ＬＥＤ光源の照明窓部材および照明装置
【課題】ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができるとともに、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することが出来る照明窓部材を提供する。
【解決手段】液晶光学素子１は、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる。駆動回路４は、液晶組成物に電圧を印加する。
【解決手段】液晶光学素子１は、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる。駆動回路４は、液晶組成物に電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源の照明窓部材および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを光源とする各種のＬＥＤ照明装置が商品化されている。ＬＥＤ照明装置に用いられる白色光を出すＬＥＤ光源は、いくつかの種類に分類できる。
【０００３】
まず、青色ＬＥＤと、黄色蛍光材料とを用いたＬＥＤ光源が挙げられる。このＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤからの青色光を黄色蛍光材料（主として、Ｃｅ：ＹＡＧ（セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の無機蛍光材料）にあてて黄色光を発生させて、青色光と黄色光の混色により、白色光を実現する。以下、この種類のＬＥＤ光源を、第一の種類のＬＥＤ光源と記す。
【０００４】
また、青色ＬＥＤと、赤色蛍光材料及び緑色蛍光体とを用いたＬＥＤ光源が挙げられる。このＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤからの青色光を赤色蛍光材料（例えば、ＣＡＳＮ（カズン、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ（エスカズン、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）など）と、緑色蛍光体（例えば、ＢＳＳやＣＣＯなど）とにあてて、赤色光及び緑色光を発生させる。そして、青色ＬＥＤからの青色光（Ｂ）と、発生させた赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）との混色により、白色光を実現する。以下、この種類のＬＥＤ光源を、第二の種類のＬＥＤ光源と記す。
【０００５】
他にも、紫外光を発生するＬＥＤと、複数の蛍光体（例えば、蛍光灯に用いられるような蛍光体の組合せ）を利用し、ＬＥＤからの紫外光を複数の蛍光体にあてて蛍光を発生させ、発生させた蛍光を混色して、白色光を実現するＬＥＤ光源も存在する。また、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを組み合わせ、これらのＬＥＤが発生する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）の混色により、白色光を実現するＬＥＤ光源も存在する。
【０００６】
特許文献１には、青色ＬＥＤを用いて白色の光を出射する照明装置が記載されている。特許文献１に記載された照明装置では、透明樹脂で形成された基材中に青色の波長の光を受けて黄色の波長の光を発光する蛍光材料を混入させた蛍光板、および、青色ＬＥＤを用いて白色の光を出射させる。
【０００７】
特許文献２には、フラッシュ発光部に白色ＬＥＤを用いたカメラが記載されている。特許文献２に記載されたカメラでは、白色ＬＥＤ素子や、波長特性の異なる複数種類のＬＥＤ素子を設けることで、白色光の補助照明を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０―２７４９４７号公報（段落００３０）
【特許文献２】特開２００５−３５２２５２号公報（段落００４２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在、エネルギー効率や、製造上のコストなどの観点から、上述した第一の種類のＬＥＤ光源が最も広く使われている。また、今後、演色性の観点から、上述した第二の種類のＬＥＤ光源も増えてくることが想定される。
【００１０】
上述した第一の種類のＬＥＤ光源を非発光時に見ると、その構造から、青色ＬＥＤの素子を覆う黄色の蛍光材料粉体の集合体が見えることになる。同様に、上述した第二の分類のＬＥＤ光源では、その構造から、オレンジ色と黄緑色の蛍光材料粉末の集合体、あるいはこれらの混合物の集合体が見えることになる。
【００１１】
第一の種類のＬＥＤ光源や第二の種類のＬＥＤ光源は、携帯電話機の写真撮影用の補助照明（モバイルランプ）などにも使われることがある。例えば、第一の種類のＬＥＤ光源が用いられる場合、上述の構造から、携帯電話機の外面に設置される照明窓に黄色の部品が見えてしまうことになる。同様に、第二の種類のＬＥＤ光源では、携帯電話機の外面に設置される照明窓にオレンジ色や黄緑色、あるいはこれらの混色の部品が見えてしまうことになる。
【００１２】
携帯電話機の筐体が照明窓から見える部品と同系色であれば、部品の色が見えてもそれほど問題とはならない。しかし、例えば、携帯電話機の筐体が、例えば、白と黒、メタルと黒などで彩色されている場合、黄色や、オレンジ色、緑色、これらの混色の部品が見えてしまうことは、携帯電話機の意匠として好まれない場合があるため、外部からこれらの部品が視認されないことが望ましい。
【００１３】
特許文献１に記載された照明装置では、透明樹脂に黄色の波長の光を発光する蛍光材料を混入させていることから、ＬＥＤが発光していない場合、すなわち青色の波長の光が出ていない場合、表示部分が全体的に黄色がかった印象を与えてしまう。また、特許文献２に記載されたカメラに、上述したＬＥＤ光源が用いられた場合も、筐体の色などによっては、カメラの意匠として好まれない場合も存在するため、外部から蛍光体の色が視認されないことが望ましい。
【００１４】
なお、このことは、携帯電話機やカメラに限られるものではなく、他の装置であっても同様である。そのため、携帯電話機やカメラ以外の装置であっても、上述するＬＥＤ光源を用いた場合には、通常のＬＥＤが発光していない状態のときに、外部から蛍光体の色が視認されないことが望ましい。
【００１５】
一方、特許文献２に記載されたカメラでは、レンズバリアがスライド移動可能に形成されているため、フラッシュ発光部を覆ってしまうことで、フラッシュ発光部を隠すことも可能である。しかし、発光部を覆う部材を形成しようとする場合、新たな部材を追加することになるため、機器の小型化が図れず、結果的にその部分の構造が複雑になってしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができるとともに、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することが出来る照明窓部材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】
【００１７】
本発明による照明窓部材は、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していればそのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、液晶光学素子は、透過状態の場合に、基板面に対して垂直の方向である正面方向の透過率に対し、前記正面方向に対して６０°の視認角の方向における透過率の割合である相対透過率が９０％以上になる。言い換えると、液晶光学素子は、正面方向の透過率に対する正面方向から６０°の角度を振ったときの透過率の割合が９０％以上になると言うこともできる。
【００１９】
駆動回路が、ＬＥＤ光源の発光と連動して液晶組成物に電圧を印加してもよい。具体的には、駆動回路が、ＬＥＤ光源が点灯するときに液晶組成物に電圧を印加し、ＬＥＤ光源が点灯しないときに液晶組成物への電圧の印加を停止してもよい。
【００２０】
また、照明窓部材が、光源が筐体内部に設けられた装置で、その光源からの光を外部に照射する位置に設けられていてもよい。
【００２１】
本発明による照明装置は、ＬＥＤ素子と少なくとも１つ以上の蛍光材料からなる光源または複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ光源と、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば、そのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができるとともに、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による照明窓部材を示す模式的外観図。
【図２】本発明による液晶素子を示す模式的断面図。
【図３】本発明による照明窓部材の適用例を示す説明図。
【図４】本発明を携帯電話機に適用した例を示す説明図。
【図５】電圧印加のタイミングを示す説明図。
【図６】本発明を自動車の前照灯に適用した例を示す説明図。
【図７】透過状態における透過率の入射角度依存性を評価する装置の例を示す説明図。
【図８】角度ごとに算出した相対透過率の例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物を「液晶／硬化物複合体」、または、単に「複合体」とも記載する。なお、液晶組成物の内容については後述する。
【００２５】
図１は、本発明による照明窓部材の一例を示す模式的外観図である。照明窓部材１０では、駆動回路２が液晶光学素子１の電圧（以下、駆動電圧とも記す。）を供給する。駆動回路２は、電極の電位を制御するドライバなどにより実現される。液晶光学素子１は、透明の状態と光散乱状態とを外部からの信号等に基づく透明電極への電圧印加の有無によって切り替えることが可能な素子である。具体的には、液晶光学素子１は、駆動回路２からの電圧印加の有無によって透明の状態と光散乱状態とを切り替える。電圧印加の切り替えは、例えば、ユーザ等により駆動回路２に対して指示されることで行われる。
【００２６】
光源３は、ＬＥＤ素子からなる光源である。具体的には、光源３は、ＬＥＤ素子と少なくとも一つ以上の蛍光材料、または、複数のＬＥＤ素子からなる光源であり、白色光を照射する光源である。このように、ＬＥＤ素子と蛍光材料、または、複数のＬＥＤ素子を用いて白色光を照射する光源を白色ＬＥＤ光源と言うことができる。
【００２７】
光源３は、第一の種類のＬＥＤ光源として例示したように、青色ＬＥＤと黄色蛍光材料とを用いて構成されていてもよい。また、光源３は、第二の種類のＬＥＤ光源として例示したように、青色ＬＥＤと赤色蛍光材料及び緑色蛍光体を用いて構成されていてもよい。他にも、光源３は、紫外光を発生するＬＥＤと複数の蛍光体とを組み合わせたものであってもよく、複数のＬＥＤ素子として、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを組み合わせたものであってもよい。
【００２８】
光源３方向からの光は、液晶光学素子１を透過して観測者４に到達する。具体的には、液晶光学素子１が透明の状態の場合、光源３方向からの光は、液晶光学素子１を透過して、観測者４により観測される。光源３が点灯していない状態において、液晶光学素子１が透明の状態の場合は、光源３の部材（例えば、上記の蛍光体材料の色など）が外部より見えるが、液晶光学素子１が光を散乱する状態の場合は、光源３の部材は外部より見えない状態にすることができる。
【００２９】
図２は、照明窓部材１０における液晶光学素子１の一構成例を示す模式的断面図である。図２に示すように、液晶光学素子１は、第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０および複合体層５０を備えている。
【００３０】
具体的には、液晶光学素子１は、第１の透明基板１１と第２の透明基板２１とが互いに対向し、第１および第２の透明基板１１、２１の間で液晶／硬化物の複合体層５０を挟持して構成されている。
【００３１】
第１および第２の透明基板１１、２１は絶縁基板であり、例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、アクリル樹脂などからなる樹脂基板または樹脂フィルム基板等が用いられる。また、これらの絶縁基板の形状は平板でもよく、全面または一部に曲率を有していてもよい。絶縁基板の厚さは適宜選択され、一般には０．４〜１０ｍｍが好ましい。
【００３２】
第１の透明基板１１の内面上には、複数の第１の透明電極１２がストライプ状に形成されている。一方、第２の透明基板２１の内面上には、複数の第２の透明電極２２がストライプ状に形成されている。なお。複数の第２の透明電極２２は、複数の第１の透明電極１２に対して略直交して交差するように形成されている。第１および第２の透明電極１２、２２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。第１および第２の透明電極１２、２２のうち、いずれか一方は、Ａｌや誘電体多層膜の反射電極であってもよい。もちろん、電極の形状は直交するストライプ状のものに限られることはなく、基板面全体が一つの電極であったり、特定のマークやキャラクターを表示できるものでもよい。特定のマークやキャラクターを表示するようにした場合、光源３の部材をマークやキャラクターなどのデザインで隠すことになる。
【００３３】
第１および第２の絶縁膜１３、２３は、各々第１および第２の透明電極１２、２２を覆うように形成されている。第１および第２の絶縁膜１３、２３は、電気絶縁性を向上させるためのものであり、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物やその他の絶縁性物質からなる。なお、第１および第２の絶縁膜１３、２３はなくてもよい。
