JP7156308B2 - 液晶フィルム、合わせガラス - Google Patents
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Description
液晶フィルムは、例えば、透明電極を含む透明板材により液晶材料を挟持したフィルム状部材を直線偏光板により挟持する等して作成される。この液晶フィルムは、透明電極間に印加する電界を変化させることにより液晶の配向を変化させ、外来光の透過量を制御する。
しかし、このような液晶フィルムを挟み込んだ合わせガラスにおいて、電界を変化させても液晶フィルムによる調光が不可能になるという動作不良が生じる場合があった。これは、液晶フィルムの透明電極とこれに電力を供給するフレキシブルプリント配線基板との接続部分で短絡(ショート)が発生することに起因する。この短絡は、合わせガラス製造時に、非常に高い圧力を厚み方向にかけることにより、接続部分に生じる空隙の上下の透明電極が接触してしまうこと等が原因であった。
また、透明電極とフレキシブルプリント配線基板の接続部分が剥離した場合にも導通不良が生じることがあった。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。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。
本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
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、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、本件発明の範囲内のものと解釈すべきである。
本明細書において、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。
図1は、第1実施形態の合わせガラス1を示す図である。
本実施形態の説明中では、合わせガラス1の各構成部材が積層配置されているものを積層体30と呼ぶ。積層体30は、合わせガラス1の各部材が接合される前の状態を指しているので、構成自体は、合わせガラス1と同等である。よって、図1の分解斜視図は、合わせガラス1の分解斜視図を示したものでもある。
本実施形態の積層体30は、その厚み方向において、第1ガラス板33Aと、第1中間膜形成シート31Aと、調光フィルム(液晶フィルム)10と、第2中間膜形成シート31Bと、第2ガラス板33Bとが、この順番で積層配置されている。
調光フィルム10は、接続部10aを備え、この接続部10aにおいてフレキシブルプリント配線基板18と接続されている。また、この接続部10aには、絶縁部26(図3及び図4参照)が設けられている。この接続部10aの形態等の詳細については後述する。
なお、本実施形態では、理解を容易にするために、調光フィルム10に設けられる接続部10aが1ヶ所である例を示しているが、これに限らず、例えば、調光フィルム10の大きさに応じて2か所以上設ける等してもよい。
図3及び図4は、第1実施形態の合わせガラス1における調光フィルム10の接続部10aを説明する図である。図3は、合わせガラス1を平面視した様子を示し、図4は、接続部10aの断面図である。
調光フィルム(液晶フィルム)10を備える合わせガラス1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。
本実施形態の調光フィルム10(液晶フィルム)は、二色性色素を使用したゲストホスト型の液晶層14を備えており、液晶に印加する電界により透過光量を変化させる部材である。調光フィルム10は、フィルム形状である第1積層体12及び第2積層体13により液晶層14を挟持して構成される。
第1積層体12は、第1基材層21Aに、第1透明電極層22A、第1配向層23Aを積層して形成される。
第2積層体13は、第2基材層21Bに、第2透明電極層22B、第2配向層23B、スペーサー24を積層して形成される。
調光フィルム10は、この第1積層体12及び第2積層体13に設けられた第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bの駆動により、液晶層14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。透明樹脂フィルムの材料としては、特に、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂が好ましい。
また、第1基材層21A、第2基材層21Bとして用いられる透明樹脂フィルムの厚みは、その材料等に応じて適宜選択することができる。
本実施形態において、第1基材層21A、第2基材層21Bは、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用される。
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、第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bを構成する透明導電膜は、ITOにより形成されている。
