JP6891499B2 - 調光セル - Google Patents

Description

本発明は、液晶層を用いて透過率を変化させることができる調光セルに関する。

特許文献１は、日照状況の変化に応じて光透過度を多様なパターンで調節可能な調光ガラス窓（調光セル）を開示している。この調光ガラス窓によれば、２枚の透明ガラス製基板間に封入される液晶層内の液晶分子に作用する電圧を変えて液晶分子の配向を変化させることで、透過率を調節することができる。

特開平０８−１８４２７３号公報

しかしながら、一対の基板間となる液晶層に気泡が混入してしまうこともある。ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式を含むほとんどの駆動形式の調光セルにおいて、液晶分子の配向を調節することで透過光の偏光状態を制御し透過率を調節している。したがって、基板間の気泡が存在する部分では、透過光の偏光状態を制御することができず、透過（輝点）または遮光（欠点）の状態を維持することになる。

本件発明者は、液晶層を区画する基板として、ガラスではなく樹脂製基材を用いることを検討している。樹脂製基材を用いることで軽量化等の利点を享受することができるが、ガラスに代えて樹脂製基材を用いた調光セルでは基板が撓み易い。基板が撓み易いことで、気泡を効果的にしごき出すことができ、全体的には、液晶層への気泡の混入を効果的に防止することができる。しかしながら、実際には、樹脂製基材を用いた調光セルにおいて、液晶層の縁部に気泡が発生してしまうといった不具合が生じた。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、液晶層への縁部での気泡の混入を効果的に防止することができる調光セルを提供することを目的とする。

本発明による調光セルは、
透過率を可変な調光セルであって、
第１樹脂製基材を含む第１基板と、
第２樹脂製基材を含む第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置し前記液晶層を周状に取り囲むシール材と、を備え、
前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方が電極を含み、
前記調光セルの法線方向から観察した場合、前記シール材の内側縁は凹凸を有しており、
隣り合う二つの内側への凸部の両方に接する接線から、前記二つの内側への凸部間に位置する前記内側縁までの、前記接線に直交する方向への最大離間長さが、４０μｍ以下である。

本発明による調光セルにおいて、前記調光セルの法線方向から前記シール材の内側縁を観察した場合、隣り合う二つの内側への凸部の両方に接する接線から、前記二つの内側への凸部間に位置する前記内側縁までの、前記接線に直交する方向への最大離間長さが、２０μｍ以下であってもよい。

本発明による調光セルにおいて、前記調光セルの法線方向から前記シール材の内側縁を観察した場合、隣り合う二つの内側への凸部の両方に接する接線から、前記二つの内側への凸部間に位置する前記内側縁までの、前記接線に直交する方向への最大離間長さが、５μｍ以上であってもよい。

本発明による調光セルにおいて、前記接線と前記二つの内側への凸部との接点間の距離は、２０μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。

本発明による調光セルにおいて、前記調光セルの法線方向に沿ったシール材の厚みは、２０μｍ以下であってもよい。

本発明によれば、液晶層への縁部での気泡の混入を効果的に防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、調光装置の概略構成を示す縦断面図である。 図２は、図１の調光装置に含まれる調光セルの一例を示す縦断面図である。 図３は、図２に対応する図であって、調光セルの他の例を示す縦断面図である。 図４は、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図５は、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図６は、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図７は、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図８は、調光セルの法線方向から観察した場合における、シール材５１の内外縁の形状を模式的に示す平面図である。 図９は、調光セルの法線方向から観察した場合における、シール材５１の内外縁の形状を示す部分拡大平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また本明細書において、「板」、「シート」及び「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて互いから区別されるものではない。例えば「板」という用語は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。また、本明細書において用いられる形状、幾何学的条件、及びそれらの程度を特定する用語（例えば「平行」、「直交」及び「同一」等の用語や長さや角度の値等）は、厳密な意味に縛られず、実質的に同等及び同様の機能を期待しうる程度の範囲を意味し得るものとして解釈される。

図１〜図９は、本発明の一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は、調光装置を模式的に示す図である。図２及び図３は、調光セルの概略構成を示す縦断面図である。図４〜図７は、調光セルの製造方法の一例を説明するための図である。

