JP2017053919A - 液晶セルの製造方法及び調光フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】調光フィルムの液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入する方法を提供する。【解決手段】透明フィルム基材６に透明電極１１、配向層１３を作製して第１の積層体５Ｄを作製する工程と、透明フィルム基材１５に少なくとも配向層１７を作製して第２の積層体５Ｕを作製する工程と、第１及び第２の積層体５Ｄ及び５Ｕを積層して一体化し、液晶材料を注入する部位が空隙８である液晶セルに係る積層体４を作製する工程と、積層体４に形成された注入口から空隙８に液晶材料８Ａを注入する工程と、注入口を封止剤により封止する封止工程とを備える。液晶注入工程は、排気した環境で、容器に保持した液晶材料８Ａに注入口を浸漬した後、注入口より逆側端が低くなるように、積層体４を保持した状態で、大気圧以上により与圧し、容器に保持した液晶材料８Ａを空隙８に注入する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば窓に貼り付けて外来光の透過を制御する電子ブラインド等に利用可能な調光フィルムに関する。

従来、例えば窓に貼り付けて外来光の透過を制御する調光フィルムに関する工夫が種々に提案されている（特許文献１、２）。このような調光フィルムの１つに、液晶を利用したものがある。この液晶を利用した調光フィルムは、透明電極を作製した透明フィルム材により液晶材料を挟持して液晶セルが作製され、この液晶セルを直線偏光板により挟持して作成される。これによりこの調光フィルムでは、液晶に印加する電界の可変により液晶の配向を可変して外来光を遮光したり透過したりし、さらには透過光量を可変したりし、これらにより外来光の透過を制御する。

また液晶表示装置では、従来、画素単位で印加電圧の可変により液晶の配向を可変して透過光量を制御することにより、所望の画像を表示している。このような液晶表示装置に関して、特許文献３には、液晶表示パネルの端面に液晶注入口を設け、排気した環境において、この液晶注入口を液晶材料による液面に浸漬することにより、毛細管現象を利用して液晶材料を注入し、液晶セルを作製する方法が開示されている。

ところで調光フィルムにおいて、液晶材料による液晶層に気泡が残存すると、この気泡によって透過光の制御が局所的に損なわれることになる。従って液晶層には、気泡が残存しないことが望まれる。これにより例えば特許文献３に開示の手法を適用して液晶材料を注入することが考えられる。しかしながらこのように端面に設けた液晶注入口を液晶材料による液面に浸漬して毛細管現象により液晶材料を注入する場合にあっては、液晶材料の注入に時間を要し、これにより著しく生産性が低い問題がある。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報 特開平５−１１２５９号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、調光フィルム等に関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入できるようにすることを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、注入口を浸漬する液晶材料による液面に比して、液晶層に係る空隙が低くなるように全体を折り曲げて液晶材料を注入する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、
透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程と、
前記第１及び第２の積層体を積層して一体化し、液晶材料を注入する部位が空隙である液晶セルに係る積層体を作製する積層一体化工程と、
前記液晶セルに係る積層体に形成された注入口から前記空隙に液晶材料を注入する液晶注入工程と、
前記注入口を封止剤により封止する封止工程とを備え、
前記液晶注入工程は、
排気した環境で、容器に保持した液晶材料に前記注入口を浸漬した後、
前記注入口より逆側端が低くなるように、前記液晶セルに係る積層体を保持した状態で、大気圧以上により与圧し、前記容器に保持した液晶材料を前記空隙に注入する
液晶セルの製造方法。

（１）によれば、排気した環境で、容器に保持した液晶材料に注入口を浸漬した後、注入口より逆側端が低くなるように、液晶セルに係る積層体を保持した状態で、大気圧以上に与圧し、容器に保持した液晶材料を注入することにより、可撓性を有する液晶セルに係る積層体の特性を有効に利用して、容器に保持した液晶材料の液面に比して、液晶層に係る空隙が極力低くなるように保持して大気圧以上の与圧により液晶材料を注入することができる。これにより液晶材料への重力が、液晶材料の注入を促す方向となるようにして液晶材料を注入することができ、短時間で十分に液晶材料を注入することができ、これにより気泡の発生を有効に回避して短時間で液晶材料を注入することができる。

