JP2024014588A - 調光シート - Google Patents

Abstract

【課題】調光シートが透明を呈する際のヘイズ値、調光シートの駆動電圧、および、調光シートの応答速度の全てが適切な範囲内に含まれることを可能とした調光シートを提供する。【解決手段】調光シート１１Ｒは、第１配向層２１と、第２配向層２２と、第１配向層２１と第２配向層２２との間に位置する調光層２３であって、複数のドメインが分散した透明高分子層と、液晶分子を含み、ドメイン内に充填された液晶組成物とを含む調光層２３とを備える。ドメインの大きさにおける指標であるドメイン径Ｄと、液晶分子に対する第１配向層２１の極角アンカリング係数である第１極角アンカリング係数Ｗａ１とが、数式（１）を満たす。３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ１０（Ｗａ１）｜≦９．３ … 数式（１）【選択図】図１

Description

本発明は、調光シートに関する。

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）。

特開２０１９－１９４６５４号公報

ところで、リバース型の調光シートは、調光層に電圧が印加されていないときに透明である。そのため、停電または故障などにより調光シートに通電ができない場合にも、調光シートによって視界が隔てられない。このように、リバース型の調光シートは高い安全性を有するから、リバース型の調光シートが適用される対象は、建物が備える透明部材に限らず、自動車、列車、および、飛行機などの移動体にも広がりつつある。こうした適用対象の拡張により、安全性や美観の観点から、調光シートには、透明を呈する際の透明性がより高いことが求められている。また、調光シートに印加することが可能な電圧の大きさが制限される観点から、液晶分子を駆動させるための駆動電圧を低めることが求められている。さらには、移動体が使用され得る低温環境下でも、調光シートが不透明を呈する状態から透明を呈する状態に変化する速度である応答速度が低下しにくいことが求められている。

上記課題を解決するための調光シートは、第１配向層と、第２配向層と、前記第１配向層と前記第２配向層との間に位置する調光層であって、複数のドメインが分散した透明高分子層と、液晶分子を含み、前記ドメイン内に充填された液晶組成物とを含む前記調光層と、を備える。調光シートにおいて、前記ドメインの大きさにおける指標であるドメイン径Ｄと、前記液晶分子に対する前記第１配向層の極角アンカリング係数である第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１とが、数式（１）を満たす。
３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ１）｜≦９．３ … 数式（１）

上記調光シートによれば、第１配向層の近傍において、第１配向層の第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第１配向層が液晶分子を配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第１配向層が液晶分子を配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられるから、調光シートの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

上記調光シートにおいて、前記ドメイン径Ｄと、前記液晶分子に対する前記第２配向層の極角アンカリング係数である第２極角アンカリング係数Ｗａ２とが、数式（２）を満たしてよい。
３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ２）｜≦９．３ … 数式（２）

上記調光シートによれば、第２配向層の近傍において、第１配向層の近傍と同様に、第２配向層の第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第２配向層が液晶分子を配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第２配向層が液晶分子を配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられるから、調光シートの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

上記調光シートにおいて、前記ドメイン径が、０．５μｍ以上４．０μｍ以下であってよい。この調光シートによれば、ドメイン径が０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることによって、調光シートに電圧が印加されていない状態での調光シートのヘイズ値が高まることが抑えられる。

上記調光シートにおいて、前記第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が、１．０×１０^－４以上１．０×１０^－２以下であってよい。この調光シートによれば、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が１．０×１０^－４以上１．０×１０^－２以下の範囲内に含まれることによって、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が下限値を下回る場合に比べて、数式（１）を満たすドメイン径Ｄの大きさが大きくなることが抑えられる。これにより、透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。一方で、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が上限値を上回る場合に比べて、数式（１）を満たすドメイン径Ｄの大きさが小さくなることが抑えられる。これにより、調光シートの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

上記調光シートにおいて、前記調光層の厚さ当たりにおける前記ドメインの密度が、前記調光層の厚さ方向における中央部において最も低くてよい。この調光シートによれば、調光層の厚さ方向における中央部におけるドメインの密度が最も低いことによって、各配向層からの距離が大きい部位に位置する液晶分子を減らすことが可能である。これにより、各配向層の配向規制力が液晶分子に作用しやすくなるから、調光シートに電圧が印加されていない状態において、調光シートの透明性を高める、すなわちヘイズ値を低めることが可能である。

本発明によれば、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値、調光シートの駆動電圧、および、調光シートの応答速度の全てが適切な範囲内に含まれる。

一実施形態における調光シートの構造を示す断面図である。 図１が示す調光層の構造を模式的に示す断面図である。 図１が示す調光層における第１配向層の極角アンカリング係数を説明するための模式図である。 実施例および比較例の調光シートにおける評価結果を示す表である。

