ状態に戻すときに応答遅延を発生する。この点、重合性液晶化合物23P2の配合比が0.5質量%以上10質量%以下であることによって、液晶化合物LCの垂直配向を安定化させ、かつ、電圧が印加された際に液晶化合物LCの配向の変化が、重合性液晶化合物23P2によって妨げられにくい。また、重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下であることによって、複数の空隙23Dを有した透明高分子層23Pを形成することが可能である。
液晶化合物LCの配合比が60質量%以上であることによって、電気光学応答を高めることもできる。
透明高分子層23Pに含まれる垂直配向剤23P1は、各透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに吸着している。この際に、垂直配向剤23P1は、表面21AS,22ASに対して略垂直であるように表面21AS,22ASに対して吸着している。重合性液晶化合物23P2は、垂直配向剤23P1に沿って配向している。また、垂直配向剤23P1および重合性液晶化合物23P2は、重合性化合物23P3の硬化によって垂直に配向した状態が維持される。
透明高分子層23Pに含まれる垂直配向剤23P1は、各透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに吸着している。この際に、垂直配向剤23P1は、表面21AS,22ASに対して略垂直であるように表面21AS,22ASに対して吸着している。重合性液晶化合物23P2は、垂直配向剤23P1に沿って配向している。また、垂直配向剤23P1および重合性液晶化合物23P2は、重合性化合物23P3の硬化によって垂直に配向した状態が維持される。
なお、調光層23は、高分子分散型でもよいし、ポリマーネットワーク型でもよい。透明高分子層23Pは、独立した空隙23Dと、互いに連なった空隙23Dとの少なくとも一方を含んでもよい。また、透明高分子層23Pは、透明高分子層23P内において偏った分布を有する複数の空隙23D、および、繊維の少なくとも一方を含んでもよい。
図2が示すように、調光シート11Rでは、一対の透明電極層21A,22A間に電圧が印加されていない状態で、液晶化合物LCが垂直配向する。これにより、調光層23内に入射した光は、調光層23内において散乱されにくくなるから、調光シート11Rの拡散透過率が低くなる。すなわち、調光シート11Rは透明を呈する。
これに対して、図3が示すように、調光シート11Rでは、一対の透明電極層21A,22A間に電圧が印加されている状態で、液晶化合物LCが水平配向する。これにより、調光層23内に入射した光は、調光層23内において散乱されやすくなるから、調光シート11Rの拡散透過率が高くなる。すなわち、調光シート11Rは不透明を呈する。
[液晶化合物]
上述したように、液晶組成物23Lは、非重合性の液晶化合物LCを含んでいる。液晶組成物23Lは、消泡剤、酸化防止剤、耐候剤、溶剤、および、粘度低下剤などの添加剤を含んでもよい。耐候剤は、紫外線吸収剤または光安定剤であってよい。液晶組成物23Lは、二色性色素を含んでもよい。
上述したように、液晶組成物23Lは、非重合性の液晶化合物LCを含んでいる。液晶組成物23Lは、消泡剤、酸化防止剤、耐候剤、溶剤、および、粘度低下剤などの添加剤を含んでもよい。耐候剤は、紫外線吸収剤または光安定剤であってよい。液晶組成物23Lは、二色性色素を含んでもよい。
液晶化合物LCは、上述したように負の誘電率異方性を有している。液晶化合物LCにおける長軸方向の誘電率ε∥は、液晶化合物LCにおける短軸方向の誘電率ε⊥よりも低い。
液晶化合物LCは、例えば、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、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ジシアノベンゼン系、ナフタレン系、ジオキサン系から構成される群から選択される少なくとも1種である。液晶化合物LCは、1種類の液晶化合物LCあるいは2種類以上の液晶化合物LCの組み合わせである。液晶化合物LCの屈折率差は、0.05以上でもよい。液晶化合物LCの誘電率差は、2以上でもよいし、-2以下でもよい。
液晶化合物LCの構造例は、下記式1によって表される。
R11-A11-Z11-A12-Z12-A13-Z13-A14-R12…式(1)
式1が示すR11は、水素原子、炭素原子数が1以上20以下のアルキル基である。R11のアルキル基に含まれる1つ、または、隣接しない2つ以上のメチレン結合は、酸素原子、エチレン結合、エステル結合、ジエーテル結合から構成される群から選択されるいずれかに置換可能である。式(1)が示すR12は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、または、炭素原子数が1以上15以下のアルキル基である。式(1)が示すR12のアルキル基に含まれる1つ、または、隣接しない2つ以上のメチレン結合は、酸素原子、エチレン結合、エステル結合、ジエーテル結合から構成される群から選択されるいずれかに置換可能である。
R11-A11-Z11-A12-Z12-A13-Z13-A14-R12…式(1)
式1が示すR11は、水素原子、炭素原子数が1以上20以下のアルキル基である。R11のアルキル基に含まれる1つ、または、隣接しない2つ以上のメチレン結合は、酸素原子、エチレン結合、エステル結合、ジエーテル結合から構成される群から選択されるいずれかに置換可能である。式(1)が示すR12は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、または、炭素原子数が1以上15以下のアルキル基である。式(1)が示すR12のアルキル基に含まれる1つ、または、隣接しない2つ以上のメチレン結合は、酸素原子、エチレン結合、エステル結合、ジエーテル結合から構成される群から選択されるいずれかに置換可能である。
