(57)【要約】【課題】  液晶素子を含む調光材料の有用性を高める手段を提供し、車両や建築物への調光材料の適応性を高める。【解決手段】  透明な表面層１０と、中間層２０と、透明な裏面層３０とが、この順序で積層している調光材料１であって、中間層２０は、少なくとも一軸方向に骨格部２１および空隙部が一定間隔で配置された構造体が、表面層１０、中間層２０および裏面層３０の積層方向に積層した構造を有し、空隙部には液晶が充填されている、調光材料である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な表面層と、中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層している調光材料であって、
前記中間層は、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体が、前記表面層、前記中間層および前記裏面層の積層方向に積層した構造を有し、
前記空隙部には液晶が充填されている、調光材料。
【請求項２】
前記表面層および前記裏面層に、前記中間層に充填された液晶に電圧を印加する電極が設置されてなる、請求項１に記載の調光材料。
【請求項３】
前記表面層および前記裏面層はガラスまたは樹脂からなる、請求項１または２に記載の調光材料。
【請求項４】
前記表面層および前記裏面層は樹脂フィルムである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調光材料。
【請求項５】
樹脂フィルムからなる前記表面層および前記裏面層の外層に、ガラスが配置されてなる、請求項４に記載の調光材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光材料が、フロントガラスまたはフロントサイドガラスの少なくとも一方に用いられてなる車両。
【請求項７】
ナノインプリント法により、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体を積層させる段階と、
前記構造体を、透明な表面層および透明な裏面層で挟持する段階と、
前記空隙部に液晶を充填する段階と、
を含む、
調光材料の製造方法。
【請求項８】
前記構造体を積層させる段階は、
樹脂製の基材に、前記樹脂のガラス転移温度以上に加熱した第一の型を押し付けて、前記樹脂を前記第一の型に充填する段階と、
前記第一の型の温度を前記樹脂のガラス転移温度以下に下げる段階と、
前記樹脂のガラス転移温度以下に低下した前記第一の型を、前記基材から引き離し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体を形成する段階と、
骨格部を形成する樹脂が充填された第二の型を前記構造体上に押し付ける段階と、
前記第二の型に充填された樹脂の温度を、前記樹脂のガラス転移温度以下に下げる段階と、
前記第二の型を前記構造体から引き離し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された第二構造体を形成する段階と、
を含む、請求項７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶が配置された調光材料に関し、特に、反射機能に優れる調光材料に関する。本発明の調光材料は、例えば、車両のフロントガラスやフロントサイドガラスに用いられる。
【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、面積の大きい、天井、ウィンドシールド、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】
従来の車両では、ウィンドシールドには合わせガラス、フロントサイドガラスには単ガラスが用いられることが多い。安全性を向上させるために、強度向上に寄与する中間膜が用いられることもあるが、熱的機能はほぼ無いに等しい。このため、炎天下に駐車した車内には、光エネルギーおよび熱エネルギーが多量に侵入し、車室内環境が非常に苛酷なものとなる。また、空調設備の燃費の低下を招き、巨視的にみれば、環境への悪影響も懸念される。
【０００４】
建築物においても、この問題は検討されている。例えば、窓を通じての光エネルギーおよび熱エネルギーの流入によって、室内の空調設備への負荷および人体への負荷が大きくなる。車両の場合と同様に、多量のエネルギーの流入は、空調設備の燃費の低下を招き、巨視的にみれば、環境への悪影響も懸念される。
【０００５】
このような問題を解決すべく、近年、建物や車内に流入する光エネルギーおよび熱エネルギーを遮蔽し、室内の温度上昇および冷房負荷を低減させる技術が提案されている。解決策の一例としては、調光機能を有するガラスが提案されている。窓ガラスとしての透明性、および日射エネルギーの遮断のための熱線反射・吸収性の双方の特性を有し、必要に応じてスイッチングできる機能を有していれば、必要なときに必要な光量を室内に侵入させることが可能である。そのような制御が可能であれば、人体や冷房装置にかかる負荷を低減できるほか、省エネルギーの観点からも有益である。
【０００６】
ガラスに調光機能を付与するための具体的手段としては、エレクトロクロミック素子（以下「ＥＣ素子」という）、および液晶素子が知られている。
【０００７】
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。しかしながら、ＥＣ素子は、日射エネルギーを吸収するため、室内外を隔てるガラスに用いた場合には、その吸収されたエネルギーが室内に再放出され、室内温度の上昇を招いてしまう。