第1基材層21A、第2基材層21B及びこれらに積層された第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bは、接続部10aにおいて、図3、図4に示すように、調光フィルム10を構成する第1配向層23A、第2配向層23Bや液晶層14、シール材25等よりも外側に突出した形状となっている。本実施形態では、接続部10aにおいて、第1基材層21A、第2基材層21B及び第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bが、図3、図4に示すように、調光フィルム10の厚み方向から見て、矩形状に外側へ突出している形態を示しているが、これに限定されるものではなく、接続部10aの形状は、フレキシブルプリント配線基板18と十分に接続できる形状であれば、特に限定しない。
本実施形態では、スペーサー24として球形状のビーズスペーサーを用いる。このビーズスペーサーは、シリカ等による無機材料による構成、有機材料による構成、これらを組み合わせたコアシェル構造の構成等を広く適用することができる。また、ビーズスペーサーは、球形状による構成の他、円柱形状、角柱形状等によるロッド形状により構成してもよい。
スペーサー24は、ビーズスペーサーに限定されず、例えば、フォトレジストを第1基材層21A側に塗工して露光、現像することにより柱形状に作製してもよい。
なお、上述の説明では、このようなスペーサー24は、第2積層体13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、第1積層体12、第2積層体13の両方、又は、第1積層体12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。
また、本実施形態では、第1配向層23A、第2配向層23Bとして光配向層を用いる例を挙げて説明したが、これに限らず、光配向やラビング処理等の配向処理を行わない配向層としてもよい。また、本実施形態では、調光フィルム10は、第1配向層23A、第2配向層23Bを備える形態を示したが、これに限らず、第1配向層23A、第2配向層23Bを備えない形態としてもよい。
なお、第1実施形態では、第1配向層23A、第2配向層23Bは、接合部10a,10bには形成されておらず、接合部10a,10bでは、第1積層体12の第1透明電極層22Aと第2積層体13の第1透明電極層22Aが対向している。
なお、調光フィルム10において、液晶層14を囲むように、封止材となるシール材25が配置されている。このシール材25により、第1積層体12、第2積層体13が一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール材25は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
なお、図示しないが、第1導通部181Aと第1透明電極層22Aとの接続部、及び、第2導通部181Bと第2透明電極層22Bとの接続部には、導電性接着剤を塗布して導通と接続をより確実にしている。
この絶縁部26は、フレキシブルプリント配線基板18とシール材25との間の空間Sに十分な厚さ及び面積で設けられており、第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bが接触することを防止している。なお、絶縁部26は、第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bの接触を十分防止できる量で設けられることが好ましく、空間Sに充填してもよいし、空間Sに多少空隙を有する量だけ設けられる形態としてもよい。
この絶縁部26として用いられる材料は、絶縁性を有する材料であればよく、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂が好適である。
その後、フレキシブルプリント配線基板18は、その導通部181を接続部10aの第1透明電極層22Aと第2透明電極層22Bとの間に挿入され、適宜固定されて設置される。
なお、絶縁部26とフレキシブルプリント配線基板18との接続部10aへの設置方法は、上記の例に限らず、適宜選択してよい。
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、黒い画面になる構造である。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、透明となる構造である。
本実施形態では、第1ガラス板33A及び第2ガラス板33Bは、いずれも厚さ2mmの板ガラスを用いている。
合わせガラス1が完成した状態では、第1中間膜形成シート31A及び第2中間膜形成シート31Bは、それぞれ、第1中間膜及び第2中間膜を構成する。
なお、第1中間膜形成シート31A及び第2中間膜形成シート31Bの素材としては、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合体)、COP(シクロオレフィンポリマー)等を用いてもよい。また、第1中間膜形成シート31A及び第2中間膜形成シート31Bの厚さに関しても、その材料等に応じて適宜選択してよい。
合わせガラス1は、2枚の板ガラスの間に2枚の中間膜形成シート及び調光フィルム10を狭持した積層体30を形成し、積層体30に加熱及び加圧を行う接合工程(予備圧着工程、オートクレーブ工程等)を行うことにより、中間膜を介して調光フィルム10が板ガラスに接合され、形成される。
この接合工程(特に、オートクレーブ工程)において、積層体30には高い圧力が厚み方向に加えられる。
一般的に、フレキシブルプリント配線基板18の導通部181の厚み(50~100μm程度)は、液晶層14の厚み(6~9μm程度)よりも大幅に大きい。そのため、導通部181をシール材25に接触するように押し込んで配置すると、シール材25による封止が破断し、第1積層体12と第2積層体13とが剥離したり、液晶層14内の液晶材料が漏出したりする場合がある。そのため、フレキシブルプリント配線基板18とシール材25との間には、厚さの差異を吸収するための空間Sを設ける。この空間Sにおけるフレキシブルプリント配線基板18とシール材25との距離をLとする。