式(1)が示すA11、A12、A13、A14は、それぞれ独立して、1,4‐フェニレン基、2,6‐ナフチレン基を表す。1,4‐フェニレン基、2,6‐ナフチレン基の1つ、または、2つ以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基に置換可能である。式(1)が示すA11、A12、A13、A14は、それぞれ独立して、1,4‐シクロヘキシレン基、3,6‐シクロヘキセニレン基、1,3‐ジオキサン‐2,5‐ジイル基、ピリジン‐2,5‐ジイル基でもよい。式(1)が示すA13、A14は、それぞれ独立して、単結合でもよい。式(1)が示すZ11、Z12、Z13は、それぞれ独立して、単結合、エステル結合、ジエーテル結合、エチレン結合、フルオロエチレン結合、カルボニル結合から構成される群から選択されるいずれか一種を表す。
二色性色素は、液晶化合物LCをホストとしたゲストホスト型式によって駆動されることによって有色を呈する。二色性色素は、例えば、ポリヨウ素、アゾ化合物、アントラキノン化合物、ナフトキノン化合物、アゾメチン化合物、テトラジン化合物、キノフタロン化合物、メロシアニン化合物、ペリレン化合物、ジオキサジン化合物から構成される群から選択される少なくとも1種である。二色性色素は、1種の化合物でもよいし、2種以上の化合物の組み合わせでもよい。耐光性を高めることおよび二色比を高めることが求められる場合には、二色性色素は、アゾ化合物およびアントラキノン化合物から構成される群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、アゾ化合物であることがより好ましい。
二色性色素は、黒色を呈することが好ましい。二色性色素が黒色を呈する場合には、二色性色素が黒色を呈する1種の化合物であってもよい。あるいは、二色性色素は、黒色とは異なる色を呈する2種以上の化合物の組み合わせによって、黒色を呈してもよい。
[透明高分子層]
透明高分子層23Pは、垂直配向剤23P1、重合性液晶化合物23P2、および、非液晶性の重合性化合物23P3の硬化物である。重合性化合物23P3は、光重合性化合物である。光重合性化合物を重合させるための光は、紫外線でもよいし、電子線でもよい。光重合性化合物は、紫外線重合性組成物でもよいし、電子線重合性組成物でもよい。
透明高分子層23Pは、垂直配向剤23P1、重合性液晶化合物23P2、および、非液晶性の重合性化合物23P3の硬化物である。重合性化合物23P3は、光重合性化合物である。光重合性化合物を重合させるための光は、紫外線でもよいし、電子線でもよい。光重合性化合物は、紫外線重合性組成物でもよいし、電子線重合性組成物でもよい。
調光層23における透明高分子層23Pの配合比における下限値および上限値は、光重合性化合物の重合過程において、液晶化合物LCから構成される液晶粒子が光重合性化合物の重合体から相分離する範囲に含まれる。透明高分子層23Pの機械的な強度を高めることが必要である場合には、透明高分子層23Pの配合比における下限値が高いことが好ましい。液晶化合物LCを駆動するための電圧を低めることが必要である場合には、透明高分子層23Pの配合比における上限値が低いことが好ましい。
透明高分子層23Pを形成する重合性化合物23P3は、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、スチレン化合物、チオール化合物、これら各化合物のオリゴマーから構成される群から選択される少なくとも一種でもよい。アクリレート化合物は、モノアクリレート化合物、ジアクリレート化合物、トリアクリレート化合物、テトラアクリレート化合物から構成される群から選択される少なくとも一種でもよい。アクリレート化合物は、炭素数が2以上12以下の飽和アルキル基を含有する単官能アクリレートでもよいし、炭素数が2以上12以下の飽和アルコキシアルキル基を含有する単官能アクリレートでもよい。アクリレート化合物は、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ブチルエチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートから選択される少なくとも一種でもよい。アクリレート化合物は、多官能ウレタンアクリレートでもよい。多官能ウレタンアクリレートは、2官能ウレタンアクリレートでもよいし、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどのウレタンプレポリマーでもよい。メタクリレート化合物は、ジメタクリレート化合物、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から構成される群から選択される少なくとも一種でもよい。メタクリレート化合物は、N,N‐ジメチルアミノエチルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートから構成される群から選択される少なくとも一種でもよい。チオール化合物は、1,3‐プロパンジチオールでもよいし、1,6‐ヘキサンジチオールでもよい。スチレン化合物は、スチレンでもよいし、メチルスチレンでもよい。
重合性化合物23P3は、重合性の官能基を1つのみ含む重合性化合物を含んでよい。この場合には、重合性化合物23P3が単官能の重合性化合物を含むことによって、透明高分子層23P内において、重合性化合物23P3に由来する単位構造が立体障害であるから、液晶化合物LCの秩序が乱れやすい。これにより、液晶化合物LCが駆動されやすくなり、結果として、調光シート11Rの駆動電圧が低くなりやすい。
重合性化合物23P3は、重合性の官能基を2つ以上含む重合性化合物を含んでよい。この場合には、重合性化合物23P3が多官能の重合性化合物を含むことによって、透明高分子層23P内に密な構造が含まれやすくなるから、透明高分子層23Pが透明導電シート21,22から剥がれにくくなる。
重合性化合物23P3における重合性の官能基の数は、2つ以上4つ以下であってよい。これにより、透明高分子層23P内に網目状の構造が含まれ、これによって透明高分子層23Pが透明導電シート21,22から剥がれにくくなり、また、液晶化合物LCの駆動が透明高分子層23Pによって妨げられにくくなる。
垂直配向剤23P1は、液晶化合物LCを垂直配向させることが可能に構成された化合物である。垂直配向剤23P1は、透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに対して、液晶化合物LCの長軸が70°以上90°以下の範囲内に含まれる所定の角度で配向させることが可能に構成された化合物である。