【０００８】
液晶素子は、電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る。液晶素子としては、曲線的な配列相のネマティック液晶素子（特許文献１）、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。これらの素子は、以下の原理に基づいて動作する。
【０００９】
安価なポリマー中に液晶物質の小滴を分散させた該公報記載の液晶素子は、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、また、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。
【００１０】
一方、液晶素子に電圧を印加した場合、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を、液晶とポリマーとの界面で反射することなく通過させることができ、液晶素子は透明となる。
【００１１】
しかしながら、前記液晶素子を室内外を隔てるガラスに適用する場合、改善が望まれている事項がある。例えば、エネルギーの透過量の問題である。前記液晶素子は、電圧印加時には透視性を確保でき、電圧無印加時には非透視性とすることができる。しかしながら、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透過量はほとんど減少していなかった。このため、室内に日射エネルギーが多量に侵入してしまう。
【特許文献１】特表昭５８−５０１６３１号公報
【特許文献２】特開昭６１−５０２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、液晶素子を含む調光材料を車両や建築物のガラスなどに適用するためには、改善が望まれている問題がある。そこで、本発明の目的は、液晶素子を含む調光材料の有用性を高める手段を提供し、車両や建築物への調光材料の適応性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、透明な表面層と、中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層している調光材料であって、前記中間層は、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体が、前記表面層、前記中間層および前記裏面層の積層方向に積層した構造を有し、前記空隙部には液晶が充填されている、調光材料である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成を有する調光材料によって、調光材料に求められる特性が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１は、光学特性に優れる調光材料に関する。具体的には、本発明の第１は、透明な表面層と、中間層と、透明な裏面層とが、この順序で積層している調光材料であって、前記中間層は、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体が、前記表面層、前記中間層および前記裏面層の積層方向に積層した構造を有し、前記空隙部には液晶が充填されている、調光材料である。
【００１６】
なお、本願において、「調光材料」とは、入射してきた光の特性を変化させる性質を有する材料一般を意味する。例えば、調光材料の具体例としては、基材がガラスである調光ガラス、基材が樹脂フィルムである調光フィルムなどが挙げられ、これらは調光材料の下位概念に含まれる。
【００１７】
図面を参照しながら、本発明の第１について説明する。図１は、調光材料の一実施形態の断面模式図である。調光材料１は、表面層１０、中間層２０、および裏面層３０からなる。中間層２０は、少なくとも一軸方向に骨格部２１および空隙部２２が一定間隔で配置された構造体２５が積層した構造を有する。空隙部２２には、液晶が充填される。構造体２５の積層方向は、表面層１０、中間層２０、および裏面層３０の積層方向である。以下、表面層１０、中間層２０、および裏面層３０の積層方向を単に「積層方向」と呼ぶ。また、積層方向に垂直な方向を「面方向」と呼ぶ。
【００１８】
図２は、調光材料の一実施形態の斜視図である。説明の都合上、構造体が４層積層されている態様について示しているが、実際の積層回数や構造体の厚さが図面によって制限されることはない。通常は、表面層１０および裏面層３０の厚さに比べて、構造体は非常に薄い。中間層を形成する構造体は、一定間隔に配置された構造と、液晶の持つ屈折率により決まる、ある一定の波長の反射性能を持つ。
【００１９】
「骨格部」とは、中間層において一定間隔で配置される物体が存在する部位である。「空隙部」とは中間層において骨格部が存在せず、液晶が充填される部位である。本発明の調光材料においては、少なくとも一軸方向に一定間隔で骨格部および空隙部が配置される。「一軸方向」とは、骨格部が配置される、面方向の少なくとも１の方向を意味する。つまり、面方向のいずれかの方向に関して、骨格部および空隙部が一定間隔で配置されていれば、本願の要件を満たす。「一定間隔」は、実質的に一定間隔であればよく、調光作用を果たす上で大きな問題とならない程度であれば、製造過程で生じた誤差が存在していてもよい。
【００２０】
骨格部および空隙部の配置例としては、図３〜図５の構造が挙げられる。図３は、直方体形状の骨格部が平行に配列している構造体である。図４は、骨格部が横方向（図中、矢印の方向）および縦方向の二方向に平行に配列している構造体である。図４は、図３の直方体が、配列方向に垂直な方向に分断された構造ともいえる。図５は、骨格部が横方向に配列し、縦方向に関しては骨格部がジグザグに配列されている構造体である。