図１から図４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。

図１が示すように、調光装置１０Ｒ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の適用対象は、例えば、車両および航空機などの移動体が備える窓であってよい。また、調光シート１１Ｒの適用対象は、例えば、住宅、駅、空港などの各種の建物が備える窓、オフィスに設置されたパーティション、店舗に設置されたショーウインドウ、および、映像を投影するスクリーンなどであってよい。調光シート１１Ｒは、これらの適用対象に対して、例えば粘着層によって貼り付けられる。調光シート１１Ｒの形状は、平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。調光シート１１Ｒは、適用対象が有する形状に追従することが可能な程度の可撓性を有してよい。

調光シート１１Ｒは、第１配向層２１と、第２配向層２２と、調光層２３と、を備えている。調光層２３は、第１配向層２１と第２配向層２２との間に位置している。調光層２３は、複数のドメインが分散した透明高分子層と、液晶分子を含み、ドメイン内に充填された液晶組成物とを含んでいる。

調光シート１１Ｒは、さらに、第１透明電極層２４、第２透明電極層２５、第１透明基材２６、および、第２透明基材２７を備えている。調光シート１１Ｒの厚さ方向において、第１透明電極層２４と第２透明電極層２５とが、一対の配向層２１，２２を挟んでいる。第１透明電極層２４と調光層２３との間に、第１配向層２１が位置している。第２透明電極層２５と調光層２３との間に、第２配向層２２が位置している。第１透明基材２６は、第１透明電極層２４を支持している。第２透明基材２７は、第２透明電極層２５を支持している。

調光シート１１Ｒは、第１透明電極層２４の一部に取り付けられた第１電極２４Ａと、第２透明電極層２５の一部に取り付けられた第２電極２５Ａとを備えている。調光シート１１Ｒはさらに、第１電極２４Ａに接続された配線２８と、第２電極２５Ａに接続された配線２８とを備えている。第１電極２４Ａおよび第２電極２５Ａは、それぞれ配線２８によって駆動部１２に接続されている。

第１透明電極層２４および第２透明電極層２５は、可視光を透過する光透過性を有する。第１透明電極層２４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透明電極層２５の光透過性は、第１透明電極層２４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２４，２５の厚さは、例えば０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であってよい。これにより、調光シート１１Ｒの適切な駆動を担保し、かつ、調光シート１１Ｒが撓んだ際に調光シート１１Ｒにクラックが生じることが抑えられる。

各透明電極層２４，２５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、および、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）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２６，２７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ってよい。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ってよい。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ってよい。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ってよい。各透明基材２６，２７の厚さは、例えば１６μｍ以上２５０μｍ以下であってよい。透明基材２６，２７の厚さが１６μｍ以上であることによって、調光シート１１Ｒの加工や施工がしやすい。透明基材２６，２７の厚さが２５０μｍ以下であることによって、ロールツーロールによる調光シート１１Ｒの製造が可能である。

各電極２４Ａ，２５Ａ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２４Ａ，２５Ａには、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２４Ａ，２５Ａは、図示されない導電性接着層によって、各透明電極層２４，２５に取り付けられている。各電極２４Ａ，２５Ａ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、異方性導電フィルム（ACF : Anisotropic Conductive Film）、異方性導電ペースト（ACP : Anisotropic Conductive Paste）、等方性導電フィルム（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１０Ｒ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、異方性導電フィルムであることが好ましい。

各配線２８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、第１透明電極層２４と第２透明電極層２５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２４，２５間に印加することが好ましい。なお、駆動部１２は、矩形波状以外の形状を有した交流電圧を一対の透明電極層２４，２５間に印加してもよい。例えば、駆動部１２は、正弦波状を有した交流電圧を一対の透明電極層２４，２５間に印加してもよい。

調光層２３では、２つの透明電極層２４，２５の間において生じる電圧の変化を受けて、液晶分子の配向が変わる。液晶分子における配向の変化は、調光層２３に入る可視光の散乱度合い、吸収度合い、および、透過度合いを変える。リバース型の調光シート１１Ｒは、調光シート１１Ｒの通電時に、すなわち、第１透明電極層２４と第２透明電極層２５との間に電位差が生じているときに、相対的に高いヘイズ値を有する。リバース型の調光シート１１Ｒは、調光シート１１Ｒの非通電時に、すなわち、第１透明電極層２４と第２透明電極層２５との間に電位差が生じていないときに、相対的に低いヘイズ値を有する。例えば、リバース型の調光シート１１Ｒは、調光シート１１Ｒの通電時に不透明を呈し、かつ、調光シート１１Ｒの非通電時に透明を呈する。
調光シート１１Ｒのヘイズは、ＪＩＳ Ｋ ７１３６：２０００「プラスチック－透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法によって算出される。

