JP2018106078A

JP2018106078A - 調光部材

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Publication number: JP2018106078A
Application number: JP2016254352A
Authority: JP
Inventors: 憲雄石井; Norio Ishii
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05

Abstract

【課題】、ビーズスペーサーを使用する場合において、局所的な配向不良を抑制することを目的とする。
【解決手段】調光部材１は、第１基材６と、第２基材１５と、第１基材６及び第２基材１５間に配置される液晶層８と、液晶層８における第１基材６及び第２基材１５間の間隔を保持する粒状のビーズ本体部から形成される複数のビーズスペーサー１２とを備え、ビーズスペーサー１２の表面には、ビーズ本体部の表面が露出していることを特徴とする。
【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部材に関する。

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部材に関する工夫が種々提案されている（特許文献１、２）。このような調光部材の１つに、液晶を利用したものがある。このような液晶を利用した調光部材は、透明電極を備えた透明フィルム材により液晶材料を挟持して液晶セルを製造し、その液晶セルを直線偏光板により挟持する。
この調光部材では、液晶に印加する電界を変更して液晶の配向を変更することにより外来光の透過を制御している。

このような調光部材は、各種の駆動方式を適用することができ、ＶＡ（ＶｉｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式等の駆動方式を適用することができる。

また、上述の駆動方式の他にゲストホスト液晶を利用したものが提案されている（特許文献３、４）。このようなゲストホスト液晶では、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とがランダムに配向した状態と、いわゆるツイスト配向した状態とを電界の制御により変化させて透過光量を制御している。
この調光部材を車両の窓、建築物の窓等に配置する場合において、色味及び視野角特性を重視する場合、調光部材はゲストホスト液晶を適用することが望ましい。

ここで、液晶セルでは、ビーズスペーサー等のスペーサーを用いることによりセルギャップを所定の寸法に保持している。このような液晶セルに用いられるビーズスペーサーは、ガラス、透明樹脂等による球形状又は円柱形状のビーズ本体部の表面が、接着剤、粘着剤等による固着層により覆われた形態に形成されており、この固着層により液晶セルを構成する基材に保持される。特許文献５には、このビーズスペーサーの配置方法が開示されている。

特開平０３−４７３９２号公報特開平０８−１８４２７３号公報特開２０１３−１３９５２１号公報特開２０１２−３１３８４号公報特開平０６−２６５８６３号公報

ところで、液晶セルのセルギャップを所定の寸法に保持するために、ビーズスペーサーを適用する場合、固着層を有した複数のビーズスペーサーが凝集してしまう場合があり、調光フィルムにおいては、液晶分子の配向が周囲とは異なる局所的な配向不良が発生することが分かった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ビーズスペーサーを使用する場合において、局所的な配向不良を抑制することを目的とする。

（１）第１基材と、
第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材間に配置される液晶層と、
前記液晶層における前記第１基材及び前記第２基材間の間隔を保持する粒状のビーズ本体部から形成される複数のビーズスペーサーとを備え、
前記ビーズスペーサーの表面には、前記ビーズ本体部の表面が露出していること、
を特徴とする調光部材。

（２）（１）において、
前記ビーズスペーサーは、
平坦面上に配置された内径７ｍｍの円筒の内側に複数の前記ビーズスペーサーを７ｍｍの高さまで充填させ、前記円筒を前記平坦面から鉛直上方に引き上げて、前記円筒内の前記ビーズスペーサーを前記平坦面上に分散させたときに広がる分散領域において、前記円筒の筒中心軸を通り、前記平坦面に平行な線分の最も短い長さをＬ１としたときに、
Ｌ１＞１３ｍｍを満たす調光部材。

（３）（１）又は（２）において、
前記ビーズスペーサーの比重と、前記液晶層の溶液の比重との差が０．２ｇ／ｃｍ^３以下である調光部材。

本発明によれば、ビーズスペーサーを使用する場合において、局所的な配向不良を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の調光フィルムを示す断面図である。ビーズスペーサーの凝集塊発生の評価方法を説明する図ある。ビーズスペーサーの凝集塊発生の評価結果を示す図ある。本発明の第２実施形態の調光フィルム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を示す断面図である。
この調光フィルム（調光部材）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、自動車等のルーフウィンドウ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、印加電圧の変化させることにより透過光の光量を制御する。なお、調光フィルムは、合わせガラスの中間体に適用して配置するようにしてもよい。