【００２１】
骨格部の形状については、特に限定されない。図２〜図５においては、骨格部の断面が矩形である態様について示したが、３次元に積層可能な形状であれば、特に限定されない。直方体形状（図６）に加えて、例えば、かまぼこ型（図７）、三角形型（図８）、台形型（図９）等の形状が挙げられる。
【００２２】
積層構造は、図２の様に直角に交わっている必要は無く、図１０および図１１に示すような軸がねじれた構造であっても、平面内構造体に周期性があれば、反射機能を発現することができる。
【００２３】
骨格部および空隙部の大きさや配置は、反射・透過等の光学機能を考慮して決定することが好ましい。具体的には、構造体における空隙部の長さ：ピッチが、好ましくは１：１〜１：４０である。空隙部の長さとは、骨格部および空隙部が一定間隔で配置されている方向に関しての空隙部の長さをいい、図６においてＧで示される長さを意味する。ピッチとは、骨格部および空隙部が一定間隔で配置されている方向に関しての、骨格部および空隙部の繰り返し単位の長さをいい、図６においてＰで示される長さを意味する。
【００２４】
空隙部の長さは、好ましくは５０〜４００ｎｍである。また、ピッチの幅は、好ましくは１００〜８００ｎｍである。この範囲とすることにより、光学機能の中でも、可視光域・近赤外光域の調光に適したものとすることができ、建築物や車両におけるエネルギー透過、反射を切り替える上で好適である。
【００２５】
平面内構造体の厚さ方向の各平面で切った１周期毎の高さは、５０〜８００ｎｍ程度に設定することが好ましい。一周期毎の高さは、積層される構造体の、１つの構造体の高さを意味し、図１２においてＴで示される長さである。この範囲とすることで、厚さ方向にも周期性を持たせることが出来、より大きな反射率を得ることが可能となる。
【００２６】
骨格部を構成する材料としては、シリカ（ＳｉＯ２）、紫外線硬化樹脂、汎用樹脂材料などが挙げられ、熱可塑性樹脂を用いると製造上便利である。汎用樹脂としては、例えば、ナイロン６６などの脂肪族ポリアミド；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル；ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）；ポリエーテルエーテルケトン；ポリプロピレン（ＰＰ）；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリ乳酸等が挙げられ、これらを用いるのが、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。
【００２７】
空隙部には液晶が充填される。液晶物質は、特に限定されるものではないが、ネマティック−アイソトロピック転移温度（ＮＩ点）が常温域に来るように考慮して選定されることが好ましい。さらに、本発明で使用される液晶が誘電異方性を示す液晶であれば、その常光屈折率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が可能である。
【００２８】
空隙部に充填される液晶は、等方相を形成することが好ましい。本願において「等方相を形成する」とは、電圧などの特殊な外的ファクターが加わっていない状態で等方相を形成することを意味する。好ましくは、常温で等方相を形成する液晶が充填される。ここで、「常温」とは、一般に調光材料を用いる温度域を意味し、具体的には２０〜４０℃程度の温度である。本願において「等方相」とは、液晶性を示す液晶分子の単体または混合体が、一定の方向に配列したいわゆる液晶状態になっておらず、配向秩序の無い状態を示す。
【００２９】
本発明者らは、等方相を形成し、いわゆる液晶として通常活用される態様を形成していない状態に着目し、等方相を形成する液晶が好ましいことを見出した。つまり、本発明者は、液晶性を示す物質を液晶状態で用いないことに新たな機能を見出した。等方相の液晶を用いることによって、以下のような種々の効果を得ることが可能である。ただし、本発明の技術的範囲が、以下の全ての効果を有する調光材料に限定されるわけではない。
【００３０】
炎天下に駐停車されている車両や直射日光が照射する建築物のガラス窓などにおいて、日射エネルギーをガラス内部に侵入させたくない場合に、光を反射させて、日射エネルギーの透過量を低下させることが可能である。つまり、本発明によって、室内環境の改善、冷房負荷の低減などが可能である。
【００３１】
等方相を形成する液晶が用いられると、フェールセーフの観点からも好ましい。即ち、車両が故障して液晶に電圧を印加できない状態に陥った場合であっても、ガラスの透光性が保持される。このため、事故により前方が見えなくなるなどの問題が解決されうる。
【００３２】
等方相を形成する液晶を用いると、充分な可視光透過率が得られる。例えば、日本においては、車両前方に用いられるガラスの可視光透過率は（Ｔｖ）は、７０％以上である必要があるが、この基準をクリアすることも可能である。ただし、本発明の調光材料およびその応用品の技術的範囲が、可視光透過率７０％以上のものに限定されるわけではない。例えば、建築物のガラスのような可視光透過率が７０％以上であることが必要でない用途にも、本発明は適用可能であり、このような用途に用いられる調光材料も、本発明の規定を満たしている、または均等の範囲内であれば、当然に本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３３】