［調光シート］
図２を参照して、調光シート１１Ｒの構造、特に、調光シート１１Ｒが備える調光層２３の構造をより詳しく説明する。図２は、調光シート１１Ｒの断面構造を模式的に示している。なお、図２では、図示の便宜上、透明基材２６，２７の図示が省略されている。また、図２では、調光層２３の構造を説明する便宜上、各配向層２１，２２の厚さ、および、各透明電極層２４，２５の厚さに対する調光層２３の厚さの比が、実際の比よりも大きい。また、図２では、一対の透明電極層２４，２５間に電位差が生じていない状態での調光層２３の状態が示されている。

上述したように、調光シート１１Ｒは、第１配向層２１および第２配向層２２を備えている。第１配向層２１および第２配向層２２を形成するための材料は、有機化合物、無機化合物、および、これらの混合物である。有機化合物は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、および、シアン化化合物などである。無機化合物は、シリコン酸化物、および、酸化ジルコニウムなどである。なお、配向層２１，２２を形成するための材料は、シリコーンであってもよい。シリコーンは、無機性の部分と有機性の部分とを有する化合物である。各配向層２１，２２の厚さは、例えば０．０２μｍ以上０．５μｍ以下であってよい。

第１配向層２１および第２配向層２２は、垂直配向層である。垂直配向層は、第１透明電極層２４に接する面とは反対側の面、および、第２透明電極層２５に接する面とは反対側の面に対して垂直であるように、液晶分子の長軸を配向させる。なお、配向層２１，２２は、液晶分子２３ＬＭの長軸が各面に対して実質的に垂直であると判断される範囲において、長軸が垂直に対して数度傾くように液晶分子２３ＬＭを配向させてもよい。

上述したように、調光層２３は、透明高分子層２３Ｐと液晶組成物２３Ｌとを備えている。透明高分子層２３Ｐ内には、複数のドメイン２３Ｄが分散している。液晶組成物２３Ｌは、液晶分子２３ＬＭを含み、かつ、ドメイン２３Ｄ内に充填されている。

ドメイン２３Ｄの大きさの指標であるドメイン径は、０．５μｍ以上４．０μｍ以下であってよい。ドメイン径は、調光層２３が広がる平面に対して直交する断面に含まれるドメイン２３Ｄにおいて特定される。ドメイン２３Ｄが円形状を有する場合には、ドメイン２３Ｄの直径がドメイン径である。ドメイン２３Ｄが楕円形状を有する場合には、ドメイン２３Ｄの長軸がドメイン径である。ドメイン２３Ｄが不定形状を有する場合には、ドメイン２３Ｄに外接する円の直径がドメイン径である。

液晶組成物２３Ｌが含む液晶分子２３ＬＭは、誘電異方性が負であるネガ型の液晶分子である。液晶分子２３ＬＭの一例は、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、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、シクロヘキサン系、フェニルシクロヘキサン系、および、ジオキサン系から構成される群から選択されるいずれかであってよい。液晶組成物２３Ｌは、第１の液晶分子と、第１の液晶分子とは異なる種類の第２の液晶分子を含んでよい。

液晶分子２３ＬＭは、シクロヘキサン系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニル系、ターフェニル系、アルキン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系のいずれかであることが好ましい。さらに、液晶分子２３ＬＭは、以下の化学式（１）から化学式（１１）で示される液晶分子のいずれかであることがより好ましい。

なお、化学式（１）から化学式（１１）において、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、または、１つ以上の水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキル基である。

透明高分子層２３Ｐは、光重合性化合物の硬化体である。光重合性化合物は、紫外線硬化性化合物でもよいし、電子線硬化性化合物でもよい。光重合性化合物は、液晶組成物と相溶性を有する。ドメイン２３Ｄの寸法制御性を高める場合には、光重合性化合物は、紫外線硬化性化合物であることが好ましい。紫外線硬化性化合物の一例は、分子構造の末端に重合性不飽和結合を含む。あるいは、紫外線硬化性化合物は、分子構造の末端以外に重合性の不飽和結合を含む。光重合性化合物は、１種の重合性化合物、あるいは２種以上の重合性化合物の組み合わせである。

紫外線硬化性化合物は、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、および、各化合物のオリゴマーからなる群から選択される少なくとも一種である。

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を含む。アクリレート化合物の一例は、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である。メタクリレート化合物の一例は、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である。メタクリレート化合物の一例は、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である。チオール化合物の一例は、１，３‐プロパンジチオール、１，６‐ヘキサンジチオールである。スチレン化合物の一例は、スチレン、メチルスチレンである。

透明高分子層２３Ｐと液晶組成物２３Ｌとの総量に対する透明高分子層２３Ｐの含有率の下限値は３０質量％であってよく、より好ましい含有率の下限値は４０質量％であってよい。透明高分子層２３Ｐと液晶組成物２３Ｌとの総量に対する透明高分子層２３Ｐの含有率の上限値は７０質量％であってよく、より好ましい含有率の上限値は６０質量％であってよい。