この接続部10bは、空間Sに絶縁部26を備えていない以外は、前述の接続部10aと同様の形態である。また、この接続部10bは、前述の実施形態に示した合わせガラス1及び調光フィルム10に適用される。
本実施形態の接続部10bは、フレキシブルプリント配線基板18の導通部181とシール材25との間の空間Sを空隙として設けており、絶縁部26等は設けられていない。本実施形態の接続部10bでは、短絡防止手段として、この空間Sにおける導通部181の先端とシール材25との間の距離Lを2mm以下としている。
この実施形態では、この距離Lを2mm以下とすることにより、第1透明電極層22A、第2透明電極層22Bが接触することがなく、電極の接触による短絡を防止し、動作不良を防止している。また、接合工程において強く加圧されても、距離Lを2mm以下とすることにより、短絡やこれによる動作不良を防止することができる。
なお、上記距離Lは、図3に示した調光フィルム10を平面視した状態における距離Lであるものとする。
以下、実施形態の接続部10a,10bを備える調光フィルム10を狭持した合わせガラス1の試料と比較例に相当する合わせガラスの試料とをそれぞれ用意し、実際に動作不良を防止できているか調べた。
各試料の合わせガラス1は、接続部10a,10bの形態(絶縁部26の有無、距離Lの寸法)が異なる以外は同様の形態であり、上述の実施形態に示した形態である。
また、この評価試験の試料となる合わせガラス1の製造工程において、予備圧着工程は、バッグ法を用いて、基材ガラス転移点以下の温度で行った。オートクレーブ工程は、予備圧着工程後の積層体30を、120℃、8気圧の環境下においた。
以下に示す表1に、各試料及び評価結果について示す。この表1に示す試料1~8のうち、試料1~3は、別の実施形態の実施例に相当し、試料5,7,8は、実施形態の実施例に相当し、試料4,6は比較例に相当する。
なお、試料5,7,8において、絶縁部26としてUV硬化型アクリル樹脂を用いた。
動作不良は、各試料の合わせガラス1の調光フィルム10へ電界を印加し、その電界を変化させて調光フィルム10による調光が可能か否かを判定した。表1において、調光が十分行えるものを良(動作不良無し)として「good」で示し、調光が行えないものを不可(動作不良有り)として「bad」で示した。
これに対して、試料4,6のように、空間Sの距離Lが2mmより大きく、絶縁部26を設けないものは、短絡が生じ、動作不良が生じていた。
図6は、第2実施形態の合わせガラス1を平面視した様子を示す図である。
図7は、第2実施形態の調光フィルム10の接続部10c付近を拡大した分解斜視図である。なお、図7では、液晶層14は、省略している。
第2実施形態の合わせガラス1では、平面視で、接合部10cの幅が、フレキシブルプリント配線基板18の幅よりも広く構成されている点、及び、フレキシブルプリント配線基板18とシール材25の間の空間Sに絶縁性接着剤261が設けられている点が、第1実施形態と異なるが、その他の点は、第1実施形態と同様な構成をしている。よって、第1実施形態と同様な構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
なお、これに限らず、例えば、第1積層体12と第2積層体13を、それぞれ積層した後に、接続部10cの上記部分に絶縁性接着剤261用の材料を予め配置し、その後、フレキシブルプリント配線基板18を挿入するようにしてもよいし、第1積層体12、第2積層体13、フレキシブルプリント配線基板18を一度に積層して接合するようにしてもよい。
図8は、第3実施形態の合わせガラス1を平面視した様子を示す図である。
図9は、第3実施形態の調光フィルム10の接続部10d付近を拡大した分解斜視図である。なお、図9では、液晶層14は、省略している。
第3実施形態の合わせガラス1では、第2実施形態の絶縁性接着剤261に代えて、絶縁性接着剤262及び絶縁部263を設けた点が、第2実施形態と異なっているが、その他の点は、第2実施形態と同様な構成をしている。よって、第2実施形態と同様な構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
なお、これに限らず、例えば、第1積層体12と第2積層体13を、それぞれ積層した後に、液晶層14を構成する液晶材料をフレキシブルプリント配線基板18とシール材25との間の部分にも塗布して絶縁部263とし、絶縁性接着剤262用の材料も予め配置した後に、第1積層体12と第2積層体13とを積層し、その後、フレキシブルプリント配線基板18を挿入するようにしてもよいし、第1積層体12、第2積層体13、フレキシブルプリント配線基板18を一度に積層して接合するようにしてもよい。
図10は、第4実施形態の合わせガラス1を平面視した様子を示す図である。
図11は、第4実施形態の調光フィルム10の接続部10e付近を拡大した分解斜視図である。なお、図11では、液晶層14は、省略している。
第4実施形態の合わせガラス1では、調光フィルム10の接合部10eとして突出して構成された部位に保護部材50を設けた点が、第1実施形態と異なるが、その他の点は、第1実施形態と同様な構成をしている。よって、第1実施形態と同様な構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
