(57)【要約】【課題】  透明性、反射機能、およびフェールセーフに優れる調光構造体を提供する。【解決手段】  凹部１２を備えた基材１０と、前記凹部１２に充填された液晶材料４２とを含む調光構造体１であって、前記凹部１２の形が、基材１０表面へ向う程広くなる形であり、前記凹部壁面１２’に溝構造４４を有し、前記溝構造４４の長軸方向が、該同方向、即ち、平行方向またはある１点（凹部形状１２の最深部１４）を向く方向に向いていることを特徴とする調光構造体１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を備えた基材と、前記凹部に充填された液晶材料とを含む調光構造体であって、
前記凹部の形が、基材表面へ向う程広くなる形であり、
前記凹部壁面に溝構造を有し、
前記溝構造の長軸方向が、該同方向に向いていることを特徴とする調光構造体。
【請求項２】
前記凹部壁面にある溝構造の形状が、連続した溝状であることを特徴とする請求項１に記載の調光構造体。
【請求項３】
前記凹部壁面にある溝構造の形状が、連続した溝状構造であって、凹部形状の上底面から最深部に向かって直線状であることを特徴とする請求項１または２に記載の調光構造体。
【請求項４】
前記凹部壁面にある溝構造の形状が、断続的な溝状の構造であり、かつ、その断続した構造の大きさが、液晶分子１分子以上をトラップすることが出来る大きさであることを特徴とする請求項１に記載の調光構造体。
【請求項５】
前記凹部壁面にある溝構造の形状が、断続的な溝状の構造であって、凹部形状の上底面から最深部に向かっての直線状に存在していることを特徴とする請求項１または４に記載の調光構造体。
【請求項６】
前記凹部の開口部の形が、曲線で囲まれた形、直線で囲まれた形、および直線と曲線とで囲まれた形からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項７】
前記凹部の最深部を通過する前記基材表面の垂線、および
前記凹部と前記基材表面との交点を通過する前記凹部の接線の成す角が２〜４５°の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項８】
前記凹部の開口部の最長となる部分の長さが、５０〜１０００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項９】
前記凹部の開口部の最長となる部分の長さに対する前記凹部の深さが０．４倍以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１０】
前記基材が、可視光を７０％以上透過する材質で構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１１】
前記基材が、ポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリメルカプトエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリブタジエン樹脂からなる単独及びこれらの樹脂を含む共重合体、並びにこれらのポリマーアロイからなる群より選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１２】
前記基材が、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス、および無アルカリガラスからなる群より選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１３】
前記凹部壁面の溝構造の断面形状が、直線で囲まれた形、曲線で囲まれた形、および直線と曲線とで囲まれた形よりなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１４】
前記液晶材料の誘電異方性が、負であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の調光構造体。
【請求項１５】
前記液晶材料が、絶対値が１．２×１０−３０Ｃｍ以上の双極子モーメントを持つ官能基を側鎖に有する化合物たる液晶分子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の調光構造体。
【請求項１６】
前記官能基がシアノ基またはフルオロ基であることを特徴とする請求項１５に記載の調光構造体。
【請求項１７】
前記液晶分子が、下記化学式１に示すｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−シアノ）フェニル、下記化学式２に示すｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’，ｍ’−ジシアノ）フェニル、または下記化学式３に示すｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−フルオロ）フェニルであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の調光構造体。
【化１】
2006301018.tif 000007
【請求項１８】
前記凹部形状および／または該凹部壁面に微細な溝構造が、インプリント、エッチングおよび／またはリソグラフィ法により形成されてなることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に調光構造体。
【請求項１９】
請求項１〜１８に記載の調光構造体が、車両のフロントガラスおよびフロントサイドガラスのうち少なくともいずれか一ヶ所に用いられていることを特徴とする車両。
【請求項２０】
請求項１〜１８に記載の調光構造体の製造方法において、インプリント、エッチングおよび／またはリソグラフィ法により、基材に凹部および／または該凹部壁面に微細な溝構造を形成することを特徴とする調光構造体の製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜１８に記載の調光構造体の製造方法において、モールドを押し付けるインプリント法を用いて、基材に凹部および／または該凹部壁面に微細な溝構造を形成することを特徴とする調光構造体の製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１８に記載の調光構造体の製造方法において、ウェットエッチングおよび／またはドライエッチング法を用いて、基材の凹部および／または該凹部壁面に微細な溝構造を設けていくことを特徴とする調光構造体の製造方法。
【請求項２３】
請求項１〜１８に記載の調光構造体の製造方法において、光、電子ビーム、イオンビーム、およびＸ線よりなる群から選ばれた少なくとも１種を使用したリソグラフィ法を用いて、基材に凹部および／または該凹部の壁面に微細な溝構造を設けていくことを特徴とする調光構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光構造体に関する。特に調光構造体に電界を付与していない時の視野角に依存しない透明性確保と、電界付与時の反射機能の発現を目的とした、電圧により光の透過性を調節する調光構造体に関する。更には車両に適用した際には、前方の視界確保、調光性能の発現を目的とした、電圧により光の透過性を調節する調光構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
夏季、炎天下に駐車した車室内への光および熱の侵入経路としては、主に面積の大きい、天井、天窓、ウィンドシールド（フロントガラス）、リアガラス、フロントサイドガラス、リアサイドガラス、ドア上部等が挙げられる。
【０００３】
また、従来の車両では、ウィンドシールドの構成としては合せガラス、フロントサイドガラスには単ガラスが用いられていることが多い。こうした車両用の合せガラスや単ガラスには、安全上の強度向上のための中間膜が用いられてはいるものの、熱的機能はほぼ無いに等しい。そのため、従来の車両では、車内に光エネルギーおよび熱エネルギーが上記光および熱の侵入経路から多量に侵入すると、車内環境を快適なものにするために空調設備を作動させなくてはならず、燃料の消費が増大する。
【０００４】
この他に建築物でもこれら同様の問題が検討されており、建築、自動車などの用途において、窓からの日射のエネルギー流入が建築物内の空調器（室外機を含む）・人体への負荷、さらには燃費に大きな影響を与え、ひいては環境への負荷も大きくなる。
【０００５】
このような問題を解決すべく、近年、車室内や建築物内に流入する光、熱エネルギーを遮蔽し、車室内等の温度上昇、冷房負荷（空調設備への負荷）を低減させることが目的の技術が各種車両等に採用されている。車室内等の熱負荷が低減されることで、人体への不快感の低減のほか、燃料の消費が抑えられるほか、空調機器の小型化による軽量化で、燃費の改善への貢献もある。
【０００６】
この解決策の一例として、必要なときに必要な光量を得るための調光機能を持たせることが省エネルギーの観点から重要視されてきている。
【０００７】
望ましい調光範囲としては、少なくとも現在、一般に窓ガラスとして用いられている透明ガラスと日射エネルギーの遮断を目的とした熱線反射・吸収ガラスとの光学特性値を必要時に選択的にスイッチングできることが必要となる。日射エネルギーを遮断するということは、日射透過率（Ｔｅ）を下げることに当たる。遮断の方法にも上述の二通り（反射、吸収）が考えられるが、熱的には日射反射率（Ｒｅ）を上げ、ガラス自体の温度上昇を避けることがより望ましい。ちなみに、本明細書中に記載している日射反射率（Ｒｅ）、日射透過率（Ｔｅ）、可視光反射率（Ｒｖ）、可視光透過率（Ｔｖ）の値は、ＪＩＳ  Ｒ３１０６に準じて、測定されたものである。