透明時のヘイズ値を低下させる観点では、液晶化合物LCに対して高い垂直配向性が付与されることが好ましい。透明時のヘイズ値を低下させる観点では、垂直配向剤23P1は、分子末端に極性基を有し、かつ、炭素数が8以上の有機化合物であることが好ましく、炭素数が10以上の有機化合物であることがより好ましい。
垂直配向剤23P1の分子末端に位置する極性基は、例えば、‐OR2、‐N(R2R3)2、‐COR2、‐CO2R2、‐COOCH=CHR2、‐NR2COMe、‐CON(R2R3)2、‐SR2、アンモニウム塩、カルボン酸塩などであってよい。なお、R2およびR3は、水素またはメチル基を示す。液晶化合物LCに高い垂直配向性を付与し、かつ、結晶の析出などによって透明時のヘイズ値の低下を抑制する観点では、極性基が、‐OR2、‐COR2、‐COOCH=CHR2のいずれかであることが好ましく、‐OHであることがより好ましい。極性基が‐N(R2R3)2である場合には、極性基が空気中の酸性ガスと塩を生成することや、他のアクリル系モノマーとの反応を抑える観点で、垂直配向剤23P1が、芳香族に置換した‐N(R2R3)2を含むことが好ましい。
垂直配向剤23P1は、非重合性の垂直配向剤でもよいし、重合性の垂直配向剤でもよい。垂直配向剤が非重合性の垂直配向剤である場合には、液晶化合物LCに垂直配向を付与する観点で、垂直配向剤23P1が一方の分子末端に極性基を有することが好ましく、極性基が、‐OH、‐N(R2)2の少なくとも一方を有することが好ましく、‐OHを有することがより好ましい。なお、R2は水素あるいはメチル基を示す。また、垂直配向剤23P1が重合性の垂直配向剤である場合には、極性基である‐OHあるいは‐COOCH=CHR2を分子末端に有することが好ましく、双方の分子末端に極性基を有することがより好ましい。さらに、重合性の垂直配向剤23P1は、‐OHのみを極性基として含むことが好ましい。
垂直配向剤23P1は、メソゲンを主鎖に含み、かつ、主鎖の末端、すなわち分子末端に水酸基(‐OH)を有してもよい。垂直配向剤23P1は、メソゲンとして、シクロヘキシルシクロヘキサン、フェニルシクロヘキサン、ビフェニルからなる群から選択されるいずれか1つを含み、かつ、分子構造の末端に水酸基、および分子構造の他端に直鎖アルキル基を含む化合物でもよい。この場合には、各透明導電シート21,22は、透明高分子層に接する面に酸素原子、水酸基、あるいはシラノール基を有してよい。各透明導電シート21,22の面は、透明電極層21A,22Aの表面21AS、22ASである。これにより、垂直配向剤23P1の水酸基がシラノール基に水素結合することによって、透明導電シート21,22に垂直配向剤23P1が吸着することが可能である。
官能基を2つ含む重合性液晶化合物23P2は、液晶性を発現する剛直構造であるメソゲンと、重合可能な末端基である重合性官能基とを含んでいる。透明高分子層23Pを構成する高分子化合物は、重合性液晶化合物23P2のメソゲンを含んでいる。メソゲンは、部分構造として、2個以上の6員環を直鎖状に連結した構造を含んでいる。透明高分子層23Pを構成する高分子化合物は、メソゲンの他に、ポリエチレンなどの屈曲鎖を含んでもよい。
透明高分子層23Pを構成する高分子化合物は、常温で液晶性を有してもよいし、常温で液晶性を有しなくてもよい。透明高分子層23Pを構成する高分子化合物は、重合性液晶化合物23P2のメソゲンを主鎖に含む構造を有する主鎖型の高分子化合物である。透明高分子層23Pを構成する高分子化合物は、重合性液晶化合物23P2のメソゲンを側鎖に含む構造を有する側鎖型の高分子化合物でもよいし、主鎖型の高分子化合物と側鎖型の高分子化合物との組み合わせであってもよい。
重合性液晶化合物23P2は、室温でネマチック相を有する。重合性液晶化合物23P2のメソゲンは、上述したように2個以上の6員環を直鎖状に連結した構造を有し、例えば、液晶化合物LCのメソゲンと同一であってよい。重合性液晶化合物23P2の重合性官能基は、紫外線感受性を有する重合開始剤の作用によって重合を開始する。重合性液晶化合物23P2の重合性官能基は、メソゲンを含む直鎖状構造の両端に位置する。重合性液晶化合物23P2の重合性官能基は、例えば、アリル基、アシル基、ビニル基、ビニルオキシ基である。重合性液晶化合物は、1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物の組み合わせでもよい。重合性液晶化合物23P2の一例は、ROC-107(BASF社製)、LC242(BASF社製)である。
[スペーサー]
調光層23は、複数のスペーサーを含んでもよい。スペーサーは、透明高分子層23Pの全体に分散している。スペーサーの厚さは、調光層23の厚さを定める。スペーサーの厚さは、スペーサーの粒径でもよい。スペーサーは、調光層23の厚さを均一にする。スペーサーは、ビーズスペーサーでもよいし、フォトレジストの露光および現像によって形成されるフォトスペーサーでもよい。スペーサーは、無色透明でもよいし、有色透明でもよいし、有色不透明でもよい。調光層23が二色性色素を含む場合には、スペーサーの色は、二色性色素が呈する色と同じ色を呈することが好ましい。
調光層23は、複数のスペーサーを含んでもよい。スペーサーは、透明高分子層23Pの全体に分散している。スペーサーの厚さは、調光層23の厚さを定める。スペーサーの厚さは、スペーサーの粒径でもよい。スペーサーは、調光層23の厚さを均一にする。スペーサーは、ビーズスペーサーでもよいし、フォトレジストの露光および現像によって形成されるフォトスペーサーでもよい。スペーサーは、無色透明でもよいし、有色透明でもよいし、有色不透明でもよい。調光層23が二色性色素を含む場合には、スペーサーの色は、二色性色素が呈する色と同じ色を呈することが好ましい。
スペーサーは、球形状を有してもよいし、柱形状を有してもよい。調光層23の厚さ方向におけるスペーサーの大きさは、調光層23に要求される厚さに基づいて適宜変更される。調光層23の厚さ方向におけるスペーサーの大きさは、例えば、5μm以上50μm以下であってよい。スペーサーが柱形状を有する場合には、スペーサーの平均径は、例えば、5μm以上50μm以下である。調光シート11Rの省電力化が要求される場合には、調光層23の厚さを薄くするために、スペーサーの平均粒子径、あるいは、スペーサーの平均径は、例えば、5μm以上30μm以下であることが好ましい。