この調光フィルム１は、ゲストホスト液晶を利用して透過光を制御するフィルム材あり、液晶セル４により構成される。なお、調光フィルム１は、液晶セル４の一方の面、例えば、図１に示すように、基材１５側に直線偏光板２を配置してもよく、また、直線偏光板を省略してもよい。

〔液晶セル〕
液晶セル４は、フィルム状の下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕにより液晶層８を挟持し、シール材１９によりこれら下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕを一体化して構成される。

〔下側積層体、上側積層体〕
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、ビーズスペーサー１２を設けて形成される。
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及び配向層１７を積層して形成される。

〔基材〕
基材６、１５は、種々の透明フィルム材を適用することができるが、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。本実施形態において、基材６、１５は、厚み１００μｍのポリカーボネートフィルムが適用されるが、種々の厚みのフィルム材を適用することができ、さらにはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム等を適用してもよい。

〔透明電極〕
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、本実施形態ではＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）による透明電極材により形成される。

〔配向層〕
配向層１３、１７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。光二量化型の材料については、「Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ、Ｋ．Ｓｃｈｍｉｔｔ、Ｖ．ＫｏｚｉｎｋｏｖａｎｄＶ．Ｃｈｉｇｒｉｎｏｖ：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３１、２１５５（１９９２）」、「Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ、Ｈ．ＳｅｉｂｅｒｌｅａｎｄＡ．Ｓｃｈｕｓｔｅｒ：Ｎａｔｕｒｅ、３８１、２１２（１９９６）」等に開示されている。
なお、光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。

〔液晶層〕
液晶層８は、ゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂによるゲストホスト液晶の溶液により形成され、この種の調光フィルム１に適用可能な各種の液晶層材料を広く適用することができる。

〔シール材１９〕
液晶セル４は、液晶層８を囲むように、シール材１９が配置されている。液晶セル４は、このシール材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。シール材１９は、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。

〔ビーズスペーサー１２〕
ビーズスペーサー１２は、液晶層８の厚みであるセルギャップを一定に保持するために配置され、この実施形態では球形状によるビーズスペーサーが適用される。ビーズスペーサー１２は、直径２μｍ以上２０μｍ以下により形成される。
また、ビーズスペーサー１２は、ガラス等の無機材料、各種の透明樹脂材料により球形状のビーズ本体部から形成されており、固着層等の固定に使用する表面層が設けられておらず、このビーズ本体部の表面がビーズスペーサー１２の表面に露出している。
以上の構成により、ビーズスペーサー１２は、ビーズ本体部がセルギャップを所望の値を規定する部位となる。

ここで、種々に検討した結果、ビーズスペーサーを使用した場合に発生する局所的な配向不良は、複数のビーズスペーサーが凝集して凝集塊が発生し、この凝集塊の部位で、透過光が所望する偏光により液晶層８を透過しないことにより発生することが分かった。
また、調光フィルムでは、このような凝集塊の数を低減することにより局所的な配向不良を低減し、品位を向上できることが分かった。

より具体的に検討した結果、凝集塊を１ｍｍ^２当たり５０個以下に低減することにより、好ましくは１０個以下に低減することにより、より好ましくは５個以下に低減することにより、配向不良を十分に低減し、調光フィルム１の品位を向上することができる。これにより調光フィルム１は、凝集塊が１ｍｍ^２当たり５個以下に設定されるのが望ましい。ここで、この評価における凝集塊とは、３個以上のビーズスペーサーが凝集したものをいう。
なお、この凝集塊は、調光フィルム１を透過状態に設定して一方の側より照明し、他方の側より調光フィルム１の表面を少なくとも９ｍｍ^２以上：１ｍｍ^２×９点以上の平均値（調光フィルムの表面の４角と、互いに隣接する各角間の中点及び中央）において拡大観察することにより計測される。

