JP2018105918A - 調光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】非平面部に貼着された場合に、積層体の弛みやシール材の破断の生じない調光フィルムを提供する。【解決手段】本発明の調光フィルム１０は、非平面部３０に貼着される調光フィルム１０であって、少なくとも基材を含む第１積層体１２と、少なくとも基材を含む第２積層体１３と、前記第１積層体１２及び前記第２積層体１３により液晶１４ａを挟持し、前記第１積層１２体及び前記第２積層体１３の少なくとも一方に設けられた電極２２Ａ，２２Ｂの駆動により前記液晶１４１の配向が制御される液晶層１４とを備え、厚み方向と垂直な方向における前記第１積層体１２の長さと、前記第２積層体１３の長さとが異なる。【選択図】図１

Description

本発明は非平面部に貼着される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。液晶を利用した調光フィルムは、透明電極、配向層が作製された積層体により液晶を挟持して液晶セルを作製し、この液晶セルを直線偏光板により挟持する。そして、液晶に印加する電界を変更することにより液晶の配向を変更して透過光量を調整し、外来光の透過を制御する。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報

このような調光フィルムにおいて、液晶を挟み込む２枚の積層体は合同な形状、すなわち、厚み方向と垂直な方向における長さが等しい。この調光フィルムを、非平面部、例えば凸状の曲面部に貼着する際、外側の積層体に張力が加わり、内側の積層体が弛んだ状態となる。内側の積層体が弛んでいる個所では液晶層の厚みが変わり、位相差ムラが発生する場合がある。また、内側の積層体が弛まずに、２枚の積層体の間に配置されて液晶を囲むシール材が破断する場合もある。
本発明の課題は、非平面部に貼着された場合に、積層体の弛みやシール材の破断の生じない調光フィルムを提供することである。

（１） 非平面部に貼着される調光フィルムであって、少なくとも基材を含む第１積層体と、少なくとも基材を含む第２積層体と、前記第１積層体及び前記第２積層体により液晶を挟持し、前記第１積層体及び前記第２積層体の少なくとも一方に設けられた電極の駆動により前記液晶の配向が制御される液晶層とを備え、厚み方向と垂直な方向における前記第１積層体の長さと、前記第２積層体の長さとが異なる、調光フィルム。

（２） （１）において、前記非平面部が、貼着される当該調光フィルム側に凸状である場合、前記第１積層体及び前記第２積層体のうち前記非平面部側の積層体は、前記非平面部側とは反対側の積層体よりも短い。

（３） （１）において、前記非平面部が、貼着される当該調光フィルム側に凹状である場合、前記第１積層体及び前記第２積層体のうち前記非平面部側の積層体は、前記非平面部側とは反対側の積層体よりも長い。

（４） （１）から（３）において、前記第１積層体と前記第２積層体との間に前記液晶の外周を囲むシール材を備え、前記調光フィルムでの、前記非平面部に貼着される個所における、前記シール材の前記液晶と接している部分の高さは、前記液晶が配置されている領域の中央部における前記液晶の厚みと異なる。

非平面部に貼着された場合に、積層体の弛みやシール材の破断の生じない調光フィルムを提供することができる。

本発明の第１実施形態の調光フィルム１０を示す断面図である。 調光フィルム１０の製造工程を示すフローチャートである。 図１に示す調光フィルム１０を、凸状の曲面３０に貼り付けた状態を示した図である。 比較形態の調光フィルム１０’を曲面部に貼着した場合を示した図であり、（ａ）は第２積層体１３’が弛んだ状態、（ｂ）はシール材が破断した状態を示す。 本発明の第２実施形態の調光フィルム２１０を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の調光フィルム３１０を示す断面図である。

（第１実施形態）
（調光フィルム）
図１は、本発明の第１実施形態の調光フィルム１０を示す断面図である。調光フィルム１０は、例えば、車両のサンルーフ等の非平面部に貼着し、透過、不透明が切り替えられる。図１の断面は、非平面部に貼着される部分の断面図である。ここで、非平面部とは、例えば凸状の曲面部である。