スペーサーを形成する材料は、絶縁性を有する透明無機化合物でもよいし、絶縁性を有する透明樹脂でもよい。透明無機化合物は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムから構成される群から選択されるいずれか一種である。透明樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、アセチルセルロースから構成される群から選択される少なくとも一種である。スペーサーが有色透明を呈する場合には、スペーサーを形成する材料は、有色顔料が分散された透明樹脂でもよい。調光層23を形成するための塗工液のなかにスペーサーが分散される場合には、スペーサーの表面は、塗工液に対する親液性を付与するための表面処理を施されてもよい。
スペーサーを形成する材料が有する屈折率は、1.4以上1.6以下でもよい。スペーサーSPを形成する材料が有する屈折率は、調光層23を構成する透明高分子層23Pの屈折率とは異なる。
[調光シートの製造方法]
図4から図7を参照して、調光シート11Rの製造方法を説明する。
調光シート11Rの製造方法は、塗工液を調製すること、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に塗工液を挟むこと、および、塗工液を硬化させることを含んでいる。塗工液を硬化させることは、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に塗工液を挟んだ状態で、塗工液を露光することによって塗工液を硬化させる。
図4から図7を参照して、調光シート11Rの製造方法を説明する。
調光シート11Rの製造方法は、塗工液を調製すること、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に塗工液を挟むこと、および、塗工液を硬化させることを含んでいる。塗工液を硬化させることは、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との間に塗工液を挟んだ状態で、塗工液を露光することによって塗工液を硬化させる。
塗工液は、塗工液の全質量が100質量%である場合に、以下を含む。
(A)60質量%以上の負の誘電異方性を有した液晶化合物
(B)5質量%以上10質量%以下の垂直配向剤
(C)0.5質量%以上10質量%以下の官能基を2つ含む重合性液晶化合物。
(D)15質量%以上25質量%以下の重合性化合物。
(A)60質量%以上の負の誘電異方性を有した液晶化合物
(B)5質量%以上10質量%以下の垂直配向剤
(C)0.5質量%以上10質量%以下の官能基を2つ含む重合性液晶化合物。
(D)15質量%以上25質量%以下の重合性化合物。
以下、図面を参照して、調光シート11Rの製造方法をより詳しく説明する。
図4が示すように、調光シート11Rの製造方法は、調製工程(ステップS11)、塗工工程(ステップS12)、および、露光工程(ステップS13)を含んでいる。
図4が示すように、調光シート11Rの製造方法は、調製工程(ステップS11)、塗工工程(ステップS12)、および、露光工程(ステップS13)を含んでいる。
調製工程では、調光層23を形成するための塗工液を調製する。塗工液は、上述した(A)から(D)を含んでいる。塗工液は、スペーサーおよび光重合開始剤をさらに含んでいる。調製工程では、上述した(A)から(D)、スペーサー、および、光重合開始剤を混合することによって、塗工液を調製する。
光重合開始剤は、例えば、ジケトン化合物、アセトフェノン化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、チオキサンソン化合物、オキシムエステル化合物から構成される群から選択される少なくとも一種である。重合開始剤は、1種の化合物でもよいし、2種以上の化合物の組み合わせでもよい。重合開始剤の一例は、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、シクロヘキシルフェニルケトン、フェニルアセトフェノンから構成される群から選択されるいずれか一種である。
図5が示すように、塗工液CLを例えば第1透明導電シート21に塗布する。この際に、第1透明導電シート21が含む第1透明電極層21Aのなかで、第1透明基材21Bに接する面とは反対側の面に、塗工液CLを塗工する。なお、第2透明導電シート22に塗工液CLを塗工してもよい。
次いで、図6が示すように、塗工液CLに対して第2透明導電シート22を重ねる。この際に、第1透明電極層21Aと第2透明電極層22Aとの間に塗工液CLを挟むように、塗工液CLに対して第2透明導電シート22を重ねる。なお、第2透明導電シート22に塗工液CLを塗工した場合には、第2透明導電シート22に第1透明導電シート21を重ねる。
続いて、図7が示すように、塗工液CLに光Lを照射することによって、垂直配向剤23P1、重合性液晶化合物23P2、および、重合性化合物23P3を含む硬化体を形成する。これにより、液晶化合物LCから構成される液晶粒子を硬化体から相分離させる。塗工液CLを硬化させるための光Lは、第1透明導電シート21と第2透明導電シート22との両方に向けて照射されてもよい。これにより、第1透明導電シート21を透過した光Lと、第2透明導電シート22を透過した光Lとが、塗工液CLに到達する。なお、第1透明導電シート21および第2透明導電シート22のいずれかのみに向けて照射されてもよい。この場合には、第1透明導電シート21を透過した光L、あるいは、第2透明導電シート22を透過した光Lのみが塗工液CLに到達する。
液晶化合物LCの配合比が60質量%以上であり、かつ、添加型の垂直配向剤23P1の配合比が5質量%以上10質量%以下であることによって、各透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに、液晶化合物LCを垂直配向させることが可能である。
