JP2018058747A

JP2018058747A - 調光機能付き板状構造体

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Publication number: JP2018058747A
Application number: JP2016202401A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　正一; Shoichi Sato; 正一佐藤
Original assignee: BIIKYATTO KK
Current assignee: BIIKYATTO KK
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: JP6839515B2

Abstract

【課題】調光板を内蔵した板状構造体の側面に外付け部材を設けずに、調光板の電極の保護ができる調光機能付き板状構造体を提供すること。【解決手段】調光領域の端、第１接続部、および第２接続部は、一対の透明板の端よりも内側に位置し、第１電気ケーブルの一部は第１接続部の外側で一対の透明板の外周部の間に収容され、第２電気ケーブルの一部は第２接続部の外側で一対の透明板の外周部の間に収容されている。【選択図】図１

Description

本発明は、調光機能付き板状構造体に関する。

液晶フィルムを使った調光板を内蔵することにより、電源のオンオフでガラス板を瞬時に透明と不透明に切り替える技術が提案されている。調光板は、透明電極が蒸着又はスパッタリングされたフィルムで液晶層を挟んだ構造を有する。

そのような調光板の側面には、製造工程上、透明電極が露出する。そのため、例えば特許文献１では、調光板をガラス板で挟んだ後、その板状構造体の外周部（側面）にプロテクターを装着している。

特許第２６２２００９号公報

本発明は、調光板を内蔵した板状構造体の側面に外付け部材を設けずに、調光板の電極の保護ができる調光機能付き板状構造体を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、一対の透明板と、前記一対の透明板の間に設けられ、前記透明板の端に沿って延びる接着部材と、前記一対の透明板の間における前記接着部材の内側の領域に設けられた調光板と、を備えた調光機能付き板状構造体であって、前記調光板は、一対の透明フィルムと、前記一対の透明フィルムの間に設けられた一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に設けられた液晶層とを有する積層シートと、前記積層シートの側面に設けられ、前記透明フィルムの端、前記透明電極の端、および前記液晶層の端を覆う絶縁性の保護膜と、前記一対の透明電極のうちの一方の透明電極と接続された第１電気ケーブルと、前記一対の透明電極のうちの他方の透明電極と接続された第２電気ケーブルと、を有し、前記積層シートは、前記一対の透明フィルム、前記一対の透明電極、および前記液晶層が重ねられた調光領域と、前記一方の透明電極における前記液晶層で覆われていない部分に設けられ、前記第１電気ケーブルが接続された第１接続部と、前記他方の透明電極における前記液晶層で覆われていない部分に設けられ、前記第２電気ケーブルが接続された第２接続部と、を有し、前記調光領域の端、前記第１接続部、および前記第２接続部は、前記一対の透明板の端よりも内側に位置し、前記第１電気ケーブルの一部は、前記第１接続部の外側で前記一対の透明板の外周部の間に収容され、前記第２電気ケーブルの一部は、前記第２接続部の外側で前記一対の透明板の前記外周部の間に収容されている調光機能付き板状構造体が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、封止樹脂が、前記第１接続部、前記第２接続部、前記第１電気ケーブルの前記一部、および前記第２電気ケーブルの前記一部を気密封止している。これにより、耐水、耐湿性等に優れた耐環境性を有する調光機能付き板状構造体を提供することができる。

本発明の調光機能付き板状構造体によれば、水まわりや高湿環境での使用に、高い信頼性を与えることができる。また、電気ケーブル以外は突起が無く、既存の合わせガラス同等に施工および設置が可能である。

実施形態の調光機能付き板状構造体の平面図。（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図。実施形態の調光板の模式断面図。実施形態の調光板における電気ケーブルを除いた積層シートの平面図。（ａ）は図４におけるＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は図４におけるＤ−Ｄ’断面図。実施形態の調光板の平面図。実施形態の調光機能付き板状構造体の製造方法のフローチャート。実施形態における電気ケーブルと透明電極との電気的接続方法を示す模式平面図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。

