JP2023135820A - 調光シート及び調光シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】CNT透明導電積層体に用いて調光シート化する際に生じやすい、電流リークおよび電極取り出し時の抵抗上昇を抑制する調光シートを提供する。【解決手段】透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、透明電極を対向させて配置された第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟持された調光シートであって、調光シートの端部において、第1の積層体および液晶層の端面が、第2の積層体の端面よりも内側にあり、透明電極はカーボンナノチューブを含むものであり、第2の積層体がオーバーコート層を備えるものである、調光シートにより解決する。【選択図】図1

Description

本発明は、電気的制御によって光の透過状態を制御する光学素子を備えた調光シートに
関する。

調光シートは、液晶組成物を含む調光素子である液晶層と、液晶層を挟む一対の透明電
極を有する基材とを備えている。一対の透明電極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）。
液晶の透過状態（透明状態）と散乱状態（不透明状態）との間でスイッチングを行う液
晶層として、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の内部に形
成された空隙内に配置された液晶分子を有する構成のポリマーネットワーク型液晶（PNLC
：Polymer Network Liquid Crystal）、または、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（PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いた液晶組成
物のタイプが普及しており、透明－散乱の状態変化を奏する液晶層として採用されている
特許文献1参照）。
調光シートは、例えばガラス等に固定することにより、窓ガラスや展示ウィンドウ、間
仕切りなどに採用することが可能となる。機械的強度の付与のため、調光シートは、特に
合わせガラスの形態で使用されることが多い。合わせガラスの形態とは、調光シートを一
対のガラス板で挟み、それぞれを中間膜で接着した形態である。合わせガラスの中間膜に
はPVB（ポリビニルブチラール）樹脂が多用されている。

基材がガラス等のリジッドな基材でなくフレキシブルな樹脂フィルムとした、ロール・
トゥ・ロール（roll to roll）方式での連続的な製造に適した構成の調光シートが提案さ
れている（特許文献2）。一方、カーボンナノチューブ（以下、CNTと表すことがある）を
電極に用いて作成された調光シートも提案されている（特許文献3）。
また、周縁部のシールのためにハーフカット部を調光シートの外周部に設けることが提
案されている（特許文献4）。

特開2017-187775号公報 特開2006-162823号公報 特開2013-164566号公報 特願2019-76926号公報

上記に示した調光シートのような、2枚の電極の間に極めて薄い（数μm-数mm）材料が
挟まれた積層体では、素子の周囲を裁断した際に電極基材端面部が変形し、盛り上がりが
生じる場合がある。その結果、端面の盛上り部が対向する電極に接触し電流リークが生じ
、素子の駆動効率の低下や発火等の危険がある。特に、ITO等の比較的硬い電極では端面
の変形は起こりにくいため、それによるリークは生じにくいが、CNTの様な柔軟な電極の
場合端面の変形が生じ、リークが発生しやすいことを見出した。
また、調光シート等のデバイス作成時の電極取り出しの手法は、導電膜上の積層物を、
溶剤等を用いて拭き取ることが一般的である。一方で、塗布により製膜したCNT導電膜は
耐傷性および耐溶剤性が弱い傾向があり、電極取り出しの際にCNT導電膜まで拭き取られ
表面抵抗が大きく上昇してしまい、素子駆動の効率を悪化させることを見出した。
本発明者では、特に、CNT透明導電積層体に用いて調光シート化する際に生じやすい、
電流リークおよび電極取り出し時の抵抗上昇を抑制することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、CNTを含む透明電極において、
積層体端面の形状を特定とすることで、上記課題が解決することができることを見出した
。
本発明は、このような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
［1］透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、
透明電極を対向させて配置された第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟持
された調光シートであって、
調光シートの端部において、第1の積層体および液晶層の端面が、第2の積層体の端面よ
りも内側にあり、
透明電極はカーボンナノチューブを含むものであり、
第2の積層体がオーバーコート層を備えるものである、調光シート。
［２］前記第２の積層体が、前記液晶層と対向する面の一部が露出した露出部を有するも
のである、［1］に記載の調光シート。
［３］透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、
透明電極を対向させて配置された該第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟
持された調光シートの製造方法であって、
調光シートの端部の第1の積層体および液晶層の端面を切断し、第2の積層体の端面より
も内側にする工程を有するものである、調光シートの製造方法。