ここで、従来、主に使用されてきたビーズスペーサーは、ビーズ本体部の表面が、接着剤、粘着剤等による固着層により覆われた形態に形成されており、この固着層によりビーズスペーサーが液晶セルを構成する基材上に分散された状態で固着される。しかし、このように固着層が表面にあると、ビーズスペーサーを液晶セル内に分散させる場合に、複数のビーズスペーサーがその固着層により凝集してしまい、上述の凝集塊が形成されてしまう場合がある。
そこで、本実施形態の調光フィルム１に使用されるビーズスペーサー１２は、上述したように、その表面に、ビーズ本体部の表面が直接露出する形態、すなわち、従来のビーズスペーサーに比して固着層が省略された形態で形成されている。これにより、複数のビーズスペーサーが凝集し、凝集塊となってしまうのを抑制することができる。

ビーズスペーサーは、十分に分散させて配置することによって、発生する凝集塊の数を低減することができる。したがって、ビーズスペーサーの配置には、ビーズスペーサーを十分に分散させて配置可能な種々の手法を適用、例えば、以下に記載の手法を適用することができる。

（１）事前にビーズスペーサー１２を配置して配向層１３表面に配置した後、液晶層８の溶液を滴下し、その後、下側積層体５Ｄと上側積層体５Ｕを一体化してもよい。
（２）上述の（１）とは逆に液晶層８の溶液を滴下した後、ビーズスペーサー１２を配置し、その後、下側積層体５Ｄと上側積層体５Ｕを一体化してもよい。
（３）液晶層８の溶液にビーズスペーサー１２を分散混入した状態で、液晶層８の溶液を滴下した後、下側積層体５Ｄと上側積層体５Ｕを一体化してもよい。

より具体的に、（２）の手法においては、例えば、以下の手法が考えられる。
（ａ）液晶層８の溶液を、液晶層８を作製する部位に、密に多数箇所にそれぞれ微小量（例えば、５０μｇ以上５００μｇ以下）だけ滴下した後、散布機によりビーズスペーサー１２を散布し、その後、下側積層体５Ｄと上側積層体５Ｕを一体化して、ビーズスペーサー１２を配置することができる。
（ｂ）また同様にして液晶層８の溶液を液晶層８を作製する部位に、密に多数箇所にそれぞれ微小量だけ滴下した後、インクジェットプリンタの手法を適用してビーズスペーサー１２を分散させた揮発性溶液を各部に付着させ、その後、揮発性溶材を揮発させて下側積層体５Ｄと上側積層体５Ｕを一体化して、ビーズスペーサー１２を配置することができる。

また、（３）の手法においては、液晶層８の溶液の比重とビーズスペーサー１２の比重との比重差を十分に小さくすることにより、ビーズスペーサー１２を分散混入した溶液中におけるビーズスペーサー１２の沈降、浮上等を抑制して十分にビーズスペーサー１２を分散させることができ、更には調光フィルム１の使用時におけるビーズスペーサー１２の液晶セル内の移動を抑制することができる。
ここで、上述の（１）〜（３）の手法において作製された液晶セルにおいて、ビーズスペーサー１２は、上側積層体５Ｕと下側積層体５Ｄとに挟持されているため、液晶セル内を移動してしまうのを抑制することができるが、液晶層８の溶液と、ビーズスペーサーとの比重差を０．２ｇ／ｃｍ^３以下にすることによって、液晶セル内におけるビーズスペーサー１２の移動の可能性を更に低くすることができる。

〔凝集塊発生の目安〕
ところで、上述の各種の手法により十分に分散させてビーズスペーサーを配置するようにしても、上述の従来のビーズスペーサーのように固着層を有していると、配置前から凝集塊が存在してしまう場合があり、十分にビーズスペーサーを分散させて配置することが困難になる。
そのため、この実施形態では、凝集塊発生の目安を計測して評価する。

図２は、ビーズスペーサーの評価方法を説明する図ある。
図３は、ビーズスペーサーの評価結果を示す図ある。
この評価では、筒中心軸Ｏの両端が開口である内径７ｍｍの円筒２１を用意する（図２（ａ））。
ガラス板等の平坦面Ｔの上に、一方の端部がこの平坦面Ｔに密接してビーズスペーサーが漏れ出ないようにして円筒２１を配置し、円筒２１内に、高さ７ｍｍの位置まで複数のビーズスペーサーを充填する。