さらに、等方相を形成する液晶を用いると、正面からは透明に見えても、別の角度からは透明に見えなくなるという角度依存性の問題も解決可能である。
【００３４】
本発明で使用されうる液晶分子は、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が２〜４つ結んだものでありうる。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）、アゾ結合等が用いられうる。末端基および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、アルコキシ基等が用いられる。例えば、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が使用されうる。これらの液晶は単体でも用いるが、実用上は、２種以上の単体の混合体が用いられることが多い。本発明においては、液晶分子の単体および混合物をまとめて、液晶と記載されうる。
【００３５】
これらの液晶単体、または混合液晶は、好ましくは常温で等方相を持つように調整される。常温において単体で等方相を形成する液晶分子の具体例としては、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（５ＣＢ）、４−ヘキシル−４’−シアノビフェニル（６ＣＢ）、４−ヘキシル−４’−シアノフェニルピリジン、４−ヘキシル−４’−プロピルフェニルシクロヘキサン、４−メチル−４’−プロピルジシクロヘキサン、４−ヘキシル−４’−メトキシジシクロヘキサン等が挙げられる。
【００３６】
液晶に等方相を形成させるためには、上述のような液晶単体で等方相を形成する材料を用いてもよいし、種々の液晶単体を混合物にして等方相を形成させてもよい。また、分散材を用いて、液晶に等方相を形成させてもよい。分散材によって等方相を形成させる場合、広い温度範囲で等方相を形成させることが可能である。このため、自動車など使用温度領域が広い用途に用いる場合には、有益である。分散材としては、例えば、屈曲型分子などの分散材が用いられる。分散材の具体例としては、用いる液晶に類似の系統で、メソゲン基としてｃｉｓ−エチレン基、ｃｉｓ−エチレン基の水素をフルオロ基、ブロモ基等のハロゲン基に置換したもの、ｃｉｓ−アゾ基等を骨格に持つものが挙げられる。
【００３７】
充填される液晶は、好ましくは、等方相転移温度を−４０〜４０℃に持ち、その等方相転移温度以上で等方相を形成する液晶である。本発明においては、この等方相転移温度が低いほど好ましいが、等方相転移温度が−４０〜４０℃の範囲にあれば、一般に調光材料として用いられる環境下では、配列相と等方相との切り替えを行うことが充分に可能である。
【００３８】
中間層を変化させて、可視光透過率を低下させるには、液晶の種類に応じて、温度、光、電圧印加等の刺激を使い分けて、液晶分子を配列させる。例えば、電圧印加によって液晶を配列させる。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、液晶分子が直交、あるいは平行に配列することを言う。液晶分子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。
【００３９】
電圧を印加する場合には、表面層および裏面層に１対の電極を設置し、電極が配置された表面層と裏面層との間に、液晶を配置するとよい。図１３は、表面層１０および裏面層３０に、１対の電極（４０、４２）が設置され、電極（４０、４２）の間に液晶を含む中間層２０が配置された調光材料の断面模式図である。電極は、好ましくは透明電極である。表面層１０と裏面層３０とのいずれを正極側または負極側にするかは、表面層１０および裏面層３０に、正極または負極の一方が配置され、中間層２０に存在する液晶に電圧が印加されるのであれば特に限定されない。等方相を形成している液晶を、電圧印加の刺激によって変化させる場合には、液晶は、電極の通電時に等方相を形成し、電極の非通電時に配列相を形成する。これにより、非通電時には可視光透過率（Ｔｖ）を確保しつつ、通電時には、配列による調光機能を発現させる。
【００４０】
図１４は、空隙部２２に充填された液晶５０の誘電率異方性が正である場合における、電圧印加時の液晶状態の変化を示す模式図である。図１５は、空隙部２２に充填された液晶５０の誘電率異方性が負である場合における、電圧印加時の液晶状態の変化を示す模式図である。図１４および図１５に示すように制御することにより、液晶の屈折率を変化させ、所望の反射率、透過率を得る。
【００４１】
電圧を印加して液晶を配列させる場合の印加電圧は、中間層２０の厚さや液晶分子の種類に応じて決定されればよく、特に限定されないが、好ましくは、３〜２００Ｖ程度である。
【００４２】
表面層１０および裏面層３０は、透明な材料である。本願において「透明」とは、可視光透過率が７０％以上であることを意味する。表面層１０および裏面層３０は、透明な樹脂やガラスなどからなる。透明性が確保されていれば、表面層１０および裏面層３０は、無色であってもよいし、着色されていてもよい。なお、表面層１０とは、光源側に配置される層であることを意味し、裏面層３０とは、光源側と反対側に配置される層であることを意味するが、特に厳密な区別が必要とされるわけではない。例えば、表面層１０および裏面層３０に用いられる材料が同一である場合には、いずれが表面層として用いられてもよい。
【００４３】