この際に、各透明導電シート21,22の表面に位置する官能基に対して、垂直配向剤23P1の極性基が吸着し、これによって垂直配向剤23P1が各透明導電シート21,22に並ぶ。続いて、垂直配向剤23P1が含む主鎖に沿って液晶化合物LCが配向し、これによって液晶化合物LCが垂直配向する。例えば、各透明導電シート21,22の表面に酸素原子、水酸基、あるいはシラノール基が位置し、かつ、垂直配向剤23P1がメソゲンと水酸基とを含む場合には、水酸基がシラノール基に水素結合する。これによって、各透明導電シート21,22の表面に垂直配向剤23P1が吸着する。続いて、液晶化合物LCが垂直配向剤23P1のメソゲンに沿って垂直配向する。
また、重合性液晶化合物23P2も、垂直配向剤23P1に沿って垂直配向する。塗工膜に紫外線が照射されることによって、重合性液晶化合物23P2および重合性化合物23P3が硬化する。露光前において重合性液晶化合物23P2は垂直配向しているから、露光後においても重合性液晶化合物23P2は垂直配向した状態に維持される。
重合性液晶化合物23P2は非重合性の液晶化合物LCを束縛するから、空隙23D内の液晶化合物LCは、垂直配向を維持しようとする。重合性液晶化合物23P2の配合比が高くなり過ぎると、調光層23に対して電圧が印加された際に、液晶化合物LCの配向が変わりにくくなる。この点、重合性液晶化合物23P2の配合比が0.5質量%以上10質量%以下であることによって、液晶化合物LCの垂直配向を安定化させ、かつ、電圧が印加された際に液晶化合物LCの配向の変化が、重合性液晶化合物23P2によって妨げられにくい。
また、重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下であることによって、複数の空隙23Dを有した透明高分子層23Pを形成することが可能である。なお、重合性化合物23P3が単官能の重合性化合物23P3を1種以上含む場合には、調光シート11Rの駆動電圧を低下させ、かつ、不透明時における調光シート11Rのクラリティを低めることが可能である。
本開示の調光シート11Rの製造方法では、調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、塗液を塗工することによって塗工膜を形成する工程、および、塗工膜を焼成する工程が不要である。これにより、調光シート11Rの製造において、工数を削減し、かつ、歩留まりを向上することが可能であるから、調光シート11Rの製造に要するコストを減らすことが可能である。
また、調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、形成後の配向膜を備える透明導電シートを保管する必要がない。これにより、配向膜の保管期間のばらつきに伴う配向膜の表面における機能のばらつきが抑えられ、ひいては調光シート11Rの品質にばらつきが生じることが抑えられる。
なお、液晶化合物LCから構成される液晶粒子の相分離は、光重合性化合物の重合と、液晶化合物LCの拡散とを通じて進む。光重合性化合物の重合する速度は、光重合性化合物に照射される光の強度によって変わる。液晶化合物LCが拡散する速度は、光重合性化合物の重合時の処理温度によって変わる。液晶化合物LCの相分離では、液晶粒子の大きさを所望の大きさとするように、すなわち空隙23Dの大きさを所望の大きさとするように、光重合性化合物に照射される光の強度が設定される。また、液晶化合物LCの相分離では、液晶化合物LCの拡散を促すための加熱を行ってもよい。
空隙23Dの大きさを小さくすることが求められる場合には、光重合性化合物に照射される光の強度を高め、かつ、液晶化合物LCの拡散を抑えるための低い温度で重合を進めることが好ましい。空隙23Dの大きさを大きくすることが求められる場合には、光重合性化合物に照射される光の強度を低め、かつ、液晶化合物LCの拡散を促すための高い温度で重合を進めることが好ましい。
[実施例]
図8から図10を参照して、実施例を説明する。
実施例の調光シート11Rを形成するために、以下に記載の材料を用いた。
図8から図10を参照して、実施例を説明する。
実施例の調光シート11Rを形成するために、以下に記載の材料を用いた。
[材料]
・第1透明電極層21A :酸化インジウムスズ
・第2透明電極層22A :酸化インジウムスズ
・第1透明基材21B :ポリエチレンテレフタレートフィルム
・第2透明基材22B :ポリエチレンテレフタレートフィルム
・液晶化合物LC :シアノ系液晶化合物とフッ素系液晶化合物との混合物
・重合開始剤 :1‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
・スペーサー :直径25μmの真球状
・垂直配向剤23P1 :分子末端の極性基に水酸基を有し、他の分子末端に直鎖アルキルを有したシクロヘキシルシクロヘキサン化合物
・重合性液晶化合物23P2 :ROC-107(BASF社製)
・重合性化合物23P3 :単官能アクリレート
・重合性化合物23P3 :2官能ウレタンアクリレート
・第1透明電極層21A :酸化インジウムスズ
・第2透明電極層22A :酸化インジウムスズ
・第1透明基材21B :ポリエチレンテレフタレートフィルム
・第2透明基材22B :ポリエチレンテレフタレートフィルム
・液晶化合物LC :シアノ系液晶化合物とフッ素系液晶化合物との混合物
・重合開始剤 :1‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
・スペーサー :直径25μmの真球状
・垂直配向剤23P1 :分子末端の極性基に水酸基を有し、他の分子末端に直鎖アルキルを有したシクロヘキシルシクロヘキサン化合物
・重合性液晶化合物23P2 :ROC-107(BASF社製)
・重合性化合物23P3 :単官能アクリレート
・重合性化合物23P3 :2官能ウレタンアクリレート
図8および以下に記載するように、実施例1から実施例4の各々において、液晶化合物LC、垂直配向剤23P1、重合性液晶化合物23P2、単官能の重合性化合物23P3、および、2官能の重合性化合物23P3の配合比をそれぞれ設定した。
[実施例1]
70.1質量%の液晶化合物LC、5.6質量%の垂直配向剤23P1、0.7質量%の重合性液晶化合物23P2、9.3質量%の単官能の重合性化合物23P3、および、14.3質量%の2官能の重合性化合物23P3を混合した。これにより、塗工膜を調整した。