本発明により、電流リークおよび電極取り出し部の抵抗上昇が抑制された、CNTを電極
に用いた調光シートを提供することができる。

本発明の調光シートの平面図を示す 本発明の調光シートの断面図を示す 図1の19の断面図を示す

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。各図において、同様また
は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する
。また、説明の便宜上、実際の縮尺とは異なるサイズで誇張して図示する場合もある。

本発明は、透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、前
記透明電極を対向させて配置された該第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟
持された調光シートである。図1及び２は本発明の調光シートの説明図であり、図１は調
光シートの平面図、図2は調光シートの断面図である。なお、図1及び2は本発明の調光シ
ートの一例であり、これに限定されるものではない。
また、調光シートの上下は特に限定されず、垂直に立てた状態で使用してもよい。
図2において、第1の積層体は透明導電積層体15を指し、第2の積層体は透明導電積層体1
6を指す（以下、第1の積層体を透明導電積層体15、第2の積層体を透明導電積層体16と表
すことがある）。

［透明導電積層体15］
透明導電積層体15は、フィルム基材11、透明電極12及びオーバーコート層14を含む積層
体である。これら以外にも他の構成要件を含んでいてもよく、例えばUV吸収層、配向膜等
が挙げられる。
透明導電積層体15の厚みは70μm以上が好ましく、80μm以上がより好ましい。また、３
50μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましい。
透明導電積層体15を構成するフィルム基材11は、ロール・トゥ・ロール方式での製造に
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
。具体的には、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）
などのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセル
ロース（TAC）などのセルロース誘導体、ポリエーテルサルフォン（PES）樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などからなるフィル
ムを例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

フィルム基材11には、紫外線吸収剤、安定剤などが添加されてあってもよいし、透明性
フィルムのいずれかの面に、紫外線吸収層、熱線反射層、バリア層などが設けられてもよ
い。また、透明性フィルムには、適宜、易接着処理、帯電防止処理等が施されもよく、更
に補強基材などが設けられてもよい。

透明電極12は、カーボンナノチューブを含有している。カーボンナノチューブは、単層
カーボンナノチューブ、薄い多層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、こ
れらの混合物などが挙げられるが、特に限定されない。また、長さ、厚さも特に限定され
ない。
透明電極の製造方法は特に限定されないが、カーボンナノチューブを溶媒等に分散させ
た分散液をフィルム基板上等に塗布し乾燥することで得ることができる。用いる溶媒等は
特に限定されず、水、エタノール、イソプロピルアルコール、クロロホルム、クロロベン
ゼン、ジクロロベンゼン、ジクロロエタンなどが挙げられる。
また、透明電極において、カーボンナノチューブはネットワーク構造を有することが、
高い電気伝導度を得ることができるため好ましい。
透明電極の厚さは特に限定されないが、0.5nm以上100μm以下であることが好ましく、8
0μm以下がより好ましく、60μm以下がさらに好ましい。

図2において、透明導電フィルム15はオーバーコート層14を備えている。オーバーコー
ト層は特に限定されず、可溶性のものであれば問題ない。オーバーコート層14の膜厚は、
調光シートの駆動に影響を及ぼすため、極力薄い方が好ましい。オーバーコート層14の厚
みは、0.01μm以上5μm以下であり、特に0.3μm以上2μm以下が好適である。
オーバーコート層の材料は特に限定されないが、優れた光透過性を有することが好まし
い。例えば、熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートなど）、ポ
リアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエ
ーテルサルフォン、ポリビニルアルコールおよびその誘導体（ポリビニルブチラールなど
）、ポリフェニレンエーテル、ノルボルネン系樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合
樹脂、環状オレフィン系樹脂）、非感光性の熱硬化型樹脂（アルキッド樹脂、芳香族スル
フォンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂）、光硬化型樹脂
等を用いることができる。
オーバーコート層の形成方法は特に限定されないが、一般的にはスピンコート、ロール
コート、ナイフコートなどの塗布法で形成することができる。
オーバーコート層は、調光シート内に部分的に設けてもよく、例えば後述する電極取り
出し部にのみ設けてもよい。

