JP2024069407A - 調光部材 - Google Patents

Abstract

【課題】電極を複数の領域に分けて設けても、隣接する電極同士の間でのショート発生を抑制できる調光部材を提供する。また、非電極領域が視認されにくい調光部材を提供する。【解決手段】調光フィルム１は、第１基材層１０と、第２基材層２０と、第１基材層１０に積層された第１電極層１１と、第２基材層２０に積層された第２電極層２１と、第１電極層１１に積層された第１配向層１２と、第２電極層２１に積層された第２配向層２２と、第１配向層１２と第２配向層２２とに挟まれたゲストホスト液晶層４０と、を備える調光部材であって、第１電極層１１は、複数の電極領域に分かれて配置されており、隣り合う電極領域の間には非電極領域が設けられており、第１配向層１２は、非電極領域を埋めて設けられており、非電極領域の幅は、５μｍ以上である。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、調光部材に関するものである。

従来、例えば、窓に貼り付けたり、ガラスで挟み込んで窓に取り付けたりして、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。このような調光部材として、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１、２）。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。

また、透明電極を複数の領域に分けて、それぞれを独立して調光状態を変化させることができる調光体が開示されている（特許文献３）。
しかし、透明電極を複数の領域に分けて形成しても、隣接する透明電極同士の間でショートが発生するおそれがあった。
また、電極間でのショートを回避するためには、電極間の間隔を広くすることが考えられる。
しかし、電極間の間隔を広くすると、その間隔を空けた領域（非電極領域）が視認されてしまうおそれがあった。

特開２０１３－１３９５２１号公報 特開２０１２－３１３８４号公報 特開２０１９－１２８３７６号公報

本開示の実施形態の課題は、電極を複数の領域に分けて設けても、隣接する電極同士の間でのショート発生を抑制できる調光部材を提供することである。
また、本開示の実施形態のさらなる課題は、非電極領域が視認されにくい調光部材を提供することである。

本開示の実施形態は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本開示の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

第１の開示の実施形態は、第１基材層（１０）と、第２基材層（２０）と、前記第１基材層（１０）に積層された第１電極層（１１）と、前記第２基材層（２０）に積層された第２電極層（２１）と、前記第１電極層（１１）に積層された第１配向層（１２）と、前記第２電極層（２１）に積層された第２配向層（２２）と、前記第１配向層（１２）と前記第２配向層（２２）とに挟まれた液晶層（４０）と、を備える調光部材（１）であって、前記第１電極層（１１）は、複数の電極領域（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に分かれて配置されており、隣り合う前記電極領域（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の間には非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）が設けられており、前記第１配向層（１２）は、前記非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）を埋めて設けられており、前記非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）の幅は、５μｍ以上である調光部材（１）である。

第２の開示の実施形態は、第１の開示の実施形態に記載の調光部材（１）において、前記非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）の幅は、２５μｍ未満であること、を特徴とする調光部材（１）である。

第３の開示の実施形態は、第１基材層（１０）と、第２基材層（２０）と、前記第１基材層（１０）に積層された第１電極層（１１）と、前記第２基材層（２０）に積層された第２電極層（２１）と、前記第１電極層（１１）に積層された第１配向層（１２Ｂ）と、前記第２電極層（２１）に積層された第２配向層（２２）と、前記第１配向層（１２Ｂ）と前記第２配向層（２２）とに挟まれた液晶層（４０）と、を備える調光部材（１Ｂ）であって、前記第１電極層（１１）は、複数の電極領域（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に分かれて配置されており、隣り合う前記電極領域（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の間には非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）が設けられており、前記第１配向層（１２Ｂ）は、前記電極領域（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）と対応して分かれて配置されており、前記非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）の幅は、１０μｍ以上である調光部材（１Ｂ）である。

第４の開示の実施形態は、第３の開示の実施形態に記載の調光部材（１Ｂ）において、前記非電極領域（１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）の幅は、２５μｍ未満であること、を特徴とする調光部材（１Ｂ）である。

第５の開示の実施形態は、第３の開示の実施形態又は第４の開示の実施形態に記載の調光部材（１Ｂ）において、前記第２配向層（２２）には、ビーズスペーサーが含まれており、前記第２電極層（２１）は、分割されずに一つの電極領域として構成されていること、を特徴とする調光部材（１Ｂ）である。

本開示の実施形態によれば、電極を複数の領域に分けて設けても、隣接する電極同士の間でのショート発生を抑制できる調光部材を提供することができる。また、非電極領域が視認されにくい調光部材を提供することができる。