本明細書において、「透明」とは、少なくとも可視光に対して透過性をもつことを意味する。また、「不透明」とは、「透明」に対して相対的に光透過率が低いことを表す。例えば、「透明」の場合、波長が６５０ｎｍの平行光線に対する透過率は７０％以上であり、「不透明」の場合、波長が６５０ｎｍの平行光線に対する透過率は１％以下である。

図１は、実施形態の調光機能付き板状構造体１０の平面図である。
図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、図２（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。

実施形態の板状構造体１０は、一対の透明板としてのガラス板１１、１２と、これらガラス板１１、１２の間に設けられた調光板２０とを有する。図１は、一方のガラス板１１側の平面図である。なお、透明板はプラスチック板でもよい。

図２（ａ）に示すように、ガラス板１１、１２の間には、接着部材として、両面に接着面をもつ両面テープ６１が設けられている。一方のガラス板１１の裏面に貼られた両面テープ６１と、他方のガラス板１２の裏面に貼られた両面テープ６１とが、調光板２０の端の外側の領域で互いに接着している。この両面テープ６１によって、一対のガラス板１１、１２が貼り合わされている。

図１に示すように、ガラス板１１は４つの端（へり、エッジ、または辺）１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄをもつ四角形の板である。他方のガラス板１２も同様に、４つの端（へり、エッジ、または辺）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄをもつ四角形の板である。そのガラス板１１（１２）の端のすぐ内側の領域で、ガラス板１１（１２）の３つの端（３辺）１１ａ〜１１ｃ（１２ａ〜１２ｃ）に沿って、両面テープ６１が延在している。

調光板２０は、両面テープ６１の内側の領域に設けられている。調光板２０の端側の一部は、図２（ａ）に示すように両面テープ６１の間に挟まっていてもよい。または、調光板２０は両面テープ６１に重なっていなくてもよい。いずれにしても、調光板２０の端は、ガラス板１１（１２）の端１１ａ〜１１ｄ（１２ａ〜１２ｄ）よりも内側に位置し、両面テープ６１によって外部環境から遮られている。

図１に示すように、ガラス板１１（１２）の１つの端（１辺）１１ｄ（１２ｄ）側には、後述する電気ケーブル８１、８２の収容部が設けられている。電気ケーブル８１、８２の収容部は、図２（ｂ）に示すスペーサ６２によって確保されたガラス板１１、１２間のギャップに設けられている。

スペーサ６２は、例えば、上記両面テープ６１と同じ厚さの両面テープであり、図１に示すように、ガラス板１１（１２）の端１１ｄ（１２ｄ）に沿って延びている。

次に、調光板２０について説明する。

図３（ａ）は、調光板２０の模式断面図である。

調光板２０は、一対の透明フィルム２２、２３と、一対の透明電極２４、２５と、液晶層２６とが積層された積層シート２１を有する。一対の透明フィルム２２、２３の間に一対の透明電極２４、２５が設けられ、一対の透明電極２４、２５の間に液晶層２６が設けられている。

透明フィルム２２、２３は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂フィルムである。この透明フィルム２２、２３に、透明電極２４、２５として例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が蒸着またはスパッタリングで形成されている。

液晶層２６はＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）構造を有する。ネマティック液晶のドロップレット２７が透明なポリマーマトリックス２８中に分散している。電気的光学特性をもつ棒状の液晶分子がドロップレット２７の中の界面に沿って配向されている。

一対の透明電極２４、２５は、後述する電気ケーブルを通じて、交流電源３０に接続されている。液晶層２６に電界が印加されない状態では、図３（ａ）に示すように、入射光は、ポリマーと液晶との屈折率差や、液晶の複屈折によって、ドロップレット２７の表面や内部で屈折し、散乱する。これにより、液晶層２６は、乳白色、ライトグレイ、またはダークグレイなどの不透明になる。

透明電極２４、２５を通じて液晶層２６に電界が印加されると、図３（ｂ）に示すように、液晶は長軸方向を電界と平行にして並ぶため、液晶とポリマーとの屈折率差はなくなり、入射光は直進し液晶層２６が透明になる。