図１に示すように、調光装置１０は、調光セル２０と、調光セル２０と電気的に接続した調光コントローラ１２と、を有している。調光セル２０は、第１基板３０及び第２基板４０と、第１樹脂製基材３２および第２樹脂製基材４２の間に設けられた複数のスペーサ５０と、第１基板３０および第２基板４０の間に設けられた液晶層５５と、第１基板３０と第２基板４０との間で液晶層５５を周状に取り囲むシール材５１と、を有している。図示された例において、第１基板３０は、第１樹脂製基材３２を含んでおり、第２基板４０は、第２樹脂製基材４２を含んでいる。また、第１基板３０および第２基板４０の少なくとも一方が電極３３を含んでいる。この調光装置１０では、調光コントローラ１２から電極３３への電圧印加の程度によって、調光セル２０を透過する光の透過率を変化させることができる。

調光装置１０の適用対象は特に限定されず、典型的には窓及びドア等に対して調光セル２０を適用することができる。とりわけ、スペーサ５０を用いて第１基板３０及び第２基板４０の相対位置を固定することで、振動等の外力が加えられる環境下に調光セル２０を設置することも可能となる。したがって、建築物の窓やドアだけでなく、飛行機、船、電車、自動車等の乗り物の窓やドア等にも調光セル２０を適用することができる。このような窓やドア等への適用において、調光セルは、ガラス等の透明部材に貼合され、或いは、一対のガラス等の透明部材の間に挟持されて、用いられる。

以下、調光装置１０の各構成要素について説明する。まず、調光セル２０以外の構成要素について説明する。

図１に示す例において、調光コントローラ１２にはセンサ装置１４及びユーザ操作部１６が接続されている。調光コントローラ１２は、調光セル２０の調光状態を制御し、調光セル２０による光の遮断及び透過を切り換えたり、調光セル２０を透化する光の透過率（透過度）を変えたりすることができる。具体的には、調光コントローラ１２は、調光セル２０の液晶層５５に印加する電圧を調整して液晶層５５中の液晶分子の配向を変えることで、調光セル２０による光の遮断及び透過を切り換えたり、光の透過度を変えたりすることができる。

調光コントローラ１２は、任意の手法に基づいて液晶層５５に印加する電圧を調整することができる。例えばセンサ装置１４の測定結果や、ユーザ操作部１６を介してユーザにより入力される指示（コマンド）に応じて、調光コントローラ１２は、液晶層５５に印加する電圧を調整し、調光セル２０による光の遮断及び透過を切り換えたり、光の透過度を変えたりすることができる。したがって、調光コントローラ１２は、液晶層５５に印加する電圧を、センサ装置１４の測定結果に応じて自動的に調整してもよいし、ユーザ操作部１６を介したユーザの指示に応じて手動的に調整してもよい。なお、センサ装置１４による測定対象は特に限定されず、例えば使用環境の明るさを測定してもよく、この場合、調光セル２０による光の遮断及び透過の切り換えや光の透過度の変更が使用環境の明るさに応じて行われる。また調光コントローラ１２には、必ずしもセンサ装置１４及びユーザ操作部１６の両方が接続されている必要はなく、センサ装置１４及びユーザ操作部１６のうちのいずれか一方のみが接続されていてもよい。

次に、調光セル２０について説明する。上述したように、調光セル２０は、一対の基板３０，４０と、一対の基板３０，４０間に配置された液晶層５５と、を有している。一対の基板３０，４０の少なくとも一方が電極を有している。第１基板３０及び第２基板４０は、調光コントローラ１２からの電圧印加により、液晶層５５をなす液晶材料５６中に含まれる液晶分子の配向を変化させることを可能とする構成を有している。液晶分子の駆動方式は、特に限定されることなく、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ）方式、或いはこれらの方式の応用方式を採用することができる。

第１基板３０及び第２基板４０、並びに、液晶層５５は、採用された液晶分子の駆動方式にともなって、適宜選択され得る。例えば、ＩＰＳ方式が採用された場合、第１基板３０及び第２基板４０の一方だけが、電極を有するようにすればよい。また、ＧＨ方式が採用された場合、液晶層５５をなす液晶材料５６は、液晶分子とともに二色性色素を含む。さらに、ＧＨ方式が採用された場合、第１基板３０及び第２基板４０の一方或いは両方が、偏光板を含まなくてもよい。