透明高分子層２３Ｐの含有率の下限値および上限値は、光重合性化合物の硬化過程において、液晶組成物２３Ｌからなる液晶粒子が光重合性化合物の硬化体から相分離する範囲である。透明高分子層２３Ｐの機械的な強度を高めることを要する場合には、透明高分子層２３Ｐの含有率の下限値が高いことが好ましい。液晶分子２３ＬＭの駆動電圧を低めることを要する場合には、透明高分子層２３Ｐの含有率の上限値が低いことが好ましい。

本実施形態において、液晶組成物２３Ｌは、二色性色素を含んでもよい。二色性色素は、細長い形状を有している。二色性色素の分子における長軸方向での可視領域の吸光度が、分子の短軸方向における可視領域の吸光度よりも大きい。二色性色素は、長軸方向が、光の入射方向に対して平行または略平行な場合にほぼ透明を呈する。これに対して、二色性色素は、長軸方向が、光の入射方向に対して垂直または略垂直な場合に所定の色を呈する。

そのため、二色性色素は、調光層２３における第１配向層２１との接触面、および、調光層２３における第２配向層２２との接触面の法線方向に対して、長軸方向が平行または略平行であるように配向されたときに、透明を呈する。これに対して、二色性色素は、調光層２３における第１配向層２１との接触面、および、調光層２３における第２配向層２２との接触面の法線方向に対して、長軸方向が垂直または略垂直であるように配向されたときに所定の色を呈する。二色性色素が呈する色は、黒色または黒色に近い色であることが好ましい。二色性色素は、液晶分子２３ＬＭをホストとしたゲストホスト型式によって駆動され、これによって、二色性色素は呈色する。

二色性色素は、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一種であってよい。二色性色素は、１種の色素、あるいは、２種以上の色素の組み合わせであってよい。二色性色素の耐光性を高める観点、および、二色比を高める観点では、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一種であることが好ましい。二色性色素は、アゾ化合物であることがより好ましい。

なお、液晶組成物は、上述した液晶分子および二色性色素以外に、例えば透明高分子層を形成するためのモノマーを含んでもよい。
調光層２３の厚さは、例えば、２μｍ以上１０μｍ以下であってよい。また、調光層２３の厚さは、３．０μｍ以上８．０μｍ以下であってよい。

調光層２３の単位厚さ当たりにおけるドメイン２３Ｄの密度は、調光層２３の厚さ方向における中央部において最も低くてよい。なお、単位厚さ当たりにおけるドメイン２３Ｄの密度は、調光層２３が広がる平面と直交する断面において、当該断面当たりにおけるドメイン２３Ｄの個数を調光層２３の厚さで除算した値である。また、調光層２３の厚さ方向における中央部は、調光層２３の厚さ方向において、第１配向層２１に接する面から第２配向層２２に接する面までの距離を二等分する部分である。

図２が示すように、調光層２３の厚さ方向における中央部には、ドメイン２３Ｄが位置しないことが好ましい。また、調光層２３は、第１配向層２１に接するドメイン２３Ｄ、および、第２配向層２２に接するドメイン２３Ｄのみを含むことが好ましい。

調光層２３の厚さ方向における中央部におけるドメイン２３Ｄの密度が最も低いことによって、各配向層２１，２２からの距離が大きい部位に位置する液晶分子２３ＬＭを減らすことが可能である。これにより、各配向層２１，２２の配向規制力が液晶分子２３ＬＭに作用しやすくなるから、透明電極層２４，２５間に電圧が印加されていない状態において、調光シート１１Ｒの透明性を高める、すなわちヘイズ値を低めることが可能である。

［極角アンカリング係数］
図３を参照して、液晶分子２３ＬＭに作用する極角アンカリング係数を説明する。
液晶分子２３ＬＭは、配向層２１，２２との界面において配向規制力を受けて、所定の状態に配向する。本実施形態では、配向層２１，２２が垂直配向層であるから、液晶分子２３ＬＭは配向規制力を受けて、垂直配向する。配向規制力は、液晶分子２３ＬＭと配向層２１，２２との化学的な相互作用によるものか、あるいは、液晶分子２３ＬＭと配向層２１，２２との物理的な相互作用によるものとされている。

配向規制力には、極角アンカリング係数と、方位角アンカリング係数とが含まれる。極角アンカリング係数は、配向層２１，２２の法線方向におけるダイレクタの回転に作用するアンカリング係数である。方位角アンカリング係数は、配向層２１，２２の面内方向におけるダイレクタの回転に作用するアンカリング係数である。ダイレクタは、液晶分子２３ＬＭの尺度から見て十分に大きく、かつ、巨視的な尺度からみて十分に小さい領域での液晶分子２３ＬＭの長軸における平均的な方位を表す単位ベクトルである。