(1)各実施形態において、合わせガラス1の製造方法として、接合工程において、予備圧着工程を行った後、オートクレーブ工程を行う例を挙げて説明したが、これに限らず、予備圧着工程で十分に積層体30を接合できるのであれば、例えば、オートクレーブ工程を省略してもよい。
フレキシブルプリント配線基板18は、例えば、銅箔が絶縁層となる樹脂層を介して、上下に2層積層され、銅箔の表面がさらにカバーレイで被覆された形態となっている。このとき、例えば、絶縁層となる樹脂層を延伸した形態とし、空間Sに樹脂層が位置するように配置することにより、絶縁部とすることができる。また、このような延伸した樹脂層を設けることにより、フレキシブルプリント配線基板18としての位置決めも容易に行える。
10 調光フィルム(液晶フィルム)
10a,10b,10c,10d,10e 接続部
12 第1積層体
13 第2積層体
14 液晶層
18 フレキシブルプリント配線基板
181 導通部
21A 第1基材層
21B 第2基材層
22A 第1透明電極層
22B 第2透明電極層
23A 第1配向層
23B 第2配向層
24 スペーサー
25 シール材
26,263 絶縁部
30 積層体
31A 第1中間膜形成シート
31B 第2中間膜形成シート
33A 第1ガラス板
33B 第2ガラス板
40 導電フィルム
50 保護部材
261,262 絶縁性接着剤
S 空間
Claims (4)
- 厚み方向において順に、第1透明電極層と、液晶層と、第2透明電極層と、を備え、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記液晶層よりも外側の領域に少なくとも一部が配置され、前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層と接続するフレキシブルプリント配線基板をさらに備え、
前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層の幅が、前記フレキシブルプリント配線基板の幅よりも大きく、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記フレキシブルプリント配線基板と前記液晶層との間の領域と、前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、前記フレキシブルプリント配線基板の幅方向の両側部分とに、絶縁性接着剤が設けられている、
液晶フィルム。 - 厚み方向において順に、第1透明電極層と、液晶層と、第2透明電極層と、を備え、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記液晶層よりも外側の領域に少なくとも一部が配置され、前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層と接続するフレキシブルプリント配線基板をさらに備え、
前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層の幅が、前記フレキシブルプリント配線基板の幅よりも大きく、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、前記フレキシブルプリント配線基板の幅方向の両側部分に、絶縁性接着剤が設けられている、
液晶フィルム。 - 厚み方向において順に、第1ガラス板と、液晶フィルムと、第2ガラス板とを備え、
前記液晶フィルムは、厚み方向において順に、第1基材層と、第1透明電極層と、液晶層と、第2透明電極層と、第2基材層とを備え、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記液晶層よりも外側の領域に少なくとも一部が配置され、前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層と接続するフレキシブルプリント配線基板をさらに備え、
前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層の幅が、前記フレキシブルプリント配線基板の幅よりも大きく、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記フレキシブルプリント配線基板と前記液晶層との間の領域と、前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、前記フレキシブルプリント配線基板の幅方向の両側部分とに、絶縁性接着剤が設けられている、
合わせガラス。 - 厚み方向において順に、第1ガラス板と、液晶フィルムと、第2ガラス板とを備え、
前記液晶フィルムは、厚み方向において順に、第1基材層と、第1透明電極層と、液晶層と、第2透明電極層と、第2基材層とを備え、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、平面視で前記液晶層よりも外側の領域に少なくとも一部が配置され、前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層と接続するフレキシブルプリント配線基板をさらに備え、
前記第1透明電極層及び前記第2透明電極層の幅が、前記フレキシブルプリント配線基板の幅よりも大きく、
前記第1透明電極層と前記第2透明電極層とに挟まれ、前記フレキシブルプリント配線基板の幅方向の両側部分に、絶縁性接着剤が設けられている、
合わせガラス。
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