70.1質量%の液晶化合物LC、5.6質量%の垂直配向剤23P1、0.7質量%の重合性液晶化合物23P2、9.3質量%の単官能の重合性化合物23P3、および、14.3質量%の2官能の重合性化合物23P3を混合した。これにより、塗工膜を調整した。
次いで、100質量%の塗工液に対して、1質量%のスペーサーと、1質量%の重合開始剤とを混合した後に、混合後の塗工液を第1透明電極層21Aと第2透明電極層22Aとの間に挟んだ。その後、第1透明基材21Bと第2透明基材22Bとの両方から、紫外線を照射することによって、透明高分子層23Pから液晶粒子を相分離することによって、調光層23を形成した。この際に、紫外線の強度を10mW/cm2に設定し、かつ、紫外線の照射時間を100秒に設定した。これにより、実施例1の調光シート11Rを得た。
[実施例2]
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を67.8質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を6.8質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を10.0質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を13.0質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を2.4質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例2の調光シート11Rを得た。
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を67.8質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を6.8質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を10.0質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を13.0質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を2.4質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例2の調光シート11Rを得た。
[実施例3]
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を68.1質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を7.1質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を10.0質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を6.5質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を8.3質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例3の調光シート11Rを得た。
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を68.1質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を7.1質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を10.0質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を6.5質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を8.3質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例3の調光シート11Rを得た。
[実施例4]
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を67.2質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を8.2質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を7.9質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を4.0質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を12.7質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例4の調光シート11Rを得た。
実施例1において、液晶化合物LCの配合比を67.2質量%に変更し、垂直配向剤23P1の配合比を8.2質量%に変更し、重合性液晶化合物23P2の配合比を7.9質量%に変更した。また、実施例1において、単官能の重合性化合物23P3の配合比を4.0質量%に変更し、2官能の重合性化合物23P3の配合比を12.7質量%に変更した。それ以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例4の調光シート11Rを得た。
[評価方法]
[ヘイズ値]
各実施例の調光シートについて、ASTM D 1003-00に準拠した方法を用いて、一対の透明電極層間に50Hzの矩形波状を有した交流電圧を印加している状態でヘイズ値を測定した。この際に、実施例1および実施例2では、一対の透明電極層間に0V以上70V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のヘイズ値を測定した。なお、ヘイズ値の測定には、ヘイズ・透明性測定器(BYK haze-gard i instrument、BYK Gardner社製)を用いた。また、実施例3および実施例4では、一対の透明電極層間に0V以上150V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のヘイズ値を測定した。