【０００８】
従来、このような調光機能を持った素子（以下、調光素子ともいう）の一つとして、エレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ素子ともいう）が知られている。ＥＣ素子は酸化タングステン、プルシアンブルーなどの電気化学的な酸化還元反応によるスペクトル変化を伴う材料を用い、日射エネルギーの透過量の制御を光の吸収により可能としている。
【０００９】
しかしながら、ＥＣ素子は、日射エネルギーを吸収するため、車両のガラス等の室内外を隔てる材料に用いた場合には、その吸収されたエネルギーが車室内に再放出され、温度上昇を招いてしまう。
【００１０】
そこで、このようなエネルギー吸収型のＥＣ素子に代わるものとして、曲線的な配列相のネマティック液晶素子（特許文献１）、また相分離法により得られる液晶素子（特許文献２）などが知られている。こうした液晶素子は、圧によって配列が変化する材料からなり、液晶の配列によって光の透視性を変更させる材料であり、建築用ガラスに調光性能を付与するものとして、既に日本板硝子株式会社などが使用し、上市している。これらの特許文献１、２に記載の液晶素子は、以下の原理に基づいて動作する。
【００１１】
安価なポリマー中に液晶物質の小滴を分散した上記特許文献に記載の液晶素子は、電圧を印加しない状態では、ポリマー壁の曲面に沿って液晶が配列する。これにより、光路がねじ曲げられたり、ポリマーと液晶滴との界面において光が反射して散乱し、乳白色に見える。
【００１２】
一方、上記特許文献に記載の液晶素子に電圧を印加した状態においては、液晶滴内の液晶は外部電界により電界方向に配列する。このとき液晶の常光屈折率ｎｏとポリマーの屈折率ｎｐとを一致するように選択することにより、液晶素子面に垂直に入射した光は液晶とポリマーの界面で反射することなく通過するため、液晶素子は透明となる。
【特許文献１】特表昭５８−５０１６３１号公報
【特許文献２】特開昭６０−５０２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１、２に記載の液晶素子は、透視性を調節することはできるが、電圧無印加時に液晶素子に入射した光はそのほとんどが入射側とは反対側に散乱しているため、電圧印加時と比較して日射エネルギーの透過量はほとんど減少していなかった。そのため、車室内に日射エネルギーが多量に侵入してしまう問題を解消することは困難であった。
【００１４】
また、電圧印加時に、エネルギー透過が起こる状態になることから、車両に用いた際のフェールセーフの観点でみても、故障時に前方が見えなくなるという問題もある。即ち、電圧無印加時には非透視性となるため、事故や故障などにより電圧を印加することができなくなる事態を想定すると、運転中にウィンドシールド等の視界が遮られるおそれがあり、非常に危険である。
【００１５】
さらには、透明時の透過率も車両の前面に適用をするには、法規上、可視光透過率（Ｔｖ）は７０％以上を確保しなくてはならないが、液晶を用いた液晶素子では、偏光板などの存在により充分な透過率は得られない。
【００１６】
また、電圧印加時に配列した液晶は、屈折率の角度依存性を持つため、正面から見て透明に見えても、別の角度からは透明に見えないと言う問題もある。
【００１７】
そこで、本発明は、透明性の確保、日射エネルギー反射機能の発現およびフェールセーフを実現できる調光構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者等は、調光材料を詳細に検討した結果、このような車両への適用時の透明性の確保、日射エネルギー反射機能による車室内の温度低下、フェールセーフ対応等の課題を解決するべく、本発明者らは液晶の配向性に着目し、透明性を確保できる性質を見極め、各種の調光手法を鋭意検討した結果、透明性確保、反射機能の発現、フェールセーフを実現できる以下の発明を完成するに至った。
【００１９】
すなわち、本発明は、凹部を備えた基材と、前記凹部に充填された液晶材料とを含む調光構造体であって、前記凹部の形が、基材表面へ向う程広くなる形であり、前記凹部壁面に溝構造を有し、前記溝構造の長軸方向が、該同方向に向いていることを特徴とする調光構造体により上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の調光構造体では、液晶材料が充填された基材凹部の形が、基材表面へ向う程広くなる形であり、前記凹部壁面に溝構造を有し、前記溝構造の長軸方向が、該同方向に向いていることにより、可視光透過性に優れ、高い透明性を確保することができる。また、日射エネルギー反射機能に優れ、車室内の温度上昇を抑制でき、車室内の温度低下に寄与することができる。更にフェールセーフを実現することができ、車両前面のウィンドシールド等にも幅広く適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明について詳細に述べる。
【００２２】
本発明の第一は、新規な調光構造体、すなわち、凹部を備えた基材と、前記凹部に充填された液晶材料とを含む調光構造体であって、
前記凹部の形が、基材表面へ向う程広くなる形であり、
前記凹部壁面に溝構造を有し、
前記溝構造の長軸方向が、該同方向に向いていることを特徴とする調光構造体である。本発明でいう、「該同方向」とは、平行もしくは、ある１点（例えば、凹部形状１２の最深部１４など）を向く方向のことを言う（図３２〜図３５参照のこと。）。さらに、平行の中には、凹部１２が存在する基材（透明構造体）１０の上部底面１１と平行になる位置に存在する溝（構造）４４が、凹部の壁面１２’（図３参照）に沿って一周している場合も含む（図３４、３５参照のこと）。
【００２３】
本発明の調光構造体では、上記構成、特にその溝構造の長軸方向が、該同方向に向いていることで、透明性確保、反射機能の発現、フェールセーフを実現できる調光材料を提供することができるものである。
【００２４】
本発明の調光構造体の一実施形態の俯瞰概略図を図１、断面概略図を図２に示すが、本発明はこれらに限定されない。図１、２に示すように、本発明の調光構造体１は、少なくとも一つの表面に（いわば無数の）凹部１２を備えた基材１０と、凹部１２に充填された液晶材料（図２１〜２２参照）とを含むものである。図１および図２において符号１３は凹部１２の開口部を示す。本発明では、凹部１２が形成された側の基材表面１１において、隣り合う凹部１２が、例えば、図１に示すように、一定周期で配列して形成されていることが好ましい。さらに、本発明では、この凹部１２の壁面１２’に、微細加工により、溝（構造）４４が施されており、その微細な溝構造４４が施された凹部１２に液晶材料を充填することで、本発明の調光構造体の構成となる。凹部１２の配列については一定であれば良く、その周期の大きさについては特に制限されない。
【００２５】
本発明の調光構造体は、図２０〜２２に示すように電極２を両面に配置し、電圧を印加することにより調光することができる。より詳細には、電圧無印加時には図２１に示すように液晶分子３１の長軸方向が凹部１２の壁面１２’と平行になり、調光構造体が透視性となる。電圧印加時には図２２に示すように液晶分子３１の長軸方向が電界方向に垂直になり、調光構造体が非透視性となる。本発明の調光構造体に含まれる液晶分子は、誘電異方性が負の物質（材料）である方が、正のものよりも、電圧印加時により強い非透過性の性質を示すことから、誘電異方性が正の物質（材料）に比べて、電圧無印加時に透視性となり易く電圧印加時に非透視性となり易く、フェールセーフに優れる。なお、図２０は、凹部２０内部に液晶材料を充填する前の状態を表す。
【００２６】
また、本発明の調光構造体は、液晶材料を充填するための凹部の形状が基材表面へ向う程広くなる形であるため、電圧印加時の反射機能に優れる。これは、電圧を印加することにより液晶材料の屈折率が基材の屈折率よりも高くなると、調光構造体全体として凹部開口部のある面から反対側の面に向かって屈折率が連続的に小さくなり、反射機能が発現することに起因する。
【００２７】
以下、本発明の調光構造体の好ましい実施形態につき、微細な溝構造を備えた凹部、基材、液晶材料の各構成要件ごとに説明する。
【００２８】
（微細な溝構造を備えた凹部）
本発明の調光構造体は、図１に示すように、透明構造体である基材１０に設けた凹部１２の構造が、透明構造体である基材１０の表面上部１１に、いわば無数に存在する。具体的には、調光構造体の基材表面と凹部開口面（上底面）の単位面積当りの面積比（面積率）が１５％以上必要であるのが望ましい（後述する実施例の表１参照のこと）。また、凹部の形状、大きさ、間隔等は、上記面積率の要件を満足すれば特に制限されるものではない。よって、凹部は、図１のように同じ形状、大きさ、間隔等にしてもよいし、特にこのように配列（整列）していなくても良い。反射機能を得るためには、周期性を持った構造であればよいといえる。
【００２９】