その後、図２（ｂ）に示すように、振動を与えないようにしてゆっくりと円筒２１を鉛直上方に持ち上げる。このとき、ビーズスペーサーは、平坦面Ｔ上に取り残され、自重により崩れて平坦面Ｔ上に広がる。複数のビーズスペーサーに凝集塊が存在しないか、又は、凝集塊が発生し難い場合、ビーズスペーサーは、平坦面Ｔ上に滑らかに、かつ、大きく広がることになる。
これに対して、複数のビーズスペーサーに凝集塊が存在するか、又は、凝集塊が発生し易い場合、その程度に応じてビーズスペーサーの広がりが小さくなる。

図２（ｃ）に示すように、この平坦面Ｔ上に広がったビーズスペーサーの分散領域Ｓの大きさを計測する。具体的には、複数のビーズスペーサーが分散した分散領域Ｓにおいて、平坦面Ｔ上に配置されていた円筒２１の筒中心軸Ｏを通り、平坦面Ｔに平行な線分のうち、最も短い長さをＬ１とし、最も長い長さをＬ２として計測する。

評価に用いたビーズスペーサーのサンプルは、図４に示すように、７種類（サンプル１〜７）である。
サンプル１は、ビーズ本体部がアクリル樹脂であり、固着層が形成されておらず、本実施形態のビーズスペーサー１２と同様の形態である。
サンプル２、３は、ビーズ本体部がアクリル樹脂であり、固着層を有しており、それぞれ固着層の構成が相違している。
サンプル４、５は、ビーズ本体部がスチレン系樹脂であり、固着層を有しており、それぞれ固着層の構成が相違している。
サンプル６は、ビーズ本体部がスチレン系樹脂であり、固着層が形成されておらず、本実施形態のビーズスペーサー１２と同様の形態である。
サンプル７は、ビーズ本体部がシリカであり、固着層が形成されている。

図３に上記サンプル１〜７の凝集塊発生の評価結果をまとめる。図３中の評価は、液晶セルを組んだ後に凝集塊が１ｃｍ^２当たり５個以下との条件を満足する場合を「〇」とし、この条件を満足しない場合を「×」とした。ここで、凝集塊とは、３個以上のビーズスペーサーが凝集したものをいう。
この評価結果より、サンプル２〜５やサンプル７は、いずれもＬ１、Ｌ２の値が１０ｍｍ以下となり、分散する範囲が狭くなり、ビーズスペーサーが凝集し易いことが確認され、評価が「×」となった。
これに対して、サンプル１や、サンプル６のように固着層を設けないビーズスペーサーは、Ｌ１、Ｌ２の寸法が１３ｍｍよりも大きい値となり、他のサンプルに比してより広い範囲に分散することが確認され、それに伴い評価が「○」となった。
以上より、サンプル１や、サンプル６のように固着層を設けないビーズスペーサーを用いることにより、凝集塊の発生を十分に抑制することができ、局所的な配向不良の発生を十分に低減して調光フィルムの品位を確保することができる。
したがって、本評価試験において、少なくともＬ１の値が１３ｍｍ以上であれば凝集塊の発生が極力抑制されることが確認された。

以上より、本実施形態の調光フィルムは以下の効果を奏する。
（１）本実施形態の調光フィルム１は、ビーズスペーサー１２の表面に、ビーズ本体部の表面が露出しているので、ビーズスペーサー１２の凝集塊が発生してしまうのを低減することができ、調光フィルム１に生じる局所的な配向不良を抑制することができる。

（２）本実施形態の調光フィルム１は、ビーズスペーサー１２が、平坦面Ｔ上に配置された内径７ｍｍの円筒２１の内側に複数のビーズスペーサーを７ｍｍの高さまで充填させ、円筒２１を平坦面Ｔから鉛直上方に引き上げて、円筒２１内のビーズスペーサーを平坦面Ｔ上に分散させたときに広がる分散領域Ｓにおいて、円筒２１の筒中心軸Ｏを通り、平坦面Ｔに平行な線分の最も短い長さをＬ１としたときに、Ｌ１＞１３ｍｍを満たす。これにより、調光フィルム１は、より具体的に液晶層８内のビーズスペーサー１２が凝集してしまうのを抑制することができ、調光フィルム１に生じる局所的な配向不良を抑制することができる。