【００３４】
第１および第２の絶縁膜１３、２３上には各々第１および第２の配向膜１４、２４が形成されている。配向膜１４、２４は、複合体層５０内の液晶を所定の方向に配向させるため、液晶と接するように形成されている。ここで、透明基板１１、２１のそれぞれに形成された配向膜のうち、少なくとも一方は、液晶を透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させることが好ましい。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜とすることが好ましく、プレチルト角８０°以上の配向膜がより好ましく、プレチルト角８５°以上の配向膜が特に好ましい。これにより、ラビング処理を行わなくても、全体としてネマティック相を示す液晶組成物を均一に配向させることができる。これにより、硬化後の液晶光学素子の光学特性を、大面積の場合であっても均一にすることができる。
【００３５】
シール材３０は、第１および第２の透明基板１１、２１の間において、第１および第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って形成されている。第１および第２の透明基板１１、２１は、シール材３０により接合されている。シール材３０の材料には、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。第１および第２の透明基板１１、２１の内面間距離すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定であり、シール材３０の高さは、第１および第２の透明基板１１、２１の内面間の距離と等しくなっている。
【００３６】
図２の液晶光学素子１はフラットな形状であるが、本発明に用いられる液晶光学素子はフラットな形状に限られず、用途によっては一部または全部に曲率を有していてもよい。すなわち、３次元の形状であってもよい。ただし、この場合においても、第１および第２の透明基板１１、１２の内面間距離すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定である。
【００３７】
スペーサ４０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間内に、均一に散布されている。スペーサ４０は、セルギャップを制御する。セルギャップすなわちスペーサ４０の直径は２〜５０μｍが好ましく、４〜３０μｍがさらに好ましい。セルギャップが小さすぎると透過状態と散乱状態のコントラストが低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇する。スペーサ４０は、例えば、ガラス粒子、シリカ粒子、架橋したアクリル粒子等の硬質な材料からなる。なお、球状でなく、リブ状のスペーサを一方の基板に形成したものでもよい。
【００３８】
複合体層５０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間（以下、セル空間ともいう）内に封入されている。複合体層５０は、セル空間内に液晶組成物を充填し、セル空間内に液晶組成物が充填され、かつ液晶が配向された状態でその液晶組成物中の硬化性化合物を重合により硬化して得られる、液晶／硬化物複合体からなる。この液晶組成物中の硬化性化合物の含有率（これは、液晶／硬化物複合体中に含まれる、硬化性化合物の硬化物の含有率に実質的に等しい。）は、０．１〜２０ｍａｓｓ％であることが好ましい。０．１ｍａｓｓ％未満では、液晶／硬化物複合体の散乱状態において、液晶相を硬化物により効果的な形状のドメイン構造に分割することができず、所望の透過−散乱特性を得ることができない。一方、２０ｍａｓｓ％を越えると、従来の液晶／硬化物複合体と同様に透過状態でのヘイズ値が増大する。また、さらに好ましくは、液晶組成物中の硬化性化合物の含有率が０．５〜１０ｍａｓｓ％であり、液晶／硬化物複合体の散乱状態での散乱強度を高く、透過−散乱の状態が切り替わる電圧値を低くすることができる。
【００３９】
ただし、後述のように光学活性物質でない硬化性化合物としてメソゲン構造を有する硬化性化合物を使用することが好ましい場合は、得られる液晶相の透過状態でのヘイズ値の増大が少なく、その場合はメソゲン構造を有する硬化性化合物の含有率が１０ｍａｓｓ％を超えても良好な特性の光学素子が得られる。従って、後述のメソゲン構造を有する硬化性化合物を含む液晶組成物の場合は、硬化性化合物の総量は２０ｍａｓｓ％、特に１５ｍａｓｓ％、を上限とすることが好ましい。
【００４０】
前記のように液晶組成物中の硬化性化合物の含有率は液晶組成物に対して０．１〜２０ｍａｓｓ％が好ましく、光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰ（Helical Twisting Power）に依存して０．１〜２０ｍａｓｓ％の範囲内において適宜選択することが好ましい。光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰが大きい場合は、ネマティック液晶と非硬化性の光学活性物質との混合物からなるカイラルネマティック液晶に添加して全体としてネマティック相を示す液晶組成物を調製するために必要な光学活性物質である硬化性化合物の量は少なくてよい。たとえば、ＨＴＰが大きい（ＨＴＰが３０〜６０程度）光学活性物質である硬化性化合物を用いる場合、最も好ましい液晶組成物中の硬化性化合物の含有率は０．５〜５ｍａｓｓ％である。光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰが３０よりも小さい場合は、前記のように０．５〜１０ｍａｓｓ％が好ましい。
【００４１】
液晶組成物中の非硬化性の光学活性物質の含有量は、非硬化性の光学活性物質のＨＴＰに依存して決まる。すなわち、非硬化性の光学活性物質のＨＴＰが大きい場合は、液晶／硬化物複合体中の液晶（カイラルネマティック相を示す液晶）において所望のピッチを得るための非硬化性の光学活性物質の量は少なくてよい。たとえば、ＨＴＰが２０〜５０の非硬化性の光学活性物質を用いる場合、液晶組成物中の該光学活性物質の含有率は、０．５〜１０ｍａｓｓ％が好ましく、１〜５ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００４２】
本実施形態に用いられる液晶組成物は、旋光性の方向が互いに異なる少なくとも２種の光学活性物質とネマティック液晶とを含有し、かつ全体としてネマティック相を示す、液晶組成物である。旋光性の方向とは右旋性（dextro-rotatory ）と左旋性（levo-rotatory ）をいい、旋光性の方向が互いに異なるとは一方が右旋性の場合、他方が左旋性であることをいう。ネマティック液晶としては、２種類以上のネマティック液晶を組み合わせて用いてもよい。通常、ネマティック液晶に旋光性を有する光学活性物質すなわちカイラル剤を所定量以上添加すると、螺旋構造を有するカイラルネマティック液晶（コレステリック液晶ともいう）に相変化する。ここで、螺旋構造の周期すなわち螺旋ピッチｐは、カイラル剤の濃度ｃおよびＨＴＰ（Helical Twisting Power）を用い、ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）で表現される。本実施形態では、互いに異なる旋光性を有する光学活性物質、具体的には右旋性のカイラル剤および左旋性のカイラル剤をネマティック液晶に添加し、ｐを実質的に無限大とし、液晶組成物が全体としてネマティック相を示すようにする。ｐが実質的に無限大であるとは、後述のようにセルギャップをｄとすると、ｐ≧ｄであることをいう。これにより、本実施形態に用いられる液晶組成物は、ネマティック液晶にカイラル剤を添加しながらも、全体としてネマティック相を示す液晶組成物である。
【００４３】
通常のカイラルネマティック液晶は、プレナー配向やフォーカルコニック配向、またはその混合配向などで複数の安定配向を示すことにより、一方向の均一な液晶配向を、電界を印加しない状態で実現することは困難であった。一方、ネマテッィク相を示す液晶組成物は、配向膜により、一方向の液晶配向を容易に実現することができる。特に、プレチルト角が大きい、いわゆる垂直配向膜を用いた場合は、ラビング処理を行うことなく、液晶組成物を透明電極付き基板に対して垂直方向に均一に配向させることが容易に可能となる。ここで、ネマティック相であるとは、第１の透明基板１１と第２の透明基板２１間における液晶のツイスト角θとすると、θ≦３６０°であることをいい、θ≦１８０°であることが好ましい。換言すると、セルギャップｄの場合、ネマティック相であるとは、螺旋ピッチｐ≧ｄであることをいい、ｐ≧２ｄであることが好ましい。θ＞３６０°すなわちｐ＜ｄとなると、ネマティック液晶は、カイラルネマティック液晶の様態に近づき、配向膜による一方向の均一な液晶配向が困難になる。ネマティック液晶のツイスト角は、例えば、少なくとも片方の基板の内面にラビング処理を施したプレチルト角が１０°以下となる配向膜を備えた一対の透明基板間に液晶組成物を挟持して、偏光顕微鏡観察において偏光板を回転させながら透過光を観察することで測定できる。また、くさび形状のセルに液晶組成物を挟持して、その回位線間の距離の観察によって求めることができる。
【００４４】
本実施形態に用いられる液晶組成物中の旋光性の方向が互いに異なる少なくとも２種の光学活性物質のうち、旋光性の方向に関して一方の光学活性物質が非硬化性化合物であり、他方の光学活性物質が硬化性化合物である。この硬化性化合物は、液晶組成物を電極付き基板に挟持した後に、硬化性化合物を硬化させることにより液晶相に複数のドメインを形成する。同時に、硬化により高分子化することでカイラル剤としての旋光機能の一部または全部を喪失する。そのため、残った非硬化性のカイラル剤により、硬化性化合物の硬化の過程でネマティック液晶がカイラルネマティック液晶に相変化する。非硬化性のカイラル剤としては、例えば、メルク社製のＳ−８１１、Ｓ−１０１１、Ｓ−２０１１等が例示される。これらのカイラル剤は左旋性（levo-rotatory ）を有するものである。この場合、同時に含まれる硬化性のカイラル剤としては、例えば、ＢＡＳＦ社製のＰａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ７５６のような右旋性（dextro-rotatory ）の旋光性化合物が好適である。もちろん、非硬化性のカイラル剤として、右旋性のものを使用し、硬化性のカイラル剤として左旋性の硬化性化合物を使用してもよい。自然界に存在する旋光性物質を原料にして旋光性化合物を準備すると比較的安価に右旋性の化合物を提供することができる。さらに、非硬化性のカイラル剤として、左旋性のものと右旋性のものを共に用いてもよく、同様に硬化性のカイラル剤も左旋性のものと右旋性のものを共に用いてもよい。硬化性化合物が硬化する前の液晶組成物が実質的にネマティック相を示し、硬化性化合物が硬化した後の液晶相がカイラルネマティック相を形成するように構成すれば、左旋性と右旋性の組合せはいずれの場合でも、透過状態においてヘイズ値を低くすることができる。
【００４５】
本実施形態に用いられる液晶組成物から硬化性化合物を硬化して得られる液晶は、硬化物の影響を除いて、本実施形態に用いられる液晶組成物から硬化性化合物（硬化性のカイラル剤以外の硬化性化合物も含む）を除いた混合物の液晶物性とほぼ等しいカイラルネマティック液晶と考えられる。従って、この混合物は液晶／硬化物複合体に要求されるカイラルネマティック液晶としての液晶物性を満たす混合物とする。この混合物に添加される硬化性のカイラル剤の旋光性の程度やその添加量は、この混合物のカイラルネマティック性を失わせてネマティック性とすることができるものである必要がある。この限りにおいて、硬化性のカイラル剤の旋光性の程度や液晶組成物中の量は、非硬化性のカイラル剤の（逆方向の）旋光性の程度や液晶組成物中の量に制約を受けるものではない。
【００４６】
なお、液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が正および負の場合、また、基板内面に備える配向膜のプレチルト角も１０°以下の場合や６０°以上の場合のいずれの場合においても透過状態においてヘイズ値を低くすることができる。さらに配向膜にラビング処理を行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に用いられる液晶組成物から得られる液晶／硬化物複合体が電圧非印加時に均一な散乱状態を示し、電圧印加での透明状態で最もヘイズが小さく、透過−散乱のコントラストが大きいのは、正の誘電率異方性を有する当該液晶組成物をプレチルトがほぼ９０°の配向膜に接するように配置して、電極付き基板に対して垂直配向させた場合である。ここで、当該液晶組成物中に含まれる硬化性を有するカイラル剤を硬化させると、硬化反応により生成する硬化物が、硬化反応の過程で出現するカイラルネマティック相を、効果的に複数の領域（ドメイン）に分割することができる。よって、電圧非印加時に散乱状態、電圧印加時に透過状態の液晶光学素子を、本実施形態に用いられる液晶組成物から極めて容易に得ることができる。硬化物により分割された複数のドメインは、それぞれに平均的な屈折率が異なるものと推察され、この液晶光学素子への入射光は、平均屈折率の異なる複数の液晶ドメインにより効果的に散乱される。
【００４８】