調光フィルム１０は、液晶を利用して透過光を制御する調光フィルムであり、第１積層体１２及び第２積層体１３により液晶層１４を挟持した液晶セル１５により構成されている。
第１積層体１２と第２積層体１３の間には、液晶層１４の厚みを一定に保持するためのスペーサー２４が設けられている。
第１積層体１２及び第２積層体１３は、それぞれ第１基材２１Ａ、第２基材２１Ｂに第１電極２２Ａ、第２電極２２Ｂ、第１配向層２３Ａ、第２配向層２３Ｂを順次作成して形成される。なお、後述するＩＰＳ方式による場合、第１電極２２Ａ、第２電極２２Ｂは、第１配向層２３Ａ又は２３Ｂ側の一方に纏めて製造される。
そして、調光フィルム１０は、第１電極２２Ａ、第２電極２２Ｂとの間の電位差を変化させることにより外来光の透過を制御し、透明状態と非透明状態とで状態を切り替える。

（基材）
第１基材２１Ａ、第２基材２１Ｂは、液晶セル１５に適用可能な可撓性を有するＴＡＣ、ポリカ、ＣＯＰ、アクリル、ＰＥＴなど各種の積層体を適用することができ、この実施形態では、両面にハードコート層が製造されてなるポリカーボネートによるフィルム材が適用される。

（電極）
第１電極２２Ａ、第２電極２２Ｂは、液晶層１４に電界を印加可能であって、透明と知覚される種々の構成を適用することができるが、本実施形態では、透明電極材であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による透明導電膜を第１基材２１Ａ、第２基材２１Ｂの全面に製造して形成される。上述したように、ＩＰＳ方式等においては、電極は所望の形状によりパターンニングされて製造される。

（配向層）
第１配向層２３Ａ、第２配向層２３Ｂは、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができるが、本実施形態では、例えば光二量化型の材料を使用する。この光二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。

また、第１配向層２３Ａ、第２配向層２３Ｂは、光配向層に代えて、ラビング処理により製造してもよい。この場合、第１配向層２３Ａ、第２配向層２３Ｂは、ポリイミド等の配向層に適用可能な各種材料層を製造した後、この材料層の表面にラビングロールを使用したラビング処理により微細なライン状凹凸形状を製造して形成される。
このようなラビング処理による配向層、光配向層に代えて、ラビング処理により製造した微細なライン状凹凸形状を賦型処理により製造して配向層を製造してもよい。

（スペーサー）
ビーズスペーサー２４は、液晶層１４における外周部を除く厚みを規定するために設けられる。ビーズスペーサー２４は、シリカ等による無機材料による構成、有機材料による構成、これらを組み合わせたコアシェル構造の構成等を広く適用することができる。また球形状による構成の他、円柱形状、角柱形状等によるロッド形状により構成してもよい。
なお、液晶層１４の厚みを規定する部材はビーズスペーサー２４に限定されず、例えば、フォトレジストを第１基材２１Ａ側に塗工して露光、現像することにより円柱形状に作製してもよい。

（液晶層）
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、本実施形態では、液晶層１４は、二色性色素が混合されたゲストホスト型の液晶１４ａである。液晶分子の移動に伴い、二色性色素を移動させることで、光の透過及び遮光を制御することができる。
ホストとして、ＴＮ液晶（ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）用い、二色性色素をゲストとした場合、調光フィルムは、電圧が印加されていないときは液晶分子及び二色性色素が水平に並び、光をさえぎって画面が「黒」になる、いわゆるノーマリブラック型である。徐々に電圧を印加していくと、液晶分子が垂直に立ち上がるとともに二色性色素も立ち上がり、光が透過する。

ただし、これに限らず、ゲストホスト方式に用いられる液晶材料と色素としては、ゲストホスト方式について提案されている液晶材料と色素との混合物を広く適用することができる。