基材１０に設けた凹部１２の形（立体構造ないし断面形状）は、図３に示すように、基材表面へ向う程広くなる形である。言い換えれば、凹部の断面積（詳しくは、基材表面に平行な方向に対する断面積）が上部（即ち、凹部の最深部１４から、その上底面である開口部）に行くほど大きくなる形である。好ましくは、凹部の最深部を通過する基材表面の垂線１５および、凹部と基材表面との交点を通過する凹部の接線１７の成す角（以下、単に成す角とも記載する）１９が２〜４５°であることが好ましい。なお、上記成す角１９は、凹部１２の最深部１４から、凹部１２の上底面である開口部１３への垂線１５と、凹部と表面との交点１６における接線１７との交点１８における角度ともいえる。この成す角１９を上記範囲とすることにより、電圧未印加時に、液晶分子の長軸方向が電界方向と並行になり、従来技術では制御できなかった、電圧未印加時の液晶の屈折率を制御できるようになり、高いレベルでの光線透過率の確保が容易に可能になるためである。また、この成す角１９については、より望ましくは２〜４０°であり、５〜３０°であればきわめて望ましくなり、透過率８０％以上の、きわめて高いレベルで透過性能を得ることも可能となる。
【００３０】
この成す角の範囲は、図３６に示すグラフから決定した。図３６のグラフは基材としてポリアクリル樹脂、液晶材料は、液晶分子であるｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−シアノ）フェニルを用いて、凹部の形を円錐形、凹部の開口部（凹部の上底面形状；円形）の直径を５００ｎｍとした（該凹部壁面の溝構造は上記成す角１９の最適化への影響が小さいことから、ここでは考慮していない）調光構造体の基材（透明構造体）と液晶材料との屈折率差の理論値をＭａｘｗｅｌｌの方程式に基づき求めた結果である。この屈折率差が大きいほど、電圧印加時の日射反射率が高い。図３６を見ると、前記成す角が２〜４５°の範囲にあると０．０５以上の液晶屈折率差を得られることがわかる。言い換えれば、前記成す角が４５°よりも大きければ充填される液晶材料の屈折率差が０．０５を下回る非常に小さいものになる。しかし、４５°を境にだんだんと屈折率差が大きくなり、５°付近まで上昇割合に変化はあるものの、屈折率差が向上する。また２°以上であれば、少なくとも屈折率差が０．０５を下回る非常に小さいものになることはない。つまり、電圧未印加時の液晶材料と透明構造体である基材との屈折率のマッチングを行った上で、この計算により導かれた構造を有することで、非常に大きな透過⇔反射の切替が可能であることを示している。他にも、４−ペンチル−４’−シアノビフェニルなどの様々な液晶材料で測定しても同様の傾向を示す。
【００３１】
図１３〜図１８は、本発明の凹部の開口部（上底面）の形が異なる実施形態をそれぞれ模式的に表した概略図である。
【００３２】
図１３〜図１８に示すように、凹部の開口部（上底面）１２’の形は、曲線で囲まれた形（図１３〜１４参照）、直線で囲まれた形（図１５〜１７参照）、および直線と曲線とで囲まれた形（図１８参照）からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。曲線で囲まれた形としては、円および楕円などが挙げられる。直線で囲まれた形としては、三角形（図１６）、正方形（図１５）、長方形、ひし形、不等辺四角形、凸型、凹型、台形および多角形（図１７）などが挙げられ、直線と曲線とで囲まれた形としては半円および扇形などが挙げられる。これらの中では正円形が好ましい。凹部の開口部の形が正円形であると、どのような角度から見ても同様に見える点で優れる。
【００３３】
凹部の開口部（上底面）１２’の形の中で、最長となる部分の長さ２０は、５０〜１０００ｎｍの範囲にあると好ましい。これにより、反射機能の発現時に、可視光域波長に対応することができるようになり、既存の技術である、赤外線や、紫外線を反射もしく吸収する技術とあわせ、全光域の波長が、調光技術を付与されたガラスやフィルムなどから侵入することを防ぐことが可能となるためである。即ち、凹部の開口部１２’の形の中で、最長となる部分の長さ２０が大きい程、より長波長の光を反射させられることから、調光構造体の用途である車両や建築物の窓として適用することを考慮し、反射させたい光の波長に応じて凹部の開口部１２’の形の中で、最長となる部分の長さ２０を適宜決定すればよい。また、「最長となる部分の長さ２０」とは、例えば、図１３〜図１８に示すように、三角形の１辺、多角形の対角線の一つや、楕円形の長径、円の直径、といったもののことであり、つまり、各凹部の開口部１２’の形を構成する、辺、頂点、円周のうちの、任意のいずれか２つを結んだ線分の長さのことである。これら線分の長さのうち、凹部の開口部２６の中で最も直線距離の長い部分を指す。また、この最長となる部分の長さ２０については、より望ましくは１００〜８５０ｎｍであり、１５０〜７５０ｎｍであればきわめて望ましくなり、可視光域の各波長における反射率が８０％以上の、きわめて高いレベルで反射機能を得ることが可能となる。
【００３４】
次に、図１９は、凹部構造の深さと、凹部の開口面（上底面）の構造の中で、最長となる部分の長さの関係が明確になるように、凹部断面形状の代表的な一実施形態を模式的に表した概略断面図である。
【００３５】
図１９に示すように、凹部の開口部１２’の最長となる部分の長さ２０に対する凹部の深さｄは、０．４倍以上であることが望ましい。これにより、反射機能の発現時に、より大きな反射強度を得ることが出来、より多くの光を効率的に反射させることが可能となるためである。この凹部の開口部１２’の最長となる部分の長さ２０に対する凹部の深さｄについても、より望ましくは１．０倍以上であり、さらには２．０倍以上であればきわめて望ましくなり、各波長における反射率を９０％以上のきわめて高いレベルにすることも可能となる。
【００３６】
さらに、凹部の開口部の最長となる部分の長さに対する凹部の深さ（深さ／長さの比ともいう）の好ましい値は図３７に示すグラフから決定した。図３７のグラフは基材としてポリアクリル樹脂、液晶材料はｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−シアノ）フェニルを用いて、液晶材料を充填するための凹部の形を円錐形、凹部の開口部（円形）の最長となる部分の長さ（直径）を５００ｎｍとした調光構造体の可視光反射率の理論値をＭａｘｗｅｌｌの方程式に基づき求めた結果である。図３７を見ると凹部の開口部の最長となる部分の長さに対する凹部の深さが０．４倍以上であると５％以上の可視光反射率を得られることがわかる。言い換えれば、深さ／長さの比が０．４（倍）よりも小さければ可視光域の平均反射率が５％を下回る非常に小さいものになる。しかし、深さ／長さの比が１．０（倍）を境にだんだんと反射率が大きくなり、漸近する結果になったものの、かなり大きな反射率を得ることが出来ることが予想される。電圧未印加時の、液晶と透明構造体の屈折率のマッチングを適切にしておくことで、このシミュレーション結果はより効果的に機能する。他の４−ペンチル−４’−シアノビフェニルなどの様々な液晶材料で測定しても同様の傾向を示す。
【００３７】
凹部の開口部の好ましい形は上述したとおりであるが、凹部の形（立体的な形状）については特に限定されず、円錐、角錐、円錐台、角錐台、およびコーン型など適宜決定することができる。
【００３８】
また、凹部の大きさ、例えば、凹部の開口部の最長となる部分（対角線や直径）の長さ、凹部の深さなどにより光の回折・反射波長は変化する。具体的には、凹部の開口部（上底面）の最長となる部分の長さである対角線や直径などが大きい程、長波長の光が回折・反射され、逆に小さい程、短波長の光が回折・反射されることになる。従って、本発明における調光構造体１を製造する時には、目的に応じた光の波長に対応する凹部１２の大きさが求められる。本発明では主に、日射エネルギーの反射波長域を太陽光線の可視光、近赤外光に合わせるために上述の範囲の大きさの凹部１２を作製する。
【００３９】
（凹部の壁面に施される溝構造）
次に、本発明の特徴部分である上記した凹部の壁面に施される溝構造につき、図面を用いて詳しく説明する。
【００４０】
本発明では、上記凹部壁面に微細加工等により微細な溝構造を、該溝構造の長軸方向が該同方向に向いているように設けることで、液晶の配列をより確実に制御することが可能となる（図２１、２２等参照のこと）。図４は、本発明の凹部壁面に備えられた微細な溝構造の一実施形態を表す平面概略図である。図５は、本発明の凹部壁面に備えられた微細な溝構造の一実施形態を表す、凹部の上底面である開口面に垂直な方向の断面概略図である。図６は、本発明の凹部壁面に備えられた微細な溝構造の一実施形態を表す平面概略図であって、溝構造の幅が強調されるように模式的に表した図面である。図７は、本発明の基材に設けられた凹部の壁面に備えられた微細な溝構造の他の実施形態を表す、凹部の上底面である開口面に垂直な方向の部分断面概略図であって、溝構造の深さと直線上に断続的に形成された溝形状が強調されるように模式的に表した図面である。図８は、本発明の基材に設けられた凹部の壁面に備えられた微細な溝構造の更に他の実施形態を表す、凹部の上底面である開口面に垂直な方向の部分断面概略図であって、溝構造の深さと連続した溝形状が強調されるように模式的に表した図面である。
【００４１】
上記凹部１２の壁面に施された微細な溝構造４４は、図４及び図５に示すように、１つの連続した壁面中に、１つもしくは多数存在する。その微細な溝構造４４は、図７及び図８に示すように、連続、もしくは任意の直線上に断続的に配置された溝状構造４４であることが好ましい。さらに、その溝構造４４の方向が、図６に示すように、その溝状構造４４が施されている凹部１２の上底面（開口部）から、その凹部１２の最深１４部に向かって直線的であることが好ましい。
【００４２】