本実施形態に用いられる液晶組成物は、参考文献１に記載のＰＳＣＴとは異なり、液晶／硬化物複合体形成の過程で液晶組成物の硬化時に電圧を印加する必要がなく、電圧非印加の状態で硬化性化合物を硬化させるのみでよい。すなわち、硬化性化合物が光硬化性化合物であれば、光照射のみで液晶光学素子が得られる。また、液晶を硬化性化合物に溶解させて全体を等方相とした後に、重合相分離方式によって液晶／硬化物複合体を得る場合とは異なり、高い相転移温度Ｔｃの液晶相が要求される場合であっても液晶組成物からの液晶相の析出を防止するために加熱する必要もない。さらに、本実施形態に用いられる液晶組成物から得られる液晶／硬化物複合体は、硬化物の含有率が低いため、大面積の液晶光学素子とした場合においても透過状態でのヘイズ値は低く、素子を観察する角度によらず透明性が良好である。
【００４９】
＜参考文献１＞
米国特許第５４３７８１１号明細書
【００５０】
なお、上述のように、誘電率異方性の極性は、正負どちらでもよいが、駆動電圧を低減するためには、誘電率異方性が大きい方が好ましい。また、散乱強度を高めて、透過−散乱のコントラストを改善するためには、液晶組成物の屈折率異方性（Δｎ）を大きくすることが好ましい。一方、誘電率異方性が大き過ぎると液晶組成物の電気絶縁性（比抵抗値）が低下するおそれがある。また、屈折率異方性が大き過ぎると、紫外線に対する耐久性が低下するおそれもある。
【００５１】
さらに、本実施形態に用いられる液晶組成物には光学活性物質ではない硬化性化合物が含まれていてもよい。例えば、正の誘電率異方性を有する液晶にメソゲン構造を有さない硬化性化合物が含まれていると、得られる液晶相の散乱状態を安定化することができ、大面積においても均一な液晶光学素子を提供することができる。このような硬化性化合物としては、例えば、アルキルアクリレート、アルキルジアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエーテルジアクリレート、ポリエーテル系ウレタンアクリレート等が例示される。光学活性化合物ではない硬化性化合物としては、さらに、メソゲン構造を有する硬化性化合物であってもよい。メソゲン構造を有する硬化性化合物としては、例えば、以下に示す化合物（参考文献２に記載の式（２）や式（４）の硬化性化合物）が例示される。
【００５２】
【化１】
【００５３】
＜参考文献２＞
特開２０００−１１９６５６号公報（式２、式４）
【００５４】
本実施形態に用いられる液晶組成物中の硬化性化合物の含有量が多過ぎると、透過時のヘイズ値が大きくなるおそれがある。従って、本実施形態に用いられる液晶組成物における硬化性化合物の総量（光学活性化合物である硬化性化合物を含めた量）は、液晶組成物全体に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。また、前記のように、光学活性物質である硬化性化合物としてＨＴＰが大きい（３０〜６０程度）の硬化性化合物を用いる場合、液晶組成物全体に対する硬化性化合物の総量は、５ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。
【００５５】
また、誘電率異方性が正の液晶組成物をプレチルト角が大きい配向膜上に設ける場合、ネマティック相を有する液晶組成物の未硬化状態での配向状態がそのまま固定化されて、電圧印加有無でのコントラストが低下することがある。従って、この場合は、本実施形態に用いられる液晶組成物における硬化性化合物の総量は液晶組成物全体に対して１０ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、５ｍａｓｓ％以下であることが特に好ましい。
【００５６】
一方、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を使用する場合には、透過−散乱のコントラストを大きくするために、プレチルト角の大きい配向膜を用い、液晶を電極付き基板に垂直となるよう配向させた状態を維持しつつ硬化性化合物を硬化させて、その配向状態を固定化させることが好ましい。そのためには、液晶組成物が上述のメソゲン構造を有する硬化性化合物を所定量含むことが好適である。この場合、メソゲン構造を有する硬化性化合物の量は、液晶組成物全体に対して３〜１８ｍａｓｓ％であることが好ましく、５〜１４ｍａｓｓ％であることが特に好ましい。ただし、この場合であっても、硬化性化合物の総量は液晶組成物全体に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１５ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。
【００５７】
本実施形態に用いられる液晶組成物には、前記硬化性化合物の硬化を開始させる硬化剤や硬化を促すための硬化促進剤（硬化触媒など）が含まれていてもよい。特に、硬化反応を開始させる硬化剤を用いることが好ましい。硬化性化合物が重合性化合物である場合、重合開始剤を用いることが好ましい。例えば、光重合によって硬化反応を行う場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般的な光重合開始剤を用いることができる。硬化開始剤や硬化促進剤を使用する場合、その量は液晶組成物中の硬化性化合物の総量に対して５ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、３ｍａｓｓ％であることが特に好ましい。
【００５８】
さらに、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物を添加することもできる。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を用いることができる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは不相溶であることが好ましい。この他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤等の添加も、安定性や耐久性向上の点から好ましい。これら種々の化合物を添加する場合、その総量は液晶組成物に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。
【００５９】
次に、誘電率異方性が正の液晶組成物を、電極付き基板に垂直方向に配向させて硬化性化合物を硬化させることにより得られる液晶光学素子１の動作について説明する。第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加すると、電極間の電界により正の誘電率異方性を有する液晶が垂直配向して、複合体層５０は透過状態となる。一方、第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加していないときは、上述の通り、硬化反応の過程で出現するカイラルネマティック液晶が電極間でランダム配向しているため、複合体層５０は散乱状態となると推察される。このように電圧の印加、非印加により、散乱状態と透明状態が変化するため、所望の画像などを表示することもできる。なお、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を、電極付き基板に垂直方向に配向させて硬化性化合物を硬化させることにより得られる液晶光学素子１では、電圧印加時に散乱状態、電圧非印加時に透過状態となる液晶光学素子とすることもできる。
【００６０】
駆動回路２が第１の透明電極１２および第２の透明電極２２の電位を設定すると、第１の透明電極１２と第２の透明電極２２との間の液晶組成物に、その電位差に相当する電圧が印加される。そのため、本実施形態では、駆動回路２が第１の透明電極１２および第２の透明電極２２の電位を設定し、複合体層５０の液晶組成物に電圧を印加することで、透過状態と光散乱状態とを切り替える。
【００６１】
具体的には、光源３が点灯するときには液晶組成物に駆動電圧を印加することにより液晶光学素子１を透過状態にし、光源３が点灯していないときには液晶組成物への駆動電圧の印加を抑制することにより液晶光学素子１を散乱状態にする。以下、本発明による照明窓部材には、電圧印加の状態で透過状態になり、電圧無印加の状態で散乱状態になる液晶光学素子１が用いられる場合について説明する。
【００６２】
図３は、本発明による照明窓部材の適用例を示す説明図である。図３に示す例では、照明窓部材が携帯電話機の撮影用ＬＥＤランプの窓部分に適用されている。図３に示すように、液晶光学素子１は、駆動回路２によって駆動される。具体的には、照明窓部材における基板の各電極に電位が設定され、複合体層５０に電圧が印加されると液晶光学素子１は透過状態になり、電圧無印加で散乱状態を呈する。
【００６３】
電圧を印加した状態では、液晶光学素子１は透明状態になる。この場合、光源３からの光は、液晶光学素子１によって吸収されたり、散乱したりすることがほとんどなく、ロスなく直進する。したがって、光源３からの光を劣化させることなく利用できる。
【００６４】
一方、電圧無印加の状態では、液晶光学素子１は散乱状態になる。この場合、光源３からの光は液晶光学素子１によって散乱するため、光源３を視認することは困難になる。すなわち、液晶光学素子１を散乱状態にすることで、ＬＥＤの蛍光体色、および、ＬＥＤ構造が視認されることを抑制し、光源３をいわゆる目隠し状態にすることができる。
【００６５】
図４は、本発明を携帯電話機に適用した例を示す説明図である。図４に例示するように、携帯電話機の筐体の内部には撮影物を照射するための光源３が設けられ、その光源３からの光を外部に照射できるように、本発明における照明窓部材が筐体の一部（窓部分）に用いられている。
【００６６】
撮影を行わない通常時には、図４（ａ）に例示するように、液晶光学素子１を散乱状態にして、光源３が見えない状態にする。このようにすることで、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。一方、撮影時には、光源３を点灯させ、図４（ｂ）に例示するように、液晶光学素子１を透明状態にして、中の光源３が見える状態にする。このようにすることで、光源３からの光が散乱せず、光源３が写真撮影用の補助照明としての役割を果たすことが出来るようになる。
【００６７】
また、駆動回路２は、光源３を発光させるタイミングと、複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとを連動させてもよい。具体的には、例えばユーザが光源３を発光させる指示を行ったときに、駆動回路２が複合体層５０に駆動電圧を印加してもよい。このようにすることで、ユーザは、液晶光学素子１の状態を意識することなく機器を使用することが出来る。
【００６８】
光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングについて、さらに説明する。図５は、光源３の発光と複合体層５０の電圧印加のタイミングを示す説明図である。図５（ａ）に示すように、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧無印加の状態から電圧印加の状態にしたときに、光源３に対しても電圧を印加することによって、光源３を点灯させる。同様に、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧印加の状態から電圧無印加の状態にしたときに、光源３に対する電圧印加を停止することによって、光源３を消灯させる。
【００６９】
なお、光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングタイミングとは完全に一致していなくてもよい。図５（ｂ）に示すように、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧無印加の状態から電圧印加の状態にしたあと、時間ｔ１経過後に光源３を点灯させてもよい。同様に、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧印加の状態から電圧無印加の状態にしたあと、時間ｔ２経過後に光源３を消灯させてもよい。
【００７０】
ここで、光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとをずらす時間ｔ１および時間ｔ２については、光源から照射される光に対して利用者が違和感を覚えない範囲で予め設定すればよい。なお、図５（ｂ）では、複合体層５０に電圧を印加した後で光源３を点灯させ、無印加の状態にした後で光源３を消灯する場合について例示したが、タイミングをずらす方法は、図５（ｂ）に例示する方法に限定されない。光源３を点灯させてから複合体層５０に電圧を印加してもよく、また、光源３を消灯させてから複合体層５０への電圧を無印加にしてもよい。
【００７１】
このように、駆動回路２が光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとを連動させる場合、両者のタイミングを一致させてもよく、複合体層５０に駆動電圧を印加した時点から予め定められた時間だけずらして光源３を発光させてもよい。このようにタイミング精度を緩和することで、タイミングを連動させるための製造コストを削減できる。また、光源のＯＮ、ＯＦＦに対して液晶素子の応答速度が不足するような場合に、これを補う役割を果たすことも可能である。たとえば、応答が若干遅い場合は、光源発光よりも若干早いタイミングで複合体層に駆動電圧を印加することで、見掛け上遅れがないようにすることができる。
【００７２】
また、駆動回路２自身が光源３に電圧を印加してもよい。このとき、駆動回路２は、光源３を点灯させる（すなわち、光源３に電圧を印加する）ときに複合体層５０に駆動電圧を印加し、光源３を消灯する（すなわち、光源３への電圧を無印加にする）ときに複合体層５０への駆動電圧の印加を抑制してもよい。このように光源３への電圧印加と、複合体層５０への電圧印加とを連動させる構造にすることで、電源部分の構造を簡素化でき、機器を小型化することが出来る。
【００７３】
なお、上記説明では、本発明における照明窓部材を携帯電話機に適用した場合を例に説明したが、被写体に光を照射して撮影する他の種類の撮影装置についても、本発明における照明窓部材を同様に適用可能である。