ここで、図２は、ＶＡ方式を採用した調光セル２０の具体的な構成例を示している。以下、図２に示された例を参照して、調光セル２０の具体例について説明する。

図２に示された例において、第１基板３０は、液晶層５５に離間する側から順に、第１偏光板３１、第１樹脂製基材３２、第１電極３３及び第１配向膜３４を有している。同様に、第２基板４０は、液晶層５５に離間する側から順に、第２偏光板４１、第２樹脂製基材４２、第２電極４３及び第２配向膜４４を有している。

このうち、まず、第１偏光板３１及び第２偏光板４１について説明する。偏光板３１，４１は、その吸収軸と平行な方向に振動する一方の直線偏光成分を選択的に吸収し且つ吸収軸と直交する透過軸と平行な方向に振動する他方の直線偏光成分を選択的に透過する偏光機能を有した層である。偏光板３１，４１は、具体的な構成として、偏光子と、偏光子を樹脂製基材３２，４２に貼合するための粘着層と、を有するようにしてもよい。偏光子は、所望の偏光機能を発揮し得るように構成され、典型的には、ヨウ素化合物がドープされたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を延伸することによって作られる。一般に、延伸によって偏光子が作られる場合、当該延伸の方向に応じて偏光子の吸収軸が定まり、同じ方向に延伸された偏光子は相互に同じ方向の吸収軸を持つ。第１偏光板３１及び第２偏光板４１の配置態様として、第１偏光板３１の吸収軸と第２偏光板４１の吸収軸とが互いに平行である「パラレルニコル」と呼ばれる態様と、第１偏光板３１の吸収軸と第２偏光板４１の吸収軸とが互いに垂直である「クロスニコル」と呼ばれる態様とがある。ＶＡ方式では、第１偏光板３１及び第２偏光板４１を「クロスニコル」で配置することにより、非透過状態での透過率をより確実に低下させることができる。

次に、第１樹脂製基材３２及び第２樹脂製基材４２について説明する。樹脂製基材３２，４２は、シート状の樹脂からなる。ガラス製基材に代えて樹脂製基材３２，４２を使用することで、薄型軽量化を実現することができる。また、樹脂製基材３２，４２を用いることで、調光セル２０に柔軟性を付与することができ、調光セル２０を二次元曲面状だけでなく三次元曲面状とすることもできる。ここで、二次元曲面とは、単一の軸線を中心として二次元的に曲がった曲面、或いは、互いに平行な複数の軸線を中心として同一又は異なる曲率で二次元的に曲がった曲面のことである。一方、三次元曲面とは、互いに非平行な複数の軸線の各々を中心として、部分的に又は全体的に曲がっている面を意味する。

一具体例として、樹脂製基材３２，４２は、複数の樹脂層を含むようにしてよい。例えば、樹脂製基材３２，４２が、一対のハードコート層と、一対のハードコート層間に配置される主樹脂層と、を有するようにしてもよい。各ハードコート層は、隣接する主樹脂層を保護する役割を果たし、可視光線を透過可能な任意の材料によって構成可能である。ハードコート層は、例えばＴＡＣ（トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ））やアクリルによって構成され、粘着層を介して主樹脂層に貼り付けられてもよい。また主樹脂層の表面上に、例えばシリコーン系の紫外線硬化樹脂を用いて微小粒子（例えば二酸化チタン等）を含む硬化皮膜を形成し、当該硬化皮膜をハードコート層として機能させてもよい。なお第１樹脂製基材３２及び第２樹脂製基材４２の複数箇所に形成されるハードコート層は、配置位置に応じて異なる材料によって構成されてもよいし、同じ材料によって構成されてもよい。

次に、第１電極３３及び第２電極４３について説明する。電極３３，４３は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（酸化インジウムスズ））等の各種材料によって透明電極として形成される。電極３３，４３は、例えばＦＰＣ等を介して、調光コントローラ１２と接続される。第１電極３３及び第２電極４３の配置態様は特に限定されず、パターニング形成によって所定箇所にのみ電極が配置されてもよいし、ベタ状に電極が配置されてもよい。第１電極３３及び第２電極４３に印加される電圧に応じて、第１電極３３と第２電極４３との間に配置される液晶層５５に作用する電界が形成され、液晶層５５を構成する液晶材料５６中の液晶分子の配向が調整される。

