JP2018141890A - 調光フィルム及び合わせガラス - Google Patents
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Description
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する。
調光フィルムは、2枚の樹脂基材の間に液晶が配置され、液晶の外周部はシール材で囲まれている。本発明者らは、鋭意検討した結果、この色ムラの発生には、シール材の厚みが影響していること見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、合わせガラスにした際の色ムラの発生量が低減される調光フィルム、及び色ムラの発生量が低減された合わせガラスを提供することを目的とする。
(1)少なくとも樹脂基材を有する第1の積層体と、少なくとも樹脂基材を有する第2の積層体と、前記第1の積層体と前記第2の積層体との間に挟持された液晶層と、前記液晶層内に配置され、前記液晶層の厚みを保持するスペーサと、前記液晶層の外周部を囲むシール材と、を備え、前記シール材の最大厚みが、前記スペーサの厚みに対して1.0倍以上3.1倍以下である調光フィルム。
図1は、本発明の実施形態に係る調光フィルム10を備えた合わせガラス1の構成を説明する断面図である。
合わせガラス1は、中間層4,5を間に挟んだ状態で、板ガラス2,3により調光フィルム10を挟持している。調光フィルム10の外周部は中間層4,5と同じ材料である中間層6に囲まれている。
板ガラス2,3は、この種の合わせガラス1に適用可能な種々の材料を広く適用することができる。
中間層4,5,6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とともに加熱することにより流動性を生じる熱可塑性の樹脂で、例えばポリビニルブチラール樹脂(PVB)、架橋エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(架橋EVA)、ポリウレタン、アイオノマー等が挙げられる。
図2は実施形態の調光フィルム10の構成を説明する断面図であり、実線で示す部分が合わせガラス1に用いられる調光フィルム10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フィルム状の部材であり、第1直線偏光板26A及び第2直線偏光板26Bにより調光フィルム用の液晶セル27を挟持して構成される。
第1直線偏光板26A及び第2直線偏光板26Bは、偏光子を含むものであれば特に限定されるものではなく、偏光子の片側又は両側に偏光板保護フィルムを有するものであってもよい。
偏光子は、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)のような親水性ポリマーからなるフィルムを二色性色素であるヨウ素を含有する水溶液に浸漬させて延伸することによりポリビニルアルコールとヨウ素との錯体を形成させた偏光子や、ポリ塩化ビニルのようなプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させたものからなる偏光子等を挙げることができる。
また、ヨウ素の代わり二色性色素として二色性染料を用いる場合は、二色性染料として、アゾ系染料、スチルベン系染料、メチン系染料、シアニン系染料、ピラゾロン系染料、トリフェニルメタン系染料、キノリン系染料、オキサジン系染料、チアジン系染料、アントラキノン系染料等が用いられる。
液晶セル27は、フィルム状の第1積層体12と第2積層体13により、液晶層14を挟持して構成される。
第2積層体13には、第2基材21Bに、第2透明電極22B、第2配向層23B、及びビーズスペーサ24を積層して形成される。
第1積層体12は、第1基材21Aに、第1透明電極22A及び第1配向層23Aを積層して形成される。
第1基材21A、第2基材21Bは、種々の透明樹脂フィルムを適用することができるが、光学異方性が小さく、また、可視域の波長(380〜800nm)における透過率が80%以上である透明樹脂フィルムを適用することが望ましい。
透明樹脂フィルムの材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、EVA等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリサルホン(PEF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、ポリエーテル(PE)、ポリエーテルケトン(PEK)、(メタ)アクロニトリル、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂を挙げることができる。
特に、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂が好ましい。
