JP2020112741A - 調光シートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）などの液晶材料からなる調光層を具備する調光シート端部（周縁部）では、水分，酸，紫外線などに触れる可能性が高く、調光層の劣化が生じ易いという弊害を解消して、施工現場での取り扱い性，意匠性，防水性を高めた構造の調光シートを提案する。【解決手段】調光シートの外形を規定する端部近傍の外周に、調光層を貫通する深さの溝部が形成され、調光層が除去された溝部内は、液晶組成物以外の封止材料が埋め込まれた構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、光透過率の可変な調光領域を有する調光シート、および、その製造方法に関する。

調光シートは、液晶組成物を含む調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層とを備えている。一対の透明電極層間の電位差に応じて液晶分子の配向状態が変わることにより、調光シートの光透過率が変わる（例えば、特許文献１参照）。

調光シートの使用形態として、屋外と屋内との境界部や温度差の大きい２つの空間の境界部に調光シートが配置される場合等に、雨水や結露等に起因した水分が調光シートに付着することが起こり得る。水分が調光層の内部に浸入すると、調光シートにおける光透過率の可変機能が低下する。

液晶材料からなる調光層は、酸、水分、紫外線などによって劣化が生じやすく、特に、調光層が挟持されたシート端部（周縁部）は水分や酸，紫外線などに触れる可能性が高く、調光層の劣化が生じ易い。

前面基板上に液晶層（ＰＤＬＣ：液晶分子がポリマー中に分散配置された構成の高分子分散型液晶）がコーティングされ、これに背面基板をラミネートした形態の液晶パネルにおける周縁部のシール構造に係る提案として、特許文献２では、前面基板の表面と背面基板の側面およびＰＤＬＣの側面に、シール剤を塗布するシール構造が開示されている。

特開２０１７−１８７７７５号公報 特開平６−１８６５７４号公報

シール剤が樹脂製の接着剤の場合、防水機能が不十分である。また、コーキング剤，シーリング剤と称される液状・ペースト状のシール剤（パテ）を塗布形成した後、十分に乾燥硬化させる必要があり、乾燥工程のために設備や時間を要することになる。調光シートの使用形態として、垂直に立った状態のガラス板や間仕切りに貼り合わせて適用する場合、液状のシール剤を塗布形成することは、施工現場での取り扱いの面でも不利であるだけでなく、作業者の技量に応じた塗布ムラや外観不良を招きやすい実態にある。

本発明は、施工現場での取り扱い性，意匠性，防水性を高めた構造の調光シートを提案することを目的とする。

上記課題を解決する調光シートは、
第１の基材フィルムと、前記第１の基材フィルムの上に形成された第１の透明電極と、を有する第１の透明電極フィルムと、
第２の基材フィルムと、前記第２の基材フィルムの上に形成された第２の透明電極と、を有する第２の透明電極フィルムと、
前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とを対向させて配置された前記第１の透明電
極フィルムと前記第２の透明電極フィルムとの間に挟持された液晶組成物を含む調光層と、を備え、
調光シートの外周部の端部近傍に、調光層を貫通する深さの溝部が形成され、調光層が除去された前記溝部内は、液晶組成物以外の封止材料が埋め込まれた構成であることを特徴とする。

調光シートの外形は矩形であり、調光層に電力を供給するために透明電極層上に形成された給電部を除いた箇所に、端部から１０ｍｍ以内の外周に沿って、連続的あるいは断続的に溝部が形成される。

封止材料には樹脂材料が採用される。

請求項１記載の調光シートの製造にあたり、
調光シートを構成する積層体のうち、少なくとも一方の透明電極フィルムおよび調光層に至る深さまでハーフカットした断裁線で規定される断裁箇所を除去することにより、非貫通孔の溝部を形成する工程が含まれる。

上記ハーフカットはレーザ加工により行なっても良い。

封止材料が埋め込まれた溝部の内側にあたる調光シートの調光層（液晶材料）が調光シートの端部で露出せずに密封された状態となり、水分や酸，紫外線などに触れる可能性が低減し、液晶層の劣化が解消される。調光シートの施工現場では、シール剤の塗布形成が不要となり、取り扱いの面での不利が低減されるため、シール剤の塗布ムラや外観不良を招きやすい問題も解消される。

本発明の実施形態による調光シートの要部断面図。 調光シートを示す説明図。（従来技術） 本発明の実施形態による調光シートを示す平面図。 調光シートに溝部を形成する手順（一例）を示す説明図。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明するが、本発明は以下の説明によって限定されるものではない。