積層シート２１の側面に、絶縁性の保護膜２９が形成されている。保護膜２９は、透明フィルム２２、２３の端、透明電極２４、２５の端、および液晶層２６の端を覆っている。保護膜２９は、例えばフッ素またはフッ素化合物を含み、耐湿性に優れた材料からなる。

図４は、調光板２０において、電気ケーブル８１、８２を除いた積層シート２１の平面図である。
図５（ａ）は図４におけるＣ−Ｃ’断面図であり、図５（ｂ）は図４におけるＤ−Ｄ’断面図である。
図６は、図４に示す積層シート２１に電気ケーブル８１、８２が接続された状態の調光板２０の平面図である。

積層シート２１は、前述した、一対の透明フィルム２２、２３、一対の透明電極２４、２５、および液晶層２６が重ねられた調光領域４０を有する。積層シート２１は、さらに、第１接続部５１と第２接続部５２を有する。

第１接続部５１は、図５（ａ）に示すように、一方の透明電極２５における液晶層２６で覆われていない部分に設けられている。第２接続部５２は、図５（ｂ）に示すように、他方の透明電極２４における液晶層２６で覆われていない部分に設けられている。

図４に示すように、第１接続部５１および第２接続部５２は、４つの端（へり、エッジ、または辺）をもつ四角い積層シート２１における１つの端（１辺）側に設けられている。積層シート２１のその１つの端側において、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶層２６は設けられていない。

第１接続部５１は、図５（ａ）に示すように、一方の透明フィルム２３およびその透明フィルム２３に形成された透明電極２５の上に設けられている。この第１接続部５１の上には、液晶層２６、他方の透明フィルム２２、および他方の透明電極２４は設けられていない。

第２接続部５２は、図５（ｂ）に示すように、他方の透明フィルム２２およびその透明フィルム２２に形成された透明電極２４の上に設けられている。この第２接続部５２の上（図５（ｂ）では下）には、液晶層２６、一方の透明フィルム２３、および一方の透明電極２５は設けられていない。

第１接続部５１および第２接続部５２には、金属膜（例えば銅膜）５３が形成されている。透明電極２４、２５の表面に金属箔（例えば銅箔）を貼り付けて、金属膜５３が形成される。または、蒸着法、スパッタリング法、めっき法などで透明電極２４、２５の表面に金属膜５３を形成してもよい。

図４に示すように、金属膜５３には、金属メッシュ（例えば銅メッシュ）５４が接続されている。図６に示すように、電気ケーブル８１、８２の電線８３を金属メッシュ５４に例えばはんだ付けした上で、金属メッシュ５４を内側に折り返し、または金属メッシュ５４で電線８３を包む。これにより、電気ケーブル８１、８２の電線８３が、金属メッシュ５４および金属膜５３を介して、透明電極２４、２５に対して電気的に接続される。

電気ケーブル８１、８２は、図１に示すように、ガラス板１１（１２）の１つの端１１ｄ（１２ｄ）の中央付近から外部に引き出されている。その電気ケーブル８１、８２は、図３に示す交流電源３０に接続される。なお、電気ケーブル８１、８２は、用途に応じて、ガラス板１１、１２の長辺側から外部に引き出してもよい。

一方の透明電極２５は、金属膜５３、金属メッシュ５４、および電気ケーブル８１を通じて交流電源３０と接続される。他方の透明電極２４は、金属膜５３、金属メッシュ５４、および電気ケーブル８２を通じて交流電源３０と接続される。

液晶層２６を含む調光領域４０は、図４に示すように、積層シート２１において、第１接続部５１および第２接続部５２以外の大部分の領域を占めている。その調光領域４０の端、第１接続部５１、および第２接続部５２は、図１および図２に示す一対のガラス板１１、１２の端よりも内側に位置している。

電気ケーブル８１の一部は、第１接続部５１の外側で、図２（ｂ）に示すスペーサ６２によって確保されたガラス板１１、１２の外周部の間のギャップに収容されている。他方の電気ケーブル８２の一部も、同様に、第２接続部５２の外側で、スペーサ６２によって確保された、ガラス板１１、１２の外周部の間のギャップに収容されている。

