JP2019070778A - 調光フィルム、調光部材、車両、調光システム及び調光フィルムの駆動方法 - Google Patents
調光フィルム、調光部材、車両、調光システム及び調光フィルムの駆動方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
透過光量を低減する透過光量低減部材が前記液晶セルに部分的に設けられ、
前記電極が、
少なくとも前記透過光量低減部材が設けられた第1の領域と、前記透過光量低減部材が設けられていない第2の領域とで電気的に分離されている調光フィルム。
第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極である調光フィルム。
前記透過光量低減部材が、偏光子である調光フィルム。
前記透明部材に配置される(1)から(3)までのいずれかの調光フィルムと、
を備える調光部材。
前記調光フィルムの前記電極に電圧を印加する電源装置と、
を備える調光システム。
前記電源装置が、少なくとも前記第1及び第2の領域の前記電極への印加電圧を設定して、前記第1の領域を遮光状態に設定し、前記第2の領域を透光状態に設定する調光システム。
前記第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極であり、
前記電源装置は、
前記帯状電極の印加電圧を設定して、前記第1及び第2の領域を遮光状態及び透光状態に設定して、前記第1の領域から前記第2の領域に向かって透過率が徐々に変化するように設定する調光システム。
前記調光フィルムは、
電極への印加電圧に応じて二色性色素を有する液晶層の透過光量を変化させる液晶セルを備え、
透過光量を低減する透過光量低減部材が前記液晶セルに部分的に設けられ、
前記電極が、
少なくとも前記透過光量低減部材が設けられた第1の領域と、前記透過光量低減部材が設けられていない第2の領域とで電気的に分離されており、
前記調光フィルムの駆動方法は、
少なくとも前記第1及び第2の領域の前記電極への印加電圧を設定して、前記第1の領域を遮光状態に設定し、前記第2の領域を透光状態に設定する調光フィルムの駆動方法。
前記第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極であり、
前記調光フィルムの駆動方法は、
前記帯状電極の印加電圧を設定して、前記第1及び第2の領域を遮光状態及び透光状態に設定して、前記第1の領域から前記第2の領域に向かって透過率が徐々に変化するように設定する調光フィルムの駆動方法。
〔調光フィルムの基本構成〕
図1は、第1実施形態の調光システムに適用される調光フィルムを示す図である。図1(B)は、本発明の第1実施形態に係る調光システムに適用される調光フィルムを示す断面図であり、図1(A)は、図1(B)との対比により、電極16と透過光量低減部材2との関係を示す平面図である。
調光フィルム1は、印加電圧を変化させることにより透過光の光量を制御することができるフィルムである。調光フィルム1は透明部材に配置され、調光部材として主に使用される。例えば、調光フィルム1は、透明樹脂板や、ガラス等の透明部材に粘着剤等により貼付されたり、合わせガラスの中間材とともに、又は中間材の代わりにガラス板(透明部材)間に挟持されたりする調光部材として使用される。
この調光フィルム1(調光部材)は、例えば、建築物の窓ガラスや、ショーケース、屋内の透明パーテーション、車両のウインドウ等の調光を図る部位(外光が入射する部位、例えば、フロントや、サイド、リア、ルーフ等のウインドウ)に配置され、建築物や車両等の内側への入射光の光量を制御することができる。
下側積層体5Dは、基材6に、透明電極11、配向層13、スペーサ12を積層して形成される。
上側積層体5Uは、基材15に、透明電極16、配向層17を積層して形成される。
液晶セル4は、この上側積層体5U及び下側積層体5Dに設けられた透明電極11、16の駆動により、液晶層8に設けられたゲストホスト液晶組成物による液晶材料の配向を変化させ、これにより透過光の光量を変化させる。
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、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、種々の厚みの透明樹脂フィルムを適用することができる。
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 Zinc 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。