さらに、ゲストホスト方式に限らず、液晶層１４の駆動に、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式を用いてもよい。ＶＡ方式は、液晶の配向を垂直配向と水平配向とで変化させて透過光を制御する方式であり、無電界時、液晶を垂直配向させることにより、液晶層１４を垂直配向層により挟持して液晶セル１５が構成され、電界の印加により液晶材料を水平配向させるように構成される。ＶＡ方式の場合、一般に電圧が印加されていないときに画面が「黒」になる、いわゆるノーマリブラック型である。
また、ゲストホスト型の液晶でないＴＮ方式の場合、調光フィルムは、電圧が印加されていないときは液晶分子が水平に並び、光を通過させて画面が「白」になる、いわゆるノーマリホワイト型が一般的である。この場合、徐々に電圧を印加していくと、液晶分子が垂直に立ち上がっていき、光をさえぎって画面が黒くなる。

また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式を用いてもよい。ＩＰＳ方式は、液晶層を挟持する１対の基材のうちの一方の基材に駆動用の電極をまとめて作製して、この電極により基材表面の面内方向の電界であるいわゆる横電界を形成して液晶の配向を制御する駆動方式である。

液晶層１４を囲むように、枠状にシール材２５が形成されている。シール材２５は第１積層体１２と第２積層体１３とに固着され、このシール材２５により液晶の漏出が防止されている。

（積層体の長さ）
本実施形態の調光フィルム１０は、図１で示すような、曲面部（非平面部）３０に貼着される部分の厚み方向と垂直な方向での第１積層体１２の長さＬ１が、第２積層体１３の長さＬ２より長い（Ｌ１＞Ｌ２）。調光フィルム１０において第１積層体１２の長さＬ１が第２積層体１３の長さＬ２より長い部分は、全ての部分である必要はなく、貼着される面が曲面である部分において第１積層体１２の長さＬ１が第２積層体１３の長さＬ２より長ければよい。
この長さの差を設けるために、図１のように第２積層体１３が平坦な面に配置された状態で、シール材２５における液晶１４ａと接している部分の高さｈは、ビーズスペーサー２４の高さ（直径）ｒより低くなっている（ｒ＞ｈ）。
この高さｈは、液晶１４ａがシール材２５と接触している個所での液晶層１４の厚みでもあり、また、シール材２５と液晶層１４とが接している部分における第１積層体１２と第２積層体１３との距離（ギャップ）でもある。

すなわち、液晶層１４の厚みは、ビーズスペーサー２４が配置されている中央領域では、ビーズスペーサー２４の高さｒと略同じであるが、シール材２５の存在する外周部においては、液晶層１４の厚みは、ｒよりも小さいｈとなる。

（製造工程）
図２は、調光フィルム１０の製造工程を示すフローチャートである。
まず、第２積層体製造工程ＳＰ２において、第２積層体１３が製造される。第２積層体製造工程ＳＰ２は、第２電極製造工程ＳＰ２−１、スペーサー配置工程ＳＰ２−２、第２配向層製造工程ＳＰ２−３を含む。
第２電極製造工程ＳＰ２−１において、第２基材２１Ｂにスパッタリング等の真空製膜法によりＩＴＯによる第２透明電極２２Ｂが製造される。

スペーサー配置工程ＳＰ２−２において、ビーズスペーサー２４を分散させた塗工液をスピンコート法等により塗工した後、乾燥、焼成の処理を順次実行し、これにより第２基材２１Ｂの全面に、ビーズスペーサー２４をランダムに配置する。

第２配向層製造工程ＳＰ２−３において、第２配向層２３Ｂに係る塗工液を塗工して乾燥した後、紫外線の照射により硬化させ、これにより第２配向層２３Ｂが製造される。これらによりこの実施形態では、第２積層体１３が製造される。

続く第１積層体製造工程ＳＰ３は、スペーサー配置工程を含まない以外、第２積層体製造工程ＳＰ２と同様である。
すなわち、第１積層体製造工程ＳＰ３は、第１電極製造工程ＳＰ３−１と、第１配向層製造工程ＳＰ３−２とを含む。
第１電極製造工程ＳＰ３−１において、第１基材２１ＡにＩＴＯによる第１透明電極２２Ａが製造される。ここで、第１基材２１Ａは、貼着される面の断面が凸状の曲線である部分の長さが、第２積層体１３（第２基材２１Ｂ）より長い。
次いで、第１配向層製造工程ＳＰ３−２において、第１配向層２３Ａが配置される。
これらにより第１積層体１２が製造される。