[ヘイズ値]
各実施例の調光シートについて、ASTM D 1003-00に準拠した方法を用いて、一対の透明電極層間に50Hzの矩形波状を有した交流電圧を印加している状態でヘイズ値を測定した。この際に、実施例1および実施例2では、一対の透明電極層間に0V以上70V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のヘイズ値を測定した。なお、ヘイズ値の測定には、ヘイズ・透明性測定器(BYK haze-gard i instrument、BYK Gardner社製)を用いた。また、実施例3および実施例4では、一対の透明電極層間に0V以上150V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のヘイズ値を測定した。
[クラリティ値]
各実施例の調光シートについて、ヘイズ・透明性測定器(ヘイズガードi、BYK-Gardner社製)を用いて、一対の透明電極層間に50Hzの矩形波状を有した交流電圧を印加している状態でクラリティ値を測定した。この際に、実施例1および実施例2では、一対の透明電極層間に0V以上70V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のクラリティ値を測定した。また、実施例3および実施例4では、一対の透明電極層間に0V以上150V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のクラリティ値を測定した。クラリティ値の算出には、下記式(1)を用いた。
各実施例の調光シートについて、ヘイズ・透明性測定器(ヘイズガードi、BYK-Gardner社製)を用いて、一対の透明電極層間に50Hzの矩形波状を有した交流電圧を印加している状態でクラリティ値を測定した。この際に、実施例1および実施例2では、一対の透明電極層間に0V以上70V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のクラリティ値を測定した。また、実施例3および実施例4では、一対の透明電極層間に0V以上150V以下の範囲において10V刻みで交流電圧を印加した際のクラリティ値を測定した。クラリティ値の算出には、下記式(1)を用いた。
100×(LC-LR)/(LC+LR) … 式(1)
式(1)において、光量LCは、調光層23を透過した光のなかで、調光層23に入射した平行光の光軸に沿って直進する直進光の光量である。式(1)において、光量LRは、平行光の光軸に対する角度が±2.5°以内である狭角散乱光の光量である。
式(1)において、光量LCは、調光層23を透過した光のなかで、調光層23に入射した平行光の光軸に沿って直進する直進光の光量である。式(1)において、光量LRは、平行光の光軸に対する角度が±2.5°以内である狭角散乱光の光量である。
[評価結果]
各実施例の調光シートについてヘイズ値を測定した結果は、図9が示す通りであった。また、各実施例の調光シートについてクラリティ値を測定した結果は、図10が示す通りであった。
各実施例の調光シートについてヘイズ値を測定した結果は、図9が示す通りであった。また、各実施例の調光シートについてクラリティ値を測定した結果は、図10が示す通りであった。
図9が示すように、実施例1から実施例4のいずれにおいても、一対の透明電極層21A,22A間に印加される電圧が高くなるほど、調光シート11Rのヘイズ値が高まることが認められた。なお、実施例1と実施例2とにおいて応答速度を比較した場合に、実施例1での応答速度が実施例2での応答速度よりも低いことが認められた。実施例2では、実施例1に対して重合性液晶化合物23P2の配合比を高めているから、これによって応答速度が高められたといえる。
実施例3および実施例4では、実施例2に対して、重合性液晶化合物23P2の配合比を低めず、また、重合性化合物23P3の総量を低めない状態で、単官能の重合性化合物23P3の配合比を低め、かつ、2官能の重合性化合物23P3の配合比を高めた。実施例2から4の比較から、単官能の重合性化合物23P3の配合比が低くなることによって、調光シート11Rの駆動電圧が高くなるといえる。単官能の重合性化合物23P3の配合比が高められると、単官能の重合性化合物23P3が透明高分子層23P内において立体障害であり、これによって、液晶化合物LCと透明高分子層23Pとの界面におけるアンカリング力が低下する。結果として、調光シート11Rの駆動電圧が低くなるといえる。
また、垂直配合剤の配合比が最も高い実施例4の調光シート11Rにおいて、0Vでのヘイズ値が最も低いことが認められた。ヘイズ値が低いほど垂直配向性が高いといえるから、実施例4の調光シート11Rでは、液晶化合物LCの垂直配向性が高まることで、0Vでのヘイズ値が低められたといえる。
図10が示すように、実施例1,2と実施例3,4との比較から、単官能の重合性化合物23P3の配合比が高い場合には、調光シート11Rの駆動電圧が低められることに加えて、クラリティ値も低められることが認められた。一対の透明電極層21A,22A間に電圧が印加された際に、液晶化合物LCと透明高分子層23Pとの境界におけるアンカリング力が低いことによって、液晶化合物LCの配向が変わりやすくなる。これにより、屈折率の変化率が高められるから、実施例1,2においてクラリティ値が低められたといえる。
また、実施例1,2の調光シート11Rに対するV‐C曲線が、極小値を有することが認められた。すなわち、実施例1,2の調光シート11Rは、クラリティ値に極小値を有することが認められた。
一対の透明電極層21A,22Aに電圧が印加された際に配向が変わりやすくすることによって、空隙23Dの大きさ、空隙23Dを画定する高分子の厚さ、高分子の密度に応じて、空隙23D間において液晶化合物LCの配向が互いに異なりやすくなる。これによって、空隙23D間において、液晶化合物LCにおける配向ベクトルの方向と大きさとが異なりやすくなる。