（２） （１）に記載の液晶セルの製造方法により液晶セルを作製する液晶セルの作製工程と、
直線偏光板により前記液晶セルを挟持して調光フィルムを作製する調光フィルムの作製工程とを備える調光フィルムの製造方法。

（２）によれば、液晶材料への重力が、液晶材料の注入を促す方向となるようにして液晶材料を注入することができ、短時間で十分に液晶材料を注入することができ、これにより気泡の発生を有効に回避して短時間で液晶材料を注入して、調光フィルムを生産することができる。

本発明によれば、調光フィルム等に関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入することができる。

本発明の第１実施形態に係る調光フィルムを示す図である。 図１の調光フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図２の製造工程における積層体の説明に供する図である。 図３の積層体の他の例を示す図である。 図３の積層体の図４の例とは異なる他の例を示す図である。 図３の積層体の図４及び図５の例とは異なる他の例を示す図である。 図２の製造工程における液晶注入工程の説明に供する図である。 図７の工程の説明に供する図である。

〔第１実施形態〕
〔調光フィルム〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る調光フィルムを示す断面図である。この調光フィルム１は、建築物の窓ガラス、ショーケース、屋内の透明パーテーション等の調光を図る部位に、粘着剤層等により貼り付けて使用され、印加電圧の可変により透過光の光量を制御する。

この調光フィルム１は、液晶を利用して透過光を制御するフィルム材あり、直線偏光板２、３により調光フィルム用の液晶セル４を挟持して構成される。ここで直線偏光板２、３は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸して直線偏光板としての光学的機能を果たす光学機能層が形成され、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルム材による基材により光学機能層を挟持して作製される。直線偏光板２、３は、クロスニコル配置により、紫外線硬化性樹脂等による接着剤層により液晶セル４に配置される。なお直線偏光板２、３には、それぞれ液晶セル４側に光学補償に供する位相差フィルムを設けるようにしてもよい。

液晶セル４は、後述する透明電極への印加電圧により透過光の偏光面を制御する。これにより調光フィルム１は、透過光を制御して種々に調光を図ることができるように構成される。

〔液晶セル〕
液晶セル４は、フィルム形状による第１及び第２の積層体である上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄにより液晶層８を挟持して構成される。下側積層体５Ｄは、透明フィルム材による基材６に、透明電極１１、配向層１３を作製して形成される。上側積層体５Ｕは、透明フィルム材による基材１５に、透明電極１６、配向層１７を積層して形成される。液晶セル４は、この上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄに設けられた透明電極１１、１６の駆動により、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式により液晶層８に設けられた液晶材料の配向を制御し、これにより透過光の偏光面を制御する。

なおＴＮ方式に代えて、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式等の駆動方式を適用するようにしてよい。なおＩＰＳ方式により駆動する場合、上側積層体５Ｕ又は下側積層体５Ｄの透明電極１１又は１６の何れか一方を省略し、他方の透明電極のパターンニングにより駆動用の電界を印加する。

基材６、１５は、この種のフィルム材に適用可能な種々の透明フィルム材を適用することができるものの、光学異方性の小さなフィルム材を適用することが望ましい。この実施形態において、基材６、１５は、ハードコート層６Ａ、１５Ａを備えてなるポリカーボネートフィルムが適用されるものの、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム、ＴＡＣフィルム等を適用してもよい。

透明電極１１、１６は、この種のフィルム材に適用される各種の電極材料を適用することができ、この実施形態ではＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による透明電極材により形成される。

配向層１３、１７は、ポリイミド樹脂層をラビング処理して作製される。なお配向層１３、１７は、液晶層８に係る液晶材料に対して配向規制力を発現可能な各種の構成を適用することができ、いわゆる光配向層により作製してもよく、ラビング処理、研磨処理による微細なライン状凹凸形状を賦型処理により作製して形成してもよい。

なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。この光２量化型の材料については、「Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ， Ｋ．Ｓｃｈｍｉｔｔ， Ｖ． Ｋｏｚｉｎｋｏｖ ａｎｄ Ｖ． Ｃｈｉｇｒｉｎｏｖ ： Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， ３１， ２１５５ （１９９２）」、「Ｍ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． Ｓｅｉｂｅｒｌｅ ａｎｄ Ａ． Ｓｃｈｕｓｔｅｒ ： Ｎａｔｕｒｅ， ３８１， ２１２（１９９６）」等に開示されている。

液晶層８は、この種の調光フィルムに適用可能な各種の液晶材料を広く適用することができる。液晶セル４は、液晶層８を囲む枠形状によりシール剤１９が配置され、このシール剤１９により上側積層体５Ｕ、下側積層体５Ｄが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。調光フィルム１において、液晶層８には、ビーズ形状のスペーサ１２がランダムに配置されており、このスペーサ１２により液晶層８の厚みが規定される。なおスペーサ１２は、このようなビーズ形状のスペーサ１２に代えて、柱形状のスペーサを適用してもよい。なおこのような柱形状のスペーサは、透明電極１１を作製してなる基材６の上に、フォトレジストを塗工して露光、現像することにより作製することができる。

〔製造工程〕
図２は、調光フィルム１の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、電極作製工程ＳＰ２において、スパッタリング装置を使用したスパッタリングにより、下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕに係る基材６、１５にそれぞれ透明電極１１、１６を作製する。なおＩＰＳ方式による場合、透明電極１１、１６のうちの一方の作成が省略され、また他方の透明電極１１又は１６をパターンニングするパターンニング工程が設けられる。

この製造工程は、続く配向層作製工程ＳＰ３において、このようにして透明電極１１、１６を作製してなる基材６、１５にそれぞれ配向層１３、１７に係る塗工液を塗工して乾燥した後、加熱して硬化し、これにより配向層１３、１７の材料層を作製する。またこのようにして配向層１３、１７の材料層を作製してなる上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄに係る基材６、１５をラビング処理し、配向層１３、１７を作製する。なお配向層１３、１７に光配向層を適用する場合には、このようなラビング処理に係る工程に代えて光配向層に係る塗工液の塗工、露光の処理が実行される。

この製造工程は、続く積層一体化工程ＳＰ４において、上側積層体５Ｕ又は下側積層体５Ｄに液晶層８を囲む枠形状によりシール剤１９を塗工した後、スペーサ１２を配置する。続いて上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを対向するように保持して積層した後、押圧し、その後、シール剤１９を硬化させて上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを一体化する。なおこの硬化の処理は、例えば、紫外線の照射によりシール剤１９を半硬化させた後、加熱して熱硬化させることにより実行される。

続いてこの製造工程は、液晶注入工程ＳＰ５において、この積層一体化した上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄの間に、液晶材料を注入して液晶層８を作製する。また続くトリミング工程ＳＰ６において、液晶材料の注入に供した部位等を切り取った後、続く封止工程ＳＰ７において、液晶材料の注入に供した部位を紫外線硬化性樹脂等による封止剤により封止し、これにより液晶材料の漏出を防止する。この製造工程は、このようにして液晶セル４を作製し、貼合工程ＳＰ８において、紫外線硬化性樹脂等の接着剤によりこの液晶セル４に直線偏光板２、３を貼り合せて調光フィルム１を作製する。

これらによりこの製造工程では、電極作製工程ＳＰ２、配向層作製工程ＳＰ３により、透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程とが構成される。

〔液晶注入工程〕
図３は、積層一体化工程により積層一体化された上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄによる積層体（液晶セル４に係る積層体である）５Ａの構成を示す平面図である。この実施形態では、積層一体化工程ＳＰ４において、液晶層８を作製する部位を囲む枠形状によりシール剤１９を塗工した後、スペーサ１２を配置して上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを積層一体化することにより、この積層体５Ａに、スペーサ１２の厚みによる空隙８Ｂが形成される。調光フィルム１は、この空隙８Ｂに液晶材料を注入して液晶層８が作製される。