本開示の実施形態による調光フィルム１の第１実施形態を示す図である。 第１電極層１１をゲストホスト液晶層４０側から見た図である。 第１実施形態の調光フィルム１の製造工程を説明する図である。 第１実施形態の調光フィルム１を評価した結果である。 第２実施形態による調光フィルム１Ｂの第２実施形態を示す図である。 第２実施形態の調光フィルム１Ｂの製造工程を説明する図である。 第２実施形態の調光フィルム１Ｂを評価した結果である。

以下、本開示の実施形態を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本開示の実施形態による調光フィルム１の第１実施形態を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本開示の実施形態において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本開示の実施形態において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±１０％程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本開示の実施形態の範囲内のものと解釈すべきである。

第１実施形態の調光フィルム（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。
調光フィルム１は、第１基材層１０と、第１電極層１１と、第１配向層１２と、第２基材層２０と、第２電極層２１と、第２配向層２２と、ビーズスペーサー２３と、シール部３０と、ゲストホスト液晶層４０とを備えている。

第１基材層１０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。第１実施形態において、第１基材層１０は、厚み１２５μｍのＰＥＴ（polyethylene terephthalate）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、ポリカーボネートフィルムや、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。

第１電極層１１は、第１基材層のゲストホスト液晶層４０側に積層されている。第１電極層１１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、第１実施形態ではＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による透明電極材により形成される。
図２は、第１電極層１１をゲストホスト液晶層４０側から見た図である。
第１電極層１１は、複数の電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに分かれて配置されており、隣り合う前記電極領域の間には非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇが設けられている。なお、ここでは、４つの電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに分かれて配置されている例を挙げて説明するが、この分割数は、適宜変更可能である。

第１配向層１２は、第１電極層のゲストホスト液晶層４０側に積層されており、光配向層により形成されている。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。光配向材料としては、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。

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、ラビング配向層を用いてもよい。ラビング配向層に関しては、ラビング処理を行わないものとしてもよいし、ラビング処理を行い、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。なお、第１配向層１２は、必ずしも光配向又はラビング処理を必要とするものではない。
また、第１配向層１２は、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇを埋めて設けられている。

第２基材層２０は、第１基材層１０と同様な構成である。
第２電極層２１は、第２基材層２０のゲストホスト液晶層４０側に積層されている。第２電極層２１は、分割されておらず全体が一つの電極領域となっている他は、第１電極層１１と同様な構成である。

第２配向層２２は、第２電極層２１のゲストホスト液晶層４０側に積層されており、第１配向層１２と同様な構成である。また、第２配向層２２は、ビーズスペーサー２３を含んでいる。

ビーズスペーサー２３は、第２配向層２２とともに第２電極層２１のゲストホスト液晶層４０側へ塗布されて形成されるので、第２配向層２２の一部を構成している。すなわち、ビーズスペーサー２３が突出している部分の多くは、第２配向層２２によって被覆された状態となっている。
ビーズスペーサー２３は、ゲストホスト液晶層４０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、球形状のビーズスペーサーが適用されている。ビーズスペーサー２３は、直径２μｍ以上２０μｍ以下とすることが望ましく、第１実施形態では、９μｍとなっている。
また、ビーズスペーサー２３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、第２配向層２２を除けば、このビーズ本体部の表面がビーズスペーサー２３の表面に露出している。

シール部３０は、ゲストホスト液晶層４０を囲むように配置されている。調光フィルム１は、このシール部３０により全体が一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール部３０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。

ゲストホスト液晶層４０は、第１配向層１２と第２配向層２２とに挟まれた領域に設けられている。ゲストホスト液晶層４０は、ゲストホスト液晶組成物、二色性色素組成物によるゲストホスト液晶の溶液により形成されている。

なお、本実施形態では、調光フィルム１において、ゲストホスト液晶層４０を備える例を示したが、二色性色素組成物を用いないＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式等の液晶層を備える構成としてもよい。このような液晶層を備える場合、第１基材層１０、第２基材層２０の表面に直線偏光層をさらに設けることで、調光フィルムとして機能させることができる。なお、ＩＰＳ方式の液晶層とした場合、電極は、液晶層の片側にあればよい。