表面層１０および裏面層３０の大きさおよび厚さは、調光材料の用途に応じて決定される。例えば、調光材料が自動車のフロントガラスに用いられるのであれば、車両のデザインに応じて表面層１０および裏面層３０の大きさは決定される。また、厚さも、調光材料の透光率や強度などを考慮して決定される。
【００４４】
表面層１０および裏面層３０として用いられるガラスの素材は特に限定されず、一般に用いられているガラスが適用されうる。ガラスは無色であっても着色されていてもよい。ガラスの具体例としては、クリアガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス、グレーガラス、ブルーガラス、ＵＶカット断熱ガラス、熱線吸収ガラス、強化ガラス等が使用されうる。場合によっては、これらが組み合わせられてもよい。
【００４５】
表面層１０および裏面層３０として用いられる樹脂の素材は特に限定されず一般に用いられている樹脂が適用されうる。樹脂は、熱可塑性であってもよいし、熱硬化性であってもよい。適用用途を広げるためには、熱可塑性樹脂がより好適である。具体例としては、ナイロン６６などの脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレンなどからなる各種樹脂フィルムが、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。これらの中でも、ポリプロピレン、ポリエステルがより好適で、例えばポリエステルではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリブチレンイソフタレート（ＰＢＩ）、ポリε−カプロラクトン（ＰＣＬ）等のほか、ＰＥＴのエチレングリコール成分を他の異なるグリコール成分で置換したもの（例えば、ポリヘキサメチレンテレフタレート（ＰＨＴ））、またはテレフタル酸成分を他の異なる２塩基酸成分で置換したもの（ポリヘキサメチレンイソフタレート（ＰＨＩ）、ポリヘキサメチレンナフタレート（ＰＨＮ））等を用いることができる。ただし、これらに限定されるわけではない。
【００４６】
表面層１０および裏面層３０は、樹脂フィルムであってもよい。表面層１０および裏面層３０が樹脂フィルムである場合、フィルム状の薄い調光材料が得られる。フィルム状の調光材料の用途としては、仕切り部、屋内等が挙げられる。
【００４７】
フィルム状調光材料とガラスとを一体化して、透明性を確保した調光ガラスとして用いることも好適である。フィルム状調光材料を作製し、これを用いて調光ガラスを作製する場合、調光ガラス作製の際の作業性を向上させることができる。例えば、２枚の合わせガラス間に液晶からなる中間層を形成する場合、ガラスの間に液晶材料を充填するのは比較的手間がかかる困難な作業である。このような工程を経る代わりに、樹脂フィルム間に液晶材料が充填されたフィルム状の調光材料を作製しておき、このフィルム状の調光材料をガラス間に配置する工程を採用することによって、作業性を向上させることができる。
【００４８】
樹脂フィルム間に液晶からなる中間層が形成されたフィルム状調光材料を作製した場合、上述のように、樹脂フィルムからなる表面層および裏面層の外層に、１対の透明なガラスが配置されてもよい。または、樹脂フィルムからなる表面層または裏面層の一方の外層に、透明なガラスが配置されてもよい。この態様は、ガラスにフィルム状調光材料を貼り付けることによって作製されうる。
【００４９】
表面層１０および裏面層３０を構成する樹脂フィルムの材料としては、先述の熱可塑性樹脂の他に、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などをモノマーとして得られるポリマーが挙げられる。もちろん、他のモノマーを原料とするポリマーが用いられてもよい。２種以上のモノマーからなるコポリマーが用いられてもよい。例えば、スチレンとメチルメタクリレートとのコポリマー、スチレンとアクリロニトリルとのコポリマー、スチレンとブタジエンとのコポリマー、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、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挙げられる。
【００５０】
本発明の調光材料は各種用途に適用されうるが、好適な用途としては、車両のフロントガラス、フロントサイドガラスが挙げられる。自動車のフロントガラスおよびフロントサイドガラスは、日本の法規上は、日射成分のうちの可視光透過率（Ｔｖ）が７０％以上であることが求められる。本発明の調光材料を用いたフロントガラスおよびフロントサイドガラスは、少なくとも運転時には、定められた可視光透過率（Ｔｖ）を満たした上で、日射透過率（Ｔｅ）を下げる手段として有益である。
【００５１】
本発明の調光材料が用いられうる車両は多岐に渡る。例えば、図１６に示すようなセダン（日産自動車株式会社：スカイラインＴＭ（Ｖ３５））、図１７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ＴＭ（Ｋ１２））、図１８に示すようなミニバン（日産自動車株式会社：セレナＴＭ（Ｃ２４））、図１９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ＴＭ（ＷＰ１１））、図２０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ＺＴＭ（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。車両に適用した場合、車室内環境への熱の出入りを制御することによって、地球温暖化の防止に向けた省エネルギー活動に貢献しうる。