＜調光フィルム＞
図２に示すように、調光シート１００は、一対の透明電極フィルム１５、１５と調光層１３（液晶層）と、給電部１１０とを備える。各透明電極フィルム１５は、基材フィルム１１と透明電極１２とを備えた積層体である。一対の透明電極フィルム１５、１５は、各透明電極１２を調光層１３と対向させ、調光層１３を挟持する。図２（ｂ）の断面図においては、便宜的にそれぞれ下側を第１、上側を第２の基材フィルム１１、透明電極１２、透明電極フィルム１５と称することとする。

基材フィルム１１は、ロール・トゥ・ロール（roll to roll）方式での製造に適した実質的に透明なフレキシブルフィルム基材であれば、いずれも用いることができる。本実施形態では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を採用する。ＰＥＴフィルムには、紫外線吸収剤、安定剤などが添加されてあっても良い。

透明電極１２は、従来公知の透明性を有する電極材料であればいずれも用いることができ、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）導電膜、酸化錫導電膜、酸化亜鉛導電膜、高
分子導電膜などからなる電極である。透明電極１２は、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、各種塗布法等を用いることにより形成することができる。また、透明電極１２のパターニングが必要な場合には、エッチング法、リフトオフ法、レーザトリミング法、各種マスクを用いる方法など、任意の方法によって透明電極１２のパターニングを行うことができる。

調光層１３は、例えば、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）であり、液晶分子と、三次元の網目状に形成された樹脂からなるポリマーネットワークとを含み、ポリマーネットワークが有する空隙に液晶分子が保持されている。調光層１３は、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）など、他の構造であってもよい。

液晶分子には、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶などの従来公知の液晶分子を用いることができる。中でも、低電圧での駆動ならびに散乱特性などを考慮すると、誘電率の異方性が高く、屈折率の異方性の大きいものが好ましい。液晶分子は、ポリマーネットワークを形成する重合反応に供するエチレン基などの官能基を有していてもよい。

調光層１３は、ノーマルモードとリバースモードのいずれであってもよい。ノーマルモードの液晶層１３は、電圧印加（ＯＮ）により透過状態となり、電圧除去（ＯＦＦ）により散乱状態となる。リバースモードの液晶層１３は、電圧除去（ＯＦＦ）により透過状態となり、電圧印加（ＯＮ）により散乱状態となる。

調光シート１００にリバースモードの調光層１３を用いる場合は、調光シート１００は各透明電極１２と調光層１３との間に配向膜を有する。配向膜は、調光層の配向方式（ＴＮ方式，ＶＡ方式，ＩＰＳ方式，ＯＣＢ方式など）に応じて、電圧除去（ＯＦＦ）時に透過状態を呈する分子配向となるものが選定され、従来公知の水平配向膜，垂直配向膜のいずれかの配向膜が用いられる。

リバースモードのＰＮＬＣによる調光層１３を具備する調光シートの製造にあたっては、液晶と光重合性化合物（モノマー）との混合物を一対の透明電極フィルム１５（フィルム基材１１に透明電極１２、配向層（不図示）が積層されてなる）の間に挟む。次いで、一定の条件下で紫外線を照射することにより、光重合によって液晶中の光重合性化合物を高分子に変化させる。光重合および架橋結合により、微細なドメイン（高分子の空隙）を無数に有するポリマーネットワークが液晶中に形成される。一方、ノーマルモードの調光フィルムの製造にあたっては、フィルム基材１１に透明電極１２と配向層とが積層されてなる透明電極フィルム１５に代えて、フィルム基材１１に透明電極１２が積層されて配向層が積層されていない透明電極フィルム１５が用いられて、同様の手順によってなされる。

調光層１３には、スペーサが導入されてあっても良い。スペーサを導入することにより、調光層１３の厚さを均一に保つことが可能となる。スペーサとしては、特に限定するものではないが、粒状の樹脂スペーサや、粒状のガラススペーサなどを好適に用いることができる。

給電部１１０は、リード線を通じて外部からの給電を行なうために形成される。各給電部１１０は、例えば、ハーフカットにより透明電極１２を露出させ、露出した透明電極１２表面に導電ペースト、導電テープを積層し、導電テープ上にハンダを形成し、リード線に連結して形成される。

図２では、第１給電部１１０（第１透明電極１２に接続する側）と第２給電部１１０（
図示は省略するが、図２（ｂ）では、第１給電部１１０とは上下反転した構造となる）とが調光シート２０の一辺に沿って並ぶ形態を例示しているが、第１給電部１１０と第２給電部１１０との配置関係は特に限定されない。例えば、矩形の調光シート２０の対向する辺同士に配置されても良いし、隣接して直交する２辺に配置されても良い。