【００７４】
図６は、ＬＥＤ素子を用いた自動車の前照灯に本発明を窓部材として適用した例を示す説明図である。前照灯５の消灯時には、図６（ａ）に例示するように、液晶光学素子１を散乱状態にして、前照灯５が見えない状態にする。一方、点灯時には、図６（ｂ）に例示するように、液晶光学素子１を透明状態にして、灯内部５見える状態にする。このようにすることで、消灯時には光源部分の蛍光体色を外部から視認されることを防ぎ、点灯時には光源の役割を阻害しないようにすることが出来る。
【００７５】
このように、本発明における照明用窓部材は、光源が筐体内部に設けられた装置（例えば、携帯電話機などの撮影装置や、自動車の前照灯）で、その光源からの光を外部に照射する位置に設けられることで、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。
【００７６】
以上のように、本発明によれば、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源３が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源３が点灯していればそのＬＥＤ光源３からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶表示素子１を用いている。そして、駆動回路４が、液晶組成物に電圧を印加する。そのため、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。
【００７７】
例えば、本発明における液晶光学素子１は、液晶組成物に電圧が印加されていない場合に、ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、液晶組成物に電圧が印加されている場合に、ＬＥＤ光源が点灯していれば、そのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になるという特徴を有する。
【００７８】
また、本発明で用いられる液晶表示素子１は、上述の通り、透過状態におけるヘイズ値を低く、さらにそれを観察する角度に依らず、高い（良好な）透明性を得ることができる。具体的には、液晶表示素子１において、液晶組成物中に添加する硬化性化合物の総量が２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。この場合、より透過時のヘイズを低くできる。
【００７９】
なお、本発明における照明窓部材には、電圧印加時に散乱状態、電圧非印加時に透過状態となる液晶光学素子１を用いることも可能である。ただし、電圧非印加時に散乱状態になり、電圧印加時に透過状態になる液晶光学素子１を用いる方が、消費電力を抑制できるため好ましい。さらに、光源３への電圧印加と液晶光学素子１への電圧印加とを連動させることができるため、電源部分の構造を簡素化できるという観点からも、より好ましいといえる。
【実施例】
【００８０】
以下に、本発明に用いられる液晶組成物による実施例を示すが、本発明に用いられる液晶組成物は、以下の内容に限定して解釈されるものではない。なお、ヘイズ値は、直読ヘーズコンピューターHGM-2（スガ試験機社製）を用いて測定した。
【００８１】
［実施例］
正の誘電率異方性を示すネマティック液晶（メルク社製：品名ＢＬ−００２、Ｔｃ＝７２℃、Δｎ＝０．２４６、Δε＝１６）に、左旋性の光学活性物質（上記ネマティック液晶に１０ｍａｓｓ％溶解したときのＨＴＰは約２７）を液晶組成物に対して３．１ｍａｓｓ％添加し、螺旋ピッチが約１．２μｍのカイラルネマティック液晶を調製した。次に、硬化性を有する右旋性の光学活性物質（ＢＡＳＦ社製：Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ７５６）を添加し、再び螺旋ピッチが約２０μｍのネマティック液晶とした。上記右旋性の光学活性物質の上記液晶組成物におけるその含有率は１．５ｍａｓｓ％である。さらに、上記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物に対し、約１ｍａｓｓ％の光重合開始剤（ベンゾインイソプロピルエーテル）を添加することにより、液晶組成物（液晶組成物Ａ）を得た。この液晶組成物Ａについてセルギャップが８μｍの場合のツイスト角を測定するため、液晶組成物Ａを、内面にプレチルト角が１０°以下となるポリイミド薄膜を配向膜として備えた一対のガラス基板間に、微量の直径が８μｍ球状スペーサと共に挟持した。このとき、片側のポリイミド薄膜にはラビング処理を施したものを用いた。この液晶組成物Ａを挟持したガラス基板を偏光顕微鏡で観察したところ、液晶組成物Ａのツイスト角は約１４０°であった。
【００８２】
次に、透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を内面に設けた一対のガラス基板のＩＴＯ電極上に、絶縁層としてＳｉＯ２−ＴｉＯ２系の金属酸化物薄膜（セイミケミカル社製：ＭＩＣ−５５）を約５０ｎｍの厚みに形成する。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成する。一対のこのガラス基板を、直径８μｍの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外をエポキシ樹脂により封止してセルを作製した。このセル内に上記液晶組成物Ａを室温にて真空注入法により充填した後、注入孔を室温硬化性の封着材にて封止した。注入孔を封止した後にセルを観察したところ、セルはヘイズのほとんどない透明状態を示した。次に、室温にて、ガラス基板面に中心波長が３６５ｎｍで照射強度が３０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から１０分間照射して、硬化性化合物を硬化させることにより液晶光学素子を得た。
【００８３】
紫外線照射後、液晶光学素子は白濁を呈した。次に、上記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、３０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は透明となった。透過状態におけるヘイズ値は２％以下であり、集光角５°のシュリーレン光学系にて、本素子のガラス基板に垂直方向からの入射光に対する透過率を測定したところ、ガラス基板表面での反射や透明電極層での入射光の吸収を含んだ状態で８４％であった。次に、同じ測定系にて入射光に対して６０°傾けて本素子を配置した際の透過率を測定したところ、ほとんど変化なく７８％であった。同じ測定光学系にて、本素子の透明状態と白濁状態とのコントラストを室温にて測定したところ、１５であった。
【００８４】
［比較例］
硬化性化合物として、ウレタンアクリレートオリゴマー（東亞合成化学工業社製：アロニックス Ｍ１２００）とイソオクチルアクリレートを重量比で１２／７となるよう混合して均一な硬化性組成物を得た。次に、実施例と同じ正の誘電率異方性を示すネマティック液晶（メルク社製：品名ＢＬ−００２、Ｔｃ＝７２℃、Δｎ＝０．２４６、Δε＝１６）と上記硬化性組成物を重量比で３１／１９となるよう混合して均一な液晶組成物を得た。すなわち上記液晶組成物における硬化性組成物の含有率は３８ｍａｓｓ％である。さらに、含まれる硬化性組成物に対し、約１ｍａｓｓ％の光重合開始剤（ベンゾインイソプロピルエーテル）を添加して均一に溶解して液晶組成物（液晶組成物Ｂ）を得た。室温で液晶組成物Ｂは、液晶状態を示さない等方相となり、均一な透明状態を呈した。
【００８５】
次に、透明電極間に設ける球形ビーズのスペーサの直径を８μｍとした以外は実施例と同様に、液晶組成物Ｂに接する基板面にプレチルト角が１０°以下となるポリイミド配向膜を備えたセルに、液晶組成物Ｂを吸引注入法にて注入して、注入孔を封止した。吸引注入法を用いるため、シール部には２箇所以上の孔を設けた。液晶組成物Ｂを注入後に、このセルは均一な透明状態を示した。次に、室温にて、ガラス基板面に中心波長が３６５ｎｍで照射強度が１０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から３分間照射して、液晶組成物Ｂを硬化させることにより液晶光学素子を得た。
【００８６】
紫外線照射後、この液晶光学素子は白濁を呈した。次に、上記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は透明となった。透過状態におけるヘイズ値は２％以下であり、集光角５°のシュリーレン光学系にて、本素子のガラス基板に垂直方向からの入射光に対する透過率を測定したところ、ガラス基板表面での反射や透明電極層での入射光の吸収を含んだ状態で８４％であった。次に、透明状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察すると徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。同じ測定系にて入射光に対して６０°傾けて本素子を配置した際の透過率を測定したところ、透過率は３８％であった。同じ測定光学系にて、本素子の透明状態と白濁状態とのコントラストを室温にて測定したところ、５であった。
【００８７】
次に、上記実施例で説明した本発明による液晶光学素子および上記比較例で説明した液晶光学素子について、透過状態における透過率の入射角度依存性を測定した。ここでいう透過率とは、入射光量のうち、検出器側の光学系全体で決定される所定の集光角の範囲にはいる光量の割合をさす。すなわち、液晶光学素子の内部構造等に起因して上記集光角よりも大きな角度で散乱される光は含まれない。
【００８８】
まず、実施例で説明した本発明による液晶光学素子に２００Ｈｚ，３０Ｖの電圧を印加し、透過状態とした。また、比較例で説明した液晶光学素子に２００Ｈｚ，４０Ｖの電圧を印加し、透過状態とした。上述する２つの透過状態の素子を用いて、分光光度計（型番：ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００ＤＵＶ、島津製作所製）を使用し、可視域（４００−７００ｎｍ）における透過率測定を行った。図７は、透過状態における透過率の入射角度依存性を評価する装置の例を示す説明図である。図７に例示するように、素子面に対し垂直に光が入射する位置をφ＝０°として透過状態の素子を配置した。
【００８９】
この状態から入射光に対して素子を回転させ、入射角を変更して分光測定を行った。そして、波長５４０ｎｍにおける素子正面（φ＝０°）の透過率をＴｏとし、各角度になるように素子を回転させた時の透過率をＴとして相対透過率Ｔ／Ｔｏを算出した。図８は、角度ごとに算出した相対透過率の例を示す説明図である。図８に例示するように、いずれの素子においても、入射角が増加するに従って相対透過率が減少する。しかし、透過状態の場合に、比較例で説明した一般的な液晶光学素子では、入射角が６０°の状態では、相対透過率が５０％程度にまで減少する。一方、本発明における液晶光学素子では、入射角が６０°の状態であっても、少なくとも９０％以上の相対透過率を維持できる。すなわち、本発明における液晶光学素子は、入射角が０°から６０°までの任意の角度をφとした場合、角度φにおける透過率を用いて算出される相対透過率は、いずれも９０％以上の値をとる。すなわち、従来の液晶光学素子は、透過状態であっても、斜め方向から観察するほど濁って見えるのに対して、本発明における液晶光学素子であれば、観察角度によらず透明に見えることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、ＬＥＤ光源の照明窓部材に好適に適用される。
【符号の説明】
【００９１】
１ 液晶光学素子
２ 駆動回路
３ 光源
４ 観測者
５ 前照灯
１１ 第１の透明基板
１２ 第１の透明電極
１３ 第１の絶縁膜
１４ 第１の配向膜
２１ 第２の透明基板
２２ 第２の透明電極
２３ 第２の絶縁膜
２４ 第２の配向膜
３０ シール材
４０ スペーサ
５０ 複合体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源の照明窓部材および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを光源とする各種のＬＥＤ照明装置が商品化されている。ＬＥＤ照明装置に用いられる白色光を出すＬＥＤ光源は、いくつかの種類に分類できる。
【０００３】
まず、青色ＬＥＤと、黄色蛍光材料とを用いたＬＥＤ光源が挙げられる。このＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤからの青色光を黄色蛍光材料（主として、Ｃｅ：ＹＡＧ（セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の無機蛍光材料）にあてて黄色光を発生させて、青色光と黄色光の混色により、白色光を実現する。以下、この種類のＬＥＤ光源を、第一の種類のＬＥＤ光源と記す。
【０００４】
また、青色ＬＥＤと、赤色蛍光材料及び緑色蛍光体とを用いたＬＥＤ光源が挙げられる。このＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤからの青色光を赤色蛍光材料（例えば、ＣＡＳＮ（カズン、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ（エスカズン、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）など）と、緑色蛍光体（例えば、ＢＳＳやＣＣＯなど）とにあてて、赤色光及び緑色光を発生させる。そして、青色ＬＥＤからの青色光（Ｂ）と、発生させた赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）との混色により、白色光を実現する。以下、この種類のＬＥＤ光源を、第二の種類のＬＥＤ光源と記す。