【００５２】
本発明の第２は、ナノインプリント法を用いた調光材料の製造方法に関する。即ち、本発明の第２は、ナノインプリント法により、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体を積層させる段階と、前記構造体を、透明な表面層および透明な裏面層で挟持する段階と、前記空隙部に液晶を充填する段階とを含む、調光材料の製造方法である。
【００５３】
ナノインプリント法は半導体業界において近年注目されている技術である。ナノインプリント法には、ホットエンボス法やＵＶ硬化法がある。ホットエンボス法は、図２１に示すように樹脂層に所定形状の型を押し付けて型を樹脂層に入れ込み、微細な凹凸を形成する技術である。まず、第一の型７０を、樹脂基材８０に押し付ける。このとき、樹脂基材８０の温度を、樹脂のガラス転移温度を超える温度にしておく。樹脂基材８０を第一の型７０に充填させたら、樹脂基材８０を冷却し、樹脂の温度をガラス転移温度未満にする。樹脂が固化したら、第一の型７０を樹脂基材８０から引き離し、表面に凹凸が形成された樹脂基材８２を得る。構造体の２段目以降も、同様のメカニズムで製造可能である（図２２）。２段目以降の構造体を作製する場合には、第二の型７５に予め樹脂を充填しておく。樹脂が充填された第二の型７５を、表面に凹凸が形成された樹脂基材８２に接触させる。樹脂の温度を、樹脂のガラス転移温度を超える温度として、表面に凹凸が形成された樹脂基材８２の樹脂と、第二の型７５に充填された樹脂とを接着させる。その後、樹脂の温度を、ガラス転移温度未満とする。樹脂が固化したら、第二の型７５を表面に凹凸が形成された樹脂基材８２から引き離し、２段に凹凸が形成された樹脂基材８４を得る。ＵＶ硬化法は、液状のＵＶ硬化樹脂を型に供給した状態でＵＶ光を照射し、硬化させる技術である。ＵＶ硬化法を選択する場合には、ＵＶ光が樹脂に十分照射され、樹脂が硬化することが確保されるように留意することが好ましい。ナノインプリント法を用いることによって、容易に、大面積で、安価に３次元構造体が形成された調光材料を得ることができる。
【００５４】
ナノインプリント法としてホットエンボス法やＵＶ硬化法などの各種態様のうち、どの製法を用いるかは、特に限定されないが、一般の熱可塑性樹脂を用いるか紫外線等による光硬化性樹脂を用いるかによる材料自体の扱い易さ、コスト、また、装置自体の構成も光硬化のための光源ユニット等が追加で必要になること等を考慮するとホットエンボス法が好ましい。具体的には、前記構造体を積層させる段階は、樹脂製の基材に、前記樹脂のガラス転移温度以上に加熱した第一の型を押し付けて、前記樹脂を前記第一の型に充填する段階と、前記第一の型の温度を前記樹脂のガラス転移温度以下に下げる段階と、前記樹脂のガラス転移温度以下に低下した前記第一の型を、前記基材から引き離し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体を形成する段階と、骨格部を形成する樹脂が充填された第二の型を前記構造体上に押し付ける段階と、前記第二の型に充填された樹脂の温度を、前記樹脂のガラス転移温度以下に下げる段階と、前記第二の型を前記構造体から引き離し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された第二構造体を形成する段階とを含むことが好ましい。
【００５５】
次に、図面を用いて、ナノインプリント法を実施する際に用いられる装置の一例について説明する。ただし、本発明の技術的範囲が、例示する装置を用いる態様に限定されるわけではない。
【００５６】
図２３は、ナノインプリント法の実施に用いられる装置の概略図である。ナノインプリント装置１００の内部には、上部ステージ１１０および下部ステージ１２０が設置され、上部ステージ１１０および下部ステージ１２０は、それぞれステージに配置された樹脂の温度を制御するための温度調整手段（１１５、１２５）を備える。また、装置は圧力制御手段１３０を備え、ステージ間に配置された樹脂および型に、所望の圧力が印加される。温度制御手段や圧力制御手段の方式は特に限定されない。例えば、圧力制御手段としては、油圧、空気圧、電気制御等が用いられる。
【００５７】
図２４は、上部ステージ１１０に第一の型１４０が配置され、下部ステージ１２０に樹脂基材１５０が配置された状態を示す概略図である。下部ステージ１２０に配置された樹脂基材１５０は、温度制御手段１２５による加熱によって、樹脂基材１５０のガラス転移温度を超える温度にまで加熱される。
【００５８】
上部ステージ１１０を下げ、温度が上昇した樹脂基材１５０に第一の型１４０を押し付ける。図２５は、上部ステージ１１０を下げて、第一の型１４０を樹脂基材１５０に押し付けた状態を示す概略図である。第一の型１４０の凹部に樹脂が充填されたら、上部ステージ１１０および／または下部ステージ１２０の温度、樹脂の温度をガラス転移温度未満に低下させ、樹脂を固化させる。
【００５９】
樹脂が固化したら、上部ステージ１１０を上げ、上部ステージ１１０を樹脂基材１５０から引き離す。図２６は、上部ステージ１１０が上昇し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体１６０が形成された状態を示す概略図である。
【００６０】