調光層１３が第１状態（液晶分子が、調光シート１００が不透過を呈するように配列した状態）であるとき、調光層１３の全光線透過率は、１０％以下であり、ヘイズ値は、８０％以上であることが好ましい。調光層１３が第２状態（液晶分子が、調光フィルム１００が透過を呈するように配列した状態）であるとき、調光層１３の全光線透過率は、８０％以上であり、ヘイズ値は、１０％以下であることが好ましい。なお、各層の全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１（ＩＳＯ １３４６８−１）)に準拠する方法によって測定することができる。また、各層のヘイズ値は、ＪＩＳ Ｋ ７３６１（ＩＳＯ １４７８２）に準拠する方法によって測定することができる。

図２（ｂ）の断面図に示される様に、第２（上側）の透明電極フィルム１５がハーフカットされた調光シート１００の断面では調光層１３が露出しており、水分、酸、紫外線などとの接触に伴う調光層の劣化が生じやすい。調光シート１００の端面における調光層１３の露出は、給電部１１０の形成箇所だけでなく、調光シート１００の外形を規定する周縁部（矩形の四辺）全てにおいての問題である。

そのため、施工現場では調光シート１００の周縁部に液状のシール剤を塗布形成すること（パテ塗り）が行なわれることもあるが、前述した様に、作業者の技量に応じたシール剤の塗布ムラや外観不良を招いていた。

＜溝部の形成＞
本発明による調光シート１００は、施工現場におけるシール剤の塗布形成を要せず、予め防水機能を高めておいた構造である。図１にその防水構造の要部断面を示す。

調光シート１００の外形を規定する端部近傍の外周にて、第２（上側）の透明電極フィルム１５から調光層１３を貫通する深さの切り込みを入れ、断裁線（断面図では、壁面となる２本）で規定される断裁箇所を積層構造から剥離除去し、溝部２０を形成する。

溝部に残る調光層（液晶）１３を拭き取った上で、溝部２０内に液晶組成物以外の封止材料２１を埋め込み、断裁面からの調光層１３の流出を抑える。

図１（ａ）では、溝部２０は底部に向かうほど開口幅が狭くなるテーパ状の断面形状であり、封止材料２１は剥離除去された第２の透明電極フィルム１５の上面まで達する様に溝部２０を充填しており、溝部２０の底部は第１（下側）の透明電極フィルム１５のフィルム基材１１まで達している様に図示されている。

溝部２０の断面形状、封止材料２１の充填量、溝部２０の深さは、図１（ａ）の図示に限られるものではなく、図１（ｂ）に示す様に、開口幅が一定な形状で、封止材料２１は断裁面で露出する調光層１３を塞ぐ程度に充填し、溝部２０の底部は第１の透明電極フィルム１５のフィルム基材１１の透明電極１２表面に位置する程度の深さであっても良い。

溝部２０の形成にあたっては、調光シート１００ハーフカットはカッターナイフによる機械的な断裁に限らず、レーザ加工により行なっても良い。

レーザ加工の一例としては、基材フィルム１１のＰＥＴフィルムに吸収する波長１０．６３μｍ（赤外線）の炭酸ガスレーザーが好適に使用できる。炭酸ガスレーザーの光を集光レンズで集光し、基材フィルム１１面に照射することにより、基材フィルム１１の被照射部分を発熱，溶融，あるいは分解，灰化などによって除去することができる。照射手段としては、出力１５０Ｗ，繰り返し１０ｋＨＺ，スポット系１２０μｍ，走査速度１００ｍ／分程度が例示される。

図３は、調光シート１００への溝部２０の形成箇所を示す平面図である。溝部２０は、調光シート１００の端部における調光層１３の露出箇所を全て外部から隠蔽して、水分、酸、紫外線などとの接触を避ける上で、基本的には調光シート１００の周縁部分の全周に渡って形成することが望ましい。

溝部２０の形状や形成箇所に応じて、使用する設備・機器，プロセス，封止材料２１の使用量などが変わり、製造コストや発揮される機能（防水性）にも変化を及ぼすことになるが、調光シート１００の使用環境・用途の違いに応じて、溝部２０の形態も各種考えられる。図３（ａ）〜（ｃ）は、その一例である。

図３（ａ）は、矩形の調光シート１００の周縁部分のほぼ全周に渡って連続する環状に形成した溝部２０である。調光シート１００下部の一辺に配置された給電部１１０では、溝部２０が一旦途切れている。