【０００５】
他にも、紫外光を発生するＬＥＤと、複数の蛍光体（例えば、蛍光灯に用いられるような蛍光体の組合せ）を利用し、ＬＥＤからの紫外光を複数の蛍光体にあてて蛍光を発生させ、発生させた蛍光を混色して、白色光を実現するＬＥＤ光源も存在する。また、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを組み合わせ、これらのＬＥＤが発生する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）の混色により、白色光を実現するＬＥＤ光源も存在する。
【０００６】
特許文献１には、青色ＬＥＤを用いて白色の光を出射する照明装置が記載されている。特許文献１に記載された照明装置では、透明樹脂で形成された基材中に青色の波長の光を受けて黄色の波長の光を発光する蛍光材料を混入させた蛍光板、および、青色ＬＥＤを用いて白色の光を出射させる。
【０００７】
特許文献２には、フラッシュ発光部に白色ＬＥＤを用いたカメラが記載されている。特許文献２に記載されたカメラでは、白色ＬＥＤ素子や、波長特性の異なる複数種類のＬＥＤ素子を設けることで、白色光の補助照明を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０―２７４９４７号公報（段落００３０）
【特許文献２】特開２００５−３５２２５２号公報（段落００４２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在、エネルギー効率や、製造上のコストなどの観点から、上述した第一の種類のＬＥＤ光源が最も広く使われている。また、今後、演色性の観点から、上述した第二の種類のＬＥＤ光源も増えてくることが想定される。
【００１０】
上述した第一の種類のＬＥＤ光源を非発光時に見ると、その構造から、青色ＬＥＤの素子を覆う黄色の蛍光材料粉体の集合体が見えることになる。同様に、上述した第二の分類のＬＥＤ光源では、その構造から、オレンジ色と黄緑色の蛍光材料粉末の集合体、あるいはこれらの混合物の集合体が見えることになる。
【００１１】
第一の種類のＬＥＤ光源や第二の種類のＬＥＤ光源は、携帯電話機の写真撮影用の補助照明（モバイルランプ）などにも使われることがある。例えば、第一の種類のＬＥＤ光源が用いられる場合、上述の構造から、携帯電話機の外面に設置される照明窓に黄色の部品が見えてしまうことになる。同様に、第二の種類のＬＥＤ光源では、携帯電話機の外面に設置される照明窓にオレンジ色や黄緑色、あるいはこれらの混色の部品が見えてしまうことになる。
【００１２】
携帯電話機の筐体が照明窓から見える部品と同系色であれば、部品の色が見えてもそれほど問題とはならない。しかし、例えば、携帯電話機の筐体が、例えば、白と黒、メタルと黒などで彩色されている場合、黄色や、オレンジ色、緑色、これらの混色の部品が見えてしまうことは、携帯電話機の意匠として好まれない場合があるため、外部からこれらの部品が視認されないことが望ましい。
【００１３】
特許文献１に記載された照明装置では、透明樹脂に黄色の波長の光を発光する蛍光材料を混入させていることから、ＬＥＤが発光していない場合、すなわち青色の波長の光が出ていない場合、表示部分が全体的に黄色がかった印象を与えてしまう。また、特許文献２に記載されたカメラに、上述したＬＥＤ光源が用いられた場合も、筐体の色などによっては、カメラの意匠として好まれない場合も存在するため、外部から蛍光体の色が視認されないことが望ましい。
【００１４】
なお、このことは、携帯電話機やカメラに限られるものではなく、他の装置であっても同様である。そのため、携帯電話機やカメラ以外の装置であっても、上述するＬＥＤ光源を用いた場合には、通常のＬＥＤが発光していない状態のときに、外部から蛍光体の色が視認されないことが望ましい。
【００１５】
一方、特許文献２に記載されたカメラでは、レンズバリアがスライド移動可能に形成されているため、フラッシュ発光部を覆ってしまうことで、フラッシュ発光部を隠すことも可能である。しかし、発光部を覆う部材を形成しようとする場合、新たな部材を追加することになるため、機器の小型化が図れず、結果的にその部分の構造が複雑になってしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができるとともに、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することが出来る照明窓部材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】
【００１７】
本発明による照明窓部材は、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していればそのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、液晶光学素子は、透過状態の場合に、基板面に対して垂直の方向である正面方向の透過率に対し、前記正面方向に対して６０°の視認角の方向における透過率の割合である相対透過率が９０％以上になる。言い換えると、液晶光学素子は、正面方向の透過率に対する正面方向から６０°の角度を振ったときの透過率の割合が９０％以上になると言うこともできる。
【００１９】
駆動回路が、ＬＥＤ光源の発光と連動して液晶組成物に電圧を印加してもよい。具体的には、駆動回路が、ＬＥＤ光源が点灯するときに液晶組成物に電圧を印加し、ＬＥＤ光源が点灯しないときに液晶組成物への電圧の印加を停止してもよい。
【００２０】
また、照明窓部材が、光源が筐体内部に設けられた装置で、その光源からの光を外部に照射する位置に設けられていてもよい。
【００２１】
本発明による照明装置は、ＬＥＤ素子と少なくとも１つ以上の蛍光材料からなる光源または複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ光源と、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば、そのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができるとともに、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による照明窓部材を示す模式的外観図。
【図２】本発明による液晶素子を示す模式的断面図。
【図３】本発明による照明窓部材の適用例を示す説明図。
【図４】本発明を携帯電話機に適用した例を示す説明図。
【図５】電圧印加のタイミングを示す説明図。
【図６】本発明を自動車の前照灯に適用した例を示す説明図。
【図７】透過状態における透過率の入射角度依存性を評価する装置の例を示す説明図。
【図８】角度ごとに算出した相対透過率の例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物を「液晶／硬化物複合体」、または、単に「複合体」とも記載する。なお、液晶組成物の内容については後述する。
【００２５】
図１は、本発明による照明窓部材の一例を示す模式的外観図である。照明窓部材１０では、駆動回路２が液晶光学素子１の電圧（以下、駆動電圧とも記す。）を供給する。駆動回路２は、電極の電位を制御するドライバなどにより実現される。液晶光学素子１は、透明の状態と光散乱状態とを外部からの信号等に基づく透明電極への電圧印加の有無によって切り替えることが可能な素子である。具体的には、液晶光学素子１は、駆動回路２からの電圧印加の有無によって透明の状態と光散乱状態とを切り替える。電圧印加の切り替えは、例えば、ユーザ等により駆動回路２に対して指示されることで行われる。
【００２６】
光源３は、ＬＥＤ素子からなる光源である。具体的には、光源３は、ＬＥＤ素子と少なくとも一つ以上の蛍光材料、または、複数のＬＥＤ素子からなる光源であり、白色光を照射する光源である。このように、ＬＥＤ素子と蛍光材料、または、複数のＬＥＤ素子を用いて白色光を照射する光源を白色ＬＥＤ光源と言うことができる。
【００２７】
光源３は、第一の種類のＬＥＤ光源として例示したように、青色ＬＥＤと黄色蛍光材料とを用いて構成されていてもよい。また、光源３は、第二の種類のＬＥＤ光源として例示したように、青色ＬＥＤと赤色蛍光材料及び緑色蛍光体を用いて構成されていてもよい。他にも、光源３は、紫外光を発生するＬＥＤと複数の蛍光体とを組み合わせたものであってもよく、複数のＬＥＤ素子として、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを組み合わせたものであってもよい。
【００２８】
光源３方向からの光は、液晶光学素子１を透過して観測者４に到達する。具体的には、液晶光学素子１が透明の状態の場合、光源３方向からの光は、液晶光学素子１を透過して、観測者４により観測される。光源３が点灯していない状態において、液晶光学素子１が透明の状態の場合は、光源３の部材（例えば、上記の蛍光体材料の色など）が外部より見えるが、液晶光学素子１が光を散乱する状態の場合は、光源３の部材は外部より見えない状態にすることができる。
【００２９】
図２は、照明窓部材１０における液晶光学素子１の一構成例を示す模式的断面図である。図２に示すように、液晶光学素子１は、第１の透明基板１１、第１の透明電極１２、第１の絶縁膜１３、第１の配向膜１４、第２の透明基板２１、第２の透明電極２２、第２の絶縁膜２３、第２の配向膜２４、シール材３０、スペーサ４０および複合体層５０を備えている。
【００３０】
具体的には、液晶光学素子１は、第１の透明基板１１と第２の透明基板２１とが互いに対向し、第１および第２の透明基板１１、２１の間で液晶／硬化物の複合体層５０を挟持して構成されている。
【００３１】
第１および第２の透明基板１１、２１は絶縁基板であり、例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、アクリル樹脂などからなる樹脂基板または樹脂フィルム基板等が用いられる。また、これらの絶縁基板の形状は平板でもよく、全面または一部に曲率を有していてもよい。絶縁基板の厚さは適宜選択され、一般には０．４〜１０ｍｍが好ましい。
【００３２】
第１の透明基板１１の内面上には、複数の第１の透明電極１２がストライプ状に形成されている。一方、第２の透明基板２１の内面上には、複数の第２の透明電極２２がストライプ状に形成されている。なお。複数の第２の透明電極２２は、複数の第１の透明電極１２に対して略直交して交差するように形成されている。第１および第２の透明電極１２、２２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。第１および第２の透明電極１２、２２のうち、いずれか一方は、Ａｌや誘電体多層膜の反射電極であってもよい。もちろん、電極の形状は直交するストライプ状のものに限られることはなく、基板面全体が一つの電極であったり、特定のマークやキャラクターを表示できるものでもよい。特定のマークやキャラクターを表示するようにした場合、光源３の部材をマークやキャラクターなどのデザインで隠すことになる。
【００３３】
第１および第２の絶縁膜１３、２３は、各々第１および第２の透明電極１２、２２を覆うように形成されている。第１および第２の絶縁膜１３、２３は、電気絶縁性を向上させるためのものであり、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物やその他の絶縁性物質からなる。なお、第１および第２の絶縁膜１３、２３はなくてもよい。
【００３４】
第１および第２の絶縁膜１３、２３上には各々第１および第２の配向膜１４、２４が形成されている。配向膜１４、２４は、複合体層５０内の液晶を所定の方向に配向させるため、液晶と接するように形成されている。ここで、透明基板１１、２１のそれぞれに形成された配向膜のうち、少なくとも一方は、液晶を透明基板１１、２１の内面に垂直に配向させることが好ましい。具体的には、プレチルト角６０°以上の配向膜とすることが好ましく、プレチルト角８０°以上の配向膜がより好ましく、プレチルト角８５°以上の配向膜が特に好ましい。これにより、ラビング処理を行わなくても、全体としてネマティック相を示す液晶組成物を均一に配向させることができる。これにより、硬化後の液晶光学素子の光学特性を、大面積の場合であっても均一にすることができる。
【００３５】
シール材３０は、第１および第２の透明基板１１、２１の間において、第１および第２の透明基板１１、２１の周縁に沿って形成されている。第１および第２の透明基板１１、２１は、シール材３０により接合されている。シール材３０の材料には、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。第１および第２の透明基板１１、２１の内面間距離すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定であり、シール材３０の高さは、第１および第２の透明基板１１、２１の内面間の距離と等しくなっている。
【００３６】
図２の液晶光学素子１はフラットな形状であるが、本発明に用いられる液晶光学素子はフラットな形状に限られず、用途によっては一部または全部に曲率を有していてもよい。すなわち、３次元の形状であってもよい。ただし、この場合においても、第１および第２の透明基板１１、１２の内面間距離すなわち複合体層５０の厚さ（セルギャップ）は一定である。
【００３７】
スペーサ４０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間内に、均一に散布されている。スペーサ４０は、セルギャップを制御する。セルギャップすなわちスペーサ４０の直径は２〜５０μｍが好ましく、４〜３０μｍがさらに好ましい。セルギャップが小さすぎると透過状態と散乱状態のコントラストが低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇する。スペーサ４０は、例えば、ガラス粒子、シリカ粒子、架橋したアクリル粒子等の硬質な材料からなる。なお、球状でなく、リブ状のスペーサを一方の基板に形成したものでもよい。