ただし、スペーサは、液晶層8の厚みを規定する部材はビーズスペーサ12に限定されず、例えば、フォトレジストを第1基材15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、下側積層体5D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、上側積層体5U、下側積層体5Dの両方、又は、上側積層体5Uにのみ設けられるようにしてもよい。
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。
〔液晶セル〕
図2及び図3は、遮光時及び透光時におけるゲストホスト液晶組成物8A、二色性色素組成物8Bの配向を説明する図である。
図4は、調光フィルムの印加電圧の設定を説明する図である。
液晶セル4は、透過率が最も低くなる遮光時、ゲストホスト液晶組成物8A、二色性色素組成物8Bが一方向に水平配向するように(図2)、すなわち液晶組成物8A、二色性色素組成物8Bの長軸方向が、一方向であって、かつ水平方向となるように配向層13,17が作製される。また、液晶セル4は、透過率が最も高くなる透光時、ゲストホスト液晶組成物8A、二色性色素組成物8Bが垂直配向するように(図3)、すなわち液晶組成物8A、二色性色素組成物8Bの長軸方向が液晶層8の厚み方向となるように、作製される。
ここで、ノーマリーブラックとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最小となり、黒い画面になる構造である。ノーマリーホワイトとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最大となり、透明となる構造である。
なお、二色性色素組成物を用いないTN方式、VA方式、IPS方式等の液晶セルでは、透過率を約0.0%から35%範囲で変化させることができ、これにより透光時における透過率は35%程度しか確保できない。
ここで、VA方式は、基板上に形成した透明電極の上に垂直方向に配向規制力を有する配向膜を設け、上下基板で液晶層を挟む構成である。TN方式は、基板上に形成した透明電極の上に、配向方向が90°異なるようなラビング処理等を行った配向膜を付け、上下基板で液晶層を挟む構成である。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板に対して横(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。
ただし、この透過光量低減部材2を配置していない第2の領域Bでは、入射した光を最も遮光する遮光時における透過率を十分に低減することが困難になる。
なお、透過光量低減部材2の透過率は適宜設定することができ、例えば、透過率を25%にした場合、第1の領域Aにおける透過率は、5%から17.5%の範囲で調整することができる。
また、透過光量低減部材2の透過率を28.6%にした場合、第1の領域Aにおける透過率は、5.7%から20%の範囲で調整することができ、上述の透過率の範囲が20%から70%である第2の領域Bとの組み合わせにより、調光フィルム1の透過率の変化を連続的にすることができるとともに、調光フィルム1の最も透過率が高い領域と、最も透過率が低い領域とでコントラスト差を最も大きくすることができる。
これによりこの実施形態では、少なくともこの2つの領域A及びBでは個別に液晶層8に電界を設定可能に、領域A及びBで透明電極16が電気的に分離して作製される。すなわち、透明電極16を構成する透明導電膜が、エッチング等により領域A及びBで物理的に分離するよう、作製される。
なお、図1(A)において、各領域A、Bの帯状電極16A4以降、及び、16B4以降の図示は、省略されている。
図5は、領域A及びBの透過率に係る特性を示す特性曲線図である。図5中のLAは、印加電圧Vの変化に伴い変化する第1の領域Aの透過率の軌跡を示し、図5中のLBは、印加電圧Vの変化に伴い変化する第2の領域Bの透過率の軌跡を示す。図5に示す例では、第1の領域Aの透過率は、10%から35%の範囲内で調整され、第2の領域Bの透過率は、20%から70%の範囲内で調整される。
この実施形態の調光フィルム1は、配向層13、17が垂直配向層により構成されることにより、調光フィルム1は、ノーマリーホワイトにより構成され、電極11、16間に印加する矩形波信号の振幅が増大して、電極11、16間の印加電圧Vが増大すると、透過率が減少する。第1及び第2の領域A及びBでは、この印加電圧の増大による透過率の変化範囲が、図5中の領域AR1の範囲で部分的に重なり合って異なることになる。
に設定する場合には、これに対応するように領域A及びBにおける印加電圧をVA1及びVB1に設定して、全面を均一な透過率に設定することができる。
第1の領域Aから第2の領域Bに移る箇所では、これら第1及び第2の領域A及びB間の透過率の差分の分だけ、第2の領域Bの帯状電極のうち、最も第1の領域A側に位置する帯状電極の印加電圧Vを一次的に増大させ、この状態から第2の領域Bの端部(帯状電極16B1側)に向かうに従って印加電圧Vを徐々に低減する。