実施例1,2の調光シート11Rは、透明高分子層23Pが含む空隙23D間において屈折率の不一致が生じているために、クラリティ値に極小値を有すると考えられる。仮に、液晶化合物LCの屈折率と透明高分子層23Pの屈折率との不一致のみによって調光層23での散乱が生じているとすれば、クラリティ値は極小値を有さず、かつ、一対の透明電極層21A,22A間に印加される電圧が高いほどクラリティ値は低くなると考えられる。そのため、クラリティ値の極小値は、空隙23D間において、液晶化合物LCにおける配向ベクトルの方向と大きさとが異なることによって生じると考えられる。
実施例1,2の調光シート11Rによれば、クラリティ値が極小値を有することによって、低い印加電圧で高い遮蔽性を得ることができ、ひいては、低電圧での駆動および消費電力の低下が可能である。
以上説明したように、調光シート、および、調光シートの製造方法の一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、塗液を塗工することによって塗工膜を形成する工程、および、塗工膜を焼成する工程が不要である。これにより、調光シート11Rの製造において、工数を削減し、かつ、歩留まりを向上することが可能であるから、調光シート11Rの製造に要するコストを減らすことが可能である。
(1)調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、塗液を塗工することによって塗工膜を形成する工程、および、塗工膜を焼成する工程が不要である。これにより、調光シート11Rの製造において、工数を削減し、かつ、歩留まりを向上することが可能であるから、調光シート11Rの製造に要するコストを減らすことが可能である。
(2)調光層23を形成する工程とは別の工程によって配向層を形成することが不要であるから、形成後の配向膜を備える透明導電シート21,22を保管する必要がない。これにより、配向膜の保管期間のばらつきに伴う配向膜の表面における機能のばらつきが抑えられ、ひいては調光シート11Rの品質にばらつきが生じることが抑えられる。
(3)液晶化合物LCの配合比が60質量%以上であり、かつ、添加型の垂直配向剤23P1の配合比が5質量%以上10質量%以下であることによって、各透明電極層21A,22Aの表面21AS,22ASに、垂直配向剤23P1および重合性液晶化合物23P2を介して液晶化合物LCを垂直配向させることが可能である。また、重合性液晶化合物23P2も、垂直配向剤23P1に沿って垂直配向する。重合性液晶化合物23P2は非重合性の液晶化合物LCを束縛するから、空隙23D内の液晶化合物LCは、垂直配向を維持しようとする。重合性液晶化合物23P2の配合比が高くなり過ぎると、調光層23に対して電圧が印加された際に、液晶化合物LCの配向が変わりにくくなる。この点、重合性液晶化合物23P2の配合比が1質量%以上10質量%以下であることによって、液晶化合物LCの垂直配向を安定化させ、かつ、電圧が印加された際に液晶化合物LCの配向の変化が、重合性液晶化合物23P2によって妨げられにくい。また、重合性化合物23P3の配合比が15質量%以上25質量%以下であることによって、複数の空隙23Dを有した透明高分子層23Pを形成することが可能である。
(4)垂直配向剤23P1の水酸基が酸素原子、水酸基、あるいはシラノール基に水素結合することによって、透明導電シート21,22に垂直配向剤23P1が吸着することが可能である。
(5)重合性化合物23P3が単官能の重合性化合物を含むことによって、透明高分子層23P内において、重合性化合物23P3に由来する単位構造が立体障害であるから、液晶化合物LCの秩序が乱れやすい。これにより、液晶化合物LCが駆動されやすくなり、結果として、調光シート11Rの駆動電圧が低くなりやすい。
(6)重合性化合物23P3が多官能の重合性化合物を含むことによって、透明高分子層23P内に密な構造が含まれやすくなるから、透明高分子層23Pが透明導電シート21,22から剥がれにくくなる。
Claims (5)
- 第1透明導電シートと、
第2透明導電シートと、
前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に位置する調光層と、を備え、
前記調光層が、
前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に位置し、複数の空隙を含む透明高分子層と、
前記空隙内に位置し、かつ、負の誘電異方性を有した非重合性の液晶化合物を含む液晶組成物と、を含む調光シートであって、
前記透明高分子層は、
垂直配向剤と、重合性の官能基を2つ含む重合性液晶化合物と、非液晶性の重合性化合物との硬化体であり、
前記調光層において、前記透明高分子層の質量と前記液晶組成物の質量との総和が100質量%である場合に、
前記液晶化合物の配合比が60質量%以上であり、
前記垂直配向剤の配合比が5質量%以上10質量%以下であり、
前記重合性液晶化合物の配合比が0.5質量%以上10質量%以下であり、
前記重合性化合物の配合比が15質量%以上25質量%以下である
調光シート。 - 前記垂直配向剤は、主鎖にメソゲンを含み、かつ、前記主鎖の末端に水酸基を有し、
各透明導電シートは、前記透明高分子層に接する面に酸素原子、水酸基、あるいはシラノール基を有する
請求項1に記載の調光シート。 - 前記重合性化合物は、重合性の官能基を1つのみ含む重合性化合物を含む
請求項1または2に記載の調光シート。 - 前記重合性化合物は、重合性の官能基を2つ以上含む重合性化合物を含む
請求項3に記載の調光シート。 - 塗工液を調製すること、
第1透明導電シートと第2透明導電シートとの間に前記塗工液を挟むこと、および、
前記第1透明導電シートと前記第2透明導電シートとの間に前記塗工液を挟んだ状態で、前記塗工液を露光することによって前記塗工液を硬化させ、これによって調光層を形成すること、を含み、
前記塗工液は、前記塗工液の全質量が100質量%である場合に、
60質量%以上の負の誘電異方性を有した液晶化合物と、
5質量%以上10質量%以下の垂直配向剤と、
0.5質量%以上10質量%以下の官能基を2つ含む重合性液晶化合物と、
15質量%以上25質量%以下の重合性化合物を含む
調光シートの製造方法。
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