図２（ａ）に示すように、一対のガラス板１１、１２と調光板２０との間には透明樹脂７１が充填されている。透明樹脂７１は、図１において破線で示す接着部材（両面テープ）６１と、スペーサ（両面テープ）６２とで囲まれた領域に充填されている。または、ガラス板１１、１２と調光板２０との間に空間が形成されていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、スペーサ６２よりも外側のガラス板１１、１２の外周部の間に封止樹脂７２が充填されている。封止樹脂７２は、例えば紫外線硬化樹脂や透明なアクリル樹脂である。封止樹脂７２は、図５（ａ）に示す透明電極２５および金属膜５３が露出した第１接続部５１、図５（ｂ）に示す透明電極２４および金属膜５３が露出した第２接続部５２、ガラス板１１、１２の外周部の間に収容された電気ケーブル８１の一部および電気ケーブル８２の一部を覆っている。また、封止樹脂７２は、電気ケーブル８１、８２の引き出し口を塞いでいる。この封止樹脂７２により、透明電極２４、２５、およびその透明電極２４、２５に接続された電気ケーブル８１、８２の接続部の全体を気密封止できることから、耐水、耐湿等に優れた耐環境性を有する調光機能付き板状構造体１０を提供することができる。
スペーサ６２は、積層シート２１端迄の幅であっても良い。

以上説明した実施形態の調光機能付き板状構造体１０は、建物の窓や壁に用いることができる。さらに、調光機能付き板状構造体１０は、室内空間や屋外空間の仕切り（パーティション）に用いることができる。

ここで、比較例として、ガラス板と調光板とを同じサイズに切断し、それらを組み合わせて得られる板状構造体の外周部に、透明電極を保護するプロテクターを外付け部材として装着する構造が考えられる。そのプロテクターには、板状構造体の外寸や重量を考慮した設計および強度が求められる。特にガラスサイズが大きくなると、プロテクターの外寸および重量も増し、板状構造体全体の取り扱いや設置作業性の低下をまねき得る。

これに対して、実施形態によれば、ガラス板１１、１２の外寸よりも調光板２０の外寸を小さくしている。そして、調光板２０の端がガラス板１１、１２の端よりも内側に位置するように、調光板２０をガラス板１１、１２の間に設け、調光板２０の端の外側の領域で両面テープ６１によってガラス板１１、１２を貼り合わせている。そのため、調光板２０の側面が外部に露出していない。
このとき、両面テープ６１の外周部を樹脂で補強、または、ガラス板１１、１２の端から調光板２０の間を少し空け（例えば数ｍｍ）、ガラス板１１、１２間に樹脂を充填補強する構造でも良い。

また、調光板２０の側面（透明電極２４、２５の端）は、絶縁および耐湿性に優れた保護膜２９で覆われており、なおかつ、両面テープ６１によって外部から遮られている。更に、金属膜５３、第１接続部５１、第２接続部５２を同様に保護膜で覆う構造でも良い。このような構造は、調光板２０の耐湿性を高め、一対の透明電極２４、２５間の短絡を防ぐ。このため、実施形態の板状構造体１０を、浴室、キッチン、プールサイドなどの水まわりや高湿環境で、高い信頼性をもって使用することが可能になる。

実施形態の調光機能付き板状構造体１０によれば、ガラス板１１、１２の外周部にプロテクターなどの外付け部材を装着しなくても、調光板２０に高い耐湿性を与えることができる。さらに、スペーサ６２によって、ガラス板１１、１２の１辺側における端１１ｄ、１２ｄよりも内側に、電気ケーブル８１、８２の接続部および収容部が確保され、それら接続部および収容部がガラス板１１、１２のサイズ内に収まっている。

このように実施形態の板状構造体１０は、ガラス板１１、１２の外周部にガラス板１１、１２自体の外寸を越える突出部（突起）がないガラスサイズの板状構造体であり、ガラス板１１、１２本来の耐荷重および外寸を考慮した施工が可能となる。これは、搬送および施工の作業性を高める。さらに、保管スペースも省スペース化できる。