この実施形態では、この空隙８Ｂに液晶材料を注入可能に、この空隙８Ｂに連通する液晶注入口１９Ａがシール剤１９の塗工により形成される。液晶注入工程ＳＰ５は、この注入口１９Ａを介して液晶材料を注入して液晶層８を作製する。

ここでこの注入口１９Ａは、この図３の例では、矩形形状により液晶層８を形成するようにして、この矩形形状に係る１つの長辺のほぼ中央に形成される。なお単時間で液晶材料の注入を完了する観点より、注入口１９Ａは、この矩形形状に係る短辺より長辺に設けることが望ましい。しかしながら短辺に設けるようにしてもよく、図３との対比により図４に示すように角部に設けるようにしてもよい。

また注入口１９Ａは、封止工程ＳＰ７により封止するまでの間、注入した液晶材料の漏出を充分に防止できる範囲で、充分に幅広く作製して短時間で液晶材料を注入することができ、これによりこの種の調光フィルムに適用される液晶材料の粘度から、注入口１９Ａは、幅Ｗが１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下により、より好ましくは５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下により作製される。

また注入口１９Ａは、図５に示すように、複数個設けるようにしてもよい。また図６により示すように、多数個取りにより１枚の積層体５Ａから複数の液晶セルを切り出して作製する場合には、この複数の液晶セルに係る液晶材料を注入する各空隙８Ｂについては、その配列方向に連続する空隙８Ｂを注入口１９Ａにより接続して、他の空隙８Ｂを介して続く空隙８Ｂに液晶材料を注入してもよい。またこのとき、この液晶材料の注入による液量材料の流れの方向と直交する方向に、隣接する空隙８Ｂを、注入口１９Ａと同様の連通口１９Ｂにより接続し、液晶材料の注入の完了した空隙８Ｂから液晶材料の注入の完了していない空隙８Ｂに液晶材料を振り分けて注入し、これにより液晶材料の注入に要する時間を短縮するようにしてもよい。

図７は、このようにして作製されてなる積層体５Ａへの液晶材料の注入の説明に供する図である。液晶注入工程ＳＰ５においては、注入口１９Ａに対してこれとは逆側端が低くなるように折り曲げた状態で、複数の積層体５Ａが積層されて治具に保持される（図７（Ａ））。より具体的に、この図７の例では、複数の積層体５Ａを積層して折り曲げることにより、一方の側に注入口１９Ａを纏め、さらに各積層体５Ａにおいては、それぞれ注入口１９Ａに対してこれとは逆側端が低くなるように保持して、これら複数の積層体５Ａを配置する。

この液晶注入工程ＳＰ５は、このように積層した複数の積層体５Ａを、チャンバ２１に保持し、このチャンバ２１内の空気を排気する。ここでこのチャンバ２１には、液晶材料８Ａが満たされた容器２２が保持されている。チャンバ２１内の排気が充分に完了すると、液晶注入工程ＳＰ５は、図７（Ｂ）に示すように、注入口１９Ａの逆側端が容器２２の外周より飛び出すようにこれら複数の積層体５Ａを保持した状態で、治具と一体にこれら複数の積層体５Ａを降下させ、容器２２に保持された液晶材料８Ａに各積層体５Ａの注入口１９Ａを浸漬させる。続いて液晶注入工程ＳＰ５は、チャンバ２１内に空気を導入して常圧（大気圧）に戻す。これにより液晶注入工程ＳＰ５は、積層体５Ａを折り曲げて、注入口１９Ａの逆側端が、注入口１９Ａより低くなるように保持した状態で、排気した環境で注入口１９Ａを液晶材料８Ａの液面に浸漬した後、大気圧により液晶材料８Ａを空隙８Ｂに注入する。

これにより液晶注入工程ＳＰ５は、液晶層８に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料８Ａを注入して液晶層８を作製し、これにより高い生産性を確保して充分な信頼性を確保する。

すなわち図７との対比により図８に示すように、排気した環境下で、液晶材料８Ａに注入口１９Ａを浸漬し、積層体５Ａを液晶材料８Ａの液面に対して垂直に保持する。この場合、空隙８Ｂに注入される液晶材料８Ａには、大気圧Ｆ２と、毛細管現象による力Ｆ３とが、空隙８Ｂに液晶材料８Ａを流入させる方向に働き、液晶材料８Ａへの重力Ｆ１が、空隙８Ｂへの液晶材料８Ａの流入を阻害する方向に働くことになる。