また、微細な溝構造４４が、図７に示すように、任意の直線上に断続的に配置された溝状構造４４の場合、該溝状構造４４の大きさとしては、液晶分子１分子以上をトラップできる大きさであることが望ましい。ここで言うトラップとは、液晶分子がその溝状構造４４によって、空間的・物理的に保持されることを言う。これにより、液晶分子が溝状構造４４にトラップされ、さらにそのメソゲン基に従って他の液晶分子が同一方向に配列する。つまり、本発明における調光構造体に対して、なんら外部刺激が無い状態でも、透明構造体１０の凹部形状１２内に充填された液晶分子が、その凹部形状１２の中で同一方向に配列する。つまり、屈折率を一定に保つ効果が得られることになる。これは、電圧未印加時の状態が常に一定の状態に戻ることを示唆しており、外部刺激がなんらなくとも、常に一定の状態になりうるという、従来技術では全く得られなかった機能を得ることが出来る技術である。
【００４３】
したがって、本発明では、上記凹部壁面に設けられる溝構造の形状、大きさ、間隔等は、凹部壁面に複数の溝構造を設ける場合、これらは全て同じあってもよいし、これら溝構造の形状、大きさ、間隔の１つないし全部がそれぞれ異なるように形成しても良い。凹部壁面に複数の溝構造を設ける場合、同じ溝構造の大きさとするのが望ましい。
【００４４】
図９〜図１２は、本発明の凹部壁面に備えられた微細な溝構造を表す断面概略図であって、溝構造の断面形状が異なる実施形態をそれぞれ模式的に表した図面である。図９は、溝構造の断面形状が、上底面側が開口してなる矩形形状である。図１０は、溝構造の断面形状が、上底面側が開口してなる逆三角形状である。図１１は、上底面側が開口してなる半楕円形状である。図１２は、直線と曲線両方で囲まれた形状であって、上底面側が開口してなる矩形形状の最深部側に扇形形状を組み合わせた形状である。
【００４５】
本発明の調光構造体では、図９〜図１２に示すように、凹部１２の壁面に施された微細な溝構造４４の断面が、多角形のように直線で囲まれた構造のもの（図９〜１０参照）、円や楕円のように曲線で囲まれた構造のもの（図１１参照）、さらに扇形のように直線と曲線両方で囲まれた構造のもの（図１２参照）、であることが好ましい。ただし、本発明はこれらの断面形状に規定されるものではなく（例えば、実施例２の溝構造４４の断面形状である図３９Ｂ参照のこと）、重要なのは、液晶分子を適切な状態にトラップすることであり、それを満たすなら、溝の断面形状や、連続状態に規定されるものではない。これらの技術により、微細加工により溝構造４４が施されていない壁面を持つ凹部１２よりも、液晶材料中の液晶分子の配列を一定化させることが出来るようになる。つまり、液晶材料の屈折率を、凹部形状が一定であれば、その位置を問わず（すなわち、どの液晶が充填されている凹部形状であっても）一定化することが可能になり、電圧未印加時に、高いレベルでの光線透過率の確保が容易に可能になるためである。
【００４６】
上記凹部の壁面に施される溝構造４４は、多いほうが望ましく、より望ましくは、使用される液晶分子の大きさが考慮された溝の大きさ・間隔であることである。具体的には、液晶分子の大きさが様々であるので、目的に応じて使用する液晶の分子サイズにより規定されるが、およそ溝構造の幅（図６に示すように、溝構造の短手方向の幅をいう。）が０．１ｎｍ〜３０ｎｍ、溝構造の深さ（図７、８参照）が０．１ｎｍ〜１０ｎｍであることが望ましく、さらに望ましくは、幅が０．１ｎｍ〜２０ｎｍ、深さが０．１ｎｍ〜７ｎｍである。
【００４７】
（基材）
上記のような微細加工により微細な溝構造が施された凹部２０の構造を有する基材（透明構造体）１０を構成する材料としては、可視光を７０％以上透過することが可能な材質で構成されていることが望ましい。これにより、透過機能が発現する際、目視により十分に透明性を感じることができる。さらに自動車のフロントガラスやフロントサイドガラスに適用するためには、７０％の可視光が透過する必要がある。即ち、車両の前面ガラスおよび側面ガラスに用いる材料は、道路交通法の規定により可視光透過率が７０％以上でなくてはならないことから、基材は可視光を７０％以上透過することが好ましい。こうした基材（透明構造体）を構成する材料としては、以下に示す樹脂やガラス材料などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００４８】
可視光を７０％以上透過することのできる樹脂の例としては、例えば、ポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリメルカプトエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリブタジエン樹脂、およびこれらの重合性単量体からなる群より選択される少なくとも一種を含む重合体（樹脂）が挙げられる。即ち、これらの重合性単量体からなる群より選択される少なくとも一種と、他の重合性単量体からなる少なくとも１種とからなる共重合体であってもよい。本発明の基材（透明構造体）を構成する樹脂材料としては、一種類の重合性単量体からなる重合体（樹脂）のでもよく、二種以上の重合性単量体を含む共重合体からなるものでもよい。また、一種類の高分子鎖（１種の樹脂）からなるものでもよく、二種以上の高分子鎖（２種以上の樹脂）をブレンドしたポリマーアロイでもよい。
【００４９】
本発明の基材（透明構造体）を構成する材料としては、上記樹脂材料の他には、可視光を７０％以上透過することのできるガラスを用いることもできる。かかるガラス材料としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、石英ガラス、および無アルカリガラスからなる群より選択される少なくとも一種を含むガラスが挙げられる。これらのガラスを目的に応じて、通常の無色透明のガラス、硬質ガラス、軟質ガラス、ブルー、グリーン、グレーなどに着色された各種色ガラスなどを用いることができる。さらには、特殊加工の施された、感光性ガラス、ＵＶカットガラス、耐熱ガラス、熱線吸収ガラス、強化ガラス、クリスタルガラス等を用いることが大変望ましい。これらの中では特に感光性ガラスがアスペクト比の大きな構造を形成しやすい点で好ましい。
【００５０】
上述の基材を構成する材料の中でもさらに、加工性、経済性、市場入手性、リサイクル性等の点から好適であるのは、熱可塑性樹脂が最適である。当該熱可塑性樹脂としては、例えば、脂肪族ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、およびポリエーテルエーテルケトン樹脂等が挙げられる。さらに、ポリカーボネート樹脂は、透明性、耐熱性、および機械的強度の点でより好ましい。
【００５１】
これら基材を構成する材料である樹脂やガラスの選択は、液晶材料との屈折率のマッチングと関連する。つまり、透過性能を得るためには、液晶材料３０の屈折率と、透明構造体である基材１０を構成する樹脂やガラスの屈折率が一致しないことには光が透過せず、反射・散乱状態となってしまう。そこで、これに充填する液晶材料の屈折率とマッチする構造を選択する必要がある。それ以外にも、適用部位次第では、耐熱性、耐光性などの性能が必要なるので、それに適した材料を選択することが望ましい。
【００５２】
さらに本発明では、基材として、フィルム状の調光構造体（以下、調光フィルムとも記載する）を得ることもできる。通常、調光構造体を窓などに適用する場合には基板上に直接、電極と調光構造体とを形成するが、調光フィルムを予め作製しておくことにより、電極を備えた基板に貼り付けたり、電極を備えた基板同士の間にはさみ込んだりするだけで、簡便に調光フィルムを得ることができる。また、調光フィルムを構成する樹脂に柔軟性のある樹脂を選択することにより、自動車のフロントガラスのように湾曲した形状のガラス（基板）やドーム状などの複雑な形状の窓などにも簡便に調光機能を備えることができる。
【００５３】
上記したように本発明の調光構造体を構成する基材を高分子樹脂で作製することで、調光フィルムとして用いることも出来る。
【００５４】
ここで用いる調光フィルムを構成するフィルム状の基材を構成する材料としては、先述した基材を構成する樹脂材料を用いることができる。具体的には、先述した熱可塑性樹脂からなるものの他に、例えば、スチレン、メチルメタクリレート、アクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリブタジエン、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、テトラメチレングリコールエーテル、これらの重合性モノマーから得られるコポリマーや他のポリマーも有用であり、例えば、スチレンとメチルメタクリレートのコポリマー、スチレンとアクリロニトリルのコポリマー、及びスチレンとブタジエンのコポリマーなどがある。他のコポリマーとしては、４，４−チオジフェノールとビスフェノールＡとのコポリカーボネート、及びグルテルイミドとメチルメタクリレートとのコポリマーなどがある。
【００５５】
この他、調光フィルムをガラス等の基板に挟むことで調光ガラスを得ることが出来る。例えば、予め調光フィルムを作製しておきガラス基板に直接中間層として該調光フィルムを挟むことで容易に調光ガラスを得られる。この調光ガラスは、調光フィルムを挟む他、貼り付けることでも作製可能である。さらに、ガラス基板上に調光フィルム形成用の樹脂組成物を塗布し、得られたフィルムを微細加工し、液晶材料を充填することで調光フィルムを作製し、この調光フィルム上に、必要に応じて別のガラス基板を載せて挟むことによっても調光ガラスを得ることができる。
【００５６】
（液晶材料）