本実施形態において、第1基材21A、第2基材21Bは、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用されるが、種々の厚みの透明樹脂フィルムを適用することができる。
第1透明電極22A、第2透明電極22Bは、上記透明樹脂フィルムと透明樹脂フィルムに積層される透明導電膜から構成されている。
透明導電膜としては、この種の透明樹脂フィルムに適用される各種の透明電極材料を適用することができ、酸化物系の全光透過率が50%以上の透明な金属薄膜を挙げることができる。例えば、酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系が挙げられる。
酸化インジウム(In2O3)系としては、酸化インジウム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zic Oxide)が挙げられる。
酸化亜鉛(ZnO)系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げられる。
本実施形態では、ITO(Indium Tin Oxide)により透明導電膜が形成される。
本実施形態ではスペーサとして球形状のビーズスペーサ24を用いる。ビーズスペーサ24は、液晶層14における外周部を除く部分の厚み(セルギャップ)を規定するために設けられる。ビーズスペーサ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。
ただし、液晶層14の厚みを規定する部材はビーズスペーサ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。
なお、上述の説明では、スペーサは、第2積層体13に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、第1積層体12、第2積層体13の両方、又は、第1積層体12にのみ設けられるようにしてもよい。
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、例えば、光分解型、光二量化型、光異性化型等を挙げることができる。
本実施形態では、光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又は、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等を挙げることができる。中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型の材料の具体例としては、例えば特開平9−118717号公報、特表平10−506420号公報、特表2003−505561号公報及びWO2010/150748号公報に記載された化合物を挙げることができる。
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14は、この種の調光フィルム10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。具体的に、液晶層14には、重合性官能基を有していない液晶化合物として、ネマチック液晶化合物、スメクチック液晶化合物及びコレステリック液晶化合物を適用することができる。
ネマチック液晶化合物としては、例えば、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシクロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系化合物、トリフルオロ系化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、及びアゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、トラン系化合物、エステル系化合物、ビシクロヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリミジン系化合物、及びビフェニルエチン系化合物等を挙げることができる。
コレステリック液晶化合物としては、例えば、コレステリルリノレート、コレステリルオレエート、セルロース、セルロース誘導体、ポリペプチド等を挙げることができる。
VA方式は、無電界時、液晶層14の液晶分子は垂直配向し、これにより調光フィルム10は、入射光を遮光して遮光状態となり、また、この電界の印加により、液晶層14の液晶が水平配向し、調光フィルム10は、入射光を透過して透過状態となる。
このVA方式のように、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となるような光の制御モードをノーマリーブラックモードという。
また、この電界の印加により液晶分子が直立して捩じれがとれるが、配向膜表面では配向規制力の方が強いため、液晶分子の配向方向は配向膜に沿ったままである。このような状態では、液晶分子は通過する光に対しては等方的であるため、液晶層14に入射された直線偏光の偏光方向の回転は生じない。従って、上の偏光板を通過した直線偏光は下の偏光板を通過できず、調光フィルム10は、入射光を遮光して遮光状態となる。