これに対してこの実施形態のように、積層体５Ａを折り曲げて、注入口１９Ａの逆側端が、注入口１９Ａより低くなるように保持した状態で、排気した環境で注入口１９Ａを液晶材料８Ａの液面に浸漬した後、大気圧により液晶材料８Ａを空隙８Ｂに注入する場合には、大気圧Ｆ２、毛細管現象による力Ｆ３、液晶材料８Ａへの重力Ｆ１が、何れも空隙８Ｂへ液晶材料８Ａを流入させる方向に働き、これにより短時間で液晶材料を注入することができる。またこの場合、空隙８Ｂに充分に液晶材料８Ａを注入できることにより、気泡の発生も十分に防止することができる。

具体的に、一辺が１００ｍｍの矩形形状による空隙に対して液晶材料の注入に要する時間を計測した。なおこの空隙８Ｂは、厚み４μｍであり、図３の形状により長さ５０ｍｍ、幅（Ｗ）１０ｍｍにより注入口１９Ａを作製した。この試験材料を液晶材料の液面に垂直に保持し、排気した環境下で注入口１９Ａを浸漬し、その後大気圧に戻して空隙への液晶材料の注入に要する時間を計測したところ、約１４時間の時間を要した。なおこの時間は、液晶材料が液晶層８に係る矩形形状の領域に対して侵入を開始した後、この矩形形状の領域が液晶材料により満たされるまでの時間である。またこの場合、試験した５個の全てにおいて、注入口１９Ａとは逆側の端部に、気泡の残留が確認された。

これに対してこの試験材料を図７について上述したように保持して、同様にして液晶材料の注入に要する時間を計測したところ、５時間で液晶材料の注入が完了し、また試験した５個の試料の何れにおいても気泡の残留が認められなかった。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を組み合わせることができ、さらには種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、液晶材料に注入口を浸漬した後、チャンバ内を大気圧に戻す場合について述べたが、本発明はこれに限らず、大気圧以上に与圧して、さらに液晶材料の注入を促進するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、積層体５Ａを折り曲げた状態で、容器２２に保持された液晶材料８Ａに積層体５Ａの注入口１９Ａを浸漬させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、液晶材料を注入する段階で注入口より逆側端が低くなっていれば良く、積層体５Ａを折り曲げるタイミングにあっては、種々に変更することができる。

１ 調光フィルム
２、３ 直線偏光板
４ 液晶セル
５Ｄ 下側積層体
５Ｕ 上側積層体
５Ａ 積層体
６、１５ 基材
６Ａ、１５Ａ ハードコート層
８ 液晶層
８Ａ 液晶材料
８Ｂ 空隙
１１、１６ 透明電極
１２ スペーサ
１３、１７ 配向層
１９ シール剤
１９Ａ 注入口
１９Ｂ 連通口
２１ チャンバ
２２ 容器

Claims (2)

1. 透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、
   透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程と、
   前記第１及び第２の積層体を積層して一体化し、液晶材料を注入する部位が空隙である液晶セルに係る積層体を作製する積層一体化工程と、
   前記液晶セルに係る積層体に形成された注入口から前記空隙に液晶材料を注入する液晶注入工程と、
   前記注入口を封止剤により封止する封止工程とを備え、
   前記液晶注入工程は、
   排気した環境で、容器に保持した液晶材料に前記注入口を浸漬した後、
   前記注入口より逆側端が低くなるように、前記液晶セルに係る積層体を保持した状態で、大気圧以上により与圧し、前記容器に保持した液晶材料を前記空隙に注入する
   液晶セルの製造方法。
2. 請求項１に記載の液晶セルの製造方法により液晶セルを作製する液晶セルの作製工程と、
   直線偏光板により前記液晶セルを挟持して調光フィルムを作製する調光フィルムの作製工程とを備える
   調光フィルムの製造方法。

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