第１積層体製造工程ＳＰ３に続く液晶セル製造工程ＳＰ４において、ディスペンサを使用して枠形状に第２積層体１３にシール材２５を塗工する。シール材の高さ調整は、シール材に含有されるフィラーの長さ等を変更することよって変更可能である。また、これに限らず種々の方法で高さ調整は可能であり、例えば、塗工したシール材２５の部分にだけ、型枠を用いて圧力を加えることによりシール材２５を潰すことによっても変更可能である。

次いで、この枠形状の内部に滴下注入方式により液晶１４ａを配置する。
そして、積層工程ＳＰ５において、減圧した環境下で、第１積層体１２、第２積層体１３を積層押圧することにより、第２積層体１３に配置した液晶１４ａを押し広げる。
ここで、シール材２５の高さは、第１積層体１２が第２積層体１３よりも長い部分に対応して、スペーサー２４の高さｒよりも低く、第２積層体１３が平坦な面に配置された状態で、シール材２５における液晶と接している部分の高さｈは、ビーズスペーサー２４の高さ（直径）ｒより低くなっている。
したがって、図１に示すように、調光フィルム１０の周辺部は、部分的に中央部より低くなる。

その後、紫外線の照射等によりシール材２５を硬化させ、これにより液晶セル１５を製造する。
なお液晶１４ａの配置にあっては、滴下注入方式に代えて、第１積層体１２、第２積層体１３を積層した後、液晶層に係る部位に形成される空隙に、液晶材料を配置する場合等、種々の手法を広く適用することができる。

以上、本実施形態の調光フィルム１０は、図１のように第１積層体１２が平坦な面に配置された状態で、曲面部３０に貼着される個所における、シール材２５の、液晶と接している部分の高さｈが、ビーズスペーサー２４の高さ（直径）ｒより低い。
これにより、貼着される面が凸状の曲面部である部分における厚み方向と垂直な方向において、第１積層体１２の長さＬ１が、第２積層体１３の長さＬ２より長い（Ｌ１＞Ｌ２）本実施形態の調光フィルム１０が製造される。

図３はこのように製造された図１に示す調光フィルム１０を、凸状の曲面部３０に貼り付けた状態を示した図である。
図示するように、第１積層体１２の長さＬ１が、第２積層体１３の長さＬ２より長いので、第２積層体１３を内側にして凸状の曲面部３０に貼着しても、シール材２５が破壊せず、且つ、第２積層体１３も弛むことがない。
なお、調光フィルム１０を貼着する面は、曲面部３０に限らず、凸状の突起を有する他の非平面部であってもよい。また第１積層体１２の長さＬ１が、第２積層体１３の長さＬ２より短い場合（Ｌ１＜Ｌ２）は、凹状の曲面部や、凹状の窪みを有する他の形状の面に貼着することができる。

図４は比較形態の調光フィルム１０’を凸状の曲面部に貼着した場合を示した図であり、（ａ）第２積層体１３’が弛んだ状態、（ｂ）はシール材が破断した状態を示す。
比較形態の調光フィルム１０’は、凸状の曲面部に貼着される個所において、第１積層体１２’の長さが、第２積層体１３’の長さと等しい。
比較形態の調光フィルム１０’を、図示するような凸状の曲面部３０’に貼着すると、第２積層体１３’の長さよりも長い第１積層体１２’が必要となる。
したがって、第２積層体１３’と第１積層体１２’とが同じ長さの場合、図４（ａ）に示すように第２積層体１３’が歪んだり、（ｂ）に示すようにシール材２５’が破断する可能性がある。
第２積層体１３’が歪むと、歪んだ位置では、位相差が生じて虹ムラが発生する。シール材２５’が破断すると、液晶１４’が流出する可能性がある。