本発明の調光構造体に用いる液晶材料を構成する液晶分子は特に限定されないが、棒状液晶であることが好ましい。棒状液晶は一般的に下記化学式１に示すように、環（Ｒ１、Ｒ２）、環に置換した側方置換基（Ｌ１、Ｌ２）、末端基（Ｔ１、Ｔ２）、および連結基（Ｂ）からなる構造を基本構造とし、用いる官能基により様々な性質を示す。ただし、化学式４は基本構造であり、Ｌ１、Ｌ２およびＢを含まない構造のものなど、様々な構造の液晶分子が本発明に含まれる。
【００５７】
【化１】
2006301018.tif 000003
【００５８】
Ｒ１、Ｒ２としては、ベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリミジン環、ジオキサン環、およびピリジン環等が単独または２〜４つ結合したものが挙げられる。Ｌ１、Ｌ２、Ｔ１およびＴ２としては、シアノ基、フルオロ基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基などが挙げられる。Ｂとしては、メソゲン基と呼ばれるエステル結合、アセチレン結合（エチニレン基）、エタン結合（エチレン基）、エチレン結合（エテニレン基）、エチルエーテル結合、ジアセチレン結合、アゾメチン結合、アゾ結合、およびアゾキシ結合などが挙げられる。即ち、液晶分子としては、上記化学式４で表されるような、一般にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環等の他、ピリミジン環、ジオキサン環、ピリジン環等のヘテロ環等の環状化合物を２〜４つを結んだもの、また、その結合部には、メソゲン基と呼ばれるエステル結合、アセチレン結合（エチニレン基）、エタン結合（エチレン基）、エチレン結合（エテニレン基）、アゾ結合等が用いたもの、末端基、側方置換基としては、シアノ基、フルオロ基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基等を用いて結合したアゾキシ系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、フェニルエステル系、シクロヘキサンカルボンサンフェニルエステル系、フェニルピリミジン系、フェニルジオキサン系等の液晶のことを言う。本発明において、上記化学式４に示すＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｂとしては特に限定されないが、上述したようにフェールセーフの観点から、液晶材料が負の誘電異方性を有するような官能基を有する液晶分子を選択することが好ましい。
【００５９】
本発明の液晶材料としては、大きな双極子モーメントを持つ官能基を有する化合物、より詳しくは絶対値が１．２×１０−３０Ｃｍ以上の大きな双極子モーメントを有する官能基を有する化合物（液晶分子）を含むものが望ましい。絶対値の大きい負の誘電異方性をもつ液晶材料が得られるためである。さらに前記官能基は、上記化学式４に示す側方置換基（Ｌ１、Ｌ２）、または末端基（Ｔ１、Ｔ２）であるとより好ましい。絶対値が１．２×１０−３０Ｃｍ以上の大きな双極子モーメントを有する官能基としては、シアノ基およびフルオロ基が挙げられる。シアノ基またはフルオロ基を側方置換基として有する液晶分子として、下記化学式１〜３に示すｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−シアノ）フェニル（化学式１）、ｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’，ｍ’−ジシアノ）フェニル（化学式２）、およびｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−フルオロ）フェニル（化学式３）が挙げられる。
【００６０】
【化２】
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【００６１】
液晶材料は一種類の液晶分子で形成してもよいし、複数種をブレンドしてもよい。液晶材料を形成する液晶分子は、上述の誘電異方性以外にも、ネマティック−アイソトロピック転移温度、基材の屈折率、屈折率の異方性、粘度、化学的安定性などを考慮して適宜決定することができる。特に、ネマティック−アイソトロピック転移温度（ＮＩ点）が常温域になるように液晶分子を選択すると、常温域で使用する際に調光構造体の温度を調節しなくてもよいため好ましい。また、液晶材料の屈折率と基材の屈折率とを一致させることにより、液晶材料と基材との界面で可視光を反射させることなく透過させることができる。さらに、本発明で使用される液晶材料は、その常光または異常光屈折率のどちらかが、温度、光、電圧印加等の刺激によって配列し、その他の成分の屈折率と整合して反射等の機能を発現することも可能である。
【００６２】
（調光構造体の透過⇔反射の動作制御）
本発明の調光構造体は、図２０〜２２に示すように電圧を印加するための電極４３を配置することができる。電極としては特に限定されず例えばＩＴＯ、ＳｎＯ２、またはＺｎＯなど適宜選択することができる。印加する電圧は、調光構造体の厚みや調光構造体を構成する材質により適宜決定することができるが、３〜２００Ｖが好ましい。
【００６３】
つまり本発明者は、凹部の形状を有する基材（透明構造体）の、その凹部形状に微細な溝構造を（微細加工により）設けることにより、透過⇔反射という、これまでにない調光性能が得られることを見出したのである。
【００６４】
図２０に本発明における調光構造体の上下面に電極４３が設置された状態を示した。これは、調光構造体に設けられた凹部内に充填された液晶材料中の液晶分子を駆動することが目的で、この電極に電圧を印加することにより、透過⇔反射の制御を行うことができる。
【００６５】
この制御を行って通電したときの状態として、図２２のような液晶分子４２の配列状態が考えうる。これは液晶材料の誘電率異方性が負であることに起因している。
【００６６】
このときに液晶分子が、非通電時にはメソゲン基が凹部の形状の壁面に施された微細な溝構造に沿って配列し（図２１）、通電時にはシアノ基やフルオロ基などの大きな双極子モーメントを持つ官能基が電界に沿って配列する（図２２）ことになる。
【００６７】
本発明における電圧の印加は、液晶分子４２を配列させるために行われる。ここでいう「液晶分子を配列させる」とは、液晶分子が電圧印加時に発生する電界に応答して秩序を持ち、電界に対して、液晶分子がその官能基の種類、分子構造内での結合位置に由来する液晶分子自身の双極子モーメントに従って配列することを言う。したがって、液晶分子４２が配列するという条件を満たすものであれば、印加する電圧の波形は限定されない。前記電圧は、上記したように３〜２００Ｖ程度で印加する電圧が好ましい。
【００６８】
また、周期構造（液晶の充填されている凹部形状が、その隣り合う凹部形状の中心位置間どうしの距離が一定で連続して並んでいることをいう）中で液晶の配列が行われる（図２１、図２２参照）と反射による着色が見られる。この反射波長を広げると可視光域全域の反射も可能で、日射反射率（Ｒｅ）１００％と可視光透過率（Ｔｖ）７０％以上との間を切り替えることも可能である。
【００６９】
参考までに、図２３、図２４には、従来の、液晶材料４２を充填した球状空間４１を有する樹脂層４０を調光材料として用い、該調光材料の上下面に電極４３が設置された状態を模式的に表した概略図である。図２３は、通電していない状態を表した図面である。図２４は、通電したときの状態を表した図面である。
【００７０】
従来の、液晶４２を充填した球状空間４１を有する樹脂層４０を調光材料として用いている例では、図２３に示すように、通電されていない状態では、液晶４２が配列しておらず、中間層（樹脂層４０）は屈折率異方性を持っている。このとき、正面方向から見ると、この異方性を持つ中間層により光が散乱され、裏面を見通すことができず、白濁して見え、反射機能を持たない。図２４に示すように、通電されている状態では、液晶４２が配列しており、中間層（樹脂層４０）は屈折率異方性を示ことはない。このとき、正面方向から見ると、裏面を見通すことが可能である。
【００７１】
一方、本発明では、図２１に示すように、通電されていない状態では、壁面に微細な溝構造を有する凹部形状１２が液晶材料４２で満たされ、壁面に施された微細な溝構造にしたがって、液晶材料４２内の液晶分子が配列している状態を示している。この状態では、凹部形状に充填されている液晶材料４２内の液晶分子が凹部形状ごとに異なる屈折率を持つ（異方性を示す）ことはないので、裏面を見通すことが可能である。
【００７２】
（調光構造体の用途）
次に、これらの調光構造体（調光フィルム）の使用用途としては、特に制限されるものではないが、自動車のフロントガラス、フロントサイドガラスに使うことが好適である。
【００７３】
（調光構造体を用いてなる車両）
このことから、本発明の第二は、上述の調光構造体がフロントガラスおよびフロントサイドガラスのうち少なくともいずれか一ヶ所に用いられていることを特徴とする車両である。車両、特に自動車では、フロントガラス、フロントサイドガラスは、法規上、日射成分のうちの可視光透過率（Ｔｖ）を７０％以上とする必要がある。少なくとも運転時には、これを阻害しない範囲での日射透過率（Ｔｅ）を下げる手段として、これらの調光構造体を用いるのが望ましい。
【００７４】