このTN方式のように、無電界時に透過状態となり、電界印加時に遮光状態となるような光の制御モードをノーマリーホワイトモードという。
更に、調光フィルム10は、上述の液晶による調光フィルムの他、透過光量を調整可能な各種調光フィルムを使用する場合に広く適用することができる。
液晶セル27は、液晶層14を囲むように、矩形枠状のシール材25が配置されている。シール材25により第1積層体12、第2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。シール材25は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
本実施形態において、図2に示すシール材25の最大厚みHは、ビーズスペーサ24の厚み(ビーズスペーサ24の直径,セルギャップ)HCGの1.0倍以上3.1倍以下である。
このように、シール材25の最大厚みHはビーズスペーサ24の厚みHCGの3.1倍以上であるので、ビーズスペーサ24を含む液晶層14とその外周部を囲むシール材25とを、第1積層体12と第2積層体13とで挟持して調光フィルム10を製造した場合、調光フィルム10の外周部の厚みは、図示するように、わずかに盛り上がった状態となっている。
また、シール材25は、液晶層14側から外側に向かって厚みが漸増し、外縁部が最も厚くなっている。
なお、ここで、液晶層14の厚みHLCは、HCG≦HLC≦Hという関係になる。
図3は、合わせガラス1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透明電極製造工程SP2−1、第2配向層製造工程SP2−2、第2スペーサ配置工程SP2−3を含む。
第2透明電極製造工程SP2−1において、第2基材21Bにスパッタリング等の真空成膜法により、ITOを用いて第2透明電極22Bが製造される。
ここで、シール材25は、塗布後、図2に一部を点線で示すように断面が楕円になる。この状態でのシール材25の最大厚み(楕円の短径,トリミング前の最大厚み)HMAXがビーズスペーサ24の厚みHCGよりも薄い(小さい)と、液晶層14の厚さが一定に保たれない。従って、シール材25のトリミング前の最大厚みHMAXが、ビーズスペーサの厚みHCG以上となるように、シール材25を塗工する。
また、上述したように、後述のトリミング後のシール材25の最大厚みH(≦HMAX)は、ビーズスペーサ24の厚み(直径)HCGの1.0倍以上3.1倍以下であるが、シール材25のトリミング前の最大厚みHMAXは、ビーズスペーサ24の厚み(直径)HCGの3.1倍より大きい場合もある。
なお液晶14Aの配置にあっては、本実施形態においては、多点ODF(One Drop Filling)注入法を用いる。多点ODFとは、シール材25内における複数の位置に、他方の積層体を貼り合わせる前に、ディスペンサ等によって液晶材料を滴下する方法である。
また、多点ODF注入法に限らず、第1積層体12、第2積層体13を積層した後、液晶層14に係る部位に形成される空隙に、液晶14Aを配置する方法等を用いてもよい。
この際、図2で実線及び点線で示すように、シール材25の楕円形状に沿って、それぞれの層が積層されるので、調光フィルム10の外周部は盛り上がっている。
ここで、トリミングの際、トリミング前のシール材25の最大厚みHMAXがビーズスペーサ24の厚みHCGの3.1倍より大きい場合、シール材25上でトリミングを行う。
すなわち、シール材25における、トリミング前の最大厚みHMAXを含む部分が切除されるようにトリミングを行い、トリミング後のシール材25の最大厚みHが、ビーズスペーサ24の厚みHCGの1.0倍以上3.1倍以下となるようにする。すなわち、トリミング後のシール材25の最大厚みHは、1.0HCG≦H≦3.1HCGとなる。この理由については後述する。
このようにシール材25における、トリミング前の最大厚みHMAXを含む部分が切除排除されるようにトリミングを行うと、シール材25は、図2の実線で示すように液晶層14側から外側に向かって、厚みが漸増する形状となる。
なお、ここで、HCG≦HLC≦H≦HMAXという関係になる。
しかし、これに限定されず、貼合工程SP8とトリミング工程SP9との順序は逆であってもよい。トリミング工程SP9の後に貼合工程SP8とすると、シール材25の巾の中点に第1直線偏光板26Aと第2直線偏光板26Bの端部を配置することができ、信頼性が向上する。
その後、調光フィルム10、中間層4,5,6、板ガラス2,3が積層された積層体を加熱及び加圧する。加熱及び加圧によって中間層4,5,6は調光フィルム10と密着し、調光フィルム10、中間層4,5,6、板ガラス2,3が一体化されて、合わせガラス1が作製される。なお、中間層6は省略されても良い。
図4は、シール材25の最大厚みHがHCGの3.1倍より大きい比較形態における調光フィルムを合わせガラスにした場合の、色ムラの発生状態を説明する図である。
