JP2017065945A - 合わせガラス - Google Patents

Abstract

【課題】調光フィルムを中間材に適用した合わせガラスにおいて、光漏れを低減する。【解決手段】直線偏光板により調光フィルムを挟持して形成された合わせガラスにおいて、前記調光フィルムは、１対の直線偏光板１６、１７により液晶セル１５を挟持し、液晶セル１５は、透明フィルム材による基材２１Ａ、２１Ｂに少なくとも配向層２３Ａ、２３Ｂを設けてなる第１及び第２の積層体１２、１３により液晶層１４を挟持し、第１及び又は第２の積層体１２、１３に設けられた透明電極２２Ａ、２２Ｂの駆動により液晶層１４に係る液晶の配光を制御して透過光を制御する。第１及び第２の積層体１２、１３の基材２１Ａ、２１Ｂの光軸が直交する。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶層により透過光量の調整を図る調光フィルムを中間材に使用した合わせガラスに関する。

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。

また窓等には合わせガラスを使用する場合もあり、この合わせガラスは、中間材を間に挟んで２枚のガラス板を積層、加熱、押圧して一体化することにより、機械的強度、安全性等を向上している。

ところで調光フィルムを例えば合わせガラスの中間材に利用すれば、電子ブラインドの機能を備えた合わせガラスを提供することがきると考えられる。しかしながら中間材に調光フィルムを利用して合わせガラスを作製すると、合わせガラスは、遮光時、局所的に、透過光が漏れ出す部位が観察されることが判った。なお以下においては、このように遮光時、局所的に透過光が漏れ出す現象を光漏れと呼ぶ。この光漏れは、あたかもシェーディングのように、遮光時における合わせガラスの面内方向に輝度傾斜して観察される。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３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、調光フィルムを中間材に適用した合わせガラスにおいて、光漏れを低減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、液晶層の両側で光軸（遅相軸方向）が直交するように透明フィルムを配置して調光フィルムを作製することにより、この透明フィルムによる位相差の影響を排除し、調光フィルムを透過して直線偏光板に入射する入射光から、遮光時の透過軸方向成分を低減する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。なおここで遅相軸は、屈折率異方性を有する材料における屈折率が最大となる方向である。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 板ガラスにより調光フィルムを挟持して形成された合わせガラスにおいて、
前記調光フィルムは、
１対の直線偏光板により液晶セルを挟持し、
前記液晶セルは、
透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により液晶層を挟持し、
前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により前記液晶層に係る液晶の配光を制御して透過光を制御し、
前記第１及び第２の積層体の基材の光軸が直交する合わせガラス。

（１）によれば、第１又は第２の積層体の基材で付与された透過光の位相差を、第２又は第１の積層体の基材の位相差により打ち消すことができる。これにより調光フィルムを透過して直線偏光板に入射する入射光については、遮光時、出射側直線偏光板の透過軸方向成分を低減することができる。その結果、ガラス板との積層作業による残留応力により、直線偏光板の光学異方性が面内方向で変動している場合でも、この変動による透過軸方向成分の変動を低減することができ、これにより調光フィルムを中間材に適用した合わせガラスにおいて、光漏れを低減することができる。

（２） （１）において、前記透明フィルム材が、
ポリカーボネートフィルム、ＣＯＰフィルムの何れかである合わせガラス。

（２）によれば、より具体的な基材の構成により、光漏れを防止することができる。

本発明によれば、調光フィルムに関して、光漏れを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る合わせガラスを示す断面図である。 図１の合わせガラスに適用される調光フィルムを示す断面図である。 図１の合わせガラスの詳細構成の説明に供する図である。 図１の合わせガラスの他の実施例の説明に供する図である。 図１の合わせガラスの比較例の説明に供する図である。 図１の合わせガラスの他の比較例の説明に供する図である。 図１の合わせガラスの製造工程の説明に供するフローチャートである。

〔第１実施形態〕
〔合わせガラス〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る合わせガラスを示す断面図である。この合わせガラス１は、中間層４及び５をそれぞれ介して板ガラス２及び３により調光フィルム１０を挟持して構成される。ここで板ガラス２、３は、この種の合わせガラスに適用可能な種々の材料を広く適用することができる。また中間層４、５は、調光フィルム１０と板ガラス２、３との接着層として機能する構成であり、この種の合わせガラスに適用される種々の構成を広く適用することができ、例えば熱線遮蔽材としての機能を備えるようにしてもよい。

合わせガラス１は、板ガラス２、３にそれぞれ中間層４、５を設けて調光フィルム１０と積層した後、加熱して加圧することにより、中間層４、５を介して板ガラス２、３、調光フィルム１０を一体化して作製される。なお合わせガラス１は、この一体化の際に曲面形状に成形される場合もある。なおこれにより合わせガラス１の製造工程は、それぞれ中間層４、５を設けた板ガラス２、３を調光フィルム１０と積層する積層工程、積層工程による積層体を加熱、加圧する加熱加圧工程を備える。