【００３８】
複合体層５０は、第１および第２の透明基板１１、２１とシール材３０に囲われた空間（以下、セル空間ともいう）内に封入されている。複合体層５０は、セル空間内に液晶組成物を充填し、セル空間内に液晶組成物が充填され、かつ液晶が配向された状態でその液晶組成物中の硬化性化合物を重合により硬化して得られる、液晶／硬化物複合体からなる。この液晶組成物中の硬化性化合物の含有率（これは、液晶／硬化物複合体中に含まれる、硬化性化合物の硬化物の含有率に実質的に等しい。）は、０．１〜２０ｍａｓｓ％であることが好ましい。０．１ｍａｓｓ％未満では、液晶／硬化物複合体の散乱状態において、液晶相を硬化物により効果的な形状のドメイン構造に分割することができず、所望の透過−散乱特性を得ることができない。一方、２０ｍａｓｓ％を越えると、従来の液晶／硬化物複合体と同様に透過状態でのヘイズ値が増大する。また、さらに好ましくは、液晶組成物中の硬化性化合物の含有率が０．５〜１０ｍａｓｓ％であり、液晶／硬化物複合体の散乱状態での散乱強度を高く、透過−散乱の状態が切り替わる電圧値を低くすることができる。
【００３９】
ただし、後述のように光学活性物質でない硬化性化合物としてメソゲン構造を有する硬化性化合物を使用することが好ましい場合は、得られる液晶相の透過状態でのヘイズ値の増大が少なく、その場合はメソゲン構造を有する硬化性化合物の含有率が１０ｍａｓｓ％を超えても良好な特性の光学素子が得られる。従って、後述のメソゲン構造を有する硬化性化合物を含む液晶組成物の場合は、硬化性化合物の総量は２０ｍａｓｓ％、特に１５ｍａｓｓ％、を上限とすることが好ましい。
【００４０】
前記のように液晶組成物中の硬化性化合物の含有率は液晶組成物に対して０．１〜２０ｍａｓｓ％が好ましく、光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰ（Helical Twisting Power）に依存して０．１〜２０ｍａｓｓ％の範囲内において適宜選択することが好ましい。光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰが大きい場合は、ネマティック液晶と非硬化性の光学活性物質との混合物からなるカイラルネマティック液晶に添加して全体としてネマティック相を示す液晶組成物を調製するために必要な光学活性物質である硬化性化合物の量は少なくてよい。たとえば、ＨＴＰが大きい（ＨＴＰが３０〜６０程度）光学活性物質である硬化性化合物を用いる場合、最も好ましい液晶組成物中の硬化性化合物の含有率は０．５〜５ｍａｓｓ％である。光学活性物質である硬化性化合物のＨＴＰが３０よりも小さい場合は、前記のように０．５〜１０ｍａｓｓ％が好ましい。
【００４１】
液晶組成物中の非硬化性の光学活性物質の含有量は、非硬化性の光学活性物質のＨＴＰに依存して決まる。すなわち、非硬化性の光学活性物質のＨＴＰが大きい場合は、液晶／硬化物複合体中の液晶（カイラルネマティック相を示す液晶）において所望のピッチを得るための非硬化性の光学活性物質の量は少なくてよい。たとえば、ＨＴＰが２０〜５０の非硬化性の光学活性物質を用いる場合、液晶組成物中の該光学活性物質の含有率は、０．５〜１０ｍａｓｓ％が好ましく、１〜５ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００４２】
本実施形態に用いられる液晶組成物は、旋光性の方向が互いに異なる少なくとも２種の光学活性物質とネマティック液晶とを含有し、かつ全体としてネマティック相を示す、液晶組成物である。旋光性の方向とは右旋性（dextro-rotatory ）と左旋性（levo-rotatory ）をいい、旋光性の方向が互いに異なるとは一方が右旋性の場合、他方が左旋性であることをいう。ネマティック液晶としては、２種類以上のネマティック液晶を組み合わせて用いてもよい。通常、ネマティック液晶に旋光性を有する光学活性物質すなわちカイラル剤を所定量以上添加すると、螺旋構造を有するカイラルネマティック液晶（コレステリック液晶ともいう）に相変化する。ここで、螺旋構造の周期すなわち螺旋ピッチｐは、カイラル剤の濃度ｃおよびＨＴＰ（Helical Twisting Power）を用い、ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）で表現される。本実施形態では、互いに異なる旋光性を有する光学活性物質、具体的には右旋性のカイラル剤および左旋性のカイラル剤をネマティック液晶に添加し、ｐを実質的に無限大とし、液晶組成物が全体としてネマティック相を示すようにする。ｐが実質的に無限大であるとは、後述のようにセルギャップをｄとすると、ｐ≧ｄであることをいう。これにより、本実施形態に用いられる液晶組成物は、ネマティック液晶にカイラル剤を添加しながらも、全体としてネマティック相を示す液晶組成物である。
【００４３】
通常のカイラルネマティック液晶は、プレナー配向やフォーカルコニック配向、またはその混合配向などで複数の安定配向を示すことにより、一方向の均一な液晶配向を、電界を印加しない状態で実現することは困難であった。一方、ネマテッィク相を示す液晶組成物は、配向膜により、一方向の液晶配向を容易に実現することができる。特に、プレチルト角が大きい、いわゆる垂直配向膜を用いた場合は、ラビング処理を行うことなく、液晶組成物を透明電極付き基板に対して垂直方向に均一に配向させることが容易に可能となる。ここで、ネマティック相であるとは、第１の透明基板１１と第２の透明基板２１間における液晶のツイスト角θとすると、θ≦３６０°であることをいい、θ≦１８０°であることが好ましい。換言すると、セルギャップｄの場合、ネマティック相であるとは、螺旋ピッチｐ≧ｄであることをいい、ｐ≧２ｄであることが好ましい。θ＞３６０°すなわちｐ＜ｄとなると、ネマティック液晶は、カイラルネマティック液晶の様態に近づき、配向膜による一方向の均一な液晶配向が困難になる。ネマティック液晶のツイスト角は、例えば、少なくとも片方の基板の内面にラビング処理を施したプレチルト角が１０°以下となる配向膜を備えた一対の透明基板間に液晶組成物を挟持して、偏光顕微鏡観察において偏光板を回転させながら透過光を観察することで測定できる。また、くさび形状のセルに液晶組成物を挟持して、その回位線間の距離の観察によって求めることができる。
【００４４】
本実施形態に用いられる液晶組成物中の旋光性の方向が互いに異なる少なくとも２種の光学活性物質のうち、旋光性の方向に関して一方の光学活性物質が非硬化性化合物であり、他方の光学活性物質が硬化性化合物である。この硬化性化合物は、液晶組成物を電極付き基板に挟持した後に、硬化性化合物を硬化させることにより液晶相に複数のドメインを形成する。同時に、硬化により高分子化することでカイラル剤としての旋光機能の一部または全部を喪失する。そのため、残った非硬化性のカイラル剤により、硬化性化合物の硬化の過程でネマティック液晶がカイラルネマティック液晶に相変化する。非硬化性のカイラル剤としては、例えば、メルク社製のＳ−８１１、Ｓ−１０１１、Ｓ−２０１１等が例示される。これらのカイラル剤は左旋性（levo-rotatory ）を有するものである。この場合、同時に含まれる硬化性のカイラル剤としては、例えば、ＢＡＳＦ社製のＰａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ７５６のような右旋性（dextro-rotatory ）の旋光性化合物が好適である。もちろん、非硬化性のカイラル剤として、右旋性のものを使用し、硬化性のカイラル剤として左旋性の硬化性化合物を使用してもよい。自然界に存在する旋光性物質を原料にして旋光性化合物を準備すると比較的安価に右旋性の化合物を提供することができる。さらに、非硬化性のカイラル剤として、左旋性のものと右旋性のものを共に用いてもよく、同様に硬化性のカイラル剤も左旋性のものと右旋性のものを共に用いてもよい。硬化性化合物が硬化する前の液晶組成物が実質的にネマティック相を示し、硬化性化合物が硬化した後の液晶相がカイラルネマティック相を形成するように構成すれば、左旋性と右旋性の組合せはいずれの場合でも、透過状態においてヘイズ値を低くすることができる。
【００４５】
本実施形態に用いられる液晶組成物から硬化性化合物を硬化して得られる液晶は、硬化物の影響を除いて、本実施形態に用いられる液晶組成物から硬化性化合物（硬化性のカイラル剤以外の硬化性化合物も含む）を除いた混合物の液晶物性とほぼ等しいカイラルネマティック液晶と考えられる。従って、この混合物は液晶／硬化物複合体に要求されるカイラルネマティック液晶としての液晶物性を満たす混合物とする。この混合物に添加される硬化性のカイラル剤の旋光性の程度やその添加量は、この混合物のカイラルネマティック性を失わせてネマティック性とすることができるものである必要がある。この限りにおいて、硬化性のカイラル剤の旋光性の程度や液晶組成物中の量は、非硬化性のカイラル剤の（逆方向の）旋光性の程度や液晶組成物中の量に制約を受けるものではない。
【００４６】
なお、液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が正および負の場合、また、基板内面に備える配向膜のプレチルト角も１０°以下の場合や６０°以上の場合のいずれの場合においても透過状態においてヘイズ値を低くすることができる。さらに配向膜にラビング処理を行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に用いられる液晶組成物から得られる液晶／硬化物複合体が電圧非印加時に均一な散乱状態を示し、電圧印加での透明状態で最もヘイズが小さく、透過−散乱のコントラストが大きいのは、正の誘電率異方性を有する当該液晶組成物をプレチルトがほぼ９０°の配向膜に接するように配置して、電極付き基板に対して垂直配向させた場合である。ここで、当該液晶組成物中に含まれる硬化性を有するカイラル剤を硬化させると、硬化反応により生成する硬化物が、硬化反応の過程で出現するカイラルネマティック相を、効果的に複数の領域（ドメイン）に分割することができる。よって、電圧非印加時に散乱状態、電圧印加時に透過状態の液晶光学素子を、本実施形態に用いられる液晶組成物から極めて容易に得ることができる。硬化物により分割された複数のドメインは、それぞれに平均的な屈折率が異なるものと推察され、この液晶光学素子への入射光は、平均屈折率の異なる複数の液晶ドメインにより効果的に散乱される。
【００４８】
本実施形態に用いられる液晶組成物は、参考文献１に記載のＰＳＣＴとは異なり、液晶／硬化物複合体形成の過程で液晶組成物の硬化時に電圧を印加する必要がなく、電圧非印加の状態で硬化性化合物を硬化させるのみでよい。すなわち、硬化性化合物が光硬化性化合物であれば、光照射のみで液晶光学素子が得られる。また、液晶を硬化性化合物に溶解させて全体を等方相とした後に、重合相分離方式によって液晶／硬化物複合体を得る場合とは異なり、高い相転移温度Ｔｃの液晶相が要求される場合であっても液晶組成物からの液晶相の析出を防止するために加熱する必要もない。さらに、本実施形態に用いられる液晶組成物から得られる液晶／硬化物複合体は、硬化物の含有率が低いため、大面積の液晶光学素子とした場合においても透過状態でのヘイズ値は低く、素子を観察する角度によらず透明性が良好である。
【００４９】
＜参考文献１＞
米国特許第５４３７８１１号明細書
【００５０】
なお、上述のように、誘電率異方性の極性は、正負どちらでもよいが、駆動電圧を低減するためには、誘電率異方性が大きい方が好ましい。また、散乱強度を高めて、透過−散乱のコントラストを改善するためには、液晶組成物の屈折率異方性（Δｎ）を大きくすることが好ましい。一方、誘電率異方性が大き過ぎると液晶組成物の電気絶縁性（比抵抗値）が低下するおそれがある。また、屈折率異方性が大き過ぎると、紫外線に対する耐久性が低下するおそれもある。
【００５１】
さらに、本実施形態に用いられる液晶組成物には光学活性物質ではない硬化性化合物が含まれていてもよい。例えば、正の誘電率異方性を有する液晶にメソゲン構造を有さない硬化性化合物が含まれていると、得られる液晶相の散乱状態を安定化することができ、大面積においても均一な液晶光学素子を提供することができる。このような硬化性化合物としては、例えば、アルキルアクリレート、アルキルジアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエーテルジアクリレート、ポリエーテル系ウレタンアクリレート等が例示される。光学活性化合物ではない硬化性化合物としては、さらに、メソゲン構造を有する硬化性化合物であってもよい。メソゲン構造を有する硬化性化合物としては、例えば、以下に示す化合物（参考文献２に記載の式（２）や式（４）の硬化性化合物）が例示される。
【００５２】
【化１】
【００５３】
＜参考文献２＞
特開２０００−１１９６５６号公報（式２、式４）
【００５４】
本実施形態に用いられる液晶組成物中の硬化性化合物の含有量が多過ぎると、透過時のヘイズ値が大きくなるおそれがある。従って、本実施形態に用いられる液晶組成物における硬化性化合物の総量（光学活性化合物である硬化性化合物を含めた量）は、液晶組成物全体に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。また、前記のように、光学活性物質である硬化性化合物としてＨＴＰが大きい（３０〜６０程度）の硬化性化合物を用いる場合、液晶組成物全体に対する硬化性化合物の総量は、５ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。
【００５５】