次に、第１配向膜３４及び第２配向膜４４について説明する。配向膜３４，４４は、液晶層５５に隣接する層であって、液晶層５５中の液晶分子の配向を制御する。配向膜３４，４４の製法は、特に限定されない。任意の手法によって液晶配向能を有する第１配向膜３４及び第２配向膜４４を作ることができる。例えば、ポリイミド等の樹脂層に対してラビング処理を施すことで配向膜３４，４４が作製されてもよいし、高分子膜に直線偏光紫外線を照射して偏光方向の高分子鎖を選択的に反応させる光配向法に基づいて配向膜３４，４４が作製されてもよい。このようなラビング処理による配向層、光配向層に代えて、ラビング処理により製造した微細なライン状凹凸形状を賦型処理により製造して配向層を製造してもよい。

第１配向膜３４及び第２配向膜４４の間には、液晶層５５が設けられている。液晶層５５は、液晶材料５６を含んでいる。図示された例では、ＶＡ方式が採用されており、液晶材料５６は負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を含んでいる。ＶＡ方式において、液晶分子の配向は、一対の電極３３，４３間に電圧が印加されていない状態において、配向膜３４，４４の配向能によって規制され、垂直配向となる。このとき、液晶層５５を透過する光の偏光状態が維持される。一方、一対の電極３３，４３間に電圧が印加されると、電界に制御されて液晶分子が倒れる。このとき、液晶層５５を透過することで一方の直線偏光成分が他方の直線偏光成分となる。すなわち、偏光板３１，４１をクロスニコルで配置すると、印加状態で透過（白表示）となり、非印加状態で遮光（黒表示、ノーマリーブラック）となる。

次に、シール材５１について説明する。図１に示すように、一対の基板３０，４０間にシール材５１が設けられている。後述する図８に示すように、シール材５１は、液晶層５５を周状に取り囲んでいる。すなわち、このシール材５１が、液晶材料５６が充填されてなる液晶層５５を区画している。シール材５１は、液晶層５５を構成する液晶材料５６の一対の基板３０，４０間からの漏出を防ぐ役割を果たすとともに、第１基板３０（第１配向膜３４）と第２基板４０（第２配向膜４４）に接着して両者を相互に固定する役割を果たす。

なお、詳しくは図８及び図９を参照して後述するが、本実施の形態では、シール材５１の真直性、とりわけシール材５１の内側縁ｉｅの真直性について工夫を行っている。この工夫により、内側縁ｉｅで区画される液晶層５５の縁部への気泡の混入を効果的に防止することが可能となっている。なお、シール材５１の内側とは、シール材５１に対して、シール材５１によって取り囲まれる側（つまり、液晶層５５の側）のことを指している。シール材の外側とは、シール材５１によって取り囲まれる側（つまり、液晶層５５の側）とは逆側のことを指している。

シール材５１は、一般的には、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いて形成され得る。とりわけ、一対の基板３０，４０間への液晶材料５６の充填方式が真空注入方式の場合にはエポキシ樹脂製のシール材５１を好適に用いることができる。なお液晶材料５６の充填方式としてＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）方式が用いられる場合には、熱硬化性及びＵＶ硬化性（紫外線硬化性）を併せ持つハブリッドタイプの材料をシール材５１として好適に用いることができる。これは、液晶材料５６が硬化前のシール材５１に触れることは外観上の不具合を誘発するためである。したがってシール材５１を構成するシール材料５２（シール材５１の組成成分）に、例えば紫外線硬化型アクリル樹脂及びエポキシ樹脂が含まれることが好ましい。

次に、スペーサ５０について説明する。スペーサ５０は、第１基板３０の第１樹脂製基材３２と第２基板４０の第２樹脂製基材４２との間に配置されている。スペーサ５０は、第１樹脂製基材３２と第２樹脂製基材４２との間に、スペースを確保する。このスペースに液晶材料５６が充填されることで、液晶層５５が形成されている。上述した液晶層５５は、透過光の位相変調量を制御するものであり、したがって、一対の基板３０，４０間で或る程度一定の厚さを有している必要がある。また、複数のスペーサ５０は、一対の樹脂製基材３２，４２間となる領域に、離散的に配置されている。各スペーサ５０は、各種の樹脂材料によって構成可能であり、錐台（例えば円錐台や角錐台）等の形状を有していてもよいし、球状のビーズ形状を有していてもよい。柱形状のスペーサ５０はフォトリソグラフィ技術を利用して所望箇所に形成可能であり、またビーズ形状のスペーサは予め作られて散布される。