本発明の調光構造体が用いられうる車両は多岐に渡る。例えば、図２５に示すようなセダン（日産自動車株式会社：スカイライン（登録商標）Ｖ３５）、図２６に示すようなコンパクトカー（日産自動車株式会社：マーチ（登録商標）Ｋ１２）、図２７に示すようなミニバン（日産自動車株式会社：セレナ（登録商標）Ｃ２４）、図２８に示すようなワゴン（日産自動車株式会社：プリメーラワゴン（登録商標）ＷＰ１１）、図２９に示すようなスポーティーカー（日産自動車株式会社：フェアレディＺ（登録商標）Ｚ３３）などの各種車型に適用されうる。その他にも、軽自動車、クーペ、ＳＵＶ、１ＢＯＸ、２ＢＯＸ、バン、トラック等の車両にも、勿論適用されうる。本発明の調光構造体を車両の窓に適用すると、空調設備への負荷の軽減およびフェ−ルセーフに優れる点で好ましい。
【００７５】
本願における日射反射率（Ｒｅ）、日射透過率（Ｔｅ）、可視光反射率（Ｒｖ）、および可視光透過率（Ｔｖ）は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６：１９９８に準ずる。
【００７６】
（調光構造体の製造方法）
次に、本発明の調光構造体の製造方法としては、特に制限されるものではないが、調光構造体を構成する主要な要素の一つである上記に記載の、壁面に微細な溝構造を有する凹部構造１２を基材（透明構造体）に形成する製造方法としては、インプリント、エッチング、リソグラフィといった、現在一般的に微細構造を作製する方法で作製することが好ましい。これらを用いると、凹部及び該凹部壁面の溝構造を微細に形成することができる。
【００７７】
インプリントは、目的の凹部形状に対応する形状の凸部を有するモールドを、ガラス転移温度まで加熱された基材に押し付けることにより、基材に凹部を形成する方法である。各種金属や無機物などからなるモールド（金型）の材質、モールドを押し付ける時間、圧力など、モールドを押し付ける方法は、適宜決定することができる。かかるインプリントによる微細加工方法であるなら、屈折率や耐熱性、加工性といった点から最適な樹脂を選択し、その樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）付近まで加熱した、得たい構造を転写することが可能な形状を有するモールドを、適切な圧力及び時間でプレスすることで、本発明における調光構造体を構成する透明構造体である基材を得ることができる。あとは、この透明構造体である基材が有する、壁面に微細な溝構造を有する凹部に液晶材料を充填することで本発明における調光構造体が得られる。
【００７８】
エッチングは、基材表面を化学的に侵食（腐食）することにより、基材表面に、壁面に微細な溝構造を有する凹部を形成するといった方法で基材を得ることができる。あとは、この透明構造体である基材が有する、壁面に微細な溝構造を有する凹部に液晶材料を充填することで、上記技術課題を達成できる本発明の調光構造体１を得ることができる。エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチング、電解エッチングなどがあるが、本発明ではいずれも好ましく用いることができる。
【００７９】
リソグラフィは、電磁波などを含む放射線を基材に照射して基材表面に、壁面に微細構造を有する凹部を形成するといった方法で基材を得ることができる。あとは、この透明構造体である基材が有する、壁面に微細な溝構造を有する凹部に液晶材料を充填することで、上記技術課題を達成できる本発明の調光構造体１を得ることができる。リソグラフィとしては、光源の違いにより光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、イオンビームリソグラフィおよびＸ線リソグラフィなどがあるが、本発明はいずれも好ましく用いることができる。
【００８０】
調光フィルムをガラス等の基板に挟む際の基板である透明な表皮（表面）層、裏面層とは、可視光透過率が少なくとも７０％以上の樹脂、ガラス等からなる透明材料のことを示している。
【実施例】
【００８１】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明を制限するものではない。
【００８２】
（実施例１）
基材（透明構造体）として、ポリスチレン樹脂（可視光透過率８９％）を用い、これをインプリントにより開口部直径２００ｎｍの円形を底辺とする、深さ１８０ｎｍで、その壁面に正三角形状の断面の、開口部（上部底面）から最深部まで連続する直線状の溝（溝幅５ｎｍ、深さ４．３ｎｍ）を有する凹部を持つものを得た（図３８Ａ、Ｂ参照）。
【００８３】
次に、作製した基材（透明構造体）の凹部に液晶材料として、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（誘電異方性＋１１）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．６０、電圧印加時の屈折率が１．７０になるように調製した混合液晶（誘電異方性＋１５）を導入し、フィルム状の調光構造体を得た。
【００８４】
インプリントについてより詳細には、ニッケルからなるモールドを１２０℃に熱した後６０分、５ＭＰａの圧力で基材に押し付けて、上記形状を有する微細な溝構造を備えた凹部を形成した。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００８５】
（実施例２）
基材（透明構造体）として、ポリアクリル樹脂（可視光透過率９３％）を用い、これをインプリントにより１辺４００ｎｍの正方形を底辺とする、深さ１．４μｍで、その壁面に中心角９０°の扇形状断面の、開口部（上部底面）から最深部まで直線上に断続的な溝（溝幅６．４ｎｍ、深さ６．４ｎｍ、各溝の長軸方向の長さ５０ｎｍ、溝と溝の長軸方向の間隔２０ｎｍ）を有する凹部形状を持つものを得た（図３９Ａ、Ｂ参照のこと）。
【００８６】
作製した基材（透明構造体）の凹部に液晶材料として、ｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−フルオロ）フェニル（誘電異方性−２）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．５０、電圧印加時の屈折率が１．６４になるように調製した混合液晶（誘電異方性−８）を導入し、調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００８７】
（実施例３）
基材（透明構造体）として、ポリカーボネート樹脂（可視光透過率８９％）を用い、これをインプリントにより直径８００ｎｍ、中心角１８０度の扇形を底辺とする、深さ３．２μｍで、その壁面に楕円形状の断面の、開口部（上部底面）から最深部まで連続する直線状の溝（溝幅１８ｎｍ、深さ２．７ｎｍ）を有する凹部形状を持つものを得た。
【００８８】
作製した基材（透明構造体）の凹部に液晶材料として、（ｐ−（４−プロピル）−シクロヘキシル−安息香酸（ｐ’−ペンチル−ｏ’−シアノ）フェニル）（誘電異方性−１６）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．５８、電圧印加時の屈折率が１．７０になるように調製した混合液晶（誘電異方性−５）を導入し、調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００８９】
（実施例４）
基材（透明構造体）として、ポリアクリル樹脂（可視光透過率９３％）を用い、これをインプリントにより３６０ｎｍ、４８０ｎｍ、６００ｎｍの３辺からなる直角三角形を底辺とする、深さ９００ｎｍで、その壁面に幅２１ｎｍ、深さが０．５ｎｍの円弧形状断面の、開口部（上部底面）と並行（凹部の最深部から開口部（上部底面）への垂線に対して垂直）な、連続的な溝を有する凹部形状を持つものを得た。
【００９０】
作製した基材（透明構造体）の凹部に、液晶材料として４−プロピル−４’−シアノビフェニル（誘電異方性＋２５）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．５０、電圧印加時の屈折率が１．６６になるように調製した混合液晶（誘電異方性＋１６）を導入し、調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００９１】
（実施例５）
基材（透明構造体）として、ポリカーボネート樹脂（可視光透過率８９％）を用い、これをインプリントにより長径７００ｎｍ、短径５５０ｎｍの楕円形を底辺とする、深さ２．５μｍで、その壁面に幅１４ｎｍ、深さが３ｎｍの長方形状断面の、開口部（上部底面）と並行（凹部の最深部から開口部（上部底面）への垂線に対して垂直）な、断続的な溝（各溝の長軸方向の長さ５０ｎｍ、溝と溝の長軸方向の間隔２０ｎｍ）を有する凹部を持つものを得た。
【００９２】
作製した基材（透明構造体）の凹部に、液晶材料として４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（誘電異方性＋１８）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．５８、電圧印加時の屈折率が１．６９になるように調製した混合液晶（誘電異方性＋１１）を導入し、調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００９３】
（実施例６）
基材（透明構造体）に用いる材料を、感光性を有するガラス（可視光透過率９０％）にし、それに凹部構造を設ける加工方法をエッチング（フォトエッチング）にした以外は、実施例１と同様の調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００９４】
（実施例７）