また、誘電率異方性が正の液晶組成物をプレチルト角が大きい配向膜上に設ける場合、ネマティック相を有する液晶組成物の未硬化状態での配向状態がそのまま固定化されて、電圧印加有無でのコントラストが低下することがある。従って、この場合は、本実施形態に用いられる液晶組成物における硬化性化合物の総量は液晶組成物全体に対して１０ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、５ｍａｓｓ％以下であることが特に好ましい。
【００５６】
一方、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を使用する場合には、透過−散乱のコントラストを大きくするために、プレチルト角の大きい配向膜を用い、液晶を電極付き基板に垂直となるよう配向させた状態を維持しつつ硬化性化合物を硬化させて、その配向状態を固定化させることが好ましい。そのためには、液晶組成物が上述のメソゲン構造を有する硬化性化合物を所定量含むことが好適である。この場合、メソゲン構造を有する硬化性化合物の量は、液晶組成物全体に対して３〜１８ｍａｓｓ％であることが好ましく、５〜１４ｍａｓｓ％であることが特に好ましい。ただし、この場合であっても、硬化性化合物の総量は液晶組成物全体に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１５ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。
【００５７】
本実施形態に用いられる液晶組成物には、前記硬化性化合物の硬化を開始させる硬化剤や硬化を促すための硬化促進剤（硬化触媒など）が含まれていてもよい。特に、硬化反応を開始させる硬化剤を用いることが好ましい。硬化性化合物が重合性化合物である場合、重合開始剤を用いることが好ましい。例えば、光重合によって硬化反応を行う場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般的な光重合開始剤を用いることができる。硬化開始剤や硬化促進剤を使用する場合、その量は液晶組成物中の硬化性化合物の総量に対して５ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、３ｍａｓｓ％であることが特に好ましい。
【００５８】
さらに、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物を添加することもできる。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を用いることができる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは不相溶であることが好ましい。この他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤等の添加も、安定性や耐久性向上の点から好ましい。これら種々の化合物を添加する場合、その総量は液晶組成物に対して２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。
【００５９】
次に、誘電率異方性が正の液晶組成物を、電極付き基板に垂直方向に配向させて硬化性化合物を硬化させることにより得られる液晶光学素子１の動作について説明する。第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加すると、電極間の電界により正の誘電率異方性を有する液晶が垂直配向して、複合体層５０は透過状態となる。一方、第１および第２の透明電極１２、２２の間に電圧を印加していないときは、上述の通り、硬化反応の過程で出現するカイラルネマティック液晶が電極間でランダム配向しているため、複合体層５０は散乱状態となると推察される。このように電圧の印加、非印加により、散乱状態と透明状態が変化するため、所望の画像などを表示することもできる。なお、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を、電極付き基板に垂直方向に配向させて硬化性化合物を硬化させることにより得られる液晶光学素子１では、電圧印加時に散乱状態、電圧非印加時に透過状態となる液晶光学素子とすることもできる。
【００６０】
駆動回路２が第１の透明電極１２および第２の透明電極２２の電位を設定すると、第１の透明電極１２と第２の透明電極２２との間の液晶組成物に、その電位差に相当する電圧が印加される。そのため、本実施形態では、駆動回路２が第１の透明電極１２および第２の透明電極２２の電位を設定し、複合体層５０の液晶組成物に電圧を印加することで、透過状態と光散乱状態とを切り替える。
【００６１】
具体的には、光源３が点灯するときには液晶組成物に駆動電圧を印加することにより液晶光学素子１を透過状態にし、光源３が点灯していないときには液晶組成物への駆動電圧の印加を抑制することにより液晶光学素子１を散乱状態にする。以下、本発明による照明窓部材には、電圧印加の状態で透過状態になり、電圧無印加の状態で散乱状態になる液晶光学素子１が用いられる場合について説明する。
【００６２】
図３は、本発明による照明窓部材の適用例を示す説明図である。図３に示す例では、照明窓部材が携帯電話機の撮影用ＬＥＤランプの窓部分に適用されている。図３に示すように、液晶光学素子１は、駆動回路２によって駆動される。具体的には、照明窓部材における基板の各電極に電位が設定され、複合体層５０に電圧が印加されると液晶光学素子１は透過状態になり、電圧無印加で散乱状態を呈する。
【００６３】
電圧を印加した状態では、液晶光学素子１は透明状態になる。この場合、光源３からの光は、液晶光学素子１によって吸収されたり、散乱したりすることがほとんどなく、ロスなく直進する。したがって、光源３からの光を劣化させることなく利用できる。
【００６４】
一方、電圧無印加の状態では、液晶光学素子１は散乱状態になる。この場合、光源３からの光は液晶光学素子１によって散乱するため、光源３を視認することは困難になる。すなわち、液晶光学素子１を散乱状態にすることで、ＬＥＤの蛍光体色、および、ＬＥＤ構造が視認されることを抑制し、光源３をいわゆる目隠し状態にすることができる。
【００６５】
図４は、本発明を携帯電話機に適用した例を示す説明図である。図４に例示するように、携帯電話機の筐体の内部には撮影物を照射するための光源３が設けられ、その光源３からの光を外部に照射できるように、本発明における照明窓部材が筐体の一部（窓部分）に用いられている。
【００６６】
撮影を行わない通常時には、図４（ａ）に例示するように、液晶光学素子１を散乱状態にして、光源３が見えない状態にする。このようにすることで、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。一方、撮影時には、光源３を点灯させ、図４（ｂ）に例示するように、液晶光学素子１を透明状態にして、中の光源３が見える状態にする。このようにすることで、光源３からの光が散乱せず、光源３が写真撮影用の補助照明としての役割を果たすことが出来るようになる。
【００６７】
また、駆動回路２は、光源３を発光させるタイミングと、複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとを連動させてもよい。具体的には、例えばユーザが光源３を発光させる指示を行ったときに、駆動回路２が複合体層５０に駆動電圧を印加してもよい。このようにすることで、ユーザは、液晶光学素子１の状態を意識することなく機器を使用することが出来る。
【００６８】
光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングについて、さらに説明する。図５は、光源３の発光と複合体層５０の電圧印加のタイミングを示す説明図である。図５（ａ）に示すように、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧無印加の状態から電圧印加の状態にしたときに、光源３に対しても電圧を印加することによって、光源３を点灯させる。同様に、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧印加の状態から電圧無印加の状態にしたときに、光源３に対する電圧印加を停止することによって、光源３を消灯させる。
【００６９】
なお、光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングタイミングとは完全に一致していなくてもよい。図５（ｂ）に示すように、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧無印加の状態から電圧印加の状態にしたあと、時間ｔ１経過後に光源３を点灯させてもよい。同様に、駆動回路２は、複合体層５０に対して電圧印加の状態から電圧無印加の状態にしたあと、時間ｔ２経過後に光源３を消灯させてもよい。
【００７０】
ここで、光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとをずらす時間ｔ１および時間ｔ２については、光源から照射される光に対して利用者が違和感を覚えない範囲で予め設定すればよい。なお、図５（ｂ）では、複合体層５０に電圧を印加した後で光源３を点灯させ、無印加の状態にした後で光源３を消灯する場合について例示したが、タイミングをずらす方法は、図５（ｂ）に例示する方法に限定されない。光源３を点灯させてから複合体層５０に電圧を印加してもよく、また、光源３を消灯させてから複合体層５０への電圧を無印加にしてもよい。
【００７１】
このように、駆動回路２が光源３を発光させるタイミングと複合体層５０に駆動電圧を印加するタイミングとを連動させる場合、両者のタイミングを一致させてもよく、複合体層５０に駆動電圧を印加した時点から予め定められた時間だけずらして光源３を発光させてもよい。このようにタイミング精度を緩和することで、タイミングを連動させるための製造コストを削減できる。また、光源のＯＮ、ＯＦＦに対して液晶素子の応答速度が不足するような場合に、これを補う役割を果たすことも可能である。たとえば、応答が若干遅い場合は、光源発光よりも若干早いタイミングで複合体層に駆動電圧を印加することで、見掛け上遅れがないようにすることができる。
【００７２】
また、駆動回路２自身が光源３に電圧を印加してもよい。このとき、駆動回路２は、光源３を点灯させる（すなわち、光源３に電圧を印加する）ときに複合体層５０に駆動電圧を印加し、光源３を消灯する（すなわち、光源３への電圧を無印加にする）ときに複合体層５０への駆動電圧の印加を抑制してもよい。このように光源３への電圧印加と、複合体層５０への電圧印加とを連動させる構造にすることで、電源部分の構造を簡素化でき、機器を小型化することが出来る。
【００７３】
なお、上記説明では、本発明における照明窓部材を携帯電話機に適用した場合を例に説明したが、被写体に光を照射して撮影する他の種類の撮影装置についても、本発明における照明窓部材を同様に適用可能である。
【００７４】
図６は、ＬＥＤ素子を用いた自動車の前照灯に本発明を窓部材として適用した例を示す説明図である。前照灯５の消灯時には、図６（ａ）に例示するように、液晶光学素子１を散乱状態にして、前照灯５が見えない状態にする。一方、点灯時には、図６（ｂ）に例示するように、液晶光学素子１を透明状態にして、灯内部５見える状態にする。このようにすることで、消灯時には光源部分の蛍光体色を外部から視認されることを防ぎ、点灯時には光源の役割を阻害しないようにすることが出来る。
【００７５】
このように、本発明における照明用窓部材は、光源が筐体内部に設けられた装置（例えば、携帯電話機などの撮影装置や、自動車の前照灯）で、その光源からの光を外部に照射する位置に設けられることで、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。
【００７６】
以上のように、本発明によれば、液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源３が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源３が点灯していればそのＬＥＤ光源３からの光を透過させる透過状態になり、その透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶表示素子１を用いている。そして、駆動回路４が、液晶組成物に電圧を印加する。そのため、ＬＥＤ光源に用いられる部材が外部から視認されることを防ぐことができる。
【００７７】
例えば、本発明における液晶光学素子１は、液晶組成物に電圧が印加されていない場合に、ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、液晶組成物に電圧が印加されている場合に、ＬＥＤ光源が点灯していれば、そのＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になるという特徴を有する。
【００７８】
また、本発明で用いられる液晶表示素子１は、上述の通り、透過状態におけるヘイズ値を低く、さらにそれを観察する角度に依らず、高い（良好な）透明性を得ることができる。具体的には、液晶表示素子１において、液晶組成物中に添加する硬化性化合物の総量が２０ｍａｓｓ％以下、特に１０ｍａｓｓ％以下、であることが好ましい。この場合、より透過時のヘイズを低くできる。
【００７９】
なお、本発明における照明窓部材には、電圧印加時に散乱状態、電圧非印加時に透過状態となる液晶光学素子１を用いることも可能である。ただし、電圧非印加時に散乱状態になり、電圧印加時に透過状態になる液晶光学素子１を用いる方が、消費電力を抑制できるため好ましい。さらに、光源３への電圧印加と液晶光学素子１への電圧印加とを連動させることができるため、電源部分の構造を簡素化できるという観点からも、より好ましいといえる。
【実施例】
【００８０】
以下に、本発明に用いられる液晶組成物による実施例を示すが、本発明に用いられる液晶組成物は、以下の内容に限定して解釈されるものではない。なお、ヘイズ値は、直読ヘーズコンピューターHGM-2（スガ試験機社製）を用いて測定した。