極角アンカリング係数Ｗ_ａは、以下の数式（３）によって表される。

数式（３）において、θは極角方向の角度である。θｅは、配向容易軸ｅの極角方向における角度である。なお、配向容易軸ｅとは、配向層２１，２２の表面におけるダイレクタが安定しやすい方向である。配向容易軸ｅは、配向層２１，２２によって与えられる。ただし、実際には、配向層２１，２２表面のダイレクタがバルクのダイレクタから影響を受けるから、配向容易軸ｅは、配向層２１，２２の表面からある角度だけ変化した位置において安定する。

図３は、第１配向層２１の表面における配向容易軸ｅおよび液晶分子２３ＬＭの座標を示している。図３が示すように、配向容易軸ｅの極角方向における角度がθｅである。なお、配向容易軸ｅの極角方向における角度θｅとは、配向容易軸ｅを含み、かつ、ＸＹ平面に直交する平面において、ＸＹ平面と配向容易軸ｅとが形成する角度である。また、液晶分子２３ＬＭの極角方向における角度がθである。液晶分子２３ＬＭの極角方向における角度θとは、液晶分子２３ＬＭのダイレクタを含み、かつ、ＸＹ平面に直交する平面において、ＸＹ平面とダイレクタとが形成する角度である。

なお、配向容易軸ｅの方位角方向における角度がΦｅである。配向容易軸ｅの方位角方向における角度Φｅとは、配向容易軸ｅをＸＹ平面上に投影した投影軸と、Ｘ軸とが形成する角度である。また、液晶分子２３ＬＭの方位方向における角度がΦである。液晶分子２３ＬＭの方位角方向における角度Φとは、液晶分子２３ＬＭのダイレクタをＸＹ平面上に投影した投影軸と、Ｘ軸とが形成する角度である。

なお、図３では、第１配向層２１の表面における配向容易軸ｅおよび液晶分子２３ＬＭの座標が示されているが、第２配向層２２の表面においても、第１配向層２１の表面と同様に、配向容易軸ｅおよび液晶分子２３ＬＭの座標が決定される。

また、液晶分子２３ＬＭの誘電率異方性Δεは、以下の数式（４）によって表される。

数式（４）において、ε_０は真空の誘電率であり、８．８５×１０^－１２Ｆ／ｍである。ε_⊥は、ダイレクタに対して垂直方向の誘電率である。Ｖはダイレクタに対して垂直方向の電圧であり、ｚはダイレクタに対して垂直方向の厚さである。なお、誘電率異方性Δεは、ダイレクタに対して垂直方向の誘電率ε_⊥と、ダイレクタに対して平行方向の誘電率ε_∥とを用いて、以下のように表される。

Δε ＝ ε_∥ － ε_⊥
また、液晶分子２３ＬＭの弾性定数は、以下の数式（５）によって表される。

数式（５）において、Ｋ_１１はスプレイ変形に対する弾性定数であり、Ｋ_３３はベンド変形に対する弾性定数である。

そして、調光層２３内に存在する液晶分子２３ＬＭに与えられるエネルギーＵ_ａは、以下の数式（６）によって表される。

また、配向層２１，２２の近傍、すなわち微小厚さΔｄに存在する液晶分子２３ＬＭに与えられるエネルギーＵ_ｂは、以下の数式（７）によって表される。なお、数式（７）におけるＦは、（Ｆａ＋Ｆｋ）である。

以上から、（Ｕａ＋Ｕｂ）であるＵは、以下の数式（８）によって表される。

オイラー＝ラグランジュ方程式により、数式（８）であるとき、以下の数式（９）が成り立つ。

これらの数式（３）から数式（９）により、配向層２１，２２における極角アンカリング係数Ｗ_ａを算出することが可能である。

本開示において、調光層２３は以下の条件１を満たす。
（条件１）ドメイン２３Ｄの大きさにおける指標であるドメイン径Ｄと、液晶分子２３ＬＭに対する第１配向層２１の極角アンカリング係数である第１極角アンカリング係数Ｗａ１とが、数式（１）を満たす。
３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ１）≦９．３｜ … 数式（１）

また、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が、１．０×１０^－４以上１．０×１０^－２以下である。

また、本掲示において、調光層２３は以下の条件２を満たす。
（条件２）液晶分子２３ＬＭに対する第２配向層２２の極角アンカリング係数である第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２とが、数式（２）を満たす。
３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ２）｜≦９．３ … 数式（２）

［作用］
調光シート１１Ｒが上述した条件１を満たすことによって、第１配向層２１の近傍において、第１配向層２１の第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第１配向層２１が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第１配向層２１が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

また、調光シート１１Ｒが上述した条件２を満たすことによって、第２配向層２２の近傍において、第１配向層２１の近傍と同様に、第２配向層２２の第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第２配向層２２が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第２配向層２２が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