基材（透明構造体）に凹部構造を設ける加工方法を、電子線を用いたリソグラフィにした以外は、実施例２と同様の調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【００９５】
（実施例８）
日産自動車製スカイライン（Ｖ３５）のフロントガラスとして、合わせガラスを用意し、その中間膜として実施例３で得た調光フィルム（厚さ１０μｍ）を厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムにＩＴＯを蒸着したもので挟み込んだものを用いた。外気温３５℃の環境で評価を行ったところ、前方視界は充分に確保された（詳しくは、フロントガラスの透過率８１％であった）。電圧印加しておくと、夏季炎天下に午前１０時から４時間放置した時に、未装備車に比較して、午後２時の車室内温度が２１℃低下した。また、調光フィルムは、凹部上底面側が車外側に位置するようにフロントガラスに取付けた。
【００９６】
（比較例１）
特開昭５８−５０１６３１号公報の実施例１に記載の液晶構造体を作製した。作製方法は以下に示すとおりである。液晶材料（アメリカン・リキッド・クリスタル・ケミカル・コーポレーション社製、製品番号８２５０）０．２リットルを７％ＰＶＡ溶液１リットルと混合し、１０リットルの純水に添加した。得られた混合物をコーンギャップを０．１ｍｍ（４ミル）に設定したコロイドミルに入れて、４分間乳化した。得られた乳液材料に含まれる粒子の大きさは３μｍであった。
【００９７】
一平方インチ当り２００オームの酸化スズ層が片面に塗布されたマイラー薄板（シエラシン社製）を２枚用意し、酸化スズ層側に得られた乳液材料をドクターブレード法で塗布し、乾燥することにより厚さ２０μｍ（０．８ミル）の調光材料の層を形成した。次に、調光材料の層同士が接するようにこれらを重ね合わせてサンプルを得た（図２３、図２４参照のこと）。
【００９８】
（比較例２）
基材（透明構造体）として、ポリスチレン樹脂（可視光透過率８９％）を用い、これをインプリントにより直径２００ｎｍの円形を底辺とする、深さ１８０ｎｍで、その壁面に正三角形状の断面の、開口部（上部底面）から最深部まで連続するらせん状の溝（溝幅５ｎｍ、深さ４．３ｎｍ；螺旋状のスパイラル間隔（ピッチ）；２５〜３０ｎｍ）を有する凹部形状を持つものを得た。
【００９９】
作製した基材（透明構造体）の凹部に液晶材料として４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（誘電異方性＋１５）をベースに、電圧未印加時の屈折率が１．６０、電圧印加時の屈折率が１．７０になるように調製した混合液晶（誘電異方性＋１１）を導入し、調光構造体を得た。調光構造体の構成要素について表１に示す。
【０１００】
（評価方法）
実施例１〜７及び比較例１〜２において、得られた調光構造体をＩＴＯを蒸着したガラス（厚さ０．２ｍｍ、大きさ５０ｍｍ×１０ｍｍ）（可視光透過率：９４％）の蒸着面（電極面）で挟み込み、それらの測定用サンプルについて、電圧未印加時及び、電圧印加時（６０Ｖ）の光学特性ついて下記の測定、評価を行なった。結果を表２に示す。
【０１０１】
（光学特性：透過・反射性能評価）
図３０〜３１に示した様に、作製した調光材料に、タングステン−ハロゲン光源（波長域：３６０〜１９００ｎｍ）の光を照射し、透過率測定では直線型、反射率測定ではＹ型光ファイバに接続されたマルチチャンネル光検出器を用いて、その光学特性を測定した。なお、評価温度は３５℃とした。可視光透過率（Ｔｖ）、ならびに日射反射率（Ｒｅ）については、上記結果から算出した。
【０１０２】
より詳しくは、図３０〜３１に示すように、得られた調光構造体１を、片面に電極４３を蒸着した一対の基板４３で挟み込み、測定用のサンプル３２を得た。電極４３としてＩＴＯを用い、基板４３としてクリアガラス（５０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、可視光透過率９４％）を用いた。
【０１０３】
図３０に示すように測定用のサンプル３２に、直線型光ファイバ３４を通じてタングステン−ハロゲン光源（波長域３６０〜１９００ｎｍ）３０に接続された投光器３６から投射光を照射し、サンプル３２を通過した透過光を、直線型光ファイバ３４を通じて受光器３７に接続されたマルチチャンネル光検出器３１を用いて測定し、可視光透過率（Ｔｖ）を求めた。可視光透過率は、電圧印加時および電圧無印加時のサンプルから求め、電圧印加時には、６０Ｖの電圧をかけた。
【０１０４】
また、図３１に示すように測定用サンプル３２に、Ｙ型光ファイバ４５を通じてタングステン−ハロゲン光源（波長域３６０〜１９００ｎｍ）３０と接続された投受光器３８から投射光を照射し、測定用サンプル３２から反射された反射光を、Ｙ型光ファイバ４５を通じて投受光器３８に接続されたマルチチャンネル光検出器３１を用いて測定し、日射反射率（Ｒｅ）を求めた。日射反射率は、電圧印加時および電圧無印加時のサンプルから求め、電圧印加時には、６０Ｖの電圧をかけた。可視光透過率および日射反射率は３５℃で測定を行った。
【０１０５】
【表１】
2006301018.tif 000005
【０１０６】
サンプルの基材表面と凹部開口面（上底面）の単位面積当りの面積比を表す。
【０１０７】
尚、各実施例等の液晶材料のベースとなる液晶分子の双極子モーメントについては、それぞれ、フルオロ基、シアノ基を有している。従って、それぞれの双極子モーメントについては、シアノ基が４．０５、フルオロ基が１．７４（それぞれ、×１０−３０［Ｃｍ］）になる。
【０１０８】
【表２】
2006301018.tif 000006
【０１０９】
上記表１、２に示すように、本発明の実施例においては、従来例（比較例１）とは異なり、電圧未印加時の透過率が大きく、電圧印加時の反射機能発現を確認することができた。さらに、負の誘電異方性をもつ液晶を用いる（実施例２、３、７）ことで、非常に大きな反射率を確保することが可能であることも判った。また、比較例２にあるように、水の方向が一定方向を向いていない場合、電圧印加による反射率は高いものが得られるが、電圧未印加時の透過率が実施例のものと比べて低くなってしまう結果となった。これは、電圧未印加時の液晶の配列を制御できないためであり、それゆえに未印加時の屈折率が安定しないためにマッチングがしにくかった結果である。
【０１１０】
これらは、車両のフロントガラスに適用すると、運転時に必要な透明性を確保出来、また調光することで、車内への日射エネルギー侵入を防止することも出来、乗員の居住性を快適にするばかりか、冷房負荷を低減することができるので、燃費の低減、ＣＯ２の排出量削減にも大いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明における調光構造体の凹部形状を設けた透明構造体の一例を示す概略俯瞰図である。
【図２】本発明における調光構造体の凹部形状を設けた透明構造体の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の請求項７における透明構造体の凹部構造の最深部から上底面への垂線と、凹部と上部表面の交点との接線とがなす角度を示す概略断面図である。
【図４】本発明における調光構造体の凹部形状の一例を示す上部からの断面図である。
【図５】本発明における調光構造体の凹部形状の一例を示す側面からの断面図である。
【図６】本発明の請求項３における凹部形状壁面に設けられた微細構造の形状を示す、概略俯瞰図である。
【図７】本発明の請求項２における凹部形状壁面に設けられた微細構造の連続状態を示す、側面からの概略断面図である。
【図８】本発明の請求項４における凹部形状壁面に設けられた微細構造の断続状態を示す、側面からの概略断面図である。
【図９】本発明の請求項１３における凹部形状壁面に設けられた微細構造の断面形状（多角形）を示す、上面からの概略断面図である。
【図１０】本発明の請求項１３における凹部形状壁面に設けられた微細構造の断面形状（三角形）を示す、上面からの概略断面図である。
【図１１】本発明の請求項１３における凹部形状壁面に設けられた微細構造の断面形状（曲線に囲まれた図形）を示す、上面からの概略断面図である。
【図１２】本発明の請求項１３における凹部形状壁面に設けられた微細構造の断面形状（曲線及び直線で囲まれた図形）を示す、上面からの概略断面図である。
【図１３】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（円形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（円の直径）を示す概略図である。
【図１４】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（楕円形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（楕円の長径）を示す概略図である。
【図１５】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（四角形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（四角形の対角線）を示す概略図である。
【図１６】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（三角形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（三角形の最長の辺）を示す概略図である。