比較形態は、トリミング後のシール材の最大厚みHが、ビーズスペーサの厚みHCGの3.1倍より大きい合わせガラス101である。本実施形態では、HCGが3.6μmであり、HはHCGの3.1倍以上であり、具体的にはHCG+15μmである。
図示するように、比較形態の合わせガラス101は、調光フィルム110の縁部(シール材25)から所定距離離間した部分に、濃い色の色ムラMが観察される。この色ムラMは、合わせガラス101にする前の状態の調光フィルム110単体においては発生せず、合わせガラス101とした場合に発生する現象である。
図6は、図5のシール材25のトリミング位置を説明する図であり、図2の調光フィルム10,110のA部分の拡大図に相当する。なお、図5においては、下面を平坦な板上に配置されているため、下面が平坦になっている。また、図2の縮尺は、説明容易のため、実際の縮尺と異なるため、図5の縮尺は図2の縮尺と異なっている。
図5の(2)は、図6の(2)の位置でシール材25をトリミングした調光フィルム10を用い合わせガラス1であり、シール材25の最大厚みHがビーズスペーサ24の厚みHCGの2.5倍(H/HCG=2.5)である。この場合も、色ムラは観察されなかった。
図5の(3)は、図6の(3)の位置でシール材25をトリミングした調光フィルム10を用い合わせガラス1であり、シール材25の最大厚みHがビーズスペーサ24の厚みHCGの3.1倍(H/HCG=3.1)である。この場合も、色ムラは観察されなかった。
図5の(5)は、図6の(5)位置でシール材25をトリミングした調光フィルム110を用い合わせガラス101であり、シール材25の最大厚みHがビーズスペーサ24の厚みHCGの3.9倍(H/HCG=3.9)である。この場合、上述の(4)よりも濃い色ムラが観察された。
図5の(6)は、図6の(6)の位置でシール材25をトリミングした調光フィルム110を用い合わせガラス101であり、シール材25の最大厚みHがビーズスペーサ24の厚みHCGの3.9倍(H/HCG=3.9)である。この場合、上述の(5)と同程度の濃い色ムラが観察された。
合わせガラス101にする前の状態においても、調光フィルム110には、図2に示すように、隆起部30が形成されているが、合わせガラス101にする前での液晶層14の厚さは、全体で一定であり、調光フィルム110単体では外周部での色ムラは観察されない。
この調光フィルム110は、図7(a)に示すように、中間層4,5,6及び板ガラス2,3(中間層5及び板ガラス3は図示せず)によって挟持される。この状態においても調光フィルム110の色ムラは観察されない。
調光フィルム110は、中間層4,5の突起部41によって押圧され、調光フィルム110の液晶層14における、中間層4,5の突起部41によって押圧された部分42の膜厚は薄くなる。
この薄くなった部分に存在していた液晶は、液晶層14内のシール材25と反対側に移動する。そうすると、移動した部分43の液晶層14は厚くなる。
このように液晶層14の膜厚が厚くなった部分43は、他の部分と厚さが異なるため、色ムラが生じる。特に、液晶層14の膜厚が厚くなった部分43と薄くなった部分42との間は、膜厚差が大きいため、色ムラが顕著になると考えられる。
したがって、中間層4,5において、調光フィルム10の隆起部30によって押されて他の部分に流動する材料の量も少ない。そうすると、流動した中間層4,5によって押圧された液晶層14における膜厚の変動量が小さくなる
したがって、本実施形態によると、比較形態と比べ、色ムラの発生の程度が軽減される。このように、本実施形態は、シール材25の最大厚みHは、スペーサの厚みHCGに対して、1.0HCG≦H≦3.1HCGとなるように、調整されているので、色ムラの発生程度が低減された調光フィルム、及び合わせガラスを提供することができる。
2,3板ガラス
4,5,6 中間層
6a 開口
10 調光フィルム
12 第1積層体
13 第2積層体
14 液晶層
14A 液晶
21A 第1基材
21B 第2基材
22A 第1透明電極
22B 第2透明電極
2,3A 第1配向層
2,3B 第2配向層
24 ビーズスペーサ
25 シール材
26A 第1直線偏光板
26B 第2直線偏光板
27 液晶セル
Claims (3)
- 少なくとも樹脂基材を有する第1の積層体と、
少なくとも樹脂基材を有する第2の積層体と、
前記第1の積層体と前記第2の積層体との間に挟持された液晶層と、
前記液晶層内に配置され、前記液晶層の厚みを保持するスペーサと、
前記液晶層の外周部を囲むシール材と、を備え、
前記シール材の最大厚みが、前記スペーサの厚みに対して1.0倍以上倍3.1以下である調光フィルム。 - 前記シール材は、前記液晶層側から外側に向かって厚みが漸増し、外縁部が最も厚い、
請求項1に記載の調光フィルム。 - 請求項1又は2の調光フィルムの両側を、中間層を間に挟んで2枚のガラスで挟持した、
合わせガラス。
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