〔調光フィルム〕
図２は、調光フィルムを示す断面図である。この調光フィルム１０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１６、１７により調光フィルム用の液晶セル１５を挟持して構成される。ここで直線偏光板１６、１７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、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１６、１７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１５に配置される。なお直線偏光板１６、１７には、それぞれ液晶セル１５側に光学補償に供する位相差フィルム１８、１９が設けられるものの、位相差フィルム１８、１９は、必要に応じて省略してもよい。

液晶セル１５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１０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１５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１２及び下側積層体１３により液晶層１４を挟持して構成される。下側積層体１３は、透明フィルム材による基材２１Ｂに、透明電極２２Ｂ、スペーサ２４、配向層２３Ｂを積層して形成される。上側積層体１２は、透明フィルム材による基材２１Ａに、透明電極２２Ａ、配向層２３Ａを積層して形成される。液晶セル１５は、この上側積層体１２及び下側積層体１３に設けられた透明電極２２Ａ、２２Ｂの駆動により、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式により液晶層１４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。因みにＩＰＳ方式により駆動する場合、上側積層体１２又は下側積層体１３の透明電極２２Ｂ又は２２Ａの何れか一方が省略され、他方の透明電極のパターンニングにより液晶材料に駆動用の電界を印加する。

基材２１Ａ、２１Ｂ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２１Ａ、２１Ｂは、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）フィルム等を適用するようにしてもよい。

透明電極２２Ａ、２２Ｂ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。スペーサ２４は、液晶層１４の厚みを規定するために設けられ、各種の樹脂材料を広く適用することができるものの、この実施形態ではフォトレジストにより作製され、透明電極２２Ｂを作製してなる基材２１Ｂ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される。なおスペーサ２４は、上側積層体１２に設けるようにしてもよく、上側積層体１２及び下側積層体１３の双方に設けるようにしてもよい。

配向層２３Ａ、２３Ｂ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２３Ａ、２３Ｂは、液晶層１４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。なおスペーサ２４は、配向層２３Ｂの上に設けるようにしてもよい。

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１４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。なお液晶セル１５は、液晶層１４を囲むように、シール材２５が配置され、このシール材２５により上側積層体１２、下側積層体１３が一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。

〔基材の配置〕
図２は、調光フィルム１０における基材２１Ａ、２１Ｂの配置の説明に供する図である。調光フィルム１０は、同一の材料、膜厚による透明フィルム材が基材２１Ａ、２１Ｂに適用されて、光軸Ｌ１が直交するように基材２１Ａ、２１Ｂが配置される。ここでこの光軸Ｌ１の直交の範囲は、計測誤差、製造誤差等をも含めて２つの光軸Ｌ１の成す角度が９０度±５度以内ではあるものの、遮光時における光漏れを実用上充分に抑圧する観点からは、９０度±２度以内であることが好ましく、さらには９０度±１度以内であることがより好ましい。また基材の厚みは、バラツキがあることにより、同一のフィルム材を基材６、１５に適用した場合、基材６の厚み±１０μｍが基材１５の厚みであるものの、遮光時における透過率を実用上充分に抑圧する観点からは、基材６の厚み±１０μｍが基材１５の厚みであることが望ましく、さらには基材６の厚み±５μｍであることがより好ましい。これによりこの合わせガラス１では、基材２１Ａ、２１Ｂで面内位相差が等しくなるようにして、基材２１Ｂで透過光に付与される位相差を、基材２１Ａで付与される位相差により打ち消すようにし、遮光時における光漏れを低減する。

すなわち合わせガラス１は、板ガラス２、３を調光フィルム１０と積層し、加熱、加圧して作製される。その結果、調光フィルム１０を構成するフィルム材は、この製造時における加熱、加圧により光学異方性が変化する。特に直線偏光板１６、１７は、線膨張係数の異なる板ガラス２、３に密接して配置されて接着されることにより、合わせガラス１において大きな応力が残留することになり、その結果、この残留応力による光弾性により複屈折性が発現することになる。ここでこの複屈折性は、直線偏光板１６、１７の残留応力により変化することにより、直線偏光板１６、１７の面内方向で変化することになる。

これにより遮光時、基材２１Ａ、２１Ｂの位相差により調光フィルム１０の透過光に出射側直線偏光板の透過軸方向の偏光成分が含まれており、この偏光成分が基材２１Ａ、２１Ｂの面内方向でほぼ均一であって、僅かな場合であっても、合わせガラス１の各部で透過光量が変化し、これにより光漏れが発生する。

しかしながらこの実施形態のように、光軸Ｌ１が直交するように基材２１Ａ、２１Ｂを配置すれば、基材２１Ａ、２１Ｂによる位相差の影響を排除し、光漏れ発生原因である、遮光時、直線偏光板１６、１７の透過軸方向の偏光成分を低減することができ、これにより光漏れを有効に回避することができる。