【図１７】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（多角形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（多角形の最長対角線）を示す概略図である。
【図１８】本発明の請求項６における凹部形状の上底面の形状の一例（曲線及び直線で囲まれた図形）および請求項８における上底面において最長となる部分の長さ（任意）を示す概略図である。
【図１９】本発明の請求項９における透明構造体の凹部構造の深さを示す概略断面図である。
【図２０】本発明の微細構造を有する凹部形状を持つ透明構造体に電極対を張り合わせた状態を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の微細構造を有する凹部形状を持つ透明構造体に液晶を充填し、電極対を張り合わせたものにおいて、電圧未印加時の液晶の状態を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の凹部形状を持つ透明構造体に液晶を充填し、電極対を張り合わせたものにおいて、電圧印加時の液晶の状態を示す概略断面図である。
【図２３】従来の調光材料とその中間層の液晶の状態を示す概略断面図である。
【図２４】従来の調光材料とその中間層の液晶の状態を示す概略断面図である。
【図２５】スカイライン（Ｖ３５）の概略図である。
【図２６】マーチ（Ｋ１２）の概略図である。
【図２７】セレナ（Ｃ２４）の概略図である。
【図２８】プリメーラワゴン（ＷＰ１１）の概略図である。
【図２９】フェアレディＺ（Ｚ３３）の概略図である。
【図３０】光学評価の０°入射時の透過率測定概略図である。
【図３１】光学評価の０°入射時の反射率測定概略図である。
【図３２】図３２Ａは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面から最深部へと一直線上に溝が連続的に形成されていることを示す、上部からの概略断面図である。図３２Ｂは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面から最深部へと一直線上に溝が連続的に形成されていることを示す、側部からの概略断面図である。
【図３３】図３３Ａは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面から最深部への一直線上に溝が断続的に形成されていることを示す、上部からの概略断面図である。図３３Ｂは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面から最深部への一直線上に溝が断続的に形成されていることを示す、側部からの概略断面図である。
【図３４】図３４Ａは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面と平行の面と壁面との交線上に溝が連続的に形成されていることを示す、上部からの概略断面図である。図３４Ｂは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面から最深部への一直線上に溝が断続的に形成されていることを示す、側部からの概略断面図である。
【図３５】図３５Ａは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面と平行の面と壁面との交線上に溝が断続的に形成されていることを示す、上部からの概略断面図である。図３５Ｂは、本発明の基材（透明構造体）に設けられた凹部壁面に、上底面と平行の面と壁面との交線上に溝が連続的に形成されていることを示す、側部からの概略断面図である。
【図３６】凹部の角度と凹部に充填された液晶の電圧印加・未印加時の屈折率差を示すグラフである。
【図３７】凹部の開口部（上底面）の中の最長となる長さと凹部の深さの比と、調光構造体の反射率を示すグラフである。
【図３８】図３８Ａは、実施例１、６の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図３８Ｂは、実施例１、６の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【図３９】図３９Ａは、実施例２、７の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図３９Ｂは、実施例２、７の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【図４０】図４０Ａは、実施例３の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図４０Ｂは、実施例３の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【図４１】図４１Ａは、実施例４の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図４１Ｂは、実施例４の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【図４２】図４２Ａは、実施例５の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図４２Ｂは、実施例５の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【図４３】図４３Ａは、比較例２の基材（透明構造体）に形成した凹部の形状を表す概略図であり、図４３Ｂは、比較例２の基材（透明構造体）に形成した凹部に設けた微細な溝構造の形状を表す概略図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１    調光構造体（調光材料）、
９    凹部壁面、
１０    基材（透明構造体）、
１１    基材（透明構造体）上部表面、
１２    凹部、
１３    凹部の開口面（上底面）、
１４    凹部の最深部、
１５    凹部の最深部から凹部形状上底面への垂線、
１６    凹部と基材（透明構造体）上部表面との交点、
１７    凹部と基材（透明構造体）上部表面との交点における接線、
１８    符号１５の垂線と符号１７の接線の交点、
１９    符号１８の交点が形成する角度（成す角）、
２０    凹部の開口面（上底面）の形状における最長となる部分の長さ、
３０    光源、
３１    検出器、
３２    サンプル、
３３    光軸、
３４    直線型ファイバ、
３５    Ｙ型光ファイバ、
３６    投光器、
３７    受光器、
３８    投受光器、
４０    樹脂層、
４１    空隙、
４２    液晶材料（液晶分子）、
４３    電極、
４４    溝構造（微細加工構造）。
【図１】
2006301018.tif 000008
【図２】
2006301018.tif 000009
【図３】
2006301018.tif 000010
【図４】
2006301018.tif 000011
【図５】
2006301018.tif 000012
【図６】
2006301018.tif 000013
【図７】
2006301018.tif 000014
【図８】
2006301018.tif 000015
【図９】
2006301018.tif 000016
【図１０】
2006301018.tif 000017
【図１１】
2006301018.tif 000018
【図１２】
2006301018.tif 000019
【図１３】
2006301018.tif 000020
【図１４】
2006301018.tif 000021
【図１５】
2006301018.tif 000022
【図１６】
2006301018.tif 000023
【図１７】
2006301018.tif 000024
【図１８】
2006301018.tif 000025
【図１９】
2006301018.tif 000026
【図２０】
2006301018.tif 000027
【図２１】
2006301018.tif 000028
【図２２】
2006301018.tif 000029
【図２３】
2006301018.tif 000030
【図２４】
2006301018.tif 000031
【図２５】
2006301018.tif 000032
【図２６】
2006301018.tif 000033
【図２７】
2006301018.tif 000034
【図２８】
2006301018.tif 000035
【図２９】
2006301018.tif 000036
【図３０】
2006301018.tif 000037
【図３１】
2006301018.tif 000038
【図３２】
2006301018.tif 000039
【図３３】
2006301018.tif 000040
【図３４】
2006301018.tif 000041
【図３５】
2006301018.tif 000042
【図３６】
2006301018.tif 000043
【図３７】
2006301018.tif 000044
【図３８】
2006301018.tif 000045
【図３９】
2006301018.tif 000046
【図４０】
2006301018.tif 000047
【図４１】
2006301018.tif 000048
【図４２】
2006301018.tif 000049
【図４３】
2006301018.tif 000050