ところで、図２に示された例では、第１基板３０において、第１配向膜３４は、第１電極３３に隣接して、第１電極３３に沿って延び広がっている。つまり、第１配向膜３４は第１電極３３に面状に隣接して設けられている。一方、第２基板４０において、スペーサ５０が、第２配向膜４４と第２電極４３との間に設けられている。第２配向膜４４は、第２電極４３とスペーサ５０とに沿って延び広がっている。すなわち、第２配向膜４４の液晶層５５とは反対側の面は、第２電極４３およびスペーサ５０のいずれかに接触している。図２の例では、スペーサ５０上において、第１基板３０の第１配向膜３４と第２基板４０の第２配向膜４４とが当接している。スペーサ５０は、一対の樹脂製基材３２，４２間に位置するものの、一対の基板３０，４０間ではなく第２基板４０内に位置している。

しかしながら、図２の例に限られることなく、例えば図３に示された例のように、スペーサ５０が、一対の基板３０，４０間に配置されるようにしてもよい。図３に示された例では、第１配向膜３４と同様に、第２配向膜４４は、第２電極４３に隣接して第２電極４３に沿って延び広がっている。

次に、図４〜図７を参照して、以上の構成からなる調光セル２０の製造方法に一例について説明する。

まず、図４に示すように、第２基板４０及びスペーサ５０を用意する。第２基板４０は、例えば次のようにして作製することができる。まず。第２樹脂製基材４２上に第２電極４３をスパッタリング等により成膜する。次に、第２配向膜４４をなすようになる組成物を第２配向膜４４上に塗布し、その後にラビングや光配向等によって配向規制力を塗膜に付与することで、第２配向膜４４を作製する。その後、第２偏光板４１を第２樹脂製基材４２に貼合することで、第２基板４０が得られる。スペーサ５０は、フォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。図２に示された調光セル２０を作製する場合には、第２配向膜４４よりも先にスペーサ５０を第２電極４３上に形成する。図３に示された調光セル２０を作製する場合には、スペーサ５０よりも先に第２配向膜４４を第２電極４３上に形成する。

次に、図５に示すように、シール材料５２を周状に塗布する。シール材料５２は、接着性または粘着性を有した材料である。シール材料５２は、硬化することでシール材５１を形成するようになる。その後、図６に示すように、シール材５１で取り囲まれた第２基板４０上の領域に、液晶分子を含んだ液晶材料５６を供給する。

次に、図７に示すように、減圧下で、第１基板３０を第２基板４０上に積層する。その後、シール材料５２が変形および硬化して第１基板３０及び第２基板４０を接合することで、調光セル２０が得られる。なお、第１基板３０は、ガラス製基材ではなく樹脂製基材を含むことで、より柔軟となる。したがって、第１基板３０及び第２基板４０を接合する際、ローラー６０等を用いて、第１基板３０及び第２基板４０の間から気泡を効果的にしごき出すことは可能となる。

このようにして得られた調光セル２０では、調光コントローラ１２から電極３３，４３への電圧印加により、液晶層５５内の液晶分子の配向を制御することができる。液晶分子の配向の変更により、液晶層５５内を透過する際における光の位相変調量が変化する。これにより、第１基板３０、液晶層５５及び第２基板４０を透過する光の透過率を変化させることができる。

ところで、従来の不具合として既に説明したように、液晶層への気泡の混入が知られている。ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式を含むほとんどの駆動形式の調光セルにおいて、液晶分子の配向を調節することで透過光の偏光状態を制御し透過率を調節している。気泡は、当然に透過光の偏光状態を制御することは不可能である。したがって、気泡が混入した位置では、電圧印加の有無に依らず、常に透過（白表示）または常に遮光（黒表示）となってしまう。つまり、液晶層への気泡の混入は、調光セルにおいて致命的な欠陥とも言える。

調光セルで問題となる気泡には、第１基板及び第２基板を接合して液晶材料を封止した際に確認される気泡だけでなく、当初確認されなかったものの調光セルを使用していくなかで確認されるようになる気泡も含まれる。このような気泡は、耐久気泡とも呼ばれ、例えば調光セルが設置される環境条件等に起因して、液晶層が陽圧状態から陰圧状態に変化する際に生じ易くなる。