次に、２段目の構造体を作製するための第二の型を、上部ステージ１１０に配置する。第二の型には、骨格部を形成する樹脂を充填しておく。図２７は、上部ステージ１１０に、樹脂が充填された第二の型１７０が配置された状態を示す概略図である。第二の型１７０が配置された上部ステージ１１０を下げて、第二の型１７０を構造体１６０上に押し付ける。ガラス転移温度以上に加熱された第二の型中の樹脂を、構造体１６０と融着させた後、第二の型１７０に充填されている樹脂の温度を、樹脂のガラス転移温度に下げて、構造体１６０と第二の型１７０中の樹脂とを固化させる。そして、第二の型１７０を前記構造体１６０から引き離し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された第二構造体を形成する。
【００６１】
図２８は、構造体製造時の樹脂の温度−時間チャートである。当初は、上部ステージと下部ステージとは開いており、上部ステージに第一の型が設置される。上部ステージおよび／または下部ステージに配置された温度調整手段などを用いて、下部ステージに配置された樹脂基材を、樹脂のガラス転移温度以上にまで加熱する。第一の型を閉めて、樹脂に圧力を掛けた状態で一定時間保持して、第一の型の凹部に樹脂を充填する。その後、樹脂の温度はガラス転移温度未満に低下させる。第一の型を開くと、型に従って凹凸が形成された構造体が得られる。次に、２段目の型を上部ステージに設置し、同様の作業によって、２段目の構造体を作製する。３段目以降の構造体も同様にして作製可能である。
【実施例】
【００６２】
次に、本発明について、実施例を用いて説明する。
【００６３】
（実施例１）
表面層および裏面層として、厚さ２ｍｍ、大きさ５０ｍｍ×１０ｍｍのクリアガラス（Ｔｖ：９４％）を用いた。中間層は、図２に示すように、直方体形状の骨格部が一定間隔で配置された構造体が２０層積層した構造体とした。骨格部の材質はＰＭＭＭとし、骨格部間のピッチは３００ｎｍ、空隙部の幅は１５０ｎｍ、骨格部の高さは３００ｎｍとした。
【００６４】
中間層は、ナノインプリント法を用いて形成した。中間層を作製する際の温度条件は、第一の型を閉じて、第一の型内部にＰＭＭＡを充填する際の温度は１５０℃とした。また、第一の型を閉じた際の印加圧力は１００ＭＰａとした。
【００６５】
次に、ジメチルケトンにＰＭＭＡを溶解させ、スピンコート法を用いて、第二の型にＰＭＭＡを充填させた後、ジメチルケトンを揮発させた。この樹脂が充填された型を用いて、第一の型を用いて作製された構造体上に、第二の型を積層させた。同様にして、骨格部を２０層積層した中間層を作製した。
【００６６】
中間層の空隙部に液晶（５ＣＢ）を充填し、調光材料を得た。調光のための刺激として、温度条件を変化させ、２５℃と４０℃で評価を行ったところ、反射率および透過率が大きく変化した。結果を表１に示す。
【００６７】
（実施例２）
表面層および裏面層として、厚さ２ｍｍのＩＴＯ蒸着ガラス（Ｔｖ：７９％）を用いた以外は、実施例１と同様にして調光材料を作製した。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を表面層および裏面層の電極に付与すると、液晶配列に変化がおき、反射率および透過率が変化した。
【００６８】
（実施例３）
表面層および裏面層として、厚さ２ｍｍのＩＴＯ蒸着ガラス（Ｔｖ：７９％）を用いた。中間層は、直方体形状の骨格部が一定間隔で配置された構造体が２０層積層した構造体を３種類積層させる構造とした。第一の構造体は、骨格部間のピッチが３００ｎｍ、空隙部の幅が１５０ｎｍ、骨格部の高さが３００ｎｍの構造体を２０層積層させた構造とした。第２の構造体は、骨格部間のピッチが２５０ｎｍ、空隙部の幅が１２５ｎｍ、骨格部の高さが２５０ｎｍの構造体を２０層積層させた構造とした。第３の構造体は、骨格部間のピッチが２００ｎｍ、空隙部の幅が１００ｎｍ、骨格部の高さが２００ｎｍの構造体を２０層積層させた構造とした。つまり、合計で６０層積層させた。骨格部の材質はＰＭＭＭとした。また、ナノインプリント法の条件は、骨格部のサイズおよび積層回数を上述のように変更した以外は、実施例１と同様である。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を表面層および裏面層の電極に付与すると、液晶配列に変化がおき、反射率および透過率が変化した。特に、反射率の上昇が著しかった。
【００６９】
（比較例１）
ランダムに配列している球状空隙の内部に液晶が充填された中間層を有する調光材料（日本板硝子製：ＵＭＵ）を用い、比較を行なった。調光のための刺激として、温度条件を変化させたが、目立った変化は見られなかった。調光のための刺激として、１００Ｖの直流電圧を表面層および裏面層の電極に付与すると、透過・散乱状態の変化は確認されたが、反射率には大きな変化は見られなかった。
【００７０】
（比較例２）
配列がランダムな平面内構造を持つ３次元構造体をナノインプリント法で作製し、空隙に液晶を充填した以外は、実施例２と同様にして調光材料を作製した。調光のための刺激として、温度条件を変化させたが、変化は見られなかった。調光のための刺激として、６０Ｖの直流電圧を表面層および裏面層の電極に付与すると、透過・散乱状態の変化は確認されたが、反射率には大きな変化は見られなかった。
【００７１】
（光学特性評価）
光学特性は以下の手法により評価した。可視光透過率（Ｔｖ）、可視光反射率（Ｒｖ）および日射透過率（Ｔｅ）は、ＪＩＳ  Ｒ３１０６に準拠し、分光光度計（日立製Ｕ−４０００）を用いて測定した。なお、評価温度は特に注記が無いものは２５℃とした。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
（実施例４）
日産スカイラインＴＭ（Ｖ３５）のフロントガラスに、実施例３の調光材料を設置し、車両温熱特性評価を行った。結果を表２に示す。
【００７４】
（比較例３）