調光フィルム１は、遮光時におけるゲストホスト液晶組成物の配向が電界印加時となるように、第１配向層１２及び第２配向層２２を一定の方向にプレチルトに係る配向規制力を設定した垂直配向層により構成される。これにより、調光フィルム１は、ノーマリークリアとして構成される。なお、この透光時の設定を電界印加時として、ノーマリーダークとして構成してもよい。ここで、ノーマリーダークとは、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（遮光状態）となる構造である。ノーマリークリアとは、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（透過状態）となる構造である。
本実施形態のゲストホスト液晶層４０では、ノーマリーダークの構成の場合、液晶が、電圧非印可時に水平配向、電圧印可時に垂直配向する。また、ノーマリークリアの構成の場合では、液晶が、電圧非印可時に垂直配向、電圧印可時に水平配向する。

図３は、第１実施形態の調光フィルム１の製造工程を説明する図である。
先ず、第１基材層１０のゲストホスト液晶層４０側となる面の全面に第１電極層１１を形成する（図３（ａ））。
次に、第１電極層１１の非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇとなる部位の第１電極層１１を除去する（図３（ｂ））。第１電極層１１を除去は、例えば、ドライレーザー加工により行ってもよいし、ウェットエッチング加工により行ってもよい。
非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇを形成した後に、第１配向層１２を形成する（図３（ｃ））。このとき、第１配向層１２は、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇにも充填される。これにより、隣接する電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ間でのショートを防ぐ効果が期待できる。
最後に、別途積層して用意した第２基材層２０と、第２電極層２１と、第２配向層２２（ビーズスペーサー２３を含む）とを配置して（図３（ｄ））、シール部３０により一体化し、ゲストホスト液晶層４０を充填及び封止することにより調光フィルム１が完成する（図１）。
なお、レーザーを第２基材層２０側に照射すると、ビーズがレーザー光を散乱してしまい、電極パターニングのばらつきやビーズの脱落によるセルギャップ不均一による局所的なムラ等を生じ得るので、レーザーは第１基材層１０側（ビーズが無い側）へ照射することが望ましい。

第１電極層１１は、上述のように複数に分割されており、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇを有している。このため、隣接する電極領域の間でショートが懸念される。また、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇの存在が視認（以下、「線見え」とも呼ぶ）されてしまうおそれもある。
そこで、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇの幅を変えた試料を複数用意して、対ショート性、及び、線見えを評価した。
図４は、第１実施形態の調光フィルム１を評価した結果である。
図４の評価に用いた調光フィルム１は、ノーマリーダークの構成である。
この評価において、第１基材層１０及び第２基材層２０の厚さは１２５μｍ、第１電極層１１及び第２電極層２１の厚さは２０ｎｍ、第１配向層１２及び第２配向層２２の厚さ（非電極領域及びビーズスペーサー２３は厚さに含まず）は１００ｎｍとした。
図４中の「ショート」の評価項目は、隣接する電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ間でのショートの発生有無の評価である。この評価で〇は、ショートの発生がないことを意味している。
図４中の「線見え ダーク表示」の評価項目は、ダーク表示（この例では、電圧非印可）における「線見え」の評価である。この評価で〇は、線（非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）が視認できないものであり、×は線が視認できるものである。
この評価結果から、対ショート性の観点からは、非電極領域の幅は、５μｍ以上であることが望ましく、より望ましくは、１０μｍ以上であることが望ましい。
また、線見えの観点からは、非電極領域の幅は、２５μｍ未満であることが望ましく、より望ましくは、１５μｍ以下であることが望ましい。
さらに、対ショート性を確保し、かつ、線見えを防止するためには、非電極領域の幅は、５μｍ以上であり、２５μｍ未満であることが望ましい。

以上説明したように、第１実施形態によれば、非電極領域の幅を、５μｍ以上とすることにより、非電極領域におけるショートを防止することができる。また、非電極領域の幅を、２５μｍ未満とすることにより、線見えを防止することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態による調光フィルム１Ｂの第２実施形態を示す図である。
第２実施形態の調光フィルム１Ｂは、第１配向層１２Ｂの形態が第１実施形態の第１配向層１２と異なる他は、第１実施形態の調光フィルム１と同様な構成をしている。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

第２実施形態の第１配向層１２Ｂは、第１電極層１１の電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと対応して配向領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに分かれて配置されている。このため、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇは、第１配向層１２Ｂの位置まで繋がって形成されている。そして、この非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇには、ゲストホスト液晶層４０の液晶が充填されている。