（３）調光フィルム１は、ビーズスペーサーの比重と、前記液晶層の溶液の比重との差が０．２ｇ／ｃｍ^３以下であるので、ビーズスペーサー１２に固着層が設けられていなくても、液晶層内において、ビーズスペーサーが移動してしまうのを極力抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の調光フィルムについて説明する。
図３は、本発明の第２実施形態の調光フィルムを示す断面図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
調光フィルム３１は、直線偏光板３２、３３により調光フィルム用の液晶セル３４を挟持して構成される。

〔直線偏光板〕
直線偏光板３２、３３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３２、３３は、クロスニコル配置により、アクリル系透明粘着樹脂等による接着剤層により液晶セル３４に配置される。なお、直線偏光板３２、３３の液晶セル４側に光学補償のための位相差フィルムを設けてもよい。またクロスニコル配置に代えてパラレルニコル配置により配置してもよい。

〔液晶セル〕
液晶セル３４は、フィルム状の下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕにより液晶層３８を挟持して構成される。

〔下側積層体、上側積層体〕
下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕは、第１実施形態について上述した調光フィルム１と同様にして、この調光フィルム３１の駆動方式に対応するように構成される。

調光フィルム３１は、ＶＡ方式による液晶層３８の液晶分子を駆動する調光フィルムである。調光フィルム３１は、この駆動方式に関する構成を除いて、ビーズスペーサー１２等にあっては、第１実施形態と同様に構成される。

ここで、ＶＡ方式は、無電界時、液晶層３８の液晶分子を垂直配向して入射光を遮光し、電界の印加により、液晶層３８の液晶分子を水平配向して入射光を透過させる方式である。
なお、液晶層３８は、ＶＡ方式に代えて、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｃｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）等、種々の駆動方式を適用してもよい。
ここで、ＴＮ方式は、電界の印加により、液晶分子の配向を垂直方向と水平ねじれ方向とで変化させ、光の旋光性を利用して透過光量を制御する方式である。
また、ＩＰＳ方式は、一方の基材に電極をまとめて作成し、この電極による電界により配向させた液晶分子を基材に対して横（水平）方向に回転させることにより透過光量を制御する方式である。

このようにＶＡ方式等の駆動方式を適用する場合においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

〔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、球形状によるビーズスペーサーを使用する場合に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、円柱形状によりビーズ本体部が形成されたビーズスペーサーを使用する場合にも広く適用することができる。

上述の実施形態では、基材６、１５等に樹脂製の透明フィルム材を用い、調光部材を調光フィルムの例として説明したが、これに限定されるものでなく、基材等にガラス基板等を用いた調光部材としてもよい。

１、３１調光フィルム
２、３２、３３直線偏光板
４、３４液晶セル
５Ｄ下側積層体
５Ｕ上側積層体
６、１５基材
６Ａ、１５Ａハードコート層
８、３８液晶層
１１、１６透明電極
１２ビーズスペーサー
１３、１７配向層
１９シール材

Claims

第１基材と、
第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材間に配置される液晶層と、
前記液晶層における前記第１基材及び前記第２基材間の間隔を保持する粒状のビーズ本体部から形成される複数のビーズスペーサーとを備え、
前記ビーズスペーサーの表面には、前記ビーズ本体部の表面が露出していること、
を特徴とする調光部材。
前記ビーズスペーサーは、
平坦面上に配置された内径７ｍｍの円筒の内側に複数の前記ビーズスペーサーを７ｍｍの高さまで充填させ、前記円筒を前記平坦面から鉛直上方に引き上げて、前記円筒内の前記ビーズスペーサーを前記平坦面上に分散させたときに広がる分散領域において、前記円筒の筒中心軸を通り、前記平坦面に平行な線分の最も短い長さをＬ１としたときに、
Ｌ１＞１３ｍｍを満たす
請求項１に記載の調光部材。
前記ビーズスペーサーの比重と、前記液晶層の溶液の比重との差が０．２ｇ／ｃｍ^３以下である
請求項１又は請求項２に記載の調光部材。