図３（ｂ）は、溝部２０を環状に形成する際、コーナー部分の製造を容易にするべく、それぞれ上辺，左辺，右辺に渡る３本の直線を連結して形成した溝部２０である。調光シート１００下部の一辺に配置された給電部１１０では、溝部２０が一旦途切れている。

図３（ｃ）は、調光シート１００の周縁部分の全周に渡って連続せず、断続的（非連続）に形成した溝部２０の一例である。調光シート１００の端部における調光層１３の露出箇所の全てまでは外部から隠蔽せず、主要な箇所に局所的に溝部２０を形成している。図３（ｃ）の例では、複数の溝部２０（要素）は全て同一形状，同一サイズであり、各要素は全て同一のプロセス，設備機器の条件で製造でき、封止材料２１の充填量なども抑制される。

尚、図３（ａ）〜（ｃ）の何れの例においても、給電部１１０では溝部２０を形成せず、露出する調光層１３（図２（ｂ）参照）は外部から隠蔽されていないが、給電部１１０での調光層１３の被覆（シール）は、給電部１１０自体を樹脂封止するなどにより、溝部２０の形成とは別途に行なわれることが望ましい。

図４に、溝部２０を形成する手法の一例を示す。

図４（ａ）で、断裁されて外形が規定された調光シート１００の端部近傍で溝部２０を形成する箇所に切り込みを入れる。溝部２０は、外形端部から１０ｍｍ以内の表示画面の有効領域外に形成する。図４（ａ）では、レーザ３０照射による切り込み形成を示す。

想定する溝部２０の断面形状，深さ（底部の位置）を考慮して、図４（ａ）の場合、第１（下側）基材フィルム１１内にレーザ３０の焦点を合わせて走査する。

カッターにより切り込みを入れる場合、溝部２０の底部を規定する断裁線をカットすることは難しい。カッターによる切り込みは、溝部２０の側壁を規定する２本の切り込みを、第２（上側）の透明電極フィルム１５から調光層１３に至るまでの深さ分入れる。切り込みを入れて規定した溝部２０に相当する箇所は、調光層１３が層間破壊されて第２の透明電極フィルム１５を剥離除去することが出来る。（図示せず）
図４（ｂ）に例示する断面形状の溝部２０に残る調光層１３を拭き取り除去した後、図４（ｃ）に示す様に、ディスペンサ４０により封止材料２１を充填する。封止材料２１の
充填は調光層１３が暴露しない高さ（量）まで行なう。封止材料２１はプラスチック材料が通常有する絶縁性，バリア性，耐薬品性，耐候性，耐水性が要求され、接着材料として一般的なアクリル系，エポキシ系樹脂が好適に採用される。封止材料２１の充填後、乾燥硬化させて溝部２０が完成する。

１００ 調光シート
１３ 調光層
１５ 透明電極フィルム
１１ 基材フィルム
１２ 透明電極
１１０ 給電部
２０ 溝部
２１ 封止材料
３０ レーザ
４０ ディスペンサ

Claims (5)

1. 第１の基材フィルムと、前記第１の基材フィルムの上に形成された第１の透明電極と、を有する第１の透明電極フィルムと、
   第２の基材フィルムと、前記第２の基材フィルムの上に形成された第２の透明電極と、を有する第２の透明電極フィルムと、
   前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とを対向させて配置された前記第１の透明電極フィルムと前記第２の透明電極フィルムとの間に挟持された液晶組成物を含む調光層と、を備え、
   調光シートの外周部の端部近傍に、調光層を貫通する深さの溝部が形成され、調光層が除去された前記溝部内は、液晶組成物以外の封止材料が埋め込まれた構成であることを特徴とする調光シート。
2. 調光シートの外形は矩形であり、調光層に電力を供給するために透明電極層上に形成された給電部を除いた箇所に、端部から１０ｍｍ以内の外周に沿って、連続的あるいは断続的に溝部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の調光シート。
3. 封止材料は樹脂材料である請求項１または２に記載の調光シート。
4. 請求項１記載の調光シートの製造にあたり、
   調光シートを構成する積層体のうち、少なくとも一方の透明電極フィルムおよび調光層に至る深さまでハーフカットした断裁線で規定される断裁箇所を除去することにより、非貫通孔の溝部を形成する工程を含むことを特徴とする調光シートの製造方法。
5. ハーフカットはレーザ加工により行なわれる請求項４記載の調光シートの製造方法。