［透明導電積層体16］
透明導電積層体16は、フィルム基材11と透明電極12を含む積層体である。フィルム基材
11と透明電極12以外にも他の構成要件を含んでいてもよく、例えば、UV吸収膜、配向膜、
屈折率調整層、オーバーコート層等が挙げられる。フィルム基材11と透明電極12は、第1
の積層体（透明導電積層体15）と同一のものでもよく、異なっていてもよい。

［液晶層］
第1及び第2の積層体（透明導電積層体15及び16）の間に液晶層13が挟持される。液晶層
13には、例えばポリマーネットワーク液晶（PNLC）や高分子分散液晶（PDLC）を用いるこ
とができる。以降は特にPDLCを採用した構成について説明する。液晶層13の厚みは、5μm
以上50μm以下であり、特に10μm以上25μm以下が好適である。
液晶層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。また、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。リバースモードの場合、各透明電極12と液晶層
13との間に配向膜を設けてもよい。配向膜は液晶層の配向方式（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。

PDLCによる液晶層を具備する調光シートの製造にあたっては、まず高分子マトリクス中
に分散した液晶エマルション液を、透明導電積層体15に塗布し乾燥させた後、透明導電積
層体16とラミネートすることで液晶層が透明導電積層体15、16に挟持された調光シートが
得られる。
ノーマルモードの調光シートを製造する場合には、透明導電積層体15としては、フィル
ム基材11に透明電極12が成膜されてなる構成のものを採用し、リバースモードの場合には
、フィルム基材11に透明電極12および配向膜（図示せず）が成膜されてなる構成のものを
採用する。

［調光シート端部］
本発明の調光シートの端部において、該第1の積層体および液晶層の端面が、該第2の積
層体の端面よりも内側にある。例えば、図2に示すように調光シート10の端部の少なくと
も一部（同図右側）では、上側の透明導電積層体16が除去され、下側の透明導電積層体15
が舌片状に突き出した形状に加工される。加工にあたって、調光シート10の端部における
透明導電積層体16（図2中に点線で示す部分）をレーザービーム等により裁断して除去す
る。また、液晶層13も合わせて裁断して除去してもよい。この時、透明導電積層体15は裁
断されないようにレーザーの出力を調整しておく（以下、この除去方法をハーフカットと
表すことがある）。
なお、図2では透明導電積層体16をハーフカットしているが、透明導電積層体15をハー
フカットし、透明導電積層体15は裁断しない方法を用いてもよい。
また、調光シートをハーフカットする位置や大きさは特に限定されない。調光シートの
端部全てをハーフカットすることが好ましい。