日産スカイラインＴＭ（Ｖ３５）のフロントガラスに、比較例１の調光材料を設置し、車両温熱特性評価を行った。結果を表２に示す。
【００７５】
（温熱特性）
図２９は温熱特性を調査した実験において、温度を測定した位置を示す模式図である。図３０は車両に降り注ぐ日射が車室内をどのくらい暖めるかを評価する装置の概略図である。太陽灯１００による日照量は真夏の炎天下を模し、１０００Ｗ／ｍ２とした。ドライバー席頭部付近（ヘッドレストから前方へ１５ｃｍ付近、図２９参照）の位置の温度をヴァイサラ社製温湿度計（ＨＭＰ２３３ＬＤ）、およびＫ型熱電対を用いて測定した。なお、車両の外気温は３５℃とし、太陽灯１００の照射開始２時間後の温度を結果として用いた。
【００７６】
【表２】
2006126371.tif 000004
【００７７】
表１に示すように、本発明の実施例においては、刺激のＯＮ−ＯＦＦにより、光学機能を切り替えることが可能であった。また、中間層を２種以上の構造体が積層した構造とすることによって、透過率を低下させ、反射率を上昇させうることが示唆された（実施例３）。表２に示した温熱特性評価結果からは、本発明の調光材料が、車室内の温度低減効果を有することがわかる。
【００７８】
これらの特徴は、例えば、車両のフロントガラスに適用された場合には、非常に有用である。本発明の調光材料をフロントガラスに用いた車両は、運転時に必要な透明性を確保できる上、事故や故障によって透過率が低下することが防止されうる。また、車室内への日射エネルギー侵入を防止することもでき、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。ひいては、燃費の低減、ＣＯ２の排出量削減にも大いに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】調光材料の一実施形態の断面模式図である。
【図２】調光材料の一実施形態の斜視図である。
【図３】直方体形状の骨格部が平行に配列している構造体である。
【図４】骨格部が横方向（図中、矢印の方向）および縦方向の二方向に平行に配列している構造体である。
【図５】骨格部が横方向に配列し、縦方向に関しては骨格部がジグザグに配列されている構造体である。
【図６】形状が直方体形状である骨格部を示す模式図である。
【図７】形状がかまぼこ型である骨格部を示す模式図である。
【図８】形状が三角形型である骨格部を示す模式図である。
【図９】形状が台形型である骨格部を示す模式図である。
【図１０】軸がねじれた状態で構造体が積層した構造を示す模式図である。
【図１１】軸がねじれた状態で構造体が積層した構造を示す模式図である。
【図１２】１つの構造体の高さＴを示す模式図である。
【図１３】表面層１０および裏面層３０に、１対の電極（４０、４２）が設置され、電極（４０、４２）の間に液晶を含む中間層２０が配置された調光材料の断面模式図である。
【図１４】空隙部２２に充填された液晶５０の誘電率異方性が正である場合における、電圧印加時の液晶状態の変化を示す模式図である。
【図１５】空隙部２２に充填された液晶５０の誘電率異方性が負である場合における、電圧印加時の液晶状態の変化を示す模式図である。
【図１６】スカイライン（Ｖ３５）の概略図である。
【図１７】マーチ（Ｋ１２）の概略図である。
【図１８】セレナ（Ｃ２４）の概略図である。
【図１９】プリメーラワゴン（ＷＰ１１）の概略図である。
【図２０】フェアレディＺ（Ｚ３３）の概略図である。
【図２１】ホットエンボス層を用いて１段目の構造体を作製する方法を示す概略図である。
【図２２】２段目の構造体を作製する方法を示す概略図である。
【図２３】ナノインプリント法の実施に用いられる装置の概略図である。
【図２４】上部ステージ１１０に第一の型１４０が配置され、下部ステージ１２０に樹脂基材１５０が配置された状態を示す概略図である。
【図２５】上部ステージ１１０を下げて、第一の型１４０を樹脂基材１５０に押し付けた状態を示す概略図である。
【図２６】図２６は、上部ステージ１１０が上昇し、少なくとも一軸方向に骨格部および空隙部が一定間隔で配置された構造体１６０が形成された状態を示す概略図である。
【図２７】上部ステージ１１０に、樹脂が充填された第二の型１７０が配置された状態を示す概略図である。
【図２８】構造体製造時の樹脂の温度−時間チャートである。
【図２９】温熱特性を調査した実験において、温度を測定した位置を示す模式図である。
【図３０】車両に降り注ぐ日射が車室内をどのくらい暖めるかを評価する装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…調光材料、１０…表面層、２０…中間層、２１…骨格部、２２…空隙部、２５…構造体、３０…裏面層、４０…電極、４２…電極、５０…液晶、７０…第一の型、７５…第二の型、８０…樹脂基材、８２…表面に凹凸が形成された樹脂基材、８４…２段に凹凸が形成された樹脂基材、１００…ナノインプリント装置、１１０…上部ステージ、１１５…温度調整手段、１２０…下部ステージ、１２５…温度調整手段、１３０…圧力制御手段、１４０…第一の型、１５０…樹脂基材、１６０…構造体、１７０…第二の型、Ｇ…空隙部の長さ、Ｐ…ピッチ、Ｔ…一周期毎の高さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006126371.tif 000021
【図１８】
2006126371.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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