図６は、第２実施形態の調光フィルム１Ｂの製造工程を説明する図である。
先ず、第１基材層１０のゲストホスト液晶層４０側となる面の全面に第１電極層１１を形成する（図６（ａ））。
次に、第１電極層１１のゲストホスト液晶層４０側となる面の全面に第１配向層１２Ｂを形成する（図６（ｂ））。
次に、第１電極層１１の非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇとなる部位の第１電極層１１及び第１配向層１２Ｂを除去する（図６（ｃ））。第２実施形態では、この第１電極層１１及び第１配向層１２Ｂの除去は、ドライレーザー加工により行う。
最後に、別途積層して用意した第２基材層２０と、第２電極層２１と、第２配向層２２（ビーズスペーサー２３を含む）とを配置して（図６（ｄ））、シール部３０により一体化し、ゲストホスト液晶層４０を充填及び封止することにより調光フィルム１Ｂが完成する（図５）。

第１実施形態では、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇとなる位置の第１電極層１１を除去した後に、第１配向層１２を形成した。この場合、除去されずに残る電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの上には、エッチング工程におけるエッチャント（酸）やドライフィルム又はレジスト等が残った状態となっている場合がある。そして、これらの上に第１配向層１２を形成すると、第１配向層１２が弾かれてしまうおそれがあった。
これに対して、第２実施形態では、第１配向層１２Ｂを積層した後に非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇの形成を行うので、上記のような第１配向層１２Ｂが弾かれてしまうおそれがなく、製造を容易に行うことができる。

その一方で、第２実施形態では、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇには、第１実施形態の第１配向層１２に代わり、ゲストホスト液晶層４０が充填されている。よって、第１実施形態よりも対ショート性が劣ることが予想される。そこで、この点について、第２実施形態についても、非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇの幅を変えた試料を複数用意して、対ショート性、及び、線見えを評価した。
図７は、第２実施形態の調光フィルム１Ｂを評価した結果である。
図７の評価に用いた調光フィルム１は、ノーマリーダークの構成である。
この評価において、第１基材層１０及び第２基材層２０の厚さは１２５μｍ、第１電極層１１及び第２電極層２１の厚さは２０ｎｍ、第１配向層１２及び第２配向層２２の厚さ（非電極領域及びビーズスペーサー２３は厚さに含まず）は１００ｎｍとした。
図７中の「ショート」の評価項目は、隣接する電極領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ間でのショートの発生有無の評価である。この評価で〇は、ショートの発生がないことを意味しており、×はショートが発生したことを意味している。
図７中の「線見え ダーク表示」の評価項目は、ダーク表示（この例では、電圧非印可）における「線見え」の評価である。この評価で〇は、線（非電極領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）が視認できないものであり、△は線がわずかに視認できるが実使用上問題ないレベルのものであり、×は線が視認できるものである。
この評価結果から、対ショート性の観点からは、非電極領域の幅は、１０μｍ以上であることが望ましく、より望ましくは、１５μｍ以上であることが望ましい。
また、線見えの観点からは、非電極領域の幅は、２５μｍ未満であることが望ましい。
さらに、対ショート性を確保し、かつ、線見えを防止するためには、非電極領域の幅は、１０μｍ以上であり、２５μｍ未満であることが望ましい。

以上説明したように、第２実施形態によれば、非電極領域の幅を、１０μｍ以上とすることにより、非電極領域におけるショートを防止することができる。また、非電極領域の幅を、２５μｍ未満とすることにより、線見えを防止することができる。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の実施形態の範囲内である。

（１）各実施形態において、第１基材層１０と第１電極層１１との間、及び、第２基材層２０と第２電極層２１との間に光学調整層をさらに設けてもよい。この光学調整層は、パターニングされた電極を視認しづらくする機能を有し、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の粒子を使って形成される。

１、１Ｂ 調光フィルム
１０ 第１基材層
１１ 第１電極層
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 電極領域
１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ 非電極領域
１２、１２Ｂ 第１配向層
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 配向領域
２０ 第２基材層
２１ 第２電極層
２２ 第２配向層
２３ ビーズスペーサー
３０ シール部
４０ ゲストホスト液晶層

Claims (1)

1. 第１基材層と、
   第２基材層と、
   前記第１基材層に積層された第１電極層と、
   前記第２基材層に積層された第２電極層と、
   前記第１電極層に積層された第１配向層と、
   前記第２電極層に積層された第２配向層と、
   前記第１配向層と前記第２配向層とに挟まれた液晶層と、
   を備える調光部材であって、
   前記第１電極層は、複数の電極領域に分かれて配置されており、隣り合う前記電極領域の間には非電極領域が設けられており、
   前記第１配向層は、前記非電極領域を埋めて設けられており、
   前記非電極領域の幅は、５μｍ以上である調光部材。

Images