また、ガラス板１１、１２と調光板２０との間に充填された透明樹脂７１の材料を適切に選択することで、板状構造体１０に、叩いても割れにくい防犯性、割れても飛散しにくい防災性、および防音性を与えることができる。さらに、透明樹脂７１に紫外線や赤外線のカット成分を含ませることで、室内の家具等の耐食、劣化を軽減したり、冷暖房効率を高め省エネルギー化も図ることが可能となる。
例えば、ガラス板１１、１２において、太陽光等の入射側ガラス板の内面と透明樹脂７１との間に赤外線防止コーティングを施すことで、板状構造体１０の表面温度上昇を防ぎ、省エネルギー効果を得ることができる。

次に、図７のフローチャートを参照して、実施形態の板状構造体１０の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示す一対の透明フィルム２２、２３、一対の透明電極２４、２５、および液晶層２６を積層し、調光板２０の積層シート２１を製造する。

その積層シート２１の側面に、保護膜２９が形成される。例えば、液状の保護膜材料（フッ素またはフッ素化合物を含む樹脂）を、フェルト、スポンジ、筆に含ませ、積層シート２１の側面に押しつけて塗布する。または、保護膜材料をローラ状のもので積層シート２１の側面に塗布してもよい。または、保護膜材料を積層シート２１の側面にスプレーして塗布してもよい。

積層シート２１の側面に保護膜材料を塗布する際、積層シート２１における側面以外の２つの表面に貼られた保護シートをマスキングシートとして使うことで、新たにマスキングシートを貼らなくても、積層シート２１の上記表面に保護膜材料が付着することを防止できる。

また、複数枚の積層シート２１をスペーサを介在させて重ね、例えば速乾性の保護膜材料を塗布量を適切に制御して複数枚の積層シート２１の側面に塗布することで、複数枚の積層シート２１の側面に容易に保護膜２９を形成できる。複数枚の積層シート２１に対して、同じ作業台でまとめて保護膜２９の塗布作業ができるので、効率が良い。

保護膜２９を形成した後、積層シート２１に電気ケーブル８１、８２を接続する。または、電気ケーブル８１、８２を接続した後に、積層シート２１の側面に保護膜２９を形成してもよい。

図８（ａ）〜（ｃ）は、一方の電気ケーブル８１の一方の透明電極２５に対する接続方法を示す模式平面図である。他方の電気ケーブル８２についても、電気ケーブル８１と同様に、他方の透明電極２４に対して接続される。

図８（ａ）に示すように、電気ケーブル８１の一端部における被覆８４が剥がされて露出した電線８３を、金属メッシュ（銅メッシュ）５４に例えばはんだ付けする。

そして、電線８３を包むように金属メッシュ５４を巻いて、または折り返して、図８（ｂ）に示すように、電気ケーブル８１を透明電極２５の端に配置する。

そして、図８（ｃ）に示すように、例えばＵ字状に折り曲げたテープ９１で、電気ケーブル８１および金属メッシュ５４を包むようにして透明電極２５に対して接着固定する。この際、電線８３をはんだ等を用い透明電極２４、２５に電気接続した後、第１接続部５１、第２接続部５２、およびその周辺の電極が露出している金属膜５３等に保護膜材料を塗布しても良い。
１つのテープ９１で電線８３および被覆８４を一体に透明電極２５に固定することに限らず、電線８３と被覆８４をそれぞれ別のテープを使って透明電極２５に固定すると、作業上の強度が確保される。

このようにして得られた調光板２０を、一対のガラス板１１、１２の間に入れて、ガラス板１１、１２を両面テープ６１、６２で貼り合わせる。このとき、調光板２０とガラス板１１との間、および調光板２０とガラス板１２との間に、透明樹脂７１が充填される。