気泡の混入に対しては、ガラス製基材に代えて樹脂製基材を基板に用いることがで、改善されることが期待される。第１基板及び第２基板を接合して液晶材料を封止する際に、樹脂製基材の可撓性により、気泡をしごき出し易くなると考えられるからである。本件発明者が実際に確認したところ、第１基板及び第２基板を接合した当初には、気泡の不具合は大きな問題とならならなかった。しかしながら、耐久気泡の問題は、ガラス製基材を基板に用いた調光セルよりも、樹脂製基材を基板に用いた調光セルにおいて、むしろ顕著となった。

このような不具合に対して、本件発明者が鋭意検討を重ねたところ、以下のことが知見された。まず、耐久気泡は、液晶層内のうちの縁部、すなわち、シール材の近傍に発生していた。シール材の近傍では、液晶層の厚みが、樹脂製基材を含む基板の撓みに起因して若干厚くなり、気泡が集まりやすくなっていた。シール材の内側縁は、直線となっておらず蛇行していた。このため、シール材の内側縁によって形成された凹部内に、耐久気泡の原因となる圧縮または溶解した気体が、溜まりやすくなっていた。この凹部内に残存する気体が、熱膨張等により顕在化することで、気泡（耐久気泡）の不具合が発生していたと、考えられた。

一方、図８及び図９に示すように、本実施の形態でも、調光セル２０の法線方向から観察した場合、シール材の内側縁は凹凸を有している。ただし、本実施の形態では、凹凸を抑制することにより、シール材５１の内側縁ｉｅについて或る程度の真直性を確保している。具体的には、図９に示すように、隣り合う二つの内側へ突出した凸部５１ａの両方に接する接線ｔｌから、二つの内側へ突出した凸部５１ａ間に位置する内側縁ｉｅまでの、接線ｔｌに直交する方向ｄ_ａに沿った最大離間長さｌ_ｍａｘが、４０μｍ以下となっている。本件発明者が実際に確認したところ、最大離間長さｌ_ｍａｘを４０μｍ以下とすることで、貼合直後の状態で気泡を目立たなくすること、さらには温度等の環境条件が大きく変化する環境下での使用中、例えば自動車の窓へ適用した状態での使用中に気泡が発生することを、効果的に抑制することができた。

ここで、調光セルの法線方向とは、調光セルの正面方向であって、調光セルに含まれる液晶層が延び広がる面、すなわち液晶層を全体的かつ大局的に見た場合において液晶層の平面方向と一致する面への法線方向を意味している。

ところで、シール材の内側縁によって形成された凹部は、液晶材料中に設けられたスペーサの位置に概ね対応していた。この点から、シール材の内側縁がなす凹凸形状は、基板の接合時におけるシール材料の流動に大きく影響を受けることが予想された。この推定は、図８に示すように、シール材５１の外側縁ｏｅよりも内側縁ｉｅの方が大きな凹凸を有していることとにも合致する。そこで、本件発明者は、貼合時の条件（温度、速度）、シール材をなすシール材料の粘度や形状、スペーサの配列や形状等を、通常採用される条件の範囲内にて適宜変更し組み合わせることで、最大離間長さｌ_ｍａｘを、４０μｍ以下、さらには２０μｍ以下とし得ることを知見した。

また、本件発明者は、さらに鋭意検討を重ね、シール材５１の内側縁ｉｅの真直性が悪いと、さらに別の問題が発生することを確認した。すなわち、シール材５１の内側縁ｉｅの真直性が確保されず、内側縁ｉｅが大きく蛇行していると、シール材５１と液晶材料５６との接触面積が非常に大きくなる。この結果、シール材５１から不純物が液晶材料５６中にしみ出し、液晶層５５の機能低下を引き起こす。このような不具合（以下において、この不具合を「液晶汚染」と呼ぶ）を回避する観点から、最大離間長さｌ_ｍａｘをさらに２０μｍ以下とすることが有効であると確認された。

その一方で、本件発明者は、シール材５１の内側縁ｉｅの真直性が良過ぎた場合、シール材５１の接合材としての機能が低下することを知見した。上述したように、シール材５１は、一対の基板３０，４０を接合する機能も有している。そして、シール材５１の内側縁ｉｅの真直性が良過ぎた場合、調光セル２０の使用中に、基板３０，４０の接合性が劣化することがあった。このような不具合を回避する観点から、最大離間長さｌ_ｍａｘを５μｍ以上とすることが有効であると確認された。