また、ドメイン径は、０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることによって、調光シート１１Ｒに電圧が印加されていない状態での調光シート１１Ｒのヘイズ値が高まることが抑えられる。

［実施例］
図４を参照して、実施例および比較例を説明する。
［比較例１］
透明高分子層を形成するためのモノマーとしてロックタイト ３７３６（登録商標、ヘンケル社製）と１，６‐ヘキサンジオールジアクリレートとを１：１の質量比で混合した混合液を準備した。また、液晶組成物として、ＭＬＣ‐６６０８（メルク社製）を含む液晶組成物を準備した。なお、液晶分子は、ネガ型のネマチック液晶であり、かつ、液晶分子の屈折率異方性Δｎは０．２０であった。そして、６５質量部の液晶組成物と、５５質量部のモノマーとを含む塗液を調整した。

２０ｎｍの厚さを有したＩＴＯ層と、１２５μｍの厚さを有したポリエチレンテレフタレートフィルムとを備える透明フィルムを２枚準備した。各ＩＴＯ層上に、２００ｎｍの厚さを有するポリイミド製の配向層を形成した。

そして、一方の透明フィルムが備える配向層上に、硬化後の厚さが２００ｎｍであるように、塗液を塗布することによって塗膜を形成し、次いで、他方の透明フィルムが備える配向層を塗膜に接触させた。これにより、一対の透明フィルムによって塗膜を挟んだ。

そして、一対の透明フィルムを挟むように一対の紫外線ランプを配置し、次いで、一対のランプを用いて塗膜に紫外線を照射した。この際に、紫外線の照度を１８ｍＷ／ｃｍ^２に設定し、かつ、紫外線の照射時間を１５０秒に設定した。紫外線の照射によって塗膜中において相分離を生じさせ、これにより、ドメイン径Ｄにおける平均値が０．６μｍである調光層を形成した。これにより、比較例１の調光シートを得た。

［実施例１］
比較例１において、紫外線の照度を１６ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、実施例１の調光シートを得た。

［実施例２］
比較例１において、紫外線の照度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、実施例２の調光シートを得た。

［比較例２］
比較例１において、紫外線の照度を６ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、比較例２の調光シートを得た。

［比較例３］
比較例１において、紫外線の照度を２ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、比較例３の調光シートを得た。

［比較例４］
比較例１において、混合液をロックタイト ３７３６（登録商標、ヘンケル社製）と１，６‐ヘキサンジオールジアクリレートを３：４の質量比で混合した混合液に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、比較例４の調光シートを得た。

［実施例３］
比較例４において、紫外線の照度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例４と同様の方法によって、実施例３の調光シートを得た。

［実施例４］
比較例４において、紫外線の照度を８ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例４と同様の方法によって、実施例４の調光シートを得た。

［実施例５］
比較例４において、紫外線の照度を５ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例４と同様の方法によって、実施例５の調光シートを得た。

［比較例５］
比較例４において、紫外線の照度を２ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例４と同様の方法によって、比較例５の調光シートを得た。

［比較例６］
比較例１において、混合液をロックタイト ３７３６（登録商標、ヘンケル社製）と１，６‐ヘキサンジオールジアクリレートを２：３の質量比で混合した混合液に変更した以外は、比較例１と同様の方法によって、比較例６の調光シートを得た。

［比較例７］
比較例６において、紫外線の照度を１０ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例６と同様の方法によって、比較例７の調光シートを得た。

［実施例６］
比較例６において、紫外線の照度を８ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例６と同様の方法によって、比較例８の調光シートを得た。

［実施例７］
比較例６において、紫外線の照度を６ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例６と同様の方法によって、実施例６の調光シートを得た。

［実施例８］
比較例６において、紫外線の照度を２ｍＷ／ｃｍ^２に変更した以外は、比較例６と同様の方法によって、実施例７の調光シートを得た。

［評価方法］
［ドメイン径］
各実施例および各比較例の調光シートをパラフィンを用いて包埋した後に、調光シートが広がる平面と直交する面に沿って、調光シートの側面をミクロトームで削った。そして、調光シートのうち、ミクロトームで削った面に対してスパッタを用いて白金膜を積層し、これによって、観察面を作成した。次いで、次いで、走査型電子顕微鏡（Regulus8220、（株）日立ハイテク）を用いて観察面を観察した。この際に、観察面に含まれる５個のドメインにおけるドメイン径を測定し、その後、５個のドメインについてドメイン径の平均値を算出した。当該ドメイン径の平均値を各調光シートにおけるドメイン径に設定した。

なお、各実施例および各比較例の調光シートは、透明高分子層に分散したドメインとして、第１配向層に接するドメインおよび第２配向層に接するドメインのみを有することが認められた。