［調光シートの製造方法］
本発明の調光シートの製造方法は特に限定されないが、調光シートの端部の第1の積層
体および液晶層の端面を切断し、第2の積層体の端面よりも内側にする工程を有すること
が好ましい。
調光シートの製造方法は上記工程以外にも、第1の積層体の製造、第2の積層体の製造、
オーバーコート層の塗布、液晶層の製造、透明導電積層体/液晶層/透明導電積層体形成の
ためのラミネート、電極の取り出しなどの工程を経ることができる。以下、製造方法を挙
げるが、本方法に限定されるものではない。
第１及び第2の積層体は、フィルム基材11上に導電インクを塗布後乾燥することで透明
電極12を設ける。オーバーコート層は、第2の積層体を構成する層上にオーバーコート剤
を塗布後乾燥することで設ける。オーバーコート剤を塗布する場合は、非接触型の塗布方
法が好ましい。非接触型であると塗布時に傷がつきにくくリークを抑制できる傾向にある
。
オーバーコート層の形成に次いで、第2の積層体に調光インクを塗布後乾燥することで
、液晶層13を設ける。
次に、上記第1の積層体、液晶層13が積層した第2の積層体を適当な大きさに切り揃え、
液晶層13が第1の積層体及び第2の積層体によって挟持されるようにラミネートを行う。得
られた積層体の端面についてハーフカットを行う。ハーフカットの方法は特に限定されな
いが、変形（潰れ）を伴わない方法を用いることが好ましい。例えば、レーザービームに
よる焼き切りを採用することが好ましい。
これらにより、調光シートの外周端部（図2右側）において、透明導電積層体16および
液晶層13の端面が、透明導電積層体15の端面よりも内側（同図左側）にあり、透明導電積
層体16の端面の一部が露出した露出部を有する構造となる。

第1及び2の積層体（図２ 透明導電積層体１５、１６）を断裁して調光シートの外形を
規定する際、端部をカッターやはさみ、押切裁断機で全て断裁した状態、つまりハーフカ
ットしていない状態であると、断裁時の端面の変形（潰れ）に伴い、第1及び2の積層体の
透明電極同士が接触してしまう。
第1の積層体（透明導電積層体15）又は第2の積層体（透明導電積層体16）をハーフカッ
トして、どちらかの積層体の端面がより内側にある構造とすることで、各積層体の透明電
極端部同士の接触が回避される。

最後に調光シートへの給電のため、調光シート内の電極層を露出させ、導電テープなど
を張り付けることで、電極取り出し部を設ける。
通常は、一対の透明導電積層体15及び16を剥離し、液晶層13を溶剤等で拭き取ることで
透明電極12を剥き出しにする工程を要する。溶剤等で液晶層13を拭き取る際、透明電極12
のフィルム基材11への接着強度が不十分であれば、透明電極12ごと基材11から剥がれてし
まい透明電極12を露出することができない。
一方、本発明は透明導電積層体15が液晶インクと高い親和性を有する可溶性オーバーコ
ート層14を備えていることから、以下の方法で透明電極12を露出することができる。透明
導電積層体15および透明導電積層体16の一部分を剥離する。この時、液晶層13は透明導電
積層体15に密着し、透明導電積層体16の透明電極12は露出される。一方、透明導電積層体
15に密着した液晶層13上にオーバーコート剤が可溶な溶剤を滴下する。これにより液晶層
13の直下のオーバーコート層14の溶解が生じ、溶剤ごとベンコット等で拭き取ることで、
透明電極12を基材フィルム１１から剥がれ落ちることなく露出することができる。以上の
様に露出された透明電極12に導電テープを張り、電極取り出し部とすることができる。な
お、図1において、19は透明電極12が露出した部分を表し、17及び18は導電テープを表す
。また、図3に図1の19である透明電極12が露出した部分の断面図を表す。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は、その要
旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

（CNT分散液の作製）
2－プロパノールとエタノールの19対1の混合溶媒40mLにポリアクリル酸（PAA、重量平
均分子量5,000）を20 mg溶解し、次いでCNT（TUBALL；単層CNT）を20 mg添加し混合した
。この混合液を1,500 rpmの回転スピードで20時間撹拌した（プレ分散工程）。その後本
分散として、氷冷しながらプローブ型の超音波処理を行った。処理後の液を20℃下で1000
0rpmの遠心分離機に30分かけた後、上澄み液をPTFEの5μmのフィルターを通して回収し、
CNT分散液を得た。

（透明導電積層体16の作製）
上記のようにして得られたCNT分散液を、厚さ188μmのＰＥＴフィルム基板上にwet膜厚
40μmのバーコートで塗布し、100℃で乾燥して透明導電積層体16を得た。