これにより、第1の領域Aの帯状電極16A1側から第2の領域Bの帯状電極16B1側までの間において、調光フィルム1の透過率が5%から70%まで徐々に変化するようにし、これにより透過率の変化にグラデーションを設けることができる。
図7は、調光フィルム1を使用した調光システムの構成を示す図である。
この調光システム20は、窓ガラス、パーテーション等の調光を図る部位に調光フィルム1を貼り付けて配置する。この調光システム20は、電源装置21により調光フィルム1の各帯状電極16A1、16A2、16A3、16A4、・・・、16B1、16B2、16B3、16B4、・・・に独立に印加電圧を供給して調光フィルム1における外来光の透過を制御し、これによりこれら窓ガラス、パーテーション等における透過光を制御して調光を図る。
この実施形態では、偏光子に代えて透過光量低減部材に着色フィルム(例えば黒色フィルム)を適用して、この着色フィルムが偏光子2Aに代えて配置される。この実施形態では、この透過光量低減部材に関する構成が異なる点を除いて第1実施形態と同一に構成される。
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組み合わせ、さらには上述の実施形態を種々に変更することができる。
2 透過光量低減部材
2A 偏光子
4 液晶セル
5D 下側積層体
5U 上側積層体
6、16 基材
8 液晶層
8A ゲストホスト液晶組成物
8B 二色性色素組成物
11、16 透明電極
12 スペーサ
13、17 配向層
15 基材
19 シール材
20 調光システム
21 電源装置
Claims (10)
- 電極への印加電圧に応じて二色性色素を有する液晶層の透過光量を変化させる液晶セルを備え、
透過光量を低減する透過光量低減部材が前記液晶セルに部分的に設けられ、
前記電極が、
少なくとも前記透過光量低減部材が設けられた第1の領域と、前記透過光量低減部材が設けられていない第2の領域とで電気的に分離されている
調光フィルム。 - 前記第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極である
請求項1に記載の調光フィルム。 - 前記透過光量低減部材が、偏光子である
請求項1又は請求項2に記載の調光フィルム。 - 透明部材と、
前記透明部材に配置される請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の調光フィルムと、
を備える調光部材。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の調光フィルムが、外光が入射する部位に配置された車両。
- 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の調光フィルムと、
前記調光フィルムの前記電極に電圧を印加する電源装置と、
を備える調光システム。 - 前記電源装置が、少なくとも前記第1及び第2の領域の前記電極への印加電圧を設定して、前記第1の領域を遮光状態に設定し、前記第2の領域を透光状態に設定する
請求項6に記載の調光システム。 - 前記第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極であり、
前記電源装置は、
前記帯状電極の印加電圧を設定して、前記第1及び第2の領域を遮光状態及び透光状態に設定して、前記第1の領域から前記第2の領域に向かって透過率が徐々に変化するように設定する
請求項6又は請求項7に記載の調光システム。 - 調光フィルムの駆動方法において、
前記調光フィルムは、
電極への印加電圧に応じて二色性色素を有する液晶層の透過光量を変化させる液晶セルを備え、
透過光量を低減する透過光量低減部材が前記液晶セルに部分的に設けられ、
前記電極が、
少なくとも前記透過光量低減部材が設けられた第1の領域と、前記透過光量低減部材が設けられていない第2の領域とで電気的に分離されており、
前記調光フィルムの駆動方法は、
少なくとも前記第1及び第2の領域の前記電極への印加電圧を設定して、前記第1の領域を遮光状態に設定し、前記第2の領域を透光状態に設定する
調光フィルムの駆動方法。 - 前記第1の領域及び又は第2の領域の前記電極が、前記第1及び第2の領域の境界に沿って延長し、それぞれ電気的に分離されている複数の帯状電極であり、
前記調光フィルムの駆動方法は、
前記帯状電極の印加電圧を設定して、前記第1及び第2の領域を遮光状態及び透光状態に設定して、前記第1の領域から前記第2の領域に向かって透過率が徐々に変化するように設定する
請求項9に記載の調光フィルムの駆動方法。
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