【００８１】
［実施例］
正の誘電率異方性を示すネマティック液晶（メルク社製：品名ＢＬ−００２、Ｔｃ＝７２℃、Δｎ＝０．２４６、Δε＝１６）に、左旋性の光学活性物質（上記ネマティック液晶に１０ｍａｓｓ％溶解したときのＨＴＰは約２７）を液晶組成物に対して３．１ｍａｓｓ％添加し、螺旋ピッチが約１．２μｍのカイラルネマティック液晶を調製した。次に、硬化性を有する右旋性の光学活性物質（ＢＡＳＦ社製：Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ７５６）を添加し、再び螺旋ピッチが約２０μｍのネマティック液晶とした。上記右旋性の光学活性物質の上記液晶組成物におけるその含有率は１．５ｍａｓｓ％である。さらに、上記液晶組成物に含まれる光硬化性化合物に対し、約１ｍａｓｓ％の光重合開始剤（ベンゾインイソプロピルエーテル）を添加することにより、液晶組成物（液晶組成物Ａ）を得た。この液晶組成物Ａについてセルギャップが８μｍの場合のツイスト角を測定するため、液晶組成物Ａを、内面にプレチルト角が１０°以下となるポリイミド薄膜を配向膜として備えた一対のガラス基板間に、微量の直径が８μｍ球状スペーサと共に挟持した。このとき、片側のポリイミド薄膜にはラビング処理を施したものを用いた。この液晶組成物Ａを挟持したガラス基板を偏光顕微鏡で観察したところ、液晶組成物Ａのツイスト角は約１４０°であった。
【００８２】
次に、透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を内面に設けた一対のガラス基板のＩＴＯ電極上に、絶縁層としてＳｉＯ２−ＴｉＯ２系の金属酸化物薄膜（セイミケミカル社製：ＭＩＣ−５５）を約５０ｎｍの厚みに形成する。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成する。一対のこのガラス基板を、直径８μｍの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、液晶組成物を注入するための孔以外をエポキシ樹脂により封止してセルを作製した。このセル内に上記液晶組成物Ａを室温にて真空注入法により充填した後、注入孔を室温硬化性の封着材にて封止した。注入孔を封止した後にセルを観察したところ、セルはヘイズのほとんどない透明状態を示した。次に、室温にて、ガラス基板面に中心波長が３６５ｎｍで照射強度が３０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から１０分間照射して、硬化性化合物を硬化させることにより液晶光学素子を得た。
【００８３】
紫外線照射後、液晶光学素子は白濁を呈した。次に、上記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、３０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は透明となった。透過状態におけるヘイズ値は２％以下であり、集光角５°のシュリーレン光学系にて、本素子のガラス基板に垂直方向からの入射光に対する透過率を測定したところ、ガラス基板表面での反射や透明電極層での入射光の吸収を含んだ状態で８４％であった。次に、同じ測定系にて入射光に対して６０°傾けて本素子を配置した際の透過率を測定したところ、ほとんど変化なく７８％であった。同じ測定光学系にて、本素子の透明状態と白濁状態とのコントラストを室温にて測定したところ、１５であった。
【００８４】
［比較例］
硬化性化合物として、ウレタンアクリレートオリゴマー（東亞合成化学工業社製：アロニックス Ｍ１２００）とイソオクチルアクリレートを重量比で１２／７となるよう混合して均一な硬化性組成物を得た。次に、実施例と同じ正の誘電率異方性を示すネマティック液晶（メルク社製：品名ＢＬ−００２、Ｔｃ＝７２℃、Δｎ＝０．２４６、Δε＝１６）と上記硬化性組成物を重量比で３１／１９となるよう混合して均一な液晶組成物を得た。すなわち上記液晶組成物における硬化性組成物の含有率は３８ｍａｓｓ％である。さらに、含まれる硬化性組成物に対し、約１ｍａｓｓ％の光重合開始剤（ベンゾインイソプロピルエーテル）を添加して均一に溶解して液晶組成物（液晶組成物Ｂ）を得た。室温で液晶組成物Ｂは、液晶状態を示さない等方相となり、均一な透明状態を呈した。
【００８５】
次に、透明電極間に設ける球形ビーズのスペーサの直径を８μｍとした以外は実施例と同様に、液晶組成物Ｂに接する基板面にプレチルト角が１０°以下となるポリイミド配向膜を備えたセルに、液晶組成物Ｂを吸引注入法にて注入して、注入孔を封止した。吸引注入法を用いるため、シール部には２箇所以上の孔を設けた。液晶組成物Ｂを注入後に、このセルは均一な透明状態を示した。次に、室温にて、ガラス基板面に中心波長が３６５ｎｍで照射強度が１０Ｗ／ｍ２の紫外線をセルの両面から３分間照射して、液晶組成物Ｂを硬化させることにより液晶光学素子を得た。
【００８６】
紫外線照射後、この液晶光学素子は白濁を呈した。次に、上記一対のＩＴＯ電極間に２００Ｈｚ、４０Ｖの矩形波電圧を印加したところ、液晶光学素子は透明となった。透過状態におけるヘイズ値は２％以下であり、集光角５°のシュリーレン光学系にて、本素子のガラス基板に垂直方向からの入射光に対する透過率を測定したところ、ガラス基板表面での反射や透明電極層での入射光の吸収を含んだ状態で８４％であった。次に、透明状態の本素子をガラス基板に対して垂直方位から傾けて観察すると徐々にヘイズが大きくなり、良好な透明性は失われていった。同じ測定系にて入射光に対して６０°傾けて本素子を配置した際の透過率を測定したところ、透過率は３８％であった。同じ測定光学系にて、本素子の透明状態と白濁状態とのコントラストを室温にて測定したところ、５であった。
【００８７】
次に、上記実施例で説明した本発明による液晶光学素子および上記比較例で説明した液晶光学素子について、透過状態における透過率の入射角度依存性を測定した。ここでいう透過率とは、入射光量のうち、検出器側の光学系全体で決定される所定の集光角の範囲にはいる光量の割合をさす。すなわち、液晶光学素子の内部構造等に起因して上記集光角よりも大きな角度で散乱される光は含まれない。
【００８８】
まず、実施例で説明した本発明による液晶光学素子に２００Ｈｚ，３０Ｖの電圧を印加し、透過状態とした。また、比較例で説明した液晶光学素子に２００Ｈｚ，４０Ｖの電圧を印加し、透過状態とした。上述する２つの透過状態の素子を用いて、分光光度計（型番：ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００ＤＵＶ、島津製作所製）を使用し、可視域（４００−７００ｎｍ）における透過率測定を行った。図７は、透過状態における透過率の入射角度依存性を評価する装置の例を示す説明図である。図７に例示するように、素子面に対し垂直に光が入射する位置をφ＝０°として透過状態の素子を配置した。
【００８９】
この状態から入射光に対して素子を回転させ、入射角を変更して分光測定を行った。そして、波長５４０ｎｍにおける素子正面（φ＝０°）の透過率をＴｏとし、各角度になるように素子を回転させた時の透過率をＴとして相対透過率Ｔ／Ｔｏを算出した。図８は、角度ごとに算出した相対透過率の例を示す説明図である。図８に例示するように、いずれの素子においても、入射角が増加するに従って相対透過率が減少する。しかし、透過状態の場合に、比較例で説明した一般的な液晶光学素子では、入射角が６０°の状態では、相対透過率が５０％程度にまで減少する。一方、本発明における液晶光学素子では、入射角が６０°の状態であっても、少なくとも９０％以上の相対透過率を維持できる。すなわち、本発明における液晶光学素子は、入射角が０°から６０°までの任意の角度をφとした場合、角度φにおける透過率を用いて算出される相対透過率は、いずれも９０％以上の値をとる。すなわち、従来の液晶光学素子は、透過状態であっても、斜め方向から観察するほど濁って見えるのに対して、本発明における液晶光学素子であれば、観察角度によらず透明に見えることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、ＬＥＤ光源の照明窓部材に好適に適用される。
【符号の説明】
【００９１】
１ 液晶光学素子
２ 駆動回路
３ 光源
４ 観測者
５ 前照灯
１１ 第１の透明基板
１２ 第１の透明電極
１３ 第１の絶縁膜
１４ 第１の配向膜
２１ 第２の透明基板
２２ 第２の透明電極
２３ 第２の絶縁膜
２４ 第２の配向膜
３０ シール材
４０ スペーサ
５０ 複合体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、当該透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、
前記液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えた
ことを特徴とする照明窓部材。
【請求項２】
液晶光学素子は、透過状態の場合に、基板面に対して垂直の方向である正面方向の透過率に対し、前記正面方向に対して６０°の視認角の方向における透過率の割合である相対透過率が９０％以上になる
請求項１記載の照明窓部材。
【請求項３】
駆動回路は、ＬＥＤ光源の発光と連動して液晶組成物に電圧を印加する
請求項１または請求項２記載の照明窓部材。
【請求項４】
駆動回路は、ＬＥＤ光源が点灯するときに液晶組成物に電圧を印加し、ＬＥＤ光源が点灯しないときに液晶組成物への電圧の印加を停止する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の照明窓部材。
【請求項５】
光源が筐体内部に設けられた装置で、当該光源からの光を外部に照射する位置に設けられる
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の照明窓部材。
【請求項６】
ＬＥＤ素子からなる光源または、ＬＥＤ素子と少なくとも１つ以上の蛍光材料からなる光源または複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ光源と、
液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、前記ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、前記ＬＥＤ光源が点灯していれば、当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、当該透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、
前記液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えた
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、印加する電圧に応じて、ＬＥＤ光源が点灯していなければ外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、ＬＥＤ光源が点灯していれば当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、当該透過状態の場合に観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、
前記液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えた
ことを特徴とする照明窓部材。
【請求項２】
液晶光学素子は、透過状態の場合に、基板面に対して垂直の方向である正面方向の透過率に対し、前記正面方向に対して６０°の視認角の方向における透過率の割合である相対透過率が９０％以上になる
請求項１記載の照明窓部材。
【請求項３】
駆動回路は、ＬＥＤ光源の発光と連動して液晶組成物に電圧を印加する
請求項１または請求項２記載の照明窓部材。
【請求項４】
駆動回路は、ＬＥＤ光源が点灯するときに液晶組成物に電圧を印加し、ＬＥＤ光源が点灯しないときに液晶組成物への電圧の印加を停止する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の照明窓部材。
【請求項５】
光源が筐体内部に設けられた装置で、当該光源からの光を外部に照射する位置に設けられる
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の照明窓部材。
【請求項６】
ＬＥＤ素子からなる光源または、ＬＥＤ素子と少なくとも１つ以上の蛍光材料からなる光源または複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ光源と、
液晶と硬化物との複合体である液晶組成物が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、前記ＬＥＤ光源が点灯していなければ、外部環境からの光を散乱して内部のＬＥＤ光源の部材を見えなくさせ、前記ＬＥＤ光源が点灯していれば、当該ＬＥＤ光源からの光を透過させる透過状態になり、当該透過状態の場合に、観察する角度に依らず透過率を維持できる液晶光学素子と、
前記液晶組成物に電圧を印加する駆動回路とを備えた
ことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１３９９６（Ｐ２０１２−１１３９９６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２８３５（Ｐ２０１０−２６２８３５）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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