（透明導電積層体15の作製）
上記のようにして得られた透明導電積層体16に、固形分濃度が15%のポリビニルブチラ
ール液をwet膜厚5μmのアプリケーターで塗布し、50℃で乾燥することで膜厚が0.7μmの
オーバーコート層14が積層した透明導電積層体15を得た。

（調光インクの作製）
ネマチック液晶に二色性色素、カイラル剤を混合し、液晶組成物（L-1）を得た。

L-1 50質量％に対し、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液を50質量％加え
、シラス多孔質ガラスに通して乳化し、ｏ／ｗエマルジョン（E-1）を得た。
水性アクリルエマルジョンにポリビニルアルコールを加えて攪拌し、白色のラテックス
（W－1）を得た。
E－1 55質量部にW-1を45質量部加え、均一になるまで撹拌して調光インクを得た。

（調光シートの作製）
得られた調光インクを透明導電積層体15上にバーコートで塗布し、50℃で乾燥して膜厚
25μmの液晶－高分子複合膜を得た。
この液晶－高分子複合膜を膜面上から顕微鏡で観察したところ、高分子マトリクス中に
平均粒径10μmの液晶組成物が分散した液晶領域を有していた。
該積層体と、もう１枚の透明導電積層体16を80℃で向い合せに貼り合わせ、積層体を得
た。

（リークの確認）
調光シートの電極取り出し部にテスターを接触させ、透明導電積層体間の抵抗値を測る
ことで評価した。この時の値が100kΩ以上であればリークなし、100kΩ未満であればリー
クありと判断した。

（実施例1）
上記の様にして得られた、積層体からレーザーカッターを使用し6cm角に切り出した。
外周から5mm内側をレーザーカッターの強度を調整し、2枚重なっている電極の内の、1枚
は裁断せず残りの1枚の電極および液晶層をレーザービームにより裁断して除去した（ハ
ーフカット）。その後、ハーフカットを行った角部１か所を1cm程剥離し折り返し、透明
導電積層体15側に密着している液晶層上にメチルエチルケトンを滴下した。液晶層下のオ
ーバーコート層14が溶解しベンコットで拭き取ることでCNT層を露出した。ロレスタを用
いてCNT露出部のシート抵抗を測定した。

（比較例1）
調光シートのハーフカットを行わず、レーザーカッターで全て裁断を行った以外は実施
例1と同様の操作を行った。

（比較例2）
レーザーカッターの代わりに押切裁断機を用いた以外は比較例１と同様の操作を行った
。

（比較例3）
レーザーカッターの代わりにカッターを用いた以外は比較例１と同様の操作を行った。

（比較例4）
オーバーコート層14を設けなかった以外は実施例1と同様の操作を行った。

実施例1は、リークは確認されなかったが、比較例1～3はすべてリークが確認された。
比較例4は、電極を取り出すために液晶層を除去する際に、メチルエチルケトンを滴下し
擦り取る必要があったため、CNT層まで剥離しシート抵抗が上昇した。

11：フィルム基材
12：透明電極
13：液晶層
14：オ－バ－コート
15：透明導電積層体（第1の積層体）
16：透明導電積層体（第2の積層体）
17：導電テープ
18：導電テープ
19：透明電極12が露出した部分

Claims (3)

1. 透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、
   透明電極を対向させて配置された第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟持
   された調光シートであって、
   調光シートの端部において、第1の積層体および液晶層の端面が、第2の積層体の端面よ
   りも内側にあり、
   透明電極はカーボンナノチューブを含むものであり、
   第2の積層体がオーバーコート層を備えるものである、調光シート。
2. 前記第２の積層体が、前記液晶層と対向する面の一部が露出した露出部を有するもので
   ある、請求項１に記載の調光シート。
3. 透明電極を備える、第1の積層体および第2の積層体と、液晶層とを備え、
   透明電極を対向させて配置された該第1の積層体および第2の積層体との間に液晶層が挟
   持された調光シートの製造方法であって、
   調光シートの端部の第1の積層体および液晶層の端面を切断し、第2の積層体の端面より
   も内側にする工程を有するものである、調光シートの製造方法。