なお、調光セル２０での透過性や遮光性を害すことなく且つ均一な厚みの液晶層５５を確保し得るようにスペーサ５０を配置した場合、接線ｔｌと二つの内側への凸部５１ａとの接点間の接線ｔｌの長手方向に沿った距離ｄ_ｔは、２０μｍ以上３００μｍ以下程度となる。そして、本件発明者は、このような範囲の距離ｄ_ｔとの組み合わせにおいて、上述した最大離間長さｌ_ｍａｘの条件を満たすことで、上述の作用効果が奏され得ることを確認した。

同様に、調光セル２０が透過率の調節を十分に実行できるよう液晶層５５を設けた場合、調光セル２０の法線方向に沿ったシール材５１の厚みは、２０μｍ以下となる。そして、本件発明者は、シール材５１の厚みが２０μｍ以下となっている場合、上述した最大離間長さｌ_ｍａｘの条件を満たすことで、上述の作用効果が奏され得ることを確認した。

なお、最大離間長さｌ_ｍａｘの測定は、電子顕微鏡を介して実施することができる。最大離間長さｌ_ｍａｘの測定は、内側縁ｉｅの凹凸の全体的な傾向を反映し得ると期待される複数の箇所にて測定して、上述してきた条件が満たされるか否かを判断すればよい。例えば上述したように減圧下でしごくことでシール材５１を介して一対の基板３０，４０を接合して液晶材料５６を密封する場合には、しごき方向に沿って対向する一対のシール材の辺について、それぞれ３箇所測定を行い、且つ、しごき方向と直交する方向に対向する一対のシール材の辺について、それぞれ３箇所測定を行うことで、最大離間長さｌ_ｍａｘを特定すればよい。

以上に説明した一実施の形態において、調光セル２０は、第１樹脂製基材３２を含む第１基板３０と、第２樹脂製基材４２を含む第２基板４０と、第１基板３０および第２基板４０の間に設けられた液晶層５５と、を有している。第１基板３０及び第２基板４０の少なくとも一方が電極３３，４３を含み、当該電極３３，４３への電圧印加の程度に応じて、すなわち印加電圧量に応じて、第１基板３０、液晶層５５及び第２基板４０を透過する光の透過率を変化させることができる。調光セル２０の法線方向から観察した場合、シール材５１の内側縁ｉｅは凹凸を有している。そして、隣り合う二つの内側への凸部５１ａの両方に接する接線ｔｌから、二つの内側への凸部５１ａ間に位置する内側縁ｉｅまでの、接線ｔｌに直交する方向への最大離間長さｌ_ｍａｘが、４０μｍ以下となっている。このような調光セル２０によれば、液晶層５５への縁部での気泡の混入を効果的に防止することができる。

また、隣り合う二つの内側への凸部５１ａに接する接線ｔｌから、二つの内側への凸部５１ａ間に位置する内側縁ｉｅまでの、接線ｔｌに直交する方向への最大離間長さｌ_ｍａｘは、２０μｍ以下となっていることが好ましい。このような調光セル２０によれば、液晶層５５とシール材５１との接触面積を制限し、シール材５１から液晶層５５内に不純物がしみ出すことを効果的に防止することができ、不純物のしみ出しに起因した液晶層５５の液晶汚染を効果的に防止することができる。

さらに、隣り合う二つの内側への凸部５１ａに接する接線ｔｌから、二つの内側への凸部５１ａ間に位置する内側縁ｉｅまでの、接線ｔｌに直交する方向への最大離間長さｌ_ｍａｘは、５μｍ以上となっていることが好ましい。このような調光セル２０によれば、シール材５１を介した第１基板３０及び第２基板４０の十分な接合強度を確保することができる。

以上、本発明を図示する一実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述の一実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含み得るものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