［極角アンカリング係数］
各実施例および比較例の調光シートにおいて用いた液晶分子を、評価用液晶セル（KSRP-05/B111P1NSS05X、（株）ＥＨＣ）にそれぞれ封入し、これにより、測定用液晶セルを作成した。なお、評価用液晶セルにおいて対応する面には、ＩＴＯ層とポリイミド製の垂直配向層とを形成し、かつ、垂直配向層の表面には、反平行となるようにラビング処理を行った。

各測定用液晶セルについて、ＬＣＲメーター（E4980A、キーサイト・テクノロジー社製）を用いて、垂直方向での誘電率ε_⊥、および、水平方向での誘電率ε_∥を測定した。これらの値から、各測定用液晶セルについて、誘電率異方性Δεを算出した。次いで、誘電率ε_⊥，ε_∥、および、誘電率異方性Δεと、各液晶分子のスプレイ変形に対する弾性定数Ｋ_１１と、ベンド変形に対する弾性定数Ｋ_３３とについて、上述した数式（３）から数式（９）を用いて、極角アンカリング係数Ｗ_ａを算出した。なお、第１配向層２１での第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１、および、第２配向層２２での第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２の両方が、極角アンカリング係数Ｗ_ａに等しい。

［透明時のヘイズ値］
各実施例および各比較例の調光シートについて、透明電極層間に電圧を印加していない状態でのヘイズ値を算出した。ヘイズ値の算出には、ＪＩＳ Ｋ ７１３６：２０００「プラスチック－透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法を用いた。なお、ヘイズ値を算出する際の測定には、ヘーズメーター（NDH-7000、日本電色工業(株)製）を用いた。

［駆動電圧］
各実施例および各比較例の調光シートについて、駆動電圧を測定した。なお、駆動電圧を以下のように設定した。調光シートに対して、０Ｖ以上から１５０Ｖの交流電圧を印加し、これによって、電圧‐ヘイズ曲線を作成した。そして、電圧‐ヘイズ曲線におけるヘイズ値の最大値に対して９０％のヘイズ値となる交流電圧の最小値を特定し、当該最小値を駆動電圧に設定した。なお、電圧‐ヘイズ曲線の作成には、透明時のヘイズ値を測定する際に用いたヘーズメーターを用いた。

［応答速度］
－１０℃の環境における応答速度を以下のように測定した。まず、各実施例および各比較例の調光シートに対して、６０Ｖの交流動電圧を印加し、次いで、調光シートのヘイズ値が高まった状態を維持した。次いで、交流電圧を０Ｖに切り替えてから、調光シートにおけるヘイズ値が以下のヘイズ値Ａに達するまでの時間を計測した。
ヘイズ値Ａ ＝ （透明時のヘイズ値）＋（透明時のヘイズ）×０．１

［評価結果］
各調光シートにおける評価結果は、図４に示す通りであった。

図４が示すように、実施例１，２および比較例１から３の調光シートにおいて、極角アンカリング係数Ｗ_ａが１０×１０^－４であった。また、調光シートのドメイン径Ｄは、比較例１において０．６μｍであり、実施例１において０．９μｍであり、実施例２において２．１であり、比較例２において３．０μｍであり、比較例３において４.２μｍであることが認められた。そのため、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜は、比較例１において２．４であり、実施例１において３．６であり、実施例２において８．４あり、比較例２において１２.０であり、比較例３において１６．８であることが認められた。

また、実施例３から５および比較例４，５の調光シートにおいて、極角アンカリング係数Ｗ_ａが１０×１０^－３であった。また、調光シートのドメイン径Ｄは、比較例４において０．６μｍであり、実施例３において１．２μｍであり、実施例４において２．２であり、実施例５において３．１μｍであり、比較例５において４．１であることが認められた。そのため、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜は、比較例４において１．８であり、実施例３において３．６であり、実施例４において６．６であり、実施例５において９．３であり、比較例５において１２．３であることが認められた。

また、実施例６から８および比較例６，７の調光シートにおいて、極角アンカリング係数Ｗ_ａが１０×１０^－２であった。また、調光シートのドメイン径Ｄは、比較例６において０．５であり、比較例７において１．１であり、実施例６において２．２であり、実施例７において２．９であり、実施例８において３．８であることが認められた。そのため、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜は、比較例６において１．０であり、比較例７において２．２であり、実施例６において４．４であり、実施例７において５．８であり、実施例８において７．６であることが認められた。

実施例１から実施例８の調光シートによれば、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が、６％未満であることが認められた。これに対して、比較例１，４，６，７の調光シートによれば、調光シートが透明を呈する際のヘイズ値が６％未満である一方で、比較例２，３，５の調光シートでは、調光シートが透明を呈する際のヘイズが６％以上であることが認められた。

実施例１から実施例８の調光シートによれば、駆動電圧が８０Ｖ未満であることが認められた。また、比較例２，３，５の調光シートでは駆動電圧が８０Ｖ未満である一方で、比較例１，４，６，７の調光シートでは駆動電圧が８０Ｖ以上であることが認められた。