しかし、本実施形態によると、図３に示すように、第１積層体１２が第２積層体１３のより長いので、第２積層体１３を内側にして凸状の曲面部３０に貼着しても、シール材２５が破壊せず、且つ、第２積層体１３も弛むことがない。
よってシール材の破断、破断による気泡混入、虹ムラが発生しない。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態の調光フィルム２１０の断面図である。
第２実施形態の調光フィルム２１０が第１実施形態の調光フィルム１０と異なる点は、厚み方向と垂直な方向において、第１積層体２１２の長さを、第２積層体２１３より長くするために、第２積層体２１３側が平坦な面に配置された状態で、シール材２２５における液晶２１４ａと接している部分の高さｈを、ビーズスペーサー２２４の高さ（直径）ｒより高くしている（ｈ＞ｒ）。

すなわち、液晶層２１４の厚みは、ビーズスペーサー２２４が配置されている中央部では、ビーズスペーサー２２４の高さｒと略同じであるが、外周部においては、厚みがｈとなり、ｒよりも厚くなる。

本実施形態においても、厚み方向と垂直な方向において、第１積層体２１２の長さが、第２積層体２１３より長いので、第２積層体２１３を内側にして凸状の曲面部に貼着しても、シール材２５が破壊せず、且つ、第２積層体２１３も弛むことがない。
よってシール材２２５の破断、破断による気泡混入、虹ムラ等が発生しない。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態の調光フィルム３１０の断面図である。
第３実施形態の調光フィルム３１０が第１実施形態の調光フィルム１０と異なる点は、第２積層体３１３が平坦な面に配置された状態で、シール材３２５における液晶と接している部分の高さｈが、ビーズスペーサー３２４の高さ（直径）ｒと同じである点である。
しかし、厚み方向と垂直な方向において、第１積層体３１２の長さは、第２積層体３１３より長い。このために、第２積層体３１３が平坦な面に配置された状態で、隣接するビーズスペーサー３２４間や、シール材３２５とビーズスペーサー３２４との間等において、第１積層体３１２は弛んでいる部分が生じている。

本実施形態においても、厚み方向と垂直な方向において、第１積層体３１２の長さが、第２積層体３１３より長いので、第２積層体３１３を内側にして凸状の曲面部に貼着しても、シール材３２５が破壊せず、且つ、第２積層体３１３も弛むことがない。
よってシール材３２５の破断、破断による気泡混入、虹ムラ等が発生しない。

１０，２１０，３１０ 調光フィルム
１２，２１２，３１２ 第１積層体
１３，２１３，３１３ 第２積層体
１４，２１４ 液晶層
１４ａ，２１４ａ 液晶
１５ 液晶セル
２１Ａ 第１基材
２１Ｂ 第２基材
２２Ａ 第１透明電極
２２Ｂ 第２透明電極
２３Ａ 第１配向層
２３Ｂ 第２配向層
２４，２２４，３２４ ビーズスペーサー
２５，２２５，３２５ シール材
３０ 曲面部

Claims (4)

1. 非平面部に貼着される調光フィルムであって、
   少なくとも基材を含む第１積層体と、
   少なくとも基材を含む第２積層体と、
   前記第１積層体及び前記第２積層体により液晶を挟持し、前記第１積層体及び前記第２積層体の少なくとも一方に設けられた電極の駆動により前記液晶の配向が制御される液晶層とを備え、
   厚み方向と垂直な方向における前記第１積層体の長さと、前記第２積層体の長さとが異なる、
   調光フィルム。
2. 前記非平面部が、貼着される当該調光フィルム側に凸状である場合、
   前記第１積層体及び前記第２積層体のうち前記非平面部側の積層体は、前記非平面部側とは反対側の積層体よりも短い、
   請求項１に記載の調光フィルム。
3. 前記非平面部が、貼着される当該調光フィルム側に凹状である場合、
   前記第１積層体及び前記第２積層体のうち前記非平面部側の積層体は、前記非平面部側とは反対側の積層体よりも長い、
   請求項１に記載の調光フィルム。
4. 前記第１積層体と前記第２積層体との間に前記液晶の外周を囲むシール材を備え、
   前記調光フィルムでの、前記非平面部に貼着される個所における、前記シール材の前記液晶と接している部分の高さは、前記液晶が配置されている領域の中央部における前記液晶の厚みと異なる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の調光フィルム。

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