図４〜図７を参照して説明した製造方法により、図２に示された構成を有したＶＡ駆動方式の調光セルのサンプル１〜４を実際に作製した。なお、各サンプルにおいて、偏光板は、クロスニコルの状態で配置した。サンプルの平面形状は、１００〔ｍｍ〕×１００〔ｍｍ〕とした。サンプル１〜４は、シール材を介して一対の基板を接合して液晶材料を密封する際における条件（温度、しごき速度）、シール材をなすシール材料の粘度、第２基板上へのシール材料の塗布条件、第２基板上に配置したシール材料の形状等を、適宜変更して作製した。サンプル１〜４の間において、シール材５１の内側縁ｉｅの凹凸の程度（蛇行の程度、うねりの程度）が変化し、この結果、上述した最大離間長さｌ_ｍａｘが変化した。表１には、各サンプルについて測定された次の値を示している。
・隣り合う二つの内側への凸部の両方に接する接線から、二つの内側への凸部間に位置する内側縁までの、接線に直交する方向への最大離間長さｌ_ｍａｘ
・接線と二つの内側への凸部との接点間の距離ｄ_ｔ
・調光セルの法線方向に沿ったシール材の厚みｔ
また、表１では、次の条件１を満たすサンプルに対して「条件１」の欄に○を付し、満たさないサンプルに対して「条件１」の欄に×を付した。さらに、表１では、次の条件２を満たすサンプルに対して「条件２」の欄に○を付し、満たさないサンプルに対して「条件２」の欄に×を付した。
・条件：ｌ_ｍａｘ≦４０μｍ ・・・条件１
・条件：ｌ_ｍａｘ≦２０μｍ ・・・条件２

各サンプルを耐久気泡が生じ易い状況に置き、耐久気泡の発生の有無を確認した。具体的には、各サンプルを、８０℃の環境および−４０℃の環境に、３時間ずつ、計１０ずつ交互に配置し、その後、各サンプルを遮光状態および透過状態で観察し、気泡に起因した輝点又は欠点の有無を確認した。輝点又は欠点の有無は、各サンプルの電極への電圧印加を操作することで、サンプルを遮光（黒表示）とした際に輝点の有無を確認し、また、サンプルを透過（白表示）とした際に欠点の有無を確認した。輝点又は欠点が確認されたサンプルについて、表１の「評価１」に×を付した。通常の観察において輝点又は欠点が確認されなかったサンプルについて、表１の「評価１」に○を付した。

また、各サンプルを液晶汚染が生じ易い状況に置き、液晶汚染の発生の有無を確認した。具体的には、各サンプルを、８０℃の環境に２５０時間配置した。その後、半透過状態になるよう電圧を印加しながら、シール周辺部の配向異常を観察した。液晶汚染の発生の有無は、各サンプルのシール近傍と中心部の明暗差及び全体外観から判断した。液晶汚染が確認されたサンプルについて、表１の「評価２」に×を付した。上記観察方法で液晶汚染が確認されなかったサンプルについて、表１の「評価２」に○を付した。

１０ 調光装置
１２ 調光コントローラ
１４ センサ装置
１６ ユーザ操作部
２０ 調光セル
３０ 第１基板
３１ 第１偏光板
３２ 第１樹脂製基材
３３ 第１電極
３４ 第１配向膜
３８ 第１接続部
３９ 周縁
４０ 第２基板
４１ 第２偏光板
４２ 第２樹脂製基材
４３ 第２電極
４４ 第２配向膜
４８ 第２接続部
４９ 周縁
５０ スペーサ
５１ シール材
５２ シール材料
５５ 液晶層
５６ 液晶材料
５９ 工具
６０ ローラー
６５ 接続部材
ｔｌ 接線
ｌ_ｍａｘ 接線と内側縁との最大離間長さ
ｄ 接点間の距離
ｉｅ 内側縁
ｏｅ 外側縁

Claims (1)

1. 透過率を可変な調光セルであって、
   第１樹脂製基材を含む第１基板と、
   第２樹脂製基材を含む第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた液晶層と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に位置し前記液晶層を周状に取り囲むシール材と、を備え、
   前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方が電極を含み、
   前記調光セルの法線方向から観察した場合、前記シール材の内側縁は、その全周に、凹凸を有しており、
   前記調光セルの法線方向から前記シール材の内側縁を観察した場合、隣り合う二つの内側への凸部の両方に接する接線から、前記二つの内側への凸部間に位置する前記内側縁までの、前記接線に直交する方向への最大離間長さが、５μｍ以上２０μｍ以下であり、前記接線と前記二つの内側への凸部との接点間の距離は、２０μｍ以上３００μｍ以下であり、
   前記調光セルの法線方向に沿ったシール材の厚みは、２０μｍ以下である、調光セル。

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