なおこの実施形態において、合わせガラス１は、この基材２１Ａ、２１Ｂの光軸Ｌ１に対して、それぞれ透過軸Ｌ２方向が平行となるように直線偏光板１６、１７が配置されているものの、直線偏光板１６、１７にあっては、要はクロスニコル配置により配置して、配向層２３Ａ、２３Ｂによる液晶材料の配向方向に対応するように設定されていれば良く、基材２１Ａ、２１Ｂの光軸Ｌ１に対して種々の向きに配置しても良い。

〔実験結果〕
〔実施例１〕
基材２１Ａ、２１Ｂに両面にハードコート層が作製されてなる厚み１００μｍによるポリカーボネートフィルム材を適用し、上述の第１実施形態の構成により合わせガラス１を作製した。なお基材２１Ａ、２１Ｂ、直線偏光板１６、１７の配置は、図３について上述した傾きによる配置である。なお基材２１Ａ、２１Ｂの面内位相差は、約１０ｎｍであった。この実施例１では、無電界時、合わせガラスの各部で充分に透過光を遮光することができ、光漏れは観察されなかった。

〔実施例２〕
この実施例２は、図４に示すように、直線偏光板１６、１７の透過軸Ｌ２が基材２１Ａ、２１Ｂの光軸Ｌ１に対して４５度の角度を成すように配置した。なおこれによりこの実施例２では、配向層２３Ａ、２３Ｂは、基材２１Ａ、２１Ｂの光軸Ｌ１に対して斜め４５度の方向がラビング方向に設定される。この実施例２では、この直線偏光板１６、１７の配置に関する構成が異なる点を除いて、実施例１と同一に構成される。この実施例２でも、無電界時、光漏れは観察されなかった。

〔比較例１〕
比較例１は、図５に示すように、直線偏光板１６、１７の透過軸Ｌ２が平行になるように配置した点を除いて、実施例１と同一に構成した。この比較例１では、無電界時、平面視、矩形形状による調光フィルムにおいて、対角線方向に充分に遮光された部位が観察されるものの、この対角線の間、周辺部に光漏れの部位が観察された。

〔比較例２〕
比較例２は、図６に示すように、直線偏光板１６、１７の透過軸Ｌ２が平行になるように配置した点を除いて、実施例２と同一に構成した。この比較例２においても、比較例１と同様に、無電界時、光漏れが観察された。

〔製造工程〕
図７は、合わせガラス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おいて、フォトリソグラフィーの手法を適用して、基材２１Ａ、２１Ｂの上に透明電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ作成する。さらに続いてスペーサ作製工程ＳＰ３において、基材２１Ｂにフォトレジスト膜を作製した後、露光、現像処理し、これによりスペーサ２４を作製する。続いて製造工程は、配向層作製工程ＳＰ４において、スペーサ２４を作製してなる基材２１Ｂの上に、また透明電極２２Ａを作製してなる基材２１Ａの上に、ポリイミド樹脂層の塗工液を塗工した後、乾燥、加熱処理し、これによりポリイミド膜を作製する。またこのポリイミド膜をラビング処理し、これにより配向層２３Ａ、２３Ｂを作製する。

また続いてこの製造工程は、封止工程ＳＰ５において、配向層２３Ｂを作製してなる基材２１Ｂに、ディスペンサーを使用して枠形状によりシール材を塗布した後、この枠形状により囲まれた所定位置に、ディスペンサーを使用して液晶層１４に係る液晶材料を滴下する。その後、この製造工程は、配向層２３Ａを作製してなる基材２１Ａを持ち来して積層した後、押圧して加熱し、これにより液晶層１４を挟持するようにして、上側積層体１２及び下側積層体１３をシール材２５により貼り合せて一体化し、調光フィルム１０を作製する。

また続く積層、一体化工程において、この調光フィルム１０を板ガラス２、３と積層して一体化し、合わせガラス１を作製する。

〔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、ＴＮ方式により液晶材料を駆動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式により駆動する場合にも広く適用することができる。

１ 調光フィルム
２、３ 板ガラス
４、５ 中間層
１０ 調光フィルム
１２ 上側積層体
１３ 下側積層体
１４ 液晶層
１５ 液晶セル
１６、１７直線偏光板
１８、１９位相差フィルム
２１Ａ、２１Ｂ 基材
２２Ａ、２２Ｂ 透明電極
２３Ａ、２３Ｂ 配向層
２４ スペーサ
２５ シール材

Claims (2)

1. 板ガラスにより調光フィルムを挟持して形成された合わせガラスにおいて、
   前記調光フィルムは、
   １対の直線偏光板により液晶セルを挟持し、
   前記液晶セルは、
   透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により液晶層を挟持し、
   前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により前記液晶層に係る液晶の配光を制御して透過光を制御し、
   前記第１及び第２の積層体の基材の光軸が直交する
   合わせガラス。
2. 前記透明フィルム材が、
   ポリカーボネートフィルム、ＣＯＰフィルムの何れかである
   請求項１に記載の合わせガラス。

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