実施例１から実施例８の調光シートによれば、応答速度が２０秒未満であることが認められた。これに対して、比較例１，４から７の調光シートでは応答速度が２０秒未満である一方で、比較例２，３の調光シートでの応答速度が２０秒以上であることが認められた。

このように、調光シートにおいて、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜の値が３．６以上９．３以下の範囲内であることによって、透明を呈する際のヘイズ値、駆動電圧、および、応答速度の全てが適した範囲内に含まれることが認められた。これに対して、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜の値が上述した範囲内に含まれない場合には、透明を呈する際のヘイズ値、駆動電圧、および、応答速度の少なくとも１つが適した範囲内に含まれないことが認められた。詳細には、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜の値が３．６未満であることによって、駆動電圧が高くなることが認められた。一方で、｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ）｜の値が９．３を超えることによって、透明を呈する際のヘイズ値が高くなり、かつ、－１０℃での応答速度が遅くなることが認められた。

以上説明したように、調光シート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）第１配向層２１の近傍において、第１配向層２１の第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第１配向層２１が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第１配向層２１が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられ、これにより、調光シート１１Ｒの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

（２）第２配向層２２の近傍において、第２配向層２２の第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に小さくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に大きくなることが抑えられる。これにより、第２配向層２２が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に小さくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒが透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。また、第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２が過剰に大きくなること、および、ドメイン径Ｄが過剰に小さくなることが抑えられる。これにより、第２配向層２２が液晶分子２３ＬＭを配向させる力が過剰に大きくなることが抑えられるから、調光シート１１Ｒの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

（３）ドメイン径Ｄが０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることによって、調光シート１１Ｒに電圧が印加されていない状態での調光シート１１Ｒのヘイズ値が高まることが抑えられる。

（４）第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が１．０×１０^－４以上１．０×１０^－２以下の範囲内に含まれることによって、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が下限値を下回る場合に比べて、数式（１）を満たすドメイン径Ｄの大きさが大きくなることが抑えられる。これにより、透明を呈する際のヘイズ値が高まること、および、低温環境での応答速度が遅くなることが抑えられる。一方で、第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が上限値を上回る場合に比べて、数式（１）を満たすドメイン径Ｄの大きさが小さくなることが抑えられる。これにより、調光シートの駆動電圧が大きくなることが抑えられる。

（５）調光層２３の厚さ方向における中央部におけるドメイン２３Ｄの密度が最も低いことによって、各配向層２１，２２からの距離が大きい部位に位置する液晶分子２３ＬＭを減らすことが可能である。これにより、各配向層２１，２２の配向規制力が液晶分子２３ＬＭに作用しやすくなるから、透明電極層２４，２５間に電圧が印加されていない状態において、調光シート１１Ｒの透明性を高める、すなわちヘイズを低めることが可能である。

なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［調光層］
・調光層２３は、調光層２３の厚さ方向に沿う断面における中央部にドメイン２３Ｄを有してもよい。この場合であっても、上述した条件１を満たすことによって、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

［調光シート］
・調光シート１１Ｒは、条件２を満たさなくてもよい。この場合であっても、調光シート１１Ｒが条件１を満たすことによって、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

１１Ｒ…調光シート
２１…第１配向層
２２…第２配向層
２３…調光層
２３Ｄ…ドメイン
２３Ｌ…液晶組成物
２３ＬＭ…液晶分子
２４…第１透明電極層
２５…第２透明電極層

Claims (5)

1. 第１配向層と、
   第２配向層と、
   前記第１配向層と前記第２配向層との間に位置する調光層であって、複数のドメインが分散した透明高分子層と、液晶分子を含み、前記ドメイン内に充填された液晶組成物とを含む前記調光層と、を備え、
   前記ドメインの大きさにおける指標であるドメイン径Ｄと、
   前記液晶分子に対する前記第１配向層の極角アンカリング係数である第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１とが、数式（１）を満たす
   ３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ１）｜≦９．３ … 数式（１）
   調光シート。
2. 前記ドメイン径と、
   前記液晶分子に対する前記第２配向層の極角アンカリング係数である第２極角アンカリング係数Ｗ_ａ２とが、数式（２）を満たす
   ３．６≦｜Ｄ＊ｌｏｇ_１０（Ｗ_ａ１）｜≦９．３ … 数式（２）
   請求項１に記載の調光シート。
3. 前記ドメイン径が、０．５μｍ以上４．０μｍ以下である
   請求項１または２に記載の調光シート。
4. 前記第１極角アンカリング係数Ｗ_ａ１が、１．０×１０^－４以上１．０×１０^－２以下である
   請求項１または２に記載の調光シート。
5. 前記調光層の厚さ当たりにおける前記ドメインの密度が、前記調光層の厚さ方向における中央部において最も低い
   請求項１または２に記載の調光シート。

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