また、ガラス板１１、１２を貼り合わせる接着部材としては、両面テープに限らず、流動性をもつ接着材を塗布法や印刷法で形成してもよい。

そして、電気ケーブル８１、８２が接続および収容された、ガラス板１１、１２の１端（１辺）１１ｄ、１２ｃ側のガラス板１１、１２の外周部の間には封止樹脂７２が充填される。例えば、１端（１辺）１１ｄ、１２ｃ側のガラス板１１、１２の外周部の間の開口を樹脂供給口を除いてテープで塞いだ後、その樹脂供給口から液状の樹脂を供給し、その後樹脂を光硬化させる。樹脂の硬化後、上記テープを剥がす。このようにして、ガラス板１１、１２の１辺１１ｄ、１２ｃ側の外周部の間のケーブル（接続）収容部が気密封止される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

接着部材６１やスペーサ６２として、色が付いた両面テープを用いることで、デザイン性を向上できる。

１０…板状構造体、１１，１２…ガラス板、２０…調光板、２１…積層シート、２２，２３…透明フィルム、２４，２５…透明電極、２６…液晶層、２９…保護膜、４０…調光領域、５１…第１接続部、５２…第２接続部、６１…接着部材（両面テープ）、６２…スペーサ（両面テープ）

Claims

一対の透明板と、
前記一対の透明板の間に設けられ、前記透明板の端に沿って延びる接着部材と、
前記一対の透明板の間における前記接着部材の内側の領域に設けられた調光板と、
を備え、
前記調光板は、
一対の透明フィルムと、前記一対の透明フィルムの間に設けられた一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に設けられた液晶層とを有する積層シートと、
前記積層シートの側面に設けられ、前記透明フィルムの端、前記透明電極の端、および前記液晶層の端を覆う絶縁性の保護膜と、
前記一対の透明電極のうちの一方の透明電極と接続された第１電気ケーブルと、
前記一対の透明電極のうちの他方の透明電極と接続された第２電気ケーブルと、
を有し、
前記積層シートは、
前記一対の透明フィルム、前記一対の透明電極、および前記液晶層が重ねられた調光領域と、
前記一方の透明電極における前記液晶層で覆われていない部分に設けられ、前記第１電気ケーブルが接続された第１接続部と、
前記他方の透明電極における前記液晶層で覆われていない部分に設けられ、前記第２電気ケーブルが接続された第２接続部と、
を有し、
前記調光領域の端、前記第１接続部、および前記第２接続部は、前記一対の透明板の端よりも内側に位置し、
前記第１電気ケーブルの一部は、前記第１接続部の外側で前記一対の透明板の外周部の間に収容され、
前記第２電気ケーブルの一部は、前記第２接続部の外側で前記一対の透明板の前記外周部の間に収容されている調光機能付き板状構造体。
前記一対の透明板と前記調光板との間に設けられた透明樹脂をさらに備えた請求項１記載の調光機能付き板状構造体。
前記第１接続部の外側および前記第２接続部の外側で前記一対の透明板の前記外周部の間に設けられ、前記第１電気ケーブルの前記一部および前記第２電気ケーブルの前記一部を覆う封止樹脂をさらに備えた請求項１または２に記載の調光機能付き板状構造体。
前記封止樹脂は、前記第１接続部、前記第２接続部、前記第１電気ケーブルの前記一部、および前記第２電気ケーブルの前記一部を気密封止している請求項３記載の調光機能付き板状構造体。
前記接着部材は、両面テープである請求項１〜４のいずれか１つに記載の調光機能付き板状構造体。
前記透明板は、ガラス板である請求項１〜５のいずれか１つに記載の調光機能付き板状構造体。
前記保護膜は、フッ素またはフッ素化合物を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の調光機能付き板状構造体。
前記第１接続部の近傍で前記一方の透明板と前記調光板との間に設けられた第１スペーサと、
前記第２接続部の近傍で前記他方の透明板と前記調光板との間に設けられた第２スペーサと、
をさらに備えた請求項１〜７のいずれか１つに記載の調光機能付き板状構造体。
前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは、両面テープである請求項８記載の調光機能付き板状構造体。